Измерение площади полей

Измерение площади полей. Профессиональные системы замера полей и параллельного вождения. Агрометр в России

Влияние морозов на пуск дизельных двигателей

Использование тракторов и автомобилей зимой сопровождается большими потерями рабочего времени, труда и материальных средств на эксплуатацию, обслуживание, ремонт и хранение машин. Особенно заметно возрастают простои и трудозатраты, износ деталей и количество отказов двигателей в период предпусковой подготовки и пуска, продолжительность которого при температуре ниже минус 30°С достигает 10…20% времени рабочей смены и более. При низкой температуре изменяются эксплуатационные
свойства топлива и смазочных материалов, создаются неблагоприятные условия для работы топливоподающей аппаратуры и электрооборудования. Увеличивающаяся вязкость топлива и масел затрудняет прокручивание двигателя при пуске и вызывает повышенный износ его деталей.

Эффективность использования тракторов и автомобилей в значительной степени зависит от технического состояния наиболее сложного и дорогостоящего агрегата — двигателя, долговечность и безотказность работы которого определяются климатическими условиями, нагрузочными, скоростными, температурными режимами работы, качеством обслуживания и многими другими факторами. Влияние этих факторов усиливается с понижением температуры окружающей среды. В условиях зимней эксплуатации, особенно
в период пуска-прогрева, увеличиваются количество отказов двигателей, трудозатраты на их устранение и простои машин при подготовке двигателей к работе. Достаточно отметить, что простои машин из-за затрудненного пуска двигателя при температуре минус 25…30 °С и ниже часто достигают 1,0…1,5ч и более. При этом на пусковых режимах повышается интенсивность изнашивания основных сопряжений, что снижает долговечность двигателя.
Пуск двигателя состоит из следующих основных стадий:
начальный разгон до пусковой частоты вращения коленчатого вала;
вращение коленчатого вала с примерно постоянной частотой до первых вспышек в цилиндрах (прокрутка);
вращение коленчатого вала с частичным использованием индикаторной мощности;
переход на режим самостоятельной работы;
работа в режиме холостого хода.
Практически вероятность успешного пуска двигателя зимой с первой попытки невысока (около 10 % ), так как процесс может прекратиться на любой стадии.

В первой стадии коленчатый вал проворачивается пусковой системой двигателя (подача топлива выключена). Вторая стадия длится с начала устойчивого его вращения пусковой системой до начала подачи топлива в цилиндры двигателя. Третья стадия начинается с момента включения подачи топлива и характеризуется неустойчивой работой двигателя. Энергия, получаемая от сгорания топлива, недостаточна для увеличения частоты вращения коленчатого вала, которая колеблется в пределах 3…5 с-1 (оборотов в
секунду). Сразу после включения подачи топлива наблюдаются пропуски вспышек горючей смеси — до 40 % от общего числа впрысков топлива в цилиндры двигателя. Угловая частота коленчатого вала изменяется в пределах 150…200 мин-1. Максимальное давление сгорания при первой вспышке достигает 8,5.105 Н/м2, затем снижается до 105 Н/м2. Максимальное значение скорости нарастания давления в процессе сгорания (жесткость) при первой вспышке достигает 3,1.105 Н/м2град; среднее давление жесткости равно 1,8.105 Н/м2град .

В переходном режиме работы при сгорании топлива выделяется энергия, достаточная для ускорения вращения коленчатого вала от 4…5 с-1 до максимального значения (режим холостого хода) и самостоятельной работы двигателя. Пропуски вспышек прекращаются, равномерно снижается максимальное давление сгорания. Считается, что двигатель находится в режиме самостоятельной работы, если число вспышек, отнесенных к двум оборотам коленчатого вала, достигло 75 %. При работе двигателя в режиме холостого
хода частота вращения коленчатого вала колеблется в узких пределах, среднее значение максимального давления сгорания практически равно давлению конца сжатия .

Низкие температуры воздуха и связанное с этим охлаждение агрегатов и эксплуатационных материалов затрудняют пуск двигателя, уменьшают стабильность работы отдельных систем двигателя на всех режимах. Трудности пуска двигателя возникают из-за сложности создания пусковой частоты вращения коленчатого вала двигателя, ухудшения условий смесеобразования и воспламенения смеси. К общим причинам, затрудняющим пуск холодных дизельных двигателей при низких температурах, относятся:
увеличение момента сопротивления прокручиванию коленчатого вала двигателя, вызванное повышенной вязкостью масла; снижение температуры поступающего в двигатель воздуха, что приводит к понижению температуры топливной смеси в конце сжатия. Пуск дизеля возможен лишь, когда температура в конце такта сжатия в камере сгорания достигает 350…400˚С. Так, например, при частоте вращения коленчатого вала двигателя 190 мин-1 и температуре окружающего воздуха 0 С впрыск топлива снижает температуру
смеси в конце такта сжатия на 130˚С;снижение температуры конца такта сжатия из-за интенсивной теплоотдачи в стенки цилиндров, ведет к снижению среднего индикаторного давления, развиваемого двигателем; увеличения утечки воздуха через зазоры в сопряжениях деталей ЦПГ из-за медленного прокручивания коленчатого вала; увеличение вязкости топлива, образование парафинов и ухудшения распыла его форсунками; ухудшение работоспособности аккумуляторных батарей.

