汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)故障診斷技術(shù)分析

陳衛(wèi)華 胡雙炎

摘要：電控發(fā)動(dòng)系統(tǒng)的日常維護(hù)和保養(yǎng)是汽車保養(yǎng)維修的重要工作內(nèi)容，特別是電控發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車必不可少的組成部分，不僅日常的維護(hù)工作量大，而且電控發(fā)動(dòng)機(jī)的異常系統(tǒng)會(huì)對(duì)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)組的運(yùn)行質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響。因此，本文主要對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)異常系統(tǒng)故障和診斷研究展開相應(yīng)的分析和探討。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī);異常系統(tǒng);故障

中圖分類號(hào)：U463.6 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2021）09-0174-02

0 ?引言

對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)異常故障分析，通常是由汽車設(shè)備維護(hù)部門提供有關(guān)方面的技術(shù)參考和理論知識(shí)。發(fā)動(dòng)機(jī)異常系統(tǒng)是汽車運(yùn)行過(guò)程中常見的故障問(wèn)題，同時(shí)也是難以確定的故障問(wèn)題。引起機(jī)組系統(tǒng)故障原因有很多，不僅有設(shè)計(jì)制造方面的問(wèn)題，也有運(yùn)行方面的原因。除此以外，還有安裝和檢修及其他方面的多種原因。本文主要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的異常系統(tǒng)故障的具體原因進(jìn)行分析，并提出有效的解決方案。

1 ?電控發(fā)動(dòng)機(jī)異常系統(tǒng)故障分析

1.1 氣流激振現(xiàn)象

氣流激振主要有兩個(gè)重要的特征，分別是：

①出現(xiàn)了相對(duì)較大量值的低頻分量。

②系統(tǒng)的增大會(huì)受到運(yùn)行參數(shù)的影響，如負(fù)荷增大呈現(xiàn)出突發(fā)性。

產(chǎn)生此種這種情況的主要原因，是因?yàn)槿~片受到了不均衡的氣體來(lái)流沖擊發(fā)生氣流激振。除此以外，還有以下原因：

①末級(jí)較長(zhǎng)，氣體在葉片膨脹末端產(chǎn)生流道紊亂致使發(fā)生氣流激振情況;

②軸封;

③轉(zhuǎn)子與氣缸或者是同心度偏差過(guò)大;

④若兩端支撐的軸承標(biāo)高未在合理的范圍內(nèi)，那么兩端軸承的負(fù)荷分配會(huì)存在不合理的現(xiàn)象，在負(fù)荷相對(duì)較輕的一端，軸內(nèi)的油膜會(huì)處于不理想狀態(tài)，或者是根本無(wú)法建立油膜，從而誘發(fā)機(jī)組的自激系統(tǒng)：油膜系統(tǒng)和氣流激振[1]。

1.2 轉(zhuǎn)子熱變形引起的異常系統(tǒng)

轉(zhuǎn)子熱變形造成電控發(fā)動(dòng)機(jī)異常系統(tǒng)，在一倍頻振幅的增加與轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)有著密切的聯(lián)系時(shí)，同時(shí)機(jī)組冷態(tài)啟機(jī)定速達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)以后，機(jī)組出現(xiàn)異常系統(tǒng)，此種情況主要是因?yàn)檗D(zhuǎn)子熱變形彎曲引起了發(fā)動(dòng)機(jī)異常系統(tǒng)。另外，摩擦能夠產(chǎn)生抖動(dòng)和渦動(dòng)等相關(guān)情況。這主要是因?yàn)檗D(zhuǎn)子熱彎曲會(huì)出現(xiàn)新的不平衡力。盡管系統(tǒng)信號(hào)的主頻是工頻，但是因受到?jīng)_擊和部分非線性因素的影響，極易出現(xiàn)以下情況：部分分頻、倍頻分量和高頻分量。在摩擦十分嚴(yán)重的情況下，幅值個(gè)相位將會(huì)不再發(fā)生任何波動(dòng)，振幅會(huì)迅速地增加。圖1為汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)圖。

1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)引起異常系統(tǒng)

電控發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速氣門在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中通常會(huì)發(fā)生擺動(dòng)的情況，從而造成發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦系統(tǒng)增加，對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了非常嚴(yán)重的影響。其中情況主要體現(xiàn)在開機(jī)時(shí)轉(zhuǎn)子定速難度系數(shù)高，轉(zhuǎn)速擺動(dòng)達(dá)±20r/min。機(jī)組在具體運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)主泵出口油壓瞬間下降之后回到原值。高壓調(diào)速氣門在機(jī)組運(yùn)行階段，主要會(huì)發(fā)生左右系統(tǒng)比較大的情況，尤其是在閥門位置，系統(tǒng)異常地劇烈，在情況特別嚴(yán)重的情況下，會(huì)造成軸瓦損壞[2]。

