船用内燃机扭振测试分析研究

本文测试分析目的是通过内燃机系统轴系扭振测试分析,利用轴系扭振共振频率等测试结果,确定、调整各设定工况的转速。在柴油机转速从360r/min到750r/min范围内的16个工况下,对曲轴自由端进行扭振测试。将测试所得的电压信号转化为瞬时转速信号,然后将瞬时转速信号进行预处理得到转速波动曲线,对转速波动曲线积分得到轴系的角位移曲线,最后通过频谱分析得到各谐次的扭振幅值随转速变化曲线。通过分析可以得到内燃机曲轴飞轮端综合扭振角位移幅值、自由端综合扭振角位移幅值、内燃机的共振转速等。     

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YN30高压共轨柴油机曲轴的扭转振动测试分析

针对 YN30高压共轨柴油机,借助于 LabVIEW 软件及硬件平台,设计开发了一套曲轴扭转振动测试分析系统,并通过对发动机曲轴两端瞬时转速信号的同步测量,分析了 YN30柴油机曲轴旋转方向的振动。通过对振动角位移各主谐次的幅值和相位分析,可以获得 YN30发动机不同频率曲轴扭转振动的临界转速为2200和2750 r/min,固有频率为367 Hz,自由端扭振幅值远大于飞轮端扭振幅值,振动节点靠近飞轮端等重要信息,并且验证了该发动机曲轴的设计及相应减振措施的合理性。     

单轴飞轮储能与姿态控制系统误差分析

介绍了单轴飞轮储能及姿态控制一体化系统的总体构成和工作原理,研究并推导了系统的数学模型,分析了系统误差产生的原因,建立了转台角度位置误差与转子安装不同轴误差、转子偏心误差、飞轮速度测量与控制误差之间的误差关系式,并进行了误差合成。结合实际实验系统算出了各项误差,并对比和分析了各项误差。结果表明:影响系统位置精度的主要因素有飞轮安装不同轴误差、转动惯量误差和飞轮速度测量与控制误差等,其中飞轮转动惯量误差和飞轮安装不同轴误差是不可控量;而飞轮的转速测量与控制误差是可控量。最后提出了提高飞轮储能与姿态控制系统精度的主要方法,可以通过提高位置测量传感器和速度测量传感器的分辨率,采用先进的控制算法来降低飞轮的转速测量与控制误差。     

磁电式双转速传感器测量技术研究

通过分析瞬时转速测量误差，提出了一种精确测量发动机飞轮瞬时转速的方法——双传感器法，并进行了模拟试验，与传统转速测量方法作了对比。试验结果表明双传感器法可以消除齿圈加工及磨损造成的角度误差，并同时使圆周齿数相对增加一倍，提高了瞬时转速测量分辨率。     

2.8T柴油机轴系扭振特性测试与分析

利用比利时LMS公司生产的噪声振动测量系统,对某国产新型柴油机进行了全负荷加速工况下的曲轴扭振特性测试,同时采集曲轴飞轮端和自由端的转速信号,通过对全转速范围内加速工况下的扭振时域波形和各谐次扭振幅频特性曲线的综合分析,得出了曲轴前端与飞轮端的扭振特性,并进行了前后端曲轴轴系的相对扭振特性分析,测试结果表明,轴系的扭振幅值满足工程要求,扭振减振器起到有效地抑制扭振的作用。     

涡流式转速测量传感器

卫星姿控反作用飞轮的控制系统,要求对飞轮转速进行精确的测量,并给星载计算机提供反馈信号。我们研制的涡流转速测量传感器,基于通以高频电流的线圈附近产生高频磁场,当有金属导体靠近这个线圈端部时,将感生电涡流。又由于电涡流的作用使线圈的Q值下降这一基本物理现象,经过电子线路以得到与飞轮转速相对应的方波信号。涡流式传感器具有灵敏度高、结构简单、抗干扰性强。安装调整方便、体积小、重量轻等优点。     

柴油机瞬时转速测试系统方法与设计

以检测柴油机的瞬时转速为研究对象,针对其特点利用美国NI公司的虚拟仪器平台LabVIEW开发了柴油机瞬时转速测量系统。能够实现对柴油机状态的实时测量,并对其进行数据采集,具有一定的实用价值。     

飞轮壳电动机孔位置检测探讨

电起动柴油机,在飞轮壳上设计安装有一台起动电动机,以齿轮外啮合形式带动飞轮齿圈部件转动而使柴油机点火发动,因此在飞轮壳零件上对起动电动机安装孔Ф82^0＋0.087 mm提出了尺寸位置精度要求,详见图1。在以往机加工生产现场,对飞轮壳电动机孔位置的检查,是采用常规平台测量法进行检测,即把飞轮壳装夹在方箱上进行坐标测量,测量过程还得翻动方箱90°位至少一次,     

