Меню

Диагностирование автомобилей по показателям мощности экономичности



Конспект лекций минск 2011 удк 629. 3

3.7. Диагностирование автомобилей по показателям мощности, эк ономичности и влияния на окружающую среду

Мощностные и экономические данные автомобиля являются основ­ными факторами его эффективности использования. Исследования показывают, что до 30% автомобилей АТП эксплуатируют со значительным недоиспользованием мощности и перерасходом топлива. Около 50% указанных потерь могут быть восстановлены силам­и и средствами АТП путем несложных регулировок и устранения мелких неисправностей.

После диагностирования и устранения обнаруженных не­исправностей средняя максимальная сила тяги увеличивается и средний контрольный расход топлива уменьшается в среднем на 13%, кроме того, значительно снижается рассеивание этих показателей.

Восстановление мощности автомобиля повыша­ет его среднюю скорость движения, следовательно, и произ­водительность работы автомобилей, а также снижает расход топлива. Расчеты показывают, что в городских условиях в ре­зультате восстановления мощности техническая скорость авто­мобиля может возрасти на 7-8%, а его производительность и экономичность на 4-5%.

Неисправности, приводящие к снижению мощностных и тягово-энергетических показателей автомобиля (рис. 3.6.), вы­являют путем измерения параметров, приведенных в табл. 3.1., при помощи стендов тяговых качеств.

Рис. 3.6 Схема последовательности причин потерь колесной мощности и снижения топливной экономичности автомобиля при эксплуатации.

Требования безопасности к техническому состоянию подвижного состава и методы проверки устанавливаются государственными стандартами, правилами дорожного движения и другими нормативно-техническими документами.

Подвижной состав с неисправными составными частями, состояние которых не соответствует установленным требова­ниям безопасности или вызывает повышенный износ деталей, не должен продолжать транспортную работу или выпускаться на линию. Другие неисправности могут быть устранены после завершения транспортной работы в пределах сменного или су­точного задания.

Работоспособное состояние подвижного состава обеспечива­ется производственно-технической службой, которая несет от­ветственность за своевременное и качественное выполнение тех­нического обслуживания и ремонта с соблюдением установлен­ных нормативов, эффективную организацию труда ремонтно-обслуживающего персонала, соблюдение нормативно-техничес­кой документации по техническому Обслуживанию и ремонту.

Ответственность за обеспечение работоспособного состоя­ния подвижного состава вместе с производственно-техничес­кой службой несут:

подразделения обеспечения персоналом (управления и от­делы кадров, организации труда и заработной платы) — за укомплектованность квалифицированными водителями и ремонтно-обслуживающим персоналом, за воспитание и стабильность коллективов подразделений;

подразделения материально-технического снабжения — за обеспечение запасными частями и эксплуатационны­ми материалами необходимого качества и номенклату­ры, за оснащенность предприятия технологическим обо­рудованием, оснасткой, инструментом и обеспечение их запасными частями и эксплуатационными материалами;

подразделения службы главного механика — за качествен­ное содержание производственных помещений, оснащен­ность предприятия технологическим оборудованием, осна­сткой, инструментом и своевременное и качественное вы­полнение их технического обслуживания и ремонта, за техническое обеспечение хранения подвижного состава;

•служба безопасности движения — за своевременный инструктаж и обучение и соблюдение Правил дорожного движения и другой нормативно-технической до­кументации по безопасности дорожного движения;

служба эксплуатации — за качественное хранение в меж­сменное время и своевременный выпуск на линию работо­способного подвижного состава, соблюдение на линии пра­вил технической эксплуатации, необходимых режимов по­грузки, выгрузки и движения, обеспечивающих работоспо­собное состояние и сохранность подвижного состава;

подразделения технического контроля — за проведение кон­троля технического состояния подвижного состава, техно­логического оборудования, оснастки, инструмента и ремон­тного фонда, своевременное и качественное выполнение тех­нического обслуживания и ремонта подвижного состава и технологического оборудования, за проведение контроля качества получаемых запасных частей и эксплуатационных материалов, хранения подвижного состава и своевремен­ный выпуск его на линию в работоспособном состоянии, соблюдение действующей нормативно-технической доку­ментации;

планово-экономические и финансовые подразделения — за качественную организацию учета и отчетности, проведение анализа и планирование показателей обеспечения работо­способного состояния подвижного состава.

Основой технической политики, определяемой Положением о техническом обслуживании ремонте подвижного состава автомобильного транспорта , является планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонта, которая представляет собой совокупность технических средств, нормативно-технической докумен­тации и исполнителей соответствующей квалификации, необходимых для обеспечения работо­способного состояния подвижного состава.

