发动机是一种复杂的机、电、液一体化系统，作为动力输出设备，已经被广泛的应用到多种重要的场合。其运行状态的好坏直接影响到系统的动力输出能力，严重时会造成整体设备的瘫痪，而造成巨大的经济损失和人员伤亡。发动机工作环境恶劣，运行过程中会产生多种强烈的冲击，致使发动机本身容易出现故障，因此需要采取一定技术手段对发动机进行状态监测及时了解发动机的运行状态。本文以491Q-ME型发动机为研究对象，基于发动机气缸表面振动信号对气门间隙故障诊断进行了深入研究。　　首先总结了发动机故障诊断中的一般内容、诊断流程及现行的故障诊断方法。并从发动机故障机理、诊断测试技术、信号处理方法、诊断决策方法及诊断仪器五个方面阐述了发动机故障诊断技术的研究现状。研究了发动机振动信号的构成及特点。建立了发动机配气机构的动力学模型。分析了配气相位错故障、排气门漏气故障在超声信号中的表现及故障信号的识别方法。分析了气门间隙故障对发动机运行状况的影响。　　其次研究了基于Hilbert-Huang变换的特征信息提取方法。对IMF分量判据问题及端点飞翼问题进行了详细的阐述，分析了基于能量差跟踪法的IMF分量判据，及基于支持向量回归机的端点飞翼问题的解决方法。通过对仿真信号的分析可知，两方法的应用大大的提高了EMD分解的准确性和Hilbert谱的真实性。　　最后设计构建了发动机故障诊断数据采集系统，对系统的结构方案和主要功能模块进行了详细分析。研究了发动机曲轴相位识别方法和振动信号采集方法，设计了相关的信号调理电路。并根据采集到的振动信号分析了发动机点火故障及断油故障对振动信号的影响。进行了气门间隙故障诊断实验。并基于Hilbert-Huang变换方法提取发动机气门间隙故障的特征信息。验证了HHT方法在发动机气门间隙故障诊断中有效性。