刘　昱，　张俊红，　毕凤荣，　林杰威，　马文朋，　马　梁

(天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室　天津，300072)



基于Wigner分布和分形维数的柴油机故障诊断*

刘昱，张俊红，毕凤荣，林杰威，马文朋，马梁

(天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津，300072)

摘要针对柴油机配气机构故障诊断问题，提出了一种基于Wigner分布和差分分形盒维数的故障诊断方法。首先，利用改进局部均值分解算法对柴油机缸盖振动信号进行分解，并采用相关性分析剔除噪声和伪分量；然后，分别对各相关分量进行Wigner时频分析，将结果线性叠加得到振动时频图，再提取图像的差分分形盒维数作为故障特征；最后，利用k-最近邻(k-NN)实现故障诊断。仿真结果表明，改进局部均值分解算法可以抑制Wigner分布交叉项的干扰。实验结果显示，差分分形盒维数优于其他6种典型故障特征，利用本研究提出的方法对配气机构进行故障诊断的正确率为97.2%，该方法可以用于柴油机配气机构故障诊断。

关键词柴油机； 配气机构； 故障诊断； 差分分形盒维数； Wigner分布； k-最近邻

引言

柴油机在国民经济和人们日常生活中起着举足轻重的作用，但其故障时有发生，同样给人民的生命和财产造成了很大威胁。据统计，在造成柴油机停机故障的各种原因中，配气机构故障所占的比例约为15.1%[1]。因此，开展柴油机配气机构故障诊断具有重要意义。

典型的柴油机故障诊断方法包括：性能参数法、瞬时转速法、油液分析法、声发射分析法及振动分析法[2-3]等。……