close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Диагностика технического состояния ТС ( ПЗ 23.03.03)

код для вставкиСкачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени Г.Ф. МОРОЗОВА»
Кафедра производства, ремонта и эксплуатации машин
ДИАГНОСТИКА АВТОМОБИЛЕЙ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ АВТОСЕРВИСА
Методические указания к практическим занятиям для студентов по направлению подготовки 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин
и комплексов»
Профиль подготовки – Автомобильный сервис
Воронеж 2016
2
УДК 629.11
Кадырметов, А. М. Диагностика автомобилей на предприятиях автосервиса [Электронный ресурс] : методические указания к практическим занятиям
для студентов по направлению подготовки 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» / А. М. Кадырметов, К. А. Яковлев;
М-во образования и науки Рос. Федерации, Фед. гос. бюджетное образоват. учреждение высш. образования «Воронеж. гос. лесотехн. универ.». – Воронеж,
2016. – 146 с.
Печатается по решению учебно-методического совета
ФГБОУ ВО «ВГЛТУ имени Г. Ф. Морозова» (протокол №
от 2016 г.)
Рецензент: заведующий кафедры эксплуатации машинно-тракторного
парка ФГБОУ ВПО "Воронежский ГАУ имени императора Петра I" д-р техн.
наук Е.В. Пухов
3
1. ЦЕЛЬ РАБОТ
Освоить теоретические и практические методы, используемые при
диагностировании автомобилей и решении оптимизационных задач
диагностирования.
2. ЗАДАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА
Изучить теоретический и методический материал.
Решить задачи по основным методам диагностирования: методами Байеса,
Биргера и последовательного анализа.
Решить оптимизационные задачи технической диагностики: оптимизации
параметрических рядов средств диагностирования; оптимизации точности и
достоверности измерений.
Решить задачу определения остаточного ресурса объектов.
Выполнить диагностику двигателей автомобилей ВАЗ 2108 и ВАЗ 2111.
Составить общий отчет из отдельных отчетов по каждой практической
работе и подготовить устные ответы на контрольные вопросы.
3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Для повышения эффективности технического обслуживания (ТО) и
ремонта автомобилей требуется индивидуальная информация об их
техническом состоянии до и после ТО или ремонта. При этом необходимо,
чтобы получение этой информации было доступным, не требовало бы разборки
агрегатов и больших затрат труда. Индивидуальная информация о скрытых и
возможных отказах позволяет предотвратить преждевременный или
запоздалый ремонт и ТО, а также проконтролировать качество выполняемых
работ. Средством получения такой информации являются техническая
диагностика и техническое диагностирование автомобилей, с помощью
которых осуществляется постановка технических диагнозов автомобилей.
Техническая диагностика: отрасль знаний, исследующая техническое
состояние объектов диагностирования и проявления технических состояний,
разрабатывающая методы их определения, а также принципы построения и
организацию использования систем диагностирования.
4
Техническое диагностирование: область практической деятельности
процесс определения технического состояния объекта диагностирования с
определенной точностью. Важнейшее условие диагностирования –
возможность оценки состояния объекта без его разборки.
В технической диагностике различают также структурный и
диагностический параметры состояния объекта.
Структурный параметр – это параметр, непосредственно характеризующий техническое состояние объекта (размер, износ, зазор и др.).
Однако структурные параметры в большинстве случаев не поддаются
измерению без разборки узла или агрегата. Только ради получения информации
об уровне технического состояния нецелесообразно разбирать исправный
агрегат или узел, так как это связано, во-первых, со значительными трудовыми
затратами, и, во-вторых, что главное, каждая разборка и нарушение взаимного
положения приработавшихся деталей приводят к сокращению остаточного
ресурса на 30 ... 40 %. Поэтому о значениях структурных параметров судят в
основном по диагностическим параметрам.
Диагностический параметр – это мера проявления технического
состояния объекта по косвенному признаку, определение количественного
значения которого возможно без их разборки. Диагностическими
параметрами могут быть: параметры рабочих процессов (мощность,
тормозной путь, расход топлива и др.), параметры сопутствующих процессов
(параметры вибраций, шума и др.) и геометрические величины (зазоры,
люфты, свободные хода, биения и др.).
Между структурными y и диагностическими S параметрами в зависимости
от сложности объекта могут существовать различные взаимосвязи (рис. 1).
у1
у1
S1
а
S1
y1
S2
y2
S3
y3
б
S1
в
y1
S1
y2
S2
y3
S3
г
а – единичные; б – множественные; в – неопределенные;
г – комбинированные
Рис. 1. Возможные связи между структурными и
диагностическими параметрами
5
Цель технической диагностики – повышение надежности и ресурса технических систем. Основные задачи технической диагностики сводятся к распознаванию состояния технической системы в условиях ограниченной информации. Техническое диагностирование обеспечивает решение следующих
основных задач:
1) Определение степени удаленности машины от ее предельного
состояния.
2) Выявление причин отказов и неисправностей, т. е. установление
вида и места возникновения повреждения.
3) Определение необходимости регулирования или замены отдельных
сопряжений, деталей.
4) Определение необходимости отправки сборочных единиц, агрегатов
и машин в целом на ремонтное предприятие для проведения среднего и
капитального ремонта.
5) Решение оптимизационных задач:
 нахождение оптимальных параметрических рядов средств технического
диагностирования;

оптимизация погрешностей измерения диагностических параметров;

оптимизация выбора метода диагностирования;
 оптимизация при нормировании
(номинальных, предельных, допускаемых);

диагностических
параметров
оптимизация периодичности диагностирования;
 оптимизация параметров контролепригодности.
При постановке диагноза, как правило, используются субъективные
аналитические возможности человека – оператора. В зависимости от задачи
диагностирования и сложности объекта различают общий и локальный диагноз.
Общий диагноз однозначно решает вопрос о степени соответствия объекта
общим требованиям, а при локальном диагнозе выявляют конкретные
неисправности и их причины. При общем диагнозе может использоваться один
диагностический параметр, а при локальном – несколько. Общий диагноз
сводится к измерению текущего значения параметра П и сравнению его с
нормативом. При периодическом диагностировании таким нормативом является
6
допустимое значение диагностического параметра Пд, а при непрерывном
(встроенном) – предельное Пп .
Возможны три варианта общего диагноза: параметр П выходит за
предельное значение Пп , параметр П выходит за допускаемое значение Пд, но
не выходит за предельное значение Пп: Пд < П < Пп, параметр П находится
внутри интервала допускаемых значений. В первом варианте объект неисправен
(необходим ремонт), а для выявления причины неисправности требуется локальное диагностирование. Во втором варианте необходимо предупредительное
ТО. При диагностировании простых механизмов локальное диагностирование
может не потребоваться. В третьем варианте объект исправен.
Локальный диагноз по нескольким диагностическим параметрам
существенно осложняется, так как каждый диагностический параметр может
быть связан с несколькими структурными и наоборот.
Теоретически постановка диагноза сводится к тому, чтобы при помощи
диагностических параметров, связанных с определенными неисправностями
объекта, выявить из множества возможных его состояний наиболее вероятное.
Поэтому задачей диагноза при использовании нескольких диагностических
параметров (П1, П2, ... Пn) является раскрытие множественных связей между
ними и структурными параметрами объекта (Х1, Х2, ... Хm). Для решения этой
задачи указанные связи можно представить в виде структурно-следственных
моделей (рис. 2) и диагностических матриц. Модель позволяет на основе
данных о надежности объекта выявить связи между его наиболее вероятными
неисправностями и диагностическими параметрами. Пользуясь этими
сведениями, определяют техническое состояние, идя от диагностических
параметров к вероятным неисправностям объекта, и ставят диагноз. Подобные
задачи решают при помощи диагностических матриц.
Диагностическая матрица (рис. 3) представляет собой построчный набор
связей между диагностическими параметрами П и неисправностями Х объекта
(т. е. параметрами технического состояния, достигшими предельных значений).
Числовые коэффициенты этих связей в простейших матрицах имеют значения 0
и 1, а в вероятностных – и дробные, промежуточные значения.
Горизонтальные
ряды
матрицы
соответствуют
применяемым
диагностическим параметрам, а вертикальные – неисправностям объекта.
Единица в месте пересечения горизонтального и вертикального рядов означает
7
возможность существования неисправности, а ноль – отсутствие такой
возможности.
Подобная
матрица
позволяет
локализовать
неисправности
диагностируемого механизма по наличию соответствующего комплекса
диагностических параметров.
I
Узел «гильза – кольцо – поршень»
I
II
II
III
III
IV
Зазор «цилиндр –
поршень»
Зазор «кольцо –
канавка–
поршень»
Зазор в стыке
кольца
Упругость кольца
Износ цилиндра
или поршня
Износ канавки
поршня
Поломка кольца
Закоксование
кольца
Стуки
IV
V
V
Частицы Прорыв
износа в газов в
масле
картер
Угар
масла
Дымный Степень
выхлоп сжатия
Мощность
Расход
топлива
Значения расхода масла, плотности газов, падения мощности, количества
прорвавшихся газов, утечки газов или сжатого воздуха, давления сжатия,
расхода топлива, вибраций, уровня шума и частоты колебаний
I – объект; II – структурные параметры; III – неисправности; IV – диагностические параметры; V – значения диагностических параметров
Рис. 2. Пример структурно-следственной схемы объекта диагностирования
Рисунок 2 – Структурно-следственная схема объекта диагностирования
Физическая сущность решения задачи – исключение неисправностей,
несовместимых с существованием данной комбинации измеренных
диагностических параметров. Процесс выявления неисправностей можно
рассматривать как снижение степени неопределенности технического состояния
диагностируемого
механизма
путем
ДиагностиНеисправности
последовательного
введения
в
ческие параметры Х1 Х2 Х3 Х4 Х5
диагностическую матрицу доз информации,
П1
0 1 1 0 1
содержащейся
в
используемых
П2
1 0 1 1 0
диагностических параметрах.
П3
0 1 1 1 0
Техническая диагностика разделяется на
П4
1 0 1 0 1
теорию распознавания образов, изучающую
Рис. 3. Пример схемы
отображения технического состояния объекта
диагностической матрицы
8
в пространстве диагностических параметров и включающую алгоритм
распознавания, правила принятия решения, диагностические модели, и теорию
контролепригодности, включающую диагностическую информацию, контроль
состояния и поиск неисправностей.
4. ТЕМА 1. СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАСПОЗНАВАНИЯ
ОБРАЗОВ
4.1. Цель работ
Изучить определение неисправностей объектов с помощью формулы
Байеса, методом Биргера, методом последовательного анализа и приобрести
практические навыки их применения.
4.2. Задание
Изучить теоретическую и методическую информацию. В соответствии с
индивидуальным заданием по указанному преподавателем варианту (см. прил.
А) выполнить четыре задачи. В задаче 3 для четырех диагностических
параметров (ki) и девяти возможных диагнозов технического состояния насоса
НПА-64 (Di) построить диагностическую матрицу методом Байеса, провести
анализ результатов и сделать выводы. Сделать общий вывод по четырем
задачам.
Оформить отчет по форме п. 4.5. Подготовить ответы на контрольные
вопросы в устной форме.
4.3. Основные сведения, понятия и определения
Статистические методы распознавания образов включают в себя метод
Байеса, метод Биргера и метод последовательного анализа. Метод Биргера основан
на обобщенной формуле Байеса и занимает особое место благодаря простоте и
эффективности, но имеет недостатки: большой объем предварительной
информации, «угнетение» редко встречающихся диагнозов и др. Однако в
случаях, когда объем статистических данных позволяет применить метод
Байеса, его целесообразно использовать как один из наиболее надежных и
эффективных методов. Метод последовательного анализа, предложенный
Вальдом, применяется для диагностики при распознавании двух состояний. В
9
отличие от метода Байеса и Биргера число обследований заранее не
устанавливается, их проводится столько, сколько необходимо для принятия
решения с определенной степенью риска.
4.3.1. Метод Байеса
Метод основан на простой формуле Байеса. Если имеется диагноз Di и
простой признак kj, встречающийся при этом диагнозе, то есть вероятность их
совместного появления, или, другими словами, вероятность произведения
событий Di и kj (обозначаемого как Di ∩kj и заключающегося в наличии у
объекта состояния Di и признака kj) , определяется выражением:
P( Di  k j )  P( Di )  P(k j / Di )  P(k j )  P( Di / k j ) .
(1)
Из этого равенства вытекает формула Байеса:
P( Di / k j )  P( Di )
P(k j / Di )
P(k j )
,
(2)
где Р(Di) – вероятность диагноза Di, определяемая по статистическим
данным до проведения опыта или испытания (априорная вероятность
диагноза). Так, если предварительно обследовано N объектов и у Ni объектов
имелось состояние Di, то
P( Di )  N i / N ;
(3)
Р(kj /Di ) – вероятность появления признака kj у объектов с состоянием D i .
Если среди N i объектов, имеющих диагноз D i , у Nij проявился признак kj,
то
P(k j / Di ) 
N ij
Ni
.
(4)
В равенстве (2) P(Di /kj )  вероятность диагноза Di после того, как стало
известно наличие у рассматриваемого объекта признака kj после испытания
(апостериорная вероятность диагноза).
10
Задача 1. Формула Байеса при наличии одного диагностического признака
К моменту выработки ресурса шарикоподшипников 90 % из них находятся
в исправном состоянии. Диагностический признак k – повышение температуры
смазочного масла выше нормальной на 30 °С – встречается у исправных
подшипников только в 10 % случаев, а у неисправных – в 80 % случаев.
Требуется определить, насколько изменится вероятность исправного
и
неисправного состояния подшипника, выработавшего свой ресурс, при
появлении диагностического признака k.
Решение. Так как Р(k) в данном случае определяется по формуле
Р(k )  Р( Д и )  Р(k / Д и )  Р( Д ни )  Р(k / Д ни ) ,
(5)
то формула (2) примет вид
Р( Д и / k ) 
где Ди, Дни
соответственно.
–
Р( Д и )  Р( k / Д и )
Р( Д и )  Р(k / Д и )  Р( Д ни )  Р(k / Д ни )
исправное
и
неисправное
,
состояние
(6)
подшипника
Р(Ди) = 0,9; Р(Дни) = 1– 0,9 = 0,1.
Вероятность Р(k /Ди) = 0,1; Р(k /Дни) = 0,8.
По формуле Байеса (6) находим вероятность диагноза Ди при условии, что
проявился признак k:
Р( Д и / k ) 
0,9  0,1
 0,5294 .
0,9  0,1  0,1  0,8
Аналогично
Р( Д ни / k ) 
Р( Д ни )  Р(k / Д ни )
Р( Д и )  Р(k / Д и )  Р( Д ни )  Р(k / Д ни )

0,1 0,8
 0,4706 .
0,9  0,1  0,1 0,8
Изменение вероятности исправного состояния составит:
11
ΔРи=Р(Ди/k) – Р(Ди) = 0,5294 – 0,9 ≈ -0,3706.
Изменение вероятности неисправного состояния составит:
ΔРни=Р(Дни/k) – Р(Дни) = 0,4706 – 0,1 = 0,3706.
4.3.2. Обобщенная формула Байеса
Эта формула относится к случаю, когда обследование проводится по
комплексу признаков K, включающему признаки k1, k2, ..., kv. Каждый из
признаков kj имеет mj разрядов (kj1, ki2, ..., kjm ). В результате обследования
становится известной реализация признака:
j
k * j  k js
(7)
и всего комплекса признаков К*. Индекс * означает конкретное значение
(реализацию) признака. Формула Байеса для комплекса признаков имеет вид
P( Di / K * )  P( Di )  P( K * / Di ) / P( K * )
(i  1,2 ... n),
(8)
где Р(Di /K*) – вероятность диагноза Di после того, как стали известны
результаты обследования по комплексу признаков K (апостериорная
вероятность);
Р(Di ) – предварительная вероятность диагноза Di (по предшествующей
статистике – априорная вероятность).
Формула (8) относится к любому из n возможных состояний (диагнозов)
системы. Предполагается, что система находится только в одном из указанных
состояний и потому
n
 P( Ds )  1.
(9)
s 1
В практических задачах нередко допускается возможность существования
нескольких состояний А1, ..., Аr, причем некоторые из них могут встретиться в
комбинации друг с другом. Тогда в качестве различных диагнозов Di следует
рассматривать отдельные состояния D1 = A1, ..., Dr = Ar и их комбинации
(произведения) Dr 1  A1  A2 , ... и т.п.
12
Перейдем к определению Р(K*/Di ). Если комплекс признаков состоит из v
признаков, то
P( K * / Di )  P(k1 / Di )  P(k2 / k1  Di )  ...  P(kv / k1  ...  kv1  Di ), (10)
*
*
*
*
*
*
где kj* = kjs – s-тый разряд j-того признака, выявившийся в результате
обследования. Для диагностически независимых признаков
P( K * / Di )  P(k1 / Di )  P(k2 / Di )  ...  P(kv / Di ).
*
*
*
(11)
В большинстве практических задач, особенно при большом числе
признаков, можно принимать условие независимости признаков даже при
наличии существенных корреляционных связей (статистической зависимости)
между ними.
Вероятность появления комплекса признаков К*
P( K )   P( Ds )  P( K * / Ds ).
n
*
(12)
s 1
Обобщенная формула Байеса может быть записана так:
P( Di / K * ) 
P( Di )  P( K * / Di )
 P( D )  P( K
n
s 1
s
*
/ Ds )
,
(13)
где Р(K*/Di ) определяется равенством (10) или (11). Из соотношения (13)
вытекает
n
 P( Di / K * )  1,
(14)
i 1
что, разумеется, и должно быть, так как по предположению один из
диагнозов обязательно реализуется, а реализация одновременно двух диагнозов
невозможна.
Следует обратить внимание на то, что знаменатель формулы Байеса для
всех диагнозов одинаков. Это позволяет сначала определить вероятности
совместного появления i-го диагноза и данной реализации комплекса признаков
13
P( Di  K * )  P( Di )  P( K * / Di )
(15)
и затем апостериорную вероятность диагноза
n
P( Di / K * )  P( Di  K * ) /  P( Ds  K * ).
(16)
s 1
Если реализация некоторого комплекса признаков К* является
детерминирующей для диагноза Dp, то этот комплекс не встречается при
других диагнозax:
 0 при s  p;
P( K * / Ds )  
 0 при s  p.
Тогда, в силу равенства (13)
0 при s  p;
P( Ds / K * )  
1 при s  p.
(17)
Таким образом, детерминистская логика установления диагноза (с
вероятностью 100 %) является частным случаем вероятностной логики.
Формула Байеса может использоваться и в том случае, когда часть признаков
имеет дискретное распределение, а другая часть – непрерывное. Для
непрерывного распределения используются плотности распределения. Однако
в отношении расчетов указанное различие признаков несущественно, если
задание непрерывной кривой осуществляется с помощью совокупности
дискретных значений.
Задача 2. Формула Байеса при наличии двух диагностических признаков
Допустим, что на основании статистических данных известно, что 70 %
подшипников в определенных эксплуатационных условиях вырабатывают
ресурс в исправном состоянии, то есть Р(Dи ) = 0,7, Р(Dни ) = 1  0,7 = 0,3.
Диагностический признак k1 – повышение температуры смазочного масла выше
нормальной на 30 °С – встречается у исправных подшипников только в 10 %
случаев, а у неисправных – в 90 % случаев. Диагностический признак k2 –
повышенная интенсивность шума при работе подшипника – встречается у
исправных подшипников только в 5 % случаев, а у неисправных – в 95 %
14
случаев. Предположим, что признаки k1 и k2 статистически независимы.
Требуется определить вероятность исправного состояния подшипника при
появлении диагностических признаков k1 и k2.
Решение. В данном случае комплекс признаков К* представляет собой
произведение событий k1 и k2, поэтому формула (12) принимает вид
P( K * )  Р(k1  k 2 )  Р( Д и )  Р(k1  k 2 / Д и )  Р( Д ни )  Р(k1  k 2 / Д ни ) ,
(18)
а формула (13) искомой вероятности примет вид
Р( Д и / k1  k 2 ) 
где Ди, Дни
соответственно.
–
Р( Д и )  Р(k1  k 2 / Д и )
,
Р( Д и )  Р(k1  k 2 / Д и )  Р( Д ни )  Р(k1  k 2 / Д ни )
исправное
и
неисправное
состояние
(19)
подшипника
В соответствии с формулой (11) вероятность
Р(k1∩k2 /Ди) = Р(k1/ Ди) ∙ Р(k2/ Ди) = 0,1∙0,05 = 0,005;
Р(k1∩k2 /(Дни) = Р(k1/ Дни ) ∙ Р(k2/ Дни ) = 0,9∙0,95 = 0,855.
С учетом этого по формуле Байеса (19) находим вероятность диагноза Ди
при условии, что проявились оба признака k1 и k2:
Р( Д и / k1  k 2 ) 
0,7  0,005
 0,01346 .
0,7  0,005  0,3  0,855
4.3.3. Диагностическая матрица в методе Байеса (метод Биргера)
Для определения вероятностей диагнозов по методу Байеса необходимо
составить диагностическую матрицу (табл. 1), которая формируется на
основе предварительного статистического материала. В этой таблице
содержатся вероятности разрядов признаков при различных диагнозах.
Если признаки двухразрядные (простые признаки “да-нет”), то в таблице
достаточно указать вероятность появления признака P(kj/Di). Bepоятность
отсутствия признака P(k j / Di )  1  P(k j / Di ) .
15
Таблица 1
Пример диагностической матрицы в методе Байеса
Признак kj
k2
0,1
0
…
0,6
0,3
…
0,2
0,7
…
0,2
0,1
…
P(k32/Di )
0,1
0
…
P(k31/Di )
P(k24/Di )
0
0,2
…
P(k23/Di )
0,2
0,7
…
k3
P(k22/Di )
0,8
0,1
…
P(k21/Di )
P(k13/Di )
D1
D2
…
P(k12/Di )
Диагноз
Di
P(k11/Di )
k1
0,8
0,9
…
P(Di )
0,3
0,1
…
Однако более удобно использовать единообразную форму полагая,
P(k j / Di )  P(k j1 / Di ) ,
например,
для
двухразрядного
признака
P(k j / Di )  P(k j 2 / Di ) .
mj
Отметим, что  P(k js / Di )  1 , где mj – число разрядов признака kj. Сумма
s 1
вероятностей всех возможных реализаций признака равна единице.
В диагностическую матрицу включены априорные вероятности диагнозов.
Процесс диагностирования в методе Байеса состоит в формировании
диагностической матрицы и ее анализе. Важно предусмотреть возможность
уточнения таблицы в процессе диагностики. Для этого в памяти ЭВМ следует
хранить не только значения P(kjs /Di ), но и следующие величины: N – общее
число объектов, использованных для составления диагностической матрицы; Ni
– число объектов с диагнозом Di; Nij – число объектов с диагнозом Di,
обследованных по признаку kj. Если поступает новый объект с диагнозом Dμ, то
проводится корректировка прежних априорных вероятностей диагнозов
следующим образом:
N
 Ni

P
(
D
)
; i  1, 2, ..., n; i   ;
i
N 1
N

1
P( Di )  
N 1
N
1
 
 P( D )

;i   .
N 1 N 1
 N 1
(20)
16
Далее вводятся поправки к вероятностям признаков. Пусть у
диагностируемого объекта с диагнозом Dμ выявлен разряд r признака kj. Тогда
для дальнейшей диагностики принимаются новые значения вероятности
интервалов признака kj при диагнозе Dμ:
N j

P
(
k
/
D
)
; s  r;
js


N

1

j
P(k js / D )  
N j
1
P(k js / D )

; s  r.

N j  1 N j  1
(21)
Условные вероятности признаков при других диагнозах корректировки
не требуют.
4.3.4. Решающее правило
Решающее правило – правило, в соответствии с которым принимается
решение о диагнозе. В методе Байеса объект с комплексом признаков K*
относится к диагнозу с наибольшей (апостериорной) вероятностью
K *  Di , если P( Di / K * )  P( D j / K * ) ( j  1,2, ..., n; i  j ) .
(22)
Символ Є, применяемый в функциональном анализе, означает
принадлежность множеству. Условие (22) указывает, что объект, обладающий
данной реализацией комплекса признаков K* или, короче, реализация K*
принадлежит диагнозу (состоянию) Di. Правило (22) обычно уточняется
введением порогового значения для вероятности диагноза:
P( Di / K * )  Pi ,
(23)
где Рi – заранее выбранный уровень распознавания для диагноза Di. При
этом вероятность ближайшего конкурирующего диагноза не выше 1  Рi.
Обычно принимается Pi  0,9 . При условии
P( Di / K * )  Pi
(22)
решение о диагнозе не принимается (отказ от распознавания).
Метод Байеса имеет недостатки, заключающиеся в том, что он имеет
повышенные погрешности при распознавании редких диагнозов. Для их
17
уменьшения в практических расчетах целесообразно провести диагностику,
положив диагнозы равновероятными
P( Di )  1 .
n
(24)
Тогда наибольшим значением апостериорной вероятности будет обладать
диагноз Di , для которого P(K*/Di) максимальна:
K *  Di , если P( K * / Di )  P( K * / D j ) (j = 1,2 ,…, n; i≠j).
(25)
Иными словами, устанавливается диагноз Di, если данная совокупность
признаков чаще встречается при диагнозе Di, чем при других диагнозах. Такое
решающее правило соответствует методу максимального правдоподобия. Из
предыдущего вытекает, что этот метод является частным случаем метода
Байеса при одинаковых априорных вероятностях диагнозов. В методе
максимального правдоподобия “частные” и “редкие” диагнозы равноправны.
Для надежности распознавания условие (24) должно быть дополнено
пороговым значением
P( K * / Di )  Pi ,
(26)
где Pi – заранее выбранный уровень распознавания для диагноза Di.
Задача 3. Метод Биргера в определении состояния объекта
Пусть при наблюдении за газотурбинным двигателем проверяются два
признака: k1  повышение температуры газа за турбиной более чем на 50 0С и k2
 увеличение времени выхода на максимальную частоту вращения более чем на
5 с. Предположим, что для данного типа двигателей появление этих признаков
связано либо с неисправностью топливного регулятора (состояние D1), либо с
увеличением радиального зазора в турбине (состояние D2).
При нормальном состоянии двигателя (состояние D3) признак k1 не
наблюдается, a признак k2 наблюдается в 5 % случаев. На основании
статистических данных известно, что 80 % двигателей вырабатывают
ресурс в нормальном состоянии, 5 % двигателей имеют состояние D1 и
15 % – состояние D2. Известно также, что признак k1 встречается при
18
состоянии D1 в 20 %, а при состоянии D2  в 40 % случаев; признак k2 при
состоянии D1 встречается в 30 %, а при состоянии D2 – в 50 % случаев.
Решение. Сведем эти данные в диагностическую таблицу 2. Найдем
сначала вероятности состояний двигателя, когда обнаружены оба признака
k1 и k2. Для этого, считая признаки независимыми, применим формулу (13).
Вероятность диагноза D 1 при условии, что проявились оба
признака k1 и k2
P( D1 / k1  k 2 ) 
0,05  0,2  0,3
 0,09 .
0,05  0,2  0,3  0,15  0,4  0,5  0,8  0  0,05
Аналогично получим
P( D2 / k1  k 2 )  0,91; P( D3 / k1  k 2 )  0 .
Таблица 2
Вероятности признаков и априорные вероятности состояний
Di
P(k1/Di)
P(k2/Di)
P(Di)
D1
0,2
0,3
0,05
D2
0,4
0,5
0,15
D3
0,0
0,05
0,80
Определим вероятность состояний двигателя, если обследование
показало, что повышение температуры не наблюдается (признак k1
отсутствует), но увеличивается время выхода на максимальную частоту
вращения (признак k2 наблюдается). Отсутствие признака k1 есть признак
наличия противоположного события k1 : P(k1 / Di )  1  P(k1 / Di ) .
Для расчета применяют также формулу (13), но значение P(k1/Di) в
диагностической таблице заменяют на P(k1 / Di ) . В этом случае
P( D1 / k1  k 2 ) 
и
аналогично
0,05  0,8  0,3
 0,12
0,05  0,8  0,3  0,15  0,6  0,5  0,8  1  0,05
P( D2 / k1  k 2 )  0,46;
P( D3 / k1  k 2 )  0,41 .
Вычислим
вероятности состояний в том случае, когда оба признака отсутствуют.
Аналогично предыдущему получим
19
P( D1 / k1 k 2) 
0,05  0,8  0,7
 0,03;
0,05  0,8  0,7  0,15  0,6  0,5  0,8  1  0,95
P( D2 / k1  k 2 )  0,05; P( D3 / k1  k 2 )  0,92 .
Отметим, что вероятности состояний D1 и D2 отличны от нуля, так как
рассматриваемые признаки не являются для них детерминирующими. Из
проведенных расчетов можно установить, что при наличии признаков k1 и k2
в двигателе с вероятностью 0,91 имеется состояние D2, т. е. увеличение
радиального зазора. При отсутствии обоих признаков наиболее вероятно
нормальное состояние (вероятность 0,92). При отсутствии признака k1 и
наличии признака k2 вероятности состояний D2 и D3, примерно одинаковы
(0,46 и 0,41) и для уточнения состояния двигателя требуется проведение
дополнительных обследований.
Сводное решение данной задачи в виде электронной таблицы Excel
представлено на рис. 3.
4.3.5. Метод последовательного анализа
При использовании метода Байеса для распознавания состояний D1 и
D2 следует составить отношение (для независимых признаков):
P( D2 / K * )
.
P( D1 / K * )
Согласно формулам (11) и (13) следует, что
P( D2 / K * ) P( D2 )  P(k1 / D2 )  P(k 2 / D2 )  ...  P(k v / D2 )

.
*
*
*
P( D1 / K * ) P( D1 )  P(k1 / D1 )  P(k 2 / D1 )  ...  P(k v / D1 )
*
*
*
(27)
Принимается решение K*ЄD2, если
P( D2 / K * )
 1.
P( D1 / K * )
(28)
20
N=
Исходные данные
Диагноз Признак
Di
k1i
k2i
10
2
3
30
12
15
160
0
8
200
k1 - Увеличенная температура охлаждающей жидкости
k2 - Увеличенное время разгона
D1 - Увеличенный зазор в шатунном механизме
D2 - Неисправный термостат
D3 - Исправное состояние
Априорные вероятности состояний и признаков
Di
D1
D2
D3
P(k1/Di)
0.2
0.4
0
P(-k1/Di) P(k2/Di)
0.8
0.6
1
P(k1∩k2/Di) P(k1∩-k2/Di)
P(-k2/Di) P(Di)
0.3
0.5
0.05
0.7
0.5
0.95
0.05
0.15
0.8
=
P(-k1∩k2/Di) P(-k1∩-k2/Di)
0.003
0.03
0
0.007
0.03
0
0.012
0.045
0.04
0.033
0.037
0.097
0.028
0.045
0.76
0.833
Вероятности диагнозов
Di
D1
D2
D3
Сумма
P(Di/k1∩k2) P(Di/k1∩-k2)
0.0909
0.9090
0
1
0.1891
0.8108
0
1
P(Di/-k1∩k2)
0.1237
0.4639
0.4123
1
P(Di/-k1∩-k2)
0.0336
0.0540
0.9123
1
Рис. 3. Сводное решение задачи в виде электронной таблицы Excel
Условие (28) после подстановки в него формулы (27) принимает вид:
P(k1 / D2 )  P(k 2 / D2 )  ...  P(k v / D2 ) P( D1 )

