基于曲轴角振动诊断内燃机各缸作功状况的研究

摘要

该文通过计算机模拟出多缸内燃机各种作功和压缩状况下的曲轴瞬时转动曲线(速度和角加速度),详细分析在不同缸数和不同转速条件下,柴油机各缸作功和压缩功不均衡对曲轴瞬时转动曲线的影响及其内在联系.为适应内燃机普遍存在曲轴扭振的情况,该文提出并推导了利用扭振信号反算的新方法(TVRS法),即采用轴系中某一测点的扭转振动信号,按轴系实际的弹性模型,依据内燃机动力学、数值计算方法和信号理论等,反算各缸的平均有效压力,定量判断各缸的作功状况.为不但在理论而且在实践上全面解决利用角振动信号诊断内燃机各缸作功状况的问题,作者开发并研制了一套充分利用计算机的软硬件资源的PC仪器——曲轴角振动测量分析系统(TVM系统)和电标定器(TVCI系统).通过该文的研究,丰富并发展了内燃机故障诊断技术,为内燃机各缸工作均匀性诊断、故障缸诊断、逐缸供油量调整和内燃机自动控制等提供了有效的诊断方法——△j法和TVRS法、以及相应的诊断测试设备——TVM系统.研究成果对于进一步开展故障诊断与专家系统、内燃机动力学以及测试仪器等方面的研究,具有重要的理论意义和实用价值.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1引言

1.2机械故障诊断技术的发展

1.3柴油机故障诊断技术的常用方法与技术难点

1.3.1热力参数分析法

1.3.2油液分析法

1.3.3振动分析法

1.3.4瞬时转速法

1.4柴油机故障诊断技术的国内外现状

1.4.1基于振动

1.4.2基于热力参数

1.4.3基于油液分析

1.4.4基于曲轴角振动

1.5论文的主要研究内容

1.5.1振动诊断的基本策略

1.5.2基于曲轴角振动诊断各缸的作功状况

1.5.3测量分析系统的研究与开发

第2章瞬时角加速度波动增量法

2.1基本原理

2.1.1曲轴瞬时转动曲线的模拟计算方法

2.1.2扭矩曲线(TC-TL)的模拟

2.1.3柴油机气体力矩简谐系数的确定

2.1.4特征参数的选取

2.1.5特征参数品质的评价

2.2模拟计算结果及分析

2.2.1特征参数△j能较准确地诊断各缸的作功状况

2.2.2影响△j诊断精确度的因素

2.3小结

第3章扭振信号反算法

3.1基本原理

3.1.1轴系弹性模型

3.1.2扭振计算方程及TVRS法的求解思路

3.1.3子空间的构成及合并

3.1.4最小二乘法求解

3.1.5 TVRS法求解过程

3.2模拟计算验证

3.3影响TVRS法诊断精度的因素

3.3.1轴系扭转振动弹性模型参数的影响

3.3.2气体力矩简谐系数的影响

3.3.3扭振信号测量精度的影响

3.4小结

第4章PC仪器——曲轴角振动测量分析系统

4.1引言

4.1.1现代仪器发展简介

4.1.2扭振测量分析仪器的国内外研究概况

4.2 TVM曲轴角振动测量分析系统的构成及其工作原理

4.2.1 TVM系统的测量原理

4.2.2 TVM构成及其工作原理

4.3 TVM系统测量误差的分析研究

4.3.1测量齿盘加工误差

4.3.2测量齿盘安装误差

4.3.3测量软硬件误差

4.4 TVM系统功能简介

4.5 TVM系统的应用

4.5.1内燃机轴系的扭振测量分析

4.5.2内燃机故障诊断、单缸供油量调节和自动控制

4.6小结

第5章实验研究

5.1实验设备

5.2实验验证方案及结果

5.2.1实验方案

5.2.2单缸熄火法的操作过程

5.2.3实验结果

5.3诊断各缸工作状况的实验研究

5.3.1各缸工作均匀性诊断

5.3.2故障缸诊断

5.3.3单缸供油量调节实验

5.4小结

结论

致谢

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文及科研成果