Требования к диагностическим параметрам работающего масла автомобильных дизелей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Требования к диагностическим параметрам работающего масла автомобильных дизелей

Денисов А.С., Кожинская А.В.

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

Проведен анализ соответствия основных диагностических параметров моторных масел, таких как щелочное число, вязкость, плотность, температура вспышки. Обозначены основные допустимые границы образов диагностических параметров.

Ключевые слова: моторные масла, щелочное число, вязкость, плотность, объем, уровень, образы неисправностей

REQUIREMENTS DIAGNOSTIC WORKING OIL AUTOMOTIVE DIESEL ENGINES

Denisov A.S., Kosinskaya A.V.

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

The paper analyzes the changes in the main diagnostic parameters of motor oils, such as alkali number, viscosity, density, flash point. The main admissible boundaries of the images of diagnostic parameters are indicated.

Keywords: motor oils, alkali number, viscosity, density, algorithm, optimization, volume, level

Анализ информативности параметров работающего масла (ПРМ) проведен по результатам, выполненных совместно исследований[1]. На рис. 1 приведены зависимости параметров работающего масла от наработки.

Кривые аппроксимировали полиномом третьей степени, а на участке до точки перегиба можно использовать снижающуюся экспоненту или линейную зависимость. Стабилизация параметров масла наступает при наработке 4000 км. Оптимальная периодичность диагностирования определяется с учётом погрешности измерения и интенсивности изменения параметра масла в процессе эксплуатации.

Рисунок 1 - Изменение щелочного числа С, вязкости з, температуры вспышки t_в, плотности с в процессе работы моторного масла по автомобилям КАМАЗ-ЕВРО

Информативность параметров оценивали по формуле

?S= (1)

где - начальное, а конечное значение ПРМ.

В соответствии с полученными данными (рис. 1) существенно в процессе эксплуатации изменяются такие показатели, как расход масла, вязкость, щелочное число. Остальные изменяются незначительно (табл. 1).

Таблица 1 - Изменение ПРМ за 4 тыс. км

Из табл. 1 изменения основных ПРМ в начальный период его использования (до 4 тыс. км) видно, что наиболее значимо изменяются следующие параметры: уровень масла, щелочное число, вязкость, температура вспышки. При известных значениях диагностического параметра в начале использования масла границу образов неисправностей двигателя определяет интенсивность изменения ПРМ в процессе использования. Она определяет и конечное значение диагностического параметра при обоснованной наработке до диагностирования.

Определим границы образов неисправностей двигателей по известным в результате эксплуатации зависимостям и нормативам ПРМ. По уровню масла в картере (рис. 2) за исходный уровень примем уровень, соответствующей верхней метке на маслоизмерительном щупе. Объём масла в картере при этом составляет 34 л[2]и возрастание его свидетельствует о неисправности топливной аппаратуры (НТА). На рис. 2 это область 1. При этом из-за плохого распыливания топлива оно попадает в картер, увеличивая объём масла.

Допустимое снижение уровня масла в картере из-за угара, не более 1% от расхода топлива[2]. При нормативном расходе топлива 40 л/100 км [2] это допустимое снижение к 4 тыс. км составляет 16 л, (область 2 на рис. 2). При большем расходе наблюдаются недопустимые утечки, которые следует устранить при ТО по результатам осмотра (область 3 на рис. 2).

Рисунок 2 - Границы образов состояний (неисправностей) по объёму масла в картере: 1 - неисправность топливной аппаратуры (НТА); 2 - расход масла на угар; 3 - утечки масла

Рисунок 3 - Границы образов состояний (неисправностей) по щелочному числу масла: 4 - норма; 5 - перегрев двигателя

Рисунок 4 - Границы образов состояний (неисправностей) по вязкости масла: 6 - засорение масляных фильтров; 7 - засорение впускного тракта (остальные области, как и на предыдущих рисунках)

Рисунок 5 - Границы образов состояний (неисправностей) по температуре вспышки масла

Второй по значимости изменения параметр это щелочное число, начальное значение которого 15 [1]. Допустимое значение щелочного числа при отсутствии неисправностей при наработке масла 4 тыс. км 12,5 [1], (область 4 на рис. 3). Более интенсивное снижение щелочного числа свидетельствует о перегреве двигателя (область 5 на рис. 3).

Следующий по значимости изменения параметр это вязкость начальное значение которого 10 сСт [2]. Допустимое значение вязкости при отсутствии неисправностей при наработке масла 4 тыс. км 8 сСт [2], (область 4 на рис. 4). Более интенсивное снижение вязкости свидетельствует о НТА (область 1 на рис. 3).Ещё интенсивнее снижается вязкость из-за нарушения герметичности впускного тракта (область 7 на рис. 4). Возрастание вязкости свидетельствует о засорении фильтров смазочной системы (область 6 на рис. 4).

