Разработка системы обеспечения работоспособности электронных систем управления двигателем автомобиля в эксплуатации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.10, кандидат наук Каленов Владимир Павлович

• Каленов Владимир Павлович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Каленов Владимир Павлович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Тенденции развития рынка легковых автомобилей оборудованных электронными системами управления двигателем

1.2 Обзор научных достижений в области поддержания работоспособности электронных систем управления двигателем

1.3 Основные неисправности ЭСУД

1.4 Методы и средства диагностирования ЭСУД

1.5 Выводы по первой главе

1.6 Цель задачи и общая методика исследования

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Основные причины возникновения отказов конструктивных элементов ЭСУД

2.2 Выбор стратегии технического обслуживания и ремонта ЭСУД

2.3 Диагностирование технического состояния ЭСУД

2.4 Определение целесообразности и сроков планово-предупредительных замен конструктивных элементов ЭСУД

2.5 Разработка методики определения вероятности безотказной работы ЭСУД на заданной наработке по диагностической информации

2.6 Прогнозирование остаточного ресурса конструктивных элементов ЭСУД

2.7 Выводы по второй главе

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Методика проведения экспериментальных исследований

3.2 Анализ статистических данных по эксплуатационной надежности элементов ЭСУД

34

40

51

57

65

3.3 Качественная и количественная оценка влияния отказов эле-

ментов ЭСУД на работу двигателя

3.4. Определение нормативных значений диагностических пара-

89

метров для оценки технического состояния подсистем ЭСУД

3.5 Определение оптимальной наработки до замены элементов

92

ЭСУД, не имеющих признаков изменения технического состояния

3.6. Определение запаса исправной работы конструктивных элементов ЭСУД на базе диагностической информации

3.7 Методика выявления элементов лимитирующих надежность

98

ЭСУД

3.8 Определение вероятности безотказной работы ЭСУД на базе

106

диагностической информации

3.9 Выводы по третьей главе 110 ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДВИ- 112 ГАТЕЛЕМ

4.1 Система обеспечения работоспособности ЭСУД

4.2 Разработка комплекса технических воздействий по обеспече-

116

нию работоспособности ЭСУД в эксплуатации

4.2.1 Диагностирование подсистемы питания топливом

4.2.2 Диагностирование подсистемы подачи воздуха

4.2.3 Диагностирование подсистемы снижения токсичности отра-

125

ботавших газов

4.2.4 Диагностирование подсистемы изменения фаз ГРМ

4.3 Программный комплекс системы обеспечения работоспособ-

131

ности ЭСУД

4.4 Оценка эффективности разработанной системы обеспечения

139

работоспособности ЭСУД

4.5 Выводы по четвертой главе

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка системы обеспечения работоспособности электронных систем управления двигателем автомобиля в эксплуатации»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Автомобильный транспорт является неотъемлемой и важной составляющей инфраструктуры любого государства. На его долю в Российской Федерации приходится более половины объема пассажирских и три четверти грузовых перевозок. Широкому использованию автомобилей способствует их мобильность, приспособленность к транспортировке грузов различных размеров и массы, возможность организации перевозок в короткие сроки.

Современное автотранспортное средство представляет собой сложную техническую систему, в которой одновременно и взаимосвязано функционирует большое количество различных узлов и агрегатов, для управления работой которыми все шире используются электроника и компьютерные технологии. Самым дорогостоящим и технически сложным агрегатом автомобиля является двигатель внутреннего сгорания (ДВС), работой которого, как и большинства других элементов автомобиля, управляет электронная система управления двигателем (ЭСУД).

Использование ЭСУД позволяет добиться высоких технико-экономических показателей работы двигателя при одновременном выполнении жестких экологических требований. Это достигается путем приготовления оптимальной по своему составу топливно-воздушной смеси на всех режимах работы двигателя, дозирования ее подачи в цилиндры и своевременного воспламенения.

В ЭСУД, как и в других системах автомобиля, в процессе эксплуатации неизбежно возникают неисправности. Как показывают результаты исследований эксплуатационной надежности автомобилей, на отказы ЭСУД приходится до 23 % от общего количества отказов автомобиля. Отказы конструктивных элементов ЭСУД приводят к серьезным нарушениям в работе двигателя, вплоть до полной потери им работоспособности.

В связи с этим исследования, направленные на разработку системы обеспечения работоспособности ЭСУД, актуальны и имеют большую практическую значимость.

Степень разработанности темы исследования. Изучению вопросов, связанных с поддержанием надежности ЭСУД в эксплуатации, посвящены работы: Гончарова А. А., Григорьева М. В., Мигуша С. А., Чиркина Е. А., Павленко С. Ю., Кузнецова А. В., Чукмарева М. В., Набоких В. А., Березюкова Д. С., Федорова А. А., Гаранина А. Ю., Строганова И. В., и других отечественных и зарубежных ученых. Их работы содержат исследования, направленные, в основном, на разработку методик технического обслуживания (ТО) и ремонта ЭСУД автомобилей. Однако в трудах этих ученых не исследовались вопросы, посвященные оценке эксплуатационной надежности конструктивных элементов ЭСУД, диагностированию ее технического состояния в условиях автосервиса, прогнозированию остаточного ресурса системы, оценке степени влияния отказов конструктивных элементов ЭСУД на основные параметры работы двигателя.

Целью работы является обеспечение работоспособности ЭСУД в эксплуатации за счет внедрения диагностирования технического состояния и своевременного устранения возникающих неисправностей.

Задачи исследования:

- исследование эксплуатационной надежности конструктивных элементов ЭСУД;

- выбор и обоснование комплексных диагностических параметров, оценивающих техническое состояние подсистем ЭСУД, определение их нормативных значений;

- разработка методик и алгоритмов диагностирования конструктивных элементов ЭСУД;

- определение целесообразности и сроков планово-предупредительных замен конструктивных элементов ЭСУД, не имеющих признаков изменения технического состояния;

- разработка методики прогнозирования остаточного ресурса ЭСУД;

- проведение качественной и количественной оценок степени влияния отказов ЭСУД на работу двигателя;

- разработка программного комплекса по определению остаточного ресурса ЭСУД по результатам диагностирования ее технического состояния;

- апробация результатов исследований в сфере сервиса легковых автомобилей.

Объектом исследования является ЭСУД 1.6 VTi Tiptronic (88 кВт) и 1.6 THP Turbo Tiptronic (110 кВт), устанавливаемые на автомобили марки Peugeot (модели 207, 208, 308, 3008, 408, 508, Partner).

Предмет исследования - система обеспечения работоспособности электронных систем управления двигателем легковых автомобилей.

Научная новизна работы:

- обоснованы комплексные диагностические параметры, оценивающие техническое состояние подсистем ЭСУД, установлены их нормативные значения и закономерности изменения по наработке;

- предложена и апробирована методика по определению оптимальных наработок до замен элементов ЭСУД, не имеющих признаков изменения технического состояния;

- разработана и экспериментально подтверждена математическая модель определения вероятности безотказной работы ЭСУД на базе диагностической информации о техническом состоянии ее подсистем;

- предложена методика прогнозирования остаточного ресурса ЭСУД и ее подсистем с использованием доверительных интервалов изменения значений диагностических параметров, оценивающих их техническое состояние;

- разработана методика выявления конструктивных элементов, лимитирующих надежность ЭСУД, с учетом степени влияния их отказов на технико-экономические характеристики двигателя и затрат на восстановление его работоспособности;

- исследовано влияние отказов элементов ЭСУД на мощность двигателя, расход топлива, вредные выбросы в окружающую среду оксида углерода СО и углеводорода СН;

- разработана система обеспечения работоспособности ЭСУД, включающая в себя комплекс технических, организационных и технологических мероприятий для проведения своевременного и оперативного контроля технического состояния конструктивных элементов ЭСУД и устранения возникающих в них неисправностей.

Теоретическая значимость работы. Разработана и экспериментально подтверждена математическая модель определения вероятности безотказной работы ЭСУД на базе диагностической информации о техническом состоянии ее подсистем. Предложена и апробирована в реальных условиях автосервиса методика по определению оптимальных наработок до замен элементов ЭСУД, не имеющих признаков изменения технического состояния. Разработана методика прогнозирования остаточного ресурса ЭСУД и ее подсистем с использованием доверительных интервалов изменения значений диагностических параметров.

Практическую значимость работы представляет использование разработанных методик и программного комплекса системы обеспечения работоспособности ЭСУД в сфере сервиса легковых автомобилей.

Методология и методы исследования. При выполнении работы использовались положения теории надежности машин, методы математического анализа и статистической обработки экспериментальных данных, корреляционно-регрессионного анализа экспериментальных данных, математического моделирования влияния текущих значений диагностических параметров подсистем ЭСУД на вероятность ее безотказной работы.

Реализация результатов работы. Результаты диссертации используются в учебном процессе кафедры автомобильного транспорта ВлГУ при изучении дисциплин «Техническая эксплуатация автомобилей», «Основы работоспособности технических систем» и «Основы теории надежности». Разработанная система обеспечения работоспособности ЭСУД внедрена в производственный процесс технического обслуживания и ремонта автомобилей в дилерском центре «АвтоТракт Пежо» г. Владимира.

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты исследований надежности ЭСУД 1.6 VTi Tiptronic (88 кВт) и 1.6 THP Turbo Tiptronic (110 кВт) автомобилей марки Peugeot в эксплуатации;

- методика определения оптимальных наработок до замены элементов ЭСУД, не имеющих признаков изменения технического состояния;

- математическая модель определения вероятности безотказной работы ЭСУД на базе диагностической информации о техническом состоянии ее подсистем;

- методика прогнозирования остаточного ресурса ЭСУД;

- система обеспечения работоспособности ЭСУД в эксплуатации.

