jkZevgZy gZmqgZy [b[ebhl dZ › promych › 2002 › 2002_1.pdf · Москва "Машиностроение" АВТОМОВИЛЬНАЯ УЧРЕДИТЕЛИ: ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru

ВЫСТАВОЧНАЯ КОМПАНИЯ ЕХНШ1Т10И СОМРАМУ

Международная специализированная выставка

ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯОрганизатор* Выставочная компания "Мир-Экспо" при содействии Министерства промышленности, науки и технологий РФ, Ассоциации делового и научно-технического сотрудничества в области машиностроения, высоких технологий и конверсии (Ассоциация "МВТК"), Международного союза машиностроителей

Информационная поддержка* Издательство "Машиностроение", журналы "ТЕХНОМИР", "Наукоемкие технологии", ИСОТ (Инструменты, станки, оборудование, технологии), "Энергетика и промышленность", "Сумма технологий", "Технология машиностроения", "Экология и промышленность России", "Предприниматель", ИТО, "Снабженец", "Выставки в России и за рубежом", "Выставки. Ярмарки", "По всей стране", газеты "Содружество", "Южные горизонты", "Удача-Экспо", Центр политической конъюнктуры России.

□ Энергосберегающие технологии□ Лазерные технологии ^машиностроения ш□ Экологически безопасные технологии и оборудование на хюнове прогрессивных

констру кторско-технологи ческих решен и й□ Новые технологии обработки и защиты металлов и неметаллических материалов□ Разработки в области медицинского и фармацевтического оборудования□ Технологии изготовления инструмента□ Технологии разработки композиционных и инструментальных материалов,

материалов с заданными свойствами□ Технологии ремонта и восстановления машин, инструментов, элементов и изделий

машиностроения□ Инвестиционные проекты промышленных предприятий□ Технологии экологизации промышленного производства□ Информационные технологии машиностроения

Выставка призвана отразить научную новизну, ноу-хау и высокий уровень новых эффективных технологий в области машиностроения.

Национальный фонд "РОССИЙСКАЯ МАРКА" е| рамках первой национальной программы продвижения лучших российских товаров, услуг и технологий в ходе выставки проводит

НАЦИОНАЛЬНЫЙ КОНКУРС «ЗНАК КАЧЕСТВА "РОССИЙСКАЯ МАРКА"»Участие в конкурсе - 180 у.е. (без учета НДС) за каждую единицу товара (услуги, технологии).

Деловая программа выставки включает проведение круглых столов, семинаров, презентаций фирм-участников. Журнал 'ТЕХНОМИР" организует конкурс на лучший продукт (технологию, товар, услугу).

5-9 февраля 2002 г.

ОСНОВНЫЕ РАЗДЕЛЫ ВЫСТАВКИ

& ( а


ЕЖЕМЕСЯЧНЫЙНАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙЖУРНАЛ

Издается с мая 1930 года

Москва "Машиностроение"АВТОМОВИЛЬНАЯПРОМЫШЛЕННОСТЬУ Ч Р Е Д И Т Е Л И :

МИНИСТЕРСТВО ПРОМЫШЛЕННОСТИ,НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ,

О АО "АВТОСЕЛЬХОЗМАШ-ХОЛДИНГ" N9 1 • январь • 2002

ЭКОНОМИКАИ ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

УДК 629.4.014.26/.27

Ра ц и о н а л и з а ц и я р а з в и т и я п а р к а

АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТАКанд. техн. наук В. А. ХАРИТОНАШВИЛИ, д-р техн. наук А. С. РАТМАН

Грузинский технический университет

Прогноз развития парка автомобильного транспорта, как правильно отмечают авторы ряда публикаций, — необходимейшая часть прогноза экономического развития любой страны: он позволяет разработать рекомендации по достижению рациональной характеристики парка за экономически обоснованный период времени. Не вызывает возражений и то, что основу прогноза должны составлять потребности национального хозяйства и населения в перевозках.

Добавить к сказанному можно лишь немногое.Во-первых: автомобильный парк страны — система

сложная, обладающая большой инерционностью, поэтому процесс преобразования его реальной характеристики в рациональную — неизбежно постепенный.

Во-вторых: преобразованная характеристика должна быть рациональной, т. е. правильно определять состав парка по грузоподъемности, проходимости, специализации кузовов, число звеньев (автопоезда) и способность выполнять в заданный период заданную транспортную работу с наибольшей эффективностью.

В-третьих: понятия "состояние” и "функционирование" требуют разграничения. Состояние парка — это внутренние, только ему присущие свойства, имеющие устойчивый характер, а функционирование — его характеристики, которые меняются при изменении экс

плуатационных условий и являются проявлением эксплуатационных свойств АТС.

В то же время очевидно, что состояние и функционирование связаны между собой, поскольку определяют эффективность перевозок. (Действительно, перевозки эффективны, если состояние парка и применяемые АТС отвечают условиям перевозок: численность и коэффициент готовности соответствуют объемам необходимых грузоперевозок, грузоподъемность — размеру партии груза, тип кузова — виду груза, конструктивная схема — дорожным и природно-климатическим условиям и т. д.)

Анализ развития автомобильного транспорта в разных странах мира показывает, что удельный вес его услуг по мере развития экономики, как правило, сначала растет резко, затем медленнее и, наконец, стабилизируется. Значит, и численность подвижного состава (автопарк) в качественном смысле должна подчиняться примерно такой же закономерности. Но для прогнозирования нужны закономерности не столько качественные, сколько количественные. И здесь, думается, целесообразно воспользоваться функцией, которая обладает двумя свойствами: при 1 = 0 тоже равна нулю, а при / -> оо — единице.

Одной из множества таких функций может быть: Р({) = 1 — е~'и . Ее протекание во времени показано на рисунке, на котором т0 — доля численности парка АТС при 1= Г0; (г — экономически обоснованный срок начала стабилизации экономики страны; т! — доля численности парка АТС при начале стабилизации экономики (при расчетах принимается равной 0,85).

Доля численности парка т0 может быть приближенно определена по формуле т0 = а0г (в ней а 0 —

©188И 0005-2337. Издательство “Машиностроение”, “Автомобильная промышленность”, 2002 г. 1


коэффициент использования парка в начале прогноза, т. е. при I = /0; г — коэффициент использования рабочего времени задействованных автомобилей за смену), а параметры X и /0 — из системы уравнений:

Численность парка при / = г0 и при I = /0 + 15 может быть определена в том случае, если из прогноза развития отраслей национального хозяйства известна суммарная масса перевозимых грузов, их распределение по видам, партионность, а также средняя длина ездки, в км, для каждого сочетания партионности и вида груза.

Потребность в автомобилях оценивают, исходя из типа кузова (бортовая или самосвальная платформа, фургон, цистерна для технических веществ или для пищевых продуктов и т. д.). При этом число необходимых автомобилей рассчитывается для каждого типа кузова по позициям, определяемым в интервале между соседними значениями размерного ряда грузоподъемностей. Очевидно, что число членов размерного ряда в практическом смысле должно быть рациональным, т. е. выбранным в разумных пределах. Так как если оно велико, то неоправданно увеличивается необходимое число моделей автомобилей, что, хотя и повышает коэффициент использования грузоподъемности, удорожает их техническую эксплуатацию; если же число членов размерного ряда мало, то снижается коэффициент использования грузоподъемности, хотя техническая эксплуатация обходится дешевле.

Исходя из статистических данных по разным странам, рациональным по грузоподъемности можно считать следующий ряд: до 0,5; 1,2; 2,5; 4,5; 7,0; 10,0; 13,0; 16,0 т и более, т. е. ряд, в который входят как минимум восемь членов. Но даже при таком ряде случаи несоответствия грузоподъемности АТС объему их платформ неизбежны, особенно в начале рационализации парка. Это означает, что коэффициент использования грузоподъемности в среднем сначала будет меньше единицы и лишь затем, когда автозаводы постепенно начнут "вписываться" в требования рынка, станет приближаться к рациональному, а данный коэффициент — к единице.

Приведенное число автомобилей, задействованных по у'-й позиции грузоподъемности /-го вида груза

к концу первого года прогноза, т. е. при I = /0, при условии, что п-й размер партионности находится в рассматриваемом интервале грузоподъемности, может быть определено по формуле

л = ^1д| у<1 ~р Д>

М/1где <21п1 — заданный объем (масса) перевозок груза; Ру/ — годовая производительность одного автомобиля, предназначенного для /-го вида груза; X — коэффициент, учитывающий увеличение расчетного числа автомобилей из-за неполного использования рабочего времени частью из них (тех, которые используются предприятием лишь для собственных нужд).

Для примера /-го груза рассмотрим насыпной строительный материал, для перевозки которого используется автомобиль-самосвал, работающий на простом маятниковом маршруте.

Годовая производительность Р\Л этого автомобиля подсчитывается по формуле

= 365а( Тм + 1к/у к)ЯУ V у ^ + / п + /р + /кл>к ‘

(Здесь: а — коэффициент использования парка; Ти — время работы самосвала на маршруте; д — номинальная его грузоподъемность; у — коэффициент использования грузоподъемности самосвала, равный отношению партионности (по массе) перевозок к номинальной его грузоподъемности; /к и /? — пути, пройденные автомобилем соответственно без груза и с грузом; ок и

— средние технические скорости движения соответственно без груза и с грузом; /п и /р — время погрузки и разгрузки.)

Зная годовую производительность одного самосвала и количество груза, легко подсчитать необходимую численность этого типа АТС.

Совершенно аналогично определяется необходимая численность данного АТС и для последнего года прогноза, т. е. для ( = /0 + 15.

Стратегия управления развитием парка автомобильного транспорта должна быть основана на минимизации затрат по формированию парка и преобразованию его существующей характеристики в рациональную. Для того чтобы иметь возможность сравнивать между собой рациональный и существующий парки, считаем необходимым при построении гистограммы распределения по грузоподъемности пользоваться формулами: для рационального парка — Р^= пь/Аг , для существующего парка — ^ = Ъ^Агх, где т^, 6̂ — соответственно число АТС в каждом у'-м разряде грузоподъемности при рациональной характеристике и переходящем парке; Аг — суммарная численность АТС парка с рациональной характеристикой; Ап — суммарная численность задействованных АТС существующего парка.

При такой постановке вопроса появляется возможность сравнения по уровням рациональности в каждом разряде. Так, если для у-го разряда разность Р̂ — 5 ̂= 0, то в нем численность рационально подобранных АТС равна требуемой; если Р̂ — 5^> 0, их недостаточно; если Р̂ — 8^< 0, то их больше, чем требуется.

2 Автомобильная промышленность, 2002, № 1


УДК 629.113.65.018

Ба з а с и с т е м ы у п р а в а е н и я к а ч е с т в о м

А. И. М О АН ОВ

ЯМЗ

Происшедшие в начале 1990-х годов политико-экономические перемены заставили большинство российских предприятий, оставшихся один на один перед лицом свободного рынка, совершенно по-иному взглянуть на организацию своей деятельности. Потому что многие известные из теории истины приобрели практический (в ряде случаев — решающий) смысл. (Например, такие: "результаты бизнеса всегда находятся в прямой и жесткой зависимости от его организации"; "основа бизнеса — система менеджмента"; "менеджмент — система формирования и поддержания деловой политики, бизнес — система формирования и реализации целей предприятия".) А от правильности (или неправильности) понимания этих истин зависит рыночный успех (или неуспех) продукции предприятия, и следовательно, сама выживаемость последнего в условиях конкуренции. Причем основой долговременного делового успеха является четкая, точная и одновременно гибкая и мобильная система менеджмента: именно она, и только она способна обеспечить необходимую конкурентоспособность предприятия. Существенную роль в формировании (поддержании) позитивного делового имиджа предприятия играет наличие сертификатов соответствия на его систему менеджмента качества, систему экологического менеджмента или единую интегрированную систему менеджмента (наиболее оптимальный вариант), так как сертификаты соответствия, выданные международно признанными организациями, дают значительные деловые преимущества (тендеры, контракты, налогообложение, тарифы, судебные тяжбы, арбитражи, обязательная сертификация продукции и услуг, инвестиционные проекты и т. д.).

Исходя из всего этого, в декабре 1999 г. руководство ЯМ З приняло решение о начале работ по реорганизации своей базирующейся на КСУКП и ГОСТ Р ИСО 9001:96 системы менеджмента на базе требований и рекомендаций МС ИСО 9000, 9001 и 9004 версии 2000 г., а также о создании специализированной службы менеджмента. В основу ее концепции положены пять принципов.

Первый принцип. Система менеджмента охватывает все сферы и виды деятельности завода. Его суть иллюстрирует рис. 1, а содержание сводится к тому, что система менеджмента должна обеспечить ожидаемое (планируемое) качество деятельности и ее результатов (промежуточных и конечных, материальных и нематериальных). Задача каждого из составляющих ее процессов заключается в том, чтобы обеспечивать такую их динамику, которая поддерживает в долговременном плане достаточную и надежную "зону интереса" за счет реального "вклада" каждого из процессов в достижение ко

нечных бизнес-целей. Другими словами, приемлемая по величине и достаточно надежная "зона интереса" обеспечивает и отражает собой (в принципе) удовлетворенность и баланс деятельности основных ее участников — собственников, инвесторов, персонала, потребителей (заказчиков), поставщиков и общества в целом.

Второй принцип: все основные виды деятельности рассматриваются и организуются как процессы (рис. 2), каждый из которых состоит из подпроцессов (А и Б), этапов (1а, 2а и т. д.) и шагов. Организация процесса в общем случае включает следующий набор основных элементов: принципиальная и конкретная (локальная) его цели, принципиальный алгоритм (с выделением подпроцессов, этапов, промежуточных входов, выходов и др.); внутренние поставщик и потребитель процесса; требования к деятельности (организационные и технические аспекты), ее результатам (промежуточным, конечным) и ресурсам; основные контуры регулирования, объекты, субъекты деятельности в рамках процесса; общий и оперативный его руководители; распределение полномочий и ответственности; управление нецелевыми продуктами процесса; его мониторинг; измерения процесса и его результатов (промежуточных, конечных); систематические улучшения в рамках процесса (включая анализ данных и информации, формирование, принятие и реализацию управленческих решений и т. п.) и некоторые другие. В конкретных случаях допускаются объективно обоснованные исключения отдельных организационных элементов.

Процесс

А

2а За 16 26 36

Рис. 2

Автомобильная промышленность, 2002, № 1 3


Маркетинг Проектирование и __разработка продукции

Технологическая подготовка производства (включая проектирование и разработку

технологических процессов)

Материально-техническое обеспечение

ключевой БП ключевой БППродажи и поставки товарной продукции

I

Основноепроизводство

_| Послепродажный сервис

ключевой БП

Рис. 3

Третий принцип: все процессы делятся на три категории с особыми требованиями к каждой. Это, во- первых, основные процессы, цепочка которых приведена на рис. 3. Во-вторых, процессы поддерживающие: "управление персоналом", "управление финансами", "управление инфраструктурой", "управление базовыми информационными потоками", "метрологическое обеспечение производства", "измерения, контролирование и испытания продукции", "управление несоответствующей продукцией" и др. В-третьих, управленческие, или процессы общего менеджмента, в число которых входят: "стратегическое целеполагание и планирование", "управление экономическими факторами деятельности", "обеспечение реализации требований общества", "хозяйственный и бухгалтерский учет и отчетность", "идентификация и прослеживаемость объектов управления", "управление документацией", "управление зарегистрированными данными", "анализ системы менеджмента со стороны высшего руководства" и др.

Четвертый принцип: стратегические бизнес-цели завода представляют собой сумму локальных (тактических) целей процессов, каждая из которых жестко ориентирована на реализацию стратегических целей предприятия в целом.

Пятый принцип: процесс имеет приоритет по сравнению с другими формами организации деятельности — структурными подразделениями, должностными лицами и т. п. Например, управление структурным под

Внешниеуправляющиевоздействия

Входящие данные ' гВыходящие (фактические)

(требования) к продукту

Объект ^ Вход ^ преобразований Блок

преобразований(деятельности)

чЦелевой продукт т^Выход

4 ^ (материальный, 4 ^нематериальный)

(материальный, ^ нематериальный) ^ '

--------------- ----------------------Выходящие (фактические)

(требования) данные деятельностик деятельности

Ресурсы, р - - ------------- 1 Побочный (нецелевой)не переходящие

в целевой продукт (инфраструктура,

1 Регенерация 1 | 4 Н возможное I- ч

1 использование | •г. _ _ _ _ _ л '

продукт процесса

персонал, информация и др.) Окончательные отходы

разделением — не самоцель, а средство регулирования процесса (части процесса), который возложен на данное подразделение. Точно так же подразделения и должностные лица следует рассматривать как конфигурации, концентрирующие в себе ту часть ресурсов (персонал, инфраструктуру, информацию, финансы и др.), которые необходимы для эффективной реализации соответствующего процесса или его части. Значит, они должны своевременно, т. е. в зависимости от объективных потребностей процесса (части процесса), и создаваться, и изменяться, и трансформироваться или ликвидироваться, но не наоборот.

Универсальная модель процессного подхода к организации работы предприятия или его структурного подразделения приведена на рис. 4. Комментировать ее, очевидно, нужды нет. Что же касается входящих в нее процессов, то каждый из них в общем случае представляет собой (см. рис. 3) многоуровневое "сооружение", состоящее из подпроцессов (выделенных частей процесса), этапов и шагов. Причем во многих конкретных случаях некоторые промежуточные уровни могут оказаться ненужными.

Рис. 4

Рис. 5

В соответствии с рассмотренными выше теоретическими положениями разработана принципиальная карта процессов ОАО "Автодизель" (рис. 5). Заполненная взаимосвязанными и гармонизированными между собой процессами (видами систематической деятельности), заданное функционирование которых необходимо и достаточно для успешной реализации генеральной стратегии предприятия, она и представляет собой систему менеджмента качества фирмы, ориентированную на поддержание партнерских, взаимовыгодных отношений со всеми заинтересованными сторонами и гармоничное удовлетворение их требований, запросов и ожиданий как основу стабильного делового успеха. Конечные результаты деятельности фирмы оцениваются степенью удовлетворенности основных заинтересованных сторон — потребителей (заказчиков) продукции; общества (органов государственной власти, общественных организаций); собственников (акционеров) и инвесторов предприятия; его персонала; основных поставщиков.



К настоящему времени ориентировочная программа работ по системе менеджмента реализована на 25—30 %. Но ее дальнейшее продвижение сталкивается, к сожалению, с множеством объективных и субъективных трудностей, проблем, ключевую роль в преодолении которых должно сыграть (и играет) последовательное обучение персонала — от высшего руководства и ниже, вплоть до низовых звеньев, с использованием преимущественно своих же кадров. При этом квалифицированные специалисты службы менеджмента качества дают необходимые знания руководителям высшего и среднего уровней, а они затем обучают своих подчиненных. Таким образом в разработке документации системы менеджмента качества задействуются почти все подразделения предприятия.

Особое внимание уделяется вопросам измерения и повышения уровня удовлетворенности заказчиков и конечных пользователей, число которых в последнее

время значительно увеличилось и продолжает возрастать. В связи с этим серьезное развитие получают сфера послепродажного обслуживания и соответствующая дилерская сеть.

Существенные сдвиги и изменения происходят в сфере МТО (закупки): постепенно возрастают и расширяются возможности выбора поставщиков, их замен, предъявления более жестких обоснованных требований к их системам менеджмента качества (включая вопросы сертификации и др.), совместного планирования, горизонтальных взаимодействий и т. п.

Ведутся серьезные ревизии, уточнения и оптимизации многих сфер деятельности, в первую очередь — основного производства, его технологической подготовки и др.

Предполагаемые сроки завершения проекта реорганизации рассматриваемой системы — первое полугодие 2002 г.

____________

В транспортном комплексе России, который принято называть кровеносной системой страны, сосредоточено 12 % основных фондов, занято 7 % населения; он обеспечивает 15 % поступлений в федеральный бюджет. Объявив модернизацию транспортного комплекса одним из своих приоритетов, правительство РФ в августе 2001 г. одобрило федеральную целевую программу "Модернизация транспортной системы России". Программа рассчитана на 10 лет и "стоит" 45 трлн. руб., из которых почти четвертая часть — средства федерального бюджета. Разумеется, и государство, и частный инвестор будут сотрудничать только с надежным, сильным партнером. Помочь им найти друг друга призвана Международная специализированная выставка промышленного транспорта "Промтранс-2002", которую культурно-выставочный центр "Сокольники" совместно с ассоциацией предприятий промышленности и транспорта "Аспром- транс" проводят 12—15 февраля 2002 г.

Отрасль промышленного транспорта насчитывает сегодня 12,5 тыс. действующих предприятий, причем число убыточных в 2000 г. сократилось вдвое, а объем грузоперевозок возрос на 8,1 %. Это означает, что у многих предприятий появились средства на модернизацию основных фондов. Поэтому основу экспозиции составят стенды крупнейших отечественных предприятий, выпускающих подвижной состав для железнодорожного и автомобильного транспорта, специализированные контейнеры для перевозок грузов, средства механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных и складских работ, строительно-дорожную и дорожно-коммунальную технику, системы управления, автоматизированные и информационные системы.

Интересным обещает стать раздел "Транспортные услуги", где будут представлены разработки в области логисти

ки, схемы комбинированных подъездных путей для морских и речных портов, аэродромов, а также то, без чего невозможен современный бизнес, — банковское обслуживание и страхование.

Одновременно с пятой выставкой "Промтранс" состоится первая международная специализированная выставка городского транспорта "СитиТрансЭкспо", выросшая из актуального раздела "Пром- транса". Известно, что на долю городского пассажирского транспорта приходится около трети объема перевозок, а от своевременности и удобства доставки пассажиров во многом зависит социально-экономический климат в стране. Решению именно этой задачи и хотят содействовать организаторы выставок.

В рамках "СитиТрансЭкспо-2002" пройдут конкурс водителей-профессионалов "Золотая баранка", участники которого будут состязаться в номинациях "Самый молодой — самый опытный", "Ветеран- водитель", "Механик своего авто", "Знаток ПДД", конкурсы журналистов "Транспорт России" и "Транспорт в фотографиях".

В эти же дни в культурно-выставочном центре "Сокольники" запланирована выставка "Автотехэкспо-2002", на которой будут представлены запасные части, инструмент и оборудование для предприятий автотехобслуживания.

•В рамках международной выставки

"Строительная техника и сервис", состоявшейся в Екатеринбурге, прошел семинар по вопросам лизинга в промышленности. Если о лизинге в отношении транспортных средств (от самолетов до автомобилей) у нас, по крайней мере, знают, то лизинг в промышленности пока дело новое. Поэтому участники выставки проявили большой интерес к докладам специалистов Международной финансовой корпорации и региональных лизинговых компаний, посвященным проблемам и перспективам развития в России этой прогрессивной формы отношений между партнерами. Сегодня по объему

лизинговых операций наша страна занимает лишь 34-е место в мире (на ее долю приходится 1,28 %). Однако в последнее время у нас наблюдается устойчивый рост числа и объемов таких операций, тогда как в развитых странах этого уже не происходит.

•Очередная выставка "Склад. Транс

порт. Логистика" прошла в московском "Экспоцентре". В ее экспозиции были представлены многоцелевые автоматизированные складские системы, новейшее технологическое оборудование и средства механизации погрузочно-разгрузочных работ, прогрессивные технологии строительства и эксплуатации объектов складской и терминальной инфраструктуры, современные формы и методы транспортно-экспедиционного обслуживания, логистические схемы грузодвижения и др. Особый интерес посетителей вызвали проекты трансевропейских и трансконтинентальных транспортных коридоров, которые затрагивают территорию России и будут в ближайшем будущем играть важную роль в отечественной транспортной системе.

