Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Визуальный контроль труднодоступных объектов с помощью технического эндоскопа

Визуальный контроль труднодоступных объектов с помощью технического эндоскопа

Визуальный НК основных материалов, сварных соединений и изделий проводится невооруженным глазом или с применением оптических приборов: луп, микроскопов и визуально-оптических приборов для контроля удаленных или скрытых объектов — эндоскопов, перископических дефектоскопов, зеркал, зрительных труб и др.

Цель данной статьи — ознакомить читателей с эндоскопами. Согласно ГОСТ 24521-80 “Контроль неразрушающий оптический. Термины и определения”, эндоскоп — это оптический прибор, имеющий осветительную систему и предназначенный для осмотра внутренних поверхностей объекта контроля.

Для начала необходимо внести ясность в терминологию. Из всего разнообразия эндоскопов, бороскопов, фиброскопов, цистоскопов, гастроскопов и т. д. выделим термин эндоскоп как определяющий. В переводе с греческого endon — внутри и skopeo — рассматривать. Эндоскопы разделяются на гибкие и жесткие. Бороскоп (borescope) в иностранной литературе — это либо общее название эндоскопов, либо жестких эндоскопов. Фиброскоп, флексоскоп — англоязычные названия гибких эндоскопов от fiber — волокно, flexible — гибкий. Все остальные — это названия медицинских приборов, имеющих в своем составе эндоскоп и предназначенных для конкретных целей: гастроскоп — осмотр желудка, бронхоскоп — осмотр бронхов и т. д. Поэтому применять в технике подобные названия несколько некорректно, при том, что часто разные названия подразумевают один и тот же эндоскоп, но с разным дополнительным оборудованием.

Жесткие эндоскопы

Жесткий эндоскоп (оптическая трубка) состоит из визуальной и осветительной системы. Визуальная система состоит из линзовой, стержневой или градиентной оптики, которая заключена во внутреннюю металлическую трубку. Осветительная система состоит из оптического волокна, которое расположено между двумя металлическими трубками: наружной и внутренней.

Жесткие эндоскопы характеризуются четырьмя основными параметрами: диаметром рабочей части, длиной рабочей части, углом направления наблюдения и углом поля зрения.

Наиболее распространенные диаметры рабочей части 1,7; 2; 2,7; 4; 6; 8 и 10 мм. Длина жестких эндоскопов обычно находится в пределах от 100 до 1000 мм и изменяется с шагом 200 — 300 мм. Основные углы направления наблюдения 0, 30, 4S, 7S, 90 и 110°. Угол направления наблюдения может быть и плавно изменяемым в эндоскопах с качающейся призмой — от 30 до 110°. Угол поля зрения, как правило, варьируется от S0 до 90°. При этом необходимо учитывать, что увеличение поля зрения приводит к уменьшению детализации, т. е. можно видеть много и мелко или мало и крупно.

Основное преимущество жестких эндоскопов — высокая разрешающая способность — до 2S линий на миллиметр.

Гибкие эндоскопы

Не всегда возможен прямой доступ к объекту или сам объект имеет сложную геометрию, например, газотурбинные, электрические двигатели, турбогенераторы, котлы, теплообменники, трубы водоснабжения, канализации, промышленные коммуникации. В этом случае для визуального контроля применяют гибкие эндоскопы.

В гибких эндоскопах визуальная система и система передачи света состоят из волоконной оптики, смонтированной внутри гибкой трубки с управляемым дистальным концом.

Канал для передачи изображения представляет собой линзовый объектив, который строит изображение исследуемого объекта на торце кабеля для передачи изображения. Далее изображение передается по кабелю, состоящему из большого числа волокон толщиной 10-12 мкм. Расположения торцов волокон на входе кабеля точно должно соответствовать их расположению на выходе, т. е. должна быть регулярная укладка. Изображение, полученное на конце кабеля, рассматривается через окуляр, имеющий диоптрийную подвижку для подстройки под глаза.

Канал для передачи света представляет собой, как правило, светорассеивающую линзу, вклеенную в головку прибора, световолоконный жгут с нерегулярно уложенными волокнами толщиной 2S мкм. Конец световолоконного жгута вмонтирован в специальный наконечник, подключающийся к осветителю.

Гибкие эндоскопы имеют управляемый дистальный конец, изгибающийся в одной или двух плоскостях. Как правило, это определяется диаметром рабочей части. Обычно в эндоскопах малого диаметра (6 мм и менее) изгиб осуществляется в одной плоскости, а в более крупных — в двух. В эндоскопах различных производителей угол изгиба бывает от 90 до 180°. К тому же эндоскопы могут комплектоваться насадками или объективами бокового наблюдения. Это важно, если есть необходимость осматривать, например, стенки труб малого диаметра, где изгиб дистального конца невозможен.

Эндоскопы могут иметь канал для гибкого инструмента при необходимости осуществления манипуляций, например, захвата предметов, взятия пробы и т. д.

Основным недостатком гибких эндоскопов по сравнению с жесткими является более низкая разрешающая способность.

При выборе гибкого эндоскопа руководствуются двумя основными параметрами: диаметром и длиной рабочей части. Наиболее распространенные диаметры 4, 6, 8 и 10 мм. В последнее время ведущие производители предлагают гибкие эндоскопы диаметром рабочей части от 0,5 до 2 мм. Длины рабочей части изменяются от 500 до 3000 мм с шагом, как правило, 500 мм. Угол поля зрения составляет 50-60°. При необходимости он может быть увеличен до 90- 100°.

Обычно гибкие эндоскопы имеют герметичную маслобензостойкую рабочую часть с покрытием из нержавеющей стали.

