Диссертация (1173112), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Датчик кислородасичности отра- 15.Каталитическийботавших газов нейтрализатор16. Электронный термостат (с датчиком температуры охлаждающей жидкости)Прочие17. Электронасос охлаждения турбокомпрессора18. Электронная педальгазаСредняянаработкадо отказа,тыс.км119,3ЗаконраспределенияКоэффициентвариацииН0,21% отобщегоколичестваотказов7,190,6Н0,239,4125,8Н0,175,3185,3Н0,202,7102,4Н0,234,3109,2Э11,794,5Э13,387,1Н0,308,5156,5Н0,182,370,7Н0,1811,8127,4Н0,152,6194,7Н0,202,3178,8Н0,191,1123,4Н0,1510,8132,5Н0,245,5179,5В0,573,9101,3Н0,191,0167,9Э11,281 ПодсистемаЭСУДКонструктивныеэлементы19. Свеча зажигания20.
Катушка зажигания21. ЭБУДПрочиеСредняянаработкадо отказа,тыс.км45,9102,1119,8ЗаконраспределенияВЭЭПродолжение табл. 3.3% отКоэффиобщегоциентколичествавариацииотказов0,54,716,813,7Н – нормальный закон распределения; Э – экспоненциальное распределение; В – распределение Вейбулла.Анализируя результаты исследования, представленные в табл. 3.3, можносделать вывод о том, что большинство отказов конструктивных элементов ЭСУДподчиняются нормальному закону распределения. Это связано с влиянием на работу данных конструктивных элементов системы большого количества независимых факторов, ни один из которых не оказывает на них преобладающего влияния.По подсистемам распределение отказов исследуемых ЭСУД показано нарис.
3.4.Процент отказов 25201524,520,117,816,321,31050питания топливомподачи воздухаизменения фаз ГРМснижения токсичности ОГпрочиеРисунок 3.4 – Гистограмма распределения отказов ЭСУД по подсистемам82 Эксплуатационные испытания показали, что наименее надежной подсистемой ЭСУД является подсистема питания топливом.
В ее состав входят конструктивные элементы ЭСУД имеющие наибольший процент отказов: топливный насосвысокого давления (9,4%), топливный насос (7,1%), топливная форсунка (5,3%).Как показывает практика, отказы подсистемы подачи топлива связаны как с несовершенством конструкции входящих в ее состав элементов, так и с применениемтоплива низкого качества.Как уже отмечалось ранее основным показателем, характеризующимнадежность любой технической системы, является вероятность ее безотказной работы P(t), статистическая оценка которой по результатам испытаний определяетсяотношением:rP(t ) N mjj 1N,(3.3)где N – число работоспособных изделий на начало наблюдений; mj – число изделий, отказавших в j – м интервале наработки; r – число интервалов наработки.Кроме вероятности безотказной работы в расчетах на надежность широкоиспользуется еще один показатель – интенсивность отказов λ(t), статистическаяоценка которой определяется по формуле:λ(t ) N (t ) N (t t ),N (t )t(3.4)где N(t), N(t + Δt) – количество работоспособных изделий при наработках t и t +Δt; Δt – интервал наработки [4,50].Интервал наработки Δt выбирают так, чтобы он содержал достаточное число значений ti и был достаточно мал по сравнению с общей продолжительностьюиспытаний или наблюдений (ti – продолжительность времени до отказа каждогоиз объектов t1,…., tN).
В данной работе интервал наработки Δt составляет 20 тыс.км (регламентная периодичность ТО автомобиля Peugeot).Определение показателей безотказности Р(t) и λ(t) конструктивных элементов ЭСУД выполнялись с помощью компьютерной программы Microsoft Office83 Excel. Результаты расчета приведены в приложении 2. В качестве примера в табл.3.4 представлены показатели безотказности 2-х элементов подсистемы снижениятоксичности отработавших газов по интервалам наработки.Таблица 3.4 – Статистическая оценка показателей безотказности элементов подсистемыснижения токсичности отработавших газовПоказательЧастота отказовniВероятностьбезотказной работы Р(t)Интенсивностьотказов λ(t)·10-4Интервал наработки, тыс.км.406080- 100- 1201406080100 120140160Датчик кислорода0-20204016018018020011112425171480,990,970,960,950,920,860,530,300,1100,680,690,700,711,453,0324,2727,8746,6790,6Каталитический нейтрализаторЧастота отказовniВероятностьбезотказной работы Р(t)Интенсивностьотказов λ(t)·10-4211245292215100,980,980,960,930,890,840,520,270,1101,110,560,571,162,413,1823,5830,5642,8694,4Графическая интерпретация изменения интенсивности отказов λ(t) этихэлементов по наработке показана на рис.
3.5.84 Рисунок 3.5 – Закономерности изменения интенсивности отказов элементов подсистемыснижения токсичности отработавших газов по наработкеАнализ приведенных зависимостей показывает, что интенсивность отказоврассматриваемых элементов начинает заметно расти после достижения ими наработки 100-110 тыс. км.
