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柴油发电机运动部件故障的原因

  柴油发电机曲柄连杆结构常见故障有拉缸、连杆磨损、敲缸、连杆短脱、螺栓断裂、曲轴断裂等，这些故障主要发生与高速运动部位，采集装置难以安装并进行数据采集，且发生故障后信号干扰信息较多，也难以准确诊断和识别。目前许多学者都比较倾向于地域数据的处理和诊断，也有部分学者考虑依靠动力学对柴油发电机运动部件进行分析和诊断，更进一步地找准故障产生的机理及原因。后者这种方法主要依靠计算机仿真软件实现，通过对柴油发电机进行建模，设定柴油发电机各部件工作参数，设置各部件出现故障后的参数，进行通过仿真模拟，识别故障发生时各部件参数状态。这一技术具有可操作性强、实验周期短、省时、省资金等优点，该技术为未来发展的一个潜力方向。
  运动部件产生故障主要原因主要为两方面，一方面相互连接的两个部件由于长时间的接触，造成了磨损，使得接触表面变形，在运动过程产生振动及噪声，另一方面由于接触部件之间发生严重的磨损后产生了相互运动过程的碰撞及撞击，直接产生了异响等现象。显而易见，各部位产生故障涉及到诸多方面的内容，包括机械动力、热力、摩擦等，故障的分析不能仅仅依靠简单的分析就可以进行诊断和确定。

 1.拉缸故障诊断拉缸故障会引起活塞机件损坏、柴油发电机油耗增加、转速降低、连杆断裂、曲轴箱爆炸，严重影响发电机正常运行。目前主要通过对发电机进行故障信号检测，判断拉缸时振动信号频域范围，例如国外研究学者 Jacobo Porteiro 通过分析研究，利用人工神经网络验证了拉缸时发电机故障的特征，并分析预测了发电机内润滑油内金属颗粒的含量值。
 2. 敲缸故障诊断敲缸指的是活塞撞击气缸内壁产生明显异响的现象，敲缸时巨大的撞击力使得缸体外壁产生较为强大的振动，同时长期的敲缸对活塞及缸体造成严重的破坏。在敲缸故障诊断方面，利用计算机仿真软件，分析了在不同转速、不同负载和敲缸程度下的故障信号特征，实现了对敲缸状态下发电机故障的分析和诊断。
 3.连杆轴异常诊断柴油发电机长时间大功率工作，连杆轴会产生磨损，使得轴承之间间隙变大，在连杆轴带动活塞及曲轴运动过程，造成敲击幅度变大，容易产生连杆的变形及断裂。杜小元通过对两岸头与轴承之间的振动信号分析，实现了对往复式发电机连杆故障振动信号角域和值域的分析，实现验证具有一定的可靠性。

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   控制装置主要构成与工作原理

电控柴油喷射系统中的控制装置由电控单元、各种传感器、执行器以及连接它们的控制电路所组成。不同类型的电控柴油发电机喷射系统的控制功能、控制方式和控制电路的布置不完全一样，但基本原理相似。

传感器

①温度传感器为掌握柴油机的热状态，计算进气量及进行排气净化处理，需要有能够连续、地测量冷却水温度、进气温度与排气温度的传感器。温度传感器种类很多，如热敏电阻式、半导体二极管式、热电偶式等。目前，柴油机常用热敏电阻传感器作为温度传感器，其利用对温度敏感的电阻，阻值随温度变化的原理而工作。热敏电阻温度传感器的测量电路比较简单，只要把传感器与一个精密电阻串联连接到一个稳定的电源上，就可利用串联电阻上的分压值反映温度的变化。

②节气门位置传感器节气门位置传感器安装在节气门轴上，与节气门联动。其功用是将节气门的位置或开度转换成电信号传输给电控单元(ECU)，作为电控单元判定柴油机运行工况的依据。

节气门位置传感器有开关型和线性输出型两种。开关型节气门位置传感器的内部有两个触点，分别为怠速触点和全负荷触点。与节气门同轴的接触凸轮控制两个触点的闭合或断开。当柴油机在怠速时，节气门接近关闭，怠速触点闭合，这时电控单元将指令电磁喷油器增加喷油量以加浓混合气。全负荷时，节气门全开，使全负荷触点闭合，这时电控单元将输出脉冲宽度长的电脉冲，以实现全负荷加浓。线性输出型节气门位置传感器是一个线性电位计，由节气门轴带动电位计的滑动触点。当节气门的开度不同时，电位计输出的电压也不同，从而将节气门由全闭到全开的各种开度转换为大小不等的电压信号传输给电控单元，使其地判定柴油机的运行工况。

③曲轴位置传感器曲轴位置传感器通常安装在分电器内，用来检测柴油机转速、曲轴转角以及作为控制点火和喷射信号源的 缸和各缸压缩行程上止点信号。按照信号产生原理有光电式曲轴位置传感器、传感器。

④氧传感器氧传感器安装在排气管内。因排气中氧的浓度可以反映混合气空燃比的情况，所以在电控燃油喷射系统中可用于空燃比校正的反馈信号。目前，常用二氧化钛(Ti02)和二氧化锆(Zr02)两种材料。

二氧化锆氧传感器的基本元件是专用陶瓷体，即二氧化锆固体电解质管，亦称锆管：管固定在带有安装螺纹的固定套内，锆管内表面与大气相通，外表面与排气相通，其内外表面都覆盖着一层多孔性的薄膜作为电极。氧传感器安装在排气管上，为了防止排气管内废气中的杂质腐蚀铂膜，在锆管外表的铂膜上覆盖一层多孔的陶瓷层，并加有带槽口的防护套管。在其接线端有一个金属护套上开有一孔，使锆管内表面与大气相通。当锆管接触氧气时，氧气透过多孔铂膜电极，吸附于二氧化锆，并经电子交换成为负离子。由于锆管内表面通大气，外表面通排气，其内、外表面的氧分子分压不同，则负离子浓度也不同，从而形成负离子由高浓度侧向低浓度侧的扩散。当扩散处于平衡状态时，两电极间便形成电动势，所以二氧化锆传感器的本质是化学电池，亦称氧浓差电池。其输出特性是，在过量空气系数。

⑤爆振传感器爆振传感器用于检测柴油机有无爆振发生，它是柴油机集中控制系统中的重要部件。爆振检测可以有三种途径：一是检测汽缸压力；二是检测柴油机振动；三是检测燃烧噪声。目前较为常用的为振动检测。例如，磁滞伸缩式爆振传感器主要用于振动检测，它是一种电感式传感器。当传感器的固有振荡频率与柴油机爆振时的振动频率相同时，传感器输出 信号。