СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА КОНСЕРВАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области технологии машиностроения, более конкретно, к устройствам для исследования процесса консервации цилиндропоршневой и топливоподающей систем двигателей внутреннего сгорания консервационными жидкостями, и может найти применение при создании и отработке систем сезонной и долговременной консервации дизельных и карбюраторных двигателей машин специального и сельскохозяйственного назначения.
Известно стендовое оборудование для испытаний топливной аппаратуры дизелей (КИ-22201 А) и заправки их моторными маслами (КМР 8Э-05), содержащее средства для дозированной подачи указанных жидкостей в двигатель и контрольно-измерительную аппаратуру (см. Гологорский Е.Г., Колесниченко Е.Е. Техническое обслуживание и ремонт дорожно-строительных машин: Учеб. пособие - М: Высш. шк., 1991, с.25-36).
Указанное оборудование предназначено для регулировки и испытаний систем смазки и топливоподачи многоцилиндровых дизельных двигателей в условиях ремонтных заводов и эксплуатационных мастерских. Возможность применения известного оборудования для исследования процесса консервации цилиндропоршневой и топливоподающей систем двигателей внутреннего сгорания осложняется отсутствием необходимых средств для герметизации двигателя, дозирующих устройств для подачи консервационных жидкостей, измерения параметров внутренней консервации и их регистрации.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является стендовое устройство для исследования процесса консервации двигателя внутреннего сгорания, содержащий системы маслоподачи, топливоподачи, запуска двигателя, средства для внутренней консервации и измерения параметров процесса (см. Рекомендации по применению серийных моторных масел для консервации дизелей под ред. С.И.Костенко, Москва, ГОСНИТИ, 2005, с.9).
Особенностью известного устройства является то, что оно содержит, в том числе, гидростат Г-4 и герметичную емкость для размещения в ней элементов цилиндропоршневой группы двигателя, а также средства для подачи на их поверхность мерных количеств консервационного масла и измерения параметров консервации. Оценка защитной способности ряда консервационных масел осуществлялась по площади коррозионного поражения исследуемых образцов без их герметизации и при ее наличии.
Опытно-производственные полномасштабные испытания двух вариантов консервации цилиндропоршневой группы дизелей СМД-17 на комбайнах «Нива» проводились с использованием консервационного состава на основе серийного моторного масла группы Г2. с присадкой АКОР-1 и без нее.
К недостаткам известного устройства следует отнести отсутствие в нем интегрированной системы консервации цилиндропоршневой группы и системы топливоподачи дизельных и карбюраторных двигателей внутреннего сгорания, в том числе, отсутствие контроля влажности атмосферы для различных условий подачи консервационных жидкостей на защищаемые поверхности двигателей. Указанные недостатки препятствуют получению объективных результатов, в частности, при исследовании процессов межсезонной консервации двигателей сельскохозяйственных машин и агрегатов.
Решаемой задачей полезной модели является создание эффективного и удобного в эксплуатации стенда для исследования процесса консервации цилиндропоршневой и топливоподающей систем двигателей внутреннего сгорания консервационными жидкостями в различных условиях хранения. Дополнительной к указанной задаче является выработка практических рекомендаций по применению серийных моторных масел и топлив для консервации наиболее распространенных типов тракторных и комбайновых дизелей для повышения их эксплуатационных характеристик.
Указанная задача решается тем, что в стенде для исследования процесса консервации двигателя внутреннего сгорания, содержащем системы маслоподачи, топливоподачи, запуска двигателя, средства для внутренней консервации и измерения параметров процесса, согласно полезной модели, средства для консервации двигателя содержат герметичный корпус для размещения двигателя в контролируемой атмосфере, дозирующие устройства для подачи на защищаемые части двигателя мерных количеств консервационных масла и топлива, средства для измерения параметров консервации, блоки управления и регистрации, причем герметичный корпус снабжен дополнительным отсеком для размещения и консервации элементов цилиндропоршневой группы двигателя.
Кроме того, дозирующее устройство для подачи мерных количеств консервационного масла в цилиндры многоцилиндрового двигателя может быть выполнено в виде мерной емкости, выход которой может быть соединен через регулируемый вентиль с входом коллектора для подачи консервационного масла к цилиндрам двигателя, причем выходные патрубки коллектора могут быть соединены с отверстиями для свечей зажигания карбюраторного двигателя или с отверстиями для топливных форсунок дизельного двигателя.
Кроме того, дозирующим устройством для подачи мерных количеств консервационного масла на стенки цилиндра двигателя может являться система разбрызгивания и распределения масла по стенкам цилиндра поршневыми кольцами.
