基于小波變換和角度域分析的發動機氣門機構異響排查
加入技術交流群
圖2 第1缸進氣側凸輪軸承座振動及發動機上方噪聲時域數據圖
通過對“嗒嗒“異響小波分析，基本可以確定該異響來自于氣門機構系統，為進一步調查明確異響產生的原因，還必須精確定義該異響產生的部位。發動機曲軸轉角分析功能則提供了有力的分析工具。為滿足角度域分析需要，使用磁電轉速傳感器采集發動機啟動齒轉速信號，因為啟動齒圈132齒，所以角度域分析精度在3°附近，滿足對問題的定義需求。同時采集發動機1缸缸壓信號作為發動機工作循環參考。通過對“嗒嗒”異響信號角度域分析，確定異響發生在曲軸轉角470°左右，進一步對氣門室罩蓋振動信號進行角度域轉換（見圖5），發現在曲軸轉角477°時氣門室罩蓋振動峰值非常突出，通過分析發動機工作循環所對應的氣門運動角度，發現第二缸的進氣門關閉角度430°，非常接近470°的異響發生角度，因VVT發動機氣門落座在角度上有一定的調整角度空間，因此二缸進氣門關閉角度在430°以及滯后一定的角度，與470°的異響角度接近。根據角度域分析初步思路，進行去除氣門，利用排除法來確定該問題的來源。
圖5 氣門室罩蓋角度域分析彩圖
為了驗證角度域分析的正確性，分別按照順序依次去除了2缸、4缸、所有缸的氣門，再按照順序安裝回4缸、2缸氣門機構，通過按照以上順序的排查試驗驗證，充分證實了轉角測試分析的精確性。圖6為安裝回4缸氣門后發動機上方噪聲的小波分析時頻圖，圖7為在安裝第4缸氣門的基礎上再安裝回2缸的氣門，明顯可以看到該異響特征重現。
圖6 安裝回4缸氣門后發動機上方噪聲的小波分析時頻圖
圖7 安裝第2缸氣門后發動機上方噪聲小波變換時頻圖
3.1 通過對對異響信號的小波變換，可以得到比常規頻譜分析更好的時頻特性，找出了“嗒嗒”異響的特征。并運用角度域分析，準確定位該異響發生時刻所對應的曲軸轉角角度，依據發動機循環特性，指出了該嗒嗒異響來自第2缸進氣門的落座時刻。
3.2 由于發動機是復雜的往復旋轉系統，很多激勵都與發動機曲軸轉角有特定的關系，利用小波分析可很好地將此類周期性的特征信號重現，從而更精確的定義和判斷問題，極大提高了故障問題診斷的效率。本文通過對缸蓋嗒嗒異響的排查，很好地證明了LMS小波分析在時頻分析中的作用，同時也驗證了角度域分析振動噪聲信號對激勵點定義的準確性。(end)
評論