Техническая эксплуатация автомобилей

4.5 Нормативы трудоемкости ТО и ремонта автомобилей

Исходные нормативы трудоемкости ТО и ремонта автомобилей приведены в таблице 4.2 [3]. Они рассчитаны на АТП, имеющие 200--300 единиц подвижного состава одного типа, пробег с начала эксплуатации которых составляет 50--75 % от нормы до первого КР, расположенные в умеренном климатическом районе и оснащенные средствами механизации согласно типовому табелю гаражного оборудования. В приведенных нормативах трудоемкость ЕО включает трудоемкость ручных уборочных моечных работ. При применении механизированных моечных установок трудоемкость ЕО, установленная Положением, должна быть уменьшена за счет исключения из общей трудоемкости ЕО моечных работ, связанных с применением ручного труда. В общем объеме работ ЕО трудоемкость моечных работ составляет примерно 55 % для легковых автомобилей, 35 % -- автобусов, 65 % -- грузовых автомобилей и прицепного состава. Заправочные операции, постановка автомобиля на стоянку, а также проверка технического состояния выполняются водителем за счет подготовительно-заключительного времени и механиком контрольно-технического пункта (КТП).

Нормативы ТО-1 и ТО-2 не включают трудоемкость ЕО, СО, ТР. Трудоемкость дополнительных работ СО составляет к трудоемкости ТО-2 50 % для очень холодного климата, 30 % для зоны холодного климата и 20 % для прочих условий. Нормативы табл. 4.3 не учитывают трудовых затрат на вспомогательные работы, которые устанавливаются в пределах 20--30 % к суммарной трудоемкости ТО и ТР (меньший процент принимается для крупных предприятий, а больший для средних и мелких). В состав вспомогательных работ входят: обслуживание и ремонт оборудования и инструментов; транспортные и погрузочно-разгрузочные работы, связанные с обслуживанием и ремонтом подвижного состава; перегон автомобилей внутри предприятий, хранение, приемка и выдача материальных ценностей, уборка производственных и служебных помещений и др.

Исходные нормативы уточняются во второй части Положения по семейству автомобилей и корректируются с учетом условий эксплуатации.

Категория условий эксплуатации автомобилей характеризуется дорожным покрытием, типом рельефа местности, по которой пролегает дорога, и условиями движения [4].

Определено шесть типов (материалов) дорожного покрытия:

Д₁ -- цементобетон, асфальтобетон, брусчатка, мозаика;

Д₂--битумоминеральные смеси (щебень или гравий, обработанные битумом);

Д₃ -- щебень (гравий) без обработки, дегтебетон;

Д₄--булыжник, колотый камень, грунт и малопрочный камень, обработанные вяжущими материалами, зимники;

Д₅ -- грунт, укрепленный или улучшенный местными материалами, лежневые и бревенчатые покрытия;

Д₆ -- естественные грунтовые дороги, временные внутрикарьерные и отвальные дороги, подъездные пути, не имеющие твердого покрытия.

Тип рельефа местности определяется высотой (в метрах) над уровнем моря: равнинный -- до 200, слабохолмистый -- свыше 200 до 300, холмистый -- свыше 300 и 1000, гористый -- свыше 1000 до 2000 и горный свыше 2000.

4.6 Корректирование нормативов технического обслуживания и ремонта автомобилей

Автотранспортным предприятиям и территориальным объединениям автотранспорта предоставляется право на корректирование нормативов технического обслуживания и ремонта путем изменения количественного значения нормативов технического обслуживания и ремонта. Кроме того, они могут изменять соотношение между объемами работ технического обслуживания и ТР, включая в ТО характерные, часто повторяющиеся операции ТР.

Исходные нормативы, регламентирующие ТО и ремонт автомобилей, с целью обеспечения высокой эксплуатационной надежности автомобилей, повышения производительности труда ремонтно-обслуживающих рабочих и сокращения затрат на ТО и ТР подвижного состава уточняются применительно к конкретным автомобилям и корректируются с помощью коэффициентов в зависимости от следующих факторов: категории условий эксплуатации (К₁), модификации подвижного состава и организации его работы (К₂), природно-климатических условий (К₃), пробега с начала эксплуатации (К₄), размеров АТП (К₅) и количества технологически совместимых групп подвижного состава.

Исходный коэффициент корректирования равен 1. Результирующий коэффициент корректирования пробега до КР должен быть не менее 0,5.

В зависимости от категории условий эксплуатации и природно-климатических условий корректируется периодичность ТО, удельная трудоемкость ТР, пробег до КР и расход запасных частей, представленные в таблицах 4.4, 4.5 [3].

Нормативы корректируют с учетом природно-климатических условий для серийных моделей автомобилей, в конструкции которых не учтены специфические особенности работы в данных районах. Районирование территории СССР по природно-климатическим условиям осуществлено с учетом ГОСТ 16350--80. При корректировании нормативов учитывается влияние окружающей среды. Для районов с высокой агрессивностью окружающей среды, а также при постоянном использовании подвижного состава для перевозки химических грузов, вызывающих интенсивную коррозию деталей, нормируемые пробеги до КР и ТО снижаются на 10 %, а удельная трудоемкость ТР увеличивается на 10 %.

По сравнению с базовой моделью, в зависимости от модификации подвижного состава и организации его работы, корректируются трудоемкость ТО и ТР и нормы пробегов до КР, представленные в таблице 4.6 [3].

Нормативы удельной трудоемкости ТР и простоя подвижного состава в ТО и ремонте корректируются с учетом пробега с начала эксплуатации в долях пробега до первого КР. Значения коэффициентов корректирования 7С₄ приведены в таблице 4.7 [3].

