Chẩn đoán kỹ thuật ôtô là ngành khoa học nghiên cứu các hình thái xuất hiện h hỏng, các phơng pháp và các thiết bị phát hiện ra chúng, dự đoán thời hạn sẽ xuất hiện h hỏng mà không phải tháo rời các tổng thành ôtô.
Nguyên tắc chung của chẩn đoán kỹ thuật ôtô là mô hình hoá các tổng thành, hệ thống ôtô nh một đối tợng chẩn đoán đợc miêu tả bởi các phơng trình toán học.
Mô hình toán học của đối tợng chẩn đoán biểu thị tập hợp các quan hệ phân tích, lôgíc, thống kê, đồ thị... giữa các thông số vào, thông số bên trong và thông số ra khỏi đối tợng. X (t) S (t) 3 C 2 B 1 A l l l Y1 = f1(t) Y2 = f2(t) ... ... ... ... Yi = fi(t)
Hình 4.2 : Sơ đồ cấu trúc động lực học tổng quát của chẩn đoán kỹ thuật ôtô. Trong đó : X(t) : thông số vào (hàm tác động). Y1 = f1(t) Y2 = f2(t)
... ... Các thông số bên trong (các hàm đặc trng của hệ thống) Yi = fi(t) S (t) : Thông số ra (hàm ra). S (t) có thể nhận các giá trị : YX1(t) YX2(t) .... YXm(t)
Mỗi hệ thống động lực học đều đợc biểu diễn bởi một số các hàm đặc trng cho quá trình.
Khi cho một tác động vào ( đã đợc khống chế ) Xv(t) dới các dạng :
- Hằng số : Xv(t) = const .
- Hàm số : Xv(t) = f(t) đã biết. Thì ta đo đợc thông số ra :
- Bằng một giá trị cụ thể.
- Bằng một hoặc một số hàm số S (t) .
Vậy có thể coi thông số ra của đối tợng chẩn đoán là hàm của các thông số kết cấu khi đã biết thông số vào.
Vậy vấn đề quan tâm ở đây là xác định đợc các hàm đặc trng Yi = fi(t). Các hàm đặc trng này phải thoả mãn các yêu cầu sau :
-Mọi sự thay đổi động lực học của hệ thống đều làm thay dổi hàm đặc trng.
-Những sự thay dổi không ảnh hởng đến động lực học của hệ thống thì không llàm thay đổi hàm đặc trng.
4.1.4. Hệ thống tự động hoá quá trình chẩn đoán kỹ thuật : a, Khái niệm chung:
Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ôtô là nghành khoa học nghiên cứu các hình thái xuất hiện h hỏng, các phơng pháp phát hiện ra chúng , dự đoán thời hạn sẽ xuất hiện h hỏng mà không phải tháo rời các bộ phận, tổng thành và ôtô.
Ngày nay việc sử dụng các phơng pháp, các thiết bị tự động hoá quá trình chẩn đoán kỹ thuật ôtô đang phát triển mạnh và từng bớc đợc hoàn thiện. Nó đợc thực hiện theo nguyên tắc sau:
Với: dòng tự động
dòng không tự động
Tóm lại hệ thống tự động hoá quá trình chẩn đoán bao gồm các bộ phận sau: 1) Bộ kích thích :
Bộ kích thích có nhiệm vụ tự động tạo ra các chế độ làm việc khác nhau cho đối t- ợng chẩn đoán, tơng đơng với điều kiện làm việc thực tế của ôtô trên đờng.
Việc điều khiển tự động bằng các thiết bị kích thích có độ tin cậy cao, vì vậy nó đợc sử dụng rộng rãi trong các thiết bị chẩn đoán .
2) Bộ cảm biến :
Bộ cảm biến có nhiệm vụ nhận và đo các thông số chẩn đoán và giá trị của thông số chẩn đoán quan trọng nhất đợc đa ra dụng cụ chỉ báo.
3) Bộ chuyển đổi:
Bộ chuyển đổi có nhiệm vụ nhận và chuyển đổi dòng thông tin chẩn đoán từ bộ cảm biến thành các tín hiệu điện thuận tiện cho việc sử lý tiếp theo.
