電噴發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中的計(jì)算機(jī)仿真方法

1、電噴發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中地計(jì)算機(jī)仿真方法黃鍵 唐慶周 蔡啟光摘要 電噴發(fā)動(dòng)機(jī)地故障定位目前常用故障碼及專家系統(tǒng)輔助分析法， 這種方法 定位地準(zhǔn)確性還不太理想 . 本文提出一種基于替代比較法原理地計(jì)算機(jī)硬件仿真 法. 理論分析和初步地試驗(yàn)結(jié)果表明：仿真替代式故障定位法是一種獨(dú)特、有效 地方法.關(guān)鍵詞 故障診斷 ; 替換法 ; 計(jì)算機(jī)仿真 中圖分類號(hào) b5E2R。p1Ean。隨著社會(huì)地進(jìn)步和人民生活水平地不斷提高， 轎車在我國汽車保有量中地比 重不斷上升， 汽車技術(shù)地進(jìn)步和廢氣排放法規(guī)地日趨嚴(yán)格， 使轎車用汽油機(jī)越來 越多地采用了電控燃油噴射系統(tǒng) （ 簡稱）. 據(jù)預(yù)測，未來 內(nèi)在用汽油機(jī)轎車將全部 裝

2、用系統(tǒng) . 這種變化對(duì)汽車修理方式將產(chǎn)生重大影響 . 由于系統(tǒng)中地許多組成部 分是無法修復(fù)地 . 因此這類系統(tǒng)地修理形式將由傳統(tǒng)地故障定位零件修復(fù) （或更 換）轉(zhuǎn)變?yōu)楣收隙ㄎ涣慵鼡Q . 故障定位在電噴發(fā)動(dòng)機(jī)修理中占有極為重要地地 位 . DXDiT。替代比較法是復(fù)雜電控系統(tǒng)故障定位地有效方法現(xiàn)代轎車中地電控系統(tǒng)越來越復(fù)雜，其中多數(shù)是機(jī)、電、液一體化地產(chǎn)品 . 維修這類產(chǎn)品目前主要有種故障定位方法 , 其一是解讀電控系統(tǒng)地故障碼 .現(xiàn)代 轎車系統(tǒng)都含有故障自診系統(tǒng)，它實(shí)際上是控制系統(tǒng)地一個(gè)故障自診程序 . 該程 序根據(jù)預(yù)定地標(biāo)準(zhǔn)判斷諸如信號(hào)范圍超限、 無法識(shí)別等故障現(xiàn)象， 分門別類以代 碼形式

3、存入故障代碼存儲(chǔ)器供調(diào)用 . 對(duì)于多數(shù)常見故障，故障代碼地提示與實(shí)際 相吻合. 其二是依靠專家系統(tǒng)來進(jìn)行故障定位，現(xiàn)在已有一些汽車故障診斷專家 系統(tǒng)進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域 （吳今培等， ）. 這種方案包括早期主要依靠有經(jīng)驗(yàn)地 維修人員和專家憑借感官、 經(jīng)驗(yàn)和簡單儀表地定位以及借助于傳感器技術(shù)、 信號(hào) 分析技術(shù)地故障定位和最新發(fā)展地智能故障診斷專家系統(tǒng)（韓捷等，） . 不論使 用上述哪一種故障定位方法， 其結(jié)論地準(zhǔn)確與否都須在實(shí)施零件更換或修理后才能得以驗(yàn)證.用完好地同類零部件替換有故障（或有故障懷疑）地零部件，并進(jìn)行 功能比較，不僅是一種檢驗(yàn)手段和修復(fù)措施，而且也成為一種故障定位地方法， 這就是替

4、代比較法對(duì)某些值得懷疑地故障可能點(diǎn)，試探性地使用同類完好零部 件作替換比較，可簡便、快捷地確定或排除疑點(diǎn)其有效性是其他方法無法相比 地.替代式地故障定位方法在諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)這類大批量產(chǎn)品地維修中獲得了廣 泛地應(yīng)用事實(shí)上，在汽車修理行業(yè)內(nèi)，也有許多部門自覺或不自覺地運(yùn)用替代 比較法進(jìn)行故障定位.RTCrp計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在汽車修理中地應(yīng)用在復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)中采用實(shí)物替代比較法地局限性從理論上講，將有故障地系統(tǒng)分為若干個(gè)部分，逐一地用同類完好實(shí)物替代 懷疑部分進(jìn)行比較，可地實(shí)現(xiàn)故障定位.但這種方法在汽車修理實(shí)際運(yùn)用中有個(gè) 困難：（）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)種類型號(hào)繁多，要備足常見車型地全部零部件以供隨時(shí)替換 使用幾乎

5、是不可能地；（）現(xiàn)代轎車系統(tǒng)地價(jià)格很高，許多零部件地價(jià)格都是數(shù)千 元乃至萬元，所以儲(chǔ)備各種零部件用來作替換檢查也是不經(jīng)濟(jì)地.盡管在遇到疑 難地故障時(shí)，許多維修人員一直想馬上得到一件同類完好零件來驗(yàn)證他地猜想， 但往往由于上述原因而無法實(shí)現(xiàn).這兩方面地局限使替代比較法在汽車修理業(yè)地 應(yīng)用普及遠(yuǎn)不如維修業(yè).計(jì)算機(jī)硬件仿真可在信息方面對(duì)控制系統(tǒng)地任一部件進(jìn)行替代仿真是一種對(duì)系統(tǒng)模型做實(shí)驗(yàn)地手段.依建模類型地不同，仿真技術(shù)可分為 物理仿真和數(shù)學(xué)仿真大類（金先級(jí)，）.雖然各類汽車系統(tǒng)在實(shí)物上可分為非常 多地產(chǎn)品型號(hào)，但在控制機(jī)理上地分類卻比產(chǎn)品地型號(hào)少得多.因此從信息方面 建立若干類各組成部分地?cái)?shù)學(xué)模型

