CN1059739C - 便携式柴油机工况监测及故障诊断系统 - Google Patents

便携式柴油机工况监测及故障诊断系统 Download PDF

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Abstract

一种便携式柴油机工况监测及故障诊断系统，由主机外接一块端子板、一台打印机和电源，一组传感器和端子板相接，一个电池逆变器和各个传感器、放大器相接，传感器组件包括气压通道、油压通道、增进压变送器、轮齿传感器、销钉传感器，一套系统控制程序。用于检测机车柴油机的燃烧和喷油工况并通过对工况信息的对比、分析，全面掌握柴油机的技术状态，为分析故障、确保安全运行、延长柴油机使用寿命和降低成本提供依据。

Description

便携式柴油机工况监测及故障诊断系统
本发明属于柴油机监控设备，特别是便携式柴油机工况监测及故障诊断系统。
柴油机是一种极重要的运输器动力装置。为了保证安全，提高设备运用效率，必须对柴油机的工作状况进行监测，并诊断所发生的故障。目前在这方面的研究工作很活跃。美国专利US4046004公开了一种诊断燃油定时装置，用一喷油定时指示器来显示第二脉冲发生器输出信号的积分值，从而可以通过调整第二脉冲的占空比来建立第一标记和第二标记之间的位置关系，在指示器上了解发动机的喷油定时情况，这种装置仅能诊断发动机的喷油定时情况。
美国专利US4602324公开了一种用于蜗轮增压器和喷射泵的电子控制器，用存贮在微处理器中的程序来实现对喷射泵和蜗流增压器的控制和诊断柴油机的故障。存贮器模件通过一个串行输入数据线与接收模拟和离散输入的输入段进行通讯，并通过一个串行输出数据线与产生模拟和离散输出的输出段进行通讯。蜗流增压器设有进口总管压力传感器、测量实际排气温度的温度传感器，测量柴油机实际速度的磁阻型速度传感器，其主要功能是用喷射泵控制器控制喷射泵，用蜗流增压器控制器控制蜗流增压器，提供一个故障监视器，提供用于启动和关停的顺序控制器。但是这种数字控制系统也没有提供故障诊断功能。
原苏联专利SU1452496公开了一种柴油机诊断装置，由压力传感器、油量计、柴油机曲轴转数脉冲计数器、比较器等所组成，能够同时测量柴油机的燃料消耗量、曲轴的旋转频率，给定压力的脉冲和燃料管道中和波形。实际上这仍是一人监测装置。
上述各种专利装置都不能完成对柴油机的整个工作状况的监测，更不能对故障进行全面诊断，也不能显示各种图形和曲线，曲轴的转角信号都利用硬件倍频器或角度编码器生成，前者误差大，后者现场安装困难。
本发明的目的是提供一种便携计算机主机为基础的、用于检测柴油机的燃烧和喷没工作状态并能定量地掌握柴油机的技术状态的监测和故障诊断系统。
本发明的另一个目的是利用液晶VGA，既能在测试现场显示各种曲线、表格，而且实现了便携式仪器的全汉字菜单操作。
本发明的再一个目的是提供一种多功能插板，能实现对各种柴油机故障的诊断，即发现基本故障及原因分析。
按照本发明的柴油机工况监测和故障诊断系统由用作主机的便携计算机，外接一块端子板，传感器组件，电源逆变器和打印机所组成。
按照本发明的柴油机工况监测和故障诊断系统的传感器组件，包括由检测气缸压力的压电石英传感器和稳零电荷放大器所构成的气压通道，由检测高压油管压力的油压传感器和应变放大器所构成的油压通道，由检测增压器进气压力的压力变送器所构成的增压器进气压力通道，由检测排气温度的标准热电偶所构成的排气温度通道，由检测轮齿信号通道和销钉信号通过。
按照本发明，电源逆变器将柴油机车的24V直流电逆变成交流电，供给传感器、放大器部件。
按照本发明，在靠近柴油机齿轮边上立一刚性支架，把一个磁电式传感器固定在该支架上，使传感器端面与轮齿边缘相距2～3mm，形成轮齿信号发生器，此轮齿信号发生器的输出线接到端子板轮齿Teeth两端。再在轮齿的侧面打入一根φ6～8mm的销钉，打入后的外侧长度仍大于10mm。再将另一个磁电式传感器也安装在刚性动支架上，使该传感器端面与销钉的距离为2～3mm，形成销钉信号发生器。销钉信号发生器的输出连按到端子板的TDC两端。
按照本发明，将气压传感器装到柴油机示功阀上，其电缆线接到电荷放大器的输入端，电荷放大器的输出线连接到端子板模数转换器AD1的两端。
按照本发明，将油压传感器装接到柴油机高压油管的三通阀上，其电缆线接到应变放大器的输入端，应变放大器的输出线连接到端子板的模数转换器AD2端。
按照本发明，将压力变送器装到柴油机增压器进气管三通阀上。接线时，将直流24U电源阳极(+)接到压力变送器的阳极(+)端压力变送器的阴极(-)端接到端子板的模数转换器AD3阳极(+)端，此模数转换器AD3的阴极(-)端接到电源的阴极(-)端。
排气温度传感器的热电偶EU-2的输出线接到端子板的模数转换器AD4两端。
主机、电源逆变器、打印机等可根据环境条件灵活地摆放。
按照本发明，将电源、打印机、端子板分别连接到主机上，将气压通道、油压通道，增压器进气压力通道、排气温度通道、轮齿信号通道和销钉信号通道分别连接到端子板上，即构成本发明的式况检测和故障诊断装置。
按照本发明，主机采用286CPU，液晶VGA显示，一个3.5英寸高密软盘驱动器。此主机用扁缆线快接一块端子板，形成本工况监和故障诊断系统的主体，主机内增设一块多功能插板，在其上固化柴油机故障原因分析。
采用本发明的工况监测和故障诊断系统的测量过程就是计算机实时检测、处理通道信号的过程。当柴油机进入稳定工作状态后，磁电式轮齿传感器和磁电式销钉传感器即不断产生轮齿信号和销钉信号，以反映出曲轴的运动状态，这些信号传送到计算机后就用软件倍频法产生出准确的转速值和转角信号。同时，计算机连接在示功阀上和高压油管三通上的压力传感器通道，读入和每个转角信号相对应的压力值。经过对所测的转速、转角、压力、温度值的计算处理，即可按操作人员的要求在显示器和打印机上以各种方式输出有用信息。
采用本发明的柴油机工况监测和故障诊断系统的控制程序的步骤如下：
第一步启动，首先确认电源逆变器和各传感器组件已正确安装，将电源逆变器接到柴油机车上的24V直流电源上，打开电荷放大器开关，至少预热20分钟以上后开始下一步操作。
按动主机开关，在其液晶显示器上显示出“车名？”，底下提示栏中显示“键入机车名，若不测量，可按enter”。若不想测量而想观察已存内容，或者打印已存结果就直接按“enter”。转入第3步。
第二步，若要测量，就键入本次测量机车的名号，(少于等于10个字符)，屏幕显示菜单为
            选择机型
            机型：12180ZL
            机型：Z12V190bj
            其它
提示栏为“选择：↓↑，确定：enter”。
所显示的菜单中有一行为白底黑字行(反相显示)，表示此刻被选中的项。按动选择键，可以选择操作者所需要的选中项，按enter表示确认，然后回答下列问题：
“日期？”送入当天的日期。
“平均次数？”送入拟测量的平均次数值。一般来说，当次数大于15后，次数增加不会产生更多的变化。
“负荷％？”送入柴油机当时负荷的百分数。
“哪个缸装油压传感器？”送入相应的缸号。
“哪个缸装排气温度传感器？”送入相应的缸号。(如没有装传感器，则直接按enter。)
至此，系统作销钉、轮齿信号的自动检查，若信号显示正常，则转第3步；否则就显示“销钉或轮齿信号不对！”按任何键后继续。
第3步，显示本系统功能主菜单：
            系统功能表
            系统自检
            角度标定
            测    量
            计    算
            显    示
            存盘或取出
            打    印
            连续测气压
            比    较
            诊    断
用选择键选择其中一种功能由系统去执行。即进入系统的主要运行过程。
1.系统自检。进入该功能时的显示为：
            系统传感器检查
            气压传感器
            油压传感器
            增进压传感器
            排气温度传感器
            转速
            齿数
            退出
注：“增进压传感器”为“增压器进气压力传感器”的缩写。
按选择键，选择上面菜单中的任何一项功能，下面分别说明这些功能。
1.1  气压传感器
选择此功能后的显示为：
          现在检查气压        量程15mPa
          测量值(mPa)：
          ××(  )       ××(  )  ××(  )
          ……
屏幕上显示不断更新着的测量值，括号内为AD数。提示栏为“按任何键停止”，停止时显示“再标定否？(Y/N)”。若此时有必要重新标定，则必须给传感器接好标准压力计并初步检验工作正常后才能进行标定。
如符合标定条件，可按Y enter，进入标定过程。如果按其它键，则退回系统自检菜单，选择其它项目。对于油压传感器，增压器进气压传感器，排气温度传感器的检查过程和上述过程相类似。但是对后两种传感器则不必进行再标定。
1.2  标定：屏幕显示“标几点(2～10)？”
对于非线性的传感器，采用分段线性化的办法，最多标定10点。送入拟标定的点数后，依次送入这几点的标定值，此时显示为：
            送入标定点的值(mPa)
            第1点标定值？
            第2点标定值？
            ………………
每送入一个标定值，系统就自动测得的AD数也随着显示出来，当送够了这几点的标定值后，显示出一张传感器标定曲线示意图。按任意键返回“系统自检”菜单。
1.3  转速
在“系统自检”菜单中选定该项后，显示不断更新的测量到的转速值，按任何键后停止，退回“系统自检”菜单。若在测量过程中销钉信号有故障或柴油机没有转，则显示“销钉信号不对”或“不能测转速”。
1.4  轮齿数
选择“系统自检”菜单中的“齿数”项后，屏幕显示为不断更新测得的轮齿数。按任何键停止。若有故障则会显示“销钉或轮齿信号不对！”，按任何键转到“系统自检”菜单。
1.5  退出
选择“系统自检”菜单中的“退出”，就返回系统功能主菜单。
2.角度标定
在系统功能主菜单中选择“角度标定”，若此时销钉或轮齿信号不正常，则会显示该信号，按任何键返回系统功能主菜单。
若销钉和轮齿信号正常，则显示“1号缸装气压传感器并停油否(Y/N)？”，若是，则按Y enter，显示“现正在标定角度”，提示栏为“稍候，不要按键”，几秒钟后显示“角度已标定，可退出或根据平均指示压力再调整”，同时显示一张压缩曲线图，提示栏为：“A，退出：enter”。这时系统找出停油时气压极值位置作为上止点位置，求出销钉角度，此时可按enter退出标定。屏幕显示为
            销钉角度(a°)＝XX
            1号缸压缩压力(mPa)＝YY
            润滑油压(kPa)？
提示栏为“键入数据”。
此时送入当时的润滑油压力值，随后提示“润滑油温度(℃)？”和“冷水温度(℃)？”送入相应值后完成角度标定。
若要角度标定更加精确，认为上止点位置时纯压缩曲线的平均指示压为0，则可按A键，系统将据此再自动调整，提示栏为“正在调整，稍候，不要按键。”
角度标定完成后按任何键返回“系统功能”主菜单。
3.测量
在“系统功能”菜单上选择“测量”时，可能出现三种显示：
3.1  “应先角度标定。”说明开机后尚未进行过角度标定，故不能测量，按任意键转入“系统功能”主菜单，
3.2  “销钉或轮齿信号不对！”此时也不能进行测量，应检查信号不对的原因。按任意键返回“系统功能”菜单。
3.3  “已测缸”×，×
要测哪号缸(2-12)？”
此时送入要测量的缸号。随后显示“装上气压传感器并打开示功阀否(Y/N)？”确认后按Y enter，显示“×号缸现正在测量。”提示栏为“稍候，不要按键。”测毕后显示全波形曲线，可用F键对此曲线的某个局部进行放大显示，以便进行仔细观察。然后按enter，显示“打印：P，退出：enter”，按P键打印硬拷贝，按enter则返回“系统功能”菜单。
4.在“系统功能”主菜单上选择“计算”，屏幕显示为：
            已测缸：×，×，……
            已算缸：×，×，……
            计算功能表
            计算全部已测缸结果
            计算单缸结果提示栏为“选择：↑↓，确定：enter”。选择两个功能之一后显示“现正在计算缸号×”，算毕后显示“完成”。若发现要计算的某缸尚未测量或已算过，则显示“无已测数据”或“无数据要算”。按任意键返回“系统功能”主菜单。
5.在“系统功能”主菜单上选择“显示”
屏幕显示出：已测缸：×，……
            已算缸：×，……
            已连测缸：×，……
            显示功能表
            显示单缸结果
            显示全部已测缸结果
            显示气压数据表
            已连测气压曲线显示
            退出
提示栏为“选择：↑↓，确定：enter。”
5.1  选择“显示单缸结果”项时，屏幕显示“哪号缸(1-12)？”送入要观察的缸号后，屏幕显示出单缸参数曲线。提示栏为“选择放大部位：←↑↓→，放大：F，退出：enter”，若选择放大，则用选择键将光标移到所要放大的部位后按F键。观察后按enter，屏幕提示为：“打印：P，退出：enter”。按P键，打印；按enter，退出。
5.2  选择“显示全部已测缸结果”
屏幕依次出现“全部已测缸气压曲线”“全部已测缸指示功率图”，“全部已测缸参数表(气压通道类)”“全部已测缸参数表(油压通道类)”，最后返回“显示功能表”，若要显示曲线的硬拷贝，则可在显示出现该曲线时按P键。
5.3  选择“显示气压数据表”
屏幕显示“哪号缸(1-12)？”送入要显示的气缸号后就分几页显示出-180°～179°的气压值，提示栏为“转页：↑↓，打印：P，退出：enter”。用↑↓键选页，用P键打印，按enter转回“显示功能表”。
5.4  选择“显示油压数据表”
屏幕显示“哪号缸(1-12)？”送入要显示的气缸号后就会分几页显示出-180°～179°的油压值，提示栏为“转页：↑↓，打印：P，退出：enter”。用↑↓选页，用P打印，按enter返回“显示功能表”。
5.5  选择“已连测气压曲线显示”。屏幕连续显示出20个循环的气压波形，用↑↓键选择其中任何一个波形，用F键将波形放大成全貌进行观察，按enter退回“显示功能表”。
5.6  选择“退出”时，程序返回到“系统功能”主菜单。
6.在“系统功能”主菜单上选择“存盘或取出”，则在装入软盘后屏幕显示出：
            已测缸：×，……
            已算缸：×，……
            已存缸：×……
            (盘上存入记录数：×××)
            存入或取出功能
            存入单缸结果
            存入全部已测缸结果
            取出盘上已存记录
            退出
提示栏为“选择：↑↓，确定：enter。”
6.1  选择“存入单缸结果”，屏幕显示：“哪号缸(1-12)？”时键入要存盘的菜已测缸号后完成存盘操作。按任意键，程序返回“存入或取出功能”菜单。
6.2  选择“存入全部已测缸结果”，将全部已测结果存入软盘。而后按任意键，程序返回“存入或取出功能”菜单。
6.3  选择“取出盘上已存记录”，此时屏幕显示为：
                盘上已存记录目录
               (已存记录数：××)
序号  车名  日期    机型    缸号  负荷  已算
1     OK    99.1.1  8NVD    1     80    Y
2     …        ……        ……        …        …        …
…        …        ……        ……        …        …        …提示栏为“选项→←，选择：↑↓，确定：enter”，选择所要取出的记录后按enter，程序返回“存入或取出功能”菜单。
6.4  若选择“退出”，就不再存取，程序返回到“系统功能”主菜单。
7.在“系统功能”主菜单上选择“连续测气压”，此时屏幕显示“哪号缸(1-12)？”，然后键入欲连续测气压曲线的缸号，屏幕显示“装上气压传感器并打开示功阀否(Y/N)？”确认已就绪，按Y enter。此时显示“现正在连续测量”，提示栏为：“稍候，不要按键”，测量结束后显示“已测”。按任何键，程序退回“系统功能”主菜单。
8.在“系统功能”主菜单上选择“比较”项时，将已测算的×缸工况信息与已存盘内容相比较来观察该缸工况的变化，此时的显示为：
            已算缸：×，……
            先选择缸号，再选择此缸软盘上的记录
            哪号缸(1-12)？
键入欲比较的缸号后，显示出已存在软盘上的记录目录。用户选定欲比较的某个记录后进行比较。如选定的记录不是同一机车或同一缸号的，则显示“异缸不能比较”。如符合同车同缸的条件，则先后显示“比较参数和气压曲线”(图)、“比较参数和油压曲线”(图)。最后显示出润滑油压、润滑油温、冷却水温比较表。按任何键，程序返回“系统功能”主菜单。
9.在“系统功能”主菜单上选择“诊断”项时，主机内的多功能插板开始工作，屏幕显示“将冲掉已测算数据，先存盘(Y/N)？”若要存放内存中已测量的信息，则在放好打开的软盘后按Yenter；否则就直接按enter。屏幕显示出“故障现象原因分析”菜单，共计十三种故障现象，用选择键选择其中任何一项，都将显示出对产生这种故障现象的原因分析
            柴油机故障诊断
            (12180ZL Z12V190bj)
            故障现象原因分析
            柴油机不排气
            振动大
            悠车
            排气温度过高，两测不一致
            排气烟气异常
            烟筒喷油
            呼吸口冒黑烟
            冷却水温过高
            润滑油温过高
            润滑油压力过高
            增压器部分故障
            液力传动部分故障
            退出
采用本发明的工况监测和故障诊断系统，可以很方便地检测到柴油机的工况信息，并且实时地观察到各种参数变化曲线和数据，还可以将这些信息存贮起来，也可与以前存贮的信息进行比较分析，还可以连续跟踪几十个循环的气压波形，从而发现可能隐藏于平均测量之中的燃烧问题。从这些观察分析中能最全面地掌握柴油机的性能状态和变化趋势，从而科学地进行运行、维修和保养。
本系统操作方便灵活。由于采用国标汉字菜单和特设提示栏，可使操作者运用自如。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明的柴油机工况监测和故障诊断系统结构图。
图2为系统连接示意图。
图3为机型选择菜单。
图4为系统功能菜单。
图5为系统传感器自检菜单。
图6为计算机功能菜单
图7为显示功能菜单。
图8为存取功能菜单。
图9为取出盘上已存记录显示。
图10为单缸参数曲线。
图11为全部已测缸气压曲线。
图12为全部已计算缸指示功率图。
图13为全部已测缸参数表(气压其它类)
图14为全部已测缸参数表(气压通道类)
图15为比较参数和气压曲线。
图16为比较参数和油压曲线。
如图1所示，本发明的柴油机工况监测和故障诊断系统，由主机2外接一块端子板1、一台打印机3和电源8，一组传感器组件和端子板1相接，一个电源逆变器和各个传感器放大器相接。
如图1所示，传感器组件包括由连接在柴油机气缸上监测气缸压力的压电石英传感器9、和与此传感器9相连接的稳零电荷放大器10所组成的气压通道，由连接在柴油机高压油管5上的油压传感器11和应变放大器12所组成的油压通道，由连接在柴油机增压器6上的压力变送器15所构成的增压器进气压力通道，由热电偶组成排气温度传感器，由装在柴油机轮齿边的两个磁电式传感器分别构成的轮齿信号发生器14和销钉信号发生器13，如图2所示，轮齿信号发生器14的输出线接到端子板1的轮齿Teeth两端，销钉信号发生器13的输出线接到端子板1的时间数字转换器TDC两端。
将压电石英传感器9装到柴油机示功阀9上，将此传感器的电缆线连接到电荷放大器10的输入端，电荷放大器10的输出线连接到端子板的模数转换器AD1的两端。
如图2所示，将油压传感器11装到柴油机高压油管的三通阀上，将其输出线接到应变放大器12的输入端，应变放大器12的输出端连接到端子板1的模数转换器AD2端。
如图2所示，将压力变送器15装到柴油机增压器6的通气管三通阀上，将其输出线接到端子板1的模数转换器AD3阳极(+)端，此模数转换器AD3的阴极(-)端接到电源8的阴极(-)端。
直流24V电源阳极(+)接到压力变送器15的阳极(+)端，压力变送器15的阴极(-)端接到端子板1的模数转换器AD3阳极(+)端。
如图2所示，将排气温度传感器7的热电偶EU-2的输出线接到端子板1的模数转换器AD4两端。
为实现本发明的目的，提供一套为进行柴油机工况监测和故障诊断系统的控制程序，由下列步骤所组成：
第一步启动，首先确认电源逆变器和各传感器组件已正确安装，将电源逆变器接到柴油机车上的24V直流电源8上，打开电荷放大器开关，预热20分钟以上，然后按动主机2的开关，在其液晶显示器上显示出“车名？”，下面提示栏中显示“键入机车名，若不测量，可按enter”，
第二步，若要测量，就键入本次测量机车的名号(少于10个字符)，如图3所示屏幕显示出“选择机型菜单：机型12180ZL机型Z12V190bj其它”，提示栏为“选择：↓↑，确定：enter”，用选择键选中某个机型后按enter表示确认，然后回答下列问题：
“日期？”送入当天的日期，
“平均次数？”送入拟测量的平均次数值，
“负荷(％)？”送入柴油机当时的负荷(％)，
“哪个缸装油压传感器？”送入相应缸号，
“哪个缸装排气温度传感器？”送入相应的缸号，
若销钉、轮齿信号显示正常，则转第三步，否则就显示“销钉或齿轮信号不对！”按任何键后继续，
第三步，显示本系统功能主菜单，如图4所示，功能包括系统自检、角度标定、测量、计算、显示、存盘或取出、打印、连续测气压、比较、诊断，
用选择键选择其中一种功能由系统去执行，
A  系统自检，如图5所示，显示自检内容包括：气压传感器、油压传感器、增压器进气传感器、排气温度传感器、转速、齿数、退出，用选择键选择上述自检功能中任何一种，