Работоспособное состояние подвижного состава обеспечи­вается проведением технического обслуживания и ремонта и соблюдением других рекомендаций правил технической экс­плуатации.

Основным техническим воздействием, осуществляемым на автотранспортных предприятиях при эксплуатации подвижно­го состава, являются планово-предупредительные работы тех­нического обслуживания и ремонта. Своевременное и качествен­ное выполнение технического обслуживания в установленном объеме обеспечивает высокую техническую готовность подвиж­ного состава и снижает потребность в ремонте.

Системой технического обслуживания и ремонта предус­матриваются две составные части операций: контрольная и ис­полнительская.

Планово-предупредительный характер системы техничес­кого обслуживания и ремонта определяется плановым и при­нудительным (через установленные пробеги или промежутки времени работы подвижного состава) выполнением конт­рольной части операций, предусмотренных Поло­жением, с последующим выполнением по потребности испол­нительской части.

Техническим обслуживанием является комплекс операций по поддерживанию подвижного состава в работоспособном со­стоянии и надлежащем внешнем виде; обеспечению надежно­сти и экономичности работы, безопасности движения, защите окружающей среды; уменьшению интенсивности ухудшения параметров технического состояния; предупреждению отказов и неисправностей, а также выявлению их с целью своевремен­ного устранения.

Читайте также:  Мотор лодочный небольшой мощности

Техническое обслуживание является профилактическим мероприятием, проводимым принудительно в плановом поряд­ке, как правило, без разборки и снятия с автомобиля агрегатов, узлов, деталей. Если при техническом обслуживании нельзя определить техническое состояние отдельных узлов, то их следует сни­мать с автомобиля для контроля на специальных приборах или стендах.

Ремонтом является комплекс операций по восстановлению исправного или работоспособного состояния, ресурса и обеспе­чению безотказности работы подвижного состава и его со­ставных частей.

Ремонт выполняется как по потребности после появления соответствующего неисправного состояния, так и принудитель­но по плану, через определенный пробег или время работы под­вижного состава. Второй вид ремонта является планово-пре­дупредительным .

TP предназначен для обеспечения работоспособного состо­яния подвижного состава с восстановлением или заменой от­дельных его агрегатов, узлов и деталей (кроме базовых), дос­тигших предельно допустимого состояния. При TP допускает­ся одновременная замена (комплектом) агрегатов, узлов и де­талей, близких по ресурсу Отработавшие агрегаты, узлы и де­тали направляются на специализированные производства для восстановления в качестве запасных частей и комплектования из них ремонтных комплектов. Под ремонтными комплектами понимаются наборы агрегатов, узлов и деталей, необходимые для устранения неисправностей. Применение ремонтного ком­плекта должно исключать дополнительные потери рабочего времени на доводку его элементов и доставку недостающих деталей на рабочее место.

TP должен обеспечивать безотказную работу отремонтиро­ванных агрегатов, узлов и деталей на пробеге не меньшем, чем до очередного ТО-2. Для сокращения времени простоя подвижного состава TP выполняется преимущественно агрегатным методом, при ко­тором производится замена неисправных или требующих ка­питального ремонта агрегатов и узлов на исправные, взятые из оборотного фонда. Определение технического состояния подвижного состава, его агрегатов и узлов без разборки производится с помощью контроля (диагностирования), который является технологичес­ким элементом технического обслуживания и ремонта.

Цель контроля (диагностирования) при техническом обслу­живании заключается в определении действительной потреб­ности в выполнении операций, предусмотренных Положением, и прогнозировании момента возникновения не­исправного состояния путем сопоставления фактических зна­чений параметров с предельными, а также в оценке качества выполнения работ.

Цель контроля (диагностирования) при ремонте заключа­ется в выявлении неисправного состояния, причин его возник­новения и установления наиболее эффективного способа уст­ранения: на месте, со снятием агрегата (узла, детали), с пол­ной или частичной разборкой и заключительным контролем качества выполнения работ.

3 .8 Общее диагностирование двигателя

Двигатель — это наиболее сложный и важный агрегат авто­мобиля, от состояния которого зависят многие технические, эко­номические и надежностные показатели работы.

Во время работы элементы двигателя подвергаются износу (нарушение герметичности надпоршневого пространства, уп­лотнение головки блока цилиндров и т.д.). В результате ухуд­шается наполнение цилиндров топливно-воздушной смесью, снижается давление сжатия и, как следствие, изменяется объ­емный КПД двигателя, уменьшаются развиваемая мощность и крутящий момент, ухудшается топливная экономичность, увеличивается расход моторного масла, повышается токсич­ность отработавших газов.