Нормативы трудоемкости ТО и ТР корректируются в зависимости от количества обслуживаемых и ремонтируемых автомобилей на автотранспортном предприятии и количества технологически совместимых групп подвижного состава, коэффициенты корректирования которых представлены в таблице 4.8 [3]. Положением предусмотрено распределение автомобилей по технологически совместимым группам при ТО и ремонте. Технологически совместимая группа включает автомобили, конструкция которых позволяет использовать одни и те же посты и оборудование для ТО и ТР. Организация работ и выбор оборудования для ТО и ремонта автомобилей внутри каждой технологически совместимой группы осуществляется с учетом производственной программы. Специальные или специализированные автомобили (за исключением самосвалов и фургонов) группируются в дополнительных технологически совместимых группах с учетом базовой модели автомобиля и сложности установленного на нем специального оборудования.

Продолжительность простоя подвижного состава в ТО и ремонте планируют в соответствии с нормативами, приведенными в таблице 4.9 [3].

В условиях АТП режимы ТО автомобилей могут также корректироваться, на основании объективных данных действующей системы учета по отказам и неисправностям автомобилей, затратам на их ТО и ремонт. Основным методом корректирования режимов ТО и объема сопутствующих ремонтных работ является учет условий эксплуатации автомобилей, а также совместный анализ фактически выполняемых в данном предприятии операций ТО и ТР, которые непосредственно связаны с режимами и качеством выполнения профилактических работ.

Периодичность ТО корректируют, исходя из условий эксплуатации подвижного состава, а перечень профилактических работ (в который, переносятся часто повторяющиеся операции ТР и исключаются нехарактерные в данных условиях эксплуатации операции ТО) уточняют на основании совместного анализа операций ТО и ТР. Операции сопутствующего ТР включают в перечень обязательных ТО в зависимости от фактической средней периодичности их выполнения, группы, к которой они относятся (обеспечивающие безопасность движения и прочие), принятой на предприятии периодичности первого и второго ТО, а также их кратности. При корректировании перечней работ соответственно изменяются трудоемкость ТО и ТР.

Оперативное корректирование перечней операций ТО в конкретных условиях эксплуатации производится только после внедрения на автотранспортном предприятии рекомендаций Положения и при наличии достоверной информации о наработках на случай ТР и затратах на выполнение работ. При этом используется диагностирование технического состояния автомобилей. Скорректированные нормативы подлежат согласованию с вышестоящей организацией.

4.7 Основные направления дальнейшего совершенствования системы технического обслуживания и ремонта автомобилей

Выполнение профилактических и ремонтных работ автомобильной техники через заранее запланированный интервал календарного времени или наработки не вполне удовлетворяет возросшим требованиям по обеспечению безопасности дорожного движения и экономичной эксплуатации подвижного состава. Не исключены отказы и неисправности. Ряд профилактических работ выполняется преждевременно.

Основная причина такого положения в том, что большинство работ по ТО и ремонту автомобильной техники выполняется без учета фактического технического состояния элементов автомобиля. Поэтому назрела необходимость дальнейшего совершенствования системы ТО и ремонта автомобильной техники.

Наиболее совершенной системой ТО и ремонта автомобилей следует считать такую, которая наиболее полно обеспечивает взаимодействие между процессом изменения технического состояния автомобиля, т. е. процессом изменения диагностических параметров, и процессом восстановления. Классическим примером такой системы может быть обслуживание и ремонт автомобильной техники по техническому состоянию.

Техническое обслуживание автомобилей по техническому состоянию является планово-предупредительным. Планируемыми являются периодичность и объем работ по технической диагностике, а предупредительный характер обеспечивается постоянным наблюдением за надежностью и техническим состоянием автомобилей с целью своевременного выявления предотказного состояния. Принцип предупреждения отказов и неисправностей является основным. С этой целью можно широко использовать назначение упреждающих допусков.

Упреждающий допуск означает совокупность значений параметров, заключенных между предельным и предотказным уровнями. Выход параметра за предельное состояние означает отказ, достижение предотказного уровня означает необходимость проведения профилактических мероприятий.

ТО и ремонт автомобилей по техническому состоянию основываются на глубоком знании показателей надежности элементов автомобиля, применении объективных средств технической диагностики, обеспечении высокого уровня эксплуатационной технологичности конструкций. Информационной основой этих методов являются сведения о надежности, техническом состоянии и эксплуатационных затратах на ТО и ремонт автомобилей.

Применение таких методов возможно при следующих условиях: заданного уровня безотказности элементов автомобиля и возможности прогнозирования уровня их работоспособности; своевременного обнаружения отказов и неисправностей, в том числе на ранних стадиях их развития, а также требуемого уровня контролепригодности, наличия индикации отказов, методов и средств контроля; необходимого уровня эксплуатационной технологичности конструкций, позволяющего оперативно восстанавливать работоспособность и исправность элементов автомобиля; экстремального значения целевой функции -- минимум суммарной удельной стоимости ТО и ремонта при своевременной окупаемости дополнительных капитальных вложений.

Возможны два варианта ТО и ремонта автомобилей по техническому состоянию: с контролем уровня надежности элементов автомобиля, с контролем параметров агрегатов.

При ТО и ремонте автомобилей по техническому состоянию о контролем уровня надежности элементов автомобиля элементы подвижного состава эксплуатируют без ограничения ресурса до отказа. Фактический уровень надежности элементов автомобиля (например, параметр потока отказов) не должен превышать установленного верхнего статистического уровня. В случае превышения этого уровня при прочих равных условиях для определенных элементов автомобиля автомобиль направляется на обслуживание или ремонт; временно устанавливается межремонтный ресурс и он рассматривается как сигнал о необходимости повышения надежности данных элементов автомобиля. Для применения этого метода необходимо четко организовать систему сбора и обработки информации об отказах и неисправностях элементов автомобилей в АТП.

