автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Контроль и экспертиза технического состояния тракторных дизелей в условиях эксплуатации

На правах рукописи

- О

САВЧЕНКО ОЛЕГ ФЕДОРОВИЧ ¿£11

КОНТРОЛЬ И ЭКСПЕРТИЗА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальность 05.20.03 - Эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск 1997

Работа выполнена в Сибирском физико - техническом институте аграрных проблем Сибирского отделения РАСХН ( СибФТИ СО РАСХН) в лаборатории исследований физических процессов в машинах и механизмах

Научный руководитель - доктор технических наук,

старший научный сотрудник Добролюбов И.П.

Научный консультант - доктор технических наук,

Альт В.В.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор,

Воронин Д.М.;

кандвдат технических наук, старший научный сотрудник Капканец В.Ф.

Ведущее предприятие - Сибирский научно-исследовательский

институт механизации и электрификации сельского хозяйства (СибИМЭ)

Защита диссертации состоится " " Х997 г. на

заседании диссертационного совета KI20.32.0I при Новосибирском Государственном аграрном университете по адресу:

630039, г. Новосибирск, ул. Добролюбова, 160

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета (НГАУ).

Автореферат разослан " ^ ^» ^^¿tfQ/^i^Ctj 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Р.И. Хусаинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ , ; •

Актуальность темы. В сельскохозяйственном производстве растениеводство является самой энергоёмкой отраслью и- использует около 80 % топливно-энергетических ресурсов.В то же время из-за нарушения регулировок и неисправностей тракторных двигателей средняя мощность занижена на 10-20 %, производительность - на 12-30 %, а расход топлива завышен на 10-25 %. Повышение эффективности использования тракторов связано с поддержанием важнейших показателей работоспособности двигателя. Одним из путей является создание средств контроля и экспертизы двигателей на основе регистрации и анализа рабочих процессов на установившихся и переходных режимах.

Существующие технические средства не обеспечивают комплексный анализ рабочих процессов с высокой точностью и оперативное определение классов технического состояния дизеля, а также требуют привлечения знаний эксперта. Это приводит к большим затратам и к снижению производительности экспертизы. Поэтому углублённое исследование рабочих процессов с целью обоснования параметров технических средств контроля и экспертизы состояния двигателей, использующих измерительную информацию и знания экспертов является актуальным.

Цель работы - повышение эффективности использования машинно-тракторного парка в сельском хозяйстве на основе достоверного и своевременного контроля и экспертизы технического состояния дизелей, достигаемых за сч8т извлечения и накопления знаний в этой области в экспертной системе с привлечением измерительной информации.

Объект исследования - процессы автоматизированного контроля и экспертизы технического состояния тракторных дизелей на основе анализа индикаторных диаграмм и других информационных потоков.

Научная новизна заключается в совокупности научных положений, реализованных при разработке способа контроля и классификации технического состояния тракторных дизелей и применении измерительной экспертной системы для его осуществления. Установлена связь структурных параметров, характеризующих классы состояния дизелей в эксплуатации, с показателями индикаторной диаграммы; разработаны алгоритмы регистрации и анализа индикаторной диаграммы. Получены модели классов состояния и разработан алгоритм классификации. Исследовано влияние факторов на точность и достоверность регистрации и анализа индикаторной диаграммы и классификации состояния дизелей. Разработаны методики расчета метрологических характеристик и выполнения измерений, а также логическая схема технологической процедуры экспертизы состояния дизелей.

Практическая ценность. В результате исследований предложен способ определения технического состояния тракторных дизелей и алгоритмы обработки индикаторных диаграмм на основе цифровых методов преобразования и анализа рабочих процессов. Обоснованы характеристики каналов извлечения диагностической информации и структуры технических и программных средств измерительной экспертной системы. Новизна решений подтверждена тремя авторскими свидетельствами СССР и патентом РФ. Соответствие технических решений и методических разработок мировому уровню подтверждено заключением головных организаций по измерениям.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований использованы при проведении ОКР по созданию комплексов индицирова-ния дизелей "КАРП" и "КПД", измерительно-вычислительного комплекса "ЦИКЛ", аттестованного Госстандартом и выпускаемого в СибФТИ (СОПКТБ) СО РАСХН, а также информационной измерительной системы " РИТМ", аттестованной ведомственной службой Госстандарта. Экспертная система "ЭПОС" рекомендована к внедрению НТС Минсельхозпрода РФ, НТС департамента с.-х. Новосибирской области и управлением с.-х. Искитимского района и внедрена в Федеральном информационно - консультационном центре Минсельхозпрода РФ.

