Diagnostyka i sterowanie silnikiem spalinowym Definicje dr in

Diagnostyka i sterowanie silnikiem spalinowym Definicje dr inż. Konrad Krakowian bud. P 14 s. 18

Email: konrad. krakowian@pwr. edu. pl Materiały do wykładu: www. kip. pwr. edu. pl Godziny konsultacji : środa 11. 00 – 13. 00 czwartek 13. 00 – 15. 00 Miejsce: budynek P 14 sala 18 ul. Braci Gierymskich 164 2

Literatura 1. Wybrane zagadnienia diagnostyki pojazdów, praca zbiorowa pod redakcją Wincentego Lotko 2. Diagnostyka Samochodów Osobowych, Trzeciak K. 3. Badania pojazdów samochodowych, Jerzy Lanzendoerfer 4. Układy wtryskowe Common Rail w praktyce warsztatowej. Budowa, sprawdzanie, diagnostyka, Gunter H. 5. Mechatronika samochodowa, Czujniki, Gajek A. Juda Z. 6. Zasilanie i sterowanie silników, Kneba Z. Makowski S. 7. 8. Podstawy automatyki, Mazurek J. Vogt. h 3

Zagadnienia podstawowe - diagnostyka Diagnostyka – w technice niezawodności nauka o metodach rozpoznawania i przewidywania przyczyn szkód, jak również ocena poprawności działania obiektów technicznych Diagnoskop – urządzenie, które zostało zaprojektowane w taki sposób, aby umożliwić przeprowadzenie badania diagnostycznego określonego obiektu technicznego. Cechą urządzenia diagnostycznego jest to, że na podstawie zrealizowanych badań formułuje diagnozę, która określa stan sprawdzanego obiektu. 4

Zagadnienia podstawowe - diagnostyka Sygnał diagnostyczny – jest mierzalną wielkością fizyczną, wytwarzaną przez obiekt techniczny i może być poddany analizie w celu uzyskania informacji diagnostycznej Parametr diagnostyczny – jest mierzalną wielkością fizyczną, która opisuje stan techniczny badanego obiektu. Może nim być także wartość pomiaru geometrycznego, jeśli został on uzyskany bez demontażu obiektu. W określonych przypadkach za parametr diagnostyczny można uznać parametr wyjściowy generowany podczas pracy obiektu technicznego. W takim przypadku wymagane jest spełnienie warunków jednoznaczności, czułości i dostępności tego parametru. Jednoznaczność – określa, że każda zmiana struktury badanego obiektu może być określona przez jedną wartość parametru wyjściowego. Czułość – oznacza możliwie dużą względną zmianę wartości parametru wyjściowego dla zadanej zmiany wartości parametru struktury. Dostępność – ograniczona jest ogółem podjętych działań i wykorzystanych środków mających na celu uzyskanie informacji diagnostycznej. 5

Zagadnienia podstawowe - diagnostyka Parametry diagnostyczne Parametry procesów wyjściowych Parametry procesów roboczych 6

Zagadnienia podstawowe - diagnostyka Przetwarzanie energii chemicznej w ciepłopracę mechaniczną Przetwarzanie energii w energię elektryczną Przetwarzanie energii elektrycznej w pracę mechaniczną Parametry charakteryzujące proces roboczy Przetwarzanie energii kinetycznej w ciepło Zwiększenie energii Przenoszenie energii 7

Zagadnienia podstawowe - diagnostyka Parametry diagnostyczne Parametry procesów wyjściowych Parametry procesów roboczych 8 Parametry procesów towarzyszących

Zagadnienia podstawowe - diagnostyka Elektryczne generowane przy tarciu Starzenie środków smarnych Termiczne Parametry charakteryzujące procesy towarzyszące Wibroakustyczne Miary w dziedzinie amplitud 9 Miary w dziedzinie częstotliwości Miary w dziedzinie czasu

Zagadnienia podstawowe - diagnostyka Parametry diagnostyczne Parametry procesów wyjściowych Parametry procesów roboczych Uogólnione 10 Parametry procesów towarzyszących Inne Parametry geometryczne Szczegółowe Parametry promieniowania materiałów rozszczepialnych

