Разработка методики диагностирования электронных систем управления двигателем легкового автомобиля
На правах рукописи
НГУЕН МИНЬ ТИЕН РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ Специальность 05.22.10 «Эксплуатация автомобильного транспорта»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Владимир 2011 -2 Диссертация выполнена на кафедре «Эксплуатация автомобильного транспорта и автосервис» Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ).
Научный руководитель доктор педагогических наук, кандидат технических наук, профессор Ременцов А.Н.
Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор Карагодин В.И.
кандидат технических наук, доцент Кокорев Г.Д Ведущая организация ОАО «научно-исследовательский институт автомобильного транспорта» («НИИАТ»)
Защита диссертации состоится «24» января 2012 г. в 14 ч. 00 мин на заседании диссертационного совета Д 212.025.02 ВАК РФ при Владимирском государственном университете им. А.Г. и Н.Г. Столетовых по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, д.87, ауд 335- Ознакомиться с диссертацией можно в научной библиотеке Владимирского государственного университета им. А.Г. и Н.Г. Столетовых по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, д.87.
Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 600000, г. Владимир, ул.
Горького, д.87, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.025.02.
Автореферат разослан «22 » декабря 2011 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, Ю.В. Баженов кандидат технических наук, профессор -3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Развитие экономики Социалистической Республики Вьетнам во многом определяется дальнейшим совершенствованием единой транспортной системы страны. Среди таких видов транспорта Вьетнама как водный, авиационный, и железнодорожный, автомобильный транспорт играет особую роль, так как выполняет наибольшие объемы как грузовых, так и пассажирских перевозок. Все более жесткие требования по экономии топлива, потребляемого автомобильным транспортом, заставляют потребителей эксплуатировать автомобили с электронными системами управления двигателем, число которых во Вьетнаме постоянно растёт, и, соответственно, растут объемы работ по поддержанию автомобилей в технически исправном состоянии.
Техническое состояние двигателей автомобилей в многом определяется отказами и неисправностями электронных систем управления двигателем (ЭСУД), процент отказов, которых составляет около 60% от всех отказов двигателя. Вопросами технического обслуживания и ремонта автомобилей, имеющих ЭСУД, занимается ряд предприятий и фирм Вьетнама. В тоже время они имеют большие проблемы из-за отсутствия необходимого оборудования и современных технологий диагностирования. В связи с этим возникает необходимость исследований по разработке эффективных методов диагностирования ЭСУД автомобилей с целью повышения уровня их работоспособности.
Объектом исследования является процесс диагностирования электронных систем управления двигателем при техническом обслуживании и ремонте легковых автомобилей.
Предмет исследования: изменение показателей отработавших газов в зависимости от технического состояния элементов ЭСУД.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности технического обслуживания и ремонта автомобилей на основе реализации технологий диагностирования ЭСУД легковых автомобилей по показателям отработавших газов (ОГ).
Основные задачи исследований:
1. разработка и обоснование режимов проведения стендовых испытаний;
2. разработка методики проведения испытаний и математической модели оценки влияния технического состояния элементов ЭСУД на показатели ОГ;
3. разработка математической модели формирования оптимальных планов диагностирования элементов ЭСУД по показателям отработавших газов;
4. экспериментальные исследования оценки влияния технического состояния элементов ЭСУД на показатели ОГ;
5. многофакторный анализ оценки работоспособности элементов ЭСУД по показателям ОГ;
-4 6. формирование приоритетов алгоритмов контроля технического состояния элементов ЭСУД на основе диагностической ценности их обследования;
7. разработка алгоритмов и технологий контроля технического состояния элементов ЭСУД по показателем ОГ.
Научная новизна данной работы заключается в том, что:
• Определены закономерности влияния технического состояния ЭСУД на показатели ОГ двигателя;
• Установлены зависимости показателей ОГ двигателя от отказов и неисправностей элементов ЭСУД, позволяющие сформировать методику оптимальных планов технического диагностирования;
• Сформированы приоритеты алгоритмов контроля технического состояния элементов ЭСУД на основе их диагностической ценности.
Практическая ценность работы заключается в применении разработанных методик при формировании нормативов проведения технического обслуживания ЭСУД Bosch М1.5.4 и Микас 5.4 легковых автомобилей на автосервисных предприятиях в условиях Вьетнама.
