STUDIU PRIVIND TEHNICILE SI ECHIPAMENTELE DE DIAGNOSTICARE A
AUTOVEHICULELOR
STUDIU PRIVIND TEHNICILE SI ECHIPAMENTELE DE DIAGNOSTICARE A
AUTOVEHICULELOR
1. Principii generale privind diagnosticarea autovehiculelor1.1
Notiuni generale1.2 Domeniile de utiliare a diagnosticarii in
cadrul intretinerii autovehiculelor1.3 Tipuri de diagnosticare1.4
Clasele diagnosticarii tehnice a autovehiculelor1.5 Tehnologia si
structura procesului de diagnosticare1.6 Rolul diagnosticarii in
procesul de expluatare a autovehiculelor1.7 Parametrii de
diagnosticare2 Diagnosticarea starii tehnice a motorului2.1
Generalitati2.2 Diagnosticarea generala a motorului2.3 Diagnoza in
detaliu a motorului3 Echipamente pentru diagnosticarea tehnica a
autovehiculelor3.1 Echipamente pentru diagnosticarea instalatiilor
si mecanismelor motorului3.2 Echipamente pentru diagnosticarea si
testarea generala a autovehiculelor4 Aplicatie: Diagnosticarea
tehnica a automobilului.
1. PRINCIPII GENERALE PRIVIND DIAGNOSTICAREA AUTOVEHICULELOR
INTRODUCERE
n anul 2014 au fost produse la nivel mondial mai mult de 80 de
milioane de autovehicule, incluznd automobile i autoutilitare.
Datorit acestor vnzri, industria auto este cel mai important sector
al economiei cu cele mai mari venituri.n anul 2012 au fost vndute
la nivel mondial un numr de 69.9 milioane de automobile noi: 22.9
milioane n Europa, 21.4 milioane n Asia-Pacific, 19.4 milioane n
SUA i Canada, 4.4 milioane n America Latin, 2.4 milioane n Orientul
Mijlociu i 1.4 milioane n Africa. Pieele din America de Nord i
Japonia au stagnat, n timp ce alte piee ca cele din America de Sud
i unele pri din Asia au crescut puternic. Din cele mai importante
piee, China, Rusia, Brazilia i India au cunoscut cele mai mari
creteri; China devenind att cel mai mare productor de automobile,
ct i cea mai mare pia dup masiva cretere din 2009. n primele 5 luni
din 2012, numrul total de automobile vndute a fost de 7.61 milioane
n China (4.62 milioane n SUA) i numrul total de vnzri ateptate este
n jur de 17 milioane (13.65 milioane n 2009), adic aproape dublu
dect piaa din SUA.Aproape 250 milioane de autovehicule sunt
utilizate n Statele Unite. La nivel global erau n jur de 806
milioane de maini i camioane uoare n anul 2012, consumnd
aproximativ 982 miliarde de litrii de combustibil anual. Aceste
date cresc ns rapid, n special n China. OEM(original Equipment
Manufacturer)-urile din industria auto lucreaz n mod continuu la
dezvoltarea de vehicule mai sigure, mai inteligente i mai eficiente
din punct de vedere energetic. Multe dintre soluiile implementate
sunt datorate noilor module de control electronic (ECM), fcnd ca
electronica s fie sectorul cu dezvoltarea cea mai rapid din cadrul
elementelor auto. Microcontrolerele cu memorie flash, nalt
integrate, ce dispun de management energetic, se afl la baza
ECM-urilor, i sunt elemente cheie ale sistemelor embedded pe care
proiectanii le doresc pentru implementarea n sistemele curente i
viitoare. Este tot mai pregnant competiia legat de consumul
energetic redus, constrngerile legate de spaiul ocupat,
conectivitatea ECM pentru posibilitatea de diagnosticare a
sistemului, n timp ce costurile trebuie meninute ct mai reduse.
Figura.1.1 Numarul total de vehicule / principalele tari.
Dup cum numrul de ECM-uri continu s creasc, disponibilul
energetic necesar al vehiculului este sub o presiune din ce n ce
mai mare. Unele vehicule de nalt clas dispun de peste 80 de
ECM-uri, ceea ce nseamn sarcini de curent foarte ridicate. O cale
de a rspunde acestei cerine energetice poate fi creterea
dimensiunilor bateriei. ns, bateriile de dimensiuni mai mari nu
sunt o afacere ntr-un domeniu n care spaiul este limitat, iar masa
este critic pentru a asigura un minim de consum de carburant. O
opiune mai bun este concentrarea asupra cerinelor de consum
energetic ale ECM-urilor care opereaz atunci cnd contactul este n
stare off. Cu mai multe sarcini de putere prezente atunci cnd nu
exist contact, OEM-urile auto restrng disponibilul energetic la mai
puin de 1mA pe ECM. O familie de microcontrolere cu management
energetic este un element cheie pentru proiectanii de sisteme
embedded n acest mediu, n care o mare valoare este pus pe operaii
eficiente energetic fr sacrificarea performanelor.Microcontrolerele
cu management energetic ofer proiectantului memorie flash pe cip, o
eficien bun a sistemului, o robustee crescut cu minimizarea
costurilor i spaiului de plac, prin eliminarea componentelor
externe.
Designerii au la dispoziie o mai mare versatilitate prin
posibilitatea de a comuta ntre diverse moduri de management
energetic, care ncorporeaz rutine de economisire de energie n
aplicaiile software. Tehnologia nanoWatt ce caracterizeaz
microcontrolerele Microchip Technology PIC ofer o bun gestionare
energetic pe ntreaga lor gam de frecvene de operare. Aceste
caracteristici au fost dezvoltate pentru a le furniza proiectanilor
opiuni tehnice fezabile i economice pentru provocrile complexe
asociate cu operarea sigur de joas putere.
1.1. Noiuni generale
Diagnosticarea tehnic a autovehiculelor reprezint
totalitateaoperaiilor tehnice i tehnologice necesare pentru
determinarea strii tehnice i a capacitii de funcionare a unui
sistem sau a ntregului automobil, precum i evaluarea acestora n
raport cu condiiile de exploatare fr demontarea pieselor sau a
ansamblului respectiv.n acelai timp diagnosticarea permite
evaluarea resursei remanente i a capacitii funcionale a
automobilelor, n limitele solicitrilor date de regimul de
exploatare i a prognozei duratei sigure de funcionare. n cadrul
operaiilor de mentenan apare necesitatea cunoaterii strii de
degradare, nivelul reglajelor i interaciunea elementelor sistemului
dat, cu o precizie ct mai mare.Evalurile strii tehnice realizate
prin metodele i mijloacele de diagnosticare tehnic sunt necesare i
pentru limitarea solicitrilor n exploatare n funcie de tip, astfel
nct s se poat lua unele msuri tehnice de refacere a capacitii
funcionale, prevenind astfel avariile grave ale unitii tehnice
respective. La ntreinerea tehnic n exploatare a autovehiculelor,
diagnoza tehnic are ca scop determinarea strii de degradare a unei
piese sau ansamblu, n corelaie cu nivelul nominal al parametrilor
de funcionare.Evaluarea const n compararea strii tehnice momentane
cu valoarea limit de funcionare sau cu o valoare limit de
degradare. La diagnosticarea complex sau de profunzime a sistemelor
se obin informaii complexe despre starea i funcionarea sistemului.
Acestea sunt de interes practic n cazul ntreinerii tehnice, numai
dac, prin diagnosticarea respectiv, se poate localiza i elementul,
care provoac abateri funcionale ale sistemului.Evaluarea strii
tehnice pe baza diagnosticrii complexe necesit cunotine temeinice
despre structura obiectivului diagnosticat i a interaciunii
elementelor componente. Se aplic procedee de gndire deductiv, care
n cazul diagnosticrii complexe, pot fi configurate prin tehnica de
calcul.
O caracteristic important a diagnosticrii tehnice este
determinarea, prin msurtori, i evaluarea strii tehnice cu demontri
puine sau, mai ales, fr demontare. Aceast nsuire este important,
deoarece demontrile repetate duc la o intensificare a uzurii.
Determinarea strii tehnice, fr demontare a componentelor, poate fi
programat n perioada de exploatare, pe baza unor ntreruperi
planificate ale funcionrii, n cadrul programului general de
mentenan. Volumul de munc, n cazul diagnosticrii fr demontare, este
mai redus ca n cazul demontrilor. Domeniul principal de utilizare a
diagnosticrii, n procesul de mentenan a autovehiculelor, l
reprezint inspeciile tehnice planificate i operative, controlul
calitii ntreinerii, reviziile impuse de legislaii pentru sigurana
circulaiei i protecia mediului. n domeniul tehnic diagnosticarea
are o vast arie de aplicabilitate, pentru c are avantajul evitrii
aprecierilor subiective a strii tehnice i asigur precizia
aprecierilor cu un efort minim.
1.2 Domeniile de utilizare a diagnosticrii n cadrul ntreinerilor
tehnice
Diagnosticarea funcional cuprinde un complex de msuri, prin care
se verific direct sau indirect capacitatea de lucru a unui sistem
pe baza msurrii principalilor parametri ai sistemului.Rezultatele
msurrilor se compar cu valorile limit stabilite pentru sistemul
dat. Diagnosticarea funcional utilizeaz, n general, mrimi msurabile
complexe indirecte, fcnd posibil determinarea capacitii sistemului
de exercitare a unei funciuni, precum i efortul necesar ndeplinirii
funciunilor respective. n acest sens, diagnosticarea funcional
cuprinde verificrile calitii recondiionrilor, reglajelor, pregtirea
i supravegherea exploatrii sistemelor tehnice. n funcie de modul de
efectuare, diagnosticarea funcional poate fi realizat intern
(computer de bord) sau extern, cu aparate specializate pe sistemele
autovehiculelor.n cazul n care elementul sau sistemul diagnosticat
prezint mrimi n afara valorilor limit sau este complet nefuncional,
se impune determinarea cauzelor abaterilor respective (dereglri
inadmisibile sau elemente defecte).
Diagnosticarea defectoscopic are menirea s determine:
a) cauza defeciunii;b) localizarea elementelor defecte sau a
dereglajului;c) parametrul de stare modificat.
Un rol important al diagnosticrii defectoscopice este i
aprecierea modului n care sunt intercondiionate regimul de
exploatare, sarcina de transport, regimul de mentenan cu natura
defeciunii.Funcia de evaluare a diagnosticrii defectoscopice este
stabilirea msurilor de repunere n funciune a sistemului. Volumul de
munc pentru repunerea n funciune l constituie operaiile de reglaje,
necesare sau operaiile de nlocuire a elementelor defecte
nereglabile.Starea de defectare trebuie determinat fr demontare
numai pe baza comparrii parametrilor de diagnosticare msurai, cu
valorile limit a parametrilor respectivi. Pe baza evalurii
diagnosticrii defectoscopice se stabilesc, n intervalul de prognoz
al duratei remanente de funcionare, msurile de ntreinere preventiv
i termenul viitoarei diagnosticri de control.Diagnosticarea
resursei remanente de funcionare se realizeaz ca o operaie de sine
stttoare de genul verificareplanificare. n baza rezultatelor
diagnozei resursei (duratei) remanente de funcionare se prevd
termenele raionale ale operaiilor de ntreinere i durata funcional a
automobilelor.Diagnosticarea defectoscopic i diagnosticarea
resursei remanente de funcionare formeaz mpreun diagnosticarea de
degradare
1.3. Tipuri de diagnosticare
n afar de cele trei tipuri de diagnosticare: funcional,
defectoscopic i diagnosticarea resursei remanente de funcionare,
exist o clasificare tipologic, care se prezint n figura 1.2. n
dependen de informaia primit se deosebesc diagnosticri complexe
(globale) i diagnosticri de profunzime (peelemente). De exemplu, n
cazul unei diagnosticri defectoscopice, prin diagnosticarea complex
(global) se determin sistemul care prezint anomalii funcionale sau
este defect i, dup aceea, pe baza diagnosticrii de profunzime,
elementul defect sau dereglarea care a generat funcionarea anormal.
