Влияние низких температур на работу двигателя

Почему затруднен ЗИМНИЙ ХОЛОДНЫЙ пуск двигателя

Примечание: Данный материал относится к бензиновым двигателям (про дизельные читайте в одной из следующих публикаций)

В наше время, потерявших надежду на зимний пуск двигателя, автолюбителей можно встретить не часто. Обусловлено это тем, что в последние 10 лет, автопарк населения нашей страны значительно обновился. Двигатели современных автомобилей оснащены высокотехнологичными системами впрыска топлива, и зажигания горючей смеси, контролируемые микрокомпьютером — электронным блоком управления (ЭБУ). ЭБУ двигателя, анализируя показания множества датчиков, в том числе и датчика температуры окружающей среды, задает команду комплексу систем для приготовления топливно-воздушной смеси. Такой смеси, которая обеспечит беспрепятственный пуск двигателя при любых температурах окружающего воздуха. На самом деле в основном так и происходит. Зимой, особенно в лютый мороз, после поворота ключа, двигатель запускается, но затрудненно, не как летом. Стартеру приходится вращать двигатель на несколько секунд дольше или вообще он крутится, как-то вяло, что заставляет понервничать владельцев автомобилей.

Но почему так происходит? Почему запуск затруднен? Здесь можно выделить две группы факторов:

1. Факторы, на которые человек или техника не могут повлиять

  • Плотность воздуха. Как известно с понижением температуры воздуха, его плотность увеличивается. А воздух, точнее кислород в его составе, является основным «окислителем» для топлива. При пониженных температурах, такие свойства кислорода ухудшаются, что сказывается на качестве топливно-воздушной смеси.
  • Конденсация топлива. Проходя по промерзшему впускному тракту, часть топлива конденсируется на его обледенелых стенках и в камеру сгорания доходит практически один воздух. Такой смеси будет не достаточно для надежного пуска. Двигатель запустится после того как в смесь будет в достаточной мере обогащена топливом. Кстати, у двигателей с непосредственным впрыском топлива в камеру сгорания такие проблемы не наблюдаются.

Из-за физических особенностей смесеобразования при холодном пуске, стартеру приходится работать немного дольше, что бы обеспечить наполняемость камеры сгорания оптимальным составом топлива и воздуха. Эти процессы вполне нормальны, не являются неисправностью, и не представляют опасности повреждения двигателя.

2. Факторы, на которые человек или техника может повлиять, что бы обеспечить холодный пуск.

  • Система зажигания. Здесь основной показатель — мощность искры между электродами свечи. Прежде всего, она зависит от напряжения бортовой сети, но пока мотор не запущен — от состояния аккумуляторной батареи. Двигатели с контактной системой зажигания могут затруднено запускаться из-за неправильной работы прерывателя зажигания, точнее, из-за зазора его контактов и скорости их размыкания.
  • Стартер. Если летом стартер бодро крутил коленчатый вал двигателя, то это не значит, что зимний пуск будет обеспечен стопроцентно. Тем более, ему приходится прокручивать загустевшее масло. А если заправочный объем системы смазки от 10 литров, то стартеру не позавидуешь вовсе. Но это еще не все. Во время зимнего холодного пуска нагрузка на стартер максимальная. Он «подсаживает» аккумуляторную батарею так, что напряжения на образование искры может не хватить.
  • Моторное масло.Неправильно подобранное , густое масло в системе смазки сильно затрудняет вращение коленчатого вала. Запуск двигателя с загустевшим маслом может вызвать повреждения масляного насоса или корпуса масляного фильтра, вплоть до полного разрушения двигателя (об этом читайте, пожалуйста, в следующих публикациях).
  • Неисправна топливная система. В большей степени, это касается двигателей с устаревшей системой питания, например карбюраторной или с одной форсункой во впускном коллекторе. В настоящее время, в современных двигателях система питания имеет довольно надежную конструкцию, которая обеспечивает стабильную работу двигателя. Топливная система контролируется блоком управления, и любые неисправности, так или иначе «вылезут наружу» в виде сообщения на приборной панели или неустойчивой работой двигателя. Если автомобиль эксплуатировался в теплое время года с неисправной топливной системой, то на легкий зимний пуск его двигателя можно не надеяться.
  • Разряженная аккумуляторная батарея. Пониженного напряжения естественно не хватит для того, что бы обеспечить правильную работу стартера и системы зажигания. Так как функционирование системы зажигания и работа стартера в момент пуска напрямую зависят от напряжения аккумуляторной батареи, то, в первую очередь, именно состояние АКБ играет важнейшую роль в запуске двигателя.
Читайте также:  Тахометр ручной для измерения оборотов двигателя

Как успешно запустить двигатель читайте в следующих материалах, так как тема слишком обширная и одной статьей ее не описать.

Источник

Влияние низких температур на пуск и работу двигателя.

Техническая готовность машин в условиях низких температур определяется в основном надежным пуском двигателя и готовностью его к принятию нагрузки.

Определяющим в процессе пуска является соотношение крутящего момента, развиваемого стартером, и момента сопротивления провертыванию коленчатого вала двигателя.

1.1.1. Увеличение сопротивления провёртыванию коленчатого вала двигателя.

Из темы № 3 «Эксплуатационные материалы» вам хорошо известно, что с понижением температуры происходит значительное увеличение вязкости моторного масла и оценивается она вязкостно-температурной характеристикой масла. Это объясняется тем, что содержащиеся в масле высокоплавкие парафины выкристаллизовываются и соединяются между собой, снижая его подвижность. Это вызывает снижение производительности масляного насоса, уменьшение подачи масла к трущимся поверхностям, а в отдельных случаях прекращение его подачи. Вязкость незагущенных масел с понижением температуры увеличивается в десятки и сотни раз. Загустевшее в зазорах трущихся пар масло требует значительного крутящего момента для провёртывания коленчатого вала двигателя и других механизмов.

Момент сопротивления провертыванию коленчатого вала при работе на незагущенных маслах резко увеличивается при понижении температуры в десятки и сотни раз.

Например, если температура снижается от +50 до 0С, то вязкость масел АС-8 и МТ-16П увеличивается в 40 раз. Дальнейшее понижение температуры от 0 до -20С приводит к возростанию вязкости соответственно в 100 и 450 раз.

1.1.2. Влияние топлива на запуск двигателя.

Чтобы рабочая смесь могла воспламениться от искры свечи зажигания она должна иметь нормальный состав, то есть содержать пары бензина и воздуха в соотношении, пригодном для горения.

Однако с понижением температуры от +40 до -10 о С вязкость бензина увеличивается на 75%, а его плотность на 6%. Исследованиями установлено, что при повышении вязкости топлива в условиях низких температур распыливание происходит неудовлетворительно.

Одновременно понижается давление насыщенных паров бензина и ухудшается его испаряемость и значительная часть топлива, которая распыливается карбюратором в потоке всасываемого воздуха, не испаряется, а оседает в виде плёнки на холодных стенках впускного коллектора и камеры сгорания. При изменении температуры от плюс 40 ˚С до минус 30 ˚С кинематическая вязкость бензина повышается примерно на 50…55 %, плотность на 6 %, а испаряемость снижается в 2 раза.

В этом случае на первой стадии процесса пуска 90…95 % топлива, поступившего в смесительную камеру, осаждается в виде жидкой плёнки и только 5…10 % лёгких фракций топлива в распыленном и испарившемся состоянии поступает в цилиндры двигателя. Тем самым смесь резко обедняется. Такое явление плёнкообразования и является основной причиной того, что при зимнем пуске двигателя довольно часто в цилиндрах скапливается много жидкого топлива, а свечи становятся влажными и искрообразование, в них пропадает.

До определённых пределов положение улучшается, если увеличивать интенсивность потока воздуха во впускном тракте посредством повышения скорости вращения коленчатого вала во время пуска.

В результате совокупности данных факторов коэффициент избытка воздуха увеличивается на столько, что рабочая смесь не воспламеняется и пуск карбюраторного двигателя затрудняется.

Ухудшение смесеобразования и воспламенения топлива при пуске дизельного двигателя в условиях низких температур происходит в основном из-за снижения температуры заряда в конце такта сжатия. Вязкость дизельного топлива с понижением температуры воздуха от плюс 20 ˚С до минус 30 ˚С возрастает в 15 раз, это ухудшает его подачу и распыливание. С понижением температуры дизельное топливо теряет прозрачность в результате выделения из него мельчайших кристаллов парафиновых углеводородов, что затрудняет подачу топлива в цилиндры двигателя.