При ТО и ремонте автомобилей по техническому состоянию с контролем параметров агрегатов после отработки установленного ресурса предусматривается непрерывный или периодический контроль и изменение параметров, определяющих техническое состояние тех или иных агрегатов. По результатам контроля принимается решение о продолжении эксплуатации автомобиля до момента следующей проверки. Функциональные и диагностические параметры агрегатов изменяются с определенной периодичностью в движении и при выполнении ТО и ремонта автомобиля.

Прогноз технического состояния или надежности агрегата устанавливается на период не менее чем до следующей проверки значений параметров. Параллельно используется статистическая информация о надежности элементов автомобиля. Данные прогноза являются технической основой для принятия решения о допуске агрегата к дальнейшей эксплуатации. ТО и ремонт автомобилей по техническому состоянию с контролем параметров эксплуатируемых агрегатов автомобиля относятся к наиболее эффективным, а в ряде случаев, для наиболее сложных и ответственных агрегатов, -- единственно возможными для применения.

Применение ТО и ремонта автомобилей по техническому состоянию потребует на АТП широкого внедрения средств и методов технической диагностики, цифровых ЭВМ для оценки и прогнозирования технического состояния элементов автомобиля, а также для сбора и обработки статистической информации о надежности автомобилей; создания на предприятиях специальных подразделений, которые выполняют работы по оценке и прогнозированию технического состояния автомобилей и принимают решение о допуске их к эксплуатации или назначении необходимых профилактических либо ремонтных мероприятий.

Применение ТО и ремонта автомобилей по техническому состоянию позволит более полно использовать "индивидуальные" возможности элементов автомобиля без увеличения вероятности их отказа, а также усовершенствовать конструкции вновь создаваемых моделей автомобилей.

Рассмотренные основные направления совершенствования системы ТО и ремонта автомобилей по техническому состоянию легли в основу Дальнейшего изложения материала книги.

4.8 Фирменные системы ТО и ремонта

Эти системы разрабатываются производителями автомобилей, ориентированы главным образом на владельцев индивидуальных (некоммерческих) автомобилей, фирменные сервисные предприятия (дилеров) и стимулируют проведение ТО и ремонта на этих предприятиях.

Фирменные системы ТО и ремонта основаны на планово-предупредительной стратегии (qm. гл. 2) и информационно поддерживаются рядом документов.

1)в руководствах по эксплуатации, которыми располагают владельцы автомобилей, приводится минимум сведений:

*рекомендации проводить ТО на предприятиях технического обслуживания завода-изготовителя в соответствии с рекомендациями сервисных книжек;

*указания по выполнению минимального перечня операций между очередными обслуживаниями, которые включают проверку уровня масла и жидкостей, уход за шинами, замену ламп и плавких предохранителей, косметический уход за кузовом;

*перечень рекомендуемых топливно-смазочных материалов, эксплуатационных жидкостей и автопрепаратов;

*список ламп, применяемых на автомобилях.

Учитывая, что значительная часть владельцев автомобилей, даже в странах, имеющих традиционно развитую и доступную сервисную систему, обслуживают автомобили вне заводских сервисных предприятий, этих сведений явно недостаточно.

2) структура системы ТО фиксируется в сервисных книгах, в которых указывается последовательность (план-график, цепочка) проведения ТО с определенной, как правило, постоянной, периодичностью. Например, для семейства автомобилей ВАЗ-2110, -2111, -2112, Вольво-400, -700, -900, MAZDA-626 такой периодичностью является 15 тыс. км, что соразмерно со среднегодовым пробегом индивидуальных легковых автомобилей в развитых странах. Такой план-график проведения ТО на автомобилях семейства "Вольво" "расписан" на 180 тыс. км, "MAZDA" - на 180 тыс. км, ВАЗ - на 105 тыс. км.

Каждый очередной вид ТО (после 15, 30, 45 тыс. км пробега автомобиля и т. д.) имеет свой перечень операций, который на 47-76% совпадает с предыдущим (таблица 3).

Таблица 3 - Характеристики ступеней ТО автомобилей семейства ВАЗ-2110

Номер сервисного талона	Наработка, тыс. км	Число укрупненных операций	Нормативы трудоемкости, челч
	Всего	Между ТО	Всего	Совпадает с предыдущим обслуживанием, %
2	15	15	24	-	2,62-3,06
3	30	15	37	62	5,36-6,33
4	45	15	27	78	4,47-4,91
5	60	15	37	70	6,36-7,43
6	75	15	25	76	3,75-3,90
7	90	15	38	47	7,20-8,27
8	105	15	24	Соответствует талону №2	2,62-3,06

В перечнях содержатся традиционные для ТО виды работ: контрольно-диагностические, смазочные, крепежные, регулировочные и другие. В среднем около 60% операций практически одинаковы для всех ступеней ТО, до 30% - чередуются, как правило, через одно ТО (15, 45, 75 тыс. км и т.д.); остальные или являются специфическими только для данной ступени, или содержат рекомендации по принудительной замене ряда деталей и систем (свечи, кислородный датчик и др.) или их вскрытию и частичной разборке (генератор, стартер и др.).

Для автомобилей семейства "MAZDA", предназначенных для эксплуатации в тяжелых условиях, периодичность ТО сокращается в 1,5 раза (10 тыс. км) и рекомендуется двухступенчатая система ТО (типа ТО-1, ТО-2) с кратностью 2 (10 и 20 тыс. км) и практически постоянным по этим видам ТО перечнем операций.

Для иностранных легковых автомобилей, собираемых в России, рекомендуется периодичность ТО 6 тыс. км.

