Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние проблемы и задачи исследования 17
1.1 Роль мобильных энергетических средств в повышении эффективности реализации производственных процессов 17
1.2 Анализ статистических данных числа отказов систем ДВС мобильных энергетических средств 22
1.3 Направления и реализация конструктивного совершенствования систем и механизмов ДВС 25
1.4 Анализ и синтез методов и средств диагностирования 40
1.5 Уровень эффективности технического диагностирования и постановка проблемы 54
Выводы по главе 60
Глава 2 Взаимосвязь параметров процесса диагностирования и функционирования основных систем ДВС, технико-экономические показатели использования мобильных энергетических средств 63
2.1 Концепция совершенствования методов и средств технического диагностирования основных систем ДВС 63
2.2 Модель формирования целевой функции обеспечения работоспособности машин при использовании внешних и встроенных средств диагностирования 91
2.3 Модель формирования целевой функции по обоснованию методов и средств диагностирования автотракторных ДВС 96
2.4 Определение эффективности использования СТД с учетом их универсальности и многоканальности 106
2.5 Расчет эффективности от внедрения встроенного СТД 112
Выводы по главе 122
Глава 3 Разработка тестовых методов и средств диагностирования системы питания ДВС 125
3.1 Алгоритм разработки тестовых методов и средств диагностирования системы питания автотракторных ДВС 125
3.1.1 Обоснование тестовых методов и средств диагностирования элементов системы впуска 127
3.1.2 Обоснование тестовых методов и средств диагностирования системы топливоподачи 133
3.2 Методика экспериментальных исследований способов и средств
диагностирования системы питания ДВС 151
3.2.1 Методика исследования способов и средств диагностирования датчика массового расхода воздуха 151
3.2.2 Методика исследования способа и средства диагностирования электробензонасоса 162
3.2.3 Методика исследования способа и средства диагностирования электромагнитных форсунок 169
3.3 Результаты экспериментальных исследований способов и средствдиагностирования системы питания ДВС 173
3.3.1 Экспериментальные исследования способов и средств диагностирования датчиков массового расхода воздуха 173
3.3.2 Результаты экспериментальных исследований способа и средства диагностирования электробензонасосов 179
3.3.3 Результаты экспериментальных исследований способа и средства диагностирования электромагнитных форсунок 183
Выводы по главе 191
Глава 4 Разработка тестовых методов и средств диагностирования системы смазки двигателей внутреннего сгорания 194
4.1 Алгоритм разработки тестовых методов и средств диагностирования системы смазки автотракторных ДВС 194
4.1.1 Обоснование тестовых методов и средств диагностирования системы смазки ДВС 200 4.1.2 Обоснование тестовых методов и средств диагностирования коренных подшипников 210
4.1.3 Обоснование тестовых методов и средств диагностирования шатунных подшипников 214
4.2 Методика экспериментальных исследований способов и средств диагностирования системы смазки ДВС 224
4.2.1 Методика исследования способа и средства диагностирования маслоприемника 224
4.2.2 Методика исследования способа и средства диагностирования коренных подшипников 232
4.2.3 Методика исследования способа и средства диагностирования шатунных подшипников 240
4.3 Результаты экспериментальных исследований способов и средств диагностирования системы смазки ДВС 242
4.3.1 Результаты экспериментальных исследований способа и средства диагностирования маслоприемника 242
4.3.2 Результаты экспериментальных исследований способа и средства диагностирования масляного фильтра 243
4.3.3 Результаты экспериментальных исследований способа и средства диагностирования коренных подшипников 245
4.3.4 Результаты экспериментальных исследований способа и средства диагностирования шатунных подшипников 249
Выводы по главе 259
Глава 5 Эффективность реализации тестовых методов и средств диагностирования ДВС 263
5.1 Алгоритмы и технологии тестовых методов диагностирования основных систем ДВС 263
5.2 Эффективность реализации разработанных тестовых методов и средств диагностирования 275
5.3 Экономическая эффективность реализации разработанных методов тестового диагностирования системы питания 288
5.4 Экономическая эффективность реализации разработанных методов тестового диагностирования системы смазки 297 Основные выводы и результаты работы 303 Список литературы
- Анализ статистических данных числа отказов систем ДВС мобильных энергетических средств
- Модель формирования целевой функции обеспечения работоспособности машин при использовании внешних и встроенных средств диагностирования
- Обоснование тестовых методов и средств диагностирования элементов системы впуска
- Методика экспериментальных исследований способов и средств диагностирования системы смазки ДВС
Введение к работе
Актуальность проблемы. Конструктивное совершенствование мобильных энергетических средств, в частности их основного агрегата – двигателя внутреннего сгорания, направлено на: обеспечение дифференциации величины параметров функционирования механизмов систем в зависимости от изменчивости условий и режимов эксплуатации машин; повышение технического ресурса при использовании машин по назначению в заданных условиях эксплуатации.