Toate tipurile principale de diagnosticare tehnic pot cuprinde
ntregul automobil (diagnosticare total, de ansamblu) sau numai un
mecanism sau sistem din structura automobilului, n acest caz
numindu-se diagnosticare parial. Diagnosticarea total sau parial
poate s apar la toate cele trei tipuri principale de
diagnosticare.Diagnosticrile pot fi repetate la intervale fixe
(determinate decondiiile de exploatare) sau se efectueaz continuu
cu aparatur adecvat la bordul autovehiculului. Aceste deosebiri duc
la diagnosticarea periodic sau permanent. La intervale lungi ntre
diagnosticri se practic utilizarea aparatelor externe n staii de
diagnosticare specializate, care necesit un efort nsemnat de dotare
tehnic. Informaiile de diagnoz utilizate cu frecven mare
(temperaturi, presiuni etc.) se obin cu aparatur instalat n
sistemele automobilului, cuplate cu uniti electronice de comand i
control (computere de bord).
Figura. 1.2. Clasificarea tipologic a diagnosticrii tehnice
Sistemele automobilului au incorporai senzori singulari, care
transmit semnale analogice la sistemul central de comand i de
memorizare a datelor. n ceea ce privete succesiunea temporal,
diagnosticrile planificate pe termen lung i cele legate de
ntreinerea preventiv sunt globale sau pariale, iar n cazul unor
defeciuni, diagnosticri defectoscopice.
1.4. Clasele diagnosticrii tehnice
Din punct de vedere al scopului i domeniilor de aplicaie a
diagnosticrii tehnice, n cadrul mentenanei automobilelor,
sedeosebesc cinci clase de diagnosticare. Diagnosticarea empiric. n
cadrul acestei forme de diagnosticare se face o evaluare a strii
tehnice, pe baza datelor nominale, obinnd o decizie de forma
satisfctor-nesatisfctor. Diagnosticarea empiric nu aparine unei
diagnosticri tehnice exacte, deoarece nu poate determina o prognoz
de funcionare, ns la elemente sau sisteme simple poate fi
satisfctoare n cazul n care se efectueaz de un personal cu
experien. Se poate utiliza n cazul unei diagnosticri globale.
Diagnosticarea tehnic simpl se aplic la stabilirea strii tehnice a
sistemelor automobilului cu ajutorul aparatelor de msur, de regul,
cu indicaii analogice sau digitale speciale sau legate de tip
(sistemul de alimentare, sistemul de frnare sau direcie
etc.).Evaluarea strii tehnice rezult din compararea mrimilor
msurate cu valorile nominale ale parametrilor de stare, respectiv
de diagnosticare i, prin urmrirea tendinei de modificare a
parametrilor de diagnosticare, n raport cu valorile limit de
degradare stabilite empiric. Pentru sistemele importante ale
automobilului, pe baza acestei forme de diagnosticare, se obine o
prognoz a resursei remanente de funcionare, dar cu eroare relative
mare. Diagnosticarea tehnic simpl se utilizeaz n cadrul
diagnosticrilor globale (defectoscopice) sau planificate, care se
practic la ntreprinderile de transport auto. Diagnosticarea tehnic
cu un sistem de aparate de verificat i evaluarea statistic a strii
de degradare. Starea tehnic a sistemelor automobilului se determin
cu un complet polivalent de aparate, asistate de calculator cu
afiaj digital. Evaluarea strii tehnice se face n limitele de
deteriorare stabilite anterior, iar rezultatul diagnozei se
nregistreaz i se prelucreaz statistic, constituind baza pentru
determinarea resursei remanente de funcionare. Aceast clas, pe baza
unei succesiuni raionale a lucrrilor, permite diagnosticarea
complex sau de profunzime i o ntreinere tehnic efectiv dependent de
starea sistemului la un moment dat. Diagnosticarea tehnic cu un
complex verificat de aparate i prelucrarea automat a informaiilor.
O determinare cuprinztoarea strii tehnice a sistemelor se realizeaz
prin intermediul unui complex a aparatelor de msur.Datele de
msurare, de la caz la caz, chiar fr afiare digital, se transmit
unui sistem de diagnoz interior, respectiv computer de
diagnosticare, care coordoneaz procesele de msurare i evalueaz
datele de diagnoz sau semnalele de diagnosticare, acestea fiind
stocate ntr-o memorie i transmise unui calculator exterior (caset
de diagnosticare). Evaluarea rezultatelor se realizeaz n comparaie
cu limitele de deteriorare fundamentate statistic sau
tehnico-tiinific sau pe baza prognozelor resurselor remanente de
funcionare stabilite anterior.Datele de msurare, n cadrul acestei
forme de diagnosticare, se prelucreaz automat, iar pe imprimant se
obin msurile de repunere n funciune (reglajele necesare, nlocuiri
etc.) Totodat, datele obinute dup msurare se stocheaz ntr-o memorie
pentru utilizri ulterioare. Aceast clas este utilizat la
diagnosticarea complex i de profunzime a sistemelor complicate.
Diagnosticarea automat. Se caracterizeaz prin determinarea i
evaluarea tuturor parametrilor de diagnosticare ntr-o succesiune
continu, automat.Automatizarea poate fi extins pn la nivelul
deciziilor de ntreinere. Efortul manual se reduce la corectarea sau
reglarea poziional a senzorilor, respectiv a canalelor de semnale,
iar reglajele ntre dou msurtori necesare trebuie s se realizeze cu
o probabilitate redus. n prezent, n practica construciei i
exploatrii automobilelor, pot aprea i forme mixte. Clasele de
diagnosticare amintite mai sus sunt destinate n primul rnd
diagnosticrilor exterioare. Pentru diagnosticrile interne sunt
realizabile diagnosticri tehnice simple, diagnosticarea asistat de
calculator i evaluarea statistic a strii de deteriorare pn la
indicarea unor msuri de ntreinere. Nivelul actual este reprezentat
de clasele 3-4 i, n cazuri simple, de clasele 1 i 2. Clasa a 5-a se
aplica la sisteme complexe (motor, instalaie de frnare etc. ) n
figura 1.3 se prezint o imagine de ansamblu a procedeelor de
diagnosticare.
Figura 1.3 Procedee de diagnosticare
1.5. Tehnologia i structura procesului de diagnosticare
Un proces de diagnosticare din sfera mentenanei automobilelor
poate fi structurat n:
a) procesul de msurare pentru diagnoz;b) procesul de evaluare a
rezultatelor.
Valorificarea rezultatelor diagnozei pentru ntreinere i prognoz
se realizeaz printr-un proces parial de prelucrare a datelor
obinute la verificarea mai multor uniti (automobile, motoare de tip
asemntor) ntr-un interval de timp sau asupra unui singur exemplar,
care a fost supus unui ir de verificri ntr-un interval de timp dat.
Aceste informaii pot defini evoluia fenomenului (proces de uzur,
mbtrnire etc.) i n consecin determin strategia de ntreinere,
dependent de starea tehnic a sistemului respectiv.n figura 1.4 se
prezint schematic structura procesului de diagnosticare din acest
punct de vedere i ntreptrunderea dintre procesul de diagnosticare i
procesul de ntreinere. Sgeile indic fluxul funcional.
Figura. 1.4 Schema structural a procesului de diagnosticare.
Rezultatele diagnosticrii conin att nivelul strii tehnice a unui
sistem ct i o serie de informaii, de genul, parcursului optim
pentru operaiile de mentenan, instalaiile cele mai adecvate pentru
ntreineri, disponibilitatea capacitii de ntreinere (material, fora
de munc etc.). Ca tehnologie de diagnosticare este definit
combinaia de aparate, procedee de msurare i evaluare pentru
rezolvarea unor probleme de diagnosticare. n dependen de scopul i
de starea obiectului de diagnosticare se deosebesc urmtoarele forme
de tehnologii:
a) tehnologii de diagnosticare planificate, care cuprind
diagnosticri globale bine determinate (de exemplu, determinarea
puterii, a consumului specific de combustibil la un motor ntr-un
punct de funcionare definit din caracteristica de turaie sau
funcionarea instalaiei de frnare);
b) tehnologii de diagnosticare variabile, ntocmite n baza unor
scheme-cadru, n special pentru diagnosticarea defectoscopic, n
situaia apariiei unui rezultat negativ de diagnosticare funcional
global sau pierderea vizibil a capacitii de funcionare.
n acest caz, n funcie de situaie, apare util diagnosticarea de
profunzime, viznd diferite procedee de msurare pentru aceeai mrime
de stare, ntr-o succesiune optimal stabilit empiric sau asistat de
calculator. Aceast succesiune const dintr-o ealonare periodic a
proceselor de msurare pentru diagnosticare i de evaluare a
rezultatelor pn la soluionarea problemei n ansamblu.
1.6. Rolul diagnosticrii n procesul de exploatare al
automobilelor
Diagnosticarea este operaia care determin necesitile reale de
efectuare a unor lucrri de ntreinere (reglaje, nlocuiri de
componente). Pentru a asigura eficacitatea diagnosticrii n
ansamblul procesului de exploatare este necesar s fie ndeplinite
condiiile:
a) combinarea operaiilor de diagnosticare cu operaiile curente
de ntreinere tehnic (splri, gresri, curri etc.), legtur necesar,
avnd n vedere c unele operaii de diagnosticare presupun o pregtire
prealabil a automobilului (splri, curri), pentru reducerea timpului
de staionare a automobilelor.
b) combinarea diagnosticrii cu operaiile de ntreineri ireglaje,
instalaiile de diagnosticare trebuie s coopereze nemijlocit sau
mijlocit cu instalaiile de ntreinere, aceasta deoarece pe de-o
parte, sunt necesare mici ntreineri ntre dou diagnosticri pariale
i, pe de-alt parte, utilizatorului i sunt de mai mic importan
datele, privind starea tehnic a autovehiculului, dac nu sunt urmate
de operaii de ntreinere, care deriv din evaluarea
diagnosticrii;
c) diagnosticarea tehnic s se efectueze n timpii de staionare
admii ai automobilelor, iar timpul efectiv consumat pentru diagnoz
s fie mai redus dect timpul necesar nlocuirilor pariale ale
elementelor defecte.
Eficiena economic a instalaiilor de diagnosticare, odat cu
creterea complexitii lor, se asigur printr-o ncrcare mai mare a
acestora n timp. n cazul parcurilor mari de autovehicule, este
raional ca instalaiile de diagnosticare s fie n proprietatea
utilizatorului de parc, iar la un numr redus de autovehicule
instalaiile de diagnosticare se concentreaz n ntreprinderi de
servicii specializate n operaii de diagnoz ntreinere reparaii.
Diagnosticarea permanent la bord a autovehiculelor asigur o
verificare continu, dependent de starea tehnic. Dispunerea
senzorilor i circuitelor de transmitere a semnalelor la
microprocesorul de bord se realizeaz prin construcia automobilului.
Avantajele efecturii operaiilor de mentenan n exploatarea
automobilelor, n general, pe baza diagnosticrii, asigur o serie de
avantaje cum ar fi:
a) funcionarea sigur n exploatare cu luarea n considerare a
condiiilor variabile de exploatare;b) micorarea timpilor de
staionare condiionai de ntreinerea tehnic;c) reducerea timpului
efectiv de lucru la operaiile de ntreinere prin diagnosticare
defectoscopic;d) exploatarea sigur a automobilelor la parametrii
economici optimi i n concordan cu normele de poluare; e) economii
de materiale de ntreinere prin larga utilizare a rezervelor de uzur
existente i o ntreinere dependent de defeciune.
Aceste avantaje sunt posibile printr-o organizare optim a
procesului de diagnosticare, reducerea erorilor de diagnoz i
evaluarea corect a rezultatelor diagnosticrii, corelate cu
comportarea automobilelor n condiiile specifice. Totodat, n acest
sens, se impune asigurarea unei cooperri favorabile ntre
diagnosticare i ntreinere.
1.7. Parametrii de diagnosticare
n sistemul de diagnosticare elementul esenial l constituie
parametrii de diagnosticare, deoarece ei influeneaz ntreaga
structur a sistemului. Funcionarea automobilelor este condiionat de
interaciuneantre piesele constituite n structuri n serie sau n
paralel, precum i de interaciunea cu mediul exterior. n procesul de
exploatare aceste structuri sufer modificri continue sau discrete,
recnd, astfel, prin diverse faze, care reprezint abateri mai mici
sau mai mari, maimult sau mai puin importante de la starea
iniial.