3) ряд заводов-изготовителей для сервисных предприятий издает рекомендации по трудоемкости ТО и ремонта: трудоемкость работ (услуг) по техническому обслуживанию и ремонту ВАЗ-2110, -2111, -2112; справочник по нормативам стандартного времени для ТО и ремонта автомобилей "Вольво-300, -400, -700, -800, -900" (Volvo Standard Times Guide) и др.

Эти справочники и рекомендации в различных пропорциях и детализации содержат пооперационные нормативные трудоемкости следующих основных работ (на примере ВАЗ):

смазочные, заправочные, моечно-уборочные и работы по обслуживанию (коды 01-09);

контрольно-диагностические (коды 10-18);

снятие и установка деталей (коды 20-28);

устранение перекоса кузова (коды 30-35);

разборочно-сборочные и механические (коды 40-49);

изготовление деталей (коды 50-54);

рихтовка и сварка кузова (коды 60-69);

антикоррозионная и противошумная защита (коды 70-75);

окраска (коды 80-93).

Эти материалы являются основанием (и оправданием) при нормировании стоимости выполнения услуг на сервисных предприятиях на ступени ТО (по сервисной книжке) и конкретной ремонтной операции. Оценок (или норм) суммарных затрат на текущий ремонт (на 1000 км, год, за срок службы) заводские рекомендации, как правило, не содержат, что затрудняет общую оценку надежности автомобиля и технологические расчеты ремонтных постов и участков сервисных предприятий.

Некоторые зарубежные фирмы в последние годы в технической документации и в рекламе приводят предельную годовую трудоемкость текущего ремонта своих автомобилей, связанную с определенным годовым пробегом.

Ряд производителей в своей рекламе и документации предусматривают корректирование трудоемкости ремонтных работ по мере увеличения наработки автомобиля с начала эксплуатации. Например, у ВАЗ увеличение трудоемкости ремонта при наработке 5-8 лет - до 10%, свыше 8 лет - до 20%.

Для организации учета и упрощения технологического проектирования операции шифруются, что является несомненным преимуществом заводской документации. Шифр включает номер детали или агрегата по каталогу и код работы. Например, операция "перестановка колес автомобиля по схеме" обозначается 3101011.08, где цифры до точки - номер детали (колесо в сборе), после точки - код работы (ТО).

Для последующего анализа надежности автомобилей ряд заводов-изготовителей применяет цифровое кодирование причин и признаков отказов ("Вольво"), которое используется в сервисных предприятиях.

Преимуществами заводских рекомендаций являются их "привязка" к конкретным моделям автомобилей и их конструкции, наличие пооперационных нормативов трудоемкости, система информации и кодирования деталей и работ, оформление рекомендаций по ТО для владельцев автомобилей в виде сервисной книжки, содержащей полный перечень операций ТО, технологическое и информационное обеспечение фирменных предприятий.

К недостаткам относятся:

- некомплектность технической документации или ее недоступность для владельцев транспортных средств;

- отсутствие и слабый учет условий эксплуатации;

- как правило, завышенная трудоемкость, увеличивающая стоимость обслуживания и ремонта;

- отсутствие общих нормативов на текущий ремонт;

- сложность структуры системы, особенно для индивидуальных владельцев автомобилей.

Поэтому, как правило, эти рекомендации используются сервисными предприятиями, прежде всего фирменными, и дилерами.

Что касается владельцев транспортных средств, то заводскими рекомендациями по ТО даже в странах с развитой сервисной системой они пользуются, главным образом, во время гарантийного пробега и в первые годы эксплуатации нового автомобиля.

4) учитывая международный обмен автомобильной техникой (экспорт, импорт, лизинг, международные перевозки, туризм), большое значение и распространение приобретают обобщающие нормативные и технологические материалы, которые при их составлении автотранспортными и информационными компаниями приобретают функции рекомендуемых нормативов ТЭА.

Например, известная информационная компания "Оутодейт" (Autodate Ltd. Automotive Technical Publications and Databases) периодически издает сводные нормативы трудоемкости к применяемым системам ТО и ремонта по 40-45 производителям (маркам) 670-700 моделей легковых автомобилей.

Эта же компания издает справочно-информационные материалы по обслуживанию и ремонту агрегатов и систем автомобилей. Например, техническое обслуживание и ремонт автомобилей, диагностика, испытание и регулирование двигателя, системы питания и зажигания, ремонт кузова, углы установки колес автомобиля и др.

5. ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ АВТОМОБИЛЕЙ

5.1 Общие положения

Технологический процесс определения технического состояния автомобиля без разборки и заключение о необходимом обслуживании или ремонте называют диагностированием. Диагностика изучает формы проявления технических состояний, методы и средства обнаружения неисправностей и прогнозирование ресурса работы объекта без его разборки. Она позволяет количественно оценить безотказность и эффективность автомобиля и прогнозировать эти свойства в пределах остаточного ресурса или заданной наработки. Диагностика поддерживает на высоком уровне надежность автомобилей, уменьшает расход запасных частей, материалов и трудовых затрат на техническое обслуживание и ремонт, повышает производительность автомобиля и снижает себестоимость перевозок.

Диагностика автомобилей -- это быстро развивающееся направление проблемы надежности, базирующееся на достаточно разработанном логическом фундаменте, на тонких математических и физических методах, позволяющих достичь оптимальных результатов.

Современная диагностика автомобилей родилась на стыке разных научных дисциплин, среди которых важную роль играют интроскопия, математическая логика, гармонический анализ, акустика, радиоизотопная техника и психология. Вследствие своей молодости, а также из-за исключительного разнообразия, разнородности и сложности объектов диагностика автомобилей пока еще не превратилась в строго формализованную систему, где любые проблемы могут быть решены с помощью исчерпывающего набора готовых алгоритмов. Поэтому для успешного диагностирования необходимы личный опыт и инженерная интуиция.

