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PicoDiagnostics检测实例:玛莎拉蒂NVH诊断
来源:本站整理  作者:佚名  2016-01-14 09:28:23



    一辆2010年生产的玛莎拉蒂总裁,发动机代码M139R,车主称该车在静止和行驶过程中乘客舱和发动机振动,发动机转速在1 450~1 700r/min之间振动很明显,在1 600r/min时振动最为强烈。
    车辆振动分析与检测
    根据该车主所描述的症状,我们认为这是典型的车辆NVH问题(NVH是Noise、Vibration、Harshness的英文缩写,意为噪声、振动与声振粗糙度,是用来衡量汽车制造质量的一项重要指标)。为此,我们拿出PicoDiagnostics的NVH诊断工具,遵照NV日软件的操作指引,对该车的振动频率和幅值进行测量。需要指出的是,对车辆任何振动的计算和分析都要基于发动机转速,这是因为汽车上所有转动部件的频率都可以通过发动机转速、传动比/差速比和轮胎尺寸等参数计算得到。
    在该案例中,车辆静止时振动来自发动机,所以我们利用ELM数据线将发动机速度输入至NVH软件中,通过计算确定振动仅是由发动机引起的(ELM数据线使用J2534协议,通过OBD插口请求VIN、发动机及行驶速度数据)。
    由于这是一辆右舵车辆,驾驶室的位置在右侧,车主能够感受到明显的振动,这表明振动很可能与驾驶员所在的右侧位置有关,因此,我们首先将用于振动测量的加速度计安放在发动机舱内右侧的组合板上进行测量,如图1所示,很快显示了振动频率和幅值测量结果,在40.38Hz处超过了116mg,这无疑是一个异常的振动峰值;将加速度计安放在发动机舱内左侧的组合板上进行测量,振动值为61mg,远小于右侧的振动强度,可见问题的焦点在于右侧的振动。

    从图2可以看到,最强振动发生在“发动机阶次”为E1.5的位置。所谓发动机阶次,全称应为发动机的振动阶次。在此我们以一台四冲程四缸发动机为例来解释这一概念。首先,所有的振动阶次都以单位9(重力加速度)来进行测量。我们正在研究的振动级的振幅单位为mg(g的干分之一),振动速度表示为Hz。

    E1表示发动机振动的第一阶,是指发动机转速下产生的振动。El振动可以归因为与发动机速度相关的部件产生的,如飞轮和皮带轮等。E2代表发动机的二阶振动。对于四冲程的四缸发动机而言,曲轴每转一周都会有两个燃烧做功的过程(曲柄受到两个冲击),从而产生一个典型的高强度振动E2。换言之,E2等级的振动是由两倍于发动机转速的燃烧过程或部件的旋转运动而产生的。E2代表了四冲程四缸发动机振动的最高级别。对于六缸发动机,E3是最高级别的振动;对于八缸发动机,E4是最高级别的振动。
    当然也有比E1低的振动阶次,譬如E0.5。在E0.5处检测到的高振动级可归因于转速为发动机转速一半的部件,如凸轮轴等相关辅助零件。再回到本案例的车辆上,什么部件会导致发生异常的E1.5阶振动?我们怎样才能找到噪声源呢?通过上述对发动机振动阶次的介绍我们可以知道,E1.5阶次的高振动级应该是三缸发动机导致的(如图3中的帮助文档所示),然而该车搭载的却是一台V8发动机。以下是我们对该车的故障排查过程。

    任何故障的检修都不能忽视最基本的检查工作。因此,首先我们确认:发动机机油和冷却液液位符合标准;软管、支架、线路线束和发动机悬架的固定位置全都合理、安全,底盘的污垢和障碍物也要及时清理、检查。接下来,我们对发动机的汽缸压缩、汽缸功率平衡以及发动机的排放分别进行了测试,结果一切正常。之后,我们又将发动机外围传送皮带拆除,以消除发动机外围任何辅助驱动部件对振动可能产生的影响。但是,车辆的振动依然很明显,而且情况变得越来越严重。此时,我们需要查阅发动机的原理图,找出哪个部件以发动机转速的1.5倍速度在旋转,那么这个部件应是在发动机E1.5阶次产生最高振动级别的原因。
    我们通过查阅发动机结构原理图发现,该车的发动机机油泵传动机构比较特殊。如图4所示,机油泵位于远离正时齿轮的发动机的右后方,一根端面为六角形的驱动轴贯穿发动机的前后,前端连接一个齿轮通过链条与曲轴正时齿轮连接,后端与机油泵连接,由正时齿轮带动六角形驱动轴完成对机油泵的驱动。观察机油泵驱动齿轮和曲轴正时齿轮之间的关系,我们可以确定其传动比为1:1。这样的比值应该会在发动机一阶(E1)时产生基础的发动机振动,当然也可能会产生其他振动(谐振),这主要取决于传递到机油泵驱动轴和组件上的振动。由此我们联想到四缸发动机的E1和E2: E1是基础振动,E2是E1的谐振,由发动机的燃烧做功冲击传到曲轴上导致。

    工作进行到此,尽管我们还不能确定机油泵这个区域是该车问题的出处,但是我们可以利用加速度计(就像一个听诊器一样)搜索发动机周围振动强烈的区域,逐步锁定故障的根源。毫无疑问,这台发动机最终需要被拆卸检查,并且车主需要为此支付不菲的修理费用。
    在发动机拆卸之前,我们最好利用已经获得的测试结果对故障进行诊断和分析。因为一旦发动机被拆卸下来,我们再想复原这个故障就很难了。记录相同位置处修理前后的振动级(幅值)会比单凭我们自身的感受提供更加客观的测试结果,毕竟我们每个人对同样振动的敏感程度都不尽相同。
    我们知道,产生一个振动需要一个具备激振力的振动源(如发动机),一个传输路径(如排气装置),以及一个振动元件(如车身)。对本案例中的这辆汽车而言,激振力源自发动机,最可能的传输路径则是排气管路。于是,我们将加速度计分别安装在如图5所示的排气安装支架的左右两侧位置进行振动测量,很快就在右下侧排气安装支架上测试出了E1.5阶次的最大幅值振动。而机油泵的位置位于发动机油底壳的右后侧,这似乎为我们的故障排查指引了方向。

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关键词:玛莎拉蒂

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