CN105716871A - 一种内燃机曲轴扭振减振器的失效检测方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种内燃机曲轴扭振减振器的失效检测方法、装置及系统，涉及内燃机技术领域，所述失效检测方法包括：获取转速传感器采集的安装在内燃机曲轴上的信号盘的转速信号；基于获取到的转速信号，确定所述曲轴的扭转振幅；判断所述曲轴的扭转振幅是否大于内燃机曲轴扭振减振器预设的扭转振幅限值；若是，则确定所述内燃机曲轴扭振减振器失效。相比现有技术，本发明提供的内燃机曲轴扭振减振器的失效检测方法、装置及系统不需人工干预，可及时发现内燃机曲轴扭振减振器失效，防止内燃机各部件损坏。

Description

一种内燃机曲轴扭振减振器的失效检测方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，具体涉及一种内燃机曲轴扭振减振器的失效检测方法、装置及系统。

背景技术

内燃机轴系是曲轴以及与之相连的各运动件组成的总称，是典型的弹性系统，具有一定的自振频率。在内燃机工作过程中，气体压力经连杆传给曲柄销的作用力的大小和方向都是周期性变化的，这种周期性变化的激励力作用在曲轴上，引起曲拐回转的瞬时角速度也呈周期性变化。由于固装在曲轴上的飞轮转动惯量大，其瞬时角速度基本上可看作是均匀的。这样，曲拐便会忽而比飞轮转得快，忽而又比飞轮转得慢，形成相对于飞轮的扭转摆动，也就是曲轴的扭转振动。当激振力频率与曲轴自振频率相等时，曲轴扭转振动便因共振而加剧。这将使内燃机功率受到损失，引起内燃机正时齿轮、凸轮轴或飞轮螺栓等零部件破坏，严重时甚至产生断轴事故。

曲轴作为内燃机中主要的运动部件之一，它的强度和可靠性在很大程度上决定着内燃机的可靠性。曲轴扭转振动是内燃机设计过程中必须考虑的重要因素。为了消减曲轴的扭转振动，现有的内燃机多在曲轴前端(曲轴前端的扭转振幅最大，扭转振幅为扭转振动幅值的限值)安装曲轴减振器，使曲轴扭转振动能量逐渐消耗于曲轴减振器内的摩擦，从而使扭转振幅逐渐减小。内燃机安装曲轴减振器后，可以提高曲轴的疲劳强度和使用寿命，同时降低内燃机的振动和噪声，保护正时齿轮、凸轮轴、飞轮螺栓等零部件不受破坏。

然而当曲轴减振器失效时，曲轴扭转振动将明显增大，这将引起内燃机正时齿轮、凸轮轴或飞轮螺栓破坏，甚至产生严重的断轴事故。由于曲轴扭转减振器失效不易被察觉，且其失效时会造成其它零部件严重破坏，甚至导致内燃机报废，因此，需要对内燃机曲轴扭振减振器的失效进行检测，以防曲轴扭振减振器失效。

现有内燃机曲轴扭振减振器的失效检测方法主要有三个：一是观察曲轴减振器外形有无明显损伤和变形；二是通过听内燃机工作时的声响，如果振动加剧、噪声增大，说明曲轴减振器可能已经失效；三是曲轴减振器表面是否有温升，如果没有温升，说明曲轴减振器失效。

曲轴扭振减振器失效是一个隐性失效，且失效是一个缓变的过程，以上三种方法需要人工干预，凭借检查人员的经验，判断不准确，不能及时发现曲轴减振器失效，往往发现曲轴减振器失效的时候，已经造成内燃机零部件失效，无法达到曲轴减振器失效提前预警的效果。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种内燃机曲轴扭振减振器的失效检测方法及系统，以解决现有技术需要人工干预，不能及时发现曲轴减振器失效的技术问题。

