Проект экстренной технической помощи УАЗ 3741

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время существует такая проблема как отказ запуска двигателя автомобиля в зимний период из-за сильных морозов, разберемся в этом вопросе. Эксплуатация машин в зимних условиях затрудняется из-за низких температур воздуха, наличия снежного покрова, сильных ветров и метелей, а также сокращения светлого времени суток. Низкая температура окружающего воздуха затрудняет пуск двигателя, оказывает отрицательное влияние на работу всех его систем и поддержания нормального теплового режима. Вследствие низких температур окружающего воздуха значительно ухудшается испаряемость бензина и увеличивается плотность воздуха, что приводит к значительному обеднению горючей смеси и плохому ее воспламенению при пуске карбюраторных двигателей. В дизелях вследствие повышения вязкости топлива и снижения температур воздушного заряда в цилиндрах нарушаются условия смесеобразования, и ухудшается самовоспламенение дизельного топлива.

Переохлаждение двигателя в процессе его работы приводит к ухудшению смесеобразования и усилению конденсации горючего, в результате чего увеличивается его расход и снижается мощность двигателя. Конденсат горючего смывает масляную пленку со стен цилиндров и разжижает масло в картере, что приводит к резкому нарастанию износа деталей двигателя и сокращению срока его службы. Особенно сильно изнашиваются детали при пуске холодных двигателей.

Повышение вязкости масла при низких температурах воздуха вызывает резкое увеличение сопротивления вращению коленчатого вала, что затрудняет достижение требуемой для пуска двигателя частоты вращения коленчатого вала.

Цель: произвести анализ отказов запуска автомобилей в зимний период при низких температурах в городе Астана. Выяснить действительно ли существует такая проблема.

1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОЕКТА

1.1 Основные принципы запуска двигателя

Для многих зима - это время запуска двигателя на буксире, с помощью «прикуривания», «с толкача» и даже «кривым стартером». Но чтобы избежать этих проблем, требуется всего несколько операций.

Свечи зажигания становятся источником проблем, как правило, из-за топлива на некоторых отечественных АЗС, насыщенного октанповышающими присадками. Образующийся при этом нагар на керамическом конусе способствует утечке тока, т. е. пропускам зажигания, соответственно, возникают затруднения при холодном пуске мотора. В этом случае два метода решения проблемы - заменить свечи или подвергнуть их пескоструйной чистке.

Легкий пуск зимой обеспечивается:

ь При стоянке машины в теплом гараже;

ь С предпусковым подогревателем (на жидком топливе);

ь При теплом АКБ (хранение дома);

ь При исправности всех систем двигателя и маловязком моторном масле;

ь С использованием пускового устройства на стоянке.

Форсунки. От качества распыла топлива в мороз зависит то, какое его количество испарится. Чем хуже распыл, тем меньше легких фракций топлива успевает испариться, соответственно, искра не сможет воспламенить смесь, а ее перенасыщенность жидкой фракцией становится причиной забрызгивания свечей и, соответственно, увеличения пробойного напряжения искрового промежутка. В данной ситуации поможет сушка свечей. Ее можно провести после снятия свечей или в специальном режиме продувки. Для того чтобы исключить проблемы, форсунки в преддверии зимы нужно промыть с помощью специальных добавок в бензин или после демонтажа на специальном стенде [1].

Аккумулятор. Зимой аккумулятор желательно регулярно подзаряжать от автономного устройства. Ведь независимо от того, новый он или старый, штатный автомобильный генератор в процессе эксплуатации машины не всегда способен полностью заряжать АКБ. При минусовых температурах, когда его емкость снижается, энергии аккумулятора может не хватить для раскручивания коленчатого вала двигателя до его пусковых оборотов.

Высоковольтные провода. Было установлено, что утечки тока могут происходить через пробитые высоковольтные провода или колпачки свечей. Заметить их можно в темноте при открытом моторном отсеке. Часто видно, как по проводам пробегают мелкие искры. В теплый сезон нехватка электроэнергии для искрообразования может не чувствоваться, однако с похолоданием, особенно в сырую погоду, утечки тока сразу же дают о себе знать. В данном случае проблему решает только замена проводов.

Масло. Создать проблемы при запуске холодного мотора может и застывшее масло. Вязкое масло создает большое сопротивление в трущихся парах двигателя, поэтому у аккумулятора может не хватить энергии для его раскрутки. На зиму в двигатель авто желательно залить масло с минимальной вязкостью - из тех, что рекомендует автопроизводитель. Заметно ухудшают пусковые свойства при сильных морозах масла с вязкостью по SAE - 15W-...; 20W-..., и на зиму их лучше не заливать. Если же двигатель «ест» масло, лучше использовать более дешевое из ассортимента с вязкостью 10W-…, 5W-…, 0W-… . Имеются и специальные масла для суровых зимних условий эксплуатации. Например, корпорация ExxonMobil разработала масло Mobil 1 Arctic. Как утверждает производитель, его главная особенность - стабильность вязкости в широком диапазоне температур, что способствует как легкому старту двигателя в зимнее время, так и его защите от высокотемпературных отложений.



1.2 Пуск двигателя в зимний период

1.2.1 Существующие способы, которые позволяют обеспечить пуск двигателя зимой

Первый способ - применять масла с низкой вязкостью М-5 /10 или М-5 /12 и аналогичного, с маркировкой SAE 10W-30.

Они дадут возможность стартеру развить пусковые обороты при температурах воздуха до минус 20-25 °С. А если температура ниже, причем в течение длительного времени, то целесообразно использовать более "жидкие" масла - класса вязкости SAE 5W-30.

Однако резко возрастает с морозом вязкость масла в двигателе, даже у М5 /10 при тридцатиградусном морозе становится чуть ли не твердым. Ясно, двигать детали в таком масле и "прокачать" по магистралям настолько трудно, что стартер при пуске с этим может не справиться.

Если мотор все - таки удастся пустить то, проработав полминуты, мотор заклинивается. Происходит это из-за того, что масло, выброшенное вначале в магистраль маслонасосом, другим из картера не заменяется - под насосом образуется воздушная яма. Начнет мигать лампа "НЕТ ДАВЛЕНИЯ" и мотор начнет лязгать. Тут-то его надо немедленно выключить иначе повреждений не миновать.

