Способ и устройство для определения степени разжижения моторных масел топливом и износа двигателя

Способ и устройство для определения степени разжижения моторных масел топливом и износа двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения вязкости жидкости и определения степени износа двигателя внутреннего сгорания. Может быть использовано в нефтяной, автомобильной, авиационной и других отраслях промышленности, где необходимо контролировать качество работающих моторных масел.

Известен способ измерения вязкости жидкости (патент РФ №2091757, G01N 11/06, 1997.09.27), включающий истечение исследуемой жидкости из камеры через капилляр и определение вязкости расчетным путем, по которому истечение жидкости из капилляра осуществляют в виде отдельных капель, выбирают не менее двух интервалов времени, в течение которых подсчитывают количество истекших капель, а вязкость определяют из функциональной зависимости

где n_i - число капель, вытекших за время t_i;

α - коэффициент регрессии;

А - константа прибора;

ν - кинематическая вязкость.

Недостатками аналога являются сложность способа и непригодность его для экспресс-анализа.

Известен способ контроля степени износа деталей двигателя внутреннего сгорания, работающих в присутствии смазочного материала, заключающийся в том, что в ходе эксплуатации двигателя отбирают пробы смазочного материала, определяют в них методом спектрального анализа концентрации выделившихся в процессе износа таких элементов, как железо, медь, олово, свинец, хром, и последовательно для каждой детали с учетом процентного содержания элементов, являющихся преимущественными в составе материала каждой детали, судят о степени износа деталей, при этом дополнительно определяют концентрацию магния, никеля и молибдена, определяют процентное содержание остальных элементов, входящих в состав материала каждой детали, а процентное содержание элементов, являющихся преимущественными в составе материала каждой детали, определяют с учетом процентного содержания остальных элементов материалов ранее контролируемых деталей (патент РФ №2246716, G01N 3/56, 2005.02.20).

Недостатками аналога являются сложность способа и непригодность его для экспресс - анализа.

Известен способ анализа жидкостей на металлы - продукты износа узлов и механизмов, омываемых этими жидкостями, включающий подготовку пробы к анализу, подготовку стандартных образцов, построение градуировочных графиков, измерение концентрации определяемых элементов, по которому пробу предварительно центрифугируют, осадок помещают в делительную воронку с чистой анализируемой жидкостью и после седиментации частиц отбирают объемы жидкости с узкими классами частиц, которые анализируют по градуировочному графику, соответствующему известной крупности частиц, а концентрацию элементов в пробе рассчитывают как суммарную массу элемента, деленную на исходный объем анализируемой жидкости (патент РФ №2167407, G01N 3/56, 2001.05.20).

Недостатками аналога являются сложность способа и его непригодность для экспресс - анализа.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ определения вязкости с помощью капиллярного вискозиметра путем фиксации уровня среды при постоянном установившемся режиме истечения, по которому дополнительно фиксируют высоту столба среды, соответствующую началу ее капельного истечения (а.с. СССР №1176213, G01N 11/08, 30.08.1985).

Недостатками прототипа являются невысокая точность измерения и ограниченные функциональные возможности.

Известен шариковый вискозиметр, содержащий шарик, подвешенный на нити фиксированной длины к плечу стрелки самописца, которая производит запись на движущейся ленте, и помещенный в вертикальный цилиндр с затвором [авторское свидетельство СССР №579564, кл. G01N 11/10, 1977.].

Недостаток аналога в том, что он предназначен для определения вязкости в стационарных условиях с предварительным отбором масла для анализа.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является также устройство для определения вязкости, содержащее полую камеру для исследуемой жидкости и капилляр, расположенный в нижней ее части, измеритель времени истечения, дозирующее устройство [авторское свидетельство СССР №600419, кл. G01N 11/08, 1978].

Недостаток прототипа заключается в том, что это устройство требует предварительного отбора жидкости во вспомогательную емкость.