为此目的，第一方面，本发明提出一种内燃机曲轴扭振减振器的失效检测方法，包括：

获取转速传感器采集的安装在内燃机曲轴上的信号盘的转速信号；

基于获取到的转速信号，确定所述曲轴的扭转振幅；

判断所述曲轴的扭转振幅是否大于内燃机曲轴扭振减振器预设的扭转振幅限值；

若是，则确定所述内燃机曲轴扭振减振器失效。

可选的，所述获取转速传感器采集的安装在内燃机曲轴上的信号盘的转速信号，包括：

每隔第一预设时长，获取第二预设时长内转速传感器采集的安装在内燃机曲轴上的信号盘的转速信号。

可选的，所述确定所述内燃机曲轴扭振减振器失效之后，所述失效检测方法还包括：进行声、光和/或文字告警。

可选的，所述确定所述内燃机曲轴扭振减振器失效之后，所述失效检测方法还包括：通过蜂鸣器进行告警。

第二方面，本发明还提出一种内燃机曲轴扭振减振器的失效检测装置，包括：

获取单元，用于获取转速传感器采集的安装在内燃机曲轴上的信号盘的转速信号；

第一确定单元，用于基于获取到的转速信号，确定所述曲轴的扭转振幅；

判断单元，用于判断所述曲轴的扭转振幅是否大于内燃机曲轴扭振减振器预设的扭转振幅限值；

第二确定单元，用于在所述判断单元判定所述曲轴的扭转振幅大于内燃机曲轴扭振减振器预设的扭转振幅限值后，确定所述内燃机曲轴扭振减振器失效。

可选的，所述获取单元，用于每隔第一预设时长，获取第二预设时长内转速传感器采集的安装在内燃机曲轴上的信号盘的转速信号。

可选的，所述失效检测装置还包括：

告警单元，用于在所述第二确定单元确定所述内燃机曲轴扭振减振器失效之后，进行声、光和/或文字告警。

可选的，所述失效检测装置还包括：告警单元，用于通过蜂鸣器进行告警。

第三方面，本发明还提供一种内燃机曲轴扭振减振器的失效检测系统，包括：

如第二方面所述的失效检测装置以及转速传感器；

所述转速传感器设置内燃机中；

所述转速传感器连接所述失效检测装置。

可选的，所述失效检测系统还包括：

蜂鸣器；

所述蜂鸣器连接所述失效检测装置。

相比于现有技术，本发明的内燃机曲轴扭振减振器的失效检测方法、装置及系统，不需人工干预，可及时发现内燃机曲轴扭振减振器失效，防止内燃机各部件损坏。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种内燃机曲轴扭振减振器的失效检测方法流程图；

图2为本发明另一实施例提供的一种内燃机曲轴扭振减振器的失效检测方法流程图；

图3为本发明一实施例提供的一种内燃机曲轴扭振减振器的失效检测装置结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，在本文中，“第一”和“第二”仅仅用来将相同的名称区分开来，而不是暗示这些名称之间的关系或者顺序。

如图1所示，本实施例公开一种内燃机曲轴扭振减振器的失效检测方法，可包括以下步骤101至104：

101、获取转速传感器采集的安装在内燃机曲轴上的信号盘的转速信号。

本实施例中，转速传感器安装在内燃机中。当然，为了更好的采集信号盘的转速信号，转速传感器可径向对准信号盘的齿轮。

102、基于获取到的转速信号，确定所述曲轴的扭转振幅。

本实施例中，步骤102中获取到的转速信号通常为方波信号数据，当然也可能为其他信号数据，例如正弦信号数据，当获取到的转速信号为非方波信号数据时，应当首先将非方波信号数据转换为方波信号数据，转换方式可采用现有转换方式，在此不再赘述，则本实施例给出一种确定曲轴的扭转振幅的方法，如下步骤一及步骤二：

步骤一：根据方波信号，积分计算得到曲轴角位移序列。

步骤二：将曲轴角位移序列经过傅里叶变换得到曲轴的各阶次扭转振幅。

103、判断所述曲轴的扭转振幅是否大于内燃机曲轴扭振减振器预设的扭转振幅限值；若是，则执行步骤104。

本实施例中，预设的扭转振幅限值为判断曲轴扭振减振器失效的临界值，为了防止在检测到曲轴扭振减振器失效时内燃机的部分部件已损坏，该预设的扭转振幅限值可低于实际的曲轴扭振减振器失效的临界值。

