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        汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)研究

        2012-12-31 00:00:00張娟
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2012年25期

        摘 要:發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)的心臟,發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷效率的高低關(guān)系到汽車(chē)業(yè)未來(lái)的發(fā)展,汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)有些常見(jiàn)故障如發(fā)動(dòng)機(jī)爆震等存在檢測(cè)難度較大的問(wèn)題。本文研究并設(shè)計(jì)出一種相對(duì)簡(jiǎn)單易行的汽油機(jī)爆震模擬試驗(yàn)方法,有利于提高汽油機(jī)爆震的維修水平。

        關(guān)鍵詞:汽車(chē) 發(fā)動(dòng)機(jī) 故障診斷

        中圖分類(lèi)號(hào):U472.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)09(a)-0056-01

        發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)的心臟,汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的好壞直接關(guān)系到汽車(chē)的發(fā)展。本文研究并設(shè)計(jì)出一種相對(duì)簡(jiǎn)單易行的汽油機(jī)爆震模擬試驗(yàn)方法,有利于提高汽油機(jī)爆震的維修水平。

        1 爆震定義

        爆震是汽油機(jī)不正常燃燒現(xiàn)象之一,在維修行業(yè)中也經(jīng)常被維修人員或車(chē)主稱(chēng)為“敲缸”或“叫桿兒”,它反映了爆震最直觀的一個(gè)特征,就是在發(fā)動(dòng)機(jī)前部發(fā)出清脆的異響[1]。

        2 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷爆震檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

        本文構(gòu)建了一個(gè)爆震檢測(cè)系統(tǒng),共有以下幾個(gè)部分構(gòu)成。

        2.1 爆震傳感器

        本文選用的爆震傳感器為SIEMENS VDO生產(chǎn)的共振型爆震傳感器[2],型號(hào)為S10758 3009Z,裝在Audi及大眾多種車(chē)型上,具有很強(qiáng)通用性,該傳感器的頻響范圍為3KHz—25KHz,傳感器在7KHz的靈敏度35mV/g,阻抗R〉1MΩ,工作溫度為40-150。C,端子數(shù)為3。

        2.2 VAG-COM系統(tǒng)

        本文所使用的車(chē)輛奧迪A4發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)采用了Bosch ME系統(tǒng),該系統(tǒng)自身采用爆震閉環(huán)控制系統(tǒng),同時(shí)系統(tǒng)使用KWP2000協(xié)議進(jìn)行自診斷,系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流可以反映經(jīng)過(guò)上述計(jì)算處理后分配至各缸的傳感器電壓值。

        2.3 底盤(pán)測(cè)功機(jī)

        本文使用的測(cè)功機(jī)為德國(guó)MAHA FPS 2700風(fēng)冷電渦流式雙滾筒底盤(pán)測(cè)功機(jī)。

        2.4 聲級(jí)計(jì)

        在本文使用了愛(ài)德盛業(yè)生產(chǎn)的ADD 358型聲級(jí)計(jì),置于車(chē)輛前方,采用dB(A)加權(quán)“快”采樣方式,對(duì)車(chē)輛的噪音進(jìn)行測(cè)量及人工記錄,并將其與VAGCOM采集下來(lái)的傳感器信號(hào)進(jìn)行相關(guān)性分析,用于輔助判斷爆震的出現(xiàn)。

        如圖1所示,將車(chē)輛停放在測(cè)功機(jī)上,通過(guò)測(cè)功機(jī)操作界面選擇“恒定牽引力(Constant Traction)”,輸入數(shù)值1000N,在OBD診斷接口上連接VAG-COM,另一端接到筆記本電腦,啟動(dòng)VAG-COM,選擇“控制模塊(Select Control Module)”下“發(fā)動(dòng)機(jī)(01-Engine)”進(jìn)行自診斷,選擇“高級(jí)讀取數(shù)據(jù)塊(Adv.Meas.Block)”功能,分別勾選以下參數(shù)進(jìn)行記錄:發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、進(jìn)氣溫度、水溫、爆震傳感器電壓值(分配到四個(gè)缸的四個(gè)數(shù)值)、點(diǎn)火延遲角度,并為了便于記錄不用每次都勾選這些參數(shù)值,將所選的數(shù)據(jù)列表存儲(chǔ)為“knock record list.a01”的文件,這樣每次記錄時(shí)都可以打開(kāi)此列表文件,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)把我們選擇好的參數(shù)進(jìn)行讀取記錄。然后啟動(dòng)車(chē)輛,升至二檔,使車(chē)速穩(wěn)定在25km/h車(chē)速(此時(shí)轉(zhuǎn)速在1240~1280rpm),通過(guò)長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)頂桿頂住油門(mén)踏板使其穩(wěn)定,通過(guò)“記錄(Log)”功能,將以上數(shù)據(jù)塊的數(shù)值存儲(chǔ)為Excel表格形式,并在出現(xiàn)爆震時(shí)通過(guò)“標(biāo)記(Marker)”標(biāo)記特殊幀。之所以選擇1000N的牽引力和25km/h的車(chē)速是由于在實(shí)際工作實(shí)踐中,這是最容易聽(tīng)到爆震出現(xiàn)的工況點(diǎn),在此點(diǎn)車(chē)輛處于中等負(fù)荷,且發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)速不是太高,這樣就不容易因?yàn)檫^(guò)高的車(chē)輛噪音而掩蓋爆震聲音的出現(xiàn)。這樣,車(chē)輛的轉(zhuǎn)速與負(fù)荷已恒定,接下來(lái)我們就可以通過(guò)串聯(lián)在燃油泵供油管路中的調(diào)壓閥逐漸改變油壓來(lái)減小汽油供油壓力,從而誘導(dǎo)爆震的產(chǎn)生。

