2601

В настоящее время сложилась следующая структура потребителей газомоторного топлива: 82% всех автомобилей, использующих пропан-бутан, составляют легковые автомобили и микроавтобусы принадлежащие частным автовладельцам, а также малотоннажные грузовые автомобили (типа а/м «Газель»). Нужно отметить, что газобаллонные автомобили характеризуются высокими среднегодовыми пробегами – более 30 тыс. км в год.

Основной причиной, побуждающей автовладельца переоборудовать автомобиль на пропан-бутан, безусловно, является возможность экономить на топливе. Однако существует еще ряд факторов, определяющих решение, как частного, так и корпоративного/муниципального автовладельца оборудовать автомобиль газобаллонной установкой:

уменьшение суммарной токсичности выхлопных газов в 1,5- 2 раза;перевод автомобиля на газ не требует серьезной переделки двигате-

ля;

невысокая стоимость топлива и, следовательно, быстрая окупаемость установки оборудования;

износ двигателя уменьшается на 35-45%. Это связано с тем, что газ, в отличие от бензина, не растворяет масляную плёнку в цилиндре, что способствует лучшей смазке пары «цилиндр-поршень» при этом срок службы масла увеличивается на 30-40%;

газ – высококачественное топливо с октановым числом около 105, поэтому ни на одном режиме работы двигателя не возникает детонация;

комбинированная система питания газ плюс бензин – это 1000 км пути на одной заправке обеих топливных систем, а значит – можно не возить с собой запас бензина;

газ не содержит вредных примесей, разрушающих двигатель и каталитический нейтрализатор;

двигатель, работающий на газе, требует минимальной регулировки;пропан, бутан и пропан-бутановые смеси доступны для применения

во всех климатических условиях.

Таким образом, сжиженный углеводородный газ как альтернативное моторное топливо не только не уступает бензину, но и превосходит его по своим свойствам.

Перечисленное выше делает масштабный перевод российского транспорта на альтернативные виды топлива стратегической необходимостью. В России существует весь набор благоприятных условий для развития транспортного сектора использования СУГ. Являясь нефтедобывающей и газодобывающей страной, Россия располагает достаточной ресурсно-сырьевой базой для расширения производства сжиженных углеводородных газов.

Выводы:

1. Перспективы использования газового топлива на автомобильном транспорте экономически обоснованы.

40

2. Наличие природных ресурсов в России позволяет удовлетворить спрос автомобилистов на газомоторные виды топлив.

Библиографический список

1.Тенденции потребления сжиженных углеводородных газов в мире и в России //

АГЗК+АТ. – 2009. – №5. – с. 81 – 83.

2.Сосницкий В. Сжиженный углеводородный газ – альтернативное моторное топливо /

В. Сосницкий // АГЗК+АТ. – 2009. – №2. – с. 21 – 22.

УДК 621.436

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ЗА СЧЕТ ПРАВИЛЬНОГО ПОДБОРА АНТИФРИЗА

В. С. Пономаренко, канд. техн. наук, доцент Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

1. Какие проблемы могут быть при эксплуатации автомобиля изза некачественной охлаждающей жидкости?

Охлаждающая жидкость является одной изглавных функциональных жидкостей автомобиля, наряду смоторным маслом, тормозной жидкостью, топливом. Однако у нас исторически сложилось небрежное отношение к охлаждающей жидкости, вызванное недооценкой или непониманием ее значения. Пагубные последствия отприменения некачественной охлаждающей жидкости, как правило, проявляются не сразу, а через год-два после начала ее использования. Не всякий специалист сможет понять, что причиной проблемы, возникшей вавтомобиле, является охлаждающаяжидкость.

Что подразумевается под термином «некачественная» охлаждающая жидкость? Во-первых, это всевозможные Тосолы и антифризы, никогда не проходившие испытаний у производителей автомобилей, не имеющие допуска/одобрения на применение хотя бы для одного вида автомобилей.

Во-вторых, это охлаждающие жидкости, не предназначенные для данного типа автомобиля. Например, в сервисной документации на Volkswagen Golf 5 2004 отмечено, что в него можно заливать только антифриз, соответствующий спецификации VW TL 774F (G12+), если залить какой-либо другой антифриз, то, как минимум, автомобиль снимут с гарантии, а, как максимум, с двигателем автомобиля могут возникнуть серьезные проблемы, за которые фирмаизготовитель не будет нести ответственности. В этом смысле, все антифризы, не проходящие по спецификации компании Volkswagen TL 774F (G12+) будут являться для данного автомобиля «некачест-

41

венными». Какие проблемы могут возникнуть при использовании «некачественного» антифриза?

