陳晶

（蘭州工業(yè)學(xué)院，甘肅　蘭州　730050）

汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)人工智能故障診斷系統(tǒng)的研究

陳晶

（蘭州工業(yè)學(xué)院，甘肅蘭州730050）

基于汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)人工智能故障診斷系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用，從電控發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車行業(yè)中的重要作用、存在的問題和發(fā)展趨勢出發(fā)，分別從硬件和軟件兩個(gè)角度對故障診斷系統(tǒng)的傳感器故障進(jìn)行了剖析，并對診斷策略進(jìn)行了分析和選取，從而有效實(shí)現(xiàn)了主控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和傳遞，快速發(fā)現(xiàn)并排查電控發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中的故障。

電控發(fā)動(dòng)機(jī)；人工智能；故障診斷

汽車工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用：一是國家經(jīng)濟(jì)總量的重要組成部分；二是與材料、機(jī)械等許多工業(yè)部分有著密切聯(lián)系；三是集中著新材料、新裝備、新工藝和新技術(shù)的綜合高技術(shù)密集型工業(yè)。

作為決定著汽車整車的性能與品質(zhì)的核心部件——發(fā)動(dòng)機(jī)，其種類和品質(zhì)等在近年來都得到了迅猛提升，其中，電控發(fā)動(dòng)機(jī)由于具有可以提供更大的控制自由度、控制功能齊全、精度高和動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，而在現(xiàn)代汽車中得到了快速發(fā)展和應(yīng)用。與化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，電控發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油供給系取消了化油器，卻增加了不少電子自動(dòng)控制裝置，其中包括許多傳感器，執(zhí)行元件和ECU［1］。這樣就會增加智能故障診斷系統(tǒng)的檢測難度，因此有必要將人工智能引入到故障診斷系統(tǒng)中。通過分析電控發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器的型號特點(diǎn)，建立故障診斷模型，并進(jìn)行相應(yīng)地分析和處理。

圖1　基于人工智能的傳感器信號采集平臺示意圖

圖1為基于人工智能的傳感器信號采集平臺示意圖。在電控發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)下，傳感器會將各種型號傳遞給控制器，而由于控制器中的傳感器的特點(diǎn)不同，又主要分為模擬傳感器和數(shù)字傳感器，其中模擬傳感器還需要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，這兩部分的信息整體反饋給CPU，然后將CPU處理過的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換并輸入到控制單元，然后進(jìn)入CAN（控制器局域網(wǎng)絡(luò)）收發(fā)器送發(fā)至總線上，實(shí)現(xiàn)傳感型號的采集與輸出。

在對汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行人工智能設(shè)計(jì)過程中，另一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是CAN中線通訊網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)計(jì)，這種CAN可以實(shí)現(xiàn)多控制單元與測試儀器之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。其中，需要關(guān)注和設(shè)計(jì)的核心組成部分包括：開關(guān)量輸出傳感器信號的預(yù)處理電路、模擬量輸出的傳感器信號調(diào)理電路、CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)計(jì)、故障診斷策略的選取等幾個(gè)部分，由于在實(shí)際應(yīng)用過程中電控發(fā)動(dòng)機(jī)的故障是多樣化的，人工智能故障診斷系統(tǒng)不能依靠單一的數(shù)學(xué)模型來完成系統(tǒng)診斷［2］，由于汽車工業(yè)的發(fā)展帶來的電控發(fā)動(dòng)機(jī)的種類和品質(zhì)參差不齊，所帶來的故障種類也不是固定的，許多問題還需要進(jìn)一步解決：1）專家獲取途徑較窄；2）工作范圍小、傳統(tǒng)專家系統(tǒng)很難對新的故障進(jìn)行有效診斷，控制方法不是很靈活；3）傳統(tǒng)專家系統(tǒng)維護(hù)較為困難，只有專業(yè)的工程師才能進(jìn)行有效輸入，無法做到及時(shí)更新等。正因?yàn)槿绱耍谌斯ぶ悄艿墓收显\斷系統(tǒng)有必要及時(shí)推出，因?yàn)樗哂凶詫W(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為核心部件，可以從電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障中進(jìn)行自我推理和自我完善，并將已有的發(fā)動(dòng)機(jī)故障系統(tǒng)進(jìn)行歸納和總結(jié)后進(jìn)行輸入，從而有效地進(jìn)行排查。

［1］王小飛.基于人工智能的電控發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比控制［J］.汽車零部件，2009（12）:85-87.

［2］門艷忠，王福林.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中的應(yīng)用研究［J］.機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2007，24（12）:64-65.

（編輯：苗運(yùn)平）

Automotive Electronic Control Engine Fault Diagnosis System for Artificial Intelligence

Chen Jing （Lanzhou Institute of Technology，Lanzhou Gansu 730050）

development and application of automotive electronic control engine fault diagnosis system based on artificial intelligence，from the important role of electronically controlled engines in the automotive industry，the problems and the development trend of view，respectively，starting on the sensor fault diagnosis system ofhardware and software pointof view the failure analysis，diagnosis and policy analyzes and selection，which can effectively achieve the primary data collection and transmission control systems，quickly identify and troubleshootelectronically controlled engine failure during actual operation.

electronically controlled engine；faultdiagnosis；artificial intelligence

U472.4

A

2095-0748（2016）11-0100-01

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.11.42

創(chuàng)新

2016-04-25

陳晶（1987—），甘肅蘭州人，碩士研究生，研究方向：交通運(yùn)輸。