一种振动检测的发动机故障检测方法及装置

本发明涉及发动机，尤其是涉及一种振动检测的发动机故障检测方法及装置。

背景技术：

1、汽车发动机是为汽车提供动力的装置，是汽车的心脏，影响着汽车的动力性、经济性和环保性。发动机传感器控制系统是整个汽车传感器的核心，包含温度传感器、压力传感器、加速度传感器、流量传感器、氧传感器和爆震传感器等很多种类。这些传感器向发动机的电子控制单元(ecu)提供发动机工作状况的信息，供ecu对发动机工作状况进行精确计算控制，以提高发动机的动力性、降低油耗、减少废气排放和进行故障检测。

2、由于发动机是在高温(发动机表面温度可达150℃)、振动、冲击、潮湿以及蒸汽、盐雾、腐蚀和油泥污染等恶劣环境下工作，必须保障传感器的测量精度和可靠性。否则，由传感器带来的测量误差将最终导致发动机控制系统难以正常工作或产生故障因素。

3、当汽车的发动机出现故障时，若不进行故障检测和及时处理，就会出现汽车故障，严重影响汽车的行驶安全。设备故障检测技术是在电子技术、计算机技术的发展中产生的一门技术。故障检测包括状态监测、故障原因分析及劣化趋势预测等内容。

4、现有技术中，大多数的发动机用的传感器都不具备自检的功能，汽车无法第一时间得知传感器是否处于正常运行的状态下，容易导致传感器检测数据出错，并且当发动机动力不足时，会使汽车出现振动，当车子在移动时，车子发生的抖动容易影响对发动机振动的检测精度。因此，急需一种基于振动检测的发动机故障检测方法及装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种振动检测的发动机故障检测方法及装置，预测劣化趋势的振动故障信息，在发生汽车故障的前期实现发动机故障的精确识别，防止剧烈的振动对发动机和汽车造成不可挽回的损伤。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种振动检测的发动机故障检测方法，包括以下步骤：

3、s1、状态监测：获取加速度传感器中的振动状态信号，基于倒频谱技术判断是否为振动故障信号；

4、s2、对振动故障信号的故障原因进行分析；

5、s3、预测劣化趋势，获取发动机故障位置信息并存储至远程服务器。

6、优选的，步骤s1中，所述加速度传感器设置于发动机齿轮箱主轴和发动机罩上，加速度传感器通过带通滤波模块筛选信号频率集中在30-450hz区间内的振动信号作为振动状态信号。

7、优选的，步骤s1中，所述倒频谱技术判断是否为振动故障信息的具体方法为：

8、倒频谱的定义如下：设边带信号x(t)的幅值谱密度函数为sx(f)，边带信号x(t)的倒频谱函数为c(τ)：

9、x(t)＝[x(1),x(2),…,x(t)]，t表示信号长度，边带信号包括稳定状态信号、过渡状态信号和振动故障状态信号。

10、c(τ)＝{f-1[lgsx(f)]}2

11、式中，τ为倒频率，τ值大者为高倒频率，表示倒频谱上快速波动和密集谐频；反之，τ值小者为低倒频率，表示倒频谱上缓慢波动和稀疏谐频，f-1代表傅里叶逆变换。

12、对振动状态信号的复杂频谱图上的边带信号进行分离，得到信号功率谱，提取信号功率谱中具有周期成分的边带信号，提取边带信号的倒频谱幅值的均方根值，倒频谱幅值的均方根值为r其最小值为rmin、最大值为rmax。

13、优选的，根据所述边带信号的倒频谱函数提取倒频谱幅值的均方根值，具体为：

14、倒频谱幅值为

15、由于sx(f)为偶函数，倒频谱函数写成cx(τ)＝f[lgsx(f)]；

16、倒频谱幅值的均方根值：

17、

18、其中，pi为振动发生频段信号的第i个离散倒频谱幅值，n为倒频谱离散点数。

19、优选的，步骤s2中，与基于倒频谱技术的单根谱线数据库进行对比，确定振动信号源和路径。

20、优选的，骤s3中，所述预测劣化趋势，具体为：

21、监测边带信号的倒频谱占比系数t处于稳定状态信号、过渡状态信号或者振动故障状态信号之间，将t＝r/rmax×100％作为在线监测振动信号，如果t>rmin/rmax×100％＝60％说明进入了振动故障状态，将边带谱简化为便于观察的单根谱线，用于区分振动信号源和路径。

22、为实现上述目的，本发明还提供了一种振动检测的发动机故障检测装置，包括加速度传感器、带通滤波模块，无线通讯模块，远程服务器，所述加速度传感器通过无线通讯模块与所述远程服务器连接；

23、所述加速度传感器用于采集发动机齿轮箱主轴和发动机罩的振动状态信号；

24、所述带通滤波模块用于滤波采集到的振动状态信号，其滤波的频率＜30hz或＞450hz；

25、所述无线通讯模块用于将振动状态信号传递给远程服务器；

26、所述远程服务器用于调用倒频谱技术算法对信号进行对比，判断发动机是否存在振动故障信号以及存储预测的发动机故障位置信息。

27、因此，本发明采用上述一种振动检测的发动机故障检测方法及装置，有益效果如下：

28、本发明通过加速度传感器采集发动机和发动机罩振动信号，并利用无线通讯模块将信号传递到远程服务器，利用倒频谱技术单根谱线数据库智能地预测劣化趋势的振动故障信息，在发生汽车故障的前期实现发动机故障的精确识别，提升发动机故障的检测精度，防止剧烈的振动对发动机和汽车造成不可挽回的损伤。

技术特征：

1.一种振动检测的发动机故障检测方法及装置，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种振动检测的发动机故障检测方法及装置，其特征在于，步骤s1中，所述加速度传感器设置于发动机齿轮箱主轴和发动机罩上，加速度传感器通过带通滤波模块筛选信号频率集中在30-450hz区间内的振动信号作为振动状态信号。

3.根据权利要求2所述的一种振动检测的发动机故障检测方法及装置，其特征在于，步骤s1中，所述倒频谱技术判断是否为振动故障信息的具体方法为：

4.根据权利要求3所述的一种振动检测的发动机故障检测方法及装置，其特征在于，根据所述边带信号的倒频谱函数提取倒频谱幅值的均方根值，具体为：

5.根据权利要求4所述的一种振动检测的发动机故障检测方法及装置，其特征在于，步骤s2中，与基于倒频谱技术的单根谱线数据库进行对比，确定振动信号源和路径。

6.根据权利要求5所述的一种振动检测的发动机故障检测方法及装置，其特征在于，步骤s3中，所述预测劣化趋势，具体为：

7.一种如权利要求1～6任一项所述的振动检测的发动机故障检测方法的装置，其特征在于：包括加速度传感器、带通滤波模块，无线通讯模块，远程服务器，所述加速度传感器通过无线通讯模块与所述远程服务器连接；

技术总结本发明公开了一种振动检测的发动机故障检测方法及装置，包括以下步骤：S1、状态监测：获取加速度传感器中的振动状态信号，基于倒频谱技术判断是否为振动故障信号；S2、对振动故障信号的故障原因进行分析；S3、预测劣化趋势，获取发动机故障位置信息并存储至远程服务器。本发明采用上述一种振动检测的发动机故障检测方法及装置，通过加速度传感器采集发动机和发动机罩振动信号，并利用无线通讯模块将信号传递到远程服务器，利用倒频谱技术单根谱线数据库智能地预测劣化趋势的振动故障信息，在发生汽车故障的前期实现发动机故障的精确识别，防止剧烈的振动对发动机和汽车造成不可挽回的损伤。技术研发人员：宋玲,杨帅虎,杨锴,冯敏,杨颖受保护的技术使用者：广西大学技术研发日：技术公布日：2024/9/9