СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ
METHOD OF DETERMINING SERVICEABILITY OF LUBRICATING OILS

Изобретение относится к технологии оценки качества работающих моторных масел, технического состояния двигателей внутреннего сгорания и системы фильтрации.
Известен способ определения работоспособности смазочных масел, заключающийся в том, что центрифугированию подвергают пробу отработавшего масла с последующим определением оптической плотности полученного верхнего слоя и по отношению к начальной оптической плотности работавшего масла судят о его работоспособности (Авторское свид. СССР №930120, дата приоритета 09.06.1980, дата публикации 23.05.1982, авторы: Трейгер М.И. и др., RU).
р
по
тпц
o
р
по
пц
о
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения работоспособности смазочных масел, по которому отбирают пробу работавшего масла, делят ее на три части: первую часть пробы масла используют для определения вязкости, вторую часть пробы масла подвергают центрифугированию с последующим фотометрированием и определением коэффициента поглощения светового потока отцентрифугированной пробы, третью часть пробы масла подвергают испытанию на термоокислительную стабильность в течение не более 2 ч при температуре, соответствующей базовой основе смазочного масла, определяют коэффициент поглощения светового потока и вязкость окисленной пробы, а работоспособность смазочного масла определяют из выражения: П=(K-K)η/η, где П - коэффициент работоспособности смазочного масла; K - коэффициент поглощения светового потока пробы окисленного масла; K - коэффициент поглощения светового потока пробы работавшего масла после его центрифугирования; η и η - соответственно вязкость окисленной и исходной проб работавшего масла (Патент РФ №2222012 С1, дата приоритета 16.09.2002, дата публикации 20.01.2004, авторы: Ковальский Б.И. и др., RU, прототип).
Общим недостатком известного аналога и прототипа является высокая трудоемкость при оценке состояния смазочного масла, при этом не учитывается техническое состояние двигателя внутреннего сгорания и его влияние на состояние смазочного масла и систему фильтрации.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является снижение трудоемкости определения работоспособности смазочного масла с учетом влияния технического состояния двигателя на состояние работающего масла и систему фильтрации.
Для решения технической проблемы предложен способ определения работоспособности смазочного масла, заключающийся в том, что отбирают пробы работающего масла из двигателя внутреннего сгорания в течение установленного пробега, определяют соответствующий времени отбора пробы пробег автомобиля, пробу фотометрируют, определяют оптическую плотность, умножением оптической плотности на пробег вычисляют количество тепловой энергии, поглощенной продуктами старения смазочного масла за время работы двигателя, определяют десятичный логарифм тепловой энергии, поглощенной продуктами старения смазочного масла за время его работы в двигателе, строят графическую зависимость десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами старения смазочного масла за время работы, от пробега, по которой определяют работоспособность смазочного масла, при этом, чем раньше наступает стабилизация значения десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами старения, выраженная прямолинейной зависимостью от пробега, тем меньше ресурс работающего масла, а пробег автомобиля, при котором наступает стабилизация десятичного логарифма тепловой энергии, и угол наклона стабилизированного участка зависимости к оси пробега определяют производительность системы фильтрации работающего масла, причем, резкое увеличение десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами старения смазочного масла, характеризует загрязнение фильтрующих элементов, а точка пересечения зависимости десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами старения смазочного масла, от пробега с осью ординат определяет начальное значение десятичного логарифма тепловой энергии после замены отработанного смазочного масла новым маслом, характеризующее степень загрязнения масляной системы двигателя.
Сущность способа поясняется графически.
а
На фиг. 1 представлены зависимости десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами старения синтетического моторного масла Mobil Super 3000 X1 5W - 40 SN/SM/CF, от пробега автомобилей:  - К 232 АК; б - 369 МА.
а
На фиг. 2 представлены зависимости десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами старения синтетического моторного масла KIXX G1 5W - 30 SN/CF, от пробега автомобилей:  - У 621 ВТ; б - У 652 ВТ; в - У 627 ВТ;
Способ определения работоспособности смазочных масел осуществляется следующим образом. Пробы работающего моторного масла массой 5 г отбираются из прогретого двигателя в течение установленного нормативного пробега 10-15 тыс.км. Отобранные пробы подвергались фотометрированию и определению оптической плотности D
о
где ϕ и ϕ - соответственно световые потоки, прошедшие через кювету на фотоэлемент без масла, и прошедшие через кювету, заполненную работавшим моторным маслом.
D
При работавшем двигатели моторное масло стареет в результате действия температуры, прорыва газов из камеры сгорания, уменьшения концентрации присадок, поэтому состояние масел предложено определять количеством тепловой энергии Q, поглощенной продуктами старения, используя выражение:
где D - оптическая плотность моторного масла после определенного пробега автомобиля; S - пробег автомобиля, км.
D
Определяется десятичный логарифм тепловой энергии, поглощенной продуктами старения за время пробега автомобиля lgQ. Строится графическая зависимость десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами старения, от пробега автомобиля, по которой определяется текущее состояние работавшего масла в течение всего нормативного пробега до замены масла. Результаты испытания работающего синтетического моторного масла Mobil Super 3000 X1 5W - 40 SN/SM/CF сведены в таблице 1, а синтетического моторного масла KIXX G1 5W - 30 SN/CF в таблице 2.
а
D
D
На основании сведений, приведенных в таблице 1, получены представленные на фиг. 1 зависимости десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами старения синтетического моторного масла Mobil Super 3000 X1 5W - 40 SN/SM/CF, от пробега автомобилей под госномерами:  - К 232 АК; б - Р 369 МА. Установлено, что для масла (фиг. 1а) при пробеге 6719 км был осуществлен долив, в результате значения десятичного логарифма тепловой энергии, уменьшилось от 3,02 до 2,9. Кроме того, зависимость lgQ=ƒ(S) пересекает ось ординат при значении lgQ, равном 0,7, которое характеризует степень загрязнения масляной системы после замены отработанного масла новым товарным маслом.
Для масла (фиг. 1б) этот показатель равен 0,2, т.е. масляная система в данном двигателе более чистая, так как замена масла проводилась после промывки масляной системы. Представленные зависимости имеют два характерных участка, первый из которых описывается полиномом второго порядка, а второй линейным уравнением.
Для масла (фиг. 1а) уравнения имеют вид для:
первого участка
второго участка
Для масла (фиг. 1б) уравнения имеют вид для:
первого участка
второго участка
где коэффициенты 0,8562; 0,0598; 0,915 и 0,0751, характеризующие скорости изменения десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами старения работающих масел, на соответствующих участках зависимостей.
Первый участок представленных зависимостей характеризует процесс накопления концентрации продуктов старения, часть которых задерживается системой фильтрации, но большая часть ею не задерживается и вызывает увеличение оптической плотности масла и десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами старения смазочных масел (см. таб. 1)
Второй участок зависимостей характеризует стабилизацию десятичного логарифма тепловой энергии за счет работы системы фильтрации, однако по мере загрязнения фильтров их производительность снижается, что вызывает незначительное увеличение десятичного логарифма тепловой энергии. При этом зависимость десятичного логарифма тепловой энергии описывается линейным уравнением.
D
Для сравнения смазочных масел одной марки и влияния индивидуальных условий эксплуатации и технического состояния двигателя на процессы старения предложены следующие показатели: 1 - значение десятичного логарифма тепловой энергии после замены отработанного смазочного масла; 2 - значение десятичного логарифма тепловой энергии в начале линейного участка изменения зависимости десятичного логарифма тепловой энергии от пробега автомобиля; 3 - величина пробега автомобиля в начале линейного участка зависимости десятичного логарифма тепловой энергии от пробега автомобиля; 4 - скорость изменения десятичного логарифма тепловой энергии VlgQ поглощенной продуктами старения, на линейном участке зависимости десятичного логарифма тепловой энергии от пробега автомобиля, определяемая уравнениями 4-6; величина пробега автомобиля до замены отработанного масла; максимальное значение десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами старения за время эксплуатации (ресурс).
