Забезпечення надійності двигуна автомобіля.

Зі складального конвеєра автомобіль надходить в експлуатацію з двигуном, лише попередньо підготовленим до сприйняття експлуатаційних навантажень. Тому перші 2–3 тис. км експлуатації автомобіля вимагають особливої уваги водія. Таким чином, із самого початку виявляється вплив кваліфікації водія й обслуговуючого персоналу на надійність.

Робота двигуна в умовах експлуатації автомобіля характеризується майже безупинною зміною: моменту, що крутить, і частоти обертання колінчатого вала. Характер і мінливість режимів роботи двигуна обумовлені призначенням автомобіля, кліматичними умовами експлуатації, рельєфом місцевості і якістю дорожніх покрить, індивідуальними особливостями водія автомобіля, експлуатаційними регулюваннями двигуна й інших факторів.

У цілому експлуатаційний режим роботи двигуна визначається комплексом теплових, навантажувальних і швидкісних режимів, формованих режимами неодруженого ходу, розгону, руху з постійною швидкістю і гальмування автомобіля. Несталий режим роботи двигуна при цьому є переважаючим і складає 93–97% в умовах інтенсивного міського руху, 90–95% при русі автомобіля по ґрунтових дорогах і 30–35% усього часу руху автомобіля на заміських автомагістралях. Несталий режим двигуна характеризується частою зміною положення регулювальних органів і в зв'язку з цим частоти обертання колінчатого вала і переданого моменту, що крутить. Дослідженнями встановлено, що при несталому русі автомобіля частота зміни режимів роботи двигуна може досягати 300–500 і більш на 100 км шляху. При русі автомобілів по дорогах різної якості їхні двигуни найбільший період часу працюють при 5–70% повного відкриття дросельної заслінки чи карбюратора переміщення педалі подачі палива. Використовувана потужність двигуна при цьому, у більшості випадків знаходиться в межах 13–78% від номінальної. У залежності від умов експлуатація автомобіля на кожні 1000 км пробігу приходиться від 30 до 500 пусків і зупинок двигуна. При несталих навантажувальних і швидкісних режимах роботи двигунів у порівнянні зі сталими режимами витрата палива зростає на 5–7%, інтенсивність зношування верхніх поршневих кілець підвищується в 2,5–3,5 рази, поршнів у 1,2–2,5 рази і знос підшипників колінчатого вала збільшується на 40–80%. У середньому знос двигунів при роботі на несталих режимах зростає в 1,2–2 рази. Усі ці зведення мають особливе значення для встановлення раціональних методів водіння автомобіля. Так, при розгоні і наступному накаті з відключенням двигуна при меншому сумарному числі оборотів колінчатого вала за пройдений шлях у порівнянні з частотою обертання сталого режиму значно зростає вплив на знос режиму роботи двигуна під навантаженням, тобто при розгоні. Це визначає недоцільність використання при водінні автомобіля методу «розгін –накат», оскільки при цьому можливий підвищений знос деталей двигуна.

Незважаючи на включення прискорювального насоса при різкому відкритті дросельної заслінки суміш досягає циліндрів у перезбідненому стані через осідання більшої частини палива у виді емульсійних плівок. Останні змивають змащення зі стінок циліндрів і сприяють виникненню схоплювання, задирів і передчасному зношуванню циліндрів і поршневих кілець.

Різновидом несталого режиму роботи двигуна є робота на режимах примусового неодруженого ходу і гальмування двигуном. В умовах інтенсивного міського руху ці режими складають 5–10%, а іноді і 15–20% від загального часу руху автомобіля. Характерною рисою режиму примусового неодруженого ходу є високі частоти обертання колінчатого вала при мінімальній подачі палива. При цьому в циліндрах згоряння відбувається з перебоями, паливно-повітряна суміш частково викидається в систему випуску, а частково конденсується, розріджуючи змащення і сприяючи інтенсифікації зносу двигуна. Крім того, даний режим зв'язаний зі значною токсичністю газів, що відробили. Такий режим неминучий при переключенні передач, гальмуванні, русі в «накат» і т.д. При водінні автомобіля тривалість роботи двигуна на режимі примусового неодруженого ходу бажано але можливості скорочувати.

