Способ оценки качественного резерва картерного масла в двигателе внутреннего сгорания

 

Изобретение позволяет сократить расход масла за счет реализации его качественного резерва. Во время работы двигателя доливают в картер масло по мере его расходования. При этом определяют контрольный параметр , который сравнивают с эталоном, а по результатам сравнения определяют необходимость смены масла. В качестве контрольного параметра принимают минимально допустимый удельный часовой долив, обеспечивающий бессменную работу масла, вследствие стабилизации его качества за счет естественного обновления, которое составляет 0,015, 0,0025 и 0,0040 долей количества масла в картере при установленной периодичности смены масла 480, 240 и 120 моточасов. Способ сокращает расход масла за счет реализации качественного резерва, увеличения срока службы и ликвидации смены масла, при этом не исключаются дополнительные затраты. 2 ил. I (Л

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 F 01 M 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4258898/25-06 (22) 23.06.87 (46) 23.02,89. Бюл, М- 7 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства (72) В.В.Чанкин, Л.А.Миронов, Г.А.Михайлов, Т.С.Морозова, Т.К,Пугачева и 10.А.галинский (53) 621.43.038.771(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1084474, кл. F 01 M 9/02, 198).

Тракторы и .машины сельскохозяйственные, техническое обслуживание °

ГОСТ 20793/81, 1981.

Инструкция по применению смазочных материалов ЦТ/2635. — М.: Транспорт, 1970, дополнение 1973. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВЕННОГО РЕЗЕРВА КАРТЕРНОГО МАСЛА В ДВИГАТЕЛЕ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение позволяет сократить

Изобретение относится к техническому обслуживанию машин и, в .частности, применению смазочных масел в двигателях внутреннего сгорания, эксплуатируемых в различных машинах и механизмах.

Цель изобретения — сокращение расхода масла за счет реализации его качественного резерва при работе двигателей внутреннего сгорания с картерной смазкой.

На фиг. 1 изображены типовые графики изменения концентрации (К) при„„SU„, 1469364 А 1 расход масла за счет реализации его качественного резерва. Во время работы двигателя доливают в картер масло по мере его расходования. При этом определяют контрольный параметр, который сравнивают с эталоном, а по результатам сравнения определяют необходимость смены масла. В качестве контрольного параметра принимают минимально допустимый удельный часовой долив, обеспечивающий бессменную работу масла, вследствие стабилизации его качества за счет естественного обновления, которое составляет 0,015, 0,0025 и 0,0040 долей количества масла в картере при уста-. новленной периодичности смены масла

480, 240 и 120 моточасов. Способ сокращает расход масла за счет реализации качественного резерва, увели.чения срока службы и ликвидации смены масла, при этом не исключаются дополнительные затраты. 2 ил. месей, кислотного числа и других ха- © 1 рактеристик масел, связанных с. поступлением примесей, серы из топлива, продуктов износа для двигателей и масел, находящихся в удовлетворительном состоянии, т.е. со стабилизировавшимися характеристиками, на фиг,2расчетные примеры вариантов графиков изменения концентрации (К) активной части присадок, t — время работы.

Под активной частью присадок понимается остаточная концентрация элементов присадки, не вступившая в

К =К,.е где К

55

146 процессе контакта с продуктами износа и окисления во взаимодействие или не прошедшая процессов полимеризации. В связи с этим, содержание отдельных элементов присадок в масле например бария, может не изменяться, .а активная их часть (не полимеризованная) снизиться.

Монотонный график 1 (фиг,l) отражает непрерывный процесс, когда угар и долив производятся постоянно. График 2 отражает действительную картину, соответствующую реализации, системы планово-предупредительных ремон-, тов (ППР), т.е. уменьшение концентрации в момент долива масла происходит скачком однако это различие для. анализа динамики не является существенным, так как средние величины одинаковы. В связи с этим, и для практических расчетов пользуются уравнениями, отражающими монотонный процесс. Ступенчатое изменение концентрации присадок проявляется и в моменты замены фильтров, производимой вместо плановых смен масла (фиг. 2 график 3). График 4 (фиг. 1) показывает браковочный уровень параметра, график 5 (фиг. 2) — линейное изменение активной присадки при равномерном ее срабатывании и самых неблагоприятных условиях, влияющих на темп снижения .ее концентрации (постоянная интенсивность старения). График 6 показывает экспоненциальную зависимость старения масла (реальную).График 7 показывает случай, когда стабилизированный уровень концентрации не достигает браковочного. Графики

8 и 9 иллюстрируют увеличение резерва качества масла при удельных часовых доливах соответственно 0,004 и 0 01 долей от количества масла в картере.

