一种涡轮增压器擦壳故障监测报警系统及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆技术领域，特别是涉及一种涡轮增压器擦壳故障监测报警系统及车辆。


背景技术：

2.目前，大缸径柴油机普遍带有涡轮涡轮增压器，通过使用涡轮增压器压缩空气，可以增加发动机功率，降低燃油消耗率。
3.涡轮增压器是高速回转的精密机械，在发动机运行过程中，涡轮增压器可能会出现擦壳故障。擦壳故障在刚刚出现时通常只有轻微的表现，难以被监测到，然而，如果不能及时发现涡轮增压器的擦壳故障，将导致涡轮增压器抱死、涡轮增压器壳裂甚至发动机性能异常等严重的故障，影响整车的可靠性。
4.由此，如何及时发现涡轮增压器擦壳故障，提高整车的可靠性，成为当前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.基于上述问题，本实用新型提供了一种涡轮增压器擦壳故障监测报警系统及车辆，以对涡轮增压器擦壳故障进行监测，在出现擦壳故障时及时报警，提高整车的可靠性。
6.本实用新型实施例公开了如下技术方案：
7.第一方面，本实用新型提供了一种涡轮增压器擦壳故障监测报警系统，所述系统包括：传感单元，数据处理单元以及电源；
8.所述传感单元的信号输出端连接所述数据处理单元的信号接收端；所述电源连接所述传感单元和所述数据处理单元；
9.所述传感单元包括一个或多个传感器，用于监测涡轮增压器运行状态，输出传感信号；
10.所述数据处理单元，用于接收所述传感信号，基于所述传感信号、预存的历史故障信号以及预设的判断规则，判断所述涡轮增压器是否存在擦壳故障；若是，则进行擦壳故障报警；
11.所述电源，用于为所述传感单元和所述数据处理单元供电。
12.可选地，所述传感单元，包括：位移传感单元，振动传感单元以及噪声传感单元；
13.所述位移传感单元设置于涡轮增压器轴端；所述振动传感单元设置于所述涡轮增压器轴承位置；所述噪声传感单元设置于所述涡轮增压器的近场；所述数据处理单元的信号接收端连接所述位移传感单元的信号输出端、所述振动传感单元的信号输出端和所述噪声传感单元的信号输出端；
14.所述位移传感单元，用于监测所述涡轮增压器运行过程中的轴心轨迹，输出第一传感信号；所述第一传感信号为轨迹信号；
15.所述振动传感单元，用于监测所述涡轮增压器运行过程中的轴系振动，输出第二
传感信号；所述第二传感信号为振动信号；
16.所述噪声传感单元，用于监测所述涡轮增压器运行过程中的噪声频带，输出第三传感信号；所述第三传感信号为噪声信号。
17.可选地，，所述振动传感单元包括：至少三个振动传感器。
18.可选地，所述数据处理单元，具体用于：获取所述轨迹信号、所述振动信号以及所述噪声信号；比对所述轨迹信号、所述振动信号、所述噪声信号以及预存的历史故障信号，得到比对结果；基于所述比对结果以及预设的判断规则，判断所述涡轮增压器是否存在擦壳故障；若是，则进行擦壳故障报警。
19.可选地，所述数据处理单元，还用于：
20.存储所述传感信号。
21.可选地，所述数据处理单元，还用于：
22.获取擦壳故障情况下存储的传感信号；
23.基于所述擦壳故障情况下存储的传感信号，更新所述预存的历史故障信号。
24.第二方面，本实用新型提供了一种车辆，所述车辆包括上述第一方面中任意一项所述的涡轮增压器擦壳故障监测报警系统。
25.相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
26.本实用新型提供了一种涡轮增压器擦壳故障监测报警系统，该系统包括传感单元，数据处理单元以及电源；所述传感单元的信号输出端连接所述数据处理单元的信号接收端；所述电源连接所述传感单元和所述数据处理单元；所述传感单元包括一个或多个传感器，用于监测涡轮增压器运行状态，输出传感信号；所述数据处理单元，用于接收所述传感信号，基于所述传感信号、预存的历史故障信号以及预设的判断规则，判断所述涡轮增压器是否存在擦壳故障；若是，则进行擦壳故障报警；所述电源，用于为所述传感单元和所述数据处理单元供电。由此，可以通过反应涡轮增压器当前运行状态的传感信号与历史故障信号的比对分析结果来判断涡轮增压器是否存在故障，从而及时发现涡轮增压器的擦壳故障，降低涡轮增压器抱死、涡轮增压器壳裂甚至发动机性能异常等严重故障的出现概率，提高整车的可靠性。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本实用新型提供的一种涡轮增压器擦壳故障监测报警系统结构图；
29.图2为本实用新型提供的另一种涡轮增压器擦壳故障监测报警系统结构图。
具体实施方式
30.正如前文描述，涡轮增压器是高速回转的精密机械，在发动机运行过程中，涡轮增压器可能会出现擦壳故障。擦壳故障在刚刚出现时通常只有轻微的表现，目前难以监测涡轮增压器的擦壳故障，然而，如果不能及时发现涡轮增压器的擦壳故障，将导致涡轮增压器
抱死、涡轮增压器壳裂甚至发动机性能异常等严重的故障，影响整车的可靠性。
31.基于此问题，本实用新型提供了一种涡轮增压器擦壳故障监测报警系统，可以及时监测涡轮增压器的擦壳故障，在出现擦壳故障时及时报警，提高整车的可靠性。
32.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.参见图1，该图为本实用新型提供的一种涡轮增压器擦壳故障监测报警系统结构图。
34.如图1所示，本实用新型提供的涡轮增压器擦壳故障监测报警系统，可用于车辆，该系统包括：传感单元11，数据处理单元12以及电源13。
35.传感单元11的信号输出端连接数据处理单元12的信号接收端；电源13连接传感单元11和数据处理单元12。
36.其中，传感单元11可以包括一个或多个传感器，用于监测涡轮增压器的运行状态，输出传感信号；数据处理单元12用于接收传感信号，基于传感信号、预存的历史故障信号以及预设的判断规则，判断涡轮增压器是否存在擦壳故障；若是，则进行擦壳故障报警；电源13用于为传感单元11和数据处理单元12供电。
37.示例性地，数据处理单元12中可以预先存储历史故障信号，历史故障信号可以是预先存储的其他相同或相近型号涡轮增压器发生擦壳故障时的传感信号，也可以是本车涡轮增压器过去发生擦壳故障时的传感信号。
38.可选地，数据处理单元12可以基于预设的判断规则对传感信号进行分析，例如，可以比对传感信号与预先存储的历史故障信号，若传感信号与历史故障信号的相似度在预设范围内，或传感信号超出基于历史故障信号设置的异常阈值，或传感信号处于基于历史故障信号设置的异常范围内，则可以认为本车的涡轮增压器存在擦壳故障，可以进行擦壳故障报警。
39.由此，本实用新型通过传感单元监测涡轮增压器的运行状态，输出传感信号；通过数据处理单元接收传感信号，基于传感信号、预存的历史故障信号以及预设的判断规则，判断涡轮增压器是否存在擦壳故障。可以通过反应涡轮增压器当前运行状态的传感信号与历史故障信号的比对分析结果来判断涡轮增压器是否存在故障，从而及时发现涡轮增压器的擦壳故障，降低涡轮增压器抱死、涡轮增压器壳裂甚至发动机性能异常等严重故障的出现概率。
40.参见图2，该图为本实用新型提供的另一种涡轮增压器擦壳故障监测报警系统结构图。
41.如图2所示，本实用新型提供的涡轮增压器擦壳故障监测报警系统包括：位移传感单元21，振动传感单元22，噪声传感单元23，数据处理单元24以及电源25。
42.涡轮增压器的擦壳故障在刚刚出现时通常只有轻微的表现，经研究发现，在出现擦壳故障时通常伴随着轴心轨迹的异常增大、轴系振动信号的异常突出以及涡轮增压器近场新增异常频带噪声等现象，有鉴于此，本实用新型优选从轴心轨迹、轴系振动以及涡轮增
压器近场的噪声频带三个方面对涡轮增压器进行监测。
43.位移传感单元21设置于涡轮增压器轴端；振动传感单元22设置于涡轮增压器轴承位置；噪声传感单元23设置于涡轮增压器的近场；数据处理单元24的信号接收端连接位移传感单元21的信号输出端、振动传感单元22的信号输出端和噪声传感单元23的信号输出端；电源25连接位移传感单元21、振动传感单元22、噪声传感单元23和数据处理单元24。
44.其中，位移传感单元21，用于监测所述涡轮增压器运行过程中的轴心轨迹，输出第一传感信号；所述第一传感信号为轨迹信号。
45.示例性地，位移传感单元可以为一个或多个位移传感器，或为一个或多个应力应变传感器。
46.振动传感单元22，用于监测涡轮增压器运行过程中的轴系振动，输出第二传感信号；第二传感信号为振动信号。
47.优选地，振动传感单元22可以包括至少3个振动传感器，用于在空间的三个维度上对轴系振动进行监测，从而更为全面地对轴系振动情况进行监测。
48.噪声传感单元23，用于监测涡轮增压器运行过程中的噪声频带，输出第三传感信号；第三传感信号为噪声信号。
49.示例性地，噪声传感单元可以包括一个或多个传感器。
50.数据处理单元24，用于获取轨迹信号、振动信号以及噪声信号；比对轨迹信号、振动信号、噪声信号以及预存的历史故障信号，得到比对结果；基于比对结果以及预设的判断规则，判断涡轮增压器是否存在擦壳故障；若是，则进行擦壳故障报警。
51.示例性地，预存的历史故障信号可以包括涡轮增压器存在擦壳故障时的历史轨迹信号、历史振动信号以及历史噪声信号等，通过比对轨迹信号和历史故障信号中的历史轨迹信号，可以判断轴心轨迹是否异常增大，从而确定涡轮增压器运行过程中的轴心轨迹是否超出正常运行状态下的轴心轨迹范围；通过比对振动信号和历史故障信号中的历史振动信号，可以判断振动信号是否存在异常突出，从而确定涡轮增压器运行过程中的轴系振动幅度是否超出正常运行状态下的振动幅度范围内；通过比对噪声信号和历史故障信号中的历史噪声信号，可以判断是否存在新增的异常频带噪声；若上述判断内容中的任意一项判断结果为是，则可以确定涡轮增压器存在擦壳故障，进而进行擦壳故障报警。
52.示例性地，擦壳故障报警可以包括但不限于控制蜂鸣器报以及控制屏幕显示报警信息等报警方式。
53.电源25，用于为位移传感单元21、振动传感单元22和噪声传感单元23组成的传感单元以及数据处理单元24供电。
54.可选地，在本实用新型提供的另一些实施例中，数据处理单元24还可以用于存储传感信号。
55.由此，可以记录涡轮增压器运行过程中的全部传感信号，便于在出现异常时通过存储的传感信号进行异常分析。
56.可选地，数据处理单元24还可以获取擦壳故障情况下存储的传感信号；基于擦壳故障情况下存储的传感信号，更新预存的历史故障信号。例如，可以用擦壳故障情况下的传感信号替换预存的历史故障信号，得到更新后的历史故障信号；也可以预先配置优化模型，使用优化模型基于擦壳故障情况下的传感信号优化预存的历史故障信号，得到更新后的历
史故障信号；在得到更新后的历史故障信号之后，在下一次判断涡轮增压器是否存在擦壳故障的过程中，以更新后的历史故障信号作为新的预存的历史故障信号。
57.由此，通过涡轮增压器出现擦壳故障时的传感信号更新预存的历史故障信号，可以持续对历史故障信号进行优化，使其更贴合被监测的涡轮增压器的实际情况，提高监测结果的准确性。
58.此外，本实用新型还提供了一种车辆，该车辆包括上述涡轮增压器故障监测报警系统。
59.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
60.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种涡轮增压器擦壳故障监测报警系统，其特征在于，所述系统包括：传感单元，数据处理单元以及电源；所述传感单元的信号输出端连接所述数据处理单元的信号接收端；所述电源连接所述传感单元和所述数据处理单元；所述传感单元包括一个或多个传感器，用于监测涡轮增压器运行状态，输出传感信号；所述数据处理单元，用于接收所述传感信号，基于所述传感信号、预存的历史故障信号以及预设的判断规则，判断所述涡轮增压器是否存在擦壳故障；若是，则进行擦壳故障报警；所述电源，用于为所述传感单元和所述数据处理单元供电。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感单元，包括：位移传感单元，振动传感单元以及噪声传感单元；所述位移传感单元设置于涡轮增压器轴端；所述振动传感单元设置于所述涡轮增压器轴承位置；所述噪声传感单元设置于所述涡轮增压器的近场；所述数据处理单元的信号接收端连接所述位移传感单元的信号输出端、所述振动传感单元的信号输出端和所述噪声传感单元的信号输出端；所述位移传感单元，用于监测所述涡轮增压器运行过程中的轴心轨迹，输出第一传感信号；所述第一传感信号为轨迹信号；所述振动传感单元，用于监测所述涡轮增压器运行过程中的轴系振动，输出第二传感信号；所述第二传感信号为振动信号；所述噪声传感单元，用于监测所述涡轮增压器运行过程中的噪声频带，输出第三传感信号；所述第三传感信号为噪声信号。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述振动传感单元包括：至少三个振动传感器。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元，具体用于：获取所述轨迹信号、所述振动信号以及所述噪声信号；比对所述轨迹信号、所述振动信号、所述噪声信号以及预存的历史故障信号，得到比对结果；基于所述比对结果以及预设的判断规则，判断所述涡轮增压器是否存在擦壳故障；若是，则进行擦壳故障报警。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元，还用于：存储所述传感信号。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元，还用于：获取擦壳故障情况下存储的传感信号；基于所述擦壳故障情况下存储的传感信号，更新所述预存的历史故障信号。7.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1-6任意一项所述的涡轮增压器擦壳故障监测报警系统。

技术总结
本实用新型公开了一种涡轮增压器擦壳故障监测报警系统及车辆，该系统包括传感单元，数据处理单元以及电源；传感单元的信号输出端连接数据处理单元的信号接收端；电源连接传感单元和数据处理单元；传感单元包括一个或多个传感器，用于监测涡轮增压器运行状态，输出传感信号；数据处理单元用于接收传感信号，基于传感信号、预存的历史故障信号以及预设的判断规则，判断涡轮增压器是否存在擦壳故障；若是，则进行擦壳故障报警；电源用于为传感单元和数据处理单元供电。由此，可以通过传感信号与历史故障信号的比对分析结果来判断涡轮增压器是否存在故障，及时发现涡轮增压器的擦壳故障，降低发动机性能异常等严重故障的出现概率，提高整车的可靠性。提高整车的可靠性。提高整车的可靠性。


技术研发人员：王明阳 胡亮 王鑫
受保护的技术使用者：潍柴动力股份有限公司
技术研发日：2023.02.07
技术公布日：2023/6/27