Разработка метода дифференциального диагностирования электронной системы зажигания бензиновых двигателей автотранспортных средств в сельском хозяйстве

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Актуальность диссертации. Автомобильный транспорт является важным элементом обеспечения грузовых перевозок в агропромышленном комплексе (АПК). На сегодняшний день основной процент объема перевозок в сельском хозяйстве приходится на грузовые и легковые автомобили как крупных, так и мелких сельхозпроизводителей. Количество автотранспортных средств (АТС), занятых транспортировкой в агропромышленном комплексе, значительно превосходит число автотранспортных средств в других отраслях и составляет около 80%. При этом их эксплуатация в условиях сельской местности сопряжена с рядом особенностей отрасли: дорожные и транспортные условия, сезонность эксплуатации, трудности в организации и проведении планового технического обслуживания, удаленность от обслуживающих предприятий, низкая квалификация персонала и т. д. Связанные с этим ограниченные возможности постоянного контроля технического состояния АТС приводят к тому, что развивающиеся дефекты обнаруживаются только вследствие полной потери работоспособности или при значительном нарушении эксплуатационных характеристик. Все это увеличивает время простоя техники в ремонте и трудозатраты на ее обслуживание (до 40 %), снижает уровень надежности и долговечности, а эксплуатация АТС с невыявленными, но присутствующими дефектами увеличивают расход топлива и смазочных материалов, затраты на перевозку сельскохозяйственной продукции, а также содержание вредных компонентов в отработавших газах.

Одними из главных направлений повышения уровня эксплуатации автомобилей в условиях сельского хозяйства являются разработка и внедрение современных методов и средств технической диагностики.

Особые трудности при диагностировании, особенно в сельскохозяйственном производстве, вызывают сложные системы, работающие на принципах автоматического или автоматизированного управления - это системы управления работой двигателя, тормозной системой, трансмиссией, подвеской и т.д. Из всех систем, узлов и агрегатов АТС, эксплуатируемых в сельском хозяйстве, особенно необходимо выделить электронную систему зажигания (ЭСЗ) бензиновых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) как наиболее сложную автоматическую систему. Данная система в силу своей сложности и оснащенности микропроцессорными системами управления обладает всеми составляющими автоматической системы управления. Кроме того, на ее долю приходится большее количество неисправностей, влияющих на эффективность использования АТС.

Существующие на сегодняшний день методы и приборы, по сути, остаются средствами, измеряющими различного рода диагностический сигнал. Основное их преимущество заключается в достаточно широкой базе диагностических параметров на разные автомобили и наличие сравнивающего алгоритма. Это, конечно, облегчает работу оператора, но все же основной диагноз он должен ставить сам. Тем более что такие приборы имеют достаточно высокую стоимость и могут приобретаться далеко не каждым предприятием.

Таким, образом, существующие методы и средства диагностирования электронных систем зажигания ДВС не соответствуют современным требованиям эксплуатации автотранспортных средств. Поэтому разработка достоверного и оперативного метода дифференциального диагностирования элементов электронных систем зажигания бензиновых двигателей с использованием современных компьютерных технологий актуальна и экономически целесообразна.

Цель работы - повышение эффективности и снижение трудоемкости при поддержании и восстановлении работоспособности элементов электронных систем зажигания в условиях сельского хозяйства на основе метода их дифференциального диагностирования.

Рабочая гипотеза - предположение о том, что дифференциальное диагностирование ЭСЗ можно выполнять на основе анализа сочетаний диагностических признаков и симптомов, не имеющих однозначных связей с параметрами технического состояния.

Объект исследования - процесс функционирования элементов электронной системы зажигания бензиновых двигателей в условиях их эксплуатации в сельском хозяйстве.

Предмет исследования - временные характеристики напряжений в низковольтной и высоковольтной цепях электронной системы зажигания.

Научная новизна

1. Разработан метод дифференциального диагностирования ЭСЗ бензиновых ДВС, позволяющий снизить влияние человеческого фактора на точность постановки диагноза, обладающий высокой оперативностью и достоверностью.

