第五章 柴油机故障智能诊断系统简介ppt
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柴油机故障诊断排除及案例汇总PPT课件
断开状态） ➢检查空档开关（一般安装在变速箱 上）及接线是否完好，试着使用紧急 起动（点火开关持续按下5秒以上）
车下停车开关
空档开关
变速箱
4
1.1 起动机不工作
➢检查电瓶电压是否过低，以致 不能带动起动机
➢起动机继电器及接线是否完好 ➢检查起动机是否已烧坏 ➢点火开关及起动开关是否已坏
起动机
点火钥匙 开关
常见故障类型
故障一：柴油机不起动 故障二：起动困难 故障三：发动机功率不足 故障四：发动机1000 故转障五：跛行回家 故障六：运行过程中忽然熄火
1
故障一：柴油机不起动
一：不起动
柴油机是压燃式内燃机。柴油机的顺利 起动，不仅需要大量燃油充分雾化后喷入 气缸，而且要求气缸内空气压缩后具有一 定的温度和压力，这样才能使柴油自燃。 因此柴油机不能顺利起动，原因一般在起 动系统、电控燃油系统、进排气系统或柴 油机配合间隙上。客户可根据故障的伴随 特征，按步骤进行分析判断。
16
实例一：柴油机启动困难 故障现象描述：客户反应柴油机启动困难，启 动时间过长。
故障排查：轨压建立过程太慢，检查油路，发
现低压油路油管太细，内径大约为6mm左右，
远小于潍柴规定的最低12mm的要求 ，要求客
户更换油箱内油管在内的所有低压油管，更换
并放气后顺利启动。
17
实例二：柴油机启动困难 故障现象描述：上海（苏州金龙客车WP10.336） 该车在出厂前就有启动困难的问题。停放一段时 间后，启动困难。 故障排查：用手压泵泵油后启动效果很好，但再 熄火后，经过一段时间，就不能够一次启动起来， 怀疑低压油路有问题。
检查方法：松开精滤出口螺栓，用起动机 带动柴油机运转，看是否有柴油喷出或流出， 若只有少量柴油流出，则可以判定滤芯堵塞。
车下停车开关
空档开关
变速箱
4
1.1 起动机不工作
➢检查电瓶电压是否过低，以致 不能带动起动机
➢起动机继电器及接线是否完好 ➢检查起动机是否已烧坏 ➢点火开关及起动开关是否已坏
起动机
点火钥匙 开关
常见故障类型
故障一：柴油机不起动 故障二：起动困难 故障三：发动机功率不足 故障四：发动机1000 故转障五：跛行回家 故障六：运行过程中忽然熄火
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故障一：柴油机不起动
一：不起动
柴油机是压燃式内燃机。柴油机的顺利 起动，不仅需要大量燃油充分雾化后喷入 气缸，而且要求气缸内空气压缩后具有一 定的温度和压力，这样才能使柴油自燃。 因此柴油机不能顺利起动，原因一般在起 动系统、电控燃油系统、进排气系统或柴 油机配合间隙上。客户可根据故障的伴随 特征，按步骤进行分析判断。
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实例一：柴油机启动困难 故障现象描述：客户反应柴油机启动困难，启 动时间过长。
故障排查：轨压建立过程太慢，检查油路，发
现低压油路油管太细，内径大约为6mm左右，
远小于潍柴规定的最低12mm的要求 ，要求客
户更换油箱内油管在内的所有低压油管，更换
并放气后顺利启动。
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实例二：柴油机启动困难 故障现象描述：上海（苏州金龙客车WP10.336） 该车在出厂前就有启动困难的问题。停放一段时 间后，启动困难。 故障排查：用手压泵泵油后启动效果很好，但再 熄火后，经过一段时间，就不能够一次启动起来， 怀疑低压油路有问题。
检查方法：松开精滤出口螺栓，用起动机 带动柴油机运转，看是否有柴油喷出或流出， 若只有少量柴油流出，则可以判定滤芯堵塞。
柴油机电控系统故障诊断与排除—诊断仪及诊断软件应用(柴油机电控系统检修课件)
集成型诊断仪操作流程
01
点火开关关闭状态，将专用连接线 的一端插入诊断接口，另一端插入
诊断仪。
02
打开点火开关，若需要读取柴油 机工作状态数据流或在工作状态
进行故障诊断，应启动柴油机。
03
按下电源开关，打开诊断仪。
按界面提示，进行一步步操作。下
04
面的流程基本同分体型诊断仪操作
流程的（4）～（9）。
03
OBD诊断接口及故障 码标准
OBD诊断接口
OBD接口外形
OBD接口针脚定义
故障码标准
（1）首位字母表示设置故障码的系统。当前分配的字母有4个：“P” 代表动力系统，“B”代表车身，“C”代表底盘，“U”代表未定义的系 统。
