Дипломный проект реконструкции учебной лаборатории и разработка диагностического стенда с имитацией неисправностей двигателя

В ходе выполнения дипломного проекта по реконструкции лаборатории 7АТ Вологодского государственного технического университета в первом пункте было выполнено технико-экономическое обоснование темы дипломного проекта в котором приводилась характеристика, работы предприятия, обоснование необходимости выполнения темы дипломного проекта.

Во втором пункте проекта приводится технический проект реконструкции лаборатории в процессе, которого произведена частичная замена морально и физически устаревшего оборудования. Проведена более рациональная расстановка оборудования.

В третьем пункте (конструкторской части) приводиться анализ существующих на рынке диагностических приборов, представлена принципиальная схема работы мотор-тестера с приставкой КР4М, имеющегося в лаборатории. Разработан стенд имитации датчиков электронной системы управления двигателем, выполняющий те же функции, что и «Стенд имитации ИС», предлагаемый Южно-Уральским государственным университетом и предназначенный для проведения лабораторных занятий по изучению инжекторных систем. В пункте приведено описание устройства и принцип работы стенда, разработана конструкция корпуса стенда.

В четвёртом пункте рассмотрена организация технологического процесса выполнения лабораторных работ по изучению электронной системы управления двигателем. Предложены лабораторные работы с применением имеющегося в лаборатории диагностической программы «МТ-4», а также с применением разработанного в конструкторской части проекта стенда имитации датчиков системы управления двигателем.

В пятом пункте рассмотрена безопасность и экологичность проекта, произведён анализ опасных и вредных факторов при проведении работ на агрегатном участке, а также описаны основные опасные и вредные факторы, возникающие при выполнении работ, приведены требования к инструментам и технологическому оборудованию, описаны меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда, меры по обеспечению устойчивости работы объекта в условиях чрезвычайных ситуаций и меры по охране окружающей среды, выполнен расчёт системы вентиляции лаборатории в результате которого подобраны вентиляционные короба и дефлектор для увеличения силы тяги.

В шестом пункте был произведён расчёт экономической эффективности работы при использовании лаборатории 7АТ для оказания услуг по диагностике автомобилей. В частности рассчитаны капитальные затраты на приобретение нового оборудования, текущие эксплуатационные затраты, годовой эффект от проведения диагностических работ и определён срок окупаемости капитальных вложений составивший 7,5 года. Проведен расчет затрат на изготовление стенда имитации датчиков электронной системы управления двигателем, а также сравнение спроектированного стенда с имеющимся на рынке аналогом, стендом «Инжекторная система ИС», выпускающимся в городе Челябинск Южно-Уральским государственным университетом.

План расположения оборудования до реконструкции лаборатории

План расположения оборудования после реконструкции лаборатории

Принципиальная электрическая схема диагностического стенда

Функциональная схема подключения стенда к автомобилю

Лицевая панель диагностического стенда

Жгут проводов стенда имитации

Диагностическая карта проверки системы подачи топлива

Система вентиляции модернизированной лаборатории

Экономические показатели проекта реконструкции учебной лаборатории

При диагностике исправной системы управления программой диагностики МТ-4 или другим оборудованием, имеется возможность снимать показания при работе автомобиля в режимах холостого хода, а также с частичным изменением частоты вращения коленчатого вала двигателя. Это позволяет лишь проводить ознакомление с работой программы МТ-4 и диагностированию в целом. Проведение лабораторных работ, связанных только с ознакомлением  работы диагностических приборов и принципе действия электронной системы управления двигателем, не даёт представления о возникновении неисправностей, её поиске, показаниях, выдаваемых диагностическими приборами.

Для более углублённого изучения возможностей программы МТ-4 и работы системы ЭСУД при характерных и постоянных неисправностях, конструируется стенд имитации неисправностей. Стенд позволит не только разнообразить проведение лабораторных работ, но и диагностировать систему автомобиля с действительными неисправностями электронной системы управления. Стенд заменит имеющиеся в продаже имитаторы неисправностей ИД-2 и ИД-4, а также в комплексе с программой мотор-тестер МТ-4 способен заменить стенд-тренажёр УНИС-2 предназначенный для проведения комплекса теоретических занятий и лабораторных работ по изучению систем управления двигателем. Стенд-тренажёр выпускается в городе Челябинске УФ РНПО «РОСУЧПРИБОР» на базе Южно-Уральского государственного университета.

С помощью разрабатываемого стенда можно имитировать следующие датчики:

1. датчик положения дроссельной заслонки;
2. потенциометр регулировки СО;
3. датчик давления в коллекторе;
4. датчик атмосферного давления;
5. датчик массового расхода воздуха;
6. датчик температуры охлаждающей жидкости;
7. датчик температуры окружающего воздуха;
8. датчик температуры впускного трубопровода;
9. другие датчики температуры и давления.

В стенде предусматривается выход +12В для включения бензонасоса через диагностический разъём системы управления.

Зная принцип работы датчиков, изменяющих уровень сигнала, поступающего на блок управления, и датчиков, подающих сигнал, можно собрать электрическую схему для изменения выходных параметров датчиков. Для этого достаточно применить регуляторы с изменяемым сопротивлением, предварительно рассчитав выходное напряжение для имитируемого датчика.

В управляющей программе электронного блока присутствует подсистема самодиагностики, позволяющая выявлять неисправности в работе цепей управления элементов ЭСУД и определять аварийные отклонения режимных параметров при работе двигателя. Резервные режимы работы призваны сохранить работоспособность двигателя и возможность движения автомобиля при отказах элементов ЭСУД:

• резервный режим работы при неисправном датчике температуры охлаждающей жидкости предполагает включение в системе вентилятора, установку начальной температуры при запуске двигателя «0» градусов, а также автоматическое увеличение температуры двигателя до 85 градусов по времени работы двигателя после запуска;
• резервный режим работы при неисправности датчика положения дросселя определяет повышенные обороты холостого хода. В этом случае система отказывается от регулирования оборотов холостого хода, шаговый мотор устанавливается в постоянное положение 120 шагов. Топливоподача рассчитывается по показаниям датчика массового расхода воздуха с параметром обогащённого состава топливной смеси;
• резервный режим работы при неисправности датчика массового расхода воздуха ведёт себя точно также как и при отказе датчика положения дросселя;
• резервный режим работы при неисправности датчика детонации заключается в изменении режимных углов опережения зажигания. Система использует аварийную таблицу (пониженных углов) опережения зажигания;
• при выходе из строя датчиков массового расхода и датчика положения дросселя двигатель способен заводиться и работать, но передвигаться на таком автомобиле очень нелегко.

Для имитации неисправности в системе управления и переходе её на аварийный режим работы, достаточно установить в стенде по одному тумблеру на каждый имитатор датчика. Обрывая или замыкая цепь на «+»  или «-» с помощью тумблеров, в зависимости от принципа действия датчика, можно получать высокий или низкий уровень сигнала датчика, имитировать появление ошибки в системе самодиагностики.

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 8

1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА 11

• 1.1. Характеристика лаборатории 11
• 1.2. Обоснование необходимости дипломного проекта 11

2. ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ РЕКОНСТРУКЦИИ ЛАБОРАТОРИИ 13

• 2.1. Исходные данные 13
• 2.2. Детальный расчёт лаборатории 14
• 2.3. Технологическая планировка лаборатории 17

3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ 18

• 3.1 Анализ стендов для диагностики автомобилей с непосредственным впрыском топлива 18
• 3.2. Принципиальная схема работы МТ-4 с приставкой КР4М 30
• 3.3. Разработка стенда имитации датчиков системы электронного управления двигателем 34
• 3.3.1. Принцип действия датчиков электронной системы управления двигателем. Способ имитации датчиков 36
• 3.3.2. Конструкция стенда 41
• 3.3.3. Работа стенда имитации 43
• 3.4. Требования к технической эксплуатации и ТО МТ-4 и стенда имитации неисправностей 46
• 3.5. Требования безопасности при работе мотор-тестера и стенда имитации неисправностей 47

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 48

• 4.1 Разработка технологического процесса проведения лабораторных работ 48
• 4.1.1. Технологический процесс лабораторной работы по проверке работоспособности электробензонасоса и регулятора давления топлива. Проведение баланса форсунок 48
• 4.1.2. Технологический процесс лабораторной работы по определению состава смеси на различных режимах двигателя и сравнение полученных данных с показаниями программы «мотор-тестер» 52
• 4.1.3. Снятие показаний МТ-4 в зависимости от частоты вращения при неизменной нагрузке двигателя 53
• 4.1.4. Снятие показаний МТ-4 при изменяемой нагрузке двигателя без изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя 54
• 4.1.5. Расчет коэффициента избытка воздуха при аварийном режиме работы контроллера, с неисправным датчиком массового расхода воздуха 55
• 4.1.6. Расчет коэффициента избытка воздуха при аварийном режиме работы контроллера, с «неисправным» датчиком положения дроссельной заслонки 56
• 4.1.7. Технологический процесс лабораторной работы с применением стенда имитации неисправностей 57

5. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА 78

• 5.1. Анализ условий труда при диагностике автомобиля 78
• 5.2. Меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда 80
• 5.3. Расчет вентиляции 82
• 5.4. Меры по обеспечению устойчивой работы лаборатории в условиях чрезвычайных ситуациях 89
• 5.5. Меры по охране окружающей среды 91

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 93

• 6.1. Дополнительные виды диагностических работ 93
• 6.2. Расчет затрат на приобретение, транспортировку, монтаж оборудования 94
• 6.3. Расчет текущих эксплуатационных затрат 95
• 6.4. Расчет годового эффекта от организации диагностических работ 100
• 6.5. Расчёт затрат на изготовление стенда имитации 101
• 6.6. Сравнительная характеристика стенда, изготовляемого в городе Челябинск и стенда имитации датчиков, разработанного в конструкторской части данного проекта 107
• 6.7. Определение срока окупаемости капитальных вложений 108

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 110

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 112

ПРИЛОЖЕНИЕ 114

Цена, руб.: 2500