23Фев

Вибрация двигателя: Причины вибрации двигателя на холостых оборотах

Содержание

Вибрация двигателя причины.

   Вибрация двигателя — еще одна из неприятностей, которые могут поджидать вас в процессе эксплуатации машины. При появлении вибрации ощущения от нахождения в автомобиле становятся не самыми приятными, кому понравится сидеть в машине, которая дрожит и дергается как будто сейчас помрет. Вообще появление ни с того ни с сего вибрации в двигателе как правило сигнализирует о выходе из строя каких либо деталей, то есть вибрация — это одно из последствий, создаваемых вышедшим из строя узлом или агрегатом двигателя.

Также вибрация может быть не постоянной и проявляться на определенном режиме работы двигателя, например вибрация на холостом ходу или на высоких оборотах коленвала, вибрация на холодном двигателе, исчезающая по мере прогрева или же на горячем двигателе. Причины возникновения вибрации в двигателе порой весьма таинственны, но все-таки объяснимы.
   Ниже будут описаны некоторые причины возникновения вибрации на некоторых режимах работы двигателя.

  • Появилась вибрация после замены коленвала — здесь все просто, обычно при сборке двигателя на заводе или на грамотном автосервисе при замене коленвала, производится его балансировка с маховиком и корзиной сцепления на специальном стенде, или аппарате, называйте как хотите. Все наверно обращались на шиномонтаж и видели как происходит балансировка колес, так вот, балансировка коленвала в принципе то же самое, только мастер не добавляет грузики, а наоборот, высверливает лишнее.
  • Вибрация в двигателе появляется если двигатель троит, почему он троит это отдельная история, а вот вибрация возникает из-за появления дисбаланса, вызываемого нерабочим цилиндром или цилиндрами. Как правило с устранением причин отказа цилиндра и нормализацией работы двигателя вибрация такого типа пропадает.
  • Опять же одна из причин — последствия полевого ремонта. Допустим вы где то на трассе или в поле, пускай у нас будет камаз. Едем мы себе спокойно и тут раз, моторро застучалло, мы быстро его глушим, надеясь на скромные последствия и шанс отремонтировать двигатель на месте. Двигатель разобрали, вал наждачкой теранули, шатуны и вкладыши поменяли, до дома доехать хватит, дома ничего делать не стали, а со временем стали замечать — появилась вибрация. Разный вес деталей ЦПГ может быть причиной дрожания двигателя и чем больше разница в весе, тем больше вероятность появления вибрации в двигателе.
  • Сломанный коленвал — вызовет такую вибрацию, что окуеть можно, случается такое правда очень редко.
  • Неправильно выставленные метки ГРМ станут причиной вибрации, так как нарушение фаз газообмена влечет за собой нестабильную работу цилиндров, но этот вариант стоит занести в тему почему двигатель троит.
  • Дополнительные балансировочные валы — устанавливаются на двигатели, предрасположенные к появлению вибраций с целью их гасить или снижать интенсивность. Такие валы применяли и применяют многие авто-производители иной раз это вполне оправданный ход, но в некоторых случаях их надобность сомнительна, почитайте про мой опыт ремонта двигателя мицубиси л300, там балансировочные валы пришли в негодность и поразбивали свои постели, однако в результате их полного удаления ничего страшного с двигателем не случилось, и он работает и по сей день без всяких вибраций. Еще как пример есть балансировочные валы на двух-цилиндровом двигателе оки, там они по меткам соединяются с коленвалом шестеренчатой передачей, и там они действительно нужны.
  • Подушки и кронштейны креплений двигателя — выполняют роль как фиксаторов двигателя, так и гасителя вибраций издаваемых двигателем. Как правило подушки двигателя изготавливаются из резины в качестве поглотителя вибраций, и небольшого количества металла, для соединения корпуса машины и двигателя. Бывает случается так, что в какой то момент при каких то обстоятельствах, подушка выходит из строя, то есть рвется резина или еще что нибудь. В этом случае двигатель теряет мягкое соединение с корпусом и его начинает потряхивать, как следствие — появление вибрации. Такая причина появления вибрации диагностируется легко, устраняется недорого.
  • Особенности строения двигателя и число цилиндров — влияют на уровень вибрации. Возьмем к примеру оппозитный двигатель, сам по себе он изначально подвержен довольно высокой степени вибрации, но если посмотреть на автомобили субару, которые комплектуются оппозитниками, то уровень вибрации в их салоне не сильно отличается от авто с рядным или V-образным двигателем. Достигается это при умелом подходе инженеров и наличии необходимых технологий. Оптимальным числом цилиндров считается 6, 12 и 16, при таком количестве горшков двигатель будет максимально уравновешен, по крайней мере так говорят дядьки инженеры которые учат людей в вузах.
  • Также для уменьшения вибраций двигателя производители моторов устанавливают на коленвал гаситель крутильных колебаний(ГКК). Такие ГКК используются в основном на больших мощных дизелях типа ЯМЗ-240, мерс D422, и сейчас стали ставить на камазы.

   В общем суть рассказа такова, сначала нужно определить источник вибрации, если двигатель троит, то устранять причину, если подушка оторвалась то менять. В общем искать причину и устранять. Здесь возможно описаны не все причины появления вибрации в двигателе, так что если вам есть что добавить или хотите что то спросить пишите в комментариях.

Вибрация двигателя

В этой статье приведены основные причины вибрации двигателя на отечественных заднеприводных автомобилях ВАЗ (2101-2107).

  • Подушки подвески двигателя изношены или поломаны пружины передней подвески

    Определить дефект визуально или раскачать двигатель в поперечном направлении и убедиться в наличии дефекта. Замену подушек или пружины рекомендуется выполнять на станции технического обслуживания ввиду наличия там специальной оснастки.

  • Неисправности в карбюраторе, предположительно: неправильная регулировка системы холостого хода, неправильный уровень топлива в поплавковой камере, грязь в фильтре

    Проверить, отрегулировать и промыть карбюратор.

  • Неисправности в системе зажигания, предположительно: нарушены угол замкнутого состояния, установка момента зажигания, нарушение контакта в первичной или вторичной цепях

    Проверить и установить правильный момент зажигания (см. проверка и установка момента зажигания).

  • Масса поршней различна

    Дефект устраняется в условиях станции технического обслуживания.

  • Дисбаланс коленчатого вала

    Дефект возможен после ремонта двигателя или замены деталей кривошипно-шатунного механизма. Балансировку можно выполнять лишь в условиях специализированного предприятия.

  • Неравномерность зазора между рычагами и кулачками распределительного вала (клапаны зажаты)

    Проверить и отрегулировать зазоры (см. проверка и регулировка зазоров между кулачками и рычагами привода клапанов)

Вибрация двигателя

Чтобы устранить вибрацию двигателя, воспользуйтесь советами и рекомендациями выше. Ко всем возможным неисправностям приведены способы определения и даны подробные указания по их устранению.

Вибрация электродвигателя: определение и устранение причин

Вибрация электродвигателя — часто встречающаяся проблема. Однако, в период эксплуатации ей мало уделяют внимания. Результатом биения может стать трещина станины двигателя, перегрев и выход из строя подшипников, изгиб ротора, что в итоге приведет к выходу из строя электродвигателя. Своевременная диагностика качества работы электрической машины поможет выявить повышенные шумы и вибрации и оперативно их устранить.

Причины возникновения

Вибрации электрических машин могут возникать на холостом ходу, тогда источник дефекта имеет магнитную природу (неправильный воздушный зазор между статором и ротором, отслоение лака обмоток и так далее) или в момент пуска и под нагрузкой, тогда источник проблемы механический.

К механическим источникам вибрации можно отнести изгиб вала (может быть как следствием, так и причиной), нарушение центровки ротора, перегрев подшипников (например, из-за отсутствия смазки), ослабление резьбовых соединений крепления элементов электродвигателя. Также режим использования электродвигателя (генератор или движитель) может объяснить причину возникновения неисправности, например, поломка лопастей электровентилятора или нарушение соосности муфты при вращении гидроагрегатов.

Вибрационные характеристики

При замере вибрации измеряют её вертикальную и горизонтальную составляющие (или как ещё называют осевая и поперечная). Существует несколько понятий вибрационных характеристик, давайте разберемся какими они бывают и в чем измеряются:

  • Виброскорость (измеряется в миллиметрах на секунду, мм/с) – величина, характеризующая перемещение точки измерения вдоль оси электродвигателя.
  • Виброускорение (измеряется в метрах на секунду в квадрате, м/с2) – прямая зависимость вибрации от силы её вызвавшей. Виброперемещение (измеряется в микрометрах, мкм) – величина амплитуды, показывающая расстояние между крайними точками при вибрации.

При замерах вибрационных характеристик, как правило, замеряют виброскорость, так как она наиболее точно описывает характер проблемы. При этом измеряют не наибольшее значение виброскорости, а её среднеквадратичное значение (СКЗ). По причине того, что все стрелочные приборы по принципу действия (которые использовались ранее) являются интегрирующими. Допустимые нормы вибрации электродвигателей приведены в Правилах эксплуатации электрических станций и сетей (ПТЭ) и в ГОСТ ИСО 10816.

Так как существует множество разнообразных электрических машин ГОСТ Р 56646-2015 поможет разобраться, какой именно стандарт из группы ГОСТ ИСО 10816 применим к конкретному электродвигателю. Например, для компрессоров, двигателей с насосом и других применений электропривода могут быть различные нормы и требования по проведению замеров.

В этих документах приведены основные требования, нормы, рекомендации, классы вибрационного состояния и прочее.

Приборы для измерения вибрации

Приборы для измерения вибрации делятся на несколько типов: виброметр, виброграф и виброанализатор. Виброметр, простейший прибор, определяет только один параметр (СКЗ виброскорости). Виброграф, пишущий прибор, регистрирующий амплитуду колебаний. Эти два прибора помогут выявить только превышения норм.

Выявить причины (на основании замеряемых параметров) нарушений вибрационных характеристик сможет лишь виброанализатор. Существую одноканальные и многоканальные виброанализаторы, эти приборы позволяют загрузить в них программу измеряемых параметров с компьютера, что после замеров позволит произвести анализ, сделать расчёт и выявить источник вибраций. При использовании виброанализатора, на электродвигатель навешиваются датчики вибрации. Таким образом можно точно установить причину неисправности и меры её устранения.

Алгоритм выявления неисправности

Для определения и устранения причин вибрации электродвигателя существует несложный алгоритм. Осмотреть работающий электродвигатель на предмет отсутствия незакрученных болтов, крышек, надежность крепления двигателя к раме. Далее необходимо рассоединить двигатель и приводимый им в движение механизм. Если вибрация пропала, то причина в соединительной муфте (нарушение центровки полумуфт, разный вес пальцев и так далее).

Если после отсоединения приводного механизма вибрация на холостом ходу присутствует. Значит причина в самом электродвигателе, при отключении питания (когда двигатель на выбеге) должна прекратиться вибрация. Если при отключенном питании она прекратилась, то всему виной воздушный зазор между статором и ротором. При затухающей амплитуде вибраций при отключенном питании, причина в механическом дефекте ротора (изгиб, трещина, дефект роторной бочки) или дефекте полумуфты.

Если при снятой полумуфте вибрация отсутствует, значит – в полумуфте, в противном случае необходимо снимать ротор для динамической балансировки на станке или выявления повреждений обмоток. При диагностике электродвигателя на подшипниках качения их неисправность легко выявить – повышенный шум и сильный нагрев.

Дефект подшипников скольжения будет проявляться под нагрузкой, если выявить причины вибрации под нагрузкой не удаётся, то, скорее всего, виноваты подшипники, необходимо их заменить или отдельно продиагностировать (например, датчики вибрации подключить к месту установки подшипников).

При выявлении повышенного нагрева подшипников необходимо также замерять уровень вибрационных характеристик, потому как сам по себе подшипник редко является источником проблемы, скорее, как следствие.

Важно понимать, что на ответственных механизмах (турбоагрегаты ГЭС, электродвигатели в АЭУ, электроприводы гидростанций и так далее) замер уровня вибрации должен производиться регулярно, в соответствии с графиком технического обслуживания. Замеры должны проводить представители завода-изготовителя или специалисты организации, имеющей лицензию на проведение такого типа работ. Замеры вибрационных характеристик с замером температуры подшипников должны быть отражены в формуляре электрической машины.

Теперь вы знаете, почему возникает вибрация электродвигателя, а также как происходит определение и устранение причин. Надеемся, предоставленная инструкция помогла найти и решить проблему!

Материалы по теме:

Вибрация после прогрева двигателя

На чтение 17 мин. Просмотров 72 Обновлено

Как правило, одной из наиболее распространенных неисправностей двигателя является вибрация, которая может проявляться только на холодную или при запуске мотора, присутствовать постоянно на ХХ или под нагрузкой, усиливаться с прогревом ДВС и т.д.

В любом случае, важно понимать, что вибрации в двигателе, которые передаются на кузов, на руль или на рычаг КПП, указывают на выход из строя определенных элементов и деталей. В этой статье мы рассмотрим основные причины, по которым появляется вибрация двигателя, а также уделим внимание тому, почему двигатель сильно вибрирует при запуске.

Читайте в этой статье

Вибрация мотора на холостых, на холодном или прогретом двигателе: возможные причины

Сразу отметим, причин для появления вибрации ДВС много, начиная от порванных подушек (опор) двигателя и заканчивая пропусками воспламенения и троением силового агрегата. Для более точного определения, прежде всего, следует обратить внимание на одни или другие симптомы.

Дело в том, что вибрация может быть как постоянной (независимо от прогрева и нагрузок на агрегат), так и проявляться на определенном режиме работы (холостые или высокие обороты, на холодную или на горячую). Еще вибрация двигателя может проявиться на холодном ДВС, однако по мере прогрева полностью исчезает. Давайте разбираться.

