Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ эффективности использования масел для автомобильных дизелей 9
1.1 Этапы развития смазочных систем автомобильных дизелей 9
1.2 Анализ используемых смазочных систем 14
1.2.1 Смазочная система дизеля КАМАЗ-740 14
1.2.2 Смазочная система дизелей КАМАЗ-ЕВРО-2, 3 17
1.3 Анализ закономерностей старения масла в процессе эксплуатации 20
1.4 Методы определения нормативов профилактики смазочной системы двигателя 35
1.5 Выводы по разделу 38
2 Аналитическое исследование влияния уровня масла в картере на надежность двигателя 41
2.1 Сущность механических потерь и их размер, процессы трения, смазки и изнашивания в узлах двигателей 41
2.2 Назначение добавок к моторным маслам 49
2.3 Влияние уровня масла в картере на объём смазочного материала и тепловой режим 55
2.4 Аналитическое исследование режима масляного голодания узлов двигателя 60
2.5 Аналитическое исследование режима вспенивания масла в картере 61
2.6 Влияние режима долива масла на эффективность профилактики смазочной системы двигателя 66
2.7 Выводы по разделу 71
3. Программа и методика проведения экспериментальных исследований 73
3.1 Программа и общая методика работы 73
3.2 Методика аналитического исследования 75
3.3 Техническая база исследований и методы определения показателей 76
3.4 Методика экспериментального исследования 81
3.5 Выводы по разделу 84
4 Анализ результатов экспериментального исследования 85
4.1 Зависимости показателей состояния масла от наработки 85
4.2 Влияние объема долива масла на периодичность его замены и надежность двигателя 89
4.3 Выводы по разделу 91
5 Практические рекомендации и технико-экономическая оценка эффективности работы 93
5.1 Анализ параметров смазочной системы двигателей КАМАЗ – 740 и КАМАЗ-ЕВРО 93
5.2 Практические рекомендации по регулированию уровня масла в картере двигателя 97
5.3 Технико-экономическая оценка эффективности работы 101
5.4 Выводы по разделу 102
Основные результаты и выводы 103
Литература 104
Приложения 128
- Анализ закономерностей старения масла в процессе эксплуатации
- Назначение добавок к моторным маслам
- Техническая база исследований и методы определения показателей
- Практические рекомендации по регулированию уровня масла в картере двигателя
Введение к работе
Актуальность темы. Одним из путей повышения эффективности эксплуатации автомобилей является совершенствование системы технического обслуживания и ремонта (ТО и Р) для обеспечения и сохранения в эксплуатации требуемых показателей надежности и снижения затрат на поддержание работоспособности двигателей.
Постоянный рост требований к повышению эффективности эксплуатации автомобилей ведёт к интенсификации форсирования двигателей, что, в свою очередь, является причиной повышения термонапряжённости деталей, ухудшения условий работы моторного масла, увеличения его угара, ускорения срабатывания присадок, повышения интенсивности изнашивания трущихся пар, лако- и нагарообразования, что ведёт к снижению ресурса двигателя.
Работоспособность двигателей во многом зависит от правильного функционирования смазочной системы или ее функционального состояния. Под функциональным состоянием понимается состояние системы, при котором она способна выполнять свою основную функцию – минимизировать изнашивание сопряженных деталей за счёт нормализации режимов трения между ними, а также исключать термические деформации наиболее нагруженных элементов путем отвода от них избыточного тепла.
Поддержание требуемого уровня масла в картере двигателя призвано обеспечивать необходимый температурный режим деталей двигателя, вынос продуктов износа из пар трения, а также оптимальные условия смазки за счёт присутствующего в масле пакета присадок. В эксплуатации происходит уменьшение объема масла в картере из-за утечек и угара, а также изменение его свойств вследствие старения. Это приводит к нарушению функционального состояния смазочной системы, повышению температуры масла, нарушению нормального режима смазки и интенсификации изнашивания деталей.
Выполнение периодической профилактики смазочной системы (например, долив масла до требуемого уровня) позволяет восстанавливать её функциональное состояние, снизить температуру масла, обновить присадки, что, в целом, повысит ресурс двигателя.
Однако, в настоящее время недостаточно научно обоснованы параметры режима долива (периодичность и объем) моторного масла у форсированных автомобильных дизельных двигателей, и значительное количество таких двигателей длительно эксплуатируется с не рациональным объемом масла, что приводит к сокращению их ресурса.
