Как определить остаточный ресурс автомобиля
Ресурс автомобилей
В частности например утверждение про ломучие УАЗы…
УАЗ — все автомобили категории 4 — 0,3% износа на 1000 км.
Форд фокус — категория 3 — 0,3% износа на 1000 км.
Т.е. даже при сравнении в лоб не вдаваясь в подробности — выходит, что либо форд фокус сыпется как УАЗ. Либо УАЗ ничуть не хуже фокуса… А то и лучше…
Ведь не просто так автомобили эти поделены на одинаковые категории с 1 до 6 и Форд фокус в этом ранжировании оказался ступенькой ниже.
Машины поделены именно так, чтоб нивелировать пониженный износ иномарок в ЕС, Японии, США.
Поэтому на самом деле надёжность УАЗа выше, чем у форд фокуса.
Фокус это категория 3, а УАЗ — это категория уже 4.
Но учитывая то, что свой пробег фокусы наматывали не только в России… То средний процент износа на 1000км у них ниже, чем у Советско-Российских конкурентов.
Ниже в одном классе авто. Но если сравнивать и по классу и по процентам, то можно обнаружить интересные сведения.
Предлагаю посмотреть например на фольксваген Поло — категория два. — 0,34%
ВАЗ 2101 — 2110 — категория три — 0,35%.
То есть ресурс у старого фольцвагена ничуть не лучше, чем у всех ВАЗовских машин. Т.е. даже если вы упоротый упёртый фанат иномарок, то всё равно в любом варианте видно, что нашемарки ни чем не хуже по сравнению с ценовыми конкурентами.
А у 24й волги например категория 4 (0,3%)… т.е. ресурса в неё заложено больше как ни крути, чем например в Форд Фиеста и Форд Ка. (0,34%)
Как выбрать автомобиль: топ-7 советов новичкам
Какой автомобиль выбрать? Для тех, кто планирует впервые обзавестись транспортным средством, это один из наиболее важных вопросов.
Перед покупкой необходимо четко представлять, с какой целью приобретается транспорт. Для начала определитесь, где и как вы планируете использовать автомобиль:
Независимо от того, с какой целью вы покупаете автомобиль, он должен максимально соответствовать вашим требованиям. Ориентируясь на них, вы сможете определиться, какой автомобиль лучше выбрать.
В этой статье мы рассмотрим такие критерии выбора авто:
Это основные параметры, от которых, как правило, зависит размер и класс автомобиля, расход топлива, удобство управления и безопасность. Также мы поговорим о том, какое авто лучше купить новичкам: новое или подержанное.
Выбор типа кузова
От типа кузова зависят размеры транспортного средства, безопасность, комфорт, внешний вид. Он должен быть легким, прочным, стойким к коррозии, долговечным. Рассмотрим наиболее распространенные типы кузова.
Седан
Один из самых популярный в России типов автомобиля. Трехобъемный кузов имеет четыре двери и два ряда сидений. Пассажирский салон отделен от багажника жесткой металлической перегородкой. Удлиненные седаны с перегородкой между передними и задними сиденьями называют лимузинами.
Автомобили этого типа комфортабельны, безопасны, при правильной настройке шасси балуют водителя удобством управления. Содержимое отделенного багажника не досаждает пассажирам запахами и шумом, дополнительный объем гасит силу удара при столкновениях. Их часто выбирают в качестве семейного автомобиля. Седаны малого класса еще и экономичны. Недостаток – относительно большая длина кузова за счет отдельного багажника, невозможность трансформации салона.
Хетчбэк
С английского языка переводится как «люк сзади». Представляет собой пяти- или трехдверный кузов, в большинстве случаев имеющий два ряда сидений. Багажное отделение объединено с салоном, поэтому кузов двухобъемный. В задней стенке расположена дверь для доступа к багажнику. Существуют и трехобъемные хетчбэки с укороченным задним свесом.
Главное достоинство этого типа кузова – компактность, которая достигается за счет отсутствия выделенного багажника, при этом отмечается способность перевозить до 5 человек с багажом, или 2 пассажиров вместе с крупногабаритными предметами. Этому способствует широкий дверной проем в задней части кузова и возможность трансформации салона путем складывания задних сидений. Хетчбэк ощутимо короче сопоставимого по вместительности седана, поэтому имеет преимущество на тесных городских улицах.