К этой наработке в рассматриваемых элементах накапливается большое количество содержащихся в отработавших газах загрязняющихчастиц, которые снижают эффективность работы каталитического нейтрализатора, рабочих характеристик датчиков кислорода и, в конечном итоге, неизбежнойпотере ими работоспособного состояния.85 На рис.3.6 представлены зависимости изменения по наработке вероятностибезотказной работы и вероятности возникновения отказа каталитического нейтрализатора.Рисунок 3.6 – Графики изменения вероятности безотказной работы P(t) и вероятностиотказа F(t) каталитического нейтрализатора по наработкеКак видно из графика вероятность отказа каталитического нейтрализатора,также как и интенсивность отказов (рис. 3.5), начинает заметно расти после достижения им наработки 110 тыс. км.Полученные в результате выполненных экспериментальных исследованийстатистические данные по эксплуатационной надежности конструктивных элементов ЭСУД позволяют в дальнейшем скорректировать перечень контрольнодиагностических работ при проведении регламентных ТО автомобилей.3.3 Качественная и количественная оценка влияния отказов элементовЭСУД на работу двигателяОтказы элементов системы управления оказывают существенное влиянияпрактически на все показатели работы двигателя.
Для оценки степени влияния отказов элементов ЭСУД на основные характеристики работы двигателя были выбраны следующие параметры: мощность, расход топлива, вредные выбросы вокружающую среду оксида углерода СО и углеводорода СН.86 Исследования проводились на двигателях автомобилей Peugeot 3008 в режиме активного эксперимента. Пробег выбранных для исследований автомобилейс начала эксплуатации составлял от 10 до 13 тыс. км, поэтому механизмы и системы двигателей с таким пробегом в полной мере отвечают всем требованиям,предъявляемым к технически исправному состоянию, а выбранные для оценкивлияния отказов параметры соответствуют номинальным значениям.На исследуемом двигателе имитировали отказ каждого из элементов ЭСУДпутем его отключения и с помощью соответствующей аппаратуры осуществлялизамеры выбранных для характеристик работы ДВС параметры.Расход топлива определялся по значениям длительности импульса открытияфорсунок с помощью сканера «DIAGBOX», используемого при диагностированииэлектронных систем автомобилей Peugeot.Вредные выбросы СО и СН замерялись четырехкомпонентным газоанализатором фирмы «Инфракар» М1.01 по методике, изложенной в ГОСТ Р 52033-2003.В соответствии с ней измерения проводились в режиме холостого хода при минимальной (N=850 об/мин) и средней (N=3500 об/мин) частоте вращения коленчатого вала двигателя.Мощность двигателя рассчитывалась с помощью программы, предусматривающей определение крутящего момента в зависимости от частоты вращения ивеличины углового ускорения коленчатого вала двигателя [14]:Мкркгп ккп,(3.5)где m – масса автомобиля; Rk – радиус качения колеса; кгп – коэффициент, определяющий передаточное число главной передачи; ккп – коэффициент, определяющий передаточное число коробки передач; η – КПД трансмиссии;- угловоеускорение коленчатого вала двигателя.Результаты выполненных экспериментальных исследований представлены втабл.
3.5.87 Таблица 3.5 – Влияние отказов элементов ЭСУД на основные параметры работы двигателяПодсистемаЭСУДПитаниятопливомПодачи воздухаИзмененияфаз ГРМСнижениятоксичностиотработавших газовПрочиеОтказавший элемент1. Топливный насос2. Топливный насос высокого давления (с регулятором давления топлива)3. Топливная форсунка4. Датчик давления топлива5. Турбокомпрессор6. Электромагнитный клапан аварийного сброса давления наддува7. Электромагнитный клапан регулирования давления наддува8.
Электронная дроссельная заслонка9. Датчик давления наддува10. Электромагнитный клапан регулирования фаз ГРМ11. Электродвигатель системы изменения подъема клапанов ГРМ12. Датчик положения распределительного вала13. Датчик положения коленчатоговала14. Датчик кислорода15. Каталитический нейтрализатор16. Электронный термостат (с датчиком температуры охлаждающей жидкости)17. Электронасос охлаждения турбокомпрессора18. Электронная педаль газа19. Свеча зажигания20. Катушка зажигания21.
ЭБУДИзменение параметраУвеличениеСнижеУвеличевыбросовниениевредных вемощнорасходаществ, %сти, %топлива, %СОСН100–––802010825305020151551012712102512107302012890201012810104485---15555100---1520201815102528151316175---52020-2727-2929-252510088 Анализ приведенных в таблице результатов исследований показывает, чтопри отказах топливного насоса низкого давления, датчика положения коленчатоговала и ЭБУД запуск двигателя невозможен, так как блокируется подача топлива вцилиндры двигателя.
При возникновении неисправностей электронной дроссельной заслонки или электродвигателя системы изменения высоты подъема клапановзапуск ДВС возможен, однако максимальная частота вращения коленчатого валаограничивается ≈ 1000 об/мин, в результате чего мощность двигателя снижаетсяна 85-90% и автотранспортное средство не может двигаться.На снижение мощности двигателя наиболее значимое влияние оказываютотказы датчиков давления топлива и воздуха, электромагнитного клапана регулирования давления наддува, топливных форсунок, свечей и катушек зажигания,топливного насоса высокого давления.
Отказ электронасоса охлаждения турбокомпрессора оказывает незначительное влияние на потерю двигателем мощности(5%), но при длительной эксплуатации автомобиля с таким дефектом возможенперегрев и повреждение деталей турбокомпрессора.Наиболее существенное влияние на расход топлива оказывают отказы датчиков кислорода, давления топлива и охлаждающей жидкости, электромагнитного клапана регулирования давления наддува, топливной форсунки, свечей и катушек зажигания.Отказы свечей и катушек зажигания оказывают серьезное влияние и на увеличение вредных веществ в отработавших газах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
