Диагностика двигателей внутреннего сгорания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Характеристика ДВС как объекта контроля

2. Диагностирование систем двигателя внутреннего сгорания

3. Факторы влияющие на техническое состояние автомобилей

4. Возможности и параметры мотор-тестеров и осциллографов

5. Характеристики мотор-тестера М3-2, особенности конструктивного исполнения и функциональные возможности

6. Разработка технического процесса диагностирования

6.1 Диагностирование электрических систем бензинового двигателя

6.2 Диагностирование электронных систем бензинового двигателя

7. Указания мер безопасности при работе с мотор-тестером

Список литературы

Введение

диагностирование двигатель тестер

В условиях эксплуатации ДВС необходимо, чтобы используемые методы диагностики были оперативны, дешевы, малотрудоемки и с высокой информативностью диагностических сигналов.

Развитие информационных технологий дает возможность более детально исследовать происходящие процессы в переходном режиме машины и применить новые, более совершенные, средства математической обработки диагностической информации. Это повышает достоверность, и объективность заключения.

Для применения нового современного оборудования в целях контроля технического состояния ДВС необходима разработка нового алгоритма диагностирования адаптированного к новым средствам и уточненного в теоретических моделях.

Поэтому предлагается обработка диагностической информации стандартными прикладными программами на ЭВМ. Это даст возможность применить наиболее подходящие средства математического анализа, легко адаптируемые к различным компоновкам конструкции ДВС, а визуализация переходных процессов позволит специалисту накопить опыт при оценке технического состояния ДВС.

В связи с этим разработка новых способов и технических средств, базирующихся на компьютерных информационных технологиях и реализующих динамический метод диагностирования, а также создание алгоритма и технологии диагностирования, объединяющих разработанные методы и способы, является актуальной задачей.

1. Характеристика ДВС как объекта контроля

Суммарная мощность двигателей внутреннего сгорания (ДВС) значительно превышает мощность всех других видов тепловой и электрической энергии. В процессе эксплуатации ДВС требует значительных материальных и трудовых затрат на техническое обслуживание (ТО) и текущий ремонт (ТР), которые во много раз превышают его первоначальную стоимость.

Повышение уровня работоспособности ДВС, заключающегося в улучшении показателей надежности, топливной экономичности, экологичности и снижении затрат на ТО и ТР, в отрасли транспорта и других сферах имеет первостепенное значение. Внедрение электронной техники в конструкцию ДВС и технологические процессы ТО и ремонта дает значительный экономический эффект.

Сдерживающим фактором решения проблемы повышения качества управления техническим состоянием агрегатов автомобиля является отсутствие или низкая эффективность имеющегося диагностического оборудования.

Таким образом, 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.

Наиболее оправданным в системе диагностики является применение безразборных методов при оценке технического состояния машин. Многие работы в этом направлении доказали эффективность использования переходных режимов. Отмечается, что внедрение безразборных методов диагностирования позволяет в 2 и более раз уменьшить число отказов, увеличить в 2 раза межремонтный технический ресурс, снизить на 40% затраты на ТО, на 20 - 25 % снизить расход топлива и на 16 - 26 % повысить долговечность деталей.

Неудовлетворительная работа топливной аппаратуры повышает риск на 20 - 40 % отказов дизельных двигателей. По данным ряда исследований, каждые дополнительные 3% неравномерности подачи вызывают увеличение расход топлива на 2%. У 10 -20% двигателей наблюдается снижение номинальной частоты вращения коленчатого вала.

В цилиндрах, где увеличена подача, увеличивается максимальное давление сгорания, косвенно характеризующее надежность двигателя. Увеличение цикловой подачи на 7% вызывает увеличение максимального давление сгорания, на 0,4 МПа, а увеличения угла опережения подачи - на 0,3 МПа. Мощность двигателя с неравномерным распределением мощности по цилиндрам на 3 - 5% ниже, чем у отрегулированного, а удельный расход топлива соответственно увеличен на 6-8%. Это приводит к неравномерному износу деталей и сокращению ресурса двигателя. Помимо структурных изменений в сопряженных деталях изнашивание оказывает отрицательное влияние на эффективность протекания рабочих процессов в цилиндрах. В ДВС нарушается термодинамика сгорания рабочей смеси в цилиндрах по причине уменьшения степени сжатия, изменения угла опережения зажигания (впрыска), подачи топлива и смесеобразования, фаз газораспределения; увеличиваются расход масла на угар, мощность механических потерь, уровень шума и вибрации.

2. Диагностирование систем двигателя внутреннего сгорания

На мощность двигателя внутреннего сгорания оказывают влияние следующие факторы: износ деталей цилиндропоршневой группы, кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов; износ и обгорание клапанов и седел; неисправности систем питания, охлаждения и смазки. Количественным показателем неисправности двигателя является снижение его мощности на 6-8%.

В двигателе внутреннего сгорания цилиндропоршневая группа работает в наиболее тяжелых условиях (газовая среда, высокая температура, большие циклические нагрузки). При этом происходит интенсивное изнашивание деталей, что приводит к прорыву газов из камер сгорания в картер, увеличению шума и вибрации, загрязнению моторного масла и его потере на угар, снижению герметичности в надпоршневом пространстве.

Диагностирование цилиндропоршневой группы производится по функциональным параметрам: изменению давления сжатия в цилиндрах; прорыву газов в картер; угару масла; утечкам сжатого воздуха, подаваемого в цилиндр; разрежению в камере сгорания; изменению шума и вибрации; изменению параметров моторного масла; величине тока, потребляемого стартером.

