RU2191362C2 - Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания - Google Patents
Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2191362C2 RU2191362C2 RU2000121120A RU2000121120A RU2191362C2 RU 2191362 C2 RU2191362 C2 RU 2191362C2 RU 2000121120 A RU2000121120 A RU 2000121120A RU 2000121120 A RU2000121120 A RU 2000121120A RU 2191362 C2 RU2191362 C2 RU 2191362C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- oil
- iron
- wear
- lubrication system
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к эксплуатации машин и может быть использовано при диагностировании двигателей внутреннего сгорания. Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания включает измерение концентрации продуктов изнашивания, содержащихся в масле системы смазки двигателя, и определение скорости поступления железа в систему смазки, пробу масла отбирают из поддона картера двигателя, определяют массовую долю железа в масле, маслофильтре и на основании этих данных определяют эксплуатационную скорость поступления железа в систему смазки, а затем определяют ресурсную скорость по техническим характеристикам двигателя и установленным зависимостям изнашивания его деталей, сравнивают значения скоростей и по вычисленному коэффициенту судят о состоянии двигателя. Техническим результатом является повышение надежности и точности диагностирования. 1 ил.
Description
Изобретение относится к эксплуатации машин и может быть использовано при диагностировании двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Известен способ выявления остаточного ресурса поршневого двигатели внутреннего сгорания путем определения величины отношения концентрации частиц железа в системе смазки к расходу топлива за контрольный период работы двигателя и по ней выявляют износ гильзы цилиндров, а по последнему устанавливают остаточный ресурс двигателя, используя специально разработанную номограмму.
Недостатком такого способа является то, что он не может обеспечить необходимую точность выявления остаточного ресурса двигателя и широкое применение, поскольку не учитывается количество железа, удаляемое из системы смазки с угоревшим маслом, угар которого значительно увеличивается в зависимости от степени износа гильз цилиндров, соответствия условий эксплуатации требованиям завода-изготовителя. Номограмма предусматривает обязательную замену поршневых колец, что не предписывается техническими условиями для современных двигателей, ограничена 6000 мото-ч, в то время как нормативный ресурс некоторых двигателей больше этого значения.
Кроме того, известен способ контроля технического 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, в качестве которого определяют критическое значение концентрации износа, и по результату сравнения определяют показатель технического состояния двигателя.
Однако этот способ не позволяет качественно оценить величину остаточного ресурса двигателя, выраженную в единицах измерения его наработки, которая приводится в технической документации заводов-изготовителей изделия, а также не учитывает массу металла, удаленного с угоревшим маслом, что значительно снижает точность установления технического состояния двигателя.
Известен также способ диагностирования ДВС по износу цилиндропоршневой группы (ЦПГ), включающий измерение через определенный интервал наработки концентрации продуктов изнашивания в отложениях роторного центробежного маслоочистителя (РМЦ) и сравнение с эталоном. Далее измеряют скорость изнашивания ЦПГ при заданных значениях мощности, частоты пусков и реверсов, оценивают взаимосвязь скорости изнашивания в отложениях центробежного маслоочистителя.
Недостатком этого способа является то, что он также не обеспечивает достаточную точность диагностирования двигателя, поскольку учитывает концентрацию продуктов износа только в отложениях из РМЦ, а, как известно, значительная часть продуктов износа содержится в работающем масле и удаляется из него вместе с угоревшей частью, причем это соотношение не является постоянной величиной, кроме того, и, что самое главное, нет возможности оценить остаточный ресурс двигателя до ремонта.
Задачей предлагаемого способа является повышение надежности и точности диагностирования.
Для достижения указанной задачи в известном способе диагностирования двигателя внутреннего сгорания, включающем измерение концентрации продуктов изнашивания, содержащихся в масле системы смазки двигателя и в отложениях из центробежного маслоочистителя, и определения скорости поступления железа в систему смазки, согласно изобретению для измерения концентрации продуктов изнашивания пробу масла отбирают из поддона картера двигателя, определяют массовую долю железа в масле, маслофильтре и на основании этих данных определяют эксплуатационную скорость поступления железа в систему смазки, а затем по техническим характеристикам двигателя и установленным зависимостям изнашивания его деталей определяют ресурсную скорость, сравнивают значения скоростей и по вычисленному коэффициенту судят о состоянии двигателя.
Способ осуществляется следующим образом.
Определяется общая масса железа, поступившая в систему смазки: в масло, маслофильтр и удаленная с угоревшим маслом за время работы масла после его замены. Используя данные о массовой доле железа в масле, о наработке двигателя до последней замены масла и технические данные о двигателе, определяют эксплуатационную скорость поступления железа в систему смазки по формуле
где fet - массовая доля железа в масле, %;
Vк - объем масла в поддоне картера двигателя, л;
ρM - плотность масла, г/см3;
t - время работы масла с последней замены, мото-ч;
Utcp - среднее значение угара масла в течение времени t, г/(м2•мото-ч);
D - диаметр цилиндра двигателя, мм;
Н - длина изнашиваемой части гильзы цилиндра, мм.
где fet - массовая доля железа в масле, %;
Vк - объем масла в поддоне картера двигателя, л;
ρM - плотность масла, г/см3;
t - время работы масла с последней замены, мото-ч;
Utcp - среднее значение угара масла в течение времени t, г/(м2•мото-ч);
D - диаметр цилиндра двигателя, мм;
Н - длина изнашиваемой части гильзы цилиндра, мм.
Средний угар масла в течение времени после замены определяют по формуле
Utср = 0,5[3•10-13•(T1 4 + T2 4) - 5•10-9(T1 3 + T2 3) + 5•10-5(T1 2 + T2 2) - 0,0137(T1 + T2) + 364,5],
где Т1 - наработка до последней замены масла, мото-ч;
Т2 - наработка двигателя на момент диагностирования (Т1+t), мото-ч.
Utср = 0,5[3•10-13•(T1 4 + T2 4) - 5•10-9(T1 3 + T2 3) + 5•10-5(T1 2 + T2 2) - 0,0137(T1 + T2) + 364,5],
где Т1 - наработка до последней замены масла, мото-ч;
Т2 - наработка двигателя на момент диагностирования (Т1+t), мото-ч.
Ресурсную скорость поступления железа в систему смазки определяют при условии наработки двигателем ресурса, заложенного заводом-изготовителем, по математической модели, разработанной на основе теории изнашивания поверхностей трения, установленных зависимостей изнашивания деталей двигателя (изменения геометрии деталей двигателя в процессе их работы) и технических данных двигателей по формуле
где J0 - масса железа, поступившая в систему смазки за время Т, г;
Т - межремонтная наработка двигателя, мото-ч;
Ксг - массовая доля железа в металле гильзы цилиндра, %;
Кq - коэффициент, учитывающий массу железа, поступающего с нересурсоопределяющих деталей двигателя;
Ксг - массовая доля железа в металле поршневых колец, %;
Кпк - коэффициент, учитывающий массу металла, поступающую с поршневых колец.
где J0 - масса железа, поступившая в систему смазки за время Т, г;
Т - межремонтная наработка двигателя, мото-ч;
Ксг - массовая доля железа в металле гильзы цилиндра, %;
Кq - коэффициент, учитывающий массу железа, поступающего с нересурсоопределяющих деталей двигателя;
Ксг - массовая доля железа в металле поршневых колец, %;
Кпк - коэффициент, учитывающий массу металла, поступающую с поршневых колец.
Как ресурсоопределяющие были приняты детали ЦПГ.
Массу железа, поступающего в систему смазки двигателя, вычисляют по формуле
J0 = J1 + J2 + J3,
где J1 - масса железа, поступившая с зеркала всех гильз цилиндров до износа, соответствующего техническим требованиям, г. Вычисляют по формуле
J1 = 0,785•n•Kсг•Кгц•Н•ρ[(D + ΔD)2 - D2],
где D - диаметр цилиндра, мм;
ΔD - максимально допустимый износ гильзы цилиндра согласно техническим требованиям, мм;
ρ - плотность железа, г/см3;
Н - длина изнашиваемой части зеркала гильзы цилиндра, мм;
n - количество цилиндров, шт;
Кгц - коэффициент, учитывающий геометрию износа зеркала гильзы цилиндра;
J2 - масса железа, поступившая со всех шатунных шеек коленчатого вала до износа, соответствующего техническим требованиям, г. Вычисляют по формуле
J2 = 0,785•n2•Kск•[d1 2 - (d1 - Δd1)2]•h1•ρ,
где d1 - диаметр шатунных шеек коленчатого вала, мм;
Δd1 - максимально допустимый износ шатунных шеек коленчатого вала согласно техническим требованиям, мм;
n2 - количество шатунных шеек коленчатого вала, шт;
h1 - ширина шатунных шеек коленчатого вала, мм;
Кск - массовая доля железа в металле коленчатого вала, %;
J3 - масса железа, поступившая со всех коренных шеек коленчатого вала до износа, соответствующего техническим требованиям, г. Вычисляют по формуле
J3 = 0,785•Kск•[d2 2 - (d2 - Δd2)2]ρ•(h2•n3 + h3•n4),
где d2 - диаметр коренных шеек коленчатого вала, мм;
Δd2 - максимально допустимый износ коренных шеек коленчатого вала согласно техническим требованиям, мм;
h2 - ширина широких коренных шеек коленчатого вала, мм;
h3 - ширина узких коренных шеек коленчатого вала, мм;
n3 - количество широких коренных шеек коленчатого вала, шт;
n4 - количество узких коренных шеек коленчатого вала, шт.
J0 = J1 + J2 + J3,
где J1 - масса железа, поступившая с зеркала всех гильз цилиндров до износа, соответствующего техническим требованиям, г. Вычисляют по формуле
J1 = 0,785•n•Kсг•Кгц•Н•ρ[(D + ΔD)2 - D2],
где D - диаметр цилиндра, мм;
ΔD - максимально допустимый износ гильзы цилиндра согласно техническим требованиям, мм;
ρ - плотность железа, г/см3;
Н - длина изнашиваемой части зеркала гильзы цилиндра, мм;
n - количество цилиндров, шт;
Кгц - коэффициент, учитывающий геометрию износа зеркала гильзы цилиндра;
J2 - масса железа, поступившая со всех шатунных шеек коленчатого вала до износа, соответствующего техническим требованиям, г. Вычисляют по формуле
J2 = 0,785•n2•Kск•[d1 2 - (d1 - Δd1)2]•h1•ρ,
где d1 - диаметр шатунных шеек коленчатого вала, мм;
Δd1 - максимально допустимый износ шатунных шеек коленчатого вала согласно техническим требованиям, мм;
n2 - количество шатунных шеек коленчатого вала, шт;
h1 - ширина шатунных шеек коленчатого вала, мм;
Кск - массовая доля железа в металле коленчатого вала, %;
J3 - масса железа, поступившая со всех коренных шеек коленчатого вала до износа, соответствующего техническим требованиям, г. Вычисляют по формуле
J3 = 0,785•Kск•[d2 2 - (d2 - Δd2)2]ρ•(h2•n3 + h3•n4),
где d2 - диаметр коренных шеек коленчатого вала, мм;
Δd2 - максимально допустимый износ коренных шеек коленчатого вала согласно техническим требованиям, мм;
h2 - ширина широких коренных шеек коленчатого вала, мм;
h3 - ширина узких коренных шеек коленчатого вала, мм;
n3 - количество широких коренных шеек коленчатого вала, шт;
n4 - количество узких коренных шеек коленчатого вала, шт.
Коэффициент условий эксплуатации вычисляем по формуле
Прогнозируемый остаточный ресурс вычисляют по формуле
На чертеже представлена блок-схема устройства, позволяющая осуществить предложенный способ.
Прогнозируемый остаточный ресурс вычисляют по формуле
На чертеже представлена блок-схема устройства, позволяющая осуществить предложенный способ.
Блок-схема устройства состоит из комплекта оборудования 1 для определения массовой доли железа в масле, счетчика наработки 2 и 3. Информация о наработке двигателя до последней замены масла, время работы масла, марка двигателя - позиция 4. Информация о марке трактора и заводском номере, заводском номере двигателя, хозяйственном номере трактора, месте работы трактора, Ф. И. О. тракториста и дата отбора пробы - позиции 5 и 6. В блок-схему входят также процессор 7, база данных 8, блоки 9 и 10 для определения скоростей поступления железа в систему смазки, блок 11 оценки условий эксплуатации, блок 12 поиска решений и выявления вариантов остаточного ресурса, блок памяти 13, блок 14 выдачи материалов на принтер, комплект 15 диагностического оборудования систем двигателя, комплект 16 оборудования для технического обслуживания.
Пример осуществления способа
Диагностика и прогнозирование производится по следующей схеме:
- отбирается проба масла из поддона картера двигателя и определяется содержание в нем железа - позиция 1 (см. чертеж);
- собирается информация о наработке двигателя до последней замены масла, время работы масла, марка двигателя - позиции 2, 3, 4 (см. чертеж);
- записывается информация о марке трактора и заводском номере, заводском номере двигателя, хозяйственном номере трактора, месте работы трактора, Ф.И. О. тракториста и дате отбора пробы - позиции 5 и 6.
Диагностика и прогнозирование производится по следующей схеме:
- отбирается проба масла из поддона картера двигателя и определяется содержание в нем железа - позиция 1 (см. чертеж);
- собирается информация о наработке двигателя до последней замены масла, время работы масла, марка двигателя - позиции 2, 3, 4 (см. чертеж);
- записывается информация о марке трактора и заводском номере, заводском номере двигателя, хозяйственном номере трактора, месте работы трактора, Ф.И. О. тракториста и дате отбора пробы - позиции 5 и 6.
Вся вышеуказанная информация вводится в ПК через интерфейс. Далее программный продукт работает по следующей схеме:
- в позиции 7 (см. чертеж) аккумулируется информация позиций 1-6 и, используя информацию позиции 8 (база данных), по разработанному программному продукту вычисляют ресурсную и эксплуатационную скорости изнашивания деталей двигателя - позиции 9 и 10;
- в позиции 11 производится оценка условий эксплуатации двигателя;
- в позиции 12 производится поиск решений и вычисляется остаточный ресурс двигателя;
- далее в позиции 13 и 14 происходит сохранение в памяти ПК результатов диагностирования и их печать соответственно.
- в позиции 7 (см. чертеж) аккумулируется информация позиций 1-6 и, используя информацию позиции 8 (база данных), по разработанному программному продукту вычисляют ресурсную и эксплуатационную скорости изнашивания деталей двигателя - позиции 9 и 10;
- в позиции 11 производится оценка условий эксплуатации двигателя;
- в позиции 12 производится поиск решений и вычисляется остаточный ресурс двигателя;
- далее в позиции 13 и 14 происходит сохранение в памяти ПК результатов диагностирования и их печать соответственно.
Если значение коэффициента условий эксплуатации (КУЭ) меньше единицы, например 0,95, то это означает, что двигатель эксплуатируется в благоприятных условиях и при дальнейшей работе в этих условиях его ресурс до ремонта будет на 5% больше предусмотренного заводом-изготовителем, например ресурс до ремонта, предусмотренный заводом-изготовителем для двигателя Д-240, составляет 5500 мото-ч, а при вышеуказанном параметре может наработать 5725 мото-ч. Если КУЭ больше единицы, например 1,1, то это означает, что условия эксплуатации двигателя не соответствуют техническим требованиям и параметры показателей, характеризующие экономическую целесообразность его использования, достигнут предельных значений раньше, например наработка той же марки двигателя до ремонта составит не 5500 мото-ч, а - 4950 мото-ч.
При диагностировании двигателя СМД-62 при наработке 3272 мото-ч эксплуатационная скорость изнашивания, полученная по предлагаемому способу, составила 0,0523 г/мото-ч, а ресурсная 0,0481 г/мото-ч
Следовательно, условия эксплуатации не соответствуют техническим требованиям и как следствие общая наработка двигателя будет меньше заводской и составит 5334 мото-ч против предусмотренных заводом 5800 мото-ч, а остаточный ресурс
В случае, если условия эксплуатации двигателя не соответствуют техническим требованиям, по желанию потребителя специалистами устраняются причины, приведшие к такому результату, - позиции 15 и 16 и диагностика повторяется.
Следовательно, условия эксплуатации не соответствуют техническим требованиям и как следствие общая наработка двигателя будет меньше заводской и составит 5334 мото-ч против предусмотренных заводом 5800 мото-ч, а остаточный ресурс
В случае, если условия эксплуатации двигателя не соответствуют техническим требованиям, по желанию потребителя специалистами устраняются причины, приведшие к такому результату, - позиции 15 и 16 и диагностика повторяется.
Таким образом, способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания заключается в сравнении эксплуатационной и ресурсной скоростей поступления железа в систему смазки, и по величине полученного значения судят о пределе остаточного ресурса. Эксплуатационную скорость определяют по количеству железа, находящегося в системе смазки двигателя и удаленного с угоревшим маслом за время работы, т.е. с учетом всей массы железа, находящегося в работающем моторном масле, центрифуге (мастофильтре) и удаленного с угоревшим маслом, что значительно превышает достоверность результатов и точность оценки условий эксплуатации.
Ресурсную скорость вычисляют по техническим характеристикам двигателя и установленным зависимостям изнашивания его деталей, определение ресурсной скорости не требует проведения предварительных дорогостоящих и длительных исследований с целью установления необходимых зависимостей, которые необходимы в вышеприведенных прототипах [1, 2, 3].
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 972297, кл. G 01 М 15/00, 1980.
1. Авторское свидетельство СССР 972297, кл. G 01 М 15/00, 1980.
2. Авторское свидетельство СССР 1041893, кл G 01 М 15/00, 1981.
3. Авторское свидетельство СССР 1638588, кл G 01 М 15/00, 1988.
Claims (1)
- Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания, включающий измерение концентрации продуктов изнашивания, содержащихся в масле системы смазки двигателя, и определение скорости поступления железа в систему смазки, отличающийся тем, что пробу масла отбирают из поддона картера двигателя, определяют массовую долю железа в масле, маслофильтре и на основании этих данных определяют эксплуатационную скорость поступления железа в систему смазки, а затем определяют ресурсную скорость по техническим характеристикам двигателя и установленным зависимостям изнашивания его деталей, сравнивают значения скоростей и по вычисленному коэффициенту судят о состоянии двигателя.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000121120A RU2191362C2 (ru) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000121120A RU2191362C2 (ru) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000121120A RU2000121120A (ru) | 2002-07-27 |
| RU2191362C2 true RU2191362C2 (ru) | 2002-10-20 |
Family
ID=20238941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000121120A RU2191362C2 (ru) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2191362C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD2315C2 (ru) * | 2001-11-06 | 2004-06-30 | Технический университет Молдовы | Метод диагностирования системы смазки двигателей внутреннего сгорания |
| RU2468216C1 (ru) * | 2011-05-23 | 2012-11-27 | Георгий Анатольевич Колтунов | Способ диагностики деталей двигателя внутреннего сгорания |
| WO2018157025A1 (en) * | 2017-02-27 | 2018-08-30 | Cummins Inc. | Tool to predict engine life using ring wear and fuel burned |
-
2000
- 2000-08-04 RU RU2000121120A patent/RU2191362C2/ru active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD2315C2 (ru) * | 2001-11-06 | 2004-06-30 | Технический университет Молдовы | Метод диагностирования системы смазки двигателей внутреннего сгорания |
| RU2468216C1 (ru) * | 2011-05-23 | 2012-11-27 | Георгий Анатольевич Колтунов | Способ диагностики деталей двигателя внутреннего сгорания |
| WO2018157025A1 (en) * | 2017-02-27 | 2018-08-30 | Cummins Inc. | Tool to predict engine life using ring wear and fuel burned |
| US10648405B2 (en) | 2017-02-27 | 2020-05-12 | Cummins Inc. | Tool to predict engine life using ring wear and fuel burned |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4344407B2 (ja) | Ｔｂｎモデルに基づきエンジンオイルの状態を求める方法 | |
| CN102365430B (zh) | 监控装置及用于监控活塞式内燃机用部件的磨损状态的监控方法 | |
| US5914890A (en) | Method for determining the condition of engine oil based on soot modeling | |
| US6513368B2 (en) | Method of monitoring engine lubricant condition | |
| US6920779B2 (en) | Method of estimating engine lubricant condition | |
| US8710973B2 (en) | Automatic engine oil life determination with a factor for oil quality | |
| US8179242B2 (en) | Virtual engine oil quality sensor | |
| EP1504174B2 (en) | Method of analyzing and modifying lubricant in an engine | |
| US8392054B2 (en) | Automatic engine oil life determination adjusted for volume of oil exposed to a combustion event | |
| US8234915B2 (en) | Automatic engine oil life determination with a factor for degradation based on an initial volume of oil | |
| US8359913B2 (en) | Automatic engine oil life determination adjusted for presence of oil squirters | |
| US8359912B2 (en) | Automatic engine oil life determination adjusted for consumed volume of oil | |
| RU2191362C2 (ru) | Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания | |
| US20050114088A1 (en) | Methods and systems for component wear prediction | |
| GB2442490A (en) | A method for determining degradation of lubricating oil | |
| RU2743092C9 (ru) | Способ и система контроля параметров технического состояния двигателя внутреннего сгорания | |
| Grytsyuk et al. | Method of Accelerated Testing of Crankshaft Shells of the Combustion Engine in the Operating Process | |
| RU2782036C1 (ru) | Способ безразборного контроля предотказного состояния шатунных подшипников двигателей внутреннего сгорания | |
| SU972297A1 (ru) | Способ вы влени остаточного ресурса поршневого двигател внутреннего сгорани | |
| RU2000121120A (ru) | Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания | |
| EP0836159A2 (en) | Improvements in and relating to prime movers | |
| SU1663506A1 (ru) | Способ контрол степени износа смазываемых деталей двигател | |
| CN115573792A (zh) | 发动机润滑油监控方法、装置、监控系统及车辆 | |
| SU830176A1 (ru) | Способ испытани устройства дл очисткиМАСлА | |
| CN115879264A (zh) | 用于预测油底壳中的引擎油的剩余使用寿命的算法 |