Результат интеллектуальной деятельности: Способ безразборной очистки дизельного двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к техническому обслуживанию дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) тракторов, в частности к очистке от нагаров, образующихся при сгорании топлива и смазочного масла, и может быть использовано для повышения эксплуатационных характеристик двигателя.

Способ очистки дизельного двигателя внутреннего сгорания включает очистку масляной системы путем внесения в работающее моторное масло моноэтаноламина с изопропанолом, обеспечивающих коагуляцию растворенных примесей, смол, и их последующее удаление встроенными в систему смазки средствами очистки масла, добавление в очищенное в двигателе масло изопропанола в смеси с диметилсульфоксидом для обеспечения очистки масляных каналов и поверхностей деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ), а также последующую очистку топливной системы путем добавления диметилсульфоксида в смеси с уайт-спиритом в дизельное топливо и подачи указанной смеси в работающий двигатель. Технический результат изобретения заключается в восстановлении рабочих характеристик двигателя за счет удаления смолистых отложений из системы смазки и последующего удаления загрязнений из топливной системы, причем в качестве промывочного масла используется предварительно очищенное работавшее в двигателе моторное масло без его слива из картера системы смазки двигателя.

В процессе работы двигателей внутреннего сгорания под воздействием высоких температур, нагрузок, сгорания углеводородной основы масла и присадок на стенках цилиндров, под маслосъемными кольцами, в масляных каналах образуются нагары, представляющие собой смолисто-коксовые отложения, что отрицательно влияет на отвод тепла от нагревающихся деталей цилиндропоршневой группы, приводит к снижению мощности двигателя.

Очистка системы смазки позволяет удалить смолистые отложения и твердые шламы из масляных каналов, улучшить скольжение поршней и маслосъемных колец, тем самым повысить эксплуатационные характеристики двигателя.

В процессе сгорания дизельного топлива на поверхностях поршней, на клапанах и деталях головки блока образуются отложения, что обусловлено присутствием смол, серы в топливе, высокими нагрузками и отклонениями в техническом состоянии двигателя. Отложения образуются и при использовании топлив утяжеленных фракционных составов.

Удаление смол, нагаров из камеры сгорания топлива, с поверхностей головки блока цилиндров способствует улучшению отвода тепла, снижению расхода топлива двигателем, уменьшению интенсивности попадания продуктов сгорания в моторное масло, снижающих срок его службы.

Известен способ безразборной очистки двигателя внутреннего сгорания, в том числе его ЦПГ, включающий очистку двигателя со стороны топливной системы путем добавления в топливо агента для очистки топливной системы и подачи топлива с очищающим агентом в работающий двигатель с помощью специального устройства (патент США №4877043, опубл. 4.10.89 г.) К недостаткам способа относится недостаточная степень очистки, в частности полостей под маслосъемными кольцами, поверхностей поршней и масляных каналов. Способ требует использования сложного устройства.

Также известен способ очистки, заключающийся в добавлении к моторному маслу аминосодержащих соединений, полученных в результате реакции алифатического амина, содержащего по крайней мере одну углеводородную группу с 8 или более атомами углерода и карбонильного соединения, а также беззольный дисперсант и/или детергент (заявка WO №9735936, опубл. 02.10.97 г.).

Недостатком известного технического решения является низкая эффективность удаления смолистых отложений из масляных каналов, недостаточное восстановление эксплуатационных характеристик двигателя, таких как компрессия и расход топлива.

Наиболее близким к заявленному способу является способ безразборной очистки двигателя внутреннего сгорания, преимущественно его цилиндропоршневой группы, включающий очистку двигателя со стороны топливной системы, путем добавления в топливо очищающего агента для очистки топливной системы и подачи топлива с очищающим агентом в работающий двигатель, а также очистку двигателя со стороны масляной системы, которую выполняют либо одновременно с очисткой топливной системы, либо непосредственно до нее или после, при этом в масло добавляют другой очищающий агент для очистки масляной системы, в качестве агентов для очистки топливной системы используют средние эфиры о-фосфорной кислоты и средние эфиры борной кислоты, в качестве агентов для очистки двигателя со стороны масляной системы используют смесь масла с аминосодержащими соединениями бутанола и бензола, (патент РФ №2258820, МПК⁷ F02B 77/04, опубл. 20.08.2005 г. Бюл. №23).