Видеоэндоскопы

Гибкие волоконно-оптические эндоскопы имеют ряд недостатков, наиболее существенные из которых — невысокая разрешающая способность и ограничения по длине, определяемые волокном передачи изображения. Модернизация или, точнее, замена в системе передачи изображения гибкого эндоскопа волоконно-оптического жгута на электронику позволила повысить разрешающую способность приборов и увеличить их длину и привела к появлению видеоэндоскопов. Изображение в них через объектив попадает на ПЗС матрицу, затем сигнал по кабелю передается в блок преобразования и выводится на монитор.

В настоящее время в мире производятся видеоэндоскопы с диаметрами рабочей части 6, 8, 10, 12, 16 и 20 мм и длиной от 2 до 30 м.

Осветители

Для качественного визуального контроля объектов необходимо их хорошее освещение. В эндоскопах для этой цели служит система передачи света, работающая совместно с мощным источником, называемым осветителем.

Осветители в зависимости от типа лампы, бывают галогенные, металлогаллоидные и ксеноновые.

В галогенных осветителях, как правило, используют 100 или 150 Вт галогенные лампы. Основное преимущество — дешевизна.

Недостатки — высокое энергопотребление при относительно невысоком световом потоке, малый срок службы лампы (порядка 50 ч) и смещенный в желтую область спектр.

Металлогаллоидные осветители имеют 24 Вт лампу. Они значительно дороже галогенных, однако обладают рядом достоинств: низкое энергопотребление при световом потоке, сравнимом с 200 Вт галогенной лампой; длительный срок службы лампы — 600-800 ч; спектр, приближенный к естественному белому свету. Данные осветители являются наиболее предпочтительными для применения с техническими эндоскопами.

Ксеноновые осветители — наиболее мощные осветительные системы, но и самые дорогие. Они находят небольшое применение.

Эндоскопические видеосистемы

Эндоскопические видеосистемы предназначены для вывода изображения на монитор и документирования результатов контроля. Они используются с жесткими и гибкими волоконно-оптическими эндоскопами.

В общем случае видеосистема состоит из оптико-механического адаптера с видеокамерой, присоединяемого к окуляру эндоскопа, блока управления и монитора. В некоторых случаях блок управления может отсутствовать. Вместо монитора возможно использование бытового телевизора или компьютера с устройством ввода-вывода видеосигнала.

Видеокамеры, в зависимости от решаемых задач, изготавливаются черно-белые или цветные. Как правило, все они имеют разрешающую способность порядка 470 ТВ линий (Б-УНЗ).

Области применения эндоскопов

Основное назначение эндоскопов — быстрое и высококачественное визуальное исследование труднодоступных полостей машин и механизмов без их разборки. Ниже приведены наиболее наглядные примеры по отраслям.

Электроэнергетика — для контроля состояния теплотехнического, электрического и других видов оборудования электростанций. Например, для контроля состояния внутривальных охлаждающих каналов, обмоток электрогенераторов и трансформаторов, внутренних стенок труб.

Водоснабжение и канализация — для обнаружения разрывов, коррозии, засоров, трещин и инородных предметов в трубах и баках, контроля состояния проточной части насосных систем.

Металлургическая промышленность — для технического обслуживания средств производства, например, осмотра узлов печей, а также для контроля качества отливок.

Авиационная и космическая промышленность — для контроля состояния силовых элементов корпусных конструкций, стенок баков, лопаток газовых турбин и компрессоров, обечаек, распылителей, форсунок камер сгорания, а также при разработке, доводке и производстве ракетных двигателей и пневмогидросистем.

Машиностроение — для контроля качества изготовления и проверки технического состояния различных узлов и деталей машин, например, полостей пресс-форм, деталей механических передач, подшипников, трубопроводов, полостей паяных и сварных конструкций.

Службы обеспечения безопасности, таможня — для быстрого поиска взрывных устройств, наркотиков, оружия, контрабанды, для осмотра содержимого непрозрачной тары без ее вскрытия и для ряда других специальных целей.

Архитектура и строительство — для проверки состояния силовых элементов перекрытий, внутренних полостей, арматуры и гидроизоляции стен, состояния трубопроводов, а также при архитектурном моделировании.

Газоперекачивающие станции — для контроля состояния лопаток, камер сгорания, топливной системы и других узлов газоперекачивающих агрегатов, проверки на наличие эрозии, коррозии, отложений и усталостных трещин в кранах, задвижках, трубопроводах, сепараторах и других узлах.

Химическая и нефтехимическая промышленность — для проведения систематических и аварийных осмотров трубопроводов, сосудов высокого давления, теплообменников, узлов пневмогидроавтоматики и других аппаратов.

Автомобильная промышленность — для контроля качества изготовления и сборки двигателей, например, качества очистки отливок от стержней, для контроля гидропневмосистем, качества сварки и окраски. В эксплуатации — контроль состояния клапанов, гильз цилиндров, зубьев шестерен, коррозии деталей кузова.

Железнодорожный и морской транспорт — для осмотра дизельных и электрических двигателей, генераторов, трансформаторов и других агрегатов и узлов.

Электронная промышленность — для контроля и обеспечения качества производства и сборки электронных устройств.

Наука и образование — для наблюдения за животными и насекомыми, исследований корневой системы растений и т. д. Для проведения археологических и поисковых работ, обследования внутренних полостей статуй и памятников.

Заключение

Мировыми лидерами в производстве технических эндоскопов являются Olympus (Япония), Everest VIT (США), ITI (США), Karl Storz (Германия). Их отличает широкий ассортимент продукции, высокое качество, опыт работы с крупными промышленными компаниями, оригинальные технические решения. Например, всеракурсная измерительная система на базе видеоэндоскопа Olympus со сменными бинокулярными объективами, измерительный видеоэндоскоп Everest VIT VideoProbe XLM модели “С” с видеокадром из 440000 точек стандарта S-VHS, со встроенными в рукоятку органами управления эндоскопом и LCD-монитором с TFT-матрице и измерением линейных размеров и глубины дефектов с погрешностью 2-3 %.

