Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания

 

СПОСОБ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, заключающийся в том, что подают масло в двигатель по основной магистрали через фильтр, регистрируют давление до фильтра и вычисляют контрольный параметр, по которому судят о состоянии двигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, масло в двигатель подают также по дополнительной магистрали, параллельной основной, в качестве фильтра испольi зуют электромагниты с постоянным магнитым полем, а в качестве конт (Л рольного параметра принимают соотношение давлений в основной и дополнительной магистралях. о 00 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ сОцИАлистичесних

РЕСПУБЛИН (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ( =»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЪТИЙ (21) 3666044/25-06 (22) 28. 11. 83 (46) 23.07. 85. Бюл. Р 27 (72) В. Б. Бойчук, Л.М.дунаевский, О.С.Каганский, В.П.Колотий, В.А.Матяш и И.И.Бабинский (71) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт автоматизированных систем управления транспорта газа и Локомотивное депо им. С.M.Kèðîâà Южной ордена Ленина железной дороги (53) 621. 436.038.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 352169, кл. С 01 М 15/00, 1972.

„„SU„„1168814 A (54) (57) СПОСОБ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО

СОСТОЯНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ, заключающийся в том, что подают масло в двигатель по основ; ной магистрали через фильтр, ре гистрируют давление до фильтра и вычис— ляют контрольный параме тр, по ко торому судят о состоянии двигателя, отличающий ся тем, что, с целью повышения точности, масло в двигатель подают также по дополнительной магистрали, параллельной основной, в качестве фильтра используют электромагниты с постоянным магнитым полем, а в качестве контрольного параметра принимают соотношение давлений в основной и дополнительной магистралях.

1168814

Изобретение относится к безразборной диагностике двигателя внутрен— нега сгорания по составу отложений в масле.

Известен способ оценки техническо — 5 го состояния двигaòåëÿ вн -трение го с1 О ран кя . з ак1лоч а!ощий ся в том 9 чта подают масло ь двигатель Ilo основной магистрали через фильтр, регистрируют давление до фильтра, вычисля!от контрольный параметр, по которому судят о состоянии двкгателя, Согласно этому способу масляная система дизеля па степени загрязнения кон тро1гируется по перепаду дяв- 15 лепкя двух манометров, один из котоpblx установлен в маслопроводе до

Фильтра, а другой — после фильтра, Чем больше загрязнен фильтр, тем больше перепад давления L1 20

Однако фильтр часто засоряе тся не продуктамк износа цеталей дизеля, а постороннж!и предметами, например кусачками паранитовых прокладок, IcoH цами илк ветошью, продуктами нагара- JÁ

Об Оязав аний и : д . Б э том случае мя номе тры указывают на критическое состояние цизеля, в то время как

o! I находится в исправном состоянии,. а просто загрязнен сам фкльтр. ЗО

В процессе эксплуатацкк тепловазоз пе риодиче ски 1!ежду плановыми ви-дами ремонта на пунктах экипировки производится частичная или полная за!!еня дкзе !ьно1 o масла по рязли"! нь!м пр1.!чу! я1!. япример пр!! течкемасла IIG IIRcëJ.,Ioì>. коллектору, по причине раз жиже!! Ия (поля„цяние в мяс-ло цизсльпага !Оплиза) и т д т.е: по причинам, .не зависящим от из-,10

Но ccя де тялей цизеля. В это! слу !11е масло в системе дизеля частична илк совсем меняется, а загрязненнос:-, филь тра о cтае тся прежней, значит „ к перепад давления остается преж1!!и, .ц т. е. перепад давления не соответс:твует степенк загрязнения масла.

Кяк правило, филь тры IIo которым измеряется перепад, выпал!ен1! ще;.!евыми,, поэтому онк задержкзают только

ЧЯСтЖ!Ь И НО Са ЦС талс:К д КЗЕЛя > 1ОЯЗмер которых больше, чем расстояние между пласт!нами филь тря * 1!е лк71е же частички свобоцно проходят через фильтр. Такое явление не гозволяет д точна судить о стегени износа дуа-. лей дизеля II о загрязненности дизельнога, масла

Таким образом, по изве стному 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 возможно сть определить только степень загрязнения самого фильтра.

Цель изобретения — повышение точности 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 дв игатель подают также по дополнительной магистрали, параллельной о сновной, в каче стве фильтра используют электромагниты с постоянным магнитным полем, а в качестве контрольного параметра принимают соотношение давлений в основной и дав полнительной магистралях.

1а фиг. 1 показана схема системы смаз ки дв игателя, выполненная со гласно предлагаемому способу; на фиг. 2 — . узел на фиг. 1, без продуктов износа деталей двигателя на участке магнитного поля (стрелкой показано направление движения масла); на фкг. 3 — та же, с продуктами износа деталей двигателя на участке магнит— ного поля;. на фиг. 4 — кривые накопленияя отложений в дизельном масле меди, свинца и железа (А — точка критического износа железа, время раба гы дизеля - 600-700 ч; Б — точка критического износа свинца, время работы дизеля 1800 ч;  — точка критического износа меди, время работы дизеля 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 трубопрово1168814 де 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- 5 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 манометра 8 выполнена из немагнитного материала. После прохождения двух параллельных трубопроводов 4 и 5 масло попадает в трубопровод t0 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- 20 де 4 и 5 размещены вентили 14 и 15.

Масло из картера 1 двигателя 11 по ступае т по трубо пров оду 2 че ре з 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- 40 ных дизелях при уменьшении проходно го сечения на 10- l5X давление масла уменьшается с 2,0-2,5 кг/см до 1,6-2,1 кг/см2.

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 при этом 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 ме-: талла из магнитного материала и, следовательно, в масле имеются механиче ские приме си, что отрицательно сказывается на работе двигателя. Масло в таких случаях необходимо менять.

Водяные патрубки 13 установлены для того, чтобы после замены загрязненного масла можно было часть масляного трубопровода двигателя (два параллельных трубопровода 4 и 5) снять, произвести очистку, на участке магнитного поля, а затем поставить на место. Очистку трубопровода 5 необходимо в обязательном порядке производить при каждой смене масла.

Анализ причин порчи локомотивов из-за неисправности различных узлов двигателя внутреннего сгорания за пятилетний период по ряду локомотивных депо Южной ордена Ленина железной дороги показал, что в основном выход из строя того или иного локомотива в пути следования происходит из-за порчи двигателя внутреннего сгорания по повышенному количеству.

I железа в дизельном масле (завышенное наличие железа свидетельствует об износе узла поршень — гильза) . В течение года таких повреждений в пути следовання бывает в прелах 130-140 случаев. В то время, как из- за неудовле творительного со стоянн ия подшипн иков в пути сле до в ания в течение года бывает всего 8-10 случаев пов реждений (изно с подшипников характеризуется повьппенным наличием в дизельном масле свинца и меди).

Поэтому необходимо иметь постоянную информацию в пути следования о коли чественном составе железа в дизельном масле.

При отсутствии частичных доливок масла согласно анализу химико-диагно-. стической лаборатории депо за 19821983 гг. было установлено, что процесс отложения различных элементов износа в масле происходит по-разному.

1168814

Данный анализ проводился следующим образом: на тепловозах, прошедших заводской ремонт (т.е. все узлы и детали двигателя были заменены

5 на новые, а масло залито свежее) на каждом плановом виде ремонта производился спектральный анализ дизельного масла, при этом производился визуальный осмотр узлов и деталей дизеля, 10 замер зазоров в изношенных узлах и деталях. По этим данным были получены кривые, характеризующие процесс накопления элементов износа в дизельном масле в зависимости от времени 15 работы.

Как видно из графиков (фиг. ч.), в начальный период отложение продуктов износа происходит довольно быстро, а затем постепенно замедляется. 20

Но если отложение меди и свинца до критической нормы происходит за пе— риод 1800 — 2000 ч работы дизеля (для меди — 60 г/ т, для. св инца

80 г/т) то отложение железа до критической нормы (50 г/т) происходит гораздо быстрее, а именно за 600—

700 ч работы дизеля.

Из этого можно сделать вывод, что при начале износа подшипников ЗО (в масле) отложение меди и свинца), е сли проводить спектральный анализ масла на плановых видах ремонта, то можно практиче ски во всех случаях своевременно установить начало износа и не пропустить критического момента износа, а значит, своевременно устранить повреждения, так как за 1800-2000 ч тепловоз пять — шесть раз заходит на плановый ремонт. 40

А 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 плановый ремонт всего два, в редких случаях три раза. Поэтому в предлагаемом способе поставлена задача определения степени загрязнения масла именно железом.

Предлагаемый спо соб позволяе т фиксировать количественное отложение железа за счет измерения показаний манометра 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 посгоронних предметов и немагнитных частичек износа. Он позволяет фиксировать только наличие в дизельном масле железа.

Кроме того, на предлагаемый способ не влияе т также и частичная или даже полн ая смен а дизельно го масла, так как при смене дизельного масла магниты 6 удерживают частички железа в трубопроводе 5 (фиг, 3), а затем при работе дизеля с новым маслом процесс накопления отложения железа продолжае т ся. Зн ачит, из обре тен не позволяет определять не просто загрязненность дизельного масла, а именно количество железа, изношен ого в узле поршень — гильза, т.Е. позволяет определять степень износа узла поршень — гильза и судить о его состоянии в любой момент эксплуатации дизеля тепловоза.

Для того, чтобы связать уменьшение давления на манометре. 8 со степенью износа узла поршень — гильза, был проведен анализ для конкретного тепловозного дизеля 10Ä100, причем диаметр параллельных трубопроводов и 5 оставался постоянным.

Аанализ производился на ряде теп— ловозных дизелей сразу же после заводского ремонта (все детали и узлы дизеля сменены, масло залито свежее) .

Через определенные часы работы дизеля производились замер давления масла по манометрам 7 и 8, контрольный анализ масла на установке МФС вЂ” 5, визуальный осмотр узла поршень — гильза и замер зазора в узле поршень— гильза. Анализ был произведен на пятнадцати дизелях 10Д100.

По ре зуль -.ату ан ализ а по строен график снижения давления по манометру 8 (снижение происходит за счет отложения 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 соответствует начальному периоду работы дизеля сразу после заводского ремонта, давление по манометру 8 составляет

2,0 — 2,5 кг/см (по правилам эксплуатации такое давление является нормой).

Точка П на фиг. 5 соответствует работе дизеля после 600-700 ч после

1168814 нитного материала. б

Фиг. Я 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. о

Следовательно, для конкретного двигателя снижение давления с 2,02,5 до 1,6-2,0 кг/см является сигналом о критическом износе узла поршень — гильза. 15

График на фиг. 5 является усредненным по данным работы пятнадцати дизелей. B 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 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 10-15Х что приводит к снижению давления по маномет— ру 8.

На практике для каждого конкрет- ного 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 маг1168814

1168814

Z,5

5 2,0

/ 5

Ъ

0 200 4К бЯ

Вреир ра5ояы &гавеля, /

Фиг.5

Составитель Н. Патрахальцев

Редактор О. Бугир Техред С.Мигунова Корректор, А.Тяско

Заказ 4607/36 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4