CN107677356A - 采用振动特性判别发动机机体异响的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用振动特性判别发动机机体异响的方法，包括以下步骤：（1）台架和测点布置：将振动传感器布置在发动机缸盖上；将火花塞式缸压传感器安装在发动机的1缸火花塞位置处；将1缸的活塞盘至上止点后，在曲轴皮带轮的表面设置反光片，将激光发射器布置在距离曲轴皮带轮Acm处，该反光片能将激光发射器发出的激光反射回来产生一个脉冲；（2）测试：发动机冷机状态点火即开始测试，每次从怠速转速开始按照Brpm/s的升速率将转速升至Crpm后停止；热机后重复以上测试。（3）评价分析：根据测试数据分析异响源。本发明不但能够最大限度摆脱对人工经验和环境的严苛要求，同时还大大提高了准确性。
Description
技术领域
本发明属于发动机试验领域，具体涉及一种采用振动特性判别发动机机体异响的方法。
背景技术
目前对发动机异响的判别基本靠人工用听诊器听，其对从业经验要求比较高，且准确 度不高，不能精准判定异响源。对于机体，即缸体缸盖内部异响，尤其是发生部位比较接 近的位置，如气门异响和活塞顶缸敲击等基本无法锁定异响源。同时需要在安静环境中进 行排查，而如生产线磨合台架环境比较嘈杂，则不满足排查的要求。
因此，有必要开发一种采用振动特性判别发动机机体异响的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用振动特性判别发动机机体异响的方法，它不但可最大限 度摆脱对人工经验和环境的严苛要求，还能大大提高准确性。
本发明所述的采用振动特性判别发动机机体异响的方法，包括以下步骤：
(1)台架和测点布置：
将振动传感器布置在发动机缸盖上，用于获取发动机的振动信号；
将火花塞式缸压传感器安装在发动机的1缸火花塞位置处，用于获取1缸的缸压信号；
将1缸的活塞盘至上止点后，在曲轴皮带轮的表面设置反光片，将激光发射器布置在 距离曲轴皮带轮Acm处，该反光片能将激光发射器发出的激光反射回来产生一个脉冲，用 于获取1缸的上止点位置信号；
(2)测试：
发动机冷机状态点火即开始测试，每次从怠速转速开始按照Brpm/s的升速率将转速升 至Crpm后停止，以涵盖怠速至发动机内部异响的主要转速区间；
热机后重复以上测试；
(3)评价分析：
根据1缸的缸压信号和1缸的上止点位置信号找出1缸做功的上止点位置，并该此时 作为基准时刻；
计算异响时刻与基准时刻之间的差值△t；
计算异响时刻的曲轴转角X，X＝△t/t*180°*k，其中，t为某转速下发动机某缸的做 功间隔时间，k为冲程数量；
判断异响是否出现在某缸的做功期间，若是，则表示缸体内部异响，并根据频率特征 和发生异响工况来判断产生异响的原因，若否，则表示气门异响，并根据异响时刻的曲轴 转角X和气门升程表来查找各缸气门在此刻的位置，若此刻的气门升程接近关闭，则认为 此气门存在异响。
所述根据频率特征和发生异响工况来判断产生异响的原因，具体为：
当同时满足以下条件a1～a4时，表示活塞头部敲缸；
条件a1、异响在转速为2000rpm的附近最明显；
条件a2、异响出现在某缸的上止点附近；
条件a3、异响在冷机状态下明显，热机后消失；
条件a4、频率在2000Hz～8000Hz；
当同时满足以下条件b1～b4时，表示活塞裙部摆缸；
条件b1、异响在转速为1000rpm～2000rpm内最明显；
条件b2、异响出现在某缸的上止点附近；
条件b3、异响在冷机状态下明显，热机后消失；
条件b4、频率在1000Hz～2000Hz；
当同时满足以下条件c1～c4时，表示活塞销敲击；
条件c1、异响在转速为怠速～1500rpm内最明显；
条件c2、异响出现在某缸的上止点附近；
条件c3、异响在热机后明显；
条件c4、频率在2000Hz～3000Hz。
将激光发射器12布置在距离曲轴皮带轮1cm处并正对反光片11。
每次从怠速转速开始按照25rpm/s的升速率将转速升至3000rpm后停止。
本发明的有益效果：能够准确锁定异响源，并能够最大限度摆脱对人工经验和环境的 严苛要求。
附图说明
