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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2018-06-15 09:42
目前，缸內(nèi)燃燒檢測(cè)方法主要有缸內(nèi)壓力法、瞬時(shí)轉(zhuǎn)速法、噪聲法及振動(dòng)法。振動(dòng)法利用直接安裝于缸蓋表面的振動(dòng)傳感器獲取振動(dòng)信號(hào)，分析振動(dòng)信號(hào)中包含的缸內(nèi)燃燒狀態(tài)及零部件運(yùn)行狀態(tài)的相關(guān)信息，可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷，檢測(cè)簡(jiǎn)便，有望實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒狀態(tài)的不解體檢測(cè)。
實(shí)測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)往往是多種信號(hào)共同作用的結(jié)果。振動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生過(guò)程中，主要由燃燒激勵(lì)與非燃燒激勵(lì)（如曲柄連桿機(jī)構(gòu)慣性力、氣門(mén)落座沖擊力、活塞換向撞擊力、活塞側(cè)壓力及曲軸主軸承負(fù)荷等機(jī)械力）作用。而原振動(dòng)信號(hào)在傳遞過(guò)程中，會(huì)與環(huán)境及背景噪聲耦合疊加。這給振動(dòng)法評(píng)價(jià)缸內(nèi)燃燒狀態(tài)帶來(lái)很大困難。
發(fā)動(dòng)機(jī)表面振動(dòng)信號(hào)的分析及特征參數(shù)的提取，是實(shí)現(xiàn)振動(dòng)法評(píng)價(jià)缸內(nèi)燃燒狀態(tài)的關(guān)鍵。山東大學(xué)的程勇團(tuán)隊(duì)以195柴油機(jī)為研究對(duì)象，詳細(xì)的分析了燃燒激勵(lì)的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)、非燃燒激勵(lì)對(duì)燃燒激勵(lì)振動(dòng)信號(hào)的影響、以及實(shí)測(cè)振動(dòng)信號(hào)特點(diǎn)及支架的影響。并由單缸機(jī)推廣到多缸機(jī)，驗(yàn)證了振動(dòng)信號(hào)識(shí)別燃燒特征點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)刻的普適性。
剛性約束條件下，燃燒激勵(lì)單獨(dú)作用時(shí)，燃燒激勵(lì)振動(dòng)響應(yīng)具有明顯的分段特征。峰值壓力前，振動(dòng)位移和缸內(nèi)壓力為近似線(xiàn)性關(guān)系，缸蓋表面振動(dòng)位移能較真實(shí)的反映缸內(nèi)壓力的變化。峰值壓力后，系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)完全取決于系統(tǒng)特性及激勵(lì)頻譜。
燃燒激勵(lì)、活塞側(cè)壓力及曲軸主軸頸負(fù)荷等激勵(lì)的振動(dòng)位移主要集中在2000Hz以下的頻帶內(nèi)，振動(dòng)速度及振動(dòng)加速度主要分布在2000Hz以下及以4500Hz和7500Hz為中心的頻帶范圍內(nèi)；活塞側(cè)壓力和曲軸主軸頸負(fù)荷激勵(lì)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的幅值比燃燒激勵(lì)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的幅值小兩個(gè)數(shù)量級(jí)，對(duì)燃燒激勵(lì)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)實(shí)測(cè)結(jié)果的分析影響很小。
活塞換向撞擊激勵(lì)振動(dòng)位移、振動(dòng)速度及振動(dòng)加速度信號(hào)同時(shí)含有低頻和高頻信息，其中，振動(dòng)位移信號(hào)幅值比燃燒激勵(lì)振動(dòng)位移小兩個(gè)數(shù)量級(jí)，振動(dòng)速度信號(hào)幅值比燃燒激勵(lì)振動(dòng)速度信號(hào)幅值小一個(gè)數(shù)量級(jí)，對(duì)燃燒激勵(lì)的振動(dòng)位移和振動(dòng)速度信號(hào)實(shí)測(cè)結(jié)果的影響也較??；但振動(dòng)加速度幅值和燃燒激勵(lì)振動(dòng)加速度信號(hào)的幅值在同一數(shù)量級(jí)上，對(duì)燃燒激勵(lì)振動(dòng)加速度信號(hào)實(shí)測(cè)結(jié)果的影響不可忽視，由于其主要集中在2000Hz以上的頻帶內(nèi)，可通過(guò)濾波等方法削弱或去除其影響。
對(duì)試驗(yàn)用195柴油機(jī)而言，布置于缸蓋或機(jī)體上的不同測(cè)點(diǎn)都可反映出缸內(nèi)燃燒狀態(tài)的相關(guān)信息，但不同測(cè)點(diǎn)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的幅值有較大差異。其中，布置于缸蓋或缸蓋罩上沿活塞運(yùn)動(dòng)方向的測(cè)點(diǎn)是反映缸內(nèi)燃燒狀態(tài)的最佳測(cè)點(diǎn)。
發(fā)動(dòng)機(jī)約束支架的剛性假設(shè)是引起實(shí)測(cè)振動(dòng)位移、振動(dòng)速度和理論計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生差異的原因。缸蓋表面振動(dòng)位移是燃燒激勵(lì)受迫振動(dòng)及系統(tǒng)自由振動(dòng)的綜合反映，某些工況下，燃燒激勵(lì)振動(dòng)位移被系統(tǒng)自由振動(dòng)淹沒(méi)，振動(dòng)位移信號(hào)無(wú)法反映缸內(nèi)燃燒狀態(tài)信息，利用實(shí)測(cè)振動(dòng)位移信號(hào)評(píng)價(jià)缸內(nèi)燃燒狀態(tài)是不可行的。燃燒時(shí)段實(shí)測(cè)振動(dòng)速度信號(hào)也是系統(tǒng)自由振動(dòng)及燃燒激勵(lì)受迫振動(dòng)的綜合反映，可用于缸內(nèi)燃燒狀態(tài)特征參數(shù)的評(píng)價(jià)。
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