Диагностика современных автомобилей

ДИАГНОСТИКА 
СОВРЕМЕННЫХ 
АВТОМОБИЛЕЙ

Н.А. КУЗЬМИН 
А.Д. КУСТИКОВ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом 

профессионального образования в качестве учебного пособия для студентов 

высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 

23.04.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» 

(квалификация (степень) «магистр») (протокол № 10 от 12.10.2020)

Москва
ИНФРА-М

2021

УДК 629.331(075.8)
ББК 39.33я73
 
К89
А в т о р ы :

Н.А. Кузьмин, доктор технических наук, профессор, заведующий 

кафедрой автомобильного транспорта Нижегородского государственного технического университета имени Р.Е. Алексеева (введение, главы 1, 3, 5, 6);

А.Д. Кустиков, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры 

автомобильного транспорта Нижегородского государственного технического университета имени Р.Е. Алексеева (главы 2, 3, 4, 7, 8)

Р е ц е н з е н т :

Н.Н. Якунин, доктор технических наук

ISBN 978-5-16-016042-9 (print)
ISBN 978-5-16-108416-8 (online)

© Кузьмин Н.А., Кустиков А.Д., 

2021

Кузьмин Н.А.

К89  
Диагностика современных автомобилей : учебное пособие / 

Н.А. Кузьмин, А.Д. Кустиков. — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 229 с. — 
(Высшее образование: Магистратура). — DOI 10.12737/1078766.

ISBN 978-5-16-016042-9 (print)
ISBN 978-5-16-108416-8 (online)
Учебное пособие содержит основные положения теории диагностики 

автомобилей, методы и характерные технологические процессы диагностирования автомобильных двигателей, конструкционных элемен тов 
трансмиссии, ходовой части, кузовов, систем активной безопасности. Теоретический материал подкреплен описанием практических технологий 
проведения диагностирования систем современных автомобилей.

Соответствует требованиям федеральных государственных образова
тельных стандартов высшего образования последнего поколения.

Рекомендовано для магистрантов и бакалавров всех форм обучения 

по направлениям подготовки 23.04.03 и 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов».

УДК 629.331(075.8)

ББК 39.33я73

Данная книга доступна в цветном  исполнении 
в электронно-библиотечной системе Znanium.com

Введение

С 1973 г. в конструкции серийных автомобилей появились микропроцессоры. На первых образцах электронные системы отвечали только за момент искрообразования в автомобильных двигателях, далее, с повышением требований к экологической безопасности автомобилей — и за весь рабочий процесс двигателей. 
В конструкциях современных автомобилей насчитывается до 30 
микропроцессоров, которые осуществляют управление двигателем, 
трансмиссией, ходовой частью, системами безопасности, а также 
обеспечивают комфорт водителя и пассажиров.
В настоящее время, кроме всего прочего, многие производители 
предоставляют возможность индивидуальной спецификации автомобиля с целью удовлетворения потребностей покупателей, что 
усложняет процессы диагностирования в случае возникновения 
отказов. Помимо этого, широкое распространение получил тюнинг 
автомобилей, т.е. изменения конструкции и настроек систем автомобилей под стиль вождения владельца. Для диагностирования 
таких автомобилей должны использоваться новейшие технологии 
диагностирования и обслуживания.
Безусловно, производители стремятся обеспечивать своих дилеров необходимым оборудованием и навыками работы с ним. 
При этом по мере развития малого бизнеса в России с каждым 
днем открывается все больше мультимарочных станций технического обслуживания автомобилей (СТОА), специалисты которых 
вынуждены самостоятельно разбираться во всех особенностях каждого автомобиля. В этой связи получение такого опыта неизбежно 
связано с ошибками в работе, цена которых порой слишком высока, 
чтобы рисковать.
Ежегодно увеличивается потребность специализированных 
автоцентров как в новейшем диагностическом оборудовании, так 
и в высококвалифицированных инженерах-диагностах, способных 
самостоятельно искать и анализировать необходимую информацию, правильно использовать на практике полученные сведения.
В данном пособии приведены основы курса «Современная 
диагностика автомобилей». В него вошли вопросы диагностики 
двигателей, трансмиссии, ходовой части и кузовов автомобилей. 
Авторами использован опыт преподавания курсов «Техническая 
эксплуатация автомобилей» и «Основы теории надежности и диагностики» в НГТУ им. Р.Е. Алексеева, НИУ РАНХиГС.

В результате освоения материалов, изложенных в учебном пособии, студенты смогут получить набор важных профессиональных 
компетенций, а также будут:
 
• знать направления развития современной диагностики автомобилей;
 
• уметь критически оценивать достоинства и недостатки технологических процессов диагностирования автомобилей;
 
• владеть различными способами контроля работоспособности 
автомобилей.
Учебное пособие предназначено для студентов, магистрантов 
и аспирантов автомобильных специальностей, а также представляет интерес для специалистов, занятых в сфере эксплуатации автомобильного транспорта.

Глава 1. 
ПОНЯТИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ 
АВТОМОБИЛЕЙ

Развитие современного автомобилестроения требует от инженера-диагноста глубоких знаний, совокупность которых можно 
представить в виде пирамиды диагностики (рис. 1.1) [23, 36, 41].