Перегрев. Охлаждающая жидкость отводит примерно одну треть тепла, выделяемого в двигателе при сгорании топлива. Еще одна треть тепла переходит в энергию движения, остальное тепло уносится с выхлопом и тепловым излучением двигателя.

Оптимальной температурой работающего двигателя является 8590°С. Когда по каким-либо причинам в системе охлаждения ослаблена эффективность отвода тепла, начинается перегрев, приводящий на первых порах к увеличению расхода топлива и уменьшению мощности двигателя. Если двигатель в обычном режиме постоянно перегревается, это означает, что в системе охлаждения автомобиля появились серьезные неисправности. Если их вовремя не устранить, то они начнут отрицательно влиять на работу других систем, а срок службы двигателя уменьшится в 2-3 раза. Перегрев двигателя в подавляющем большинстве случаев вызван некачественной охлаждающей жидкостью и дефектами, которые она вызывает.

Коррозия. Наиболее частым дефектом, связанным с охлаждающей жидкостью, является коррозия металлов, с которыми эта жидкость контактирует. Коррозионный слой на стенках каналов двигателя и радиатора становится изолятором тепла, так как имеет теплопроводность примерно в 50 раз меньшую, чем металл. В результате ухудшается отвод тепла от двигателя и возникает его перегрев. Проблема усугубляется тем, что коррозионный слой сужает каналы радиатора (которые и без того узкие) и увеличивает гидравлическое сопротивление каналов. Это ведет к уменьшению скорости движения охлаждающей жидкости и дополнительному перегреву.

Перегрев и неравномерное тепловое расширение цилиндров, вызванное коррозией, приводит к деформации маслосъемных колец. Моторное масло начинает попадать в выхлопные газы, а выхлопные газы в масло. Некачественная охлаждающая жидкость становится причиной почернения и ускоренной потере качества эксплуатационных свойств моторного масла.

Из-за продуктов коррозии, находящихся в охлаждающей жидкости может выйти из строя термостат, разрушиться крыльчатка помпы, протечь подшипник помпы, засориться радиатор и даже каналы двигателя.

Осадки. Другим дефектом, связанным с охлаждающей жидкостью, является выпадение осадков (нерастворимых частиц) из самой жидкости. Наиболее опасны в этом отношении антифризы с высоким содержанием силикатов (соединений кремния), которые используются в качестве присадок. Силикаты осаждаются на по-

42

верхности металлов в виде нерастворимого слоя, что, также как и слой ржавчины, ведет к перегреву двигателя.

Кавитация. Еще одним серьезным дефектом, вызываемым охлаждающей жидкостью, является кавитационная эрозия, или, как ее чаще называют, «кавитация». Физическое явление кавитации – это образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных газом, паром или их смесью. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением или во время полупериода сжатия, кавитационный пузырек захлопывается, излучая при этом ударную волну, которая высекает микрочастицы металла, и поверхность покрывается язвами – подвергается эрозии. Обычно кавитационная эрозия начинается с небольших ямок, затем эти ямки разрастаются, углубляются, объединяются в раковины.

Некоторые большие по размеру дизельные двигатели страдают от кавитации из-за высокого сжатия и малогабаритных стенок цилиндра. В результате в стенках цилиндра образовываются дырки, которые приводят к тому, что охлаждающая жидкость начинает попадать в цилиндры двигателя.

При поперечных колебаниях гильзы, вызванных движением поршня, в окружающей жидкости возникают волны разрежения и сжатия. Нагретая жидкость постоянно вскипает и прекращает кипеть при понижении и повышении давления. Это провоцирует кавитационную эрозию гильзы, и приводит к ее разрушению.

От кавитации также страдает крыльчатка помпы, причем и в грузовых, и в легковых автомобилях. Здесь кавитация возникает на концах лопастей крыльчатки за счет уменьшения давления при повышении скорости. Эти пузырьки разрушают края лопастей, а в предельном случае крыльчатку целиком.

Предотвратить нежелательные явления возможно при помощи химических добавок в охлаждающую жидкость (пакеты присадок), которые образуют защитный слой на стенках цилиндра. Этот слой будет подвержен той же кавитации, но он может самостоятельно восстанавливаться.

2. Типы охлаждающих жидкостей.

Все современные автомобильные охлаждающие жидкости (антифризы) состоят из этиленгликоля, воды и присадок. В редких случаях вместо этиленгликоля применяют менее токсичный пропиленгликоль, но такие антифризы не получили распространения из-за дороговизны пропиленгликоля и из-за ухудшения теплоотводящих свойств жидкости. Базовые компоненты, вода и этиленгликоль, составляют 93-97% объема жидкости, остальное – присадки. Именно присадки («пакет присадок») определяют качество антифриза, его

43

антикоррозионные и антикавитационные свойства, срок эксплуатации, стоимость. Именно по присадкам отличаются друг от друга антифризы разных компаний-производителей: Total, Chevron, BASF, Arteco, Honeywell, Техноформ, Тосол-Синтез, и т. д.

Антифризы реализуются либо в виде концентратов, либо в виде готовых к применению жидкостей. Концентрат антифриза содержит только один базовый компонент – этиленгликоль. Предполагается, что воду потребитель добавит самостоятельно, а оптимальное соотношение концентрата и воды составляет для наших широт 50:50. Готовые к применению жидкости уже содержат нужное количество деминерализованной воды и рассчитаны на температуру начала кристаллизации либо -36°С по европейским стандартам, либо - 40°С (ОЖ-40) и -65°С (ОЖ-65) по российским стандартам.

По составу пакетов присадок современные антифризы делятся на три типа – «карбоксилатные», «гибридные» и «традиционные». Отдельную группу составляют специальные антифризы для «тяжело нагруженных» двигателей, которые устанавливаются на карьерных грузовых автомобилях и бульдозерах.

Карбоксилатные антифризы относятся к наиболее качественным охлаждающим жидкостям, как по своим свойствам, так и по большому сроку эксплуатации. С конца 90-х годов они используются на большинстве мировых предприятиях по производству автомобилей для первой их заправки, в сервисных центрах при техническом обслуживании. Упомянутая в начале статьи спецификация VW TL 774F (G12+) относится к карбоксилатным антифризам. Российские автозаводы КамАЗ, ЛиАЗ, АвтоВАЗ с 2006 г. также начали применять карбоксилатные антифризы. Безусловно, практически все сборочные производства «российских иномарок» – Ford, Renault, GM-Opel, Hyundai, KIA, Chevrolet, Volvo, Fiat, тоже исполь-

зуют карбоксилатные антифризы.

Карбоксилатные антифризы отличаются от других антифризов по технологии производства пакета присадок, основу которого составляют соли карбоновых кислот (карбоксилаты). В технической литературе и в названиях антифризов встречаются следующие термины для обозначения карбоксилатных технологий: OAT (Organic Acid Technology), LLC (Long Life Coolant), XLC (eXtended Life Coolant), SNF (Silicate Nitrite Free), SF (Silicate Free), G12 (по спецификации VW TL 774D). Принципиальное отличие карбоксилатной технологии от других технологий состоит в том, что в ней отсутствуют неорганические присадки, характерные для «традиционных» антифризов.

44

Лучшие образцы карбоксилатных антифризов, такие как

Havoline XLC, CoolStream Premium, Glysantine G30, AWM G12, DexCool, GlasElf Supra, Prestone, способны эксплуатироваться в те-

чение длительного периода времени – не менее 5 лет, с пробегами до 250000 км в легковых и до 650000 км в грузовых автомобилях. Более того, Ford дает им срок замены 10 лет, а GM-Opel – бессроч-

но (fill for life).

Гибридные антифризы – тоже хорошие охлаждающие жидкости, однако, срок их службы меньше, чем у карбоксилатных – в среднем 3 года. В состав их пакетов присадок также входят соли карбоновых кислот и небольшие добавки силикатов (европейская технология) или фосфатов (японская и корейская технологии). В технической литературе гибридные антифризы обозначают: Hybrid Technology, NF (Nitrite Free), G11 (по спецификации VW TL 774C).

Традиционные антифризы – это так называемые неорганические технологии, в настоящее время в основном устаревшие. Пакеты присадок таких антифризов состоят из различных комбинаций неорганических веществ – силикатов, фосфатов, боратов, аминов, нитритов. Уже в 90-х годах они перестали представлять собой научную и коммерческую тайну, их составы начали публиковать в открытой печати. Сегодня они используются в старых моделях автомобилей.

К традиционным антифризам относится классический Тосол А40, разработанный 40 лет назад, и всевозможные аналоги Тосола — антифризы с названиями «Тосол Север», «Тосол Феликс», «Тосол Торса», и т.п. Большинство антифризов, выпускаемых в России, тоже относится к традиционному типу. В подавляющем большинстве это, так называемые «силикатные» антифризы и Тосолы, то есть жидкости, содержащие соединения кремния (силикаты) в сочетании с перечисленными выше неорганическими присадками. Основной недостаток силикатных антифризов – малый срок эксплуатации, не более 60000 км, и возможность выпадения силикатных гелей, силикатных осадков, нарушающих теплообмен двигателя. Силикатные антифризы также не защищают от кавитации.[1]

Применение силикатных антифризов запрещено в большинстве зарубежных автомобилей: Ford, GM, Hyundai-KIA, Volvo, VW и др. В

российских и китайских автомобилях их применение пока не запрещено.

3. Что такое допуск на применение и соответствие автомобильной спецификации антифриза?

Многие компании, производящие автомобили, имеют спецификации (перечень требований) на охлаждающие жидкости, так: Ford – WSS-M97B44-D;

45

Hyundai-KIA – MS 591-08; Volkswagen – TL 774C (G11), F (G12+), G (G12++), H (G12+++), АвтоВАЗ ТТМ 5.97.1172-2005. В них перечислены тесты, которые должна пройти охлаждающая жидкость (антифриз), претендующая на право заправляться в автомобили этих компаний [2].

Соответствие спецификации автомобильной компании означает, что данный антифриз успешно прошел все перечисленные в ней испытания,

ирезультаты были официально зарегистрированы в протоколах, отчетах или других документах. Производитель антифриза получает «допуск» («одобрение») на применение в данном типе автомобилей в форме документа – сертификата или письма. Антифриз включают в списки одобренных жидкостей, в сервисные книжки, химмотологические карты, и т. д.

Иностранные автозаводы часто размещают списки одобренных функциональных жидкостей (антифризов, масел, тормозных жидкостей) на своих Веб-сайтах .

Испытания проводит сам производитель автомобилей или компания, которой он доверяет. Перечень тестов состоит из комплекса лабораторных, стендовых и ходовых испытаний.

Проведение испытаний – процедура долгая и дорогостоящая, не всякий производитель (разработчик) антифриза сможет оплатить такую работу. Например, спецификация Ford WSS-M97B44-D предполагает ходовые испытания на 12 автомобилях в объеме 160000 км. У АвтоВАЗа требования «мягче» – 35000 км на 5 автомобилях.

Упроизводителей автомобилей есть свои предпочтения антифризов. Так, Ford, GM, Renault, Opel, PSA, японские и корейские фирмы, предпочитают карбоксилатные антифризы. BMW и Chrysler используют только гибридные антифризы. Mercedes, Volkswagen (включая Audi, Seat, Skoda), MAN, Deutz допускают и карбоксилат-

ные, и гибридные антифризы в зависимости от модели автомобиля

идвигателя.

4. Антифризы для «тяжело нагруженных» двигателей.

Под «тяжело нагруженными» двигателями (heavy duty engines), подразумеваются двигатели большой мощности, которые устанавливаются на тяжелые и карьерные грузовые автомобили, бульдозеры, экскаваторы, тепловозы, морские суда. Основная проблема этих двигателей, вызываемая охлаждающими жидкостями, – кавитация гильз. В соответствии с этим производители тяжелых двигателей предъявляют очень жесткие требования к антифризам, главное из которых – способность противостоять кавитации.

Единых требований к антифризам у производителей тяжелой техники нет, за исключением: антифриз не должен быть силикатным. Известно, что силикатные антифризы не обеспечивают защиты от кавитации.

46

Практически все производители допускают применение карбоксилатных антифризов, хотя и с некоторыми оговорками. Так, Caterpillar рекомендует использовать свой фирменный карбоксилатный антифриз CAT ELC, но разрешает также применение других антифризов по стандартам

ASTM D4985 и ASTM D6210. MTU и Komatsu используют карбоксилатные антифризы, имеющие допуск от этих компаний. Cummins рекомендует свой фирменный антифриз Fleetguard, но разрешает также применение других антифризов по стандарту ASTM D6210.

В любом случае, надо строго соблюдать рекомендации производителя– слишком велик риск и затраты.

Заключение.