В подобных случаях (сильном морозе) нужно поступить так. В какой-нибудь емкости нагреть литр-пол литра масла до градусов 90-120, затем залить его в двигатель (в дополнение к имеющемуся) плюс туда же - бензин. И сразу смешать стартером. После мотор, как правило, пускается без проблем, при чем контрольная лампа давления не загорается, не будет лязга, повреждений. Даже если переохлажденная часть масла и не смешивается с вновь залитым, то мотор исправно начинает работать, а потом температура всего объема масла выравнивается. Не надо опасаться, что превышение уровня масла в двигателе грозит катастрофой - куда хуже пускать его на холодном масле, когда некоторые детали вынуждены работать всухую. В этом случае нужно поступить так - в процессе естественного угара масло все равно выработается. Кому-то подготовка может показаться слишком хлопотной. Но из всех зол от мороза это - меньшее.

Есть еще одна хитрость. Оставляя машину на несколько часов, совсем не вредно укрыть двигатель (под капотом) старым ватником, одеялом или чем-нибудь подобным. Даже после стоянки в течении 5 часов при 20 - градусном морозе мотор под такой шубой на ощупь имеет плюсовую температуру.

Характеристики вязкости масла с увеличением мороза не линейные - тут каждый новый градус играет все большую роль, и такое утепление здорово помогает при пуске двигателя на морозе.

Второй способ - нагреть двигатель через систему охлаждения. Для предпусковой подготовки карбюраторных двигателей, заправленных загущенным моторным маслом, требуется вода, нагретая до температуры семьдесят пять - восемьдесят градусов Цельсия: при температуре окружающего воздуха минус тридцать пять градусов Цельсия - две заправки, при температуре ниже минус тридцать пять градусов Цельсия - не менее трех заправок. Заливать горячую воду в горловину радиатора необходимо через воронку так, чтобы скорость подачи ее в систему охлаждения автомобилей и легких транспортеров-тягачей составляла примерно пять литров в минуту. При этом сливные краники системы охлаждения должны быть открыты, отверстия их прочищены, а жалюзи радиатора закрыты.

С началом вытекания из сливных краников теплой воды краники на половину прикрывают и продолжают заливать воду. После того как из краника вытечет шесть-восемь литров воды, их перекрывают и заполняют всю систему охлаждения горячей водой, опускают капот и выдерживают горячую воду в системе для лучшего прогрева стенок цилиндров. Затем сливают часть воды (одну треть или одну вторую часть вместимости системы охлаждения) и вновь доливают систему горячей водой до нормы [1].

По окончании пролива через систему охлаждения горячей воды пускают двигатель с применением пусковой жидкости и прогревают его при малой частоте вращения на холостом ходу в течение трех-четырех минут.

Третий способ - поднять температуру масла, подогревая картер двигателя паяльной лампой, газовой горелкой или любым другим доступным способом, например, с помощью примуса "Шмель" (конечно, приняв меры пожарной безопасности). Нужно иметь в виду интенсивный нагрев поддона (особенно алюминиевого) вызывает местный перегрев нижних слоев масла, термическое разрушение присадок. Это тоже приводит к ускорению старению масла. Нужно отвести пламя, пусть время прогрева увеличится, но так будет лучше.

Для нагрева масла, таким образом, лучше всего пользоваться горелками с инфракрасным излучением (со специальной керамикой). Таких сегодня много в продаже, например, примус "Эверест". Как показывает опыт, на двадцати пяти градусном морозе через пятнадцать минут он достаточно нагревает масло.

На ином техническом уровне подошла к делу производственно-коммерческая фирма "Бета", разработавшая так называемый подогреватель топливовоздушной смеси ПТС-45.

По сути дела это лента, полоска (ширина 10 мм, и толщина 1.250 мм) из токопроводящего материала, согнутая по форме колодца в выпускном коллекторе. Материал этот, успешно применяющийся в военной технике, стал доступен благодаря конверсии.

Для нас он интересен тем, что исключает опасность пожара при про пускании тока на неработающем двигателе (то есть без охлаждения потоком смеси), температура нагревательного элемента составляет двести восемьдесят пять градусов Цельсия, а пары бензина, как известно, воспламеняются при 480 градусах Цельсия.

Какова же практическая отдача от ПТС-45? Прежде всего - облегчение пуска двигателя в морозную погоду, поскольку нагревательный элемент резко улучшает испарение бензина. Суть этого метода широко известна и особых пояснений не требует. Нужно лишь заметить, что прибор потребляет относительно небольшой ток - около 3,5 А, такая дополнительная нагрузка вполне допустима даже для полу-разряженного аккумулятора.

По мере подогрева двигателя влияние подогревателя уменьшается.

Когда температура охлаждающей жидкости доходит до сорока градусов Цельсия, экономия снижается до двух - трех процентов, при рабочей температуре мотора подогреватель бесполезен. Однако в отличие от множества дополнительных устройств, помещаемых во впускной коллектор, он не вреден; никакой помехи потоку рабочей смеси он не оказывает, что подтверждено характеристиками двигателя на испытательном стенде.

Четвертый способ - в полевых условиях для разогрева двигателей с помощью горячей воды применяются подвижные водомаслогрейки и водомаслозаправщики (ВМГ-40-51, ВГ-50-51, ВМЗ), а так же МП-Север.

Для работы подогревателей используют горючее, на котором работает двигатель.

Подогреватели работающие на бензине, состоят из котла с горелкой, электровентилятора, электромагнитного клапана, топливного бачка, поддона масляного картера, трубопроводов и пульта управления. Подача бензина из топливного бака через электромагнитный клапан в камеру сгорания происходит самотеком, воздух нагнетается вентилятором, циркуляция жидкости между рубашками котла и блока цилиндров во время работы подогревателя - термосифонная.

Подогреватели, работающие на дизельном топливе, имеют ряд конструктивных отличий от бензиновых подогревателей, что обусловлено различиями физических свойств дизельного топлива и бензина. К особенностям этих подогревателей следует отнести наличие принудительной циркуляции жидкости между подогревателем и системой охлаждения двигателя в период его подогрева, а также принудительной подачи топлива из бачка к форсунке подогревателя с помощью насосного агрегата, состоящего из вентилятора, топливного и жидкостного насосов, приводимых от одного электродвигателя.

