Повышение качества и оперативности диагностирования автомобильного электрооборудования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Пьянов, Михаил Александрович

• Пьянов, Михаил Александрович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Пьянов, Михаил Александрович

Введение

1. Анализ современных методов диагностирования и испытаний 9 электрооборудования автомобиля

1.1. Методы эксплуатационной диагностики

1.2. Техническая диагностика

1.3. Цель и задачи исследования

2. Комплексные исследования переходных процессов в 28 электрических цепях автомобильного электрооборудования

2.1. Классификация автомобильного электрооборудования

2.2. Подробный анализ переходных процессов в 30 электрических цепях автомобильного электрооборудования при коммутации

2.3. Разработка метода диагностирования 36 электрооборудования автомобиля

2.4. Разработка алгоритма диагностирования 39 электрооборудования автомобиля

2.5. Выбор технических средств диагностирования

2.6. Выводы

3. Экспериментальные исследования

3.1. Объект исследования и его технические характеристики

3.2. Постановка задачи и выбор плана экспериментального 56 исследования, описание лабораторной установки и разработка программы эксперимента

3.3. Экспериментальное диагностирование модуля зажигания

3.4. Выводы

4. Статистический анализ и рекомендации по использованию 73 диагностического комплекса

4.1. Статистические характеристики измерительного процесса

4.2. Метод статистической оценки пригодности 78 измерительного процесса

4.3. Статистическая оценка экспериментального 97 диагностирования

4.4. Выводы 103 Основные выводы и результаты 104 Литература 106 Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение качества и оперативности диагностирования автомобильного электрооборудования»

Актуальность темы. Жесткая конкурентная борьба в автомобильной промышленности требует непрерывного совершенствования систем управления и контроля качества продукции. Одним из методов повышения качества, а значит и конкурентоспособности отечественного автомобиля, как на внутреннем, так и на мировом рынке, является применение сплошного выходного контроля. Однако, в условиях массового производства автомобилей, когда производительность лимитирована ритмом сборочного конвейера, в виду длительности процесса диагностирования всего комплекса автомобильного электрооборудования, сплошной выходной контроль его качества существенно затруднен.

Таким образом, становится актуальной важная научно-техническая задача повышения качества и оперативности диагностирования автомобильного электрооборудования, решение которой позволит ввести сплошной выходной контроль в массовом производстве, обеспечивая выпуск качественной продукции в отечественном автомобилестроении.

Цель работы — повышение качества и оперативности диагностирования автомобильного электрооборудования путем использования параметров переходных процессов.

Задачи исследований, обеспечивающие реализацию поставленной цели: провести анализ современных методов диагностирования электрооборудования автомобиля; провести комплексные исследования переходных процессов в электрических цепях автомобильного электрооборудования и разработать метод и алгоритм его диагностирования; разработать устройство, реализующее новый алгоритм диагностирования и провести его экспериментальные исследования; оценить пригодность нового метода диагностирования с помощью статистического анализа и дать рекомендации по его применению.

Методика проведения исследований. Аналитические исследования переходных процессов в электрических цепях автомобильного электрооборудования осуществлены графоаналитическим методом с использованием основных положений теории электрических цепей. Экспериментальные данные были получены методом активного эксперимента при использовании теории планирования эксперимента, и обработаны математически с использованием статистического анализа. Выявленные количественные и качественные взаимосвязи между параметрами исследуемых объектов представлены в аналитическом виде и графической интерпретацией. Результаты и выводы работы теоретически обоснованы и подтверждены расчетами и экспериментами. Основные положения выносимые на защиту: новый метод диагностирования автомобильного электрооборудования, отличающийся от известных ранее тем, что основан на анализе переходных процессов в электрических цепях изделий электрооборудования; новый алгоритм диагностирования автомобильного электрооборудования, отличающийся от известных ранее тем, что использует для определения исправности электрооборудования полученное значение постоянной времени тока переходного процесса при коммутации электрической цепи; результаты аналитических, расчетных и экспериментальных исследований.