Неисправности и отказы по двигателю в основном возникают в кривошипно-шатунном и газораспределительном механизмах, системах питания, зажигания, охлаждения и смазки (табл. 3.2).

В целом количество отказов и неисправностей двигателей в общей структуре отказов автомобиля может достигать для отдельных моделей до 35. 55 % (табл. 3.3).

В связи со случайным характером возникновения отказов невозможно точно спрогнозировать момент их наступления, поэтому рекомендуется

Таблица 3.2 Неисправности бензинового двигателя и трудоемкость их устранения

Механизмы и системы

Неисправности, в % от общего количества неисправностей

Источник

Диагностирование автомобилей по комплексным тягово-экономическим показателям

Динамичность и топливная экономичность автомобилей являются основными факторами их эффективности, а с показателями тесно связана токсичность отработавших газов. Расчеты показывают, что в городах при своевременном выявлении автомобилей, эксплуатирующихся с перерасходом топлива, и устранении по результатам диагностирования неисправностей расход топлива в среднем по парку автомобилей можно снизить на 3…5 %.

Оценка технического состояния автомобиля может быть осуществлена при ходовых испытаниях работы его агрегатов и систем на заданных нагрузочных, скоростных и тепловых режимах (функциональное диагностирование) либо при использовании внешних приводных устройств (роликовых стендов, подкатных и переносных приспособлений), с помощью которых на автомобиль подаются тестовые воздействия (тестовое диагностирование). В настоящее время в эксплуатационных условиях ходовые испытания проводятся в ограниченных масштабах главным образом для оценки маршрутных норм расхода топлива. Этот вид испытаний с использованием устанавливаемых на автомобиль средств технического диагностирования, запоминающих накопленную за смену диагностическую информацию с последующей обработкой ее на персональной ЭВМ, перспективен для небольших автотранспортных организаций (АТО). В крупных АТО может применяться стендовое диагностирование.

Определение работоспособности и правильности функционирования в части обеспечения тягово-экономических показателей автомобиля может производиться с помощью стенда тяговых качеств (СТК) и расходомера топлива. Выбор тестовых режимов для различных типов и моделей автомобилей осуществляется исходя из обеспечения требуемой точности и достоверности диагноза. На рис. 1 показаны кривые выбора тестовых режимов определения максимальной силы тяги на ведущих колесах и удельного расхода топлива для легкового автомобиля.

Читайте также:  Установленная мощность кондиционера квт

Выбор тестовых режимов определения тягово-экономических показателей автомобиля

Рис. 1. Выбор тестовых режимов определения тягово-экономических показателей автомобиля: Ne — мощность; Me — крутящий момент; ge — удельный расход топлива

Если для диагностирования тягово-экономических показателей автомобиля выбрать скорость движения, удобную для оператора (например, 70, 80 или 90 км/ч), то вследствие имеющегося всегда при проведении испытаний возможного отклонения от расчетной скорости (коридор выдержки режима) будет присутствовать систематическая ошибка (Δ). Для исключения этой ошибки принято по мере возможности совмещать тестовые режимы с экстремальными точками кривых внешних характеристик двигателя по мощности и крутящему моменту, так как в них даже при отклонениях скоростного режима изменения проверяемого параметра минимальные.

В качестве параметров при диагностировании на стенде для тяговых качеств определяют мощность на ведущих колесах автомобиля, которая зависит главным образом от мощности, развиваемой двигателем, и расход топлива. Мощность как комплексный параметр характеризует функциональную способность агрегатов и узлов автомобиля, обеспечивающих его тяговые качества. При этом нужно принимать во внимание, что максимальная мощность двигателя всегда меньше (примерно на 3…5 %) мощности, указываемой заводом-изготовителем. В процессе нормальной эксплуатации фактическая мощность двигателя может снижаться (на 10…20 %, иногда и более) в зависимости от технического состояния двигателя. Часть мощности теряется в агрегатах трансмиссии. Эти потери принято оценивать механическим КПД трансмиссии ηтр, который не является постоянной величиной. На изменение ηтр влияют: частота вращения колес (с ее увеличением ηтр снижается на 1…2 %); передаточное число (с его увеличением ηтр уменьшается на 3…5 %); температура масла и др. Чтобы упростить решение поставленной задачи, ηтр считают величиной постоянной и принимают равной 0,85…0,90 для грузовых автомобилей и автобусов, 0,90…0,95 — для легковых. Потеря мощности в трансмиссии грузового автомобиля достигает 7…15 кВт.

