柴油机故障诊断方法、装置、柴油机和存储介质与流程

本申请涉及柴油机故障诊断，更具体地涉及一种柴油机故障诊断方法、装置、柴油机和存储介质。

背景技术：

1、柴油机作为目前产业化应用的各种动力机械中热效率最高、能量利用率最好、最节能的机型，是汽车、农业机械、工程机械、船舶、内燃机车、地质和石油钻机、军用、通用设备、移动和备用电站等装备的主要配套动力，对于生产生活和国民经济有着重要的价值。柴油机结构复杂，故障种类繁多，一旦某一部件发生故障，往往会导致停工停产，造成严重的经济损失。

2、因此，有效的故障诊断有助于帮助用户在早期发现故障隐患，及时采取有效措施，增加柴油机的可靠性和安全性，防止突发事故，降低柴油机维修费用。传统技术中的经常采用振动监测法或缸压监测法等来对柴油机的故障进行诊断。缸压监测法能通过缸压传感器直接测量柴油机气缸内部燃烧压力变化过程，可以直接准确的监测柴油机燃烧性能，但是仅仅压力曲线得到的特征参数较为有限，可以检出的故障类型较少；振动监测法可以从柴油机气阀关闭、气阀开启、燃烧产生的振动冲击中提取较多特征参数，对柴油机工作周期做到全面覆盖，但是由于柴油机内部运动部件很多，不同部件的振动信号和噪声往往混杂在一起，且柴油机内部的振动信号传导到贴装在柴油机表面的振动传感器时，可能出现信号衰减和损失等情况，这样将导致振动信号的信噪比较低，而且易受周围环境因素的影响，基于振动分析的柴油机故障的结论可靠性不高。

3、因此需要进行改进，以解决上述问题。

技术实现思路

1、为了解决上述至少一个问题中而提出了本申请。根据本申请一方面，提供了一种柴油机故障诊断方法，所述方法包括：

2、获取柴油机的缸头振动原始信号和缸内燃烧压力原始信号；

3、将所述柴油机的所述缸头振动原始信号转换为的缸头振动角域信号，同时将所述缸内燃烧压力原始信号转换为缸内燃烧压力角域信号；

4、提取单个工作周期内的所述缸头振动角域信号的振动特征参数，同时提取所述单个工作周期内的所述缸内燃烧压力角域信号的缸压特征参数；

5、将所述振动特征参数和缸压特征参数与故障诊断规则表进行比对，以确定所述柴油机的故障类型。

6、在本申请的一个实施例中，将所述柴油机的所述缸头振动原始信号转换为的缸头振动角域信号，同时将所述缸内燃烧压力原始信号转换为缸内燃烧压力角域信号，包括：

7、利用所述柴油机的活塞的上止点位置对柴油机周期性工作过程进行切分，以将所述缸头振动原始信号转换为所述缸头振动角域信号，以及将所述缸内燃烧压力原始信号转换为缸内燃烧压力角域信号。

8、在本申请的一个实施例中，利用所述柴油机的活塞的上止点位置对柴油机周期性工作过程进行切分，包括：

9、根据所述柴油机的缸头振动原始信号和缸内燃烧压力原始信号的特征来判断所述上止点位置是否为压缩上止点；

10、如果是压缩上止点，则根据所述压缩上止点的位置将所述缸头振动原始信号转换为所述缸头振动角域信号，以及将所述缸内燃烧压力原始信号转换为缸内燃烧压力角域信号。

11、在本申请的一个实施例中，其中，所述柴油机缸盖上设置有振动加速度传感器，所述振动加速度传感器用于以预设频率采集缸头振动原始信号。

12、在本申请的一个实施例中，其中，所述柴油机设置有缸压传感器，所述缸压传感器的探头由所述柴油机的示功阀处插入气缸内部，所述缸压传感器用于以预设频率采集缸内燃烧压力原始信号。

13、在本申请的一个实施例中，其中，所述柴油机设置有上止点传感器，所述上止点传感器位于所述柴油机的飞轮上的磁钢相对位置，所述上止点传感器用于以预设频率采集上止点信号。

