29 września 2022


Badania wibroakustyczne pozwalają na bieżącą ocenę stanu technicznego silnika spalinowego. Diagnozowanie to może się odbywać podczas jego pracy, co dodatkowo eliminuje koszty związane z jego zatrzymaniem i ponownym uruchomieniem, dlatego też jest tańsze od innych metod i ekonomicznie uzasadnione. Istnieje nawet możliwość badania bezkontaktowego, jak w przypadku badań hałasu czy też laserowego pomiaru drgań.

Piotr Cabaj

Umożliwia nam to wykrycie zawczasu pojawiających się problemów, co pozwala zminimalizować koszty ewentualnych napraw silnika. Potencjalne uszkodzenia, które mogą wystąpić, to: nieprawidłowy montaż układu rozrządu, zużycie silnika spowodowane nadmiernymi obciążeniami mechanicznymi (przekroczenie maksymalnej prędkości obrotowej), bądź nadmiernym obciążeniem cieplnym (górna część tłoka, pierwszy pierścień).

wibroakustyka spalinowe
Rys. 1    Przykładowe rozmieszczenie mikrofonów pomiarowych

Dodatkowo można również wykryć takie nieprawidłowości jak: niewłaściwy kąt wtrysku, zastosowanie nieodpowiedniego paliwa, czy też zlokalizować źródło niepotrzebnego rezonansu. Wiele z tych problemów, pomimo ciągłego doskonalenia oprogramowania CAD/CAE, nie da się do końca przewidzieć podczas etapu konstruowania silnika, dlatego tak ważne jest przeprowadzenie badań na prawdziwym obiekcie, o czym traktuje poniższy artykuł.
Badany metodami wibroakustycznymi obiekt to prototypowy rzędowy czterocylindrowy turbodoładowany silnik spalinowy o zapłonie iskrowym. Rozmieszczenie mikrofonów podczas pomiaru poziomu hałasu SPL (skrót pochodzi od angielskiego Sound Pressure Level) przedstawia rysunek 1. Zainstalowano pięć mikrofonów pomiarowych, od strony kolektora ssącego, od układu wydechowego, od strony przedniej (układ rozrządu), od strony tylnej oraz od góry. Wszystkie zostały umieszczone w odległości 1 m od silnika. Dodatkowo szósty – dolny, z powodu braku miejsca zamontowano w odległości 15 cm od miski olejowej. Drugą przyczyną takiego właśnie ustawienia był duży poziom hałasu dochodzący z tego obszaru (miska olejowa jest wykonana z innego materiału niż reszta silnika). Także tłumiący charakter oleju ma wpływ na poziom hałasu wydobywający się z miski olejowej.
Mikrofony nie muszą być ustawione na stałe, dzięki temu będzie można dokonać pomiaru innych części silnika (np. urządzeń pomocniczych, turbosprężarki, itp.) w zależności od potrzeb. Należy zwrócić uwagę, aby przy każdym pomiarze kąt padania fali akustycznej w stosunku do mikrofonu wynosił 0°.

 

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 5 (116) maj 2017