Так, например, установка воздушного фильтра на двигателе обеспечивает задержание до 98 — 99% пыли и увеличивает срок его службы в два раза.

Установка центробежных фильтров в двигателях взамен бумажных щелевых снижает износ цилиндров в 1,5 и шеек коленчатого вала в 2,5 — 3 раза.

Введение системы вентиляции картера двигателя уменьшает разжижение масла топливом и износ его деталей.

Установка термостата, жалюзи перед радиатором в системе охлаждения двигателя и масляного радиатора способствует поддержанию теплового режима двигателя, снижает его износ и повышает топливную экономичность. При наличии термостата время разогрева двигателя до рабочей температуры сокращается в 3 — 4 раза и более (в зависимости от начальной и конечной температур ), а общий его износ за это время уменьшается в 7 — 8 раз.

Для уменьшения интенсивности изнашивания деталей цилиндро-поршневой группы применяют поршни с овальной юбкой, специальные износостойкие вставки (из чугуна) в поршне из алюминиевого сплава в зоне размещения верхнего компрессионного кольца, компрессионные поршневые кольца с оптимальным отношением их толщины к радиальной толщине, уменьшающем потерю упругости и вибрацию колец.

Применение тонкостенных вкладышей для шатунных и коренных подшипников коленчатого вала повышает срок их службы. В целях уменьшения износа карбюраторного двигателя применяют: карбюраторы с переменным сечением диффузора (улучшающие распыление топлива при частичных нагрузках), подогрев впускного трубопровода горячими газами или горячей водой, жалюзи с управлением от термостата, вентилятор с биметаллическими лопастями, изменяющими угол атаки в зависимости от окружающей температуры, и др.

Применение в коробке передач шестерен постоянного зацепления и синхронизаторов, уравнивающих скорости вращения выключаемых шестерен, уменьшает износ и поломку зубьев шестерен.

Приведенные примеры показывают, что конструктивными мероприятиями можно снизить изнашивание деталей автомобиля и количество возникающих неисправностей.

Качество материала и технология производства

Качество материала, его механическая и термическая обработка оказывают влияние на уменьшение износа, повышение срока службы и надежности механизмов автомобиля.

Для повышения износостойкости цилиндров двигателей применяют короткие вставные гильзы из легированного чугуна, обладающего высокой коррозийной стойкостью, что позволяет сократить износ цилиндров в 2 — 2,5 раза.

Для шестерен коробок передач главной передачи и дифференциалов широкое применение получили легированные (хромоникелевые, хромистые, хромомарганцовистые и др.) стали, обладающие не только высокой износостойкостью, но и высоким пределом усталости и сопротивляемости динамическим нагрузкам.

Износостойкость сопряженной пары иногда повышают за счет применения разнородных материалов с различным химическим составом и механическими свойствами. Например, стальной кованый коленчатый вал двигателя и его баббитовый подшипник.

Долговечность подшипников коленчатого вала обеспечивается применением биметаллических и триметаллических тонкостенных вкладышей. С целью повышения износостойкости деталей автомобиля широко применяется электролитическое (канальчатое или пористое) хромирование трущихся поверхностей.

Покрытие пористым хромом верхних компрессионных колец поршней уменьшает их износ в 3 — 4 раза.

Решающее значение для повышения износостойкости деталей имеет качество механической обработки. На поверхности детали в результате механической обработки инструментами остаются неровности в виде гребешков и впадин (микрорельеф).

Чем грубее обработка трущихся поверхностей, чем больше величина их шероховатости, тем в большей степени будет проявляться процесс молекулярно-механического изнашивания.

Чистота поверхности оказывает также влияние на срок службы неподвижных сопряжений, характеризуемых величиной натяга при данной посадке. При более грубой обработке деталей выступающие на поверхности детали неровности подвергаются под влиянием действующих нагрузок пластической деформации и срезаются, что приводит к уменьшению натяга и быстрому нарушению прочности посадки.

Влияние качества топливо-смазочных материалов

Рис. 1. Зависимость износа двигателя от фракционного состава бензина

Качество топлива оценивается совокупностью физико-химических показателей, характеризующих его эксплуатационные свойства, которые должны соответствовать ГОСТу. Применение топлива, не отвечающего техническим условиям, привокость и коррозионная агрессивность дизельного топлива — вязкость, цетановое число, коррозийная агрессивность, а также температура кристаллизации и механические примеси.

Фракционный состав бензина, а следовательно, его испаряемость влияют на надежность пуска, длительность прогрева двигателя, его экономичность и изнашивание. При недостаточной испаряемости бензина ухудшается пуск двигателя и увеличивается расход топлива. Кроме того, частицы неиспарившего-ся жидкого бензина (конденсат) смывают со стенок цилиндра смазку, проникают в картер и, разжижая масло, понижают его вязкость и смазывающие качества, чем и способствуют повышенному износу двигателя. Чрезмерное понижение 10-процентной точки бензина может привести к образованию паровых пробок в топливопроводах, ухудшить подачу бензина в карбюратор и вызвать перебои в работе двигателя.

Рис. 2. Зависимость изменения мощности двигателя и расхода бензина от октанового числа при наивыгоднейших углах опережения зажигания.
1 — расход бензина; 2 — мощность двигателя

Применение бензина с меньшим октановым числом против требуемого данной конструкцией двигателя приводит к детонации, повышенному нагарообразоваиию в камере сгорания, к увеличению расхода бензина, снижению мощности, прогару прокладок и головки цилиндров, преждевременному износу деталей кривошипно-шатунного механизма, а иногда и его разрушению.

Наличие в бензине сернистых соединений вызывает коррозийный износ цилиндров двигателя.

Увеличение содержания серы в бензине с 0,05 до 0,35, т. е. в семь раз, увеличивает износ цилиндров двигателя в три раза.

Смолы, содержащиеся в бензине, вызывают отложения на впускных клапанах и их зависание, а также твердые отложения на впускных трубопроводах и камере сгорания.

Изнашивание дизельных двигателей в значительной степени зависит от вязкости топлива, цетанового числа, наличия в топливе серы и смол и фракционного состава топлива. При недостаточной вязкости топлива увеличивается угол его распыла и ухудшается процесс смесеобразования и сгорания. При повышенной вязкости уменьшается угол распыла, что вызывает осаждение топлива на стенках цилиндра и днище поршня и образование на них лака, нагара. При малом цетановом числе дизельного топлива ухудшается его воспламеняемость и возрастает жесткость работы двигателя, сопровождающаяся стуками и повышенными износами. Повышенное цетановое число вызывает увеличение расхода топлива, сопровождаемое дымлением и нагарообразованием.

Присутствие серы в топливе приводит к образованию большого количества смолистых веществ, что способствует пригоранию поршневых колец, быстрому загрязнению масляных фильтров п старению масла.

Основная задача смазочного материала — обеспечить жидкостное трение и предотвратить износ трущихся деталей.

Сохранение жидкостной смазки согласно гидродинамической теории при прочих равных условиях зависит от вязкости маcла.

У масел, применяемых для автомобильных двигателей, вязкость меняется в зависимости от температуры.

С понижением температуры и повышением вязкости масла увеличивается сопротивление провертыванию (стартером или от руки) коленчатого вала двигателя, достигая значений, при которых невозможно обеспечить число оборотов вала, достаточное для пуска двигателя, т. е. 30—50 об/мин.

Одновременно с этим происходит нарушение масляной пленки между трущимися деталями двигателя и повышенное их изнашивание.

Применение масла пониженной вязкости при низких температурах окружающей среды обеспечивает лучшую его прокачиваемость, а следовательно, подачу масла к трущимся деталям двигателя, что предотвращает повышенное трение и способствует уменьшению пусковых взносов. Наоборот, повышен-мая вязкость при высоких температурах масла обеспечивает минимально необходимую толщину масляного слоя между трущимися деталями и в результате также способствует снижению изнашивания.

С понижением температуры трансмиссионных масел их начальная вязкость также резко повышается (для нигрола «3» при температуре —20 °С она увеличивается в 10 000 раз), что приводит к большим гидравлическим потерям в трансмиссии, ухудшению гяговых качеств автомобиля, повышению износов и расхода топлива.

Влияние вязкости трансмиссионного масла на интенсивность изнашивания главной передачи представлено на рис. 6, Недостаточная противоокислительная стабильность масла способствует при работе двигателя на режиме низких температур образованию осадков (мазеобразных отложений), а на режиме высоких температур — образованию лаковых отложений.

Рис. 3. Влияние вязкости масла на износ шестерен главной передачи:
1 — нигрол «3»; 2 — смесь 90% нигрола «3» с 10% дизельного топлива ДЗ; 3 — смесь 82% нигрола «3» с 18% дизельного топлива ДЗ: 4 — масло трансмиссионное «смолка»

Мазеобразные осадки концентрируются в поддоне картера, клапанной коробке и маслопроводах. Забивая фильтры тонкой и грубой очистки масла, сетку приемника масляного насоса и масляные каналы, осадки затрудняют подачу масла к трущимся деталям двигателя, способствуя более интенсивному их изнашиванию.

Лаковые отложения образуются преимущественно в зоне поршневых колец, на юбке и внутри поршня — на верхней головке шатуна.

В результате ухудшается теплопроводность деталей, поршневые кольца теряют подвижность в канавках, заклиниваются в них или, как говорят, «пригорают». При этом масло легко проникает в камеру сгорания, увеличивая его общий расход, а газы в процессе расширения прорываются из камеры сгорания в картер, загрязняя масло. Компрессия и мощность двигателя при этом снижаются.

Условия эксплуатации

Условия эксплуатации по характеру влияния на техническое состояние автомобиля могут быть подразделены на следующие группы: дорожные условия, климатические, режим эксплуатации, качество вождения.

Дорожные условия определяются типом и состоянием покрытия дороги, величиной уклонов или продольным профилем дороги.

С ухудшением дорожных условий увеличиваются число оборотов коленчатого вала двигателя на единицу пробега и расход топлива, значительно повышаются: число включений сцепления, число переключений передач и торможений, которые на плохой дороге могут увеличиваться в несколько десятков раз по сравнению с асфальтобетонной. В результате имеет место более интенсивный износ детален, механизмов и агрегатов, автомобиля. Применение на горных дорогах частого и длительного торможения вызывает нагрев тормозных накладок и барабанов до 350°С, в результате чего уменьшается коэффициент трения, а износ тормозных накладок повышается в 5—10 раз.

Горные дороги значительное влияние оказывают на износ шин, снижая срок их службы в 3 — 4 раза.

Климатические условия характеризуются температурой воздуха, барометрическим давлением и влажностью.

В условиях СССР наибольшее влияние на техническую эксплуатацию автомобилей оказывают низкие температуры воздуха. Зимой двигатель систематически работает в переохлажденном состоянии, на длительных стоянках необходимо его часто пускать и прогревать, отчего повышается износ двигателя.

Ухудшение пуска дизельного двигателя при низкой окружающей температуре обусловливается в первую очередь сниже(эта температура должна быть не ниже 350—380 °С), что приводит к плохому воспламенению топлива и ухудшению его прокачиваемости и распыла. Пуск холодного двигателя затрудняется также по причине увеличения сопротивления вращению коленчатого вала двигателя и уменьшения пускового момента стартера.

Рис. 4. Зависимость момента сопротивления проворачиванию коленчатого вала карбюраторного двигателя от температуры масла в картере:
1 — момент сопрошвлепия; 2—момент стартера

При низкой окружающей температуре пуск холодного двигателя затрудняется также вследствие недостаточного напряжения искры в свече зажигания в результате охлаждения аккумуляторной батареи.

С понижением температуры электролита напряжение на зажимах и емкость аккумуляторной батареи уменьшаются (на 1—1,5% на каждый градус), в то время как потребная мощность для пуска холодного двигателя увеличивается.

При эксплуатации автомобиля в условиях повышенной окружающей температуры уменьшается количество тепла, отводимое радиатором, вследствие чего двигатель перегревается, работает с детонацией, а мощность его понижается.

С увеличением высоты дороги над уровнем моря возрастает разреженность воздуха, что приводит к уменьшению наполнения цилиндров двигателя или коэффициента избытка воздуха, снижению мощности двигателя и увеличению расхода топлива.

С увеличением высоты подъема автомобиля расход топлива на каждые 1000 м увеличивается на 5 — 8% по сравнению с расходом на равнинной местности. Повышенная влажность воздуха снижает топливную экономичность автомобиля, скорость и безопасность движения.

Режим эксплуатации характеризуется режимом движения и нагрузкой автомобиля.

Режим движения автомобиля определяется скоростью движения, частотой торможений, разгонов и остановок.

Скорость движения, как известно, зависит от дорожных условий и нагрузки. Ухудшение дороги или увеличение нагрузки вызывает необходимость увеличения мощности, подводимой к ведущим колесам, а следовательно, изменение числа оборотов коленчатого вала двигателя пли передаточного отношения в коробке передач (включение понижающих передач). В результате скорость понижается и меняется режим работы двигателя. Соответственно меняется режим движения автомобиля.

Как показало экспериментальное исследование, переменный режим работы двигателя вызывает также ускоренное изнашивание цилиндро-поршневой группы и других сопряжений двигателя.

Качество вождения автомобиля определяется методами и мастерством вождения в данных условиях эксплуатации.

Методы вождения автомобиля могут быть подразделены на:
1) импульсивный, или «разгон-накат», с использованием движения по инерции;
2) без применения наката с преимущественным использованием установившейся скорости;
3) смешанный.

При импульсивном методе автомобиль периодически разгоняют на прямой передаче с последующим движением накатом (по инерции) на горизонтальном участке дороги. При этом движение накатом может происходить с работающим или неработающим двигателем (с выключенным зажиганием).

Второй метод вождения автомобиля состоит в движении без выключения сцепления. Скорость движения в этом случае регулируют большим или меньшим открытием дросселя.

При смешанном методе вождения используют движение наката па уклонах дороги и установившуюся скорость на горизонтальных участках пути.

Результаты исследования методов вождения автомобилей (ГАЗ-51) показывают, что при методе «разгоп-иакат» расход топлива снижается па 5—6%, но интенсивность износа по сравнению с вождением с установившейся скоростью па 28% больше.

Применение метода вождения «разгон-накат» сопровождается усиленной работой механизмов сцепления и коробки передач, что неизбежно вызывает увеличение их износа.

Как показывает практика, наиболее целесообразно применять смешанный метод вождения, т. е. комбинацию обоих методов с использованием преимуществ каждого из них.

Мастерство вождения заключается в том, чтобы при данных профиле дороги и дорожной обстановке (система регулирования движения и пр.) выдерживать наибольшие средние скорости движения в заданных эксплуатационных условиях при наименьшем числе выключений сцепления, переключений передач, торможений, открытий дросселя и при наименьшем расходе топлива.

Применение наивыгоднейших методов и высокое мастерство вождения обеспечивают повышение межремонтных пробегов автомобилей (до 60%) и топливной экономичности (до 20%).

Качество технического обслуживания

На рис. 8 показано изменение состояния (ослабление) крепежных соединений (в процентах) по мере увеличения пробега автомобилей после выполнения крепежных работ. Из графика видно, что наибольшее число нарушений состояния крепежных соединений соответствует пробегу 1000 — 2500 км. Следовательно, выполнение крепежных работ в указанном интервале обеспечивает надежную работу автомобиля и исключает неисправности механизмов и агрегатов, связанные с состоянием крепежных соединений.

Более позднее зажигание или уменьшение угла опережения зажигания на 15 — 20° по отношению к наивыгоднейшему для данного режима работы двигателя приводит к увеличению расхода топлива примерно на 15% и падению мощности двигателя на 10%.

Увеличение зазора между контактами прерывателя до 1 мм (нормальный зазор 0,4 мм) повышает расход топлива на 9%, а уменьшение до 0,2 мм — на 11 %.

Рис. 5. Зависимость ослабления крепежных соединений автомобиля-самосвала от пробега:
1 — по всем наблюдаемым соединениям; 2 — по соединениям агрегатов и механизмов, обеспечивающих безопасность движения

Увеличение зазора между электродами свечей более величины, установленной заводом-изготовителем, затрудняет пуск холодного двигателя, приводит к пробою конденсатора и пропускам в зажигании.

Рис. 6. Зависимость расхода топлива от величины зазора между контактами прерывателя и скорости движения автомо-би л я:
1 — зазор 0,2 мм; 2— зазор 1,0 мм; 3 — зазор 0,4 мм

Рис. 7. Зависимость интенсивности изнашивания двигателя от состава горючей смеси:
1 — при использовании бензина с температурой конца разгонки 225 °С; 2 — то же, 205 °С

Изменение интенсивности изнашивания двигателя в зависимости от состава горючей смеси показано на графике. Как видно из графика, при обогащении смеси (уменьшении коэффициента избытка воздуха) интенсивность изнашивания увеличивается в 2 — 3,5 раза.

Увеличение сходимости колес может вызвать увеличение проскальзывания шин в зоне контакта их с дорогой и в результате, повышенный расход топлива и износ шин.

Рис. 8. Влияние давления воздуха в шинах: а— на износ шин; б— на расход топлива;
1 — давление снижено в одной передней шине; 2 — в двух задних шинах одной стороны; 3 — во всех шинах автомобиля

Несоблюдение нормального давления воздуха в шинах влечет за собой уменьшение срока их службы и повышение расхода топлива. Указанная зависимость приведена на рис. 11 для автомобиля ГАЗ-51 А при движении по дороге с асфальтобетонным покрытием со скоростью 35 — 37 км/ч и нагрузкой 2,5 т.

Техническое состояние органов управления имеет решающее значение для безопасности движения автомобиля. По условиям безопасности движения допустимый путь торможения автомобиля ЗИЛ-164 с полной нагрузкой и начальной скоростью 30 км/ч должен составлять 11,5 м, что обусловливает предельно допустимый зазор между накладками тормозных колодок и барабаном 1,2—1,3 мм. Небольшое увеличение этого зазора вызывает резкое увеличение тормозного пути. Так, при увеличении зазора с 0,5 до 1,0 мм тормозной путь груженого автомобиля увеличивается на 20%. Следовательно, регулировкой зазора и своевременной заменой износившихся деталей тормозного механизма можно обеспечить надлежащий путь торможения автомобиля.

Приведенные примеры не исчерпывают всего многообразия случаев влияния качества технического обслуживания на увеличение надежности автомобиля в эксплуатации. Из сказанного видно, что даже незначительная неисправность в агрегатах и механизмах автомобиля при несвоевременном ее устранении может привести к интенсивному изнашиванию и поломкам.

Рис. 9. Влияние зазора между накладками тормозных колодок и тормозными барабанами на тормозной путь груженого автомобиля ЗИЛ-164 с начальной скорости 30 км/ч