【摘 要】
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瞬时转速信号中蕴涵有内燃机燃烧和工作状态的相关信息,且转速传感器具有安装方便、适应性强、性能可靠的特点。利用瞬时转速信号进行内燃机工作状态诊断已成为内燃机故障诊
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瞬时转速信号中蕴涵有内燃机燃烧和工作状态的相关信息,且转速传感器具有安装方便、适应性强、性能可靠的特点。利用瞬时转速信号进行内燃机工作状态诊断已成为内燃机故障诊断中具有实用价值的技术。瞬时转速信号除受到气缸压力影响,还受到其他各种因素的影响,为利用瞬时转速信号对内燃机工作状态进行诊断,对影响内燃机瞬时转速的因素进行了分析,研究其影响规律。本文的主要工作如下:根据内燃机动力学和运动学,对D495QB型柴油机进行模型简化得到数学模型,利用MATLAB/SIMULINK建立了相应的曲轴动力学模型。在曲轴是刚性和弹性的假设下对瞬时转速进行仿真计算,并与试验结果对比,对模型的正确性进行验证;利用时域、频域、时频分析方法,对刚性模型和弹性模型的瞬时转速仿真结果进行分析,结果显示往复惯性力与气缸压力对瞬时转速信号的影响在时域上不同而在频域上是重合的;曲轴扭振引起的瞬时转速波动较为复杂,在时域和频域上都难以分离。因此,需要寻找合适的方法对曲轴扭转引起的瞬时转速波动进行分离。分析各种瞬时转速测量方法的优缺点,选择合适的瞬时转速信号测量方案,并对数据的预处理方法进行研究,对小波去噪、数字滤波器等进行设计;搭建试验平台,在495T柴油机上对不同转速、不同负荷下的瞬时转速进行测量,根据曲轴飞轮端和自由端的瞬时转速波形分析各缸做功能力、计算曲轴扭转角,分析结果表明实测转速随着转速的升高,幅值减小,曲轴自由端的瞬时转速波动更无规律且频率更复杂。对瞬时转速信号中由气缸压力、往复惯性力以及曲轴扭振等因素引起的转速波动进行分离。根据内燃机整机转动惯量和往复运动质量可将往复惯性力引起的瞬时转速波动直接从实测转速信号中分离;利用盲源分离方法对瞬时转速仿真结果进行分离,并将之应用于实测转速中,用分离后的结果判断各缸做功能力并利用实测气缸压力进行验证,结果表明分离后的瞬时信号能够反映出各缸的工作状态。
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