内燃机学报
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内燃机零件质量及装配故障的诊断方法研究

【摘 要】随着社会科技的不断发展,内燃机也得到了广泛的推广和使用,这在一定程度上对其自身的零件制造加工质量和装配工艺提出了更高的要求和标准。就目前而言,国内的零件供应市场缺乏统一的规范和管理,装配技术也无法赶超其他经济强国,因此,出现了很多零件质量不达标以及装配不符等问题,这是导致内燃机出现故障的主要因素。本文针对这些故障和问题,提出了一系列诊断方法,并对内燃机出现故障的原因进行了深入的分析,以此希望可以对以后内燃机的发展和应用起到一定的借鉴作用。 
中国论文网 http://www.xzbu.com/8/view-6393663.htm
  【关键词】内燃机;装配故障;诊断方法 
  众所周知,内燃机在操作和运行的时候,会不可避免的出现一些问题和故障,追其原因,主要是由于其自身的零件质量和装配技术没有符合既定的标准和要求,虽然科学技术的发展促使有关部门已经对这一问题给予了充分的重视,并进行了具体的研究与探讨,但仍然无法从根本上扼制问题的出现,若想保证内燃机可以快速的运行和操作,提出正确的诊断方法和处理工艺是很有必要的。 
  1 内燃机故障常见的诊断方法 
  就目前而言,对内燃机的状态监测有以及故障诊断有很多种方法,若按监测参量的标准划分,有以下几种方法: 
  1.1 油液分析法 
  一般情况下,油液分析法的主要原理就是通过采集和整理内燃机中保留的润滑油样品,继而深入研究其自身的理性化能,包括携带的一些磨损微粒也要予以分析,以此为标准,对内燃机内部零件的磨损部位、程度以及具体类型做出科学合理的评价。油液分析法还可以分为铁谱法与光谱法,这两种方法均有利有弊。尽管光谱法可以对润滑油中具体的磨粒元素含量作出准确的判断,但是对其形状和磨损类型却不能给出确切的判断。另外,铁谱法对磨粒的实际大小、形状及成分作出详细的观测,但对有色金属的灵敏度却不高,其自身的分辨能力也远不如广谱分析仪判断的准确。因此,在实际的运用中,通常都将铁谱法与光谱法结合起来,实现二者互补和促进,以此获得良好的效果,尤其是近年来随着科技的发展,诸如智能算法、模糊算法、灰色模型等也已经广泛的应用到了油液分析之中,并且取得了显著的成就,获得了一些有益的结论。 
  1.2 性能参数法 
  所谓的性能参数法,其实质是通过内燃机的工作参数对内燃机的整机和部件的运行情况作出判断,主要包括对燃气压力、输出功率、瞬间时速等数据进行分析和判断,除此之外,滑油及冷冻的温度变化,进排气的压力变化及温度变化等也是需要判断的数据种类。性能参数法的主要作用是对内燃机自身的运行状态及性能作出常规的判断,以便及时发现问题,并采取适当的措施。但是,鉴于性能参数比较繁多且回应也比较慢,给实际的测量带来了一定的困难,所以采用性能参数法其实是有很多无法排除的障碍因素的,通常这种方法只适用于一些位置比较固定的大型设备如船舶柴油机、大型柴油机等机械的长期测量。 
  1.3 振动噪声分析法 
  一般情况下,内燃机在操作时,其自身零部件的碰撞、摩擦或者燃烧压力产生的振动刺激会通过一定的传播介质和路径反馈给机体自身,同时也会通过反射作用传播到空气中产生噪音,因此,振动信号逐渐成为了判断内燃机内部零部件性能和状态的重要参数。振动信号不仅便于获得和测量,而且对内燃机的正常运行也没有任何影响,其自身相应速度快的优势已经使其成为了一种有效可靠的内燃机故障诊断法。随着社会经济的不断发展,互联网和计算机技术得到了很大程度的发展,传感技术与信号处理技术也发展的比较快,利用内燃机自身的振动检测其状态和判断其故障模是有长远优势的,已经成为了当今社会重点研究的领域之一。振动分析法不仅包括机体表面的振动、缸盖表面的振动,还包括扭转振动和噪声信号。 
  采用振动信号的方法判断内燃机的状态和故障,主要从以下两方面入手:其一,建立机械振动的模型并作出分析故障的机理,鉴于内燃机并不是一个简单的系统,因此,若想建立标准的数学模型分析和研究内燃机具体的运作状态,还是有一定难度的。其二,可以通过采集故障信息样本,利用信号处理技术对内燃机发出的振动信号进行分析研究,在这样的基础标准上,判断柴油机的工作状态和性能。对声信号进行测量,可以通过声强测试法、声功率测试法或者声压测试法。在运用这些方法的时候,一定要考虑环境的影响和干扰,在实际的应用中,多数针对的都是对柴油机机体发出的噪声进行测量,相比较而言,其适用性和广泛性还是无法优于振动信号分析。 
  2 分析内燃机故障的诊断过程 
  状态检测和故障诊断,二者之间有着必然的联系,其主要方法是通过分析设备运行参数的变化,判断设备的实际运作状态。这种判断方法设计的方面比较广泛,融机械、电子、计算机等学科于一体,是一门交叉学科。 
  2.1 研究故障机理 
  研究故障机理,会涉及到数学、力学等学科,同时摩擦学和热力学也是重要基础之一。通常情况下,机理分析主要利用的是创建运行状态或者操作过程的数学模型的方式,例如生活中常见的燃烧过程数学模型以及曲柄连杆机构振动模型等都是运用的这一原理,可见,研究内燃机的故障机理是有着非常重要的意义的,其不仅可以作为诊断故障的重要依据,还可以通过诊断出来的故障和问题采取有针对性的处理措施。但是,由于内燃机自身的结构和具体情况比较复杂,只是单纯的依靠模型分析故障机理还不是很准确,有待进一步的研究和探讨。 
  2.2 收集状态信号 
  提取内燃机故障信号的主要器材是传感器和与之相关的其他测试仪器,常见的内燃机信号包括压力、振动、噪声等,转速和温度也是主要判断信号。当发生故障时,这些信号会第一时间有所显示,换言之,及时、准确的获取内燃机故障信息的主要载体就是这些状态信号。 
  2.3 分析并诊断故障 
  如何对故障进行诊断和分析,主要的依据之一是获取特征信息,并在此基础上,判断内燃机系统是否正常的运转和操作,另外,这些信息与其他测试获得的辅助信息可以更加便捷的找出故障的来源。近年来,内燃机的故障诊断方法有了很大的发展和进步,形式也比较多样,以往采用的阙值判别法已经逐渐的被人工智能诊断以及专家诊断的方法所代替,且均取得了显著效果,和实际运用结果并无太大差距。 
  2.4 制定切实可行的维修方案 
  发现内燃机故障之后,首先应该合理安排维修时间,其次依据具体的故障性质和部位,作出相应的维修方案和措施,最后,制定维修任务书。当维修工作结束以后,做好维修记录并向诊断中心反馈,将全部的维修数据入库并实行综合管理,方便以后使用能用和查询。 
  3 结语 
  总而言之,随着经济的不断发展和科技的不断进步,内燃机的使用势必会逐渐延伸到各种大型机械之中,对其出现的零部件质量问题已经装配技术落后的问题,因该给予足够的认识, 
  并需要投入大量的人力、物力、资金进行研究与分析,不断的探讨新型适用的诊断方法和具体工艺,对内燃机的零部件供应市场应该做出科学合理的规范与要求,同时快速发展新工艺,不断的改革内燃机的使用性能。只有这样,内燃机的运作状态才可以得到良性的运转,为国内大型机械市场所用。 
  参考文献: 
  [1]刘世元,杜润生,杨叔子.利用转速波动信号诊断内燃机气缸压力的研究[J].内燃机工程,2003(03). 
  [2]左洪福.发动机磨损状态监测与故障诊断技术[M].北京航空工业出版社,1995. 
  [3]涂群章,左洪福,李艳军.发动机磨损颗粒图像在线监测技术[J].内燃机工程,2003(05).

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