汽车发动机连杆故障诊断方法

金研

南京交通技师学院 江苏 南京 210049

前言

由于汽车发动机连杆的作用特点与特殊位置，导致一旦这一组件产生故障时，容易发出一定的声响。所以汽车维修人员首先需要根据汽车的发动机声响来排除其他故障产生的可能，进而在利用振动信号的检测来确定是否为发动机连杆出现问题。目前较常使用的诊断方法主要包括异响诊断、振动信号分析等，具体讨论还可从连杆的不同位置上进一步研究。

1 汽车发动机连杆异响诊断方法

1.1 发动机异响诊断仪

以声波频率的变化为基本原理设计出的发动机异响诊断仪在目前的使用中具有较好效果，可以对发动机产生的异响进行捕捉、处理与分析，从而得到直观的故障产生位置与可能原因。发动机异响诊断仪与传统的异响诊断方式相比，具有更加简便与快速的优点，它可以利用系统中的计算程序对异响的频谱进行自动分析，这样就可以极大程度上减少人力分析所需要的时间，同时还能提高结果的准确率，避免人为因素造成的计算失误。但是从成本方面进行分析，发动机异响诊断仪十分精密，所以需要的成本费用较高，这也是制约此诊断方式更好发展的一大原因。相关研究部门应加大对发动机异响诊断仪改进的力度，使其在优化结构与加强诊断结果有效性的同时，还能进一步降低使用成本，这样会更好的扩大其在实际中的使用。

1.2 连杆异响的频谱检测

连杆是发动机中起到联动作用的重要结构，当其出现故障时最直接的表现就是产生异响，这就表示连杆不能保持顺畅的转动状态[1]。对连杆异响进行检测的方法较多，现阶段频谱检测就是准确性与稳定性较好的一种。频谱检测的主要原理就是利用频谱周期性特点，对频谱进行绘制并函数分析，从而得到一个周期型函数。函数的获得需要以傅立叶级数为方法与理论基础，这样对于故障类型的最终确定起到推动性作用。连杆异响的频谱检测具有敏感性强、准确度高的优点，在实际汽车维修与检测过程中发挥着重要作用。但是在使用频谱检测的过程中需要注意对算法的选择与检验，从而提高检测结果的有效性。

1.3 连杆异响的振声诊断

在发现汽车存在发动机异响后，使用振声诊断也是一项有效的措施，可以及时断定故障的具体类型及产生位置。振声诊断是近些年来发展起来并得到良好应用效果的诊断方法，与其他方法相比其能够从总体方面进行综合分析，从而使诊断结果的准确性得到显著提升。在采用振声诊断的过程中，首先需要对异响产生的振声信号进行采集。异响产生的信号主要包括振动信号以及噪声信号，噪声信号是对整个诊断过程产生干扰的不利因素，所以要对这一信号进行处理，进而排出噪声干扰，得到单一的振动信号。得到振声信号后进一步分析后得到故障产生结果，这一诊断方式目前还在进一步的优化与成熟，具有良好的应用效果与发展前景。

2 振动信号的处理

2.1 频域信号处理

频域信号是振动信号中的一个重要组成内容，对其加以详细的分析可以获得故障诊断的有效结果。在处理过程中首先要进行的就是时域与频域的转换，这种转换简单来说就是将时域函数转换为频域函数，其主要依据的原理就是傅立叶变换。这一过程还是一个可逆过程，即也可将频域函数转换为时域函数，这是其他条件与要求下可以发生的过程[2]。在转换后得到的功率谱密度有两个内容，及自谱密度与互谱密度。自谱密度可以分析振动信号在噪声信号干扰中某一点的具体数值，从而提高故障诊断的精密度。同时互谱密度还可以表明系统中各种频率之间的关系，从而在整体分析中具有较好效果。

2.2 时域信号处理

时域信号处理也是振动信号分析中的一项重要内容，得到的相关函数可以用来诊断汽车发动机连杆故障。用这种处理方法进行函数分析时，首先要确定时域特性的基本量，每个基本量所代表的含义不同，从而根据基本量来得到诊断依据。概率谱密度函数也是时域信号处理中能够一个重要辅助函数，可以判断时域信号的有效性。同时时域信号分析中也可以获得自相关函数以及互相关函数，这两种函数的意义与频域信号中的相同，都是用于故障分析的重要依据。

3 汽车发动机连杆故障诊断与分析

3.1 功率谱

在对汽车进行检修的过程中，如果其发动机连杆所产生故障，不仅会在外界中听见异响，同时进一步分析还可以发现其功率谱会发生较大变化。功率谱的特点也是作为故障诊断中十分重要且关键的依据，特征频率的功率各不相同，所以一旦特征频率发生变化，就会引发功率谱的密度发生相应改变。在汽车发动机连杆正常的条件下，其产生的频率较为稳定，就是发动机正常工作的声音频率。一旦发生故障则会在不同位置上产生其他声音频率，这时得到的功率谱密度就会产生变化，进而可以判断故障产生的具体位置。

3.2 故障系数

在得到频率谱图后，要对谱图进行相关的函数分析，得到有效的频率函数关系。在函数中的各种参数以及系数都代表着不同含义，其中也包括故障系数。对故障系数进行分析时，可以通过产生的阈值来加以判断，即当故障系数一旦超过某一固定值以后，则代表汽车发动机连杆已经产生故障。分析过程中对故障系数进行利用可以更加直观与简单的判断出是否发生故障，这样对于提高检测效率来说具有积极的影响意义。

3.3 连杆承轴故障

通过对频率谱图的分析与判断，可以进一步确定发动机连杆故障产生的具体位置，其中连杆承轴就是常出现问题的部分。简单的进行表述，其判断方法就是观察谱图中各峰之间的间隙大小，通过对特定值带入到函数中进一步确定连杆承轴是否产生损坏。连杆承轴是汽车发动机连杆中的一个关键组成部分，它起到重要的承重作用，所以一旦发生故障对于发动机整体的稳定性将会产生极大的不利影响。在进行汽车检修时要注意对发动机连杆承轴进行检测，及时对产生的故障进行发现，这样才能加强汽车行驶过程中的安全性，避免危险事故的发生。

3.4 连杆螺栓故障

连杆螺栓也是组成汽车发动机连杆的关键部分，可以起到固定连杆的基本作用，所以当这一部分发生故障时，最直接的影响就是导致发动机连杆发生松动，从而造成联动作用降低，制约发动机的正常工作。同样，在判断连杆螺栓故障时也需要利用频谱分析与相关函数的计算，这种故障产生时的频谱特点也较为明显，可以从图谱各峰之间的关系中看出。是否超过相应函数的阈值也是进一步判断连杆螺栓故障以及检验过程的重要依据，从而提高诊断结果的准确性。

4 结语

我国汽车产业的发展离不开生产技术的创新，但是与此同时车的维护与修理技术也需要得到优化与完善，使汽车的售后工作得到较好保证。汽车发动机连杆是故障较易产生的关键位置，所以在对汽车进行整体的检测时，要对这一位置加强重视。进一步改善目前使用的汽车发动机连杆故障诊断方法，是一项重要的发展内容，对于汽车安全性与稳定性的增强意义重大。