Кроме того, дозирующее устройство для подачи на защищаемые части системы топливоподачи мерных количеств консервационного топлива может включать емкость для консервационного топлива, соединенную через сетчатый фильтр, топливный насос, фильтр тонкой очистки и регулируемый вентиль с входом коллектора для подачи консервационного топлива к топливным форсункам двигателя,
Кроме того, средства для измерения параметров процесса консервации могут включать датчики расхода, давления и температуры контролируемой атмосферы и консервационных жидкостей, выходы указанных датчиков могут быть соединены с входами блока управления, выходы которого могут быть соединены с управляющими входами дозирующих устройств, систем маслоподачи, топливоподачи, запуска двигателя и с приборами для регистрации параметров процесса.
Такое выполнение стенда позволяет решить поставленную задачу создания эффективного и удобного в эксплуатации универсального стенда для исследования консервации цилиндропоршневой и топливоподающей систем карбюраторных и дизельных двигателей консервационными жидкостями в различных условиях хранения, что обеспечивает выработку необходимых практических рекомендаций по применению серийных моторных масел и топлив, а также консервационных составов с присадками для повышения основных характеристик двигателей в различных условиях эксплуатации и хранения..
На фиг.1 показана принципиальная схема стенда для исследования процесса консервации дизельного двигателя.
Стенд содержит герметичный корпус 1 для размещения дизельного двигателя 2, пускового карбюраторного двигателя 3 и дополнительный отсек
4 для размещения и консервации элементов 5 цилиндропоршневой группы двигателя в атмосфере с контролируемой влажностью. Дозирующее устройство для подачи на защищаемые части двигателей 2, 3 и элементов 5 мерных количеств консервационного масла включает мерную емкость 6, на выходе которой установлены регулируемые вентили 7, 8. При этом вентиль 7 соединен с патрубком для подачи консервационного масла через отверстие 9 для свечи в цилиндр 10 двигателя 3, а вентиль 8 соединен с входом коллектора 11 для подачи консервационного масла через отверстия 12 для топливных форсунок в цилиндры 13 дизельного двигателя 2.
В случае исследования процесса консервации цилиндров двигателей 2, 3 с использованием встроенной системы разбрызгивания масла в качестве дозирующего устройства для подачи мерных количеств консервационного масла на стенки цилиндров 10, 13 используются поршневые кольца, обладающие насосным действием для распределения масла, аккумулированного в порах металла гильз цилиндров.
Дозирующее устройство для подачи на защищаемые части системы топливоподачи мерных количеств консервационного топлива включает дополнительную емкость 14 для консервационного топлива, выход которой соединен через сетчатый фильтр 15, топливный насос 16, фильтр тонкой очистки 17 и регулируемый вентиль 18 с входом коллектора 19 для подачи консервационного топлива к топливным форсункам 20 двигателя 2.
Средства для измерения параметров процесса консервации включают датчики расхода (21, 22, 23), давления (24, 25, 26) и температуры (27, 28, 29) для контролируемой атмосферы, консервационного масла и консервационного топлива. В корпусе 1 также установлен датчик влажности 30 воздуха, окружающего испытуемый агрегат.
Выходы указанных датчиков соединены с соответствующими входами блока управления 31, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами регулируемых вентилей 7, 8, 18, а также с управляющими входами блоков управления (не показаны) систем маслоподачи, топливоподачи, запуска двигателя (не показаны) и с приборами пульта управления 32 для регистрации параметров процесса консервации. Узел привода вала дизельного двигателя 2 обозначен поз. 33.
Средства для измерения параметров консервации двигателей, исследуемых на предмет защиты от коррозии, могут включать системы ручного или автоматического объективного контроля уровня коррозионного поражения элементов двигателей и характера распределения толщины масляной пленки на критических участках двигателя (не показаны).
Стенд для исследования процесса консервации дизельного двигателя функционирует следующим образом.
Предварительно осуществляют установку исследуемого дизельного двигателя 2 с пусковым двигателем 3 в герметичном корпусе 1 в атмосфере с контролируемой влажностью. Одновременно в дополнительном отсеке 4 размещают элементы 5 цилиндропоршневой группы и топливной системы указанного двигателя (гильзы цилиндров, топливные форсунки и др.). Затем при закрытых регулируемых вентилях 7, 8 заполняют мерную емкость 6 консервационным маслом в количестве, необходимом для подачи в указанные цилиндры масла из расчета 30 мл на каждый цилиндр. После этого выворачивают свечу (не показана) и топливные форсунки 20 из пускового и дизельного двигателей 2, 3. В отверстия 9, 12 вставляют патрубки от вентиля 7 и коллектора 11 для подачи консервационного масла в цилиндры 10, 13 указанных двигателей.