14、在本申请的一个实施例中，其中，所述上止点传感器包括磁电式传感器。

15、在本申请的一个实施例中，所述振动特征参数包括以下至少一项：排气阀关闭冲击振动强度、进气阀关闭冲击振动强度、燃烧冲击振动强度、燃烧冲击持续时间和排气阀开启段振动强度。

16、在本申请的一个实施例中，所述缸压特征参数包括以下至少一项：最高压力和气阀开启段曲线形态。

17、根据本申请又一方面，提供一种柴油机故障诊断装置，所述装置包括：

18、存储器和处理器，所述存储器上存储有由所述处理器运行的计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器运行时，使得所述处理器执行如上所述的柴油机故障诊断方法。

19、根据本申请另一方面，提供一种柴油机，所述柴油机包括如上所述的柴油机故障诊断装置；

20、所述柴油机还包括振动加速度传感器、缸压传感器和上止点传感器；

21、其中，所述所述振动加速度传感器设置于所述柴油机的缸盖上，所述振动加速度传感器用于以预设频率采集高频的缸头振动原始信号；

22、所述缸压传感器设置于所述柴油机的示功阀处，且所述缸压传感器的探头由所述示功阀处插入气缸内部，所述缸压传感器用于以预设频率采集缸内燃烧压力原始信号；

23、所述上止点传感器位于所述柴油机的飞轮上的磁钢的相对位置，所述上止点传感器用于以预设频率采集上止点信号；其中，所述上止点传感器包括磁电式传感器。

24、根据本申请再一方面，提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时使得所述处理器执行上述柴油机故障诊断方法。

25、根据本申请的本申请的方法、装置、柴油机和存储介质，通过将所述柴油机的所述缸头振动原始信号和缸内燃烧压力原始信号分别转换为的缸头振动角域信号和缸内燃烧压力角域信号，然后提取缸头振动角域信号和缸内燃烧压力角域信号对应的振动特征参数和缸压特征参数，然后将单个工作周期内的振动特征参数和缸压特征参数与故障诊断规则表进行比对，以确定所述柴油机的故障类型，该技术方案可以提高柴油机的故障诊断的准确度。

技术特征：

1.一种柴油机故障诊断方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述柴油机的所述缸头振动原始信号转换为的缸头振动角域信号，同时将所述缸内燃烧压力原始信号转换为缸内燃烧压力角域信号，包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，利用所述柴油机的活塞的上止点位置对柴油机周期性工作过程进行切分，包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述柴油机缸盖上设置有振动加速度传感器，所述振动加速度传感器用于以预设频率采集缸头振动原始信号。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述柴油机设置有缸压传感器，所述缸压传感器的探头由所述柴油机的示功阀处插入气缸内部，所述缸压传感器用于以预设频率采集缸内燃烧压力原始信号。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，所述柴油机设置有上止点传感器，所述上止点传感器位于所述柴油机的飞轮上的磁钢相对位置，所述上止点传感器用于以预设频率采集上止点信号。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，其中，所述上止点传感器包括磁电式传感器。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述振动特征参数包括以下至少一项：排气阀关闭冲击振动强度、进气阀关闭冲击振动强度、燃烧冲击振动强度、燃烧冲击持续时间和排气阀开启段振动强度。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缸压特征参数包括以下至少一项：最高压力和气阀开启段曲线形态。

10.一种柴油机故障诊断装置，其特征在于，所述装置包括：

11.一种柴油机，其特征在于，所述柴油机包括如权利要求10所述的柴油机故障诊断装置；

12.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时使得所述处理器执行如权利要求1至9任一项所述的柴油机故障诊断方法。

技术总结
本申请提供一种柴油机故障诊断方法、装置、柴油机和存储介质，所述方法包括：获取柴油机的缸头振动原始信号和缸内燃烧压力原始信号；将所述柴油机的所述缸头振动原始信号转换为的缸头振动角域信号，同时将所述缸内燃烧压力原始信号转换为缸内燃烧压力角域信号；提取单个工作周期内的所述缸头振动角域信号的振动特征参数，同时提取所述单个工作周期内的所述缸内燃烧压力角域信号的缸压特征参数；将所述振动特征参数和缸压特征参数与故障诊断规则表进行比对，以确定所述柴油机的故障类型。通过本申请实施例的方法可以提高柴油机的故障诊断的准确度。

技术研发人员：赵思恒,黄滔,张欣
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七一一研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15