Реализация результатов работы: Основные результаты исследований и разработанные на их основе рациональные режимы обслуживания ЭСУД легковых автомобилей семейства ГАЗ внедрены на автосервисных предприятиях в СРВ. Результаты выполненных исследований внедрены в учебный процесс подготовки студентов по специальности "Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (автомобильный транспорт)".
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и обсуждены на 68-й и 69-й научно-методических и научно-исследовательских конференциях в Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете (МАДИ) (г.Москва 2010, 2011г.) и на 18-й научно технической конференции в Государственном техническом университете им.
Ле Куй Дона (г. Ханой 2010 г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано статьи.
На защиту выносятся:
• подходы и методика оценки влияния технического состояния элементов ЭСУД на показатели ОГ двигателя;
• методика формирования оптимальных планов диагностирования ЭСУД по показателям ОГ;
• приоритеты алгоритмов контроля технического состояния элементов ЭСУД на основе диагностической ценности их обследования;
• алгоритмы и технология контроля технического состояния элементов ЭСУД по показателем ОГ на различных пробегах автомобиля.
-5 Объем работы. Диссертация изложена на 154 страницах машинописного текста и включает введение, 4 главы, общие выводы, рисунков, 52 таблицы, список литературы из 177 наименований, приложения.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
рассмотрена актуальность обозначенной темы, Во введении представлены цели и задачи, объект и предмет проводимого исследования, сформулирована научная и практическая ценность работы.
В первой главе выполнен анализ места и роли автомобильного транспорта в единой транспортной сети СРВ. Отмечено, что значительное количество легковых автомобилей, оснащенных электронными системами управления двигателем, импортируется из зарубежа. Проведен анализ развития конструкций электронных систем управления двигателем и средств контроля их технического состояния. Выявлены особенности эксплуатации и организации технического обслуживания и ремонта автомобилей с ЭСУД в СРВ.
На основе изучения реальной ситуации и в соответствии с поставленной целью в диссертации решались следующие вопросы (рис.1.).
1 Анализ состояния вопроса и определение задач исследования 2 3 Экспериментальные исследования Теоретические исследования 3. 2.1 Экспериментальные исследования Основные теоретические влияния технического состояния предпосылки к проведению элементов ЭСУД на показатели ОГ исследований 3.2 Многофакторный анализ оценки 2.2 2.3 Разработка работоспособности элементов методики ЭСУД по параметрам выбросов ОГ проведения испы Разработка таний и математи и обоснова- ческой модели 4 Результаты исследований ние режи- оценки влияния мов прове- технического со дения стояния элементов 4.1 Определение диагностической ЭСУД на экологи стендовых ценности обследования и фор показа ческие испытаний тели мирование приоритетов алгоритмов контроля технического состояния эле ментов ЭСУД по показателям ОГ 2.4 Разработка математической модели фор 4.2 Разработка алгоритмов и техноло мирования оптимальных планов ди гий контроля технического со агностирования элементов ЭСУД стояния элементов ЭСУД по показате по показателям ОГ лем ОГ Рис.1. Общая схема проведения исследований -6 Во второй главе представлены основные теоретические предпосылки к проведению исследований, где предусмотрен альтернативный подход к оценке технического состояния элементов электронных систем управления двигателем (ЭСУД), базирующийся на выявлении их работоспособности по показателям отработанных газов (ОГ) двигателя автомобиля.
Исследованию подлежала оценка влияния технического состояния совокупности элементов ЭСУД на показатели работы двигателя, а именно:
• датчика массового расхода воздуха (Дмрв);
• датчика положения дроссельной заслонки (Дпдз);
• датчика температуры воздуха во впускной системе (Двоз);
• датчика положения распределительного вала (Дпрв);
• регулятора добавочного воздуха (РДВ);
• датчика детонации (Ддет);
• датчика температуры охлаждающей жидкости (Дтож);
Имитация отказов элементов ЭСУД осуществлялась путем отключения вышеотмеченных элементов в процессе проведения стендовых испытаний. В качестве испытательной и измерительной аппаратуры выступали: стенд нагрузочный и газоанализатор АСКОН – 02.
Моделирование режимов проведения испытаний, которые предусматривают проведение соответствующих нагрузочных испытаний по специально разработанной методике.
Предусмотрено задание на стенде нагрузки Р, которой соответствует затрачиваемая мощность двигателя в режиме установившегося движения автомобиля Nд для заданных скоростей движения автомобиля Va и соответствующих оборотов двигателя nдв, т.е.
