Диагностика двигателей автомобилей

Основные термины и определения диагностики

            Стремление подвергнуть двигатель ремонту раньше потребности отчасти объясняется силой традиции, уста­ревших представлений о долговечности механизмов. При этом упускается из виду, что конструкции и технология изготовления двигателей непрерывно совершенствуются. За последние 10 лет долговечность отечественных авто­мобильных двигателей возросла более, чем в 2 раза. Если поршневые кольца первых двигателей ЗИЛ-130 нужно было заменять через 80—100 тыс. км пробега, то ресурс этих колец в настоящее время превышает 200 тыс. км. Подобные примеры можно было бы привести для мно­гих других деталей.

            Кроме того, незнание методов диагностики двигате­лей, а порою и несовершенство их, является причиной того, что автомобили и их агрегаты подвергаются ремон­ту на основании субъективных заключений обслужива­ющего персонала, а не по фактической потребности. В то же время известно, что любая разборка механизма отрицательно влияет на его дальнейшую работоспособ­ность. С какой бы тщательностью ни была произведена разборка и сборка, режим затяжки крепежных соедине­ний всегда отличается от первоначального. Вследствие деформации материала деталей изменяется их геометри­ческая форма, нарушается соосность и т. д. Это приво­дит к тому, что при дальнейшей работе механизма вновь происходит приработка деталей, так называемая вторич­ная приработка, которая, как известно, сопровождается повышенной скоростью износа деталей. По некоторым данным, на вторичную приработку затрачивается до 30% ресурса безотказной работы механизмов, что резко сни­жает срок их службы.

            Нередко встречается: и другая крайность: автомобиль или его агрегат подвергаются ремонту после аварийной поломки, когда отдельные детали не подлежат восста­новлению и их приходится заменять новыми, Восстановление других деталей связано с более сложными и до­рогими технологическими процессами. Например, в обыч­ном случае коленчатый вал двигателя подвергается при ремонте проточке и шлифовке. Этот способ — способ ремонтных размеров — один из самых дешевых и обес­печивает высокую долговечность коленчатых валов. Но если шейки вала вследствие аварийной поломки имеют глубокие задиры, оплавления, их приходится протачи­вать, наплавлять, вновь протачивать, шлифовать и под­вергать термообработке. Ремонт, таким образом, зна­чительно усложняется. Кроме того, общий срок службы деталей до полной выбраковки в этих случаях обычно резко сокращается. Следовательно, как чрезмерно ран­ний, так и поздний ремонт автомобиля или его агрегата весьма нежелательны.

           Своевременно прекратить эксплуатацию автомобиля и подвергнуть его ремонту можно только в случае при­менения объективного инструментального диагностиро­вания технического состояния.

           Диагностика в технике не случайно претерпела наи­более бурное развитие именно на автомобильном транс­порте. Автомобиль — достаточно сложная система, в ко­торой для хорошей работы всей машины в целом нужна надежная и согласованная работа ее отдельных агрега­тов и механизмов. Кроме того, автомобили в масштабе страны исчисляются десятками миллионов, и их эксплу­атацией занимается огромное количество людей. Отсюда понятно, что обеспечение надежной, безотказной рабо­ты автомобилей — важная народнохозяйственная за­дача.

          Двигатель принято называть сердцем автомобиля. Он является наиболее сложным и дорогостоящим агрегатом. Техническое состояние его во многом зависит от исправ­ности всего автомобиля. Поэтому развитию методов и средств диагностики уделяется огромное внимание.

Диагностирование, в отличие от обычного контроля, ставит перед собой задачу определения технического состояния автомобиля или его агрегата для прогнозирова­ния ресурса дальнейшей безотказной работы. При этом диагностирование должно производиться на основании наследования, преимущественно без разборки механиз­мов, с помощью новейших достижений науки и техники.

Диагностика технического состояния системы— отрасль науки, изучающая и устанавливающая признаки неисправного состояния, методы, принципы и оборудова­ние, при помощи которых дается заключение о техниче­ском состоянии системы без разборки и прогнозирование ресурса ее безотказной работы.

Диагностирование— это один из видов технических воздействий, направленных на поддержание автомобиля в исправном состоянии. Диагностирование - часть кон­троля технического состояния системы по диагностиче­ским параметрам. Снятие отдельных деталей для при­соединения измерительных приборов не является разбор­кой.

Система— упорядоченная совокупность совместно действующих объектов, предназначенная для выполне­ния заданных функций. В качестве системы можно рас­сматривать двигатель или его механизмы, например, кривошипно-шатунный механизм.