В комплект современных дизельных предпусковых подогревателей входят: котел подогревателя, насосный агрегат, топливный бачек, электромагнитный клапан, электронагреватель топлива, источник высокого напряжения и искровая свеча, пульт управления.

Подготовка подогревателя к работе и предпусковой разогрев двигателя проводится согласно рекомендациям, изложенным в заводской конструкции по эксплуатации соответствующей машины.

Пятый способ - использование химических средств (аэрозолей), гарантирующих запуск двигателя при низких температурах.

По мнению экспертов, разумнее использовать химические средства (аэрозоли), гарантирующие запуск двигателя при низких температурах (таких, как "Blizstart" или "Starting fuild"), целесообразно использовать при температуре ниже -20 С. Поскольку эти средства представляют легкоиспаряющиеся жидкости, их воспламенение в цилиндрах может происходить, как показывает опыт, даже при отключенной системе зажигания.

Распыляемые в патрубок воздушного фильтра непосредственно перед пуском, аэрозоли обеспечивают практически мгновенный запуск как бензиновых двигателей, так и дизелей.

Если говорить исключительно о дизелях, которые, как известно, в зимних условиях запустить сложнее, чем бензиновые, то 100-процентную гарантию при -27 С дает присадка в топливо "Дизель кальтеншультц". 200-миллилитрового флакона этой присадки хватает на 200 литров топлива. Такого-же объёма присадки "Дизель адитив" хватает только на 40-60 литров топлива. Зато это не только обеспечивает запуск двигателя при -20 0С, но и снизит уровень токсичных выхлопов вашего авто и повысит октановое число топлива.

Шестой способ - в качестве крайней меры применяют пуск двигателя буксированием, т.е. раскручивание коленчатого вала ведущими колесами автомобиля. Такой метод пуска двигателя наиболее гарантированный, но лишь в исключительных случаях, так как при этом ходовая часть, трансмиссия и двигатель испытывают большие ударные нагрузки, которые могут привести к поломкам. Движение начинают при нейтральном положении рычага коробки передач (КП). Когда автомобиль наберет достаточную скорость (желательно 15-20 км/ч), водитель включает высшую передачу в КП и отпускает педаль сцепления. Если двигатель при этом не начал работать, а скорость движения уменьшилась, педаль сцепления вновь выжимают и при наборе нужной скорости движения попытку пуска повторяют.

Как только двигатель начнет работать, педаль сцепления быстро выжимают, устанавливают среднюю частоту вращения коленчатого вала, рычаг переключения передач переводят в нейтральное положение и педаль сцепления отпускают [1].

Если при нескольких таких попытках двигатель все же не начал работать, то в движении на буксировке продувают цилиндры, для чего плавно нажимают до упора на педаль управления дроссельной заслонкой, полностью открывают воздушную заслонку и включают высшую передачу в КП. В таком положении автомобиль движется на буксире 2-3 мин. После продувки пуск двигателя повторяют обычным порядком на более высокой скорости буксирования.

Пуск двигателя буксированием требует включения в коробке передач именно высшей передачи, а не второй или первой, как это делают ошибочно некоторые водители. При включении высшей передачи коленчатый вал раскручивается с частотой, вполне достаточной для пуска двигателя. Нужно помнить, что частота вращения коленчатого вала, обеспечивающая пуск двигателя, совсем не велика и составляет примерно 50 об/мин и лишь при низких температурах - около 100 об/мин. Движение автомобиля, например ВАЗ, со скоростью 15-20 км/ч на прямой передаче 1500-2000 об/мин, что для пуска двигателя совершенно не требуется.

Корме того, при включении первой или второй передачи в КП для проворачивания колес и коленчатого вала буксируемого автомобиля должна быть создана очень большая сила. Преодолеть такую силу не всегда удается и буксировщику. Да и нужна соответствующая сила сцепления ведущих колес с дорогой. Иначе колеса буксируемого автомобиля начинают скользить юзом.

При отсутствии буксировщика пуск двигателя возможен также методом толкания с использованием мускульной силы людей или скатыванием автомобиля на спуске. Порядок работы при этом остается таким же, как и при пуске двигателя буксированием.

1.3 Особенности использования различных видов масел

Главная задача автомасла - не допустить сухого трения движущихся внутренних деталей двигателя, а также обеспечить минимальную силу трения при максимальной герметичности рабочих цилиндров. Очевидно, что сделать субстанцию, которая обладала бы необходимыми для этого свойствами, и при этом имела бы стабильные характеристики в широком диапазоне температур невозможно, а диапазон рабочих температур масла в двигателе достаточно широк.

Необходимо заметить, что та температура, которую большинство автолюбителей наблюдают на приборной доске, и которую принято называть температурой двигателя - на самом деле является температурой охлаждающей жидкости, которая действительно стабильна в прогретом двигателе и должна составлять около 90 градусов. Температура масла при этом существенно изменяется и может доходить до 140-150 градусов в зависимости от скорости и интенсивности движения.

Исходя из этого, для каждого отдельно взятого двигателя производитель определяет компромиссные оптимальные параметры автомасла. Именно эти параметры, как считает производитель мотора, должны обеспечить максимальный коэффициент полезного действия (КПД) при минимальном износе внутренних деталей мотора при заданных «типичных» условиях эксплуатации.

Наиболее важным из параметров автомасла считается его вязкость.

Вязкость масла - это его способность оставаться на поверхности внутренних деталей мотора и при этом сохранять текучесть. Хотя именно вязкость масла более всего меняется в зависимости от температуры, являясь «переменной» величиной.

Именно поэтому, Американской ассоциацией автомобильных инженеров (SAE) разработана классификация моторного масла по вязкости, которая описывает вязкость того или иного автомасла при разных рабочих температурах. По сути, эта классификация дает диапазон температур, в котором работа двигателя является безопасной, при условии, что производитель мотора допустил моторное масло с такими параметрами к использованию в этом двигателе.

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 от этого станет спортивным или лучше поедет. Скорее всего, будет как раз наоборот - вы таким образом потеряете мощность и быстро уложите двигатель.

Ни в коем случае не следует заливать в двигатель масло, вязкость которого не предусмотрена производителем автомобиля именно для Вашего мотора. Производитель авто учел все возможные режимы езды на Вашем двигателе и рекомендовал именно те параметры вязкости, которые для этого мотора являются оптимальными.

