Влияние внешних факторов на пуск и работу двигателя бронетранспортера БТР-82А

На кафедре №13 РВВДКУ в последние годы уделялось и по-прежнему уделяется много внимания разработке различных материалов по устройству, эксплуатации и вождению боевых машин, например учебные пособия [1, 2], и в том числе бронетранспортера БТР-80.

Так же были разработаны учебные пособия по эксплуатации и вождению этой машины [3, 4, 5], статьи по техническому обслуживанию, классификации, ремонту и взаимозаменяемости ее аккумуляторных батарей [6, 7, 8, 9]. Также были опубликованы статьи по техническому обслуживанию машины и ее отдельных агрегатов и устройств [10, 11, 12, 13,] и по различным способам аварийного пуска дизеля и возбуждения генераторов машины [14, 15, 16].

Однако в последние три года на вооружение российских Вооруженных Сил, в том числе и Воздушно-десантных войск, начали поступать бронетранспортеры
БТР-82А (рисунок 1), которые являются глубоко модернизированной версией БТР-80 со значительно возросшими боевыми характеристиками. 

Рис. 1 Бронетранспортер БТР-82А, его назначение и характеристики 

Одновременно вновь началось активное освоение Арктики, что в современных геополитических условиях требует надежной вооруженной защиты природных богатств этого региона. Поэтому считаем целесообразным рассмотреть влияние внешних факторов на пуск и работу двигателя бронетранспортера БТР-82А при низких температурах.

Пуск двигателя при температуре ниже 0 ⁰С по износу его механизмов равносилен 100 км пробега машины, а если температура станет ниже минус15⁰ – то 200 км.

Особенно вреден пуск двигателя с буксира, что в принципе, должно быть категорически запрещено в условиях низких температур во избежание повышенного износа деталей дизеля БТР-82А и их поломки. За время эксплуатации техники в зимних условиях (при отрицательных температурах) узлы и агрегаты систем и механизмов двигателя подвергаются максимальному изнашиванию по сравнению с периодом эксплуатации БТР-82А при положительных температурах.

Для меньшего износа при пуске двигателя и обеспечения пуска двигателя в зимних условиях необходимо использовать штатные устройства, облегчающие пуск дизеля при низких температурах, а также передвижные и стационарные средства облегчения пуска двигателя

Разогревом двигателя называется доведение температуры охлаждающей жидкости и масла в его системах до величины, обеспечивающей нормальный пуск двигателя.

Разогрев двигателя осуществляется при помощи штатного предпускового подогревателя. Температура охлаждающей жидкости доводится до величины плюс 30-40⁰С. Как только температура охлаждающей жидкости достигнет указанной температуры, то необходимо при работающем подогревателе включить стартер и выжать педаль подачи топлива на ½ ее хода. Как только двигатель пустится, то необходимо установить частоту вращения его коленчатого вала в режиме холостого хода – от 550 до 650 об/мин.

Прогревом двигателя называется доведение температуры масла и охлаждающей жидкости после пуска двигателя до величины, позволяющей осуществить движение машины и обеспечивающей нормальную работу двигателя при полной нагрузке.

Для боевой машины установлен строго определенный, ступенчатый прогрев.

Дело в том что, что даже у хорошо прогретого двигателя может произойти подплавление подшипников, если сразу же после пуска двигателя дать высокие обороты или нагрузку.

При снижении температуры от плюс 30⁰С до минус 20⁰С вязкость дизельного топлива увеличивается в 13-15 раз. Но при этом сильно ухудшается его испаряемость. Так, если при температуре плюс 15 ⁰С испаряется до 12% топлива, то при температуре минус 15 ⁰С испаряется только 2-3%. Это делает горючую смесь в цилиндрах дизеля очень бедной, воспламенение которой затруднено или вообще невозможно.

Ступенчатый режим прогрева двигателя после пуска обусловлен необходимостью подачи к подшипникам коленчатого вала потребного количества масла для обеспечения жидкостного трения и отвода выделяющегося тепла.

Производительность масляного насоса системы смазывания дизеля зависит от температуры масла, следовательно, при различной степени его нагрева можно устанавливать лишь строго определенные обороты коленчатого вала двигателя.

При температуре масла до 0⁰С нельзя превышать 800-1000 об/мин; при температуре плюс 10⁰С – 1200-1300 об/мин.; плюс 20⁰С – 1500 об/мин.; плюс 30⁰С – 1600 об/мин.