（2）第2位字符是0、1、2或3，意义如下：0——SAE(美国汽车工程师 协会)定义的通用故障码：1——汽车厂家定义的扩展故障码；2或3——随 系统字符（P，B，C或U）的不同而不同。动力系统故障码（P）的2或3由 SAE留作将来使用；车身或底盘故障码的2为厂家保留，车身或底盘故障码 的3由SAE保留。
（4）启动诊断软件，按提升输入登录账户和密码，进入下一界面。 说明：针对不同的诊断仪及其软件，以下操作可能有所不同（步骤内容 或先后次序），但基本一致。 （5）进行系统配置，选取所采用的数据传递方式：“WIFI”或“有线”。
分体型诊断仪操作流程
（6）进行柴油机控制器（ECU）版本选择。说明：一个厂家的诊断仪可以 诊断其系列产品，所以在软件中需要选取当前正在诊断的机型控制器（ECU） 版本。此操作可能要连续进行子类型选择。
故障码标准
（3）第3位字符表示出故障的系统：1—燃油或空气计量故障；2—燃油 或空气计量故障；3—点火故障或发动机缺火；4—辅助排放控制系统故障； 5—汽车或怠速控制系统故障；6—电脑或输出电路故障。7—变速器控制系 统；8—变速器控制系统。
柴油机电控技术简介PPT课件
动力性与舒适性需求
电控技术可优化柴油机动力输出，提 高驾驶舒适性。
燃油经济性要求
提高柴油机燃油经济性，降低油耗， 是电控技术发展的重要驱动力。
柴油机电控系统组成
1 2
传感器 用于检测柴油机运行状态，如温度、压力、转速 等。
控制单元（ECU） 根据传感器信号进行运算处理，输出控制信号。
3
执行器 根据控制信号调节柴油机燃油喷射、进气、排气 等参数。
可靠性增强策略
强化结构设计 对柴油机关键零部件进行结构优化和强
化设计，提高承载能力和耐久性。
完善故障诊断系统 建立完善的故障诊断系统，实时监测 柴油机运行状态，及时发现并处理潜
在故障。
严格质量控制
加强生产过程中的质量监控和检验， 确保柴油机出厂时符合相关标准和规 范。
提供专业维护支持
为柴油机用户提供专业的维护指导和 支持，确保设备在长期使用过程中保 持良好状态。
说明电控系统具有故障诊断与保护功能，提高轻型载货汽车的可靠性。
重型载货汽车应用案例
重型载货汽车电控系统概述
介绍重型载货汽车电控系统的基本 架构、功能及优势。
动力性与经济性优化
阐述如何通过电控技术优化重型载 货汽车的动力性和经济性。
智能化与网联化趋势
探讨重型载货汽车电控技术的智能 化与网联化发展趋势。
发动机与液压泵匹配控制
阐述发动机与液压泵匹配控制策略，提高机械的 作业效率。
智能化与自动化趋势
探讨非道路移动机械电控技术的智能化与自动化 发展趋势。
船舶动力装置应用案例
船舶动力装置电控系统概述
介绍船舶动力装置电控系统的基本组成、功 能及特点。
燃油喷射与进气控制
阐述燃油喷射与进气控制策略，优化船舶动 力装置的性能。
柴油机的故障及应急处理分解课件
柴油机功率不足
故障原因一：空气滤清器堵塞
空气滤清器堵塞会导致进气不足，影响柴油机的燃烧效率 ，进而导致功率不足。
故障原因二：燃油系统堵塞
当燃油系统堵塞时，柴油无法顺畅地喷射到燃烧室，影响 燃烧效率，导致功率不足。
故障原因三：气门间隙不当
气门间隙不当会影响柴油机的压缩比，进而影响燃烧效率 ，导致功率不足。
04
支撑不牢固会导致柴油 机在运转过程中产生较 大的振动。
03
柴油机故障应急处理 方法
柴油机无法启动的应急处理
诊断步骤
首先检查柴油机是否处于热态，如果处于冷态，应先预热一段时间后再启动。检 查燃油系统是否正常，如燃油泵、燃油滤清器等。检查点火系统是否正常，如火 花塞、点火线圈等。检查气缸压力是否正常，如气门、活塞环等。
应急处理方法
如果柴油机无法启动，可以尝试使用紧急启动电源或跨接启动电源的方法来启动 。如果以上方法都无效，应联系专业维修人员进行检查和维修。
柴油机功率不足的应急处理
诊断步骤
检查柴油机是否处于热态，如果处于冷态，应先预热一段时间后再使用。检查燃油系统是否正常，如燃油泵、燃 油滤清器等。检查进气系统是否正常，如空气滤清器、进气管道等。检查排气系统是否正常，如排气管道、消声 器等。
案例二：柴油机功率不足的排查
总结词
柴油机功率不足时，需要检查燃油系统、进气系统、 排气系统等，寻找故障原因并采取相应的应急处理措 施。
详细描述
当柴油机功率不足时，首先需要检查燃油系统，包括燃 油滤清器、燃油泵、喷油器等部件，确保燃油供应充足 。如果燃油系统正常，则需要检查进气系统，包括空气 滤清器、进气管道等，确保进气充足。此外，还需要检 查排气系统，包括排气管、消声器等，确保排气畅通。 根据检查结果，采取相应的应急处理措施，如更换滤清 器、修复燃油泵、清洗喷油器等。
柴油机启动故障课件ppt
蓄电池
提供启动所需的电能，存储发动 机运行时的电能。
启动电机
