Методы и средства диагностирования технического состояния автомобильных агрегатов

Различают субъективные и объективные методы диагностирова­ния автомобиля.

Субъективные методы — определение технического состояния автомобиля по выходным параметрам динамических процессов. Однако с помощью органов чувств человека получают и анализиру­ют информацию, а также принимают решения о техническом состоя­нии, что приводит, естественно, к погрешностям.

Наиболее распространены следующие субъективные методы: визуальный, прослушивание работы механизма, ощупывание меха­низма, заключение о техническом состоянии на основании логиче­ского мышления.

Визуальным методом можно обнаружить такие неисправности: нарушение уплотнений; дефекты трубопроводов, соединительных шлангов и приспособлений — по протеканию топлива, маслаохлаждающей жидкости; трещины банки аккумуляторной батареи — по протеканию электролита; неполноту сгорания топлива — по дымности отработавших газов; изнашивание деталей цилиндро-поршневой группы или позднее начало подачи топлива — по голубоватому цвету отработавших газов; качество картерного масла — по цвету масляного пятна, наносимого на фильтровальную бумагу; попада­ние воды и топлива в камеру сгорания — по белому дыму отрабо­тавших газов; подтекание форсунок — по повышению уровня мас­ла в поддоне картера двигателя и т. п.

При прослушивании работы механизмов можно обнаружить следующие неисправности: увеличенный зазор между клапанами и коромыслами механизма газораспределения — по стукам в зоне клапанного механизма; большее изнашивание шатунных и.коренных подшипников — по стукам в соответствующих зонах кривошипно-шатунного механизма при изменении частоты вращения коленча­того вала; чрезмерное опережение или запаздывание впрыска топлива — по характеру выхлопа (при раннем впрыске — «жесткая работа», при позднем — «мягкая»); неплотности посадки клапанов газораспределения — по характерному свисту и шипению при прокручивании вручную коленчатого вала; неисправности сцепления автомобиля — по шуму и стукам в коробке передач и др.

Методом ощупывания можно определить следующие неисправ­ности: ослабление креплений — по относительному перемещению деталей; неисправности механизмов и деталей — по чрезмерному их нагреву; неисправности рулевого механизма — по толчкам на рулевом колесе и др.

На основании логического мышления можно сделать заключение о таких неисправностях: падение мощности двигателя — автомо­биль не «тянет»; неисправности топливной аппаратуры — затруд­нен пуск двигателя; неисправности системы охлаждения — двига­тель перегревается и др.

Объективные методы диагностирования основаны на измерении и анализе информации о действительном техническом состоянии элементов автомобиля специальными контрольно-диагностическими средствами и принятии решения с помощью специально разрабо­танных алгоритмов диагноза. Применение тех или иных методов существенно зависит от целей, которые решаются в процессе техни­ческой подготовки автомобилей. Однако в связи с усложнением конструкции автомобиля, повышенными требованиями к его эксплу­атационным качествам и интенсивностью использования все больше применяют объективные методы диагностирования.

К объективным методам относят диагностирование: по структур­ным параметрам, герметичности рабочих объемов, выходным пара­метрам рабочих процессов, изменению виброакустических парамет­ров, параметрам периодически повторяющихся процессов или цик­лов, составу картерного масла и отработавших газов.

К методам объективного диагностирования предъявляются сле­дующие требования: достоверность измерений диагностических параметров, надежность применяемых средств измерений, технологичность и экономичность методов. Достоверность измерений характе­ризуется точностью, воспроизводимостью, надежностью, чувствитель­ностью, долговечностью и ремонтопригодностью контрольно-диаг­ностических средств.

Технологичность характеризуется сложностью, трудоемкостью, универсальностью процессов диагностирования.

Экономичность определяется стоимостью контрольно-диагности­ческих средств, затратами на их эксплуатацию и эффективно­стью их применения. Особое внимание при проектировании и создании средств диагностирования следует уделять снижению ме­таллоемкости, энергоемкости и эксплуатационных затрат.

