Влияние режимов работы двигателя на износ деталей ЦПГ
Влияние режимов работы двигателя на износ деталей ЦПГ
Эксплуатация автомобильных двигателей осуществляется в очень разнообразных условиях, определяющих широкий диапазон изменения параметров и режимов работы двигателей.
Режим работы двигателя в условиях эксплуатации автомобиля является неустановившимся, т.е. характеризуется частым изменением положения регулирующих органов и в связи с этим частоты вращения коленчатого вала и передаваемого крутящего момента. Характер режимов работы двигателя обусловлен назначением автомобиля, климатическими условиями эксплуатации, рельефом местности и качеством дорожных покрытий, индивидуальными особенностями водителя автомобиля, эксплуатационными регулировками двигателя и другими факторами. В целом, эксплуатационный режим работы двигателя определяется комплексом нагрузочных, скоростных и тепловых режимов. Так, по данным работы [ ], в условиях интенсивного городского движения неустановившиеся режимы работы двигателя автомобилей ЗИЛ-130 составляют 97%, двигателей ЯМЗ-236 – более 80%, для двигателей ЗИЛ-130 на грунтовых дорогах – 92% и на загородных магистралях – 34%, для двигателя ЯМЗ-236 – около 45% всего времени работы. Различными исследованиями установлено, что при неустановившемся режиме движения автомобиля частота изменения режимов работы двигателя может достигать 300…500 и более раз на 100 км пути. В зависимости от условий эксплуатации автомобиля на каждые 1000 км пробега приходится 30…500 пусков и остановок двигателя. В среднем износ деталей двигателей при работе на неустановившихся режимах возрастает в 1,2…2,0 раза. В частности, для гильз цилиндров интенсивность изнашивания при неустановившихся нагрузочных и скоростных режимах работы двигателей в сравнении с установившимися режимами повышается в 1,5…2,0 раза.
Разновидностью неустановившегося режима работы двигателя является работа на режимах принудительного холостого хода и торможения двигателем. В условиях интенсивного городского движения эти режимы составляют 5…10%, а иногда и 15…20% от общего времени движения автомобиля. Характерной особенностью режима принудительного холостого хода являются высокие частоты вращения коленчатого вала при минимальной подаче топлива. При этом в цилиндрах сгорание происходит с перебоями, топливо-воздушная смесь частично выбрасывается в систему выпуска, а частично конденсируется, разжижая смазку и способствуя интенсификации износа двигателя.
При неустановившихся режимах возможно нарушение процессов сгорания, например, возникновение детонации. Исследования влияния детонации на износ цилиндров выявили, что средний износ в верхнем поясе при детонации возрастает более чем в 2 раза, а средний максимальный износ в 3 раза сравнительно с износом при работе без детонации (табл. ,[ ]). При этом резко увеличиваются местные температуры, способствующие эрозионному изнашиванию (прогару) днищ поршней, кромок тарелок выпускных клапанов и других деталей.
Таблица .
Износ цилиндров (мкм) двигателя ЗМЗ-66 (наработка 200 ч)
Характер износа |
Работа без детонации |
Работа с детонацией |
Средний радиальный в верхнем поясе Максимальный радиальный Средний радиальный по цилиндрам |
1,54 3,29 1,07 |
3,01 7,72 1,95 |
Как при установившихся, так и при неустановившихся режимах нагрузка на двигатель и частота вращения коленчатого вала оказывают решающее влияние на надёжность двигателя. Однако при этом вступают в действие и другие факторы. Так, испытания при низкой температуре воды и масла показали, что износ цилиндров двигателей, нагруженных всего 10…15% от максимальной мощности, имели б?льшие значения, чем при нагружении при оптимальных температурах до 70…80%.
Таким образом, увеличение нагрузок и скоростей, как в отдельности, так и при совместном действии, в значительной мере изменяет тепловой режим двигателя, сопровождается повышением удельного давления колец вследствие увеличенного аккумулирования давления за кольцом и возрастания различных потерь (насосных, на трение и т.д.) и в целом существенно влияют на износ деталей ЦПГ.