1.4 發(fā)動(dòng)機(jī)凝汽器真空偏低引起異常

發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率主要是通過(guò)凝汽車排氣口建立，并維持在相應(yīng)的真空度來(lái)構(gòu)成。在凝汽器真空度出現(xiàn)降低的情況，便會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生直接的影響。尤其是在高溫環(huán)境下影響非常大，而引發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的凝汽器真空度發(fā)生降低，主要是由于凝汽器結(jié)垢以及真空氣密性相對(duì)較差等。

1.5 油膜系統(tǒng)引起的異常系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)的油膜振蕩主要是發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)組的啟動(dòng)升速環(huán)節(jié)，這種情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的油膜振蕩主要是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在軸承油膜上高速旋轉(zhuǎn)，受到了很大的荷載作用，對(duì)初始穩(wěn)定性造成破壞，最終所形成的后果。在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在軸承油膜上進(jìn)行穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)程中，轉(zhuǎn)軸主要是圍繞軸線旋轉(zhuǎn)的，若是穩(wěn)定性遭受破壞時(shí)，軸頸旋轉(zhuǎn)的線速度會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，轉(zhuǎn)子和軸承之間所產(chǎn)生的摩擦損耗也會(huì)隨著而發(fā)生變化，在這種情況下，軸系的臨界轉(zhuǎn)速會(huì)逐漸降低，油膜的壓力則會(huì)明顯的升高，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生油膜振蕩，對(duì)電控發(fā)動(dòng)機(jī)的工作穩(wěn)定性產(chǎn)生了直接的影響。在發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生油膜振蕩過(guò)程中，系統(tǒng)隨著轉(zhuǎn)速的增加，振幅恒定不變。在軸頸的轉(zhuǎn)速連續(xù)不斷增加的情況下，半速渦動(dòng)的系統(tǒng)頻率也會(huì)相應(yīng)的增加，在系統(tǒng)頻率增加至大轉(zhuǎn)子的第一臨界轉(zhuǎn)速的兩倍時(shí)，渦動(dòng)將會(huì)被共振放大，振幅也會(huì)因此而發(fā)生變化（增大），造成轉(zhuǎn)軸發(fā)生劇烈的跳動(dòng)現(xiàn)象[3]。若是發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生油膜振蕩的情況在非常嚴(yán)重的情況下，機(jī)組主軸的外露部分則會(huì)受到一定程度上的影響，最終出現(xiàn)振蕩的現(xiàn)象。

2 ?發(fā)動(dòng)機(jī)異常系統(tǒng)的診斷

分析發(fā)現(xiàn)電控發(fā)動(dòng)機(jī)異常系統(tǒng)原因，并根據(jù)其采取有效的維護(hù)方法，是確保電控發(fā)動(dòng)機(jī)得到安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵部分。因此，以下便是對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)異常系統(tǒng)故障地展開具體分析：

2.1 油膜振蕩的檢修

通過(guò)電控發(fā)動(dòng)機(jī)油膜振蕩的故障原理可知，要想軸承和轉(zhuǎn)子得到安全穩(wěn)定的運(yùn)行，應(yīng)最大限度減少摩擦力。并采用壓力和濕度都符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的潤(rùn)滑油，及降低潤(rùn)滑油動(dòng)力黏度。主要是由于潤(rùn)滑油粘度很大，油膜的承載力也會(huì)增加。但是若僅增加潤(rùn)滑油的黏度，不但會(huì)破壞油的均勻分布，而且還會(huì)增加相應(yīng)的摩擦力。另外，也可以采取減小軸瓦頂部間隙，增大上軸瓦軸承合金的寬度，減小軸頸和軸瓦之間的接觸等方法來(lái)有效排除油膜振蕩的故障[4]。

2.2 氣流激振引起的異常系統(tǒng)的檢修

關(guān)于氣流激振所引發(fā)的異常系統(tǒng)，主要是通過(guò)調(diào)節(jié)整個(gè)機(jī)組的給水量和調(diào)整整個(gè)高壓調(diào)速的氣門等，然后明確機(jī)組產(chǎn)生這種氣流激振的實(shí)際狀態(tài)，并使用降低負(fù)荷率和避免出現(xiàn)氣流激振的負(fù)荷范圍的方法，以此來(lái)防止氣流激振的情況發(fā)生。

2.3 轉(zhuǎn)子熱彎曲的檢修

由于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子主要工作的范圍是在蒸汽區(qū)，所以熱彎曲是比較常見的故障。因此在設(shè)計(jì)的最初階段，需要采用耐腐蝕性強(qiáng)和耐高溫高壓的材料進(jìn)行制作。當(dāng)發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱彎曲的情況，有效地解決方法是及時(shí)更換新的轉(zhuǎn)子，杜絕電控發(fā)動(dòng)機(jī)的異常系統(tǒng)故障的發(fā)生。

