Диагностика двигателя внутреннего сгорания и трансмиссии по анализу работающего масла

В настоящее время анализ смазочных материалов для оценки состояния агрегатов автомобиля широко распространен в странах Европы и США. Становится востребованным он и в России.

Компания «Химмотолог» работает в данной области с 2010 года, и к настоящему времени не только проводит анализ смазочных материалов, но также разрабатывает и производит приборы для экспресс-анализа, с помощью которых можно самостоятельно оценить качество масла и провести диагностику состоя­ния техники. Наши приборы работают по всей России, а также в Белоруссии, Киргизии, Молдавии, Казахстане и Украине.

Масло – это «кровь» автомобиля. Как по анализу крови можно выявить наличие заболеваний, так и по анализу работающего масла можно установить наличие неисправностей в ДВС, КПП, трансмиссии.

По сравнению с другими методами диагностики анализ работающего в двигателе масла имеет ряд существенных преимуществ:

• диагностику выполняют без разборки и визуального осмотра;
• неисправности двигателя, трансмиссии, редукторов и др. обнаруживаются на самой ранней стадии возникновения;
• не требуется доставка диагностической аппаратуры к местам эксплуатации техники или перегон техники на пост диагностирования;
• анализ дает возможность заменять масло при действительной утрате им работоспособности, а не по величине пробега или мото-часам;
• анализ позволяет получить большой объем информации при небольшой трудоемкости его выполнения.

Несмотря на свою простоту, анализ масла имеет достаточно высокую точность: при разборке и ремонте двигателей предполагаемые неисправности подтверждаются в 95% случаев. Экономическая эффективность диагностирования дизелей по анализам масла очень высока. Эксплуатационные расходы автопредприятий снижаются в среднем на 25%. Снижение затрат в первую очередь обусловлено уменьшением расходов на закупку запасных частей и проведение ремонтных работ, минимизацией потерь, связанных с вынужденным простоем автомобилей. Дополнительную экономию дает уменьшение расхода масла и топлива, так как масло заменяют по фактической необходимости, а своевременное устранение неисправностей двигателя позволяет избавиться от обусловленного ими перерасхода топлива.

Существуют лаборатории, специализирующиеся на анализе горюче-смазочных материалов, например, в Великобритании через одну из таких компаний проходит более 70 тыс. образцов масла в год.

Более половины из 482 парков грузовых автомобилей в США с количеством транспортных единиц десять и более осуществляют анализ масла. Половина из них прибегают к услугам независимых лабораторий, треть парков сотрудничают с лабораториями фирм, поставляющих им масла, 20% парков проводят анализ сами с помощью специальных лабораторных комплектов (из них 60% закупили эти комплекты сами, остальным паркам они были предоставлены поставщиком масла).

Многие производители моторных масел в качестве безвозмездной сервисной услуги проводят анализы работавшего масла покупателям своей продукции. Такая практика уже много лет имеет место в разных странах.

Основным преимуществом диагностики по анализу работающего масла является простота ее проведения: не требуется разбирать соответствующий агрегат или выводить автомобиль из эксплуатации. Таким образом, можно чаще проводить диагностику, что дает возможность выявлять дефекты в технике на ранней стадии, и тем самым уменьшить затраты на техническое обслуживание и покупку запасных частей.

Масло не только служит источником информации, но и само является «жидкой деталью». К нему применимы понятия надежности и работоспособности, оно, так же как и любая другая деталь, может «выйти из строя» и перестать выполнять свои функции.

Указанные в инструкциях по эксплуатации двигателей и правилах технического обслуживания сроки смены масел определены по результатам испытаний. Стендовыми и эксплуатационными испытаниями заводов-изготовителей установлена наработка, в течение которой не будет значительного нагарообразования и износа, двигатель работает надежно с гарантированным ресурсом.

Но эти условия почти всегда отличаются от реальных. В эксплуатации качество топлива может быть лучше или хуже используемого при испытаниях, неодинаково и техническое состоя­ние двигателей. Сроки же смены установлены заводами для новых двигателей. В процессе эксплуатации существенно меняются нагрузки, от величины которых заметно зависит долговечность двигателя. Можно назвать еще множество факторов, влияющих на срок смены масел и ресурс техники, но все они не учитываются при регламентной замене масла.

