一種發動機異響故障診斷裝置及方法
【專利摘要】本發明提供了一種發動機異響故障診斷裝置及方法，包括一發動機以及異響檢測設備，在發動機的曲軸連桿軸與連桿軸瓦之間設置第一間隙，在曲軸主軸與曲軸主軸頸軸瓦之間設置第二間隙，在活塞和氣缸之間設置第三間隙，其中，第一間隙大于0.12mm，第二間隙大于0.17mm，第三間隙大于0.12mm；所述異響檢測設備包括信號采集裝置、信號處理裝置、信號分析裝置及顯示屏，與所述發動機連接，實時診斷所述發動機的異響故障。本發明的發動機異響故障診斷裝置及方法診斷故障點有針對性，并與檢測設備相連，保證異響判斷的準確性，為在校學生及企業維修人員提供了學習的平臺。
【專利說明】一種發動機異響故障診斷裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及汽車發動機【技術領域】，尤其涉及發動機機械部分磨損異常導致的異響 故障及故障診斷、分析與排除。
【背景技術】
[0002] 發動機作為汽車的心臟，其工作性能的好壞直接影響汽車的正常工作。由于發動 機結構復雜，又是在商溫、商壓、商速、商負荷、商振動的惡劣環境下工作，因而故障率最商。 發動機在運轉的過程中產生的超過技術文件規定的不正常的響聲，稱為發動機異響，是一 種機械故障，使用年限越長的發動機，出現異響故障的頻率也越高。
[0003] 發動機異響標志著發動機某一機構的工作狀態已發生變化，往往反映著不同性質 和不同程度的故障，是發動機產生惡性損壞事故的前奏，表明存在嚴重的安全隱患。異響僅 是現象，故障是本質，若不及時排除故障，發動機帶病工作可能導致更大的損傷。維修從業 人員采用正確的故障診斷及檢測方法對發動機的狀況作出準確判斷，是排除發動機異響故 障、保障發動機正常運行的有效措施。
[0004] 隨著電子技術在發動機上的大量應用，大量先進電子檢修儀器的使用，維修從業 人員把更多的精力放在了發動機電控系統的檢修上，而忽視了發動機機械部分故障診斷的 內容。當遇到發動機異響故障時，往往不能直接判斷是某一個機構或某一個零件出了問題， 解決的方法是直接大修發動機，將發動機全部拆解，逐一檢查各個零部件，浪費了大量的時 間和精力，最后故障可能還沒有解決。目前，大部分維修從業人員不能直接判斷發動機異響 的故障原因和部位，而目前一線的維修從業人員除老的維修工外，其余主要來源于中技和 高職汽車專業的畢業生，這些學生在校期間，幾乎沒有專門課程學習發動機異響故障的診 斷與排除方法，各學校相關設備也幾乎沒有，即使有使用的發動機異響裝置，也基本都是用 已報廢發動機來操作，故障點較分散，無針對性，對于故障診斷的準確性也沒有保證。且各 汽車實訓設備制造廠家目前也沒有相關產品。
【發明內容】
[0005] 為克服現有技術中存在的報廢發動機故障點分散，無針對性，故障診斷不準確的 問題，本發明提供一種發動機異響故障診斷裝置及方法。
[0006] -種發動機異響故障診斷裝置，包括一發動機以及異響檢測設備，所述發動機至 少包括曲軸連桿軸、曲軸主軸、連桿軸瓦、曲軸主軸頸軸瓦、活塞及氣缸，其特征在于：在所 述曲軸連桿軸與所述連桿軸瓦之間設置第一間隙，在所述曲軸主軸與所述曲軸主軸頸軸瓦 之間設置第二間隙，在所述活塞和所述氣缸之間設置第三間隙，其中，所述第一間隙大于 0· 12mm，所述第二間隙大于0· 17mm，所述第三間隙大于0· 12mm ;所述異響檢測設備包括信 號采集裝置、信號處理裝置、信號分析裝置及顯示屏，與所述發動機連接，實時診斷所述發 動機的異響故障。
[0007] 所述發動機為汽油機或柴油機。
