namiТруды НАМИTrudy NAMI0135-3152ФГУП «НАМИ»10.51187/0135-3152-2021-1-6-15nami-174Research ArticleДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЕENGINE DEVELOPMENTАлгоритмы обработки сигналов при комплексном диагностировании автотракторных двигателей многоканальной интегрированной системойSignal processing algorithms for multichannel integrated engines complex diagnostics for automobiles and tractorsТарасенкоВ. Е.TarasenkoV. E.

Тарасенко Виктор Евгеньевич, канд. техн. наук, доцент

г. Минск 220023

Tarasenko V.E., PhD (Eng), associate professor

Minsk 220023

РоличО. Ч.RolichO. Ch.

Ролич Олег Чеславович, канд. техн. наук, доцентг. Минск 220013

Rolich O.Ch., PhD (Eng), associate professor

Minsk 220013

ЯкубовичО. А.YakubovichO. A.

Якубович Олег Анатольевич, канд. техн. наук

г. Москва 127238

Yakubovich O.A., PhD (Eng)

Moscow 127238

КозловА. В.KozlovA. V.

Козлов Андрей Викторович, д-р техн. наук г. Москва 125438

Kozlov A.V., D.Sc. (Eng)

Moscow 125438

a.kozlov@nami.ruУчреждение образования «Белорусский государственный аграрный технический университет»БеларусьBelarusian State Agrarian Technical UniversityBelarusУчреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»БеларусьBelarusian State University of Informatics and RadioelectronicsBelarusМежрегиональный сертификационный центрРоссияInterregional Certifi cation CenterRussian FederationГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»РоссияFederal State Unitary Enterprise “Central Scientifi c Research Automobile and Automotive Engines Institute” (FSUE “NAMI”)Russian Federation20212903202101615Copyright © Тарасенко В.Е., Ролич О.Ч., Якубович О.А., Козлов А.В., 20212021Тарасенко В.Е., Ролич О.Ч., Якубович О.А., Козлов А.В.Tarasenko V.E., Rolich O.C., Yakubovich O.A., Kozlov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nami.elpub.ru/jour/article/view/174

Введение (постановка задачи и актуальность). В процессе жизненного цикла машин происходят изменения их технического состояния. Качественное определение технического состояния узлов, агрегатов и систем двигателей требует не только применения современных методов контроля, обеспечивающих получение достоверных результатов, но и использования высокопроизводительного специализированного диагностического оборудования для повышения надёжности и ресурса машин благодаря своевременному выявлению неисправностей.

Цель исследования – обоснование архитектуры интегрированной системы виброакустической и тепловой диагностики, позволяющей проводить оценку остаточного ресурса систем, узлов и механизмов дизельных двигателей в масштабе реального времени.

Методология и методы

Методология и методы. В исследовании использованы современные методы сбора и компьютерной обработки сигналов с различных типов датчиков также использованы вейвлет-функции и методы цифровой обработки изображений.

Результаты и научная новизна. Разработаны алгоритмы вычисления и обработки аналитического ансамбля потока данных, включающие скейлограммы и гистограммы, и использующиеся в интегрированной системе комплексного диагностирования для идентификации дефектов автотракторных двигателей и детектирования моментов их зарождения.

Практическая значимость

Практическая значимость. Предложенные алгоритмы позволяют диагностировать неисправности и вычислять остаточный ресурс узлов автотракторных двигателей в масштабе реального времени, отображать на дисплее динамику изменения сигналов, обрабатывать пользовательские запросы и формировать протокол изменения картины состояния дизеля в ходе его эксплуатации.

Introduction (problem statement and relevance). The technical state of machines undergoes changes during their life cycle. The qualitative determination of the technical condition of components, assemblies and systems of engines requires not only the application of modern control methods that provide reliable results, but also the use of high-performance specialized diagnostic equipment for the timely detection of faults to increase the reliability and service life of machines.

The purpose of the study was to substantiate the architecture of an integrated system of vibroacoustic and thermal diagnostics, which would make it possible to assess the residual life of systems, assemblies and mechanisms of diesel engines in real time.

Methodology and research methods. The modern methods of collection and computer processing of signals from various types of sensors, as well as wavelet functions and digital image processing were used in the study.

Scientifi c novelty and results. Algorithms for calculating and processing the analytical ensemble (including scaleograms and histograms) of the data fl ow have been developed and used in an integrated system of complex diagnostics to identify defects in automotive engines and detect the moments of their origin.

Practical signifi cance. The proposed algorithms made it possible to diagnose malfunctions and calculate the residual resource of automotive engine units in real time, display the dynamics of signal changes on the display, process user requests and form a protocol for changing the diesel state picture during its operation.