Степень достоверности научных положений и результатов подтверждается корректным использованием апробированных методов теории надежности машин, согласованием результатов моделирования с результатами экспериментальных и практических работ. Достоверность полученных результатов также обусловлена использованием фундаментальных теоретических положений, адекватностью разработанной математической модели реальным процессам, сходимостью теоретических и экспериментальных данных.

Апробация работы. Основные результаты исследования докладывались и обсуждались на восьми научно-практических конференциях во Владимирском государственном университете (2011 - 2018 гг.), научно-технических конференциях МАДИ (2016, 2018 гг.), XIII Международной научно-практической конференции «Прогрессивные технологии в транспортных системах» Оренбургского государственного университета (2017 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано шестнадцать научных статей, в том числе семь в рецензируемых научных изданиях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографического списка, включающего 114 источников, и трех приложений. Объем основного текста составляет 157 страниц, работа содержит 48 иллюстраций и 28 таблиц.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Тенденции развития рынка легковых автомобилей оборудованных электронными системами управления двигателем

По данным аналитического агентства «Автостат» на 1 января 2018 года автопарк в Российской Федерации составил около 50 млн. единиц. При этом 84% или 42,1 млн. относилось к категории легковых транспортных средств.

По данным того же агентства значительно увеличилось и количество легковых автомобилей, приходящихся на 1000 жителей страны (табл. 1.1).

Таблица 1.1 - Количество автомобилей на 1000 жителей в городах Российской Федерации

№ Город Кол-во автомобилей на 1000 чел. Доля автомобилей иностранного производства, % Автопарк, шт. Население тыс. чел.

1 Владивосток 566 88.3 328 849 581

2 Красноярск 384 35.5 355 884 927

3 Сургут 377 42.2 109 408 290

4 Тюмень 374 32.9 205 681 550

5 Краснодар 350 35.6 248 377 709

6 Калининград 338 85.3 142 843 422

7 Москва 338 50.8 3 527 135 10 443

8 Нижневартовск 334 40.5 80 727 242

9 Пенза 297 29.1 151 210 509

10 Калуга 293 25.9 96 023 328

11 Екатеринбург 290 38.7 381 117 1 315

12 Тверь 288 30.3 117 111 406

13 Ставрополь 286 25.9 102 795 360

14 Владимир 283 32.3 99800 353

15 Сочи 281 34.2 93 100 331

16 Ярославль 280 30.0 168 875 604

Современное автотранспортное средство (АТС) представляет собой сложную техническую систему, в которой одновременно и взаимосвязано функционирует большое количество различных узлов и агрегатов, для управления работой которыми все шире используются электроника и компьютерные технологии. Ис-

пользование электронно-вычислительных машин (ЭВМ), интегрированных в системы управления АТС и реализованных в виде систем ABS (антиблокировочная система), ESP (система курсовой устойчивости), AFS (система активного рулевого управления), и др. обеспечивает высокие потребительские свойства автомобилей в условиях их эксплуатации, повышает безопасность дорожного движения. При этом, наряду с такими свойствами, как топливная экономичность, динамические свойства, токсичность отработавших газов, внутренние и внешние шумы и т. п., особое внимание должно уделяться обоснованному уровню эксплуатационной надежности АТС, в качестве которой выступают безотказность, эксплуатационная и ремонтная технологичность, затраты на поддержание заданного уровня работоспособности автомобилей.

Мировое автомобилестроение практически полностью отказалось от систем питания двигателей внутреннего сгорания карбюраторного типа и использует электронные системы управления режимами двигателя. Тенденция изменения количества продаваемых легковых автомобилей в России, оснащенных ЭСУД, показана на рис. 1.1.

1995 J 999 2003 2007 2011 2015

Период продаж, год

Рисунок 1.1 - Изменение количества продаваемых легковых автомобилей в РФ, оснащенных ЭСУД

Использование ЭСУД позволяет добиться высоких технико-экономических показателей работы ДВС при одновременном выполнении жестких экологических требований. Это достигается путем приготовления оптимальной по своему соста-

ву топливно-воздушной смеси на всех режимах работы двигателя, дозирования ее подачи в цилиндры и своевременного воспламенения. Для повышения коэффициента полезного действия (КПД) бензинового двигателя применяют непосредственный впрыск топлива в цилиндры, турбонаддув, системы регулирования фаз газораспределительного механизма (ГРМ) и изменения высоты подъема клапанов, системы снижения токсичности и рециркуляции отработавших газов и др.

ЭСУД представляет собой довольно сложную техническую систему автомобиля, в которую постоянно вносятся различного рода изменения: появляются новые конструктивные элементы, совершенствуются алгоритмы работы блока управления, обновляется программное обеспечение и т.д. Система включает в себя датчики, исполнительные элементы, электронный блок управления двигателем (ЭБУД) и соединительные провода. Датчики информируют блок управления двигателем о параметрах функционирования его систем и механизмов. Блок управления постоянно принимает и обрабатывает электрические сигналы от датчиков и на основе собранной информации управляет исполнительными элементами.

На рис. 1.2 представлена схема современной ЭСУД легкового автомобиля.

Рисунок 1.2 - Схема электронной системы управления двигателем:

1 - датчик положения распределительного вала; 2 - датчик положения коленчатого вала; 3 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 4 - датчик давления воздуха; 5 - датчик кисло-

рода; 6 - ЭБУД; 7 - датчик давления топлива; 8 - электромагнитный клапан регулирования фаз ГРМ; 9 - электромагнитная форсунка; 10 - катушка зажигания; 11 - электронная дроссельная

заслонка.

В ЭСУД, как и в других системах автомобиля, в процессе эксплуатации неизбежно возникают различного рода повреждения, которые приводят к изменению начальных свойств и состояния материалов, из которых они изготовлены, в результате чего система теряет свою работоспособность.

Результаты ранее выполненных исследований эксплуатационной надежности автомобилей [16,20,38,67] показывают, что на отказы ЭСУД приходится до 23% отказов (рис. 1.3).

Рисунок 1.3 - Диаграмма распределения отказов по системам автомобилей

Существенно повысить эксплуатационную надежность и снизить затраты на проведение работ по восстановлению работоспособности конструктивных элементов ЭСУД призвана планово-предупредительная система технического обслуживания (ТО) и ремонта автомобилей, которая предполагает выполнение контрольно-диагностических работ и своевременное устранение появившихся неис-

правностей. Однако, как показывает выполненный обзор регламентов ТО автомобилей отечественного и импортного производства, операции контроля технического состояния элементов ЭСУД при проведении ТО автомобилей отсутствуют. При техническом обслуживании автотранспортного средства (АТС) выполняется лишь проверка кодов возникших неисправностей, хранящихся в памяти электронного блока управления, и только при их наличии осуществляются контрольно-диагностические операции в соответствии с рекомендациями завода изготовителя. При отсутствии кодов неисправностей в памяти ЭБУД система признается технически исправной и дополнительные проверки не проводятся.

Но, как показывает практика, только по отсутствию кодов ошибок некорректно делать вывод о том, что система исправна, так как в ней могут быть скрытые неисправности, которые проявятся при дальнейшей эксплуатации автомобиля. Бортовая (встроенная) система самодиагностики автомобиля не может выявить такие дефекты, так как блок управления заносит в свою память код неисправности только при выходе какого-либо диагностического параметра из заданного в программе нормативного интервала, при этом на панели приборов загорается соответствующая контрольная лампа. Отсутствие в принятом регламенте ТО автомобилей операций контроля технического состояния элементов ЭСУД приводит к снижению ее эксплуатационной надежности и увеличение затрат на поддержание системы в технически исправном состоянии. В связи с этим исследования, направленные на разработку системы обеспечения работоспособности ЭСУД, актуальны и имеют большую практическую значимость.

1.2 Обзор научных достижений в области поддержания работоспособности электронных систем управления двигателем

В нашей стране массовый выпуск автомобилей, оборудованных ЭСУД, относится к началу 2000-х годов. Пришедшие на замену карбюраторным системам питания, новые системы впрыска топлива имеют более сложную конструкцию, требуют более качественное топливо и более высокий уровень технического об-

служивания. Отсутствие обоснованных режимов ТО ЭСУД, технологий диагностирования их технического состояния приводит к большому количеству их отказов в эксплуатации. В этой связи возникает необходимость в разработке системы обеспечения работоспособности ЭСУД (режимов ТО, методик определения технического состояния ее конструктивных элементов, алгоритмов диагностирования, прогнозирования ее остаточного ресурса и т.д.).

Развитию методов ТО и ремонта ЭСУД посвящены работы А. А. Гончарова, М. В. Григорьева, С. А. Мигуша, С. Ю. Чиркина, Е. А. Павленко, А. В. Кузнецова, М. В. Чукмарева, В. А. Набоких, Д. С. Березюкова, М.Т. Нгуен и других отечественных и зарубежных ученых [6,20,38,53,61,73,99].

Исследования А.А. Гончарова [20] были направлены на разработку системы и технологий диагностирования ДВС с электронной системой управления. Разработанные им методики диагностирования ЭСУД базируются на принципах системного подхода на основе современных информационных технологий. Реализацию системного подхода автор рекомендует осуществлять на основе многоуровневой цепочки, включающей в себя:

- контроль параметров двигателей;

- контроль подсистем ЭСУД;

- контроль элементов электронной системы.

Работы М.В. Григорьева [38,41] были посвящены разработке и совершенствованию операций технического обслуживания ЭСУД отечественных легковых автомобилей. По результатам выполненных им исследований разработаны математические модели формирования периодичностей обслуживания конструктивных элементов ЭСУД в условиях ограниченной информации об их надежности.

