Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 6
1.1. Развитие систем диагностирования в тягово-транспортных средствах ...6
1.2. Перспективное направление развития системы диагностирования тягово-транспортного средства 15
1.3. Выводы по главе 1. Цель и задачи исследования ...:... 19
Глава 2. Принцип функционирования системы диагностирования 21
2.1. Структура системы диагностирования тягово-транспортных средств... 21
2.2. Выводы по главе 2 55
Глава 3. Метрологические характеристики системы управления рабочим процессом 56
3.1 Критерии выбора метрологических характеристик системы управления рабочим процессом двигателя 56
3.2 Методы выбора метрологических характеристик системы управления..61
3.3 Способы улучшения метрологических характеристик системы управления рабочим процессом двигателя 72
3.4 Адаптация системы управления рабочим процессом бензинового двигателя 78
3.5 Пути улучшения экологических показателей тягово-транспортных средств 86
3.6. Выводы по главе 3 88
Глава 4. Организация службы устранения технических неисправностей транспортных средств 90
4.1. Принцип функционирования системы массового обслуживания 90
4.2. Повышение надежности транспортных средств методами резервирования 94
4.3. Оптимизация потребности в резервных узлах и в ремонтных рабочих для отдельных сервисных центров и транспортных средств 96
4.4. Выводы по главе 4 101
Глава 5. Экспериментальные исследования и экономическая эффективность системы диагностики 103
5.1. Объекты и методика исследований 103
5.1.1. Контроллер CCU6225-G трекинговых GSM/GPS систем 103
5.1.2. Функциональные особенности CCU6225-G 104
5.1.3. Характеристики GPS приемника GR-01 106
5.1.4. Датчики 107
5.2. Результаты экспериментальных исследований 109
5.3. Выводы по главе 5 113
Общие выводы 115
Список использованных источников
- Развитие систем диагностирования в тягово-транспортных средствах
- Структура системы диагностирования тягово-транспортных средств...
- Критерии выбора метрологических характеристик системы управления рабочим процессом двигателя
- Принцип функционирования системы массового обслуживания
Введение к работе
Диагностика является стандартной всех микропроцессорных систем управления. При нормальной работе функции самопроверки обеспечиваются параллельно с другими функциями, такими, как впрыск топлива и зажигание. Самодиагностика характеризуется выполнением основных требований:
Контроль за работой сложных систем и узлов. Все усложняющаяся конструкция двигателя делает возможности самодиагностики весьма важными для обнаружения и устранения неисправностей.
Информирование водителя о неисправностях системы диагностики с помощью индикаторных ламп, дисплеев и акустических приборов предупреждения и согласование с сервисным центром о визите.
Хранение точной информации. Система хранит в блоке управления предупреждающую информацию и данные об отдельных неисправностях. Также в запоминающем устройстве хранятся данные об условиях работы двигателя на момент первоначального обнаружения ошибки. Тип и полнота информации регламентируются стандартами SAE J1978, J1979 и J2012.
Доступ к хранимым ошибкам. Данные, хранящиеся в памяти системы самодиагностики во время работы автомобиля, передаются на диагностический стенд с дисплеем через GSM канал. Оттуда персонал может быть связан через Интернет с центральным диагностическим сервером, который сможет не только определить неисправность, но и предложить алгоритм их исправления, программно или в виде пошаговых инструкций для персонала автосервиса. Необходимые для этого протоколы обмена приведены в стандартах ISO 9141 и 14230.
Анализ возможных путей развития сельскохозяйственной техники, научно-технические публикации последнего времени показывают, что, во-первых, бортовые микроЭВМ становятся надежной основой технического прогресса в сельскохозяйственном машиностроении. Можно утверждать, что технический уровень сельскохозяйственного производства будет определять-
#
ся микропроцессорными системами контроля и управления. Это объясняется рядом причин, такие системы дают возможность существенно расширить возможности использования различных агрегатов машин и навесных орудий. Во-вторых, микропроцессорное управление способно существенно расширить технологические возможности машин и навесных орудий. В третьих, бортовая микропроцессорная система обеспечивает осуществить автоматическое диагностирование технического состояния машинно-тракторного агрегата (МТА) с выдачей информации о необходимости проведения технического обслуживания (ТО) по потребности.