Задачей заявленного изобретения является повышение скорости определения качества моторного масла, путем определения разжижения топливом работающего моторного масла и определения износа двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Технический результат от использования изобретения связан с экспресс оценкой качества моторного масла при эксплуатации его в двигателе, что позволяет по уменьшению времени истечения масла по сравнению со свежим определить наличие в масле топлива и продуктов износа - железа.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения степени разжижения моторных масел топливом и износа двигателя, по которому определяют время истечения масла, в отличие от прототипа создают вакуум шприцем, создают в трубке ламинарный поток масла, попадающего на магнит в виде капель, отрывающихся от сопла, и, зная время истечения и объем заполнения свежим маслом емкости в зависимости от диаметра трубки и сопла, температуры масла, определяют степень разжижение работающего масла топливом, по наличию продуктов износа - частиц железа на магните - определяют начало износа двигателя, а по весу продуктов износа на магните определяют допустимое содержание продуктов износа, причем допустимое содержание частиц железа на магните для дизельного двигателя составляет 100 мг/л, для бензинового двигателя - 600 мг/л.

Поставленная задача достигается также тем, что устройство для определения степени разжижения моторных масел топливом и износа двигателя, содержащее емкость для масла, измеритель времени истечения, дозирующее устройство, в отличие от прототипа содержит термостойкую трубку, соединенную с термопарой, связанной с регистратором температуры и времени, при этом через отвод термостойкая трубка соединена с емкостью, имеющей герметичную пробку, в которую вставлена игла шприца, а отвод имеет сопло, вблизи которого в емкости расположен магнит, причем емкость помещена в термостат, а на термостойкой трубке установлен с возможностью перемещения фиксатор.

Движение моторного масла из картера работающего двигателя внутреннего сгорания по термостойкой трубке и наполнение емкости производится под вакуумом, создаваемым шприцем.

В моторном масле, находящемся в масляной системе двигателя внутреннего сгорания, происходят непрерывные количественные и качественные изменения. Количественные изменения, известные под общим названием «старение масла» складываются из целого ряда физических и химических процессов, протекающих в масляной системе. При появлении неисправностей в работе топливной аппаратуры, систем охлаждения и очистки воздуха от пыли в масло попадают топливо, охлаждающая жидкость и пыль, которые способствуют износу деталей и появлению отложений.

Существо изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема устройства для определения степени разжижения моторных масел топливом.

Устройство содержит термостойкую трубку 1 диаметром 2-4 мм и длиной 500-600 мм, соединенную с термопарой 2, связанной с регистратором температуры и времени 3. Через отвод 4 термостойкая трубка 1 соединена с емкостью 5, имеющей герметичную пробку 6, в которую вставлена игла 7 шприца 8. Отвод 4 имеет сопло 9, вблизи которого в емкости 5 расположен магнит 10. Емкость 5 помещена в термостат 11. На термостойкой трубке 1 установлен с возможностью перемещения фиксатор 12.

Устройство работает следующим образом. Вначале масломерную линейку извлекают из отверстия картера, определяют отметку уровня масла, на основании чего устанавливают фиксатор 12 на термостойкой трубке 1, которую затем опускают в отверстие масломерной линейки. При этом фиксируют температуру регистратором температуры и времени 3. Не менее чем через 10 минут (время термостатирования термостойкой трубки) резко откачивают воздух шприцем 8 (создают вакуум и фиксируют шприц 8). Одновременно с созданием вакуума включают секундомер или фиксируют таймер на регистраторе температуры и времени 3. Момент времени наполнения 10 мл масла в емкость 5 соответствует времени окончания работы устройства. Зная время истечения и объем заполнения свежим маслом емкости, можно определить степень разжижения работающего масла топливом, а по наличию частиц железа на магните - начало износа ДВС.

Допустимое содержание продуктов износа (железа) для дизельного двигателя (работающего с воспламенением от сжатия горючей смеси) составляет 100 мг/л, а для бензинового двигателя (работающего с воспламенением горючей смеси от искры) - 600 мг/л.

Примеры конкретной реализации способа.

Для проведения испытаний использована металлическая трубка диаметром от 2 до 4 мм и длиной 500-600 мм с установленной в ней термопарой и отводом, соединяющим металлическую трубку со стеклянной пробиркой с делениями на 10 мл, имеющей резиновую пробку со вставленной в нее иглой шприца емкостью 20 мл.