Читайте также:  Инициализация холостых оборотов двигателя

Для обеспечения бесперебойной подачи топлива необходимо, чтобы его температура помутнения была ниже температуры окружающего воздуха не менее чем на 3…5 ˚С.

Но основным показателем прокачиваемости дизельного топлива является температура застывания, когда образуется кристаллическая структура, связывающая жидкую фазу и придающая топливу студнеподобный вид. Поэтому она должна быть ниже температуры окружающего воздуха не менее чем на 15…20 ˚С.

Для воспламенения дизельного топлива необходимо, чтобы температура в конце такта сжатия была не менее 300 ˚С.

Чтобы обеспечить необходимую температуру в конце такта сжатия при температуре окружающего воздуха минус 30 ˚С, необходимо увеличить частоту вращения коленчатого вала двигателя до 300 мин -1 по сравнению с 80 мин -1 при температуре 20 ˚С, что практически невыполнимо по целому ряду объективных причин. Поэтому, для обеспечения надёжного пуска, необходимо проведение предпусковой тепловой подготовки двигателя, что и будет рассмотрено во втором вопросе.

1.1.3. Влияние низких температур на износ деталей двигателя.

Также при низких температурах происходит интенсивное изнашивание его деталей, снижаются мощность и экономичность. Общий износ двигателя увеличивается в 4-5 раз при температуре охлождающей жидкости до 30-40 о С, при этом мощность понижается на 4 6%, расход топлива при этом увеличивается на 6 12%.

Основными причинами износов являются:

­ плохая прокачиваемость незагущенных масел в период пуска и прогрева;

­ смывание масленой пленки со стенок цилиндров неиспарившимся топливом;

­ нарушение теплового режима;

­ коррозия деталей продуктами сгорания.

Наибольшая роль коррозионных процессов в общем износе двигателя наблюдается при пуске двигателя и при пониженном тепловом режиме.

Длительная работа ниже +40 приводит к осмолению деталей. На стенках цилиндров, на поршнях, поршневых кольцах, клапанах откладываются очень вязкие смолистые вещества- продукты окисления и разложения топлива и масла. Осмоление вызывает залегание поршневых колец, зависание клапанов и полное нарушение работы двигателя.

1.1.4. Влияние низких температур воздуха на работоспособность агрегатов трансмиссии ходовой части автомобиля.

Работоспособность агрегатов трансмиссии при низких температурах воздуха оценивается в основном возможностью трогания автомобиля с места и его способностью двигаться на высших передачах через несколько минут после трогания с места.

Автомобили ЗИЛ-131, КамАЗ-4310 работающие на загущенном трансмиссионном масле ТСЗп-9-ГИП, при температуре окружающего воздуха -40° С могут двигаться на высших передачах через 3 . 5 мин после трогания с места.

Уменьшение КПД трансмиссии обусловливается увеличением сопротивления вязкостного трения в зубьях шестерен и в других деталях трансмиссии, уменьшением зазоров в сопряжениях. При несоответствии сорта масла сезону эксплуатации, а также из-за неудовлетворительной низкотемпературной характеристики некоторых трансмиссионных масел КПД трансмиссии может снизиться до 0,2 . 0,3, а иногда и до 0. В этом случае трогание машины с места и движение становятся невозможными.

Нормальное начало движения машин с места обеспечивается при заправке агрегатов незагущенными трансмиссионными маслами ТМ-3-9 (ТАП-15В) до минус 47 ˚С, ТМ-4-9 (ТСп-10) до минус 60 ˚С и загущенным ТМ-5з/10-А до минус 52 ˚С, М-6з/10В до -47 и М-6з/10-Б2 до -55. Сопротивление движению уменьшается но мере разогрева масла в агрегатах трансмиссии и становится в 1,5 — 2 paзa меньше первоначального после 2-км пробега.

1.1.5. Влияние низких температур на органы управления автомобиля.

Работоспособность и надежность органов управления, ходовой части автомобиля также зависят от применяемых эксплуатационных материалов. Так, гидроусилитель руля, заправленный гидролом-4 или маслом АУ, имеет предел работоспособности до температуры окружающего воздуха —25° С. Все сезонное масло Р обеспечивает работоспособность гидроусилителя при температуре до -40° С.

Читайте также:  Обороты двигателя мтз 240

С понижением температуры увеличивается вязкость рабочих жидкостей, применяемых в гидроусилителях. Это вызывает увеличение сил трения, ухудшает протекаемость жидкостей через клапаны, фильтрующие сетки, трубопроводы, затрудняет перемещение золотникового механизма. Производительность насоса и КПД гидропривода уменьшаются. Время срабатывания гидропривода на масле АУ при температуре —20 а С в 1,4 раза больше, чем при температуре +20°

У гидравлических жидкостей БСК и ЭСК, изготовленных на касторовой основе, при температуре —20° С и ниже происходит интенсивная кристаллизация составляющих касторового масла. В результате жидкость полностью теряет подвижность.

Нормальная работа тормозных систем с гидравлическим и пневмогидравлическим приводом во многом зависит от марки используемой тормозной жидкости. Предел работоспособности гидравлического и пневмогидравлического тормозных приводов наступает при максимально допустимой вязкости тормозной жидкости в 1500 сСт. Такую вязкость имеют тормозные жидкости ГТЖ-22М и «Нева» при минус 42…45 ˚С.

В тормозных системах с пневматическим приводом при низких температурах воздуха ухудшается герметичность системы, повышается жёсткость диафрагмы, происходит скопление конденсата в воздушных ресиверах, пневмоцилиндрах и фильтрах, в результате этого, возможно, его замерзание и образование ледяных пробок, которые могут вызвать отказ тормозов.

1.1.6. Влияние низких температур на пневматическую систему автомобиля.

В ресиверах, трубопроводах и фильтрах пневматического привода тормазов конденсируется и замерзает влага, образуются ледяные пробки, увеличивается жесткость диафрагм тормозных камер, нарушается герметичность соединений. Все это может привести к полному отказу тормозов в работе. Из всех неисправностей, возникающих в тормозной системе автомобиля при эксплуатации в условиях Крайнего Севера, только 16,2°/ не повлияли на работоспособность автомобиля. Остальные неисправности являются предпосылкой к поломкам и остановкам автомобиля.

1.1.7. Влияние низких температур на аккумуляторную батарею автомобиля.

С понижением температуры значительно ухудшаются энергетические характеристики аккумуляторных батарей

При температуре электролита минус 20 ˚С во время стартерного разряда АКБ отдаёт в 2,5 раза меньше энергии, чем при плюс 30 ˚С. В этих условиях, вследствие большого падения напряжения аккумуляторных батарей, происходит уменьшение энергии искры, воспламеняющей рабочую смесь в цилиндрах карбюраторного двигателя, и мощности электростартерной системы пуска. Мощность отдаваемая стартером с понижением температуры воздуха от плюс 20 ˚С до минус 30 ˚С уменьшается на 60…70 %. Это объясняется тем, что увеличевается вязкость электролита, а значит увеличивается удельное сопротивление электролита, из-за чего происходит значительное падение ёмкости АКБ.

Для поддержания работоспособности аккумуляторных батарей в условиях низких температур применяется электролит большей плотности (по сравнению с районами умеренной климатической зоны) и принимаются меры по предотвращению значительного снижения температуры электролита в них (при температуре окружающего воздуха ниже минус 15°С батареи снимаются с машин и хранятся в отапливаемых помещениях, производится их утепление на машинах, применяется электроподогрев электролита и др.).

Таким образом, нами рассмотрены причины, оказывающие негативное воздействие на работоспособность автомобиля в целом, надёжность работы его отдельных агрегатов, а также на условия движения и технического обслуживания машин. И как было установлено не всегда применяемые материалы, могут обеспечить их надёжную работу. В следствие чего, появляется необходимость применения вспомогательных средств и способов облегчения работоспособности машин.

3. Техническое обслуживание систем питания автомобилей ЗИЛ-131 и КамАЗ-4310.

На втором рабочем месте, на автомобиле КамАЗ-4310 студенты согласно методическим рекомендациям отрабатывают следующие вопросы:

— промывка фильтра грубой очистки топлива;

смена фильтрующих элементов фильтра тонкой очистки топлива;

— смазка автоматической муфты опережения впрыска топлива;

— проверка и регулирование угла опережения впрыска топлива;

— проверка и регулирование привода управления подачей топлива;

— техническое обслуживание воздушного фильтра

На третьем учебном месте, на двигателе ЗиЛ-131 студенты согласно методическим рекомендациям отрабатывают следующие вопросы:

Источник

Adblock
detector