Среди недостатков отмечается более длительный прогрев салона в холодную погоду из-за увеличенного объема. Зимой открытая задняя дверь приводит к более быстрому вымерзанию салона. Шумоизоляция хуже, чем в седанах, поскольку багажник не отделен от салона. В непогоду загрязняется заднее стекло, что требует использования стеклоочистителя.
Универсал
Универсалы во многом родственны хетчбэкам, но у них длиннее задний свес. Это двухобъемный кузов с пятью дверями. На покатой крыше часто устанавливают рейлинги, которые подчеркивают длину универсала и придают ему стремительный облик. Универсал в еще большей степени, чем хетчбэк, приспособлен для перевозки крупногабаритных длинных грузов. Во многих моделях сложенные задние сиденья образуют ровную поверхность. В таких авто во время дальней дороги даже можно переночевать.
Универсалы несколько тяжелее хетчбэков и седанов, цена их выше. Это действительно универсальные автомобили, одинаково пригодные для дальних путешествий всей семьей, повседневной городской эксплуатации, перевозки грузов. Недостатки те же, что и у хетчбэков: пассажиры и багаж находятся в одном отделении.
Минивэн
Минивэном называют нечто среднее между универсалом и микроавтобусом. Это просторный семейный или служебный автомобиль, предназначенный для перевозки до восьми пассажиров и багажа. Кузов оснащен четырьмя или пятью дверями. В четырехдверном варианте доступ к задним сиденьям обеспечивает одна сдвижная дверь. Обширные возможности трансформации салона делают автомобиль универсальным, салон можно превратить как в большой багажник, так и в офис на колесах.
Внедорожник
Автомобили этого типа представлены двумя видами:
Кроссовер
Этот тип автомобилей завоевывает все большую популярность среди автолюбителей благодаря своей универсальности. Конструкторам удалось найти удачный компромисс между проходимостью и ходовыми качествами. По форме это тот же внедорожник, но более обтекаемый. Кузов напоминает хетчбэк или универсал со специальным обвесом и увеличенным дорожным просветом.
Внедорожные способности ограничены плохими дорогами или легким бездорожьем. Зато на асфальте такие автомобили демонстрируют превосходные ходовые качества. Они не доставляют неудобств ни в условиях мегаполиса, ни в дальней дороге, подходят для активного отдыха на природе. Недостатками считаются более высокая цена и увеличенные затраты на эксплуатацию, особенно у полноприводных версий.
Пикап
Данный тип автомобиля представляет собой гибрид легкого грузовика и внедорожника. К изолированному салону прикреплен полноценный грузовой кузов. В салоне один или два ряда сидений, кузов открытого типа предназначен для перевозки крупногабаритных грузов. Чаще всего пикапы приобретают фермеры, хотя в США они стали иконой и эксплуатируются повсеместно.
Представляет собой закрытый кузов с двумя дверьми, одним или двумя рядами сидений. Багажник отдельный, с крышкой. Высокие ходовые качества, спортивная посадка, эффектная внешность, – неотъемлемые атрибуты купе. Такой легковой автомобиль однозначно не стоит выбирать для семейных поездок.
Кабриолет или родстер
Это двухдверное купе с одним или двумя рядами сидений. Второй ряд, как правило, более тесный из-за особенностей аэродинамики открытых автомобилей. Крыша у кабриолетов складная, что позволяет передвигаться с открытым верхом, а при необходимости поднять ее, чтобы уберечься от непогоды. Эти прогулочные автомобили для активного отдыха могут использоваться и для повседневных поездок.
Как правильно выбрать коробку передач
Потребительские свойства автомобиля во многом зависят от типа коробки передач. Сегодня предлагаются два типа трансмиссий: механическая и автоматическая.
Автоматическая коробка бывает трех видов:
Каждой из них присущи свои особенности, достоинства и недостатки.
Механическая коробка передач имеет самую богатую историю. За длительное время этот агрегат усовершенствовали настолько, что при правильной эксплуатации он способен пережить сам автомобиль. У такого типа трансмиссии самый высокий коэффициент полезного действия, а значит, меньшие механические потери.