Среди участников наряду с такими известными зарубежными фирмами, как немецкие "Блюме", "Вестфалия", "Шефер", "Штиль", английская "Босс", австрийская "Кнапп Аутоляйшн", японская "Тойота", — отечественные и совместные предприятия "Мосавтотранс", "Мосавтопрогресс", "Балканкар-МС", "Домодедово-Терми- нал", "Ирбис", "Полиметалл-М", "Рус- трактор-МВ", "Купава Сервис" и др.

В рамках выставки состоялись научно- практический семинар "Логистика как инструмент повышения эффективности деятельности предприятий", круглый стол "Наука и вузы — транспорту", научно-практическая конференция "Развитие региональных транспортно-логистических структур". Специалисты координационного совета по логистике и международного центра логистики провели консультации для посетителей и участников выставки по всем интересующим их вопросам в этой области.



КОНСТРУКЦИИАВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Оценивая технический уровень вновь создаваемых автомобилей, а также назначая нормы расходов топлива в эксплуатации, обычно исходят из статистических данных. Причем используются два подхода: в качестве эталона берется либо наилучший достигнутый уровень, либо среднестатистический. То есть в любом случае нужны статистические исследования. Результаты такого исследования выпускаемых в настоящее время дизельных легковых автомобилей и предлагаются вниманию читателей.

УДК 629.114.6.621.436:004.18.662.7

Д и з е л ь н ы е л е г к о в ы е а в т о м о б и л и . Т о п л и в н а я э к о н о м и ч н о с т ь

Канд. техн. наук А. Г. ШМИДТ

НАМИ

Известно, что топливная экономичность автомобиля зависит от многих факторов, но в конечном счете — лишь от двух обобщенных: суммарной величины механических сопротивлений движению (включая сопротивления в агрегатах и узлах автомобиля) и совершенства рабочего процесса двигателя. Однако, если пойти дальше, легко доказать, что и составляющие, и суммы механических сопротивлений движению и потерь в агрегатах и узлах автомобиля прямо или косвенно связаны с полной его массой. Поэтому именно полная масса и была принята в качестве основного критерия при оценке расходов топлива по двум испытательным циклам — городскому и магистральному (см. таблицу).

Как видно из таблицы, расход топлива у автомобилей с любой полной массой в магистральном цикле всегда на 58—64 % больше, чем в цикле городском, а средняя величина коэффициента перехода от цикла к циклу для рассматриваемого типа АТС составляет 1,61. И второе: при увеличении полной массы автомобиля расход топлива возрастает, причем в городском цикле немного быстрее, чем в магистральном.

Такова общемировая картина. Но для специалистов определенный (возможно, даже большой) интерес должны представлять и результаты сопоставления топливной экономичности автомобилей производства разных стран. Они получены для обоих циклов, но в целях экономии места приведены на рис. 1 только для одного цикла — городского.

Данные, как видим, действительно интересные: они говорят о том, что, с точки зрения расходов топлива, т. е. технического совершенства, зарубежные автомобили, вопреки бытующему у нас мнению, оказываются очень разными. Например, самые экономичные дизельные автомобили — это автомобили испанского производства: их средний расход топлива на 10—22 %

ниже мирового среднестатистического. На втором месте — немецкие, у которых в городском цикле расход меньше того же среднестатистического на 5—10 %, а в магистральном — на величину до 15 % (автомобили полной массой менее 2300 кг). Третье место занимают французские автомобили полной массой до 1800 кг: в городском цикле они экономичнее среднемирового автомобиля на 13 %, однако при массе свыше 1800 кг, наоборот, проигрывают среднемировому до 8 %. Кроме того, в случае магистрального цикла расходы ниже на 4 % — при больших полных массах и выше на 5 % — при полных массах до 1800 кг.

Распространено мнение, что английские и особенно японские автомобили очень экономичны. Но это не так. Их среднестатистические расходы топлива во всем диапазоне полных масс превышают мировые среднеста-

Полнаямасса

автомобиля,:кг

Среднестатистический расход топлива, л/100 км, в циклах Соотноше

ние расходов, %городском магистральном

900 3,3 5,5 1641000 3,5 5,7 1621100 3,7 6,0 1611200 3,9 6,3 1591300 4,1 6,6 1611400 4,3 7,0 1611500 4,6 7,3 1611600 4,8 7,7 1621700 5,0 8,1 1621800 5,3 8,5 1621900 5,5 8,9 1602000 5,8 9,4 1602100 6,1 9,8 1602200 6,4 10,3 1602300 6,8 10,8 1602400 7,1 11,2 1572500 7,4 11,9 1612600 7,8 12,4 1592700 8,2 13,0 1582800 8,6 13,7 1592900 9,0 14,4 1593000 9,5 15,0 1573100 10,0 15,8 1573200 10,6 16,6 1573300 11,1 17,5 158



л/ЮОкм

11

10

9

8

Ог

7

В

5

4

3900 то 1900 2400 2900 кг

&а—

Рис. 1. Зависимость расхода топлива дизельных легковых автомобилей в городском цикле от их полной массы и страны-производителя:

1 — Испания; 2 — Германия; 3 — среднемировой автомобиль; 4 — Франция; 5 — Италия; 6 — Япония; 7 — Англия; 8 — Индия; 9 — Россия; 10 — Южная Корея; 11 — США; 12 — Румыния

%180ПО180

I 130

^ 110 110 100 9 0

80

70900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700 2900 3100 к г

0а — »-

Рис. 2. Зависимость удельной энерговооруженности дизельных легковых автомобилей от их полной массы и страны-производителя:

1 — Англия; 2 — Италия; 3— Испания; 4 — США; 5 — Германия; 6 — Япония; 7 — Франция; 8— Россия; 9 — Южная Корея; 10— Румыния; 11 — Индия

тистические: в городском цикле — на 7—13 %, в магистральном — на 3—10.

Очень большие расходы топлива свойственны автомобилям южно-корейского (превышение среднемировых в городском и магистральном циклах — до 33 %) и индийского (8—35 %) производства. Румынские хуже среднемирового расхода лишь в городском цикле (на 47 %), в магистральном — аналогичны ему. Автомобили США в городском цикле тоже хуже среднемирового: в случае полных масс до 2500 кг — на величину до 19 %, но при более высоких значениях — на 13 % лучше.

Что касается автомобилей российского производства, то их расходы в городском цикле выше среднемировых на 40—46 %, в магистральном — на 3—17.

Особого внимания заслуживают автомобили итальянского производства. Их расходы в обоих циклах близки к среднестатистическим мировым: различия не превышают +9 н— 4 %.

Чтобы объяснить такое разнообразие, проанализируем связь расходов топлива с некоторыми другими параметрами дизельных легковых автомобилей. Начнем с удельной массы С а (энерговооруженности), т. е. отношения полной массы автомобиля к максимальной мощности его двигателя.

Если взять мировую среднестатистическую удельную массу, то она составляет 26—29 кг/кВт (2,6—2,9 кг/л. с.) и практически не зависит от полной массы автомобиля. Если же проанализировать удельные массы автомобилей производства разных стран, то они, как видно из рис. 2, отличаются и от мировой, и между собой. Причем соотношения здесь иные, чем в случае результатов анализа в системе "расход топлива—полная масса автомобиля".

Так, установлено, что наименьшие значения удельной массы свойственны автомобилям: английским полной массой до 2400 кг (она ниже среднемировой на 25 %), немецким полной массой более 1400 кг (ниже на 21 %), всем американским (ниже на 12 %) и всем итальянским (ниже на 8 %). При этом характерно: у немецких автомобилей удельная масса с увеличением полной массы практически линейно убывает, у английских и американских примерно по тому же закону увеличивается. Удельная масса итальянских автомобилей с ростом их полной массы не изменяется.

Значения удельной массы близки к среднемировым у автомобилей производства Испании (различие 7—9 %), Франции (до 9 %) и Японии (8—12 %). При этом у автомобилей испанского производства с ростом полной массы они тоже растут, а у автомобилей французского и японского производства снижаются.

К странам, выпускающим автомобили с наибольшими значениями удельной массы, относятся Индия (на 42—61 % выше среднемировой), Румыния (до 90), Южная Корея (до 26) и Россия (до 22). При этом если у индийских, южно-корейских и российских автомобилей с ростом их полной массы она увеличивается плавно, то у румынских резко снижается.

В качестве второго дополнительного параметра сравнения принят рабочий объем дизеля. Почему —



Рис. 3. Зависимость рабочего объема дизеля от полной массы автомобиля и страны-производителя:

1 — Индия; 2 — Германия; 3 — Россия; 4 — Япония; 5 — Южная Корея; 6 — Италия; 7 — Испания; 8 — Чехия; 9 Англия; Ю — США; 11 — Румыния

&а —

Рис. 4. Зависимость относительного (СТх/0 ^ 4) расхода топлива дизельного легкового автомобиля от полной его массы и числа цилиндров (городской цикл движения):

1 — шестицилиндровый дизель; 2 — пятицилиндровый дизель

5 ----------------------------- л--------------------------------------------------1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700 2900 кг

От —

Рис. 5. Зависимость расхода топлива дизельного легкового автомобиля от его полной массы и типа кузова (магистральный цикл):

1 — седан; 2 — кабриолет; 3 — мини-вэн; 4 — универсал; 5 — джип

понятно; чем больше его рабочий объем, тем больше потери на внутреннее трение в нем, тем, следовательно, вероятнее увеличение расхода топлива. Кроме того, при большем рабочем объеме двигатель автомобиля при неизменной полной массе будет работать в менее выгодном с точки зрения топливной экономичности нагрузочном режиме при заданных ездовым рабочим циклом одинаковых и не зависящих от автомобиля к автомобилю режимах движения.

Результаты исследования показывают, что как среднемировые, так и по рассмотренным странам-произ- водителям рабочие объемы с ростом полной массы автомобиля тоже возрастают. Правда, во втором случае по-разному. Так, если у автомобилей испанского производства этот рост отличается (рис. 3) весьма малой интенсивностью, то у автомобилей румынского производства, наоборот, он очень высок. У ряда стран-про- изводителей значения рабочих объемов дизелей во всем рассматриваемом диапазоне полных масс автомобилей отличаются от общих среднемировых лишь незначительно. Например, у автомобилей Южной Кореи отличие составляет до 2,5 %, итальянских — от +7 до —5, немецких — от —7 до +6, российских — до +2. Тогда как у чешских — до +12 %, испанских — от +6 до —23, японских — до +18, английских — от +15 до —8. Дизели индийских автомобилей на всем рассматриваемом диапазоне полных масс автомобилей имеют на 7—14 % меньшие значения рабочих объемов, а автомобили производства США, наоборот, на 8—18 % большие среднемировых.

Это количественная статистика. О ее влиянии на топливную экономичность автомобилей говорит то, что наименее экономичным автомобилям соответствуют наибольшие значения удельной массы. К ним относятся, например, автомобили индийского производства, расходы топлива у которых выше среднемировых на величину до 37 % (городской цикл) и до 25 (магистральный цикл), а удельные массы — до 38 %. Удельная масса южно-корейских автомобилей выше среднемировой на 21 %, расходы топлива — на 38—39. Большие величины расходов топлива (по циклам — соответственно на 47 и 1 %) автомобилей румынского производства также корреспондируются с их более высокими (на 49 %) удельными массами. И у российских автомобилей удельные массы выше среднемировых на 18 %, а их расходы топлива по циклам — на 46 и 17 %.

Еще один дополнительный сравнительный параметр — число цилиндров дизеля. Установлено, что автомобиль с четырехцилиндровым двигателем расходует топлива меньше, чем автомобиль с большим числом цилиндров, во всем диапазоне полных масс автомобиля (рис. 4). Только в диапазоне полных масс 1800— 1900 кг с четырех- и пятицилиндровыми двигателями расходы в городском цикле близки между собой. По мере же возрастания полной массы степень отличия расходов увеличивается и достигает ~16 % при полной массе 2900 кг. В магистральном цикле расходы топлива у автомобиля с пятицилиндровым дизелем всегда



выше — на 6—8 %. Причем с увеличением полной массы это отличие смещается к нижнему значению.

Расходы топлива автомобилей с шестицилиндровым дизелем также превышают расходы автомобилей с дизелем четырехцилиндровым, зависят от цикла и полной массы автомобиля: в городском цикле при изменении массы от 1300 до 3300 кг они плавно снижаются с 17 до 2 %, а в магистральном — с 45 до 0 %.

На расход топлива влияет и тип кузова автомобиля (рис. 5). Так, при одинаковой полной массе наименьшие расходы — у автомобилей с кузовом кабриолет, наибольшие — с кузовами универсал и джип. Между ними с кузовами типа лимузин (седан) и мини-вэн. Но они зависят от цикла. Например, если в городском цикле седан во всем диапазоне полных масс от мини-вэна отличается по расходу топлива не более чем на 2 %, то от кабриолета — на 18, а ‘от универсала и джипа — со

ответственно на 3—18 и 32—40 %. В магистральном же цикле расходы кабриолета и мини-вэна оказываются меньше, чем у седана, соответственно на 10—13 и на1,5—12 %, у универсала полной массой 1300 кг — на 14 % больше, а при массе 2400 кг расходы одинаковы; расход у джипа полной массой 2200 кг на 14 % выше, чем у седана, при массе же 2400 кг разница близка к нулю.

Из всего сказанного напрашивается простой, но очень важный для практики вывод: создавая новый автомобиль, к оценке его технического уровня нужно подходить комплексно, т. е. в качестве аналога следует брать показатели не одного какого-то автомобиля, а лучшие из показателей аналогов многих АТС. Только при этом условии можно быть уверенным, что разработка действительно перспективна.

УДК 629.114.4.62-8

Новый ТИП СИЛОВОГО ПРИВОДА ТРЕХОСНОГО АВТОМОБИЛЯ

Д-р техн. наук Г. Д. ДРАГУНОВ, Р. В. БЫКОВ

ЮУрГУ, ЧВАИ

Трехосные полноприводные автомобили, или, как их иногда называют, автомобили многоцелевого назначения, предназначены главным образом для работы в условиях бездорожья. Однако статистика (например, данные НАМИ) свидетельствует о том, что от 50 до 70 % их пробега приходятся на твердую опорную поверхность. Даже в ОСТ 37.001.244—82, регламентирующем длительные контрольные испытания автотранспортных средств, записано, что пробег автомобилей с колесной формулой 6 х 6 по грунтовым разбитым дорогам, снежной целине, сыпучему песку, допускающим движение без полного буксования, должен составлять 20 % от общего пробега.

Поскольку полноприводные автомобили значительную часть пробега эксплуатируются на хороших дорогах, возникает вопрос: что теряют потребители, применяя такой автомобиль, по существу, в не предназначенных для него условиях? А то, что такие потери есть, прежде всего перерасход топлива, сомнений не вызывает: устройства, нужные для повышения проходимости, на шоссе становятся ненужным балластом — со всеми вытекающими отсюда последствиями. Не случайно некоторые фирмы делают автомобили по колесной формуле 6 x 2 , уменьшая тем самым сопротивление движению. Причем здесь явно просматриваются две тенденции: одни фирмы ("Мерседес", ДАФ, МАН и др.) применяют эту колесную формулу, так сказать, в чистом виде, другие (английская "Маршалл" и венгерская РАБА) — за счет подъема одного из мостов (среднего или заднего) во время движения без груза по дороге с твердым покрытием.

Ю. В. Пирковский доказал, что отключение переднего моста начинает давать эффект (экономия топлива), если крутящий момент, который подводится к колесам, равен 6 кН • м (610 кгс • м) и более. Другими словами, в зоне малых тяговых нагрузок потери мощности в шинах, обусловленные приложением крутящего момента, не оказывают видимого влияния на баланс мощности автомобиля при отключении одного из ведущих мостов.

Данные же, полученные В. Ф. Платоновым применительно к автомобилю типа 6 x 6 , говорят о следующем: математическое ожидание крутящего момента на ведущих колесах этого автомобиля при его движении по асфальту составляет 2,3 кН • м (234 кгс • м), а по грунтовой дороге — 2,9 кН • м (296 кгс • м), что меньше границы, установленной Ю. В. Пирковским. Напрашивается вывод: ни на дорогах с искусственным покрытием, ни на грунтовых дорогах полноприводная схема преимуществ, по сравнению с неполноприводной, не дает. Более того, такие факторы, как различие в статических радиусах колес мостов тележки, обусловленное технологическими допусками на изготовление, неравномерная изношенность шин и различающиеся давления воздуха в них даже при наличии системы регулирования, ведут к кинематическому рассогласованию, на компенсацию которого нужна энергия. Например, по данным Ю. В. Пирковского, при уменьшении давления в шине мод. ОИ-25 на 0,15 МПа (1,5 кгс/см2) от номинального статический радиус колеса уменьшается на 13—16 мм. В то же время в печати сообщалось: если разница приведенных радиусов качения среднего и заднего мостов равна 15 мм, то при силе тяги, равной 1 кН (102 кгс), величина дополнительной силы, затрачиваемой на компенсацию кинематического несоответствия, составляет ~13 % общей силы тяги. А это не может не отразиться на расходе топлива.



Способ ликвидации кинематического несоответствия известен — применение межосевого дифференциала. Однако при движении автомобиля по дорогам с твердым покрытием, чтобы уменьшить сопротивление качению, отключать целесообразно не передний, а один из задних мостов. Причем наиболее приемлемый способ такого отключения — отсоединение карданного вала привода данного моста. Мост должен иметь разрезные полуоси, соединяемые с помощью муфт.

Чтобы оценить такое решение, воспользуемся математической моделью движения трехосного полноприводного автомобиля с механической трансмиссией, представляющей собой систему обыкновенных дифференциальных уравнений динамической системы с сосредоточенными параметрами. При анализе модели в качестве критерия сравнения взят момент Му сопротивления качению, а в качестве изменяемых параметров — масса автомобиля и сила тяги на крюке, под которой, для облегчения вычислений, понимаются все внешние сопротивления. При этом:

В уравнении МуХ, Му2 У1 Му 3 — соответственно моменты сопротивления качению, обусловленные вертикальной нагрузкой на первый, второй и третий мосты; четвертый—шестой члены — потери, вызываемые приложением крутящего момента; М^ и М ^ р — потери в трансмиссии и потери, связанные с наличием упругого момента в тележке.

С определением первых шести членов уравнения проблем нет: их легко вычислить, решая уравнения силового баланса. Момент сопротивления в трансмиссии тоже определяется по известной формуле: М^ = = (Ртр0 + сш + />“ )гка, в которой Ртр0 — сила сопротивления холостого хода агрегатов трансмиссии; а и —

скоростной фактор гидравлических потерь; Р ^ — си-

УДК 629.114.3

С и с т е м а к о н т р о л я и УПРАВЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТЬЮ ДВИЖЕНИЯ АВТОПОЕЗДОВКандидаты техн. наук В. А. ТОПАЛ ИДИ,Э. Н. НИКУЛЬНИКОВ и Н. В. КУЗНЕЦОВ

ТАДИ, НИЦИАМТ

Автопоезда, как свидетельствует статистика, — наиболее опасные из АТС: например, при уменьшении коэффициента сцепления шины с дорогой с 0,7 до 0,3 частота ДТП с их участием возрастает в 2,5 раза, причем в основном — из-за потери устойчивости, особен-

ла сопротивления, характеризующая потери в трансмиссии от передачи крутящего момента; гкя — приведенный радиус колес автомобиля. Для вычисления величины упругого момента в задней тележке используется формула М = (гк2 — гкЪ)2/Х , в которой Гк1 и гк2 ~ приведенные радиусы качения среднего и заднего мостов; X — коэффициент тангенциальной эластичности шин.

Очевидно, что при отключении одного заднего моста полная масса автомобиля остается той же, а мощность, необходимая для движения с отключенным задним мостом, в одних и тех же условиях движения будет меньше мощности, необходимой для движения серийного автомобиля; из уравнения для подсчета Му исключаются Л/ „ и А/ отключенного моста.упр тр

В одной из публикаций сообщалось, что относительное буксование колеса автомобиля "Урал", оснащенного шинами 14.00-20, начинается при подводимом крутящем моменте, равном 4 кН • м, или 408 кгс • м, и более. Из этого следует, что увеличение крутящего момента на среднем мосту, вызываемое отключением заднего моста, не должно приводить к появлению буксования колес среднего моста, поскольку даже увеличившийся момент будет меньше. И действительно, расчеты, выполненные по первой из приведенных выше формул, показывают: суммарный момент сопротивления качению автомобиля "Урал" с отключенным задним мостом на 10—25 % меньше, чем у автомобиля серийного исполнения. Причем разница тем больше, чем выше коэффициент сцепления дороги и скорость движения.

Из анализа модели также следует, что уменьшение момента сопротивления качению положительно сказывается на динамике автомобиля: при разгоне до скоростей 30,40 и 50 км/ч и отключении заднего моста он разгоняется быстрее (в среднем на 1 с).

Таким образом, оснащение полноприводного автомобиля механизмом отключения заднего моста позволит улучшить потребительские качества автомобиля и расширить область его применения.

но при торможении на повороте. И это несмотря на то, что современные автопоезда оснащаются модульным электронным тормозным приводом, антиблоки- ровочными и противобуксовочными системами. Поэтому ведущие автомобилестроительные фирмы мира вынуждены идти дальше — оснащать автопоезда электронными системами управления устойчивостью движения.

Так, шведская "Вольво" совместно с немецкой "Кнорр-Бремзе" на основе модульного электронного тормозного привода разработала систему Е8Р ("Электронная программа стабильности"), которая с помощью датчиков, установленных на тягаче, измеряет угол рыскания, боковое ускорение тягача, угловое положение его рулевого колеса и в случае расхождения их ве



личин с эталонными приводит в действие тормоза на одном или нескольких колесах борта тягача или прицепного звена, одновременно уменьшая крутящий момент двигателя, т. е. снижая скорость движения автопоезда. (Если, например, автопоезд не "вписывается" в поворот, система вводит в действие тормоза внутренних колес тягача и прицепа. Причем действует столь быстро, что водитель едва ли сможет заметить, что произошло.)

Фирма "Вабко" тоже предлагает аналогичную систему — Е8С ("Электронный контроль стабильности”), датчики которой отслеживают углы поворота рулевого колеса, поперечное ускорение и поворот тягача вокруг вертикальной оси.

Как видим, работа обеих систем связана с измерением углов (рыскания или поворота автомобиля-тягача вокруг вертикальной оси). Такое измерение — технически сложно и дорого. К примеру, используемые для этой цели в первой из систем пьезомеханические приборы даже сами ее разработчики называют дорогостоящими. Но главное, углы измеряются только на тягаче, т. е. вопрос взаимодействия кинематических звеньев автопоезда не проработан. Что не гарантирует устойчивости АТС во всех дорожных ситуациях. Кроме того, величина бокового ускорения зависит от места установки датчика на звене, а это приводит к необходимости привязки методики обработки информации к конкретному типу автопоезда.

