Техническая диагностика автомобиля
Лекция № 6
6. Техническая диагностика автомобиля
6.1. Общие положения
Технологический процесс определения технического состояния автомобиля без разборки и заключение о необходимом обслуживании или ремонте называют диагностированием. Диагностика изучает формы проявления технических состояний, методы и средства обнаружения неисправностей и прогнозирование ресурса работы объекта без его разборки. Она позволяет количественно оценивать безотказность и эффективность автомобиля и прогнозировать эти свойства в пределах остаточного ресурса или заданной наработки. Диагностика поддерживает на высоком уровне надежность автомобилей, уменьшает расход запасных частей, материалов и трудовых затрат на ТО и ремонт, повышает производительность автомобиля и снижает себестоимость перевозок.
Диагностика автомобилей — это быстро развивающееся направление проблемы надежности, базирующееся на достаточно разработанном логическом фундаменте, на тонких математических и физических методах, позволяющих достичь оптимальных результатов.
В соответствии с ГОСТ 25044—81 техническая диагностика проводится при вводе автомобилей в эксплуатацию, техническом обслуживании и ремонте автомобиля.
Задачи диагностирования:
1) проверка исправности и работоспособности автомобиля в целом и (или) его составных частей с установленной вероятностью правильности диагностирования;
Рекомендуемые материалы
2) поиск дефектов, нарушивших исправность и (или) работоспособность автомобиля;
3) сбор исходных данных для прогнозирования остаточного ресурса или вероятности безотказности работы машины в межконтрольный период.
На стадии разработки автомобиля установлены следующие элементы диагностирования:
вид, периодичность и объем диагностирования в зависимости от условий и специфики эксплуатации;
правила и последовательность диагностирования;
номенклатура диагностических параметров и качественных признаков, характеризующих техническое состояние автомобиля и обеспечивающих поиск возможных дефектов;
номинальные, допускаемые, предельные значения структурных диагностических параметров и зависимости значений параметров от наработки автомобиля;
требования к точности измерения параметров;
номенклатура средств диагностирования и режимы работы автомобиля и его составных частей;
требования к контролепригодности автомобиля;
требования по технике безопасности труда.
Автотранспортное предприятие организует и проводит диагностирование автомобиля перед вводом в эксплуатацию, в процессе эксплуатации в соответствии с рекомендациями автомобильных заводов и действующими руководящими документами.
Объем работ, подлежащих выполнению при ТО и ремонте, устанавливают на основе диагностирования.
Диагностическая карта служит для регистрации результатов диагностирования во всех случаях диагностирования и принятия решения о необходимых работах при ТО и ремонте автомобиля. Диагностическая карта является исходным документом при выполнении накопительной карты во всех случаях проведения диагностирования.
Накопительная карта предназначена для накопления информации об изменениях диагностических параметров в процессе эксплуатации автомобиля, сбора исходных данных для прогнозирования остаточного ресурса и вероятности безотказной работы в пределах межконтрольного периода. Накопительная карта ведется на каждый автомобиль в течение всего срока его эксплуатации. При передаче автомобиля в другую организацию накопительную карту передают вместе с ним.
В АТП различают следующие виды диагностики подвижного состава: общую диагностику Д-1 с периодичностью ТО-1 (как часть его объема), предназначенную главным образом для механизмов, обеспечивающих безопасность движения (ОБД); углубленную диагностику Д-2, которую проводят за один-два дня до ТО-2 для выявления потребности в ремонте агрегатов автомобиля и причин снижения мощности двигателя и экономических показателей. Кроме того, средства Д-1 применяют для заключительной диагностики механизмов, ОБД автомобиля после ТО-2 и ТР, средства Д-2 — для уточнения потребности в крупном ТР и проверки качества его выполнения.
6.2. Потеря работоспособности и основные задачи технической диагностики автомобиля
Работоспособность — это способность автомобиля выполнять необходимые функции, а также состояние эксплуатационных качеств в допустимых пределах. Поскольку автомобиль является восстанавливаемой системой, определение тактики и стратегии восстановления его работоспособности имеет большое значение. В связи с этим целесообразно рассмотреть процесс работоспособности объекта эксплуатации. Объектом эксплуатации могут быть сопряжения, агрегат, узел или автомобиль в целом.