图1为发动机以及设备布置示意图；
图2为缸体缸盖内部结构的局部示意图；
图3为异响与不异响对比振动示意图；
图4为异响时刻不在上止点附近示意图；
图5为异响时刻在上止点附近示意图；
图6为机体异响模式表；
图7为异响判别流程图；
图中，1-振动传感器，2-缸盖，21-气门座圈，3-缸盖罩，4-火花塞式缸压传感器，5-排气门，51-排气门锥面，6-进气门，61-进气门锥面，7-缸体，8-活塞，81-活塞头部， 82-活塞裙部，9-活塞销，10-曲轴皮带轮，11-反光片，12-激光发射器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明所述的采用振动特性判别发动机机体异响的方法，包括以下步骤：
(1)台架和测点布置：
如图1和图2所示，将振动传感器1布置在发动机缸盖2上，用于获取发动机的振动信号；如图3所示每次有异响时其可在振动曲线上检测到峰值信号。穿过缸盖罩3将火花 塞式缸压传感器4安装在发动机的1缸火花塞位置处，用于获取1缸的缸压信号；如图4 中b所示当在做功时其缸压表现为峰值信号。将1缸的活塞8盘至上止点后，在曲轴皮带 轮10的表面设置反光片11，将激光发射器12布置在距离曲轴皮带轮1cm处并正对反光片 11，该反光片11能将激光发射器12发出的激光反射回来产生一个脉冲；表现如图4中c 所示的上止点峰值。而无反光片11的位置则不能产生脉冲，这样即可将1缸每次经过上止 点时的信号进行记录，用以标定1缸上止点位置。
(2)测试：
发动机冷机状态点火即开始测试，每次从怠速转速开始按照25rpm/s的升速率将转速 升至3000rpm后停止，以涵盖怠速至发动机内部异响的主要转速区间；
热机后重复以上测试。
(3)评价分析：
根据1缸的缸压信号和1缸的上止点位置信号找出1缸做功的上止点位置，并该此时 作为基准时刻；
计算异响时刻与基准时刻之间的差值△t；
计算异响时刻的曲轴转角X，X＝△t/t*180°*k，其中，t为某转速下发动机某缸的做 功间隔时间，k为冲程数量；
判断异响是否出现在某缸的做功期间，若是，则表示缸体内部异响，并根据频率特征 和发生异响工况来判断产生异响的原因，若否，则表示气门异响，并根据异响时刻的曲轴 转角X和气门升程表来查找各缸气门在此刻的位置，若此刻的气门升程接近关闭，则认为 此气门存在异响。
如图6所示，所述根据频率特征和发生异响工况来判断产生异响的原因，具体为：
当同时满足以下条件a1～a4时，表示活塞头部敲缸；
条件a1、异响在转速为2000rpm的附近最明显；
条件a2、异响出现在某缸的上止点附近；
条件a3、异响在冷机状态下明显，热机后消失；
条件a4、频率在2000Hz～8000Hz。
当同时满足以下条件b1～b4时，表示活塞裙部摆缸；
条件b1、异响在转速为1000rpm～2000rpm内最明显；
条件b2、异响出现在某缸的上止点附近；
条件b3、异响在冷机状态下明显，热机后消失；
条件b4、频率在1000Hz～2000Hz。
当同时满足以下条件c1～c4时，表示活塞销敲击；
条件c1、异响在转速为怠速～1500rpm内最明显；
条件c2、异响出现在某缸的上止点附近；
条件c3、异响在热机后明显；
条件c4、频率在2000Hz～3000Hz。
以下以4缸机为例对本发明中的评价分析部分进行说明：
首先将测试数据按照图4拉出振动、缸压和上止点信号的3合1图进行时刻比对。再根据曲轴转2圈一个气缸做功一次的基本概念，对于4缸机某缸做功一次曲轴转角720°， 假定某转速下的做功间隔时间为t，如某异响时刻和1缸上止点的基准时刻之间的时间差△t，同时算出该异响时刻的曲轴转角X，X＝△t/t*720°。如出现如图5所示△t＝0t，1/4t，1/2t， 3/4t这几个时刻附近，曲轴转角X不超过左右30°，此时分别是1缸、2缸、4缸、3缸做 功期间，各气门不在关闭临界点，不会发生撞击异响，而只有缸体7内的活塞8等在运动， 可判断异响来源于缸体7内部。然后再判断异常产生的原因，比如：△t＝1/2t，且其冷机异响 明显，热机后消失，异响转速在1000rpm～2000rpm之间，频率在1000Hz～1800Hz，则可 结合图5和图7《常见机体异响模式表》判别此时为4缸活塞裙部82摆缸。同理可判定活 塞头部81敲缸和活塞销9敲击。但如果此时不在以上4个特殊时刻，则可判定为气门异响， 但还需要进一步判定是哪个气门在响。
气门升程主要指气门在运动中各时刻气门锥面(指排气门锥面51和进气门锥面61)与 气门座圈21的间隙。单独对每个缸的进气门而言，其相同的曲轴转角X对应的升程都相同， 同理相同曲轴转角对应的各缸排气门升程也一样。气门异响一般是气门敲击气门座圈21产 生的噪声，由于其可能提前或者滞后关闭，只要异响时刻某气门对应升程小于0.1mm，即可 认为该气门异响。异响时刻对应曲轴转角X对应1缸排气气门的曲轴转角为284°，通过查 表2可知此时4个缸进气门均关闭，2缸排气气门的曲轴转角为104°，3缸排气气门的曲 轴转角464°，4缸排气气门的曲轴转角644°。通过查表1可得，当曲轴转角为104°时， 所对应的气门升程为0.00727902mm(小于0.1mm)，频率为3000Hz～8000Hz，即表示该异响 源为2缸排气气门，其他异响时刻同理可查。
某4缸机的气门升程表(部分)如下：
表1
某4缸机的1缸到4缸的曲轴转角的对应关系如下：
表2。
Claims (4)
1.一种采用振动特性判别发动机机体异响的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）台架和测点布置：
将振动传感器（1）布置在发动机缸盖（2）上，用于获取发动机的振动信号；
将火花塞式缸压传感器（4）安装在发动机的1缸火花塞位置处，用于获取1缸的缸压信号；
将1缸的活塞（8）盘至上止点后，在曲轴皮带轮（10）的表面设置反光片（11），将激光发射器（12）布置在距离曲轴皮带轮Acm处，该反光片（11）能将激光发射器（12）发出的激光反射回来产生一个脉冲，用于获取1缸的上止点位置信号；
（2）测试：
发动机冷机状态点火即开始测试，每次从怠速转速开始按照Brpm/s的升速率将转速升至Crpm后停止，以涵盖怠速至发动机内部异响的主要转速区间；
热机后重复以上测试；
（3）评价分析：
根据1缸的缸压信号和1缸的上止点位置信号找出1缸做功的上止点位置，并该此时作为基准时刻；
计算异响时刻与基准时刻之间的差值△t；
计算异响时刻的曲轴转角X，X=△t/t*180°*k，其中，t为某转速下发动机某缸的做功间隔时间，k为冲程数量；
判断异响是否出现在某缸的做功期间，若是，则表示缸体内部异响，并根据频率特征和发生异响工况来判断产生异响的原因，若否，则表示气门异响，并根据异响时刻的曲轴转角X和气门升程表来查找各缸气门在此刻的位置，若此刻的气门升程接近关闭，则认为此气门存在异响。
2.根据权利要求1所述的采用振动特性判别发动机机体异响的方法，其特征在于：所述根据频率特征和发生异响工况来判断产生异响的原因 ，具体为：
当同时满足以下条件a1～a4时，表示活塞头部敲缸；
条件a1、异响在转速为2000rpm的附近最明显；
条件a2、异响出现在某缸的上止点附近；
条件a3、异响在冷机状态下明显，热机后消失；
条件a4、频率在2000Hz～8000Hz；
当同时满足以下条件b1～ b4时，表示活塞裙部摆缸；
条件b1、异响在转速为1000rpm～2000rpm内最明显；
条件b2、异响出现在某缸的上止点附近；
条件b3、异响在冷机状态下明显，热机后消失；
条件b4、频率在1000Hz～2000Hz；
当同时满足以下条件c1～c4时，表示活塞销敲击；
条件c1、异响在转速为怠速～1500rpm内最明显；
条件c2、异响出现在某缸的上止点附近；
条件c3、异响在热机后明显；
条件c4、频率在2000Hz～3000Hz。
3.根据权利要求1或2所述的采用振动特性判别发动机机体异响的方法，其特征在于：将激光发射器12布置在距离曲轴皮带轮1cm处并正对反光片11。
4.根据权利要求3所述的采用振动特性判别发动机机体异响的方法，其特征在于：每次从怠速转速开始按照25rpm/s的升速率将转速升至3000rpm后停止。
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