Ремонт и техническое обслуживание автомобилей

Техническая диагностика автомобилей

Автомобилестроение относится к одним из наиболее интенсивно развивающихся отраслей современного промышленного производства. Очень сложно проследить за новинками в области технологий и технических решений, используемых конструкторами и инженерами при создании новых моделей автомобилей и автотранспортных средств.
Конструкция современного автомобиля содержит не только механическую составляющую, но и сложнейшие электронные, электрические, гидравлические и пневматические устройства, призванные сделать поездку на автомобиле комфортной, безопасной и высокопроизводительной.

Несмотря на высокую надежность современного автомобиля (в сравнении с автомобилями прошлого века), любая техника имеет тенденции к износу и снижению работоспособности из-за многих эксплуатационных факторов. А поскольку автомобиль является средством, представляющим определенную угрозу окружающему живому и даже неживому миру, его техническое состояние, обуславливающее безопасность и эффективность эксплуатации, должно быть предметом пристального внимания со стороны владельцев и структур, эксплуатирующих автотранспортные средства в коммерческих или производственно-технологических целях.

Определение текущего технического состояния автомобиля может осуществляться различными способами, называемыми техническим диагностированием или просто диагностикой.

Слово «диагностика» имеет греческие корни – «diagnostikos» означает «способный распознавать».
Изначально этот термин получил распространение в медицине, где диагностикой называли учение о методах и принципах распознавания болезней и постановки диагноза, а диагностированием — процесс постановки диагноза.
В настоящее время этой науке и ее методам придается огромное значение, при этом не только в медицине, но и в других областях производственной деятельности человека, в т. ч. на автомобильном транспорте. Основные понятия и термины диагностики стандартизированы. При этом выделено понятие технической диагностики, термины которой охватываются межгосударственным стандартом ГОСТ 20911-89.
В соответствии с этим стандартом технической диагностикой называют область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов. Техническое диагностирование — определение технического состояния объектов (ГОСТ 20911-89, п.3, п.4).

Техническая диагностика является составной частью технического обслуживания. Основной задачей технического диагностирования является обеспечение безопасности, функциональной надёжности и эффективности работы технического объекта, а также сокращение затрат на его техническое обслуживание и уменьшение потерь от простоев в результате отказов и преждевременных выводов в ремонт. Все эти понятия и определения в полной мере относятся и к автомобильному транспорту.
Под диагностикой на автомобильном транспорте понимают процесс определения неисправностей автотранспортного средства или элемента его конструкции по внешним признакам, а также установление причин возникновения неисправностей.

Техническая диагностика автомобиля это совокупность целей и задач, связанных с поиском неисправностей механизмов и систем автомобиля, для их дельнейшего устранения.

При этом наиболее прогрессивные методы диагностирования подразумевают определение технического состояния автомобиля или отдельных его систем и механизмов без разборки или существенного демонтажа конструкции. Только в этом случае диагностирование дает существенный экономический эффект при техническом обслуживании и ремонте автомобилей.
Простой пример – износ деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ) можно определить после полной разборки двигателя и выполнения необходимых метрических замеров, а можно сделать определенные выводы об износе ЦПГ измерением давления в конце такта сжатия в каждом цилиндре. Конечно же, второй метод существенно дешевле, поскольку практически не требует какой-либо разборки двигателя, кроме демонтажа свечей зажигания или форсунок.

Правильно организованное техническое диагностирование обеспечивает значительную экономию средств на содержание автомобилей за счет сокращения их простоя во время обслуживания и ремонта, выполнения действительно необходимых регулировочных и ремонтных операций, сокращения расхода запасных частей, материалов и топлива.
Это достигается путем своевременного обнаружения и устранения неисправностей в системах и механизмах двигателя, а также в агрегатах и механизмах трансмиссии и ходовой части автомобиля без разборки и демонтажа.

Следует отметить, что на современных автомобилях иногда трудно зафиксировать сам факт наличия неисправности, поскольку высокая надежность конструкции автомобилей, особенно оснащенной электронными системами управления, привела к сокращению простых, легко выявляемых дефектов, и росту неисправностей, появление которых может быть обусловлено сложной цепью взаимодействия с другими элементами конструкции автомобиля.
С другой стороны, если неисправность даже и обнаружена, можно указать множество вероятных причин ее возникновения. Это значительно усложняет диагностику современных автомобилей и элементов их конструкции.
Диагностированием могут охватываться различные механизмы, устройства и системы автомобиля. Диагностирование механизмов и механических устройств позволяет определить его техническое состояние и остаточный ресурс, диагностирование электрических и электронных устройств тоже позволяет определить и состояние объекта, и возможность его дальнейшей безотказной работы.