Среди отечественных производителей можно отметить компанию Оптимед (Санкт-Петербург), имеющую большой опыт в разработке и производстве гибких и жестких эндоскопов.

Эндоскопия

Эндоскопи́я — способ осмотра полостей человеческого тела при помощи эндоскопа. При эндоскопии эндоскопы вводятся в полости через естественные пути, например, в желудок — через рот и пищевод, в бронхи— через гортань, в мочевой пузырь — через мочеиспускательный канал, а также путём проколов или операционных доступов (лапароскопия и др.)

Читать еще:  Nissan все характеристики двигателей

Содержание

  • 1 История эндоскопии
  • 2 Использование методов эндоскопии в медицине
  • 3 Виды эндоскопии
  • 4 Эндоскопическая хирургия
  • 5 Примечания
  • 6 Литература

История эндоскопии [ править | править код ]

В своем развитии эндоскопия прошла через несколько стадий, характеризовавшихся совершенствованием оптических приборов и появлением новых методов диагностики и лечения.

До определённого времени осмотр внутренних органов без хирургического вмешательства был невозможен. Врачам были доступны только такие неинвазивные методы исследования внутренних органов, как пальпация, перкуссия и аускультация.

Первые попытки применения эндоскопии были предприняты уже в конце XVIII века, но это были опасные и неосуществимые попытки. Только в 1806 году Филипп Боззини (Ph.Bozzini), считающийся в настоящее время изобретателем эндоскопа, сконструировал аппарат для исследования прямой кишки и полости матки. Аппарат представлял собой жесткую трубку с системой линз и зеркал, а источником света была свеча. Этот прибор ни разу не был использован для исследований на людях, поскольку автор был наказан медицинским факультетом Вены «за любопытство».

В последующем, свечу в эндоскопах сменила спиртовая лампа, а вместо жёсткой трубки вводился гибкий проводник. Однако, главными осложнениями обследования оставались ожоги, от которых медики частично избавились только с изобретением миниатюрных электроламп, которые укреплялись на конце вводимого в полость аппарата.

В закрытые полости, не имеющие естественной связи с внешней средой, аппарат вводился через создаваемое отверстие (прокол в стенке живота или грудной клетки) [1] . Тем не менее, до появления волоконно-оптических систем эндоскопическая диагностика не получила широкого применения.

Возможности эндоскопии существенно расширились со 2-й половины XX века с появлением стеклянных волоконных световодов и на их основе — приборов волоконной оптики. Осмотру стали доступны почти все органы, увеличилась освещённость исследуемых органов, появились условия для фотографирования и киносъёмки (эндофотография и эндокинематография), появилась возможность записи на видеомагнитофон чёрно-белого или цветного изображения (используются модификации стандартных фото- и кинокамер).

Документирование результатов эндоскопического исследования помогает объективно изучать динамику патологических процессов, происходящих в каком-либо органе.

Использование методов эндоскопии в медицине [ править | править код ]

В настоящее время эндоскопические методы исследования используются как для диагностики, так и для лечения различных заболеваний. Современная эндоскопия играет особую роль в распознавании ранних стадий многих заболеваний, в особенности — онкологических заболеваний (рак) различных органов (желудок, мочевой пузырь, лёгкие).

Чаще всего эндоскопию сочетают с прицельной (под контролем зрения) биопсией, лечебными мероприятиями (введение лекарств), зондированием.

Виды эндоскопии [ править | править код ]

  • Назофарингоскопия — осмотр полости носа и гортани.
  • Бронхоскопия — осмотр бронхов
  • Гистероскопия — осмотр полости матки
  • Колоноскопия — слизистой оболочки толстой кишки
  • Кольпоскопия — входа во влагалище и влагалищных стенок
  • Лапароскопия — брюшной полости
  • Отоскопия — наружного слухового прохода и барабанной перепонки
  • Ректороманоскопия — прямой кишки при использовании жесткого ректоскопа (на приеме у проктолога) и дистального отдела сигмовидной кишки при использовании гибкого эндоскопа на приеме у эндоскописта
  • Уретероскопия — мочеточника
  • Холангиоскопия — желчных протоков
  • Цистоскопия — мочевого пузыря
  • Эзофагогастродуоденоскопия — осмотр пищевода, полости желудка и двенадцатиперстной кишки
  • Фистулоскопия — исследование внутренних и наружных свищей
  • Торакоскопия — грудной полости
  • Кардиоскопия — полостей (камер) сердца
  • Ангиоскопия — сосудов
  • Артроскопия — суставов
  • Вентрикулоскопия — желудочков мозга

Эндоскопическая хирургия [ править | править код ]

Прогресс в развитии эндоскопической аппаратуры и создании микроскопического инструментария привел к появлению нового вида оперативной техники — эндоскопической хирургии. В полые органы или в брюшную полость во время такой операции через эндоскоп и гибкие фиброаппараты вводятся специальные инструменты-манипуляторы, управляемые хирургом, наблюдающим за своей работой на мониторе.

Эндоскопическая хирургия сейчас позволяет избежать обширных полостных операций при болезнях желчного пузыря, аппендиците, удалении лимфоузлов, опухолей, при устранении склеротической патологии в сосудах, при шунтировании в случае ишемической болезни сердца при удалении грыж межпозвоночных дисков. Сейчас это наиболее щадящая, малотравматическая, бескровная хирургия, дающая минимальный процент осложнений в послеоперационный период.

Возможно, эндоскопическая хирургия станет одним из основных хирургических принципов в недалёком будущем.

Как работает водородный двигатель и какие у него перспективы

С 2018 года в ЕС действует запрет на дизельные автомобили новейшего поколения в населенных пунктах [1]. Это стало поворотным моментом в развитии рынка электрокаров, а также — гибридных и водородных двигателей.