Средства технического диагностирования (СТД) автомобилей по исполнению подразделяют: на внешние — не являющиеся составной частью объекта диагности­рования; встроенные — с системой измерительных преобразовате­лей (датчиков) входных сигналов, выполненных в общей конструк­ции с объектом диагностирования как его составная часть

Внешние СТД подразделяют на стационарные, передвижные и переносные.

По функциональному назначению СТД подразделяют на группы: комплексные — для диагностирования машины в целом; двигателя и его системы; органов управления; тормозных систем; системы внешних световых приборов; трансмиссии; ходовой части и подве­ски; электрооборудования; гидравлических систем; рабочего и спе­циального оборудования.

По степени охвата машин диагностированием и виду применяе­мых систем диагностирования СТД подразделяют: на входящие в общие системы диагностирования машин в целом; входящие в ло­кальные системы диагностирования отдельных сборочных единиц или составных частей машин; отдельно применяемые средства диагностирования.

По степени автоматизации процесса управления СТД подраз­деляют на автоматические, полуавтоматические, с ручным или ножным управлением, комбинированные.

По виду применяемых средств различают стендовое и портатив­ное диагностирование. Уже первые стадии технической диагностики были оборудованы стендами с беговыми барабанами или роликовы­ми стендами, как их сейчас еще называют. Эти стенды имитируют движение автомобиля по дороге.

Однако в реальных условиях автомобиль перемещается по не­подвижной дороге. При этом некоторые его агрегаты недоступны для контроля технического состояния в процессе работы. На стенде, наоборот, автомобиль стоит на месте, а дорога (вращающиеся под автомобилем барабаны) перемещается. Известны также стенды, где вместо беговых барабанов применяется бесконечная лента типа гусеничного тракторного движения. Такие стенды называют лен­точными.

Стенды для диагностирования тяговых качеств позволяют ими­тировать характерные скоростные и нагрузочные режимы работы автомобилей, измерять при этом мощность, расход топлива, сопро­тивление трансмиссии и проводить соответствующие регулировки. Мощность и экономические данные автомобиля — основные факто­ры его эффективности.

Диагностирование по структурным параметрам основано на измерении этих параметров или зазоров, определяющих взаимное расположение деталей и механизмов. Такое диагностирование про­водят в случае, когда эти параметры можно измерить без разборки сопряжений трущихся деталей.

Структурными параметрами могут быть: зазоры в подшипнико­вых узлах, в клапанах механизма, в кривошипно-шатунной и порш­невой группе двигателя, в шкворневом соединении колесного узла, в рулевом управлении; углы установки передних колес и др.

Диагностирование по структурным параметрам производят из­мерительными инструментами: щупами, линейками, штангенцирку­лями, нутромерами, индикаторами часового типа, отвесами, а также специальными устройствами. Преимущество этого метода — получение точных результатов диагноза, простота средств измерения, а недостаток — большая трудоемкость, малая технологичность.

Диагностирование по параметрам герметичности рабочих объ­емов заключается в обнаружении и количественной оценке утечек газов или жидкостей из рабочих объемов, узлов и механизмов авто­мобиля. К таким объемам относятся: камера сгорания, герметич­ность которой зависит от состояния цилиндропоршневой группы и клапанов газораспределения, система охлаждения; система питания двигателя; шины; гидравлические и пневматические приборы и механизмы.

В качестве диагностических параметров могут быть использо­ваны: компрессия двигателя, прорыв газов в картер, разрежение во впускном трубопроводе, утечки сжатого воздуха из цилиндра, угар масла, деформация каркаса шины, давление топлива в плун­жерной паре при пусковой частоте вращения коленчатого вала и др.

Диагностирование по параметрам герметичности рабочих объ­емов проводят с помощью таких приборов: компрессометра, прибо­ра К-69 и его модификаций, расходомера прорыва газов в картер К.И-4887-1, компрессографа, манометра, вакуумметра, пневматиче­ских калибров и других специальных устройств.