Для обеспечения надежного пуска тракторного двигателя необходимо, чтобы температура воздуха в конце сжатия была выше температуры самовоспламенения топлива. Температура самовоспламенения дизельного топлива в распыленном состоянии составляет 400 ˚С, а температура воздуха в конце такта сжатия достигает 700 ˚С (при нормальных условиях эксплуатации). Для нагрева воздуха до указанной температуры необходимо сжать его до (300…350) 104 Н/м2. Однако в холодное время года даже высокое давление не
обеспечивает нагрев воздуха до необходимой температуры в конце такта сжатия. Температура воздушного заряда зимой снижается в результате действия ряда факторов.

Во-первых, в цилиндры двигателя подается сильно охлажденный наружный воздух, который во время впуска не нагревается от холодных гильз цилиндров. Во-вторых, во время сжатия (при малой частоте вращения коленчатого вала) происходит большая утечка воздуха через зазоры между поршнем и гильзой цилиндров. При скорости вращения коленчатого вала в пределах 50…75 мин-1 утечка воздушного заряда в среднем составляет 24% (при степени сжатия =16) от всего объема воздуха, поступившего в цилиндры
двигателя. При увеличении угловой частоты коленчатого вала до 200 мин-1 утечка воздуха через зазоры снижается в среднем до 5%.

При пуске холодного двигателя, за счет усиленного теплообмена между воздушным зарядом и стенками цилиндра, повышение температуры сжимаемого воздуха замедляется, а, следовательно, ухудшаются условия самовоспламенения топлива. Кроме того, впрыск холодного топлива в камеру сгорания приводит к увеличению поверхностного натяжения и кинематической вязкости капель. Это сказывается на том, что увеличивается масса и кинетическая энергия каждой капли, уменьшается суммарная сила их
аэродинамического торможения. В результате интенсивность торможения капель уменьшается, и лишь небольшая часть цикловой подачи оказывается взвешенной в объеме факела. Все это приводит к тому, что увеличивается время на прогрев, испарение и воспламенение топлива, и как следствие происходит нарушение процесса горения и повышается жесткость работы двигателя. Пуск двигателя в холодное время года затрудняется еще тем, что температура самовоспламенения дизельного топлива возрастает с
понижением давления в камере сгорания. Так, например, если при давлении 30 МПа температура самовоспламенения топлива равна 200 ˚С, то при давлении 1 МПа она достигает 400 ˚С [14].

Зимой особенно трудно пустить двигатели с электростартерами, так как ухудшается работоспособность аккумуляторных батарей. Вязкость электролита увеличивается. Электролит медленно проникает в поры активной массы пластин аккумуляторных элементов, вследствие чего полезная отдача аккумуляторных батарей, особенно при разрядке токами большой силы, например при работе стартера, значительно уменьшается. Эксперименты по пуску двигателя ПД6-150 при различных значениях отрицательных
температур (от минус 16 до минус 34 °С) показали, что уже при температуре электролита минус 16°С в аккумуляторах с эксплуатационной степенью заряженности (80% номинальной емкости) пуск подогретого до 60°С двигателя оказался невозможным вследствие малых пусковых оборотов, развиваемых стартером, и значительной потери емкости холодных аккумуляторных батарей.

Большое влияние на процесс пуска и стабильность параметров рабочего процесса дизельных двигателей в зимнее время оказывают вязкость и температура застывания топлива, от которых зависит количество и равномерность подачи топлива насосом высокого давления, качество его распыливания форсунками и смесеобразования в цилиндре. С понижением температуры вязкость дизельного топлива повышается, а из-за выделения кристаллов парафинов мутнеет и даже застывает, теряя подвижность. Выпавшие
кристаллы углеводородов забивают топливные фильтры и топливопроводы, что сначала нарушает, а затем полностью прекращает подачу топлива.

