Способ контроля технического состояния двигателя внутреннего сгорания

 

СПОСОБ .КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОЕ ГО СОСТОЯНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО;.: СГОРАНИЯ, заключающийся в том, что. , . периодически в моменты между доливками Масла измеряют концентрации продуктов износа трущихся деталей, содержащихся в масле системы смазки двигателя, определяют количество масла, долитого в систему после последнего отбора пробы, проводят . обработку результатов, сравнивают результат с критерием и по резуль- : тату сравнения определяют показательтехнического состояния двигателя, от л и ч а ю щ и и с. я тем, что,, с целью повышения надежности и точности контроля, а также для расширения области его применения, измеряют концентрацию продуктов изйо-. са трущихся деталей, содержащихся . Б пробах отработанного масла, отобранных по-ОДеньшей мере в двух точг ках масляной системы, в качестве критерия определяют критическое значение концентрации данного продукта износа по формуле п Пе mod Я JKP mod где к критическое 3качение центрации J-ro химического элемента в сжазочном масле дизеля определенного типа mod г/г; дгпося интенсивность поступлеНИН j-ro химического элемента от i-й детали дизеля определгенного типа m od , причем s-j; | Vj5iPiirj r/4i V -расчетная скорость изнашивания Г-й детали, мм/ч; S - площадь боковой поверхности i-й детали, ft - удельный вес J-rb химического элемента, г/мм; Р;, - процентное содержание j-ro химического элемента в i-й детали, %; mod- индекс определенного типа g двигателя;.8 количество деталей, содерлл п жащих j-й химический элемент; текущее значение интенсивЧ ности фильтрации масла, г/ч, определяемое по соотношению . K2J; „ (ф I/ . /. к 4:: где ,K2J- значения концентраций j-ro химического элеОб мента, замеренные в масляной системе двиСО гателя до и после фильтра соответственно, со г/г;- Оц - производительность масляного насоса, г/ч; йд - текущее значение интенсивности долива масла, - Г/Ч, i .где gА интенсивность долива масла в промежуток времени между текущими отборами проб масла, г;

„,ЯК„1041893 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

mow

ji (21 ) 3354744/25-06 ,.(22) 12.08.81 .(46) 15.09.83. Бюл. Р 34 (72) Л.И. Большухина, tO.Н. Мясников и К.фе Попов (53) 621.436.001.5(088.8) интенсивность поступления j-го химического элемента от i-й детали дизеля определенного типа m od, и

>nod Т причем iC =i Ч,.В,-Р- э r/÷;

1щ1 " расчетная скорость изнашивания i-й детали, мм/ч; площадь боковой поверхности i-й детали, мм ; удельный вес j-ro химического элемента, г/мм процентное содержание j-ro химического элемента в

1-й детали, %; индекс определенного типа двигателя;. 9

1 (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 533797, кл. G 01 М 15/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 666460, кл.-G 01 М 15/00, 1976. (54 ) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКО»

ГО СОСТОЯНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ, заключающийся в том, что периодически в моменты между доливками масла измеряют концентрации продуктов износа трущихся деталей, содержащихся в масле системы смаз- ки двигателя, определяют количест- . во масла, долитого в систему после последнего отбора пробы, проводят обработку результатов, сравнивают. результат с критерием и по результату сравнения определяют показатель. технического состояния двигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности контроля, а также для рас- ширения области его применения, измеряют концентрацию продуктов износа трущихся деталей, содержащихся в пробах отработанного масла, отобранных поййеньшей мере в двух точ-. ках масляной системы, в качестве критерия определяют критическое значение концентрации данного продукта износа по формуле

boa к".м .; Яji

1 кР Оф+, IVtOd где К. - критическое значение кон к

"Р центрации )-го химического элемента в смазочном масле дизеля определенного типа mo 4 г/г;

modколичество деталей, содержащих j-й химический элемент; текущее значение интенеиз- С ности фильтрации масла, г/ч, определяемое по соотношению. (— = —; -) о, K1j . н где K„. К2 - значения концентраций

)-го химического элемента„ замеренные в масляной системе двигателя до и после .фильтра соответственно, г/г;

Q„ - производительность масляного насоса, г/чу ч* — текущее значение интен сивности долива масла, г/ч, 1 ! е, t где g - интенсивность долива масла

* в промежуток времени между текущими отборами проб масла, г;

qiSq! G OZ X 15ф0 с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ :Г ..-;-., „с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -,",;,.-::/

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф / 2.041893

А2.1

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для автоматического контроля двигателей,. преимущественно внутреннего сгорания (ДВС), в частности на судах. .5

Известен способ контроля технического состояния двигателя путем измерения концентрации продуктов изнашивания трущихся: деталей, содержащихся и масле системы смазки, сравнения 10.

