多缸柴油机瞬时转速故障诊断技术研究

柴油机瞬时转速的实车检测研究
刘建敏;乔新勇;安钢
【期刊名称】《测试技术学报》
【年(卷),期】2004(018)0z4
【摘要】柴油机在运转过程时,曲轴的瞬时转速包含着丰富的信息.一个周期内瞬时转速的波动与各缸的喷油情况、磨损情况、进气情况等有直接关系.因此,柴油机瞬时转速是评价柴油机技术状况变化的一个重要参数.本文研究了检测柴油机瞬时转速的方法和测试系统,并在实车上进行了大量的试验.在此基础上,提取了瞬时转速的特征参数,如转速平均脉动指标、柴油机加、减速时间等,分析了柴油机瞬时转速特征随柴油机使用期的变化规律,证明了瞬时转速可作为评估柴油机技术状况的重要参数.
【总页数】5页(P153-157)
【作者】刘建敏;乔新勇;安钢
【作者单位】装甲兵工程学院机械工程系,北京,100072;装甲兵工程学院机械工程系,北京,100072;装甲兵工程学院机械工程系,北京,100072
【正文语种】中文
【中图分类】TK4
【相关文献】
1.基于瞬时转速测试的履带车辆闭锁离合器性能检测研究 [J], 曹进华;郑海起;栾军英
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基于瞬时转速法分析柴油机各缸工作均匀性的数据处理和故障诊断的开题报告一、选题背景和意义近年来，柴油机在各种工程领域得到了广泛的应用，如船舶、发电、交通等。

对于柴油机的故障诊断和性能分析，一直是工程师和研究人员关注的研究领域。

柴油机中的各个缸需要保持工作均匀性，否则会影响到整个柴油机的性能。

因此，对柴油机各缸的工作均匀性进行分析十分必要。

基于瞬时转速方法能够利用现代测量技术对柴油机进行实时测量，为柴油机的故障诊断和性能分析提供了新的思路和手段。

本论文旨在通过瞬时转速法对柴油机各缸的工作均匀性进行分析，探索基于瞬时转速法的数据处理和故障诊断方法。

二、研究内容和方法本文主要对柴油机的瞬时转速法进行分析和研究，旨在探究基于该方法的数据处理和故障诊断方法。

本文的主要研究内容包括以下几点：1.建立柴油机瞬时转速法的理论模型；2.利用瞬时转速法对柴油机各缸发动机的工作均匀性进行分析；3.分析柴油机各缸的工作均匀性问题，并采用统计分析的方法分析产生这些问题的可能原因；4.采用故障诊断技术对柴油机故障进行检测和定位；5.设计并实现基于瞬时转速法的数据处理和故障诊断系统。

为了实现上述目标，本研究将采用数学建模、机械动力学分析、信号处理、统计方法等多种研究方法，以期对基于瞬时转速法的柴油机故障诊断和性能分析方法进行深入研究。

三、研究成果和展望本研究将对基于瞬时转速法的柴油机故障诊断和性能分析方法进行深入研究，并提出一种新的数据处理和故障诊断方法。

该方法能够分析柴油机各缸的工作均匀性，有效地诊断柴油机的故障问题，并提高柴油机的性能。

本研究成果可以为柴油机工程师和研究人员提供参考，为推动柴油机的应用和发展做出贡献。

同时，我们还将进一步研究和改进该方法，以期实现更精确的故障诊断和分析柴油机性能的目标。

1 故障诊断方法1.1 瞬时转速信号的预处理怠速工况是发动机的运行工况之一，怠速时的转速处于闭环控制状态，平均转速在目标怠速值附近，相对于其他工况，转速变化较小，故主要考虑利用怠速下的转速进行故障诊断。

由于发动机的平均转速在目标怠速附近波动，并且目标怠速受冷却液温度、其他附件工作状态的影响也会发生变化，所以首先将一个工作循环的瞬时转速信号减去平均值进行中心化处理以减小上述因素的影响。

