一辆行驶里程超20万km、搭载S65B40A型V8发动机的 2010年宝马M3。该车初始故障为挂挡不走车,变速器报警。拖车到店以后,修理工拆下变速器总成并进行解体维修,修复后试车时发现在高速行驶时加速出现异常振动。
高速行驶过程中在座椅、脚踏板等位置能感受到明显振动,此时加速会明显感觉到振动感增强,且车速超过80km/h后加速振动感最强,车速120km/h仍保持加速时,有明显的嗡鸣声,耳朵会有压迫感,此时车内人员甚至听不清对方讲话的声音。
故障诊断:导致加速振动的原因有很多,如半轴、传动轴、发动机液压支撑故障等。传统的诊断方法是依靠经验或感觉,技师通过手、脚或身体感知振动,由于人的敏感性不同,往往分析出的结果也不一样。科学的方法是通过NVH分析进行诊断。NVH是噪音、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)的英文缩写。笔者使用的是PICO示波器的NVH套装,它可以测量振动的幅度和频率,并根据检测的频率反推故障点,具体的连接方式如图1所示。
采集振动信号的部件是加速度传感器,它的头部带有磁铁,可以吸附在铁质部件上。振动信号传递至NVH检测盒,并被转化成电压信号。加速度传感器可以检测X、Y、Z轴三个方向的振动量,因此需要三个通道(图1中的蓝、红、绿线)分别传递振动信号。示波器接收电压信号,将其转化为图像的形式,最终在电脑上显示出波形。
上面讲的是振动量的采集过程,仅凭这一点无法进行故障诊断,还需要计算振动发生时车辆上各个旋转部件的工作频率,例如轮胎、半轴、传动轴、发动机等部件,那这些信息又是怎样计算出来的?
将ELM327插在汽车的
OBD诊断口,读取发动机转速和车速信号,并传递给笔记本电脑。电脑上安装的Pico Diagnostics软件将根据转速和车速信号,结合车辆配置信息,就能计算出各个旋转部件的工作频率。
计算过程非常简单,下面举例说明。
1.曲轴的旋转频率
公式中,发动机转速的单位是r/min,假设发动机转速为6 000r/min、1 min包含60s,那么曲轴1s旋转100r,则曲轴旋转频率为100Hzo E是Engine(发动机)的缩写。
2.轮胎的旋转频率
公式中,轮胎周长C=πd(d是轮胎直径,单位是cm),车速的单位是km/h,蝴台转速的单位是r/min。T是Tyre(卿台)的缩写。
由于半轴、制动盘以及轮胎的旋转频率相同,因此这种分析方法只能锁定大概的故障范围,而无法精确定位故障点。
3.传动轴的旋转频率
对于后驱或四驱车型,分析故障时还得考虑传动轴的旋转频率,传动轴旋转频率的计算公式是:P TX后轮差减速器传动比。
公式中,T是轮胎的旋转频率,p是Propshaft(传动轴)的缩写。
这样,我们每项频率我们就会有两个数值,一种是通过实际测量获得的振动频率(实际值),另一种是通过计算获得的各旋转部件的频率(理论值)。将实际值与理论值进行比对,从而反推出故障范围。
具体到本案例中的故障车,由于是在驾驶员座椅处感受到比较明显的振动,因此将加速度传感器吸附在驾驶员座椅的导轨上,在车速达到80km/h左右再加速时测量到的振动数据如图2所示。