5.4. Диагностика технического состояния атс

Как уже было отмечено ранее, весьма разнообразные формы ТЭА, зависящие от принадлеж­ности автомобиля, его назначения, режимов ис­пользования и других условий, можно свести к трем характерным видам:

- автомобили эксплуатируются в течение максимально возможно­го срока при вы­полнении минимальных объемов работ по ТО и Р. При резком ухудшении технического состояния они направляют­ся в капитальный ре­монт или утиль. Этот метод экономиче­ски неоправдан и совершенно неже­лателен в аспекте безопасности движения автомоби­лей;

- устанавливаются конкретные пробеги автомобилей, по исте­чении которых в плановом порядке проводятся определенные объе­мы работ по ТО всех основных систем автомобиля. Этот метод до сих пор находит наи­более широкое применение в крупных АТП, руководствующихся «Поло­жением…»;

- после определенного пробега в принудительном (плановом) порядке проводятся только контрольные операции и простейшие работы по содер­жанию автомобиля. Регули­ровочные и другие опе­рации ТО (так же, как и ремонтные работы) выполняются по по­требности на основании результатов контроля (диагностики). Две последние формы орга­низации ТЭА являются практичес­ки оправданными и, в некотором роде, конкурирую­щими.

Диагностирование (контроль) – процесс определения технического состояния объ­екта без его разборки путем сопоставления измеренных пока­зателей с нормативными, яв­ляющийся технологическим элементом ТО и Р.

Цель диагностирования при ТО заключается в определении действи­тельной по­требности в производстве работ, выполняемых не при каждом обслуживании, и прогно­зировании момента возникновения отказа или не­исправности.

Очевидным условием эффективности диагностики является сущест­венное сниже­ние вероятности отказов автомобиля, а так­же исключение из­лишних (ошибочных) про­филактических ра­бот, что достигается при хо­рошо отработанной системе диагно­стирова­ния. Эффективность диагно­стики в большой степени зависит от коэффициента вариации наработки до предельного состояния элементов автомобиля. При достаточно стабильных величинах этой наработки можно надежно прогнозировать момент наступ­ления отказа и своевременно проводить плановые технические воздей­ст­вия.

Контрольно-диагностические работы составляют примерно 30% тру­доемкости ТО и вместе с регулировочными работами составляют 15 – 20% трудоемкости ТР автомо­биля. Кроме того, высока трудоемкость этих работ при ремонте отдельных узлов и агре­гатов. Однако важнейшим является то, что потребность в ремонте, а также в регулиро­вочных работах выявляется по результатам контрольно-диагностических работ, то есть практически весь объем технических воздействий определяется качеством этих работ. Поэтому развитие всей системы ТО и Р автомобилей в настоящее время направлено на совершенствование методов и средств технической диагно­стики.

Техническая диагностика – область знаний, изучающая и устанавли­вающая при­знаки неисправного состояния автомобиля, а также методы, принципы и оборудование, при помощи которого дается заключение о техническом состоянии узла, агрегата, сис­темы без разборки последних и прогнозирование ресурса их исправной работы.

Между технической диагностикой и теорией надежности существует тесная взаи­мосвязь. Диагностика обеспечивает необходимую информаци­онную базу для управле­ния работоспособностью и надежностью машин. В свою очередь, одно из свойств на­дежности – ремонтопригодность – харак­теризует приспособленность объекта (машины и ее составных частей) к диагностированию.

В общем процессе диагностирования можно выделить три этапа.

Первый этап технической диагностики заключается в анализе ин­формации о на­дежности автомобилей, проведении эксплуатационных ис­следований процессов изме­нения технического состояния объектов.

На втором этапе на основании инженерного анализа определяют до­пустимые и предельные отклонения параметров технического состояния объектов, выбирают ме­тоды диагностирования, комплектуют диагностиче­скую систему необходимым обору­дованием, производят оценку техниче­ского состояния объекта.

Третий этап диагностирования (прогнозирование) заключается в том, что на ос­нове закономерности изменения технического состояния предска­зывают поведение объ­екта в будущем, делают заключение об ожидаемом ресурсе основных элементов, уста­навливают периодичность их замены, регулировки.

Подпрогнозированием техни­ческого состояния понимают опреде­ле­ние техниче­ского состояния объ­екта с заданной вероятностью на пред­стоящий интервал времени. Це­лью прогнозирования технического состоя­ния может быть определение с заданной вероятностью интервала времени (ресурса), в течение кото­рого сохранится работоспо­собное (исправное) со­стояние объекта или вероятности сохранения работоспо­собного состояния объекта на заданный интервал времени.

Оценку технического состояния объекта в прошлом называют рет­роспекцией.

Практические задачи прогнозирования или ретроспекции решают, пользуясь из­вестными закономерностями изменений параметров техниче­ского состояния объекта в функции наработки (пробега) путем соответст­венно их экстраполяции или интерполя­ции.

Комплекс диагностирования, включающий объект, средства и алго­ритмы, обра­зует систему диагностирования.

Объект системы диагностирования характеризуется необходимо­стью и возмож­ностью диагностирования. В свою очередь, необходимость диагностирования автомо­биля определяется закономерностями изменения его технического состояния и затра­тами на поддержание работоспособно­сти. Возможности диагностирования обусловлены наличием внешних при­знаков, позволяющих определить неисправность автомобиля без его раз­борки, а также доступностью измерения этих признаков.

Средства диагностирования представляют собой технические уст­рой­ства, пред­назначенные для измерения количественных значений диаг­ностических параметров. В их состав входят в различных комбинациях следующие основные элементы:

- устройства, задающие тестовый режим;

- датчики, воспринимающие диагностические параметры и преобра­зующие их в сигналы, удобные для обработки или непосредственного ис­пользования;

- измерительное устройство и устройство отображения результатов.

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

Средства и системы диагностирования классифицируются по сле­дующим призна­кам:

- по характеру связи с автомобилем: внешние (отдельные) и встроен­ные (являю­щиеся составной частью автомобиля);

- по условию съема информации: функциональные (диагностирова­ние проводят в процессе работы объекта) и тестовые (когда при измерении диагностических парамет­ров работу объекта воспроизводят искусственно);

- по функциональному назначению: универсальные (предназначен­ные для не­скольких различных диагностических процессов) и специальные (обеспечивающие только один диагностический процесс);

- по полноте охвата: общие (объектом является автомобиль в целом, а назначе­нием – определение его состояния на уровне «годен / ­негоден») и локальные (для диаг­ностирования отдельных агрегатов, систем, механиз­мов);

- по степени участия человека: ручные (диагноз ставит человек) и ав­томатические (диагноз устанавливается без участия человека).

Алгоритм диагностирования предусматривает выполнение некото­рой условной или безусловной последовательности определённых экспе­риментов с объектом. Экспе­римент характеризуется тестовым или рабочим воздействием и составом контролируе­мых признаков, определяющих ре­акцию объекта на воздействие.

Различают алгоритмы проверки и алгоритмы поиска. Алгоритмы проверки позво­ляют обнаружить наличие дефектов, нарушающих исправ­ность объекта, его работоспо­собность или правильность функционирова­ния. По результатам экспериментов, прове­дённых в соответствии с алго­ритмом поиска, можно указать, какой дефект или группа дефектов (из числа рассматриваемых) имеются в объекте.

Технологическая карта дает окончательную детализацию процедуры диагности­рования в виде, пригодном для производства. Она включает: по­рядковые номера опера­ций и переходов, трудоемкость операций, приме­няемое оборудование и материалы, ис­полнителей, коэффициенты повто­ряемости.

Методы диагностирования автомобилей характеризуются физиче­ской сущно­стью диагностических параметров. Они делятся на две группы: измерения параметров эксплуатационных свойств автомобиля (динамич­ности, топливной экономичности, безопасности движения, влияния на ок­ружающую среду) и измерения параметров про­цессов, сопровождающих функционирование автомобиля, его агрегатов и механизмов (нагревы, виб­рации, шумы). Кроме того, существует группа методов диагностирования, обеспечивающих измерение геометрических величин, непосредственно характеризую­щих техническое состояние механизмов автомобилей.

Если первая группа методов позволяет оценить работоспособность и эксплуата­ционные свойства автомобиля в целом, то вторая и третья дают возможность выявить конкретные причины неисправностей. Поэтому при диагностировании, исходя из прин­ципа «от целого к частному», сначала применяют первую группу методов, осуществляя общее диагностирование (на основе обобщенных параметров), а затем для конкретиза­ции техниче­ского состояния автомобиля применяют методы второй и третьей группы, осуществляя его локальное диагностирование.

Выбор диагностических параметров особенно для сложных объек­тов является непростой задачей. Это связано, во-первых, с тем, что между структурными и диагно­стическими параметрами в зависимости от сложно­сти объекта могут существовать раз­личные взаимосвязи, во-вторых, раз­личные диагностические параметры в разной мере удовлетворяют требо­ваниям к параметрам выходных процессов, используемых для це­лей диаг­ностирования.

Поэтому при решении задачи выбора диагностических параметров в сложных си­туациях сначала определяют возможный набор параметров. Для этого применяют по­строение так называемой структурно-следствен­ной схемы узла или механизма, пред­ставляющей собой граф-модель, увя­зывающую в единое целое основные элементы ме­ханизма, характеризую­щие их структурные параметры, перечень характерных неис­правностей, подлежащих выявлению, и набор возможных для использования диагно­сти­ческих параметров. Перечень характерных неисправностей механизма составляют на основе статистических оценок показателей его надежности.