Диагностирование по параметрам рабочих процессов. В качест­ве таких параметров используются: тормозной путь, замедление автомобиля, тормозные силы и их разность на колесах каждой оси, время срабатывания привода тормозных механизмов, сила нажатия на тормозную педаль, скорость нарастания и спада тормозных сил, боковые силы и моменты в пятке контакта шины с опорной поверх­ностью, амплитудно-фазовые параметры давления отработавших газов, пульсаций давления в топливопроводах высокого давления, пульсаций воздуха и газов во впускном коллекторе, силу тяги на ведущих колесах, время и путь разгона в заданном интервале ско­ростей, контрольный расход топлива, сопротивление механизмов трансмиссии и др

Методы диагностирования по параметрам рабочих процессов дают обширную информацию о техническом состоянии автомобиля, возможность оценить основные эксплуатационные качества автомо­биля: тормозные, мощностные, топливную экономичность, устой­чивость и управляемость, надежность, удобство использования. Эти методы широко применяют в АТП.

По определению рабочих параметров создано большое количест­во контрольно-диагностических средств: стенды для определения тяговых качеств автомобиля типа К.-424, СТК-2М, КИ-4856; стенды для проверки ходовых качеств автомобилей, десселерометры, дина-мометр-люфтомер К-402 для проверки рулевого управления авто­мобиля, стенды площадочные для проверки амортизаторов по коле­баниям неподрессоренных масс, прибор ИМД-2 СибИМЭ для изме­рения мощности двигателя

Диагностирование по изменению виброакустических парамет­ров. При функционировании любого механизма движение отдельных деталей сопровождается их соударениями. В результате по меха­низму распространяются упругие колебания, вызывающие опреде­ленные структурные шумы. В процессе изнашивания деталей изме­няется величина структурных параметров, что ведет к изменению параметров шума и вибрации механизма в целом. Это физическое свойство и используют при диагностировании механизмов.

В условиях предприятий автотранспорта на специальных уста­новках определяют вибрационные динамические характеристики двигателя, силовой передачи, ведущего моста, рамы; акустические характеристики материалов, применяемых в кузове и кабине авто­мобиля, динамические характеристики резиновых виброизоляторов и шин, виброакустические характеристики кузова.

Наибольшее распространение этот метод получил для диагно­стирования системы зажигания двигателя по характерным осцил­лограммам напряжений в первичной и вторичной цепях.

Диагностирование угла опережения зажигания, балансировки автомобильных колес производят с помощью стробоскопических устройств. Диагностирование по составу картерного масла производят на основании анализа проб масла картера двигателя для определения количественного содержания продуктов изнашивания деталей, загрязнений и примесей, попавших в масло. Концентрации железа, алюминия, кремния, хрома, меди, свинца, олова и других элемен­тов в масле позволяют судить о скорости изнашивания деталей. Содержание почвенной пы­ли характеризует состояние воздушных фильтров и всего тракта подачи воздуха в цилиндр двигателя.

Для количественного определения элементов изнашивания в работавшем масле существуют методы спектрального анализа, колориметрические, индукционные, радиоактивные и др.

Наибольшее распространение получил спектральный метод. Он основан на определении содержания продуктов в пробе масла по характерным для каждого элемента спектрам, получаемым при сжи­гании этой пробы масла в зоне электрического разряда.

Диагностирование двигателя по составу отработавших газов имеет важное значение, так как оно направлено, прежде всего на снижение загрязнений окружающей среды оксидами углерода, азота и несгоревшими углеводородами. Используемые в настоящее время методы анализа позволяют получать весьма точную количе­ственную оценку компонентов, содержащихся в отработавших газах.

Для анализа отработавших газов применяют методы, основанные на использовании химических и физических свойств веществ, вхо­дящих в состав газовых смесей. Измерительные приборы для определения состава отработавших газов можно разделить на приборы для периодических или непрерыв­ных измерений компонентов, поступающих непосредственно на прибор, и приборы для периодических измерений компонентов газов, подаваемых в прибор емкостей, ранее наполненных отработавшими газами. Известны и другие методы диагностики, но они по различ­ным причинам имеют ограниченное применение.