В случае замены масла по пробегу возможны следующие ситуации: во-первых, замена масла, еще не выработавшего свой ресурс; во-вторых, работа двигателя на масле, эксплуатационные свойства которого недопустимо ухудшены. В первом случае повышается стоимость эксплуатации, во втором – снижается надежность работы двигателя. И то и другое экономически невыгодно. Эту проблему также может решить анализ работающего масла.

Для проведения анализа работавшего масла необязательно отправлять его в лабораторию, существует возможность определения показателей масла с помощью специальных приборов.

Рассмотрим основные показатели качества масла.

Вязкость

Вязкость – один из главных показателей качества масла. По изменению вязкости масла можно установить наличие в нем примесей. Например, снижение вязкости говорит о попадании в масло топлива, что, в свою очередь, может являться следствием неисправности топливной системы. Увеличение вязкости указывает на окисление масла вследствие наличия в масле охлаждающей жидкости, воды (что является следствием трещин в головке блока цилиндров или протекания уплотнительной прокладки), частиц износа (в результате износа деталей двигателя), перегрева масла (при неэффективной работе системы охлаждения).

Специально для определения вязкости в компании «Химмотолог» разработан вискозиметр В‑200 (рис. 1, 2). Его основные преимущества – компактность, универсальность, простота использования. Мини-термостат в составе прибора позволяет без использования дополнительного оборудования нагревать образец до нужной температуры (для моторных масел вязкость определяют при 40 и при 100 °C).

Диэлектрическая проницаемость

Диэлектрическая проницаемость, хотя и не регламентируется стандартами на масла, может дать большое количество информации. Мы разработали анализатор нефтепродуктов (рис. 3) – прибор, который на основании измерения одного этого показателя может многое сказать о масле. Время измерения диэлектрической проницаемости составляет 1…5 минут, для проведения измерений требуется всего 3 мл исследуемого продукта.

Анализатор нефтепродуктов позволяет:

– определить содержание в масле воды или охлаждающей жидкости;

– выявить природу базового масла (минеральное, полусинтетическое, синтетическое) – это полезно при покупке масла, чтобы обезопасить себя от контрафактной продукции;

– определить ресурс работающего в двигателе масла и степень истощения пакета присадок.

Продукты износа

Главной особенностью определения содержания частиц износа является то, что этот показатель является непосредственной характеристикой состояния узлов трения в двигателе.

Для определения этого показателя качества в ООО «Химмотолог» был разработан датчик скорости износа (рис. 4) – прибор, который в режиме реального времени следит за температурой и содержанием частиц износа в различных агрегатах автомобиля: двигателе, коробке передач, трансмиссии, раздаточной коробке. Данные с датчиков с помощью Bluetooth передаются на телефон или планшет, где владелец может увидеть данные по текущему состоянию узлов трения, графики концентрации частиц износа в зависимости от времени, прогноз и рекомендации по срокам замены смазки и проведению ремонтных работ.

Датчик скорости износа доказал свою эффективность уже при прохождении эксплуатационных испытаний. Для испытаний была выбрана «Газель Бизнес», датчики были установлены в ДВС, в раздаточной коробке, в заднем мосту. Однажды, после поездки по проселочной дороге в слякоть, датчик, установленный в раздаточной коробке, начал показывать увеличение скорости износа в 4 раза. Масло из коробки было слито, и проведен его более тщательный анализ. Оказалось, что повышение износа было вызвано попаданием в раздаточную коробку воды. После замены масла интенсивность износа вернулась к прежнему уровню (рис. 5).

Если обратиться в специализированную лабораторию, анализ работавшего масла может дать еще больше информации: спектральный анализ позволяет установить конкретную группу деталей, которая подверглась износу, а также оценить степень деградации пакета присадок.

Таким образом, в настоящее время диагностика техники по анализу работавшего масла – простой и информативный способ оценить состояние автомобиля.

Ришат Нигматуллин, директор ООО «Химмотолог», д-р техн. наук, профессор