Розробка та реалізація методу автоматизованого діагностування системи запалювання автомобільного двигуна на основі порівняння спектрів сигналів

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АВТОМОБІЛЬНО-ДОРОЖНІЙ УНІВЕРСИТЕТ 

 

Кукурудзяк Юрій Юрійович

 

УДК 621.43.041 + 681.518.54

 

 

Спеціальність 05.22.20 – експлуатація та ремонт засобів транспорту

 

 

Харків – 2005

 

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Вінницькому національному технічному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент Ребедайло Вадим Миколайович, Вінницький національний технічний університет, професор кафедри автомобілів та транспортного менеджменту.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Пойда Анатолій Миколайович, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, професор кафедри системотехніки і діагностики транспортних машин; кандидат технічних наук, професор Сандомирський Михайло Григорович, Харківський національний технічний університет сільського господарства ім. Петра Василенка, професор кафедри тракторів і автомобілів.

Провідна установа: Національний транспортний університет, кафедра "Виробничі системи та сервіс на транспорті", Міністерство освіти і науки України, м. Київ.

 

 

Актуальність теми. Технічний стан системи запалювання автомобільного двигуна безпосередньо впливає на багато показників його роботи. До числа таких показників відносять потужність двигуна, економічність, рівномірність і стійкість роботи, токсичність відпрацьованих газів та ін. Процес визначення несправностей в системі запалювання потребує постійного удосконалення поряд з постійним ускладненням конструкції сучасного автомобіля та більш жорстких вимог до охорони навколишнього середовища. Методи і засоби діагностування системи запалювання, що використовуються в Україні на даний час, не забезпечують в достатній мірі вимоги щодо ефективності та можливості автоматизації процесу діагностування. У таких методах не достатньо використовується діагностична інформація, яка міститься в параметрах електричних сигналів іскроутворення в циліндрах двигуна. Досить часто застосовуються застарілі методи почергового визначення діагностичних параметрів з низьким рівнем використання інформаційних технологій та великими затратами часу.

Отже, питання підвищення ефективності, створення передумов автоматизації діагностування системи запалювання, більш повного і досконалого аналізу діагностичної інформації на основі сучасних інформаційних технологій є досить актуальним, що і визначає доцільність даного дисертаційного дослідження.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є складовою частиною науково-дослідницьких робіт кафедри "Автомобілі та транспортний менеджмент" Вінницького національного технічного університету в галузі вдосконалення організаційно-технічної підготовки засобів транспорту до експлуатації. Дані дослідження виконувались в рамках договору № 18/7 від 21 січня 2002 року про творчу співдружність між кафедрою "Автомобілі та транспортний менеджмент" Вінницького національного технічного університету та підприємством ЗАТ "Вінницький таксомоторний парк" і пов’язані з впровадженням експрес-діагностування автомобілів на даному підприємстві. Робота виконувалась у відповідності з пріоритетними напрямами розвитку науки і техніки на період до 2006 року, які визначені в Законі України від 11 липня 2001 року № 2623-ІІІ "Про пріоритетні напрями розвитку науки і техніки".

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційного дослідження є розробка і наукове обґрунтування методу автоматизованого визначення технічного стану системи запалювання двигуна в умовах експлуатації засобів транспорту. 

Об’єкт дослідження – робочі процеси системи запалювання, що змінюються в ході експлуатації і визначають технічний стан автомобільного двигуна.

Предмет дослідження – параметри електричних сигналів системи запалювання, що характеризують її технічний стан і складають інформаційну основу для автоматизації процесу діагностування.

Методи дослідження. При визначенні впливу несправностей системи запалювання на спектральні характеристики сигналу напруги застосовуються непараметричні методи спектрального аналізу та методи синтезу не рекурсивних фільтрів; математичне моделювання застосовується для розробки математичної моделі автоматизованого визначення діагностичних параметрів системи запалювання; фізичне моделювання, методи безмоторних (стендових) та моторних випробовувань застосовуються при проведенні експериментальних досліджень; методи математичної статистики та теорії похибок застосовуються для визначення похибок вимірювань та граничних відхилень діагностичних параметрів.

Для досягнення поставленої мети вирішені такі завдання: 

-проведено аналіз наукових досліджень, порівняльний аналіз методів і засобів діагностування, вибрано методи, які забезпечують передумови автоматизації процесу діагностування системи запалювання автомобільного двигуна;

-вибрано і обґрунтовано діагностичні параметри, які мають високу інформативність, прості в реалізації вимірювань, проаналізовано фактори, що на них впливають;

-обґрунтовано теоретичні передумови застосування методів цифрової обробки сигналів для діагностування системи запалювання, розроблено аналітичну основу для визначення спектральних характеристик сигналу напруги системи запалювання;

-розроблено математичну модель зняття, реєстрації та попередньої обробки вхідних даних, алгоритм розподілу сигналу напруги системи запалювання на окремі реалізації та їх усереднення при постійній та змінній частоті обертів колінчатого валу;

-розроблено математичну модель та алгоритм автоматизованого визначення несправностей системи запалювання методом порівняння параметрів досліджуваного та еталонного сигналів, розроблено алгоритм поповнення інформаційної бази даних параметрів математичної моделі;

-розроблено відповідне програмне забезпечення, яке втілено в приладі автоматизованого діагностування системи запалювання. 

Наукова новизна одержаних результатів

-вперше запропоновано математичну модель процесу діагностування системи запалювання автомобільного двигуна шляхом порівняння параметрів спектральної щільності потужності досліджуваного та еталонного сигналів, яка дозволяє автоматизувати процес постановки діагнозу;

-набув подальшого розвитку метод спектрального аналізу електричних сигналів системи запалювання шляхом розробки аналітичної основи аналізування частотного спектру усереднених реалізацій іскроутворення в циліндрах двигуна, що дало можливість використання діагностичної інформації, яка міститься в спектральних характеристиках сигналу напруги системи запалювання;

-вперше запропоновано науковий підхід визначення несправностей системи запалювання шляхом аналізу