一种柴油机充气不足实时监测和故障诊断方法
本发明公开了一种柴油机充气不足实时监测和故障诊断方法，通过综合应用各类传感器，对柴油机的气缸压力和曲轴转角信号等参数进行测量，首先分别读取或计算出上止点时的气缸压力、最高爆发压力、有效功率特征、平均有效压力，分别计算上述参数与其对应的正常工况的阈值的相差值，初步诊断柴油机是否充气不足；其次，通过计算各参数的偏差率判断各自的故障程度；最后，根据上述故障程度综合分析总体的故障程度；根据这些故障特征信息融合，对比典型故障特征，从而实现了柴油机的复合故障诊断，充分利用各种特征信息，提高诊断速度和精确度，实现定性和定量的分析，它的应用将有利于柴油机故障诊断水平的提高。
发明专利
CN202311518945.8
2023-11-14
CN117514501A
2024-02-06
F02D41/22(2006.01)
中国人民解放军92493部队计量测试研究所
李华鹏;应宇辰;刘冬冬;丛琳;刘天宇;王忠丰;梁培钧
125000 辽宁省葫芦岛市龙港区海滨南路1号
南京华恒专利代理事务所(普通合伙)
宋方园
辽宁;21
1.一种柴油机充气不足实时监测和故障诊断方法，其特征在于：包括以下步骤： S1：通过缸压传感器读取气缸压力，通过霍尔传感器读取曲轴转角信号，绘制柴油机的缸压曲线，直接读取最高爆发压力pz以及活塞处于上止点时的气缸压力p1，通过计算曲线面积得到有效功率特征Pe，通过如下计算公式得到平均有效压力pme： 其中，Pe为有效功率特征，τ为每循环冲程数，i为柴油机气缸数，n为柴油机曲轴转速，Vs为气缸工作容积； S2：分别计算活塞处于上止点时的气缸压力p1、最高爆发压力pz、有效功率特征Pe、平均有效压力pme分别与其对应的正常工况的阈值的相差值， 当上述相差值均超过规定范围，则初步诊断为柴油机充气不足； S3：采用上止点压力偏差率ρ_1判定上止点压力的故障严重程度，定义如下： 其中，p_1为正常工况下的上止点压力阈值， 当ρ1_danger≤ρ_1＜100％，判定返回值为“严重故障”； 当ρ1_ab≤ρ_1＜ρ1_danger，判定返回值为“一般故障”； 当ρ1_safe≤ρ_1＜ρ1_ab，判定返回值为“亚健康”； 当ρ_1的数值处于其他状态，判定返回值为“健康”； S4：采用最高爆发压力偏差率ρ_z判定最高爆发压力的故障严重程度，定义如下： 其中，p_z为正常工况下的最高爆发压力阈值， 当ρz_danger≤ρ_z＜100％，判定返回值为“严重故障”； 当ρz_ab≤ρ_z＜ρz_danger，判定返回值为“一般故障”； 当ρz_safe≤ρ_z＜ρz_ab，判定返回值为“亚健康”； 当ρ_z的数值处于其他状态，判定返回值为“健康”； S5：采用有效功率特征偏差率ρ_e判定有效功率特征的故障严重程度，定义如下： 其中，p_e为正常工况下的有效功率特征阈值， 当ρe_danger≤ρ_e＜100％，判定返回值为“严重故障”； 当ρe_ab≤ρ_e＜ρe_danger，判定返回值为“一般故障”； 当ρe_safe≤ρ_e＜ρe_ab，判定返回值为“亚健康”； 当ρ_e的数值处于其他状态，判定返回值为“健康”； S6：采用平均有效压力偏差率ρ_me判定平均有效压力的故障严重程度，定义如下： 其中，p_me为正常工况下的平均有效压力阈值， 当ρme_danger≤ρ_me＜100％，判定返回值为“严重故障”； 当ρme_ab≤ρ_me＜ρme_danger，判定返回值为“一般故障”； 当ρme_safe≤ρ_me＜ρme_ab，判定返回值为“亚健康”； 当ρ_me的数值处于其他状态，判定返回值为“健康”； S7： 当步骤S3-S6中计算的上述返回值存在“严重故障”且所有返回值均为故障或危险状态，判定最终的状态为严重故障； 当步骤S3-S6中计算的上述返回值存在“一般故障”且所有返回值均不是“健康值”，判定最终的状态为一般故障； 当步骤S3-S6中计算的上述返回值均为“健康”，判定最终的状态为健康； 当步骤S3-S6中计算的上述返回值属于其他状态，判定最终的状态为亚健康。 2.根据权利要求1所述的柴油机充气不足实时监测和故障诊断方法，其特征在于： 在步骤S1中，当柴油机采用四冲程机，τ＝4； 当柴油机采用二冲程机，τ＝2。 3.根据权利要求1所述的柴油机充气不足实时监测和故障诊断方法，其特征在于： 在步骤S1中，Vs的计算公式如下： 其中，D为气缸直径，S为活塞行程。 4.根据权利要求1所述的柴油机充气不足实时监测和故障诊断方法，其特征在于：在步骤S3中，ρ1_save＝10％，ρ1_ab＝20％，ρ1_danger＝30％。 5.根据权利要求1所述的柴油机充气不足实时监测和故障诊断方法，其特征在于：在步骤S4中，ρz_save：＝10％，ρz_ab＝20％，ρz_danger＝30％。 6.根据权利要求1所述的柴油机充气不足实时监测和故障诊断方法，其特征在于：在步骤S5中，ρe_safe＝10％，ρe_ab＝20％，ρe_danger＝30％。 7.根据权利要求1所述的柴油机充气不足实时监测和故障诊断方法，其特征在于：在步骤S6中，：ρme_safe＝10％，ρme_ab＝20％，ρme_danger＝30％。