Обдумывая, какое авто выбрать новичкам, стоит помнить: управлять автомобилем с механикой сложнее. Новичков это часто отвлекает от дороги, что небезопасно. Многим опытным водителям нравится переключать передачи самостоятельно, своими силами добиваться плавного хода или наоборот, проявлять спортивные навыки.
Гидромеханический автомат уступает механике по ресурсу и дороже в обслуживании. Заглохшее транспортное средство с автоматической коробкой передач нельзя буксировать на дальнее расстояние. Но управлять автомобилем значительно комфортнее: педаль сцепления отсутствует, передачи переключаются сами. Водитель совершает меньше движений, соответственно, не устает. Конструкция автоматических коробок передач тоже претерпела долгий путь эволюции. Современные автоматы надежны, работают четко, оперативно и мягко переключают передачи.
Вариатор является разновидностью автоматической коробки, у которой вместо набора фиксированных передач – непрерывный бесступенчатый ряд в определенном диапазоне. Коробка отличается плавной работой, экономичностью, но имеет ограничение по передаваемой к колесам тяге. Такая трансмиссия не подходит для мощных автомобилей, буксировки тяжелых прицепов, дорога в обслуживании.
Робот конструктивно не отличается от механической коробки передач, разница – в автоматизированном управлении. Это хороший вариант для любителей динамичной езды. Робот работает очень быстро, как опытный автогонщик. Однако в пробках переключения часто происходят с рывками, перегревается сцепление.
Какой тип привода автомобиля выбрать
Тип привода влияет на проходимость, устойчивость и управляемость автомобиля. Для движения по ровным, сухим дорогам хорошо приспособлена любая трансмиссия. Если не нарушать скоростной режим и следить за техническим состоянием, разницу можно и не почувствовать. К тому же современные модели оснащаются электронными помощниками, помогающими сохранить контроль над авто в сложных условиях. В этом случае разницу может не ощутить и опытный водитель.
В связи с тем, что условия наших дорог далеки от идеальных, тип привода очень важен. Этому критерию выбора авто следует уделить особое внимание.
Автомобили выпускаются с тремя типами привода:
Переднеприводная трансмиссия компактна, автомобили такого типа достаточно устойчивы на скользкой дороге, экономичны. Но преодолеть скользкий подъем с существенным уклоном порой проблематично. За счет перераспределения веса на заднюю ось передние колеса на подъемах разгружаются и теряют сцепление с покрытием.
Заднеприводной автомобиль обладает лучшей маневренностью, так как угол поворота передних колес у него больше, хорошо стартует с места, не боится подъемов. Основной недостаток – склонность к заносу задней оси. Однако управлять заднеприводным автомобилем на скользкой дороге, особенно когда отсутствуют системы стабилизации, непросто. Многие заднеприводные автомобили тяжелее и уступают переднеприводным по экономичности.
Полноприводная схема более универсальна. Она позволяет совместить достоинства переднего и заднего привода. Для дорог невысокого качества, преобладающих в России, это оптимальный вариант. Полный привод помогает добиться высокой устойчивости и безопасности даже на скользком покрытии, он значительно улучшает проходимость в самых сложных дорожных условиях. Автомобили с такой трансмиссией лучше стартуют с места, меньше застревают в рыхлом снегу, устойчивее в поворотах. Полноценный внедорожник без четырех ведущих колес вообще трудно представить. Недостатки – более высокая цена, стоимость обслуживания, увеличенный расход топлива.
Двигатель авто: какой выбрать
Если кузов – тело, то двигатель – сердце автомобиля. Технология производства моторов достигла значительных высот, все они обладают отменными эксплуатационными свойствами независимо от типа.
При выборе силового агрегата следует в первую очередь обратить внимание на следующие характеристики:
Если приобретается компактный автомобиль для поездок по городу, избыточная мощность не нужна. Мощности в 100–130 л. с. для подобной эксплуатации и редких выездов на трассу вполне достаточно. Любителям спортивной езды, а также для движения по автобанам требуются более мощные моторы, которыми оснащаются большие и тяжелые автомобили.
Между автолюбителями продолжается извечный спор, какой автомобиль лучше выбрать, на дизеле или бензине. Каждому типу двигателей присущи свои достоинства и недостатки.
