小波分析在柴油机气缸动力性能检测与故障诊断中的应用

提出了一种基于小波变换的飞轮瞬时转速检测柴油机气缸动力性能的新方法。对电涡流位移传感器拾取的飞轮轮齿通过信号直接进行时域采样,结合小波变换通过软件处理,获得精度很高的发动机工作瞬时转速波动信号,从而有效地检测柴油机气缸动力性能。     

基于神经网络和瞬时转速的发动机失火故障研究

针对发动机在实际运行中经常会出现单缸或者多缸失火这种典型的故障现象,从发动机瞬时转速的角度出发,对发动机气缸受力与发动机曲轴瞬时转速之间的关系进行了理论研究,建立了其数学模型,利用Matlab仿真软件对瞬时转速曲线进行了仿真,确定并提取出了特征参数,比较了正常情况下和单缸不点火情况下瞬时转速曲线及其特征参数的变化,并把这些变化作为下一步诊断发动机失火故障的判断依据;最后,建立了一个BP神经网络并对其进行训练,同时把仿真数据和实例数据输入到网络中进行了理论验证和实例验证。研究结果表明,发动机的失火故障与发动机瞬时转速之间存在一定的关系,利用瞬时转速可以对发动机失火故障进行诊断;利用BP神经网络方法诊断发动机失火故障具有速度快、效率高的特点。     

柴油机曲柄连杆机构动力学仿真与瞬时转速分析

利用ADAMS软件对柴油机曲柄连杆机构进行动力学仿真,通过对各气缸添加气体压力使曲轴匀速转动,并且对各气缸往复惯性力转矩和气体压力转矩进行合成,分析了转矩的变化特点。最后把曲轴上所受的转矩与瞬时转速变化进行对比说明内部激励转矩与瞬时转速的波动有密切联系。     

汽车发动机瞬时转速信号的小波分析

采用小波变换这一工具对瞬时转速信号进行处理。在介绍小波变换基本原理的基础上,对曲轴瞬时转速信号进行了多分辨率分析,即把转速信号分解为多个层次的细节部分和平滑部分。曲轴瞬时转速信号中的噪声被分解到了各层的细节部分,由剩余的平滑部分呆判断发动机的失火和检测各缸工作均匀性,从而为实现失火检测和各缸工作均匀性检测提供了一个新的信号处理方法。     

发动机气缸孔变形测量研究

发动机的气缸是发动机的重要组成部分，如果这个气缸孔发生变形就会对柴油机整机性能造成非常大的影响。在本文中通过分析柴油机气缸孔变形的原因，采用相关的测量方法，对气缸整个系统进行测量，以便对气缸孔的变形进行相应的研究，通过对气缸孔的变形进行检测和分析，提出了一些解决办法，为以后的改进工作打下了坚实的基础。     

起动电流在发动机气密性检测中的应用

针对传统的发动机气密性检测需要拆卸发动机的缺点,提出了一种基于起动电流的不解体实车在线检测方法.在对发动机不供油起动阶段各缸工作行程、起动阻力矩、瞬时转速、电压和电流的变化规律及相互关系进行了理论建模后,通过柴油机智能检测节点同步采集的实测信号验证了理论模型的正确性.针对F3L912型柴油机提取工作相位难的问题,采用压缩上止点指数来定位压缩行程上止点,进而实现故障缸的定位,并引入了归一化的气缸密闭性参数来判断气缸密闭一致性.在对正常、轻微漏气及严重漏气3种工况下提取的参数进行分析后,证实了提取的参数能够有效区分这些工况.本研究方法在实车在线不解体的情况下实现了发动机气密性故障的定性、定缸和定量判断.     

Scuderi集团研制“一分为二式”发动机

当前使用的大部分内燃机都属于四冲程循环内燃机,由德国工程师奥托发明.虽然奥托发动机的使用长达一个多世纪,工作效率得到不断提升,但基本结构和原理仍保持不变.美国Scuderi集团基于前人的"一分为二式"发动机设计理念,以奥托循环发动机为基础对四冲程内燃机进行了大刀阔斧的改动,相比传统奥托内燃机拥有更低的油耗和排放. "一分为二式"发动机将传统四冲程发动机的工作过程分为两部分,在普通气缸之外又配备了一个新的气缸,每个气缸负责完成两个冲程的动作,一个气缸(暂将其称为A气缸)用于进气和压缩,另一个(暂将其称为B气缸)用于作功和排气,曲轴只需旋转一周就能完成四个冲程.     

