автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Проектирование системы профилактики топливной аппаратуры газодизельных автомобилей

Ыл

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖИЬ!Й ИНСТИТУТ

На правах рукописи

КОЧЕРЕККО Михаил Анатольевич

■ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТ1МЫ ПРОЙ-ШАКТИКИ ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРУ ГАЗСДКЗЕЛЪШХ АВТОМОБИЛЕЙ

05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ диссертации ка-соискание ученой степени -кандидата технических наук

МОСКВА 1991

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени автокобильно-дорокном институте на кафедре "Эксплуатация автомобильного транспорта".

Научный руководитель - кандидат технических наук,

дсцент ФРОЛОВ Ю.й.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор ШОНЬКШ Ф.Н.,

- кандидат технических наук 2Р0Х0В В.И.

Ведутцач организация - МОСОБЛАВТОТРАНС

Защита состоится СЦбСхГрЛ- 1991 года в $ часов на заседании специализированного совета К 053.30.09 ВАК СССР при Московском ордена Трудового Красного Знамени автомобильно-дорожном институте по адресу: 125329, ГСП-47, Москва А-319, Ленинградский проспект, 64, ¡ААДИ, ауд.42.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 1991 года.

Телефон для справок 155-03-28

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук,

доцент ВЛАСОВ В.М.

1_ J

РОССИЙСКАЯ "/ДАРСТВЕННА. __УПЛИОТЕКЛ_

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Однем из радикальных средств решения существующих взаимосвязанных энергетических и экологических проблем на автомобильном транспорте является широкое применение относительно дешевых и полноценных заменителей жидких топлиз -счгияекных и сжатых углеводородных газов.

В рамках программы газификации автомобильного транспорта в нашей стране в 1986 году начат выпуск газодизачькых аьтомобилей /ГДА/ семейства КамАЗ с двигателями, работающими как по чисто дизельному циклу, так и по газодизельному, то есть с использованием в качестве топлива природного газа, воспламеняемого запальной дозой дизельного топлива.

Осваивается производство газодизачькых автомобилей .МАЗ, КрАЗ, БелАЗ и других. Пополнение парка ГДА происходит также за. счет переоборудования уже эксплуатирующихся автомобилей с дизельными двигателями. Однако само по себе увеличение парка ГДА еще не приносит большого экономического эффекта. Требуется решение ряда организационных и технических вопросов.

Известно, что вклад системы технического обслуживания и ремонта /ТО и Р/ в реализацию цели технической эксплуатации составляет .18...19 %. Следовательно, появляется необходимость в разработке режимов и технологии ТО топливной аппаратуры /ТА/ ГДА, то есть в совершенствовании методов профилактики применительно к условиям внедрения новых двухтопливных автомобилей.

Основой для разработки нормативов профилактической системы служат данные о надежности объекта и результаты анализа происходящих в нем физических процессов. Однако до настоящего времени такие исследования применительно к ТА ГДА на проводились. Отсутствие научно обоснованной системы профилактики ТА ГДА приводит к значительным издержкам в народном хозяйстве и тормозит программу газификации автотранспорта. Перечисленные обстоятельства определяют актуальность проектирования системы профилактики ТА ГДА.

Целью работы является повышение эффективности использования ГДА путем совершенствования системн профилактики их ТА.

Научная новизна. На основе системного подхода к решению задачи повышения эффективности использования ГДА разработана методах«''

1_ J 1Л_|

i !

дика проектирования системы профилактики ТА, включающая в себя совместную разработку режимов ТО и системы диагностирования с учетом конструктивных, функциональных к надежностных сеойств ТА и специфических требований, предъявляемых к эксплуатации ГДА.

Разработана математическая модель функционирования ТА в виде системы нелинейных уравнений, позволяющая рассчитывать расход топлива и мощность газодизеля на различных режимах в зависимости . от параметров ТА.

Построена имитационная модель эксплуатационной надежности ТА, учитывающая стохастический характер возникновения отказов и неисправностей. Разработана граф-модель -причинно-следственных связей между неисправностями и параметрами ТА ГДА.

Обоснована целевая функция оптимизации системы профилактики ТА ГДА и алгоритм оптимизации при помощи имитационных моделей на ЭВМ.