2. Разработана математическая модель описывающая исправное и неисправное состояние ЭСЗ, учитывающая её основные функциональные свойства и позволяющая устанавливать функциональные связи диагностических признаков ЭСЗ с параметрами её технического состояния.

3. Определены функциональные связи диагностических признаков с параметрами технического состояния ЭСЗ.

4. Разработан алгоритм дифференциального диагностирования ЭСЗ бензиновых ДВС, основанный на анализе диагностических матриц с диагностическими признаками первого и второго родов, позволяющий повысить оперативность и достоверность определения технического состояния ЭСЗ и составляющих его элементов.

Практическую ценность работы представляют разработанный метод дифференциального диагностирования ЭСЗ бензиновых ДВС и реализующее его оборудование, благодаря чему повышается точность постановки диагноза за счет снижения (в сравнении с существующим методом визуального анализа характеристик) ошибок первого рода (пропуск отказа) до 18%, а ошибок второго рода - от 6 до 8%, и которые могут быть внедрены в технологический процесс крупных автотранспортных и ремонтно-технических предприятий, специализированных АТП региональных управлений сельского хозяйства, мобильных станций диагностики, а также станций технического обслуживания.

Результаты исследований могут быть использованы при подготовке инженеров по специальностям 190601 «Автомобили и автомобильное хозяйство» и 190603 «Сервис, техническая эксплуатация транспортных и технологических машин и оборудования (автомобильный транспорт)» ВСГТУ.

Реализация результатов работы. Разработанный метод дифференциального диагностирования элементов ЭСЗ бензиновых ДВС и реализующий его компьютерный диагностический комплекс прошли производственную проверку и внедрены в технологический процесс ОАО «ГАП-2» г.Улан-Удэ, ООО «Тохой-Агротранс» Селенгинский район, с.Тохой.

Апробация работы. Материалы исследований докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях ИрГСХА в г.Иркутске в 2005-2008 гг., на заседаниях кафедры «Автомобили» ВСГТУ (г.Улан-Удэ) в 2006-2009 гг., на научно-технических конференциях ВСГТУ (г.Улан-Удэ) в 2005-2009 гг., Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Молодые ученые Сибири» (г. Улан-Удэ) в 2006, 2008 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ [1 - 6] объемом 2,56 условных печатных листа, получено одно свидетельство на программу ЭВМ [6].

1. Анализ исследований, посвященных вопросам диагностирования систем зажигания в условиях эксплуатации

Приведено обоснование метода дифференциального диагностирования ЭСЗ бензиновых двигателей, сформулированы задачи исследования.

Разработкой и совершенствованием элементов диагностирования занимались А.И. Селиванов, С.С. Черепанов, В.М. Кряжков, В.И. Черноиванов, М.Н. Ерохин, В.П. Лялякин, Б.П. Загородских, А.Э. Северный и многие другие.

В развитие теории технической диагностики, повышение эффективности эксплуатации сельскохозяйственной и автомобильной техники, появление новых методов ремонта внесли свой вклад такие исследователи, как В.А. Аллилуев, И.Н. Аринин, А.И. Артюнин, И.А. Биргер, Г.В. Веденяпин, Г.Ф. Верзаков, Н.Я. Говорущенко, И.М. Головных, С.А. Иофинов, В.В. Клюев, Г.В. Крамаренко, Е.С. Кузнецов, Д.Б. Лабаров, В.М. Лившиц, В.М. Михлин, А.В. Мозгалевский, П.П. Пархоменко, А.Г. Сергеев, И.П. Терских, А.И. Федотов, Г.Ф. Ханхасаев, А.М. Харазов, Н.И. Мошкин, С.М. Гергенов, Д.А. Тихов-Тинников, С.В. Кривцов, Б.Б. Дашиев и многие другие. электронный двигатель высоковольтный датчик

