Кукурудзяк Юрій Юрійович. Розробка та реалізація методу автоматизованого діагностування системи запалювання автомобільного двигуна на основі порівняння спектрів сигналів : Дис... канд. наук: 05.22.02 - 2005.
Анотація до роботи:
Кукурудзяк Ю.Ю. Розробка та реалізація методу автоматизованого діагностування системи запалювання автомобільного двигуна на основі порівняння спектрів сигналів. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.20 – експлуатація та ремонт засобів транспорту. – Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Харків, 2005 р.
Дисертацію присвячено обґрунтуванню та розробці методу автоматизованого діагностування системи запалювання автомобільних двигунів різних типів.
В результаті теоретичних і експериментальних досліджень запропоновано новий науковий підхід до визначення несправностей системи запалювання, який базується на встановленні взаємозв’язку між несправностями системи та спектральними характеристиками сигналу напруги первинного кола. Розроблена математична модель, параметри якої характеризують окремі діапазони частот спектральної щільності потужності сигналу напруги. Параметрами математичної моделі є матриці коефіцієнтів поліномів, які в числовій формі визначають технічний стан системи запалювання. Суть автоматизованого діагностування полягає у визначенні кореляційної залежності між параметрами сигналу напруги системи, яка досліджується, з параметрами, які містяться в інформаційній базі даних і характеризують типові несправності систем запалювання різних типів.
В дисертаційній роботі запропоновано і експериментально підтверджено новий науковий підхід до визначення несправностей системи запалювання автомобільного двигуна. Розроблено та реалізовано метод, який дозволяє автоматизувати процес діагностування та скоротити час пошуку несправностей. В основі методу лежить математична модель, параметри якої відображають взаємозв’язок між спектральними характеристиками сигналу напруги системи запалювання та несправностями системи. Підводячи підсумки результатів дисертаційного дослідження можна зробити такі висновки:
На підставі аналізу науково-технічної літератури встановлено, що методи і засоби діагностування системи запалювання автомобільного двигуна на даний час не достатньо автоматизовані. Існуючі методи передбачають послідовне визначення загальноприйнятих діагностичних параметрів з їх подальшим системним аналізом (пробивної напруги, напруги горіння іскри, тривалості іскрового розряду, кута випередження запалювання, опору окремих ділянок та ін.). При діагностуванні методом аналізу осцилограм досить вагомим є вплив людського фактору, оскільки такий аналіз виконується візуально. У даній роботі запропоновано метод автоматизованого діагностування системи запалювання з аналізом одного діагностичного параметра – частотного спектру сигналу напруги первинного кола.
У роботі запропоновано новий підхід до автоматизації процесу діагностування системи запалювання. В його основі лежить автоматичне порівняння параметрів математичної моделі, які описують спектральні характеристики сигналу напруги первинного кола досліджуваної системи з параметрами, що містяться в інформаційній базі даних.
З метою обґрунтування вибору діагностичних параметрів та обґрунтування теоретичних передумов застосування методів цифрової обробки сигналів для діагностування системи запалювання в роботі проведений аналіз частотного спектру сигналу напруги первинного кола. Виконані дослідження показують, що різні несправності системи запалювання по-різному впливають на зміну спектральної щільності потужності в діапазоні 5–60 кГц. Аналітична основа, розроблена для визначення спектральних характеристик сигналу напруги системи запалювання, дає можливість врахувати діагностичну інформацію, що міститься в частотному спектрі досліджуваного сигналу.
Розроблена математична модель автоматизованого діагностування системи запалювання, яка дозволяє використовувати методи цифрової обробки сигналів на всіх етапах процесу діагностування:
зняття, реєстрація і попередня обробка вхідних даних, усереднення окремих реалізацій при постійній і змінній частоті обертів колінчатого вала;
визначення параметрів математичної моделі, які характеризують технічний стан системи запалювання в числовій формі – у вигляді матриці коефіцієнтів поліномів, що відповідають окремим діапазонам частот спектральної щільності потужності досліджуваного сигналу;
автоматизоване визначення кореляційної залежності між параметрами досліджуваного та базового сигналів.
Метод автоматизованого діагностування системи запалювання можна вважати як адаптивну, відкриту діагностичну систему, на основі передбаченої можливості поповнення інформаційної бази даних параметрів математичної моделі, які описують різні несправності системи запалювання. Такий підхід дозволяє налаштувати діагностичну систему для різних типів систем запалювання і поповнювати інформаційну базу при появі несправностей, які в неї не занесені.
У роботі вирішується проблема підвищення ефективності і якості діагностування системи запалювання, спрямована на зниження трудомісткості процесу діагностування, його автоматизації і підвищення достовірності отриманої інформації. Достовірність запропонованого методу не нижче 80 %. Запропонований метод дає можливість в 2–3 рази скоротити час діагностування в порівнянні з стандартними методами комп’ютерного діагностування. Даний метод простіший в реалізації і не потребує спеціальних сенсорів для зчитування діагностичної інформації.
Для практичної реалізації запропонованого методу діагностування розроблено пакет прикладних програм, який містить реалізацію алгоритму визначення параметрів математичної моделі, що описують технічний стан системи запалювання, алгоритму створення та можливості поповнення інформаційної бази параметрів при різних несправностях системи, алгоритму автоматизованого порівняння параметрів досліджуваного сигналу з базовими параметрами та встановлення відповідних діагностичних висновків.
Публікації автора:
Ребедайло В.М., Кукурудзяк Ю.Ю. Аналіз методів і засобів діагностики електронного та електричного обладнання автомобілів. // Вісник Національного транспортного університету та Транспортної академії України. – К.: НТУ. – 2002. – №7. – С. 389–391. Здобувачем проведений аналіз існуючих на даний час методів і засобів діагностування електрообладнання автомобіля і системи запалювання зокрема. Визначені недоліки та переваги існуючих методів та перспективи їх удосконалення.
Ребедайло В.М., Кукурудзяк Ю.Ю. Діагностування автомобілів цифровим аналізатором систем автомобіля “Автотест” // Автошляховик України / Науково-виробничий журнал. – К.: ДержавтотрансНДІпроект. – 2003. – №3 (173). – С. 22–23. Здобувачем сформульовано основні принципи діагностування систем автомобіля за допомогою, розробленого авторами, цифрового аналізатора систем автомобіля “Автотест”.
Ребедайло В.М., Кукурудзяк Ю.Ю. Исследование способов диагностирования систем зажигания и впрыска бензина. // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета / Сб. науч. тр. – Харьков: ХНАДУ. – 2003. – Вып.21. – С. 55–57. Здобувачем запропоновано метод діагностування системи запалювання на основі різниць спектральних характеристик досліджуваного та еталонного сигналів.
Ребедайло В.М., Кукурудзяк Ю.Ю. Цифровая обработка сигналов системы зажигания с изменением частоты дискретизации. // Автомобильный транспорт / Сб. науч. тр. – Харьков: ХНАДУ. – 2003. – Вып.13. – С. 21–24. Здобувачем описана модель усереднення окремих реалізацій сигналу системи запалювання при постійній та змінній частоті обертів колінчатого валу. Для цього запропоновано метод зміни частоти дискретизації окремих реалізацій.
Ребедайло В.М., Кукурудзяк Ю.Ю. Диагностирование системы зажигания двигателя непараметрическими методами спектрального анализа. // Вісник Східноукраїнського національного університету / Науковий журнал. – Луганськ: СНУ ім. Володимира Даля. – 2004. – №7(77) (Частина 1). – С. 122–126. Здобувачем запропоновано використання непараметричного методу Уелча для встановлення взаємозв’язку між несправностями системи запалювання та спектральними характеристиками сигналу напруги первинного кола. Здобувачу належить проведення експерименту та обробка експериментальних даних.
Кукурудзяк Ю.Ю. Модель автоматизованого діагностування системи запалювання автомобільного двигуна // Автомобильный транспорт / Сб. науч. тр. – Харьков: ХНАДУ. – 2004. – Вып.15. – С. 56–58.
Ребедайло В.М., Кукурудзяк Ю.Ю. Діагностика електрообладнання автомобілів та систем двигуна методами цифрової обробки сигналів // Матеріали VІІІ-ї наук.-техн. конф. “Вимірювальна і обчислювальна техніка в технологічних процесах”. – Хмельницький: ТУП. – 2001. – С.165–168. Здобувач запропонував використання швидких перетворень Фур’є для діагностування систем двигуна.
Ребедайло В.М., Кукурудзяк Ю.Ю. Цифровой анализатор систем автомобиля “Автотест” // Материалы V-й междунар. науч.-техн. конф. “Автомобильный транспорт: проблемы и перспективы”. – Севастополь: СевНТУ. – 2002. – С.158–161. Здобувачем запропоновано використання, розробленого авторами, цифрового аналізатора для діагностування систем двигуна.
Ребедайло В.М., Кукурудзяк Ю.Ю. Диагностирование системы зажигания двигателя при изменении частоты оборотов коленчатого вала // Материалы VI-й междунар. науч.-техн. конф. “Автомобильный транспорт: проблемы и перспективы”. – Севастополь: СевНТУ. – 2003. – С.21–23. Здобувачем запропоновано метод зміни частоти дискретизації окремих реалізацій сигналу напруги системи запалювання для їх усереднення при змінній частоті обертів колінчатого вала двигуна.