Практическая ценность. Внедрение разработанных рекомендаций по совершенствованию технического обслуживания ТА ГДА позволяет . повысить безотказность ее работы при снинении затрат на поддержание ее работоспособности, а также увеличить процент замещения дизельного тошшва газом.

Разработано программно-математическое обеспечение, позволя ющее ускорить и уточнить процедуру определения нормативов профилактической системы ТА ГДА. Разработаны требования к заводам-изготовителям по совершенствованию конструкции ТА ГДА.

Разработаны технология и организация технического обслунива-г ния ТА в автопредприятии, определены трудоемкости профилактических работ, алгоритм диагностирования и нормативные знтчения диагностических параметров.

Реализация результатов -работы. Полученные нормативы ТО и диагностики ТА ГДА включены в разработанные на кафедре "Эксплуатация автомобильного транспорта" МАДИ "Методические указания по диагностированию топливной аппаратуры газодизельных автомобилей", утвержденные Миняьтотрансом РС*СР.

Технология ТО и диагностики ТА ГДА КамАЗ-53208 внедрена в автоколонне 1127 Мособлавтотранса /г.Подольск/. Разработаны и переданы в Минавтотранс РСФСР требования к автомобильной промышленности по совершенствованию ТА ГДА КамАЗ.

Основные результаты работы использованы для совершенствова-

I__I

!— I

нкн курса "Техническая эксплуатация автомобшгей". Опробована и рекомендована к использовании в учебном процессе деловая игра для ЭВМ "Определение периодичности и перечня работ по техническому обслуживанию систем автомобиля". Опубликовано учебное пособие МАДИ "Особенности технической эксплуатации газодизельных автомобилей".

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены и одобрены на 47-й /1939г./, 43-й /1990г./ и 49-й /1991г./ научно-исследовательских конференциях ПАДИ, на конференции "Роль молодых ученых в новых условиях хозяйствования на автотранспорте" /1388г./ в г.Киеве, на научно-практическом семинаре "Организация эксплуатации ГБА" /1Э90г./ в г.Свердловске, на научно-техническом семинаре "Опыт рационального использования к экономии: ТЭР на транспорте" /1989г./ в г.Ленинграде.

На защиту выносятся:

- методика проектирования системы профзлактики 'TA ГДА,

- математическая модель фгункционированкя ТА и имитационная модель ее эксплуатации,

- нормативы разработанной системы профилактики: перечни и трудоемкости работ ТО, алгоритм диагностирования ТА; перечень диагностических параметров s их нормативные значения.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано четыре печатных работы общим объемом 7,2 печатных лгста.

Структура и объем габот-ы. Диссертации состоит Z3 введения, четырех глав, списка литературы и приложений. Объем диссертации составляет 185 страниц, з том числе 123 страниц машинописного текста, 15 таблиц, 30 иллюстраций, список литературы из 116 наименований и 7 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, излагается цель, паучнзя новизна и практическая ценность исследования, а такае выносимые на защиту полоаеяия.

3 первой главе рассмотрены особенности ТА ГДА КамАЗ-53208 как объекта профилактики, ее ^конструкции и эксплуатации. Приведены результаты исследований по надежности элементов ТА и аналогов, а такге нормативы трудоемксстей ТО систем питания газобаллонных ав-

L J ¡-3-1

гсмобилей. Анализ проведенных ис<ледсваний показал, что для по- 1 вышения эффективности эксплуатации ГДА необходимо совершенство-.-, ваниа системы профилактики ТА, в том числе в части диагностирования.

Установлено, что существующие разработки по ТО и Р имеют значительные расхоздения по перечням работ ТО, количеству диагностических параметров и их нормативным значениям. Имеются неполные сведения о трудоемксстях ТО.и диагностики. Разработанные алгоритмы поиска неисправностей ТА не учитывают вероятностей появления различных неисправностей и требуют сложного оборудования. Это объясняется отсутствием информации о надежности ТА ГДА и закономерностях ее функционирования.

Имеется крупный научный задел в разработке режимов ТО и методов диагностирования их систем. Исследования в этой области ведутся МАДИ, КАДИ, ХАДК, НИйАТом, НАМИ, НПО Главмосавтотракса и другими организациями. Однако комплексная задача проектирования системы профилактики остается трудноразрешимой и требует проведения длительных экспериментальных исследований и многовариантных расчетов на ЭЬМ.