.
*
*
*
P(k1 / D1 )  P(k 2 / D1 )  ...  P(k v / D1 ) P( D2 )
*
*
*
(29)
В методе последовательного анализа рассматриваемые отношения
вероятностей признаков (отношения правдоподобия) составляются не сразу, а в
последовательном порядке; поэтому, как правило, требуется меньшее число
обследований.
Если обозначить верхнюю границу принятия решения через А:
А  kа
P( D1 )
;
P( D2 )
(30)
где kа>1, то условие (29) для принятия решения K*ЄD2 примет вид
21
P(k1 / D2 )  P(k 2 / D2 )  ...  P(k v / D2 )
 А.
*
*
*
P(k1 / D1 )  P(k 2 / D1 )  ...  P(k v / D1 )
*
*
*
(31)
Аналогично, для принятия решения K*ЄD1 требуется выполнение условия
P(k1 / D2 )  P(k 2 / D2 )  ...  P(kv / D2 )
*
*
*
P(k1 / D1 )  P(k 2 / D1 )  ...  P(kv / D1 )
*
*
*
В,
(32)
где В – нижняя граница принятия решения:
В  kв
P( D1 )
, kв  1.
P ( D2 )
(33)
Общая процедура метода
Пусть проведено ν-1 обследований, которые еще на дали возможности
принятия решения о диагнозе, то есть условия (31) и (32) не выполняются:
P(k1 / D2 )  ...  P(k r / D2 )
В
 А ; r  1, 2, ...,  1.
*
*
P(k1 / D1 )  ...  P(k r / D1 )
*
*
(34)
Если после ν-го обследования выполняется условие
P(k1 / D2 )  ...  P(k / D2 )
 А,
*
*
P(k1 / D1 )  ...  P(k / D1 )
*
*
(35)
то принимается решение об отнесении объекта к диагнозу D2: K*ЄD2. Если
после ν-го обследования
P(k1 / D2 )  ...  P(k / D2 )
В,
*
*
P(k1 / D1 )  ...  P(k / D1 )
*
*
(36)
то объект относится к диагнозу D1: K*ЄD1. Для сокращения объема
обследований следует вначале проводить обследование по наиболее
информативным признакам.
Связь границ принятия решения с вероятностями ошибок первого рода
(«ложной тревоги», то есть принятия исправного объекта в качестве
неисправного) и второго рода («пропуском дефекта», то есть принятия
22
неисправного объекта в качестве исправного) осуществляется с помощью
зависимостей:
1 


1
 А,
(37)
В,
(38)
где α и β – вероятности ошибок 1-го и 2-го рода соответственно. В
практических расчетах часто принимают α = β = 0,05 или α = β = 0,10.
Задача 4. Метод последовательного анализа в определении состояния
объекта
Определить состояние объекта (исправность Ди или неисправность Дни) к
моменту выработки его ресурса методом последовательного анализа при
следующих исходных данных: вероятность исправного состояния объекта Р(Ди)
= 0,6; вероятности для признака k1 равны: Р(k1 / Ди) = 0,1, Р(k1 / Дни) = 0,5;
вероятности для признака k2 равны: Р(k2 / Ди) = 0,8, Р(k2 / Дни) = 0,6.
Обследование проводится сначала на наличие или отсутствие у объекта
признака k1, а затем – признака k2. Пусть признак k1 у объекта присутствует,
признак k2 – отсутствует, а вероятности ошибок 1-го и 2-го рода равны друг
другу: α = β ≤ 0,1.
Решение. В соответствии с зависимостями (37) и (38) при α = β = 0,1
верхняя и нижняя границы принятия решения о диагнозе должны быть: А = 9 и
В = 0,11. Следовательно, принимаем А = 9 и В = 0,11.
Определим отношение правдоподобия при наличии признака k1:
P(k1* / Д ни ) 0,5

 5.
P(k1* / Д и ) 0,1
Видно, что условия (35) и (36) не выполняются, и решение о диагнозе
принять невозможно. Тогда дополнительно проводим обследование по
признаку k2, (точнее, в соответствии с условием задачи, по его отсутствию k2),
т. е. находим новое отношение правдоподобия:
23
P(k1* / Д ни ) P(k 2* / Д ни ) 0,5  (1  0,6)


 10 .
P(k1* / Д и ) P(k 2* / Д и ) 0,1  (1  0,8)
В этом случае выполняется условие (35), следовательно, объект
неисправен.
4.4. Порядок проведения работы
1. Получить у преподавателя вариант задания по п. 4.2 (см. прил. А).
2. Изучить методический материал по п. 3 и п. 4.3.
3. Последовательно по выданному варианту заданий выписать
исходные данные и провести статистическую обработку исходных данных в
каждой задаче. В задаче 3 построить диагностическую матрицу по форме в
соответствии с примером п. 4.3 (см. прил. Б).
4. Провести анализ результатов статистической обработки в каждой
задаче. Сделать выводы.
5. Оформить отчет по форме п. 4.5. Подготовить ответы на
контрольные вопросы по п. 4.6 в устной форме.
4.5. Содержание отчета
В отчет занести:
1. Наименование работы, цель работы, номер варианта и исходные
статистические данные для четырех задач.
2. Содержание статистической обработки исходных данных для каждой
из четырех задач. Для задачи 3  дополнительно диагностическую матрицу по
форме в соответствии с примером п. 4.3 (см. прил. Б).
3. Анализ полученных результатов в каждой из 4-х задач. В задаче 3
провести анализ, во-первых, по наиболее вероятным диагнозам (по строкам
матрицы) для каждого сочетания параметров, во-вторых, по сочетаниям
параметров (по столбцам матрицы) для каждого из диагнозов и, в-третьих, на
соответствие полученных результатов решающему правилу. Выводы.
24
Контрольные вопросы
1. Дайте определение структурного и диагностического параметра.
2. Приведите возможные связи между структурными и диагностическими
параметрами.
3. Какие задачи решает техническое диагностирование?
4. Дайте понятие общего и локального диагнозов.
5. Приведите
пример
структурно-следственной
схемы
объекта
диагностирования.
6. Дайте понятие диагностической матрицы. В чем ее практическая
значимость?
7. В чем сущность метода Байеса?
8. Как рассчитать количество возможных сочетаний диагностических
признаков?
9. Приведите формулу Байеса. Объясните, что означают числитель и
знаменатель в формуле Байеса для условий решаемой задачи.
10. Дайте понятие решающего правила и уровня распознавания в
принятии решения о диагнозе.
11. Расскажите об основах метода последовательного анализа в принятии
решения о диагнозе.
12. В чем заключается общая процедура метода последовательного
анализа в принятии решения о диагнозе?
13. Дайте понятие ошибок первого и второго рода в принятии решения о
диагнозе. Их связь с границами принятия решения в методе
последовательного анализа.
14. Дайте понятие теории распознавания образов и контролепригодности.
25
5. ТЕМА 2. МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ В ТЕХНИЧЕСКОЙ
ДИАГНОСТИКЕ
5.1. Цель работы
Изучить методы оптимизации, используемые в технической диагностике,
по определению:
 оптимального
параметрического
ряда
средств
технического
диагностирования на примере оптимизации параметра нагрузки на ось
тормозных стендов по критерию минимальных затрат на их изготовление;
 оптимальной точности измерения (оптимальной предельной
погрешности) на примере суммарного зазора в сопряжениях кривошипношатунного механизма;
 оптимальной погрешности
диагностического зазора;
оценки
износов
втулки
и
вала
и
 достоверности измерения диагностических параметров.
Приобрести практические навыки применения данных методов.
5.2. Задание
Изучить теоретические и методические материалы. В соответствии с
индивидуальным заданием по указанному преподавателем варианту (см. прил.
А) выполнить 4 задачи, провести анализ результатов и сделать выводы. Сделать
общий вывод по данным задачам.
Оформить отчет по форме п. 5.5. Подготовить ответы на контрольные
вопросы по п. 5.6 в устной форме.
5.3. Основные сведения, понятия и определения
Оптимизация – это нахождение экстремума (минимума или максимума)
функции. Оптимизируемая функция называется целевой функцией или
критерием оптимизации. Для множества задач в технической диагностике
целевой функцией является аддитивная или мультипликативная функция.
Аддитивная функция представляет собой сумму других функций, мультипликативная функция – произведение функций. Путем логарифмирования
мультипликативная функция переводится в аддитивную функцию. Аргументы
целевой функции называются параметрами оптимизации. Для аддитивной
26
целевой функции С одна часть ее слагаемых функций С+ в рассматриваемом
интервале параметров оптимизации возрастает, а другая С – – уменьшается:
С = С++С –.
С ,
С +,
С–
Это объясняет то, что
целевая
функция
имеет
экстремум (рис. 4). В качестве
С
составляющих С– и С+ целевой
функции
в
технической
диагностике
могут
быть:
Сmin
С+
себестоимость
средств
С–
технического
диагностирования (СТД) и
расходы на их эксплуатацию в
х
хmin
зависимости от частоты ряда
СТД; себестоимость СТД в
С+, С –  соответственно монотонно возрастающая
и убывающая составляющие целевой функции:
зависимости от серийности их
С = С++С –; хmin, Сmin – оптимальные параметр и
изготовления и используемых
критерий оптимизации
типов СТД; расходы на
Рис. 4. Зависимость целевой функции (крииспользование СТД и расходы
терия оптимизации) С от параметра оптина устранение отказов в
мизации х
зависимости от погрешности
измерений; расходы на устранение отказов и расходы на диагностирование в
зависимости от частоты диагностирования и др.
5.3.1. Оптимизация
диагностирования
параметрических
рядов
средств технического
Параметрическим рядом средств технического диагностирования (СТД)
называется упорядоченная совокупность числовых значений определенных
признаков, характеризующих конструктивные и эксплуатационные свойства
СТД. Под многопараметрическим рядом R понимают произвольную
последовательность из j различных векторов: R   х1 , х 2 , ..., х j , где каждый
вектор хj состоит из n значений параметров:
х j   х1j , х2j , ..., хnj . Для
однопараметрического ряда R  х1, х1   х11 , х12 , ..., х1n . Параметрические ряды
27
строятся для функционально однородных групп СТД. При построении
параметрических рядов из всего многообразия признаков выделяют основные.
Оптимизация параметрического ряда основывается на технико-экономическом анализе параметрических рядов СТД и сводится к поиску методами
математического программирования оптимального ряда, дающего наибольший
экономический эффект. Оптимизация параметрического ряда включает в себя
определение основных параметров ряда и установление оптимальной частоты
исходных признаков ряда. Эта оптимальная частота представляет собой
частоту, обеспечивающую минимальные приведенные затраты на заданный
объем работ (единовременные на капиталовложение и текущие на
эксплуатационные издержки).
Эффективность ряда зависит от большого числа противоречивых факторов,
действующих как у производителей, так и у потребителей СТД. Применение
сложных методов для выбора оптимальных параметрических рядов средств
диагностирования не всегда целесообразно. Наиболее простыми и достаточно
гибкими являются методы, основанные на экономическом критерии.
Уменьшение
частоты
ряда,
снижающее
номенклатуру
СТД
на
соответствующих заводах, приводит к увеличению серийности их производства
и снижению себестоимости. В то же время несоответствие параметров СТД
параметрам машин вследствие чрезмерного разрежения ряда увеличивает
расходы на приобретение более дорогих типов СТД и на их эксплуатацию.
Например, в качестве гаражного оборудования, выпускают подъемники для
автомобилей различной грузоподъемности. Затраты на выпуск и эксплуатацию
подъемников зависят от частоты ряда грузоподъемностей: чем чаще этот ряд
тем ниже серийность выпуска и, следовательно, выше себестоимость
подъемников, чем реже ряд, тем выше затраты на эксплуатацию, поскольку
значительная часть автомобилей с небольшой массой будет обслуживаться
подъемниками с завышенной грузоподъемностью.
Так как рассматриваемые факторы (в том числе частота ряда) по-разному
влияют на экономичность ряда, задачу следует решать как экстремальную и
сводить к минимизации некоторого функционала.
При составлении задачи вначале выделяют основные параметры,
определяющие
конструктивные
особенности
или
функциональные
возможности СТД. Затем выясняют тип задачи (статическая или динамическая),
28
определяющий, на каком промежутке времени будет действовать этот ряд.
Выделяют экономические факторы: потребность в рассматриваемом
оборудовании, стоимость разработки новых образцов, стоимость его
эксплуатации.
В общем случае задача оптимизации, например, однопараметрического
ряда формулируется следующим образом. Задаются параметры:
g(x)  функция стоимости производства единицы СТД в зависимости от
параметра ряда х;
g1(x)  функция стоимости разработки, испытаний и постановки на
производство нового образца оборудования;
g2(x)  стоимость эксплуатации оборудования в единицу времени;
x
F ( x)    ( x)dx  интегральная функция потребности в СТД, где φ(х) 
0
дифференциальная функция потребности.
Требуется найти оптимальное число типов СТД и значения их аргументов,
при которых суммарное затраты (целевая функция) минимальны.
Допустим, выбрано N типов СТД, аргументы которых составляют ряд x1,
..., xk, ..., xN. Каждое изделие (k+l)-го типа применяют в интервале значений
аргумента от xk до xk+1. Если пренебречь выходом оборудования из строя во
время эксплуатации, можно записать целевую функцию для суммарных затрат
на ежегодное производство и эксплуатацию рассматриваемого вида
диагностического оборудования при выбранном параметрическом ряде х1, ...,
xN:
S N  {[F ( x x  1)  F ( x k )]  g ( x k  1) : k  1, N  1} 

Т
 {g1 ( xk 1 ) : k  1, N  1   {[ F ( xk 1 )  F ( xk )] 
0
 g 2 ( xk 1 ) : k  1, N  1}dt ,
где ν  показатель степени изменения затрат на производство партии,
зависящий от числа произведенных СТД; Т  рассматриваемый период
времени.
Решением является ряд значений xk, при которых функция SN имеет
минимум.
29
Приведенная задача одномерная, так как здесь имеется только один
аргумент (однопараметрический ряд). На практике чаще приходится решать
задачи многомерные. Например, для подъемника одновременно можно
выбирать
грузоподъемность
и
высоту
подъема
автомобиля
(двухпараметрический ряд). Это значительно более сложная задача.
По характеру задачи выбора оптимального ряда относятся к
распределительным задачам, отличаясь от них нефиксированным числом
аргументов, что существенно усложняет их решение. В общем случае эти
задачи можно решать методом динамического программирования.
На каждый из параметров ряда нормативно-техническими документами
заданы предпочтительные ряды. Предпочтительный параметрический ряд по
параметру х – это однопараметрический ряд из значений параметра
x   х1 , х2 , ..., хn , выстроенных в порядке возрастания х1  х2  ...  хn , и
который может быть задан стандартами, другими нормативными документами
или произвольно, исходя из следующих условий:

интервал должен охватывать все возможные значения параметра х;

число членов п ряда, а также разность xi  xi-1 (i= 2, n ) должны
определяться требуемой точностью вычисления параметрического ряда (чем
больше число членов ряда, тем выше точность);

члены x1, ..., хп следует выбирать с учетом ГОСТ 803256.
Исходя из требуемого объема работ, рассчитывают потребность φ(x) в
ежегодном производстве средств диагностирования в зависимости от
параметров х. На основании обработки статистических данных по
выпускаемым видам средств диагностирования определяют функцию
себестоимости единицы средств диагностирования С(х) в зависимости от
параметров х при фиксированной серийности выпуска СТД.
Выбор оптимального параметрического ряда производят в четыре этапа:
1) выбор предпочтительного ряда;
2) определение ориентировочной стоимости единицы диагностического
средства для каждого члена выбранного предпочтительного ряда;
3) определение необходимого числа единиц диагностического средства
для выполнения заданного объема работ;
30
4) определение целевой функции оптимизации параметрического ряда и
нахождение ее экстремальных значений.
На этапах 2 и 3 собирают данные о стоимости, значении параметра и
серийности выпускаемых единиц исследуемой группы оборудования; для
этих данных выбирают среднюю серийность J и с помощью функционального
коэффициента
f(J,
П)
пересчитывают
стоимость
выпускаемых
диагностических средств для фактической серийности (потребности) П по
формуле:
Cф = C∙f(J, П),
(39)
где
f(J, П) = 0,242 + 0,0016∙(J/П) + 0,7564∙(J/П)0,28,
(40)
Сф и С  соответственно стоимость единицы оборудования при серийности
выпуска J и П. Стоимость С предварительно аппроксимируют линейной или
нелинейной зависимостью от параметра ряда х. Считают, что объем работ,
выполняемых средствами диагностирования с параметром хi, не может быть
выполнен оборудованием с параметром хi-1.
Таблица 3
Стоимость тормозных стендов
Показатель
Значение показателя для стенда
КИ-8944
К-207
ТС-2
10
40
100
200
350
1000
100
100
100
Нагрузка на ось х, kH
Стоимость, С, тыс.р.
Серийность выпуска J, шт./год
В качестве примера в табл. 3 показан характер зависимости стоимости
тормозных стендов С от параметра нагрузки на ось х.
Для составления целевой функции определяют множество X всех
возможных подпоследовательностей x  ( xk1 , xk 2 , ..., xkm ) , в которых последние
31
значения параметра равны последнему максимальному значению xkm = xn, при
этом количество членов в подпоследовательностях может быть меньше общего
количества членов ряда km ≤ n.
Целевая функция, подлежащая минимизации,
 ( x)  { f ( J ,  П j )  Cki ( J ) : i  1, m}
(41)
j  ki
представляет собой общие затраты на ежегодное производство средств
диагностирования при выборе ряда х, где Пi – количество (потребность) средств
диагностирования со значениями параметра х таких, что хi (i = 1, n ).
Минимизируя функцию φ(x), определяют точку х° = (хk1°, хk2°, …, хn°)
оптимальным параметрическим рядом.
с
Задача 5. Оптимизация однопараметрического ряда стендов для проверки
тормозов автомобилей
Определить оптимальный параметрический ряд нагрузки на ось стендов
для проверки тормозов автомобилей, если для этого параметра отсутствуют
рекомендации по предпочтительному ряду и, исходя из характеристик массы
имеющегося парка автомобилей и распределения массы по осям, задан ряд (в
тоннах) со значениями хi соответственно 1, 2, 3, 4, 5, 7, 10 и 20.
В табл. 3 сведены стоимостные и нагрузочные характеристики стендов КИ8944, К-207, ТС-2. Известно, что на каждую 1000 автомобилей требуется 2
стенда для проверки тормозов. Средний срок службы до списания стендов
составляет 10 лет. Распределение парка автомобилей по нагрузке на ось
представлено на рис. 5.
32
Решение. Аппроксимируя данные табл. 3 квадратичным трехчленом,
получаем зависимость С(х) = 0,0648∙х2 + 0,176∙х + 1,76. По этой зависимости
рассчитываем значения и заносим в табл. 4. Строка значений Пi в табл. 4
получена на основе статистических данных потребностей в стендах
автотранспортных предприятий и станций технического обслуживания. По
данному на рис. 5 распределению автомобилей рассчитывается потребность Пi
в ежегодном выпуске стендов для каждого их типа (i = 1, 8 ). Например, для
i = 1 х1 ≤ 10 кН, N1 = 9 млн. шт., получаем П1 = 9000 ∙ 0,1 ∙ 0,002 = 1,8 тыс. шт.
Таблица 4
Себестоимости Сi и необходимое количество стендов Пi
Показатель
-2
Сi ∙10 , тыс. р.
Пi, тыс. шт.
Значение показателя при нагрузке на ось, кН
20
30
40
50
70
100
2,4
2,9
3,5
4,3
6,2
10,0
0,350
0,340
0,040
0,070
0,320
0,024
10
2,0
1,800
200
31,2
0,003
Исследуемая функция при J = 100 достигает минимума при х0 = (1, 3, 5, 7,
10, 20). Сравнение φ( х ) и φ(х0) показывает, что оптимизация ряда обеспечивает
экономический эффект 8740 тыс. р. Пример расчета задачи представлен в виде
электронной таблицы в прил. Г.
Ni, млн. шт.
10
5
10
20
30
40
50
70
100
200
хi , кН
Рис. 5. Распределение количества автомобилей Ni по параметру максимальной нагрузки на ось хi в интервалах предпочтительного ряда
33
5.3.2.
Оптимизация
погрешностей
параметров. Основные понятия
измерения
диагностических
При выборе параметров точности и достоверности диагностирования в
качестве критериев оптимизации
используются технико-экономические
критерии. Под точностью диагностирования понимается степень близости
полученного при диагностировании параметра его фактическому значению.
Она оценивается погрешностью диагностирования, характеризуемой
величиной рассеяния диагностируемой величины относительно ее
фактического значения. Степень рассеяния диагностируемой величины, в свою
очередь, статистически оценивается с помощью ее дисперсии (или
среднеквадратического отклонения). Во многих случаях диагностируемые
величины как случайные величины описываются нормальным законом
распределения. Для нормального закона распределения справедлив закон трех
 : 99,73 % всех значений случайной величины Х попадают в интервал (М(х) 
3; М(х) + 3), где М(х) – математическое ожидание случайной величины Х.
Под достоверностью диагностирования понимается правильность
постановки диагноза. Например, при постановке общего диагноза
достоверность диагностирования показывает правильность выбора между тем,
что объект исправен или неисправен, работоспособен или неработоспособен.
Достоверность D определяется зависимостью
D = 1 – α – β,
(42)
где α, β – ошибка 1-го и 2-го рода соответственно.
Ошибка 1-го рода представляет собой ложный отказ, когда
работоспособный объект бракуется. Ошибка 2-го рода представляет собой
пропуск отказа, когда при наличии неисправности диагностирование
показывает работоспособное состояние объекта.
5.3.3. Оптимизация погрешностей измерения на основе техникоэкономического критерия
Повышение точности и достоверности диагностирования приводит к
резкому увеличению стоимости и сложности диагностической измерительной
аппаратуры, а снижение этих показателей вызывает увеличение расходов на ТО
34
и ремонт автомобилей. Ошибки 1-го и 2-го рода вызывают дополнительные
вероятные издержки на ремонт и ТО автомобилей, связанные соответственно с
преждевременной и поздней заменой составных частей. Существуют два
подхода к решению задачи выбора оптимальной погрешности измерения
диагностических параметров. При первом подходе используется техникоэкономический критерий выбора оптимальной погрешности измерения
диагностических параметров автомобилей. Второй подход является
метрологическим подходом, основанном на коэффициентах влияния
диагностических и структурных параметров.
Целевая функция, определяющая удельные издержки при оптимальной
средней квадратической погрешности измерения параметра состояния имеет
вид
G() = min[B() + C()] ,
(43)
где G() – целевая функция минимума удельных издержек, связанных с
измерением параметра, а также с ТО и ТР машины (узла, агрегата) по
восстановлению значения измеряемого параметра до номинального;
B() – суммарные издержки на измерение параметра состояния в
зависимости от средней квадратической погрешности ;
C() – средние дополнительные издержки на один межконтрольный
период на предупредительное восстановление и устранение последствий отказа
(с целью восстановления значения параметра состояния до номинального) в
зависимости от средней квадратической погрешности измерения .
Слагаемое
зависимостью
B()
с
достаточным
приближением
B() = b + L/,
можно
выразить
(44)
где b и L – коэффициенты, определяемые эмпирическим путем (по ряду
значения B() в результате анализа выбранных средств, отличающихся
издержками и погрешностями измерений.
При законе нормального распределения погрешностей измерения
дополнительные издержки C() за межконтрольный период в зависимости от
средней квадратической погрешности определяют по формуле
35
C () = 0,265∙104∙γ∙С∙2,
(45)
где γ – нормированный показатель, определяемый по номограмме (прил.
В);
С – средние издержки на предупредительные операции восстановления
значения измеряемого параметра технического состояния диагностируемого
объекта до номинального;
 – средняя квадратическая погрешность измерения.
После подстановки зависимостей (44) и (45) в целевую функцию (43)
получим:
G() = min[0,265∙104∙γ∙С∙2 + b + L/].
(46)
Продифференцировав это выражение по  и приравняв нулю, получим
оптимальное значение средней квадратической погрешности измерений
1/ 3
 104  L 
 опт  
 .
0
,
53



C


(47)
Целевая функция (46) выражает обобщенный технико-экономический
критерий оптимальной точности измерения при диагностировании машин.
Формула (47) имеет весьма простой вид, но для нахождения значений L, γ и С
необходим значительный объем статистических данных.
Расчет оптимальной точности измерения параметров производят в
следующей последовательности.
В соответствии с нормативно-технической документацией и ГОСТ 2157176 для диагностического объекта устанавливают средний ресурс Тср (моточасы,
км) по данному параметру и коэффициент вариации υ ресурса.
По нормативно-технической документации определяют среднюю
межконтрольную наработку tм (моточасы, км) объекта диагностирования и
составляют отношение Т0 = Тср / tм.
На основе технико-экономического анализа определяют средние издержки
А, связанные с устранением отказа объекта, и средние издержки С на
предупредительные операции (регулирование, замену) по доведению значения
параметра до номинального. Экономические характеристики А и С определяют
согласно методике, приведенной в ГОСТ 21571-76. Составляют отношение
36
А0 = А/С и по параметру Т0 и коэффициенту вариации среднего ресурса υ
находят показатель γ по номограмме (прил. В).
Для определения постоянной L необходимо выбрать известные средства
диагностирования по рассматриваемому параметру. По технической
документации на выбранные средства диагностирования устанавливают
относительную (абсолютную) основную δ0ij (∆0ij) и дополнительные δij (∆ij)
погрешности согласно ГОСТ 13600-68. Далее вычисляют суммарную
предельную погрешность каждого средства:
mj
 i      ij2
2
0 ij
(48)
j 1
или
mj
 i     2ij .
2
0 ij
Затем
определяют
j 1
среднюю
квадратическую
(49)
погрешность
диагностического средства i = δi /3.
По каждому средству диагностирования по нормативно-технической
документации находят элементы затрат: заработную плату диагноста Зi на
измерение параметра; амортизационные отчисления Оi на средство
диагностирования; затраты Тi на ТО (поверку и калибровку) и ТР средства
диагностирования; цену средства диагностирования Ki.
Вычисляют приведенную цену Цi диагностического средства по данному
параметру с учетом коэффициента μi (учитывающим стоимость вторичной
аппаратуры и весовые коэффициенты по измерению данного параметра) для
всех средств диагностирования (i=1, …, n) по формуле
Цi = μi∙Ki.
(50)
Число измерений данным диагностическим средством за межконтрольный
период определяют по формуле
М i  mi1  mi2  mi3 ,
(51)
37
1
2
где mi  парк обслуживаемых машин; mi  среднее число измерений
3
параметра одной составной части машины за межконтрольный период; mi 
число однотипных узлов в машине.
Для каждого i-го средства диагностирования вычисляют приведенную
стоимость измерения параметра состояния
Yi = Зi + (Оi + Тi + Ен∙Цi) / Мi
(i = 1, …, n),
(52)
где Ен – нормативный коэффициент экономической эффективности, Ен =
0,15.
На основе полученной статистической информации на основе формул (48)(52) с помощью метода наименьших квадратов строят зависимость (44), в
которой коэффициент L определяется по формуле
n
 n   n

n ( yi /  i )    yi     (1 /  i ) 
 i 1   i 1
.
L  i 1
2
n
n

n (1 /  i2 )   (1 /  i )
i 1
 i 1

(53)
В итоге находят искомое среднеквадратическое отклонение опт по
формуле (47) и искомую погрешность измерения параметра технического
состояния
δопт = ±3опт .
(54)
Задача 6. Оптимизация точности измерения суммарного зазора в
сопряжениях кривошипно-шатунного механизма
Определить оптимальную точность измерения суммарного зазора в
сопряжениях кривошипно-шатунного механизма: в шатунном подшипнике
между поршневым пальцем и отверстиями бобышек поршня.
Диагностическим параметром является свободный ход поршня при
создании в надпоршневом пространстве проверяемого цилиндра избыточного
давления или разрежения.
Средний ресурс по данному параметру составляет Тср = 3000 маточасов
при коэффициенте вариации ресурса v = 0,2. Межконтрольный период tм равен
38
1000 моточасов. При отказе узла имеют место издержки, связанные с его
устранением: А = 6000 р., издержки на предупредительные операции по
восстановлению значения параметра до номинального: С = 2000 р.
Диагностический параметр (свободный ход поршня) можно определить с
помощью измерительных преобразователей (табл. 5).
Таблица 5
Используемые преобразователи для определения хода поршня
Измерительный
преобразователь (ИП)
Тензорезисторный датчик
линейных перемещений ТД
(МФ ГОСНИТИ)
Тензорезисторный датчик
перемещений ДТП-5
Потенциометрический
датчик перемещений ПТП21
Индуктивный
преобразователь
перемещений ПД-3
Принцип работы ИП
Полумостовая схема с
проволочными резисторами
Вторичная
аппаратура
Усилитель 8АНЧ7М и индикатор
Мостовая схема с
малогабаритными фольговыми
тензорезисторами
Потенциометрическая схема
Преобразователь
ПА-1 и индикатор
Дифференциальнотрансформаторная схема
Усилитель 8АНЧ7М и индикатор
Индикатор
Решение. Основная погрешность ИП δ0i определяется по технической
документации на ИП, суммарная инструментальная
погрешность δi
рассчитывается с учетом основной и дополнительной погрешностей ИП и
вторичной аппаратуры (данные берутся из технической документации). Данные
заносим в таблицу 6. Средняя квадратическая инструментальная погрешность
при законе нормального распределения погрешностей определяется согласно
соотношению (54): i = δi /3.
Цену ИП (Цi) с учетом вторичной аппаратуры и весовых коэффициентов
определяем по формуле (50) на основании номенклатурных справочников
заводов-изготовителей и заносим в табл. 6.
Приведенные издержки В(i) = yi на измерение данного параметра со
средней квадратической погрешностью i находятся по формуле (52) с учетом
числа обслуживаемых в год тракторов mi1 = 500; mi2 = 1 (параметр измеряют
только при ТО-3); mi3 = 1 для i = 1, …, 4. Согласно формуле (51) имеем Мi =
39
500. Доля заработной платы диагноста на измерение параметра Зi,
амортизационные отчисления Оi и затраты на ТР и проверку диагностических
средств Тi определяются дифференцированно для каждого типа ИП и заносятся
в табл. 6.
На основании итогов табл. 6 по формуле (53) рассчитываем значение
параметра L: L = 2,69.
Для расчета дополнительных издержек, связанных с отказом элемента, по
номограмме показателя γ (прил. В) определяем его значение при А0 = А/С =
6000/2000 = 3 и v = 0,2. Имеем γ = 17.
В итоге по формуле (47) находим оптимальные значения
сренеквадратического отклонения, %
1/ 3
 10 4  L 