В исследованиях С.Ю. Чиркина [88,99] рассмотрены вопросы управления двигателем внутреннего сгорания, оборудованного ЭСУД, на основе экспериментальных данных. В качестве объекта исследования был принят отечественный двигатель ВАЗ - 2123, оборудованный электронной системой управления Bosch 7.9.7+. Разработанная автором система управления двигателем позволяет осу-

ществлять оценку алгоритмов ее функционирования методом контроля управляющих воздействий и откликов.

В работах Е.А. Павленко [66,73] исследовались зависимости эффективности функционирования двигателей, оснащенных ЭСУД, от различных параметров (содержания веществ в отработавших газах, продолжительности впрыска топлива, массового расхода воздуха, угла опережения зажигания и др.), которые приняты им в качестве диагностических параметров. Показателем, характеризующим эффективность функционирования ДВС, принят коэффициент избытка воздуха, в наибольшей степени отражающий полноту сгорания рабочей смеси в цилиндрах силового агрегата.

По результатам исследований автором получена регрессионная модель зависимости коэффициента избытка воздуха от выбранных диагностических параметров. В режиме холостого хода наиболее существенное влияние на этот коэффициент оказывают: содержание кислорода и несгоревших углеводородов, время впрыска и разрежение во впускном коллекторе двигателя. На режиме максимального крутящего момента: содержание оксида углерода, несгоревших углеводородов, время впрыска топлива форсунками.

Исследования Нгуен Минь Тиена [16], выполненные в МАДИ, были направлены на изучение влияния технического состояния ЭСУД на работу двигателя и разработку методики ее диагностирования в условиях предприятий автосервиса.

В процессе экспериментальных исследований отказы конструктивных элементов ЭСУД (датчиков массового расхода воздуха, положения дроссельной заслонки, температуры воздуха во впускной системе, положения распределительного вала, детонации, температуры охлаждающей жидкости и регулятора добавочного воздуха) имитировались путем их отключения и контролем значений показателей отработавших газов (оксида углерода - СО, углеводорода - СН, кислорода -О2, углекислого газа - СО2 и коэффициента избытка воздуха - X).

Выполненные исследования позволили автору установить аналитические зависимости (однофакторные модели) влияния отказов элементов ЭСУД на ос-

новные показатели токсичности отработавших газов и сформировать оптимальные планы и алгоритмы диагностирования технического состояния рассматриваемой системы для различных пробегов АТС.

Вопросами диагностирования электромагнитных форсунок двигателей занимался Д.С. Березюков [6]. Им предложен метод диагностирования технического состояния форсунок, основанный на измерении давления топлива в нагнетательной магистрали при неработающем двигателе. Оценка состояния форсунок проводится сравнением показателей их статической и динамической производительности, а также неравномерности подачи топлива с использованием эталонного электромагнитного клапана.

Исследования А.В. Кузнецова [53] были посвящены разработке системы диагностирования ДВС на основе нечеткой логики. В его работе оценка технического состояния двигателя проводилась на основе измерения внешних скоростных характеристик двигателя (момента и мощности на валу двигателя, расхода топлива и воздуха, угла опережения зажигания, как функции частоты вращения коленчатого вала двигателя). По мнению автора для определения технического состояния двигателя достаточно информации, получаемой со следующих датчиков ЭСУД: положения коленчатого вала двигателя, массового расхода воздуха, положения дроссельной заслонки, систем управления впрыском топлива и зажиганием.

Разработкой алгоритмов адаптивного управления двигателями внутреннего сгорания занимался С.А. Мигуш [61]. Им предложена математическая модель преобразования входных сигналов (угла поворота дроссельной заслонки, количества впрыскиваемого топлива и угла опережения зажигания) в регулируемые переменные (соотношение воздух/топливо и крутящий момент) при работе двигателя. По результатам выполненных исследований автором предложена улучшенная модель инжекторного ДВС, основанная на синтезе алгоритмов управления двигателем.

Проектированию универсального электронного блока управления двигателем (ЭБУД) посвятил свою работу С.Ю. Чиркин [99]. На основе выполненных им

исследований сформулированы требования и подходы к проектированию универсального ЭБУД, реализующего концепцию непрерывного управления работой ДВС, обоснован выбор микроконтроллера и минимального состава элементов ЭБУД, разработана принципиальная электрическая схема и макет печатной платы.

Анализ выполненных научных работ показывает, что в них не рассматривались вопросы, связанные с разработкой системы обеспечения работоспособности ЭСУД (методик определения технического состояния ее конструктивных элементов, обоснованию комплексных диагностических параметров, оценивающих техническое состояние подсистем ЭСУД, алгоритмов диагностирования, прогнозирования ее остаточного ресурса и т.д.), что еще раз подтверждает актуальность настоящего исследования.

1.3 Основные неисправности ЭСУД

В процессе эксплуатации автомобиля, возникающие в нем физико-химические процессы, вызывают в элементах ЭСУД изменение их начальных свойств и, как следствие, различные повреждения (изнашивание, загрязнение, старение, коррозионное разрушение контактов, разрушение изоляции и т.д.). Несвоевременное выявление и устранение повреждений может привести к отказу ЭСУД и, как следствие, нарушению работы двигателя, полной или частичной потере им работоспособности.

Отказы конструктивных элементов ЭСУД могут быть классифицированы следующим образом:

1. Отказы исполнительных устройств (форсунка, бензонасос, регулятор холостого хода, электронная дроссельная заслонка, катушка зажигания, свеча зажигания и т.д.).

2. Отказы датчиков (датчик массового расхода воздуха, датчик положения коленчатого вала, датчик детонации, датчик температуры охлаждающей жидкости и т.д.).

3. Отказы контроллера (сбой в работе программного обеспечения, постоянного запоминающего устройства - ПЗУ, оперативного запоминающего устройства ОЗУ и т.д.).

4. Неисправности цепей соединения элементов системы (провода, предохранители, контакты массы, разъемы жгутов проводов).

5. Отказы других электронных систем автомобиля, вызывающие неисправность ЭСУД (автомобильная противоугонная система, интеллектуальный сервисный модуль - BSI, ABS, автоматическая коробка передач - АКП и др.).

6. Неисправности источника питания бортовой сети автомобиля (аккумуляторная батарея - АКБ, генераторная установка) [47].

Для уменьшения количества отказов в ЭСУД при их эксплуатации необходимо поддерживать в хорошем состоянии все электронные компоненты, жгуты проводов и контакты. Контакты к датчикам должны быть без следов коррозии, проводка чистой, чтобы обеспечить передачу сигналов к ЭБУД без искажений. Работоспособность системы управления двигателем зависит и от состояния механических и гидромеханических элементов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Каленов Владимир Павлович, 2019 год

— /

О 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 t, тыс.км.

Рисунок 3.5 - Закономерности изменения интенсивности отказов элементов подсистемы снижения токсичности отработавших газов по наработке

Анализ приведенных зависимостей показывает, что интенсивность отказов рассматриваемых элементов начинает заметно расти после достижения ими наработки 100-110 тыс. км. К этой наработке в рассматриваемых элементах накапливается большое количество содержащихся в отработавших газах загрязняющих частиц, которые снижают эффективность работы каталитического нейтрализатора, рабочих характеристик датчиков кислорода и, в конечном итоге, неизбежной потере ими работоспособного состояния.

На рис.3.6 представлены зависимости изменения по наработке вероятности безотказной работы и вероятности возникновения отказа каталитического нейтрализатора.

Рисунок 3.6 - Графики изменения вероятности безотказной работы Р(0 и вероятности отказа Г^) каталитического нейтрализатора по наработке

Как видно из графика вероятность отказа каталитического нейтрализатора, также как и интенсивность отказов (рис. 3.5), начинает заметно расти после достижения им наработки 110 тыс. км.

Полученные в результате выполненных экспериментальных исследований статистические данные по эксплуатационной надежности конструктивных элементов ЭСУД позволяют в дальнейшем скорректировать перечень контрольно-диагностических работ при проведении регламентных ТО автомобилей.

3.3 Качественная и количественная оценка влияния отказов элементов

ЭСУД на работу двигателя

Отказы элементов системы управления оказывают существенное влияния практически на все показатели работы двигателя. Для оценки степени влияния отказов элементов ЭСУД на основные характеристики работы двигателя были выбраны следующие параметры: мощность, расход топлива, вредные выбросы в окружающую среду оксида углерода СО и углеводорода СН.

Исследования проводились на двигателях автомобилей Peugeot 3008 в режиме активного эксперимента. Пробег выбранных для исследований автомобилей с начала эксплуатации составлял от 10 до 13 тыс. км, поэтому механизмы и системы двигателей с таким пробегом в полной мере отвечают всем требованиям, предъявляемым к технически исправному состоянию, а выбранные для оценки влияния отказов параметры соответствуют номинальным значениям.

На исследуемом двигателе имитировали отказ каждого из элементов ЭСУД путем его отключения и с помощью соответствующей аппаратуры осуществляли замеры выбранных для характеристик работы ДВС параметры.

Расход топлива определялся по значениям длительности импульса открытия форсунок с помощью сканера «DIAGBOX», используемого при диагностировании электронных систем автомобилей Peugeot.

Вредные выбросы СО и СН замерялись четырехкомпонентным газоанализатором фирмы «Инфракар» М1.01 по методике, изложенной в ГОСТ Р 52033-2003. В соответствии с ней измерения проводились в режиме холостого хода при минимальной (N=850 об/мин) и средней (N=3500 об/мин) частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Мощность двигателя рассчитывалась с помощью программы, предусматривающей определение крутящего момента в зависимости от частоты вращения и величины углового ускорения коленчатого вала двигателя [14]:

Мкр = т^^, (3.5)

КР (КгпКкпУЛ dt' У J

где m - масса автомобиля; Rk - радиус качения колеса; Кгп - коэффициент, определяющий передаточное число главной передачи; Ккп - коэффициент, определяющий передаточное число коробки передач; п - КПД трансмиссии; ^ = £ - угловое

ускорение коленчатого вала двигателя.