Диагностирование является технологическим элементом профилактики и ремонта и основным методом выполнения контрольных работ. Специфическим свойством, отличающим диагностирование от обычного определения технического состояния, является, прежде всего, выявление скрытых неисправностей без разборки.

Весьма важен вопрос о технологической приспособленности диагностики к процессам ТО и ремонта автомобилей. Термин "технологическая приспособленность" вытекает из принятого положения о том, что диагностика -- это часть ТО автомобилей. Он не исключает управляющих функций диагностики и ее влияния на существующую систему.

Приспособленность диагностики к ТО и ремонту выражается технологическим назначением, глубиной определения технического состояния и степенью специализации, т. е. степенью территориальной обособленности диагностических работ. Например, возможна первичная диагностика, которая выдает только сортировочную информацию типа "годен" -- "негоден", необходимую в основном для организации потоков ТО и ТР. Возможна технологическая диагностика, поставляющая сведения о конкретных неисправностях объекта, что непосредственно необходимо для проведения его обслуживания. Первая может быть не связана с ТО и ТР (т. е. специализирована), вторая, наоборот, является частью обслуживания и территориально встроена в него.

В настоящее время специальных средств диагностики первого вида ("сортировочной") пока еще нет. Поэтому используют диагностику второго вида, уже обеспеченную соответствующими средствами, производя проверки с регулировками без перемещения автомобиля.

В АТП приняты следующие процессы диагностики подвижного состава:

- общая диагностика (Д-1) с периодичностью ТО-1 (как часть его объема), предназначенная главным образом для механизмов, обеспечивающих безопасность движения (СБД);

- углубленная диагностика (Д-2), проводимая, как правило, за один - два дня до ТО-2 для выявления потребности в ремонте агрегатов автомобиля и причин снижения мощности двигателя и экономических показателей.

Кроме того, средства Д-1 применяются для заключительной диагностики механизмов ОВД автомобиля после ТО-2 и ТР, а средства Д-2 -- для уточнения потребности в крупном ТР и проверки качества его выполнения.

Комплексное решение технологических процессов ТО-1, ТО-2 и ТР с диагностикой Д-1 и Д-2 показано на рис. 5.1. Здесь все технологические потоки условно развязываются только через зону ожидания (возможны и прямые перемещения между участком ТО, ТР и диагностики).

а - при раздельном размещении Д-1; б - при совмещенном размещении Д-1

Рисунок 8 - Схема общего технологического процесса автотранспортных предприятий

5.2 Потеря работоспособности и основные задачи технической диагностики автомобиля

Работоспособность автомобиля связана не только со способностью его выполнять необходимые функции, но и с тем, чтобы при этом эксплуатационные качества находились в допустимых пределах. А так как автомобиль является восстанавливаемой системой, то определение тактики и стратегии восстановления его работоспособности имеет большое значение. В связи с этим целесообразно рассмотреть сам процесс потери работоспособности объекта эксплуатации. Объектом эксплуатации могут быть отдельные сопряжения, агрегат, узел или автомобиль в целом.

Общая схема потери работоспособности объекта эксплуатации представлена на рисунке 9, где X -- один из параметров, характеризующих его работоспособность. Таких параметров может быть несколько. Параметр X может иметь любой физический смысл. На каждый параметр устанавливаются допустимые пределы, соответственно минимальные X_min и максимальные Х_mах значения параметра. Если параметр находится в интервале (X_min-- X_max), объект считается работоспособным. В том случае, когда хотя бы один из параметров выходит за пределы допусков, объект теряет работоспособность.

Рисунок 9 - График потери работоспособности объекта эксплуатации

Предположим, что в процессе эксплуатации объекта значение параметра X постепенно уменьшается. Тогда изменение параметра X от начального значения до X_min представляет собой процесс изменения технического состояния объекта, постепенную потерю им работоспособности.

В. качестве примера рассмотрим потерю работоспособности двигателя. Обозначим мощность двигателя X. При конструировании и изготовлении двигателя различные его узлы и механизмы обладают геометрической неточностью, что в эксплуатации приводит к разбросу значений X у двигателей выпускаемой заводом серии. Чаще всего разброс значений X подчиняется нормальному закону. Обозначим величину рассеивания буквой Aj (рисунок 9).

У работающего двигателя в силу действия быстро протекающих физических процессов произойдет дальнейшее увеличение отклонений. Это отклонение определится полем рассеивания Д₂. Используя вероятностный метод сложения дисперсий отдельных процессов, суммарное поле рассеивания А_с можно определить выражением 5.1 [3].

Центр группирования начальных значений параметра обозначим Х_о. Тогда запас параметра составит, по выражению 5.2 [3].

Известно, что в процессе эксплуатации двигателя происходит постепенное изнашивание его деталей. Это обстоятельство учитывается в модели тем, что предполагается наличие средней скорости v уменьшения центра группирования значений параметров. За время t начальное значение Х₀ сместится на величину a_t = vt.

Так как процесс изнашивания происходит не детерминировано, а случайно, то здесь также будет поле рассеивания, величину которого обозначим А*. К моменту t после начала эксплуатации суммарное поле рассеивания значений параметра определится по выражению 5.3 [3], а среднее отклонение значений параметра - 5.4 [3].

В момент t центр группирования значений параметра, а остающийся резерв доводится до минимально допустимого.

В дальнейшем при эксплуатации двигателя возрастает возможность выхода параметра X за минимально допустимый уровень. Количественно это можно оценить вероятностью безотказной работы Р (t) за время t.

При нормальном законе рассеивания параметров вероятность безотказной работы P(t) можно определить из выражения 5.6 [3].

Р (t) практически будет равна единице до тех пор, пока имеется резерв допустимых изменений значений параметра (т. е. b_t > 0). Опасность будут составлять лишь внезапные отказы от внешних воздействий, не связанных с техническим состоянием двигателя.