3 технического состояния двигателя по укаэанной ниже причине.

Контроль технического состояния (ТС) газотурбинного двигателя (ГТД) проводится путем замера концентраций продуктов изнашивания трущихся деталей двигателя в системе смазки

U Одновременно с этим измеряют количество масла m и наработку двигателя с начала эксплуатации Г и после последней смены масла, По известной для данного типа дв гателя зависимости максимально допустимого для исправного двигателя уровня концентрации продуктов изнашивания трущихся деталей от параметров работы двигателя (в, „, ) корректируют величину порога срабатывания порогового звена U ° В случае возникновения недопустимого изнашивания трущихся деталей или недопустимой. утечки масла из системы смазки сигнал U, пропорциональный величине концейтрации продуктов износа в системе смазки становится больше, срабатывает пороговое звено, . которое включает блок сигнализации, свидетельствующий о ненормальной работе двигателя. данный способ контроля предназначен в основном.для определения

ТС газотурбинный силовых установок, поэтому использование его для других.типов двигателей, например для

ДВС,приводит к снижению точности и надежности контроля ДС, что определяет также ограниченную область использования способа-прототипа.

Это обусловлено следующими обстоятельствами. Процессы массообмена, протекающие s масляной системе

ДВС, значительно отличаются от подобных процессов в ГТД, поэтому для учета изменений концентрации для исправного двигателя, вызванных этими процессами, недостаточен замер количества масла в системе смазки m, наработки двигателя с начала эксплуатации ь„ и наработки двигателя после последней перед контролем смены масла . Кроме того, корщего оу,боРа пробы, проводят обработку результатов, сравнивают результат. с критерием и по результатам сравнения определяют показатель технического состояния двигателя 2 ). 40

Данный способ контроля технического состояния двигателя позволяет учесть количество масла в системе. ,смазки и наработку;двигателя с начала эксплуатации и после последней 45 смены масла, но тоже не может обеспечить достаточную надежность и точность контроля, а также имеет ограниченную область применения контроля

ht - величина периодичности отбора проб масла, ч, и после этого определяют показатель технического состояния двигателя в целом по формуле измеренной величины с донустимым значением и последующей сигнализации при превышении измеренной величиной допустимого значения (1 1. . . Недостатком такого способа является то, что он не может обеспечить достаточную надежность и точность контроля технического состояния двигателя, поскольку имеет низкую чувствительность к ненормальному изнашиванию трущихся деталей в на- . чальный период эксплуатации из-за отсутствия контроля количества масла в. системе смазки и наработки.двигателя с начала эксплуатации и после последней смены масла. . Наиболее близок к предлагаемому, способ Контроля технического состояния двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что периодически, в моменты между доливка- 30 ми масла, измеряют концентрации про дувкой износа трущихся деталей, содержащихся в масле системы смазки двигателя, определяют количество масла, залитого в систему последую- 35, концентрация j-ro химического элемента в чистом смазочном масле, г/г.

- концентрация J-го химического элемента в смазочном масле дизеля, определенная в пробе масла, отобранной до фильтра, г/г; весовой коэффициент) — количество химических эле-. ментов, определяемых в пробе масла..

1041893 ректировка допустимого значения. концентрации осуществляется на основании зависимости этой величины от параметров работы двигателя (а„, i„ i<), использование которой возможно только для ГТД, в то время как дпя . 5

ДВС эта зависимость носит другой характер и помимо перечисленных параметров зависит также от таких величин как начальное значение кон-центрации ko, интенсивность угара,cj, 10 интенсивность фильтрации g4, емкость масляной системы Qäo, то это приво- . дит к низкой точности при корректировке порогового значения концентрации на основании данных прототи-па. Наряду с этим согласно данному способу не используется возможность количественной оценки ТС различных ., двигателей, концентрация продуктов " .