Таким образом, исследования, направленные на повышение
эффективности эксплуатации форсированных автомобильных двигателей за счёт поддержания функционального состояния смазочной системы в эксплуатации, являются актуальными.
Целью работы является снижение эксплуатационных затрат
автомобильных форсированных дизельных двигателей за счет уменьшения интенсивности ухудшения технического состояния деталей и старения масла на
основе поддержания функционального состояния смазочной системы путем регулирования объёма масла в картере.
Объект исследования – процессы изменения технического состояния деталей и параметров смазочной системы автомобильных двигателей в эксплуатации.
Предмет исследования – закономерности изменения показателей моторного масла в процессе эксплуатации форсированных двигателей КАМАЗ-ЕВРО.
Задачи исследования:
-
аналитически исследовать закономерности изменения технического состояния основных элементов двигателя и свойств моторного масла от его объема в картере;
-
экспериментально определить параметры зависимостей изменения технического состояния основных элементов форсированных двигателей КАМАЗ-ЕВРО и свойств масла от объёма его долива в картер;
3) обосновать рациональные режимы долива моторного масла в
форсированных двигателях КАМАЗ-ЕВРО;
4) дать практические рекомендации по совершенствованию мероприятий
для поддержания функционального состояния смазочной системы
форсированных двигателей КАМАЗ-ЕВРО в эксплуатации и технико-
экономическую оценку результатов исследования.
Положения научной новизны, выносимые на защиту:
1) математическая модель старения моторного масла в эксплуатации,
отличающаяся учетом его объёма в картере двигателя, позволяющая повышать
его наработку до замены масла;
2) математическая модель изменения технического состояния
цилиндропоршневой группы и подшипников коленчатого вала двигателя,
отличающаяся учетом объёма масла в картере двигателе, позволяющая
повышать ресурс двигателя;
-
параметры зависимости показателей технического состояния двигателя и масла от объёма доливаемого масла, уточняющие и позволяющие определять ресурс двигателя и наработку до замены масла;
-
параметры режима поддержания функционального состояния смазочной системы форсированных двигателей КАМАЗ-ЕВРО в эксплуатации, отличающиеся периодичностью и объёмом долива масла, позволяющие исключить экстремальные режимы смазки.
Теоретическая и практическая значимость работы. Обоснована
закономерность влияния объёма масла в картере и объёма доливаемого масла
на интенсивность изменения технического состояния двигателя и старения
масла в процессе эксплуатации. На её основе разработаны рекомендации по
совершенствованию мероприятий для поддержания функционального
состояния смазочной системы оптимизацией режимов долива масла (периодичность и объём) и установкой на автомобиль регулятора уровня масла, позволивших снизить на 12 % затраты на поддержание работоспособности двигателей.
Методы исследования. Теоретические исследования выполнены на
основе теории технической эксплуатации автомобилей, теории двигателей
внутреннего сгорания, законов теплотехники, основных положений
гидравлики, химической кинетики. Экспериментальные исследования
выполнены с использованием современных методик и соответствующего оборудования.
Степень достоверности результатов. Достоверность полученных результатов обеспечивается методологической базой исследования и проведением измерений достаточной выборки с использованием современного оборудования и подтверждается сходимостью теоретических результатов с экспериментальными данными.
Реализация результатов работы. Опытные образцы разработанного по патенту на изобретение № 2641184 регулятора уровня масла для двигателей внутреннего сгорания были успешно испытаны на шести автомобилях КАМАЗ-ЕВРО автотранспортных предприятий ООО «Газпром трансгаз Саратов» (г. Саратов), ТОО «Казахавтодор» (Республика Казахстан, г. Уральск). Математические модели старения моторного масла в эксплуатации и изменения технического состояния цилиндропоршневой группы и подшипников коленчатого вала двигателя изучаются в учебном процессе СГТУ имени Гагарина Ю.А. и Западно-Казахстанского инновационно-технологического университета (Республика Казахстан, г. Уральск).
Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались и получили одобрение на: Межгосударственном постоянно действующем научно-техническом семинаре Саратовского государственного аграрного университета имени Н.И. Вавилова (Саратов, 2011-2016 гг.); 72-ой, 73-ей, 74-ой и 76-ой научно-методических и научно-исследовательских конференциях МАДИ «Проблемы технической эксплуатации и автосервиса подвижного состава автомобильного транспорта» (Москва, 2014-2016 гг., 2018 г.); Международной научно-технической конференции «6-е Луканинские чтения. Решение энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе» (Москва, 2013 г.); Международной научно-практической конференции «Казахстан на пути к обществу знаний» (Уральск, Казахстан, 2013 г.); 1-ой международной научно-практической конференции «Повышение надёжности и безопасности транспортных сооружений и коммуникаций» (Саратов, 2015 г.); научных семинарах кафедры «Автомобили и автомобильное хозяйство» СГТУ имени Гагарина Ю.А. (Саратов, 2011-2018 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ, в том числе 4 статьи в изданиях, включенных в «Перечень… ВАК», 1 патент на изобретение, 2 монографии. Общий объем публикаций составляет 20 п. л., из которых 3 п. л. принадлежат лично соискателю.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы, включающего 224 наименования, и приложений. Работа изложена на 134 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка, 7 таблиц.
Анализ закономерностей старения масла в процессе эксплуатации
Износ деталей двигателя, срок службы масла зависят от физико-химических свойств масла, интенсивности их изменения в процессе старения масла. При температуре масла на поверхности трения выше критической резко возрастает интенсивность изнашивания. В процессе эксплуатации под действием повышенной температуры масла ускоряется процесс старения, снижения смазывающих свойств масла. Поэтому при эксплуатации автомобилей необходимо знать и учитывать закономерность старения масла в агрегате во времени и влияние старения на эксплуатационные свойства масла.
По данным [1, 121], схема факторов и составляющих, определяющих интенсивность старения моторного масла, приведена на рисунке 1.4.
Наиболее интенсивное старение масла происходит в зоне поршневых колец двигателя, где тонкая плёнка масла имеет высокую температуру и концентрацию продуктов сгорания топлива, особенно сернистого. В результате нейтрализации кислых соединений продуктов сернистого топлива снижается щелочность масла. Окислы серы в присутствии воды дают сернистую, серную кислоты, которые, в свою очередь, при взаимодействии с углеводородами масла и продуктами их окисления образуют сульфоновые кислоты.
Ещё одним местом наиболее интенсивного старения масла в двигателе является турбокомпрессор. Температура газов на входе в турбинную ступень достигает 700-1000 С [124], что ведёт к перегреву корпуса турбокомпрессора, в том числе и подшипникового узла. После остановки двигателя вал ротора турбокомпрессора продолжает вращаться ещё порядка 20-30 с. (выбег) без подачи масла в подшипниковый узел. Вследствие «теплового удара» масло в подшипниковом узле нагревается до 200-220 С, при том, что для современных масел критической температурой, при которой происходит коксование, является 150-160 С. При такой термонагруженности масла крайне быстро образуются нагаро- и лакообразования на деталях подшипникового узла, выводя турбокомпрессор из строя.
При чрезмерном перегреве масла особенно опасными продуктами окисления являются оксикислоты и асфальтены, не растворимые в масле и липкие. Они забивают кольцевые канавки и вызывают пригорание поршневых колец, заклинивание вала ротора турбокомпрессора. Нейтрализующее действие присадки основано на взаимодействии металла присадки с кислыми продуктами сгорания топлива или окисления масла [160]. Схема процессов окисления углеводородов масла приведена на рисунке 1.5.
В процессе эксплуатации двигателя с постоянным количеством масла G в масляной системе (при доливе масла, равном его угару), количество щелочной присадки с зависит от исходного с0 количества, интенсивности расхода с щелочной присадки, отнесённой по всему количеству масла в системе в долях единицы с, на нейтрализацию продуктов окисления, интенсивности угара Qу и долива Qд масла [1, 26-28].
При длительной работе двигателя без замены масла с доливом, равным его угару, уровень щёлочности практически не зависит от количества масла в системе, а зависит только от начальной щёлочности с0 и параметров Q и ас - расхода щёлочности за единицу пробега в долях единицы щёлочности, отнесённого ко всему количеству масла в системе, ас = c G/l, где с доля единицы щёлочности масла, расходуемая на нейтрализацию продуктов окисления.