Aceste modificri sunt de natur dimensional i de form mecanic, de
structur fizic, chimic, electric sau complex. Ele se pot exprima
cantitativ, prin schimbarea valorilor unor parametri, ce
caracterizeaz starea sistemului sau structurii respective
(instalaie, mecanism etc.) numii parametri de stare. De cele mai
multe ori ns, determinarea valoric exact a acestor parametri nu
este posibil, ceea ce ngreuneaz operaiile de determinare a strii
tehnice. De aceea, se recurge la un procedeu de stabilire indirect
a strii tehnice, prin aprecieri indirecte, opernd cu alte mrimi
dependente ntr-un anumit fel de parametrii de stare i msurabile pe
o cale oarecare. Valoarea acestor parametri, numii parametri de
diagnosticare, constituie exprimarea cantitativ a schimbrilor
survenite n structura ansamblului autovehiculului i, deci, a
modificrilor parametrilor de stare ai acestuia. De exemplu, grupul
piston-cilindru are ca proces funcional de baz producerea de lucru
mecanic util, dar pe lng aceasta mai apar i alte procese auxiliare
parazite: nclzire, fum la evacuare, zgomote, bti, arderea uleiului
din sistemul de ungere, modificri le presiunii de compresie, scpri
de gaze n carter etc. Astfel de procese nsoitoare nu apar n cazul
sistemelor cu stare tehnic bun, sau se produc cu o intensitate
neglijabil, accentundu-se numai n cazul producerii defeciunilor, n
multe cazuri apariia lor este legat implicit de nrutirea
parametrilor tehnici de exploatare ai mainii, dar constituie
indiciul sigur al existenei defeciunii. Intensitatea desfurrii
acestor procese este determinat de starea tehnic a pieselor, care
constituie acest grup: pistonul, segmenii i cilindrul, adic de
parametrii si de stare:
a) jocul dintre piston i cilindru; b) jocul axial al segmenilor
n canale; c) fanta segmenilor; d) elasticitatea i integritatea
lor.
Aceste mrimi nu pot fi msurate direct de la exterior, fr
demontarea motorului, dar variaia lor, poate fi apreciat cantitativ
indirect prin urmtoarele mrimi:
a) putere;b) consum de combustibil i lubrifiant;c) densitate de
fum n gazele de evacuare;d) debitul i presiunea gazelor scpate n
carter;e) presiunea n cilindru la sfritul compresiei; f) scprile de
aer;g) intensitatea i natura zgomotelor.
Aceste mrimi sunt msurabile fr demontarea motorului i constituie
parametrii de diagnosticare ai grupului piston-cilindru. Avnd n
vedere cele de mai nainte, parametrii de diagnosticare se mpart n
trei categorii: Parametrii, care in de procesele fundamentale i,
care determin funcionabilitatea automobilului: puterea motorului,
consumul de combustibil, distana de frnare, deceleraia, gradul de
patinare al ambreiajului, temperatura lichidului de rcire. Aceti
parametri dau informaii globale asupra strii tehnice generale a
automobilului sau a unora din ansamblurile sale. De aceea, ei
servesc pentru diagnosticarea general sau complex a automobilului,
prin care se urmrete determinarea strii generale a automobilului fr
localizarea precis a defectelor. Diagnosticul n asemenea cazuri
este: admisibil neadmisibil pentru exploatare. general d verdicte
de funcionabilitate ale automobilelor sub raportul cerinelor,
privind economia de combustibil i lubrifiani, privind securitatea
circulaiei i normele de poluare. Parametrii de diagnosticare care
deriv din fenomenele, care nsoesc procesele fundamentale: vibraii,
zgomote, modificri chimice etc. Aceast categorie de parametri ofer
informaii mai nguste, ns restrnge aria de investigaie, localiznd
defeciunea. Din acest motiv este folosit la cercetarea amnunit a
ansamblurilor i pieselor vehiculului i poart denumirea de
diagnosticare de profunzime sau pe elemente. Diagnosticarea pe
elemente o succede pe cea general n cazul n care la diagnosticarea
general a rezultat necorespunztor i urmrete s determine exact
starea tehnic a ansamblurilor (motor, transmisie, frne etc.),
preciznd i necesitatea de ntreinere sau reparare. Parametrii
geometrici reprezint a treia grup a parametrilor de diagnosticare,
care conin mrimi cum sunt: jocul axial i jocul radial,
coaxialitatea, cursa liber, paralelismul, unghiuri etc. Parametrii
geometrici ofer informaii limitate, dar concrete asupra strii
tehnice a organelor aflate n interaciune. Alegerea parametrilor de
diagnosticare se face n funcie de caracteristicile lor, care exprim
legturile lor cu parametrii de stare. Particularitile parametrilor
de diagnosticare sunt: univocitatea, sensibilitatea,
informativitatea, stabilitatea, economicitatea. Univocitatea -
exprim caracterul legturii ntre parametrii de stare i cei de
diagnosticare. n caz contrar, unei valori a parametrului de
diagnosticare D i corespunde mai multe stri tehnice S1, S2, S3
dintre care unele pot iei din domeniul limit admisibil n
exploatare, fr ca factorul de diagnosticare s semnaleze aceasta.
Sensibilitatea unui parametru de diagnosticare arat variaia sa
specific, atunci cnd valoarea parametrului de stare s-a modificat
elementar. Informativitatea parametrului de diagnosticare exprim
probabilitatea stabilirii diagnosticului tehnic exact prin
folosirea parametrului respectiv. Informativitatea este expresia
legturilor dintre parametrii de stare i cei de diagnosticare, maxim
n cazul n care parametru de diagnosticare D este determinat de un
singur parametru de stare S. Gradul de informativitate este redus n
cazul n care parametrul de diagnosticare D este influenat de mai
muli parametri de stare S; adic D = f (S1, S2, S3). Prin acest
fapt, informativitatea reprezint probabilitatea stabilirii corecte
a diagnosticului prin utilizarea parametrului de diagnosticare
respectiv. Stabilitatea (repetabilitatea) parametrului de
diagnosticare este determinat de abaterea minim a mrimii acestuia
fa de valoarea sa medie, n cazul repetrii probelor, n acelai
condiii de testare. Un parametru de diagnosticare este cu att mai
valoros cu ct repetabilitatea sa este mai mare, deci cu ct valorile
obinute sunt mai grupate. Economicitatea exprim cheltuielile
specifice impuse de msurarea parametrului de diagnosticare.
Alegerea parametrilor de diagnosticare din totalitatea parametrilor
disponibili se face, folosind criteriile enumerate mai sus.
Stabilirea numrului total de parametri de diagnosticare ai unui
sistem are loc pe baza unei scheme, n care sunt figurate legturile
structurale dintre sistem i mrimile fizice, cu ajutorul crora se
pot face aprecieri cantitative asupra proceselor principale i
auxiliare. Mrimea optim a periodicitii diagnosticrii va fi cea care
va realiza coeficientul de stare tehnic cel mai ridicat, cu cele
mai mici cheltuieli specifice de diagnosticare.
2. DIAGNOSTICAREA STRII TEHNICE A MOTORULUI
2.1. Generalitati
Motorul cu ardere intern, cupiston, este un motor termic care,
prin evoluia amestecului combustibil,transform energia termic n
lucru mecanic. Evoluia amestecului combustibil n motor este
realizat cu ajutorulpistonului, care, prin intermediul
mecanismuluibiel-manivel, transform micarea alternativ de translaie
n micare de rotaie.
Figura. 2.1 Seciune printr-un motor termicn figura de mai sus se
prezint o seciune printr-un motor termic cu piston:1. bujie(n cazul
unui motor diesel locul bujiei este luat de injector)2. arbore cu
came3. supapa de admisie4. galerie de admisie5. chiulas6. blocul
motor7. arbore cotit8. biel9. piston10. bol11. segmeni12. galerie
de evacuare13. supapa de evacuare14. arbore cu came
Pentru a nelege mai bine amplasarea pistoanelor n raport cu
arborele cotit n figura de mai jos se face reprezentarea spaial a
unui motor cu patru cilindrii n linie i patru supape pe
cilindru.
Figurs 2.2 Vedere 3D a mecanismului motor
Elementele componente ale mecanismului motor:1. arbore cotit2.
biel3. piston4. supap5. roi de antrenare arbori cu came6. arbore cu
came7. tachei
Cunoscnd elementele componente ale unui motor putem discuta Un
ciclu motor complet reprezint succesiunea de operaii care conduce
la obinerea de lucru mecanic.
Astfel putem deosebi: motoare ndoi timpii motoare npatru timpi.
Definiia PMI i PME nainte de a discuta ciclul motorului definim doi
termeni des utilizai n domeniul motoarelor pentru
automobile:Punctul Mort Interior (PMI)1. este poziia n
carepistonuleste cel mai aproape de chiulas, iar axabieleieste n
continuarea axei pistonului2. este punctul n care
vitezapistonuleste nul3. este poziiapistonuluila care corespunde
volumului minim ocupat de fluidul motor n cilindruPunctul Mort
Exterior (PME)1. este poziia n carepistonuleste cel mai departe de
chiulas iar axabieleieste n continuarea axei pistonului2. este
punctul n care vitezapistonuluieste nul3. este poziiapistonuluila
care corespunde volumului maxim ocupat de fluidul motor n
cilindru
Figura 2.3 Punctele moarte, interior i exterior, ale
unuipiston.
Deoarece automobilele sunt echipate ntr-o proporie foarte mare,
aproape exclusiv, cu motoare n patru timpi, n acest articol, ne vom
rezuma doar la studiul acestora.Avnd toate noiunile de baza putem
trece la explicarea celorpatru timpicare definesc unciclu motor:I.
timpul 1: admisia sau admisiuneaII. timpul 2: comprimarea sau
compresiaIII. timpul 3: destindereaIV. timpul 4: evacuareaCiclul de
funcionare n patru timpi al motorului Timpul 1: ADMISIA1. supapa de
admisie este deschis, aerul (diesel) sau amestec aer-combustibil
(benzin) este introdus n cilindru2. supapa de evacuare este nchis
pentru a mpiedica introducerea de gaze arse napoi n cilindru3.
pistonulpleac din PMI i se deplaseaz ctre PME
Figura. 2.4 Admisia ntr-un motor cu ardere intern.
Timpul 2: COMPRIMAREA
1. ambele supape sunt nchise2. pistonulse deplaseaz de la PME la
PMI comprimnd aerul/amestecul carburant din interiorul
cilindrului
Figura. 2.5 Admisia Comprimarea ntr-un motor cu ardere
intern.Timpul 3: DESTINDEREA1. ambele supape sunt nchise2.
pistonulpleac din PMI i se deplaseaz ctre PME fiind mpins de
presiunea generat n urma arderii amestecului carburant
Figura. 2.6 Destinderea ntr-un motor cu ardere intern.Timpul 4:
EVACUAREA1. supapa de admisie este nchis2. supapa de evacuare este
deschis3. pistonulse deplaseaz de la PME la PMI evacund gazele arse
din interiorul cilindrului
Figura 2.7 Evacuarea ntr-un motor cu ardere intern.
Rezult c pentru a avea unciclu motor completarborele cotit
trebuie s efectueze dou rotaii complete, cu alte cuvinte sa se
roteasc720.
Parametrii de stare i de diagnosticare
Simptomul este un semn al unei stri anormale (gr. symptoma a se
ntmpla).
O stare febril (supranczire), o anemie (scderea puterii) sau o
tuse scitoare (zgomote sau bti) sunt doar cteva din indiciile care
pot conduce la un diagnostic.
Plecnd de la un simptom, orice diagnostician poate emite mai
multe ipoteze. Fiecare ipotez trebuie cercetat, verificat i
confirmat, pentru a se putea emite o judecat corect cu privire la
cauza acestei comportri anormale a automobilului.Pentru emiterea
ipotezelor specialitii pot folosi, pe lng propria experien,
informaiile din documentaia tehnic pus la dispoziie de constructori
sau n literatura de specialitate. De regul aceste informaii sunt
prezentate sub forma unor tabele sau diagrame prin care fiecrui
simptom i se asociaz cteva cauze (defecte) posibile.