Научная новизна диссертационной работы: предложен новый метод диагностирования, отличающийся от известных ранее тем, что основан на анализе переходных процессов в электрических цепях автомобильного электрооборудования; предложен новый алгоритм диагностирования электрооборудования, отличающийся от известных ранее тем, что использует для определения исправности электрооборудования полученное значение постоянной времени тока переходного процесса при коммутации электрической цепи.

Практическая значимость. Разработаны метод, алгоритм и устройство для диагностирования электрооборудования автомобиля в условиях массового промышленного производства.

Реализация результатов. Полученные результаты теоретических исследований и расчетов использованы в создании комплекса диагностического оборудования, внедренного на ОАО АВТОВАЗ (г. Тольятти) и на станции технического обслуживания, а также используются в учебном процессе на кафедре «Электрооборудование автомобилей» Тольяттинского государственного университета при проведении лекционных и практических занятий по дисциплине «Испытания изделий электрооборудования автомобилей», и при курсовом и дипломном проектировании.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены, дополнены и одобрены на всероссийской научно-технической конференции 19 сентября 2004 года «Проблемы электроники, электроэнергетики и электротехнологии», региональной научно-технической конференции 18 апреля 2005 года «Научные чтения студентов и аспирантов», всероссийской научно-технической конференции 25 - 26 мая 2005 года «Современные тенденции развития автомобилестроения в России», VIII всероссийской конференции-семинаре 24 - 25 ноября 2005 года «Проектирование, контроль и управление качеством продукции и образовательных услуг», всероссийской научно-практической конференции 14 апреля 2006 года «Социально-экономическое и инновационное развитие региона».

Публикации. Список научных трудов по диссертационной работе составляет 5 наименований.

Структура и объем диссертации. Результаты изложены на 151 странице машинописного текста, иллюстрированного 37 таблицами и 21 рисунком.

Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами по каждой главе, основных результатов и выводов, списка использованной литературы и приложения.

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Пьянов, Михаил Александрович

Основные выводы и результаты

1. Анализ современных методов диагностирования автомобильного электрооборудования показал, что существующие методы и устройства не в состоянии обеспечивать сплошной выходной контроль качества в массовом производстве, когда время диагностирования лимитировано ритмом сборочного конвейера. В диссертации выполнены исследования по разработке новых метода, алгоритма и устройства, повышающих качество и оперативность диагностирования электрооборудования;

2. Предложен новый метод диагностирования электрооборудования, отличающийся от известных ранее тем, что основан на анализе переходных процессов в электрических цепях автомобильного электрооборудования. В качестве диагностического параметра используется постоянная времени тока переходного процесса, однозначно определяющая состояние диагностируемого изделия;

3. Получена аналитическая зависимость для расчета постоянной времени тока переходного процесса по мгновенным значениям тока в электрической цепи изделия автомобильного электрооборудования;

4. Предложен алгоритм диагностирования, основанный на новом методе и отличающийся от известных ранее тем, что использует в качестве дополнительного диагностического параметра, для определения исправности электрооборудования, полученное значение постоянной времени переходного процесса при коммутации электрической цепи.

5. Разработано и внедрено на сборочном конвейере ОАО АВТОВАЗ (г.Тольятти) на линии сборки автомобилей ВАЗ-1118 устройство для диагностирования электрооборудования, реализующее новые метод и алгоритм диагностирования.

6. Проведенный статистический анализ результатов экспериментального исследования позволяет утверждать, что предлагаемый измерительный процесс приемлем для оценки соответствия допуску, поскольку он стабилен, относительные значения смещения и линейности смещения измерительного процесса не превышают 9%, а значение относительной сходимости и воспроизводимости менее 1 %;

7. Проведенные экспериментальные исследования позволили установить, что: предельная погрешность определения диагностических параметров изделия автомобильного электрооборудования диагностическим комплексом не превышает 5 % поля допуска на параметр; влияние оператора - диагноста на процесс диагностирования электрооборудования практически отсутствует, что доказывается высокой воспроизводимостью результатов (SQ =3,33-Ю~4);

8. Экспериментально определено, что при наличии нескольких короткозамкнутых витков активное сопротивление первичной обмотки модуля зажигания изменяется на 2,82 %, что не превышает допуска на параметр, а постоянная времени тока переходного процесса изменяется на 15,79 % и позволяет диагностировать эту неисправность, приводящую к скрытому отказу в процессе эксплуатации; продолжительность диагностирования при применении разработанного комплекса сокращается на 23,1 % относительно существующей системы, причем на 1,4 % — за счет применения нового метода;

9. Разработанный диагностический комплекс, реализующий новые метод и алгоритм диагностирования, может быть рекомендован для диагностирования автомобильного электрооборудования в условиях массового промышленного производства автомобилей, когда время" диагностирования лимитировано ритмом сборочного конвейера. Это позволит ввести сплошной выходной контроль качества на сборочных автозаводах, что существенно повысит качество выпускаемой продукции и, как следствие, конкурентоспособность отечественного автомобиля как на внутреннем, так и на мировом рынке.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Пьянов, Михаил Александрович, 2006 год

1. Акимов C.B., Боровских Ю.И., Чижков Ю.П. Электрическое и электронное оборудование автомобилей. - М.: Машиностроение, 1988.-276 с.

2. Чижков Ю.П., Акимов C.B. Электрооборудование автомобилей. Учебник для ВУЗов.- М.: Издательство «За рулем», 1999.- 384 е., ил.

3. Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей.- М.: Транспорт, 2001.287 е., ил.

4. Теория, конструкция и расчет автотракторного электрооборудования. Учебник для техникумов/ Л.В. Копылова, В.И. Короткое и др.; Под. Ред. М.Н. Фесенко.- М.: Машиностроение, 1979.- 344 с.

5. Резник A.M. Электрооборудование автомобилей: Учебник для автотранспортных техникумов.- Транспорт, 1990.- 256 с.

6. Электронные системы зажигания / И.М. Опарин, Ю.А. Купеев, Е.А. Белов.- М.: Машиностроение, 1987, 200 е., ил.

7. А. Кобозев. Системы зажигания автомобильных и тракторных двигателей. Практическое и учебное пособие. «ПОНЧиК», 2001 г., 172 с.

8. Ходасевич А.Г., Ходасевич Т.И. Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей. Вып. 1. Электронные ситемы зажигания. М.: АНТЕЖОМ, 2001. - 208 е.: ил.

9. Ходасевич А.Г., Ходасевич Т.И. Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей. Вып. 2. Электронные ситемы зажигания. Катушки зажигания, датчики, октан-корректор, контроллеры М.: АНТЕЛКОМ, 2004. - 224 е.: ил.

10. Ходасевич А.Г., Ходасевич Т.И. Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей. Вып. 3. Системы автоматического управления экономайзером принудительного холостого хода (САУ ЭПХХ) автомобилей. М.: АНТЕЛКОМ, 2003. - 160 е.: ил.

11. Ходасевич А.Г., Ходасевич Т.И. Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей. Вып. 4. Системы световой сигнализации поворотов и аварийной сигнализации. Реле поворотов-М.: АНТЕЛКОМ, 2003. 192 е.: ил.

12. Ходасевич А.Г., Ходасевич Т.И. Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей. Вып. 5. Электронные ситемы зажигания. Контроллеры систем управления смесеобразованием, зажиганием, двигателем. М.: АНТЕЛКОМ, 2004. - 208 е.: ил.

13. Балагуров В.А Аппараты зажигания. М., Машиностроение, 1968

14. Измерение параметров импульсов /М.И. Грязнов, М.Л. Гуревич, Ю.А. Рябинин.- М.: Радио и связь, 1991.- 216 е.: ил.