Таким образом, при диагностировании двигателей нужно считать мощность, подведенную к колесам автомобиля, равной примерно 0,65…0,70 максимальной мощности, указываемой заводами изготовителями.

Предельные значения мощности на ведущих колесах различны для каждой марки автомобиля. Значения только мощности дают мало информации о техническом состоянии отдельных деталей, поэтому следует дополнительно определять: потери мощности в трансмиссии; мощность, затрачиваемую на компрессирование двигателя; расход топлива; вибрации и шум, сопровождающие работу агрегатов; состав отработавших газов.

Мощность двигателя Nд, определяемую с помощью СТК, рассчитывают по формуле

где Nк — колесная мощность автомобиля; ηтр — КПД трансмиссии; η — КПД стенда.

Для повышения разрешающей способности диагноза необходимо замерить мощность, затрачиваемую на компрессирование двигателя, т.е. прокручивание коленчатого вала при выключенном зажигании и скорости 30 км/ч.

Для оценки эффективной мощности двигателя могут использоваться стенды тяговых качеств, предназначенные для имитации работы автомобиля в различных скоростных и нагрузочных режимах и измерения тяговых показателей. Конструкция СТК включает опорно-приводные, нагрузочные и измерительные устройства. На стендах измеряют колесную мощность, параметры разгона и выбега, а при наличии топливного расходомера — часовой и удельный расход топлива на различных скоростных и нагрузочных режимах.

Имитация дорожных условий осуществляется на опорно-приводных устройствах (ОПУ) ленточного или роликового типа. Наибольшее распространение получили одно-, двух-, трех- или четырехроликовые устройства, так как при достаточной простоте их устройства они обеспечивают сопоставимые условия качения колеса на стенде и на дороге, а также удовлетворяют условию невыезда автомобиля со стенда при проведении испытаний.

Для автомобилей с колесной формулой 4 × 2 используются двухроликовые (одно под каждое одинарное или сдвоенное ведущее колесо; рис. 2), для автомобилей с колесной формулой 6 × 4 — трех- или четырехроликовые ОПУ.

Схема двухроликового стенда тяговых качеств балансирным нагрузочным устройством

Рис. 2. Схема двухроликового стенда тяговых качеств балансирным нагрузочным устройством: 1 — ведущий ролик; 2 — поддерживающий ролик; 3 — статор балансирной машины; 4 — ротор балансирной машины; 5 — ведущие колеса автомобиля; 6 — соединительная муфта

Один ролик (ведущий) связан с нагрузочным устройством, а другой является поддерживающим. Ведущие ролики жестко связаны между собой с помощью валов и фланцевой муфты, чтобы обеспечить синхронное вращение ведущих колес. Отсутствие такой связи приведет к тому, что в работу будет включаться межколесный дифференциал, тогда второе ведущее колесо может просто остановиться и, поскольку в ведущих мостах автомобилей используются, как правило, симметричные дифференциалы, крутящий момент на первом ведущем колесе тоже снизится до нуля. Замер колесной мощности в этом случае станет в принципе невозможным.

Связанное с ведущими роликами нагрузочное устройство служит для создания нагрузочного и скоростного режима диагностирования путем торможения роликов.

Все нагрузочные устройства состоят из ротора, соединенного с ведущим роликом, и балансирно-подвижного статора, имеющего одну степень свободы, т.е. он может вращаться вокруг ротора (рис. 3).

Читайте также:  Суммарная установленная мощность электроэнергии

Рис. 3. Схема сил в балансирном тормозе: 1 — балансирно-подвижный статор; 2 — ротор

Создание тормозящего момента осуществляется: в гидравлическом тормозе за счет затрат энергии на перемещение воды между статором и ротором; в электрическом — за счет электромагнитных сил взаимодействия между статором и ротором; в электродинамическом — за счет взаимодействия электромагнитного поля статора и ротора. Электрические вихревые токи ротора возникают при его вращении в магнитном поле катушек статора.

Увеличение нагрузочного режима достигается большим заполнением гидротормоза водой (для гидротормозов) или увеличением силы тока статора (для электрических нагрузочных устройств).

Измеряют тормозящий момент на СТК с помощью измерительных устройств. Поглощаемая, или колесная, мощность Nк

где Мр — тормозящий момент на ролике, Н · м; ωp — частота вращения ролика, с-1; ηст — КПД стенда.