Апробация работы. Материалы исследований в период с 1980 по 1996 гг. докладывались на 4-х международных симпозиумах и конференциях, на 8-ми конференциях Государственного и регионального уровня, на научно-техническом совете Минсельхозпрода России, а также на институтских научных конференциях.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 22 печатных работах, включая 3 авторских свидетельства на изобретения и положительное решение на ввдачу патента РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы (219 источников), приложения на БЗ страницах и содержит 206 страниц, включая 47 рисунков и 16 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности темы диссертации, eö научную новизну и основные положения работы.

В первой главе дан анализ применения методов, способов и технических средств снятия индикаторной диаграммы (ИД). Выявлены недостатки существующих методов и технических средств регистрации и обработки ИД, разработанных Н.Р. Брилингом, B.C. Стечкиным, И.И Вибе, М.А. Мапштским, A.A. КиселЭвым, И.Я. Райковым, А.Н. Пойдой,

В.М. Славуцким и др. Проанализированы методы и средства диагностирования, созданию которых посвящены работы Н.С. адановского, В.М. Михлина, В.М. Лившица, В.А. Змановского, А.Л. Новоселова, В.М. На-тарзана, Д.М. Воронина, И.П. Добролюбова и др.

Показано, что параметры ИД (максимальное давление Р2, максимальная скорость нарастания давления (с1Р/с1<р)ша;£, среднее индикаторное давление Р.^ и др.) наиболее полно отражают изменение эксплуатационных характеристик и их показатели (эффективной мощности, угла опережения впрыска топлива, расхода топлива и др). Существующие способы и устройства регистрации ИД обладают следующими недостатками: отсутствует возможность регистрации этих диаграмм на переходных режимах с требуемой точностью (с погрешностью измерения не более 0,5 %, с регистрацией диаграммы синхронно с углом поворота коленчатого вала (ПКВ) и минимальным шагом дискретизации по углу ПКВ 0,10,2 рассчитывается ограниченное число показателей, требуется эксперт для квалифицированного анализа полученных данных. Это не позволяет эффективно использовать параметры ИД для разработки и совершенствования методов и средств контроля и экспертизы технического состояния двигателей в условиях эксплуатации.

Анализ показал, что одним из перспективных направлений повышения эффективности определения технического состояния дизелей является применение измерительных экспертных систем (ИЭС), сочетающих в себе точные оперативные методы извлечения данных и классические методы их обработки. Структура этих систем содержит информационную измерительную систему (ИИС), где реализуются цифровые м'етоды регистрации и анализа ИД. Это позволяет эффективно формировать базу данных путем автоматизированного измерения рабочих процессов и обеспечить автоматизированную классификацию технического состояния дизелей в ИЭС. Создаётся также база знаний, содержащая знания, накопленные наукой и практикой по определению состояния дизеля.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) систематизировать структурные параметры состояния дизелей для применения их в ИЭС и установить закономерности, связывающие эти параметры с показателями ИД;

2) разработать способы и алгоритмы извлечения информации о рабочих процессах в цилиндре двигателя, а также алгоритмы классификации состояния дизелей;

3) провести экспериментальные исследования по проверке теоретических предпосылок о возможности контроля и экспертизы состояния

ДВС с помощью ИЭС;

4) обосновать исходные требования на разработку ИЭС и оценить технико-экономическую эффективность е§ применения;

5) разработать логическую схему технологической цепочки проведения экспертизы состояния дизелей и практические рекомендации производству по применению ИЭС.

Во второй главе изложены теоретические предпосылки создания методов и средств контроля и экспертизы состояния ДВС. С учбтом технико-экономического критерия определён перечень структурных параметров, характеризующих состояние ДВС в целом и его основных систем, по которым может быть проведена экспертиза с помощью ИЭС дизеля- Уточнена функциональная связь показателей ИД со структурными параметрами дизеля. При этом силовая функция дизеля, порождаемая рабочим процессом в цилиндре, рассматривается как результат суммирования компрессионной и термодинамической составляющих.Эти составляющие определяются соответственно давлением сжатия Рс и средним

индикаторным давлением Р^- При исследованиях получены зависимости, связывающие составляющие давления в цилиндре (компрессионную Р?., (ф), газовую Р^ (<р) и термодинамическую , которая равна их