В случае исследования процесса консервации цилиндров двигателей 2, 3 с использованием встроенной системы разбрызгивания масла описанное выше дозирующее устройство не используется. В данном случае для подачи мерных количеств консервационного масла на стенки цилиндров 10, 13 используются соответствующие поршневые кольца, обладающие насосным действием для распределения масла, аккумулированного в порах металла гильз указанных цилиндров.
Для подачи мерных количеств консервационного топлива на защищаемые части системы топливоподачи (емкости, фильтры, насос, патрубки, форсунки) требуемое количество топлива заливают в дополнительную емкость 14 из расчета работы дизельного двигателя в течение 8-10 мин (система топливоподачи для пускового двигателя 3 на фиг.1 не показана). После этого устанавливают в рабочее положение свечу зажигания в пусковом двигателе 3 и топливные форсунки 20 в двигателе 2, затем соединяют форсунки с системой топливоподачи консервационного топлива и, при открытом вентиле 18, осуществляют запуск дизельного двигателя 2 с помощью пускового двигателя 3. Время работы двигателя 2 при этом должно находиться в пределах 5-10 мин.
В процессе подготовки к консервации и при запусках двигателей 2, 3 датчики 21-29 и датчик влажности 30 воздуха обеспечивают получение на выходе сигналов для измерения расхода, давления и температуры контролируемой атмосферы, консервационного масла и консервационного топлива. Указанные сигналы поступают на входы блока управления 31, который формирует выходные сигналы управления регулируемых вентилей 7, 8, 18.
Блок 31 обеспечивает управление системой запуска двигателей 2, 3, системами маслоподачи, топливоподачи и выдачи сигналов на приборы пульта управления 32 для регистрации параметров процесса консервации в режиме реального времени.
Средства для измерения параметров консервации двигателей, исследуемых на предмет защиты от коррозии, могут включать системы ручного или автоматического объективного контроля уровня коррозионного поражения элементов двигателей и характера распределения толщины масляной пленки на критических участках двигателя (не показаны). Исследование процессов консервации в данном стенде возможно проводить для двигателей в сборе при одновременных испытаниях на консервационную защиту отдельных элементов 5 двигателей, находящихся в дополнительном отсеке 4 герметичного корпуса 1. При этом обеспечиваются необходимые условия для исследования и выработки практических рекомендаций по консервации цилиндропоршневой и топливоподающей систем карбюраторных и дизельных двигателей консервационными жидкостями в различных условиях хранения.
В результате проведения в ГОСНИТИ и МГАУ им. Горячкина В.П. исследований по консервации двигателей внутреннего сгорания с использованием предложенного технического решения были выработаны необходимые рекомендации как по технике консервации, так и по применению серийных моторных масел для консервации двигателей.
Правильно выбранный консервационный состав и неукоснительное соблюдение норм и правил хранения двигателей внутреннего сгорания позволяют исключить разрушающее воздействие атмосферных факторов, увеличить срок службы дизелей, снизить затраты па ремонт и техническое обслуживание, повысить производительность работы машины. Под действием коррозии детали двигателей сельскохозяйственной техники изнашиваются в 1,5-2 раза быстрее, на 30-40% снижается предел усталостной прочности металла, в среднем на 20-50% сокращается надежность работы основных сопряжении двигателя. Все это приводит к уменьшению ресурса и технико-экономических показателей двигателей, к росту затрат на их ремонт и техническое обслуживание.
Внутренняя консервация дизелей в настоящее время осуществляется рабоче-консервационными составами с применением моторных масел с 5-10% присадки АКОР-1. При расконсервации дизелей эти составы обычно заменяются свежими серийными моторными маслами. Возникающие затраты в результате неэкономного расходования нефтепродуктов составляют около 4% себестоимости механизированных работ, не считая расхода дорогостоящих масел по имеющемуся машинотракторному парку сельхозпредприятий.
Консервация дизельного двигателя комплектного и исправного трактора, комбайна и другой самоходной машины при хранении в условиях сельскохозяйственных и ремонтно-техиических предприятий проводится, как правило, без снятия его с трактора, комбайна, машины. Условия их хранения устанавливаются в соответствии с ГОСТ 15150-69. При этом консервация двигателей проводится при температуре воздуха не ниже 15°С и относительной влажности не выше 70% в помещении, в котором категорически запрещается хранить материалы, вызывающие коррозию (кислоты, щелочи и другие химикаты). Для внутренней консервации дизеля моторное консервационное масло заливают в картер дизеля, корпус топливного насоса и редуктор пускового двигателя в количестве, рекомендованном техническими условиями на дизель, которое равно эксплуатационному уровню масла. Затем осуществляют прокрутку коленчатого вала дизеля от приводного двигателя без подачи топлива с частотой 900-1400 об/мин в течение 10-15 с.
2
Исследованиями было установлено, что загерметизированные образцы в течение всего времени испытаний не имели коррозионных поражений. Образцы без герметизации на 6-е сутки были поражены коррозией на 20% поверхности, на 16-е сутки - более 70% (средние значения по трем образцам). Помимо указанных испытаний лабораторные ускоренные испытания элементов цилиндропоршневой группы для оценки защитной способности масла М-10Г осуществлялись в синтетической морской воде (ГОСТ 9.054-75).
Коррозионные поражения зеркала цилиндров при условии их надежной герметизации от влажной атмосферы отсутствовали. Величина коррозионных потерь образцов, помещенных в незагерметиэированный объем в 25 раз меньше, чем у контрольных образцов. Измеряли также глубину коррозионного поражения при разгерметизированном дизеле, при этом максимальная величина поражения равнялась 0,5 мкм.
Консервации внутренних поверхностей ДВС по варианту нанесения пленки консервационного масла поршневыми кольцами осуществлялась прокруткой коленчатого вала дизеля в течение 10-15 с при оборотах, близких к максимальным, при отключенной подаче топлива. Подача консерванта в надпоршневое пространство происходила при этом за счет насосного действия поршневых колец и набрызгивании консерванта из картера на стенки цилиндров. Операции по консервации топливной системы осуществляются при работе дизеля и совмещаются по времени с консервацией трансмиссии. Консервация пускового двигателя обычно осуществляется путем заливки через отверстие для свечи 30-40 г моторного масла с последующей прокруткой стартером коленчатого вала пускового двигателя в течение 3-5 с.
2
2
2
С целью исследования противокоррозионных свойств серийных моторных масел серии Г (М-8Г, М-10Г) и выдачи обоснованных рекомендаций по их применению для внутренней консервации дизелей в условиях сельскохозяйственных и ремонтно-технических предприятий были проведены комплексные исследования, включающие лабораторные, стендовые и опытно-производственные испытания.
2
Указанные испытания проводились на стенде, в том числе, с маслом М-10Г, отработавшим ресурс в течение 240 моточасов. Лабораторные и стендовые испытания проводились также на образцах, вырезанных из новых гильз цилиндров дизеля СМД-14 и законсервированных в масле, нагретом до 40°С, и в масле при той же температуре с 10% АКОР-1. Каждый цикл испытаний состоял из двух периодов. Первый период проходил при температуре воздуха 40±2°С, относительной влажности 95±3% за время 7 ч. Второй период - при наличии искусственной конденсация влаги в результате остывания воздуха в камере 1 до комнатной температуры за время около 17 ч. при суммарном числе циклов - 30.
Оценка защитной способности осуществлялась по площади коррозионного поражения (в процентах или баллах) согласно ГОСТ 9.041-74. С целью определения влияния герметизации внутренних полостей дизеля в процессе его хранения три образца ЦПГ помещались в отсек 4 камеры 1 без герметичной оболочки, а три образца тщательно герметизировались с помощью полиэтиленовых чехлов.
2
2
В результате проведенных исследований было доказано, что, при соблюдении соответствующих норм и правил герметизации дизеля, его элементы успешно защищаются от коррозии в процессе хранения на открытых площадках сроком до 12 мес. серийными моторными маслами группы Г без дополнительного введения в него специфических компонентов или присадок типа АКОР-1. Таким образом, результаты лабораторных и стендовых испытаний позволяют утверждать, что надежная защита от коррозии элементов двигателя внутреннего сгорания осуществляется пленкой указанного серийного чистого или отработанного моторного масла группы Г только при условии надежной герметизации этих элементов.
Стабильность технических характеристик двигателя внутреннего сгорания после заданного срока консервации обеспечивается отсутствием коррозионных повреждений на рабочей поверхности ответственных узлов и деталей двигателей различного назначения при минимальных затратах на материалы и консервацию. При этом резко снижается количество ручных настроечных операций и время отработки процесса внутренней консервации дизельных и карбюраторных двигателей в системе агропромышленного комплекса.
Эксплуатация предложенного стенда для исследования процесса консервации двигателя внутреннего сгорания осуществляется в благоприятных для операторов условиях, в том числе, на базе стандартных исследовательских лабораторий, связанных с изучением эксплуатационных характеристик двигательных агрегатов автотракторной техники.
Предложенный стенд разработан с учетом рекомендаций ГОСНИТИ на экспериментальной базе МГАУ им. Горячкина В.П. для исследования и отработки процессов внутренней консервации дизельных и карбюраторных двигателей различной номенклатуры для сельскохозяйственной и мелиоративной техники. На предложенном стенде для различных типов двигателей в полуавтоматическом режиме могут быть найдены оптимальные способы нанесения на внутренние поверхности деталей и узлов системы топливоподачи и цилиндропоршневой группы консервационных композиций разного состава.