Большое количество параметров определения технического состояния цилиндропоршневой группы позволяет объединять их по трем зонам измерений: камера сгорания, блок цилиндров, картер двигателя. В зоне камеры сгорания проверяют, как правило, давление сжатия, прорыв газов в картер, утечку сжатого воздуха, разрежение в камере сгорания. Давление сжатия (компрессию) в каждом цилиндре проверяют компрессометром не менее трех раз на прогретом двигателе при вращении коленчатого вала стартером или пусковым двигателем. Минимально допустимое давление сжатия для двигателей с искровым зажиганием равно 0,6-0,7 МПа, для дизельных - 1,4 МПа. При этом разница показаний в цилиндрах не должна быть больше 0,1 МПа. Снижение давления на 40% указывает на поломку или залегание колец, либо на предельный износ колец и гильзы, либо на неплотность сопряжения «клапан - гнездо». Неисправность сопряжений «кольцо-гильза» определяется повторным замером давления после добавления в камеру сгорания 20-25 см3 моторного масла. Увеличение давления указывает на значительный износ колец и гильзы.

Прорыв газов в картер зависит от износа колец и гильзы. Объем этих газов измеряют при максимальном крутящем моменте газовым расходомером, соединенным через шланги с маслозаливной горловиной. Расход картерных газов изменяется в пределах от 30 до 200 л/мин и зависит от типа двигателя и его наработки. Так, для двигателя Д-160 номинальный расход картерных газов составляет 46 л/мин, а предельный - 120 л/мин.

Герметичность камеры сгорания характеризует техническое состояние колец, цилиндра, прокладки головки цилиндров и сопряжения «клапан-гнездо». Параметрами ее оценки могут быть разрежение и утечка сжатого воздуха, подаваемого в цилиндр.

Разрежение измеряют вакуумметром. Герметичность камеры сгорания является достаточной, если при вращении коленчатого вала стартером создается разрежение 0,5-9,6 кПа. Техническое состояние двигателя хорошее, если при проверке герметичность цилиндра составляет 95-100% и требуется ремонт его при значениях герметичности менее 75% для дизельного и 80% для карбюраторного.

При предельных значениях герметичности цилиндра дополнительно проводятся измерения для установления места неисправности.

Замер относительной утечки воздуха и определение места утечки производятся путем подачи его в цилиндр через отверстие для форсунки или свечи в головке блока. При открытом впускном вентиле 9 и закрытом вентиле 12 воздух из магистрали попадает в редуктор, проходит калибровочное отверстие, сообщается с измерительным манометром и затем через обратный клапан, гибкий шланг и испытательный наконечник поступает в цилиндр двигателя. Процент утечки воздуха фиксируется манометром, где отмечены три зоны: 1) нормальное техническое состояние цилиндра; 2) необходим текущий ремонт; 3) предельное состояние цилиндра, требуется капитальный ремонт.

Для определения дефекта открывают вентиль 12 и закрывают вентиль 9. В этом случае воздух поступает от магистрали непосредственно в цилиндр через испытательный наконечник. Место выхода воздуха позволяет определить неисправность. Так, выход сжатого воздуха через маслозаливную горловину указывает на износ цилиндра и колец, а через воздухоочиститель - на неплотность прилегания к гнезду впускного клапана. Если же сжатый воздух выходит через глушитель, то нарушена герметичность сопряжения «выпускной клапан-гнездо». Проверяют также, нет ли утечки воздуха в прокладке между головкой и блоком цилиндров. Для этого края прокладки смазывают маслом или мыльной водой и наблюдают, нет ли пузырьков воздуха на стыке головки и блока и в наливной горловине радиатора. Появление пузырьков воздуха в радиаторе указывает на пробой прокладки между цилиндром и каналом системы охлаждения.

Если обнаружены неплотности в клапанах или в сопряжениях «поршневое кольцо-гильза», следует уточнить состояние цилиндров путем замера утечки воздуха при положении поршня в начале такта сжатия. Состояние цилиндров в этом случае характеризует разность утечки воздуха при положении поршня в начале такта сжатия и в конце. Если эта разность больше значения, указанного в технических условиях, то цилиндры требуют капитального ремонта. По утечке воздуха при положении поршня в начале такта сжатия судят о состоянии поршневых колец и клапанов.

Основным структурным параметром, характеризующим работоспособность кривошипно-шатунного механизма, является радиальный зазор подшипниковых узлов. Для оценки технического состояния используют функциональные параметры: давление масла в главной масляной магистрали; расход масла в единицу времени; шум и стуки, возникающие в сопряжениях.

Давление масла определяется при нормальном тепловом режиме с номинальной частотой вращения коленчатого вала, затем на холостом ходу. При номинальной частоте вращения давление масла для разных двигателей колеблется в пределах 0,2-0,7 МПа, а при минимальной равно 0,1 МПа.

Одним из наиболее эффективных способов определения технического состояния кривошипно-шатунного механизма является прослушивание неработающего двигателя, камеры сгорания которого подключены к ком-прессорно-вакуумной установке, создающей в надпоршневом пространстве разрежение и повышенное давление. Для окончательного решения о состоянии проверяемых сопряжений измеряют суммарный зазор, который для разных двигателей равен 0,3-0,5 мм.

При работающем двигателе глухой, низкого тона стук в нижней части картера указывает на износ коренных подшипников. Ритмичный, металлический, звонкий стук среднего тона в средней части блока цилиндров, как правило, вызван износом шатунных подшипников. При значительном износе поршневых пальцев в верхней части блока прослушивается ритмичный, высокого тона с металлическим оттенком стук.

Регулярный металлический стук в зоне крышки головки блока указывает на увеличенные зазоры в клапанном механизме.

Параметрами контроля механизма газораспределения являются: тепловой зазор между стержнем клапана и коромыслом, герметичность сопряжения «клапан-гнездо», высота кулачка распределительного вала, упругость клапанных пружин, характерные стуки в зоне подшипников распредвала.

Тепловой зазор в зависимости от конструкции двигателя находится в пределах 0,25-0,45 мм. Величина зазора определяется с помощью устройства, которое исключает необходимость установки поршня проверяемого цилиндра в определенное положение.

Герметичность клапанов проверяют по утечке воздуха через сопряжение «гнездо-клапан» с помощью прибора. Предельные значения утечки воздуха для разных двигателей - 50-60 л/мин.

Износ кулачков распредвала определяют по максимальному перемещению клапана, которое не должно быть менее 9-12 мм.

Проверка упругости пружины клапана производится прибором. При усилиях на сжатие менее 170-200 Н пружины необходимо заменять.

На СДМ, как правило, устанавливаются дизельные двигатели, неисправности которых могут быть вызваны неисправностями топливной аппаратуры (до 40% отказов).

Топливная аппаратура должна обеспечивать минимальный расход топлива при допустимых значениях выброса токсичных компонентов с отработавшими газами и уровнем шума. Эта задача решается оптимизацией начала впрыска, цикловой подачи и качеством распыла топлива в зависимости от загрузки двигателя и условий его работы.

В механических системах управления подачи топлива муфта опережения угла впрыскивания позволяет регулировать начало впрыска, а винтовая кромка плунжера ТНВД при повороте изменяет цикловую подачу топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и загрузки двигателя.

В настоящее время все более широкое распространение получили системы электронного управления работой дизельного двигателя, которые обеспечивают соответствие его самым жестким требованиям по токсичности отработавших газов при минимальном расходе топлива. Они обеспечивают подачу топлива в цилиндр по времени и количеству в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, температуры воздуха, температуры охлаждающей жидкости и масла, расхода воздуха, состава отработавших газов, положения акселератора и усилия на рабочем органе (загрузки двигателя).

Основными параметрами, характеризующими техническое состояние топливной аппаратуры с механической системой управления подачи топлива, являются: давление впрыска и качество распыливания топлива форсунками, производительность подкачивающего насоса и элементов топливного насоса высокого давления, износ плунжерных пар и клапанов, угол опережения подачи топлива, состояние фильтров грубой и тонкой очистки. Проверке в первую очередь подвергают фильтр тонкой очистки, перепускной клапан и подкачивающий насос, содержание углеводородов в отработавших газах. Давление перед фильтром должно быть не менее 0,09 МПа, а после фильтра - в пределах 0,06-0,08 МПа.

Одной из главных причин отказов топливной системы является неисправность форсунок. При диагностировании двигателя применяют два варианта проверки технического состояния форсунок: со снятием с двигателя и без снятия с использованием приспособления, которое позволяет определять давление и качество распыливания топлива форсункой. Для разных двигателей давление срабатывания равно 13-21 МПа. Качество распыливания определяется стетоскопом при нагнетании топлива в форсунку приспособлением. Впрыск сопровождается четким характерным звуком удара иглы форсунки в седле. Проверяют также герметичность форсунки. Снижение давления с 28 до 23 МПа должно продолжаться не менее 5 с. Для проверки работоспособности форсунок применяют также максиметры.

При проверке работоспособности топливного насоса давление, развиваемое каждой плунжерной парой, должно быть не менее 30 МПа. Если оно меньше, то насос отправляется в ремонт. Герметичность нагнетательного клапана проверяется при давлении 15 МПа, по достижении которого отключают подачу топлива. Если время падения давления до 10 МПа не более 10 с, то насос отправляется в ремонт.

При диагностировании топливной системы проверяется угол опережения подачи топлива, который оказывает влияние на полноту и качество сгорания топлива.

Уровень дыма в отработавших газах определяется прибором. На процесс воспламенения смеси наряду с системой топливоподачи большое влияние оказывает система подачи воздуха. Основным элементом подачи воздуха является воздухоочиститель, характеристики которого по мере загрязнения ухудшаются. Степень засоренности воздухоочистителя характеризуется разрежением во впускном воздушном тракте.

Диагностирование топливной системы дизельных двигателей с электронной системой управления подачи топлива рассмотрим на примере аккумуляторной системы с электрогидравлическим инжектором (насос-форсункой), позволяющим повысить давление впрыска до 200 МПа для перспективных моделей. Причем топливо постоянно поступает к инжектору при малом давлении (0,25 МПа).

Как правило, электрогидравлический инжектор имеет топливную и масляную секции, разделенные между собой в головке блока цилиндров при помощи уплотнительных колен. Масло к инжектору подается под высоким давлением (до 30 МПа) насосом высокого давления системы гидравлического управления через аккумулятор, где поддерживается постоянное давление. Величина высокого давления масла контролируется клапаном регулятора давления впрыска, управляемым сигналами от электронного блока управления (ЭБУ). На основе сигналов с датчиков (положение распредвала и частоты вращения, температуры воздуха, температуры охлаждающей жидкости, давления и расхода воздуха, положения акселератора, усилия на рабочем органе, состава отработавших газов и др.) ЭБУ формирует управляющий сигнал, который подается на соленоид, управляющий клапаном электрогидравлического инжектора. Этот клапан открывает подачу масла высокого давления с аккумулятора, которое перемещает плунжер внутри топливной секции инжектора, создавая высокое давление впрыска. Диагностирование рассматриваемой топливной системы выполняется через тестирование ее на мониторе постоянного действия: проверяется техническое состояние всех датчиков сравнением выходных сигналов с эталонными; оценивается нагрузочный режим; контролируются системы топлива; смазки и охлаждения.

В течение работы двигателя ЭБУ автоматически проводит тестирование его работоспособности и при обнаружении отклонений в функционировании систем устанавливает неисправность, а в критических ситуациях приводится в действие аварийное управление. Кроме того, память ЭБУ фиксирует время всех экстремальных событий.

Тестирование по запросу оператора проводится при отключенном (оценка электрических цепей) и работающем двигателе (оценка работоспособности регулятора давления впрыска, насоса масла высокого давления, системы контрольного давления впрыска, инжектора и т.д.). При оценке состояния инжектора ЭБУ управляет подачей топлива и определяет мощность каждого цилиндра. Эта проверка позволяет выявить неисправности и других систем, влияющих на мощность двигателя.

Уровень масла в картере двигателя всегда должен находиться у верхней метки указателя. Интенсивность изменения уровня масла во многом зависит от технического состояния двигателя. Расход масла не должен быть более 3,5% израсходованного топлива для карбюраторных двигателей и 5% для дизельных. При проверке уровня масла необходимо обращать внимание и на качество масла. Основное внимание при этом уделяют его прозрачности и отсутствию капель охлаждающей жидкости. Объективно качество масла оценивают методом спектрального анализа, когда пробу масла сжигают в высокотемпературном пламени и с помощью спектрографа регистрируют продукты износа. Полученные результату подвергают качественному и количественному анализу. Качественный анализ состоит в обнаружении спектральных линий, которые свидетельствуют о присутствии в масле металлов, а количественный - в определении интенсивности почернения спектральных линий. Присутствие в масле железа говорит об износе цилиндров, алюминия - поршней, хрома - колец, свинца - подшипников коленчатого вала и т.д. Кварц, оксиды алюминия характеризуют работоспособность воздухоочистителя или герметичность воздушного тракта, а также эффективность работы маслоочистителей. По изменению числа элементов, входящих в состав присадок, оценивают пригодность масла для дальнейшей эксплуатации.

Большое значение имеют способ и методика взятия проб на глубине 30-35 мм через отверстие маслоизмерительного щупа.

Проверка системы смазки включает и проверку работы масляного фильтра тонкой очистки. При температуре не ниже 70 °С ротор исправной центрифуги должен вращаться не менее 35 с после включения двигателя.

От технического состояния системы охлаждения во многом зависят топливная экономичность, мощность и надежность двигателя. Температура охлаждения жидкости должна поддерживаться в пределах 85-95 °С. При указанном режиме двигатель развивает максимальную мощность, имеет минимальный расход топлива и наименьшие износы.

Кроме температуры охлаждающей жидкости, контролируются герметичность системы охлаждения, натяжение ремня привода вентилятора и разность температур верхнего и нижнего бачков. Для проверки натяжения ремня вентилятора необходимо нажать на ремень в центре между шкивами с силой 30-40 Н и замерить прогиб, который не должен превышать 15-20 мм.

Уменьшение температурного перепада по сравнению с нормой (8-12 °С) свидетельствует о наличии накипи или загрязнении радиатора.

Герметичность системы охлаждения проверяют путем подачи воздуха под давлением 0,15 МПа через заливную горловину. После прекращения подачи воздуха фиксируют интенсивность падения давления (за 10 с оно должно падать не более чем на 0,01 МПа).

Определяем приращение параметров и остаточный ресурс.

Остаточный ресурс двигателя принимаем по предельному расходу масла на угар.

Локализацию конкретных неисправностей при оценке работоспособности двигателя можно осуществить через диагностическую матрицу.

Диагностирование работающего двигателя в целом производится по эффективной мощности, удельному расходу топлива, составу выхлопных газов и акустическим признакам. При допустимых значениях контролирующих параметров прогнозируется работоспособность двигателя на объекте и соответственно при предельных или при значениях остаточного ресурса менее наработки до первого технического обслуживания диагностируются его системы.

Наибольшее количество возможных неисправностей связано с топливной аппаратурой, о чем свидетельствует диагностическая матрица. Последовательность выполняемых операций при оценке технического состояния топливной аппаратуры дизельного двигателя при его трудном запуске: проверка состава и объема топлива; прокачка топливной системы, удаление воздуха; проверка давления, развиваемого топливным насосом высокого давления, и давления впрыска топлива; оценка степени загрязненности воздушного фильтра; проверка угла опережения впрыска.

При допустимых значениях параметров, оценивающих техническое состояние топливной аппаратуры, и трудном запуске двигателя проверяется герметичность цилиндра по давлению сжатия. При его значениях ниже допустимых пределов проверяются цилиндропоршневая группа и газораспределительный механизм по дополнительным параметрам, оценивающим техническое состояние этих систем. Трудность запуска также связано из-за заниженной частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Поиск возможных неисправностей при легком запуске двигателя начинается с анализа показаний приборов, характеризующих его работоспособность, и акустических признаков неисправностей.

По давлению масла оценивают состояние кривошипно-шатунного механизма и системы смазки. Снижение давления масла из-за изнашивания сопряжений кривошипно-шатунного механизма оценивается посредством акустических признаков. Стуки слышны без приборов, но для лучшего восприятия их прослушивают стетоскопом или фонендоскопом. Стук коленчатого вала с изношенными коренными подшипниками глухого тона xoponio слышен вблизи разъема с картером, а в изношенных шатунных подшипниках - резкий стук в зоне верхнего положения шатунной шейки коленчатого вала. Стук в шатунных подшипниках легко можно определить, отключая поочередно цилиндры. В неработающем цилиндре он значительно усиливается. Стук поршневых пальцев в изношенных гнездах - редкий, в зоне цилиндров ближе к головке блока. Отсутствие стуков в кривошипно-шатунном механизме при низком давлении масла указывает на неисправность системы смазки.

Отклонение показаний указателя охлаждающей жидкости от оптимальной величины отражает неисправность системы охлаждения. Выявление конкретной неисправности производится по другим диагностическим параметрам, характеризующим ее работоспособность.

При затруднении определить неисправность по комбинации диагностических параметров проводится углубленное диагностирование с возможностью постановки диагноза по одному параметру. Например, при нарушении герметичности цилиндра неисправность определяют по месту выхода воздуха, подаваемого под давлением в цилиндр.

3. Факторы влияющие на техническое состояние автомобилей

В различных условиях эксплуатации показатели надежности автомобилей будут различными. Выделяют следующие факторы, влияющие на интенсивность изменения технического состояния автомобилей: производственные, условия эксплуатации, эксплуатационно-производственные.

Производственные факторы влияния на изменение технического состояния автомобиля включают в себя: конструктивные особенности данной марки автомобиля; однородность производства (характеризуется рассеиванием сроков изнашивания одних и тех же деталей); надежность.

Условия эксплуатации включают дорожные условия, условия и интенсивность движения, природно-климатические, сезонные условия, агрессивность окружающей среды.

Дорожные условия и рельеф местности определяют режим работы автомобиля. Они характеризуются технической категорией дороги, видом и качеством дорожного покрытия, определяющих сопротивление движению автомобиля, элементами дороги в плане и профиле (шириной дороги, радиусами закруглений, уклоном подъемов и спусков).

Факторы интенсивности изменения:

Технического состояния;

Дорожные, рельеф местности;

Производственные;

Условия и интенсивность движения;

Условия эксплуатации;

Природно-климатические, сезонные;

Агрессивность окружающей среды;

Возраст автомобиля;

Качество эксплуатационных материалов;

Эксплуатационно-производственные;

Квалификация водителя;

Качество технического обслуживания.

Классификация факторов влияния на интенсивность изменения технического состояния автомобилей.

В свою очередь, режим работы автомобиля влияет на надежность и другие свойства автомобиля и его агрегатов. Износ и нарушение дорожного покрытия повышают риск возникновения отказного состояния элементов автомобиля на 14… 33%.

Внешние факторы

Условия и интенсивность движения характеризуются влиянием внешних факторов на режим движения и, следовательно, на режим работы автомобиля и его агрегатов. К этим факторам относятся условия перевозки: скорость движения, длина груженой ездки, коэффициент использования пробега (3, коэффициент использования грузоподъемности у, коэффициент использования прицепов К, род перевозимого груза.

Выделяются три группы интенсивности эксплуатации:

1) за пределами пригородной зоны;

2) в малых городах с числом жителей менее 100 тыс. чел. и в пригородной зоне;

3) в больших городах с числом жителей свыше 100 тыс. чел.

Природно-климатические условия характеризуются температурой окружающего воздуха, влажностью, ветровой нагрузкой, уровнем солнечной радиации и некоторыми другими параметрами. Эти условия влияют на тепловые и другие режимы работы агрегатов и соответственно на интенсивность изменения их технического состояния. Для условий России, где представлен широкий спектр природно-климатических условий, выделяются районы очень холодного, холодного, умеренно-холодного, умеренно-жаркого сухого, субтропического климата.

Сезонные условия связаны с колебаниями температуры окружающего воздуха, изменением дорожных условий по времени года, с появлением ряда факторов, влияющих на интенсивность изменения параметров технического состояния автомобилей (пыли - летом, влаги и грязи - осенью и весной).

Агрессивность окружающей среды связана с коррозионной активностью атмосферного воздуха. Повышенная коррозионная активность вызывает интенсивную коррозию деталей автомобиля, увеличивая трудоемкость технического обслуживания и ремонта автомобиля, а также увеличение потребности в запасных частях до 10%. При этом ресурс автомобиля и периодичность технического обслуживания сокращаются. Данный фактор влияния на интенсивность изменения технического состояния автомобилей является характерным для прибрежных морских районов.

Эксплуатационно-производственные факторы определяют влияние реального технического состояния автомобиля и эффективности системы поддержания в технически исправном состоянии автомобиля на интенсивность изменения характеристик его элементов. Под эксплуатационно-производственными понимаются такие факторы, как возраст и связанное с ним реальное техническое состояние автомобиля, качество применяемых эксплуатационных материалов (топлив, масел, жидкостей), квалификация водителя, а также факторы, характеризующие уровень качества технического обслуживания и ремонта.

Закономерности изменения технического состояния автомобилей. На изменение технического состояния элементов автомобиля влияют все процессы, имеющие место в течение его «жизненного» цикла. Эти процессы могут быть подразделены на две группы:

Процессы, описываемые функциональными зависимостями, где имеет место жесткая связь между зависимой (функцией) и независимой (аргументом) переменными величинами (например, зависимость пройденного пути от скорости и времени движения);

Случайные (вероятностные) процессы, происходящие под влиянием многих переменных факторов, значения которых часто неизвестны. Поэтому результаты вероятностного процесса могут принимать различные количественные значения, т.е. обнаруживать рассеивание (вариацию). Эти результаты называются случайными величинами.

Так, наработка на отказ автомобиля является случайной величиной и зависит от ряда факторов: первоначального качества материала деталей; качества сборки; качества ТО и ремонта; квалификации персонала; условий эксплуатации; качества применяемых эксплуатационных материалов и т. п. Случайной величиной является трудоемкость устранения конкретной неисправности, расход материалов, значение параметра технического состояния в определенные моменты времени и т.д.

Технические воздействия. Для полного представления о методах, режимах и объемах технических воздействий с целью восстановления и поддержания работоспособного состояния элементов автомобилей необходима информация о закономерностях изменения технического состояния. К основным закономерностям применительно к автомобильному транспорту можно отнести следующие:

изменение технического состояния автомобиля (агрегата, узла, детали) по времени работы или пробегу (наработке) автомобиля;

случайные процессы, характеризующие изменение технического состояния автомобиля (элемента);

закономерности процессов восстановления, применяемые для рациональной организации производства.

Для значительной части узлов и деталей процесс изменения технического состояния в зависимости от времени или пробега носит плавный, монотонный характер, приводящий в пределе к возникновению постепенных отказов (зазоры между тормозными колодками и барабанами, износ гильз цилиндров и т.п.). При этом характер зависимости может быть различным.

Данные закономерности позволяют определить средние наработки до момента достижения v. предельного или заданного состояния параметра. Знание законов, описывающих случайные процессы, позволяет более точно планировать моменты проведения и трудоемкость работ ТО и ремонта, определять необходимое число запасных частей и решать другие технологические.

Независимые факторы. Когда на протекание исследуемого процесса и его результат влияет сравнительно большое число независимых (слабо зависимых) факторов, каждый из которых оказывает лишь незначительное действие по сравнению с суммарным влиянием всех остальных (например, наработка до ТО);

когда необходимо описать внезапные (нестареющие) отказы;

когда в многозвенной системе (узле, агрегате, детали) выход из строя каждого из звеньев (элементов) влечет отказ всей системы, т.е. ресурс изделия в целом определяется наиболее слабым его участком; в других характерных ситуациях.

Закономерности процессов восстановления, применяемые для рациональной организации производства, также позволяют определить, какое число автомобилей с отказами данного вида будет поступать в зону ремонта в течение смены, будет ли их число постоянным или переменным и от каких факторов оно зависит. В этом случае речь идет не только о надежности конкретного автомобиля, но и всей группы автомобилей, например автомобилей заданной модели, подразделения и т.п.

В различных условиях эксплуатации показатели надежности автомобилей будут различными. Выделяют следующие факторы, влияющие на интенсивность изменения технического состояния автомобилей: производственные, условия эксплуатации, эксплуатационно-производственные. Производственные факторы влияния на изменение технического состояния автомобиля включают в себя: конструктивные особенности данной марки автомобиля; однородность производства (характеризуется рассеиванием сроков изнашивания одних и тех же деталей); надежность.

4. Возможности и параметры мотор-тестеров и осциллографов

Осциллограф - прибор, позволяющий визуально наблюдать процессы, происходящие в электрических цепях.

Автомобильный осциллограф (automotive scope) - прибор, предназначенный для визуального наблюдения процессов, происходящих в электрических цепях автомобилей, включая высоковольтную систему.

Основные отличия автомобильного осциллографа от осциллографа общелабораторного применения заключаются в:

- наличии предусмотренных программным обеспечением специальных настроек, позволяющих максимально удобно работать с автомобильными электронными системами;

- наличии специальных датчиков - прежде всего для работы с высоковольтной частью системы зажигания.

Мотор-тестер (motor-tester) - прибор, предназначенный для диагностики систем автомобиля, включающий в себя, как основу, функции автомобильного осциллографа и функции выполнения специальных тестов. Мотор-тестеры также иногда называют анализаторами двигателя (Engine Analyser).

Основное отличие мотор-тестера от автомобильного осциллографа заключается в наличии предусмотренных программным обеспечением и конструкцией специальных тестов, позволяющих автоматизировано осуществлять специфические диагностические операции.

Основные отличия мотор-тестера от сканера:

- при работе со сканером, сканер подключается только к диагностической колодке и диагност получает диагностическую информацию только от электронного блока управления;

- при работе с мотор-тестером диагност подключается непосредственно к проверяемой электрической цепи (контактным или бесконтактным способом).

Кроме того, важным отличием являются особенности применимости этих приборов:

- сканер жестко применим только для тех автомобилей, для которых он предназначен (протоколы обмена которых он поддерживает);

- мотор-тестер в общем случае применим к любым автомобилям (однако существуют ограничения связанные, например, с особенностями устройства систем зажигания на некоторых автомобилях).

Надо понимать, что мотор-тестер и сканер - являются лишь частично и условно взаимозаменяемыми приборами. Для полноценной работы одного сканера недостаточно - мотор-тестер также всегда должен быть под рукой для:

- осуществления диагностических операций, не поддерживающихся на данном автомобиле имеющимся сканером. Например, с помощью сканерной диагностики (даже на современных автомобилях) весьма ограничены возможности по диагностике системы зажигания и (косвенной) диагностике механической части двигателя;

- проверки данных, получаемых с помощью сканера.

Полезно также привести определение диагностического комплекса - это основные диагностические приборы - сканер, мотор-тестер и газоанализатор, объединенные или соединенные как аппаратно, так и программно (информационно).

Также отметим, что, несмотря на название "МОТОР-тестер", - мотор-тестеры и осциллографы применяются не только при диагностике системы управления двигателем, но и при диагностике любых других электронных систем управления - системы управления автоматической коробкой передач, антиблокировочной системы, климатической системы, системы управления подвеской и пр.

Современные мотор-тестеры выполняют следующие функции:

1. Универсальный автомобильный осциллограф (обязательно) - снятие и отображение осциллограмм. Этот режим используется, в частности, для проверки сигналов от датчиков электронных систем управления и проверки управляющих сигналов от электронных блоков управления к исполнительным устройствам;

2. Осциллограф зажигания (обязательно) - снятие и отображение осциллограмм первичных и вторичных цепей систем зажигания. Функциональность этого режима у конкретного прибора полностью зависит от того, какие системы зажигания он поддерживает. Поддержка той или иной системы заключается в поддержке со стороны программного обеспечения прибора и наличии датчиков, необходимых для снятия осциллограмм первичной и вторичный систем зажигания;

3. Специальные мотор-тестерные режимы (обязательно - это главное, что отличает мотор-тестер от автомобильного осциллографа). В частности это тесты - тест "Баланс мощности", тест "Эффективность цилиндров" ("Неравномерность вращения"), тест "Относительная компрессия" и пр.

4. Измеритель и осциллограф неэлектрических величин (необязательно, но в последнее время становиться стандартом, тем более, что соответствующие датчики используются при проведении ряда специальных тестов) - температура (масла, охлаждающей жидкости), давление (давление в цилиндре, давление масла, давление топлива, давление наддува в турбированных системах, давление выхлопных газов и пр.), разрежение (во впускном коллекторе), детонация и пр. - могут измеряться при помощи специальных датчиков, преобразующих соответствующую физическую величину в напряжение;

5. Мультиметр (необязательно) - измерение различных электрических величин - напряжения, тока, сопротивления, частоты, скважности и пр.

