Секция «Теория и практика развития транспортных систем»


Анализ методов и средств диагностирования



страница29/57
Дата06.06.2016
Размер3.5 Mb.
1   ...   25   26   27   28   29   30   31   32   ...   57

Анализ методов и средств диагностирования

автомобильного транспорта

Е.А. Павленко

Современная диагностическая практика требует тщательного анализа диагностической информации. В основе этого анализа лежит система диагностирования. Под системой диагностирования следует понимать комплекс, включающий диагностический объект, технические средства и алгоритмы диагностических работ. Системы диагностирования можно классифицировать по ряду признаков следующим образом:

– по характеру связи средств диагностирования с объектом диагностирования: встроенные; внешние;

– по условию съёма диагностической информации: функциональные;

– по полноте охвата диагностируемого объекта: общие; локальные;

– по степени универсальности: специальные; универсальные;

– по количеству снимаемых диагностических параметров:

– по степени участия человека в процессе распознавания образа дефекта и постановки диагноза: человек эксперт; автоматизированные.

Современный автомобиль, где электронные системы управления не только чрезвычайно сложны, но и различно реализованы, требуют от диагноста большей ответственности за свои действия, отличной памяти и внутреннего самоанализа. Поэтому в практике по своим функциональным возможностям и применению, диагностику автомобильного транспорта разделяют на три уровня.

Диагностика первого уровня, основанная на возможностях инструментально-программной среды и встроенных в модуль управления средствах самоконтроля электронных компонентов, параметров и узлов автомобиля. К ним относятся устройства прямого межпроцессорного тестового диагностирования с прямым взаимодействием между вычислительными системами сканера и автомобиля, основанного на возможностях программно-аппаратной среды прибора и встроенных в электронный блок управления средств самоконтроля электронных компонентов, параметров системы и узлов автомобиля. И основывается на конкретной реализации программного обеспечения (ПО) электронного блока системы управления, в котором включены специфичные для каждой системы диагностические функции и параметры. И базирующиеся на международных стандартах: SAE J1850 VPW, SAE J1850 PWM, ISO 9141–2, ISO 14230, ISO–15765–4 CAN.

Вторичная диагностика – основанная на применении мотор-тестера, позволяющего снимать диагностическую информацию непосредственно с механических частей двигателя не охваченных электронной системой самоконтроля. Это совершенно другой тип диагностического оборудования основанный на измерительных приборах и называется мотор-тестером. Предоставляемая таким прибором информация снимается непосредственно с двигателя его систем и позволяет найти неисправности, недоступные сканеру. В основу мотор-тестера положен многоканальный цифровой осциллограф с набором специальных функций, позволяющий измерять значение различных величин.

Мотор-тестеры приборы универсальны, но информацию они предоставляет всё же не в полном объёме и в тех случаях, если проблема находится в электронном блоке управления, неверной адаптации исполнительного механизма, кодировке или в чем-то подобном его действие не эффективно.



Диагностика третьего уровня заключается в отображении состава компонентов отработавших газов с помощью газоанализатора. Газоанализатор предназначен для измерения объемной доли оксида углерода (СО), углеводородов (СН), диоксида углерода (СО2), кислорода (О2) в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями и коэффициента избытка воздуха λ, который вычисляется по измеренным значениям соотношения СО, СН, СО2 и О2.

Информация данного рода является многофакторной, так как существует много взаимосвязей и причин, влияющих на изменение состава смеси и косвенно характеризует работу двигателя, поэтому опытному диагносту ее бывает достаточно для выявления ряда неисправностей.

Существующие дополнительные методы повторяют или дополняют вышеперечисленные, но из общего числа выделяется метод, основанный на подключении нескольких приборов регистрирующих все необходимые параметры в рабочем режиме, что снимает проблему единства времени и даёт более точное представление о техническом состоянии автомобиля или его отдельных механизмов, основанный на автоматизированных технологиях. Данные системы разрабатываются для конкретных моделей автомобилей и не могут быть универсальными. Систем накопления и сбора первичной информации о неисправностях и отказах автомобилей в условиях эксплуатации позволяет повысить качество технического обслуживания и надёжность автомобиля и должна отвечать следующим основным требованиям:


  1. Во время эксплуатации автомобиля давать возможность получать достоверную информацию для качественной оценки технического состояния автомобиля, а также его систем и агрегатов, по всем нормируемым показателям;

  2. Возможность получения диагностической информации, как при долговременном наблюдении, так и при разовой диагностики автомобиля с учётом всех его возрастных и конструктивных особенностей;

  3. Обеспечивать автоматизацию процесса сбора и обработки информации.