При снижении щёлочности ниже значения сп увеличивается коррозионный износ из-за неполной нейтрализации кислот. Поэтому если уровень первоначальной щёлочности с0 большой, а с сп при значительном пробеге, то срок замены масла определяется накоплением загрязнений.
Интенсивность экспоненциального снижения концентрации щелочной присадки в процессе эксплуатации зависит от теплового режима сопряжений двигателя, загрязнённости масла, качества топлива. Поэтому по мере форсирования дизелей повышаются требования к композиции присадок и к периодичности замены масла.
В настоящее время в химмотологии отсутствует единый подход или единичный показатель, характеризующий качество работающего моторного масла, для восстановления его свойств или замены по фактическому состоянию. Для оценки качества работающего моторного масла существует множество методов которые предполагают использование того или иного физико-химического показателя, различные комбинации показателей, как критерии оценки его работоспособности [130]. Однако результаты данных исследований и разработанные методы направлены, в основном, на решение задач своевременной замены масел, отработавших свой ресурс.
В процессе старения в масле накапливаются продукты сгорания топлива, сгорания и разложения присадок, образующие продукты окисления, которые при физико-химическом анализе могут характеризоваться изменением содержания нерастворимого осадка, щелочного числа, кислотного числа работающего масла.
Щелочное и кислотное числа, как свежего, так и работающего масла, являются важнейшими показателями, свидетельствующими о содержании и срабатываемости присадок в масле. Так, в ряде известных технологий продления сроков службы моторных масел и их замены по фактическому состоянию, щелочное число рассматривается как основной браковочный показатель [131].
Для экспресс оценки эксплуатационных свойств работающих моторных масел предлагается использовать совокупный показатель качества, отражающий и состояние свойств масел в динамике и качество очистки от продуктов старения [130]. Применение такой методики позволяет и отказаться от регламентной неэффективной замены масла и продлить срок его службы. В качестве совокупного показателя качества в работе [130] принят показатель СКрмм и характеризующий взаимозависимость и взаимосвязь состояния масла
Назначение добавок к моторным маслам
В различных областях техники для снижения потерь на трение и повышения надёжности трибосопряжений широко применяется целый ряд композиций, содержащих добавки конкретного функционального назначения: модификаторы трения, кондиционеры металлов, реметаллизанты (восстановители) и т.п. Круг смазочных композиций непрерывно растёт за счёт разработки новых составов.
В последние десятилетия научные работники и специалисты известных фирм-производителей смазочных материалов (СМ) и широкий круг потребителей проявляют интерес к проблеме улучшения комплекса триботехнических свойств СМ и смазочных композиций (масло+добавки) за счёт введения в СМ различного рода добавок [13, 14, 26, 28, 182]. В качестве добавок чаще всего используют комплексные препараты на основе тефлона и других фторсодержащих компонентов металлоорганических маслорастворимых соединений, солей металлов и растворов, содержащих ионы металлов; ультрадисперсных порошков металлов и сплавов (УДП) и т.д. При использовании металлосодержащих добавок на поверхностях трения образуются тонкие металлические плёнки или соединения типа сульфидов, фосфидов, улучшающие триботехнические характеристики сопряжений.
Качественные моторные и трансмиссионные масла содержат наборы (пакеты) присадок, улучшающих их свойства. Эффективность действия добавок обуславливается их химическими свойствами и концентрацией в смазочных материалах, а также приёмистостью последних к добавкам (одинаковые добавки более активны для одних базовых материалов, чем для других). Добавки должны хорошо растворяться в смазочных материалах, обладать малой летучестью и не испаряться из них при хранении и эксплуатации в широком диапазоне температур; не вымываться водой и не подвергаться гидролизу, не взаимодействовать с конструкционными материалами, контактирующими со смазочными (за исключением случаев, когда такие реакции лежат в основе механизма действия самих добавок), сохранять свои функции в присутствии иных добавок и не оказывать на них депрессивного действия.