В перспективе предполагается установка оборудования для выдачи наиболее важной информации голосовой связью. Это даст возможность облегчить труд оператора и тем самым повысить эффективность полевых работ с использованием МТА.
Развитие систем диагностирования в тягово-транспортных средствах
Для повышения контролепригодности машин отечественные и зарубеж ные фирмы широко применяют систему встроенных элементов: стрелочных приборов, световых и звуковых сигнализаторов уровня жидкости в радиаторе системы охлаждения и картере дизеля, емкостях трансмиссии гидросистемы, топливных баках, предельного падения давления в системе смазки, повыше ф ния температуры охлаждающей и рабочей жидкостей, загрязненности фильт ров и воздухоочистителя, систем для предупреждения об аварийном состоянии агрегатов и в случае необходимости остановки машин с использованием электрических электронных приборов, микропроцессорной техники для дифференцирования сигналов по степени на два-три уровня.
Наиболее простыми бортовыми средствами диагностирования являются устройства для контроля уровня эксплуатационных жидкостей в виде мерных стекол, устанавливаемых на корпусе емкости. щ На всех зарубежных тракторах широко применяются надежные индика торы предельного состояния контролируемых параметров с помощью сигнальных лампочек.
За последние годы наблюдается увеличение количества сигнальных лампочек в общем количестве встроенных средств с 17 до 44%, которые удачно скомпонованы на инструментальных панелях [1-5].
На тракторе "Тигр III ST-450" (США) сигнализаторы предельного со А стояния включаются параллельно со звуковой сиреной. Такая сирена вклю чается, чтобы исключить возможность запуска дизеля, если у трактора включена скорость, возможность трогаться с места без выключения стояночного тормоза и продолжения работы при уменьшенном давлении масла в системе смазки дизеля. Сирена включается одновременно с сигнальной лампочкой засоренности фильтра гидросистемы и при повышенной температуре масла дизеля [6].
На тракторах "Кае 1845", "Катерпиллер-990", "Тигр III" и ряде других установлены также индикаторы засоренности гидротрансмиссии, что позволяет сократить трудоемкость ТО за счет выполнения работ по потребности. На тракторе "МБ-трак 1500" установлены сигнализаторы засоренности центробежного маслоочистителя и датчики сигнализатора давления турбонадду-ва, что также обеспечивает значительное снижение трудоемкости ТО машин [6].
Зарубежные фирмы стали устанавливать электронные системы управления впрыском топлива, позволяющие выбирать оптимальную комбинацию между экономичностью дизеля, токсичностью его выхлопа и уровнем шума, а сочетание электронного впрыска топлива с электронным регулятором работы дизеля дает дополнительное повышение экономичности при низкой токсичности выхлопа [7-Ю].
Фирма "МАК" (США) на машинах устанавливает дизели с топливными компьютерами, позволяющие выбрать оптимальные режимы их работы. Такой прибор с встроенным микропроцессором калибруется на оптимальную экономичность при установке дизеля на трактор. Применение такого дизеля, по данным фирмы, позволяет снижать расход топлива на 5-15%.
В области электроники прогресс особенно заметен в Японии, где фирмы выпустили на рынок топливные насосы распределительного типа с электронным управлением для малолитражных дизелей. Усилия японских разработчиков направлены на создание сепаратных электронных управляющих систем, предназначенных для компенсации параметров в каждом цилиндре дизеля.
Имеются примеры широкого внедрения электроники для комплексной автоматизации ряда функций управления трактором. Фирма "Массей Фергю-сон" (США) выпускает новые высокоуниверсальные семейства тракторов под маркой "3000", состоящие и из пяти моделей мощностью 50-78 кВт и под маркой "3660" - из трех моделей мощностью 82-110 кВт. Все модели серийно оснащаются электронным оборудованием "Аутотроник". При этом ряд узлов охватывается электронным автоматическим управлением и контролем: гидравлическая система, механизмы переключения передач и блокировки дифференциала, привода переднего моста и ВОМ.
