Тема 3 Системи діагностування технічного стану автомобіля

3.1. Система діагнозу.

3.2. Функціональні схеми систем діагнозу технічного стану автомобіля.

3.3. Системи функціонального діагнозу.

3.4. Системи тестового діагнозу.

3.5. Діагноз як елемент системи керування. Схема системи керування.

3.6. Алгоритм керування.

3.7. Елементи організації керування.

3.8. Системи діагностування. Їх класифікація.

Тема 4 Діагностичні моделі, параметри та нормативи

4.1. Типи діагностичних моделей.

4.2. Структурно наслідкові діагностичні моделі.

4.3. Параметри технічного стану.

4.4. Діагностичні ознаки та параметри.

4.5. Діагностичні нормативи.

Об'єкт діагнозу знаходиться в справному стані, якщо відповідає всім технічним вимогам, які висувають до нього в даний момент часу. Справний стан і всі несправні стани об'єкта діагнозу утворюють безліч його технічних станів. Отже, досягти мети діагностика може тільки в результаті аналізу безлічі справних і несправних станів, у яких може знаходитися об'єкт. Цей аналіз може бути виконаний теоретично в період розробки нового автомобіля і його агрегатів або експериментально, у період експлуатації автомобіля. Однак виконання такого експерименту під час експлуатації важко через велику кількість можливих станів об'єкта діагнозу або просто технічно неможливо. У зв'язку з цим потрібні спеціальні методи для теоретичного аналізу безлічі можливих станів автомобіля в цілому чи його окремих частин. Такі методи ґрунтуються на дослідженні діагностичних моделей. Діагностичні моделі встановлюють причинно-наслідкові зв’язки між технічним станом об'єкта діагнозу (вхідними і внутрішніми параметрами його структури) і їх діагностичними сигналами (вихідними параметрами або симптомами).

Діагностичні моделі можуть бути зображені в аналітичній, табличній, векторній, структурно-наслідковій чи іншій формах. Вибір моделі залежить від деяких факторів: умов експлуатації, можливих конструктивних виконань, ступеня вивченості даного об'єкта або його окремої системи, ступеня абстрагування від реальної системи і т. д.

Аналітичні моделі найбільш повно описують процеси діагностичної системи. Однак при великій кількості структурних елементів і зовнішніх факторів, що впливають на систему, вони бувають дуже громіздкими, що утрудняє застосування їх щодо вихідних параметрів.

У зв'язку з цим на практиці набули поширення структурно-наслідкові моделі (рис. 2.1). На рівні 1 цієї схеми знаходяться найбільш уразливі механізми і деталі автомобіля; на рівні 2 – з’єднання між ними, тобто структурні параметри. На рівні 3 показані відхилення цих величин, що перевищують граничні значення, тобто характерні несправності. На рівні 5 розташовані робочі чи супутні процеси (діагностичні ознаки), що відповідають структурним параметрам. Рівень 5 займають діагностичні параметри, тобто фізичні величини, за допомогою яких можна виміряти супутні чи робочі процеси об'єкта діагностування і, таким чином, визначити технічний стан об'єкта без його розбирання.

Структурно-наслідкова модель створюється на основі інженерного вивчення пристрою об'єкта і його функціонування, статистичного аналізу показників надійності й оцінки діагностичних параметрів.

Щоб визначити, у якому стані знаходиться автомобіль або його елемент, необхідно знати їхні параметри технічного стану (структурні параметри), задані нормативно-технічною документацією заводу-виготовлювача.

Рисунок 2.1 – Структурно-наслідкова діагностична модель

Параметрами технічного стану (структурними параметрами) називаються фізичні величини (міліметр, градус і т. д.), що визначають зв'язок і взаємодію елементів автомобіля і його функціонування в цілому. Наприклад, параметрами технічного стану з’єднання поршень – циліндр двигуна можуть бути розміри з’єднаних деталей поршнів і циліндрів, що визначають між ними зазор, овальність і т. д. У процесі експлуатації параметри технічного стану змінюються від номінального до граничного значення під впливом різних конструктивно-технологічних і експлуатаційних факторів. Граничні значення структурних параметрів зумовлені ймовірністю відмов і несправностей автомобіля і є в основному значеннями техніко-економічного характеру.

