Диагностирование автомобиля: задачи, виды, методы

Процесс определения технического состояния объекта с определенной точностью (объекты диагностирования — машина или ее составная часть), т.е. процесс, включающий измерения, анализ результатов измерений, постановку диагноза и принятие решения — диагностирование.

Основная задача диагностирования в процессе технического обслуживания — определение технического состояния объекта и прогнозирование его дальнейших изменений. Это позволяет управлять техническим состоянием машин.

Техническое состояние машин изменяется случайно и зависит от различных эксплуатационных факторов (почвенно-климатических условий, видов выполняемой работы, интенсивности нагрузки, квалификации механизаторов, качества обслуживания и др.).

Они по-разному влияют на интенсивность изнашивания деталей машин, в связи с чем для каждой конкретной машины требуются ремонтно-обслуживающие воздействия разных объемов.

Предварительное диагностирование машины и ее составных частей позволяет определить фактический объем работ по обслуживанию или ремонту. При этом решаются следующие задачи:

• проверка исправности и работоспособности составных частей машины
• поиск дефектов, в результате которых нарушилась исправность или работоспособность
• сбор исходных данных для прогнозирования остаточного ресурса

Виды диагностирования во время эксплуатации автомобиля

• в процессе технического обслуживания
• заявочное
• ресурсное

Диагностирование в процессе технического обслуживания увязано с системой технического обслуживания конкретной машины.

Заявочное проводится по заявке автомобилиста с целью выявления дефектов.

Ресурсное проводится с целью установления остаточного ресурса детали или соединения.

Виды диагностирования при ремонте автомобиля

Диагностирование перед ремонтом, в технической литературе называемое предремонтным, проводится непосредственно в хозяйствах, использующих технику, или на станциях технического обслуживания.

Диагностирование после ремонта, называемое послеремонтным, выполняется на ремонтных предприятиях с целью оценки качества ремонта и значения восстановленного pecуpca.

Методы диагностирования подразделяются на субъективные (органолептические) и объективные (инструментальные).

К субъективным методам диагностирования относятся:

• внешний осмотр
• прослушивание
• остукиванне
• проверка осязанием и обонянием

Внешним осмотром определяют состояние уплотнений, течь топлива, масла, электролита, повреждение наружных деталей; прослушиванием — стуки, шумы и другие звуки, отличающиеся от нормальных рабочих; остукиванием — резьбовые, заклепочные, шпоночные и сварочные соединения; осязанием — места нагрева деталей, вибрацию, биение, вязкость жидкости; обонянием — состояние муфты сцепления по характерному запаху, течь бензина и т.п.

Для установления количественных изменений параметров технического состояния машины проводят объективное диагностирование, т.е. с помощью специального оборудования и приборов. Технические средства могут быть встроены в машину или подсоединены к ней. К встроенным относятся датчики, сигнальные лампочки, счетчик наработки, сигнализатор засоренности фильтра и др. К подсоединяемым — стенды, приборы, приспособления и т.п.

Методы диагностирования по характеру измерения параметров

• Прямые методы основаны на измерении структурных параметров технического состояния непосредственно прямым измерением (размер детали, зазор в подшипниках, прогиб ремня привода вентилятора и т.д.)
• Косвенные методы основаны на определении структурных параметров состояния составных частей по косвенным (диагностическим) параметрам при установке диагностического устройства без разборки машины. Этими методами определяются физические величины, характеризующие техническое состояние механизмов и систем машины: давление масла, расход газа (топлива, масла), параметры вибрации, ускорение при разгоне двигателя и др.

Техническое диагностирование при эксплуатации машин приурочивается к соответствующему виду технического обслуживания. Это позволяет снизить трудоемкость выполнения операций технического обслуживания, повысить их эффективность и обеспечить безотказность работы объекта до следующего контроля и обслуживания.

Результаты диагностирования заносят в специальную карту, в которой год и дату поступления техники считают от последнего капитального ремонта (или от начала эксплуатации для новых автомобилей). Наработку от начала эксплуатации ставят в том случае, если автомобиль не подвергался капитальному ремонту. В заключение указывают вид ремонта основных агрегатов, либо автомобиля в целом, или же остаточный ресурс и номер очередного технического обслуживания.

Методы диагностирования

Методы диагностирования автотранспортных средств подразделяются на субъективные и объективные. В основе субъективных методов лежат способы определения технического состояния автомобиля по выходным параметрам динамических процессов. Однако получение, анализ информации, а также принятие решения о техническом состоянии производятся с помощью органов чувств человека, что, естественно, имеет достаточно высокую погрешность.

Субъективные методы

Наибольшее распространение получили следующие субъективные методы:

• визуальный
• прослушивание работы механизма
• ощупывание механизма
• заключение о техническом состоянии на основании логического мышления

Визуальный метод дает возможность обнаружить, например, следующие неисправности:

• нарушение уплотнений, трещины, дефекты трубопроводов, соединительных шлангов и т.п. — по течи топлива, масла, экс­плуатационных жидкостей
• неполное сгорание топлива — по дымлению из выхлопной трубы
• подтекание форсунок — по повышению уровня масла в под­доне картера двигателя и т.д.

Прослушивание работы механизма позволяет обнаружить следующие неисправности:

• увеличенный зазор между клапанами и коромыслами ме­ханизма газораспределения — по стукам в зоне клапанного ме­ханизма
• повышенный износ шатунных и коренных подшипников — по стукам в соответствующих зонах кривошипно-шатунного ме­ханизма при изменении частоты вращения коленчатого вала
• чрезмерное опережение или запаздывание впрыска топли­ва — по характеру звука выхлопа (при раннем впрыске — «жесткая работа», при позднем — «мягкая»)
• неисправности сцепления автомобиля — по шуму и стукам при переключении передачи и др.

Методом ощупывания механизма можно определить такие неисправности:

• ослабление креплений — по относительному перемещению деталей
• неисправности отдельных трущихся механизмов и деталей — по чрезмерному их нагреву
• неисправности рулевого механизма — по толчкам на руле­вом колесе и др.

На основании логического мышления можно сделать заклю­чение о следующих неисправностях:

• топливной аппаратуры — затруднен пуск двигателя
• системы охлаждения — двигатель перегревается и др.

Объективные методы

Объективные методы основываются на измерении и анализе информации о действительном техническом состоянии элементов автомобиля с помощью контрольно-диагностических средств и путем принятия решения по специально разработанным алгоритмам диагностирования. Применение тех или иных методов существенно зависит от целей, которые решаются в процессе технической подготовки автомобилей. Однако в связи с усложнением конструкции автомобиля, повышенными требованиями к эксплуатационным качествам, интенсивностью использования объективные методы диагностирования находят все большее применение.

Методы диагностирования автомобилей, их агрегатов и узлов характеризуются способом измерения и физической сущностью диагностических параметров, наиболее приемлемых для исполь­зования в зависимости от задачи диагностирования и глубины постановки диагноза.

В настоящее время принято выделять три основные группы методов, классифицированных по виду диагностических параметров.

Методы I группы базируются в основном на имитации скоростных и нагрузочных режимов работы автомобиля и определении при заданных условиях выходных параметров. Для этих целей используются стенды с беговыми барабанами или параметры определяются непосредственно в процессе работы автомобиля на линии. Методы диагностирования по параметрам экс­плуатационных свойств дают общую информацию о техническом состоянии автомобиля. Они позволяют оценить основные экс­плуатационные качества автомобиля:

• тормозные
• мощностные
• топливную экономичность
• устойчивость и управляемость
• на­дежность
• удобство пользования
• и т.д.

Методы II группы базируются на объективной оценке гео­метрических параметров в статике и основаны на измерении значения этих параметров или зазоров, определяющих взаим­ное расположение деталей и механизмов. Проводят такое диаг­ностирование в случае, когда измерить эти параметры можно без разборки сопряжений трущихся деталей. Структурными па­раметрами могут быть зазоры в подшипниковых узлах, клапан­ном механизме, кривошипно-шатунной и поршневой группах двигателя, шкворневом соединении колесного узла, рулевом управлении, углы установки передних колес и др. Диагностиро­вание по структурным параметрам производится с помощью из­мерительных инструментов: щупов, линеек, штангенциркулей, нутромеров, индикаторов часового типа, отвесов, а также спе­циальных устройств. Преимущество методов этой группы — возможность постановки точных диагнозов, простота средств измерения, а недостатки — большая трудоемкость, малая тех­нологичность.

К III группе относятся методы, оценивающие параметры сопутствующих процессов. Например, герметичность рабочих объемов оценивается при обнаружении и количественной оцен­ке утечек газов или жидкостей из рабочих объемов, узлов и аг­регатов автомобиля. К таким рабочим объемам можно отнести:

• камеру сгорания
• герметичность которой зависит от состояния цилиндропоршневой группы и клапанов газораспределения
• систему охлаждения
• систему питания двигателя
• шины
• гид­равлические и пневматические приборы и механизмы

По интенсивности тепловыделения можно оценить работу трения сопряженных поверхностей деталей, качество процессов сгорания (например, по температуре отработавших газов), однако такие методы пока не нашли широкого применения.

При создании средств технического диагностирования транс­портных средств широко используются также методы, оценивающие состояние узлов и систем по параметрам колебательных процессов. Их можно разделить на три подвида:

1. методы, оценивающие колебания напряжения в электри­ческих цепях
2. методы, оценивающие параметры виброакустических сиг­налов (получаемых при работе зубчатых зацеплений, клапанных механизмов, подшипников и т.д.)
3. методы, оценивающие пульсацию давления в трубопрово­дах (на основе этого принципа работают дизель-тестеры для ди­агностирования дизельной топливной аппаратуры)

Методы, с помощью которых оцениваются колебания напряжения в электрических цепях, используются для диагностирова­ния системы зажигания двигателя по характерным осциллограм­мам напряжений в первичной и вторичной цепях. Осциллографом отображаются процессы, протекающие в первичной и вторичной цепях системы зажигания за время между последовательными искровыми разрядами в цилиндрах, для визуального исследова­ния. Участки осциллограмм содержат информацию о состоянии системы зажигания. По осциллограмме первичного напряжения непосредственно измеряют угол замкнутого состояния контактов. По напряжению искрового разряда осциллограммы вторичного напряжения определяют состояние зазора свечи. Сравнивая полученные осциллограммы с эталонными, выявляют характерные неисправности проверяемой системы зажигания.

Виброакустические методы используются для измерения низко- и высокочастотных колебаний систем и элементов транс­портных средств.

Одним из таких методов является диагностирование по перио­дически повторяющимся рабочим процессам или циклам. Суть данного метода заключается в следующем. Рабочие процессы впуска, сжатия, сгорания и выпуска, изменение давления в топливных трубопроводах высокого давления, колебательные процессы в системе зажигания и другие часто повторяются. Так как закономерности изменения параметров рабочих процессов во всех периодах идентичны, то для диагностирования достаточно изучить параметры одного цикла. Для этого с помощью специальных преобразователей параметры одного цикла задерживают, разворачивают во времени и выводят на регистрирующий или пока­зывающий прибор.

Определенное место занимают методы, оценивающие по фи­зико-химическому составу отработавших эксплуатационных ма­териалов состояние узлов и агрегатов и отклонения от их нормального функционирования, например анализ отработанного масла, анализ отработавших газов и т.п. Диагностирование по составу масла производится путем анализа его проб, взятых из картера двигателя с целью определения количественного содержания продуктов износа деталей, а также наличия загрязнений и примесей. Концентрации железа, алюминия, кремния, хрома, меди, свинца, олова и других элементов в масле позволяют судить о скорости изнашивания деталей. По изменению концентрации железа в масле можно судить о скорости изнашивания гильзы цилиндров, шеек коленчатого вала, поршневых колец. По изменению концентрации алюминия судят о скорости изнашивания поршней и других деталей. Содержание почвенной пыли харак­теризует состояние воздушных фильтров и герметичность тракта подачи воздуха в цилиндр двигателя.

Методы диагностирования автомобилей

2. Методы диагностирования автомобилей

Методы диагностирования технического состояния автомобилей, агрегатов характеризуются физической сущностью и способом измерения диагностических параметров, наиболее приемлемых для использования в зависимости от задачи диагностирования. В настоящее время выделяют три основные группы методов диагностирования (рис. 5.3).

Методы первой группы базируются на имитации скоростных и нагрузочных режимов работы автомобиля, определении при заданных условиях выходных параметров и сравнении их количественных значений с эталонными. Диагностирование проводится с использованием стендов с беговыми барабанами или непосредственно в процессе работы автомобиля. Методы широко применяются для общей оценки технического состояния автомобилей и агрегатов.

К методам диагностирования по параметрам сопутствующих процессов относятся:

-> методы диагностирования по герметичности рабочих объемов. Сущность процесса диагностирования заключается в создании в контролируемом объеме избыточного давления (разряжения) и в оценке интенсивности их падения. Этим методом диагностируются цилиндропоршневая группа двигателя, пневматические приводы тормозов и др.;

-> тепловой метод, заключающийся в определении параметров, характеризующих количество тепла, выделяемого в результате протекания процессов сгорания, работы сил трения при заданных скоростном и нагрузочном режимах. Такими параметрами могут быть температура нагрева, скорость ее изменения. Метод может применяться для диагностирования двигателя, агрегатов трансмиссии, подшипниковых узлов, однако широкого применения на автотранспорте пока не нашел;

-> методы диагностирования узлов, систем по параметрам колебательных процессов широко используются при создании средств технического диагностирования автомобилей и их можно разделить на три подвида: методы, оценивающие колебания напряжения в электрических цепях (на этой основе созданы мотор-тестеры); по параметрам виброакустических сигналов, получаемых при работе зубчатых зацеплений, клапанных механизмов, подшипников и т.д.); по параметрам, оценивающим пульсацию давления в трубопроводах (на этой основе созданы дизель-тестеры для диагностирования дизельной топливной аппаратуры);

-> методы, оценивающие состояние узлов и агрегатов по физико-химическому составу отработавших эксплуатационных материалов. Например, простейший экспресс-анализ отработанного масла на загрязнение, спектральный анализ проб масел, в результате проведения которого по наличию и концентрации различных химических элементов в масле можно поставить диагноз работоспособности отдельных узлов и сопряжений агрегата. Если в пробе картерного масла двигателя имеется высокое содержание свинца, это говорит об износе вкладышей шатунных и коренных подшипников, если высокое содержание железа — об износе гильз цилиндров, если высокое содержание кремния — о засорении воздушного фильтра и т.д.

Третья группа методов основывается на объективной оценке геометрических параметров (зазор, люфт, свободный ход, смещение и т.д.). Метод применим, когда указанные параметры легкодоступны для непосредственного измерения.

В настоящее время проводятся исследования по разработке новых и совершенствованию имеющихся методов диагностирования применительно к усложняющимся конструкциям автомобилей, изменению элементной базы микроэлектроники и микропроцессорной техники. Один и тот же диагностический признак чаще всего может быть установлен с помощью нескольких методов диагностирования. Вопрос выбора наиболее целесообразного из них в каждом конкретном случае решается с учетом: уровня информативности и точности, степени универсальности метода диагностирования, трудоемкости диагностирования, различных организационно-экономических факторов.

3. Выбор диагностических параметров для оценки технического состояния. Постановка диагноза

Выбор диагностических параметров для диагностирования особенно сложных объектов является непростой задачей. Это связано, во-первых, с тем, что между структурными и диагностическими параметрами в зависимости от сложности объекта могут существовать различные взаимосвязи (рис. 5.4).

Во-вторых, различные диагностические параметры в разной мере удовлетворяют изложенным выше требованиям к параметрам выходных процессов, используемых для целей диагностирования.

Поэтому при решении задачи выбора диагностических параметров в сложных ситуациях сначала определяют возможный набор параметров. Для этого применяют построение так называемой структурно-следственной схемы узла или механизма, представляющей собой граф-модель, увязывающую в единое целое основные элементы механизма, характеризующие их структурные параметры, перечень характерных неисправностей, подлежащих выявлению, и набор возможных для использования диагностических параметров. Перечень характерных неисправностей механизма составляют на основе статистических оценок показателей его надежности. Пример структурно-следственной схемы цилиндропоршневой группы двигателя приведен на рис. 5.5.

Пользуясь подобной схемой, составленной на основе инженерного изучения объекта диагностирования, применительно к определенному перечню структурных параметров и неисправностей устанавливают первоначальный перечень диагностических параметров и связи между теми и другими. Затем осуществляется отбор из выявленной исходной совокупности наиболее значимых и эффективных в использовании диагностических параметров. Для этого анализируют, в какой мере исследуемые параметры отвечают требованиям однозначности, стабильности, чувствительности, информативности. И наконец, при выборе методов, средств, разработке процессов диагностирования оценивают параметры по их технологичности и затратам на диагностирование.

Важнейшим этапом процесса диагностирования является постановка диагноза. В зависимости от задачи диагностирования и сложности объекта диагноз может различаться по глубине. Для общей оценки работоспособности агрегата, системы, автомобиля в целом используются выходные параметры, на основании которых ставится общий диагноз типа «да», «нет» («годен», «не годен»). Для определения потребности в ремонтно-регулировочной операции требуется более глубокий диагноз, основанный на локализации конкретной неисправности. Постановка диагноза в случае, когда приходится пользоваться одним диагностическим параметром, не вызывает особых методических трудностей. Она практически сводится к сравнению измеренной величины диагностического параметра с нормативом.

Постановка диагноза, когда производится поиск неисправности у сложного механизма, системы и используются несколько диагностических параметров, значительно сложнее. Для решения задачи постановки диагноза в этом случае необходимо на основе данных о надежности объекта выявить связи между его наиболее вероятными неисправностями и используемыми диагностическими параметрами. Для данной цели в практике диагностирования автомобилей применяют диагностические матрицы.

Диагностическая матрица представляет собой логическую модель, описывающую связи между диагностическими параметрами S и возможными неисправностями А объекта (рис. 5.6).

Единица в месте пересечения строки и столбца означает возможность существования неисправности, а ноль — отсутствие такой возможности. С помощью представленной на рисунке диагностической матрицы решается задача локализации одной из трех возможных неисправностей объекта с помощью четырех диагностических параметров. Физический смысл решения задачи заключается в определении соответствия полученной комбинации диагностических параметров, вышедших за норматив, существованию одной из неисправностей. Так, в рассматриваемом примере имеем: неисправность А, возникает в случае одновременного выхода за норматив параметров S, и S₃, неисправность А₂ — параметров S, и S₄, и неисправность А₃ — параметров S₃ и S . Диагностические матрицы являются основой автоматизированных логических устройств, применяемых в современных средствах технического диагностирования.