[發明專利]基于排氣噪聲矢量量化分析的發動機故障診斷方法及裝置

無效

• 申請號: 201110312023.2
• 申請日: 2011-10-16
• 公開（公告）號: CN102539154A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 丁哲;許勇;李志成;孫文凱;李傳海;由毅;丁勇;趙福全
• 申請（專利權）人: 浙江吉利汽車研究院有限公司;浙江吉利控股集團有限公司
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

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技術領域

?本發明涉及一種發動機故障診斷領域，尤其是涉及一種成本低、更快速有效的基于排氣噪聲矢量量化分析的發動機故障診斷方法及裝置。

背景技術

目前，發動機故障診斷的方法有多種，大多數診斷系統的信號源取自發動機起動過程參數、點火波形、進氣歧管真空度波形、發動機轉速、缸體振動、電控噴油過程參數以及排氣成分等。這些信號源只能反映發動機的某一特性，需多參數結合才能完成故障診斷，從而導致系統復雜、成本較高。如何以較少的檢測參數精準實現發動機狀態監測及故障診斷，是高效車載的發動機故障診斷系統設計面臨的首要問題。如公開號為CN201852706U，名稱為一種基于尾氣排風的汽車故障診斷測試系統的中國發明專利申請，包括溫度傳感器、濕度傳感器、大氣壓力傳感器、汽車尾氣分析儀、喜好條例電路、數據采集卡、工控機、外圍輔助硬件系統和軟件系統，工控機通過RS-232串口與汽車尾氣分析儀建立通訊，以獲取汽車尾氣中的CO、HC、CO2、NOx、O2氣體濃度信息和發動機轉速信息，濕度、溫度、大氣壓力傳感器測試環境溫度、濕度、大氣壓力信息，送入語氣相連的信號調理電路輸入端，調理后的信號經數據采集卡送入工控機，軟件系統實現對工控機獲取的信息進行處理、分析、顯示、存儲、推理診斷功能。該發明專利就存在上述的缺點：這些信號源只能反映發動機的某一特性，而且需多參數結合才能完成故障診斷，從而導致系統復雜、成本較高。

發明內容

本發明主要是解決現有技術中需要結合多種參數完成對發動機故障診斷，導致系統復雜、成本高的問題，提供了一種成本低、更快速有效的基于排氣噪聲矢量量化分析的發動機故障診斷方法，以及使用該方法的裝置。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種基于排氣噪聲矢量量化分析的發動機故障診斷方法，包括以下步驟，

a．在訓練過程中預先對發動機的多種故障進行檢測，將發動機在各故障下的排氣噪聲看做一個信號源，通過特征提取器從信號源中提取特征矢量，形成特征矢量序列；特征提取器提取的是排氣噪聲的Mel頻率倒譜系數，將Mel頻率倒譜系數作為矢量量化過程中信號源的特征參數矢量序列。在這個步驟中預先即訓練過程中對發動機在各情況下的排氣噪聲都進行特征參數提取。

b．將每個特征矢量序列通過LBG算法聚類生成碼本，每個碼本都包含有相應排氣噪聲的個性特征，使得每個碼本對應一種故障狀態，然后將這些碼本進行存儲；在訓練過程中預先對發動機多種故障進行檢測并生成碼本，并將碼本存在存儲器內形成一碼本庫，作為對比的標準。這些碼本在特征空間的分布相互不重疊或者有重疊。

c．在測試過程中對發動機故障進行檢測，通過特征提取器從測試的排氣噪聲中提取特征矢量序列，然后將存儲的每個碼本依次對該特征矢量序列進行矢量量化，計算出各自的平均量化誤差，將各個平均量化誤差進行比較，選擇平均量化誤差最小的碼本對應的故障狀態作為系統診斷結果。基于矢量量化的方法所需的模型訓練數據小、訓練與識別時間短、工作存儲空間小，系統便于硬件實現。在用碼本對特征矢量序列進行量化的過程中，首先要選擇合適的失真測度，計算碼本中碼字代替矢量造成的失真，可以描述兩個或多個碼本間的相似程度，而失真度最小值所對應的碼字即是該特征矢量的代表矢量，這樣平均量化誤差最小的碼本就與該特征矢量序列最相似，從而實現對發動機故障的診斷識別。發動機排氣氣流的動力學特性直接反映了管道系統邊界條件的變化，從而可以反映出發動機的各種運行狀態。發動機的排氣噪聲作為發動機排氣氣流的直接物理映射，可以當作信號源分析，進行發動機綜合故障診斷。采用本發明的方法，使用排氣噪聲信號作為信號源，實現了無損檢測，不僅成本低，且信號采集更加快速有效。

作為一種優選方案，在訓練過程中，對各故障下的排氣噪聲重復提取特征矢量序列，對生成的碼本進行修正量化。這樣可以得到更加精確的碼本，使得測試過程中識別更加準確。