CC BY
231
ТРАНСПОРТ
УДК 621.113-592.004.58
ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ
Инж. ОПАНОВИЧВ. А., докт. техн. наук, доц. КАРПИЕВИЧЮ. Д., канд. техн. наук, доц. ГРИБКО Г. П.
Белорусский национальный технический университет
В настоящее время роль автомобильного транспорта возрастает, а удовлетворение в перевозках во многом зависит от технического состояния автомобилей. В свою очередь повышение технической готовности автомобильного парка трудно обеспечить без четкой и обоснованной организации технического обслуживания и ремонта.
Своевременное выявление неисправностей и их устранение силами и средствами автотранспортных предприятий позволит существенно повысить техническую скорость движения автомобилей и увеличить их производительность без дополнительного расхода топлива. Однако несвоевременное выявление неисправностей и неудовлетворительное техническое обслуживание автомобилей влекут за собой не только значительные материальные потери, но и повышенную опасность возникновения дорожно-транспортных происшествий.
Автомобильный транспорт является наиболее опасным из всех видов транспорта. Данные статистики показывают (табл. 1), что опасность при использовании автомобилей значительно превышает опасность других видов транспорта.
удовлетворительное техническое состояние автомобилей. От 15 до 20 % дорожно-транспортных происшествий - следствие технических неисправностей подвижного состава.
Проверка показала, что из-за низкого качества контроля механизмов и узлов, определяющих безопасность движения, на линии оказалось: 77 % автомобилей с неисправными тормозами; 51 % - с дефектами рулевого управления; 88 % -с неисправностями ходовой части.
К основным причинам, обусловливающим технические неисправности автомобилей, относятся: низкое качество и неполный объем технического обслуживания и ремонта подвижного состава; недостаточный и несистематический контроль технического состояния.
Как свидетельствуют данные, приведенные в табл. 2, а также результаты многочисленных исследований [1], наибольшее количество до-рожно-транспортных происшествий приходится на неисправности тормозной системы.
Таблица 2
Распределение причин дорожно-транспортных происшествий по агрегатам и системам автомобиля
Таблица 1
Относительная опасность видов транспорта
Вид транспорта Количество погибших в расчете на 1 млрд пас. км перевозок
Автомобильный 16,0
Воздушный 8,5
Железнодорожный 1,2
Соотношение дорожно-транспортных
Наименование происшествий, %
агрегата Республикан- Рабочие Областные
и системы ав- ские и об- поселки и местные
томобиля ластные центры и города дороги
Тормозная
система 61 53 45
Рулевое
управление 11 12 16
Приборы
освещения 11 17 17
Шины 7 8 8
Основной причиной возникновения дорожно-транспортных происшествий является не-
Прочие
10
10
14
Из-за несовершенства контрольных работ,
которые составляют около 30 % технического обслуживания, автомобили часто эксплуатируются с невыявленными, а следовательно, не-устраненными неисправностями тормозной системы [1]. Это обусловливает высокое рассеивание ресурса агрегатов, механизмов и отдельных деталей тормозов автомобиля.
Необходимо также отметить, что техническое состояние автомобиля определяется не только качеством его конструкции и изготовления, но и дорожными, транспортными, атмо-сферно-климатическими условиями, а также культурой эксплуатации и обслуживания.
В зависимости от изменения условий и начальных показателей автомобиля его работоспособность и пробег до предельного состояния изменяются в широких пределах. Поэтому повышение эксплуатационной надежности автомобилей, снижение затрат на техническое обслуживание и ремонт, обеспечение безопасности дорожного движения возможны только при своевременном и объективном определении технического состояния различных узлов, агрегатов и систем автомобиля путем их диагностирования .
Применительно к задачам, решаемым в процессе технической эксплуатации подвижного состава, под диагностированием понимают определение технического состояния данного механизма или данной системы без их разборки и формирования заключения о потребности в ремонте или профилактике, способных обеспечить исправность автомобиля в пределах заданного межконтрольного пробега, а также управление технологическими процессами обслуживания и ремонта автомобилей.
При внедрении диагностирования в технологические процессы технического обслуживания наблюдается снижение затрат при текущем ремонте на 8-12 %, сокращение расхода запасных частей на 10-12 % и расхода топлива на 2-5 %, а также повышение коэффициента технической готовности на 3-5 %.
Техническая диагностика является качественной, более совершенной системой контрольных работ. Ее наиболее характерные положительные особенности: объективность и до-
стоверность оценки технического состояния сложных агрегатов и механизмов автомобиля, возможность определения параметров их эффективности, наличие условий для оперативного управления техническим состоянием автомобилей путем оптимизации режимов контроля и выявления индивидуальной потребности в ремонте и профилактике.
Необходимость внедрения технической диагностики автомобилей в практику работы автотранспортных предприятий обусловлена, с одной стороны, стремлением к уменьшению материальных затрат в сфере их технической эксплуатации, а с другой - возможностью индивидуального управления техническим состоянием автомобилей при помощи диагностической техники.
В табл. 3 приведены показатели степени охвата систем автомобиля диагностированием.
Таблица 3
Соотношение, %
Система автомобиля Диагности- Недиагностиру-
руемые емые
Двигатель и его системы 29 71
Электрооборудование 33 67
Трансмиссия 55 45
Ходовая часть 12 88
Рулевое управление 51 49
Тормозная система 39 61
Объективный контроль технического состояния подвижного состава с применением внешних средств диагностирования обеспечивает совместное решение задач проверки исправности агрегатов, узлов, систем автомобиля и локализацию обнаруженных неисправностей. Практически все внешние средства диагностирования проектируются в расчете на сопоставление с соответствующими нормативами достаточно представительной совокупности диагностических параметров. Они должны обеспечивать определение места, характера неисправности и проверку ее устранения путем регулировок и нетрудоемких замен непосредственно на диагностическом посту или стенде.
Внешние средства диагностирования на постах или линиях объединяются в комплексы, основу которых составляют роликовые, как правило, силовые стенды для проверки агре-
гатов, узлов и различных систем автомобиля. Достоверность диагноза весьма высока и достигает 85-95 %. Однако в настоящее время диагностическими комплексами оборудовано только 20 % автотранспортных предприятий. Большая часть автомобильного парка эксплуатируется без надлежащего диагностирования.
Таким образом, диагностика на предприятиях автомобильного транспорта используется одновременно как инструмент выявления неисправностей и контроля персоналом ОТК качества выполняемых работ и как источник информации о состоянии автомобилей для централизованного управления и планирования объема и номенклатуры работ по техническому обслуживанию и ремонту, а также по подготовке производства.
В перспективе диагностика должна стать информационной базой прогнозирования остаточного ресурса автомобилей, а также позволит широко автоматизировать поиск неисправностей и постановку диагноза, что в сочетании с повышением контролепригодности перспективных автомобилей даст возможность при минимальных трудовых затратах осуществить с высокой достоверностью контроль за их техническим состоянием.
Внедрение в конструкцию автомобиля микропроцессорных систем управления качественно изменяет его как объект диагностирования и существенно усложняет проведение технического обслуживания и ремонта. Эффективное и безопасное управление узлами и агрегатами автомобиля возможно лишь при условии технически исправного состояния как системы, так и объекта управления, что предполагает наличие методов и технических средств диагностирования, способных своевременно выявлять возможные неисправности [1].
Именно стремление снять указанные ограничения стимулировало у нас и за рубежом разработку бортовых систем контроля и диагностирования автомобилей.
Определенный интерес представляет классификация диагностических систем в зависимости от места размещения технических средств диагностирования по отношению к автомобилю (рис. 1).
Внешние системы диагностирования (стационарные и передвижные) обладают рядом преимуществ: исключено влияние на процесс диагностирования дорожных, транспортных и природно-климатических условий, имеется возможность многократного повторения операций диагностирования, реализации сложных, продолжительных по времени алгоритмов, использование в составе систем мощных стационарных ЭВМ, возможность накопления и длительного хранения больших объемов диагностической информации.
Рис. 1. Классификация диагностических систем автомобилей по расположению технических средств диагностирования
Однако такие системы не позволяют своевременно выявлять внезапные и несистематические отказы, что отрицательно сказывается на безопасности движения, а в силу планово-предупредительного или эпизодического характера диагностических работ недостаточно эффективны и при выявлении постепенных отказов. Поэтому в последнее время все больший интерес проявляется к бортовым системам диагностирования, в которых технические средства диагностирования являются элементом конструкции автомобиля. Однако имеют место и комбинированные системы диагностирования, предполагающие совместную работу бортового и стационарного диагностического оборудования. Но по мере развития электроники, создания малогабаритных, дешевых, обладающих высоким быстродействием микропроцессоров и датчиков, легко интегрирующихся с
электронными цепями, центр тяжести в этих системах будет постоянно смещаться в сторону бортового диагностического оборудования [1].
Необходимость создания подобных систем вызвана тем, что у большинства автомобилей при проведении диагностических работ отмечаются значительные отклонения параметров, характеризующих его техническое состояние до проведения диагностических работ, т. е. автомобиль эксплуатируется в недопустимых режимах, что отрицательно сказывается на безопасности движения, экономических, экологических и других показателях. Кроме того, часть автомобилей, находящихся в технически исправном состоянии, в соответствии с графиком проведения регламентных работ подвергается преждевременному диагностированию, т. е. очевидны необоснованные трудовые и материальные затраты.
Как известно, любая система бортового диагностирования образуется за счет взаимодействия технических средств диагностирования и объекта диагностирования. Общая структурная схема микропроцессорной системы управления и бортового диагностирования автомобилей представлена на рис. 2.
Источник питания
Устройство отображения информации
Рис. 2. Структурная схема микропроцессорной системы управления и бортового диагностирования автомобилей
Эта система выполняет одновременно управляющие и диагностические функции с помощью одной микроЭВМ и имеет общую аппаратную часть. Она является составной частью (модулем) комплексной управляющей, диагностической и информационной системы автомобиля. Такой концептуальный подход к общей
структуре комплексной системы позволит при ее проектировании использовать модульный принцип построения системы.
В процессе определения технического состояния микропроцессорная система реализует некоторый алгоритм (рис. 3), представляющий собой опрос датчиков диагностирования и сравнение полученных значений информационных сигналов с константами технически исправного объекта диагностирования, внесенными в память микроЭВМ, а также правил последовательности выполнения и анализа этих проверок. Если в результате обработки этой информации К-й элемент оказывается исправным, то признаку неисправности ПН (т) присваивается необходимое значение и формируется соответствующее диагностическое сообщение [1].
Рис. 3. Укрупненная блок-схема алгоритма бортового диагностирования технических средств и объекта диагностирования
Сложность задач, стоящих перед бортовыми диагностическими системами, определяется
МикроЭВМ Программные средства
управления объекта Программные средства диагностирования объекта
тем, что анализ и прогнозирование изменения технического состояния производятся в эксплуатационных условиях, которые характеризуются невозможностью или сложностью получения необходимой информации [1].
Это влечет за собой повышение требований к выбору диагностических параметров, обоснование и разработку алгоритмов диагностики, учитывающих широкий диапазон режимов эксплуатации и вариации начальных показателей системы, жесткие требования к элементной базе диагностических систем.
Проведенные исследования показывают, что современный уровень измерительной техники и микроэлектроники предоставляет необходимые средства для решения всех уровней задачи разработки систем бортового диагностирования: от контроля достаточно представительной совокупности параметров до реализации алгоритмов их обработки и формирования указаний директивного и рекомендательного характера водителю непосредственно в процессе дорожного движения. Основные трудности связаны не с этапом технической реализации бортовых средств, а с поиском новых возможностей получения и использования диагностической информации, с формализацией условий оптимальности режимов движения автомобиля и работы его агрегатов.
Бортовые средства диагностирования обеспечивают поддержание автомобиля в технически исправном состоянии, снижают их простои, стоимость технического обслуживания и ремонта, позволяют более рационально использовать внешние средства диагностирования и рабочее время водителей и ремонтных рабочих. В условиях значительного усложнения кон-
струкции современных автомобилей возрастает роль качества проведения регулировочных работ и технического обслуживания, влияющих на эксплуатационную надежность узлов и агрегатов и на безопасность движения. Эффективным способом решения проблемы повышения качества проведения технического обслуживания и ремонта, а также эксплуатационной надежности автомобилей является диагностирование их технического состояния. Удельная трудоемкость диагностирования автомобилей сравнительно большая, что является следствием как низкой контролепригодности, так и несовершенства существующих методов и средств.
Все перечисленные выше проблемы могут решаться за счет непрерывного контроля технического состояния автомобиля при помощи бортовых микропроцессорных систем диагностирования.
ВЫВОД
Создание бортовых систем диагностирования целесообразно производить одновременно с разработкой микропроцессорных систем управления, что позволяет при помощи одних и тех же технических средств обеспечить выполнение задач как управления, так и диагностирования автомобиля.
ЛИТЕРАТУРА
1. Карпиевич, Ю. Д. Бортовое диагностирование тормозных систем автомобилей / Ю. Д. Карпиевич. -Минск: УП «Технопринт», 2002. - 220 с.
Поступила 23.03.2010
