内燃机零件质量与装配故障的诊断措施探讨

余艳玫

摘要：在现代社会经济发展进程中，内燃机在多个领域内都得到了较为广泛的普及和应用，其内部零件质量和装配技术也得到了普遍的关注和重视。但是就目前的现状来看，内燃机的零件质量参差不齐，其装配技术与发达国家也存在一定的差距，在应用领域中存在的诸多问题对内燃机的实际运行造成了一定的限制，需要进一步的改进和完善。由此在文章的阐述中主要是针对内燃机零件质量与装配技术的相关方面展开全面的分析和论述，最大程度上规避因质量与装配工艺的不规范所出现的内燃机装配故障，为内燃机的运行提供有效参考，同时为内燃机的发展打下坚实的基础。

Abstract： In the process of modern social and economic development， the internal combustion engine has been widely popularized and applied in many fields， and the quality of its internal parts and assembly technology have also received general attention and attention. However， according to the current situation， the quality of internal combustion engine parts is uneven， and its assembly technology also has a certain gap with the developed countries. Many problems in the application field have caused certain restrictions on the actual operation of internal combustion engine， which needs to be further improved and perfected. So in this article is mainly for internal combustion engine parts quality and assembly technology related aspects of the comprehensive analysis and argument， the largest extent， avoid because of the quality and specification of the assembly process of internal combustion engine assembly， for the operation of the internal combustion engine provides effective reference and lay a solid foundation for the development of internal combustion engine at the same time.

關键词：内燃机;零件质量;装配故障

Key words： internal combustion engine;parts quality;assembly fault

中图分类号：TH161                                     文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）19-0139-02

0  引言

内燃机是一种热力发电机，其运动原理是通过燃料燃烧产生热能，进而实现热动向动力的转化。作为一种动力机械，内燃机在农业、工业以及能源开发领域都得到了较为广泛的应用，并且促进了我国工农业生产以及国民经济的发展。但是在实际运用的过程中，无论是在运行还是在具体的操作，内燃机还存在诸多的问题需要进一步的改进和解决。其中最为关键的是内燃机零件质量与装配问题，因此要加强对内燃机零件质量与装配工艺的重视，积极的寻求解决措施，为内燃机的运行和国民经济的发展提供有效的保障。

1  内燃机结构与振动特征分析

通过对内燃机结构、工作原理以及振动激励源的分析能够充分的了解到内燃机的振动特性，从而为内燃机故障诊断提供了理论参考。

1.1 内燃机结构与工作原理  内燃机属于热能动力机械，包含两大机构和五大系统。两大机构分别是曲柄连杆机构与配气机构;五大系统包含启动系统、点火系统、燃料供给系统、润滑系统和冷却系统。其中曲柄连杆机构属于主运动系统，既是内燃机的振动激励源，也起到了能量传递的作用。以曲柄连杆机构运动为参照内燃机的工作过程可以分为两种类型，分别是二冲程、四冲程。四冲程的组成如下所示：①进气行程。进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点移向下止点，气缸内的容积逐渐增大，形成了真空度，在吸力的作用下，气缸内吸入混合气体（空气、汽油），当活塞移向下止点时，进气门关闭，进气形成结束。②压缩行程。压缩行程是在进气行程结束之后，活塞通过曲轴的运动由下止点向上止点运动，而此时进气门与排气门均处在关闭状况，在活塞上移的过程中混合气体受到了压缩，促进了压力和温度的升高，到活塞到达上止点的时候，压缩行程结束。③做功行程。在压缩行程的最后，火花塞会产生电火花，气缸内混合气体在电火花的作用下迅速的燃烧，而产生的高温和高气压将推动活塞由上止点移向下止点，在这个进程中，进气门与排气门仍然保持关闭的状态，直到活塞转移到下止点，做功行程结束。④排气行程。在做工行程结束之后，排气门被打开，在曲轴的作用下活塞再次由下止点移向上止点。废气也在压力和活塞的推动下排出气缸。当活塞到达上止点时，排气行程结束，之后进入到下一个循环中。

1.2 内燃机振动激励  内燃机的构件数量较多且复杂，造成内部的振动激励源呈现出复杂性。图1是曲柄连杆机构的结构与受力示意图，其受力情况如图1所示，内燃机振动主要的激励源包含两个方面，一方面是气缸内燃烧的气体压力，另一方面是曲柄连杆机构在运动时所产生的惯性力。

第一，气缸内燃烧的气体压力。在内燃机运作中，混合气体在与电火花碰撞之后发生燃烧，从而产生高压气体，是引起机体振动的主要激励源。由压缩力、气体燃烧产生压力以及压力的高频振荡分量组成。气缸内的燃气压力会随着曲轴的转动发生周期性的变化，先是作用于活塞的顶部，之后向连杆和曲轴进行作用，其气体压力表示为：

其中P代表气缸内的气体压力;P’代表曲轴箱体内的气体压力;D代表活塞的直径。

在内燃机实际运行的过程中，Pg会随着曲轴的变动发生变化，变化值为a，在四冲程内燃机运行中，曲轴以720度为一个循环，由此气缸内气体压力的变化呈现周期性，是内燃机振动和噪声的主要激励源[1]。

第二，曲柄连杆机构运动的惯性力。在曲柄连杆机构正常运转中，活塞组件与连杆小头在气缸内进行往复直线运动，由此形成了往复惯性力。将活塞组的质量标为Mp，连杆小头的质量标为Mi，则惯性力集中总质量为：

