发动机活塞异响声的循环统计量诊断法
发动机异响的检测与诊断
(4)断火试验。松开高压油管接头，如1缸断火后响声明显减弱，则为第一道主轴承响；如最末缸 断火后响声明显减弱，则为最后一道主轴承响；如任意相邻两缸同时断火响声明显减弱，则为两缸之 间的主轴承响。曲轴轴向窜动所产生的响声，单缸断火无变化。
(5)踩离合器踏板试验。踩下离合器踏板保持不动，如果响声减弱或消失，则为曲轴轴向窜动产生的响声。
用来评价发动机技术状况的主要参数，有输出功率、燃油消耗量、机油消耗量、汽缸压力、机油 压力、发动机温度、异响和振动等。
1 .概述
1.1异响类型
发动机异响是发动机产生的不正常响声，主要有机械异响、燃烧异响和空气动力异响等。
1.2异响原因
1.2.1机械异响
机械异响主要是运动副配合间隙太大或配合面有损伤，运转中引起冲击和振动造成的。因磨损或 调整不当造成运动副配合间隙太大时，运转中要产生冲击和振动声波，如曲轴主轴承响、连杆轴承响、 凸轮轴轴承响、活塞敲缸响、活塞销响、气门脚响、正时齿轮响等。
(8)车辆超载或长时间用低速档行驶，致使发动机过热，是使用不当造成的，恢复正确的使用方 法，过热现象自然会消失。
2.3活塞销响
2.3.1现象
发动机在怠速、低速和从怠速向低速抖动油门时，可听到明显而又清脆的“嗒、嗒、嗒”好象两 个钢球相碰的的声音。响声严重时随转速的升高响声增大，但机油压力不降低。单缸断火时响声明显 减弱或消失，复火瞬间，响声又出现或连续出现两个响声。
另外，后道轴承发响，一般声音钝重发闷；前道轴承发响，声音较轻、较脆。曲轴轴向窜动出现 的响声，在低速下采用微抖节气门的方法，可听到较沉重的”咯噔”、“咯噔”的响声，好象铁轮车行 走在高低不平的石头路上的声音。
2.1.2原因
发动机异响的诊断方法
1 概述1.1概念发动机在运转中伴随着出现异样声响如间歇性的、连续性的金属敲击声、金属干磨擦声等，即表明发动机运转不正常，所伴随的声响即为异常响声，通常称为异响。
异响产生的主要原因是由于发动机内部零部件磨损、调整不当或使用不当引起的。
1.2发动机常见异响的部位和区域1—1区域为缸盖部位，能辅助诊断活塞顶碰缸盖、气门座圈脱出等故障。
2—2区域为气门室部位，能辅助诊断活塞敲缸、活塞环漏气等故障。
3—3区域为凸轮轴部位，能辅助诊断凸轮轴正时齿轮破裂等故障。
4—4区域为油底壳和缸体接合部位，能辅助诊断曲轴瓦发响或曲轴断裂等故障。
两个部位为机油加注口部位和正时齿轮盖部位。
1.3发动机异响的确定原则1.3.1声响在低速运转时轻微单纯，在高速运转时平稳均匀，在加速或减速时圆滑过渡，则为正常声响。
1.3.2声响中伴随着沉闷的“镗、镗”声，清脆的“当、当”声，短促的“嗒、嗒”声，细微的“唰、唰”声，尖锐的“喋、喋”声和强烈的“嘎、嘎”声等，即表明发动机存在不正常的异响。
1.3.3声响若仅在怠速运转时存在，转速提高后即自行消失，在整个过程中声响无明显的变化，则为危害不大的声响，可待适当时机再行修理。
1.3.4声响若在突然加减速时出现，且在中高速运转期间不消失，则应立即查明原因，并排除。
1.3.5声响若是在运转中突然出现的，且又振动剧烈，则应立即停机，并拆卸检查。
2 各类常见异响的诊断2.1曲轴异响2.1.1产生原因1）曲轴轴瓦与曲轴轴颈磨损，导致配合间隙过大，产生撞击声。
2）安装时曲轴轴瓦盖螺栓力矩没有达到规定值，出现轴颈与轴瓦的撞击声。
3）曲轴轴向间隙过大，产生曲轴前后窜动，使曲轴轴向定位端面与止推垫圈相互撞击而出现声响。
4）曲轴弯曲、拆断，运转时产生撞击声。
5）曲轴箱内的润滑油不足或过稀，由于润滑不良而使轴瓦合金烧毁脱落至响。
2.1.2表现特征1）当发动机稳定运转时，一般无声响，当发动机转速突然变化时，发出沉闷连续的“镗、镗”金属敲击声，严重时发动机发生很大振动。