[0008] 所述信號采集裝置包括設置在發動機上的振動傳感器和聲音傳感器，所述信號采 集裝置的信號輸出端與所述信號處理裝置的信號輸入端連接。
[0009] 所述信號處理裝置包括放大器、濾波器和A/D轉換器，所述信號處理裝置的信號 輸出端與所述信號分析裝置的信號輸入端連接。
[0010] 所述信號分析裝置對接收到的信號進行分析，并得出分析結果，所述信號分析裝 置的信號輸出端與所述顯示屏的信號輸入端連接。
[0011] 所述顯示屏顯示異響故障診斷結果。
[0012] 一種發動機異響故障診斷方法，包括以下步驟：
[0013] 步驟一、提供一發動機；
[0014] 步驟二、將所述發動機的曲軸連桿軸、曲軸主軸、連桿軸瓦、曲軸主軸頸軸瓦、活塞 及氣缸進行拆解；
[0015] 步驟三、對所述連桿軸瓦進行處理，使所述曲軸連桿軸與所述連桿軸瓦之間形成 第一間隙；對所述曲軸主軸頸軸瓦進行處理，使所述曲軸主軸與所述曲軸主軸頸軸瓦之間 形成第二間隙；對所述活塞進行處理，使所述氣缸和所述活塞之間形成第三間隙，其中，所 述第一間隙大于0. 12mm，所述第二間隙大于0. 17mm，所述第三間隙大于0. 12mm ;
[0016] 步驟四、對所述曲軸連桿軸、曲軸主軸、連桿軸瓦、曲軸主軸頸軸瓦、活塞及氣缸進 行裝配，并使所述發動機在運轉后發生異響；
[0017] 步驟五、將所述發動機與一異響檢測設備連接，所述異響檢測設備包括信號采集 裝置、信號處理裝置、信號分析裝置及顯示屏，通過采集所述發動機的聲音和振動信號，實 時診斷所述發動機的異響故障。
[0018] 所述步驟五包括：所述信號采集裝置包括振動傳感器和聲音傳感器，在發動機上 設置所述振動傳感器和所述聲音傳感器，連接所述信號采集裝置的信號輸出端與所述信號 處理裝置的信號輸入端。
[0019] 所述步驟五包括：所述信號處理裝置包括放大器、濾波器和A/D轉換器，連接所述 信號處理裝置的信號輸出端與所述信號分析裝置的信號輸入端。
[0020] 所述步驟五包括：分析所述信號分析裝置接收到的信號，并得出分析結果，連接所 述信號分析裝置的信號輸出端與所述顯示屏的信號輸入端；通過所述顯示屏顯示異響故障 診斷結果。
[0021] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明提供了一種發動機異響故障診斷 裝置及方法，包括一發動機及異響檢測設備，模擬發動機異響故障，故障點具有針對性，異 響診斷實時、快速、準確，為在校學生以及企業維修人員提供學習的平臺。成熟的產品可在 中職、高職院校及汽車培訓機構推廣使用，具有廣泛的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發明的發動機中三個配合間隙示意圖；
[0023] 圖2是本發明的結構示意圖。
[0024] 圖中標號：1_曲軸連桿軸頸徑向配合間隙、2-曲軸主軸頸徑向配合間隙、3-活塞 和氣缸的配合間隙。
【具體實施方式】
[0025] 以下結合附圖和實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的 具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明
[0026] -般情況下，發動機重點故障部位及產生原因主要為磨損或維修不當導致的曲軸 連桿軸頸徑向配合間隙增大、曲軸主軸頸徑向配合間隙增大和活塞與氣缸之間配合間隙增 大，然而不同原因造成的異響，其異響特征是有明顯區別的。