Сущность способа заключается в следующем.

Во время работы технически исправного двигателя доливают в картер масло по мере его расходования. При этом измеряют количество доливаемого ! масла и определяют фактический удельный часовой долив масла. Контрольный параметр сравнивают с эталоном, в качестве которого принимают минимально допустимый, например расчетный, удельный часовой долив, обеспечивающий бессменную работу масла, вследствие стабилизации его качест0364

4 ва за счет естественного обновления, который для разной установленной периодичности смены масла составляет разные значения, а именно 0,0015, 0,0025 и 0,0040 долей от количества масла в картере при установленной периодичности смены масла соответственно 480, 240 и 120 моточасов. Плановую смену масла проводят, если удельный часовой долив составляет менее указанного эталонного значения.

При других периодичностях смены масла, отличных от 480, 240 и 120 моточасов, минимально допустимый удельный часовой долив может быть определен, например, интерполяцией с использованием указанных трех точек.

В процессе работы двигателя проис20 ходит старение масла вследствие его взаимодействия с трущимися поверхностями, продуктами окисления и примесями. Одновременно со старением масло восстанавливается за счет до25 лива свежего по мере угара и утечек.

В результате этих двух процессов качественный состав масла постепенно стабилизируется. При некоторой интенсивности долива свежего масла стаби 30 лизация наступает на уровне, не достигающем браковочных значений.

Рассматривают математическую модель накопления примесей и старения картерных масел.

Динамика накопления примесей в двигателе внутреннего сгорания (фиг.1 график 1) подчинена экспоненциально- му закону, описываемому следующей формулой: ао

%з

+ — — -(1-е ч +ч.„ концентрация примесей или продуктов износа, кг/кг; начальная концентрация примесей, кг/кг; средняя скорость долива масла в картер вследствие уга.ра и утечек, кг/ч (удельный часовой долив); приведенная скорость циркуляции масла в системе маслоочистки, кг/ч; скорость поступления примесей или продуктов износа в масло, кг/ч; средний вес масла в картере, кг;

1460364

- время работы двигателя без смены масла, ч.

Как видно иэ уравнения (1), концентрация примесей в масле стремится к пределу, обусловленному интенсивностью его долива, для поддержания исходного количества, уменьшающегося вследствие угара и утечек. Чем выше интенсивность долива (удельный часовой долив ), тем ниже уровень стабилизации концентрации, При некоторой скорости долива концентрация не может достигать браковочного уровня (график 4, фиг. 1).

Изменение концентрации активной присадки в масле также подчинено зкспоненциальной зависимости и описывается следующим уравнением:

1 1.л

1+ 2" 1+ 22

q.ï где К „— концентрация активной присадки, кг/кг;

К вЂ” начальная концентрация активной присадки, кг/кг; — приведенная скорость срабаи тывания присадки, кг/ч, Ч п=8п/Коэ скорость срабатывания присадки, кг/ч.

На основе прямолинейного графика

5 обосновываются периодичности смены масел при системе ППР, График 3 (фиг. 2) отражает действительную динамику концентрации активной присадки при удельной .интенсивности долива свежего масла, равной 0,0025 от веса масла в картере за 1 ч работы. При этом, начальная скорость срабатывания активной присадки принята одинаковой для всех нормально работающих двигателей.

Как видно иэ графиков (фиг. 1 и 2) при скорости угара, утечек и долива, превышающей некоторый уровень, стабилизация концентрации примесей и присадок наступает на.уровне, не достигающем браковочного (график 4, фиг. 1 и график 7, фиг. 2).

Чеи выше интенсивность естественного обмена масла за счет долква, тем больше резерв его качества. График 8 (фиг. 2) соответствует удельному доливу, равному 0,004., а график

9 - равному 0,01.

40

45.ухудшает надежности двигателя, 50

0п=й м Кп=0э4 кг ю

Все указанные выводы относятся к двигателям, находящимся в исправном состоянии (около 957. двигателей).

Органиэация технического обслуживания, ремонта и смены масел в неисправных двигателях должна рассматриваться особо, так как их надежность системой планово-предупредительного ремонта практически не обеспечивается.

На основе расчетных уравнений (1 и 2) определяют минимально допустимые скорости угара, утечек и удельного долива масла, обеспечивающие эксплуатацию двигателей беэ смены моторного картерного масла при полученных в эксплуатации максимально допустимых скоростях поступления примесей и срабатывания присадки, В процессе эксплуатации осуществляют . постоянный контроль и учет долива масла в картер каждого двигателя.