По заказу устанавливается электронное оборудование "Дато-троник". Этот вариант в дополнение к перечисленному оснащен системой информации, позволяющей при необходимости считывать частоты вращения вала дизеля и ВОМ, скорость движения, расход топлива в единицу времени и обрабатываемой площади, производительность, показатель стоимости работ и буксование.
Структура системы диагностирования тягово-транспортных средств...
Информативность характеризует достоверность диагноза, получаемого в результате измерения значений параметра. При общем диагностировании, когда выявляется неисправность объекта в целом, информативность определяют из совместного анализа плотностей распределения значений параметров// Yif2(S), соответствующих заведомо исправным и неисправным объектам (рис. 2.7).
Очевидно, чем меньше степень «перекрытия» распределений, тем меньше ошибок будет при использовании для постановки диагноза данного параметра, т. е. тем он информативнее.
Для количественного определения информативности в рассматриваемом случае необходимо подсчитать величину «площади перекрытия», т. е. вероятность ошибки диагноза. Эта величина будет тем меньше, чем сильнее отличаются средние значения параметра S/ и 1 для исправного и неисправного состояний объекта и чем меньше разброс значений параметра для каждого состояния. Поэтому для оценки информативности можно использовать величину
Чем выше информативность диагностического параметра, тем на большую величину снижается неопределенность состояния объекта диагностирования при использовании данного диагностического параметра.
Для того чтобы определить техническое состояние автомобиля, необходимо текущие значения диагностических параметров, измеренных при помощи внешних или встроенных средств диагностирования, сопоставить с нормативными значениями.
Цель постановки диагноза - выявить неисправности объекта, определить потребность в ТО или ремонте, оценить качество выполненных работ или подтвердить пригодность диагностируемого объекта к эксплуатации до очередного обслуживания [37]. При постановке диагноза, как правило, используются субъективные аналитические возможности человека - оператора. В зависимости от задачи диагностирования и сложности объекта различают общий и локальный диагноз.
Общий диагноз однозначно решает вопрос о степени соответствия объекта общим требованиям, а при локальном диагнозе выявляют конкретные неисправности и их причины. При общем диагнозе используют один диагностический параметр, а при локальном - несколько. Общий диагноз сводится к измерению текущего значения параметра П и сравнению его с нормативом. При периодическом диагностировании таким нормативом является допустимое значение диагностического параметра Пд, а при непрерывном (встроенном) - предельное П„.
Возможны три варианта общего диагноза: 77 П„; Пд П П„; П Пд. В первом и втором варианте объект неисправен (необходим ремонт или предупредительное ТО), а для выявления причины неисправности требуется локальное диагностирование. При диагностировании простых механизмов локальное диагностирование может не потребоваться. В третьем варианте объект исправен.
Локальный диагноз по нескольким диагностическим параметрам существенно осложняется, так как каждый диагностический параметр может быть связан v несколькими структурными, и наоборот. Это значит, что при п используемых диагностических параметрах число технических состояний диагностируемого механизма может составить 2".
Теоретически постановка диагноза сводится к тому, чтобы при помощи диагностических параметров, связанных с определенными неисправностями объекта, выявить из множества возможных его состояний наиболее вероятное. Поэтому задачей диагноза при использовании нескольких диагностических параметров (Пі, П2, ... IIJ является раскрытие множественных связей между ними и структурными параметрами объекта (Xj: Х2, ... Хщ). Для решения этой задачи указанные связи можно представить в виде структурно-следственных моделей (рис. 2.8) и диагностических матриц. Модель позволяет на основе данных о надежности объекта выявить связи между его наиболее вероятными неисправностями и диагностическими параметрами. Пользуясь этими сведениями, определяют техническое состояние, идя от диагностических параметров к вероятным неисправностям объекта, и ставят диагноз. Подобные задачи решают при помощи диагностических матриц.