发动机异响的诊断与排除
（4）更换涨紧器或链条。
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十四、发电机响
异响特征 ： （1）、连续的摩擦响声。 （2）、间断的撞击声。 产生原因 ： （1）发电机风扇与他物碰撞。 （2）皮带轮松动产生的碰撞声。 （3）轴承松旷产生的连续噪声。 （4）电刷张紧弹簧损坏而由电刷发出的噪声。 （5）发电机内部螺栓或零部件脱落 。
（3）连杆螺栓松动致使连杆轴承松动。
（4）机油压力不足。
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五、连杆瓦响
检查方法 ： （1）单缸断火的方法可减轻噪声，由此可查出是
哪一个缸出现了问题。 （2）如果轴承完全损坏，用单缸断火的方法无效，
但这种情况下噪声十分明显，比较容易判断。 预防及解决办法： （1）保证使用合格质量的零件（连杆，轴瓦，曲
发动机经一段时期使用以后，在气缸的上部被磨成凸台 发出的噪声声。
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三、活塞环异响（2）
检查方法 ： 用火花塞短路的方法不能减轻噪声的强度。
预防及解决办法 ： （1）使用符合标准的机油并按保养规范定期检查，加
足机油，更换机油。 （2）活塞行程范围内如果能保证最大允许配缸间隙，
仅去掉气缸中的凸台即可。 （3）如超出最大允许配缸间隙，应搪缸并配加大尺寸
推片损坏。
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七、止推片处响
检查方法 ：
利用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ响特征判断。
预防及解决办法：
（1） 止推片不可装反，装配后曲轴应保证有规 定的轴向间隙。
（2）使用符合标准的机油并按保养规范定期检 查，加足机油，更换机油。
（3）针对情况更换止推片，或止推片、曲轴都 更换。
发动机异响现象分析与诊断方法探讨
发动机异响现象分析与诊断方法探讨作者：徐文龙陈豪来源：《科学导报·学术》2019年第05期摘要：异响是发动机故障的外部表现形式，异响诊断的准确性与人工经验的多少有很大关系，所以我们要多学习理论知识并在实际工作中不断积累经验。
本文对发动机一些异响现象进行了分析，对故障的诊断方法进行了探讨。
关键词：发动机；异响现象；诊断引言发动机在运转过程中产生的超过技术文件规定的不正常响声，称为发动机异响。
发动机异响标志着发动机某一机构的工作状态已发生变化，往往反映着不同程度和不同性质的故障异响。
发动机如在运行中出现异常响声，应注意检查、诊断、分析原因、正确判断和排除，否则发动机带病工作可能导致更大的损伤。
一、发动机异响的分析（1）异响类型发动机的常见异响，主要有机械异响、燃烧异响和空气动力异响等。
（2）异响原因a、机械异响机械异响主要是运动副配合间隙太大或配合面有损伤，运转中引起冲击和振动造成的。
因磨损、松动或调整不当造成运动副配合间隙太大时，运转中要产生冲击和振动声波。
如曲轴主轴承响、连杆轴承响、凸轮轴轴承响、活塞销响及活塞敲缸响等。
b、燃烧异响燃烧异响主要是发动机不正常燃烧造成的。
如汽油机产生爆燃和表面点火及柴油机工作粗暴时，气缸内均会产生极高的压力波，这些压力波撞击燃烧室壁及活塞连杆组会发出强烈的类似敲击金属的异响。
另外，进气管回火、排气管放炮或出现"突突”声，也属于燃烧异响。
c、空气动力异响空气动力异响主要是在发动机进气口、排气口和运转中的风扇处，因气流振动而造成的。
