Проблемы эксплуатации атд в условиях низких температур

Наличие обширного парка дизельных силовых установок, работающих длительное время в зимний период эксплуатации в условиях низких температур, большая удаленность этих зон эксплуатации от источников снабжении, сложность поставки запасных частей и агрегатов требует значительного повышения надежности эксплуатируемой техники.

Опыт эксплуатации машин показывает, что их надежность существенно зависит от климата. Это становится особенно заметным в том случае, если машины в целом или отдельные их элементы работают в климате, на который они не рассчитаны. Исследованиями [1] установлено, что количество отказов, интенсивность изнашивания деталей в условиях зимней эксплуатации техники в три ‑ пять раз выше, чем при положительной температуре окружающей среды. Влияние отрицательных температур на интенсивность изнашивания деталей дизельного двигателя отмечено в работах [2, 3, 4 и др.]. Исследованиями [5] установлено, что снижение температуры окружающего воздуха от 20 0С до -35 0С приводит к повышению износа двигателя Д-37 М в среднем на 50 .60%. Износ гильз цилиндров дизеля А-41 под нагрузкой при уменьшении температуры от 0 0С до -20 0С возрастает в 1,5 .2,0 раза, а поршневых колец в 2 .2,7 раза [6]. Сложность поддержания оптимального теплового состояния двигателя в зимний период эксплуатации, понижение температуры жидкости в системе охлаждения ведет к снижению температуры подаваемого в цилиндры топливно-воздушного заряда и задержке его самовоспламенения. Уменьшение температуры охлаждающей жидкости в двигателе с 85 0С до 45 0С приводит к снижению эффективной мощности дизеля на 5¸6% [7], износ зеркала цилиндра возрастает в 4 раза (по сравнению с износом при нормальном тепловом состоянии).

Из-за сложности поддержания оптимального теплового состояния двигателя снижается температура жидкости в системе охлаждения, что ведет к снижению температуры подаваемого в цилиндры топливовоздушного заряда и задержке его самовоспламенения. Падение температуры охлаждающей жидкости в двигателе с 85 до 45 °С приводит к снижению эффективной мощности дизеля на 5 .6%. Расход топлива повышается на 6 .7 %. Низкая температура охлаждающей жидкости ускоряет образование смолистых и окисляющих веществ. В результате резко увеличивается отложение нагара, быстрее изнашиваются поршни, поршневые кольца и стенки цилиндров. Износ зеркала цилиндров возрастает также за счет смывания слоя смазки конденсирующимся топливом и водой. По сравнению с износом при нормальном тепловом режиме при понижении температуры охлаждающей жидкости до 55°С износ увеличивается в 4 раза, до 40 °С — в 12 раз, до 30 °С — в 20 раз [7].

Зимой с понижением температуры окружающего воздуха от 20 0С до минус 37 0С вызывает уменьшению температуры воздуха во впускном коллекторе с 21 0С до минус 31 0С. Впрыскивание топлива, имеющего пониженную температуру, в холодную воздушную среду вызывает увеличение периода задержки самовоспламенения. Это в конечном итоге приводит к неполному сгоранию топлива, жесткой работе двигателя, возрастанию среднего индикаторного давления, увеличению удельного расхода топлива. Так, при эксплуатационных испытаниях системы питания автомобиля КамАЗ обнаружено, что на дымность отработавших газов и эксплуатационный расход топлива достигают минимума при температуре топлива в баке 36 .37 0С. Первый показатель возрастает в несколько раз, а второй увеличивается на 30 .35% при снижении температуры топлива до 0 0С [8].

Одновременно с понижением температуры окружающей среды пропорционально увеличивается число отказов двигателей и других систем и механизмов трактора. Практика показывает, что наибольшее число отказов дизелей (до 50%) происходит вследствие нарушения работы топливоподающей системы. Это обусловлено тем, что ее агрегаты располагаются по всей длине трактора и не имеют системы поддержания оптимальной температуры. Часть агрегатов (топливный насос высокого давления, фильтры тонкой и грубой очистки) находятся рядом с двигателем и нагреваются от него, другие (топливный бак, всасывающий топливопровод) расположены на значительном удалении от двигателя и охлаждаются окружающим воздухом.

Температура окружающего воздуха оказывает существенное влияние на протекание физических процессов, связанных с кристаллизацией парафинистых углеводородов, конденсацией и растворением воды в топливе, на характеристики отдельных агрегатов топливной системы, мощностные характеристики двигателя, надежность и долговечность работы топливной аппаратуры и двигателя в целом.