[0027] 對于連桿軸承與連桿軸頸間的配合間隙過大的狀況，發動機中速運轉時，在缸體 下部能聽到一種較短促的金屬敲擊聲，低速時則聽不到，隨著轉速的升高而逐漸明顯，中速 最明顯，高速有減弱或消失。
[0028] 而曲軸軸承與曲軸軸頸配合間隙過大，致使軸頸與軸承碰撞發響。異響在中速出 現，高速明顯，并在中、高速范圍始終有響聲，比連桿軸承異響更沉重。響聲隨負荷增大而增 大，中、高速抖油門最明顯。
[0029] 當活塞裙部與氣缸套配合間隙過大，發動機怠速運轉時，在氣缸體上部發出清晰 而有節奏的敲擊聲。汽油機為"嗒嗒"聲，柴油機為"剛剛"聲。活塞直徑小，敲擊聲脆；活 塞直徑大，敲擊聲沉重。且低速運行時響聲明顯，中、高速時響聲消失。
[0030] 本發明針對上述異響特點對發動機進行改造，提供一種發動機異響診斷裝置。該 裝置包括一發動機以及異響檢測設備，該發動機可為柴油機或汽油機，并至少包括曲軸連 桿軸、曲軸主軸、連桿軸瓦、曲軸主軸頸軸瓦、活塞及氣缸，如圖1所示，在曲軸連桿軸與連 桿軸瓦之間設置第一間隙1，在曲軸主軸與曲軸主軸頸軸瓦之間設置第二間隙2,在活塞和 所述之間設置第三間隙3,并使第一間隙1大于0. 12mm，第二間隙2大于0. 17mm，第三間隙 3大于0. 12_，超出其磨損極限，從而模擬發動機由于這三個部位嚴重磨損導致的異響。
[0031] 由于上述現象僅是不同異響所產生的表象，其本質上是各異響故障產生時振動波 形的不同及分貝范圍的差異。所以本發明在發動機的旁邊連接有異響檢測設備，如圖2所 示，該異響檢測設備包括信號采集裝置、信號處理裝置、信號分析裝置及顯示屏，與該發動 機連接，對不同異響故障進行實時檢測并顯示異響部位、原因、相應的振動波形及分貝范 圍，保證診斷的準確性。其中，信號采集裝置包括振動傳感器和聲音傳感器，安裝在發動機 上，其信號輸出端與信號處理裝置的信號輸入端連接；信號處理裝置包括放大器、濾波器和 A/D轉換器，其信號輸出端與信號分析裝置的信號輸入端連接；信號分析裝置對接收到的 信號進行分析，并得出分析結果，其信號輸出端與顯示屏的信號輸入端連接；顯示屏實時顯 示發動機異響故障診斷結果。
[0032] 優選地，該發動機中可設置一個以上的間隙，異響檢測設備可同時檢測一個以上 的異響故障。
[0033] 本發明的另一實施方式中提供了一種發動機異響故障診斷方法。首先，需要一發 動機，然后將發動機的曲軸連桿軸、曲軸主軸、連桿軸瓦、曲軸主軸頸軸瓦、活塞及氣缸進行 拆解，并依次對連桿軸瓦、曲軸主軸頸軸瓦及活塞進行處理，使曲軸連桿軸與連桿軸瓦之間 形成第一間隙1，曲軸主軸與曲軸主軸頸軸瓦之間形成第二間隙2,氣缸和活塞之間形成第 三間隙3,其中，第一間隙1大于0· 12mm，第二間隙2大于0· 17mm，第三間隙3大于0· 12mm， 最后將曲軸連桿軸、曲軸主軸、連桿軸瓦、曲軸主軸頸軸瓦、活塞及氣缸進行裝配，并使發動 機恢復至原有技術狀態，運轉后發生異響。
[0034] 將處理好的發動機與一異響檢測設備連接，該異響檢測設備包括信號采集裝置、 信號處理裝置、信號分析裝置及顯示屏，通過采集該發動機異響時的聲音和振動信號，實時 診斷所述發動機的異響故障。
[0035] 為了更好的理解本發明，本發明以桑塔納1. 6L發動機為例進行更詳細的闡述，但 不僅限于此。
[0036] 桑塔納1. 6L發動機的曲軸連桿軸頸徑向間隙在新車時為0. 01-0. 06mm，磨損極限 為0. 12mm，該間隙主要靠連桿軸頸尺寸以及連桿頸軸瓦保證。利用刮刀將一道新的連桿軸 頸軸瓦減磨合金部分刮去0. 15mm，并用2500#砂紙對表面進行拋光處理后得到第一間隙， 重新裝配軸瓦及活塞連桿組，其徑向間隙增至0. 16-0. 21_，超出其磨損極限。將發動機重 新裝配，恢復至原有技術狀態，在運轉后，異響明顯。
[0037] 曲軸主軸頸徑向間隙新車時為0· 03-0. 08mm，磨損極限為0· 17mm，其間隙主要靠 曲軸主軸頸尺寸以及主軸頸軸瓦保證。利用刮刀將一道新的主軸頸軸瓦減磨合金部分刮去 0. 2mm，并用2500#砂紙對表面進行拋光處理后得到第二間隙，重新裝配軸瓦及曲軸，使徑 向間隙增至0. 23-0. 28_，超出其磨損極限。將發動機重新裝配并恢復至原有技術狀態，在 運轉后，異響明顯。
[0038] 活塞和氣缸的配合間隙新車時為0. 025-0. 045mm，活塞磨損極限尺寸不超過 0. 04mm，氣缸直徑磨損極限尺寸不超過0. 08mm，即總的磨損極限為0. 12mm。利用刮刀將活 塞裙部刮去0. 15mm，并用2500#砂紙對表面進行拋光處理后得到第三間隙，重新裝配活塞 連桿組，其配合間隙增大至〇. 145-0. 165_，超出其磨損極限。將發動機重新裝配，恢復至原 有技術狀態，在運轉后，異響明顯。
[0039] 將已加工好的桑塔納1. 6L發動機與異響檢測設備連接，該異響檢測設備包括信 號采集裝置、信號處理裝置、信號分析裝置及顯示屏，其中信號采集裝置包括振動傳感器和 聲音傳感器，安裝在發動機的適當位置，在發動機異響時及時感應并對其產生的振動信號 和聲音信號進行采集，同時轉換成電信號，輸入信號處理裝置；信號處理裝置包括放大器、 濾波器和A/D轉換器，電信號經信號放大器放大、濾波器濾波和A/D轉換器將其轉換成數字 信號，數字信號輸入信號分析裝置；信號分析裝置對接收到的數字信號進行分析，與已經儲 存在信號分析裝置中的發動機正常情況及各種部位異常的標準數據進行比較后，將結果顯 示在檢測設備顯示屏中，從顯示的結果中可以獲知發動機的異響部位、原因、相應的振動波 形及分貝范圍。該異響檢測設備可同時對多種故障進行檢測，檢測結果快速準確。
[0040] 本發明的發動機異響故障診斷裝置及方法，對發動機進行合理的加工，不僅能夠 模擬活塞與氣缸之間配合間隙過大、曲軸連桿軸頸徑向配合間隙過大和曲軸主軸頸徑向配 合間隙過大這三個故障點所產生的異響，還根據各故障點產生異響的特點及規律設置有異 響檢測設備，與發動機進行配合，發動機中可設置一個以上的故障點，檢測設備也可同時檢 測多種故障，故障點有針對性的同時還能夠保障故障診斷結果的準確性。
[0041] 而報廢的發動機由于操作者個人習慣、行駛路況等諸多因素的不同，磨損的部位 及程度大相徑庭，故障點復雜又分散，無法有效的獲得需要的信息，而診斷的結果依據技術 人員人工判斷，準確性沒有保證，況且在目前市場中各汽車實訓設備制造廠家也沒有相關 產品。
[0042] 本發明的發動機異響故障診斷裝置及方法則為在校學生以及企業維修人員提供 了良好的學習平臺，克服了上述缺點，也填補了此類產品的空缺。成熟的產品還可在中職、 高職院校及汽車培訓機構推廣使用，具有廣泛的應用前景。
[0043] 上述說明示出并描述了本發明的優選實施例，如前所述，應當理解本發明并非局 限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和 環境，并能夠在本文所述發明構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改 動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發明的精神和范圍，則都應在本發明所附 權利要求的保護范圍內。