4) Bộ so sánh:
Bộ so sánh có nhiệm vụ so sánh tín hiệu chẩn đoán nhận đợc với tín hiệu chuẩn có trớc theo nguyên tắc “nhỏ hơn – chuẩn –lớn hơn”.
5) Bộ nhớ :
Đối tợng chẩn đoán
Bộ kích thích Cảm biến
Dụng cụ chỉ báo
Bộ điều khiển Bộ chuyển đổi
Bộ so sánh
Bộ nhớ Thao tác của các bộ chẩn đoán
Thiết bị ghi
Trong quá trình chẩn đoán, các thông số của quá trình chẩn đoán hầu nh luôn luôn thay đổi theo thời gian. Vậy bộ nhớ có nhiệm vụ lu trữ các kết quả đo quan trọng trong quá trình chẩn đoán.
6) Bộ xử lý:
Sau khi đo đợc các thông số chẩn đoán, bộ xử lý có nhiệm vụ kiểm tra khả năng làm việc và tìm ra các h hỏng , dự đoán tình trạng kỹ thuật của đối tợng chẩn đoán. 7)Thiết bị truyền tin và thiết bị ghi:
Nhiệm vụ : Ghi lại các kết quả đo đợc , các đánh giá trong quá trình chẩn đoán và truyền tin nếu cần .
b, Các dạng tự động hoá quá trình chẩn đoán :
Trong quá trình tự động hoá quá trình chẩn đoán thì thiết bị logic đợc sử dụng phổ biến nhất , đối với thiết bị logic thì có hai loại phổ biến:
- Dạng sử dụng khối cứng : mạch logic
- Dạng sử dụng các khối có kết cấu có thay đổi : phần mềm máy tính * Dạng sử dụng khối cứng:
+ Sơ đồ nguyên lý : Thông tin vào
Quá trình tự động hoá quá trình chẩn đoán sử dụng khối cứng đợc thực hiện nh sau:
Các thông tin của quá trình tự động hoá quá trình chẩn đoán sẽ đợc khối vào thu nhận và đợc truyền đến khối có kết cấu không đổi (vi mạch) . Các vi mạch có nhiệm vụ xử lý các thông tin dới dạng mạch logic. Sau đó đa ra thiết bị chỉ báo . Kết quả của quá trình chẩn đoán sẽ đợc ghi lại nhờ các thiết bị ghi.
Đánh giá :
Loại này có kết cấu đơn giản , giá thành rẻ nhng lại chỉ chẩn đoán đợc ít mác xe khác nhau.
* Dạng sử dụng phần mềm máy tính: + Sơ đồ nguyên lý:
Thông tin vào
35 Khối cứng Các vi mạch Dụng cụ chỉ báo Thiết bị ghi Khối vào Phần mềm ở tín hiệu chờ Thuật toán đợc chọn
Thông tin vào bằng tay
Quá trình tự động hoá quá trình chẩn đoán ở dạng phần mềm máy tính đợc thực hiện nh sau:
Các thông tin về trạng thái kỹ thuật của đối tợng chẩn đoán đợc đa đến “ khối vào “ bằng tay hoặc tự động ”, sau đó đợc nạp vào trong phần mềm máy tính . Phần mềm máy tính sẽ có nhiệm vụ xử lý các thông tin và đa ra kết quả chẩn đoán.
c, Các thuật toán :
Để xây dựng các phần mềm tự động hoá quá trình chẩn đoán cần phải dựa vào các thuật toán để giải quyết mối quan hệ giữa các thông tin. Một số thuật toán đợc dùng trong quá trình chẩn đoán đó là:
1) Thuật toán logic:
Với phơng pháp này thiết bị chẩn đoán là các dụng cụ , mô hình hoá với mối liên hệ giữa các tín hiệu và trạng thái . Mối liên hệ giữa các tín hiệu và trạng thái của hệ thống đợc biểu thị bằng hàm Bull, chúng ta gọi nó là hàm chẩn đoán Bull.
