汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿故障診斷方法

金研

南京交通技師學(xué)院 江蘇 南京 210049

前言

由于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的作用特點(diǎn)與特殊位置，導(dǎo)致一旦這一組件產(chǎn)生故障時(shí)，容易發(fā)出一定的聲響。所以汽車維修人員首先需要根據(jù)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)聲響來排除其他故障產(chǎn)生的可能，進(jìn)而在利用振動(dòng)信號(hào)的檢測(cè)來確定是否為發(fā)動(dòng)機(jī)連桿出現(xiàn)問題。目前較常使用的診斷方法主要包括異響診斷、振動(dòng)信號(hào)分析等，具體討論還可從連桿的不同位置上進(jìn)一步研究。

1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿異響診斷方法

1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)異響診斷儀

以聲波頻率的變化為基本原理設(shè)計(jì)出的發(fā)動(dòng)機(jī)異響診斷儀在目前的使用中具有較好效果，可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的異響進(jìn)行捕捉、處理與分析，從而得到直觀的故障產(chǎn)生位置與可能原因。發(fā)動(dòng)機(jī)異響診斷儀與傳統(tǒng)的異響診斷方式相比，具有更加簡(jiǎn)便與快速的優(yōu)點(diǎn)，它可以利用系統(tǒng)中的計(jì)算程序?qū)Ξ愴懙念l譜進(jìn)行自動(dòng)分析，這樣就可以極大程度上減少人力分析所需要的時(shí)間，同時(shí)還能提高結(jié)果的準(zhǔn)確率，避免人為因素造成的計(jì)算失誤。但是從成本方面進(jìn)行分析，發(fā)動(dòng)機(jī)異響診斷儀十分精密，所以需要的成本費(fèi)用較高，這也是制約此診斷方式更好發(fā)展的一大原因。相關(guān)研究部門應(yīng)加大對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)異響診斷儀改進(jìn)的力度，使其在優(yōu)化結(jié)構(gòu)與加強(qiáng)診斷結(jié)果有效性的同時(shí)，還能進(jìn)一步降低使用成本，這樣會(huì)更好的擴(kuò)大其在實(shí)際中的使用。

1.2 連桿異響的頻譜檢測(cè)

連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)中起到聯(lián)動(dòng)作用的重要結(jié)構(gòu)，當(dāng)其出現(xiàn)故障時(shí)最直接的表現(xiàn)就是產(chǎn)生異響，這就表示連桿不能保持順暢的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)[1]。對(duì)連桿異響進(jìn)行檢測(cè)的方法較多，現(xiàn)階段頻譜檢測(cè)就是準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性較好的一種。頻譜檢測(cè)的主要原理就是利用頻譜周期性特點(diǎn)，對(duì)頻譜進(jìn)行繪制并函數(shù)分析，從而得到一個(gè)周期型函數(shù)。函數(shù)的獲得需要以傅立葉級(jí)數(shù)為方法與理論基礎(chǔ)，這樣對(duì)于故障類型的最終確定起到推動(dòng)性作用。連桿異響的頻譜檢測(cè)具有敏感性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際汽車維修與檢測(cè)過程中發(fā)揮著重要作用。但是在使用頻譜檢測(cè)的過程中需要注意對(duì)算法的選擇與檢驗(yàn)，從而提高檢測(cè)結(jié)果的有效性。

1.3 連桿異響的振聲診斷

在發(fā)現(xiàn)汽車存在發(fā)動(dòng)機(jī)異響后，使用振聲診斷也是一項(xiàng)有效的措施，可以及時(shí)斷定故障的具體類型及產(chǎn)生位置。振聲診斷是近些年來發(fā)展起來并得到良好應(yīng)用效果的診斷方法，與其他方法相比其能夠從總體方面進(jìn)行綜合分析，從而使診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性得到顯著提升。在采用振聲診斷的過程中，首先需要對(duì)異響產(chǎn)生的振聲信號(hào)進(jìn)行采集。異響產(chǎn)生的信號(hào)主要包括振動(dòng)信號(hào)以及噪聲信號(hào)，噪聲信號(hào)是對(duì)整個(gè)診斷過程產(chǎn)生干擾的不利因素，所以要對(duì)這一信號(hào)進(jìn)行處理，進(jìn)而排出噪聲干擾，得到單一的振動(dòng)信號(hào)。得到振聲信號(hào)后進(jìn)一步分析后得到故障產(chǎn)生結(jié)果，這一診斷方式目前還在進(jìn)一步的優(yōu)化與成熟，具有良好的應(yīng)用效果與發(fā)展前景。

2 振動(dòng)信號(hào)的處理

2.1 頻域信號(hào)處理

頻域信號(hào)是振動(dòng)信號(hào)中的一個(gè)重要組成內(nèi)容，對(duì)其加以詳細(xì)的分析可以獲得故障診斷的有效結(jié)果。在處理過程中首先要進(jìn)行的就是時(shí)域與頻域的轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)單來說就是將時(shí)域函數(shù)轉(zhuǎn)換為頻域函數(shù)，其主要依據(jù)的原理就是傅立葉變換。這一過程還是一個(gè)可逆過程，即也可將頻域函數(shù)轉(zhuǎn)換為時(shí)域函數(shù)，這是其他條件與要求下可以發(fā)生的過程[2]。在轉(zhuǎn)換后得到的功率譜密度有兩個(gè)內(nèi)容，及自譜密度與互譜密度。自譜密度可以分析振動(dòng)信號(hào)在噪聲信號(hào)干擾中某一點(diǎn)的具體數(shù)值，從而提高故障診斷的精密度。同時(shí)互譜密度還可以表明系統(tǒng)中各種頻率之間的關(guān)系，從而在整體分析中具有較好效果。