Факторы, влияющие на воспламенение и сгорание рабочей смеси при пуске двигателя в зимних условиях, могут быть разделены на поддающиеся управлению в процессе эксплуатации и конструктивные, управление которыми невозможно. Так, например, качество работы топливной системы зависит от вида топлива, его цетанового числа, температуры. В эксплуатации на эти параметры можно влиять путем добавления легковоспламеняющихся жидкостей, выбором топлива с соответствующим значением цетанового числа,
его подогревом перед подачей в двигатель.
При низких температурах ухудшается пропускная способность фильтров вследствие забивания их кристаллами Н-алканов и кристаллами льда. Эти помехи могут быть также устранены путем обогрева топливных фильтров

Вязкое или не очень: выбираем зимнее автомасло

Моторное масло играет серьезную роль в эксплуатации автомобиля — от него зависит срок службы двигателя. Важнейшим свойством масла является вязкость. Она уменьшается с ростом температуры и наоборот. Если вязкость масла, давление в системе смазки при работе двигателя будет недостаточным, и износ трущихся деталей ускорится. Чрезмерно вязкое масло при отрицательных температурах может привести к тому, что стартер не провернет двигатель, то есть в сильный мороз машина попросту не заведется. Как правильно выбрать автомасло, выяснило сетевое издание M24.ru.

Секрет автомасел — в вязкости

По величине вязкости и ее изменениям в зависимости от температуры масла разделяют на:

• обладающие небольшой вязкостью для обеспечения холодного пуска двигателя при низких температурах, но не обеспечивающие надежного смазывания в летних условиях эксплуатации;
• обладающие большой вязкостью и надежно смазывающие двигатель при высоких температурах, но не обеспечивающие холодного пуска при температуре воздуха ниже 0°С;
• всесезонные масла, при низких температурах обладающие вязкостью зимних, а при высоких — летних.

Главная задача автомасла – не допустить сухого трения движущихся внутренних деталей двигателя, а также обеспечить минимальную силу трения при максимальной герметичности рабочих цилиндров. Таким образом, выбирая масло, во-первых, нужно руководствоваться инструкциями автопроизводителя (какие жидкости рекомендуется использовать для данной марки авто). Во-вторых, нужно определиться с вязкостью заливаемого масла. Специально для этого Американской ассоциацией автомобильных инженеров (SAE) разработана классификация моторного масла по вязкости, которая описывает свойства того или иного автомасла при разных рабочих температурах. По сути, эта классификация дает диапазон температур, в котором работа двигателя безопасна, при условии что производитель допустил моторное масло с соответствующими параметрами к использованию в конкретном двигателе.

Как расшифровать обозначения на автомасле?

Прокачиваемость — способность масляного насоса прокачать масло при минимальной температуре.

Проворачиваемостъ — способность стартера проворачивать двигатель при минимальной температуре.

Класс SAE сообщает потребителю диапазон температуры, в котором масло обеспечит проворачивание двигателя стартером (первая колонка слева), прокачивание масла насосом под давлением по смазочной системе двигателя при холодном пуске в режиме, не допускающем сухого трения в узлах трения (вторая слева колонка), и надежное смазывание летом при длительной работе в максимальном скоростном и нагрузочном режиме.

Классификация подразделяет моторные масла на шесть зимних классов (0W, 5W, 10W, 15W, 20W и 25W) и пять летних (20, 30, 40, 50 и 60). В этих рядах большим числам соответствует большая вязкость. Всесезонные масла, пригодные для круглогодичного применения, обозначают сдвоенным номером, один из которых указывает зимний, другой — летний класс, например, SAE 5W-30 или 10W-40, 15W-40, 20W-50 и т.п.

Классификация SAE J 300 APR 97 для зимних масех устанавливает максимальные значения динамической вязкости при низких температурах и минимальные значения кинематической вязкости при 100°С. Для летних масех установлены пределы кинематической вязкости при 100°С и минимальные значения динамической вязкости при 150°С и скорости сдвига 106 с-1.

Всесезонные масла отвечают требованиям к одному из зимних и к одному из летних масел одновременно, т. е. обладают очень пологой зависимостью вязкости от температуры. Это достигается загущеннием маловязких масел специальными макрополимерными присадками, повышающими индекс вязкости, иначе говоря, загущающими масло в области высоких температур больше, чем в области низких температур, и (или) использованием синтетических компонентов в качестве основы масла.

Как подготовить автомобиль к зимнему сезону

На упаковке автомасла расположены несколько цифр, разделенных буквой W и тире, например 5W-30 (для всесезонного масла, которое как правило и используют все автолюбители). Расшифровать эту надпись можно так:
5W – это низкотемпературная вязкость, которая означает, что холодный запуск двигателя возможен при температуре не ниже -35°С (т.е. от цифры перед W нужно отнять 40). Это минимальная температура автомасла, при которой насос двигателя сможет прокачать масло по системе, не допустив при этом сухого трения внутренних деталей. На работу прогретого двигателя этот параметр никак не влияет.

Если отнять от этой же цифры 35, то мы получим минимальную температуру «проворачиваемости» двигателя. Очевидно, что с понижением температуры масло становится гуще, и стартеру сложнее провернуть мотор при холодном запуске. Но это усредненный параметр. Реальная картина зависит от самого двигателя, а потому очень важно при выборе вязкости не отступать от рекомендаций производителя авто.

Если вы живете в регионе, где температура воздуха зимой редко опускается ниже -20°С, по этому параметру вам подойдет практически любое масло из продающихся на рынке. Другой вопрос, в каком состоянии ваши стартер и аккумулятор. Если они уже слегка подуставшие, им, безусловно, будет легче завести мотор при -20°С на масле 0W-30, чем на 15W-40.

Гораздо интереснее второе число в обозначении – высокотемпературная вязкость (в данном случае это 30). Его нельзя так просто перевести на понятный автолюбителю язык, ибо это сборный показатель, указывающий на минимальную и максимальную вязкость масла при рабочих температурах 100-150°С. Чем больше это число, тем выше вязкость моторного масла при высоких температурах. Хорошо это или плохо именно для вашего мотора, знает только производитель автомобиля.

Какая вязкость лучше подходит для двигателя?

Принято считать, что чем выше вязкость при высоких температурах, тем лучше. В частности, масла с высоким показателем высокотемпературной вязкости рекомендуют для спортивных автомобилей. Но это абсолютно не означает, что если вы зальете в свой «гражданский мотор» спортивное масло, он станет спортивным или лучше поедет. Скорее всего, будет как раз наоборот: вы таким образом потеряете мощность и быстро уложите двигатель.

Совершенно обратная ситуация возникает, когда вязкость масла ниже нормы. Сейчас практически все производители автомобильных масел делают так называемые энергосберегающие масла с пониженной высокотемпературной вязкостью. Причем речь идет именно о вязкости при высоких температурах и скорости сдвига HTTS (более 100 °С), поэтому индекс вязкости по SAE у этих масел такой же, как у обычных. Отличаются эти масла от обычных классами качества и допусками автопроизводителей. В частности, низковязкие масла соответствуют классам качества ACEA A1/B1 и ACEA A5/B5.

Проблема заключается в том, что для таких масел делают специальные моторы. А в обычном двигателе, не рассчитанном на такую низкую вязкость, применять подобное автомасло просто опасно. При высоких температурах и на высоких оборотах пленка, создаваемая на парах трения, становится слишком тонкой, в результате чего снижается эффективность смазки и существенно возрастает расход масла на угар. При определенном стечении обстоятельств мотор может даже заклинить.

Таким образом, занижать вязкость масла по сравнению с требованиями автопроизводителя гораздо опаснее, чем завышать. Поэтому ни в коем случае не следует применять автомасла классов ACEA A1/B1 и ACEA A5/B5, а также специальные, на которых написан только один допуск (одобрение) автопроизводителя, если эти классы качества либо допуски не значатся в вашей сервисной книжке или инструкции по эксплуатации.

В свою очередь при завышенной вязкости масла двигатель постоянно работает в режиме повышенных температур, отчего быстрее изнашиваются его детали. Кроме того, рабочие температуры напрямую влияют на ресурс самого моторного масла: чем выше температура, тем скорее масло окисляется и приходит в негодность. Так что такое масло и менять нужно гораздо чаще.

Техника MAN в условиях Крайнего Севера

Еще с уроков географии мы помним, что почти 20% территории России находится за полярным кругом. Но мало кто знает, что 70% территории нашей страны относится к Крайнему Северу или районам, условия жизни в которых приравниваются к нему.

В таком климате и условиях полагаться можно только на самых надежных людей и на самую надежную технику. MAN регулярно поставляет автомобили на Крайний Север. На побережье Карского моря около 7 из 10 грузовиков, участвующих в освоении газовых и нефтяных месторождений, – под знаком льва. А более 600 грузовиков MAN в прошлом году было реализовано для работы в Арктике.

В этом материале мы расскажем, как львы адаптируются к работе при -60°C и почему MAN выбирают многие крупные российские клиенты из самых холодных регионов России.

ДОРОЖНЫЕ УСЛОВИЯ

Первый сюрприз для любого, кто впервые оказался на Крайнем Севере — это зимники. Они представляют собой дороги из утрамбованного снега. Сначала тракторами пробивается маршрут, затем снег раскатывается, уплотняется, выравнивается, размечается проезжая часть. Например, на Ямале в прошлом году работало четыре зимника регионального значения общей протяженностью более 700 км. При движении по таким дорогам, конечно же, рекомендуется техника с полным приводом. При этом важно наличие понижающей передачи раздаточной коробки, которой нет у большинства конкурентов MAN. Она помогает преодолеть сопротивление движению.

К сожалению, использовать полный привод не всегда возможно, ведь это не только увеличение стоимости автомобиля, но и увеличенный расход топлива. Для грузовиков, работающих в условиях северных городов, где всё-таки большинство дорог асфальтированы, специалисты MAN предлагают альтернативу — подключаемый передний привод.

Когда всё тает, появляется необходимость преодолевать большие и глубокие лужи. Грузовые автомобили MAN подготовлены к таким условиям, благодаря высоко расположенной системе вентиляции агрегатов трансмиссии. Это обеспечивает высокую способность к прохождению бродов и защищает от попадания воды и грязи в агрегаты трансмиссии.

НИЗКИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

Низкие температуры — это проверка на прочность сразу всех систем любого автомобиля.

Для работы в сложных условиях MAN предлагает целый набор опций:

• Аккумулятор повышенной емкости на 230 или 180 Ач в зависимости от компоновки с генератором на 120 А и 3360 В
• Систему обогрева топливных фильтров
• Систему для подогрева рабочих жидкостей
• Теплоизоляцию кабины Nordic
• Осушитель воздуха с функцией обогрева
• Электрофакельное устройство для облегчения холодного пуска
• Кожух для защиты интеркулера от холода
• Мощный пусковой подогреватель
• Термокейс для аккумулятора
• Подогрев топливного насоса и топливных шлангов (подходит для тех, кто во время выполнения маршрута пересекает несколько климатических поясов)
• Возможность установки ящика АКБ с системой обогрева
• Дополнительные системы обогрева топливопроводов

Эти опции позволяют обеспечить полноценную работу устройства в нестандартных условиях.

Специфично для эксплуатации в условиях севера и то, что техника может работать несколько дней подряд без остановки. Поэтому у MAN есть функция защиты двигателя при низких температурах, в том числе и на холостом ходу.

Также стоит отметить относительно новую функцию, которая называется «заслонка белого дыма», при которой исключено остывание двигателя при холостых оборотах.

Важно не только сохранить технику в прекрасном техническом состоянии, но и обеспечить комфорт водителя. Для этого в северные комплектации включают автономный воздушный отопитель кабины, который работает параллельно со штатным отопителем, не зависит от двигателя и позволяет поддерживать нужную температуру внутри кабины, продувая салон теплым воздухом.

К суровым российским зимам хорошо подготовлена и ходовая часть автомобилей MAN. Рессоры выполнены из материалов, которые выдерживают низкие отрицательные температуры, а морозостойкие пневмоподушки под рессоры позволят сохранить плавность хода при любой загрузке транспортного средства.

Шасси MAN спроектированы так, что ходовая часть и подвеска не имеют сервисных точек смазки. Таким образом, водителю грузового транспортного средства не нужно разбираться в том, как правильно смазывать узлы и самостоятельно это делать.

Считается, что автомобиль будет эффективно работать при температуре не ниже 37-45°C ниже нуля, но иногда выбора нет и эксплуатировать автомобиль приходится при гораздо суровой температуре. Например, в Якутии работают при любых температурах, так как здесь в течение нескольких месяцев температура стабильно может держаться от -50°C до -60°C. В таких случаях надежные транспортные средства и люди – это самое главное. Ни в коем случае нельзя допускать простоя транспортного средства, тогда автомобиль справится с любой задачей при любой температуре.

ОСОБЕННОСТИ КОМПОНОВКИ

Условия Крайнего Севера предполагают наличие дополнительных опций, которые обеспечивают комфортную работу при низких температурах, однако, если говорить об особенностях компоновки, то чаще всего она является стандартной: выхлоп используется для обогрева самосвальной платформы. Принципиальных различий, в каком расположении будет находиться выхлопная труба, нет, так как ее расположение не влияет на работоспособность транспортного средства или комфорт водителя.

Но есть случаи, в которых вертикальная установка выхлопной трубы обязательна. В Якутии, где температуры могут долго держаться ниже -50°C, выхлоп стараются устанавливать не ниже трех метров над уровнем земли. В противном случае грузовой автомобиль оставляет за собой густой непроглядный туман, который перекрывает обзор всем участникам дорожного движения.

Еще одна важная деталь — освещение. Двигаться по зимникам предпочтительнее ночью, потому что при свете фар рельеф дороги прекрасно читается. В дневное время у водителей возникает «снежная слепота». В данном случае есть возможность установки дополнительных осветительных приборов: проблесковых маячков и фар с дополнительным освещением поворотов.

СЕРВИС И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Северная «смена» грузовика может длиться довольно долго: «минус» может держаться до 7 месяцев. Перед отправкой на север все грузовые автомобили обязательно должны пройти сервисное обслуживание.

Иногда из-за долгой работы на холостом ходу набегают лишние моточасы и может рекомендоваться досрочная замена масла. Процедура замены – очень быстрая и легкая, есть только одно условие – правильный выбор автомобильного масла. При минусовых температурах очень важно использовать синтетические автомобильные масла и смазки, как для двигателя, так и для трансмиссии. Это обеспечит более легкий запуск двигателя. Компания MAN гарантирует заливку качественного масла на конвейере, а не так давно оригинальное масло MAN поступило в продажу у дилеров. Оно также представлено в доливочном объеме – 5 литров. Также MAN предлагает собственный антифриз, который поможет защитить автомобиль от замерзания в условиях Крайнего Севера: антифриз «работает» при температуре до -37°C при смешивании 50% охлаждающей жидкости и 50% дистиллированной воды.

«Север – это регион с принципиально иными запросами к технике. Автомобили используют не только для перевозки обычных грузов, но и сырья – газа, нефтепродуктов, угля, скальных пород и прочего. Поэтому нередко поступают заказы на эксклюзивные грузовики, и мы всегда помогаем клиенту найти максимально эффективное решение» – рассказывает Павел Селев, коммерческий директор ООО «МАН Трак энд Бас РУС».

За 21 год работы российское подразделение MAN успело выполнить заказы для ведущих игроков сырьевого сектора и транспортных компаний, работающих в суровых условиях. В их числе «КАСТОР» (перевозка опасных грузов, в том числе углеводородных газов), ООО «Урман» (лесозаготовка), ЗАО «Ростнефтегаз», ОАО «Воркутауголь», ООО «Колабыт» (низкопольные автобусы MAN Lion’s City LE в северном исполнении) и другие.

ООО «МАН Трак энд Бас РУС» — 100% дочернее предприятие MAN Truck & Bus AG, генеральный импортер продукции MAN в России. Предприятие имеет два собственных филиала: в Подольске и Санкт-Петербурге. «МАН Трак энд Бас РУС» работает по всей России через партнерскую сеть, насчитывающую более 56 станций в ключевых регионах страны. MAN предлагает не только услуги по финансированию сделок, но и качественный профессиональный сервис. Клиенты компании также имеют возможность приобретать оригинальные запчасти MAN с гарантией 2 года, обслуживать технику в рамках сервисных контрактов, проходить курсы обучения водителей MAN ProfiDrive, а также пользоваться услугой круглосуточной помощи на дорогах Mobile24.

Надежность автомобиля

Влияние теплового состояния двигателя на износ деталей ЦПГ

Одним из важнейших показателей теплового состояния двигателя является тепловая напряжённость, определяемая температурой наиболее «горячих» поверхностей трения, температурными перепадами наиболее нагретых частей двигателя – камер сгорания, днищ поршней, верхней зоны цилиндров, тарелок выпускных клапанов, перемычек в блоке и головках блока. Стенки цилиндров в зоне перемещения поршневых колец имеют средние температуры 100…130°C и наибольшие предельные – 170…180°C, а для двигателей с воздушным охлаждением – на 30…40°C выше; днища поршней из алюминиевых сплавов соответственно нагреваются до 240…260°C; центральная зона тарелок впускных клапанов имеет температуру соответственно 180…275 и 300…400°C, а выпускных – 600…700 и 800…850°C. Перечисленные диапазоны температур для различных деталей характерны для двигателей при нормальных условиях работы, при использовании надлежащих сортов топлив и масел, при соответствующих техническим условиям регулировках и т.д. В условиях же реальной эксплуатации зачастую имеют место значительные отклонения температур от указанных выше пределов.

От совершенства рабочего процесса, особенно в дизельных двигателях, в большой степени зависит образование отложений нагара и лака на деталях ЦПГ: в частности, закоксовывание поршневых колец с потерей ими подвижности, что обычно приводит к задирам сопряжённых с ними гильз цилиндров. Кроме того, по мере эксплуатации двигателей за счёт нагарообразования на днищах поршней и стенках камеры сгорания, возможны некоторое увеличение степени сжатия и ухудшение отвода тепла, а следовательно, и вероятности возникновения детонационных явлений, имеющих место при сгорании топлива не только в карбюраторных двигателях, но и в дизельных (главным образом, при работе их на лёгких сортах топлива и больших углах опережения впрыскивания топлива), во время которых особенно резко увеличиваются механические и термические нагрузки на детали, и повышается их изнашивание. При работе двигателя с детонацией значительно возрастает и температура верхней части гильз цилиндров, достигая 190…200°C и выше при полной нагрузке.

Оптимальные значения температур работы двигателя

Известно, что оптимальные значения температур охлаждающей жидкости и картерного масла для большинства автомобильных двигателей составляют 80…90°C. При пониженной температуре стенок цилиндров возникает коррозионно-механическое изнашивание, а также смывание масляной плёнки, образующейся топливной эмульсией. Согласно, при температуре воды в системе охлаждения, равной 30°C, износ двигателя в 6 раз больше, чем при температуре 80°C. На значения температур большое влияние оказывают режимы работы двигателя.

Р.В.Кугель показал, что износ цилиндров двигателей ЗИЛ при холодных стенках был в среднем в 8 раз больше, чем при испытаниях двигателей в горячем состоянии. Он отмечает, что при температуре стенок цилиндров менее 60°C имеет место коррозионный износ цилиндров, который незначителен при их температуре более 80°C. В этих условиях решающее влияние на изнашивание деталей ЦПГ оказывают прокачиваемость масла, своевременность его поступления к поверхностям трения и создание прочной масляной плёнки.

Коррозия стенок гильз цилиндров

Коррозия стенок гильз цилиндров возникает не только в период пуска и прогрева двигателя, но и при его охлаждении. Время охлаждения до температуры окружающей среды прогретого двигателя около 2…2,5ч в летних и 1ч в зимних условиях. Это время характеризуется наибольшей интенсивностью образования коррозии на стенках гильзы цилиндра. При последующих пусках плёнка коррозии разрушается, а продукты коррозии участвуют в трении как абразив.

Авторы расценивают износы в процессе холодного пуска, прогрева и остановок двигателя как важнейшую составляющую всех эксплуатационных износов, приравнивая, например, износ во время пуска при температуре -18°C к износу за 180-210 км пробега автомобиля.

Изнашивание само по себе также приводит к изменению теплового и температурного состояния деталей ЦПГ. Так, установлено, что температура цилиндров в верхней части, где имеют место максимальные износы гильз, при достижении ДВС предельного состояния увеличивается на 25-30°C со стороны рабочей поверхности и на 9-12°C со стороны рубашки охлаждения (напротив зоны максимальных износов). Соответственно с обеих сторон возрастает температура в нижней части цилиндра – на 10-15 и 4-5°C. В целом температура гильз со стороны охлаждаемой поверхности изменяется меньше (в пределах 8-15°C), чем со стороны зеркала цилиндра (на 20-40°C), что связано с перераспределением тепла по телу гильзы и более интенсивным его отводом в систему охлаждения с нерабочей поверхности. Причём разница в тепловых состояниях цилиндра увеличивается с ростом температуры гильзы. Такое явление объясняется тем, что увеличение частоты вращения коленчатого вала и нагрузки приводит к росту как абсолютных значений температур, так и теплоперепадов, а перепады температуры, в свою очередь, вызывают тепловые деформации гильз по образующей, что иногда имеет более опасные последствия, чем чрезмерно высокие или низкие температуры. Это обусловливается, прежде всего, ростом средних температур рабочего цикла и сокращением времени на теплоотвод от нагретых поверхностей в охлаждающую среду. Исследования показали, что перепады температур поверхностей гильз цилиндров в зависимости от режима работы двигателя сохраняются при любой степени его изношенности.

Какой должна быть оптимальная температура работы двигателя

Мы уже рассказывали, как опасен перегрев двигателя. Вкратце – при избыточной температуре и сопутствующем ей расширении металлов, из которых изготовлены детали двигателя, нивелируются предусмотренные его конструкцией зазоры, и пары трения начинают механически воздействовать друг на друга, производя задиры и, в конечном счете, приводя к заклиниванию.

С другой стороны, двигатель, не достигший рабочей температуры, неспособен работать эффективно: полностью сжигать топливо, развивать заложенные его создателями динамические и мощностные характеристики. Про то, как важно прогревать машину, мы тоже писали – остается лишь определить диапазон температур, «комфортный», то есть оптимальный для автомобильного мотора.

ЧТО ТАКОЕ РАБОЧАЯ ТЕМПЕРАТУРА

Известно, что в рабочих камерах двигателей внутреннего сгорания нередки температуры 1000°C и выше, в связи с чем детали, соприкасающиеся с ними – поршни, клапаны – могут нагреваться до 400 и более градусов. Однако под рабочей температурой ДВС понимают не эти значения, а нагрев штатной системы охлаждения – именно она защищает мотор от перегрева, вызывающего термические деформации.

Основные типы охлаждающих систем двигателей внутреннего сгорания:

Воздушное охлаждение. Мотор охлаждается потоками воздуха, поверхность оснащается дополнительными металлическими ребрами – радиатором, для лучшего теплоотвода. Иногда используется вентилятор, принудительно нагнетающий дополнительный воздух. В автомобилях применяется редко, больше – в двухтактных моторах мототехники.

Жидкостное охлаждение. Происходит за счет помещения цилиндров внутрь гидравлической оболочки – «рубашки», в которой циркулирует охлаждающая жидкость, движимая водяным насосом. Дополнительное охлаждение происходит в радиаторе, размещенном в передней части автомобиля, от встречных потоков воздуха и при помощи вентилятора, вращающегося постоянно или включающегося при повышении температуры.

Несмотря на то, что исследованиями в области термодинамики еще в XIX веке было доказано, что КПД ДВС повышается вместе с увеличением рабочей температуры, конструкторы вынуждены согласовывать ее значение с параметрами субстанции, охлаждающей двигатель. Наибольшая рабочая температура у двигателей воздушного охлаждения – их радиаторы могут нагреваться до 200°C и больше. Наименьшая – у судовых моторов, охлаждаемых забортной водой.

