автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Совершенствование метода диагностирования компрессионных свойств дизельных двигателей тракторов и автомобилей сельскохозяйственного назначения по характеристикам стартерного тока

005002854

На правах рукописи

КРИВЦОВА Татьяна Игоревна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ КОМПРЕССИОННЫХ СВОЙСТВ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ ПО ХАРАКТЕРИСТИКАМ СТАРТЕРНОГО ТОКА

Специальность 05.20.03 - Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

-1 ДЕН 2011

Улан-Удэ-2011

005002854

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Иркутская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор,

Упкунов Юрий Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Мошкин Николай Ильич

кандидат технических наук, доцент Дашиев Булат Будажапович

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Бурятская государственная сель-

скохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова»

Защита диссертации состоится « 16 » декабря 2011 г. в_часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.039.06. при ВСГУТУ по адресу: г. Улан-Удэ, ул. Ключевская 40в, строение 1, зал заседаний ученого совета.

Отзывы на автореферат з двух экземплярах, заверенные гербовой печатью просим направлять в адрес диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВСГУТУ. Автореферат разослан «/¿у» ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

к.т.н., доц. Цыдендоржиев Б. Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Конструкция машинно-тракторных агрегатов (МТА), автомобилей и др. техники постоянно усложняется, что требует применения современных средств диагностирования и квалифицированного персонала. Практика эксплуатации техники показывает, что в последнее время в структуре машинно-тракторного парка (МТП) предприятий агропромышленного комплекса (АПК) значительно возросло количество сложной техники, в том числе иностранной, зачастую приобретенной на вторичном рынке. Низкий уровень эксплуатации в российских условиях не соответствует уровню современной выпускаемой отечественной и зарубежной техники, что приводит к непредвиденным отказам, неоправданным заменам агрегатов, простоям техники и т.п. Помочь в решении данной проблемы может применение и широкое внедрение методов и средств технического диагностирования. В результате их использования снижаются простои техники, повышается коэффициент технической готовности, повышается уровень и качество выполнения ремонтно-обслуживающих воздействий. При этом необходимо иметь в виду, что диагностирование должно удовлетворять таким противоречивым требованиям, как максимум информативности и достоверности определения технического состояния с одной стороны, и минимум трудоемкости с другой стороны.

В структуре агропромышленного комплекса в настоящее время наибольшее распространение получили машины, оборудованные дизельными двигателями. Эксплуатационные показатели таких двигателей внутреннего сгорания (ДВС), а также ресурс и работоспособность напрямую зависят от компрессионных свойств каждого из цилиндров. Наиболее известный метод оценки герметичности надпоршневого пространства - прямое измерение компрессии с помощью компрессометров очень трудоемок, а главное, часто допускает неквалифицированное вмешательство и частичную разборку двигателя, иногда совершенно ненужную.

Снижению затрат на ТО, ремонт и повышению уровня работоспособности ДВС в значительной мере способствует комплексный подход к разработке эффективных методов, средств и технологий диагностирования и автоматизированных управляющих систем на базе микропроцессорной техники с минимальными требованиями к контролепригодности ДВС.

Для оценки технического состояния дизельного двигателя по параметрам герметичности существуют косвенные методы оценки компрессионных свойств, являющихся безразбориыми. Из них широкое распространение получили методы оценки равномерности распределения компрессии по неравномерности вращения коленчатого вала дизеля в режиме прокручивания без подачи топлива и на основе регистрации и анализа пульсации стартерного тока или напряжения. Они заложены на программном уровне в современные диагностические средства. Однако оценка компрессионных свойств этими методами в абсолютном выражении отсутствует. В связи с этим разработка и совершенствование оперативных безразборных методов и средств определения компрессионных свойств дизеля, базирующихся на современных достижениях науки и техники, является актуальной задачей.

Цель работы: повышение эффективности эксплуатации тракторов и автомобилей в агропромышленном комплексе за счет повышения информативности и сниже-

ния трудоемкости диагностирования компрессионных свойств дизельных двигателей в условиях эксплуатации.

Объект исследования: процесс диагностирования технического состояния дизельного двигателя в момент прокручивания в пусковом режиме.

Предмет исследования: функциональная связь изменения тока прокручивания в зависимости от величины давления внутри цилиндров.

Рабочей гипотезой явилось предположение о том, что временные характеристики стартерного тока можно использовать для определения компрессии дизельного двигателя в абсолютном значении. Научную новизну представляет:

1. Метод определения абсолютного значения компрессии дизельного двигателя по величине стартерного тока, потребляемого при пуске.

2. Модель процесса диагностирования, учитывающая связь параметров технического состояния двигателя с величиной силы стартерного тока, потребляемого в пусковом режиме.

3. Установленные закономерности (уравнения связей) между диагностическими признаками и компрессионными свойствами двигателя и системы пуска.

4. Алгоритм диагностирования технического состояния дизельного двигателя на основе разработанного метода, позволяющий повысить оперативность и достоверность диагноза с использованием компьютерных технологий Практическая значимость работы заключается в том, что разработанный метод позволяет с достаточной для практики точностью и достоверностью диагностировать дизельный двигатель без его разборки, используя при этом современное измерительное оборудование, доступное большинству хозяйств. Метод можно применять в автотранспортных предприятиях, РТП, ПТО, РММ, в полевых условиях при проведении плановых технических обслуживаниях тракторов и автомобилей, при покупке новой техники или на вторичном рынке, а также при поиске неисправностей в случае возникновения отказов.

Апробация работы. Материалы исследований докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях Иркутской ГСХА (Иркутск, 2008-2011); ежегодных научно-практических семинарах «Чтения И.П. Терских» 2009,2010; Красноярском ГАУ (21 апреля 2009 г.), ВСГТУ (Улан-Уда 2010, 2011 г.); П Международной научно-практической конференции «Проблемы диагностики и эксплуатации автомобильного транспорта», Иркутск, ИрГТУ 2009, международной научно - практической конференции, посвященной 50 летию факультета механизации сельского хозяйства МГСХУ. г. Улан-Батор, 2010.