Automobilul constituie un complex de piese organizate n
structuri, dispuse succesiv sau n paralel, a cror funcionare
depinde de interaciunea dintre ele sau cu mediul exterior. n timpul
procesului de lucru aceste structuri sufer modificri continue sau
discrete, trecnd prin diverse stri care reprezint abateri mai mult
sau mai puin importante de la structura iniial. Astfel de modificri
sunt de natur:
dimensional sau de form; mecanic; fizico-chimic; electric;
complex.
Ele se pot exprima cantitativ, prin schimbare valoric a unor
parametrii ce caracterizeaz starea organului sau structurii
respective (sistem, instalaie, mecanism), numii parametrii de
stare.
De cele mai multe ori determinarea valoric exact parametrilor de
stare nu este posibil, ceea ce ngreuneaz sensibil operaiile de
determinare a strii tehnice sau chiar le face imposibile. De aceea
trebuie s se recurg la un procedeu de stabilire indirect a strii
tehnice a mainilor opernd cu alte mrimi, dependente ntr-un anumit
fel de parametrii de stare, i msurabile.
Valoarea acestor parametrii, numii parametrii de diagnosticare,
constituie exprimarea cantitativ a manifestrii exterioare a
mutaiilor survenite n structura ansamblului mainii i deci a
modificrii parametrilor de stare ai acestuia.Clasificarea
parametrilor de diagnosticare
A. Parametrii care in de procesele de lucru fundamentale i care
determin funcionabilitatea obiectului diagnosticrii
Sunt parametrii care ofer informaii globale asupra strii tehnice
generale a automobilului sau a unora din ansamblurile sale. De
aceea ei servesc pentru aa-numitul proces de diagnosticare general
a mainii, n care se urmrete determinarea strii generale a mainii fr
diagnosticarea exact a defectelor. n decursul unor asemenea teste,
diagnosticul este de tipul corespunztor necorespunztor pentru
exploatare. Diagnosticarea general d verdicte de funcionabilitate a
automobilelor sub raportul cerinelor privind economia de carburant
i lubrifiant, securitatea circulaiei, norme ecologice de poluare
complex (chimic, optic, acustic).Pentru automobile, astfel de
parametrii sunt: puterea motorului consumul de combustibil spaiul
de frnare gradul de patinare al ambreiajului temperatura lichidului
n sistemul de rcire, etc
B. Parametrii care deriv din fenomenele care nsoesc procesele de
lucru fundamentale, de exemplu: vibraii, zgomote, modificri
chimice, etc.
Aceast categorie ofer informaii mai nguste, dar capabile s
restrng aria de investigaie preciznd locul defeciunii. De aceea ea
este folosit n cercetarea amnunit a ansamblurilor i pieselor
vehiculului n procesul numit diagnosticarea pe elemente.
Diagnosticarea pe elemente o succede, de regul, pe cea general,
atunci cnd diagnosticul a fost necorespunztor i urmrete s determine
exact starea tehnic a ansamblurilor, subansamblurilor sau chiar a
organelor de maini, preciznd necesitatea de ntreinere i
reparaii.
C. Parametrii geometriciParametrii geometrici dau informaii
foarte limitate, dar concrete, asupra strii tehnice a organelor
aflate n interaciune.Din rndul acestor parametrii fac parte: cursa
liber, jocul axial, jocul radial, coaxialitatea, paralelismul,
diferite unghiuri. Caracteristicile parametrilor de
diagnosticare
Alegerea parametrilor de diagnosticare se face n funcie de
caracteristicile lor. Acestea exprim legturile dintre ei i
parametrii de stare. Aceste caracteristici sunt: univocitatea
sensibilitatea informativitatea stabilitatea economicitatea
Univocitatea exist atunci cnd unei valori a parametrului de
stare S i corespunde o singur valoare a parametrului de
diagnosticare D, n toat plaja de variaie a parametrului de stare,
de valoarea nominal sau iniial Sn la valoarea limit Sl. Pentru a
avea un caracter univoc, variaia parametrului de diagnosticare D =
f(S) trebuie s fie monoton (strict cresctoare sau strict
descresctoare), n toat plaja de valori cuprinse ntre Sn i Sl,
(curbele 1 i 2). n caz contrar (curba 3), unei valori a
parametrului de diagnosticare i corespund mai multe stri tehnice
(S1, S2, S3 ), dintre care unele pot iei din domeniul limit
admisibil n exploatare, fr ca factorul de semnalizare s semnalizeze
acest lucru.
Error! Objects cannot be created from editing field codes.
Variaia parametrilor de diagnosticare
Sensibilitatea unui parametru de diagnosticare reprezint variaia
sa specific atunci cnd valoarea parametrului de stare s-a modificat
elementar i este dat de valoarea absolut a raportului:Error!
Objects cannot be created from editing field codes.Informativitatea
exprim probabilitatea stabilirii diagnosticului tehnic exact, prin
folosirea acestui parametru.
Informativitatea este expresia complexitii legturilor dintre
parametrii de stare i cei de diagnosticare. Ea este maxim n cazul
legturilor simple, cnd valoarea unui parametru de diagnosticare D
este determinat de un singur parametru de stare:
SD
Informativitatea este mare i atunci cnd un parametru de stare
determin valorile mai multor parametrii de diagnosticare:
SD2D1D3
Informativitatea este redus atunci cnd mai muli parametrii de
stare influeneaz: acelai parametru de diagnosticare:
S2DS3S1
valorile mai multor parametrii de diagnosticare:
S2D2S3S1D1Astfel de legturi, care caracterizeaz parametrii de
diagnosticare cu informativitate slab, sunt proprii ansamblurilor
cu structuri complexe. n acest caz, gradul cel mai nalt de
informativitate l va avea parametrul de diagnosticare care atinge
nivelul limit admisibil Dl, corespunztor valorii limit Sl a unui
parametru de stare, n cazul unei singure defeciuni probabile, iar
cea mai mic informativitate o va avea acel parametru de
diagnosticare care atinge valoarea limit n cazul tuturor
defeciunilor posibile.Stabilitatea (repetabilitatea) parametrului
de diagnosticare este determinat de abaterea maxim a mrimii
acestuia fa de valoarea sa medie n cazul repetrii probelor, n
aceleai condiii de testare. Un parametru de diagnosticare este cu
att mai valoros cu ct repetabilitatea sa este mai mare, adic cu ct
valorile obinute sunt mai grupate.Economicitatea este
caracteristica ce surprinde aspectele tehnico-economice ale
oportunitii msurrii parametrului de diagnosticare respectiv:
cheltuieli specifice impuse de msurare, tehnologia determinrii
parametrului, expeditivitatea, etc. Stabilirea numrului total de
parametrii de diagnosticare se realizeaz pe baza unei scheme n care
sunt figurate legturile dintre sistem i mrimile fizice, cu ajutorul
crora se pot face aprecieri cantitative asupra proceselor
principale i auxiliare. Valori caracteristice ale parametrilor de
stare i de diagnosticareStarea tehnic a sistemului diagnosticat se
poate aprecia dup valorile parametrilor si de stare, care n timpul
exploatrii sufer modificri permanente, continue sau discrete.
Variaiile continue sunt determinate de uzura normal, de
mbtrnirea materialelor, de coroziune, etc. i urmeaz o evoluie
corespunztoare modului propriu de desfurare a acestor procese.
Folosind instrumentarul statistic, teoria fiabilitii ncadreaz
modificrile parametrilor de stare n legi probabilistice cu ajutorul
crora se poate opera folosind metode matematice, clasice sau
combinate cu aparatur electronic de calcul.
Error! Objects cannot be created from editing field codes.
Modificarea parametrilor de stareModificrile discrete ale
parametrilor de stare ai mainilor sunt provocate fie de aciunea
distructiv prilejuit de unele condiii de exploatare neglijent
(ocuri, izbiri), fie de existena unor defecte ascunse de fabricaie
sau reparaie. Cderile provocate de astfel de cauze nu respect o
lege determinat, i de aceea evoluia lor nu poate fi expus
matematic, motiv pentru care ele ies de sub incidena diagnosticrii.
Exploatarea i ntreinerea necorespunztoare a mainii (folosirea unor
materiale de ntreinere i reparare improprii, nerespectarea
periodicitii operaiunilor de ntreinere tehnic i de reparaii
curente, reglaje defectuoase, regimuri termice i de solicitare
mecanic exagerat de nalte etc) imprim o uzur accelerat a pieselor i
subansamblurilor mainii, dar cu caracteristici asemntoare
proceselor de uzur normal. Aadar, att n cazul uzurii normale, ct i
n cazul uzurii forate, un parametru de stare oarecare are o variaie
continu, n timpul creia el ia diferite valori. n mulimea acestora
se disting trei niveluri, fiecare dintre ele corespunznd unei stri
caracteristice a automobilului.Stri caracteristicePrima categorie
de stri este caracteristic mainilor noi sau ieite din reparaie
capital; valorile parametrilor de stare. Valorile parametrilor de
stare corespunztoare acestei stri se ncadreaz n limitele de toleran
ale proceselor respective de fabricaie sau de reparaie prevzute n
documentaia tehnic. Aceste valori se numesc nominale sau iniiale
(Sn) i se stabilesc, de regul, dup terminarea perioadei de rodaj al
autovehiculului. Dup un timp de exploatare oarecare, parametrii de
stare sufer modificrii care, fr a produce cderea vehiculului,
afecteaz obiecional starea tehnic i provoac apariia unor efecte
simptomatice secundare (zgomote, fum la evacuare, creterea
concentraiei de ageni poluani sau a temperaturii, scderea puterii,
majorarea consumului de combustibil, etc). Vehiculul poate fi
exploatat n continuare chiar n prezena acestor manifestri, pn la
urmtoarea reparaie tehnic planificat, dar starea sa tehnic nu mai
poate fi considerat bun. Valoarea parametrului de stare care
limiteaz exploatarea vehiculului se numete admisibil (Sa) i se
realizeaz dup un rulaj l a. Exploatarea vehiculelor dup atingerea
acestei situaii este legat de creterea riscului de producere a
avariilor, a cror probabilitate crete cu rulajul i atinge nivelul
maxim dup parcurgerea rulajului l l, cnd parametrul de stare se
situeaz la nivelul limit (Sl). Aceast situaie corespunde scoaterii
din funciune a piesei, subansamblului sau mainii n ansamblu n afara
domeniului de funcionabilitate.Prin urmare, autovehiculul, un
subansamblu sau o pies se poate afla n:(I) n stare bun i de
funcionabilitate;(II) n stare rea i de funcionabilitate;(III) n
stare de rea i nefuncionabilitate.Un vehiculul poate deveni
nefuncional i din alte cauze dect cea a unei cderi. Exist
defeciuni, impuse ca atare de reglementri oficiale, care afecteaz
sigurana circulaiei sau determin emisia de noxe ntr-o msur care
conduce la interdicia de folosire a autovehiculului.Valorile
nominale ale parametrilor de diagnosticare sunt stabilite de
uzinele constructoare, pe baza documentaiei tehnice, a cercetrilor
de laborator sau de exploatare. Ele pot fi supuse corecturilor care
in seama de regimul exploatrii autovehiculului (de exemplu se
accept o valoare iniial mai mare a consumului de combustibil dac
vehiculul este exploatat n condiii grele ori se accept o putere mai
mic dac rulajul se efectueaz la altitudini ridicate); astfel de
corecii sunt prevzute de regul, n normative uzinale sau
departamentale.
Determinarea valorilor limit ale parametrilor de diagnosticare
se efectueaz pe baze statistice printr-un procedeu relativ
laborios, plecnd de la msurarea efectiv a valorilor unui parametru
de diagnosticare ntr-un parc de maini cu diferite stri tehnice.
Mulimea strilor stabilite va reprezenta toate strile mainilor,
sarcina cercettorului fiind de a stabili nivelul valoric al
parametrului de diagnosticare care este limita unde se realizeaz
strile cu iminen de cdere.
