第10章汽車在特殊條件下的使用

1、第10章 汽車在特殊條件下的使用 10.1 汽車在走合期的使用10.2 汽車在低溫條件下的使用10.3 汽車在高溫條件下的使用10.4 汽車在高原和山區(qū)條件下的使用10.5 汽車在壞路或無路條件下的使用10.6 汽車合理拖掛10.1 汽車在走合期的使用10.1.1 汽車的走合期汽車運行的最初的使用階段走合期，較之汽車的整個使用期限，雖然時間較短，但走合期的合理使用意義重大。新車或大修竣工汽車投入使用的初期稱為汽車走合期。通常汽車制造廠對所生產(chǎn)車型均規(guī)定有走合里程，一般為15003000km。10.1.2 走合期的使用特點1.零件表面摩擦劇烈，磨損速度快2.潤滑油變質(zhì)快3.行駛故障多10.1.3

2、 汽車走合期應(yīng)采取的技術(shù)措施根據(jù)汽車在走合期的使用特點，汽車在走合期應(yīng)采取的主要措如下：1.減載走合期第一階段一般應(yīng)空載（23h），整個走合期內(nèi)的載質(zhì)量不應(yīng)超過額定載荷的75%，不允許拖掛或牽引其他車輛或機械。2.限速走合期內(nèi)，貨車最高車速一般不應(yīng)超過4050km/h，轎車最高車速不應(yīng)超過90 km/h，轎車發(fā)動機轉(zhuǎn)速不應(yīng)超過42004500r/min。3.正確駕駛起動時，預(yù)熱溫度應(yīng)升至5060；行駛中，冷卻系統(tǒng)水溫不應(yīng)低于80；起步、加速應(yīng)平穩(wěn)；換擋應(yīng)平穩(wěn)、及時；行駛中要注意選擇路面，盡量減少在凹凸不平的路面上行駛，以減輕震動和沖擊。4.選擇優(yōu)質(zhì)燃料和潤滑油選擇抗爆性好的優(yōu)質(zhì)燃油，以防汽油機

3、爆燃；選擇粘度較低的優(yōu)質(zhì)潤滑油或加有添加劑的專用潤滑油，潤滑油加注數(shù)量應(yīng)略多于規(guī)定量，并應(yīng)按走合期維護的規(guī)定及時更換。5.加強維護10.2 汽車在低溫條件下的使用10.2.1 低溫條件對汽車使用的影響低溫條件系指氣溫在05的車輛使用條件。低溫起動困難的主要原因是：發(fā)動機潤滑油和齒輪潤滑油的粘度變大，曲軸轉(zhuǎn)動阻力變大；燃料的揮發(fā)性能變差；可燃混合氣的質(zhì)量變差；蓄電池工作能力降低等。（1）發(fā)動機曲軸旋轉(zhuǎn)阻力大隨著溫度的降低，發(fā)動機潤滑油的粘度增大，潤滑油內(nèi)摩擦阻力增大，從而增加了曲軸的旋轉(zhuǎn)阻力，使發(fā)動機的起動轉(zhuǎn)速下降。如圖所示，曲線1與曲線2的交點對應(yīng)的溫度為22，這個溫度是發(fā)動機起動的最低溫度，

4、隨著溫度的下降，發(fā)動機起動的最低轉(zhuǎn)速會上升。1為發(fā)動機起動的最低起動轉(zhuǎn)速；2為起動系統(tǒng)能帶動發(fā)動機旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速（2）燃料蒸發(fā)性能變差隨著溫度的降低，汽油的蒸發(fā)性變差，汽油的粘度和相對密度均增大。如圖所示，溫度從40降到10時汽油的運動粘度提高約76%，密度提高6%，這就使汽油的流動性變差，導(dǎo)致汽化不良。試驗可知：氣溫為0，進氣流速為10m/s時，有31%的汽油蒸發(fā)。同時由于低溫時發(fā)動機機件吸熱量大，對燃料蒸發(fā)也不利，使大部分燃料以液態(tài)進入汽缸，此時燃料燃燒釋放的能量不足，難以維持發(fā)動機順利起動的必要轉(zhuǎn)速，這是導(dǎo)致發(fā)動機起動困難的主要原因。1粘度曲線 2密度曲線柴油在低溫條件下使用受影響更大，隨溫