Критерии выбора метрологических характеристик системы управления рабочим процессом двигателя
Стремление улучшить качество управления рабочим процессом двигателя находится в постоянном противоречии с необходимостью уменьшать стоимость системы управления. Эти противоречия носят глобальный характер и проявляются на всех уровнях, начиная с выбора датчиков и исполнительных устройств и кончая характеристиками алгоритмов обработки информации в системе управления рабочим процессом, включая стоимость их разработки, реализации и адаптации. Поиск компромиссов между издержками и достигнутым результатом должен быть предметом постоянной заботы при создании систем управления рабочим процессом двигателя. Являясь производными от многих, часто только прогнозируемых на стадии разработки и проявляющихся в процессе эксплуатации факторов, принятые решения должны основываться на объективном анализе имеющейся информации.
Основной идеей, используемой при формулировке требований к метрологическим характеристикам системы управления, является взгляд на автомобиль, двигатель и его систему управления как на единое целое, в котором требования к метрологическим характеристикам системы управления формируются на основании реальных характеристик двигателя и автомобиля. Другими словами, требования к точности реализации того или иного параметра управления рабочим процессом, регулировок двигателя, определяются тем, насколько отклонение этого параметра от заданного влияет на выходные показатели автомобиля. Технический уровень конструкции, технологии и качество изготовления автомобиля, двигателя, датчиков и исполнительных устройств системы управления, определяют требования к алгоритму управления. И хотя современные алгоритмы управления должны позволять анализи ровать реальное состояние двигателя и в соответствии с результатами анализа, корректировать регулировки рабочего процесса, в любом случае, предел необходимому совершенству алгоритмов управления, а следовательно, и достижимым показателям автомобиля ставит технический и технологический уровень конструкции автомобиля в целом.
Исходными данными, для анализа требований предъявляемых к метрологическим характеристикам системы управления рабочим процессом двигателя, являются данные, описывающие зависимость изменения показателей, характеризующих свойства автомобиля (экологические, экономические и эксплуатационные) от изменения показателей двигателя, определенных для различных условий эксплуатации автомобиля. Получение такой информации является нетривиальной задачей, так как связано не только с большой трудоемкостью, поскольку требует выделения факторов, влияющих на показатели автомобиля, но не связанных с изменением характеристик двигателя, для чего необходим постоянный контроль показателей самого двигателя. Кроме этого, необходимо учитывать, что требования к показателям двигателя могут значительно изменяться в зависимости от положения режимной точки, так как в реальных условиях, существуют зоны в режимной области, где двигатель практически никогда не работает.
При невозможности, по разным причинам, постановки исследований с целью получения таких данных на практике, необходим поиск других подходов, позволяющих сформировать требования к метрологическим характеристикам системы управления рабочим процессом двигателя. Тот факт, что любой из показателей, характеризующих свойства автомобиля, зависит от всего комплекса управляемых параметров, которые, в свою очередь, определяются условиями и режимом работы двигателя и его агрегатов: eco F(Uoz(Freq вц waU -eg hr ) тцУГreq вц -wab eg -» hr // ds\" reqt вц wait - eg // \p ) » ge Г (V oz\F req IJeifi wat eg hr ) тц\Ггец вц wat - eg + hr )) " Adsi 1req вц wah -K-egf/J exp (Uoz freq вц wab - eg fin / тці 1 req вці !wab - eg hn //» "ds\ req eip wab -egf)) где Р втесо, F ge, F exp - экологические, экономические и эксплуатационные показатели автомобиля, а так же наличие различного рода регуляторов, делает практически невозможным получение аналитического описания зависимости показателей, характеризующих свойства автомобиля, от метрологических характеристик системы управления. Эту проблему усугубляет и то, что ряд показателей, характеризующих свойства автомобиля, носит качественный характер.
Тем не менее, поиск зависимостей, связывающих показатели автомобиля с метрологическими характеристиками системы управления, может быть проведен исходя из предположения, что все интересующие нас показатели носят стохастический характер и существует определенная корреляция между ними. На практике, нашел применение подход, заключающийся в том, что допуск на погрешности реализации регулировок двигателя задается, исходя из имеющихся характеристик двигателя: его чувствительности к погрешности реализации регулировок и метрологическим характеристикам датчиков и исполнительных устройств. Затем контролируются показатели автомобилей в некоторой, статистической значимой выборке и на основании анализа этих показателей делается вывод о достаточности принятых допусков на погрешности реализации регулировок. Следует помнить, что изменение любого из параметров рабочего процесса двигателя, как правило, влияет на несколько показателей его рабочего процесса, поэтому для анализа влияния погрешности реализации каждого из параметров должен привлекаться весь набор выходных показателей автомобиля. В свою очередь, изменение показателей, характеризующих свойства автомобиля, тесно связано с изменением параметров рабочего процесса двигателя в условиях влияния не идентифицированных факторов.