 опт  
 0,53    C 
1/ 3
 10 4  2,69 

 
 0,53  17  2000 
 1,14 ;
и предельной погрешности измерений δопт = 1,14∙3 = 3,4 %.
Следовательно, свободный ход поршня, характеризующий суммарный
зазор в сопряжениях кривошипно-шатунного механизма, следует измерять с
погрешностью ±3,4 %. Для этой цели экономически наиболее пригоден
преобразователь ДПТ-5 (см. табл.6).
Таблица 6
измерения yi/i
600
600
700
950
Удельная стоимость
Затраты на ТР Ti, р.
1500
1500
1750
2400
Приведенная стоимость
измерения yi, р.
Амортизационные
отчисления Oi , р.
6000
6000
7000
9600
Часть зарплаты диагноста
на измерение параметра
Зi, р.
Приведенная цена ИП Цi,
р.
ческая i
квадрати-
Суммарная
погрешность
ИП, %
предельная δi
средняя
ИП
Основная погрешность
ИП δоi, %
Технико-экономические показатели измерительных преобразователей (ИП)
1/i 1/i2
ТД (МФ
ГОСНИТИ) 2,5
ДПТ-5
ПТП-21
ПД-3
Сумма
1,5
1,0
0,5
4,5
2,8
2,0
1,5
1,5
0,93
0,66
0,5
25
25
25
25
31
31
32
34,6
129
21
33
48
69
172
0,67
1,08
1,52
2
5,26
0,444
1,156
2,296
4
7,896
40
5.3.4. Оптимизация погрешностей измерения на основе метрологического
критерия
При отсутствии исходных данных для использования техникоэкономического критерия необходимую точность измерения параметра
технического состояния оценивают по результатам анализа функциональной
связи структурных и диагностических параметров с помощью коэффициентов
влияния в соответствии с рекомендациями ГОСТ 22631-77. В этом случае
предельное значение средней квадратической погрешности устанавливают из
зависимости
 ≤ 0,2∙ (Пп – Пн),
(55)
где Пп и Пн – соответственно предельное и номинальное значение
параметра.
Пусть j-й диагностический параметр уi связан с n структурными
параметрами хi зависимостями yi = f(x1, …, xn). Тогда коэффициент влияния i-го
структурного параметра на j-й диагностический определяется как
произведение:
 f  x
Sij     i .
 xi  y j
При отсутствии функциональной
диагностическими параметрами
S ij 
связи
П j
П i
,
(59)
между
структурными
и
(60)
где ∆Пj – изменение j-го диагностического параметра;
∆Пi – изменение i-го структурного параметра.
Оптимальная точность измерения j-го диагностического параметра уj
определяется по формуле
j 
n
 (S  
i 1
ij
ij
)2 ,
(61)
41
где δij – приведенная погрешность в оценке i-го структурного параметра по
j-му диагностическому параметру:
 ij 
100  ui
,
2 П пj5k
(62)
где ui – предельное отклонение i-го структурного параметра;
Ппj – предельное значение j-го диагностического (измеряемого)
параметра;
φ5k – число ряда Ренара (φ5 ≈ 1,6 и k = 1, 2, …), характеризующее
степень погрешности точности измерений. Степень этой погрешности зависит
от того, на что влияет этот параметр. Если параметр влияет на безопасность
движения, то он относится к категории точности II и k = 3, если параметр
влияет на технико-экономические и эксплуатационные показатели, то он
относится к категории точности III и k = 2.
Формула (62) справедлива, если i-й структурный и j-й диагностический
параметры измерены в одних и тех же единицах. Для общего случая
приведенная погрешность определяется по формуле
 ij 
 ij
.
2 5k
(63)
Здесь показатель γij определяется зависимостями:
 ij 
 ij  100
Ai
,
n
xij
i 1
uj
Ai    ij ,  ij 
, i  1, ...,n ,
где ∆xij – изменение i-го структурного параметра хi при изменении j-го
диагностического параметра уj;
uj – предельное отклонение j-го диагностического параметра.
Задача 7. Оптимизация точности измерения зазора в сопряжении
типа вал-отверстие
Зазор в сопряжении типа вал-отверстие, имеет при эксплуатации
предельное значение Пп = 40 мкм. Допуск на износ элементов, формирующих
42
этот параметр, составляет для втулки ∆вт = 10 мкм, для вала ∆в = 22 мкм. При
этом коэффициенты влияния равны: Sвт = 0,7; Sв = 0,8. Определить
погрешности определения износов втулки и вала и диагностического зазора.
Решение. По формуле (62), приняв k = 2, найдем погрешности определения
износов втулки и вала, %:
 вт 
100  10
100  22

5
;


 11 .
в
2  40  1,6 2
2  40  1,6 2
По формуле (61) определяем оптимальную погрешность измерения зазора
сопряжения, %:
 с  (0,7  5) 2  (0,8 11) 2  9,5 .
5.3.5. Оценка достоверности диагностирования
Приближенно достоверность определения
рассчитана с помощью зависимости
параметра
D ≈ 1 – 0,314∙β1 – 0,083∙β2 – 0,007∙β3,
может
быть
(64)
где βi = mi /n, i = 1, 2, 3;
n – общее количество значений диагностируемого параметра;
m1 – количество значений диагностируемого параметра, попавших в
отрезок [Пп ± σ];
m2 – количество значений диагностируемого параметра, попавших в
полуинтервалы [Пп – 2σ; Пп – σ) и (Пп + σ; Пп + 2σ];
m3 – количество значений диагностируемого параметра, попавших в
полуинтервалы [Пп – 3σ; Пп – 2σ) и (Пп + 2σ; Пп + 3σ].
Формула
(64)
дает
возможность
определить
достоверность
диагностирования машины по отдельному параметру. Если техническое
состояние узла машины зависит от l невзаимосвязанных между собой
параметров, достоверность диагностирования объекта в целом определяется
зависимостью D = D1∙D2∙ … ∙Dl.
Для закона нормального распределения ошибок измерения средняя
квадратическая погрешность измерения
43

  ( Х 2  Х1 )
300
,
(65)
где δ – точность измерительного средства; Х1 … Х2 – диапазон шкалы
измерения прибора.
Задача 8. Определение достоверности измерения параметров
Определить
достоверность
измерения
прибором
СВД-1
для
диагностирования системы электрооборудования и двигателей легковых
автомобилей угла замкнутого состояния контактов прерывателя автомобилей.
Параметр – угол замкнутого состояния контактов прерывателя. Погрешность
измерения параметра прибором СВД-1 угла δ = 2,5 %. Диапазон его измерений
0 ... 1,57 рад. Параметр имеет двустороннее ограничение: Пп1 = 0,62 и Пп2 =
0,70. Диагностирование 100 автомобилей показало, что угол 0,59 рад оказался
у двух, 0,63 рад у трех, 0,65 рад у 51, 0,70 рад у девяти, 0,73 рад у пяти
автомобилей.
Решение. Средняя квадратическая погрешность измерения прибором
СВД-1 согласно (65)

  ( Х 2  Х1)
300

2,5  (1,57  0)
 0,01 .
300
Следовательно:
отрезками первого множества m1 являются отрезки [0,61; 0,63] (для Пп1) и
[0,69; 0,71] (для Пп2);
полуинтервалами второго множества m2 – полуинтервалы [0,60; 0,61) и
(0,63; 0,64] (для Пп1) и [0,68; 0,69) и (0,71; 0,72] (для Пп2);
полуинтервалами третьего множества m3 – полуинтервалы [0,59; 0,60) и
(0,64; 0,65] (для Пп1) и [0,67; 0,68) и (0,72; 0,73] (для Пп2).
Отсюда видно, что к первому множеству m1 относятся 3 автомобиля с
углом 0,63 рад и 9 автомобилей с углом 0,70 рад, то есть m1 = 3 + 9 = 12.
Автомобилей, относящихся ко второму множеству нет (m2 = 0). К третьему
множеству m3 относятся 2 автомобиля с углом 0,59 рад, 51 автомобиль с углом
0,65 рад и 5 автомобилей с углом 0,73 рад, то есть m3 = 2 + 51 + 5 = 58.
Составим соотношения:
44
β1 = 12/100 = 0,12; β2 = 0; β3 = 58/100 = 0,58.
Таким образом, в соответствии с соотношением (64), достоверность
диагностирования угла замкнутого состояния
контактов
прерывателя
автомобиля прибором СВД-1 составит
D ≈ 1 – 0,314 ∙ 0,12 – 0,083 ∙ 0 – 0,007 ∙ 0,58 ≈ 0,96.
5.4. Порядок проведения работы
1. Получить у преподавателя вариант задания по п.5.2 (см. прил. А).
2. По выданному варианту задания выписать исходные данные для 5-8
задач.
3. Изучить методический материал по п. 5.3.
4. Последовательно по выданному варианту заданий выписать исходные
данные и решить задачи 5-8. Провести статистическую обработку исходных
данных в каждой задаче. В задаче 5 статистическую обработку исходных
данных провести по форме в соответствии с примером (см. прил. Г).
5. Провести анализ результатов статистической обработки в каждой
задаче. Сделать выводы.
6. Оформить отчет по форме п. 5.5. Подготовить ответы на контрольные
вопросы по п. 5.6 в устной форме.
5.5. Содержание отчета
В отчет занести:
1. Наименование работы, цель работы, номер варианта и исходные
статистические данные для четырех задач.
2. Содержание статистической обработки исходных данных для каждой
из четырех задач, для задачи № 5  по форме в соответствии с примером (см.
прил. Г).
3. Анализ полученных результатов в каждой из 4-х задач. Выводы.
45
5.6. Контрольные вопросы
1. Дайте понятия оптимизации, целевой функции, параметров
оптимизации. Приведите примеры оптимизации в технической диагностике.
2. Дайте понятие параметрического ряда в технической диагностике.
Приведите пример.
3. Дайте понятия предпочтительного и оптимального параметрического
ряда.
4. Назовите этапы построения оптимального параметрического ряда.
5. Дайте
понятия
точности,
погрешности,
достоверности
диагностирования и ошибок 1-го и 2-го рода.
6. В чем заключается суть оптимизации погрешностей измерения на
основе технико-экономического критерия? Приведите целевую функцию для
этого случая.
7. В чем заключается оптимизации погрешностей измерения на основе
метрологического критерия и как она определяется для этого случая?
8. Как приближенно оценивается достоверность определения параметра?
9. Дайте понятия ошибок первого и второго рода в принятии решения о
диагнозе.
46
6. ТЕМА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ОБЪЕКТОВ
6.1. Цель работы
Изучить метод определения остаточного ресурса объектов по среднему
статистическому изменению ресурсного параметра и приобрести практические
навыки его применения.
6.2. Задание
Изучить теоретические и методические материалы. В соответствии с
индивидуальным заданием по указанному преподавателем варианту (см. прил.
А) выполнить расчеты, провести анализ результатов и сделать выводы.
Оформить отчет по форме, указанной в п. 6.5 в соответствии с примером
(см. прил. Д).
Подготовить ответы на контрольные вопросы по п. 6.6 в устной форме.
6.3. Основные сведения, понятия и определения
6.3.1. Закономерности изменения технического состояния машин
Показатели технического состояния машин и их отдельных агрегатов,
узлов и деталей в течение эксплуатации изменяются от номинальных значений,
соответствующих техническим условиям на новую машину, до предельных
значений.
На изменение параметров технического состояния узла, агрегата или
машины влияет большое число конструктивных, производственных и
эксплуатационных факторов. К конструктивным и производственным
факторам относятся качество изготовления, сборки, обкатки, конструктивные
особенности и структура отдельных элементов и их взаимосвязь в машине, а
также физико-механические свойства применяемых материалов (твердость,
шероховатость и т. п.). Примеры:
1) Предварительно не обкатанный насос 223-20 имеет в условиях
эксплуатации ресурс в 1,5-2 раза меньше, чем обкатанный. С уменьшением
суммарного зазора в сопряжениях шатунно-поршневой пары того же насоса от
0,3 до 0,2 мм значительно снижается динамическая составляющая усилия при
47
S'1
S1
S''1
переходе поршней через мертвую точку и соответственно увеличивается
вероятность его безотказной работы.
2) Отклонение угла опережения зажигания карбюраторного двигателя от
оптимального только на 1° приводит к увеличению расхода топлива на 1-1,5 %
и снижению мощности на 1-2 %.
К эксплуатационным факторам относятся режимы нагрузки, внешние
климатические условия, способы и уровень проведения ТО и ремонта,
интенсивность использования машины в течение смены, суток, года,
индивидуальные особенности оператора, управляющего машиной, и т. д.
Примеры:
1) Долговечность шестеренного насоса НШ-67, эксплуатируемого в
районах Средней Азии, примерно в 3 раза меньше долговечности того же
насоса, работающего в средней полосе России.
2)
Износ
сопрягаемых
S
II
I
III
деталей
двигателя
автомобиля при увеличении
Sпр
частоты вращения коленчатого вала от 1600 до 2400
α
мин--1 возрастает в 3 раза.
3) Показатели надежности
гидропривода трактора Кtпр
700 снижаются в несколько
∆tр
∆t
t
раз
при
работе
на
I – период приработки; II– период установившегося
гидравлической жидкости,
изнашивания; III – период интенсивного изнашивания
не соответствующей техРис. 6. Зависимость структурного параметра S
ническим условиям по
от наработки t
вязкости и содержанию
абразивных частиц и продуктов износа.
В идеальном случае на первом этапе эксплуатации (в период обкатки)
машин (рис. 6) наблюдается интенсивное изменение структурного параметра
технического состояния S1, затем интенсивность изменения параметра
снижается и сохраняется примерно постоянной в период установившегося
изнашивания. С наступлением интенсивного (катастрофического) изнашивания
дальнейшая эксплуатация детали и соответственно узла недопустима.
48
Повышение качества обкатки позволяет значительно уменьшить изменение
параметра технического состояния от S1 до S1' соответственно увеличить ресурс
на ∆t.
Существенное влияние на продолжительность периода установившегося
изнашивания оказывают эксплуатационные факторы. При их благоприятном
влиянии скорость изменения параметра технического состояния tgα снижается.
В результате проводимых в процессе эксплуатации контрольных разборок
узлов их ресурс снижается на ∆tp из-за появления дополнительного периода
приработки подвергнутых разборке сопряжений.
Анализ нескольких однотипных эксплуатируемых машин показывает, что
действие перечисленных факторов вызывает изменение параметра
технического состояния различной интенсивности. График изменения
параметра под влиянием эксплуатационных факторов – ломаная кривая (рис. 7).
Непостоянная интенсивность изменения параметра обусловлена различными
режимами
эксплуатации
в
S
отдельные
периоды
работы
S
машин (различными нагрузками,
температурными
условиями,
запыленностью
окружающей
среды,
неправильностью
регулировочных характеристик
t
t
а
б
узлов, недостаточностью смазки и
а – по возрастающим ломаным кривым; б – по т. п.).
убывающим ломаным кривым
Функция
изменения
Рис. 7. Зависимость параметра техни- параметра технического состоческого состояния S от наработки t
яния
одноименных
деталей
нескольких машин в реальных
условиях эксплуатации имеет значительный разброс при одинаковой наработке,
который характеризуется коэффициентом вариации.
С точки зрения диагностирования машин наибольший интерес
представляет математическое описание характера зависимости параметра
технического состояния от наработки. От выбора математической функции
зависят качество, достоверность и простота постановки диагноза и
прогнозирования остаточного ресурса. Целесообразно аппроксимировать
49
ломаную линию фактического изменения параметра технического состояния
плавной кривой. Аппроксимирующая функция должна: учитывать физику
изменения параметра технического состояния, в том числе конструктивные и
эксплуатационные факторы; интегрально учитывать характер зависимости
параметра от наработки. Эта функция должна быть универсальной –
характеризующей линейную, степенную и другие зависимости изменения
параметра oт наработки, и простой – содержащей небольшое число
коэффициентов и обеспечивающей простоту составления номограмм, таблиц и
других справочных материалов.
От качества и достоверности статистических данных зависит
достоверность постановки диагноза и прогнозирования остаточного ресурса.
6.3.2. Прогнозирование остаточного ресурса
Теория прогнозирования является частью автоматического контроля.
Практически невозможно провести оптимизацию режимов ТО и ТР, а также
предсказать остаточный ресурс машины и ее составных узлов и агрегатов без
расчета показателей, характеризующих их состояние в будущем.
Прогнозирование позволяет успешно управлять надежностью машин,
межремонтным ресурсом, расходом запасных частей, эксплуатационными
затратами.
Теория прогнозирования остаточного ресурса включает в себя
совокупность правил и способов определения характеристик изменения
ресурса и времени этого процесса. Она изучает зависимость ресурса от других
параметров технического состояния. Прогнозирование остаточного ресурса
элементов машин осуществляют в три этапа:
 исследование динамики состояния агрегата в прошлом, выявление
характеристик изменения параметров технического состояния и построение
динамической модели технического состояния элемента в зависимости от
наработки и его ресурса;
 установление предельных и допускаемых изменений параметров,
разработка способов и непосредственное измерение этих параметров, выбор
метода прогнозирования;
 прогнозирование изменения параметров технического состояния и в
том числе остаточного ресурса, а также анализ прогноза.
50
При прогнозировании остаточного ресурса машин работы по всем трем
этапам должны быть выполнены обязательно. Для классического случая износа
сопряжений прогнозирование остаточного ресурса tост наглядно поясняет рис.8.
Сравнивая измеренное значение параметра S с нормативным, (предельным или
допускаемым) Sн делают заключение об остаточном ресурсе tост.
Поскольку изменение параметров технического состояния элементов
машин в большинстве случаев определяется вероятностными критериями,
математические основы прогнозирования их остаточного ресурса базируются
па теории случайных функций.
Однако учет всех показателей (вероятность безотказной работы,
максимальный срок службы, максимально допустимое время простоя машины
на ТО и ТР) значительно усложняет прогнозирование, тем более, что зачастую
некоторые из этих показателей накладывают противоречивые требования.
Поэтому
при
прогнозировании
остаточного ресурса машин достаточно
S
выбрать
и
использовать
один
универсальный показатель, например
Sпр
экономический – минимум издержек на
единицу наработки. Кроме указанных
Sн
работ по трем основным этапам
прогнозирования остаточного ресурса,
необходимо выполнять значительные
tост
t работы по нахождению вероятных
издержек,
связанных
с
отказами,
Рис. 8. Схема определе- техническими
воздействиями
для
ния остаточного ресурса tост
поддержания агрегата в работоспособном
по результатам измерения пасостоянии,
проведением
диагностираметра S
рования и т. д. Важнейшей из них
является определение функций вероятности по основному параметру
технического состояния и среднего фактического ресурса по предельному
состоянию отдельных узлов. Качество получаемых функций, определенных на
основе анализа и экстраполяции изменения параметра изделия до предельного
значения, определяет результативность всей работы по прогнозированию
остаточного ресурса.
51
Выводы об изменении параметра в будущем делают на основе изменений в
прошлом. Число данных об изменении параметра в прошлом предопределяет
точность прогноза. Информация об изменении параметра в прошлом может
быть получена как для совокупности узлов, так и для отдельных деталей.
В
теории
прогнозирования
основное
внимание
уделяется
детерминированной
и
вероятностной
частям.
Прогнозирование
детерминированных процессов выполняют с помощью интерполяций. В этом
случае сначала выявляют аналитическое выражение исследуемой функции, а
затем
осуществляют
прогнозирование.
Для
прогнозирования
детерминированных процессов при условии небольшого времени упреждения
используют интерполяционный полином Лагранжа. Когда имеется мало
информации о контролируемой функции, применяют метод наименьших
квадратов. В качестве эмпирических зависимостей используют дробнолинейную y = a∙x /(b + x), степенную у = а∙хb, показательную y = a∙bx,
логарифмическую y = a∙lg(b∙x + c) и другие зависимости.
Методы интерполяции применяют также для случайных процессов. При
этом вместо нахождения значений функции внутри или вне отрезка
наблюдений определяют функцию по исходным значениям случайного
процесса с точки зрения удовлетворения выбранному критерию
оптимальности. Критерием оптимальности может служить средняя
квадратическая ошибка отклонения искомой аппроксимированной функции от
случайной.
Для решения задач прогнозирования остаточного ресурса следует
применять простые, но универсальные и достаточно точные методы,
учитывающие основные экономические факторы. Это методы прогнозирования
по среднему статистическому изменению параметра технического состояния
нескольких однотипных агрегатов и среднему квадратическому отклонению
этого изменения и по реализации параметра одного конкретного элемента.
При прогнозировании большое значение имеет выбор аппроксимирующей
случайной функции, достаточно полно отражающей процесс изменения
контролируемого параметра. В качестве такой функции можно использовать
функцию вида
U (t )  Vc  t   Z  U1 ,
(66)
52
где Vc∙tα – элементарная случайная степенная функция; Z – случайное
отклонение фактического изменения параметра от теоретической реализации
под влиянием вариации эксплуатационных факторов; U1 – показатель,
характеризующий приработку деталей; t – наработка; α – показатель степени
функции; Vc – показатель, характеризующий случайную скорость изменения,
параметра при t = 1, уменьшенную в α раз. При Z = 0 и α = 1 функция (66)
линейная.
Во многих случаях в качестве аппроксимационной кривой используется
полином. Во многих случаях изменения параметров удовлетворительно
описываются полиномом второй степени (параболой). Например, уравнение
параболы хорошо описывает изменение объемного КПД насосов НШ-32
  а t2  b t  с ,
(67)
где η – объемный КПД; t – наработка; a, b, c – коэффициенты.
Если значения аргумента выбраны равноотстоящими, т. е. tл+1 – tk = h =
сonst (k = 1, 2, …, N-1), и значения функции определены с одинаковой
точностью, то удобно вести отсчет аргумента от среднего значения tср = (t1 + tN
)/2 в целых частях шага, предварительно выбрав нечетное число
экспериментальных данных (в пяти точках) наработки: 0; 0,4; 0,8; 1,2; 1,6 тыс.
ч. Квадратичная функция (67) в этом случае примет вид
 t  t ср 
 t  t ср 
  b1  
  с1 .
  а1  
h
h




2
(68)
Параметры а1, b1 и с1 вычисляют по формулам при нечетном числе данных,
например, для пяти точек:
1
а1 
3Н 2
b1 
N 2 1 N 
 N
2
 3 k  (k  M ) 
 k  ;
4
k 1
 k 1

H
3 N
1 N
  k  (k  M ) ; с1    k  1  a1 ;
Н 1 k 1
N k 1
N
где H1 = N∙(N2  1)/12; H2 = N∙(N2  1)∙(N2  4)/180, М = 3.
(69)
53
6.3.3. Прогнозирование по
параметра
среднему статистическому изменению
Этот метод применяют, если отсутствует информация об изменении
параметра технического состояния диагностируемого агрегата в прошлом. При
реализации метода используют функцию среднего изменения параметра, ее
среднее квадратическое отклонение и средние данные по предельному состоянию, определенные для группы однотипных агрегатов.
Для расчета среднего квадратического отклонения параметра сначала
выявляют закономерность распределения отклонений его частных значений по
конкретным интервалам наработки.
Допустимые пределы изменения среднего значения параметра вычисляют
с определенной доверительной вероятностью по формулам:
U1  ср  K  S ; U 2  ср  K  S ,
(70)
где с доверительной вероятностью γ можно гарантировать попадание в них
доли совокупности не меньше заданного предела р.
Среднеквадратическое отклонение S и коэффициент К определяются
зависимостями:
1 n
S
( i   ср ) 2 ,

n i 1
(71)
K  K   [1  ( / 2n )  (S  2  10) /(12n)] .
В последней зависимости K  определяется из уравнения
2Ф0(K∞) = p;
(72)
η – из уравнения
0,5 – Ф0(η)= 1 – γ ,
где Ф0 – нормированная функция Лапласа вида
(73)
54
2
1 Z  v2
Ф0 ( Z ) 
 e dv ,
2п 0
Ф0(Z) = F0(Z) – 0,5 ,
(74)
где значения F0(Z) представлены в прил. Е.
Вычислив по формулам (72) и (73) Ф0(η) и ФО (К∞), по нормированной
функции Лапласа определяются значения η и К∞, а по соотношению (71) –
значение K. По формулам (70) находятся допустимые границы U1 и U2 и их
отклонения от средних статистических значений в процентах ресурса нового
объекта. Далее находятся абсолютное ∆t1 и относительное отклонения ∆t1/ tпр
от ресурса объекта tпр.
Несмотря на то, что полученные значения сравнительно велики, они
могут быть использованы для грубого прогнозирования остаточного ресурса.
Кроме того, полученная погрешность измерения может быть несколько
снижена, если учесть поправку на предельную наработку для конкретной
машины, равную tдо – Dд (рис. 9).
На практике при прогнозировании остаточного ресурса по среднему
статистическому изменению параметра целесообразно пользоваться
номограммами (ГОСТ 21571-76).
6.3.4. Прогнозирование по реализации изменения параметра
Метод заключается в прогнозировании остаточного ресурса с учетом
предельных или допускаемых значений параметра, характера
индивидуального изменения в прошлом, а также характера изменения
параметров совокупности однотипных агрегатов узлов или сопряжении.
Считают, что изменение диагностического параметра характеризуется
экстраполяционной функцией и средним квадратическим отклонением от
фактического значения. Применительно к постепенно изменяющимся
параметрам технического состояния машин при среднем квадратическом
отклонении параметра от аппроксимированной степенной функции
σZ≤0,05 для определения остаточного ресурса следует использовать
формулу


