气缸

发动机研发中的流场微分研究视频演示的实验结果是北京欧兰科技发展有限公司代理的德国LaVision公司和奥地利AVL Tippelmann公司合作完成的(AVL Tippelmann 和 LaVision) 在一个研究型光学发动机上进行了滚流和湍流（或扭转流）现象的观测研究。透明的光学气缸安装在一个真实发动机气缸顶上。空气被抽走。测量的目标对象是气缸顶（像一个流动的盒子）安装在透明光学气缸体的顶部。其直径和发动机的缸内径相同。流动的PIV测试系统由LaVision公司提供.LaVision提供了一个附加的软件模块通过累计扭矩，刚性体的旋转等来计算滚流和湍流数.同时软件还具有生成体积流和滚流角的功能。对于滚流/湍流数计算所需要的像发动机缸径和发动机冲程等参数可以从一个遥控计算机输入，也可以手动输入。LaVision的全套系统都可以通过一个遥控计算机来完成全部的控制和分析操作。执行从启动实验记录，到速度场矢量计算直至生成滚流和湍流数。

应用背景超声检测是目前应用最为广泛的无损检测技术，近年来随着电子技术的飞速发展，超声相控阵检测技术成为一个研究热点。与传统的常规超声波探伤设备相比，相控阵检测设备无需探头围绕管棒材进行高速旋转，大大简化探伤设备的机械结构；超声相控阵检测速度快，检测精度高 利用电子扫查和电子聚焦偏转，大大提高了缺陷的检出率和系统的分辨力，实现对棒材表面和内部全截面 壁的整体可靠检测。系统检测对象（1）棒材规格：Φ6~25/Φ20~80/Φ60~180 mm（检测范围可根据需求定制）。（2）长度：6～9m（根据需求定制）。（3）材质：碳钢、合金钢、轴承钢、弹簧钢、冷镦钢等。（4）检测标准和灵敏度：GB/T 4162、ISO 18563等相关标准。（5）凹面环阵探头：每个探头晶片数量128。（6）静态检测能力：Φ0.4/0.8/1.2mm平底孔深度(½, ¼D ),信噪比 12dB（7）动态检测能力：- Φ0.4/0.8/1.2/2.0mm平底孔(根据用户需求和材料确定)。- Φ0.2 ~ 0.5mm × 10mm横孔（100％棒材截面覆盖，无盲区）；- 表面纵向刻槽10 × 0.1 × 0.1mm (L × W × H)。（8）盲区端部盲区：＜30mm。近表面盲区：无。（9）误/漏报率：0%。（10）检测速度：可根据客户要求设计。扫查类型（1）线扫查：将同一聚焦法则顺次应用于不同单元组。（2）扇扫查：将不同聚焦法则顺次应用于同一晶元组，从而形成一个带有一定空间范围的扇型扫查区域。（3）深度聚焦扫查：不同于以往在单一聚焦深度上进行信号采集, DDF (Dynamic Depth Focusing动态深度聚焦) 通过一整套自动计算法则，同时将接收到的不同深度的声场信号进行拟合，并将所有拟合后的聚焦声场信息进行叠加。系统组成设备主要由传输辊道、压持装置、检测主机、自动控制系统和水循环系统组成。压持装置均为下压式，其下部有V型辊轮，上部为压轮，压轮起落由气缸驱动。压轮的下压和抬起动作由光电开关控制，自动识别棒材端部并执行压下和抬起动作，检测主机可实现侧拉出，便于快速换规格。图1：系统概述图2：设备照片设备特点（1）相控阵检测图形化显示，可同时拥有 A、B、C、S 扫描，缺陷显示直观明确。（2）相控阵电子旋转扫查代替机械运动扫查，结构简单检测稳定可靠。（3）相控阵检测易实现声束的偏转、聚焦和扫查，可配置多种检测模式及聚焦法则，检测灵敏度高。（4）模块式结构多路配置检测速度快，生产效率高的超声探伤系统。（5） 操作便捷、维护简单方便。图3：检测界面目前超声相控阵检测技术适合复杂结构件以及能实时成像等优点，已经适用于航空航天、汽车、石化、核电、轴承、压力容器等工业无损检测领域，如：管材、棒材、板材、车轮、盘环件等。附：钢研纳克无损检测业务介绍（1）无损检测钢研纳克无损检测事业部是经过CNAS认可的第三方实验室，具备特种设备综合检验机构资质和NADCAP资质等。能够提供各类无损检测服务，技术方法涵盖超声、射线、磁粉、渗透、涡流、漏磁等。目前拥有COMET 420KV射线机、工业CT/DR、GE/PAC水浸C扫、PVA超声显微镜、M2M超声相控阵仪器、10000A固定式磁粉探伤机、全自动荧光渗透线等高端无损检测设备，可为客户提供大厚度、高精度检测和内部结构分析。（2）无损校准钢研纳克是经过CNAS认可的第三方校准实验室，是目前国内拥有资质最全、能力范围最广的国家级无损检测校准机构之一，无损校准覆盖所有相关仪器、探头和试块，特别对相控阵仪器、TOFD仪器、在线自动化无损检测仪器等校准领域处于国内领先水平。作为国家冶金工业钢材无损检测中心挂靠单位，钢研纳克还承担对国内企业自动无损检测设备综合性能的测试、评价和认可业务。（3）自动/无损检测设备为冶金、石化、铁道、机械等行业的近200家企业上马建造了无缝钢管、焊管、钢棒、钢板、火车车轮等自动化超声、涡流、漏磁和磁粉探伤检测线或设备近500套。此外，还销售以涡流探伤仪、超声波探伤仪和电磁超声探伤仪为主的各类无损检测仪器1000余台。

故障现象 一辆2005款宝马740Li车，搭载N62B40A发动机，累计行驶里程约为26.3万km。热机状态下将发动机熄火，约10 min后重新起动，发动机偶尔会怠速抖动；将发动机熄火后立即重新起动，发动机工作正常，且车辆行驶一切正常。该车因上述故障在其他维修厂维修，维修人员用故障检测仪检测，提示气缸4失火，调换点火线圈和火花塞后试车，故障依旧；测量气缸压力，也正常；接着又更换了喷油器、VANOS电磁阀及VANOS执行器，但故障依旧，于是将车开至我厂寻求技术支持。故障诊断 接车后反复试车，故障出现。用故障检测仪检测，读得故障代码“29D3 DME熄火，7缸”，读取发动机运转平稳性数据，发现气缸7的运转平稳性数值为5.71，偏大，说明气缸7发生失火。用pico示波器和WPS500X压力传感器测量排气脉动和气缸7的点火波形（图1），分析可知，气缸7点火后180°曲轴转角与360°曲轴转角之间的排气脉动异常，而此阶段正好对应气缸7的排气行程，这进一步验证气缸7发生失火。之前是气缸4失火，现在怎么会变成气缸7失火了呢？观察气缸7的点火波形（初级点火波形），排除点火系统故障的可能。图1　排气脉动和气缸7的点火波形 测量故障出现时的进气脉动和气缸1的点火波形（图2），借助WOT（Waveform Overlay Tool，波形叠加工具，输入点火顺序可以生成发动机工作循环图，红色区域为做功行程，灰色区域为排气行程，蓝色区域为进气 行程，黄色区域为压缩行程）进行分析，发现气缸7进气门打开时对应的进气脉动波形下拉明显不足，由此推断气缸7进气不足。图2　故障出现时的进气脉动和气缸1的点火波形 如图3所示，宝马可变气门升程系统通过在其配气机构上增加偏心轴、气门伺服电动机、中间推杆等部件来调节进气门升程，调节范围为0.3 mm ~ 9.85mm。分析认为气缸7进气不足是由进气门升程过小引起的，可能的原因有：气门摇臂故障；进气液压气门间隙补偿器（HVA）故障；气门升程调节机构（偏心轴、中间推杆、调节板等）故障；机油压力不足。本着由繁入简的原则，首先测量机油压力。1—气门伺服电动机；2—蜗杆轴；3—复位弹簧；4—槽板；5—进气凸轮轴；6—调节板；7—进气HVA；8—进气门；9—排气门；10—排气HVA；11—排气滚子式气门摇臂；12—排气凸轮轴；13—进气滚子式气门摇臂；14—中间推杆；15—偏心轴；16—蜗轮图3　宝马可变气门升程系统结构 测得热机怠速时（此时故障没有再现）的机油压力约为1 bar（1 bar=100 kPa，图4a），明显偏低（正常为2 bar左右）；将发动机熄火，长时间停放后测得冷机怠速时的机油压力不足1 bar（图4b），异常（正常为4 bar左右）。图4　故障车的机油压力 拆检机油滤芯，滤芯很脏（图5）；拆下机油泵总成，进一步拆解发现溢流阀安装孔壁磨损严重（图6）。诊断至此，推断机油滤芯脏堵及溢流阀磨损泄压导致机油压力不足，使进气HVA偶尔工作不良，气门升程过小，进气量不足，以致发动机热机状态下气缸随机失火。图5　机油滤芯很脏图6　溢流阀安装孔壁磨损严重故障排除 更换机油、机油滤芯及机油泵总成后反复试车，故障不再出现，故障排除。