Для того чтобы управлять этим процессом, необходимо знать действительное техническое состояние автомобиля в любой момент времени. Решением всех вопросов и занимается техническая диагностика. Она включает теорию и организацию процессов диагноза, а также принципы построения методов диагноза.
Диагноз — процесс исследования объекта. Узел, агрегат, система или автомобиль в целом, состояние которого определяется, называют объектом диагноза. Завершение этого исследования — получение результата диагноза, т.е. заключение о состоянии объекта диагноза. Характерными примерами результатов диагноза являются заключения вида: объект исправен, объект неисправен, в объекте имеется такая-то неисправность.
Чтобы более четко представить область, охватываемую технической диагностикой, рассмотрим три типа задач по определению состояния объектов диагноза. К первому типу относятся задачи по определению состояния, в котором находится объект в настоящий момент времени (задачи диагноза — от гр. diagnosis — распознавание, определение), ко второму — задачи по предсказанию состояния, в котором окажется объект в некоторый будущий момент времени (задачи прогноза — от гр. prognosis — предвидение, предсказание), к третьему — задачи по определению состояния, в котором находился объект в некоторый момент времени в прошлом (задачи генезиса — от гр. genesis — происхождение, возникновение). Задачи первого типа относят к технической диагностике, второго — к технической прогностике (или, как чаще говорят, к техническому прогнозированию), а третьего — к технической генетике.
Таким образом, контрольно-диагностические работы — это информационный блок в системе восстановления потерянного в процессе эксплуатации качества автомобиля. Диагностическая информация дает возможность оптимизировать технологический процесс восстановления качества конкретного автомобиля на основании знания действительного его технического состояния.
6.3. Системы диагностирования технического состояния автомобиля
Техническое состояние объекта диагноза определяют с помощью контрольно-диагностических средств. Взаимодействие между собой объекта диагноза и контрольно-диагностических средств составляет систему диагноза. Это взаимодействие представляет собой процесс подачи на объект диагноза многократных воздействий (входных сигналов) и многократное изменение и анализ ответов (выходных сигналов) объекта на эти воздействия. Воздействия на объект могут поступать от контрольно-диагностических средств или внешних (по отношению к системе диагноза) сигналов, определяемых рабочим алгоритмом функционирования объекта.
|
|
Рис. 4.3. Функциональные схемы систем диагноза технического состояния автомобиля
В зависимости от способа функционирования воздействия на объект различают системы функционального и тестового диагнозов. Обобщенные функциональные схемы этих систем показаны на рис. 4.3.
Организация эффективных процессов диагноза (определения) технического состояния автомобиля в целом и отдельных его систем — основная цель технической диагностики автомобилей.
Наличие диагностической информации в условиях АТП дает возможность организовать оптимальное управление техническим состоянием автомобилей. Это вызывает необходимость организации диагностических систем управления.
Системы диагностирования предназначены для проверки исправности, работоспособности, функционирования и поиска дефектов. Различают следующие виды системы диагностирования:
по степени охвата изделия: локальные и общие;
по характеру взаимодействия между объектом и средством диагностирования: функционального и тестового диагностирования (при необходимости могут быть одновременно использованы системы функционального и тестового диагностирования);
по используемым средствам диагностирования: с универсальными и специализированными, встроенными и внешними средствами диагностирования;
по степени автоматизации диагностирования: автоматические, автоматизированные, ручные.
Для каждой области применения системы диагностирования устанавливаются достоверность диагноза и глубина поиска дефекта с учетом: надежности изделия и его составных частей, особенно тех отказ которых связан с опасностью для человека; контролепригодности и восстанавливаемости; стоимости и трудоемкости диагностирования.
6.4. Диагностические параметры и нормативы
Чтобы определить, в каком состоянии находится автомобиль или его элемент, необходимо знать их параметры технического состояния (структурных параметров), заданных нормативно-технической документацией завода-изготовителя.