Zagadnienia podstawowe - diagnostyka Struktura obiektu technicznego – jest to zbiór elementów konstrukcyjnych, które uporządkowane i ściśle powiązane spełniają założoną funkcję użytkową. Struktura określona jest kształtem i wymiarami części oraz ich wzajemnym rozmieszczeniem, sposobem łączenia i współpracy. Eksploatacja obiektu powoduje pogorszenie jego stanu technicznego, a tym samym zmianę struktury. Wykorzystanie struktury obiektu jako parametru diagnostycznego najczęściej wymaga jego demontażu. Znajomość parametrów wyjściowej obiektu umożliwia wykonanie oceny stanu technicznego struktury badanego obiektu. Prognozowanie stanu diagnostycznego – czynność polegająca na oszacowaniu ilościowej zmiany kontrolowanego symptomu diagnostycznego, jaki przyjmie on w przyszłości, co jest realizowane na podstawie jego dotychczasowej obserwacji i wiedzy o zjawisku będącym prognozy. 11

Zagadnienia podstawowe - diagnostyka Nominalna wartość parametru diagnostycznego – wartość, którą przyjmuje parametr diagnostyczny obiektu w pełni zdatnego. Jest ona określona przez konstruktora lub producenta obiektu i podana w jego specyfikacji technicznej. Graniczna wartość parametru diagnostycznego – jeżeli parametr diagnostyczny przekroczył wartość graniczną oznacza, że obiekt techniczny należy uznać za niezdatny lub wymagający odnowy. Symptom diagnostyczny – jest objawem funkcjonowania obiektu technicznego. Może to być zjawisko fizyczne, które zaobserwowane wskazuje na możliwość wystąpienia uszkodzenia. 12

Zagadnienia podstawowe - diagnostyka Symptomy stanu technicznego Efektywność pracy Szczelność Stan cieplny Właściwości fizykochemiczne materiałów eksploatacyjnych Zjawiska akustyczne Drgania Zjawiska elektryczne Barwa Inne 13

14

Zagadnienia podstawowe - diagnostyka Proces wyjściowy – towarzyszy pracy obiektu technicznego i można go podzielić na roboczy i resztkowy. Realizacja procesu wyjściowego powoduje generowanie parametrów wyjściowych, które mogą mieć ważne znaczenie diagnostyczne. Wartości parametrów wyjściowych będą się zmieniały wraz ze zmianą stanu technicznego silnika Proces roboczy – wynika z realizacji złożonych funkcji użytkowych obiektu technicznego. Proces resztkowy – jest efektem realizacji procesu roboczego i nie ma znaczenia użytkowego. Badanie diagnostyczne – polega na pomiarze lub rozpoznaniu organoleptycznym wartości sygnałów zawierających informację o stanie systemu. Uzyskany zbiór wyników badania obarczony jest błędem pomiarowym i dlatego jest on jedynie przybliżonym obrazem rzeczywistego zbioru wartości mierzonych sygnałów Wnioskowanie diagnostyczne – proces przetwarzania informacji diagnostycznej pozyskanej podczas badania diagnostycznego na diagnozę, która może być wykorzystana przez decydenta systemu. 15

Zagadnienia podstawowe - diagnostyka Stan zdatności obiektu – oznacza, że może on być eksploatowany zgodnie z przeznaczeniem. Stan niezdatności obiektu – oznacza, że przynajmniej jeden parametr diagnostyczny sprawdzanego obiektu technicznego osiągnął wartość graniczną. W takim przypadku należy wykonać czynności zmierzające do przywrócenia zdatności diagnozowanego układu. Stan obiektu nie w pełni rozpoznany – oznacza, że realizacja procedury diagnostycznej nie doprowadziła do jednoznacznego zdefiniowania stanu zdatności lub niezdatności obiektu. W takim przypadku konieczne jest kontynuowanie działań diagnostyczno-obsługowych tego obiektu przy innych jego wymuszeniach lub sterowaniu aż do uzyskania wymaganego poziomu informacji o stanie zdatności lub niezdatności obiektu Stan ograniczonej zdatności – określa obiekt, który pomimo utraty swojej zdatności może być dalej eksploatowany w innych warunkach. Stan trwałej niezdatności – oznacza, że w istniejących warunkach eksploatacji obiektu nie jest możliwe przywrócenie jego zdatności. 16

Zagadnienia podstawowe - diagnostyka Algorytm diagnostyczny – określa kolejność, warunki i rodzaj podejmowanych działań, które mają doprowadzić do określenia stanu technicznego obiektu będącego przedmiotem diagnozowania. Prawidłowo zbudowany algorytm diagnostyczny udziela informacji na podstawowe pytania użytkowników: - co mierzyć? - jak mierzyć? - czym mierzyć? - jak wnioskować? Wymagania eksploatacyjne – zmienną część wymagań konstrukcyjnych obiektu technicznego określają wymagania eksploatacyjne. Oznacza to, że obiekt będzie spełniał swoją funkcję użytkową, jeśli parametry opisujące jego konstrukcję będą zachowane w zadanym przedziale wartości. Niezawodność obiektu technicznego – jest nią właściwość obiektu polegającą na jego zdolności do utrzymywania założonych funkcji użytkowych w określonych warunkach eksploatacji i czasu. 17

Zagadnienia podstawowe - sterowanie Sterowanie – wszelkie celowe oddziaływanie jednego systemu na inny w celu otrzymania takich zmian przebiegu procesu zachodzącego w przedmiocie sterowania lub stanu sterowanego systemu w danej chwili, które uważa się za pożądane. Urządzenie sterujące – zespół elementów/układów współpracujących ze sobą przeznaczonych do automatycznego lub/i ręcznego sterowania. Sygnał – jest to wielkość fizyczna występująca w procesie sterowania, będąca nośnikiem informacji (wartość lub kształt przebiegu sygnału). Sygnał sterujący (x) – jest to sygnał, który jest generowany w urządzeniu sterującym w celu uzyskania żądanego sygnału wyjściowego/odpowiedzi obiektu sterowanego. Sygnał zakłócający (z) – jest to sygnał, który może być generowany wewnątrz układ i wywiera niekorzystny wpływ na sygnał wyjściowy. Zakłócenie zewnętrzne jest generowane poza układem i jest sygnałem wejściowym. Wielkość regulowana (y) – cecha fizyczna obiektu, charakteryzująca stan obiektu i przyjęta jako regulowany parametr, np. prędkość obrotowa wału silnika. Linia łącząca – łącze zapewniające przekazywanie informacji bez zniekształceń. Człon – element o jednym sygnale wejściowym i jednym wyjściowym. 18

Zagadnienia podstawowe - sterowanie sygnał wejściowy X Człon sygnał wyjściowy Y Obiekt sterowania – każdy obiekt fizyczny (urządzenie technologiczne, maszyna itp. ), w której przebiegają procesy sterowane. Obiektem sterowania może być także proces prowadzący do konkretnego wyniku (proces chemiczny, biologiczny itp. ). sygnał zakłócający Z sygnał sterujący X 19 Obiekt wielkość regulowana Y

Zagadnienia podstawowe - sterowanie Sprzężenie zwrotne – występuje gdy w procesie sterowania skutek oddziałuje na przyczynę, czyli innymi słowy sygnał wyjściowy sterowanego procesu ma wpływ na sygnał wejściowy Regulacja – sterowanie w układzie zamkniętym ze sprzężeniem zwrotnym Regulator – urządzenie sterujące w układzie zamkniętym Regulacja automatyczna – polega na utrzymaniu, bez ingerencji człowieka, fizycznego parametru na określonym poziomie wartości. Sterowanie automatyczne – wpływanie na przebieg procesu technologicznego w taki sposób, aby osiągnąć zamierzony cel poprzez użycie urządzeń sterujących (sterowniki, regulatory) zastępujących człowieka. 20

Zagadnienia podstawowe - sterowanie Sterowanie otwarte W Z 2 Z 1 Układ sterujący X Obiekt podlegający sterowaniu Y Sterowanie zamknięte Z 1 W + E - Układ sterujący Element pomiarowy E=W-Y 21

Zagadnienia podstawowe - sterowanie Elektroniczne, mechaniczne, pneumatyczne Analogowe i cyfrowe Klasyfikacja układów sterownia Liniowe i nieliniowe 22 Ciągłe, dyskretne, impulsowe, logiczne

Zagadnienia podstawowe - sterowanie Klasyfikacja układów sterownia ze względu na posiadane informacje o procesie Układy sterowania o pełnej informacji o procesie Zwykłe Optymalne Stabilizacji Nadążne (śledzące) Sterowania programowego 23 Układy sterowania o niepełnej informacji o procesie Adaptacyjne Sterowania rozmytego (fuzzy control) Sterowania opartego na sieciach neuronowych

Dziękuję za uwagę 24