Дизель экономичнее, развивает большую тягу, обладает высоким ресурсом. Этот тип мотора тем выгоднее, чем тяжелее транспортное средство. На малолитражке разницы в стоимости эксплуатации не будет, поскольку экономичность дизеля компенсируется более частым и дорогим обслуживанием, да и сам автомобиль обойдется в большую сумму. Тяжелый дизельный внедорожник в сопоставимых комплектациях потребует ощутимо меньших затрат, чем бензиновый.
Большая проблема – качество топлива. Современные дизельные двигатели чрезвычайно чувствительны к этому параметру. Одной заправки суррогатом достаточно для дорогостоящего ремонта топливной аппаратуры. Помимо этого, дизели более шумные, хуже приспособлены к низким температурам. В морозы салон дизельного автомобиля прогревается дольше, требуется зимняя солярка.
Бензиновые двигатели уступают дизельным аналогам по экономичности, мощности развиваемой тяги. Компенсируется это более высокими максимальными оборотами двигателя, поэтому динамические характеристики сопоставимы. Бензиновые двигатели менее чувствительны к качеству топлива, лучше приспособлены к эксплуатации при низких температурах, межсервисный интервал у них продолжительнее.
Если вы отдали предпочтение автомобилю с бензиновым двигателем, необходимо выбрать между атмосферным вариантом и турбонаддувом.
Существуют электрические автомобили, а также гибриды на совместной тяге – электрической и бензиновой. Но такие двигатели в нашей стране пока особо не распространены.
Какое авто выбрать: новое или подержанное
Это также является предметом нескончаемых дискуссий. Конечно же, каждому хочется быть первым хозяином сверкающего лаком нового автомобиля. Транспорт без пробега – это заводская гарантия и уверенность в отличном качестве. Если возникают неисправности, не вызванные нарушениями правил эксплуатации, они устраняются по гарантии в сервисных центрах.
Впрочем, за соизмеримую сумму можно купить подержанное авто в более богатой комплектации, а часто и классом выше. Но тут встает вопрос юридической чистоты автомобиля, его истории, степени износа.
Самому разобраться в этом сложно. Поэтому новые и подержанные модели рекомендуется покупать у официального дилера.
Так, ГК «АвтоСпецЦентр» уже более 20 лет представляет в России ведущие автомобильные бренды. Официальный дилеробладаюет возможностями для доскональной проверки автомобиля по всем параметрам. Опытные менеджеры дадут советы, как правильно выбрать автомобиль, определят остаточный ресурс.
Как выбрать комплектацию
В настоящее время производители наделяют автомобили большим количеством различных опций и предлагают комплектации разной степени оснащенности, а дополнительные опции устанавливаются за доплату. Часто многие из них остаются невостребованными. При выборе опций, необходимо исходить из потребностей и бюджета, отказываясь от ненужных функций. Например, жителю южных регионов вряд ли понадобится автономный подогреватель двигателя, а вот кондиционер или климат-контроль будет весьма полезен.
Следует помнить, что главный критерий выбора автомобиля – безопасность, поэтому на системах активной и пассивной безопасности экономить нельзя.
Расходы на содержание
Решая, какой автомобиль выбрать новичку, необходимо определить сумму, которая будет потрачена на покупку. Стоит учесть и расходы на содержание автомобиля. Затраты складываются из стоимости страховки и налогов, техобслуживания, горюче-смазочных материалов и потери стоимости при продаже авто. Возможны и непредвиденные расходы, например, в случае дорожно-транспортных происшествий. Страховые выплаты почти никогда не перекрывают нанесенный ущерб. В интернете можно найти усредненные данные о стоимости однокилометрового пробега для того или иного автомобиля с учетом всех затрат. Это облегчит принятие решения.
Методика определения остаточного ресурса автомобильного дизельного двигателя при бортовом диагностировании
Наиболее достоверными при прогнозировании остаточного ресурса автомобиля в условиях эксплуатации являются статистические методы, основанные на объективной оценке его технического состояния в текущий момент времени. Процесс прогнозирования с использованием статистических методов предусматривает выполнение следующих этапов:
При прогнозировании непосредственно измерить остаточный ресурс объекта практически невозможно. Поэтому необходимо определить аналоговый диагностический параметр или комплекс таких параметров, которые адекватно отражают техническое состояние объекта и реализацию его ресурса по наработке. Для агрегатов автомобиля это могут быть параметры эффективности функционирования (мощность, крутящий момент, расход топлива и др.), геометрические параметры (люфты, зазоры) и параметры сопутствующих процессов (герметичность рабочих объемов, вибрации, физико-химический состав отработавших эксплуатационных материалов и т. д.).
Исчерпание заложенного при проектировании ресурса (наступление предельного состояния) обусловлено постепенным накоплением различных повреждений. Если не учитывать грубые ошибки при проектировании и эксплуатации, наступление предельного состояния автомобилей с некоторой условностью можно отнести к одной из двух групп:
Развитие таких повреждений в материалах деталей, узлах и агрегатах в зависимости от времени или пробега носит плавный, монотонный характер, приводящий к возникновению так называемых постепенных отказов, поэтому с некоторой вероятностью может быть описано каким-либо аналитическим уравнением. Для постепенных отказов изменение параметра технического состояния конкретного изделия или среднего значения для группы изделий аналитически достаточно хорошо описывается двумя функциями:
Изменение аналогового диагностического параметра при наработке для большинства узлов и агрегатов автомобиля описывается теми же функциями, что и параметры технического состояния. При прогнозировании остаточного ресурса силовой установки автомобиля изменение диагностического параметра по наработке с достаточной степенью точности может быть описано степенной функцией [1]:
Графическая интерпретация этой зависимости представлена на рисунке 1. Из приведенной схемы видно, что остаточный ресурс объекта tо представляет собой разность между полным ресурсом tп, который соответствует предельному значению диагностического параметра SП, и продолжительностью его эксплуатации, предшествующей прогнозируемому периоду ti. Полный tп и остаточный tо ресурсы объекта после наработки t, предшествующей прогнозируемому периоду, при степенной зависимости диагностического параметра по наработке определяются по формуле (4):
Для узлов и систем автомобиля значения номинального и предельного диагностических параметров устанавливаются нормативно-технической документацией заводов-изготовителей. Это, например, зазоры в различных сопряжениях, люфты, углы установки колес, давление в цилиндрах двигателя в конце такта сжатия и т. д.
Предельные значения диагностических параметров, оценивающих техническое состояние узлов и механизмов, для которых они не установлены документацией завода-изготовителя, определяются с помощью статистического метода. Суть его заключается в том, что по результатам обследования представленной партии диагностируемого объекта строится гистограмма распределения значений диагностического параметра, по которой определяется аппроксимирующая ее теоретическая кривая, и по заданному уровню вероятности безотказной работы P (0,85 или 0,95) находится его предельный норматив.
Номинальное значение диагностического параметра Sн определяет исходное состояние объекта и соответствует новым, технически исправным машинам, агрегатам, узлам. Оно может быть задано техническими условиями или найдено как средняя величина для данной совокупности объектов. Значения показателя α определяются опытным путем для различных сопряжений механизмов на основе обработки статистического материала и представляют собой некоторые усредненные величины для построения функции изменения диагностического параметра по наработке.
При нахождении изделия в неисправном, но работоспособном состоянии для определения остаточного ресурса используют кривую надежности, по которой можно прогнозировать момент достижения диагностическим параметром предельного значения. Вид зависимостей уточняется по мере накопления статистических данных – результатов измерений, полученных в процессе эксплуатации большого числа изделий. Решение задачи прогнозирования остаточного ресурса (ОР) двигателя внутреннего сгорания (ДВС) предполагает решение двух подзадач: идентификацию текущего технического состояния двигателя по диагностическим параметрам и собственно, прогнозирование – оценку времени (пробега), в течение которого диагностические параметры достигнут предельного состояния.
Главная сложность при прогнозировании остаточного ресурса заключается в том, что реальные условия эксплуатации транспортного средства не остаются неизменными на протяжении периода эксплуатации. Зависимость величины изношенности от пробега имеет нелинейный характер и определяется множеством трудноучитываемых факторов:
Кроме того, нужно учитывать, что интенсивность изнашивания различна в зоне приработки, зоне постепенного изнашивания и в зоне прогрессирующего изнашивания.
При этом после окончания приработки интенсивность изнашивания динамически нагруженных сопряжений (втулка верхней головки шатуна – поршневой палец, шатунные подшипники) увеличивается в зависимости от пробега, а саморазгружающихся (гильза цилиндра – поршневое кольцо) – уменьшается.