Результаты выполненных экспериментальных исследований представлены в табл. 3.5.

Таблица 3.5 - Влияние отказов элементов ЭСУД на основные параметры работы двигателя

Подсистема ЭСУД Отказавший элемент Изменение параметра

Снижение мощности, % Увеличение расхода топлива, % Увеличение выбросов вредных веществ, %

СО СН

Питания топливом 1. Топливный насос 100 - - -

2. Топливный насос высокого давления (с регулятором давления топлива) 80 20 10 8

3. Топливная форсунка 25 20 5 7

4. Датчик давления топлива 30 15 10 12

Подачи воздуха 5. Турбокомпрессор 50 15 12 10

6. Электромагнитный клапан аварийного сброса давления наддува 25 12 10 7

7. Электромагнитный клапан регулирования давления наддува 30 20 12 8

8. Электронная дроссельная заслонка 90 - - -

9. Датчик давления наддува 20 10 12 8

Изменения фаз ГРМ 10. Электромагнитный клапан регулирования фаз ГРМ 10 10 4 4

11. Электродвигатель системы изменения подъема клапанов ГРМ 85 - - -

12. Датчик положения распределительного вала 15 5 5 5

13. Датчик положения коленчатого вала 100 - - -

Снижения токсичности отработавших газов 14. Датчик кислорода 15 20 20 18

15. Каталитический нейтрализатор 15 10 25 28

Прочие 16. Электронный термостат (с датчиком температуры охлаждающей жидкости) 15 13 16 17

17. Электронасос охлаждения турбокомпрессора 5 - - -

18. Электронная педаль газа 5 - - -

19. Свеча зажигания 25 20 27 29

20. Катушка зажигания 25 20 27 29

21. ЭБУД 100 - - -

Анализ приведенных в таблице результатов исследований показывает, что при отказах топливного насоса низкого давления, датчика положения коленчатого вала и ЭБУД запуск двигателя невозможен, так как блокируется подача топлива в цилиндры двигателя. При возникновении неисправностей электронной дроссельной заслонки или электродвигателя системы изменения высоты подъема клапанов запуск ДВС возможен, однако максимальная частота вращения коленчатого вала ограничивается ~ 1000 об/мин, в результате чего мощность двигателя снижается на 85-90% и автотранспортное средство не может двигаться.

На снижение мощности двигателя наиболее значимое влияние оказывают отказы датчиков давления топлива и воздуха, электромагнитного клапана регулирования давления наддува, топливных форсунок, свечей и катушек зажигания, топливного насоса высокого давления. Отказ электронасоса охлаждения турбокомпрессора оказывает незначительное влияние на потерю двигателем мощности (5%), но при длительной эксплуатации автомобиля с таким дефектом возможен перегрев и повреждение деталей турбокомпрессора.

Наиболее существенное влияние на расход топлива оказывают отказы датчиков кислорода, давления топлива и охлаждающей жидкости, электромагнитного клапана регулирования давления наддува, топливной форсунки, свечей и катушек зажигания.

Отказы свечей и катушек зажигания оказывают серьезное влияние и на увеличение вредных веществ в отработавших газах. Кроме них на токсичность оказывают значительное влияние неисправности датчиков кислорода и температуры охлаждающей жидкости, а также каталитического нейтрализатора.

Выполненные исследования показывают, что отказы элементов ЭСУД приводят к серьезным нарушениям в работе двигателя, вплоть до полной потери им работоспособности. Кроме того, при отказе практически любого элемента системы управления двигателем увеличиваются расход топлива и вредные выбросы с отработавшими газами в окружающую среду. Для предупреждения отказов ЭСУД необходимо проводить своевременное обслуживание и контроль технического состояния ее элементов.

3.4. Определение нормативных значений диагностических параметров для оценки технического состояния подсистем ЭСУД

В качестве нормативов диагностических параметров ЭСУД служат их номинальное, предельное и допустимое значения.

Номинальное (начальное) значение диагностического параметра определяет исходное состояние объекта и соответствует новым, технически исправным машинам, агрегатам, узлам. Как правило, номинальные значения диагностических параметров не регламентируются заводами-изготовителями ЭСУД, и поэтому, в данной работе, их значения были установлены в результате экспериментальных исследований, путем проведения многократных измерений диагностических параметров на исправных (новых) автомобилях.

Предельные значения диагностических параметров устанавливаются на основании исследований процессов работы двигателя при проектировании ЭСУД на заводах-изготовителях и соответствуют потере ею работоспособности, т.е. наступлению отказа. В процессе работы двигателя электронный блок управления системой постоянно контролирует текущие значения диагностических параметров и сравнивает их с предельными нормативами. При превышении, каким либо параметром предельного значения электронный блок управления заносит в память код неисправности и на панели приборов двигателя загорается контрольная лампа, которая и сигнализирует о наступлении отказа. В данной работе предельные значения комплексных диагностических параметров взяты из нормативно-технической документации по послепродажному обслуживанию и ремонту автомобилей марки Peugeot. Значения номинальных и предельных диагностических параметров представлены в табл.3.6.

Как отмечалось в п.2.3 настоящей работы при проведении контрольно-диагностических работ ЭСУД на СТОА в качестве нормативов целесообразно использовать не предельные, а допустимые значения диагностических параметров. Определение допустимых значений комплексных диагностических параметров возможно только при наличии закономерностей их изменения по наработке. По

полученным в результате выполненных исследований статистическим данным были построены графики изменения диагностических параметров Рдв, Рдт, Ккп,фгм по наработке и с помощью программы Microsoft Office Excel подобраны аналитические уравнения, описывающие эти закономерности.

В качестве примера на рис. 3.7 представлен график изменения отклонения давления воздуха во впускном коллекторе от заданного блоком управления по наработке. Зависимости изменения по наработке остальных диагностических параметров представлены в приложении 3.

Рисунок 3.7 - График изменения отклонения давления воздуха во впускном коллекторе от заданного блоком управления по наработке: Рдвп - предельное значение диагностического параметра; Рдвд - допустимое значение диагностического параметра; ¿ср - средняя наработка до

отказа подсистемы

Как видно из графика значение Рдв постепенно увеличивается по наработке автомобиля. Это обусловлено тем, что при эксплуатации АТС в ЭСУД возникают и накапливаются различного рода повреждения: износ в подшипниках оси крыльчатки турбокомпрессора, деформация лопастей крыльчатки, загрязнение и старение чувствительного элемента датчика давления, закупоривание сот каталитического нейтрализатора и уменьшение их проходного сечения, утечка воздуха вследствие разгерметизации системы впуска и т.д. Все эти факторы оказывают отрицательное влияние на величину Рдв и при достижении определенной наработ-

ки приводят к выходу данного параметра за предельный норматив (100 мбар), т.е. потере ЭСУД работоспособного состояния.

На величину наработки автомобиля до отказа подсистемы подачи воздуха наряду с качеством проектирования и изготовления ЭСУД оказывают влияние условия эксплуатации конкретного автомобиля, качество используемых эксплуатационных материалов, квалификация водителя и др. Поэтому наработки на отказ рассматриваемой подсистемы варьируют в широких пределах при среднем арифметическом значении /ср = 107 тыс. км.

Аналитическое уравнение, описывающее закономерность изменения диагностического параметра Рдв по наработке с достаточной степенью точности описывается степенной функцией

Рдв(/) = Рдвн + uta , (3.6)

где Рдвн, Рдв(0 - номинальное и текущее значения диагностического параметра Рдв; и - интенсивность изменения параметра по наработке; а - показатель степени, определяющий характер и степень зависимости параметра Рдв от наработки.

Показатель степени а определяется опытным путем на основе обработки статистического материала. Для параметра диагностирования подсистемы подачи воздуха его значение составило: а = 1,02. Интенсивность изменения параметра по наработке v определяется из выражения:

v= Рдвн-рдвн = 100-40 = 0,55 мбар/тыс.км. (3.7)

tcp 107

Зная периодичность проведения технического обслуживания (для автомобилей Peugeot /о = 20 тыс.км), величину предельного норматива Рдвп и скорость изменения параметра по наработке, значение допустимого норматива Рдвд определяется из выражения:

Р =v'~

1 двд и

ïr-0 = 0,55("°;ji-20) = 80 мбар. (3.8)

По остальным диагностическим параметрам рассчитанные значения допустимых нормативов приведены в табл. 3.6.

Таблица 3.6 - Нормативные значения диагностических параметров, оценивающих техническое состояние подсистем ЭСУД

Диагностический параметр Нормативное значение диагностического параметра

Номинальное Допустимое Предельное

Рдв, мбар 40 80 100

Рдт, бар 3 7 9

фгм, °ПКВ 2 6 7

Ккп, % 1,5 5,5 6,2

Полученные значения предельных и допустимых нормативов диагностических параметров являются необходимыми элементами в системе обеспечения работоспособного состояния ЭСУД при проведении контрольно-диагностических операций на СТОА. Отклонение нормативов за пределы допуска, вызываемые возникновением неисправностей, служит основой для принятия решения о проведении необходимых технических воздействий (операций углубленного диагностирования, регулировок, ремонта и т.д.)

3.5 Определение оптимальной наработки до замены элементов ЭСУД, не имеющих признаков изменения технического состояния

Оценка технического состояния конструктивных элементов ЭСУД осуществляется по диагностическим параметрам. Однако, как отмечалось в п. 2.4 настоящей работы ЭСУД имеет целый ряд конструктивных элементов, техническое состояние которых невозможно оценить по диагностическим параметрам. В основном к таким элементам относятся датчики. Для обеспечения надежной работы двигателя целесообразно заменять датчики после достижения ими определенной наработки (стратегия ТО по наработке). Для реализации данной стратегии ТО необходимо установить оптимальные значения наработок до замены датчиков.