Ниже рассматривается более простая система контроля и управления устойчивостью движения автопоездов. Она построена (см. рисунок) на анализе сигналов датчиков 6 поперечных ускорений, установленных в двух точках каждого звена, и датчика 5 продольного замедления в одной из этих точек, а также информации датчика 7 об угле поворота управляемых колес. Система, во-первых, определяет время срабатывания тормозной системы и установившееся замедление автопоезда, т. е. показатели эффективности его торможения. Во-вторых, по величине рассогласования продольных замедлений звеньев, возникающего вследствие разницы удельных тормозных сил, контролирует совместимость звеньев автопоезда при торможении. В-третьих, по характеристикам переходных процессов (зависимости продольных замедлений звеньев от времени) оценивает асинхронность срабатывания тормозных систем звеньев автопоезда. В-четвертых, сравнивает текущую траекторию движения с той, которая должна быть при движении без заноса и без выхода за безопасный коридор движения. Другими словами, система оценивает все параметры, которые, в соответствии с требованиями ГОСТ 25478—91 "АТС. Требования безопасности к техническому состоянию по условиям безопасности движения. Методы проверки", характеризуют в целом эффективность и устойчивость автопоездов при торможении. Причем роль ее чувствительных элементов играют три датчика ускорения (замедления), установленные на каждом звене автопо

езда, а также один простейший датчик начала торможения.

Точность измерения ускорений составляет ±1 %, поэтому и точность измерения тормозных свойств АТС получается выше, чем на тормозных стендах силового типа, используемых на отечественных и зарубежных станциях инструментального контроля. Наконец, примененный в ней датчик 7 угла поворота управляемых колес позволяет с помощью АБС контролировать и управлять устойчивостью движения автопоездов на поворотах и в так называемых нештатных ситуациях.

Работа системы сводится к следующему.Датчики 5 и 6 вырабатывают сигналы, пропорцио

нальные ускорениям точек А и Б каждого звена в продольном и поперечном направлениях. Эти сигналы усиливаются в блоке 4 и поступают в микропроцессорный блок 3, который по ним и определяет текущую траекторию каждого звена автопоезда. Кроме того, он же воспринимает и сигналы от датчика 7 о величине угла поворота управляемых колес, поэтому блок 3 проверяет соотношение между текущими координатами точек А и Б и углом поворота управляемых колес. Поскольку при устойчивом движении автопоезда на повороте координаты точек А и Б, а также управляемых колес относительно дороги для каждого типа и состава автопоезда строго регламентированы, то на любое несоответствие блок вырабатывает управляющий сигнал для электромагнитных клапанов АБС 2, которая, выполняя команду, селективно подтормаживает или растормаживает через тормозные камеры 1 колеса автопоезда в порядке, способствующем исправлению траектории движения. При этом погрешность управления процессом стабилизации движения автопоезда составляет ~5 %.

Таким образом, данная система явно информативнее и дешевле западных аналогов, позволяет быстро определять отклонения звеньев автопоезда от заданной траектории и устранять эти отклонения, обеспечивая тем самым высокую степень безопасности движения.



УДК 629.621.436

М н о г о к л а п а н н ы е б е н з и н о в ы е д в и г а т е л и ЗМЗ:СОСТОЯНИЕ, ПЕРСПЕКТИВЫ, ПРОБЛЕМЫ1в. и. сонкин, н. н. ЦАПОВ

НАМИ

Энергетические возможности двигателей ЗМЗ можно повысить, практически не меняя их конструктивную схему. Это подтверждает разработанная специалистами завода версия двигателя ЗМЗ-406.10 с турбонаддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха: максимальная мощность данной версии составляет 147 кВт (200 л. с.), литровая — 64 кВт/л (87 л. с. /л ), а литровый крутящий момент — 139 Н • м /л (14,2 кгс • м/л).

В конструктивную схему легко вписываются и такие способы улучшения энергетических показателей, как оптимизация коэффициента наполнения во всем диапазоне скоростных режимов за счет регулирования фаз газораспределения и контролируемое изменение геометрии впускной системы, повышение быстроходности и рабочего объема, наддув. Разумеется, при некоторой доработке конструкции камеры сгорания и подвижных деталей, обеспечивающей минимизацию негативного влияния названных мер на крутящий момент, детонацию и механические потери соответственно на низких и высоких скоростных режимах.

Принципиально новое здесь, как видим, одно — регулирование фаз газораспределения. Но устройство для его реализации уже есть: оно разработано НАМИ совместно с ЗМЗ.

Данное устройство — двухпозиционное и состоит (рис. 1) из двух основных узлов: механизма 1 поворота

впускного распределительного вала и электрогидрав- лической системы управления (соленоид с распределительным золотником 2 управления).

Механизм поворота устанавливается между распределительным валом и звездочкой его привода и представляет собой поршень со спиральными шлицами, который под действием давления масла может перемещаться вдоль оси вала и поворачивать последний относительно звездочки, следовательно, коленчатого вала.

Нм

N.

квт_

100-

9 0 -8070-6 0 -004 0 -3 0 -г о - 10

7 ^ ..—

/ ✓ '/ / / // /

ии

3 1__ _—

4'У Г

^ 8

ЛКтГ

190180

770 4 760

750М 140 *130 120 110 1,0 0,9 0,8 0,7

1

1000 2000 3000 4000 мин"п

Рис. 2. Внешние скоростные характеристики двигателя ЗМЗ- 406.10:

1, 3 и 5 — при работе устройства изменения фаз газораспределения; 2, 4 и 6 — без устройства изменения фаз газораспределения

Рис. 1. Устройство для изменения фаз газораспределения

1 Окончание. Начало см. "АП", 2001, № 11.

12

Обеспечиваемое перекрытие клапанов и фазы закрытия впускного клапана — в пределах до 28 град п. к. в. Благодаря этому минимизируется количество остаточных газов в цилиндрах и, что еще более важно, величина обратного выброса в конце такта впуска при работе двигателя на режиме полной нагрузки.

Испытания механизма показали: благодаря ему крутящий момент двигателя ЗМЗ-406.10 на малых и средних скоростных режимах повышается на 10 % (кривые 1 и 2 на рис. 2). Сказывается он и на мощности двигателя (кривые 5 и 6), и на коэффициенте наполнения (кривые 3 и 4).

Но с точки зрения роста коэффициента наполнения и соответственно крутящего момента двигателя еще более перспективна впускная труба с изменяемой геометрией. Это хорошо видно из рис. 3, на котором приведены результаты испытаний такой трубы: увеличение относительной длины Г впускных патрубков ( Ь = Ь /5 , где 5 — ход поршня) ведет к росту кинетической энергии потока на входе в цилиндр, увеличивая эффект дозарядки и газодинамической настройки.

Автомобильная промышленность, 2002, № 1


3 4 5 6и * — -

Рис. 3. Зависимость коэффициента наполнения двигателя ЗМЗ- 406.10 от относительной длины впускной трубы и частоты вращения коленчатого вала:

1 — при п = 2000 мин-1; 2 — при п = 3000 мин-1; 3 — при п = 5000 мин 1

В итоге на малых и средних скоростных режимах коэффициент наполнения возрастает на 5—7 %, что, в свою очередь, ведет к росту крутящего момента. Правда, на высоких частотах вращения коленчатого вала картина обратная: чтобы не снизить коэффициент наполнения из-за возросшего аэродинамического сопротивления и более раннего "звукового запирания" впускного тракта, длину последнего, наоборот, нужно уменьшать.

Два эти способа, примененные одновременно, в известной степени дополняют друг друга, так как воздействуют на различные фазы процесса наполнения: регулирование фаз влияет главным образом на обратный выброс, а изменение геометрии впускной трубы — на основную фазу наполнения и дозарядку.

Таким образом, проблема повышения энергетических показателей многоклапанных двигателей ЗМЗ вполне разрешима, причем заделы уже, повторяем, есть. Сложнее с обеспечением требований (норм) "Евро-3" и особенно "Евро-4". Во-первых, потому, что нормы становятся все более и более жесткими (табл. 4); во-вторых, потому, что изменена сама процедура испытаний: в испытательный цикл включен 40-секундный режим прогрева двигателя после холодного его пуска и предусмотрен новый тип испытаний — определение выбросов вредных веществ при низкой (266 К, или —7 “С) температуре. Тем не менее и данная проблема относится к числу разрешимых.

Начнем с того, что главное в этой проблеме — "холодные" ее аспекты. Например, пока двигатель холодный и нейтрализатор отработавших газов еще не включился в работу, таким аспектом являются большие выбросы углеводородов и монооксида углерода. Чтобы уменьшить их объемы, нужно, очевидно, во-первых, сократить продолжительность прогрева двигателя и нейтрализатора, во-вторых, обеднить топливовоздушную смесь. И это реально: сокращение продолжительности прогрева двигателя ЗМЗ-406.10 позволяет, как установлено в ходе исследований, уменьшить содер

жание углеводородов на 35 %, а продолжительность включения нейтрализатора — выбросы тех же углеводородов и монооксида углерода — в 2 раза. Причем особых конструктивных "ухищрений" не требуется. Достаточно, например, уменьшить количество жидкости в системе охлаждения или применить устройство ее предпускового подогрева с помощью теплового аккумулятора; термоизолировать выпускной коллектор; установить перед нейтрализатором отработавших газов устройство дожигания и т. д.

Однако наиболее радикальные решения, повышающие одновременно и топливную экономичность, и экологию двигателей ЗМЗ-406.10, — это все-таки совершенствование процесса сгорания топливовоздушной смеси. Альтернатив здесь тоже несколько, но наибольший практический интерес представляют три: сгорание гомогенной стехиометрической (а = 1) смеси, разбавленной рециркулируемыми отработавшими газами, и последующая нейтрализация продуктов сгорания в обычном трехкомпонентном нейтрализаторе; сгорание гомогенной бедной (а > 1) смеси с последующей нейтрализацией отработавших газов в трехкомпонентном нейтрализаторе продуктов бедного сгорания; сгорание расслоенной ультрабедной ( а » 1) смеси, разбавленной отработавшими газами, с нейтрализацией их в трехкомпонентном нейтрализаторе продуктов ультрабедного сгорания.

Все эти альтернативные стратегии нацелены в первую очередь на решение одной из наиболее сложных для перспективного двигателя проблем — снижения выбросов оксидов азота при одновременном улучшении топливной экономичности на режимах ездового цикла. Но в том, какой из них отдать предпочтение, мнения специалистов расходятся. Поэтому в данном случае, по всей видимости, придется исходить из сложившихся к настоящему времени решений. Например, ясно, что в краткосрочном плане наибольшие шансы у стратегии стехиометрического сгорания: она наиболее технологически подготовлена и позволяет наиболее эффективно снижать выбросы оксидов азота на всех режимах работы двигателя. Однако при холодном пуске, прогреве и на холостом ходу стехиометрический двигатель работает неустойчиво, а нейтрализатор отработавших газов прогревается слишком медленно. Кроме того, на режиме полной нагрузки двигатель "недодает" мощность. Тем не менее опыт таких фирм, как "Форд" и "Тойота", свидетельствует: данная стратегия дает возможность выполнить нормы "Евро-4", практически не меняя конструкцию многоклапанного

Таблица 4

Норма, тип испытаний

Предельное значение, г/км

Углеводороды

Оксиды азота

Углеводороды + оксиды

азота

Монооксид

углерода

"Евро-2", 1 — ----- 0,5 2,2"Евро-3", 1 0,2 0,15 — 2,3"Евро-4", 1 0,1 0,08 — 1,0"Евро-4", 6 1,8 — — 15



град.

%

6

❖СО

2

О

°С

Ш

500

0,7 0,8 0,9 7,0 7,1ос »-

Рис. 4. Зависимость температуры отработавших газов (1), выбросов углеводородов (2) и монооксида углерода (3) от коэффициента избытка воздуха и скорости сгорания топливовоздушной смеси (сплошные линии — сгорание быстрое, штриховые — обычное)

бензинового двигателя с многоточечным впрыскиванием. И даже на ~5 % улучшить его топливную экономичность. Для этого достаточно иметь систему управления, способную, разбавляя смесь отработавшими газами, поддерживать стехиометрический ее состав на частичных нагрузках, обеспечивая тем самым эффективную работу нейтрализатора, т. е. небольшие выбросы оксидов азота и расходы топлива. Дело в том, что отработавшие газы имеют повышенную, по сравнению с воздухом, теплоемкость, поэтому, смешиваясь с топливовоздушной смесью, уменьшают максимальную температуру пламени и, соответственно, скорость формирования оксидов азота, теплоотдачу в стенки цилиндров, необходимое дросселирование (следовательно, насосные потери) и потери на диссоциацию продуктов горения. Итог: в отработавших газах меньше оксидов азота, а расход топлива — ниже.

К сожалению, разбавление смеси отработавшими газами уменьшает скорость сгорания топливовоздушной смеси, что, в свою очередь, делает работу двигателя нестабильной, особенно на малых нагрузках. Поэтому рециркуляцию приходится ограничивать 8—12 %. Но и это выгодно: выбросы оксидов азота уменьшаются на ~60 %. Если же применить рабочий процесс с быстрым сгоранием, то степень рециркуляции можно повысить до 25 %, уменьшив тем самым выбросы оксидов азота

еще на 20 %. Правда, здесь уже нужны конструктивные изменения камеры сгорания и оптимальная организация турбулизации потока смеси в цилиндре. Причем особо высокий эффект может дать совершенствование "микрогеометрии" камеры. В частности, минимизация щелевых объемов между поршнем, поршневыми кольцами и гильзой, головкой цилиндров и блоком и др. Потому, что данные щели, будучи небольшими по размерам, все-таки очень сильно препятствуют распространению пламени в камере сгорания: сжатая в них топливовоздушная смесь практически не сгорает и уносится с отработавшими газами, повышая (до ~40 %) содержание углеводородов в них. Чтобы "убрать" эти 40 %, нужны, как следует из расчетов, поршни с уменьшенной до 3,5—5,5 мм высотой "жарового" пояса и тонкая (0,5—1,0 мм) многослойная стальная прокладка под головку цилиндров. (Естественно, изнашивающиеся не быстрее, чем поршни, прокладки и другие детали, применяемые на ЗМЗ-406.10.)

Стратегия гомогенного бедного (а > 1) сгорания привлекает прежде всего возможностью более существенного (до 12 %) улучшения топливной экономичности многоклапанного двигателя с многоточечным впрыскиванием топлива, а также уменьшения выбросов монооксида углерода и углеводородов. Особенно на режимах холодного пуска, прогрева и холостого хода. Но при ней сложнее довести выбросы оксидов азота до уровня норм "Евро-4". Причин тому несколько. Во- первых, воздух (а его здесь больше, по сравнению с предыдущим случаем) из-за меньшей, чем у отработавших газов, теплоемкости хуже препятствует образованию оксидов азота в камере сгорания. Во-вторых, эффективность регенерации этих оксидов в азот из продуктов бедного сгорания даже в специальных нейтрализаторах на 10—30 % ниже, чем в трехкомпонентном нейтрализаторе продуктов стехиометрического сгорания. В-третьих, нейтрализаторы продуктов бедного сгорания имеют повышенную склонность к "отравлению" серой и относительно низкую высокотемпературную стабильность. А ведь расчеты показали: чтобы при а = 1,7-5-1,8 достичь уровня выбросов оксидов азота, соответствующего нормам "Евро-4", нейтрализатор должен разлагать до азота 90 % содержащихся в отработавших газах его оксидов.

Нельзя забывать и о том, что обеднение топливовоздушной смеси не должно приводить к пропускам зажигания или медленному горению топлива, а следовательно, ухудшению ездовых качеств автомобиля и росту выбросов углеводородов. И "противоядие", как показывает опыт японских фирм "Тойота", "Мицубиси" и "Хонда", здесь есть. Это не только меры традиционные, обеспечивающие равномерное распределение смеси по цилиндрам и в последовательных циклах, минимизацию количества остаточных газов, но и такие, как "слабое" расслоение заряда в цилиндре (с обогащением у свечи зажигания) и быстрое его сгорание. Конкретно — многоструйное фазированное впрыскивание топлива на открытый клапан и вихревое, контролируемой интенсивности движение заряда в цилиндре.

Выше упоминалось, что при холодном пуске и прогреве, а также на холостом ходу трудно обеспечить



равномерную работу двигателя. Исследования показали: положение можно исправить за счет умеренного обеднения смеси на этих режимах, ускоряющего процесс ее сгорания (рис. 4). Как видно из рисунка, быстрое сгорание позволяет исключить необходимость обогащения смеси, обусловливает стабильную работу холодного двигателя при а = 1,03 (вместо а = 0,89 у двигателя с обычным рабочим процессом) с меньшим опережением зажигания и, в конечном счете, значительно более низкие выбросы углеводородов и монооксидов углерода, а также более высокую (на 23 К) температуру отработавших газов, что выгодно и для окисления углеводородов на выпуске, и для более быстрого включения нейтрализатора отработавших газов.

Третью стратегию сгорания, т. е. стратегию расслоенных ультрабедных (а = 1,8-нЗ,5) смесей, разбавленных отработавшими газами, связывают сегодня с технологией непосредственного впрыскивания бензина в цилиндр. Она, как считается, — главный резерв резкого (до 20 %) снижения расхода топлива и, одновременно, выполнения перспективных требований по выбросам вредных веществ. Но — сложный в реализации, потому что перечень принимаемых мер в данном случае довольно обширен, а суть этих мер охватывает три направления: впрыскивание топлива, внут- рицилиндровое поле течения и геометрия камеры сгорания. Эти характеристики нужно согласовывать. Например, так, чтобы в момент воспламенения смеси у свечи зажигания заряд оказывался всегда обогащенным, обеспечивающим устойчивую работу двигателя на очень бедных смесях; чтобы нагрузка на двигатель регулировалась изменением качества смеси, причем с низкими тепловыми и механическими потерями и соответственно низкими удельными расходами топлива.

Однако из-за локального (у свечи зажигания) стехиометрического сгорания и потому высокой скорости выделения теплоты выбросы оксидов азота на малых нагрузках и холостом ходу могут быть существенно выше, чем при гомогенном бедном сгорании, даже если средний по цилиндру состав смеси очень бедный (« > 3,5). Чтобы этого избежать, стратегия и предусматривает рециркуляцию отработавших газов. Причем не простую, а с послойным распределением в цилиндре топлива, воздуха и отработавших газов. При таком расслоении оптимальная степень рециркуляции оказывается значительно выше, чем при гомогенном сгорании, и достигает 30—40 %, в сочетании с бедным (а = 2,0—2,5) составом смеси обеспечивая 90—95%-е уменьшение выбросов оксидов азота. Кроме того, при расслоенном бедном сгорании горячие рециркулируемые отработавшие газы улучшают внутреннее смесеобразование, обеспечивают более выгодный закон сгорания и повышают температуру на выходе из цилиндров, что важно для снижения выбросов углеводородов, дополнительного уменьшения удельных расходов топлива, а также поддержания нужной (не менее 520 К, или 250 °С) температуры на входе нейтрализатора оксидов азота.

Все сказанное подтверждается данными австрийской фирмы АУЬ (рис. 5): расслоенные ультрабедные смеси, разбавленные отработавшими газами, в диапазоне малых и средних скоростных и нагрузочных ре

жимов весьма эффективно снижают удельные расходы топлива (кривые 1 и 2) и выбросы оксидов азота (кривые 3 и 4) на прогретом двигателе. На высоких же скоростных режимах (п > 3200—3500 мин-1), когда турбулентность в цилиндре чрезвычайно высока, расслоение заряда не получается. На высоких нагрузочных режимах (Ре > 0,4—0,5 МПа, или 5 кгс/см2) возникают другие проблемы — переобогащение смеси и ее локальное стехиометрическое сгорание, которые ведут к росту выбросов оксидов азота, снижают химическую полноту сгорания топлива и сопровождаются выбросами сажи. Поэтому на данных режимах преимущество имеет стратегия гомогенного бедного сгорания.

Как видим, проблему совершенствования многоклапанных двигателей ЗМЗ с точки зрения их топливной экономичности и вредных выбросов в полном диапазоне режимов работы можно и нужно решать путем выбора наилучшей комбинации стратегий, а также оптимальной организации рабочего процесса в рамках каждой из них. А если говорить более конкретно, то наиболее перспективной представляется такая комбинация: на больших нагрузках и переходных режимах — гомогенное стехиометрическое сгорание с разбавлением (или без разбавления) отработавшими газами; на малых скоростных и нагрузочных режимах, на холостом ходу — бедное расслоенное сгорание с разбавлением отработавшими газами; на всех остальных режимах, включая холодный пуск и прогрев, — гомогенное бедное сгорание. Она, эта комбинация, для многоклапанных бензиновых двигателей ЗМЗ не только целесообразна, но и вполне реальна. И главное — без радикального изменения конструкции (что важно по производственным соображениям), только с помощью новейших технологий и, в первую очередь, широкого использования средств мехатроники (механических систем с электронным управлением), в том числе для впрыскивания топлива непосредственно в цилиндры. Тогда, например, гомогенное стехиометрическое или

Р.Рис. 5. Зависимость относительной топливной экономичности (кривые 1, 2 и 3) и выбросов оксидов азота (кривые 4 и 5) от стратегии сгорания (штриховая линия — гомогенное бедное, при а > 1, сгорание; сплошная — расслоение бедное с рециркуляцией отработавших газов; штрихпунктирная — гомогенное стехиометрическое, при а = 1, сгорание)



бедное сгорание обеспечит раннее (на такте впуска) впрыскивание топлива; расслоенное бедное сгорание на частичных нагрузках — наоборот, позднее (на такте сжатия) впрыскивание; быстрое включение в работу нейтрализатора — двойное (на тактах сжатия и расширения) впрыскивание; антидетонационная стойкость двигателя — тоже двойное, но на тактах впуска и сжатия, впрыскивание.

Таким образом, в перспективе без применения каталитической обработки отработавших газов не обойтись. И наиболее интересным считается нейтрализатор, накапливающий оксиды азота при работе на бедной смеси и периодически регенерирующий их в азот при кратковременном ее обогащении. Однако для его стабильной работы при длительной эксплуатации требуется товарный бензин с содержанием серы не более 0,003—0,005 %, что на порядок меньше, чем в современных отечественных, европейских и американских бензинах. Кроме того, для равномерной (без рывков) работы двигателя при резком обогащении (обеднении) требуется более сложная система управления, обеспечивающая синхронный контроль продолжительности и фазы впрыскивания, угла опережения зажигания,

положения дросселя, а также устройств, контролирующих внутрицилиндровые потоки и степень рециркуляции отработавших газов. Однако есть и более простой вариант выполнения перспективных требований на выбросы вредных веществ. Это стехиометрический двигатель с непосредственным впрыскиванием бензина. Он позволяет реализовать преимущества стратегии гомогенного сгорания стехиометрической смеси, разбавленной отработавшими газами, и преимущества по рабочему процессу, предоставляемые впрыскиванием топлива в цилиндр, использовать имеющиеся наработки по нейтрализации продуктов стехиометрического сгорания (трехкомпонентный катализатор, система рециркуляции отработавших газов) и менее требователен к содержанию серы в бензине. В будущем же, по мере решения проблем, связанных с нейтрализацией оксидов азота в продуктах бедного сгорания, освоением более сложных микропроцессорных систем управления двигателем, появлением на рынке бензинов с низким содержанием серы, возможен и не требующий радикального изменения конструкции переход от концепции стехиометрического двигателя ЗМЗ к более сложной и эффективной концепции двигателя ультрабедного.

УДК 629.114.5:62-8

А в т о б у с ы с д и з е л я м и ЯМЗ. П р и в о д в с п о м о г а т е л ь н ы х а г р е г а т о вКанд. техн. наук С. В. НЕМЫЙ

ЛАЗ

Хорошие эксплуатационные свойства и сравнительно невысокая стоимость дизелей ЯМЗ способствуют тому, что эти двигатели в последние годы находят все более широкое применение на средних и больших автобусах, выпускаемых в странах СНГ.

