第5章 汽车在特殊条件下的使用

第五章汽车在特殊条件下的使用第一节汽车走合期的使用第二节汽车在低温条件下的使用第三节汽车在高原和山区条件下的使用第四节汽车在高温条件下的使用第五节汽车在坏路和无路条件下的使用第一节汽车走合期的使用一、走合期定义新车在开始投入使用阶段，汽车各部机构中的零件正处于磨合状态，还不能全负荷运行，我们把这个使用阶段称为汽车的走合期。二、为什么要有走合期新车或大修好的汽车，尽管经过了生产磨合，但零件的加工表面仍存在着微观和宏观的几何形状偏差（粗糙度、圆度、圆柱度、直线度等）；此外，总成及部件的装配也有一定的允许误差。因此，新配合件表面的实际接触面积比计算面积小的多（按加工质量不同，实际接触面积小，新配合件表面的实际单位压力要比理论计算值大的多）。在这种情况下，汽车若以全负荷运行，零件摩擦表面的单位压力会很大，将导致润滑油膜被破坏和局部温度升高，使零件迅速磨损和破坏。三、走合期采取的主要措施减轻车重，限制车速；（25%-30%）预热保温；（发动机限速装置）认真做好日常维护；走合期满，进行一次走合维护；好路行驶。第二节汽车在低温条件下的使用一、发动机的低温起动低温使用主要问题：发动机启动难和总成磨损严重1起动预热四个阶段（1）预热；（2）起动；（3）平滑运转时期；（4）升温；发动机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。曲轴起动时的旋转阻力包括：被压缩的气缸内的可燃混合气（或空气）的反作用力；运动部件的惯性力；各摩擦副的摩擦阻力等。2低温起动困难的原因（1）曲轴旋转阻力增加，气温低，机油的内摩擦力增加，使发动机的旋转阻力矩增加，使发动机的起动转速下降，当发动机起动转速低于必要的起动转速，造成发动机起动困难。（2）燃料气化、雾化不良1）对于汽油，气温降低，汽油的粘度和相对密度增大，使得汽油在化油器油道中的流动性变坏，在喉管中的雾化也因表面张力的增大而恶化。低温时，发动机机件的吸热作用增强，使可燃混合气的温度下降，大部分燃料以液态进入气缸，造成可燃混合气过稀，发动机不易起动。2）在低温条件下使用的柴油，由于气温低，其粘度增加（图7-1），引起柴油雾化不良，使其燃烧过程变坏。当温度进一步降低时，柴油中的石蜡沉淀析出，使柴油的流动性逐渐丧失。图7-1柴油的粘度与温度的关系（3）蓄电池工作能力下降1）温度低，使蓄电池电解液粘度增加，向极板的渗透能力下降，内阻增加，导致蓄电池的容量和端电压下降，蓄电池的输出功率下降，满足不了起动时对蓄电池功率的要求，使起动机无力拖动发动机或不能达到最低的起动转速。2）低温起动时，由于蓄电池端电压低，火花塞的跳火能量小，使发动机起动困难；此外，冷的可燃混合气密度大使火花塞电极电阻增大、火花塞电极间有油、水及氧化物等，均可能造成电火花弱，使火花塞跳火能量下降，也会造成发动机起动困难。二.低温对汽车总成磨损的影响1.气缸壁磨损的原因（图7-2）（1）在起动过程中，气缸壁润滑条件差。（2）冷起动时，大部分燃料以液态进入气缸，冲刷了气缸壁的油膜。（3）汽油的含硫量对气缸壁磨损的影响也很大，这是由于汽油在燃烧过程中产生的氧化硫与凝结在气缸壁上的水滴化合成酸引起腐蚀磨损所致。为此，在低温条件下使用的汽油含硫量不应大于0.1%。图7-2发动机气缸壁和活塞环磨损与气缸壁温度的关系00.010.020.030.040.050.0637.865.693.3121.1148.9气缸壁温度/℃气缸壁磨损/(mm/1600km)00.050.10.150.20.250.3活塞环磨损/(mm/1000km)2.轴和轴瓦磨损严重的原因（1）低温起动时，润滑油粘度大，流动性差，机油泵不能及时地将润滑油压入曲轴轴颈的工作表面，使润滑条件恶化。（2）润滑油被窜入曲轴箱中的燃料稀释；燃料不完全燃烧而形成的碳化物也会同废气一起窜入曲轴箱污染润滑油。（3）在低温条件下，由于轴瓦的合金、瓦背与轴颈的膨胀系数不同，使配合间隙变小，而且很不均匀，加速了轴颈与轴瓦的磨损。3传动系各总成严重磨损的原因低温条件下，传动系润滑油粘度增加，使运动阻力相应增大，传动系各总成在起步后很长一段时间内的负荷较大，使传动零件磨损加剧。低温条件下，油温升速很慢，齿轮和轴承得不到充分润滑，从而使零件磨损增大。1在寒冷地区，汽车起步前应预热。预热方法可采用热水、热蒸汽、热空气、电热器和红外辐射加热装置等。2在严寒地区，应采用保温措施。如对发动机采用发动机罩，将蓄电池放在具有夹层的保温箱内。发动机油底壳采用双层油底壳等。三、改善汽车低温使用性能的主要措施3合理使用燃料与润滑油。某些国家有专门牌号的汽油和柴油供给汽车在严寒地区使用。4采用专门的起动燃料—起动液。5冬季，发动机冷却系可使用防冻液。6驾驶室和车厢装有取暖设备。第三节汽车在高原和山区条件下的使用一、海拔高度对汽车使用性能的影响1动力性下降（1）海拔高度增加，气压逐渐降低，空气密度减小致使发动机进气量减小，平均指示压力下降，使发动机动力性下降。（2）随海拔高度增加，大气压力降低，进气管真空度下降，使发动机转速下降；同时由于可燃混合气过浓，发动机怠速稳定性下降，如图7-3所示。30035040045050055060001000200030004000海拔高度/m发动机怠速转速/(r·min-1)图7-3海拔高度与发动机怠速转速的关系2燃料经济性变坏（1）随着海拔高度的增加，空燃比变小，可燃混合气变浓，油耗增加；（2）海拔高度增加，使汽车动力性下降，迫使汽车低档行驶引起油耗增加；（3）由于大气压力降低，燃料蒸发性提高，燃料系易产生气阻及渗漏，致使油耗增大。3机油变质（1）由于在高原地区行驶的汽车动力性下降，使发动机长时间满负荷工作发动机易过热，使机油变稀；（2）过浓的可燃混合气燃烧不完全，窜入曲轴箱，冲淡机油、润滑作用下降，加剧机件磨损。4对排气污染的影响海拔高度增加，使空燃比变小，CO和HC生成量增加，NOx生成量减少，如图7-4所示。图7-4海拔高度与排气中有害气体浓度的变化关系二、改善发动机性能的主要措施1提高发动机压缩比提高发动机压缩比不仅可提高压缩终了的温度和压力，改善燃烧过程，减少热损失，还可采用较稀的可燃混合气，从而提高了发动机的动力性和经济性。2合理选择配气相位配气相位的确定，应与发动机的实际转速范围相适应。进气迟关角减小可提高低转速下的充气效率，改善发动机低速范围的动力性及经济性；反之进气迟关角增大，对经常处于高转速的发动机有利。3调整油、电路为防止可燃混合气过浓，化油器常用的调整方法是，减小化油器主量孔直径，也可采用加大主空气量孔和改变化油器浮子的油面高度及推迟机械加浓装置的作用时间等方法。随着海拔高度的增加，应将点火提前角略为提前1°～2°，还可适当调整断电器及火花塞间隙，以产生较强的电火花。4采用增压设备柴油机装增压器后，增加了充气量，使压缩终了的压力和温度有所提高，从而改善了发动机的动力性和经济性。汽油机采用增压器困难较大，主要是汽油机产生的爆震不易解决。5采用含氧燃料在汽油中掺入酒精、丙酮及其他含氧化合物。掺入的这些含氧燃料的分子中都含有氧。在燃烧中，补偿了因气压低而产生的充气量不足的问题。三、汽车制动系在高原及山区条件下采取的安全措施1.采用辅助制动器辅助制动器有电涡流、液体涡流及发动机排气制动器。发动机排气制动是一种有效而简便的措施。它是在发动机制动的基础上，在排气管上加装一个排气节流阀。使用排气制动时，切断发动机燃料供给，关闭排气节流阀，达到降低车速制动汽车的目的。2制动鼓淋水汽车下长坡制动时，对制动鼓外圆进行淋水冷却，可解决因摩擦衬片过热而引起的烧蚀现象。3发动机采用良好的冷却和保养措施。4适当缩短底盘的维护周期。5选用合成型制动液合成制动液一般由二乙二醇醚、三乙二醇醚等溶剂，蓖麻油、聚乙二醇等润滑剂和一些添加剂组成。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1使用特点（1）气温高，发动机冷却系散热温差小，散热能力差，发动机易过热；（2）汽车行驶可靠性变坏；（3）驾驶室及车厢闷热。2发动机过热带来的危害发动机充气效率下降。气温越高，发动机罩内温度越高，空气密度越小，充气效率越低。燃烧不正常（爆震、早燃）发动机出现爆震与很多因素有关。图7-5是气候条件对爆震影响的试验结果。图7-5气候条件对爆震影响的试验结果机油变质和烧损发动机在高温条件下工作，加剧了机油的热分解、氧化和聚合过程；发动机燃烧不正常所形成的不完全燃烧产物窜入曲轴箱，稀释了机油，使机油变质加快；高温使空气中的灰尘增多，进入曲轴箱，污染了发动机油底壳的机油。加剧了零件的磨损在高温条件下，汽车长时间、超载或高速行驶，使机油温度升高，粘度下降，油性变差，加速了零件磨损。使燃料供给系统产生气阻燃料供给系受热后，部分汽油蒸发成气态存在于油箱及汽油泵中，增加了汽油流动阻力；由于气体的可压缩性，使汽油泵出油管中的汽油蒸汽随着汽油泵的脉动压力，不断地被压缩和膨胀，破坏了汽油泵在吸油过程中形成的真空度，造成发动机供油不足，甚至中断。二、提高汽车在高温条件下使用性能的主要措施1提高发动机冷却系的冷却强度高温条件下行驶的汽车，发动机冷却系可在结构上做某些改进。例如，增加冷却风扇叶片数、直径或叶片角度，提高冷却风扇转速等。2加强技术维护清除水垢；适当缩短换油周期，加强空气滤清器的维护，选用优质机油，采用沸点高的制动液；减小充电电流，保持电解液液面高度；降低浮子室油面高度，减少主喷箱与加浓装置的出油量；采用电动汽油泵，可有效的防止气阻现象。3防止爆震。改进进气方式，可降低进气温度，防止爆震；在使用中，可适当推迟点火时间，也可防止出现爆震现象。4防止轮胎爆破。方法是严禁轮胎超载，按标准气压给轮胎充气并经常检查胎压。5注意车身维护。维护中，应注意喷漆前的除锈和采用耐腐蚀、耐磨性高的涂层，并加强车身外表的养护作业。第五节汽车在坏路和无路条件下的使用一、汽车在坏路和无路条件下的使用特点1特点（1）驱动轮与路面的附着力减小；（2）车轮的滚动阻力增大；（3）突出的障碍物影响汽车通过；2土路的使用特点（1）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，使滚动阻力增大。（2）汽车在泥泞而松软的土路上行驶时，由于附着力低，引起驱动轮打滑，使汽车无法通过。土路的滚动阻力系数与土壤的强度、轮胎花纹和气压、驱动轮上的负荷及汽车的行驶速度有关。干燥平坦的土路附着系数可达0.5~0.6；潮湿泥泞路面附着系数降低到0.3~0.4或更低。3砂路的使用特点砂路表面松散，受压变形大，轮胎花纹嵌入砂土后，抓着力小，附着系数降低，同时，车轮的滚动阻力增大，影响汽车的通过性能。4雪路的使用特点雪层的密度越小，承受能力越差。雪层的密度与气温和压实的程度有关，气温越低，雪层密度越小，雪层干而硬。雪层厚度，特别是松软雪层厚度增加时，汽车的通过性明显下降。使用经验表明，雪层的厚度大于汽车最小离地间隙1.5倍，雪的密度小于0.45g/cm时，汽车便不能通过。5冰路的使用特点冬季有冰的道路附着系数可降低到0.1以下。为了保证行车安全，在冰路上行驶时的车速要低，行车间距要大。还应检查冰层厚度和坚实情况（裂缝、气泡或雪的夹层等）。在气温低于0℃情况下，汽车通过冰封的渡口时，冰层的最小厚度参见表7-1。表7-1冰层厚度与承载能力二、汽车在坏路和无路条件下使用时应采取的主要措施1提高车轮和路面的附着力或减少轮胎对地面的压力，防止车轮滑转，通常在驱动轮上装防滑链。防滑链有普通防滑链、履带式防滑链和防滑块。防滑链的缺点是链条太重，拆装不方便，使汽车的动力性和经济性均下降，在硬路面上行驶的冲击大，使轮胎和后桥磨损大。2汽车克服局部障碍或陷住时，可采用自救措施。一般用绳索绑在树干（或木桩）和驱动轮上，如同绞盘那样驶出汽车。3合理使用汽车轮胎（1）降低轮胎气压，使其与路面的接触面积增大，减小滚动阻力，改善附着条件。但轮胎气压降低后轮胎变形大，使用寿命降低，因此不能长期使用低气压轮胎。（2）使用越野花纹轮胎。越野花纹轮胎花纹横向排列，花纹沟槽深、凸出