Прогрессивное повышение технического и технологического потенциала мобильных энергетических машин, их энергетических установок однозначно предопределено конструктивным усложнением механизмов, прецизионностью изготовления их деталей и параметров функционирования в предусмотренных нормативами режимах и условиях эксплуатации.
В настоящее время стало очевидным, что используемые средства функционального диагностирования механизмов систем, определяющих работоспособность ДВС, мобильных средств, в целом не позволяют с требуемой точностью, достоверностью устанавливать изменения технического состояния и правильность функционирования рабочих процессов ДВС. Поэтому при общем росте технической надежности ДВС лучших образцов автомобилей и тракторов увеличилось количество скрытых отказов сложных технических систем ДВС.
Несоответствие технологической способности методов и средств диагностирования относительно возросшей конструктивной сложности механизмов основных систем ДВС, прецизионности их функционирования при изменчивости режимов и условий эксплуатации автотракторной техники предопределяет снижение эффективности использования потенциала потребительских свойств машин.
Разрешение рассмотренного выше технического противоречия требует разработки новых методов и средств диагностирования, которые по своей технологической способности (точности, достоверности) соответствовали бы требованиям современной и перспективной техники.
Работа выполнена в соответствии со Стратегией машинно-технологической модернизации сельского хозяйства России на период до 2020 г., разработанной в соответствии с Федеральным законом
«О развитии сельского хозяйства» от 29.12.2006 г. № 264, Государственной программой развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008–2012 годы.
Работа выполнена при поддержке грантов Министерства экономического развития Челябинской области.
Цель работы. Повышение эффективности процесса диагностирования систем питания и смазки ДВС на основе реализации новых методов и средств их тестового диагностирования.
Объект исследования. Процессы диагностирования технического состояния механизмов основных систем автотракторных ДВС на тестовых режимах их функционирования.
Предмет исследования. Закономерности изменения параметров технического состояния механизмов систем питания, смазки и управления автотракторных ДВС на тестовых режимах диагностирования, их взаимосвязь с технологичностью средств диагностирования в процессах приема, обработки и использования диагностической информации.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
На основе исследования процессов конструктивного совершенствования и функционирования ДВС мобильных энергетических машин, методов и средств диагностирования их технического состояния разработать концепцию совершенствования методов диагностирования систем питания, смазки и управления автотракторных двигателей, обеспечивающих выявление скрытых отказов при тестовом диагностировании работоспособности и правильности функционирования механизмов основных систем ДВС.
-
Разработать математические модели адекватно реальным процессам, описывающие взаимосвязи между параметрами технического состояния систем питания и смазки, их рабочих процессов с технологическими и техническими параметрами методов тестового диагностирования ДВС, технико-экономическими показателями при использовании и обеспечении работоспособности автотракторных средств.
-
Разработать тестовые методы, аппаратные и программные средства, режимы диагностирования технического состояния механизмов системы питания ДВС. Установить диагностические параметры технического состояния механизмов системы питания, их предельные значения.
4. Разработать тестовые методы, аппаратные и программные
средства, режимы диагностирования технического состояния ме
ханизмов системы смазки ДВС. Установить диагностические па
раметры технического состояния механизмов системы смазки, их
предельные значения.
5. Провести экспериментальные исследования, производственную
проверку, оценку эффективности разработанных методов и средств ди
агностирования, дать рекомендации по их практической реализации.
Научная новизна основных положений, выносимых на защиту:
-
Закономерности развития методов, средств диагностирования и их взаимосвязь с параметрами конструктивного совершенствования мобильных энергетических средств. Концепция совершенствования методов диагностирования механизмов систем питания, смазки и управления рабочими процессами двигателей, определяющая первоочередность разработки и реализации процессов их диагностирования на тестовых режимах функционирования ДВС.
-
Методология формирования целевых функций: обеспечения работоспособности машин при использовании внешних и встроенных средств диагностирования; определения вида технического состояния; локализации неисправностей; определения потребности в регулировках; контроля качества технического обслуживания и текущего ремонта машин.
-
Модели: формирования целевой функции по обоснованию методов и средств диагностирования ДВС; эффективности использования данного модуля в диагностировании; частных функций цели и обоснования вида диагностирования; оценки технологичности средств диагностирования.
-
Новые способы и модели технологического процесса диагностирования системы топливоподачи и впуска, модели изменения частоты вращения коленчатого вала ДВС от технического состояния датчиков массового расхода воздуха, электробензонасоса, фильтра и электромагнитной форсунки, методы и средства диагностирования, технологии и алгоритмы.
-
Новые способы и модели технологического процесса диагностирования системы смазки, модели изменения пульсаций давления в центральной масляной магистрали от технического состояния мас-лоприемника, насоса, фильтра, коренных и шатунных подшипников, методы и средства диагностирования, технологии и алгоритмы.
6. Результаты экспериментальных исследований, полученные применением новых методов и средств тестового диагностирования технического состояния основных систем двигателей, алгоритмы реализации процессов приема, обработки и использования диагностической информации.
Практическая ценность работы и реализация ее результатов. Результаты выполненных исследований могут быть использованы научно-исследовательскими институтами, конструкторскими бюро, другими научными и учебными заведениями. Разработанные технологические процессы, средства диагностирования и нормативно-техническая документация обеспечивают возможность полнее использовать потенциал, заложенный в конструкции МЭС, повысить надежность, сократить трудоемкость ремонтно-обслуживающих воздействий, улучшить технико-экономические показатели диагностирования (повысить точность, достоверность, экологичность, увеличить производительность, снизить себестоимость).
Практическое внедрение предложенных разработок осуществлено на СТО «Интервал», «Гарант-Мастер», ООО «Леонар Авто», ООО «Автотехнологии», ООО «Автотехснаб», ООО СВ-Центр, ООО «Автоцентр Керг», ООО «ЮРМА».
Результаты исследований используются в учебном процессе кафедр «Эксплуатация автотранспорта и производственное обучение», «Технологии и организация технического сервиса» и «Эксплуатация машинно-тракторного парка» ЧГАА. Работа выполнялась при поддержке грантов Министерства экономического развития Челябинской области.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и одобрены на ежегодных научно-технических конференциях ЧГАА (Челябинск 2002–2014 гг.), III Международной научно-практической конференции «Перспективы развития и безопасность автотранспортного комплекса» (г. Новокузнецк, 2013 г.), ХI Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и научно-технический прогресс. Урбанистика» (г. Пермь, ПНИПУ, 2013 г.), Международной научно-практической конференции «Транспорт России: проблемы и перспективы-2013» (г. Санкт-Петербург. Институт проблем транспорта РА Н им. Н. С. Соломенко, 2013 г.), на совещании главных инженеров, специалистов РУСХ (г. Челябинск, 2013 г.), ГОСНИТИ (г. Москва, 2007, 2013 гг.), БГАУ (г. Уфа, 2009 г.); участие в 2002-м и 2006 годах
в выставках ВДНХ (г. Москва, 2002 г.; серебряная медаль ВВЦ за разработку: учебные стенды для подготовки операторов-диагностов), участие в IV межрегиональной агропромышленной выставке АГРО-2013 (г. Челябинск; диплом и серебряная медаль за разработку: приборы для комплексной и поэлементной диагностики ДВС техники АПК); участие в Российской агропромышленной выставке «Золотая осень-2013» (г. Москва, ВДНХ; диплом и золотая медаль за разработку: приборные средства для комплексного и поэлементного диагностирования систем ДВС).
Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 95 научных работ, в том числе 18 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, 15 информационных листков, 13 патентов на изобретение, 1 патент на полезную модель, технологические рекомендации, монография, 5 отчетов о НИР.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, библиографии из 432 наименований и приложений. Диссертационная работа изложена на 346 страницах основного текста и включает в себя 28 таблиц, 123 рисунка. Общий объем работы составляет 397 страниц.
Анализ статистических данных числа отказов систем ДВС мобильных энергетических средств
Коэффициент полноты диагностической информации и коэффициент полноты проверки исправности: значение КПДИ 0,5 - полнота диагностирования низкая; КПДИ = 0,5...0,8 - средняя, КПДИ = 0,8... 1,0 - высокая; то же для коэффициента полноты проверки исправности КПП Коэффициент глубины поиска дефекта: ГП 0,6 - глубина поиска дефекта низкая; ГП = 0,6... 0,8 - средняя; ГП = 0,8... 1,0 - высокая.
Коэффициент использования специальных средств диагностирования: значение коэффициента КИС 0,5 - низкое использование специальных средств; КИС = 0,5...0,8 - среднее; КИС = 0,8... 1,0 - высокое.
Цепи МСУД завод-изготовитель предлагает диагностировать при помощи мотор-тестера МТ-10 и сканера DST-12 [233, 317, 315]. Преимуществом данных СТД является контроль значительного количества диагностических параметров N = 132 и N = 96, что говорит о высокой их универсальности. Время Т имеет среднее 0,6 ч и малое 0,3 ч значения соответственно, время ТВ также незначительно -0,1 ч и 0,15 ч. По параметрам Т и ТВ указанные средства вполне приемлемы. Однако низкие значения коэффициентов КПДИ, КПП и КГП характеризуют указанные СТД как низкоэффективные и малодостоверные. Значение КИС = 1,0 говорит об использовании только заводских средств при диагностировании.
Проводку и разъемы рекомендуют диагностировать при помощи тестера (цифровой мультиметр) [288]. Однако при значительном числе ДП время ТВ принимает очень большое значение, что значительно превышает все допустимые пределы. При этом коэффициенты КПДИ, КПП и ГП низки, что говорит об их низкой эффективности и достоверности.
Датчики и исполнительные механизмы диагностируют при помощи заводских СТД [233, 317, 315]: осциллографа, мотор-тестера МТ-10, специальных приборов (12 шт.). Указанные СТД позволяют контролировать 26 ДП, что, несомненно, эффективно с позиции количества информации, однако значительно (чрезмер 50
но) высоки значения T и TВ, а также низка эффективность и качество процесса диагностирования, т.к. низки коэффициенты KПДИ, KПП и KГП.
Система зажигания по заводской технологии диагностируется мотор-тестером МТ-10 и разрядником [175, 233, 317, 315]. Количество ДП составляет 6, что соответствует высокой универсальности средств и высоким возможностям их использования. Время T и TВ принимает минимальные значения, что удовлетворяет требованиям с излишком. Коэффициенты KПДИ, KПП и KГП принимают средние значения, что вполне приемлемо обеспечивает качество процесса диагностирования.
Система топливоподачи предусматривает диагностирование форсунок путем снятия их и испытания на стенде для очистки и испытания бензиновых форсунок «Форсаж» [317, 315]. Количество ДП составляет 8 шт., что говорит о существенной универсальности стенда, причем оценка производится на нескольких режимах. Однако значительным и главным недостатком является высокое время T, которое составляет 2 часа и TВ, соответственно, 1 ч, а это влечет увеличение материальных и трудовых затрат. Коэффициенты KПДИ, KПП и KГП имеют высокие и средние значения, что вполне удовлетворяет требованиям качества процесса диагностирования. Для бензонасоса время T и время TВ принимают среднее и низкое значения, что удовлетворяет требованиям, другие параметры в норме. Топливный фильтр также вопросов не вызывает. А вот топливная рампа – пожалуй, самый неприспособленный элемент для диагностирования, поэтому при снятии промывается или меняется на новую.
Цилиндропоршневую группу диагностируют компрессометром, мотор-тестером МТ-10. Значения T и TВ находятся на низком и среднем уровне соответственно, что вполне удовлетворяет требованиям. Коэффициенты KПДИ, KПП и KГП принимают средние и высокие значения, KПП неудовлетворителен.
Подшипники коленчатого вала диагностируют пневмотестером, манометром в магистрали давления. Высоко время T и TВ, что является главным недостатком. Коэффициенты KПП и KГП имеют крайне низкое значение. Для газораспределительного механизма, системы впуска, системы выпуска отработавших газов предусмотрены мотор-тестер МТ-10, пневмотестер и МТА-2. Значения T и TВ принимают высокие значения, низкая эффективность процесса диагностирования, низкая точность.
Проведенный анализ предлагаемых заводами-изготовителями методов и средств диагностирования показывает, несмотря на их существенную роль в современном сервисе, их низкую эффективность.
Для значимого повышения эффективности процесса диагностирования необходима разработка новых методов и средств диагностирования систем ДВС, использование которых должно быть направлено на обеспечение следующих мероприятий, которые представлены в таблице 1.5.
Модель формирования целевой функции обеспечения работоспособности машин при использовании внешних и встроенных средств диагностирования
В настоящее время достаточно распространены универсальные и многоканальные СТД, в которых отдельные диагностические модули используются неравномерно. Связано это главным образом с различием числа отказов (статистики) систем и элементов автотракторной техники. Одни элементы отказывают очень часто, другие достаточно редко, при этом эффективность отдельных диагностических модулей комплекса будет различна [139, 96].
Определим приведенную стоимость измерения параметра z-го СТД, которая будет равна где КІ - капитальные затраты (с учетом затрат на освоение в измерительной схеме), руб. Физический смысл весового коэффициента пі (заключается в том, что он указывает долю стоимости СТД, приходящуюся на измерение /-го параметра. Например, если СТД предназначено для измерения одного параметра, то щ= 1; если двух, то ПІ = 0,5; если трех, то nt = 0,33 и т. д., т. е. если СТД измеряет k параметров, то nt= \/ки с учетом сказанного:
Здесь стоимостное равенство неодинаково для всех блоков измерения, входящих в одно СТД. Необходимо учитывать долю стоимости СТД в виде стоимости блока (канала), приходящуюся на измерение одного параметра.
Однако в выражении (2.70) не учитывается коэффициент использования СТД или отдельных модулей СТД, а также не учтена статистика числа отказов отдельных узлов и систем автомобиля. Рассмотрим эффективность применения СТД с учетом коэффициента использования отдельных модулей СТД и статистики числа отказов отдельных узлов и систем автотракторного ДВС [295, 294].
Число измерений данного параметра при контроле данным СТД только одного диагностического параметра определяется:
В одном универсальном СТД нередко концентрируется несколько измерительных модулей, для каждого из которых требуется своя повторность измерений диагностических параметров.
При этом время измерения данного диагностического параметра может существенно отличаться для разных систем. Таким образом, если в выражение (2.74) еще и подставить время диагностирования данной системы или элемента, тогда получим суммарную трудоемкость диагностирования данным СТД [139, 96]:
Таким образом, формула (2.78) выражает эффективность каждого модуля данного СТД с учетом коэффициента использования отдельных модулей СТД и статистики числа отказов отдельных узлов и систем автомобиля.
Проведем расчеты по математической модели (выражение 2.78) для системы топливоподачи, ДМРВ, системы смазки и КШМ.
Для системы топливоподачи по данным (приложение Б, таблица Б.13) рассчитаем модель (2.78) для следующих СТД: проливочный стенд «Форсаж», манометр и имитатор ЭМФ, догружатель с ручным режимом проведения тестовых воздействий, догружатель автоматический.
По результатам расчета модели (2.78) для следующих СТД: проливочный стенд «Форсаж», манометр и имитатор ЭМФ, догружатель с ручным режимом проведения тестовых воздействий, догружатель автоматический – построим график (рисунок 2.18).
Метод и средство – манометр и имитатор ЭМФ; 2 – проливочный стенд «Форсаж»; 3 – догружатель с ручным режимом проведения тестовых воздействий; 4 – догружатель автоматический Рисунок 2.18 – Зависимость эффективности ОУ, руб.чел.-ч/руб., рассчитанной по модели (2.78) для следующих СТД системы топливоподачи Из рисунка 2.18 видно, что наибольшую эффективность будет иметь СТД, максимально универсализированное и автоматизированное.
