柴油机故障智能诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种柴油机故障智能诊断方法，包括如下步骤：1)判断待检测柴油机功率，如功率下降则为故障柴油机；2)定位故障柴油机的故障缸；3)诊断故障缸的供油系统，若有故障则提供该故障信息；4)若故障缸的供油系统无故障，则诊断故障缸的气密性，若气密性有故障则提供该故障信息；5)若故障缸的气密性无故障，则诊断故障缸的异响，若有异响则提供该异响信息；6)若故障缸无异响，则判断待检测柴油机处于无故障状态。本发明专利技术柴油机故障智能诊断方法可以对柴油机故障进行快速、综合诊断的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及柴油机
，尤其涉及一种柴油机的故障检测方法。
技术介绍
柴油机是一种使用面广、装备量大、结构复杂的往复式动力机械，其故障诊断问题 一直是车辆装备保障的重点和难题。其组成结构和工作原理的复杂性导致了其故障症状复 杂、故障信号检测困难、故障原因与故障症状以及特征参数值之间是极其错综复杂的非线 性映射关系。同一故障原因往往对应着多种故障症状，同一故障症状又可由多个特征参数 来反映；反之，多个特征参数又是某个或某些征兆的不同程度的定量描述，同一故障症状又 对应着多种故障原因。这种对应关系往往又是模糊的，其模糊性既来自故障与症状之间的 不确定性，又有来自故障与症状在概念描述上的不精确性。因此柴油机故障诊断是比较困 难的，也是车辆维修部门急需解决的问题。利用先进的数字信号采集技术、计算机技术和智能诊断技术开发一种柴油机智能 诊断系统，能够协助维修人员快速查找柴油机故障原因，提高维修效率。柴油机故障诊断技术经过多年的发展，目前已形成了多种监测手段和诊断方法， 如油液监测、振动监测、性能参数监测、燃烧过程监测、传统诊断法、模糊逻辑诊断、多级融 合诊断、神经网络和人工智能诊断等，这些方法按照各自的工作原理，从不同的角度获得柴 油机不同形式的工作状态信息和诊断结果。主要不同监测方法及其特点如下性能参数监测主要指对柴油机各种静态热工参数(压力、温度、流量、转速、喷油 提前角等)的检测与诊断，而对于分析复杂的柴油机故障原因和多模式故障的诊断，仅依 靠这些有限的参数是远远不够的。振动监测通过提取缸盖或缸体上振动信号的频率特征来分析柴油机工作过程故 障，但柴油机振动源多，振动传播路径和振动机理都比较复杂，各类故障所对应的振动频率 无论是从理论上还是在实践上都难以准确确定。油液监测主要是对机油进行铁谱分析和光谱分析，通过对机油中磨损元素的分 析来了解主要零部件的磨损情况，这是从整体上对设备磨损情况的分析，要具体定位故障 部位，还需结合其它方法对故障作进一步分析。燃烧过程监测使用缸内压力传感器监测气缸内燃烧压力的变化情况，通过对燃 烧压力的分析来了解各缸工作的好坏、活塞环磨损等情况，但对其它部位故障的确定从理 论上和实践上都难在准确确定。
技术实现思路
本专利技术提供一种可以对柴油机故障进行快速、综合诊断的方法。一种，包括如下步骤1)待检测柴油机起动后，判断待检测柴油机功率，如功率下降则为故障柴油机；若待检测柴油机无法正常起动，则检测空载电瓶电压、电瓶内阻(电瓶电压波形)、起动电压、起动电流、起动转速，以判断检测柴油机无法正常起动的原因。待检测柴油机起动后，通过曲轴转速传感器和缸压传感器检测发动机无负载加速 时间、减速时间、平均功率、在设定转速下的瞬时功率、扭矩等参数，计算得到待检测柴油机 的功率，如功率下降则判断为故障柴油机。2)定位故障柴油机的故障缸；通过测量各缸相对缸压比、各缸不均勻度(起动电 压波形)，单缸断火后的转速下降值，可以定位出故障柴油机的故障缸。其中单缸断火后的转速下降值，可由曲轴转速传感器采集。另外测量各种转速下的充电电压、充电电流(充电电压波形)还可以实时反映发 电机的工作状态是否正常，充电电压、充电电流主要由电瓶传感器和电流传感器采集。3)诊断故障缸的供油系统，若有故障则提供该故障信息；故障缸的供油系统可通过对高压油管供油波形(卡式供油波形)、最大供油压力、 油阀开起油压、供油提前角(串式油压波形)的测量来进行确定。其中高压油管供油波形(卡式供油波形)、最大供油压力、油阀开起油压由卡式供 油传感器和串式油压传感器采集。供油提前角(串式油压波形)由曲轴转速传感器和正时灯传感器采集。