A-1  选择气压传感器时的显示为不断更新的测量值：
      现在检查气压               量程15mPa
      测量值(mPa)：
      ××(  )            ××(  )       ××(  )
      ……………                  ……………          ……………
提示栏显示“按任何键停止”，停止时显示“再标定否？(Y/N)”，若要再标定，则给传感器接好标准压力计并初步检验工作正常后按Y enter，进入标定过程，
A-2  进入标定过程时的屏幕显示为“标几点(2～10)？”对于非线性的传感器，采用分段线性化的办法，送入拟标定的点数后，依次送入这几点的标定值，此时显示为：
          送入标定点的值(mPa)
          第1点标定值？
          第2点标定值？
          ……………
送完这几点的标定值后，显示出一张传感器标定曲线图，按任意键退回“系统自检”菜单，若不标定，按其它键退回“系统自检”菜单，选择其它项目。选择油压传感器、增压器进气压传感器、排气温度传感器的自检过程和上述过程相类似，但对后两种传感器则不必进行再标定。
A-3  选择“转速”项时，显示不断更新的测量到的转速值，按任何键后停止，退回“系统自检”菜单，若在测量过程中销钉信号有故障或柴油机没有转，则显示“销钉信号不对”或“不能测转速”，进行相应的处理。
A-4  选择“系统自检”菜单中的“齿数”项时，屏幕显示为不断更新测得的轮齿数，按任何键停止，退回“系统自检”菜单，若有故障，则显示“销钉或轮齿信号不对！”
A-5  选择“退出”项后，退回系统功能主菜单。
B  在系统功能主菜单中选择“角度标定”项时，若销钉或轮齿信号不正常，则会显示该信号，按任何键返回系统功能主菜单，若销钉和轮齿信号正常，则显示“1号缸装气压传感器并停油否(Y/N)？”，若是，则按Y enter，显示“现正在标定角度”，提示栏为“稍候，不要按键”，几秒钟后显示“角度已标定”，可退出或根据平均指示压力再调整，同时显示一张压缩曲线图，提示栏为“A，退出：enter”，这时系统找出停油时气压极值位置作为上止点位置，求出销钉角度，此时按enter退出标定，屏幕显示为：
        销钉角度(a°)＝XX
        1号缸压缩压力(mPa)＝YY
        润滑油压(kPa)？提示栏为“键入数据”，此时送入当时的润滑油压力值，随后提示为“润滑油温(℃)？”和“冷水温(℃)？”送入相应值后完成角度标定，按任何键退回“系统功能”主菜单。
C  在“系统功能”主菜单上选择“测量”时，可能出现三种显示：
C-1  “应先角度标定”说明开机后尚未进行过角度标定，故不能测量，按任意键退回“系统功能”主菜单，
C-2  “销钉或轮齿信号不对！”此时也不能进行测量，按任意键退回“系统功能”主菜单，
C-3  “已测缸×，×
      要测哪号缸(2-12)？”此时送入要测量的缸号，随后显示“装上气压传感器并打开示功阀否(Y/N)？”确认后按Y enter，显示“×号缸现正在测量”，提示栏为“稍候，不要按键”，测毕后显示全波形曲线，可用F键对此曲线的某个局部进行放大显示，然后按enter，显示为“打印：P，退出：enter”，按P键打印硬拷贝，按enter退回“系统功能”主菜单。
D  在“系统功能”主菜单上选择“计算”，如图6所示，屏幕显示为：已测缸：×，×，……
      已算缸：×，×，……
      计算功能表：
      计算全部已测缸结果，
      计算单缸结果
提示栏为“选择：↑↓，确定：enter”，选择两个功能之一后显示“现正在计算缸号×”，算毕后显示“完成”，若发现要计算的某缸尚未测量或已算过，则显示“无已测数据”或“无数据要算”，按任意键返回“系统功能”主菜单。
E  在“系统功能”主菜单上选择“显示”，如图7所示，屏幕显示出“已测缸：×，……  已算缸：×……  已连测缸：×，……显示功能：显示单缸结果显示全部已测缸结果，显示气压数据表，已连测气压曲线显示，退出”，提示为“选择：↑↓，确定：enter”，
E-1  选择“显示单缸结果”项时，屏幕显示“哪号缸(1-12)？”送入要观察的缸号后，如图10所示，屏幕显示出单缸参数曲线，提示栏为“选择放大部位：←↑↓→，放大：F，退出：enter”，若选择放大，则用选择键将光标移到所要放大的部位后按F键，观察后按enter，屏幕提示为：“打印：P，退出：enter”，按P键打印，按enter退出。
E-2  选择“显示全部已测缸结果”，屏幕依次出现“全部已测缸气压曲线”(图11)，“全部已测缸指示功率图”(图12)，“全部已测缸参数表(气压通道类)”(图13)，“全部已测缸参数表(油压通道类)”(图14)，最后退回“显示功能表”。若要显示曲线的硬拷贝，则可在显示器出现该曲线时按P键。
E-3  选择“显示气压数据表”时，屏幕显示“哪号缸(1-12)？”送入要显示的气缸号后，就分几页显示出-180°～179°的气压值，提示栏为“转页：↑↓，打印：P，退出：enter”
E-4  选择“显示油压数据表”，屏幕显示为“哪号缸(1-12)？”送入要显示的气缸号后就会分几页显示出-180°～179°的油压值，提示栏为“转页：↑↓，打印：P，退出：enter”。
E-5  选择“已连测气压曲线显示”，屏幕连续显示出20个循环的气压波形，可用↑↓键选择其中一任何一个波形，用F键可将波形放大成全貌进行观察，按enter退回“显示功能表”。
E-6  选择“退出”，程序返回到“系统功能”主菜单。
F  在“系统功能”主菜单上选择“存盘或取出”，则在装入软盘后，如图8所示，屏幕显示出“已测缸：×，……，已算缸：×，……，已存缸：×……，(盘上存入记录数：×××)，存入或取出功能存入单缸结果，存入全部已测缸结果取出盘上已存记录退出”。
F-1  选择“存入单缸结果”，屏幕显示“哪号缸(1-12)？”时键入要存盘的某已测缸号后完成存盘操作，按任意键后退回“存入或取出功能”菜单。
F-2  选择“存入全部已测缸结果”，将全部已测结果存入软盘后，按任意键，退回“存入或取出功能”菜单。
F-3  选择“取出盘上已存记录”，此时屏幕显示，如图9所示，为：
盘上已存记录目录
(已存记录数：××)
序号  车名   日期    机型   缸号  负荷  已算
1     OK     99.1.1  8NVD   1     80    Y
2     …          ……        ……      …        …        …
…        …          ……        ……      …        …        …提示栏为“选项→←，选择：↑↓，确定：enter”，选择所要取出的记录后按enter，退回“存入或取出功能”菜单。
F-4  选择“退出”，程序返回到“系统功能”主菜单。
G  在“系统功能”主菜单上选择“连续测气压”，此时屏幕显示“哪号缸(1-12)”，键入欲连续测气压曲线的缸号，屏幕显示“装上气压传感器并打开示功阀否(Y/N)？”确认已就绪，按Y enter，此时显示“现正在连续测量”，提示栏为“稍候，不要按键”，测量结束后显示“已测”，按任何键，程序退回“系统功能”主菜单。
H  在“系统功能”主菜单上选择“比较”项时，将已测算的X缸工况信息与已存盘内容相比较来观察该缸工况，此时显示为“已算缸：X……，先选择缸号，再选择此缸软件盘上的记录，哪号缸(1-12)？”
键入欲比较的缸号后，显示出已存在软盘上的记录，用户选定欲比较的某个记录后进行比较，异车、异缸不能比较，如符合同车同缸条件，则先显示“比较参数和油压曲线”(图15)、“比较参数和油压曲线”(图16)，最后显示出润滑油压、润滑油温、冷却水温比较表，按任何键后程序返回“系统功能”主菜单。
I  “系统功能主菜单上”选择“诊断”项时，屏幕显示“将冲掉已测数据，先存盘(Y/N)？”若要存放内存中已测量的信息，则在放好打开的软盘后按Y enter，否则就直接按enter，主机内的多功能插板开始工作，屏幕显示出“故障现象原因分析”菜单，共计十三种故障现象，用选择键选择其中任何一项，都将显示出对产生这种故障现象的原因分析，这些故障现象是：柴油机不排气；振动大；悠车；排气温度过高，两不一致；排气烟气异常；烟筒喷油；呼吸口冒烟；冷水温度过高；润滑油温过高；润滑油压力过高；增压器部分故障；液力传动部分故障，并由固化有柴油机故障原因分析的多功能插板对产生这些故障的原因进行分析。
实施例
在本发明的一个实施例中，主机用LT3600便携机改装而成，增设传感器和放大器输入通道接口，EEPROM，电子盘电路，采用286CPU，液晶VGA显示，1MB内存，1MB电子盘，一个3.5英寸高密度软驱；压电石英传感器采用瑞士Kistler不带水冷的压电石英传感器；稳零电荷放大器采用上海内燃机研究所生产的油压传感器和SA-1应变放大器，增压进气压力变送器采用上海福波公司的841GM型压力变送器。
轮齿信号发生器由立在靠近轮齿边上的刚性支架，固定在该刚性支架上的磁电式传感器所组成，传感器端面与轮齿边缘相距2～3mm。销钉信号发生器由在轮齿的测面打入一根6～8mm的销钉，打入后外观长度10～15mm，在轮齿边的刚性支架上固定一个磁电式传感器所组成，该传感器的端面和销钉的距离为2～3mm。
本发明的系统在实际运行中效果良好。

Claims (11)

1、一种由便携计算机主机、压力传感器、温度传感器及控制程序所组成的柴油机工况监测和故障诊断系统，其特征在于：主机(2)外接一块端子板(1)、一台打印机(3)和电源(8)，一组传感器组件和端子板相接，一个电源逆变器和各个传感器放大器相接，
传感器组件包括由连接在柴油机气缸上监测气缸压力的压电石英传感器(9)、和此传感器(9)相连接的稳零电荷放大器(10)所组成的气压通道，由连接在柴油机高压油管(5)上的油压传感器(11)和应变放大器(12)所组成的油压通道，由连接在柴油机增压器(6)上的压力变送器(15)所构成的增压器进气压力通道，装在轮齿边的两个磁电式传感器分别构成的轮齿信号发生器(14)和销钉信号发生器(13)，轮齿信号发生器(14)的输出线接到端子板(1)的轮齿(teeth)两端，销钉信号发生器(13)的输出线接到端子板(1)的时间数字转换器(TDC)两端，
将压电石英传器(9)装到柴油机示功阀上，将此传感器的电缆线连接到电荷放大器(10)的输入端，电荷放大器(10)的输出线连接到端子板的模数转换器(AD1)的两端，
将油压传感器(11)装到柴油机高压油管的三通阀上，将其输出线接到应变放大器(12)的输入端。应变放大器(12)的输出端连接到端子板(1)的模数转换器(AD2)端，
将压力变送器(15)装到柴油机增压器(6)的通气管三通阀上，将其输出线接到端子板(1)的模数转换器(AD3)阳极(+)端。此模数转换器(AD3)的阴极(-)端接到电源(8)的阴极(-)端。
将排气温度传感器(7)的热电偶(EU-2)的输出线接到端子板(1)的模数转换器(AD4)两端。
2、根据权利要求1的柴油机工况监测和故障诊断系统，其特征在于所述的主机采用286CPU，液(VGA)显示，1MB内存，1MB电子盘，一个3.5英寸高密度软驱，一块固化有柴油机故障原因分析的多功能插板。
3、根据权利要求1或2的柴油机工况监测和故障诊断系统，其特征在于所述的主机(2)是用LT3600便携机改装而成，增设传感器和放大器的输入通道接口和电可擦只读存贮器(EPROM)、电子盘电路。
4、根据权利要求1的柴油机工况监测和故障诊断系统，其特征在于所述的压电石英传感器(9)采用瑞士kistler不带水冷的压电石英传感器。
5、根据权利要求1的柴油机工况监测和故障诊断系统，其特征在于：所述的稳零电荷放大器(10)采用上海内燃机研究所生产的WDF-3型稳零电荷放大器。
6、根据权利要求1的柴油机工况监测和故障诊断系统，其特征在于所述的油压传感器(11)和应变放大器(12)采用上海内燃机研究所生产的油压传感器和SA-1应变放大器。
7、根据权利要求1的柴油机工况监测和故障诊断系统，其特征在于所述的增压器进气压力变送器(15)采用上海福波公司841GM型压力变送器。
8、根据权利要求1的柴油机工况监测和故障诊断系统，其特征在于所述的轮齿信号发生器(14)由立在靠近轮齿边上的刚性支架，固定在该刚性支架上的磁电式传感器所组成，该传感器端面与轮齿边缘相距2～3mm。
9、根据权利要求1的柴油机工况监测和故障诊断系统，其特征在于：所述的销钉信号发生器(13)由在轮齿的侧面打入一根φ6～8mm的销钉，打入后外观长度10～15mm，在轮齿边的刚性支架上固定一个磁电式传感器所组成，该传感器的端面和销钉的距离为2～3mm。
10、根据权利要求1的柴油机工况监测和故障诊断系统。其特征在于将直流24V电源阳极(+)接到压力变送器(15)的阳极(+)端，压力变送器(15)的阴极(-)端接到端子板(1)的AD3阳极(+)端。
11、根据权利要求1的柴油机工况监测和故障诊断系统，其特征在于所述的控制程序由下列步骤所组成：
第一步启动，首先确认电源逆变器和各传感器组件已正确安装，将电源逆变器接到柴油机车上的24V直流电源(8)上，打开电荷放大器开关，预热20分钟以上，然后按动主机(2)的开关，在其液晶显示器上显示出“车名？”，下面提示栏中显示“键入机车名。若不测量，可按enter”，
第二步，若要测量，就键入本次测量机车的名号，少于10个字符，  屏幕显示出“选择机型菜单：机型12180ZL机型Z12V190bj其它”，提示栏为“选择：↓↑，确定：enter”，用选择键选中某个机型后按enter表示确认，然后回答下列问题：
“日期？”送入当天的日期，
“平均次数？”送入拟测量的平均次数值，
“负荷(％)？”送入柴油机当时的负荷，％，
“哪个缸装油压传感器？”送入相应缸号，
“哪个缸装排气温度传感器？”送入相应的缸号，
若销钉、轮齿信号显示正常，则转第三步，否则就显示“销钉或齿轮信号不对！”按任何键后继续，
第三步，显示本系统功能主菜单，功能包括系统自检、角度标定、测量、计算、显示、存盘或取出、打印、连续测气压、比较、诊断，
用选择键选择其中一种功能由系统去执行：
A  系统自检，显示自检内容包括：气压传感器、油压传感器、增压器进气传感器、排气温度传感器、转速、齿数、退出，用选择键选择上述自检功能中任何一种，
A-1  选择气压传感器时的显示为不断更新的测量值：
         现在检查气压    量程15mPa
         测量值(mPa)：
         ××(  )    ××(  )    ××(  )
         ……
提示栏显示“按任何键停止”，停止时显示“再标定否？(Y/N)”，若要再标定，则给传感器接好标准压力计并初步检验工作正常后按Yenter，进入标定过程，
A-2  进入标定过程时的屏幕显示为“标几点(2～10)？”对于非线性的传感器，采用分段线性化的办法，送入拟标定的点数后，依次送入这几点的标定值，此时显示为：
          送入标定点的值(mPa)
          第1点标定值？
          第2点标定值？
          ……………送完这几点的标定值后，显示出一张传感器标定曲线图，按任意键退回“系统自检”菜单，
若不标定，按其它键退回“系统自检”菜单，选择其它项目，选择油压传感器、增压器进气压传感器、排气温度传感器的自检过程和上述过程相类似，但对后两种传感器则不必进行再标定，
A-3  选择“转速”项时，显示不断更新的测量到的转速值，按任何键后停止，退回“系统自检”菜单，若在测量过程中销钉信号有故障或柴油机没有转，则显示“销钉信号不对”或“不能测转速”，进行相应的处理，
A-4  选择“系统自检”菜单中的“齿数”项时，屏幕显示为不断更新测得的轮齿数，按任何键停止，退回“系统自检”菜单，若有故障，则显示“销钉或轮齿信号不对！”
A-5  选择“退出”项后，退回系统功能主菜单，
B  在系统功能主菜单中选择“角度标定”项时，若销钉或轮齿信号不正常，则会显示该信号，按任何键返回系统功能主菜单，若销钉和轮齿信号正常，则显示“1号缸装气压传感器并停油否(Y/N)？”，若是，则按Y enter，显示“现正在标定角度”，提示栏为“稍候，不要按键”，几秒钟后显示“角度已标定”，可退出或根据平均指示压力再调整，同时显示一张压缩曲线图，提示栏为“A，退出：enter”，这时系统找出停油时气压极值位置作为上止点位置，求出销钉角度，此时按enter退出标定，屏幕显示为：
        销钉角度(a°)＝XX
        1号缸压缩压力(mPa)＝YY
        润滑油压(kPa)？提示栏为“键入数据”，此时送入当时的润滑油压力值，随后提示“润滑油温(℃)？”和“冷水温(℃)？”送入相应值后完成角度标定，按任何键退回“系统功能”主菜单，
C  在“系统功能”主菜单上选择“测量”时，可能出现三种显示：
C-1  “应先角度标定”，说明开机后尚未进行过角度标定，故不能测量，按任意键退回“系统功能”主菜单，
C-2  “销钉或轮齿信号不对！”此时也不能进行测量，按任意键退回“系统功能”主菜单，
C-3  “已测缸×，×
       要测哪号缸(2-12)？”此时送入要测量的缸号，随后显示“装上气压传感器并打开示功阀否(Y/N)？”确认后按Y enter，显示“×号缸现正在测量”，提示栏为“稍候，不要按键”，测毕后显示全波形曲线，可用F键对此曲线的某个局部进行放大显示，然后按enter，显示“打印：P，退出：enter”，按P键打印硬拷贝，按enter退回“系统功能”主菜单，
D  在“系统功能”主菜单上选择“计算”，屏幕显示为：已测缸：×，×，……，已算缸：×，×，……，计算功能表  计算全部已测缸结果  计算单缸结果提示栏为“选择：↑↓，确定：enter”，选择两个功能之一后显示“现正在计算缸号×”，算毕后显示“完成”，若发现要计算的某缸尚未测量或已算过，则显示“无已测数据”或“无数据要算”，按任意键返回“系统功能”主菜单，
E  在“系统功能”主菜单上选择“显示”，屏幕显示出“已测缸：×，……  已算缸：×……  已连测缸：×，……  显示功能：显示单缸结果显示全部已测缸结果，显示气压数据表，已连测气压曲线显示，退出”提示栏为“选择：↑↓，确定：enter”，
E-1  选择“显示单缸结果”项时，屏幕显示“哪号缸(1-12)？”送入要观察的缸号后，屏幕显示出单缸参数曲线，提示栏为“选择放大部位：←↑↓→，放大：F，退出：enter”，若选择放大，则用选择键将光标移到所要放大的部位后按F键，观察后按enter，屏幕显示为：“打印：P，退出：enter”，按P键，打印，按enter，退出，
E-2  选择“显示全部已测缸结果”，屏幕依次出现“全部已测缸气压曲线”“全部已测缸指示功率图”，“全部已测缸参数表(气压通道类)”“全部已测缸参数表(油压通道类)”，最后退回“显示功能表”，若要显示曲线的硬拷贝，则可在显示器出现该曲线时按P键，
E-3  选择“显示气压数据表”时，屏幕显示“哪号缸(1-12)？”送入要显示的气缸号后，就分几页显示出-180°～179°的气压值，提示栏为“转页：↑↓，打印：P，退出：enter”，
E-4  选择“显示油压数据表”时，屏幕显示为“哪号缸(1-12)？”送入要显示的气缸号后就会分几页显示出-180°～179°的油压值，提示栏为“转页：↑↓，打印：P，退出：enter”，
E-5  选择“已连测气压曲线显示”屏幕连续显示出20个循环的气压波形，用↑↓键选择其中一任何一个波形，用F键将波形放大成全貌进行观察，按enter退回“显示功能表”，
E-6  选择“退出”，程序返回到“系统功能”主菜单，
F  在“系统功能”主菜单上选择“存盘或取出”，则在装入软盘后屏幕显示出“已测缸：×，……，已算缸：×，……，已存缸：×……，(盘上存入记录数：×××)，存入或取出功能存入单缸结果，存入全部已测缸结果  取出盘上已存记录，退出”，
F-1  选择“存入单缸结果”,屏幕显示“哪号缸(1-12)？”时键入要存盘的某已测缸号后完成存盘操作，按任意键后，退回“存入或取出功能”菜单，
F-2  选择“存入全部已测缸结果”，将全部已测结果存入软盘后，按任意键，退回“存入或取出功能”菜单，
F-3  选择“取出盘上已存记录”，此时屏幕显示为：
            盘上已存记录目录
            (已存记录数：××)
序号       车名   日期    机型    缸号  负荷  已算
1          OK    99.1.1  8NVD    1     80    Y
2          …            ……          ……          …          …         …
…                      …            ……          ……          …          …         …提示栏为“选项→←，选择：↑↓，确定：enter”，选择所要取出的记录后按enter，退回“存入或取出功能”菜单，
F-4  选择“退出”，程序返回到“系统功能”主菜单，
G  在“系统功能”主菜单上选择“连续测气压”，此时屏幕显示“哪号缸(1-12)？”，键入欲连续测气压曲线的缸号，屏幕显示“装上气压传感器并打开示功阀否(Y/N)？”确认已就绪，按Y enter，此时显示“现正在连续测量”，提示栏为“稍候，不要按键”，测量结束后显示“已测”按任何键，程序退回“系统功能”主菜单，
H  在“系统功能”主菜单上选择“比较”项时，将已测算的×缸工况信息与已存盘内容相比较来观察该缸工况的变化，此时显示为“已算缸：×，……,先选择缸号，再选择此缸软盘上的记录，哪号缸(1-12)？”
键入欲比较的缸号后，显示出已存在软盘上的记录目录，用户选定欲比较的某个记录后进行比较，异车、异缸不能比较，如符合同车同缸条件，则先后显示“比较参数和气压曲线”、“比较参数和油压曲线”，最后显示出润滑油压、润滑油温、冷却水温比较表，按任何键后程序返回“系统功能”主菜单，
I  “系统功能主菜单上”选择“诊断”项时，屏幕显示“将冲掉已测算数据，先存盘(Y/N)？”若要存放内存中已测量的信息，则在放好打开的软盘后按Y enter，否则就直接按enter，多功能插板开始工作，屏幕显示出“故障现象原因分析”菜单，共计十三种故障现象；用选择键选择其中任何一项，都将显示出对产生这种故障现象的原因分析，这些故障现象是：柴油机不排气，振动大，悠车，排气温度过高，两测不一致，排气烟气异常，烟简喷油，呼吸口冒黑烟，冷却水温过高，润滑油温过高，润滑油压力过高，增压器部分故障，液力传动部分故障。
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