由于柴油机工作环境恶劣等原因,所以容易发生故障。而柴油机一旦发生故障,不仅会造成环境污染,而且还会带来很大的经济损失。研究一套能够实现在线实时诊断故障的系统具有十分重要意义。虽然失火故障诊断的算法很多,但是很少能够实时诊断。而目前在车辆中已经大量使用的车载故障诊断系统在高速空载情况对失火的诊断不够理想。为了解决这个问题,同时考虑到车载实时采集的条件限制,本文提出“阶次搜索法”来进行故障诊断。并设计了一套发动机采集系统。所谓的“阶次搜索法”,是根据发动机的曲轴飞轮系统的特点设计的,在设计过程中,将发动机曲轴飞轮系统抽象一个有输入,有输出的数学系统。这个系统的输入函数的自变量是曲轴转角,因变量是发动机的气体力矩;输出函数的自变量是曲轴转角,因变量是曲轴角速度。诊断失火的过程是通过这个系统的输出来判断输入是否正常。由于发动机的曲轴飞轮系统是一个非线性系统-即该模型的传递函数会随着转速和载荷的变化而变化。因此通过划将发动机的“工况小区域”来线性化处理。所谓的“工况小区域”指的是发动机的转速和载荷变化不大的范围。在每个“工况小区域”里,认为发动机的曲轴飞轮系统具有一种传递函数。利用传递函数可以得到发动机气体力扭矩和曲轴转速之间的关系-卷积。这种计算在频域里更为简便,将发动机曲轴飞轮系统的输入函数、传递函数和输出函数用傅立叶级数展开,可以得到输出函数的各个阶次的数值为输入函数和传递函数对应的各个阶次值的乘积。在工况小区域确定后,曲轴飞轮系统的传递函数就确定了,即传递函数的各个阶次的数值确定了,当发生失火故障时,气体力扭矩的功率下降,即输入函数的阶次中会有一些发生下降,所以曲轴角速度相对应的阶次的数值会发生下降。而曲轴角速度的阶次可以通过转速计算得到,因此找出每个工况小区域里的由于失火而下降曲轴角速度的阶次就可以进行失火诊断。将此算法命名为“阶次搜索法”。为了验证阶次搜索法的有效性,在6102柴油机上进行了失火故障诊断试验,选取18个工况,每个工况下100组数据进行验证。试验结果证明,所提出的诊断方法具有较好的诊断效果,且便于实时诊断。为实现实时采集,特利用STM32单片机搭建采集系统,和LABVIEW界面监测采集和诊断的结果,实验表明该采集系统即可以满足采集精度要求又可以有针对性的采集所需的数据指标。