Недостатками данного способа очистки двигателя со стороны топливной системы являются недостаточная эффективность очистки, использование в качестве агентов сложных кислот, влияющих на окислительные процессы поверхностей деталей двигателя из цветных металлов. Недостатками данного способа при очистке двигателя со стороны масляной системы являются низкое качество очистки, в частности дизельных двигателей, имеющих твердые высокотемпературные отложения, сложность компонентного состава агентов и высокая затратность способа при его реализации. Известный способ безразборной очистки двигателя внутреннего сгорания со стороны масляной системы предполагает внесение агента в отработавшее свой срок масло, что снижает эффект очистки. Отработавшее свой срок моторное масло, используемое в процессе очистки системы смазки, содержит значительное количество смол, асфальтенов, карбенов, карбоидов, которые снижают эффективность очистки масляных каналов, поверхностей поршней и канавок маслосъемных колец. К тому же изменение цвета масла в процессе очистки двигателя является одним из показателей эффективности промывки, а черный цвет отработавшего свой срок моторного масла, участвующего в процессе очистки, в известном решении не позволяет оценить предварительное качество процесса очистки и промывки двигателя простым способом, например по изменению цвета масла и накоплению в нем загрязнений методом бумажной хроматографии. Высокий эффект комплексной очистки не может быть достигнут в независимости от периодичности очистки топливной и масляной системы, так как декларируется в известном способе, в силу того что только первоначальная очистка масляной системы от смол и отложений позволяет существенно повышать компрессию в цилиндрах, удалить отложения из полостей маслосъемных колец, улучшить подвижность колец, повысить эффективность «съема» масла с поверхностей гильз цилиндров, что на следующем этапе упрощает и повышает эффективность очистки двигателя со стороны топливной системы. Одновременная очистка до или после в этом случае приводит к тому, что после завершения всего комплекса очистки работающее масло приобретает свойства высококонцентрированной «маслогрязевой» смеси, снижающей эффективность всего процесса, а после завершения комплекса очистки в картере двигателя остаются загрязнения.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение качества очистки двигателя, а также составов очищающих агентов для очистки двигателя, определение рациональной последовательности очистки, обеспечивающей повышение эффективности технологического процесса очистки двигателя от загрязнений.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе безразборной очистки дизельного двигателя внутреннего сгорания, преимущественно его цилиндропоршневой группы, включающем очистку двигателя со стороны топливной системы путем добавления в топливо очищающего агента для очистки топливной системы и подачи топлива с очищающим агентом в работающий двигатель, очистку двигателя со стороны масляной системы путем добавления в масло очищающего агента для очистки масляной системы, согласно изобретению дополнительно осуществляют очистку отработавшего свой срок моторного масла от смол, асфальтенов путем внесения агента, состоящего из 2-4 масс. % моноэтаноламина, 2-4 масс. % изопропанола по отношению к моторному маслу, и последующего удаления загрязнений встроенным в систему смазки средством очистки масла в работающем двигателе, после чего проводят очистку двигателя со стороны масляной системы и далее со стороны топливной системы, при этом очищающий агент для очистки масляной системы состоит из смеси диметилсульфоксида и изопропанола при следующем соотношении компонентов, масс. %: диметилсульфоксид - 25…37,5; изопропанол - 62,5…75; моторное масло - остальное, а очищающий агент для очистки топливной системы состоит из смеси диметилсульфоксида и уайт-спирита при следующем соотношении компонентов, масс. %: диметилсульфоксид - 5…7; уайт-спирит - 5…10; дизельное топливо - остальное.

Способ осуществляется следующим образом.

Двигатель внутреннего сгорания запускают. Прогревают до температуры нагрева моторного масла в картере t=70-80°С. В масло через заливную горловину при холостых оборотах двигателя заливают смесь моноэтаноламина с изопропанолом в 2-4 масс. % к остатку масла в зависимости от загрязненности масла. После 3-5 минут работы двигателя на холостом ходу увеличивают обороты до 1000-1500 об/мин. Далее двигатель работает в течение 20-30 минут. Капельным методом, нанося каплю масла со щупа на фильтровальную бумагу «белая лента» через каждые 5 минут работы двигателя, контролируют эффективность очистки и удаления из масла смол, асфальтенов.

По мере того как цвет масляного пятна на фильтровальной бумаге изменяется с черного на желтый, двигатель останавливают. Производят очистку встроенной в систему смазки центрифуги. Далее в масло через заливную горловину добавляют приготовленную заранее смесь диметилсульфоксида и изопропанола, в количестве 5-10 масс. %. Двигатель запускают, после чего он продолжает работать на холостом ходу 30-40 минут. Промежуточный контроль эффективности процесса промывки проводят, нанося каплю работающего масла на фильтровальную бумагу.

Изменение цвета пятна масла с желтого на черное, в первом приближении, свидетельствует об эффективности очистки масляной системы двигателя. После завершения очистки масляной системы двигатель останавливают, производят очистку центрифуги очистки масла и замену масла. Далее для очистки двигателя со стороны топливной системы готовится смесь, состоящая из диметилсульфоксида, уайт-спирита и дизельного топлива. Двигатель отсоединяют от топливного бака и подключают к емкости с подготовленной смесью агента. С помощью насоса высокого давления топливо с добавками диметилсульфоксида и уайт-спирита подают в двигатель, работающий на холостых оборотах. Работа двигателя продолжается 30-40 минут, расход топлива с очищающим агентом на холостых оборотах определяется в зависимости от конструкции дизельного двигателя и данных, указанных в инструкции по эксплуатации на машину. Образующиеся в результате очистки двигателя загрязнения и продукты сгорания топливной смеси удаляются через выхлопную трубу. После завершения процесса очистки двигателя определяют компрессию в цилиндрах и расход топлива.