В связи с этим для бортового диагностирования возникает необходимость в разработке новых методов прогнозирования технического состояния сопряжений ДВС, которые бы использовали гибкий математический инструментарий, способный периодически самообучаться на протяжении всего периода эксплуатации и тем самым учитывать комплексное влияние факторов, определяющих скорость изнашивания сопряжений.
При прогнозировании остаточного ресурса изменение параметра характеризуется некоторой экстраполяционной функцией и среднеквадратическим отклонением этой функции от фактического изменения параметра. Аппроксимирующая функция определяется по изменению параметра этого элемента в прошлом в зависимости от характера изменения диагностического параметра.
Известно множество функций изменения параметра: линейная (М. М. Хрущев, К. В. Крагельский), степенные (В. М. Михлин, А. А. Сель цер, К. Ю. Скибневский), экспоненциальные (Ф. Н. Авдонькин, Г. В. Дружинин), дробно-линейные (В. И. Пал), многочленные (Н. Я. Го ворущенко).
Реализация на практике методов, позволяющих учесть все значимые факторы, влияющие на остаточный ресурс при бортовом диагностировании, сдерживается от сутствием технических средств, способных по нескольким легкодоступным для измерения параметрам определить величину изношенности основных сопряжений. Появление таких программно-аппаратных средств позволило бы с высокой точностью осуществлять экспресс-диагностику состояния двигателя и определения его остаточного ресурса.
По некоторым оценкам, в настоящее время трудоемкость диагностирования достигла 40% общей трудоемкости технического обслуживания, что является стимулом для разработки диагностических средств, простых в реализации и дешевых.
В настоящее время существует достаточно большое количество методов оценки технического состояния цилиндропоршневой группы (ЦПГ) и кривошинно-шатунного механизма (КШМ) (рис. 2), которые при постановке диагноза опираются на различные диагностические параметры.
Однако сложность получения результатов измерений и невысокая информативность делают большинство этих параметров непригодными для использования в работе при бортовом диагностировании.
Так, например, динамика изменений давления и пропуска газов в картер двигателя имеет нелинейную зависимость, что создает трудности при прогнозировании остаточного ресурса двигателя. Метод вакуумной диагностики трудоемок и имеет большую погрешность – до 30% [2]. К недостаткам диагностики по параметрам картерного масла следует отнести трудоемкость и сложность раздельной оценки состояния трущихся сопряжений одинакового химического состава. Использование виброакустического, ультразвукового методов и диагностики по амплитудам пульсаций давления отработавших газов в картере характеризуется трудностями, связанными с исключением сигналов помех при работе двигателя и сложностью измерительной аппаратуры.
Основными критериями при выборе диагностических параметров для бортового диагностирования являются высокая информативность, простота и небольшие издержки в измерении, возможность их быстрой обработки программно-аппаратными средствами. Нужно отметить, что для таких сложных систем, как двигатель, в которых невозможно заменить изношенную деталь без полной или частичной разборки, дополнительно увеличивающей износ, целесообразно применять методы безразборной диагностики, позволяющие оценить общее состояние и остаточный ресурс двигателя.
Оценка степени износа коленчатого вала ДВС может осуществляться по результатам измерения давления и температуры масла в системе смазки при максимальной скорости вращения коленчатого вала, которая соответствует максимальной производительности масляного насоса.
Для учета конструктивных особенностей конкретного ДВС необходимо провести параметрическую идентификацию на основе результатов экспериментальных исследований.
Исследования [3] показывают, что зависимость между степенью изношенности конкретного сопряжения силового агрегата и остаточным ресурсом соответствующего агрегата близка к линейной. В этом случае при полной массе и средней технической скорости автомобиля, соответствующих максимальному ресурсу, остаточный ресурс сопряжения, км, составит
В качестве оценки остаточного ресурса ДВС в целом будем применять минимальный полученный остаточный ресурс основных сопряжений:
– остаточные ресурсы ЦПГ и КШМ соответственно.
Как показывает опыт эксплуатации, углубленный ремонт ЦПГ и КШМ может производиться на местах по фактическому их состоянию на пробегах в интервале 125–240 тыс. км (т. е. до выработки ресурса основными и базовыми деталями до капитального ремонта).