Расчеты модели (2.78) показывают ту же тенденцию для других систем и механизмов ДВС: системы смазки, ДМРВ и т.д. (приложение Б, таблицы Б.14, Б.15).
Условие эффективности использования каждого модуля СТД в диагностировании можно записать:
Соотношение b = A$jAn есть дополнительная стоимость СТД, отнесенная к среднему числу отказов, которые удалось предупредить за счет реализации мероприятия, т.е. средняя стоимость предупреждения одного отказа. Мероприятия по повышению эффективности тогда являются эффективными, когда средние затраты на предупреждение одного отказа меньше, чем средние затраты, вызываемые одним отказом.
Для разработчиков СТД принципиально важно производить приборные средства, концентрирующие в себе модули для диагностирования систем и элементов, отказывающих чаще всего. Так, например, чаще всего отказы наступают у электронных элементов: свечей зажигания, датчиков, исполнительных механизмов. Следовательно, данные элементы обладают низкой надежностью, а устанавливаемое СТД должно охватывать диагностированием все данные элементы.
Штатная система самодиагностики автотранспортных средств позволяет выявить следующие неисправности электрических цепей [217, 295]: обрыв провода «+», отсоединение контакта «+»; обрыв провода «-», отсоединение контакта «-»; замыкание «+» на «-». Причем большое количество неисправностей остается за пределами возможностей штатных систем самодиагностики. Некоторые неисправности могут быть временного характера, возникать и исчезать случайно. Поэтому только штатной системой самодиагностики не обойтись, необходимо использовать СТД, которые бы позволили нейтрализовать временные и случайные неисправности. Данные неисправности практически сложно выявляются, и процесс выявления носит также случайный характер:
Во-первых, нужно найти эпицентр неисправности, но штатной системой самодиагностики неисправность не обнаруживается. Можно воспользоваться методом замены штатных элементов системы и контролем правильности функционирования элемента и системы в целом. Однако в этом случае необходимо соблюдать определенную последовательность действий (алгоритм диагностирования). Например, в приведенной схеме имеется несколько элементов, которые обеспечивают функционирование данной системы (рисунок 2.20). Причем вероятности возникновения отказов у этих элементов различны: Р1 Р2 Р3 Р4. Поэтому действие следует начинать с выявления наиболее вероятной неисправности, придерживаться правила начинать диагностирование от простого элемента к сложному.
Элементы электрических схем легче находить замещением (шунтированием), например, элементом R1. Однако в некоторых случаях целесообразней будет заменить несколько последовательных элементов (разъем-контакт-провод-контакт-разъем) одним проводом с соединительными разъемами и контактами.
Но это бывает очень сложно сделать, когда, например, провод подсоединяется к колодке электронного блока управления. В данном случае уместней будет использовать диагностический прибор с собственной подсоединительной проводкой, что позволит значительно сократить время выполнения подготовительных операций и устранит целый ряд диагностических воздействий (поэлементного диагностирования).
Обоснование тестовых методов и средств диагностирования элементов системы впуска
Перед проведением испытаний балансировочными сопротивлениями выставляли нулевые показания вольтметра. Как видно из рисунка 3.29, практически все неисправные ДМРВ при испытаниях показали значительный рост величины относительного напряжения. При этом в практике эксплуатации достаточно провести оценку ДМРВ в нескольких контрольных точках (достаточно двух-трех), чтобы сделать вывод о техническом состоянии ДМРВ [283, 280, 279].
Проведем оценку чувствительности, стабильности и информативности диагностических параметров ДМРВ. Чувствительность диагностического параметра для ДМРВ с увеличенной и уменьшенной подачей воздуха одинакова. Изменение подачи воздуха через ДМРВ на 2 кг/ч вызывает изменение напряжения на ДМРВ в 0,1 В. При дискретности измерений в 0,01 В можно отслеживать изменение расхода воздуха через ДМРВ в пределах 0,05–0,1 %, что вполне достаточно для определения предельных значений отклонения показаний ДМРВ.