1000.N д, P= (1) n дв 6 Va ) + KF Va, (2) Va N= G (0,01 + 5 10 3, 3, д 270 a где - к.п.д. трансмиссии;
Ga - снаряженная масса автомобиля с водителем и пассажиром, кг;
K - коэффициент обтекаемости автомобиля, кг·с2/м F - площадь лобового сопротивления, м2, определяемая из выражения:
F = 0,8.B.H, м2 (3) где В – ширина автомобиля (м);
Н- высота автомобиля (м).
nдв- обороты коленчатого вала двигателя для скорости автомобиля равной Va (об/мин.).
В процессе проведения теоретических исследований разработана методика проведения испытаний и математическая модель оценки влияния технического состояния элементов ЭСУД на экологические показатели с использованием корреляционно-регрессионных зависимостей, отражающих -7 изменение результирующих параметров (выбросов ОГ) в зависимости от технического состояния элементов ЭСУД, т.е.
y(A) = ao + a x + a x +... + an xn, (4) 11 где ao,a,a,...an - коэффициенты уравнения регрессии;
x, x,...xn - управляемые в процессе эксперимента факторы В данном выражении в качестве множества выходных параметров A выступают A= (CO, CH, O2, CO2 и ), (5) В процессе построения многофакторных моделей (4) и определения коэффициентов уравнений регрессии ai проводилась оценка степеней влияния xi на y, выражаемых через - коэффициенты:
(x ) i = ai i (6) (y) В (6) -коэффициенты показывают на какую долю своей единицы измерения (y) изменится показатель y (т.е., CO, CH, O2, CO2 и ) если фактор xi изменится на свою единицу (xi) при условии, что все остальные факторы остаются неизменными. Таким образом, практическая реализация экспериментальных исследований позволяет оценить через коэффициенты {} i i =1 влияние технического состояния элементов (датчиков) x1, x2, …x7, а также оборотов двигателя x8 и нагрузки x9 на выходные диагностические параметры {Aj}, т.е. на CO, CH, O2, CO2 и. Это обеспечит получение оценочных статистических характеристик,() и закономерностей распределений F(i), выступающих в качестве безусловных вероятностей проявления образов i для каждого выходного параметра Aj. Исследование отмеченных характеристик позволяет определить диагностическую ценность обследования состояния (Dij) i - го рассматриваемого элемента ЭСУД по j -му по результирующему признаку, которая определяется из выражения вида:
) ) F( 1 F( 1 ij ij ln.
Dij = F(ij ) ln + 1 F(ij ) (7) F ( ) ) ln2 F ( j j Моделирование и определение массивов диагностической ценности {Dij} позволяет построить теоретические зависимости оценки технического состояния i - х рассматриваемых элементов ЭСУД по каждому j му результирующему признаку:
Dij = a + a (ij ) + a (ij )2 + + an(ij )n (8) 01 Выявление массивов оценочных показателей диагностической ценности {Dij} позволяет определить в конечном итоге приведенные значения Eijr диагностических ценностей обследования состояния (работоспособности) i го рассматриваемого элемента ЭСУД по j - му результирующему признаку -8 (CO, CH, O2, CO2 и ) с учетом вероятности F(Lir) возникновения отказа по i -му рассматриваемому элементу ЭСУД на r - й момент проведения обслуживания (или ремонта):
F(L ) ir, Eijr = Dij (9) F (L ) cr где Lir- наработка i - го рассматриваемого элемента ЭСУД на r-й момент проведения обслуживания (или ремонта);
F(Lir) - вероятность возникновения отказа по i-му элементу ЭСУД на r-й момент проведения обслуживания (или ремонта);
Fc(Lr) - вероятность возникновения отказов по всей рассматриваемой совокупности элементов на r-й момент проведения обслуживания (или ремонта).
Результаты проведенных теоретических исследований по формированию показателей характеризующих диагностические ценности обследования элементов ЭСУД позволяют решить вопрос о приоритетах (Mijr) алгоритмов контроля технического состояния, рассматриваемых i - х элементов ЭСУД по j - му результирующему признаку (CO, CH, O2, CO2 и ) на различных пробегах автомобиля Lir с учетом его старения, и, тем самым, подойти к разработке оптимальных технологий и планов диагностирования. При этом отмеченные приоритеты алгоритмов контроля определяются из выражения вида:
E max Eijr M ijr = 1 100% (10) Emax Результаты теоретических исследований создали условия для формирования приоритетов алгоритмов контроля технического состояния рассматриваемых элементов ЭСУД по экологическим показателям (CO, CH, O2, CO2 и ) на различных пробегах автомобиля с учетом его старения и, тем самым, подойти к разработке оптимальных технологий и планов диагностирования.
