汽车运用工程-第7章 汽车在特殊条件下的使用

第七章

汽车在特殊条件下的使用§7-1汽车在走合期〔磨合期〕的使用一、定义新车在开始投入使用阶段，汽车各部机构中的零件处于磨合状态，还不能承受全负荷运行，这个阶段称为汽车的走合期。汽车的使用寿命工作可靠性与初期使用有关系动力性、经济性

二、走合期的实质实质：在使用中再走合。因为：制造中，微观，粗糙度单位压力P↑宏观，几何偏差磨损↑装配中，装配误差温度↑使零件迅速磨损和破坏

配合副零件的磨损规律

A：磨合期B：正常工作期C：加剧磨损△ab：配合间隙△cd：磨合层间隙△ef：极限间隙δae、δbf：分别为a、b零件极限磨损量。从配合零件的磨损规律可看出，减小磨合终了的间隙△cd和给定的配合间隙△ab值，可以延长正常磨损阶段B。分析：1.磨损斜率不一致2.磨合修订间隙给定配合间隙与寿命有很大关系因素：设计加工质量磨合标准3.走合规律汽车的走合里程通常为1000～1500公里，相当于40～60个工作小时。第一阶段头2～3h磨损↑T↑第二阶段5～8h外表渐光滑，机损↓T↓第三阶段逐渐正常走合期使用特点：〔1〕零件外表剧热，磨损速度快〔2〕润滑油变质快〔3〕行驶故障多三、走合期注意规定1．限载：在走合期内，应选择较好的道路并减载限速运行。一般载货汽车按额定载质量减载20%--25%，并禁止拖带挂车；半挂车按载质量标准减载25%--50%。２.限速〔走合期汽车的最高行驶速度，一般不超过每小时40～50公里。〕３．注意水温、机油压力以及各运动件温度正确驾驶：a.及时换档b.控制车速c.起步平稳d.防止急、长制动4．选优质燃料和润滑油

5．进口车应按厂家走合规定进行走合期满后，应进行一次走合维护，结合一级维护对汽车进行全面的检查、紧固、调整和润滑作业〔更换润滑油〕，撤除限速片。其作业工程和深度参照制造厂的要求进行。第二节汽车在低温条件下的使用汽车在低温条件下的使用问题：1.发动机起动困难；2.总成磨损严重。此外，还存在着机件损坏、腐蚀、总成热状态不良、燃料润滑油消耗增大，以及轮胎强度减弱、行车条件明显变差等问题。一、发动机的低温起动

发动机的起动性能通常用发动机在某温度下能起动的最低起动转速表示该温度下的起动性能，并用能起动发动机的最低温度表示其低温起动性能。起动过程：起动期：起动机拖动——起动n点火起动——怠速升温期：升温运转——升温稳定运转——怠速在使用过程中，发动机的低温起动性主要受发动机润滑油粘度、汽油或柴油的蒸发性、柴油的低温流动性及蓄电池工作能力的影响。起动困难原因：1.起动阻力大2.燃料汽化不好3.蓄电池容量下降发动机的起动与起动转速有很大关系，而起动转速主要受起动阻力的影响。曲轴在起动时的旋转阻力包括：气缸内被压缩的可燃性混合气〔或空气〕的反作用力；运动部位的惯性力；各摩擦副的摩擦阻力等。〔润滑油粘度？〕1．起动扭矩

式中：Ae——发动机结构系数；

——润滑油运动粘度；

n——起动时曲轴转速。分析阻力因素起动时：对于结构一定的发动机，前两种阻力在温度降低时变化不大，而后者在低温条件下，主要取决于润滑油的粘度。即发动机曲轴旋转阻力矩和起动转速在低温条件下主要受润滑油粘度的影响。

随着温度的下降，机油的内摩擦力增加，发动机的阻力矩增加，使发动机起动所需要的功率增加

2．燃料挥发性燃料对发动机起动性能的影响主要是其蒸发性T↓粘度v↑〔+40～-10汽油粘度提高76%，相对密度提高6%〕流动性↓外表张力↑雾化↓汽油挥发性：发动机启动时，一般T〔气温〕当0～12℃V〔流速)V=3～4m/s，只有4～10%汽化要改善燃料汽化量，主要在于提高进气管温度。分析：1.起动n↑汽化好，但n↑↑，汽化增加不大,〔n不要过高，否那么起动时的阻力矩和磨损增大〕因此T很重要——预热2.汽油起动性——10%馏分温度〔越低越好〕3.柴油，温度下降，喷雾不好——粘度↑含蜡沉淀物析出，燃料丧失流动性3．蓄电器容量下降蓄电池在起动过程中主要影响起动机的起动转矩和火花塞的跳火能量

随着温度的降低，蓄电池的电解液粘度增大，向极板的渗透能力下降，内阻增加；同时，起动时的电流很大，从而使蓄电池的端电压及容量明显下降。

在低温起动时，蓄电池输出功率下降，导致起动机无力拖动发动机旋转或不能到达最低起动转速。蓄电池电池端电压低，火花塞的跳火能量小，使发动机起动困难。二、低温对汽车总成磨损的影响

发动机的磨损不仅在冷起动时严重，而且在起动后尚未到达正常温度之前，磨损强度一直是很大的。在使用周期内，发动机气缸磨损50%在起动中

主要零件磨损原因：1．气缸壁a.润滑条件差b.汽油冲刷缸壁c.化学腐蚀〔酸〕2．曲轴与轴瓦a.润滑不及时b.燃料进入曲轴箱稀释机油，污染c.轴与轴瓦变形不一分析：起动磨损与气温的关系。把气缸磨损量折合成行驶里程可用下式：

式中：t——起动时发动机温度；K——经验系数，取270km；K1——经验系数，取40℃。L——折合里程，km。一次起动中：3．传动系总成底盘传动系温度升高〔自摩、搅油〕，升温慢CA1090-10℃行驶6km才达10～15℃。此时，由于轴承、齿轮润滑不好，磨损↑。另外，传动系润滑油因低温而粘度增大，运动阻力相应增大，传动系各总成在起步后的很长一段时间内的负荷较大，使总成中传动零件的磨损加剧。研究说明，汽车主减速器齿轮和轴承在-5℃的润滑油中比在35℃的润滑油中运转磨损增大10-12倍。三、发动机冷起动的排气污染发动机在冷起动阶段由于进气温度低、燃油雾化不好，因此HC和CO污染严重，特别是在低温条件下这个问题更为突出。原因：汽油机的冷起动过程时间短，不确定性因素多。〔油量大、油膜效应〕氧传感器不起作用。柴油机：在寒冷天气冷起动和怠速工况时通常排出白烟，白烟是直径1um以上的微粒，待暖车正常工作后，白烟就即刻消失。四、改善汽车低温使用性能的主要措施汽车在低温条件下使用，发动机起动困难，总成磨损加剧，必须采取适当的措施。发动机起动方法按其总成温度可分为：冷起动、热起动

冷起动可采用以下两种技术途径：一是提高发动机起动时的转速；二是降低发动机能起动的最低起动转速。提高发动机起动时的转速措施有：使用大容量低温蓄电池；使用蓄电池加热保温箱；使用发动机低温润滑油；使用大功率起动电源〔电动车〕；降低发动机能起动的最低起动转速的措施有：使用起动液〔乙醚是主要成分，沸点低34.5°〕；用于汽油机的汽油蒸发器〔如切诺基213〕、混合气加热器〔如奥迪100；〕用于柴油机的炽热塞、进气预热装置、喷入易燃燃料等。一般车辆在低温条件下使用时，应采取以下措施：车辆在低温条件下停放时，应采取防冻、保温措施，注意预防冷却系冻结。车辆冷却系统尽可能加注防冻液，其冰点应比使用地区的最低气温低5℃；车辆在使用前应预热，尽量使发动机在热态条件下起动；各总成和轮毂轴承换用冬季润滑油〔脂〕，制动系换用冬季制动液。柴油机选用低凝点柴油；调整发电机调节器，增大发电机充电电流。注意保持蓄电池电解液的适宜密度和蓄电池的保温；使用防冻液和起动液时，应掌握其正确使用方法；在冰雪路面行驶时，应采取有效的防滑措施；1．预热1〕热水预热方法：散热器口加水，水套加水设备：移动预热器，固定预热器缺点：油底壳没预热，热水热容量小2〕蒸气预热方法：从水箱下水管加蒸汽，为保持畅通还应翻开放水阀设备：蒸汽锅炉缺点：还应有加热水装置，费用大3〕热空气预热方法：预热装置的护风罩对准发动机散热器设备：鼓风机——热风机——热风管——护风罩缺点：投资大4〕电加热方法：电热器加热冷却水和机油设备：机油1kw，冷却水3kw缺点：专用设备5〕红外线预热方法：红外加热器放在发动机、变速箱后桥下设备：红外加热器缺点：发生器易损2．保温1〕保暖车库2〕发动机保温：百叶窗、风扇离合器、保温套3〕油底壳保温：双层油底壳、玻璃纤维密封材料4〕蓄电池保温：夹层木箱为了保证发动机在低温条件下直接起动〔冷起动〕，需要采用专门的起动燃料---起动液。起动液应具备以下条件：〔1〕容易点燃〔或压燃〕，以保证发动机的起动可靠性；〔2〕发动机起动后，工作稳定柔和；〔3〕在起动过程中，发动机磨损要小。乙醚〔C2H5OC2H5〕是起动液中的主要成分。起动液中的乙醚成分越多越好，但是乙醚含量过多会引起气缸压力的急剧上升，发动机的工作不柔合。五、其他问题在冬季，汽车发动机冷却系可使用防冻液，防止冻裂机件，不必每天加水、放水，减轻劳动强度。特别是合理使用防冻液和专门的起动预热设备相配合，可以大大地减少起动前的准备时间。防冻液有乙二醇-水型〔AF/LLC〕、酒精-水型和甘油-水型三种在特别寒冷的情况下，橡胶轮胎硬化、变脆，受冲击载荷的作用时易破裂。因此，在冬季行驶时，为了使轮胎升温和减少冲击，应在汽车起步后的头几千米以低速行驶，要缓慢起步及越过障碍物。第三节汽车在高原山区条件下的使用

汽车在高原行驶时，由于海拔高、气压低、空气稀薄，发动机充气量少，导致发动机动力性和燃料经济性下降。一、海拔高度对发动机动力性影响海拔高，大气压力下降，空气密度下降,

对于一定型号的发动机在转速不变的情况下，平均指示压力直接影响着发动机功率，即发动机功率随着海拔升高而下降

〔平均指示压力〕〔指示功率〕在柴油机外特性的试验过程中，以标准大气压力确定的高压油泵供油特性不能适应不同大气压力下的外特性要求。因此，应根据不同大气压力下的外特性要求重新调整油泵的供油特性。柴油机采用增压技术后，能够有效地补偿因海拔增高而造成的损失，但增压系统的补偿能力受增压器涡轮入口温度和增压器转速制约。由于柴油机与增压器之间以气动方式联系在一起工作，增压器反响滞后，且增压器低速运行时的综合效率低，使增压柴油机加速特性差及低速区域运行状态不良。二、海拔高度对燃料经济性影响海拔高，空气密度↓，混合气变浓同时，发动机功率缺乏，汽车经常用低档行驶，引起油耗增大。

当大气压力从101kPa降至80kPa(海拔高度约2000m)，相当于外界气温上升8～10℃所造成的影响。因此，高原行车易产生气阻和渗漏等问题，致使油耗增大。海拔高度对排气污染物的生成也有影响。海拔高度影响发动机的空燃比，空燃比的变化又导致排气成分浓度的改变，从而影响有害物质的排放量。CO,HC的排放浓度随海拔升高而增大，而NOx的浓度那么有所下降。三、在高原地区改善发动机性能的主要措施在高原地区行驶的汽车，发动机功率下降导致汽车的动力性下降，特别是对功率储藏小或汽车列车的影响就更大。提高汽车在高原地区的动力性与经济性的措施如下：1．提高压缩比提高压缩比不仅可以提高压缩终了的温度与压力，增大膨胀比，加快燃烧速率，改善燃烧过程，减少热损失，而且可采用较稀的混合气，从而提高了发动机的动力性和经济性。随着海拔高度的增加，发动机的充气量下降，压缩终了的气缸压力及温度相应降低，因此爆燃倾向减小，从而为提高压缩比创造了有利条件2．合理配气相位

合理选择配气相位——提高充气系数进气迟关角：利用气流惯性。排气提前角：膨胀功+排气功之和损失最小。随着发动机转速的提高，排气提前角亦增大。3．增压技术柴油机由于无爆燃的限制，使用增压器比较适宜汽油机采用废气涡轮增压的困难很大，其中主要是爆燃问题。此外，在发动机高转速区涡轮转速高，压缩的空气量多；在低速区达不到所要求的转速，压缩空气量缺乏，功率不够。

4．调整油电路随着海拔升高，混合气变浓，燃烧不完全。为此，应按海拔高度调整化油器主量孔，减小流量，并将空气量孔适当加大，以改善混合气的形成，提高发动机的动力性和经济性5．含氧燃料所谓含氧燃料就是在汽油中掺人酒精、丙酮及其他含氧化合物。掺人的这些含氧燃料的分子中都含有氧，在燃料过程中，理论上必要的空气量减少，从而补偿了因气压低而产生的充气量缺乏的问题。四、汽车制动系在高原山区使用特点及改进措施

在山区行驶，汽车需要经常制动减速，因此制动系的使用特点是制动频繁，致使摩擦片和制动鼓经常处于发热状态1．气刹车——气缺乏2．油刹车——气阻3．制动器——磨损快汽车在山区使用条件下，解决制动问题的途径如下：1．采用辅助制动器:有电涡流、液体涡流和发动机排气制动器2．采用大范围可调制动比例阀3．制动鼓琳水4．选用合成型汽车制动液为了满足气制动的供气压力要求，可采用供气量大的双缸空气压缩机。由于高原山区空气稀薄，发动机冷却强度有时显得不相适应；低档爬坡时，发动机易过热；停车时，发动机又很快冷却；因此，发动机应采取良好的冷却和保温措施。汽车在山区行驶时，换档、制动和转弯次数多，底盘机构的载荷大，轮胎磨损大，应适当缩短维护周期。

第四节汽车在高温条件下的使用一、汽车在高温条件下的使用特点:在我国炎热的南方和夏季的西北高原，汽车往往由于发动机过热，使其动力性、经济性和行驶可靠性变坏。在气温高的环境里，发动机冷却系的散热温差小，散热能力差，发动机易过热。

在高温条件下行驶的汽车，由于发动机过热，往往会出现以下问题：1．发动机充气能力下降，功率下降实际进入气缸的新鲜工质量与进气状态下充满气缸工作容积的新鲜工质量之比称为发动机的充气系数〔充气效率〕。每循环进入气缸容积的新鲜工质量多，那么发动机功率和转矩增大、动力性能好。气温越高，发动机罩内温度越高，空气密度越小，充气能力越低。2．燃烧不正常发动机工作温度↑，燃烧过程中过氧化合物↑，温度高使过氧化合物活动量增强——爆燃。发动机工作温度↑，渗入燃烧室内机油形成胶质和积炭，成为炽热点——外表点火。3．机油变质高温条件下，机油抗氧化安定性↓不正常燃烧产物窜入曲轴箱。4．零件磨损高温条件下使用的汽车，发动机在起动过程中的磨损减少，但是长时间行驶，特别是超载爬坡或高速行驶，机油温度高，粘度下降，油性变差，加速了零件磨损。

5．供油系气阻汽油中轻质馏分蒸发存在于油道中，阻力↑，气泡可压缩。汽油泵气阻：吸油时局部汽油变成蒸汽泡；继续吸油时，局部汽油变成蒸汽泡变大；压力↓促使没汽化的油又汽化。6．排气污染气温升高，混合气变浓，CO、HC浓度增大，而NOx浓度那么成山形曲线变化，在某一空燃比时到达最大值。二、提高在高温条件下汽车使用性能的主要措施1．提高发动机冷却强度在高温条件下使用时，可以在结构方面进行某些改进来增大冷却系的冷却强度.例如：增加风扇叶片数、直径或叶片角度；提高风扇转速；采用形状过渡圆滑的护风圈等。尽量使气流畅流、分布均匀、阻力小、没有热风回流现象以及散热器正面防止无风区，风扇对散热器的覆盖面积要大些。2．加强技术保养密封、机油颜色例如保养冷却泵水温表、三滤风扇皮带冷却水去除水垢：碳酸钙、碳酸镁。发动机过热的因果分析图：

加强技术维护：(1)加强冷却系的维护，去除水垢，保持冷却系良好的冷却效果。行车中勿使发动机过热。(2)各总成和轮毅轴承换用夏季润滑油〔脂〕。(3)调整发电机调节器，减少充电电流，检查调整蓄电池电解液密度，保持液面高度和通气孔畅通。(4)调整化油器，降低浮子室油面高度，减少主喷管与省油器的出油量。对于汽油发动机供油系〔汽油泵至化油器〕采取隔热、降温措施，防止气阻。3．防止爆震〔降低进气温度〕4．防止轮胎爆破环境温度高，轮胎散热差，特别是高速公路行驶的汽车，由于车速高，轮胎发热，容易爆胎。汽车超载也是爆胎的重要原因之一。在炎热的夏季，地面温度高，轮胎因升温而使胎体强度下降。如果超载行驶，容易产生胎面脱胶和胎体爆破。轮胎的负荷能力是以速度为根底的，行驶速度提高，负荷能力应相应减少。5．注意车身维护第五节汽车在坏路和无路条件下的使用

坏路或恶劣道路是指泥泞的土路、冬季的冰雪道路和覆盖砂土的道路等；无路是指松软土路、耕地、草地和沼泽地等。

一、汽车在坏路和无路条件下的使用特点汽车在困难道路上行驶时，其平均技术速度和装载质量明