汽車發(fā)動機機械故障非接觸式檢測技術(shù)分析

涂紫鵬

摘 要：隨著我國人民可支配收入不斷提高，汽車保有量也隨之增加，而汽車行駛中發(fā)動機作為其動力源，長期使用后不可避免的會有一定機械故障出現(xiàn)。汽車發(fā)動機零件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，若是使用傳統(tǒng)人工檢測方式或一般設(shè)備診斷，則無法確保全面精準(zhǔn)的檢測機械故障。在此背景下，應(yīng)當(dāng)采取非接觸式檢測技術(shù)，利用電信號中聲場信號特征檢測機械故障，以提高發(fā)動機機械故障檢測效率。本文主要針對汽車發(fā)動機機械故障非接觸式檢測技術(shù)進行簡要分析。

關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動機;機械故障;非接觸式;檢測技術(shù)

1 汽車發(fā)動機機械故障非接觸式檢測技術(shù)概述

汽車發(fā)動機機械故障非接觸式檢測技術(shù)是依托于智能化技術(shù)和自動化技術(shù)形成的一種新型檢測技術(shù)。該技術(shù)是通過檢測設(shè)備上的聲音傳感器對發(fā)動機響動的音量、音頻和音色等數(shù)據(jù)進行捕獲和分析，然后通過發(fā)動機故障評估系統(tǒng)算法模型進行計算，最后將計算結(jié)果直接反饋給檢測人員，從而實現(xiàn)對發(fā)動機機械故障的精確診斷。由于該技術(shù)利用一些現(xiàn)代化檢測設(shè)備對汽車發(fā)動機進行自動化分析和檢測，因此，該技術(shù)的現(xiàn)代化程度和檢測效率很高。相比傳統(tǒng)檢測技術(shù)具有很大優(yōu)勢。汽車發(fā)動機機械故障非接觸式檢測技術(shù)的核心是聲光學(xué)原理，該技術(shù)在無需與發(fā)動機接觸的情況下就可以完成對汽車發(fā)動機的動態(tài)和靜態(tài)檢測，因此該技術(shù)在檢測時不但不會對發(fā)動機造成任何影響，檢測的效率還很高。未來隨著電子感應(yīng)技術(shù)、光敏感材料技術(shù)、自動控制技術(shù)、信息技術(shù)和智能化技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)將發(fā)展的更加成熟，應(yīng)用也將更加廣泛。

2 汽車發(fā)動機機械故障分析

（1）連桿軸承，由于連桿軸徑與連桿軸承之間產(chǎn)生較大配合間隙，或螺栓松動致使軸徑與軸承碰撞，以至于發(fā)生異常響動，汽缸體有顯著振動。（2）孔座與活塞銷之間有較大配合間隙，致使活塞不斷敲擊孔座，導(dǎo)致發(fā)生聲響。（3）由于曲徑與曲軸軸承之間有較大配合間隙，或螺栓松動致使軸徑與軸承碰撞，以至于發(fā)生異常響動，汽缸軸承座部位有顯著振動。（4）汽缸漏氣，發(fā)動機做功中，將會有高壓氣體途經(jīng)汽缸壁與活塞環(huán)一同進入到曲軸箱中，進而沖擊油底殼，發(fā)出聲響。發(fā)動機機械故障通常是由于磨損造成的，部分故障無法有效分辨，如氣門、附件異常等。本次以四沖程汽車發(fā)動機為例，分析異響聲信號手機及處理信息數(shù)據(jù)實際操作，可人工設(shè)定常見發(fā)動機異響類型，并制定相應(yīng)聲信號與電信號，表1為檢測結(jié)果。

通過異響分布情況可知，汽車發(fā)動機異響集中在氣門與前驅(qū)部位，在總比重中占據(jù)6成左右，不同故障點異響的頻率及音色上存在差異，所以利用設(shè)備傳感器能夠?qū)Πl(fā)動機異響來源進行分析，與噪音異響信號頻率及強度相結(jié)合，可確定故障點部位，診斷發(fā)動機故障。