Эффективное использование средств диагностирования на станциях обслуживания автомобилей и автотранспортных предприятиях возможно лишь в результате правильного их применения и эксплуатации. Поэтому созданию диагностического оборудования, технологического, технического и программного обеспечения к нему, а также методов прогнозирования текущего состояния и остаточного ресурса автомобиля в последнее время уделяется особое внимание.

Диагностика автомобиля должна проводиться квалифицированными специалистами, которые имеют в своем распоряжении современное диагностическое оборудование, позволяющее точно определить техническое состояние механизмов, систем и агрегатов автомобиля.
На автотранспортных (АТП, ПАТП и др.) и авторемонтных предприятиях (СТОА, АРЗ) для проведения работ по диагностированию автомобиля создаются специальные участки диагностики с необходимой технологической оснасткой, оборудованием и инструментом.
В настоящее время широко применяется компьютерная диагностика автомобилей с использованием специального оборудования и приборов для проверки электронных систем автомобиля на наличие ошибок и неисправностей, что позволяет быстро и точно дать оценку техническому состоянию не только электроники автомобиля, но и агрегатов, узлов, механизмов, систем и т. п.

Процесс диагностирования включает тестирование всех основных параметров и характеристик систем, влияющих на работу автомобиля (блок управления двигателя и датчики, автоматическая трансмиссия, пневматическая подвеска, система АБС, система безопасности и т. п.).

Диагностика каждого агрегата, механизма и системы автомобиля состоит из нескольких этапов.
Так, например, диагностирование двигателя включает:

• проверку системы управления двигателем;
• диагностирование системы питания двигателя;
• проверку наполняемости цилиндров, давления в цилиндрах. анализ частоты вращения коленчатого вала и т. п.

После выполнения диагностики формируется отчет, в котором специалист-диагност фиксирует все обнаруженные ошибки и неисправности, а также возможные способы их устранения, после чего ремонтно-обслуживающему персоналу остается только принять решение о выборе наиболее оптимального метода устранения недостатков.

Дальнейшее развитие технической диагностики имеет тенденцию к непосредственному внедрению в конструкцию автомобиля элементов диагностирования, которые могут достаточно полно описывать техническое состояние автомобиля и его составных элементов. Такие средства диагностики (встроенная диагностика) позволяют не только специалисту, но и водителю оценить текущее техническое состояние автомобиля, его систем и механизмов, и принять решение о возможности и целесообразности дальнейшей эксплуатации автотранспортного средства.

Основы диагностирования технического состояния подвижного состава автомобильного транспорта

Для повышения эффектив­ности ТО и Р автомобилей требуется индивидуальная ин­формация о их техническом состоянии до и после воздействия. При этом необходимо, чтобы получение указанной информации было доступным, не требовало бы разборки агрега­тов и механизмов и больших затрат труда. Индивидуальная ин­формация о скрытых и назревающих отказах позволяет предот­вратить преждевременный или запоздалый ремонт и профилак­тику, а также проконтролировать качество выполняемых работ. Средством получения такой информации является техническая диагностика автомобилей.

Технической диагностикой называется отрасль знаний, изу­чающая признаки неисправностей автомобиля, методы, средства и алгоритмы определения его техническою состояния без разбор­ки, а также технологию и организацию использования систем диагностирования в процессах технической эксплуатации под­вижного состава.

Диагностированием называют процесс определения техничес­кого состояния объекта без его разборки по внешним признакам путем измерения величин, характеризующих его состояние, и со­поставления их с нормативами. Оно обеспечивает систему ТО и Р автомобилей индивидуальной информацией об их техни­ческом состоянии и, следовательно, является элементом, этой си­стемы. Диагностирование данного объекта (автомобиля, агрегата, механизма) осуществляют согласно алгоритму (совокупности последовательных действий), установленному технической доку­ментацией. При диагностировании решаются следующие основные задачи: устанавливается техническое объекта (работоспособное или неработоспособное); выявляется причина неисправности или неработоспособности; прогнозируется остаточный ресурс или вероятность безотказной работы объекта; определяется качество выполнения работ ТО и Р.

Техническое состояние объекта может быть оценено визуально, путем осмотра или прослушивания. Например, износ протектора шины, подтекание масла из коробки передач, утечка воздуха и т.д. При этом могут не использоваться технические устройства диагностирования. Такая оценка технического состояния будет субъективной, основанной на знаниях и личном опыте диагноста. Здесь возможна ошибка при оценке с большой вероятностью. Объективную (более точную) информацию о техническом состоянии объекта дает использование технических средств диагностирования (инструментальный контроль). При этом исключается субъективное мнение человека, которое может быть ошибочным.

Диагностирование по назначению, периодичности, перечню выполняемых работ, трудоемкости и месту в технологическом процессе ТО и Р подразделяется на следующие виды: общее (Д-1), поэлементное (Д-2), сопутствующее ремонту (Др).