二、常见异响及故障诊断1、曲轴轴承响曲轴轴承响较连杆轴承响沉重而发闷，并随发动机转速的升高而变大，中速向高速过渡响声最为明显，随着负荷增大而加剧。
故障原因：①曲轴主轴颈与轴承配合间隙过大。
②曲轴轴向间隙过大。
③曲轴轴承盖螺栓松动。
④曲轴弯曲。
⑤润滑不良导致合金烧损脱落。
检查判断：柴油机工作时，在其气缸体中部可听到沉重的敲击声，随着负荷增大而加剧，同时有机油压力下降的征象。
汽车发动机四种常见异响故障的诊断
汽车发动机四种常见异响故障的诊断汽车发动机是汽车的心脏，它的状态直接关系到车辆的性能和安全。
在日常使用中，我们可能会遇到发动机出现异响的情况，这种情况如果没有及时处理，有可能会造成更严重的故障。
对于汽车发动机的异响故障，我们需要及时进行诊断和处理，以保障车辆的正常运行。
本文将介绍汽车发动机常见的四种异响故障以及相应的诊断方法。
一、活塞敲击异响活塞敲击异响是指发动机在运行时出现类似“咚咚”的敲击声。
这种敲击声通常会随着发动机转速的增加而增强。
活塞敲击异响的主要原因是活塞与气缸套之间的间隙过大，导致活塞在气缸内摆动，从而产生敲击声。
活塞环磨损、气缸套变形等也会导致活塞敲击异响的出现。
针对活塞敲击异响，我们可以通过以下方法进行诊断：检查发动机敲击声的频率和位置，确定敲击声是否来自活塞；检查活塞与气缸套之间的间隙，确认是否存在过大的间隙；可以通过检查活塞环和气缸套的磨损情况，以及检查气缸套的变形情况，来判断活塞敲击异响的具体原因。
二、气门顿挫异响三、曲轴轴承异响四、发动机皮带异响发动机皮带异响是指发动机在运行时出现类似“啪啪”的摩擦声。
这种声音通常会随着发动机转速的增加而增强。
发动机皮带异响的主要原因是皮带张紧度不足、皮带磨损等，导致皮带在工作时摩擦产生声音。
汽车发动机常见的四种异响故障是活塞敲击异响、气门顿挫异响、曲轴轴承异响和发动机皮带异响。
针对这些异响故障，我们可以通过不同的诊断方法来判断具体的故障原因，并进行相应的维修和更换。
在实际操作中，由于涉及到发动机的内部部件，建议找专业的汽车维修人员进行诊断和处理，以免造成更严重的故障。
希望本文能对您有所帮助，谢谢阅读！。
发动机异响的诊断方法
发动机异响的诊断方法徐天道指导老师家：姜伦人工经验听诊法技术人员通过改变发动机工况等措施使异响再现,找出异响特征和规律并了解异响出现时发动机的运行状况及故障征兆,进而判断出异响部位这是目前使用最普通也是最主要的方法。
在和用人工经验诊断发动机异响的过程中,常常借助于螺钉旋具来察听异响,这一传统的方法虽然简便有效,但也存在明显不足。
仪器辅助诊断法由于人工经验听诊法的准确率较低,因此常用一些仪器设备来辅助听诊与分析,常用的仪器主要有听诊器,噪声器,振动分析仪等。
?曲柄连杆机构的异响的诊断、排除冷敲缸活塞敲缸响指活塞上下运动时在气缸内摆动或窜动,其头部或裙部与缸壁、缸盖相碰撞产生异响,又可分为冷敲缸、热敲缸及冷热均敲缸。
故障现象1.低温时有敲击声,发动机温度正常后响声减弱或消失。
2.怠速或低速时,发出清晰又节奏的“嗒嗒”敲击声,转速提高后响声减弱或消失。
?3某缸断火后异响减弱或消失,且火花塞跳火一次发响两次。
故障原因1.活塞与缸壁的配合间隙过大。
2.机油压力过低,缸壁润滑不良。
故障诊断与排除诊断活塞敲缸故障时,可在发动机缸体中上部辅助听诊。
1.将发动机转速控制在异响最明显的范围,查看机油加注口是否冒烟,排气管是否冒蓝烟,用听诊器在机体上部侧听诊,也可运用螺钉旋具抵触在缸体一侧,将耳朵贴在螺钉旋具的木柄上,听是否振动敲击声,如果出现上述症状,可确诊为活塞敲缸。
2.逐缸断火试验,若某缸断火后其声响减弱或消失复火时其声响明显增大一两声后又恢复原来声响,当发动机温度升高后声响减弱或消失即可确诊为活塞敲缸。
3.加机油试验法将待查气缸的火花塞拆下,注入少量机油,再重新起动试验,如声响消失或明显减弱,但不久又复出,则可确诊为该缸活塞敲缸。
热敲缸故障现象1.怠速时发出有规律的“嗒嗒”声高速时发生“嘎嘎”的连续金属敲击声,并伴有机体抖动现象且温度升高,响声加大。
2.火花塞跳火一次,发响两次,单缸断火声响加大。
故障原因1.活塞与缸壁配合间隙过小。
发动机异响分析与诊断
★关于发动机异响的诊断与分析★活塞敲缸异响所谓活塞敲缸异响，是指活塞侧面拍打气缸壁产生的异响。
一般来讲，当活塞顶部产生轴向力的方向随着活塞从压缩冲程变为作功冲程时，就会产生活塞敲缸异响。
换句话说就是每次当活塞经过上止点向下运动时，活塞都将被迫撞击缸壁，导致活塞敲缸故障发生。
而活塞敲缸与否的决定因素在于活塞与缸壁之间的间隙，也就是我们通常所说的活塞间隙。
至于活塞间隙对敲缸的具体影响，主要表现出以下特点：当活塞间隙过大时容易发生敲缸，之所以会出现这种现象，是由活塞的材质及其工作特性所决定的。
它给人的直观表现是发动机冷态时，活塞间隙大敲击声较大，但随着发动机温度的升高，活塞间隙相应会变小，敲缸声也会随之减轻。
随着汽车技术的不断发展，为了降低发动机噪声及延长发动机的维修周期，发动机敲缸无疑成了人们必须要解决的问题。
因此，为了减少发动机发生敲缸的机会，有些发动机采用了将活塞销中心与活塞中心线偏离少许的设计，使活塞推力方向在活塞受到燃烧压力时改变，以减轻活塞敲击缸壁压力，从而达到减少敲缸发生机会的目的。
在了解了活塞敲缸的原因之后，下面我们就结合几种常见的活塞敲缸故障来分析一下它们的成因及检测方法。
1．发动机冷起动后活塞敲缸异响严重，热车后响声减轻之所以出现这种现象，是由于活塞间隙过大或活塞变形所致。
因为冷态下活塞间隙较大，敲缸异响自然严重一些，而当发动机温度升高后，活塞会产生膨胀，从而使得活塞间隙变小，敲缸异响声当然也就随之减轻。
2．发动机冷车时基本正常，热车加速时敲缸提到这种故障，可能有人会觉得与第一种活塞敲缸异响有些矛盾，其实仔细分析一下就清楚了。
我们知道，随着发动机温度的升高，混合气燃烧速度也会相应加快。
如果点火时间过早，气缸燃烧压力最高点将会提前，敲击气缸壁的力增加出现敲缸异响。
对于此类故障的检查内容及方法如下。
（1）检查所用燃油标号，低标号汽油易产生爆燃。
（2）检查发动机温度。
如果发动机温度过高，燃烧室内燃烧速度和燃烧压力都将上升，从而造成爆燃现象的发生。
浅析判断发动机异响的方法
浅析判断发动机异响的方法发动机的曲柄连杆机构配合磨损后，在间隙增大的同时，发动机运转中会出现种种异常的响声，显示出现故障。
至于故障所在，目前主要依靠人耳听诊进行判断。
同时，听诊时除了注意声响的音调外，还要注意发声的部位，出现的时机以及声响变化的规律。
此外，还可配合观察机油的压力、排气烟色等予以辅助判断。
总值，人耳听诊需要子啊工作实践中进行摸索、总结，逐步熟练掌握。
现将经常出现的几种发动机异响的现象及如何判断进行简单的阐述。
一、发动机出现点火敲击声时的现象与判断。
1、现象。
当发动机负荷增大是，可听到尖锐、清脆的“嘎嘎嘎”声，有些像气门脚间隙过大的响声，但响声坚实得多，当发动机空转急加油时，听懂啊“嘎拉拉”的尖锐响声，好像几个钢球相碰的声音，此响声随着发动机转速的升高逐渐消失。
2、检查判断。
车辆在行驶中听到此种响声，一般是加大油门，发动机负荷较大时出现的，此时可收回油门，如响声消失，而且每次加大油门，响声再次出现，则可断定是点火敲击声，可以调整点火正时消除之。
二、发动机活塞敲击响声的现象与判断1、现象。