Объем необходимых ремонтных воздействий должен определяться техническим состоянием агрегата. Для практического использования диагностические параметры должны достоверно и с высокой точностью позволять определять степень изношенности основных механизмов – ЦПГ, КШМ и потребность по ним в ремонтном воздействии. Однако оценка технического состояния двигателя при эксплуатации затруднена ввиду того, что диагностические параметры и нормативные значения, при которых дальнейшая эксплуатация двигателя нецелесообразна, до настоящего времени не разработаны.
Выявленный механизм проворачивания шатунных вкладышей показывает, что отказ не появляется внезапно, а развивается по определенным закономерностям в течение довольно длительного времени. Расход масла через шатунные подшипники определяется давлением масла в кольцевом канале коренного подшипника, от которого они питаются, режимом работы и техническим состоянием двигателя.
Как показывает статистический анализ износа вкладышей и шеек коленчатого вала двигателей КамАЗ и связи зазоров в подшипниках с величиной давления в системе смазки, основное влияние на давление масла оказывает диаметральный зазор в коренных подшипниках. Это обусловлено тем, что через коренные подшипники проходят 60–70% всего объема масла, подаваемого масляным насосом [4]. Поэтому можно считать зазор в коренных подшипниках структурным параметром для диагностического параметра – давления в системе смазки двигателя.
Для оценки точности и эффективности диагностирования используют ряд показателей, основными из которых являются чувствительность, однозначность, стабильность и информативность [5]. Для оценки этих показателей была получена статистическая зависимость давления в системе смазки на номинальных режимах от среднего диаметрального зазора в коренных подшипниках, что показано на рисунке 3.
Важнейшим требованием к диагностическому параметру является чувствительность, оцениваемая коэффициентом чувствительности:
Применительно к диаметральному зазору в коренных подшипниках S и давлению P в системе смазки
Приведенные на рисунке 3 зависимости свидетельствуют о том, что коэффициент чувствительности
для двигателей КамАЗ-740.10;
для двигателей КАМАЗ-740.30-260
Полученные значения свидетельствуют о достаточно высокой чувствительности диагностического параметра P в наблюдаемом диапазоне изменения структурного параметра S.
Однако анализ известных способов показывает необходимость определения более глубоких связей структурного параметра с диагностическим для оценки технического состояния подшипников ДВС и условий их смазывания [6]. Работоспособность подшипников в основном определяется условиями смазки, и в свою очередь износы подшипников приводят к снижению давления в различных частях системы смазки. Поэтому в большинстве способов диагностирования степени износа подшипников ДВС используют метод измерения давления в различных частях системы смазки.
В разработанном способе (рис. 4) безразборной диагностики степени износа подшипников ДВС предложено измерять давление в масляной магистрали на участке канала подвода масла к шатунным подшипникам по оси коленчатого вала после коренных при работе двигателя. Полученное значение на любом режиме должно быть больше 0. По сравнению с эталонным значением для новых ДВС определяют степень износа диагностируемых подшипников. Диагностика износа подшипников ДВС, таким образом, сводится к тому, что структурным параметром, связанным с износом подшипников ДВС и одновременно определяющим работоспособность наиболее нагруженных и часто отказывающих шатунных подшипников, является давление масла на входе в шатунную полость [7].
С ростом частоты вращения коленчатого вала двигателя растут потери давления от инерционных сил; из-за износов увеличивается зазор в коренном подшипнике; а также при воздействии нагрузки возрастает величина относительного эксцентриситета в коренном подшипнике. Из-за этого увеличивается расход масла Q1 через зазор в коренном подшипнике. При этом постоянно уменьшается подача масла через канал коленвала до его оси. Все это приводит к тому, что давление масла по оси коленвала будет уменьшаться. Одновременно увеличивается расход Q2 через маслоподающие отверстия и зазоры в шатунных подшипниках из-за роста величины зазоров вследствие износов. При этом соотношение расходов масла через подшипники и величина давления по оси коленвала постоянно снижаются и могут равняться нулю, что является предельной величиной. Это измеряемое давление используется в качестве структурного параметра при диагностировании. Из проведенных исследований установлено, что у новых двигателей эта величина давления составляет 0,2–0,3 МПа. Допустимым давлением можно принять 0,05 МПа, предельным – 0,0 МПа.
