Файл: Лосавио Г.С. Эксплуатация автомобилей при низких температурах.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 05.07.2024

Просмотров: 76

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

шенных давлений в ней. Не исключено, что превышение нор­ мального теплового режима приведет и к повышению требования к октановым числам топлив и качеству масел для двигателей, к ужесточению требований по термостойкости свечей зажигания, стабильности регулировок зазоров в клапанных механизмах, к надежности работы водяных насосов системы охлаждения, к раз­ личным прокладкам, уплотнениям и др.

Можно предположить, что и при низких значениях отрицатель­ ной температуры наружного воздуха достижимы оптимальные по­ казатели работы двигателя при условии соблюдения температур­ ных условий .в отсеке двигателя, близких к летним, т. е. при под­ держании температуры охлаждающей жидкости .в пределах 70-75°С, температуры воздуха в отсеке двигателя и горячей сме­ си во впускном трубопроводе порядка 20о С-30о С.

Исследования теплового состояния автомобилей ЗИЛ-150 в условиях Севера (с использованием термостатов в системе охлаж­ дения и утеплительных чехлов на капоте), представленные в табл. 5, показывают, что на рабочих режимах температура воды в ру­ башке головки блока цилиндров поддерживается на уровне 60-f- -Н80°С при температуре наружного воздуха до —52°С. Температура внутренних стенок впускного трубопровода была 45-г90°С. Темпе­ ратура горючей смеси во впускном трубопроводе работающего двигателя составляла 30-^55°С, а температура воздуха в подка­ потном пространстве у воздушного фильтра 20-ьЗО°С.

Таким образом высказанное ранее предположение о возможно­ сти обеспечения при низких температурах наружного воздуха теп­ лового состояния двигателя, аналогичного летним условиям, ока­ залось выполнимым для северных условий при соблюдении необхо­ димых правил зимней эксплуатации автомобилей. Применение спе­

та б л it ц а 5

Изменение теплового состояния двигателя автомобиля

 

 

 

ЗИЛ - 15 0

в условиях

Севера

 

 

 

 

 

Температура

воды в рубашке

Температура

 

 

 

горючей

сме­

 

 

 

головки цилиндров, °С

ем, °С

 

 

 

 

 

 

 

Температура

при движении

при остановках

 

 

 

 

Скорость

 

 

окружающего

максимальная

минимальная

максимальная

 

к

минимальная

 

 

ветра, м'.сек

га

га

воздуха,

°С

 

 

 

 

£

 

 

 

 

га

га

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

га

 

 

 

 

 

 

 

 

і£

 

- 1 8

20

80

60

50

25

55

45

- 2 9

18

. 75

60

45

25

55

35

-

32

12

80

50

45

25

50

30

- 3 5

6

80

60

60

40

45

35

- 5 2

2

80

65

45

40

45

35

Температура

внутренних стенок трубо ­ провода, °С

максимальная

минимальная

100

60

90

65

90

60

75

45

70

45

21


циального терморегулирующего комплекса средств в северной мо­ дификации автомобилей (термостатически управляемого вентиля­ тора системы охлаждения двигателя или уменьшение числа лопа­ стей вентилятора на зимнее время, использование антифриза, утеп­ ление отсека двигателя как наружным чехлом, так и внутренними панелями, применение шторок вместо жалюзи и др.) позволяет поддерживать оптимальный температурный режим двигателя.

При необходимости температуру горючей смеси можно поднять путем установки утеплительного кожуха на впускной ,и выпускной трубопроводы и прокладки топливопровода около горячего блока (табл. 6). Но, как видно из изложенного выше, такая температура смеси может считаться чрезмерной и будет вызывать падение мощ­ ности.

Испытания северной модификации автомобиля Урал-375К «а Крайнем Севере показали, что оптимальные температурные усло­ вия в отсеке двигателя обеспечиваются на всех режимах его рабо­ ты (рис. 8). Было установлено, что при работе двигателя на стан-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л н ц а 6

Зависимость

температуры горючей

смеси

во впускном

трубопроводе

 

от температуры окружающего

воздуха

при применении

утеплительного кожуха

Температура воздуха, °С

- 1 9

 

—21

- 2 5

- 2 8

- 3 2

- 3 5

- 4 1

Температура

смеси,

°С

74

 

69

6S

67

 

57

55

49

П р и м е ч а н и е .

При температуре

топлива

в баке

 

48°С температура

топ­

лива на входе в карбюратор

составляла

WC

благодаря проводке

топливопро­

 

 

 

 

 

вода вблизи

горячего блока

цилиндров

 

двигателя.

 

 

 

 

 

t°C

 

II

I

I

I

I

I

 

I

I

С И — I

I

1

 

D

5

ID

15

20

25

 

30

35

W

45

50

S,km

Ѵж..

Тепловое состояние

двигателя

автомобиля

Урал-375К в

движении п о

горной

дороге

при температуре воздуха

минус

46—55°С (бензин А-76 товарный,

ГОСТ

2084—<67, вентилятор

шестилапастиый

без

муфты отключения):

 

/ — жидкость

в

блоке;

2 — жидкость

в нижнем

бачке

радиатора;

3 — жидкость

в верхнем

бачке радиатора;

4 — масло в картере;

5 — воздух в подкапотном пространстве

 

 

22


дартном (летнем) бензине А-66 или

А-76 с температурой

выкипа­

ния 90-процентной фракции порядка

180-М90°С

обеспечиваются

все экономико-мощностные показатели работы автомобилей.

Изложенное выше позволяет сформулировать следующее требо­

вание

к эксплуатационным (рабочим)

качествам

бензина

для Се­

вера

по температуре выкипания 90-процентной

фракции:

фрак­

ционный состав бензина для Севера должен при температурах на­ ружного воздуха —60°С, температуре охлаждающей жидкости в двигателе не ниже 70°С и горючей смеси во впускном трубопрово­

де не ниже .20°С обеспечивать

полноту

сгорания смеси в двигателе

на всех режимах его работы. Такими

качествами обладает

бензин

с 90-процентной фракцией, выкипающей при температурах

порядка

180ч-190°С.

 

 

 

В северном бензине 90%

фракций

выкипают при температуре

не выше 160°С. Такое качество является чрезмерным и практиче­ ски не может быть использовано в автомобиле, который эксплуа­ тируется на Севере с соблюдением необходимых правил.

Всем указанным выше требованиям удовлетворяет бензин А-76 (летний), выпускаемый по указанному стандарту. При соблюдении правил эксплуатации автомобилей этот бензин может быть реко­ мендован для использования как в зоне умеренного климата, так л в северной зоне. Это принесет весьма существенную экономию средств в народном хозяйстве и упростит снабжение районов Се­ вера топливом для автомобилей.

Г Л А В А I I I

ВЛИЯНИЕ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР НА ИЗНОС ДВИГАТЕЛЯ

ВПЕРИОД ПУСКА

КР А Т К И Й А Н А Л И З П Р О Ц Е С С О В Т Р Е Н И Я И ПУСКА

Характер и величины износов агрегатов автомобилей и, в пер­ вую очередь, важнейшего из них — двигателя — на рабочих режи­ мах автомобиля при низких температурах воздуха общеизвестны и подтверждены большим количеством исследований, оценка же ха­ рактера и величины износов двигателя в процессе его пуска и послепускового разогрева до недавнего времени толковалась непра­ вильно вследствие отсутствия строгих научных исследований этой проблемы.

Необоснованные предположения о неизбежности чрезмерно больших пусковых нзносов двигателей приводили к отрицанию возможности применения средств и методов пуска холодных дви­ гателей. Неправильно оценивались общий моторесурс двигателя .и в конечном счете общая надежность и работоспособность автомо­ биля при низких температурах.


Выбор тех или иных средств облегчения пуска холодного или разогретого двигателя, а также средств ускоренного поелепускового разогрева .в значительной степени зависит от того, насколько су­ щественны будут при этом пусковые изиосы двигателя. Применять­ ся могут лишь те средства облегчения пуска, которые обеспечива­ ют минимальные пусковые износы.

Проіф. И. В. Крагельский [3] отмечает, что надежность .н долго­ вечность узлов, подверженных трению и износу, является главной проблемой в машиностроении. Теоретическое решение этой пробле­ мы усложняется в связи с наличием между трущимися поверхно­ стями третьего тела — смазки, подчеркивает И. В. Крагельский. Далее он отмечает, что трение имеет двойственную молекулярномеханическую природу и обусловлено преодолением адгезионной связи между двумя поверхностями, обычно между двумя пленка­ ми, которыми покрыты твердые тела, н объемным деформировани­ ем материала.

Таким образом, в изучении механизма трения большое значе­ ние приобретает исследование адгезионного воздействия тел, объ­ емного деформирования тонких слоев твердого тела, возникнове­ ния и свойств пленок на твердых телах (окисных, масляных и ад­ сорбированных пленок различных газов).

Акад. П. А. Ребиндер [20] показал, что образующиеся в резуль­ тате трения новые поверхности в статическом состоянии покры­ ваются адсорбционными слоями поверхностно-активных веществ, например компонентов смазки. Пуск двигателя и первый период его работы (когда смазка еще не поступает к трущимся поверх­ ностям) характеризуются, по-видимому, условиями, близкими к граничной смазке.

Акад. Е. А. Чудаков [21] считал, что на отдельных режимах ра­ боты машины масляная пленка между деталями может оказаться слишком тонкой для полного разделения трущихся поверхностей, что могло вызывать усиленный износ. Такой характер трения име­ ет место при пуске двигателя.

В автомобильной литературе нередко даются различные оценки величины пусковых износов холодных двигателей при низких тем­ пературах, как правило, не подтвержденные экспериментами. Эти оценки весьма существенно различаются между собой.

Так, например, польский специалист Я. .Павловски, не ссылаясь на какие-либо исследования, пишет, что пуск двигателя при темпе­ ратуре —.20°С равносилен по износу пробегу в 7000 км, а при тем­ пературе —іЮ°С пробегу в 1000 км.

А. Антонов и 3. Кричевский, анализируя данные иностранных исследований, указывают, что один пуск и разогрев двигателя при температуре стенок цилиндров —18°С эквивалентен по износу про­ бегу автомобиля в 210 км, в то время как один пуск и прогрев при температуре 5°С эквивалентен по износу пробегу в 80 км. Однако эти данные также не подтверждены экспериментально.


Рассмотрим принципиальные зависимости между тепловым со­

стоянием

двигателей (как дизельных, так

и карбюраторных) и их:

износами

в период пуска,

и попытаемся

найти

количественную"

связь между пусковыми

и эксплуатационными

износами автомо­

бильных двигателей. Следует заметить, что на указанные принци­ пиальные зависимости не влияют конструктивные особенности тех. или иных двигателей и поэтому выводы, полученные на моделях, двигателей типа ЗИС-5 или ЗЙС-120, обладают той же степеньюнаучной достоверности, как и выводы, полученные в,процессе ана­ лиза современных моделей ЯМЗ-236, ЗИЛ-іІЗО и др.

Принципиальные зависимости между тепловым состоянием дви­ гателя и пусковыми износами, а также между пусковыми и экс­ плуатационными изиосами вообще можно исследовать на одноци­ линдровой лабораторной установке. Абсолютные же величины пус­

ковых износоз отражают

конструктивные

особенности двигателей

и у современных моделей

они, естественно,

ниже.

Проф. И. В. Крагельский .показывает, что при малой толщинеслоя смазка теряет свои объемные свойства, в частности, теряет подвижность вследствие влияния молекулярного поля твердого те­ ла. Жидкость, вступающая в физическое и химическое взаимодей­ ствие с сильно деформированным при трении металлом, резко из­ меняет свои свойства. Комплекс процессов, происходящих в тон­ ких поверхностных слоях измененного материала и разделяющем, их тонком слое жидкости, обусловливает явление граничного тре­ ния.

Молекулы веществ, входящих в состав смазочных масел, можно» разделить на две группы — полярные, или активные, и неполярные. Первые из них под влиянием молекулярного поля твердого тела образуют структурную граничную пленку. Вторые значительно сла­ бее взаимодействуют с .поверхностью твердого тела.

Рентген и метод электронной дифракции позволили изучить структуру пленок, находящихся на поверхности твердого тела. М о ­ лекулы минеральных масел состоят в основном из смеси алифати­ ческих углеводородов (парафинов) или их конечных производных (спиртов, сложных афиров, кислот). При температурах ниже точкиплавления цепи углеводородов группируются в пакеты, фактически являющиеся кристаллами. Когда кристаллы из жидкой смеси или раствора вырастают на поверхности твердого тела, они ориенти­ руются. Опыты показывают, что возможна как нормальная, так Hi- касательная ориентация. Нормальная (т. е. направленная перпен­ дикулярно к поверхности) ориентация характерна для полярных: молекул, несущих на концах разные группы атомов (например,, жирные кислоты, которые входят в автомобильные масла, и при­ садки к ним). Толщина граничного слоя составляет величину по-

о

рядка 200А (ангстрем). Все цепи первого слоя граничной пленки адсорбируются, соединяясь одним концом с оксидной пленкой. В- результате химической реакции кислоты с металлом образуются металлические мыла, являющиеся эффективными смазками. '26