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
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-т-75°С, температуры воздуха в отсеке двигателя и горячей сме си во впускном трубопроводе порядка 20о С-т-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.
2в
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.
2И
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