3. Предельные значения диагностических параметров, алгоритм диагностирования двс по показателям работающего масла.

Большинство показателей свойств масла, являющихся диагностическими параметрами, характеризуются законами распределения и изменения во времени различными для исправного и неисправного состояния. В то же время, в силу случайности процессов, происходящих в системе «ДВС - моторное масло» и большого числа влияющих факторов имеет место пересечение «исправных» и «неисправных» значений показателей и областей их распределения. Таким образом, существует неопределенность в отнесении системы к исправному или неисправному состоянию. Возникает задача выбора такого значения показателя, меньше (или больше в зависимости от характера его изменения) которого система считалась бы исправной, а больше (меньше) – неисправной. Для первого случая эту задачу можно записать в виде условия [8]:

При Х_i < X_п Х_i Е D₁ ; при Х_i > X_п X_i Е D₂ (2)

Для второго случая:

При X_i > X _п X_i Е D₁ ; при X_i < X_п X_i Е D₂ (3)

Где X_i – текущее (измеренное) значение показателя;

Х_п- предельное (браковочное) значение показателя;

D₁- исправное состояние системы;

D₂- неисправное состояние системы;

Е - означает принадлежность значения X_i состоянию D_i (i = 1, 2)

В случае пересечения областей распределения, что и наблюдается для всех показателей свойств масла – диагностических параметров, невозможно выбрать такое значение X_п, при котором условие (2, 3) не давало бы неправильных решений, причем могут быть допущены ошибки двух родов [8]. Ошибка первого рода (ложная неисправность) состоит в том, что будет принята гипотеза о неисправном состоянии при действительном ее исправном состоянии. Ошибка второго рода (пропуск неисправности) состоит в том, что будет принята гипотеза об исправном состоянии, в то время как в действительности система неисправна. Очевидно, что последствия этих ошибок будут неодинаковыми, поэтому необходимо выбрать оптимальное значение Х_п, при котором суммарная стоимость ошибок первого и второго рода была бы минимальной. Для определения величины предельного (браковочного) значения показателя может быть использован метод минимального риска, исходящий из условия минимума средного риска ошибок первого и второго рода [8]. По этому методу решение о состоянии объекта принимается на основании законов распределения показателя для исправного и неисправного состояний, стоимости ошибок первого и второго рода, а также вероятности состояния системы (узла) по статистическим данным.

В таблице 4 приведены предельные значения конентрации элементов – индикаторов, рекомендуемые в работе [6] при диагностировании герметичности впускного тракта двигателей ЯМЗ.

Таблица 4

Предельные значения концентрации элементов – индикаторов для различных состояний системы очистки воздуха [ 6 ].

Состояние системы очистки воздуха с вероятностью 0,95	Предельная величина концентрации элементов-ндикаторов износа в масле 1 х 10-4 % для различных состояний системы очистки воздуха
	Si	Fe	Al	Cr	Pb
Исправное	10	8	10*	2,6	10*
Неисправное	30	50	20	3,8	27

• Предельные величины концентрации для исправного состояния системы очистки воздуха с вероятностью 0,75

В таблице 5 приведены осредненные предельные значения диагностических параметров – показателей свойств масел для двигателей карьерных самосвалов (ЯМЗ-240Н, 6ДМ-21А, 6РА4-185), которые могут быть приняты за базовые при освоении метода диагностирования технического состояния двигателей с последующей корректировкой по мере накопления опытных данных в конкретных условиях эксплуатации.

Таблица 5

Предельные (браковочные) значения диагностических параметров – показателей свойств масла для двигателей карьерных автосамосвалов БелАЗ

Диагностический параметр	Предельные (браковочные ) значения
	Двигатели автосамосвалов БелАЗ-549 (6ДМ-21А,6РА4-185) Масла класса вязкости SAE 15W/40	Двигатели ЯМЗ-240НМ автосамосвалов БелАЗ-548 Масло М-10ДМ
Содержание кремния, х 10-4%	20	20
Содержание железа, х 10-4%	45	25
Содержание алюминия, х 10-4%	15	9
Содержание хрома, х10-4%	5	4
Содержание меди, х10-4%	25	18
Содержание свинца, х10-4%	15	6
Вязкость,мм2/с	15/12*	14,5/10*
Щелочность, мгКОН/г	2,0 –5,8	4,7
Загрязняющие примеси,%	2,5	2,5
Диспергирующие свойства, усл.ед.	0,35	0,35

• в числителе верхнее, в знаменателе нижнее значение вязкости

В таблице 6 обобщены диагностические признаки неисправностей систем и узлов автомобильных дизелей. Диагностические признаки разделены на основные и сопутствующие. К первым относятся показатели имеющие наибольшую чувствительность к неисправностям соответствующих узлов, ко вторым меньшую (как правило, концентрация легирующих металлов, ряд физико-химических показателей). Таблица 6

