汽车发动机机械故障诊断系统是一种用于对处于调试、运行中的发动机进行在线检测与故障诊断的智能仪器系统。其工作原理是利用振动传感器直接采集发动机产生的非正常振动信号，并通过计算机对此等信号所代表的故障模式进行适当的分析和分类，最后以故障代码的方式将判定结果输出显示。本论文即针对此研究目标而开展的研究工作，主要研究工作包括： (1)系统硬件结构设计； (2)气缸套、与活塞、连杆、小瓦、曲轴轴承(大瓦)、活塞销、正时齿轮、气门等八类故障信号的采集； (3)非平稳随机故障信号时域统计特征分析； (4)基于小波方法的非平稳随机信号降噪算法设计； (5)基于最小类内间距和最大类间间距判据的特征提取算法设计等工作。 在上述工作基础上，论文工作还分别对硬件系统以及所建立的算法进行了试验测试。故障信号时域统计特征的分析结果显示，八类故障信号均不满足平稳随机信号的要求，在信号处理过程中应作为非平稳随机信号处理。小波滤波器可以对发动机噪声进行有效地抑制。基于类间距离判据得到的故障特征向量，为后续分类器分类工作提供了可靠的基础。