Время заполнения пробирки зависит от вакуума, объема пробирки, диаметра трубки и сопла, температуры и подбирают экспериментальным путем (в пределах 50-200 сек)

Экспресс анализ масла проводится с работающего двигателя без предварительного отбора пробы.

Пример 1. Моторное масло синтетическое SAE 5W40 вязкостью при 100°С 13 сСт разжижают 2,4, 6% бензина АИ-95 и определяют время поступления масла SAE5W40 через трубку в пробирку емкостью 10 мл при создании шприцем вакуума 400 мм рт. ст. при температуре 23°С. Результаты эксперимента показаны в таблице 1.

Таблица 1
Содержание бензина	Время заполнения	Вакуум в устройстве,
АИ-95 в масле SAE	пробирки, сек	мм рт.ст.
5W40,%
0	112	400
2	87,5	400
6	64,5	400

Пример 2. Отработанное моторное масло синтетическое 5W40. С использованием предлагаемого устройства определяют время поступления масла в пробирку емкостью 10 мл при вакууме 400 мм рт. ст., создаваемого шприцем при температуре 23°С. Время поступления отработанного масла в пробирку составило 86 сек, что соответствует согласно таблице 1, 2, 13%.

Пример 3. Дизельное минеральное масло М-10Г₂К вязкостью при 100°С 10,76 сСт разжижают 4% и 6% дизельного топлива (летнего) и, используя предлагаемое устройство, определяют время поступления дизельного масла через трубку в пробирку емкостью 10 мл при разряжении 350 мм рт. ст. при температуре 23°С. Результаты эксперимента помещены в таблицу 2.

Таблица 2
Содержание	Время заполнения	Вакуум в устройстве,
дизельного топлива в	пробирки, сек	мм рт.ст.
масле М-10Г2К, %
0	117,5	350
4	91,5	350
6	79,0	350

Пример 4. Отработанное дизельное масло М-10Г₂К.

С использованием предлагаемого способа определяют время заполнения пробирки емкостью 10 мл через трубку под вакуумом 350 мм рт. ст. и температуре 23°С. Время заполнения пробирки маслом составило 105 сек. Согласно таблице 2 в отработанном дизельном масле 2,1% топлива.

Пример 5. Определение продуктов износа двигателя в работающем масле.

Берут магнит и взвешивают его до начала проведения испытаний на аналитических весах, затем после проведения испытаний магнит с продуктами износа очищают от остатков масла растворителем, затем сушат и взвешивают снова, по разнице веса определяют наличие и вес намагниченных продуктов износа.

Пример 6. Определение продуктов износа двигателя в работающем масле. После проведения испытаний с магнита, вес которого известен заранее, удаляют продукты износа двигателя, очищают их от остатков масла растворителем и взвешивают их на аналитических весах.

Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить точность определения качества моторного масла за счет определения разжижения топливом работающего моторного масла и определения износа двигателя внутреннего сгорания.

1. Способ определения степени разжижения моторных масел топливом и износа двигателя, по которому определяют время истечения масла, отличающийся тем, что создают вакуум шприцем, создают в трубке ламинарный поток масла, попадающего на магнит в виде капель, отрывающихся от сопла, и, зная время истечения и объем заполнения свежим маслом емкости в зависимости от диаметра трубки и сопла, температуры масла, определяют степень разжижения работающего масла топливом, по наличию продуктов износа - частиц железа на магните - определяют начало износа двигателя, а по весу продуктов износа на магните определяют допустимое содержание продуктов износа, причем допустимое содержание частиц железа на магните для дизельного двигателя составляет 100 мг/л, для бензинового двигателя - 600 мг/л.

2. Устройство для определения степени разжижения моторных масел топливом и износа двигателя, содержащее емкость для масла, измеритель времени истечения, дозирующее устройство, отличающееся тем, что содержит термостойкую трубку, соединенную с термопарой, связанной с регистратором температуры и времени, при этом через отвод термостойкая трубка соединена с емкостью, имеющей герметичную пробку, в которую вставлена игла шприца, а отвод имеет сопло, вблизи которого в емкости расположен магнит, причем емкость помещена в термостат, а на термостойкой трубке установлен с возможностью перемещения фиксатор.