Диагностика автомобиля
Введение
По результатам многочисленных исследований годовая производительность автомобилей к концу срока их служба снижается в 1,5 - 2 раза по сравнению с первоначальной, снижается безопасность конструкции автомобилей. Срока службы автомобиля расходы на его техническое обслуживание и ремонт превосходят первоначальную стоимость в 5 - 7 раз. Поэтому важным направлением как при проектировании, так и при эксплуатации автомобилей является точная и достоверная прогнозная оценка основных показателей надежности их деталей. В данной работе рассматриваются вопросы по диагностике параметров и ресурсов деталей и узлов автомобилей. Техническое диагностирование является составной частью технологических процессов приема, ТО и ремонту автомобилей в СТО и представляет собой процесс определения технического состояния объекта диагностирования с определенной точностью и без его разборки и демонтажа.
Сущность и физические основы диагностики
При планово-предупредительного системе ТО и ремонта автомобиль через определенный пробег (время) в принудительном порядке подвергается профилактическим воздействиям в установленном объеме. При этом, несмотря на корректировку режимов ТО и ремонта в зависимости от ряда факторов, индивидуальный подход к каждому автомобилю отсутствует.
Однако необходимость в таком подходе есть, так как даже при работе автомобилей в одинаковых условиях техническое состояние каждого из них при одной и той же наработки в результате целого ряда причин (индивидуальные особенности автомобиля, качество вождения, ТО и т.д.) может существенно отличаться. Далеко не для каждого автомобиля необходимы все операции, предусмотренные «жестким» объемом того или иного вида ТО. Выполнение этих «ненужных» операций ведет, с одной стороны, к неполной реализации индивидуальных свойств автомобиля, повышению затрат на ТО, с другой, отнюдь не способствует улучшению его технического состояния. Наоборот, частые вмешательства в работу сообщений способствуют повышенному износу сопряженных поверхностей, появления повреждений крепежных соединений, нарушение герметичности соединений. Значительные потери трудовых и материальных ресурсов связаны также с большим объемом ремонтных воздействий, обусловленным несвоевременным выявлением отказов.
Наиболее полное использование индивидуальных возможностей автомобиля и обеспечение на этой основе высокой эффективности подвижного состава в процессе эксплуатации может быть осуществлено за счет широкого внедрения в технологический процесс ТО и ремонта диагностирования технического состояния автомобилей.
Техническая диагностика - это отрасль знаний, изучающая технические состояния объектов диагностирования и проявления технических состояний, разрабатывает методы их определения, а также принципы построения и организации использования систем диагностирования. Техническое диагностирование - процесс определения технического состояния объекта диагностирования с определенной точностью. Оно способствует: повышению надежности автомобилей за счет своевременного назначения воздействий ТО или ремонта и предупреждения возникновения отказов и неисправностей; повышение долговечности агрегатов, узлов за счет сокращения количества частных разборок; уменьшение расхода запасных частей, эксплуатационных материалов и трудовых затрат на ТО и ремонт за счет проведения последних при необходимости на основании данных диагностики, проведенного, как правило, планово.
При диагностике для оценки технического состояния автомобиля (агрегата) используют так называемые выходные процессы функционирующего механизма. Различают рабочие выходные процессы (например, потребление или отдача мощности, расход топлива, теплообмен с внешней средой) и сопутствующие (например, шумы, вибрации, световые явления и т.д.). Каждый из выходных процессов количественно оценивается с помощью соответствующих параметров (например, отдача мощности может быть оценена соответствующей величиной, темпом ее нарастания). Между структурными параметрами и параметрами выходных процессов существует функциональная связь, благодаря чему по значениям последних можно достаточно полно оценить техническое состояние автомобиля (агрегата), качество его функционирования. Номинальным значением структурных параметров соответствуют номинальные значения параметров выходных процессов. По мере ухудшения технического состояния автомобиля (агрегата) параметры выходных процессов размерами (например, вибрации, расход топлива), либо уменьшаются (давление масла). Предельное значение параметра выходного процесса свидетельствует о неисправном состоянии автомобиля, определяет необходимость ТО или ремонта. Зная характер, темп изменения параметра выходного процесса и его предельное значение, можно определить ресурс работы автомобиля до очередного ТО или ремонта.
В зависимости от количества информации, которую содержат параметры выходных процессов, они могут быть обобщенными или частными. Первые характеризуют техническое состояние автомобиля (агрегата) в целом (например, путь и время разгона автомобиля до заданной скорости, расход топлива на 100 км пути и т.д.), частные - техническое состояние конкретного механизма, системы (например, люфт рулевого колеса, стуки в кривошипно -шатунном механизме двигателя и т.д.).
