Эксплуатация автомобиля при низкой температуре

ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЕЙ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Основными факторами отрицательного воздействия на ресурс двигателя авто­мобиля являются низкая температура масла, поступление холодного воздуха и топ­лива, понижение общего теплового режима двигателя, увеличение сопротивления шин и трансмиссии, аэродинамического сопротивления. В результате возрастают так называемые пусковые износы и износы в процессе дальнейшей эксплуатации.

Рассматривая повышенные пусковые износы, следует отметить, что сущест­венная их доля приходится не только на период пуска, но и на послепусковой прогрев. В период пуска на сопрягаемых поверхностях деталей двигателя имеется холодная, достаточно прочная остаточная пленка масла. После нескольких секунд работы двигателя эта пленка разогревается и под одновременным воздействием температуры, механических нагрузок и химически агрессивной среды начинает разрушаться, а новые порции масла поступают в недостаточном количестве, что увеличивает интенсивность изнашивания. Затем, по мере прогрева двигателя и масла, темп изнашивания снижается. Износы за период пуска и послепускового прогрева, например, дизельного двигателя грузового автомобиля составляют около 7% в общем износе двигателя за время его эксплуатации. При температуре окружающего воздуха-15 -s—30 °С холодный пуск и работа двигателя в период прогрева дают износ, эквивалентный получаемому при 18-26 км пробега.

Пусковой износ может увеличиваться в 8-12 раз при нарушении режимов послепускового прогрева: раннее форсирование числа оборотов коленчатого вала, длительная работа на малых оборотах холостого хода.

При холодных пусках двигателя происходит интенсивное накопление кон­денсатов бензина и воды в моторном масле, что существенно увеличивает износ цилиндров и поршневых колец. Источником образовавшегося конденсата является окружающий воздух и продукты горения углеводородного топлива. Поэтому количество конденсата воды определяется начальной температурой и режимом прогрева двигателя, в меньшей степени — влажностью воздуха. Этот конденсат испаряется из масла медленно, особенно зимой, когда температурный режим дви­гателя понижен.

Конденсат бензина, образующийся при соприкосновении топлива с непро-гретыми деталями двигателя, попадает в масло, в процессе прогрева быстро теряет легкие фракции, которые испаряются. Тяжелые фракции, в том числе соединения серы, сохраняются и накапливаются в моторном масле и усиливают процессы коррозии.

Пониженная температура окружающего воздуха оказывает отрицательное воздействие на двигатель не только в период пуска и послепускового прогрева, но и в начальный период движения. Это связано с понижением теплового режима двигателя и возрастанием нагрузки. Так, при температуре охлаждающей жидкости 40 °С темпы изнашивания гильз блока цилиндров возрастают в 4 раза, а при температуре 50 °С — в 2 раза по сравнению с нормальными температурными усло­виями (70-85 °С).

Средняя нагрузка на двигатель при понижении температуры от 0 до -^40 °С может увеличиться на 25% и более в результате возрастания сопротивления качению шин, потерь в трансмиссии и некоторого роста аэродинамического сопро­тивления воздуха, которое существенно при повышенных скоростях движения автомобиля.

Ухудшения условий работы агрегатов и систем автомобиля при низких тем­пературах окружающего воздуха сказываются на распределении отказов в тече­ние года (рис. 22.1) и соответствующем изменении трудоемкости их устранения (рис. 22.2).

Эксплуатация автомобилей при отрицательных температурах сопряжена также с увеличением расхода топлива (рис. 22.3), которое объясняется неполнотой сгора­ния, связанной с ухудшением испарения и распыления топлива; более длительной работой двигателя на пониженных и неустановившихся режимах и дополнитель­ными затратами топлива на прогрев двигателя; повышением сопротивления в агрегатах трансмиссии из-за загустевания масел; увеличением сопротивления каче­нию колес при движении по зимней дороге и аэродинамического сопротивления вследствие повышения плотности воздуха. Особенно значительные расходы топ­лива связаны с прогревом двигателя и шин после длительной стоянки автомобиля на открытой площадке при низкой температуре воздуха (рис. 22.3 и 22.4).