При діагностиці параметри технічного стану автомобіля і його елементів вимірюють непрямо на підставі вихідних (робочих) і супутніх процесів, породжуваних функціонуючим механізмом. Ці процеси функціонально пов'язані з технічним станом механізму, містять інформацію, необхідну для діагностики, і називаються діагностичними ознаками.

Найбільш часто при діагностуванні автомобілів використовують наступні діагностичні ознаки: ефективність механізму, коливальні процеси, тепловий стан, герметичність, склад мастила та ін. Діагностичні ознаки можна кількісно оцінити за допомогою відповідних діагностичних параметрів.

Діагностичні параметри – це якісна міра вияву технічного стану автомобіля і його елементів за непрямими ознаками. Наприклад, ефективність двигуна можна оцінити за потужністю і темпом її наростання, гальма – за гальмовим шляхом та уповільненням автомобіля. Ці параметри дають узагальнену інформацію про стан механізму в цілому, що є основою для подальшої поелементної діагностики. Супутні процеси (шум, нагрівання та ін.) можна оцінити за допомогою таких діагностичних параметрів, як швидкість і прискорення вібрацій, ступінь і швидкість нагрівання, компресія, концентрація у мастилі продуктів зношування та ін. Ці параметри дають більш конкретну інформацію про технічний стан механізму, який діагностують, та досить універсальні, широко застосовуються для складних технічних систем.

Обґрунтування і вибір діагностичних параметрів у кожному випадку визначаються вимогами, що ставляться до цієї конкретної системи. Наприклад, потрібно визначити правильність функціонування двигуна за енергетичними параметрами. У цьому випадку достатньо знайти потужність двигуна, порівняти її з нормативними показниками й установити, у якому стані знаходиться двигун. По-іншому розв’язують задачу діагностування, якщо потрібно знайти причини зниження потужності двигуна. Для цього необхідно знати значно більшу кількість діагностичних параметрів.

Діагностичні параметри повинні мати чутливість, однозначність, стабільність, інформативність стосовно визначення причинно-наслідкових зв'язків зі структурними параметрами.

Діагностичні параметри механізму, як і структурні, є змінними випадковими величинами і мають відповідні номінальні та граничні значення. Зі збільшенням пробігу автомобіля з початку експлуатації діагностичні параметри можуть або збільшуватися (вібрації та ін.), або зменшуватися (тиск мастила та ін.). Існуючий зв'язок між діагностичними і структурними параметрами дозволяє без розбирання кількісно оцінити технічний стан автомобіля і його елементів.

Діагностичні нормативи – кількісна оцінка технічного стану системи, що діагностують. До них належать: початкове значення діагностичного параметра; його граничне значення, при досягненні якого виникає ймовірність появи відмови; допустиме значення при заданій періодичності діагностування. Визначення технічного стану системи в даний момент і прогнозування його працездатності в період майбутнього наробітку відбуваються за допомогою порівняння вимірюваного значення діагностичного параметра з його граничним значенням.

Діагностичні нормативи можна поділити на дві групи: встановлені стандартами та обумовлені нормативно-технічною документацією заводів-виготовлювачів.

До першої групи входять діагностичні нормативи, що характеризують технічний стан механізмів і вузлів, які забезпечують безпеку руху і негативно впливають на навколишнє середовище. До них належать: гальмівний шлях, час спрацьовування гальмового привода, гальмові сили на колесах, вміст шкідливих компонентів у відпрацьованих газах, рівень шуму і под.

До другої групи належать діагностичні нормативи, пов'язані з технічними допусками структурних параметрів або з оптимальними показниками надійності та економічності роботи автомобіля. Нормативи структурних параметрів установлюють на стадії проектування і коректують при доведенні автомобіля. Наприклад, зазори в клапанному механізмі, кривошипно-шатунному механізмі, шкворневому з'єднанні, кути установлення коліс автомобіля і т. д. Нормативні значення діагностичних параметрів визначають на підставі причинно-наслідкових зв'язків їх з діагностичними параметрами за результатами лабораторно-стендових досліджень.