Например, на всех нынешних средних и больших городских и междугородных автобусах ЛАЗ используются только дизели ЯМЗ-236А и ЯМЗ-236НЕ. Причем такую комплектацию эксплуатационники оценивают очень высоко.

Однако при внедрении этих двигателей возникла одна не очень простая для решения проблема. Дело в том, что дизели ЯМ З предназначаются в основном для грузовых автомобилей, следовательно, рассчитаны на привод воздушного компрессора и электрогенератор сравнительно небольших мощностей. Для средних же и больших автобусов нужны компрессор и генератор большой производительности и соответственно с большими потребляемой мощностью и нагрузками на клиноременный привод.

Так, для привода компрессора на двигателях ЯМ З- 236, устанавливаемых на грузовых АТС, предусматривается ремень сечением 14 х 10 мм. Но на автобусах ЛАЗ используется компрессор А 29.14.000 М производства АК "Адвис" (г. Хмельницкий), максимальная производительность которого при частоте вращения 2000 мин-1 составляет 17,4 м3/ч (290 л/мин). Как вид

но из рис. 1, на котором приведены мощности, необходимые для его привода (кривая 2) и обеспечиваемые ремнями разной конструкции, стандартный ремень (кривая 1) обеспечить максимальную производительность компрессора не может. Проще говоря, должен очень быстро выходить из строя. Что и наблюдалось на практике. Два других ремня, сечениями 11 х 10 и 14 х 13 ММ; нужную мощность передавать могут. Правда, ремень сечением 11 х Ю мм на режиме максимальной производительности компрессора работает на пределе своих возможностей, тогда как ремень се-

кВт

л*- >

V - V

• \

'ГГ

.

У -

г/■

/У*— -

<

' ' ' ' у/ /

V ■ 'У-

600 1000 ПО0 1800 мин-1

Рис. 1. Зависимость потребляемых и передаваемых мощностей ремнями от типа приводного ремня и частоты вращения коленчатого вала дизеля:

1 — мощность, передаваемая ремнем 14 х Ю мм; 2 — мощность, потребляемая компрессором; 3 — мощность, передаваемая ремнем 11 х 10 мм; 4 — то же ремнем 14 х 13 мм



600 1000 то 1800 мин'1

Рис. 2. Зависимость потребляемых и передаваемых двумя ремнями 8Р2 мощностей от типа приводимого устройства и частоты вращения коленчатого вала:

1 — мощность, потребляемая генератором 65.3701; 2 — мощность, которую может передать на генератор один ремень; 3 — мощность, потребляемая генератором и компрессором; 4 — мощность, которую могут передать генератору и компрессору два ремня, работающие параллельно

чением 14 х 13 имеет довольно большой (-1,2—1,4 кВт, или 1,6—1,9 л. с.) запас по передаваемой мощности. Следовательно, и больший ресурс.

На автобусах ЛАЗ применяется генератор мод. 65.3701. Максимальная мощность, необходимая для его привода, превышает 4 кВт, или 5,4 л. с. (кривая 1 на рис. 2). В принципе, для передачи этой мощности можно использовать два ремня сечением 11 х 10 мм.

Однако для них нужно, чтобы диаметр шкива генератора был не менее 90 мм. При стандартном диаметре ведущего шкива, равном 150 мм, передаточное отношение привода составит 2,1, что явно недостаточно для обеспечения баланса электроэнергии на борту автобуса. Увеличить же диаметр ведущего шкива тоже нельзя — мешает передняя опора двигателя.

Выход из создавшегося положения удалось найти, применив ремни сечением 8Р2 (8,5 х 8 мм), выпускаемые польской фирмой ''Стомил Санок": для них допустимый минимальный расчетный диаметр шкива генератора составляет 63 мм, что обеспечивает передаточное отношение привода генератора, равное 3,0. В этом случае скоростной режим генератора позволяет получить эффективную отдачу тока и соответственно положительный баланс электроэнергии автобуса.

В связи с тем, что компрессор и генератор приводятся от одного и того же ведущего шкива, специалисты ЛАЗа попытались несколько усовершенствовать их привод — сделать его общим (групповым), применив два параллельно работающих ремня 8Р2 длиной 1,15—1,2 м, уменьшив диаметр ведущего шкива до 145 мм. Результаты показаны на рис. 2: кривая 3 характеризует суммарную мощность на ведущем шкиве, необходимую для привода компрессора и генератора, а кривая 4 — мощность, передаваемую двумя ремнями 8Р2. Как видим, предлагаемый вариант привода вполне реален. Это означает, что ремни 8Р2 сечением 8,5 х 8 мм можно применять как для индивидуального привода генератора, так и группового привода генератора совместно с компрессором. То есть проблема отбора мощности от дизелей ЯМЗ-236 на автобусах вполне решаема.

УДК 629.064.001.891.573

М а т е м а т и ч е с к и е МОДЕЛИ ЭНЕРГЕТИКИ КОМБИНИРОВАННЫХ СИЛОВЫХ УСТАНОВОККанд. техн. наук А. А. ЭЙДИНОВ, О. А. ЯКОВЛЕВА

НАМИ

Энергия, затрачиваемая на движение автомобиля с комбинированной силовой установкой, в принципе, может быть реализована при самых разных сочетаниях энергетических параметров ДВС и тяговой аккумуляторной батареи. В связи с этим перед создателями таких АТС возникает естественный вопрос: какие из возможных сочетаний наиболее рациональны вообще и какие — для тех или иных конкретных условий? Ответить на него можно лишь двумя способами: либо экспериментально, т. е. на натурных объектах, либо работая с математическими моделями данных объектов. Причем второй путь, что уже многократно доказано, явно предпочтительнее. При условии, разумеется, что такие модели есть.

Этого, к сожалению, нельзя сказать о моделях, описывающих энергетику комбинированных силовых установок. Поэтому попытка восполнить пробел, думается,

Автомобильная промышленность, 2002, № 1

должна заинтересовать специалистов, занимающихся созданием АТС на базе таких установок. Но сначала — об особенностях уравнений, характеризующих энергетику комбинированных силовых установок.

Первая особенность — то, что уравнения составлены на основе относительных (мощность и энергия) параметров, т. е. в расчете на единицу полной массы АТС. Эти параметры, как известно, принято называть удельными.

Вторая особенность — область действия уравнений: она ограничена ездовым испытательным циклом и диапазоном удельных мощностей ДВС, которые должны обеспечивать движение АТС.

Наконец, еще одна особенность: все уравнения, независимо от схемы комбинированной установки, т. е. будь она последовательной ("ДВС—генератор—накопитель энергии— электропривод ведущих колес АТС") или параллельной ("ДВС—привод ведущих колес" и "ДВС—генератор— накопитель энергии—электропривод ведущих колес"), составлены в предположении, что единственным источником энергии служит ДВС. Другими словами, считается, что тяговая батарея не подзаряжается ни от внешнего источника, ни за счет рекуперации энергии торможения.

Учитывая все сказанное, удельную энергию IV, которую отдает ДВС за время /ц цикла движения, можно

*

17


подсчитать, исходя из очевидных физических соображений, по формуле № 1 (см. таблицу). В ней, как видим, три слагаемых. Первое — энергия, затрачиваемая на трогание с места и разгон АТС до скорости установившегося движения; второе слагаемое — то же для установившегося равномерного движения; третье — то же на участке торможения. Значения удельных мощностей в каждом из них в общем случае могут быть как одинаковыми по величине, так и разными. Но, если учесть, что наиболее целесообразный режим работы ДВС — это режим, наиболее близкий к режиму максимальной топливной экономичности, можно при-НЯТЬ: Ре1 = Ре2 = РеЪ = Ре‘

Основываясь на всем этом, рассмотрим каждую из схем комбинированной силовой установки.

При последовательной схеме максимальная удельная мощность, отдаваемая ДВС за ездовой цикл на ведущие колеса АТС, может быть определена по формуле № 2. Однако расходуется она неравномерно: на этапах трогания с места вся передается колесам, по мере же разряда тяговой батареи часть мощности идет на подзаряд последней. Поэтому для расчета передаваемой на ведущие колеса АТС энергии нужно пользоваться формулой № 3. В пояснение к ней отметим, что в период времени от /зт до (у Рек(() - Рк(0 , а при установившейся максимальной скорости движения, т. е. в период (гв) - (у, Рк = сопзг.

Удельная энергия И/3, отдаваемая ДВС за ездовой цикл в тяговую батарею, определяется по формулам № 4 и 5.

Как видим, в формулу № 5 входит параметр Р*. Это удельная мощность ДВС, взятая из его фиксированной характеристики, которая, как упоминалось, близка к экономической. Но на режиме максимальной скорости движения АТС Р* = / )тах.

Уравнения № 2—5 позволяют решить проблему выбора ДВС. Однако для создания комбинированной установки этого недостаточно. Нужно еще подобрать накопитель (тяговую батарею). То есть знать величину удельной энергии И^, которую тяговая батарея должна отдать ведущим колесам, чтобы обеспечить тот же ездовой цикл, не снижая свою емкость. Формула для расчета данной энергии в таблице приведена под № 6.

В этом уравнении составляющая В/бк, соответствующая установившемуся движению, в идеальном случае должна быть равна нулю, поскольку АТС перемещается без ускорения. Однако на реальной дороге есть подъемы, где мощность ДВС без помощи энергии, запасенной в батарее, может оказаться недостаточной для поддержания скорости движения постоянной.

Что касается величины Р6к(0 при разряде батареи в период движения АТС при наличии тяги, то она подсчитывается по формуле № 7, частный случай которой, для движения АТС на максимальной скорости, т. е. при Рк = сопзГ, приобретает вид формулы № 8. Очевидно также, что Р6(г) = р6к(0 /(ч дг\спЧп)- То есть мгновенное значение удельной мощности Р6 равно удельной мощности Р6к(0> деленной на произведение КПД промежуточных устройств.

Еще одно замечание. Если удельная мощность минимальна, то в качестве верхнего предела интегрирования во втором члене правой части уравнения № 6 вместо /зм следует принять момент времени 1у.

И последнее. При заряде тяговой батареи от ДВС в период ездового цикла в нее поступает и в дальнейшем может быть использована для целей тяги удельная энергия, вычисленная по формуле № 9. Она, как видим, отличается от формулы № 4 лишь наличием коэффициента отдачи батареи по энергии, что, с точки зрения процесса, вполне логично: полностью заряженная в исходном положении батарея отдает на приводные электродвигатели ведущих колес все то, что получает от ДВС, за исключением потерь в ней. Тем более что практика применения тиристорно-импульсного регулирования в цепях якорей тяговых электродвигателей показывает, что энергетическая сторона явления заряда батареи в период пуска ДВС ничтожна.

Таковы уравнения, характеризующие энергетику комбинированной силовой установки, выполненной по последовательной схеме. Основные из них — уравнения № 1, 3, 4, 7 и 9. Что касается уравнений для расчета энергии, получаемой от ДВС за время 1Ц цикла, то здесь приходится учитывать, что энергия как бы "раздваивается": одна ее часть на всех режимах, кроме режимов выбега и торможения АТС, через механическую трансмиссию, в состав которой входит коробка передач, передается на ведущие колеса, а вторая часть либо передается на них же через тяговую батарею, либо подзаряжает эту батарею. Потому и подсчитывается по формуле № 10.

Вид уравнений для расчета и зависит от варианта параллельной структурной схемы. Например, если взять наиболее распространенный из вариантов, в котором для эффективного рекуперативного торможения используется механизм сцепления, выключаемый при электрическом торможении с рекуперацией энергии в тяговую батарею, а в качестве преобразователя частоты и момента используется двухрядная планетарная коробка с автоматическим соединением валов тягового электродвигателя и редуктора, то расчет ведется по формулам № 1 1 , 12 и 1 3 .

Как и при последовательной схеме, в случае движения АТС на максимальной скорости формула № 13 приобретает вид:Р3 = (Р*пп - РК)ЦГ.

Удельная энергия, которую тяговая батарея реализует на ведущих колесах АТС, подсчитывается по формуле № 14.

В случае, если Р = Р ^ п , в формуле в виде верхних пределов интегрирования вместо IЗт1 и Iзт2 следует брать моменты времени Гу1 и 1у тах, т. е. моменты, которые соответствуют достижению скоростей ыу1 и максимальной на каждой из передач.

Структура данной формулы соответствует наиболее вероятному случаю, когда пуск ДВС на первой передаче выполняется через импульсный регулятор в цепи якоря тягового электродвигателя, а переключения в преобразователе частоты вращения и момента не требуют использования этого регулятора.

Удельная мощность, отдаваемая батареей на ведущие колеса в период разгона АТС, подсчитывается по формуле № 15, при максимальной скорости движения — по формуле № 16.

При анализе энергетических процессов в силовой установке параллельной структурной схемы в случае



№ формулы Формула Примечания

78 9

10

11

12

13

14

1516

17

И' - у - 'о) + - 9 + *э<'ц - '™>

/>к = (Р _ Р всп)т1гт1д11спт1„

К = | р,С(0 Л = ЛЛм + 1 Лс' (0 л + ту (у - у)

и ; = I />3(0 Л = I />3(0 Л + т у у - у) + т>зв[у -

- (у + <™ + *ф)]

Р3(1) = />*лг - Лс'/ПдПп*зм

^бк = (1 + '„> 1 Л (0 Л + I Лйс(Ол + ^бк('в - у)

^бк(') = Лс(0 ■- ^*пгЛдЯпРбк = Рк - ^ ЛгЛдЛп ^бз = П№̂ з

'"1 '"2 '»(Ж = //>*(/) <Д + | Р*(1)41+... + | Р*(1) 41 +

+ р*и - п + р*(( - / )'• в у ' ' ц тм'

Ж = | Рк(0 41 = / Рк(О Л + I ^ ( О Л +'1 '1 'зм,

^2 /+ / Р к(0 Л + I Т’к С О ^ + ^ у - у )

'2 'эм,I

жз = / рз(1) 41 + { Р3(0 41 + Рзи в - у) +

+ Т>3[у - (у + /та + *„,)] Л (0 = [^*(Опп - ЛДОК

К = о + У) I Лс(') Л + / л*<0 * + I б̂к(0 Л +'1 'п '2

+ ^бк(У - у)$*<о = г м - р * т „Р6К = к -

«Уз = л . / т*3(0 л = п*{ / р„(0 л + I Р3(0 л +* V /*ЭМ| *ЗМ| *зм2

+ * Л - ^ ) + Л ^ - < У + Уы + <ф>1]

Р — удельная мощность, развиваемая ДВС; у, у, у и — точки на временной оси ездового цикла, соответствующие моментам начала движения, завершения разгона, начала выбега и механического торможения АТСТУсп — средняя за цикл удельная мощность, расходуемая на привод вспомогательных агрегатов; ту, т|д, г|сп и т|п — соответственно средние КПД генератора, электродвигателя, статического преобразователя и механической передачиРк — мгновенное значение удельной мощности, передаваемой колесам; /у — удельная мощность, необходимая для движения АТС в заданном режиме; ум — момент начала подзаряда тяговой батареи на любом из режимов, кроме режима выбега Р3(1) — мгновенное значение удельной мощности ДВС, идущей на подзаряд тяговой батареи в период разгона АТС; Рзу — при у < / < у — удельная мощность, отдаваемая батарее при установившемся после разгона движении АТС; Рзв при / > у — удельная мощность, отдаваемая батарее в период выбега; 1̂ — момент начала рекуперативного торможения

у — момент завершения пуска ДВС; Р6к(г) — мгновенное значение удельной мощности пусковой батареи, отдаваемой батареей на ведущие колеса АТС с момента завершения пуска ДВС до начала подзаряда батареи; ^бк — удельная мощность, отдаваемая батареей ведущим колесам при установившемся режиме АТС

г|к — коэффициент отдачи тяговой батареи по энергии

Т. — моменты вступления ДВС в работу на «-й передаче в коробке передач; у (. — моменты, когда АТС достигает максимальной скорости движения, соответствующей »-й передаче

г)т — тяговый КПД тягового электродвигателя

Р = Ртах расчет удобнее всего вести в предположении, что запас энергии в батарее достаточен для реализации хотя бы одного ездового цикла.

Удельная энергия, поступающая в батарею при ее заряде от ДВС, определяется до формуле № 17, которая, по существу, как и формула № 9, есть вариант формулы № 4.

Приведенные выше уравнения энергетики позволяют определять потоки энергии, связанные с ДВС, при условии, что основные параметры автомобиля, характеристики и закон регулирования ДВС, а также параметры ездового цикла известны.



УДК 629.113.07.3.286

О п т и м и з а ц и я р а з г о н а АТСД-р техн. наук А. Н. НАРВУТ,канд. техн. наук А. А. МУХИТДИНОВ, К. В. МАРТЫНОВ

МАДИ (ТУ)

За последнее время в крупных городах России значительно возросло число автомобилей, а вместе с ними — и число заторов ("пробок") на дорогах. Одна из частей этой проблемы — интенсивность процесса разгона автомобиля: даже один медленно разгоняющийся грузовой автомобиль на перекрестке или светофоре может создать за собой "хвост" АТС. Поэтому повышение интенсивности разгона именно грузовых автомобилей следует рассматривать как важнейшее средство повышения пропускной способности — прежде всего городских магистралей.

Принцип решения этой задачи хорошо известен — оптимизация значений передаточных чисел коробки передач. Однако для его реализации необходимы правильно выбранные критерии и параметры. Рассмотрим их.

Интенсивность разгона оценивают, как известно, по времени выхода АТС на заданную скорость. Например, ГОСТ 22576—90 устанавливает эту скорость равной 100 (автомобили полной массой до 3,5 т), 60 (городские автобусы) и 80 км/ч (все другие автомобили и автопоезда). Но время разгона до заданной скорости — к сожалению, показатель, который не учитывает динамику разгона. На практике нередко оказывается, что автомобиль, имеющий очень небольшое время разгона, скажем, до 100 км/ч, трогаясь с места одновременно с автомобилем, у которого время разгона до 100 км/ч больше, идет сзади.

Более информативен в этом смысле показатель, предложенный У. Гамером (Германия) и вычисляемый по формуле Р = икТр — 5р, в которой ик — заданная скорость; Тр — время разгона, равное сумме затрат времени при движении на каждой из используемых при разгоне передач и затрат времени на переключение передач; Бр — сумма отрезков пути разгона при движении на каждой из передач и отрезков пути, проходимых за время переключения каждой из передач. Если эту формулу изобразить графически (рис. 1, а), то окТ — площадь прямоугольника со сторонами ок и Тр,а 5 р — площадь под кривой V = /(?). Очевидно, что автомобиль тем лучше, чем меньше разность этих площадей, т. е. параметр /'(р и с . 1, б).

В данный показатель в явном виде входят все три параметра — время, путь и конечная скорость разгона, характеризующие интенсивность этого процесса.

Специалисты Львовского политехнического института, разделив Р на Vк, получили свой показатель — с размерностью времени, т. е. сопоставимый с Тр: б' = Тр — Бр /у к. Специалисты МАДИ (ТУ) пользуются показателем б = Гр(1 — ь>ср/ук). В первом из них одновременно учитываются время и путь разгона, во втором — время и средняя скорость разгона (оср = 5р / Т ), что соответствует опыту реальной эксплуатации АТС (чем меньше время перевозки груза или пассажиров на заданное расстояние, тем выше производительность перевозок) и скоростных соревнований (победителем считается водитель того автомобиля, который пришел

к финишу раньше всех, т. е. преодолел заданное расстояние за меньшее время).

У показателя "время разгона до заданной скорости" есть и второй недостаток — ничем не оправданная "уравниловка" разных по удельной мощности (максимальной мощности двигателя) АТС, т. е. он фактически не учитывает максимальную скорость, которую способен развивать автомобиль. К чему это приводит, можно видеть на примере легковых автомобилей. Так, у многих современных автомобилей максимальная скорость составляет 200 км/ч и выше, а время их разгона до 100 км/ч — 7—9 с. Но есть и такие, у которых отах близка к 100 км/ч (скажем, у ФИАТа-126 — 101 км/ч, у "Хонды N 360” — 113 км/ч). Значит, время их разгона до 100 км/ч должно стремиться к бесконечности. И действительно, первый из названных автомобилей разгоняется до 96 км/ч за 42 с, второй — за 36.

Это хорошо видно из кривых 2 и 3 на рис. 1, б, где четко выражена зона низкой интенсивности разгона.

Составители ГОСТ 22576—90 ввели в него примечание: "Для автомобилей, имеющих максимальную скорость ниже заданной или выше ее не более чем на 5 км/ч, принимается ближайшая средняя скорость, кратная десяти". Тем самым они попытались исключить случаи совпадения отах с ук, когда время разгона стремится к бесконечности. Однако это полумера. По нашему мнению, при оценке интенсивности разгона следует учитывать всю зону, близкую к максимальной скорости, т. е. зону с низкой интенсивностью разгона. Поэтому рекомендацию "или выше ее не более чем на 5 км/ч" следует заменить на "или выше ее не более чем на 15 %". Другими словами, ик = 100 км/ч следует применять для автомобилей с цтах > 115 км/ч, ок = 80 км/ч — при отах > 92 км/ч, а ук = 60 км/ч — при утах > 69 км/ч. Кроме того, для городских автобусов и грузовых автомобилей, предназначенных для эксплуатации в городе, особенно важно повысить интенсивность разгона до = 60 км /ч, обеспечить время разгона до этой скорости хотя бы не более 40 с.

Говоря о показателях б и б{, нельзя обойти такой вопрос: всегда ли они дают иной и более правильный результат, чем показатель Гр? Чтобы ответить на него, рассмотрим рис. 2, на котором приведены три варианта кривых для автомобилей А и Б. Как видим, несмотря на то, что во всех вариантах Тр А < Г Б, автомобиль А не всегда имеет более интенсивный разгон, чем автомобиль Б. Так, для варианта рис. 2, а для любого значения 1 имеем уб < уа и бв > бА; для варианта рис. 2, б оБ < 1>А только при I > 10, а при К 0̂ VБ > оА,

Ь ------►

Рис. 1. Зависимость между скоростями и временем разгона автомобилей А и Б



а/Рис. 2. То же, что и на рис. 1, но для различных й

но, поскольку площадь между кривыми иА = / ( / ) и 1>б —/ ( ( ) на участке 0 — (0 меньше, чем на участке 'о - V то ё ъ > йА. Следовательно, автомобиль А и в этом варианте имеет более интенсивный разгон, чем автомобиль Б, причем и ёА > ёъ. Для варианта же рис. 2, в, наоборот, автомобиль Б имеет более интенсивный разгон, чем автомобиль А, т. е. ёь < ёА, поскольку площадь между кривыми иА = /( ( ) и иБ = / ( ? ) на участке 0 — /0 больше, чем на участке г0 - V Возможен также вариант, когда эти площади могут быть равными. Тогда ёв = ёА. Таким образом, для всех трех вариантов с 7 ^ > ТрА теоретически возможны три варианта соотношения между ёА и ёБ: ёь > ёА\ ёь = ёА,

< ^а-Если сравниваемые по разгону автомобили имеют

разные удельные мощности, то их характеристики соответствуют рис. 2, а, причем различие в Т и ё тем больше, чем больше разница в удельных мощностях. В таком случае использование показателя (1 дает результаты, аналогичные показателю Тр.