Các tín hiệu của hệ thống ( K1,K2, Kj ) chỉ nhận hai giá trị 0 và 1 :…
Kj :=1: có tín hiệu .
Kj := 0 :khôngcó tín hiệu .
Các trạng thái của hệ thống còn gọi là các “ chẩn đoán của hệ thống ” ký hiệu D1, D2, D3, , Dj các trạng thái này cũng nhận hai giá trị :…
Dj := 1: có .
Dj := 0 :không có . Thông thờng hệ có 2 trạng thái : D1 –tốt ; D2 – hỏng;
* Phơng pháp có cơ sở rút gọn : Nhiệm vụ chẩn đoán khi sử dụng hàm Bull đợc công thức hoá nh sau :
Cho trớc hàm Bull của các tín hiệu và chẩn đoán:
(K1,K2, k… m; D1;D2; D… n)
Hàm Bull của các tín hiệu:
G (K1,K2,K3, ,K… m)
Yêu cầu tìm hàm Bullcủa các trạng thái : f (D1,D2, D… n)
Đối với hàm này điều kiện G , f đợc thực hiện khi f (K1,K2, , K… m; D1, D2, D… n) =1
2) Thuật toán phân chia trong không gian tín hiệu chẩn đoán : * Không gian tín hiệu :
Mỗi hệ thống tại một thời điểm có thể biểu diễn bằng một véc tơ X trong không gian tín hiệu n chiều:
X = {X1, X2, X… n}
fi(x) = fj (X1,X2,X3 X… n)
Nếu các chẩn đoán Di, Dj có chung biên thì phơng trình mặt phân chia sẽ là: fi(X) – fj(X) = 0
Đối với không gian tín hiệu có 2 miền ( hỏng và tốt ) thì có thể coi hiệu số của các hàm biệt thức là hàm phân chia:
f(X) = f1(X) – f2(X)
Nhờ hàm phân chia có thể chứng minh quy tắc giải nh sau: f(X) > 0 khi X ∈ D1
f(X) < 0 khi X∈ D2 ⇒ f ( X ) là hàm phân chia.
Để nâng cao độ tin cậy cho chẩn đoán ngời ta dùng ngỡng nhậy cảm . Khi đó quy tắc giải nh sau:
f(X) ≥ ε khi x ∈ D1. f(X) ≤ - ε khi x ∈ D2.
Khi - ε ≤ f(X) ≤ ε : Không chẩn đoán đợc . * Hàm phân chia tuyến tính :
Hàm phân chia tuyến tính trong không gian tín hiệu n chiều có dạng : f (X) = λ1,X1 + λ2.X2 + + … λn. Xn
Trong đó : λ1,λ2, ,…λn là các hệ số.
Để thuận tiện khi giải, chúng ta cho vectơ X1cấu tử Xn+1 = đơn vị . Khi đó sẽ có hàm phân chia trong không gian bổ sung ( n+1 ) chiều :
f*(X) = λ1 .X1 + λ2.X2 + +… λn.Xn + λn+1.Xn+1 = 0
các hệ số λj ( j = 1,2 , n+1 ) sẽ tạo thành vectơ hệ số với ( n+1) cấu tử… λ = λ1,λ2,…λn,λn+1
Với vectơ tín hiệu bổ sung :
X* = X1,X2, X3, , X… n, Xn+1 Khi đó hàm phân chia sẽ là một tích vô hớng :
f*(X) =λ..X* Quy tắc giải sẽ là :
f*(X) =λ . X* > 0 khi X* ∈ D1 f*(X) =λ . X* < 0 khi X* ∈ D2
Đây chính là 1 siêu mặt phẳng trong không gian ( n+1 ) chiều và phơng trình của siêu mặt phẳng phân chia là :
f*(X) = λ . X = 0
Trong không gian bổ sung của tín hiệu , siêu mặt phẳng phân chia luôn đi qua gốc toạ độ .