瞬时转速信号一般由感应式转速传感器或者霍尔式传感器测量，根据相邻信号齿产生的两个脉冲信号之间的时间可计算出两信号齿间的平均转速，以此作为某一转角处的瞬时转速。

所采集到的转速信号中可能具有的误差及噪声有：（1）对于磁电式转速传感器，其感应到的正弦信号会被ECU 转为方波信号以进行后续处理，过程中不可避免地会产生误差；（2）ECU 处理方波信号时高频计数脉冲产生的截断误差；（3）测量过程中由于外界干扰产生的噪声；（4）供油误差产生的噪声；（5）信号盘齿形误差引起的噪声等。

其中前3种噪声之和可视为白噪声，将多个工作循环的瞬时转速信号取平均可以进行消除。

供油误差引起的噪声同样利用上述方法消除。

信号齿加工过程中产生的随机误差会影响采集到的转速信号，对同一台发动机而言，不考虑更换信号盘时齿形误差引起的转速变化与发动机的平均转速成正比。

尽管怠速时齿形误差的影响相对较小，但为了确保诊断结果的可靠性并且提高诊断方法的适用性，本文通过增加计算转速所使用的齿间隔减少齿形误差产生的噪声，结果相当于将连续多个齿间隔时间取平均后参与计算，为保持瞬时转速的变化趋势，采用滑动平均的方式。

处理过程中信号齿个数的确定至关重要，若参与齿平均的齿数过少则不能很好地消除齿形误差引起的噪声，过多则导致转速曲线会失去瞬态特性，接近平均转速，具体齿数可根据实验确定。

1.2 主成分分析为了充分利用瞬时转速中的信息以诊断出更多类型的故障，同时为了降低后续处理的难度，采用主成分分析法对转速信号进行处理。

毕业论文---发动机瞬时转速的时域分析一．前言柴油机是—种复杂的往复式动力机械,由于结构复杂,运动部件多,使柴油机故障诊断十分困难。

随着现代科学技术的发展以及自动化程度的提高,柴油机故障诊断技术已从最开始的事后维修发展到定时检测、再到现代故障诊断技术的视情维修。

和其它类型机械的故障诊断一样,柴油机故障诊断首先必须对故障机理进行研究,并以故障信号的检测及处理为基本技术,以故障信号处理和特征提取理论为基本理论,以基于信号处理及特征提取的故障类型识别为基本方法。

目前对常用的柴油机故障诊断技术的研究内容其发展方向进行讨论。

1．1瞬时转速波动诊断法随着就车检测诊断技术的发展和发动机瞬时转速检测技术的提高,发动机转速已不仅仅是一个基本的运行参数,而且已经成为检测发动机性能与故障的手段。

发动机的转速按测量转角的大小(或时间的长短) 分为平均转速、循环转速和瞬时转速3 种。

平均转速是指发动机在一段时间内曲轴所转过的圈数与时间的比值;循环转速(或称循环平均转速) 是指发动机在一个工作循环内的平均转速;瞬时转速是指发动机在一个工作循环中每一瞬时的转速。

因为各缸按进气、压缩、爆发、排气的过程循环工作,作用在曲轴上的驱动力矩大于阻力矩时,曲轴转速升高;而当驱动力矩小于阻力矩时,曲轴转速下降。

发动机在一个工作循环中每缸作功一次,对于一个均匀发火的N 缸机来说,一个循环中,扭矩和转速会有N 次明显的波动。

图1 示出某六缸柴油机在怠速工况下各缸均匀工作时瞬时指示扭矩Mi 与瞬时转速n 随曲轴转角变化的曲线,图中以第一缸进气上止点作为0 ℃A ,因此1 ,2 ,3 ,4 ,5 与6 缸压缩上止点分别对应图中的360 ℃A ,120 ℃A ,600 ℃A ,240 ℃A ,480 ℃A 与720 ℃A。