сумме) с сигналом неравномерности вращения:

А3* V *Р

(ф) = А+Р?, = -5- + ) = -— 6«(ф). (I)

11 11 11 1СгХ) г2(ф) 11 11 Г2«р) 11

где: 3А - приведенный к коленчатому валу момент инерции двигателя; е*-,(Ф), е^Сф), (ф) , - соответственно составляющие углового ускорения коленчатого вала: компрессионная, газовая и термодинамическая, вызванные работой одного цилиндра; г - радиус кривошипа; Б-диаметр поршня; Гг(ф) = [зцЦф + р)]/созр «• з1пф + 0,5Л^1п2ф; Р и атсз1п зхпф). Применяя зависимость (I), получаем косвенную ИД, по которой аналогично тому, как это делается при непосредственном индицировании, можно определить частные числовые показатели Р*, (<1Р1/<1ф)*ах и др. Проанализирована модель (Н.Х.Дьяченко) процесса тепловыделения в камере сгорания, отражающая зависимость Р2 и (с1Р/с1ф)шах от скорости тепловыделения сОЦ/Оф. Вблизи ВМТ она описывается выражениями - для первой фазы сгорания при фс< ф < фа_: «« V. др

[ — 1

Аф №-1)0у С3ф -"шах * (2)

для второй фазы сгорания при ф < ф2 :

(HL V 2K-P .ф

1 с z ^z

—R- • (3)

dcp (k- 1 )Qy В где к - показатель адиабаты; Vc- действующий объем; Q^- цикловая теплоЭмкость рабочего тела; В- постоянный коэффициент, зависящий от степени сжатия и отношения радиуса кривошипа к длине шатуна.

Выяснено, что математическое описание зависимостей, адекватно отражаадих количественные связи между параметрами состояния и показателями ИД невозможно без значительных упрощений или достаточно грубых допущений. Это свидетельствует о необходимости использования вычислительных методов, реализуемых с помощью микропроцессорной техники и ЭВМ, а также проведения активного многофакторного эксперимента.

Разработан алгоритм регистрации ИД с использованием квантованного по уровню и дискретизированного по углу ПКВ рабочего процесса с применением методов цифровой обработки. Исследовано поведение ИД во временной, частотной и фазовой областях. Показано влияние параметров ИД, точности их измерения и шага дискретизации на количество уровней квантования.

Обоснована структура информационно - измерительного канала регистрации индикаторной диаграммы и еЭ показателей, обеспечивающая снижение динамической погрешности при уменьшении суммарных затрат на проведение испытаний.

Рассмотрен технологический процесс классификации состояния ДВС в виде описания структуры взаимосвязей между рабочими процессами и их показателями. Исследованы алгоритмы автоматической классификации инструментальной экспертной системы (ЭС) "ЭКСНА" (разработки института математики СО РАН) - таксономии: с выделением таксонов сферической формы - POREL, с проверкой их на независимость - SKAT, с укрупнением таксонов - JOINT', с отбором объектов ( обучением) -SIM и SEZEKT; со сравнением образцового объекта с остальными -DIFER . Показана необходимость формирования совокупности показателей технического состояния (модели), характеризующей класс состояния. Принадлежность испытуемого объекта к конкретному классу определялась по критерию "центра тяжести", "ближнего и дальнего соседа", а также взвешенного евклидова расстояния.

Исследованы факторы, оказывающие наибольшее влияние на точность и достоверность регистрации и анализа ИД: дискретность извле-

чения диагностической информации (по ходу поршня и уровню), ширина информативного участка по частоте и углу ПКВ.коленчатого вала, ''установлено, что применение четырёхступенчатого разбиения по ходу поршня позволяет уменьшить в два_раза количество отсчетов без увеличения погрешности вычисления Р^, а смещение отсчёта ВМТ на'.1°

угла ПКВ может дать погрешность вычисления Р^ до 8 %. Рассмотрены факторы, вызванные особенностями установки пьезодатчиков давления в цилиндре ДВС: объём соединительного канала и отношение его диаметра к длине; средняя и динамическая (циклическая) температуры рабочей среды; деформация корпуса от затяжки; вибрация корпуса ДВС. Показано, что если не учитывается влияние указанных факторов, то точность и достоверность остается низкой.

Разработана логическая схема технологической цепочки проведения экспертизы состояния ДВС , учитывающая накопленный опыт в этой области с учётом новых методов поиска дефектов,построенная по иерархическому принципу и содержащая блоки общей и предварительной экспертизы; углублённой экспертизы состояния ДВС, с привлечением диагностической измерительной, а также субъективной информации.