Инженердиагност

Диагностическое 
оборудование

Система 
управления

Агрегат (двигатель)

Процесс (сгорание)

Рис. 1.1. Пирамида диагностики

Результат диагностирования зависит от компетентности специалиста, т.е. глубины знаний всех уровней пирамиды диагностики, которая включает в себя как физику процессов, конструкцию систем 
и оборудования, так и умение самостоятельно анализировать совокупность полученных сведений.
Современные автомобили насыщены электронными устройствами, предназначенными для информационного обмена и управления большим числом компонентов. При этом отдельные компоненты (например, двигатель или трансмиссия) являются сложносоставными динамическими системами, и нарушение в работе 
одной из них влечет за собой невозможность эксплуатации автомобиля.
Нарушения в работе систем или отдельных компонентов являются следствием наличия дефектов — любого несоответствия того 

или иного изделия требованиям, установленным нормативно-технической документацией (согласно ГОСТ 15467–79).
Причины дефектов можно классифицировать следующим 
образом:
 
• конструкторская ошибка;
 
• нарушение технологии изготовления;
 
• низкое качество используемых материалов;
 
• нарушение правил эксплуатации;
 
• внешние факторы (акустические, климатические и т.п.).
Техническая диагностика согласно ГОСТ 15467–79 — отрасль 
научно-технических знаний, сущность ко торой составляют теория, 
методы и средства обнаружения и поиска дефектов объектов технической природы [2, 3, 16, 20, 23].
Объект диагностирования — изделие, техническое состояние 
которого подлежит определению [2, 4, 16, 19, 23].
Техническое состояние объекта — совокупность подверженных изменению свойств объекта, характеризующая степень его 
функциональной пригодности в заданных условиях целевого применения [1, 2, 19, 23].
Вид технического состояния — такая его категория, которая 
характеризуется соответствием (или несоответствием) качества 
объекта определенным требованиям [2, 4, 16, 19, 23].
Различают следующие виды технического состо яния:
 
• исправность и неисправность;
 
• ра ботоспособность и неработоспособность;
 
• правильное функционирование и непра вильное функционирование.
Согласно ГОСТ Р 53480–2009 исправностью объекта называют 
такое его состояние, при котором он полностью удовлетворяет всем 
требованиям, установленным нормативно-технической документацией.
Работоспособностью объекта называют способность его выполнять заданные функции, сохраняя заданные параметры в пределах, установленных нормативно-технической документацией.
Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособности.
Следует отметить, что многие из дефектов, хотя и не нарушают 
работоспособности объекта в рассматриваемый момент времени, 
снижают его безотказность, а потому подлежат устранению по мере 
их выявления (например, коррозия некоторых элемен тов может 
стать причиной отказа автобуса лишь через долгосрочный период 
эксплуатации) [2, 4, 16, 19, 20, 23, 36, 41].

Состояние правильного функционирования — состояние, 
при котором применяемый по назначению объект в целом или его 
составная часть выполняют в текущий момент времени предписанные им алгоритмы функционирования со значениями параметров, соответствующими установленным требованиям.
Контроль технического состояния объекта — определение 
вида его технического состояния.
Поиск дефектов относится к зада чам технического диагностирования, которое согласно ГОСТ 20911–75 считается составной 
частью процесса контроля технического состояния объекта.
Поиск дефекта — опре деление его места с заданной глубиной.
Глубина поиска — составные части объекта, с точностью до которых необходимо опре делить место дефекта.
Тех нический диагноз — заключение о техническом состоянии 
объекта с указа нием (при необходимости) места, вида и причины 
дефекта(дефектов).
Таким образом, задачами диаг ностирования являются
проверка исправности, работоспособности и пра вильности функционирования объекта, а также поиск дефектов, нару шающих исправность, работоспособность или правильность функционирования [2, 4, 16, 19, 20, 23, 36, 41].
Диагностирование технического сос тояния любого объекта осуществляется средствами диагности рования.
Система технического диагностирова ния — совокупность 
средств и объекта диагно стирования и (при необходимости) 
испол нителей, подготовленных к диагностирова нию или осуществляющих его по прави лам, установленным нормативно-технической документацией.
Системы диагностирования могут быть тестовыми и функциональными. В системах тестового диагностирования на объект подаются специально организуе мые тестовые воздействия, а в системах функционального диагностирования — только рабочие воздействия, предусмотренные его алго ритмом функционирования.
В системах обоих видов средства диагностирования воспринимают и анализируют ответы объекта на тестовые или ра бочие 
воздействия и выдают результат диагностирования, т.е. ставят диагноз — объект исправен или неисправен, рабо тоспособен или неработоспособен, функ ционирует правильно или неправильно, имеет 
дефект и т.п. [36].
Возможность непосредственного измерения в процессе эксплуатации структурных параметров (износов, зазоров) сопряжений 
ме ханизмов автомобиля без их разборки весьма ограничена. В этой 

связи при диагностировании систем автомобилей чаще пользуются 
косвенными признаками, отражающими техническое состояние 
объектов на основе данных по диагностическим параметрам.
Диагностические параметры — пригодные для измерения 
физические величины, связанные с пара метрами технического состояния автомобиля и несущие инфор мацию о его состоянии. Диагностическими параметрами могут быть параметры рабочих (мощности, тормозного пути, расхода топлива и др.) и сопутствующих 
процессов (вибраций, шума и т.п.), а также геометрические величины (зазоры, люфты, свободные ходы, биения и др.) [2, 16, 19, 20, 
23].
Для обеспечения надлежащей достоверности и экономичности 
диагностирования диагностические параметры должны быть чувствительны, однозначны, стабильны и информативны. Эти признаки 
называют свойствами диагностических параметров.
Чувствительность Kr диагностического параметра П — приращение dП при изменении структурного параметра технического 
состо яния dИ:

 
П
И

r
d
K
d
=
.  
(1.1)

Однозначность диагностического параметра означает 
отсутст вие экстремума в диапазоне от начального значения параметра технического состо яния Ин до пре дельного Ип значения параметра технического состояния.
Стабильность диагностическо го параметра определяется вариацией его значений при мно гократном (n) измерении на объек тах, 
имеющих одну и ту же величину соответствующего структурного 
параметра. Ее оце нивают с помощью среднего квад ратического отклонения

 

2

1
(
)
П И

( ( )
( ))
П И
П И

1

п

п

−

σ
=
−
∑

.  
(1.2)

Нестабильность диагностиче ского параметра снижает его фактическую чувствительность. Поэтому для оценки свя зи диагностического параметра со структурным используют от ношение

 
=
′
σП

r
r
K
K
.  
(1.3)

Информативность является одним из важнейших свойств диагностического параметра. Она характеризует достоверность диагноза, получаемого в результате измерения значений параметра 
(рис. 1.2).

а

б

в

П

П

П

f1(П)

f1(П)

f1(П)

f2(П)

f2(П)

f2(П)

f(П)

f(П)

f(П)

Рис. 1.2. Схема сравнительной информативности параметров:
а — информативного П; б — малоинформативного П’; 
в — неинформативного П; f1 и f2 — функции распределения параметров 
соответственно исправных и неисправных объектов

Оче видно (см. рис. 1.2), чем меньше степень «пе рекрытия» распределений оценок, тем меньше ошибок будет при ис пользовании 
для постановки ди агноза данного параметра, т.е. тем он информативнее. Так, показанный на рис. 1.2 параметр П достаточно информативен, параметр П является неинформативным (распределе ния 
оценок практически неотличимы); параметр П занимает промежуточное положение.
Для количественного опреде ления информативности диагностического параметра в рас сматриваемом случае необходимо подсчитать величину «площади перекрытия», т.е. вероятность ошибки 
диагноза. Эта величина будет тем меньше, чем сильнее отличаются 
средние значения параметра П1 и П2 для исправного и неисправного состояний объекта и чем меньше разброс значе ний параметра 
для каждого состояния. Поэтому для оценки ин формативности 
можно использовать зависимость

1
2

1
2

П
П
( )
П
I
−
≈ σ + σ
. 
(1.4)

При общем диагностировании, когда выявляется неисправ ность 
объекта в целом, информативность определяют из совмест ного анализа плотностей распределения значений параметра f1(П) и f2(П), 
соответствующих за ведомо исправным и неисправ ным объектам.
Чтобы определить техническое состояние автомобиля, надо текущие значения диагностических параметров, изме ренных при помощи внешних или встроенных средств диагности рования, сопоставить с нормативными значениями [2, 16, 19, 20].
Диагностические нормативы служат для количественной 
оцен ки технического состояния автомобиля. Они устанавливаются ГОСТами, другими стандартами и руководящими техническими материалами. К диагно стическим нормативам относятся 
начальное Пн, предельное Пп и допустимое Пд значения норматива.
Начальное значение норматива Пн (начальный норматив) соответствует величине диагностического параметра новых, технически 
исправных объектов. В эксплу атации Пн используют как величину, 
до которой необходимо дове сти измеренное значение параметра 
путем восстановительных и регулировочных операций. Начальный 
диагностический норматив задается технической документацией.
Для некоторых механизмов автомобиля, приборов систем зажигания, питания, электронного управления начальное значение Пн 
подбирают индивидуально по максимуму эко номичности в процессе диагностирования. Практически это означает, что, используя 
в качестве норматива индивидуальное значение Пн, можно повысить мощность и топливную экономичность автомобиля.
Предельное значение норматива Пп (предельный норматив) соответствует такому состоянию объекта, при котором его дальнейшая 
эксплуатация становится невозможной или нецелесообразной 
по технико-экономическим соображениям. Предельный норматив 
диагностического параметра задают требованиями нормативнотехнической документации или определяют установленными методиками. В эксплуатации предельный норматив Пп используют 
для прогнозирования ресурса конкретных объектов и в случае 
встроен ного, непрерывного диагностирования.
Допустимое значение норматива Пд (допустимый норматив) 
является основным диагностическим нормативом при периодическом диагностировании, проводимом в рамках планово-предупредительной системы технического обслуживания автомобилей.