Методы и средства диагностирования автомобилей

Методы и средства диагностирования автомобилей

Слайд 1

Введение

По результатам многочисленных исследований годовая производительность автомобилей к концу срока  их служба снижается в 1,5 - 2 раза по сравнению  с первоначальной, снижается безопасность конструкции автомобилей. За срок службы автомобиля расходы на его техническое  обслуживание и ремонт превосходят  первоначальную стоимость в 5 - 7 раз. Поэтому важным направлением как  при проектировании, так и при  эксплуатации автомобилей является точная и достоверная прогнозная оценка основных показателей надежности их деталей. Техническое диагностирование является составной частью технологических  процессов приема, ТО и ремонта  автомобилей в СТО и представляет собой процесс определения технического состояния объекта диагностирования с определенной точностью и без  его разборки и демонтажа.

При диагностике для оценки технического состояния автомобиля (агрегата) используют так называемые выходные процессы функционирующего механизма. Различают рабочие выходные процессы (например, потребление или  отдача мощности, расход топлива, теплообмен с внешней средой) и сопутствующие (например, шумы, вибрации, световые явления  и т.д.). Каждый из выходных процессов  количественно оценивается с  помощью соответствующих параметров (например, отдача мощности может быть оценена соответствующей величиной, темпом ее нарастания). Между структурными параметрами и параметрами выходных процессов существует функциональная связь, благодаря чему по значениям  последних можно достаточно полно  оценить техническое состояние  автомобиля (агрегата), качество его  функционирования. Номинальным значениям  структурных параметров соответствуют  номинальные значения параметров выходных процессов. По мере ухудшения технического состояния автомобиля (агрегата) параметры  выходных процессов либо увеличиваются (например, вибрации, расход топлива), либо уменьшаются (давление масла). Предельное значение параметра выходного процесса свидетельствует о неисправном  состоянии автомобиля, определяет необходимость  ТО или ремонта. Зная характер, темп изменения параметра выходного  процесса и его предельное значение, можно определить ресурс работы автомобиля до очередного ТО или ремонта.

Слайд 2

Техническая диагностика — это  отрасль знаний, исследующая технические  состояния объектов диагностирования и проявления технических состояний, разрабатывающая методы их определения, а также принципы построения и  организацию использования систем диагностирования. Техническое диагностирование — процесс определения технического состояния объекта диагностирования с определенной точностью. Оно способствует: повышению надежности автомобилей  за счет своевременного назначения воздействий  ТО или ремонта и предупреждения возникновения отказов и неисправностей; повышению долговечности агрегатов, узлов за счет сокращения количества частичных разборок; уменьшению расхода  запасных частей, эксплуатационных материалов и трудовых затрат на ТО и ремонт за счет проведения последних по потребности  на основании данных диагностирования, проводимого, как правило, планово.

Техническая диагностика  – это исследование состояния  агрегатов и узлов автомобиля в отдельности, и определение  общего состояния автомобиля.

Диагностика поддерживает на высоком уровне надёжность автомобилей, уменьшает расход запасных частей, материалов и трудовых затрат на ТО и ремонт, повышает производительность автомобиля и снижает себестоимость  перевозок.

При диагностике состояния  автомобилей могут применяться  различные методы, которые были разделены  на три группы.

Слайд 3 4 5

Для диагностирования автомобилей  принято выделять три основные группы методов, классифицированных в зависимости  от вида диагностических параметров

Методы первой группы базируются на имитации скоростных и нагрузочных  режимов работы автомобиля, определении  при заданных условиях выходных параметров и сравнении их количественных значений с эталонными. Диагностирование проводится с использованием стендов с беговыми барабанами или непосредственно  в процессе работы автомобиля. Методы широко применяются для общей  оценки технического состояния автомобилей и агрегатов.