Реализация исследований Результаты исследований внедрены на ЗАО «Железнодорожник» Усольского района и СПК «Годовщина Октября» Куйтунского района Иркутской области и используются в учебном процессе по дисциплине «Эксплуатация МТП» и «Диагностика и ТО машин» Иркутской ГСХА.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 5 работ общим объемом 1,98 печатного листа.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, библиографии из 161 наименования, включая 12 иностранных. Она изложена на 148 страницах, включает 15 таблиц и 60 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыта актуальность темы исследований, определены цели исследований, приведена краткая характеристика работы.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» рассмотрены современные методы и средства диагностирования, в том числе определяющие неплотность цилиндропоршневой группы и камеры сгорания. Проанализированы их преимущества и недостатки.

В разработку научной базы для практического решения проблемы поддержания техники в исправном и работоспособном состоянии при эксплуатации на основе технического диагностирования внесли свой вклад такие исседователи, как: В.А. Аллилуев, В.В. Альт, В.И. Вельских, Ю.А. Васильев, Г.В. Веденяпин, И.И. Габитов, Н.Я. Говорущенко, A.C. Гребенников, И.Г1. Добролюбов, Н.С. Ждановский, В.А. Зманов-ский, С.А. Иофинов, В.М. Лившиц, Г.П. Лышко, В.М. Михлин, А.Х. Морозов, Н.И. Мошкин, A.B. Неговора, A.B. Николаенко, Б.В. Павлов, K.IO. Скибневский, И.П. Терских, Б.А. У литовский, Ю.Н. Упкуиов, А.И. Федотов и многие другие.

На основе анализа литературы по вопросу исследований установлено, что наибольший интерес для диагностирования технического состояния двигателя, в частности системы пуска и компрессионных свойств, представляют безразборные динамические методы, одним из которых является метод, основанный на измерении параметров стартерного тока при прокручивании двигателя стартером.

Ввиду отсутствия детальных сведений и недостаточной изученности метода диагностики по параметрам тока в пусковом режиме были поставлены следующие задачи исследования:

1. Разработать математическую модель функционирования стартерного двигателя при прокручивании дизеля в пусковом режиме для установления функциональных связей диагностических признаков с параметрами технического состояния.

2. Разработать теоретические предпосылки метода диагностирования компрессионных свойств дизельного двигателя по величине силы стартерного тока в пусковом режиме.

3. Разработать оборудование и алгоритм, позволяющий реализовать метод диагностирования по величине силы стартерного тока в пусковом режиме.

4. Произвести экспериментальную проверку и дать технико - экономическую оценку предлагаемого метода диагностирования.

Во второй главе рассмотрен рабочий цикл дизеля в пусковом режиме при подаче топлива и без нее, приведены теоретические предпосылки выбора диагностических признаков, обоснования метода и алгоритма диагностирования дизельных двигателей по параметрам тока при пуске, а также разработана математическая модель, позволяющая устанавливать функциональные связи между диагностическими признаками и параметрами технического состояния.

Для формирования исходного множества диагностических признаков составим структурную схему системы пуска, как объекта диагностирования (рис. 1). Процесс функционирования объекта диагностирования разобьем на определенное и конечное множество процессов, каждый из которых характеризуется своими параметрами технического состояния.

При постановке диагноза с использованием данного метода (рис. 2 а,б) регистрируются выходные диагностические параметры, представляющие собой характе-

ристики силы тока и напряжения от времени или угла поворота коленчатого вала. На них выделяются области локальных диагнозов и соответственно диагностические признаки.

Каждая из назначенных областей диагноза характеризуется определенным набором диагностических признаков:

\ Д 1 € и (К 1, К 2 , К ')

Д 3 б К 6 ■ (1)

Дг б и (К , К " )

По результатам анализа характеристик стартерного тока и напряжения при пуске и без подачи топлива определяем, что параметру технического состояния Ш принадлежит определенные множества признаков К":

Л 1 е \К 2)У(Д1, Д 2)

П 2 е и (Я \К')\/(Д 3) ■ П 3 6 К "V Д 4 • (2)

т е ', А' -\к *)УД/

Сформированное множество диагностических признаков может являться основой для постановки диагноза методом их повесового перебора и составлением диагностической матрицы. При постановке диагноза этим методом регистрируются характеристики параметров стартерного тока с областями диагнозов, причем предпочтение отдастся признакам первого рода, как наиболее информативным.

Область локального диагноза Д1 (рис. 2 а и б) характеризует работу системы предпускового подогрева (свечи накаливания, электрофакельное устройство, электронагреватель воздуха) и тягового реле стартера. Этот участок характеристики имеет следующие диагностические признаки: К - сила тока, потребляемая системой предпускового подогрева; К2 - время работы реле свечей накала К1 — сила тока, потребляемая тяговым реле стартера

Область Д2 характеризует техническое состояние АКБ и стартерной цепи (диагностические признаки К4 - максимальная сила тока, и К5 - максимальное падение напряжения).

После того, как двигатель набирает обороты выше стартерных (рис. 2а), механизм привода разобщает вал маховика и якорь стартера и по инерции якорь вращается на холостом ходу, потребляя при этом ток холостого хода ( область ДЗ диагностический признак Кб).

После пуска ДВС за время Т (рис. 2 а), возбуждается генератор - область локального диагноза Д4. Она характеризуется силой зарядного тока (диагностический признак К7). При отсутствии подачи топлива в цилиндры и принудительном прокручивании стартером временная характеристика параметров пускового тока принимает вид, представленный на рис. 2 б. При этом появляется дополнительная об-

ласть локального диагноза Д5, равномерность по цилиндрам.

характеризующая компрессионные свойства и их

Дополнительное реле

К1 К2 К3 '

Тяговое реле Электродвигатель

К6

Реле блокировки

Механизм привода

Редуктор

Устройство для облегчения пуска

две

К9 К"

Рисунок -1 Структурная схема объекта диагностирования

а) б)

Рисунок - 2 Зависимость силы тока, потребляемого стартерным электродвигателем:

а) при пуске дизеля; б) при принудительном прокручивании без подачи топлива Д1 - область, характеризующая работу тягового реле и системы облегчения запуска (сила потребляемого тока и время); Д2 - значение силы тока короткого замыкания АКБ; ДЗ - сила тока в режиме холостого хода стартера; Д4 - сила зарядного тока; Д5 - амплитудное значение, характеризующее компрессионные свойства; Т-время пуска двигателя

Электромагнитный вращающий момент создаваемый силами взаимодействия магнитного поля и тока в проводниках обмотки якоря рассчитывается по формуле:

М /ф (3)

ст я м я 5

2яа

где: р - число пар полюсов;

М-число активных проводников обмотки якоря; а - число пар параллельных ветвей обмотки якоря; !я - сила тока в обмотке якоря, А; pN

с = ---постоянная электростартера;

* 2т

Ф - основной магнитный поток, проходящий через воздушный зазор и якорь электродвигателя, Вб.

При принудительном вращении коленчатого вала двигателя стартером и отсутствии сгорания рабочей смеси в цилиндрах крутящий момент электродвигателя тратится на преодоление момента сопротивления Ма с учетом коэффициента полезного действия привода запишем дифференциальное уравнение стартера:

- (IСО . ,

Т=СлЛ ??Л,р < (4)

где момент инерции вращающихся частей; кг-м2;

(1(0 2 — - угловое ускорение, рад/с , Л

Ъ-ШД стартерного привода;

и„р - передаточное число системы «Дизель - Стартер»;

Мс - момент сил сопротивления, Н-м.

При отсутствии сгорания рабочей смеси в цилиндрах двигателя баланс значения момента сопротивления прокручиванию формируется следующими составляющими:

Мс = X Мпест + X М^ =Мт+ Мт + Мг + Му„г ± Мю ± Мгря ± Мк, (5) где ЛС™ " постоянная составляющая момента механических потерь двигателя (перемешивание масла, охлаждающей жидкости, трение вращающихся деталей и т.д.), Н-м;

X Мтр - переменная составляющая момента механических потерь, обусловленная наличием возвратно-поступательно движущихся масс двигателя, Н-м. Мт - момент механических потерь от действия сил трения в подшипниках коленчатого, распределительного валов Н-м;

Мы - момент, затрачиваемый на привод вспомогательных механизмов (водяного, масляного и топливного насоса, генератора, вентилятора и др.), Н-м; Мг - момент, затрачиваемый на процесс газообмена в цилиндрах (насосные потери), Н-м;

Мтг - момент от сил трения в сопряжениях ЦПГ, Н-м;

Мт - момент переменной составляющей сил инерции от возвратно-поступательно движущихся масс двигателя, Н-м;

Мгрм - переменный момент, затрачиваемый на преодоление сил упругости клапанных пружин, Н-м;

Мк - переменный момент сопротивления от действия компрессионных сил сжатия-расширения рабочего тела Рк., Н-м.

С учетом (4) и (5) получим: ^ = ■ (б)

В переменную составляющую момента сопротивления входят моменты

от сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс, от сил трения и от компрессионных сил. Поскольку момент от сил трения в данном скоростном режиме значительно меньше компрессионного, то его условно можно считать постоянным.

Для момента сил жидкостного трения в коренных подшипниках можно записать формулу: Мкп = ,РХ /2 = /Д„ = акщ; (7)

я

«,-^у, (8)

где - сила жидкостного трения в коренных подшипниках, Н; </, - диаметр коренной шейки, м; 5, - поверхность трения, м2; Дг - диаметральный зазор в подшипнике, м;

- скорость относительного перемещения трущихся поверхностей, м/с; '«I - суммарная длина вкладышей коренных подшипников, м; а - угловая скорость коленчатого вала, рад/с.

Средний момент сил жидкостного трения в коренных подшипниках коленчатого вала находим, разделив работу сил сопротивления в них на угол поворота коленчатого вала <р, соответствующий полному переходу гл изменения функции оз{г).

М.

- \Мксо(1т = а л со

9 о

1+-

(9)

где 8 - неравномерность вращения коленчатого вала.

Аналогичные выражения позволят подсчитать значения момента трения в шатунных подшипниках и сил жидкостного трения в кинематических парах поршень-цилиндр. Таким образом:

= (ап + ая + я, >74, (1 + 3У%)+ . (10)

= мПср + Мшср + Мкс + ми

Основной переменной составляющей в балансе момента механических потерь является момент сопротивления от действия компрессионных сил Рщ /-го цилиндра, который определяется по выражению

= ЛЛ ' * ^' . (Н)

где Т7,, - площадь поршня, м ;

Рщ - компрессионная сила 1-го цилиндра, Н; рк1 ~ текущее давление в ¡-м цилиндре, МПа.

Интегрируя выражение (11) в пределах угла поворота от ф! до ср2 (в качестве примера для четырехцилиндрового дизеля [0;я]), получим:

ЛГ X

мгс - м:,ш=к- р„ ■

где: Рс - давление конца сжатия, МПа.

-

(12)

М-

1 1

(

—и... --- ........: |

_________ [

« и .1 1р. А

Рисунок 3 - Зависимость крутящего момента стартера от силы тока

Следует отметить, что текущая суммарная сила тока будет зависеть от характеристики стартерного электродвигателя постоянного тока. При этом в первом приближении считаем, что сила потребляемого тока зависит от развиваемого момента (момента на валу) линейно (рис. 3)

В переменную составляющую момента сопротивления входят моменты от

сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс от сил трения и от компрес-

сионных сил. Поскольку момент от сил трения в данном скоростном режиме значительно меньше компрессионного, то его условно можно считать постоянным. Тогда

. + --РК,Р„-4^<Р1+^П2<Р] , (13)

с Ф-г) •1 с •Ф п -I I 2 )

м ^ Чет пр V Чет пр \ /

Ввиду того, что значение максимального давления конца сжатия - компрессия, которой традиционно оценивается герметичность надпоршневого пространства и компрессионные свойства дизельных двигателей, более удобно пользоваться приближенной формулой, связывающей амплитудные показатели параметров тока с моментом сопротивления сжатию от действия компрессионных сил с учетом (12) и (13) для правого слагаемого (диагностический признак К9) относительно компрессии получим:

Л/= /««-/„=-г-, (14)

где 1„р - передаточное число стартерного привода;

Vн - рабочий объем двигателя, м3;

г - число цилиндров;

г]ст - КПД стартерного привода;

Рс - максимальное давления конца сжатия, МПа.

Теоретические предпосылки подлежали экспериментальной проверке.