Элемент— объект (часть системы), входящий в си­стему и выполняющий в ней заданные функции. Элемен­тами двигателя являются отдельные его узлы и детали.

Структура системы— определенная взаимосвязь, взаиморасположение составных частей (элементов), ха­рактеризующая устройство и конструкцию системы.

Параметр— качественная мера, объясняющая свой­ство системы, элемента или явления, в частности, про­цесса.

Параметр, используемый при диагностировании, называется диагностическим пара­метром.

Значение параметра— количественная мера пара­метра.

Структурный параметр -  качественная мера, харак­теризующая свойство структуры системы или ее элемента.

 Основной структурный параметр — ка­чественная мера возможности выполнения системой заданных функций.

Второстепенный структур­ный параметр — качественная мера, характеризу­ющая удобство эксплуатации, внешний вид, техническую эстетику и другое.

Под структурным параметром подра­зумевается геометрическая форма, размеры, взаимное расположение и сопряжение элементов, чистота их по­верхности, микроструктура материала и т. д.

Входной параметр— качественная мера воздействия на систему извне. В качестве входных параметров мож­но рассматривать нагрузку, климатические, атмосферные и другие условия.

Выходной параметр— качественная мера внешнего проявления свойств системы. Выходными параметрами двигателя являются мощность и крутящий момент, га­зовыделение, шумообразование и т. д.

Предельное значение параметра— показатель, при котором дальнейшая эксплуатация агрегата или узла не­доступна или нецелесообразна по технико-экономиче­ским соображениям.

Диагностический параметр (симптом)— косвенное проявление технического состояния системы, элемента,

Исправное техническое состояние— состояние систе­мы, при котором все бесструктурные и выходные пара­метры находятся в допустимых пределах изменения.

Неисправное техническое состояние— состояние системы, при котором хотя бы один из основных структур­ных и выходных параметров вышел за допустимые пре­делы изменения.

Работоспособное состояние— состояние системы, при котором ее основные структурные и выходные парамет­ры находятся в допустимых пределах изменения.

Отказ автомобиля, агрегата, узла, детали — событие, заключающееся в нарушении работоспособного состоя­ния в течение определенного времени, запланированного для выполнения транспортной или специальной работы, а также выявленное при диагностировании, техническом обслуживании и ремонте.

Прогнозирование — определение срока службы авто­мобиля, агрегата или узла до момента возникновения предельного состояния, оговоренного в технической до­кументации.

Диагноз — заключение о техническом состоянии си­стемы.

Диагноз, формируемый по минимальному числу общих диагностических параметров, называется экс­пресс-диагнозом.

Объективное диагностирование — процесс, осуще­ствляемый при помощи контрольно-измерительного обо­рудования, приборов и инструментов.

Субъективное диагностирование — определение без контрольно-измерительных приборов и инструментов ди­агностических параметров, поддающихся оценке с по­мощью органов чувств или с применением отдельных средств для усиления сигнала.

Общее диагностирование — диагностирование авто­мобиля, агрегата, узла по диагностическим параметрам, характеризующим их общее техническое состояние без выявления конкретной неисправности («исправен» — «неисправен»).

Диагностирование поэлементное (углубленное) — диагностирование автомобиля, агрегата, узла по пара­метрам, характеризующим их техническое состояние с выявлением места, причины и характера неисправностей и отказов.

Контрольно-диагностические средства — оборудова­ние, приборы и инструменты для оценки техническо­го состояния автомобилей. Контрольно-диагностические средства могут быть стационарными, передвижными, пе­реносными.

Вполне очевидно, что с изменением структурных па­раметров, например, зазоров, размеров, изменяются и параметры выходных процессов (мощность, расход топ­лива, давление в конце такта сжатия и др.). Поэтому параметры выходных процессов при определенных усло­виях могут служить косвенными признаками исправного или неисправного технического состояния двигателя. При этом диагностирование механизма может произ­водиться без его разборки.

Неисправное состояние наступает тогда, когда значе­ния структурных параметров агрегата и соответствую­щие им параметры выходных процессов выходят за пре­делы допустимых, заранее установленных.

Автомобиль является восстанавливаемой системой, может многократно подвергаться различным видам технического обслу­живания и ремонтам, т. е. он ремонтопригодный.

Ремонтопригодность— свойство, заключающееся в его при­способленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технических обслу­живании и ремонтов. В зависимости от уровня ремонтопригод­ности автомобиля изменяется продолжительность простоя при техническом обслуживании и ремонте, а также трудоемкость этих работ. Показателями ремонтопригодности автомобиля могут слу­жить, например, вероятность выполнения ремонта в заданное время, удельная трудоемкость и средняя стоимость технического обслуживания.

Сохраняемость—свойство автомобиля сохранять обуслов­ленные эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения и транспортирования, установленного в технической документации. Сохраняемостью определяются целесообразные сроки хранения и консервации автомобилей, а также допустимые расстояния (время) транспортирования, после которых автомо­биль остается пригодным к дальнейшей эксплуатации без ремон­та. Показателем сохраняемости может служить, например, сред­ний срок сохранности.

Сохраняемость автомобиля зависит от качества его изготов­ления, интенсивности протекания в его элементах необратимых процессов (старения, коррозии), внешних факторов (температу­ры и влажности воздуха, агрессивности среды, солнечной радиа-ции), На срок сохраняемости большое влияние оказывает ка­чество консервации и обслуживания автомобиля в процессе хра­нения, а также свойство применяемых эксплуатационных материалов.

Долговечность автомобиля — свойство сохранять работоспо­собность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технических обслуживании и ремонтов. Предельное состоя­ние автомобиля может определяться по износу его базовых и ос­новных деталей, по условиям безопасности движения, по измене­нию эксплуатационных свойств и оговаривается в технической до­кументации. Наиболее часто предельное состояние автомобиля определяют по экономическим показателям.

Показателями долговечности автомобиля могут служить, на­пример, ресурс (пробег автомобиля или его агрегата до предель­ного состояния, оговоренного в технической документации) или срок службы (календарная продолжительность эксплуатации автомобиля до предельного состояния, оговоренного в техничес­кой документации). В практике эксплуатации автомобилей ос­новным показателем долговечности автомобиля (агрегата) при­нимают средний пробег до первого капитального ремонта. В этом случае очень важно точно оговорить понятие «капитальный ремонт» применительно к автомобилю или агрегату (узлу).

Работоспособность автомобиля — состояние, при котором он может выполнять заданные функции с параметрами, установлен­ными требованиями технической документации.

Надежность автомобиля закладывается при его проектирова­нии и доводке опытного образца, обеспечивается в процессе про­изводства и как одно из важнейших эксплуатационных свойств проявляется и поддерживается в процессе эксплуатации. Исходя из этого, следует рассматривать конструктивную, производствен­ную и эксплуатационную надежность автомобиля. По мере раз­вития ,и совершенствования методов расчетов, конструирований и технологии производства автомобилей, внедрения научно обо­снованных методов технической эксплуатации, эксплуатационная надежность автомобиля по своему уровню будет приближаться к конструктивной надежности.

Надежность автомобиля не остается постоянной в течение всего срока службы. По мере изнашивания деталей, накопления в них необратимых процессов (усталостных явлений, износа, коррозии) увеличивается вероятность появления неисправностей и отказов. Новые автомобили всегда имеют более высокую на­дежность по сравнению с автомобилями, имеющими большой пробег или прошедшими капитальный ремонт.

Основная задача рациональной технической эксплуатации автомобиля заключается прежде всего в том, чтобы как можно дольше сохранить заложенную в нем надежность.

Фундаментальным понятием в теории надежности является понятие отказа.

Отказ автомобиля —это событие, заключающееся в наруше­нии работоспособности. Отказ может произойти вследствие раз­рушения, деформации или износа деталей, нарушения регулиро­вок механизмов или систем, прекращения подачи топлива, смаз­ки или такого изменения рабочих характеристик автомобиля (потеря мощности, перерасход смазки, большой тормозной путь и др.) или его элементов, когда они выходят за пределы допусти­мых норм, оговоренных техническими условиями.

Необходимо различать также понятие неисправность автомо­биля (или его элемента) — состояние, при котором он не соответ­ствует хотя бы одному из требований технической документации. Различают неисправности, не приводящие к отказам (разруше­ние окраски кузова автомобиля, вмятины в кабине и другие), и неисправности (и их сочетания), вызывающие отказы.

Для того чтобы точно определить понятие отказ и зафиксиро­вать все случаи отказов, необходимо точно сформулировать понятие нормального функционирования автомобиля (обусловить пределы допустимого изменения рабочих характеристик автомо­биля в целом и его отдельных элементов с учетом требований эксплуатации).