15. Отчет по научно-исследовательской работе исследование автотракторного электрооборудования, разработка среств его диагностики и методов расчета. А.Д. Немцев, О.В. Петинов.-Тольятти, ТПИ, 1995.-98 с.

16. Петинов О.В., Щербаков Е.Ф. Испытание электрических аппаратов: Учеб. Пособие для вузов по спец. «Электрические аппараты».- М.: Высшая школа, 1985.- 215 е., ил.

17. Автоматизация диагностической техники // Мороз С. // Автомобильный транспорт. 1990. - № 11.-е. 32-34. - рус.

18. Анализ измерительных систем. MSA. Перевод с англ.- Н.Новгород: АО «НИЦ КД», СМЦ «Приоритет», 1997.

19. Измерения в промышленности / Под ред. П. Профоса. Справочник, ч.1.- М.: Металлургия, 1990.

20. Измерения в промышленности / Под ред. П. Профоса. Справочник, ч.1..- М.: Металлургия, 1990.

21. Куликовский К.Л., Купер В.Я. Методы и средства измерений: Учеб. Пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 448 с. ил.

22. Новицкий П.В. Основы информационной теории измерительных устройств. Л.: Энергия, 1968. - 248 с.

23. Бессонов JI.А. Теоретические основы электротехники. Изд. 6-е, переработанное и доп. Учебник для студентов энергетических и электротехнических вузов, М., «Высшая школа», 1973., 752 е., с илл.

24. Шимони К. Теоретическая электротехника. М.: Мир, 1964. - 773 е., с илл.

25. Гизбург С.Г. Методы решения задач по переходным процессам в электрических цепях. Издание третье, дополненное, М.: «Высшая школа», 1967., 387 е., с илл.

26. А.И. Вольдек Электрические машины. Издание второе перераб. и доп.-Издательство «Энергия» Ленинградское отделение, 1974.- 830 с. с ил.

27. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. Ч. 1. Машины постоянного тока. Трансформаторы,- Л.: «Энергия», 1973.543 с. с ил.

28. Рихтер Р. Электрические машины. Т. 1. Расчетные элементы общего назначения. Машины постоянного тока.- М.- Л., ОНТИ, 1965. 596 с. с ил.

29. Важнов А.И. Электрические машины.- Л.: Энергия, 1969.- 768 с. с ил.

30. Хрещев В.В. Электрические микромашины.- Л.: Энергия, 1969.- 278 с. с ил.

31. Чечет Ю.С. Электрические микромашины автоматических устройств.-М.: Энергия, 1964,- 424 с. с ил.

32. Бертинов А.И. Электрические машины авиационной автоматики.- М.: Оборонгиз, 1961.- 450 с. с ил.

33. Ермолин Н.П. Электрические машины малой мощности.- М.: Высшая школа, 1967.- 503 с. с ил.

34. ГОСТ 20911-89 Техническая диагностика. Термины и определения.

35. Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента.- М.: Металлургия, 1969,- 158 с. с ил.

36. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий.- М.: Наука, 1976.- 280 с.

37. Египенко В.М., Погосян И.А. Вопросы теории проектирования систем автоматизации экспериментов.- М.: Наука, 1973.- 114 с.

38. Горский В.Г., Адлер Ю.П. Планирование промышленных экспериментов (Модели статики).- М.: Металлургия, 1978.- 264 с.

39. Горский В.Г., Адлер Ю.П. Планирование промышленных экспериментов (Модели динамики).- М.: Металлургия, 1978.- 100 с.

40. Микаэлян Б.Г., Росницкий О.В. Математическое планирование эксперимента при разработке и анализе сложных электронных схем.-М.: Наука, 1979.- 326 с.

41. Налимов В.В., Чернова H.A. Статистические методы планирования экспериментальных исследований.- М.: Наука, 1965.- 430 с.

