CC BY
4
УДК 621.4
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЗАГРЯЗНЕНИЙ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ГАЗОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Утаев Собир Ачилович, д.ф.т.н., доцент Каршинский государственный университет, Узбекистан
В данной статье приводится результаты теоритического исследования изменения концентрации содержания загрязнений в масле двигателя, работающего на газообразном топливе.
Ключевые слова: двигатель, газовое,, загрязнения. концентрация, масла, моторное,топлива,эксперимент,эксплуатация.
В мировой практике вопрос обеспечения надежности двигателей внутреннего сгорания является актуальной комплексной задачей, решаемой по разным направлениям. Важными, среди них являются условия эксплуатации, вид применяемого топлива, контроль состояния моторных масел, а также обоснование сроков службы последних.
В развитых странах мира, в частности, в США, Германии, Франции, Италии, России, Японии и Южной Корее уделяется большое внимание на разработку новых методов, средств и технологий контроля состояния смазочного масла двигателей.
Концентрация загрязнение одна из основных характеристик моторных масел при обосновании сроков службы последных.
Целью исследования является определение концентрации загрязняющих примесе моторных масел газовых двигатлей в условиях эксплуатации с помощью математических уравнений.
Методы исследования. В ходе исследований использовались законы теории смазки, методы планирования экспериментов и математической статистики. При обработке экспериментальных данных применялись методы обработки на прикладных пакетах Microsoft Office Excel.
Результаты и их обсуждение
Применение газообразного топлива существенно влияет на эксплуатационные свойства моторных масел. Продолжительность срок службы моторных масел должны повышаться, так как при использовании газообразных топлив, резко уменьшается поступление в масло продуктов неполного сгорания жидких топлив.
Изучение функциональной зависимости между содержанием тех или иных компонентов в масле, продолжительностью работы двигателя и некоторыми параметрами масляной системы, позволяет установить основные математические закономерности процесса старения масла. Полученные таким путем формулы, может быть, позволяют рассчитать содержание интересующего нас компонента, в масле для любой продолжительности работы двигателя, или наоборот, вычислить время,
необходимое для того, чтобы содержание компонента в масле достигло заданной величины [1].
Одной из важнейших составных частей процесса старения моторных масел, во многом определяющей работоспособность последних, является накопление загрязнений.
Наиболее важная причина старения масла в процессе работы двигателей физико - химические взаимодействия его с продуктами сгорания жидкого топлива. Но при работе двигателя на газообразном топливе резко уменьшается поступление в масло продуктов сгорания жидкого топлива, и отсутствуют продукты неполного сгорания жидкого топлива.
Учитывая эти факторы, при выводе закономерности процесса старения масла за основу принимаем модель (рисунок), показывающая, направление важнейших процессов, протекающих в масляной системе двигателя работающего на газообразном топливе.
Как отмечаются в литературных источниках все процессы старения, протекающие при работе двигателя на газообразном топливе могут быть разбиты на две группы [1]:
1) физические процессы, скорость которых при определенных условиях может быть принята постоянной
йх
— = + сопе!; (1)
йт
2) химические процессы, скорость которых изменяется в зависимости от кон
— = + КС. (2)
йт
Изучение функциональной зависимости между содержанием тех или иных компонентов в масле, продолжительностью работы двигателя и некоторыми параметрами масляной системы, позволяет установить основные математические закономерности процесса старения масла. Полученные таким путем формулы позволяют рассчитать содержание интересующего нас компонента в масле для любой продолжительности работы двигателя, или наоборот вычислить время необходимое для того, чтобы содержание компонента в масле достигло заданной величины.
При выводе теоретических уравнений, характеризующих накопление в масле загрязняющих примесей, в процессе работы двигателя, за основу принимаем модель, разработанную Морозовым Г. А [2], показывающую направление важнейших процессов, протекающих в масляной системе газового двигателя:
Пусть к моменту ф количество загрязнений в картере двигателя будет х.
За время й в масло поступило еще (а-ап) & загрязнений (где, ап-загрязнения сгорания и неполного сгорания жидкого топлива). За это же время вместе с угаром из масла уйдет х Qу & загрязнений, а с долитым
маслом будет дополнительно внесено хо Qd dt загрязнений. Общее изменение содержания загрязнений составит:
((а-ап) + Хо Qd - xQy) dx. (3)
За это время количество масла в картере изменится на величину долива
и
угара, т.е. на величину (Qd-Qy)t и, следовательно,
G = Go - (Qy- Qd)т. (4)
Таким образом, общее дифференциальное уравнение, определяющее изменение содержания загрязнений в масле двигателя работающего на газообразном топливе за время dt, будет иметь вид:
[Go - (Qy - Qd) t] dx = ((а-ап) + Хо Qd - xQy ) d t (5)
Интегрируя и проведя необходимые преобразования, полагая, что при т= 0, х = 0, получим выражение для содержания примесей в масле к моменту т:
( Q
х _ (а - an )
Л -
Q,
1 - е
G
(6)
V J
Если содержание примесей выражается в %, то формула (7) будет иметь вид:
С
(7)
_ 100(а - an ) х —
1 - е G
v у
о,
Таким образом, с помощью, полученной уравнении, может быть определена содержания примесей в масле двигателя, работающего на газообразном топливе к моменту т [2,3]. При разработке математической модели загрязнения масла использованы результаты расчетов изменения концентрации загрязнения в зависимости от продолжительности работы масла. Связь между параметрами можно представлять в виде графика х = f (Т). По расчетным результатам можно построить график зависимости изменения концентрации загрязнений от продолжительности работы масла. Результаты расчетов представлены в таблице 1.
Изменение концентрации загрязнений
0,03
чо '
0,025
| 0,02
а 0,015
с
I 0,01
^ 0,005
И 0
! 0 100 200 300 400 500 600
^
л
т Т моточ.
J^4
_______у= -9E-08x2 + 8E-05x + 0, R2 = 0,9999 005
Рисунок 1 - Графическая зависимость изменения концентрации загрязнений от продолжительности работы масла
Таблица 1 - Расчетные значения изменения концентрации загрязнения _масла двигателя, работающего на газообразном топливе_
Продолжительность работы, Т 0 100 200 300 400 500
Концентрация загрязнений % 0,005 0,020 0,0231 0,0241 0.0245 0,026
Выводы: Количество загрязняющих примесей в первые 240 мото-часов эксплуатации интенсивно будит расти. Как выяснилось по результатам исследований концентрация загрязняющих примесей зависит от продолжительности работы масла и условия эксплуатации двигателя.
Список литературы
1.Венцель С.В., Миронов Е.А. // Химия и технология топлив и масел. - 1987. - № 2. - с. 16-18.
2.Морозов Г.А., Арциомов О.М. Очистка масел в дизелях. -Л.:Машиностроение, 1971.
3. Мусурманов Р.К., Утаев С. А. Power-ecological indicators of diesel engine at work on alternative fuel. // «East West» Association for Advanced Studies And Higher Education GmbH. - Austria. - 2015, № 7-8. - Р. 42-46.
Utaev Sobir Achilovich, Ph. D., associate Professor Karshi state University, Uzbekistan
THEORETICAL STUDY OF CHANGES IN THE CONCENTRATION OF ENGINE OIL POLLUTION IN GAS ENGINES
This article presents the results of a theoretical study of changes in the concentration of pollutants in the oil of an engine running on gaseous fuel.
Keywords: engine, gas, pollution. concentration, oil, engine, fuel, experiment,operation.
