Способ оценки качественного резерва картерного масла в двигателе внутреннего сгорания Советский патент 1989 года по МПК F01M9/02 

1

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

Цель изобретения - сокращение расхода масла за счет реализации его качественного резерва при работе двигателей внутреннего сгорания с кар- терной смазкой.

На фиг. 1 изображены типовые графики изменения концентрации (К) примесей, кислотного числа и других характеристик 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.2- расчетные примеры вариантов графиков изменения концентрации (к) активной части присадок, t - время работы.

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

4

а

о

00

а

процессе контакта с продуктами износ 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.1) отражает непрерывный процесс, когда угар и долив производятся постоянно. График 2 отражает действительную картину, соответствующую реализации, сисва 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 ноточасов.-Плановую смену масла проводят, если удельный часовой долив составляет менее указанного эталонного значения. При других периодичностях смены масла, отличных от 480, 240 и 120 мо

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

темы планово-предупредительных ремон-, 15 трчасов, минимально допустимый удель- тов (ПНР), т.е. уменьшение концент- ньй часовой долив может быть опреде- рации в момент долива масла происхо- лен, например, интерполяцией с дит скачком однако это различие дпя. анализа динамики не является сущест1, псш ломср, иптериилнциеи с использованием указанных трех точек. В процессе работы двигателя происвенным, так как средние величины оди- 20 ходит старение масла вследствие его

взаимодействия с трущимися поверхностями, продуктами окисления и примесями. Одновременно со старением масло восстанавливается за счет донаковы. В связи с этим, и дпя практических расчетов пользуются урав- / нениями, отражающими монотонньш процесс. Ступенчатое изменение концентрации присадок проявляется и в момен- 25 лива свежего по мере угара и утечек.

ты замены фильтров, производимой jBMecTo плановых смен масла (фиг. 2 график 3). График 4 (фиг. 1) показывает браковочный уровень параметра.

В результате этих двух процессов качественный состав масла постепенно стабилизируется. При некоторой интён- . сивности долина свежего масла стабиграфик 5 (фиг. 2) - линейное измене- ЗО лизация наступает на уровне, не до- ние активной присадки при равномерном стигающем браковочных значений.

35

40

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 ми- gg нимально допустимый, например расчетный, удельный часовой долив, обеспечивающий бессменную работу масла, вследствие стабилизации его качестРассматривают 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:

VliL. ,

t

+ Ь(), (,)

КгКоз-е

45

50

где К - концентрация примесей или

продуктов износа, кг/кг; - начальная концентрация примесей, кг/кг;

д.д - средняя скорость долива масла в картер вследствие угара 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;

Ч„ 1л Q трчасов, минимально допустимый удель- ньй часовой долив может быть опреде- лен, например, интерполяцией с

1, псш ломср, иптериилнциеи с использованием указанных трех точек. В процессе работы двигателя проис5

0

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:

VliL. ,

t

+ Ь(), (,)

КгКоз-е

g

5

0

где К - концентрация примесей или

продуктов износа, кг/кг; - начальная концентрация примесей, кг/кг;

д.д - средняя скорость долива масла в картер вследствие угара 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;

Ч„ 1л Q t - время работы двигателя без смены масла, ч.

Как видно из уравнения (1), концентрация примесей в масле стремится к пределу, обусловленному интенсивностью его долина, для поддержания исходного количества, уменьшающгося 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 экспоненциальной зависимости и описывается следующим уравнением:

,

.1

irsi

In

).

К. К п - концентрация активной присадки, кг/кг; , начальная концентрация активной присадки, кг/кг; - приведенная скорость срабатывания присадки, кг/ч;

/

о

g д - 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 .интен- сивности 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 из графиков (фиг. 1 и 2 при скорости угара, утечек и долива, превышающей некоторьй уровень, стабилизация концентрации примесей и присадок наступает на.уровне, не достигающем браковочного (график 4, фиг. 1 и график 7, фиг. 2).

Чем выше интенсивность естественного обмена масла за счет долива, тем больше резерв его качества. График 8 (фиг. 2) соответствует удельному доливу, равному 0,004, а график 9 - jpaBHOMy 0,01.

10 15

)

20

25

30

с

4045

) , Qgg

Все указанные выводы относятся к двигателям, находящимся в исправном состоянии (около 95% двигателей). Организация 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 без 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 . ухудшает надежности двиг-ателя.

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

Общий вес активной присадки в свежем масле, содержащемся в картере

,4 кг.

где GO - вес присадки, кг;

QA, - вес масла в картере, кг; К„ - концентрация присадки в масле, кг/кг.

Начальная скорость срабатывания присадки

бп - 0,001

- си

кг/ч.

где К Б Т

браковочная концентрация присадки, кг/кгJ время работы двигателя между плановыми сменами масла, моточасов.

При этом изменение концентрации присадки при отсутствии угара, утечек и долива происходит в соответствии с графиком 6 (фиг. 2) и браковочный ее уровень достигается, примерно, через.360 моточасов.

При наличии долива свежего маслаj 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 на- стзшает примерно через 400 моточасов на уровне 2%. При этом неиспользованный резерв присадки около 30% от браковочного уровня, что вполне достаточно дЛя нормальной работы двигателя. Если долив интенсивнее, например OjOl веса масла в картере за 1 ч работы, то изменение концентрации происходит 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 5-10%. Таким образом, для принятых условий без смены масла можно эксплуатировать около 90% парка двигателей.

Способ оценки качественного резер ва картерного масла в двигателе внутреннего сгорания, заключающийся в том, что во время работы двигателя доливают в картер масло по мере его расходования, определяют контрольный параметр и сравнивают его с эталоном а по результатам сравнения определяют необходимость смены масла, отличающий с я 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 масла, вследствие стабилизации его качества за счет естественного обнов- 45 ления, который составляет 0,0015, 0,0025 и 0,0040 долей от количества масла в картере при установленной периодичности смены масла соответственно 480, 240 и 120 моточасов, а

Аналогичный расчет можно выполнить для периодичности смены масла в 480

моточасов. При этом минимально допу- ВО плановую смену масла проводят, если с-гамая скорость долива составит око-удельный часовой долив составляет мело 0,0015 веса масла в картере занее указанного эталона.

10

6036А8

1ч. работы Для 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 до- ливы в каждом двигателе и определения удельного часового расхода (отнесенного к одному часу работы двигателя или определенному пробегу машин).

15

20

Ф

ормула 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 его расходования, определяют контрольный параметр и сравнивают его с эталоном, а по результатам сравнения определяют необходимость смены масла, отличающий с я 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 масла, вследствие стабилизации его качества за счет естественного обнов- ления, который составляет 0,0015, 0,0025 и 0,0040 долей от количества масла в картере при установленной периодичности смены масла соответственно 480, 240 и 120 моточасов, а

плановую смену масла проводят, если удельный часовой долив составляет меаг

20 ЦО

,

80 -100 120 jifo т 180 гоо гго zwt

Фиг.1

0,01

0.0