Очень показательным является эксперимент, произведенный Михаилом Колодочкиным и Александром Шабановым, описанный в журнале «ЗА РУЛЕМ» № 3/2008. Они попробовали залить в двигатель ВАЗовской восьмерки масло с высокотемпературной вязкостью в 50 единиц и обнаружили (и доказали) существенное падение мощности, а также увеличение износа двигателя по сравнению с предусмотренным производителем моторным маслом с верхней вязкостью в 40 единиц.

На любой иномарке эксперимент дал бы те же результаты, потому что суть там именно в том, какую максимальную вязкость предусмотрел производитель авто.

Таблица 1.2 - Вязкость моторного масла по классификации SAE Автомобильные масла - классификация SAE J-300 DEC99

Класс по SAE	Вязкость низкотемпературная	Вязкость высокотемпературная
	Проворачивание	Прокачиваемость	Вязкость, мм2/с при t = 100 °C	Min вязкость, мПа·с при t = 150 °C и скорости сдвига 106 с-1
	Max вязкость, мПа·с, при температуре, °С	Min	Max
0 W	6200 при - 35 °С	60000 при - 40 °C	3,8	-	-
5 W	6600 при - 30 °С	60000 при - 35 °С	3,8	-	-
10 W	7000 при - 25 °С	60000 при - 30 °С	4,1	-	-
15 W	7000 при - 20 °С	60000 при - 25 °С	5,6	-	-
20 W	9500 при - 15 °С	60000 при - 20 °С	5,6	-	-
25 W	13000 при - 10 °С	60000 при - 15 °С	9,3	-	-
20	-	-	5,6	< 9,3	2,6
30	-	-	9,3	< 12,6	2,9
40	-	-	12,6	< 16,3	2,9 (0W-40; 5w-40;10w-40)
40	-	-	12,6	< 16,3	3,7 (15W-40; 20W-40; 25W-40)
50	-	-	16,3	< 21,9	3,7
60	-	-	21,9	26,1	3,7

Отсюда следует, что при низких температурах следует применять низкую степень вязкости масла, но не так все просто, чем ниже вязкость, тем хуже будет смазываемость трущихся деталей, что приведет к быстрому износу деталей, получается замкнутый круг нам нужно получить вязкость ниже, но при этом сохранить свойства масла. Это возможно достичь подогревом масла, с помощью тепловой нагревательной установки, путем обдува двигателя, (картера).

1.4 Последствия холодного запуска

Сперва о питании. Это горючее (в нашем примере -- бензин) и окислитель (кислород воздуха). Если того или другого слишком мало (или много), то сгорание будет вялым или вообще не состоится. Вспомните, как горит лужа бензина: темное пламя, копоть… и сравнительно мало жару. Отчего так? После первой вспышки бензин в луже, нагреваясь, начинает все интенсивнее испаряться, затрудняя доступ воздуха к ядру пламени. Смесь, как принято говорить, крайне богатая (то есть с избытком горючего). Но вот дунул ветер -- сразу пламя ярче, горячее! Ветер добавил недостающего окислителя.

В идеале для полного сгорания бензина его весовое соотношение с воздухом должно быть около 1:15. За этим строго следят соответствующие устройства в любой исправной паяльной лампе, бензиновой горелке, примусе, обеспечивая прозрачное, голубоватое, горячее пламя. Карбюратор, который должен готовить бензовоздушную смесь для различных режимов работы, посложнее примуса. Но одна из его задач та же -- держать соотношение топлива и окислителя в «горючих» рамках.

Когда мотор уже прогрет -- это просто. Куда сложнее холодный зимний пуск! Промороженный воздух в диффузорах карбюратора еще больше охлаждается, и капельки бензина, смешиваясь с этой струей, испаряются неохотно. А для вспышки нужна оптимальная смесь -- жидкую каплю горючего искра не воспламенит. Дело усложняется тем, что часть паров бензина, все-таки образовавшихся при карбюрации, по пути в цилиндр вновь конденсируется, соприкасаясь с холодным коллектором, и у свечи вновь один воздух -- а он, увы, не горит.

Выход из этой непростой ситуации найден давно -- любой карбюратор оснащен тем или иным пусковым устройством, резко увеличивающим подачу бензина, чтобы насыщенность его паров возле свечи стала достаточной для вспышки [2].

К сожалению, у многих неопытных автолюбителей карбюраторы далеко не в идеальном порядке. И особенно -- их пусковые устройства. Простейшая «полуавтоматика» представляется уж больно мудреной, хотя на деле и изучить, и отладить ее может любой вдумчивый школьник.

Еще один фактор успешного пуска -- состояние двигателя. Во время такта сжатия «заряд» смеси в цилиндре нагревается, способствуя испарению бензина. Изношенный мотор, нормально пускавшийся летом, зимой может закапризничать! Надеемся, ваш в этой части совершенно исправен, иначе хлопоты с его пуском лучше отложить до теплых дней.

При низких температурах топливо хуже испаряется и, соответственно, хуже воспламеняется. Для запуска и работы холодного двигателя при низких температурах необходимо приготовить более богатую топливную смесь. Чем ниже температура, тем больше топлива должно приходиться на 1 кг воздуха и больше выбросы вредных веществ в атмосферу при запуске и прогреве. Приходиться выбирать между легким и быстрым запуском и уменьшением выбросов вредных веществ.

Все мы живем на одной планете, и чистый воздух нам дороже всего (по крайней мере, явно дороже тех 10-15 секунд времени, пока вы заводите свой автомобиль).

Существующие решения проблемы мороз

Запустить промерзший за ночь мотор, да еще на ветру, при температуре минус тридцать, -- целое искусство. Существуют следующие меры, которые следует предпринять, и какое дополнительное оборудование стоимостью от $10 до $50 задействовать, чтобы вдохнуть жизнь в автомобиль.

Условия: ни гаража, ни навеса, продуваемая всеми ветрами автостоянка, ртуть градусника опустилась до отметки -30° C, у расставленных в линейку машин-сугробов копошатся автолюбители. Натужно гудя, стартер высасывает из аккумулятора последние ампер-часы, гасит лампочки на панели приборов, задувает искру на свечах. Чуда не происходит. Что же мешает запустить промерзший мотор?

Решение № 1 Энергии аккумуляторной батареи должно хватить на питание стартера, обеспечивающего стартовые обороты коленвала. Это минимальная частота вращения, при которой возможен пуск двигателя. Но даже если штатный аккумулятор машины в полном порядке, его емкость в сильные морозы снижается, замедляются химические процессы, и может статься, что из АКБ не получится выжать необходимый стартерный ток.

Самое простое -- включить дальний свет фар перед пуском на несколько секунд. Это слегка разогреет электролит, и отдача энергии в момент старта будет выше. Однако при очень низкой температуре (менее -30° С) это не спасет. Лучше, если на ночь вы будете забирать аккумулятор домой, подзаряжать и еще тепленьким устанавливать под капот. Вот это сделает пуск более легким. Препятствие одно, скорее психологическое: необходимо заставить себя ежедневно снимать-ставить АКБ, носить его от машины домой и обратно, крутить гайки, стягивая крепление.

Решение № 2 Облегчим работу стартера. Основная нагрузка на него -- от густого моторного масла. Сколько энергии нужно, чтобы прокачать его по узким масляным магистралям! Самое простое и результативное решение задачи -- залить в картер «синтетику» 0W30 или 0W40, которая даже в самые лютые морозы остается жидкой. Целесообразность применения различных подогревателей: стержней, вставляющихся в отверстие масляного щупа; тенов, вкручивающихся вместо сливной пробки поддона картера -- под вопросом. Во-первых, питание их электрическим током снова ложится тяжким бременем на аккумулятор, которому и так не сладко. Во-вторых, чтобы прогреть масло во всем объеме, его необходимо перемешать. Чем? Можно системой предпусковой подготовки двигателя (СПП). Тогда прибавим к стоимости обогревателя еще 500-600 рублей. В сумме выйдет канистра хорошей «синтетики», которая и в морозы не густеет, и в жару обеспечивает отменную смазку мотору. Посему не изобретайте велосипед, за вас это сделали химики. Сегодня выбор синтетических масел колоссален.

Решение № 3 Если есть возможность, замените контактную систему зажигания бесконтактной, благо комплекты для такого «апгрейда» продаются повсеместно. Шансы воспламенить топливную смесь выше у искры с большей энергией. Если усовершенствование вам не по душе, приведите в порядок штатную систему. Поменяйте контакты прерывателя, бегунок, крышку трамблера, свечи и высоковольтные провода на новые. Отрегулируйте момент зажигания. Понятно, что все эти ра­боты лучше выполнить до наступления холодов.

Решение № 4 Топливную систему также необходимо подготовить. Автолюбителей, которые в преддверии зимы регулируют пусковой механизм карбюратора у специалиста, можно пересчитать по пальцам. Это относится и к владельцам машин, двигатели которых оборудованы системами впрыска. Своевременная промывка и регулировка системы питания обязательны. При отрицательной температуре бензин плохо испаряется, а значит, ему нужно помочь. В магазинах можно встретить термоэлементы, крепящиеся к карбюратору или впускному коллектору.

Особый интерес представляет разработка НИИ автоэлектроники -- подогреватель, выполненный на базе позистора -- своеобразного резистора, электрическое сопротивление которого существенно возрастает с повышением температуры. Интересно, что температура элемента стабилизируется независимо от величины приложенного напряжения. Посему перегреть карбюратор или впускной коллектор невозможно. Если вы не смогли приобрести такое или подобное ему устройство, можно при пуске подать в цилиндры уже готовую легковоспламеняю­щуюся смесь. Баллоны с пусковыми аэрозолями уже давно заняли место на прилавках магазинов. Если вам не хочется каждый раз открывать капот, впрыскивать пусковую дозу во впускной коллектор -- установите на машину простейшее приспособление ржевского завода «ЭЛТРА». Сядем в машину, нажмем встроенную в приборную панель кнопку, шток электромагнита надавит на клапан баллона -- из форсунки, ввернутой во впускной трубопровод, пойдет пусковая жидкость. Ключ на старт, поехали.

Вторая проблема: вода, замерзающая в топливопроводах. Единственный способ избежать проблем -- заливать бензин в канистру и, выдержав на холоде (вода превращается в лед), заправлять через воронку с мелкоячеистой сеткой в бак.

Если ваш автомобиль дизельный, то для его успешного пуска необходимо поднять температуру воздуха, поступающего в цилиндры. Штатные свечи накаливания, могут не справиться с задачей. В этом случае выручит специальная система подогрева воздуха. «Пускач» -- это электрофакельная свеча, установленная во впускной коллектор, подключенный последовательно с ней электромагнитный топливный клапан, а также реле и выключатель. Электрический ток накаляет спираль свечи -- подаваемое на нее топливо воспламеняется. Продукты сгорания смешиваются с продувочным воздухом. Устройство комплектуется электромагнитными топливным и воздушным клапанами, отдельным топливным бачком, пусковой катушкой, трубопроводами.

Если вы приверженец различного рода электронных «наворотов», а ваша машина должна выйти в рейс в любое время дня и ночи, невзирая на погоду, установите систему дистанционного пуска мотора. Такие есть в каталогах практически всех производителей автосигнализаций. Электроника, имея в своем арсенале программы управления впрыском, прогрева свечей накаливания (дизель), алгоритма работы соленоида, управляющего воздушной заслонкой карбюратора, будет автоматически пускать двигатель при падении его температуры ниже заданной.



Рисунок 1.1 - Проблемы и их локализация

И последнее. Все вышеописанные меры действенны, только когда двигатель автомобиля находится в технически исправном состоянии: отрегулированы тепловые зазоры в клапанном узле, не нарушены фазы газораспределения (ошибка на один зуб -- ремень и износ цепи), компрессия в цилиндрах соответствует паспортной. В противном случае все попытки пуска будут тщетны.

1.5 Особенности ТО автомобилей в зимних условиях

Снижение теплового режима двигателя приводит к увеличению вязкости масла и ухудшению его прокачиваемости, что может привести к аварии после запуска холодного двигателя. Увеличиваются потери на трение в двигателе и момент сопротивления прокручиванию коленчатого вала. Снижение температуры масла ускоряет его отрабатываемость вследствие попадания в масло большого количества топлива и воды.

Тепловое состояние двигателя определяется обычно по температуре охлаждающей жидкости. При эксплуатации в условиях низких температур без утеплительных чехлов и жалюзей двигатель может переохладиться до минус 40 -- минус 45 °С, несмотря на исправное действие термостата. Работа переохлажденного двигателя ускоряет изнашивание деталей поршневой группы и других элементов [2].

Понижение температуры окружающего воздуха сильно влияет на работу системы питания двигателя, приводит к нарушению количественного и качественного состава горючей смеси. Зимой практический расход горючего иногда в несколько раз превышает летние нормы вследствие ухудшения дорожных условий, снижения скорости движения и более частого применения низших передач.

Понижение температуры окружающего воздуха влияет также на систему электрооборудования, в частности на фактическую работоспособность и зарядный режим аккумуляторных батарей. Емкость батарей уменьшается примерно на 1--1,5 % на каждый градус ниже 20 °С, хотя для запуска двигателей в этих условиях требуется значительно больше энергии. При разряженности аккумуляторной батареи и падении плотности электролит может замерзнуть и это повредит элементы батареи.

Увеличение сопротивления проворачиванию коленчатого вала двигателя, ухудшение условий работы системы питания, падение напряжения и емкости аккумуляторных батарей создают значительные трудности при запуске холодного двигателя.

В зимних условиях эксплуатации застывает масло в картерах трансмиссии, а это приводит к значительному увеличению сопротивления проворачиваемое валов. При резком трогании с места могут поломаться зубья шестерен коробки передач, раздаточной коробки и главной передачи.

В условиях низких температур увеличиваются усилия для поворота управляемых колес, ускоряется изнашивание деталей рулевой передачи, увеличивается вязкость тормозной жидкости, снижается безопасность управления автомобилем. В системе гидравлического привода тормозов увеличиваются потери в приводе и время срабатывания системы, уменьшается ее надежность.

В ходовой части особенно чувствительны к изменению окружающей температуры амортизаторы. При снижении температуры растет вязкость амортизаторной жидкости, вследствие чего увеличивается сопротивление амортизатора, нарушается плавность движения автомобиля, появляется опасность разрушения амортизатора. В условиях особо низких температур сильно ухудшаются упругие свойства шин. При температуре минус 45 °С шины практически теряют эластичность и под воздействием ударных нагрузок легко разрушаются.

В зимних условиях эксплуатации автомобиля иногда замерзают тормозные трубки, заклинивают тормозные цилиндры, примерзают тормозные накладки к барабанам, замерзает вода в системе охлаждения.

Чтобы обеспечить нормальный тепловой режим работы автомобиля, проверяют исправность жалюзи и термостата системы охлаждения, утепляют техническим войлоком поддон картера двигателя, систему охлаждения заправляют морозоустойчивой жидкостью.

При эксплуатации автомобилей в условиях низких температур для защиты двигателя от обдува его наружным воздухом, проникающим через щели сбоку и снизу моторного отсека, а также для уменьшения скорости остывания двигателя во время стоянки автомобиля применяют различные утеплительные чехлы.

Большие трудности связаны с защитой двигателя от нерегулируемого обдува потоком наружного воздуха на автомобилях, имеющих бескапотную компоновку, то есть с расположением кабины над двигателем и особенно при откидывающейся кабине. Наружный воздух поступает к двигателю спереди, снизу и с боков. Можно уменьшить обдув двигателя спереди, установив гибкий защитный фартук между кабиной и бампером и закрыв отверстия в облицовке для забора воздуха. Для увеличения защиты двигателя снизу и сбоку следует применять защитные фартуки и кожухи, выполняющие роль отражателей, изменяющие направления воздушных потоков.

Производительность системы охлаждения и теплоотвод от наружных поверхностей двигателя зависят от производительности вентилятора. В данном случае наилучшим решением является применение муфты отключения вентилятора с термостатическим управлением, а также применение в зимний период вентиляторов с пониженной производительностью, что достигается обычно уменьшением количества лопастей.

Тепловой режим двигателя взаимосвязан с приспособленностью кабины водителя к эксплуатации в условиях низких температур. Чем эффективнее утепление кабины, тем меньшее количество тепла необходимо для ее отопления.

Для поддержания необходимого состава горючей смеси необходимо отрегулировать карбюратор, проверить главное дозирующее устройство, включение экономайзера, отрегулировать производительность топливного насоса и подогрева впускного трубопровода.

Аккумуляторные батареи зимой утепляют войлоком, чехлами и поддерживают их в заряженном состоянии при соответствующей плотности электролита. Агрегаты трансмиссии утепляют чехлами из плотной материи с войлоком, а снизу их защищают щитками из листового железа.

На автомобилях, имеющих пневмопривод тормозов, ежедневно в теплом помещении спускают конденсат из воздушных баллонов. Принимают меры к предотвращению замерзания деталей тормозной системы. На стоянке (по возможности) не следует затормаживать автомобиль ручным тормозом во избежание примерзания колодок к тормозным барабанам или дискам.

При особо низких температурах хорошо утепляют двигатель, отключают амортизаторы. До прогрева покрышек движение начинают плавно, объезжая дорожные препятствия. На стоянках автомобили располагают в защищенных от ветра укрытиях. При длительной стоянке аккумуляторные батареи снимают и хранят в специальных помещениях.

1.6 Исследование отказов автомобилей

Для обоснования необходимости проведения исследований в области отказов автомобилей в зимний период времени была создана экспериментальная группа в количестве тринадцати человек.

Основными параметрами эксперимента являются:

ь Условия эксплуатации;

ь Марка автомобиля;

ь Год выпуска автомобиля;

ь Тип системы питания автомобиля;

ь Водительский стаж владельца;

ь Тип моторного масла используемого в период эксплуатации;

ь Среднесуточный пробег при эксплуатации в зимний период;

ь Наличие средств авто-заводки автомобиля или с встроенной системой.

Входные данные взяты у водителей с разными стажем, марками и годами выпуска автомобиля. Под условиями эксплуатации подразумеваются условия хранения автомобиля (гараж, уличное) Использование различных топливных систем и моторных масел тоже сказывается на работе двигателя, что нельзя не отобразить в исследованиях. Выбор водителей производился с учетом их стажа для установления зависимости возникновения отказов от их опыта. Характеристика стажа водителей представлена на рисунке 1.2.