Сбор и обработка информации об отказах обеспечит определение причин возникновения неисправностей, а также выявление деталей и узлов, автомобиля не отвечающих лимитирующей надежности.

К таким системам относятся автоматизированные диагностические комплексы. Это сложные диагностические приборы на основе персонального компьютера и периферийных средств сбора информации, к которым относятся аппаратно-программный сканер, мотор-тестер и прибор для определения состава отработавших газов.

Отличительной особенностью диагностических комплексов является возможность сбора информации со всех своих компонентов единовременно, и обрабатывать ее, отображая на дисплее конечную диагностическую информацию в виде отчёта о техническом состоянии автомобиля.

Эффективность такого комплекса обусловлена правильным определением неисправности на основе полученной информации. Но сложная архитектура средств диагностирования позволяет только получить информацию, а не обработать её. И так как человек может ошибаться и не всегда обладает должным образом комплексом знаний и опытом работы в данной области следует для оптимизации работы такого комплекса применять автоматизированные экспертные системы.

Экспертная система – это прикладная система искусственного интеллекта, в которой база знаний представляет собой формализованные эмпирические знания высококвалифицированных специалистов (экспертов) в данной предметной области, т.е. в диагностике электронных систем управления и самого двигателя.

Для разработки диагностической системы такого сложного класса существуют все предпосылки: наличие экспертов в данной области; эксперты схожи в оценке предлагаемых решений; эксперты могут выразить на естественном языке и объяснить используемые методы; задача требует только рассуждений, а не действий; задача относиться к достаточно структурированной области.

Следовательно, задача оценки технического состояния двигателя и его систем с помощью функциональных методов контроля и лабораторных исследований подменяется статистической оценкой отдельных и комплексных физических параметров тех или иных технических систем. Способствующей более тщательно подойти к процессу диагностики и достоверности постановки диагноза по средствам определения зависимостей между определёнными параметрами системы.
Литература
1. Кузнецов, Е. С. Техническая эксплуатация автомобилей: учебное пособие для вузов / Е. С. Кузнецов, В. П. Воронов, А. П. Болдин. – М.: Транспорт, 1991. – 413с.

2. Малкин, В.С. Техническая эксплуатация автомобилей: Теоретические и практические аспекты / В.С. Малкин. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 288с.

3. Биргер, И. А. Техническая диагностика / И. А. Биргер. – М.: «Машиностроение», 1978. – 240с.

4. Штopм, P. Теория вероятностей, Математическая статистика. Статистический контроль качества / P. Штopм. – M.: Мир, 1970.

5. Соснин, Д. А. Новейшие автомобильные электронные системы / Д. А. Соснин, В. Ф. Яковлев. – М.: СОЛОН–Пресс, 2005. – 240 с.

Аксиально-поршневой двигатель с независимым регулированием рабочего объема и степени сжатия
Ю.Д. Погуляев, В.Н.Наумов, А.Д. Погуляев
В управлении ДВС имеется два направления: регулирование степени сжатия и регулирование рабочего объема. Эти оба направления актуальны как для искрового двигателя, так и для дизеля.

Управление рабочим объемом для искровых двигателей за счет уменьшения хода поршней позволяет достичь снижения механических потерь и повышения индикаторного к.п.д. при работе без дросселирования на режимах частичных нагрузок. Для дизелей также управлением рабочим объемом весьма эффективно.

Большой рабочий объем существующих двигателей автомобилю нужен только для движения с максимальной скоростью, т. е. на режиме, время которого не превышает 10 % общего времени движения автомобиля. Основную же часть времени (например, при движении в городе) автомобилю требуется экономичный двигатель с маленьким объемом.

Регулирование степени сжатия в искровых двигателях повышает рост эффективного КПД на частичных нагрузках за счет роста индикаторного КПД. Регулирование степени сжатия в двигателях осуществляется плоскостными траверсными механизмами или пространственными механизмами в аксиально-поршневых машинах.

Проблема синтеза траверсного механизма весьма трудоемка, связана с большим объемом расчетных исследований, и в настоящее время еще рано говорить об устоявшихся и полностью сформулированных принципах проектирования таких механизмов.

В Австралии Дж. Скальцо разработал двигатель с качающейся шайбой и переменный рабочий объемом, названный СVS, что означает «двигатель с бесступенчато изменяющимся ходом поршня» (Continuously Variable Stroke). Уменьшение рабочего объема в 2 раза (с 2.5 до 1,25 л) происходит при работе двигателя без нагрузки. Именно благодаря этому и достигается указанное снижение расхода топлива, так как при полной нагрузке с максимальным рабочим объёмом (2,5 л) экономическая характеристика CVS не лучше, чем у обычного силового агрегата того же рабочего объема Степень сжатия у двигателя CVS изменяется от 9,0 при максимальном ходе поршня до 10.0 при минимальном., то есть практически не меняется.