 К методам диагностирования  по параметрам сопутствующих процессов относятся:

-> методы диагностирования по  герметичности рабочих объемов.  Сущность процесса диагностирования  заключается в создании в контролируемом  объеме избыточного давления (разряжения) и в оценке интенсивности их  падения. Этим методом диагностируются  цилиндропоршневая группа двигателя,  пневматические приводы тормозов и др.;

-> тепловой метод, заключающийся  в определении параметров, характеризующих  количество тепла, выделяемого  в результате протекания процессов  сгорания, работы сил трения при  заданных скоростном и нагрузочном  режимах. Такими параметрами могут  быть температура нагрева, скорость  ее изменения. Метод может применяться  для диагностирования двигателя,  агрегатов трансмиссии, подшипниковых  узлов, однако широкого применения  на автотранспорте пока не  нашел;

-> методы диагностирования узлов,  систем по параметрам колебательных  процессов широко используются  при создании средств технического  диагностирования автомобилей и  их можно разделить на три  подвида: методы, оценивающие колебания  напряжения в электрических цепях  (на этой основе созданы мотор-тестеры); по параметрам виброакустических  сигналов, получаемых при работе  зубчатых зацеплений, клапанных  механизмов, подшипников и т.д.); по  параметрам, оценивающим пульсацию  давления в трубопроводах (на  этой основе созданы дизель-тестеры  для диагностирования дизельной топливной аппаратуры);

-> методы, оценивающие состояние  узлов и агрегатов по физико-химическому  составу отработавших эксплуатационных  материалов. Например, простейший экспресс-анализ  отработанного масла на загрязнение,  спектральный анализ проб масел,  в результате проведения которого  по наличию и концентрации  различных химических элементов  в масле можно поставить диагноз  работоспособности отдельных узлов  и сопряжений агрегата. Если в  пробе картерного масла двигателя  имеется высокое содержание свинца, это говорит об износе вкладышей  шатунных и коренных подшипников,  если высокое содержание железа  — об износе гильз цилиндров,  если высокое содержание кремния  — о засорении воздушного фильтра и т.д.

Третья группа методов основывается на объективной оценке геометрических параметров (зазор, люфт, свободный  ход, смещение и т.д.). Метод применим, когда указанные параметры легкодоступны  для непосредственного измерения.

К перспективным методам относят  акустические методы диагностирования. Сущность этих методов заключается  в том, что во время работы машины движение деталей сопровождается их соударениями, в результате которых  по сборочным единицам распространяются упругие колебания. Эти колебания называют структурным шумом. По мере изнашивания сборочных единиц характер шума и вибрации изменяется.

Для реализации этого метода используют пьезоэлектрические преобразователи  ускорений (стробаторы) — приборы, пропускающие через себя сигнал только в определенном промежутке времени, а также комплексы  электронных приборов, соединенных  в общую блок-схему (усилитель, анализатор, квадратор, интегратор).

Широко начинают применять спектрографический метод определения содержания продуктов  износа в масле, который также  может быть отнесен к методам  диагностирования машин. Сущность этого  метода заключается в определении  содержания продуктов изнашивания  в пробе масла путем разложения на отдельные спектры их излучений, происходящих под действием вольтовой дуги.

Спектрографический метод осуществляется по двум вариантам: с озолонением  пробы масла и последующим  определением содержания в нем продуктов  изнашивания по составу золы; не­посредственным анализом жидкой пробы.

Описанный метод достаточно прогрессивен. Однако его недостатком является невысокая точность и трудность  раздельной оценки состояния трущихся сопряжений (деталей) одинакового химического состава.

Диагностирование этим методом  может быть осуществлено с использованием спектрографической установки МФО-3, применяемой при входном контроле нефтепродуктов.

К числу обобщающих методов для  диагностирования самоходных машин  относится диагностирование по мощностным и топливным показателям. В зависимости  от условия диагностирования и наличия  оборудования различают бестормозные, тормозные, парциальные и дифференциальные методы определения мощностных и топливных показателей.

Бестормозные методы широко применяют  при диагностировании дизелей. Наиболее простой вариант бестормозной проверки мощности дизеля — использование  потерь в выключенных цилиндрах  в качестве нагрузки работающих цилиндров. Мощность отдельных цилиндров, работающих в режиме перегрузки, определяют по частоте вращения коленчатого вала. Номинальную частоту вращения коленчатого  вала устанавливают экспериментально с использованием счетчиков оборотов.

Возможность этого метода может  быть расширена при применении догрузочных  устройств, которые позволяют бесступенчато  регулировать нагрузки. Догружать работающие цилиндры до максимальной подачи топлива  можно путем дросселирования цилиндровых газов на выпуске.

Тормозные методы основаны на применении нагрузочных устройств (тормозных  установок различных типов), при  помощи которых к коленчатому  валу прикладывают необходимый момент сопротивления, препятствующий его вращению.

Преимущества тормозных методов  по сравнению с бестормозными  — более высокая точность и  меньшая трудоемкость, получаемая путем  сокращения времени прогрева двигателя и удобства его прокрутки.

Парциальный метод позволяет испытывать дизели на тормозных установках малой  мощности. Он сочетает в себе бестормозной и тормозной методы, что достигается  выключением части ци­линдров и  догрузкой работающих цилиндров  до режима, соответствующего максимальному расходу топлива.

Дифференциальный метод заключается  в том, что во время работы двигателя  на максимальном скоростном режиме выключают  столько цилиндров, чтобы работающий цилиндр (группа цилиндров) был перегружен. При этом перегрузка должна быть по возможности минимальной. В качестве средств для реализации этого  метода используют электростенды, стенды с беговыми барабанами и др.

Требования

При измерении диагностических  параметров неизбежно регистрируются помехи, которые обусловлены конструктивными  особенностями диагностируемого объекта  и избирательными способностями  прибора и его точностью. Это  затрудняет постановку диагноза и снижает  его достоверность. Поэтому следующим  важ­ным этапом является отбор из выявленной исходной совокупности наиболее значимых и эффективных в использовании  диагностических параметров, для  чего они должны отвечать четырем  основным требованиям: однозначности, стабильности, чувствительности и информативности.

В настоящее время проводятся исследования по разработке новых и совершенствованию  имеющихся методов диагностирования применительно к усложняющимся  конструкциям автомобилей, изменению  элементной базы микроэлектроники и  микропроцессорной техники. Один и  тот же диагностический признак  чаще всего может быть установлен с помощью нескольких методов  диагностирования. Вопрос выбора наиболее целесообразного из них в каждом конкретном случае решается с учетом: уровня информативности и точности, степени универсальности метода диагностирования, трудоемкости диагностирования, различных организационно-экономических  факторов.

Слайд 6(пример принцип работы линии для измерения тормозной эффективности) видео 1 2

Слайд 7

Средства технического диагностирования автомобилей

Первые системы диагностирования как строительных, так и сельскохозяйственных машин и автомобилей базировались главным образом на механических аппаратурных средствах. Хотя и сейчас применяют довольно широко механические средства диагностирования (многие из них описаны в данной книге), наблюдается  тенденция к более широкому использованию  электрических средств. Электрические  средства позволяют достигать большей  точности, обладают более широким, чем  механические, частотным диапазоном, позволяют представлять результаты измерения в форме документа, а также автоматизировать процесс  постановки диагноза. Электрические  средства диагностирования в общем  случае содержат последовательно включенные датчики, промежуточные преобразователи  и приборы.

Средства технического диагностирования (СТД) представляют собой технические устройства, предназначенные для измерения текущих значений диагностических параметров. Они включают в себя в различных комбинациях следующие основные элементы:

• устройства, задающие тестовый режим;
• датчики, воспринимающие диагностические параметры и преобразующие их в сигнал, удобный для обработки или непосредственного использования;
• измерительное устройство и устройство отображения результатов (стрелочных приборов, цифровая индикация, экран осциллографа).

Кроме того, СТД может включать в себя устройства автоматизации  задания и поддержания тестового  режима, измерения параметров и автоматизированное логическое устройство, осуществляющее постановку диагноза.

Результаты диагноза могут автоматически  заноситься в запоминающее устройство для хранения или последующей  передачи в управляющий орган.

Средства технического диагностирования можно разделить на три вида по их взаимодействию с объектом диагностирования (автомобилем):

• внешние;
• встроенные (бортовые);
• устанавливаемые на автомобиль.

Внешние СТД, т. е. не входящие в конструкцию автомобиля и подключаемые к объекту диагностирования только для целей диагностирования, в зависимости от их устройства и технологического назначения могут быть стационарными или переносными.

