Технические науки/ 4.Транспорт

К.т.н. Туленов А.Т., студент Горский П.C., магистр Ауесбекова М.А.

Южно-Казахстанский государственный университет им.М.Ауезова,

г.Шымкент, Республика Казахстан

Закономерности загрязнения моторного масла в двигателе внутреннего сгорания

Масло в двигателе внутреннего сгорания изменяет свойства под действием высоких температур, кислорода воздуха, каталитического влияния металлов. Одновременно в масло попадают продукты загрязнения-частицы износа, пыль, сажа, тяжелые фракции топлива, вода и т.п.

Известно, что продукты органического происхождения способствуют образованию углеродистых отложений, а неорганического происхождения, обладающие абразивным действием, повышают интенсивность износа трущихся деталей двигателя. В определенной мере работоспособность присадок, добавляемых к моторным маслам, также зависит от наличия продуктов загрязнения в масле.

В настоящее время все больше внимания уделяется изучению влияния свойств масла, которые связаны с накоплением в нем загрязняющих примесей, на долговечность двигателя и надежность его работы. В связи с этим указанное направление исследований приобретает научную и практическую ценность.

До недавнего времени изучали качественную сторону процесса загрязнения моторных масел, т.е. изменение со временем работы двигателя физико-химических показателей свойств масла - вязкости, зольности, кислотности и т.п. Накопленный материал позволил установить, что отдельные показатели физико-химических свойств не могут характеризовать эксплуатационные качества масла.

В последние годы появились исследования теоретического характера, представляющие собой попытку установить закономерности загрязнения моторных масел с использованием различных математических методов.

Характеризуя выполненные исследования в данной области в целом, отметим следующее. В зависимости от принятой расчетной схемы достигается или простота аналитического расчета и использование полученных формул, но одновременно с этим получается значительное расхождение расчетных и экспериментальных данных, или же усложнение схемы и соответственно затрудненное использование математического аппарата, но увеличивается приближение теоретических и опытных зависимостей.

В настоящее время удовлетворительные решения закономерностей процесса загрязнения моторных масел, в которых сочетались бы простота выкладок и достаточная степень приближения, еще не получены.

В данной работе изложены результаты исследования количественных закономерностей загрязнения масла в двигателях с использованием метода обобщенных переменных и приведены примеры практического использования полученных расчетных зависимостей.

Основной целью, которая преследуется при решении задачи о количественных закономерностях загрязнения масла в двигателях внутреннего сгорания, является отыскание функциональной зависимости концентрации продуктов загрязнения в масле от времени работы двигателя и других характерных для данного процесса величин (скорости загрязнения масла, расхода масла на угар, количества в двигателе, режима долива, эффективности работы маслоочистительной аппаратуры и т.п.)

Известно, что процесс загрязнения масла в двигателе зависит от большого количества разнообразных переменных факторов, точный учет которых затруднен. В связи с этим все теоретические исследования строятся на основе предположений, упрощающих картину процесса.

Наиболее употребляемыми являются следующие предположения:

скорость загрязнения масла и расход масла на угар принимают постоянными;

продукты загрязнения идеально перемешиваются в картере (или в баке);

продукты загрязнения удаляются с угаревшим маслом с коэффициентом отсева φ=1 (т.е. они удаляются в той же концентрации, в какой содержатся в масле);

эффективность работы маслоочистительной аппаратуры изменяется в зависимости от степени заполнения полостей фильтрующих элементов или роторов центрифуг отложениями.

Относительно данных предположений следует заметить, что если первые три употребляются большинством авторов, так как они создают сравнительно простую (но более далекую от действительности) схему для решения задачи, то принятие последнего предложения вызывает большие трудности на пути достижения цели, вследствие чего работы, основывающиеся на последнем предположении, очень редки.

Обычно для получений искомой функциональной зависимости при решении задачи о загрязнении масла в двигателе (так же, как и при решении многих других физических задач) используют уравнение материального баланса продуктов загрязнения. В большинстве случаев авторы теоретических исследований, данное уравнение представляют в дифференциальной форме.

На наш взгляд, решение задачи о загрязнении масла в двигателе необходимо искать в следующих направлениях:

использовать методы теории подобия (или метод обобщенных переменных) и анализа размерностей, разработать теорию моделирования процесса загрязнения масла;

использовать методы математической статистики обработки опытных данных, полученных в результате эксплуатационных испытаний моторных масел;

получить зависимости, удобные для обработки при помощи электронно-вычислительных машин.

Одним из направлений для исследования загрязнения масла является направление, связанное с изысканием необходимых зависимостей на основе использования так называемых обобщенных переменных.

Для этого метода исследования необходимо ввести: скорость поступление продуктов загрязнения в масло; расход масла на угар; вес первоначального залитого в двигатель масла; скорость непрерывного долива свежего масла; время работы двигателя; концентрацию продуктов загрязнения в масле; среднее значение концентрации продуктов загрязнения в масле за промежуток времени; вес продуктов загрязнения, задержанных фильтрами тонкой очистки.

Следует отметить, переходя к выводу зависимостей, а также учитывая вышеприведенные предположения, являющиеся основой принятой расчетной схемы, необходимо рассмотреть отдельно всевозможные случаи работы двигателя.

Литература

1.Кюрегян С.К. Атомный спектральный анализ нефтепродуктов /С.К. Кюрегян. - М.: Химия, 1985.- 320 с.