Великобритания еще в 2017-м высказывалась за полный запрет бензиновых авто к 2040 году. Тогда же, если верить исследованию Bloomberg New Energy Finance [2], на электрокары будет приходиться 35% от всех продаж автомобилей. Уже к 2030 году Jaguar и Land Rover планируют довести число электрокаров в своих линейках до 100% [3]. Часть из них тоже работает на водороде.

История развития рынка водородных двигателей

Первый двигатель, работающий на водороде, придумал в 1806 году французский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз [4]. Он получал водород при помощи электролиза воды.

Первый патент на водородный двигатель выдали в Великобритании в 1841 году [5]. В 1852 году в Германии построили двигатель внутреннего сгорания (ДВС), который работал на воздушно-водородной смеси. Еще через 11 лет французский изобретатель Этьен Ленуар сконструировал гиппомобиль [6], первые версии которого работали на водороде.

В 1933 году норвежская нефтегазовая и металлургическая компания Norsk Hydro Power переоборудовала [7] один из своих небольших грузовиков для работы на водороде. Химический элемент выделялся за счет риформинга аммиака и поступал в ДВС.

В Ленинграде в период блокады на воздушно-водородной смеси работали около 600 аэростатов. Такое решение предложил военный техник Борис Шепелиц, чтобы решить проблему нехватки бензина. Он же переоборудовал 200 грузовиков ГАЗ-АА для работы на водороде.

Первый транспорт на водороде выпустила в 1959 году американская компания Allis-Chalmers Manufacturing Company — это был трактор [8].

Первым автомобилем на водородных топливных элементах стал Electrovan от General Motors 1966 года. Он был оборудован резервуарами для хранения водорода и мог проехать до 193 км на одном заряде. Однако это был единичный демонстрационный экземпляр, который передвигался только по территории завода.

В 1979-м появился первый автомобиль BMW с водородным двигателем. Толчком к его созданию послужили нефтяные кризисы 1970-х, и по их окончании об идее альтернативных двигателей забыли вплоть до 2000-х годов.

В 2007 году та же BMW выпустила ограниченную серию автомобилей Hydrogen 7, которые могли работать как на бензине, так и на водороде. Но машина была недешевой, при этом 8-килограммового баллона с газом хватало всего на 200-250 км.

Первой серийной моделью автомобиля с водородным двигателем стала Toyota Mirai, выпущенная в 2014 году. Сегодня такие модели есть в линейках многих крупных автопроизводителей: Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford и других.

Как работает водородный двигатель?

На специальных заправках топливный бак заправляют сжатым водородом. Он поступает в топливный элемент, где есть мембрана, которая разделяет собой камеры с анодом и катодом. В первую поступает водород, а во вторую — кислород из воздухозаборника.

Каждый из электродов мембраны покрывают слоем катализатора (чаще всего — платиной), в результате чего водород начинает терять электроны — отрицательно заряженные частицы. В это время через мембрану к катоду проходят протоны — положительно заряженные частицы. Они соединяются с электронами и на выходе образуют водяной пар и электричество.

По сути, это — тот же электромобиль, только с другим аккумулятором. Емкость водородного аккумулятора в десять раз больше емкости литий-ионного. Баллон с 5 кг водорода заправляется около 3 минут, его хватает до 500 км.

Где применяют водородное топливо?

  • В автомобилях с водородными и гибридными двигателями. Такие уже выпускают Toyota, Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford, Nissan, Daimler;
  • В поездах. Первый такой был выпущен в Германии компанией Alstom и ходит по маршруту Букстехуде — Куксхафен;
  • В автобусах: например, в городских низкопольных автобусах марки MAN.
  • В самолетах. Первый беспилотник на водороде выпустила компания Boeing, внутри — водородный двигатель Ford;
  • На водном транспорте. Siemens выпускает подводные лодки на водороде, а в Исландии планируют перевести на водородное топливо все рыболовецкие суда;
  • Во вспомогательном транспорте. Водород используют в электрокарах для гольфа, складских погрузчиках, сервисных автомобилях логистических компаний и аэропортов;
  • В энергетике. Электростанции мощностью от 1 до 5 кВт, работающие на водороде, могут обеспечивать теплом и энергией небольшие города и отдельные здания. Например, после аварии на Фукусиме в 2018 году Япония активнее начала переходить на водородную энергетику [9], планируя перевести на водород 1,4 млн электрогенераторов;
  • В смесях с обычным топливом. Например, с дизельным или газовым — чтобы удешевить производство.

Плюсы водородного двигателя

  • Экологичность при использовании. Водородный транспорт не выбрасывает в атмосферу диоксид углерода;
  • Высокий КПД. У двигателя внутреннего сгорания (ДВС) он составляет около 35%, а у водородного — от 45%. Водородный автомобиль сможет проехать на 1 кг водорода в 2,5-3 раза больше, чем на эквивалентном ему по энергоемкости и объему галлоне (3,8 л) бензина;
  • Бесшумная работа двигателя;
  • Более быстрая заправка — особенно в сравнении с электрокарами;
  • Сокращение зависимости от углеводородов. Водородным двигателям не нужна нефть, запасы которой не бесконечны и к тому же сосредоточены в нескольких странах. Это позволяет нефтяным государствам диктовать цены на рынке, что невыгодно для развитых экономик.

Минусы водородного двигателя

  • Высокая стоимость. Галлон бензина в США стоит около $3,1 [10], а эквивалентный ему 1 кг водорода — $8,6. Водородные батареи содержат платину — один из самых дорогих металлов в мире. Дополнительные меры безопасности также делают двигатель дорогим: в частности, специальные системы хранения и баки из углепластика, чтобы избежать взрыва.
  • Проблемы с инфраструктурой. Для заправки водородом нужны специальные станции, которые стоят дороже, чем обычные.
  • Не самое экологичное производство. До 95% сырья для водородного топлива получают из ископаемых [11]. Кроме того, при создании топлива используют паровой риформинг метана, для которого нужны углеводороды. Так что и здесь возникает зависимость от природных ресурсов.
  • Высокий риск. Для использования в двигателях водород сжимают в 850 раз [12], из-за чего давление газа достигает 700 атмосфер. В сочетании с высокой температурой это повышает риск самовоспламенения.