Стабильность диагностического параметра не превышает значений дискретности измерения разности напряжений с эталонного и диагностируемого ДМРВ. Информативность диагностического параметра технически исправного ДМРВ относительно ДМРВ с увеличенной подачей воздуха равна:
Диагностическим параметром технического состояния ДМРВ является разность величин напряжения, снимаемых с диагностируемого и эталонного ДМРВ. Разности величин напряжения определяются при подсоединении выводов ДМРВ в мостовую схему и мгновенном измерении диагностического параметра на установке с последовательной подачей воздуха; на автомобиле с полной подачей воздуха, обеспечиваемой отключением трех цилиндров и дозагрузкой работающего цилиндра пропусками циклов топливоподачи и искрообразования. Предельным значением диагностического параметра является разность напряжений в пределах
Результаты экспериментальных исследований способа и средства диагностирования электробензонасосов
В результате экспериментальных исследований [142, 226, 141, 96, 136, 107, 162, 160, 281, 287] при выключении искрообразования полностью во все цилиндры, кроме одного (рисунок 3.26), получили значения частот вращения коленчатого вала ДВС для различного технического состояния электробензонасосов (производительности) (таблица 3.6).
В результате экспериментальных исследований при выключении топливо-подачи полностью во все цилиндры, кроме одного (рисунок 3.25), получили значения частот вращения коленчатого вала ДВС для различного технического состояния электробензонасосов (производительности) (таблица 3.7).
Для исправного ДВС значение частоты вращения коленчатого вала ДВС при выключении подачи топлива (рисунок 3.25) всегда меньше, чем для случая выключения искрообразования (рисунок 3.26). Объясняется это тем, что во втором случае топливо поступает во впускной коллектор от четырех работающих форсунок и его хватает в избытке для роста частоты вращения коленчатого вала ДВС. При выключении топливоподачи топлива, соответственно, меньше, и рост частоты вращения коленчатого вала ДВС не наблюдается.
Однако с понижением подачи электробензонасоса (износ электробензонасоса) наблюдается обратная ситуация. При отключении топливоподачи ДВС развивает большую частоту вращения коленчатого вала ДВС, т.к. работает только одна форсунка. При отключении искрообразования все четыре форсунки обеспечивают подачу топлива и быстро опустошают топливную рампу, что приводит к снижению частоты вращения коленчатого вала ДВС (рисунок 3.30).
Далее проводили испытания ЭБН при различных значениях напряжения питания электробензонасоса [281, 287]. Для этого кнопкой 28 изменяли напряжение питания ЭБН в пределах 4–14 В (рисунок 3.24). Динамика снижения частоты вращения коленчатого вала ДВС в зависимости от напряжения питания электробензонасоса также характеризует степень износа электробензонасоса (зависимость представлена на рисунке 3.31).
Методика экспериментальных исследований способов и средств диагностирования системы смазки ДВС
Степень нагрузки одного или нескольких работающих цилиндров зависит от технического состояния отдельных частей, обеспечивающих их функционирование. В соответствии с этим скоростной режим, число полностью отключенных цилиндров и степень отключения частично работающего цилиндра являются основными диагностическими параметрами, характеризующими те или иные неисправности.
Отключатель электромагнитных форсунок (догружатель двигателя) С правой стороны прибора находятся два провода «+» и «–» для подачи напряжения питания. При подсоединении проводов питания и включении кнопки «Пуск» прибора загорается красный индикатор на лицевой панели. С левой стороны прибора находятся 4 разъема, которые подсоединяются к штатным электромагнитным форсункам двигателя.
Верхние четыре кнопки с обозначением «Цилиндры» предназначены для полного отключения соответствующих электромагнитных форсунок.
Находящиеся под ними световые индикаторы с обозначением «Работа» характеризуют работу соответствующего цилиндра двигателя. Путем нажатия кнопки можно выключить из работы любой из цилиндров в соответствии с их нумерацией. Отключение цилиндра сопровождается отключением светового индикатора.
