Способ определения технического состояния двигателей внутреннего сгорания и экспертная система для его осуществления

Способ определения технического состояния двигателей внутреннего сгорания и экспертная система для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Текст описания приведен в факсимильном виде.

1. Способ определения технического состояния двигателей внутреннего сгорания путем предварительного измерения средних значений за цикл, рабочий такт и за отдельные участки цикла двигателя, непрерывного измерения мгновенных значений за цикл, рабочий такт и за отдельные участки цикла двигателя в стационарном режиме полной нагрузки при заданной заранее частоте вращения коленчатого вала, крутящего момента, угловых скорости и ускорения коленчатого вала, угловых скорости, ускорения ротора турбокомпрессора и давления наддува, давления в трубопроводах к форсункам или любого другого косвенного параметра, отражающего цикловую подачу топлива, непрерывного измерения мгновенных значений за рабочий такт и за отдельные участки цикла двигателя в режиме разгона без нагрузки от минимальной частоты вращения холостого хода до максимальной крутящего момента, углового ускорения коленчатого вала, усреднения их по множеству циклов работы двигателя, сравнения полученных величин с эталонными, измеренными предварительно и соотнесенными с давлениями в цилиндрах исправного нормального двигателя, а также с предварительно полученными зависимостями изменения этих величин при изменении состояния двигателя от нормального до допустимого и предельного, соотнесения изменения измеренных величин с различными неисправностями, измерения угловых меток по параметрам ускорения и параметрам впрыскивания топлива для идентификации номеров цилиндров, отличающийся тем, что в стационарном режиме полной нагрузки измеряют по множеству циклов в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени, с привязкой к началу цикла мгновенных значений за цикл двигателя крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала, или у двигателя, форсированного газотурбонаддувом, давления наддува турбокомпрессора или углового ускорения ротора турбокомпрессора, усредняют эти мгновенные значения по множеству циклов, кроме того, вычитают из измеренных крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала предварительно измеренные инерционную составляющую крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала соответственно в функции угла поворота коленчатого вала или в функции времени с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, сглаживают полученные процессы с целью исключения незначительных случайных выбросов и по ним определяют градиенты по углу поворота коленчатого вала, а также скорости изменения крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала, или у двигателя, форсированного газотурбонаддувом, давления наддува турбокомпрессора или углового ускорения ротора турбокомпрессора, при появлении существенных выбросов этих градиентов, а также скоростей изменения в форме импульсов судят о наличии какой-либо из неисправностей по отдельности или вместе: жесткости работы двигателя, износов цилиндропоршневых групп, а также износов в сопряжениях коленчатого вала с коренными и шатунными подшипниками, а по ширине этих импульсов при значениях градиентов, равных нулю, - о степени этих неисправностей при данной частоте вращения, сравнивают полученные при различных частотах вращения значения ширин с эталонными значениями, измеренными предварительно и соотнесенными с давлениями в цилиндрах исправного нормального двигателя, и по степени их близости классифицируют состояние двигателя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в стационарном режиме полной нагрузки измеряют по множеству циклов на рабочем такте каждого цилиндра по отдельности в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени мгновенные значения крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала, или у двигателя, форсированного газотурбонаддувом, давления наддува турбокомпрессора или углового ускорения ротора турбокомпрессора, усредняют эти мгновенные значения по множеству циклов, кроме того, вычитают из измеренных крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала предварительно измеренные инерционную составляющую крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала соответственно в функции угла поворота коленчатого вала или в функции времени с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, сглаживают полученные процессы с целью исключения незначительных случайных выбросов и по ним определяют у каждого цилиндра по отдельности градиенты по углу поворота коленчатого вала, а также скорости изменения крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала, или у двигателя, форсированного газотурбонаддувом, давления наддува турбокомпрессора или углового ускорения ротора турбокомпрессора, при появлении существенных выбросов этих градиентов, а также скоростей изменения в форме импульсов на рабочем такте каждого цилиндра по отдельности судят о наличии жесткости работы каждого цилиндра двигателя, а по ширине этих импульсов при значениях градиентов, а также скоростей изменения, равных нулю, - о степени жесткости каждого цилиндра при данной частоте вращения, сравнивают полученные при различных частотах вращения значения ширин с эталонными значениями, измеренными предварительно и соотнесенными с давлениями в цилиндрах исправного нормального двигателя, и по степени их близости классифицируют состояние отдельных цилиндров двигателя.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в стационарном режиме полной нагрузки измеряют по множеству циклов в зонах перекладки поршней в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени, мгновенные значения крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала, или у двигателя, форсированного газотурбонаддувом, давления наддува турбокомпрессора или углового ускорения ротора турбокомпрессора, усредняют эти мгновенные значения по множеству циклов, кроме того, вычитают из измеренных крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала предварительно измеренные инерционную составляющую крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала соответственно в функции угла поворота коленчатого вала или в функции времени с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, сглаживают полученные процессы с целью исключения незначительных случайных выбросов и по ним определяют градиенты по углу поворота коленчатого вала, а также скорости изменения выделенных значений крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала, или у двигателя, форсированного газотурбонаддувом, давления наддува турбокомпрессора или углового ускорения ротора турбокомпрессора, при появлении существенных выбросов этих градиентов, а также скоростей изменения, в форме импульсов в зонах перекладки поршней судят о наличии износа каждой цилиндропоршневой группы, а по ширине этих импульсов при значениях градиентов, а также скоростей изменения, равных нулю, - о степени этого износа, сравнивают полученные при различных частотах вращения значения ширин с эталонными значениями, измеренными предварительно и соотнесенными с давлениями в цилиндрах исправного нормального двигателя, и по степени их близости классифицируют состояние отдельных цилиндров двигателя.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в стационарном режиме полной нагрузки измеряют по множеству циклов за исключением зон перекладки поршней в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени мгновенные значения крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала, или у двигателя, форсированного газотурбонаддувом, давления наддува турбокомпрессора или углового ускорения ротора турбокомпрессора, усредняют эти мгновенные значения по множеству циклов, кроме того, вычитают из измеренных крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала предварительно измеренные инерционную составляющую крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала соответственно в функции угла поворота коленчатого вала или в функции времени с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, сглаживают полученные процессы с целью исключения незначительных случайных выбросов и по ним определяют градиенты по углу поворота коленчатого вала, а также скорости изменения выделенных значений крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала, или у двигателя, форсированного газотурбонаддувом, давления наддува турбокомпрессора или углового ускорения ротора турбокомпрессора, при появлении существенных выбросов этих градиентов, а также скоростей изменения в форме импульсов судят о наличии износов в сопряжениях коленчатого вала с коренными и шатунными подшипниками, а по ширине этих выбросов при значениях градиентов, близких к нулю, - о степени этих износов, сравнивают полученные значения ширин с эталонными значениями, измеренными предварительно у исправного нормального двигателя, и по степени их близости классифицируют состояние сопряжении коленчатого вала с коренными и шатунными подшипниками.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что на регуляторном участке скоростной характеристики измеряют по множеству циклов в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени с привязкой к началу цикла мгновенные значения перемещения рейки топливного насоса, усредняют эти мгновенные значения по множеству циклов, сглаживают их с целью исключения незначительных случайных выбросов и определяют градиент перемещения рейки топливного насоса по углу поворота коленчатого вала или скорость перемещения, при появлении существенных выбросов этого градиента или скорости перемещения в форме импульсов судят о наличии износов в сопряжениях регулятора, а по ширине этих выбросов при значениях градиента или скорости перемещения, близких к нулю, - о степени этих износов, сравнивают полученные значения ширин с эталонными значениями, измеренными предварительно у исправного нормального регулятора, и по степени их близости классифицируют состояние центробежного регулятора скорости.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в стационарном режиме полной нагрузки измеряют по множеству циклов в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, мгновенные значения давления в трубопроводах к форсункам или любого другого косвенного параметра, отражающего цикловую подачу топлива, усредняют эти мгновенные значения по множеству циклов, сглаживают их с целью исключения незначительных случайных выбросов и определяют градиент по углу поворота коленчатого вала, а также скорость изменения давления в трубопроводах к форсункам или любого другого косвенного параметра, отражающего цикловую подачу топлива, при появлении существенных выбросов этого градиента, а также скорости изменения в форме импульсов судят о наличии износов в сопряжениях топливного насоса, а по ширине этих выбросов при значениях градиента, а также скорости изменения, близких к нулю, - о степени этих износов, сравнивают полученные значения ширин с эталонными значениями, измеренными предварительно у исправного нормального топливного насоса, и по степени их близости классифицируют состояние топливного насоса.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в стационарном режиме полной нагрузки измеряют по множеству циклов в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, мгновенные значения за цикл двигателя крутящего момента, или углового ускорения коленчатого вала, или у двигателя, форсированного газотурбонаддувом, давления наддува турбокомпрессора или углового ускорения ротора турбокомпрессора, кроме того, вычитают из измеренных крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала предварительно измеренные инерционную составляющую крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала соответственно в функции угла поворота коленчатого вала или в функции времени с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, измеряют по множеству циклов дифференциальные законы распределения вероятностей полученных процессов в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, при появлении существенных выбросов этих законов в форме импульсов судят о наличии какой-либо из неисправностей по отдельности или вместе: жесткости работы двигателя, износов цилиндропоршневых групп, а также износов в сопряжениях коленчатого вала с коренными и шатунными подшипниками, а по интервалам между этими импульсами при нулевом уровне или между максимальными значениями дифференциального закона распределения вероятностей - о степени этих неисправностей, сравнивают полученные при различных частотах вращения значения интервалов с эталонными значениями, измеренными предварительно и соотнесенными с давлениями в цилиндрах исправного нормального двигателя, и по степени их близости классифицируют состояние двигателя.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в стационарном режиме полной нагрузки измеряют по множеству циклов в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени, с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, на рабочем такте каждого цилиндра по отдельности мгновенные значения крутящего момента, или углового ускорения коленчатого вала, или у двигателя, форсированного газотурбонаддувом, давления наддува турбокомпрессора или углового ускорения ротора турбокомпрессора, кроме того, вычитают из измеренных крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала предварительно измеренные инерционную составляющую крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала соответственно в функции угла поворота коленчатого вала или в функции времени с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, измеряют по множеству циклов дифференциальные законы распределения вероятностей полученных процессов в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени, с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, на рабочем такте каждого цилиндра по отдельности, при появлении существенных выбросов этих законов в форме импульсов судят о наличии жесткости работы каждого цилиндра двигателя, а по интервалам между этими импульсами при нулевом уровне или между максимальными значениями дифференциальных законов распределения вероятностей - о степени этих неисправностей, сравнивают полученные при различных частотах вращения значения интервалов с эталонными значениями, измеренными предварительно и соотнесенными с давлениями в цилиндрах исправного нормального двигателя, и по степени их близости классифицируют состояние отдельных цилиндров двигателя.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что в стационарном режиме полной нагрузки измеряют по множеству циклов в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени, с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, в зонах перекладки поршней мгновенные значения крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала, или у двигателя, форсированного газотурбонаддувом, давления наддува турбокомпрессора или углового ускорения ротора турбокомпрессора, кроме того, вычитают из измеренных крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала предварительно измеренные инерционную составляющую крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала соответственно в функции угла поворота коленчатого вала или в функции времени, с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, измеряют по множеству циклов дифференциальные законы распределения вероятностей полученных процессов в зонах перекладки поршней в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, при появлении существенных выбросов этих законов в форме импульсов судят о наличии износа каждой цилиндропоршневой группы, а по интервалам между этими импульсами при нулевом уровне или между максимальными значениями дифференциальных законов распределения вероятностей - о степени этих неисправностей, сравнивают полученные при различных частотах вращения значения интервалов с эталонными значениями, измеренными предварительно и соотнесенными с давлениями в цилиндрах исправного нормального двигателя, и по степени их близости классифицируют состояние отдельных цилиндров двигателя.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что в стационарном режиме полной нагрузки измеряют по множеству циклов в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени, с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, за исключением зон перекладки поршней, мгновенные значения крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала, или у двигателя, форсированного газотурбонаддувом, давления наддува турбокомпрессора или углового ускорения ротора турбокомпрессора, кроме того, вычитают из измеренных крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала предварительно измеренные инерционную составляющую крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала соответственно в функции угла поворота коленчатого вала или в функции времени с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, измеряют по множеству циклов дифференциальные законы распределения вероятностей полученных процессов за исключением зон перекладки поршней в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, при появлении существенных выбросов этих законов в форме импульсов судят о наличии износов в сопряжениях коленчатого вала с коренными и шатунными подшипниками, а по интервалам между этими импульсами при нулевом уровне или между максимальными значениями дифференциальных законов распределения вероятностей - о степени этих неисправностей, сравнивают полученные при различных частотах вращения значения интервалов с эталонными значениями, измеренными предварительно у исправного нормального двигателя, и по степени их близости классифицируют состояние сопряжений коленчатого вала с коренными и шатунными подшипниками.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что на регуляторном участке скоростной характеристики измеряют по множеству циклов в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени, с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, мгновенные значения перемещения рейки топливного насоса, измеряют по множеству циклов дифференциальные законы распределения вероятностей перемещения рейки топливного насоса в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени, при появлении существенных выбросов этих законов в форме импульсов судят о наличии износов в сопряжениях регулятора, а по интервалам между этими импульсами при нулевом уровне или между максимальными значениями дифференциальных законов распределения вероятностей - о степени этих износов, сравнивают полученные значения интервалов с эталонными значениями, измеренными предварительно у исправного нормального регулятора, и по степени их близости классифицируют состояние центробежного регулятора скорости.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что в стационарном режиме полной нагрузки измеряют по множеству циклов в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени, с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, мгновенные значения давления в трубопроводах к форсункам или любого другого косвенного параметра, отражающего цикловую подачу топлива, измеряют по множеству циклов дифференциальные законы распределения вероятностей давления в трубопроводах к форсункам или любого другого косвенного параметра, отражающего цикловую подачу топлива в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, при появлении существенных выбросов этих законов в форме импульсов судят о наличии износов в сопряжениях топливного насоса, а по интервалам между этими импульсами при нулевом уровне или между максимальными значениями дифференциальных законов распределения вероятностей - о степени этих износов, сравнивают полученные значения интервалов с эталонными значениями, измеренными предварительно у исправного нормального топливного насоса, и по степени их близости классифицируют состояние топливного насоса.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что в стационарном режиме полной нагрузки измеряют по множеству циклов в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени, с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, мгновенные значения за цикл двигателя крутящего момента, или углового ускорения коленчатого вала, или у двигателя, форсированного газотурбонаддувом, давления наддува турбокомпрессора или углового ускорения ротора турбокомпрессора, кроме того, вычитают из измеренных крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала предварительно измеренные инерционную составляющую крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала соответственно в функции угла поворота коленчатого вала или в функции времени с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, измеряют по множеству циклов дисперсии или средние квадратические отклонения полученных процессов в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, сравнивают полученные при различных частотах вращения значения этих дисперсий или средних квадратических отклонений с эталонными значениями, измеренными предварительно и соотнесенными с давлениями в цилиндрах исправного нормального двигателя, и по степени их близости судят о наличии какой-либо из неисправностей по отдельности или вместе: жесткости работы двигателя, износов цилиндропоршневых групп, а также износов в сопряжениях коленчатого вала с коренными и шатунными подшипниками.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что в стационарном режиме полной нагрузки измеряют по множеству циклов в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени, с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, на рабочем такте каждого цилиндра по отдельности мгновенные значения за цикл двигателя крутящего момента, или углового ускорения коленчатого вала, или у двигателя, форсированного газотурбонаддувом, давления наддува турбокомпрессора или углового ускорения ротора турбокомпрессора, аналогично измеряют эти процессы в зонах перекладки поршней, а также аналогично измеряют эти процессы в цикле двигателя, за исключением зон перекладки поршней, кроме того, вычитают из измеренных крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала предварительно измеренные инерционную составляющую крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала соответственно в функции угла поворота коленчатого вала или в функции времени с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, измеряют по множеству циклов дисперсии или средние квадратические отклонения полученных процессов в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, сравнивают полученные при различных частотах вращения значения этих дисперсий или средних квадратических отклонений на рабочем такте каждого цилиндра по отдельности с эталонными значениями, измеренными предварительно и соотнесенными с давлениями в цилиндрах исправного нормального двигателя, и по степени их близости классифицируют состояние отдельных цилиндров двигателя, аналогично сравнивают полученные при различных частотах вращения значения дисперсий или средних квадратических отклонений в зонах перекладки поршней с эталонными значениями, измеренными предварительно и соотнесенными с давлениями в цилиндрах исправного нормального двигателя, и по степени их близости судят о наличии износа каждой цилиндропоршневой группы, аналогично сравнивают полученные при различных частотах вращения значения дисперсий или средних квадратических отклонений в цикле двигателя, за исключением зон перекладки поршней, с эталонными значениями, измеренными предварительно у исправного нормального двигателя, и по степени их близости судят о наличии износов в сопряжениях коленчатого вала с коренными и шатунными подшипниками.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что на регуляторном участке скоростной характеристики измеряют по множеству циклов в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, мгновенные значения перемещения рейки топливного насоса, измеряют мгновенные значения давления в трубопроводах к форсункам или любого другого косвенного параметра, отражающего цикловую подачу топлива, в том числе по секциям, измеряют по множеству циклов дисперсию или среднее квадратическое отклонение перемещения рейки топливного насоса на регуляторном участке, дисперсию или среднее квадратическое отклонение давления в трубопроводах к форсункам или любого другого косвенного параметра, отражающего цикловую подачу топлива, в том числе по секциям в функции угла поворота коленчатого вала, а также в функции времени с привязкой к началу цикла на частоте вращения, соответствующей этому режиму, сравнивают полученные при различных частотах вращения значения дисперсий или средних квадратических отклонений перемещения рейки топливного насоса на регуляторном участке с эталонными значениями, измеренными предварительно у исправного нормального регулятора, и по степени их близости классифицируют состояние центробежного регулятора скорости, сравнивают полученные при различных частотах вращения значения этих дисперсий или средних квадратических отклонений давления в трубопроводах к форсункам или любого другого косвенного параметра, отражающего цикловую подачу топлива, в том числе по секциям, с эталонными значениями, измеренными предварительно у исправного нормального топливного насоса, и по степени их близости классифицируют состояние топливного насоса.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что в стационарном режиме полной нагрузки измеряют по множеству циклов в функции угла поворота коленчатого вала и в функции времени мгновенные значения за цикл крутящего момента или углового ускорения коленчатого вала, или у двигателя, форсированного газотурбонаддувом, давления наддува турбокомпрессора или углового ускорения ротора турбокомпрессора, кроме того, вычитают из измеренных крутящего момента и угловог