Современный товарный рынок насыщен большим количеством подобного рода препаратов. По характеру действия на локальные зоны трения их можно разделить на три представленные группы [13, 100]:
- первая – это препараты, использующие принцип переноса мелкодисперсных частиц на контактирующие пары трения;
- вторая – это модификаторы с поверхностно активными веществами, позволяющие организовать новые соединения из продуктов износа, основного материала и имеющейся смазочной среды;
- третья – это препараты, обладающие комплексным энергетическим воздействием, позволяющие не только регулировать (уменьшать) трение в зоне контакта, но и восстанавливать (залечивать) поверхностные микродефекты и выравнивать геометрический износ контактирующих поверхностей трения.
Из перечисленных выше препаратов, безусловно, каждый имеет свою рекомендованную область применения, однако условия их применения неодинаковы. Некоторые из них целесообразно применять на этапе обкатки механизма, другие на этапе нормального, установившегося износа, а следующие – на этапе ремонта и восстановления механизма без разборки и т.д.
Главным недостатком имеющихся препаратов является ограниченность их действия по срокам, а так же сложность в выборе самих сроков их действия. Поэтому актуальным является вопрос о создании препаратов, одинаково продуктивно управляющих трением и изнашиванием как на этапе приработки, так и на этапе нормальной (штатной) эксплуатации, а так же ремонта и восстановления изношенных поверхностей деталей трибосопряжений без разборки узла трения.
По главному назначению (определяющему свойству) добавки условно объединяют в несколько групп. Рассмотрим некоторые основные из них.
Добавки, улучшающие смазочные свойства. Их действие обусловлено образованием на трущихся металлических поверхностях различных по химическому составу защитных плёнок.
Противоизносные добавки уменьшают износ поверхностей трения при относительно умеренных нагрузках и температурах. К таким добавкам относятся масла и жиры растительного, и животного происхождения (например, горчичное масло, свиной жир); высшие жирные кислоты (например, олеиновая) и эфиры (например, сложный эфир пентаэритрита и себациновой кислоты); соединения содержащие S (например, осерненное спермацетовое масло), Р (например, трикрезилфосфат); S и Р (например, диизооктил дитиофосфат, диалкилтиофосфат Ва, цинк-бариевая соль изобутилового эфира арилдитиофосфорной кислоты), N (например, 1-бутилбензотриазол) и т.д. Концентрация противоизносных добавок в смазочных материалах колеблется от 0,1 до 3,0 %.
Противозадирные добавки обеспечивают нормальную работу при высоких нагрузках трущихся поверхностей без задира и заедания, а также смягчают его, если оно происходит. Этим целям служат соединения, содержащие S, С1, S, Р и др. Концентрация данного типа добавок не превышает 3-5 %.
Антифрикционные добавки предназначены для снижения (модификации) трения сопряжённых поверхностей. К таким модификаторам относятся высшие жирные кислоты (например, стеариновая), мыла этих и нафтеновых кислот (например, стеарат Аl, нафтенат Рb), эфиры глицерина и жирные амины, коллоидные дисперсии МоS2, графита и иных соединений, нерастворимых в смазочных материалах (более перспективно применение веществ, образующих с ними устойчивые растворы, особенно ряда соединений Мо). Концентрация антифрикционных добавок, как правило, 0,1-0,5 %.
Вязкостные или загущающие добавки повышают вязкость и улучшают вязкостно-температурные свойства смазочных материалов. В качестве таких добавок применяют обладающие большой вязкостью различные полимеры – главным образом полиизобутилен, полиметакрилаты, поливинилбутиловый эфир, а также полиалкилстиролы и т.д. Концентрация этих добавок в маслах от 1 до 20 %.
Металлоплакирующие добавки снижают износ тяжелонагруженных узлов трения за счёт образования на сопряжённых поверхностях тонкой металлической плёнки, называемой сервовитной.
Многофункциональные добавки обладают способностью одновременно улучшать несколько свойств смазочных материалов, заменяя целые композиции вводимых в них добавок, применение которых дорого и неудобно, а эффективность действия снижается вследствие взаимного, часто противоположного влияния компонентов. Многофункциональные добавки представляют собой смеси добавок разного действия (смешанные, или комплексные добавки) либо органические соединения, содержащие Ва, Р, металлы, полярные функциональные группы. Пример комплексных добавок – смесь алкилфенолята Ва и диалкилфенилдитиофосфата Zn (соотношение 5:2), обладающая моющими, противоизносными, антиокислительными и антикоррозионными свойствами.
Индивидуальные многофункциональные добавки – в основном моющие: сукцинимиды (способны нейтрализовать кислые соединения, накапливающиеся в смазочных материалах, и, кроме того, улучшают их вязкостные свойства), соль диалкиларид-дитиофосфорной кислоты (повышает устойчивость к окислению, улучшает моющие и противоизносные свойства), диалкилдитиофосфат (улучшает антиокислительные, противоизносные и антикоррозионные свойства) и т.д. Концентрация многофункциональных добавок 0,5-5,0 %.
Фуллереносодержащие добавки – существенно улучшают противоизносные свойства пластичных смазок, снижают объёмный износ и интенсивность изнашивания, улучшают противозадирные свойства, увеличивают продолжительность работы узлов трения до задира в условиях повышенной нагрузки.
Природные геомодификаторы трения (ГМТ) — минеральные ремонтно-восстановительные составы на базе порошков серпентинита. Концентрация добавок ГМТ до 5 %. Влияние данных препаратов на изношенные поверхности в настоящее время исследовано недостаточно полно. Проведённые единичные экспериментальные исследования, как на стендах, так и натурные испытания на реальных объектах и машинах, не позволяют сделать однозначные выводы о характере воздействия на узлы трения с точки зрения его остаточного ресурса. Неграмотное использование этих препаратов способно не только резко уменьшить эффект воздействия, но и привести к отрицательным последствиям, вплоть до аварийного разрушения механизма.
Техническая база исследований и методы определения показателей
Щелочное число масел выражается через количество (в мг) гидроокиси калия (KOH), эквивалентное содержанию всех видов щелочей в 1 г масла, то есть размерность (мг KOH /г).
Кинематическая вязкость масел выражается в сСт и определяется в соответствии ГОСТ 33-2000. Нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости.
Температура вспышки в открытом тигле (рисунок 3.2) масла измеряется в С и определяется в соответствии с ГОСТ 4333-87.
Нефтепродукты. Метод определения температур вспышки и воспламенения в открытом тигле. Сущность методов заключается в нагревании пробы нефтепродукта в открытом тигле с установленной скоростью до тех пор, пока не произойдет вспышка паров (температура вспышки) нефтепродукта над его поверхностью от зажигательного устройства и пока при дальнейшем нагревании не произойдет загорание продукта (температура воспламенения) с продолжительностью горения не менее 5 с.
Загрязненность масла измеряется в см-1. Определяется в соответствии с ЦТЧ-28/8. Методика оценки загрязненности работавших смазочных масел фотометрическим методом.
Загрязнённость определяется при просвечивании кюветы с маслом лучами галогеновой лампы. При этом определяют спектральный диапазон волн. Поставляемое в комплекте с прибором ((рисунок 3.3) программное обеспечение для персонального компьютера позволяет отображать, хранить и распечатывать результаты в соответствии со стандартом GLP.
Щелочное число масла, измеряемое в мг КОН/г, определяется в соотвествии с п.10.6. ГОСТ 11362-96 Нефтепродукты и смазочные материалы. Число нейтрализации. Метод потенциометрического титрования (рисунок 3.4).
В основу работы прибора положен потенциометрический метод измерения рН контролируемого раствора. При измерении рН используется электродная система из измерительного и вспомогательного электрода. При погружении электродной системы в раствор, она развивает ЭДС, линейно зависящую от концентрации и температуры раствора.
Плотность масла измеряется в кг/дм3 при 20 С и определяется по ГОСТ 3900-85. Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности (рисунок 3.5).
При погружении ареометра (нефтеденсиметра) в испытуемое масло уровень поверхности указывает на шкале плотность.
Массовая доля воды в % определяется в соответствии с ГОСТ 2477-65. Нефтепродукты. Метод определения содержания воды (рисунок 3.6). Дистилляционный сосуд нагревают. Горелку постепенно поднимают и следят за скоростью дистилляции, которая не должна превышать 5 капель в 1 с. Перегонку прекращают, как только объем воды в приемнике-ловушке не будет увеличиваться и верхний слой растворителя станет совершенно прозрачным.
Количество воды определяют с помощью мензурки.
Кинематическая вязкость по ГОСТ 33-2000 определяется с помощью жидкостных термостатов, содержащих систему вискозиметров (рисунок 3.7). Сущность метода заключается в измерении калиброванным стеклянным вискозиметром времени истечения (в секундах) определенного объема испытуемой жидкости под влиянием силы тяжести при постоянной температуре.
Кинематическая вязкость является произведением измеренного времени истечения на постоянную вискозиметра.
Таким образом, предложенная программа и методика исследования позволяют оценить изменение состояния моторного масла в процессе работы и определить нормативные (предельные) значения показателей состояния масла, при которых его целесообразно заменять, а также параметры долива масла для компенсации его угара.
Практические рекомендации по регулированию уровня масла в картере двигателя
Основная рекомендация данного исследования – это поддержание оптимального уровня масла в картере за счет режима долива. При этом необходимо учитывать нелинейную связь объема масла и уровня его по щупу. Полученные в предыдущем разделе зависимости позволяют установить оптимальный режим долива масла: объем и периодичность.
С учетом приведенных факторов при сложившейся доходной ставке по автомобилям КАМАЗ-ЕВРО 20 руб./км были определены удельные затраты на долив масла и на устранение отказов по причине смазочной системы, которые приведены на рисунок 5.3.
Обработка данных суммарных удельных затрат по полиному второй степени и расчет оптимального значения периодичности долива по производной, равной нулю, показала, что оптимальная наработка до долива масла составляет 1 тыс. км. То есть, за срок службы масла целесообразно 17 раз доливать масло в объеме 1,8 – 2 л за один долив.
Исходя из приведенных в четвертом разделе данных, при данном режиме долива будут минимальными: температура масла в картере, интенсивность изменения технического состояния двигателя и интенсивность старения масла. Следовательно, при этих условиях долива будут максимальными ресурс двигателя и срок службы масла.
Обеспечение такого напряженного режима долива в процессе эксплуатации является достаточно трудоемким процессом. К тому же на величину доливаемого масла влияет множество причин субъективного и объективного характера: квалификация и характер водителя, стабильность поставок масла (по времени и ассортименту), уровень контроля качества профилактики смазочной системы и другие. Поэтому для снижения негативного воздействия указанных факторов целесообразно использовать автоматическое устройство – регулятор уровня моторного масла (РУМ) в картере двигателя, схема которого представлена на рисунке 5.5.
Предлагаемый РУМ является элементом функционального тюнинга автомобиля, выполняемого по желанию эксплуатирующих данные автомобили лиц [211].
Регулятор состоит из масляного картера 1, бачка 2, индикатора уровня масла в бачке 3, клапана 4, выключателя 5, гибкого маслопровода 6, датчика уровня масла в картере 7, электропровода, соединяющего датчик, клапан и индикатор с аккумулятором автомобиля.
Принцип работы РУМа следующий: система регулирования включается водителем выключателем 5 при не работающем двигателе и неподвижном автомобиле. При снижении уровня масла ниже верхней метки на маслоизмерительном щупе датчик 7 подает сигнал на клапан 4, который открывается и масло из бачка 2 поступает в картер двигателя 1. При достижении маслом уровня верхней метки маслоизмерительного щупа по сигналу датчика 7 клапан 4 закрывается, и подача масла в картер двигателя прекращается. При окончании масла в бачке индикатор 3 информирует водителя о необходимости долива масла в бачок.
Использование РУМа позволяет избежать работы двигателя при уровне масла в картере за пределами меток на маслоизмерительном щупе, что снижает вероятность аварийных повреждений подшипников коленчатого вала и цилиндропоршневой группы двигателя. На РУМ для двигателей внутреннего сгорания соискателем совместно с Денисовым А.С., Носовым А.О. и Платоновым В.В. получен патент на изобретение № 2641184. Разработаны технологии сборки и сервиса РУМ. Технология сборки РУМ приведена в таблице 5.1.
Профилактика РУМ заключается в периодическом визуальном контроле его элементов и параметров срабатывания датчиков и клапанов. Периодичность профилактики РУМ равна периодичности ТО-2 или замены моторного масла. Опытные образцы РУМ были установлены на автомобилях КАМАЗ-ЕВРО подконтрольной партии и прошли испытания в ООО «Газпром трансгаз Саратов» (г. Саратов), ТОО «Казахавтодор» (Республика Казахстан, г. Уральск).
Альтернативой РУМ является, долив масла через 1000 км пробега автомобиля не выше верхней метки на щупе.