По температуре вспышки также определяется НТА. Если температура вспышки масла не изменяется, то это норма. Если температура вспышки изменилась (снизилась) за время работы с 230 до 215 ^оС, то это НТА (область 4 на рис. 5). Остальные параметры работающего масла дублируют неисправности двигателя (рис. 5).

По приведённым данным построим образы неисправностей в координатах V- C, а затем в координатах з - C Исходными данными для построения образов служат предельные значения параметров и исходные. Для первого диагностического параметра - объёма масла сопряжённый параметр - щелочное число (рис. 6, 7), где указаны все соответствующие неисправности. При норме по этой паре диагностических параметров неисправность определяется в паре параметров з - t_в по этой же методике (рис. 8). От этого и строится алгоритм диагностирования.

Данные образы построены по средним значениям, поэтому имеют доверительную вероятность 0,5. Для повышения доверительной вероятности необходимо сократить область неисправностей. Это можно сделать с использованием критерия Стьюдента t. Погрешность диагностических параметров при этом определяется по формуле

(2)

где t - критерий Стьюдента, S - мера рассеивания, N - количество объектов измерений.

По результатам вычисления параметров диагностирования и средне-квадратического отклонения получили их погрешность. С учётом этого на рис. 6 - 8 пунктирными линиями обозначены образы неисправностей с доверительной вероятностью 0,8.

Рисунок 6 - Образы неисправностей в координатах V - C

Рисунок 7 - Образы неисправностей в координатах з - C

Рисунок 8 - Образы неисправностей в координатах з - t_в

Требования к диагностическим параметрам: однозначность, чувствительность, стабильность и информативность. Требование однозначности характеризуется отсутствием экстремума в зависимости диагностического параметра от структурного. Такие корреляционные зависимости получены для основных диагностических параметров по собранным статистическим данным (рис. 9-11). Из рис. 9-11 видно, что все параметры однозначны и имеют высокую чувствительность судя по угловому коэффициенту. Параметр достоверности R² свидетельствует о хорошей стабильности диагностических параметров.

Информативность диагностического параметра оценивается повышением вероятности состояния объекта диагностирования после диагностирования. Его можно оценить по результатам анализа распределений диагностического параметра по исправным и неисправным объектам диагностирования. Такие распределения получены по результатам измерений указанных диагностических параметров по исправным и неисправным двигателям. Для оценки значимости различия средних значений s₁ и s₂, а, следовательно, информативности параметра S определили критерий Стьюдента [6,7]

, (2)

где у - средняя величина среднеквадратических отклонений; n₁,n₂ - объем выборок.

Рисунок 9 - Корреляционные зависимости V - C

Рисунок 10 - Корреляционные зависимости з - C

Рисунок 11 - Корреляционные зависимости Т - з

диагностический параметр моторный масло

Результаты оценок приведены в табл. 2.

Таблица 2 - Оценки информативности диагностических параметров

Примечание к табл. 2: t - расчетный критерий Стьюдента; t_KР - критический критерий Стьюдента при доверительной вероятности 0,9. Как видно из табл. 2, различие ₁ и ₂ значимо с доверительной вероятностью 0,9 и выше. То есть все эти диагностические параметры можно считать информативными. Таким образом, все диагностические параметры отвечают основным требованиям.

Список литературы

1. Денисов А.С., Носов А.О., Асоян А.Р., Кожинская А.В. Изменение состояния моторного масла в процессе эксплуатации дизелей КАМАЗ-ЕВРО // Совершенствование технологий и организации обеспечения работоспособности машин. Сб. науч. статей: Саратов, Сарат. гос. техн. ун-т, 2013. С. 4-9.

2. Денисов А.С., Носов А.О., Биниязов А.М., Кожинская А.В. Повышение эффективности использования масел для форсированных автотракторных дизелей. Уральск: ЗКФ АО «НЦНТИ». 2014 - 98 с.

3. Денисов А.С., Носов А.О., Кожинская А.В., Биниязов А.М., Платонов В.В. Анализ параметров смазочной системы двигателя КАМАЗ - 740 // Наука - 21 век. 2015. № 1. С. 3-9.

4. Денисов А.С. Основы работоспособности технических систем: учеб. / А.С. Денисов. - Саратов. Сарат. гос. техн. ун-т, 2014. 312 с.

Размещено на Allbest.ru