基于轉速分析的裝甲車輛發動機失缸判別方法研究

范江波

摘 要 轉速分析是當前我國裝甲車發動機失缸故障判別的一個主要技術措施。本文利用轉速測試信號分析中的復雜度分析措施，開展了失缸故障判別方法研究。

關鍵詞 轉速分析 發動機 失缸故障 判別方法

在我國軍事車輛研究中，裝甲車輛故障維修技術研究占據著較為重要的位置。作為裝甲車輛重要部件，車輛發動機故障維修研究是當前車輛維修技術研究的重要組成部分。特別是裝甲車車輛失缸故障判別研究，對于提高裝甲車輛應急維護質量與軍事機動性起到了不可忽視的作用。因此，技術人員以裝甲車輛發動機運行實際情況，開展了失缸故障判別研究。

一、發動機失缸故障的主要表現及主要檢測方法

（一）失缸故障的主要表現

在軍用裝甲車運行中，失缸故障主要表現在裝甲車運行中的多缸發動機中，發動機各缸燃燒不一致，進而造成了發動機出現轉速存在波動性。在這種情況下，當發動機某一氣缸出現失缸故障，進而造成發動機轉速波動出現不平穩狀態，就會影響發動機整體動力輸出，進而降低車輛的運行動力性，并影響了車輛運行的經濟性。特別是在軍事行動中，車輛發動機失缸故障的產生會嚴重影響軍事行動的正常運行。因此這一研究的開展，對于我國裝甲車部隊發展有著特殊的軍事意義。

（二）失缸故障主要檢測方法

在當前我國發動機失缸故障維修中，常用的檢測方法包括以下幾種方式：一是直接對發動機各缸燃燒壓力進行測量;二是對發動機輸出扭矩法進行測量;三對發動機運行中的瞬時轉速進行測量;四是對車輛排氣成分進行測量分析。在實際的車輛維修管理中，技術人員發現直接測量發動機各氣缸壓力與輸出扭矩的測量方式，其檢測方式過于困難;排氣成分檢測分析方法，檢測中需要使用專業化的氣體成分分析儀設備，因此檢測難度與成本較大。因此，在實際故障檢測中，技術人員采用了轉速測量方法用于故障檢測。但是在實際檢測中技術人員發現，轉速量值診斷過程中，其檢測數據精度較低，進而影響了檢測質量。

二、發動機轉速測量方法

（一）測量方法

在此次研究中，技術人員選用了12150L柴油機系列裝甲車。試驗設計中，技術人員根據發動機轉速表電子結構，采用專用的電子接口與轉速表進行連接，直接測量發動機轉速傳感器瞬時輸出信號。在實驗中，技術人員為了確保實驗的準確性，使用了實車模擬試驗方法，即使用斷缸方式模擬了主要氣缸發生失火故障情況。其主要的實驗內容是模擬氣缸高壓油管與噴油器連接螺母擰松狀態下，進而出現燃油泄漏，燃油壓力不出現的燃油燃燒不足問題。在實驗設計中，發動機設計轉速為1000r/min，測試儀表采用系統分別測試發動機在正常運行、燃燒不良以及發生失缸故障三種狀態下，發動機轉速表的轉速信號。

（二）測試信號分析

技術人員根據實驗分析結果發現，車輛發動機在運行中由于各氣缸運作中提供的動力不穩定或發生失缸故障情況下，氣缸動力不穩定，進而造成了發動機轉速失穩狀況，其在轉速信號測量中都可以得到表現。氣缸正常運行狀態下，其轉速信號較為穩定，但是當氣缸出現燃燒不良，甚至失缸故障情況，信號檢測裝置接收到轉速信號基頻幅值出現了明顯的降低，同時其高次諧波幅值出現了明顯的衰減，且其高頻分量有了明顯增加。根據信號分析，技術人員發現在發動機出現燃燒不良，甚至發生失缸故障狀態的情況下，由于各氣缸運行不均勻問題，就會造成發動機轉速發生不平穩狀態。因此通過轉速測量可以有效地反映發動機運行中的失缸故障。

三、發動機運行轉速復雜度分析

在發動機失缸故障測量中，技術人員發現其轉速信號頻率是一個逐步的變化過程，這種情況也可以理解為發動機轉速信號序列發生了變異，而這種變異過程也可以用復雜度來衡量。因此，復雜度也已經成為發動機失缸故障時間序列分析中重要的非線性指標。在實際的測量中，其主要體現了時間序列接近隨機性程度，其在測量中可以有效地反映動力學系統動態特征。目前，這一指標已經成為發動機轉速測量的重要內容。

在此次實驗中，技術人員對測量信號的復雜度的分析過程是將實驗測定時間序列復雜度，使其成為衡量此時間序列中所包括的信息量的指標。因為此次實驗采用了V型12氣缸發動機，其爆發間隔角度為600。其實際的氣缸爆發順序如圖1所示。

在實驗中，技術人員根據爆發順序，將發動機工作循環內的轉速信號劃分為12個工作階段，在此次實驗的復雜度計算過程中，計算人員對信號進行計算。技術人員在實驗中發現，發動機在正常運行狀態下，轉速信號復雜度變化處于較為平緩的狀態。而在失缸運行狀態下，測試到的轉速信號復雜度波動較大。同時，在氣缸運行不良的情況下，轉速信號復雜度與正常狀態情況下基本相同。因此，利用氣缸轉速信號復雜度信號對發動機失缸故障進行判斷是一種有效的測試方法。

（作者單位為66058部隊）

參考文獻

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