Modificarea strii tehnice a motorului
Modificarea strii tehnice a motorului se produce datorit uzurii
naturale sau forate a mecanismelor i instalaiilor sale, fie
dereglrii sau deteriorrii unora dintre ele. Aprecierea strii ehnice
a acestui ansamblu al automobilului se poate face global
(diagnosticare global sau general) sau pe elemente (diagnosticarede
profunzime sau pe elemente). n primul caz, n care trebuie s se
precizeze dac motorul mai poate fi exploatat sau nu, se aleg ca
parametri de diagnosticare mrimi, care au legturi multiple cu
parametrii de stare ai motorului, deci, a cror valoare depinde de
starea tehnic a mai multora din componentele motorului. Aceti
parametri sunt: puterea, consumul de combustibil, gradul de poluare
al gazelor de evaluare i nivelul de zgomot. Legtura dintre aceti
parametri de diagnosticare i parametrii de stare ai elementelor
motorului este prezentat n tab. 2.1. Diagnosticarea pe elemente se
efectueaz n cazul n care unul din parametrii de diagnosticare
general are o valoare, care depete nivelul admisibil. n acest caz
se trece la diagnosticarea ansamblurilor motorului, care afecteaz
nivelul parametrului de diagnosticare gsit ca valoare
necorespunztoare. Parametrii de diagnosticare pe elemente depind de
mecanismul sau instalaia testat. Diagnosticarea pe elemente
succede, de regul, cea general i urmrete determinarea strii tehnice
a motorului i subansamblurilor lui, preciznd necesitatea de
ntreineri i reparaii.
Tabelul 2.1. Legturile parametrilor de diagnosticare cu
parametrii de stare ai motoarelor2.2. Diagnosticarea general a
motorului
Figura 2.8 diagnosticarea general a motorului
Parametrii de stare
Puterea i consumul de combustibil Instalaia de alimentare cu aer
Instalaia de alimentare cu combustibil Mecanismul motor Mecanismul
de distribuie Sistemul de rcire Instalaia de aprindere Gradul de
poluare Instalaia de alimentare cu aer Instalaia de alimentare cu
combustibil Mecanismul motor Mecanismul de distribuie Instalaia de
aprindere Nivelul de zgomot Mecanismul motor Mecanismul de
distribuie Sistemul de rcire Instalaia de alimentare cu aer
Instalaia de alimentare cu combustibil
Diagnosticarea general a grupului motopropulsor urmrete
stabilirea modului n care se realizeaz transmiterea puterii
motorului la roile motoare.Deoarece au multiple legturi cu
parametrii de stare ai automobilului, parametrii de diagnosticare
urmrii sunt: puterea la roat Pr consumul de combustibil C100 la
suta de km de rulaj
Puterea la roat depinde de urmtorii parametrii de stare:
coeficientul excesului de aer () randamentul indicat ( i)
randamentul mecanic al motorului ( m) randamentul transmisiei ( tr)
coeficientul pierderilor de putere n frn ( fr)Aceti parametrii pot
oferi indicaii asupra strii tehnice a unor componentele ale
grupului motopropulsor:
Pr i m tr frReglajul i starea instalaiei de alimentareStarea
filtrului de aerStarea galeriei de admisiuneStarea suflantei de
aerStarea de etanare a galeriei de admisiune la motoare
supraalimentate i la cele cu carburatorStarea i reglajul instalaiei
de aprindereStarea i reglajul mecanismului de distribuieGradul de
etanare al cilindrilorStarea galeriei de evacuareStarea sistemului
de rcireStarea organelor auxiliare ale motoruluiStarea mecanismului
motorStarea sistemului de ungereStarea sistemului de rcireStarea i
reglarea ambreiajuluiStarea cutiei de vitezeStarea
reductor-distribuitoruluiStarea transmisiei principaleStarea
diferenialuluiStarea rulmenilor roilorStarea frnelor
Multiplele legturi ale puterii la roat cu parametrii de stare ai
grupului motopropulsor demonstreaz c informativitatea acestui
parametru este redus. Drept urmare, testarea autovehiculelor dup
acest parametru are numai un caracter general. Nerealizarea valorii
minime admisibile a puterii la roat arat c starea tehnic a unuia
sau mai multe din subansamblurile prezentate n schema de legtur
este necorespunztoare, fiind necesar n continuare o diagnosticare
detaliat pe elemente.
n funcie de mijloacele tehnice disponibile, pentru
diagnosticarea general a automobilului se pot folosi i ali
parametrii de diagnosticare n locul puterii la roat: fora de
traciune distana de accelerare timpul de accelerare acceleraia
maxim
Cu excepia coeficientului , consumul de combustibil C100 depinde
de aceeai factori ca i puterea la roat, aadar diagnosticarea dup
consum va prezenta aceleai caracteristici generale. Acest parametru
este mai uor msurabil i poate furniza informaii corecte asupra
strii generale a automobilului.
Diagnosticarea general dup puterea la roat se poate face prin
dou procedee:ProcedeuParametru de diagnosticare
de parcurs spaiul de accelerare timpul de accelerare deceleraia
vehiculului acceleraia arborelui motor viteza
de stand puterea la roat fora de traciune spaiul de accelerare
timpul de accelerare acceleraia vehiculului viteza
Tabelul 2.2 Diagnosticare si parametriProcedeul de parcurs const
n alegerea unui traseu, corespunztor din punctul de vedere al
declivitii i calitii acoperirii drumului (preferndu-se o poriune de
drum orizontal, asfaltat i uscat), pe care vehiculul, aflat ntr-o
treapt oarecare a cutiei de vitez, este accelerat brusc de la o
anumit vitez de rulaj i pn la nivelul maximal al vitezei ce poate
fi atins pe poriunea de drum respectiv n cel mai scurt timp posibil
n etajul respectiv al cutiei de viteze. Acest interval de vitez nu
este standardizat, el alegndu-se n funcie de lungimea disponibil a
traseului, de tipul de autovehicul i de datele statistice existente
n legtur cu valorile nominale i limit ale parametrilor de
diagnosticare msurai n timpul testrii. Pentru mrirea preciziei
msurrii, probele se repet parcurgnd traseul i n sens invers, pentru
a corecta erorile de declivitate i de vnt, i se calculeaz media
aritmetic a valorilor obinute pentru cele dou sensuri.Avantaje:
simplitate, operativitate, cost redusDezavantaje: repetabilitate
sczut, datorit influenelor unor factori (anotimp, temperatur
ambiant, viteza vntului, gradul de aderen i starea
pneurilor)Procedeul de stand elimin influena mediului, dar gradul
de informativitate este puternic afectat de fidelitatea simulrii pe
stand a condiiilor de rulaj reale.
Figura 2.9 Stand de probe
Procedeul se bazeaz pe crearea la roile motoare ale vehiculului
a unui efort rezistent ct mai apropiat ca valoare i variaie de cel
ntmpinat n timpul rulajului.Acest efort poate fi obinut:(a)
folosind ineria unei mase rotitoare(b) cu ajutorul unei
frneDiagnosticarea motorului se poate face prin dou categorii de
metode: metode obiective sau invazive metode subiective sau
neinvazive
Metodele obiective stabilesc defeciunile cu ajutorul aparatelor
de msurare i control, n mod direct, comparnd parametrii
constructivi de funcionare cu cei reali. Aplicarea acestor metode
poate implica i executarea unor demontri, pentru a putea msura,
compara, determina, parametrii reali, constructivi i funcionali, ai
ntregului motorului. Metodele obiective sunt cele mai sigure metode
de diagnosticare i, chiar dac iniial s-a utilizat o metod
subiectiv, n cazurile cele mai grave se va ajunge tot la o soluie
invaziv de stabilire a diagnosticului.Metodele subiective stabilesc
defeciunile astfel nct demontarea motorului s fie limitat la
strictul necesar, folosind tehnici neinvazive de diagnosticare cum
ar fi: auscultarea, interpretarea presiunii uleiului din sistemul
de ungere, temperatura motorului, puterea motorului. Aceste metode
sunt mai puin precise, dar protejeaz motorul de eventualele
demontri care nu sunt necesare, iar dac diagnosticianul este
experimentat poate da rezultate foarte bune. In plus se poate face
fr aportul unor standuri sau aparate speciale.
Stabilirea strii tehnice a motorului se poate face: global pe
elemente
Diagnosticarea global sau general trebuie s precizeze dac
motorul mai poate fi exploatat sau nu, motiv pentru care se aleg ca
parametrii de diagnosticare mrimi care au legturi multiple cu
parametrii de stare ai motorului. Diagnosticarea pe elemente se
realizeaz atunci cnd unul dintre parametrii de diagnosticare
general menionai anterior are o valoare care depete nivelul
admisibil. n acest caz se trece la diagnosticarea acelor mecanisme
sau instalaii ale motorului care afecteaz parametrul de
diagnosticare cu valoare necorespunztor.
2.3 Diagnosticarea in detaliu a motorului2.3.1 Diagnosticarea pe
baza pierderii de aer introdus n cilindru.
Diagnosticarea mecanismului motor pe baza pierderilor de aer
prin neetaneiti nlesnete determinarea la fiecare cilindru a unor
niveluri de uzur normal sau accidental precum i eventuale
neetaneiti ale supapelor. Prin urmare, parametrii de stare tehnic
care se pot evalua prin aceast metod, sunt:
a) uzura cilindrilor; b) pierderea elasticitii sau ruperea
segmenilor; c) deteriorarea etaneitii supapelor i a garniturii de
chiulas. Gradul ridicat de informativitate al acestei metode a
impus crearea de aparate individuale sau nglobate n testerele
generale cum sunt testerele japoneze: SUN-MOTORTESTER, sau
europene: Bosch, Rabotti, etc. Aparatele, care servesc acestui
procedeu de diagnosticare, se numesc pneumometre. Sonda 1 a
aparatului se introduce n orificiile bujiilor sau injectoarelor
avnd grij ca n momentul msurtorii, pistonul cilindrului respectiv s
se gseasc la P.M.S. la sfritul cursei de compresie. Se utilizeaz
aer comprimat la o presiune de 0,4 - 0,6 MPa, preluat din reea sau
de la surse individuale, conectarea la sursa de aer comprimat
efectundu-seprin tubul 5. Pentru msurtori, se lucreaz cu ventilul 4
nchis i 6 deschis, ceea ce permite realizarea circuitului de aer
prin regulatorul de presiune 8, dup care aerul cu presiunea
constant de 1,6 bar trece prin orificiile calibrate 11 i 12,
ajungnd la manometrul 13. n acelai timp aerul va trece prin supapa
unisens 3, conducta 2 i sonda de msurare 1. Circuitul de aer, dup
orificiul calibrat 11, evolueaz pe principiul vaselor comunicante
i, astfel manometrul 13 indic presiunea aerului din cilindri, lund
n considerare i pierderile prin neetaneiti la nivelul cilindrului.
Supapa de siguran 9, care protejeaz manometrul 13, lucreaz la
presiunea de 0,25 MPa.Manometrul 13 posed o scal procentual (0-100
% . La sonda 1, complet obturat (situaia ideal a unui cilindru fr
scpri de ncrctur), indicaia este 0 % (la unele tipuri 100 %),.
Schema de principiu a unui pneumometru 35 comunicarea liber cu
mediul, indicaia manometrului 13 este 100 % (sau 0 % la unele
tipuri constructive). n vederea asigurrii unei precizii acceptabile
a msurtorilor i condiii uniforme de msurare la fiecare cilindru se
impune ca naintea nceperii diagnosticrii s fie ndeplinite
condiiile: a) efectuarea etalonrii aparatului, prin introducerea
sondei 1 ntr-un orificiu calibrat (din setul auxiliar al
aparatului) i reglarea indicaiei manometrului 13 pentru indicaia 40
% - cu ajutorul robinetului de tarare 10; b) nainte de nceperea
msurtorilor motorul se aduce la temperatura de regim. Manometrul 13
are o scal cu gradaii neliniare, deoarece, ca urmare a pierderilor
de aer, acesta indic diferena de presiune p: p = p p , (2.6)p1 -
presiunea naintea orificiului calibrat 11; p2 presiunea dup acest
orificiu. Prin urmare diferena de presiune indicat de manometrul 13
nu este ependent liniar de volumul de aer scpat prin neetaneiti
(V).Evaluarea strii tehnice a grupului pistoncilindrisegmeni
supape, n baza indicaiilor aparatului, se face n funcie de alezajul
cilindrilor i tipul motorului, conform tab. 2.3.