6. Имитатор сигналов (необязательно, в современных мотор-тестерах встречается редко, но популярность его использования в диагностике растет).

Основные параметры мотор-тестеров:

1. Исполнение прибора

Исполнение прибора определяет его мобильность - возможность использовать прибор не только стоя за своим рабочим местом (диагностическим постом), но и "под подъемником", на выезде и даже в салоне диагностируемого автомобиля во время движения. Можно выделить четыре возможных типов исполнения:

Таблица 4.1

Типы исполнения мотор-тестеров и осциллографов

Тип исполнения	Внешний вид	Мобильность	Размер экрана	Модели
Портативный переносной прибор, не совместимый с ПК (IBM PC)		Полная	Маленький или средний	Ultrascan Pro, Carman Scan VG, Carman Scan I, KES-200, Protek Seintech S2800, PDA 2100, HPS10
Стационарный, не совместимый с ПК (IBM PC)		Низкая - в пределах бокса	Маленький или средний	МТ-5, МОТ-240, М3-2
Стойка на базе ПК (IBM PC) со встроенными платами мотор-тестера (консольный мотор-тестер)		Низкая - в пределах бокса	Большой	МОДИС-М (со стойкой), Автомастер АМ1, КАД-400, DD-4000, Daspas-65, SUN SMP 4000
На базе планшетного ПК (две разновидности - на базе совместимого и не совместимого с IBM PC ПК)		Полная	Большой	Vetronix Mastertech MTS-5100 (не совместим с IBM PC)

Плюсами любых исполнений на базе ПК, совместимого с IBM PC, можно специально отметить:

- наилучшие возможности сохранения учетной информации как по клиентам, так и по диагностическим операциям, результатам диагностики и пр. (некоторые из приборов имеют встроенные функции учета, где-то придется трудиться вручную - например, сохранять данные клиентов в отдельной базе данных, а диагностическую информацию "выуживать" из программы прибора с помощью Print Screen и т.п.);

- возможность распечатки информации как для личного "бумажного" учета, так и для предоставления клиенту. При этом не возникает трудностей с совместимостью с любым имеющимся принтером;

- возможность параллельно с прибором использовать существующие огромные по объему информационные базы данных с осциллограммами нормативных сигналов, электросхемами и пр.

Тенденций:

- для работы в стационарных условиях полностью отказываются от стационарных автономных аппаратных приборов, не совместимых с IBM PC (типа МТ-5 или МОТ-240);

- в последнее время также ощутимо снижается интерес к мотор-тестерам, исполненным в виде компьютерной стойки (Автомастер АМ1 и пр.). Это связано с тем, что такие приборы стали неконкурентоспособными по отношению к приборам, выполненным в виде внешнего адаптера для ПК - которые одновременно стоят, как правило, существенно дешевле, дают возможность мобильной работы и практически не уступают по функциям. Причем, внешний адаптер для ПК никогда не поздно дооснастить стойкой и превратить в стационарный диагностический пост, а вот превратить стационарный мотор-тестер в мобильный невозможно;

- будущее - за гибкими наращиваемыми системами на базе планшетных ПК. Планшетный ПК дает возможность одинаково полноценно работать как в полностью мобильных условиях, так и в стационарных условиях в составе диагностической стойки или без нее;

- пока планшетные ПК и мотор-тестеры на их базе достаточно дороги, наиболее приемлемым вариантом является использование мотор-тестеров, выполненных в виде внешнего адаптера для ПК. Использование таких приборов также дает возможность как мобильной, так и стационарной работы.

2. Параметры осциллографической части мотор-тестера - универсального автомобильного осциллографа и осциллографа зажигания.

Число осциллографических каналов - определяет сколько сигналов мы сможем одновременно завести в прибор и просмотреть. Каналы подразделяются на:

- универсальные осциллографические каналы - могут использоваться для снятия осциллограмм сигналов широкого круга датчиков, управляющих сигналов исполнительных механизмов и пр.;

- каналы первичного напряжения - как правило, подключаются непосредственно к выводам первичной обмотки катушки (катушек) зажигания (если они доступны). Как правило, имеют предел измерения до 600-1000 В;

- каналы вторичного напряжения - предназначены для подключения емкостных датчиков высокого напряжения, которые надеваются непосредственно на высоковольтные провода (если они доступны) или специальных датчиков для систем зажигания без высоковольтных проводов (COP). Как правило, имеют предел измерения до 50 кВ. Обратите внимание, что для даже если у прибора один канал вторичного напряжения - это не означает, что Вы можете смотреть осциллограмму зажигания только с одного цилиндра - как правило, опционально поставляются специальные кабели-сумматоры для одновременного просмотра осциллограмм с любого количества цилиндров;

- каналы синхронизации - предназначены для подключения индуктивных датчиков синхронизации от высоковольтных сигналов и прочих источников синхросигналов (датчиков положения коленчатого вала и пр.).

Один и тот же канал может выполнять и несколько функций. Общепризнанно, что у современного мотор-тестера должно быть как минимум два канала, не считая канала синхронизации.

Основными параметрами каждого канала являются: предел измерения (минимальное и максимальное значение напряжения, которое может быть подано на данный канал), частота дискретизации (как правило, относится и ко всем каналам), входное сопротивление (измерение напряжения производиться путем параллельного подключения к исследуемой цепи - поэтому, чем больше входное сопротивление измерительного канала, тем меньше сам измерительный прибор вносит изменений в работу исследуемой цепи - как правило, входное сопротивление составляет не менее 1 МОм).

Частота дискретизации - этот параметр характеризует, сколько раз за единицу времени прибор проводит выборку (измерение и аналого-цифровое преобразование) сигнала. От этого параметра зависит насколько достоверно картинка, наблюдаемая на экране прибора, отражает реально происходящий в электрической цепи процесс. Наиболее критичен этот параметр при работе с цепями зажигания - так как именно в них происходят наиболее быстротекущие процессы (с существенным изменением амплитуды за короткий промежуток времени - например, пробой искрового промежутка). Недостаточность частоты дискретизации приводит, например, к тому, что не удается с приемлемой точностью зафиксировать один из важных параметров работы системы зажигания - напряжение пробоя - пик максимального напряжения оказывается "между" моментами выборки значения сигнала.

При анализе характеристик приборов необходимо учитывать, что, как правило, несколько входных каналов обслуживает один аналого-цифровой преобразователь (АЦП) - следствием этого является то, что максимальная частота работы этого АЦП делиться на число задействованных каналов. При этом в проспектах, как правило, указывается именно эта максимальная частота.

Возможности синхронизации. Процессы в электрических цепях автомобиля происходят непрерывно, однако многие из них имеют определенную периодичность и их сигнал "полезно", во-первых, посмотреть в привязке к периодическим процессам (работа определенного цилиндра и т.п.), во-вторых, сравнить осциллограмму в различных периодах (прежде всего, для оценки устойчивости).

Для того, чтобы отображение осциллограммы шло не непрерывно, а начиналось с определенного момента, выбранного диагностом, служит механизм синхронизации. В качестве источника синхронизации (сигнала, по поведению которого определяется начало периода снятия осциллограммы) служит, например, сигнал во вторичной цепи зажигания первого цилиндра (при работе с классической системой зажигания), сигнал с датчика положения коленчатого вала и пр. Как правило, диагност может в зависимости от стоящих задач сам выбрать требуемый источник синхронизации.

Для выявления нестабильности поведения сигнала от периода к периоду удобен сервисный режим послесвечения, когда осциллограмма, снятая в каждом последующем периоде отображается не на очищенном от старых данных поле, а поверх осциллограмм этого же сигнала в предыдущих периодах (при этом осциллограммы предыдущих параметров показываются с уменьшающейся яркостью).

Возможности запоминания. Осциллографы делятся на запоминающие и незапоминающие. При снятии осциллограмм зачастую возникает необходимость запомнить просматриваемую осциллограмму (последовательность отображаемых кадров) для дальнейшего анализа - такая необходимость может возникнуть, когда интересующее диагноста возможное изменение осциллограммы носит либо слишком краткосрочный, либо непериодический (непредсказуемый характер), а также, когда требуется глубоко проанализировать осциллограмму, сравнить несколько осциллограмм и т.п.

Незапоминающий осциллограф либо дает возможность наблюдать сигнал только в режиме реального времени, либо может заморозить, остановить только текущий кадр (режим HOLD). При этом возможность осциллографа запомнить несколько замороженных кадров не делает его запоминающим в общем смысле этого слова.

Запоминающий осциллограф позволяет записывать снимаемую осциллограмму в память и позже просматривать для анализа. Также некоторые модели позволяют сохранять осциллограмму не только на время сеанса диагностики, но и долговременно сохранять осциллограммы - например, для создания библиотеки осциллограмм. Разные запоминающие осциллографы могут запомнить разное количество кадров (оговаривается технической документацией).

Как правило, по этому параметру существенно выигрывают приборы на базе ПК - они обеспечивают максимально возможный объем записи, а также удобное хранение и каталогизацию осциллограмм, обмен осциллограммами.

Наличие предустановленных режимов. В современных системах управления используются десятки датчиков и исполнительных устройств - часть из них имеют сигналы со схожими параметрами, часть отличаются. При работе с общелабораторным осциллографом, который "не знает" об особенностях автомобильной диагностики при работе с каждым датчиком, диагност вынужден перед просмотром каждого сигнала вручную перенастраивать основные параметры отображения осциллограмм - развертку по времени (горизонтальной оси), по напряжению (вертикальной оси), источник синхронизации и пр. Хорошие автомобильные осциллографы, как правило, имеют набор стандартных режимов диагностики с предустановленными настройками - диагносту достаточно выбрать лишь тип датчика или исполнительного механизма. Иногда выбор нужного режима сопровождается и выводом вида эталонной осциллограммы.

Разрешение и размер экрана. Этот параметр прямо оказывает влияние на удобство восприятия информации. Рекомендуются следующие минимальные диагонали и разрешения экрана:

- при работе с приборами не на базе ПК - диагональ экрана - не менее 11-12 см. (5-6'') и разрешение - не менее 250 на 320 точек;

- при работе с ноутбуком или планшетным ПК - диагональ экрана - не менее 15'' и разрешение - не менее 640 на 480 точек;

- при работе со стационарным ПК - диагональ экрана - не менее 17'' и разрешение - не менее 800 на 600 точек.

Быстродействие вывода информации. Этот параметр критичен для приборов с жидкокристаллическим (ЖК) экраном. Даже если прибор имеет хорошую производительность при съеме и обработке информации низкая скорость вывода информации может свести все преимущества прибора на нет. Особенно сильно проблемы ЖК-экранов проявляются при низких температурах окружающего воздуха. К сожалению, альтернативы применению ЖК-экранов пока нет и эта проблема пока полностью не решена.

Также проблемы ЖК экранов проявляются в виде "отсвечивания" и "недостатка яркости" при работе на открытом воздухе.

Возможности по управлению отображением сигнала. Удобство работы с осциллографом существенно увеличивается, если программным обеспечением предусмотрены функции изменения горизонтальных (временных) и вертикальных (амплитудных) разверток в широком диапазоне значений, масштабирования, автомасштабирования, перемещения осциллограмм сигналов, автоматической расстановки осциллограмм на экране, возможности развертывания осциллограммы на весь экран (в том числе со скрытием панелей меню) и пр.

...