Помощь студентам в учебе
Система диагностики инжекторных двигателей
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….. 7
1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………. 9
1.1 Понятие, классификация и принцип работы инжекторных двигателей... 9
1.2 Устройство инжекторных систем подачи топлива, их преимущества перед карбюраторными……………………………………………………. 12
2 ВЫБОР ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ
ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ……………………………... 16
2.1 Определение и регулировка величины зазоров в клапанах и проверка неплотности..……………………………………………………………….. 16
2.2 Контроль расхода газов……………………….…………………………… 18
2.3 Контроль и диагностика состояния поршневых колец………………….. 21
2.4 Диагностика насоса высокого давления и топливоподкачивающего
насоса……………………………………………………………………….. 24
2.5 Диагностика и техническое обслуживание форсунок…………………… 25
2.6 Вибродиагностика двигателя……………………………………………… 26
2.7 Выбор датчика вибрации………………………………………………….. 33
3 ВЫБОР УПРАВЛЯЮЩЕГО КОНТРОЛЛЕРА И СРЕДСТВ ВВОДА-
ВЫВОДА……………………………………………………………………… 35
3.1 Характеристика контроллера……………………………………………… 35
3.2 Модули ввода-вывода...……………………………………………………. 37
3.3 Выбор языка программирования контроллера…………………………... 46
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЛЬТРА КАЛМАНА В КАНАЛЕ
УПРАВЛЕНИЯ И ДИАГНОСТИКИ ИНЖЕКТОРНЫХ
ДВИГАТЕЛЕЙ………………………………………………………………... 51
4.1 Модель фильтра Калмана применительно к выбранному параметру диагностики ДВС…………………………………………………………... 51
4.2 Модель объекта управления и ф. Калмана в пакете Симулинк………… 53
4.3 Результаты моделирования………………………………………………... 57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………… 60
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………… 61
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….. 7
1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………. 9
1.1 Понятие, классификация и принцип работы инжекторных двигателей... 9
1.2 Устройство инжекторных систем подачи топлива, их преимущества перед карбюраторными……………………………………………………. 12
2 ВЫБОР ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ
ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ……………………………... 16
2.1 Определение и регулировка величины зазоров в клапанах и проверка неплотности..……………………………………………………………….. 16
2.2 Контроль расхода газов……………………….…………………………… 18
2.3 Контроль и диагностика состояния поршневых колец………………….. 21
2.4 Диагностика насоса высокого давления и топливоподкачивающего
насоса……………………………………………………………………….. 24
2.5 Диагностика и техническое обслуживание форсунок…………………… 25
2.6 Вибродиагностика двигателя……………………………………………… 26
2.7 Выбор датчика вибрации………………………………………………….. 33
3 ВЫБОР УПРАВЛЯЮЩЕГО КОНТРОЛЛЕРА И СРЕДСТВ ВВОДА-
ВЫВОДА……………………………………………………………………… 35
3.1 Характеристика контроллера……………………………………………… 35
3.2 Модули ввода-вывода...……………………………………………………. 37
3.3 Выбор языка программирования контроллера…………………………... 46
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЛЬТРА КАЛМАНА В КАНАЛЕ
УПРАВЛЕНИЯ И ДИАГНОСТИКИ ИНЖЕКТОРНЫХ
ДВИГАТЕЛЕЙ………………………………………………………………... 51
4.1 Модель фильтра Калмана применительно к выбранному параметру диагностики ДВС…………………………………………………………... 51
4.2 Модель объекта управления и ф. Калмана в пакете Симулинк………… 53
4.3 Результаты моделирования………………………………………………... 57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………… 60
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………… 61
Актуальность темы.
Наиболее сложным оборудованием автомобиля является его двигатель, именно от него зависят многие технические и экономические показатели его работы. Как правило, основные проблемы в работе двигателя происходят в системе зажигания, системе питания, охлаждения, смазки, в механизмах кривошипного шатуна и газораспределительного. Следовательно, при диагностике следует в первую очередь проверять их.
Также при проведении диагностики особое внимание уделяют отработанным газам, именно в них большое количество токсичных веществ, которые пагубно влияют на экологию и условия жизни.