Рассмотрение ИЭС может быть полным только при наличии функционального, информационного и морфологического описаний (рис. 1-3).

1

Процесс

фувкияовврова

ши ЭСД

V I

А

о

Рис.1. Морфологическое описание экспертной системы дизеля 1-цель создания экспертной системы дизеля; 2-ресурсы (ограничения); 3-алгоритм функционирования; 4-интерпретатор; 5-объект экспертизы (дизель); 6-база данных; 7-база знаний; 8- идентификатор; 9-среда

8

в

Рис.2. Структурная схема измерительной экспертной системы дизеля 11-1п-датчики давлений; 21-2п-усшштели с коррекцией нулевой линии; 3-устройство выборки и хранения; 4-аналоговый коммутатор; .5-аналого-цифровой преобразователь; 6-измерительно-вычислительное устройство; 7-интерфейсное устройство; 8-датчик угловых меток с отметчиком оборота; 9-формирователь сигналов; Ю-измеритель временных интервалов; П-устройство управления; 12-процессор; .13-клавиатура; 14-видеомонитор; 15-ОЗУ; 16-накопитель на гибком магнитном диске; 17-винчестер.

Измерительная

ЙГс. 3."Структура программных средств экспертной системы 1-обработка; 2-регистрация; 3-формирование плана измерений; 4-формирование моделей данных классов состояния; 5-задание на ввод измерительной информации; 6-принятие решений, выдача экспертных заключений; 7-информационная база, в той числе 7.1-база данных; 7.2-база знаний; 8-режим работы; 9-реяим обучения; 10-диалог

Алгоритм функционирования ИЭС дизеля можно представить как циклический процесс последовательного обращения к идентификатору и интерпретатору. Эффективность этапа идентификации оцределяется близостью Еи = ) - уы(t)] операторов преобразования: действительного У = Р(Х) и модели Ум = Гм(Х,-и), а этапа интерпретации

(принятия решения) -близостью Ер= f2[-u(t) - uz(t)], принятого экспертного заключения к оптимальному: эи = Еи min* Эр = Ер * min" Очевидно, можно принять показатели {Оф} = {Еи,Ер}.

Информационное описание ИЭС дизеля (показатели {Од}), характеризует организацию системы, т. е. е8 способность принимать, обрабатывать, хранить, передавать и отражать данные и знания. Обобщбнные показатели качества в этом случае будут следующие: е - энтропия; J0 - количество информации; ии - быстродействие (скорость переработки информации); С0 - пропускная способность; помехоустойчивость (отношение сигнал/помеха Од); точность (погрешность би измерения) и достоверность: te, Jc.dsi»Cc, Од, би,Рп)_

Исходя из предложенного функционального, информационного и морфологического описаний обоснована структура построения ИЭС дизеля. Показано,что она должна иметь базу данных для хранения текущей информации и констант, базу знаний - для хранения правил определения класса состояния оцениваемого дизеля. Обосновано црименение ИИС на основе ИВК и ПЭВМ для извлечения диагностической измерительной информации: при снятии ИД, неравномерности вращения коленчатого вала и других рабочих процессах.

В третьей главе описана методика экспериментальных исследований. Были поставлены следующие задачи:

1) подтвердить вывода теоретических исследований и найти закономерности, связывающие структурные параметры с диагностическими показателями ИД двигателя;

2) получить исходные данные для фэрмирования моделей классов состояния и определить алгоритмы выделения классов состояния;

3) путём проведения активного эксперимента определить влияние различных факторов на точность и достоверность регистрации ВД;

4) экспериментально проверить функционирование ИЭС дизеля.

В соответствии с поставленными задачами была создана экспериментальная установка, включающая динамометрический стенд DS-932/4N, измерительно-вычислительный комплекс ИВК "ЦИКЛ" СибФТИ СО РАСХН с комплектом датчиков, измерительных усилителей, вспомогательных устройств; образцовое оборудование для градуировки измерительных кана-

лов; ПЭВМ типа 1ВМ РС 386 с пакетом прикладных программ.