将蓄电池的电能转换为机械能， 驱动发动机曲轴转动。
启动系统的功能
控制启动电路的通断
通过点火开关控制启动电路的通 断，实现发动机的启动和关闭。
保护启动电机和蓄电池
启动继电器控制启动电机的电流 ，保护启动电机和蓄电池不受过 大电流的损害。
提供启动所需的电能
蓄电池提供启动所需的电能，使 启动电机能够正常工作。
驱动发动机曲轴转动
启动电机将蓄电池的电能转换为 机械能，驱动发动机曲轴转动， 使发动机能够正常启动。
启动系统的基本原理
启动开关接通
当点火开关接通时，启动 1
电路接通，蓄电池向启动 电机供电。
启动结束
4
当发动机正常工作后，启 动电路自动断开，启动过 程结束。
检查曲轴、轴承等转动部件的磨损情况，确保发动机运转顺 畅。源自art05案例分析
案例一：某柴油机启动困难案例分析
故障描述
某柴油机启动时，发动 机转动缓慢，无法正常
启动。
故障原因
油路堵塞，导致燃油无 法正常供应。
解决方法
清洗油路，更换滤清器 ，确保燃油供应畅通。
预防措施
定期检查油路和滤清器 ，保持清洁，防止堵塞
电路故障通常表现为控制电路或点火电路出现问题，可能是由于断路、短路、 接触不良等原因引起的。
详细描述
电路故障可能是由于控制电路断路、短路、接触不良，点火系统故障等原因引 起的。这些问题会导致控制信号无法正常传输或点火不正常，影响柴油机的启 动和运行。
气路故障
总结词
气路故障通常表现为进气或排气系统出现问题，可能是由于空气滤清器堵塞、气 门故障、涡轮增压器故障等原因引起的。
柴油机故障智能诊断系统简介ppt
二、传统的故障诊断技术 对于船舶柴油机故障监测与诊断的方法是多种多样
的，传统的方法主要有振动法、热力参数分析法、油液 分析法、压力波分析法、瞬时转速法、温度分布法及红 外测温法等，但最常用的是热力参数分析法、油液分析 法和振动分析法。主要分为如下几种： 热力参数分析法 油液分析法 振动分析法
Jimei University Marine Engineering Institute
JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTE
第五章 船用柴油机故障智能诊断系统研究
一、传统柴油机性能参数诊断分析方法 在实船上轮机员通常采用测量示功图的方法对柴油机运行工
况进行人工诊断，因为示功图是描述柴油机动力性能的基本 手段，较好地反映了柴油机作出机械功的热力交换过程，故 长期以来，一直利用示功器对柴油机工作过程作出综合性的 故障诊断； 但作为柴油机性能诊断系统，示功器测量难度较大，且传感 器昂贵，不利于长期监控。
1) 活塞环工作状态检测：采用安装在缸套表面的磁电式传感器进行连续监侧活 塞环工作状态的变化，判断卡环、断环；如：MAN公司SIPWA-TP装置。
2) 气缸润滑和磨损监测：在气缸表面安装热电偶，用于连续监测活塞环通过时 引起的温度变化，如因断油高温引起的温度脉冲值升高。
3) 气缸燃烧品质：通过使用装于示功器电阻应变式传感器或压电石英式传感器 和装于自由端的曲轴转角传感器测取P-曲柄转角图进行分析；
统的故障诊断系统。
Jimei University Marine Engineering Institute
JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTE
神经网络结构图
的，传统的方法主要有振动法、热力参数分析法、油液 分析法、压力波分析法、瞬时转速法、温度分布法及红 外测温法等，但最常用的是热力参数分析法、油液分析 法和振动分析法。主要分为如下几种： 热力参数分析法 油液分析法 振动分析法
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第五章 船用柴油机故障智能诊断系统研究
一、传统柴油机性能参数诊断分析方法 在实船上轮机员通常采用测量示功图的方法对柴油机运行工
况进行人工诊断，因为示功图是描述柴油机动力性能的基本 手段，较好地反映了柴油机作出机械功的热力交换过程，故 长期以来，一直利用示功器对柴油机工作过程作出综合性的 故障诊断； 但作为柴油机性能诊断系统，示功器测量难度较大，且传感 器昂贵，不利于长期监控。
1) 活塞环工作状态检测：采用安装在缸套表面的磁电式传感器进行连续监侧活 塞环工作状态的变化，判断卡环、断环；如：MAN公司SIPWA-TP装置。
2) 气缸润滑和磨损监测：在气缸表面安装热电偶，用于连续监测活塞环通过时 引起的温度变化，如因断油高温引起的温度脉冲值升高。
3) 气缸燃烧品质：通过使用装于示功器电阻应变式传感器或压电石英式传感器 和装于自由端的曲轴转角传感器测取P-曲柄转角图进行分析；