Для автомобилей с близкими значениями удельных мощностей теоретически возможны варианты по рис. 2, б и 2, в — в основном за счет различия в характеристиках двигателей и в передаточных числах трансмиссии, но разница в значениях по ё и по Тр небольшая. Поэтому использование показателя Тр в технических характеристиках автомобилей можно считать допустимым. Показатель же ё целесообразно использовать при оптимизации значений передаточных чисел трансмиссии. Дело в том, что во многих случаях оптимальное значение данного числа зависит от показателя, используемого в качестве критерия оптимизации. Это хорошо видно из рис. 3. На нем приведены результаты расчетов, полученные при выборе оптимального по интенсивности разгона передаточного числа второй передачи (/2) трехступенчатой коробки передач легкового автомобиля, у которой = 4 и /2 = 1.

Если оптимизацию проводить по минимуму Тр, то /2 должно быть равным 1,47; если по максимуму Уср — то 1,8. Если же по максимуму Ар, т. е. минимуму показателя Р, выраженному в относительных единицах и в несколько измененном виде, то /2 = 1,67. Тогда ряд передаточных чисел коробки передач будет иметь вид: ”4 — 1,67 — 1". То есть он близок к гармоническому. Но значение /2 по Ар располагается между значениями по максимуму Уср и минимуму Тр. Другими словами, оптимизация и по 7^, и по уср была бы ошибочной.

В технической характеристике кроме времени разгона АТС до заданной скорости обычно даются величины расхода топлива для трех режимов движения — для скоростей (например, для автомобилей полной массой до 3,5 т при V! = 90 км/ч и при у2 = 120 км/ч) и в го

родском цикле. В связи с уже упоминавшимся "разбросом" удельных мощностей ДВС и, как следствие, максимальных скоростей ГОСТ 20306—90 рекомендует: "Если максимальная скорость автомобиля меньше заданной или превышает ее не более чем на 5 км/ч, то скорость следует задать ближайшую меньшую, кратную десяти". Здесь, на наш взгляд, вместо "не более чем на 5 км/ч" нужно записать "не более

чем на 10 %". Тогда у2 = 120 км/ч следует применять для АТС с утах >132 км/ч, и2 = 80 км/ч — для АТС с 1>тах > 88 км/ч и и2 = 60 км/ч — для Утах > 66 км/ч.

И еще одна рекомендация.При равномерном движении топливная экономич

ность АТС оценивается по путевому расходу О , выраженному в л/100 км. По-видимому, этот показатель нужно распространить и на другие режимы движения — разгон, выбег, торможение. (Тем более что для городского цикла он уже применяется.) Тогда при оценке топливной экономичности разгона до ик лучшим из двух или нескольких однотипных автомобилей будет не тот, который израсходовал меньшее количество топлива (<2АБср) для достижения конечной скорости ок разгона, а тот, у которого средний путевой расход ( 0 р) на пути Л'р разгона оказался ниже.

Правда, с таким подходом согласны не все. Например, в работах Львовского политехнического института используется показатель е, равный разнице между расходом топлива для достижения ук и отношением ^ 1>к^р/ук> в котором, в свою очередь, Оик = С/3600рт есть отношение часового расхода топлива при ик (в кг/ч) к плотности топлива (в кг/л). Однако этот показатель представляется искусственно сооруженным, не имеющим математического обоснования. К тому же он ориентирован на абсолютный расход топлива на пути разгона до ык, хотя и имеет поправку в виде второго слагаемого.

Исходя из всего сказанного, для оптимизации передаточных чисел трансмиссии автомобиля нужно применять два показателя — ^'(определяется по уравнению ё = Гр(1 % / ^ к ) И С ,р с р = ^ а б с р / 1 0 0 5 ,Р'

М/С

26,6

V 26,5

I 89,0

88,2

^ 1

' 1 1 111 111

1 ^ 31

Л11

1I

0,09 |

0,02

1,3 /,5 7,7 7,9

Рис. 3. Зависимость передаточного числа второй передачи от параметров его оптимизации:

1 ~ от V 2 ~ от Ар; 3 - от Тр



Ответы на письма читателей

Статья "Применение тяжелых примесей в топливе не снижает надежность дизеля”, опубликованная в "АП” (№ 6, 2000), вызвала, как видно из писем, поступивших в редакцию, значительный интерес читателей. Прежде всего работников автотранспортных предприятий. Причем интерес, так сказать, целевой: их заботит главным образом одна из таких примесей —

вода. Отсюда и основной вопрос, который они задают авторам: "Способна ли рассмотренная в статье система практически защищать дизельное топливо от влаги или хотя бы снижать вредное ее воздействие на дизель, прежде всего его ТНВД?"

На этот вопрос отвечают канд. техн. наук Ю. А. Заяц, В. А. Бойков и О. А. Курис (Рязанский ВАИ).

УДК 629.662.6/.8.62-73

Н е в о з в р а т н ы й к л а п а н — НАДЕЖНОЕ СРЕДСТВО ОЧИСТКИ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА ОТ ВЛАГИ

Судя по подтексту вопроса, читатели сомневаются в том, что предложенная авторами система подачи топлива способна создавать разрежение, достаточное для отделения воды от топлива. Скажем сразу: сомнения безосновательны. Чтобы убедиться в этом, достаточно ознакомиться с результатами стендовых исследований ТНВД дизеля КамАЗ-740 с комплектом трубопроводов высокого давления и форсунок, в корпусах которых установлены невозвратные клапаны.

Исследования показали, что при положении рейки ТНВД, соответствующем номинальной подаче топлива, и изменении частоты вращения кулачкового вала насоса невозвратный клапан форсунки всегда создает достаточно большое разрежение. Это хорошо видно из рис. 1, на котором приведена зависимость разрежения (Ар), создаваемого клапаном в магистрали подпитки за один оборот кулачкового вала ТНВД при различных частотах вращения вала. Правда, разрежение разное и зависит от частоты вращения вала, но вблизи 800 мин-1 оно имеет минимум (в данном конкретном случае Ар = 0,17 Па, или 17 • 10_6 кгс/см2). Точное положе-

Я ТНВД Вис. 1

ние этого минимума зависит от конкретных параметров топливной аппаратуры, влияющих на волновые процессы в линии высокого давления, но в общем случае можно утверждать, что соответствующая ему частота всегда пропорциональна частоте вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте дизеля. Потому что волновые явления, что тоже доказано экспериментально, на этой частоте минимальны.

Динамика изменения разрежения в магистрали подпитки во времени приведена на рис. 2. Из него видно, что первые ~4 мин "поведение" функции Ар = /( / , лТНВд) зависит от режима работы дизеля, однако потом оно стабилизируется и уже зависит практически только от частоты вращения вала ТНВД. В других комментариях этот рисунок, на наш взгляд, не нуждается. Так, через 10 мин работы разрежение, созданное невозвратным клапаном форсунки, при ”тнвд = 600 мин-1 составило 0,24 Па (кривая 3 ), при 700 мин-1 — 0,22 Па (кривая 2), при 800 мин-1 — 0,17 Па (кривая 1), при 900 мин-1 — 0,32 Па (кривая 4) и при 1000 мин-1 — 0,52 Па (кривая 5). Что вполне достаточно для надежной очистки топлива от влаги.

Рис. 2



В НИИ, КБ и на заводах

Новый лесовоз-сортиментовоз МЗКТ- 80151 разработан Минским заводом колесных тягачей совместно с финской фирмой "Партек Форест". АТС базируется на шасси 8x4 с дизелем ЯМЗ-7513.10 мощностью 309 кВт (420 л.с.) и представляет собой прицепной автопоезд. Грузоподъемность автомобиля — 20 т, прицепа — 24; за один рейс автопоезд перевозит до 50 м3 древесины (сортимент длиной 8 м). Кузова тягача и прицепа, по конструкции аналогичные кузовам лесовозов "Вольво" и "Сису", изготовляются из финских материалов (стали 2 180 и КН5 180). Для погрузочно-разгрузочных работ имеется гидроманипулятор "Логлифт-81", смонтированный на съемной выдвижной вилке в задней торцевой части кузова тягача.

Как известно, родина первых серийных отечественных троллейбусов — г. Ярославль. Теперь для собственных нужд города здесь снова налажено их производство: на 81-й инженерной базе МО РФ собирают троллейбусы из капитально отремонтированных агрегатов и вновь изготовленных кузовов. По сравнению с продукцией ОАО "Тролза", такие машины обходятся городу на 60 % дешевле, и потому интерес к ним уже проявляют и администрации сопредельных областных центров.

•"Машина первого хода" МЛ-10 для ле

сопожарной охраны разработана специалистами ПО "Белкоммунмаш" на универ

сальном шасси ШУ-356 "Беларусь". В ее кузове установлена емкость для огнетушащей жидкости объемом 200 л, оборудованы четыре сиденья для пожарного расчета, а на раме смонтирован приводимый от двигателя шестеренчатый насос НШН-600 производительностью 10 л/с. Кроме того, машина может быть укомплектована навесным фрезерным пожарным агрегатом, который представляет собой торцовую фрезу с метательными лопатками, приводимую от вала отбора мощности шасси. Вращаясь с частотой до 1000 мин-1, фреза срезает верхний слой грунта и отбрасывает его на расстояние 1,5—13 м (задается положением направляющего кожуха). В результате на поверхности образуется минерализованная полоса шириной от 1,5 до 10 м, которая предотвращает распространение стелющегося по траве или посевам огня. С другим навесным оборудованием машина может использоваться для различных лесотехнических работ.

•Трехрядный радиатор для автомобиля

КамАЗ начали выпускать на Шадрин- ском автоагрегатном заводе вместо прежнего четырехрядного. При тех же теплотехнических характеристиках новый радиатор легче прежнего, для его изготовления требуется меньше медно-латунного проката. В процессе освоения новой разработки заводским специалистам потребовалось провести комплекс работ по модернизации линии изготовле

ния пластин и сборки остова, а также создать новый быстропереналаживаемый механизм резки трубок.

Организатор традиционной выставки "Интертул” — австрийская фирма "Мессе Сервис Интернациональ" — решила пойти на беспрецедентный шаг: понимая, что большинство российских предприятий не имеют средств для участия в профильных выставках за рубежом, фирма предлагает производителям инструмента и технологического оборудования, разработчикам технологических процессов бесплатно заявить о себе на выставке в Вене.

До сих пор специалисты М81 больше способствовали продвижению продукции зарубежных фирм на рынки стран СНГ. Намерены заниматься этим и впредь (в апреле 2002 г. выставка "Интертул" запланирована в Киеве, а в октябре, одновременно с "Экспосваркой", — в Москве). Однако, высоко оценивая потенциал российских предприятий, конкурентоспособность их продукции и будучи кровно заинтересованной в поддержании конкуренции, выставочная фирма готова пойти им навстречу и безвозмездно помочь выйти на европейский рынок.

Адрес представительства М51:103009, Москва,Вознесенский пер., 16/4, стр. 1; телефон (095) 290-40-13, факс 290-60-02.

АВТОТЕХОБСЛУЖИВАНИЕ

УДК 629.114.5:621.43

С п о с о б ы п р е д п ус к о в о й по д го то в ки

ДВИГАТЕЛЕЙ ГОРОДСКИХ АВТОБУСОВ

Канд. техн. наук В. В. ШУЛЬГИН, д-р техн. наук В. Н. ЛОЖКИН, канд. воен. наук О. А. БАРКОВ

ВИТУ, Университет МВД РФ,Комитет по транспорту администрации С.-Петербурга

Известно, что для городского пассажирского автотранспорта, особенно автобусов, безгаражное хранение — не исключение, а норма. В том числе в зимнее время. Отсюда — проблема пуска холодных ДВС этих транспортных средств. И прежде всего — ее затратная составляющая. Дело в том, что все ранее разработан

ные и хорошо освоенные автотранспортными предприятиями способы и средства предпусковой тепловой подготовки двигателей сопряжены со значительными затратами денежных средств, энергии и времени. Немаловажно и то, что при такой подготовке неизбежно дополнительное загрязнение окружающей среды. Тем более, что многие городские автобусные парки располагаются в районах массовой жилой застройки. И Санкт-Петербург — типичный тому пример. Скажем, только один его рядовой автобусный парк № 3 — филиал ГП "Пассажиравтотранс" — имеет в городе 256 автобусов, в том числе ЛиАЗ-677 — 120 шт. (46,9 %), ЛиАЗ-5256 - 59 (23,0), ПАЗ-3205 - 45 (17,6), а также12,5 % автобусов других типов ("Икарусы", МАЗы и т. д.).



Как видим, большая часть парка — автобусы российского производства. Они, естественно, и доставляют больше всего забот. Поэтому именно для них в первую очередь разрабатываются способы предпусковой тепловой подготовки двигателей.

Один из них — групповой способ инфракрасного газового обогрева, применяемый для автобусов ЛиАЗ-677 и ПАЗ-3205. Его суть сводится к следующему. На открытой площадке-стоянке, рассчитанной на 175 автобусов, установлены газопроводы и раздаточные колонки, имеющие соединительные рукава с запорной арматурой и газовые горелки инфракрасного излучения. Каждый автобус, в свою очередь, оснащен специальным теплообменником, под днище которого устанавливается эта горелка. Теплообменник монтируется в нижней точке системы охлаждения двигателя (между нижним патрубком радиатора и водяным насосом). При включении горелка излучает инфракрасные лучи, поглощаемые стенкой теплообменника, через который проходит жидкость (вода) системы охлаждения ДВС (термосифонная циркуляция). Благодаря этому ее температура в течение всего периода стоянки автобуса на площадке поддерживается в пределах 303— 313 К (30—40 °С). Кроме того, продукты сгорания природного газа омывают двигатель, тем самым способствуя поддержанию его теплового состояния на нужном уровне.

В условиях С.-Петербурга участок газоподогрева функционирует в течение пяти месяцев (начало ноября — конец марта) и обслуживается 10 рабочими-во- дителями по перегону. В их функциональные обязанности входят контроль процесса газоподогрева, перегон (при необходимости) автобусов с поста на пост, а также ремонт и обслуживание оборудования газоподогрева.

Для повышения надежности предпусковой тепловой подготовки при температуре окружающего воздуха 253 К (—20 °С) и ниже двигатели прогреваются дополнительно, периодически работая на холостом ходу. Кроме того, автобусы апробируются в движении в пределах своего автомобиле-места с целью предотвратить застывание масел в элементах трансмиссии, пре

жде всего — в редукторе заднего моста. При оттепелях, т. е. при повышении температуры окружающего воздуха до 272 К (—1 °С) и выше, подача газа на посты прекращается.

Для предпускового разогрева, автоматического поддержания теплового состояния двигателей КамАЗ-7408 (КамАЗ-7410) и дизелей "Катерпиллер", устанавливаемых на ЛиАЗ-5256, а также для отопления кабин и салонов этих автобусов используются жидкостные подогреватели 14.8106 и их модификации. Подогреватель включается в систему отопления и работает независимо от двигателя. Но система должна быть заполнена не водой, а антифризом (например, "Тосолом АМ").

Таким образом, в автопарке № 3 применяются два способа предпусковой тепловой подготовки — инфракрасный газовый обогрев (газоподогрев) двигателей автобусов ЛиАЗ-677 и ПАЗ-3205, совмещаемый в сильные морозы с периодическим их прогревом в режиме холостого хода, и обогрев двигателей автобусов ЛиАЗ-5256 с помощью жидкостных подогревателей. Сравнительная их оценка по экономическим, экологическим и квалиметрическим показателям свидетельствует о следующем.

Экономическую эффективность предпусковой тепловой подготовки двигателей автобусов проще всего оценивать по приведенным затратам Зпр, расчетная формула для определения которых имеет вид: Зпр = Ст + ЕНК. В формуле Ст — текущие эксплуатационные затраты, руб. /год; Ен — коэффициент сравнительной экономической эффективности, год-1 ; К — капиталовложения, руб. Конкретные их величины определяли таким образом.

Для автобусов ЛиАЗ-677 и ПАЗ-3205 текущие эксплуатационные затраты представляют собой сумму затрат на энергоноситель (природный газ), техническое обслуживание и ремонт оборудования участка, амортизационных отчислений и накладных расходов, связанных с обеспечением работы (управление, организация и т. д.). Сюда же относится заработная плата водите- лей-перегонщиков. Затраты, связанные с загрязнением окружающей среды токсичными продуктами сгорания (экологический налог), ввиду их малости не учитывали (за один квартал они составили 161,09 руб.).

В капиталовложения включали остаточную стоимость технологического оборудования.

При оценке затрат на обогрев двигателей автобусов ЛиАЗ-5256 в качестве капиталовложений принимали суммарную стоимость всех подогревателей, при расчете текущих эксплуатационных затрат — затраты, связанные с расходом дизельного топлива, потребляемого подогревателями, затраты на техническое обслуживание и ремонт подогревателей и долю годовых амортизационных отчислений, обусловленную тем, что балансовая стоимость автобусов включает и стоимость подогревателей.

Результаты экономических расчетов приведены в табл. 1. Из нее следует, что газоподогрев для автопарка значительно, в 3 раза, выгоднее.

Таблица 1

Способ предпусковой тепловой подготовки

двигателейАвтобус

Приведенные затраты, руб./год

весь подвижной состав

одинавтобус

Инфракрасный газовый обогрев без прогрева двигателей на холостом ходу Инфракрасный газовый обогрев с прогревом двигателей на холостом ходуОбогрев с помощью жидкостных подогревателей

ЛиАЗ-677 и ПАЗ-3205

ЛиАЗ-5256

501831

567855

593516

3041

3481(для ЛиАЗ-677) 3337 (для ПАЗ-3205)

10060



Экологическую оценку воздействия средств предпусковой тепловой подготовки двигателей на окружающую среду проводили путем расчета валовых выбросов загрязняющих веществ за зимний период эксплуатации. Результаты расчетов приведены в табл. 2. Из нее видно, что самый опасный с данной точки зрения вариант — прогрев двигателя при его работе на холостом ходу. Однако, повторяем, экологический налог даже в этом случае оказывается, по сравнению с Ст и К, несоизмеримо малым.

Квалиметрическую оценку способов предпусковой тепловой подготовки выполняли экспертным методом. Его цели: во-первых, опираясь на опыт и знания высококвалифицированных специалистов, сравнить те показатели качества газоподогрева и обогрева с помощью жидкостного подогревателя, которые нельзя получить измерительными, регистрационным и другими методами; во-вторых, оценить относительную "весомость" этих показателей. Таких показателей было выбрано шесть — безопасность, надежность, технологичность, экологичность, эргономичность и эффективность.

Технология оценки и определение интегральной оценки — обычные для данного метода. То есть интегральный показатель качества тепловой подготовки двигателей подсчитывался как произведение локальных (частных) показателей ее качества, возведенных в степень, равную его коэффициенту весомости. При этом сам начальный показатель представлял собой сумму экспертных оценок (баллов), выставленных экспертами, разделенную на число этих экспертов, а коэффициенты весомости — как отношение суммы рангов по данному /-у показателю к общей сумме рангов по всем показателям.

Результаты квалиметрической оценки свидетельствуют, что, с точки зрения относительной важности, выбранные показатели распределились следующим образом: на первом месте — безопасность, втором — надежность, третьем — эффективность, четвертом — технологичность, пятое и шестое делят экологичность и эргономичность. Интегральный же показатель качества обогрева с помощью жидкостного подогревателя равен 0,624, а с помощью газоподогрева — 0,426.

Выводы из всего сказанного выше очевидны. С точки зрения экономики, газоподогрев явно выгоднее подогрева с помощью встроенных жидкостных подогревателей; с точки зрения экологии, при температурах до 253 К (—20 °С) оба способа равноценны. Однако по интегральному показателю второй предпочтительнее. Это объясняет, почему его так широко применяют за рубежом. Тем не менее существующие в автобусном парке № 3 способы и средства предпусковой тепловой подготовки двигателей обеспечивают своевременный выпуск автобусов на линию в зимний период эксплуатации.

Т аблица 2

Автобус Способподогрева

Загрязняющие вещества

Валовые выбросы загрязняющего

вещества за зимний период, кг

ЛиаЗ-677 Газовый Монооксид 194и ПАЗ-3205 обогрев углерода

Оксиды азота 31

То же Работа Монооксид 2036двигателя углеродана холо Оксиды азота 20,28стом ходу Углеводороды 333,2

Диоксид серы 4,09Формальдегид 1,516

ЛиАЗ-5256 Обогрев Бенз(а)пирен 0,000633с помощью Монооксид 217жидкост углероданого подог Сажа 10,9ревателя

Кроме того, применяемый здесь газоподогрев двигателей автобусов ЛиАЗ-677 и ПАЗ-3205 достаточно простой и, главное, дешевый, что обусловлено относительно невысокими ценами на природный газ, небольшой зарплатой персонала, занятого обслуживанием участка газоподогрева, и малой остаточной стоимостью специального газового оборудования. Однако наметившаяся устойчивая тенденция роста цен на энергоносители, приводящая, в частности, к необходимости повышения заработной платы, в дальнейшем, по всей видимости, будет уменьшать экономическую притягательность данного способа.

Надо сказать, и встроенные жидкостные подогреватели радикально проблему не решают. Они, как упоминалось, обходятся дороже, кроме того, пожароопасны и не отличаются высокой надежностью.

Так что и газоподогрев, и встроенные подогреватели, по существу, лишь снижают остроту проблемы зимнего содержания автобусов. Поэтому нужны принципиально новые технологии. Наиболее перспективны, на наш взгляд, каталитическая нейтрализация отработавших газов и аккумулирование "бросовой" тепловой энергии двигателей. Каталитические нейтрализаторы и системы предпускового разогрева двигателей городских автобусов на основе фазопереходных тепловых аккумуляторов не только позволят сберегать энергетические ресурсы, но и, что не менее важно, сократят выбросы загрязняющих веществ в атмосферу стоянок, защитив тем самым работников автопарков от многих заболеваний, в том числе онкологических.

Задача эта, несомненно, достаточно сложная. Но, тем не менее, требующая принятия решений, оговоренных законами "Об энергосбережении", "О науке и государственной технической политике" и "Об охране атмосферного воздуха".



УДК 629.662.6.8:628.237

Ка н а л и з а ц и о н н ы й био м етан

КАК МОТОРНОЕ ТОПЛИВО

Канд. техн. наук Н. Г. КИРИЛЛОВ

Военный инженерно-космический университет

Аэрационные газы, продукт брожения сточных вод городской канализации, имеют в своем составе 60—65 % метана, 30—35 % диоксида углерода и 2—4 % водорода. Поэтому их можно рассматривать как исходное сырье для высококалорийного, дешевого и экологически чистого моторного топлива — биометана: чтобы получить биометан, из канализационного биогаза нужно удалить диоксид углерода. В итоге в топливе останется 85—90 % метана, теплота сгорания которого равна, как известно, 25—35 МДж/м3. Таким образом, те 2500 м3 канализационных газов, которые выделяются за сутки в сети, обслуживающей город с населением 100 тыс. чел., в энергетическом отношении эквивалентны энергии 2000 л бензина. Значит, например, транспортное хозяйство Санкт-Петербурга ежедневно может получать до 100 тыс. м3 биогаза, что позволяет перевести ~2 тыс. легковых автомобилей на альтернативный вид моторного топлива, экономя тем самым более 80 т нефтепродуктов (бензина Аи-92, Аи-95) в сутки.

Конечно, у биометана, как и у других газовых топлив, весьма низкая объемная концентрация энергии: при так называемых нормальных условиях теплота сгорания 1 л биометана составляет 33—36 кДж, в то время как теплота сгорания того же количества бензина — 31400 кДж, т. е. в 1000 раз больше. Поэтому биометан целесообразно применять на автомобилях либо в сжатом, либо в сжиженном состоянии.

Следует отметить, что само применение сжатого биометана в качестве моторного топлива — не новость. Например, осенью 1946 г. состоялся испытательный пробег 18 газобаллонных автомобилей по маршруту "Берлин—Киев—Москва", 13 из которых работали на сжиженном пропан-бутане и пять — на сжатом до 20 МПа (200 кгс/см2) биометане, полученном путем частичной очистки канализационного биогаза от диоксида углерода. Он содержал до 90 % метана с теплотой сгорания 31425 кДж/м3 и октановым числом 110.

В середине 1980-х годов был создан экспериментальный газобаллонный автомобиль "Москвич-2140". Его испытания показали, что при работе на сжатом биометане при специальной регулировке газовой аппаратуры можно получить такие же показатели, как и при работе на природном газе. Более того, экономичность газового автомобиля по сравнению с бензиновым при малых скоростях движения оказалась выше.

Проводились подобные эксперименты также в Чехословакии, США и некоторых других странах. Все они подтвердили не только возможность использования этого газа в качестве моторного топлива, но и экологическую целесообразность. Так, доказано, что при переходе с бензина на биометан выброс монооксвда уг

лерода с отработавшими газами снижается в 5—10 раз, углеводородов — в 3 раза, оксидов азота — в 1,5—2,5 раза, ПАУ — в 10 раз, их дымность — в 8—10 раз.

Наконец, стоимость получения биогаза из городской канализационной сети значительно ниже стоимости природного газа, доставляемого в центральные районы России из Сибири, т. е. биометан — самое дешевое и экологически чистое из всех существующих альтернативных топлив.

Разумеется, сжатый биометан как моторное топливо имеет ряд недостатков, присущих, впрочем, и сжатому природному газу: необходимость применения баллонов высокого давления, снижение дальности пробега автомобиля на одной заправке и т. д. Поэтому лучше использовать биометан сжиженный: объем, занимаемый им в обычных условиях, почти в 600 раз меньше, чем у сжатого, что позволяет снизить массу системы хранения биометана на автомобиле в 3—4 раза, а объем емкостей — в 1,5—3 раза. Так, у грузового автомобиля ЗИЛ-138А, конвертированного на сжиженный биометан и оборудованного криогенной емкостью объемом 300 л, пробег на одной заправке увеличивается, по сравнению со сжатым биометаном, в 1,8 раза, а суммарная масса оборудования и топлива, наоборот, уменьшается на 600 кг.

Температура сжижения биометана при давлении 0,1 М Па (1 кгс/см2) — 111 К (—162 °С), что вызывает определенные трудности при его производстве. Однако в настоящее время разработаны так называемые стирлинг-технологии, вполне способные обеспечить работу индивидуальных и гаражных заправочных станций.

Основу таких технологий составляют криогенные газовые машины, работающие по циклу Стирлинга, — криогенераторы. Они работают на принципе внешнего охлаждения и предназначены для сжижения газов, температура конденсации которых не ниже 70 К (—200 °С). Данные генераторы по случайному совпадению наиболее эффективны именно в области температуры 111 К (-162 °С), т. е. той, при которой газообразный биометан переходит в жидкость. Причем технология вполне доступна: в настоящее время в России серийно выпускаются и эксплуатируются несколько модификаций криогенераторов Стирлинга. Они входят в состав воздухоразделительных установок "ЗИФ-700", "ЗИ Ф -1002", "ЗИФ-2002" и "АжКж-0,05", их производительность по сжиженному биометану находится в пределах 14—70 л/ч. Есть и зарубежные аналоги. Например, одно- и четырехцилиндровые криогенераторы ЗОЬ-1 и ЗОЬ-4 фирмы "Стирлинг Криогеникс”, позволяющие получать соответственно 19 и 80 л/ч сжиженного биометана. Фирмы "Филипс" и "Веркспо- ор” освоили серийное производство многоциливдровых криогенераторов Стирлинга производительностью до 900 л/ч.

Как видим, широкий диапазон производительности существующих криогенераторов позволяет создавать индивидуальные ожижительные станции производи-



тельностью до 40 л /ч , гаражные станции производительностью до 900 л /ч и городские (муниципальные) комплексы по сжижению канализационного биометана производительностью свыше 1 т/ч.

Необходимо отметить, что и газобаллонное оборудование автомобиля уже, по существу, есть: серийно выпускаемое для работы на других сжиженных газах при соответствующей регулировке может работать и на биометане.

Принципиальная схема ожижительной установки, реализующая способ получения дешевого и экологически чистого топлива, сжиженного биометана из канализационного газа, приведена на рисунке.

В ее состав, как видно из рисунка, входят: источник канализационного биогаза — колодец 3 городской канализации; линия 1 подачи канализационного газа; компрессор 2; блок 14 очистки канализационного газа

от диоксида углерода; линия 7 метаносодержащего биогаза с остаточными примесями; теплообменник- охладитель 9; вымораживатель достаточных примесей (воды, диоксида углерода и т. п.); линия 6 чистого сухого биометана; криогенная машина Стирлинга 72; линия 11 слива сжиженного биометана; емкость 15 для хранения сжиженного биометана, газовая часть которой соединена с конденсатором 4 путем подсоединения перемычки 10 с обратным клапаном 13 к вымора- живателю 8.

Для охлаждения метаносодержащего газа в теплообменнике-охладителе 9 предусмотрена магистраль 5 теплоносителя с температурой окружающей среды (например, атмосферного воздуха).

От диоксида углерода канализационный газ можно очищать разными способами — пропусканием его через жидкие поглотители (например, воду), вымораживанием, адсорбцией при низких температурах и т. д.

Установка работает следующим образом.Аэрационный биогаз из канализационного колодца

с помощью компрессора подается в блок очистки, где и очищается от диоксида углерода. Затем он уже в виде биометана поступает в вымораживатель для удаления остаточных примесей, а из него — в конденсатор криогенной машины. Здесь биометан сжижается за счет внешнего охлаждения и самотеком по линии слива поступает в емкость для его хранения. Для поддержания равного давления в газовой полости емкости для хранения и в конденсаторе, т. е. для того чтобы обеспечивать слив сжиженного газа из конденсатора в эту емкость самотеком, и предусмотрена перемычка с обратным клапаном.

Технико-экономическая экспертиза, выполненная специалистами с.-петербургского Фонда поддержки ВПК, показала высокую рентабельность производства сжиженных метаносодержащих моторных топлив на основе стирлинг-технологий. Так, по предварительным оценкам, стоимость 1 л сжиженного биометана (с учетом переоборудования автомобиля) составит не более 1,5 руб. При этом окупаемость самих ожижи- тельных установок на основе криогенераторов Стирлинга не превысит двух лет.

В настоящее время в С.-Петербурге создается демонстрационная опытно-промышленная установка по сжижению биометана и природного газа на основе "ЗИФ-700".

и м о ш к и ш аДля предприятий отечественной автомобильной промышленности, производителей и разработчиков

комплектующих, материалов и оборудования в журнале "Автомобильная промышленность" действуют специальны е расценки на размещение рекламных материалов.

По всем вопросам обращ айтесь по те ле ф о н у (095) 269-54-98



= | р ч ТЕХНОЛОГИЯ,_________________ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ

УДК 629.621.884

" Х о л о д н а я " к л е п к а р а м АТСВ. В. КОРСАКОВ, М. И. ГОРБАЦЕВИЧ, И. А. СЛАБКО, Д. Н. СИДОРЕНКО

МАЗ

На Минском автозаводе в настоящее время проводятся исследования технологии "холодной" клепки рам АТС. И уже получены результаты, которые свидетельствуют о ее преимуществах по отношению к технологии "горячей" клепки. Так, из рис. 1, на котором приведены кривые усталости заклепочных соединений, полученных по серийной (кривая 1) и экспериментальной (кривая 2) технологиям, следует: при приложении силы с коэффициентом асимметрии Р = = —2 на плече Ь = 0,2 м (от оси закле-пип' шах 5 упок) с частотой / = 6—10 Гц предел выносливости "холодных" заклепок оказывается выше, чем "горячих", на 65 %. Причем "горячие" заклепки разрушались по основанию головок (закладной, замыкающей или по обеим), "холодные", как правило, по телу.

Эксперименты подтвердили соображения, из-за которых, собственно, и начинались исследования. А соображения эти таковы. При клепке "вгорячую" заклепка разогревается неравномерно: в месте образования замыкающей головки температура материала оказывается выше, чем в теле заклепки. Поэтому деформируемый металл заполняет отверстия в соединяемых деталях тоже неравномерно. Практически разница в диаметре стержня в зоне замыкающей и закладной головок достигает 0,25—0,3 мм. Эта разница в заполнении отверстия вызывает повышенную нагруженность закладной головки заклепки.

Температура сказывается и на структуре металла. Так, металлографические исследования заготовок заклепок (стержень с закладной головкой, полученной холодной высадкой) показали, что структура заготовок в зоне перехода от стержня к головке представляет собой "смесь" пластинчатого перлита и феррита. При этом она нестабильна как по составу, так и по величине зерна, из-за чего разброс по твердости достигает Н В 100.

После "горячего" склепывания картина меняется незначительно. Структура заклепок — те же пластинчатый перлит и феррит, размер зерна колеблется от № 8 до № 11 по ГОСТ 5639—82. Более крупные зерна располагаются именно в зоне закладной головки, что отрицательно влияет на характеристики сопротивления усталости данной зоны. Правда, разброс по твердости снижается до НВ 20.

Все это ведет к тому, что, как утверждает теория, коэффициент концентрации напряжений под закладной головкой крепежного элемента может достигать значительных величин.

На прочности соединения отражается и еще одно обстоятельство. Дело в том, что отверстия в раме выполняются сверлением по кондуктору, причем за один проход. Поэтому в них неизбежны острые кромки и заусенцы. При "горячем" пластическом деформировании заклепки зона перехода стержня в замыкающую головку копирует форму отверстия. Отсюда — концентраторы напряжений и снижение усталостной прочности даже более высокое, чем в зоне перехода стержня к закладной головке, поскольку радиус скругления достигает 0,1 мм, т. е. он больше заусенцев в отверстии.

При "холодном" склепывании такого копирования почти нет, поэтому зона замыкающей головки получается практически равнопрочной с зоной закладной головки. Итог — кривая 2.

Заклепочное соединение должно быть не только прочным, но и жестким. "Холодные" заклепочные соединения выигрывают и с этой точки зрения у "горячих": зазор между телом заклепки и стенкой отверстия в первом случае равен в среднем 0,11 мм, тогда как во втором — 0,5 мм.

"Холодная" клепка рам требует меньшего числа заклепок, причем меньшего диаметра. Например, при "холодной" клепке рамы одного из автомобилей МАЗ нужно 50 заклепок диаметром 14 мм, а при "горячей" — 200 заклепок диаметрами 14 и 16 мм. Уменьшение числа заклепок (и соответственно числа отверстий под них) позволяет исключить лишние концентраторы напряжений в наиболее нагруженных местах рамы АТС, снизить трудоемкость ее изготовления.

При "холодной" клепке уменьшаются и затраты на санитарное обеспечение рабочих мест. Потому что в этом случае не нужно разогревать стержень и заклад-

N

Рис. 1. Кривые усталости заклепочных соединений:1 — соединение "горячей" клепкой; 2 — соединение "хо

лодной" клепкой



ную головку заклепки между электродами машины для точечной сварки до температуры горячей обработки металла давлением. Другими словами, при "холодной" клепке в атмосферу не выделяются вредные для организма человека вещества.

К сожалению, у технологии "холодной" клепки есть и недостатки.

Например, для ее реализации нужны мощные гидроскобы и гидростанции, развивающие давление до 40 МПа (400 кгс/см2). Масса такой гидроскобы вместе с противовесом составляет ~180 кг. Причем она подвешена в направляющих, по которым ее перемещают от заклепки к заклепке вручную.

Усилие клепки составляет 45—55 т, поскольку при меньшем усилии добиться максимального заполнения отверстия телом ненагретой заклепки не удается. Но при таких нагрузках вполне возможно растрескивание деталей. А это опасно: разрушившаяся заклепка не выпадает из отверстий соединяемых деталей, т. е. дефект может оказаться необнаруженным. Чтобы этого избежать, пришлось менять форму замыкающей головки — выполнять ее в виде усеченного конуса и более тщательно проводить силовой расчет соединения.

Требования к выдерживанию направления прилагаемого усилия при "холодной" клепке выше, чем при "горячей", потому что любое отклонение усилия от оси заклепки раскладывает данное усилие на составляющие, в результате чего деформация тела заклепки снижается и металл не заполняет отверстие — со всеми вытекающими отсюда последствиями.

При "холодной" клепке соединяемые элементы рамы нужно поджимать друг к другу, тогда как при "горячей” поджатие выполняется автоматически — за счет термической усадки заклепки, из-за чего сила стяжки пластин, например, для заклепки диаметром 16 мм может достигать величины 37,4 кН (3,7 тс).

"Холодная" клепка несколько ухудшает технологичность сборки: в местах, не доступных для гидроскоб, приходится применять болтовые соединения.

Для определения эффективности перехода от "горячих" заклепок диаметрами 14 и 16 мм к "холодным" заклепкам диаметром 14 мм проведены испытания не только отдельно взятых уголков (см. рис. 1), но и локальных участков рамы в виде уголков, склепанных группой заклепок, имитирующих заднюю поперечину рамы при различных видах и режимах нагружения;

мм

Рис. 2. Статические характеристики крепления кронштейна рессоры:

1 — "горячие" заклепки диаметром 16 мм; 2 — "холодные" заклепки диаметром 14 мм; 3 — "холодные" заклепки диаметром 16 мм

одинарных заклепочных соединений, связывающих две пластины при различных видах нагружения; крепления заднего кронштейна опоры передней рессоры. Результаты во всех случаях доказывают, что достоинства "холодной" клепки "окупают" ее недостатки.

Так, при сравнении одинарных заклепочных соединений, связывающих две прямоугольные пластины, установлено, что долговечность "холодных" заклепок диаметром 14 мм при нагружении циклами "растяжение-сж атие” выше долговечности "горячих" заклепок диаметром 16 мм в 7,6 раза, а "горячих" заклепок диаметром 14 мм — в 14 раз. В соединениях типа "уголок к уголку" установлено: долговечность "холодных" заклепок диаметром 16 мм при различных схемах нагружения выше долговечности "горячих" диаметром 16 мм на 40—400 %. Долговечность крепления заднего кронштейна опоры передней рессоры "холодными" заклепками диаметром 16 мм выше долговечности крепления "холодными" же заклепками диаметром 14 мм в 7,3 раза, а крепления "горячими" заклепками диаметром 16 мм — в 10,1 раза. Жесткость (рис. 2) "холодных" заклепочных соединений, выполненных заклепками диаметрами 14 и 16 мм, практически одинакова, но она выше жесткости "горячих” заклепочных соединений, выполненных заклепками тех же диаметров, соответственно в 1,32 и 3,32 раза.

УДК 629.11.011.5/.7:621.757

Т ех н о л о ги я с б о р к и и н а л а д к и

СБОРОЧНО-СВАРОЧНОГО КОНДУКТОРА

В. А. НОСОВ

ГАЗ

При освоении каждого нового семейства автомобилей, имеющих крупногабаритные кузова, возникает одна и та же технологическая проблема: как обеспечить нужную для качественной сборки кузовов точ

ность сборочно-сварочных кондукторов и их позиционирование. Причем проблема эта — не из числа надуманных. Дело в том, что рамы кондукторов имеют коробление; толщины плит кондукторов, как правило, разные; базовые отверстия часто имеют смещения, превышающие допуск, и др.

При таких отклонениях напрашивается вторичная механическая обработка рам и плит, а в некоторых случаях, когда отсутствует припуск на данную обработку, и их изготовление заново.



г1 /

д Т - У ТУ Т ЧЯ'гГТ. ГУ*/ *■** Л-***1

Рис. 1. Положение рамы выкатной тележки на контрольной плите трехкоординатной измерительной машины

О 0,1 0,1 0,2 0.2 0,3 0,4 0,60,6 0.7 0,8 1,0□ □□ □□ □О 0,2 0,2 0,2 0,1 0,2 0,4 0 ^ 0,6 0,7 Цв Ц9

0,1 0,1 О____О О 0,2 0,2 О 0,1 0,2 0,3 0,2

□ □ □ □ □ □О 0,1 0,1 0,1 О 0,2 0,2 0,1 0,2 0,2 Ц2 О

Рис. 2. Схема отклонений плоскостей приварных платиков рамы выкатной тележки

11 12 11 14 11 16 17

Рис. 3. Базовые элементы выкатной тележки и их расположение на раме

Проблематичными представляются сборка и выверка составных кондукторов на рабочей позиции (например, главного кондуктора).

Проблема так или иначе решается, однако при переходе на новую модель АТС возникает вновь. Поэтому было принято решение разработать принципиально новую технологию, позволяющую компенсировать погрешности механической обработки элементов конструкции любого кузова и выполнять сборку и выверку кондукторов с "увязкой" базовых элементов, определяющих положение кондуктора в пространстве (в рабочей позиции), с базовыми элементами, создающими форму кузова.

Разрабатывать такую технологию начали в 1995 г., при подготовке производства кузовов автомобиля ГАЗ-2705 и его модификаций. Затем ее доводили при сборке и выверке позиций переднего пола автомобиля ГАЗ-3111 и, наконец, окончательно доработали при подготовке производства кузовов автомобиля ГАЗ-2752 "Соболь". Что из этого получилось, рассмотрим на примере сборки и выверки главного кондуктора, основание которого устанавливается на выкатную тележку.

Раму 5 этой тележки устанавливают (рис. 1) в перевернутом положении на контрольную плиту 6 трехкоординатной измерительной машины, делают выверку в пространстве и крепят к контрольной плите в местах плотного прилегания рамы, т. е. не деформируя раму. Систему отсчета координат X, У, 2 при этом целесообразно принимать такой, чтобы она совпадала с системой координат проектируемого автомобиля, а для точного выхода в систему координат по всему циклу сборки, обеспечения последующих выборочных и контрольных операций использовать семь контрольных элементов: 7 и 1 0 — по оси У; 2 — по оси X; 3, 4, 8 и 9 — по оси 2. Все они должны иметь шлифованную, точно обработанную грань, по которой и выполняются измерения.

Собственно отладка включает следующие операции.

Измеряют отклонения плоскости приварных платиков 7, предназначенных для крепления кондукторных плит, и составляют (рис. 2) схему этих отклонений.

Устанавливают на раму базовые элементы (рис. 3) выкатной тележки, определяющие ее положение в пространстве в составе главного кондуктора (опорные 12 и направляющие 13 ролики, элементы фиксации 14 и 15 тележки на рабочей позиции, поводка 11), т. е. всего того, что требует точного расположения на выкаткой тележке.

Выверяют положение этих элементов. В частности, опорные ролики 12 — по размеру Ь (допуск ±0,05 мм). Устанавливают данный размер вращением эксцентрика 16 или, если эксцентрикового вала нет, подработкой основания 17.

У направляющих роликов 13 выставляются в размер Е ± 0,05 мм внутренние группы роликов, а



внешние отводятся в сторону, с образованием паза, который на несколько миллиметров шире направляющей кондуктора.

При сборке кондуктора выкатную тележку ставят (рис. 4) на направляющие рельсы 22, прижимая внутренние группы направляющих роликов 13 к стенке направляющего рельса, и поджимают внешние группы направляющих роликов.

Для облегчения последующих операций, обеспечения устойчивости рамы 5 выбирают (см. рис. 3) технологические площадки 19, измеряют их по оси 2 и доводят до единого показания, разницу размеров компенсируя прокладками.

Подсобранную раму выкатной тележки переворачивают, устанавливают (рис. 5) площадками 19 на призмы, выверяют и крепят к контрольной плите 34.

По контрольным элементам восстанавливают систему отсчета.

По углам платиков 1 для крепления кондукторных плит 33 устанавливают (см. рис. 2) компенсационные прокладки согласно схеме отклонений, выверяют плиты, крепят их к раме выкатной тележки.

Устанавливают узлы 35 взаимной фиксации.Устанавливают и выверяют фиксаторы 28, стойки

32 с базовыми блочками, имитирующими теоретические поверхности основания кузова.

Таким образом достигается, несмотря на деформацию рамы выкатной тележки и возможную разнотол- щинность кондукторных плит, точная увязка базовых элементов тележки, определяющих ее положение в пространстве, с базовыми элементами, имитирующими теоретическую поверхность кузова, т. е. создающими его форму.

Для ремонта и переналадки на кондукторных плитах устанавливают контрольные элементы 30 и 31, верхняя площадка которых подшлифовывается по оси 2 в единый размер (для более точного выхода в систему координат при использовании переносной измерительной машины разница в показаниях не должна превышать 0,05 мм).

Сборка и выверка боковых воротин 21 кондуктора выполняется аналогичным образом.

При сборке и выверке главного кондуктора в первую очередь устанавливают и выверяют направляющие рельсы 24, на которых размещается и фиксируется по оси X узлом 25 собранная выкатная тележка. Затем на тележку ставят переносную измерительную машину и с помощью контрольных элементов, имеющихся на кондукторных плитах тележки, выходят в используемую систему координат.

Условия установки и выверки опор 23 крепления боковых воротин 21 по оси 22 вращения и торцам известны из условий сборки и выверки боковых воротин.

Рис. 4. Схема первого этапа сборки кондуктора

Боковые воротины навешивают на опоры крепления и с помощью переносной измерительной машины по контрольным элементам 20 добиваются их вертикальности, после чего фиксируют с помощью узлов 26. (Правда, следует иметь в виду, что вариант, когда опоры крепления воротин заранее подсобираются и с помощью большой стационарной измерительной машины выверяются на общей раме, более точен.)

При использовании составных сборочно-сварочных кондукторов (таких, как кондукторы для сборки переднего основания, установки переднего проема, установки и прихватки крыши в фиксированном положении кузова и др.) за базу также берется нижняя часть кондуктора, на которой в обязательном порядке устанавливаются и выверяются с точностью до 0,05 мм контрольные элементы.

Все остальные конструкции кондукторов проще, поэтому их сборка и выверка обеспечиваются частью данной технологии.

; Т Г '- 'о* -' , ' 7 -

7 -|$Я- -в

Ц Еи

10

6 *

30 В й+ л ъ . М Ц % Л , Л

31 32 33 3

Рис. 5. Схема второго этапа сборки кондуктора



УДК 629.018

Л а б о р а то р н ы й и сп ы та тел ьн ы й ко м п л е кс НТЦ ВАЗа

С. П. ПРОХОРОВ, К. Г. САХАРОВ

ВАЗ

Взаимосвязь и взаимовлияние таких специфических характеристик легкового автомобиля, как его топливно-скоростные показатели, внешняя и внутренняя аэродинамика кузова, внешний и внутренний шум, виброкомфорт и плавность хода, температурный комфорт, отопление и вентиляция пространства салона, температурный запас системы охлаждения двигателя, эффективность очистки и размораживания окон, кондуктивная восприимчивость и электромагнитная совместимость электронных и электрических узлов, общеизвестны. И поскольку они крайне противоречивы, их согласование требует, как правило, компромиссных решений, основанных на точной (количественной) оценке каждой из характеристик. Поэтому на ВАЗе очень много внимания уделяется развитию инструментов таких оценок — расчетных и экспериментальных методов. И здесь в последние годы сделано немало, что хорошо видно на примере создания автомобилей семейства ВАЗ-2110.

