Этапы создания систем технического диагностирования.

Лекция 16.

Основы технической диагностики автомобилей(ч.2).

Определение системы диагностирования как совокупности объекта, средства и алгоритма диагностирования направлено на повышение контролепригодности, разработку и широкое внедрение новых эффективных методов и средств диагностирования.

Для обеспечения рационального взаимодействия объекта и средств диагностирования в составе системы диагностирования необходимо осуществить ряд процедур, входящих в следующие этапы:

¾ сбор и изучение априорных данных о характерных повреждениях и дефектах аналогичных по конструкции и назначению изделий;

¾ анализ физических процессов, происходящих в объекте диагностирования;

¾ разработка модели объекта диагностирования, выбор метода и формирование алгоритма диагностирования;

¾ разработка конструктивных требований к изделию с целью обеспечения его диагностирования;

¾ выбор или разработка средств диагностирования и устройств их сопряжения с объектом диагностирования;

¾ испытание систем диагностирования для выявления их надежности в работе, точности и достоверности получаемых результатов и т.п.;

¾ оценка технико-экономических показателей применения системы диагностирования.

Такая последовательность этапов создания системы позволяет уже на стадии проектирования объекта придать ему свойство диагностируемости. Это свойство характеризуется схемной и конструктивной приспособленностью объекта к использованию заданных методов и средств диагностирования.

Перейдем к рассмотрению содержания основных из перечисленных этапов.

а) Сбор и изучение априорных данных.

Работы, проводимые на этом этапе позволяют оценить закономерности тех или иных неисправностей, установить целесообразность их выявления и устранения на стадиях производства, эксплуатации или ремонта изделия. Как правило эта информация получается при эксплуатации изделий на испытательных полигонах. Здесь разрабатываются карты надежности изделия, которые характеризуют вероятность безотказной работы и ресурсы критических по надежности его составных частей. Полученные законы распределения позволяют определить какие части изделия должны быть диагностируемы в первую очередь и какова его периодичность по наработке.

б) Анализ физических процессов.

Позволяет выявить физическую сущность явлений, происходящих в объекте, представить себе механизм возникновения повреждений и дефектов, выявить и оценить признаки их появления.

По мере наработки объекта его работоспособность снижается. Значение структурного параметра каждого элемента стремится к пределу, например, предельному зазору в сопряжении, предельному значению жесткости и т.п. Графики характерных процессов изнашивания элемента от наработки приведены на рис. 3.13.

Рис. 3.13

Период естественного изнашивания характеризуется, как правило, монотонным изменением структурного параметра. Это позволяет оценить фактическое состояние элемента с помощью диагностирования на основе проведенных исследований. Таким путем можно предотвратить постепенный отказ. Внезапному отказу элемента закономерное изменение параметра, как правило, не предшествует, т.е. он непредсказуем. Однако, деление отказов на внезапные и постепенные условно и зависит от уровня знаний закономерностей изменения параметра состояния, контрольно-диагностических средств и экономической целесообразности их применения. Графики, представленные на рис. 3.13 могут быть аппроксимированы функцией вида:

где V и a – опытные коэффициенты.

в) Разработка модели, выбор метода и алгоритма диагностирования.

Для решения этой задачи строится функционально-структурная схема объекта, в которой часть конструктивных элементов, непосредственно влияющих на. рабочую функцию обособлена. Такой подход способствует правильному выбору функционального и тестового диагностирования объекта.

Для дизельного ДВС функционально-структурная схема, являющаяся его моделью, используемой для диагностирования, может быть представлена в виде графа (рис. 3.14).

С корневой вершиной сопоставлен ДВС в целом, с вершинами I уровня (ранга) – процесс энергопреобразования (его показатели и механизмы): 1 – эффективная мощность двигателя; 2 – удельный расход топлива; 3 – система смазки; 4 –система охлаждения; 5 – система пуска; 6 – кривошипно-шатунный механизм; 7 – газораспределительный механизм...

Для обеспечения рабочего процесса (II уровень) в двигателе необходима подача в его цилиндр топлива (8), воздуха (9), обеспечение герметичности камеры сгорания (10) и т.д. Рабочий процесс реализуется с помощью соответствующих приборов и узлов (II уровень), например, 11 – топливный насос высокого давления, 12 – форсунка и т.п., а также других элементов (IV уровень), например, 17 – плунжерная пара; 18 – нагнетательный клапан и т.п.

Рис. 3.14

Число уровней может быть увеличено. Например, к V уровню можно отнести величины износов, т.е. численные значения структурных параметров от номинального до предельного состояния, различимые с помощью диагностического средства. К другим уровням можно отнести возможные причины износов, их характер и т.д., т.е. все то, что представляет интерес при определении технического состояния объекта и оценке количества необходимой информации для его диагностирования.

Рассмотренная функционально-структурная схема ДВС является его моделью, используемой при диагностике. Она представляет двигатель как сложную систему с взаимосвязанными элементами и позволяет рассчитать неопределенность (энтропию) его технического состояния, а, следовательно, необходимое и достаточное количество информации для поиска эффекта с заданной глубиной, обосновать методы и алгоритм диагностирования.

г). Разработка конструктивных требований к объекту.

Обеспечивает заданный уровень диагностируемости (контролепри-годности), решая задачу приспособленности объекта к оценке технического состояния с определенной точностью и с малыми затратами времени. Например, для ДВС, функционально-структурная схема которого приведена на рис. 3.14, должна быть обеспечена диагностируемостью I уровня (мощность, удельный расход топлива, общее состояние механизмов и систем) за счет встроенных или легко подключаемых средств диагностирования массового выпуска. Это позволит, во-первых, при производстве автомобиля легко и просто оценить качество его силового агрегата, во-вторых, на стадии эксплуатации обнаружить появление скрытых дефектов, выбрать режимы работы обеспечивающие эффективное использование мощности двигателя; в-третьих, своевременно отправить автомобиль или только двигатель в ремонт, а также проверить качество его выполнения. Вследствие такой важности диагностирования на I уровне его контролепригодность по обобщенным интегральным диагностическим признакам и параметрам должна быть высокой. На II и III уровнях она может быть несколько меньшей, т.к. потребности выхода на эти уровни возникают только у тех объектов, у которых показатели I уровня вышли за пределы допустимого. Требования контролепригодности здесь могут ограничиться легко подключаемыми средствами диагностирования массового производства. Особые требования должны предъявляться к диагностируемости по IV уровню. Здесь располагаются независимые структурные параметры, изменение каждого из которых может вызвать отказ всего двигателя. Низкая контролепригодность по этому уровню не сможет обеспечить с высокой точностью и достоверностью определение технического состояния большого числа параметров в ограниченные сроки.