2306
.pdf
4. РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Структура и описание работы программы по диагностированию технического состояния автомобиля
Для оперативного ежедневного контроля над состоянием подвижного состава автотранспортного предприятия предлагается внедрить диагностический прибор, работа которого основана на фиксации и анализе показателей автомобиля при использовании диагностирования.
Программа прибора включает блоки формирования баз данных по результатам диагностирования (рис. 4.1) и сведениям работе двигателя со слов водителя. Подготовленные данные обрабатываются с помощью расчётно-анализирующего блока. С помощью блока индикации результаты расчета и анализа выводятся на экран прибора, расположенного в кабине автомобиля. Данная информация является основанием для своевременного принятия решений по проведению технического обслуживания двигателя автомобиля.
Рис. 4.1. Логическая схема программы
Первая часть программы – аналитическая, определяет наличие и вид неисправностей в топливной системе дизеля (ТНВД и форсунки), вторая часть – опросная, рассчитана на остальные системы двигателя.
Алгоритм программы выглядит следующим образом (рис. 4.2).
141
Рис. 4.2. Алгоритм работы системы диагностирования
При запуске программа начинает работу с проверки наличия контакта с датчиком давления. Если контакт не установлен, то на экран прибора в кабине водителя выводится надпись «Ошибка! Датчик недоступен». В этом случае программа прекращает свою работу.
Если контакт с датчиком установлен, то в программу водителем вводятся начальные данные. Затем программа по показаниям датчика строит график и при наличии неисправностей выводит их на экран в текстовом режиме. Далее система переходит к опросной части. Водителю предлага142
ется выбор – закончить программу сейчас или продолжить поиск неисправностей в других системах двигателя. При продолжении программа использует метод «логический поиск с последовательным исключением». Водителю надлежит выбрать качественные признаки неправильной работы двигателя. Затем в конце процесса на экран выводится неисправность.
Программа считывает значения с накладного датчика давления топлива, установленного на топливопровод высокого давления.
Считанные значения автоматически записываются в базу данных программы, затем, на основании этих данных, строятся графики давления топлива. По давлению топлива в контрольных точках определяется наличие неисправности и её вид.
Изменение давления анализируется следующим образом (рис. 4.3).
Рис. 4.3. Характерные точки на графике давления топлива
Здесь в точке 1 начинается повышение давления в результате движения плунжера насоса, в точке 2 срабатывает нагнетательный клапан, и при малой скорости движения плунжера рост давления на некоторое время замедляется. В точке 3 поднимается игла форсунки. При этом давление падает, поскольку высвободившийся объем не успевает заполниться топливом, а затем снова повышается до определённой величины.
Точка 4 на большой частоте вращения коленчатого вала двигателя может характеризовать максимальное давление процесса впрыска. Однако для нормального процесса в режиме холостого хода это давление обычно фиксируется по характерному пику точки 3. В точке 5 происходит "посадка" иглы форсунки и впрыскивание заканчивается, после чего происходит "посадка" в седло нагнетательного клапана плунжера. Импульсы остаточ-
143
ного давления (6) появляются в результате недостаточной герметичности нагнетательного клапана. Величина сигнала S1 определяет затяжку пружины форсунки и статическое давление начала впрыска. Перепад давления ∆P характеризует подвижность иглы форсунки. Путем интеrpирования на периоде впрыска tвпр можно оценить цикловую подачу топлива. Время задержки впрыска S2 характеризует зазор в плунжерной паре, вызывающий утечку топлива между гильзой и плунжером.
При разработке программы учитывались данные по давлению топлива с двух типов дизельных двигателей – ЯМЗ и КАМАЗ. Показания давления снимались с двигателей на двух режимах работы – холостой ход и нагрузочный режим. Графики с показателями нормальной работы дизелей ЯМЗ показаны на рисунках 4.3 и 4.4.
Рис.4.4. График давления при нормальной работе ЯМЗ (холостой ход)
Вданном проекте разрабатывалась программа для двигателей КАМАЗ.
Вэтой программе представлены характерные неисправности ТНВД и форсунок на холостом ходу и под нагрузкой.
Все основные нормативные значения параметров технического состояния автомобиля и его агрегатов, а также алгоритм контроля заложены в памяти и доступны пользователю в любой момент применения диагностического комплекса.