При осмотре двигателя специалисты в первую очередь изучают отчетные данные, к ним относится пробег автомобиля, ресурсы, проводимые ремонты. Далее проводятся испытательные работы двигателя, при которых проверяется мощность двигателя, оцениваются затраты топлива, определяется уровень шума и стука. Все параметры работы двигателя определяются в период испытаний либо при помощи стендов с беговыми барабанами, которые позволяют создать условия движения и нагрузки.
На сегодняшний день практически все автомобили имеют электронную систему, благодаря которой можно скорректировать управление процессами происходящими как в двигателе, так и в других системах автомобиля, управляемыми индивидуальным блоком управления. С помощью электронного блока управления осуществляется процесс самодиагностики без внешнего участия. Во время техобслуживания специалисты считывают информацию с блока управления и далее при помощи специальных способов обрабатывают ее. Существует большое количество специальной техники, что делает достаточно сложным проведение качественного техобслуживания.
Определение и устранение неисправностей сложный процесс. Однако при помощи необходимого оборудования специалисты могут получить необходимую информацию с блока управления, провести компьютерную диагностику электроники и после этого выполнить сравнительную характеристику с параметрами автомобилями.
После того как получены данные от электронного блока управления, проводится замер определенных физических параметров. Бывают случаи, когда выявление ошибки, указывающей на неисправность, не всегда причина в отказе работы агрегата или узла автомобиля. Проблема может быть в подключениях датчиков и блока управления, либо в самом блоке. В таком случае проводится замер напряжения, сопротивления в сети с целью выявления места неисправности. В результате можно получить данные, которые помогут провести оценку состояния агрегатов и систем автомобиля и впоследствии их устранить. В последнее время при проведении сервисного обслуживания применяются мультимарочные диагностические устройства, благодаря имспециалисты могут получить всю необходимую информацию по любому автомобилю.
Цель выпускной квалификационной работы – разработка программного обеспечения для программирования контроллера, применяемого специалистами по обслуживанию и ремонту ДВС.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
1) изучить процесс диагностики двигателей внутреннего сгорания;
2) рассмотреть программируемый логический контроллер для первичной обработки сигналов от диагностических модулей и передачи их на ПК;
3) разработать программное обеспечение для контроллера;
4) оценить эффективность применения фильтра Калмана в задаче диагностики инжекторных двигателей.
Практическая значимость исследования заключается в том, что создание программного обеспечения для программирования контроллера, применяемого специалистами по обслуживанию и ремонту ДВС позволит своевременно осуществлять регулировки систем и узлов ДВС, тем самым повысить эксплуатационные показатели и срок службы данного объекта.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка.
Наиболее сложным оборудованием автомобиля является его двигатель, именно от него зависят многие технические и экономические показатели его работы. Как правило, основные проблемы в работе двигателя происходят в системе зажигания, системе питания, охлаждения, смазки, в механизмах кривошипного шатуна и газораспределительного. Следовательно, при диагностике следует в первую очередь проверять их.
Также при проведении диагностики особое внимание уделяют отработанным газам, именно в них большое количество токсичных веществ, которые пагубно влияют на экологию и условия жизни.
При осмотре двигателя специалисты в первую очередь изучают отчетные данные, к ним относится пробег автомобиля, ресурсы, проводимые ремонты. Далее проводятся испытательные работы двигателя, при которых проверяется мощность двигателя, оцениваются затраты топлива, определяется уровень шума и стука. Все параметры работы двигателя определяются в период испытаний либо при помощи стендов с беговыми барабанами, которые позволяют создать условия движения и нагрузки.
На сегодняшний день практически все автомобили имеют электронную систему, благодаря которой можно скорректировать управление процессами происходящими как в двигателе, так и в других системах автомобиля, управляемыми индивидуальным блоком управления. С помощью электронного блока управления осуществляется процесс самодиагностики без внешнего участия. Во время техобслуживания специалисты считывают информацию с блока управления и далее при помощи специальных способов обрабатывают ее. Существует большое количество специальной техники, что делает достаточно сложным проведение качественного техобслуживания.
Определение и устранение неисправностей сложный процесс. Однако при помощи необходимого оборудования специалисты могут получить необходимую информацию с блока управления, провести компьютерную диагностику электроники и после этого выполнить сравнительную характеристику с параметрами автомобилями.
После того как получены данные от электронного блока управления, проводится замер определенных физических параметров. Бывают случаи, когда выявление ошибки, указывающей на неисправность, не всегда причина в отказе работы агрегата или узла автомобиля. Проблема может быть в подключениях датчиков и блока управления, либо в самом блоке. В таком случае проводится замер напряжения, сопротивления в сети с целью выявления места неисправности. В результате можно получить данные, которые помогут провести оценку состояния агрегатов и систем автомобиля и впоследствии их устранить. В последнее время при проведении сервисного обслуживания применяются мультимарочные диагностические устройства, благодаря имспециалисты могут получить всю необходимую информацию по любому автомобилю.
Цель выпускной квалификационной работы – разработка программного обеспечения для программирования контроллера, применяемого специалистами по обслуживанию и ремонту ДВС.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
1) изучить процесс диагностики двигателей внутреннего сгорания;
2) рассмотреть программируемый логический контроллер для первичной обработки сигналов от диагностических модулей и передачи их на ПК;
3) разработать программное обеспечение для контроллера;
4) оценить эффективность применения фильтра Калмана в задаче диагностики инжекторных двигателей.
Практическая значимость исследования заключается в том, что создание программного обеспечения для программирования контроллера, применяемого специалистами по обслуживанию и ремонту ДВС позволит своевременно осуществлять регулировки систем и узлов ДВС, тем самым повысить эксплуатационные показатели и срок службы данного объекта.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы дано понятие инжекторным двигателям, рассмотрены основные средства и приборы, необходимые для всесторонней диагностики двигателей внутреннего сгорания. Выбран программируемый логический контроллер для первичной обработки сигналов от диагностических модулей и передачи их на ПК. Передача данных производится средствами протокола Ethernet. При этом данный ПЛК имеет возможность установки модуля расширения интерфейса CAN, что позволит получать диагностические параметры состояния современных автомобилей, за счет чего будет обеспечена унификация и расширяемость системы.
Моделирование в Симулинк по разработанной модели ОУ+фильтр Калмана показало, что фильтр Калмана практически отфильтровывает «белый» шум на входе ОУ w(t) и шум в канале измерения v(t). Сигнал с фильтра Калмана можно взять за сигнал в канале управления ОУ и использовать по назначению.
В выпускной квалификационной работе была решена задача по фильтрации виброакустических сигналов двигателя внутреннего сгорания с применением адаптивного фильтра Калмана с целью дальнейшего применения отфильтрованного массива для решения задачи технической диагностики ДВС. Также приведены результаты моделирования адаптивного фильтра в программной среде MATLAB/Simulink реального виброакустического сигнала ДВС автомобиля. Реализовано устройство на базе контроллера Siemens Simatic S7-1500, которое было применено для обработки наблюдений объекта исследования – ДВС. Результаты решения задачи были внедрены для диагностики технического состояния ДВС автомобиля, что позволило своевременно осуществлять регулировки систем и узлов ДВС, тем самым повысить эксплуатационные показатели и срок службы данного объекта. Оригинальность решения задачи была отражена в научной статье на 2-й Студенческой конференции ИОДО ЮУрГУ «Моделирование фильтра Калмана в канале управления и диагностики инжекторных двигателей».
Таким образом, цель работы достигнута, а задачи – решены
Моделирование в Симулинк по разработанной модели ОУ+фильтр Калмана показало, что фильтр Калмана практически отфильтровывает «белый» шум на входе ОУ w(t) и шум в канале измерения v(t). Сигнал с фильтра Калмана можно взять за сигнал в канале управления ОУ и использовать по назначению.
В выпускной квалификационной работе была решена задача по фильтрации виброакустических сигналов двигателя внутреннего сгорания с применением адаптивного фильтра Калмана с целью дальнейшего применения отфильтрованного массива для решения задачи технической диагностики ДВС. Также приведены результаты моделирования адаптивного фильтра в программной среде MATLAB/Simulink реального виброакустического сигнала ДВС автомобиля. Реализовано устройство на базе контроллера Siemens Simatic S7-1500, которое было применено для обработки наблюдений объекта исследования – ДВС. Результаты решения задачи были внедрены для диагностики технического состояния ДВС автомобиля, что позволило своевременно осуществлять регулировки систем и узлов ДВС, тем самым повысить эксплуатационные показатели и срок службы данного объекта. Оригинальность решения задачи была отражена в научной статье на 2-й Студенческой конференции ИОДО ЮУрГУ «Моделирование фильтра Калмана в канале управления и диагностики инжекторных двигателей».
Таким образом, цель работы достигнута, а задачи – решены