Tabelul 2.3. Indicaiile aparatului, n funcie de alezajul
cilindrilor i tipul motorului
Precizarea sursei pierderilor se procedeaz n felul urmtor:a) n
cazul n care sursa de pierderi este localizat la nivelul grupului
cilindrusegmeni, prin turnarea unei mici cantiti de ulei rece cnd
pistonul se afl la p.m.s i repetarea msurtorii se indic o valoare
superioar msurrilor anterioare;b) n cazul n care sursa de pierderi
este localizat la nivelul suprafeelor de etanare a supapelor sau
garniturii de chiulas, adugarea de ulei rece nu modific nivelul
indicaiilor aparatului de msur n raport cu msurtoarea anterioar;c)
n cazul n care exist neetaneiti la nivelul supapelor, acul
indicator oscileaz, iar la comutarea legturii prin ventilul 4 se
distinge un uierat n colectorul de admisie sau de evacuare;d) la o
uzur mare a segmenilor, la blocarea sau ruperea acestora,
introducerea aerului n cilindru prin ventilul 4 i sonda 1 se
percepe zgomotul provocat de ieirea aerului prin cilindrul de
alimentare cu ulei;e) prin aplicarea unei soluii de ap cu spun la
mbinarea dintre chiulas i bloc, la cilindru respectiv i, introducnd
aer prin ventilul 4 i sonda 1, n zona, n care este fisurat
garnitura, apar bule de aer.
2.3.2 Diagnosticarea pe baza msurrii depresiunii din colectorul
de admisie.
Aprecierea strii tehnice a mecanismului motor pe baza msurrii
depresiunii din colectorul de admisie poate fi utilizat, deoarece
muli constructori de automobile completeaz caracteristicile tehnice
ale motoarelor cu valorile nominale i limit ale depresiunii din
colectorul de admisie. Pn la cilindrul motorului, depresiu nea este
influenat de starea filtrului de aer, de carburator, de geometria
galeriei de admisie etc., ns valoarea depresiunii depinde, n mod
hotrtor, de starea de etanare a cilindrilor. Aparatul, utilizat
pentru msurare vacuummetrul , se monteaz la colectorul de admisie.
Unele motoare sunt dotate constructiv cu orificii obdurate pentru
racordarea aparatelor de msur. n cazul n care lipsesc aceste
reducii se introduce o reducie filetat n izolatorul (flana) dintre
carburator i galeria de admisie, iar dup terminarea msurtorilor
orificiul este astupat cu un urub de etanare. n baza msurrii
depresiunii n colectorul de admisie, poate fi realizat
diagnosticarea: a) strii tehnice a mecanismului motor gradul de
etanare al cilindrilor; b) strii tehnice a supapelor jocul termic
al supapelor; c) strii tehnice a aparatului vacuummetric de sarcin
momentul intrrii n funciune a avansului vacuummetric; d) regimului
de mers n gol al motorului; e) strii membranei avansului
vacuummetric de aprindere.
Valorile depresiunii, n general, la sarcin maxim (clapet deschis
complet) sunt de 10 KPa, iar la sarcin nul (clapet nchis complet)
67-80 KPa. Acestea pot fi considerate ca valori admisibile. Pentru
motoarele actuale, n funcie de gradul de compresie, valorile uzuale
pentru depresiunea maxim sunt 710 -2 8,5 10-2 MPa (520640 mm col
Hg). Modul de msurare al acestei valori este urmtorul: se
accelereaz motorul n gol pn la turaia maxim (deschiderea maxim a
clapetei), dup care se nchide clapeta brusc. Depresiu ea se citete
n zona turaiei maxime dup nchiderea clapetei.
2.3.3 Diagnosticarea etaneitii cilindrilor pe baza debitului de
gaze scpate n carter.
n timpul funcionrii motorului o parte din gazele de ardere scap
din camera de ardere n carterul motorului prin jocul existent ntre
piston i cilindru. Debitul gazelor scpate este direct proporional
cu gradul de uzur al cilindrilor, segmenilor i pistoanelor, ceea ce
permite ca acest semnal de diagnosticare s constituie un indicator
al strii tehnice generale a cilindrilor motorului. La motoarele noi
debitul de gaze ptrunse n carter este de 10-15 l/min, iar la cele
cu uzuri avansate ale grupului pistoncilindru este de 90-130 l/min.
Deoarece debitul de gaze scpate n carter depinde i de turaia
arborelui motor msurtorile se practic la turaia maxim de mers n gol
a motorului. Dac presiunea n carter atinge valorile 1,0510 -2 2,1
10-2 MPa motorul este uzat. Msurarea presiunii se face cu
micromanometre obinuite, n timp ce la msurarea debitelor de gaze se
folosesc debitmetre volumetrice sau cu diafragm. Debitmetru se
cupleaz la orificiul de alimentare cu ulei al motorului prin conul
de cauciuc. Se aduce motorul la temperature de regim 85...95 oC,
dup care se obtureaz orificiile de ventilaie i cel al jojei de
ulei, probele efectundu-se la regimul de funcionare n gol, la
turaia maxim, pentru timpi de msurare de 15-17 s.. Cunoscndu-se
valorile nominale ale debitului de gaze scpate n carter se poate
aprecia gradul de uzur a grupului pistoncilindru. Rezultatele
obinute pe aceast cale constituie o indicaie medie a strii tuturor
cilindrilor motorului. Pentru a preciza starea tehnic a fiecrui
cilindru n parte, se msoar debitul de gaze evacuate din carter
scond din funcie succesiv cte un cilindru. Rezultatele se scad din
debitul total msurat anterior: dac la unul din cilindri diferena de
debit este mai mare de 23-30 l/min, nseamn c aceast seciune a
motorului are un grad de uzur inacceptabil, segmenii sunt rupi sau
blocai sau cilindrul are cmaa deformat.
2.3.4 Diagnosticarea dup consumul i analiza uleiului.
Gradul de uzur a mecanismului motor poate fi determinat
indirect, folosind ca parametri de diagnosticare consumul de ulei i
gradul de impurificare a lubrifiantului cu produi de uzur. Consumul
de ulei raportat la un anumit interval de rulare poate da indicaii
cu privire la starea grupului piston-cilindru, dar rezultatele pot
include n ele i starea altor elemente: perechile ghid supap,
garniturile de etanare ale arborelui cotit, garniturii bii de ulei,
garniturii capacului de chiulas. Acest parametru de diagnosticare
este puternic influenat de regimul de exploatare a motorului.
Diagnosticarea dup analiza uleiului se bazeaz pe observaia c uzura
organelor mecanismului motor este n concordan, n general, cu legea
lui Lorentz, n care se deosebesc trei perioade distincte n
funcionarea unui agregat: rodajul, n timpul cruia uzura este
intens; exploatarea normal cnd uzura are un character stabil i
evolueaz lent i o ultim perioad n care uzura capt valori foarte
nalte i rapid cresctoare, procesul terminndu-se cu avaria
ansamblului dac nu se iau la timp msuri de recondiionare. Prin
stabilirea elementelor chimice care caracterizeaz o pies supus
uzurii (de exemplu, cuprul pentru buca din piciorul bielei, staniul
pentru cuzinei etc.) i msurarea periodic a concentraiei acestora n
masa uleiului, se poate stabili gradul de uzur al pieselor
respective. Msurarea concentraiilor se poate face prin analiza
chimic sau spectral. Analizatoarele chimice i mai ales
spectrometrele sunt aparate scumpe i nu-i justific costul dect prin
utilizarea lor centralizat n laboratoare care s deserveasc mai
multe ntreprinderi de transport fapt, care explic restrnsa arie de
aplicare a acestui procedeu de diagnosticare, dei sensibilitatea
parametrului de diagnosticare este superioar fa de ali
parametri.
2.3.5 Diagnosticarea dup zgomot.
Diagnosticarea mecanismului motor pe baza zgomotelor emise, n
timpul funcionrii, este o metod empiric, a crei valoare informativ
este relativ, depinznd, n mare msur, de experiena operatorului.
Pentru ascultare se utilizeaz stetoscoape simple sau electronice.
nainte de ascultare motorul se adduce la temperatura de regim,
zonele caracteristice de testare, fiind prezentate n figura 2.9:
zona 1 grupul piston cilindru segmeni; zona 2 segmenii i canalele
lor din piston; zona 3 bolul, buca bielei, umerii pistonului; zona
4 arbore motor, lagr de biel; zona 5 arbore motor, lagre paliere.
Corespunztor acestor zone condiiile ncercrii i defeciunilespecifice
sunt prezentate n tab. 2.4. Zgomotele receptate, cu un caracter
distinct, apar n situaia n care, ca urmare a uzurilor excesive,
jocul ntre piston i cilindru este de 0,3...0,4 mm, la lagrele
paliere ale arborelui jocul ntre fus i cuzinet este de 0,1...0,2
mm, iar la fusurile manetoane jocul ajunge la 0,1 mm. Detectarea
zgomotelor la aceste cupluri de piese este un semnal de preavarie i
indic necesitatea opririi motorului.
Tabelul 2.4. Condiii de ncercare i defeciuni specific pe zonele
de ascultare
Figura. 2.9. Zone specific de ascultare
n prezent aceast operaiune de diagnosticare pe baza zgomotului
poate fi ntreprins cu aparate adecvate, care elimin subiectivismul
interpretrilor. Aparatele se bazeaz pe analiza frecvenei i
amplitudinii zgomotului. Aceste aparate sunt cunoscute sub
denumirea de strobatoare, aprecierea semnalului sonor efectundu-se
pe baza amplitudinii, sau spectrometre sonore care ofer date,
privind frecvena i amplitudinea semnalelor acustice.
2.3.7 Diagnosticarea pe baza vibraiilor.
Conjunctura favorabil a extinderii utilizrii electronicii n
construcia motoarelor, prin incorporarea senzorilor specifici
fiecrui sistem, a readus n atenie problematica vibraiilor generate
de mecanismele i sistemele motorului ca surse de semnale a
parametrilor de stare i n consecin de diagnosticare a mecanismelor
i sistemelor respective. Generarea vibraiilor cilindrilor. n timpul
funcionrii motorului sau la rotirea din exterior a arborelui motor,
apare fenomenul de basculare sau de micare n travers" a pistonului
(perpendicular pe axa cilindrului) n spaiul existent n limita
jocului dintre piston i cmaa cilindrului. Aceast micare de travers
a pistonului dintr-un perete ntr-altul al cilindrului, ca urmare a
impulsului de ciocnire, genereaz vibraii ale peretelui cilindrului,
n limite de frecvene cuprinse ntre 1,6...4,0 kHz. Ordonnd
parametrii informaionali dup timp i frecven i, msurnd energia lor,
amplitudinile maxime i fazarea lor, n funcie de unghiul de rotaie
al arborelui motor, se poate aprecia mrimea jocului ntre piston i
peretele cilindrului, la diferii parametric structurali, putndu-se
determina starea tehnic a grupului piston cilindru.
Prin plasarea convenabil a senzorilor sau prin incorporarea
acestora n peretele blocului motor din fabricaie, se pot prelua i
prelucra semnalele vibroacustice n microprocesorul de la bord, iar
depirea valorilor admisibile stabilite la fiecare tip de motor s
fie stocate n memorie i semnalate la bord sau la computerul
exterior de diagnosticare. n figura. 2.10 se prezint modul de
amplasare a senzorilor pentru preluarea semnalelor de vibraii de la
grupul pistoncilindru zona l i de la lagrele manetoane i paliere
ale arborelui motor zonele II i III. Locul de amplasare se determin
experimental, n funcie de cmpul de maxim al semnalelor. n
concluzie, metoda prezentat poate servi ca baz pentru
diagnosticarea strii tehnice a mecanismului motor prin sistemele
electronice de la bordul autovehiculelor.
figura. 2.10 se prezint modul de amplasare a senzorilor pentru
preluarea semnalelor de vibraii de la grupul pistoncilindrului.
