摘要：柴油机作为一种动力性能好、燃油经济性高的动力机械设备，广泛应用于汽车友动机、发电机组及工程机械、农业机械等领域。正朝着低噪音、高速化和智能化方向发展。由于柴油机长期工作在高温、高压、高速、振动等恶劣环境下，所以柴油机是故障率较高的装备。一旦柴油机发生故障，往往会造成较大的经济损失，甚至造成关健设备损坏。

    0 引言
    为了减少柴油机故障发生率，需要对柴油机的运行状况进行监测，及时发现柴油机工作中存在的故障并有效地进行预防，可增加柴油机工作时的可靠性，同时降低柴油机维修费用。随着现代高科技诊断技术的发展，柴油机故障诊断也经历了重大的变化，从事后维修发展到定时检测，再到视情维修。电子设备、计算机技术应用故障诊断的各个环节。本文利用示功图故障诊断机理分析法对柴油机常见的故障进行研究。

    1 示功图故障诊断技术
    示功图故障诊断技术就是利用柴油机的示功图对应测试数据、实时信息和历史数据，通过分析定量与定性地识别柴油机实时状态，获取柴油机工作状态的特征参数，结合柴油机常见故障做出正确的诊断结论，并计算隐藏故障的变化趋势。
    本文通过安装振动传感器、噪音传感器、压力传感器、温度传感器来识别柴油机机体表面噪音信号、振动信号、排气的温度、气缸内的压力；利用时频分析、小波分析、局域波分析、载荷识别等新的信号分析与处理方法来处理柴油机表面振动信号。通过分析示功图图像诊断气缸、配气机构、燃油供给系统及进排气系统的故障。如图1所示。

    2 柴油机故障诊断的基本过程
    本文以四冲程四缸柴油机为研究对象，进行了柴油机故障诊断技术的研究。传统示功图分析方法是对示功图直接进行分析和处理，分析各缸燃烧爆炸压力是否一致，示功图面积大小是否符合要求等，另外结合排气温度信号得到更详细的诊断结果。基于传感器、动态检测技术及信号分析技术，实时动态信号采集与分析处理，从而提高了示功图故障诊断的实时性、准确性。再由有经验的工程技术人员结合经验知识，充分发挥专家在该领域的优势，进行分析判断后找出故障原因和发生部位，以提高示功图的诊断水平和质量，采取相应的维修措施提高维修效能。

    3 示功图故障诊断专家机理研究
    本系统的研究将具体针对示功图与柴油机故障之间的关系进行研究。一般柴油机故障主要集中在气缸活塞组件、配气机构和燃油系统等。发动机工作正常无故障，其示功图如图2所示。

    3.1气缸活塞组件
    发动机气缸内压力正常并有足够的动力输出，首先应该保证气缸密封性川。气缸密封性差可导致汽车加速不良，发动机启动困难甚至不能启动，燃油与机油消耗增加等故障现象。气缸活塞组件主要通过活塞、活塞环、润滑油来保证燃烧室的良好密封。气缸活塞组件的损坏故障有缸套磨损、活塞磨损、活塞环断裂、活塞环粘着等，导致整个柴油机气缸造成气密性故障。在压缩行程和做功行程，气缸内压力急剧上升，气缸内气体通过活塞环槽泄漏到曲轴箱，气缸内的最高压力点和压缩做功行程的压力都低于正常运行状态，而且示功图封闭区间面积也比正常值偏小。同时柴油机的输出功率也不稳定，而且排气温度偏低，整机工作效率下降，导致发动机功率不足。一般的处理的规范是对发动机大修，提升气密性。当出现气密性故障时的示功图，如图3所示，图中虚线代表正常运行状态示功图。

    3.2配气机构
    配气机构基本要求是保证气缸换气良好，以及密封燃烧室。按照柴油机各气缸的发火顺序，定时地开启或关闭进、排气门，以保证排气彻底和进气充足，密封燃烧室。与此同时进排气系统的技术状况对换气性能也有较大影响。由于柴油机增压度高，气门组件的热负荷大，在燃烧爆炸压力作用下气门组件易变形、磨损以及烧蚀，致使气门密封不严，造成燃气泄漏，发动机功率下降。柴油机的配气正时间接影响到柴油机换气质量，柴油机的燃烧过程。合理调节配气正时可以使进气充分、排气彻底，提高有效压缩比，使燃烧更加充分，减少了排气污染，提高柴油机的功率。其故障示功图与气缸活塞组件气密性故障类似。
    3.3燃油供给系统
    燃油供给系统的作用是组织喷入气缸的燃油，使之与空气混合形成良好混合气。使柴油机有合适的燃烧过程，良好的性能。因此燃油供给系统的故障是诊断研究的重点。为了保证柴油在极短的时间内能与气缸内高温高压空气混合而形成可燃混合气，并保证良好的燃烧过程，使柴油机运转的经济和可靠，对柴油喷射要求有：供油系统能在一定的时间内，向燃烧室喷入一定数量的燃油，且各缸供油均等以满足柴油机负荷变化之需要；燃油供给必须使柴油达到燃烧所要求的雾化质量，喷射油束和燃烧室类型、形状能良好地配合；喷射过程要符合柴油燃烧规律。

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