Наиболее сложным и важным этапом в разработке системы профилактики является определение перечней работ ТО, в том числе диагностических, и алгоритма их выполнения. Комплексная задача проектирования системы профилактики ТА ГДА может быть решена с использованием имитационного моделирования надежности ее элементов и закономерностей ее функционирования /так как большая часть отказов ТА автомобилей - функциональные/. Прм этом целевая функция оптимизации должка отражать специфику использования ГДА. До настоящего времени решение этой задачи применительно к двухтопливным автомобилям не рассматривалось.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие основные задачи:

разработка методики проектирования систе;лы профилактики, обоснование целевой функции оптимизации, учитывающей специфику использования ГДА;

определение показателей безотказности п ремонтопригодности узлов ТА в эксплуатация, затрат на ТО и Р; исследование влияния параметров ТА на мощность и расход топлива;

разработка имитационных моделей надежности и функцикирова-

1_4 J

I__I

ншг ТА ГДА КамАЭ-53208;

" .разработка на основе теоретичэскю: и экспериментальных исследований нормативов системы профилактики, алгоритма диагностирования, пэрзчня к нормативов дгагясстическлх параметров ТА;

разработка рекомендаций по рациональной организации ТО с диагностированием ТА ГДА з условиях АТП; оценка эффективности внедрения результатов исследования.

Во второй главе изложены теоретические я методические аспекты исследования.

В результате анализа различных функциональных состояний ТА ГДА в процессе эксплуатации в газодизельном режиме выделены следующие основные функциональные узлы: редуктор высокого давления, редуктор низкого давления, подогреватель, топливный насос высокого давления с форсунками и система ограничения частоты вращения.

Основной задачей дизельной ТА является обеспечение воспламенения газовсздушной смеси во всех цилиндрах двигателя. На долю газовой аппаратуры приходится главняя роль в формировании качества смеси, поскольку запальная доза, дизтоплива изменяется е узких пределах. Дополнительнее олектрооберудование должно обеспечить переключение с газодизального режима в дизельный и обратно, а также прикрытие дроссельной заслонки дозатора при максимальной частоте вращения и индикацию параметров ТА.

В соответствии с принятой расчетной схемой ТАесоставлена система из 22 уравнений /математическая модель ТА ГДА/, описывающих функционирование ее элементов на установившихся режимах и позволяющая анализировать взаимосвязь параметров ТА в мощностью и расходом топлива газодизеля КамАЗ-7409. Так,например, работа 2-й ступени редуктора низкого давления описывается следующими уравнениями:'

Рчн)- /23.69-(Рчн- А/

= Сгг/(р1-^ч), /з/

где ¿3 - усилие регулировочной пружины, Л. - ход редуцирующего клапана, - коэффициент расхода, & - часовой расход, газа, Рл • Рч » ' Рчч " соответственно давление в 1-й ступени, во 2-й ступени, в атмосферной полости 2-й ступени, регуля-1_ J 1.5 J

ровочное в 1-й ступени, регулировочное во 2-й ступени.

Решение систем нелинейных уравнений вида 0 , где

£ - номер переменной, заключается в отыскании корней . Для решения системы выбран метод простых итераций. При этом система уравнений преобразовывается к виду Х^ = ^ (%). Зате?л задается вектор начальных приближений Х^ . Итерационный процесс реализуется по формуле:

= /4/

где И - номер итерации.

Вычисления ведутся до момента достижения заданной погрешности вычислений по каждому из уравнений системы. Метод дает быструю сходимость при удачном выборе начальных приближений.

Для моделирования отказов ТА использован метод статистических испытаний /метод Монте-Карло/. Сначала с помощью датчика случайных чисел ЭВМ моделируется величина , равномерно распределенная на интервале 0...1. По ней, с помощью известной функции вероятности отказа определяется случайная наработка до отказа . Для сглаживания полученных эмпирических функций распределения используется парзеновская оценка, позволяющая получить непрерывную функцию распределения:

Для моделирования надежности при различных стратегиях поддержания работоспособнссти ТА используется принцип особых состояний - отказ элемента, техническое обслуживание ТА. При отказе аналогично моделируются: пробег ГДА на дизтопливе* трудоемкость устранения отказа и другие величины, характеризующие процесс эксплуатации ГДА. На основании этого рассчитываются затраты вр , связанные с отказом ТА, включающие в себя прямые и косвенные затраты, а также затраты на запчасти и связанные с простоем ГДА, с работой ГДА на дизтотгиве, с выпуском газа, со снижением мощности двигателя или перерасходом топлива."

