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专利号: 2019104890594
申请人: 西华大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 燃烧发动机;热气或燃烧生成物的发动机装置
更新日期:2024-10-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.发动机缸内积碳诊断装置,其特征在于:所述的诊断装置包括光源组件、光电接收组件,光源组件包括外形与发动机火花塞一致的塞杆(11),塞杆(11)一端的外侧面设置外螺纹,使塞杆(11)可以安装在发动机缸盖的火花塞座上,塞杆(11)的另一端与电动推杆(12)通过螺栓或卡扣连接,电动推杆(12)的伸出杆穿入沿塞杆(11)轴向设置的通孔中,电动推杆(12)的伸出杆端头粘贴或焊接LED灯(13);所述的光电接收组件包括一个或多个支座(21),支座(21)的外形尺寸根据设置位置的不同而不同;支座(21)的一端端面上粘接或焊接光电传感器(22),支座(21)的两个相对的侧面上设置用于穿出导线的通孔;支座(21)通过螺栓或卡扣或海绵垫安装在节气门入口处或排气歧管出口处。

2.根据权利要求1所述的发动机缸内积碳诊断装置,其特征在于:LED灯(13)的导线穿出支座(21)的通孔,然后穿过塞杆(11)并与电池(14)连接;或在电动推杆(12)的端头处设置长条型锂电池或圆柱体型锂电池,锂电池与LED灯泡(13)连接,或单独设置电池(14);LED灯(13)是由多个LED灯珠安装排列在安装底板上形成圆形或正多边形的灯组,或一个LED灯珠,灯珠外侧设置圆形或正多边形灯罩。

3.根据权利要求1所述的发动机缸内积碳诊断装置,其特征在于:支座(21)为圆柱体或长方体形,其外侧面粘贴海绵层(25),海绵层(25)与节气门入口管壁或排气歧管出口管壁贴紧。

4.根据权利要求1所述的发动机缸内积碳诊断装置,其特征在于:支座(21)为一端带有法兰盘(26)的圆柱体或长方体,法兰盘上相应位置设置通孔,并通过紧定螺钉将法兰盘与发动机或节气门固定。

5.根据权利要求1所述的发动机缸内积碳诊断装置,其特征在于:所述光电传感器(22)为光电三极管或光电二极管;光电传感器(22)通过A/D转换器(23)与微型计算机(24)的信号输入端连接,微型计算机(24)的电源端与电池(14)连接,电池(14)还与电动推杆(12)的导线连接;电动推杆(12)的控制线与微型计算机(24)的信号输出端连接,微型计算机(24)的信号输出端还与发动机的启动电机的控制线通信连接,启动电机的电源线与电池(14)连接或与汽车发动机舱的蓄电池连接。

6.根据权利要求1所述的发动机缸内积碳诊断装置的诊断方法,其特征在于:首先将一台或多台可以正常使用且具有完整零部件的发动机定义为试验发动机,试验发动机中的气门、气缸体、活塞上表面没有积碳,均为正常状态,发动机可以正常使用;

然后将该试验发动机中一个或多个位置的正常状态的气门或气缸体或活塞更换为故障状态的气门或故障状态的气缸体或故障状态的活塞,该发动机定义为故障发动机;故障状态为气门或气缸体或活塞各自的表面粘连有积碳;根据积碳的粘连程度,故障状态分为轻度、中度、重度;

将需要进行诊断的状态未知的发动机定义为待测发动机,待测发动机直接安装在待诊断车辆上未拆卸,或拆解下来但发动机整体及其附件结构完整;

将试验发动机放置在带有发动机安装支座的平台上,或放置在在相应的发动机试验台架上,或将试验发动机安装在相应型号的汽车发动机舱中,并将汽车的变速器置于空挡位;

拆除缸盖上的所有火花塞,并在火花塞座上安装相应数量的光源组件;拆除节气门前方的进气导管,在节气门上放置一个光电接收组件,然后顺次进行以下步骤:a.微型计算机(24)控制试验发动机的启动电机启动,并使节气门处于全开状态;同时使试验发动机按照一定的转速r空转,同时光源组件中的LED灯开启;发动机空转时燃烧室内部被LED灯照亮,燃烧室中的进气门随发动机的空转而周期性的开闭,进气门开启时,LED灯的光线通过反射或漫射方式通过进气门座与进气门之间的间隙传向进气道、并射至节气门入口处,光电传感器(22)接收光线照度并形成电流信号,电流信号经A/D转换器发送给微型计算机(24);

微型计算机(24)将采集到的电流信号作为训练样本,对训练样本中的电流信号x(t)进行EMD自适应分解,分解方法如下:上式中n为分解出的IMF分量的个数;Cj代表第j个IMF分量,j=1,2,3...,n;rn为残余分量;

b.经过步骤a分解得到n个Cj分量后,分别计算每个Cj(j=1,2,3...,n)的峭度值,选取峭度值最大和峭度值次大的两个Cj进行线性叠加,得到经过EMD降噪后特征突显的电流信号,然后将获取的特征突显的电流信号按照时间长度平均分为m段,记为S1-Sm;每个m段的时间值不小于发动机循环工作一个周期的时间长度;

c.提取S1-Sm中的电流波峰值Imax和电流波谷值Imin,得到S1-[Imax-0,Imin-0]、S2-[Imax-0,Imin-0]......Sm-[Imax-0,Imin-0],将数据储存进数据库中;

d.将试验发动机更换为故障发动机,故障发动机中的故障数量、故障位置、故障程度按排列组合方式得到n种不同状态的需要测试的故障发动机;每个排列组合方式下的故障发动机重复步骤a至步骤c,第一个排列组合方式下的故障发动机得到数据S1-[Imax-1,Imin-

1]、S2-[Imax-1,Imin-1]......Sm-[Imax-1,Imin-1],依次类推,第n个排列组合方式下的故障发动机得到数据S1-[Imax-n,Imin-n]、S2-[Imax-n,Imin-n]......Sm-[Imax-n,Imin-n];并将数据储存进数据库中;

e.将故障发动机更换为待测发动机,重复步骤a至步骤c,得到S1-[Imax-x,Imin-x]、S2-[Imax-x,Imin-x]......Sm-[Imax-x,Imin-x];

f.将步骤e中得到的数据与步骤d中得到的数据库数据进行数据对比,将待测发动机中的第S1中的Imax-x与数据库中对应的第S1中的Imax-0相减的绝对值定义为Δmax-0,待测发动机中的第S1中的Imin-x与数据库中对应的第S1中的Imin-0相减的绝对值定义为Δmin-0;然后按下式计算:将S1替换为S2……Sm,得到Δ2……Δm;

g.将步骤f中得到的Δ1-Δm按下式计算:

h.将步骤f中的[Imax-0,Imin-0]依次替换为[Imax-1,Imin-1]......[Imax-n,Imin-n],重复步骤f至步骤g,得到μ1……μn;取μ0-μn中的最小值μ-min,将μ-min对应的故障发动机的状态标记为待测发动机的状态;

i.诊断结束。

7.根据权利要求6所述的发动机缸内积碳诊断装置的诊断方法,其特征在于:将节气门入口处放置的光电接收组件拆除,在排气歧管的出口处放置一个光电接收组件,步骤a至步骤i不变。

8.根据权利要求6所述的发动机缸内积碳诊断装置的诊断方法,其特征在于:将节气门拆除,在节气门后方的进气歧管入口处放置一个光电接收组件,步骤a至步骤i不变。

9.根据权利要求6所述的发动机缸内积碳诊断装置的诊断方法,其特征在于:所述发动机转速r的范围为120-1200r/min。