Проведенный анализ методов и средств диагностирования ЭСЗ бензиновых ДВС показал, что в настоящее время практически все стенды и мотор-тестеры реализуют в основном два способа диагностирования систем зажигания. Первый способ реализован в стенде СПЗ - 8М (Россия). Он позволяет определить неисправность элемента, снятого с автомобиля. Недостатками данного способа диагностирования являются: высокая трудоемкость, продолжительность во времени, необходимость в специальных навыках и знаниях устройства стенда при его эксплуатации, невысокая точность постановки диагноза, например: межвитковые замыкания в катушке зажигания, обрыв высоковольтных проводов. Второй способ, реализованный в наиболее распространенных мотор - тестерах для диагностирования систем зажигания (МТ - 4, КАД-300(оба Россия), SMP-4000 (США)), заключается в сравнении переходных процессов, происходящих в различных узлах, с эталонными. Идея данного способа состоит в том, что характерные кривые напряжения переходных процессов выводятся на экран осциллографа, и, сравнивая полученные формы кривых с эталонными, можно практически выявить любую неисправность системы. Основными недостатками являются: зависимость от квалификации, опыта и психофизиологического состояния оператора, а также невысокая оперативность.

Для разработки метода дифференциального диагностирования ЭСЗ необходимо иметь информацию о динамике изменения параметров технического состояния ее элементов в процессе эксплуатации, а также выявить те из них, которые наиболее подвержены таким изменениям. Был проведен поисковый эксперимент, направленный на измерение и анализ параметров технического состояния ЭСЗ грузовых и легковых автомобилей с бензиновыми двигателями в процессе их эксплуатации. В поисковом эксперименте участвовали следующие автомобили: ЗИЛ-130, УАЗ-2206, ГАЗ-3307 и их модификации. Он проводился на предприятии ОАО «ГАП-2» в г.Улан-Удэ в период с 2006 по 2008 год. Результаты проверки показывают, что в процессе эксплуатации ЭСЗ наибольшее число неисправностей и изменений регулировок связано со свечами зажигания (67%), с углом опережения зажигания (45%), высоковольтными проводами и распределителями (23%) и коммутаторами (17%).

На основании вышеизложенного были сформулированы следующие задачи исследования.

1. Разработать теоретические предпосылки выбора диагностических признаков, обоснования метода и алгоритма дифференциального диагностирования элементов ЭСЗ с использованием компьютерных технологий.

2. Разработать математическую модель ЭСЗ как объекта диагностирования для установления функциональных связей диагностических признаков с параметрами технического состояния и определения нормированных значений диагностических признаков.

3. Изготовить оборудование и разработать алгоритм, позволяющие реализовать метод дифференциального диагностирования ЭСЗ бензиновых двигателей с использованием компьютерных технологий в сельском хозяйстве.

4. Произвести экспериментальную проверку и дать технико-экономическую оценку метода дифференциального диагностирования ЭСЗ бензиновых двигателей с использованием компьютерных технологий и реализующего его диагностического оборудования.

2. Теоретические предпосылки выбора диагностических признаков первого и второго родов, обоснования метода и алгоритма дифференциального диагностирования элементов ЭСЗ бензиновых ДВС

Разработана математическая модель описывающая процесс функционирования исправного и неисправного состояний ЭСЗ как объекта диагностирования, позволяющая устанавливать функциональные связи между диагностическими признаками и параметрами технического состояния.

При постановке диагноза с использованием разработанного метода, структурная схема которого показана на рисунке 1, регистрируются выходные диагностические параметры, представляющие собой многоинформативные характеристики. На этих характеристиках выделяются области с характерными диагностическими признаками - области локальных диагнозов и соответственно диагностические признаки. Для удобства распознавания, диагностические признаки представляются в виде кодов, характеризующих состояние элементов системы зажигания (СЗ). При этом признаки сравниваются с нормативными значениями и превращаются в бинарные: 0 - в пределах нормативного значения, -1 - ниже допустимого нормативного значения, +1 - выше допустимого нормативного значения. После выявления диагностических признаков определяют их род и степень значимости. Если диагностический признак функционально связан только с одним параметром технического состояния, то данный диагностический признак называется признаком первого рода (признак однозначен), в случае неоднозначности диагностического - признаком второго рода.