Изменять последовательность выполнения операции очистки двигателя нецелесообразно, так как при этом может снижаться эффективность очистки. Проведение операции очистки двигателя в «дорожном» режиме может привести к аварийной остановке двигателя при его высокой загрязненности в силу возможности «закупоривания» каналов смазки.

В результате комплексного воздействия на моторное масло по удалению смол, асфальтенов, последующей очистки системы смазки и топливной системы увеличивается компрессия в цилиндрах, снижается расход топлива, что подтверждается проведенными измерениями этих параметров в двигателе.

Максимально возможная степень очистки дизельного двигателя от высокотемпературных отложений на деталях, продуктов сгорания топлива и масла, смол и отложений в масляных каналах системы смазки и системы сгорания топлива обеспечивается при использовании в качестве очищающих агентов следующих заявленных составов для очистки отработавшего свой срок масла, двигателя со стороны масляной и топливной системы.

Очищающий агент для очистки масла от смол асфальтенов включает моноэтаноламин и изопропанол в следующем соотношении компонентов масс. %: моноэтаноламин - 2…4; изопропанол - 2…4; моторное масло - остальное.

Готовят агент смешиванием моноэтаноламина с изопропанолом простым смешиванием компонентов.

Очищающий агент моноэтаноламин способствует укрупнению практически растворимых смол, асфальтенов, карбенов, карбоидов от размеров частиц дисперсного состава 0,1 мкм до 15-20 мкм, легко удаляемых встроенными в систему смазки средствами очистки масла.

Изапропанол временно «нейтрализует» действие моюще-диспергирующих присадок, присутствующих в работающих моторных маслах и тормозящих процесс коагуляции.

Изопропанол в процессе работы удаляется из двигателя вместе с отработавшими газами.

Очищающий агент для очистки системы смазки двигателя состоит из смеси диметилсульфоксида в смеси с изопропанолом при следующем соотношении компонентов, масс. %: диметилсульфоксид - 25…37,5; изопрапанол - 62,5…75.

Получают агент простым смешиванием компонентов.

Диметилсульфоксид (СН₃)₂SO, нетоксичен по сравнению с диметилформамидом, диметилацетамидом, N-метил-2-пирролидоном. Диметилсульфоксид является аппротонным растворителем. Способен растворить труднорастворимые элементы карбоанионов, неподдающихся растворению другими растворителями.

Изопропанол повышает эффективность действия диметилсульфоксида, «растворяя» его для более эффективного смешивания с маслом.

При выполнении функции промывки системы смазки заявленный агент для очистки системы смазки повышает эффективность промывки и за счет остаточного действия моноэтаноламина в масле после его очистки.

Заявленный очищающий агент для очистки двигателя со стороны топливной системы включает диметилсульфоксид и уайт-спирит, при следующем соотношении компонентов, масс. %: диметилсульфоксида - 5…7; уайт-спирит - 5…10; дизельное топливо – остальное.

Готовят очищающие агенты смешиванием уайт-спирита с диметилсульфоксидом и последующим добавлением дизельного топлива.

Очищающий агент обеспечивает «размягчение» лаковых, смолистых отложений, образующихся на деталях головки блока цилиндров при сгорании топлива. Уайт-спирит способствует активизации процесса смыва и сгорания смолистых отложений. Использование диметилсульфоксида гарантирует предупреждение окисления поверхностей цветных металлов деталей цилиндропоршневой группы.

Сравнительную оценку способов безразборной очистки проводили на двигателе Д - 240, установленном на тормозном стенде КИ-4355.

Перед проведением операции промывки и после, разбирали двигатель и оценивали загрязненность головки блока цилиндров и поршней.

При проведении испытаний оценивали изменение компрессии и расход топлива в двигателе до и после проведения операции очистки.

Испытания проводили на двигателе после 250 часов наработки на масле М-10Г_2к. при этом по хроматограмме масляного пятна определялась степень загрязненности масла и эффективность способа очистки, а также определялось содержание нерастворимого осадка в масле до и после испытаний.

В таблице представлены результаты сравнительных испытаний способов очистки двигателей.

По результатам испытаний установлено, что загрязненность деталей двигателя после очистки предложенным способом снижается в 4 раза по сравнению с исходной загрязненностью, в то время как загрязненность деталей двигателя после очистки известным способом снижается в 2 раза.

Компрессия в цилиндрах двигателя увеличилась в среднем на 16% по сравнению со значением, полученным при испытании известного способа очистки двигателя, расход топлива снизился на 9,4% по сравнению с известным решением.

Цвет масла до и после испытания известного способа безразборной очистки двигателя не изменился и оставался черным, цвет масла в предлагаемом способе после очистки масла изменился с черного до желтого. После очистки масляной системы и топливной системы цвет масла был черным.

Содержание нерастворимого осадка в масле после испытаний способа очистки увеличилось на 12%, при этом после очистки ДВС предлагаемым способом содержание нерастворимого осадка в масле после удаления из масла смол, асфальтенов снизилось с 0,85 до 0,01% и далее выросло до значений 0,96%, что характеризует высокий уровень эффективности очистки двигателя.