4)若故障缸的供油系统无故障，则通过缸压传感器采集测量绝对缸压，诊断故障 缸的气密性，若气密性有故障则提供该故障信息；5)若故障缸的气密性无故障，则通过异响传感器采集测量主轴承响、连杆轴承响、 活塞销响、活塞敲缸响和气门响等信号，以诊断故障缸是否有异响，若有异响则提供该异响 所在部位；6)若故障缸无异响，则判断待检测柴油机处于无故障状态。另外在整个故障智能诊断过程中，通过温度传感器实时采集待检测柴油机的冷却 液温度、排气温度。本专利技术中，各个检测步骤都需要对采集的参数进行特 征提取，一般可以采用现有的提取方法。作为优选，在对待检测柴油机的转速信号进行处 理时，对瞬时转速波动信号包含的特征参数的提取采取了模型分析法和波形分析法两种方 法。对高压油管压力波形包含的特征参数的提取采用小波变换、模糊C-均值聚类方法。本专利技术利用先进的内燃机动力学模型，建立了曲轴的瞬 时转速波动信号、高压油管压力信号和气缸压力信号等与柴油机工作过程参数间的关系， 利用统计学、模糊数学的原理和柴油机工作过程专家诊断系统的判断推理，通过快速检测 曲轴的瞬时转速波动信号、高压油管压力信号和气缸压力信号，实现对柴油机的快速、综合 故障诊断。为了实现本专利技术，可以利用柴油机故障智能诊断仪，便 携式柴油机故障诊断仪及相应的外围传感器组成，具有可靠、稳定、抗恶劣环境的特点，内 置软件采用面向对象设计方法，诊断仪完成数据采集、分析、处理以及现场故障诊断并输出 诊断结果等功能。数据分析管理系统实现了接收诊断仪数据、数据可视化分析、柴油机状态 档案管理、柴油机运行故障趋势分析等功能。本专利技术可实现1.故障诊断功能能够诊断的主要故障包括整机功率下降故障(起动故障)、故障缸定位、气密性 故障、进排气管路堵塞、供油提前角异常、喷油器起喷压力异常、喷油量异常、喷油雾化不良 等进气系统、燃油系统和燃烧系统等关键零部件的故障。2.监控功能本系统通过大量实验，已经存储了柴油机关键技术状态参数的合理阈值，对超标 参数除给出报警信息外，还能给出超标原因和具体的调整方案。3.柴油机状态归档和故障趋势分析系统将柴油机各技术状态数据存档，建立状态技术档案，通过不同历史时期的数 据对比分析，实现对柴油机的状态跟踪检测，同时能够对潜在故障进行趋势分析、预报。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为诊断故障缸的供油系统的流程图；图3为本专利技术柴油机智能诊断仪的硬件系统示意图。具体实施例方式参见图1，本专利技术一种，包括如下步骤1)起动待检测柴油机，若待检测柴油机无法正常起动，则检测空载电瓶电压、电瓶 内阻(电瓶电压波形)、起动电压、起动电流、起动转速等信号，以判断检测柴油机无法正常 起动的原因。若待检测柴油机可以起动，则判断待检测柴油机功率，通过曲轴转速传感器和缸 内压力传感器检测发动机无负载加速时间、减速时间、平均功率、在设定转速下的瞬时功 率、扭矩，计算得到待检测柴油机的功率，若功率下降则判断为故障柴油机。2)通过测量各缸相对缸压比、各缸不均勻度(起动电压波形)，单缸断火后的转速 下降值，可定位出故障柴油机的故障缸，其中单缸断火后的转速下降值，可由曲轴转速传感 器米集。3)诊断故障缸的供油系统，若有故障则提供该故障信息；故障缸的供油系统可通过对高压油管供油波形(卡式供油波形)、最大供油压力、 油阀开起油压、供油提前角(串式油压波形)的测量来进行检测。其中高压油管供油波 形(卡式供油波形)、最大供油压力、油阀开起油压由卡式供油传感器和串式油压传感器采 集。供油提前角(串式油压波形)由曲轴转速传感器和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柴油机故障智能诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：１）待检测柴油机起动后，判断待检测柴油机功率，如功率下降则为故障柴油机；２）定位故障柴油机的故障缸；３）诊断故障缸的供油系统，若有故障则提供该故障信息；４）若故障缸的供油系统无故障，则诊断故障缸的气密性，若气密性有故障则提供该故障信息；５）若故障缸的气密性无故障，则诊断故障缸的异响，若有异响则提供该异响信息；６）若故障缸无异响，则判断待检测柴油机处于无故障状态。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞林，董素荣，刘刚，许翔，周广猛，吴晓，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事交通学院，
类型：发明
国别省市：12