Четыре кнопки с обозначением «Форсунки» предназначены для выбора любой из четырех форсунок, частичное отключение которой предполагается. Выбор соответствующей форсунки сопровождается включением светового индикатора под нажатой кнопкой. Световые индикаторы с обозначением «Выбор» включаются при выборе любой из четырех форсунок.
Нижний ряд кнопок: Кнопка «+» предназначена для увеличения числа управляющих импульсов электромагнитной форсунки. Кнопка «–» предназначена для уменьшения числа управляющих импульсов электромагнитной форсунки. Кнопка «С» предназначена для сброса выбранных кнопками «Форсунки» отключаемых форсунок. Кнопка «Н/К» предназначена для выбора режима частичного нагружения. Находящиеся выше индикаторы, обозначенные как «Сдвиг», загораются при нажатии соответствующих им кнопок.
Отключатель электромагнитных форсунок (догружатель двигателя) в рабочих условиях при диагностировании двигателя ЗМЗ-406 представлен на рисунке 4.26.
Для синхронизации сигнала давления с моментом открытия электромагнитных форсунок и положением коленвала использовалась приставка KRP-4M [302], предназначенная для сопряжения аналоговых цепей, датчиков, исполнительных устройств с адаптером МТ-4. Приставка KRP-4M позволяет использовать персональный компьютер с адаптером МТ-4 в качестве 8-канального цифрового осциллографа с возможностью синхронизации от коленчатого вала.
Вставляя в его габариты две амплитуды – под нагрузкой (нагрузка составляла 0,4 МПа) и без нагрузки – и растягивая их до совпадения контрольных точек, можно устранить неточности, связанные с определением отношения величин давлений (определение технического состояния подшипников КШМ) [98, 108, 193, 220, 273, 319, 414].
Для нагружения отдельных коренных и шатунных подшипников использовался отключатель форсунок. Отключателем выключали 3 электрические форсунки, оставляя в работе один диагностируемый цилиндр. Оставшийся в работе цилиндр вращался электродвигателем приводного стенда [75, 277]. Затем оставшийся в работе цилиндр заставляли работать через цикл, путем отключения каждого второго импульса электромагнитной форсунки отключателем форсунок. Одновременно открывали полностью дроссельную заслонку, обеспечивая степенью открытия дроссельной заслонки максимальную нагрузку. После обеспечения максимально возможной нагрузки производили запись осциллограммы давления при смене рабочих и нерабочих циклов так, чтобы на осциллограмме умещалось минимум 2–3 цикла.
При проведении эксперимента устанавливались зазоры в коренном подшипнике: 0,03, 0,06, 0,09, 0,12 и 0,15 мм. Диагностическим параметром являлась разность минимальных амплитуд давления А2–А1, МПа, двух соседних циклов при работе первого цилиндра (2-й, 3-й, 4-й отключены) через цикл: один цикл рабочий, другой нерабочий от технического состояния коренного подшипника (величины зазора ZК, мм) при полностью открытой дроссельной заслонке РZ = max.
Установка зазора в коренном подшипнике с шагом 0,03 мм производилась путем установки под бугель коренной опоры металлической фольги толщиной 0,01 мм. Причем с каждой стороны прилегающей части крышки подкладывалась одинаковая по толщине пластинка из фольги. Путем наложения пластинок металлической фольги одной на другую производилось увеличение зазора и в коренной, и в шатунной шейке. Величина зазора определялась установкой пластмассового щупа встык вкладыша и вала. При затяжке гайки крепления крышки коренного подшипника усилием 100–110 Нм [28] щуп прожимался и принимал величину установленного зазора. Деформированную часть щупа измеряли микрометром. Искусственная установка величины зазоров при помощи подкладываемой фольги образовывает эллипсную форму зазора. Однако в эксплуатации износ также формируется в виде эллипса [298, 3, 30, 153, 354, 304, 253, 326, 365, 390, 389, 406].
Всю область допустимых износов шатунной шейки разбили на две группы: 0,05 и 0,10 мм. Установка зазора производилась так же, как и для коренной шейки.
В результате диагностирования получали осциллограмму разности минимальных амплитуд давления двух соседних циклов при работе первого цилиндра (три оставшихся отключены) через цикл, один цикл рабочий, другой нерабочий (рисунок 4.28).