Рисунок 1.2 - Характеристика состава водителей

Рисунок 1.3 - Год выпуска исследуемых автомобилей



Рисунок 1.4 - Средний отказ запуска автомобилей

Год выпуска автомобиля характеризует не только степень износа узлов и агрегатов, но и совершенство его конструкции. Более поздние модели имеют меньшую склонность к отказам за счет более грамотно и продуманно организованных производственных процессов [2].

Однако в зимнее время при простое автомобиля на морозе с не работающим двигателем, могут возникнуть проблемы с запуском даже без поломки. В данном случае большинство водителей вынуждено транспортировать автомобили буксиром в теплые гаражи для прогрева. Проблематичную транспортировку рационально заменить услугой автомобиля экстренной помощи.

Из рисунка 1.4 видно, что нет ни какой закономерности связанной с годом выпуска и опытом (стажем) водителей.



1.7 Графики температур за период исследования 2008 - 2011

Рисунок 1.5 - График изменения температур за ноябрь



Рисунок 1.6 - График изменения температур за декабрь

Рисунок 1.7 - График изменения температур за январь

Рисунок 1.8 - График изменения температур за февраль



Рисунок 1.9 - График изменения температур за март

Анализ измерения температур в период с 2008 по 2011 показал что, за три года была установлена закономерность её изменения, из года в год амплитуды температур повторяются и прогноз их предсказуем, а отсюда следует, что отказ запуска автомобилей тоже прогнозируем, так как он напрямую зависит от температуры. Как видно по Рисунку 1.3 конец ноября каждого года это начало падения температур, и как раз в этот период начинаются первые отказы запуска автомобилей. Самым холодным приходится февраль Рисунок 1.7 температура опускается в этот до -37, а вследствие этого этот месяц приходится на самый большой отказ запуска двигателей автомобилей.



Рисунок 1.10 - Роза ветров

1.8 Предлагаемый способ запуска двигателя мороз

Запуск будет облегчен путем предварительного подогрева масла и охлаждающей жидкости, путем продува тепловой пушки работающей от генератора, установленного на автомобильном транспортном средстве. Отечественный автомобиль УАЗ именуемый в народе «Таблетка» или «Буханка», как нельзя лучше подходит для этой работы, удобный кузов, для установки необходимого оборудования, достаточно высокая подвеска, позволяющая проезжать по бездорожью, и сравнительно на порядок низкая цена, по с равнению с иностранными аналогами автомобиля.

Генератор работает на том же бензине что и УАЗ это очень удобно, вырабатывает напряжение 220 В, тепловая пушка потребляя это напряжение создает тепловой воздушный поток, который по трубной системе поступает на пряную под капот остывшего автомобиля, здесь преимущество в следующем, нет необходимости греть только картер, довольно обширный поток горячего воздуха всего за несколько минут прогреет весь двигатель целиком, что позволит произвести удачный запуск.



1.8.1 Передвижное мобильное устройство для запуска автомобиля

Предлагаемое передвижное устройство позволяет производить обогрев двигателя внутреннего сгорания на открытых стоянках непосредственно каждого автомобиля без потребности в источнике электрической энергии. Для этого используется тепловая пушка и генератор электрического тока, установленные в автомобиле. Автомобиль используется как мобильное передвижное средство.

Что обеспечит экстренный прогрев двигателя внутреннего сгорания автомобиля в зимнее время, без расположения по близости источника электрического тока.

Выводы по разделу

Установлено, что такая проблема как отказ запуска в зимний период существует в настоящее время, установлены причины этой проблемы, и найдены альтернативные способы ее локализации. Благодаря мобильной авто службе будет возможно осуществлять тепловой нагрев замерзшего автомобиля, что значительно поможет в запуске двигателя тысячам автомобилей.

Задачи проектирования:

Произвести технико-экономический расчет автомобиля с тепловой установкой;

Выполнить проверочный расчет сварных и болтовых соединений;

Произвести анализ опасных зон и их локализацию;

Выявить степень воздействия вредных веществ автомобиля на экологию, предложить мероприятия по снижению вредных выхлопных газов;

Рассчитать рентабельность и срок окупаемости проекта.



2 ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ ЭКСТРЕННОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОМОЩИ

2.1 Организационная структура «Экстренной технической помощи»

Организационная структура управления на многих современных предприятиях построены в соответствии с принципами управления.

Рисунок 2.1 - Схема организации «Экстренной технической помощи»

ь принцип иерархичности уровней управления, при котором каждый нижестоящий уровень контролируется вышестоящим и подчиняется ему;

ь вытекающий из него принцип соответствия полномочий и ответственности работников управления месту в иерархии;
принцип разделения труда на отдельные функции и специализации работников по выполняемым функциям; принцип формализации и стандартизации деятельности, обеспечивающий однородность выполнения работниками своих обязанностей и скоординированность различных задач;

ь вытекающий из него принцип обезличенности выполнения работниками своих функций;

ь принцип квалификационного отбора, в соответствии с которым наем и увольнение с работы производится в строгом соответствии с квалификационными требованиями.

2.2 Устройство системы по оказанию «Экстренной технической помощи»

Системы обеспечения вызова экстренной технической помощи, через единый номер «912» которая оказывает помощь автомобилям в зимний период.

Качество решения поставленных задач зависит от нескольких факторов: скорости реагирования на помощь, эффективной координации сил реагирования экстренной технической помощи вне зависимости от места нахождения автомобиля (клиента).

Основными целями создания «Экстренной технической помощи»-912 являются:

организация комплекса мер, обеспечивающих ускорение запуска автомобиля клиента, сокращение времени ожидания;

организация удобного вызова экстренных служб по номеру «912»;

уменьшение возможного повреждения вследствие холодного запуска автомобиля;

«Экстренная техническая помощь» - предназначена для выполнения следующих основных функций:

прием и обработка вызовов по единому номеру «912» от клиентов, чьи автомобили находятся в зимний период на открытых площадках, и нуждается в предварительном обогреве;

«Экстренная техническая помощь»-912 состоит из следующих основных подсистем:

Рисунок 2.2 - Основные подсистемы «Экстренной технической помощи»

Эффективность от внедрения Системы-112, в первую очередь, выражается в сокращении времени реагирования на поступивший вызов и сведения к минимуму возможных ошибок персонала дежурных и диспетчерских служб. Задействованные силы и средства используются в высшей степени рационально и эффективно.

Эффективность системы выражается и в предоставлении оператору информации всеми доступными средствами -- голосовой связью, текстовыми сообщениями, картографическими данными, автоматическими сигналами датчиков и возможностью сортировать и искать необходимую информацию с наименьшими временными затратами.



2.3 Расчет тягово-скоростных свойств автомобиля «Экстренной технической помощи»

Исследовать эксплуатационные свойства автомобиля УАЗ 3741. Произвести расчет тягово-скоростных и тормозных свойств автомобиля, рассчитать и построить экономическую характеристику автомобиля, сделать выводы.

Тягово-скоростными свойствами автомобиля называется совокупность свойств определяющие возможные (по характеристикам двигателя или сцепления колес с дорогой) диапазоны изменения скоростей движения и предельной интенсивности разгона автомобиля при работе его в тяговом режиме в различных дорожных условиях. Тяговым считается режим, при котором от двигателя к ведущим колесам подводится мощность достаточная для преодоления сопротивлений движения и осуществления разгона или устойчивого движения [3].

2.3.1 Расчет и построение внешней скоростной характеристики бензинового двигателя

Внешняя скоростная характеристика представляет графическую зависимость изменения показателей работы двигателя от частоты вращения коленчатого вала при полном открытии дроссельной заслонки.

На характеристике наносятся кривые эффективной мощности Nе, крутящего момента Мк, часового расхода топлива Gт, удельного эффективного расхода топлива gе. Справа кривые ограничиваются максимальной частотой вращения nд.max, на которой двигатель способен работать при максимальной скорости движения автомобиля. Эта частота может быть ограничена условиями качественного протекания рабочего процесса, возрастанием инерционных усилий выше допустимых значений, не допускаемым повышением тепловой напряженности деталей ДВС и другими факторами.

Исходными данными для построения кривой Ne = f(nд) являются значения Nemax (78,5 кВт) и nд.max. (4000 об/мин) Остальные точки этой кривой определяют, руководствуясь данными об отношениях Nei (текущее значение мощности при заданной частоте вращения nд.i) к Nemax в зависимости от отношений nд.i /nд.max, приведенными в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Данные для построения кривой мощности Nе = f(nд) для бензиновых двигателей (по методу И. М. Ленина)

nд.i /nNmax, %	20	40	60	80	100
nд , об/мин	800	1600	2400	3200	4000
Nei /Ne.max, %	20	50	73	92	100
Ne , кВт	15,7	39,25	57,3	72,22	78,5

Имея кривую Ne, строим по ней кривую Мк, каждая точка которой определяется по известному соотношению:

. (2.1)

Пример: для ранее приведенного случая:

Мк = (9554•78,5):4000 = 187,5 Нм

Кривая удельного эффективного расхода топлива строится аналогично кривой на основе соотношений, приведенных в таблице 2.3

Таблица 2.3 - Данные для построения кривой удельного эффективного расхода топлива gе = f(nд)

nд.i /nNmax, %	20	40	60	80	100
nд , об/мин	800	1600	2400	3200	4000
gei /geNmax, %	110	100	95	95	100
ge, г/кВт	275	250	237,5	237,5	250

За 100% удельного эффективного расхода топлива при nдmax и Nemax следует принять одно из следующих значений - 305...325 г/кВтч.(принимаем 250 г/кВтч. так как у двигателя установлена система питания впрыск бензина, что приводит к снижению расхода топлива на 20%) Часовой расход топлива для каждого промежуточного значения частоты вращения коленчатого вала двигателя (3...4 точки) подсчитывается по формуле

, кг/ч (2.2)

Пример расчёта: Gт = 250•78,5 : 1000 = 19,63 кг/ч

Полученные расчетные данные заносятся в табл. 2.4 По данным расчета строится внешняя характеристика бензинового двигателя.

Таблица 2.4 - Расчетные данные для построения внешней скоростной характеристики бензинового двигателя УМЗ-4213

nд, об/мин	Ne, кВт	Мк, Нм	Gт, кг/ч	gе, г/кВтч
800	15,7	187,5	4,32	275
1600	39,25	234,4	9,81	250
2400	57,3	228,1	13,6	237,5
3200	72,22	215,6	17,17	237,5
4000	78,5	187,5	19,63	250



Рисунок 2.3 - Внешняя скоростная характеристика



Рисунок 2.4 - Часовой расхода топлива Gт ,и удельного эффективного расхода gе

Из построенной внешней скоростной характеристики видно:

1 - минимальный удельный эффективный расход топлива соответствует частоте вращения коленчатого вала от 2400 до 3200 об/мин и достигает величины

237,5 г/кВт·ч (благодаря системе впрыска бензина, установленной на двигателе УМЗ-4213)

2 - максимальный крутящий момент соответствует частоте вращения 1600 об/мин

3 - коэффициент приспособляемости двигателя по моменту равен:

Км = 234,4/187,5 = 1,25

4 - часовой расход топлива изменяется почти пропорционально частоте вращения до 3200 об/мин и достигает максимального значения 19,63 кг/ч при максимальной частоте вращения 4000 об/мин

2.4 Расчет и построение графиков тягового и мощностного балансов для автомобиля УАЗ 3741

2.4.1 Тяговый баланс автомобиля

Уравнение тягового баланса автомобиля при равномерном движении:

Рк = Р + Рw, (2.3)

где Рк - касательная сила тяги, Н;

Р - сила суммарного сопротивления дороги, Н;

Рw - сила сопротивления воздуха, Н.

Касательная сила тяги определяется из выражения:

, Н. (2.4)

где Мк - крутящий момент, Нм;

тр - КПД трансмиссии;тр=0,9

r - динамический радиус колеса, м;

iтр - передаточное число трансмиссии.

iтр=iкпiо

Первая передача iтр = 3,78•4,11 = 15,54

Вторая передача iтр = 2,16•4,11 = 10,69

Третья передача iтр = 1,55•4,11 = 6,37

Четвёртая передача iтр = 1,0•4,11 = 4,11

Динамический радиус колеса можно считать примерно равным статическому радиусу колеса, который определяется по формуле:

rст=rд=0,5d+Bcм, м,



где d - посадочный диаметр обода колеса, мм;

=Н/В, где Н и В - высота и ширина профиля шины, мм;

B - ширина профиля шины, мм;

cм - коэффициент, учитывающий смятие шины под нагрузкой