Принцип функционирования системы массового обслуживания
Гибкая настройка ограничения доступа с восьми телефонных номеров позволяет разрешить доступ в систему только зарегистрированным пользователям, номера которых есть в списке. Для каждого номера можно определить только те события, информацию о которых желает получать пользователь в виде голосовых сообщений, пакетов данных по модему и/или SMS сообщений.
Универсальный конфигурируемый вход постановки на охрану позволяет подключить кнопку или контактор ключей Touch Memory. Модуль распознавания ключей Touch memory позволяет идентифицировать пользователя при доступе в систему и отослать код ключа или его имя, в SMS, по указанным номерам.
Управление посредством DTMF сигналов с голосовыми подсказками, позволяет пользователям управлять системой во время голосового соединения, тональными сигналами (DTMF) и получать голосовые подтверждения, подобно службе сервиса абонента сотового оператора. Каждый сеанс соединения начинается с ввода пароля, что дополнительно защищает систему помимо идентификации пользователя по номеру телефона.
Управление посредством SMS в диалоговом режиме, с подтверждением выполнения команд. CCU6225 имеет набор команд для управления. Входам, реле и выходам назначаются имена — псевдонимы. Пользователь формирует удобочитаемые управляющие сообщения, используя набор команд и имен. Каждое командное сообщение начинается с пароля. В зависимости от настройки, CCU6225 формирует подтверждающее сообщение, так что пользователь всегда знает реальное состояние системы.
Оповещение посредством SMS. При обнаружении активного уровня на входах или, если происходит аварийное системное событие (падение внешнего питания и д.р.), CCU6225 формирует сигнальное текстовое сообщение по указанным номерам.
Сигнальные голосовые сообщения при дозвоне или передача данных модемом 9600bps. CCU6225 дозванивается по указанным номерам и формирует голосовые сообщения (пакеты данных), соответствующие событию, если обнаруживается активный уровень на входах или происходит аварийное системное событие. После прослушивания сообщения связь может быть разорвана или контроллер может перейти в режим управления, что дает пользователю возможность, оперативно отреагировать на тревогу.
Тестовые сообщения предназначены для периодического тестирования работоспособности системы. Можно назначить до 4-х временных точек, когда контроллер будет автоматически формировать голосовые, модемные пакеты и/или SMS сообщения сообщая пользователю о состоянии системы.
Независимая конфигурация каждого из восьми входов. Для каждого можно запрограммировать: - название датчика, название активного и пассивного состояния датчика; - границы тревожной зоны - верхняя и нижняя границы зоны определяют интервал напряжений, в котором вход считается активным; - тип входа: аналоговый/дискретный; - активный уровень имеет 6 режимов: низкий, свободный, высокий и др.; - время усреднения входного сигнала; - задержку выдачи сигнального сообщения; - время восстановления опроса; - круглосуточный контроль, независимо от режима охраны, для пожарных датчиков, датчиков утечки воды, газа, тревожной кнопки и т.д.; - действие при активном уровне на входе: голосовой дозвон, SMS, доз-вон и SMS, связь через внешний микрофон, включить GPS автотрекинг, никаких действий; - влияние на реле. Независимая конфигурация каждого из 2-х реле и 5 выходов. Для каждого можно запрограммировать: - название; - тип коммутации: уровень или импульс, длительность импульса; - разрешить/запретить управление по SMS.
Оповещение при падении внешнего питания и разряде аккумулятора. CCU6225 формирует SMS и дозванивается до указанных абонентов в случае падения и восстановления внешнего питания, а также при разряде аккумулятора до указанного критического уровня.