Параметрами технического состояния (структурными параметрами) называются физические величины (миллиметр, градус и т. п.), определяющие связь и взаимодействие элементов автомобиля и его функционирования в целом.
Диагностические параметры — это качественная мера проявления технического состояния автомобиля и его элементов по косвенным признакам.
Диагностические параметры должны обладать чувствительностью,.
Диагностические нормативы — количественная оценка технического состояния диагностируемой системы. К ним относятся: начальное значение диагностического параметра; его предельное значение, при достижении которого возникает вероятность появления отказа; упреждающее или допустимое значение при заданной периодичности диагностирования. Определение технического состояния системы в данный момент и прогнозирование его работоспособности в период предстоящей наработки происходят при помощи сравнения измеренного значения диагностического параметра с предельным его значением.
Диагностические нормативы можно разделить на две группы: устанавливаемые стандартами и обусловленные нормативно-технической документацией заводов-изготовителей.
6.5. Прогнозирование технического состояния автомобиля
Прогнозирование — процесс определения срока или ресурса исправной работы автомобиля до возникновения предельного состояния, т.е. предсказание момента возникновения отказа. Необходимость прогнозирования определяется возможностью управлять техническим состоянием автомобиля в целом, если известны изменения его технического состояния во времени. С помощью прогнозирования можно наиболее полно использовать ресурсы рассматриваемой системы и оптимизировать ее обслуживание как восстанавливаемого объекта эксплуатации. Существующие методы обслуживания по среднестатистическим показателям не дают возможности оптимизировать этот процесс, так как не учитывают индивидуальных особенностей автомобиля. Это приводит к увеличению материальных и трудовых затрат на поддержание автомобиля в технически исправном состоянии и снижению эффективности его использования.
Организовать оптимальный процесс обслуживания автомобиля возможно только на базе диагностической информации и прогнозирования ее изменения во времени или по пробегу. Практически прогнозирование состоит в назначении периодичности диагностирования и определении упреждающих диагностических нормативов, которые решаются на базе теории надежности автомобилей. В основе определения периодичности диагностирования и упреждающих диагностических нормативов лежат закономерности изменения технического состояния и экономические показатели.
Прогнозирование показателей надежности может производиться по разнообразным критериям (например, по усталостной прочности, динамике процесса изнашивания, виброакустическим показателям, содержанию элементов изнашивания в масле, показателям стоимости и трудовых затрат).
Методы прогнозирования подразделяются на три основные группы:
1. Методы экспертных оценок, сущность которых сводится к обобщению, статистической обработке и анализу мнений специалистов.
2. Методы моделирования, базирующиеся на основных положениях теории подобия и состоящие из формирования модели объекта исследования, проведения экспериментальных исследований и пересчета полученных значений с модели на натуральный объект.
3. Статистические методы, из которых наибольшее применение находит метод экстраполяции. В его основе лежат закономерности изменения прогнозируемых параметров во времени. Для описания этих закономерностей подбирают по возможности простую аналитическую функцию с минимальным количеством переменных.
6.6. Диагностическая информация в системе управления техническим состоянием автомобиля
Диагностика автомобилей в АТП
— это информационно-контролирующая подсистема в управлении их техническим состоянием. Рассмотрим основные задачи диагностической информации.
1. Целью управления техническим состоянием автомобиля является восстановление потерянного им в эксплуатации качества. Для этого необходимо знать объем работы по ТО и ремонту в определенный момент времени на конкретном автомобиле.
2. Знание технического состояния еще недостаточно для организации оптимального процесса восстановления потерянного качества автомобилей. Восстановление представляет собой сложную динамическую систему, в которой в единый комплекс объединены: гаражное и контрольно-диагностическое оборудование; средства управления; инструмент, находящийся в постоянном движении и изменении; объекты производства (детали, агрегаты, узлы и механизмы автомобилей); материалы и запасные части; люди, осуществляющие процесс или управление им
3. Ныне начата работа по созданию автоматизированных систем внешнего и встроенного диагностирования, обеспечивающего при помощи электронных модулей (приставок к стендам) автоматизированное задание тестевых режимов, постановку диагноза, накопление и выдачу диагностической информации как на рабочее место, так и в центр управления производством.