Определенные диагностические признаки первого рода формируют набор диагностических матриц состояний. В случае отсутствия диагностических признаков первого рода алгоритм предусматривает дополнительные тестовые воздействия для устранения неоднозначности присутствующих признаков второго рода.

Разработанный метод диагностирования (рис.1) предусматривает формирование тестового сигнала от вероятно неисправного элемента СЗ. Тестовый сигнал формируется при помощи ЭВМ и подается в разрыв цепи системы при помощи цифроаналогового преобразователя (ЦАП). Такой подход дает преимущества не только как метод диагностирования по неоднозначным признакам, но и позволяет проводить диагностирование при полностью неработоспособной СЗ, в том числе и при неработающем двигателе. Кроме того, метод предусматривает рассмотрение признаков и принадлежности их к роду в зависимости от режима работы системы. Для этого предусмотрена возможность запоминания характеристик напряжений для переходных режимов работы, например при разгоне двигателя или при проявлении признаков однократно и хаотично, что делает их наблюдение абсолютно невозможным для оператора.



Рис. 1. Структурная схема постановки диагноза, реализующая дифференциальный метод диагностирования на основе анализа диагностических признаков по степени их значимости

Для определения функциональных связей диагностических признаков с параметрами технического состояния и определения их нормативных значений разработана математическая модель процесса функционирования ЭСЗ.

При математическом моделировании работа электронной системы зажигания разделена на девять этапов (рис. 2).

Этап накопления энергии - режим насыщения транзистора. В этот период происходит рост магнитного поля в катушке зажигания, присутствует некоторое повышение напряжения вследствие насыщения транзисторного ключа.

Этап перехода транзистора из режима насыщения в активный режим. Данный режим характеризуется функцией ограничения тока в катушке зажигания. По достижении ограничиваемого значения тока транзисторный ключ частично запирается, переходя в активный режим - переходит в режим регулировочной ветви своей характеристики.

Этап активного режима транзистора. Характеризует период работы транзисторного ключа в активном режиме.

Этап отсечки транзистора. Период, в котором происходит разрыв первичной цепи катушки зажигания.

Рис. 2. Осциллограмма первичного напряжения электронной системы зажигания с датчиком Холла

5. Этап падения напряжения в первичной цепи. Данный этап характеризует процесс горения искры на свече зажигания и вызванные этим затухающие колебания.

6. Этап окончания горения искры.

7. Этап рассеивания энергии в катушке зажигания.

8. Этап разомкнутой цепи.

9. Этап перехода транзистора из режима отсечки в режим насыщения.

При формировании уравнений электрической цепи они представлены в виде схемных моделей, то есть эквивалентных схем с известными параметрами. При составлении схемы замещения ЭСЗ реальные элементы цепи заменены на идеализированные, с помощью которых описываются основные процессы. При этом учтено, что в большинстве современных ЭСЗ в качестве электронного ключа используются составные транзисторные ключи.

При составлении эквивалентных схем замещения приняты следующие допущения:

параметры катушки зажигания (индуктивность, взаимоиндуктивность обмоток, емкость вторичной цепи) принимаются не зависящими от времени и силы тока;

распределенная емкость вторичной обмотки и вторичной цепи катушки зажигания заменены сосредоточенной емкостью С2;

распределенное сопротивление первичной и вторичной цепи заменены сопротивлениями R1 и R2;

в цепи отсутствуют потери.

Для замещения транзистора использована полносигнальная схема замещения транзистора.