t ост  t д  U n / U 1 (t д )  1 ,
(74)
55
где tд – наработка на период диагностирования; U1(tд) – отклонение
параметра от номинального значения к моменту диагностирования с учетом
приработки:
U1(tд) = |Пк – Пн| – ∆П,
где Пк и Пн – измеренное и номинальное значение параметра; ∆П –
изменение параметра за период приработки.
При σZ > 0,05 остаточный ресурс определяют с учетом относительной
средней квадратичной погрешности прогнозирования. Значения α определяют
статистическим путем.
Для простоты применения настоящего метода рекомендуются справочные
таблицы определения (Un /U1(tд))1/α и номограмма (ГОСТ 21571-76).
Задача 9. Определение остаточного ресурса насосов по среднему
статистическому изменению КПД
Для двадцати двух насосов НШ-32 известны данные по изменению
параметра технического состояния
(объемного КПД η) при наработках
0; 0,2; 0,8; 1,2; 1,5 тыс. ч. (рис. 9).
Номинальный объемный КПД
насосов η = 0,94. Предельное
значение КПД насосов ηпр = 0,72.
Доверительная
вероятность
γ
попадания параметра в допустимые
пределы изменения его среднего
значения
и
предел
доли
совокупности попаданий р примем
равными: γ = 0,99 и р = 90 %.
tпр t, тыс. ч.
Определить остаточный ресурс
средний (для группы насосов) tост и
1 – кривая средних значений; 2 и 3 – кридля конкретного насоса А – tост.А
вые верхнего и нижнего отклонений от
(рис. 9), от текущего значения
средних значений; 4 – кривая изменения
наработки t = 0,7 тыс.ч., а также
объемного КПД конкретной машины; tпр –
погрешность
определения
предельная наработка конкретной машины
остаточного ресурса.
Рис. 9. Схема построения кривой
средних значений объемного КПД η в
зависимости от наработки t
56
Решение. По этим данным найдены математические ожидания параметра
на серединах интервалов наработки (весь диапазон наработки предварительно
разбит на интервалы по 200 ч) и построена усредненная кривая изменения
объемного КПД. Экспериментальная кривая изменения объемного КПД имеет
форму параболы. В табл. 7 приведены результаты подсчета частостей
объемного КПД при наработке 500 ч.
Аппроксимация полученной кривой выполнена методом наименьших
квадратов. В таблице 8 приведены результаты вспомогательных расчетов,
подставив которые в систему уравнений (69) получим значения
коэффициентов: a1 =
–
0,01786; b1 = – 0,0492; c1 = 0,91032. После
преобразований получим аппроксимационное уравнение усредненной кривой
изменения объемного КПД:
   0,1116  t 2  0,05556  t  0,9373 .
(75)
Таблица 7
Результаты подсчета частостей объемного КПД исследуемых насосов
Число измеренных
Интервал значений
значений объемного
объемного КПД
КПД
0,91-0,92
1
0,92-0,93
5
0,93-0,94
11
0,94-0,95
4
0,95-0,96
1
0,96-0,97
–
Частость
Накопленные частости
0,05
0,22
0,50
0,18
0,05
–
0,05
0,27
0,77
0,95
1,00
1,00
Аппроксимационные уравнения можно построить с помощью
инструментов построения диаграмм, заложенных в программе Excel (с
помощью построения тренда функции по набору ее дискретных значений).
Для расчета среднего квадратического отклонения объемного КПД сначала
выявляют закономерность распределения отклонений его частных значений по
конкретным интервалам наработки.
При обследовании 22 насосов (n = 22) выявлено, что определение
объемного КПД в интервалах наработки подчиняется нормальному закону. Так,
57
в сечении D–D (рис. 9) среднее значение равно 0,931 (при среднем
статистическом ηср = 0,936), среднее квадратическое отклонение S = 0,008 (см.
формулу (71).
Таблица 8
Результаты вспомогательных расчетов
Точка
наработки t
1
2
3
4
5
Сумма
Вспомогательные результаты расчетов
при N = 5 и M = 3
Значение
0
0,4
0,8
1,2
1,6
-
функции η
0,942
0,938
0,920
0,870
0,730
4,373
l=k3
-2
-1
0
1
2
0
η∙l
η∙l2
-1,884
-0,938
0
0,870
1,460
-0,492
3,768
0,938
0
0,870
2,920
8,496
Вычислив по формулам (72) и (73) Ф0(η)=0,49 и ФО (К∞) = 0,45, по
нормированной функции Лапласа (прил. Е) определяем η = 2,33 и К∞ = 1,645.
Тогда согласно (71) при n = 22, S = 0,008 имеем K = 2,16. По формулам (70)
получаем U1 = 0,919; U2 = 0,953.
Следовательно, 90 % значений η при 0,5 тыс. ч с вероятностью 0,99
входят в интервал 0,919-0,953. Аналогично определяем пределы отклонений η
при наработках 0; 0,2; 0,8; 1,2; 1,5 тыс. ч. (рис. 9).
Решая уравнение (75) находим средний ресурс tпр = 1,61 тыс. ч.
Отклонения точек кривых 2 и 3 от средних статистических значений оценим в
% ресурса нового насоса с номинальным объемным КПД η = 0,94 при
предельном КПД ηпр = 0,72.
Абсолютное значение отклонений при ηпр = 0,72 составляет ∆t1 = 0,2 тыс.
ч, относительное отклонение, %:
t1
0,2 100
100  
 12,4 .
t пр
1,61
Поправка на ресурс ∆tпр.А конкретного насоса А (рис. 9), составляет, тыс. ч.:
∆tпр.А = tдо – Dд = 1,07 – 0,7 = 0,37,
с учетом которой ресурс составит
58
tпр.А = tпр – ∆tпр.А = 1,61 – 0,37 = 1,24.
Откуда остаточный ресурс насоса А составит, тыс. ч.:
tост = tпр.А – Dд = 1,24 – 0,7 = 0,54.
6.4. Порядок проведения работы
1. Получить у преподавателя вариант задания по п. 6.2 (см. прил. А).
2. По выданному варианту задания выписать исходные данные.
3. Изучить методический материал по п. 6.3.
4. По выданному варианту задания провести статистическую обработку
исходных данных и рассчитать остаточный ресурс насоса. Пример оформления
результатов обработки и расчетов представлен в приложении Д.
5. Сделать выводы.
6. Оформить отчет по форме п. 6.5. Подготовить ответы на контрольные
вопросы по п. 6.6 в устной форме.
6.5. Содержание отчета
В отчет занести:
1 Наименование и цель работы, номер варианта и исходные
статистические данные.
2 Содержание статистической обработки исходных данных по форме в
соответствии с примером (см. прил. Д).
3 Анализ полученных результатов. Выводы.
59
6.6. Контрольные вопросы
1. Какой показатель надежности используется для описания изменения
технического состояния машины?
2. Какие факторы влияют на техническое состояние узлов, агрегатов и
машин?
3. Приведите пример влияния конструктивных и производственных
факторов (качества изготовления, сборки, обкатки, или конструктивных
особенностей) на ресурс автомобилей.
4. Приведите пример влияния эксплуатационных факторов (режимов
нагрузки, внешних климатических условий, способов и уровня проведения ТО
и ремонта, интенсивности использования машины и др.) на ресурс
автомобилей.
5. Какой характер имеют зависимости структурных параметров от
наработки?
6. Какие требования предъявляются к функции, аппроксимирующей
фактическую зависимость изменения параметров от наработки? Какая
аппроксимирующая функция использовалась в работе и каким методом она
была получена?
7. От чего зависит достоверность постановки диагноза и оценки
остаточного ресурса?
8. Назовите этапы прогнозирования остаточного ресурса объектов.
9. Какой универсальный показатель целесообразно использовать для
прогнозирования остаточного ресурса и почему?
10. Какие методы прогнозирования остаточного ресурса вы знаете? Какой
метод использовали в данной работе и когда он применяется?
60
7. ТЕМА 4. ДИАГНОСТИКА СИСТЕМ ДВИГАТЕЛЯ АВТОМОБИЛЯ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОТОРТЕСТЕРА
7.1. Цель работы
Освоить методику и приобрести навыки технической диагностики двигателя автомобиля (далее – двигателя) с использованием мотортестера.
7.2. Задание
Ознакомиться с назначением мотортестеров.
Изучить устройство и работу мотортестера М3-2.
Составить отчет о выполненной работе.
Подготовить ответы на контрольные вопросы.
7.3. Оборудование, приборы и инструменты
Мотортестер М3-2.
7.4. Общие сведения
7.4.1. Краткое описание мотортестеров
Существует целый ряд небольших приборов, предназначенных для диагностики двигателей (стробоскопы, автомобильные тестеры и мультиметры).
Все эти приборы достаточно удобны в работе, но имеют общий недостаток –
измеряют только один, в лучшем случае, несколько параметров, предоставляя
специалисту слабую возможность на основе этих данных делать дальнейший
анализ результатов. Такая особенность рассмотренных приборов не позволяет
увеличить производительность станций технического обслуживания (СТО) –
слишком велики затраты времени на каждый автомобиль. Решают проблему
универсальные устройства, получившие название Еngine Аnаlуzеr или более
привычное в нашей стране – «мотортестер».
Самые большие возможности для диагностирования сегодня имеют мотортестеры высшего уровня сложности. Соответственно, цена прибора колеблется в пределах 25 ... 50 тыс. долларов. А его производством заняты такие крупнейшие фирмы, как американские Аutomоfive Diagnostic (торговые марки Веаr и
Аllen) и Sun Еlektric, а также европейская Robert Bosch. Разумеется, эти приборы
61
являются универсальными настолько, насколько это вообще возможно, – они позволяют тестировать двигатели самых различных марок и моделей автомобилей,
хотя мотортестеры фирмы Bosch имеют более выраженный европейский акцент.
Существуют также узкоспециализированные приборы, предназначенные для диагностирования автомобилей только одного конкретного производителя.
Основой мотортестеров высшего уровня сложности являются современные компьютеры. Американские производители решают этот вопрос традиционно – используют IВМ-совместимые процессоры, работающие в операционной среде Windows. В то же время Bosch использует процессор Моtоrоlа и известную только специалистам операционную систему 0S-9. В какой-то мере это
является недостатком немецких приборов.
В состав мотортестеров входят специальные датчики и пробники, подключаемые к поворотной консоли (отсюда эти мотортестеры иногда называют
консольными). С помощью датчиков и пробников осуществляется измерение
различных параметров двигателя. Так, при проверках систем зажигания фиксируются не только картины протекания тока в первичной цепи и угол опережения зажигания, но и напряжения на клеммах катушки зажигания, величина тока
и напряжение разрыва, напряжение пробоя искрового промежутка свечи, напряжение дуги, длительность искрового разрыва. Американские приборы могут
измерить также и такие параметры как число колебаний тока в катушке зажигания после окончания искрового разряда, падение напряжения на так называемых паразитных зазорах (например, между бегунком и контактами на крышке
распределителя зажигания).
Для измерения параметров систем зажигания используются емкостные,
индуктивные датчики и кабели специальной конфигурации. Обилие различных
типов систем зажигания, устанавливаемых на современных и более старых автомобилях, требует также оснащения мотортестеров массой дополнительных,
причем весьма дорогостоящих, адаптеров для их подключения.
Кроме системы зажигания мотортестер измеряет параметры систем пуска
и электроснабжения, разрежение во впускном коллекторе, частоту вращения,
состав выхлопных газов. Не является проблемой и информация непосредственно от компьютера управления двигателем – ее тоже можно получить, подключившись к диагностическому разъему автомобиля. В данном случае мотортестер будет выполнять роль сканера.
Вся информация, собираемая и обрабатываемая мотортестером, выводит-
62
ся на дисплей монитора в удобной для анализа форме. Это могут быть как цифровые, так и аналоговые сигналы, включая реальные формы напряжений в цепях системы зажигания, сигналов датчиков и исполнительных механизмов.
Мотортестеры высшей группы сложности снабжаются программным
обеспечением, облегчающим как тестирование двигателя, так и анализ полученных результатов. Например, возможно тестирование не только в ручном (по
команде оператора), но и в автоматическом режиме. При этом проводится серия
последовательных измерений различных параметров во время прокрутки двигателя стартером, на холостом ходу, на повышенной частоте вращения, при ускорении и т. д. Полученные значения параметров сравниваются с эталонными
для данного двигателя, которые хранятся на жестком диске системного блока
мотортестера. Если какой-либо параметр вышел за допустимые пределы, то
информация об этом появится на дисплее. Далее можно воспользоваться специальной экспертной программой, которая выведет на дисплей список возможных
причин неисправностей. Именно наличие банка эталонных параметров и программы автоматического тестирования отличает мотортестер высшей группы
сложности от его не менее современных, но гораздо более дешевых собратьев.
Как правило, программное обеспечение мотортестеров позволяет с достаточно высокой вероятностью указать на такие неисправности, которые позволяют компьютеру принять достаточно определенное решение. Если же неисправность сложная, носит комплексный характер или вообще не проявляется
при стандартном тестировании двигателя, то программа не сможет дать однозначного ответа. В этом случае нестандартное мышление и интуиция человека
приобретают решающую роль. Именно поэтому все мотортестеры имеют возможность работать в «ручном» режиме, а наиболее важной и часто используемой профессионалами функцией прибора остается вывод на дисплей реальных
электрических сигналов от компонентов системы управления двигателем. Это
означает, что опыт и квалификация специалиста-диагноста остается важным
условием объективной технической диагностики двигателя.
7.4.2 Назначение мотортестера М3-2
Мотортестер предназначен для измерения параметров и проверки технического состояния 2, 3, 4, 5, 6, 8 – цилиндровых четырехтактных двигателей
внутреннего сгорания в рабочих условиях применения, которые характеризуются следующими факторами:
63
– температура окружающего воздуха – (5 ... 40) оС;
– напряжение питающей сети переменного тока при частоте 50 Гц – ( 220 + 22) В.
7.4.3 Основные технические данные и характеристики мотортестера
Основные технические данные и характеристики представлены в таблице 9.
Таблица 9
Основные технические данные и характеристики мотортестера М3-2
Наименование параметра,
характеристики
Значение
характеристики,
диапазон
измерения
параметра
Предел допускаемой
основной
абсолютной погрешности
измерений
Цена
единицы
наименьшего разряда показания
1
2
3
4
Питание от сети переменного тока:
напряжение, В
частота, Гц
220 + 22
50 + 1
Мощность, потребляемая от сети, В.А
Не более 20
Время установления рабочего режима, мин
Не более 5
Время установления показаний, мин
Не более 1
Средняя наработка на отказ (То), ч
Не менее 3000
Масса мотортестера, кг
Не более 8,5
Габаритные размеры мотортестера, мм
350×200 ×450
Класс защиты от поражения электрическим током
по ГОСТ 26104-89
I
Контролируемые параметры бензинового и дизельного двигателей
Частота вращения коленчатого вала, об/мин
100 ... 5000
+ 10
1
Неравномерность частоты вращения коленчатого
вала, об/мин
–
+ 10
1
Напряжение постоянного электрического тока на
клеммах аккумуляторной батареи (Uаб, эдс, Uзар), В
0 ... 40,0
+ 0,2
0,1
Эффективная мощность двигателя, кВт (л.с.)
0 ... 400
(0 ... 540)
1
(1)
бензинового двигателя
Относительная компрессия по цилиндрам, %
Мощность механических потерь, кВт (л.с.)
Время накопления энергии в катушке зажигания,
Т накопл., мс
0 ... 100
1
0 ... 100
(0 ... 135)
1
(1)
1,6 ... 35,5
+ 0,3
0,1
64
Окончание табл. 9
1
2
3
4
Угол замкнутого состояния контактов прерывателя, УЗСК, отсчитанный по углу поворота распределительного вала, градус
5,0 ... 80,0
+ 0,5
0,1
Отношение длительности замкнутого состояния
контактов прерывателя к суммарной длительности цикла замкнутого и разомкнутого состояния
контактов, УЗСК, %
5 ... 88
+2
1
Угол опережения зажигания ,УОЗ, градус:
- при определении верхней мертвой точки (ВМТ)
по сигналу датчика ВМТ
- при определении ВМТ с помощью стробоскопа
5 ... 80
1 ... 60
+1
+1
1
1
Асинхронизм угла замкнутого состояния контактов прерывателя,
УЗСК, градус (%)
–
+ 0,5 (3)
0,1 (1)
Асинхронизм искрообразования,
–
+ 1,0
0,1
Угол опережения зажигания, создаваемый центробежным автоматом, УОЗц, градус
–
+1
1
Угол опережения зажигания, создаваемый вакуумным автоматом, УОЗв, градус
–
+1
1
Напряжение постоянного электрического тока на
клемме катушки зажигания, Uкз, В
0 ... 20,0
+ 0,2
0,1
Падение напряжения на замкнутых контактах
прерывателя, Uпр, В
0 ... 4,0
+ 0,2
0,1
Напряжение горения на свечах зажигания, кВ
0 ... 5,0
0,1
Длительность горения на свечах зажигания, мс
0 ... 5,0
0,1
Бесперебойность искрообразования, %
0 ... 100
1
УОЗ, градус
Время открытия форсунки инжектора, мс
Уровень напряжения сигнала лямбда-зонда
(min, max), В
0,5 ... 15,0
+ 0,3
0,1
0 ... 5,0
+ 0,5
0,1
дизельного двигателя
Максимальное давление впрыска, Рmax, МПа
0 ... 50,0
+ 1,0
0,1
Остаточное давление в трубопроводе высокого
давления, Рост, МПа
0 ... 50,0
+ 1,0
0,1
1,0 ... 10,0
+ 0,2
0,1
1 ... 60
+1
1
Длительность подачи топлива, ДЛИТ, мс
Угол опережения подачи топлива, отсчитанный
по углу поворота коленчатого вала, УОПТ, градус
7.4.4 Подготовка мотортестера к работе
Подключите стробоскоп к соединителю СТРОБОСКОП мотортестера
(рис. 10).
Подключите датчик тока к соединителю ДТ мотортестера.
65
Рис. 10 Мотортестер с комплектом датчиков и соединительных устройств
Подключите датчик высокого напряжения ДВН и датчик начала от
счета ДНО к соединителю ДВН, ДНО мотортестера.
Подключите устройство соединительное УС1 к соединителю УС1 мотортестера.
Установите датчики на диагностируемый двигатель (рис. 11):
а) Датчик тока установите на провод, идущий от аккумуляторной батареи
на «массу», для измерения тока заряда или на любой другой провод – для измерения тока в этой цепи;
66
Рис. 11 Схема подключения датчиков на диагностируемый двигатель
б) Установите датчик начала отсчета ДНО на провод, подходящий к свече
первого цилиндра возможно ближе к крышке распределителя, а зажим контактный из состава ДНО, при большом уровне помех – на «массу» автомобиля (определяется экспериментально);
в) Датчик высокого напряжения ДВН установите на высоковольтный
провод, подходящий к центральному выводу катушки зажигания или на один из
высоковольтных проводов, если система зажигания без распределителя;
г) Зажимы « + » (красного цвета) и « _ » (черный) из состава УС1 (см. рис. 2)
подключите соответственно к клеммам « + », « _ » аккумуляторной батареи;
д) Зажим SW (см. рис. 2) из состава УС1 подключите к выводу катушки
зажигания, соединенному с замком зажигания, а зажим CB – к выводу катушки
зажигания, соединенному с прерывателем (электронным коммутатором);
7.4.6 Подключите мотортестер к сети напряжением 220 В частотой 50 Гц.
67
7.4.5 Включите мотортестер с помощью переключателя СЕТЬ на задней
панели.
7.5 Порядок работы с мотортестером
7.5.1 После включения питания мотортестер переходит в автономный режим измерений.
Для индикации режимов работы и вывода информации мотортестер оборудован жидкокристаллическим индикатором. Контрастность изображения регулируется ручкой КОНТРАСТНОСТЬ на задней панели мотортестера.
Включение мотортестера осуществляется с помощью переключателя
СЕТЬ на задней панели.
Управление работой мотортестера осуществляется посредством кнопок:
RESET – сброс (возврат в начало измерений из любого режима);
МЕНЮ – меню основных режимов мотортестера;
ВОЗВРАТ – возврат на один шаг, к предыдущей странице или режиму;
ВВОД – подтверждение выбора.
Десять кнопок непосредственно под экраном имеют различное функциональное назначение в зависимости от режима измерений. Назначение каждой
кнопки, задействованной в данном режиме, отображается на экране в нижней
строке-подсказке непосредственно над кнопкой.
Светодиоды в нижней части лицевой панели мотортестера выполняют следующие функции:
– светящийся желтый светодиод «POWER» свидетельствует о включенном электропитании;
– «мерцание» зеленого светодиода – наличие сигнала прерывателя;
– «мерцание» красного светодиода – наличие сигнала ДНО.
Справа от желтого светодиода «POWER» находится окно фотоприемника
для пульта дистанционного управления. При работе с мотортестером старайтесь
избегать попадания в окно фотоприемника попадания прямых солнечных лучей.
Время измерения зависит от выбранного режима и частоты вращения коленчатого вала.
7.5.2 После включения электропитания в течение нескольких секунд производится самодиагностика – контроль исправности основных узлов мотортестера, после чего мотортестер переходит в режим выбора типа двигателя и модели автомобиля (рис. 12).
68
Рис. 12 Меню выбора двигателя и модели
автомобиля
Рис. 13 Список моделей автомобилей
Используя кнопки перемещения маркера « », « », поместите маркер
на строку ТИП ДВИГАТЕЛЯ и нажмите кнопку ВВОД для подтверждения выбора. Затем поместите маркер на строку БЕНЗИНОВЫЙ, подтвердите выбор.
Поместив маркер на строку МОДЕЛЬ, снова подтвердите выбор.
На экране отобразится список моделей автомобилей (рис. 13).
Из предложенного списка выберите модель диагностируемого автомобиля и нажмите ВВОД.
В некоторых случаях после выбора модели следует дополнительно указать количество цилиндров диагностируемого двигателя.
Если в предложенном списке модель диагностируемого автомобиля отсутствует, параметры автомобиля (см. рис. 12) вводятся вручную (модель автомобиля при этом не определяется).
Для этого, подведя маркер к нужной строке, нажмите ВВОД, внесите изменения с помощью функциональных кнопок и снова подтвердите выбор нажатием кнопки ВВОД. Внесенные изменения будут храниться в памяти мотортестера до выключения питания.
Следующий шаг – выбор режима синхронизации. Подведя маркер к строке СИНХРОНИЗАЦИЯ и нажав ВВОД, выберите в открывшемся окне режим
синхронизации: по датчику Холла, по датчику тока либо по прерывателю. По
умолчанию предусмотрена синхронизация по прерывателю.
В дальнейшем, при проведении измерений, подсоедините зажим СВ мотортестера к катушке зажигания, если выбран режим синхронизации по прерывателю, или к выводу датчика Холла, если синхронизация по датчику Холла.
69
При выборе синхронизации по датчику тока следует датчик тока надеть
на провод (провода), идущий от коммутатора (прерывателя) к катушке (катушкам) зажигания. Направление стрелки на крышке датчика тока должно быть от
катушки к коммутатору (прерывателю).
После выбора диагностируемого автомобиля, нажмите кнопку МЕНЮ
для отображения меню основных режимов (рис. 14).
Примечание. При выборе синхронизации по датчику Холла или по датчику тока режимы БАЛАНС МОЩНОСТИ, МОЩНОСТЬ, КОМПРЕССИЯ не
работают, так как в этих режимах необходимо блокировать первичное напряжение, которое поступает с прерывателя (коммутатора).
Выбор режима выполняется нажатием кнопки с порядковым номером режима.
Примечание. По кнопке МЕНЮ можно возвратиться в меню основных
режимов (рис. 14) из любой точки измерений.
4.6 Режимы работы мотортестера
В мотортестере предусмотрены следующие режимы измерений:
1
2
3
4
5
«ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ»
«ПРЕРЫВАТЕЛЬ»
«CИСТЕМА ЗАЖГАНИЯ»
«РЕГУЛЯТОРЫ УОЗ»
«БАЛАНС МОЩНОСТИ»
6 «МОЩНОСТЬ»
7 «КОМПРЕССИЯ»
8 «ИНЖЕКТОР»
9 «ЛЯМБДА-ЗОНД»
0 «СКАНЕР КОДОВ»
4.6.1 Режим «ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ» включается нажатием кнопки «1».
Мотортестер измеряет параметры системы электропитания двигателя и отображает результаты каждого цикла измерений (рис. 15):
Рис. 14 Меню основных режимов
Рис. 15 Режим «ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ»
70
U аб – напряжение на клеммах аккумуляторной батареи;
U кз – постоянное напряжение на клемме катушки зажигания или в любой другой точке, к которой присоединен зажим SW;
I – постоянный электрический ток, потребляемый или отдаваемый аккумулятором или другими потребителями.
Если необходимо измерить силу тока с максимальной точностью, следует
снять датчик тока с провода, защелкнуть ярмо, и нажав кнопку « » мотортестера, измерить поправку к показаниям ДТ, которая постоянно хранится в памяти мотортестера и учитывается при измерениях тока.
Нажав кнопку « », можно просмотреть осциллограмму тока в любой
точке электрических цепей автомобиля, присоединив ДТ на соответствующий
провод (время установления показаний ~ 5 ... 7 с).
Можно измерить ток инжектора, прерывателя, оценить работоспособность диодов генератора, посмотреть пульсации тока при запуске и т. д.
В этом режиме синхронизация осуществляется только от датчика начала отсчета.
Кнопкой « » можно изменять масштаб изображения.
7.6.2 В режиме «ПРЕРЫВАТЕЛЬ» (включается нажатием кнопки «2»)
производятся измерения параметров прерывателя (рис. 16):
Тнакопл - время накопления энергии в катушке зажигания (рис. 17);
УЗСК - угол замкнутого состояния контактов прерывателя, отсчитанный
по углу поворота распределительного вала (рис. 18);
УЗСК - асинхронизм угла замкнутого состояния контактов прерывателя;
УОЗ - угол опережения зажигания, отсчитанный по углу поворота колен-
Рис. 16 Режим «ПРЕРЫВАТЕЛЯ»
Рис. 17 Режим «Время накопления энергии
в катушке зажигания»
71
Рис. 18 Режим «УЗСК по цилиндрам»
Рис. 19 Режим «Измерение УОЗ»
чатого вала (рис. 19);
УОЗ - асинхронизм искрообразования по цилиндрам, в градусах угла
поворота коленчатого вала двигателя;
Uпр – падение напряжения на контактах прерывателя (рис.20).
Находясь в режиме “Прерыватель” и поочередно нажимая кнопки «1»,
«2», «3» и «4», получите результаты измерений Т накопл., УЗСК по цилиндрам,
УОЗ и Uпр по цилиндрам.
Для измерения УОЗ с помощью стробоскопа нажмите кнопку «
тортестера.
» мо-
Включите стробоскоп с помощью кнопки на ручке стробоскопа. Удерживая ее в нажатом состоянии и нажимая верхнюю и нижнюю кнопки на задней
панели стробоскопа (стробоскоп начинает работать только после нажатия этих
Рис. 20 Режим «Напряжение на контактах
прерывателя»
Рис. 21 Меню режима «СИСТЕМА
ЗАЖИГАНИЯ»
72
кнопок), осветите шкив коленчатого вала.
Добейтесь совмещения меток на шкиве коленчатого вала и картере двигателя, соответствующих верхней мертвой точке (ВМТ) поршня первого цилиндра.
После совмещения на экране мотортестера высветится результат измерения УОЗ (рис. 19).
При измерении УОЗ с помощью стробоскопа достаточно использовать
датчик ДНО.
Примечание. При высокой частоте вращения коленчатого вала (для 4-х
цилиндрового двигателя 3000 об/мин, для 8-ми цилиндрового – 1200 об/мин)
УЗСК не измеряется.
7.6.3 Режим «СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ» включается нажатием кнопки
«3» из меню основных режимов, позволяет измерить следующие параметры
системы зажигания (рис. 21).
По нажатию кнопки "1" измеряется первичное напряжение на катушке
зажигания (рис. 22).
Рис. 22 Режим «Первичное напряжение» и выбор номера требуемого цилиндра
Нажав кнопку « » и выбрав цилиндр, можно посмотреть осциллограмму первичного напряжения для данного цилиндра. Кнопка « » - выбор первого цилиндра, последующих – аналогично.
По кнопке ПУСК происходит непрерывная запись осциллограмм первичного напряжения на катушке зажигания выбранного цилиндра (до 20) в память
мотортестера. Кнопка СТОП останавливает этот процесс. После чего, используя кнопки « », « », эти осциллограммы можно просмотреть на экране, начиная с последней (рис. 14).
73
Рис. 23 Осциллограмма первичного
напряжения на катушке зажигания
Рис. 24 Режим «Напряжение пробоя»
По кнопке « » можно выбрать масштаб изображения по горизонтали:
По нажатию кнопки «2» мотортестер измеряет максимальную амплитуду
вторичного напряжения на свечах зажигания по цилиндрам.
Нажав кнопку « » и выбрав цилиндр, можно рассмотреть осциллограмму вторичного напряжения на свече данного цилиндра (рис. 25).
Аналогично, как в предыдущем режиме, после нажатия кнопки ПУСК
происходит накопление осциллограмм, которые затем можно просмотреть на
экране.
Кнопка « » - для выбора масштаба изображения по вертикали.
После нажатия кнопки «3» мотортестер измеряет напряжение горения искры на свечах зажигания по цилиндрам с выводом результатов на экран (рис.26).
Рис. 25 Осциллограмма вторичного
напряжения на свече цилиндра
Рис. 26 Режим «Напряжение горения»
74
Кнопка « » работает аналогично, как в предыдущем режиме.
При нажатии кнопки «4» измеряется время горения искры на свечах зажигания в каждом из цилиндров (с возможностью просмотра осциллограммы
вторичного напряжения на свече зажигания выбранного цилиндра) (рис. 27).
При нажатии кнопки «5» измеряется бесперебойность искрообразования в
свечах зажигания по цилиндрам за каждые 100 циклов искрообразования (рис. 28).
Рис. 27 Режим «Длительность горения»
Рис. 28 Режим «Бесперебойность
искрообразования»
По нажатию кнопки «6» включается режим «DI-прямое зажигание»).
В этом режиме можно посмотреть осциллограмму вторичного напряжения на высоковольтных проводах многокатушечной системы зажигания, используя только датчик высокого напряжения ДВН и зажим «-» (без подключения остальных датчиков).
7.6.4 Выбор режима «РЕГУЛЯТОРЫ УОЗ» осуществляется нажатием
кнопки «4». В этом режиме мотортестер контролирует работу центробежного и
вакуумного регуляторов (рис. 29).
Следуя командам мотортестера, отсоедините трубку от вакуумного регулятора угла опережения зажигания или от карбюратора в любом доступном
месте.
Если отсоединение вакуумной трубки на работающем двигателе затруднено, выключите двигатель и отсоедините вакуумную трубку. Запустите двигатель и продолжите измерения.
По кнопке «
стробоскопа.
» мотортестера выберите режим измерений с помощью
75
Рис. 29 Режим «Измерение УОЗ»
Рис. 30 Режим «Измерение УОЗ»
При этих измерениях можно использовать только датчик начала отсчета
(ДНО).
Включите стробоскоп. Нажимая кнопки на задней панели стробоскопа,
осветите им метки на шкиве коленчатого вала и картере двигателя и совместите
метки друг с другом.
Далее следуйте командам мотортестера (рис. 30 и 31):
По окончании измерений на экране мотортестера высветятся результаты
(рис. 32):
УОЗн - начальный угол опережения зажигания.
УОЗв - угол опережения зажигания, равный разности углов опережения
зажигания со снятой и одетой вакуумной трубкой на номинальной частоте вращения, в градусах угла поворота коленчатого вала двигателя. Характеризует
работу вакуумного регулятора угла опережения зажигания.
Рис. 31 Режим «Измерение УОЗ»
Рис. 32 Режим «Измерение УОЗ»
76
УОЗц - разность углов опережения зажигания на номинальных и минимальных оборотах холостого хода, в градусах угла поворота коленчатого вала
двигателя. Измеряется со снятой вакуумной трубкой и характеризует работу
центробежного регулятора угла опережения зажигания.
Uзар - напряжение заряда аккумуляторной батареи.
Аналогично измерениям с помощью стробоскопа проводятся измерения с
использованием датчика ВМТ. Для этого после включения режима необходимо
нажать кнопку «
» (рис. 33).
Рис. 33 Режим «Измерение УОЗ»
Рис. 34 Режим «Баланс мощности»
7.6.5 При нажатии кнопки «5» включается режим «БАЛАНС МОЩНОСТИ», в котором мотортестер измеряет баланс мощности по цилиндрам (рис. 34).
Установите указанные на экране обороты, надежно зафиксировав педаль
или трос (тягу) газа.
Если нажать кнопку ВВОД мотортестера, произойдет автоматическое отключение зажигания цилиндров (поочередно) с отображением на экране номера
отключаемого цилиндра.
По окончании измерений на экране отображается отношение частоты
вращения коленчатого вала двигателя при отключенном цилиндре к начальной
частоте вращения (в процентах).
Если нажать кнопку « », цилиндры можно отключать вручную, оценивая на экране падение частоты вращения.
7.6.6 Режим «МОЩНОСТЬ» включается при нажатии кнопки «6» (рис. 35).
По команде «РАЗГОН». Резко нажмите на педаль акселератора до упора. Дви-
77
Рис. 35 Режим «Мощность»
Рис. 36 Режим «Мощность»
гатель разгонится до определенной частоты вращения, после чего мотортестер
автоматически выключит зажигание и дальнейший разгон прекратится.
Высветится команда «ВЫБЕГ». Отпустите педаль акселератора. Частота
вращения понизится до частоты начала разгона и высветится команда «РАЗГОН». Операцию «РАЗГОН – ВЫБЕГ» повторить еще два раза, после чего на
экран выводятся результаты измерений (рис. 36).
Мощность измеряется по ускорению разгона (выбега) двигателя при резком нажатии (отпускании) педали акселератора. Двигатель во время разгона нагружается собственным моментом инерции.
7.6.7 Режим «КОМПРЕССИЯ». Перед включением режима измерений относительной компрессии остановите двигатель, выключив зажигание. В случае
включения данного режима при работающем двигателе блокируется искрообразование и двигатель остановится. Относительная компрессия измеряется по
пульсациям напряжения аккумуляторной батареи во время прокрутки двигателя
стартером. Для предотвращения пуска двигателя система зажигания автоматически блокируется мотортестером.
Нажмите кнопку «7» для входа в режим измерения относительной компрессии (рис. 37).
По нажатию кнопки « » измеряется поправка к показаниям датчика тока (см. п. 7.6.1), которая будет храниться в памяти прибора и учитываться при
последующих измерениях.
Если какой-либо датчик не подключен, мотортестер высвечивает подсказку, какой датчик должен быть подключен. Подключите указанные датчики
и нажмите кнопку ВВОД.
78
Рис. 37 Режим «Компрессия»
Рис. 38 Режим «Компрессия»
Высветится команда «ПУСК». Поверните ключ зажигания и удерживайте
его в положении «СТАРТЕР». В начале прокрутки для синхронизации мотортестер на короткое время включает зажигание, и двигатель может завестись. Не
отпускайте ключ зажигания до появления команды «СТОП».
В течение примерно 5 с мотортестер блокирует запуск двигателя. По истечении этого времени высвечивается команда «СТОП» и двигатель должен запуститься.
Мотортестер выводит результат измерения относительной компрессии по
цилиндрам (рис. 38).
Нажав кнопку « », можно просмотреть осциллограмму компрессии по
цилиндрам (рис. 39).
А по кнопке «
» относительную компрессию по цилиндрам можно
оценить по гистограммам.
Рис. 39 Осциллограмма компрессии
по цилиндрам
79
7.6.8 По нажатию кнопки «8» мотортестер переходит в режим диагностики инжекторных систем.
Используя щуп ОСЦ, можно просмотреть осциллограммы напряжения,
управляющего электромагнитными форсунками, как за цикл работы двигателя,
так и за время работы любого цилиндра (рис. 40).
Рис. 40 Осциллограммы в режиме «ИНЖЕКТОР»
При контроле работы конкретного цилиндра по кнопке « » мотортестер
измерит время открытия форсунки в миллисекундах (рис. 41).
Кнопка «Стоп» служит для приостановления непрерывного процесса измерений, чтобы рассмотреть нужную осциллограмму. По кнопке «Пуск» измерения будут продолжены.
С помощью кнопок « » и « » можно установить наиболее удобный
масштаб изображения.
В этом режиме можно просмотреть осциллограммы любых сигналов,
синхронных с работой двигателя.
Синхронизация в режиме «ИНЖЕКТОР» - только от датчика начала отсчета (ДНО).
7.6.9 Для измерений в режиме «ЛЯМБДА-ЗОНД» щуп контактный ОСЦ
из состава УС1 следует подключить к сигнальному выводу лямбда-зонда или
другому датчику или цепи автомобиля.
Включение режима – по кнопке «9». На экране через определенное время,
равное времени развертки, появится осциллограмма напряжения, развиваемого
лямбда-зондом или другим датчиком. В верхней части экрана отобразится максимальное, минимальное и среднее значение измеряемого сигнала (рис. 42).
80
Рис. 41 Измерение времени открытия
форсунки
Рис. 42 Измерения в режиме «ЛЯМБДАЗОНД»
Нажав кнопку «I», можно посмотреть осциллограмму тока в любой цепи,
на которую надет датчик тока. Масштаб изображения можно изменять с помощью кнопок « » и « ».
Измерения проводятся однократно, повтор по кнопке «Пуск».
Для удаления шумов и помех сигнал можно отфильтровать, нажав кнопку
«Ф».
По нажатию кнопки «С» (синхронизация) мотортестер начинает выводить осциллограмму с положительного перепада сигнала. Уровень срабатывания – ~1/5 выбранного масштаба (по вертикали).
Примечание. В режиме «ЛЯМБДА-ЗОНД» можно просмотреть осциллограммы и других сигналов, не синхронных с работой двигателя. Синхронизация
в данном режиме не требуется.
7.6.10 При нажатии кнопки «0» включается режим «СКАНЕР КОДОВ».
Внимание! Для работы в данном режиме следует отключить от автомобиля все кабели за исключением кабеля, необходимого для считывания кодов.
Подключение к мотортестеру – через вилку СКАНЕР на задней панели.
При правильном подключении высвечивается перечень ЭБУ, поддерживаемых мотортестером.
Следующий шаг – выбор системы ЭБУ (для автомобилей ВАЗ, ГАЗ и
УАЗ).
Поместив маркер с помощью кнопок « », « » на нужную строку, нажатием кнопки ВВОД подтверждаете выбор системы, после чего мотортестер
отображает меню режимов (рис.43).
81
а
б
а – для автомобилей ВАЗ; б – для автомобилей ГАЗ, УАЗ
Рис. 43 Меню режимов
В течение нескольких секунд идет тестирование выбранного ЭБУ. В случае неправильного подключения мотортестер выдает предупреждающее сообщение «НЕТ СВЯЗИ С КОНТРОЛЛЕРОМ». Если тестирование прошло успешно, можно приступить к выбору режима.
Режим «ПАРАМЕТРЫ» (для автомобилей ВАЗ, ГАЗ и УАЗ) позволяет
контролировать параметры автомобиля, перечень которых можно просмотреть,
листая постранично, с помощью кнопок « », « » (рис. 44).
Рис. 44 Контролируемые параметры
Первую страницу (до 5 параметров) можно сформировать по своему усмотрению.
По нажатию кнопки « » открывается список параметров. Подведя мар-
82
кер к строке с названием параметра, нажмите кнопку ВВОД. Надпись «№ 1»,
которая высвечивается при этом справа напротив параметра, означает порядковый номер (первый) выбранного параметра.
Аналогично осуществляется выбор остальных параметров.
Отмена ошибочно выбранного параметра – повторное нажатие кнопки ВВОД.
После окончания формирования первой страницы мотортестер автоматически, либо по кнопке ВОЗВРАТ (если первая страница сформирована менее
чем из 5 параметров), перейдет в режим отображения числовых значений контролируемых параметров.
В режиме «ТЕКУЩИЕ ОШИБКИ» мотортестер отображает код и наименование ошибок, имеющих место в настоящий момент, которые могут появляться и исчезать.
Текущие ошибки, повторяющиеся неоднократно, переходят в разряд накопленных.
Помещая маркер на код ошибки, внизу экрана читаете ее содержание
(рис. 45).
Рис. 45 Список текущих ошибок
Рис. 46 Список накопленных ошибок
После устранения неисправности можно удалить информацию о ней из
памяти ЭБУ с помощью кнопки R.
В режиме «НАКОПЛЕННЫЕ ОШИБКИ» можно просмотреть ошибки,
накопленные с начала эксплуатации автомобиля или с момента последнего
сброса ошибок (рис. 46).
Режим «ОДНОКРАТНЫЕ ОШИБКИ» позволяет просмотреть ошибки,
которые проявляются не более одного раза в течение 2-х часов.
83
В режиме «МНОГОКРАТНЫЕ ОШИБКИ» можно просмотреть ошибки,
которые проявляются более одного раза в течение 2-х часов или сохраняются в
течение 2-х минут.
В режиме «ИДЕНТИФИКАЦИЯ» мотортестер выводит на экран сведения
о диагностируемом автомобиле (рис. 47).
Рис. 47 Сведения о диагностируемом
автомобиле
Рис. 48 Исполнительные механизмы
Режим «ИСПОЛНИТ. МЕХАНИЗМЫ» дает возможность управлять некоторыми исполнительными механизмами автомобиля (рис. 48).
Ниже приведены примеры управления исполнительными механизмами.
Исправность лампы «Check Engine» можно проверить, поочередно включая и выключая ее нажатием кнопки ВВОД. Текущее состояние лампы будет
отображаться на экране мотортестера (рис. 49).
Можно отрегулировать положение регулятора холостого хода, с помо-
Рис. 49 Проверка исправности лампы
индикации неисправностей
Рис. 50 Изменение положения регулятора
холостого хода
84
щью кнопок «+» и «-», установив нужное значение в строке «желаемое:» (130
шагов в ниже указанном примере) (рис. 50).
После нажатия кнопки ВВОД текущее положение станет равным 130, что
отобразится на экране.
7.6.11 Результат последнего измерения в каждом режиме (кроме режима
«СКАНЕР») заносится в память мотортестера при выходе из этого режима и
хранится там до сброса (по кнопке RESET) или выключения питания. Сводку
результатов измерений можно просмотреть на экране мотортестера, нажав
кнопку « ». При диагностике очередного автомобиля рекомендуется сбросить
(по кнопке RESET) результат предыдущих измерений.
7.6.12 При необходимости результаты измерений можно распечатать на
матричном принтере. Для этого кабелем из комплекта принтера следует подключить принтер к соединителю ПРИНТЕР мотортестера и нажать на приборе
кнопки « » и « ».
7.6.13 Управлять мотортестером во время диагностики во всех режимах
можно с помощью пульта дистанционного управления, работающего на расстоянии до 7 м.
7.7 Техника безопасности при работе с мотортестером
1. Мотортестер не предназначен для эксплуатации во взрывопожароопасных зонах по ПУЭ.
2. К работе с мотортестером допускаются лица, прошедшие инструктаж
по пожарной безопасности и технике безопасности при работе с электро- и радиоизмерительными приборами.
3. Для обеспечения пожарной безопасности при эксплуатации необходимо выполнять следующие требования:
– при установке мотортестера обеспечить свободный доступ к нему;
– периодически очищать мотортестер от пыли, не допуская ее накопления;
– после окончания работы мотортестер отключить от сети электропитания и от диагностируемого двигателя;
– электрические сети и электрооборудование объекта эксплуатации должны
отвечать противопожарным требованиям действующих нормативных документов;
Запрещается!
– в процессе работы оставлять без присмотра мотортестер и диагности-
85
руемый автомобиль;
– пользоваться кабелями с поврежденной изоляцией, а также потерявшей в процессе эксплуатации защитные электроизоляционные свойства;
– оклеивать и окрашивать кабели, завязывать их в узлы;
– эксплуатировать мотортестер, поверхностный нагрев которого при работе превышает температуру окружающей среды более, чем на 30 оС, или при
появлении запаха горелой изоляции.
4. В случае возникновения пожара мотортестер отключить от сети электропитания и диагностируемого автомобиля. Пожар тушить с помощью углекислотных огнетушителей.
5. Перед подключением мотортестера к сети 220 В 50 Гц убедиться, что
контакты защитного заземления розетки соединены с контуром защитного заземления помещения.
6. Корпус мотортестера должен быть заземлен. Контакт защитного заземления является частью сетевой вилки. Проверить исправность сетевого шнура
питания с вилкой.
7. Любой разрыв заземляющего защитного проводника внутри или вне
мотортестера или отсоединение защитного заземления создает опасность при
пользовании мотортестером.
8. Запрещается при включенном мотортестере размыкать и замыкать
разъемные соединения, работать со снятой крышкой мотортестера.
9. Все соединительные провода и датчики должны находиться в стороне
от вентилятора и других вращающихся частей двигателя. Датчики и зажимы
должны быть надежно закреплены на указанных в РЭ частях двигателя.
10. Перед пуском двигателя переключатель передач автомобиля должен
быть в нейтральном положении, а автомобиль поставлен на стояночный тормоз.
11. Во избежание выхода мотортестера из строя запрещается подключение
мотортестера к двигателю с разомкнутой «массой» аккумулятора. Запрещается
размыкать «массу» аккумулятора при подключенном мотортестере.
12. Запрещается мыть корпус прибора нитрорастворителями.
7.8 Порядок и последовательность выполнения работы
1. Подготовить мотортестер к работе в соответствии с п. 7.4.4.
2. Изучить режимы работы мотортестера.
86
7.9 Указания к оформлению отчета
1. В отчете отразить: название лабораторной работы, цель, задание, использованное оборудование.
2. Описать назначение, основные возможности, технические данные и характеристики мотортестера М3-2.
3. Описать методику выполнения операций, предусмотренных разделом 9.
4. Подготовить ответы на контрольные вопросы.
7.10 Контрольные вопросы
1. Назначение мотортестеров.
2. Какие системы автомобиля можно диагностировать мотортестером?
3. Что делать, если модель диагностируемого автомобиля отсутствует в
памяти мотортестера?
4. О чем свидетельствует «мерцание» зеленого светодиода на передней
панели мотортестера?
5. О чем свидетельствует «мерцание» красного светодиода на передней
панели мотортестера?
6. На какой провод устанавливается датчик начала отсчета?
7. Для каких измерений требуется подключение только датчика начала
отсчета?
8. Что диагностируют на режиме «ЛЯМБДА-ЗОНД»?
9. Когда текущие ошибки переходят в разряд накопленных?
10. Приведите примеры управления исполнительными механизмами при
помощи мотортестера. Зачем это нужно делать?
87
8. ТЕМА 5. ДИАГНОСТИКА СИСТЕМ ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ
АВТОМОБИЛЯ ВАЗ 2108
8.1. Цель работы
Освоить методику и приобрести навыки технической диагностики системы зажигания двигателя ВАЗ-2108
8.2 Задание
1. Ознакомиться с особенностями системы зажигания двигателя ВАЗ-2108.
2. Изучить устройство и работу стенда.
3. Произвести диагностику системы зажигания двигателя ВАЗ-2108.
4. Составить отчет о выполненной работе.
5. Подготовить ответы на контрольные вопросы.
8.3 Оборудование, приборы и инструменты
1. Стенд учебно-диагностический СА-4.
2. Мотор-тестер М3-2.
8.4 Общие сведения
8.4.1 Особенности конструкции системы зажигания двигателя ВАЗ-2108
Система зажигания – бесконтактная. Состоит из датчика-распределителя,
коммутатора, катушки зажигания, свечей, выключателя зажигания и проводов
высокого и низкого напряжения (рис. 50). На часть автомобилей ранее устанавливали микропроцессорную систему управления двигателем (на основе контроллера «Электроника МС 2713-02» или «МС 4004»). Датчик-распределитель зажигания типа 40.3706 или 40.3706-01, четырехискровой, неэкранированный, с
датчиком управляющих импульсов (Холла) и встроенными вакуумным и центробежным регуляторами опережения зажигания.
Датчик-распределитель выполняет две основные функции: во-первых,
задает момент искрообразования в зависимости от начальной его установки,
числа оборотов коленчатого вала и нагрузки на двигатель, а во-вторых, распределяет импульсы высокого напряжения ("искру") по цилиндрам в соответствии с порядком их работы. Для этого служит ротор (бегунок), надетый на валик
88
датчика распределителя. Для того чтобы не ошибиться при сборке, бегунок и
6
5
4
3
РР
ш8
г
2
г
г
г
к
зп
Б
ш1
гп
кп
гч
ч
к
г
к
к
гп
Бч
гч
ч
1
Б
8
7
1 – датчик Холла; 2 – датчик-распределитель зажигания; 3 – свечи зажигания; 4 –
коммутатор; 5 – катушка зажигания; 6 – монтажный блок; 7 – реле зажигания; 8 –
выключатель зажигания
Рис. 50 Схема бесконтактной системы зажигания
крышка датчика-распределителя устанавливаются на датчик-распределитель
только в одном положении, так же как и его валик – в прорезь на торце распределительного вала.
Коммутатор типа 3620.3734, или 76.3734, или RT1903, или PZE4022 размыкает цепь питания первичной обмотки катушки зажигания, преобразуя
управляющие импульсы датчика в импульсы тока в катушке зажигания.
Катушка зажигания типа 3122.3705 – сухая, с замкнутым магнитопроводом, или типа 8352.12, 027.3705, 27.3705, 27.3707-01, АТЕ1721 – маслонаполненная, с разомкнутым магнитопроводом.
Свечи зажигания типа А17ДВР, или А17ДВРМ, или А17ДВРМ1, или их
импортные аналоги (с помехоподавительными резисторами сопротивлением 4
... 10 кОм). Высоковольтные провода – с распределенным сопротивлением 2550
± 270 Ом/м. Запрещается запускать двигатель или позволять ему работать с разорванной высоковольтной цепью (снятыми проводами или крышкой датчикапрерывателя) – это может привести к прогару изоляции и выходу из строя электронных компонентов системы зажигания. Как исключение допускается крат-
89
ковременная проверка системы зажигания "на искру", при этом контакт проверяемого высоковольтного провода должен быть надежно закреплен на расстоянии 5 ... 10 мм от «массы» автомобиля.
Выключатель зажигания типа 2108-3704005 или KZ813 с противоугонным
запорным устройством, блокировкой против повторного включения стартера без
предварительного выключения зажигания. При повороте ключа в положение
«зажигание» подается напряжение на управляющий вход дополнительного реле
типа 113.3747-10, которое, в свою очередь, подает напряжение на катушку зажигания и коммутатор. Таким образом, разгружаются контакты выключателя зажигания. Блок управления ЭПХХ отключает электромагнитный клапан при увеличении частоты вращения коленчатого вала до 2100 мин–1 и включает при снижении частоты вращения до 1900 мин–1, если концевой выключатель карбюратора
замкнут на массу (педаль «газа» отпущена). При нажатой педали «газа» (разомкнутом выключателе) клапан включен независимо от числа оборотов коленчатого
вала. Питание на блок управления подается только при включенном зажигании,
поэтому при выключении зажигания одновременно отключается и клапан (независимо от положения концевого выключателя карбюратора).
8.4.2 Назначение учебно-диагностического стенда
Стенд СА-4 является учебно-исследовательской системой, предназначенной для изучения методов диагностики современного легкового автомобиля по
различным параметрам, характеризующим работу двигателя. По существу, это
электронно-механическая модель обобщенного реального двигателя внутреннего сгорания, позволяющая получить от нее практически всю совокупность сигналов, характеризующих работу натурного двигателя на различных режимах.
Стенд рассчитан на использование с компьютерными мотортестерами.
8.4.3 Техническая характеристика стенда СА-4
Стенд выполнен в виде стационарного устройства. Он содержит вертикальную стойку, на которой размещен щит с пластиковым покрытием. На щите
расположено и смонтировано основное оборудование стенда.
Габариты стенда, мм:
высота
1750;
90
длина
1370;
ширина
660.
Масса, кг
60.
Энергопитание стенда осуществляется от сети ≈ 220 В. Потребляемая
мощность до 300 Вт (в зависимости от режима работы стенда).
Степень защиты стенда от поражения электрическим током 2-й класс
(двойная изоляция).
Степень защиты от влаги – не защищен.
8.4.4 Конструкция и принцип действия стенда
Стенд смонтирован на сварном трубчатом каркасе и содержит вертикальную панель, шириной 1200 мм и высотой 900 мм, вставленную в стойку –
металлическую раму, установленную на горизонтальном столе. Размер горизонтальной части стола 1370 × 660 мм.
Панель 1 несет на себе все устройства и блоки стенда (рис. 43).
В левой части панели расположены блоки бесконтактного электронномеханического зажигания (на базе типового оборудования автомобиля 2108-2109).
В их число входит: датчик-распределитель зажигания 6 (четырехискровой), с вакуумным и центробежным регуляторами; электронный коммутатор 8;
катушка зажигания 5; блок свечей зажигания 7.
Привод бесконтактного датчика распределителя зажигания осуществляется от механизма электропривода вращающихся устройств стенда, расположенного с задней стороны его панели.
Синхронизация работы всех устройств этих систем (и других устройств
входящих в стенд) производится от датчика 2 частоты вращения коленчатого
вала. Датчик 2 установлен в нижней части лицевой платы 4 механизма привода.
Датчик 2 вырабатывает импульсы синхронизации взаимодействуя с зубчатым
венцом шкива 3 установленного на валу механизма привода.
Центральную часть панели занимает электронная микропроцессорная
система зажигания. Ее основу составляет штатный бортовой контроллер 25 типа «Январь 5.1». Он используется в системах зажигания двигателей автомобилей 2110-2112, и в их модификациях. Этот же контроллер также применяется и в системе управления впрыском.
Все выводы контроллера 25 и некоторых других устройств стенда, пере-
91
чень которых приведен в таблице 2, соединены с гнездами панели 24. Эти
гнезда позволяют контролировать практически все электрические цепи стенда.
Над панелью 24 размещен щиток 17 на котором расположены стрелочные
приборы измерения частоты вращения, температуры и разрежения в вакуумной магистрали. Последнее используется для корректировки угла опережения
6
8
9
10
11
12
13
14
15
19
16
7
22
20
21
5
27
29
30
1
4
3
2
17
24
25
18
23
26
28
32
31
1 – панель; 2 – датчик частоты вращения коленвала; 3 – шкив; 4 – привод; 5 – катушка
зажигания; 6 – датчик-распределитель зажигания; 7 – блок свечей зажигания; 8 – электронный
коммутатор; 9 – корпус воздушного фильтра; 10 – датчик массового расхода воздуха; 11 –
дроссельный патрубок; 12 – датчик положения дроссельной заслонки; 13 – регулятор холостого
хода; 14 – рычаг управления дроссельной заслонкой; 15 – блок свечей зажигания; 16 – модуль
зажигания; 17 – щиток приборов; 18 – пульт; 19 – манометр; 20 – рампа; 21 – форсунка; 22 –
регулятор давления топлива; 23 – замок зажигания; 24 – панель контактов; 25 – контроллер; 26
– имитатор датчика детонации; 27 – мерная пробирка; 28 – датчик кислорода; 29 –
электроклапан; 30 – топливный фильтр; 31 – датчик-имитатор указателя уровня топлива; 32 –
жидкостный указатель уровня топлива
Рис. 51 Передняя панель стенда
92
зажигания в датчике-распределителе зажигания 6, и регуляторе давления топлива 22, установленного на рампе форсунок 20. От щитка 17 справа расположена вертикальная пластина пульта управления, с тумблерами и рукоятками переключателей.
В центральной части панели над щитком 17 и пультом 18, размещен корпус воздушного фильтра 9. На нем справа установлен датчик массового расхода
воздуха (ДМРВ) 10. ДМРВ примыкает к дроссельному патрубку 11.
Дроссельный патрубок 11 несет на себе датчик положения дроссельной
заслонки 12. Управление заслонкой осуществляется рычагом 14 (красного
цвета), вращающимся в горизонтальной плоскости. На дроссельном патрубке
(сверху) также закреплен и шаговый двигатель 13 регулятора холостого хода. С
рычагом 14 через зубчатую передачу связан дополнительный (не входящий в
состав штатного оборудования автомобиля) потенциометр, управляющий частотой вращения электродвигателя привода стенда (установленный с задней
стороны панели стенда).
Справа от дроссельного патрубка 11 сверху установлены блок свечей зажигания 15, соединенный жгутом высоковольтных проводов с модулем зажигания (2110) 16, Модуль зажигания использующий метод «холостой искры».
Под ними смонтирован «проливочный блок». В него входят рампа 20 с
четырьмя форсунками 21. Они сливают проливочную жидкость (например, тосол) в четыре мерных пробирки 27, запираемых электроклапанами 29.
На рампе 20 также установлен регулятор давления топлива 22 и манометр
19. Под рампой с форсунками смонтирован датчик-имитатор указателя уровня
топлива 31 и жидкостной указатель уровня топлива 32.
Задняя сторона вертикальной панели (рис. 52) стенда используется для
размещения на ней дополнительного вспомогательного оборудования и элементов необходимых для обеспечения учебного процесса.
На эту сторону панели выходят следующие элементы и устройства стенда.
Топливный бак 36 с имитатором топлива, закрепленный планкой 37 и двумя гайками 38 с погружным электробензонасосом 35. Бак через комплект трубок 34 и 39 соединен с топливным фильтром 30 и регулятором давления топлива 22 (оборудования, расположенного на передней части панели). Бак 36 закрывается верхней крышкой топливного насоса 35. Через эту крышку заливается и имитатор топлива (например, ТОСОЛ). Для этого необходимо припод-
93
нять бензонасос (трубопровод сделан гибким) и залить имитатор топлива, ориентируясь по указателю уровня 32 на передней панели стенда.
Слив имитатора топлива осуществляется через нижний отросток гибкого
трубопровода перекрываемый винтовым зажимом Мора.
В левом верхнем углу задней стороны панели установлен вакуумный насос 33.
42
33
44
43
34
38
37
36
35
39
40
41
33 – вакуумный насос; 34 – трубка; 35 – электробензонасос; 36 – топливный бак; 37 –
планка; 38 – гайка; 39 – трубка; 40 – блок реле; 41 – привод; 42 – блок электропитания;
43 – электродвигатель; 44 – ящик
Рис. 52 Задняя панель стенда
В центр верхней части задней стороны панели выходят блок электропитания 42 стенда, расположены электронные схемы управления стендом.
С правой стороны размещен механизм привода вращающихся устройств
стенда, закрытый для безопасности кожухом. Он выполнен в виде ящика 44,
94
закрытого прозрачной крышкой из оргстекла. На правую (наружную) боковую
сторону ящика ограждения выведен выход через гнездо «прикуривателя» не
стабилизированное напряжение 12 В. Оно может оказаться необходимым для
подключения некоторых дополнительных устройств требующихся при работе
со стендом (например, электропитания катриджа мотор–тестера). При этом
следует иметь ввиду, что максимальный потребляемый от него ток не должен
превышать 1 Ампер.
Весь электромонтаж штатных устройств автомобилей ВАЗ 2108 и 2112
на задней стороне стенда, выполнен в соответствии с общей электрической
схемой типовыми жгутами автомобилей. Жгуты закреплены с помощью лотков.
8.4.5 Органы управления стенда
Органы управления и элементы контроля работы стенда размещены на передней панели стенда на щитке 17 (см. рис. 51), и плате управления стендом 18.
Включение стенда осуществляется тумблерами «220 В» и «12 В», расположенных в нижней части пульта управления 18.Слева от них размещен замок «Зажигание».
На щитке 17 расположены: слева в нижнем углу ВАЗовская колодка диагностики. Над колодкой диагностик установлен переменный резистор величины
температуры охлаждающей жидкости «под отвертку» и прибор приближенного контроля величины этой температуры (более точное значение определяется
по мотор-тестеру).
Над ними, в центре щитка, расположен тахометр, фиксирующий частоту
вращения электромотора – имитатора работы коленчатого вала двигателя.
Установка требуемой частоты вращения производится рычагом 14 на
дроссельном патрубке.
Под тахометром внизу расположены тумблеры переключения систем зажигания с системы «2108» на систему «2112».
Далее над надписью «ВАКУУМ» находятся тумблер включения вакуум
насоса «НАСОС» и ручка управления глубиной вакуума. Над ними расположен
стрелочный манометр (вакууметр) указывающий величину достигнутого разрежения. Глубина вакуума регулируется путем натекания воздуха в откачанную
магистраль. Для этого нужно завернуть рукоятку «РАЗРЕЖЕНИЕ» по часовой
стрелке до отказа. Затем включить «НАСОС» и после достижения масималь-
95
ного требуемого значения вакуума (примерно 450 ... 500 мм. рт. ст.) постепенно
отворачивая рукоятку «РАЗРЕЖЕНИЕ» против часовой стрелки, установить
требуемое его значение. При падении глубины разрежения периодически необходимо включать насос на откачку.
В верхней части платы 18 (см. рис. 51), расположена зона с органами
управления другими параметрами двигателя.
В верхнем ряду расположены переключатель управляющий таймером, задающим длительность работы форсунок. Интервалы длительностей 30-60-90 и
120 с. Под переключателем таймера расположен тумблер включения бензонасоса.
Еще ниже в этом вертикальном ряду установлен выключатель и регулятор
имитатора датчика массового расхода воздуха (ДМРВ).
Имитатор (ДМРВ) датчика массового расхода воздуха допускает его совмещение с потенциометром сектора газа. Для этого служит тумблер ДМРВ.
В середине платы размещен переключатель сигналов имитирующих детонационный процесс в двигателе. Он может быть отключен тумблером расположенным под ним.
Правее расположена ручка «Скорость», позволяющая вводить в контроллер «Январь 5.1» значения скорости автомобиля (от 25 до 150 км/час).
Правая сторона панели стенда занята оборудованием распределенного
впрыска топлива инжекторного двигателя легкового автомобиля. Управление системой впрыска осуществляется микропроцессорным контроллером. В
состав этого оборудования входят:
рампа 20 с четырьмя форсунками 21;
имитатор топливного бака (использующий жидкость типа ТОСОЛ) и топливный насос. Это оборудование установлено с задней стороны панели стенда;
топливный фильтр 30 с трубопроводами подачи и слива жидкости
ТОСОЛА;
манометр 19, измеряющий давление топлива (диапазон давлений до 6 бар).
В состав стенда не входит компьютер с диагностической аппаратурой
«Мотор-тестер».
8.4.6 Работа со стендом
96
Запуск (включение) стенда (по полной программе с работающими форсунками) необходимо осуществлять в следующей последовательности:
1) Проверить, все ли тумблеры пульта находятся в положении «Выключено», а все ручки управления в крайнем левом положении (повернутыми
против часовой стрелки до упора).
2) Переключатель таймера установить в положение «0».
3) Рычаг управления 14 «газом» (красного цвета) заслонкой в дроссельном патрубке 11 должен быть отведен в крайнее правое положение (заслонка
закрыта).
4) Включить вилку сетевого шнура в сеть 220 В переменного тока и
включить тумблер «220 В». Должен загореться красный светодиод на щитке
под ручкой «Скорость».
5) Вставить и повернуть ключ «Зажигание» включения стенда по часовой
стрелке.
6) Установить тумблерами на щитке 17 желаемый режим работы стенда «2108» или «2112».
Если изучается режим работы стенда соответствующий двигателю 2108,
то далее:
1 Установить рычагом 14 по стрелочному тахометру на щитке 17 желаемую частоту вращения двигателя.
2 Убедиться о включении режима по наличию искрений при работе свечей
на держателе свечей 7 (с левой стороны панели).
3 Провести желаемые эксперименты и измерения.
Если изучается режим работы стенда соответствующий двигателю 2112,
то далее:
1. Включить тумблер «12 В». При этом включается контроллер и должен
послышаться характерный негромкий звук срабатывания механизма регулятора
холостого хода 13 на дроссельной заслонке.
2. Включить Мотор-тестер и убедиться в восприятии им всех параметров
стенда. Для этого необходимо ввести разъем катриджа Мотор-тестера в колодку диагностики, и подключить его питание (12 В) к гнезду «Прикуривателя» 62
стенда (с задней стороны панели на боковой стенке защитного кожуха механизма привода).
3. Повернуть рычаг 14 влево, и убедиться в том, что контроллер стенда
97
работает (по наличию искрения при работе свечей 15).
4. Установить рычагом 14 по стрелочному тахометру на щитке приборов
17, желаемую частоту вращения двигателя.
5. Проверить параметры работы стенда и сопоставить их с желаемыми по
Мотортестеру (или прибору М3-2 или другим приборам аналогичного назначения). Правильность функционирования стенда можно определить по сигналам
на гнездах диагностической панели. В частности, правильность задания режимов
функционирования двигателя можно оценить по сигналу на контрольном гнезде
22 «Выход управления контрольной лампой «CHECK ENGINE»». При наличии
сигнала на гнезде «CHECK ENGINЕ» определить по Мотортестеру причины
«неисправности» переключив его программу на подпрограмму «Ошибки», и последовательно устранить их причины регулировкой параметров стенда.
8.5 Техника безопасности при работе на стенде
1. Включение и работа на стенде допускаются только с разрешения преподавателя или учебного мастера.
2. Стенд во время работы должен быть заземлен, а массовые провода
электроприборов бортовой сети надежно присоединены на корпус стенда.
3. Лица, работающие на стенде должны в обязательном порядке пройти
инструктаж по общим правилам техники безопасности и производственной санитарии.
4. Вращающиеся узлы (зубчатый диск) должны быть закрыты для доступа, а гидравлическая часть должна обеспечивать герметичность и защиту от
попадания топлива на оператора.
5. При ремонте топливной системы стенда запрещается разборка трубопроводов без сброса давления в системе (0,5 ... 0,6 МПа).
6. При выполнении лабораторных и исследовательских работ не превышать уровень жидкости при заливке в бак (не менее 35 мм и не более 100 мм от
дна бака).
7. При обнаружении любых неисправностей немедленно отключить стенд
и сообщить преподавателю или учебному мастеру. Не устранять неисправности
самостоятельно.
8. При работе стенда не разрешается открывать защитные дверцы и
крышки технологических лючков.
98
9. По окончании работы стенд обязательно отключить.
8.6 Порядок и последовательность выполнения работы
8.6.1 Подготовка мотортестера к работе
Подготовить мотортестер к работе, согласно п. 4.4 лабораторной работы № 1.
8.6.2 Порядок работы с мотортестером
Работа с мотортестером выполняется согласно п. 4.5 лабораторной работы № 1. Из предложенного списка выберете модель диагностируемого автомобиля ВАЗ-2108 и нажмите «ВВОД».
8.6.3 Проверка параметров системы электропитания двигателя
8.6.3.1 Из меню основных режимов выберете режим измерений электропитания. Напряжение покоя (Uаб) должно быть в пределах 12,6 ... 13,6 В. Примерная зависимость между напряжением аккумуляторной батареи и степенью
ее разряженности приведена в таблице 10.
Таблица 10
Зависимость между напряжением аккумуляторной батареи
и степенью ее разряженности
Напряжение
аккумуляторной батареи, В
Степень разряженности, %
12,6
12,0
11,6
11,3
10,5
0
25
50
75
100
8.6.3.2 Запустите стенд и установите минимальные обороты холостого
хода (9000 мин–1) рычагом 14 (см. рис. 43). Проверьте напряжение на катушке
зажигания (Uкз), которое должно отличаться от Uаб не более, чем на 1 В. Отличие напряжения более, чем на 1 В, говорит о плохих контактах в подводящих
проводах или замке зажигания.
8.6.4 Диагностика параметров прерывателя
8.6.4.1 При включенном стенде, из меню основных режимов мотортестера выберете режим «ПРЕРЫВАТЕЛЬ». Через 2 ... 3 с на экране высветятся измеренные параметры.
8.6.4.2 Проверьте падение напряжения на контактах прерывателя (Uпр),
которое должно быть не более 2,5 В для бесконтактной системы зажигания. Если Uпр > 2,5 В, проверьте электронный коммутатор или замените его.
99
8.6.4.3 Проверьте угол замкнутого состояния контактов (УЗСК). В двигателях с бесконтактной системой зажигания УЗСК является функцией от частоты вращения и может меняться от 12 до 45º.
8.6.4.4 Проверьте асинхронизм искрообразования (Δ УЗСК). Он характеризует разницу между УЗСК разных цилиндров и должен быть менее 3º. Если Δ
УЗСК > 3º, проверьте распределитель.
8.6.4.5 Проверьте установочный угол опережения зажигания (УОЗ). Для
этого установите минимальные обороты холостого хода, включите стробоскоп
и осветите им неподвижную (ВМТ) и подвижную метку на двигателе, специально предусмотренные для этих целей.
Нажимая клавиши « », « », стробоскопа, совместите метки. Произведите отсчет на экране прибора. Если УЗО отличается от паспортного значения (4º
± 1º), отрегулируйте УОЗ.
8.6.4.6 Проверьте время накопления энергии в катушке зажигания (Тнакопл). Оно должно находиться в пределах 2 ... 6 мс.
8.6.5 Проверка системы зажигания
8.6.5.1 При работающем на минимальных оборотах холостого хода стенде, включите режим «СИСТ. ЗАЖИГАНИЯ» мотортестера.
8.6.5.2 Для проверки первичного напряжения нажмите кнопку «1». На экране появится гистограмма первичного напряжения по цилиндрам. Оно должно
быть в пределах 300 ... 450 В. Разница показаний по цилиндрам не должна превышать 30 %.
8.6.5.3 Нажмите кнопку «2» для проверки напряжения пробоя искры по
цилиндрам (должно быть в пределах 7 ... 12 кВ). Разница в показаниях различных цилиндров не должна превышать 30 % (~ 3 кВ).
Если напряжения пробоя выше 12 кВ во всех цилиндрах, то возможны
следующие неисправности:
а) бедная смесь (проверьте утечку воздуха и настройку топливной аппаратуры);
б) изношенные или с большим зазором свечи (очистите или замените
свечи);
в) нарушен контакт присоединения или обрыв центрального провода зажигания (проверьте);
г) поврежден искрогасящий резистор или бегунок распределителя (проверьте распределитель).
100
Если напряжения пробоя во всех цилиндрах меньшее 7 кВ, то возможны
следующие неисправности:
а) очень богатая смесь (проверить СО);
б) малый зазор в свечах зажигания;
в) неправильно установлен угол опережения зажигания.
Если разница в напряжении пробоя по цилиндрам больше 30 %, то возможны следующие причины:
а) несбалансированная смесь (проверьте впускной коллектор на утечку
воздуха);
б) неравномерные зазоры в свечах зажигания;
в) малая компрессия в цилиндрах, в которых понижено напряжение пробоя;
г) повреждена крышка распределителя или провод к свечам тех цилиндров, где напряжение пробоя повышено.
8.6.5.4 Проверьте напряжение горения по цилиндрам, для чего нажмите
кнопку «3». Оно не должно превышать 2,5 кВ.
Если напряжение горения больше 2,5 кВ и постоянно, то необходимо
проверить высоковольтные провода на обрыв. В случае если показания напряжения больше 2,5 кВ и неустойчивы, проверьте состояние свечей, уровень СО и
исправность проводов высокого напряжения.
8.6.5.5 Проверьте длительность горения нажав кнопку «4». Она должна
быть меньше 1,3 мс.
Если время горения искры на всех свечах зажигания меньше 1,3 мс, это
означает обрыв центрального провода, неисправность катушки, износ угольного контакта или большой зазор в свечах всех цилиндров. В случае если длительность искрения меньше 1,3 мс на отдельных цилиндрах, то возможны следующие неисправности:
а) обрыв провода, подходящего к данному цилиндру;
б) большой зазор в свече данного цилиндра;
в) перекос крышки распределителя.
8.6.5.6 Проверьте бесперебойность искрообразования по цилиндрам, нажав
кнопку «5». Мотор тестер определит процент бесперебойности искрообразования
в каждом из цилиндров за 100 циклов работы. Он должен быть не менее 90 %.
8.6.6 Диагностика центробежного и вакуумного регуляторов
8.6.6.1 Включите режим «РЕГУЛЯТОРЫ УОЗ». Установите частоту вра-
101
щения, значение которой высветится на экране.
8.6.6.2 Произведите все измерения в данном режиме, следуя командам
мотортестера. В результате на экране высветится список измеренных параметров.
8.6.6.3 Параметр УОЗц определяет работу центробежного регулятора
опережения зажигания, равен разности УОЗ на двух частотах вращения и должен быть в пределах 22 ... 28º.
8.6.6.4 Параметр УОЗв определяет работу вакуумного регулятора и должен быть в пределах 9 ... 16º.
8.6.6.5 Если УОЗц или УОЗв находятся в пределах (0 ± 3)º или их значения не соответствуют паспортным, это говорит о неисправности центробежного
или вакуумного регуляторов.
8.6.7 Диагностика датчика Холла
8.6.7.1 Подключите к выходному контакту (зеленый провод) щуп ОСЦ.
Включите режим «ЛЯМБДА-ЗОНД» (масштаб по горизонтали – 0,3 с).
8.6.7.2 Включите стенд и установите минимальную частоту вращения 900
–1
мин . На экране мотортестера должны появиться импульсы с амплитудой не
более, чем на 3 В меньше напряжения питания.
8.6.7.3 Увеличите частоту вращения до 2000 мин–1. На экране мотортестера
должны появиться импульсы с той же амплитудой, но с меньшей скважностью.
8.7 Указания к оформлению отчета
1. В отчете отразить: название лабораторной работы, цель, задание, использованное оборудование, назначение и техническую характеристику стенда СА-4.
2. Описать особенности конструкции системы зажигания двигателя ВАЗ2108.
3. Выполнить все операции, предусмотренные подразделами 8.6.1 ... 8.6.7, полученные результаты замеров и наблюдений записать в отчет по форме таблицы 11.
4. Провести анализ результатов замеров и наблюдений и представить в
отчете заключение по пп. 16.3 ... 16.7.
5. Подготовить ответы на контрольные вопросы.
102
8.8 Контрольные вопросы
1. Назначение реле-зажигания.
2. Как проверить систему электропитания двигателя?
3. В чем заключается диагностика параметров прерывателя?
4. Как изменить УОЗ?
5. По каким параметрам проводится проверка системы зажигания?
6. Почему отличается величина напряжение горения от напряжения пробоя? Как их измерить?
7. Зачем нужно проверять бесперебойность искрообразования по цилиндрам? Как его проверить?
8. Как определить работоспособность вакуумного регулятора?
9. Зачем в бесконтактной системе зажигания используется Датчик Холла?
Как проверить его работоспособность?
Таблица 11
Протокол диагностики бензинового двигателя ВАЗ-2108
Параметры
Значения
I Система электропитания
Напряжение АКБ, В
Напряжение на катушке зажигания, В
II Система питания
Падение напряжения на контактах прерывателя, В
Время накопления энергии в катушке зажигания, мс
Угол замкнутого состояния контактов прерывателя, о
Асинхронизм угла замкнутого состояния контактов, о
Асинхронизм искрообразования, о
Начальный угол опережения зажигания, о
Угол опережения зажигания, создаваемый центробежным регулятором, о
Угол опережения зажигания, создаваемый вакуумным регулятором, о
III Система зажигания
Цилиндры
Параметры
1
2
3
Первичное напряжение, В
Напряжение пробоя, кВ
Напряжение горения, кВ
Длительность горения, мс
Бесперебойность искрообразования, %
4
103
9. ТЕМА 6. ДИАГНОСТИКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ
ИНЖЕКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВАЗ-2111
9.1. Цель работы
Освоить методику и приобрести навыки технической диагностики системы управления работой инжекторного двигателя ВАЗ-2111.
9.2 Задание
1. Ознакомиться с особенностями системы управления работой инжекторного двигателя ВАЗ-2111.
2. Изучить устройство и работу стенда СУИД 2111.01.
3. Произвести диагностику системы управления работой инжекторного
двигателя ВАЗ-2111.
4. Составить отчет о выполненной работе.
5. Подготовить ответы на контрольные вопросы.
9.3 Оборудование, приборы и инструменты
1. Стенд учебно-диагностический «Система питания и управления инжекторного двигателя ВАЗ-2111» Модель СУИД 2111.01.
2. Мотор-тестер М3-2.
9.4 Общие сведения
9.4.1 Особенности системы питания и управления работой инжекторного
двигателя ВАЗ-2111
Топливо подается из бака, установленного под днищем в районе задних сидений (рис. 53). Топливный бак - стальной, состоит из двух сваренных между собой штампованных половин. Заливная горловина соединена с баком резиновым
бензостойким шлангом, закрепленным хомутами. Пробка герметична.
Бензонасос – электрический, погружной, роторный, двухступенчатый, установлен в топливном баке. Развиваемое давление - не менее 3 бар (3 атм). Бензонасос включается по команде контроллера системы впрыска (при включенном зажигании) через реле. Для доступа к насосу под задним сиденьем в днище
автомобиля имеется лючок. От насоса по гибкому шлангу топливо под давлением подается к фильтру тонкой очистки и далее – через стальные топливопроводы и резиновые шланги – к топливной рампе. Фильтр тонкой очистки топли-
104
1 – форсунки; 2 – пробка штуцера для контроля давления топлива; 3 – рампа форсунок; 4 –
кронштейн крепления топливных трубок; 5 – регулятор давления топлива; 6 – адсорбер с
электромагнитным клапаном; 7 – шланг для отсоса паров бензина из адсорбера; 8 – дроссельный узел; 9 – двухходовой клапан; 10 – гравитационный клапан; 11 – предохранительный клапан; 12 – сепаратор; 13 – шланг сепаратора; 14 – пробка топливного бака; 15 – наливная труба; 16 – шланг наливной трубы; 17 – топливный фильтр; 18 – топливный бак; 19 –
электробензонасос; 20 – сливной топливопровод; 21 – подающий топливопровод
Рис. 53 Схема подачи топлива двигателя с системой впрыска топлива
ва – неразборный, в стальном корпусе, с бумажным фильтрующим элементом.
На корпусе фильтра нанесена стрелка, которая должна совпадать с направлением движения топлива.
Топливная рампа служит для подачи топлива к форсункам и закреплена
на впускном коллекторе. С одной стороны на ней находится штуцер для контроля давления топлива, с другой – регулятор давления. Последний изменяет
давление в топливной рампе – от 2,8 до 3,2 бар (2,8 ... 3,2 атм) – в зависимости
от разрежения в ресивере, поддерживая постоянный перепад между ними. Это
необходимо для точного дозирования топлива форсунками.
Регулятор давления топлива представляет собой топливный клапан, соединенный с подпружиненной диафрагмой. Под действием пружины клапан закрыт. Диафрагма делит полость регулятора на две изолированные камеры – "топливную" и "воздушную". "Воздушная" соединена вакуумным шлангом с ресивером, а "топливная" – непосредственно с полостью рампы. При работе двигателя разрежение, преодолевая сопротивление пружины, стремится втянуть диа-
105
фрагму, открывая клапан. С другой стороны на диафрагму давит топливо, также
сжимая пружину. В результате клапан открывается, и часть топлива стравливается через сливной трубопровод обратно в бак. При нажатии на педаль "газа"
разрежение за дроссельной заслонкой уменьшается, диафрагма под действием
пружины прикрывает клапан – давление топлива возрастает. Если же дроссельная заслонка закрыта, разрежение за ней максимально, диафрагма сильнее оттягивает клапан – давление топлива снижается. Перепад давлений задается жесткостью пружины и размерами отверстия клапана, регулировке не подлежит. Регулятор давления – неразборный, при выходе из строя его заменяют.
Форсунки крепятся к рампе через уплотнительные резиновые кольца.
Форсунка представляет собой электромагнитный клапан, пропускающий топливо при подаче на него напряжения, и запирающийся под действием возвратной пружины при обесточивании. На выходе форсунки имеется распылитель,
через который топливо впрыскивается во впускной коллектор. Управляет форсунками контроллер системы впрыска. При обрыве или замыкании в обмотке
форсунки ее следует заменить. При засорении форсунок их можно промыть без
демонтажа на специальном стенде СТО.
В системе впрыска с обратной связью применяется система улавливания
паров топлива. Она состоит из адсорбера, установленного в моторном отсеке,
сепаратора, клапанов и соединительных шлангов. Пары топлива из бака частично конденсируются в сепараторе, конденсат сливается обратно в бак. Оставшиеся пары проходят через гравитационный и двухходовой клапаны. Гравитационный клапан предотвращает вытекание топлива из бака при опрокидывании автомобиля, а двухходовой препятствует чрезмерному повышению или понижению давления в топливном баке.
Затем пары топлива попадают в адсорбер, где поглощаются активированным углем. Второй штуцер адсорбера соединен шлангом с дроссельным узлом,
а третий – с атмосферой. Однако на выключенном двигателе третий штуцер перекрыт электромагнитным клапаном, так что в этом случае адсорбер не сообщается с атмосферой. При запуске двигателя контроллер системы впрыска начинает подавать управляющие импульсы на клапан с частотой 16 Гц. Клапан
сообщает полость адсорбера с атмосферой и происходит продувка сорбента:
пары бензина отсасываются через шланг в ресивер. Чем больше расход воздуха
двигателем, тем больше длительность управляющих импульсов и тем интен-
106
сивнее продувка. В системе впрыска без обратной связи система улавливания
паров топлива состоит из сепаратора с двухходовым обратным клапаном.
Воздушный фильтр установлен в передней левой части моторного отсека на
трех резиновых держателях (опорах). Фильтрующий элемент – бумажный, при установке его гофры должны располагаться параллельно оси автомобиля. После
фильтра воздух проходит через датчик массового расхода воздуха и попадает во
впускной шланг, ведущий к дроссельному узлу. Дроссельный узел закреплен на
ресивере. Нажимая на педаль "газа", водитель приоткрывает дроссельную заслонку, изменяя количество поступающего в двигатель воздуха, а значит, и горючей
смеси – ведь подача топлива рассчитывается контроллером в зависимости от расхода воздуха. Когда двигатель работает на холостом ходу и дроссельная заслонка
закрыта, воздух поступает через регулятор холостого хода – клапан, управляемый
контроллером. Последний, изменяя количество подаваемого воздуха, поддерживает заданные (в программе компьютера) обороты холостого хода. Регулятор холостого хода – неразборный, при выходе из строя его заменяют.
На двигателе ВАЗ-2111 применена система распределенного впрыска топлива (на каждый цилиндр – отдельная форсунка). Форсунки включаются попарно (для 1-4 и 2-3 цилиндров) при подходе поршней к верхней мертвой точке
(ВМТ). На двигателях ВАЗ-2112 и части двигателей ВАЗ-2111 установлена система распределенного фазированного впрыска (рис. 54): топливо подается форсунками поочередно в соответствии с порядком работы цилиндров, что снижает
токсичность отработавших газов. В этом случае на головке блока цилиндров
устанавливается датчик фаз, а на шкиве распределительного вала – диск с прорезью в ободе.
Большинство двигателей комплектуется системой впрыска с обратной
связью (кислородным датчиком) и нейтрализатором в системе выпуска отработавших газов. Эта система не требует регулировки и обслуживания (при превышении норм токсичности отработавших газов вышедшие из строя компоненты заменяют).
На части двигателей кислородный датчик и нейтрализатор не устанавливают. В этом случае токсичность отработавших газов регулируют СО-потенциометром с применением газоанализатора.
Контроллер системы впрыска представляет собой миникомпьютер специального назначения. Он содержит три вида памяти – оперативное запоминающее
107
1 – реле зажигания; 2 – выключатель зажигания; 3 – аккумуляторная батарея; 4 – нейтрализатор; 5 – датчик концентрации кислорода; 6 – адсорбер с электромагнитным клапаном; 7 – воздушный фильтр; 8 – датчик массового расхода воздуха; 9 – регулятор холостого хода; 10 – датчик положения дроссельной заслонки; 11 – дроссельный узел; 12 – колодка диагностики; 13 –
тахометр; 14 – спидометр; 15 – контрольная лампа "CHECK ENGINE"; 16 – блок управления
иммобилайзером; 17 – модуль зажигания; 18 – форсунка; 19 – регулятор давления топлива; 20
– датчик фаз; 21 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 22 – свеча зажигания; 23 –
датчик положения коленчатого вала; 24 – датчик детонации; 25 – топливный фильтр; 26 – контроллер; 27 – реле включения вентилятора; 28 – электровентилятор системы охлаждения; 29 –
реле включения электробензонасоса; 30 – топливный бак; 31 – электробензонасос с датчиком
указателя уровня топлива; 32 – сепаратор паров бензина; 33 – гравитационный клапан; 34 –
предохранительный клапан; 35 – датчик скорости; 36 – двухходовой клапан
Рис. 54 Схема системы управления двигателем ВАЗ 2112
108
устройство (ОЗУ), программируемое постоянное запоминающее устройство
(ППЗУ) и электрически программируемое запоминающее устройство (ЭПЗУ).
ОЗУ используется компьютером для хранения текущей информации о работе
двигателя и ее обработки. Также в ОЗУ записываются коды возникающих неисправностей. Эта память энергозависима, т.е. при отключении питания ее содержимое стирается. ППЗУ содержит собственно программу (алгоритм) работы
компьютера и калибровочные данные (настройки). Таким образом, ППЗУ определяет важнейшие параметры работы двигателя: характер изменения момента и
мощности, расход топлива и т.п. ППЗУ энергонезависимо, т. е. его содержимое
не изменяется при отключении питания. ППЗУ устанавливается в разъем на
плате контроллера и может быть заменено (при выходе из строя контроллера
исправное ППЗУ можно переставить на новый контроллер).
Датчики системы впрыска выдают контроллеру информацию о параметрах работы двигателя (кроме датчика скорости автомобиля), на основании которых он рассчитывает момент, длительность и порядок открытия форсунок,
момент и порядок искрообразования. При выходе из строя отдельных датчиков
контроллер переходит на обходные алгоритмы работы; при этом могут ухудшиться некоторые параметры двигателя (мощность, приемистость, экономичность), но движение с такими неисправностями возможно. Единственным исключением является датчик положения коленчатого вала, при его неисправности двигатель работать не может.
Датчик положения коленчатого вала установлен на крышке масляного
насоса. Он выдает контроллеру информацию об угловом положении коленчатого вала и моменте прохождения поршнями 1-го и 4-го цилиндров ВМТ. Датчик
– индуктивного типа, реагирует на прохождение зубьев задающего диска на
шкиве привода генератора вблизи своего сердечника. Зубья расположены на
диске с интервалом 6°. Для синхронизации с ВМТ два зуба из 60 срезаны, образуя впадину. При прохождении впадины мимо датчика в нем генерируется так
называемый "опорный" импульс синхронизации. Установочный зазор между
сердечником и зубьями должен находиться в пределах 1 ± 0,2 мм.
Датчик фаз установлен на головке блока цилиндров. Принцип его действия основан на эффекте Холла. На двигателе ВАЗ-2112 на шкиве впускного
распределительного вала находится диск с прорезью в ободе. Обод проходит
через паз в датчике. Когда прорезь диска попадает в паз датчика, он выдает на
109
контроллер отрицательный импульс, соответствующий положению поршня 1го цилиндра в ВМТ в конце такта сжатия. При выходе из строя датчика фаз
контроллер переходит в режим распределенного (нефазированного) впрыска
топлива.
Датчик температуры охлаждающей жидкости ввернут в выпускной патрубок на головке блока цилиндров. Он представляет собой терморезистор. Контроллер подает на датчик стабилизированное напряжение +5 В через резистор и
по падению напряжения рассчитывает состав смеси.
Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) установлен на оси
дроссельной заслонки и представляет собой потенциометр. На один конец его
обмотки подается стабилизированное напряжение +5 В, а другой соединен с
"массой". С третьего вывода потенциометра (ползунка) снимается сигнал для
контроллера. Для проверки датчика включите зажигание и измерьте напряжение между "массой" и выводом ползунка (не отключайте разъем – провода
можно проколоть тонкими иглами, подключенными к выводам вольтметра) –
оно должно быть не более 0,7 В. Поворачивая рукой пластмассовый сектор,
полностью откройте дроссельную заслонку и вновь измерьте напряжение – оно
должно быть более 4 В. Выключите зажигание, отсоедините разъем, подключите омметр между выводом ползунка и любым из двух оставшихся. Медленно
поворачивайте сектор рукой, следя за показаниями стрелки. На всем диапазоне
рабочего хода скачков быть не должно. Иначе замените датчик. При выходе из
строя ДПДЗ его функции берет на себя датчик массового расхода воздуха. При
этом обороты холостого хода не опускаются ниже 1500 мин-1.
Датчик массового расхода воздуха расположен между воздушным фильтром и впускным шлангом. Он состоит из двух датчиков (рабочего и контрольного) и нагревательного резистора. Проходящий воздух охлаждает один из датчиков, а электронный модуль преобразует разность температур датчиков в выходной сигнал для контроллера. В разных вариантах систем впрыска применяются датчики двух типов – с частотным или амплитудным выходным сигналом.
В первом случае в зависимости от расхода воздуха меняется частота, во втором
случае – напряжение. При выходе из строя датчика массового расхода воздуха
его функции берет на себя ДПДЗ.
Датчик детонации одноконтактный ввернут в верхнюю часть блока цилиндров, двухконтактный датчик крепится на шпильке. Действие датчика осно-
110
вано на пьезоэффекте: при сжатии пьезоэлектрической пластинки на ее концах
возникает разность потенциалов. При детонации в датчике образуются импульсы напряжения, по которым контроллер регулирует опережение зажигания.
Датчик скорости. Принцип действия датчика основан на эффекте Холла.
Датчик выдаѐт на контроллер импульсы напряжения с частотой, пропорциональной скорости вращения ведущих колѐс. Датчики скорости различаются по
присоединительным разъѐмам к колодке жгута. Квадратный разъѐм применяется в системах БОШ. Датчик с круглым разъѐмом применяется в системах Январь 4 и GM. Все датчики 6-ти импульсные, то есть выдают 6 импульсов за
один оборот своей оси. 10-ти импульсный датчик применяется для маршрутных
компьютеров карбюраторных "Самар". Сигнал датчика скорости используется
системой управления для определения порогов отключения подачи топлива, а
также для электронного ограничения скорости автомобиля.
9.4.2 Назначение учебно-диагностического стенда
Стенд предназначен для проведения теоретических, практических и лабораторных занятий по разделу «Инжекторные системы питания и система зажигания» курсов «Техническая эксплуатация автомобилей», «Техническая диагностика на транспорте».
Комплекс стенда обеспечивает:
– изучение системы управления инжекторного двигателя включающую:
системы питания двигателя топливом, воздухом и системы зажигания;
– демонстрацию рабочего процесса системы управления двигателем на
действующей модели;
– оценку влияния внешних факторов, определяющих параметры работы
системы управления;
– задание (имитация) эксплуатационных неисправностей узлов системы;
– диагностику состояния системы и ее элементов;
– выполнение исследовательских студенческих и аспирантских работ.
9.4.3 Техническая характеристика стенда
Условия эксплуатации
Температура окружающей среды, ºС
+15 … +35
Относительная влажность, %
65
Техническая характеристика
Тип контролера (ЭБУ)
Январь 5.1
111
Питание подводимое к стенду:
напряжение, В
220 ± 20
частота, Гц
50 ... 60
Бортовое питание электрооборудования стенда:
напряжение, В
12
сила тока, А
до 30
Потребляемая мощность, Вт
450
Скорость вращения имитатора коленчатого вала
максимальная, мин–1
3800
–1
минимальная, мин
500
Рабочая жидкость
СЖ-2
Температура вспышки СЖ-2, ºС
150
Объем бака рабочей жидкости, л
2,5
Габаритные размеры стенда, мм
1005 × 1145 × 400
Масса стенда (не более), кг
65
9.4.4 Устройство и работа учебного стенда
Лабораторный стенд располагается на столе. Все элементы электронной
системы управления: микропроцессорнный блок управления, модуль зажигания, блок реле, топливный насос, блок дроссельных заслонок, расходомер воздуха, фильтр, рампа с форсунками, зубчатый диск с метками положения коленчатого вала и начала отсчета, датчики, диагностическая колодка связи с мотортестером, элементы гидравлической системы (бак с жидкостью – заменителем
топлива, рампа с форсунками и мерными цилиндрами), электродвигатель привода зубчатого диска положения коленчатого вала монтируются на вертикальном щите, размерами 1145 × 1005 мм.
При повороте ключа зажигания из положения 0 в положение 1 производится подготовка стенда к работе. После поворота ключа зажигания в положение 3
«Стартер», электрический двигатель привода зубчатого диска начинает вращаться
со скоростью 350 ... 450 мин-1 в течении 2-3 секунд. Необходимо удерживать ключ
в положении «Стартер» до набора двигателем 1000 оборотов. Датчик положения
коленчатого вала, получив импульс начала отсчета, передает его микропроцессорному блоку управления, который запускает программу старта ДВС. Блок сопряжения элементов системы увеличивает число оборотов электродвигателя до
1000 ... 2200 мин-1 в зависимости от значения сигнала температуры охлаждающей
112
жидкости, которое задается потенциометром через модуль сопряжения и переводит систему управления двигателя ВАЗ-2111 на режим работы холостого хода.
Перевод системы управления двигателем из режима холостого хода в режимы
частичной и полной нагрузки осуществляется перемещением привода дроссельной заслонки в любое положение отличное от положения холостого хода. Сигнал о расходе воздуха формируемый блоком сопряжения корректируется в соответствии со скоростью открытия дроссельной заслонки и положением регулятора
нагрузки. Микропроцессорный модуль сопряжения является оригинальной разработкой авторов стенда. Он обеспечивает корректную работу всей системы управления инжекторного двигателя в лабораторных условиях, путем формирования
средних значений сигналов расхода воздуха и управления частотой вращения коленчатого вала в зависимости от положения привода дроссельной заслонки. При
всех режимах работы контроль за электрическими параметрами элементов системы управления двигателем ВАЗ 2111 осуществляется мотортестером, что позволяет продемонстрировать все процессы, протекающие в системе.
9.5 Техника безопасности при работе на стенде
1. Включение и работа на стенде допускаются только с разрешения преподавателя или учебного мастера.
2. Стенд во время работы должен быть заземлен, а массовые провода
электроприборов бортовой сети надежно присоединены на корпус стенда.
3. Лица, работающие на стенде должны в обязательном порядке пройти
инструктаж по общим правилам техники безопасности и производственной санитарии.
4. Вращающиеся узлы (зубчатый диск) должны быть закрыты для доступа, а гидравлическая часть должна обеспечивать герметичность и защиту от
попадания топлива на оператора.
5. При ремонте топливной системы стенда запрещается разборка трубопроводов без сброса давления в системе (0,5 ... 0,6 МПа).
6. При выполнении лабораторных и исследовательских работ не превышать уровень жидкости при заливке в бак (не менее 35 мм и не более 100 мм от
дна бака).
113
7. При обнаружении любых неисправностей немедленно отключить стенд
и сообщить преподавателю или учебному мастеру. Не устранять неисправности
самостоятельно.
8. При работе стенда не разрешается открывать защитные дверцы и
крышки технологических лючков.
9. По окончании работы стенд обязательно отключить.
9.6 Порядок и последовательность выполнения работы
9.6.1 Подготовка мотортестера к работе
Подготовить мотортестер к работе, согласно п.4.4 лабораторной работы № 1.
9.6.2 Порядок работы с мотортестером
Работа с мотортестером выполняется согласно п.4.5 лабораторной работы № 1. Из предложенного списка выберете модель диагностируемого автомобиля ВАЗ-2110 и нажмите ВВОД. Вид синхронизации – по датчику току.
9.6.3 Диагностика датчика положения коленчатого вала
9.6.3.1 Подключите к выходному контакту (белый провод) щуп ОСЦ.
Включите режим «ЛЯМБДА-ЗОНД» (масштаб по горизонтали – 30 мс; по вертикали – 40 В).
9.6.3.2 Включите стенд и установите минимальную частоту вращения 900
-1
мин . На экране мотортестера должны появиться импульсы переменного напряжения с перепадом не менее 1 В (рис. 55).
Рис. 55 Осциллограмма датчика положения коленчатого вала
9.6.4 Диагностика датчика массового расхода воздуха
9.6.4.1 Включите зажигание. Подсоедините щуп SW к выходу датчика.
Напряжение должно составить примерно 1,4 В. Запустите двигатель – напряжение должно повыситься до 2 В. Резко откройте дроссельную заслонку – напряжение должно увеличиться до 2,5 В.
114
9.6.4.2 Подключив щуп ОСЦ к выходу датчика (режим «ЛЯМБДАЗОНД», масштаб по вертикали 8 В, по горизонтали – 30 с), проконтролируйте
плавность изменения напряжения и отсутствие «дребезга».
9.6.5 Диагностика датчика положения дроссельной заслонки
9.6.5.1 Подсоедините зажим SW к выходу датчика (красно-синий провод).
Включите зажигание, мотортестер при этом должен находиться в режиме
«ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ». Включите зажигание. Плавно изменяя положение
дроссельной заслонки, следите за значением напряжения. Оно должно изменяться от 0,5 до 2,8 В.
9.6.5.2 Подключив щуп ОСЦ к выходу датчика (режим «ЛЯМБДАЗОНД», масштаб по вертикали 8 В, по горизонтали – 30 с), проконтролируйте
плавность изменения напряжения и отсутствие «дребезга».
9.6.6 Диагностика регулятора холостого хода
9.6.6.1 Подключите к выходному контакту щуп ОСЦ. Включите режим
«ЛЯМБДА-ЗОНД» (масштаб по горизонтали – 30 мс; по вертикали – 16 В).
9.6.6.2 Включите стенд и установите минимальную частоту вращения 900
-1
мин . На экране мотортестера должны появиться импульсы переменного напряжения с повторяющейся периодичностью (рис. 56).