Выбор антифриза – очень важный момент, так как отнего зависит долговечность и надежность работы автомобиля. При этом необходимо: использовать антифриз, имеющий допуск отпроизводителя данного автомобиля, лучше такой же, как был залит на автозаводе; учитывать климатические условия эксплуатации; выбирать антифриз такогоже типа, как рекомендованный для данного автомобиля, обязательно имеющий допуск отдругих автомобильных компаний. Нельзя экономить на охлаждающей жидкости – слишком велик риск выхода из строя автомобиля.

Библиографический список

1.Каня В.А. Автомобильные эксплуатационные материалы: Курс лекций для студентов специальности 190601 "А и АХ". – Омск: Изд-во СибАДИ, 2006. – 192 с.

2.Http://avtomarketkar-go.ru

УДК: 629.33; 656.13

АНАЛИЗ ПУТЕЙ СОЗДАНИЯ АДАПТИРОВАННЫХ АВТОМОБИЛЕЙ ДЛЯ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

В.В. Робустов, канд. техн. наук, доцент Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Повышение эффективности и безопасности зимней эксплуатации транспортных и специальных машин в условиях низких температур является весьма актуальной проблемой, т.к. отечественные транспортные машины при температуре минус 35 С и ниже практически становятся неработоспособными и требуют доработки силами эксплуатационников [1].

Актуальность и важность данной проблемы подтверждается конференциями Ассоциации автомобильных инженеров (ААИ), т.к. имеются случаи смертельных исходов от замерзания водителей и пассажиров при отказах двигателей автомобилей на пустынных трассах в сильные морозы.

47

Низкая приспособленность автотранспортных средств (АТС) к суровым условиям эксплуатации объясняется отсутствием правильной промышленной

итранспортной стратегии, ориентированной на специфику северных регионов, несовершенством законодательной базы и механизмов стимулирования производства машин в «северном» исполнении, другими причинами. Одной из причин создавшегося положения является отсутствие Комплексной стратегической концепции создания и эксплуатации транспортных и специальных машин полного «северного» исполнения.

Комплексная стратегическая концепция состоит из концепции создания машин полного «северного» исполнения и концепции эксплуатации машин в условиях Севера, т.е. охватывает весь жизненный цикл машин. При этом стратегической компонентой концепции создания машин полного «северного» исполнения является идея о максимальной приспособленности их к суровым климатическим условиям [2]. Она должна обеспечиваться наличием в конструкции машины необходимых устройств и систем, повышающихбезопасность

ибезотказность в условиях низких отрицательных температур [3,4]. Кроме того, автомобиль для Крайнего Севера должен быть оборудован надежной системой жизнеобеспечения, при которой экипаж отказавшей машины может продержаться в течение не менее 2-3-х суток до прихода техпомощи [5]. Таким образом, автомобиль полного «cеверного» исполнения становится автомобилем высоко специализированным, максимально приспособленным к суровым условиям, т.к. потребительские качества автомобилей во многом определяются применяемыми при сборке автокомпонентами. Комплексная стратегическая концепция как раз и будет основой применения автокомпонентов и систем повышения безопасности и безотказности машин в условиях низких отрицательных температур.

Анализ путей решения проблемы создания автомобилей «северного» исполнения применением повышающих качество АТС автокомпонентов показывает, что здесь имеются 5 основных направлений создания машин полного «северного» исполнения (см. рис. 1):

1.Законодательный - техническое регулирование.

2.Прямой выход на изготовителя машин.

3.Выход на изготовителя машин через завод автокомпонентов.

4.Выход на эксплуатационников.

5.Модеронизация автомобилей на специализированном предприятии. Первый путь – законодательный является самым сложным и длительным по времени реализации нововведения, т.к. требует уточнения нормативных актов, ТУ и т.п., что в соответствии с установившимися про-

цедурами прохождения нововведения занимает от 2 до 3 лет.

Второй путь – прямой выход на изготовителя машин предполагает прямое сотрудничество Разработчика нововведения с КБ или НТЦ завода-изгото- вителя машин. Этот путь реальный, но имеет свои проблемные особенности.

48

Практика показывает, что серийные заводы часто отказываются от перспективных нововведений из-за нежелания вносить изменения в организацию установившихся производств. Разработчику предлагается ужесточить технические требования к автокомпонентам, изменить конструкцию нововведения под имеющийся опыт и действующую заводскую технологию, что часто превращает инновационную разработку в разряд нереализуемых или резко утративших преимущества.

Третий путь создания машин «северного» исполнения возможен через завод-изготовитель автокомпонентов. Главной проблемой на этом пути является отсутствие гарантии завода-изготовителя машин приобрести

49