Инструментальный контроль технического состояния систем, обеспечивающих дорожную и экологическую безопасность

Лекция 9

2.7.1 Структура диагностических параметров инструментального контроля

Прохождение линии начинается с тестера увода (рисунок 4.6).

Рисунок 4.6 – Схема измерения бокового увода

В зависимости от бокового увода колеса испытательная пластина испытывает давление слева или справа, поэтому боковой увод колеса может быть отрицательным или положительным. Отклонение указывается на экране в м/км. Цветное кодирование облегчает оценку данных на экране (таблица 4.6).

Таблица 4.6 – Отображение данных измерения

Чрезмерный боковой увод колеса свидетельствует о том, что необходимо проконтролировать углы установки колёс.

После проверки бокового увода колеса производится тестирование амортизаторов.

Тестер амортизаторов создан в соответствии с моделью «EUSAMA» (еу эс эй эм эй). Ниже кратко описан базовый принцип работы этой модели. Принцип EUSAMA (European Shock Absorber Manufacturers Association) основан на измерении минимальной динамической нагрузки и статической нагрузки на колесо и затем расчета отношения между двумя величинами. Следующая формула показывает нахождение величины EUSAMA:

EUSAMA = динамический вес/статический вес;

Величина EUSAMA рассчитывается индивидуально для каждого колеса и каждого амортизатора, следовательно, статическая и динамическая нагрузка измеряются на каждом колесе.

Для измерения статической нагрузки исследуемое колесо автомобиля располагается на тестовой пластине, включающей динамометрической устройство для взвешивания.

Для измерения динамической нагрузки на колесо электродвигатель колеблет пластины, порождая вертикальные колебания соответствующей пластины с амплитудой около 6 мм.

Колебания начинаются с частоты 25 Гц и затем постепенно снижаются, охватывая полный диапазон колебаний.

Тогда как теоретическая величина минимальной динамической нагрузки на колесо никогда не может превышать величину статической нагрузки, величина EUSAMA всегда находится между 0 и 1 (или между 0 % и 100 %).

В единичных случаях величина EUSAMA равна 0 %: это эквивалентно колесу, которое не контактировало с дорожной поверхностью. С точки зрения безопасности вождения эта ситуация представляет нежеланный риск.

Теоретически, встречается и другой нестандартный случай, когда динамическая нагрузка на колесо равна статической нагрузке (EUSAMA = 100 %). Это идеальный вариант для безопасности вождения. Несмотря на то, что эта величина только теоретическая, возникает конфликтная ситуация между рекомендуемой безопасностью и комфортом, т.к. величина EUSAMA, равная 100 %, значительно снижает уровень комфорта.

Подвеска с процентной эффективностью ниже 20 % признаётся абсолютно неудовлетворительной, исключением могут быть только задние подвески легких автомобилей; они могут иметь величину около 15 %, но только новые.

Процентная эффективность подвески между 20 до 40 % - низкая или приемлемая только для небольших автомобилей.

Процентная эффективность подвески между 60 и 80 % расценивается как хорошая.

Эффективность подвески выше 80 % встречается в автомобилях очень высокого класса или специальных подвесках. В спортивных автомобилях подвеска более жесткая и соответственно величина EUSAMA гораздо выше, чем в автомобилях, где более важен комфорт.

Результаты теста, показывающие процентную разницу в эффективности более 30 %, не отвечают условиям безопасности.

Рабочая тормозная система проверяется по показателям эффективности торможения и устойчивости автомобиля при торможении, а стояночную тормозную систему – по показателям эффективности торможения согласно таблице 4.7 (выдержка из ТР ТС 018/2011).

Таблица 4.7 – Использование показателей эффективности торможения и устойчивости автомобиля при торможении при проверках на роликовых стендах

Удельная тормозная сила определяется из выражения:

                                      (4.14)

где - сумма максимальных тормозных сил на всех колёсах, Н;

- масса автомобиля, кг;

- ускорение свободного падения, м/с².

Разность тормозных сил F колёс одной оси (в процентах) определяется по формуле:

                                (4.15)

где - тормозные силы на правом и левом колёсах проверяемой оси соответственно, Н;

- наибольшая из указанных тормозных сил, Н.

