1、基于波形分析的電控發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)的開發(fā)摘 要：隨著汽車電子技術(shù)的開展，電控發(fā)動機的故障診斷也變得日益復(fù)雜，對于故障診斷的儀器、設(shè)備的要求也更高。利用波形分析法診斷電控發(fā)動機的故障，將是將來汽修行業(yè)開展的必然趨勢。中高職院校的培養(yǎng)形式是以就業(yè)為導(dǎo)向的，必須跟市場嚴密結(jié)合，將來進步專業(yè)教學(xué)的質(zhì)量，節(jié)約實驗實訓(xùn)設(shè)備的資金投入，讓學(xué)生多多動手理論。目前，很多公司和高校、職院都在將計算機技術(shù)和軟件技術(shù)有機結(jié)合，積極開發(fā)虛擬儀器，將所開發(fā)的虛擬儀器應(yīng)用于日常的教學(xué)活動，以進步教學(xué)質(zhì)量。關(guān)鍵詞：電控發(fā)動機波形；虛擬儀器；示教系統(tǒng)隨著電子技術(shù)的成熟開展，傳統(tǒng)發(fā)動機已被電控發(fā)動機所取代。發(fā)動機故障的形式呈現(xiàn)

2、多樣化的趨勢，用于傳統(tǒng)的診斷設(shè)備及發(fā)動機檢測，但因檢測的精度、質(zhì)量低，檢測的工程不夠豐富，且對人工依賴性高等缺點，已經(jīng)越來越難以適應(yīng)于電控發(fā)動機的故障診斷，新型的發(fā)動機檢測與診斷設(shè)備登上了歷史的舞臺。在汽車檢測診斷儀器的開發(fā)中，參加“虛擬儀器的開發(fā)設(shè)想，對汽車的故障檢測與診斷起著重要的作用。自主開發(fā)故障診斷儀，將計算機技術(shù)和軟件技術(shù)有機結(jié)合，經(jīng)濟實用，操作便捷，可用于各級各類的中、高職汽車專業(yè)的理論活動。讓聽講者可以直觀、感性的學(xué)習(xí)知識，掌握知識，凸顯效果。基于波形分析的電控發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)的開發(fā)，是利用所開發(fā)的診斷儀讀取發(fā)動機傳感器和執(zhí)行器等部件的波形，比照標準波形分析發(fā)動機故障，從而可以

3、快速精準的定位故障點。故障診斷系統(tǒng)可以實現(xiàn)對各傳感器、執(zhí)行器標準波形的測試，也可應(yīng)用于故障波形的測試，同時裝備了各部件的工作原理等說明，方便操作者使用。該診斷系統(tǒng)的開發(fā)可以給一線維修人員研究通過波形分析發(fā)動機故障提供一定的借鑒，可以通過投影儀等多媒體手段展如今所有學(xué)生面前，幫助學(xué)生理解通過波形分析發(fā)動機故障的方法。在開發(fā)前，首先要準備一些硬件為系統(tǒng)軟件的開發(fā)提供平臺。然后根據(jù)系統(tǒng)的詳細功能將系統(tǒng)進展構(gòu)造分解，分別按照各個模塊的功能進展設(shè)計，最終實現(xiàn)整體功能的設(shè)計。系統(tǒng)開發(fā)功能流程如圖1所示。1 系統(tǒng)開發(fā)平臺1.1 系統(tǒng)開發(fā)的硬件平臺1.1.1 計算機1.1.3 豐田卡羅拉1.6 L汽車以豐田卡

4、羅拉1.6 L轎車為測試對象，該車搭載1ZR-FE電控發(fā)動機，測試該實車的標準波形和實際波形，能對所設(shè)計的診斷系統(tǒng)起到驗證的作用。MathWorks公司美國于20世紀開發(fā)出了具有強大功能的MATLAB軟件，這個軟件如今也成為了最有活力、最有影響力的軟件。MATLAB軟件的編程極為簡單，因此開展至今已經(jīng)在很多行業(yè)、領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。MATLAB內(nèi)置了大量數(shù)學(xué)函數(shù)和專用工具箱。即可以使用文本編輯的方式編寫代碼，也可以在圖形界面上處理數(shù)據(jù)。同時提供了遵從GPIB、RS232、VXI和RS485協(xié)議的API函數(shù)，可以快速實現(xiàn)與數(shù)據(jù)采集卡的通信。軟件中的GUIDE模塊允許用戶方便的開發(fā)圖形用戶界面

