Благодаря высокой температуре в предкамере топливо хорошо подготавливается к сгоранию в основной камере, куда оно выбрасывается с большой силой, способствующей эффективному внутреннему смесеобразованию и наиболее полному сгоранию.

При этом давление в цилиндре нарастает равномерно, и предкамерный дизельный двигатель работает более мягко, чем двигатели с непосредственным впрыском топлива.

Дизельные двигатели предкамерного типа обеспечивают устойчивую работу без дымления в широком диапазоне частоты вращения, допускают меньшее давление впрыска топлива и весьма нетребовательны к сорту применяемого топлива.

К недостаткам описываемых двигателей относятся затрудненный их пуск в холодном состоянии и повышенный расход топлива.

В двигателях с вихревыми камерами сгорания предусматривается наибольшее завихрение воздуха в процессе сжатия. Вихревая камера 1 чаще всего представляет собой тело вращения. Она соединяется с надпоршневой полостью горловиной 2, направленной тангенциально по отношению к днищу поршня. Во время такта сжатия воздух, протекающий из надпоршневого пространства в камеру сгорания 3, сильно завихряется. Форсунку надо располагать так, чтобы струи впрыскиваемого топлива попадали в поток протекающего в камеру воздуха и интенсивно перемешивались с ним.

Вихревая камера занимает от 50 до 70% всего объема камеры сгорания. Топливо, попадая в вихревую камеру, частично сгорает в ней, а остальная часть под действием высокого давления выбрасывается в надпоршневое пространство, где полностью сгорает.

Повышение скорости перетекания воздуха улучшает смесеобразование, что позволяет увеличить быстроходность и повышает эффективность работы двигателя при любой частоте вращения вала.

Поскольку внутреннее смесеобразование осуществляется в основном в результате интенсивного завихрения воздуха, уменьшаются требования к тонкости распыливания топлива форсункой и равномерному распределению его по всему объему камеры. Благодаря этому на двигателях с вихревыми камерами можно устанавливать форсунки с одним отверстием в распылителе. Допускается также меньшее давление впрыска топлива. Для лучшего смесеобразования в надпоршневом пространстве на днище поршня под выходным отверстием соединительной горловины делают выемку.

В отличие от предкамерных дизельных двигателей двигатели с вихревыми камерами обладают лучшими пусковыми качествами.

Однако, как и у других двигателей с разделенной камерой, у них бывают дополнительные тепловые и газодинамические потери, вызываемые увеличенной поверхностью камеры сгорания и сопротивлением перетеканию воздуха и газов через горловину с относительно небольшим поперечным сечением. Поэтому полезная отдача у них ниже, чем у двигателей с неразделенной камерой.

40. Кинематика и динамика КШМ

В автомобильных поршневых двигателях применяются в основном КШМ трех конструктивных схем: а) центральный, или оксиальный, - ось цилиндра пересекается с осью коленчатого вала; б) смещенный, или дезаксиальный, - ось цилиндра смещена на некоторое расстояние относительно оси коленчатого вала; в) с прицепным шатуном - два или более шатунов размещены на одной кривошипной шейке коленчатого вала. Наибольшее распространение в автомобильных двигателях получил центральный КШМ.

Проанализируем кинематику и динамику его работы. Задачей кинематического анализа КШМ является установление законов движения поршня и шатуна при известном законе движения кривошипа коленвала. При выводе основных закономерностей пренебрегают неравномерностью вращения коленчатого вала, считая, что его угловая скорость постоянна. За исходное принимают положение поршня, соответствующее ВМТ. Все величины, характеризующие кинематику механизма, выражают в функции угла поворота коленчатого вала.

Для современных автомобильных двигателей величина v колеблется в пределах 8.15 м/с. Чем выше средняя скорость поршня, тем быстрее изнашиваются направляющие поверхности цилиндра и поршня. Во время работы двигателя на каждый кривошип коленчатого вала действуют непрерывно и периодически изменяющиеся тангенциальные и нормальные силы, вызывающие в упругой системе узла коленвала переменные деформации кручения и изгиба.

Относительные угловые колебания сосредоточенных на валу масс, вызывающие закручивание отдельных участков вала, называются крутильными колебаниями. При известных условиях знакопеременные напряжения, вызываемые крутильными и изгибными колебаниями, могут привести к усталостной поломке вала. Расчеты и экспериментальные исследования показывают, что для коленчатых валов изгибные колебания менее опасны, чем крутильные. Поэтому в первом приближении при расчетах изгибными колебаниями можно пренебречь. Крутильные колебания коленчатого вала опасны не только для деталей КШМ, но и для приводов различных агрегатов двигателя и для агрегатов силовой передачи автомобиля.

Обычно расчет на крутильные колебания сводится к определению напряжений в коленчатом валу при резонансе, т.е. при совпадении частоты возбуждающей силы с одной из частот собственных колебаний вала. Если возникает необходимость в уменьшении возникающих напряжений, то на коленчатом валу устанавливают гасители крутильных колебаний (демпферы).

В автотракторных двигателях наибольшее распространение имеют гасители внутреннего (резиновые) и жидкостного трения. Они работают на принципе поглощения энергии колебаний с последующим рассеиванием ее в виде тепла. Резиновый гаситель состоит из инерционной массы, привулканизированной через резиновую прокладку к диску. Диск жестко соединен с коленчатым валом. На резонансных режимах инерционная масса начинает колебаться, деформируя резиновую прокладку. Деформация последней способствует поглощению энергии колебаний и "расстраивает" резонансные колебания коленчатого вала. В гасителях жидкостного трения свободная инерционная масса помещается внутри герметически закрытого корпуса, жестко связанного с коленвалом. Пространство между стенками корпуса и массой заполнено специальной силиконовой жидкостью большой вязкости. При нагревании вязкость этой жидкости меняется незначительно. Гасители крутильных колебаний следует устанавливать в том месте вала, где имеется наибольшая амплитуда колебаний.