42. Финни Д. Введение в теорию планирования эксперимента / Пер. с англ. под ред. Ю.В. Линника.- М.: Наука, 1970.- 287 с.

43. Хикс Ч.Р. Основные принципы планирования эксперимента.- М.: Мир, 1970.- 406 с.сил.

44. Шенк X. Теория инженерного эксперимента.- М.: Мир, 1972.- 406 с.

45. Зедгиннидзе И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем.- М.: Наука, 1976.- 390 с.

46. Максимов В.Н. Многофакторный эксперимент в технике,- М.: МГУ, 1980.- 280 с.

47. Кузьмин В.И. Основы моделирования сложных систем.- М.: Высшая школа, 1981.- 358 с.

48. Налимов В.В. Новые идеи в планировании эксперимента.- М.: Наука, 1984.-344 с.

49. Плескунин В.И. Теретические основы планирования эксперимента в научных и инженерных исследованиях.- Л.: ЛГУ, 1979.- 230 с.

50. Федоров В.В. Теория оптимального эксперимента.- М.: Наука, 1971.- 312 с.

51. Растригин Л.А. Статистические методы поиска.- М.: Наука, 1968.- 376 с.

52. Андерсон Т. Статический анализ временных рядов.- М.: Мир, 1976.755 с.

53. Венецкий И.Г., Венецкая В.И. Основные математико-статистические понятия и формулы.- М.: Статистика, 1979.- 447 с.

54. Закс Л. Статистическое оценивание.- М.: Статистика, 1976.- 376 с.

55. Мудров В.И., Кушко В.Л. Методы обработки измерений.- М.: Сов. Радио, 1976.- 143 с.

56. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента.- М.: Наука, 1971.- 192 с.

57. Крамер Г. Математические методы статистики.- М.: Мир, 1976.- 648 с.

58. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. М.: Наука, 1965. - 556 с.

59. Шторм Регина. Теория вероятностей: Математическая статистика. Статистический контроль качества. М.: Мир, 1970. - 368 с.

60. Тьюки Дж. Анализ результатов наблюдений. М.: Мир, 1981. 693 с.

61. Устойчивые статистические методы оценки данных / Под ред. Р.Л. Ло-нера, Г.Н. Уилкинсона / Пер. с англ.- М.: Машиностроение, 1984.- 232 с.

62. Хальд А. Математическая статистика с техническими приложениями.-М.: Изд-во иностр. лит., 1956.- 642 с.

63. Хайнтер Д. Статистические методы в экспериментальной физике. -М.: Атомиздат, 1976.- 335 с.

64. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Методы планирования эксперимента.- М.: Мир, 1981.- 520 с.

65. Справочник по специальным функциям с формулами, графиками и математическими таблицами / Под ред. М. Абрамовича и И. Сиган.-М.: Наука, Физматлит, 1979.- 904 с.

66. Завьялов A.C. Обработка результатов измерений.- Томск, 1980.- 63 с.

67. Бронштейн H.H., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов.- 13-е изд., исправленное.- М.: Наука, гл. ред. физ.-мат. лит., 1986.- 544 с.

68. Годлевский B.E., Плотников А.Н., Юнак Г.Л. Применение статистических методов в автомобилестроении / Под ред. A.B. Васильчука.- Самара: ГП «Перспектива», 2003.- 196 с.

69. Алексеева И.У. Теоретическое и экспериментальное исследование законов распределения погрешностей, их классификация и методы оценки их параметров: Дис. на соиск. учен, степени канд. тех. наук.-Л., 1975.

70. Дунин-Барковский И.В., Смирнов Н.В. Теория вероятностей и математическая статистика в технике (общая часть).- М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1955.

71. Колмогоров А.Н. Статистический приемочный контроль при допустимом числе дефектных изделий, равном нулю.- Л.: ЛД НТП, 1951.