Параметры выходных процессов в отличие от структурных, как правило, измеряются непосредственно на работающем автомобиле и используются для определения его технического состояния без разборки.
Выходные процессы, которые используются для оценки технического состояния машины без ее разборки, называются диагностическими признаками, а параметры таких процессов диагностическими параметрами. Не все выходные процессы могут служить в качестве диагностических признаков. Для того чтобы можно было использовать параметр выходного процесса в качестве диагностического, он должен отвечать следующим требованиям:
- Быть функционально важным для оценки технического состояния автомобиля;
- Быть однозначным, то есть должен отсутствовать его переход от возрастающей функции к нисходящей (или наоборот) в зависимости от наработки автомобиля или изменения его структурного параметра от начального до предельного значения . Этим обеспечивается соответствие каждому значению структурного параметра S только одного, вполне определенного значения параметра выходного процесса ц;
- Быть чувствительным (информативным). Чувствительность характеризуется величиной и скоростью увеличения выходного параметра Дц при достаточно малом изменении структурного параметра AS . Чем больше Ди. при определенном AS, тем выше чувствительность данного параметра выходного процесса;
- Владеть стабильностью при многократных измерениях, характеризующееся степенью рассеивания значений относительно среднего значения параметра при постоянных условиях измерения;
- Владеть дифференцирует разрешающей разделять и локализовать неисправности различных элементов объекта по месту их возникновения (до составных частей элементов, к конкретному сообщения, детали при наличии нескольких одноименных сообщений, деталей в элементе)
- Обеспечивать технологичность и экономичность, обусловленные удобством определения параметра при диагностировании, соответствующими трудовыми и материальными затратами.
Достоверность результатов диагностирования в большой степени зависит от нагрузочного, скоростного и теплового режимов работы объекта. Поэтому с целью получения высококачественной диагностической информации применяют соответствующие устройства, задающие и поддерживают оптимальные погрузочные, скоростные и тепловые режимы.
Методы диагностирования автомобилей
Методы диагностирования технического состояния автомобилей, агрегатов характеризуются физической сущностью и способом измерения диагностических параметров, наиболее приемлемых для использования в зависимости от задачи диагностирования. В настоящее время выделяют три основные группы методов диагностирования.
Методы первой группы основаны на имитации скоростных и нагрузочных режимов работы автомобиля, определении при заданных условиях выходных параметров и сравнении их количественных значений с эталонными.
Диагностирования проводится с использованием стендов с беговыми барабанами или непосредственно в процессе работы автомобиля. Методы широко применяются для общей оценки технического состояния автомобилей и агрегатов.
К методам диагностирования по параметрам сопутствующих процессов относятся:
- Методы диагностики по герметичности рабочих объемов. Сущность процесса диагностирования заключается в создании в контролируемом объеме избыточного давления (разряжения) и в оценке интенсивности их падения. Этим методом диагностируются цилиндропоршневая группа двигателя, пневматические приводы тормозов и др;
- Тепловой метод, который заключается в определении параметров, характеризующих количество тепла, выделяемого в результате протекания процессов сгорания, работы сил трения при заданных скоростном и нагрузочном режимах. Такими параметрами могут быть температура нагрева, скорость ее изменения. Метод может применяться для диагностики двигателя, агрегатов трансмиссии, подшипниковых узлов, однако широкого применения на автотранспорте пока не нашел;
- Методы диагностики узлов, систем по параметрам колебательных процессов широко используются при создании средств технического диагностирования автомобилей и их можно разделить на три категории: методы, оценивают колебания напряжения в электрических цепях (на этой основе созданы мотор-тестеры) по параметрам виброакустических сигналов, получаемых при работе зубчатых зацеплений, клапанных механизмов, подшипников и т.д.); по параметрам, оценивающим пульсацию давления в трубопроводах (на этой основе созданы дизель-тестеры для диагностики топливной аппаратуры)
- Методы, оценивают состояние узлов и агрегатов по физико-химическому составу отработанных эксплуатационных материалов. Например, самый экспресс-анализ отработанного масла на загрязнение, спектральный анализ проб масел, в результате проведения которого по наличию и концентрации различных химических элементов в масле можно поставить диагноз работоспособности отдельных узлов и соединений агрегата. Если в пробе картерной масла двигателя является высокое содержание свинца, это говорит об износе вкладышей шатунных и коренных подшипников, если высокое содержание железа - о сносе гильз цилиндров, если высокое содержание кремния - о засорении воздушного фильтра и т.д.
Третья группа методов основывается на объективной оценке геометрических параметров (зазор, люфт, люфт, смещение и т.д.). Метод применим, когда указанные параметры легкодоступны для непосредственного измерения.
В настоящее время проводятся исследования по разработке новых и совершенствованию существующих методов диагностирования по усложняющимся конструкциям автомобилей, изменения элементной базы микроэлектроники и микропроцессорной техники. Один и тот же диагностический признак чаще всего может быть установлен с помощью нескольких методов диагностики. Вопрос выбора наиболее целесообразного из них в каждом конкретном случае решается с учетом: уровня информативности и точности, степени универсальности метода диагностирования, трудоемкости диагностирования, различных организационно-экономических факторов.
Выбор диагностических параметров для оценки технического состояния. Постановка диагноза
Выбор диагностических параметров для диагностирования сложных объектов является непростой задачей. Это связано, во-первых, с тем, что между структурными и диагностическими параметрами в зависимости от сложности объекта могут существовать различные взаимосвязи.
Во-вторых, различные диагностические параметры в разной степени удовлетворяют изложенным выше требованиям к параметрам выходных процессов, которые используются для целей диагностики.
Поэтому при решении задачи выбора диагностических параметров в сложных ситуациях сначала определяют возможный набор параметров. Для этого применяют построение так называемой структурно-следственной схемы узла или механизма, представляет собой граф-модель, согласовывает в единое целое основные элементы механизма, характеризующие их структурные параметры, перечень характерных неисправностей, подлежащих выявлению, и набор возможных для использования диагностических параметров . Перечень характерных неисправностей механизма составляют на основе статистических оценок показателей его надежности.
Пользуясь подобной схемой, составленной на основе инженерного изучения объекта диагностирования, применительно к определенному перечню структурных параметров и неисправностей устанавливают первоначальный перечень диагностических параметров и связи между теми и другими. Затем осуществляется отбор из выявленной исходной совокупности наиболее значимых и эффективных в использовании диагностических параметров. Для этого анализируют, в какой мере исследуемые параметры соответствуют требованиям однозначности, стабильности, чувствительности, информативности. И наконец, при выборе методов, средств, разработки процессов диагностирования оценивают параметры по их технологичности и затратам на диагностирование.
Важнейшим этапом процесса диагностирования является постановка диагноза. В зависимости от задачи диагностирования и сложности объекта диагноз может различаться по глубине. Для общей оценки работоспособности агрегата, системы, автомобиля в целом используются выходные параметры, на основании которых ставится общий диагноз типа «да», «нет» ( «годен», «не годен»). Для определения потребности в ремонтно-регулирующей операции требуется более глубокий диагноз, основанный на локализации конкретной неисправности. Постановка диагноза в случае, когда приходится пользоваться одним диагностическим параметром, не вызывает особых методических трудностей. Она практически сводится к сравнению измеряемой величины диагностического параметра с нормативом.
Постановка диагноза, когда происходит поиск неисправности в сложного механизма, системы и используются несколько диагностических параметров, значительно сложнее. Для решения задачи постановки диагноза в этом случае необходимо на основе данных о надежности объекта выявить связи между его наиболее вероятными неисправностями и используемыми диагностическими параметрами. Для данной цели в практике диагностирования автомобилей применяют диагностические матрицы.
Диагностическая матрица представляет собой логическую модель, описывающую связь между диагностическими параметрами S и возможными неисправностями А объекта.
Единица в месте пересечения строки и столбца означает возможность существования неисправности, а ноль - отсутствие такой возможности. С помощью представленной на рисунке диагностической матрицы решается задача локализации одной из трех возможных неисправностей объекта с помощью четырех диагностических параметров. Физический смысл решения задачи заключается в определении соответствия полученной комбинации диагностических параметров, вышедших за норматив, существованию одной из неисправностей. Так, в рассматриваемом примере имеем: неисправность А, возникает в случае одновременного выхода норматива параметров S и S 3, неисправность А2 - параметров S и S 4, и неисправность А 3 - параметров S 3 и S. Диагностические матрицы являются основой автоматизированных логических устройств, применяемых в современных средствах технического диагностирования.
Средства технического диагностирования автомобилей
Средства технического диагностирования (СТД) представляют собой технические устройства, предназначенные для измерения количественных значений диагностических параметров. В их состав входят в различных комбинациях следующие основные элементы: устройства, задающие тестовый режим; датчики, воспринимающие диагностические параметры и превращают их в сигнал, удобный для обработки или непосредственного использования; измерительное устройство и устройство отображения результатов (стрелочные приборы, цифровая индикация, экран осциллографа). Кроме того, СТД может включать в себя устройства автоматизации задачи и поддержки тестового режима, измерения параметров и автоматизированное логическое устройство, осуществляет постановку диагноза.
Внешние СТД, то есть не входят в конструкцию автомобиля, в зависимости от их устройства и технологического назначения могут быть стационарными или переносными. Стационарные стенды устанавливаются на фундаменты, как правило, в специальных помещениях, оборудованных отсосом отработавших газов, вентиляцией, шумоизоляцией. Переносные приборы используются как в комплексе со стационарными стендами, так и отдельно для локализации и уточнения неисправностей на специализированных участках и постах ТО и ремонта.
Встроенные (бортовые) СТД включают в себя входящие в конструкцию автомобиля датчики, устройства измерения, микропроцессоры и устройства отображения диагностической информации. Простейшие встроенные СТД являются традиционные приборы на панели (щитке) перед водителем, номенклатура которых на современных автомобилях постоянно расширяется за счет введения новых СТД, особенно электронных, обеспечивающих контроль состояния все усложняющихся элементов конструкции автомобилей. Более сложные встроенные СТД позволяют водителю постоянно контролировать состояние элементов привода и рабочих механизмов тормозной системы, расход топлива, токсичность отработавших газов в процессе работы и выбирать наиболее экономичные и безопасные режимы движения автомобиля или своевременно прекращать движение при возникновении аварийной ситуации.
Наличие таких средств позволяет своевременно выявлять наступление предотказних состояний и назначать проведение предупредительных воздействий по фактическому состоянию.
Широкое использование встроенных СТД на автомобилях массового выпуска ограничивается их надежностью и экономическими соображениями. В связи с этим в последние годы получили распространение вместо встроенных СТД так называемые устанавливаются СТД (УСТД), которые отличаются от встроенных конструктивным исполнением средств обработки, хранения и выдачи информации, выполняются в виде блока, который устанавливается на автомобиль периодически. Поскольку плановые и заявочные диагностирования автомобиля проводятся относительно редко, это позволяет иметь значительно меньшее количество УСТД по сравнению со встроенными, что экономически выгоднее.
УСТД изготавливаются на базе электронных элементов. Это позволяет эффективно использовать ЭВМ для обработки получаемой диагностической информации о техническом состоянии автомобилей и дальнейшего использования для решения задач управления производством ТО и ремонта автомобилей.
Вывод
Диагностирования занимает важную роль в обслуживании автомобилей и решает следующие задачи:
Оценка технического состояния автомобиля и его отдельных систем, агрегатов, узлов определения, характера и причин возникновения дефекта проверка и уточнение неисправностей и отказов в работе систем и агрегатов автомобиля, указанных владельцем автомобиля в процессе приема автомобиля на СТО, ТО и ремонта; выдача информации о техническом состоянии автомобиля, его систем и агрегатов для управления процессами ТО и ремонта, то есть для выбора маршрута движения автомобиля по производственным участкам СТО; определение готовности автомобиля к периодическому техническому осмотру в ГАИ; контроль качества выполнения работ по ТО и ремонту автомобиля, его систем, механизмов и агрегатов, создание предпосылок для экономического использования трудовых и материальных ресурсов.
Список использованной литературы
Борц А.Д., Забрось Я.Х., Иванов Ю.В. Диагностика технического состояния автомобиля. М .: Транспорт, 1979. - 160 с.
Газарян А.А. Техническая эксплуатация, обслуживание и ремонт автотранспортных средств: Практические рекомендации и нормативная база. - М., 2000.
Жердицкий М.Т., Русаков В.З., Голованов А.А. Автосервис и фирменное обслуживание автомобилей: Учебное пособие. - Новочеркасск: Изд. ЮРГТУ (НПИ), 2003. - 123 с.
Арзамаскин Н. Маленький аспект большого Интернета. / / АБС. Автомобиль и сервис, 2000. - № 8. - С. 42-13.
http://www.rgost.ru/gost/meteorologiya-i-izmereniya/index.php?option=com_content&task=view&id=1755&Itemid=34