В третьей главе описаны общие и частные методики экспериментальных исследований. В частности, приведены методики оценки погрешности и тарировки измерительной системы, обработки полученных экспериментальных данных, оценки адекватности разработанных математических моделей. Описано оборудование для проведения экспериментальных исследований (рис. 4), позволяющее измерять: текущее давление внутри цилиндра в диапазоне 0.. .6 МПа с погрешностью не более 0,5%; частоту вращения коленчатого вала дизеля в пусковом режиме с погрешностью не более 1,5%; силу тока без разрыва электрической цепи в диапазоне 0...1100 А с погрешностью не более 2%.

Исследования в лабораторных условиях проводились по плану полного факторного эксперимента на установке, представленной на рис. 5. Для оценки всех коэффициентов полинома второй степени, в силу небольшого числа факторов, проводили исследования по плану полного факторного эксперимента, в котором три переменные варьируются на трех уровнях. В качестве факторов были выбраны: степень заряженности аккумуляторной батареи, величина компрессии в цилиндре и температура моторного масла.

Проверка адекватности математической модели произведена на основе критерия Фишера. Для оценки эффективности и технологичности метода диагностирования использованы следующие показатели:

- вероятность правильного диагностирования (достоверность) Б;

- средняя продолжительность диагностирования (математическое ожидание продолжительности однократного диагностирования) т/((д);

- средняя стоимость диагностирования т,(Сд)\

- средняя трудоемкость диагностирования т/50/);

- количество ошибок первого и второго рода.

Рисунок 4 - Принципиальная схема измерительного комплекса:

АКБ-аккумуляторная батарея; МП-источник питания,- ПТХ-преобразователь тока на эффекте Холла; ФИ- формирователь импульса; ДД - датчик давления; АЦП - аналого-цифровой преобразователь Е14-440; ПК - персональный компьютер

Рисунок 5 - Общий вид экспериментальной установки:

1 - стенд для обкатки и испытания двигателей КИ- 5274; 2 - ноутбук; 3 - аналого-цифровой преобразователь; 4 - дизельный двигатель CD-I 7.

Обработка позволила получить численные значения коэффициентов уравнений функции, а также кривые, описывающие взаимосвязь между исследуемыми параметрами. Весь полученный материал систематизировался, проводился анализ, делались соответствующие выводы.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований направленные на определение функциональных связей диагностических признаков с параметрами технического состояния систем пуска, электроснабжения и компрессионных свойств дизеля. При помощи разработанного оборудования получены экспериментальные характеристики силы тока и напряжения при пуске и принудительном прокручивании коленчатого вала, выполнен их анализ и определены совокупности диагностических признаков, образующие области локальных диагнозов

Эксперименты проводились как в лабораторных, так и производственных условиях. .Лабораторные исследования проводились на двигателе модели CD-17

Полученные функциональные зависимости между диагностическими признаками и параметрами технического состояния систем пуска, электроснабжения и механической часта двигателя позволили установить допустимые значения диагностических признаков, соответствующих работоспособному состоянию

Уравнение функциональной связи диагностического признака К, (величина пи-ковои силы тока) от степени заряженности АКБ аппроксимируется полиномом вто-рои степени:

Атах = - 0,16-С/ + 6СР + 260 (Р?=0.97) П5)

В результате проведенного анализа экспериментальных зависимостей установлено, что на характеристики, получаемые при прокручивании коленчатого вала дизеля без подачи топлива, в частности, компрессионные свойства, значительно влияет пудовая частота вращения, связанная тесным образом с техническим состоянием

40 60

Степень заряженности АКБ, %

Рйсяюк 6 - Зависимость частоты вращения коленчатого вала дизельного двигателя ОТ Сгеп£НИ заряжениосп, АКБ при принудительном прокручивании стартером

(температура моторного масла 70... 82 С).

Ввиду наличия точки перегиба функции, представленной на рис. б, оценка компрессионных свойств по значению диагностического признака К9 - амплитудного значения тока в режиме прокручивания вызывает значительную погрешность. В

связи со сказанным адекватная оценка компрессионных свойств возможна для лабораторного двигателя в диапазоне 220...280 мин"1 , что соответствует степени заряженное™ АКБ более 50 %. Этот порог был принят за нижний уровень при варьировании параметров технического состояния АКБ.

При снятии характеристик тока при прокручивании без подачи топлива с целью определения компрессионных свойств установлено, что пики тока соответствуют прохождению поршнями верхней мертвой точки в соответствии с порядком работы и практически совпадают в результате наложения одновременно регистрируемого давления внутри цилиндра с помощью тензометрического датчика и силы тока с помощью токовых клещей на основе эффекта Холла. При этом становится возможным регистрация пусковой частоты вращения коленчатого вала.

Для выявления функциональной связи между давлением внутри цилиндра и амплитудным значением силы тока при принудительном прокручивании стартером была' проведена серия дополнительных опытов, целью которых было также установить, влияет ли снижение компрессии в одном из цилиндров на остальные, в первую очередь, соседние по порядку работы. В итоге, путем наложения различных графиков друг на друга, построена следующая диаграмма (рис. 7).

240 •

220 •

200 ' ;

180

<

§ 140

120 100 60

Воемя. с

Рисунок 7 - Зависимость силы тока, потребляемого стартером от времени при различных давлениях внутри цилиндра:

1 - сила тока, в режиме холостого хода якоря; 2 - сила тока при прокручивании декомпрессированного дизеля; 3 - сила тока при декомпрессировании одного (второго) цилиндра; 4 - сниженная компрессия (1,85 МПа); 5 - сниженная компрессия (2,75 МПа); б- фактическая компрессия (3,0 МПа); 7-завышенная компрессия (3,75 Ша)

Эксперименты позволили заключить, что по пульсации стартерного тока на лабораторном дизельном двигателе CD-17 представляется возможность определить неравномерность компрессионных свойств, причем возможно различить разницу не более 0,2 МПа по цилиндрам, при условии исправности стартера и заряда АКБ более, чем на 50 %.

При испытаниях не отмечено значительного нагрева проводников от АКБ до стартера. В целом продолжительность прокручивания составляла не более 5 с, что позволяло усреднить не менее трех амплитудных значений силы тока для каждого из цилиндров. Установлено, что при температурах окружающего воздуха свыше 15 С

13

Воемя. с

и моторного масла в указанных диапазонах 48...92 °С, а также при степени разря-женности АКБ менее 50 %, коэффициенты уравнения регрессии при этих членах являются статистически незначимыми. В связи с этим, в первом приближении принимаем, что амплитудные значения тока являются только функцией текущего давления сжимаемого воздуха внутри цилиндров дизельного двигателя.

Уравнение связи вида Рс аппроксимируется зависимостью вида:

Рс =- О,00009А/ + 0,0449 А, + 0,6338 (Я2= 0.97) (16)

Результаты моделирования расчетных временных характеристик тока сравнивались с экспериментальными (рис. 8).

Идентификация математической модели позволила установить, что она адекватно описывает результаты эксперимента при уровне доверительной вероятности 0,90. Максимальная относительная погрешность в лабораторных условиях составила 9,28 %.

200

240 320 400 480 Угол поворота коленчатого вала, град

640

Рисунок 8 - Изменение силы чартерног о тока в режиме прокручивании ог угла поворот а коленчатого вала экспериментального двигателя

На основании экспериментальных данных был разработан алгоритм (рис.9), включающий в себя следующие группы операций:

1. Сбор предварительных сведений о работе двигателя и анализ памяти неисправностей. На данном этапе анализируются симптомы работы двигателя и определяется наиболее вероятное направление поиска неисправностей. Для дизелей с электронным управлением необходимо просканировать электронный блок управления на наличие кодов неисправностей.

2. Измеряется напряжение АКБ без нагрузки. В случае, если оно оказывается ниже 12,3 В, результаты пуска и прокручивания могут получиться недостоверными, поэтому данную батарею необходимо подзарядить.

3. На двигатель устанавливаются датчики тока (на положительный провод от АКБ) и на клеммы АКБ. Подключается плата сбора данных и запускается интерфейс диагностической программы.

[Анализ памяти неисправностей!

Неисправность механической части ДВС

Провести углубленную проверку обслуживание и ремонт ДВС

Снять датчики включить подачу топлива

Рисунок 9 - Блок-схема алгоритма диагностирования дизельного двигателя по параметрам стартерного тока в пусковом режиме

4. Прокручивается коленчатый вал двигателя стартером и определяется время пуска дизеля, диагностические признаки К1 - К9. Ставится диагноз системам пуска и электроснабжения (свечи накала, АКБ, генераторная установка).

Прогревается дизель до рабочей температуры. При необходимости п. 4 повторяется. Блокируется подача топлива: обесточивается клапан отсечки на ТНВД распределительного типа; переводится рейка в положение выключения для рядных ТНВД; удаляется предохранитель ECU (ЕСМ), снимается фишка с датчика частоты вращения коленчатого вала, либо положения распределительного вала, либо ослабляется любая трубка высокого давления (для систем типа «Common Rail». 6. Прокручивается коленчатый вал стартером. Регистрируются диагностические признаки К , К , К . Рассчитывается пусковая частота вращения и определяется равномерность компрессионных свойств цилиндров и их амплитудные значения В случае неравномерности компрессионных свойств и при заниженных амплитудных значениях на вход АЦП подается дополнительный сигнал с датчика положения распределительного вала для идентификации цилиндров и вновь прокручивается коленчатый вал. При подтверждении заниженных значений или значительной неравномерности - необходима углубленная диагностика, сопряженная с разборкой двигателя. В случае, если признаки К9 - К1' находятся в допустимых пределах, - механическая система двигателя признается исправной.

Разработанная методика и алгоритм диагностирования дизельных двигателей по параметрам тока при пуске проходили проверку в производственных условиях в сравнении с традиционными способами измерения параметров технического состояния двигателя и электрооборудования. В качестве экспериментальных объектов выступили факторы и автомобили сельскохозяйственного назначения различных производителен, оснащенные дизельными двигателями с рабочим объемом 1.7.. .6.2 л

Для оценки воспроизводимости эксперимента, в условиях с.-х. предприятия ЗАО «Железнодорожник» Усольского района была проведена проверка однотипных дизельных двигателей модели Д-240, Д-243, Д-245. Результаты проиллюстрированы на рис 10 а и 10 6.

Амплитудное значение силы roxa, А

200 205 210 215 220 22S 230 235 240 245 Амплитудное значение сипы тока, А

Рисунок 10 - Гистограммы распределения амплитудных значений дизельного двигателя Д-240 и его модификаций в условиях эксплуатации

В результате проверки метода в производственных условиях были проанализированы значения диагностических признаков: пусковой частоты вращения коленчатого вала, максимального значения тока в момент пуска, амплитудные значения пульсации тока в режиме прокручивания стартером без подачи топлива, время пуска прогретого дизеля со стартера и составлены гистограммы их распределения.

При испытаниях анализировались форма и характер протекания зависимости стартерного тока от времени и сравнивались с зависимостями, полученными в лабораторных условиях. Установлено, что реально полученные осциллограммы могут отличаться от характерных, что обусловлено, в первую очередь, техническим состоянием элементов системы пуска и различием конструктивных особенностей дизелей.

В ходе производственных экспериментов установлено, что применение предлагаемого алгоритма обеспечивает достаточную для практики точность, а трудоемкость диагностирования дизельного двигателя по параметрам тока составляет не более 0,2 чел/ч, в то время, как трудоемкость традиционного метода измерения компрессии зависит от числа цилиндров, конструктивных особенностей двигателя и способа измерения (через свечи накала или форсунки).

В пятой главе приведена оценка эффективности использования разработанного метода диагностирования, а также реализующего ее оборудования. Годовой экономический эффект от применения предлагаемого метода составляет 38217,87 руб. Он получен за счет значительного снижения трудоемкости диагностирования при одновременном увеличении количества диагностируемых систем и снижения стоимости диагностирования. Срок окупаемости компьютерного комплекса составил 0,93 года.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Существующие методы определения герметичности цилиндров дизельных ДВС обладают высокой трудоемкостью, что приводит к значительным простоям техники и допускают разборку двигателя, иногда ненужную. Повысить эффективность оценки компрессионных свойств можно, используя оперативные безразборные методы, в частности, на основе анализа характеристик стартерного тока, но для этого необходимо проведение дополнительных теоретических и экеперимеитальньк исследований.

2. Разработана математическая модель процесса диагностирования дизеля с элек-тростартерным пуском, включающая описание процессов, протекающих в системах двигателя при пуске и при принудительном прокручивании стартером, позволяющая устанавливать функциональные связи между параметрами технического состояния системы пуска и компрессионными свойствами дизельных двигателей и диагностическими признаками на участках локальных диагнозов. Выполненная экспериментальная проверка подтвердила адекватность математической модели.

3. Теоретически обоснована возможность использования диагностических признаков на временных характеристиках силы тока в пусковом режиме для распознавания технического состояния элементов систем пуска и оценки компрессии цилиндров в абсолютном значении с максимальной погрешностью не более 10 % (при числе цилиндров не более шести).

4. Разработано экспериментальное оборудование, реализующее метод диагностирования дизельных двигателей по параметрам стартерного тока на основе анализа временных характеристик при пуске и при принудительном вращении без подачи топлива, которое позволяет измерять: текущее давление внутри цилиндра в диапазоне 0.. .6 МПа с погрешностью не более 0,5 %; частоту вращения коленчатого вала дизеля в пусковом режиме с погрешностью не более 1,5 %; силу тока без разрыва электрической цепи в диапазоне 0... 1100 А с погрешностью не более 2 %.

5. Разработан алгоритм диагностирования дизельного двигателя по параметрам стартерного тока, позволяющий реализовать возможность определения технического состояния с установленной оптимальной последовательностью.

6. Производственной проверкой установлено, что адекватная оценка абсолютного значения компрессии возможна при степени заряда аккумуляторной батареи не менее 50 %, исправности стартера, в диапазоне температур моторного масла 50.. .90 °С и учете характеристик системы «Дизель - Стартер» - передаточного числа и рабочего объема цилиндра. При этом трудоемкость диагностирования снижается в 2,3 раза с одновременным увеличением информативности контроля.

7. Годовой экономический эффект от применения предлагаемого метода составляет 38217,87 руб. Он получен за счет значительного снижения трудоемкости диагностирования при одновременном увеличении количества диагностируемых систем и снижения стоимости диагностирования. Срок окупаемости компьютерного комплекса составил 0,93 года.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Кривцова Т.И. Теоретические предпосылки метода диагностирования компрессионных свойств дизельного двигателя по параметрам тока / С.Н. Кривцов, Ю.Н. Упкунов, Т.И. Кривцова // Вестник ИрГСХА, вып. 38. - Иркутск: Изд-во ИрГСХА, 2010.-С. 71-77.

2. Кривцова Т.Н. Измерительный комплекс для исследования взаимосвязи параметров пускового тока с техническим состоянием дизельного двигателя // Вестник ИрГСХА, вып. 42. - Иркутск: Изд-во ИрГСХА, 2011. - С. 76-83.

Статьи в сборниках научных трудов, докладов и материалов научных конференций:

3. Кривцова Т.И. Современные безразборные методы оценки компрессионных свойств дизельных двигателей / Т.И. Кривцова, Ю.Н. Упкунов, С.Н. Кривцов // Материалы II международной научно-практической конференции «Проблемы диагностики эксплуатации автомобильного транспорта». - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2009. С. 82-89.

4. Кривцова Т.И. Результаты поисковых экспериментов по использованию стартер-ного пускового тока для оценки технического состояния двигателя по параметрам герметичности / Т.И. Кривцова, О.Н. Хороших, П.И. Ильин // Материалы региональной научно-практической конференции молодых ученых Сибирского федерального округа «Инновационные технологии в АПК». - Иркутск: Изд-во ИрГСХА, 2010.-С. 277-283.

5. Кривцова Т.И. К вопросу определения технического состояния системы пуска и электроснабжения дизельного двигателя по параметрам тока при пуске. // Материалы международной научно - практической конференции, посвященной 50 летиго факультета механизации сельского хозяйства МГ'СХУ. - Улан - Батор, Изд-во МГСХУ, 2010.-С 168-174.

Лицензия на издательскую деятельность ЛР№ 070444 от 11.03.98 г. Подписано в печать 28.10.11 г.

Тираж ! 00 экз.

Издательство Иркутской государственной

сельскохозяйственной академии 664038, Иркутская обл., Иркутский р-н, пос. Молодежный

61 12-5/1018

Иркутская государственная сельскохозяйственная академия

На правах рукописи

КРИВЦОВА Татьяна Игоревна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ КОМПРЕССИОННЫХ СВОЙСТВ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ ПО ХАРАКТЕРИСТИКАМ СТАРТЕРНОГО ТОКА

Специальность 05.20.03 - Технологии и средства

технического обслуживания в сельском хозяйстве

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель д.т.н., профессор Ю.Н. Упкунов

Иркутск - 2011

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 8

1.1. Роль и место технической диагностики в системе эксплуатации 8 машинно-тракторного парка

1.2. Анализ современных разработок в области технической 11 диагностики

1.3. Методы и средства диагностики компрессионых свойств 16 дизельных двигателей

1.4. Выводы и задачи исследований 30

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА 31

ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПО ВЕЛИЧИНЕ СИЛЫ СТАРТЕРНОГО ТОКА В ПУСКОВОМ РЕЖИМЕ

2.1. Обоснование и выбор диагностических параметров при 31 диагностировании дизельных двигателей по временным характеристикам стартерного тока в пусковом режиме

2.2. Математическая модель системы электростартерного пуска 39

2.3. Теоретические предпосылки метода диагностирования 47 компрессионных свойств дизельного двигателя

2.4. Выводы 62 3 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 63 3.1. Применяемое оборудование для экспериментов и его 63

характеристика

3.2 Методика планирования и проведения экспериментов 71

3.3. Методика обработки экспериментальных данных 81

3.4. Выводы 90

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 91

4.1. Выбор комплекса диагностических параметров 91 на основе результатов экспериментальных исследований

4.2. Оценка адекватности модели диагностирования компрессионных 103 свойств дизельных двигателей по характеристикам стартерного тока

4.3. Алгоритм диагностирования дизельного двигателя по 106 характеристикам стартерного тока

4.4. Оценка метода диагностирования компрессионных свойств 113 дизельных двигателей по характеристикам тока в производственных условиях

4.5. Выводы 123

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕТОДА 125

ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПО ВЕЛИЧИНЕ СИЛЫ СТАРТЕРНОГО ТОКА В ПУСКОВОМ РЕЖИМЕ

5.1. Определение экономической эффективности метода 125 диагностирования дизельных двигателей по величине силы стартерного тока в пусковом режиме

