Методы и средства диагностирования автомобилей

Методы и средства диагностирования автомобилей

Слайд 1

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. За срок 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. Техническое диагностирование является составной частью технологических  процессов приема, ТО и ремонта  автомобилей в СТО и представляет собой процесс определения технического состояния объекта диагностирования с определенной точностью и без  его разборки и демонтажа.

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 значениям  структурных параметров соответствуют  номинальные значения параметров выходных процессов. По мере ухудшения технического состояния автомобиля (агрегата) параметры  выходных процессов либо увеличиваются (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.

Слайд 2

Техническая диагностика — это  отрасль знаний, исследующая технические  состояния объектов диагностирования и проявления технических состояний, разрабатывающая методы их определения, а также принципы построения и  организацию 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; повышению долговечности агрегатов, узлов за счет сокращения количества частичных разборок; уменьшению расхода  запасных частей, эксплуатационных материалов и трудовых затрат на ТО и ремонт за счет проведения последних по потребности  на основании данных диагностирования, проводимого, как правило, планово.

Техническая диагностика  – это исследование состояния  агрегатов и узлов автомобиля в отдельности, и определение  общего состояния автомобиля.

Диагностика поддерживает на высоком уровне надёжность автомобилей, уменьшает расход запасных частей, материалов и трудовых затрат на ТО и ремонт, повышает производительность автомобиля и снижает себестоимость  перевозок.

При диагностике состояния  автомобилей могут применяться  различные методы, которые были разделены  на три группы.

Слайд 3 4 5

Для диагностирования автомобилей  принято выделять три основные группы методов, классифицированных в зависимости  от вида диагностических параметров

Методы первой группы базируются на имитации скоростных и нагрузочных  режимов работы автомобиля, определении  при заданных условиях выходных параметров и сравнении их количественных значений с эталонными. Диагностирование 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 диагностирования 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, заключающийся  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 диагностирования двигателя,  агрегатов трансмиссии, подшипниковых  узлов, однако широкого применения  на автотранспорте пока не  нашел;

-> методы диагностирования узлов,  систем по параметрам колебательных  процессов широко используются  при создании средств технического  диагностирования автомобилей и  их можно разделить на три  подвида: методы, оценивающие 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 диагностирования дизельной топливной аппаратуры);

-> методы, оценивающие состояние  узлов и агрегатов по физико-химическому  составу отработавших эксплуатационных  материалов. Например, простейший 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 сопряжений агрегата. Если в  пробе картерного масла двигателя  имеется высокое содержание свинца, это говорит об износе вкладышей  шатунных и коренных подшипников,  если высокое содержание железа  — об износе гильз цилиндров,  если высокое содержание кремния  — о засорении воздушного фильтра и т.д.

Третья группа методов основывается на объективной оценке геометрических параметров (зазор, люфт, свободный  ход, смещение и т.д.). Метод применим, когда указанные параметры легкодоступны  для непосредственного измерения.

К перспективным методам относят  акустические методы диагностирования. Сущность этих методов заключается  в том, что во время работы машины движение деталей сопровождается их соударениями, в результате которых  по сборочным единицам распространяются упругие колебания. Эти колебания называют структурным шумом. По мере изнашивания сборочных единиц характер шума и вибрации изменяется.

Для реализации этого метода используют пьезоэлектрические преобразователи  ускорений (стробаторы) — приборы, пропускающие через себя сигнал только в определенном промежутке времени, а также комплексы  электронных приборов, соединенных  в общую блок-схему (усилитель, анализатор, квадратор, интегратор).

Широко начинают применять спектрографический метод определения содержания продуктов  износа в масле, который также  может быть отнесен к методам  диагностирования машин. Сущность этого  метода заключается в определении  содержания продуктов изнашивания  в пробе масла путем разложения на отдельные спектры их излучений, происходящих под действием вольтовой дуги.

Спектрографический метод осуществляется по двум вариантам: с озолонением  пробы масла и последующим  определением содержания в нем продуктов  изнашивания по составу золы; не­посредственным анализом жидкой пробы.

Описанный метод достаточно прогрессивен. Однако его недостатком является невысокая точность и трудность  раздельной оценки состояния трущихся сопряжений (деталей) одинакового химического состава.

Диагностирование этим методом  может быть осуществлено с использованием спектрографической установки МФО-3, применяемой при входном контроле нефтепродуктов.

К числу обобщающих методов для  диагностирования самоходных машин  относится диагностирование по мощностным и топливным показателям. В зависимости  от условия диагностирования и наличия  оборудования различают бестормозные, тормозные, парциальные и дифференциальные методы определения мощностных и топливных показателей.

Бестормозные методы широко применяют  при диагностировании дизелей. Наиболее простой вариант бестормозной проверки мощности дизеля — использование  потерь в выключенных цилиндрах  в качестве нагрузки работающих цилиндров. Мощность отдельных цилиндров, работающих в режиме перегрузки, определяют по частоте вращения коленчатого вала. Номинальную частоту вращения коленчатого  вала устанавливают экспериментально с использованием счетчиков оборотов.

Возможность этого метода может  быть расширена при применении догрузочных  устройств, которые позволяют бесступенчато  регулировать нагрузки. Догружать работающие цилиндры до максимальной подачи топлива  можно путем дросселирования цилиндровых газов на выпуске.

Тормозные методы основаны на применении нагрузочных устройств (тормозных  установок различных типов), при  помощи которых к коленчатому  валу прикладывают необходимый момент сопротивления, препятствующий его вращению.

Преимущества тормозных методов  по сравнению с бестормозными  — более высокая точность и  меньшая трудоемкость, получаемая путем  сокращения времени прогрева двигателя и удобства его прокрутки.

Парциальный метод позволяет испытывать дизели на тормозных установках малой  мощности. Он сочетает в себе бестормозной и тормозной методы, что достигается  выключением части ци­линдров и  догрузкой работающих цилиндров  до режима, соответствующего максимальному расходу топлива.

Дифференциальный метод заключается  в том, что во время работы двигателя  на максимальном скоростном режиме выключают  столько цилиндров, чтобы работающий цилиндр (группа цилиндров) был перегружен. При этом перегрузка должна быть по возможности минимальной. В качестве средств для реализации этого  метода используют электростенды, стенды с беговыми барабанами и др.

Требования

При измерении диагностических  параметров неизбежно регистрируются помехи, которые обусловлены конструктивными  особенностями диагностируемого объекта  и избирательными способностями  прибора и его точностью. Это  затрудняет постановку диагноза и снижает  его достоверность. Поэтому следующим  важ­ным этапом является отбор из выявленной исходной совокупности наиболее значимых и эффективных в использовании  диагностических параметров, для  чего они должны отвечать четырем  основным требованиям: однозначности, стабильности, чувствительности и информативности.

В настоящее время проводятся исследования по разработке новых и совершенствованию  имеющихся методов диагностирования применительно к усложняющимся  конструкциям автомобилей, изменению  элементной базы микроэлектроники и  микропроцессорной техники. Один и  тот же диагностический признак  чаще всего может быть установлен с помощью нескольких методов  диагностирования. 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.

Слайд 6(пример принцип работы линии для измерения тормозной эффективности) видео 1 2

Слайд 7

Средства технического диагностирования автомобилей

Первые системы диагностирования как строительных, так и сельскохозяйственных машин и автомобилей базировались главным образом на механических аппаратурных средствах. Хотя и сейчас применяют довольно широко механические средства диагностирования (многие из них описаны в данной книге), наблюдается  тенденция к более широкому использованию  электрических средств. Электрические  средства позволяют достигать большей  точности, обладают более широким, чем  механические, частотным диапазоном, позволяют представлять результаты измерения в форме документа, а также автоматизировать процесс  постановки диагноза. Электрические  средства диагностирования в общем  случае содержат последовательно включенные датчики, промежуточные преобразователи  и приборы.

Средства технического диагностирования (СТД) представляют собой технические устройства, предназначенные для измерения текущих значений диагностических параметров. Они включают в себя в различных комбинациях следующие основные элементы:

• устройства, задающие тестовый режим;
• датчики, воспринимающие диагностические параметры и преобразующие их в сигнал, удобный для обработки или непосредственного использования;
• измерительное устройство и устройство отображения результатов (стрелочных приборов, цифровая индикация, экран осциллографа).

Кроме того, СТД может включать в себя устройства автоматизации  задания и поддержания тестового  режима, измерения параметров и автоматизированное логическое устройство, осуществляющее постановку диагноза.

Результаты диагноза могут автоматически  заноситься в запоминающее устройство для хранения или последующей  передачи в управляющий орган.