活塞排气式气动发动机排气损失分析

对一款新型活塞排气式气动发动机曲轴处于恒转速工作状态和变转速工作状态的排气损失进行了分析,总结了排气损失原因,提出了活塞排气阀的改进措施。结果表明,限制发动机曲轴最低转速,同时采取改进的活塞排气阀结构可以较好地消除排气损失。     

二冲程发动机气缸珩磨工艺探讨

二冲程发动机结构虽然简单,但二冲程发动机的气缸工艺却比较复杂,二冲程发动机气缸一般是用铝合金压铸而成,为了提高寿命,会在气缸内壁镀上一层金属镀层,金属镀层镀上之后需要进行珩磨加工,使得气缸内径以及形状公差符合相关尺寸要求。本文将对二冲程发动机气缸珩磨工艺做一个分析。     

应用火花塞式传感器测量增压汽油机缸内压力

气缸压力是发动机的一个重要的指标,通过选举火花塞式传感器测量增压汽油机缸内压力,得出增压后发动机的工作状态及其增压效果。该传感器由一个小型点火电极和一压力传感件构成,其接收气缸压力的表面尽可能接近燃烧室,同时易受热影响的压电陶瓷传感元件尽可能近地置于火花塞温度最低的塞柱底座。避免了燃烧气体的纵向共振和热传递的影响。     

基于人工神经网络的柴油机失火故障诊断

车载诊断系统在诊断失火故障时,采用基于曲轴段角加速度和阈值规则相结合的方法,该方法在内燃机高速轻载运行时诊断单缸完全失火工况存在一定的局限性。通过对比分析失火和正常工况下曲轴瞬时转速的幅频和相频特征,提取不同谐次的幅值和相位信息,结合人工神经网络作为故障模式识别工具,得到了一种改善方法。通过台架实验,对此改善方法进行了单缸完全失火、两缸完全失火和单缸一定程度失火的故障诊断测试。结果表明,在实验条件下该方法可以有效识别不同的失火模式,并可在单缸失火模式下实现失火程度判别。同时,该方法通过少量工况数据训练神经网络,即可实现一定转速范围内的失火诊断,可行性强,可用于发动机失火故障在线诊断。     

多缸内燃机曲轴轴承三维轴心轨迹的试验研究

以某四行程四缸内燃机为对象,在内燃机试验台架上进行多工况下的内燃机曲轴主轴承三维(即同时包括轴颈在轴承截面中的平面运动和轴线方向运动)轴心轨迹实际测量。轴颈在曲轴轴承中的位置采用电涡流传感器测量并通过后处理计算获得。结果表明,内燃机工作中,曲轴轴承轴颈存在沿轴线方向的运动;实际内燃机曲轴轴承的轴心轨迹为三维空间曲线;一个内燃机工作循环的曲轴轴承轴心轨迹曲线是不封闭曲线;曲轴轴承轴颈沿轴线方向存在较大的移动量,其数值大于轴承径向间隙;随内燃机转速和负荷增加,轴颈的轴向移动量增大;内燃机转速较低时,轴承轴颈的轴向运动在一个内燃机工作循环中的变化规律具有一定的周期性,变化周期数等于内燃机的气缸个数,而高转速情况下没有明显的变化规律性。     

汽车发动机各缸工作不均匀性的一种在线监测方法

提出一种利用瞬时转速信号在线监测汽车发动机各缸工作不均匀性和失火故障的方法,通过建立多缸发动机的非线性动力学模型。揭示了瞬时转速与气体力扭矩及各缸气体压力之间的本质联系,在此基础上直接定义了2种衡量各缸不均匀性的无量纲特征参数,给出了这些参数的快速提取算法和故障判断方法,实验研究结果表明,该方法有效可行,能满足在线分析的要求,从而为汽车发动机的性能监测、诊断与控制提供了一条可行的途径。     

Multivariate statistical analysis strategy for multiple misfire detection in internal combustion engines

This paper proposes a multivariate statistical analysis approach to processing the instantaneous engine speed signal for the purpose of locating multiple misfire events in internal combustion engines. The state of each cylinder is described with a characteristic vector extracted from the instantaneous engine speed signal following a three-step procedure. These characteristic vectors are considered as the values of various procedure parameters of an engine cycle. Therefore, determination of occurrence of misfire events and identification of misfiring cylinders can be accomplished by a principal component analysis (PCA) based pattern recognition methodology. The proposed algorithm can be implemented easily in practice because the threshold can be defined adaptively without the information of operating conditions. Besides, the effect of torsional vibration on the engine speed waveform is interpreted as the presence of super powerful cylinder, which is also isolated by the algorithm. The misfiring cylinder and the super powerful cylinder are often adjacent in the firing sequence, thus missing detections and false alarms can be avoided effectively by checking the relationship between the cylinders.     