Суммарные потери топлива за счет стоянок (т.е. на прогрев двигателя на остановке и прогрев агрегатов и шин после стоянки) при типичных режимах движения и температуре окружающего воздуха -40 °С составляют, относительно безостановочного движения, в городе — от 2,6 до 9%, за городом — около 2,5%.

В реальных условиях при низкой температуре окружающего воздуха указанные факторы взаимодействуют и существенно увеличивают расход топлива авто­мобилей. В связи с этим эксплуатационные нормы расхода топлива в зимнее время в зависимости от климатического района увеличиваются на 5-20%.

Диапазон отрицательных температур атмосферного воздуха накладывает свой отпечаток на работу дизельного двигателя и топливной аппаратуры, поскольку температура окружающей среды влияет на вязкость (рис. 22.4) и плотность топ­лива, работу фильтрующих элементов, их пропускную способность и тонкость фильтрации. Увеличение вязкости ведет к укрупнению капель в факеле, ухудше­нию распыливания и испарения топлива. Топливо с большой вязкостью догорает на такте расширения, что ухудшает экономичность двигателя и повышает дымность отработавших газов. Крупные капли за счет большой кинетической энергии, приобретаемой при впрыскивании, увеличивают длину факела. Часть топлива попадает на стенки камеры сгорания, ухудшая процесс смесеобразования.

Низкие температуры неблагоприятны и для электростартерного пуска двига­теля автомобиля при хранении его на открытой стоянке или в неотапливаемом помещении. Затруднение пуска обусловлено прежде всего сложностью создания необходимой частоты вращения коленчатого вала, ухудшением условий смесеоб­разования и воспламенения смеси. Для обеспечения надежного пуска двигателя должно быть выполнено условие п_дв > n_min, где гс_дв — частота вращения коленчатого вала, п_тт — минимальная частота вращения, обеспечивающая процесс подготовки рабочей смеси в карбюраторном двигателе или достаточную температуру конца сжатия в дизельном.

тельных и отрицательных потоков энергии при цикле движения (рис. 22.5) и температуры окружающего воздуха (рис. 22.6).

Дизельные двигатели имеют более высокую минимальную пусковую частоту вращения (для четырехцилиндровых дизелей при -17 °С — 2000 об/мин). При температуре -40 °С и ниже пуск двигателя без его разогрева внешним источником тепла практически невозможен.

При зимнем пуске двигателя существенную роль играет энергия аккумуля­торной батареи (АКБ) и химическая энергия топлива. Энергия АКБ, являющаяся первой составляющей энергетического баланса при пуске двигателя, расходуется на привод стартера. В свою очередь, стартер производит работу по сжатию возду­ха, преодолению сил трения, преодолению сил инерции. Часть потока энергии АКБ и стартера составляет теплота, которая уходит безвозвратно в окружающую среду (так называемая отрицательная часть). Эти потери тем больше, чем больше перепад температур между АКБ и стартером, с одной стороны, и окружающей средой — с другой.

Для получения минимальной пусковой частоты вращения стартер должен развивать суммарный крутящий момент

Таким образом, в рассматриваемом диапазоне температур основной составляю­щей минимального необходимого крутящего момента стартера является М_т (от 30 до 59-80%), на втором месте- М_к (15-40%). Характерно, что моменты Л/_к и Mj практически не изменяются с температурой. Момент же М_т даже в рассмотренном ограниченном диапазоне температур изменяется почти в 3,5 раза главным образом по причине увеличения вязкости масла при снижении температуры.

зультате суммирования энергии АКБ, реализуемой в работе по сжатию воздуха, и химической энергии топлива, в свою очередь, влияет на другие составляющие энергетического баланса двигателя при пуске.

Суммарная энергия, полученная от указанных источников, несколько повы­шает температуру масла и расходуется на снижение потерь на трение. Однако как температура охлаждающей жидкости, так и температура масла могут быть повышены не только описанным способом (чего при низких температурах крайне недостаточно), но и путем применения внешних источников тепла — подогревателей масла и охлаждающей жидкости.

Получение пусковой частоты вращения коленчатого вала двигателя в большой степени затруднено из-за снижения энергетических возможностей АКБ (рис. 22.7), которое происходит в первую очередь из-за изменения ее внутреннего сопро­тивления (при понижении температуры):

где U — напряжение на клеммах АКБ, В; Е- электродвижущая сила батареи, В; R —внутреннее сопротивление батареи (сопротивление перемычек, пластин, электро­лита, сепараторов), Ом; / — сила тока, А, отдаваемая АКБ.

При понижении температуры Е изменяется незначительно, а произведение IR существенно возрастает из-за увеличения как силы разрядного тока, так и внут­реннего сопротивления АКБ. Сопротивление пластин и перемычек практически не зависит от температуры, а сопротивление электролита, а также внутреннее сопро-

лита на 1 °С емкость АКБ снижается на 1,0-1,5%. При температурах электролита ниже -30 °С батарея не принимает заряд и фактически эксплуатируется разряженной до 50-60% номинальной емкости. Ухудшение условий смесеоб­разования и воспламенение рабочей смеси при низких температурах существенно затрудняет пуск двигателя.

На воспламенение смеси в цилиндрах дизельного двигателя влияет температура всасываемого воздуха, охлаждающей жидкости, масла, электролита и топлива. Снижение температуры всасываемого воздуха приводит к охлаждению стенок цилиндров и снижению температуры воздуха в конце такта сжатия Т_с. Для надежного воспламенения рабочей смеси в цилиндре дизеля эта температура должна быть выше температуры самовоспламенения топлива на 200-300 °С:

где Т_а — температура всасываемого воздуха; е — степень сжатия; п — показатель политропы сжатия.

В зимнее время температура всасываемого воздуха снижается. Кроме того, из-за увеличения теплоотдачи находящегося в цилиндрах двигателя воздуха в хо­лодные стенки двигателя уменьшается значение показателя политропы сжатия п. Таким образом, при снижении температуры окружающего воздуха Т_а уменьшается и, следовательно, ухудшаются условия воспламенения смеси и пуск двигателя.

Эффект снижения температуры охлаждающей жидкости, масла и электролита АКБ у карбюраторного и дизельного двигателей аналогичен.

Источник статьи: http://studopedia.ru/9_83809_osobennosti-ekspluatatsii-avtomobiley-pri-nizkih-temperaturah.html

Особенности эксплуатации автомобиля в мороз

Как сильный мороз влияет на авто?

Практическими исследованиями установлено разрушительное воздействие низких температур на узлы машины. Механики утверждают, что износ деталей в холода в 10 раз превышает аналогичный показатель в теплый период. Диагностика выявляет проблемные системы, подвергающиеся перегрузкам в сильные морозы.

Проверьте шланги

Гидроусилитель руля – наиболее уязвимая зона машины во время эксплуатации при отрицательных температурах. Чаще всего от чрезмерного переохлаждения рвутся шланги. Такую неполадку можно легко заметить невооруженным глазом. В месте повреждения появляется течь. Обнаружив протекание, нужно на место прорыва наложить хомуты. Фитинги укрепляют шланговую систему.

Нежная резина и нестойкие стойки

При использовании транспортного средства в сильные морозы могут повредиться стойки. Вышедшие из строя детали подлежат замене. Механики советуют параллельно провести диагностику других элементов подвески. Стоит проверить состояние тормозных шлангов, шаровых опор, тяг управления и резинометаллических шарниров. Подозрительные узлы лучше поменять вместе со стойками.

Повышенному риску при эксплуатации в морозный период подвергаются детали из резины. К их числу относится пыльник, оберегающий подвижные системы автомобиля от попадания механических частиц песка, пыли и уличной грязи. Он защищает от дисперсных крупиц тяги управления, амортизаторы и гомокинетические шарниры.

Свидетельство повреждения резиновой детали – брызги смазки по окружности колеса. Если своевременно не поменять испорченный пыльник и продолжать поездки до лета, на элементах ШРУС образуется налет из песчаных и пылевых частиц. Шарнирную систему придется полностью заменить.

Если ездить на машине в сильные морозы, масло начинает загустевать. С понижением температуры густота смазки повышается. Слишком густая масляная прослойка не может защитить трущиеся детали от преждевременного выхода из строя.

• По степени износа узлов автомобиля холодный запуск двигателя сравним со 100-километровым пробегом. А с автоматической коробкой передач 10 км дистанции, преодоленной в заморозки, эквивалентны 2 тыс. пройденного пути в теплое время.

При отрицательных температурах пластмассовые и резиновые детали АКП приобретают повышенную хрупкость. В результате экстремальной нагрузки и загустевшего масла они могут треснуть и порваться. Комплект фрикционов перегревается. А с учетом того, что зимняя езда сопряжена с преодолением сугробов из снега, заносов и частой пробуксовкой, ресурс автоматической коробки снижается в несколько раз.

Механики рекомендуют перед началом движения автомобиля при сильных заморозках прогревать АКП. Это предотвратит преждевременный износ и увеличит срок эксплуатации автомата.

Аккумулятор

На морозе батарея быстро разряжается, емкость уменьшается. При -20ºС во время ночной стоянки теряется до 40% заряда. В результате стартер запускается с трудом. Переохлажденный аккумулятор с большим усилием снабжает током насос, подающий топливо. Даже при вращении коленвала автомобиль может не завестись. Причина – свечи зажигания, залитые горючим из-за недостаточной мощности разряженной АКБ для воспламенения топливной смеси от искры.

• Механики советуют для снижения потери заряда в морозные ночи хранить батарею в тепле. Для этого нужно снять аккумулятор и отнести в дом.

Коварный бензин

Топливо сквозь термические зазоры в поршневых кольцах попадает в картер. При этом ухудшаются эксплуатационные качества моторной смазки.

Некоторые ошибочно полагают, что присутствие бензина в масле для автомобиля безопасно. При нагревании он постепенно испаряется. Но при диагностике топливной системы обнаруживаются неисправности. Обоснование – при смешивании с горючим изменяются характеристики двигательной смазки, и трущиеся детали работают «всухую». Для решения проблемы нужно полностью слить старое масло и заправить машину новым. Одновременно можно заменить залитые свечи.

Утеплитель под капот

Некоторые водители пытаются уберечь двигатель от чрезмерного переохлаждения при сильных заморозках, накрывая его на ночь теплоизолятором. Доступный по цене и свойствам материал – резаный войлок. С его использованием силовой агрегат сохраняет тепло до 4 часов.

Преимущества войлочного утеплителя:

прочность, допускающая многократное применение;

возможность покупки в любом автосервисе.

• Главный недостаток такого теплоизолятора – повышенная пожарная опасность. Материал легко воспламеняется и быстро сгорает, открывая огню доступ к двигателю.

Страдает также и кузов

Кузовные детали тоже подвержены негативному влиянию отрицательных температур. Увеличивается жесткость подвески, рессоры и другие эластичные элементы затвердевают. В результате усилия, передаваемые от дороги, возрастают. В зонах соединения амортизаторов с кузовом наблюдаются разрушения.

Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/id/5dc8557f4180cf0b42414bb6/osobennosti-ekspluatacii-avtomobilia-v-moroz-5ddaa2fdac58121f38caedab