4. Диагностическая информация позволяет контролировать качество технологических процессов технического обслуживания и ремонта автомобилей.
Организация сбора, обработки и хранения диагностической информации определяется действующим «Руководством по диагностике технического состояния автомобилей». Документы диагностической информации разделены: на первичные — одноразовые карты, заполняемые на рабочем месте; вторичные — накопительные таблицы по автомобилям и агрегатам. Диагностические карты служат для учета результатов диагностирования и контроля за выполнением технических воздействий.
Использование диагностической информации должно совершенствоваться улучшением нормативно-технологической документации и обоснованием типизированных управленческих решений.
6.7. Методы и средства диагностирования автомобиля
Различают субъективные и объективные методы диагностирования автомобиля.
Субъективные методы — определение технического состояния автомобиля по выходным параметрам динамических процессов. Однако с помощью органов чувств человека получают и анализируют информацию, а также принимают решения о техническом состоянии, что приводит, естественно, к погрешностям.
Наиболее распространены следующие субъективные методы: визуальный, прослушивание работы механизма, ощупывание механизма, заключение о техническом состоянии на основании логического мышления.
Объективные методы диагностирования основаны на измерении и анализе информации о действительном техническом состоянии элементов автомобиля специальными контрольно-диагностическими средствами и принятии решения с помощью специально разработанных алгоритмов диагноза. Применение тех или иных методов существенно зависит от целей, которые решаются в процессе технической подготовки автомобилей. Однако в связи с усложнением конструкции автомобиля, повышенными требованиями к его эксплуатационным качествам и интенсивностью использования все больше применяют объективные методы диагностирования.
К объективным методам относят диагностирование: по структурным параметрам, герметичности рабочих объемов, выходным параметрам рабочих процессов, изменению виброакустических параметров, параметрам периодически повторяющихся процессов или циклов, составу картерного масла и отработавших газов.
К методам объективного диагностирования предъявляются следующие требования: достоверность измерений диагностических параметров, надежность применяемых средств измерений, технологичность и экономичность методов.
Средства технического диагностирования (СТД). В соответствии с ГОСТ 25176 — 82 СТД автомобилей по исполнению подразделяют: на внешние — не являющиеся составной частью объекта диагностирования; встроенные — с системой измерительных преобразователей (датчиков) входных сигналов, выполненных в общей конструкции с объектом диагностирования как его составная часть
Внешние СТД подразделяют на стационарные, передвижные и переносные.
По функциональному назначению СТД подразделяют на группы: комплексные — для диагностирования машины в целом; двигателя и его системы; органов управления; тормозных систем; системы внешних световых приборов; трансмиссии; ходовой части и подвески; электрооборудования; гидравлических систем; рабочего и специального оборудования.
По степени охвата машин диагностированием и виду применяемых систем диагностирования СТД подразделяют: на входящие в общие системы диагностирования машин в целом; входящие в локальные системы диагностирования отдельных сборочных единиц или составных частей машин; отдельно применяемые средства диагностирования.
По степени автоматизации процесса управления СТД подразделяют на автоматические, полуавтоматические, с ручным или ножным управлением, комбинированные.
По виду применяемых средств различают стендовое и портативное диагностирование. Уже первые стадии технической диагностики были оборудованы стендами с беговыми барабанами или роликовыми стендами, как их сейчас еще называют. Эти стенды имитируют движение автомобиля по дороге.
Диагностирование по структурным параметрам основано на измерении этих параметров или зазоров, определяющих взаимное расположение деталей и механизмов. Такое диагностирование проводят в случае, когда эти параметры можно измерить без разборки сопряжений трущихся деталей.
Структурными параметрами могут быть: зазоры в подшипниковых узлах, в клапанах механизма, в кривошипно-шатунной и поршневой группе двигателя, в шкворневом соединении колесного узла, в рулевом управлении; углы установки передних колес и др.
Диагностирование по структурным параметрам производят измерительными инструментами: щупами, линейками, штангенциркулями, нутромерами, индикаторами часового типа, отвесами, а также специальными устройствами.
Диагностирование по параметрам герметичности рабочих объемов заключается в обнаружении и количественной оценке утечек газов или жидкостей из рабочих объемов, узлов и механизмов автомобиля. К таким объемам относятся: камера сгорания, герметичность которой зависит от состояния цилиндропоршневой группы и клапанов газораспределения, система охлаждения; система питания двигателя; шины; гидравлические и пневматические приборы и механизмы.
Диагностирование по параметрам рабочих процессов. В качестве таких параметров используются: тормозной путь, замедление автомобиля, тормозные силы и их разность на колесах каждой оси, время срабатывания привода тормозных механизмов, сила нажатия на тормозную педаль, скорость нарастания и спада тормозных сил, боковые силы и моменты в пятке контакта шины с опорной поверхностью, амплитудно-фазовые параметры давления отработавших газов, пульсаций давления в топливопроводах высокого давления, пульсаций воздуха и газов во впускном коллекторе, силу тяги на ведущих колесах, время и путь разгона в заданном интервале скоростей, контрольный расход топлива, сопротивление механизмов трансмиссии и др.
Диагностирование по периодически повторяющимся рабочим процессам или циклам. Рабочие процессы выпуска, сжатия, сгорания и впуска, изменение давления во впускных топливных трубопроводах высокого давления, системы зажигания и другие часто повторяются. Поскольку закономерности изменения параметров рабочих процессов во всех периодах идентичны, для диагностирования достаточно изучить параметры одного цикла. Для этого с помощью специальных преобразователей производят развертку параметров одного цикла во времени, задержку его и вывод на регистрирующий или показывающий прибор.
Диагностирование угла опережения зажигания, балансировки автомобильных колес производят с помощью стробоскопических устройств. Принцип работы этих устройств состоит в том, что если в строго определенные моменты времени относительно угла поворота вращающиеся детали освещать коротким импульсом света, то вследствие физиологической инерции человеческого зрения деталь будет казаться неподвижной.
Диагностирование по составу картерного масла производят на основании анализа проб масла картера двигателя для определения количественного содержания продуктов изнашивания деталей, загрязнений и примесей, попавших в масло. Концентрации железа, алюминия, кремния, хрома, меди, свинца, олова и других элементов в масле позволяют судить о скорости изнашивания деталей. По изменению концентрации железа в масле можно судить о скорости изнашивания гильз цилиндров, шеек коленчатого вала, поршневых колец. По изменению концентрации алюминия — о скорости изнашивания поршней и других деталей. Содержание почвенной пыли характеризует состояние воздушных фильтров и всего тракта подачи воздуха в цилиндр двигателя.
Вместе с этой лекцией читают "116 Принципы назначения сердечных гликозидов".
Для количественного определения элементов изнашивания в работавшем масле существуют методы спектрального анализа, колориметрические, индукционные, радиоактивные и др.
Наибольшее распространение получил спектральный метод. Он основан на определении содержания продуктов в пробе масла по
характерным для каждого элемента спектрам, получаемым при сжигании этой пробы масла в зоне электрического разряда.
Диагностирование двигателя по составу отработавших газов имеет важное значение, так как оно направлено прежде всего на снижение загрязнений окружающей среды оксидами углерода, азота и несгоревшими углеводородами. Используемые в настоящее время методы анализа позволяют получать весьма точную количественную оценку компонентов, содержащихся в отработавших газах.
6.8. Эффективность диагностирования автомобиля и перспективы развития технической диагностики
Эффективность диагностирования — степень приспособленности методов и контрольно-диагностических средств к определению технического состояния автомобиля. Ее оценивают следующими показателями: вероятностью правильного определения технического состояния автомобиля с учетом системы диагностирования; информационной способностью алгоритмов диагностирования и контрольно-диагностических средств; точностью и достоверностью диагностической информации; технологичностью системы диагностирования и удобством проведения регулировочных работ; металло- и энергоемкостью контрольно-диагностических средств; стоимостью изготовления и эксплуатационными расходами (экономической эффективностью системы диагностирования).