此外，由于现有的内燃机多在曲轴前端安装曲轴减振器，而信号盘可能不是安装在曲轴前端，当信号盘安装在曲轴后端时，由于曲轴后端本身比曲轴前端的扭转振幅小，则应相应地减小预设的扭转振幅限值时，以期该预设的扭转振幅限值可作为判断曲轴扭振减振器失效的临界值。在实际应用中，预设的扭转振幅限值可根据实际情况，基于实验或经验来确定，本实施例不限定预设的扭转振幅限值的具体值。

本实施例中，步骤102可得到曲轴的各阶次扭转振幅，可基于对内燃机轴系破坏最大的扭转振幅的阶次来确定步骤103中“预设的扭转振幅限值”的阶次，相应地，步骤103中，可仅比较同阶次的扭转振幅作为判断曲轴扭振减振器是否失效。例如“预设的扭转振幅限值”的阶次为2，则选取步骤102中阶次为2的曲轴的扭转振幅与预设的扭转振幅限值进行比较。

104、确定所述内燃机曲轴扭振减振器失效。

当然，步骤103中若判定曲轴的扭转振幅不大于内燃机曲轴扭振减振器预设的扭转振幅限值，则本失效检测方法的执行主体不作任何动作。

相比于现有技术，本实施例公开的内燃机曲轴扭振减振器的失效检测方法，不需人工干预，可及时发现内燃机曲轴扭振减振器失效，防止内燃机各部件损坏。

如图2所示，本实施例公开一种内燃机曲轴扭振减振器的失效检测方法，可包括步骤201至204：

201、每隔第一预设时长，获取第二预设时长内转速传感器采集的安装在内燃机曲轴上的信号盘的转速信号。

步骤202～204与图1所示的步骤102～104相同，在此不再赘述。

当然，步骤203中若判定曲轴的扭转振幅不大于内燃机曲轴扭振减振器预设的扭转振幅限值，则执行步骤201。

考虑曲轴扭振减振器失效是一个缓变的过程，为了节约硬件资源，本实施例公开的内燃机曲轴扭振减振器的失效检测方法，并非实时获取转速传感器采集的数据，而是每隔第一预设时长(可基于实际需要确定)，获取第二预设时长(例如信号盘转2圈的时间)转速传感器采集的数据，可不缓存第一预设时长获取到的转速传感器采集的数据，仅缓存第二预设时长获取的转速传感器采集的数据，对硬件不会造成大负荷，节约硬件资源。

在一个具体的例子中，步骤204“确定所述内燃机曲轴扭振减振器失效”之后，所述失效检测方法还可包括图2中未示出的步骤205：

205、进行声、光和/或文字告警。

比如，语音提示、灯光闪烁和/或短信提醒。

本实施例公开的内燃机曲轴扭振减振器的失效检测方法，可达到曲轴减振器失效提前预警的效果。

在一个具体的例子中，步骤204“确定所述内燃机曲轴扭振减振器失效”之后，所述失效检测方法还可包括图2中未示出的步骤205’：

205’、通过蜂鸣器进行告警。

本实施例公开的内燃机曲轴扭振减振器的失效检测方法，可达到曲轴减振器失效提前预警的效果。

如图3所示，本实施例公开一种内燃机曲轴扭振减振器的失效检测装置，可设置于电子控制单元(ElectronicControlUnit，ECU)中，可包括以下单元：获取单元31、第一确定单元32、判断单元33以及第二确定单元34。