При длительной эксплуатации двигателя более интенсивно изнашиваются детали. В результате этого ухудшается его техническое состояние и в некоторый момент времени резерв исчерпается (на рисунке 9 -- состояние //). Вероятность отказа 1 -- Р (t) будет быстро нарастать. Таким образом, момент исчерпания ресурса должен определять межремонтный ресурс изделия t_M._p.

Эксплуатация двигателей после момента времени приводит к увеличению зоны рассеивания параметров и изменению их технического состояния. Это приводит к значительному уменьшению (на рисунке 9 -- состояние III).

Для того чтобы управлять этим процессом, необходимо знать действительное техническое состояние автомобиля в любой момент времени. Решением всех этих вопросов и занимается техническая диагностика. Она включает теорию и методы, организацию процессов, а также принципы построения средств диагностирования.

Диагностика представляет собой процесс исследования объекта -- узла, агрегата, системы или автомобиля в целом, состояние которого определяется. Завершение этого исследования -- диагноз, т. е. заключение о состоянии объекта типа:

- объект исправен;

- объект неисправен;

- в объекте имеется такая-то неисправность.

Чтобы более четко представить область, охватываемую технической диагностикой, рассмотрим три типа задач по определению диагноза.

К первому типу относятся задачи по определению состояния, в котором находится объект в настоящий момент времени. Это задачи диагноза. Ко второму типу относятся задачи по предсказанию состояния, в котором окажется объект в некоторый будущий момент времени. Это задачи прогноза (от греческого "прогнозис" -- предвидение, предсказание). К третьему типу относятся задачи по определению состояния, в котором находился объект в некоторый момент времени в прошлом. Это задачи генеза (от греческого "генезис" -- происхождение и возникновение, процесс образования). Задачи первого типа относят к технической диагностике, второго -- к технической прогностике, а третьего -- к технической генетике.

Задача технической генетики возникает, например, в связи с расследованием аварий и их причин, когда настоящее состояние объекта отличается от состояния, в котором он оказался в прошлом в результате появления первопричины, вызвавшей аварию. Решаются эти задачи путем определения возможных или вероятных предыстории, ведущих к настоящему состоянию объекта.

К задачам технической прогностики относятся, например, задачи, связанные с определением срока службы объекта или с назначением периодичности ТО и ремонтов. Решаются эти задачи путем определения возможных или вероятных эволюции состояния объекта, начинающихся в настоящий момент времени.

Таким образом, знание состояния объекта в настоящий момент времени является обязательным как для генезиса, так и для прогноза. Поэтому техническая диагностика является основной и для генетики и для прогнозирования.

Во многих случаях необходимо убедиться в том, что объект исправен, т. е. в нем нет ни одной неисправности. Это проверка исправности объекта. На этапе производства, например, проверка исправности, позволяет узнать, содержит ли созданный объект дефектные компоненты (детали, элементы, узлы, блоки и др.), а их монтаж -- ошибки. Проверка исправности лежит в основе деятельности производственных отделов технического контроля. В условиях ремонта проверка неисправности позволяет убедиться, действительно ли устранены при ремонте все неисправности.

На этапе эксплуатации при ТО объекта, перед применением его по назначению или после такого применения в ряде случаев необходимо убедиться в состоянии ли автомобиль выполнять все функции, предусмотренные его рабочим алгоритмом функционирования. Это -- проверка работоспособности объекта. Проверка работоспособности может быть менее полной, чем проверка исправности, т. е. может оставлять необнаруженными неисправности, не препятствующие применению объекта по назначению.

На этапе эксплуатации в процессе выполнения объектом его алгоритма функционирования часто необходимо осуществлять проверку правильности функционирования объекта, т. е. следить за тем, чтобы не появились в объекте неисправности, нарушающие его нормальную работу в настоящий момент времени. Проверка правильности функционирования дает возможность исключить недопустимые для нормальной работы объекта влияния неисправностей, возникающих в процессе применения объекта по назначению. Проверка правильности функционирования менее полная, чем проверка работоспособности, так как позволяет убедиться только в том, что объект правильно функционирует в данном режиме работы в данный момент времени. Иными словами, в правильно функционирующем объекте могут быть неисправности, которые не позволяют ему правильно работать в других режимах. Работоспособный объект правильно функционирует во всех режимах и в течение всего времени его работы. Таким образом, исправный объект всегда работоспособен и правильно функционирует, а неправильно функционирующий объект всегда неработоспособен и неисправен. Правильно функционирующий объект может быть неработоспособным, и, значит, неисправным. Работоспособный объект может быть неисправным.

Одна из важнейших задач диагностики -- поиск неисправностей, т. е. указание места и, возможно, причин возникновения имеющихся в объекте неисправностей. После устранения неисправностей объект может быть исправным, работоспособным или правильно функционирующим.

Исправные и все неисправные состояния объекта образуют множество его технических состояний. Задачи проверки исправности, работоспособности, правильности функционирования и поиска неисправностей представляют собой частные случаи общей задачи диагностики технического состояния объекта.

Таким образом, контрольно-диагностические работы являются информационным блоком в системе восстановления потерянного в процессе эксплуатации качества автомобиля. Диагностическая информация дает возможность оптимизировать технологический процесс восстановления качества конкретного автомобиля на основании знания действительного его технического состояния.

5.3 Системы диагностирования технического состояния автомобиля

Определение технического состояния объекта диагноза осуществляется с помощью контрольно-диагностических средств. Взаимодействие объекта диагноза и контрольно-диагностических средств составляет систему диагностирования. Это взаимодействие представляет собой процесс подачи на объект диагноза многократных воздействий (входных сигналов) и многократное измерение и анализ ответов (выходных сигналов) объекта на эти воздействия. Воздействия на объект могут поступать от контрольно-диагностических средств или внешними (по отношению к системе диагноза) сигналами, определяемыми рабочим алгоритмом функционирования объекта.

В зависимости от способа функционирования воздействия на объект различают системы функционального и тестового диагностирования. Обобщенные функциональные схемы этих систем показаны на рисунке 10.

В системах функционального диагностирования (рисунок 10, а) воздействия, поступающие на основные входы объекта, заданы его рабочим алгоритмом функционирования. Эти воздействия будем называть рабочими. Системы функционального диагностирования используются в основном для проверки правильности функционирования и поиска неисправности наиболее ответственных агрегатов, узлов и систем автомобиля в рабочем состоянии. Они могут также использоваться и в режимах имитации функционирования объекта. В этом случае должна быть обеспечена имитация рабочих процессов. Такое использование систем функционального диагностирования целесообразно при наладке и ремонте объекта.

Наибольшее распространение получили системы функционального диагностирования, когда автомобиль используется по назначению. Например, водителю современного автомобиля поступает информация о давлении масла в главной магистрали двигателя, температуре охлаждающей жидкости, включении указателей поворотов автомобиля, включении механизма блокировки межосевого дифференциала, готовности к работе электрофакельного подогревателя, падении давления ниже определенного уровня в баллонах контуров пневматического тормозного привода тормозных механизмов передних и задних колес раздельно, уровне топлива в баках, частоте вращения коленчатого вала, давлении воздуха в контурах пневматического тормозного привода механизмов рабочей тормозной системы и т. п. Эти системы дают возможность немедленно реагировать на нарушение правильности функционирования объекта. Своевременная замена отказавших узлов и деталей, переход на другой режим функционирования, несложные регулировки во многих случаях позволяют обеспечить выполнение заданного объема работы и тем самым увеличить эффективность использования автомобиля в целом. Это также позволяет наиболее полно использовать богатый опыт водителей при решении задач оптимального управления техническим состоянием автомобилей с целью наиболее эффективного их использования.

В дальнейшем система функционального диагностирования будет развиваться в направлении предоставления водителю информации об основных эксплуатационных характеристиках автомобиля: топливной экономичности, динамичности, тормозной эффективности, уровне загрязнения окружающей среды. Наиболее важным требованием к системам функционального диагностирования является возможность управления режимами движения автомобиля с целью получения максимальной топливной экономичности при обеспечении безопасности перевозочного процесса.

В системах тестового диагностирования на объект воздействуют контрольно-диагностические средства (рисунок 10, б). Состав и последовательность подачи этих воздействий выбирают из условий эффективности организации процесса диагностирования. Воздействия в системах тестового диагностирования называются тестовыми. В результате тестового диагностирования решаются задачи проверки неисправности, проверки работоспособности и поиска неисправности. Системы тестового диагностирования работают, как правило, когда автомобиль не применяется по прямому назначению. Использование систем тестового диагностирования при работающем объекте также возможно, но при этом тестовые воздействия могут быть только такими, которые не мешают нормальному функционированию объекта.



Рисунок 10 - Функциональные схемы диагностирования технического состояния

Ответы объекта, как на тестовые, так и на рабочие воздействия, поступают на средства диагностирования. Ответы могут сниматься как с основных выходов объекта, т. е. с выходов, необходимых для применения объекта по назначению, так и дополнительных выходов, организованных специально для целей диагноза. Эти основные и дополнительные выходы называют контрольными точками. От того, насколько эти контрольные точки позволяют быстро и просто получить информацию, во многом зависит эффективность диагностирования. Порядок, правила, методы и способы подачи воздействий, измерение и анализ ответов объектов осуществляются контрольно-диагностическими средствами с помощью алгоритмов диагноза.

Система диагностирования, которая включает объект диагностирования и применяемые для этой цели контрольно-диагностические средства, относится по существу к системам контроля. Однако специфика технической диагностики заключается в направленности ее методов на определение технического состояния автомобиля и отдельных его агрегатов как сложной системы, находящейся в эксплуатации, с выявлением необходимости восстановления утраченной работоспособности. При контроле обычно ограничиваются рассмотрением исследуемой системы как единого целого. При диагностировании рассматривается как система в целом, так и ее элементы, ибо состояние системы есть функция состояния ее отдельных элементов. Диагностирование включает в себя совокупность операций контроля, выполняемых в определенной последовательности. Понятие "контроль" более общее, чем понятие "диагностирование". Диагностирование может быть процедурой контроля, но не всякая контрольная операция есть операция диагностики.

Процесс диагностирования можно рассматривать как элемент системы управления. Задачей всякого управления является организация и реализация целенаправленного воздействия на объект управления. Управление представляет собой процесс изыскания и реализации мер по переводу объекта в желаемое состояние.

В данном случае под объектом управления понимается автомобиль в целом или его отдельная система (агрегат, узел, сопряжение и т. п.), выделенные таким образом, что выполняются два условия: на объект можно воздействовать и это воздействие в принципе может привести к осуществлению поставленных целей в объекте, т. е. изменить его состояние в желательном для нас направлении.

На рисунке 11 показана схема системы управления. Здесь х -- канал воздействия внешней среды на объект, у -- канал воздействия объекта на среду, и--канал воздействия управления на объект. Понятие "воздействие" при решении задач управления носит только информационный характер. Выделение объекта управления и выявление каналов воздействия производится только с точки зрения заданной цели управления.

Рисунок 11 - Схема системы управления

Под целью управления в данном случае понимается совокупность условий, свойств и требований, которым должен удовлетворять объект управления. Так, автомобильный двигатель, как объект управления, с точки зрения АТП выступает в качестве преобразователя тепловой энергии х в механическую у. А с точки зрения санитарной инспекции он выступает в роли генератора вредных веществ (оксида углерода, оксида азота, несгоревших углеродов и т. п.). Таким образом, объект управления и каналы его воздействия на среду целиком и полностью определяются целями управления.