Этим и объясняется принятый ступенчатый режим прогрева двигателя: до температуры масла плюс 8⁰-10⁰С полагается работать на 800-1000 об/мин., затем следует перейти на вторую ступень – 1200-1300 об/мин. С повышение температуры масла до плюс 20⁰С перейти на 1500 об/мин.

При достижении температуры охлаждающей жидкости и масла плюс 30⁰С для ускорения прогрева разрешается начинать движение бронетранспортера БТР-82А на низшей передаче при оборотах не выше 1600 об/мин. Двигатель считается прогретым и готовым к работе на всех режимах, если температура охлаждающей жидкости и масла достигла плюс 55⁰С.

Начинать движение необходимо на низших передачах. Для каждого двигателя внутреннего сгорания существует свой оптимальный режим работы, при котором он развивает наибольшую мощность при высокой экономичности.

Всегда следует помнить, что категорически запрещается продолжительная работа двигателя на холостых оборотах коленчатого вала при температуре охлаждающей жидкости ниже плюс 55⁰С во избежание осмоления клапанов, поршней и распылителей форсунок.

Ухудшение условий самовоспламенения топлива при низких температурных режимах работы двигателя приводит к его более жесткой работе (детонации) и увеличению износа подшипников коленчатого вала. При температуре от плюс 40⁰С до плюс 60⁰С жесткость работы дизеля возрастает, примерно, на 30% – режиме максимально крутящегося момента и на 20% – в режиме максимальной мощности по сравнению с работой в оптимальном диапазоне температур.

Работа дизельного двигателя на пониженном температурном режиме сопровождается так называемым коррозионным износом гильз цилиндров и поршневых колец. Объясняется это явление следующим.

В дизельном топливе содержится 0,2% сернистых соединений, которые при сгорании образуют окислы серы в виде сернистого газа (оксида серы). В состав дизельного топлива входит и углерод, продуктами которого являются углекислый газ и окись углерода – угарный газ, обладающий токсичным (отравляющим) действием. Часть этих веществ находится в цилиндрах двигателя в газообразном состоянии, а часть – накапливается в масляной пленке на поверхности гильз цилиндров. В процессе сгорания топлива в цилиндрах двигателя образуются пары воды, которые, соединяясь с продуктами сгорания, образуют такие кислоты, как сернистая, угольная и другие. Под воздействием этих кислот происходит коррозийный износ гильз цилиндра и поршневых колец.

Масло, которое неизбежно при работе двигателя попадает в камеру сгорания (так называемую зону высоких температур), сгорает в ней, но не полностью, даже в условиях нормального теплового режима двигателя.

Несгоревшее масло, вместе с остатками топлива, также не успевшее сгореть, под воздействием сложной химической среды, высоких давлений и температур, претерпевают глубокие химические превращения. В результате этого на деталях высокотемпературной зоны (клапаны, сопла форсунок, днище поршней, поверхности камер сгорания) образуется слой нагара, который ухудшает теплоотвод от деталей, облегчает возникновение детонации или, отрываясь от стенок цилиндра, загрязняет масло и фильтры твердыми частицами. Количество и качество образующего нагара зависит, как от качества масла и топлива, так и в значительной степени определяется тепловым режимом двигателя.

Длительная работа двигателя на пониженном тепловом режиме приводит к тому, что степень выгорания компонентов, входящих в состав нагара, значительно уменьшается, заменяясь частичным окислением. Это приводит, в свою очередь, к образованию пленки из смолистых и очень вязких веществ, то есть к изменению физико-механических свойств нагара. Особенно отрицательно сказывается снижение температурного режима двигателя на среднетемпературную зону, которая включает поршень с кольцами и пальцем, часть шатуна и стенки цилиндра. В этих условиях несгоревшее топливо очень интенсивно окисляется и под воздействием высоких температур и давления на него, образуются смолистые вещества – так называемые лаковые отложения.

Описанные явления, происходящие в цилиндрах двигателя при длительном понижении его топливного режима, называются осмолением двигателя. Критические величины температур помутнения и застывания для различных сортов дизельного топлива представлены на рисунке 2. 

Рис.2  Критические величины температур помутнения и застывания  для различных сортов дизельного топлива 

Для обеспечения стабильной работы дизеля БТР-82А в условиях низких температур необходимо учитывать конкретную температуру на каждом этапе эксплуатации бронетанковой техники. Несоблюдение установленных правил эксплуатации бронетранспортера при низких температурах приводит к снижению готовности машины к использованию по назначению и может привести к срыву поставленной боевой задачи.