试析基于虚拟仪器技术的柴油机燃油喷射系统故障诊断的研究

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1、浙江大学硕士学位论文基于虚拟仪器技术的柴油机燃油喷射系统故障诊断的研究姓名：张宪波申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：何勇20050201浙江大学硕士论文基于虚拟仪器投术的柴油机燃油喷射系统故障诊斯的研究摘要柴油机是目前应用最广‘泛的动力设备之一，而燃油系统又是柴油机的关键系统，其工作状态好坏直接影响柴油机的正常运行，并决定着柴油机性能的优劣，一旦燃油喷射系统发生故障，必将导致柴油机性能恶化。柴油机故障中约1／3是由于燃油系统故障引起的，这些故障会导致柴油机燃油燃烧恶化，动力性能、经济性能和可靠性能下降以及有害排放物增多。因此，及时地诊断出柴油机燃油系统的故障具有

2、重要意义。柴油机燃油系统以可压缩流体为介质，工作压力高，结构型式多样，各种参数之间互相作用、互相影响，关系十分复杂。在试验台架上进行反复测试来分析故障特征的传统方法必须花费大量的人力和物力，研究周期也长，难以适应现代高节奏生产的要求。为此，本文系统介绍了用于燃油喷射系统故障诊断测试的信号采集、信号小波分解、波形识别、神经网络、虚拟仪器等技术，并对各项技术的原理特点及在故障诊断领域中的应用做了细致的研究和分析。在此基础上提出了一种以虚拟仪器技术为通用化平台的燃油喷射系统故障诊断测试系统，应用效果良好。本论文主要研究内容及取得的成果有：(1)在研究柴油机燃油喷射系统的功用、结构和

3、工作过程及机理的基础上，提出用检测高压油管中的压力波动变化的方法来诊断燃油喷射系统的故障的方法，实验表明高压油管的压力波形包含了大部份的工作状念信息，能较敏感的分辩出各种故障信息。(2)把虚拟仪器技术运用到柴油机燃油喷射系统的故障智能诊断，用虚拟仪器采舅：卡采集油管压力的波动信号，用LabVlE?／语言的开发出故障诊断的软件平台。虚拟仪器采集卡与电脑的连接非常简单，有USB接口也有PCI卡直接插入电脑的PCI插槽，采集信号可以多路同时进行，更换和增加采集信息也jI二常方便．只需更换和增加传感器及电脑程序的设置。LabVIEW语言具有可视化、流程式、模块式的特点，编程非常方便，

4、并可以函数的形式调用软件如MATLAB，弥补了本身的不足，本文应用了MATLAB实现了小波分解和BP神经网络。(3)运用离散小波分解技术对高压油管压力波形进行分解，分解出一个低频逼近分量波形a3和3个高频分量波形d1、d2、d3，同时波形识别程序对低频逼近分量波形a3进行分析识别提取时域方面的特征参数，对低频逼近分量波形a3和高频分量波形d3进行计算，分别提取频域方面的低频能量因子和高频能量因子2个特征参数，不但保留了时域特征还保持了频域特征，实验证明是一种对高压油管浙江大学硕士论文基于虚拟仪器技术的柴油机燃油喷射系统故障诊断的研究压力波形处理的好方法。(4)根据高压油管压力

5、的特点，提出了一种波形的识别理论，并用它对小波分解出来的低频逼近信号的波形进行识别并提取喷油器开肩压力、油压升高率、最高喷射压力、余波aftereffect峰值、燃油喷射持续角、余波宽度6个特征参数，这些参数非常直观的反映燃油喷射过程工作状态。(5)运用BP神经网络技术对故障特征参数进行训练和识别诊断，神经网络是一种大规模并行的非线性动力系统，具有全息的联想学习能力、自组织、自适应和高度的非线性动态运算能力，因此，在识别那些复杂变量之间的因果关系上，拥有较强的能力。本文将8个故障特征参数作为神经网络的输入神经单元，其诊断结论作为输出神经单元。实际应用表明，具有较好的故障诊断效

6、果。关键词：柴油机；燃油喷射系；压力波；故障诊断；小波分解：波形识别；神经网络；虚拟仪器AbstractDieselenginesarepresentlyoneofthemostprevalent—applieddynamicfacilitiesandtheiroil_heatingsystemsarefurthersignificantintheenginesasintegrityonaccountthattheoperatingconditiondirectlyaffectsthenormalrunningofdieselengineswithdeterminationo

7、ftheirrunningperformances．Inotherwords，thedysfunctionoffuelinjectionsystemswouldapparentlydeterioratethedieselengineperformances．Approximatelyonethirdofthedieselenginemalfunctionsarebroughtaboutbythefailuresofoil—heatingsystems，whichwouldprobablyleadtoth