К вопросу оценки условий эксплуатации и прогнозирования остаточного ресурса двигателей внутреннего сгорания

Введение. Поддержание оптимальных условий эксплуатации позволяет максимально использовать ресурс, заложенный как в детали двигателя, так и в двигатель в целом [3]. Возникает вопрос, как осуществить решение данной задачи. Основные трудности в решении данной задачи состоят в том, что необходим постоянный контроль за условиями эксплуатации, так как лишь в этом случае будет достигнут ощутимый результат, а также какой информатор следует выбрать в качестве индикатора.

Основная часть. Наиболее приемлемой, с нашей точки зрения, является информация о содержании железа как продукта изнашивания деталей двигателя в системе смазки [2,4, 5]. Выбор данного информатора обусловлен его высокой информативностью: его значение в течении времени работы масла изменяется на два порядка. К тому же, что очень важно, в базовых маслах и присадках к ним железо не должно содержаться, а если эти соединения не являются активными по отношению к маслам, из которых изготовлены детали двигателя, следовательно, железо может поступать в масло только в результате процессов трения при работе двигателя.

Один из перспективных способов оценки условий эксплуатации и прогнозирования остаточного ресурса двигателей может заключаться в сравнении эксплуатационной и ресурсной скоростей изнашивания деталей исследуемого объекта [1]. Измеряются скорости массой железа поступающей в систему смазки за единицу времени работы двигателя. По полученному значению производится прогнозирование остаточного ресурса с учетом сохранения существующих условий эксплуатации или приведения их к значению, обеспечивающему ресурс заявленный заводом-изготовителем. С целью повышения надежности и точности средние скорости поступления железа в систему смазки необходимо определять с учетом того, что продукты износа деталей, и, в том числе железо, находятся в масле, РМЦ и удаляются с угоревшим маслом. Контролировать все эти параметры достаточно сложно, поэтому целесообразно использовать информацию только о массовой доле железа в масле, общей наработке двигателя и наработке до последней замены масла. Для этого необходим соответствующий программный продукт, при помощи которого по уставленным закономерностям работы системы смазки, математическим моделям износа деталей двигателя и его техническим данным будет осуществляться контроль за условиями эксплуатации.

Предлагаемый способ оценки условий эксплуатации и прогнозирования остаточного ресурса двигателя позволяет осуществлять контроль условий эксплуатации в соответствии с требованиями, обеспечивающими заявленный ресурс, не требует проведения предварительных дорогостоящих испытаний на предмет определения параметров необходимых показателей [6, 7], позволяет диагностировать двигатели любых марок, а также управлять условиями эксплуатации и прогнозировать остаточный ресурс с учетом степени износа деталей до момента отбора пробы в двух вариантах:

– при условии сохранения в дальнейшем определенного коэффициента условий эксплуатации;

– при условии доведения его, в результате соответствующих мероприятий, до значения, при котором обеспечивается ресурс двигателя, т .е. равном единице.

В первом случае прогнозируемый остаточный ресурс определяется по формуле

₌ T - ^ X К ,                 (1)

T O

KУЭ где Т 1 – наработка на момент диагностирования, мото-ч;

Т – межремонтная наработка двигателя, мото-ч;

К _УЭ - коэффициент условий эксплуатации.

во втором случае

T_o = T - T 1 X K _y3 .

Коэффициент условий эксплуатации вычисляем по формуле

^K УЭ

J X ^,

J y

где J _X - фактическая скорость изнашивания мг/мото-ч;

J_y - ресурсная скорость изнашивания мг/мото-ч.

Рисунок 1 – Блок-схема алгоритма проведения диагностики и

прогнозирования остаточного ресурса двигателя

Таким образом алгоритм диагностики и прогнозирования производится по блок-схеме, представленной на рисунке 1.

В начале отбирается проба масла из поддона картера двигателя и определ яется содержание в нем железа (блок 1 на рисунке 1).

♦                  ~

Вычисление массы Fe с 1 цилирзо до пределноеа износа

*

Вы-сслепое массы .Be со tax цилиедрзб

А

Вычхзление массы Fe с 1 иопуной мейси до предел, нога износа

*                   ~

Вычисление массы fie со tax шту+ых шеа

♦

Вычглеуе массы Fe с / короной шейки до пае^ънзго износа

з                       .

Вычисление .массы Fe со tax кцзечых ива

*

Вычзс/Ение массы Fe с прочих двтагей ВЕигателя

t

В<уная расчетная масса Fe аз Всех деталей'

■                               3                                ■

Вдод дзных .по азд^зхаав Fe 5 псоде .масла одьата

1               Z

ВычзслечЕ массы Fe 6 мос/е на маменп дипгнасттбоия

Вычзсленое зтакжзв ^езьнагз параметра

t

Вычвлензе массы железа 5 отложаит маслаби/ътра за Время с момента замены .масла

Рисунок 2 – Алгоритм работы программного продукта (начало)

Рисунок 2 – Алгоритм работы программного продукта (окончание)

Затем осуществляется сбор информаций о наработке двигателя до последней замены масла, время работы масла, марка двигателя (блоки 2, 3, 4), а также информация о марке мобильного

энергетического средства, его заводском номере, заводском номере

двигателя, хозяйственном номере (при наличии), месте работы объекта, данные об операторе и дате отбора пробы (блоки 5 и 6).

Вся вышеуказанная информация вводится в персональный компьютер через интерфейс. Далее программный продукт функционирует по следующей схеме: в блоке 7 аккумулируется информация позиций (блоков) 1 – 6 и, используя информацию блока 8 (база данных), по программному продукту вычисляется ресурсная и эксплуатационная скорости изнашивания деталей двигателя (блок 9 и 10). В блоке 11 производится оценка условий эксплуатации двигателя, а в позиции 12 – поиск решений и вычисляется остаточный ресурс двигателя, согласно алгоритму, представленному на рисунке 2.

После этого в позициях 13 и 14 происходит сохранение в памяти персонального компьютера результатов диагностирования и, при необходимости вывод их печать.

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.

Выводы. Таким образом поэтапное функционирование программного продукта с использованием в качестве диагностического информатора содержание железа как продукта изнашивания в системе смазки двигателей характеризует предлагаемый способ оценки условий эксплуатации и прогнозирования остаточного ресурса двигателя как наиболее простой и не затратный с экономической точки зрения.