С учетом этого получены расчетные схемы, вариант из которых показан на рисунке 3.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 3. Схема замещения системы зажигания на этапе горения искры

На этапе горения искры закон Кирхгофа для полных токов и напряжений (по первому и второму законам) после выбора положительных направлений для токов имеет вид:

Для послекоммутационной схемы:

(1)

В этих уравнениях - полные токи. Каждый из них состоит из свободного и принужденного токов. Для того чтобы от этой системы перейти к уравнениям для свободного тока, «освободим» систему от вынужденных э.д.с. и вместо запишем . В результате преобразований получаем:

(2)

Заметим, что для любого контура любой электрической цепи сумма падений напряжений от свободных токов равна нулю.

Учитывая уравнение для свободного тока и осуществив ряд преобразований, при этом заменив интеграл от свободного тока на iсв/p, а свободное напряжение на конденсаторе на .

В систему дифференциальных уравнений для свободных токов подставим и . Следовательно:

(3)

При моделировании элементов управления, входящих в состав электронной системы зажигания, целесообразно использовать метод, заложенный в системах автоматического управления - метод динамического звена. Первым управляющим звеном является датчик. Датчики в системе зажигания наиболее распространены двух видов - датчик Холла и магнитоэлектрический датчик. Последний работает по принципу полюсной электромашины и имеет ряд недостатков. Датчик Холла нашел большее применение во многих автомобильных системах зажигания. Любой датчик носит функции управления началом процесса искрообразования и поэтому реализует функцию «включено - выключено» и жестко связан с частотой вращения распределительного вала двигателя.

Входные параметры для датчика:

- обороты двигателя и функция их изменения, ne;

- напряжение питания датчика, Uпит;

- число цилиндров двигателя, Ne;

- угол опережения зажигания, изаж.

Выходными параметрами звена является функция изменения напряжения во времени, характеризуемая рядом параметров целиком, и зависящая от входных параметров и параметров технического состояния датчика. Параметры, характеризующие работу звена и являющиеся для него выходными, следующие:

- амплитуда сигнала, А;

- частота сигнала, н;

- период, Т;

- форма напряжения, U(t).

В случае моделирования работы системы зажигания, мы рассматриваем выходной сигнал датчика как напряжение в функции от времени, а именно U(t). Саму форму этого напряжения можно принять за основной выходной сигнал. Под влиянием таких эксплуатационных факторов, как температура, вибрации, износ и т.д., происходит изменение технического состояния датчика. Это касается как приводной механической, так и электрической его части.

Коммутатор системы зажигания представляет собой совокупность аналоговых и цифровых логических элементов, осуществляющую управление выходным транзисторным каскадом. Моделирование работы коммутатора выполняется также по принципу динамического звена с элементами логики.

3. Общие и частные методики экспериментальных исследований определения параметров технического состояния элементов ЭСЗ

В частности, приведены методики оценки погрешности и тарировки измерительной системы, обработки полученных экспериментальных данных, оценки адекватности разработанных математических моделей, нормирования диагностических признаков и их определение. Описано оборудование для проведения экспериментальных исследований.

Для реализации данных функций был разработан компьютерно- диагностический комплекс (рис. 4), включающий измерительный и компьютерный блоки.

В состав измерительного блока входят: датчик высокого напряжения ёмкостного типа ДВН-2Э (коэффициент деления равен 1050) с погрешностью измерения не более 3,2%, индуктивный датчик для синхронизации первичного и вторичного сигнала ИД-1.

Рис. 4. Структурная схема локального диагностического комплекса 1 - персональный компьютер; 2 - цифроаналоговый преобразователь; 3 - источник питания; 4 - диагностируемая система зажигания; 5 - аналогово-цифровой преобразователь; 6 - блок преобразователей 1; 7 - блок преобразователей 2

Напряжение из диагностируемых цепей объекта диагностирования поступает в блок преобразователей 1, и затем в аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). Блок преобразователей представляет собой делитель напряжения для согласования выходного напряжения датчиков с уровнем входного напряжения на АЦП.