Частоту вращения определяют, используя один из датчиков частоты вращения. Для определения крутящего момента исходят из следующих предположений. Под действием электромагнитных сил или рабочей жидкости в гидротормозе статор стремится повернуться в направлении вращения ротора (см. рис. 3). Сила действия Рр и плечо r, на котором она приложена, неизвестны. Для остановки статора к нему на плече l прикладывают уравновешивающую силу R. Статор будет поворачиваться до того момента, пока уравновешивающий момент от измерительного устройства стенда (R · l) не станет равен моменту сил взаимодействия статора и ротора (Рр · r).

Плечо l задается конструкцией стенда, а силу R измеряют с помощью датчика давления, пьезоэлектрических датчиков, маятниковых или квадратных динамометров.

Для определения расхода топлива на различных режимах работы двигателя при диагностировании автомобиля на СТК применяются различные расходомеры: колбовые; счетчиковые (лопастные, поршневые, с овальными и цилиндрическими шестернями); расходомеры, основанные на струйном методе измерения, переменном перепаде; тахометрические; электромагнитные; электрозвуковые; ядерно-магнитные и др. В практике АТО наиболее широкое распространение получили недорогие колбовые расходомеры. Такие расходомеры имеют измерительную колбу, в которую заливается топливо, расходующееся при работе двигателя, в это время и измеряется расход топлива.

Из многочисленного семейства расходомеров следует отметить ядерно-магнитный расходомер топлива ПП-26, разработанный Белорусским государственным университетом совместно с НПО «Автотранстехника». Принцип действия расходомера следующий. Топливо в поляризаторе 2, проходящее по трубопроводу 1 (рис. 4), намагничивается магнитами 3.

Схема ядерно-магнитного расходомера топлива ПП-26

Рис. 4. Схема ядерно-магнитного расходомера топлива ПП-26

Проходя через участок трубопровода, расположенный внутри катушки 4, поток топлива периодически помечается магнитными метками с помощью генератора импульсов отметки 8 и катушки 4, расположенной в поле магнитов отметки 5. Помеченные и непомеченные порции топлива разделяются, попадая в измерительный участок трубопровода, расположенный в катушке регистрации 6, соединенной с блоком обработки и регистрации расхода 9. Катушкой 6 совместно с магнитами анализатора 7 производится регистрация намагниченности жидкости (используется явление ЯМР — ядерного магнитного резонанса). Сигналы ЯМР поступают на блок обработки и регистрации 9, где измеряется время перемещения метки, обратно пропорциональное часовому расходу топлива. Расход топлива фиксируется цифровым или стрелочным индикатором. Преимущество данного расходомера — отсутствие механического контакта с топливом, что обеспечивает его высокую надежность и точность измерения.

Поскольку в настоящее время преимущественное распространение находят бензиновые двигатели с системой впрыска топлива и дизельные двигатели, имеющие возвратную сливную магистраль, для измерения расхода топлива используются расходомеры типа КИ-13967 с двумя датчиками (рис. 5).

Схема измерения расхода топлива с помощью двух датчиков

Рис. 5. Схема измерения расхода топлива с помощью двух датчиков: 1 — топливный бак; 2 — топливный насос; 3, 9 — магистраль напорная и сливная соответственно; 4, 5 — датчики расхода; 6 — измерительный прибор; 7 — форсунка; 8 — двигатель

Работа датчиков основана на принципе преобразования скорости потока топлива в частоту вращения одноопорной крыльчатки. Расходомер состоит из двух турбинных тахометрических датчиков, электронного блока преобразования сигналов датчиков и индикации результатов измерения, комплекта соединительных топливных шлангов и кабеля питания. Наличие двух датчиков позволяет измерять расход топлива у двигателей, имеющих возвратную сливную магистраль. Первый датчик устанавливают в напорную топливоподающую магистраль, второй — в сливную магистраль.

В качестве датчика частоты вращения крыльчатки использован магнитоиндукционный преобразователь в виде двухсекционной катушки, установленной на наружной поверхности корпуса датчика расхода. При прохождении лопастей крыльчатки в непосредственной близости от катушки на выходе магнитоиндукционного преобразователя формируются импульсы, частота следования которых пропорциональна расходу топлива.

Применение СТК из-за их громоздкости и высокой стоимости весьма ограничено, например, в Республике Беларусь они практически не применяются. В последнее время для определения мощности двигателей все чаще используют достаточно точные бесстендовые методы, проводимые с помощью мотор-тестеров и сканеров.

Источник