5.2. Выводы 129

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 130

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 132

ПРИЛОЖЕНИЯ 158

ВВЕДЕНИЕ

Конструкция машинно-тракторных агрегатов (МТА), автомобилей и др. техники постоянно усложняется, что требует применения современных средств диагностирования и квалифицированного персонала. Практика эксплуатации техники показывает, что в последнее время в структуре машинно-тракторного парка (МТП) предприятий агропромышленного комплекса (АПК) значительно возросло количество сложной техники, в т.ч. иностранной, зачастую приобретенной на вторичном рынке. Несоответствие современной выпускаемой отечественной и зарубежной техники существующему уровню эксплуатации в российских условиях приводят к непредвиденным отказам, неоправданным заменам агрегатов, простоям техники и т.д. Помочь в решении данной проблемы может применение и широкое внедрение методов и средств технического диагностирования. В результате их использования снижаются простои техники, повышается коэффициент технической готовности, повышается уровень и качество выполнения ремонтно-обслуживающих воздействий. При этом необходимо иметь в виду, что диагностирование должно удовлетворять таким противоречивым требованиям, как максимум информативности и достоверности определения технического состояния с одной стороны, и минимум трудоемкости с другой стороны.

В структуре агропромышленного комплекса в настоящее время наибольшее распространение получили машины, оборудованные дизельными двигателями. Эксплуатационные показатели таких двигателей внутреннего сгорания (ДВС), а также ресурс и работоспособность напрямую зависят от компрессионных свойств каждого из цилиндров. Наиболее известный метод оценки герметичности надпоршневого пространства - прямое измерение компрессии с помощью простейших приборов - компрессометров очень трудоемок, а главное, часто допускает неквалифицированное вмешательство и частичную разборку двигателя, иногда совершенно ненужную.

Снижению затрат на техническое обслуживание (ТО), ремонт и повышению уровня работоспособности ДВС в значительной мере способствует комплексный подход к разработке эффективных методов, средств и технологий диагностирования и автоматизированных управляющих систем на базе микропроцессорной техники с минимальными требованиями к контролепригодности ДВС.

Наиболее оправданным в системе диагностики является применение безразборных методов при оценке технического состояния машин [9, 40, 41, 75, 94, 120]. Для оценки технического состояния дизельного двигателя по параметрам герметичности существуют косвенные методы оценки компрессионных свойств, являющихся безразборными. Из них широкое распространение получили методы оценки равномерности распределения компрессии по неравномерности вращения коленчатого вала дизеля в режиме прокручивания без подачи топлива и на основе регистрации и анализа пульсации стартерно-го тока или напряжения. Они заложены на программном уровне в современные диагностические средства. Однако, оценка компрессионных свойств этими методами в абсолютном выражении отсутствует. В связи с этим, разработка и совершенствование оперативных безразборных методов и средств определения компрессионных свойств дизеля, базирующихся на современных достижениях науки и техники, является актуальной задачей.

Цель работы: повышение эффективности эксплуатации тракторов и автомобилей в агропромышленном комплексе, за счет повышения информативности и снижения трудоемкости диагностирования компрессионных свойств дизельных двигателей в условиях эксплуатации.

Объект исследования: процесс диагностирования технического состояния дизельного двигателя в момент прокручивания в пусковом режиме.

Предмет исследования: функциональная связь изменения тока прокручивания в зависимости от величины давления внутри цилиндров.

Рабочая гипотезой явилось предположение о том, что временные характеристики стартерного тока можно использовать для определения компрессии дизельного двигателя в абсолютном значении.

Научную новизну представляет:

1. Метод определения компрессии дизельного двигателя по величине стар-терного тока, потребляемого при пуске.

2. Модель процесса диагностирования, учитывающая связь параметров технического состояния двигателя с величиной силы стартерного тока, потребляемого в пусковом режиме.

3. Установленные закономерности (уравнения связей) между диагностическими признаками и компрессионными свойствами двигателя и системы пуска.

4. Алгоритм диагностирования технического состояния дизельного двигателя, на основе разработанного метода, позволяющий повысить оперативность и достоверность диагноза с использованием компьютерных технологий

Практическая значимость работы заключается в том, что разработанный метод позволяет с достаточной для практики точностью и достоверностью диагностировать дизельный двигатель без его разборки, используя при этом современное измерительное оборудование, доступное большинству хозяйств. Метод можно применять в автотранспортных предприятиях, РТП, ПТО, РММ, в полевых условиях при проведении плановых технических об-служиваниях тракторов и автомобилей, при покупке новой техники или на вторичном рынке, а также при поиске неисправностей в случае возникновения отказов.

Апробация работы. Материалы исследований докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях Иркутской ГСХА (Иркутск, 20082011); ежегодных научно-практических семинарах «Чтения И.П. Терских» 2009, 2010; Красноярском ГАУ (21 апреля 2009 г.), ВСГТУ (Улан-Удэ 2010, 2011 г.); II Международной научно-практической конференции «Проблемы диагностики и эксплуатации автомобильного транспорта», Иркутск, ИрГТУ 2009.

Реализация исследований Результаты исследований приняты к внедрению в условиях сельскохозяйственного предприятия ЗАО «Железнодорожник» Усольского района и СПК «Годовщина Октября» Куйтунского района

Иркутской области и используются в учебном процессе ФГОУ ВПО Иркутская ГСХА по дисциплине «Эксплуатация МТП» и «Диагностика и ТО машин».

Публикации. По результатам исследований опубликовано 5 работ общим объемом 1,98 печатного листа.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, библиографии из 161 наименования, включая 12 иностранных. Она изложена на 148 страницах, включает 15 таблиц и 60 рисунков.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Роль и место технической диагностики в системе эксплуатации

машинно-тракторного парка

Техническая диагностика, как научная дисциплина, получила свое развитие в начале 60-х годов прошлого века. Диагностирование машин позволяет определять техническое состояние агрегатов, механизмов и систем машины без их разборки или с частичной разборкой и прогнозировать сроки службы составных частей машины. Фактически появляется возможность управлять техническим состоянием машин, назначая соответствующие предупредительные работы и выполняя их в процессе технического обслуживания и ремонта (ТО и Р). Это снижает время простоя машины и обеспечивает экономию средств, а значит, способствует более эффективному использованию техники по назначению.

Основными задачами технического диагностирования являются [9, 61, 129]:

• контроль технического состояния для установления значений параметров требованиям технической документации;

• поиск места и причин отказа (неисправности);

• прогнозирование технического состояния.