В процессе эксплуатации по различным причинам объект может и не отвечать полностью целям управления. В связи с этим процесс управления является процессом организации и реализации целенаправленного воздействия и на объект. Сам процесс организации также целенаправлен, так как подразумевает наличие умения и способности создать целенаправленное воздействие. Эти свойства и определяют алгоритм управления. Под алгоритмом управления подразумевается совокупность правил, методов и способов, позволяющих образовать управление. Организовать такое целенаправленное воздействие (управление) можно лишь тогда, когда известно действительное состояние S_y объекта управления.

Организация эффективных процессов диагностирования (определения) технического состояния автомобиля в целом и отдельных его систем -- основная цель технической диагностики автомобилей.

Таким образом, организация оптимального управления характеризуется наличием четырех элементов: организации и подачи управляющего воздействия и, наличия диагностической информации S_u о состоянии объекта управления в данный момент времени и информации о состоянии уровня организации технической службы АТП S_x, наличия вполне конкретной цели управления, наличия алгоритма управления. Достаточно исключить хотя бы один из вышеназванных элементов и управление объектом становится невозможным.

Наличие диагностической информации в условиях АТП дает возможность организовать оптимальное управление техническим состоянием автомобилей. Это вызывает необходимость организации диагностических систем управления.

Системы диагностирования предназначаются для проверки исправности, работоспособности, функционирования и поиска дефектов. Различают следующие виды систем диагностирования:

- по степени охвата изделия: локальные и общие;

- по характеру взаимодействия между объектом и средством диагностирования: функционального и тестового диагностирования (при необходимости могут быть одновременно использованы системы функционального и тестового диагностирования);

- по используемым средствам диагностирования: с универсальными и специализированными, встроенными и внешними средствами диагностирования;

- по степени автоматизации диагностирования: автоматические,

- автоматизированные, ручные.

При разработке системы диагностирования для обеспечения взаимодействия объекта и средств диагностирования должны быть решены следующие вопросы: технико-экономическое обоснование выбора вида и назначения системы диагностирования; анализ физических процессов, происходящих в объекте диагностирования с целью выявления механизмов возникновения и признаков проявления повреждений и дефектов; сбор и изучение априорных данных о характерных повреждениях и дефектах аналогичных изделий или их составных частей; выбор метода диагностирования, разработка модели объекта диагностирования; разработка алгоритма диагностирования; разработка конструктивных требований к объекту диагностирования с целью обеспечения его диагностирования и разработка соответствующей технической документации; выбор и разработка средств диагностирования; разработка устройств сопряжения объекта и средств диагностирования; разработка эксплуатационной и. ремонтной документации по диагностированию; испытание систем диагностирования.

Для каждой области применения системы диагностирования устанавливается достоверность диагноза и глубина поиска дефекта с учетом: надежности изделия и его составных частей, особенно тех, отказ которых связан с опасностью для человека; контролепригодности и восстанавливаемости; стоимости и трудоемкости диагностирования.

5.4 Диагностические модели

Объект диагностирования может находиться в исправном состоянии, если он соответствует техническим требованиям, которые предъявляются к нему в данный момент времени. Исправное состояние и все неисправные состояния объекта представляют его техническое состояние. Таким образом, цель диагностики достигается лишь в результате анализа множества исправных и неисправных состояний, в которых может находиться объект в данный конкретный момент времени. Этот анализ проводится теоретически в период разработки нового автомобиля и его агрегатов или экспериментально в период эксплуатации автомобиля. Однако выполнение такого эксперимента в эксплуатации затруднительно из-за большого количества состояний объекта диагноза или просто технически невозможно. В связи с этим требуются специальные методы для теоретического анализа множества возможных состояний автомобиля в целом или его отдельных частей. Такие методы основываются на исследовании диагностических моделей.

Диагностические модели устанавливают причинно-следственные соотношения между техническим состоянием объекта диагноза (входными и внутренними параметрами его структуры) и их диагностическими сигналами (выходными параметрами). Они могут быть представлены в аналитической, табличной, векторной, структурно-следственной или другой форме. Выбор того или иного типа модели зависит от целого ряда факторов: условий эксплуатации, возможных конструктивных выполнений, степени изученности данного объекта или его отдельной системы, степени абстрагирования от реальной системы и т. п.

Аналитические методы наиболее полно описывают процессы диагностической системы. Однако при большом количестве структурных элементов и внешних факторов, воздействующих на систему, они бывают очень громоздкими. Решение их относительно выходных параметров бывает затруднено.

В связи с этим в практике получили довольно широкое распространение структурно-следственные модели. Пример такой модели показан на рисунке 12. На I уровне этой схемы находятся наиболее уязвимые механизмы и детали автомобиля; на II уровне -- сопряжения между ними, т. е. структурные параметры; на III уровне показаны отклонения этих величин, превышающие предельные значения, т. е. характерные неисправности; на IV уровне -- рабочие или сопутствующие процессы (диагностические признаки), соответствующие величинам структурных параметров; на V уровне -- диагностические параметры, т. е. физические величины, при помощи которых можно измерить сопутствующие или рабочие процессы объекта диагностирования и таким образом определить техническое состояние объекта без его разборки.

Рисунок 12 - Структурно-следственная диагностическая модель

Структурно-следственная модель создается на основе инженерного изучения устройства объекта и его функционирования, статистического анализа показателей надежности и оценки диагностических параметров.

Основной недостаток выше приведенных моделей -- трудность, а практически и невозможность, синтеза моделей больших сложных систем. В связи с этим, в настоящее время находит большое распространение имитационное моделирование.