  • Например, если двигатель недавно разбирался для ремонта (возможно, капитального), тогда высока вероятность того, что после обратной сборки не был должным образом отбалансирован коленчатый вал. Результат — биение и повышенные вибрации.
  • Еще отметим, что после ремонта мотора к дисбалансу и вибрациям может приводить разный вес, который имеют детали цилиндро-поршневой группы. Чем больше окажется разница в весе, тем сильнее будут вибрации. По этой причине опытные мастера перед сборкой взвешивают поршни, пальцы и т.д.
  • Часто причиной вибраций является то, что двигатель троит, то есть один или несколько цилиндров по какой-либо причине не работают или работают со сбоями. Как правило, устранение причины троения автоматически исключает наличие вибраций силовой установки.
  • Не стоит забывать и о том, что неправильно выставленный по меткам ремень ГРМ или цепь также становятся причиной вибраций. Причина- двигатель работает нестабильно из-за нарушения фаз газораспределения.
  • Многие двигатели имеют в своей конструкции особые балансировочные валы, которые необходимы для того, чтобы «гасить» колебания. Вполне очевидно, проблемы с указанными валами приведут к усилению вибраций мотора.
  • Если вы недавно пересели с одного автомобиля на другой, следует учитывать, что разные двигатели могут отличаться по вибронагруженности. Количество цилиндров, компоновка и ряд других особенностей влияют на уровень вибраций. Простыми словами, обычный рядный двигатель на 6 цилиндров может работать с меньшими вибрациями, чем 4-х цилиндровый и, тем более, 3-х цилиндровый мотор. При этом в данном случае речь не идет о неполадках, так как для того или иного ДВС определенный уровень вибрации можно считать нормой.
  • Еще добавим, чтобы уменьшить вибрации, на коленвале многих двигателей стоит так называемый гаситель крутильных колебаний. Если с элементом возникли проблемы, мотор начнет сильнее вибрировать.

Как видно, на начальном этапе важно точно определить причину усиления вибраций. Например, в большинстве случаев достаточно заменить опору двигателя или решить проблему, по которой двигатель троит. Однако бывает и так, что сам силовой агрегат нужно разбирать и ремонтировать.

Двигатель вибрирует при запуске

Достаточно распространенной ситуацией является такая, когда при запуске двигателя возникает вибрация, при этом запускается именно холодный ДВС. Однако после прогрева мотора в момент последующих пусков вибраций может не наблюдаться. Такие признаки и симптомы обычно указывают на следующие неполадки:

  • Проблемы со свечами зажигания. Нормальная свеча должна быть светлой или светло-коричневой. Если же на свече имеется нагар, электроды покрыты налетом, тогда она теряет способность своевременно воспламенить рабочую смесь топлива и воздуха в цилиндре двигателя. Простыми словами, при запуске двигатель начинает троить, обороты могут плавать, в салоне ощущаются сильные вибрации.
  • Загрязнения или неисправности форсунок, забитые топливные фильтры, нестабильная работа топливного насоса, завоздушивание системы питания, использование бензина или дизельного горючего низкого качества, а также проблемы в электроцепях также могут приводить к тому, что двигатель троит и вибрирует после запуска на холодную.
  • Как уже говорилось выше, подушки и крепления двигателя могут быть повреждены. При этом наиболее сильно вибрирует холодный мотор, то есть когда температура в подкапотном пространстве еще не поднялась. Часто с прогревом резина в конструкции опор несколько размягчается, после чего интенсивность вибраций падает. Для точного определения нужно проверить подушки двигателя одним из доступных способов.
  • Проблемы с холостым ходом, датчиками ЭСУД или исполнительными устройствами часто приводят к тому, что обороты на холодном двигателе плавают или скачут. Во время скачков оборотов частота вращения коленвала может падать до таких низких значений, когда двигатель почти глохнет. В этот момент вибрации особенно сильные. Необходимо проверять форсунки, РХХ, ДМРВ и другие элементы.

Что в итоге

С учетом вышесказанного становится понятно, что если с подушками двигателя все в порядке, тогда вибрации силового агрегата при запуске могут указывать на проблемы с системой зажигания, системой питания или системой электронного управления двигателем.

Еще добавим, что многие владельцы сталкиваются с повышенными вибрациями после непрофессиональной установки и настройки ГБО (например, когда система сразу подает в холодный двигатель газ, не заводя мотор на бензине и т.д.).

По этой причине для определения причины вибраций рекомендуется проводить полную комплексную диагностику не только двигателя и его систем, но и навесного оборудования.

Что такое опоры (подушки) двигателя, на что влияют. Какие симптомы и признаки указывают на то, что порвана подушка двигателя. Диагностика опор, советы.

Почему двигатель может вибрировать на холостых оборотах. Причины неисправности, диагностика. Советы и рекомендации по снижению уровня вибраций мотора.

Какие симптомы указывают на то, что двигатель начал троить: основные признаки троения мотора. Распространенные причины троения ДВС, диагностика, ремонт.

Двигатель подергивается на холостом ходу: почему так происходит. Подергивания двигателя в режиме ХХ, диагностика возможных неисправностей, рекомендации.

В режиме холостого хода и при низких оборотах двигатель троит: возможные причины неустойчивой работы силового агрегата. Способы самостоятельной диагностики.

Причины вибрации и неустойчивой работы дизельного мотора в режиме холостого хода. Возможные причины и диагностика неисправностей.

Холостой ход – это работа ДВС при выключенном сцеплении и установке трансмиссии на нейтральную передачу. При таком раскладе не происходит передача усилий крутящего момента двигателя на карданный вал, то бишь мотор работает вхолостую (отсюда и название). В данном периоде работы исправный двигатель не должен подавать никаких характерных признаков в виде вибраций, хлопков и посторонних звуков. Но если присутствует вибрация на холостых оборотах, значит, в двигателе произошли изменения, которые могут существенно повлиять на его работу с не самой лучшей стороны. Чтобы не дойти до дорогостоящего ремонта, не следует медлить с устранением данной неисправности. А о том, почему возникает сильная вибрация на холостых оборотах и как эту проблему устранить, расскажет наша сегодняшняя статья.

Каково нормальное количество оборотов?

В зависимости от типа двигателя при нормальной работе холостого хода количество оборотов коленчатого вала составляет от 800 до 1000 в минуту. Если значение ниже данной отметки, мотор попросту глохнет. Ну а в случае повышенных оборотов на холостом ходу мотор будет поглощать больше топлива. При этом все детали и узлы ДВС терпят большие нагрузки, а соответственно, их срок эксплуатации уменьшается.

Причины

Почему возникает вибрация на холостом ходу? Чаще всего это происходит из-за следующих причин:

  • Троение двигателя. В данном случае может не работать один из цилиндров мотора.
  • Неправильно закрепленный двигатель.
  • Прочие факторы. О них мы расскажем немного позже.

Троение

Итак, первая причина, провоцирующая вибрации мотора. Троение двигателя – это наиболее вероятная причина нестабильной работы ДВС, так как при нерабочем цилиндре возникает значительный дисбаланс и неправильное распределение нагрузки на коленчатый вал. Вследствие этого можно наблюдать, как мотор дергается из стороны в сторону. Также при троении заметно ощущается вибрация руля. На холостых оборотах все эти признаки заметны в большей степени. Чем сильнее будет вращаться вал, тем меньше будет ощутима странная вибрация. Но при этом вы заметите, как автомобиль стал поглощать больше топлива и заметно терять мощность, особенно при езде «под горку».

Решение в данной ситуации только одно – срочно чинить нерабочий цилиндр. Если этого не сделать вовремя, вскоре возникнет закоксовывание деталей КШМ. При этом срок их службы заметно уменьшится, так как топливо не сгорает в камере, а лишь смывает смазку.

Неправильно закрепленный двигатель

Это тоже одна из распространенных причин того, почему появляется вибрация по кузову на холостых оборотах. Чаще всего данная проблема связана с износом одной из подушек, на которых крепится двигатель.

Как узнать недостатки в креплении двигателя? Сделать это очень просто. Для этого необходимо открыть капот и позвать помощника, чтобы тот попеременно включал «нейтралку», заднюю и переднюю передачу. А в это время вы должны обратить внимание на положение двигателя на опорах. Таким образом, вы поочередно разгружаете подушки, которые удерживают мотор. При каждом новом переключении передачи двигатель будет отклоняться в разные стороны на одинаковые углы. Если в какую-то из сторон он отклонился больше обычного, значит, в этом месте нужно заменить подушку.

Прочие факторы

Помимо неработающего цилиндра и неправильно закрепленного двигателя, вибрация на холостых оборотах может быть спровоцирована рядом других факторов. Конечно, встречаются они гораздо реже, но все же их нельзя не рассматривать как вариант.

В первую очередь необходимо отметить элементы топливной системы. Если они сильно загрязнены, топливно-воздушная смесь не будет сгорать в достаточной мере. Из-за этого возникает повышенный расход, странные звуки (возможно, даже хлопки) и вибрация. Еще хуже, если в бензин попадает вода. В таком случае помимо большой траты топлива возникает риск закоксовывания цилиндров. Как следствие, двигатель работает неправильно. Иногда в топливную систему может проникнуть моторное масло и сажа, что также негативно влияет на такты работы ДВС.

Вторая причина – разный вес деталей цилиндро-поршневой группы. Эксплуатация автомобиля, особенно если его пробег более 200 тысяч километров, требует повышенного внимания к двигателю, а иногда и замены деталей в нем. Даже небольшая разница в весе может существенно повлиять на работу двигателя в дальнейшем. Причем касается это всех деталей двигателя, будь это поршень, шатун или юбка.

На некоторых малолитражках с электронной системой управления заслонкой вибрация салона на холостых оборотах может возникнуть из-за повышенной нагрузки на генератор. Особенно часто это случается в зимний период, когда в машине одновременно работают фары, печка, обогревы стекол, сидений и зеркал. Зачастую на таких авто вибрация возникает в момент остановки. Когда водитель отпускает педаль акселератора, бортовой компьютер подает сигнал на закрытие заслонки до холостого хода, а на моторе появляется нагрузка с генератора – именно в этот момент возникает сильная тряска мотора. Как правило, она исчезает через 3-5 секунд. Подобная вибрация на холостом ходу для малолитражных машин, особенно с АКПП, считается нормальным явлением, и в большинстве случаев она решается использованием более качественного топлива и заменой воздушного фильтра.

Стоит отметить, что тряска мотора может возникнуть и при замене зубчатого ремня, особенно в том случае, когда шестерня балансирного вала вращается вместе со снятой деталью.

Балансировка коленвала

Бывает и такое, что вибрация на холостых оборотах появляется после замены коленчатого вала. Дело в том, что данный элемент, как и обычное колесо, перед установкой обязательно проходит процедуру калибровки. Балансируется он на специальном стенде с маховиком и корзиной сцепления. При этом мастер высверливает лишнее с его поверхности. Если данная процедура не была произведена, и коленвал установили без предварительной калибровки, ждите сильной тряски.

К каким последствиям приводят низкие холостые обороты?

Движение и работа двигателя на чрезмерно низких оборотах, особенно при попытке разгона, могут привести к быстрому износу следующих элементов:

  • Поршней мотора (при этом разрушается блок цилиндров).
  • Вкладышей коленчатого вала.
  • Корзины сцепления.
  • Маховика.
  • Подшипников трансмиссии.
  • Цепи газораспределительного механизма. На низких оборотах вала она попросту растягивается.
  • Гильзы цилиндров. Из-за нагара повреждаются их стенки.

Таким образом, при постоянных вибрациях происходит быстрый износ деталей двигателя. При этом его раскрутка осуществляется намного медленнее, а набивка коленвала сильно разрушается. Вследствие этого появляется риск протекания масла.

Намеренное занижение оборотов

Некоторые автомобилисты намеренно делают так, чтобы обороты на холостом ходу были ниже нормы. Делается это зачастую ради экономии топлива. Однако, как показала практика, такое решение не очень правильное. Следует запомнить, что ремонт и замена изношенных деталей двигателя может оказаться более затратным, причем в десятки раз. Поэтому не стоит намеренно занижать обороты двигателя, думая, что это спасет ваш кошелек.

Как отрегулировать двигатель?

Итак, у нас возникла вибрация на холостых оборотах. Что здесь можно отрегулировать? Для этого необходимо обратить внимание на несколько узлов и агрегатов, входящих в топливную систему. В зависимости от типа питания автомобиля это может быть карбюратор, инжектор, а также масса различных электронных и механических датчиков, количество которых на современных авто изменяется уже десятками. Кроме этих элементов регулируется и топливный насос.

Выполняя регулировку, нужно помнить, что число оборотов напрямую зависит от степени сжатия заслонки дросселя, которая регулирует подачу воздуха в цилиндр, а также от работы клапана холостого года, который подает кислород независимо от первой детали. Увеличение данного значения производится при помощи педали акселератора. Так можно выровнять холостые обороты до значений в 800-1000 об/мин.

Как сохранить ресурс деталей двигателя на разных режимах работы?

Для того чтобы продлить жизнь мотору, нужно не только следить за нормальным количеством вращений коленчатого вала. Сделает также уметь правильно эксплуатировать автомобиль, выбирая оптимальный диапазон работ. Специалисты рекомендуют производить переход на повышенную передачу в диапазоне оборотов между пиковым крутящим моментом и максимальной мощностью. При этом во время движения под высокой нагрузкой (например, при езде на возвышенность) не нужно допускать падения момента вращения вала до значений, близких к холостому ходу.

Заключение

Итак, мы выяснили, почему появляется вибрация на холостых оборотах, чем она может быть вызвана и как ее устранить. Таким образом, борьба с тряской двигателя играет решающую роль в обеспечении безопасной, надежной и долговечной эксплуатации автомобиля на протяжении сотен тысяч километров. Любая вибрация, в том числе и на холостом ходу, очень вредна для автомобиля. Она не только доставляет неприятные ощущения вам и вашим пассажирам, но и в значительной мере вредит двигателю. Ситуация может дойти вплоть до самовольного откручивания болтов и гаек. Уже эти неисправности могут привести к самым непредсказуемым последствиям.

Повышается вибрация при прогреве двигателя.