В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований.
В рамках экспериментальных исследований оценено влияние технического состояния элементов ЭСУД на показатели ОГ.
В качестве технических средств проведения испытаний использовались:
• нагрузочный стенд с установленным на нем двигателем ЗМЗ - 4062. с ЭСУД Bosch Микас 5.4 (нагрузочное устройство - двигатель постоянного тока).
• газоанализатор АСКОН - 02.
В процессе проведения экспериментальных исследований отказ датчиков Дмрв(X1);
Дпдз(X2);
Двоз(X3);
Дпрв(X4);
РДВ(X5);
Ддет(X6);
Дтож(X7) имитировался путем их отключения с последующим съемом информации по CO, CH, O2, CO2 и.
-9 Полученные аналитические зависимости отражены в табл.1., а их графическое представление – в приложении. Результаты показывают, что в подавляющем количестве случаев на высокую сходимость экспериментальных данных с теоретическими значениями полученных линейных функций (коэффициенты корреляции, как правило, r 0,7), что говорит об адекватности теоретических моделей.
Таблица 1.
Однофакторные модели уравнений результирующих признаков (диагностических параметров) оценки отработавших газов и коэффициентов избытка воздуха при имитации работоспособности элементов ЭСУД (испытания под нагрузкой).
Состояние Уравнение работоспособности результирующего признака Коэф.коррел., r элементов ЭСУД (диагностического параметра) 1 2 -0,6471n CO=0,7077e 0, CH=-464,5+765n-214n 0, Все элементы ЭСУД 0,187n O2=3,5135e 0, работоспособны CO2=12,54+1,22n-0,6n 0, =1,2535-0,097n+0,05n 0, CO=-23,31+29,51n-6,1n 1, CH=-854,65+1119,3n-205n 0, -0,1416n Отказ Дмрв(X1) O2=5,5551e 0, -0,6527n CO2=22,006e 0, -0,3214n =1,6484e 0, CO=1,71+0,93n 0, -0, CH=338,69n 0, Отказ Дпдз(X2) O2=4,39+0,11n 0, -0, CO2=11,608n 0, -0, =11,1139n 0, CO=-0,04+0,098n-0,02n 0, -1, CH=248,92n 0, Отказ Двоз(X3) O2=6,222+4,456n-1,16n 0, -0, CO2=7,8253n 0, =1,2175+0,775n-0,19n 0, CO=1,37-1,27n+0,33n 0, -1, CH=450,78n 0, Отказ Дпрв(X4) O2=5,26+0,31n 0, CO2=13,8-2,237n+0,69n 0, =0,9125+0,485n-0,13n 0, - 10 продолжение табл. 1.
1 2 CO=0,009+0,032n 0, CH=34,359n0,3457 0, O2=7,9+2,219n-0,55n Отказ РДВ(X5) 0, CO2=7,9239n-0,1388 0, =1,446+0,508n-0,12n2 0, CO=0,0267+0,01n 0, CH=323-23n 0, Отказ Ддет(X6) O2=11,25+0,67n 0, CO2=7,2333-0,6n 0, =2 1, CO=7,853n-3,4519 0, CH=333,33-70n 0, Отказ Дтож(X7) O2=8,55+0,38n 0, CO2=7,5071n0,1664 0, =1,29+0,17n 0, Предварительный анализ полученных данных указывает на существенное влияние уровня работоспособности Дмрв(Х1), Дпдз(Х3), Двоз(Х3) на СО, СН и СО2. Например отказ Дмрв(Х1) приводит к значительному росту сверх нормативных значений CO, CH и падению CO2, а отказ Двоз(Х3) – к снижению CO2.
Дальнейшая обработка экспериментальных данных в режиме многофакторного анализа оценки работоспособности элементов ЭСУД по параметрам выбросов ОГ позволила получить корреляционно регрессионные зависимости вида (4), определить коэффициенты уравнения {} {} регрессии a0 и аi 9 и совокупности оценок степени влияния X i 7 на i=1 i= результирующие признаки согласно выражению (6).
Анализ многофакторных моделей и особенно коэффициентов влияния {} 7 показывает, что под нагрузкой наибольшее влияние оказывают (см.
Xi i= табл.2):
на выбросы СО – состояние Дмрв, Дпдз;
на выбросы СН – состояние Дмрв, Дпдз, Дпрв, РДВ и Ддет;
на выбросы О2 - состояние Двоз, РДВ, Ддет и Дтож;
на выбросы СО2 – состояние Дмрв, Двоз, РДВ, Ддет, Дтож;
на выбросы – состояние Дмрв, Двоз, РДВ, Ддет и Дтож.
- 11 Таблица 2.
Стандартизованные коэффициенты xi и nдв, P для выбросов ОГ.
(испытания под нагрузкой) x1 =-0,807 x3=0,018 x5=0,0178 x7=-0, CO P =-0, x2 =-0,335 x4=-0,003 x6=0,06 nдв=1, x1 =-0,603 x3=-0,013 x5=0,201 x7=-0, CH P =-0, x2=-0,373 x4=-0,298 x6=-0,241 nдв =0, x1=0,063 x3=-0,594 x5=-0,585 x7=-0, O2 P =-0, x2=0,081 x4=-0,103 x6=-0,768 nдв =0, x1=0,584 x3=0,604 x5=0,776 x7=0, CO2 P =1, x2=0,178 x4=0,083 x6=0,619 nдв =-1, x1=0,252 x3=-0,581 x5=-0,576 x7=-0, P =0, x2=0,147 x4=-0,06 x6=-0,564 nдв =-0, Полученные результаты экспериментальных исследований далее использовались для выявления безусловных вероятностей проявления образов ij для каждого выходного параметра Aj, а также определения диагностических ценностей Dij обследования состояния каждого i – го элемента ЭСУД по j – му результирующему признаку (CO, CH, O2, CO2 и ), согласно выражению (7) и, в конечном итоге, для определения их приведенных значений Eijr (см. выражение 9), учитывающих вероятности возникновения отказов по i – м элементам F(Lir) и ЭСУД в целом Fc(Lr) на r – й момент проведения обслуживания и ремонта (т.е. с учетом возрастания накопленного пробега АТС и, соответственно, снижения уровня надежности ЭСУД). Наличие массивов значений Eijr позволило в дальнейшем целенаправленно подойти к разработке процедур и алгоритмов формирования приоритетов в выполнении работ контроля технического состояния элементов ЭСУД и восстановления её работоспособности.
В четвертой главе представлены результаты исследований.
Теоретические и экспериментальные исследования, приведенные в главах 2 и 3, позволили построить алгоритм поиска и устранения неисправностей элементов ЭСУД, а также предложить технологии диагностирования ЭСУД легковых автомобилей.
В первым разделе определена диагностическая ценность обследования и сформированы приоритеты алгоритмов контроля технического состояния элементов ЭСУД по показателям выбросов ОГ.
Теоретические и экспериментальные исследования, проведенные в главах 2 и 3, позволили осуществить:
{} i 7=1 технического • определение коэффициентов влияния i состояния элементов х1, х2…х7 на выходные диагностические параметры (CO, CH, O2, CO2 и );
• выявить вероятности F(ij) проявления образов для каждого выходного параметра, т.е. оценить влияние работоспособности элементов на выходные параметры;
- 12 • определить (согласно выражениям массивы значений диагностической ценности обследования {Dij} i–х рассматриваемых элементов ЭСУД по j – м результирующим признакам;
• получить оценки вероятностей «не влияния» P(ij) на выходные параметры состояния элементов ЭСУД.
Графические и расчетные зависимости изменения диагностической Т ценности обследования Dij и её теоретических значений Dij для случая проведения испытаний двигателя под нагрузкой представлены на рис.2, 3.
Анализ полученных результатов показывает на существенное влияние коэффициентов |ij| на диагностические ценности обследования Dij {} хi 7= технического состояния элементов для рассматриваемой i совокупности параметров Aj{CO,CH,O2,CO2 и }.
При проведении исследований была принята гипотеза об изменении достоверности постановки диагноза ЭСУД в зависимости от безотказности её элементов (рассматриваемых в настоящей диссертационной работе) вследствие изменения накопленного пробега автомобиля в процессе его эксплуатации.
а. СО б. О DijТ = 0,3503 + 1,7631ij + 2,62712ij DijТ = - 0,0042+ 0,6047ij+1,89662ij Dij;
DijТ 0,8 0, Dij;
DijТ 0, 0, 0, 0,4 0, 0, 0, 0, ij 0 ij -1 -0,5 0 0,5 -1 -0,5 0 0, -0, Рис.2. Изменение диагностической ценности обследования в зависимости от коэффициентов влияния ij технического состояния элементов ЭСУД на:
CO;
О2.
_D {} ij для Х 7,CO;
O Т i i=1 Dij - 13 в. СО2 г.
Т DijТ= 0,1854 + 1,1458ij + 2,52962ij D = 0,9374 - 4,1361ij + 4,5405 ij Dij;
DijТ Т ij Dij;
Dij 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,2 0, 0,1 0, ij ij 0 -0,1 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0, Рис.3. Изменение диагностической ценности обследования в зависимости от коэффициентов влияния ij технического состояния элементов ЭСУД на:
СО2;
.
_D {} ij для Х 7,СО ;
Т i i=1 Dij На рис.4 в графическом виде представлены изменения значений приведенных диагностических ценностей Eijr обследования состояния элементов ЭСУД Aj{CO,CH,O2,CO2 и } в зависимости от накопленных пробегов автомобиля Lir (с шагом в 15 тыс. км) при имитации отказов элементов под нагрузкой двигателя (аналогичные результаты получены при испытаниях без нагрузки) Полученные результаты говорят о существенном влиянии пробега АТС на точность постановки диагноза о техническом состоянии ЭСУД по составу отработавших газов, поскольку в процессе эксплуатации, как рассмотрено выше, меняются (ухудшаются) показатели надежности элементов и ЭСУД в целом.
При этом при испытании двигателя под нагрузкой наибольшую ценность при обследовании технического состояния ЭСУД имеют выходные показатели, O2, CO2 и CH, а без нагрузки (на режиме Х.Х) – CO, CO2 и O2.
- 14 Eij i=Х2(Дпдз) {j}=CO;
CH;
O2;
CO2;
i=Х1(Дмрв);
{j}=CO;
CH;
O2;
CO2;
0, Eij 0,5 O 0,758 0, 0,8 СО 0,742 0,4 0, CH CO 0, 0, 0, O 0,4 0, CH 0, 0,2 0,159 0,017 0, 0,062 СO 0,06 0, 0,0017 0,0093 CO 0 0,00014 L,т.км 0, 15 30 45 60 L,т.км 15 30 i=Х4(Дпрв) {j}=CO;
CH;
O2;
CO2;
Eij i=Х3(Двоз) {j}=CO;
CH;
O2;
CO2;
Eij 0, 0,14 0, 0,399 CO 0,12 0, 0, 0, O2 0, 0,08 0,071 0, CH 0,06 0,2 O 0,04 0,099 0,028 CO2 0, CH 0,02 0, CO CO 0 0, -0,013 L,т.км -0,003 -0, 0,0015 0,00279 L,т.км -0, 0, 15 30 45 -0, 15 30 45 Рис.4. Изменение приведенных к пробегу диагностических ценностей обследования технического состояния элементов ЭСУД (Дмрв, Дпдз, Двоз, Дпрв) в зависимости от продолжительности эксплуатации АТС (испытания под нагрузкой) Таким образом, проведенные исследования позволили целенаправленно подойти к вопросу о приоритетах (M) алгоритмов контроля технического состояния рассматриваемых i - х элементов ЭСУД по j - м результирующим признакам (CO, CH, O2, CO2 и ) на различных пробегах автомобиля Lir, и тем самым, подойти к формированию оптимальных технологией диагностирования.
Оценка приоритетов Mijr контроля i – x элементов по j – му признаку для Lir-го пробега автомобиля осуществлялась на основе использования выражения (10) с учетом текущих Eijr и максимальных Emax значений приведенных диагностических ценностей обследования технического состояния элементов ЭСУД.
На рис.5,6 в графическом виде отражено процентное изменение приоритетов Mij контроля технического состояния элементов ЭСУД по показателям Aj{CO,CH,O2,CO2 и } в зависимости от накопленных пробегов автомобиля в условиях испытания двигателя под нагрузкой. Как и для Eijr результаты по Mijr указывают на существенное влияние надежности элементов на приоритеты и, соответственно, формирование - 15 последовательности контроля отработавших газов с целью оценки состояния ЭСУД.
Выполненные исследования, отмеченные в данном разделе положены в основу разработки технологий контроля технического состояния ЭСУД по показателям ОГ.
i=x1(Дмрв);
{j}=CO,CH,O2,CO2, i=X2(Дпдз);
{j}=CO,CH,O2,CO2, Mij,% Mij,% 100 СO 94, 100 CH 86, 80 61, 57, O2 O 60 60 42, CO 40 CH 20 8,135541 СO 8, 0,65 3,91 2,54 CO 3,56 2, 3, 0 0, 15 30 45 60 15 30 45 L,т.км L,т.км i=Х3(Двоз);
{j}=CO,CH,O2,CO2, i=Х4(Дпрв);
{j}=CO,CH,O2,CO2, Mij,% Mij,% 57, 60 52,66 СO 17,4 42, 37, 15 9,573 O 10 7,387 CH 20 O 5 CO 1,986 CH CO -1,71 CО 0 -1,85 -1, -1, 0, 0,156 0, 0, 15 30 45 - 15 30 45 60 L,т.км L,т.км Рис.5. Изменение приоритетов Mij алгоритмов контроля технического состояния элементов ЭСУД (Дмрв, Дпдз, Двоз, Дпрв) по параметрам выбросов ОГ в зависимости продолжительности эксплуатации АТС (испытания под нагрузкой) i=Х5(РДВ);
{j}=CO,CH,O2,CO2, i=Х6(Ддет);
{j}=CO,CH,O2,CO2, Mij,% Mij,%100 100 47, 100 50 39, 37, 80 66,04 32, 60,42 O CH 60 CO 40 CO O 20 10 CO 0,79 CO 1,2 0, 1, 0 1, 0 0,989 CO 1,24 0, 15 30 45 60 15 30 45 L,т.км L,т.км Рис.6. Изменение приоритетов Mij алгоритмов контроля технического состояния элементов ЭСУД (РДВ, Ддет) по параметрам выбросов ОГ в зависимости продолжительности эксплуатации АТС (испытания под нагрузкой) - 16 Во втором разделе разработаны алгоритмы и технология контроля технического состояния элементов ЭСУД по показателем ОГ.
Процедура формирования приоритетов в выполнении работ контроля технического состояния элементов ЭСУД по экологическим показателям, согласно положениям п.2.4., базируется на следующих этапах:
На первом этапе - формируемся массив приоритетов для i-х элементов по j-м признакам на r-й момент обслуживания АТС;
На втором этапе - определяются суммарные и средние значения приоритетов в целом по всей совокупности элементов {i} и признаков {j};
На третьем этапе - из сформированного массива приоритетов {Mijr} отбираются приоритеты M * ijr по элементам ЭСУД и результирующим признакам {CO, CH, O2, CO2 и };
На четвертом этапе - для выбранного массива определяются математические ожидания и среднеквадратичные отклонения.
На пятом этапе - используя правило 3-х сигм формирование классов приоритетов K;
На шестом этапе - осуществляется процедура проверки технического состояния элементов ЭСУД.
Так, например, используя полученные данные для пробега АТС L = тыс. км (испытания под нагрузкой), можно построить алгоритм уточненной проверки элементов ЭСУД, который заключается в следующем (см. рис.7):
фиксируется значение выбросов CH и сравнивается с нормативным значением (СНнорм). Если СН превышает нормативное значение, то, в первую очередь, осуществляется проверка технического состояния датчика х5 (РДВ).
Если значение выбросов СН меньше норматива, то фиксируется значение выбросов О2, СО2 и и сравнивается с нормативными значениями. Если рассматриваемые значения выходят за нормативные, то, в первую очередь, осуществляется проверка технического состояния элементов х2(Дпдз), х (РДВ), х6(Ддет), х4(Дпрв). Если значение О2, СО2 и соответствуют нормативу, то проверка технического состояния ЭСУД заканчивается и система признается работоспособный.
Аналогичным образом, используя результаты исследований, сформирован алгоритм диагностирования ЭСУД на пробеге АТС L = 30, 45, 60 тыс. км.
Данный алгоритм отражен на рис.7.
- 17 L = 15 тыс.км L = 30 тыс.км L = 45 тыс.км L = 60 тыс.км CH;
CO2;
CO;
CH L= CH L=15тыс.км CH;
CO тыс. км нет нет нет X1 X нет X5 Н Н Н X5 Н да да да да CH ;
CH;
O ;
CO2 X X O2;
;
CO X2 нет нет нет Н X5 Н нет Н X да да да Н O2;
;
CO2 CO да X6 CO2;
;
O2;
CO;
CH X нет Конец X4 нет нет Н Н Н X4 да да X4 X X6 O2 O да нет X6 X6 нет Конец X1 Н Н да да Конец Конец Рис.7. Общий алгоритм и последовательность проведения контрольно диагностических работ (испытание под нагрузкой) На рис.8 отражены алгоритмы проведения контрольно-диагностических работ при испытаниях без нагрузки.
L = 15 тыс.км L = 30 тыс.км L = 45 тыс.км L = 60 тыс.км CO2;
CO CO2;
CO;
;
O2;
CH X нет CH нет нет X X5 Н Н X1 нет Н да да Н X2 да CH O2;
CH;
CO X5 да CO нет CH;
CO нет Н Н X2 нет нет да Н X да Н ;
O2;
CH да X5 да CO2 X X6 нет CO2;
CO;
CH CO Н нет X2 да Н нет нет X4 Н X4 X CO Н да нет да да Конец Н X1 Конец Конец да Конец Х1- Дмрв;
Х2 – Дпдз;
Х3 – Двоз;
Х4 – Дпрв;
Х5 – РДВ;
Х6 – Ддет;
Х7 -Дтож Рис.8. Общий алгоритм и последовательность проведения контрольно диагностических работ (испытания без нагрузки) - 18 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. На основе реализации разработанных алгоритмов диагностирования ЭСУД легковых автомобилей по показателям отработавших газов обеспечено повышение эффективности технического обслуживания и ремонта автомобилей.
2. Обоснованы режимы и условия проведения стендовых испытаний двигателя с имитацией отказов элементов ЭСУД с целью определения их влияния на состав ОГ. Установлено, что наибольшее влияние на параметры СО и СН оказывает состояние датчика массового расхода воздуха (Дмрв) и датчика положения дроссельной заслонки (Дпдз).
3. Разработана методика формирования оптимальных планов диагностирования ЭСУД по экологическим показателям, позволяющая сократить трудоемкость операций контроля при достигнутом уровне диагностической ценности информации 0,583Eij0,758 для Дмрв в различных режимах нагружения.
4. Выполнен на основе однофакторных и многофакторных моделей регрессионный анализ оценки работоспособности ЭСУД по параметрам состава ОГ. Получены аналитические выражения определения параметров выбросов в зависимости от технического состояния рассматриваемых элементов при различных условиях задаваемой нагрузки.
5. Выявлены закономерности изменения приведенных значений диагностических ценностей обследования ЭСУД с учетом роста накоп ленных пробегов АТС и определены приоритеты контроля технического состояния элементов ЭСУД по параметрам состава ОГ. Установлено, что наибольшим приоритетом Mij контроля технического состояния элементов ЭСУД по параметрам состава ОГ обладают Х1(Дмрв), Х3(Двоз), Х7(Дтож), числовые значения которых изменяются в пределах 1,080,0%, 2,017,0%, 2,57,0% соответственно на пробеге от 15 до 60 тыс.км.
6. Разработаны алгоритмы и технологии контроля технического состояния ЭСУД для различных пробегов АТС, обеспечивающие повышение точности и достоверности их диагностирования и снижение времени на поиск и устранение отказов и неисправностей до 20%.
Основные положения диссертации отражены в публикациях:
1. Ременцов А.Н., Зенченко В.А., Нгуен Минь Тиен. К вопросу оценки технического состояния электронных систем управления двигателем (ЭСУД) легковых автомобилей по экологическим параметрам/ Техническая эксплуатация автомобилей и автосервис: Сб. науч. тр./ МАДИ (ГТУ), – М., 2010. – С. 14 - 18.
2. Ременцов А.Н., Зенченко В.А., Нгуен Минь Тиен. Альтернативный подход к оценке технического состояния электронных систем управления двигателем// Вестник МАДИ (ГТУ). - М., 2010. - № 4(23). - С 27-30.
3. Ременцов А.Н., Зенченко В.А., Нгуен Минь Тиен. Алгоритм контроля технического состояния электронных систем управления двигателем легковых автомобилей//журнал АТП. – М., 2011. - №8. – С 43-46.