Способ оценки качественного резерва картерного масла в двигателе внутреннего сгорания

(51)4 Р 01 М 9/О ных м порт,чесстел в янах е расго кави- аргра- приены типовые нтрации (К) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства(56) Авторское свидетельство СССРВ 1084474, кл. Р 01 М 9/02, 1981,Тракторы и,машины сельскохозяйственные, техническое обслуживаниеГОСТ 20793/81, 1981.Инструкция по применению смазочатериалов ЦТ/2635. - М.: Транс 1970, дополнение 1973.(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВЕННОГО РЕЗЕРВА КАРТЕРНОГО МАСЛА В ДВИГАТЕЛЕВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Изобретение позволяет сократить Изобретение относится к техкому обслуживанию машин и, в,чности, применению смазочных мадвигателях внутреннего сгоранияэксплуатируемых в различных маи механизмах.Цель изобретения - сокращенхода масла за счет реализациичественного резерва при работегателей внутреннего сгорания стерной смазкой,На фиг, 1 изображфики изменения конце расход масла за счет реализации егокачественного резерва, Во время работы двигателя доливают в картер масло по мере его расходования. Приэтом определяют контрольный параметр, который сравнивают с эталоном,а по результатам сравнения определяют необходимость смены масла, В качестве контрольного параметра принимают минимально допустимый удельныйчасовой долив, обеспечивающий бессменную работу масла, вследствиестабилизации его качества за счет естественного обновления, которое составляет 0,015, 0,0025 и 0,0040 долейколичества масла в картере при уста-.новленной периодичности смены масла480, 240 и 120 моточасов. Способсокращает расход масла за счет реализации качественного резерва, увеличения срока службы и ликвидации смены масла, при этом не исключаютсядополнительные затраты. 2 ил. 2месей, кислотного числа и других характеристик масел, связанных с. по" ступлением примесей, серы из топлива, продуктов износа для двигателей и масел, находящихся в удовлетворительном состоянии, т.е. со стабилизировавшимися характеристиками; на фиг,2- расчетные примеры вариантов графиков изменения концентрации (К) активной части присадок, 1 - время работы.Под активной частью присадок понимается остаточная концентрация элементов присадки, не вступившая вК =К, е где К 45 3146процессе контакта с продуктами износаи окисления во взаимодействие или непрошедшая процессов полимеризации. Всвязи с этим, содержание отдельныхэлементов присадок в масле напримербария, может не изменяться, а активная их часть (не полимеризованная)снизиться.Ионотонный график 1 (фиг,1) отражает непрерывный процесс, когда угари 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, производимойвместо плановых смен масла (фиг. 2график 3). График 4 (фиг. 1) показывает браковочный уровень параметра,график 5 (фиг. 2) - линейное изменение активной присадки при равномерномее срабатывании и самых неблагоприятных условиях, влияющих на темп снижения .ее концентрации (постояннаяинтенсивность старения), График 6показывает экспоненциальную зависимость старения масла (реальную).График 7 показывает случай, когда стабилизированный уровень концентрациине достигает браковочного. Графики8 и 9 иллюстрируют увеличение резерва качества . масла при удельных часовых доливах соответственно 0,004и 0,01 долей от количества масла вкартере.Сущность способа заключается вследующем,Во время работы технически исправного двигателя доливают в картермасло по мере его расходования, Приэтом измеряют количество доливаемогомасла 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 качест 03644ва за счет естественного обновления,который для разной установленной периодичности смены масла составляетразные значения, а именно 0,0015,0,0025 и 0,0040 долей от количествамасла в картере при установленнойпериодичности смены масла соответственно 480, 240 и 120 моточасов. Плановую смену масла проводят, еслиудельный часовой долив составляетменее 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 проис ходит старение масла вследствие еговзаимодействия с трущимися поверхностями, продуктами окисления и примесями. Одновременно со старениеммасло восстанавливается за счет до лива свежего по мере угара и утечек.В результате этих двух процессов качественный состав масла постепенностабилизируется. При некоторой интенсивности долива свежего масла стаби лизация наступает на уровне, не достигающем браковочных значений,Рассматривают математическую модель накопления примесей и старениякартерных масел.Динамика накопления примесей вдвигателе внутреннего сгорания (фиг,1график 1) подчинена экспоненциально-му закону, описываемому следующейформулой:40 "9 п.+ -- -(1-еС 1 +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 масло- очистки, кг/ч;скорость поступления примесей или продуктов износа в масло, кг/ч;средний вес масла в картере, кг;- время работы двигателя безсмены 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, Чемвыше интенсивность долива (удельныйчасовой долив ), тем ниже уровень стабилизации концентрации, При некоторой скорости долива концентрация неможет достигать браковочного уровня(график 4, фиг. 1),Изменение концентрации активнойприсадки в масле также подчинено экспоненциальной зависимости и описывается следующим уравнением:Ч 1,1+Ъ 1+вЧпгде К- концентрация активной присадки, кг/кг;К - начальная концентрация активной присадки, кг/кг;- приведенная скорость сраба"втывания присадки, кг/ч;Ч п=8 и/Коф3 - скорость срабатывания присадки, кг/ч,На основе прямолинейного графика5 обосновываются периодичности сменымасел 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 картереза 1 ч работы, При этом, начальнаяскорость срабатывания активной присадки принята одинаковой для всехнормально работающих двигателей,Как видно иэ графиков (фиг. 1 и 2)при скорости угара, утечек и долива,превышающей некоторый уровень, стабилизация концентрации примесей иприсадок наступает на.уровне, не достигающем браковочного (график 4,фиг. 1 и график 7, фиг. 2).Чем выше интенсивность естественного обмена масла за счет долква,тем больше резерв его качества. График 8 (фиг. 2) соответствует удельно"му доливу, равному 0,004., а график9 - равному 0,01.35 40 45,ухудшает надежности двигателя,50 55 0 п=ймКп=0 ф 4 кгпв 5 10 15 20 25 30 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 идо разборки двигателя на очередномремонте. При следующей плановой смене снова проводят аналогичное сопоставление,Доверительная вероятность 0,95соответствует надежности, достигаемойпри существующей системе ППР, т.е,внедрение предлагаемого способа не Если принять в качестве исходных данных постоянный вес моторного мас" ла в картере, равный 10 кг, периодичность смены масла 240 моточасов, начальную концентрацию активной присадки 4 Е и браковочный ее уровень 1,6 Х (отношение текущего содержания присадки к браковочному 2,5) получают следующее,Общий вес активной присадки в свежем масле, содержащемся в картерегде О- вес присадки, кг;Я- вес масла в картере, кгпвК - концентрация присадки в масле, кг/кг.Начальная скорость срабатывания присадки-0,001 кг/ч,Т си10где К- браковочная концентрацияприсадки, кг/кг;Т - время работы двигателя между плановыми сменами масла,моточасов, 15При этом изменение концентрацииприсадки при отсутствии угара, утечек и долива происходит в соответствии с графиком б (фиг. 2) и браковочный ее уровень достигается, примерно, 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 моточасовна уровне 2%. При этом неиспользованный резерв присадки около 30% от бра- З 0ковочного уровня, что вполне достаточно для нормальной работы двигателя.Если долив интенсивнее, например0,01 веса масла в картере за 1 ч работы, то изменение концентрации происходит в соответствии с графиком 9(фиг. 2). По результатам статистической обработки эксплуатационных данныхколичество двигателей, в которых до"лив масла вследствие угара и утечек 40составляет менее 0,0025 от веса масла в картере за 1 ч работы, не превышает 5-10% . Таким образом, для принятых условий без смены масла можноэксплуатировать около 90% парка 4двигателей .Аналогичный расчет можно выполнитьдля периодичности смены масла в 480моточасов. 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 20% 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 изобретенияСпособ оценки качественного резерва картерного масла в двигателевнутреннего сгорания, заключающийсяв том, что во время работы двигателядоливают в картер масло по мере егорасходования, определяют контрольныйпараметр и сравнивают его с эталоном,а по результатам сравнения определяютнеобходимость смены масла, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюсокращения расхода масла за счетреализации его качественного резерва, в качестве контрольного параметра определяют фактический удельныйчасовой долив масла, в качестве эталонного параметра принимают минимально допустимый удельный часовой долив,обеспечивающий бессменную работу масла, вследствие стабилизации его качества за счет естественного обновления, который составляет 0,0015,0,0025 и 0,0040 долей от количествамасла в картере при установленнойпериодичности смены масла соответственно 480, 240 и 120 моточасов, аплановую смену масла проводят, еслиудельный часовой долив составляет менее указанного эталона,Заказ 517/38 Тираж 456 Подписи ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ГКНТ СССР комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина оизводственно-издател