5、度降低，柴油粘度增大，引起柴油霧化不良，壓縮終了的壓力和溫度變低，燃燒過程變壞，導(dǎo)致發(fā)動機起動困難。當(dāng)溫度進一步降低時，因燃料含蠟的沉淀物析出，使燃料的流動性逐漸喪失，最終無法起動。所以在低溫條件下使用柴油，要求其具有很好的流動性和較低的粘度。（3）蓄電池工作能力下降蓄電池在低溫條件下輸出的功率下降，不能滿足起動機的工作要求，影響發(fā)動機正常起動的主要因素是起動機的起動轉(zhuǎn)矩和火花塞的跳火能量。目前，常用的鉛酸蓄電池的低溫使用性能主要受電解液的影響。隨著溫度的降低，電解液粘度增大，滲透能力下降，內(nèi)阻增加，使蓄電池起動時容量和端電壓下降。在低溫起動時，需要的起動功率大，而蓄電池輸出功率反而下降，當(dāng)氣

6、溫降到一定程度時，起動系統(tǒng)便拖動不了發(fā)動機，達不到最低起動轉(zhuǎn)速。圖中兩曲線交點即是蓄電池低溫起動的極限。低溫起動時，由于蓄電池端電壓低，火花塞的跳火能量小，使發(fā)動機不易起動?；鸹ㄈ醯钠渌蜻€有：冷的可燃混合氣密度大，使電極間電阻增大；火花塞有汽油、水及氧化物等。2.汽車總成磨損嚴重汽車在低溫條件下使用時，各主要總成磨損都比較大，尤其是發(fā)動機的磨損更為明顯。在發(fā)動機使用周期內(nèi)，50%的汽缸磨損發(fā)生在起動過程，而冬季起動占起動磨損的60%70%。主要表現(xiàn)為汽缸壁、曲軸頸的磨損造成低溫下發(fā)動機磨損嚴重的主要原因有：（1）低溫起動時，潤滑油粘度大，流動性差，潤滑油壓入各工作表面，使?jié)櫥瑮l件惡化。（2

7、）冷起動時由于燃料的霧化不良，大部分燃料以液態(tài)進入汽缸，沖刷了汽缸壁的油膜，并沿缸壁流入曲軸箱稀釋潤滑油，使其潤滑性能減退。（3）汽油的含硫量對汽缸壁磨損的影響也很大，這是由于汽油在燃燒過程中產(chǎn)生的硫化物與凝結(jié)在汽缸壁上的水蒸氣化合成酸，引起缸壁腐蝕，加劇缸壁磨損。為此要嚴格控制燃料中的硫分。（4）燃料不完全燃燒而形成的碳化物也會同廢氣一起竄入曲軸箱，污染潤滑油，使?jié)櫥瑮l件進一步惡化。（5）在低溫條件下，由于曲軸及連桿軸瓦的合金、瓦背與軸頸的膨脹系數(shù)不同，使配合間隙變小，而且很不均勻，加速了軸頸與軸瓦的磨損。3.燃料消耗量增加4.零部件材料強度減弱5.行車條件變壞10.2.2 改善汽車低溫使用

8、性能的主要措施根據(jù)汽車在低溫條件下的使用特點，主要采用：預(yù)熱，保溫，合理選擇燃潤料，改善混合氣形成及防凍等措施來保證汽車在低溫下的正常使用。1.加強技術(shù)維護汽車運行季節(jié)轉(zhuǎn)換之前，應(yīng)結(jié)合汽車的定期維護作業(yè)，附加作業(yè)項目，使汽車適應(yīng)氣候變化了的運行條件。換入冬季的維護是為了提高汽車在低溫、寒冷條件下的適應(yīng)能力，避免發(fā)生意外事故。定期維護以外的附加維護作業(yè)項目主要有：安裝或維護發(fā)動機保溫及起動預(yù)熱裝置（如將排氣預(yù)熱調(diào)到“冬”字位置）；檢查調(diào)整冷卻散熱裝置（節(jié)溫器、風(fēng)扇皮帶等）是否有效；更換冬季用潤滑油（脂）及防凍液；檢查調(diào)整供油系、點火系；做好防滑保護措施的準備等。2.預(yù)熱（1）進氣預(yù)熱（2）發(fā)動機

