活动四汽车在高原和山区条件下的使用

活动四、汽车在高原和山区条件下的使用川藏公路川藏公路：是中国筑路史上工程最艰巨的一条公路，有两条。川藏公路始于四川成都，经雅安、康定，在新都桥分为南北两线。川藏公路地形高差大，沟壑密布，山岭纵横，且林木茂密、气候温润路面极窄，塌方常见，冬季雨雪不断。名山大川是自驾出游的好去处，但山路行车，依山傍崖，沟深坡陡，弯多路险，崎岖不平。汽车在山区或高原条件下使用的主要问题是：发动机动力性下降；燃料消耗增加；排气污染物浓度改变；制动性能下降。高原山区公路：海拔高、气压低、空气稀薄，人烟少，发动机冷却系易开锅；道路弯多弯急、坡陡、傍山临崖，行驶不安全。1．海拔高度对发动机性能的影响2．对制动系的影响海拔高度，大气压，空气密度三者的关系1、发动机动力性下降海拔高度/m大气压力/kPa气压比例空气温度/℃空气密度/（kg/m3）相对密度0101.31151.22551100089.90.8878.51.11200.9074200079.50.784521.0060.8215300070.10.6918-4.50.90940.7421400061.30.6082-110.81930.6685500054.00.533-17.50.73630.6008海拔高度与发动机功率Ne、转矩Me的关系，如图所示。海拔高度↑→空气密度↓→发动机充气系数↓→发动机功率Ne↓、转矩Me↓海拔高度增高也影响汽车的速度性能。海拔每增高1km，加速时间和加速距离增长50%，最高车速下降约9%。2、发动机燃油消耗大汽车在高原山区行驶，充气量明显下降，供油系统若未经调整、校正，则随着海拔高度增加，空燃比变小，混合气变浓，发动机动力下降、油耗增加；山区道路复杂，汽车经常处于低档大负荷行驶，导致油耗增大；高原山区气压低，燃料易挥发，气阻、泄漏倾向性大，使油耗增大。3、对发动机冷却系的影响随着海拔高度的增加，大气压力的降低，水的沸点也降低。因此，冷却水易发生沸腾现象，蒸发量增大。同时，由于冷却水的沸腾和经常添加，冷却系易形成水垢，使散热能力降低。4、对润滑油的影响由于发动机功率下降，所以，发动机需长时间满负荷工作，从而容易产生过热现象，导致机油变稀，润滑性下降。海拔高度影响混合气的空燃比，而空燃比是影响发动机排气污染物主要因素，所以海拔高度的变化对发动机排气污染物浓度也有影响。右图所示为海拔高度与发动机排气中的CO、HC和NOx浓度变化的关系。由图可以看出，CO、HC的排放浓度随海拔升高而增大，而NOx的排放浓度随海拔升高而减小。5、发动机排气污染物浓度改变6、制动效能变差1)汽车在山区行驶，制动频繁，导致制动蹄摩擦片和制动鼓发热。特别是下长坡时，制动蹄摩擦片温度很高，有时超过其所能承受的温度限度(250℃)，此时，制动蹄摩擦片的摩擦系数急剧下降，严重时可能制动失灵。另外，制动蹄摩擦片持续高温，磨损加剧，常有破裂现象。2)气压制动的汽车，因高原山区空气稀薄，空气压缩机的供气压力不足，而且制动频繁，增大了耗气量，所以常常不能保证汽车，特别是汽车列车的安全制动。3)液压制动的汽车，在高原和山区使用醇型制动液，制动管路常发生气阻现象，致使制动失灵，造成事故。1)适当提高发动机的压缩比采用高压缩比的气缸盖，能够提高压缩比。高压缩比缸盖可以是特制的，也可以将原缸盖减薄，使燃烧室容积减小，提高压缩比。二、高原和山区行车的拉术措施2)调整配气相位为了适应环境，可将气门间隙适当调大，缩短气门开启期，使配气相位更为有利，从而提高汽车低速动力性。3)合理调整油、电路(1)可按海拔高度调整主量孔，减小流量，并适当加大空气量孔，以改善混合气质量，提高发动机动力性和经济性。(2)除了调整主量孔和空气量孔外，还可以适当降低浮子室油平面，以减少燃油供给量，使混合气变稀。(3)加大点火提前角和火花塞间隙，减小断电器触点间隙。因海拔高，发动机压缩终了的压力降低，火焰传播速度减慢，所以可将点火提前角比平原地区略为提前2～3°。