Diagnosticarea dup putere Se poate executa prin trei metode:
prin determinarea direct a puterii prin suspendarea funcionrii
cilindrilor prin metoda accelerriiStabilirea direct a puterii
efective a motorului Se bazeaz pe msurarea puterii la roat Pr cu
ajutorul standurilor cu rulouri:Pr = Cf Ce tr Pen = (0,65 ... 0,78)
Pen(Pen puterea efectiv nominal, Cf coeficient care ine seama de
abaterile din procesul de fabricaie, Ce coeficientul de uzur normal
n timpul exploatrii, tr - randamentul transmisiei) Daca valorile
puterii la roat se ncadreaz n limitele indicate de productor,
nseamn c motorul este bun. n caz contrar, i dac transmisia este n
stare bun, este necesar diagnosticarea motorului pe elemente.
Diagnosticarea indirect dup putereDeterminarea puterii efective
a motorului se poate face cu mai mult exactitate folosind
rezistenele proprii ale motorului (frecri, pierderi prin pompaj,
antrenarea organelor i instalaiilor auxiliare ale motorului, ineria
pieselor) atunci cnd motorul funcioneaz n gol. Se deosebesc dou
procedee de acest fel difereniate ntre ele prin regimul de vitez al
motorului la care se efectueaz testarea: la turaie variabil (regim
variabil)- cu toi cilindrii n funciune- cu un singur cilindru la
turaie constant (regim stabilizat)La ambele variante ale
diagnosticrii n regim variabil, ntreaga putere dezvoltat de motor
este utilizat pentru a nvinge ineria i pentru a acoperi pierderile
sale interne.La prima variant de testare, motorul este ambalat i
decelerat n gol succesiv de mai multe ori, ntre dou niveluri de
turaie prestabilite, n1 i n2, meninnd organele de reglare a
sarcinii n poziia de sarcin maxim. Procedeul este aplicabil numai
la motoarele cu aprindere prin scnteie i se face acionnd asupra
aprinderii. Aparatura folosit efectueaz automat ntreruperea
aprinderii cnd motorul atinge turaia final n2 i reface circuitul la
aprindere cnd turaia scade la nivelul n1, contoriznd numrul de
ntreruperi n funcionare Z, efectuat n intervalul de timp t, adic
frecvena ntreruperilor. Prin urmare, Z este parametrul de
diagnosticare.Puterea efectiv medie Peg este proporional cu Z,
factorul de propo rionalitate depinznd de diferena dintre cele dou
turaii.Aplicnd acelai procedeu, se poate folosi i un alt parametru
de diagnosticare, i anume intervalul de timp ta necesar pentru
creterea turaiei de la n1 la n2. Acest interval de timp va fi
msurat cu un cronometru electronic automat. Dac ta scade sub limita
admisibil precizat de constructor pentru tipul de motor testat, se
poate considera c starea tehnic a acestuia nu este corespunztoare,
fiind necesare investigaii pentru localizarea defeciunii.La cea
de-a doua variant se determin acceleraia unghiular, metoda
bazndu-se pe accelerarea motorului de la turai a n1 la turaia n2,
folosind doar cuplul efectiv produs de un singur cilindru, ceilali
cilindrii fiind scoi din funciune prin ntreruperea aprinderii prin
scnteie (m.a.s.) sau alimentrii injectoarelor (m.a.c.). Metoda este
aplicabil mai ales la motoare mici.La diagnosticarea n regim
stabilizat, rezistenele interne se creeaz atunci cnd este scos din
funciune unul din cilindri, prin ntreruperea aprinderii la
motoarele cu aprindere prin scnteie sau a alimentrii cu combustibil
la cele cu aprindere prin comprimare.
Diagnosticarea dup consumul de combustibilTestarea se poate face
prin dou procedee: de parcurs de standn cazul ambelor procedee,
pentru msurare se folosesc debitmetre (electrice, cu rotor, cu
membran, cu jicloare sau cu pistonae).
Figura 2.11 Debitmetre Branarea debitmetrului la instalaia de
alimentare se face:
1. ntre pompa de benzin i carburator (la motoarele cu benzin);2.
ntre rezervor i pomp (la motoarele Diesel), avndu-se grij ca s nu
se conecteze conducta de drenare de la injectoare la rezervor, ci n
avalul aparatului, deci naintea pompei de motorin.
A. Msurarea concentraiei de oxid de carbonMsurarea concentraiei
de CO n gazele de evacuare se poate face cu analizoare de natur
electric sau cu raze infraroii.Majoritatea metodelor de analiz a
gazelor se bazeaz pe termoconductibilitatea amestecului de gaze,
iar aparatele utilizate pot fi fr ardere i cu ardere. Dei mult mai
simple, analizoarele fr ardere se utilizeaz cu o precizie
acceptabil n special la msurarea concentraiei gazelor care au o
termoconductibilitate mult diferit n comparaie cu alte gaze (H2,
CO2, SO2, etc.). Senzorii utilizai sunt termorezistoare cu fir
metalic sau termistoare. Montajul de msurare este o punte
Wheatstone. Dou termorezistoare R1 i R4 sunt splate de gazul de
analizat, iar celelalte, R2 i R3, se afl nchise n tuburi ermetice
umplute cu amestecul de gazela o anumit concentraie cunoscut.
Tuburile celor patru termorezistoare sunt plasate ntr-un bloc
metalic, asigurndu-se astfel uniformitatea temperaturii. Deplasarea
cursorului Rp, acionat de servomotorul M astfel nct puntea s fie n
echilibru, este proporional cu concentraia gazelor.
Figura 2.11 Schema interna debitmetruAnalizoarele electrice cu
ardere permit o determinare mai exact a concentraiei gazelor
combustibile (CO, CH4, H2, etilen, vapori de benzin), utiliznd
cldura de reacie produs prin arderea catalitic a acestora. Alte
analizoare de gaz utilizeaz metode spectrometrice, care se bazeaz
pe proprietatea substanelor de a absorbi, reflecta, disipa sau
refracta selectiv diferite radiaii. Aceste radiaii pot s aib un
spectru larg de frecven, de la domeniul undelor audio (10kHz) pn la
radiaiile X i . De o larg utilizare se bucur analizoarele de gaz
bazate pe absorbia radiaiei infraroii. Gazele neelementare se
caracterizeaz prin spectre de absorbie specifice. De exemplu, n
figura alturat sunt prezentate spectrele de absorbie pentru metan,
etan, CO2 i CO i schema de principiu a unui astfel de analizor. Dou
surse de radiaii infraroii (1) i (2) produc fasciculele a i b care
strbat celulele (5), (6), (7) i (8) i ajung la celulele receptoare
(9) i (10). Acestea comunic cu camera detectorului (11) format
dintr-o membran i un electrod fix perforat care mpreun formeaz un
traductor capacitiv. Fasciculele a i b sunt periodic i simultan
ntrerupte de discul obturator (4) acionat de motoraul sincron (3).
Gazul de analizat este adus la celula (8), n timp ce celula (7)
este umplut cu un gaz neabsorbant, de exemplu N2. Celule receptoare
(9) i (10) sunt umplute cu componenta cutat n stare pur. Dac n
gazul de analizat aceast component nu se afl, n ambele camere
receptoare se absoarbe aceeai cantitate de energie, temperatura i
presiunea din aceste camere, dei oscileaz n ritmul obturrii produse
de discul (4), rmne identic i senzorul capacitiv (11) rmne nemicat.
Dac n gazul de analizat introdus n celula (8) se gsete componenta
cutat, o parte din radiaia infraroie va fi absorbit corespunztor cu
concentraia componentei respective. Ca urmare energia absorbit n
camera (10) scade mpreun cu presiunea i senzorul capacitiv (11)
este acionat periodic de diferena de presiune creat. Variaia
capacitii este convertit n semnal electric care, amplificat n
blocul electronic (12), se aplic indicatorului (13) gradat n
procente de volum.
Figura 2.12 Analizor spectral cu infrarosii
Metodica testrii motoarelor cu analizoare electrice sau cu
radiaii infraroii presupune ndeplinirea a dou condiii preliminare:-
instalaia de aprindere a motorului s fie n stare tehnic bun:-
traseul gazelor de la motor pn la toba de eapament s fie
etan.nainte de nceperea probelor, motorul se nclzete pn la
temperatura normal de regim (uleiul s se afle la minim 60oC), iar
analizorul se etaloneaz pentru aducerea acului indicator la zero.
Se introduce apoi sonda de prelevare n eava de evacuare a
vehiculului, pe o adncime de minim 30 cm, pentru a preveni
eventualele imixtiuni de aer produse de pulsaia gazelor, dup care
se face legtura dintre sond i aparat i se pune analizorul n
funciune. Analizoarele permit verificarea calitii amestecului i a
concentraiei de CO la ralanti, la turaii mijlocii i n regim de
accelerare. La ralanti testrile se efectueaz pornind motorul cald i
lsndu-l s funcioneze la turaia prescris de constructor, pn cnd
indicaiile analizorului se stabilizeaz (90 120 s). La acest regim,
concentraia de CO nu trebuie s depeasc fie limita indicat de
constructor, fie limita legal admis de 4,5%.Concentraiile
superioare sunt indiciile:- amestecului prea bogat n benzin,
datorit reglajului defectuos al amestecului la ralanti- uzurii
jicloarelor- nfundrii canalelor de aer ale circuitului de mers n
gol- nivelului prea ridicat al benzinei n camera de nivel constant-
presiunii prea mari a benzinei refulate de pomp- filtrului de aer
extrem de murdar
Se crete apoi progresiv turaia la 2000 3000 rpm, observnd dac
indicaiile analizorului se ndreapt spre zona amestecurilor srace n
raport cu valoarea citit la ralanti, respectiv spre reducerea
concentraiei de CO. Stabilizarea indicaiilor la valori ale
dozajului mai mici de 12, indic un amestec bogat livrat motorului
la regimuri mijlocii de turaie, iar dac indicaiile analizorului se
stabilizeaz la valori mai mari de 14, aceasta nseamn c amestecul
este prea srac. Dup aceast verificare, se reduce turaia motorului
la 1000-1400 rpm i se accelereaz brusc. Procentul de CO trebuie s
creasc rapid, iar indicaia aparatului se va produce n zona
amestecurilor bogate la un motor care funcioneaz corect. Dup
ncetarea regimului de accelerare, indicaiile analizorului trebuie s
revine la valorile normale pentru regimul de ralanti.
B. Msurarea concentraiei de hidrocarburiMetodele folosite n
pentru msurarea concentraiilor de hidrocarburi din gazele de
evacuare se bazeaz pe analiza n infrarou i ionizarea n flacr. O
sensibilitate deosebit se obine la analiza substanelor cu flacr de
hidrogen. Prin ardere n aer, hidrogenul curat nu produce practic
ioni i de aceea rezistena flcrii hidrogenului este foarte mare
(1012...1014). Dac mpreun cu hidrogenul se aduce i gazul de
analizat, se produce ionizarea moleculelor acestuia i rezistena
dintre electrozii (1) i (2) ai traductorului se micoreaz cu att mai
mult cu ct concentraia gazului analizat este mai mare. Ca urmare
crete curentul i cderea de tensiune pe rezistena R care se aplic
prin amplificatorul (3) la nregistratorul (4).
Figura 2.13 Analizor cu flacara de hidrogen
Deoarece analizoarele cu ionizare au costuri ridicate, ele sunt
folosite doar n cercetare, n practica curent fiind preferate
analizele cu infraroii.
C. Msurarea concentraiei oxizilor de azotSe pot folosi
analizoare cu raze infraroii sau cu chemiluminiscen, primele fiind
preferate n pofida unor performane mai sczute n ceea ce privete
sensibilitatea, precizia i domeniul de msurare, datorit preului
mult mai accesibil.D. Msurarea concentraiei de bioxid de
carbonOperaia devine util atunci cnd se analizeaz calitatea arderii
n motor. De regul se folosesc analizoare cu infraroii.E. Msurarea
concentraiei de oxigenUnele gaze, ca oxigenul i bioxidul de azot,
au proprieti paramagnetice (se magnetizeaz n prezena cmpurilor
magnetice). La aceste materiale permeabilitatea relativ este
supraunitar, iar susceptibilitatea magnetic este pozitiv.
Susceptibilitatea specific m/, fiind densitatea, scade mult cu
creterea temperaturii. Un analizor de oxigen bazat pe varierea
susceptibilitii magnetice este prezentat n figura urmtoare. Gazul
analizat circul n direcia sgeilor printr-un tub de form inelar (1).
O conduct transversal din sticl cu perei subiri (2) are dispus pe
ea o nfurare rezistiv cu priz median care formeaz dou brae ale unui
puni Wheatstone. O jumtate din nfurare este plasat ntre polii unui
magnet permanent (3) cu o inducie puternic. Un gaz care conine
numai componente diamagnetice trece prin conducta inelar fr s
traverseze i conducta transversal, iar puntea se afl n stare de
echilibru. Dac gazul conine molecule de oxigen, acestea vor fi
atrase de magnetul permanent i vor intra n tubul transversal. Aici
susceptibilitatea lor scade datorit nclzirii i alte molecule mai
reci, din partea stng, cu susceptibilitate mai mare, tind s le ia
locul, determinnd astfel un curent de molecule a crui vitez depinde
de concentraia de oxigen n gazul analizat. Acest curent va produce
o nclzire suplimentar a jumtii de dreapta a tubului transversal i
astfel puntea se dezechilibreaz. Indicatorul de pe diagonala punii
va sesiza acest dezechilibru, fiind gradat direct n procente de
volum de oxigen. Msurarea concentraiei oxigenului se poate face i
cu ajutorul senzorilor de oxigen cu electrolit solid. La
temperaturi mai mari de 350oC, o ceramic din oxid de zirconiu
(ZrO2) i oxid yttriu (Y2O3) sunt bune conductoare ionice de
oxigen.
Figura 2.14 Senzori de oxigenConductibilitatea electric la o
asemenea ceramic se realizeaz prin ioni de oxigen (O- -) cu
transport de materie, ca la electrolii. Un asemenea senzor este
realizat din doi electrozi de platin poroas plasai pe ceramic din
oxizii numii mai sus. Dac aceti electrozi sunt supui la o diferen
de presiuni pariale de oxigen, atunci
Figura 2.14 Analizoare masurare gazeansamblul formeaz un element
galvanic. Electrodul care se afl la o presiune parial a oxigenului
p2 mai mare devine catod, unde are loc reacia O2 + 4e- 2O - -.
Cellalt electrod, aflat la o presiune mai mic p1 devine anod, unde
se produce reacia 2O - - O2 + 4e-. Dac circuitul exterior este
nchis, prin acest circuit circul un curent de la anod la catod, n
timp ce prin electrolitul solid trec ionii de oxigen de la catod la
anod. Dac circuitul este deschis, se genereaz o tensiune care
depinde presiuni. Dac se cunoate o presiune parial a oxigenului, se
poate determina cealalt presiune. Pe baza senzorilor de oxigen cu
electrolit solid s-a construit sonda lambda, care servete la
reglarea optim a amestecului aer carburant la motoarele cu ardere
intern. Denumirea provine de la coeficientul ce caracterizeaz
gradul de combustie al carburantului. La o ardere complet, =1, la
amestec bogat 1, la amestec srac 1. n ultimele dou situaii n gazele
eapate apar componente poluante.
Msurarea gradului de fumCuloarea i nuana fumului emis de motorul
Diesel sunt criterii utilizate n aprecierea existenei unor
defeciuni care deterioreaz procesul normal de ardere n cilindrii
motorului sau mijlocesc ptrunderea lubrifiantului n camera de
ardere.
Gradul de fum din gazele de evacuare reprezint un parametru de
diagnosticare cu informativitate relativ redus, deoarece depinde de
mai muli parametrii de stare ce se pot localiza la instalaia de
alimentare, la mecanismul motor, la mecanismul de distribuie sau la
mecanismul de rcire. De aceea investigaia trebuie continuat
printr-o diagnosticare pe elemente, pentru a se localiza defeciunea
la unul din subansamblurile motorului.Cauzele producerii fumului n
gazele de evacuare pot fi urmrite n tabelul urmtor:Culoarea
fumuluiRegimul motoruluiDefectul probabilObservaii
Negru sau gri nchisLa orice turaie i la sarcin plin, precum i la
accelerare.Debitul maxim al pompei prea ridicat
La sarcin plin i turaii medii sau mijlocii; motorul este mai
silenios dect normal.Avans la injecie mic
Sarcin plin, turaii mici i mijlocii; motorul este mai zgomotos
dect n mod normal.Avans la injecie mareSe manifest la motoarele
diesel cu injecie direct
Sarcin plin i turaii nalte.Filtru de aer mbcsit
Fum intermitent, n valuri, nsoit de zgomote explozive.Ac de
injector blocat n poziia deschis
Sarcin plin i turaie nalt; tendin de supraturare.Regulatorul
este reglat la o turaie maxim prea ridicat
La toate sarcinile i turaiile.Jetul lovete capul pistonului
datorit montrii greite a injectorului
Sarcini i turaii ridicate, dar nu maxime.Cursa acului injector
prea mareDepirea cursei maxime admisibil cu 0,1mm la
pulverizatoarele conice i 0,06 mm la cele cu tift
Sarcin plin i turaii nedefinite.Echiparea cu injectoare de tip
diferit de cel prescris
Sarcin plin, turaii medii i nalte; putere redus a
motorului.Conducte de nalt presiune deformate sau diametrul
interior mai mic dect cel normaDiametrul liber al conductei nu
trebuie s fie mai mic de 0,5 mm fa de cel normal
IdemSegmeni blocai sau spari; supape blocate sau neetane;
injectoare sau bujii de pornire fixate neetan; jocul distribuiei
incorect; arc supap rupt; ordine de injecie incorect, supape de
refulare uzate, presiune de injecie mic; injector cocsat; vrful
pulverizatorului spart; galerie de admisiune ancrasat; arbore cu
came montat greit, arcul sau tija injectorului rupte; uzura
orificiilor pulverizatorului
AlbstruiSarcini pariale i n regim de frn de motorRuperea
pragurilor segmenilor; griparea pistonului; segmeni blocai sau
rupi; spargerea sau uzura ghidului de supap
AlbSarcini pariale, mers n gol, turaii miciDeteriorarea
garniturii de chiulas; ap n motorin, sistem de rcire defect
(termostat blocat n poziia deschis), motor prea rece
Exist trei procedee de msurare a densitii fumului n gazele de
evacuare ale motoarelor:A. Prin filtrareGazele evacuate sunt forate
strbat un filtru care reine funinginea, aprecierea cantitii de
funingine reinute fcndu-se pe cale vizual, prin fotometrie, prin
cntrire sau prin ardereB. Prin absorbieGazele evacuate circul n
flux continuu printr-un tub deschis la ambele capete i ncadrat de
un bec i o celul fotoelectric. Gradul de fum este apreciat prin
absorbia luminii n gaz.C. Prin reflexieUn jet de gaze evacuate
traverseaz un fascicul de lumin. Intensitatea luminii reflectate
este proporional cu coninutul de funingine i se msoar pe cale
fotometric.
Pe baza acestor trei principii au fost construite aparate de
msur numite opacimetre sau fummetre.
Figura 2.15 Opacimetre
3. Echipamente pentru diagnosticarea tehnica a
autovehiculelor
3.1 Echipamente pentru diagnosticarea instalatiilor si
mecanismelor motoruluiAspecte generale:
Starea tehnic a mecanismului motor (compus din grupul piston-
ilindru, biel, arbore motor i lagre) se poate nruti ca urmare a
modificrilor dimensionale a pieselor supuse uzurii sau deteriorrii
prin efort mecanic, termic sau combinat. Parametrii de stare care
reflect aceste modificri sunt gradul de etanare a cilindrului i
camerei de rdere precum i mrimile jocurilor funcionale. Parametrii
de diagnosticare pentru gradul de etanare sunt: presiunea de
compresie, scprile de aer, debitul sau presiunea gazelor scpate n
carter, consumul de ulei i structura acestuia. Parametrii de
diagnosticare pentru jocurile funcionale sunt chiar mrimea
jocurilor efective sau caracterul zgomotelor produse n motor n
timpul funcionrii. Diagnosticarea pe baza presiunii de compresie.
Msurarea presiunii la sfritul compresiei, ca modalitate de
apreciere a gradului de etanare a cilindrului este un procedeu
utilizat frecvent, mai ales c documentaia tehnic a motoarelor de
automobile dat de firmele constructoare indic valorile admisibile i
limit ale acestei mrimi. Pentru eliminarea influenei condiiilor
externe, msurarea presiunii n cilindri se realizeaz cu motorul
nclzit, la o turaie a arborelui cotit de cel puin 150 rot/min.
Pentru a realiza o turaie ct mai ridicat a motorului se demonteaz
toate bujiile (respectiv injectoarele), iar pentru o umplere
complet a cilindrilor cu aer, n cazul motoarelor cu carburator, se
deschide complet clapeta de acceleraie.
Figura. 3.1.Compresograf
n tab. 2.2 sunt prezentate simptoamele i cauzele unor posibile
defeciuni ntlnite mai frecvent la mecanismul motor. Compresometrele
i compresografele utilizate, (de exemplu, compresograful din figura
3.1), au supape unisens i conuri de cauciuc, care asigur o
suficient etanare la nivelul orificiului bujiei sau injectorului.
Aparatul se fixeaz prin apsarea conului de cauciuc 1 n orificiul
bujiei sau injectorului. Presiunea aerului deschide supapa 3
prevzut cu arcul 2 i ajunge pe faa pistonului 4, care mpreun cu
arcul 5 formeaz manometrul aparatului. Deoarece deformaia arcului 5
este direct proporional cu presiunea, care acioneaz asupra
pistonului 4, deplasarea captului 6 al tijei pistonului este
proporional cu presiunea de compresie. Prghia 7, articulat la tija
6 a pistonului va transmite micarea la capul de nregistrare 8
(prevzut cu un vrf ascuit), care deplasndu-se, imprim pe hrtia
gradat n uniti de presiune, valorile maxime ale presiunii la
sfritul compresiei.
Tabelul 3.1. Simptoamele i cauzele unor defeciuni ale
mecanismului motorDup fiecare msurtoare, descrcarea aparatului i
aducerea la zero a acului indicator se realizeaz prin apsarea tijei
3 a ventilului unisens, iar suportul 9 mpreun cu hrtia se deplaseaz
la o distan fa de linia anterioar de msurare pentru determinrile la
cilindrul urmtor. Aadar, pe aceeai diagram vor fi imprimate
valorile resiunilor de la toi cilindrii motorului, ceea ce permite
analiza comparativ a presiunii, n general, valorile maxime ale
presiunii de compresie se realizeaz dup 10-15 curse ale pistonului.
Erorile datorate abaterii turaiei fa de valoarea recomandat se pot
corecta pe diagrama de corecie (figura 3.2). Regimul termic al
motorului n timpul msurtorilor influeneaz valoarea presiunii de
compresie, ca urmare a influentei temperaturii asupra jocurilor din
grupul piston-cilindru-segmeni, asupra gradului de etanare asigurat
de uleiul existent la nivelul segmenilor i pe peretele cilindrului,
i a turaiei realizate de demaror (mai ridicate n cazul uleiului
cald, care are o viscozitate mai mic). Dup terminarea operaiilor de
msurare se monteaz la loc bujiile (respectiv, injectoarele) i se
nchide clapeta de acceleraie. Diferena ntre presiunile nregistrate
la diveri cilindri ai motorului, nu trebuie s fie mai mare de 0,1
MPa la motoarele cu aprindere prin scnteie i de 0,2 MPa la
motoarele cu aprindere prin comprimare. n cazul unei diferene mari
de presiune ntre cilindri, se toarn 20-25 cm3 de ulei n cilindrul
cu compresie sczut i se repet operaia de msurare. Dac mrimea
presiunii dup turnarea uleiului este mai ridicat atunci aceasta
indic existen pierderilor de aer la segmenii de piston. Dac mrimea
compresiei, dup turnarea u