У двигателей А-41 и Д-144 были доработаны серийные головки для создания индикаторных каналов и разработан охлаждаемый адаптер для установки пьезодатчика Т-6000 в эти каналы. Статическая градуировка проводилась с помощью грузопоршневого манометра МП-600 класса 0,02. Динамическая характеристика оценивалась на образцовой установке переменных давлений второго разряда типа ГПЭ-1 по методике ВНИИМСО. На основе фотоэлектрического преобразователя ВЕ-178 сконструирован датчик угла ПКВ, обеспечивающий снижение влияния вибраций двигателя на преобразователь. Для градуировки углового положения использовалась образцовая оптическая делительная головка 0ДГ-5Э с погрешностью задания углового положения I .

Методикой предусмотрено выявление зависимостей, связывающих показатели ИД со структурными параметрами состояния, при помощи теории планирования экспериментов. Значимыми факторами были определены следующие: угол подачи топлива, расход топлива и частота вращения во всем диапазоне их эксплуатационных (нагрузочных) режимов с варьированием факторов на 3-х уровнях. Опыты проводились на установившихся и переходных режимах работы двигателя.

Модели классов состояний формировались в виде таблицы "объект-свойство" для различных состояний: "нормального" - модели-эталоны, "допустимого", "предельного" и др. - модели-образцы. В качестве "свойств" приняты показатели ИД - Р^, Р2 и (®/<1(Р)шаз:. а "объектов" - режимы работы двигателя.

Оценивалось влияние установки датчиков на точность и достоверность извлечения диагностической информации.

В четвбртой главе приведены результаты экспериментальных исследований и дан их анализ. При исследованиях обеспечивался минимальный шаг дискретизации по углу ПКВ, равный 0.18°, а систематическая погрешность измерения не превышала 0,5 %. ИД в режиме статического нагружения приведены на рис. 4, а на рис. 5 - в режиме динамического нагружения.

Определена закономерность изменения параметров ИД от варьирования факторов, которая описывается регрессионным уравнением второй степени (рис.6,7). Параметры ИД Р2 и (йР/с1ф)тах эффективно отражают изменение технического состояния дизеля, в частности, Рг изменяется на ± 15%, а (оРЛкр)^ на ± 25% при изменения угла опережения впрыска топлива на ± 5 % и подачи топлива на + 10 Ж. Это подтверждает возможность использования параметров ИД для выделения

Рис.4. Диаграммы давлений при статическом нагружении двигателя при п = 1600 об/мин и N=0,25 Ином

Рис.5. Диаграммы давлений при динамическом нагружении двигателя

Рис.6. Зависимость максимального давления (а) и максимальной

Рис.7. Зависимость максимального давления (а) и максимальной скорости нарастания давления (б) от подачи топлива

класса состояния дизеля. Для этого кз параметров ИД с определением значимости и граничных значений формируются модели классов состояния двигателя. По количественным значениям показателей ИД при снятии статических и динамических скоростных и нагрузочных характеристик дизеля сформированы модель-эталон для нормального состояния двигателя и модели-образцы для каждого класса состояния.

Экспериментальные исследования показали, что содержащиеся в инструментальной ЭС "ЭКСНА" алгоритмы автоматической классификации не могут быть непосредственно использованы для экспертизы состояния двигателя ввиду того, что нормативно-технической документацией установлены жЭсткие требования на допустимые и предельные значения параметров. Регламентировано, что дизель должен быть отнесён к другому классу при выходе за границу класса хотя бы одного признака. Поэтому был разработан совместно с институтом математики СО РАН усовершенствованный алгоритм классификации, учитывающий специфику отнесения ДВС к определенному классу состояний. При этом учитывается вес (значимость) каждого признака и его граничные значения.

Исследования по оценке влияния различных факторов на точность и достоверность извлечения диагностической информации показали несущественность влияния изменения средней температуры рабочей среды пьезодатчика давления в цилиндре на параметры ИД, а также изменения частоты вращения коленчатого вала дизеля на переходных режимах на точность определения угла ПКВ. Установлено, что на точность измерения ИД оказывает влияние много факторов, которые в совокупности дают большую погрешность измерений, случайную составляющую которых можно описать нормальным законом распределения вероятностей. Поэтому была разработана методика градуировки измерительных каналов и методика выполнения измерений с расчетом всех погрешностей.

Экспериментально проверены технологические карты логической схемы экспертизы технического состояния дизеля. Установлена работоспособность блоков углублённой экспертизы с определением класса состояния по показателям ИД; блоков предварительной и общей экспертизы с определением ввда и операций технического обслуживания, перечня возможных неисправностей при субъективном оценивании внешних проявлений состояния дизеля. Проведены испытания ИЭС контроля технического состояния дизелей.