4)采用含氧燃料含氧燃料就是在汽油中掺入酒精、丙酮及其它含氧化合物。这些物质的分子中含有氧，使燃烧过程中的氧气量增加，从而补偿了高原气压低、空气量不足的问题。5)采用增压设备、采用增压设备是改善车辆高原地区的动力性、经济性的有效方法。装有增压器的发动机，进气压力增大，进气量增加，改善了燃烧条件，使有效功率得到提高。发动机有效功率的增加与增压压力基本上成正比。现代汽车发动机的增压压力一般不超过147～156.8kPa。废气涡轮增压系统工作原理1、采用辅助制动器辅助制动器有电力涡流制动器、液力涡流制动器和发动机排气制动器三种，前两种体积较大，结构复杂，多用于山区或矿用重型汽车上。发动机排气制动是一种有效而简便的措施，它在发动机制动的基础上，再在发动机排气管内装一个片状阀门，利用关闭发动机的排气通道来牵阻发动机的转速，以达到控制车速的目的。高原和山区安全行车措施液压制动的汽车大多数使用醇型制动液，其所含的酒精极易挥发和吸水。在高原山区使用，制动频繁，制动管路易发生气阻现象，导致制动失灵，给行车安全带来极大威胁。采用矿油型制动液可以弥补该缺陷。矿油型制动液具有制动压力传递快，制动效果好、不易挥发变稠等待点，但使用矿油型制动液必须同时换用耐矿物油的橡胶皮碗。2、采用矿油型制动液3、改进制动蹄摩擦片材料目前国内生产的石棉制动摩擦片，所耐最高温度指标是250℃，这对山区行驶的汽车显然是不够的，因此，必须提高摩擦片的耐高温性能。4、制动鼓淋水散热为了防止制动器过热，在下坡前开始对制动鼓外圆淋水进行冷却，这可以基本防止摩擦片的烧蚀现象。采取制动鼓淋水的方法虽然很好，但缺水地区无法使用。5、加强制动系的检查和维护工作保证制动系技术状况完好，并严禁下坡熄火滑行。汽车在山区或高原条件使用时，道路复杂，制动系、转向系和变速器等工作频繁动系和转向系等的维护工作。对在山区或高原条件使用的汽车，维护周期应适当缩短。5、加强维护提高驾驶技术1、山路行车，驾驶员的驾驶操作强度要比在一般道路上大，精神经常处于紧张状态，这就要求驾驶员在行车前就要调整好驾驶姿势，尽量创造一个舒适、宽松的驾驶环境。通过悬崖峭壁等险道时，不要观看山间景色或窥视深涧悬崖，万不可分散精力和产生紧张心理；应注意观察路面状况，并尽量沿路中或靠近山壁一侧行驶；山路其实不如人们想象得那么可怕，因为越是看起来可怕的路，驾驶员越是全神贯注，所以主要应避免疲劳驾驶。2、连续的弯路是山路的主要特色之一。在转弯时会产生离心作用，上坡时车速较慢，离心作用较弱，同时车身重心后移，令转向不足的程度减小，车头方向会比较好控制；下坡时，情况正好相反，由于车速快，离心作用强，车身重心前移，转向不足的程度增加。在这种情况下，汽车如果不能在入弯前有效减速，甩出车道的可能性便较大。3、山路驾驶时，驾驶员视点要远且要尽量看清路面情况和路边环境。利用路面的宽度选择行驶路线，并尽量沿路中或靠近山壁一侧行驶；行驶中应握紧转向盘，切忌紧急制动，以防侧滑而坠崖。遇到弯道视线受阻时，应严格做到“减速、鸣笛、靠右行”，以防转弯中遇到会车或转弯后遇到路障而措手不及。4、挡位的使用。一般性的连续坡道，应选用2或3挡，载重车也可选择一挡，目的是使车辆保有足够的爬坡动力。如果上坡时用了较高的挡位，当发动机出现动力不足现象时，应立即减挡，当顺序减挡不成功时，可越级减挡。5、上山途中发生熄火现象时，不要惊慌，应立即手、脚制动并用把车停住，防止车辆后溜。在踏下制动踏板的同时，左脚踏下离合器踏板，然后重新启动发动机，缓慢起步，均匀加油，逐渐松开离合器踏板，同时松开脚、手制动，随即加大油门，车辆就可以继续前进了。提高驾驶技术出车前，汽车技术状况应良好，驾车者应有充沛的精力，要了解和掌握高原山区地形复杂、路窄、弯多，需经常上坡、下坡、转弯的特点，能根据实际情况采取相应的驾驶技术操纵汽车，确保行车安全。①上坡应选择合适档位。上坡前，根据坡道的长短、坡度的大小，选择合适的档位，提前换档，使汽车具有足够的爬坡能力。上坡中，若车速下降，发动机声音变得沉闷，说明发动机乏力，应迅速换入低一级档位，以免发动机负荷过大而出现过热现象。②下坡应正确使用制动。下坡时禁止发动机熄火空档滑行。汽车下长坡时，需要持续不断地制动以控制汽车的行驶车速。如果长期使用主制动器，则制动器温度会过高而影响汽车的制动效能。可视情况采用发动机制动，或采用辅助制动器制动。若制动器温度仍然过高，则应对制动鼓淋水降温。③行车应选择适当车速。在高原和山区使用的汽车，应适当降低车速，采用中速行车，这样有利于制动，可减少使用制动的次数，从而减少制动器的发热和失效，保证行车安全。转弯更应降低车速，以防止汽车在离心力作用下产生危险的侧滑。坏路是指雨季泥泞的土路,冬季冰雪道路和覆盖砂土的道路。无路是指松软土路,耕地,草地,沼泽地和灌木林等地带。汽车在松软的土路上行驶时，支撑路面将出现残余变形，车轮在路面上形成车辙，滚动阻力增大。汽车在泥泞而松轮的土路上行驶时，常因附着系数低，引起驱动轮打滑，使汽车无法通过。砂路的特点是表面松散，受压后变形大，轮胎花纹嵌入砂土后，因砂土的坑剪切能力差，抓着力小，附着系数降低度，同时，车轮的滚动阻力增大。干砂路和流砂地容易使汽车打滑，特别是在流砂地上，汽车车轮的滚动阻力系数为0.15～0.30或更大，而驱动轮由于附着系数小而空转，影响汽车通过性能。雪路对汽车通过性的影响主要取决于雪的特性，即雪层的密度和硬度。雪层密度越大，其承受的压力也越大。雪层密度与气温和压实的程度有关。气温越低，雪层密度越小。雪层硬度也与气温有关。气温低，雪层干而硬；气温高，雪层软而松。雪路比一般刚性路面对车轮的滚动阻力增加了，而车轮的附着系数显著下降，雪层的密度越小，汽车的行驶条件越差。车在冰路上行驶时，轮胎与冰面的附着系数非常低。在冬季有冰的道路上，附着系数可降低到0.1以下，但是车轮滚动阻力与刚性路面相对增加。为了保证行车安全，在冰路上行驶时的车速要低，行车间隔要大。特别是通过河流或湖泊的冰面时，还需要检查冰层厚度和坚实情况。在坏路和无路条件下使用时，改善驱动轮同路面之间的附着系数和减少滚动阻力对提高汽车的通过性是最有意义的。从使用方面改善汽车通过性的措施为：提高车轮与路面的附着力，或减少轮胎对地面的压力，防止车轮滑转；采取汽车自救措施；合理使用汽车轮胎。在汽车驱动轮上装防滑链是提高车轮与路面附着系数的有效措施，已得到广泛应用。防滑链的形式主要取决于路面状况和汽车行走系的结构。防滑链有普通防滑链、履带式防滑链和防滑块。普通防滑链是带齿的（圆型、V型或刀型）链条，用专用的锁环装在轮胎上。这种防滑链在冰雪路面和松软层不厚的土路上有良好的通过性，而在松软层厚的土路上效果明显下降。履带链有菱形和直形，履带链能保证汽车在坏路上，甚至驱动轮陷入土壤或雪内仍可以通过，菱形履带带具有防侧滑能力。防滑链的缺点是链条较重，拆装不方便，更重要的是装有防滑链的汽车，其动力性和燃料经济性均下降；在硬路面上行驶的冲击大，使轮胎和后桥磨损增大。因此仅在克服困难道路时，轮胎才装用防滑链。克服短而难行的无路地段时，宜使用容易拆装的防滑块和防滑带。汽车克服局部障碍或陷住时，可采用自救措施。一般的自救方法是，去掉松软泥土或雪层，在驶出的路面上撒砂、铺石块或木板等，然后将汽车开出。也可以用绳索绑在树干（或木桩）和驱动轮上，如同绞盘那样驶出汽车。为了提高汽车在坏路和无路条件下的通过性，可根据路况选择汽车轮胎气压和花纹。1轮胎气压轮胎气压减小后，轮胎与路面的接触面积增大，单位压力减小，致使车轮的滚动阻力减小，并改善了附着条件。轮胎气压降低后，轮胎变形加大，使用寿命降低，因此不能使轮胎长期低气压工作。2轮胎花纹轮胎胎面花纹可分为普通花纹、越野花纹和混合花纹。越野花纹轮胎特点为：花纹横向排列、花纹沟槽深、凸出面积小，与地面抓着力大、抗刺扎和耐磨性好，适合在坏路和无路条件下使用。