当发动机怠速运转是，在汽缸的上部发出清晰的敲击声，好像用一小锤轻敲水泥地面产生的“嗒嗒嗒”的声音；冷车时响声明显，热车时响声减弱或消失；某缸断火后，响声减弱或消失。
2、检查与判断。
这种响声的特点是冷车时明显，热车时减弱或消失。
断火实验时，响声上缸；如听到“嗒嗒嗒”的声音，好像小锤轻敲水泥地的声音时，一般是汽缸与活塞间隙过大；如听到“刚刚刚”好像小锤敲钢管的声音时，则可能是汽缸壁润滑不良。
三、发动机机活塞销异响的现象与判断。
1、现象。
怠速和中速是响声比较明显、清晰；发动机转速变化时，响声的周冬齐也随着变化；发动机温度升高后，响声不减弱；某缸断火后响声减弱或消失，当恢复该缸工作时的瞬间，会出现明显的响声或连续的两个响声。
2、检查与判断。
发动机在运转中出现这种响声时，一般可抖动油门实验，响声能明显随着变化，并没抖一下油门，能听出“嗒嗒嗒”的响声，而且清晰连贯；断火实验时，次响声上缸比较明显，可将发动机稳定在响声较强的转速，逐缸断火实验，当断开某缸后，响声明显减弱或消失，并在复火的瞬间，能灵敏地听出恢复响声，可断定此活塞销响。
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x ( t) =
b +
∑co s2πf
i =1
ci
πf0 t t co s2
( 5)
图 2 仿真信号的循环谱
推导出了基于循环解调方法的解调结果在循环域中 的分布规律 。其中 i = 1, 2, ……N 为 N 个调制源 , fci 为调制源 , f0 为载波 , 且 f0 > ( 5 ～10 ) m ax ( fci ) , b 为 随机量 。利用统计解调方法提取共振频率 (载波 ) 的原理是 : 调制信号被解调后 ,在循环频率域上的 2 倍共振频率处频带存在循环频率集合 A = { 2 f0 , 2 f0 ± fci , 2 f0 ±( fci ± fck ) } , 它同时含有载波和调制源信 息 ,因此利用该频率带可以提取出共振频率信息 。 解调方法详细推导过程参阅文献 [ 3 ]。 1. 3 仿真信号分析 设仿真信号为 πf1 t) ] co s ( 2 πf0 t) x ( t) = [ n ( t) + A co s ( 2 其中调制源 f1 = 7Hz,载波 f0 = 80Hz, 采样频率 fs = 1000Hz。 n ( t) 为平稳遍历噪声 , A 为常数 。 x ( t) 波 形和频谱见图 1 所示 ,频谱中两个峰值是调制边带 , 无法识别出共振频率 。图 2 是 x ( t) 的循环谱 , 横坐 标表示循环频率 , 纵坐标表示循环谱密度 , 用 CSD 表示 。图中在循环频率 α = 160Hz ( 2 f0 ,载波频率的 2 倍 ) , 146Hz和 174Hz ( 2 f0 ± 2 f1 )处分别有峰值 。共 振频率 80Hz在循环谱中为 2 倍 , 即 160Hz, 并且为 最大值 。仿真分析结果表明 : 循环解调方法可以有 效地提取出共振频率信息
图 7 活塞敲缸声共振频率和共振带 ( a)频谱 , ( b)循环谱
(下转第 45 页 )
基于小波分析的结构损伤检测 分布随机数 , ε是测量噪声程度指标 。对于每种模 式类别 , 分别产生测量噪声程度 ε为 0. 05, 0. 1 和 0. 15 的 3 种情况下的训练数据 , 则训练数据共有 129 组 ,另外每个模式类别对两种神经网络分别再 产生 100 组测试数据 ,作为检验数据 ,用检验数据比 较这两种网络的检测效果 , 其识别精度用准确识别 数据的总数与检验数据的总数之比表示 , 结果见 表 1。 由表 1 列出的数据可以看出 , 当噪声程度比较 低时 (ε = 0. 05 ) ,这两种网络的识别精度都比较高 , 随着噪声程度的增加 ,它们的识别精度均有所下降 , 但无论什么情况下小波神经网络的识别精度都要比 传统 B P网络高 , 可见小波神经网络的损伤识别能 力要优于 B P网络 。