К внешним средствам диагностирования относится переносной диагностический  комплект, (Слайд 8) который может быть сформирован в зависимости от диагностируемых сборочных единиц. Кроме того, переносной диагностический комплект может применяться в сочетании с прибором для измерения твердости металлов и сплавов, установкой для испытания металлов на усталость, стендами для измерения расхода топлива, усилия на колесах, определения неисправности электрооборудования.

Наиболее сложными и надежными  являются диагностические средства типа КИ конструкции ГОСНИТИ для  измерения мощности двигателей, испытания  масляных насосов и фильтров, регулирования  топливной аппаратуры, испытания  гидрооборудования, испытания и  регулирования электрооборудования, расхода картерных газон, определения  зазоров в головках шатуна, проверки фаз газораспределения.

Стационарные стенды устанавливаются  на фундаменты, как правило, в специальных  помещениях, оборудованных отсосом  отработавших газов, вентиляцией, шумоизоляцией. Переносные приборы используются как  в комплексе со стационарными  стендами, так и отдельно для локализации  и уточнения неисправностей на специализированных участках и постах ТО и ремонта. Внешние  СТД обеспечивают получение и  обработку информации о техническом  состоянии автомобилей и уровне их эксплуатационных свойств, необходимой  для управления производством ТО и ремонта.

Встроенные (бортовые) СТД включают в себя входящие в конструкцию автомобиля датчики, устройства измерения, микропроцессоры и устройства отображения диагностической информации.

Простейшие встроенные СТД реализуются  в виде традиционных приборов на панели (щитке) перед водителем, номенклатура которых на современных автомобилях  постоянно расширяется за счет введения новых СТД, особенно электронных, обеспечивающих контроль состояния все усложняющихся  элементов конструкции автомобилей. Более сложные встроенные СТД  позволяют водителю постоянно контролировать состояние элементов привода  и рабочих механизмов тормозной  системы, расход топлива, токсичность  отработавших газов в процессе выполнения транспортной работы и выбирать наиболее экономичные и безопасные режимы движения автомобиля или своевременно прекращать движение при возникновении  аварийной ситуации. Наличие таких средств позволяет своевременно выявлять наступление предотказных состояний и назначать проведение предупредительных воздействий по фактическому состоянию, обеспечивая тем самым полное использование ресурса деталей и агрегатов.

устанавливаемые СТД (УСТД), которые отличаются от встроенных конструктивным исполнением средств обработки, хранения и выдачи информации. Эти элементы выполняются не встроенными в автомобиль, а в виде блока, который устанавливается на автомобиль периодически перед выходом его на линию и снимается в конце смены после возвращения автомобиля в парк. Поскольку плановые и заявочные диагностирования автомобиля проводятся относительно редко, это позволяет иметь значительно меньшее количество УСТД по сравнению с встроенными СТД и обойти ограничения экономического порядка. УСТД изготовляются на базе электронных элементов. Это позволяет эффективно использовать ЭВМ для обработки получаемой диагностической информации о техническом состоянии автомобилей и ее дальнейшего использования для решения задач управления производством ТО и ремонта автомобилей. Кроме того, в последнее время на базе УСТД и встроенных СТД находят все более широкое применение информационно-советующие системы, позволяющие проводить обучение методам экономичного и безопасного движения, проводить аттестацию режимов движения на маршрутах и определять маршрутные нормативы времени движения, расхода топлива, затрат на ТО и ремонт.

Слайд 9

Компьютерная диагностика

Современные автомобили, как правило, оснащены электронными системами, обеспечивающими  оптимальное управление двигателем, трансмиссией, тормозами и т. д. В  большинстве случаев каждой из них  «заведует» свой электронный блок управления, работающий по определенной программе  в автоматическом режиме. Это исключает  необходимость в устройствах  ввода и вывода информации для  постоянного вмешательства извне  в процесс работы (монитор, клавиатура и т. д.). Потребность в связи  с электронным блоком управления и доступе к показаниям системы  самодиагностики возникает только на этапе технического обслуживания или ремонта автомобиля и осуществляется специальными методами.