Так, решением проблем виброакустики данных автомобилей занимались лаборатории виброакустики: они выполнили комплекс оценочных, исследовательских и доводочных работ как по автомобилям в сборе, так и по отдельным их агрегатам, узлам и деталям, а также образцам материалов и фрагментам конструкций деталей, в наибольшей степени ответственных за формирование объективных виброакустиче- ских показателей автомобиля. В частности, лаборатория психоакустики оценивала качество акустического комфорта, используя для этой цели специальный аппаратно-программный комплекс "Саунд Куолити" ("качество звука"). Пять лабораторий "Микроакустика" анализировали виброакустические характеристики материалов, полномасштабных деталей или их фрагментов, т. е. определяли нормальный и реверберацион- ный коэффициенты звукопоглоще

ния, композитный и внутренний коэффициенты потерь, модуль Юнга, способность к звукоизоляции и др., применяя стендовое оборудование, разработанное швейцарской фирмой "ИнтерКеллер" ("Кабина Альфа", "Труба Кундта", "Оберет”, "КТС-Ш ”, "Плита 8АЕ”, "Башня Пиза", "Мозетра", "Мокову", "Апа- моулд"), различные имитаторы динамических (вибрационных, импульсных, акустических) возбуждений структур автомобиля (стенд "Четырехцилиндровый гидропульс", 72-канальную систему сбора виб- роакустических сигналов с программируемыми усилителями и вибровозбудителями, электрогидравли- ческий стенд для исследования виброизоляторов и демпферов, возбудители ударного типа и др.). Но особую роль сыграло имеющееся в распоряжении лабораторий семейство акустических камер, включающее большую полубезэховую камеру (со стендом с беговыми барабанами), две малые безэховые (с моторным стендом и предназначенную для исследования акустических характеристик изделий электрооборудования, систем вентиляции и отопления), две малые полубезэховые (для виброакустического модального анализа структур автомобиля и исследования динамических жесткостей упругодемпфирующих структур в широком нагрузочном и температурном диапазонах), ревер- берационную (для исследования звукоизоляции кузова в целом или отдельных его фрагментов — щитка передка, переднего пола, панели приборов и т. п.).

Результатом исследований стали весьма объемные конструктивно-технологические мероприятия. Вот их краткий перечень:

система впуска с воздухоочистителем повышенной шумозаглушающей способности, имеющая воздухозаборный патрубок с разгрузочными демпфирующими отверстиями и пониженным коэффициентом сопро

тивления излучению звука, вибро- изолированные трубы впускного коллектора;

система выпуска отработавших газов с глушителем уменьшенной материалоемкости и повышенной шумозаглушающей способности, виброизоляцией выпускной магистрали и шаровым компенсатором колебаний;

низкошумный электрогенератор с внутренней напорной крыльчаткой;

звукоизолирующие экраны-кожухи верхней части двигателя и нижней зоны моторного отсека;

масляный поддон ужесточенной конструкции с геометрией стенок, обеспечивающей слабое излучение корпусного звука;

клапанная крышка головки цилиндров двигателя компактной ужесточенной конструкции, с полной виброизоляционной развязкой от структуры головки цилиндров, обеспечивающей низкий корпусной звук;

низкошумный газораспределительный механизм с прямолинейно движущимися толкателями, имеющими контакт с торцами клапанов не по плоскости, а по сфере, что исключает появление момента, стремящегося опрокинуть клапан, повышенное и неравномерное изнашивание его направляющей втулки; масляная ванна, в которой постоянно находится зона контакта трущейся кулачковой пары; уменьшенные зазоры в сочленениях сопрягающихся деталей газораспределительного механизма;

дополнительные ребра жесткости и уменьшенная высота бобышек крепления головки к блоку цилиндров, что уменьшает термические и динамические их деформации;

низкошумный зубчато-ременный привод газораспределительного механизма с высокой несущей способностью (профиль зубьев КРР), перфорированными шкивами и виб- роизолированным полимерным кап- сулированным кожухом;

легковесные, оптимизированные по внешней геометрии и внутренней структуре поршни с низкими допусками на величину зазоров в паре "юбка поршня—цилиндр”;



коленчатый вал повышенной жесткости с увеличенной площадью сечения щек, обработкой противовесов и с установленным на его носке демпфером крутильных колебаний;

цельноформованные звукопоглощающие панели, выполненные из волокнистого материала типа "по- розо", и звукоизолирующие моторный отсек (установлены на капоте, щитке передка кузова) и салон автомобиля (установлены на щитке передка, переднем и среднем полах, крыше);

битумные накладки на 90 % площади панелей кузова и ребро жесткости на внутренней стороне лицевой панели его крыши;

шумодемпфирующие уплотнители стекол дверей;

шумотермоизолирующие пробки в стойках кузова;

подвеска силового агрегата с высокой виброизоляцией колебаний — треугольного типа на ВАЗ-21102 и маятникового — на ВАЗ-21103 и ВАЗ-2112;

модернизированная, по сравнению с ВАЗ-2109, подвеска автомобиля (оптимизированы характеристики стоек и амортизаторов на участках отбоя, конструкция верхних опор передних стоек, повышена жесткость пружин задних стоек).

Реализация перечисленных мероприятий сделала автомобили семейства полностью соответствующими всем действующим российским и международным стандартам по внешнему, внутреннему шуму и плавности хода. Например, по уровню внешнего шума (72—73 дБА) они превосходят автомобили "Рено Клио” (74 дБА), "Альфа Ромео" (73,7 дБА) и "ФИАТ Браво" (73,5 дБА). Отсюда — "безболезненное" получение российских и европейских сертификатов.

Вторая проблема, с которой сталкиваются создатели современных легковых автомобилей, — электромагнитная совместимость бортового оборудования.

ВАЗ-2110 в этом смысле — не исключение. Более того, он — первый российский автомобиль, в котором каждый электронный компонент на всех стадиях разрабатывался с учетом требований по электромагнитной совместимости и соответствует этим

требованиям, что, безусловно, является заслугой специалистов Ва з о в с к о г о центра ЭМС. Именно благодаря им все электронные и электрические узлы автомобиля приобрели устойчивость к воздействию аномального (резкое отключение аккумуляторной батареи, выход из строя генератора, пуск двигателя от внешних источников напряжением 24 В, "переполюсовка") напряжения в бортовой его сети и электростатических разрядов (до 16 кВ). Например, уровень (напряженность поля) радиопомех на выходе антенного кабеля бортового радиоприемного устройства у ВАЗ-2110 составляет 27,4 дБ • мкВ/м, тогда как у ВАЗ-2109 — 41,3; "Пежо- 206" — 32,5; "Тойота Приус" — 37,8; "Опель Астра" — 36,1.

Третья проблема, обусловленная требованиями потребителя, — микроклимат салона. На ВАЗ-2110 он, по замыслу, должен обеспечиваться с помощью самых современных средств — испарительного кондиционера и фильтра очистки поступающего в салон воздуха, воздуховодов обдува ног передних и задних пассажиров, высокой степени герметизации кузова, системы автоматического управления климатом и т. д. Причем в условиях, когда от двигателя можно отбирать не очень много теплоты: двигатель-то высокоэкономичный.

Исследования, выполненные в центре климатических испытаний (кстати, единственном, как и центр ЭМС, на автозаводах страны), позволили решить эти задачи. Система микроклимата салона автомобиля сейчас соответствует требованиям стандартов безопасности США, Канады, Австралии и России, Директивам ЕЭС; обеспечивает максимальный температурный перепад между средней температурой воздуха в салоне и температурой окружающей среды, равный 55 К, неравномерность температур в горизонтальной плоскости салона — не более 6 К, а между зонами ног и головы — 5—7 К; кроме того, на автомобилях, предназначенных для районов с суровым зимним климатом, устанавливается подогреватель охлаждающей жидкости и отопитель салона немецкой фирмы "Вебасто"

(мощность до 5 кВт); воздух из салона отводится через багажное отделение, что позволяет увеличить перепад между средними температурами воздуха в салоне и окружающей среде еще на 3 К, а производительность системы вентиляции — на 11 %, добиться частичного осушения стекол задних дверей даже при окружающей температуре 245 К (-28 °С).

ВАЗ-2110 по системе отопления, обдуву и обогреву ветрового стекла получил сертификат одобрения в Европе.

Четвертая проблема — аэродинамика автомобиля. Для ее решения ВАЗ с 1996 г. располагает собственным аэродинамическим комплексом, состоящим из двух (модельной и полномасштабной) аэродинамических труб и стенда для определения площади фронтальной проекции автомобиля. Комплекс рассчитан на полный цикл аэродинамических испытаний проектируемых автомобилей, начиная с моделей масштаба 1 : 5 и кончая натурными автомобилями. Данные, полученные в ходе исследования математических моделей конструкторами, дизайнерами и специалистами по аэродинамике, реализуются в макете автомобиля (масштаб 1 :4 ) , который затем подвергается всесторонним испытаниям в модельной аэродинамической трубе, а по их результатам — доводке "базовой" формы кузова с целью снижения коэффициентов аэродинамического сопротивления и подъемных сил по осям, самоза- грязнения остекления и автомобиля в целом.

После этого следуют аэродинамические испытания и доводка макетов автомобилей и прототипов в полномасштабной аэродинамической трубе. Они включают оценку аэродинамических характеристик, эффективности очистки ветрового стекла на соответствие Директиве 78/318 ЕЭС; измерение полей скоростей и давлений на поверхности кузова в зонах входа-выхода воздушного потока в каналы систем охлаждения, вентиляции, тормозные каналы; оценку эффективности работы форсунок омывателей ветрового и заднего стекол, самозагрязнения отражающей поверхности наружных зеркал; до



водочные работы по оптимизации аэродинамических характеристик кузова и отдельных элементов автомобиля (внешней формы кузова, спойлеров, дефлекторов, антикрыльев, каналов системы охлаждения двигателя и тормозных механизмов, наружных зеркал, водосточных желобков, спойлера рычагов стеклоочистителя).

В итоге коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля ВАЗ-2110 составляет 0,33 и находится на уровне современных автомобилей того же класса, а мероприятия, наработанные при модернизации этого автомобиля, позволяют получить Сх < 0,305, что соответствует лучшим зарубежным аналогам.

Наконец, пятая проблема — топливно-скоростные показатели и мощностной баланс автомобиля. Решить ее помогает полноприводный динамометрический стенд, рассчитанный на максимальную нагрузку на ось автомобиля до 2000 кг, тяговое усилие — до 5 кН (510 кгс) и максимальную скорость движения — до 250 км/ч. Прежде всего — определить составляющие мощностного баланса (сопротивление качению автомобиля, оси и колеса, мощности двигателя и всех потерь) и оценить степень их влияния на топливноскоростные показатели автомобиля. Варьируя факторы, влияющие на топливно-скоростные показатели по математической модели ЕЬЕ1Ч, мож

но достаточно достоверно добиться требуемых результатов и выявить тот фактор или факторы, которые влияют на топливно-скоростные показатели в большей степени. И, наконец, найти компромисс между этими факторами, обеспечивающий заданные максимальную скорость, расход топлива, динамику и ускорение разгона автомобиля.

Таким образом, ВАЗ в настоящее время располагает специалистами и оборудованием, дающими возможность создавать вполне современные, конкурентоспособные на внутреннем и внешнем рынках автомобили. Наиболее зримое доказательство тому — автомобили семейства ВАЗ-2110.

УДК 629.621.035.462:54-19

А н ти к о р р о з и о н н ы е с о с та в ы

ДЛЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Д-р хим. наук И. Е. МИХАЙЛЕНКО, канд. хим. наук 0. Л. БАЛАШОВА

МГТУ "МАМИ"

На поверхностях деталей из алюминиевых сплавов всегда есть естественная защитная оксидная пленка, которая предохраняет их от коррозии только в нейтральных водных средах. При контакте же с другими металлами или в присутствии агрессивных анионов она совершенно не защищает детали. Поэтому и применяют так называемые ингибиторы: олеат натрия, фенилантранилат натрия, ИФХАН-25.

Каждое из этих веществ действует по-своему. Так, олеат натрия "работает" на принципе полимолекуляр- ной адсорбции на поверхности металла и полимеризации по двойной связи; фенилантранилат натрия образует на поверхности алюминия хемосорбированные слои; бензотриазол дает на поверхности меди прочные хемосорбированные слои с дальнейшим образованием нерастворимых ее комплексов; ИФХАН-25 в соотношении 1 : 1 с олеатом натрия хорошо защищает алюминий и его сплавы в нейтральных средах. Но, к сожалению, все перечисленные ингибиторы коррозии по способу действия избирательны и малоэффективны в случае контакта пар цветных металлов. Поэтому в МГТУ "МАМИ" задались целью определить средства, позволяющие устранить данный пробел хотя бы в каких-то конкретных случаях. В частности, средства, защищающие контакт алюминиевого сплава АК-7 (табл. 1) с латунью Л-59. Были проведены многочисленные эксперименты, результатом которых стала табл. 2. Из нее следует: для эффективной защиты контактной пары необходимо, чтобы в растворе было не менее 0,5 % олеата натрия, 0,1 % фенилантранилата натрия и не менее 0,015 % бензотриазола. Именно такие компо

зиции могут обеспечить длительную консервацию деталей, эксплуатацию контактных пар в агрессивных средах.

Таблица 1

Сплав Элементы в сплаве

Содержание элементов, % Примечание

АК-7 Кремний 6 -8 _Магний 0,2-0,5 —Железо 1,3 —Медь 1,5 Не болееЦинк 0,5 То же

ЛС-59-1 Медь 60,0Свинец О 00 40 ••Железо 0,05 нСурьма 0,01 иВисмут 0,005 иФосфор 0,05 "Олово + кремний 0,5 •*Никель 1,0 Не более, за

счет доли меди

Таблица 2

РастворКоличество ингибито

ров, %Материал Степень

защиты, %

ИФХАН-25 2 АК-7 100ИФХАН-25 + 2 + 0,015 АК-7 100бензотриазол Пара

"АК-7—Л-59"100

То же 2 + 0,01 АК-7 100Пара

"АК-7—Л-59"98

Олеат натрия + 1,0 + 0,1 + АК-7 100фенилантранилат натрия + бензотриазол

+ 0,015 Пара "АК-7—Л-59"

100



ИНФОРМАЦИЯВ Ассоциации автомобильных инженеров

УДК 629.113.389

М етро л о ги ч ес к о е

ОБЕСПЕЧЕНИЕ АТККандидаты техн. наук Е. А. КИНДЕЕВ и М. В. ЛАТЫШЕВ

Владимирский ГУ

К концу 1970-х годов автотранспортный комплекс СССР располагал вполне сложившейся системой метрологического обеспечения, и до начала 1990-х годов он продолжал совершенствоваться. С началом рыночных реформ наступил "великий разброд" и в этом важнейшем для безопасности и надежности транспортных процессов деле. Во-первых, значительная часть лабораторий по поверке средств технического диагностирования АТС просто перестали существовать, поскольку государство практически прекратило финансировать их работу. Во-вторых, возникло множество новых больших и малых фирм, занимающихся ремонтом автомобильной техники, владельцы которых, если и располагают технологическими приборами и устройствами, проверять их состояние явно не спешат. Тем более что законодательство у нас в этом отношении сверхлиберальное.

Правда, в последние годы интерес к метрологии начинает пробуждаться. И прежде всего — со стороны тех, кто понимает, чем грозит ее забвение, и тех, кто на практике сталкивается с результатами полукустарной работы ремонтников. Поэтому и создал в 1995 г. Владимирский ГУ свою лабораторию для поверки средств технического диагностирования АТС ("Автотест") — различных балансировочных стендов, устройств контроля углов установки управляемых колес автомобилей, мотор- и автотестеров. За истекшие с тех пор годы специалисты проверили десятки автотранспортных и авторемонтных предприятий, работающих во владимирском регионе. Картина, можно сказать, удручающая.

Начнем с того, что в сфере обслуживания и ремонта автомобильной техники нет единой нормативной базы в отношении контрольно-измерительного оборудования. В итоге каждое предприятие применяет (если применяет) такое оборудование, как говорится, на свой страх и риск. Тем более что квалификация работающих с ним операторов и ИТР нередко оставляет желать лучшего. Само оборудование зачастую устаревшее, не позволяющее контролировать состояние многих современных систем, которыми оборудованы автомобили (системы точечного и распределенного впрыскивания топлива, АБС и т. д.), а имеющееся отличается большой разнотипностью, уровнем точности измерений, а во многих случаях — вообще неизвестного происхождения.

Очень слаба еще в этом смысле культура потребителей услуг автосервиса: клиент, как правило, уповает не на качество измерений, а на квалификацию ("он чувствует технику") мастера-исполнителя. А такие "авторитеты" стараются поддержать свой имидж. В том числе за счет того, что, как правило, не сообщают клиенту, в чем состояла неисправность его техники. Это тоже результат слабо развитой у нас системы защиты прав потребителей.

Не менее опасно и то, что органы госнадзора ослабили контроль за соблюдением даже тех нормативных документов в области метрологического обеспечения, которые разработаны заново или формально действуют еще со времен СССР.

Перечисленное выше, к сожалению, — явление не региональное, а повсеместное. Поэтому в исправлении сложившегося положения должна сыграть свою роль и всероссийская организация — Ассоциация автомобильных инженеров. Тем более что пути решения назревших проблем очевидны — их подсказывает в том числе опыт "Автотеста".

Во-первых, нужна разработка проекта нормативной базы метрологического обеспечения работ, выполняемых в автотранспортном комплексе России;

во-вторых, необходимо создать программы переподготовки и правила переаттестации (например, по срокам — ежегодно) персонала, работающего с контрольно-измерительным оборудованием и приборами;

в-третьих, предложить предприятиям АТК перечни современного оборудования, а также технологии его применения, причем такие, которые будут заведомо способствовать конкурентоспособности внедрившего их предприятия;

в-четвертых, целесообразно предложить внести изменения в организацию контроля. Так, орган сертификации должен взять на себя функцию ежегодной инструментальной поверки контрольно-измерительной техники на сертифицированных предприятиях АТК; нужны информация о результатах такой работы, конкурсы и т. п., т. е. мероприятия, повышающие заинтересованность предприятий в поддержании этой техники в исправном состоянии; следует рекомендовать предприятиям ремонт контрольно-измерительной аппаратуры выполнять на заводах-изготовителях ее; возможно, пора вывести органы по сертификации из системы Госстандарта — с тем, чтобы повысить объективность контроля предприятий;

в-пятых, стране необходим единый орган, координирующий работу АТК по всем направлениям, начиная с производства АТС, организации снабжения топливом, обслуживания и ремонта и кончая утилизацией автомобилей и их компонентов.



УДК 629.621.317

Ра с ч е т н о -э к с п е ри м е н т а л ь н о е и с с л едо ва н и е КАК СРЕДСТВО СНИЖЕНИЯ ИНФРАЗВУКА И НИЗКОЧАСТОТНОГО ШУМА В САЛОНЕ АВТОБУСА

Д-р техн. наук Б. Н. НЮ НИН, канд. техн. наук А. Е. ПЛЕТНЕВ, С. И. ЮДИН

МГТУ "МАМИ"

В МГТУ "МАМИ" проведены дорожные и стендовые экспериментальные исследования инфразвука и низкочастотного шума в салоне междугородного автобуса. Анализ их результатов показал, что общий уровень инфразвука в обоих случаях весьма высок.

Так, при движении автобуса по дорогам общего пользования максимальное значение этого уровня на последнем ряду сидений при скорости движения 100 км/ч составляет 109,7 дБ. Причем наибольший "вклад" в инфразвук вносят частотные составляющие диапазона 10— 15 Гц. Кроме того, обнаружены несколько меньшие максимумы и в диапазонах 3—8, 10—15 и 20—25 Гц. Причины всех максимумов установлены.

Инфразвуковые составляющие в первом случае обусловлены в основном работой двигателя; в диапазоне 3—8 Гц — наличием пульсаций в набегающем потоке воздуха, поэтому они и возрастают по амплитуде с ростом скорости движения, т. е. определяются аэродинамическими особенностями конструкции автобуса; в диапазонах 10—15 и 20— 25 Гц — конструктивными особенностями автобуса. Причем в диапазоне 10—15 Гц они возбуждаются неровностями дороги (в этом диапазоне частот лежат собственные частоты подвески силового агрегата, неподрессоренных масс автобуса, а также виброактивные формы упругих колебаний кузова), а в диапазоне 20—25 Гц — это результат взаимодействия резонансных колебаний силового агрегата на подвеске и упругих форм колебаний салона. Что касается низкочастотных составляющих в области до 200 Гц, то они связаны с возбуждением конструкции салона, идущим от двигателя с частотой, кратной оборотным гармоникам частоты вращения коленчатого вала.

Трехмерная картина фактического спектра ("водопадный график") низкочастотного шума на заднем ряду сидений салона в процессе разгона автобуса до скорости 100 км/ч приведена на рис. 1 и в комментариях, на наш взгляд, не нуждается.

Для выяснения механизма возникновения инфразвука в салоне были проведены стендовые испытания автобуса с применением модального анализа и акустической интенсиметрии, которые позволяют определить спектральный, амплитудный и пространственный состав исследуемого звукового поля, обусловленный именно конструктивными особенностями салона и всего автобуса в целом. Дело в том, что при таких испытаниях исключается составная часть внутреннего шума, вызываемая аэродинамическими про-

Гч 200

Рис. 1

цессами, работой силового агрегата и трансмиссии при движении по дороге.

Автобус возбуждали с помощью электродинамического вибратора, шток которого через датчик силы крепился под углом 45° ко всем трем координатным осям АТС. Сигнал возбуждения имел спектр типа "розовый шум", а измерения вибрации в каждой точке конструкции проводили по трем координатным осям. После сбора данных по всем точкам эти сигналы обрабатывали по программе модального анализа. В итоге были построены модальные модели в различных частотных диапазонах.

Например, на рис. 2 приведена форма колебаний кузова автобуса с частотой 11,64 Гц, которая является самой виброактивной в диапазоне 0—200 Гц. Эта форма характеризуется первой собственной частотой колебаний панели крыши как мембраны, жестко соединенной по периметру с каркасом кузова. На рис. 3 — форма с частотой 12,68 Гц, для которой также характерна большая амплитуда колебаний и которая представляет собой первую собственную частоту кручения кузова. На рис. 4 — одна из форм колебаний стекол с частотой 11,5 Гц (из него видно, что резонансные колебания боковых поверхностей происходят в противофазе).

Установлено, что все перечисленные моды колебаний лежат в очень узком диапазоне частот, дающем наибольший вклад в общий уровень инфразвука в салоне, и при идущем от дороги широкополосном возбуж-

1 ......Л ТГ' гг|

В 'ММ 1 1 1111||1г|>К1

Рис. 2 Рис. 3



Рис. 4

дении активно взаимодействуют между собой, усиливая эффект резонанса.

Интересные результаты дали измерения акустической интенсивности (рис. 5) излучения от крыши и

стекол автобуса, т. е. векторной величины, характеризующей количество и направление распространения звуковой энергии.

В частности, из рис. 5, а, на котором показаны изолинии амплитуды интенсивности излучения крыши в диапазоне 12—13 Гц, и рис. 5, б, в, где приведены изолинии соответственно переднего и заднего стекол в диапазонах 11—12 и 12—13 Гц, можно сделать вывод: источниками инфразвука в салоне являются колебания крыши, боковых стенок и стекол в диапазоне 10—15 Гц. Причем интенсивности излучения, направленного внутрь салона (сплошные линии на рисунках) и из него (штриховые линии), по величине амплитуд (цифры на рисунках) довольно близки. Таким образом, при движении автобуса по дороге у него есть собственный довольно мощный

Рис. 5

источник вибрационного возбуждения шума в салоне в виде резонансных колебаний элементов кузова. Отсюда вывод: чтобы уменьшить уровень низкочастотного шума и инфразвука, нужно предпринять меры, снижающие виброактивность кузова и исключающие виброактив- ные формы колебаний салона из диапазона частот, совпадающего с диапазоном собственных частот колебаний силового агрегата на его подвеске и собственных частот колебаний неподрессоренных масс. Какие конкретно, легко установить по модальным моделям кузова, силового агрегата и выпускной системы, варьируя характеристики их связей, а также присоединенных (модальных) масс. (Связи можно менять как по жесткости, так и по демпфированию, причем между любыми точками системы в любом направлении осей координат.)

Пример расчетной модификации конструкции автобуса приведен на рис. 6. Как из него видно, модификация позволяет довольно сильно изменять уровни V вертикальных вибраций и положение их максимумов в частотном диапазоне. (Сплошная кривая соответствует исходному варианту, полученному из эксперимента, а штриховая — варианту, полученному в результате расчетной модификации.) Более того, дает возможность вывести резонансные явления из опасной зоны.

На основе исследования заводу- изготовителю автобуса были даны пять практических рекомендаций, реализация которых позволяет снизить уровень инфразвука и низкочастотного шума в его салоне до 12 дБ, т. е. в 4 раза.

1. Увеличить в 1,5 раза жесткость элементов каркаса кузова в конкретных поперечных его сечениях.

2. Увеличить в 2 раза жесткость съемной поперечины в моторном отсеке с одновременным увеличением жесткости мест ее соединения с каркасом.

3. Изменить конструкцию подвески силового агрегата: убрать переднюю его опору и повысить жесткость средних и задних опор.

4. Сделать более жесткой связь панелей кузова с элементами каркаса.

5. Повысить жесткость боковых стекол и мест их крепления.



За рубежом

УДК 629.113.001.362(1-87)

С и с т е м а с е рт и ф и к а ц и и АВТОМОБИЛЕЙ В ЯПОНИИ И ЕЕ ГАРМОНИЗАЦИЯ С ЕВРОПЕЙСКОЙКанд. техн. наук Б. В. КИСУЛЕНКО, М. И. МЯСКОВСКИЙ

ФГУП "НАМИ", "САТР-Фонд"

Бурное развитие автотранспорта в Японии в начале 1950-х годов резко ухудшило экологическую обстановку и безопасность дорожного движения, что привело к необходимости законодательно определить правила эксплуатации транспортных средств, включающие требования к их конструкции. И в 1951 г. здесь был принят "Закон о дорожных транспортных средствах", который стал основным документом, регламентирующим общие аспекты сертификации, регистрации и эксплуатации автомототехники, и три дополнения к нему, конкретизирующие данные аспекты. Это "Действующие правила к Закону о дорожных транспортных средствах", "Правила утверждения типа механического транспортного средства" и "Требования к безопасности дорожных транспортных средств". Что касается технических стандартов, методов испытаний, а также процедур и порядка сертификации, то они устанавливаются циркулярами Министерства земли, инфраструктуры и транспорта. Оформление и порядок представления материалов строго регламентированы, для каждого документа установлены форма и подробные правила по ее заполнению.

Главная особенность перечисленных документов состоит в том, что ими введена обязательная предварительная сертификация транспортного средства: чтобы АТС зарегистрировать и допустить к эксплуатации, оно должно быть проверено на требования безопасности. Перечень этих требований, причем для каждой категории АТС свой, установлен "Законом о дорожных транспортных средствах".

Понятие "тип АТС" тоже определено законом детально: перечислены ограничения, в рамках которых разные модификации могут считаться одним типом транспортного средства. Так, согласно циркуляру "Критерии для идентификации типа механического транспортного средства" к разным типам относятся транспортные средства, отличающиеся друг от друга по категории, типу кузова (седан, универсал, капотный, вагонный...), двигателя (бензиновый, дизель, двухтактный, четырехтактный...), трансмиссии (цепная, карданная...), колесной формуле, подвеске, раме, тормозному приводу и уровню выполняемых норм по токсичности отработавших газов.

Кроме того, установлены пределы отклонений по габаритным размерам и снаряженной массе АТС. Например, для механических транспортных средств и прицепов определены следующие технические ограничения: по размерам — габариты, дорожный просвет, минимальный радиус поворота; нагрузкам — полная масса, нагрузка на колесо, отношение нагрузки на колесо к снаряженной и полной массам; углу опрокидывания; пятну контакта колеса с дорогой и давлению воздуха в шине; кабине водителя и пассажирским помещениям; системам автомобиля — силовому агрегату, трансмиссии, механизмам управления, тормозам, подвеске, системе питания,

электрооборудованию, раме и кузову; отдельным компонентам автомобиля — сцепному устройству, стеклам, устройствам подавления шума и уменьшения токсичности отработавших газов, компонентам освещения и световой сигнализации, звуковому сигналу, устройствам обеспечения обзора (зеркалам заднего вида, системам очистки стекол и фар), компонентам пассивной безопасности, устройствам измерения скорости, противопожарным устройствам, резервуарам высокого давления и т. д. Некоторые из них определены как отдельные порядки сертификации — утверждение типа фар ближнего и дальнего света, устройств ограничения токсичности отработавших газов, автомобиля в отношении издаваемого им шума, удерживающих устройств для детей, световозвращателей, стоп-сигналов и специальных устройств безопасности.

Помимо обязательных требований есть и требования добровольные. К примеру, установленные "Законом о рационализации потребления энергии", принятым в 1979 г., который установил, что расход топлива пассажирскими автомобилями должен составлять, в зависимости от снаряженной массы, от 5 до 12 л/100 км при измерении по 10-режимному циклу, используемому для определения уровня токсичности отработавших газов. Выполнение этих норм контролируется по ежегодным отчетам о среднем потреблении топлива, которые производитель или продавец АТС представляет в упомянутое выше Министерство и Министерство международной торговли.

Выполнение необязательных нормативов стимулируется налоговым законодательством.

Административное управление сертификацией осуществляют подразделения того же Министерства земли, инфраструктуры и транспорта, каждое из которых выполняет четко определенный круг обязанностей.

Так, машиностроительный департамент управления дорожного транспорта отвечает за общее управление конкретными сертификационными процессами, экспертизу представляемых документов, контроль за соответствием производства и подготовку стандартов. В его обязанности входят также регистрация транспортных средств в централизованной базе данных, аттестация методик и подготовка персонала для проведения периодических технических осмотров, сертификация оборудования для диагностики и ремонта автотранспорта. Собственно испытания проводит автополигон, расположенный в г. Кумагая, входящий в состав Исследовательского института безопасности дорожного движения и защиты окружающей среды. Регистрируют и контролируют техническое состояние транспортных средств районные транспортные отделы, подчиненные десяти региональным транспортным управлениям.

Основная процедура сертификации транспортных средств в Японии — практически та же, что и в Европе. Это утверждение типа, рассчитанное на применение в случае серийного производства АТС. Началом сертификационного процесса является подача заявки на утверждение типа изготовителем транспортного средства или продавцом, работающим непосредственно с ним по контракту. К заявке должно быть приложено подробное техническое описание транспортного средства с чертежами общего вида и фотографиями; документы, подтверждающие его безопасность (протоколы испытаний, сертификаты, описания систем и расчеты); описание систем качества производства; описание методов диагностики и обслуживания и другие документы.

Обязательное условие утверждения типа — способность заявителя проверять соответствие выпускаемой продукции требованиям безопасности, для чего он должен иметь необходимые производственные структуры, испытательное оборудование и квалифицированный персонал. Поэтому при сертификации по этой схеме проводится проверка производства, порядок которой, начиная с 1994 г., позволяет производите



лям вместо методов контроля, определенных государством, устанавливать собственную систему качества.

То есть после получения утверждения типа заявитель должен проводить испытания продукции и получает право подтверждать соответствие каждого изготовляемого или продаваемого транспортного средства собственным сертификатом окончательной проверки. Этот документ, форма которого утверждена министерством, позволяет пройти регистрацию, не представляя транспортное средство для осмотра.

Предусмотрена также сертификация транспортных средств, в производстве которых участвуют несколько изготовителей (например, шасси и кузова грузового автомобиля). В этом случае представляемые документы и выдаваемые сертификаты окончательной проверки должны подписываться всеми изготовителями, что обязывает их совместно обеспечивать соответствие продукции.

Утверждение типа не имеет определенного срока действия, но может быть отменено, если заявитель не выполняет установленные требования (в том числе введенные позднее даты утверждения), создает препятствия для контроля со стороны министерства, а также в случае прекращения производства.

В Японии есть и вторая процедура сертификации, регистрация типа транспортного средства, предназначенная для небольших партий АТС. От предыдущей она отличается отсутствием контроля за производством со стороны Министерства земли, инфраструктуры и транспорта. Окончательная проверка соответствия продукции проводится районными транспортными отделами, для чего каждое транспортное средство при регистрации должно пройти в одном из них техническую инспекцию. К заявке прилагаются тот же комплект документов, что и в случае утверждения типа, кроме описания систем качества производства. Тип транспортного средства получает регистрацию после того, как отдел сертификационных испытаний Института безопасности дорожного движения подтвердит, после экспертизы документов и проведения испытаний, соответствие его конструкции требованиям безопасности. Далее управление дорожного транспорта направляет в районные транспортные отделы комплекты документов, включающие подробное техническое описание, что позволяет свести техническую инспекцию к идентификации, т. е. проверке соответствия конструкции каждого транспортного средства этому описанию.

Для сертификации также может быть заявлено любое конкретное транспортное средство. При этой (третьей по счету) процедуре оно должно быть представлено в районный транспортный отдел для проведения первичной инспекции в полном объеме. Отдел выдает сертификат, позволяющий пройти регистрацию и начать эксплуатацию данного АТС.

Для импортируемых автомобилей порядок и процедуры другие: они в основном регулируют использование результатов испытаний, проведенных за рубежом. Существует и "Предпочтительный порядок для импортируемых транспортных средств", применяемый в тех случаях, когда годовой объем продаж не превышает 1000 ед. Документы здесь ограничиваются сведениями о системах качества производства только в отношении токсичности отработавших газов и уровня издаваемого автомобилем шума, сертификационные испытания в аккредитованных центрах — только для токсичности отработавших газов, тормозных свойств, а также устройств освещения и световой сигнализации. По остальным свойствам допускается использование результатов других (например, заводских) испытаний. Но возможность распространения результатов испытаний на другие модификации определена для каждого нормируемого параметра в зависимости от характера и степени изменения конструкции.

В случае положительного решения разрешается регистрация 50 транспортных средств сразу и каждый раз после подачи

заявителем очередного комплекта протоколов испытаний. Эта цифра может быть удвоена, если продукция не имела за определенный период отклонений от требований.

Сертификационные испытания могут быть проведены не только в Японии, но и в конкретных европейских автомобильных испытательных центрах Германии, Англии, Франции и Италии, получивших аккредитацию от японского правительства.

Все рассмотренные выше схемы сертификации предусматривают процедуры оформления изменений конструкции, устранения ее несоответствия и отмены выданных документов.

Так, в первом случае заявитель должен заранее сообщить в Министерство земли, инфраструктуры и транспорта о вносимых в конструкцию изменениях, которое, изучив документацию и, при необходимости, представленный образец АТС, принимает решение о соответствии модифицированной конструкции сертифицированному типу. Во втором случае, т. е. если заявитель обнаружил, что условия производства или конструкция утвержденной продукции не обеспечивают выполнения обязательных требований, он обязан известить об этом министерство, представив сведения о причинах несоответствия и способах его устранения на изготовляемых и уже проданных транспортных средствах. Он же принимает меры по восстановлению соответствия, предварительно согласовав их с министерством, и ежемесячно отчитывается об их реализации. Если заявитель не способен выполнять требования к сертифицированной продукции, действие выданных документов отменяется.

Как видим, японская система сертификации в определенной степени ориентирована на добросовестное отношение изготовителя или продавца транспортных средств к выполнению своих обязанностей, что объясняется острой конкурентной борьбой на автомобильном рынке, которая предъявляет очень высокие требования к качеству продукции и культуре производства.

В середине 1980-х годов, когда произошло резкое увеличение объемов мировой торговли, для Японии, как и для многих других стран, весьма актуальным стал вопрос о сближении различных национальных требований к продукции. И, как следствие, об уменьшении нетарифных торговых барьеров. Заинтересованность в этом процессе, естественно, проявляют и правительство, и производители автомобилей. Свою политику они проводят через Ассоциацию автомобильных производителей ЦАМА) и созданный в 1987 г. Центр интернационализации автомобильных стандартов ЦА51С), а также бюро международных дел, работающее с 1991 г. в структуре машиностроительного департамента Управления дорожного транспорта.

Главным направлением этой деятельности стало сотрудничество с Женевским Соглашением о принятии единообразных технических предписаний для колесных транспортных средств, предметов оборудования и частей, которые могут быть установлены и/или использованы на колесных транспортных средствах, и об условиях взаимного признания официальных утверждений.

Роль рабочего органа по взаимодействию с Женевским Соглашением выполняет 1А51С, имеющий свои представительства в Женеве и Вашингтоне. Его основная задача — взаимодействие со всемирным форумом по согласованию правил в области транспортных средств (Форум ХУР.29) в разработке технических стандартов (Правил ЕЭК ООН и Глобальных технических Правил) с учетом мнения японской стороны и активизация работы Японии в Женевском и Глобальном Соглашениях. Для этого в составе Комитета по правилам и системам сертификации имеются подкомитеты, аналогичные группам экспертов \УР.29, — по издаваемому автомобилями шуму, системам освещения и световой сигнализации, загрязнению окружающей среды и предотвращению рассеива



ния энергии, тормозам и ходовой части, пассивной безопасности, по общим вопросам безопасности, а также подкомитет по системам сертификации. Работу в этих органах проводят эксперты из государственных организаций и автомобильных ассоциаций, специалисты Японского общества автомобильных инженеров (18АЕ) и Японского института автомобильных исследований (1АК1).

Япония в европейскую систему сертификации вошла довольно легко, поскольку многие ее стандарты аналогичны Правилам ЕЭК ООН. И в 1998 г. она стала полноправным участником Женевского Соглашения (код для официальных утверждений — Е43). В качестве административного органа выступает ее Министерство земли, инфраструктуры и транспорта, а в качестве технической службы — Исследовательский институт безопасности дорожного движения и защиты окружающей среды (точнее, его отделение сертификационных испытаний автомобилей).

Список Правил ЕЭК ООН, к которым Япония присоединилась, пока невелик (11 Правил, касающихся устройств освещения и сигнализации, тормозных систем, противоугонных устройств для мотоциклов, защиты водителя и пассажиров при боковом наезде). В будущем к этому перечню, по замыслу, должны добавиться некоторые Правила по пассивной безопасности, которые Япония считает эквивалентными

требованиям своих стандартов. Но в течение переходного периода (не менее пяти лет) она сохранит действие прежних требований, издавая Правила в качестве альтернативного национального стандарта.

В настоящее время в рабочей группе ЗМР.29 вместе с центром 1А51С ведутся работы по гармонизации следующих стандартов: по токсичности дизелей для большегрузного транспорта, установке (расположению) устройств освещения и световой сигнализации, методике измерения шума, издаваемого шинами. Кроме того, 1А51С участвует в гармонизации требований по темам: безопасность при боковом наезде и фронтальном столкновении; АБС для сочлененных транспортных средств; испытания надувных подушек безопасности, устанавливаемых на рулевом колесе; исследование влияния погодных условий на шум, издаваемый автомобилем; проверка методов измерения токсичности отработавших газов дизелей; исследования в области безопасности пешеходов.

Присоединение к тем или иным Правилам ЕЭК ООН накладывает на Японию два обязательства. Первое заключается в необходимости контролировать производство официально утвержденных компонентов и автомобилей. Согласно второму Япония должна признавать официальные утверждения, выданные другими сторонами Соглашения, в национальной системе сертификации.

СодержаниеЭКОНОМИКА И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВАХаритонашвили В. А., Ратман А. С. — Рационализация развития парка автомобильного транспорта................................................................................................. 1Моднов А. И. — База системы управления качеством......................................... 3А С М - ф а к т ы ................................................................................................................ 5

КОНСТРУКЦИИ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВШмидт А. Г. — Дизельные легковые автомобили. Топливная экономичность 6 Драгунов Г. Д., Быков Р. В. — Новый тип привода трехосного автомобиля. . 9 Топалиди В. А., Никульников Э. Н., Кузнецов Н. В. — Система контроля иуправления устойчивостью движения автопоездов.................................................. 10Сонкин В. И., Цапов Н. Н. — Многоклапанные бензиновые двигатели ЗМЗ:состояние, перспективы, проблемы .............................................................. 12Немый С. В. — Автобусы с дизелями ЯМЗ. Привод вспомогательныхагрегатов..............................................................................................................................16Эйдинов А. А., Яковлева О. А. — Математические модели энергетики комбинированных силовых установок.................................................................................... 17Нарбут А. Н., Мухитдинов А. А., Мартынов К. В. — Оптимизация разгонаАТС....................................................................................................................................... 20О т в е т ы н а п и с ь м а ч и т а т е л е йЗаяц Ю. А., Бойков В. А , Курис О. А — Невозвратный клапан — надежноесредство очистки дизельного топлива от влаги...................................... 22В Н И И , К Б и н а з а в о д а х ............................................................................... 23

АВТОТЕХОБСЛУЖИВАНИЕШульгин В. В., Ложкин В. Н ., Барков О. А — Способы предпусковой подготовки двигателей городских автобусов...................................................................23Кириллов Н. Г. — Канализационный биометан как моторное топливо 26

ТЕХНОЛОГИЯ, ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫКорсаков В. В., Горбацевич М. И., Слабко И. А , Сидоренко Д. Н. —"Холодная" клепка рам А Т С .........................................................................................28Носов В. А — Технология сборки и наладки сборочно-сварочногокондуктора.........................................................................................................................29Прохоров С. П ., Сахаров К. Г. — Лабораторный испытательный комплексНТЦ ВАЗа........................................................................................................................... 32Михайленко И. Е., Балашова О. Л. — Антикоррозионные составы для алюминиевых сплавов.............................................................................................................34

ИНФОРМАЦИЯВ А с с о ц и а ц и и а в т о м о б и л ь н ы х и н ж е н е р о вКиндеев Е. А., Латышев М. В. — Метрологическое обеспечение А ТК 35Нюнин Б. Н., Плетнев А Е., Юдин С. И. — Расчетно-экспериментальное исследование как средство снижения инфразвука и низкочастотного шумав салоне автобуса...............................................................................................................36З а р у б е ж о мКисуленко Б. В., Мясковский М. И. — Система сертификации автомобилей в Японии и ее гармонизация с европейской , .............................................38

Главный редактор Н. А. ПУГИНЗаместитель главного редактора В. Н. ФИЛИМОНОВ

Р Е Д А К Ц И О Н Н А Я К О Л Л Е Г И Я :

И. В. Балабин, С. В. Бахмутов, Н. Н. Волосов, В. В. Герасимов, О. И. Гируцкий, В. И. Гладков, М . А. Григорьев, Б. И. Гуров, Ю . К. Есеновск»п-Лашков, А. Л. Карунин,Р. В. Козырев (ответственный секретарь), Ю . А. Купеев,Э. Н. Никульников, В. И. Пашков,С. И. Попова (ведущий редактор),А. М . Сереженкин,Н. Т. Сорокин, Г. А. Суворов, А. И. Титков,С. В. Ушаков, Н. Н. Яценко

Б е л о р у с с к и й р е г и о н а л ь н ы й р е д а к ц и о н н ы й с овет :

М. С. Высоцкий (председатель),Л. Г. Красневский (зам. председателя), П. Л. Мариев,А. Г. Палагин, А. П. Ракомсин, К. И. Ремишевский,И. С. Сазонов, В. Е. Чвялев

Ордена Трудового Красного Знамени

ФГУП «Издательство "Машиностроение"»

Художественный редактор Т. Н. П огорелова К орр екто р Л . Е. Сонюш кина

Сдано в набор 2.11.2001. Подписано в печать 21.12.2001. Ф о рм ат 60x88 1 /8 . Бумага кн .-ж ур н . Печать офсетная. Усп.-печ. л. 4,9. Усл.-кр. отт. 11,76. Уч.-изд. л. 6,58. Зак. 1669

А дрес редакции: 107076, М осква, С тромынский пе р ., 4, ком н. 210 и 214Телефон 269-54-98. Ф акс 269-48-97 Е-таН: Ма5Ь.РиЫ@ д23.ге1сот.ги

Отпечатано в Подольской типографии

Ч еховского полиграф ического комбината Комитета РФпо печати, 142100, г. Подольск, ул. Кирова, 25



УважшГОСУДАРСТВЕННЫЙ

НАУЧНЫЙ ЦЕНТРРОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИЙ

!В' ТЪеуд'арственном н а у ч н о м це*ттре Российской Ф едерации -Федера

Щёнтразльном госу( шном ор д е

царстве н ном на Т руд ового

ун и та р н о м предприятии Красного Знамени

гисследоваг еяьском авто м обильном и автом оторномтнститу ге {ФГУП "К1АМИ") прикс13ом Высш ей аттестационнойЖоММШМт М и н истергства образОЕш ния России. ГПрОДДе 1+ы полном е»чия диссерта гц ионного совета Д 217.014.01

Совету разрешено принимать* к" защите Докторские и кан/диссертации по специальностямг

• 05.05.03 “ Колесные и гусеничные мари!• 05.04.02 “Тепловые двигатели”^ -

Председатель совета - доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ В.Ф. Кутенев.

Адрес совета: 125438, Москва, Автомоторная ул., 2 Телефон 456-40-40. Факс 456-31-32

26 ФЕВРАЛЯ - 1 МАРТА 2002

ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЙ ТРАНСПОРТ С РАЗЛИЧНЫМИ ТИПАМИ ДВИГАТЕЛЕЙ И ДВИЖИТЕЛЕЙ, ДЛЯ ЛЮБЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ЗОН

п м з А н и к э к о л о ги и

125438, МОСКВА, ул. Автомоторная, 2, НАМИ Тел./факс (095) 456-31-96

Е-таН: пагтехро@т1и-пе1.ги млллм.пагшехро.гиВологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru

Индекс 70003

7-я МОСКОВСКАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ

А В Т О М О Б И Л Ь Н А Я В Ы СТА В КА -

$

2 1 - 2 5 А В Г У С Т АВыставочный Комплекс ЗАО "Экспоцентр','

на Красной Пресне, Москва, Россия

принимаем заявки на участие в выставке

ПРИ СОДЕЙСТВИИ: ПРИ ПОДДЕРЖКЕ:

У Н МИНИСТЕРСТВА ПРОМЫШЛЕННОСТИ,^ 4 = ^ ^ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ РФ,

ПРАВИТЕЛЬСТВА МОСКВЫ

ОАО .АСМ ХОЛДИНГ»Центр международных автомобильных выставок

101999, К -31, ГСП-9, М осква, Россия Улица Кузнецкий мост, 21 /Е , оф .5-076 Тел: {095) 925 5 )7 9 , 928 9464, 956 0081 Факс: (095) 926 0619 , 926 0498, 926 0203 Е -лш ): сшу@ а()а.ги итт.азт-М оМ тд.гиВологодская областная универсальная научная библиотека

www.booksite.ru

Documents

jkZevgZy gZmqgZy [b[ebhl dZ › promych › 2002 › 2002_1.pdf · Москва "Машиностроение" АВТОМОВИЛЬНАЯ УЧРЕДИТЕЛИ: ПРОМЫШЛЕННОСТЬ