Abstract: Since the nature of the sound, which sounded different by ear, is dom inated by the excit2 ed resonance of faulty parts . The paper developed a method of extracting the resonant frequency to diag2 nose abnormal sound of automobile engine. The m ethod is based on the cyclic autocorrelation function and extracts the resonant frequencies located in cyclic frequency domain. App lied it to diagnose the sound of faulty p istons, the different resonant frequencies are identified effectively . Thus the method p rovides a tool to reduce the dependence on the experience of automobile sound diagnosis and enhance the diagnostic correctness . Key words: acoustics; engine p iston; abnormal sound; diagnosis; cyclic autocorrelation function 通过听声来识别故障在发动机诊断中应用相当 普遍 ,这种方法不仅在有经验的维修人员和司机中 广泛应用 ,甚至在一些大专院校的有关专业也开设 了这方面的课程 ,足以说明靠听声音诊断机械故障 的有效性 。然而这种方法在实践中需要操作者具有 足够的经验 ,并且为了使异响更加突出 ,还需要调整 发动机的转速 、 抖动油门 、 断火及内听等 , 这些都增 加了异响诊断的难度 ,也增加了对经验的依赖程度 。 从汽车发动机主要故障来看 , 故障根源不外乎由配 合面的磨损 、 运动副的松动及零部件的缺损引起 ,它 们往往使某些零件在运动时发生撞击 , 异响主要就 是这些冲击带来的声音 。从人耳感觉声音的本质来 看 ,机器声音的差异主要表现在声音的节律 、 音质和 音调等方面 ,冲击的周期仅影响声音的节律 ,却不能 影响声音的音质和音调 。音质和音调基本上是由发 [1] 生冲击的零部件决定 。冲击激发出相应零部件 的固有频率 ,而固有频率直接取决于零部件的质量 和刚度 ,不同零件具有不同的固有频率 ,产生声音特 点也自然不相同 。所以即使异响的节律相同 , 但由
+t 0 /2
π αt - j2
dt
( 3)
表示在循环频率 α上的循环自相关强度 , 称为循环 相关函数 ,α称为循环频率 。当循环平稳过程含多 个周期时 ,式 ( 3 )仍然可用 , 只是对每一个周期都要 重复使用一次上述公式 。类似于平稳信号用功率谱 提取信号的周期分量 ,对循环平稳过程 ,也可以通过 Fourier变换提取循环相关函数中的周期 。循环相 关函数对 τ 的 Fourier变换称为循环谱 ,表达式为
收稿日期 : 2005 2 12 2 19 基金项目 : 湖北省水电工程施工与管理重点实验室三峡大学开放基 金资助 200503。 作者简介 : 李力 ( 1964 - ) ,女 ,湖南人 , 博士 , 教授 , 副院长 , 从事机械 监测与故障诊断方面的研究工作 。
