Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОЭЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХРЕСПУБЛИН 116 4 9)(51 ЗОБРЕТг У АВТОРСНОМУ л 088,8)виде тель ство СССР М 15/00, 1972. ГОСУДАРСТВЕННЦй НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЪ 1 ТИЙ(71) Научно-исследовательский и пректно-конструкторский институтавтоматизированных систем управлентранспорта газа и Локомотивное депоим. С.М.Кирова Южной ордена Ленинажелезной дороги(54) (57) СПОСОБ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГОСОСТОЯНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГОСГОРАНИЯ, заключающийся в том, чтоподают масло в двигатель по основ;ной магистрали че ре з филь тр, ре гисрируют давление до фильтра и вычисляют кон тро льный п араме тр, по ко тому судят о состоянии двигателя,отличающийся тем, что,с целью повышения точности, мас ов двигатель подают также по дополнительной магистрали, параллельнойосновной, в качестве фильтра исползуют электромагниты с постоянныммагнитым полем, а в качестве контрольного параметра принимают соотношенив давлений в основной и дополнительной магистралях.Изобретение относится к безразборной диагностике двигателя внутрен -нега сгорания пс составу отложенийв масле,Известен способ оценки техническо - 5го состояния двигателя внутреннегосгорания., заключаюШийся в том, чтоподают масло в двигатель по основноймагистрали через Фильтр, регистрируют давление до Фильтра, вычисляотконтрольный параметр, по которомусудят о состоянии двкгателя,Согласно этому способу маслянаясистема дизеля па степени загрязнения коптрс 1 Ируется по перепаду дяв лепкя двух манометров, один из которых установлен в маслопровсде до фильтра, а другой - после Фильтра, Чем больше загрязнен Фильтр, тем больше перепад давления 1 70Однако фильтр часто засоряется не продуктами износа цеталей дизеля, а посторонними предметами, например кусочками паранитовых прокладок, концами илк ветошью, продуктами нагара Об Оязсв аний и т: дБ э том случае ма нометры указывают на критическоесостояние цизеля, в то время какон находится в исправном состоянииа просто загрязнен сам фкльтр, 36Б процессе эксплуатацкк тепловазоз периодически между плановыми ви.- дами ремонта на пунктах экипировки производится частичная или полнаязамена дизельного масла по различ -ным причитЯтт, пятпример при утечсеМа СЛЯ ПоЯСЛЯ 1 ОМ т КОЛ 51 ЕКТОРУ р ПСпричине рязжижен ия (попадание в мас-.ло дизех 1 ьпсга тсплизва) р и т.д.т, Е . Пс ттРИЧИНЯМ, т 1 Е З ЯВ ИС 51 тим ОТ ИЗ-,1 бНО СЯ ДЕ ТЯЛЕ 11 ДИЗЕЛЯ, Б Э ТОМ СХ 1 Ут 1 ЯЕмасло в системе дизеля частична илк сав сем 1 ен 51 е тсяа загрязненность филь тра о стае тся прежней, значитИ ПЕрЕПад даВЛСНИя ОСтаЕтСя Т 1 рЕж 51 щтт 5 т. е, перепад давления не саств е тствует степенк загрязнения масла,Как правило, фильтры по которым ИЗМЕРЯЕТСЯ ПЕРЕПад, ВЫПОЛЕНЫ П 1 ЕтЕВЫ- АЙИ поэтому они задержкзают только частж 1 ы износа теталси дизеля 5 1 язмер которых больше чем Оасстояние МЕЖДУ ПЛЯ, г 1 тт 1 Ят.,"И ФИЛЬ ТРЯ лЕЛК 1 Е же частички свобоцно проходяг через фильтр. Такое явление не позволяет д точна судить о стегени износа дуа-. лей дизеля и о загрязнетнасти дизельнога, масла Таким образом, по известному способу определения перепада давлений невозможно судить о степени износа деталей дизеля, а можно только судить (и то при условии, что дизельное масло не меняют или частично не добавляют) о степени загрязнения дизельного масла всеми продуктами износа дизеля и посторонними предметами, туда попавшими, и с большой достоверностью этот метод дает возможность определить только степень загрязнения самого фильтра.Цель изобретения - повышение точ - ности и достоверности диагноза.