【權利要求】
1. 一種發動機異響故障診斷裝置，包括一發動機以及異響檢測設備，所述發動機至少 包括曲軸連桿軸、曲軸主軸、連桿軸瓦、曲軸主軸頸軸瓦、活塞及氣缸，其特征在于：在所述 曲軸連桿軸與所述連桿軸瓦之間設置第一間隙，在所述曲軸主軸與所述曲軸主軸頸軸瓦 之間設置第二間隙，在所述活塞和所述氣缸之間設置第三間隙，其中，所述第一間隙大于 0· 12mm，所述第二間隙大于0· 17mm，所述第三間隙大于0· 12mm ;所述異響檢測設備包括信 號采集裝置、信號處理裝置、信號分析裝置及顯示屏，與所述發動機連接，實時診斷所述發 動機的異響故障。
2. 根據權利要求1所述的發動機異響故障診斷裝置，其特征在于：所述發動機為汽油 機或柴油機。
3. 根據權利要求2所述的發動機異響故障診斷裝置，其特征在于：所述信號采集裝置 包括設置在發動機上的振動傳感器和聲音傳感器，所述信號采集裝置的信號輸出端與所述 信號處理裝置的信號輸入端連接。
4. 根據權利要求2所述的發動機異響故障診斷裝置，其特征在于：所述信號處理裝置 包括放大器、濾波器和A/D轉換器，所述信號處理裝置的信號輸出端與所述信號分析裝置 的信號輸入端連接。
5. 根據權利要求2所述的發動機異響故障診斷裝置，其特征在于：所述信號分析裝置 對接收到的信號進行分析，并得出分析結果，所述信號分析裝置的信號輸出端與所述顯示 屏的信號輸入端連接。
6. 根據權利要求2所述的發動機異響故障診斷裝置，其特征在于：所述顯示屏顯示異 響故障診斷結果。
7. -種發動機異響故障診斷方法，包括以下步驟： 步驟一、提供一發動機； 步驟二、將所述發動機的曲軸連桿軸、曲軸主軸、連桿軸瓦、曲軸主軸頸軸瓦、活塞及氣 缸進行拆解； 步驟三、對所述連桿軸瓦進行處理，使所述曲軸連桿軸與所述連桿軸瓦之間形成第一 間隙；對所述曲軸主軸頸軸瓦進行處理，使所述曲軸主軸與所述曲軸主軸頸軸瓦之間形成 第二間隙；對所述活塞進行處理，使所述氣缸和所述活塞之間形成第三間隙，其中，所述第 一間隙大于〇. 12mm，所述第二間隙大于0. 17mm，所述第三間隙大于0. 12mm ; 步驟四、對所述曲軸連桿軸、曲軸主軸、連桿軸瓦、曲軸主軸頸軸瓦、活塞及氣缸進行裝 配，并使所述發動機在運轉后發生異響； 步驟五、將所述發動機與一異響檢測設備連接，所述異響檢測設備包括信號采集裝置、 信號處理裝置、信號分析裝置及顯示屏，通過采集所述發動機的聲音和振動信號，實時診斷 所述發動機的異響故障。
8. 根據權利要求7所述的發動機異響故障診斷方法，其特征在于：所述步驟五包括：所 述信號采集裝置包括振動傳感器和聲音傳感器，在發動機上設置所述振動傳感器和所述聲 音傳感器，連接所述信號采集裝置的信號輸出端與所述信號處理裝置的信號輸入端。
9. 根據權利要求7所述的發動機異響故障診斷方法，其特征在于：所述步驟五包括：所 述信號處理裝置包括放大器、濾波器和A/D轉換器，連接所述信號處理裝置的信號輸出端 與所述信號分析裝置的信號輸入端。
10.根據權利要求7所述的發動機異響故障診斷方法，其特征在于：所述步驟五包括： 分析所述信號分析裝置接收到的信號，并得出分析結果，連接所述信號分析裝置的信號輸 出端與所述顯示屏的信號輸入端；通過所述顯示屏顯示異響故障診斷結果。
【文檔編號】G01M15/12GK104122094SQ201410366759
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】劉言強, 姜于亮, 朱磊 申請人:南通理工學院