基于小波变换和角度域分析的发动机气门机构异响排查
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图2 第1缸进气侧凸轮轴承座振动及发动机上方噪声时域数据图
通过对“嗒嗒“异响小波分析，基本可以确定该异响来自于气门机构系统，为进一步调查明确异响产生的原因，还必须精确定义该异响产生的部位。发动机曲轴转角分析功能则提供了有力的分析工具。为满足角度域分析需要，使用磁电转速传感器采集发动机启动齿转速信号，因为启动齿圈132齿，所以角度域分析精度在3°附近，满足对问题的定义需求。同时采集发动机1缸缸压信号作为发动机工作循环参考。通过对“嗒嗒”异响信号角度域分析，确定异响发生在曲轴转角470°左右，进一步对气门室罩盖振动信号进行角度域转换（见图5），发现在曲轴转角477°时气门室罩盖振动峰值非常突出，通过分析发动机工作循环所对应的气门运动角度，发现第二缸的进气门关闭角度430°，非常接近470°的异响发生角度，因VVT发动机气门落座在角度上有一定的调整角度空间，因此二缸进气门关闭角度在430°以及滞后一定的角度，与470°的异响角度接近。根据角度域分析初步思路，进行去除气门，利用排除法来确定该问题的来源。
图5 气门室罩盖角度域分析彩图
为了验证角度域分析的正确性，分别按照顺序依次去除了2缸、4缸、所有缸的气门，再按照顺序安装回4缸、2缸气门机构，通过按照以上顺序的排查试验验证，充分证实了转角测试分析的精确性。图6为安装回4缸气门后发动机上方噪声的小波分析时频图，图7为在安装第4缸气门的基础上再安装回2缸的气门，明显可以看到该异响特征重现。
图6 安装回4缸气门后发动机上方噪声的小波分析时频图
图7 安装第2缸气门后发动机上方噪声小波变换时频图
3.1 通过对对异响信号的小波变换，可以得到比常规频谱分析更好的时频特性，找出了“嗒嗒”异响的特征。并运用角度域分析，准确定位该异响发生时刻所对应的曲轴转角角度，依据发动机循环特性，指出了该嗒嗒异响来自第2缸进气门的落座时刻。
3.2 由于发动机是复杂的往复旋转系统，很多激励都与发动机曲轴转角有特定的关系，利用小波分析可很好地将此类周期性的特征信号重现，从而更精确的定义和判断问题，极大提高了故障问题诊断的效率。本文通过对缸盖嗒嗒异响的排查，很好地证明了LMS小波分析在时频分析中的作用，同时也验证了角度域分析振动噪声信号对激励点定义的准确性。(end)
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