Значения наработок датчиков до замен находятся по результатам обработки статистических данных, характеризующих их эксплуатационную надежность.

Для невосстанавливаемых изделий, к которым относятся и датчики ЭСУД, в качестве показателей, оценивающих их надежность, целесообразно использовать интенсивность отказов А,(£), которая наглядно показывает зависимость возникновения отказов по пробегу и изменение вероятности безотказной работы Р(^) в интервалах наработки от начала эксплуатации до наступления предельного состояния. Статистические данные необходимые для расчета представленных выше показателей надежности были получены в результате проведения экспериментальных исследований.

В табл. 3.7 в качестве примера представлены рассчитанные показатели безотказности датчиков давления наддува, а на рис. 3.8 и 3.9 зависимости их изменения по наработке. Показатели безотказности для остальных датчиков представлены в приложении 2.

Таблица 3.7 - Статистические оценки безотказности датчиков давления наддува

Показатель Интервал наработки, тыс. км.

0-20 2040 4060 6080 80100 100120 120140 140160 160180 180200

Частота отказов т 2 0 0 1 0 1 0 25 39 47

Вероятность безотказной работы Р(£) 0,98 0,98 0,98 0,97 0,97 0,96 0,95 0,75 0,40 0,11

Интенсивность отказов Х(Г)-10"4 0,88 0 0 0,45 0 0,46 0 12,6 29,3 100,1

Анализ полученной зависимости изменения Х(^) показывает, что в интервале наработки 140-160 тыс. км интенсивность отказов датчиков по наработке вследствие накопления ими различных повреждений начинает заметно расти. В связи с этим замену датчиков целесообразно выполнять при достижении этой наработки, так как дальнейшая эксплуатация без проведения соответствующих технических воздействий с большой долей вероятности приведет к их отказу.

Afl) 0,001 60

50

40 30 20 10

1 2 3

т

__ / -Г--""

О 20 40 60 НО ¡00 120 ¡40 160 ISO 200 t. тыс.км.

Рисунок 3.8 - Изменение интенсивности отказов датчиков давления наддува

по наработке

Значения наработок до замены датчиков ЭСУД можно скорректировать по заданному уровню вероятности безотказной работы. Для элементов ЭСУД, не влияющих на безопасность движения автомобиля, допустимая вероятность безотказной работы может быть принята равной P(t) = 0,80 [7,52]. Такой уровень вероятности P(t) позволяет исключить значительную часть отказов в процессе функционирования и существенно сократить связанные с этим затраты на восстановление работоспособности автомобиля.

P(t) 1 Н 0,8 0,6 0,4 0.2

1

N

P{if

\

0

20 40 60 80

100 ¡20 140 144 160 180 200 t, тыс.км.

Рисунок 3.9 - График изменения вероятности безотказной работы датчика давления наддува по наработке

Из графика видно, что соответствующая вероятности безотказной работы P(t) = 0,80 наработка составляет 144 тыс.км, т.е. наработка, при которой интенсивность отказов заметно растет (см. рис. 3.8). Учитывая, что периодичность технического обслуживания автомобилей Peugeot составляет 20 тыс. км, наработку до замены датчиков давления наддува рекомендуется выполнять на пробеге 140 тыс. км при выполнении ТО-7.

Аналогичным образом были определены рекомендуемые наработки до замены остальных датчиков ЭСУД (табл. 3.8).

Таблица 3.8 - Рекомендуемые наработки до замены датчиков ЭСУД

Средняя наработка Рекомендуемая

Датчик до отказа, тыс.км. наработка до замены, тыс. км.

Положения коленчатого вала 178,8 160 (ТО-8)

Давления топлива 185,3 180 (ТО-9)

Давления наддува 156,5 140 (ТО-7)

Положения распределительного вала 194,7 180 (ТО-9)

Температуры охлаждающей жидкости 179,5 160 (ТО-8)

Кислорода 123,4 120 (ТО-6)

Использование разработанных рекомендаций по замене датчиков ЭСУД существенно снижает количество отказов двигателя в режиме функционирования и повышает его эксплуатационную надежность.

3.6. Определение запаса исправной работы конструктивных элементов ЭСУД на базе диагностической информации

Основой для прогнозирования остаточного ресурса ЭСУД служат:

- диагностическая информация о текущем техническом состоянии конструктивных элементов подсистем;

- закономерности изменения этого состояния по наработке.

Прогнозирование остаточного ресурса включает в себя целый комплекс задач:

- оценка текущего состояния объекта;

- прогнозирование развития этого состояния на ближайшее будущее;

- выдача на основе этого прогноза рекомендаций об оптимальном остаточном сроке эксплуатации (остаточном ресурсе объекта).

Вместе с тем в задачу прогнозирования входит оценка вероятностей наступления различных отказов с целью их предупреждения.

В настоящей работе остаточный ресурс ЭСУД определяется в соответствие с методикой, разработанной в п. 2.6.

Апробацию разработанной методики определения прогнозируемого остаточного ресурса рассмотрим на примере ЭСУД двигателя EP6DT автомобиля Peugeot 208 при прохождении им ТО-3 (наработка 60 тыс.км.). По результатам выполнения контрольно-диагностических работ были получены следующие значения диагностических параметров, оценивающих техническое состояние подсистем ЭСУД: Рдт = 7,3 бар; Рдв = 70 мбар; фгм = 3°; Ккп = 3,8 %.

Анализ полученных результатов показывает, что диагностический параметр, оценивающий состояние топливной системы Рдт = 7,3 бар вышел за допустимые пределы (Рдтд = 7 бар). Определение остаточного ресурса подсистемы выполняем по методике, изложенной в п. 2.6.

Определяем интенсивность изменения диагностического параметра Рдт по наработке t

Р —р 7 3 — 3

идт -^ = ' = 0,072 бар/тыс.км.

ti 60

Степенная функция, описывающая закономерность изменения этого параметра, примет вид:

Рдт(0 = 3+0,072-t1,02.

Прогнозируемое среднее значение наработки до отказа:

t пр.ср = (Рдт - Рдтн) / и = (9,0 - 3,0) / 0,072 = 83,3 тыс.км.

Среднее квадратическое отклонение наработки:

1

У (t — t )

^^ V i пр.ср /

n — 1

1

260,7

50 — 1

= 5,32 тыс.

км.

2

Коэффициент Стьюдента при доверительной вероятности р = 0,80 и числе степеней свободы N = 2 равен t(p) = 1,29.

Значение нижней доверительной границы прогнозируемой наработки до отказа подсистемы питания топливом:

^.н = ^.ср -1 (p) • ^ = 83,3 -1,29 • 5,32 = 76,44 тыс.

пр.ср

км.

Графическая интерпретация определения прогнозируемого остаточного ресурса подсистемы питания топливом представлена схемой на рис. 3.10.

Дт,(

3

А

fit)

PxAti t /ост

2 0 40 6 9 /пр.н 8 9 /пр.ср 10

1001, тыс.км.

Рисунок 3.10 - Схема определения остаточного ресурса подсистемы питания топливом: ¿пр.ср - прогнозируемая средняя наработка до отказа; ¿пр.н - нижняя доверительная граница; ¿ост -остаточный ресурс;- плотность распределения вероятности

Прогнозируемый остаточный ресурс подсистемы питания топливом ЭСУД по нижней доверительной границе составит:

¿ост(пт) = ¿прн - = 76,44 - 60 = 16,44 тыс.км. Остаточные ресурсы остальных подсистем ЭСУД, рассчитанные аналогичным образом, представлены в табл. 3.9.

Таблица 3.9 - Прогнозируемые значения остаточного ресурса подсистем ЭСУД

Подсист ема ЭСУД Остаточный ресурс, тыс. км.

Подачи воздуха 32,6

Питания топливом 16,44

Изменения фаз газораспределения 34,8

Снижения токсичности отработавших газов 28,5

Учитывая то, что диагностирование автомобилей проводится в основном периодически, по плану, задача прогнозирования их остаточного ресурса заключается в определении возможности их безотказной работы до выполнения очередного ТО. Полученное в результате расчета, значение остаточного ресурса подсистемы питания топливом ЭСУД меньше межконтрольной наработки (для автомобилей Peugeot периодичность ТО 20 тыс.км.). Поэтому в процессе проведения ТО данного автомобиля необходимо провести углубленное диагностирование этой подсистемы и входящих в нее конструктивных элементов (топливного насоса высокого давления, регулятора давления топлива, форсунок и др.).

Остаточные ресурсы остальных подсистем ЭСУД превышают межконтрольную наработку. С высокой долей вероятности они не потеряют свою работоспособность до проведения очередного ТО, поэтому нет необходимости проведения каких-либо операций ТО по этим подсистемам.

Прогнозирование остаточного ресурса ЭСУД является важнейшим элементом в системе управления техническим состоянием автомобилей и его конструктивных элементов в эксплуатации. Определение остаточного ресурса по нижней доверительной границе позволяет рассчитать запас исправной работы подсистем ЭСУД с заданной вероятностью, существенно сократить отказы системы в эксплуатации и связанные с этим затраты на восстановление ее работоспособности.

Для удобства использования разработанной методики определения остаточного ресурса ЭСУД на практике был разработан программный комплекс, позволяющий в автоматическом режиме рассчитывать запас исправной работы ее подсистем по результатам диагностирования их технического состояния (п. 4.3).

3.7 Методика выявления элементов лимитирующих надежность ЭСУД

Надежность агрегатов, узлов, технических систем автомобиля лимитируется, в основном, надежностью нескольких, а иногда и всего лишь одним конструктивным элементом. Повышение надежности именно этих элементов при проекти-

ровании и изготовлении приводит, как правило, к повышению надежности всей технической системы.

В настоящее время существуют несколько методик определения элементов, лимитирующих надежность автотранспортных средств.

1. По количеству отказов. В соответствии с данной методикой к элементам, лимитирующим надежность агрегата, узла, системы автомобиля, относятся те из них, на долю отказов которых приходится не менее 50% от их общего количества.

2. Методика, предусматривающая выявление аналитических функций изменения отказов изделия по наработке и отыскание их экстремальных значений.

3. Методика, предусматривающая графическое представление вариационного ряда распределения отказов объекта за определенную наработку, ранжированного в порядке их убывания. Ряд представляется в виде диаграммы, по оси абсцисс которой откладываются отказавшие элементы объекта, на оси ординат - частоту их возникновения. На полученной кривой определяется точка перегиба, в которой наблюдается заметное снижение числа отказов. Элементы, расположенные левее этой точки, относят к элементам, лимитирующим надежность исследуемого объекта.

Существенным недостатком приведенных методик является то, что все они не учитывают затраты на замену отказавших элементов, а также степень их влияния на работоспособность автомобиля. В данной работе формирование совокупности элементов, лимитирующих надежность ЭСУД, основывается на комплексном учете возникающих в ней отказов, влияния их последствий на работоспособность двигателя, а также удельных затрат на восстановление или замену отказавших элементов.

Выявление элементов, лимитирующих надежность ЭСУД, осуществляется по методике, в соответствии с которой на первом этапе определяются уровни влияния отказов и неисправностей элементов системы на технико-экономические характеристики двигателя. По этому признаку все отказы и неисправности располагаются следующим образом.

Y1. Отказы, приводящие к полной потере транспортным средством работоспособного состояния. При отказах топливного насоса низкого давления, датчика положения коленчатого вала, ЭБУД запуск двигателя невозможен, так как блокируется подача топлива.

Y2. Отказы, приводящие к необходимости безотлагательного обращения на СТОА для их устранения. Отказы, например, электронной дроссельной заслонки, электродвигателя системы изменения подъема клапанов ГРМ, топливного насоса высокого давления приводят к потере мощности двигателя на 85 - 90%.

Y3. Отказы элементов, оказывающие существенное влияющие на работу двигателя. Отказы таких элементов ЭСУД, как электромагнитный клапан регулирования давления наддува, датчик давления топлива не приводят к полной потере двигателем работоспособного состояния, но существенно ухудшающим его технико-экономические характеристики (от 15 до 30% снижается мощность, до 20 -25% увеличиваются расход топлива и содержание вредных веществ в отработавших газах).

Y4. Прочие отказы, не нарушающие транспортный процесс, но вызывающие некоторые отклонения технического состояния ЭСУД от требований нормативно-технической документации (отказы электронасоса охлаждения турбокомпрессора, электромагнитного клапана аварийного сброса давления наддува, датчика положения распределительного вала и др.).

На основании полученных статистических данных об отказах конструктивных элементов ЭСУД и степени их влияния на технико-экономические характеристики двигателя по каждому конструктивному элементу проставляются соответствующие бальные оценки (Yij). Наиболее значимому уровню соответствует большая оценка в сравнении с совокупностью остальных уровней. При этом должно соблюдаться условие:

Yn > Yi2 + Yi3 + Yi4;

Yi2 > Yi2 + Yi3; (3.9)

Yi3 > Yi4.

Если оценивать уровни влияния отказов элементов ЭСУД на работоспособность двигателя по десяти бальной шкале, то условие (3.9) может быть представлено в следующем виде:

- первый уровень Yi = 10 баллов;

- второй уровень Y2 = 5 баллов;

- третий уровень Y3 = 3 балла;

- четвертый уровень Y4 = 1 балл.

К отказу первого уровня влияния (Yi = 10 баллов) следует отнести выход из строя электронного блока управления двигателем, так как при этом блокируется работа всех исполнительных элементов ЭСУД. Таким же уровнем влияния оцениваются отказы топливного насоса, электронной дроссельной заслонки, электронной педали газа и датчика положения коленчатого вала.

Отказы электромагнитного клапана аварийного сброса давления наддува, датчика положения распределительного вала, которые не оказывают существенного влияния на работоспособность двигателя, относятся к четвертому уровню влияния (Y4 = 1 балл).

Определение Yi позволяет ранжировать влияние отказов и неисправностей каждого элемента ЭСУД на работоспособность двигателя через занимаемое им место LYi. Элемент с максимальным количеством баллов (Yi ^ max) занимает первое место в номенклатуре элементов ЭСУД, а элемент с минимальными баллами (Yi ^ min) - последнее:

С учетом полученных значений Ьп осуществляется нормирование влияния отказов и неисправностей конструктивных элементов ЭСУД по их весовой оценке, определяемой из выражения:

min ^ Y,

max

(3.10)

а( Ly)

2(N - LYj +1)

(3.11)

N (N +1) '

где N - общее количество конструктивных элементов, отказ или неисправность которых влияет на работоспособность двигателя.

На втором этапе определяются удельные затраты на восстановление отказов элементов ЭСУД Буд., приходящиеся на тыс. км пробега:

$ + Б П

Б . = —-пп- , (3.12)

удг ¿ср ^ 7

где Бэ. - стоимость . - го заменяемого элемента ЭСУД; Бр - стоимость работ по замене элемента; ¿ср - средняя наработка элемента до отказа.

Как следует из выражения (3.12), значение удельных затрат учитывает не только стоимость замен отказавших элементов ЭСУД, но и наработки этих элементов до отказа. Чем она меньше, тем чаще элемент теряет свою работоспособность и, соответственно, выше удельные затраты на его восстановление. Таким образом, удельные затраты Буд косвенно оценивают и частоту отказов конструктивных элементов ЭСУД.

По полученным данным, как и на первом этапе, осуществляется ранжирование уровней влияния элементов ЭСУД по удельным затратам на их восстановление Ьзуд} и нормирование этого влияния через их весовые оценки:

2(N - Ь3уп + 1)

0)( I ) = ^-^-1 (3 13)

^ N (N +1) ■ ^ }

На третьем этапе определяются интегральные весовые оценки влияния отказов элементов ЭСУД по надежности. Исходя из принципа «равнозначного» влияния значений ю(Ьу.) и т(ЬБудг) на конечный результат (надежность ЭСУД), интегральная оценка находится из выражения:

щ = 0,5[¿у(Ь¥1) + ©(Ь5 д.)]. (3.14)

Окончательно к элементам, лимитирующим надежность ЭСУД, относятся элементы, интегральные весовые оценки влияния отказов которых, удовлетворяют условию:

Щ > М(щ), (3.15)

где М (щ) - математическое ожидание интегральных оценок {щi ^ .

Методика выявления конструктивных элементов, лимитирующих надежность, апробирована на примере ЭСУД 1.6 THP Turbo Tiptronic (110 кВт) автомобилей марки Peugeot, которая включает в себя свыше 30 конструктивных элементов различного назначения. Выполненный анализ их отказов и неисправностей показывает, что не все они в одинаковой степени оказывают влияние на изменение технико-экономических характеристик двигателей и удельные затраты на восстановление работоспособности ЭСУД. Поэтому из всех конструктивных элементов ЭСУД с целью снижения трудоемкости расчетов c(Ly) и с^Будг) были оставлены только те, которые в наибольшей степени влияют на работоспособность двигателя.

Стоимость элементов ЭСУД, а также работ по устранению их отказов, взята из прайс-листа ООО «Автотракт Пежо», официального дилера Peugeot в г. Владимир от 01.11.2017 г. Выполненные расчеты сведены в табл. 3.10.

Таблица 3.10 Определение элементов, лимитирующих надежность ЭСУД

Конструктивный элемент ЭСУД, о, Первый этап Второй этап Третий этап

Уровни влияния отказа элемента на технико-экономические характеристики двигателя Оценка Y, Место влияния LYi Весовая оценка с* (Ly) Средняя наработка до отказа t , тыс. км. Удельные затраты Буд I ^ яни ли « о т с е S и *3 ей к н е Я О ва о о е В Интегральная весовая оценка Элементы, лимитирующие надежность ЭСУД

о |Т «1 II m II £ т

1. Электронный термостат (с датчиком температуры охлаждающей жидкости) + 5 2 0,087 197,5 31,2 15 0,030 0,059 -

2. Электромагнитная форсунка + 5 2 0,087 125,8 38,2 14 0,035 0,061 -

3. Кислородный датчик + 5 2 0,087 123,4 84,3 7 0,065 0,076 +

4. Каталитический нейтрализатор + 3 3 0,082 132,5 291,3 3 0,082 0,082 +

5. Топливный насос + 10 1 0,091 119,3 85,5 6 0,069 0,080 +

6.Топливный насос высокого давления (с регулятором давления топлива) + 5 2 0,087 90,6 236,2 4 0,078 0,083 +

7.Датчик давления топлива + 3 3 0,082 185,3 10,3 19 0,013 0,048 -

Продолжение табл.3.10

Конструктивный элемент ЭСУД, 0! Первый этап Второй этап Третий этап

Уровни влияния отказа элемента на технико-экономические характеристики двигателя Оценка У, Место влияния Ьу 1 ¿Г 3 а к н е ц о ва о о <и т Средняя наработка до отказа тыс. км. Удельные затраты Место влияния ¿с эуд Весовая оценка ш* ) Интегральная весовая оценка Элементы, лимитирующие надежность ЭСУД

0 т 5 II £ 3 II т £

8. Электромагнитный клапан аварийного сброса давления наддува + 1 4 0,078 109,2 65,6 9 0,056 0,067 -

9. Датчик давления наддува + 3 3 0,082 156,5 8,8 20 0,009 0,046 -

10.Электромагнитный клапан регулирования давления наддува + 3 3 0,082 94,5 27,5 17 0,022 0,052 -

11.Электронная дроссельная заслонка + 10 1 0,091 87,1 122,8 5 0,074 0,083 +

12. Электродвигатель системы изменения подъема клапанов ГРМ + 5 2 0,087 127,4 72,2 8 0,061 0,074 +

13.Электронасос охлаждения турбокомпрессора + 1 4 0,078 101,3 46,4 10 0,052 0,065 -

14. Электромагнитный клапан системы изменения фаз ГРМ + 3 3 0,082 70,7 43,8 12 0,043 0,063 -

15.Электронная педаль газа + 10 1 0,091 167,9 7,1 21 0,004 0,048 -

16. Свеча зажигания + 5 2 0,087 45,9 13,1 18 0,017 0,052 -

17. Катушка зажигания + 5 2 0,087 102,1 43,1 13 0,039 0,063 -

18. Датчик положения коленчатого вала + 10 1 0,091 178,8 28,2 16 0,026 0,059 -

19. Датчик положения распределительного вала + 1 4 0,078 194,7 44,9 11 0,048 0,063 -

20. ЭБУД + 10 1 0,091 119,8 338,9 2 0,087 0,089 +

21. Турбокомпрессор + 5 2 0,087 102,4 378,9 1 0,091 0,089 +

Математическое ожидание интегральных весовых оценок ^ по результатам выполненных расчетов составило М (£,)= 0,0673.

Исходя из условия (3.15) к элементам, лимитирующим надежность ЭСУД, и оказывающим наибольшее влияние на работоспособность двигателя, следует от-

нести: датчик кислорода, каталитический нейтрализатор, топливные насосы высокого и низкого давления, электронную дроссельную заслонку, электродвигатель системы изменения клапанов ГРМ, электронный блок управления, турбокомпрессор. В графе табл. 3.10 «элементы лимитирующие надежность» они показаны со знаком +. Средняя наработка до отказа этих элементов и суммарные затраты на их замену представлены в табл. 3.11.

Таблица 3.11 Элементы, лимитирующие надежность ЭСУД

Затраты на замену Средняя

Элемент ЭСУД неисправного наработка до

элемента, руб. отказа, тыс. км.

1. Кислородный датчик 10400 123,4

2.Каталитический нейтрализатор 38600 132,5

3. Топливный насос 10200 119,3

4. Топливный насос высокого давления 21400 90,6

5. Электронная дроссельная заслонка 10700 87,1

6. Электродвигатель системы изменения подъема клапанов ГРМ 9200 127,4

7. ЭБУД 40600 119,8

8. Турбокомпрессор 38800 102,4

Разработанная методика позволяет выявить конструктивные элементы, лимитирующие надежность ЭСУД с учетом степени влияния их отказов на технико-экономические характеристики двигателя и затрат на восстановление его работоспособности. Наличие информация об эксплуатационной надежности этих элементов является основой разрабатываемой системы поддержания ЭСУД в работоспособном состоянии (оптимизации контрольно-диагностических работ по оценке ее технического состояния, алгоритмов поиска неисправностей, обоснования номенклатуры диагностических параметров и их нормативных значений и т. д.).

3.8 Определение вероятности безотказной работы ЭСУД на базе диагностической информации

Как показывает практика, при проведении регламентных ТО автомобилей электронные системы управления двигателем не диагностируются должным образом, что приводит к возникновению отказов ее конструктивных элементов в режиме эксплуатации. Считывание кодов ошибок, хранящихся в памяти ее электронного блока управления, не дает полной картины о техническом состоянии элементов системы. Получение достоверной информации о техническом состоянии конструктивных элементов ЭСУД возможно только после проведения ее углубленного диагностирования в процессе проведении технических обслужива-ний автомобилей.

При диагностировании ЭСУД возможны различные варианты диагноза: система неработоспособна или работоспособна. В первом случае, когда система признается неработоспособной, необходимо выявить и устранить возникшие в ней в процессе эксплуатации неисправности. В случае, когда ЭСУД находится в работоспособном состоянии желательно иметь информацию о запасе ее исправной работы.

В теории надежности в качестве основного показателя, оценивающего остаточный ресурс любой технической системы служит вероятность ее безотказной работы Р(^). Если вероятность безотказной работы ЭСУД превышает заданную, т.е. Р(1) > Рд, она не откажет в пределах заданной наработки. Если же ЭСУД с вероятностью 1 - Р^) < 1- Рд, откажет в пределах заданной наработки, следует определить причину будущего отказа и провести ремонт или замену ненадежного элемента.

Для оценки вероятности безотказной работы в ЭСУД на участке наработки автомобиля до проведения очередного регламентного ТО воспользуемся многофакторной математической моделью, представленной в п.2.5 настоящей работы.

В модели значения нижних уровней независимых факторов, оценивающих техническое состояние подсистем ЭСУД, принимаются равными Рдвн = 40; Рдтн = 3; фгмн = 2; Ккпн = 1,5. Эти значения соответствует номинальным нормативам диагностических параметров. Значения верхних уровней соответствуют предельным величинам диагностических параметров Рдвп = 100; Рдтп = 9; фгмп = 7; Ккпп = 6,2 и свидетельствуют о том, что система находится в предотказном состоянии (табл. 3.12).

Таблица 3.12 - Значения уровней независимых факторов

Уровни факторов Факторы

Рдв, мбар Рдт, бар фгм, °пкв Ккп, %

ВУ 100 9 7 6,2

ОУ 70 6 4,5 3,85

ИВ 30 3 2,5 2,35

НУ 40 3 2 1,5

Каждый закодированный фактор представлен в виде выражения:

_ рдв-70 ; _ Рдт-6. _ Угм-4,5 . _ Ккп-3,85 Х! " 30 ; ^ 3 ' Хз " 2,5 ' " 2,35 '

С целью оценки отклонений параметра оптимизации от его среднего значения для каждой строки матрицы планирования вычисляется дисперсия З2/ и ошибка З/ опыта. Результаты расчетов представлены в табл. 3.13.

Таблица 3.13 - Результаты расчета статистической дисперсии и ошибки опыта

Номер опыта У1 У2 У3 Уср З/2 З/

1 100 100 100 100 0 0

2 78 76 80 78 4 2

3 60 64 65 63 7 2,64

4 39 40 44 41 7 2,64

5 77 71 70 73 14,5 3,80

6 50 48 55 51 13 3,60

7 29 39 40 36 37 6,08

8 14 12 16 14 4 2

9 90 86 82 86 16 4

10 67 63 62 64 7 2,64

11 58 44 45 49 61 7,81

12 29 26 26 27 3 1,73

Продолжение табл. 3.13

Номер опыта У1 У2 У3 Уср 5/

13 64 56 57 59 19 4,35

14 36 36 39 37 3 1,73

15 23 21 22 22 1 1

16 1 1 1 1 0 0

Дисперсия воспроизводимости , ошибка эксперимента Бу и С - критерий Кохрена рассчитываются по формулам 2.18 и 2.19 и 2.20:

N

5*2=Й5>2 =12,28 '

У=1

5 = Я? =3 51

вр = 0,31.

От - табличное значение для степеней свободы /1 = и-1=2; /2 =N=16 и уровня значимости а=0,05 составляет От= 0,322.

Дисперсии однородны, так как О? < От, что указывает на то, что исследуемая величина у подчиняется нормальному закону.

Рассчитанные по формулам 2.21 и 2.22 значения свободного члена и коэффициентов уравнения регрессии, составили: ¿0=50,06; ¿1=10,94; ¿2=18,45; ¿3=13,45; ¿4=6,94.

Проверку значимости рассчитанных коэффициентов осуществляем сравнением их абсолютной величины с доверительным интервалом Д¿. С этой целью рассчитаем:

• дисперсию коэффициентов регрессии

^ьлъ = 0,255;

• среднее квадратичное отклонение коэффициентов регрессии

5(Ь£) = = +70,255 = 0,51,

• доверительный интервал

АЬг =±гт8(Ь1)

Для принятого уровня значимости а=0,05 и числа степеней свободы f = (n-1) N = (3-1) -16 = 32 табличное значение tT = 2,0360. Величина доверительного интервала тогда составит

АЬ = ±2,0360 • 0,51 = ±1,03.

Так как абсолютные значения каждого коэффициента регрессии |Ь/|>АЬ, все коэффициенты являются значимыми.

Уравнение регрессии (2.13) после определения значений ее коэффициентов примет следующий вид:

у = 50,06 + 10,94 • + 18,45 • х2 + 13,45 • х3 + 6,94^х4.

Проверка полученного уравнения регрессии на адекватность проводим по F - критерию (Фишера). Расчетное значение критерия Fp = 0,01, табличное FT = 2,10. Так как условие Fp< FT выполняется, уравнение регрессии считается адекватным.

После приведения членов уравнения в натуральном обозначении факторов зависимость влияния диагностических параметров на вероятность отказа ЭСУД примет вид:

F(t) = -72,4 + 0,55РдВ + 9,23Рдт + 8,97^ + 3,47КШ.

Разработанная математическая модель позволяет определить расчетное значение вероятности возникновения отказа ЭСУД на наработке между очередными ТО для каждого конкретного автомобиля. Например, при прохождении автомобилем Peugeot 508 ТО-4 (наработка 80 тыс.км.) были получены следующие значения комплексных диагностических параметров, оценивающих техническое состояние подсистем ЭСУД: Рдв = 70 мбар; Рдт = 3бар; фгм=3°; Ккп =4,7.

Вероятность возникновения отказа ЭСУД F(t) до выполнения очередного технического обслуживания автомобиля (ТО-5) при этих значениях диагностических параметров составит:

-72,4 + 0,55 * 70 + 9,23 * 3 + 8,97 * 3 + 3,47 * 4,7

F(t) =-100%-= 0,37,

а вероятность ее безотказной работы P(t) = 1 - F(t) = 0,63.

Как уже отмечалось, для элементов ЭСУД, не влияющих на безопасность движения автомобиля допустимая вероятность безотказной работы, принята равной Рд = 0,80. Следовательно, ЭСУД данного автомобиля нуждается в углубленном диагностировании с целью выявления и локализации уже появившихся или прогнозируемых повреждений в ее подсистемах. Для практической реализации представленной методики разработана компьютерная программа расчета вероятности безотказной работы ЭСУД на заданной наработке по результатам диагностирования технического состояния ее подсистем (см. гл. 4).

3.9 Выводы по третьей главе

1. В результате выполненных экспериментальных исследований получены статистические данные по эксплуатационной надежности конструктивных элементов ЭСУД (частота отказов, средние наработки до отказа, вероятности безотказной работы P(t) и отказа F(t) по интервалам наработки), а также основным причинам потери ее работоспособности. Наименее надежной является подсистема питания топливом ЭСУД, на долю которой приходится 24,5% отказов системы и которые связаны, в основном, с применением топлива низкого качества. Полученные данные позволяют в дальнейшем скорректировать перечень контрольно-диагностических работ при проведении регламентных ТО автомобилей.

2. Установлены нормативные значения диагностических параметров, оценивающих техническое состояние подсистем ЭСУД, которые являются необходимыми элементами при проведении контрольно-диагностических операций в сфере сервиса автомобилей. Отклонение нормативов за пределы допуска, вызываемые возникновением неисправностей, служит основой для принятия решения о проведении необходимых технических воздействий (операций углубленного диагностирования, регулировок, ремонта и т.д.).

3. Исследовано влияние отказов элементов ЭСУД на мощность двигателя, расход топлива, вредные выбросы в окружающую среду оксида углерода (СО) и углеводорода (СН). Установлено, что наиболее серьезное влияние на технико-

экономические характеристики двигателя оказывают отказы датчика положения коленчатого вала, топливного насоса низкого давления и электронного блока управления. При отказах этих элементов запуск двигателя невозможен, так как блокируется подача топлива в цилиндры.

4. Установлены закономерности изменения комплексных диагностических параметров, оценивающих техническое состояние ЭСУД по наработке и описывающие их аналитические уравнения. Их практическое использование позволяет с заданной вероятностью прогнозировать запас исправной работы каждой подсистемы ЭСУД.

5. Разработана методика выявления конструктивных элементов, лимитирующих надежность ЭСУД с учетом степени влияния их отказов на технико-экономические характеристики двигателя и затрат на восстановление его работоспособности. Наличие информация об эксплуатационной надежности этих элементов является основой разрабатываемой системы поддержания ЭСУД в работоспособном состоянии (оптимизации контрольно-диагностических работ по оценке ее технического состояния, алгоритмов поиска неисправностей, обоснования номенклатуры диагностических параметров и их нормативных значений и т. д.).

6. Предложена и апробирована методика по определению оптимальных наработок до замен элементов ЭСУД, не имеющих признаков изменения технического состояния. Использование методики в сфере сервиса автомобилей существенно снижает количество отказов этих элементов в режиме функционирования ЭСУД и повышает ее эксплуатационную надежность.

7. Разработана и экспериментально подтверждена математическая модель определения вероятности безотказной работы ЭСУД на базе диагностической информации о техническом состоянии ее подсистем. Модель позволяет определить значение вероятности возникновения отказа ЭСУД на наработке между очередными ТО для каждого конкретного автомобиля.

ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЭСУД

4.1 Система обеспечения работоспособности ЭСУД

Основой системы обеспечения работоспособности ЭСУД является практическая реализация представленных во второй главе работы стратегий ее технического обслуживания в сфере сервиса автомобилей. Разрабатываемая система подразумевает, прежде всего, разделение всех конструктивных элементов ЭСУД на две группы по возможности оценки их технического состояния (см. табл. 2.2).

Для конструктивных элементов, техническое состояние которых можно оценить методами диагностирования (турбокомпрессор, каталитический нейтрализатор, электромагнитный клапан регулирования давления наддува и др.) используется стратегия ТО по состоянию, в соответствии с которой перечень и периодичность выполнения технических воздействий, направленных на обеспечение работоспособности, назначаются в соответствии с их фактическим техническим состоянием. Использование такой стратегии является наиболее эффективной и рациональной, так как позволяет обеспечить высокий уровень эксплуатационной надежности ЭСУД при минимальных удельных затратах на поддержание ее работоспособности.

Для своевременного выявления и устранения, возникающих в ЭСУД отказов и неисправностей была разработана методика предварительного диагностирования этой системы, в соответствии с которой определение технического состояния ЭСУД осуществляется в следующей последовательности:

1. Подключение диагностического прибора к разъему автомобиля и установление связи с электронным блоком управления.

2. Считывание кодов неисправностей, хранящихся в памяти ЭБУД. Универсальным способом получения кода неисправности является использование специального диагностического устройства (сканера), подключаемого к диагностическому гнезду разъема ЭБУД или к специальному диагностическому разъему, вы-

несенному в доступное место. После считывания кодов диагност, опираясь на свой опыт, либо применяя техническую документацию, определяет наиболее вероятные зоны ЭСУД, в которых предположительно произошел отказ.

3. Контроль диагностических параметров при работающем двигателе с помощью сканера и сравнение их с номинальными значениями. Это позволяет получить более конкретную информацию о характере неисправности и причине ее появления. На основе этой информации диагност определяет, какой из элементов системы вероятнее всего неисправен.

4. Проверка предположительно неисправного элемента системы с помощью диагностического сканера путем проведения контрольных тестов.

5. Проверка электрического питания элементов. Не во всех случаях через контрольный тест можно определить, исправен тот или иной элемент. В таких случаях необходимо проводить дополнительные проверки электрического питания элемента, целостность электропроводки, отсутствие коротких замыканий, различного рода помех, механических повреждений и т.д. В некоторых случаях необходима проверка электрического питания датчиков, отсутствие коррозии в электрических соединениях.

6. Проверка электронного блока управления. Кроме отказов датчиков и исполнительных элементов ЭСУД возникают неисправности, связанные с работой самого ЭБУД. При невозможности считывания кодов неисправности, записанных в память блока управления, проверяется его электрическое питание, целостность электропроводки, состояние диагностического разъема, отсутствие коротких замыканий и исправность используемого диагностического оборудования.

Выполнение контрольно-диагностических работ по оценке технического состояния конструктивных элементов ЭСУД осуществляется в соответствии с алгоритмом, представленном на рис.4.1.

Как уже отмечалось, ЭСУД содержит ряд конструктивных элементов, не имеющих явных признаков изменения технического состояния. Оценить состояние таких элементов и выявить возникающие в них повреждения методами диагностики практически невозможно. Для обеспечения работоспособного состояния такие элементы рекомендуется заменять после достижения ими определенной наработки. Своевременная замена позволит предотвратить их отказы на наработке между проведением очередного регламентного ТО автомобиля.

При этом, как показывает опыт работы СТОА, затраты на замену таких элементов существенно ниже затрат на устранение отказов, возникающих в них в эксплуатации после проведения технического обслуживания автомобиля. Это связано, прежде всего с тем, что в стоимость ремонтных работ по восстановлению утраченной из-за отказа ЭСУД работоспособности следует включать и затраты на доставку автомобиля на СТОА. Как правило, неисправное автотранспортное средство доставляется до СТОА с помощью эвакуатора, стоимость услуг которого достаточно высока. В табл.4.1 приведена стоимость услуг по эвакуации автомобиля (данные прайс-листа ДЦ «АвтоТракт Пежо» на 1.04.2018г.).

Таблица 4.1 - Стоимость услуг по эвакуации автомобиля

Наименование услуги Стоимость, руб.

Эвакуация АТС в пределах административных границ г. Владимир (продолжительность выезда не более 1 часа) - базовая стоимость

Эвакуация АТС массой до 1,5 тонн 1000

Эвакуация АТС массой от 1,5 до 2 тонн 1200

Эвакуация АТС массой от 2 до 4 тонн 1400

Стоимость каждых последующих 10 минут работы эвакуатора 150

Эвакуация АТС за пределами административных границ г. Владимир

Эвакуация АТС массой до 1,5 тонн 30 руб. за 1 км. транспортировки + базовый тариф

Эвакуация АТС массой от 1,5 до 2 тонн 35 руб. за 1 км. транспортировки + базовый тариф

Эвакуация АТС массой от 2 до 4 тонн 37 руб. за 1 км. транспортировки + базовый тариф

Расходы на транспортировку неисправного автомобиля до СТОА могут составлять от 10 до 80 % общих затрат на восстановления отказавшего элемента, а в

некоторых случаях и вполне сопоставимы с ним. Затраты по замене неисправного датчика положения коленчатого вала автомобиля Peugeot 408, например, составляют 2000 руб. Стоимость услуг эвакуатора при среднем расстоянии доставки автомобиля до СТОА 30 км - 1900 руб. (см. табл.4.1).

По результатам выполненных исследований установлены наработки до замены датчиков на примере ЭСУД 1.6 VTi Tiptronic автомобилей Peugeot и № регламентного ТО, рекомендуемые для их замены.

Таблица 4.2 - Рекомендуемые наработки и № ТО по замене датчиков ЭСУД

Датчик Наработка до замены, тыс. км. № ТО автомобиля