Разработка автоматизированного программно-аппаратного комплекса диагностики неисправностей двигателя внутреннего сгорания на основе искусственной нейронной сети - Дипломная работа

Образовательная организация высшего образования (ассоциация) ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к выпускной квалификационной работе на тему: «Разработка автоматизированного программно-аппаратного комплекса диагностики неисправностей двигателя внутреннего сгорания на основе искусственной нейронной сети»Автомобиль является сложным техническим средством, содержит в своем составе большое количество различных взаимодействующих между собой систем и механизмов. Технический прогресс автомобилестроения продвигается стремительными темпами и на сегодняшний день автомобильные системы, устанавливаемые ранее на премиальные модели автомобилей доступны рядовому потребителю. К положительным сторонам можно отнести улучшение безопасности эксплуатации, вождения автомобиля за счет большей возможности контроля за состоянием водителя, сцеплением колес с дорожным покрытием, наличием развитых систем пассивной безопасности и т.д.Автомобиль - это специальное автотранспортное средство, относящееся к автотехнике, обладающее мотором, как минимум тремя колесами, и передвигающееся по дорогам как с грунтовым, так и с асфальтобетонным покрытием. В индустриально развитых странах автомобильный транспорт преобладает по сравнению с другими видами транспорта по объему перевозок пассажиров, грузов. Термин «автомобиль» подразумевает под собой легковые, грузовые автомобили, автобусы, троллейбусы, бронетранспортеры, но не включает сельскохозяйственный, а именно трактора и мотоциклы. По назначению Грузовые - предназначены для перевозки грузов; пассажирские - предназначены для перевозки пассажиров; грузопассажирские - перевозка грузов и пассажиров; специальные - предназначены для выполнения специальных задач По грузоподъемности Особо малой грузоподъемности - перевозка грузов до 1 тонны; малой грузоподъемности - перевозка грузов до 1-2 тонн; средней грузоподъемности - перевозка грузов до 2 - 5 тонн; большой грузоподъемности - перевозка грузов свыше 5 тонн; особо большой грузоподъемности - перевозка грузов свыше предела, установленного дорожными габаритами и весовыми ограничениямиСовременный автомобиль является сложной технической системой, включающей в себя большое количество подсистем. Под технической системой в данном случае понимается: совокупность объединенных между собой конструктивных элементов, предназначенных для решения общей технической задачи. Основные системы, определяющие устройство автомобиля, с краткой характеристикой их назначения приведены в таблице 1.2 [1, 2]. Таблица 1.2-Основные технические системы автомобиля Двигатель Источник механической энергии, позволяющий приводить автомобиль в движениеПроцесс конвертирования термохимической энергии в механическую работы основан на движении поршней, как показано на рисунке 1.2, вверх и вниз, в результате чего коленчатый вал совершает полный оборот [1 - 3]. Объемом камеры сгорания,Vc,называется объем полости над поршнем. Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия называется степенью сжатия: Степень сжатия показывает во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси или воздуха поступивших в цилиндр при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. Давление в цилиндре в конце такта сжатия называется компрессией и является характеристикой степени изношенности двигателя. Работа, совершаемая двигателем в единицу времени называется его мощностью и измеряется в киловаттах (КВТ).Дизельные двигатели более экономичны, т.к. вследствие высокой степени сжатия в них расходуется топлива (на единицу произведенной работы) меньше на 25%.В состав электрооборудования автомобиля входят потребители, источники электрической энергии. Принципиальная схема электрооборудования автомобилей с описанием составляющих частей приведена на рисунке 1.9, таблице 1.3. Внешний вид некоторых из элементов, приведенных в таблице 1.4, на рисунке 1.10 [1 - 3]. 1.9 - Принципиальная схема электрооборудования автомобилей АКБ - аккумуляторная батарея; Г - генератор; 1 - 6 - потребители электрического тока Аккумуляторная батарея (АКБ) Предназначена для питания электроприборов, оборудования автомобиля при неработающем двигателя.Основным фактором появления неисправностей является износ внутренних частей ДВС вызванный влиянием высоких температур, трения, что обусловлено эксплуатацией двигателей по своему прямому назначению. Так же неисправности могут появиться при использования некачественных деталей, работы неквалифицированного персонала осуществляющего первоначальную сборку автомобиля [3]. Процесс выявления неисправностей называется диагностикой и от того на сколько эффективно он будет выполнен напрямую зависит скорость восстановительных работ [3]. Суть процесса диагностирования ДВС сводится к определению проблемы по ее характерным признакам, подтверждению или опровержению определенных предположений выполнением определенных манипуляций с оборудованием двигателя, контрольно-измерительными приборами. При диагностике необходимо соблюдать следующее правило: рассматривать причины появления неисправности методом «от простого к сложному».

Содержание

Введение

1. Обзор автомобильных систем

1.1 Классификация современных автомобилей

1.2 Автомобильные системы и их назначение

1.2.1 Двигатель внутреннего сгорания

1.2.2 Сравнительная оценка двигателей внутреннего сгорания

1.3 Электрооборудование автомобилей

2. Диагностика неисправностей двигателей внутреннего сгорания

2.1 Виды диагностики неисправностей

2.2 Диагностика неисправностей по внешним признакам

2.2.1 Диагностика по цвету выхлопных газов

2.2.2 Диагностика по шумам, стукам

2.2.3 Диагностика неработающего двигателя

2.2.4 Диагностирование неисправностей двигателя измерением давления в цилиндре в конце такта сжатия

2.2.5 Диагностирование неисправностей двигателя измерением разряжения в цилиндрах и впускном коллекторе

2.2.6 Диагностирование неисправностей двигателя измерением падения давления воздуха, подаваемого в цилиндры

2.3 Диагностирование неисправностей двигателя с помощью компьютерных диагностических комплексов и персональных электронных диагностических приборов

2.3.1 Диагностирование неисправностей системы зажигания бензиновых двигателей внутреннего сгорания

3. Понятие искусственных нейронных сетей

3.1 Понятие искусственного нейрона

3.2 Понятие функции активации

3.3 Архитектуры искусственных нейронных сетей

4. Разработка автоматической системы диагностики неисправнотей двигателя внутреннего сгорания

4.1 Анализ задачи проектирования

4.2 Определение задачи автоматизации

4.3 Определение целей системы автоматизации, критериев их достижения

4.4 Определение структуры системы

4.5 Реализация системы диагностики в Matlab

5. Техническая реализация автоматической системы диагностики двигателя внутреннего сгорания

5.1 Выбор измерительного устройства

5.2 Выбор вычислительного устройства

5.3 Выбор устройства ввода / индикации

5.4 Структурная схема системы диагностики

6. Технико-экономическое обоснование

6.1 Актуальность работы

6.1.1 Описание изделия

6.1.2 Сегментирование рынка

6.1.3 Конкуренция

6.1.4 Ценообразование

6.2 Выбор аналога

6.3 Расчет интегрального критерия качества

6.4 Расчет капитальных вложений

6.5 Стоимостная оценка разработки

6.6 Расчет ожидаемого годового экономического эффекта

7. Безопасность и экологичность проекта

7.1 Анализ условий труда проектировщика

7.2 Анализ мер по снижению опасности труда разработчика

7.3 Системный анализ безопасности разработки

7.4 Пожаробезопасность

7.5 Экологичность работы

Заключение

Библиографический список