3 非接觸式檢測分析

3.1 操作流程

（1）車間中清除非相關(guān)設(shè)備，盡量減少混響聲與噪音對此檢測結(jié)果的影響，但不能影響總裝車間的工作。布置安裝實驗系統(tǒng)設(shè)備，連接傳感器與配套分析系統(tǒng)，驗證硬件參數(shù)可靠性，以保證其能夠在檢測中發(fā)揮作用。（2）設(shè)置發(fā)動機異響聲信號參數(shù)，在軟件中設(shè)置技術(shù)參數(shù)，校對傳感器信號，調(diào)試設(shè)備靈敏度，設(shè)置聲信號采樣時間及采樣頻率間隔，依據(jù)維修經(jīng)驗，聲信號頻率為20250Hz，時間間隔設(shè)置為1.5s。（3）需要檢測的發(fā)動機，將其放在設(shè)備檢測平臺中，此過程盡量保持冷啟動，之后專業(yè)機修室設(shè)置發(fā)動機可能發(fā)生的故障問題，模擬人工檢測流程，并在總裝車間中收集聲信號，定時做好聲信號數(shù)據(jù)反饋，依據(jù)數(shù)據(jù)整合分析發(fā)動機故障情況。

3.2 結(jié)果分析

（1）正常發(fā)動機。圖為正常發(fā)動機測試結(jié)果，所收集的聲信號利用小波進行過濾，下圖中ac、bd進行兩兩分析，濾波后聲信號細(xì)節(jié)系數(shù)中一三四尺度均為0，而二和五尺度則有保留數(shù)據(jù)。表明發(fā)動機信號收集中存在雜音，第一三四持續(xù)中十分顯著。聲信號向極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，信號均有雪花狀，且經(jīng)過濾波前后對比，區(qū)分顯著，證明鏡像圖中能夠有效分離有用信號。

（2）氣門異常。氣門異常發(fā)動機通常發(fā)出噠噠的清脆聲響，由凸輪軸一側(cè)發(fā)生，尤其是發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)時聲音更加顯著，中速以上則明顯減弱。主要是由于導(dǎo)孔與挺桿存在較大圓度偏差，且挺柱球發(fā)生變形，進而造成挺柱運轉(zhuǎn)不靈活。經(jīng)過非接觸式檢測后，在小波濾波前后其氣門挺柱異常情況相較于正常發(fā)動機存在明顯差異，通過收集聲信號，時域圖中可通過視覺掌握周期特點，小波后并未影響信號周期性，前三個尺度存在顯著聲信號周期性。

（3）油底殼異常。發(fā)動機在出現(xiàn)油底殼異常響動后，其并無顯著特點，因此在與正常發(fā)動機相比較中無法及時獲得檢測結(jié)果。但是，利用非接觸式檢測技術(shù)，在細(xì)節(jié)系數(shù)圖中，能夠明顯觀察到三四五尺度信號發(fā)生顯著變化，此處聲信號存在顯著周期性特點。由此可知，檢測發(fā)動機油底殼聲信號異常的濾波后，能夠明顯將自身周期性特點提高。

4 結(jié)束語

綜上所述，機械故障是汽車發(fā)動機的常見故障，汽車發(fā)動機機械故障檢測工作是一項比較專業(yè)和復(fù)雜的工作，以往主要采取傳統(tǒng)檢測技術(shù)，傳統(tǒng)檢測技術(shù)主要依靠檢測方法、檢測設(shè)備儀器和專業(yè)人員的個人經(jīng)驗，檢測工作容易受到干擾，檢測結(jié)果的隨意性和不確定性較大，因此，傳統(tǒng)檢測技術(shù)具有一定的弊端。

參考文獻：

[1]姜十萬.汽車發(fā)動機機械故障非接觸式檢測技術(shù)分析[J].農(nóng)機使用與維修，2020（05）.