144
Рис. 4.5. График давления при нормальной работе ЯМЗ (под нагрузкой)
Наряду с этими положительными факторами не полностью решен вопрос по выявлению неисправностей на основе анализа осциллограмм повторяющихся процессов, например, таких как изменение давления топлива. Выявить неисправность по виду осциллограммы может только высококвалифицированный, опытный диагност, постоянно использующий диагностический комплекс или возникает необходимость в использовании инструкции по эксплуатации диагностического комплекса [1,2]. Все это приводит к значительным затратам времени. Поэтому нами предлагается два пути решения проблемы:
1.Нанести неисправности на лист (табл. 4.1), и закрепить перед дисплеем для сравнения с осциллограммами неисправного состояния дизельного двигателя.
2.Внести изменения в программу, т.е. на дисплее прибора должны высвечиваться две кривые – базовая (например, зеленым цветом) и рабочая (например, синим цветом), при совпадении кривых диагностируемый элемент двигателя считается исправным, в противном случае – неисправным. При запуске программа считывает значения с накладного датчика давления топлива, установленного на топливопровод высокого давления (рис. 4.6) дизельных двигателей с диаметром топливопровода 6, 7 мм CAP 6600, CAP 6700 (CAPELEC, Франция). Сигнал с датчиков обрабатывается исполнительной программой и при выходе за допустимые пределы сигнализирует о изменениях технического состояния элементов системы питания.
145
Таблица 4 . 1
Неисправности элементов дизельного двигателя
Режим «Батарея» |
|
|
|
|
|
|
|
|
I=0 А; U≥12,5 В (25); |
Износ |
|
|
|
Обрыв носика |
|
|
|
Включить габаритные огни I=3–5 А; |
нагнетательного |
|
|
|
распылителя |
|
|
|
12,5 В(25)≤U≥12 В (24), Если U<12 В (24), то ба- |
клапана |
|
|
|
|
|
|
|
тарея разряжена или неисправна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выключить подачу топлива, включить стартер на |
|
|
|
|
|
|
|
|
10–15 с. Если U<9 В(18), I>2,5 емкости батареи, то |
|
|
|
|
|
|
|
|
батарея разряжена или неисправна, плохой контакт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
выводов аккумуляторной батареи. |
Износ |
|
|
|
Негерметичность |
|
|
|
|
плунжерной |
|
|
|
распылителя по |
|
|
|
Режим «Опережение» |
|
|
|
|||||
Проверить минимальную частоту вращения в ре- |
пары |
|
|
|
запорному конусу |
|
|
|
жиме «Опережение» и отрегулировать. Регули- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ровать угол опережения впрыска при минимальной |
|
|
|
|
|
|
|
|
частоте. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 4 . 1 |
|||||
Режим «Батарея» |
Суммарный |
|
|
|
|
|
Нарушение |
|
||||
Установить датчик тока на провод «+» генератора, |
износ |
|
|
|
|
|
подвижности иглы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
n=0,5n(Nном), I=0,5Iном |
плунжерной |
|
|
|
|
|
распылителя |
|
|
|
|
|
Если U>14,5(29)В, то |
пары и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плохой контакт «+» генератора до регулятора |
нагнетательного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
напряжения; корпуса регулятора с кузовом авто- |
клапана |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
мобиля; неисправен регулятор; регулятор отрегу- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лирован на высокое напряжение. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если U<13,5(27)В, то |
Поломка |
|
|
|
|
|
Увеличение |
|
|
|
|
|
Прослаблен приводной ремень генератора; плохой |
пружины |
|
|
|
|
|
давления начала |
|
|
|
|
|
контакт в соединениях; неисправен регулятор; |
толкателя |
|
|
|
|
|
впрыска топлива |
|
|
|
|
|
регулятор отрегулирован на низкое напряжение; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
неисправен генератор. Осциллограммы тока |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
батареи аналогичны бензиновым. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Присоединить зажимы «М» и «Б» к элементам |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зарядной цепи и измерять из потенциал относи- |
Поломка |
|
|
|
|
|
Увеличение |
|
|
|
|
|
тельно «массы». Падение напряжения должно |
пружины |
|
|
|
|
|
пропускной |
|
|
|
|
|
быть не более: «+» генератора – «+» («В») регу- |
нагнетательного |
|
|
|
|
|
способности |
|
|
|
|
|
лятора 0,3 В; корпус регулятора – кузов автомо- |
