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[组图]敲缸故障的诊断 |
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| 敲缸故障的诊断 |
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作者：佚名 文章来源：网上搜集 点击数： 更新时间：2008-5-16 23:06:48  |
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敲缸是内燃机常见故障之一，是指曲柄机构振动与气体波动撞击气缸壁或气缸盖的异常现象。敲缸故障发生时，伴随着噪声和剧烈的振动，同时零件受力增加，严重影响内燃机的正常工作，造成机器使用寿命缩短。
一、敲缸故障机理
图1是单缸柴油机点火示意图。由于活塞与气缸壁之间存在间隙，在推动活塞向顶部运动的力W和燃烧过程中气体产生的高压力P共同作用下，当曲轴转到使活塞刚过上止点后，便发生图1（b)所示的击缸现象。
图1 单缸柴油机点火示意图
在活塞撞击缸壁的瞬时，如不考虑摩擦力，连杆受力情况可用图1（c）表示。
由ΣFy=0知，Wsinα＝P，由此可得 W=P/sina
由ΣFx＝0知，Wcosα=F，由此可得 F=Pcosa/sina=Pcota
当曲轴刚转过上止点位置时，α角很小，而cotα值很大，因此作用于缸壁的力F比气体压力P大得多。
图2是气缸内气体压力P与曲轴转角之间的关系曲线。由图中可见活塞敲缸几乎与气体压力的最高点同时发生，两者共同作用便出现柴油机敲缸故障，但主要是活塞敲缸，而气体压力直接作用于缸盖的激励是次要的。
图2 缸内压力曲线
二、故障原因
内燃机敲缸的主要原因如下：
(1)喷油提前角不正确；(2)喷油雾化不良；(3）给油量过大。
三、敲缸故障信号的特征
图3是某内燃机车活塞缸体的振动信号时域波形和功率谱图，其中图（a)为正常情况；图（b）为严重敲缸时。
正常工作情况下，内燃机发火时的加速度响应幅值为0. 999V，时间延迟为7. 4ms，如图3（a）所示，加速度响应的功率谱成分在0 ～4.5kHz之间，响应的整个频率段可划为三个频带，即0～1.5kHz，1.5～3.0kHz，3.0～4.5kHz，而振动能量主要集中在第一、二频带。
图3 某机车内燃机敲缸故障信号与正常信号比较
发生轻微敲缸时，内燃机振动加速度响应幅值上升到正常状态的1.63倍，时间延迟为20ms，为正常状态的2.70倍。在频域内三个频带的功率谱峰值均比正常状态有明显增加。
当发生严重敲缸时，内燃机发火时的加速度响应值为4.860V，是正常状态的4.9倍，时间延迟为22.5ms，为正常状态的3.04倍。而在频域内，功率谱在三个频带的峰值都明显增加，特别是第一、二频带，分别比正常状态增加了24.9dB和23.9dB，如图3（b)所示。
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