15.4. Особенности эксплуатации дорожных машин в условиях низких температур

15.4.1. Влияние низких температур на эксплуатацию машин

При работе двигателя внутреннего сгорания не всегда представляется возможным поддержать температуру охлаждающей жидкости и масла на необходимом уровне. Обычно при температуре воздуха в пределах от -7 до -17° С температура охлаждающей жидкости и масла в поддоне картера работающего двигателя не поднимается выше 70° С.

В процессе прогрева двигателя происходит изменение температуры в системе смазывания. Первые 5…10 мин двигатель работает при низкой температуре масла. Затем температура начинает повышаться, причем наибольшая скорость повышения температуры масла наблюдается в первые 10…15 мин работы двигателя.

Вязкость масла значительно зависит от температуры, если последняя не превышает 80° С. С изменением вязкости масла меняется общий коэффициент теплопередачи системы смазывания, прокачки масла через, подшипники и соответственно скорости поступления тепла в масло.

Большое влияние на работу двигателя оказывает температура топлива в головке насоса высокого давления. При температуре охлаждающей жидкости двигателя, равной 105° С (антифриз), и температуре воздуха +20°С температура топлива в головке насоса достигает 75° С; при снижении температуры охлаждающей жидкости до +20° С и воздуха до -42° С, топливо в насосе охлаждается до - 12° С. Установившаяся температура топлива в насосе находится в линейной зависимости от температуры охлаждающей жидкости и воздуха. Аналогичную зависимость имеет температура воздуха, поступающего в цилиндры двигателя из окружающей среды.

С понижением температуры воздуха возрастает период задержки воспламенения, а так же давление конца сгорания и снижается температура отработанных газов.

Масло в механизмах силовой передачи нагревается в основном за счет тепла, выделяющегося в зубчатых парах, при передаче крутящего момента, перемешивания и дросселирования масла. Нагревается масло с переменной интенсивностью. Обычно около 1/3 прироста температуры масла приходится на первые 30–50 мин работы машины. Время непрерывной работы машины без нагрузки до наступления установившейся температуры масла находится в пределах 5–6 ч, а с нагрузкой 3–4 ч.

5.4.2. Подготовка и пуск машин в условиях низких температур

Система охлаждения. Накипь, скопившаяся в системе охлаждения, ухудшает теплопередачу от двигателя в окружающую среду, замедляет процесс его разогрева. В связи с этим возникает необходимость в удалении накипи, которую производят при снятом термостате в обычной технологической последовательности.

Система смазывания. Перед началом эксплуатации машины в зимнее время необходимо промыть систему смазывания и в картер залить масло зимнего сорта.

Система питания. Прежде всего, необходимо, промыть отстойник, фильтры, топливопроводы, бак для топлива. В последующем нужно тщательно очистить и промыть форсунки.

Топливный насос проверяют на испытательном стенде. Насос регулируют и проверяют совместно с перепускным клапаном, имеющим пружину нормальной или несколько больше нормальной жесткости.

В процессе подготовки системы питания разбирают воздухоочиститель, очищают и промывают его кассеты. Поддон масляно-инерционного воздухоочистителя заправляют чистым маслом зимнего сорта.

Силовая передача и ходовая часть. При подготовке к зимней эксплуатации проверяют и при необходимости регулируют все механизмы. Из картеров сливают летнюю смазку и заливают масло зимних сортов.

Гидравлический привод. Перед началом эксплуатации при низких температурах необходимо проверить техническое состояние гидравлического привода и заполнить его зимними сортами масла.

Лекция 7

Пуск двигателя. После выполнения подготовительных работ можно перейти к пуску двигателя, который включает следующие основные стадии: начальный разгон до пусковой скорости вращения коленчатого вала; вращение коленчатого вала с примерно постоянной скоростью до первых вспышек в цилиндрах; вращение коленчатого вала с частичным использованием индикаторной мощности; переход на режим самостоятельной работы и работа в режиме холостого хода.

В первой стадии коленчатый вал проворачивается пусковой системой двигателя; вторая стадия длится с начала устойчивого вращения пусковой системой коленчатого вала до начала подачи топлива в цилиндры двигателя; третья начинается с момента включения подачи топлива и характеризуется неустойчивой работой двигателя. Получаемая энергия от сгорания топлива недостаточна для ускорения вращения коленчатого вала, скорость которого колеблется в пределах 150…300 об/мин. Сразу после включения подачи топлива наблюдаются пропуски вспышек горючей смеси до 40% от общего числа впрысков топлива в цилиндры двигателя.

Давление масла в главной магистрали системы смазывания повышается только на четвертой стадии процесса пуска. В начальный момент пуска холодного двигателя насос не обеспечивает нормальной подачи масла из-за малой скорости вращения ведущего вала, высокой вязкости и интенсивной аэрации масла.

Изложенное позволяет установить общие причины, затрудняющие пуск дизельного двигателя при низких температурах: увеличение момента сопротивления прокручиванию коленчатого вала двигателя; снижение температуры конца сжатия из-за более интенсивной теплоотдачи через стенки цилиндров; увеличение утечки воздуха через зазор между поршнем и гильзой цилиндров при медленном вращении коленчатого вала.

В практике эксплуатации используются следующие два метода подготовки и пуска двигателя:

– подогрев двигателя в межсменное время или его разогрев перед пуском различными приспособлениями и устройствами индивидуального или группового характера;

– пуск холодного двигателя без предварительного разогрева за счет комплексного применения масел зимних сортов или разжижение масел летних, и зимних сортов, обеспечивающих воспламенение рабочей смеси при низких температурах воздуха и малых скоростях коленчатого вала.

При подогреве двигателя применяются приборы, которые могут работать на твердом, жидком или газообразном топливе. В качестве теплоносителя используют пар, горячую воду и нагретый воздух. Наиболее распространена проливка горячей водой системы охлаждения и заполнения поддона картера двигателя горячим маслом. Для этого в условиях эксплуатации применяют стационарные и передвижные водо- и водомаслогрейные установки. Разогрев двигателей горячей водой целесообразен до температуры наружного воздуха -30° С с использованием маловязких (загущенных) масел или средств понижения вязкости масла (разогрев и др.).

В качестве индивидуальных подогревателей распространены жидкостные подогреватели, предназначенные для разогрева и подогрева либо охлаждающей жидкости, либо системы охлаждения двигателя. Такие подогреватели работают на дизельном топливе или бензине. Часть тепла отработавших газов некоторых подогревателей используется для подогрева масла в поддоне картера.

Удобны электронагреватели с закрытой спиралью, в первую очередь, трубчатые нагреватели, серийно выпускаемые промышленностью.

Применяя электрическую энергию для разогрева масла в поддоне картера, необходимо иметь в виду, что если масло разогревается непосредственно перед пуском двигателя даже до 60–70° и выше, то подшипники коленчатого вала практически не разогреваются. В связи с этим разогрев масла должен быть совмещен с разогревом охлаждающей воды.

Пуск дизельных двигателей без применения специальных методов ограничивается температурой до -10° С. Для облегчения пуска холодного двигателя применяют следующие средства: загущенное масло с пологой вязкостно-температурной характеристикой или разжижение обычных масел; дизельное топливо зимнего сорта; электрофакельный подогрев воздуха, подступающего в цилиндры двигателя; свечи накаливания для нагрева воздуха в вихревой камере; легковоспламеняющиеся пусковые смеси и пусковое топливо с низкой температурой самовоспламенения.