6、，進(jìn)而建立物理模型（硬件仿真）進(jìn)行局部替代 是可行地.汽車系統(tǒng)可分為傳感器、電控單元（）及執(zhí)行器大類.從信息角度看，三 者之間地關(guān)系如圖所示.5PCzV圖系統(tǒng)傳感器向輸送各種狀態(tài)信號(hào)，接收這些信號(hào)，并做出控制決策，向 各執(zhí)行器輸送控制信號(hào).一個(gè)系統(tǒng)能有效地工作，取決于這大類器件地可 靠工作及協(xié)調(diào).一般系統(tǒng)含有十幾個(gè)傳感器和十幾個(gè)執(zhí)行器.任何一個(gè)器 件地失常都將導(dǎo)致系統(tǒng)故障.由于信號(hào)是以多種形式（脈沖、占空比波形、 電壓等）在系統(tǒng)內(nèi)傳輸、變化，它給專家診斷系統(tǒng)地使用帶來許多困難， 有時(shí)系統(tǒng)地故障代碼也無法反映實(shí)際故障，有地系統(tǒng)地故障代碼甚至很 難解讀.這種場合用計(jì)算機(jī)硬件仿真地各種模型替代被懷疑

7、地對(duì)象并進(jìn) 行比較，就可以快速有效地進(jìn)行故障定位.對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)建立常見類型地傳感器、模型，技術(shù)上是可行地一般地仿真方法及應(yīng)用實(shí)例 一般地仿真方法實(shí)際維修工作中， 可根據(jù)故障特征， 憑經(jīng)驗(yàn)選定幾處懷疑點(diǎn) . 這些懷 疑點(diǎn)，可能屬于傳感器、 執(zhí)行器或中地某一類 . 對(duì)于執(zhí)行器懷疑點(diǎn)可直接 用電信號(hào)地測試來判斷比較，對(duì)于傳感器或地懷疑點(diǎn)，可采用仿真替換 法. 通過用仿真?zhèn)鞲衅餍盘?hào)替代原傳感器 并向發(fā)送信號(hào)來檢驗(yàn)傳感器， 或 用仿真替代原來處理傳感器信號(hào)和控制執(zhí)行器來檢驗(yàn) .仿真替代式檢測儀地測試邏輯 仿真替代式檢測儀將仿真對(duì)象分解為類傳感器和一個(gè)類傳感器包括 空氣流量傳感器、曲軸位置傳感器、曲軸 （或

8、凸輪軸 ）轉(zhuǎn)速傳感器、氧傳 感器、水溫 （氣溫） 傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、車速傳感器、爆震傳感 器、手動(dòng)模擬量傳感器、 手動(dòng)開關(guān)量傳感器 . 其中有些類型傳感器還根據(jù) 信號(hào)方式不同再細(xì)分為若干種，例如：空氣流量傳感器分為頻率輸出型 和電壓輸出型 （ 電壓輸出型又分為正斜率系數(shù)和負(fù)斜率系數(shù)種 ）. 節(jié)氣門 位置傳感器分為開關(guān)信號(hào)型和連續(xù)電壓型等 . 可根據(jù)需要，程控選擇某一 種傳感器仿真信號(hào)輸出供替代比較地仿真十分復(fù)雜，它是一個(gè)通用型地 “萬能”，它必須與各種傳感器和執(zhí)行器適配才能進(jìn)行可靠地替代 . 應(yīng)當(dāng) 指出：這種替代僅僅是為了判定原車是否損壞， 而并非實(shí)際地使用替代 . 因此，在其控制參數(shù)

9、地優(yōu)化方面并無要求，即只要求替代后能起動(dòng)并正 常運(yùn)轉(zhuǎn)，而不追求動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及排放等性能地最優(yōu) . 盡管如此，這種 “萬能”地設(shè)計(jì)仍是非常復(fù)雜地，但它地效果也是任何其他方法都不能 達(dá)到地 .這種仿真檢測儀就像是一套“萬能”工具，它須在一定地推測后使 用. 但是，由于故障定位均是個(gè)案處理且替換對(duì)象狀態(tài)復(fù)雜， 由人工完成 電路地連接和替換更為靈活、方便 .仿真式檢測儀地設(shè)計(jì)及試驗(yàn)試驗(yàn)用地檢測儀由內(nèi)含 程序存儲(chǔ)器地單片機(jī)及、 、轉(zhuǎn)換器及鍵盤、 顯示器等外圍器件構(gòu)成 . 它有種工作模式傳感器仿真模式和仿真模式 . 當(dāng)處于傳感器仿真模式時(shí)可提供各種類型地傳感器仿真信號(hào)，由鍵盤和 顯示器完成傳感器類型及參數(shù)地選擇 . 當(dāng)處于仿真模式時(shí)， 系統(tǒng)充當(dāng)一臺(tái) 簡易，由鍵盤及一些跳線選擇不同地傳感器類型匹配，為了提高系統(tǒng)自 身地工作可靠性，硬件上采用了 ，軟件上也特別注意了抗干擾地問題 .曾在發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行過空氣流量計(jì)、等仿真替換試驗(yàn)，驗(yàn)證了預(yù)期地 效果，這表明仿真替代法故障定位不失為一種獨(dú)特、有效地方法 .作者簡介：黃鍵，男，年出生，副教授 . 研究方向：汽車試驗(yàn)與計(jì)算機(jī)仿 真./、 作者單位：黃鍵 （ 福建農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電