41. Эксплуатационные свойства автомобиля и их показатели

Скоростная характеристика - графическое изображение зависимости мощности и крутящего момента от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Если скоростную характеристику строят при полном открытии дроссельной заслонки (карбюраторный двигатель) или полной подаче топлива (дизельный двигатель), то её называют внешней скоростной характеристикой двигателя.

На внешней скоростной характеристике двигателя отметим характерные точки:

частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности двигателя ();

минимальная частота вращения коленвала, при которой двигатель работает устойчиво;

частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте (M);

текущая частота вращения коленчатого вала;

Тяговой характеристикой называется зависимость силы тяги на ведущих колесах автомобиля от скорости движения. Тяговую характеристику строят для всех передач переднего хода.

Динамическая характеристика - зависимость динамического фактора от скорости при полном открытии дроссельной заслонки, представленная для всех его передач.

С помощью динамической характеристики могут быть найдены:

по заданным дорожным условиям определяем максимальную скорость установившегося движения и номер передачи

определяем наибольший угол подъёма, преодолеваемый автомобилем

Ускорение, время и путь разгона

Графиком ускорений называется зависимость ускорений от скорости автомобиля для всех передач при полном открытии дроссельной заслонки.

При расчете графика времени и пути разгона в качестве исходных данных принимаем:

1) скорость и ускорение определенных при построении тяговой характеристики и графика ускорений;

2) определяем изменение скорости в i-том интервале;

3) определяем среднюю скорость в интервале;

4) определяем время изменения скорости на каждом интервале;

5) определяем среднюю скорость в i-том интервале;

6) определяем приращение пути на каждом интервале;

Топливо-экономической характеристикой называют зависимость путевого расхода топлива от скорости установившегося движения автомобиля при различных значениях коэффициента суммарного сопротивления дороги.

Расчет топливно-экономической характеристики проводим по методу профессора Н.А. Яковлева. Этот метод заключается в использовании безразмерных характеристик, пригодных для всех двигателей.

Тормозные свойства - способность автомобиля быстро снижать скорость вплоть до полной остановки.

В качестве измерителей тормозных свойств используют следующие показатели: замедление j_{Т, (}м/с²); время торможения ф_с, (с); путь торможения S_T, (м).

Проходимость - это эксплуатационное свойство, характеризующее способность автомобиля передвигаться по опорной поверхности, создающей большие сопротивления движению, обусловленные ее реологическими свойствами, сложным рельефом или наличием на ней локальных препятствий.

Геометрическая (профильная) проходимость характеризуется рядом показателей:

1) дорожный просвет h_п=180 (мм);

2) передний свес l_пс=785 (мм);

3) задний свес l_зс=960 (мм);

4) угол переднего свеса в_пс=23°

5) угол заднего свеса в_зс=20°

6) продольный радиус проходимости с_пр=4,388 (м);

7) поперечный радиус проходимости с_пп=1,188 (м);

Показатели опорных свойств:

Коэффициент сопротивления качения

Величина среднего давления шин на грунт

К показателям сцепных свойств относят:

1) сцепная масса, приходящаяся на ведущие колеса

2) коэффициент сцепной массы

3) коэффициенты сцепления шин с опорной поверхностью

К показателям тяговых свойств относятся:

1) удельная сила тяги

2) удельная мощность

3) Относительный запас по силе тяги

4) Угол перекоса мостов представляет собой угол, образованный осями переднего и заднего моста при их предельном перекосе.

Угол перекоса мостов характеризует способность автомобиля двигаться по неровностям без потери контакта колес с опорной поверхностью. Это значительно снижает неравномерность распределения вертикальной нагрузки между колесами, способствует сохранению управляемости автомобиля и предотвращает падение силы тяги, создаваемой ведущими колесами.

Управляемость - свойство автомобиля точно следовать положению управляемых колес.

Устойчивость - свойство автомобиля двигаться в различных условиях без поперечного или продольного опрокидывания, без поперечного или продольного скольжения колес.

42. Требования, предъявляемые к конструкции автомобиля

К конструкции автомобиля предъявляют производственные, эксплуатационные, потребительские требования и требования безопасности.

Производственные требования - это соответствие конструкции технологическим возможностям завода или передовым тенденциям перспективной технологии, минимальный расход материалов, минимальная трудоемкость, минимальная себестоимость.

Эксплуатационные требования - это топливная экономичность, курсовая устойчивость, управляемость, маневренность, плавность хода, проходимость, надежность, технологичность обслуживания и ремонта, минимальная себестоимость транспортных работ.

Потребительские требования - это малая стоимость автомобиля и его эксплуатации, безотказность и ремонтопригодность, безопасность, комфортабельность, легкость управления.

Требования безопасности распространяются на активную, пассивную, послеаварийную и экологическую безопасность автомобиля.

Активная безопасность автомобиля - свойство снижать вероятность возникновения дорожно-транспортных происшествий.

Это свойство заложено в конструкцию автомобиля (отсюда термин - конструктивная безопасность) и проявляется постоянно при движении и в аварийной ситуации. Этот вид безопасности характеризуется обзорностью, сигнализацией, освещенностью, эргономическими условиями рабочего места водителя, маневренностью, управляемостью, устойчивостью, скоростными и тормозными свойствами и др. Пассивная безопасность автомобиля - свойство снижать тяжесть последствий дорожно-транспортных происшествий. Внутреннюю пассивную безопасность характеризуют мероприятия, направленные на снижение травматизма водителя и пассажиров, обеспечение сохранности грузов, а внешнюю пассивную безопасность - снижение травматизма людей, находящихся вне автомобиля в процессе дорожно-транспортного происшествия.

Послеаварийная безопасность зависит от возможностей снизить тяжесть последствий аварии (аптечка, огнетушитель), эвакуации пострадавших и др.

Экологическая безопасность автомобиля __ свойство автомобиля уменьшать вредное влияние на окружающую среду (загазовывание атмосферы, запыление, осадки вредных веществ на придорожную полосу, нарушение травяного покрова, порча деревьев и кустарников, загрязнение почвы и водоемов, шум и вибрации и др.).

Параметры безопасности регламентируются ГОСТами, стандартами СЭВ и требованиями ЕК ООН и требуют внимания в процессе, как конструирования, так и эксплуатации автомобиля.

Все перечисленные требования не могут быть удовлетворены полностью. Отдельные входят в противоречие как между собой, так и с требованиями снижения стоимости, поэтому процесс конструирования автомобиля основан на принятии компромиссных решений, обеспечивающих оптимальное на момент разработки сочетание различных свойств, совокупность которых определяет качество автомобиля.

Международными соглашениями и законодательствами стран к автомобилям предъявляются отдельные ограничения: по габаритным размерам, по полной массе одиночного автомобиля и автопоезда, по осевой нагрузке на дорогу. Эти законодательные ограничения учитываются при проектировании дорог и дорожных сооружений.

В нашей стране законодательно ограничивается уровень шума автомобиля (ГОСТ 12.1.003-83).

Регламентируются сроки службы и ресурс автомобиля в зависимости от условий эксплуатации. Нормированные пробеги (ресурсы) до первого капитального ремонта отражены в типажах, применительно к первой категории условий эксплуатации: для легковых автомобилей индивидуального пользования - 125.150 тыс. км, для грузовых автомобилей - 250.700 тыс. км. Для карьерных автомобилей - 150.250 тыс. км (третья категория условий эксплуатации).

43. Силы, действующие на автомобиль при прямолинейном движении

Независимо от того, движется автомобиль, или он неподвижен, на него действует сила тяжести (вес), направленная отвесно вниз. Сила тяжести прижимает колеса автомобиля к дороге. Равная ей и направленная вверх действует сила реакции дороги.

Равнодействующая этих сил размещена в центре тяжести. Распределение веса автомобиля по осям зависит от расположения центра тяжести. Чем ближе к одной или другой оси центр тяжести, тем большей будет нагрузка на эту ось. На груженых легковых автомобилях нагрузка на оси распределяется поровну. Большое влияние на устойчивость и управляемость автомобиля имеет расположение центра тяжести. Чем выше центр тяжести, тем менее устойчивым будет автомобиль.

Если автомобиль находится на горизонтальной поверхности, то сила тяжести направлена отвесно вниз. На наклонной поверхности она раскладывается на две силы, одна из которых прижимает колеса к поверхности дороги, а другая стремится опрокинуть автомобиль.

Во время движения, кроме силы тяжести, на автомобиль действует и ряд других сил, на преодоление которых затрачивается мощность двигателя.

Сила инерции движения - величина, которая состоит из силы, необходимой для ускорения движения, и силы, необходимой для углового ускорения вращающихся частей автомобиля. Движение автомобиля возможно только при условии, что его колеса будут иметь достаточное сцепление с поверхностью дороги. Если сила сцепления будет недостаточной (меньше величины силы тяги ведущих колес), то колеса пробуксовывают.

Сила сцепления с дорогой зависит от веса, приходящегося на колесо, от состояния покрытия дороги, давления воздуха в шинах и рисунка протектора.

Коэффициент сцепления зависит от вида покрытия дороги и от его состояния: наличие влаги, грязи, снега, льда.

На дорогах с асфальтобетонным покрытием коэффициент сцепления резко уменьшается, если на поверхности имеется влажная грязь, пыль. В жаркую погоду на асфальте появляется маслянистая пленка из выступающего битума, которая снижает коэффициент сцепления.

Уменьшение коэффициента сцепления колес с дорогой наблюдается также при увеличении скорости движения на сухой дороге с асфальтобетонным покрытием с 30 до 60 км/час, коэффициент сцепления уменьшается на 0,15.

Сила сопротивления качению - сила, затрачиваемая на:

деформирование шины и дороги;

трение шины о дорогу;

трение в подшипниках ведущих колес.

Сила сопротивления воздуха - величина этой силы зависит от формы или обтекаемости автомобиля, относительной скорости движения и плотности воздуха.

Значение коэффициента лобового сопротивления и лобовая площадь определяется заводом-изготовителем. Изменение этих параметров может произойти из-за установки на кузове-кабине автомобиля разных вспомогательных устройств: дополнительное зеркало заднего вида, багажник на крыше автомобиля. В большинстве случаев это отрицательно сказывается на эксплуатационных свойствах автомобиля.

Установка на крыше автомобиля багажника и езда с ним без груза увеличивает силу сопротивления воздуха настолько, что расход топлива возрастает на 5% - 10%.

Особенно опасно изменение обтекаемости автомобиля при его движении. Если при движении автомобиля со скоростью более 80 км/час открыть, а затем захлопнуть боковую дверь, то весьма вероятна, даже на сухой дороге, потеря автомобилем курсовой устойчивости.

Сила сопротивления подъему - зависит от веса автомобиля и угла подъема.

Опрокидывающая сила - действует на автомобиль при торможении и разгоне.

44. Понятие о торможении автомобиля. Показатели интенсивности торможения

Торможение как вид изменения движения - это снижение скорости движения, которое может осуществляться по различным причинам и разными способами. Основными видами снижения скорости движения являются:

Снижение скорости за счет потери инерции - при движении на подъеме, при движении накатом;

Торможение двигателем - когда крутящий момент на двигателе уменьшается (убираем ногу с педали <Газ>), и при включенном сцеплении это вызывает снижение скорости движения автомобиля.

Торможение тормозной системой - снижение скорости с использованием тормоза.

45. Понятие об устойчивости автомобиля и ее показатели. Силы, действующие на автомобиль при движении на повороте

Само понятие устойчивости или устойчивого движения автомобиля определяется его способностью сохранять постоянный контакт всех колес с дорогой при отсутствии бокового скольжения. Автомобиль может потерять устойчивость под действием центробежной и разворачивающей силы.