Двигатели современных автомобилей преимущественно оснащены жидкостной системой охлаждения – она, во-первых, наиболее стабильно, а во-вторых, при ее помощи легче реализовать схемы отопления салона и нагрева навесного оборудования, а также релевантного контроля температуры двигателя. Другое ее название – водяная система, и не спроста. Долгое время, до изобретения незамерзающих антифризов, в качестве охлаждающей жидкости использовалась обыкновенная вода.

Именно от ее параметров отталкивались конструкторы двигателей, когда рассчитывали рабочую температуру двигателей, составлявшую у карбюраторных двигателей, используемых в прошлом. Кипение воды происходит при 90-100°C в зависимости от давления атмосферного воздуха, поэтому рабочей температурой ОЖ в большинстве двигателей до сих пор считается 85-90 градусов.

РАБОЧАЯ ТЕМПЕРАТУРА СОВРЕМЕННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Между тем, эффективность работы ДВС, прямо пропорциональная его рабочей температуре, состоит не только в повышении мощности, но и в снижении вредных выбросов. Поэтому, по мере изобретения специальных охлаждающих жидкостей с расширенными температурными характеристиками, показатели рабочей температуры конструктивно стали повышаться.

В идеале, жидкость для охлаждения двигателя должна решать несколько задач:

не замерзать при отрицательных температурах окружающего воздуха;

кипеть при большей, чем вода, температуре;

быть химически нейтральной к материалам деталей, с которыми она соприкасается (металл, резина, пластмасса).

Кроме низкого порога кипения, использование воды для охлаждения имело еще ряд минусов: способствовало коррозии металлических деталей двигателя и отложению солей в системе охлаждения. Первые антифризы (незамерзающие ОЖ) были созданы еще в 20-х годах ХХ века из смеси воды и глицерина, в пропорции примерно 1 к 2. Жидкость имела прекрасные температурные характеристики, замерзала при -40 и кипела при 290°C, но обладала очень плохой текучестью, соответственно, плохо и медленно перемещалась по системе.

Проблему пытались решать при помощи этанола, метанола, солей и прочими способами, но полноценной заменой глицерина стали двухатомные спирты: сначала этиленгликоль, а значительно позже – пропиленгликоль. Именно на их основе и производятся все современные антифризы. Любопытно, что в чистом виде температурные характеристики этих спиртов весьма скромны, но стоит добавить в них воды – они улучшаются в разы.

Хотя упор (и это видно даже из названия – antifreeze) делался больше на незамерзающие свойства жидкости, температура кипения разбавленного этиленгликоля тоже оказалась выше, чем у воды – в среднем, 110-115°C. Поэтому даже поздние карбюраторные двигатели, разработки 70-80-х годов, уже имели рабочую температуру больше 100 градусов, то есть, могли использовать в качестве ОЖ только антифриз. По мере роста экологических требований, оснащения автомобилей катализаторами, электронными датчиками, а также повышения качества антифризов рабочая температура продолжила повышаться.

Сегодня не редкость двигатели, где допустима рабочая температура в 120-130°C – правда, преимущественно на холостом ходу, в движении она снижается. Тем не менее, такая ситуация предъявляет повышенные требования к условиям эксплуатации – в первую очередь, исправности всех систем автомобиля.

КАК СОХРАНЯТЬ ТЕМПЕРАТУРУ ДВИГАТЕЛЯ ОПТИМАЛЬНОЙ

Чем выше рабочая температура двигателя, тем сложнее уберечь двигатель от перегрева. Начать нужно с профилактических мер:

постоянный контроль уровня и состояния охлаждающей жидкости;

регулярная и своевременная замена ОЖ;

контроль работы и своевременная замена помпы (при замене ремня или цепи ГРМ, согласно инструкции по эксплуатации);

контроль работы термостата;

визуальный осмотр патрубков, хомутов, радиатора охлаждения и отопителя на предмет течей.

Кроме этого, необходим постоянный мониторинг прочих систем двигателя, способных оказывать влияние на его температуру: системы зажигания, смесеобразования, выхлопной системы. Для этого желательно приобрести OBD-сканер, показывающий ошибки, возникающие при работе ЭБУ, а также температуру в разных частях ДВС: например, впускном коллекторе. По характеру ошибок можно определить, какому из узлов нужно уделить внимание.

Сигналом о том, что с рабочей температурой не все в порядке, может стать частое включение вентилятора, растрескивание патрубков, масляное запотевание и прочие симптомы. Если вы не уверены в своих силах – проведите диагностику на СТО, например, на любой из станций сети умных автосервисов Wilgood. Наши квалифицированные специалисты вернут вашему автомобилю оптимальную рабочую температуру, а вам – спокойствие и уверенность.