肖沁雨 向 波 陳建明

四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川 成都 611130

1 柴油機(jī)燃油系統(tǒng)模型搭建

本文研究的側(cè)重點(diǎn)在于故障診斷方法的研究,模型的搭建是為了方便故障數(shù)據(jù)樣本的獲取,基于AVL HYDSIM仿真平臺(tái),選擇以16V280型柴油機(jī)的燃油系統(tǒng)為仿真模擬對(duì)象,根據(jù)燃油系統(tǒng)的工作過(guò)程及其結(jié)構(gòu)特性,建立柴油機(jī)燃油系統(tǒng)模型,模型可行性的驗(yàn)證以X280柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)[1]作為依據(jù),采用特征曲線形態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)比的方式進(jìn)行驗(yàn)證,通過(guò)多組特征曲線對(duì)比,具體參數(shù)參考見(jiàn)參考文獻(xiàn)[1],可以基本確定該模型能夠反映柴油機(jī)一定的燃油噴射特性,能夠?yàn)楣收显\斷算法的研究設(shè)置若干種故障工況,并提供相應(yīng)故障數(shù)據(jù)。

2 燃油系統(tǒng)故障工況模擬

開(kāi)展基于D－S證據(jù)理論的燃油系統(tǒng)故障診斷的首要工作是獲取能夠作為證據(jù)體的特征參數(shù)。經(jīng)過(guò)專(zhuān)家多年的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),高壓油管中的壓力波形能較好的反映出燃油系統(tǒng)的狀態(tài)[2],主要的數(shù)值特征量有：噴油始點(diǎn)、噴射持續(xù)期、最大壓力、次最大壓力等。此次模擬了燃油系統(tǒng)典型的四種常見(jiàn)故障：噴油嘴故障、噴油孔積碳、針閥座下沉和出油閥故障,各工況下(包括正常工況)的特征參數(shù)值：燃油啟噴壓力、落座壓力、最大壓力、波形幅度、上升沿寬度和波形寬度,依次如表2－1所示。

表2－1 正常工況的特征參數(shù)值

至此,完成了四種故障工況的模擬并進(jìn)行了分析,符合各個(gè)故障下的特征現(xiàn)象,獲得了各個(gè)工況下的特征參數(shù)值,能夠?yàn)楣收显\斷提供了很好的數(shù)據(jù)樣本

3 基于證據(jù)理論的柴油機(jī)燃油系統(tǒng)故障診斷

本文的燃油系統(tǒng)故障診斷采用典型樣本的數(shù)據(jù)融合方式來(lái)進(jìn)行,將表2－1中的特征參數(shù)作為待融合的證據(jù)體,用{a1,a2,a3,a4}來(lái)表示,將正常工況、噴油嘴積碳故障、針閥座下沉故障和出油閥啟噴壓力過(guò)大四種故障工況作為目標(biāo)模式,形成目標(biāo)模式向量,表示為{X1,X2,X3,X4}。各目標(biāo)模式的典型樣本如表3－1所示。

表3－1 各目標(biāo)模式的典型樣本

以噴油嘴積碳故障為例,根據(jù)D－S證據(jù)理論診斷原理公式[3],每一個(gè)證據(jù)體和典型樣本形成一個(gè)基本信任分配,如表3－2所示。

表3－2 噴油孔故障下證據(jù)體基本信度賦值

如表3－1所示,最大壓力a2在四種目標(biāo)模式中形成的基本信任分配,分別為0.3269,0.0816,0.2586,0.3328,單從這一證據(jù)體中,很明顯我們很難正確判斷出待驗(yàn)?zāi)Ｊ綄儆谀姆N目標(biāo)模式,因此需要進(jìn)行多證據(jù)間的融合并完成故障診斷。

將其值按照合成規(guī)則,依據(jù)證據(jù)融合公式[3],進(jìn)行證據(jù)體間的融合,得到如下的融合結(jié)果：m(X1,X2,X3,X4)＝(0.5368,0.0193,0.2244,0.2149)可以看出,發(fā)生故障的目標(biāo)模式X1所對(duì)應(yīng)的賦值最大,為0.5368,從而反過(guò)來(lái)驗(yàn)證了該待驗(yàn)?zāi)Ｊ秸菄娪涂追e碳故障,故障識(shí)別正確。

同理可得其他待驗(yàn)故障模式經(jīng)證據(jù)融合后的診斷結(jié)果,如表3－2所示。針閥故障、出油閥故障和正常工況融合結(jié)果的最大賦值分別為0.5724,0.5722和0.5961,分別對(duì)應(yīng)目標(biāo)模式X1、X3和X4,均對(duì)待驗(yàn)?zāi)Ｊ竭M(jìn)行了正確的故障識(shí)別。

表3－2 各待驗(yàn)?zāi)Ｊ阶C據(jù)融合結(jié)果

4 總結(jié)

船舶智能化與信息化是我國(guó)船舶行業(yè)發(fā)展的方向,通過(guò)對(duì)新型智能船舶柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的分析和研究,對(duì)柴油機(jī)燃油系統(tǒng)進(jìn)行故障仿真,獲得故障樣本,并基于D－S證據(jù)理論建立故障診斷模型,討論該算法在柴油機(jī)智能診斷技術(shù)中的適用性和精度,為柴油機(jī)燃油系統(tǒng)建立一套智能診斷方案,從而為“數(shù)字船舶”,甚至是“無(wú)人航行船舶”的發(fā)展提供技術(shù)參考。