Делители, используемые в блоке преобразователей, выполнены по классической схеме. Для деления напряжения в цепи низкого напряжения используются обычные резистивные делители, а для деления высоковольтного напряжения - емкостно-резистивные. Блок преобразователей 2 представляет собой усилитель тока для увеличения тока и напряжения в соответствии с поданным сигналом из ЦАП компьютера. В качестве аналогово-цифрового и цифроаналогового преобразователя в комплексе применяется плата АЦП-ЦАП L-783 производственного объединения «L-Card».

На плате установлен один АЦП, на вход которого при помощи коммутаторов может быть подан сигнал с одного из 16 или 32 аналоговых каналов с внешнего разъема.

Разработаны методики и алгоритмы для определения диагностических признаков на участках локальных диагнозов временных характеристик диагностируемых систем. Алгоритмы в автоматическом режиме обеспечивают выполнение анализа характеристик целиком и выделяют на них отдельные участки с определением характерных признаков.

Определение функциональных связей между диагностическими признаками и параметрами технического состояния диагностируемых систем выполнено двумя методами - экспериментальным и теоретическим. Проведение экспериментальных исследований характеризуется большим числом испытаний. Методика определения объема выборки для диагностических признаков разработана на основе метода проверки статистических гипотез. Для приведения выявленных диагностических признаков к бинарному виду используется метод их кодирования. Он основан на предварительном выявлении функциональной связи между параметром технического состояния и характеризующим его диагностическим признаком. Функциональная связь описывается полиномиальной функцией вида:

, (4)

где Di - i-й диагностический признак; Пi - i-й параметр технического состояния; А - постоянные коэффициенты; n - степень полиномиальной зависимости.

Диапазон допустимого изменения параметра технического состояния диагностируемой системы определяет границы допустимого изменения диагностического признака; изменение диагностического признака в этих границах определяет его значение в бинарном виде как «0» и соответственно изменения вне границ диапазона - «1».

Проверка адекватности математической модели произведена на основе критерия Фишера с 5%-ным уровнем значимости. Для оценки эффективности и технологичности метода диагностирования использованы следующие показатели:

- вероятность правильного диагностирования (достоверность) D;

- средняя продолжительность диагностирования (математическое ожидание продолжительности однократного диагностирования) m1(tд);

- средняя стоимость диагностирования m1(Сд);

- средняя трудоемкость диагностирования m1(Sд);

- количество ошибок первого и второго рода.

4. Результаты аналитических и экспериментальных исследований, направленные на определение функциональных связей диагностических признаков с параметрами технического состояния автомобилей, эксплуатируемых в сельском хозяйстве

Составлены диагностические матрицы и алгоритмы, реализующие метод дифференциального диагностирования элементов систем управления бензиновых ДВС на примере ЭСЗ. При помощи разработанного оборудования получены экспериментальные характеристики напряжений первичной и вторичной цепей ЭСЗ, а с использованием разработанной программы математического моделирования процесса функционирования ЭСЗ - расчетные характеристики. Проведена проверка адекватности математической модели процесса функционирования ЭСЗ, показавшая, что средняя погрешность математической модели составляет не более 1,4%.

В результате проведенных расчетов, на основании теоретических предпосылок и методики экспериментальных исследований выполнен анализ характеристик первичной и вторичной цепей ЭСЗ. При варьировании параметров технического состояния (ПТС) ЭСЗ качественно изменяются характеристики, образуя области локальных диагнозов. Выполненный анализ выявил влияние ПТС на характеристики напряжений первичной и вторичной цепей, а также и то, что данные ОЛД характеризуются рядом диагностических признаков, чувствительных к изменениям некоторых параметров технического состояния. При помощи варьирования значений ПТС элементов СЗ установлена их функциональная связь с характеризующими их диагностическими признаками. Варьирование значений ПТС выполнено в соответствии с техническими условиями завода-изготовителя и статистическими характеристиками для работоспособного и неработоспособного состояния системы зажигания. Полученные функциональные зависимости между диагностическими признаками и параметрами технического состояния ЭСЗ (рис.5,6) позволили установить допустимые значения диагностических признаков, соответствующих работоспособному состоянию системы и элементов, которые входят в ее состав.

В процессе расчета математической модели определялись числовые значения диагностических признаков в каждой области локальных диагнозов, при изменении значений параметров технического состояния. Диапазоны варьирования параметров технического состояния определялись в соответствии с технической документацией завода - изготовителя.

В результате проведенной аппроксимации полученных графических зависимостей были получены следующие уравнения связей диагностических признаков с параметрами технического состояния элементов СЗ, в частности между максимальным напряжением первичной цепи Uмах1 и сопротивлением первичной обмотки катушки зажигания зависимость имеет вид:

Uмах1 = -0,226•(R1)3 + 2,711• (R1)2 - 16,768• R1 + 303,03 (5)

При коэффициенте достоверности аппроксимации 0,96.

Уравнение связи между относительным временем горения искры Сгор и сопротивлением высоковольтного провода принимает вид следующей функции:

Сгор = 1•10-11• (R2)3 -2•10-7• (R2)2 - 0,0002•R2 + 8,6123 (6)

При коэффициенте достоверности аппроксимации 0,96.

Проведенное нормирование диагностических признаков позволило сформировать диагностические матрицы состояний ЭСЗ по степени их значимости.

Диагностические матрицы представляют собой набор кодов диагностических признаков, постолбцовое сочетание которых определяет диагноз.

Рис. 5. Зависимость максимального напряжения первичной цепи от сопротивления первичной обмотки катушки зажигания R1

Рис. 6. Зависимость времени горения искры от величины сопротивления высоковольтного провода R2

Разработана диагностическая программа, реализующая теоретические предпосылки в виде алгоритма, показанного на рисунке 7. Алгоритм выполняет дифференциальное диагностирование элементов систем управления ДВС на примере ЭСЗ и осуществляет как общий, так и поэлементный диагноз.

5. Оценка эффективности использования разработанного метода диагностирования и реализующего ее оборудования

Также в главе приведены результаты производственной проверки, осуществленной на крупных автотранспортных и автообслуживающих предприятиях Республики Бурятия, в частности на ООО «Тохой-Агротранс», с.Тохой, в ОАО «ГАП № 2», г. Улан-Удэ. Годовой экономический эффект от внедрения метода составил соответственно 8725,5 и 20627,88 руб. в год.

Заключение

На основании анализа полученных результатов исследования сделаны следующие выводы.

1. На сегодняшний день, в сельском хозяйстве Республики Бурятия эксплуатируется до 30% общего числа грузовых автомобилей во всех отраслях народного хозяйства. В данной отрасли преобладают автомобили, оснащенные бензиновыми двигателями, - до 70%. При этом основное количество неисправностей при эксплуатации автомобилей в АПК приходится на систему питания двигателя (около 90% для карбюраторных ДВС и 45% с электронным управлением системой впрыска топлива) и систему зажигания (до 85% из которых свыше 40 % автомобили оснащенные электронными системами зажигания). Доля АТС, эксплуатируемых с нарушениями в работе основных систем двигателей, которые не приводят к полной потери работоспособности, но снижают эффективность их использования, доходит до 60%.

Существующие методы диагностирования ЭСЗ, основанные на визуальном наблюдении осциллограмм первичной и вторичной цепей, зависят от оператора-диагноста, а потому имеют малую информативность и высокую трудоемкость. Повышение информативности и снижение трудоемкости дифференциального диагностирования ЭСЗ возможно обеспечить дифференциальным методом на основе компьютерных технологий, но для его реализации необходимо проведение дополнительных теоретических и экспериментальных исследований.

2. Теоретически обоснованна возможность диагностирования ЭСЗ ДВС сельскохозяйственных машин дифференциальным методом на основе измерения и анализа диагностических признаков, обладающих разной степенью значимости.

В качестве диагностических признаков приняты физические величины, характеризующие изменения в областях локальных диагнозов временных характеристик напряжения первичной и вторичной цепей ЭСЗ при изменении параметров их технического состояния. Разработанные теоретические положения метода дифференциального диагностирования элементов СЗ позволяют снизить трудоемкость и повысить информативность диагноза за счет снижения роли в нем оператора-диагноста.

3. Разработанная математическая модель процесса функционирования ЭСЗ как объекта диагностирования позволяет расчетными методами получать временные характеристики напряжений первичной и вторичной цепей, а также оценивать изменения в получаемых характеристиках при варьировании параметров технического состояния элементов, входящих в состав ЭСЗ. Выполненная экспериментальная проверка подтвердила адекватность математической модели и расчетов на ней при уровне значимости 5%.

4. Разработанные методики определения диагностических признаков на участках локальных диагнозов временных характеристик напряжений ЭСЗ и их функциональных связей с параметрами технического состояния, совместно с реализующими их алгоритмами, позволяют использовать возможности современных ЭВМ, обеспечивая высокую оперативность и достоверность.

5. Разработанный и изготовлены компьютерный диагностический комплекс и алгоритм позволяют реализовать метод дифференциального диагностирования ЭСЗ в автоматическом режиме; алгоритм диагностирования - определять техническое состояние ЭСЗ по принципу «годен-негоден», а также выявлять неисправность элемента, входящего в состав системы. Измерительное оборудование комплекса дает возможность непрерывно измерять, сохранять и обрабатывать временные характеристики напряжений первичной и вторичной цепей ЭСЗ. Измерение напряжения осуществляется с погрешностью не более 1,5%, с частотой преобразования 200 кГц. Абсолютная погрешность регистрации времени определяется частотой прерываний, задаваемой тактовым генератором АЦП, и не превышает 3*10-5 с.

Рис. 7. Алгоритм постановки диагноза дифференциальным методом

6. Производственной проверкой установлено, что разработанный метод дифференциального диагностирования обеспечивает повышение эффективности и снижение трудоемкости при поддержании и восстановлении работоспособности ЭСЗ в условиях сельской местности. Он обладает более высокой достоверностью постановки диагноза по сравнению с существующим методом. Ошибки первого рода снижены до 22%, а ошибки второго рода - от 8 до 9%. При этом метод позволяет снизить время диагностирования до 40 мин. Годовой экономический эффект от внедрения метода на ООО «Тохой-Агротранс» и ОАО ГАП-2. составил соответственно 8725,5 и 20627,88 руб. в год.

Литература

1. Дринча В.М., Мошкин Н.И., Базаров Д.А. Оперативность диагностирования автотранспортных средств и эффективность их использования // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - М.: Машиностроение, 2009. - № 9. - С.52-54.

2. Дринча В.М., Мошкин Н.И., Базаров Д.А. Метод и оборудование для экспресс-диагностирования гасящих элементов подвески автотранспортных средств // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - М.: Машиностроение, 2009. - № 10. - С.43-45.

3. Мошкин Н.И., Базаров Д.А., Дашиев Б.Б. Проверка адекватности математической модели процесса функционирования батарейной системы зажигания // Сб. науч. тр. Серия: Технические науки. Вып. 9, т. 3. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2002. - С. 19-23.

4. Мошкин Н.И., Базаров Д.А. К вопросу о диагностировании элементов бесконтактной системы зажигания // Мат-лы междунар. Науч. практ. конф. «Перспективные технологии и средства технического обслуживания машин». - Иркутск, 2005. - С.170-174.

5. Мошкин Н.И., Базаров Д.А. Метод диагностирования элементов бесконтактной системы зажигания // Мат-лы всеросс. молодежной науч. практ. конф. «Молодые ученые Сибири». - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2007. - С. 148-151.

6. Свидетельство об официальной регистрации программы на ЭВМ. № 2004611275. Дата регистрации 24.05.2004. Программа автоматического, функционального и дифференциального диагностирования контактно-батарейной системы зажигания автомобильных двигателей/ Мошкин Н.И., Дашиев Б.Б. , Базаров Д.А. ГОУ ВПО ВСГТУ. Выдано Федеральной службой по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.

Размещено на Allbest.ru

...