        3 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷爆震診斷分析

        3.1 爆震閾值的確定

        為了得到系統(tǒng)的閾值,首先要讓系統(tǒng)出現(xiàn)爆震。為了減少影響因素的干擾,我們需要使車(chē)輛的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷基本恒定,這樣一方面便于我們進(jìn)行試驗(yàn)分析數(shù)據(jù),另一方面由于轉(zhuǎn)速恒定,背景噪聲基本被限制在某一個(gè)范圍內(nèi),由此更便于爆震出現(xiàn)時(shí)通過(guò)聲級(jí)計(jì)讀取噪聲變化。為此我們利用底盤(pán)測(cè)功機(jī)的恒定牽引力功能對(duì)車(chē)輛施加一個(gè)恒定的阻力,同時(shí)利用油門(mén)踏板保持機(jī)構(gòu)使得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速維持在1240-1280r/min的一個(gè)轉(zhuǎn)速,目的是使節(jié)氣門(mén)開(kāi)度保持在10%~15%的范圍。具體轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度需要根據(jù)不同在用車(chē)輛的特征進(jìn)行試車(chē),總結(jié)出其最易出現(xiàn)爆震特征的轉(zhuǎn)速(車(chē)速)、節(jié)氣門(mén)角度(負(fù)荷)來(lái)進(jìn)行設(shè)置。

        固定好轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門(mén)開(kāi)度后,接下來(lái)我們需要誘導(dǎo)爆震的出現(xiàn)。如前所述,影響爆震的出現(xiàn)有很多因素,如點(diǎn)火正時(shí)、進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、空燃比、火花塞、燃油品質(zhì)等等,考慮到調(diào)節(jié)的便利性,本文在設(shè)定閾值時(shí)采用調(diào)控空燃比的方法來(lái)改變?nèi)紵龔亩鸨稹U{(diào)解空燃比比較簡(jiǎn)單易行的方法是在燃油管路中連接三通接上燃油壓力表,并串接上一個(gè)壓力調(diào)節(jié)閥,通過(guò)調(diào)解燃油壓力改變空燃比,從而引起爆震的出現(xiàn),并通過(guò)VAG-COM采集相關(guān)數(shù)據(jù)塊。

        3.2 爆震狀態(tài)的診斷確定

        經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)可知,在固定的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下,基本點(diǎn)火提前角一定,在爆震未出現(xiàn)時(shí),各缸的爆震信號(hào)電壓基本在0.5~1.5V,并且在若干穩(wěn)定的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)內(nèi),雖然由于發(fā)動(dòng)機(jī)散熱及構(gòu)造等原因?qū)е滤母讛?shù)值比一缸數(shù)值偏大,其電壓值雖然有波動(dòng)且各缸不盡相同,但總體的平均值均趨向于1V;但從第10幀數(shù)據(jù)開(kāi)始,已經(jīng)可以聽(tīng)到清脆的爆震聲,此時(shí)按下Marker作下標(biāo)記狀態(tài),爆震傳感器電壓開(kāi)始逐漸升高,雖然電壓值高低不等,但平均在2V左右,最高能接近3V,此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)已經(jīng)盡量推遲點(diǎn)火提前角,且聲級(jí)計(jì)的數(shù)值也由84dB上升到88dB,由此可判斷此時(shí)出現(xiàn)了明顯爆震,從統(tǒng)計(jì)值中可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)不出現(xiàn)爆震時(shí),平均電壓都小于2V,因此可以認(rèn)為在轉(zhuǎn)速1240~1280rpm且負(fù)荷為8.2%~8.6%時(shí),爆震傳感器平均電壓高于2V即可認(rèn)為發(fā)生了明顯爆震。在實(shí)際工作中,可以根據(jù)實(shí)際情況,按照同樣的方法,采集不同轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下爆震出現(xiàn)的閾值。

        參考文獻(xiàn)

        [1]韓宇石.電控汽油機(jī)爆震信號(hào)分析與檢測(cè)[D].北京:北京工業(yè)大學(xué),2011.

        [2]劉崢,王建昕.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2011:143.

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