传感器振动对柴油机瞬时转速测量影响的仿真研究

柴油机瞬时转速信号包含大量机器故障信息,但高精度测量非常困难,传感器和测速齿轮相对振动就是其中一个重要影响因素。分析了相对振动误差的来源和构成,并得到了在振动干扰下磁电式传感器输出信号的理论表达式;仿真计算结果表明传感器与齿轮切向振动产生的频率调制因素对于瞬时转速测量影响最大,法向振动产生的附加波形因素对测量影响明显,幅值调制因素对于瞬时转速测量影响较小。     

内燃机瞬时转速测试系统开发

瞬时转速测量的主要误差为晶振脉冲计数误差和转角计量误差。转角计量误差包括角标器分离误差，曲轴扭振产生的误差。论文对瞬时转速的滤波方法进行了分析，认为FIR低通滤波器对高频干扰有抑制作用，对低频干扰信号抑制作用较差，不适于瞬时转速信号滤波。切比雪夫与巴特沃思滤波器对低频干扰信号的抑制效果更好，推荐采用6阶巴特沃思低通滤波器对瞬时转速信号滤波。     

发动机飞轮壳道路载荷谱试验分析研究

飞轮壳作为发动机的重要结构件和支撑件,极易发生断裂破坏。为获得飞轮壳的应力特征,开发了基于NI-DAQ的车载数据采集系统,分别在"粗纹理"和"大构造"两种典型路况、满载与空载两种载荷工况下采集了飞轮壳危险部位应力谱信号。开发了基于C++的数据分析平台,进行了应力谱信号的修正和时域频域特征提取,包括时域内平面应力分析、频域内应力幅值谱分析和瀑布图分析。研究结果表明,飞轮壳处于单轴应力状态,飞轮壳失效机理为交变应力作用下的疲劳破坏;飞轮壳破坏的主要原因为80Hz以下的低频振动;造成系统破坏主要激振源为发动机,主要影响因素为发动机转速。通过各个典型工况下的对比分析发现,飞轮壳破坏主要发生在高不平度路面、满载负荷工况和高发动机转速工况。     

A methodology for cracks identification in large crankshafts

Diesel engines used in power plants and marine propulsion are especially sensitive to outage events. Any advance in the early detection of failure will increase the reliability of the electricity supply and improve its productivity by reducing costly power outages. Fault detection and diagnosis is important technology in condition-based maintenance for diesel engines. This article presents a classifier based on neural networks for identifying failure risk level in crankshafts, the engine component of greatest cost concern. The authors have developed a finite element model for crack growth that fits well with fracture appearance and produces the evolution of crankshaft stiffness with crack depth. A lumped system model of the engine uses this evolution as input, giving the instantaneous speed at the engine flywheel as a function of crack depth. All the results shown in the paper come from outputs of the simulation models which have been built from real engine data. Measurements of the instantaneous flywheel speed were not available due to the crankshaft failure. All data are extracted from this speed and are then classified using a Radial Basis Function neural network.     

汽车发动机瞬时转速测量中的噪声分析及补偿方法

对汽车发动机的瞬时转速信号中的量测噪声进行补偿。试验测量结果表明,由飞轮齿圈的齿形误差引起的噪声是瞬时转速信号中的主要噪声源。并且该噪声的幅值与发动机的平均转速成正比。由于这种噪声的频带与飞轮瞬时转速信号物频带可能重叠,因此采用传统的滤波等方法无法完全肖除齿形误差引起的噪声,提出采用２个传感器的补偿新方法,可将齿形误差引起的噪声从瞬时转速信号中消除,试验结果验证了该方法的可行性,训利用瞬时转速检测     

曲轴瞬时转速在发动机控制中的应用研究

曲轴瞬时转速在一定程度上直接反映发动机的真实工作状态,采集一个工作循环的曲轴瞬时转速信号,利用曲轴瞬时转速和发动机气缸在工作时域上的严格对应关系,提取特定角度范围的瞬时转速,通过分析瞬时转速的波动大小和变化率,可以用来识别发动机各气缸做功状态,是否存在气缸失火,密封性差,或喷油器磨损等故障,同时也是实现单曲轴降级起动的...     

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。     

引入摩擦的周向短弹簧汽车双质量飞轮分析模型及扭振固有特性

首次将摩擦引入周向短弹簧汽车双质量飞轮的转矩和转角关系的分析计算,获得了与测试结果基本一致的转矩特性曲线的力学模型。由所建立的发动机—双质量飞轮式扭振减振器—传动系的动力学模型,分析各参数对系统固有频率的影响。将利用摩擦实现增大转矩和过载保护的理念引入双质量飞轮的设计,为高性能双质量飞轮的产品的开发提供设计思路,揭示引入摩擦的双质量飞轮减振器优良减振的内在本质。得到考虑摩擦特性的分析模型更具真实性和更有利于提高产品的减振性能的结论,以及使共振转速完全被隔离在发动机的工作转速之外,可通过调整双质量飞轮的扭转刚度k1和初级飞轮转动惯量J1及次级飞轮转动惯量J2而实现,增加J1而减小J2对避免共振的产生是有利的。     

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.