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压力传感器案例分析——丰田Tacoma凸轮轴正时问题

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发表于 2016-4-8 17:42:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
James Garrido
    追溯回第一台发动机的诞生,从那时起,发动机机械诊断就一直在不断地改进中。发动机机械诊断最困难的地方可能不在于复杂的电子控制系统,而是机械诊断方面所固有的拆卸需求,很多时候使人白忙活。但是,我们现在有一种方法可以不用拆件而迅速地和准确地定位故障的根源,这种方法就是使用压力传感器。传感器就是将一种物理量成比例的转换成另一种物理量输出的一种设备。

    在这个案例中我们使用的是一款缸内压力传感器,能将气缸的压力变化转变成电信号的变化输出给示波器。将气缸的火花塞拆除,并将压力传感器安装到这个气缸里。然后启动发动机,压力传感器检测到发动机转动、运行、气门的开启和关闭过程中的压力变化并输出成相应波形。只是这里火花塞能量对地短路,所以没有燃烧。这样就可以在不拆卸发动机的情况下观察发动机机械状况各方面的情况并找出存在故障的地方。

    图1是一个正常的气缸压缩波形。在一个正常的发动机上,曲轴从转过180°到下止点并开始往上止点运动,BDC标线应该处于排气冲程的斜坡大约中间的位置,如果低于中间点10°以内或者高于中间点15°以内,排气凸轮轴正时处于正常范围内。

fig1normalwave.jpg
图1

    观察进气冲程的下降坡,在曲轴转过360°的TDC右边20°处(即380°)有一条标尺。这条标尺应该处于进气冲程“下降坡”的中间位置,上下偏移各10°以内属于正常范围。在一些进气方式较不寻常的发动机,可变正时凸轮轴和高效能的发动机上,这些参数会有差别。

    现在我们来看看一款1995年的丰田Tacoma,怠速不良,加速无力。这辆车搭载的是一个3.6L的双顶置式凸轮轴6缸发动机。ECU没有报故障码,并且所有的燃油修正值为-5%~-8%之间。用一个真空压力表来检测发动机,发现在怠速下仅有8英寸汞柱的真空压力。在转速3000转时真空压力基本没有增加并且也没有下降,所以我认为故障不是由排气堵塞造成的。询问修理厂的人得知他们已经拆开过正时盖,检查了凸轮轴和曲轴正时齿轮标记,正时正确没问题。我决定检查看看凸轮轴传感器和曲轴传感器的波形来看看是否第二列的凸轮轴是否正常。第一列的凸轮轴并没有凸轮轴传感器来做为比较。如图2所示的波形与已知的正常波形是一致的。但我还是认为凸轮轴的正时有问题,拆下第一列气缸中的#5缸的火花塞,接入压力传感器,并运行发动机。

fig2ckp-cmp-waves.jpg
图2

    如图3所示,排气门开启的压力上升斜坡完全位于BDC标线之后。

fig3bank-1-cyl-5.jpg
图3

    用压力传感器测量第二列气缸的#2缸也是同样的排气门开启的压力上升斜坡完全位于BDC标线之后,如图4

fig4ban-2-cyl-2.jpg
图4

    在两个气缸盖上的两个正时不对的凸轮轴所示一样的,并且曲轴和凸轮轴的相位是正确地对准了的。只有一种可能的解释,就是曲轴的相位比曲轴正时齿轮和整个余下的配齐机构提前了。如图5所示,曲轴键槽已经嵌入到曲轴齿轮中使得曲轴运转提前于配气机构的其他部分。

fig5crankshaft.jpg
图5


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发表于 2016-11-20 21:01:42 | 显示全部楼层
好案例,学习了
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发表于 2016-12-6 15:29:20 | 显示全部楼层
这是什么软件测的呢?
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 楼主| 发表于 2016-12-9 19:53:49 | 显示全部楼层
swenjue 发表于 2016-12-6 15:29
这是什么软件测的呢?

这是国外的一款软件,具体是什么不清楚。这篇案例用来做压力分析学习是很好的
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