Рис. 56 Осциллограмма регулятора холостого хода
9.6.7 Диагностика ЭБУ
9.6.7.1 Включите тумблеры на задней стенке стенда СУИД 2111.01. Произойдет имитация ошибок работы двигателя. Определите эти ошибки при помощи мотортестера (см. п.4.6.10 лабораторной работы № 1).
9.6.7.2 Произведите устранение данных неисправностей (возвратите
тумблеры в первоначальное положение) и произведите очистку памяти ЭБУ.
9.6.7.3 Проверьте работу исполнительных механизмов (см. п.4.6.10 лабораторной работы № 1).
115
9.7 Указания к оформлению отчета
1. В отчете отразить: название лабораторной работы, цель, задание, использованное оборудование, назначение и техническую характеристику стенда
СУИД 2111.01.
2. Описать особенности конструкции системы питания и управления работой инжекторного двигателя ВАЗ-2111.
3. Выполнить все операции, предусмотренные подразделами 9.6.1 ... 9.6 7, полученные результаты замеров и наблюдений записать в отчет.
4. Провести анализ результатов замеров и наблюдений и представить в
отчете заключение по пп. 9.6.3 ... 9.6.7.
5. Подготовить ответы на контрольные вопросы.
9.8 Контрольные вопросы
1. Какие достоинства у электрического привода бензонасоса по сравнению с механическим приводом?
2. За счет чего изменяется давление подачи топлива в систему впрыска,
если электробензонасос работает при постоянной скорости?
3. Назначение регулятора холостого хода и способ его диагностики?
4. Назначение датчика массового расхода воздуха и способ его диагностики?
5. Какую информацию можно получить с контроллера?
6. Почему на осциллограмме датчика положения коленчатого вала должен быть скачок импульса?
7. Какие датчики необходимо проверять на «дребезжание»?
8. Какие исполнительные механизмы автомобиля Вы знаете и как ими
управлять?
9. От чего зависит состав и количество подаваемого топлива в цилиндры
двигателя?
116
Библиографический список
1. Мигаль, В. Д. Методы технической диагностики автомобилей [Текст]:
учебное пособие / В. Д. Мигаль, В. П. Мигаль. – М. : ИД «ФОРУМ» : ИНФА-М,
2014. – 416 с. // ЭБС «Знаниум».
2. Поляков В.А. Основы технической диагностики: курс лекций [Текст]:
учебное пособие / В.А. Поляков. - М.: НИЦ Инфра-М, 2012. – 118 с. // ЭБС
«Знаниум».
3. Поляков В.А. Основы технической диагностики [Текст]: учебное пособие / В.А. Поляков. - М.: НИЦ Инфра-М, 2013. – 118 с. // ЭБС «Знаниум».
4. Гринцевич, В. И. Технологические процессы диагностирования и технического обслуживания автомобилей [Электронный ресурс] : доп. УМО вузов
РФ по образованию в области транспортных машин и транспортнотехнологических комплексов в качестве учебного пособия лаб. практикум / В.
И. Гринцевич, С. В. Мальчиков, Г. Г. Козлов. – Красноярск, 2012. – 204 с. –
ЭБС «Знаниум».
5. Круглик В. М. Технология обслуживания и эксплуатации автотранспорта [Электронный ресурс] : доп. Министерством образования респ. Беларусь
в качестве учебного пособия / В. М. Круглик, Н. Г. Сычев. - М. : Нов. знание :
НИЦ ИНФРА-М, 2013. – 260 с. – ЭБС «Знаниум».
6. Гринцевич, В. И. Технологические процессы диагностирования и технического обслуживания автомобилей [Электронный ресурс] : доп. УМО вузов
РФ по образованию в области транспортных машин и транспортнотехнологических комплексов в качестве учебного пособия лаб. практикум / В.
И. Гринцевич, С. В. Мальчиков, Г. Г. Козлов. – Красноярск, 2012. – 204 с. –
ЭБС «Знаниум».
117
Приложение А
(обязательное)
Задания к задачам
Таблица А.1
Задания к задаче № 1
1
0,9
+ ∆
рассчитать
Р(k
/(Ди)
0,1
+ ∆
2
0,85
+ ∆
рассчитать
0,15
+ ∆
0,85
+ ∆
проявился
3
0,8
+ ∆
рассчитать
0,2
+ ∆
0,8
+ ∆
проявился
4
0,7
+ ∆
рассчитать
0,25
+ ∆
0,7
+ ∆
проявился
5
0,65
+ ∆
рассчитать
0,3
+ ∆
0,65
+ ∆
проявился
6
0,5
+ ∆
рассчитать
0,35
+ ∆
0,5
+ ∆
проявился
7
0,45
+ ∆
рассчитать
0,4
+ ∆
0,45
+ ∆
проявился
8
0,4
+ ∆
рассчитать
0,45
+ ∆
0,4
+ ∆
проявился
9
0,35
+ ∆
рассчитать
0,5
+ ∆
0,35
+ ∆
проявился
10
0,3
+ ∆
рассчитать
0,65
+ ∆
0,3
+ ∆
проявился
11
0,25
+ ∆
рассчитать
0,7
+ ∆
0,25
+ ∆
проявился
12
0,2
+ ∆
рассчитать
0,8
+ ∆
0,2
+ ∆
проявился
13
0,15
+ ∆
рассчитать
0,85
+ ∆
0,15
+ ∆
проявился
14
0,1
+ ∆
рассчитать
0,9
+ ∆
0,1
+ ∆
проявился
15
рассчитать
0,9
+ ∆
0,1
+ ∆
0,9
+ ∆
не проявился
16
17
рассчитать
0,85
+ ∆
0,15
+ ∆
0,85
+ ∆
не проявился
рассчитать
0,8
+ ∆
0,2
+ ∆
0,8
+ ∆
не проявился
18
рассчитать
0,7
+ ∆
0,25
+ ∆
0,7
+ ∆
не проявился
19
рассчитать
0,65
+ ∆
0,3
+ ∆
0,65
+ ∆
не проявился
20
рассчитать
0,5
+ ∆
0,35
+ ∆
0,5
+ ∆
не проявился
21
рассчитать
0,45
+ ∆
0,4
+ ∆
0,45
+ ∆
не проявился
22
рассчитать
0,4
+ ∆
0,45
+ ∆
0,4
+ ∆
не проявился
23
рассчитать
0,35
+ ∆
0,5
+ ∆
0,35
+ ∆
не проявился
24
рассчитать
0,3
+ ∆
0,65
+ ∆
0,3
+ ∆
не проявился
25
рассчитать
0,25
+ ∆
0,7
+ ∆
0,25
+ ∆
не проявился
26
рассчитать
0,2
+ ∆
0,8
+ ∆
0,2
+ ∆
не проявился
27
рассчитать
0,15
+ ∆
0,85
+ ∆
0,15
+ ∆
не проявился
28
рассчитать
0,1
+ ∆
0,9
+ ∆
0,1
+ ∆
не проявился
Вариант
Р(Ди)
Р(Дни)
Р(k
/(Дни)
0,9
+ ∆
Признак k
проявился
Примечание  Величина ∆ равна 0; 0,02; 0,003; 0,04; -0,02 соответственно для группы
№ 1, 2, 3, 4, 5
118
Таблица А.2
Задания к задаче № 2
Вариант Р(Ди)
Р(k1 /(Ди) Р(k1 /(Дни) Р(k2 /(Ди) Р(k2 /(Дни) Признак k1
1
0,9
+ ∆ проявился
не проявился
2
0,85 + ∆ 0,15 + ∆ 0,85 + ∆ 0,85 + ∆ 0,15 + ∆ проявился
не проявился
3
0,8
+ ∆ 0,2
+ ∆ 0,8
+ ∆ 0,8
+ ∆ 0,2
+ ∆ проявился
не проявился
4
0,7
+ ∆ 0,25 + ∆ 0,7
+ ∆ 0,7
+ ∆ 0,25 + ∆ проявился
не проявился
5
0,65 + ∆ 0,3
6
0,5
7
0,45 + ∆ 0,4
8
0,4
9
0,35 + ∆ 0,5
10 0,3
+ ∆ 0,1
+ ∆ 0,9
+ ∆ 0,1
+ ∆ 0,65 + ∆ 0,65 + ∆ 0,3
+ ∆ 0,35 + ∆ 0,5
+ ∆ 0,5
+ ∆ проявился
не проявился
+ ∆ 0,35 + ∆ проявился
не проявился
+ ∆ 0,45 + ∆ 0,45 + ∆ 0,4
+ ∆ 0,45 + ∆ 0,4
+ ∆ 0,4
+ ∆ проявился
не проявился
+ ∆ 0,45 + ∆ проявился
не проявился
+ ∆ 0,35 + ∆ 0,35 + ∆ 0,5
+ ∆ 0,65 + ∆ 0,3
11 0,25 + ∆ 0,7
+ ∆ 0,9
Признак k2
+ ∆ 0,3
+ ∆ проявился
не проявился
+ ∆ 0,65 + ∆ проявился
не проявился
+ ∆ 0,25 + ∆ 0,25 + ∆ 0,7
+ ∆ проявился
не проявился
+ ∆ 0,2
+ ∆ проявился
не проявился
13 0,15 + ∆ 0,85 + ∆ 0,15 + ∆ 0,15 + ∆ 0,85 + ∆ проявился
не проявился
12 0,2
+ ∆ 0,8
+ ∆ 0,2
+ ∆ 0,8
14 0,1
+ ∆ 0,9
+ ∆ 0,1
+ ∆ 0,1
+ ∆ 0,9
+ ∆ проявился
не проявился
15 0,9
+ ∆ 0,1
+ ∆ 0,9
+ ∆ 0,9
+ ∆ 0,1
+ ∆ не проявился проявился
16 0,85 + ∆ 0,15 + ∆ 0,85 + ∆ 0,85 + ∆ 0,15 + ∆ не проявился проявился
17 0,8
+ ∆ 0,2
+ ∆ 0,8
+ ∆ 0,8
+ ∆ 0,2
18 0,7
+ ∆ 0,25 + ∆ 0,7
+ ∆ 0,7
+ ∆ 0,25 + ∆ не проявился проявился
19 0,65 + ∆ 0,3
20 0,5
+ ∆ 0,35 + ∆ 0,5
21 0,45 + ∆ 0,4
22 0,4
26 0,2
+ ∆ 0,8
+ ∆ 0,4
+ ∆ 0,3
+ ∆ не проявился проявился
+ ∆ 0,35 + ∆ не проявился проявился
+ ∆ не проявился проявился
+ ∆ 0,45 + ∆ не проявился проявился
+ ∆ 0,35 + ∆ 0,35 + ∆ 0,5
+ ∆ 0,65 + ∆ 0,3
25 0,25 + ∆ 0,7
+ ∆ 0,5
+ ∆ 0,45 + ∆ 0,45 + ∆ 0,4
+ ∆ 0,45 + ∆ 0,4
23 0,35 + ∆ 0,5
24 0,3
+ ∆ 0,65 + ∆ 0,65 + ∆ 0,3
+ ∆ не проявился проявился
+ ∆ не проявился проявился
+ ∆ 0,65 + ∆ не проявился проявился
+ ∆ 0,25 + ∆ 0,25 + ∆ 0,7
+ ∆ не проявился проявился
+ ∆ 0,2
+ ∆ не проявился проявился
+ ∆ 0,2
+ ∆ 0,8
27 0,15 + ∆ 0,85 + ∆ 0,15 + ∆ 0,15 + ∆ 0,85 + ∆ не проявился проявился
28 0,1
+ ∆ 0,9
+ ∆ 0,1
+ ∆ 0,1
+ ∆ 0,9
+ ∆ не проявился проявился
Примечание  Величина ∆ равна 0; 0,02; 0,003; 0,04; -0,02 соответственно для группы
№ 1, 2, 3, 4
119
Таблица А.3
Задания к задаче № 3
Варианты
заданий
Варианты параметров1
Ni
Кi1
2
Кi2
Кi3
Кi4
1
1
1 + ∆
1
1
1
+ ∆
2
2
3
1 + ∆
1
1
+ ∆
3
3
1 + ∆
4
1
1
+ ∆
4
4
2
2
1 + ∆
1
+ ∆
5
1
1
1 + ∆
2
1
+ ∆
6
2
2
1 + ∆
3
1
+ ∆
7
3
1 + ∆
3
2
1
+ ∆
8
4
1 + ∆
2
4
1
+ ∆
9
1
1 + ∆
1
1
1
+ ∆
10
2
2
1 + ∆
1
1
+ ∆
11
3
1
2
1 + ∆
1
+ ∆
12
4
2
2
1
1
+ ∆
13
1
1 + ∆
1
2
1
+ ∆
14
2
2
1 + ∆
3
1
+ ∆
15
3
1 + ∆
2
4
1
+ ∆
16
4
2
1 + ∆
2
1
+ ∆
17
1
1 + ∆
1
3
1
+ ∆
18
2
2
2
1 + ∆
1
+ ∆
19
3
1
2
1
1
+ ∆
20
4
3
2
1 + ∆
1
+ ∆
21
1
1 + ∆
1
2
1
+ ∆
22
2
2
1 + ∆
2
1
+ ∆
23
3
1 + ∆
2
2
1
+ ∆
24
4
2
2
1 + ∆
1
+ ∆
25
1
1 + ∆
1
1
1
+ ∆
26
2
2
1 + ∆
1
1
+ ∆
27
3
1
3
1 + ∆
1
+ ∆
28
4
2
2
1 + ∆
1
+ ∆
Примечания
1.
Варианты параметров даны в следующей таблице А.4.
2.
Величина ∆ равна 0; 1; 2; 3; 0 соответственно для группы № 1, 2, 3, 4, 5
120
Таблица А.4
Варианты параметров для задачи № 3
Диагноз Di
Распределение
количества
насосов по
диагнозам Ni
Варианты параметров 1
Суммарный износ
торцового
распределителя и
торцовой
поверхности блока
цилиндров N1
Суммарный осевой
зазор в сочленении
поршень–шатун–
гнездо N2
Износ подшипников
N3
Радиальный зазор
поршень-отверстие
блока цилиндров N4
Износ шеек
карданного вала N5
Износ подпятника
карданного вала N6
Износ или
разрушение деталей
уплотнения
приводного вала N7
Потеря упругих
свойств (поломка)
пружины N8
Исправное состояние
насоса N9
Сумма N
2
3
3
4
1
2
3
3
4
1
2
3
30 38 24 49 8
12 9
7
7
9
14 9
21 17 8
9
7
4
12 9
25 37 22 28 7
9
14 9
5
7
5
3
4
14 9
40 30 29 56 5
7
5
3
12 11 8
7
10 8
18 23 31 23 12 11 8
7
10 8
0
11 6
14 8
9
4
Распределение насосов по диагностическим
параметрам Кi
повышенная повышенная низкий
течь рабочей
вибрация
пульсация
объемный
жидкости из
корпуса Кi1 давления Кi2 КПД Кi3
штуцера
дренажной
линии Кi4
8
1
2
4
1
2
8
9
15 7
4
11
14 5
3
4
12 19
4
8
8
7
13 11 9
7
8
0
7
0
8
0
7
0
5
0
0
0
7
4
3
15 12 18 14 2
8
3
7
5
5
7
4
9
3
3
3
7
3
3
2
9
5
7
6
6
2
4
6
3
2
4
7
6
6
3
5
3
17 12 18 15 3
1
2
5
5
7
9
5
3
5
3
2
8
4
3
5
82 96 83 90 1
0
2
3
0
1
3
2
0
1
2
3
0
2
3
4
34 16 7
250 290 250 290
121
Таблица А.5
Задания к задаче № 4
ВариР(Дни) α=β Р(k1/Ди) Р(k1/Дни) Р(k2/Ди) Р(k2/Дни) Р(k3/Ди) Р(k3/Дни) Р(k4/Ди) Р(k4/Дни)
ант
1
0,1
0,05 0,1
0,4 +∆ 0,7
0,2
0,3
0,43 +∆ 0,6
0,45
2
0,15
0,05 0,2
0,8
+∆ 0,75
0,3
0,3
0,44 +∆ 0,5
0,4
3
0,2
0,05 0,25
0,8
+∆ 0,6
0,2
0,3
0,55 +∆ 0,6
0,3
4
0,25
0,05 0,25
0,95 +∆ 0,65
0,3
0,25
0,5
+∆ 0,4
0,2
5
0,1
0,05 0,15
0,6
+∆ 0,55
0,1
0,15
0,28 +∆ 0,5
0,25
6
0,15
0,05 0,2
0,7
+∆ 0,6
0,1
0,15
0,25 +∆ 0,5
0,2
7
0,2
0,05 0,15
0,65 +∆ 0,5
0,05
0,2
0,35 +∆ 0,45
0,15
8
0,25
0,05 0,1
0,35 +∆ 0,75
0,4
0,1
0,14 +∆ 0,65
0,4
9
0,1
0,05 0,25
0,85 +∆ 0,7
0,4
0,25
0,45 +∆ 0,6
0,35
10
0,15
0,05 0,15
0,5
0,65
0,2
0,4
+∆ 0,6
0,35
11
0,2
0,05 0,3
0,95 +∆ 0,9
0,75
0,2
0,35 +∆ 0,5
12
0,25
0,05 0,25
0,9
+∆ 0,9
0,8
0,15
0,3
+∆ 0,5
0,25
13
0,1
0,05 0,2
0,7
+∆ 0,6
0,2
0,15
0,3
+∆ 0,45
0,05
14
0,15
0,05 0,25
0,8
+∆ 0,6
0,1
0,1
0,2
+∆ 0,5
0,15
15
0,2
0,05 0,1
0,4
+∆ 0,7
0,4
0,3
0,5
+∆ 0,6
0,4
16
0,25
0,05 0,2
0,8
+∆ 0,75
0,5
0,35
0,7
+∆ 0,5
0,4
17
0,1
0,05 0,25
0,8
+∆ 0,6
0,1
0,3
0,55 +∆ 0,6
0,3
18
0,15
0,05 0,25
0,95 +∆ 0,65
0,1
0,3
0,5
+∆ 0,4
0,2
19
0,2
0,05 0,15
0,6
+∆ 0,55
0,1
0,15
0,28 +∆ 0,5
0,25
20
0,25
0,05 0,2
0,7
+∆ 0,6
0,1
0,15
0,25 +∆ 0,5
0,2
21
0,1
0,05 0,15
0,65 +∆ 0,6
0,1
0,2
0,3
+∆ 0,4
0,1
22
0,15
0,05 0,1
0,35 +∆ 0,75
0,5
0,15
0,3
+∆ 0,7
0,45
23
0,2
0,05 0,25
0,85 +∆ 0,7
0,1
0,25
0,4
+∆ 0,6
0,4
24
0,25
0,05 0,15
0,5
0,05
0,2
0,4
+∆ 0,6
0,35
25
0,1
0,05 0,3
0,95 +∆ 0,6
0,05
0,2
0,35 +∆ 0,55
26
0,15
0,05 0,25
0,9
+∆ 0,55
0,1
0,15
0,3
+∆ 0,5
0,25
27
0,2
0,05 0,2
0,7
+∆ 0,6
0,1
0,15
0,3
+∆ 0,4
0,2
28
0,25
0,05 0,25
0,8
+∆ 0,6
0,1
0,1
0,2
+∆ 0,5
0,15
+∆ 0,85
+∆ 0,55
0,3
0,3
Примечания
1. Признаки k1 и k3 присутствуют, признаки k2 и k4 отсутствуют.
2. Величина ∆ равна 0; 0,01; 0,02; 0.03; 0,04 соответственно для группы № 1, 2, 3, 4, 5
122
Таблица А.6
Задания к задаче № 5
Вариант исходных
Вариданных2
ант за1 2 3 4 5
дачи1
С х N J П
11 1а 1 1 1 8
21 2а 2 1 1 1
31 3а 1 2 1 1
41 4а 2 2 1 1
51 5а 1 1 2 1
61 6а 2 1 2 1
71 7а 1 2 2 1
81 8а 2 2 2 1
91 1b 1 1 1 2
101 2b 2 1 1 2
111 3b 1 2 1 2
121 4b 2 2 1 2
131 5b 1 1 2 2
141 6b 2 1 2 2
151 7b 1 2 2 2
161 8b 2 2 2 7
171 1c 3 3 3 6
181 2c 4 3 3 3
191 3c 3 4 3 3
201 4c 4 4 3 3
211 5c 3 3 4 3
221 6c 4 3 4 3
231 7c 3 4 4 3
241 8c 4 4 4 3
251 1а 3 3 3 4
261 2а 4 3 3 4
271 3а 3 4 3 4
281 4а 4 4 3 4
12 5а 3 3 4 4
22 6а 4 3 4 4
32 7а 3 4 4 4
42 8а 4 4 4 5
52 1b 5 5 5 5
62 2b 6 5 5 5
72 3b 5 6 5 5
82 4b 6 6 5 5
92 5b 5 5 6 5
102 6b 6 5 6 5
112 7b 5 6 6 5
122 8b 6 6 6 5
132 1c 5 5 5 6
Вариант исходных
Вариданных2
ант за1 2 3 4 5
дачи1
С х N J П
142 2c 6 5 5 6
152 3c 5 6 5 6
162 4c 6 6 5 6
172 5c 5 5 6 6
182 6c 6 5 6 6
192 7c 5 6 6 6
202 8c 6 6 6 3
212 1а 7 7 7 2
222 2а 8 7 7 7
232 3а 7 8 7 7
242 4а 8 8 7 7
252 5а 7 7 8 7
262 6а 8 7 8 7
272 7а 7 8 8 7
282 8а 8 8 8 7
13 1b 7 7 7 8
23 2b 8 7 7 8
33 3b 7 8 7 8
43 4b 8 8 7 8
53 5b 7 7 8 8
63 6b 8 7 8 8
73 7b 7 8 8 8
83 8b 8 8 8 1
93 1c 2 2 2 2
103 2c 3 2 2 2
113 3c 2 3 2 2
123 4c 3 3 2 2
133 5c 2 2 3 2
143 6c 3 2 3 2
153 7c 2 3 3 2
163 8c 3 3 3 2
173 1а 2 2 2 3
183 2а 3 2 2 3
193 3а 2 3 2 3
203 4а 3 3 2 3
213 5а 2 2 3 3
223 6а 3 2 3 3
233 7а 2 3 3 3
243 8а 3 3 3 3
253 1b 4 4 4 4
263 2b 5 4 4 4
Вариант исходных
Вариданных2
ант за1 2 3 4 5
дачи1
С х N J П
273 3b 4 5 4 4
283 4b 5 5 4 4
14 5b 4 4 5 4
24 6b 5 4 5 4
34 7b 4 5 5 4
44 8b 5 5 5 4
54 1c 4 4 4 4
64 2c 5 4 4 5
74 3c 4 5 4 5
84 4c 5 5 4 5
94 5c 4 4 5 5
104 6c 5 4 5 5
114 7c 4 5 5 5
124 8c 5 5 5 4
134 1а 6 6 6 5
144 2а 7 6 6 6
154 3а 6 7 6 6
164 4а 7 7 6 6
174 5а 6 6 7 6
184 6а 7 6 7 6
194 7а 6 7 7 6
204 8а 7 7 7 6
214 1b 6 6 6 6
224 2b 7 6 6 7
234 3b 6 7 6 7
244 4b 7 7 6 7
254 5b 6 6 7 7
264 6b 7 6 7 7
274 7b 6 7 7 7
284 8b 7 7 7 7
Примечания
1. Индекс от 1 до 4 в номере варианта задачи соответствует номеру группы. Группе №5 соответствует индекс 1
Варианты значений параметров С, х, N, J, П
представлены в таблицах
А.7-А.11.
2.
123
Таблица А.7
К задаче № 5 варианты зависимости стоимости стендов С, тыс. р.
от нагрузки х, кН
Н о м е р
1а
х
С
5
120
40
400
80
500
120 1200
х
6,75
60
110
160
х
5
42
85
135
2а
С
125
410
515
1250
3а
х
х
С
5,2
5,4 130
42
45 420
82
85 520
125
130 1300
Н о
1b
2b
3b
С
х
С
х
С
160 7
166 7,5 167
470 65 475 67,5 480
570 115 575 120 580
1600 165 1620 170 1650
Н о
1c
2c
3c
С
х
С
х
С
120 5,2 125 5,4 130
410 45 420 47,5 425
520 87,5 525 90 530
1350 140 1400 145 1450
в а р и а н т а
4а
х
С
5,6 135
47,5 425
87,5 525
135 1350
м е р
4b
х
С
8
169
70 482
125 582
175 1660
м е р
4c
х
С
5,6 135
50 430
92,5 535
150 1500
5а
6а
х
С
х
С
5,8 140 6
145
50 430 52,5 435
90 530 92,5 535
140 1400 145 1450
в а р и а н т а
5b
6b
х
С
х
С
8,5 170 9
172
75 484 77,5 486
130 584 135 586
180 1665 185 1667
в а р и а н т а
5c
6c
х
С
х
С
5,8 140 6
145
52,5 435 55 440
95 540 100 550
150 1500 160 1600
х
6,2
55
95
150
7а
С
150
440
540
1500
8а
х
С
6,4 155
57,5 450
100 550
155 1550
х
9,5
80
140
190
7b
С
174
488
588
1669
х
10
85
145
195
8b
С
176
490
590
1700
х
6,4
60
115
170
8c
С
155
470
575
1650
7c
х
С
6,2 150
57,5 450
110 570
165 1620
Таблица А.8
К задаче № 5 варианты предпочтительного ряда стендов
по параметру нагрузки на ось, х, кН
№
члена
ряда
1
2
3
4
5
6
7
8
Н о м е р
1
2
10
20
30
40
50
70
100
200
3
5
10
20
30
50
70
100
210
в а р и а н т а
4
7,5
15
30
45
60
80
120
220
5
10
20
30
45
60
80
110
210
6
10
25
35
45
60
80
120
220
7
7,5
15
25
40
60
90
120
220
8
5
10
25
40
70
90
120
220
7,5
12,5
20
30
40
60
110
210
124
Таблица А.9
К задаче № 5 варианты распределения количества автомобилей N, шт.,
по членам предпочтительного ряда
№
члена
ряда
Н о м е р
в а р и а н т а
1
2
3
4
5
6
7
8
1
9000
9050
9100
9150
9200
9250
9300
2
1750
1800
1850
1900
1950
2000
2050
3
1700
1750
1800
1850
1900
1950
2000
4
200
250
300
350
400
450
500
550
5
350
400
450
500
550
600
650
700
6
1050
1100
1150
1200
1250
1300
1350
7
120
170
220
270
320
370
420
470
8
80
130
180
230
280
330
380
430
935
0
210
0
205
0
140
0
Таблица А.10
К задаче № 5 варианты средней серийности выпуска стендов J, шт./год
Н о м е р
в а р и а н т а
1
2
3
4
5
6
7
8
85
90
95
100
105
110
115
120
Таблица А.11
К задаче № 5 варианты удельной потребности П стендов
на каждые 100 автомобилей, шт.
Н о м е р
в а р и а н т а
1
2
3
4
5
6
7
8
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2
2,1
2,2
125
Таблица А.12
Задания к задаче № 6
№ варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
∆δоi
∆δiпр
0,0
5 0,1
0 0,1
5 0,2
0 0,2
5 0,3
0 0,3
5 0,4
0 0,4
5 0,5
0 0,5
5 0,6
0 0,6
5 0,7
0 0,7
5 0,8
0 0,8
5 0,9
0 0,9
5 1,0
0 1,0
5 1,1
0 1,1
5 1,2
0 1,2
5 1,3
0 1,3
5 1,4
0
∆Цi
0,0
5 0,1
0 0,1
5 0,2
0 0,2
5 0,3
0 0,3
5 0,4
0 0,4
5 0,5
0 0,5
5 0,6
0 0,6
5 0,7
0 0,7
5 0,8
0 0,8
5 0,9
0 0,9
5 1,0
0 1,0
5 1,1
0 1,1
5 1,2
0 1,2
5 1,3
0 1,3
5 1,4
0
∆Оi
12,5
25,0
37,5
50,0
62,5
75,0
87,5
100,
0112,
5125,
0137,
5150,
0162,
5175,
0187,
5200,
0212,
5225,
0237,
5250,
0262,
5275,
0287,
5300,
0312,
5325,
0337,
5350,
0
∆Ti
12,5
25,0
37,5
50,0
62,5
75,0
87,5
100,
0112,
5125,
0137,
5150,
0162,
5175,
0187,
5200,
0212,
5225,
0237,
5250,
0262,
5275,
0287,
5300,
0312,
5325,
0337,
5350,
0
∆C
0
5
0
5
0
5
0
5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
10
10
11
11
12
12
13
13
14
∆Tср
0
0
0
0
0
0
0
0 -200
0 -200
-800
-200
-800
-200
-800
-200
-800
-200
-800
-200
-800
-400
-800
-400
-800
-400
-800
-200
-1400 -400
-1400 -400
-1400 -400
-1400 -600
-1400 -600
-1400 -600
-1400 -600
-1400 -600
-1400 -600
-1400 -600
Таблица А.13
Исходные данные к задаче № 6
№ ИП
1
2
3
4
δоi
2,55+∆δоi+∆
1,55+∆δоi+∆
1,05+∆δоi+∆
0,55+∆δоi+∆
А
6000
δiпр
4,55+∆δiпр+∆
2,85+∆δiпр+∆
2,05+∆δiпр+∆
1,55+∆δiпр+∆
Цi
6013+∆Цi
6013+∆Цi
7013+∆Цi
9613+∆Цi
Зi
С
Тср
tм
2000+∆C 2000+∆Tср 1000 25
Oi
1513+∆Оi
1513+∆Оi
1763+∆Оi
2413+∆Оi
m1i
500
m2i
1
0
0
0
0
0
0
0
Ti
605+∆Ti
605+∆Ti
705+∆Ti
955+∆Ti
m3i
1
Примечания: 1. Величина ∆ равна 0; 0,05; 0,1; 0.15; 0,2 соответственно для группы
№ 1, 2, 3, 4, 5.
2. Величина ν равна 0.1; 0,2; 0,25; 0,3; 0,4 соответственно для группы
№ 1, 2, 3, 4,5
126
Таблица А.14
Задания к задаче № 7
Вариант
Пп
∆вт
∆в
Вариант
Пп
∆вт
∆в
Вариант
Пп
∆вт
∆в
1
40
15
20
11
55
15
30
21
70
22
35
2
45
10
25
12
60
20
28
22
60
15
20
3
50
15
20
13
65
15
30
23
65
18
22
4
55
10
25
14
70
20
28
24
70
20
25
5
60
15
20
15
40
8
15
25
55
10
18
6
65
10
25
16
45
10
20
26
60
12
20
7
70
15
20
17
50
12
22
27
65
15
24
8
60
20
28
18
55
15
25
28
70
18
26
9
65
15
30
19
60
18
28
10
70
20
28
20
65
20
30
Примечание  Величины Sвт и Sв равны 0,6 и 0,7; 0,65 и 0,75; 0,7 и 0.75; 0,75 и 0,8; 0,7 и 0,8
соответственно для групп № 1, 2, 3, 4, 5
127
Таблица А.15
Задания к задаче № 8
№
варианта
δ
Пп1
1
2
2
2
3
2
4
2
5
2
6
2
7
2
8
3
9
3
10
3
11
3
12
3
13
3
14
3
15
4
16
4
17
4
0,60 0,73 0,58
2
0,65 0,78 0,63
3
0,70 0,83 0,68
4
0,75 0,88 0,73
5
0,80 0,93 0,78
6
0,85 0,98 0,83
7
0,90 1,03 0,88
7
0,60 0,73 0,57
6
0,65 0,78 0,62
5
0,70 0,83 0,67
4
0,75 0,88 0,72
3
0,80 0,93 0,77
2
0,85 0,98 0,82
1
0,90 1,03 0,87
2
0,60 0,73 0,56
3
0,65 0,78 0,61
4
0,70 0,83 0,66
5
Пп2
Распределение значений угла (числитель) по количеству
автомобилей (знаменатель)
0,60
10
0,65
11
0,70
12
0,75
13
0,80
14
0,85
15
0,90
16
0,60
17
0,65
18
0,70
19
0,75
20
0,80
21
0,85
10
0,90
11
0,90
12
0,89
13
0,90
14
0,62
51
0,67
52
0,72
53
0,77
54
0,82
54
0,87
53
0,92
52
0,63
51
0,68
50
0,73
49
0,78
48
0,83
47
0,88
46
0,93
45
0,94
44
0,93
43
0,92
42
0,71
1
0,76
2
0,81
3
0,86
4
0,91
1
0,96
2
1,01
3
0,70
4
0,75
1
0,80
2
0,85
3
0,90
4
0,95
1
1,00
2
0,99
3
0,98
4
0,99
1
0,73
9
0,78
8
0,83
7
0,88
6
0,93
5
0,98
4
1,03
3
0,73
5
0,78
8
0,83
7
0,88
6
0,93
5
0,98
4
1,03
3
0,103
9
0,102
8
0,101
7
0,75
5
0,80
4
0,85
3
0,90
2
0,95
5
1,00
4
1,05
3
0,76
2
0,81
5
0,86
4
0,91
3
0,96
2
1,01
5
1,06
4
0,107
3
0,106
2
0,105
5
0,76
1
0,81
2
0,86
3
0,91
4
0,96
1
1,01
2
1,06
3
0,78
4
0,83
1
0,88
2
0,93
3
0,98
4
1,03
1
1,08
2
0,109
3
0,108
4
0,107
1
128
Окончание табл. А.15
№
варианта
δ
Пп1
18
4
19
4
20
4
21
4
22
5
23
5
24
5
25
5
26
5
0,75 0,88 0,71
6
0,80 0,93 0,76
7
0,85 0,98 0,81
7
0,90 1,03 0,86
6
0,60 0,73 0,55
5
0,65 0,78 0,60
4
0,70 0,83 0,65
3
0,75 0,88 0,70
2
0,80 0,93 0,75
1
27
5
Пп2
Распределение значений угла (числитель) по количеству
автомобилей (знаменатель)
0,75
15
0,80
16
0,85
17
0,90
18
0,60
19
0,65
20
0,70
21
0,75
10
0,80
11
0,79
41
0,84
40
0,89
39
0,94
38
0,65
37
0,70
36
0,75
35
0,80
34
0,85
33
0,84
2
0,89
3
0,94
4
0,99
1
0,68
2
0,73
3
0,78
4
0,83
1
0,88
2
0,88
6
0,93
5
0,98
4
1,03
3
0,73
9
0,78
8
0,83
7
0,88
6
0,93
5
0,92
4
0,97
3
1,02
2
1,07
5
0,78
4
0,83
3
0,88
2
0,93
5
0,98
4
0,94
2
0,99
3
1,04
4
1,09
1
0,81
2
0,86
3
0,91
4
0,96
1
1,01
2
0,85 0,98 0,80
0,85
0,90
0,93
0,98
1,03
1,06
2
12
32
3
4
3
3
28
5 0,90 1,03 0,85
0,90
0,95
0,98
1,03
1,08
1,11
3
13
31
4
3
2
4
Примечание. Общее количество автомобилей n равно 90, 100, 110, 115 и 120 соответственно
для групп № 1, 2, 3, 4, 5
129
Таблица А.16
Задания к задаче № 9
Вариант исходных
Вариданных2
ант за2 3 4 5
дачи1 1
ti
ηi ηпр γ Р
11 1а 1а 1 1 8
21 2а 2а 1 1 1
31 3а 3а 2 1 1
41 4а 4а 2 1 1
51 5а 5а 1 2 1
61 6а 6а 1 2 1
71 7а 7а 2 2 1
81 8а 8а 2 2 1
91 1b 1b 1 1 2
101 2b 2b 1 1 2
111 3b 3b 2 1 2
121 4b 4b 2 1 2
131 5b 5b 1 2 2
141 6b 6b 1 2 2
151 7b 7b 2 2 2
161 8b 8b 2 2 7
171 1а 1а 3 3 6
181 2а 2а 3 3 3
191 3а 3а 4 3 3
201 4а 4а 4 3 3
211 5а 5а 3 4 3
221 6а 6а 3 4 3
231 7а 7а 4 4 3
241 8а 8а 4 4 3
251 1b 1b 3 3 4
261 2b 2b 3 3 4
271 3b 3b 4 3 4
281 4b 4b 4 3 4
12 5b 5b 3 4 4
22 6b 6b 3 4 4
32 7b 7b 4 4 4
42 8b 8b 4 4 5
52 1а 1а 5 5 5
62 2а 2а 5 5 5
72 3а 3а 6 5 5
82 4а 4а 6 5 5
92 5а 5а 5 6 5
102 6а 6а 5 6 5
112 7а 7а 6 6 5
122 8а 8а 6 6 5
132 1b 1b 5 5 6
Вариант исходных
Вариданных2
ант за2 3 4 5
дачи1 1
ti
ηi ηпр γ Р
142 2b 2b 5 5 6
152 3b 3b 6 5 6
162 4b 4b 6 5 6
172 5b 5b 5 6 6
182 6b 6b 5 6 6
192 7b 7b 6 6 6
202 8b 8b 6 6 3
212 1а 1а 7 7 2
222 2а 2а 7 7 7
232 3а 3а 8 7 7
242 4а 4а 8 7 7
252 5а 5а 7 8 7
262 6а 6а 7 8 7
272 7а 7а 8 8 7
282 8а 8а 8 8 7
13 1b 1b 7 7 8
23 2b 2b 7 7 8
33 3b 3b 8 7 8
43 4b 4b 8 7 8
53 5b 5b 7 8 8
63 6b 6b 7 8 8
73 7b 7b 8 8 8
83 8b 8b 8 8 1
93 1а 1а 2 2 2
103 2а 2а 2 2 2
113 3а 3а 3 2 2
123 4а 4а 3 2 2
133 5а 5а 2 3 2
143 6а 6а 2 3 2
153 7а 7а 3 3 2
163 8а 8а 3 3 2
173 1b 1b 2 2 3
183 2b 2b 2 2 3
193 3b 3b 3 2 3
203 4b 4b 3 2 3
213 5b 5b 2 3 3
223 6b 6b 2 3 3
233 7b 7b 3 3 3
243 8b 8b 3 3 3
253 1а 1а 4 4 4
263 2а 2а 4 4 4
Вариант исходных
Вариданных2
ант за2 3 4 5
дачи1 1
ti
ηi ηпр γ Р
273 3а 3а 5 4 4
283 4а 4а 5 4 4
14 5а 5а 4 5 4
24 6а 6а 4 5 4
34 7а 7а 5 5 4
44 8а 8а 5 5 4
54 1b 1b 4 4 4
64 2b 2b 4 4 5
74 3b 3b 5 4 5
84 4b 4b 5 4 5
94 5b 5b 4 5 5
104 6b 6b 4 5 5
114 7b 7b 5 5 5
124 8b 8b 5 5 4
134 1а 1а 6 6 5
144 2а 2а 6 6 6
154 3а 3а 7 6 6
164 4а 4а 7 6 6
174 5а 5а 6 7 6
184 6а 6а 6 7 6
194 7а 7а 7 7 6
204 8а 8а 7 7 6
214 1b 1b 6 6 6
224 2b 2b 6 6 7
234 3b 3b 7 6 7
244 4b 4b 7 6 7
254 5b 5b 6 7 7
264 6b 6b 6 7 7
274 7b 7b 7 7 7
284 8b 8b 7 7 7
Примечания
1. Индекс от 1 до 4 в
номере варианта задачи
соответствует
номеру
группы. Группе №5 соответствует индекс 2.
Варианты значений параметров ti, ηi, ηпр,
γ, Р представлены в таблицах А.16-А.20
2.
Таблица А.17
К задаче № 9 варианты значений наработки для диагностирования, ti∙10-3, ч.
В а р и а н т ы
№ точки по
наработке
1
2
3
4
5
1а
2а
0.25
0.65
1.05
1.45
1.85
№ точки по
0.26
0.66
1.06
1.46
1.86
1б
наработке
1
2
3
4
5
0.255
0.655
1.055
1.455
1.855
0.05
0.45
0.85
1.25
1.65
3а
2б
0.055
0.455
0.855
1.255
1.655
4а
0.265
0.665
1.065
1.465
1.865
3б
0.06
0.46
0.86
1.26
1.66
5а
0.27
0.67
1.07
1.47
1.87
4б
0.065
0.465
0.865
1.265
1.665
6а
0.275
0.675
1.075
1.475
1.875
0.28
0.68
1.08
1.48
1.88
5б
0.07
0.47
0.87
1.27
1.67
7а
6б
0.075
0.475
0.875
1.275
1.675
0.285
0.685
1.085
1.485
1.885
7б
0.08
0.48
0.88
1.28
1.68
8а
8б
0.085
0.485
0.885
1.285
1.685
Таблица А.18
К задаче № 9 варианты сочетаний насосов и значений их объемного КПД ηi
Вариант
сочетаний
1а
2а
3а
4а
5а
6а
7а
8а
насосов
Сочетание
1, 3, 5
2, 4, 6
2, 3, 5
4, 6, 7
6, 7, 8
2, 4, 7
2, 6, 7
2, 7, 8
насосов
Вариант
сочетаний
1б
2б
3б
4б
5б
6б
7б
8б
насосов
Сочетание
9, 11, 13 10, 12, 14 10, 11, 13 12, 14, 15 14, 15, 16 10, 12, 15 10, 14, 15 10, 15, 16
насосов
№ точки по
наработке
1
2
3
4
5
№ точки по
наработке
1
2
3
4
5
1
0.936
0.924
0.908
0.873
0.842
Распределение объемного КПД ηi насосов по их номерам и наработке
2
3
4
5
6
7
8
0.836
0.940
0.836
0.937
0.817
0.801
0.774
0.817
0.933
0.829
0.929
0.810
0.793
0.768
0.791
0.918
0.814
0.912
0.795
0.776
0.753
0.758
0.880
0.772
0.866
0.765
0.730
0.715
0.705
0.830
0.730
0.817
0.712
0.670
0.668
9
0.927
0.923
0.888
0.858
0.817
Распределение объемного КПД ηi насосов по их номерам и наработке
10
11
12
13
14
15
16
0.83
0.937
0.833
0.933
0.814
0.797
0.771
0.802
0.930
0.826
0.925
0.807
0.789
0.765
0.771
0.895
0.791
0.890
0.780
0.753
0.74
0.730
0.854
0.753
0.839
0.746
0.705
0.693
0.670
0.798
0.705
0.776
0.675
0.630
0.620
131
Таблица А.19
К задаче № 9 варианты предельного значения объемного КПД насосов ηпр
В а р и а н т ы
1
2
3
4
5
6
7
8
0,60
0,59
0,58
0,57
0,60
0,59
0,58
0,57
Таблица А.20
К задаче № 9 варианты вероятности попадания параметра
в допустимые пределы γ
1
0,84
2
0,90
3
0,95
В а р и а н т ы
4
5
0,89
0,92
6
0,82
7
0,88
8
0,91
Таблица А.21
К задаче № 9 варианты по доле совокупности попаданий Р
В а р и а н т ы
1
2
3
4
5
6
7
8
0,991
0,985
0,973
0,965
0,958
0,995
0,946
0,969
k1i
12
9
7
11
8
8
8
1
0
k2i
14
5
8
0
0
7
6
9
3
k3i
17
8
8
4
5
3
4
5
1
K4i
9
11
19
9
3
2
3
5
4
Вариант №32
Di
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D8
D9
P(k1/Di)
0.5000
0.4091
0.2414
0.3548
0.8889
0.4444
0.5000
0.0556
0.0000
P(k2/Di)
0.5833
0.2273
0.2759
0.0000
0.0000
0.3889
0.3750
0.5000
0.0361
P(k3/Di)
0.7083
0.3636
0.2759
0.1290
0.5556
0.1667
0.2500
0.2778
0.0120
P(k4/Di)
0.3750
0.5000
0.6552
0.2903
0.3333
0.1111
0.1875
0.2778
0.0482
P(Di)
0.0960
0.0880
0.1160
0.1240
0.0360
0.0720
0.0640
0.0720
0.3320
1.0000
Априорные вероятности состояний и признаков
N = 250
Di
24
22
29
31
9
18
16
18
83
Исходные данные.
P(k1/Di)
0.5000
0.5909
0.7586
0.6452
0.1111
0.5556
0.5000
0.9444
1.0000
P(k2/Di)
0.4167
0.7727
0.7241
1.0000
1.0000
0.6111
0.6250
0.5000
0.9639
P(k3/Di)
0.2917
0.6364
0.7241
0.8710
0.4444
0.8333
0.7500
0.7222
0.9880
P(k4/Di)
0.6250
0.5000
0.3448
0.7097
0.6667
0.8889
0.8125
0.7222
0.9518
132
Приложение Б
(справочное)
Пример статистической обработки и построения диагностической матрицы
методом Байеса в задаче № 3 в виде электронной таблицы Excel
0.0820
0.0036
0.0089
0.0051
0.0272
0.0095
0.0145
0.0122
0.0010
0.0000
0.0628
0.0051
0.0038
0.0061
0.0000
0.0000
0.0115
0.0073
0.0177
0.0113
0.0415
0.0022
0.0089
0.0096
0.0111
0.0047
0.0018
0.0028
0.0004
0.0000
0.0286
0.0124
0.0021
0.0023
0.0000
0.0000
0.0023
0.0024
0.0068
0.0001
0.0289
0.0031
0.0038
0.0115
0.0000
0.0000
0.0014
0.0017
0.0068
0.0006
0.0193
0.0124
0.0015
0.0007
0.0000
0.0000
0.0018
0.0024
0.0004
0.0000
0.0126
0.0031
0.0026
0.0037
0.0000
0.0000
0.0012
0.0017
0.0004
0.0000
0.0231
0.0053
0.0051
0.0037
0.0016
0.0059
0.0004
0.0009
0.0002
0.0000
0.0175
0.0074
0.0021
0.0044
0.0000
0.0000
0.0003
0.0006
0.0026
0.0000
0.0113
0.0074
0.0015
0.0014
0.0000
0.0000
0.0002
0.0006
0.0002
0.0000
1
0.0445
0.1080
0.0618
0.3319
0.1157
0.1768
0.1487
0.0127
0.0000
1
0.0813
0.0599
0.0966
0.0000
0.0000
0.1835
0.1165
0.2825
0.1797
1
0.1800
0.1485
0.1232
0.1489
0.0301
0.0736
0.0826
0.1386
0.0746
1
0.0235
0.1372
0.3245
0.2171
0.0064
0.0243
0.0302
0.0732
0.1635
1
0.1876
0.0957
0.0709
0.0000
0.0000
0.3388
0.2687
0.0383
0.0000
1
0.2266
0.1294
0.0494
0.1031
0.3033
0.0741
0.1039
0.0103
0.0000
1
0.0526
0.2130
0.2315
0.2678
0.1141
0.0436
0.0677
0.0097
0.0000
1
0.4341
0.0753
0.0809
0.0000
0.0000
0.0807
0.0854
0.2389
0.0048
1
0.1061
0.1303
0.3991
0.0000
0.0000
0.0499
0.0585
0.2363
0.0198
1
0.1656
0.2278
0.3591
0.0934
0.0231
0.0141
0.0292
0.0818
0.0058
1
0.6423
0.0771
0.0381
0.0000
0.0000
0.0955
0.1263
0.0208
0.0000
1
0.2436
0.2071
0.2915
0.0000
0.0000
0.0917
0.1342
0.0319
0.0000
1
0.2303
0.2193
0.1589
0.0715
0.2569
0.0157
0.0406
0.0067
0.0000
1
0.4261
0.1231
0.2514
0.0000
0.0000
0.0165
0.0322
0.1503
0.0004
1
0.6600
0.1320
0.1239
0.0000
0.0000
0.0205
0.0499
0.0137
0.0000
1
0.0321
0.0053
0.0073
0.0115
0.0030
0.0007
0.0005
0.0009
0.0026
0.0002
Сумма
Вероятность признаков = 1.00
0.0391
0.0089
0.0051
0.0019
0.0040
0.0119
0.0029
0.0041
0.0004
0.0000
0.0084
0.0296
0.0368
0.1145
0.0027
0.0419
0.0282
0.0411
0.6967
0.0272
0.0051
0.0026
0.0019
0.0000
0.0000
0.0092
0.0073
0.0010
0.0000
Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4
0.0932
0.0022
0.0128
0.0302
0.0202
0.0006
0.0023
0.0028
0.0068
0.0152
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D8
D9
0.0492
0.0089
0.0073
0.0061
0.0073
0.0015
0.0036
0.0041
0.0068
0.0037
Di
Вероятности диагнозов
0.4319
Сумма
0.0036
0.0128
0.0159
0.0494
0.0012
0.0181
0.0122
0.0177
0.3009
Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4 Dk1k2k3k4
Априорные вероятности сочетаний признаков
133
134
Приложение В (справочное)
Номограмма определения показателя γ
γ
γ
40
100
32
80
24
60
16
40
8
20
0
1
2
а4
3
5
6
7
Т0
0
1
γ
γ
60
240
50
200
40
160
30
120
20
80
10
0
40
0
1
2
3
в
4
5
6
7
Т0
1
2
2
3
3
4б
4г
5
5
6
6
7
7
Т0
Т0
а  А0 = 2,0; б – А0 = 5,0; в – А0 = 3,0; г – А0 = 10,0;
Т0 = Тср/tм ; А0 = А/С; Тср, tм – средний ресурс и межконтрольная наработка составной
части машины соответственно; А – средние издержки, связанные с устранением отказа
составной части машины; С – средние издержки на предупредительные операции
(регулирование, замену) по доведению значения параметра до номинального
Рис. В.1. Номограмма определения показателя γ в зависимости от
среднересурсного количества разов проводимого контроля Т0 , удельных
издержек на устранение отказов А0 и коэффициента вариации среднего ресурса
составной части машины v
135
Приложение Г
(справочное)
Пример оформления расчетов в задаче № 5
в виде электронной таблицы Excel
Исходные
данные
Статистические данные
Показате
ль
Тип стенда по нагрузке
5
40
80
120
Нагрузка
х, кН
Стоимость 1.2 4
5
12
Распределение автомобилей по нагрузке на
ось
С, тыс.р.
Серийность,
шт/год
Удельная
потребность
стендов, шт
на каждые
Средний
срок
службы
стендов,
t=
лет
100
2
100
автомобилей
Нагрузка на ось, кН
10
Предпочтительный нагрузочный ряд
Нагрузк
а, x
Количес
тво
автомоб
илей
10
9000
Расчеты
20
30
40
50
70
100
200
1750
1700
200
350
1050
120
80
Расчет стоимости стендов
предпочтительного ряда
Нагрузк Стоимость, тыс.
а, кН
р.
0
1.6207
10
1.7127
20
1.9447
30
2.3167
40
2.8287
50
3.4807
70
5.2047
100
8.8407
200
30.061
Построение аппроксимационной зависимости
стоимости С от нагрузки х
С, тыс. р.
С = 0.0007х2 + 0.0022х + 1.6207
х, кН
136
Расчет затрат на изготовление стендов по предпочтительному ряду
Номер интервала
предпочтительного
ряда, I
Нагрузка x, кН
Количество объектов
Стоимость СТД, тыс.
р.
Потребность в СТД
То же округленное
Функц. коэффициент
Затрат на члена ряда
Сумма затрат, тыс. р.
1
10
9000
2
20
1750
3
30
1700
4
40
200
5
50
350
6
70
1050
7
100
120
8
200
80
0.1713
180
180
0.8845
27.268
85.674
0.19
35
35
1.26
8.59
0.232
34
34
1.27
10
0.28
4
4
2.14
2.43
0.348
7
7
1.858
4.526
0.5205
21
21
1.4205
15.526
0.88407
2.4
3
2.31443
4.91069
3.00607
1.6
2
2.58385
12.4276
3
4
5
Расчет затрат на изготовление стендов по более выгодному ряду
Номер выбранного
интервала (более
выгодного) ряда, j
Номер интервала
предпочтительного
ряда, I
Нагрузка x, кН
Количество
объектов
Стоимость СТД,
тыс. р.
Потребность в СТД
То же округленное
Функц.
коэффициент
Затрат на члена
ряда
Сумма затрат, тыс.
р.
Эконом. эффект,
тыс. р.
1
2
1
10
2
20
3
30
4
40
5
50
6
70
7
100
8
200
9000
0
3450
0
0
1600
120
80
0.1713
180
180
0.19
0
0
0.232
69
69
0.28
0
0
0.348
0
0
0.5205
32
32
0.88407
2.4
3
3.00607
1.6
2
0.8845
1.26
1.084
2.14
1.66
1.2877
2.31443
2.58385
27.268
0
17.32
0
0
21.446
4.91069
12.4276
83.373
2.3008
Примечания:
1. Функциональный коэффициент рассчитывается по формуле (40).
2. Затраты на члена ряда определяются перемножением друг на друга стоимости СТД,
потребности в СТД и функционального коэффициента
137
Приложение Д
(справочное)
Пример выполнения задачи №9 по оценке остаточного ресурса насоса
НШ-32 в виде электронной таблицы Excel
Расчетные значения среднестатистических
Исходные данные
КПД 
их среднеквадратических отклонений S
№п/п
t, тыс. ч.