Mj=Mp+M1

惯性力为运动质量乘以加速度，方向与加速度相反，因此曲柄连杆机构的往复惯性力计算公式为：

其中，Pj1为一阶往复惯性力，Pj2为二阶往复惯性力，R为曲柄半径，I为连杆的长度。

2  内燃机常见诊断方法

2.1 振动噪声诊断  内燃机在实际工作状态中其内部零件会不断的摩擦和碰撞，由此产生了振动，而通过空气传播之后会形成噪声，因此通过对噪声的研究能够评估分析内燃机零件的运行状况，从而了解到内燃机零件的质量。一般来说，振动噪声诊断的内容包含缸盖振动和噪声信号，通过振动噪声的诊断能够更为便捷的收集到所需要的数据，并且在数据收集的过程中并不会对内燃机的工作状态造成影响。由此振动噪声诊断在内燃机诊断中运用的较为广泛。

2.2 性能参数诊断  性能参数诊断方法即是对内燃机涉及到的参数进行观察和分析，包含輸出功率、进气与排气中压力的变化、冷冻温度、燃气压力以及瞬间时速等，通过对上述相关数据的分析能够有效评估出内燃机的内部情况[2]。性能参数诊断方法能够掌握内燃机的性能发挥情况和实际工作状况，便于及时的发现问题并解决问题。

2.3 油液诊断  油液诊断方法即是通过对内燃机残余的润滑油进行观察和分析，由此来把握内燃机性能状态的一种诊断方法。通过对内燃机残余润滑油中磨损颗粒采用物理或者是化学的手段进行分析，能够及时有效的掌握到内部零件的磨损状况，进而有效的评估内燃机的实际应用状况。一般来说油液分析有铁谱法和光谱法两种。铁谱法主要是对内燃机磨损部位成分、形状及类型的分析，但是在应用中存在较为明显的劣势，即对有色金属的敏感性不高，其精准性难以保障。光谱法主要是利用化学手段对内燃机的润滑油进行分析，通过对磨损元素含量的分析评估内燃机的状况，但是难以把握磨损的形状和类型[3]。

3  内燃机故障诊断措施

3.1 故障机理分析  内燃机发生故障往往是由多个因素组成，因此在实际分析和研究的过程中需要找出内燃机故障的真正原因。一般情况下，内燃机故障机理涉及到的内容较为丰富，范围较为广泛，包含动力学、热力学以及摩擦学等多个学科内容，另外还涉及到数学的相关知识，因此先要对内燃机的故障机理进行分析。机理分析最关键的目的是为了明确机械在实际运行和工作过程中的状态，进而建立数学模型，以此来创建内燃机的机械运行状态，将其作为内燃机故障诊断的有效参考和根本依据。通过对故障机理的分析，能够在较短的时间内发现问题产生的根源和类型，从而采取有效的措施进行补救。

3.2 状态信号收集  在内燃机故障诊断的过程中通过状态信号的收集能够进一步的掌握内燃机的实际运行状态，提高判断能力，从而为内燃机故障诊断提供有效的保障。一般来说，状态信号收集的内容包含噪声、转速、压力、振动以及温度等等多个方面，在内燃机发生故障的时候，通过对内燃机本身机体所发出的故障信息的及时收集，并对信号反馈的数据信息进行深入的分析，能够掌握内燃机运行状态中的基本信息状况，从而采取有效的措施。

3.3 故障分析诊断  在内燃机发生故障的时候，第一时间要完成内燃机特征信息的收集，通过对故障的反馈分析，进而判断出内燃机系统发生故障的根本原因。在特征信息收集的过程中，要通过多方面途径寻求内燃机故障的来源。随着现代工业技术的快速发展和多媒体技术在工业生产领域中的广泛应用，其充分的发挥出自身的优势取得了良好的成效。因此在内燃机装配故障分析和诊断的过程中也可以利用较为先进的计算机技术来作为诊断的主要方法。以人工智能诊断为代表成为了当前内燃机故障诊断的主流诊断方法。通过人工智能诊断技术确定内燃机故障发生的实际原因之后，要采取有效的方法及时的进行维修，而在维修工作实际开展的过程中要根据内燃机故障的类型、部位、性质以及程度做出合理的判断和安排，并做好相关的维修记录工作。与此同时，在维修工作与维修记录工作开展完成之后，要及时向维修诊断中心进行反馈，从而实现规范化的管理，也为内燃机整体零件质量和装配工艺的提升提供有效的保障，奠定坚实的基础。

4  总结

综上所述，在现代社会经济快速发展与科学技术水平不断提升的时代背景下，内燃机将会是未来工业领域、农业领域中的大型机械发展中非常重要的组成部分，在机械运行中发挥着关键性作用，因此现阶段要加强对内燃机零件质量与装配工艺的重视程度，针对当前内燃机零件质量与装配工艺中存在的问题深入的研究和分析，提出有效的解决措施。鉴于此在文章的介绍中分析了内燃机的结构与主要的作用机理，为内燃机故障的诊断提供了有效参考，并在此基础上分析了现阶段常见的诊断方法，为内燃机零件质量与装配故障的诊断提出了有效策略，旨在能够不断的提升内燃机的使用性能，强化其在工农业中的广泛应用，同时为我国国民经济的发展提供强有力的保障，奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]段俊.浅析内燃机机械维修中的常见问题及控制措施[J].内燃机与配件，2021（07）：129-130.

[2]吴航.自动检测技术在内燃机装配线上的应用[J].内燃机与配件，2021（07）：211-212.

[3]朱哲煜，董丽娟.内燃机机械维修中的常见问题及控制措施[J].南方农机，2021，52（02）：118-119.