Указанная цель достигается тем, что согласно способу оценки технического состояния двигателя внутренне го сгорания, заключающему в том, что подают масло в двигатель по основной магистрали через фильтр, регистрируют давление до фильтра, вычисляют контрольный параметр, по которому судят о состоянии двигателя, масло в двигатель подают также по дополнительной магистрали, параллельной о сновной, в каче стве фильтра используют электромагниты с чостоянным магнитным полем, а в качестве контрольного параметра принимают соотношение давлений в основной и дав полнительной магистралях.На фиг, 1 показана схема системысмазки двигателя, выполненная согласно предлагаемому способу; на фиг.2 - , узел . на Фиг. 1, без продуктов износа деталей двигателя на участке магнитного поля (стрелкой показано направление движения масла); на Фиг, 3 - та же, с продуктами износа деталей двигателя на участке магнит - ного поля;. на фиг, тт - кривые накопления отложений в дизельном масле меди, свинца и железа (А - точка критического износа железа, время раба гы дизеля - бООч; Б - точка критического износа свинца, время работы дизеля т 1800 ч; В - точка критического износа меди, время работы дизеля тт 2100 ч); на Фиг. 5 - график изменения давления масла в зависимости ат времени работы двигателя.Из картера 1 масло по трубопроводу 2 направляется к насосу 3, а после насоса 3 разветвляется по двум параллельным трубопроводам 4 и 5, которые выполнены из немагнитного материала, при этом на трубопроводе 5 установлены электромагниты 6, которые создают постоянное магнитное поле, Состав материала, длина и диаметр трубопроводов 4 и 5 одинаковы. На трубопроводах 4 и 5 уста новлены манометры 7 и 8 на одинаковом расстоянии от оси насоса 3, причем манометр 8, который установлен на трубопроводе 5, располагается между электромагнитами 6, а трубка 9 10 манометра 8 выполнена из немагнитного материала. После прохождения двух параллельных трубопроводов 4 и 5 масло попадает в трубопровод 10, затем и двигатель 11, а из него 15 по трубопроводу 12 - в картер 1. Перед и после двух параллельных трубопроводов 4 и 5 установлены водяные патрубки 13, а за манометрами 7 и 8 на каждом параллельном трубопрово де 4 и 5 размещены вентили 14 и 15.Масло из картера 1 двигателя 11 поступает по трубопроводу 2 через насос 3 в два параллельных трубо - провода 4 и 5 под давлением 2,0- 25 2,5 кг/см, при этом вентили 14 и 15 открыты. Благодаря магнитному полю в трубопроводе 5, образованному электромагнитами 6, на его внутренних стенках на участке магнитного 30 поля откладываются частички металла (продукты износа деталей двигателя из магнитного материала). В результате этого отложения происходят заростание внутреннего диаметра 35 трубопровода 5 и уменьшение его проходного сечения на участке магнитно- го поля. Это приводит к тому, что показание давления по манометру 8 уменьшается, например на тепловоз ных дизелях при уменьшении проходного сечения на 10-152 давление масла уменьшается с 2,0-2,5 кг/см до 1,6-.2,1 кг/см.Показания давлений с манометров 7 45 и 8 необходимо снимать при работающем двигателе следующим образом: сначала снимают показания с манометра 7, при этом вентиль 14 открыт, а вентиль 15, закрыт, затем снимают 50 показания с манометра 8, но приэтом открывается вентиль 15, а вен-, тиль 14 закрывают. После снятия величин давлений при дальнейшей работе двигателя оба вентиля 14 и 15 55 должны быть открыты, Если показания давлений с манометров 7 и 8 одинаковы, то это значит, что металлических отложений из магнитного материала в трубопроводе 5 на участке магнитного поля нет, а следовательно, этих отложений нет и в масле . Если же показания давления манометра 8 меньше, чем манометра 7, то это означает, что сечение трубопровода 5 на участке магнитного поля уменьшилось за счет отложения частичек металла из магнитного материала и,следовательно, в масле имеются механиче ские примеси, что отрицательносказывается на работе двигателя. Масло в таких случаях необходимо менять.Водяные патрубки 13 установленыдля того, чтобы после замены загрязненного масла можно было частьмасляного трубопровода двигателя(два параллельных трубопровода 4и 5) снять, произвести очистку, научастке магнитного поля, а затемпоставить на место. Очистку трубопровода 5 необходимо в обязательномпорядке производить при каждой сменемасла,Анализ причин порчи локомотивовиз-за неисправности различных узловдвигателя внутреннего сгорания за пятилетний период по ряду локомотивных депо Южной ордена Ленина железной дороги показал, что в основномвыход из строя того или иного локомотива в пути следования происходитиз-за порчи двигателя внутреннегосгорания по повышенному количествужелеза в дизельном масле(завышенное наличие железа свидетельствует об износе узла поршень - гильза). В течение года таких повреждений в пути следования бывает в прелах 130-140 случаев. В то время,как из-за неудовлетворительного состояния подшипников в пути следованияв течение года бывает всего 8-10 случаев повреждений (износ подшипников характеризуется повьппенным наличием в дизельном масле свинца и меди).Поэтому необходимо иметь постояннуюинформацию в пути следования о количественном составе железа в дизельном масле. При отсутствии частичных доливок масла согласно анализу химико-диагно-. стической лаборатории депо за 1982- 1983 гг. было установлено, что процесс етложения различных элементов износа в масле происходит по-разному.Данный анализ проводился следующим образом: на тепловозах, прошедших заводской ремонт (т.е. все узлыи детали двигателя были заменены5на новые, а масло залито свежее) накаждом плановом виде ремонта производился спектральный анализ дизельногомасла, при этом производился визу -альный осмотр узлов и деталей дизеля, 10замер зазоров в изношенных узлахи деталях, По этим данным были получены кривые, характеризующие процесснакопления элементов износа в дизельном масле в зависимости от времени 15работы,Как видно из графиков (фиг, 4),в начальный период отложение продуктов износа происходит довольно быстро, а затем постепенно замедляется. 20Но если отложение меди и свинца докритической нормы происходит за пе -риод 1800 - 2000 ч работы дизеля(для меди - 60 г/т, для. свинца80 г/т) то отложение железа до критической нормы (50 г/т) происходитгораздо быстрее, а именно за 600 -00 ч работы дизеля.Из этого можно сделать вывод,что при начале износа подшипников ЗО(в масле) отложение меди и свинца),если проводить спектральный анализмасла на плановых видах ремонта,то моюо практически во всех случаяхсвоевременно установить начало износа и не пропустить критического момента износа, а значит , своевременно устранить повреждения, так какза 1800-2000 ч тепловоз пять в шесраз заходит на плановый ремонт. 40А вот при износе узла гильза -поршень (в масле отложенче железа)можно пропустить критический момент,что приведет к порче, так как за 600700 ч тепловоз заходит на плановыйремонт всего два, в редких случаяхтри раза, Поэтому в предлагаемомспособе поставлена задача определения степени загрязнения масла именножелезом. 5 ОПредла гаемый с по со б по зв оляе тфиксировать количественное отложениежелеза за счет измерения показанийманометра 8,так как при каждой новой порции отложения железа показание 55 манометра 8 уменьшается по сравнению с показаниями манометра 7 (фиг. 3), При этом на данный метод не влияет наличие в дизельном масле посгороннихпредметов и немагнитных частичек износа. Он позволяет фиксировать только наличие в дизельном масле железа.Кроме того, на предлагаемый способне влияет также и частичная или дажеполная смена дизельного масла, таккак при смене дизельного масла магниты б удерживают частички железав трубопроводе 5 (фиг, 3), а затемпри работе дизеля с новым масломпроцесс накопления отложения железапродолжается, Значит, изобретениепозволяет определять не просто загрязненность дизельного масла, а именно количество железа, изношенногов узле поршень - гильза, т.Е. позволяет определять степень износаузла поршень - гильза и судить о егосостоянии в любой момент эксплуатации дизеля тепловоза,Для того, чтобы связать уменьшениедавления на манометре, 8 со степеньюизноса узла поршень - гильза,был проведен анализ для конкретноготепловозного дизеля 10 Д 100, причемдиаметр параллельных трубопроводови 5 оставался постоянным.Аанализ производился на ряде теп -ловозных дизелей сразу же после заводского ремонта (все детали и узлыдизеля сменены, масло залито свежее).Через определенные часы работы дизеля прозводились замер давления маслапо манометрам 7 и 8, контрольный анализ масла на установке МФС - 5, визуальный осмотр узла поршень - гильза и замер зазора в узле поршень -гильза, Анализ был произведен напятнадцати дизелях 10 Д 100.По результату анализа построенграфик снижения давления по манометру 8 (снижение происходит за счетотложения частичек железа в трубопроводе 5 в районе магнитного поля,создаваемого магнитами 6) в зависимости от времени работы дизеля(фиг. 5),Точка 1 на фиг, 5 соответствуетначальному периоду работы дизелясразу после заводского ремонта, давление по манометру 8 составляет2,0 - 2,5 кг/см (по правиламэксплуатации такое давление является нормой).Точка П на фиг. 5 соответствуетработе дизеля после 600-700 ч послеиг,2 заводского ремонта. Давление по манометру 8 уменьшилось до 1,6 - 2,0 кг/см, при этом согласно спектральному анализу, проведенному в момент замера давления, отложение 5 железа в дизельном масле составляет 48 - 53 г/т, а при визуальном осмотре узла поршень - гильза уже видны следы натира, т.е. узел поршень - гильза находится в критическом состоянии. 10Следовательно, для конкретного двигателя снижение давления с 2,0- 2,5 до 1,6-2,0 кг/см является сигналом о критическом износе узла поршень - гильза. 15График на фиг. 5 является усредненным по данным работы пятнадцати дизелей. В процессе эксплуатации дизеля снижение давления до точки И может произойти и раньше или позднее 20 в зависимости от степени протекания износа данного узла. Но важным фактором является то, что на данном конкретном двигателе при постоянном диаметре трубопроводов 4 и 5 при 25 износе узла поршень - гильза до кри-. тической нормы изношенные частички железа оседают на участке магнитногс поля, создаваемого магнитами 6 в трубопроводе 5 и уменьшают сечение трубопровода 5 на 10-157, что приводит к снижению давления по маномет - ру 8.На практике для каждого конкретного двигателя этот перепад давлений (показание манометров 7 и 8) можно определить практическим путем.Предлагаемый способ позволяет снизить трудоемкость, упростить технологию и точно определить, когда происходит повышенный износ деталей дизеля из магнитного материала, при этом необходимо два параллельных трубопровода 4 и 5 установить перед фильтром, кроме того, манометр 8 на трубопроводе 5 устанавливается таким образом, чтобы трубка 9 доходила до осевой линии трубопровода 5. Это позволяет контролировать давление масла в трубопроводе 5 практически почти до полного заростания внутреннего сечения трубопровода 5 за счет отложения частичек металла из маг 1168814130 ППП "Патент", г.У од, ул.Проект гюВремя рааот Тираж 897 ИИПИ Государственного комите по делам изобретений и о осква, Ж, Раушская наб