Водород обладает высокой летучестью, проникает даже в небольшие щели и легко воспламеняется. Если он заполнит собой весь капот и салон автомобиля, малейшая искра вызовет пожар или взрыв. Так, в июне 2019 года утечка водорода привела к взрыву на заправке в Норвегии. Сила ударной волны была сопоставима с землетрясением в радиусе 28 км. После этого случая водородные АЗС в Норвегии запретили

Читать еще:  Электрическая характеристика асинхронного двигателя

Водород для топлива можно получать разными способами. В зависимости от того, насколько они безвредны, итоговый продукт называют [13] «желтым» или «зеленым». Желтый водород — тот, для которого нужна атомная энергия. Зеленый — тот, для которого используют возобновляемые ресурсы. Именно на этот водород делают ставку международные организации.

Самый безвредный способ — электролиз, то есть, извлечение водорода из воды при помощи электрического тока. Пока что он не такой выгодный, как остальные (например, паровая конверсия метана и природного газа). Но проблему можно решить, если сделать цепочку замкнутой — пускать электричество, которое выделяется в водородных топливных элементах для получения нового водорода.

Водородный транспорт в России

В России в 2014 году появился свой производитель водородных топливных ячеек — AT Energy. Компания специализируется на аккумуляторных системах для дронов, в том числе военных. Именно ее топливные ячейки использовали для беспилотников, которые снимали Олимпиаду-2014 в Сочи.

В 2019 году Россия подписала Парижское соглашение по климату, которое подразумевает постепенный переход стран на экологичные виды топлива.

Чуть позже «Газпром» и «Росатом» подготовили совместную программу развития водородной технологии на десять лет.

Главный фактор, который может обеспечить России преимущество на рынке водорода — это богатые запасы пресной воды [14] за счет внутренних водоемов, тающих ледников Арктики и снегов Сибири. Вблизи последних уже есть добывающая инфраструктура от «Роснефти», «Газпрома» и «Новатэка».

В конце 2020 года власти Санкт-Петербурга анонсировали [15] запуск каршеринга на водородном топливе совместно с Hyundai. В случае успеха проект расширят и на другие крупные города России.

Перспективы технологии

Вокруг водородных двигателей немало противоречивых заявлений. Одни безоговорочно верят в их будущее — например, Арнольд Шварценеггер еще в 2004 году, будучи губернатором Калифорнии, обещал [16], что к 2010 году весь его штат будет покрыт «водородными шоссе». Но этого так и не произошло. В этом отчасти виноват глобальный экономический кризис: автопроизводителям пришлось выживать в тяжелейших финансовых условиях, а подобные технологии требуют больших и долгосрочных вложений.

Другие, напротив, критикуют технологию за ее очевидные недостатки. Так, основатель Tesla Илон Маск назвал водородные двигатели «ошеломляюще тупой технологией» [17], которая по эффективности заметно уступает электрическим аккумуляторам. Отчасти он прав: сегодня водородным автомобилям приходится конкурировать с электрокарами, гибридами, транспортом на сжатом воздухе и жидком азоте. И пока что до лидерства им очень далеко.

С одной стороны, в Европе Toyota Mirai II стоит несколько дешевле, чем Tesla Model S (€64 тыс. против €77 тыс.) [18]. Полная зарядка водородного автомобиля занимает около 3 минут — против 30-75 минут для электрокара. Однако вся разница — в обслуживании: Toyota Mirai вмещает 5 кг водородного топлива [19] по цене $8-9 за кг. Таким образом, полный бак обойдется в $45, и его хватит на 500 км — получаем около $9 за 100 км пробега. Для Tesla Model S те же 100 км обойдутся всего в $3.

Но у водородного топлива есть существенное преимущество перед электрическими аккумуляторами — долговечность. Если аккумулятора в электрокаре хватает на три-пять лет, то водородной топливной ячейки — уже на восемь-десять лет. При этом водородные аккумуляторы лучше приспособлены для сурового климата: не теряют заряд на морозе, как это происходит с электрокарами.

Есть еще одна перспективная сфера применения водородного топлива — стационарное резервное питание: ячейки с водородом могут снабжать энергией сотовые вышки и другие небольшие сооружения. Их можно приспособить даже для энергоснабжения небольших автономных пунктов вроде полярных станций. В этом случае можно раз в год наполнять газгольдер, экономя на обслуживании и транспорте.

Основной упрек критиков — дороговизна водородного топлива и логистики. Однако Международное энергетическое агентство прогнозирует, что цена водорода к 2030 году упадет минимум на 30% [20]. Это сделает водородное топливо сопоставимым по цене с другими видами [21].

Если вспомнить, как развивался рынок электрокаров, то его росту способствовали три главных фактора:

  1. Лобби со стороны развитых государств: в США [22], ЕС [23], Японии [24], России [25] и других странах приняты законы в поддержку экологичного транспорта.
  2. Удешевление аккумуляторов: согласно исследованию Bloomberg New Energy Finance, за последние десять лет цены на литий-ионные аккумуляторы упали с $1200 до $137 за кВт·ч.
  3. Развитие инфраструктуры: специальные электрозарядные станции и зарядки в крупных бизнес-центрах, на парковках ТЦ и аэропортов.

Водородные двигатели ждет примерно тот же сценарий. В Toyota видят главные перспективы [26] для водородных двигателей в компактных автомобилях, а также в среднем и премиум-классе. Пока что производство не вышло на тот уровень, чтобы бюджетные модели работали на водороде и оставались рентабельными. Современные водородные машины стоят вдвое дороже обычных [27] и на 20% больше, чем гибридные.

Согласно прогнозу Markets&Markets [28], к 2022 году объем мирового производства водорода вырастет со $115 до $154 млрд. Остается главный вопрос: как быть с инфраструктурой? Чтобы водородные двигатели стали массовыми, нужны сети заправок, трубопроводы для топлива, отлаженные логистические цепочки. Все это пока только зарождается. Но и тут есть позитивные сдвиги: например, канадская Ballard Power по заказу китайского Министерства транспорта запустила пилотный проект, в рамках которого водородное топливо можно будет заливать в обычные АЗС.

Диагностика

Звоните +7 937 983 1111
Или оставьте заявку и мы перезвоним Вам!

Залог качественного обслуживания — правильный диагноз. Своевременная диагностика позволит заранее выявить возможные неисправности и предотвратить поломку автомобиля. Когда же автомобиль попадает в автосервис, диагностика является единственным способом установить точные причины поломки и определить пути решения возникшей проблемы. Именно это гарантирует безотказную и надежную работу вашего автомобиля на долгие годы.

Комплексная диагностика автомобиля позволяет получить объективные данные о техническом состоянии автомобиля и включает в себя полную проверку всех систем автомобиля. Проверка всех узлов и агрегатов, а также электроники автомобиля выявляет реальные и потенциальные неполадки, ремонт которых предотвратит серьезные поломки.

Целесообразность проведения комплексной диагностики можно свести к двум важным аспектам:

  • Гарантия безопасности эксплуатации транспортного средства;
  • Сокращение финансовых потерь при проведении текущего ремонта в сравнении с перспективой существенных расходов на капремонт в случае, если мелкие неисправности не будут устранены

После проведения комплексной диагностики в нашем автосервисе специалист выдает полный отчет об автомобиле его владельцу, закрепив все комментарии в диагностическом листе.

Компьютерная диагностика позволяет быстро провести диагностику автомобиля за 10-15 минут. К электронному блоку управления подключается ноутбук, который считывает показатели работы механизмов.

Хотите подготовить свой автомобиль к продаже?
Или хотите удостовериться, что покупаемый автомобиль не имеет скрытых изъянов?

Поскольку двигатель является основным агрегатом автомобиля, подход диагностике двигателя должен быть наиболее тщательным и ответственным. Зачастую гораздо сложнее выявить дефект, чем его устранить. Необходимо использовать современное оборудование, которое позволяет точно выявить причину неисправности.

Замер компрессии в цилиндрах двигателя

Величина давления в цилиндрах двигателя является одним из важнейших показателей его исправной работы. Она указывает на состояние цилиндров поршневой группы. Величина измеряется компрессографом, путем его установки на штатное место свечи зажигания. Следует заметить, что замер компрессии является наиболее легким способом выяснить уровень износа мотора.

Проверка двигателя эндоскопом

Эндоскопия является самым наглядным методом безразборной проверки механики двигателя. Она позволяет узнать:

  • Состояние хона на стенках блока цилиндров.
  • Состояние рабочей кромки впускных и выпускных клапанов.
  • Состояние сальников клапанов (маслосъемных колпачков).
  • Нагар на клапанах.
  • Сгоревший клапан.
Тестирование пуско-зарядных систем

Тестирование выявляет причины затрудненного пуска двигателя из-за неисправности стартера и аккумулятора. Проверяется состояние генератора, регулятора напряжения.
Результаты всех замеров выдаются на руки в виде специальной графической карты и могут быть использованы при купле-продаже автомобиля, оценки технического состояния, проведения экспертиз.

Диагностика электрооборудования автомобилей — это оценка технического состояния электронных систем автомобиля. Качественную диагностику могут провести только квалифицированные мастера, имеющие специальную подготовку, опыт работы и необходимое оборудование. В нашем автоцентре проводят компьютерную диагностику, которая позволяет точно выявить все неисправности приборов электрооборудования и электронных систем.

В систему электрооборудования входят все элементы и детали, работа которых зависит от электроэнергии:

  • генератор (обеспечивает систему электропитания энергией при работающем двигателе);
  • аккумулятор (обеспечивает энергией при неработающем двигателе);
  • стартер (отвечает за запуск двигателя, потребляет энергию исключительно от аккумулятора);
  • система впрыска и система зажигания;
  • системы освещения и система сигнальных устройств и индикации;
  • системы управления (антиблокировочная система, системы курсовой устойчивости и контроля тяги, круиз-контроль и другие);

Эндоскопирование двигателя что это

Случалось ли вам приобретать подержанный автомобиль? Если да, вы, пожалуй, согласитесь с тем, что этот процесс сродни покупке арбуза, который не позволяют разрезать. Так же, как и автомобиль, арбуз можно осмотреть со всех сторон, постучать по нему, со значительным видом припасть к нему правым ухом, но где гарантия, что он окажется достаточно красен и сладок для заявленной цены? Вас обуревают сомнения в правильности выбора, опасения получить вместо удовольствия от покупки — «мягкий стул» и головную боль. В общем, с арбузами — беда. А вот с автомобилями, как ни странно, все проще, если в наличии есть достаточное количество аппаратных средств.

«Корректировка» электронных спидометров, поверхностный «макияж», обильное применение «черепашьего жира» — к таким средствам нередко прибегают продавцы в стремлении скрыть смутное прошлое автомобиля second hand.

На словах вам поведают о том, что машина «только что из Германии, несколько лет простояла в гараже престарелого бюргера по причине его заболевания геморроем», а также много других правдоподобных историй. Проверить их достоверность непросто, также как непросто определить техническое состояние автомобиля в целом. Здесь потребуются и наблюдательность, и опыт, и, безусловно, аппаратные средства. Оставив в стороне весьма обширную тему оценки состояния кузова, трансмиссии, подвески, давайте посмотрим, что могут рассказать современные диагностические средства о двигателе, системе управления, а также прочей электронике автомобиля.

По заявке потенциального покупателя проверке на «отсутствие нитратов» подвергается автомобиль Toyota Camry Combi 2,2 GL. Согласно регистрационным документам машина произведена в конце 1992 года в США для европейского рынка и за неполных девять лет, согласно показанию одометра, «пробежала» по автобанам Германии около 167 тысяч километров.

Читать еще:  Шааз б9в для какого двигателя

Нужно отметить, что пробег около 20 000 км в год — явление более чем обычное для европейских автомобилей. Поэтому цифры на приборной панели на первый взгляд казались вполне реальными и внушали надежду, что показания «корректировке» не подвергались. Эту же мысль подтверждал как аккуратный внешний вид автомобиля, так и вполне пристойное состояние салона.

Допустим, что на этот раз все «по-честному». Чего в этом случае стоит ожидать от двигателя и его систем? Специалисты по ремонту зарубежных двигателей утверждают, что в случае, если двигатель грамотно и своевременно обслуживался, такой пробег не является критическим для его технического состояния.

Сказанное в первую очередь касается японских двигателей, славящихся своей надежностью и долговечностью. Для большинства из них такой «стаж» — это приблизительно полпути к капремонту. В этом случае 16-клапанный двигатель 5S-FE объемом 2,2 л, оснащенный системой управления ТCСS, разработанной фирмой Toyota, должен быть в полном расцвете сил.

Ну а если автомобиль — это «цыганский конь», искусно «надутый» мастерами-коновалами? Вот это нам и предстоит выяснить, используя имеющиеся в наличии приборы.

Не претендуя на оригинальность, начинаем с самого распространенного и доступного метода исследования состояния двигателя — замера компрессии. Поскольку процедура замера предполагает выворачивание всех свечей, не будем торопиться и обратим внимание на их состояние.

Все свечи оказались одной марки (часто бывает иначе), из ряда рекомендованных производителем — Nippondenso K20R-U11. Сразу бросается в глаза, что корпус одной из свечей выглядит свежее остальных, — свеча недавно менялась, очевидно, при последнем техническом обслуживании. На это следует обратить внимание. Преждевременный выход свечи из строя может быть как случайным явлением, так и спровоцированным неисправностями двигателя.

Электроды свечей имеют допустимый износ, зазор приблизительно соответствует норме — 1,1 мм. Состояние изоляторов также пока не вызывает опасений, хотя видно, что их поверхность покрыта налетом красноватого оттенка. Это свидетельство того, что двигатель попробовал нашего отечественного топлива, модифицированного с помощью металлсодержащих антидетонаторов. Величина отложений не достигла критической, приводящей к поверхностным пробоям, что говорит о небольшом сроке «диеты».

При замерах компрессии фиксировалось не только максимальное значение давления в цилиндре, но и давление, достигавшееся после первого такта сжатия. Эта информация используется при оценке степени износа поршневых колец. Нормой принято считать первоначальный «бросок» давления, составляющий около 70% от максимума.

Результаты замеров, сведенные в таблицу, при нормативном давлении сжатия 10-12 бар укладываются в допуски и не предвещают неприятных сюрпризов. Разница значений компрессии по цилиндрам не превышает 5%, первоначальный скачок давления — более 60%.

Измерение компрессии относится к косвенным методам оценки состояния механизмов двигателя. Если бы в результате тестирования обнаружились резкие отклонения компрессии от нормы, для окончательных выводов потребовалось бы провести вспомогательные исследования, например, тестером утечек, позволяющим более точно определить причину негерметичности цилиндра.

Между тем, существуют методы контроля, позволяющие «воочию» обследовать «двигательное железо»: состояние стенок цилиндров, днища поршней, впускных и выпускных клапанов и т.д. Речь идет об эндоскопировании двигателя.

В настоящем исследовании эндоскоп использовался для осмотра внутреннего пространства цилиндров через свечные отверстия. Вот что удалось выяснить.

Стенки цилиндров в целом практически не выработаны, на них отчетливо просматривается характерная «сетка» от хонингования, днища поршней не имеют повреждений и нагара. Все было бы уж слишком хорошо, как в американском фильме, если бы не одно «но». Во втором и третьем цилиндрах на стенках имеется локальный дефект — вертикальная полоса шириной 1,5-2 см со стертыми рисками хона, расположенная в плоскости движения шатуна со стороны, обращенной к радиатору. Следует отметить, что подобный дефект установить другими методами просто невозможно, разве что полной разборкой двигателя. Потертости скорее всего были вызваны непродолжительным прихватом юбок поршней вследствие нарушения теплового режима двигателя или режима смазки в момент его пуска и прогрева.

Факт сам по себе не очень приятный, но не смертельный. По мнению мотористов, двигатель с таким дефектом может эксплуатироваться в течение очень продолжительного времени. Напомним, что он никак себя не проявил на этапе измерения компрессии. Такого рода неприятности довольно часто случаются с японскими двигателями. Причина — применение коротких поршней и минимальных тепловых зазоров для снижения шумности работы двигателя.

Мотортестер и стробоскоп

До сих пор нас интересовало состояние механических систем двигателя. А как здоровье его электрики, в частности, системы зажигания? Ответить на этот вопрос поможет мотортестер. С его помощью можно замерить параметры низковольтной и высоковольтной цепей, определить длительность искрового разряда, проверить эффективность работы цилиндров.

Особенность применения мотортестера для данного двигателя заключается в том, что высоковольтная катушка зажигания размещена внутри корпуса распределителя. При этом провода низкого напряжения и общий высоковольтный провод недоступны снаружи. Для работы с такими системами зажигания в комплекте мотортестера должен быть предусмотрен специальный емкостной датчик, защелкивающийся снаружи на корпусе распределителя. Он считывает электрические параметры бесконтактным методом за счет емкостной связи.

Ввиду затрудненного доступа к проводам первичной обмотки катушки, баланс мощности по цилиндрам не выполнялся. Судя по уже проведенным исследованиям, здесь не должно было быть никаких сюрпризов. Представленные распечатки прочих параметров системы зажигания утвердили во мнении, что она исправна.

Остается проверить значение базового угла опережения зажигания, для чего используется стробоскоп. В режим базовых установок можно войти, перемкнув проводником контакты ТЕ1 и Е1 диагностического разъема, расположенного под капотом. Выполнив эту операцию, без надежды обнаружить что-либо интересное, измеряем УОЗ. Он, как того и требует техническая документация, равен 100 при 750 об/мин. В случае отклонений от нормы, УОЗ регулируется вращением корпуса распределителя.

Состав выхлопных газов — это интегральный параметр, позволяющий судить об эффективности работы двигателя в целом, а также об исправности систем, отвечающих за подготовку топливной смеси и утилизацию отработавших газов. Двигатель 5S-FE снабжен системой рециркуляции выхлопных газов и управляемым каталитическим нейтрализатором.

Для контроля их состояния выполняем газоанализ, в ходе которого всплывает еще один скрытый доселе дефект. Повышенное (около 6%) содержание кислорода в выхлопе указывает на негерметичность выпускного тракта, провоцирующего подсос воздуха. Судя по показаниям газоанализатора, «дырка» в глушителе невелика, на слух определить, что глушитель «сечет», сложно, но прибор не обманешь. При купле-продаже это позволит скорректировать окончательную стоимость автомобиля.

Обычно диагносты в случае негерметичности глушителя дальнейшие исследования не проводят до устранения неисправности: результаты газоанализа при этом некорректны, да и для здоровья это, мягко говоря, не полезно.

В данном случае было сделано исключение из правила, иначе на этом наше повествование пришлось бы прервать на неопределенный срок. Повторный замер был выполнен на повышенных (2500 об/мин) оборотах двигателя, что позволило уменьшить влияние поступающего в выпускной тракт воздуха на результаты измерений. Никаких претензий к дозированию топлива и сгоранию поступающей в цилиндры смеси нет.

Данный вывод также подтверждается замером разрежения во впускном коллекторе, выполненным с помощью вакуумметра.

Считать коды неисправностей, сохраненные в памяти блока управления, можно без применения сканера. Для этого, как уже упоминалось, нужно в диагностическом разъеме перемкнуть контакты ТЕ1 и Е1. При этом ЭБУ переводится в режим диагностирования, позволяющий считывать зафиксированные системой управления ошибки. Они высвечиваются на приборной панели периодической пульсацией лампы Check Engine.

Проделав указанные манипуляции, обнаруживаем, что лампа сигнализирует о записанной в память ЭБУ неисправности. «Один длинный, два коротких» — код номер 12. Только после того, как код расшифрован (он означает временное отсутствие сигналов углового положения коленчатого и распределительного валов), догадываемся, что «неисправность» привнесена нами же при диагностировании.

Дело в том, что для предотвращения запуска двигателя при замерах компрессии отстыковывался электроразъем на распределителе зажигания. Оба электромагнитных датчика, отвечающие за определение указанных параметров, расположены в корпусе распределителя, и их сигнальные цепи через разъем соединяются с ЭБУ.

При работе с данной системой управления стереть записанный код несложно. Для этого нужно на несколько секунд обесточить ЭБУ. Проще это сделать, временно вынув из цепи его питания предохранитель. На отсутствие кодов при повторном считывании лампа Check Engine реагирует частыми пульсациями одинаковой длительности.

Сведения, полученные таким путем, очень бедны и не годятся для углубленного анализа. Вне всяких сомнений, применение сканера предпочтительнее, тем более, что он также позволяет тестировать работоспособность прочих электронных систем автомобиля: системы управления АКПП, антиблокировочной системы тормозов, подушки безопасности, иммобилайзера и других.

Нужно иметь в виду, что не все сканеры, работающие с системами управления двигателей Toyota, способны поддерживать наиболее информативный режим текущего обмена данными. Такими возможностями обладают прежде всего дилерские приборы, каковым для автомобилей Toyota является сканер Mastertech фирмы Vetronix, имеющийся в нашем распоряжении. Этот прибор позволяет не только считывать коды, но и опрашивать ЭБУ в режиме Data Stream, в том числе при ходовых испытаниях автомобиля.

Это важно, поскольку дает возможность проверить динамические характеристики автомобиля и взаимосвязь параметров двигателя под нагрузкой. На этом этапе можно выявить отклонения в работе системы управления двигателем на переходных режимах — при разгоне, торможении, движении с частично и полностью открытым дросселем.

Решено не упускать случая и «покататься» на Тойоте со сканером. Для скачивания текущей диагностической информации в автомобиле предусмотрен специальный разъем, расположенный в салоне, ниже рулевой колонки.

«Домашняя» расшифровка накопленной в памяти сканера информации показала, что на всех режимах движения автомобиля система управления безошибочно дозирует топливо и устанавливает УОЗ. Двигатель, в свою очередь, адекватно (без провалов и сбоев) реагирует на воздействие системы управления, что говорит о полной исправности его систем.

Тем, кто внимательно прочитал статью, наверняка ясно, какой следует сделать вывод о состоянии двигателя и электронных систем автомобиля. И все же позволим себе высказать несколько слов в заключение, так сказать, для порядка.

На этот раз продавец не обманывает — «арбуз» действительно достаточно сочен и сладок, чтобы доставить покупателю удовольствие. Выявленные дефекты не носят критического характера или достаточно легко устранимы.

А если все было бы не так красиво? Как в этом случае покупатель смог бы, не пользуясь современными диагностическими приборами, заглянуть внутрь арбуза, не разрезав его?

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector