柴油机排气阀漏气故障的Wigner谱分析诊断研究

《柴油机排气阀漏气故障的Wigner谱分析诊断研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、柴油机排气阀漏气故障的Wigner谱分析诊断研究柴油机排气阀漏气故障的Wigner谱分析诊断研究王忠俊王志华杨建国摘要以135型柴汕机为例介绍利用柴汕机气缸盖表而振动信号采用Wigner谱分析法诊断气阀漏气故障的研究。阐述了Wigner谱分析的方法，对柴油机排气阀漏气故障进行了模拟试验，分析了实测的柴油机表而振动信号，建立了诊断排气阀漏气故障的判据，为柴油机排气阀漏气故障的实际诊断提供了有效的方法。关键词故障诊断柴油机Wigner谱分析随着柴油机强载程度的不断提高，气阀的工作条件更加恶劣，气阀头部底面直接与缸内高温燃气接触，受到高温、高速燃气

2、的冲刷作用和气门落座的频繁敲击，极易产生漏气。气阀漏气不仅使气缸内的压力降低，燃油消耗率增加，排气温度上升，功率下降，而且易导致气阀被高温燃气吹穿，盘面破损，破损碎片进入涡轮增压器涡轮工作轮将涡轮叶片打坏，产生严重事故，因此対排气阀漏气故障的诊断研究是一项重要的研究课题。H前，振动诊断法是诊断气阀漏气故障的最冇效的诊断方法。在信号分析中，对■信号的基木描述，往往采取两种最基木的形式，即时域形式和频域形式。Fourier变换能较好地描述信号的频率特性，但儿乎不捉供信号在时域上的任何信息，这样在信号分析中而临如下一对矛盾：时域与频域局部化矛盾，即

3、若在时域上得到信号足够精确的信息，就得不到信号在频域上的信息，反之亦然，为了解决这一矛盾，就发展了信号的时一频分析方法。由于内燃机H身的复杂性和不确定性，其振动信号呈复杂的非平稳随机特征，以前采用Fourier分析仅能得到频域信息，失掉了时域信息。本文采用Wigner.V订1谱分析方法対柴油机表曲振动信号进行分析处理，用來诊断柴油机排气阀漏气故障。2诊断原理[1]柴油机在运行中产生各种振动，在这些振动屮包含着丰富的故障信息。当发生气阀漏气故障时，柴油机缸内的气体以非稳态的音速流过漏气狭缝产生对气缸盖的脉冲激励，引起缸盖振动。漏气对缸盖的脉冲激

4、励的人小与缸内气体和漏气程度有关，其振动具有高频特征，它与其它激励源产生的振动响应特征不同。尽管气缸盖表而的振动信号是多种激励产生振动响应的综合响应，但是可以从气缸盖的振动响应信号屮分离出由于气阀漏气产生的高频振动响应信号，用丁•气阀漏气故障的诊断。3试验及故障模拟为了研究排气阀漏气故障的振动信号特征，对排气阀进行了故障模拟实验，图1是信号测试与分析系统框图，用YD系列加速度传感器测取气缸盖表面振动信号，经电荷放大器放大后记录在磁带记录仪中磁带上，为了便于数据处理，同时还测取了上止点信号和气缸压力信号，处理时由磁带记录仪回放振动信号，信号由计

5、算机控制的信号分析采集系统采样成数据文件，由计算机进行处理、分析，结果由打卬机或绘图仪输出。图1信号测试与分析系统框图共模拟了三种气阀密封状态：(1)&常状态，气阀密闭良好；(2)漏气状态，用未研2磨气阀模拟气阀均匀漏气模式；(3)漏气状态，将气阀阀面切开1X1mni缺口模拟气阀集屮漏气模式。在测试前对传感器、电荷放人器和记录仪进行标定，测试前后对磁带记录仪各个通道进行外部标定，测试时应注意温度影响，防止屏蔽线烫坏，注意传感器与底座耍拧紧，以防止松动而影响传感器的频响特性。4Wigner—Vi11分布的定义与性质实际信号s(t)的Wigner

6、-Vill分布定义为(1)或(2)式中:x(t)为实际信号s(t)的分析信号;x(f)为x(t)的频域函数。关于如何根据实际信号构造分析信号x(t)的方法,见［2］。Wigner分布定义为：(3)比较式(1)和式(3),可以看l1S,Wigner分布与Wigner—Vill分布的区别在于,前者使用实际信号s(t),后者使用s(t)的分析信号x(t),Wigner分布与Wigner—Vill分布之间的关系如2(4)式屮：Y(t,f)代表正负频率之间的相干项。在Wigner—Vill分布中使用分析信号x(t)而不是原实际信号s(t)的优点是：使用

7、分析信号不需要过采样(过采样对于实际信号而言是不可缺少的)，还可以避免不必要的崎变影响,据此真正的Wigner分布很少使用，有些文献为了简便，常把式(1)定义的Wigner-Vi11分布也叫Wigner分布。Wigner—Vill分布主耍冇以下特性：(1)(5)即WX(t,f)沿全频率轴的积分等于t时刻的瞬时功率。(2)(6)即WX(t,f)沿全吋间轴的积分等于f时的功率谱密度函数。(3)(7)即WX(t,f)沿全时间轴t和频率轴的积分等于信号x(I)的能量Eo可以看出，Wigner—Vill分布性质上是信号能量在时一频二维空间上的分布，具有

8、明确的物理意义和工程实用性。(4)对于复值信号x(t)WX(t,f)=WX*(t,f)是实函数(8)(5)对于解析信号Xa(t)=X(t)+jX(t)(9)(10)