1.低温对汽车车况的影响
冬季行车易引发许多故障或事故。在天寒地冻的冬季里,尤其是经过一个晚上露天的风吹霜寒后,车身温度非常低,难以起动,车况急剧下降。
1)随着温度的下降,机油的内摩擦力增加,发动机的阻力增加,使发动机起动所需要的功率增加。
2)燃料对发动机起动性能的影响主要是其蒸发性。燃油的汽化与温度和进气流速有关,随着温度的降低,燃油的黏度和相对密度增大,低温时,发动机机件的吸热作用影响混合气的温度,对燃油的汽化不利,大部分燃料以液态进入气缸,造成混合气过稀,不易起动。要改善燃料气化量,主要在于提高进气歧管温度。
3)蓄电池在起动过程中主要影响起动机的起动转矩和火花塞的跳火能量。在低温条件下,蓄电池电动势变化不大,即环境温度有较大变化时,蓄电池的单格电压下降并不多。但是,随着温度的降低,蓄电池的电解液黏度增大,向极板的渗透能力下降,内阻增加;同时,起动时的电流很大,从而使蓄电池的端电压及容量明显下降。所以在低温起动时,蓄电池输出功率下降,导致起动机无力拖动发动机旋转或不能达到最低起动转速。低温起动时,由于蓄电池端电压低,火花塞的跳火能量小,使发动机起动困难。此外,火花弱的原因还有:冷的可燃混合气密度大使电极间电阻增大;火花塞有油、水及氧化物等。
发动机冷起动过程包括4个阶段:预热期、起动期、平滑运转期和升温期(图3-1)。预热期,是指对进气歧管加热直到能够进行起动发动机的时间;起动期,是指用起动机带动发动机运转的时间,其中包括起动机啮合后发动机间断的着火时间;平滑运转期,是指在起动机脱开以后到发动机能够平滑运转(无回火)的时间,在此时间内还不能带动负荷;升温期,是指达到平滑运转到发动机能带动负荷的时间。对于柴油机来说,在完成升温的时间内,所有的加热辅助装置,都要予以关闭。
发动机低温起动时气缸壁磨损严重的主要原因:在起动过程中,气缸壁润滑条件差;冷起动时,大部分燃料以液态进入气缸,冲刷了气缸壁的油膜;汽油的含硫量对气缸壁磨损的影响也很大,这是由于汽油在燃烧过程中产生的氧化硫与凝结在气缸壁上的水滴化合成酸引起腐蚀磨损所致。
传动系统总成(变速器、主减速器和差速器等)的正常工作温度是靠零件摩擦和搅油产生的热量保证,这种温升速度很慢。研究表明,汽车主减速器齿轮和轴承在-5℃的润滑油中比在35℃的润滑油中运转磨损增大10~12倍。另外,传动系统润滑油因低温而黏度增大,运动阻力相应增大,传动系统各总成在起步后的很长一段时间内的负荷较大,使总成中传动零件的磨损加剧。
2.汽车在低温条件下使用的特征
做好冬季车辆的维护保养及低温下的安全驾驶是一项十分重要的工作。为此,作为专业驾驶、维修人员必须掌握冬季车况特点:
1)汽车难以起动或无法起动。由于冬季天冷低温,使燃油蒸发雾化困难不易形成可燃混合气,机油黏度过大使起动阻力增大,加上蓄电池容量下降等原因使起动转速下降,从而导致起动闲难。有时汽车无法起动,往往是经过一个晚上极低的室外温度后,汽车冷却液结冰或机油冷凝、电解液流动困难等原因造成的。冷却液的防冻作用在冬季显得非常重要,如果不及时更换冷却液,汽车的冷却循环将受到阻碍,会导致发动机水套“开锅”,而散热器却结冰甚至冻裂。
图3-1 发动机冷起动过程
2)怠速不稳,容易熄火。这大多是蓄电池温度太低使蓄电池的物理、化学性能降低造成的。汽车的蓄电池最怕低温,低温下蓄电池的电容量比常温下的蓄电池的电容量低很多。在常温下正常使用的蓄电池一遇寒冷电容量会突然下降,加上冬季冷车起动,耗电量特别大,因此,装有使用两年左右蓄电池的车辆特别容易产生这一故障。
3)磨损严重,易产生噪声。发动机噪声过大,往往是机油黏稠而导致零部件润滑不及时,使磨损严重、间隙过大造成的。发动机70%左右的磨损均发生在冷车起动,这种磨损是渐进性的,损伤最大。发动机机油都有黏度等级(SAE级别),一般冬、夏两季使用不同黏度等级的机油(四季通用的机油除外)。如果进入了冬季还在使用夏季黏稠的机油,就会加快发动机的磨损。这是因为冬季气温下降后,机油的黏度会增大,流动性变差,供油不及时,导致运动机件的摩擦阻力增大,从而加快了发动机的磨损。因此,应及时将夏用机油换成冬用机油。
4)空调的取暖效果变差。空调在秋天停用了一段时间后,某些运动部件会出现“咬死”现象,造成起动阻力加大,使空调电磁离合器打滑,过度磨损。长时间停用空调,还会使轴封干枯、粘连而失效,造成制冷剂泄漏。
5)制动效果变差,制动距离变长,安全性能下降。气压制动系统的储气筒上的进气阀、排气阀、制动管路等处易结冰而堵塞气道,使压缩空气压力下降甚至中断,从而导致制动效能下降或制动失效。液压制动管路中的制动液黏度增大,流动变慢,从而导致制动效能下降。
6)转向阻力增大,转向困难,操纵性能下降。转向器齿轮油、转向助力液等由于低温使流动性下降,阻力增大,从而导致转向困难,操纵性变差。
总之,发动机温度低时起动比温度高时起动的起动阻力大,图3-2所示表明某发动机起动阻力与环境温度的关系,随着温度的降低,起动阻力的差别增大。
3.汽车在低温条件下使用的措施
针对以上这些情况应采取以下措施:
1)预热:在发动机起动前采用热水、蒸汽或电热装置、远红外线加热装置对发动机进行预热,以改善混合气雾化气化和零件润滑条件。温度过低时,柴油机汽车用的轻柴油黏度增大,流动不畅,雾化不良,必要时也应进行预热。在寒冷地区,汽车的起动前预热一般采用热水、热蒸汽、热空气、电热器和红外辐射加热装置等。其中热水预热是应用最广泛的预热方式,热水预热可分为车外式和随车式两种。车外式热水预热装置的热水由锅炉加热至90~95℃,从散热器加水口灌入冷却系统。由于散热器的冷却及节温器的闭塞作用使这种加热方法的效果较差。例如,为了保证起动可靠,在气温-10℃、-20~-10℃和-20℃以下时,消耗的热水量分别为冷却系统容量的1.5倍、2倍、3~4倍。
图3-2 发动机起动阻力与环境温度的关系
2)保温:对发动机采用百叶窗和保温套进行保温。在-40℃以下的严寒,对发动机油底壳和蓄电池都应进行保温。注意预防冷却系统冻结。车辆冷却系统尽可能加注防冻液,其冰点应比使用地区的最低气温低5℃,有条件的地区也可以兴建汽车库对汽车保温。
在严寒地区,汽车发动机保温的目的是确保发动机在一定的热工况下工作,并随时可以出车。在无车库条件下,一般主要对发动机保温,其次是蓄电池,只有在气温很低或承担某些特殊任务的车辆才进行油箱和驾驶室保温。发动机的保温方法可采用百叶窗或改进风扇参数(叶片数目或角度),也可以降低风扇转速或使风扇不工作(装离合器)。后一种方法不但减少了热量耗散,而且还减少发动机的功率损失。关闭百叶窗可减少流经散热器的空气流,但由于气流阻力大,风扇消耗的功率略有增加。
汽车发动机室采用保温套是保持发动机温度状况的重要措施。这种常见的保温方法可以使汽车在-30℃左右的气温下工作时,发动机室内温度保持在20~35℃。停车后,也比无保温套的汽车发动机主要部位的冷却速度降低至约1/6。
保温材料可以是棉质或毡质的,前者保温性能要好一些。用很薄的乙烯基带来密封汽车发动机室也取得了良好的效果。
发动机油底壳除了采用双层油底壳保温外,还可以在油底壳的内表面用一层玻璃纤维密封。
3)进行季节性保养:在严寒季节到来前进行一次季节性保养。换用低黏度润滑油或稠化油以改善润滑条件;调整油电路,提高充电电流和电压;增加蓄电池中电解液的相对密度以防止冻结。提高蓄电池在低温条件下的输出功率,一般有两种方法:一是使用低温蓄电池;二是蓄电池保温。低温蓄电池的特点是使用薄极板来降低蓄电池的内阻,并加入一些活性添加剂。由于采用了薄极板,在同样大小的蓄电池壳中的极板片数增加,与电解液的接触面积增大,使蓄电池容量增加,降低了内电阻,提高了蓄电池输出功率。
4)在冰雪路面行驶时,应采取有效的防滑措施。注意在雪路驾车应适当间断性停车,闭目休息,或佩带有色眼镜,以防雪光伤眼和雪盲;注意做好日常防冻保温工作。高寒地区使用的车辆,雪路行驶容易滑溜,造成运行困难,应随车携带喷灯、三角木、镐锹等必备的防寒救急品以及保温装置、防滑链等必要的安全设施。(www.xing528.com)
5)合理使用燃料与润滑油也是汽车在低温条件下的重要措施。低温下使用的燃料应具有良好的蒸发性、流动性、低含硫量,以利于低温起动和减少磨损。某些国家有专门标号的冬季汽油和柴油,供汽车在严寒地区使用。
为了保证发动机在低温条件下直接起动(冷起动),需要采用专门的起动燃料——起动液。起动液应具备下列条件:容易点燃(或压燃),以保证发动机的起动可靠性;发动机起动后,工作稳定柔和;在起动过程中,发动机磨损要小。
乙醚(C2H5OC2H5)是起动液中的主要成分,这种液体的沸点仅34.5℃,40℃时的饱和蒸气压为122.8kPa(车用汽油在38℃时的饱和蒸气压都不大于66.66kPa),因此乙醚具有很好的挥发性。同时,乙醚的闪点为-116℃,其蒸气在空气中达188℃时即可自行燃烧,起动液中的乙醚成分越多越好,但是乙醚含量过多会引起气缸压力的急剧上升,发动机的工作不柔和。为此,要把起动液中的乙醚成分控制在一定范围内(40%~60%),并用一些其他易燃材料过渡,直至发动机的基本燃料(汽油或柴油)工作。
除了起动液的成分对发动机的起动可靠性和工作稳定性有直接影响外,起动液的加注方法也起重要作用。起动液的加注方法应根据发动机进气系统的结构,尽可能地将起动液呈雾状均匀地分配到各气缸中。
6)在冬季,汽车发动机冷却系统可使用防冻液,防止冻裂机件,不必每天加水、放水,减轻劳动强度。特别是合理地使用防冻液和专门的起动预热设备相配合,可以大大减少起动前的准备时间。防冻液的使用性能用凝固点、沸点、传热性和热容量表示。为了保证防冻液在冷却系统中的流动性,要求其黏度要低。防冻液还不应引起金属腐蚀、橡胶溶胀,并具有一定的化学稳定性。
7)在特别寒冷的情况下,轮胎橡胶硬化、变脆,受冲击载荷的作用时易破裂。因此,在冬季行驶时,为了使轮胎升温和减少冲击,应在汽车起步后的头几千米以低速行驶,要缓慢起步及越过障碍物。
4.汽车在冰雪条件下使用的特征和措施
1)冬季雪地路面附着系数非常低,车轮容易打滑,行车的危险性更大,因此行车速度要更低,以确保安全。行进中车速要平稳,要防止车速过快,避免猛加速。需要加速或减速时,加速踏板应缓缓踩下或松开,以防驱动轮因突然加速或减速而打滑。如图3-3所示。
2)在冰雪路上行驶,容易发生追尾事故,所以要增大行车间距,行车间距要比无雪干燥路面时增大4~5倍。雪天路面的阻力很小,只有干燥沥青路面的1/4,一般应与前车拉开正常行驶距离的2倍以上。用脚制动时,应以点制动方式,即轻踩轻抬,不要一脚踩死。没有ABS的车尤其要注意防止侧滑。
3)雪融化后再次结冰,路面更滑,汽车行驶时车轮打滑,制动时更容易溜,给汽车行驶和制动都带来困难。为确保行驶安全,车速应控制在安全速度以内。
4)在积雪较深的路面上行驶,要跟着前车的车辙行驶,因为前车已把松软的雪压实,可防止陷入深雪之中。
图3-3 汽车在冰雪条件下行驶
5)尽量避免在冰雪路面上超车,一是因为冰雪路面上不宜加速,二是清扫路面积雪时把雪堆在路边,使路面变窄,这些都是超车的不利因素。实在需要超车时,一定要选择宽敞、平坦、冰雪较少的路段,不得强行超车,而且超过前车后千万不要马上向回变线,而要尽量给被超的车留出安全距离。
6)雪后路滑,起步时若发现轮胎已被冻结于路面,应先用十字镐挖开轮胎周围的冰雪、泥土,以防损坏轮胎和传动机件。若驱动轮打滑,应铲除车轮下的冰雪,并在驱动轮下撒些干沙、煤渣、柴草等物,以提高附着性。
7)驾车拐弯时要特别注意避开弯道内的积雪、结冰。冰雪路无法避开时,一定要提早减档减速、缓慢通过,车速降下来后,应采取转大弯、走缓弯的办法,不可急转方向,更不可在弯道中制动或挂空档。
8)停车要尽量选没有冰雪的空地,拉紧驻车制动并挂档。需要在冰雪路面上停车时,应选择朝阳、避风、平坦干燥处停放,不得紧靠建筑物、电线杆或其他车辆,以防侧滑时碰撞。若必须在坡道上停车,应挂档、拉紧驻车制动,并在车轮下填塞三角木、石块等,以防汽车溜坡。
5.汽车在雨雾条件下使用的特征和措施
雾天视野不佳,这是发生交通事故的主要原因,因此雾天驾驶最重要的注意事项就是控制车速,尽量不要以超过100km/h的速度行车。当能见度小于500m大于200m时,车速不得超过80km/h;当能见度小于200m大于100m时,车速不得超过60km/h;当能见度小于100m大于50m时,车速不得超过40km/h;当能见度在30m以内时,车速应控制在20km/h以下;一般能见度在10m左右时,车速控制在5km/h以下。
如果雾太大,可以将车靠边停放,同时打开雾灯、近光灯和警告灯。停车后,从右侧下车,离开公路尽量远一些,千万不要坐在车上,以免被莽撞的车撞到。等雾散去或者视线稍好后再上路。另外在车内一定要携带三角警示牌,遇到突发故障停车检修时,可在车前后至少50m处摆放警示牌,提醒别的车辆注意。
要遵守灯光使用规定,打开前后雾灯、尾灯、示宽灯和近光灯,利用灯光来提高能见度。需要特别注意的是,雾天行车不要使用远光灯,因为远光灯射出的光线容易被雾气漫反射,会在车前形成白茫茫一片,开车的人反而什么都看不见。
在雾天视线不好的情况下,勤按喇叭可以起到警示行人和其他车辆的作用。当听到其他车的喇叭声时,应当立刻鸣笛回应,提示出自己的行车位置。两车交会时应按喇叭提醒对面车辆注意,同时关闭防雾灯,以免给对方造成眩目感。
在雾中行车应该尽量低速行驶,尤其是要与前车保持足够的安全车距,不要跟得太紧,更不要随便超车。要尽量靠路中间行驶,不要沿着路边行驶,以防不小心落入路侧的排水沟,或者与路边临时停车等待雾散的人相撞。如果发现前方车辆停靠在右边,不可盲目绕行,要考虑到此车是否在等让对面来车。当超越路边停放的车辆时,要在确认其没有起步的意图且对面又无来车后,适时按喇叭,从左侧低速绕过。另外,也请注意盯住路中的分道线,不能轧线行驶,否则会有与对面的车相撞的危险。
驾驶室与车厢的温度过低会影响驾驶人的劳动条件和乘客舒适感,风窗玻璃结霜会影响驾驶人的视野。现代汽车一般都装有采暖设备,采暖设备一般是利用发动机冷却系统的热量、排气热量或独立的采暖设施。无采暖设备的汽车,可将经过散热器的热空气引入驾驶室及风窗玻璃上,以便采暖和除霜。另外,用30%饱和盐水加70%的甘油涂在风窗玻璃表面,可实现防霜、防雾。
雨季来临,车不可避免地要经历深水的考验,驾驶时主要保证低档稳住加速踏板慢速通过。如果由于驾驶不当水中熄火,再起动会造成发动机气缸进水,无法起动。遇到这种情况不可强行起动,如处理不当会造成恶性事故。其处理办法如下:
1)用外力将汽车拉出深水。
2)拧下各气缸火花塞。
3)用起动机带动发动机转动排出发动机气缸内的水。
4)清理干净进、排气系统中的水,特别要将空气滤清器烘干。
5)更换机油。
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