5、，并內(nèi)置了大量ActiveX控件，可以調(diào)用大部分Windows風(fēng)格的控件。因此該系統(tǒng)開發(fā)選擇此軟件平臺。2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計開發(fā)2.1 用戶登錄登錄，需要用戶輸入登錄口令才能進入系統(tǒng)。這是一個常規(guī)軟件所必備的構(gòu)成，可以實現(xiàn)對開發(fā)者權(quán)利及使用者權(quán)利的保護，在本系統(tǒng)中設(shè)計色為灰色，讓使用者覺得清新自然。登錄部分：在登錄前界面顯示“請輸入登錄口令，只有用戶輸入正確的口令才能進一步使用該診斷系統(tǒng)，否那么無法使用。登錄界面包括三個功能按鈕，分別為系統(tǒng)功能介紹、實時波形測試、模擬波形測試按鈕，在點擊進入后，就進入到功能的登錄界面。2.2 模擬波形測試模塊模擬波形測試部分，對于仿真模擬測試信號的運行參數(shù)可以通

6、過信號進展調(diào)整。發(fā)動機傳感器和執(zhí)行器的波形各不一樣，有正弦波，有方波。該診斷儀綜合考慮此實際特點，故在做模擬波形測試時，有波形的選擇按鈕，可以選擇不同的波形，如方波、余弦波進展測試，并且對于波形的振幅、頻率都可以進展修改，使得所讀取的波形可以在頻幕范圍內(nèi)顯示效果最正確。系統(tǒng)還設(shè)置了傳感器電壓過載報警按鈕，當電壓信號超過12 V或傳感器信號超過5 V電壓時，燈亮報警。2.3 實時波形測試模塊該部分包括專用示波器以及通用示波器兩個功能模塊。通用示波器的測試功能描繪：電控發(fā)動機各傳感器和執(zhí)行器在正常的工作狀態(tài)下，必然有一個標準輸出波形來說明當前所采集到的信號量，通用示波器就用于電控發(fā)動機各個傳感器和

7、執(zhí)行器的標準波形的測試，對所采集的信號進展處理，以數(shù)字形式顯示在測試的面板上，并可以輸出波形。該面板上還設(shè)置了“負壓報警按鈕，因為在這個部分對電壓的規(guī)定為正數(shù)，一旦出現(xiàn)負數(shù)，進展進展負壓報警；系統(tǒng)的功能被放大，對X軸和Y軸的坐標可以調(diào)節(jié)，以便波形在頻幕范圍內(nèi)顯示效果最正確。通用示波器測試框圖如圖2所示。在測試過程中，通用示波器可以反映出發(fā)動機所有傳感器的電信號的變化。專用示波器模塊包括：噴油器、爆震傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、冷卻液溫度傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、氧傳感器、空氣流量傳感器的波形測試、功能介紹等。專用示波器測試框圖，如圖3所示。3 系統(tǒng)測試氧傳感器標準波形如圖4所示。

8、氧傳感器的最大電壓值應(yīng)大于800 mV，最小電壓值應(yīng)不大于200 mV，從濃變稀的允許響應(yīng)時間應(yīng)在100 ms左右。氧傳感器在工作時，不滿足以上三個特點中的任意一個都可以斷定為其有故障。在過量空氣系數(shù)值等于1時，氧傳感器的輸出電壓值約為450500 mV之間，但是變化時間也視車型而定，通常不得大于400 ms，假設(shè)超出這個時間范圍，那么故障為該傳感器的響應(yīng)速度太慢。利用該診斷系統(tǒng)測試火花塞高壓線單缸斷路故障。根據(jù)采集器采集到的氧傳感器波形與標準的氧傳感器波形相比，發(fā)現(xiàn)波形上的電壓超過450 mV，是因為處于混合氣體過渡段濃/稀過渡。根據(jù)維修手冊的解釋，該項原因出現(xiàn)可能是發(fā)動機的個別缸體不能正常工作，因為高壓斷路所致，但沒有燃燒的混合