c,Thuật toán Baiet :
* Cơ sở để xây dựng công thức Baiet :
Nếu chúng ta có phán đoán Di và tín hiệu Kj xuất hiện khi có Di thì xác suất xuất hiện đồng thời 2 sự kiện đó sẽ là :
P(Di,Kj) = P(Di).P(Kj/Di) +P(Kj). P(Di/Kj) ⇒ P(Di/Kj) =P(Di).P(PKj(Kj/Di) )
⇒ Công thức Baiet tổng quát :
Khi nghiên cứu một tập hợp các dấu hiệu K bao gồm các tín hiệu ( K1,K2,...Kj ). Mỗi tín hiệu Kj lại có mj giá trị ( Kj1,Kj2,...,Kjm). Trong kết quả nghiên cứu thì Kj* nhận đợc giá trị Kjs. Tức là Kj* = Kjs và các tín hiệu khác cũng nhận giá trị tơng ứng . Vậy lúc đó tập hợp K sẽ là K* . Ký hiệu K* chỉ các giá tị cụ thể ở một thời điểm nào đó của tập hợp các tín hiệu K.
Công thức Baiet đối với tập hợp các tín hiệu : P(Di/K*) = P(Di).P(PK(*K/*)Di)
Lý thuyết thông tin là nghành khoa học nghiên cứu các quy luật về truyền , nhận ,bảo quản và sử lý các tín tức. Trong quá trình sử dụng , trạng thái kỹ thuật của các tổng thành và ôtô luôn thay đổi khó biết trớc một cách cụ thể . Các triệu chứng h hỏng (các tin tức) khá phức tạp.
Chẩn đoán kỹ thuật thờng sử dụng lý thuyết thông tin để xử lý kết quả .
Độ không chính xác của hệ thống chẩn đoán trong lý thuyết thông tin thể hiện bằng Entôpi đợc tính nh sau: H(x)=- i n i i P P ∑ =1 log .
Trong lý thuyết thông tin Entrôpi đo bằng đơn vị nhị nguyên và sử dụng logarit cơ số 2. Đơn vị đo Entrôpi là Bit . Bit là Entrôpi một liệt số nhị nguyên , nếu nh nó có đồng xác suất có thể bằng 0 hoặc bằng 1, nghĩa là :
1bit = log2 ) 1 ( i p =log2(0.5 1 )
Nếu tổng thành có m chi tiết . Đối với từng chi tiết chỉ cần biết 1 trong 2 trạng thái “ hỏng ” hoặc “ còn tốt ” thì số trạng thái sẽ là :
n = 2m
Độ chân không xác định của trạng thái : H = m
Chẩn đoán càng chính xác thi độ không xác định càng giảm . Trong trờng hợp trạng thái hoàn toàn xác định thì Entrôpi của nó = 0.
e, So sánh các thuật toán :
* Lý thuyết thông tin đựoc sử dụng để : - Chọn thông số chẩn đoán.
- Truyền và lu trữ số liệu.
- Xác định dộ chính xác của toàn bộ hệ thống chẩn đoán. Điều này phụ thuộc vào lợng thông tin. Lợng thông tin càng nhiều thì độ chính xác càng đảm bảo.
* Thuật toán Baiet đợc sử dụng để : - Chọn thông số chẩn đoán.
1 2 4
5
- Giải một số bài toán chẩn đoán .
- Là phơng pháp tính toán đợc các tín hiệu có bản chất vật lý khác nhau - đơn giản, hiệu quả xong nhợc điểm là cần một lợng thông tin lớn.
* Thuật toán phân chia trong không gian tín hiệu chẩn đoán chủ yếu đợc sử dụng để tìm các giá trị giới hạn của thông số chẩn đoán .
*Thuật toán lôgíc đợc áp dụng để giải hầu hết các bài toán chẩn đoán. Vì vậy nó th- ờng đợc sử dụng để xây dựng phần cứng của máy vi tính và xây dựng phần mềm tự động hoá chẩn đoán, nó hiệu quả mà lợng thông tin lại không cần lớn lắm.
4..2.Sơ đồ cấu trúc động lực học hệ thống phanh dẫn động khí nén:
Pbđ Pcd Pa Ptđ Pp
Sơ đồ cấu trúc động lực học hệ thống phanh dẫn động khí nén.