当发动机的某些系统或零部件技术状况发生变化时,瞬时转速的变化规律就发生变化。

因此,通过对瞬时转速变化规律的研究,可以分析发动机的运行状况,判断发动机的性能,诊断发动机的故障。

柴油机故障诊断技术发展及故障分析
一、柴油机故障诊断技术发展
随着柴油机的广泛应用，柴油机故障诊断技术也发展迅猛。

柴油机故
障诊断技术包括机械和电子控制系统。

机械诊断技术是基于专业的柴油机
修理与维修经验，通过对柴油机机械系统的检查和测试，从而确定柴油机
故障的类型及其原因，最终实现故障的检修和维修。

电子诊断技术采用的
是计算机分析控制系统，从而可以迅速、准确地诊断柴油机故障，实现精
确的修复和维护。

随着计算机技术的发展，电子诊断技术也不断创新，目前具有多种功能：首先，可以诊断柴油机控制系统中的固有故障；其次，可以对柴油机
的细微故障，如调节系统的偏差等，进行监控；最后，可以对柴油机的发
动机运行状态，如发动机性能、温度等，进行监测和评估，以实现发动机
的可靠、稳定运行。

电子诊断技术的发展，引入了许多新技术，有利于提高柴油机的可靠
性和可靠性，并减少柴油机故障维修和维护的费用。

目前，新型柴油机维
护系统已经得以实现，可以实时监测动力系统，并自动对其进行故障诊断，调节等。

这些功能有助于有效延长柴油机的使用寿命，有效的减少故障率。

柴油机转速不稳故障原因分析及修理措施探讨【摘要】柴油机在出现严重的运转不稳故障时，将会对柴油机的可用寿命产生不良影响。

本研究就柴油机出现运转不稳故障的规律性，从多个方面（调速器、燃油系统、工作器械的传动等方面）对其发生故障的相关因素以及维修对策进行探讨。

【关键词】柴油机；运转不稳；故障原因；维修对策柴油机在处于正常运转的状态时，在调速器所具备的自动调节功能支撑下，柴油机在转速时是稳定的，其波动率不超过0.5%。

然而若在维修、实验以及现场使用中，常有柴油机转速不稳定的情况，使柴油机无法充分发挥其功率，进而间接增加了在油耗上的经济负担，故障严重时甚至会对机械的可用寿命产生不良影响[1]。

因此对柴油机出现转速故障的原因进行探讨十分重要，现对其故障原因进行研究并探讨其预防对策。

1.柴油机出现转速不稳时的故障表现分析柴油机在出现转速不稳的现象时，具有以下特点[2]：（1）柴油机在转速时忽高忽低，且具有一定的规律性，也就是俗称的喘气、游车。

此类情况在柴油机采取低速运行措施时常会出现；（2）柴油机在转速时忽高忽低，且无规律性；（3）当柴油机的油门处于一定特定的位置时，机械会出现异常情况，例如转速不稳定、机身摆动、机身发抖等。

2.柴油机出现转速不稳时的不良后果柴油机若出现转速不稳的情况，将会引起多种不良后果。

（1）柴油机的转速不稳使其在功率发挥上也受到一定的影响，并间接增加了柴油机的耗油量，增加经济负担；（2）转速不稳一定程度上使柴油机和其相配套的相关工作机械之间的稳定性出现问题，尤其是在柴油机担当发电动力时，由于转速不稳，将会到时其发出的电压、电源频率等存在不稳定的情况，如此一来，不仅会对用电设备以及用电仪器的正常运行产生影响，还阻碍了电网、机组等与柴油机的并网运行情况；（3）转速不稳障碍情况严重时，将会缩短机械的可用寿命。

3.保证柴油机转速稳定性的主要条件在柴油机运行时，保持转速稳定性的主要条件有：（1）确保柴油机喷油器的雾化质量以及各循环系统之间的供油量等相同；（2）由于调速器对于柴油机的转速可起到自动调节作用，当外界的负荷情况发生改变时，调速器会根据其变化情况会对柴油机的供油量进行调整，以保证柴油机在转速时的稳定性，因此需确保柴油机中调速器的灵敏性[3]；（3）需确定柴油机的飞轮足以贮藏惯性力，以确保柴油机转速的稳定性。