不同的故障源引起 , 其音调 、 音质也会不同 , 这就使 操作者用耳朵可以听辨出来 。根据这一原理 , 本文 提出用循环解调方法提取声音的共振频率来诊断异 响 ,通过对汽车发动机活塞异响声诊断的应用 ,有效 地提取出不同声响产生的共振频率 。该方法为减少 汽车声音诊断对经验依赖 , 提高诊断正确率提供了 一种手段 。
图 4 发动机声音信号频谱
( a) 正常 , ( b) 活塞销与座孔配合松动 ( c) 活塞销与连杆衬套配合松动 , ( d) 活塞敲缸
图 5 活塞销与座孔配合松动声共振频率和共振带 ( a)频谱 , ( b)循环谱
图 6 活塞销与连杆衬套配合松动声共振频率和共振带 ( a)频谱 , ( b)循环谱
2006 年 12 月 噪 声 与 振 动 控 制 第 6期
文章编号 : 1006 - 1355 ( 2006 ) 06 - 0040 - 03
发动机活塞异响声的循环统计量诊断法
李 力 ,廖湘辉
(三峡大学 机械与材料学院 ,湖北宜昌 443002 )
塞销与座孔配合松动 、 活塞销与连杆衬套配合松动和 活塞敲缸四种状态下测得的声音信号时域波形和频 谱 。从它们的时域波形可以看到 , 声音信号比较复 杂 ,含有的冲击成分除活塞销与座孔配合松动异响明 显外 ,其它都不明显或不规则 。从频谱看 ,虽然故障 声音都有一个比较明显的共振频带 ,但分布宽 ,比较 杂乱 ,不同故障共振频带相互覆盖 ,如活塞销与座孔 配合松动声和活塞敲缸声 ,影响诊断效果 。图 5、 图 6 和图 7 是提取发动机异响共振频率和共振带的循环 谱谱图 ,其中图 ( a )是对应频段的频谱作为比对 。由 循环相关函数解调原理可知 ,循环谱图中标识的最大 值的 1 /2 为共振频率。从图形可见循环谱可以很好 地抑制共振频带内的干扰噪声 ,与频谱相比 ,大大缩 小了共振频带 ,使不同故障引起的异响处于不同共振 带 ,达到诊断效果。表 1 列出了用频谱和循环谱提取 出的共振频率和共振带 ,由这些数据可知 ,循环谱抗 噪性强 ,可以将三种异响的有效共振带成分成功分 离 。由于实际异响共振频率一般由不止一个的零部 件组成的系统产生 ,并且这个系统的组成具有一些随 机性 ,依赖与故障零部件之间的相互撞击位置和大 小 ,因此使用不同异响引起的共振频率带来诊断比较 可靠 。正是由于这种不同 ,虽然这些异响声的节律相 同 ,人耳听起来也是不同的。
1 循环解调方法原理
机械由于其运动部件的旋转与往复运动具有周 期性 ,所产生信号的统计量 ,如二阶统计量 (相关函 数 ) ,一般是随时间周期变化的 ,属于特殊的非平稳 [2] 信号 — — — 循环平稳信号 , 循环平稳信号的处理基 于循环统计量理论 。因为发动机异响由冲击激发相 应零 件 的 产 生 共 振 , 其 声 音 信 号 为 调 幅 信 号 , 文 [3] 献 介绍了机械调制信号的二阶循环统计量的解 调方法 ,基于该方法调制源可以有效地提取出来 。 下面介绍利用循环解调方法提取共振频率的方法 。 1. 1 循环相关函数定义 假设 x ( t) 是一个零均值的非平稳信号 ,它的二 阶时变统计量 ,即自相关函数定义为 ) = E{ x ( t) x ( t - τ )} ( 1) rx ( t,τ 其中 E{ ・}表示统计平均。对于循环平稳信号 ,假设 它 的二阶统计量具有 t0 的周期性 , 则可用 Fourier 级
D ia gnosin g Abnorma l Sound of Eng in e P iston by Cyclic Sta tistics