Trong đó:
1.Hệ thống dẫn động cơ khí bàn đạp. 2.Van phân phối.
3.Bầu phanh. 4.Cơ cấu phanh. 5.Máy nén khí. 6.Bình chứa khí nén.
n.Tốc độ quay máy nén khí. Q.Năng suất máy khí.
P.áp suất bình chứa khí nén. Pbđ.Lực tác dụng lên bàn đạp.
Pcđ.Lực tác cần đẩy tác dụng lên van phân phối. Pa.áp suất khí nén trong hệ thống.
Ptđ.Lực tác dụng lên cần đẩy bầu phanh. Pp.Lực phanh. 4.2.1.Máy nén khí: Hàm truyền: 1 2 4000 C sn d i Q= π η (5-12); Trong đó i-Số lợng máy nén khí. d- Đờng kính máy nén khí. s-Hành trình xi lanh máy nén khí. Ba đại lợng trên là không thay đổi.
η:Hiệu suất máy nén khí.
C1-Hệ số kể đến độ kín khít của hệ thống. Hai lợng trên thay đổi trong quá trình sử dụng.
n-Tốc độ quay máy nén khí. Đặt 4000 2 1 s id A = π η=C2 ⇒ Q=A1C1C2n. 4.2.2.Bình chứa khí nén: Hàm truyền: Q=Vna – VnbP Khi kể đế cả độ kín khít của hệ thống. 3 C Vnb Q Vna P − = 41
Trong đó:
V-Thể tích máy nén khí. n-Tốc độ quay máy nén khí. a,b- Hệ số thực nghiêm.
Các đại lợng V,a,b không thay đổi trong quá trình sử dụng; Đặt Va = A2 Vb = A3 3 1 2 C n A Q n A P − = 4.2.3.Hệ thống dẫn động cơ khí bàn đạp: Hàm truyền: Pcđ = Pbđ.ick.ηck Trong đó:
ick – Tỷ số truyền của hệ cơ khí không thay đổi trong suốt quá trình sử dụng.
ηck – Hiệu suất truyền động cơ khí bàn đạp là hệ số thay đổi Đặt ηck = C4
ick = A4
⇒ Pcđ = Pbđ.A4.C4 4.2.4.Van phân phối:
Hàm truyền: 5 C Fm Pcd Pa= Trong đó:
Fm – Diện tích màng cao su phân phối. Đặt
Fm
A5 = 1 là đại lợng không thay đổi.
C5- Hệ số kể đến độ kín khít của hệ thống. Pa = A5.C5.Pcđ
4.2.5.Bầu phanh: Hàm truyền: 2 1 2 4 ηη πd Pa Ptd = Trong đó Pa - áp suất khí nén trong hệ thống.
d - Đờng kính làm việc của màng cao su bầu phanh.
η1- Hệ số kể đến độ nạp không khí vào bầu phanh.
η2 – Hiệu suất của cơ cấu phanh. Hai đại lợng η1,η2 là đại lợng thay đổi. Đặt : 4 2 6 d A =π η1 = C6 η2 = C7 ⇒ Ptđ = A6.C6.C7.Pa
4.2.6.Cơ cấu phanh:
Hàm truyền:
qMp = Ptđ.a Trong đó:
a – Là khoảng cách từ tâm trục bầu phanh đến tâm trục cam.
Với hệ thống dẫn động phanh khí nén thờng dùng cơ cấu phanh có điểm đặt riêng rẽ về một phía và các guốc phanh có dịch chuyển góc khác nhau.
ở cơ cấu phanh này mômen ma sát ở các guốc phanh trớc và phanh sau bằng nhau.
Mpt = Mps ⇒ = − fRt t h fhR P 5 . 0 1 t t fR h fhR P + 5 . 0 2 ⇒ = 2 1 P P t t fR h fR h + − 5 . 0 5 . 0 Mặt khác ta có Ptđ.a = r(P1+P2)
r – Bán kính vòng tròn thân khai cam phanh.
⇒ = 2 1 P P 2 5 . 0 5 . 0 P fR h fR h t t + − 43
⇒ Ptd.a= 2