- износа в смазочном масле. которых ниже допустимого значения, что в конеч- 2О ном счете сказывается на надежности получаемых результатов.

В соответствии с этим способом .. сигнализация произвоцится IIpH пре-, вышении измеренной величины концент -рации фиксированного допустимого уровня, однако уровень концентра- . ции продуктов изнашивания трущихся деталей двигателя: в масле системы: смазки изменяет свое значение в, -ЗО процессе нормальной эксплуатации даже у исправного двигателя, не только от количества масла в системе, . но и от режима работы двигателя-, ..:: интенсивности угара и фильтрации .: 35 ,масла, интенсивности износа дета-. лей трения, а также от наработки. двигателя после последней перед контролем смены масла.

Все это приводит к тому, что в . 4О: известном способе имеет место низ-. кая чувствительность к ненормальному изнашиванию трущихся деталей, когда значительно возрастает интен-, cHBHocTb поступления продуктов иэ- : ц носа; значения их концентраций вслед-. ствие указанных процессов занижены и соответствуют уровню нормально. изнашивающихся деталей двигателя, что приведет к несрабатыванию:аварийной сигнализации, свидетельствую- 5О щей о ненормальной работе контроли-. уемого механизма, внезапному выхо-... у его из строя и, .следовательно, ": ,явится причиной недостаточной кадей - ности известного способа. 55

Наряду с этим способ-прототип не позволяет количественно оценить неличину порогового значения концентрации и степень технического состояния двух исправных,, но находящихся в разном Ю техническом состоянии двигателей; что снижает его универсальность и, в конечном счете, также сказывается на надежности результатов . определения технического состояния.

И, наконец, из вестный способ, судя по параметрам зависимости максимально допустимого для исправного двигателя уровня концентрации продуктов износа, приведенным в описании к нему, позволяет осуществлять ,контроль по дайным значениям концен.траций для других типов механизмов, например для двигателей внутреннего сгорания, для которых эта зависи- ° мость определяется другими.параметрами.

Целью изобретения является повышение надежности и точности контроля, а также расширение области применения способа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля технического состояния двигателя, заключающемуся в том, что периодически в моменты между доливками мас ла измеряют концентрации продуктов .износа трущихся деталей, содержащих-.

;ся в масле сиатемы смазки двигателя,. определяют количество масла, долитого в систему после последнего отбора пробы, проводят обработку ре,зультатов, сравнивают результат с критерием и по результату сравнения определяют показатель технического состояния двигателя, измеряют концентрацию продуктов износа трущихся деталей, содержащихся в пробах отработанного масла, отобранных по меньшей мере в двух точках масляной системы, в качестве критерия определяют критическое значение концентрации данного продукта изйоса по формуле

=, Ъ Р бф + Я

mod где К - критическое значение кон к центрации .j-ro химического элемента в смазочном масле дизеля определенного типа m o d г/г; — .интенсивность поступления j-го химического элемента от i-й детали дизеля определенного типа m o d, причем

i ji3ji

Ч вЂ” расчетная скорость изна-

1 шивания i --й детали, мм/ч;

Si — площадь боковой поверхности i-й детали, мм ;

- удельный вес j-ro химичес1 кого элеме нта, г/мм з;

P" — процентное содержание

j1

j-ro химического элемента, в i-ой детали, %; . mo d - индекс определенного типа двигателя;

n - количество деталей, содержащих j-й химический элемент;

1041893

- текущее значение интенсивности фильтрации, r/÷, определяемой по соотношению

П K,-K..

31 aj 1! кр

- концентрация j-химического .элемента в чистом сма- З5 .зочном масле, г/г; !

К - концентрация j-го химичес1 кого элемента в смазочном масле дизеля, определенная в пробе масла, отобранной 40 до фильтра, г/г;

Aj - .весовой коэффициент, а.- количество химических элементов, определяемых в пробе масла. 45

При этом

R" - средний радиус контролируе-

1 мой i-ой детали, мм;

h - высота i-ой контролируемой детали, ел; 50

У - постоянная величина, где о

1 первоначальное среднеста- .55 тическое значение радиуса контролируемой детали, мм; конечное среднестатистическое значение радиуса контролируемой детали после 60 выработки двигателем своего ресурса, мм; ресурс двигателя между пла-. ново-предупредительными ре- монтами, ч. аф (— "« -- -)»», 5

1!! где ) ; К - значения, концентраций

j-го химического элемен1 та, замеренные в масля" ной системе двигателя 10 до. и после фильтра соответственно, г/г;

0 - производительность масН ляного насоса, г/ч;

9 — текущее значение интенсивности долива масла, 15

r/÷, а.,) где. я - интенсйвность долива масла в промеяуток времени между текущими отборами проб масла, г;

6 t - величина периодичности отбора проб масла, ч, и после этого, определяют показатель технического состояния двигателя в целом по формуле

На чертеже изображена блок-.схема устройства, позволяющего осуществить предложенный способ.

Блок-схема устройства состоит из блока 1 оптимизации периодичности отбора проб масла, реле времени 2, датчиков концентраций 3 и 4, блока коррекции 5, датчика 6 количества масла, блока 7 статистической обработки данных, блока" сравнения 8, блока 9 количественной. оценки технического состояния tTC ) двигателя, блока сигнализации 10, При этом блок 1 оптимизации периодичности отбора проб связан с реле времени 2, управляющие сигналы от которого пода. ются на датчики 3 и 4 концентраций продуктов износа. Выработанные ими сигналы, а также сигналы с датчика количестве масла 6 подаются в блок коррекции 5, одновременно с этим в этот блок поступают сигналы из блока 7 статистической обработки данных. Полученные сигналы, пропорциональные концентрациям химических элементов, входящих в продукты износа, из блоков 3 и 4 и откорректированные пороговые значения этих величин из блока 5 поступают в блок сравнения 8, который соединен с блоком сигнализации 10 и блоком количественной оценки TC.9, который, в свою очередь, связан с реле времени 2.. Пример. (выполнение автоматического контроля ТС двигателя преимущественно для ДВС). Проводят автоматический контроль ДВС типа

М50, При эксплуатации контролируемых. дизелей на вход реле времени 2 из блока 1 оптимизации периодичности отбора проб поступает сигнал о величине периодичности отбора проб, в соответствии с которым выбирается нужный интервал времени, через который датчики концентраций 3 и ф, установленные до и после масляного фильтра и подсоединенные к реле времени 2, производят замеры концентраций контролируемых,химических элементов и вырабатывают пропорциональные им электрические сигналы Z è Z> . Эти сигналы подаются в блок коррекции 5, на который одновременно с этим с блока 7 статистической обработки данных и датчика 6 количества масла подается йнформация о количестве масла, израсходованного (долитого) в систему после последнего отбора пробы, среднестатистических величинах интенсив« ностей поступления рассматриваемых химических элементов от контролируемых трущихся деталей, а также величинах производительности масляного насоса и периодичности отбора проб масла.

1041893

Откорректированный критерий тех,нического состояния определяется по формуле.

Для рассматриваемого .типа двигателя величины откорректированных критических значений концентраций составляют Fe=25x10 r/r, Cr

16 ° 10 r/ã, Cu = 15 ° 10 r/r, А1 = 12 10 r/r.

Составитель Н. Патрахальцев

Редактор С. Тимохина Техред В.Далекорей Корректор A. Зимокосов

Заказ 7117/43 Тираж 873ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., st. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

Предварительно установлено, что эти химические элементы харак теризуют ТС.(износ) гильз цилинд

Полученные сигналы, пропорциональные концентрациям химических эле-2О ментов от датчика 3, расположенного перед фильтром, и откорректированные значения критерия ТС из блока 5 по- . дают в блок сравнения 8. В случае,. если текущие значения концентрации 25 меньше откорректированных крите-. риальных значений, информация поступает в блок 9 количественной оценки

"ТС двигателя, в котором определяется .показатель его ТС.по формуле

Полученное значение критерия заносится в запоминающее устройство блока количественной оценки TC или, в случае необходимости, выносится на цифропечать, а на реле времени

:2 подается: обратный сигнал и устройство продолжает работу по рассмотренной программе.

В случае, если. хотя бы одно иэ текущих значений концентраций контролируемых химических элементов равно или больше их пороговых значений, включается блок сигнализации 10, свидетельствующий о ненормальной работе двигателя, который служит основанием для его остановки и устранения причин неисправности.

Таким образом, позволяет повнсить надежность и точность контроля, а также расширить область применения способа на другие типы механизмов данного класса.