Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ состава электронных систем управления двигателем и постановка задачи исследований для организации их диагностирования 11
1.1 Методы и средства диагностирования автотракторной техники 11
1.2 Анализ состава и режимов работы электронной системы управления двигателя в системе "Автомобиль" 18
1.3 Анализ методов диагностирования электронной системы управления двигателя в системе "Автомобиль" 36
1.4 Постановка задач исследований 41
ВЫВОДЫ 41
2 Исследование состава и описание структуры электронной системы управления двигателя на основе методологии функционально-стоимостной инженерии 43
2.1 Функционально-стоимостная инженерия и функционально-стоимостной анализ как инструмент исследования состава электронной системы управления двигателя по параметру надежности 43
2.2 Функциональная и математическая интерпретация электронной системы управления двигателя 54
2.3 Основные системные показатели эффективности электронной системы управления двигателя 58
2.4 Метод анализа электронной системы управления бензинового двигателя в системе «Автомобиль» 62
2.5 Определение параметров распределения и параметров линейной оптимизации ЭСУД 71
2.6 Экономическо-математический метод оптимизации ЭСУД на основе законов классической математики 78
2.7 Оптимизация решений при выборе электронной системы управления двигателями 82
2.8 Прогнозирование и оптимизация ресурса до усталостного разрушения ЭСУД 85
Выводы 91
3 Оптимизация процесса технического обслуживания параметров технического состояния электронных систем управления двигателя при диагностике 92
3.1 Оптимизация пропускной способности постов диагностики ЭСУД в составе системы «Автомобиль» 92
3.2 Оптимизация процесса технического обслуживания ЭСУД по затратной технологии в виде схемы «затраты-доход» 104
3.3 Оптимизация параметров в ЭСУД при их изменении 108
3.4 Оптимизация параметров ЭСУД с дополнительными условиями при их изменении 109
ВЫВОДЫ 112
4 Процесс технического обслуживания электронной системы управления двигателя с использованием компьютерной диагностики на основе обработки статистических наблюдений 114
4.1 Анализ дефектов ЭСУД по результатам статистических наблюдений при обслуживании автомобилей 114
4.2 Методика диагностики ЭСУД на основе математического моделирования и статистических методов обработки наблюдений 120
4.3 Основные предпосылки по организации диагностики ЭСУД на персональных ЭВМ 128
4.4 Методика компьютерного диагностирования электронной системы управления двигателя с процессором «Январь-4» 134
ВЫВОДЫ 147
5 Реализация результатов исследований по анализу надежности эсуд на основе функционально-стоимостной инженерии 148
5.1 Расчет экономической эффективности от внедрения методики компьютерной диагностики ЭСУД 148
5.2 Расчет экономической эффективности от адаптации и внедрения системы диагностирования ЭСУД 153
5.3 Технические и научно-обоснованные рекомендации по организации диагностики ЭСУД 155
Выводы 167
Основные выводы 168
Список литературы
- Анализ состава и режимов работы электронной системы управления двигателя в системе "Автомобиль"
- Функциональная и математическая интерпретация электронной системы управления двигателя
- Оптимизация процесса технического обслуживания ЭСУД по затратной технологии в виде схемы «затраты-доход»
- Основные предпосылки по организации диагностики ЭСУД на персональных ЭВМ
Введение к работе
В Российской Федерации грузовые перевозки, в основном, осуществляются автомобильным транспортом. Все больше становится автомобилей, которые оснащены электронной системой управления двигателя (ЭСУД).
Надежность таких автомобилей постоянно возрастает, но из-за износа, коррозии и загрязнений нарушается стабильная работа, как двигателя, так и электронных систем, а со временем наблюдаются отклонения установленных параметров технического состояния от нормативных значений или отказы.
Все это заставляет уделять повышенное внимание проблеме, связанной с обслуживанием и диагностированием ЭСУД. Одним из путей решения этой проблемы является использование компьютерной диагностики в процессе технического обслуживания автомобилей на специализированных станциях или кустовых лабораториях при автотранспортных предприятиях. В наибольшей степени это относится к автомобилям, эксплуатирующимся в условиях сельскохозяйственных предприятий.