2.2 時(shí)域信號(hào)處理

時(shí)域信號(hào)處理也是振動(dòng)信號(hào)分析中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，得到的相關(guān)函數(shù)可以用來診斷汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿故障。用這種處理方法進(jìn)行函數(shù)分析時(shí)，首先要確定時(shí)域特性的基本量，每個(gè)基本量所代表的含義不同，從而根據(jù)基本量來得到診斷依據(jù)。概率譜密度函數(shù)也是時(shí)域信號(hào)處理中能夠一個(gè)重要輔助函數(shù)，可以判斷時(shí)域信號(hào)的有效性。同時(shí)時(shí)域信號(hào)分析中也可以獲得自相關(guān)函數(shù)以及互相關(guān)函數(shù)，這兩種函數(shù)的意義與頻域信號(hào)中的相同，都是用于故障分析的重要依據(jù)。

3 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿故障診斷與分析

3.1 功率譜

在對(duì)汽車進(jìn)行檢修的過程中，如果其發(fā)動(dòng)機(jī)連桿所產(chǎn)生故障，不僅會(huì)在外界中聽見異響，同時(shí)進(jìn)一步分析還可以發(fā)現(xiàn)其功率譜會(huì)發(fā)生較大變化。功率譜的特點(diǎn)也是作為故障診斷中十分重要且關(guān)鍵的依據(jù)，特征頻率的功率各不相同，所以一旦特征頻率發(fā)生變化，就會(huì)引發(fā)功率譜的密度發(fā)生相應(yīng)改變。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿正常的條件下，其產(chǎn)生的頻率較為穩(wěn)定，就是發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的聲音頻率。一旦發(fā)生故障則會(huì)在不同位置上產(chǎn)生其他聲音頻率，這時(shí)得到的功率譜密度就會(huì)產(chǎn)生變化，進(jìn)而可以判斷故障產(chǎn)生的具體位置。

3.2 故障系數(shù)

在得到頻率譜圖后，要對(duì)譜圖進(jìn)行相關(guān)的函數(shù)分析，得到有效的頻率函數(shù)關(guān)系。在函數(shù)中的各種參數(shù)以及系數(shù)都代表著不同含義，其中也包括故障系數(shù)。對(duì)故障系數(shù)進(jìn)行分析時(shí)，可以通過產(chǎn)生的閾值來加以判斷，即當(dāng)故障系數(shù)一旦超過某一固定值以后，則代表汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿已經(jīng)產(chǎn)生故障。分析過程中對(duì)故障系數(shù)進(jìn)行利用可以更加直觀與簡(jiǎn)單的判斷出是否發(fā)生故障，這樣對(duì)于提高檢測(cè)效率來說具有積極的影響意義。

3.3 連桿承軸故障

通過對(duì)頻率譜圖的分析與判斷，可以進(jìn)一步確定發(fā)動(dòng)機(jī)連桿故障產(chǎn)生的具體位置，其中連桿承軸就是常出現(xiàn)問題的部分。簡(jiǎn)單的進(jìn)行表述，其判斷方法就是觀察譜圖中各峰之間的間隙大小，通過對(duì)特定值帶入到函數(shù)中進(jìn)一步確定連桿承軸是否產(chǎn)生損壞。連桿承軸是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿中的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，它起到重要的承重作用，所以一旦發(fā)生故障對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)整體的穩(wěn)定性將會(huì)產(chǎn)生極大的不利影響。在進(jìn)行汽車檢修時(shí)要注意對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿承軸進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)對(duì)產(chǎn)生的故障進(jìn)行發(fā)現(xiàn)，這樣才能加強(qiáng)汽車行駛過程中的安全性，避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生。

3.4 連桿螺栓故障

連桿螺栓也是組成汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的關(guān)鍵部分，可以起到固定連桿的基本作用，所以當(dāng)這一部分發(fā)生故障時(shí)，最直接的影響就是導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)連桿發(fā)生松動(dòng)，從而造成聯(lián)動(dòng)作用降低，制約發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。同樣，在判斷連桿螺栓故障時(shí)也需要利用頻譜分析與相關(guān)函數(shù)的計(jì)算，這種故障產(chǎn)生時(shí)的頻譜特點(diǎn)也較為明顯，可以從圖譜各峰之間的關(guān)系中看出。是否超過相應(yīng)函數(shù)的閾值也是進(jìn)一步判斷連桿螺栓故障以及檢驗(yàn)過程的重要依據(jù)，從而提高診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)語

我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新，但是與此同時(shí)車的維護(hù)與修理技術(shù)也需要得到優(yōu)化與完善，使汽車的售后工作得到較好保證。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿是故障較易產(chǎn)生的關(guān)鍵位置，所以在對(duì)汽車進(jìn)行整體的檢測(cè)時(shí)，要對(duì)這一位置加強(qiáng)重視。進(jìn)一步改善目前使用的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿故障診斷方法，是一項(xiàng)重要的發(fā)展內(nèi)容，對(duì)于汽車安全性與穩(wěn)定性的增強(qiáng)意義重大。