В пятой главе приведено краткое описание разработанных в результате исследований способов, средств и прикладных программ обработки измерительной информации и качественной экспертной информации для контроля и экспертизы технического состояния тракторных дизе-

лей, которые обладают критерием "новизны": они защищены 3-мя авторскими свидетельствами и одним положительным решением по заявке на патент РФ.

Созданные по результатам исследований ИЭС "ЭПОС", ИВК "ЦИКЛ", комплексы "КАРП" и "КИД", ИИС "РИТМ", МВИ ИВК "ЦИКЛ" прошли апробацию на различных уровнях и внедрены в производство. Расчётный годовой экономический эффект при внедрении ИЭС составил 130 тыс. руб. (в ценах 1989 года). Разработаны практические рекомендации производству по применению ИЭС дизеля, входящие в состав документации. В производство внедрены 18 комплексов ИВК "ЦИКЛ", 5 комплексов "КАРП" и "КИД", ИИС "РИТМ", 2 опытных образца экспертной системы "ЭПОС" и методика выполнения измерений. Эти разработки соответствует1 мировому уровню, что позволило сократить экспортные поставки ня сумму 1500 - 2500 тыс. долларов США.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1.Низкая надежность отечественной техники, отсутствие эффективных методов и технических средств контроля е§. работоспособности, учитывающих весь объём знаний, накопленных практикой эксплуатации МТП, не позволяет значительно повысить эффективность использования техники. Поэтому весьма актуальным является создание ИЭС.

2. В результате проведённых теоретических и экспериментальных исследований по моделированию термодинамических процессов двигателя и многомерных информационных потоков, отображающих рабочие процессы ДВС, установлено,что для успешного решения задач контроля технического состояния ДВС и вынесения экспертного заключения необходимо провести измерение и обработку множества физических величин и их параметров с высокой точностью. Поэтому признано целесообразным строить ИЭС дизеля на базе многоканальной ИИС, содержащей ИВК. В результате проведённого анализа обоснована номенклатура койтроли-руемых структурных параметров и обобщённых показателей, характеризующих техническое состояние ДВС и которые могли бы быть включены в разрабатываемую ИЭС дизеля. Показано, что для измерения выбранных показателей целесообразно применить ИИС "РИТМ", которая базируется на ИВК "ЦИКЛ" и предназначена для снятия ИД.

3.Выявлены особенности и обоснованы принципы построения ИЭС дизеля. Показано,что она должна иметь базу данных для хранения текущей информации и констант, базу знаний - для хранения правил (продукций) идентификации контролируемого объекта с моделью и принятия решения об отнесении его к одному из классов состояния. При этом может быть использована информация, полученная органолептичес-

кими методами, измерительная информация, полученная от отдельных приборов, а также показатели информационных штоков, обработанные в ШС. Обоснована структура каналов извлечения информации с помощью ИИС и исследованы метрологические характеристики измерительных каналов. Это позволило разработать и провести исследование методики выполнения измерений бнстропеременных рабочих процессов двигателя.

4.Обоснованы алгоритмы классификации технического состояния ДВС. Установлено, что содержащиеся в инструментальной ЭС "ЭКСНА" алгоритмы автоматической классификации (таксономии) не могут быть непосредственно использованы для экспертизы состояния двигателя ввиду того, что для двигателя установлены жёсткие требования на допустимые и предельные значения параметров. Проведена доработка этих алгоритмов по адаптации их к ДВС. Исследовано программное обеспечение инструментальной ЭС "ЭКСНА". Показано, что оно не может быть непосредственно использовано в ИЭС дизеля. Проведена доработка этих программ по вопросам представления знаний, взаимодействия с пользователем, классификации состояний и вынесения экспертной оценки. Сформированы программы блока анализа данных и знаний по техническому обслуживанию.

5. Разработаны методики проведения экспериментальных исследований по определению коэффициентов математической модели рабочих процессов ДВС, по метрологическому обеспечению, по наполнению баз данных и знаний с применением методов планирования активных экспериментов, оригинальных испытательных и метрологических стендов. В результате проведения экспериментальных исследований выявлены факторы, значимо влияющие на коэффициенты уравнений регрессии показателей ИД (скоростной и нагрузочный режимы); определены составляющие методической и аппаратурной погрешностей измерительных каналов; подтверждены теоретические предпосылки о связи структурных параметров технического состояния с обобщёнными косвенными показателями при работе двигателя на переходных и установившихся режимах; экспериментально проверены разработанные алгоритмы классификации технического состояния двигателя.

6. По результатам исследований создано функциональное, морфологическое и информационное описание ИЭС дизеля, изложенное в виде исходных требований, разработан, изготовлен и испытан прототип (макет) ИЭС дизеля на базе ИИС "РИТМ", ПЭВМ IBM PC - 386.

7.Разработана логическая схема технологической цепочки проведения экспертизы, учитывающая накопленный опыт в этой области с учетом прогрессивных методов поиска дефектов, построенная по иерар-

хическому принципу и содержащая блоки общей, предварительной и углублённой экспертизы состояния ДВС.

8. Расчёт экономической эффективности использования ИЭС дизеля показал, что годовой экономический эффект достигается за сч8т снижения затрат времени на проведение испытаний и обработку материалов в 7,5 раз, времени моторных испытаний в 1,6 раза, снижения трудозатрат ввиду возможности использования специалистов более низкой квалификации, повышения производительности техники и увеличения е§ ресурса за сч§т проведения контроля и своевременного обслуживания ДВО. Кроме того достигается и социальный эффект за сч5т снижения напряжённости труда и улучшения условий работы.

Обобщение результатов исследования показало, что создано математическое, информационное и техническое обеспечение ИЭС для контроля и экспертизы технического состояния тракторных дизелей. Это позволяет определить пути совершенствования существующей службы обеспечения работоспособности техники.

Основное содержание работы опубликовано в следующих работах.

1. Альт В.В..Савченко О.Ф. Регистрация и обработка параметров рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания//Актуальные вопросы механизации и электрификации сельскохозяйственного производства: Научн.- техн.бшл./ ВАСХНИЛ, Сиб.отд-ние СибИМЭ -Новосибирск, 1979, вып.7-С.30-31.

2. Альт В.В..Пономарёв В.А..Савченко О.Ф. и др.Система регистрации и обработки параметров рабочего процесса при испытаниях двигателей внутреннего сгорания//Перспективы развития комбинированных ДВС и двигателей новых схем и топлив: Тез. докл.Всесоюз.науч.-техн.конф.- Москва,1980.- С.107.

3. Савченко О.Ф., Альт В.В., Гареев И.С. Измерительно - вычис лительный комплекс на базе микро-ЭВМ для исследования быстропеременных процессов при испытаниях двигателей внутреннего сгорания// Микропроцессорные системы автоматизации технологических процессов: Тез.докл. Всесоюз. науч.-техн. конф.-Новосибирск, 1987.- С.280-281.

4. Савченко О.Ф..Гареев И.С.,Альт В.В.Состояние,особенности построения и перспективы развития технических средств для анализа быстропеременных процессов при исследованиях ДВС//Технические средства автоматизации научного эксперимента:Сб.научн.тр./ВАСХНИЛ.-Сиб.отд-ние.-СОПКТБ.-Новосибирск, 1988,-С.25-38.

5. Савченко О.Ф. Программное обеспечение измерительно-вычислительного комплекса для анализа быстропеременных процессов ДВС//Технические средства автоматизации научного эксперимента: Сб.

научн.тр. /ВАСХШЛ.-Сиб. отд-ние. -СОПКТБ. -Новосибирск, 1988, -С. 38-46.

6. Савченко О.Ф.,Бахаев В.В..Колпакова Л.А..Цуканов С.В.Метро логическое обеспечение измерительных каналов ИВК для автоматизации научно-исследовательских испытаний ДВС//Автоматизация исследований и диагностшси машин:Сб.научн.тр./ВАСХНИЛ.-Сиб.отд-ние.-ФТИ.-Новосибирск, 1989.- С.28-38.

7. Савченко О.Ф. .Минеев В.В. Измерительные преобразователи сигналов датчиков быстропеременных процессов двигателей внутреннего сгорания// Метода и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления: Тез. докл. Всесош.науч.-техн. конф. Пенза,1989.- С.156-158.

8. Савченко О.Ф. Автоматизированная обработка измерительной информации с применением микро-ЭВМ при научных исследованиях двигателей внутреннего сгорания//Микропроцессорные системы автоматики: Тез.докл.2-ой Всесоюз.науч.-техн.конф.-Новосибирск,1990.-С.238-239.

9. Минеев В.В..Савченко О.Ф.Повышение точности определения метрологических характеристик пьезодатчиков давления для ДВС// Микроэлектронике датчики в машиностроении:Тез.докл.Всесоюз.науч.-техн.конф. -Ульяновск,1990.-С.149.

10. Савченко О.Ф..Голенко В.А.Обоснование .выбора структуры иинтерфейса ИВК для исследований ДВС//Методы и средства научного обеспечения сельскохозяйственной науки: Сб.научн.тр./РАСХН. - Сиб. отд-ние. - ФТИ--Новосибирск,1991,-С.22-34.

11. Савченко О.Ф..Добролюбов И.П.,Альт В.В. Особенности и принципы построения экспертной системы оценки состояния ДВС//Совр. методы, средства изм. и автом- для исследований физ. процессов в с.-х./ РАСХН.-Сиб. отд-ние. -СибФТИ. -Новосибирск,1993,-С.59-73.

12. Савченко О.Ф.Обоснование технических и программных средств экспертной системы оценки состояния ДВС//Совр. методы, средства изм. и автом. для исследований физ. процессов в с.-х./ РАСХН. -Сиб.отд-ние. -СибФТИ. - Новосибирск, 1993,- С.51-59.

13. Добролюбов И.П., Савченко О.Ф., Альт В.В. Экспертная система дизеля с применением статистических измерений и моделирование рабочих процессов //Идентификация измерительных характеристик и имитация случайных сигналов. Тез. докл. междунар. науч.- техн. конф.- Новосибирск, 1994. - С. 145-147.

14. Добролюбов И.П., Савченко О.Ф. Использование сигналов неравномерности вращения коленчатого вала для оценки индикаторных диаграмм цилиндров двигателей внутреннего сгорания//Сибирский вестник сельскохозяйственной науки.- 1995.- #3-4.- С.104-109.

15. Альт B.B. Добролюбов И.П. Савченко О.Ф. Интеллектуальная измерительная экспертная система для определения работоспособности двигателя//Анализ современных аграрных проблем: Тез. докл. науч. конф. учбннх НГАУ и Гумбольдтского универ-та, Новосибирск, 1995.-С.98-99.

16. Dobrolubov I.P.,Savchenko О.Р., Alt 7.7. Diesel eng Ine test expert aystem // Abstrakts ol the reports. Internatlonl зушро-з1ш on problema of modular Information Computer ayatems and networks ICSNEI-95. - 1995. - Moakow, 1995.-p.I6.

17. Добролюбов И.П., Савченко О.Ф., Альт B.B. Систематизация структурных параметров, характеризущих техническое состояние ДВС, для их представления в базу знаний экспертной системы// Методы и технические средства исследований физических процессов в с.-х.: Сб.научн. тр./РАСХН.Сиб.отд-ниэ СибФТИ.-Новосибирск,1996 .-С.53-71.

18. Добролюбов И.П., Савченко О.Ф. Структура технологической процедуры определения технологического состояния ДВС, для её представления в базу знаний экспертной системы // Метода и технические средства исследований физических процессов в с.-х.: Сб. научн.тр./ РАСХН. Сиб.отд-ние СибФТИ.- Новосибирск, 1996.-С .37-52.

19.А.С. 951090 СССР, МКИ G Ol L 23/08. Устройство для измере-шя скорости нарастания давления в цилиндре поршневого двигателя/ З.А.Пономарев,В.В.Альт,О.Ф.Савченко и др./Опубл. в БИ Ш) -1982.

20.А.С. 954839 СССР, МКИ С Ol М 15/00. Система для регистрации 1 обработки индикаторных диаграмм/ О.Ф.Савченко, В.В.Альт и др./ >публ.в БИ № 30, 1982.

21. А.С.1778584 СССР, МКИ С OIL 23/10. Устройство для измере-шя давления поршневого двигателя внутреннего сгорания/Минеев В.В., 'ареев И.С., Савченко О.Ф./ Опубл. в БИ_* 44.- 1992.

22. Заявка на патент РФ №94-037900/06(035461 ),МКИ GOIM 15/00.-5пособ определения технического состояния двигателей внутреннего торания и экспертная система для его осуществления / Добролюбов 1.П., Савченко О.Ф., Альт В.В./ (Приоритет, справка от 22.04.94, юлож. решение от 15.01.96).

Подписано к печати 26.03.97. Формат 60x84/16. Объем 1,0 п.л. Заказ N435. Тираж 100 экз.

Редакционно-полиграфическое объединение СО РАСХН. 633128, Новосибирская область, п. Краснообск