С целью обеспечения требуемой достоверности и экономической це­лесообразно­сти получения диагностической информации диагностические параметры должны быть однозначны, стабильны, чувствительны, и ин­формативны.

Требование однозначности заключается в том, что все текущие зна­чения диагно­стического параметра должны однозначно соответствовать значениям структурного па­раметра в интервале изменения технического состояния механизма, агрегата.

Стабильность диагностического параметра определяется дисперсией (рассеянием) его величины при многократных замерах в неизменных усло­виях измерения на объектах, имеющих одно и то же значение структурного параметра.

Чувствительность диагностического параметра определяется ско­ростью его из­менения при изменении величины структурного параметра.

Информативность является главным критерием, положенным в ос­нову опреде­ления возможности применения параметра для целей диагно­стирования. Она характери­зует достоверность диагноза, получаемого в ре­зультате измерения значений параметра.

Диагностические нормативы – это количественная оценка техниче­ского состоя­ния диагностируемой системы. К ним относятся:

- начальное значение диагностического параметра;

- предельное значение параметра, при достижении которого возни­кает вероят­ность появления отказа;

- допустимое значение параметра при заданной периодичности ди­агностирова­ния.

Начальное значение параметра (начальный норматив) соответствует величине диагностического параметра новых, технически исправных объ­ектов. В эксплуатации начальный норматив используют как величину, до которой необходимо довести изме­ренное значение параметра путем вос­становительных и регулировочных операций. На­чальный норматив зада­ется нормативно-технической документацией.

Предельное значение параметра (предельный норматив) соответст­вует такому состоянию объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация становится невозможной или нецелесообразной по технико-экономиче­ским соображениям. Предельный норматив параметра задают требова­ниями нормативно-­технической документации или же опреде­ляют, поль­зуясь установленными методиками.

Допустимое значение параметра (допустимый норматив) является основной ве­личиной при периодическом диагностировании, проводимом в рамках планово-преду­предительной системы ТО автомобилей. Она пред­ставляет собой ужесточенную вели­чину предельного норматива, при кото­рой обеспечивается заданный уровень вероятно­сти отказа на предстоящем межконтрольном пробеге. На основе допустимого норматива ставят диаг­ноз состояния объекта и принимают решение о необходимости профилак­ти­ческих ремонтов или регулировок.

В эксплуатации допустимый норматив принимается условно как гра­ница неис­правных состояний объекта для заданной периодичности его межконтрольного пробега. Состоит допустимый норматив из начального значения и допускаемого отклонения. Если текущее значение диагности­ческого параметра выходит из допустимого норма­тива, это означает, что, хотя объект и является работоспособным, его не следует выпус­кать в оче­редной пробег без регулировки или ремонта из-за высокой вероятности от­каза или пониженных технико-эксплуатационных свойств.

После выбора диагностических параметров необходимо решить два важных во­проса: назначить периодичность диагностирования и выбрать допус­тимое значение ди­агностического параметра, при достижении кото­рого следует проводить профилактиче­ские работы по восста­новлению со­стояния объекта.

Решения обоих вопросов являются взаимосвязанными, поэто­му чаще всего вна­чале задаются периодичностью диагностирова­ния, а затем нахо­дят соответствующее значение допустимого диагностического параметра. При внешней диагностике перио­дичность диагностирования целесооб­разно совмещать с пла­новыми ТО автомобиля. При встроенной автомати­ческой диагно­стике периодичность диагностирования может быть связана с про­бегом автомобиля.

Согласно «Положению…» в зависимости от назначения, периодич­ности, перечня и места выполнения диагностические работы подразделя­ются на два вида: общее (Д-1) и углубленное поэлементное (Д-2) диагно­стирование.

Экспресс-диагностика (Д-1) – общая проверка узлов и механизмов автомобиля, обеспечивающих безопасность движения. Д-1 рекомендуется выполнять перед поста­новкой автомобиля на пост ТО-1. Общее диагно­стирование выявляет пригодность авто­мобиля к дальнейшей экс­плуатации без регулировочных и ремонтных работ по узлам и системам, обеспечи­вающим безопасность движения (рулевое управление, тормозные системы, приборы освещения и сигна­лизации, двигатель), для чего применяют диаг­но­стическое оборудование с боль­шой пропускной способностью, позво­ляющее делать за­ключение в форме «годен / негоден» без уточнения ха­рактера неисправности.

Углубленная поэлементная диагностика (Д-2) – определение техни­ческого со­стояния агрегатов, узлов, систем автомобиля; выявление неис­правностей, опреде­ления их места, причины и характера; уточнение объе­мов ТО-2, поскольку Д-2 проводится пе­ред ТО-2. Контрольно-диагности­ческое оборудование, используемое для Д-2, применя­ется также при про­ведении ТР, для оценки качества выполненных работ.