Д-1 проводится с периодичностью ТО-1 с целью определения технического состояния элементов, обеспечивающих безопасность движения. В процессе Д-1 выполняются необходимые регулировочные работы.

Д-2 предназначено для оценки технического состояния всех элементов автомобиля и выявления отказов и неисправностей, выполняется с периодичностью ТО-2 за 1…2 дня до него. Это позволяет подготовить производство к выполнению ремонта. При Д-2 проводят необходимые регулировочные работы, предусмотренные технологией.

Др проводится перед и после ремонта автомобиля или его элементов с целью уточнения объема работ и качества их выполнения.

По прерывности процесса различают диагностирование периодическое и непрерывное. Первое осуществляют через определенные периоды наработки объекта перед ТО или Р автомобиля, а второе – непрерывно при помощи встроенных на автомобиле диагностических средств .

Средствами диагностирования служат специальные приборы и стенды. Они делятся на внешние и встроенные, являющиеся составной частью автомобиля. При диагностировании используют не только измерительные технические средства, но и субъективные возможности человека, его органы чувств, опыт, навыки; в простейших случаях используют субъективное диагностирование, а в сложных – объективное.

Таким образом, диагностирование обеспечивает управление системой ТО и Р объективной информацией о техническом состоянии автомобилей (рис.1.7), что позволяет принять правильное решение и тем самым улучшить организацию выполнения работ и снизить затраты на поддержание их работоспособности и исправности.

Управление
Диагностирование	Исполнитель
Объект

Рисунок 1.7 — Схема места диагностирования в управлении

Возможности диагностирования агрегатов и механиз­мов в большой степени зависят от их контролепригодности.

Контролепригодностью называют приспособленность автомоби­ля к диагностическим работам, обеспечивающим заданную достоверность информации о техническом состоянии объекта при мини­мальных затратах труда, времени и средств на его диагностиро­вание. Основным показателем контролепригодности является коэффициент контролепригодности Кк

(1.9)

где Т_o — основная трудоемкость диагностирования, чел×ч;

T_д — дополнительная трудоемкость (подключение диагностических средств, датчиков, вывод объекта на тестовый режим и т п.), чел∙ч.

Доля контрольно-диагностических работ постоянно возрастает в общем их объеме. Так, для автомобиля КамАЗ-5320 она составляет примерно 33%.

Значения Кк для автомобиля равна примерно 0,54, а для агрегатов и систем – 0,5…0,7.

Возможность непосредственного измерения в процессе эксплу­атации структурных параметров (зазоры и др.) ме­ханизмов автомобиля без их разборки весьма ограничена. Поэто­му при диагностировании пользуются косвенными величинами, отражающими техническое состояние объекта, которые называются диагностическими параметрами, которые представляют собой пригодные для измерения физические величины, связанные с пара­метрами технического состояния объекта и несущие инфор­мацию о его состоянии. Диагностическими параметрами могут быть: параметрырабочих процессов (мощность, тормозной путь, расход топлива и др.), параметры сопутствующих процессов (вибрации, шум и т.п.) и геометрические величины (зазор, люфт, свободный ход, биение и др.). Для обеспечения надлежащей достоверности и экономичности диагностирования диагностические параметры должны быть чувст­вительны, однозначны, стабильны и информативны.

Чувствительность Кч диагностического параметра (П) определяется скоростью его приращения при изменении параметра технического состо­яния (у), т.е. изменению структурного параметра должно соответствовать возможно большее изменение диагностического параметра (рис.1.8)

(1.10)

Однозначность диагностического параметра означает отсутст­вие экстремума в диапазоне от начального до пре­дельного значений параметра технического состояния, т.е. каждому значению структурного параметра должно соответствовать одно значение выходного (диагностического) параметра (рис.1.8).

1, 2 – однозначные; 3 – неоднозначные; 1 – малой чувствительности; 2 – большой чувствительности

Рисунок 1.8 – Характеристики диагностических параметров:

Из рисунка 1.8 следует, что чувствительность параметра 2 больше чувствительности параметра 1, т.е. a₂ > a₁, диагностический параметр 3 при его значении П_i имеет два значения структурного параметра (у_зi и у’_зi), параметр 2 при любом одном его значении П_i имеет одно значение структурного параметра у_2i .

Стабильность диагностическо­го параметра определяется вариацией его значений при мно­гократном измерении на объек­тах, имеющих одну и ту же величину соответствующего структурного параметра. Ее оце­нивают с помощью среднеквад­ратичного отклонения.

Информативность является одним из важнейших свойств диаг­ностического параметра. Она характеризует достоверность диаг­ноза, получаемого в результате измерения значений параметра.

Для того чтобы определить техническое состояние автомобиля, необходимо текущие значения диагностических параметров сопоставить с нормативными значениями.

Диагностические нормативы служат для количественной оцен­ки технического состояния автомобиля. Различают начальное, предельное и допустимое значения норматива Начальный норматив соответствует величине диагностиче­ского параметра технически исправных объектов. Предельный норматив соответствует такому состоянию объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация становится невозможной или нецелесообразной по технико-экономическим соображениям. Допустимый норматив представляет собой ужесточенное значение предельного нормати­ва, при котором обеспечивается заданный, или экономически оп­тимальный, уровень вероятности отказа на предстоящем межконтрольном пробеге. На основе допустимого норматива ставят диаг­ноз состояния объекта и принимают решение о необходимости ремонта или регулировки.

В эксплуатации допустимый норматив принимается условно как граница неисправных состояний объекта для заданной перио­дичности его межконтрольного пробега. Если текущее значе­ние диагностического параметра выходит из допустимого норма­тива, это означает, что, хотя объект и является работоспособным, его эксплуатация нежелательна без регулировки или ремонта из-за высокой вероятности отказа или пониженных тех­нико-эксплуатационных свойств.

Методы диагностирования автомобилей характеризуются физической сущностью диагностических параметров. Они делятся (рис.1.8) на две группы: измерения параметров эксплуатационных свойств автомобиля (динамичности, топливной экономичности, безопасности движения и т.д.) и измере­ния параметров процессов, сопровождающих функционирование автомобиля, его агрегатов и механизмов (нагревы, вибрации, шумы и др.). Кроме того, существует группа методов диагностиро­вания, обеспечивающих измерение геометрических величин, непосредственно характеризующих техническое состояние механизмов.

Рисунок 1.8 — Методы диагностирования автомобилей

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

Средства диагностирования (рис.1.9) представляют собой технические устройства, предназначенные для измерения диагностических параметров тем или иным методом.

Рисунок 1.9 Средства диагностирования автомобилей

Они включают: устройства, за­дающие тестовый режим; датчики, воспринимающие диагностические параметры в виде, удобном для обработки или непосредственного использования (как правило, в виде электрического сигнала); устройства для обработки сигнала (усиления, анализа, фильтрации), для постановки диагноза, индикации результатов, их хранения или передачи в органы управления.

Средства диагностирования бывают внешними, т. е. не входя­щими в конструкцию автомобиля, встроенными и смешанного типа. Внешние средства диагностирования, в зависимости от их тех­нологического назначения могут быть выполнены в виде перенос­ных приборов и передвижных станций, укомплектованных необходимыми измерительными устройствами, и стационарных стендов. Встроенные средства диагностирования включают в себя входящие в конструкцию автомобиля датчики и приборы (электронно-вычислительные приборы, блоки питания, индикацию) для обработки диагностических сигналов (усиления, сравнения с норма­тивами) и непрерывного или достаточно частого измерения параметров технического состояния автомобиля. Простейшие средства встроенного диагностирования реализуются в виде традиционных приборов щитка водителя.

Диагностические средства смешанного типа представляют собой комбинацию встроенных и внешних средств. В этих комплексах используют встроенные датчики с выводами диагностического сигнала к централизованному штепсельному разъему и внешние средства для снятия электрических сигналов, их измерения, обработки и индикации полученной информации.

Процесс диагностирования включает тестовое воздействие на объект, измерение диагностических параметров, обработку полученной информации и постановку диагноза. Тестовое воздействие осуществляют путем естественного функциониро­вания объекта на заданных силовых, скоростных и тепловых режимах, или при помощи средств диагностирования. Параметры измеряют съемными или встроенными датчиками. Обработка информации заключается в преоб­разовании, усилении, анализе и фильтрации диагностических пара­метров как по виду, так и по значению. Постановка диагноза (заключение о техническом состоянии) состоит в сравнении значения полученного диагностического параметра с нормативным. Различают общий и поэлементный диагноз. При общем диагнозе решается вопрос о пригодности объекта к эксплуатации, при поэлементном — выявляются неисправности и их причины. Постановка диагноза сводится к тому, чтобы при помощи диагностических параметров, связанных с определенными неисправностями объекта, выявить из множества его состояний наиболее вероятное.

Эффективность применения ди­агностирования определяется из условия, что cуммарные удельные затраты на ТО (С ), ТР (d ) и диагностирование (C_d ) меньше удельных затрат (C’) и (d’) без него

где l_d -периодичность контроля, км.

Расчеты показывают, что затраты на ТО и Р автомобилей могут быть снижены за счет применения диагностирования на 10…25%.

Кроме снижения затрат на ТО и Р автомобилей, эффект от диагностирования может быть получен в результате более полного использования ресурсов работоспособ­ности их агрегатов и механизмов путем более точного информаци­онного обеспечения планирования и организации таких мероприя­тий как ремонт, снабжение, экономия топлива, безопасность дви­жения автомобилей и др.