2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)故障的檢修

關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)故障，主要實(shí)施的解決方案有以下幾點(diǎn)：①在實(shí)際開展設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要充分考慮油管路與油動(dòng)機(jī)整個(gè)系統(tǒng)的有效組合動(dòng)態(tài)的基本特性，并對(duì)整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的油管路實(shí)行有效的改進(jìn)。②強(qiáng)化油質(zhì)管理，主要的方法，是對(duì)硅藻土過(guò)濾器和系統(tǒng)中全部的精密過(guò)濾器，采取定期更換的方式，以確保濾網(wǎng)處于暢通無(wú)阻的狀態(tài)[5]。③在油質(zhì)濾油化驗(yàn)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以后，更換電液伺服閥內(nèi)濾和電液伺服，并定期做好電液伺服閥內(nèi)濾網(wǎng)的清洗和更換工作。④確保氣門門桿與連接套符合標(biāo)準(zhǔn)要求，并保證接觸面在75%以上，防止系統(tǒng)引起異?，F(xiàn)象出現(xiàn)。

2.5 發(fā)動(dòng)機(jī)凝汽真空偏低引起的故障檢修

關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)凝氣真空偏低引發(fā)的故障，采取主要的解決措施有以下幾點(diǎn)：

①降低真空氣密性，可以實(shí)行的方法是對(duì)喉部、凝汽器汽側(cè)及真空系統(tǒng)采取灌水檢漏，并對(duì)噴嘴做好定期的清理和檢查工作。同時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)軸封進(jìn)行全面性的定期檢查，主要是消除機(jī)組漏氣點(diǎn)和強(qiáng)化抽氣效率。

②關(guān)于凝汽器結(jié)垢，主要是通過(guò)對(duì)凝汽器實(shí)行化學(xué)除垢的方式。一般是選取濃度5%的氨基磺酸，并將其作為主洗劑對(duì)銅管緩和做好清洗工作，再加上0.5%的銅緩蝕劑、酸性緩蝕劑、0.2%氫氟酸以及適量滲透劑，而流速通常會(huì)控制在0.1m/s左右。在實(shí)行循環(huán)清洗以后，若是連續(xù)兩次酸度的測(cè)定含量保持一致，則表明清洗干凈。

汽車行駛一段里程，儀表盤很快顯示潤(rùn)滑油量不足，通常情況有3種原因：

①可能發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的密封有問(wèn)題，導(dǎo)致活塞與氣缸壁間隙過(guò)大，出現(xiàn)燒機(jī)油情況。

②可能發(fā)動(dòng)機(jī)零部件磨損嚴(yán)重，使得零部件之間的間隙過(guò)大，導(dǎo)致潤(rùn)滑油消耗異常。

③使用的潤(rùn)滑油不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致油耗異常。

出現(xiàn)潤(rùn)滑油消耗異常，首先應(yīng)該檢查油質(zhì)、油量，必要時(shí)更換潤(rùn)滑油，避免因油質(zhì)問(wèn)題造成發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。排除油質(zhì)問(wèn)題之后，應(yīng)逐一排查零部件，可能由于零部件嚴(yán)重磨損，配件間隙過(guò)大或者機(jī)油壓力過(guò)高，導(dǎo)致機(jī)油上竄到燃燒室，而機(jī)油滲漏的主要原因密封墊變硬老化，氣門卡死。在運(yùn)行中，易出現(xiàn)冷卻液溫度過(guò)高現(xiàn)象，一旦冷卻溫度超出正常值，發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常散熱，將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。冷卻系統(tǒng)工作異常主要原因：節(jié)溫器故障、散熱器故障、風(fēng)扇不轉(zhuǎn)、水箱堵塞等。汽車儀表盤提示，冷卻液溫度異常時(shí)，應(yīng)停車檢查，看冷卻液是否泄漏。應(yīng)注意，熱車時(shí)不能馬上停機(jī)，也不能馬上加注冷卻液，而是等發(fā)動(dòng)機(jī)溫度正常后再操作。

3 ?結(jié)束語(yǔ)

發(fā)動(dòng)機(jī)的異常系統(tǒng)原因多樣化，所以在日常檢查故障過(guò)程中，必須要全面分析異常系統(tǒng)的原因，并根據(jù)主要原因采取有效的措施加以應(yīng)對(duì)，保證存在的各項(xiàng)問(wèn)題能夠得到及時(shí)的解決。

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作者簡(jiǎn)介：陳衛(wèi)華（1977-），男，湖南新化人，研究生，講師，研究方向?yàn)榍度胧较到y(tǒng)開發(fā)、新能源汽車;胡雙炎（1974-），男，湖南雙峰人，研究生，副教授，研究方向?yàn)檐浖こ?、車輛工程。