Основная цель технического диагностирования достигается путем установления и изучения отклонений определенных параметров работоспособности технического устройства от их нормальных значений. Для этого проверяющий (мастер-диагност) воздействует определенным образом на объект диагностирования, учитывая воздействия внешней среды, получает информацию о реакции объекта на все воздействия, анализирует информацию, регистрирует результаты и на основе этого выдает заключение о техническом состоянии объекта с указанием, при необходимости места, вида и причин дефектов. В случае исправного состояния объекта определяется его остаточный ресурс [18, 65, 86, 92, 116].

Техническое диагностирование оказывает большое влияние на интенсивность использования техники, учитываемое коэффициентом готовности. Предупреждение отказов, их оперативное устранение резко снижают простои машин по техническим причинам, увеличивают их производительность и качество выполнения сельскохозяйственных операций, что положительно сказывается на сроках выполнения работ, способствует получению дополнительной прибыли производителями сельскохозяйственной продукции (рис. 1.1) [7, 9].

Рисунок 1.1- Влияние диагностирования машин на выполнение сельскохозяйственных работ

Проблемы диагностирования сельскохозяйственных машин, их отдельных узлов и механизмов изучаются НИИ и вузами. Особо следует выделить такие как ГОСНИТИ, ВИМ, ВИСХОМ, СибИМЭ, Санкт-Петербургский, Челябинский, Алтайский, Новосибирский и другие агроин-женерные и аграрные университеты, а также многие сельскохозяйственные академии.

Большой вклад в развитие технической диагностики, как резерва повышения эффективности эксплуатации сельскохозяйственной техники внесли: В.А. Аллилуев, В.В. Альт, В.И. Вельских, Ю.А. Васильев, Г.В. Веденяпин, И.И. Габитов, Н.Я Говорущенко, A.C. Гребенников, И.П. Добролюбов, Н.С.

Ждановский, В.А. Змановский, С.А. Иофинов, В.М. Лившиц, Г.П. Лышко, В.М. Михлин, А.Х. Морозов, Н.И. Мошкин, A.B. Неговора, A.B. Николаенко, Б.В. Павлов, К.Ю. Скибневский, И.П. Терских, Б.А. Улитовский, Ю.Н. Упку-нов, А.И. Федотов и многие другие.

Известные методы диагностирования разделяют на две группы: объективные и субъективные. Первые базируются на системе контрольно-измерительных средств, вторые - на опыте и интуиции специалиста диагноста, который по ряду обнаруженных признаков составляет программу поиска технических неисправностей диагностируемого объекта. В зависимости от использования групп контролируемых параметров рядом исследователей методы диагностирования классифицируются [7, 69, 86, 133]:

1. По функциональным параметрам. В эту группу входят оценка мощ-ностных и экономических показателей, определение производительности и т.д.

2. По параметрам рабочих процессов. В эту группу входят температура и состав отработавших газов, характеристики рабочего цикла, виброакустический и ультразвуковой методы, физико -химический анализ жидкостей и газов.

3. По структурным параметрам. Сюда входят определение суммарных зазоров, геометрической формы, оценка усилий и перемещений и т.п.

По характеру взаимодействия между объектом и средством диагностирования различают тестовые и функциональные режимы. Тестовый режим осуществляется путем подачи конкретных воздействий на объект и получения ответных реакций объекта на эти возмущения. Функциональным называется режим, когда объект используется по назначению, то есть выполняет свои рабочие функции, а его выходные параметры (один или несколько) являются контролируемыми, например, мощность двигателя [56,68,115,133]. Тестовые режимы диагностирования являются «активными», поскольку рабочие процессы в объекте могут целенаправленно изменяться (подстраивать-

ся) регулировочными или другими управляющими воздействиями до получения максимальных показателей эффективности их функционирования.

По технологическому назначению и глубине методы и средства диагностирования делятся на комплексные и поэлементные [13, 23, 41, 62, 137].

Первая группа методов и средств определяет работоспособность объекта в целом (общее диагностирование). При отрицательном диагнозе общего диагностирования локализация неисправности в объекте осуществляется средствами поэлементного диагностирования. В качестве диагностических параметров для общего диагностирования объектов автомобиля используют выходные показатели эффективности их функционирования (мощность, расход топлива, тормозной путь и др.), для локальных методов - параметры физических процессов, сопутствующих функционированию объекта.

По степени автоматизации процесса диагностирования средства различают на автоматические, автоматизированные и с ручным управлением. Обоснование и выбор методов и средств диагностирования диктуется конкретными целями и условиями их использования.

1.2. Анализ современных разработок в области технической диагностики

В соответствии с ГОСТ 25176-82 средства диагностирования подразделяются по исполнению на встроенные (бортовые) и внешние. Встроенные средства являются составной частью электронных систем управления современных тракторов, автомобилей или комбайнов (например, электронная система управления двигателем (ЭСУД)). Встроенная система диагностирования содержит необходимый перечень датчиков, преобразующих физические величины в электрические с разным уровнем интеграции [9, 123, 149, 154, 158]. Информация с этих датчиков поступает через шины обмена данными к электронному блоку управления (ЭБУ). На основании полученных данных о желаемом и текущем режиме работы трактора, комбайна или автомобиля ЭБУ формирует определенные импульсы на исполнительные устройства. Важно,

что электронные системы управления выполняют также функции ботовой системы диагностирования.

Работа бортовой системы диагностирования основана на непрерывной проверке исправности основных электрических цепей, анализе откликов основных устройств на тестовые сигналы, измерении сигналов в определенных точках системы и сравнении их с эталонными.

Бортовая система диагностирования осуществляет [9, 123, 160]:

• идентификацию системы и блоков управления;

• контроль входных и выходных сигналов;

• контроль передачи данных и внутренних функций блока управления; •считывание, распознавание и хранение информации о статистических и спорадических ошибках;

• считывание текущих реальных данных;

• программирование параметров и моделирование функций системы;

• согласование работы между ЭБУ разных систем.

Современные тенденции развития бортовой системы диагностирования характеризуются увеличением числа сигнальных указателей за счет введения новых датчиков и алгоритмов диагностирования и развитием диагностического контроля через систему предупредительной сигнализации. В случае фиксации неисправности ЭБУ сохраняет информацию о ней в