Известен способ регулирования рабочего объема и степени сжатия (Патент RU20732436C1 Аксиально-поршневая машина F02B75/26, авторы ЗленкоМ.А., Кутенев В.Ф., Романчев Ю.А., Бродягин Ю.В.) в аксиально-поршневой машине.

Главным недостатком способа является то, что он реализован в такой конструкции, которая не позволяет ни при каких её изменениях, не нарушающих принцип её функционирования (преобразование движения через выпукло-вогнутые поверхности при постоянном угле наклона шейки коленчатого вала) разделить движения по регулированию рабочего объема и по регулированию степени сжатия. Это разные движения, которые необходимо реализовать и регулировать в разных по высоте цилиндра частях, а для этого их необходимо разделить. При этом конструкция, которая реализует этот способ, не может быть изменена таким образом, , чтобы реализовать раздельное регулирование рабочего объема и степени сжатия (возможности развития конструкции исчерпаны).

Этот способ и другие способы для регулирования АПД не позволяет изменять степень сжатия независимо от изменения рабочего объема и в широком диапазоне и в зависимости от изменяющихся внешних многообразных условий. Предлагаемый АПД реализует новый принцип управления рабочим объемом и степенью сжатия.

Суть этого принципа в том, разделяют движения и управляют каждым движением в отдельности. Первое движение – это движение малых перемещений, реализация которого в области ВМТ позволяет осуществлять регулирование степени сжатия. Второе движение – это движение больших перемещений в области между ВМТ и НМТ, реализация которого позволяет осуществлять регулирование рабочего объема.

Преимущества реализации принципа разделения движений в следующем.

1. Реализация движений осуществляется простыми внешними следящими САУ с электрической обратной связью по положению силового исполнительного механизма.

2. Реализация движений осуществляется независимо и одновременно или в любой последовательности.

3. Управление движениями осуществляется от электронного блока управления и может быть при этом реализовано исчерпывающее многообразие управлений в зависимости от самых разнообразных условий.

Такими условиями могут быть: многотопливность; условия эксплуатации и изменение режимов работы; пуск двигателя; оптимизация сжигания топлива; увеличение угла опережения зажигания с сохранением параметров рабочего тела; управление наддувом в зависимости величины рабочего объема и степени сжатия наддува; режимов работы; экологических требований. Предлагаемые АПД реализуются по совершенно новой и более простой кинематической схеме, которая позволит создать простые, дешевые, технологичные двигатели, конкурентные на отечественном и мировом рынке.

О новой концепции подачи топлива
Ю.Д. Погуляев, В.Н.Наумов, А.Д. Погуляев
Нами предлагается новая концепция топливоподачи, которая базируется на ряде принципов, новых для подачи топлива.

1. В новой концепции обязательно реализуется принцип внешнего управления, как необходимое условие её реализации. Именно это принцип и породил новую концепцию.

Внешнее управление подачей топлива гарантирует его подачу через два и более уровней отверстий распылителя форсунки и применение двух и более запирающих элементов, а, следовательно, гарантирует высокое качество смесеобразования и его оптимизацию с точки зрения образования минимального количества твердых частиц и оксидов азота в отработавших газах дизеля.

Принцип внешнего управления позволяет практически реализовать несколько уровней отверстий для впрыска при минимальном, равном одному или двум. Это позволяет впрыскивать в цилиндр топливо в виде мельчайших капель («тумана») через большое число отверстий распылителя с малым поперечным сечением при высоких, но оптимальных средних давлениях впрыскивания. Внешнее управление дает возможность применить любое число внешних блоков управления по числу уровней отверстий для впрыска, определяемое только технической и экономической целесообразностью.

Первый базовый принцип позволяет резко расширить конструктивные возможности по реализации форсунок с различным количеством уровней отверстий. В последнее время пошли по этому пути в Германии. В этом патенте представлена форсунка с двумя уровнями отверстий на базе форсунок Сергеева В.М. с внешним управлением.

Не останавливаясь на деталях, следует отметить, что в этой системе топливоподачи, видимо в целях конкурентоспособности на российском рынке, применили обратную последовательность импульсов подачи топлива: сначала через верхний уровень отверстий, а затем через нижний уровень отверстий.

Это не дает никаких преимуществ по сравнению с прямой последовательностью импульсов подачи, скорее, наоборот, сужает возможности системы подачи топлива, ибо не дает возможности варьировать геометрией отверстий обоих уровней в широких пределах. Следует отметить и то, что в зарубежных патентах, которые повторяют изобретение Сергеева В.М, нет на него ссылок. Оно даже не упомянуто в аналогах патентов США и Германии.

2. Новая концепция предусматривает частичную рекуперацию энергии топлива, затраченной на управление реально повышая индикаторный КПД дизеля.

Принцип частичной рекуперации энергии топлива, затраченной на управление, является вторым основополагающим или базовым принципом новой концепции, причем совершенно новым.

В настоящее время форсунки с частичной рекуперацией энергии топлива, затраченной на управление, отсутствуют. При обосновании принципа частичной рекуперации энергии топлива необходимо остановиться на способах реализации этого принципа.

Одним из вариантов реализации это принципа является механическое внешнее управление рекуперацией, когда внешний блок управления запасается энергией для последующей рекуперации посредством механических элементов (кулачков) без промежуточных управляющих гидрораспределителей. При этом вводится дополнительная, реализуемая механически, операция управления: подача топлива, участвовавшего в управлении подачей топлива во внешний блок.

Второй способ реализации предусматривает также реализацию новой операции, но выполняемой с помощью управляющего гидрораспределителя. Эта операция отличается тем от первой, что для запасание энергии во внешнем управляющем блоке, которая затем рекуперируется в ТНВД, осуществляется с помощью управляемого гидрораспределителя самой простой конструкции. Это позволяет использовать во внешней цепи управления и соленоиды управления и пьезоприводы с одной при этом существенной разницей.

При внешнем расположении соленоидов управления и пьезоприводов появляется уникальная возможность оптимизировать их быстродействие, не стесняя себя при этом слишком жестко и в ущерб быстродействию габаритами приводов.

3. Она гарантирует независимое управление любым числом отверстий разного уровня по времени (широтно-импульсная модуляция по времени управления) в случае отсутствия временного пересечения впрыскиваний через отверстия разных уровней и без гидроизоляции этих отверстий.

Принцип независимости управления различными уровнями отверстий является третьим основополагающим принципом для осуществления новой концепции подачи топлива. Третий принцип нереализуем без реализации первых двух принципов управления. Это означает, что впрыск через отдельные уровни отверстий может быть реализован абсолютно независимо друг от друга. При максимальной нагрузке дизеля могут работать несколько уровней отверстий, а в случае ограничения мощности дизеля – один из них. Если учесть, что при передвижении по городу использование полной мощности дизеля нецелесообразно, то реализация третьего принципа более чем актуальна.

4. Концепция предполагает независимое управление любым технически реализуемым числом отверстий разного уровня по времени и давлению от отдельных топливных аккумуляторов высокого давления при условии наличия временного пересечения впрыскиваний через отверстия разных уровней и гидроизоляции отверстий разных уровней.

В этом случае принцип независимости управления различными уровнями отверстий значительно расширяет возможности подачи топлива и делает их максимально разнообразными на существующем техническом уровне развития систем подачи топлива. Например, в зависимости от различных внешних условий и при мониторинге сжигания топлива, можно начинать впрыск топлива через любой из уровней в любое время в пределах цикла подачи топлива через два, три, четыре уровней отверстий или одновременно через все уровни. Аналогично можно изменять давление подачи топлива через любой уровень подачи топлива и совершенно независимо.

5. Новая концепция реализует гидроизоляцию отверстий различного уровня.

Принцип гидроизоляции отверстий различных уровней является четвертым основополагающим принципом управлением подачи топлива, хотя по значимости его можно поставить на первое место, наряду с принципом рекуперации. По значимости, но уже для автомобильной промышленности его можно сравнить с иглой Зингера для швейной промышленности. В этой игле игольное ушко перенесли из вершины в основание иглы, что позволило с применением челнока автоматизировать швейное производство. В данном случае гидроизоляция отверстий различных уровней позволяет резко расширить возможности управления с точки зрения экология дизелей, с точки зрения повышения максимального к.п.д. дизелей (форсунки с несколькими уровнями отверстий), а также с точки зрения придания дизелям новых качеств: превращения дизеля в источник управляемого момента и реализации принципа внешнего энергетического дополнения, когда требуемая для управления рабочими органами дополнительная мощность может кратковременно вырабатываться дизелем.

Предлагаемые принципы, а также ряд других принципов новой концепции резко расширяют возможности управления впрыскиванием топлива и, следовательно, возможности мониторинга его сжигания, оптимизации подачи и реализацию оптимального алгоритма его подачи автоматически или вручную. Считаем, что уже в ближайшем будущем предлагаемая концепция станет господствующей.






Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   25   26   27   28   29   30   31   32   ...   57


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница