PL213913B1 - Sposób diagnozowania uszkodzeń w silnikach spalinowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób diagnozowania uszkodzeń w silnikach spalinowych oraz szacowanie możliwości wystąpienia uszkodzenia.

Znany jest z polskiego opisu patentowego 175 664 sposób diagnozowania technicznego elementów sprzęgających silnik, a zwłaszcza lotniczy silnik spalinowy, z prądnicą prądu przemiennego, który polega na tym, że mierzy się chwilowe wartości częstotliwości prądu przemiennego prądnicy i wyznacza ich średnie wartości. Oblicza się odchyłki chwilowych wartości częstotliwości od wyznaczonych wartości średnich oraz częstotliwość ich powtarzania. Odchyłki częstotliwości oraz częstotliwość ich powtarzania przyjmuje się jako współrzędne punktów na płaszczyźnie, na którą nanosi się uprzednio doświadczalnie ustalone pola diagnostyczne. Układ zawiera połączone ze sobą kolejno blok dopasowania sygnału wejściowego, blok pomiaru częstotliwości, procesor i wyświetlacz. Do wejść procesora są włączone dwa bloki wprowadzania danych, pamięć i łącze szeregowe.

Sposób i układ do diagnozowania uszkodzeń w silnikach spalinowych znany jest z polskiego zgłoszenia patentowego nr 378389. Sposób polega na tym, że sygnał akustyczny w postaci widma akustycznego, generowanego przez tłok w cylindrze badanego silnika, poddaje się detekcji na analogowy sygnał elektryczny, który wzmacnia się, filtruje i transformuje na periodogram, następnie otrzymane widmo sygnału cyfrowego badanego silnika porównuje się z zarejestrowanym wcześniej wzorcowym widmem sygnału akustycznego generowanego przez tłok w cylindrze sprawnego silnika przy charakterystycznych częstotliwościach, przy czym widmo akustyczne generowane przez tłok w cylindrze badanego silnika porównuje się z widmem akustycznym generowanym przez tłok w cylindrze sprawnego silnika przy takich samych charakterystycznych prędkościach wału korbowego. Układ ma falowód połączony poprzez mikrofon, wzmacniacz, filtr i blok przetwarzania z pierwszym wejściem układu komparacyjnego, przy czym drugie wejście układu komparacyjnego połączone jest z układem pamięci, natomiast wyjście układu komparacyjnego połączone jest z układem rejestrująco analizującym.

Znany sposób diagnostyki uszkodzeń silników spalinowych polega na analizie sygnałów elektrycznych, pochodzących od zespołu czujników umiejscowionych w sposób umożliwiający uzyskanie analogowego sygnału elektrycznego, proporcjonalnego do mierzonej wartości, a następnie porównaniu jej z wartością wzorcową.

Istota sposobu, według wynalazku polega na tym, że dla każdego uszkodzenia detektorem mierzy się i poddaje detekcji do postaci dyskretnej, sygnały wibroakustyczne generowane przez silnik, przy czym dla każdego pomiaru zmienia się wartość momentu obrotowego. Zmierzone sygnały analogowe dla każdej zadanej wartości momentu obrotowego, kondycjonuje i poddaje transformacji do postaci cyfrowej w przetworniku analogowo - cyfrowym. Otrzymane sygnały cyfrowe dla każdej zadanej podczas pomiaru wartości momentu obrotowego, z użyciem mikroprocesora poddaje się okienkowaniu, transformacji do dziedziny częstotliwości oraz w filtrze cyfrowym poddaje się filtracji cyfrowej z użyciem filtru cyfrowego, który po wygenerowaniu został poddany operacji okienkowania. Po przefiltrowaniu sygnały następnie otrzymane wielowymiarowe charakterystyki w układzie analizująco - rejestrującym porównuje się z charakterystyką sygnału wzorcowego, a miarą i rodzajem uszkodzenia silnika spalinowego są różnice pomiędzy uzyskanymi wielowymiarowymi charakterystykami a charakterystyką sygnału wzorcowego.

Korzystnie, otrzymane wielowymiarowe charakterystyki stanowią funkcję wielowymiarową X charakteryzującą uszkodzenie w postaci X = f (ω, f, A), gdzie ω jest zmierzoną prędkością obrotową wału korbowego, f jest zmierzoną częstotliwością drgań, zaś A jest zmierzoną amplitudą drgań.

Zaletą sposobu, według wynalazku jest możliwość wykrycia wielu usterek silników spalinowych przez analizę jego drgań, a także możliwość przewidywania wystąpienia uszkodzenia w silniku. Sposób polega na detekcji sygnału wibroakustycznego generowanego przez silnik przy pomocy układu detekcji drgań oraz wykonaniu badania polegającego na stworzeniu funkcji wielowymiarowej w dziedzinie prędkości obrotowej, amplitudy i częstotliwości, a następnie porównaniu z wielowymiarową funkcją wzorcową. Dla każdego uszkodzenia analizuje się drgania wibroakustyczne silnika spalinowego, poprzez ich transformację do postaci cyfrowej i filtrowanie w wyniku czego otrzymuje się funkcję charakteryzującą uszkodzenie w funkcji prędkości obrotowej.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie realizacji i na rysunku, który przedstawia schemat blokowy układu do diagnozowania uszkodzeń w silnikach spalinowych.

PL 213 913 B1

Sposób diagnozowania uszkodzeń w silnikach spalinowych, w którym dla każdego uszkodzenia detektorem D mierzy się i poddaje detekcji do postaci dyskretnej, sygnały wibroakustyczne generowane przez silnik, przy czym dla każdego pomiaru zmienia się wartość momentu obrotowego. Zmierzone sygnały analogowe dla każdej zadanej wartości momentu obrotowego, kondycjonuje się w układzie kondycjonującym F i poddaje transformacji do postaci cyfrowej w przetworniku analogowo - cyfrowym A/C. Otrzymane sygnały cyfrowe dla każdej zadanej podczas pomiaru wartości momentu obrotowego zostają poddane okienkowaniu, następnie przy użyciu mikroprocesora DSP poddaje się transformacji do dziedziny częstotliwości oraz -poddaje się filtracji przy użyciu filtru cyfrowego FIR, który po wygenerowaniu został poddany operacji okienkowania w układzie okienkowania W. Po przefiltrowaniu sygnały następnie otrzymane wielowymiarowe charakterystyki w układzie analizująco - rejestrującym AR porównuje się z charakterystyką sygnału wzorcowego, a miarą i rodzajem uszkodzenia silnika spalinowego są różnice pomiędzy uzyskanymi wielowymiarowymi charakterystykami a charakterystyką sygnału wzorcowego. Otrzymane wielowymiarowe charakterystyki stanowią funkcję wielowymiarową X charakteryzującą uszkodzenie w postaci X = f (ω, f, A), gdzie ω jest zmierzoną prędkością obrotową wału korbowego, f jest zmierzoną częstotliwością drgań, zaś A jest zmierzoną amplitudą drgań.

Claims (2)

1. Sposób diagnozowania uszkodzeń w silnikach spalinowych, w którym sygnał akustyczny poddaje się detekcji na analogowy sygnał elektryczny, znamienny tym, że dla każdego uszkodzenia detektorem (D) mierzy się i poddaje detekcji do postaci dyskretnej, sygnały wibroakustyczne generowane przez silnik, przy czym dla każdego pomiaru zmienia się wartość prędkości obrotowej, po czym zmierzone sygnały analogowe dla każdej zadanej wartości prędkości obrotowej, kondycjonuje i poddaje transformacji do postaci cyfrowej w przetworniku analogowo-cyfrowym (A/C), następnie sygnał dyskretny zostaje poddany operacji okienkowania, a otrzymane sygnały cyfrowe dla każdej zadanej podczas pomiaru wartości momentu obrotowego, z użyciem mikroprocesora (DSP) poddaje się transformacji do dziedziny częstotliwości i filtrowaniu z użyciem filtru cyfrowego FIR, który podczas generacji został także poddany operacji okienkowania, a po przefiltrowaniu sygnału otrzymuje się wielowymiarowe charakterystyki, które w układzie analizująco-rejestrującym (AR) porównuje się z charakterystyką sygnału wzorcowego, a miarą i rodzajem uszkodzenia silnika spalinowego są różnice pomiędzy uzyskanymi wielowymiarowymi charakterystykami a charakterystyką sygnału wzorcowego.

2. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że otrzymane wielowymiarowe charakterystyki stanowią funkcję wielowymiarową X charakteryzującą uszkodzenie w postaci X = f (ω, f, A), gdzie co jest zmierzoną prędkością obrotową wału korbowego, f jest zmierzoną częstotliwością drgań, zaś A jest zmierzoną amplitudą drgań.