Удельные эксплуатационные затраты определяются отношением суммарных затрат к пробегу ГДА :

СУА = . /6/

Коэффициент замещения дизтоштага газом определяется как

'отношение расхода газа на пробеге L к суммарному расходу газового и дизельного топлив /соответственно Qr и Q& /:

Кзм = QrAQr + Q-A-uti. А/

Средняя наработка на отказ ТА рассчитывается как отношение пробега ГДА к суммарному количеству отказов Гя. на этом пробеге:

X = L-/rri • /8/

.После моделирования испюанкя автомобиля на заданном пробеге осуществляется проверка точности вычислений по изменении полученной средней наработка на отказ ТА по сравнению с полученной по совокупности ГДА, испытание которых смоделировано до этого. Моделирование заканчивается, когда указанное изменение становится менее заданной погрешности расчета. Такой подход позволяет минимизировать время моделирования для заданной наперед точности.

Моделирование эксплуатации ГДА с профилактикой осуществляется для оценки эффективности различных стратегий поддержания работоспособности ТА и вариантов профилактических работ. Моделирова-• Hire производится также на основе принципа особых состояний.

Анализ возможных последствий отказов ТА ГДА показал, что система профилактики должна обеспечивать безопасную эксплуатацию автомобиля и 'максимально возможный коэффициент замещения дизтоп-лива газом, поскольку его увеличение означает экономию дефицитного жидкого топлива и резкое снижение суммарного выброса токсичных веществ.

На основании данных исследований по токсичности газодкзеля рассчитана зависимость, отражающая влияние коэффициента замещения дизтоплива газом на величину ущерба от- загрязнения окружаю- -щей среды /рис.1,а/. Снижение коэффициента замещения нз 0,01 приводит к увеличению экологического ущерба на 108 руб." в,год, . а^ также к необоснованному расходованию примерно 140 л дизтоплива одним ГДА в год.

Коэффициент замещения стремится к своему максимальному значению, равному 0,77, лишь при устранении ряда негативных факторов. Наибольшее влияние на этот коэффициент оказызает надежность.' ТА, поскольку при ее отказах ГДА определенное время работает в ^ дизельном режиме. На основании проведенных расчетов получено зависимость КЗА„ от средней наработки на отказ ТА, которая показы-

L J L7J

Влияние коэффициента замещения дигтопаива газом /К,, ^ на величину экологического ущерба /У/ при эксплуатации ГДА

а/ У.РУб/тол о 5 00

3000

2500

0,60 0,65

0,70

°'75 Кзам

Зависимость коэффициенте замощения дизтоплива газом от средней нзрабстки на отказ топливной аппаратуры ГДА /х/

б/

зам

0,75 .

0,73

0,71 0,69

0,67

5 10

Рис.1

15

20 х, тыс.км

1__I

вавт, что увеличение наработки ка отказ ТА ГДА равносильно увеличен!® коэффициента замещения дизтошгива газе:,? /рис.1,б /.

Увеличение наработки на отказ ТА, кроме того, снижает вероятность возникновения пожарной опасности. Следовательно, критерием оптимизации системы профилактики необходимо вкбрать средний наработку на отказ ТА ГДА. При этом на удельные эксплуатационные затраты должно накладываться ограничение. Таким образом, целевая функция оптимизации системы профилактики ТА имеет вид:

Пго.х(Х I Суд < Со), /9/

где <7, I*) , А - структура ТА, Я - показатели наде-

жности элементов ТА, ^ - затраты на поддержание работоспособности ТА, й - перечни профилактических работ /в том числе характеристики системы диагностирования/, - периодичности ТО базового автомобиля /КамАЭ-5320/, - ограничение ка удельные затраты.

Анализ работ в области разработки режимов ТО показал, что целесообразно задавать заранее периодичности ступеней ТО. Тогда проектирование системы профилактики сводится к подберу под заданные периодичности перечной профилактических работ и алгоритма диагностирования. Это имеет принципиальное значение для объекта со сложными функциональными характеристиками, каким является ТА ГДА.

На основании проведенных исследований и знализа работ в области разработки систем профилактики сформирована методика проектирования системы профилактики ТА ГДА, содержащая пять этапов, представляющих собой комплекс взаимосвязанных мероприятий по изучению свойств объекта профилактики, проведению необходимых экспериментальных исследований, обобщению их результатов и разработке имитационных моделей функционирования и надежности объекта, обосновании целевой функции оптимизации профилактических работ с учетом специфики объекта, разработке алгоритма проведе.-_-ния оптимизационных расчетов, экспериментальной проверке эффективности разработанной системы профилактики в условиях эксплуатации и корректировке технологии и нормативов системы ТО и Р.

Блок-схема алгоритма оптимизации системы профилактики ТА ГДА представлена на рис.2.

Третья глава посвящена методике эксплуатационных испыта-

Блок-схема. алгоряиа оптимизации система профилактики ТА ГДА.

1

Конец

10

Рис .2.

'кий ГДА, анализу надежности ТА, внешних проявлений ее неисправностей и их причин, а также стендовым испытаниям ТА.

Для сбора данных по надежности ТА исеользоеэн план наблюдений Г^'МТЛ, характеристики которого были определены на основании информации о надежности аналогов ТА ГДА в соответствии с требованиям ГОСТов. Ка основании анализа особенностей объекта разработаны признаки отказа ТА ГДА, обеспечивающие достоверность и однозначность фиксации ее отказа.

В результате эксплуатационных испытаний ГДА установлено, что средняя наработка на отказ. ТА автомобиля КамАЭ-53203 составляет 4,3 тыс.км, средняя наработка до первого отказа - 11,0 тыс.км; распределение - экспоненциальное. Следовательно, вероятность безотказной работы ТА в период между ТО-1 составляет 36.. ..43%, з период мсвду ТО-2 - соответственно 5...8 %, что свидетельствует о низкой надежности ТА ГДА.

На рис.3 представлена структура отказов ТА; в табл.1 - характеристики- функций распределения_наработок на отказ наименее надежных узлов ТА.

Таблица 1

Характеристики функций распределения узлов ТА ГДА

tfn/U Наименование узла х, тыс.км V

1. Газовая аппаратура 5,0 1,5

2. Газовые баллоны с .арматурой 15,1 1,2

3. Подогреватель газа 19,1 0,9

4. Редуктор высокого давления 17,0 i i

5. Дозатор-смеситель и тяги привода 29,4 0,8

6. Редуктор низкого давления 16,8 1,2

Ч Установлено, что существенное влияние на безотказность ТА оказывают сезонные услоеия, что связано с физическими свойствами природного газа. Так, сезонные колебания параметра потока отказов ТА относительно среднегодовой величины достигают 30... ..50%.

Таким образом, большинство отказов ТА ГДА /88 %! приходится на газовую аппаратуру. Узлами, лимитирующими надежность ТА,

L J ÜU

Диаграмма о т кз зов п неисправностей ТА ГДА

Гезоезя ТА:

- еркатура1 вентили ¡у.-.| - подогреватель газа

I I - редуктор высокого давления

- электромагнитный клапан

+ +1 - редуктор низкого давлгкия

- дозатор-смеситель

- Дигельнак ТА

- дополнительное электрооборудование

- трубки межяу баллонами | .-.у| - трубка от Ш к РЯД

- трубка от крестовины к 1:2—^ подогреватели

| 1 - клапаны вентилей

ЕЕЕВ- угшотнитгльные колыв • вентилей

прочие

УУ/{- фкльрругхзке элементы I |- негерметкчность

редуцирующий клапан

I-•'•!- диафрагка прочие

Рис.3'

в) ТА. ГДА;

б) газовая арматура и вентили;

в) редуктор ввеокого давления.

Диаграимз отказов и неислствностей ТА ГДА

~ клапан 1-й ступени [.•.•'.••.I ~ "из фра га а 1-й ступени | - клапан 2-й ступени

!! I 1| - негешетичмость 2-й

,_ ступени

И±1]- прочие

|^А,- дроссельная заслонка Р7+]- пружина

I I- тяги

- гттзочие

Дизельная ТА :

тавд

¡3+3" форсунки

| % у[- трубопровода

Дополнительное электро_ оборудование:

■'- 1 - .датчик частоты вращения

¡ХМ - электромагнит ограничения запальной дозы

предохранитель

К- прочие

Рис.З., (процоляение)

г) редуктор низкого давления;

д) дозатор-смеситель;

е) дизельная ТА1.я дополнительное электрооборудование.

'является: РЦЦ, РВД, газовые баллоны с арматурой и вентилями, дозатор и тяги его привода. На их дола приходится 74,3 % от общего количества отказов и неисправностей ТА ГДА КамАЗ-53208.

3 ходе эксплуатационных испытаний ГДА проведен анализ внешних проявлений неисправностей ТА к причин их возникновения. Структура проявлений неисправностей приведена в табл.2.

Таблица 2

Структура неисправностей ТА ГДА по внешним проявлениям

Лп/„ |внешнее проявление неисправности j % от общ.кол. 1- 1 |х, тыс. km 1 и"

1. Негерметичность топливной аппаратуры 37,7 9,6 1 ,4

2. Снижение мощности двигателя 26,2 17,5 1 0 т"

3. Двигатель не переводится б ГД-реким 15,7 19,8 1 ,1

4. Двигатель не развивает номинальной ЧВ 7,2 23,4 0

5. Неустойчивая работа двигателя 4,9 27,7 0 ,9

6. Хлопки в выпускной системе и прочие 8,3 -

Определены вероятности различных причин, обуславливающих возникновение неисправностей ТА. Так, например, основными причинами негерметичности ТА являются: утечки газа из арматуры баллонон и вентилей /47,8 %/, негерметичность деталей РВД /12 %/, клапана 2-й ступени РЦЦ /12 редуцирующего клапана РВД /&%/, разрыв диафрагмы РВД /7 %! г другие.

Таким образом, основными проявлениями неисправности ТА ГДА, на долю которых приходится около 80 % от общего количества, являются: негерметичность ТА, снижение мощности газодизеля, двигатель не переводится в режим газодизеля. На основе анализа причин определен перечень из 13 основных неисправностей элементоз ТА.

Стендовые испытания ТА ГДА проводились с целью оценки влияния параметров ТА на мощность иррасход топлива газодизеля КамАЗ-7409 и выявления их взаимосвязи с неисправностями ТА. Установлено , что наибольшее влияние выходные параметры двигателя и ТА оказывают пропускная способность фильтрупцих элементов, ход клапана 2-й ступени РВД и величина запальной дозы дизтоплива.

В результате эксплуатационных испытаний ГДА определены тру-

L.14J

1__I

доемкости работ по ТО я Р ТА, эксплуатационные затраты, техняко-эксномические показатели работы ГДА. Таким образом, сформирован набор исходных данных для оптимизации системы профилактики ТА ГДА на имитационной модели.

Четвертая глава посвящена анализу результатов теоретических и экспериментальных исследований. Проверка адекватности путем сравнения расчетных показателей с экспериментальными данными по критериям хи-квадрат л Смирнова показала, что погрешность моделирования не превышает 10 %. Следовательно, использование разработанных имитационных моделей для оптимизации системы профилактики оправдано- и целесообразно.

При моделировании эксплуатации ТА без профилактики получены следующие результаты: средняя наработка на отказ ТА - 4,0 тыс.км, средняя трудоемкость устранения отказа - 0,46 чел.ч, удельные эксплуатационные затраты - 2,74 руб/тыс.км /в том числе на ремонт 0,80/, коэффициент замещения дизтопяива газом - 0,66.

Полученные в результате моделирования величины вкладов различных элементов ТА в суммарные затраты и вероятности их отказа .в период между ТО позволили сформировать перечни профилактических работ. Для определения диагностических параметров сформирована граф-модель причинно-следственных связей между параметрам и неисправностями ТА, на основании которой построена диагностическая матрица. Для построения алгоритма диагностирования выбран принцип формирования по вероятностям появления неисправностей.

Установлено, что наиболее информативными диагностическими параметрами ТА ГДА являются максимальная частота вращения в газодизельном режиме и разрежение во 2-й ступени РИД. На основании моделирования функционирования ТА сформирован предварительный перечень параметров диагностирования и их нормативов. Построен алгоритм диагностирования. Таким образом, получена необходимая информация для формирования системы профилактики ТА ГДА.

'X При моделировании эксплуатации ТА с профилактикой приняты периодичности ТО базового автомобиля - 4 тыс.км и 12 тыс.юл. По каждому перечню работ осуществлялся расчет удельных эксплуатационных затрат, средней наработки на отказ ТА и так далее. В рамках каждого перечня проводилось варьирование алгоритма и параметров диагностирования с целью достижения максимальной наработки на отказ ТА.

I__1

После проверки всех перечной профилактических работ выбран' оптимальный вариант системы профилактики; при использовании которого получены следующие показатели: средняя наработка на отказ ТА - 11,5 тыс.км, удельные затраты на ТО к Р - 0,57 руб./тыс.км, средняя трудоемкость профилактических работ - 0,13 чел.ч, коэффициент замещения дизтоплива газом - 0,73. Таким сбразом, средняя наработка на отказ ТА увеличивается в 2,3 раза при снижения удельных затрат на 29 %.

На рис.4 изображена взаимосвязь средней наработки на отказ ТА, удельных затрат и периодичности ТО-1 при оптимальных перечнях профилактических, работ, из которой следует, что в диапазоне периодкчностей 3...6 тыс.км перечни работ являются эффективными и снижают удельные затраты при росте надежности ТА. Б результате оптимизации системы профилактики сформирован алгоритм диагностирования ТА /рис.5/, перечень и нормативные значения диагностических параметров /табл.8/ перечень оборудования.

Таблица 3

Диагностические параметры ТА ГДА и их нормативы

Диагностический параметр

Зд.изм. Норматив

1. Давление на выходе РВД МПа

2. Давление в 1-й ступени РИД МПа

3. Разрежение во 2-й ступени РЭД приЛд,^ кПа

4. Максимальное разрежение в смесителе кПа

5. Угол вращения заслонки дозатора град 5. Минимальный ход штока 2-й ступени РВД мм

7. Максимальный зазор датчика 43 мм

8. Максимальная ЧВ в ГД-режиме /птмин"

9. ЧВ, соответствующая запальной дозе мин"

10. Максимальное падение давления в

1-й ступени РВД при Г1/пах МПа

0,9...1,2 0,12...0,22 1,4.. .1,6

5,0 70...75 5 1

2550...2600 1100...1200

0,03

Разработанные по результатам исследований технология работ ТО и диагностики ТА ГДА внедрены в автоколонне 1127 Мособлавто-транса /г.Подольск/. Средняя наработка на отказ ТА в период по-

Взаимосвязь средней наработки на отказ ТА, удельных эксплуатационных затрат и периодичности ТО-1 при кратности ТС-2 разной 3 и оптимальных перечнях профилактических работ

Рис.4-

17

I часть

НАЧАЛО

Проверка герметичности газовой арматуры

нет

{устранение

Да |

нет

Проверка герметичности РВД устранение

*

Да нет

Проверка герметичности рентилей устранение

Да 1

■ нет

Проверка подогревателя газа устранение

Да 1

Г кет

Проверка герметичности II ступени РВД устранение

II часть да —1 да \

Определе______ .

>^ормы /нет/ лхнормы/нет/

еделение Птах ГА

Определениепри Птьх га\

Проверка работы тяг

привода дроссельной заслонки

> нормы/нет/

Да

нет

егулировка

Проверка открытия ' нет

ельной заслонки! "{Регулировка]

дросс

дозатора

ь

Проверка запальной [_^Регул1ф0ВКа!

дозы ТНДЦ__'- ]-

~ да С-1-

Проверка работы ЭВН

и датчика частоты вращения__

да

нет

Регулировка или ремонт

Проверка работы механизма ограничения частоты вращения

кет

Ремонт

____________i—............, Регулировка Дрд Да

Проверка давления и пропускной способ-кости РДЦ Да

нет

Регулировка или ремонт

да4-1-

Проверка хода штока Пступени Рад Да

нег Г1

Регулировка или ремонт

Проверка загрязненности воздушного фильтра

н61

да

.замена

Да

КОШЩ

рис.5. . Алгоритм диагностирования ТА ГДА КамАЗ-53208

еле внедрения составила 10,8 тыс..км, коэффициент замещения дизтоплива газом возрос с 0,60 до 0,68, что позволяет сэкономить дополнительно 1100 л дизтоплива на один ГДА в год. При этом расчетное снижение экологического ущерба составляет 860 руб. на один ГДА в год.

По результатам опытного внедрения получены окончательные значения нормативов трудоемкости видов ТО: ЕО - 0,16 чел.ч, ТО-1 - 0,29 чел.ч,' Т0-2 - 1,19 чел.ч. Удельная трудоемкость TP ггри этом составляет 0,06 чел.ч/тыс.км. Главным отличием разработанной системы профилактики является резкое снижение объемов регламентных работ, выполняемых без предварительного диагностирования. Основу системы профилактики составляет диагностирование ТА ГДА с периодичностью ТО-1.

ВЫВОДЫ

1.Решена научная задача проектирования системы профилактики ТА ГДА как сложной технической системы на основании характеристик ее надежности и физических закономерностей функционирования.

2.В результате теоретических исследований разработаны: модель функционирования ТА ГДА в виде системы нелинейных уравнений, граф-модель причинно-следственных связей между параметрами и неисправностями ТА, имитационная модель надежности ТА, построенная по" метод у Монте-Карло. Обоснована целевая функция и алгоритм оптимизации профилактических работ на имитационной модели. Разработана методика проектирования системы профилактики ТА ГДА.

3.В результате эксплуатационных испытаний ГДА.определены показатели надежности ТА, агрегаты, лимитирующие ее надежность, основные проявления неисправностей ТА и их причины, трудоемкости работ ТО и Р, =эксплуатационные затраты. В результате стендовых испытаний ТА выявлено влияние параметров ТА на показатели работы газодизеля КамАЗ-7409.

4.В результате оптимизации получены перечни работ ТО, в том числе диагностических, использование которых повышает наработку на отказ ТА в 2,8 раза при снижении удельных затрат на 29 %. Вследствие этого коэффициент замещения дизтоплива газом увеличивается на 0,08, что позволяет дополнительно сэкономить 1100 л дизтоплива на один ГДА в гад и существенно снизить вы-

г ■-]

брссй вредных: веществ б атмосферу.

5.Определены нормативы трудоемкости работ ТО, юс перечни, разработан алгоритм диагностирования ТА ГДА, определены перечень и нормативы диагностических параметров. Экономический эффект, от внедрения разработанной системы профилактики ТА в автоколонне 1127 Мособлавтотранса составляет 23,6 руб. на один ГДА КамАЗ-53203 б год.

6.Разработанные рекомендации вошли в "Методические указания по диагностированию ТА ГДА", утвержденные Минавтотранссм РОФСР. Результаты исследований нашлй^аучМном пособии МАДИ "Особенности технической эксплуатации ГДА".

7.При проведении дальнейших исследований по данной проблеме необходимо решение задач разработки средств автоматизированного диагностирования ГДА на базе микропроцессорных систем, разработки методов и форм централизации, кооперации и специализации ТО и Р ГДА.

Основные положения диссертации опубликованы р.следующих работах:

1.Фролов Ю.Н., Кочережко М.А. Проблемы технической эксплуатации газодизельных автомобилей, работающих на скатом природном ;газ.е//Интенсификация процессов'технической эксплуатации под-

;вихного состава автомобильного транспорта:' Сб.научн.тр./МАДИ.

М., 1988. - С.50-53.

2.Кочерехко М.А., Панов Ю.В., Фролов Ю.Н. Математическая модель топливной аппаратуры газоднзельного автомобиля КамАЗ-53208/Моск.автомоб.-дор.ин-т. М., 1989, Юс., Деп. в ЦБНТИ Минавтотранса РС2СР 12.7.89, Я 705-ат89. '

3.Кочерекко М.А., Панов.Ю.В. Оптимизация перечня работ технического обслуживания топливной аппаратуры газодкзельного автомобиля КамАЗ/Матер.науч.-техн.семин.: Опыт рационального использования и экономии топливно-энергетических ресурсов на транспорт е.-Л., 1989.-:С. 16-21.

4.Кочерекко М.А., Панов Ю.В. Особенности- технической эксплуатации газодизельных автомобилей'¿Учебное пособие/МАДИ. - М., 1990. - 109 с.

1_ J