Мотор 1.3 . Где-то при прогреве до 20 градусов начинается отчетливый посторонний звук , как будто что-то молотит , тррррррр. после прогрева до 45-50 градусов проходит. Ну и звук появляется на хх, при движении никаких посторонних звуков не бывает. Подскажите что за болячка ? и насколько все плохо =))

«очередная болячка возможно». «очередное мое сообщение» . но как то подряд-подряд(((
повышенная вибрация в автомобиле на заведенном двигателе . (на холодном или горячем не имеет значения)при езде ничего такого не присутствует.
подскажите. помогите. что это могло быть.

У меня было похожее, но двиг совсем другой. Крышка пластмассовая грм выгибалась и задевала за шестерню маслораспределительную до тех пор, пока не прогреется двиг. Решилось заменой этой пластмасски. Звук был отчетливый металлический стук, словно что то молотит.

Цепь проверяли? Был посторонний лязгающий звук до 15-20 градусов. Когда проверяли цепь, натяжитель практически на выходе был 2 мм осталось . цепь длиннее новой почти на 2 звена.

дело в том что,замена цепи была неделю назад. с 1 первого раза сделали не корректно и фазы не по местам выставленны,потом исправляли в другом дизельном сервисе,поменяли все хорошо. забрал машину, авто как новая,двигатель работает очень тихо и ровно. вся инфа есть конечно в темах про «замена цепи ГРМ». ездил пару дней все норм, а потом вдруг началась вибрация на стоящей авто, на заведенном двигателе(неважно холодным или прогретым, хотя скорее больше на прогретом. ) именно.

интересно какая у нас крышка грм?)она так то металлическая. а прокладка тоже вроде.

А подушки двигателя смотрели? Может теоретически совпало? Хотя конечно вряд-ли.

да они в норме. подушка КПП она обычно создает вибрации в педаль при скорости 80 кмч. если только ее заменить. а остальные норм. резинки в них не треснувшие. тут только на заведенном моторе и прогретом моторе.

Попробую завтра (или после выходных) выяснить у своего знакомого, он занимается уже достаточно давно дизелями (в частности opel). Если что-нить толковое скажет (ходя бы в какую сторону смотреть), отпишу.

оки,буду ждать ответа.

кто еще, что подскажет по поводу вибрации.

Позвонил, спросил.
В зависимости от звука говорит либо гидрокомпесаторы либо поршневая. Нужно услышать звук говорит.
И еще не нужно было передвигаться на неправильно выставленом .
Если есть возможность сделай запись звука .

спасибо за инфу,гидрики так то почти вечные. не с того не с сего не могут начать стучать. ну да поршневая наверное не в лучшем виде с таким пробегом то, под 220000)но звука нет как такого,обычная работа двигателя. тихо и ровно. а вибрация присутствует. в основном на прогретом двигателе. на холодную не чувствуется. покатаешь чуток. потом остановка и вибрация идет не сильная пока.
P.S. да была замена цепи ГРМ недавно,но со 2 попытки все выставили правильно и двигатель стал работать тихо и без стрекотании. спустя пару дней вот началась вибрация непонятная(((.

тоже меняли цепь и тоже появилось стрекотание, причем кажется звук идет от одной из форсунок. на скорости все тихо, сильно слышно при трогании и холостых.

это точно метки(фазы)газораспределения. срочно заново смотрите цепь ГРМ, фазы. мой вам совет. лучше не ездить,чтоб лишний раз не погнуть вдруг распредвал.

а как-то с помощью опкома или еще чего-нибудь можно определить это на 100%; просто позвонил в сервис и они говорят, что выставили все как надо и это из-за форсунки. даже предложили подъехать посмотреть на метки.

Последний раз редактировалось Сторк; 09.03.2014 в 17:02 .

шум есть в двигателе?не тот, что раньше, а сильнее?форсунка что с ней))) при обратке не шумет?сломалась врядли. был бы другой разгон. не хватало мощности. нет надо метки смотреть заново. зажигание не перевернули как у меня на 180 градусов(((?

сегодня перепроверил, насчет вибрации. короче такие симптомы. двигатель работает ровно и тихо при заведенном моторе не повышая обороты..но как только нажмешь на педаль газа временно. потом отпускаешь..обратно когда возвращаются обороты и встают например на 900 оборотов. резко идет какое то напряжение по салону. включаю например свет дальний или обогрев заднего стекла или открытие закрытие стекол автоматом. повышается вибрация по салону и перенапряжение резкое на секунды 2-5 !обороты не прыгают. потом вроде потихоченку возвращается в норм состояние. но что то слышно стучит зи под капота тихоченко. «тынц-тынц-тынц» тихо ,но «тум-тум-тум». что может быть.

шум есть в двигателе?не тот, что раньше, а сильнее?форсунка что с ней))) при обратке не шумет?сломалась врядли. был бы другой разгон. не хватало мощности. нет надо метки смотреть заново. зажигание не перевернули как у меня на 180 градусов(((?

сегодня перепроверил, насчет вибрации. короче такие симптомы. двигатель работает ровно и тихо при заведенном моторе не повышая обороты..но как только нажмешь на педаль газа временно. потом отпускаешь..обратно когда возвращаются обороты и встают например на 900 оборотов. резко идет какое то напряжение по салону. включаю например свет дальний или обогрев заднего стекла или открытие закрытие стекол автоматом. повышается вибрация по салону и перенапряжение резкое на секунды 2-5 !обороты не прыгают. потом вроде потихоченку возвращается в норм состояние. но что то слышно стучит зи под капота тихоченко. «тынц-тынц-тынц» тихо ,но «тум-тум-тум». что может быть.

А посмотреть шкив генератора? может он того(кирдык)?

Ваш двигатель трясется? Вот 4 возможные причины

Тряска — это не всегда плохо. Например, потрясти хвостовым пером на танцполе, когда звучит ваша любимая песня, может быть очень весело. Но трястись из моторного отсека никогда не бывает хорошо. И вибрации почти всегда указывают на серьезную проблему с вашим автомобилем.

Если вы читаете эту статью, вероятно, ваш двигатель трясет. Хорошие новости: у нас есть ответы.

Почему мой двигатель трясется?

Плохая опора двигателя может вызвать тряску двигателя .В таком случае лучше как можно скорее его поменять. Если им пренебрегают слишком долго, это может вызвать напряжение в других частях вашего автомобиля. Есть и другие возможные причины, почему двигатель может трясти .

Распространенные причины, по которым ваш двигатель может трястись

До сих пор вы позволяли своему двигателю хорошо проводить время, трясясь и танцуя под капотом. Но вечеринка окончена — вы готовы к тому, чтобы механик устранил проблему.Как только специалист по ремонту начнет копаться, он обнаружит одну или несколько из следующих проблем:

Пропуски зажигания двигателя

Для работы двигателя вашего автомобиля необходимы три основных компонента: топливно-воздушная смесь, искра и сжатие. Более того, воздух, топливо и искра должны подаваться в нужное время и в нужном количестве. Внутренние компоненты двигателя также должны быть синхронизированы и должным образом герметизированы, чтобы создать необходимое сжатие.

При отсутствии любого из упомянутых выше элементов в двигателе возникают пропуски зажигания, то есть неполное сгорание.В некоторых случаях пропуски зажигания могут привести к тому, что двигатель будет работать достаточно неровно, и вы почувствуете ощутимую тряску. Загорится индикатор проверки двигателя, и он может даже начать мигать.

Хотя многие думают, что в пропуске зажигания всегда виноваты свечи зажигания, это не так. Пропуски зажигания в двигателе могут происходить по бесчисленному количеству причин, а не только из-за изношенных свечей зажигания.

Любая проблема, вызывающая неполное сгорание, приведет к пропуску зажигания. Основной причиной проблемы может быть проблема с подачей воздуха/топлива, проблема с системой зажигания или даже механическая проблема двигателя.

Неисправные опоры двигателя

Еще одна причина, по которой ваш двигатель может трястись, — одна или несколько неисправных опор двигателя. Как вы, наверное, догадались, опоры двигателя поддерживают двигатель. Крепления также имеют резиновый центр, который помогает изолировать остальную часть автомобиля от вибраций двигателя.

Если в вашем автомобиле неисправна опора двигателя, двигатель не получит необходимой поддержки. В результате вы можете услышать стук при разгоне и торможении, а также при проезде неровностей.С открытым капотом вы также можете увидеть ненормальное движение двигателя во время его работы.

Изношенные опоры коробки передач

Трансмиссия вашего автомобиля также имеет опоры. Крепления служат той же цели, что и крепления на двигателе, — обеспечивают поддержку и гашение вибраций. Поскольку двигатель и трансмиссия скреплены болтами, плохое крепление трансмиссии также может вызвать чрезмерное движение двигателя.

Внутренняя неисправность двигателя

Наихудший сценарий — внутренний отказ двигателя.Серьезные механические проблемы, такие как шатунный подшипник, заставят двигатель трястись, стучать и катиться. Вибрации могут быть вызваны стуком сломанных деталей внутри двигателя, а также пропусками зажигания в результате неисправности.

Что делать, если двигатель трясется?

Паровоз, который прыгает и прыгает, — плохие новости. Мол, очень плохие новости. Если вы проигнорируете тряску, вызванную пропуском зажигания, вы рискуете повредить дорогостоящие детали автомобиля, такие как каталитический нейтрализатор и двигатель.

То же самое происходит, если тряска вызвана внутренним отказом двигателя — если вы продолжите движение, вы только больше повредите свой автомобиль. Кроме того, вы окажетесь на обочине дороги.

Неисправные опоры двигателя и трансмиссии тоже плохие новости. Небрежное крепление может привести к тому, что двигатель окажется под чрезмерным углом, что может привести к чрезмерному растяжению и деформации других частей вашего автомобиля. В экстремальной ситуации, когда все крепления выходят из строя, ваш двигатель может даже выпасть. И это не хороший вид.

Итак, если ваш двигатель трясется, немедленно почините его. А вибрацию и вращение приберегите для танцпола, тусовщик.

Миа Бевакуа Миа — автомобильный эксперт с более чем 14-летним опытом работы в автомобильной промышленности. Ее опыт включает сертификаты ASE Master, L1, L2 и L3 Advanced Level Specialist, и теперь ей нравится применять свои знания при написании автомобильного контента.

Вибрация двигателя ❤️ Что нужно знать

Вибрация двигателя может быть вполне нормальным явлением при работающем автомобиле.Вибрации могут быть вызваны движением коленчатого вала, шестерен трансмиссии и других важных компонентов двигателя автомобиля. Однако в некоторых ситуациях вибрации двигателя могут превышать нормальный уровень. В этой статье мы углубимся в возможные причины вибрации двигателя и что с этим делать.

Авторемонт ДОРОГО


Причины вибрации двигателя

Неисправная или загрязненная свеча зажигания, плохие кабели зажигания или изношенные катушки могут способствовать плохой искре.Пропуски зажигания могут быть вызваны неисправной искрой в одном или нескольких цилиндрах. Поскольку цилиндры работают неравномерно, двигатель может работать с перебоями в результате пропусков зажигания.


Чрезмерная вибрация двигателя может быть вызвана множеством факторов. Чтобы найти источник проблемы, вам придется проследить систему зажигания двигателя. Проверьте свечи зажигания, чтобы увидеть, изношены ли они и нуждаются ли они в замене, или их нужно только промыть и установить зазор.

Для проверки сопротивления кабелей зажигания следует использовать мультиметр, чтобы убедиться, что оно соответствует требованиям.Катушки зажигания также необходимо проверить, чтобы убедиться, что их сопротивление соответствует требованиям производителя.

Настроив свой автомобиль в соответствии с рекомендациями производителя и проверив указанные выше точки в системе зажигания, вы уменьшите чрезмерную вибрацию двигателя, вызванную неисправной искрой.

Другой распространенной причиной вибрации двигателя в автомобилях является проблема с ремнем ГРМ автомобиля или другими аксессуарами с ременным приводом.Ремни ГРМ и другие ремни, которые ослаблены или сломаны, могут привести к тому, что вентиляторы и другие компоненты, приводимые в действие ремнями, не будут вращаться или вращаться с постоянной скоростью, что приведет к необычным звукам и вибрациям двигателя вашего автомобиля.

Чтобы предотвратить эти проблемы, вы можете регулярно проверять все ремни в вашем автомобиле, чтобы убедиться, что они не имеют трещин и ребер, а также что они натянуты и работают должным образом.

Форсунки подают топливо в двигатель, впрыскивая его в камеру сгорания через отверстие.Когда мусор в системе препятствует распылению, это может привести к пропуску зажигания, из-за чего цилиндры работают неравномерно, что приводит к чрезмерной вибрации двигателя.

Проверьте исправность топливной форсунки, заменив форсунки другими цилиндрами и проверив, переключаются ли пропуски зажигания соответствующим образом. Вы можете уменьшить или избежать этого, регулярно меняя топливный фильтр в соответствии с рекомендациями производителя.

  • Изношенные опоры двигателя

 

Опоры двигателя крепят двигатель к шасси/раме автомобиля.Они также сделаны для уменьшения вибрации двигателя, попадающей в автомобиль. Когда опоры двигателя изнашиваются, обычно изнашиваются резиновые или жидкостные секции, и одним из симптомов является повышенная вибрация.

Убедиться в этом можно, поставив автомобиль на подъемник и посмотрев на опоры двигателя. Если вы заметили усиление вибрации двигателя в точках контакта с автомобилем, таких как сиденье, рулевое колесо или ручка переключения передач, проверьте опоры двигателя.

  • Ослабленные или отсоединенные шланги

 

Многие формы вибрации двигателя могут быть вызваны незакрепленными или отсоединенными шлангами. Ослабленный или отсоединенный воздушный шланг или вакуумный шланг в двигателе вашего автомобиля может вызвать сильную тряску и вибрацию. Просто найдите ослабленные или отсоединенные шланги и при необходимости подсоедините или отремонтируйте их, чтобы устранить проблему.

Звук воспламенения топлива в цилиндрах приглушается выхлопной системой автомобиля.Каждое зажигание похоже на взрыв, и в двигателе внутреннего сгорания некоторые из этих взрывов происходят одновременно во время работы двигателя. Глушители в выхлопной системе отвечают за подавление взрывов, вызванных воспламенением бензина.

