CC BY
441
УДК 621.43
С. В. БЕЛОКОПЫТОВ А. Д. ГЕДЗЬ А. В. КОЛУНИН С. А. ГЕЛЬВЕР А. В. МАРКОВ
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия,
г. Омск
Омский автобронетанковый инженерный институт
Омский государственный университет путей сообщения
ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО СОСТОЯНИЯ ДВИГАТЕЛЯ КАМАЗ-740.30.260 ПРИ ПРОГРЕВЕ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР
В данной статье рассмотрена динамика изменения температур жидкостей систем двигателя КамАЗ-740.30.260 автомобиля КамАЗ-5350 семейства МУСТАНГ в процессе прогрева. Пуск двигателя осуществлялся в зимних условиях при температуре окружающего воздуха минус 32оС без использования предпускового подогревателя ПЖД-30, но с использованием системы электрофакельного подогрева воздуха (ЭФУ). Выявлена характерная зависимость изменения температур охлаждающей жидкости и масла двигателя. Установлено время прогрева двигателя, работающего на рекомендуемых инструкцией по эксплуатации оборотах коленчатого вала двигателя до начала готовности автомобиля к использованию под нагрузкой.
Ключевые слова: низкая температура, прогрев, обороты коленчатого вала, датчик температуры, эксплуатация.
Из средств массовой информации: 15 марта 2014 г. при сильном арктическом ветре, достигающем 16 м/с, и низкой температуре минус 15 °С. Жёсткость погоды, согласно таблице значений ветро-холодового индекса, составляла минус 23 °С. Бойцы вместе с техникой и грузами высадились на побережье острова и захватили аэродром условного противника.
Российские военные снова в Арктике. Уникальность данного события заключается в том, что впервые в истории не только России, но и Советского Союза крупномасштабные учения проходят в невыносимых условиях Заполярья.
В сентябре 2013 г. Президент России Владимир Путин заявил о воссоздании военной базы на Новосибирских островах. В настоящее время территория аэродрома «Темп» — это современный автономный полевой лагерь. Он рассчитан на проживание в нем более 300 человек. Внутри палаток удерживается привычная комнатная температура, даже если снаружи минус 50 °С и сильнейший снегопад.
Освоение Арктики остается одним из самых приоритетных направлений. Ведь по оценкам экспертов в этом регионе скрыты огромные залежи нефтегазовых ресурсов. Специфика природно-климатических условий зоны холодного климата России, низкие температуры окружающего воздуха, большая продолжительность межсезонного периода, длитель-
ная зима с большими среднесуточными перепадами температуры окружающего воздуха в среднем до минус 10 °С обусловливают целый ряд особенностей эксплуатации автомобилей.
К ним следует отнести затрудненный пуск двигателей, низкую прокачиваемость моторного масла по масляным магистралям, значительную длительность прогрева, активное охлаждение двигателя в состоянии покоя.
Как известно, топлива, применяемые для работы двигателей внутреннего сгорания, имеют углеводородный состав. При окислении водорода происходит образование паров воды в камере сгорания. В условиях низкотемпературного режима прорыв газов в холодную среду картерного пространства сопровождается конденсационными процессами и накоплением воды в смазочной системе [1].
Таким образом, в течение прогрева холодного двигателя в результате конденсационных процессов происходит накопление воды в смазочной системе, а при достижении определенной температуры происходит её испарение из объёма масла. Температура точки росы в объёме картерного пространства составляет 42 °С [2].
Городской режим эксплуатации в зимнее время предполагает короткие пробеги автомобиля с остановками двигателя и, как следствие, низкотемпературным режимом работы.
М/1К: .
Рис. 1. Датчик температуры масла, установленный на сливную пробку
Рис. 2. Датчик температуры охлаждающей жидкости накладного типа, установленный на жидкостной коллектор
Негативное влияние воды на состояние моторного масла описано в работах [3, 4].
Новое поколение полноприводных автомобилей, разработанное ОАО «КамАЗ», носит символическое название «Мустанг». В конструкции новых автомобилей семейства КамАЗ-5350 с двигателем КамАЗ-740.30-260 использовано большое количество новых технических решений, значительно повышающих технический уровень автомобилей. В первую очередь следует отметить новые двигатели, имеющие повышенную мощность и высокий ресурс. [5, с. 3].
Двигатель КамАВ-740.30-260 автомобилей КамАЗ-5350 четырёхтактные с воспламенением от сжатия, жидкостного охлаждения, с У-образным расположением восьми цилиндров, с турбонаддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха типа «воздух — воздух».
По выбрасам вредных веществ с отработавшими газми двигатель соответствует требованиям правил ЕЭК ООН «БиШЭ-2» [5, с. 17].
Для работы двигателя рекомендуется применять топливо: зимнее З-0,2 минус 35 при температуре окружающего воздуха от минус 20 °С и выше; зимнее З-0,2 минус 45 при температуре окружающего воздуха от минус 30 °С и выше; зимнее А-0,2 при температуре окружающего воздуха от минус 50 °С и выше [5, с. 53].