获取单元31，用于获取转速传感器采集的安装在内燃机曲轴上的信号盘的转速信号。

第一确定单元32，用于基于获取到的转速信号，确定所述曲轴的扭转振幅。

判断单元33，用于判断所述曲轴的扭转振幅是否大于内燃机曲轴扭振减振器预设的扭转振幅限值。

第二确定单元34，用于在所述判断单元33判定所述曲轴的扭转振幅大于内燃机曲轴扭振减振器预设的扭转振幅限值后，确定所述内燃机曲轴扭振减振器失效。

在一个具体的例子中，所述获取单元31，用于每隔第一预设时长，获取第二预设时长内转速传感器采集的安装在内燃机曲轴上的信号盘的转速信号。

在一个具体的例子中，所述失效检测装置还包括图3中未示出的告警单元35，用于在所述第二确定单元34确定所述内燃机曲轴扭振减振器失效之后，进行声、光和/或文字告警。

在一个具体的例子中，所述失效检测装置还包括图3中未示出的告警单元35’，用于在所述第二确定单元34确定所述内燃机曲轴扭振减振器失效之后，通过蜂鸣器进行告警。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本发明实施例还提供一种内燃机曲轴扭振减振器的失效检测系统，包括：装置实施例中所述的失效检测装置以及转速传感器；

所述转速传感器设置内燃机中；

所述转速传感器连接所述失效检测装置。

在一个具体的例子中，所述失效检测系统还包括：

蜂鸣器；

所述蜂鸣器连接所述失效检测装置。

对于系统实施例而言，由于其包含装置实施例中所述的失效检测装置，而装置实施例与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域技术人员可以理解，可以把装置实施例中的各单元组合成一个单元，以及此外可以把它们分成多个子单元。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是互相排斥之处，可以采用任何组合对本说明书中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。

本领域技术人员可以理解，装置实施例中的各单元可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种内燃机曲轴扭振减振器的失效检测方法，其特征在于，包括：

获取转速传感器采集的安装在内燃机曲轴上的信号盘的转速信号；

基于获取到的转速信号，确定所述曲轴的扭转振幅；

判断所述曲轴的扭转振幅是否大于内燃机曲轴扭振减振器预设的扭转振幅限值；

若是，则确定所述内燃机曲轴扭振减振器失效。

2.根据权利要求1所述的失效检测方法，其特征在于，所述获取转速传感器采集的安装在内燃机曲轴上的信号盘的转速信号，包括：

每隔第一预设时长，获取第二预设时长内转速传感器采集的安装在内燃机曲轴上的信号盘的转速信号。

3.根据权利要求1所述的失效检测方法，其特征在于，所述确定所述内燃机曲轴扭振减振器失效之后，所述失效检测方法还包括：进行声、光和/或文字告警。

4.根据权利要求1所述的失效检测方法，其特征在于，所述确定所述内燃机曲轴扭振减振器失效之后，所述失效检测方法还包括：通过蜂鸣器进行告警。

5.一种内燃机曲轴扭振减振器的失效检测装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取转速传感器采集的安装在内燃机曲轴上的信号盘的转速信号；

第一确定单元，用于基于获取到的转速信号，确定所述曲轴的扭转振幅；

判断单元，用于判断所述曲轴的扭转振幅是否大于内燃机曲轴扭振减振器预设的扭转振幅限值；

第二确定单元，用于在所述判断单元判定所述曲轴的扭转振幅大于内燃机曲轴扭振减振器预设的扭转振幅限值后，确定所述内燃机曲轴扭振减振器失效。

6.根据权利要求5所述的失效检测装置，其特征在于，所述获取单元，用于每隔第一预设时长，获取第二预设时长内转速传感器采集的安装在内燃机曲轴上的信号盘的转速信号。

7.根据权利要求5所述的失效检测装置，其特征在于，所述失效检测装置还包括：

告警单元，用于在所述第二确定单元确定所述内燃机曲轴扭振减振器失效之后，进行声、光和/或文字告警。

8.根据权利要求5所述的失效检测装置，其特征在于，所述失效检测装置还包括：告警单元，用于通过蜂鸣器进行告警。

9.一种内燃机曲轴扭振减振器的失效检测系统，其特征在于，包括：

如权利要求5至8任一项所述的失效检测装置以及转速传感器；

所述转速传感器设置内燃机中；

所述转速传感器连接所述失效检测装置。

10.根据权利要求9所述的失效检测系统，其特征在于，所述失效检测系统还包括：

蜂鸣器；

所述蜂鸣器连接所述失效检测装置。