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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