内燃机诊断方法综述

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1、摘要：内燃机是一种重要的动力机械，广泛地应用于发电、机车车辆、工程机械、汽车及船舶动力等领域。因此，对内燃机的工作过程进行状态监测和故障诊断，对确保系统正常、安全运行，提高设备的维修质量和效率都是十分必要的。内燃机曲轴的角振动信号含有丰富的内燃机工作状态信息，很多学者都在研究利用此信号来诊断内燃机故障，并取得很大进展。神经网络具有高度并行性、联想泛化能力、模式提取及容错能力，因此在内燃机故障诊断领域得到了广泛应用，这极大推进了内燃机故障智能诊断技术的发展。本文在扭振测量分析系统(TVM)的基础上，开发了便携式内燃机曲轴角振动测量与故障诊断系统(CT

2、DS)。CTDS系统与TVM系统相比主要有两方面的改进；一是系统具有便携的功能；二是系统可进行故障诊断。系统的便携功能是通过多机通信技术，串口通信技术及组件技术实现的，它比TVM系统功能更完善，使用更方便。系统采用了基于角振动信号的二级诊断策略，把扭振信号反算法和单谐次诊断法作为系统一级诊断的工具。.摘要：柴油机作为—种复杂动力机械，其运行状态的监测和故障诊断技术越来越受到人们的关注。在柴油机故障诊断领域，信号处理、故障特征提取及模式识别方法已初具雏形，但离实用化还有一定距离。在综述现代柴油机故障诊断技术中常用的性能参数法、振动分析法、瞬时转速波动

3、法、油液分析法、信息融合诊断法的原理、特点及不足的基础上，提出了柴油机故障诊断技术的难点和发展趋势。关键词：柴油机  状态监测  故障诊断 一、柴油机故障诊断技术对于柴油机这一复杂的机械系统来说，每一个零部件发生故障都可能影响柴油机的正常工作，因此造成故障种类繁多，这也要求我们探讨更多的故障诊断方法来准确地定位故障源。柴油机系统在实现其特定功能——将热能转变为机械能时，直接输出扭矩、功率等，称为功能性输出，同时还伴随产生一些中间输出和附加输出，如排气温度、气缸压力、振动、噪声、油液污染、尾气排放和瞬时转速等，在柴油机的状态检测与故障诊断中，直接利用

4、其功能输出来判断系统的运行状态和设备状态虽然是一种较简捷、直观的方法。目前国内外对柴油机故障特征提取的研究一般基于这些中间和附加输出信息。在机械设备故障诊断领域，柴油机状态监测与故障诊断技术的研究相对起步较晚，其具体采用的方法主要有性能参数法、振动分析法、油液分析法、瞬时转速法等几种，1．性能参数法性能参数的变化直接反映柴油机工作状态的变化。在柴油机产品投入市场前该设备的一些技术性能参数经过了测试，并形成了一系列技术参数指标，一般有额定工作压力、功率、油压、温度、扭矩、排放等指标。故可根据实际测定参数值与标准值的差异判定故障或工作状态。这种状态监测

5、与故障诊断方法是最原始、最直观的，但受到测试环境和测试条件的影响，比较适用于工况稳定的固定设备及实验室测试，如柴油机发电机组、船舶柴油机、内燃机车等，目前基于这种监测与诊断方法的在线监测系统已得到广泛应用，并在逐步改善。利用气缸气体压力对柴油机进行故障诊断是该类诊断方法的代表方法。气缸工作时的气体压力变化描述了柴油机的动力性能，它综合反映了柴油机热能向机械能的转换过程，因此通过气缸内气体压力的变化可对柴油机的一些故障做出有效的判断。然而工程实际中柴油机的气缸压力信号的直接测量比较困难，故利用这种方法进行柴油机故障诊断受到了很大的限制，目前它主要适用

6、于具有示功通道的大中型柴油机和实验室研究中。柴油机排放的检测主要用于柴油机性能分析和性能优化以及强制法规达标的检测，利用相关测量仪器获得柴油机排放气体中各物质（如NOx、HC、CO等）的含量，也可以反推柴油机相关部件的工作状态。2．振动分析法柴油机工作时必然会产生振动，其内部零部件的性能状态信息通过一定的传递途径反映到表面振动信号中，柴油机故障特征提取的依据是振动信号中包含着振源信息及系统状态等信息。故利用振动信号对柴油机进行不解体故障诊断是行之有效的方法，也是目前投入精力最大的研究方向。利用表面振动信号进行柴油机故障诊断的出发点是建立在机械动力特

7、性分析、信号特征分析的基础上，进而研究柴油机的工作性能。一般包括时域分析法、频域分析法、时频分析法、时序分析法等。3．油液分析法铁谱和光谱分析已成为机械故障诊断和工况监测的一种有效手段，在诸多柴油机状态监测手段中润滑油的铁谱和光谱分析是可行而又有效的方法。以往的试验和经验表明，铁谱和光谱由于其本身的特点，在监测功能上有各自的优势和不足，这是因为柴油机运动件含有多种材料的摩擦副，而每一对摩擦副又会出现各种不同的磨损状态，产生于不同摩擦副的磨粒是以不溶的颗粒形式存在于润滑油中的，光谱可以准确地测定润滑油中磨损元素的含量，但不能了解其存在的形状，而且其监

8、测灵敏度又受到磨粒本身粒度的影响，因此无法判断磨损的类型。铁谱可以直观地了解磨粒的形状、大小、成份等重要的磨损信息，但对有