Определение и устранение неисправностей сложных электронных устройств  непростая задача, тем более что  их функционирование в системе электрооборудования  автомобиля взаимосвязано. Объективная  диагностика электронной автоматики возможна только с использованием специальных  инструментов, приборов и оборудования. Она включает в себя комплекс действий, в обиходе называемый «компьютерная  диагностика». В процессе ее проведения осуществляется измерение и сравнение  с эталонными значениями различных  рабочих параметров двигателя и  автомобиля.

Технология проведения компьютерной диагностики предполагает обязательную проверку данных, полученных от системы  самодиагностики, путем измерения  соответствующих физических параметров. Например, если на дисплее сканера (см. ниже) появился код ошибки, расшифровываемый как «Нет сигнала датчика температуры  охлаждающей жидкости», это не означает, что отказал в работе сам датчик. Неисправность может быть в проводах, соединяющих датчик и блок управления, в разъемах, в самом блоке управления и т. д. Для обнаружения неисправности необходимо произвести определенное количество измерений напряжений, токов, сопротивлений и установить место повреждения. На основе полученных результатов выявляются неисправности отдельных систем, узлов, агрегатов, затем с учетом косвенных показателей работоспособности анализируется их техническое состояние. В конечном итоге появляется возможность достоверно оценить техническое состояние автомобиля, обнаружить и устранить причины отклонения от нормы.

Оборудование, необходимое для  диагностики, можно разделить на две группы:

- инструменты, предназначенные  для измерения физических величин  – амперметры, вольтметры, омметры,  манометры и т.д.;

- приборы, позволяющие отобразить  в цифровой или графической  форме процессы, происходящие во  время работы, – сканеры и мотортестеры.

 Основные требования к таким  приборам заключаются в следующем:

- полнота и точность получаемой  информации, простота эксплуатации, универсальность;

- наличие базы эталонных данных  для наибольшего количества марок  и моделей автомобилей.

(Слайд 11)Мультиметры предназначены для измерения величин постоянного и переменного напряжения, переменного и постоянного тока, сопротивления, оборотов двигателя, температуры, угла замкнутого состояния контактов, а также проверки диодов и транзисторов. Многие такие приборы позволяют фиксировать измеряемые значения, имеют функцию автоматического выключения, а также защиту от неправильного подключения и от перегрузок. Мультиметры необходимы в любом автосервисе и могут быть весьма полезными для автолюбителей. При этом они имеют относительно небольшую стоимость и высокую надежность.

(Слайд12 )Электронный измеритель давлений предназначен для определения величины давления топлива, масла в двигателе и управляющего давления в автоматической коробке передач, компрессии в бензиновых двигателях, а также разряжение во впускном коллекторе. Наличие комплекта адаптеров позволяет обслуживать практически любые автомобили импортного и отечественного производства.

(Слайд13 )Мотортестеры представляют собой довольно сложные приборы, требующие определенных знаний и навыков при использовании. Более ранние модели представляют собой устройства для определения рабочих параметров систем зажигания с использованием осциллографа. Только при их использовании можно измерять высокочастотные импульсы, создаваемые системами зажигания, так как они имеют длительность менее миллисекунды с амплитудой напряжения до 30 кВ.

 Многие современные мотортестеры  являются модульными приборами,  не имеют встроенных устройств,  отображающих результаты, измерений  и их необходимо подключать  к компьютеру. С помощью мотортестеров  измеряют любые напряжения и  токи, а также давления (разряжения) газов и жидкостей в различных  системах и узлах двигателя.  На основе полученных данных  диагностируют карбюраторные и  впрысковые моторы с классической, электронной или микропроцессорной  системой зажигания. Мотортестеры  позволяют быстро и объективно  определять неисправности в системах  зажигания, топливоподачи, газораспределения,  а также проверять работу генератора  и зарядку аккумулятора. Для этого  они включают в себя средства  статистической обработки полученных данных.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОДОВ ОШИБОК

(Слайд14 )Сканеры кодов ошибок представляют собой портативные устройства для считывания кодов неисправностей. Они выпускаются различными производителями под названиями: Code-Reader, SmartTune, Creader, OBD II reader и т. д. «Кодридеры» в основном предназначены для небольших автосервисов и автолюбителей, так как доступны и относительно недороги – для некоторых моделей минимальная цена составляет 1850 рублей за комплект. Они могут использоваться и для автомобилей группы VAG (Volkswagen Audi Group), у которых своя система подключения – четыре провода соединяются попарно.

 Сканеры во многих случаях  позволяют быстро и просто  определять неисправности, что,  в частности, необходимо, если  на приборной панели автомобиля  загорелся оранжевый индикатор  «Check engine». Их подсоединяют к  разъему (OBD), который обычно размещается  в салоне автомобиля. Затем включают  зажигание (питание прибора возможно  только в этом случае) и на  жидкокристаллическом индикаторе  появляются четыре цифры –  код ошибки, который расшифровывается  по прилагаемой книжке.

 В процессе определения кода  неисправности сканер автоматически  пытается стереть ошибку пять  раз. Если это не удалось,  можно предположить, что имеется  серьезное повреждение и требуется  вмешательство специалиста.

(Слайд15)Системный сканер представляет собой небольшой прибор с цветным экраном и встроенным миниатюрным принтером для распечатки отчетов. В современных версиях сканеров имеется минимум кнопок и информация вводится посредством технологии «touch screen» – прикосновением к экрану. Прибор по определенной программе связывается с электронным блоком управления, считывает и отображает в удобной для восприятия форме информацию о параметрах работы. При этом он может выполнять следующие функции:

- чтение и расшифровка кодов  ошибок, определенных системой самодиагностики  автомобиля и хранящихся в  памяти блока управления; стирание  из памяти кодов, но при этом  причина возникновения ошибки  не устраняется;

- отображение параметров работы  автомобиля в реальном масштабе  времени;

- воздействие на блок управления, датчики, исполнительные механизмы  и их активация;

- внесение изменений в программу  работы блока управления в  пределах компетенции сервисной  службы и технических возможностей  сканера.

 Связь сканера с электронными  системами автомобиля осуществляется  на понятном для обеих сторон  «языке», который называется протоколом  связи и определяет набор используемых  «слов» и порядок их применения. Поскольку автопроизводители часто  используют свои оригинальные  протоколы связи, сканер может  работать только с определенным  перечнем марок и моделей автомобилей.  Универсальные системные сканеры  обладают расширенными возможностями  в этой области.

(Слайд16)Газоанализаторы предназначены для определения состава отработавших газов, что является одним из важнейших оценочных показателей работы двигателя. Для карбюраторных и впрысковых бензиновых моторов используют четырехкомпонентные газоанализаторы, способные определять содержание оксида углерода (CO), диоксида углерода (CO2), углеводородов (CH) и кислорода (O2) в выхлопе. Некоторые модели способны работать автономно, а другие – автономно и (или) совместно с компьютером. Программное обеспечение включает обширную базу данных заводских параметров большинства распространенных моделей автомобилей со сведениями по их настройке и тестированию.

(Слайд 17)Вывод

Диагностирование играет важную роль в обслуживании автомобилей и  решает следующие задачи:

Общая оценка технического состояния  автомобиля и его отдельных систем, агрегатов, узлов; определение места, характера и причин возникновения  дефекта; проверка и уточнение неисправностей и отказов в работе систем и  агрегатов автомобиля, указанных  владельцем автомобиля в процессе приема автомобиля на СТО, ТО и ремонта; выдача информации о техническом состоянии  автомобиля, его систем и агрегатов  для управления процессами ТО и ремонта, т. е. для выбора маршрута движения автомобиля по производственным участкам СТО; определение  готовности автомобиля к периодическому техническому осмотру в ГАИ; контроль качества выполнения работ по ТО и  ремонту автомобиля, его систем, механизмов и агрегатов; создание предпосылок  для экономичного использования  трудовых и материальных ресурсов.

Ссылки

1)http://stroj-mash.ru/diagnostirovanie-tehnologicheskogo-sostoyaniya-mashin/metodyi-i-sredstva-diagnostirovaniya.html

2) http://www.petaref.com/?page=viewref&id=17318

3) http://revolution.allbest.ru/manufacture/00057894.html

4) http://www.skachatreferat.ru/poisk/компьютерная-диагностика-автомобиля/1

5)http://wiki.zr.ru/Компьютерная_диагностика_двигателя

6) http://biblio.bsau.ru/elbooks/10/Leksii/Leksia10.htm