К моменту плановой смены масла определяют суммарный вес долитого свежего масла и средний удельный часовой долив масла, т.е. отнесенный к одному часу работы или километру пробега. Полученную фактическую скорость долива масла фактический удельный часовой долив сравнивают с минимально допустимой. Если фактический удельный долив выше минимально допустимого, то с доверительной вероятностью 0,95 можно утверждать, что масло имеет резерв качества не только до следующей плановой смены, но и до разборки двигателя на очередном ремонте. При следующей плановой смене снова проводят аналогичное сопоставление.

Доверительная вероятность 0,95 соответствует надежности, достигаемой при существующей системе ППР, т.е. внедрение предлагаемого способа не

Если принять в качестве исходных данных постоянный вес моторного масла в картере, равный 10 кг, периодичность смены масла 240 моточасов, начальную концентрацию активной присадки 4Х и браковочный ее уровень 1,6Х (отношение текущего содержания присадки к браковочному 2,5) получают следующее.

Общий вес активной присадки в свежем иасле, содержащемся в картере

1460364 где G„— вес присадки, кг;

Q - вес масла в картере, кг;

ʄ— концентрация присадки в масле, кг/кг.

Начальная скорость срабатывания присадки

-0,001 кг/ч, Te„„

10 где К вЂ” браковочная концентрация присадки, кг/кг;

Т „- время работы двигателя между плановыми сменами масла, моточасов, 15

При этом изменение концентрации присадки при отсутствии угара, утечек и долива происходит в соответствии с графиком 6 (фиг. 2) и браковочный ее уровень достигается, пример- 20 но, через,360 моточасов, При наличии долива свежего масла,равного 0,025 кг/ч или 0,0025 от веса масла в картере за 1 ч работы, концентрация активной присадки изменяется в соответствии с графиком 3 (фиг. 2) и стабилизация присадки наступает примерно через 400 моточасов на уровне 2Х. При этом неиспользованный резерв присадки около ЗОХ от бра- З0 ковочного уровня, что вполне достаточно для нормальной работы двигателя.

Если долив интенсивнее, например

0,01 веса масла в картере за 1 ч ра боты, та изменение концентрации про- 35 исходит в соответствии с графиком 9 (фиг. 2). По результатам статистической обработки эксплуатационных данных количество двигателей, в которых долив масла вследствие угара и утечек составляет менее 0,0025 от веса масла в картере за 1 ч работы, не превышает 5-10Х. Таким образом, для принятых условий без смены масла можно эксплуатировать около 90Х парка 45 двигателей.

Аналогичный расчет можно выполнить для периодичности смены масла в 480 моточасов. При этом минимально допустимая скорость долина составит око ло 0 0015 веса масла в картере эа

1 ч. работы Дпя периодичности смены масла через 120 моточасов минимально допустимая скорость долива составит около 0,004 веса масла в картере за

1 ч работы.

Использование предлагаемого способа позволяет сократить расход масла в двигателях внутреннего сгорания до 30-40%, а в среднем около 20Х. за счет реализации качественного резерва, увеличения срока службы и ликвидации не требующихся смен масла, При этом не требуется никаких дополнительных затрат, за исключением более четкого выполнения существующего требования по учету расхода масел на доливы в каждом двигателе и определения удельного часового расхода (отнесенного к одному часу работы двигателя или определенному пробегу машин).

Формула изобретения

Способ оценки качественного резерва картерного масла в двигателе внутреннего сгорания, заключающийся в том, что во время работы двигателя доливают в картер масло по мере еro расходования, определяют контрольный параметр и сравнивают его с эталоном, а по результатам сравнения определяют необходимость смены масла, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью сокращения расхода масла за счет реализации его качественного резерва, в качестве контрольного параметра определяют фактический удельный часовой долив масла, в качестве эталонного параметра принимают минимально допустимый удельный часовой долив, обеспечивающий бессменную работу мас ла, вследствие стабилизации его качества за счет естественного обновления, который составляет 0,0015, 0,0025 и 0,0040 долей от количества масла в картере при установленной периодичности сиены масла соответственно 480, 240 и 120 моточасов, а плановую смену масла проводят, если удельный часовой долив составляет менее указанного эталона.

1460364

2 220

0,02

Составитель Н.Патрахальцев

Редактор О.Головач Техред И.Верес Корректор Э.Лончакова

Заказ 517/38 Тираж 456 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101