Інтенсивність зносу карбюраторного двигуна при гальмуванні їм автомобіля значно зростає, що почасти є наслідком розрідження картерної олії незгорілим паливом. З цієї причини не слід зловживати гальмуванням автомобіля двигуном.

Як при сталому, так і при несталому режимах навантаження на двигун і частота обертання впливають на надійність. Дослідженнями встановлено, що вплив навантаження зв'язаний з іншими умовами експлуатації і, залежить від виникаючого при цьому виду зношування. Так, іспиту при низькій температурі води й олії показали, що знос циліндрів двигунів, навантажених усього на 10–15% від максимальної потужності, має великі значення, чим при навантаженності до 70–80%, але при оптимальних температурах. Збільшення частоти обертання колінчатого вала двигуна, як і навантаження, супроводжується підвищенням питомого тиску кілець унаслідок збільшеного акумулювання тиску за кільцем і зростання різних утрат – насосних, на тертя й ін. Спільне збільшення навантажень і швидкостей і значній мері змінює тепловий режим двигуна й у цілому підвищує знос його деталей. Стосовно ж до окремих сполучень залежність їхнього зносу від навантажень і швидкостей різна. Наявність таких залежностей обумовлено розмаїтістю умов тертя сполучених деталей, що діють тисками і швидкостями відносних переміщень у різних умовах' змащення і температур. Так, зношування робочої поверхні циліндрів і поршневих кілець у деякому діапазоні збільшується пропорційно збільшенню навантаження на двигун і частоті обертання вала, а зношуваність робочої поверхні спідниці поршня визначається головним чином швидкісним режимом і вкрай мало залежить від тиску газів на поршень. Зношування шатунних і корінних шийок колінчатого вала залежить як від швидкостей, так і від навантажень. При підвищенні частоти обертання на 10% навантаження в підшипниках зростають приблизно на 20%, оскільки між цими параметрами існує статечна залежність. У цілому швидкісний режим роботи двигуна на загальний його знос впливає, чим режим підвищених навантажень.

Звідси стає очевидної важливість справного функціонування обмежників і регуляторів частоти обертання, установлюваних на двигунах вантажних автомобілів. Прагнучи підвищити швидкість автомобіля, особливо на заміських магістралях, різними способами відключають ці обмежники. Максимальна швидкість автомобіля зростає, але при цьому двигун працює в умовах надмірного швидкісного режиму, не передбаченого його конструкцією, що приводить до підвищених износам і до поломок. Не менш шкідливим виявляється також відсутність чи обмежника несправність регулятора при їзді на знижених передачах. У цьому випадку при повній подачі палива двигун також працює при неприпустимій частоті, обертання – режимі, що різко знижує його надійність. Тому справна дія чи обмежника регулятора частоти обертання є найважливішою умовою забезпечення надійності двигуна.

При несталих режимах можливі порушення процесів згоряння, наприклад виникнення, детонації. Детонація в бензинових двигунах виникає звичайно при 100%-ний навантаженню і частоті обертання колінчатого вала, близької до значень частоти при максимальному моменті, що крутить. Дослідження впливу детонації на знос циліндрів виявили, що середній знос у верхньому поясі при детонації зростає більш ніж у 2 рази, а середній максимальний знос у 3 рази порівняно зі зносом при роботі без детонації. Навіть при малій інтенсивності детонації виникає викрашування робітника шару вкладишів підшипників колінчатого вала. При детонації різко збільшуються місцеві температури, що сприяють ерозійному зношуванню (прогару) днищ поршнів, крайок тарілок випускних клапанів і інших деталей.

В умовах експлуатації детонація звичайно виникає при розгоні автомобіля, русі на підйом, у випадках неправильної установки кута випередження запалювання і застосування бензину з октановым числом нижче. необхідного.