Центробежная сила - возникающая во время движения автомобиля на повороте и направленная в сторону, противоположную приложенной центростремительной силы. Если центробежная сила не превышает центростремительную силу, то автомобиль движется по устоявшейся кривой поворота. Если же центробежная сила превышает центростремительную силу, то автомобиль выбрасывает с дороги по результирующему вектору, направленному от центра поворота.

Разворачивающая сила является следствием несоответствия силы инерции движения и коэффициенту сцепления колес с дорогой. В этом случае она будет направлена в сторону колес с меньшим коэффициентом сцепления, а рычагом разворота автомобиля будет его база. Центром вращения (разворота) будут колеса с большим коэффициентом сцепления.

Результатом действия этой силы будет возникновение бокового заноса автомобиля, а в некоторых случаях, кроме того бокового вращения.

В большинстве случаев скользят колеса заднего моста, но с этим можно и нужно бороться. Причинами возникновения бокового заноса чаще всего на скользкой дороге является разгон и торможение. Поэтому для предотвращения тяжелых последствий начинающегося заноса необходимо прекратить начатый разгон или торможение. Необходимо помнить, что при торможении ВСЕГДА задние колеса разгружаются, коэффициент их сцепления с дорогой уменьшается тем больше, чем сильнее мы тормозим! При таком торможении они более всего подвержены блокировке, а автомобиль начинает движение юзом (с заблокированными колесами). При движении юзом автомобиль ВСЕГДА становится неуправляемым, так как невозможно осуществить поворот не вращающимися управляемыми колесами, а при заблокированных колесах тормозной путь ВСЕГДА (в том числе и на сухой дороге) увеличивается!

Если не принять своевременных мер для прекращения бокового заноса и вывода автомобиля из него он, как правило, переходит в неуправляемое боковое вращение. Это гораздо опаснее бокового заноса.

Для прекращения бокового заноса и вывода автомобиля из него нужно повернуть рулевое колесо в сторону заноса. Как только амплитуда заноса станет уменьшаться нужно плавно, опережающими действиями, вернуть рулевое колесо в нейтральное положение, а при необходимости, когда занос пойдет в обратную сторону, и в сторону, противоположную другой амплитуде заноса.

Помимо бокового заноса в повороте на скользкой дороге может возникнуть боковое скольжение. Если при боковом заносе от прямолинейного движения уходит одна, как правило, задняя ось, то при боковом скольжении автомобиль уходит от траектории движения (кривой поворота) всем корпусом (всеми колесами). Да и причины возникновения бокового скольжения иные. Оно возникает тогда, когда водитель повернет управляемые колеса на угол больший, чем способен повернуть автомобиль при текущем коэффициенте сцепления и действующем крутящем моменте на колесах. Особенно ярко это проявляется в повороте с торможением. Для прекращения бокового скольжения необходимо увеличить траекторию движения, и плавно уменьшить подачу топлива.

Во всех случаях возникновения бокового заноса или бокового скольжения, для вывода автомобиля из этих ситуаций водитель должен пользоваться только рулем и педалью <Газ>. Запомните: НИКОГДА не нажимать на педаль тормоза, как бы Вам этого не хотелось, не выключать сцепление, и не переключать передачи. Это ВСЕГДА только ухудшает ситуацию! Влияние центробежной силы на движение автомобиля в повороте столь велико, что водитель просто обязан четко представлять, как действует эта сила на автомобиль. Она будет тем больше, чем больше будет скорость движения, и чем на больший угол будут повернуты управляемые колеса (когда траектория движения будет очень крутой).

Следовательно, влияние этой силы можно уменьшить, зная, чем она вызвана.

Для этого необходимо заблаговременно, до входа в поворот, уменьшить скорость движения до безопасной, а поворот проходить по более пологой кривой, уменьшив угол поворота управляемых колес.

При движении с прицепом нужно помнить о том, что на прицеп большее воздействие оказывает центростремительная, а не центробежная сила. Именно центростремительная сила перемещает прицеп к центру поворота. Четкое представление водителем того, как поведет себя, управляемый им автомобиль в сложной ситуации, облегчает управление им, предотвращая ДТП.

46. Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на поперечную устойчивость автомобиля

Под устойчивостью понимают способность автомобиля противостоять заносу (боковому скольжению) и опрокидыванию. Более вероятно нарушение поперечной устойчивости, возникающее вследствие действия боковых сил и поперечной составляющей силы тяжести.

Устойчивость движущегося автомобиля зависит от многих факторов: массы автомобиля, высоты его центра тяжести, ширины колеи, базы размера шин, их конструкции и состояния; радиусов кривизны дороги и состояния ее поверхности, скорости и направления движения; умения управлять автомобилем и др.

Установлено, что чем выше расположен центр тяжести автомобиля и чем уже колея и база, тем выше вероятность опрокидывания на косогоре или подъеме. Оно наступает, когда вектор силы тяжести проходит через точку контакта колеса с дорогой.

Наличие груза в кузове, особенно крупногабаритного, увеличивает высоту центра тяжести, снижая тем самым устойчивость.

На повороте существенное влияние на устойчивость оказывает также скорость поворота управляемых колес. Резкий их поворот чаще всего приводит к опрокидыванию автомобиля. Движение по косогору увеличивает вероятность опрокидывания из-за возможного смещения груза и пассажиров.

Автомобили в зависимости от конструкции различаются по так называемой поворачиваемости, т.е. они по-разному ведут себя при движении на повороте. Большинство заднеприводных автомобилей имеет недостаточную поворачиваемость, т.е. стремятся перейти на больший радиус поворота, поэтому приходится дополнительно поворачивать рулевое колесо, чтобы автомобиль следовал на закруглении заданному направлению. Однако некоторые конструкции автомобилей, наоборот, на повороте стремятся перейти на дугу меньшего радиуса, поэтому приходится понемногу возвращать руль обратно. Сложнее управлять автомобилем с избыточной поворачиваемостью, так как он более склонен к заносу.