统的故障诊断系统。
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神经网络结构图
柴油机常见故障诊断、原因分析及处理方法专业课件
观察油液
检查机油、燃油等油液的 颜色、质量、数量等，判 断是否有泄漏、变质等问 题。
观察排气
观察柴油机排气的颜色、 气味等，判断是否有燃烧 不良、机油燃烧等问题。
触摸法
触摸温度
用手触摸柴油机的关键部位，比 如缸盖、缸体、排气歧管等，判
断是否有过热或过冷的情况。
振动感知
感知柴油机的振动情况，判断是否 有异常振动或抖动。
燃油系统维修与保养
燃油系统清洗
定期清洗燃油滤清器、喷油嘴等 部件，保证燃油的清洁度，防止
堵塞和磨损。
燃油压力调整
检查并调整燃油压力，确保其在 规定范围内，以保证发动机正常
工作。
喷油嘴校准
定期对喷油嘴进行校准，确保其 喷油量、喷油角度和雾化质量符
合要求。
润滑系统维修与保养
机油更换
定期更换机油，保证机油的清洁度和润滑性能。
等。
此外，定期对柴油机进行维护 和保养也是预防故障的重要措 施之一。例如定期更换机油和 机油滤清器、清洗空气滤清器 和燃油滤清器等。
在处理故障时，如果不确定原 因或者无法解决问题，应及时 寻求专业技术人员的帮助，以 免造成更大的损失。
06
CHAPTER
预防措施与建议
定期检查和更换滤清器
空气滤清器
做功冲程
燃油在压缩空气中燃烧，产生高温高压气体 推动活塞运动，输出动力。
压缩冲程
将空气压缩，提高温度和压力，为燃油燃烧 创造条件。
排气冲程
排出燃烧后的废气，为下一个工作循环做准 备。
柴油机主要部件及功能
01
02
03
缸体
柴油机的主体部分，与缸 盖、活塞等部件组成燃烧 室。
曲轴
汽车故障与诊断PPT课件
9
四、柴油机燃料供给系的维修
（一）柴油机燃料系的维护 4、柴油机供油正时的检查与调整（P111）
供油正时：用供油提前角表示。 供油提前角： 供油提前角的检查（P112 图5.15） 供油提前角的调整：
10
（二）柴油机燃料系主要部件的检修与调试
1、喷油器（P115 图5.20）
⑴喷油压力的检查与调试 ⑵喷油质量的检查：
第一节 概述
42
43
第二节 常见故障 ➢ 汽车行驶时，润滑油的压力一般应保持在 0.2MPa～
0.5MPa； ➢ 发动机温度较高而转速较低时，油压应不低于 0.2 MPa； ➢ 发动机温度较低而转速较高时，油压应不低于 0.5 MPa； ➢ 发动机怠速运转时，油压应不低于 0.1 MPa。
44
45
58
第八章 冷却系统故障诊断与维修
第一节 概述
59
60
一、发动机过热
1、故障现象： 2、主要原因及处理方法
处理方法：
①散热系统（风扇）是否正常 ②冷却液不足 ③冷却液是否循环（熄火）
⑴节温器 ⑵水泵 ⑶冷却液产生气阻
切忌：勿拧开膨胀水箱盖！
61
主要原因：
➢ 冷却液不足或产生气阻； ➢ 风扇不工作（机械、电子）或电子风扇反转； ➢ 节温器打不开，冷却液小循环； ➢ 气缸垫烧蚀，密封不严； ➢ 水垢过多，导致水道堵塞； ➢ 水泵损坏，冷却液不循环； ➢ 发动机长时间负荷过大； ➢ 散热器外部污垢过多。
37
二、分电器的检修 1、霍尔式点火信号发生器的检查
38
信号发生器两端电压为：12Ⅴ；
信号发生器输出端电压为：
导通时2～9Ⅴ；截止时：0.3～0.4Ⅴ
39
2、磁感应式点火信号发生器的检查
四、柴油机燃料供给系的维修
（一）柴油机燃料系的维护 4、柴油机供油正时的检查与调整（P111）
供油正时：用供油提前角表示。 供油提前角： 供油提前角的检查（P112 图5.15） 供油提前角的调整：
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（二）柴油机燃料系主要部件的检修与调试
1、喷油器（P115 图5.20）
⑴喷油压力的检查与调试 ⑵喷油质量的检查：
第一节 概述
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第二节 常见故障 ➢ 汽车行驶时，润滑油的压力一般应保持在 0.2MPa～
0.5MPa； ➢ 发动机温度较高而转速较低时，油压应不低于 0.2 MPa； ➢ 发动机温度较低而转速较高时，油压应不低于 0.5 MPa； ➢ 发动机怠速运转时，油压应不低于 0.1 MPa。
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第八章 冷却系统故障诊断与维修
第一节 概述
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60
一、发动机过热
1、故障现象： 2、主要原因及处理方法
处理方法：
①散热系统（风扇）是否正常 ②冷却液不足 ③冷却液是否循环（熄火）
⑴节温器 ⑵水泵 ⑶冷却液产生气阻
切忌：勿拧开膨胀水箱盖！
61
主要原因：
➢ 冷却液不足或产生气阻； ➢ 风扇不工作（机械、电子）或电子风扇反转； ➢ 节温器打不开，冷却液小循环； ➢ 气缸垫烧蚀，密封不严； ➢ 水垢过多，导致水道堵塞； ➢ 水泵损坏，冷却液不循环； ➢ 发动机长时间负荷过大； ➢ 散热器外部污垢过多。
37
二、分电器的检修 1、霍尔式点火信号发生器的检查
38
信号发生器两端电压为：12Ⅴ；
信号发生器输出端电压为：
导通时2～9Ⅴ；截止时：0.3～0.4Ⅴ
39
2、磁感应式点火信号发生器的检查
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Jimei University Marine Engineering Institute
JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTE
油液分析法
综合利用油品化验、铁谱分析、含铁量检查，通过对润滑油中磨粒浓度、 磨粒形状及大小的变化、油质的变化、含铁量的变化进行整体磨损状态分析, 来判断柴油机的磨损状态及故障状态。 油液分析主要分为两大类:一类是油液本身物理化学性能的分析；另一类是 油液中不洁物质的分析技术，包括铁谱分析、光谱分析和颗粒计数法等。 油液分析的优缺点：优点：油液分析提取信息十分方便，可以避免声振技 术存在的频谱干扰等不足。缺点：但光谱技术诊断的价格昂贵，铁谱技术手 动操作较多，速度慢，分析判断和识别要求有丰富经验的技术人员,其使用受 到一定限制，且标准图谱积累需时较长。 1989 年美国CARBORUDUM公司制作了一套铁谱分析软件系统( FAST 系 统) ;1992 年,ROYLANCE等人开发出了计算机辅助微粒分析CASPA 专家系统, 可以对磨粒进行系统的形貌分析。 我国西安交通大学润滑理论与轴承研究所1990 年推出了OLFI 型在线式铁 谱仪,东风汽车工程研究所也研制出了新型的ZX21 智能化在线铁谱仪,能有效 检测到到大于5μm 的铁磁磨。 Jimei University Marine Engineering Institute
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JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTE
热力参数分析法
热力参数分析法是利用船舶柴油机工作时热力参数的变化来判断 其工作状态的，这些参数包括气缸压力示功图、排气温度、转速、 滑油温度、冷却水进出口温度及排放等。 热力参数分析法着重对柴油机性能好坏做出判断，在这些参数中, 示功图包含的信息量最多：1）根据示功图可以计算指示功、压力 升高率和压缩压力；2）可以判断燃烧质量的好坏及各缸功率是否 平衡。但示功图的测量难度大，特别是压力传感器的寿命及可靠性 是利用示功图诊断其性能的主要问题。 主要开发了船舶柴油机性能诊断系统, 有挪威KYMA 公司研制的 “Marine Performance Monitoring” 。我国天津大学、上海内燃机 研究所等单位开展了利用柴油机示功图判断其柴油机性能与状态。
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以数据库技术与船舶诊断技术的结合故障诊断系统 船舶系统是一个相当复杂的系统，对于船舶故障诊断来说， 采用基于知识的诊断方法，知识库是非常庞大的，这已经成 为阻碍船舶故障诊断技术发展的障碍性问题。 因此，我们可以借鉴数据库中关于信息存储、共享、并发控 制和故障恢复的技术,为吾所用，改善诊断系统的性能。如: 数据库的基本范例(输人、检索、更新等) 可作为新的知识库 范例，数据库的基本目标(共享性、独立性、分布性) 可作为 新的知识库基本目标，数据库的三级表示与设计方法可用作 新知识库的设计方法。船舶诊断技术的进一步发展和应用越 来越表明，结合数据库技术可以克服其自身不可跨越的障碍, 这将成为船舶故障诊断这样复杂系统成功的关键。
Jimei University Marine Engineering Institute
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基于神经网络的诊断方法
工作原理：基于神经网络的故障诊断技术，就是通过对故 障实例和诊断经验的训练学习，用分布在网络内部的连接 权值来表达所学习的故障诊断知识的技术,它具有对故障模 式的联想记忆、模式匹配和相似归纳能力，从而实现故障 与征兆之间复杂的非线性映射关系。 目前，神经网络在柴油机故障诊断中的运用主要有：神经 网络直接用于故障诊断。挑选关键参数作为输入层，故障 参数作为输出层，利用典型样本学习所得权值进行模式识 别。
但作为柴油机性能诊断系统，示功器测量难度较大，且传感 器昂贵，不利于长期监控。
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二、现代柴油机的性能参数监测方法
现代柴油机性能参数监测对象：增压器运行性能、活塞环工作状态、气缸润 滑和磨损监测、气缸燃烧品质和气缸热负荷监控、喷射系统监控、排气监控。
基于专家系统的智能化诊断方法 基于神经网络的诊断方法 基于灰色系统理论的诊断方法 基于信号处理技术的诊断方法
基于混合系统的智能诊断方法
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基于专家系统的智能化诊断方法
专家系统是指利用研究领域专家的专业知识进行推理去解决专业的高难 度的实际问题的智能系统。 主要特点：故障诊断专家系统作为专家系统中的一个分支，是人们根据 长期的实践经验和大量的故障信息知识，设计出的一种智能计算机程序系 统，以解决难以用数学模型来精确描述的系统故障诊断问题。 组成：专家系统的核心主要包括以下几部分:知识库、知识获取部分、推 理机、解释部分。在知识表达方面,大多数诊断型专家系统都是以产生式规 则和框架进行知识表达；在诊断推理方面，着重于对推理逻辑和推理模型 的研究上。模糊逻辑作为一种降低系统复杂性的方法近期在专家系统的推 理逻辑中得到了广泛的应用，CAPA人工判断专家系统便是一种基于专家
系统的故障诊断系统。
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神经网络结构图
W1
一个典型神经元模型由输入层、网络权值和阈值、求和单元、传递 函数和输出组成。 网络权值表示输入与神经元间的连接强度；阈值为神经元的变化范 围；求和单元是对输入信号的加权求和。
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第五章 船用柴油机故障智能诊断系统研究
一、传统柴油机性能参数诊断分析方法
在实船上轮机员通常采用测量示功图的方法对柴油机运行 工况进行人工诊断，因为示功图是描述柴油机动力性能的基 本手段，较好地反映了柴油机作出机械功的热力交换过程， 故长期以来，一直利用示功器对柴油机工作过程作出综合性 的故障诊断；
二、传统的故障诊断技术 对于船舶柴油机故障监测与诊断的方法是多种多样 的，传统的方法主要有振动法、热力参数分析法、油液 分析法、压力波分析法、瞬时转速法析法。主要分为如下几种： 热力参数分析法 油液分析法 振动分析法
4) 气缸热负荷监测：通过安装在气缸盖上的热电偶连续测量温度的变化。
5) 喷射系统监控：通过使用电阻应变式传感器或压电石英式传感器测取高压油 泵泵油时的压力波及喷油器的喷射压力进行监控。 Jimei University Marine Engineering Institute
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以人工智能技术为核心的智能化诊断
传统诊断方法存在的不足：传统的基于检测数据处理的诊断方法是通过 检测信号的处理来实现船舶工况监视与故障诊断的，但当故障类型比较复 杂时，为了能把故障比较细致地区分出来，系统显得无能为力。 人工智能技术为核心的智能化诊断：以专家系统，人工神经网络、模糊 逻辑、进化算法为代表的人工智能技术代表了一种新的方法体系,它的应用 为解决船舶故障诊断问题开辟了一条新的途径。尤其船舶结构复杂，导致 故障原因种类繁多，该领域专家缺乏，应用专家系统，可以直接到知识库 中搜索专家经验，凭借专家知识很快找到故障源;应用人工神经网络,可以训 练网络从定量的历史故障信息中进行学习,训练过的网络就具备了分辨故障 原因与故障类型的能力。随着船舶的日益现代化,基于人工智能的诊断将是 船舶故障诊断的发展方向。
三、柴油机故障诊断技术的发展方向
网络化的故障诊断技术：网络化是21 世纪故障诊断技术的发展方向，随着
计算机网络技术的发展及通讯技术的进步，利用各种通讯手段将多个故障诊 断系统联系起来，实现资源共享，可提高诊断的质量和精度。 优点：将故障诊断系统与数据采集系统结合起来组成网络，有利于对主机 的管理，减少设备的投资，提高设备的利用率，必要时可与企业的MIS 系统 相联结，促进管理的一体化、现代化。 典型系统：上海船舶运输科学研究所研制的“船舶集成平台管理系统 ( IPMS) ”即为网络化故障诊断的平台系统。1）能够做到故障的智能化诊断、 提前发现故障并及时诊断故障原因，这将使监测技术发生质的变化，有效避 免事故的发生。在船舶信息集成的基础上；2）船岸连接还能够使岸上人员协 助船上人员实现对船舶的实时动态监听、调试,诊断及维护；3）利用远程故 障诊断中心的人类专家或专家系统软件作出故障判断和排除对策，有效地提 高船舶的航行的安全性。 Jimei University Marine Engineering Institute
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油液分析法
综合利用油品化验、铁谱分析、含铁量检查，通过对润滑油中磨粒浓度、 磨粒形状及大小的变化、油质的变化、含铁量的变化进行整体磨损状态分析, 来判断柴油机的磨损状态及故障状态。 油液分析主要分为两大类:一类是油液本身物理化学性能的分析；另一类是 油液中不洁物质的分析技术，包括铁谱分析、光谱分析和颗粒计数法等。 油液分析的优缺点：优点：油液分析提取信息十分方便，可以避免声振技 术存在的频谱干扰等不足。缺点：但光谱技术诊断的价格昂贵，铁谱技术手 动操作较多，速度慢，分析判断和识别要求有丰富经验的技术人员,其使用受 到一定限制，且标准图谱积累需时较长。 1989 年美国CARBORUDUM公司制作了一套铁谱分析软件系统( FAST 系 统) ;1992 年,ROYLANCE等人开发出了计算机辅助微粒分析CASPA 专家系统, 可以对磨粒进行系统的形貌分析。 我国西安交通大学润滑理论与轴承研究所1990 年推出了OLFI 型在线式铁 谱仪,东风汽车工程研究所也研制出了新型的ZX21 智能化在线铁谱仪,能有效 检测到到大于5μm 的铁磁磨。 Jimei University Marine Engineering Institute
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热力参数分析法
热力参数分析法是利用船舶柴油机工作时热力参数的变化来判断 其工作状态的，这些参数包括气缸压力示功图、排气温度、转速、 滑油温度、冷却水进出口温度及排放等。 热力参数分析法着重对柴油机性能好坏做出判断，在这些参数中, 示功图包含的信息量最多：1）根据示功图可以计算指示功、压力 升高率和压缩压力；2）可以判断燃烧质量的好坏及各缸功率是否 平衡。但示功图的测量难度大，特别是压力传感器的寿命及可靠性 是利用示功图诊断其性能的主要问题。 主要开发了船舶柴油机性能诊断系统, 有挪威KYMA 公司研制的 “Marine Performance Monitoring” 。我国天津大学、上海内燃机 研究所等单位开展了利用柴油机示功图判断其柴油机性能与状态。
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以数据库技术与船舶诊断技术的结合故障诊断系统 船舶系统是一个相当复杂的系统，对于船舶故障诊断来说， 采用基于知识的诊断方法，知识库是非常庞大的，这已经成 为阻碍船舶故障诊断技术发展的障碍性问题。 因此，我们可以借鉴数据库中关于信息存储、共享、并发控 制和故障恢复的技术,为吾所用，改善诊断系统的性能。如: 数据库的基本范例(输人、检索、更新等) 可作为新的知识库 范例，数据库的基本目标(共享性、独立性、分布性) 可作为 新的知识库基本目标，数据库的三级表示与设计方法可用作 新知识库的设计方法。船舶诊断技术的进一步发展和应用越 来越表明，结合数据库技术可以克服其自身不可跨越的障碍, 这将成为船舶故障诊断这样复杂系统成功的关键。
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基于神经网络的诊断方法
工作原理：基于神经网络的故障诊断技术，就是通过对故 障实例和诊断经验的训练学习，用分布在网络内部的连接 权值来表达所学习的故障诊断知识的技术,它具有对故障模 式的联想记忆、模式匹配和相似归纳能力，从而实现故障 与征兆之间复杂的非线性映射关系。 目前，神经网络在柴油机故障诊断中的运用主要有：神经 网络直接用于故障诊断。挑选关键参数作为输入层，故障 参数作为输出层，利用典型样本学习所得权值进行模式识 别。
但作为柴油机性能诊断系统，示功器测量难度较大，且传感 器昂贵，不利于长期监控。
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二、现代柴油机的性能参数监测方法
现代柴油机性能参数监测对象：增压器运行性能、活塞环工作状态、气缸润 滑和磨损监测、气缸燃烧品质和气缸热负荷监控、喷射系统监控、排气监控。
基于专家系统的智能化诊断方法 基于神经网络的诊断方法 基于灰色系统理论的诊断方法 基于信号处理技术的诊断方法
基于混合系统的智能诊断方法
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基于专家系统的智能化诊断方法
专家系统是指利用研究领域专家的专业知识进行推理去解决专业的高难 度的实际问题的智能系统。 主要特点：故障诊断专家系统作为专家系统中的一个分支，是人们根据 长期的实践经验和大量的故障信息知识，设计出的一种智能计算机程序系 统，以解决难以用数学模型来精确描述的系统故障诊断问题。 组成：专家系统的核心主要包括以下几部分:知识库、知识获取部分、推 理机、解释部分。在知识表达方面,大多数诊断型专家系统都是以产生式规 则和框架进行知识表达；在诊断推理方面，着重于对推理逻辑和推理模型 的研究上。模糊逻辑作为一种降低系统复杂性的方法近期在专家系统的推 理逻辑中得到了广泛的应用，CAPA人工判断专家系统便是一种基于专家
系统的故障诊断系统。
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神经网络结构图
W1
一个典型神经元模型由输入层、网络权值和阈值、求和单元、传递 函数和输出组成。 网络权值表示输入与神经元间的连接强度；阈值为神经元的变化范 围；求和单元是对输入信号的加权求和。
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第五章 船用柴油机故障智能诊断系统研究
一、传统柴油机性能参数诊断分析方法
在实船上轮机员通常采用测量示功图的方法对柴油机运行 工况进行人工诊断，因为示功图是描述柴油机动力性能的基 本手段，较好地反映了柴油机作出机械功的热力交换过程， 故长期以来，一直利用示功器对柴油机工作过程作出综合性 的故障诊断；
二、传统的故障诊断技术 对于船舶柴油机故障监测与诊断的方法是多种多样 的，传统的方法主要有振动法、热力参数分析法、油液 分析法、压力波分析法、瞬时转速法析法。主要分为如下几种： 热力参数分析法 油液分析法 振动分析法
4) 气缸热负荷监测：通过安装在气缸盖上的热电偶连续测量温度的变化。
5) 喷射系统监控：通过使用电阻应变式传感器或压电石英式传感器测取高压油 泵泵油时的压力波及喷油器的喷射压力进行监控。 Jimei University Marine Engineering Institute
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以人工智能技术为核心的智能化诊断
传统诊断方法存在的不足：传统的基于检测数据处理的诊断方法是通过 检测信号的处理来实现船舶工况监视与故障诊断的，但当故障类型比较复 杂时，为了能把故障比较细致地区分出来，系统显得无能为力。 人工智能技术为核心的智能化诊断：以专家系统，人工神经网络、模糊 逻辑、进化算法为代表的人工智能技术代表了一种新的方法体系,它的应用 为解决船舶故障诊断问题开辟了一条新的途径。尤其船舶结构复杂，导致 故障原因种类繁多，该领域专家缺乏，应用专家系统，可以直接到知识库 中搜索专家经验，凭借专家知识很快找到故障源;应用人工神经网络,可以训 练网络从定量的历史故障信息中进行学习,训练过的网络就具备了分辨故障 原因与故障类型的能力。随着船舶的日益现代化,基于人工智能的诊断将是 船舶故障诊断的发展方向。
三、柴油机故障诊断技术的发展方向
网络化的故障诊断技术：网络化是21 世纪故障诊断技术的发展方向，随着
计算机网络技术的发展及通讯技术的进步，利用各种通讯手段将多个故障诊 断系统联系起来，实现资源共享，可提高诊断的质量和精度。 优点：将故障诊断系统与数据采集系统结合起来组成网络，有利于对主机 的管理，减少设备的投资，提高设备的利用率，必要时可与企业的MIS 系统 相联结，促进管理的一体化、现代化。 典型系统：上海船舶运输科学研究所研制的“船舶集成平台管理系统 ( IPMS) ”即为网络化故障诊断的平台系统。1）能够做到故障的智能化诊断、 提前发现故障并及时诊断故障原因，这将使监测技术发生质的变化，有效避 免事故的发生。在船舶信息集成的基础上；2）船岸连接还能够使岸上人员协 助船上人员实现对船舶的实时动态监听、调试,诊断及维护；3）利用远程故 障诊断中心的人类专家或专家系统软件作出故障判断和排除对策，有效地提 高船舶的航行的安全性。 Jimei University Marine Engineering Institute
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