[实用新型]汽车发动机声学诊断仪器

说明书

技术领域

本实用新型涉及汽车发动机诊断技术，尤其涉及一种汽车发动机声学诊断仪器；具体地说，涉及一种利用发动机发声的声学特征确定发动机工作状态是否正常的仪器。

背景技术

汽车发动机工作时发出声音，其工作状态是否正常，有经验的师傅可以判断出来[1]。但对于一般的人员，就有困难；另外，对于复杂的情况，即使有经验，准确判断也有困难。

许多原因可引起汽车发动机故障警告灯报警，而汽车本身并不存在问题，却不得不进一次修理厂检测，费时费事。大型车辆常有湮缸现象，即燃料不经燃烧排出气缸的现象却毫无觉察，造成燃油浪费、空气污染和车辆动力下降。在汽车制造工厂和修理车间，高级小汽车，有自己的专用汽车发动机工作状态诊断系统，这些系统联合分布在发动机多个关键部位的多组传感器来监控汽车发动机部件的工作情况，从而做出综合判断，但这些装置是专用和复杂的，需专业人员方能操作。

一种能方便使用又不依赖于汽车本身任何装置就能识别发动机工况的仪器，不仅可以减少故障误报和漏报引起的麻烦和问题；对于重要交通要道，如高速公路、桥梁和隧道等的行车正常和交通安全，以及环境保护都有重要意义。

经检索，尚未发现类似本实用新型的报道。

发明内容

本实用新型的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种汽车发动机声学诊断仪器。

本实用新型是一种基于声学无损无接触诊断理论和利用常见的设备集成相应的检测仪器，为检测数量庞大的汽车发动机使用，同时也可发展出高端的通用检测设备，为交通管理部门使用。

本实用新型的目的是这样实现的：

维修师傅的听诊经验表明，发动机正常工作声响有其规律，不正常亦有其特征，这是发动机工作产生的必然结果。听声音，过于抽象，不利于准确地描述。如将声音的波形和特征，以图像的方式显示出来，提供判读，与医院使用的心电图诊断技术十分相似。不同的是，汽车发动机有多个气缸，且每个气缸因制造精度和安装位置的不同，各个缸体产生的声音信号也有所差别，混合产生的声音信号就较为复杂，而气门开合、发电机、水泵、风机、载荷变化、转速不稳定和环境噪音等产生的复杂信号，将对诊断造成极大的困难。要保证诊断的正确性和实用性，必须建立一套有效的诊断机制：

1、仪器设计要合理，性能优裕，能采集和分离所需高信噪比发动机声音信号；

2、对信号进行人工的分选，找出合适的识别信号；

3、建立简易和可操作的识别判据，使用统计技术克服干扰的影响。

对发动机正常工作发出声音的规律的认识，是发动机诊断的基础。本实用新型研究的范围仅限制在4冲程发动机及其4冲程的正常工作状态的诊断。

①将汽车发动机声音信号通过数字声音采样设备处理成数字声音信号，并记录在数据文件中，或直接作为图像显示和傅立叶变换数据源；

②利用计算机显示声音信号图像；

③人工观测图像的特征，如图像有准周期特征，则说明发动机工作正常；

④选择稳定转速3-10秒的声音数据，做傅立叶变换，得到发动机声音信号振幅谱，进而得到激发准周期频率；

⑤利用发动机激发准周期频率与发动机转速和汽缸数的关系，计算得到理论的发动机激发准周期频率；

⑥比较傅立叶变换测定和理论发动机激发准周期频率，二者一致时，说明发动机工作正常，反之为不正常。

①中，所述的数字声音采样设备选用MP3、MP4、录音笔或多媒体计算机。

③中，所述的准周期是当若干个周期信号叠加时，如果他们的周期的最小公倍数不存在，则和信号不再为周期信号，但他们的频率描述还具有周期信号的特点，称为准周期信号。

⑤中，所述的理论的发动机激发准周期频率为

f(ω)＝ω/2×n

式中，f为理论发动机激发准周期频率，ω为发动机转速，n为气缸数。f(ω)就是发动机转速为ω时，发动机正常工作发出声音的频率特征。

具体地说，本仪器由前后依次连接的声音传感器、模数转换器和数据处理器组成。

工作原理