柴油机故障诊断技术发展现状探析

河北东光县科技局 马鸿雁

引言

柴油机在很多领域都有着非常重要的应用，因此其良好的运转状态对机械正常的工作有着重要的作用，所以为了更好地确保柴油机的正常工作，很多针对柴油机故障原因及修复措施的研究已经初具效果。因此，本文通过简要分析目前几种常用的柴油机故障诊断技术，进而论述了柴油机故障诊断的难点以及诊断技术未来的发展方向。

1 柴油机故障诊断技术发展现状

1.1 时频特征提取法

柴油机在工作的过程中是进行往复运动的，其往复运动会具有一定的频率。如果柴油机的往复运动频率出现不规律性，那么有可能是柴油机发生了故障。因此，柴油机故障诊断技术中时频特征提取法就是根据柴油机的往复运用特性产生的，目前柴油机时频特征提取法的内容主要分为以下几类：第一，时域分析法，在柴油机往复运动的过程中，会产生振动信号，这些振动信号会有一些时域特征，包括：均值、峰值、脉冲因子等，这些时域特征能够比较容易地获得和提取，因此可以将其作为柴油机故障的诊断方法；第二，频域分析法，上述是利用时域的方法进行柴油机故障的诊断和分析，但是时域和频域之间可以进行转换，因此就产生了基于频域的柴油机故障诊断技术；第三，现代时频分析法，传统的时频分析法无法排除掉一些干扰的震源，因此不能够正确地反映柴油机的故障范围，所以现代时频分析法对一些干扰源进行了排除，能够较为准确地判断出柴油机的故障来源。

1.2 瞬时转速波动诊断法

柴油机在正常的工作状态下，其曲轴的转速具有一定的稳定性，虽然转速不是一成不变的，但是在误差允许的范围内进行波动。如果出现故障，柴油机就会进入不平稳的运转状态，从而其转轴的转速会出现范围较大的波动，所以我们可以根据柴油机的这一特点，然后使用瞬时转速波动诊断法，去诊断柴油机的故障源。然而这种方法还存在一定的不足：第一，影响柴油机曲轴转速的原因有很多，虽然瞬时转速波动诊断法可以判定柴油机出现故障，但是无法精确找到故障出现的位置；第二，由于是对柴油机的瞬时转速进行分析，因此要求诊断设备能够快速抓取柴油机的瞬时转速，这就对设备提出了很高的要求，设备的价格比较昂贵，增加了柴油机故障诊断的成本。

1.3 铁谱和光谱技术的柴油机故障诊断法

柴油机在工作的过程中，很多部件会直接接触从而产生摩擦，为了更好地保护柴油机的部件，延长其使用寿命，一般会在柴油机的部分部件中加入润滑剂，因此我们可以根据润滑剂中铁的含量来进行分析和判断。这就是铁谱和光谱柴油机故障诊断法的原理，然而铁谱和光谱分析法各有优势：铁谱能够根据润滑剂中颗粒的大小、数量和相关成分进行快速的分析，但是对于一些有色金属等则缺少一定的灵敏度；然而，光谱可以对润滑剂的成分进行一定的分析，但是这些成分来源于柴油机的哪个部分，其存在状态是什么则无法像铁谱分析那样直观。所以，在实际的应用中，一般是将铁谱和光谱的分析法结合在一起，从而能够更加快速地判断故障的原因。

1.4 基于神经网络的故障诊断法

神经网络是模拟人类大脑分析问题，从而对柴油机进行诊断的方式，其主要的应用体现在以下几个方面：第一，将柴油机运转过程中正常的参数传入到神经网络中，然后利用神经网络自学习的模式对其不断地进行训练，从而当输入的参数不正确时，神经网络能够快速地分析故障的原因；第二，可以利用神经网络对柴油机运转过程中的一些特征进行提取，从而运用其学习能力和自适应能力对这些特征进行分析，判断柴油机是否处于正常的工作状态。

2 小结

柴油机在很多领域是机械动力的主要来源，因此柴油机的故障分析和解决技术非常重要，是柴油机正常工作的保障。本文分析了几种较为常用的柴油机故障诊断技术及其主要的使用场景。目前，随着科学技术的不断发展，针对柴油机故障的诊断技术也在不断创新和出现，相信柴油机故障诊断技术会更加成熟，从而能够更好地确保柴油机的正常工作。

[1]沈松,应怀樵,刘进明.小波变换在振动信号分析中的工程解释与应用[A].第十届全国振动与噪声技术会议论文集,北京：航空工业出版社,1998.

[2]刘世元,杜润生,杨叔子.利用转速波动信号诊断内燃机失火故障的研究[J].内燃机学报,2000,18(4)：395-398.