Если трубы или глушители изношены или повреждены, они больше не смогут выполнять свою работу, и вы услышите больше шума от вашего двигателя. Вибрации от вашего двигателя и выхлопной системы будут отражаться в вашем автомобиле из-за шума изношенной выхлопной системы.Чтобы этого избежать, осмотрите выхлопную систему автомобиля на наличие утечек в патрубках и глушителях, а также дребезжания в глушителях, когда он поднят на подъемнике для обслуживания.

  • Система впуска топлива неисправна или неправильно отрегулирована

 

Неправильно отрегулированная система впуска топлива – еще одна распространенная причина вибрации двигателя и неприятной тряски. Проблемы с холостым ходом, которые вызывают вибрацию двигателя, часто могут быть такими же простыми, как изменение холостого хода карбюратора или очистка компонентов в системе впуска топлива, чтобы позволить большему количеству топлива проходить через двигатель, что приводит к более чистому и более мощному сгоранию в двигателе вашего автомобиля.

Колесо — одна из самых частых причин вибрации двигателя. Если вы чувствуете, что вибрация исходит прямо от рулевого колеса, это может быть несоосность колеса или изношенные ступичные подшипники. Еще одним фактором могут быть деформированные шаровые шарниры, которые на высоких скоростях создают решетчатую вибрацию.

Это самая популярная из всех причин, так как на шины приходится почти 80% всех автомобильных вибраций. Балансировка шин, перестановка шин или замена шин могут помочь снизить вибрацию.

  • Экстремальные погодные условия

 

Машины очень часто трясутся в холодную погоду. Когда на улице холодно, двигатель вибрирует больше, чем обычно. Если проблема решается самостоятельно при движении автомобиля в нормальную погоду, никаких дополнительных действий не требуется. Поскольку двигатель не может работать в полную силу в холодную погоду, увеличивается вибрация.

Иногда кажется, что причина тряски двигателя в самом двигателе, когда на самом деле надо лечить мосты.Даже при отсутствии видимых признаков травм оси автомобиля могут быть повреждены при аварии. Итак, если вы чувствуете повышенную вибрацию сразу после аварии, вам следует обратиться к механику.

Вибрации в вашем автомобиле могут быть вызваны проблемами с двигателем. Демпфер коленчатого вала может быть фактором, который следует учитывать при диагностике триггеров вибрации двигателя, если вы чувствуете, что двигатель трясется. Основной функцией этого компонента является снижение вибрации.

Более широко используется в дизельных двигателях.Ваш двигатель будет трястись еще сильнее, если есть риск, что он неисправен или полностью перестал работать. При возникновении такой проблемы следует вызвать механика.

Вибрация двигателя на холостом ходу (дизель)

По сравнению с бензиновыми двигателями, дизельные двигатели работают на холостом ходу при низких оборотах. Чем медленнее вращается двигатель, тем заметнее становится тряска, подобно тому, как Земля вращается так быстро, что мы этого не замечаем. Мы бы заметили, если бы Земля замедлила скорость, как дизельный двигатель по сравнению с бензиновым.Кроме того, поскольку многие дизельные двигатели огромны, постепенно становится очевидным значительное смещение веса.

Вибрация двигателя при разгоне

Если внутренний ШРУС ослаблен или выходит из строя, автомобиль может вибрировать при резком ускорении. Легкие движения могут перейти в сильную дрожь, поскольку они усиливаются под нагрузкой. Наиболее распространенной причиной повреждения ШРУСа является разрыв чехла шарнира. И единственный выход — полностью заменить ШРУС.

Другие причины включают сломанные опоры двигателя. При работе двигателя на холостом ходу вы сможете почувствовать неисправность опоры двигателя, но тряска станет более заметной по мере того, как двигатель будет работать сильнее при разгоне. Если заменить неисправную опору двигателя, вибрации должны улучшиться. Имейте в виду, что если одно из креплений двигателя выйдет из строя, другим креплениям придется взять на себя большую нагрузку, и, скорее всего, они тоже выйдут из строя.

Несбалансированные шины также могут вызывать вибрацию двигателя.Когда шины вращаются, любой дисбаланс веса, каким бы незначительным он ни был, превратится в небольшую вибрацию. Тряска будет более заметна на более высоких скоростях, так как колесо будет вращаться еще быстрее, и рулевое колесо действительно будет трястись. У вас может быть несбалансированная шина, если ваш автомобиль вибрирует на постоянной скорости и становится хуже на более высоких скоростях.

Также проверьте гайки крепления колес. Если они не были затянуты на ступице должным образом, со временем она ослабнет. Если это произойдет, колесо будет слегка раскачиваться, и это приведет к тряске вашего автомобиля.Проушины могут полностью ослабнуть, если их не затянуть, и колесо может упасть во время движения. Вы не хотите, чтобы это произошло.

Также, если тормозной суппорт на колесе выйдет из строя, он заклинит, вызывая вибрации автомобиля. В этой ситуации руль будет вибрировать при приближении к скорости 40-50 миль в час. Если вы ускоряетесь на более высоких скоростях, вибрации могут стать более интенсивными. Вы, вероятно, почувствуете запах гари, исходящий из машины, когда остановитесь.

Если вы подозреваете, что тормозной суппорт застрял, вы должны определить носом, на каком колесе он находится, по запаху. Детали тормозной системы следует осмотреть с особым вниманием (болты суппорта, направляющие и поршень). В некоторых случаях может помочь очистка и повторная смазка деталей, но неисправные тормозные компоненты требуют замены.

Вибрация двигателя при включенном кондиционере

При включении кондиционера большинство людей жалуются на вибрацию двигателя.Может быть множество объяснений, почему это происходит в вашем автомобиле. Вам не нужно беспокоиться, потому что это может произойти в любое время и в любом месте.

Однако желательно, чтобы вы понимали причины этого затруднительного положения, чтобы механики не могли воспользоваться вами. Вот некоторые распространенные причины вибрации двигателя при включении кондиционера.

Компрессор кондиционера создает нагрузку на двигатель, и когда нагрузка превышает определенный предел, возникает вибрация.Если нагрузка продолжает увеличиваться, некоторые компоненты двигателя со временем изнашиваются. Другие причины могут включать проблему с охлаждающим вентилятором или засорение системы кондиционирования воздуха. Если вы оказались в такой ситуации, как можно скорее доставьте свой автомобиль к ближайшему специалисту по кондиционерам.

  • Крепления двигателя/фундамент

 

Двигатель и подвеска удерживаются опорами двигателя. Каждое крепление выполняет определенную функцию по поддержанию надлежащего угла подвески, удерживая трансмиссию и двигатель на месте.Крепления испытывают большие нагрузки.

При включении кондиционера крепления подвергаются дополнительной нагрузке из-за высокой пусковой нагрузки. Как следствие, любая проблема с креплениями может вызвать вибрации или тряску. Поскольку компрессор кондиционера оказывает давление на двигатель, сломанное крепление может вызвать повышенную вибрацию и шум. В результате перепроверьте свои крепления, чтобы решить проблему. Крепление может выглядеть в хорошем состоянии, но на самом деле оно изношено или треснуло.

  • Неисправность датчика положения дроссельной заслонки

 

Поскольку неисправный датчик TP не может регулировать обороты, при включении кондиционера обороты не остаются стабильными, вызывая тряску автомобиля и нестабильность оборотов. Чтобы устранить проблему, датчик необходимо очистить или заменить.

Неисправный компрессор кондиционера также может вызывать вибрации при включении кондиционера. Простое наблюдение является наиболее точным методом обнаружения этой проблемы.Если вы заметили разницу в тяге вашего автомобиля при включенном и выключенном кондиционере, компрессор необходимо заменить. Вы также можете выполнить поиск, проведя рукой по нему. Когда вы включаете кондиционер, такой компрессор создает большую нагрузку, чем обычно, что приводит к сильным вибрациям.

Существует много распространенных причин вибрации двигателя в автомобиле, каждая из которых приводит к тряске и шумам, которые не только раздражают, но также могут вызывать беспокойство и страх. Однако, независимо от его возраста, есть способы заставить вашу трансмиссию чувствовать себя свежей и снова работать без сбоев.Но сначала вы должны знать, каковы наиболее распространенные причины вибрации двигателя. Надеюсь, что эта статья поможет предотвратить ненужный стресс и беспокойство, а также поможет вам узнать, как объяснить проблему и симптомы автомеханику, когда придет время ее устранить.

ИЗМЕРЕНИЕ ВИБРАЦИОННЫХ ЯВЛЕНИЙ ДВИГАТЕЛЯ

Плавная работа автомобилей становится все более важной по мере того, как средняя скорость движения становится выше, а общественность требует большей роскоши и свободы от вибрации.Анализ вибрации показывает, что она вызывается силами, которые можно рассчитать с достаточной точностью. Сама вибрация очень сложна из-за взаимосвязи сил, отклонений и периодичности в частях двигателя. В этой статье описывается ряд показывающих и регистрирующих приборов, предназначенных для регистрации фактической результирующей вибрации и определения ее точного характера, и объясняется их действие. Обсуждаются вибрации из-за неуравновешенности вращающихся частей, неуравновешенность поршня, присущая четырехцилиндровым двигателям, изгиб коленчатого вала, центробежная сила, периоды кручения.Показаны диаграммы-индикаторы различных видов вибрации.

Неуравновешенная сила и упругая реакция являются двумя основными причинами вибрации. Первая включает статическую и динамическую неуравновешенность возвратно-поступательных и вращающихся частей, а упругая реакция включает изгиб и скручивание коленчатого вала и картера, вызванные центробежными силами непротиворечивых масс и неравномерным вращательным усилием. Амплитуда и частота крутильных колебаний могут быть рассчитаны по индикаторным диаграммам, построенным новыми приборами.Половина всех вибраций в автомобилях возникает из-за простого дисбаланса вращающихся и совершающих возвратно-поступательное движение частей, и балансировке поршней, шатунов, маховика и сцепления следует уделять не меньше внимания, чем балансировке коленчатого вала. Четырехцилиндровые двигатели по своей природе неуравновешены, и когда вибрационные импульсы идут в ногу с естественным периодом шасси на его пружинах, возникает период большой амплитуды. В двигателе, работающем при полной нагрузке и малых оборотах, давление взрыва вызывает отклонение коленчатого вала вниз, и этот эффект практически удваивается при возникновении детонации.Центробежные силы хотя и уравновешивают друг друга, но находятся в разных плоскостях и вносят в вал изгибающие напряжения, которые передаются на картер. Отклонение, вызванное динамической центробежной силой, в два раза больше, чем вызванное равной статической силой. Картер имеет свой собственный период вибрации, и изгиб увеличивается пропорционально квадрату скорости, так что он становится значительным только при более высоких скоростях.

Коленчатый вал имеет тенденцию закручиваться и раскручиваться при прерывистом вращении, степень которого зависит от жесткости вала, инерции поршней и массы маховика.Следовательно, он вибрирует с определенной частотой, которая при определенной скорости соответствует естественной частоте колебаний узла вала. Когда период определен для одной скорости вращения, его можно рассчитать для всех других скоростей. Частота вибрации колеблется от 180 до 250 циклов в секунду. и амплитуда колеблется от 0,01 до 0,03 дюйма на радиусе кривошипа при нормальной скорости.

Нежелательно излишне подчеркивать важность вибрации, так как даже самый плавно работающий двигатель может быть не полностью свободен от вибрации в некоторых ее формах, и даже неустойчивый двигатель может не вызывать серьезных возражений у его владельца.Однако чрезмерную вибрацию необходимо преодолевать, и прогресс достигается за счет лучшего понимания ее причин, так что в конечном итоге двигатель, свободный от вибрации, может быть построен с меньшими затратами, чем двигатель, в котором возникает вибрация.

5 причин вибрации двигателя автомобиля

Вполне нормально, если двигатель вашего автомобиля вибрирует на оптимальном уровне во время работы.

Вращение коленчатого вала, шестерни трансмиссии и другие жизненно важные компоненты внутри двигателя автомобиля могут вызывать легкие вибрации.

Однако в некоторых случаях вибрация двигателя может превышать нормальный уровень и приводить к дребезжащим звукам в моторном отсеке.

Как правило, эти вибрации двигателя вызваны неисправностью любого из компонентов двигателя.

Выявление причин этих вибраций поможет вам выявить эти проблемы при доставке автомобиля в автосервис.

Ниже приведены пять причин ненормальной вибрации двигателя.

Изношенные или неисправные свечи зажигания

Изношенная или неисправная свеча зажигания – основная причина неконтролируемой вибрации или тряски двигателя автомобиля.

Изношенная свеча зажигания может помешать воспламенению топливно-воздушной смеси в цилиндрах, что приведет к пропуску зажигания.

Это может привести к вибрации двигателя, так как цилиндры могут пропускать зажигание на холостом ходу или на рабочих скоростях.

Установка новых свечей зажигания — лучший способ решить проблемы, связанные с вибрацией.


Свечи зажигания и свечи накаливания: в чем разница?

Неправильный ремень ГРМ

Ремень ГРМ обеспечивает правильную работу многих ответственных узлов двигателя.

Любые проблемы с ремнем ГРМ могут вызвать вибрацию двигателя вашего автомобиля.

Вентиляторы и другие компоненты с ременным приводом не будут работать должным образом, если ремень ГРМ поврежден или ослаблен, что приводит к тряске и дребезжащим звукам.

Осмотр тросовых ремней, чтобы убедиться, что они не ослаблены и не повреждены, и замена изношенных ремней может решить проблему.


Функция зубчатых ремней

Ослабленные или отсоединенные шланги

Другая причина, по которой двигатель вашего автомобиля вибрирует, связана с ослабленными или отсоединенными шлангами двигателя.

Эти шланги подают топливно-воздушную смесь, охлаждающую жидкость радиатора, вакуум и т. д., и их отказ означает, что двигатель не соответствует этим важнейшим требованиям.

Это может привести к вибрациям на холостом ходу и на рабочих скоростях.

Повторное подсоединение ослабленных шлангов или замена поврежденных может решить эту проблему.


Как выполнить временный ремонт верхнего шланга радиатора?

Неправильная регулировка подачи топлива

Если система впуска топлива неправильно отрегулирована и откалибрована, она может создавать вибрации.

Это может произойти даже при работе двигателя на холостом ходу из-за того, что двигатель не получает правильную топливно-воздушную смесь из-за неправильных регулировок.

Регулировка оборотов холостого хода карбюратора и очистка системы впуска топлива могут решить эту проблему.


Как ухаживать за автомобилем: топливные форсунки

Поврежденные опоры двигателя

Любое повреждение опор двигателя может вызвать вибрацию и тряску двигателя на холостом ходу или при остановке.

Этот компонент поддерживает двигатель в своем отсеке и поглощает вибрации двигателя и дорожные толчки.

Если опоры двигателя вызывают вибрации, замените их в профессиональной автомастерской.



Подробнее:

РАЗНИЦА МЕЖДУ КОЛЕНЧАТЫМ И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫМ ВАЛАМИ

Датчики вибрации, обзоры и балансировка

О чем вы думаете, когда летите домой на высоте 30 000 футов и только что подали напитки?

Наши инженеры думают о ряби на стекле.Эта пульсация сигнализирует о вибрации и указывает на то, что двигателю может потребоваться балансировка.

Анализатор/система балансировки вибрации турбин серии PBS-4100+ компании MTII был разработан для обеспечения максимально эффективной работы турбинных двигателей. Чрезмерная вибрация вредна по целому ряду причин:

  • энергия, предназначенная для полезного производства, вместо этого расходуется на вибрацию
  • вибрация проявляется как акустическая энергия (шум), снова тратя полезную энергию
  • чрезмерная вибрация сократит срок службы самого газотурбинного двигателя

Прямое механическое воздействие вибрации повреждает конструкции и подшипники внутри двигателя.Акустическая связь еще больше сокращает срок службы двигателя и планера.

PBS-4100+ состоит из двух разных моделей. Облегченная система (PBS-4100+) для использования на земле с установленным двигателем и версия с испытательной камерой (PBS-4100R+), предназначенная для использования на производстве или при капитальном ремонте. Принцип работы обеих систем идентичен.

Современный газотурбинный двигатель обычно содержит 2-3 концентрических вала с компрессорами, вентиляторами и турбинами.Эти валы часто называют «золотниками». В большинстве случаев каждая катушка имеет аэродинамическое соединение; это означает, что каждая шпуля вращается со скоростью, которая зависит от скорости ее собрата. Следовательно, каждая катушка содержит датчик скорости или «тахометр», так что скорость вращения и угол поворота катушки могут быть известны. Кроме того, датчики вибрации прикреплены к одному или нескольким местам на корпусе двигателя, измеряя величину физического сотрясения. Следовательно, скорость и вибрация могут быть измерены на двигателе во время его работы.

Стратегия PBS-4100+ заключается в сопоставлении величины вибрации с конкретными движущимися частями двигателя. Таким образом, различное содержание вибрации «сопоставляется» с каждой из соответствующих катушек. Общая вибрация двигателя может рассматриваться как сумма вкладов вибрации каждой движущейся части внутри двигателя. Становится критически важным сопоставить заданное вращение с каждой из соответствующих движущихся частей внутри двигателя, поскольку тогда можно установить и исправить источник вибрации.

PBS-4100+ использует серию встроенных дигитайзеров для измерения величины вибрации и скорости вращения каждой катушки. Усовершенствованная логика интегрирована для оценки положения каждой катушки двигателя на 12 часов, чтобы понять, где на катушке может быть расположен дисбаланс. Вибрация соотносится с катушками с помощью ряда настраиваемых «фильтров отслеживания». «Фильтр слежения» представляет собой серию специализированных компьютерных алгоритмов, которые измеряют скорость вращения данной катушки, а затем фильтруют содержимое вибрации за пределами узкого интересующего диапазона.Интересующая узкая полоса представляет собой характерную частоту вибрации вокруг скорости вращения каждой катушки.

Используя фильтр слежения для каждой скорости, вклад вибрации каждого золотника отделяется. Поскольку вибрация изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя, измерения имеют «тренд».

Исследование вибрации

При испытании двигателя оператор проводит исследование вибрации газотурбинного двигателя. Опрос представляет собой медленное циклическое изменение оборотов двигателя от холостого хода до максимума, а затем снова до холостого хода.Когда это происходит, PBS-4100+ будет измерять вклад вибрации от каждого из золотников и отображать свои результаты на серии графиков (в первую очередь, на графике «скорость в зависимости от вибрации». Кроме того, также отображается общая вибрация.

При превышении предварительно установленных пределов вибрации оператор получает предупреждение. По завершении исследования вибрации профиль вибрации обобщается для сравнения с рекомендациями OEM. Если вибрация любой данной катушки превышает допустимый предел, можно добавить смещенные грузы, чтобы сбалансировать катушку, подобно тому, как автомеханик добавляет свинцовые грузы на несбалансированную шину.

Поскольку величина вибрации и угловое положение известны на золотнике; решение может быть рассчитано с помощью различных методов с использованием высокоразвитых алгоритмов PBS-4100+. Такое решение позволит добавить один или несколько точно определенных грузов в определенные места/угловые положения на катушке.

Элегантность серии PBS-4100+ заключается в сокрытии науки за простым пользовательским интерфейсом. Конечного пользователя просят указать тип двигателя и любую информацию о прослеживаемости (идентификационный номер и т. д.).Затем PBS-4100+ извлекает рабочие характеристики и настройки двигателя и предоставляет оператору рекомендации по выполнению исследования вибрации двигателя. Впоследствии отчеты предоставляются оператору вместе с балансовым решением по мере необходимости.

Теперь с точно настроенным двигателем, расслабьтесь и наслаждайтесь полетом. Ваши наземные бригады помогут вам с PBS4100+ от MTII.

границ | Мониторинг вибрации газотурбинных двигателей: подходы машинного обучения и их проблемы

Введение

Измерения вибрации обычно считаются звуковым индикатором общего состояния работоспособности машины (глобальный мониторинг).Общий принцип использования данных о вибрации заключается в том, что когда неисправности начинают развиваться, динамика системы изменяется, что приводит к другим образцам вибрации, отличным от тех, которые наблюдаются в исправном состоянии контролируемой системы. В последние годы производители газотурбинных двигателей обратили внимание на повышение надежности и эксплуатационной готовности своего парка, используя подходы к мониторингу состояния на основе данных о вибрации (King et al., 2009). Эти методы, как правило, предпочтительнее для стратегий онлайн-мониторинга по сравнению с подходом к моделированию, основанному на физике, когда разрабатывается общая теоретическая модель и в которой ее разработка связана с несколькими предположениями.В случае подходов к мониторингу состояния на основе данных можно построить модель на основе данных двигателя, чтобы можно было зафиксировать присущие линейные и нелинейные зависимости, в зависимости от метода, характерные для отслеживаемой системы. По этой причине производители двигателей видят необходимость реализации таких подходов при проходных испытаниях, где необходимо выявить возможные дефекты на ранней стадии, до того, как произойдет полный отказ компонентов.

Из-за сложных процессов, происходящих в газотурбинном двигателе, а также из-за того, что виды отказов таких систем редко наблюдаются на практике, для разработки модели, управляемой данными, обычно используется парадигма обнаружения новшеств (Тарасенко и др., 2009), так как в этом случае для обучения нужны только данные, поступающие из работоспособного состояния системы. С другой стороны, обычные подходы к многоклассовой классификации не так просты в реализации, поскольку невозможно получить данные и/или понимание (метки) по всем классам отказов. Основная концепция метода обнаружения новизны описана Pimentel et al. (2014): обучающие данные из одного класса используются для построения управляемой данными модели, описывающей распределение, к которому они принадлежат.Данные, не принадлежащие к этому классу, являются новыми/выбросами. В контексте газотурбинного двигателя разработана модель «нормального» состояния двигателя (класс 𝒩), поскольку данные доступны только из этого класса. Затем эта модель используется для определения того, классифицируются ли новые невидимые точки данных как нормальные или «новые» (класс 𝒜), путем сравнения их с распределением, полученным из данных класса 𝒩. Такая модель должна быть достаточно чувствительной, чтобы идентифицировать потенциальные предвестники локализованной неисправности компонента на самой ранней стадии, которая может привести к полному отказу двигателя.Затраты на стратегию непрерывного обслуживания (т. е. вывод оборудования из эксплуатации после отказа для замены) исключительно высоки, но, что наиболее важно, требования безопасности имеют решающее значение, и поэтому в таких системах требуются надежные механизмы сигнализации.

Подходы к обнаружению новинок используют машинное обучение и статистику. В этом исследовании мы будем использовать непараметрический подход, специфичный для отслеживаемого двигателя и опирающийся исключительно на данные для разработки модели. Область обнаружения новшеств составляет большую часть дисциплины машинного обучения, поэтому здесь будет упомянуто лишь несколько примеров литературы, посвященной применению мониторинга состояния двигателя с использованием машинного обучения.Некоторые из первых работ в этой области стали возможными благодаря сотрудничеству между Оксфордским университетом и Rolls Royce (Hayton et al., 2000). Авторы в этой статье использовали данные о вибрациях для обучения одноклассовой машины опорных векторов (OCSVM). Так называемые отслеживаемые порядки (определяемые как амплитуды вибрации, сосредоточенные на основной частоте вращения вала двигателя и ее гармониках) использовались в качестве обучающих признаков для OCSVM. OCSVM также был реализован для обнаружения надвигающейся нестабильности сгорания в промышленных системах сгорания с использованием измерений давления сгорания и высокоскоростных изображений сгорания в качестве входных обучающих данных (Clifton et al., 2007). Этот метод также был расширен Clifton et al. (2014), чтобы откалибровать оценки новизны OCSVM в условные вероятности.

Выбор функции ядра, используемой в OCSVM, существенно влияет на точность его классификации. Поскольку ядро ​​определяет сходство между двумя точками, его выбор в основном зависит от данных. Однако ширина ядра является более важным фактором, чем выбор конкретной функции ядра, поскольку ее можно выбрать таким образом, чтобы обеспечить наилучшее описание данных (Scholkopf and Smola, 2001).Хотя методы ядра считаются хорошим способом внедрения предметно-ориентированных знаний в такой алгоритм, как OCSVM, выбор функции ядра и настройка ее параметров не так просты. В этом исследовании авторы используют относительно простой подход для определения как параметра функции ядра, так и параметра штрафа за оптимизацию для OCSVM. Параметр функции ядра, который был изменен, представляет собой ширину ядра радиальной базисной функции (RBF) γ вместе с параметром штрафа за оптимизацию ν.В общем, γ управляет сложностью описания обучающих примеров, а ν определяет верхнюю границу доли точек обучающих данных, которые находятся за пределами границы, определенной для данных класса 𝒩. Используя эти два параметра, можно найти компромисс между хорошей способностью к обобщению модели и хорошим описанием данных (набор данных для обучения) для получения точных и надежных прогнозов.

Новая схема обнаружения, представленная в следующих разделах, была разработана для газотурбинного двигателя, работающего на ряде альтернативных видов топлива с различным соотношением воздух-топливо.Этот двигатель используется для изучения влияния таких рабочих параметров на его характеристики (например, выбросы выхлопных газов), и поэтому важно обеспечить раннее обнаружение потенциальных неисправностей, которые могут возникнуть во время этих испытаний. Поскольку мы применяем обнаружение новизны на глобальной системной основе, для мониторинга необходимо использовать весь частотный спектр вибрации, а не определенные полосы частот, соответствующие компонентам двигателя. Как будет показано далее, в любой области спектра можно ожидать больших амплитуд колебаний.

Экспериментальная установка и описание данных

Экспериментальные данные, используемые в этой работе, были взяты из более крупного проекта, целью которого было охарактеризовать различные альтернативные виды топлива с точки зрения производительности двигателя, например, расход топлива и выбросы выхлопных газов. Альтернативные виды топлива, состоящие из обычного топлива на основе керосина Jet-A1 и биотоплива для реактивных двигателей, показали многообещающие результаты с точки зрения снижения выбросов парниковых газов и других показателей эффективности. В нескольких исследовательских программах довольно широко изучались альтернативные виды топлива для авиации, как описано в Blakey et al.(2011). На установке, которая использовалась для испытаний различных альтернативных видов топлива при различных соотношениях воздуха и топлива в двигателе, находится Honeywell GTCP85-129, который является вспомогательной силовой установкой типа турбовального газотурбинного двигателя. Таким образом, принцип работы этого двигателя соответствует типичному циклу Брайтона. Как видно из принципиальной схемы двигателя на рисунке 1, двигатель всасывает окружающий воздух из впускного отверстия (1 атм) через центробежный компрессор С1, где он повышает свое давление за счет ускорения жидкости и пропускания ее через расширяющуюся секцию.Давление жидкости дополнительно увеличивается во втором центробежном компрессоре C2, после чего смешивается с топливом в камере сгорания (CC) и воспламеняется для добавления энергии в систему (в виде тепла) при постоянном давлении. Газы с высокой температурой и давлением расширяются через турбину, которая приводит в действие два компрессора, генератор G мощностью 32 кВт, который обеспечивает электропитание самолета, и вспомогательное оборудование двигателя (EA), например, топливные насосы, через редуктор.

Рисунок 1 .Принципиальная схема газотурбинного двигателя экспериментальной установки с указанием характерных особенностей.

Выпускной клапан (BV) двигателя позволяет отводить высокотемпературный сжатый воздух (~232°C при абсолютном давлении 338 кПа) в кабину самолета и обеспечивать пневматическую мощность для запуска основных двигателей. Это позволяет тестировать двигатель в различных режимах работы, так как массовый расход воздуха в топливе, который поступает в CC, может быть изменен с помощью положения BV. При открытии БВ произойдет снижение частоты вращения турбины, если не будет подпитки топлива для компенсации потерянной работы.Потери энергии возникают из-за уменьшения работы, совершаемой w c 2 рабочей жидкости двигателя при прохождении ею второй ступени сжатия. Количество потерянной работы пропорциональна извлеченной массе воздушного воздуха м кровотечение и может быть выражена как W C 2 = м кровотечение C P DT , с c p представляет теплоемкость рабочего тела и dT перепад температур на второй ступени сжатия.Так как частота вращения вала должна оставаться постоянной на уровне 4356 ± 10,5 рад/с, то регулятор расхода топлива добивается этого за счет регулирования давления в топливопроводе, впрыскивая разномассовый расход топлива в КС.

Увеличение массового расхода топлива, поступающего в ВЦ для поддержания постоянной частоты вращения вала без последующего увеличения массового расхода воздуха, приводит к повышению температуры отработавших газов, что видно из таблицы 1. Это можно объяснить тем, что при При недостатке кислорода, необходимого для полного сгорания поступающего распыляемого топлива, большее количество капель топлива уносится дальше по потоку от КС, пока они в конечном итоге не сгорят.Это постепенное сжигание топлива вдоль секции сгорания вызывает дальнейшее распространение связанного с ним пламени в сторону зоны разбавления. Следовательно, имеет место недостаточное охлаждение газового потока, что приводит к повышению температуры на выходе из камеры сгорания и, в свою очередь, к температуре отработавших газов. Это также подразумевает наличие верхнего и нижнего пределов температуры выхлопных газов, которые контролируются и контролируются электронным регулятором температуры.

Таблица 1 . Усредненные параметры работы двигателя для трех режимов работы на топливе Джет-А1.

Рассмотрены три режима работы путем изменения БВ на три положения. Эти режимы характерны для вспомогательной силовой установки и соответствуют определенной нагрузке на турбину и соотношению воздух-топливо. Таким образом, нагрузка на турбину зависит исключительно от нагрузки на отбор, в то время как нагрузка на валу (количество работы, необходимое для привода генератора и ЭП) поддерживается постоянной во всех трех режимах работы. При использовании обычного керосина для реактивных двигателей Jet-A1 средние значения основных параметров двигателя изменяются на трех режимах работы, как показано в таблице 1.Что касается режима 1, двигатель BV полностью закрыт; без дополнительной нагрузки на турбину, а режим 2 является режимом средней мощности и используется при выключенных основных двигателях и необходимости работы гидросистем самолета. В режиме 3 БВ двигателя полностью открыт, что соответствует максимальному уровню нагрузки на турбину и температуре выхлопных газов. Этот режим работы выбирается, когда для запуска основных двигателей самолета требуется пневматическая энергия, путем подачи достаточного количества воздуха под высоким давлением для вращения лопаток турбины до тех пор, пока не будет достигнута автономная работа двигателя.

На опорную конструкцию двигателя был помещен пьезоэлектрический акселерометр с чувствительностью 10 мВ/г, частота дискретизации 2 кГц ( f с = 2 кГц). Продолжительность каждого теста составляла 110 с. Рассматриваемые виды топлива представляют собой смеси Jet-A1 и биотоплива для реактивных двигателей [гидропереработанные сложные эфиры и жирные кислоты (HEFA)]. Удельная плотность энергии HEFA составляет 44 МДж/кг, и, таким образом, он может выделять такое же количество энергии на заданное количество топлива, что и Jet-A1. Массовые доли биореактивного топлива, смешанного с Jet-A1 в данном исследовании, составляют: 0, 2, 10, 15, 25, 30, 50, 75, 85, 95 и 100%.Для сравнения также рассматривались дополнительные смеси топлив: 50% сжиженного природного газа (СПГ) + 50% Jet-A1, 100% СПГ и 11% толуола + 89% растворителя Banner.

На рисунках 2 и 3 показаны примеры нормированных ускорений во временной и частотной областях соответственно. Нормализация выполнялась путем деления каждой амплитуды ускорения во временной и частотной областях на соответствующее максимальное значение, т. е. нормализованную единицу, так что все амплитуды, соответствующие разным наборам данных, варьировались в пределах одного и того же диапазона [0, 1].Во временной области показано, что существуют определенные условия работы двигателя, например, 85% Jet-A1 + 15% HEFA, при которых вибрационные реакции двигателя, работающего в установившемся режиме, демонстрируют сильные нестационарные тенденции. В то время как для таких условий, как 50% Jet-A1 + 50% HEFA, вибрационные отклики содержат периодические характеристики, что более четко видно на графиках в частотной области. Обратите внимание, что фактическое зарегистрированное время разгона для каждого состояния двигателя составляло 110 с, но для ясности на графиках показаны только 2 с.На рисунке 3 показано, что при условии 85% Jet-A1 + 15% HEFA двигатель испытывает самый высокий уровень общей амплитуды по всему спектру в режимах 1 и 3. В то время как для режима 2 двигатель работает в условиях 50% Jet-A1 + 50% HEFA демонстрирует самые высокие уровни вибрации во всем диапазоне частот. Вышеизложенное демонстрирует, что изменение соотношения воздух-топливо изменяет статистические свойства наборов данных и, следовательно, характеристику двигателя в частотной области для различных топливных смесей.Для режимов 1 и 3 при условии 50 % Jet-A1 + 50 % HEFA присутствует сильная частотная составляющая на уровне 100 Гц. Сильная периодичность также присутствует для 100% СПГ с той же частотой. Поэтому, глядя на данные, мы можем выделить две основные группы, т. е. те, которые содержат некоторые сильные периодические закономерности, и те, которые не разделяют эту характеристику и в этом случае могут быть нестационарными, если соответствующая оценка их статистики во временной области подтверждает тот.

Рисунок 2 .Нормализованные графики вибрации двигателя во временной области на четырех различных топливных смесях при самом высоком испытанном соотношении воздух-топливо.

Рисунок 3 . Графики нормализованной спектральной плотности мощности вибрации двигателя на пяти различных смесях топлива от самого низкого (режим 1) до самого высокого (режим 3) соотношения воздух-топливо.

Трудно дать теоретическое объяснение физического контекста полученных вибрационных откликов без достоверной физической модели, которая может предсказать вибрационный отклик двигателя как выход системы, в которой, помимо динамического контекста, сложные термохимические, происходят и другие физические процессы.В то же время природа проблемы моделирования/мониторинга, если подходить к ней с точки зрения физики, предполагает, что проверка модели будет серьезной проблемой. Выбор стратегии, основанной на данных, решает эту проблему, поскольку исследуемая система (работающий двигатель) рассматривается как черный ящик.

Методы анализа данных

Как уже упоминалось в разделе «ВВЕДЕНИЕ», это исследование следует структуре машинного обучения для мониторинга состояния двигателей с использованием данных о вибрации.Это означает, что для разработки методологии, которую можно использовать для обнаружения новых моделей двигателей на основе данных о вибрации, необходимо предпринять три последовательных шага после этапа сбора данных. Это, а именно, предварительная обработка данных, выделение признаков и разработка обучающей модели нормального поведения двигателя (Тарасенко и др., 2009).

Предварительная обработка необработанных данных вибрации

Чтобы улучшить способность схемы обнаружения новизны определять, принадлежит ли точка данных к классу 𝒩 или 𝒜, при удалении абсолютных значений перед извлечением признаков был применен метод предварительной обработки.Как было показано в Clifton et al. (2006), этот шаг имеет большое значение для системы обнаружения новизны, поскольку он позволяет лучше различать два разных класса. Масштабирование и нормализация также важны для большинства систем мониторинга состояния для устранения любых нежелательных экологических или эксплуатационных эффектов в анализируемых данных (He et al., 2009). В качестве метода предварительной обработки он рассматривается для повышения производительности одноклассовых классификаторов (Juszczak et al., 2002): при работе с алгоритмами машинного обучения очень полезно масштабировать анализируемые данные, поскольку диапазоны признаков с большими абсолютными значениями будут иметь тенденцию доминировать над диапазонами с меньшими диапазонами значений (Hsu et al., 2016). В этом исследовании цель состоит в том, чтобы увеличить разницу в амплитуде вибрации для классов 𝒩 и 𝒜, и, следовательно, данные выбраны для масштабирования в различных тестируемых условиях (а не во времени).

первым,

D -Dimence Matrix x = { 1 x N } Класс 𝒩 был построен.Индекс i = 1, …, N используется для обозначения различных условий, которые были включены в эту матрицу, т. е. различных топливных смесей на трех режимах работы. Отдельная матрица Z = { Z 1 , …, Z L } Содержащие данные с обоих классов (25% состояний двигателя от класса 𝒜), тоже построили. Эта предварительная маркировка двух классов была выполнена путем сборки матрицы со всеми необработанными данными (до предварительной обработки) и уменьшения ее размеров до 2 с использованием анализа основных компонентов (PCA) для ее визуализации.Наблюдаемым точкам данных в двумерном пространстве PCA, которые находились далеко от остальных данных, присваивалась метка класса 𝒜, а всем остальным — метка класса 𝒩. Например, условию 85% Jet-A1 + 15% HEFA в режиме 1 была присвоена прежняя метка.

Масштабированная версия матрицы X была получена следующим образом:

χi=xi−x¯∕σx, (1)

, где вектор среднего определяется как x¯=1N∑Ni=1 xi, а вектор дисперсии – как σx=1N∑Ni=1 (xi−x¯)2.Теперь масштабированная версия матрицы Z с индексом, обозначающим различные условия в матрице j = 1, …, L , содержащая данные обоих классов, была получена следующим образом:

ζj=zj−x¯∕σx. (2)

Извлечение признаков из предварительно обработанных необработанных данных о вибрации

Процесс выделения признаков следует за этапом предварительной обработки данных. Для этой цели выбрано вейвлет-пакетное преобразование (WPT). Все коэффициенты преобразований временной шкалы используются в качестве входных данных для алгоритма, который подходит для линейного или нелинейного уменьшения размерности, анализа основных компонентов ядра (KPCA).Такая процедура преобразования данных с использованием базисов вейвлетов и проекции на набор осей меньшей размерности выгодна в случаях, когда нет знаний о характерных частотах контролируемой механической системы.

Вейвлет-коэффициенты

Целью этого этапа является получение набора отличительных признаков из предварительно обработанных необработанных данных о вибрации, чтобы затем модель обучения могла легко разделить два класса состояний двигателя.Ранее на рисунке 3 было показано, что существует определенная степень несходства между состояниями двигателя в отношении их амплитуд в частотном спектре. Следовательно, для извлечения из данных информации как во временной, так и в частотной области необходимо использовать частотно-временные методы. Вейвлет-преобразование позволяет включать временную информацию для частотных компонентов. Таким образом, нестационарные события можно анализировать с помощью вейвлет-преобразования. Ожидается, что данные могут быть описаны более эффективно, чем с помощью методов на основе Фурье, где любые нестационарные области стохастического сигнала не локализованы во времени.Выбор частотно-временного подхода, такого как вейвлет-преобразование, может быть лучшим вариантом для типа данных, обрабатываемых в этом исследовании. Самый простой метод частотно-временного анализа — кратковременное преобразование Фурье — не будет оптимальным вариантом, поскольку размер окна фиксирован. Следовательно, существуют ограничения разрешения, определяемые принципом неопределенности, которые могут затруднить анализ потенциально нестационарных частей сигнала.

Вейвлет-преобразование решает проблему фиксированного размера окна, используя короткие окна для анализа высокочастотных компонентов (хорошая временная локализация) и большие окна для низкочастотных компонентов (хорошая частотная локализация).Пример вейвлет-преобразования, применяемого для приложений мониторинга состояния, был представлен в Fan and Zuo (2006). Для мониторинга приложений существует несколько других частотных методов, например, эмпирическая модовая декомпозиция, представленная в Antoniadou et al. (2015), который может предложить те же преимущества, что и вейвлет-преобразование. Однако последний метод выбран в этой работе, потому что он очень прост в реализации и является проверенной и математически хорошо обоснованной концепцией. Вейвлет-преобразование изначально было разработано для построения карты параметров расширения и перемещения.Расширение представляет масштабы с ≈ 1/частота, а смещение τ относится к операции сдвига во времени. Рассмотрим состояние n -го двигателя χ n ( t ), где t = {0, …, 110} с. Соответствующие вейвлет-коэффициенты можно рассчитать следующим образом:

c(s,τ)=∫χn(t)ψs,τ(t)dt. (3)

Функция ψ s представляет собой семейство высокочастотных маловременных и низкочастотных больших временных функций прототипа функции ψ.В математических терминах это определяется следующим образом:

ψs,τ(t)=1|s|ψt−τs,s>0, (4)

при с < 1 функция-прототип имеет меньшую продолжительность во времени, а при с > 1 функция-прототип становится больше по времени, что соответствует высокочастотным и низкочастотным характеристикам соответственно.

В Mallat (1999) дискретная версия уравнения. 3, а именно дискретное вейвлет-преобразование (ДВП), было разработано как эффективная альтернатива непрерывному вейвлет-преобразованию.В частности, было доказано, что при использовании масштаба j и переноса k , принимающих только значения степени двойки вместо промежуточных, можно получить удовлетворительное частотно-временное разрешение. Это называется двоичной сеткой вейвлет-коэффициентов, а функция, представленная в уравнении 4, становится набором ортогональных вейвлет-функций:

ψj,k(t)=2j∕2ψ2jt−k, (5)

, так что избыточность устраняется с помощью этого набора ортогональных основ вейвлета, как более подробно описано в Farrar and Worden (2012).

На практике коэффициенты ДВП получаются путем свертки χ n ( t ) с набором полуполосных (содержащих половину частотного содержания сигнала) фильтров нижних и верхних частот (Маллат, 1989). Это дает соответствующие поддиапазоны низких и высоких частот сигнала. Затем низкочастотный поддиапазон подвергается дальнейшему разложению по той же схеме после прореживания его на 2 (половина отсчетов может быть исключена по критерию Найквиста), в то время как высокочастотный поддиапазон далее не анализируется.Сигнал после первого уровня декомпозиции будет иметь частотное разрешение в два раза больше, чем исходный сигнал, так как он имеет вдвое меньше точек. Эта итеративная процедура известна как двухканальное поддиапазонное кодирование (Mallat, 1999) и обеспечивает эффективный способ вычисления вейвлет-коэффициентов с использованием сопряженных квадратурных зеркальных фильтров. Из-за плохого частотного разрешения DWT на высоких частотах для преобразования признаков был выбран WPT. Разница между DWT и WPT заключается в том, что последний дополнительно разлагает высокочастотный поддиапазон.Принципиальная схема БПЭ до 2-х уровней разложения показана на рисунке 4. Сначала сигнал χ n ( t ) свернут с полуполосным фильтром нижних частот h ( k ) и фильтр верхних частот г ( к ). Это дает вектор вейвлет-коэффициентов c 1,1 , который фиксирует низкочастотное содержимое [0, f s /4] Гц, и вектор вейвлет-коэффициентов c 9 ,1 , который фиксирует высокочастотный контент ( f s /4, f s /2) Гц.После J уровней разложения Коэффициенты из выхода каждого фильтра собраны на матрице C N , соответствующие N -м Условие двигателя χ N . Обратите внимание, что каждый коэффициент имеет половину числа выборок как χ n ( t ) на первом уровне разложения. В данном исследовании в качестве промежуточного значения рассматривались четыре уровня разложения.Вышеуказанный процесс повторял для остальных N — 1 Условия двигателя, чтобы получить матрицу коэффициентов C = { C 1 , …, C N }.

Рисунок 4 . Схематическая диаграмма пакетного преобразования вейвлета до уровня разложения 2. На каждом уровне частотный спектр разбивается на 2 j поддиапазонов.

Низкоразмерные элементы

Матрица вейвлет-коэффициентов C представляет собой D -мерную матрицу, т.е.е., он имеет те же размеры, что и исходный набор данных. Следовательно, признаки более низкой размерности необходимы для предотвращения переобучения, связанного с более высокими размерностями признаков. В этом исследовании PCA первоначально использовался для целей визуализации, например, для наблюдения за возможными кластерами точек данных для матрицы X . Его нелинейный эквивалент, KPCA, используется для уменьшения размерности, чтобы можно было зафиксировать нелинейные отношения между функциями.

Анализ главных компонент — это метод, который можно использовать для получения нового набора ортогональных осей, показывающих наибольшую дисперсию данных.Следовательно, C было спроецировано на 2 ортогональные оси от его исходного размера D . В PCA, собственные значения λ q u u K K K S S C C получены путем решения следующего собственного значения проблема:

где k = 1, …, D . Собственный вектор u 1 , соответствующий наибольшему собственному значению λ 1 , является первой главной компонентой, и так далее.Двумерное представление C , то есть Y (матрица N × k ), может быть вычислено посредством линейной проекции с использованием первых двух собственных векторов:

В Schölkopf et al. (1998) был введен KPCA. Этот метод является обобщенной версией PCA, поскольку скалярные произведения ковариационной матрицы S C заменяются функцией ядра. В KPCA отображение ϕ двух точек данных, т.е.g., N -й и м -й вейвлет-коэффициент вектора C N и и C C M , соответственно, получают с функцией ядра RBF следующим образом :

k(cn,cm)=ecn−cm22σKPCA2. (8)

Используя приведенное выше отображение, стандартный PCA может быть выполнен в этом новом пространстве признаков ℱ, которое неявно соответствует нелинейному главному компоненту в исходном пространстве. Следовательно, скалярные произведения ковариационной матрицы заменяются ядром RBF следующим образом:

Sϕ=1∕N∑Ni ϕciTϕci.(9)

Однако приведенную выше матрицу нельзя использовать напрямую для решения задачи на собственные значения, как в уравнении. 6, из-за его большого размера. Следовательно, после некоторых алгебраических манипуляций вместо ковариата можно вычислить собственные значения ℓ d и собственные векторы ud для матрицы ядра 𝒦 (размером N × N ) ℱ × ℱ). Поэтому в KPCA вместо этого требуется найти решение следующей проблемы собственных значений:

, где d = {1, …, N }, так как ℱ > N , количество ненулевых собственных значений не может превышать количество условий работы двигателя N (Bishop, 2006).Используя собственные векторы матрицы ядра, можно получить новые проекции Y=y1,…,yN отображаемых точек данных вейвлет-коэффициентов ϕ( c i ) на нелинейную поверхность размерности d , которая может варьироваться от 1 до N .

Модель обучения для обнаружения новинок

Машины опорных векторов в качестве инструмента для классификации предлагают гибкость искусственной нейронной сети, преодолевая ее подводные камни.Использование функции ядра для расширения исходного входного пространства в многомерное пространство для поиска гиперплоскости линейного решения тесно связано с добавлением дополнительных слоев в искусственную нейронную сеть. Следовательно, алгоритм можно адаптировать для лучшего соответствия характеристикам наших данных таким образом, чтобы повысить точность прогнозирования. Учитывая, что OCSVM формирует задачу квадратичной оптимизации, она гарантирует нахождение оптимального решения в том месте, где должна располагаться гиперплоскость линейного решения (Schölkopf et al., 2001; Шоу-Тейлор и Кристианини, 2004 г.). С другой стороны, можно получить локальный оптимум как решение задачи нахождения среднеквадратичной ошибки в искусственной нейронной сети с использованием алгоритма градиентного спуска.

В качестве обучающих данных используем матрицу, полученную из KPCA, т. е. 𝒴 . Принимая во внимание, что низкоразмерные представления данных тестирования (из матрицы Z ) получаются путем выполнения того же преобразования признаков, выбора и т. д.Методология OCSVM позволяет использовать функцию ядра RBF, которая отображает точки данных в 𝒴 аналогично тому, как это делается в KPCA. Однако формулировка в наборе инструментов LIBSVM (Chang and Lin, 2011) немного отличается для ядра RBF. Учитывая две точки данных yn и ym, ядро ​​RBF, реализованное в OCSVM, определяется следующим образом:

k(yn,ym)=e−γyn−ym2. (11)

После отображения обучающих данных через ядро ​​RBF источник в этом новом пространстве признаков рассматривается как единственный член данных класса 𝒜.Затем определяется гиперплоскость, чтобы сопоставленные обучающие данные были отделены от источника с максимальным запасом. Гиперплоскость в отображенном пространстве признаков расположена в точке ϕ(yi)−ρ=0, где ρ — переменная общего поля. Чтобы отделить все сопоставленные точки данных от начала координат, необходимо решить следующую квадратичную программу:

minw,ρ,ξ 0,5wTw+1υN∑iξi−ρпри условии (wϕ (yi))≥ρ−ξi, i=1,…,N, ξi≥0, (12)

, где w — вектор нормали к гиперплоскости, а ξ называются резервными переменными и используются для количественной оценки ошибки неправильной классификации каждой точки данных отдельно в соответствии с расстоянием от соответствующей границы.Значение ν, о котором упоминалось ранее, отвечает за штраф за неправильную классификацию и ограничено ν ∈ (0, 1]. Решение, которое определяет, принадлежит ли невидимая точка данных y∗, т. е. из матрицы Z , к одному из два класса условий двигателя могут быть созданы с помощью следующей функции:

gy∗=signwϕy∗−ρ. (13)

Для точки данных класса 𝒜 gy∗>0, иначе gy∗≤0. Обратите внимание, что по практическим причинам проблема оптимизации в уравнении. 12 решается введением множителей Лагранжа.Одна из основных причин этого заключается в том, что это позволяет записывать оптимизацию в терминах скалярных произведений. Это приводит к «уловке с ядром», которая позволяет обобщить проблему на нелинейный случай с помощью подходящих функций ядра, таких как ядро ​​RBF, которое используется в этом исследовании.

Результаты и обсуждение

В этой работе ядро ​​RBF использовалось для сопоставления точек данных OCSVM с бесконечномерным пространством признаков, где может быть достигнуто линейное разделение двух классов.Применив OCSVM к нашей проблеме, мы получили широкий спектр формулировок функций ядра. Ядро RBF является одним из самых популярных, поскольку оно подразумевает общие свойства гладкости для набора данных, допущение, которое обычно принимается во многих реальных приложениях, как более подробно обсуждается в Scholkopf and Smola (2001). Ядро RBF имеет два параметра, которые необходимо определить, чтобы адаптировать алгоритм OCSVM к характеристикам сигналов вибрации, ожидаемых в этом исследовании.Эти параметры называются шириной ядра γ и штрафом за оптимизацию ν. Наблюдая изменение точности проверки α ν OCSVM на мелкой сетке значений γ и ν, можно было определить комбинацию этих двух значений, которые максимизируют α ν . Значения γ и ν были выбраны с шагом в степени 2, как это было предложено в практическом исследовании Hsu et al. (2016). Точность проверки была рассчитана с использованием схемы 10-кратной перекрестной проверки для предотвращения переобучения данных.Как более подробно обсуждалось в Bishop (2006), схема перекрестной проверки используется, когда количество обучающих данных невелико. В таких случаях данных недостаточно, чтобы разделить их на обучающие и проверочные наборы данных, чтобы исследовать надежность и точность модели. В нашем исследовании количество условий работы двигателя относительно невелико по сравнению с количеством измерений в матрице признаков. Таким образом, схема перекрестной проверки является возможным решением проблемы недостаточности обучающих данных.Более подробно, в этой схеме данные сначала делятся на 10 подмножеств одинакового размера. Каждое подмножество используется для последовательной проверки эффективности классификации модели (которая была обучена на девяти других подмножествах). Каждая точка данных в наборе данных для обучения вибрации прогнозируется один раз. Следовательно, точность перекрестной проверки представляет собой процент правильных классификаций среди набора данных данных обучения вибрации.

На рисунке 5 мы представляем два примера результатов перекрестной проверки изменения точности на сетке параметров γ и ν.Эти результаты соответствуют точности перекрестной проверки, полученной путем обучения OCSVM с набором данных вейвлет-коэффициентов после «сжатия» с помощью PCA (правый график) и KPCA (левый график). Точность перекрестной проверки оценивалась с помощью ν. в диапазоне 0,001 и 0,8 с шагом 0,002, а γ находится в диапазоне 2 −25 и 2 25 с шагом 2. Выбор этой сетки для ν был сделан на том, что этот параметр ограничен, поскольку он представляет собой верхнюю границу доли обучающих данных, лежащих на неправильной стороне гиперплоскости [подробнее см. Schölkopf et al.(2001)]. В случае γ отсутствовали верхний и нижний пределы, поэтому был выбран относительно более широкий диапазон. В обоих случаях шаги были определены таким образом, чтобы вычислительные затраты были разумными. Как правило, решение о пространстве сетки следовало процедуре проб и ошибок для заданного набора данных о вибрации, чтобы определить подходящие границы и размер шага. Как видно из контурных графиков, поиск по сетке позволяет нам получить высокую точность проверки при выборе подходящей комбинации γ и ν.Для нашего набора данных эту комбинацию можно найти в основном при относительно низких значениях γ. По мере уменьшения значения γ попарные расстояния между точками обучающих данных становятся менее важными. Следовательно, граница решения ОКСВМ становится более ограниченной, а ее форма менее гибкой из-за того, что она будет придавать этим расстояниям меньший вес. Обратите внимание, что примеры на рисунке 5 были получены с d = 100 для 𝒴 и D = 100 для Y (см. Низкоразмерные признаки) с уровнем разложения WPT j = 4 и (только для KPCA) ширина ядра γ KPCA = 1.Очевидно, что при использовании KPCA с ядром RBF можно получить максимальную точность перекрестной проверки около 95 %, в то время как при использовании стандартного PCA точность классификации OCSVM относительно низкая, т. е. около 60 %. Следовательно, есть преимущество использования KPCA по сравнению со стандартным PCA для конкретного набора данных, который используется в этом исследовании. Это ожидается, поскольку KPCA находит нелинейные отношения, существующие между объектами данных.

Рисунок 5 . Изменение точности перекрестной проверки в зависимости от γ и ν для модели одноклассового опорного вектора, основанной на машинном обучении, с использованием функций анализа основных компонентов ядра (слева) и стандартного анализа основных компонентов.

Метод поиска по сетке для нахождения «подходящих» значений для γ и ν дает преимущество, когда другие параметры, например ширина ядра KCPA σ KPCA , не могут быть легко определены. Можно продемонстрировать, что α ν может быть значительно увеличено по сравнению с фиксированным набором значений по умолчанию. Набор инструментов LIBSVM предлагает значения по умолчанию: ν = d −1 и γ = 0,5. На рисунке 6 точность проверки показана для различных значений ширины ядра KPCA σ KPCA и количества главных компонент d для случаев, когда γ и ν были выбраны из поиска по сетке и когда им были присвоены их фиксированные значения по умолчанию. .Из этих двух графиков видно, что параметры OCSVM γ и ν можно «настроить» таким образом, чтобы точность проверки можно было максимизировать, независимо от выбора d и σ KPCA . Это наблюдение иллюстрирует силу методов на основе ядра в целом, поскольку ширина ядра может иметь большое влияние на описание обучающих данных. В большинстве случаев выбор этого параметра необходим только для получения подходящей адаптации наших алгоритмов (Shawe-Taylor and Cristianini, 2004).Как видно, выбирая каждый раз разные комбинации ν и γ (согласно процедуре поиска по сетке), максимально достижимая точность проверки всегда близка к 100%. Это значительное улучшение по сравнению с соответствующей точностью, которую можно получить, используя фиксированный набор значений. Более того, это демонстрирует, что «настроить» машину опорных векторов не так уж и сложно, поскольку нужно найти всего два параметра, и это можно сделать с помощью процедуры поиска по сетке. Напротив, искусственная нейронная сеть требует, чтобы ее архитектура, скорость обучения градиентного спуска и другие параметры были заданы заранее, что значительно усложняет задачу «настройки» алгоритма.Тем не менее, самым сильным моментом машины опорных векторов является ее способность получать глобальное оптимальное решение для любого выбранного значения γ и ν, которое мы указали, так что его способность к обобщению всегда максимальна.