Диагностические признаки неисправностей систем и узлов автомобильных дизелей

Неисправность	Диагностические признаки
	Основные	Сопутствующие
Негерметичность системы очистки воздуха	Повышенное содержание в масле кремния	Повышенное содержание в масле продуктов износа ПГ, интенсификация роста вязкости и содержания загрязняющих примесей
Повышенный износ цилиндро-поршневой группы, образование натиров, задиров	Повышенное содержание в масле продуктов износа ЦПГ	Интенсификация роста вязкости, содержания загрязняющих примесей
Повышенный износ, выкрашивание кулачков, толкателей механизма газораспределения	Повышенное содержание в масле железа	Повышенное содержние хрома
Повышенный износ вкладышей подшипников коленчатого вала (образование рисок, царапин)	Повышенное содержание в масле металлов антифрикционного слоя вкладышей (медь, свинец)	Повышенное содержание железа (базовый металл шеек коленчатого вала)
Неисправность системы очистки масла ( не работает центрифуга, забивка фильтрующего элемента, порыв фильтрующего элемента и т.п.)	Повышенное содержание продуктов износа в масле	Интенсификация роста вязкости, содержания загрязняющих примесей
Нарушение герметичности системы охлаждения	Повышенное содержание в масле воды	Исчерпывание диспергирующих свойств(масляное пятно черного цвета, отсутствие зоны диффузии), повышенный рост вязкости, содержания загрязняющих примесей
Нарушение герметичности системы топливоподачи	Снижение вязкости масла ниже значения для свежего масла	«Размывание» масляного пятна, пятно светло-серого цвета. Уменьшение температуры вспышки масла.

Оценка технического состояния систем двигателя осуществляется путем сравнения текущих значений показателя – диагностического параметра с предельным. Заключение о техническом состоянии дается однозначно: «Исправен», «Неисправен». Вместе с тем, имеется возможность более детальной градации технического состояния в зависимости от величины диагностического параметра. Для процесса изменения диагностического параметра – показателя свойств масла во времени при исправном техническом состоянии двигателя существует доверительная зона разброса, в которой с задаваемой надежностью содержится не менее (1-2в)100% всех значений (2в – принимаемая наперед вероятность риска). Распределение же «исправных» значений параметра охватывает всю их совокупность. Между верхней и нижней (в зависимости от характера изменения параметра) границей доверительной зоны разброса «исправных» значений и предельным значением параметра имеются значения, несущие дополнительную информацию о техническом состоянии двигателя. В этом случае диагностический алгоритм можно выразить следующим образом: если фактическая величина диагностируемого параметра меньше или равна величине, соответствующей исправному состоянию – двигатель исправен. Если больше ее, но меньше предельно допустимой – возникли отклонения от нормального состояния. В этом случае необходимо отобрать дополнительную контрольную пробу масла, повысить качество технического обслуживания, при первой же возможности провести осмотр соответствующих систем, агрегатов очистки масла и воздуха, провести внеплановое техническое обслуживание. Если величина диагностического параметра больше предельно допустимой – состояние двигателя аварийное, необходимо срочно выявить и устранить неисправность.

При диагностировании двигателей по показателям работающего масла целесообразно использовать при постановке диагноза и принятии решения о том или ином воздействии внешние признаки проявления неисправностей. Например, при подозрении на износ ЦПГ уточнить расход масла на угар, проверить характер дымления двигателя, при повышении концентрации металлов - индикаторов антифрикционного слоя вкладышей подшипников коленчатого вала – осмотреть фильтрующие элементы на наличие стружки. Постановку диагноза о повышенном износе в рае «кулачок - толкатель» следует подтвердить проверкой и регулировкой тепловых зазоров клапанного механизма, при подозрении на разжижение масла топливом необходимо проверить уровень масла в картере и т.п.

Учитывая высокую стоимость оборудования для проведения спектрального анализа масла, организация специализированной службы (лаборатории) по диагностированию технического состояния автомобильных двигателей целесообразна в местах наибольшей концентрации автомобильной техники. Это могут быть горнодобывающие карьеры, крупные автотранспортные предприятия, эксплуатирующие дорогую энергонасыщенную технику, например, карьерные автосамосвалы, большегрузные магистральные или специализированые (например, лесовозы) тягачи с двигателями высокой мощности типа ЯМЗ-7511. Окупаемость такой диагностической лаборатории для парка в 200 автомобилей типа БелАЗ-548, БелАЗ-549 не превышает 2 лет.

Литература:

1. Тимашев В.П. Зарубежный опыт диагностирования технического состояния двигателей внтреннего сгорания по параметрам работавшего масла. Автомобильная промышленность, 1981, №3 с.35-36

2. Кюрегян С.К. Эмиссионный спектральный анализ нефтепродуктов. М., Химия, 1969, 188 с.

3. Проспект фирмы Baird – Atomik Ink.

4. Резников В.Д., Шипулина Э.Н. Химмотологические аспекты анализа работавших дизельных масел. Тематический обзор, сер.: Переработка нефти. М., ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ, 1982, 59с.

5. Антропов Б.С. и др. Оценка герметичности впускного тракта двигателя по результатам анализа моторного масла. Двигателестроение № 2 ,1991 с.23-25.

6. SAE Preprints, s.a. № 680758, 6 р.р.

7. Артемьев В.А. и др. Изменение свойств картерного масла при попадании антифриза в систему смазки. Химия и технология топлив и масел, 1981, № 9.с.25-26

8. Биргер И.А. Техническая диагностика. М., Машиностроение, 1978, 240с.