РАЗДЕЛ 2
Обоснование и выбор диагностических параметров и методов диагностирования
автомобильных бензиновых двигателей
2.1. Обоснование и выбор методов диагностирования и
диагностических параметров
Наиболее важными показателями энергетических установок – поршневых двигателей
внутреннего сгорания (ДВС) являются надежность и эффективность
функционирования. Оба эти показателя формируются на стадии разработки и
изготовления ДВС и реализуются в период эксплуатации. При эксплуатации
происходят необратимые изменения в конструкции, связанные с ухудшением
технического состояния ее структурных подразделений, которые приводят к
постоянным или внезапным отказам.
Стремление предупредить отказы обусловило разработку планово-предупредительной
системы обслуживания и ремонта двигателей. Создание таких систем основано на
опыте и практике эксплуатации ДВС определенного класса и назначения. Интервалы
между обслуживанием и ремонтом, их объем и содержание формируются на основе
статистических данных. При этом не учитываются особенности конкретной
конструкции, а рассматриваются определенный тип, модификация двигателя и т. д.
Основанная на таком подходе (методе статистического диагностирования) система
обслуживания и ремонта имеет недостатки [23]:
ремонтно-регулировочным работам подвергается двигатель, находящийся в
удовлетворительном состоянии и не нуждающийся в таких работах;
наступивший в период эксплуатации скрытый отказ устраняется только во время
регламентных работ.
При такой системе обслуживания имеется субъективный подход к оценке интервала
эксплуатации между обслуживанием и ремонтом ДВС, объема и содержания работ. В
результате в ряде случаев могут быть приняты меры, не способствующие улучшению
технического состояния узла, агрегата, системы и двигателя в целом. При этом:
увеличиваются эксплуатационные расходы вследствие уменьшения объема
произведенной работы из-за отказов и поисков их причин;
снижается полный ресурс двигателя в результате несвоевременности
восстановительных работ и несоответствия их объема и содержания фактическому
состоянию двигателя;
снижается эксплуатационный КПД из-за несвоевременного проведения
восстановительных работ;
проведения восстановительных ремонтно-регулировочных работ, не требуемых по
фактическому состоянию объекта;
повышения трудовых затрат ввиду необоснованного, не нужного для конкретной
конструкции по ее техническому состоянию объема работ, и из-за несвоевременного
проведения необходимых по фактическому состоянию ремонта и обслуживания;
увеличения расхода горюче-смазочных материалов, обусловленного расхождением
фактического технического уровня с возможным достижимым.
Современные системы мониторинга и диагностики строятся на базе неразрушающих
методов контроля. Используемые в них методы диагностирования можно разделить на
две основные группы.
К первой относятся методы тестового диагностирования, требующие формирования
искусственных возмущений, воздействующих на объект диагностирования. По степени
искажения возмущений судят о состоянии объекта. Возмущения имеют известные
характеристики, и предметом изучения являются только те искажения, которые
возникают при их передаче через объект. Подобные методы строятся на базе
достаточно простых информационных технологий и широко используются для
диагностирования различных узлов в неработающем состоянии.
Вторая группа включает в себя методы функционального (рабочего)
диагностирования, используемые, в первую очередь, для узлов, являющихся
источником естественных возмущений в процессе их работы. Эти методы используют
прежде всего анализ процессов формирования возмущений, а не их искажений во
время распространения. Более того, искажения обычно усложняют анализ измеряемых
сигналов и, как следствие, используемую информационную технологию. Лишь для
ограниченного круга задач функционального диагностирования используется
информация, получаемая в результате анализа искажений естественных возмущений
при прохождении их через диагностируемый объект.
При использовании методов функционального диагностирования, обеспечивается
индивидуализация оценки состояния двигателя в течение всего срока его
эксплуатации. Применение функционального диагностирования позволяет отказаться
от регламентации работ через определенные фиксированные промежутки эксплуатации
и перейти к работам, объем и содержание которых определяются фактическим
состоянием двигателя. Таким образом могут быть обеспечены своевременные меры по
поддержанию эксплуатируемого двигателя на высоком техническом уровне в течение
длительного срока.
На основании опыта эксплуатации систем технического диагностирования [23]
(СТД), можно констатировать, что это приводит к увеличению межремонтного
периода работы, росту эксплуатационного КПД, повышению надежности, сокращению
потребности в запасных частях, уменьшению затрат на техническое обслуживание,
сокращению времени поиска причин отказов.
В период эксплуатации двигателя, ставятся задачи поддержания его показателей на
необходимом уровне в течение определенного срока эксплуатации. Эти задачи
вытекают из требований надежности и эффективности функционирования двигателя.
Предусмотренные в эксплуатации профилактические воздействия направлены на
поддержание технического состояния элементов конструкции и ДВС в целом на
высоком уровне и на обеспечение как можно меньшего его изменения. Своевременно
обнаружить и устранить дефекты позволяет диагностика.
Широко известны и регламентируются такие работы [23, 81, 65]:
расточка блока с целью ремонта зеркала цилиндра;
замена поршневых колец и вкладышей коленчатого вала;
- Київ+380960830922