Изнашивание цилиндропоршневой группы оценивается по уровню расхода масла на угар. Начальное значение для нового двигателя составляет 0,3 % от расхода топлива, предельным можно принять 2,5%, что в натуральном выражении соответствует расходу в 1 л на 100 км.
Он также является интегральным показателем технического состояния цилиндропоршневой группы двигателя.
В период приработки двигателя расход масла на угар вследствие улучшения прилегаемости колец к гильзам снижается по экспоненциальной зависимости [8]:
После окончания приработки вследствие изнашивания деталей цилиндропоршневой группы двигателя расход масла на угар возрастает по экспоненциальной зависимости:
В эксплуатационных исследованиях расход масла на угар определяют у двигателей, у которых не наблюдали видимых подтеканий масла. Расход определяли путем учета долива до метки на щупе и отнесения его к расходу топлива. Собрание статистических данных по 27 двигателям КамАЗ-740.30-260 позволило определить параметры зависимостей (табл. 2). Здесь же приведены зависимости и их параметры по базовым двигателям КамАЗ-740.10, полученные ранее. Коэффициенты корреляции свидетельствуют о высокой тесноте связи экспериментальных и аналитических зависимостей.
Выполненное сравнение свидетельствует о том, что и в период приработки, и после него, расход масла на угар снизился по новому семейству двигателей в 1,5–2 раза. Исходя из этого, следует ожидать повышение ресурса цилиндропоршневой группы по этому показателю. Исходя из полученных данных, если в качестве предельного расхода масла на угар принять 2,5% [9], то наработка до замены поршневых колец достигает 200 тыс. км в условиях эксплуатации третьей категории.
Таблица 2 – Параметры экспоненциальной зависимости расхода масла на угар от наработки двигателей
в период приработки
в период приработки
Для подтверждения этих данных необходимы данные по износу деталей, а также по расходу масла на угар при больших наработках (200–250 тыс. км).
Обычно причиной остановки эксплуатации и УТР становятся именно расход масла на угар и выброс картерных газов через сапун.
Расход картерных газов также очень информативный показатель. Представляется возможным и интересным осуществлять измерение расхода картерных газов по ходу эксплуатации двигателей для оценки как среднего уровня, так и динамики роста в зависимости от пробега. Если неизношенный двигатель имеет в эксплуатации расход картерных газов 100–120 л/мин, то изношенный двигатель до предельного состояния (с повышенным расходом масла) имеет расход картерных газов свыше 300 л/мин. Перепад давления картерных газов является очень чувствительным и информативным параметром, по которому судят как о состоянии ЦПГ, так и о возникновении таких дефектов как натиры, задиры поршневой группы, прижоги подшипников коленчатого вала. При нормальном состоянии двигателя перепад давления составляет 20–30 мм вод. столба, при износах ЦПГ либо задирах в ЦПГ или подшипниках коленчатого вала перепад составляет до 150 мм вод. столба.
Представляется целесообразным оценку технического состояния ЦПГ производить взаимосвязано по двум параметрам: расходу масла на угар, расходу картерных газов.
Предельными значениями следует считать:
– расход масла на угар по отношению к расходу топлива – 2,6%;
– расход картерных газов – 135 л/мин.
За пределами указанных значений выявляются недопустимые износы поршневых колец и поршней, приводящие к аварийным отказам, повышенному расходу масла, т. е. к увеличению затрат на обслуживание и ремонт.
Техническое состояние автомобиля определяется совокупностью изменяющихся свойств его элементов, характеризуемых текущим значением конструктивных параметров. Как известно, текущее значение конструктивных параметров связано с наработкой. На автомобильном транспорте, как правило, наработка автомобилей исчисляется в километрах пробега. По мере увеличения наработки параметры технического состояния изменяются от номинальных до предельных, при которых дальнейшая эксплуатация изделия недопустима.
Сравнением величин для диагностируемого и нового двигателя определяют интегральную степень износа цилиндропоршневой группы и производят оценку остаточного ресурса двигателя. Использование предлагаемого метода позволяет достоверно определять состояние ЦПГ ДВС, а также прогнозировать остаточный ресурс двигателя методом бортовой диагностики. В настоящее время проводятся разработка эффективных средств и их оценка по бортовым средствам измерения расхода масла на угар и давления картерных газов для встроенной системы диагностирования автомобиля КамАЗ.