z

L


Быстро войти через сайт:

Зарегистрироваться

Забыли пароль?

Преимущества зарегистрированных пользователей

?
T

ВОЙТИ НА САЙТ

Преимущества зарегистрированных пользователей:

L
LЗакрыть товар
VПредыдущий
СледующийW
t
t
t
t
t
ttttt ttttt

Рейтинг: 0

0 голосов

Эксплуатация двигателя в экстремальных условиях

B 22.09.2018 / 23.09.2018   •   X 88 / 18 ttttt ttttt

Климат оказывает воздействие на производительность и эффективность моторов несколькими способами, в основном за счет температуры. Автомобили, тракторы, дорожно-строительные, мелиоративные и сельскохозяйственные машины, а также их двигатели, как правило расcчитаны на работу в условиях умеренного равнинного климата. По этой причине экстремальные природные условия могут оказывать существенное влияние на эффективную производительность ДВС. Производители не в состоянии изменить атмосферное давление и климат, поэтому чтобы обеспечить надежность своих автомобилей, регулируют и компенсируют воздействие внешних неблагоприятных факторов при помощи современных технологий.

Специфические условия регионов с жарким климатом, высокогорьем или холодной зимой заметно отражаются на параметрах и характеристиках техники и в основном это относится к ДВС, рабочий процесс и выходные параметры которого зависят от разнообразных факторов.

Двигатели внутреннего сгорания нуждаются в точной пропорции смеси воздуха и топлива для эффективной работы, иначе она будет слишком насыщенной (чрезмерное потребление топлива) или обедненной (много воздуха, низкая мощность). Современные моторы в состоянии быстро адаптироваться к изменяющимся условиям благодаря системе датчиков, контролирующей состав топливной смеси и, однако и она имеет определенные ограничения. Вот почему даже водитель новейшего автомобиля вполне может заметить разницу в работе мотора на пустынными равнинах и высокогорье.

Регионы с жарким климатом и высокими горами по праву называют экстремальными для ДВС. К ним относят области Центральной Азии, южную часть Казахстана, восточные страны (Индия, Китай, Пакистан, Непал, Афганистан, Турция, Иран, Египет и др.), Африку, Южную Америку, некоторые штаты (Калифорния и пр.). Эти территории состоят из равнинных, полупустынных и пустынных зон, а также горных хребтов и характеризуется континентальным климатом с большими сезонными и дневными колебаниями температуры. Их равнины обладают засушливым климатом с длинным и жарким летом.

В ряде районов средняя месячная температура составляет 35-40°C, максимальная суточная температура достигает 45-50°C, а температура песка в пустынных зонах — до 80°C. Солнечное тепловое излучение в этих регионах достигает 670 МДж/м2 в год и сравнимо только с Аравией, Северной Африкой и калифорнийским побережьем Америки. Среднегодовое количество солнечного времени в Ташкенте, Кабуле, Тегеране и Ашхабаде достигает 2700-2750 часов.

Период с отрицательными температурами длится 3-4 месяца на севере регионов, на юге — около 1 месяца. Зима в этих широтах очень холодная: средняя температура в январе составляет минус 5-10°C, морозы достигают минус 30°C. Годовая сумма осадков 200-300 мм, из которых 6% приходится на лето. Большинство осадков выпадает зимой и весной. Летом влажность воздуха редко превышает 40-50%.


Горные районы характеризуются резкими различиями климатических условий. Температура летом плюс 20-30°C, зимой — минус 30-35°C. Количество дождей в предгорьях составляет 300-400 мм в год, а у границ ледников — 800-1000 мм. Специфические особенности горных районов понижают атмосферное давление до 0,65 Атм., температура воздуха интенсивно снижается с увеличением высоты над уровнем моря.

Вода в реках, водохранилищах и источниках используемая для наполнения систем охлаждения ДВС имеет высокую жесткость, определяемую содержанием магния и кальция и часто загрязнена взвешенными твердыми частицами ила или песка. Жесткость воды в горных реках составляет 1,2-4,9 мг-экв/л, в равнинных реках — 8,6-17,5 мг-экв/л, в артезианских скважинах, скважинах и водохранилищах 9,1 - 27,4 мг-экв/л.

Характерной особенностью Центральной Азии является высокая солнечная активность, низкая влажность и почвенно-геологические условия — концентрация пыли в воздухе, толщина слоя почвы, а также маленький размер и высокая абразивность пылевых частиц. Основные почвы региона серо-бурые, пустынные, пустынно-песчаные и серые. Они содержат 55-88% кварца, 12-20% глины, а также оксиды железа, кальция, магния и другие компоненты. Во время работы культиваторов, хлопчато-уборочной, землеройной и прочей техники, особенно в сухие периоды года, содержание пыли в воздухе достигает 3-5 г/м3, превышая показатели для умеренного климата даже в условиях эксплуатации дорожно-строительных машин.