Нормативы эффективности торможения автомобиля рабочей тормозной системой при проверке на роликовых стендах представлены в таблице 4.8 (выдержка из ТР ТС 018/2011).

Таблица 4.8 – Нормативы эффективности торможения автомобиля рабочей тормозной системой при проверке на роликовых стендах

Наименование вида автотранспортного средства (АТС)	Категория АТС	Усилие на органе управления Рп, Н	Удельная тормозная сила , не менее	Время срабатывания тормозной системы , с не более
Пассажирские и грузопассажирские автомобили	М1	490	0,53	0,6
	М2, М3	686	0,46	0,8
Грузовые автомобили	N1, N2, N3	686	0,46	0,8

Допускается относительная разность тормозных сил F колёс оси для осей автомобилей с дисковыми колёсными тормозными механизмами не более 20 % и для осей с барабанными колёсными тормозными механизмами не более 25 %.

Значение удельной тормозной силы для стояночной тормозной системы должно быть не менее 0,16 для автомобилей с технически допустимой максимальной массой.

Усилие, прикладываемое к органу управления стояночной тормозной системы для приведения её в действие, не должно превышать 392 Н для автомобилей категории М₁ и 589 Н для автомобилей остальных категорий.

Суммарный люфт в рулевом управлении не должен превышать предельных значений, установленных изготовителем в эксплуатационной документации, или при отсутствии данных, установленных изготовителем, следующих предельных значений:

- легковые автомобили и созданные на базе их агрегатов грузовые автомобили и автобусы – 10 °;

- автобусы – 20 °;

- грузовые автомобили – 25 °.

Прибором для проверки света фар определяется правильность расположения светового пучка, а также сила света фар.

Фары типов С (НС) (фары ближнего света) и СR (НСR) (совмещённые фары ближнего и дальнего света) должны быть отрегулированы так, чтобы плоскость, содержащая левую (от автомобиля) часть светотеневой границы пучка ближнего света, была расположена так, как это задано указанными на рисунке 4.7 и в таблице 4.9 значениями расстояния L от оптического центра фары до экрана, высотой Н установки фары по центру рассеивателей над плоскостью рабочей площадки и угла α наклона светового пучка к горизонтальной плоскости, или расстоянием R по экрану от проекции центра фары до световой границы пучка света и расстояниями L и Н.

1 – ось отсчета; 2 – левая часть светотеневой границы; 3 – правая часть светотеневой границы; 4 – вертикальная плоскость, проходящая через ось отсчета; 5 – плоскость, параллельная плоскости рабочей площадки, на которой установлено АТС; 6 – плоскость матового экрана; α – угол наклона светового пучка к горизонтальной плоскости; L – расстояние от оптического центра фары до экрана; R – расстояние по экрану от проекции центра фары до световой границы пучка света; Н – высота установки фары по центру рассеивателя над плоскостью рабочей площадки

Рисунок 4.7 – Схема расположения автомобиля на посту проверки света фар и положения светотеневой границы пучка ближнего света на матовом экране

Таблица 4.9 – Геометрические показатели расположения светотеневой границы пучка ближнего света фар на матовом экране в зависимости от высоты установки фары и расстояния до экрана

Продолжение таблицы 4.9

При этом точка пересечения левого горизонтального и правого наклонного участков светотеневой границы пучка ближнего света должна находиться в вертикальной плоскости, проходящей через ось отсчета.

На автомобилях, фары которых снабжены корректирующим устройством, последнее при загрузке автомобиля должно устанавливаться в соответствующее загрузке положение.

Проверка с помощью прибора имитирует проверку с помощью матового экрана.

Согласно ТР ТС 018/2011 сила света каждой из фар типов С (НС) и СR (НСR) в режиме «ближний свет», измеренная в вертикальной плоскости, проходящей через ось отсчета, должна быть не более 750 кд в направлении 34' вверх от положения левой части светотеневой границы и не менее 1600 кд в направлении 52' вниз от положения левой части светотеневой границы.

Фары типа R (НR) (фары дальнего света) должны быть отрегулированы так, чтобы угол наклона наиболее яркой (центральной) части светового пучка в вертикальной плоскости находился в диапазоне 0...34' вниз от оси отсчета. При этом вертикальная плоскость симметрии наиболее яркой части светового пучка должна проходить через ось отсчета.

Сила света фар типа СR (НСR) в режиме «дальний свет» должна измеряться в направлении 34' вверх от положения левой части светотеневой границы режима «ближний свет» в вертикальной плоскости, проходящей через ось отсчета.

Сила света фар типа R (НR) должна измеряться в центре наиболее яркой части светового пучка.

Сила света всех фар типов R (НR) и СR (НСR), расположенных на одной стороне автомобиля, в режиме «дальний свет» должна быть не менее 10000 кд, а суммарная величина силы света всех головных фар указанных типов должна быть не более 225000 кд.

Нормативные требования к составу отработавших газов автомобилей с бензиновыми двигателями, а также методам контроля при оценке их технического состояния устанавливает ГОСТ Р 52033-2003 «Автомобили с бензиновыми двигателями. Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами. Нормы и методы контроля при оценке технического состояния». Данный стандарт распространяется на находящиеся в эксплуатации автотранспортные средства с бензиновыми двигателями категорий М₁, М₂, М₃, N₁, N₂, N₃, оснащённые или не оснащённые системами нейтрализации отработавших газов.

Проверке подлежат: содержание оксида углерода (СО); содержание несгоревшего бензина (СН) (углеводородов в пересчёте на гексан); значение коэффициента избытка воздуха (λ). Состав отработавших газов ДВС нормируется на минимальной (n_мин) и повышенной (n_пов) частотах вращения коленчатого вала на холостом ходу. Значения n_мин и n_пов частот устанавливаются производителем и указываются в технических условиях и инструкции по эксплуатации автомобиля.

Если на проверяемое автотранспортное средство отсутствуют данные производителя, то при измерениях значение минимальной частоты вращения коленчатого вала ДВС на холостом ходу не должно превышать 1100 мин^-1 для автотранспортных средств категории М₁ и 900 мин^-1 для автотранспортных средств остальных категорий.

Значение повышенной частоты вращения коленчатого вала ДВС на холостом ходу при отсутствии данных производителя должно находиться в пределах 2500…3500 мин^-1 для автотранспортных средств категорий М₁ и N₁ не оборудованных системами нейтрализации отработавших газов и в пределах 2000…3500 мин^-1 для этих же категорий автотранспортных средств оборудованных системами нейтрализации отработавших газов. Для остальных категорий автотранспортных средств, независимо от их комплектации, значение повышенной частоты вращения коленчатого вала ДВС должно находиться в пределах 2000…2800 мин^-1.

Содержание СО и СН должно быть в пределах данных, установленных заводом-изготовителем автомобиля, но не более значений, указанных в таблице 4.10.

Таблица 4.10 – Нормативы содержания загрязняющих веществ в отработавших газах автомобилей, оснащённых бензиновыми двигателями

Продолжение таблицы 4.10

Для автомобилей, не оборудованных системой нейтрализации отработавших газов, с пробегом до 3000 км нормативные значения содержания СО и СН устанавливаются технологическими нормами завода-изготовителя.

Значения λ нормируются для автомобилей, оборудованных трёхкомпонентной системой нейтрализации отработавших газов, и в режиме холостого хода на n_пов должно быть в пределах данных, установленных заводом-изготовителем. Если данные завода-изготовителя отсутствуют или не указаны, значение λ должно быть от 0,97 до 1,03.

Коэффициент избытка воздуха λ – это безразмерная величина, являющаяся отношением массы воздуха, поступающей в цилиндры ДВС при его работе, к массе воздуха, которая теоретически необходима для полного сгорания горючей смеси. Значения λ < 1 соответствуют богатой горючей смеси (т.е. топливо в этой смеси находится в избытке), а значения λ > 1 – бедной (т.е. топливо в этой смеси находится в недостатке). Причём полное сгорание топлива происходит при коэффициенте избытка воздуха λ, примерно равном единице. При значении λ = 1 наблюдается также максимальная концентрация двуокиси углерода (CO₂), около 15 %, и минимальная концентрация кислорода (О₂) (рисунок 4.8).

Рисунок 4.8 – Закономерности изменения состава отработавших газов в зависимости от коэффициента избытка воздуха

Допустимое содержание СО₂ в отработавших газах составляет 12…15 %. Высокое значение СО₂ свидетельствует об оптимальном составе топливовоздушной смеси и нормальном её сгорании.

Уровень содержания О₂ в отработавших газах должен быть низким, не более 0,5 %. Более высокие значения О₂, особенно на минимальных оборотах коленчатого вала двигателя, означают подсос воздуха во впускном тракте.

Содержание СО₂ в пределах 15 % при одновременно низком содержании СО, СН и О₂ в отработавших газах свидетельствует о хорошем техническом состоянии ДВС. Возможная причина низкого содержания CO₂ и несоответствующего значения λ – негерметичность системы выпуска отработавших газов.

Проверка дымности отработавших газов дизельных двигателей регламентируется стандартом ГОСТ Р 52160-2003. Стандарт устанавливает нормы и методы измерения видимых загрязняющих веществ (дымность) в режиме свободного ускорения для автомобилей категорий М₁, М₂, М₃, N₁, N₂, N₃, находящихся в эксплуатации, которые оснащены двигателями с воспламенением от сжатия.

Свободное ускорение – это увеличение оборотов коленчатого вала двигателя автомобиля от минимальной до максимальной частоты вращения без внешней нагрузки при перемещении педали управления подачей топлива до упора.

Основным нормируемым параметром дымности является коэффициент поглощения света k, вспомогательным – коэффициент ослабления света N.

Коэффициент поглощения света k, м^-1: Значение дымности, измеренное дымомером по основной шкале индикатора с диапазоном от 0 до ∞. Значение величины k обратно значению длины столба отработавших газов в дымомере в метрах, при прохождении через который сила света светового пучка уменьшается в е раз.

Коэффициент ослабления света N, %: Значение дымности, измеренное дымомером по вспомогательной линейной шкале индикатора с диапазоном от 0 до 100 %. Значение величины N равно отношению значений силы света светового пучка до и после прохождения столба отработавших газов в дымомере.

Пересчёт k в N для дымомера производится по формуле:

                                    (4.16)

где k – коэффициент поглощения света, м^-1;

L – эффективная база дымомера, м;

N – коэффициент ослабления света, %.

Эффективная база дымомера L, м: Длина траектории лучей света при их прохождении через отработавший газ, заполнивший рабочую трубу дымомера в условиях измерения. Обычно L принимается равной 0,43 м.

Дымность отработавших газов в режиме свободного ускорения X_M, м^-1: Максимальное значение коэффициента поглощения k, м^-1, измеренное в режиме свободного ускорения (рисунок 4.9).

Результат измерения дымности в режиме свободного ускорения Х_М, м^-1: Среднеарифметическое значение четырёх последних измерений Х_М.

Предельно допустимое значение дымности X_L, м^-1: Предельно допустимое значение коэффициента поглощения k, м^-1, в режиме свободного ускорения.

Дымность обкатанных автомобилей в режиме свободного ускорения в режиме свободного ускорения не должна превышать значение коэффициента поглощения X_L, указанное в сообщении об официальном утверждении или в знаке официального утверждения, нанесённое на двигатель/автомобиль. Дымность необкатанных автомобилей не должна превышать более чем на 0,5 м^-1 значение коэффициента поглощения X_L.

а – начало 1-го цикла свободного ускорения; б – окончание 1-го начало 2-го цикла свободного ускорения; 1 – частота вращения коленчатого вала двигателя; 2 – дымность отработавших газов двигателя (k); n_min – минимальная частота вращения; n_max – максимальная частота вращения; t_о – общее время одного цикла свободного ускорения (12…15 с); t_су – время свободного ускорения от n_min до n_max (1…2 с); t_н.п.у – время нажатой до упора педали (2…3 с); t_хх – время работы на n_min (8…10 с); X_M – максимальное значение дымности в режиме свободного ускорения

Рисунок 4.9 – Характерные формы графиков зависимости частоты вращения (n) и дымности (k) от времени t за единичный цикл свободного ускорения

Дымность автомобилей, не имеющих знака официального утверждения, не должна превышать в режиме свободного ускорения следующих значений:

- 2,5 м^-1 – для двигателей без наддува;

- 3,0 м^-1 – для двигателей с наддувом.

После прохождения инструментального контроля на линии автомобиль подвергается визуальному контролю на подъёмнике.