9、預(yù)熱發(fā)動機預(yù)熱裝置按加熱熱源不同，可分為熱空氣預(yù)熱、紅外線輻射預(yù)熱、電加熱預(yù)熱和燃油加熱器預(yù)熱。3.保溫駕駛室或車身內(nèi)部保溫的目的主要是提高乘坐舒適性。駕駛室和車內(nèi)的保溫方法根據(jù)熱源不同可分為：獨立燃燒式、發(fā)動機尾氣余熱式和發(fā)動機冷卻液余熱式三種形式。4.合理使用燃料和潤滑油5.使用起動液6.使用防凍液在寒冷季節(jié)，發(fā)動機冷卻系統(tǒng)使用防凍液，可防止缸體凍裂，減輕駕駛員勞動強度。常用防凍液有乙二醇水型、乙醇水型和甘油水型三種。防凍液在使用過程中應(yīng)注意以下各點：（1）防凍液的冰點應(yīng)比使用地區(qū)的最低溫度低5。（2）防凍液表面張力小，因而易泄漏，加注前應(yīng)檢查冷卻系統(tǒng)的密封性。（3）防凍液膨脹系數(shù)大，一般

10、只應(yīng)加到冷卻系統(tǒng)總?cè)萘康?5%，以免升溫膨脹后溢出。（4）經(jīng)常用密度計檢查防凍液成分。使用乙醇型防凍液時，乙醇蒸發(fā)快，應(yīng)及時添加適量乙醇和少量水；對乙二醇型和甘油型防凍液，只需添加適量的水。10.3 汽車在高溫條件下的使用10.3.1 高溫條件對汽車使用的影響1.發(fā)動機充氣系數(shù)下降充氣系數(shù)和每循環(huán)充氣量是評價發(fā)動機進氣過程完善程度的重要指標。式中， 實際進入汽缸新鮮充氣量的質(zhì)量（kg）； 進氣狀態(tài)下充滿汽缸工作容積的新鮮充量的質(zhì)量（kg）； 汽缸工作容積（m3）； 進氣狀態(tài)下空氣密度（kg/m3）。試驗表明：進氣溫度提高后，其與缸壁的溫差減小，盡管可使充氣系數(shù)略有提高（如圖10.6所示），但由

11、于高溫條件下發(fā)動機罩內(nèi)溫度高，空氣密度大大下降而使發(fā)動機充氣量減小，從而導(dǎo)致發(fā)動機功率的降低。當(dāng)外界氣溫為3235時，若冷卻水不沸騰，發(fā)動機最大功率僅為所能發(fā)出最大功率的34%48%；當(dāng)氣溫為25時，由發(fā)動機罩外吸氣可使發(fā)動機最大功率提高10%。0mmV0hVVmm0mhV0圖圖10.6 充氣系數(shù)與進氣門前溫度的關(guān)系充氣系數(shù)與進氣門前溫度的關(guān)系氣門定時：進氣門開上止點前8、排氣門開下止點后8、進氣門關(guān)下止點后48、排氣門關(guān)上止點后8l2.燃燒不正常l3.潤滑油易氧化變質(zhì)，發(fā)動機磨損加劇l4.供油系易產(chǎn)生氣阻l影響產(chǎn)生氣阻的因素：l（1）汽油的品質(zhì)。l主要是汽油的揮發(fā)性。汽油的汽化性愈好，形成的

12、氣體愈多，愈易產(chǎn)生氣阻（辛烷值高的汽油易產(chǎn)生氣阻）。l（2）供油系統(tǒng)在發(fā)動機上的布置l汽油管道布置和汽油泵的安裝位置，對產(chǎn)生氣阻有很大關(guān)系，越靠近熱源（如排氣管）越易產(chǎn)生氣阻。l（3）發(fā)動機罩內(nèi)的溫度及大氣壓力l發(fā)動機罩內(nèi)的溫度高低與發(fā)動機通風(fēng)良好程度有關(guān)，汽車車頭設(shè)計不合理，機罩內(nèi)溫度增高，容易產(chǎn)生氣阻。另外，大氣壓愈低（行駛在高原山區(qū)），也容易產(chǎn)生氣阻。l（4）汽油泵在高溫條件下的工作能力l結(jié)構(gòu)不同的汽油泵，盡管泵油量相同，但是，抗氣阻的能力不一樣。泵油壓力高的汽油泵，抗氣阻能力就較強。l5.輪胎易爆10.3.2 改善汽車高溫條件使用性能的主要措施1.加強季節(jié)維護（1）加強對冷卻系統(tǒng)的維護

13、，確保其冷卻強度（2）加強潤滑系的維護（3）加強對制動系統(tǒng)的維護（4）加強供油系的維護（5）加強電源系的維護2.防止爆燃3.防止氣阻4.防止行車時爆胎5.注意車身維護10.4 汽車在高原和山區(qū)條件下的使用10.4.1 高原山區(qū)對汽車使用的影響汽車在高原和山區(qū)行駛時，由于海拔高、氣壓低、空氣稀薄，發(fā)動機充氣量減少。如果行駛于坡度陡而長的地段，發(fā)動機冷卻系容易“開鍋”，并導(dǎo)致動力性與經(jīng)濟性下降，行駛安全變壞。而且，常有其它故障發(fā)生。1.對發(fā)動機動力性的影響發(fā)動機的功率指標中的平均指示壓力、指示功率與充氣系數(shù)有直接關(guān)系。發(fā)動機平均指示壓力與充氣系數(shù)的關(guān)系如下：式中， 發(fā)動機指示功率，kW； 理論混合

14、氣（即過量空氣系數(shù)=1時的混合氣）熱值，kJ/m3； 過量空氣系數(shù)； 指示效率； 充氣系數(shù)。即發(fā)動機平均指示壓力與充氣系數(shù)成正比。VimoiHp1000iPmoHiV當(dāng)大氣壓力下降時，若進氣溫度和進氣系統(tǒng)的阻力不變，進氣終了的壓力與進氣壓力的比值基本不變，相對于進氣狀態(tài)而言，充氣系數(shù)變化不大。但是，隨著海拔升高，氣壓逐漸降低，空氣密度減小，致使發(fā)動機的進氣量減少，平均指示壓力下降。對于四沖程發(fā)動機而言，平均指示壓力與發(fā)動機功率成正比關(guān)系，即式中， 發(fā)動機總工作容積，L； 平均指示壓力，kPa； 曲軸轉(zhuǎn)速，r/min。對于一定型號的發(fā)動機在轉(zhuǎn)速不變的情況下，平均指示壓力直接影響著發(fā)動機功率，即發(fā)

15、動機功率隨著海拔升高而下降。310120nVpPhiihVipn2.對汽車行駛功耗的影響高原山區(qū)行駛的汽車，發(fā)動機循環(huán)充氣量明顯下降，若供油系統(tǒng)未經(jīng)調(diào)整或校正，則隨著海拔高度增加，空燃比變小，混合氣變濃，發(fā)動機油耗增加。同時，因發(fā)動機動力不足，又因高原山區(qū)坡度陡而大，道路復(fù)雜，汽車經(jīng)常采用低擋大負荷行駛，也會引起油耗增大。大氣壓力降低，燃料揮發(fā)性提高，因而易嚴生氣阻和泄漏，使油耗增大。海拔高度對汽車行駛油耗的影響如圖所示。3.對汽車制動效能的影響在山區(qū)行駛的汽車，由于地形復(fù)雜，經(jīng)常會遇到上坡、下坡、路窄、彎多等情況。影響山區(qū)行駛安全的主要問題是汽車的制動性能。10.4.2 改善汽車高原山區(qū)使用

16、性能的主要措施在高原山區(qū)行駛的汽車，為提高發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性，確保行車安全，采取的措施主要如下：1.發(fā)動機的改進措施（1）提高發(fā)動機壓縮比（2）合理選擇配氣相位（3）采用增壓技術(shù)（4）采用含氧燃料（5）改善潤滑條件2.安全系統(tǒng)的改進措施（1）采用耐高溫制動摩擦片（2）采用發(fā)動機制動（3）采用輔助制動器（4）制動鼓淋水降溫（5）采用大范圍可調(diào)制動比例閥（6）使用礦油型制動液（7）防止輪胎爆裂（8）改善燈光，確保夜間行駛安全（9）加強維護保養(yǎng)10.5 汽車在壞路或無路條件下的使用u壞路或惡劣道路是指泥濘的土路、冬季的冰雪道路和覆蓋砂土的道路等。無路是指松軟土路、耕地、草地和沼澤地等。10.5.

17、1 壞路或無路條件對汽車使用的影響u汽車在壞路或無路條件下的使用特點是：驅(qū)動車輪與路面的附著力減小，車輪滾動阻力增大，路面上障礙物影響汽車通過。汽車在壞路或無路條件下使用，燃料消耗量比一般正常使用條件約高出35%。u1.土路u土路在壞路和臨時性道路中占的比例最大。汽車在松軟的土路上行駛時，支承路面將出現(xiàn)殘余變形，車輪在路面上形成車轍，滾動阻力增大。汽車在泥濘而松軟的土路上行駛時，往往由于附著系數(shù)低，引起驅(qū)動輪打滑，使汽車無法通過。u2.砂路u在沙路上，其特點是表面松散，受壓力后變形大，嵌入輪胎花紋內(nèi)的砂土在水平方向的抗剪切破壞能力差，使附著系數(shù)降低，輪胎的滾動阻力卻增大，砂路和流砂地容易使汽車

18、打滑，特別在流砂地上，汽車車輪的滾動阻力系數(shù)可達0.150.30或更大，而驅(qū)動輪由于附著系數(shù)低而空轉(zhuǎn)影響汽車的通過性能。u3.雪路u雪路對汽車通過性的影響是很大的，主要取決于雪的特性和深度。雪層的密度越大，其承受的壓力也越大，雪層的密度、硬度都與氣溫和壓實程度有關(guān)；氣溫低，雪層干而硬，氣溫高則相反。u4.冰路u冰路上行駛的汽車，車輪與冰面的附著系數(shù)非常低，在冬季有冰的道路上，附著系數(shù)可降低到0.1以下，但是車輪的滾動阻力與剛性路面的差別不大。為了保證行車安全，在冰路上行駛時的車速要低，行車間隔要大。特別是通過河流或湖泊的冰面時，還需要檢查冰層厚度和堅實情況（裂縫、氣泡或雪的夾層等）。10.5.

19、2 改善汽車壞路或無路使用性能的主要措施在壞路和無路條件下使用時，改善驅(qū)動輪與路面之間的附著條件，減少滾動阻力對提高汽車的通過性是很重要的。從使用方面改善汽車通過性的措施如下。1.降低滾動阻力，提高車輪與路面附著力，防止車輪滑轉(zhuǎn)2.采用合理的駕駛方法3.合理使用汽車輪胎4.采用自救或他救的方法10.6 汽車合理拖掛10.6.1 汽車組織拖掛運輸?shù)目赡苄砸话愕臓I運車輛（貨車或客車）在額定載荷下用直接擋（包括超速擋）和常用經(jīng)濟車速在良好道路上行駛時，節(jié)氣門只需30%40%的開度，僅利用了發(fā)動機同轉(zhuǎn)速下最大功率的40%50%，約為發(fā)動機最大功率的20%左右。低速行駛時發(fā)動機功率利用率更低。所以，通常

20、情況單車運行時，發(fā)動機的負荷都較低，具有相當(dāng)大的剩余（或盈余）功率。汽車合理拖掛可以提高發(fā)動機功率的利用率。汽車的拖掛能力可以用汽車的剩余功率來分析，如圖10.15所示。表示發(fā)動機節(jié)氣門全開、變速器在直接擋時汽車的輸出功率曲線，表示汽車克服行駛阻力所消耗的功率，是節(jié)氣門部分開啟時汽車的輸出功率。汽車以某一車速等速行駛時，汽車的輸出功率（線段）完全用于克服行駛阻力。而在這一車速下，汽車所能發(fā)出的最大功率為（線段），即為汽車在車速下的剩余功率。汽車的剩余功率越大，汽車的加速和爬坡能力就越好。所以，利用發(fā)動機的剩余功率來組織拖掛運輸是完全可能的。圖圖10.15 汽車功率平衡汽車功率平衡圖圖10.6.2 確定拖掛質(zhì)量的原則在確定汽車的最大拖掛總質(zhì)量時，應(yīng)遵循以下原則：（1）汽車列車的平均技術(shù)速度不低于單車的70%，最高車速不低于單車的經(jīng)濟車速；（2）汽車列車在行駛