发动机凸轮轴扭振和滚振特性研究

采用集中质量法建立了某V12柴油机扭振动力学模型,计算得到了800～2500 r/min转速范围内的进排气左右凸轮轴负载扭矩激励,对凸轮轴进行了强迫振动仿真,获取凸轮轴各谐次扭转振幅和滚振谐次,并分析计算凸轮轴滚振振幅.结果表明:第4.5,5.0,5.5及6.5谐次主要贡献凸轮轴强迫扭振振幅,在2500r/min转速区域时凸轮轴扭振振幅峰值均达到最大值,3谐次的激励力矩是构成滚振的主要成分.分析并获取试验柴油机凸轮轴滚振最佳简谐系数,采用多次近似拟合低转速下的振幅结果以消除滚振误差的方法,建立了凸轮轴滚振计算模型,滚振计算的振幅与扭振动力学模型3谐次简谐振幅在800～1900 r/m in中低转速时幅值比较接近,差值小于0.02°,因滚振发生在较低转速,故滚振计算结果满足要求.该计算体系与研究结论为发动机凸轮轴系滚振的预测与控制提供了建议和参考.     

发动机转速异常波动的原因排查及解决措施

某试验车辆冷起动后,在D档暖机过程中出现发动机转速异常波动现象。经逐步排查发现,凸轮轴相位信号异常,造成凸轮轴和曲轴相位不同步,使发动机控制器无法判缸,导致发动机失火,造成转速异常波动。凸轮轴相位信号异常与信号轮跳动间隙紧密相关,严格调整信号轮的跳动间隙后,经过多次试验验证,转速异常波动现象消失。     

基于振动信号的发动机转速测量研究

介绍一种基于发动机气缸振动信号测量转速的方法.通过采集发动机气缸内部混合气燃烧时的振动信号,利用Labwindows/CVI软件对信号进行频谱分析、低通滤波,结合发动机的振动源以及发动机振动与转速之间的关系,得出发动机的转速.试验证明,此测试方法具有较高的精度.     

电控柴油机转速传感器处理模块优化设计

通过大量试验检测出电控柴油机曲轴、凸轮轴磁电传感器输出的电压信号与发动机转速、传感器和触发轮间隙的关系,并从中拟合出磁电式传感器的特征。在此基础上,优化设计出基于PIC18F458的电控柴油机曲轴、凸轮轴传感器信号智能处理模块。该模块采用柔性处理技术,成功地实现了发动机判缸、转速测定、故障诊断等功能。实验证明,该模块与以前的处理模块相比,有更强的抗干扰能力,可靠性更高,可以为ECU控制程序提供更加准确可靠的转速信息。     

混合动力汽车用发动机起动振动与噪声特性初步研究

针对某型混合动力汽车用发动机进行了冷起动条件下的振动与噪声试验,测试了发动机机体振动加速度、发动机噪声、气缸缸压、点火脉冲信号及转速信号,分析了发动机起动瞬态过程中振动与噪声特性.试验结果表明,起动阶段的噪声与振动信号表现出明显的非稳态特征,且幅值比怠速时大;高频的振动与噪声和低频的气缸压力波动关系不大,可能与拖动电机的高频转矩波动有关.     

捷豹/路虎Ingenium I63.0L汽油发动机与轻混MHEV技术介绍(六)

正3.凸轮轴位置(CMP)传感器CMP传感器位于发动机前顶部的凸轮轴支座上。此霍耳效应传感器测量由进气和排气凸轮轴上的磁阻环引发的磁场变化。该传感器会生成与发动机转速成比例的方波信号,如图79所示,PCM利用此信号执行以下功能:     

关于缸压传感器替代发动机凸轮轴和曲轴位置传感器的研究

为开发基于缸压的发动机燃烧控制系统,在一台高压共轨柴油机上,利用一组兼有电热塞功能的压阻型缸压传感器,通过构建缸压预测模型,分析了发动机的气缸识别、相位估计和转速估计方法,探讨了用缸压信号替代凸轮轴和曲轴信号的可行性。结果表明,缸压传感器可以替代凸轮轴和曲轴位置传感器进行判缸,所建的发动机相位和转速估计模型具有较高的精度。     

振动噪声信号在发动机转速提取中的运用

在汽车NVH试验分析过程中,发动机转速通常是一个非常重要的参考信号,而传统汽车发动机的转速是通过转速表测量给出的。文章通过对某汽车发动机升速过程中的振动和噪声信号进行分析,从中提取发动机的转速信号,并与转速表所得转速信号进行了比对,验证了所提取转速信号的准确性。该方法利用汽车振动和噪声与发动机转速间的内在联系,借助数字信号处理技术以获取相应发动机转速,从而更方便快捷地得到汽车发动机的转速信号。     

反射式凸轮轴位置传感器的设计

采用光电开关和集成电路NE555设计出了一种反射式凸轮轴位置传感器，配合信号转子和反光膜，成功地将凸轮轴位置和转速转化成方波信号。送给ECU。这种传感器具有波形好、抗干扰能力强、安装灵活方便等优点．既可以安装在凸轮轴上，也可以安装在分电器轴或发动机曲轴上。     

别克君威V6发动机管理系统剖析--空燃比控制(三)

10.凸轮轴位置(CMP)传感器发动机转速CKP-24X传感器和曲轴位置CKP-7X传感器都不能确定活塞是处于压缩上止点还是排气上止点,而这正是顺序燃油喷射的关键。凸轮轴位置(CMP)传感器信号就是用来判别活塞是在进气、压缩、作功还是排气行程中。CMP传感器位于凸轮轴链轮后面的正时盖上,如图21所示,电路见图18。CMP传感器也是一个霍尔效应开关,CMP的触发轮(信号盘)位于凸轮轴上,在触发轮上有一个凹槽,凸轮轴旋转时,带动触发轮旋转,凹槽接近CMP中的霍尔元件时,CMP产生一个低电压,称为CMP信号。凸轮轴每转一周(曲轴每转两周),产生一个C…     

一种基于广义S变换增强的柴油机失火故障特征提取方法

为有效提取柴油机缸盖振动信号失火故障特征,提出一种基于广义S变换增强的柴油机失火故障特征提取方法。首先根据柴油机燃烧过程与配气相位的关系对信号进行等角度重采样,然后利用广义S变换对信号进行消噪处理,并按工作循环将信号的周期性瞬态特征进行同步增强。通过仿真信号验证和某柴油机缸盖振动信号的实例应用,结果表明,此方法能有效地提取柴油机缸盖振动信号的失火故障特征,实现失火故障的准确诊断。     

基于多尺度核独立元分析与核极限学习机的柴油机故障诊断

为提高柴油机故障诊断速度和精度,提出了基于改进多尺度核独立元分析与量子粒子群优化核极限学习机的故障诊断方法。首先利用固有时间尺度分解对缸盖振动信号进行多尺度时频分解,并根据故障敏感度参数筛选有效分量以实现振动冲击特征增强;然后利用核独立元分析消除有效分量间的频带混叠,分离故障敏感频带,并提取各频带的AR模型参数、多尺度模糊熵和标准化能量矩构造联合故障特征向量;最后建立基于量子粒子群优化的核极限学习分类器实现柴油机故障诊断。试验结果表明,该方法有效增强了缸盖振动信号中的故障敏感特征,提高了柴油机故障诊断速度和精度,故障分类准确率达到98.45%。     

柴油机转速传感器故障诊断及其失效“跛行”控制

研究了时间控制式电控柴油机转速信号的特点及相位关系;设计了曲轴和凸轮轴传感器失效故障的检测方法及处理算法;开发了由MC68376微处理器和可编程复杂逻辑器件组成的柴油机故障处理系统;在TCD2015V06电控单体泵柴油机上,进行了起动和正常运行时转速传感器失效的试验研究。结果表明,转速传感器出现故障时,系统可识别出相应故障,并进行逻辑切换,使发动机能正常起动和运行。     

强噪声背景下的柴油机失火故障诊断

柴油机失火是常见的故障模式,传统的诊断方法不仅参数获取困难且准确性差。针对此问题,以3缸四冲程柴油机为研究对象,设计了柴油机失火故障的预置试验,采集排气噪声和缸盖振动信号进行故障诊断研究。为提取强噪声背景下的微弱信号,采用二次采样随机共振系统提取柴油机故障特征频率完成柴油机的失火故障诊断。研究结果表明,通过二次采样处理,随机共振系统可以将噪声能量转移到柴油机微弱特征信号上,达到大参数条件下微弱信号特征提取的目的,能有效识别柴油机的早期故障,对其他复杂机械的振动诊断同样具有参考价值。     

EEMD和SVM在发动机故障诊断中的应用

针对发动机缸盖振动信号的非线性非平稳特征,提出一种总体平均经验模态分解(EEMD)和支持向量机相结合的信号分析及故障诊断方法,该方法利用EEMD算法以及IMF序列和原始振动信号之间的相关系数,有效放大故障诊断特征向量的差异。对原始振动信号进行EEMD分解,得到各阶特征模态函数(IMF),求各阶IMF分量对应于原始信号的相关系数并组成故障分类特征向量。分别将IMF相关系数法和IMF能量分布法得到的特征向量作为输入,建立BP神经网络和支持向量机,判断发动机工作状态和故障类型。分析表明,对IMF求相关系数的方法简便易行,能有效放大不同工况下特征向量的差异,结合支持向量机能够对既定机型的配气机构和点火系常见故障进行准确识别。     

小波包分解与共振解调分析在发动机配气机构磨损故障特征提取中的应用

以常见的机械磨损故障——气门间隙过大故障为例进行了试验研究,提取缸盖振动加速度信号进行分析,发现故障状态的时域信号有明显低频周期性冲击,但在频谱的低频区间未现冲击频率;同时,在故障状态频谱中,3 000~4 500Hz范围的高频段振动能量有显著增加。通过小波包分解方法对信号分解至该故障特征频段,再进行希尔伯特解调分析,解调谱现显著的对应低频冲击的频率成分,可作为故障识别特征。分析结果表明,气门间隙过大故障造成的冲击引起缸盖或其部件共振调制现象,综合运用上述时域、频谱和共振解调分析,可对配气机构磨损故障进行故障特征提取,从而为准确诊断故障提供依据。     

基于尺度—小波能量谱和神经网络的内燃机故障诊断

为了对内燃机气门及活塞—连杆组故障进行有效地诊断,通过试验测取内燃机在不同故障下的振动信号,利用连续小波变换得到信号在不同尺度上的能量分布,即信号的尺度—小波能量谱。其能量主要分布于尺度范围1~32,且相同故障模式下的尺度—小波能量谱呈现出相似性,不同故障模式之间的尺度—小波能量谱存在很大的差异性,以此作为不同故障模式的信号特征,结合BP神经网络方法,实现了对待检信号的正确识别。     

基于缸盖振动信号分析的柴油机失火故障检测

用小波软阈值降噪的方法提高了柴油机缸盖振动信号的信噪比。对降噪后的振动信号进行了功率谱分 析,通过比较单缸断油前后功率谱的变化,找到了缸盖燃烧冲击振动的频段。以频段内振动信号的能量与总能量 的比值为诊断参数,识别了柴油机的失火故障。用实测数据证明了该方法的有效性。     

配气机构动变形随转速及气门间隙的变化规律

为确定N次谐波凸轮配气机构动变形响应的精确变化规律,将二阶微分方程全解的解析解法转用于配气机构动力学微分方程。根据这种解法编制了计算机程序,对某发动机配气机构的动变形响应随凸轮轴转速和气门间隙变化的规律进行了仿真计算。计算结果表明,配气机构的动变形规律主要取决于当量气门运动加速度的大小和形状;凸轮轴转速的变化,在气门开启阶段对配气机构的动变形影响较小,在落座阶段对配气机构的动变形影响较大。气门间隙在设计值附近变化不大时,仅在气门开启阶段对配气机构动变形稍有影响。     

基于欠定盲源分离的柴油机曲轴轴承故障诊断方法研究

针对柴油机曲轴轴承振动信号盲源分离的欠定问题,提出了基于相空间重构和动态聚类奇异值分解的适定化方法。首先通过引入广义时间窗的概念确定最佳时间延迟和嵌入维数,重构信号相空间矩阵;然后对其进行奇异值分解,并对奇异值进行动态聚类以确定最佳重构阶数,进而重构得到虚拟观测信号,从而将欠定问题转变为适定或超定;最后利用自适应Parafac方法对原观测信号与虚拟观测信号构成虚拟传播路径进行盲源分离得到有效源信号。仿真结果表明,该方法可有效分离出混合信号中的源信号,并将其应用到柴油机曲轴轴承故障诊断中,诊断准确率提高了18.4%。