Существующие методы диагностики ЭСУД в достаточной степени эффективны, но в большинстве случаев требуют высокой квалификации обслуживающего персонала, применения дополнительного сложного и дорогого оборудования, длительного цикла обслуживания по времени, что в свою очередь увеличивает трудоемкость обслуживания, а также не обеспечивает априорного прогнозирования неисправностей и отказов систем.
В связи с этим работа, направленная на оптимизацию процесса технического обслуживания ЭСУД с использованием компьютерной диагностики в условиях сельскохозяйственного предприятия, является актуальной и практически значимой для аграрного производства.
Цель работы. Оптимизация процесса технического обслуживания двигателя с использованием компьютерной диагностики в условиях сельскохозяйственного предприятия.
7Для достижения поставленной цели необходимо провести математическую "декомпозицию" ЭСУД, описать ее функциональный и структурный состав, как электронной системы, выполнить обратную процедуру -композицию этой системы в виде математической модели, методом обработки статистических наблюдений и систематизировать отказы, выработать методику априорного прогнозирования надежности ЭСУД с использованием методологии функционально-стоимостной инженерии и других универсальных методов таких как: теория массового обслуживания, теории вероятностей и математической статистики, алгебры-логики, исследования операций и математического программирования.
На основе комплексного метода функционально-стоимостной инженерии необходимо разработать методику компьютерного диагностирования электронной системы управления двигателями автомобилей (по результатам статистической информации) с использованием программных средств, для априорного прогнозирования отказов и повышения надежности работы системы "Автомобиль" с ЭСУД в процессе эксплуатации.
Объект исследований - процесс технического обслуживания электронных систем управления двигателя (на примере бензиновых двигателей УМЗ-4213.10, ВАЗ-2111, ВАЗ-2112, ЗМЗ-406.2) на основе диагностической информации об их неисправностях.
Методика исследований. Основой теоретических исследований являются современные положения функционально-стоимостной инженерии (ФСИ) и функционально-стоимостного анализа (ФСА), направленные на выявление критических функций и определение недостающих функций ЭСУД в единой системе «Автомобиль» по критериям эксплуатационной надежности.
Для представления последовательности проведения исследований по повышению априорной надежности электронных систем управления двигателем в системе "Автомобиль", представим схему (рис. 0.1), отражающую направления, порядок и методы, используемые в процессе исследования и экспериментов.
о S={X,D,Y}
К X D ч m га о.
Результат исследований и экспериментов по повышению надежности ЭСУД в составе системы "Автомобиль"
Рисунок 0.1 - Схема проведения исследований для повышения априорной надежности ЭСУД на основе функционально-стоимостной инженерии
Научная новизна заключается в определении характеристик системы, обслуживающей ЭСУД (пропускной способности постов компьютерной диагностики, числа рабочих мест в кустовой диагностической лаборатории сельскохозяйственного предприятия, резервного фонда запасных частей ЭСУД); в разработке методики компьютерной диагностики ЭСУД с использованием программы «МОТОР-ТЕСТЕР - 2С» и специальных датчиков модификации «ГЦ», обеспечивающих априорное прогнозирование ресурса, на основе функции как полезного действия и диагностического тезауруса, внесенного в базу данных ПЭВМ; в оптимизации процесса технического обслуживания ЭСУД с использованием компьютерной диагностики по критерию «минимальные затраты -максимальных доход»; в количественной оценке системных показателей, эффективность функционирования ЭСУД (срока службы, вероятности безотказной работы, коэффициента готовности, коэффициента помехозащищенности, критерия весомости проектного решения и др.).
Практическая ценность работы. Разработанная методика математического описания состава ЭСУД на основе функционально-стоимостной инженерии и формула технического состава ЭСУД позволяют, по результатам компьютерного диагностирования с программным обеспечением высоких версий и с использованием сигналов датчиков модификации «ГЦ», прогнозировать неисправности ЭСУД в системе «Автомобиль» с высокой степенью достоверности.
Реализация результатов исследований: . методика компьютерного диагностирования ЭСУД автомобилей производства ВАЗ и УАЗ внедрена в транспортном управлении ЗАО «Авиа-стар-СП», г. Ульяновск; методика оптимизации технического состояния ЭСУД используется в транспортном цехе «ФГУП НПО «Марс», г. Ульяновск; организована и функционирует научно-производственная кустовая лаборатория диагностики ЭСУД в системе «Автомобиль» в Заволжском районе г. Ульяновска - ГСК(К) «Компас», по опытным данным которой разработана
10 технология диагностирования, поставленная в системе «MOTOR- TESTER-2S» и поддерживаемая компьютером «COMPAQ» с программным обеспечением высокой версии.
Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены и одобрены на научно-технических конференциях Ульяновского ГТУ и УлВАУГА (1999-2005 г.г.); на международном совещании «Использование ФСИ в народном хозяйстве» (г. Екатеринбург, 2003-2005 г.г.); на научно-техническом совещании руководителей оборонной промышленности (в разделе предоставления разработок и услуг народному хозяйству страны) в 2004 г.; на региональной НТК вузов Поволжья и Предуралья (г. Пенза, 2005 г.).
Анализ состава и режимов работы электронной системы управления двигателя в системе "Автомобиль"
В настоящее время в мировой и отечественной практике используются автомобили, двигатели которых снабжены электронной системой впрыска топлива модификаций "Январь", "BOSCH", "GMJSFJ", "GMEFJ", "МИКАС", "АВТРОН. МІ", "МКД-105" и др. Все названные системы выполняют функции управления двигателем системы "Автомобиль". Поскольку вышеназванные ЭСУД сходны по своему конструктивному признаку и функциям, рассмотрим устройство и работу системы электронного впрыска отечественного производства с контроллером "Январь-4". Проведем анализ состава и соста вим логическую структурно-функциональную схему на основе "Теории структур и функциональных схем" и "Функционального анализа" для последующего описания структуры ЭСУД математическими моделями с взаимоувязкой всех компонентов этой системы.
На автомобилях серии ВАЗ 2110 (2111, 2112) используется распределенный в каждый цилиндр впрыск топлива, управляемый ЭСУД. Такая система позволяет снизить токсичность отработанных газов при улучшении ездовых качеств системы «Автомобиль». Система распределенного впрыска бывает с обратной связью и без обратной связи, с отечественными и иностранными комплектующими. Электронные блоки управления (в дальнейшем - контроллеры) могут устанавливаться в систему различных типов. Все эти системы имеют свои особенности в устройстве, диагностике и в ремонте.
Система с обратной связью применяется в основном, на автомобилях изготовленных на экспортные поставки. В этой системе впрыска устанавливается нейтрализатор и датчик кислорода, который и обеспечивает обратную связь. Датчик отслеживает концентрацию кислорода в отработавших газах, а контроллер по его сигналам поддерживает такое состояние «воздух/ топливо», которое обеспечивает эффективную работу нейтрализатора.
В системе впрыска без обратной связи нейтрализатор и датчик кислорода не устанавливаются, а для регулировки концентрации оксида углерода в отработавших газах служит «СО - потенциометр». В этой системе также не применяется система улавливания паров бензина. При отсутствии в системе впрыска «СО — потенциометра», содержание СО регулируется с помощью диагностического прибора. Существует еще система последовательного распределенного впрыска топлива и фазированного впрыска, которая применяется в автомобилях с двигателем ВАЗ-2112. Здесь дополнительно устанавливается датчик разности фаз, определяющий момент конца процесса сгорания топлива в одном цилиндре, а топливо подается форсунками по цилиндрам в последовательности, соответствующей порядку работы двигателя (1-3-4-2).
Устройство и работа нейтрализатора. Токсичными компонентами отработавших газов являются углеводороды (несгоревшее топливо), оксиды углерода и азота. Для преобразования этих соединений в нетоксичные служит трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, установленный в системе выпуска сразу за приемной трубой глушителя. Нейтрализатор применяется только в системе впрыска топлива с обратной связью.
В нейтрализаторе (рис. 1.1) находятся керамические микроэлементы с микро-каналами, на поверхности которых нанесены катализаторы: два окислительных и один восстановительный. Окислительные нейтрализаторы (платина и палладий) способствуют преобразованию углеводородов в водяной пар, а окис-1 ла углерода в безвредную двуокись углерода.
Такая точность дозирования обеспечивается электронной системой впрыска топлива, которая непрерывно корректирует подачу топлива в зависимости от условий работы двигателя и сигнала от датчика концентрации кислорода в отработавших газах. Таким образом, нейтрализатор в составе системы «Автомобиль» с ЭСУД играет роль экологического предохранителя.
Электронный блок управления - контроллер системы "Автомобиль" располагается под консолью панели приборов и является управляющим звеном системы впрыска топлива.
Функциональная и математическая интерпретация электронной системы управления двигателя
На основании вышеизложенного рассмотрим электронную систему управления двигателя с позиции функции, как полезного действия, состояния или свойства. Так как ЭСУД является электронной системой и от ее надежной работы зависит вся работа системы "Автомобиль", то выполним ее математическую декомпозицию, с описанием ее основного состава в виде математических моделей.
Совокупность данных математического, функционального, технического, экономического и организационного характера, требований к средствам, обеспечивающим взаимосвязь между элементами и взаимоувязку с устройствами, которые в совокупности выполняют функцию управления двигателями, назовем электронными системами управления двигателями автомобилей. Представим математическую интерпретацию обобщенной ЭСУД: Аобобщ/ = Sy {Pifi Т]ф Mjfi Ви/ф Cimf;...;}, (2.1) где А0бобщ/ — обобщенная ЭСУД по функции выполнения полезного действия; Sy - система (совокупность подсистем) по /-той функции су-вариантом, т.е. состав системы; {Рф Tnfi Mjfi ...;}- совокупность составляющих подсистем; Ру - подсистема управления зажигания (электронный блок управления); Ту - подсистема управления массовым расходом воздуха; Mjf- подсистема управления электробензонасосами; Вик/— подсистема контроля температуры охлаждения жидкости; Cimf - система основного процесса впрыска; {...;...;}- прочие подсистемы (дополняются в зависимости от типа ЭСУД). С позиции функционального подхода технический состав ЭСУД (Sy) опишем изменениями входных и выходных параметров через операторы действия, характеризующих состав (Sy) и связь с другими подсистемами (S j).
Если описать начальное состояние систем (подсистем) взаимодействия совокупностью Ху, то к совокупности состояний Yy через операторы действия Ry следует отнести значения параметров конечных состояний (уі , у2 ,...., уп)-Тогда в операторной форме определение системы запишется S XyRyVy, (2.2) где Уу = {у,,у2,...,Уп} При условии замены системы совокупностью функций Фу , ее функционально-структурной моделью (рис. 2.9), обладающей определенным набором свойств, способов и средств достижения цели-функции, будет справедливым преобразование формальной записи системы к виду Oy:Xf-+Rf-+yf, (2.2 ) где система должна представлять собой оператор преобразования Xf- Rf- yf (2.3)
Описание каждого элемента системы (2.2 ) может быть формализовано с помощью выражения F, ={Ptf Tif; Mif; Bif; Cif;...;...} (2.4) при условии, что Ft Є Фу (2.5) где Pjf - указание действия (управляющее воздействие), производимого рассматриваемой ЭСУД через его главную функцию; ТІ/ - указание ЭСУД, на который направлено действие Р, через функцию (полезное действие); МІ/ - указание особых условий и ограничений, при которых реализуется управляющее воздействие Р( через функцию ЭСУД; Bif и Cjf - субъекты управления, в зависимости от типа автомобиля, являющиеся материальными носителями функций управления, производящие действия через функцию стоимости объекта управления (типа автомобиля).
Из определения электронной системы управления двигателями и выражаясь языком теории множеств, функциональность ЭСУД, то есть исследование и создание этой технической системы можно связать с отображением на множество оценок среза произведения бинарных_отношений: множество целей и множество признаков, множество признаков и множество технических решений по функции системы. Обозначим: Af ={cii, aj, ...,am} — множество целей по функции системы; Pf = {pi, р2, ..., Рп} — множество функциональных признаков; Xf = {xj, x2,..., x k} — множество технических решений по типовым устройствам (назовем его типовым функциональным носителем управления); Vf= /v/, V2, ..., vj -множество функциональных оценок. Тогда функция ЭСУД может быть выражена следующей формализованной записью: 0(Fnp):[y(p(Ao)]-*V, (2.6) где (р - бинарное отношение между элементами множеств А иР; - бинарное отношение между элементами множеств Р и X, фс(АхР); Ч*с(РхХ); А0еА. (2.7)
Установить бинарные отношения Тиф означает, что надо указать на те упорядоченные пары декартового произведения, которые находятся в отношении *F и ф соответственно.
Бинарное отношение (р между множествами (функционалами) А и Р при управлении автомобилями означает отношение между целями - функциями и признаками, а бинарное отношение Wмежду Р иХ- между признаками и техническими решениями функций управляющей системы (ЭСУД).
Поскольку каждой цели может соответствовать несколько признаков, то подмножество Pt, с которым a-i находится в отношении ср, является срезом через элемент я,-. Если для управления конкретным автомобилем выбрано подмножество А0 множества целей-функций А, то можно найти срез через А0 cp(AQ) = ((Р)( va ХаєАл (а,Р) є ер] . (2.8) Таким же аналогичным путем найдем ПАо) = ((x)(vp) [РеР0 Л (Р, х) є 7, (2.9) где Р0 - срез множества Р по подмножеству А0. Произведение бинарных отношений Wo <р = [((а,х)] (vp) [(а,Р)є<рл(Р, x)e Предположим, что имеется Е единиц-затрат и W единиц дохода при ана лизе электронной системы управления двигателя и ее обслуживании. Оценке и измерению подлежат потенциальные возможности этой системы: насколько ве лико число таких реализаций? Вероятнее всего система окажется в таком со стоянии, в котором она имеет максимальное количество возможных реализаций при заданных величинах Е и W. И наоборот, исходя из наперёд заданных вели чин максимального значения, получим множества (линии уровня), состоящих из параметров Е и W, соответствующих этим значениям. Один из вариантов оптимального развития ЭСУД можно представить как изменение параметров Е и W в таком направлении, когда система наиболее быстро увеличивает макси мальные количества своих возможных реализаций. Если просуммировать все максимальные возможности, имеющиеся у системы до текущих значений пара метров Е и W, то при некоторых условиях сохранения пропорций максимально » выраженному росту указанной суммы соответствует степенная зависимость между доходом W и затратами Е. При интерпретации результатов важно учитывать неформальные соображения, которые привели к той или иной информационной характеристике [26]. Пусть система [(X - затраты) — (Д — оператор) - (Y - доход)] состоит из двух звеньев. (Третье звено Д - оператор, то есть действие - глагол, условно опустим). Первое звено - (X - затраты) - это деньги и работы, на которые они будут израсходованы. Второе звено - (Y— доход), — это некоторая сумма денег и продукт (обслуживание), приобретённый на эти деньги (например, запасные части). Работы (или услуги обслуживания) могут быть разными. Это можно учесть, например, с помощью некоторого признака S, заданного для определённости некоторым числом из интервала [0,1]. Обозначим через B(s) и E(s) соответственно количество работ по обслуживанию и количество вложенных в них денежных единиц, приходящихся на единицу признака S. Разобьём отрезок [0,1] точками Si(i=l,...,ri) на малые интервалы длины AS. Представим, что каждую денежную единицу из EiS AS, имеющихся на интервале (S\, St + AS), можно вложить в выполнение одной из B(S;)AS работ. Число возможных способов будет равно [B(s,)AS]Els )/iS. При этом денежные единицы считаем различными, несмотря на их количественное совпадение, что помогает запомнить в какую работу и какая именно единица была вложена. Пусть далее U(s) и W(s) — соответственно число услуг по обслуживанию и число вложенных в них денежных единиц дохода, приходящиеся на единицу признака S. Представим, что каждую полученную от дохода денежных единиц из W(St)AS на интервале (S\, St + AS), можно вложить в одну из UiS AS, имеющихся на этом интервале услуг. Число всевозможных способов будет равно: [U(S, )ASfls ) s. Тогда число способов вложения денег в системе из двух звеньев [(X -затраты)-(Г-доход)] и {(7-доход)- [E(s) — вложения]} равно: [B(Si)AS]E(S )AS[U(Si)AS]iViS )AS. Учитывая в положение по всем признакам и их комбинации, найдём число всевозможных способов вложений уже по всем признакам: Полагая, что все эти возможности равновероятны, приходим к величине информации, которую в среднем несёт сообщение о реализации одного из указанных способов вложения в техническое обслуживание ЭСУД: /=i или : h = HmS AS] KB(S,)] + ZmSl)AS] ln(AS) + /=1 /=i + ±[W(Si)AS]ln[U(Si)] + +±[W(Si)AS]ln(AS). (3.7) /=i При заданных денежных средствах и при малых AS только первое и второе слагаемые зависят от вида B(s), E(s), U(s), и W{s). Второе и четвёртое слагаемые одинаковы для всех таких зависимостей с указанным условием на E(s) и W{s). Далее рассмотрим такую экстремальную задачу: і \E(s)ds = E, (3.8) о і \W {s)ds = W, (3.9) о B(s) B, (3.10) U(s) U, (3.11) і P[E(s),B(s), W(s),U(s)] = \{E{s) ln[B(s)] + W(s) ln[ucs]}ds - max, (3.12) о где B{s), E(s), U(s), и W(s) - подлежащие определению суммарные почти всюду неотрицательные на отрезке [0,1] функции и такие, что функционал (Ф) имеет конечное значение. В, Е, U, и W — заданные положительные числа. Функционал (Ф) определён по аналогии с конечным пределом при AS — 0 первого и третьего слагаемых выражения (3.7), который существует, например, при условии непрерывности функции B(s), E(s), U(s), и W(s). Величина (Ф) имеет смысл некоторой информационной характеристики, описывающей сложность ЭСУД и её потенциальные возможности. Условие (3.10) задаёт ограничение на величину работ равномерно по всем признакам, а (3.8) ограничивает суммарное количество вложений в ЭСУД по всем признакам. Поэтому условие (3.8) можно интерпретировать как возможность концентрировать, например, все денежные вложения в работах по обслуживанию, отвечающих некоторому одному признаку So (при этом (.?)—» +оо при S —»S0), а условие (3.10) - как естественное ограничение мощности при производстве ремонтных работ. Аналогичное замечание можно сделать об условиях (3.9) - (3.11). Таким образом, решение задачи (3.8) - (3.12) определит такое состояние ЭСУД, в котором она обладает максимальными возможностями при данном уровне денежных средств и мощности реализации работ и услуг по обслуживанию. В силу монотонности логарифма искомое решение задачи (3.8) -(3.12) существует и имеет вид: B(s) = В, U(s) = U, при почти всех S є [0,1], a E(s) и W{s) - любые почти всюду неотрицательные функции, удовлетворяющие условиям (3.8) и (3.9). По результатам теоретических исследований, связанных с повышением надёжности ЭСУД и всей системы «Автомобиль» в совокупности, определились некоторые закономерности, которые дают основание полагать, что своевременная периодическая диагностика ЭСУД в составе системы «Автомобиль», с помощью электронной техники (ПЭВМ), позволяет предупреждать преждевременный выход из строя различных элементов (агрегатов) как ЭСУД, так и автомобиля. Но прежде чем говорить о предупреждении преждевременных выходов из строя элементов ЭСУД (деталей, узлов, агрегатов и др.) автомобиля, рассмот рим предложенные Центральным научно-исследовательским институтом судо вой электротехники (ЦНИИ СЭТ, г. Санкт-Петербург) датчики модификаций ГЦ-ЗТ, ГЦ-ИК, ГЦ-РК и ГЦ-3.2, прототипы которых по сей день используются для контроля работы дизельных двигателей военных судов в процессе их штатной работы. По заказу кустовой лаборатории УлГТУ во ЦНИИ СЭТ были разработаны и изготовлены датчики температуры, импульсных колебаний, датчики на резисторной основе и шумовые датчики. Датчики построены так, что их сигналы, поступающие через адаптер и фильтр (программный фильтр типа фильтра Каллмана) в систему диагностирования, обрабатываются на ЭВМ через функции (тезаурус), внесенные в базу данных ПЭВМ, анализируются по тесту в базе данных и выдаются в виде графика или текста на экране о ресурсе того или иного устройства, детали или узла. Полное внутреннее устройство разработчиком пока не разглашается, но эффект от использования таких датчиков превосходит все ожидания. Доработанное математическое и программное обеспечение системы диагностирования «МОТОР-ТЕСТЕР» позволяет выдавать информацию (по сигналам от датчиков) на уровне кристаллической решетки и с высокой степенью точности определять ресурс входящих элементов как в ЭСУД, так и в двигатель автомобиля, по параметру надежности (к которому относятся прочность материалов, целостность деталей, комплектующих изделий и др.). Вполне логично предположить, что чем выше прочность материалов (или комплектующих изделий) в ЭСУД и самом автомобиле, тем выше его износостойкость, которую можно интерпретировать следующей математической зави Є = С (У симостыо: к (4.13) где с—коэффициент пропорциональности; ак—напряжение разрушения агрегата (или какой-либо системы детали и т.п.). На основе экспериментальных данных, полученных при диагностировании системы «Автомобиль» с ЭСУД модификации автомобиля ВАЗ-2110 в условиях «Лаборатории диагностики ЭСУД», созданной в ГСК(к) «Компас» г. Ульяновска, изменение долговечности (т) в зависимости, например, от температуры (Т) можно описать уравнением ид-уд где то,щ,у —постоянные, определяющие прочностные свойства исследуемого объекта (различные узлы, агрегаты, детали - это твёрдые тела); k—постоянная Больцмана. Справедливость уравнения (4.14) очевидна для большого круга агрегатов и деталей автомобиля, в том числе и ЭСУД, при измерении в пределах 8-10 порядков и значительной вариации температуры и напряжения. Здесь следует отметить, что уравнение (4.14) невозможно физически объяснить, например, при ак—»0 или г—»0 [это было также невозможно смоделировать вначале исследований, но при использовании специальных датчиков типа ГЦ-ЗТ, ГЦ-ИК, ГЦ-РК и ГЦ-3.2, в последствии формула (4.14) была смоделирована на ПЭВМ]. При 7К=0 долговечность имеет конечное значение, а при г— оо "разрывное" напряжение ак—»со. Приведённую экспоненциальную зависимость долговечности как входящих элементов ЭСУД, так и деталей автомобиля, от напряжения, следует рассматривать как частный случай более общей закономерности. Установленное программное обеспечение на ПЭВМ, разработано для случая диагностирования ЭСУД в совокупности с системой «Автомобиль», и позволяет априорно судить, что в практических условиях уравнение (4.14) для всех систем автомобиля-работоспособно. На основе уравнения (4.14), по данным компьютерной диагностики автомобилей модификации ВАЗ-2110, можно установить зависимость, например, напряжения ак разрушения (или разрыва) связей от температуры Г, например, рабочих поверхностей каких-либо деталей ЭСУД или деталей автомобиля. Одну и ту же надёжность и долговечность (с позиции критерия функциональности) можно обеспечить при различном сочетании ак и Г, но это сочетание вполне определённое и взаимосвязанное. Поэтому необходимо дать физическое объяснение входящих в уравнение (4.14) параметров. Энергия щ, определённая при диагностировании с помощью ПЭВМ на основе температурно-временной зависимости надёжности (и прочности) неко торых металлических деталей и агрегатов, совпадает с энергией связи атомов в кристаллической решётке (определено с помощью датчика ГЦ-ЗТ). Коэффициент то оказался практически постоянным для исследования металлических деталей и узлов системы «Автомобиль» и по порядку величин совпал с периодом колебания атомов в решётке металлов, использованных в конструкции ЭСУД и деталях автомобилей (определено с помощью установки специального датчика ГЦ-ИК). Следовательно, параметры то и щ при изменении ок и Т можно принять постоянными для конкретных материалов, используемых в конструкции ЭСУД и системе «Автомобиль». Таким образом, при компьютерной диагностике технического состояния системы «Автомобиль» с ЭСУД, можно сделать такое обобщение, что одну и ту же надежность (в том числе—долговечность) можно обеспечить при различном, но взаимосвязанном сочетании ак и 71 Форму взаимосвязи можно установить при заданной постоянной долговечности г.Оптимизация процесса технического обслуживания ЭСУД по затратной технологии в виде схемы «затраты-доход»
Основные предпосылки по организации диагностики ЭСУД на персональных ЭВМ
Похожие диссертации на Оптимизация процесса технического обслуживания электронных систем управления двигателя с использованием компьютерной диагностики в условиях сельскохозяйственного предприятия