直列四缸机平衡措施分析

某直列四缸机在工作时存在不平衡的二阶往复惯性力，为从根本上消除或减弱激振源，原机在设计之初，欲采用同向旋转双轴平衡方案，分析结果表明，同向旋转双轴平衡方案可100％平衡二阶往复惯性力，在中低转速工况下，双轴平衡机构所产生的附加力矩可部分抵消倾覆力矩的激振作用，但在发动机高转速下，双平衡轴所产生的附加力矩远远超过了原倾覆力矩的作用效果，引起发动机的剧烈振动。为此作者提出反向旋转双轴平衡方案．通过分析，反向旋转双轴平衡方案不再产生附加力矩，可以用于某直列四缸机的平衡机构。     

A comparison of different methods for fuel delivery unevenness detection in Diesel engines

Conventional misfire diagnosis techniques are based on the analysis of the instantaneous engine speed. Although they have proved their efficiency in some operating conditions and for the detection of total misfires, their performance could be insufficient in a near future. This paper presents a comparative study of different alternative detection principles for the detection of slight unevenness between cylinders in the injection process for a turbocharged Diesel engine. The selected techniques are the instantaneous exhaust manifold pressure, the instantaneous turbocharger speed and the mean temperature at the exhaust cylinder ports. All alternative techniques show improved performance and linearity compared to the conventional one, particularly at high engine speed and low load. All these techniques are compared with the conventional approach and main advantages and disadvantages are discussed.     

内燃机曲轴轴系多体动力学分析

基于虚拟样机技术,采用结合有限元法(FEM)的多体系统仿真(MSS)方法对汽车发动机曲轴进行扭转振动分析。建立了包括柔性体曲轴在内的内燃机曲轴系统的多体动力学模型。根据多体动力学进行模拟仿真计算,将计算值与实测值进行对比分析,发现仿真结果与实测结果吻合较好。并由此模型对发动机采用停缸系统时的扭振特性进行模拟,分析了计算结果,提出了较好的停缸方案。     

基于飞轮加速度的缸间差异和循环差异研究

针对发动机缸间差异和循环差异缺少定量计算的研究现状,利用Matlab软件对发动机怠速时的飞轮原始数据进行处理,定量计算内燃机飞轮的最大角速度缸间差异参数、循环差异参数和抖振参数（lowest normalized value,简称LNV）,分析其与相应气缸压力参数之间的相关性及随内燃机转速和载荷的变化规律。分析结果表明,内燃机最大角速度缸间差异、循环差异和LNV值分别与相应的气缸压力参数高度线性正相关;随着怠速升高,缸间差异减小,循环差异基本保持不变;起初随着怠速升高,内燃机的抖振变小,当怠速升高到一定程度,抖振基本保持不变。随着内燃机载荷的增加,缸间差异、循环差异和抖振都减小,但循环差异比缸间差异受载荷影响更大。     

A data processing method for determining instantaneous angular speed and acceleration of crankshaft in an aircraft engine–propeller system using a magnetic encoder

This paper presents a method for determining the instantaneous angular speed and instantaneous angular acceleration of the crankshaft in a reciprocating engine and propeller dynamical system from electrical pulse signals generated by a magnetic encoder. The method is based on accurate determination of the measured global mean angular speed and precise values of times when leading edges of individual magnetic teeth pass through the magnetic sensor. Under a steady-state operating condition, a discrete deviation time vs. shaft rotational angle series of uniform interval is obtained and used for accurate determination of the crankshaft speed and acceleration. The proposed method for identifying sub- and super-harmonic oscillations in the instantaneous angular speeds and accelerations is new and efficient. Experiments were carried out on a three-cylinder four-stroke Saito 450R model aircraft engine and a Solo propeller in connection with a 64-teeth Admotec KL2202 magnetic encoder and an HS-4 data acquisition system. Comparisons with an independent data processing scheme indicate that the proposed method yields noise-free instantaneous angular speeds and is superior to the finite difference based methods commonly used in the literature.     

Application of a genetic-fuzzy system to diesel engine pressure modeling

The aim of this work was to build an empirical–analytical model for diesel engine operation and control. The engine that was used was fueled by biofuels or diesel oil and the measurements of cylinder pressure were conducted on a test bench. The engine model was built by means of a proposed genetic-fuzzy system. This model allows simulation of cylinder pressure for each allowable crankshaft speed with accuracy required in practical technical applications.