На управляемость автомобиля определенное влияние оказывают некоторые эксплуатационные факторы. Например, снижение давления воздуха в шинах высокого давления увеличивает угол увода, а в широкопрофильных - уменьшает. Радиальные шины лучше противостоят уводу, чем диагональные. Поэтому при установке, к примеру, сзади радиальных шин, а впереди диагональных недостаточная поворачиваемость автомобиля увеличивается, и наоборот.

Повышение нагрузки на ось уменьшает величину увода колес, поэтому опытные водители проходят поворот с небольшим ускорением. Это приводит к увеличению нагрузки на заднюю ось, повышается сцепление задних колес с дорогой, автомобиль более устойчив на поворотах. Тормозить же на повороте не следует, резко возрастает опасность заноса.

Скользкое покрытие ухудшает управляемость автомобилем с задним приводом, переднеприводные и полноприводные автомобили менее чувствительны к изменению коэффициента сцепления.

Под маневренностью понимается способность автомобиля выполнять разворот на возможно малой площади. Маневренность автомобиля зависит от его габаритных размеров, величины колесной базы, ширины колеи, предельных углов поворота передних колес. Основной параметр, характеризующий маневренность автомобиля, - его минимальный радиус поворота. Легковые автомобили обладают лучшей маневренностью (радиус поворота меньше 6 м) по сравнению с грузовыми и требуют гораздо меньше площади для маневрирования и разворотов. Автопоезда, наоборот, требуют больше места для маневрирования, чем одиночные автомобили.

47. Понятие о проходимости автомобиля и ее показатели. Способы повышения проходимости автомобиля

Проходимость автомобиля - это его конструктивные свойства, позволяющие ему работать в тяжелых дорожных условиях и вне дорог. У автомобилей повышенной проходимости обычно все оси ведущие, кроме того, они имеют увеличенный дорожный просвет (клиренс).

Известно, что проходимость автомобиля увеличивается за счет улучшения его тягово-динамических свойств, применения систем регулирования давления воздуха в шинах, шин сверхнизкого давления большого профиля, одинарных колес и т.д.

Само собой разумеется, все то, что способствует увеличению силы тяги и снижению сил сопротивления движению повышает проходимость автомобиля. Существует много возможных способов повышения проходимости. Остановимся лишь на некоторых из них.

В процессе движения на труднопроходимых участках опытные водители включают передних ведущий мост. Это позволяет максимально использовать вес всего автомобиля в качестве сцепного, а вместе с тем и увеличить силу сцепления колес с дорогой. На труднопроходимых участках целесообразно пользоваться и пониженными передачами, так как тяговая сила, развиваемая ведущими колесами на повышенных передачах, оказывается недостаточной для преодоления сил сопротивления качению.

С целью увеличения тяговой силы не на буксующем колесе на скользких дорогах рекомендуется применять блокировку дифференцалов. Улучшение качества сцепления шин ведущих колес с дорогой на сильно загрязненных и заснеженных дорогах, снежной целине, слабых грунтах достигается применением систем регулирования давления воздуха в шинах колес на ходу автомобиля в зависимости от состояния дороги.

Ясно, что с уменьшением давления воздуха в шинах колес снижается удельное давление на грунт, увеличивается количество грунтозацепов в работе шин, уменьшается сопротивление качению. Во избежание быстрого износа шин давление рекомендуется снижать до 50% против установленного нормального. Из практики известно, что автомобили могут преодолеть снежный покров, заболоченную местность с рыхлым и очень увлажненным торфом, если удельное давление на грунт равняется 0,5 кг/см2 и менее.

Очень часто на грунтовых размокших дорогах и снежной целине используются одинарные колеса и шины большого профиля. Способ надежный и эффективный. Применение одинарных колес и шин большого профиля приводит к снижению сопротивления качению, т.к. происходит совпадение колеи передних и задних колес и улучшается сцепление шин большого профиля с грунтом. С увеличением площади отпечатка шин уменьшается давление на грунт.

На мягких влажных грунтах можно снимать внешние колеса с задних мостов и устанавливать сдвоенные колеса на передний мост.

Двигаться на мягких грунтах рекомендуется по колее и на повышенных скоростях, так как колеса не успевают срезать верхний покров грунта.

Труднопроходимые участки пути рекомендуется своевременно укреплять подручными средствами (камни, хворост, солома и т.д.), иначе говоря, применять средства, уменьшающие удельное давление на грунт.

Чтобы не застрять на плохой дороге или вне ее, целесообразнее всего избегать разгонов автомобиля, стараться объезжать подъемы, так как при этом возникают дополнительные силы сопротивления движению.

Для грамотного вождения автомобиля водитель должен хорошо знать и умело использовать эксплуатационные свойства своего автомобиля, а также, при необходимости, средства, повышающие его проходимость.

Из средств, повышающих проходимость автомобиля в сложных дорожных условиях, широкое распространение получили металлические цепи противоскольжения. По своей конструкции они бывают: мелкозвенчатые, траковые, гусеничные.

Мелкозвенчатые цепи противоскольжения применяются для движения по мягким грунтовым, скользким, обледенелым дорогам, по снежной целине и в горах.

Траковые цепи используются при движении по грунтовым дорогам в распутицу, по заболоченному грунту или снежной целине. Натяжение траковой цепи считается правильным, если один из траков может быть поднят рукой над крышкой на 5-8 мм.

Гусеничные цепи противоскольжения применяются для движения трехосных автомобилей также по грунтовым дорогам в период распутицы, по снежной целине и заболоченному грунту. Натяжение гусеничной цепи считается правильным, если провисание их верхней ветви между колесами не превышает 10-15 мм. Необходимо помнить, что во избежание износа покрышек, разрушения дорог, в целях экономии горючего цепи сразу же снимаются, как только преодолен труднопроходимый участок дороги.

Очень часто выезд автомобиля из препятствия обеспечивается с помощью простого универсального приспособления - противобуксаторов. Перед тем как укладывать противобуксаторы под задние ведущие колеса, рекомендуется надеть цепи-браслеты на задние сдвоенные колеса. В период движения автомобиля цепи захватывают цепи противобуксаторов, обеспечивая этим самым вывод автомобиля с места застревания.

Для вывода застрявшего автомобиля из углубления в грунте (снегу) можно применить якорь-самовытаскиватель. Устанавливают его перед передними колесами автомобиля по ходу движения. Для этого цепи якорей свободным концом закрепляют на ступицах сдвоенных колес. Если ведущие колеса односкатные, то для наматывания цепей устанавливают фланцы и съемные барабаны. Ведущие колеса, вращаясь, наматывают цепи между дисками или на съемные барабаны, подтягивая якори под передние колеса. Якори, погружаясь в грунт (снег) от наезда колес автомобиля, увеличивают зацепление с грунтом.

Для увеличения проходимости автомобилей используются также браслеты противоскольжения, противобуксовочные колодки и другие приспособления.

Автомобильные эксплуатационные материалы

1. Требования к качеству автомобильных бензинов. Свойства, показатели качества и ассортимент бензинов

Требования, предъявляемые к качеству современных автомобильных бензинов, подразделяют на четыре группы:

От производителей автомобилей для обеспечения нормальной работы двигателя;

От производителей бензинов, обусловленные возможностями нефтеперерабатывающей промышленности;

Связанные с транспортированием и хранением автомобильных бензинов;

Экологические.

Требования, которые предъявляют производители двигателей с искровым зажиганием к качеству применяемых бензинов: сжигание бензина в смеси с воздухом в камере сгорания должно происходить с нормальной скоростью без возникновения детонации на всех режимах работы двигателя в любых климатических условиях. Это требование устанавливает нормы на детонационную стойкость бензина.

Необходимо, чтобы бензин имел высокую теплоту сгорания, минимальную склонность к образованию отложений в топливной и впускной системах, а также нагара в камере сгорания. Продукты сгорания не должны быть токсичными и коррозионно-агрессивными.

Испаряемость бензинов должна обеспечивать приготовление горючей смеси при любых температурах эксплуатации двигателей.

Это требование регламентирует такие свойства и показатели качества бензина, как фракционный состав, давление насыщенных паров, склонность к образованию паровых пробок.

Производство автомобильных бензинов осуществляется на сложном комплексе различных технологических процессов переработки нефти.

Требования к качеству вырабатываемых автобензинов, обусловленные техническими возможностями отечественной нефтепереработки, накладывают ограничения на показатели фракционного и углеводородного состава, содержание серы и различных антидетонаторов.

Условия массового производства требуют обеспечения возможности использования нефтяного сырья с возможно более широким варьированием по углеводородному и фракционному составам и содержанию различных сернистых соединений, что определенным образом влияет на установление норм в спецификациях на соответствующие показатели качества бензинов.

В целях увеличения выхода бензина из перерабатываемого нефтяного сырья производство заинтересовано в повышении температуры конца кипения, а эффективное использование бензина в двигателе возможно при определенном ограничении содержания высококипящих фракций.

Нормы на показатель детонационной стойкости устанавливаются на уровне, достижимом с использованием имеющихся технологических процессов, компонентов и присадок, допущенных к применению в составе бензинов.

Требования производителей автомобилей очень часто идут вразрез с требованиями нефтепереработчиков, и в этих случаях необходимо определить оптимальный экономически целесообразный уровень этих требований.

Примером такого компромисса является октановый индекс, характеризующий детонационную стойкость американских автобензинов.

Автомобилестроители США предлагали внести в спецификации оценку октанового числа бензина по исследовательскому методу, а нефтепереработчики - по моторному методу.

В результате в спецификацию был внесен показатель, равный полусумме октановых чисел по исследовательскому и моторному методам.

Основную массу автомобильных бензинов в России вырабатывают по ГОСТ 2084-77 и ГОСТ Р51105-97 и ТУ 38.001165-97. В зависимости от октанового числа ГОСТ 2084-77 предусматривает пять марок автобензинов: А-72, А-76, АИ-91, АИ-93 и АИ-95. Для первых двух марок цифры указывают октановые числа, определяемые по моторному методу, для последних - по исследовательскому. В связи с увеличением доли легкового транспорта в общем объеме автомобильного парка наблюдается заметная тенденция снижения потребности в низкооктановых бензинах и увеличения потребления высокооктановых. Бензин А-72 практически не вырабатывается ввиду отсутствия техники, эксплуатируемой на нем.

2. Требования к качеству дизельных топлив. Свойства, показатели качества и ассортимент дизельных топлив

Дизельные топлива должны отвечать следующим требованиям:

бесперебойно поступать в цилиндры при любых температурах и обеспечивать легкий пуск двигателя;

хорошо распыливаться и обеспечивать хорошее смесеобразование в цилиндрах двигателя;

образовывать минимальное количество нагара и отложений, а также не вызывать коррозии и коррозионных износов деталей, соприкасающихся с ним и продуктами его сгорания.

Степень чистоты топлива - показатель определяет эффективность и надежность работы двигателя, особенно топливной аппаратуры. Для плунжеров и гильз топливных насосов зазоры составляют 1,5-4,0 мкм. Частицы загрязнений, размер которых более 4,0 мкм, вызывают повышенный износ деталей топливной аппаратуры, что предопределяет и соответствующие требования к очистке топлива.

Чистоту топлива оценивают коэффициентом фильтруемости по ГОСТ 19006-73, который представляет собой отношение времени фильтрования через фильтр из бумага БФДТ при атмосферном давлении десятой порции фильтруемого топлива к первой. На фильтруемость топлива влияет наличие воды, механических примесей, смолистых веществ, мыл нафтеновых кислот. В товарных дизельных топливах содержится, в основном, растворенная вода от 0,002 до 0,008 % (гидрид-кальциевый метод определения), которая не влияет на коэффициент фильтруемости. Нерастворенная в топливе вода - 0,01 % и более - приводит к повышению коэффициента фильтруемости. Однако влияние этого фактора неоднозначно. Присутствие в топливе поверхностно-активных веществ мыл нафтеновых кислот, смолистых соединений усугубляет отрицательное влияние эмульсионной воды на фильтруемость топлив. Достаточно (15-20) - 10-4 % мыл нафтеновых кислот, образующихся при защелачивании топлив, чтобы коэффициент фильтруемости повысился с 2 до 5.

Содержание механических примесей в товарных дизельных топливах, выпускаемых нефтеперерабатывающими предприятиями, составляет 0,002-0,004 % (отсутствие по ГОСТ 6370-83) [28]. Это количество не отражается на коэффициенте фильтруемости при исключении других отрицательных факторов. Коэффициент фильтруемости дизельных топлив, отправляемых с предприятий, находится в пределах 1,5-2,5.

В зависимости от типа дизелей дизельные топлива имеют различную маркировку. Топлива, применяемые в двигателях с воспламенением от сжатия, подразделяются на три группы. К первой группе относятся топлива для быстроходных дизелей, среди которых различают марки ДА, ДЗ, ДЛ, ДС. Ко второй группе принадлежат дизельные топлива для автотракторных, тепловозных и судовых двигателей, они имеют маркировку А, С, 3, Л. Третью группу составляют топлива для среднеоборотных дизелей, их маркировка-ДТ и ДМ. Все дизельные топлива, выпускаемые в нашей стране в соответствии с действующим стандартом, предназначены для использования их в дизельных двигателях, которые установлены на тракторах, тепловозах, морских и речных судах, тяжеловесных грузовых автомобилях.

В настоящее время отечественной нефтеперерабатывающей промышленностью вырабатывается дизельное топливо по ГОСТ 305-82 трех марок: Л - летнее, применяемое при температурах окружающего воздуха 0°С и выше; 3 - зимнее, применяемое при температурах до - 20°С (в этом случае зимнее дизельное топливо должно иметь tз < - 35°С и tп < - 25°С), или зимнее, применяемое при температурах до - 30°С, тогда топливо должно иметь tз < - 45°С и tп < - 35°С), марки А - арктическое, температура применения которого до - 50°С. Содержание серы в дизельном топливе марок Л и 3 не превышает 0,2 % - для I вида топлива и 0,5 - для II вида топлива, а марки А - 0,4 %. Для удовлетворения потребности в дизельном топливе разрешаются по согласованию с потребителем выработка и применение топлива с температурой застывания 0°С без нормирования температуры помутнения.

В соответствии с ГОСТ 305-82 принято следующее условное обозначение дизельного топлива: летнее топливо заказывают с учетом содержания серы и температуры вспышки (Л-0,2-40), зимнее - с уче¬том содержания серы и температуры застывания (3-0,2-минус 35). В условное обозначение на арктическое дизельное топливо входит только содержание серы: А-0,2.

С учетом ужесточающихся требований по содержанию ароматических углеводородов введена норма по этому показателю: для топлива марки ДЛЭЧ-В - не более 20 %, для топлива марки ДЗЭЧ - не более 10 %. Экологически чистые топлива вырабатывают гидроочисткой дизельного топлива, допускается использование в сырье гидроочистки дистиллятных фракций вторичных процессов.

3. Классификация по ГОСТ, SАE, АPI моторных масел, их свойства и показатели качества

Существует два основных принципа классификации масел: по вязкостно-температурным свойствам и классификация масел по эксплуатационным свойствам (назначению и качеству). Что касается вязкости, то ориентир номер один - спецификация SАE. В классификации масел по качеству и назначению такого единства нет: в настоящее время существует одновременно несколько систем - АPI, АCEА, JАSО, ILSАC и ГОСТ (для стран СНГ). Наряду с общепринятыми системами классификации масел Военное ведомство США (MIL) и крупные производители автомобилей и техники (ОEM) выдвигают дополнительные требования (спецификации) к качеству масел.

Вязкость масла - это основной показатель качества, который является общим для всех масел. Для двигателя или любого другого механизма необходимо применять масла с оптимальной вязкостью, величина которой зависит от конструкции, режима работы и степени износа, температуры окружающей среды и других факторов.

В настоящее время основной системой классификации автомобильных моторных масел является спецификация SАE J300. SАE - это аббревиатура Общества автомобильных инженеров США (Sоciety оf Аutоmоtive Engineers), организации, основанной в далеком 1911 году. SАE J-300 содержит 6 зимних классов и 5 летних классов моторных масел. Классы вязкости SАE ОW, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W относятся к зимним, а SАE 20, 30, 40, 50, 60 - к летним.

Когда двигатель холодный, масло обладает тенденцией сгущаться. В этом случае важно, чтобы оно оставалось жидким даже при низких температурах, чтобы протекать через двигатель, защищать его детали и способствовать пуску. Холодная вязкость обозначается в нормах SАE "зимней степенью вязкости" (с буквой W - winter).

Чем больше число летней вязкости (без буквенного обозначения), тем в большей степени масло будет сохранять свою вязкость при нагревании. В условиях городского движения и при спортивном вождении, а также когда высока температура воздуха, двигатель подвергается воздействию высоких температур. Важно пользоваться маслом, которое при высокой температуре в большой степени сохраняет свою вязкость для защиты двигателя.

Летнее масло имеет достаточную вязкость, чтобы обеспечить надежное смазывание при высокой температуре, но оно слишком вязкое при низкой температуре, в результате чего при низкой температуре воздуха затрудняется пуск двигателя. Маловязкое зимнее масло облегчает холодный пуск двигателя при низкой температуре, но не обеспечивает его смазывание летом, когда температура масла в двигателе превышает 100°С. Именно поэтому у нас сейчас "засилье" всесезонных масел, которые обозначаются двойным индексом, например 10W-40. Как же сделать масло, обладающее такими "двоякими" свойствами, ведь вязкость минеральных масел в интервале температур от - 30 до 150°С изменяется в тысячи раз?

Для этого в них добавляют полимерные присадки (полиметакрилаты, сополимеры олефинов, полиизобутилены, гидрированные сополимеры стирола с диенами и так далее). Эти присадки хитрым образом почти не влияют на вязкость базового масла при низких температурах, зато в жару увеличивают ее очень сильно (одна из причин - увеличение объема макрополимерных молекул с повышением температуры).

В отличие от сезонных масел, загущенные всесезонные масла изменяют вязкость не только под влиянием температуры, но и скорости сдвига, причем изменение это временное. С уменьшением скорости перемещения смазываемых деталей вязкость возрастает, а с увеличением - снижается. Этот эффект больше проявляется в мороз, но сохраняется и в жару, что имеет два плюса: снижение вязкости в начале проворачивания холодного двигателя облегчает пуск, а небольшое снижение вязкости масла в зазорах между поверхностями трения деталей прогретого двигателя уменьшает потери энергии на трение и дает экономию топлива.

В классификации SАE цифры - это "условные единицы, отвечающие показателям вязкости проворачиваемости и прокачиваемости при низких температурах (низкотемпературная вязкость), а также значения вязкости при температуре 100°С и минимальной вязкости при температуре 150°С при высокой скорости сдвига (высокотемпературная вязкость).

Но поскольку мы находимся в российских реалиях, то и тест наш пришлось проводить по "нашему" ГОСТу. Мы измеряли следующие "вязкостные" параметры.

КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ВЯЗКОСТЬ (по ГОСТ 33): определяется в капиллярных вискозиметрах при температурах 40°С и 100°С. Измерение проводится в термостате, в котором поддерживается заданная температура. Вискозиметр погружается в термостат, и когда масло нагрелось до нужной температуры, засекается время прохождения маслом известного объема вискозиметра (изогнутой трубки). Вязкость рассчитывается по формуле.

ДИНАМИЧЕСКАЯ ВЯЗКОСТЬ: определяется при различных градиентах скорости сдвига в ротационных вискозиметрах (АSTM D5293). Мы тестировали низкотемпературную вязкость проворачиваемости, от которой зависит число оборотов коленвала двигателя во время "зимнего пуска".

ТЕМПЕРАТУРА ЗАСТЫВАНИЯ (по ГОСТ 20287): температура, при которой масло не течет под действием силы тяжести, то есть теряет текучесть. Масло в пробирке помещается в термостат с сухим льдом, где по достижении им заданной температуры проводится нехитрый опыт: пробирку наклоняют под углом 45 градусов и если через минуту сдвиг уровня есть - значит, масло не застыло. Температура застывания должна быть на 5-7°С ниже той температуры, при которой масло должно обеспечивать прокачиваемость. В большинстве случаев моторные масла застывают из-за выпадения кристаллов парафинов. Требуемая нормативной документацией температура застывания достигается депарафинизацией базовых компонентов и/или введением в состав депрессорных присадок (полиметилакрилаты, алкилнафталины и т.д.).

По классификации SАE показатели ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ВЯЗКОСТИ моторных масел оцениваются на основе следующих значений:

минимальной и максимальной вязкости масла (сСт) при температуре 100°С (по стандарту АSTM D 445);

минимальной вязкости при температуре 150°С и высокой скорости сдвига (10^6 с^-1) (метод АSTM D 4683 или, в Европе, метод СЕС L-36-А-90).

Почему важна высокотемпературная вязкость при большой скорости сдвига? Дело в том, что она показывает поведение масла в узких узлах трения двигателя - в подшипниках коленчатого и распределительного валов, кривошипно-шатунного механизма и т.д.

Максимальная НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ВЯЗКОСТЬ проворачиваемости определяется на имитаторе запуска холодного двигателя (CCS) по стандарту АSTM D 5293 и измеряется в сантипуазах (мПа с). Установлено, что от этой вязкости зависит число оборотов коленвала двигателя во время "зимнего пуска".

Вязкость прокачиваемости определяется по стандарту АSTM D 4684 и характеризует возможность притока масла в масляный насос и создания нужного давления в системе смазки при запуске двигателя. Определение вязкости прокачиваемости было введено после того, как было замечено, что некоторые масла (SАE 10W-30 и SАE 10W-40) после пребывания определенного времени (более 24 часов) при низкой температуре теряют текучесть и становятся желеобразными.

Система классификации масел АPI разработана в 1947 году Американским институтом нефти (Аmericаn Petrоleum Institute). Она подразделяет масла согласно их назначению и качеству. Качество масла - вещь относительная, а именно комплекс свойств, который необходим для выполнения работы масла по назначению. Одни свойства, такие как вязкостные, являются основными для всех масел, независимо от их назначения, а другие необходимы только в определенных условиях применения и в каждом конкретном случае характеризуются обособленными показателями качества.

Стандарты рабочих характеристик АPI указываются при помощи сокращений типа АPI: SJ и АPI: CE: первая буква означает тип двигателя (S = бензиновый, а C = дизельный), вторая буква означает уровень рабочих характеристик, и чем ниже уровень характеристик, тем ближе буква к началу алфавита.

SL - это новейший стандарт для бензиновых двигателей. CF - это последний стандарт для легких дизельных автомобилей. CD-II И CF-2 классификация для 2-тактных дизельных двигателей. От CF-4 до CH-4 это стандарты для тяжелых дизельных двигателей.

Для достижения уровней рабочих характеристик АPI: смазочные материалы должны успешно пройти четыре испытания, во время которых учитывается следующее:

повышение температуры масла в работающем двигателе;

удлинение периода между заменой масла, рекомендованного изготовителем; усилия для достижения рабочих характеристик двигателя; стандарты по охране окружающей среды, требования которых все время ужесточаются.

Для некоторых масел также учитывается более низкий расход топлива, благодаря низкой вязкости (энергосберегающая категория ЕС).

Отечественный ГОСТ, по которому можно тестировать еще одну группу свойств, позволяющих судить о качестве масла. Это: