Исследование особенностей технической эксплуатации двигателей легковых автомобилей "Merсedes"

Белорусский национальный технический университет

Кафедра «Техническая эксплуатация автомобилей»

Курсовая работа

по дисциплине «Научные исследования и решение инженерных задач»

Исследование особенностей технической эксплуатации двигателей легковых автомобилей «Merсedes»

Исполнитель: Петроченков Д.Ю.

Руководитель: Самко Г.А.

МИНСК 2005

Содержание

1. Исследование особенностей технической эксплуатации двигателей легковых автомобилей “Merсedes”

1.1 Анализ состояния вопроса по теме исследования

1.2 Теоретическое обоснование и анализ физической сущности изучаемого вопроса

1.3 Неисправности двигателей, причины их возникновения, формы проявления, и способы их обнаружения с помощью современных средств диагностики

1.4 Режимы и технология технического обслуживания двигателей легковых автомобилей “Merсedes”

1.5 Особенности текущего ремонта двигателей легковых автомобилей “Merсedes”

1.6 Характеристики и показатели надёжности двигателей легковых автомобилей “Merсedes”

2. Разработка вероятностной математической модели распределения случайных величин по значениям показателя надежности

2.1 Построение интервального вариационного ряда случайных величин

2.2 Расчет числовых характеристик распределения случайных величин

2.3 Анализ физических закономерностей формирования распределения случайных величин по значениям продолжительности проверки крепления стартера на автомобиле

2.4 Расчет параметров математических моделей

2.5 Выбор оптимальной математической модели и проверка её на адекватность

1. Исследование особенностей технической эксплуатации двигателей легковых автомобилей “Mercedes”

1.1 Анализ состояния вопроса по теме исследования

Технические характеристики двигателя легкового автомобиля “Mercedes”:

Модель 190 D

Заводское обозначение W 201.122

Номер типа двигателя 601.911

Вид конструкции двигателя Рядный дизельный двигатель с водяным охлаждением, смонтирован под углом 15°

Рабочий процесс Четырехтактный дизель, форкамерный

способ воспламенения фирмы „Мерседес-Бенц"

Число цилиндров 4

Диаметр цилиндров мм 87

Рабочий ход поршня мм 84

Эффективный рабочий объем см3 1997

Соотношение сжатия 22:1

Нормальное компрессионное давление бар 24-30

Минимальное компрессионное давление бар 15

Мощность двигателя кВт (л. с.)/при об/мин 55 (75)/4600

Максимальный крутящий момент Nm/при об/мин 123/2800

Максимальные обороты об/мин 5150±150

Привод клапанов От расположенного в верхней части кулачкового вала через толкатели с гидравлической компенсацией зазора на вертикально висящие расположенные в головке блока клапана.

Привод кулачкового вала через двухрядную цепь.

Фазы газораспределения:

открытие впускного клапана после ВМТ 11°

закрытие впускного клапана после НМТ 17°

открытие выпускного клапана перед НМТ 28°

закрытие выпускного клапана перед ВМТ 15°

Диаметр тарелки:

впускной клапан мм 38

выпускной клапан мм 35

Диаметр стержня:

впускной клапан мм 7,97

выпускной клапан мм 6,96

Ширина рабочей фаски:

впускной клапан мм 2,5

выпускной клапан мм 3,5

Угол наклона рабочих фасок 45°

Система смазки Под давлением циркулирующего за счет шестеренчатого насоса масла, ограничение давления максимально до 5,3 бар,

комбинированная очистке масла:

в фильтре грубой очистки (основной поток)

и в фильтре тонкой очистки (вспомогательный поток)

Расход моторного масла л/1000 км макс. 1,5

Мин. давление при холостом ходе бар 0,3

Мин. давление при 3000 об/мин бар 3

Система охлаждения Охлаждение водой с циркуляцией за счет насоса с крыльчаткой

Пределы регулирования термостатом 85-100°С

Вентилятор С электромагнитной муфтой, включение при 100°С

Топливная система

Насос высокого давления Bosch PES 4 М 55

Порядок воспламенения 1 -3-4-2

Обороты холостого хода, об/мин 750±50 Распылители форсунок Bosch DN 0 SD 261

Давление впрыска новой системы: 115-125 бар; минимально 100 бар

Форсунки KCA 30/S 44

Насос низкого давления Bosch FP/KG 24 М 150

Топливо Дизельное топливо DIN 51 601

1.2 Теоретическое обоснование и анализ физической сущности изучаемого вопроса

Факторы, влияющие на надежность двигателя легкового автомобиля “Mercedes”:

На работоспособность двигателя и автомобиля в целом и долговечность деталей оказывают влияние дорожные, транспортные и климатические условия, качество вождения, технического обслуживания и текущего ремонта, а также условия хранения. Все это влияет и на режим работы механизмов и узлов автомобиля: нагрузочный, скоростной, переменный и тепловой.

С течением времени в деталях и механизмах двигателя появляются процессы изнашивания, коррозионного повреждения, усталости, снижающие прочность и долговечность деталей и механизмов. Напряжения и деформации в деталях двигателя зависят от реальных нагрузок испытываемых деталями в процессе эксплуатации. Эти нагрузки и вызываемые ими напряжения могут быть постоянными или мало меняющимися, переменными и ударными. В большинстве случаев детали двигателя подвергаются действию всего комплекса нагрузок. При переменной нагрузке долговечность детали определяется временем, в течение которого прочность детали удовлетворяет действующим нагрузкам. Нередко мгновенные ударные нагрузки, превосходящие расчетные, приводят к внезапным поломкам деталей, в других случаях из-за снижения прочности возникают различные деформации деталей в виде погнутости, скрученности и др.

В зависимости от условий эксплуатации изменяются скоростные и нагрузочные режимы работы деталей и механизмов двигателя и срок их безотказной работы.

Дорожные условия. Они характеризуются главным образом качеством дорожной поверхности, ровностью покрытия, продольным профилем дороги, сопротивлением движению автомобиля и интенсивностью движения. Дороги оказывают большое влияние на долговечность деталей двигателя, определяя режим работы двигателя и запыленность воздуха.

При движении автомобиля по плохой дороге резко увеличиваются силы, действующие в рулевом приводе и деталях переднего моста.

Изменение дорожных условий изменяет не только нагрузочные п скоростные режимы работы механизмов и агрегатов автомобиля, но и в значительной степени характер действия нагрузок — амплитуду и частоту их. Вследствие вибрации рамы, вызванной неровностями дороги, ослабляются заклепочные соединения, нарушается соосность двигателя и коробки передач, возникают дополнительные нагрузки в корпусных деталях.

Вследствие вибрации автомобиля ускоряется износ и происходит поломка крепежных деталей двигателя. Повышенный износ деталей двигателя при работе на плохих дорогах обусловливается переменным режимом работы, при котором изменяются условия смазки трущихся поверхностей и тепловой режим, происходит разжижение смазки и другие явления.

Транспортные условия. Это вид и объем грузовых и транспортных перевозок, расстояния перевозок, условия погрузки и разгрузки, особенности их организации.

Климатические условия. В обширных северных, северо-восточных и восточных районах зима длится 140—190 дней, морозы достигают -40 °С и ниже. В районах Крайнего Севера и Сибири зима продолжается до 300 дней в году, температура воздуха снижается до -50—60 °С. Мороз, снег и холодный ветер очень осложняют эксплуатацию и обслуживание автомобилей. Низкая температура вызывает загустение смазки в системе смазки двигателя. При повышенной вязкости масел уменьшается их подвижность, и детали до прогрева работают в условиях граничного трения или трения без смазки. Конденсация топлива на холодных стенках цилиндров (гильз) приводит к смыванию масляной пленки и увеличению износов, а конденсация воды в механизмах и агрегатах ухудшает качество смазки, ведет к коррозии деталей и заклиниванию плунжерных пар топливных насосов высокого давления.

При низкой окружающей температуре пуск холодного двигателя затрудняется также из-за 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 потребляемая мощность для пуска холодного двигателя увеличивается.

Поршневые кольца, хорошо работающие на прогретом двигателе, недостаточно плотно прилегают к поверхности зеркала цилиндра непрогретого двигателя. Это приводит к относительно повышенному пропуску газов в картер, увеличенному проникновению масла в камеру сгорания и усиливающемуся коксообразованию в поршневых канавках, что в свою очередь способствует залеганию колец.

Низкая температура воздуха, воздействуя на материалы деталей, вызывает изменение их механических свойств. Например, при понижении температуры уменьшается сопротивление ударным нагрузкам у некоторых сортов углеродистых сталей. При температуре — 40°С и ниже детали, изготовленные из стали с присадками кремния и марганца, приобретают повышенную способность к изломам и появлению трещин. Особенно теряют прочность при низкой температуре детали, выполненные из различных сортов чугуна.

Климатические условия оказывают существенное влияние на рабочие процессы, происходящие в агрегатах и механизмах автомобиля, и на изменение качеств эксплуатационных материалов.

Эксплуатация автомобилей в условиях жаркого климата и песчано-пустынной местности характеризуется рядом специфических особенностей, определяемых в основном влиянием температуры и дорожными условиями.

Наиболее резкое воздействие высокой температуры сказывается на работе системы охлаждения. При высокой температуре воздуха охлаждающего радиаторы, от автомобиля отводится меньшее количество тепла, быстрее перегреваются двигатель и гидромеханическая передача, а следовательно, между их деталями уменьшаются зазоры, трение увеличивается и повышается износ. При этом могут также произойти структурные изменения в металле, снижающие износостойкость и механическую прочность деталей.

Качество вождения. В зависимости от качества вождения автомобиля изменяются режимы работы двигателя, величины нагрузок, действующих на его детали, а следовательно, скорость изнашивания деталей и сроки их службы.

Повышенное изнашивание деталей или поломки их могут возникать также из-за неправильно выбранных режимов движения автомобиля.

Применение наивыгоднейших методов и высокое мастерство вождения обеспечивают повышение межремонтных пробегов автомобилей (до 60 %), топливной экономичности (до 30 %), технической скорости (до 20 %) и безопасности движения.

От квалификации водителя зависит не только характер режима работы механизмов и агрегатов автомобиля, но и своевременное обнаружение и устранение неисправностей, возникающих в пути.

Для предотвращения серьезных эксплуатационных неисправностей важное значение имеет умение водителя своевременно обнаружить первые их признаки. Чем быстрее выявлено то или иное отклонение от нормальной работы и чем точнее установлена пpичина этого явления, тем легче ее устранить. Необходимо постоянно внимательно наблюдать за «поведением» автомобиля за показателями контрольных приборов. Каждый посторонний стук скрежет вибрация, запах, «чихание» в карбюраторе, «выстрелы» в глушителе, неустойчивость управления автомобилем, потеря мощности и другие внешние признаки должны быть немедленно замечены водителем.

Качество технического обслуживания и текущего ремонта автомобилей. Все это существенно влияет на изменение технического состояния автомобилей, а следовательно, и на показатели надежности, топливной экономичности и безопасности движения.

Главная задача технического обслуживания заключается в предупреждении возникновения неисправностей в механизмах и агрегатах автомобиля; создании условий, при которых технические неисправности не могли бы возникать, а если и возникнут, то устраняются не только неисправности, но и причины, обусловившие их возникновение. Техническое обслуживание автомобиля должно выполняться тщательно, и установленные сроки и в полном объеме при высоком качестве выполнения каждой операции.

Исследования, проведенные в НИИАТ, показали, что при неудовлетворительном выполнении технического обслуживания почти 60 % случаев текущего ремонта составляют крепежные и регулировочные работы. По мере повышения качества технического обслуживания объем крепежных и регулировочных работ, выполняемых при текущем ремонте, сокращается и возрастает удельный вес работ по замене изношенных деталей, устранению неплотностей, замене агрегатов и т. п.

Несвоевременное проведение технического обслуживания может привести к снижению эксплуатационной надежности автомобиля, увеличению объемов текущих ремонтов и простоям в нем автомобиля.

Так, например, при более позднем зажигании или уменьшении угла опережения зажигания на 15—20˚ по отношению к наивыгоднейшему для данного режима работы двигателя происходит увеличение расхода топлива примерно на 15 % и падение 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 %.

Несоблюдение нормального давления воздуха в шинах влечет повышение нагрузки на двигатель и расхода топлива.

Из сказанного видно, что даже незначительная неисправность в агрегатах и механизмах автомобиля при несвоевременном ее устранении может привести к интенсивному изнашиванию и поломкам.

Оценка качества ТО и Р подвижного состава производится по следующим критериям:

ТО-1 и ТО-2 - безотказность работы подвижного состава в пределах установленной периодичности обслуживания в объемах перечней;

ТР - безотказность работы отремонтированного агрегата, узла и детали до очередного ТО-2;

КР и ВР - безотказность работы транспортного средства в течение гарантийного периода, установленного предприятием.

Условия хранения. Колебания температуры воздуха при хранении автомобилей вызывают конденсацию влаги на поверхностях деталей, что способствует увеличению коррозии. Скорость изнашивания деталей при этом повышается. К такому же результату приводит хранение автомобилей в условиях повышенной влажности воздуха.

Срок службы деталей должен устанавливаться по их предельно допустимым износам, т. е. детали должны работать до тех пор, пока не нарушатся условия их смазки, не возникнут динамические нагрузки и не начнется интенсивный износ их поверхностей.

Предельно допустимые износы и сроки службы деталей определяются на основании исследований и обобщений опыта эксплуатации автомобилей. Цель этих исследований и наблюдений — выявить такие режимы работы агрегатов и установить такую периодичность технического обслуживания, при которой износ был бы наименьшим, а срок службы деталей наибольшим.