72. Статистические методы анализа качества / Пер. с англ. // Под ред. X. Куме.- М.: «Финансы и статистика», 1990.- 304 с.

73. Статистические методы повышения качества // В.Е. Годлевский, В.Я. Кокотов, Г.Л. Юнак и др.- Самара, НВФ «Сенсоры. Модули. Системы», 1998.- 104 с.

74. Балашов Е.П., Долженков В.А. Статистический контроль и регулирование качества продукции.- М.: Машиностроение, 1984.

75. ГОСТ 24026-80 Исследовательские испытания. Планирование эксперимента. Термины и определения

76. ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения

77. ГОСТ 25044-81 Техническая диагностика. Диагностирование автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных, строительных и дорожных машин. Основные положения

78. ГОСТ 25176-82 Техническая диагностика. Средства диагностирования автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных, строительных и дорожных машин. Классификация. Общие технические требования

79. ГОСТ Р 51814.3-2001 Системы качества в автомобилестроении. Методы статистического управления процессами

80. ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 Точность методов и результатов измерений. Часть 1. Общие принципы и определения

81. Hahn G.I., Shapiro S. Statistical models in engineering.- Research and development.- Center General Electric Company.- New York London -Sydney: John Willey and Sons, 1967.- p. 396.

82. Heinhold I., Gaede K.W. Engineers statistic.- Munchen Wien, Springer Verlag, 1964.-p. 352.

83. Martin-Loff. The definition of random sequences.- Information and Control, v. 9, 1966, p. 602 619.

84. Mills F. Statistical methods.- New York: Columbia University, 1965.- p. 304.86. http://www.shtat.ru87. http://www.sovtest.ru

85. Диагностические таблицы и графы для контроля и наладки двигателей при помощи диагностических стендов Мотор диагностик.: Искра, ЧССР-36 с.

86. Фещенко А.И. «Разработка нормативов для диагностирования электрооборудования карбюраторных двигателей». /Отчет по теме № Э130788.-М., 1990.

87. Автомобили ВАЗ: техническое обслуживание и ремонт / Б.В. Прохоров, А.А. Брант, А.И. Чванов и др. JL: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989.- 40 с.

88. Материалы «Отдела статистики и анализа дефектов» инженерно-технического центра АВТОВАЗтехобслуживания с 2000 по 2004 годы.92. http://diagnostic.bosch.ru/languagel/catalogue/diagnostics-engine/scanner/ scaner-kts650/index.html;

89. М.А. Пьянов, В.В. Ермаков IGBT транзистор в системе зажигания / М-лы международного научного симпозиума, Сборник трудов, Москва: МГТУ «МАМИ», 2005.

90. М.А. Пьянов, В.В. Ермаков, О.В. Петинов Диагностика электрооборудования автомобиля. / М-лы регион, науч.-техн. конфер. «Научные чтения студентов и аспирантов». Сборник трудов, Тольятти: ТолГУ, 2005.

91. М.А. Пьянов, В.В. Ермаков, О.В. Петинов Проблемы диагностирования электрооборудования автомобилей./ М-лы всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием «Современные тенденции развития автомобилестроения в России». Сборник трудов, Тольятти: ТолГУ, 2005.

92. М.А. Пьянов Контроль качества продукции в автомобилестроении./ М-лы VIII всерос. конференции.-семинара «Проектирование, контроль и управление качеством продукции и образовательных услуг», Сборник трудов, Москва-Тольяти-Сызрань, 2005.

93. М.А. Пьянов Алгоритм диагностирования автомобильного элекртооборудования./ М-лы всерос. научно-практ. конференции «Социально-экономическое и инновационное развитие региона», Сборник трудов, Москва-Тольяти-Сызрань, 2006.

94. М.А. Пьянов, В.В. Ермаков, Ю.О. Петинов Диагностика электрооборудования автомобиля в условиях производства./ Автомобильная промышленность, 2006, № 5.