двигательдатчиксигналалгоритмскейлограммагистограммамассивenginesensorsignalalgorithmscaleogramhistogramarrayReferencesМиклуш В.П., Дунаев А.В., Тарасенко В.Е., Карпович С.К., Жданко Д.А., Лисай Н.К. Управление надёжностью сельскохозяйственной техники методами диагностики и триботехники / Минсельхозпрод РБ, УО «БГАТУ». – Минск: БГАТУ, 2019. – 392 с.Miklush V.P., Dunaev A.V., Tarasenko V.E., Karpovich S.K., Zhdanko D.A., Lisay N.K. [Reliability management of agricultural machinery by diagnostic methods and tribotechnics]. Minsk, BGATU Publ., 2019. 392 p. (In Russian)ГОСТ 23435-79. Техническая диагностика. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Номенклатура диагностических параметров. – Введ. 1980–01– 01. – М.: ИПК Издательство стандартов, 1979. – 11 с.[GOST 23435-79. Technical diagnosis. Piston internal combustion engines. Nomenclature of diagnosis parameteres]. Moscow, IPK Izdatel’stvo standartov Publ., 1979. 11 p. (In Russian)Шило И.Н., Толочко Н.К., Романюк Н.Н., Нукешев С.О. Интеллектуальные технологии в агропромышленном комплексе. – Минск: БГАТУ, 2016. – 336 с.Shilo I.N., Tolochko N.K., Romanyuk N.N., Nukeshev S.O. [Intelligent technologies in the agro-industrial complex]. Minsk, BGATU Publ., 2016. 336 p. (In Russian)Рекомендации по внедрению диагностической системы управления состоянием дизелей тепловозов и дизель-поездов по результатам анализа масла. – 2019. URL: http://osjd.org/dbmm/ download?vp=51&load=y&col_id=2066&id=1542 (дата обращения: 09.12.2020).[Recommendations for the implementation of a diagnostic system for managing the state of diesel locomotives and diesel trains based on the results of oil analysis. 2019]. Available at: http://osjd.org/dbmm/ download?vp=51&load=y&col_id=2066&id=1542 (accessed 09 December 2020). (In Russian)Никитченко С.Л., Алексенко Н.П., Котович А.В., Олейникова И.А. Ресурсосберегающее управление процессами эксплуатации и технического сервиса сельскохозяйственной техники // Вестник аграрной науки Дона. – 2018. – № 4 (44). – С. 57–65.Nikitchenko S.L., Aleksenko N.P., Kotovich A.V., Oleynikova I.A. [Resource-saving control of processes of exploitation and technical service of agricultural machinery]. Don agrarian science bulletin, 2018, no. 4 (44), pp. 57–65. (In Russian)ГОСТ Р 56875-2016. Информационные технологии (ИТ). Системы безопасности комплексные и интегрированные. Типовые требования к архитектуре и технологиям интеллектуальных систем мониторинга для обеспечения безопасности предприятий и территорий. – Введ. 2017–01–01. – М.: Стандартинформ, 2019. – 45 с.[GOST R 56875-2016. Information technologies. Comprehensive and integrated security systems. Standart requirements for the architecture, hardware and software intelligent monitoring systems to ensure the safety of enterprises and territories]. Moscow, Standartinform Publ., 2019. 45 p. (In Russian)Barelli L., Bidini G., Buratti C., Mariani R. Diagnosis of internal combustion engine through vibration and acoustic pressure non - intrusive measurements // Applied Thermal Engineering. – 2010. – No. 29 (8-9). – P. 1707– 1713.Barelli L., Bidini G., Buratti C., Mariani R. Diagnosis of internal combustion engine through vibration acoustic pressure non - intrusive measurements. Applied Thermal Engineering, 2010, no. 29 (8-9), pp. 1707–1713.Ftoutou E., Chouchane M. (2018) Injection Fault Detection of a Diesel Engine by Vibration Analysis. In: Haddar M., Chaari F., Benamara A., Chouchane M., Karra C., Aifaoui N. (eds) Design and Modeling of Mechanical Systems–III. CMSM 2017. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. https://doi. org/10.1007/978-3-319-66697-6_2.Ftoutou E., Chouchane M. (2018) Injection Fault Detection of a Diesel Engine by Vibration Analysis. In: Haddar M., Chaari F., Benamara A., Chouchane M., Karra C., Aifaoui N. (eds) Design and Modeling of Mechanical Systems–III. CMSM 2017. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. https://doi. org/10.1007/978-3-319-66697-6_2.Chen J., Eng B., Eng M. Internal Combustion Engine Diagnostics Using Vibration Simulation / School of Mechanical and Manufacturing Engineering The University of New South Wales, 2013.Chen J., Eng B., Eng M. Internal Combustion Engine Diagnostics Using Vibration Simulation / School of Mechanical and Manufacturing Engineering The University of New South Wales, 2013.Ролич О.Ч., Тарасенко В.Е., Ивашко В.С. Тепловой контроль работы двигателя на основе статистического анализа сигналов болометра // Изобретатель. – 2019. – № 2-3. – С. 40–44.Rolich O.Ch., Tarasenko V.E., Ivashko V.S. [Thermal control of engine operation based on statistical analysis of bolometer signals]. Izobretatel’, 2019, no. 2-3, pp. 40–44. (In Russian)Ролич О.Ч., Тарасенко В.Е. Многоканальная интегрированная система виброакустической и тепловой диагностики дизельных двигателей // Агропанорама. – 2019. – № 5. – С. 42–45.Rolich O.Ch., Tarasenko V.E. [Multichannel integrated system of vibroacoustic and thermal diagnostics of diesel engines]. Agropanorama, 2019, no. 5, pp. 42–45. (In Russian)Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. – М.: Техносфера, 2005. – 1072 с.Gonsales R., Vuds R. [Digital image processing]. Moscow, Tekhnosfera Publ., 2005. 1072 p. (In Russian)Гетманов В.Г. Цифровая обработка сигналов. – М.: НИЯУ МИФИ, 2010. – 232 с.Getmanov V.G. [Digital signal processing]. Moscow, NRNU MEphI Publ., 2010. 232 p. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.