Пуска двигателя автомобиля КамАЗ-740.30-260 при использовании в условиях отрицательных температур рекомендуется осуществлять с использованием систем облегчения пуска двигателя при низких
температурах. Система облегчает пуск двигателя при отричетельной температуре окружающего воздуха за счет разогрева двигателя. Она включает в себя электрофакельный подогреватель воздуха (ЭФУ) и предпусковой подогреватель охлаждающей жидкости и масла ПЖД-30.
Электрофакельный подогреватель обеспечивает пуск двигателя за счёт подогрева воздуха, поступающего в целинды, что даёт возможность улучшить условия самовоспламенения топлива вследствие повышения температуры конца сжатия в обьёме камеры сгорания.
Предпусковой подогреватель облегчает пуск двигателя за счет разогрева жидкости в системе охлаждения и масла в поддоне двигателя и уменьшения в связи с этим сопротивления вращению коленчатого вала двигателя [5, с. 83].
При температуре окружающего воздуха до минус 22 °С пуск двигателя производить с применением системы электрофакельного подогрева воздухом (ЭФУ) или предпускового подогревателя [5, с. 456].
Пуск двигателя с применением электрофакельного подогревателя заключается в следующем:
— кратковременно нажать на кнопку выключателя массы и включить аккумуляторные батареи;
— нажать на кнопку включения электрофакельного подогревателя и удерживать её в течение 40 — 45 с;
— после загорания сигнализатора готовности электрофакельного подогревателя включить стартер, повернув ключ во второе нефексированное положение, удерживать кнопку включения электрофа-
Рис. 3. Диаграмма изменения температур жидкостей систем двигателя при его прогреве
кельного подогревателя до нормальной устойчивой работы двигателя [5, с. 86].
После запуска следует прогреть двигатель до температуры охлаждающей жидкости не менее 40 °С при частоте вращения коленчатого вала 1300— 1600 мин-1 до температуры охлождающей жидкости 70 °С. Нельзя допускать работы непрогретого двигателя на большой частоте коленчатого вала. После этого можно начинать движение [5, с. 456].
Исходя из вышеизложенного возникла необходимость в определении надежности пуска двигателя атомобиля КамАЗ-5350 в условиях отрицательных температур с использованием ЭФУ, определение времени и динамик изменения температуры рабочих жидкостей атомобиля до момента начала ипользо-вания его под нагрузкой. Какова температура охлаждающей жидкости при достижении расчетной температуры точки росы масла (42 °С).
Подготовка эксперимента включала в себя выбор автомобиля и дооборудование его необходимыми устройствами, обеспечивающими точное измерение его контролируемых параметров.
Ввиду массовой эксплуатации автомобиля КамАЗ-5350 в России данный автомобиль выбран для проведения эксперемента.
Автомобиль КамАЗ-5350 с двигателем КамАЗ-740.30-260 заправлен:
— система питания двигателя заправлялась: топливо дизельное зимнее З-0,2 для работы при температуре до минус 45, ГОСТ 305-82;
— в системе охлаждения использовалась охлаждающая жидкость марки «Тосол А-40М» ГОСТ 2808489 (при температуре воздуха до минус 40оС), объём заправки составил 45 литров.
— в системе смазки двигателя использовалось моторное масло М-8Г2к ГОСТ 8581-78, объём заправки составил 34 литра.
На момент проведения эксперимента пробег автомобиля составил 16639 км.
Эксперимент проводился без использования предпускового подогревателя, но с использованием системы электрофакельного подогрева впускного воздуха (ЭФУ). На момент проведения эксперимента температура окружающего воздуха составляла минус 32 °С, атмосферное давление 761 мм рт. ст., влажность воздуха 74 %. Скорость ветра 2 м/с. Жёсткость погоды по таблице значений ветро-холодового индекса составляла минус 35 °С.
На двигатель автомобиля дополнительно установили два высокочувствительных датчика температуры (рис. 1, 2).
Датчик температуры масла установлен в пробку поддона двигателя (рис.1), датчик температуры охлаждающей жидкости установлен накладным способом на жидкостной коллектор (рис. 2). Датчики соединены с многоканальным измерителем температуры МИТ-12.
После пуска двигателя поддерживалась частота вращения коленчатого вала 1400 мин-1 и осуществлялся замер температуры в автоматическом режиме работы МИТ-12 с периодичностью через 30 секунд.
При отсутствии в системе смазки датчика температуры масла отсутствует информация относительно последнего. В связи с этим возникает вопрос: какова динамика изменения температур масла и охлаждающей жидкости при прогреве двигателя без использования предпускового подогревателя ПЖД-30, но с использованием системы электрофакельного подогрева воздухом (ЭФУ). Для ответа на поставленный вопрос был проведён эксперимент.
Результаты эксперимента, показанные на диаграмме (рис. 3), позволяет судить о динамике изменения температур жидкостей двух систем двигателя. Температуры жидкостей изменяются неодинаково. Активность изменения температуры масла преобладает над охлаждающей жидкостью. При достижении маслом температуры точки росы (42 °С) температура охлаждающей жидкости составила 31 °С, максимальная разность температур составила 20 °С на 34-й минуте прогрева.
При достижении температуры охлаждающей жидкости 40 °С температура масла достигала 57 °С, последнее значение превышает температуру точки росы, что свидетельствует об окончании конденсационных процессов в системе смазки. Время готовности автомобиля к работе под нагрузкой составляет 25 минут.
Преобладающую динамику изменения температуры масла можно объяснить значительным гидродинамическим трением между его слоями. Причём последнее зависит от вязкости, а вязкость, в свою очередь, от температуры. Таким образом, чем ниже температура масла, тем активнее происходит её нарастание.
Кроме того, масло подвержено воздействию газов прорвавшихся через замки поршневых колец в кар-терное пространство, обладающих высокой температурой.
Полученная информация не противоречит руководству по эксплуатации двигателя КамАЗ-740.30.260 и может быть учтена при подготовке автомобилей к использованию в условиях отрицательных температур.
Библиографический список
1. Непогодьев, А. В. Химический состав отработанного моторного масла / А. В. Непогодьев // ХТТМ. - 1974. - № 12. -С. 50-53.
2. Колунин, А. В. Влияние отрицательных температур окружающей среды на периодичность технического обслуживания силовых установок дорожных и строительных машин : дис. ... канд. техн. наук : 05.05.04 : защищена: 16.02.07 : утв. 11.05.07 / Колунин Александр Витальевич. - Омск, 2006. - С. 40-74.
3. Корнеев, С. В. Влияние обводнения на содержание присадок в моторных маслах / С. В. Корнеев, Д. Н. Пилипенко, А. В. Колунин // Строительные и дорожные машины. -2003. -№ 12. - С. 17-19.
4. Корнеев, С. В. Обводнение и коллоидная стабильность моторных масел / С. В. Корнеев, В. М. Дудкин, А. В. Колу-нин // Химия и технология топлив и масел. - М., 2006. -№ 4. - С. 33-34.
5. Руководство по эксплуатации автомобилей семейства «Мустанг». МО РФ ГАБТУ. - 2006.
БЕЛОКОПЫТОВ Сергей Викторович, аспирант кафедры «Тепловые двигатели и автотракторное электрооборудование» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии; преподаватель
кафедры «Ремонт бронетанковой и автомобильной техники» Омского автобронетанкового инженерного института (ОТИИ).
Адрес для переписки: sergeyotii95@gmail.com ГЕДЗЬ Андрей Джонович, кандидат технических наук, заместитель начальника кафедры «Ремонт бронетанковой и автомобильной техники» ОТИИ. Адрес для переписки: djnych.gedz@yandex.ru КОЛУНИН Александр Витальевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Ремонт бронетанковой и автомобильной техники» ОТИИ. Адрес для переписки: kolunin2003@mail.ru ГЕЛЬВЕР Сергей Александрович, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры физики и химии Омского государственного университета путей сообщения.
Адрес для переписки: gelversa@rambler.ru МАРКОВ Александр Борисович, доцент кафедры «Ремонт бронетанковой и автомобильной техники» ОТИИ.
Адрес для переписки: markov12@gmal.com
Статья поступила в редакцию 20.12.15 г. © С. В. Белокопытов, А. Д. Гедзь, А. В. Колунин, С. А. Гельвер, А. В. Марков
УДК 629.4.082.55 с. В. БЕЛОКОПЫТОВ
А. В. КОЛУНИН А. И. БЛЕСМАН Д. А. ПОЛОНЯНКИН
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия,
г. Омск
Омский автобронетанковый инженерный институт
Омский государственный технический университет
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ОСАДКА ОБВОДНЕННОГО МОТОРНОГО МАСЛА М-8Г2К_
В статье рассматривается влияние обводнения моторного масла М-8Г2к на процесс образования в нем осадка, описана методика исследования качественного и количественного состава осадка моторного масла М-8Г2к при его 1 %-ном обводнении. Приводятся результаты исследования элементного состава и его распределения в осадке моторного масла.
Ключевые слова: моторное масло, обводнение масла, осадок, растровая электронная микроскопия, элементный состав.
В 1955 году англо-американские инженеры впервые обратили внимание на мазеобразные отложения чёрного цвета в системах смазки двигателей внутреннего сгорания [1, 2]. Некоторое время спустя к таким образованиям проявили интерес советские учёные [3].
Специфика природно-климатических условий зоны холодного климата России (низкие температуры окружающего воздуха, большая продолжительность зимнего периода) обусловливает целый ряд
особенностей эксплуатации двигателей внутреннего сгорания ДВС. Обводнение моторных масел является одной из наиболее важных проблем, оказывающих непосредственное влияние на эксплуатационные характеристики ДВС. Ее исследованием занимались К. К. Папок, А. Б. Виппер, А. В. Непогодьев, С. В. Вен-цель, С. В. Корнеев. Особенно актуальна проблема обводнения для техники, эксплуатируемой в условиях холодного климата [4]. Было установлено, что температурные условия окружающей среды, в кото-