Рисунок 6 . Изменение точности перекрестной проверки для различных d и σ KPCA для выбранных (слева) и фиксированных (справа) значений γ и ν.

Как было показано ранее на рисунке 5, выбранное значение γ (из поиска по сетке) было очень маленьким.Это верно для каждого рассмотренного случая, например, для разных значений d . По этой причине можно сказать, что алгоритм лучше обобщается с менее сложной границей решения. Однако «настройка» OCSVM оказывается сложной задачей, поскольку точность прогноза (с использованием набора тестовых данных) ниже ожидаемой, т. е. менее 50%. Большинство ошибок произошло для точек данных, ошибочно принятых за принадлежащие классу 𝒜, тогда как на самом деле они принадлежали классу 𝒩. Вероятные причины неудовлетворительной работы OCSVM на тестовом наборе данных обсуждаются ниже:

• На этапе проверки OCSVM оцениваются только ошибки ошибочного отклонения данных из класса 𝒩.Можно было бы предположить, что причина этой ошибочной классификации могла быть связана с ошибками в расчете параметров γ и ν, оцениваемых при поиске по сетке. Что касается выбора γ и ν, было предпринято несколько попыток решить эту проблему другими способами, отличными от поиска по сетке. Например, в Xiao et al. (2015) авторы представили методы выбора ширины ядра γ OCSVM с помощью того, что они называют «геометрическими» расчетами.

• Из-за характера данных существуют большие различия между состояниями двигателя, а также внутри каждого состояния.Следовательно, сложно разработать модель с использованием данных класса 𝒩, если характеристики каждого условия в одном и том же классе различны. Выбор подходящих обучающих данных является важным фактором для используемых подходов, основанных на данных. В этом случае следует выбирать представление данных в областях с соответствующим временным разрешением, а выбранные алгоритмы распознавания образов потенциально не должны зависеть от обучения, а работать в адаптивной структуре.

Заключение

В этом исследовании мы следовали схеме обнаружения новинок для мониторинга состояния двигателей с использованием передовых методов машинного обучения, выбранных в соответствии с типом анализируемых данных.Это привело к лучшему описанию основных проблем, с которыми можно столкнуться при использовании основанной на данных стратегии мониторинга данных о вибрации двигателя. Схема обнаружения новизны была выбрана вместо подхода классификации из-за отсутствия обучающих данных для различных состояний работы двигателя, которые обычно встречаются в реальных приложениях. Следующие шаги были рассмотрены как основные, оптимальные методы анализа данных. Модель нормальности, основанная на OCSVM, которая была обучена распознавать сценарии нормальных и новых условий работы двигателя, была разработана с использованием данных о двигателе, работающем в условиях, в которых двигатель испытывает низкие амплитуды вибрации.Выбор этого нового метода машинного обучения для обнаружения новинок был обусловлен тем, что задача распознавания образов основана на построении ядра, которое предлагает универсальность, способную поддерживать анализ более сложных данных. В этом случае, согласно анализу, представленному в исследовании, сильное влияние штрафного параметра ν и ширины ядра γ OCSVM может повлиять на точность проверки. Используя поиск по мелкой сетке для выбора параметров ν и γ, можно достичь точности проверки, близкой к 100%, как показано в результатах.Это является значительным преимуществом, когда нет методологии выбора других параметров, таких как количество основных компонентов, используемых в KPCA. Это также подчеркивает одну из сильных сторон методов на основе ядра, а именно их адаптируемость к заданному набору данных. В частности, было доказано, что ядро ​​RBF очень эффективно описывает данные, поступающие от двигателя, за счет выбора подходящего значения ширины ядра γ.

Ограничения подходов к обнаружению новизны в целом и подходов, обсуждаемых в данном исследовании в частности, включают следующие пункты: данные о тренировочной вибрации, которые могут быть получены от двигателей, и ограничения конкретных рассмотренных алгоритмов.Для последнего обсуждался выбор ν и γ, и независимый набор тестовых данных, который включал 25% условий нового поведения двигателя, использовался для расчета точности классификации с использованием выбранных ν и γ из поиска по сетке. Несмотря на то, что результаты проверки были исключительно хорошими, и модель, казалось, не соответствовала данным, поскольку граница решения была гладкой, а количество опорных векторов относительно небольшим, точность классификации с использованием набора тестовых данных была неудовлетворительной.Наибольшие ошибки произошли при неправильном прогнозировании точек данных из исправных условий двигателя как новых. Несколько возможных причин того, почему это может произойти, были упомянуты в предыдущей части исследования.

Чтобы улучшить схему обнаружения новшеств, представленную в этом исследовании, требуется дополнительная работа по надлежащему обучению OCSVM. Например, вместо того, чтобы выбирать ν и γ с помощью поиска по сетке, можно использовать методы, которые вычисляют эти параметры более принципиальным способом с использованием простой геометрии.Кроме того, признаки вейвлет-преобразования, извлеченные из данных, могли привести к большому разбросу точек данных в пространстве признаков из-за высокой изменчивости сигналов от каждого состояния двигателя. Одним из способов решения этой проблемы является изучение нового набора потребностей в функциях, которые могут обеспечить лучшую кластеризацию точек данных из работоспособных условий двигателя, чтобы в пространстве функций можно было сформировать меньшую и более жесткую границу принятия решений. Другим предложением может быть разработка новых алгоритмов машинного обучения, которые не полагаются на качество обучающих данных, а могут скорее адаптивно классифицировать различные состояния/условия работы исследуемого двигателя.

Авторские взносы

IM провел анализ машинного обучения и является первым автором исследования. ИА руководил работой (концепция и проверка). БК способствовал проведению экспериментов и получению анализируемых данных. Все авторы несут ответственность за содержание работы.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить сотрудников Центра низкоуглеродного сжигания при Университете Шеффилда за проведение экспериментов с газотурбинным двигателем и за любезно предоставленные данные о вибрации двигателя, использованные в этом исследовании.

Финансирование

IM — аспирант, финансируемый за счет стипендии факультета машиностроения Шеффилдского университета. Все авторы выражают благодарность за финансирование, полученное от Исследовательского совета по инженерным и физическим наукам (EPSRC) в виде гранта EP/N018427/1.

Список литературы

Антониаду И., Мэнсон Г., Сташевски В. Дж., Барщ Т., Уорден К. (2015). Подход частотно-временного анализа для мониторинга состояния редуктора ветровой турбины при переменных условиях нагрузки. Мех. Syst. Сигнальный процесс. 64, 188–216. doi: 10.1016/j.ymssp.2015.03.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бишоп, К. (2006). Распознавание образов и машинное обучение (информатика и статистика) .Нью-Йорк: Спрингер.

Google Scholar

Блейки, С., Рай, Л., и Уилсон, В. (2011). Альтернативные авиационные газотурбинные топлива: обзор. Проц. Комбус. Inst. 33, 2863–2885. doi:10.1016/j.proci.2010.09.011

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чанг, К., и Лин, К. (2011). LIBSVM: библиотека для машин опорных векторов. ACM Trans. Intell. Syst. Technol. 2, 1–27. дои: 10.1145/1961189.1961199

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Клифтон, Д.А., Баннистер П.Р. и Тарасенко Л. (2006). «Применение интуитивной метрики новизны для мониторинга состояния реактивного двигателя», в Advances in Applied Artificial Intelligence , eds M. Ali and R. Dapoigny (Berlin, Heidelberg: Springer), 1149–1158.

Google Scholar

Клифтон Л., Клифтон Д. А., Чжан Ю., Уоткинсон П., Тарасенко Л., Инь Х. (2014). Вероятностное обнаружение новизны с помощью машин опорных векторов. IEEE Trans. Надежный. 455–467. DOI: 10.1109/ТР.2014.2315911

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Клифтон Л., Инь Х., Клифтон Д. и Чжан Ю. (2007). «Обнаружение новизны комбинированного опорного вектора для многоканальных данных о горении», в IEEE International Conference on Networking, Sensing and Control , Лондон.

Google Scholar

Фань, X., и Цзо, М. (2006). Обнаружение неисправности редуктора с использованием Гильберта и пакетного вейвлет-преобразования. Мех. Syst. Сигнальный процесс. 20, 966–982.doi:10.1016/j.ymssp.2005.08.032

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фаррар, К., и Уорден, К. (2012). Мониторинг состояния конструкций: перспектива машинного обучения . Чичестер: Джон Вили и сыновья.

Google Scholar

Хейтон П., Шёлкопф Б., Тарасенко Л. и Анузис П. (2000). «Обнаружение новизны опорных векторов применительно к спектрам вибрации реактивных двигателей», в Ежегодной конференции по системам обработки нейронной информации (NIPS) , Денвер.

Google Scholar

Хе, К., Ян, Р., Конг, Ф., и Ду, Р. (2009). Мониторинг состояния машины с использованием представления основных компонентов. Мех. Syst. Сигнальный процесс. 23, 446–466. doi:10.1016/j.ymssp.2008.03.010

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сюй, К., Чанг, К., и Лин, К. (2016). Практическое руководство по классификации опорных векторов . Тайбэй: факультет компьютерных наук Тайваньского национального университета.

Google Scholar

Ющак, П., Tax, D., и Duin, R.P.W. (2002). «Масштабирование признаков в описании данных опорного вектора», в Proc. ASCI , Лохем.

Google Scholar

Кинг, С., Баннистер, П.Р., Клифтон, Д.А., и Тарасенко, Л. (2009). Вероятностный подход к контролю состояния авиационных двигателей. Проц. Inst. мех. Англ. Г. Дж. Аэросп. Англ. 223, 533–541. дои: 10.1243/09544100JAERO414

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маллат, С. (1989). Теория разложения сигналов с несколькими разрешениями: вейвлет-представление. IEEE Trans. Pattern Anal. Мах. Intell. 11, 674–693. дои: 10.1109/34.192463

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маллат, С. (1999). Вейвлет-тур по обработке сигналов (вейвлет-анализ и его приложения) . Нью-Йорк: Academic Press.

Google Scholar

Пиментел М., Клифтон Д., Клифтон Л. и Тарасенко Л. (2014). Обзор обнаружения новинок. Обработка сигналов 99, 215–249. doi: 10.1016/j.sigpro.2013.12.026

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Schölkopf, B., Platt, JC, Shawe-Taylor, J., Smola, A.J., and Williamson, R.C. (2001). Оценка поддержки многомерного распределения. Нейронные вычисления. 10, 1443–1471. дои: 10.1162/089976601750264965

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шолкопф, Б., и Смола, А. (2001). Обучение с помощью ядер: машины опорных векторов, регуляризация, оптимизация и не только .Кембридж: MIT Press.

Google Scholar

Шёлкопф, Б., Смола, А., и Мюллер, К. (1998). Нелинейный компонентный анализ как проблема собственных значений ядра. Нейронные вычисления. 10, 1299–1319. дои: 10.1162/089976698300017467

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шоу-Тейлор, Дж., и Кристианини, Н. (2004). Методы ядра для анализа закономерностей . Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета.

Google Scholar

Тарасенко Л., Клифтон Д.А., Баннистер П.Р., Кинг С., Кинг Д. (2009). «Глава 35 — обнаружение новшеств», в Encyclopedia of Structural Health Monitoring , eds C. Boller, F. Chang и Y. Fujino (Барселона: John Wiley & Sons).

Google Scholar

Три типа вибрации двигателей легковых и грузовых автомобилей

Примечание редактора: Приведенная ниже техническая информация предоставлена ​​экспертами по вибрации двигателя по адресу Fluidampr .

Вибрация двигателя ускоряет износ двигателя, ломает детали двигателя и лишает нас мощности.

Существует три конкретных типа вибрации двигателя, на минимизации которых концентрируются профессиональные моторостроители. Каждый тип вибрации имеет свой собственный метод управления им. Их:

1. Неуравновешенная вибрация Иллюстрация неуравновешенной вибрации двигателя. (Изображение/Fluidampr)

Неуравновешенная вибрация — это вибрация из-за дисбаланса веса, возникающая один раз за один оборот двигателя. Как постоянные удары, которые вы чувствуете, когда теряете вес колеса.

В отношении двигателя этому препятствует даже измерение и распределение массы вращающегося узла.

Услуга балансировки относится к точному подбору противовесов поршней , шатунов и коленчатого вала для минимизации несбалансированной вибрации.

2. Осевая вибрация Иллюстрация, показывающая осевую вибрацию двигателя. (Изображение/Fluidampr)

Осевая вибрация – это движение коленчатого вала вперед и назад.

Опорная плита коренных подшипников и упорные подшипники установлены на место, чтобы избежать этого движения.

3. Крутильная вибрация Иллюстрация, показывающая крутильные колебания двигателя. (Изображение/Fluidampr)

Крутильная вибрация — это сквозное скручивание и отскок коленчатого вала, вызванное сгоранием.

Гармонический балансир (демпфер) регулирует скручивание для достижения долговечности и эффективности. Не все построены или функционируют одинаково.

Fluidampr специализируется на крутильных колебаниях.

Для достижения наилучших результатов узнайте разницу между типами вибрации

Три уникальных движения вибрации двигателя. Три совершенно разных способа управления каждым. Важно знать различия, чтобы понять, какие детали и услуги лучше всего подходят для сборки вашего двигателя.

Вы можете услышать, как все три сгруппированы в общий термин «гармоники двигателя».

Область автомобильной инженерии по шуму и вибрации (NVH) также фокусируется на этих вибрациях и на том, как они влияют на потребительские качества.

Терминологические нюансы могут привести к путанице. Вы можете быть спокойны, зная, что управление этими тремя вибрациями двигателя является фундаментальным шагом к достижению высококачественной и долговечной сборки, как бы она ни называлась.

ПРИМЕЧАНИЕ: Услуги по балансировке не устраняют крутильные колебания. Гармонический балансир воздействует на неуравновешенную вибрацию двигателя только в том случае, если он содержит противовес. Это называется внешне сбалансированным двигателем. Сегодня в эту категорию попадают Ford Power Stroke и Chevy Duramax.