клапана |
|
|
|
|
|
распылителя |
|
|
|
|
|
биля 0,1 В; «+» генератора – «+» батареи 0,8 В; |
|
|
|
|
|
|
форсунки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
«Ш» генератора – «Ш» регулятора 0,1 В; корпус |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(«М») генератора – «-» батареи 0,1 В. Если U>…, |
Засорение, |
|
|
|
|
|
Уменьшение |
|
|
|
||
|
|
|
|
|||||||||
то проверяют неисправную цепь |
закоксование |
|
|
|
|
|
плотности |
|
|
|
||
|
сопловых |
|
|
|
|
|
распылителя |
|
|
|
||
|
отверстий |
|
|
|
|
|
форсунки |
|
|
|
||
|
распылителя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Режим «Опережение» |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
При n=n(N ) измерить угол опережения впрыска |
форсунки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ном |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и сравнить с уголом опережения впрыска и срав- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нить при nmin. Проверить максимальную частоту |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вращения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
147
Считанные значения автоматически записываются в базу данных программы, затем, на основании этих данных, строятся графики давления топлива. По давлению топлива в контрольных точках определяется наличие неисправности и её вид.
Как видно влияние различных неисправностей топливной системы дизеля на вид осциллограмм пульсации высокого давления весьма разнообразное и начинающему мастеру диагносту сложно по виду осциллограммы определить причину отказа.
Рис.4.6. Моторный отсек дизельного двигателя с накладным датчиком давления 1 и зажимами 2, 3, 4
Необходима предварительная подготовка, которая должна проходить в условиях приближенных к производственным, т.е. на экране компьютера должно воспроизводиться возможное изменение давления в топливной системе соответствующее заданной неисправности, а диагност должен правильно его идентифицировать.
С этой целью предлагается ввести модуль воспроизводящий осциллограммы давления при различных неисправностях элементов системы питания на основе чего создается база данных с осциллограммами давления при различных неисправностях топливной системы.
Так как описать осциллограммы аналитическими зависимостями не предоставляется возможным, то при создании базы осциллограмм использован метод оцифровки уже существующих осциллограмм, которая производилась с помощью программы Graph2Digit2. Оцифровка выполнялась по
148
цвету линии графика (цвет линии – синий), который был предварительно подготовлен (рис. 4.7). Далее были заданы пределы и шаги оцифровки по координатным осям. Поскольку весь процесс изменения давления при впрыске топлива проходил за 20 мс, предел по абсциссе был принят равным 200. Шаг в нашем случае равен 1, что в переводе в мс составило 0,1 мс. Такие параметры позволили наиболее точно оцифровать исходный график и получить базу данных по данной зависимости, которая была трансформирована в файл системы управления базами данных Paradox.
Рис.4.7. Оцифровка графика давления топлива
Для выхода в режим диагностирования системы питания предлагается запустить двигатель и нажать кнопку F4 «Осциллограмма».
На экране появится осциллограмма синего цвета 1 (рис. 4.8), характеризующая пульсацию давления в топливной системе диагностируемого двигателя и осциллограмма зеленого цвета 2, характеризующая изменение давления топлива при отсутствии неисправностей (контрольная осциллограмма). Сопоставляя эти осциллограммы, программа по допустимому значению может найти совпадающие осциллограммы синего цвета 1 (осциллограмма диагностируемого двигателя) и красного цвета 3 (осциллограмма из базы данных соответствующая известной неисправности), т.е. определить неисправность топливной системы дизеля.
149
Рис. 4.8. Окно с осциллограммами
Добавив функцию вызова осциллограмм давления топлива с возможными неисправностями во время диагностирования двигателя, можно обеспечить сравнение реальной и базовой осциллограмм. Это позволит упростить процесс выявления отказов.
При запуске программы, оператор выбирает дату проведения диагностирования, наработку дизеля, категорию условий эксплуатации и климатические условия эксплуатации автомобиля (рис. 4.9).
Рис. 4.9. Выбор условий эксплуатации
150