Повышенное содержание пыли в воздухе приводит к её попаданию в различные узлы, механизмы и соединения деталей, вызывая абразивный износ и трение поверхностей частицами кварца, имеющими высокий абразивный эффект благодаря высокой твердости и острым граням. Экспериментально установлено, что интенсивность износа деталей ДВС во время работы на песчаном грунте в 1,6 раза выше, чем на почве, где содержание частиц кварца меньше на 20-25%.

Какое влияние оказывают природно-климатические особенности НА ДВС?

Высокогорные районы (высота перевала более 1000м над уровнем моря)

Одним из наиболее неожиданных внешних факторов, влияющих на производительность двигателя, является высота. По мере того, как вы поднимаетесь над уровнем моря, плотность воздуха уменьшается, а это значит, что в топливной смеси присутствует меньше кислорода. Кроме того, давление воздуха с высотой уменьшается, поэтому в цилиндры попадает еще меньше воздуха. Это заставляет двигатель работать на обогащенной смеси и/или потерять мощность.

Современные системы подачи воздуха и топлива разработаны так, чтобы компенсировать изменения плотности воздуха, а также имеют средства для нагнетания большего количества воздуха — турбонаддув или электрические нагнетатели. Старые транспортные средства, использующие карбюраторы, не обладали такой способностью и потребляли топливо без учета уменьшения количества кислорода, поэтому их моторы захлебывались топливом и глохли на крутых подъемах. Также повышение показателей двигателя возможно за счёт охлаждения надувочного воздуха.


Влияние на систему подачи воздуха. На высоте 2000м над уровнем моря атмосферное давление и плотность воздуха снижены соответственно на 21,5 % и 18,3%. В результате уменьшается наполнение цилиндров воздухом, смесь обогащается, из-за неполного сгорания топлива начинается дымление со всеми нежелательными последствиями (загрязнение форсунок, перерасход топлива, интенсивный износ поршневой группы; на механическом топливном насосе необходимо вручную уменьшить номинальную порцию топлива).

Влияние на топливную аппаратуру. Снижение давления воздуха и его температуры в цилиндрах двигателя в момент впрыска ухудшает распыление топлива в камере сгорания, увеличивает дальнобойность струи топлива, подаваемого форсункой, и уменьшает тонкость распыла топлива. Кроме того, увеличиваеся период задержки воспламенения топлива, что приводит к нарушению нормального течения процесса сгорания, и увеличению жёсткости работы. Чтобы в какой-то мере компенсировать потери рабочего процесса дизеля, следует с возрастанием высоты уменьшать давление впрыска форсунками и увеличивать угол опережения подачи топлива.

Влияние на систему охлаждения. Как известно, при возрастании высоты над уровнем моря понижается температура кипения воды. Если в обычных условиях вода закипает при температуре 100 °С, то уже на высоте 1000м температура ее кипения составит 96,6 °С, на высоте 2000 м — 93,1 °С, на высоте 3000 м — 90,0 °С и т. д. В двигателях с не герметичной пробкой системы охлаждения при работе в нагрузке наблюдается интенсивное кипение воды. Отвод тепла от цилиндров при этом ухудшается, что вызывает снижение мощности. При пониженной температуре охлаждающей жидкости с одновременным снижением давления окружающего воздуха, давление пара, образующегося в радиаторе, становится равным давлению жидкости на входе в насос. Вода вскипает, что ухудшает работу насоса, и его подача снижается. Поэтому следует периодически проверять работоспособность и герметичность пробок системы охлаждения.

Влияние на систему запуска двигателя. Время, необходимое для пуска, несколько возрастает. Это объясняется понижением давления и температуры воздуха в цилиндрах дизеля в конце такта сжатия. Увеличение времени пуска приводит к повышенному износу системы запуска.

Экстремально высокие температуры

Экстремальная жара приближает двигатель к перегреву, поэтому система охлаждения должна быть очень эффективной. С возрастанием температуры окружающего воздуха мощность двигателя падает, а удельный расход топлива повышается.

Влияние на систему питания. Возрастание температуры топлива (которая порой достигает в головке насоса 85°С) влияет на его основные физические свойства — плотность и вязкость. Снижение плотности вызывает уменьшение массовой подачи топлива в цилиндры двигателя. Пониженная вязкость топлива также уменьшает подачу за счет того что увеличивается количество топлива перетекающего через зазоры в плунжерных парах и уменьшается дросселирование при отсечке топлива при открытии перепускного отверстия в плунжере топливного насоса. Например, при повышении температуры топлива с 20 до 90°С, его часовая подача уменьшается с 8 до 7,52 кг/ч. Для восстановления мощности двигателя, потерянной в результате повышения температуры топлива, устанавливают более высокую его подачу (на 4 - 6% выше нормы). Кроме того, повышенная температура топливного насоса не только нарушает его нормальную работу, но и вызывает полусухое или сухое трение в плунжерных парах и деталях (которые смазываются топливом), что способствует их повышенному износу и вызывает задиры. Снижается работоспособность фильтров тонкой очистки топлива. Также увеличивается испарение топлива в баке через вентиляцию бака (особенно бензина), увеличивая потери топлива. Перечисленные причины приводят к тому, что ресурс топливной аппаратуры уменьшается в 1,5-2 раза по сравнению с эксплуатацией при нормальной температуре.

Влияние на систему охлаждения. Двигатель получает тепло не только от окружающего воздуха, но и от дорожного покрытия, по которому перемещается автомобиль. В двигателе появляется дополнительное тепло, которое необходимо отводить. При повышении температуры охлаждающей жидкости уменьшается подача помпы системы охлаждения и при нарушении нормального действия системы охлаждения возможен перегрев двигателя. Чтобы избежать этого, нужно выполнять определенные требования.

Влияние на систему смазки. При повышенной температуре происходит снижение вязкости масла, что ведет к повышенному износу ДВС. При дальнейшем перегреве масло окисляется интенсивнее и его вязкость повышается (вследствие увеличения количества асфальтенов), что снижает КПД двигателя. Это, в свою очередь, приводит к повышенному тепловыделению и ускоренному старению масла, поэтому следует внимательно следить за состоянием масла и своевременно менять его, либо использовать масла на синтетической основе.

Влияние на электрическое оборудование. При температуре свыше 30 °С вследствие испарения воды уровень электролита понижается примерно на 1…2 мм в сутки. Следует поддерживать уровень и плотность электролита в АКБ.

Влияние на систему подачи воздуха. При повышении температуры воздух расширяется, а его плотность уменьшается, в результате чего ухудшается наполнение цилиндров свежим зарядом. Меньшее поступление воздуха в цилиндры ухудшает показатели рабочего процесса двигателя. Ускоряется отложение нагара во впускной системе.

Экстремально низкие температуры

Условия эксплуатации двигателей внутреннего сгорания начинают ухудшаться, когда температура окружающего воздуха становится ниже -5°С. Крайне низкая температура окружающей среды затрудняет работу аккумулятора, который не в состоянии обеспечить ток, необходимый для запуска двигателя, а загущенное масло затрудняет вращение деталей. Также изменяются свойства топлива и охлаждающей жидкости, создавая неблагоприятные условия для работы двигателя. Мощность двигателя падает, а удельный расход топлива возрастает. Ускоряется процесс нагаро- и лакообразования на деталях камеры сгорания, что может вызвать зависание клапанов, падение компрессии и даже заклинивание цилиндров. При понижении температуры охлаждающей жидкости с 80 до 60°С износ деталей двигателей увеличивается на 30%, а при понижении до 40°С — на 140%.

Влияние на систему питания. При низких температурах возрастает вязкость топлива, что ухудшает смесеобразование из-за плохого распыления, затрудняет его прохождение по топливопроводам и через топливные фильтры. Ухудшается процесс воспламенения и горения, что снижает мощность и экономичность, конденсируются остатки не испарившегося топлива, которые смывают слой масла. Кроме того, фильтрующие элементы и топлипроводы забиваются частицами льда и парафина, выделяющимися из дизельного топлива. Следует внимательно следить за фильтрами-отстойниками топлива и при необходимости сливать из них воду и отложения механических примесей. В холодное время года следует применять только зимние сорта топлива, утеплять топливные баки, топливопроводы и фильтры чехлами.

Влияние на систему охлаждения. Работа двигателя в пониженном тепловом режиме (ниже 75 °С) вызывает повышенные коррозийные износы, возникает опасность замерзания воды, что может привести к разрушению радиатора, блока цилиндров, головки и других деталей. Следует контролировать работу термостата. Действие термостата особенно благоприятно сказывается на работе двигателя в зимних условиях, когда он в 5-6 раз сокращает время прогрева двигателя и в 7-8 раз уменьшает пусковые износы. На радиатор и капот двигателя рекомендуется надевать стеганый чехол. Обшивку чехла для утеплительного капота делают из дерматина, клеенки или парусины. В качестве набивки применяют вату, войлок, хлопчатобумажные концы и др. Капот впереди должен быть оборудован откидным клапаном для регулировки количества воздуха, проходящего через радиатор. Перед спуском воды из горячего двигателя в холодную погоду следует предварительно дать ей остыть до температуры не выше +50 °С, и только после этого открывать спускные краны. При спуке более горячей воды возможно образование трещин в головке и блоке цилиндров.

Влияние на систему смазки. Повышается вязкость масла в картере (вплоть до застывания), в фильтре, а также на поверхности ряда деталей. Такое повышение вязкости приводит к дополнительным потерям мощности на перемешивание очень густого масла. Например, при плюсовой температуре воздуха и непрерывной работе двигателя на минеральном масле потери мощности составили 7,4 кВт, при 0°С —8,35 кВт, при -20 °С — 10 кВт, а при -30°С — уже 11,2 кВт. Затрудняется прокручивание коленчатого вала при пуске дизеля и ухудшается режим смазки трущихся поверхностей, ускоряется их износ. Поэтому крайне желательно в ночное время ставить автомобиль в теплый гараж. В тех случаях, когда такой возможности нет — можно применять различные способы подогрева масла или сливать его после работы, а перед пуском двигателя заливать снова в горячем виде. При переходе к зимней эксплуатации следует не забывать переходить на зимние сорта масла и отключать масляный радиатор.

Влияние на электрическое оборудование. Самую низкую температуру замерзания имеет электролит плотностью 1,29 г/см3. Но плотность электролита, залитого в аккумуляторную батарею, не остается постоянной, а по мере её разряда понижается. Вместе с тем изменяется и температура замерзания электролита. Если в полностью заряженной батарее плотность электролита составляет 1,29 г/см3 и температура его замерзания составляет -74 °С, то при разряде на 25 % плотность становится равной 1,25 г/см3, а температура замерзания повышается до -50 °С; при разряде в 50% плотность становится равной 1,21, а температура замерзания -28 °С; и, наконец, при полностью разряженной батарее плотность составляет 1,17 г/см3, а температура замерзания -18°С. Поэтому необходимо утеплять батареи и постоянно следить за их техническим состоянием.

Влияние на систему пуска. Так как в условиях пониженных температур пуск сильно затруднен, надо широко использовать устройства, облегчающие пуск двигателя.

Рекомендации по эксплуатации дизельного автомобиля в мороз. При морозе в летнем дизельном топливе (ДТ) образуются кристаллы парафиновых углеводородов, которые срастаются между собой и забивают топливные фильтры и топлипроводы. Зимняя солярка не отличается от летней ни цветом, ни запахом, поэтому бывает затруднительно определить, что же фактически залито в бак автомобиля. Так как климат у нас переменный, заправщикам нет резона приобретать дорогостоящее зимнее ДТ и чтобы быть уверенным в работе двигателя зимой, необходимо самостоятельно добавлять депрессорные присадки («антигель») в пропорции 2-3 мл присадки на 1л ДТ. Чем выше температура, тем лучше размешается присадка в топливе и ниже будет температура замерзания, поэтому добавлять её следует заранее, при плюсовой температуре топлива. На заправке топливо не подогревают, поэтому рекомендуем добавить присадку на весь бак в канистру с ДТ, нагретым до 50°, и уже с ней отправляться на заправку. Сначала залейте канистру, а затем заправьтесь до полного бака чтобы пропорция нагретого ДТ была не менее 30% от общего объема бака. Для полной уверенности рекомендуем установить подогрев топлива перед топливным фильтром.

Если топливо уже замёрзло (загустело), то лить в него «антигель» совершенно бесполезно! В таком случае автомобиль нужно транспортировать в теплый гараж, разогреть топливный бак, добавить «антигель» (в пропорции, заправив полный бак ДТ), разогреть топливный фильтр, прокачать топливную систему от воздуха и завести двигатель.

Настоящие испытания для дизеля начинаются, когда на температура на улице опускается ниже -20 °С. Подумайте, может лучше на время оставить в покое «четырехколесного друга», а на работу добраться троллейбусом.

Повышенная влажность

Такой климатический фактор, как высокая влажность воздуха, негативно влияет на общую производительность автомобиля. Холодный воздух более насыщен кислородом и содержит меньше воды, чем теплый, поэтому теплого влажного воздуха для эффективной работы двигателя требуется больше, чем холодного, а значит система подачи воздуха должна работать с повышенной отдачей. Это не оказывает большого влияния на расход топлива, однако создает дополнительную нагрузку на элементы системы, приводящую к их ускоренному износу, а, соответственно, и более частым ремонтам.

Влажность может подшутить, подняв ложную тревогу с помощью индикаторов на приборной панели. Бывает что лампочки "контроль тяги" (traction control) или "check engine" произвольно загораются с наступлением влажного сезона и также неожиданно пропадают, когда погода налаживается. Конечно в любом случае следует выполнить диагностику, но имейте в виду, что к ложному срабатыванию некоторых датчиков может иметь отношение чересчур влажный воздух.

Изображения: flickr.com

Оставить комментарий:

Выбрать
L