Значения показателей для сравнения процессов старения синтетического моторного масла Mobil Super 3000 X1 5W - 40 SN/SM/CF сведены в таблицу 3.
Согласно данных табл. 3, максимальный пробег до замены масла установлен для автомобиля с госномером Р 369 МА 13155 км. Более чистая масляная система по показателю 1 установлена в автомобиле с госномером Р 369 МА.
Значение десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами старения по показателю 2 практически одинаковы для обоих автомобилей. Максимальное значение пробега автомобиля в начале линейного участка изменения зависимости десятичного логарифма тепловой энергии от пробега автомобиля по показателю 3 установлено для автомобиля с госномером Р 369 МА - 6835 км. Наименьшая скорость изменения десятичного логарифма тепловой энергии на участке стабилизации по показателю 4 установлена на автомобиле с госномером К 232 АК - 0,0598. На основании полученных данных можно сделать заключение, что более эффективно моторное масло использовано в автомобиле с госномером Р 369 МА.
На основании сведений, приведенных в таблице 2, получены представленные на фиг. 2 зависимости десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами старения синтетического моторного масла KIXX G1 5W - 30 SN/CF, от пробега автомобилей с госномерами: а - У 621 ВТ; б - У 652 ВТ; в - У 627 ВТ.
Данные зависимости также имеют два характерных участка, первый из которых описывается полиномом второго порядка, а второй линейным уравнением.
Для масла (фиг. 2а) уравнение имеет вид:
Для масла (фиг. 2б) уравнения имеют вид для:
первого участка
второго участка
Для масла (фиг. 2в) уравнения имеют вид для:
первого участка
второго участка
где 0,9436; 1,1421; 0,1299, 0,603 и 0,0672 - коэффициенты, характеризующие скорость изменения десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами старения работающих масел, на соответствующих участках зависимостей.
Значения показателей для сравнения процессов старения синтетического моторного масла KIXX G1 5W - 30 SN/CF сведены в таблицу 4.
Более чистая масляная система по показателю 1 установлена в автомобиле с госномером У 621 ВТ, а самая загрязненная в автомобиле У 627 ВТ - 1,3. Максимальное значение десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами старения по показателю 2 в начале линейного участка зависимости десятичного логарифма тепловой энергии от пробега установлено в автомобиле с госномером У 621 ВТ - 2,97. Максимальное значение пробега автомобиля в начале линейного участка изменения зависимости десятичного логарифма тепловой энергии от пробега автомобиля по показателю 3 установлено для автомобиля с госномером У 621 ВТ - 7272 км. Наименьшая скорость изменения десятичного логарифма тепловой энергии на участке стабилизации по показателю 4 установлена для автомобиля с госномером У 627 ВТ - 0,0672. Максимальный пробег до замены смазочного масла (ресурс) установлен для автомобиля с госномером У 627 ВТ - 12678 км. Максимальное значение десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами старения смазочного масла за время эксплуатации установлено для автомобиля У 627 ВТ - 3,29. Согласно данных таблицы 4, наиболее эффективно использовано моторное масло в автомобиле госномером У 627 ВТ.
Предлагаемое техническое решение позволяет контролировать состояние работающих масел по чистоте масляной системы двигателя, началу загрязнения системы фильтрации и скорости загрязнения масляных фильтров с учетом изменения оптической плотности и пробега автомобиля и промышленно применимо, так как позволяет увеличивать ресурс работоспособности смазочных масел с учетом индивидуальных условий эксплуатации и технического состояния двигателя.
Технический результат заключается в повышении информативности контроля состояния работающего смазочного масла, технического состояния двигателя и системы фильтрации за период эксплуатации.