1

S
0.811
0.807
0.018

3
0.827
1
0.05
0.784
2
3
4
5
0.45
0.778
0.82
0.803
0.800
0.017
0.85
0.763
0.805
0.786
0.785
0.017
1.25
0.725
0.775
0.74
0.747
0.021
1.65
0.678
0.722
0.68
0.693
0.020
Кол-во
Кол-во
точек по
каждому
насосу
п 

Р
р
насосов
0.63
0.84
0.991
n
3
ср
5
0.766
Sср
0.046
Расчет коэффициента доверительной вероятности К
Подставим заданное значение Р в уравнение 2Фо(К)=Р.
0.42
Получим
Фо(К)=
Из таблицы значений функции Лапласа находим, что К=1.41
Для заданного значения  из уравнения 0,5-Фо()=1-
0.491
следует, что
Фо()=
Из таблицы значений функции Лапласа находим, что =2.37
К=
3.059
Откуда следует, что
Расчет доверительных границ
U1,2 =KS
№
t
U1
U2
1
0.05
0.75305
0.8616
2
0.45
0.74756
0.8531
3
0.85
0.73213
0.8372
4
1.25
0.68258
0.8108
5
1.65
0.63127
0.7554
ходя из тренда усредненных значений КПД 
пр = 0.63 исtпр=2 тыс. ч. при абсолютном значении отклонений
1=0.35 тыс.ч. Относительное отклонение при этом составит
17.5 %.
Остаточный ресурс относительно последнего определения КПД составляет tост = 2 – 1.65 = 0.35 тыс. ч. С
учетом доверительных границ он может составить 0 … 0.7 тыс. ч. Для конкретного насоса этот разброс уменьшается. Например, для 3-го насоса tост = 1.87 – 1.65 = 0.22тыс. ч.
138
Зависимость средних КПД и их доверительных границ
от наработки
КПД
0.83
0.73
0.63
0.05
0.45
0.85
1.25
Наработка,
Наработкатыс. ч.
tпр=2
1.65
Δt1=0,35
Насос 1
Насос 2
Насос 3
Доверительная граница нижняя
Доверительная граница верхняя
Средняя
Полиномиальный (Средняя)
Полиномиальный (Доверительная граница верхняя)
139
Приложение Е
(справочное)
Функция Лапласа
Таблица Е.1
Значение функции F0 
х
0
1
2
3
4
5
х
1
е  х / 2 dx

2  
6
2
7
8
9
140
Окончание табл. Е.1
х
0
1
2
Примечание  Ф0(х) = F0(х) – 0,5
3
4
5
6
7
8
9
141
Приложение Ж
(справочное)
Комментарии к подготовке и сдаче отчетов по практическим работам
К задачам №1-3
Задачи №1-3 решаются использованием метода Байеса-Биргера с помощью обобщенной формулы Байеса. Правая часть этой формулы содержит априорную диагностическую информацию (информацию, полученную до опыта,
или диагностирования). Априорная диагностическая информация представляет
собой статистическую информацию, накопленную за предыдущее время по однотипным с исследуемым объектами. Левая рассчитываемая часть этой формулы представляет апостериорную диагностическую информацию (информацию,
полученную после диагностирования конкретного объекта диагностирования).
Эта информация представляет собой вероятность того или иного диагноза для
конкретного объекта диагностирования при реализации конкретного комплекса
значений диагностических параметров, полученных после диагностирования
объекта.
В задаче №3 первая таблица содержит исходные данные (априорную информацию). Вторая таблица содержит промежуточные данные, необходимые
для расчетов по формуле Байеса (вероятности диагнозов и условные вероятности того или иного диагностического параметра при соответствующем диагнозе). Ячейки третьей таблицы содержат числители обобщенной формулы Байеса
для того или иного диагноза и комплекса диагностических параметров. Суммы
значений столбцов третьей таблицы представляют собой знаменатель формулы
Байеса для того или иного значений комплекса диагностических параметров.
Ячейки четверной таблицы представляют собой апостериорную информацию
(вероятности того или иного диагноза для того или иного сочетания значений
диагностических параметров). Так как каждый диагностический параметр в задаче может принимать только два значения (двухуровневые параметры), то количество всех возможных сочетаний значений диагностических параметров
равно 2n =24 =16, где n – количество диагностических параметров (4 параметра).
Поэтому в таблицах 3 и 4 имеется по 16 столбцов.
142
Решающее правило по выбору диагноза из рассчитанных в таблице 4 состоит из 2-х частей. Для конкретного объекта после его диагностирования определяется конкретный набор значений диагностических параметров, то есть
определяется конкретный столбец четверной таблицы (один из шестнадцати).
Первая часть решающего правила говорит о том, что наиболее вероятным диагнозом у объекта будет диагноз с наибольшим значением вероятности этого диагноза, то есть из всех значений определенного столбца четвертой таблицы выбирается ячейка с наибольшим числовым значением. Вторая часть решающего
правила регламентирует сравнивать вероятность выбранного диагноза с пороговым значением. Если выбранный диагноз имеет вероятность меньше порогового значения, то диагноз не принимается, так как велика вероятность ошибки.
В этом случае требуются дополнительные диагностические исследования. Если
выбранный диагноз имеет вероятность больше порогового значения, то диагноз
принимается. Пороговое значение в общем случае оптимизируется в зависимости от стоимости устранения неисправностей и ремонта для того или иного диагноза и других причин (безопасности, экологичности и др.). В задачах, как
правило, по умолчанию в качестве порогового значения принимается 0,9.
К задаче №4.
В задаче №4 рассматривается метод последовательного анализа. Метод
применим для выбора одного из двух диагнозов (например, исправен – неисправен, работоспособен – неработоспособен). В этом его недостаток по сравнению с методом Байеса-Биргера, в котором можно одновременно исследовать
все возможные диагнозы. Преимуществом метода последовательного анализа
является экономичность, так как позволяет определять диагноз пошагово, начиная с анализа малого количества информации (подключаются не все, а несколько датчиков для снятия диагностической информации) с увеличением
анализируемой информации. В итоге, как правило, требуется меньше работы
для постановки диагноза.
К задаче №5
В задаче №5 оптимизируется параметрический ряд по параметру несущей
способности тормозных стендов. Нахождение оптимального ряда (последняя
таблица решения задачи) из предпочтительного ряда (предпоследняя таблица)
основывается на удалении или прибавлении столбцов к предпоследней таблице,
то есть прибавлении или убавлении членов ряда (типов тормозных стендов).
143
При этом обслуживаемый парк автомобилей и общее количество стендов не
изменяется. В примере показан случай удаления столбцов. В этом случае
уменьшается количество типов стендов, а количество стендов некоторых типов
возрастает (тех стендов, к которым были прибавлены стенды из убранных
столбцов). Увеличение количества потребных стендов того или иного типа
приводит к увеличению серийности их выпуска и, вследствие этого, к уменьшению цены. Но, с другой стороны, поскольку увеличивается количество более
тяжелых и материалоемких стендов, способных дополнительно обслужить автомобили, которые ранее обслуживались более легкими стендами в предпочтительном ряде, то это приводит к их удорожанию. Таким образом, уменьшение
количества членов параметрического ряда (типов стендов) с одной стороны
приводит к уменьшению их стоимости, а с другой стороны – к увеличению.
Сумма этих зависимостей, представляющая целевую функцию, имеет искомый
минимум затрат при определенном значении количества и выбранных членов
параметрического ряда.
К задаче №6
В задаче №6 оптимизируется экономический критерий суммарных затрат
на приобретение и издержек от использования измерительных приборов. С увеличением погрешности прибора (увеличением среднеквадратического отклонения измерений) уменьшается цена прибора, но увеличиваются издержки, обусловленные расходами на устранение ошибок измерений (дополнительными
техническим обслуживанием и ремонтами объектов диагностирования). Целевой функцией является сумма этих расходов (цены приборов и расходов на устранение ошибок измерений). Так как с увеличением погрешности приборов
первая функция убывает, а вторая возрастает, то их сума (целевая функция)
имеет минимум при определенной искомой погрешности прибора.
К задаче №7
В этой задаче оптимизация погрешности измерений выбирается исходя из
метрологического критерия на основе коэффициентов влияния структурных
параметров на диагностические параметры. В этом случае задается точность
определения структурных параметров. Исходя из требуемой точности определения структурных параметров с помощью коэффициентов влияния, рассчитывается точность определения диагностических параметров и средств диагностирования.
144
К задаче №8
Достоверность диагностирования равна разности между единицей и суммой ошибок 1-го и 2-го рода. Если значения этих ошибок не известны, то используется приблизительная формула (64).
К задаче №9
Ресурс является одним из показателей долговечности, а долговечность
является одним из свойств надежности. Ресурс – это суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации, либо после ремонта до наступления предельного состояния. Предельным называется состояние, при котором дальнейшая
эксплуатация объекта невозможна, или нецелесообразна по экономическим,
экологическим критериям, по параметрам безопасности и другим причинам.
Остаточный ресурс – это часть ресурса, взятая от текущего момента времени
или последнего диагностирования до предельного состояния объекта.
145
Оглавление
1. ЦЕЛЬ РАБОТ………………………………………………………………...
2. ЗАДАНИЕ ПРАКТИКУМА………………………………………………...
3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ………………………………………………………..
4. ТЕМА 1. СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАСПОЗНАВАНИЯ ОБРАЗОВ….
5. ТЕМА 2. МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ В ТЕХНИЧЕСКОЙ
ДИАГНОСТИКЕ……………………………………………………………….
6. ТЕМА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ОБЪЕКТОВ….
7. ТЕМА 4. ДИАГНОСТИКА СИСТЕМ ДВИГАТЕЛЯ АВТОМОБИЛЯ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОТОРТЕСТЕРА……………………………………
8. ТЕМА 5. ДИАГНОСТИКА СИСТЕМ ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ
АВТОМОБИЛЯ ВАЗ 2108…………………………………………………….
9. ТЕМА 6. ДИАГНОСТИКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ
ИНЖЕКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВАЗ-2111………………………………...
Библиографический список…………………………………………………...
Приложение А. Задания к задачам……………………………………………
Приложение Б. Пример статистической обработки и построения диагностической
матрицы методом Байеса в задаче № 3 в виде электронной таблицы Excel………..
Приложение В. Номограмма определения показателя γ…………………….
Приложение Г. Пример оформления расчетов в задаче № 5 в виде
электронной таблицы Excel……………………………………………………
Приложение Д. Пример выполнения задания по оценке остаточного ресурса
насоса НШ-32 в виде электронной таблицы Excel…………………………...
Приложение Е. Функция Лапласа……………………………………………..
Приложение Ж. Комментарии к подготовке и сдаче отчетов
по практическим работам……………………………………………………...
3
3
3
8
25
46
60
87
103
116
117
132
134
135
137
139
141
146
Учебное издание
Анвар Минирович Кадырметов
Константин Александрович Яковлев
ДИАГНОСТИКА АВТОМОБИЛЕЙ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ АВТОСЕРВИСА
Методические указания к выполнению практических работ для студентов по
направлению подготовки 23.03.03 «Эксплуатация транспортнотехнологических машин и комплексов»
Профиль подготовки – Автомобильный сервис
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
11
Размер файла
5 323 Кб
Теги
состояние, диагностика, техническое
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа