1 1 2 0 0 3ботке стратегии развития автомо бильной...

№ 1 1 • 2 0 0 3

в с е г п л

в а в п ж Е н п пВологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ордена Трудового Красного Знамени

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ АВТОМОБИЛЬНЫЙ И АВТОМОТОРНЫЙ

ИНСТИТУТ «НАМИ»

Основан в 1918 г.ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР

ИПАТОВ Алексей Алексеевич

Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (НАМИ) - один из старейших научных центров России.

Основные направления деятельности института: прогнозирование развития автомобилестроения, фундаментальные исследования, конструкторские разработки, создание, испытания и доводка перспективных образцов автомобильной техники и их компонентов, а также прикладные исследования для заводов отрасли, смежных производств и зарубежных фирм.

Сегодня ФГУП «НАМИ» как Государственный научный центр Российской Федерации по автомобильной технике решает задачи государственного значения по разработке стратегии развития автомобильной промышленности России на период до 2010-2015 гг.

Осуществляет государственное регулирование научно-технической политики в автомобильной промышленности через систему стандартизации и сертификации, разрабатывает теоретические основы и создает автотранспортные средства, двигатели и компоненты новых поколений на основе технологии «полного жизненного цикла» с учетом перспективных требований по экологии и безопасности конструкции.

Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru

ЕЖЕМЕСЯЧНЫЙНАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙЖУРНАЛ

Издается с мая 1930 года

Москва "Машиностроение"

У Ч Р Е Д И Т Е Л И :

МИНИСТЕРСТВО ПРОМЫШЛЕННОСТИ, НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ,

ОАО "АВТОСЕЛЬХОЗМАШ-ХОЛДИНГ

АВТОМОБИЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

№ 1 1 * ноябрь • 2003

Уважаемые ученые, инженерно-технические работники и рабочие Центрального научно-исследовательского

ордена Трудового Красного Знамени автомобильного и автомоторного института!

16 октября 1918 года была образована Научная автомобильная лаборатория, которая затем преобразована в Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (НАМИ).

Все этапы развития института тесно связаны со становлением и развитием отечественного автомобилестроения. Вот только основные вехи этого развития: первый советский легковой автомобиль НАМИ-1; автомобиль НАМИ-020 — прототип семейства автомобилей "Урал"; V-образный дизель НАМИ-019 (основа семейства двигателей ЯМЗ); работы по доводке легковых автомобилей для строящегося ВАЗа; технологические основы проекта крупнейшего в Европе автомобильного полигона и многое другое.

Среди основных направлений деятельности НАМИ — работы по экологической безопасности, безопасности конструкций автотранспортных средств, энерго- и ресурсосбережению на всех стадиях полного жизненного цикла автомобиля, государственное регулирование промышленной политики через систему стандартизации и сертификации.

Фундаментальные и поисковые научно-исследовательские работы в автомобильном направлении реализуются при разработке теоретических основ автотранспортных средств с нетрадиционной энергетикой — комбинированными энергоустановками, а также экологичных колесных движителей.

Создание современной теоретической базы и методов оптимизации параметров автомобильных двигателей и агрегатов нового поколения призвано обеспечить разработку конкурентоспособных конструкций с

Заместитель Министра промышленности, науки и технологий Российской Федерации

прогрессивным техническим уровнем, ускорение процесса их проектирования и внедрения, снижение затрат на доводку.

В НАМИ выросла и трудится плеяда талантливых ученых (26 докторов и более 100 кандидатов технических наук), имена которых известны далеко за пределами России. Ученые и специалисты института внесли большой вклад в развитие теории, методов расчетов и исследований конструкций узлов и систем автомобиля, что нашло отражение в многочисленных публикациях в нашей стране и за рубежом. Созданные в прошедшие десятилетия потенциал и авторитет позволяют ему и сейчас сохранять свою лидирующую роль в стране, а также научные связи с ведущими научными школами и фирмами зарубежных стран. Свидетельство признания ведущей роли НАМИ в отрасли — разработанная вашим коллективом совместно с другими научными организациями, промышленными предприятиями и принятая Правительством Российской Федерации "Концепция развития автомобильной промышленности России".

За последние годы ряд сотрудников института удостоены Государственной премии Российской Федерации, а также премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники.

Поздравляю инженерно-технических и научных работников, служащих и всех специалистов ГНЦ РФ ФГУП "НАМИ" с 85-летним юбилеем; желаю доброго здоровья, личного благополучия, дальнейшей плодотворной работы на благо России.

С. Г. Митин

©ISSN 0005-2337. Издательство “Машиностроение”, “Автомобильная промышленность”, 2003 г. 1Вологодская областная универсальная научная библиотека

www.booksite.ru

ЭКОНОМИКАИ ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

УДК 629.113.001.12

Н е к о т о р ы е з а д а ч и а в т о м о б и л ь н о й

н а у к и м е ж о т р а с л е в о г о

И ГОСУДАРСТВЕННОГО ЗНАЧЕНИЯ

(р е тр о с п е к ти в а и б л и ж а й ш е е б уд у щ е е )

Канд. экон. наук А.А. ИПАТОВ, д-р техн. наук В.А. ПЕТРУШОВ

НАМИ

Положение НАМИ как головного института автомобильной отрасли ставило и ставит перед ним задачи выбора направлений научно-исследовательских и опыт- но-конструкторских работ в масштабах не только всей автомобильной отрасли, но и смежных отраслей: от поставщиков комплектующих изделий до отраслей и производств, комплектующих поставляемые им шасси специализированными надстройками и оборудованием. В конечном итоге, НАМИ в течение всей истории его развития, в особенности в последние 35 лет, оказывался в очаге пересечения не только межотраслевых, но и государственных интересов развития автомобильной отрасли, являющейся, как известно, катализатором прогресса всего народного хозяйства страны (от химии и металлургии до транспортного комплекса, сельского хозяйства и обороны). При этом на коллектив института возлагалась главная задача: быть генератором новых конструкторских и научных идей и "дозорным", отвечающим за оценку тенденций развития зарубежного автомобилестроения и обеспечения конкурентоспособности отечественной автомобильной продукции.

В результате, наряду с большим фронтом поисковых экспериментально-конструкторских работ, теоретических исследований и испытаний отечественных и зарубежных автомобилей, институт выполнил и продолжает выполнять большой комплекс работ по научно обоснованной межзаводской и межотраслевой координации прогресса автомобилестроения, прежде всего по линии НИОКР (Ипатов А.А. "Журнал ААИ", 2002, № 1; Титков А.И., Петрушов В.А. "АП", 1973, № 2).

Представляет интерес в связи с отмечаемым юбилеем НАМИ обратить внимание на некоторые из работ института, принятие решений по которым на правительственном или межотраслевом уровне находит свое отражение в текущем периоде производственной деятельности отрасли.

Разработка системы перспективных типажей автомобильной техники и повышения ее технического уровня.

Интенсивное развитие отечественной автомобильной промышленности, начавшееся в 1970-е годы, поставило перед НАМИ крупную межотраслевую задачу научно обоснованного выбора направлений конструкторских работ в отрасли в целом. Институт разработал принципы построения перспективных типажей пассажирских, грузовых автомобилей и автопоездов и методы

их оптимизации (Петрушов В.А. "АТ', 1973, № 12; Антипенко B.C., Кац Г.Б., Петрушов В.А. "Модели и методы оптимизации параметрических рядов машин").

В результате под перспективным типажом теперь понимается "технически и экономически оптимальная по номенклатуре, параметрам и показателям совокупность членов типоразмерного ряда автомобилей с указанием модификаций и производных моделей, объединенная общностью народнохозяйственного назначения и технологией производства с прогрессивными показателями, учитывающими передовой уровень техники и потребности народного хозяйства и обороны на конкретный период времени, и определяющая на этот период исходные данные для разработки технических заданий на проектирование новых моделей, а также уровень унификации”.

Совместно с головными НИИ всех основных потребителей автомобильной техники страны, такими, как транспорт общего пользования, строительство, сельское хозяйство и оборонный комплекс, НАМИ выполнил разработку перспективных типажей на 1971—1980 гг. и на период 1981 — 1995 гг. в увязке с перспективными транспортно-технологическими системами этих отраслей. В соответствии с принципами построения типажей регламентируемые ими параметры были ограничены только важнейшими, с тем чтобы не связывать автомобильные заводы в конкретных сферах их разработок и в то же время обеспечить экономию государственных средств путем исключения затрат на работы, не отвечающие мировому уровню и потребностям народного хозяйства.

Перспективные типажи были согласованы со всеми крупными отраслями-потребителями автомобильной техники, обсуждены на расширенных заседаниях на- учно-технического совета или коллегии Минавтопрома и утверждены приказами министра. Тем самым были заложены основы укрепления приоритета потребителей при выборе главных параметров новой автомобильной техники в соответствии с новыми тенденциями развития народного хозяйства.

В состав системы вошли типажи: грузовых автомобилей, прицепного состава и автопоездов; легковых автомобилей; автобусов и троллейбусов; специализированных автотранспортных средств многоотраслевого применения; снегоболотоходов.

Решающим фактором успешной реализации в промышленности данной работы явилось при ее выполнении тесное взаимодействие института практически со всеми автомобильными заводами отрасли (Петрушов В.А. "АП", 1978, № 9).

При разработке и утверждении типажа грузовых автомобилей острую межотраслевую дискуссию вызвал типоразмер автомобиля шеститонной грузоподъемности 4x2 с восьмитонной нагрузкой на ось, который отстаивался руководством ЗИЛа, в качестве базовой модели высокомассового производства. Минавтотранс

2 Автомобильная промышленность, 2003, № 11Вологодская областная универсальная научная библиотека

www.booksite.ru

рСФСР как лидер транспорта общего пользования страны категорически возражал против таких параметров базовой модели ЗИЛа как противоречащей несущей способности основной сети дорог и не имеющей потребностей, сопоставимых с намечавшимися масштабами выпуска московского автогиганта. Под давлением руководства завода, оперировавшего сложившейся производственной структурой предприятия и интересами многотысячного коллектива, при утверждении типажа было принято формально компромиссное решение, практически открывающее дорогу "заводскому” варианту. Современное неблагополучное состояние завода — прямое следствие игнорирования предостережений институтов, и в их числе НАМИ, о перепроизводстве в стране автомобилей класса ЗИЛ: как только в стране кончилась эпоха планово-принудительного распределения продукции предприятия, наступил кризис сбыта, тяжело отразившийся на судьбах крупнейшего автозавода страны.

Примером рационального использования научных прогнозов и рекомендаций является стратегия выбора объектов производства на другом автогиганте — ОАО "ГАЗ". С начала 1970-х годов он наиболее активно сотрудничал с институтом в разработке перспективных типажей автомобилей и строго придерживался этих согласованных с потребителями и утвержденных документов. Достаточно вспомнить работу завода над развитием 3,0—4,5-тонных автомобилей 4x2 — главных транспортных единиц нашего сельского хозяйства. Начиная с 1971 г., на основе сопоставительного анализа структуры парка, выпуска отечественных автомобилей и прогнозов потребности народного хозяйства, НАМИ активно отстаивал необходимость организации производства полуторатонных автомобилей, ввел этот типоразмер в утвержденный типаж, разработал конструкцию полуторатонного развозного фургона вместимостью 5 м , внедрил его в производство на Ереванском автозаводе. Была сделана попытка начать производство таких автомобилей на Брянском автозаводе. В один из памятных лет колонна опытных образцов полуторатонных автомобилей и их зарубежных аналогов, по совместной инициативе института и завода, проследовала на ГАЗ. Этим было ознаменовано начало крупной комплексной самостоятельной разработки семейства "полуторок" ГАЗом. Как и подобает крупному предприятию с сильными конструкторскими и испытательскими службами, завод осуществил дальнейшее развитие типажа, предусмотрев в составе создаваемого семейства пассажирские и грузопассажирские модификации, включая автомобили медицинской службы, так выгодно отличающиеся от своего предшественника — РАФа.

Практическими результатами разработки и внедрения системы типажей явилось следующее.

1. Подчинение разработки технических заданий и проектов на новую автомобильную технику и экспертизы ее в НАМИ единой научно обоснованной программе автомобильной отрасли, исходящей от потребителей и одобренной Госкомитетом по науке и технике и плановыми органами страны.

2. Урегулирование вопросов закрепления производства специализированного автотранспорта за рядом отраслей.

3. Повышение удельной мощности автопоездов до 8 л. с./т, удельной грузоподъемности — до величин, близких к единице. Положено начало применению прицепного состава грузоподъемностью, равной грузоподъемности тягача или большей ее. Введение в состав типажа новых типоразмеров автомобилей грузоподъемностью 1,0; 1,5; 4,5; 14,0—15,0 т. Перевод проектируемых автомобилей типа ГАЗ в состав тягачей для автопоездов грузоподъемностью 9,0 т. Выбор перспективных объектов производства для заводов КамАЗ и по производству автомобилей группы "А" (с нагрузкой на ось Ют). Расширение типоразмерных рядов самосвалов (до 180 т), контейнеровозов (до 30 т), прицепов тяжеловозов (до 300 т), полноприводных автомобилей (до 25 т). Повышение нормативных пробегов автомобилей до капремонта.

4. Организация в НАМИ работ по созданию прототипов моделей перспективного типажа, не имевших начальной стадии производственной или конструкторской базы в отрасли. Утверждение типажей в конечном итоге на уровне руководителей министерств и ведомств и согласование их с заводами позволило организовать работы конструкторских бюро последних, а по перспективным прототипам, не имеющим производственной базы, — непосредственно в НАМИ. В частности, институтом были разработаны и изготовлены прототипы грузовых автомобилей-фургонов грузоподъемностью 1,0 и 1,5 т, оппонент — прототип автомобиля 6x4 типа КамАЗ снаряженной массой, уменьшенной до 6,2 т за счет капотной компоновки, техзадания на семейство автомобилей 4x2 и 6x4 группы "А" для кооперированного производства со странами-членами содружества, внедорожного автомобиля 6x6 особо большой грузоподъемности для МоАЗ, дорожного тягача 4x4 КАЗ повышенной тяги для автопоездов грузоподъемностью 12,0 т, модернизированного автобуса РАФ, перспективного автобуса большого класса, автомобиля НАМИ-ЕрАЗ-3730, снегоболотохода "НАМИ- Урал-5920", легкового автомобиля первой группы особо малого класса (типа СМЗ) "Ока" и др.

Разработка и внедрение предложений по повышению предельно допустимых значений осевых и полных весов отечественных автотранспортных средств.

Внедрение перспективных типажей автомобильной техники сдерживалось положением, при котором государственным стандартом регламентировались осевые и полные веса автотранспортных средств на уровнях, далеких от международных. В то же время аналогичного по обязательности нормативного документа на несущую способность дорожных одежд и покрытий не было. Благодаря разработанным НАМИ предложениям существовавшая до 1974—1976 гг. регламентация осевых и полных весов прицепного состава по принципу меньших, чем у тягачей, значений заменена на прогрессивную по принципу одинаковых с тягачом осевых и больших, чем у него, полных разрешенных весов прицепов и полуприцепов.

Бригадой специалистов НАМИ на основе перспективного типажа совместно с СоюздорНИИ Минтранс- строя СССР и НИИавтодор Минавтошосдора РСФСР были проанализированы грузопотоки на дорогах различных категорий, параметры пролетов типовых мостов с учетом новых норм их проектирования. В резуль

Автомобильная промышленность, 2003, № 11 3Вологодская областная универсальная научная библиотека

www.booksite.ru

тате — разработаны, одобрены на правительственном уровне и внедрены постановлением Госстандарта предложения по повышению предельно допустимых значений осевых и полных весов отечественных автотранспортных средств с высоким экономическим эффектом.

Внесены и Госстандартом утверждены изменения в ГОСТ 9314—59 с большим экономическим эффектом. Максимально допустимые полные веса автопоездов группы "Б" доведены до 34 т, группы "А" — до 52 т. Это, в частности, позволило на 20—25 % повысить грузоподъемность отечественных автопоездов и открыло для отечественного грузового автомобилестроения пути создания автотранспортных средств с европейскими параметрами полных и осевых весов, а также габаритов.

Перспективная система государственной и отраслевой стандартизации в автомобилестроении.

В период выполнения автомобильной отраслью задач увеличения в 3 раза выпуска легковых автомобилей и почти в 2 раза — грузовых было разработано вновь или пересмотрено более 100 государственных или отраслевых стандартов. Общее число стандартов автомобилестроения достигло 520 ед., в том числе 190 государственных и 330 отраслевых. В сфере основного производства — это стандарты, устанавливающие параметры и технические требования к продукции, в сфере комплектующих изделий и сырья — обеспечение стабильности их качества и технического уровня, в сфере методов испытаний и метрологии — объективная оценка качества продукции. Несмотря на то, что число отечественных стандартов в автомобилестроении достигло уровня SAE и значительно превысило уровень DIN и ISO, в Госстандарте считали: для повышения качества продукции автомобилестроения число стандартов необходимо увеличивать. Это сопровождалось тем, что, в противоположность зарубежной практике, где число стандартов с требованиями на комплектующие изделия превалировало над числом стандартов с требованиями к конечной продукции, отечественных стандартов на комплектующие было не более 10 %.

В этой связи и на основе системы перспективной типизации НАМИ была разработана программа и постановлением Госстандарта утверждена "Система государственной и отраслевой стандартизации в автомобилестроении на перспективу до 1990 г." (Петрушов В.А. "АП", 1975, № 9).

Эта разработка, отмеченная Госстандартом как первая в отечественном машиностроении, обеспечила повышение роли планомерной и научно обоснованной стандартизации с учетом международного опыта в совершенствовании технического уровня, конкурентоспособности и качества продукции автомобилестроения. В стандарты Минавтопрома были внедрены принципы ступенчатой и опережающей стандартизации, в известной мере предотвратившие распространение новых норм на немодернизируемую продукциюи, с другой стороны, — снижение перспективных норм до уровня выпускаемых изделий.

Нескоординированный поток так называемых инициативных заданий отдельных служб Госстандарта и "жалобы на Минавтопром" по разработке новых стандартов уступили место технически (научно) обоснованному планированию, исходя из первоочередных задач, поставленных народным хозяйством и экспор

том перед отраслью. Были более оптимально перерас пределены сферы государственной и отраслевой стандартизации.

В пополнении банка стандартов автомобилестроения был взят курс на увеличение доли стандартов, регламентирующих исходные и комплектующие изделия.

В настоящее время, учитывая приоритетное влияние качества автомобильных компонентов на технический уровень и надежность полнокомплектных транспортных средств, соотношение фондов нормативных документов автомобилестроения на стандарты, регламентирующие требования к составным частям АТС и собственно транспортным средствам, доведено до уровня 54:46.

При этом государственные стандарты, распространяющиеся на автокомпоненты, составляют более 50 %, отраслевые — порядка 30 %.

Разработка и внедрение программы развития конструктивной безопасности проектируемых новых и выпускаемых отечественных автомобилей.

В ходе разработки были созданы патентонезависимые прототипы отечественных безопасных узлов автомобиля; передан автомобильным заводам обобщенный опыт исследований и работы экспертов НАМИ, который они начали получать в органах КВТ ЕЭК ООН и на основе материалов ИСО, БЭС и др.

В начальной фазе развертывания отраслевых мероприятий по активной и пассивной безопасности автомобилей НАМИ разработал и внедрил рекомендации по безопасному рулевому управлению, обзорности, трехмерному посадочному манекену, рабочему месту водителя, ремням безопасности, в том числе тонких номиналов и с индикатором перегрузки, их замкам и креплению, детскому безопасному сиденью, стеклам триплекс и др.

Внедрена в практику экспертизы технической документации на новые и модернизируемые автомобили проверка на соответствие международным предписаниям по безопасности движения и отечественным нормам.

НАМИ разработал и внедрил около 50 отечественных нормативных документов, соответствующих международным правилам по безопасности, с пересмотром техдокументации, что обеспечило значительный объем экспорта советских автомобилей.

В ходе этой работы институтом совместно с отечественными автомобильными заводами был приобретен значительный опыт международной стандартизации и сертификационных технологий автомобильной продукции, обеспечивший внешнеторговую деятельность автомобильной отрасли. На основе такого фундамента он выполнил значительный объем работ по подготовке и подписанию постановления Правительства о присоединении СССР к Женевскому соглашению по безопасности конструкции автомобиля, которое состоялось в 1986 г.

В 1987 г. приказом по Минавтопрому НАМИ был назначен Административным органом от СССР в данном соглашении, с правом выдачи сертификатов по международным стандартам, признаваемым во всех странах-участницах соглашения. Этим же приказом автополигон ЦНИИАП и институт "Автоэлектроника" были назначены испытательными центрами, с правом выдачи протоколов сертификационных испытаний,

4 Автомобильная промышленность, 2003, № 11Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru

Ртандарты ИСО 50%

Правила ЕЭК ООН 90%

Директивы ЕС 80%

Рис. 1. Уровень внедрения международных требований через отечественные стандарты

что сделало возможным проводить сертификацию отечественных автомобилей, предназначенных на экспорт, в СССР, и тем самым позволило экономить существенные валютные ресурсы страны.

Позднее, в 1993 г., на базе испытательных лабораторий НАМИ образован Испытательный центр автомобильных изделий (ИЦАИ), первым директором которого был назначен инициатор его создания Б.В. Кисуленко. ИЦАИ также аккредитован Госстандаром России как сертификационный центр в Женевском соглашении 1958 г.

Ряд ведущих специалистов института имеют высокий авторитет в комитете по внутреннему транспорту ЕЭК ООН. Д-р техн. наук, проф. В. Ф. Кугенев с 1988 г. является, на условиях ротации, председателем или заместителем председателя Рабочей группы по конструкции транспортных средств, в 1998 г. переименованной во "Всемирный форум по согласованию требований к конструкции автотранспортных средств", Б.В. Кисуленко с 2001 г. — заместителем председателя и председателем европейского "Соглашения о принятии единообразных условий технических осмотров колесных транспортных средств и о взаимном признании таких осмотров".

В начале 1990-х годов, в связи с переходом к рыночным отношениям в промышленности, государство стало утрачивать контроль безопасности продукции, в том числе автомобильной. Именно в этот период группой специалистов НАМИ и автополигона в инициативном порядке была разработана и утверждена Госстандартом России "Система сертификации механических транспортных средств и прицепов", которая вступила в действие в 1993 г.

В результате, в целях гармонизации национальных стандартов с международными требованиями, через отечественные стандарты в автомобильной промышленности внедрен значительный объем международных правил, директив и стандартов, образующих нормативную базу сертификации автомототехники (рис. 1).

В 2001 г. НАМИ первым среди научно-исследова- тельских организаций в автомобильной отрасли разработал и внедрил систему качества в соответствии с международными стандартами ИСО серии 9000, которая была сертифицирована Госстандартом России и "Военным регистром" Министерства Обороны.

Комплекс работ по автомобильной энергетике.Этот комплекс включает работы по топливной эко

номичности автомобилей и тесно связанной с нею охране окружающей среды. Не затрагивая важнейших работ по топливной экономичности автомобильных двигателей, отметим следующее.

Были проведены широкие теоретические и экспериментальные исследования влияния схемы привода, потерь в трансмиссии, сопротивлений качения шин, аэродинамических сопротивлений на расход топлива и на базе этих исследований совместно с заводами разработаны конструкторские предложения по повышению топливной экономичности многих выпускаемых моделей. На этой основе в 1980-е годы НАМИ разработал и внедрил, приказами по Минавтопрому и постановлением Госплана, перспективные поэтапные отраслевые нормы расходов топлива автомобилей и автобусов на базе исследований влияния передаточных чисел трансмиссии, обтекателей и спойлеров и параметров двигателей; рекомендации заводам по оптимальным значениям параметров этих элементов и агрегатов автомобиля.

Институтом был завершен пересмотр ТУ на все выпускаемые автомобили в соответствии с новыми нормами и технические задания и проекты на готовящиеся к производству модели.

К работам по ресурсо- и природосбережению тесно примыкают задачи повышения технического уровня шин и колес пассажирских и грузовых автомобилей как комплектующих, оказывающих существенное влияние на протекание жизненного цикла автомобиля в эксплуатационной фазе.

Важную роль сыграли мероприятия по ужесточению технических требований Минавтопрома к шинам пассажирских и грузовых автомобилей, включавшие предложения по колесам с широкопрофильными шинами взамен двускатных и одногаечному креплению колес.

Подготовлены и согласованы с шинной отраслью, а затем реализованы при разработке новых моделей ужесточенные технические требования к шинам на перспективу. Впервые в отечественной практике внедрены требования к силовой неоднородности шин (до 1,5—2 %) и к сопротивлениям качения.

Испытаны и рекомендованы к производству низкопрофильные радиальные шины для перспективных автомобилей с пониженными сопротивлениями качения.

Совместно с ГАЗ, ЗИЛ, ЛАЗ и ПАЗ разработаны и прошли межведомственную приемку колеса с одногаечным креплением по типу ИСО.

Получили развитие работы по аэродинамическим экспериментам, поиску методов и приемов снижения аэродинамического сопротивления и расходов топлива, разработке и внедрению патентонезависимых конструкторских решений по обтекателям грузовых автомобилей и автопоездов.

Разработан и внедрен новый метод исследования сопротивлений движению автомобилей и автопоездов в дорожных условиях (В.А. Петрушов. SAE Technical Papers Series № 970408, 1997; В.А. Петрушов. Ргос. Instn Mechanical Engineers, Vol 212 Part D00497, 1998) и налажены регулярные испытания отечественных и зарубежных автомобилей по определению лобового аэродинамического сопротивления новым лабораторнодорожным методом. Испытаны свыше 80 моделей автомобилей, с определением характеристик лобового сопротивления. Разработаны и внедрены на всю программу магистральных автопоездов МАЗ сферические обтекатели, снижающие расход топлива на 3—4 %.


www.booksite.ru

Змиггрестммски Автеме6мпы«ы5 я» р * Пафж граж дамской

"XNl

Рис. 2. Сравнительные масштабы энергетического воздействия на среду современного автомобильного парка России, млн. кВт

Ближайшее будущее нашего народного хозяйства,его инфраструктур, экологии крупных городов и регионов в целом имеет вполне конкретные энергетические измерения, которые, в конечном итоге, проявят себя решающими факторами направлений развития отраслей, потоков капитала и приложения научного потенциала страны. Достаточно взглянуть на масштабы энергетического воздействия на среду автомобильного парка России в сравнении с отраслями нашей энергетики и гражданской авиации как наиболее грандиозными в техническом, энергетическом и наукоемком отношении (рис. 2), чтобы уяснить, что автомобильное производство и автомобильный парк в несколько раз превосходят их в этом измерении и автомобильная энергетика становится одним из главных акцентов приложения усилий автомобильной науки.

Показанная на рис. 2 диаграмма получена посредством применения новых технологий испытаний автомобильной техники (Кудрявцев Ю.В., Петрушов В.А. "Вестник машиностроения", 1995, № 9). Превышая 450 млн. кВт, мощность сопротивлений движению шин 25-миллионного автомобильного парка России почти вдвое превосходит суммарную мощность всех электростанций страны. Таким образом, этот парк представляет собой мощную экосистему, являющуюся опасным по масштабам и компонентам (вредные пылевидные и газообразные продукты износа шин) источником отрицательного воздействия на окружающую среду, что требует комплекса мероприятий межотраслевых, государственных и международных масштабов.

Разработке концепции оптимизации энергетических параметров типажа пассажирских и грузовых автомобилей и воздействия на их параметры методами сертификации и стандартизации должны быть подчинены современные работы НАМИ. Из представленной выше диаграммы следует, что наибольший эффект энерго- и природосбережения при создании новых моделей автомобилей может дать снижение аэродинамических сопротивлений и сопротивлений качению шин. Что касается внутренних потерь двигателей внутреннего сгорания (на диаграмме приведены только те потери ДВС, которые не связаны с внешними нагрузками), то их снижение в условиях выхода на предельно достижимые значения эффективного КПД и неизбежного его падения ввиду мероприятий по до

ведению токсичности до уровней "Евро" становится крайне проблематичным. Это же относится и к тем свойствам двигателя, которые отражаются на расходах топлива, связанных с его внешними нагрузками.

Уменьшение аэродинамических сопротивлений в настоящее время стало задачей конструкторов заводов, использующих приемы современной аэродинамической доводки, включающей применение аэродинамических труб и натурного эксперимента в дорожных условиях. Снижение сопротивлений качению автомобильных шин (выпуск в стране — около 37 млн. шт. в год) — задача межотраслевая. Результатом затрат мощности в 250 млн. кВт являются, в дополнение к эмиссии ДВС, пылевидные и газообразные продукты износа шин.

Российские шинные заводы начали осуществлять заводской контроль шин по рассматриваемому показателю: Нижнекамский и Омский шинные заводы внедрили с этой целью метод НАМИ и аппаратуру "Иркон". В этой сфере НАМИ совместно с головным институтом и заводами шинной отрасли предстоит еще многое сделать.

Используя значительный, описанный выше, опыт прогнозирования и научного планирования технического прогресса автомобилестроения, равно как и опыт непосредственного участия в работах по реализации этого прогресса, НАМИ разработал основные направления отечественного автостроения на период до 2010 г. (Ипатов А.А. "Промышленность России", 2001, № 1), включающие типажи автомобильной техники на этот период. Это позволило сделать важный государственный шаг в решении острой проблемы обеспечения автотранспортного комплекса современной автомобильной техникой путем разработки "Концепции развития автомобильной промышленности России" — документа, отражающего взгляды на развитие отечественной автомобильной индустрии в современный период как ведущей отрасли машиностроения и приоритетность ее в промышленной политике Правительства РФ. В "Концепции", на основе анализа современного состояния автомобильной промышленности России и прогноза развития автомобильного рынка на период до 2010 г., разработана стратегия деятельности предприятий автомобильной промышленности на внутреннем и внешнем рынках. При этом предложены меры повышения конкурентоспособности автомобильной техники с учетом внешнеэкономических условий реализации этого документа. Важными разделами "Концепции" являются меры государственной поддержки автомобильного производства, оценка влияния ее реализации на экологическую безопасность страны и меры по снижению отрицательного воздействия автотранспорта на окружающую среду (Ипатов А.А., Яцен- ко Н.Н. "Стандарты и качество", 2003, № 4).

Подводя итоги краткого экскурса в сферу работ НАМИ, имеющих межотраслевое и государственное значение, можно отметить, что в этой сфере накоплен большой опыт совместной работы института с заводами автомобильной и шинной отраслей, потребителями автомобильной техники, министерствами, ведомствами, правительственными и международными органами, который будет играть положительную роль в сложных современных условиях существования отечественной промышленности и науки.


www.booksite.ru

р к 629.113.658.562-5.001.01

КониЕпиияТЕХНИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

В АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИИ

Канд. техн. наук Б.В. КИСУЛЕНКО

В России принят и в июле 2003 г. вступил в силу федеральный закон "О техническом регулировании", который создает новый правовой механизм, обеспечивающий разработку, принятие, применение, исполнение обязательных требований (технических регламентов) и добровольных правил (стандартов) в отношении продукции на всех фазах жизненного цикла изделий, производственных процессов, работ и услуг. В частности, он предусматривает, что технические регламенты должны устанавливать минимально необходимые требования, обеспечивающие безопасность продукции и процессов. То есть требования к характеристикам продукции и процессов, но не к конструкциям и исполнению. Применение же стандартов становится делом добровольным, т. е. изготовитель получил право самостоятельного выбора совокупности технических требований к своей продукции, если они не определены в технических регламентах. Другими словами, стандартизация, согласно положениям нового закона, — добровольный процесс, осуществляемый заинтересованными сторонами для собственной пользы в целях стимулирования научно-технического прогресса; повышения конкурентоспособности продукции, работ и услуг; экономии и рационального использования ресурсов; технической и информационной совместимости и взаимозаменяемости; сопоставимости результатов измерений и испытаний и т. д. Закон определяет также полномочия органов государственного контроля (надзора) за соблюдением требований технических регламентов, а также права, обязанности, ответственность и порядок действий государственных органов, изготовителей (включая лиц, выполняющих их функции) и продавцов в случае получения информации о несоответствии продукции требованиям технических регламентов, в том числе о предпринимаемых корректирующих воздействиях, об устранении последствий обнаруженных несоответствий, включая принудительный отзыв продукции.

Устанавливает он и длительность (семь лет) переходного периода, в течение которого должны быть приняты технические регламенты, т. е. обязательные требования к продукции и процессам. Кроме того, с принятием нового закона отменены законы "О сертификации продукции и услуг" и "О стандартизации", что заставляет в срочном порядке совершенствовать действующие "Правила по проведению работ в системе сертификации механических транспортных средств и прицепов".

Так что работа предстоит большая и непростая. Особенно в автомобилестроении, поскольку автомо- тотранспортные средства, как известно, являются объектами повышенной опасности. Но вестись она будет, естественно, не с нуля.

Во-первых, Россия — участница многих международных соглашений. Следовательно, правовые документы, к которым она присоединилась и которые используются в национальной системе сертификации автомототехники (например, 65 Правил ЕЭК ООН), автоматически должны войти в новый технический регламент.

Во-вторых, документы, к которым Россия официально не присоединилась, но которые необходимы для вхождения в мировое автомобилестроение (например. Директивы ЕС), тоже должны быть включены в регламент.

В-третьих, в начале 1990-х годов, когда государство стало утрачивать контроль за безопасностью автомобильной продукции, в связи с акционированием автозаводов и прекращением действия стандартов "Системы разработки и постановки продукции на производство" была введена в действие "Система сертификации механических транспортных средств и прицепов", включавшая совокупность обязательных технических требований к различным категориям автомототранс- портных средств и порядок подтверждения соответствия этим требованиям. Нормативной ее базой были Правила ЕЭК ООН и национальные стандарты, учитывающие специфику эксплуатации автотранспортных средств в России, а технология выполнения процедур совпадала с технологией Директив ЕС.

Данная "Система" неоднократно уточнялась, в 1996 г. она даже получила новое название — "Правила по проведению работ в системе сертификации механических транспортных средств и прицепов". Но главное, "Система" решила две важнейшие задачи. Во-первых, посредством отказов в выдаче одобрений типа транспортных средств и сертификатов соответствия на компоненты и запасные части прекратила попадание на рынок России опасной для потребителя продукции; во-вторых, создала побудительные мотивы для изготовителей производить продукцию более высокого технического уровня, более интенсивно заниматься совершенствованием конструкций, разработкой и постановкой на производство новых моделей автомото- транспортных средств. То есть целенаправленная политика технического регулирования в отрасли, в первую очередь посредством обязательной сертификации продукции, стала одним из важнейших инструментов, обеспечивающих выход отечественной автомобильной промышленности на уровень конкурентоспособности с ведущими мировыми автопроизводителями, поскольку обязывает российские заводы выпускать технику, соответствующую мировому уровню требований по безопасности и экологии.

Однако новый закон требует ревизии подходов к техническому регулированию в отрасли — с тем, чтобы сохранить и развить имеющиеся на сегодняшний день позитивные тенденции, способствующие повышению безопасности и улучшению экологических характеристик российской автомототехники, повышению ее качества: техника должна удовлетворять совокупность обязательных, а также добровольно принятых требований, в целом определяющих ее технический уровень.


www.booksite.ru

Концепция технического регулирования в отрасли вытекает из той задачи на ближайшую перспективу, которую ставит новый закон, — разработать технический регламент "Безопасность колесных транспортных средств и их компонентов".

Основу требований по активной, пассивной и экологической безопасности, предъявляемых к автомото- транспортным средствам, устанавливаемых техническим регламентом, как и основу "Системы сертификации", очевидно, должны составлять Правила ЕЭК ООН, а также российские национальные стандарты, учитывающие дорожно-климатические особенности эксплуатации этих средств в нашей стране. Кроме того, данный регламент должен содержать исчерпывающий перечень требований для каждой категории авто- мототранспортных средств. Для продукции же, выпускаемой малыми сериями или поставляемой малыми партиями, могут быть установлены льготы в виде отдельного сокращенного списка требований, а также упрощенной доказательственной процедуры подтверждения соответствия.

Согласно вновь принятому закону техническое регулирование в Российской Федерации осуществляется сообразно с принципом его соответствия уровню развития национальной экономики. Реализация данного принципа требует учета технического уровня отечественной автомототехники. Поэтому в разрабатываемом техническом регламенте должна быть заложена поэтапность ужесточения отдельных технических требований, например, в отношении экологических характеристик, как это сделано, в частности, утвержденной Правительством России "Концепцией развития автомобильной промышленности страны".

Технический регламент также должен содержать требования к маркировке продукции — в отношении содержания и расположения идентификационного номера транспортного средства (VTN), а также маркировки знаком обращения на рынке.

В технический регламент необходимо включить и перечень, описание форм и схем обязательного подтверждения соответствия. Причем к отечественным и зарубежным заявителям должны применяться одинаковые формы и схемы обязательного подтверждения соответствия.

Учитывая накопленный опыт, представляется целесообразным, чтобы соответствие требованиям данного технического регламента подтверждалось в форме обязательной сертификации, а круг заявителей, выполняющих процедуры обязательного подтверждения соответствия, устанавливался техническим регламентом. Только изготовитель или его полномочный представитель, имеющий соответствующую доверенность, могут выполнять функции заявителей.

Федеральной закон "О техническом регулировании" устанавливает, что срок действия сертификата для всего перечня требований должен быть единым. Этот срок предлагается установить равным трем годам. Практику же оформления сертификата со сроком действия в один год в случае соответствия продукции некоторому минимуму требований следует отменить.

В техническом регламенте должны содержаться перечень доказательственных материалов и оговаривать

ся варианты использования альтернативных документов (сертификаты по Директивам ЕС взамен "Сообщений об официальном утверждении" по Правилам ЕЭК ООН, декларации или другие документы по стандартам США и т. д.). "Сообщения" в соответствии с Правилами ЕЭК ООН могут быть признаны в качестве доказательств соответствия на основании выполнения Российской Федерацией своих обязательств по Женевскому Соглашению 1958 г. Сертификаты соответствия Директивам ЕС, равно как и документы, подтверждающие соответствие национальным требованиям других стран с развитой автомобильной промышленностью (США, Японии, Южной Кореи и т. п.), также могут рассматриваться в качестве доказательственных материалов, если когда-либо была доказана и обоснована эквивалентность соответствующих требований.

При наличии у изготовителя сертификата на систему управления качеством должны быть установлены льготные процедуры в отношении инспекционных проверок производства.

В случае несоответствия технического регламента интересам национальной экономики, развитию материально-технической базы и уровню научно-техниче- ского развития, а также международным нормам и правилам Правительство Российской Федерации обязано начать процедуру внесения в него изменений. Но, учитывая сложность и продолжительность процедуры пересмотра регламента, в его проекте следует предусмотреть автоматический переход на следующий уровень требований в соответствии с согласованными программами, а также принятыми в 2000—2003 гг. поправками к Правилам ЕЭК ООН, поскольку в России до настоящего времени сохраняется отставание по срокам введения устанавливаемых Правилами ЕЭК ООН требований.

Правила, методы испытаний и измерений, а также правила отбора образцов для их проведения, необходимые для применения технических регламентов, согласно новому закону разрабатываются в течение шести месяцев со дня официального опубликования технических регламентов и утверждаются Правительством Российской Федерации. Несмотря на то что правила и методы испытаний и измерений, в основном, приводятся в Правилах ЕЭК ООН и ГОСТ Р, целесообразно разработать подзаконный по отношению к разработанному техническому регламенту акт (постановление Правительства России), который обобщает эти процедуры, а также содержит второстепенные вопросы, вытекающие из самого регламента. В частности, в этом документе может быть описана процедура инспекционного контроля соответствия продукции требованиям технического регламента.

Помимо разработки технического регламента, устанавливающего требования ко всем аспектам безопасности автомототранспортных средств и предусматривающего обязательное подтверждение соответствия, в свете вновь принятого закона "О техническом регулировании" необходимо серьезно реформировать систему стандартов, действующих в отрасли. В частности, из них следует исключить требования, которые касаются вопросов защиты жизни, здоровья людей и охраны окружающей среды, поскольку они войдут в тех-


ические регламенты. Прочие же стандарты, представляющие важность для развития отрасли, должны быть утверждены в качестве национальных, предназначаемых для добровольного применения. В том числе в рамках системы добровольной сертификации. Причем здесь речь идет прежде всего о стандартах, регламентирующих показатели надежности, обеспечивающих совместимость и взаимозаменяемость изделий, информационную поддержку конструирования изделий и производственных процессов, систем экологического менеджмента и менеджмента качества, и о других, аналогичных по важности, группах стандартов. Например, о стандартах, относящихся к системам управления качеством, направленных на совершенствование организации производства в целях обеспечения стабильного выпуска серийно и массово изготовляемой продукции, соответствующей требованиям технических регламентов и стандартов.

То же самое можно сказать и в отношении повышения качества отечественной автомобильной техники: на предприятиях нужно внедрять системы менеджмента качества, основанные на международных стандартах серий ИСО 9000. Но выполнение требований этих стандартов должно подтверждаться в рамках не обязательной системы сертификации, а добровольной.

Специфика требований в отношении систем менеджмента качества предприятий-поставщиков материалов и комплектующих отражена в международном документе ИСО/ТУ 16949 "Системы качества для поставщиков автомобильной промышленности. Особые требования по применению стандарта ИСО 9001", разработанном в рамках ИСО европейскими и американской автомобильными ассоциациями с перспективой

присоединения к нему японских автомобилестроителей. Поэтому его тоже желательно применять у нас: это позволит установить и поддерживать единый с мировым сообществом производителей автомототехники уровень общих требований к поставщикам, а поставщикам — не только достичь в разумные сроки того уровня качества поставляемой продукции, который даст возможность автопроизводителям улучшить свое положение на рынке, но и с течением времени гармонично войти в мировое сообщество предприятий, поставляющих свою продукцию на мировой рынок. И в настоящее время в России создан механизм прямого применения международных требований этого документа через ГОСТ Р 51814.1—2001. Записанные в нем единые требования к системам качества поставщиков в автомобильной промышленности позволяет избежать многократных проверок данных систем со стороны предпри- ятий-изготовителей автомототранспортных средств, а также обеспечить международное признание сертификации на соответствие требованиям этого стандарта.

Рассмотренное выше показывает, что концепция технического регулирования в автомобильной промышленности, разработанная в соответствии с законом "О техническом регулировании", основывается на положениях действующего законодательства и международных соглашений, участницей которых является Российская Федерация. Концепция учитывает и положительный опыт, накопленный в сфере обязательной сертификации продукции отрасли в рамках системы, действующей в течение последних 10 лет, тем самым сохраняя преемственность подходов к нормативному обеспечению безопасности автомототехники, производимой и продаваемой в России.

УДК 629.756.36.62-11.003.12

О ц е н к а ж и з н е н н о г о ц и к л а —

ОСНОВА СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ АТСД-р техн. наук В.А. ЗВОНОВ, канд. техн. наук А.В. КОЗЛОВ, А.С. ТЕРЕНЧЕНКО

Полный учет негативного воздействия автомобильной техники на окружающую среду дает методика оценки полного жизненного цикла (ГОСТ Р ИСО 14040-14043). Она включает все стадии жизненного цикла АТС — добычу сырья, получение конструкционных и эксплуатационных материалов, изготовление деталей и узлов, сборку, эксплуатацию, разборку и утилизацию. Однако данные стандарты носят "рамочный" характер, т. е. их нельзя непосредственно использовать для оценки конкретного вида продукции. В частности, автомобилей. Для проведения инвентаризационного анализа расходования сырья и энергии, выброса вредных веществ в полном жизненном цикле, а также для оценки уровня негативного воздействия автомобиля на окружающую среду нужно

составлять соответствующие математические модели и методы расчета. Тем более что полный жизненный цикл АТС наиболее рационально и выгодно оценивать не по готовой продукции, а еще на ранних стадиях ее проектирования. Именно анализ на этой стадии позволяет обоснованно выбирать наиболее "экологичный" вариант конструкции, материалы, легко поддающиеся переработке, оценивать влияние на экологическую безопасность автомобиля изменений в конструкциях его двигателя, узлов и агрегатов, направленных на повышение КПД этих элементов, снижения сопротивления качению колес, сопротивления воздуху, уменьшения массы, а также наиболее выгодные конструкционные материалы, топливо и т. п. (Кстати, оценка полного жизненного цикла — дело,

выгодное производителям: на ее основе можно выполнять добровольную сертификацию и экологическую маркировку продукции — со всеми вытекающими отсюда последствиями.)

В НАМИ такая математическая модель, которая описывает материальные, энергетические потоки в жизненном цикле автомобиля и с помощью которой авто- и мотозаводы могут решить многие свои проблемы, разработана. Она представляет жизненный цикл АТС в виде продукционной системы — совокупности материально и энергетически взаимосвязанных единичных процессов, реализующих определенные функции. Причем в качестве единичного процесса принимается наименьшая часть продукционной системы. Кроме того, считается, что единичные процессы связаны друг с другом элементарными потоками промежуточных продуктов и (или) отходов, проходящих последующую переработку, а с другими продукционными системами (потоками продукции)и окружающей средой — элементарными

Автомобильная промышленность, 2003, № 11 9Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru

Сырье

потоками сырья, энергии, выбросов, сбросов, отходов.

При разработке данной модели сначала составили функциональную модель, наглядно показывающую все потоки между процессами. (Такое наглядное представление позволило существенно сократить затраты времени и уменьшило вероятность ошибок.) Эта модель, как и в других аналогичных случаях, отражала структуру и функции продукционной системы, а также потоки материалов и энергии, связывающие единичные процессы. То есть в НАМИ методологию функционального моделирования, которая является частью CALS-технологий и служит, как известно, для анализа бизнес-процес- сов, адаптировали применительно к анализу жизненного цикла АТС.

Функциональная модель представляет собой иерархию диаграмм, начиная с верхнего уровня и кончая нижним. При этом диаграмма верхнего уровня, которую называют контекстной, представляет собой полный жизненный цикл, а диаграммы, детализирующие описание жизненного цикла, называют дочерними. (Это, как правило, диаграммы, описывающие стадии жизненного цикла и единичные процессы.)

Принцип построения функциональной модели полного жизненного цикла автомобиля иллюстрирует рис. 1. Как из него видно, полный жизненный цикл разделен на три стадии — производства, эксплуатации и утилизации, которые, в свою

очередь, включают единичные процессы (на рисунке в целях экономии места не показаны).

Любой единичный процесс, стадию жизненного цикла или продукционную систему в целом схематически можно представить в виде процесса, который имеет "вход", т. е. входные потоки веществ и энергии, и "выход", т. е. выходные потоки веществ и энергии. Причем между "входом" и "выходом" на любом уровне иерархии процессов, от единичных до полного жизненного цикла, в модели, естественно, должны соблюдаться законы сохранения массы и энергии. Однако при проведении реальных оценок обеспечить точное соблюдение материального и энергетического баланса из-за недостатка данных либо их недостаточно высокой точности довольно сложно, поэтому допускается некоторое несоответствие баланса, которое нужно оговаривать при определении сферы исследования. Например, в процессе работы двигатель автомобиля расходует топливо и воздух (входной поток), а выбрасывает продукты сгорания (выходной поток). Но в расчетных моделях расход воздуха на сгорание топлива и выбросы азота и кислорода с отработавшими газами учитываются далеко не всегда, хотя понятно, что соблюдение материального баланса в таких случаях принципиально невозможно.

При построении модели специалисты НАМИ тоже учитывали не все, а лишь наиболее значимые (см. таблицу) единичные процессы в жизненном цикле АТС.

Для каждого единичного процес са, стадии и жизненного цикла в це лом рассчитывается материальный и энергетический баланс по схеме: "входной поток материалов" — "выходной поток материалов”, "входной поток энергии” — "выходной поток энергии". Как это делается, рассмотрим на примере.

Входной поток топлива при работе автомобиля ( М™™) равен произведению километрового расхода топлива (g£a ) на пробег автомобиля в течение его полного жизненного цикла. Или, в случае использования нескольких (к) топлив, — сумме этих произведений. То есть расчетная формула имеет вид:

w T o iu i _ » 1 раб г

раб к пжц*к

Точно так же входной поток энергии подсчитывается по формуле

К Т = L K a T A ) - В которойк

Ник — низшая теплота сгорания к-го топлива, мДж/кг.

Выходной поток материалов дает формула

< ы х = К ы х , = I e / W BK°-С

торой Мцу® j — выброс у-го загрязняющего вещества при работе автомобиля — подсчитывается по формуле

Стадияполногожизнен

ногоцикла

Единичныйпроцесс

Обозначе

ние

Произ Процессы получения КМводство конструкционных

материаловПроцессы полученияэксплуатационныхматериалов

ЭМ

Процессы получения топлив

ТОПЛ

Получениеэлектроэнергии

ЭН

Изготовление деталей и узлов, производство запасных частей

ДЕТ

Сборка автомобиля СБ

Эксплу Работа автомобиля РАБатация Проведение

технического обслуживания (ТО) и текущего ремонта (ТР)

ТОТР

Проведение капитального ремонта (КР)

КР

Пере Разборка автомобиля РАработка Рециклирование

материаловРЕЦ

Утилизация материалов, узлов и деталей

УТ


ЕпЖ!ипжц

Полный жизненный цикл

Стадии жизненного цикла

м ?— ► Стадия Стадия Стадия

£ ' Г - >производства

- > £ L ,эксплуатации переработки

Единичные процессы

w“=£XX(a« ) - >i }

С = Х£Цло,") ►Получение

конструкционныхматериалов

k. t i t : +ZZ*C-► ■ *';■■■■

С.-ЬС ,

Яис. 2

р̂аб г раб раб^ ь . х J = ^ п ж и е ; ; е / - у д е л ь

ный выброс у'-го загрязняющего вещества на 1 км пробега АТС.

Принимая, что в конечном счете вся энергия, подведенная с топливом, превращается в тепловую и рассеивается в окружающей среде (с отработавшими газами, через систему охлаждения, при преодолении сил трения в трансмиссии, аэродинамического сопротивления автомобиля и т. д.), можно записать: г, раб _ г-топл

вых раб ■На основании расчета балансов

для единичных процессов определяются балансы для стадий производства, эксплуатации и переработки, а затем и для полного жизненного цикла в целом (рис. 2).

В связи с тем, что для проведения оценок жизненного цикла необходим большой объем инвентаризационных данных, на основе анализа отечественной и зарубежной информации в НАМИ создана база данных по расходу сырья, топлива, энергии и выбросам вредных веществ в полном жизненном цикле автомобильных ДВС. Она охватывает производство конструкционных и эксплуатационных материалов, моторных топлив, электроэнергии, а также изготовление деталей и узлов, сборку ДВС, их техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонты, рециклирование и утилизацию материалов.

Особого внимания заслуживает стадия эксплуатации автомобиля, которая дает основной вклад в расход топлива и энергии, выброс вредных веществ за полный жизненный цикл. Инвентаризационные данные по этой стадии можно получить как экспериментально, так и расчетом. Причем для расчета расхода топлива и выброса вредных веществ в ездовых циклах специалистами НАМИ разработаны соответствующие методики и программное обеспечение.

Важнейший этап оценки жизненного цикла АТС — оценка его воздействия на окружающую среду: он позволяет количественно определить уровень негативного влияния различных материальных и энергетических потоков, связанных с реализацией жизненного цикла.

Здесь, в принципе, возможны несколько подходов. Однако наибольший практический интерес представляют два — монетарный, или экономический, и основанный на экологических индикаторах. Поэтому в НАМИ для адаптирования к целям оценки полного жизненного цикла АТС взяли две уже известные методики — московскую "Временную

методику определения предотвращенного экологического ущерба”, вышедшую в свет в 1999 г., и европейскую методику "Экоиндикатор-99", разработанную в том же году под эгидой нидерландского министерства жилья, территорий и окружающей среды.

На основе математической модели материального и энергетического баланса автомобиля за полный жизненный цикл и доработанных данных этих методик разработали компьютерную программу CarLCA 2.5, позволяющую выполнять соответствующие расчеты для единичных процессов, стадий и жизненного цикла АТС в целом.

И еще об одном важном с рассматриваемой точки зрения вопросе.

ЕС, в развитие стандартов серии ИСО 14000, выпустил Директиву 2000/53/ЕС "О транспортных средствах, вышедших из эксплуатации", которая определяет конкретные требования по рециклированию автомобилей и охватывает такие вопросы, как степень перерабатываемое™ автомобиля, ограничения на использование отдельных материалов в его конструкции, организация процесса сбора и переработки вышедших из эксплуатации АТС. Требования данной Директивы, как известно, для России не обязательны, поскольку наша страна не входит в состав ЕС. Но не учитывать названные требования было бы ошибкой. Важность утилизации автомобилей по окончании срока их службы подтверждают и опыт, и результаты выполненных в НАМИ расчетных исследований. Так, эти расчеты показали: рециклирование 75 % конструкционных материалов отечественного грузового автомобиля массой 3200 кг уменьшает расход сырьевых ресурсов и расход энергии на стадии производства конструкционных материалов соответственно в 6,5 и 2,8 раза, а ущерб от за

грязнения атмосферы — в 1,8 раза. Для повышения экологической безопасности автомобилей в полном жизненном цикле нам, видимо, целесообразно обратить внимание на разработанную ведущими западными фирмами-производителями АТС концепцию "Конструирование для экологии", в соответствии с которой выбор принципиальных решений по конструкции автомобиля и конструкционным материалам для него основывается именно на оценке жизненного цикла, т. е. с учетом утилизации автомобиля по окончании срока службы.

Так, общий принцип выбора конструкции узлов "Концепция" формулирует просто — легкость разборки и разделения различных материалов. Она же рекомендует и пути реализации этого принципа: минимизация числа элементов в сборочной единице и числа типов материалов.

Рекомендации по выбору способа соединения в зависимости от требований к нему (по прочности, затратам времени на сборку и разборку, рециклируемости) содержит и германский стандарт VDI2243 по проектированию технических изделий для "легкого" рециклирования, получивший широкое распространение во многих странах.

Общие требования к выбору материалов следующие: избегать использования токсичных и опасных материалов (ртуть, свинец, кадмий, асбест, шестивалентный хром, галогенсодержащие материалы и т. п.); использовать материалы, которые могут быть эффективно рециклированы; там, где это возможно, применять рецик- лированные материалы, а вообще — материалы стандартных типов; используемые материалы при обработке должны давать как можно меньше вредных выбросов и отходов, особенно нерециклируемых; предпочтение следует отдавать материалам с разными физическими свойствами (магнит


www.booksite.ru

ные — немагнитные, легкие — тяжелые), чтобы облегчить их механизированное разделение при переработке автомобиля.

В связи с тем, что основной материал, из которого изготовляют АТС, — металлы, к их выбору нужно подходить с позиций не только традиционных (прочность, износостойкость и т. п.), но и их рециклируемо- сти. То есть учитывать, что металлы, не имеющие покрытий (гальванических и др.), лучше поддаются рециклированию, чем металлы с покрытиями; низколегированные рецик- лируются лучше, чем высоколегированные; хотя чугуны поддаются рециклированию хорошо, но наличие в них, как и в сталях, меди, олова,

цинка, свинца или алюминия снижает рециклируемость; наличие чугуна, стали, хрома, цинка, свинца, меди или магния в алюминиевых отходах снижает рециклируемость алюминия, так же как наличие чугуна, стали, свинца, олова или кадмия в цинковых отходах — рециклируемость цинка.

В отношении рециклируемости пластмасс целесообразно напомнить следующее. На детали из полимерных материалов для удобства идентификации последних при утилизации автомобилей необходимо наносить специальную маркировку, соответствующую общепринятому в Западной Европе немецкому стандарту VDA260, а также ограничить число видов полимеров, используемых в автомоби

ле, отдавая предпочтение термопла стичным материалам — полипропиле ну, полиэтилену, полиамиду, поликарбонату, АБС, ПММА; пластмассы целесообразно выбирать в соответствии с таблицами приоритетности для рисайклинга и совместимости с другими пластмассами (германский стандарт VDI2243); следует избегать применения трудноразделимых структур из несовместимых материалов (типа "полимер-металл").

Таким образом, при разработке новых автомобилей уже на ранних стадиях проектирования необходимо оценивать экологическую безопасность с учетом всех этапов жизненного цикла, а также соблюдать требования по утилизации автомобиля по окончании его срока службы.

КОНСТРУКЦИИАВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

НОВЫМ УСЛОВИЯМ — НОВЫЕ СТРАТЕГИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ АТСУДК 629.114.5.43

Ав т о б у с ы и т р о л л е й б у с ы

Канд. техн. наук Л.С. ГАРОНИН, д-р техн. наук О.И. ГИРУЦКИЙ

Конец XX и начало XXI веков отмечены очередным витком развития конструкций городских автобусов. Основные тенденции этого развития: создание унифицированных семейств городских автобусов размерности 9—18 м; массовое применение малых городских автобусов ("сити-басов"). Сохраняется также тенденция, начало которой пришлось на 1980-е годы, — массовый переход на низкопольные городские автобусы всех размерных классов, одиночных и шарнирно сочлененных, больших и малых. Итог известен: "большие" городские автобусы, т. е. автобусы длиной 9 м и более, имеют сходные компоновку и конструкцию основных агрегатов. В частности, на абсолютном их большинстве устанавливают рядный дизель и располагают его сзади; в качестве коробки передач используют ГМП с электронной системой управления; ведущий мост — либо классической, либо портальной конструкции, имеющий центральную или смещенную к левому колесу главную передачу с общим передаточным числом от 4,8 до 5,2, реализуемым гипоидной главной передачей и бортовыми редукторами планетарного типа; передняя ось — с независимой рычажной подвеской или зависимой штанговой подвеской с П-образной балкой; пневматические упругие элементы подвесок всех колес — с системой понижения на остановках;

рулевое управление — с гидроусилителем и механизмом интегрального типа.

Но у нынешнего этапа развития автобусостроения есть и новые особенности, влияющие на конструкции городских автобусов. Главная из них — уплотнение мирового автобусного рынка, обусловленное тем, что сравнительно молодые автобусные производства Испании, Польши, Турции, Египта, Китая и других стран сумели поднять технический уровень своей продукции, а спрос на современные городские автобусы растет медленно. Что вынуждает производителей искать новые пути снижения производственных издержек и повышения эксплуатационной привлекательности автобусов. В том числе за счет создания таких конгломератов, как "Эвобус”, "Ирисбус", "Неоман", "РусАвтобусПром" и др., позволяющих концентрировать значительные средства на цели модернизации конструкций и производств. В результате практически все ведущие автобусостроительные объединения к настоящему времени перешли на выпуск унифицированных семейств "больших" городских автобусов, конструкции которых строятся по модульному принципу, имеют высокую степень унификации кузовов. Иногда даже в ущерб материалоемкости и собственной массе автобуса. При этом базовой моделью, как правило, является 12-метровый автобус, наиболее востребованный рынком.

Все это позволяет унифицировать комплектующие и производственную оснастку, снизить трудозатраты и цену готовой продукции, что особенно важно в условиях роста доли оплаты труда в себестоимости изделий. Обеспечивается и ряд преимуществ в эксплуата-


www.booksite.ru

jJhh: приобретение подвижного состава обходится по- гребителю дешевле; за счет снижения номенклатуры запасных частей, расходных материалов и унификации инструмента при обслуживании снижаются эксплуатационные издержки; облегчается и ускоряется процесс обучения водительского состава и персонала обслуживающих и ремонтных служб.

Рассмотрим наиболее характерные особенности конструкций унифицированных семейств на типичных их представителях.

Например, семейство городских и пригородных автобусов германской фирмы "Неоплан”. Оно состоит (рис. 1) из ряда моделей унифицированных низкопольных автобусов длиной от восьми до 18 м, вместительностью от 46 до 176 пассажиров. Причем фирма впервые в мировой практике применила одиночный трехосный особо большой городской автобус "Нео- план-4020" со второй ведущей и с третьей дополнительной ("подруливающей") осью с принудительным приводом. Такая конструкция обеспечивает маневренность одиночного автобуса на уровне шарнирно сочлененного, соответствующую требованиям Правил № 36.03 ЕЭК ООН и ГОСТ Р 41.36, но из-за отказа от гибкого сочленения его стоимость на 15—20 % меньше. Значительно ниже и эксплуатационные издержки, поскольку одновременно с гибким сочленением из сцепки изъята и электрогидравлическая система стабилизации курсовой устойчивости.

В этом ряду также модель "Неоплан-4021" — традиционные для фирмы шарнирно сочлененные автобусы в трехдверном и четырехдверном исполнениях, что позволяет использовать их как на городских, так и на пригородных маршрутах. Однако выпуск таких автобусов существенно сокращается ввиду вытеснения их именно одиночными "Неоплан-4020".

Шарнирно сочлененный автобус "Неоплан-412IDE" и еще один автобус ряда — "Неоплан-4114DE" имеют оригинальную компоновку: силовой агрегат расположен над задней осью. Причем состоит он из дизеля и электрического генератора. Тяговый привод — мо- токолесный электрический, с электродвигателями на всех неуправляемых колесах. То есть данные автобусы, по существу, представляют собой АТС с комбинированными энергоустановками. В качестве буферного накопителя электроэнергии и одновременно тяговых батарей в них используются металлгидридные батареи "Варта".

Из унифицированного ряда автобусов "Неоплан" выпадает и модель "Неоплан 8008" длиной 8 м, которая также оборудуется комбинированной энергоустановкой.

Пол всех низкопольных автобусов фирмы "Неоплан" располагается на расстоянии 350 мм от поверхности дороги и, кроме того, имеет систему понижения этого уровня на остановках еще на 70 мм.

Аналогична по подходам и насыщению модельного ряда автобусов политика фирмы "Эвобус", дочерней фирмы концерна "Даймлер-Крайслер".

Польская фирма "Солярис" (бывшая "Неоплан-Поль- ска") до недавнего времени выпускала низкопольные городские автобусы "Неоплан". Но недавно перешла на производство моделей "Солярис" (рис. 2) — семейство, которое включает автобусы длиной 9, 12, 15 и

aj 4 г J

Длина, м Модель

8,020 N8008

8,010 N4007

9,450 N4009

9,450 N4010

10,170 N4011

11,400 N4013

12.000 N4014

11,980 N4015

12.000 N4016

14,600 N4020

N4021

N4026

N4026/3L

11,990 N4114 DE

17,945 N4121 DE

Рис. 1

18 м, тоже построенные по модульному принципу. Причем наибольший темп прироста производства приходится на 15-метровый автобус "Урбино 15" (рис. 3), который от автобуса "Неоплан-4020" отличается отсутствием активной системы управления третьей осью: здесь подруливающая ось выполняется со свободно катящимися колесами, связанными рулевой трапецией ("рояльная ножка"). При такой схеме колеса поворачиваются реакцией дороги на повороте, а трапеция оснащается демпфирующим устройством для создания запаздывания их поворота относительно колес первой оси. Такая конструкция значительно дешевле, чем в случае третьей оси с активным рулевым управлением. В результате стоимость одиночного особо большого автобуса оказывается ниже, чем шарнирно сочлененного, на 30—35 %.


www.booksite.ru

Рис. 3

Семейство городских и пригородных автобусов длиной 9, 12 и 18 м выпускает испанская фирма "Кастро- суа". Кроме того, она готовит к постановке на производство 15-метровый автобус.

Чешская фирма "Кароса", выпускающая семейство городских и пригородных автобусов, два года тому назад приступила к производству 15-метрового автобуса "Арес”. Он высокопольный (уровень пола от поверхности дороги — 860 мм), имеет четыре ряда сидений в салоне, одну одностворчатую (впереди) и одну двойную (в базе) двери; предназначен для использования на пригородных и экспрессных городских маршрутах; оснащается механической восьмиступенчатой коробкой передач "ZF 8S180", сцеплением "Валео 430 DTE" и электродинамическим тормозом-замедлителем "Тельма F 2400". Вместимость автобуса — 63 места для си

дящих пассажиров, 43 — для стоящих в проходе; предусмотрены площадка напротив двойной двери для инвалидной или детской коляски; багажные отсеки ограниченного объема.

Практически тем же путем, что и западные фирмы, вынуждены идти российские производители автобусов. Например, семейство городских автобусов длиной 9, 12 и 15 м выпускает "Волжанин", 10- и 12-мет- ровые — "МАРЗ". Приступил к выпуску семейства городских автобусов на базе 12-метрового ЛиАЗа-5256 и "РусАвтобусПром”.

Конечно, не обходится и без трудностей. Так, автобус ЛиАЗ-5256 проектировался в 1980-е годы как единственная массовая модель большого городского автобуса, и задача последующего его включения в состав унифицированного семейства не ставилась изначально. Поэтому его конструкция мало приспособлена к унификации с конструкциями других размерностей. В основном — из-за отсутствия модульности каркаса (не совпадающие проемы в правой и левой боковинах, нет поперечной кольцевой обвязки, специфика основания). Тем не менее специалистам "РусАвтобусПро- ма" удалось создать на базе ЛиАЗа-5256 шарнирно сочлененный ЛиАЗ-6212 и начать работы по трехосному 15-метровому автобусу.

Что касается троллейбусов, то мировой тенденцией как была, так и осталась унификация троллейбуса с автобусом. В нашем троллейбусостроении из-за наличия ряда необоснованных требований (обязательны две ступени изоляции высоковольтных электрических цепей, двухпроводное низковольтное электрооборудование и т. п.) эта тенденция не прижилась. Положение, очевидно, следует исправлять, применив к троллейбусам более обоснованные, аналогичные международным требования.

Конструкции малых (до 8 м длиной) внутригородских зарубежных автобусов выполняются в двух основных вариантах: конструкции на базе малых развозных грузовых фургонов с цельнометаллическим кузовом и расположенным впереди силовым агрегатом, максимально с ними унифицированные, что обеспечивает минимальную их себестоимость; низкопольные "сити-басы" вагонной компоновки с задним расположением силового агрегата, хотя более дорогие и сложные, но позволяющие полноценно использовать их в качестве автобусов класса 1.

Примеров таких автобусов очень много, выпускаются они большим числом предприятий и используются в центральных районах подавляющего числа европейских городов, особенно выполненные по второму варианту. Начинается их выпуск и в России. Например, на ПАЗе ("РусАвтобусПром") изготовлен первый образец низкопольного малого городского автобуса с задним расположением двигателя, на "Волгоградском заводе транспортного машиностроения" начат выпуск малого городского автобуса B3TM-3273 с передним расположением силового агрегата.

Автобусостроение, как часть всего автомобилестроения, имеет свою особенность: несмотря на то, что общий выпуск автобусов составляет лишь единицы процентов от общего выпуска автомобильной техники, производятся они на гораздо большем числе предпри-


www.booksite.ru

чтий, чем легковые и даже грузовые автомобили, зачастую ограниченными партиями.

В условиях же разрозненности производств и ограниченности выпуска при широкой гамме типоразмеров и модификаций важную роль играет быстрота создания конструкции и подготовки производства при ограниченных затратах средств. Решение проблемы — в новой концепции, при которой первые же созданные образцы могут предъявляться на сертификационные испытания и становиться товарной продукцией; параллельно с конструкцией создается документация на технологическую (стапельную) оснастку без применения дорогих высокомеханизированых и автоматизированных средств, как это делается на большинстве предприятий мира.

Реализация такого подхода возможна лишь в условиях предприятия, оснащенного новейшими средствами выполнения НИОКР и имеющего соответствующим образом подготовленные кадры.

НАМИ практически завершил подготовку новой концепции создания образцов автобусов, изначально предназначенных для серийного производства. В соответствии с нею проектирование объектов планируемого производства ведется параллельно с расчетными и экспериментальными исследованиями и последующим изготовлением образцов, пригодных к сертификационным испытаниям и серийному производству на базе подготовленной технологический оснастки.

Процесс осуществляют в такой последовательности.1. На основе пакета специальных программ и базы

данных по автомобильным компонентам выбирают конструктивные параметры конкретного типоразмера автобуса и уточняют выходные эксплуатационные характеристики (тяговая динамика, топливная экономичность, выбросы вредных веществ, затраты на эксплуатацию и др. в различных условиях движения).

2. Проводят вариантные компоновочные работы с одновременным обоснованием силовой системы кузова. Проектирование ведут методом пространственного моделирования, что позволяет выполнять параллельно прочностные расчеты силовой системы кузова по трем критериям — на изгиб, кручение и опрокидывание. Такой подход уже на стадии проекта кузова обеспечивает его статическую прочность.

3. Изготовляют образец силового каркаса кузова автобуса и проводят его контрольные испытания на статическую прочность. Причем вместо наклеивания 2000 тензодатчиков, дорогого, длительного и трудоемкого процесса, можно обойтись ограниченным (в десятки раз меньшим) числом датчиков с заранее ориентированными осями, поскольку места наклейки тензодатчиков и ориентация их осей определены расчетом на предыдущем этапе.

4. После сборки кузова (обшивка, остекление, подвеска) проверяют его динамическую прочность и виб- роакустические характеристики. Для этого кузов нагружают возбудителем вибрационных колебаний и определяют его амплитудно-частотные характеристики. При необходимости назначают динамические стендовые испытания и на усталостную прочность.

5. По результатам предыдущих этапов проводят доводку кузова и корректировку конструкторской доку

ментации. Итог: на сборку поступает оптимизированный кузов.

6. Выполняют комплектацию и сборку автобуса, одновременно выпуская техническую документацию на сборочные единицы и стапельную технологическую оснастку для условий мелкосерийного производства.

7. Проводят заводские испытания первого и последующих образцов по определению функциональных свойств автобуса и его параметров безопасности, а также доводочные работы по конструкции и, по заказу, изготовляют технологическую оснастку.

Такой подход позволяет завершить весь цикл работ по созданию принципиально новой конструкции автобусов в течение одного года — при использовании серийно выпускаемых агрегатов шасси, от полутора до двух с половиной лет — при необходимости создания новых агрегатов.

В завершение необходимо отметить следующее.Если автомобилестроение считается одним из наи

более надежных, с экономической точки зрения, видов производства, то автобусостроение — сверхнадеж- но и всегда рентабельно. Для рентабельности производства, например, легковых автомобилей требуется их довольно масштабный выпуск и огромные начальные вложения. Производство же автобусов рентабельно даже при штучном выпуске и при минимальных начальных вложениях. Для его начала в промышленных масштабах достаточно иметь пустой корпус площадью от 2—2,5 тыс. м2. К сожалению, эти преимущества пока еще поняты далеко не всеми. Поэтому и бытует мнение, что в России и СНГ автобусные производства имеются в изобилии. Однако это явное заблуждение: ведь только в маленькой Голландии насчитывается15 таких производств. Рынок же автобусов в России еще очень далек от насыщения: до последнего времени подержанных иностранных автобусов в страну ввозилось намного больше, чем выпускалось новых. А введенные по ограничению ввоза иностранного "металлолома" меры еще сильнее увеличивают спрос на отечественные автобусы, особенно при повышающемся их техническом уровне. Кроме того, в России отсутствует реальное производство целых классов автобусов, необходимых перевозчикам. Вывод: число автобусных заводов нужно увеличивать. И как можно скорее.

УДК 629.621.311

АТС С КОМБИНИРОВАННОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ1

Л.Ю. ЛЕЖНЕВ, И.М. МИНКИН

Истощение энергетических ресурсов ископаемого происхождения и глобальное загрязнение внешней среды — две проблемы, которыми озабочен сейчас весь мир. И большинство специалистов одним из главных направлений решения этих проблем считают создание экологически безопасных, работающих с минимальными затратами энергии автотранспортных средств.

1 Работы ведутся под научным руководством д-ра техн.наук В.Ф. Каменева.


С другой стороны, тем, кто занимается теорией и практикой разработки таких АТС, совершенно очевидно: перейти сразу на наиболее перспективный экологически чистый источник энергии, водород, запасы которого в природе неисчерпаемы, — дело, в настоящее время нереальное. Поэтому ученые и ведущие фирмы-производители автомобильной техники приняли двухстадийную концепцию создания экономичного и экологически чистого автомобиля. Данная концепция предусматривает создание автомобилей с комбинированной установкой, состоящей из бортового источника электроэнергии и электропривода движителя. Причем на первой стадии источник будет представлять собой сочетание обычного ДВС (с перспективой перевода его питания на водород или синтез- газ), электрогенератора и накопителя электроэнергии, а на второй — работать на базе топливных элементов "водород-воздух".

Реализация данной концепции, как показывает анализ, может сгладить остроту обеих названных выше проблем. Так, если на автомобиль с КЭУ, оборудованной стационарно работающим ДВС-генератором, установить нейтрализатор отработавших газов, то выброс вредных веществ будет существенно ниже норм "Евро-4", а в случае двигателя, работающего на водороде или синтез-газе, выброс монооксида углерода и углеводородов практически равен нулю. При этом выброс оксидов азота в условиях городского движения оказывается в 5 раз меньше, чем у традиционного автомобиля, диоксида азота — на 20—25 %, а расход топлива — на 40—60 %.

Автомобили с КЭУ на основе традиционных ДВС уже выпускаются серийно. (Типичный пример — японский "Тойота-Приус"). Так что сейчас уже можно говорить о вполне сложившихся схемах построения таких АТС, т. е. об их структуре.

Основных схем, как и предсказывала теория, две: последовательная и параллельная.

Первая представляет собой комбинацию источников энергии. При ней ведущие колеса либо выполнены в виде мотор-колес, либо приводятся от центрального электромотора. Общая энергия складывается из двух (ДВС + генератор) или более (ДВС + генератор + аккумуляторная батарея) источников. Причем работа возможна и от одного (любого) источника, если это согласуется с мощностью, необходимой для движения АТС.

Схема автомобиля с КЭУ на основе топливных элементов — тоже последовательная. С той лишь разницей, что пара "ДВС-генератор" заменена системой топливных элементов, которые питаются водородом, накопленным в баллонах высокого давления или получаемым в результате риформинга водородсодержащего топлива. При этом избыточная энергия, производимая топливными элементами, может быть накоплена в буферных аккумуляторных батареях, после разряда которых автомобиль с КЭУ превращается, по существу, в электромобиль на топливных элементах.

Параллельная схема КЭУ представляет собой комбинацию систем привода. Здесь каждый из источников энергии, ДВС и электромотор-генератор, связаны непосредственно с приводным валом (или валами). Причем мощность источников энергии складывается

исключительно механическим путем, а соединитель ные муфты позволяют отсоединять каждый из них i. подсоединять к движителю. Это позволяет осуществлять движение автомобиля либо только от ДВС, либо только от тягового электродвигателя, а также при совместной их работе. И, кроме того, дает возможность использовать ДВС только для заряда аккумуляторных батарей.

Есть и третья схема, смешанная. Она представляет собой комбинацию последовательной и параллельной схем, что позволяет использовать положительные стороны обеих.

Но, какой бы схема ни была, главное, что нужно для ее эффективного функционирования, — это рациональное управление потоками энергии: именно от него зависят общий КПД, т.е. экономичность автомобиля с КЭУ, и количество вредных выбросов, т.е. его экологичность. Например, в условиях городского движения зависимость крутящего момента (Мкр) и частоты со вращения ротора электропривода ведущих колес от положения педали "газа" должна быть такой, как показано на рис. 1. Для плавного начала движения автомобиля с КЭУ система должна обеспечивать работу по кривой 2 ("режим частичного дросселя"), при разгоне — по кривой 1 ("режим полного дросселя"), при торможении — по кривой 3 (режим рекуперации энергии, или "режим полностью закрытого дросселя").

Очевидно, что система управления потоками энергии может выполнять не только эту, но и многие иные задачи, связанные с конкретными условиями движения, если ее элементы и все другие элементы схемы соответствуют вполне определенным требованиям.

Так, аккумуляторные батареи, если их сравнивать с батареями для электромобилей, в случае КЭУ могут иметь меньшую емкость, поскольку подзаряжаются от ДВС и за счет рекуперации энергии торможения. Но обязательно — обладать большей мощностью. В частности, подсчитано: удельная емкость энергии батарей должна быть не менее 50 Вт • ч/кг, а удельная мощность — не менее 100 Вт/кг. И если с этой точки зрения оценивать все известные в настоящее время типы батарей, то, как видно из табл. 1, данным условиям не соответствует лишь одна из них — обычная кислОтно- свинцовая. Все другие в большей или меньшей мере для АТС с КЭУ вполне подходят.

[s ’

2 ' v __________

ЧГХ - ........ 7 Г \ "

Рис. 1. Зависимость крутящего момента и частоты вращения ротора электропривода ведущих колес автомобиля с КЭУ от положения педали газа:

1 — педаль в положении "полный газ"; 2 — педаль в промежуточном положении; 3 — педаль "газа" отпущена, педаль тормоза нажата


www.booksite.ru

ПараметрЗначение параметра по типам аккумуляторных батарей

р ь -р ь о 2 Ni-Cd Ni-MH Na-NiCl Li-ion

Рабочая температура, К (°С) Удельная энергия, Вт • ч/кг Плотность энергии, Вт • ч/л Удельная мощность, Вт/кг Напряжение ячейки, В Число циклов "заряд-разряд"

253-333 (-20^60) 35-40 60-80

80 2,1

500-700

233-333 (-40^-60) 45-50 60-90

120 1,35 1200

233-323 (-40+50) 60-80

100-150 100-120

1,35 1000

523-643 (+250+370) 80

110-120 130-150

2,58 800-1000

233-333 (-40+60) 120

150-200 160-240

3,6 600-800

Например, никель-кадмиевые батареи имеют высокую плотность мощности, большое число циклов "за- ряд-разряд", поэтому ими укомплектована большая часть европейского парка электромобилей. Еще выше плотности энергии и мощности у никель-металлгид- ридных батарей, в которых вместо отрицательного кадмиевого электрода используется сплав, способный накапливать водород.

Батареи на основе Na-NiCl ("Зебра") относятся к числу "горячих": их рабочая температура составляет -540 К (270 °С). Они подходят как для электромобилей, так и для автомобилей с КЭУ, просты в обслуживании.

Весьма перспективны литий-йонные батареи. Правда, производство пока освоило лишь их малоразмерные версии, используемые в портативной электронике (мобильные телефоны и т. п.). Однако в настоящее время ведутся работы и по их большим версиям.

При любой схеме КЭУ энергия, необходимая для динамики автомобиля, в основном находится в аккумуляторных батареях, поэтому при создании таких установок главное внимание уделяется не только ДВС (бензиновый, дизель или газовый), но и электрогенераторам. Хорошие результаты дают машины с постоянными магнитами: их КПД на постоянной рабочей точке составляет ~90—95 %.

Тяговые электродвигатели подбираются для конкретных условий эксплуатации. Поэтому их нужно сравнивать не по максимальным значениям рабочих

Рис. 2. Зависимость расхода топлива, выброса монооксида углерода, углеводородов и оксидов азота (нормы “Евро-4" приняты за единицу) от типа привода:

1 — привод от ДВС; 2 — комбинированный привод; 3 — комбинированный привод + трехкомпонентный нейтрализатор отработавших газов; 4 — нормы "Евро-4"

параметров, а с учетом всего нагрузочно-скоростного цикла работы.

Что касается силовой электроники и микропроцессорных блоков управления автомобилей с КЭУ, то и состав, и типы их конструктивных элементов можно считать вполне сложившимися. Например, инверторы, т. е. устройства, преобразующие постоянное напряжение аккумуляторной батареи в трехфазное переменное для ТЭД, конструируются из модулей с силовыми переключающими интеллектуальными транзисторами (IGBT). Так же как и конверторы, решающие обратную задачу при торможении автомобиля.

Таково состояние дел с автомобилями, -оборудованными КЭУ, каким оно видится специалистам НАМИ. В соответствии с этим видением и ведутся исследования, в которых используется дорожная лаборатория, созданная на базе полноприводного автомобиля ГАЗ-27257.

На данном автомобиле установлен 16-клапанный двигатель ЗМЗ-4062.10, оборудованный системой распределенного впрыскивания топлива; передние колеса автомобиля — с электроприводом, задние приводятся от ДВС. То есть примененная здесь схема — параллельная. В качестве накопителя энергии используются 16 кислотно-свинцовых батарей "0птима-750", в качестве электрогенератора и тягового электродвигателя — обратимая машина ДПТ-45 постоянного тока. Есть, разумеется, и система управления тяговыми усилиями от двух энергетических установок.

Результаты испытаний опытного автомобиля на беговых барабанах по Правилам № 83 ЕЭК ООН приведены на рис. 2. Из него следует, что при выбранной схеме привода автомобиля с КЭУ и принятом алгоритме его работы средний расход топлива снижается с 12,66 до 6,83 л/100 км, т. е. на 46 %, а по "городскому ездовому циклу" — с 15,5 до 6,95 л/100 км, т. е. на 55 %. Однако соответствовать нормам "Евро-4", вводимым с 2005 г. Правилами № 83.05 ЕЭК ООН, без использования дополнительных антитоксичных систем он, к сожалению, не сможет. Применение же системы трехкомпонентной нейтрализации отработавших газов позволит снизить вредные выбросы на 95—99 %, т. е. с 10-крат- ным запасом "перекрыть" эти нормы.

НАМИ совместно с РКК "Энергия", Уральским электрохимическим комбинатом и рядом других организаций занимается и еще более перспективными автомобилями с КЭУ. Это вторая стадия развития КЭУ — энергоустановки на топливных элементах "водород-воздух". В частности, разрабатывается система получения водорода на борту АТС. В том числе путем каталитического риформинга метанола, метана и диметилэфира. Что тоже находится в русле международных тенденций.

Автомобильная промышленность, 2003, № 11 17


у д к 629.436.421.5.-3 13-

П е р с п е к т и в ы ОТЕЧЕСТВЕННОГОДИЗЕЛЕСТРОЕНИЯС ПОЗИЦИЙ ОТРАСЛЕВОЙ НАУКИКандидаты техн. наук Г.С. КОРНИЛОВ и А.Н. ТЕРЕХИН

Выполненный в НАМИ анализ нынешнего состояния российского автомобильного дизелестроения и его перспектив установил, что несмотря на значительные успехи, достигнутые мировой наукой в области альтернативной энергетики, основной энергетической установкой для автомобильного транспорта в предстоящие 10—15 лет и более будет поршневой ДВС. А применительно к грузовым и коммерческим автомобилям, автобусам всех классов, внедорожной технике — дизель. Почему — известно всем специалистам отрасли. Однако, чтобы сохраниться в условиях жесткой международной конкуренции, нужны не только глубокая модернизация выпускаемых дизелей, но и создание в производстве новых их типоразмеров и семейств. Что, в общем, и предусматривает "Концепция развития автомобильной промышленности России", в разработке которой самое непосредственное участие принимали специалисты НАМИ.

Главный недостаток отечественных дизелей, как известно, — их экологическое несовершенство. Поэтому "Концепция" предусматривает: отставание от западных ДВС должно быть преодолено в три этапа.

На первом (до 2004 г.) будут оптимизированы конструкция и технология изготовления автомобильной техники, упорядочены нормативные требования по экологии, организован выпуск автомобилей и двигателей, удовлетворяющих требованиям "Евро-2", созданы условия для начала выпуска техники, удовлетворяющей требованиям "Евро-3". На втором (до 2008 г.) завершится переход на изготовление двигателей, соответствующих требованиям "Евро-3”, и начнется производство этой техники, соответствующей нормам "Евро-4". На третьем этапе (до 2010 г.) планируются переход на электронное управление работой дизеля, автомобиля в целом и подготовка задела для обеспечения норм "Евро-5".

В этой связи с 1 декабря 2002 г. прекращены оформление "Одобрений типа транспортного средства" на дизельные грузовые автомобили и автобусы, экологические характеристики которых по показателям токсичности не соответствуют требованиям "Евро-1", и выпуск дизелей, соответствующих нормам "Евро-0" для комплектации новых автомобилей.

Однако не секрет, что в настоящее время в российском дизелестроении образовался технологический разрыв по отношению к технически развитым странам. Особенно это касается обеспечения экологических показателей отечественных АТС. В связи с чем в России была разработана "Программа развития отечественного автомобильного дизелестроения на период до 2010 г.", цель которой — обеспечить потребность автомобильной промышленности в конкурентоспособных, отвечающих современным и перспективным требованиям по экологии, энергетическим показателям, экономичности, надежности дизелях, а потребности

сельскохозяйственной, транспортно-технологической ^ другой техники — в современных, по международным меркам, их модификациях.

Суть "Программы” сводится к модернизации выпускаемых, разработке новых конструкций и созданию мощностей по производству типоразмерного ряда дизелей мощностью 29—740 кВт (40—1000 л. с.), предназначенных для комплектации легковых и грузовых автомобилей всех классов, автобусов, сельскохозяйственной, транспортно-технологической и специальной техники, стационарных установок (электростанции, мотонасосы и др.), маломерных судов и т.д., а также налаживанию производства современных и перспективных моторных компонентов.

Составными частями "Программы" стали мероприятия проекта программы "Развитие дизельного автомобилестроения на период до 2008 года" союзного государства "Белоруссия—Россия", инновационный проект "Разработка и освоение серийного производства семейства конкурентоспособных дизелей для автотранспортных средств различного назначения", а также проекты, предусмотренные "Продуктовой политикой ОАО "КамАЗ", ОАО "Автодизель" до 2010 г.", мероприятия бизнес-планов заводов-изготовителей дизелей и их комплектующих.

"Программа" по большинству мероприятий предусматривает разработку конкурентоспособных по техническому уровню, качеству и стоимости различных моделей дизелей, систем и компонентов, отвечающих требованиям "Евро-3"; осуществление технического перевооружения и реконструкции производств до уровня, обеспечивающего полный переход на выпуск дизелей, удовлетворяющих экологическим нормам "Евро-3"; повышение качества и надежности дизелей и компонентов для них путем модернизации, совершенствования технологических процессов, создание систем качества; за счет расширения производства и снижения себестоимости продукции укрепление экономического положения предприятий-изготовителей дизелей; организацию производства новых поколений автокомпонентов, в первую очередь, топливоподающей аппаратуры, агрегатов турбонаддува и охлаждения Наддувочного воздуха, элементов ЦПГ, муфт для привода вентилятора, гасителей крутильных колебаний и др.; разработку инвестиционных проектов, способствующих реализации задач при переходе на выпуск дизелей, соответствующих экологическим нормам "Евро-3"; разработку нового поколения дизелей, компонентов, электронных систем и материалов, обеспечивающих выход на уровень норм "Евро-4"; освоение мощностей по производству дизелей, соответствующих нормам "Евро-4"; организацию производства отвечающих этим нормам компонентов и новых материалов для всех типоразмеров дизелей; налаживание процесса внедрения энергосберегающих, экологически более чистых технологий, международных систем качества и сертификации; углубление производственной кооперации, расширение производства комплектующих изделий в смежных отраслях; создание научно-технического задела для выхода отечественных дизелей на уровень норм "Евро-5".


Типоразмерный ряд автомобильных дизелей, востребованных российским автопромом на период до 2010 г., охватывает, как сказано выше, мощностный диапазон от 29 до 736 кВт (от 40 до 1000 л. с.).

"Программа" активно выполняется.Так, малолитражные, рабочим объемом 1,5—2 л, с

диаметром цилиндра 76—82 мм дизели, предназначенные для легковых автомобилей класса С (ВАЗ, "Ижмаш"), осваиваются в ОАО "Барнаултрансмаш", входящем в состав группы компаний "СОК", осуществляется их доводка до уровня норм "Евро-3".

Семейство дизелей мощностью 98—150 кВт (135— 203 л. с.) для легковых автомобилей классов Д и Е, а также внедорожников, легких грузовиков, микроавтобусов, тракторов и другой сельскохозяйственной техники осваивает ОАО "ЗМЗ", входящее в группу "Север- СтальАвто". В настоящее время выпускаются опытнопромышленные партии этих дизелей, соответствующих нормам "Евро-2". Тем не менее возникли проблемы, связанные с отсутствием отечественного производства таких важнейших компонентов, как топливная аппаратура, регулируемые турбокомпрессоры, уплотнения газовых стыков и др. Их решение видится в создании специализированных производств. Возможно — с участием западных фирм. В частности, по топливной аппаратуре главную роль должны сыграть ярославские заводы (ОАО "ЯЗТА" и ОАО "ЯЗДА") при участии стратегического партнера. В этом же классе дизелей находится дизель "Софим-8140" фирмы "ИВЕКО", производство которого на производственных мощностях "ГАЗа” намечено проектом ООО "РусПромАвто”.

ОАО "Автодизель" разработало и подготовило к постановке на производство семейство дизелей в трех-, четырех- и шестицилиндровом исполнении, с объемом цилиндра 1 л, потребность в которых особенно остра.

Семейства V-образных восьмицилиндровых дизелей размерностей 120x130 и 120x136, отвечающие нормам "Евро-1" и "Евро-2", выпускает КамАЗ. Причем первые (120х 130) планируются к выпуску до 2006 г. в дизельном и газовом вариантах (модификации "Евро-3"), затем — только газовые двигатели с комплексными системами очистки отработавших газов (модификации "Евро-4"). Безусловно, перспективным остается и семейство размерности 120x136 (диапазон мощностей 265—330 кВт, или 360—450 л. с.), поскольку оно имеет резервы для обеспечения норм "Евро-3" и "Евро-4".

Помимо рассмотренных семейств дизелей "Продуктовая политика ОАО "КамАЗ" до 2010 года" предусматривает освоение производства перспективного нового поколения рядных шестицилиндровых дизелей размерности 120x140 с участием стратегического зарубежного партнера.

Производство семейства двигателей рабочим объемом цилиндра 2 л с диаметром цилиндра 130 мм для большегрузных автомобилей и больших городских автобусов традиционно сосредоточено на ЯМЗ. Их автомобильные модификации будут выпускаться в мощно- стном диапазоне 200—486 кВт (230—525 л. с.) и модернизироваться для соответствия требованиям "Евро-3" и "Евро-4". Значительную долю в выпуске составят

модификации для тракторов, комбайнов, специальной техники и других потребителей.

Новое направление в работе ЯМЗ — рядные шестицилиндровые дизели рабочим объемом 12 л (размерность 130x150). Их образцы (ЯМЗ-752) созданы. Однако подготовка производства пока не начата. Дизель той же размерности имеется и в "Продуктовой политике ОАО "КамАЗ" на период до 2010 г.". Кроме того, "РусПромАвто" прорабатывает вопрос о производстве такого дизеля ("Курсор-13”) совместно с фирмой "ИВЕКО".

Решение о выборе наиболее оптимального проекта должно быть принято на конкурсной основе для организации производства в широкой "Кооперации ОАО "КамАЗ" и ОАО "Автодизель".

Семейства дизелей с диаметром цилиндра 140 мм занимают верхний мощностный ряд. Это V-образные восьми- (ОАО "ТМЗ”) и 12-цилиндровые (ОАО "Автодизель") двигатели рабочими объемами от 17 до 26 л мощностью от 220 до 736 кВт (от 300 до 1000 л. с.), предназначенные для автомобилей особо большой грузоподъемности, транспортно-технологических средств, многоосных шасси, тракторов. Но в настоящее время они соответствуют только нормам "Евро-1". Ведутся работы по их совершенствованию для улучшения экологических показателей.

Известно, что совершенство дизелей зависит, главным образом, от развитости производства наукоемких комплектующих (деталей цилиндропоршневой группы, турбокомпрессоров, топливной аппаратуры, подшипников, теплообменников, уплотнений, муфт, гасителей крутильных колебаний, прецизионных изделий и др.). Причем все эти задачи наиболее успешно решаются специализированными фирмами, поставляющими свою продукцию на комплектацию нескольким изготовителям двигателей и в запасные части. Благодаря большим объемам производства и сбыта такие фирмы имеют возможности для значительных инвестиций в научно-исследовательские разработки и расширение производства, оперативно внедрять новые технологии и поддерживать высочайший уровень качества своих изделий. У нас, к сожалению, производство моторных компонентов сосредоточено (за редким исключением) в цехах крупных автомобильных (КамАЗ) или моторных (ЯМЗ, ЗМЗ, УМЗ и др.) заводов. Это стало крайне невыгодным в условиях спада производства, требований рынка к многообразию и оперативной смене моделей. Объемы выпуска комплектующих становятся неоптимальными, а производство — инерционным, затрудняющим освоение новых типоразмеров или моделей, и в результате — неконкурентоспособным. Так что выход здесь один — воспользоваться зарубежным опытом. И чем скорее, тем лучше.

В разработанный НАМИ проект "Программы развития дизелестроения" вошли технические требования и предложения по перспективным вариантам основных компонентов дизелей. В том числе по топливной аппаратуре, системам и агрегатам наддува, системам охлаждения наддувочного воздуха, деталям газомасло- уплотнения камер сгорания, в том числе деталям


ЦПГ, системам комплексной очистки отработавших газов. Кроме того, программные мероприятия предусматривают развитие производства других важных компонентов — таких, как теплообменники систем рециркуляции, гасители крутильных колебаний, муфты включения вентиляторов, пластмассовые вентиляторы, уплотнения валов, ремней, высокотемпературных патрубков, вкладыши подшипников коленчатого вала, фильтры, прокладки головок блоков и др.

Таковы результаты анализа. Они могут и должны стать ориентиром, своего рода "реперной точкой" для отечественных производителей дизелей и АТС.

УДК 629.621.431.73.62-622

К о н с т р у к ц и и " в о д о р о д н ы х " ДВС.ПОИСКИ И РЕШ ЕНИЯ

Д-р техн. наук В.Ф. КАМЕНЕВ, Н.А. ХРИПАЧ

О водороде как альтернативном, чрезвычайно энергоемком, достаточно экологически чистом виде топлива для автомобильных ДВС известно почти все. На повестке сегодняшнего дня стоит один конкретный вопрос: как реализовать на практике эту безусловно многообещающую идею?

Ответ на него уже много лет ищут и продолжают искать и за рубежом, и в нашей стране. В том числе в НАМИ. В ходе этих поисков удалось выяснить довольно много закономерностей в решении проблемы "водород для ДВС". Рассмотрим некоторые из них применительно к двигателям с искровым зажиганием.

В ходе проведенных ранее исследований НАМИ совместно с Институтом проблем машиностроения АН Украины было установлено: при нынешнем уровне развития техники создания запасов водорода на борту автомобиля можно говорить только о промежуточном варианте — комбинированном топливопита- нии ДВС — водородом и бензином. Что, в общем, тоже довольно выгодно с экологической точки зрения, очень "болезненной" в настоящее время. В частности, доказано: выбросы монооксида углерода при таком питании снижаются в 10 раз, несгоревших углеводородов — в 2—3 раза, оксидов азота — в 2 раза, а топливная экономичность АТС улучшается в среднем на 17 %. Однако, повторяем, это частичное решение. Поэтому НАМИ не прекращает работы по созданию двигателей, работающих на смесях водорода с оксидом или диоксидом углерода, получаемыми непосредственно на борту автомобиля путем каталитического разложения метанола с помощью теплоты, отводимой охлаждающей жидкостью и отработавшими газами двигателя.

Принципиальная схема такого двигателя приведена на рис. 1. Его, установив на автомобиль "Москвич-2141", испытывали на беговых барабанах по городскому ездовому циклу Правил № 15.04 ЕЭК ООН и в дорожных условиях. Результат: каталитическая конверсия метанола за счет утилизации до 30 % необратимых тепловых потерь позволяет получить из него до 95 % водородной смеси с суммарной теплотворной способностью 5700 ккал/кг. Однако при пуске двигателя, нагрузках выше 70—80 % от номинальных и в периоды

разгона автомобиля производительность каталитического реактора оказывается недостаточной, поскольку теплоты, отводимой от радиатора системы охлаждения и отработавших газов, подается меньше, чем нужно. Поэтому потребовалась дополнительная (резервная) система подачи чистого метанола в двигатель.

Низкая производительность реактора конверсии метанола, а также возможность появления обратных вспышек на больших нагрузках двигателя, плохие пусковые качества при холодном пуске, нерешенность вопросов пожароопасности при газовой аппаратуре питания заставили специалистов искать пути устранения перечисленных недостатков. В итоге было принято решение применить систему в двух вариантах непосредственного впрыскивания метанола и водородного синтез-газа в цилиндры двигателя. Первый вариант — система на базе двигателя МеМЗ-245 (рис. 2) — разрабатывался совместно с Харьковским политехническим университетом (В.А. Дьяченко), второй — на базе ЗМЗ-406 (рис. 3).

При разработке обоих вариантов ставились и другие, совершенно конкретные задачи. Добиться, во- первых, высокой устойчивости против коррозии материала деталей, поверхности которых контактируют со смесью метанола и воды, продуктами конверсии метанола, парами воды при высоких давлениях и температурах (соответственно до 3 МПа, или 30 кгс/см2, и 770 К, или 500 °С); во-вторых, надежной работы кла-

Рис. 1. Принципиальная схема первого варианта двигателя с питанием метанолом и водородным синтез-газом:

1 — воздушный фильтр; 2 — электромагнитный клапан; 3 — воздушный клапан; 4 — электроподогреватель смеси; 5 — карбюратор; 6 — регулировочный клапан; 7 — электромагнитный клапан; 8 — топливный насос; 9 — метанольный вентиль; 10 — вентиль синтез-газа; 11 — редуктор; 12 — патрубок; 13 — регулятор давления топлива; 14 — топливный бак; 15 — электронасос; 16 — предохранительный клапан; 17 — ресивер; 18—19—27 — малый круг циркуляции охлаждающей жидкости; 19 — испаритель; 18—20—21—28 — большой круг циркуляции охлаждающей жидкости; 22 — радиатор для охлаждения синтез-газа; 23 — теплообменник; 24 — вентилятор; 25 — насос системы охлаждения двигателя; 26 — клапан-термостат; 29 — глушитель; 30 и 31 — заслонки системы впуска; 32 — редуктор; 33 — каталитические нагревательные секции реактора; 34 — перегреватель метанола; 35 — трубопроводы системы выпуска; 36 — основной клапан термостата; 37 — перепускной клапан термостата; 38 — двигатель

I 1"j


|анов, дросселя регулирования и распределителя по- . ачи водородного синтеза-газа по цилиндрам двигателя; в-третьих, возможно меньшей тепловой инерционности испарителя, перегревателя паров и каталитического реактора конверсии метанола; в-четвертых, минимально возможного объема, а также габаритных размеров узлов и агрегатов системы, позволяющих разместить их в моторном отсеке автомобиля.

В первом варианте системы в качестве прототипа подкачивающего насоса высокого давления использовали нагнетательную секцию дизельного ТНВД, а в качестве прототипа распределителя подачи синтез-га- за к цилиндрам — распределитель подачи сжатого воздуха в цилиндры систем воздушного пуска дизеля. Систему управления подачей жидкого метанола и водородного синтез-газа изготовили на базе пневматического регулятора состава смеси по разрежению за воздушной заслонкой, разработанного НПО "ФЭД" и предназначенного для механических систем распределенного впрыскивания бензина. Для устойчивого пуска двигателя применили систему пленочного испарения метанола, разработанную Ю.Б. Свиридовым.

Экспериментальная проверка данного варианта показала, что он действительно позволяет решить многие из поставленных задач. Кроме трех: автоматического регулирования подачи метанола и синтез-газа в зависимости от режима работы двигателя; устранения обратных вспышек заряда смеси; производительности реактора конверсии, необходимой на режимах разгона и больших скоростей движения автомобиля.

Второй вариант, на базе двигателя ЗМЗ-406, в этом смысле оказался эффективнее, поскольку в его схему входила электронная система управления подачей метанола и водородного синтез-газа, обеспечивающая высокую приемистость двигателя, точность начала и величины цикловой подачи метанола и водородного синтез-газа в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и от нагрузки. Работает она по оптимальным для конкретных условий эксплуатации программам. В качестве исполнительных устройств используются форсунки газовые и электромагнитные высокого (2—10 МПа, или 20—100 кгс/см2) давления.

Система питания предусматривает регулирование на выходе из реактора содержания оксида и диоксида углерода в составе синтез-газа, что исключает явления взрывного горения водорода и связанных с ним вибраций двигателя, уменьшает водородную хрупкость металлов.

Делается это путем добавки (на входе в реактор) воды в метанол, количество которой определяет содержание в синтез-газе диоксида азота, препятствующего появлению обратных вспышек рабочего заряда смеси.

Смешение водородной смеси с воздухом непосредственно в замкнутом пространстве цилиндров двигателя снижает пожароопасность двигателя.

В НАМИ разработаны несколько вариантов реактора конверсии метанола в синтез-газ. Схема одного из них приведена на рис. 4. Она, как и все другие, рассчитана на работу при температурах 550—570 К (280— 300 °С), т.е. температурах, которые способны обеспечить наиболее эффективные современные катализато

ры 100%-й конверсии метанола. Поэтому для режимов ДВС, где возможен энергетический и температурный дефицит, предусматривается подвод теплоты от дополнительных ее источников — дожигания монооксида углерода и углеводородов, содержащихся в отработавших газах; сжигания дозированных порций продуктов конверсии метанола в межтрубном пространстве реактора; применение электроподогрева.

Рис. 2. Принципиальная схема системы питания двигателя МеМЗ-245 метанолом и водородным синтез-газом

Рис. 3. Принципиальная схема питания двигателя ЗМЗ-406 метанолом и водородным синтез-газом

ГО=

I f f

1 •*•*•*•*«*•***«

• ••••

WAV

WAV

WAV

WAV и

Х А Л КК.К _■

1 ш ш ш щ ш ш шЧ \ Л Л Л VV VV VV-

Рис. 4. Схема одного из вариантов разработанного в НАМИ каталитического реактора конверсии метанола:

1 — водород + монооксид углерода; 2 — метанол; 3 — теплота отработавших газов


www.booksite.ru

Рис. 5. Схема бортового термохимического реактора получения водорода:

1 — синтез-газ + теплота; 2 — монооксид углерода + воздух; 3 — теплообменник; 4 — углекислый газ + теплота; 5 — метанол + теплота; 6 — ТЭН; 7 — метанол; 8 — водород; 9 — монооксид углерода; 10 — углекислый газ; 11 — синтез-газ; 12 — разделитель газов; 13 — водород (к топливным элементам)

Еще более перспективна схема (рис. 5) получения водорода на борту автомобиля. Водорода, предназначенного для питания топливных элементов. Ее реализация позволила бы обеспечить выполнение транспортным средством практически всех перспективных экологических норм. Однако высокая стоимость (до 3000 амер. долл. за 1 кВт энергии) электрохимического генератора отодвигает массовое производство этих автомобилей на неопределенный срок.

В заключение отметим: ужесточение экологических требований и нарастание энергетического кризиса, несомненно, вынудят производителей автомобильной техники уже в ближайшее время перейти на альтернативные топлива, включая наиболее перспективный из них — водородный синтез-газ. Думается, что непре- кращающаяся работа специалистов отрасли, в том числе НАМИ, поможет приблизить наступление такого момента.

УДК 629.621.43:681.51/. 54.74

М П-СИСТЕМ Ы ДЛЯ И НА ДВС ОТЕЧЕСТВЕННЫХ АВТОМОБИЛЕЙКанд. техн. наук А.С. ТЮФЯКОВ

Основоположниками развития отечественных микропроцессорных систем управления двигателями были специалисты НАМИ и НИИ "Автоэлектроника". Именно они в конце 1980-х годов создали первые сначала цифровые, затем МП-системы для ДВС с искровым зажиганием и дизелей. Впоследствии на базе коллектива разработчиков из НАМИ было организовано и выделилось из его состава НПП "Элкар", вскоре ставшее известным своими разработками для автомобилей ГАЗ.

В течение многих лет НАМИ поддерживает обширные контакты с предприятиями России, заинтересованными в развитии отечественной автоэлектроники. Так, в результате совместной работы института с НИИП (г. Жуковский) и ООО "Автрон" в начале 1990-х годов Раменский приборостроительный завод поставил на производство первый отечественный МП-блок управления для автомобилей ГАЗ, оборудованных двигателем ЗМЗ-4062.10. При участии НАМИ разрабатывались многочисленные модификации блоков управления двигателями автомобилей "Иж", УАЗ и "Москвич", а в последние годы появились новые предприятия, обладающие большим производственным потенциалом и положительно зарекомендовавшие себя на рынке отечественной автоэлектроники, в том числе чебоксарское ОАО "ЧНППП Элара", московское НПО "Итэлма" и др., стали поставщиками компонентов системы впрыскивания бензина и блоков управления санкт-пе- тербургское ОАО "Топливные системы" (б. ЛенКАРЗ), старооскольский АОЗТ "СОАТЭ", калужские ОАО "Автоэлектроника" и "Автоприбор", московский АТЭ-2, ОАО "Арзамасский приборостроительный завод”, костромское ОАО "Пегое". Поэтому сегодня практически все российские автозаводы, занятые выпуском легковых автомобилей, серийно производят или имеют отработанные конструкции двигателей с система

ми впрыскивания топлива и микропроцессорным управлением. Например, ГАЗ это делает уже в течение 10 лет; Ульяновский автозавод начал и все увеличивает серийный выпуск таких автомобилей; Ижевский — завершает работы по созданию модификации системы для своих автомобилей, оборудованных двигателями ВАЗ; на автомобилях "Москвич" отработана конструкция МП-системы управления для двигателя УЗАМ рабочим объемом 2 л; очень интенсивно (более десятка модификаций) МП-системы применяет ВАЗ. Причем следует отметить, что на ВАЗе производство двигателей с отечественными системами управления велось и ведется в жесткой конкурентной борьбе: первоначально с системами "Дженерал Моторе", затем — "Бош".

Итог таков: в настоящее время в России выпускаются одновременно семейства МП-систем управления впрысковыми двигателями с искровым зажиганием двух типов — ВАЗ и ГАЗ, характеристики и особенности которых приведены в табл. 1.

Каждая из систем управления существовала з нескольких вариантах, т.е. развивалась.

Так, на первом этапе, когда отечественные системы должны были обеспечивать лишь требования норм "Евро-0", т.е. когда можно было обойтись без каталитического нейтрализатора отработавших газов, в обоих семействах отсутствовали кислородный датчик (лямбда- зонд) и поглотитель топливных испарений (адсорбер).

Таблица 1

СемействоМП-сис

тем

Тип регулятора

холостого хода

Датчикмассового

расходавоздуха

Системазажигания

Датчикитемпера

туры

ВАЗ

ГАЗ

Шаговый

Электромагнитный

Пленочныйфирмы"Бош"

Пленочныйфирмы

"Сименс"

С внешним коммута

тором Со встро

енным коммутатором

Резистивные

Полупроводнико

вые


Рис. 1. Схема системы управления ДВС, обеспечивающая выполнение норм "Евро-3”:

1 — нейтрализатор отработавших газов; 2 — лямбда-зонд; 3 — клапан управления клапаном рециркуляции; 4 и 7 — катушки зажигания; 5 — датчик фазы; 6 — датчик температуры охлаждающей жидкости; 8 — форсунка; 9 — датчик детонации; 10 — топливный фильтр; 11 — датчик частоты вращения коленчатого вала; 12 — электробензонасос; 13 — регулятор давления топлива; 14 — клапан рециркуляции; 15 — датчик температуры воздуха; 16 — клапан продувки адсорбера; 17 — регулятор холостого хода; 18 — адсорбер; 19 — датчик массового расхода воздуха; 20 — датчик положения дроссельной заслонки; 21 — диагностический разъем; 22 — лампа диагностики; 23 — блок управления

В дальнейшем, после принятия в России норм "Евро- 1" и "Евро-2", эти устройства становятся обязательной их принадлежностью. Переход же на нормы "Евро-3", как показали исследования, потребует внедрения клапана рециркуляции отработавших газов, необходимого для снижения выброса оксидов азота, а а также второго кислородного датчика, который будет устанавливаться после каталитического нейтрализатора оксидов азота. Кроме того, нормы "Евро-3" требуют установки датчика "неровной дороги", позволяющего блоку управления в любых дорожных условиях решать задачу четкого распознавания пропусков воспламенения в цилиндрах двигателя.

В России автомобили с МП-системой управления двигателем, выполняющие требования "Евро-3", уже производятся. Это прежде всего автомобили ВАЗ. Правда, пока с системой "Бош". Но подготовлены опытные образцы аналогичных систем отечественной разработки. Есть (рис. 1) и МП-системы для автомобилей ГАЗ, обеспечивающие нормы "Евро-3".

Создаются также системы, способные "принять” нормы "Евро-4". Они, как и следовало ожидать, не только имеют существенно измененные структуру и алгоритмы управления, но и требуют внесения ряда изменений в конструкцию двигателя. В первую очередь, систем выпуска и нейтрализации отработавших газов. Особенно с точки зрения сокращения времени прогрева двигателя и нейтрализатора, выбора фаз газораспределения и потерь на внутреннее трение.

Результаты испытаний одной из таких отечественных МП-систем, адаптированной к 16-клапанному двигателю Z24IA рабочим объемом 2,4 л, устанавливаемому на полноприводный автомобиль "Ниссан Пат- рол", но по характеристикам и основным конструк

тивным особенностям весьма близкому к двигателю ЗМЗ-4062.10, приведены в табл. 2. Из нее следует: достигнутые на автомобиле показатели токсичности отработавших газов соответствуют нормам "Евро-3" с большим запасом и даже достигают норм "Евро-4". То есть в России при использовании отечественных МП- систем управления и относительно небольшой модернизации выпускаемых двигателей и автомобилей есть все предпосылки к тому, чтобы безусловно обеспечить требования "Евро-3". Более того — с реальной перспективой выполнения норм "Евро-4".

Такова ситуация с легковыми автомобилями. С грузовыми, оборудованными ДВС с искровым зажиганием, она несколько сложнее. Дело в том, что ГОСТ Р 51832, определяющий нормативные требования и процедуру испытаний по выбросу токсичных веществ двигателями транспортных средств массой более 3,5 т, начал действовать только с 2001 г., практически допуская использование карбюраторной системы топливопитания. И только с 2005 г. он ужесточает требования по выбросу токсичных веществ в 2 раза (выполнить их с помощью карбюраторной системы питания невозможно даже при наличии двухкомпонентной системы нейтрализации отработавших газов), а с 2008 г. вводит еще более жесткие нормы. Поэтому НАМИ и ЗИЛ с 2002 г. усиленно работают над системой центрального впрыска топлива для двигателей ЗИЛ-508.10 и ЗИЛ-509.10. На сегодняшний день схема МП-системы управления для них уже создана (рис. 2) — впервые в России.

В состав данной МП-системы входят: устанавливаемый вместо карбюратора дроссельный узел с двумя электромагнитными форсунками, подающими топливо в две группы впускных патрубков по четыре цилиндра в каждой, и регулятором давления топлива, поддерживающим давление 0,1 МПа (1 кгс/см2); система подачи топлива к дроссельному узлу, состоящая из то- пливозаборника в топливном баке, топливного насоса с электроприводом, топливного фильтра и топливовозвратной магистрали; система зажигания, управляемая микропроцессорным блоком впрыскивания топлива и состоящая из четырех двухвыводных катушек зажигания, обслуживающих парные цилиндры; восемь датчиков (частоты вращения и положения коленчатого вала, положения дроссельной заслонки, температуры воздуха и охлаждающей жидкости, детонации, абсолютного давления во впускном трубопроводе, кислородный); регулятор частоты вращения коленчатого вала на режиме холостого хода двигателя; микропроцессорный блок управления, считывающий информа-

Таблица 2

Условие

Выброс токсичных веществ при испытаниях по Правилам 83-04, г/км

монооксидуглерода углеводороды оксиды азота

Фактические 0,62 0,12 0,08результатыТребования норм "Евро-3"

2,3 0,20 0,15

Требования норм ”Евро-4"

1,0 0,10 0,08


www.booksite.ru

Рис. 2. Схема МП-системы управления двигателями ЗИЛ

цию с датчиков и формирующий управляющие команды на электромагнитные форсунки, катушки зажигания и регулятор холостого хода. Предусмотрено также устройство управления системой рециркуляции отработавших газов.

Первые образцы системы изготовлены, начинаются их испытания и доводка на автомобиле ЗИЛ-43336.

НАМИ, как известно, был и остается инициатором применения газового топлива на АТС всех типов. Поэтому его специалисты, естественно, не могли не заняться исследованиями в данной области. В итоге установлено: самый выгодный вариант системы питания современного газового двигателя должен представлять собой, по существу, аналог системы с распределенным впрыском топлива. Но возможны и более простые варианты. Например, напоминающие системы центрального впрыска бензина. С тем лишь отличием, что вместо форсунок для подачи газа в испаренном виде должны использоваться исполнительные устройства имеющихся (шаговых или электромагнитных) регуляторов холостого хода.

А к т и в н а я , п а с с и в н а я и э к о л о г и ч е с к а я б е з о п а с н о с т ь АВТОМОБИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

УДК 629.067.62-11:003.12

К о н с т р у к т и в н а я б е з о п а с н о с т ь

И ЕЕ ОЦЕНКАД-р техн. наук Я.Н. НЕФЕДЬЕВ

Несмотря на множество международных и отечественных стандартов, регламентирующих свойства автотранспортных средств в плане их конструктивной безопасности, до настоящего времени нет инструмента, позволяющего количественно оценить эту важнейшую характеристику комплекса, т.е. АТС в целом. Не говоря уже об автотранспортном комплексе. В результате те разработчики, которые создают новый образец автомобильной техники, вынуждены сравнивать его с соответствующими аналогами, да и то лишь по отдельным показателям безопасности. Между тем этот образец войдет в автотранспортную систему, где функционируют все ныне существующие типы и классы АТС, поэтому чрезвычайно важно знать, как он "впишется" в данную систему, в том числе — с точки зрения конструктивной безопасности.

Получить такую информацию путем сравнения всего многообразия АТС, образующих автотранспортную систему, по отдельным показателям безопасности — дело, очевидно, практически не выполнимое. Значит, надо искать другой, одинаково приемлемый для всех АТС показатель. Им может быть относительная величина ущерба, сопровождающего функционирование транспортного комплекса. И вот почему.

Во-первых, автотранспортная система представляет собой человеко-машинный комплекс, который в силу своей сложности в принципе не может функционировать абсолютно надежно. Во-вторых, дорожно-транс

портная инфраструктура тесно связана с другими видами производственной деятельности, что тоже неизбежно снижает ее надежность. В итоге полезная функция автотранспорта всегда сопровождается до- рожно-транспортными происшествиями, т. е. ущербом. А это уже фактор, который можно оценивать количественно-материальными, финансовыми и людскими (число пострадавших и погибших) потерями. Косвенную оценку ущерба дает также число ДТП.

Реальная возможность проведения таких оценок есть. Во всех странах, а также в ООН, ежегодно публикуются статистические данные по ДТП и числу пострадавших в них. Однако абсолютные цифры, как известно, общей характеристики безопасности не дают. Поэтому в качестве комплексного (интегрального) оценочного показателя безопасности автотранспортной системы предлагается взять вероятность В участия АТС в ДТП, которая равна отношению числа УУдтп дорожно-транспортных происшествий к численности Na tс автопарка, а в качестве показателя тяжести ДТП — вероятность ВГ гибели людей, т. е. отношение числа Nnor погибших к числу ДТП. Таким образом, можно записать: = NaTn/N ATC; Вг = Nnor/Narn .

Далее. Статистические данные по ДТП публикуются, как известно, не только применительно к автотранспортной системе в целом, но и с "разбивкой" на сходные по характеру (лобовые столкновения, опрокидывания и т. п.), относящиеся к определенным типам, классам АТС и др. Это позволяет оценивать ущербы не только в целом, но и дифференцированно, выявляя связи ДТП с конкретными факторами. Величина, отражающая такую связь, — это вероятность Вт влияния конкретного фактора на безопасность АТС,


р. е. отношение числа ДТП с "участием" данного фак

тора ( А'дхп) к ЧИСЛУ АТС, находящихся под его дей

ствием (JVjfrc): = Л'дтп /Л'атс •Итак, если обобщить сказанное выше, то можно

сделать вывод: уровень безопасности АТС представляет собой произведение трех вероятностей — В ^, Вг и Вш. Зная численные их значения, определить численное значение общего уровня безопасности всей транспортной системы труда не представляет.

К сказанному нужно добавить следующее. Информация, которую публикуют ООН и большинство стран, содержит данные не только о численности автопарков, числе ДТП и числе погибших. Она, как видно из табл. 4 (данные за 1999 г.), гораздо обширнее. Поэтому при необходимости можно рассматривать и вероятности других событий. Например, соотносить число ДТП с пробегом АТС, численностью населения страны, ее площадью и т. д. Однако это ничего не меняет: все равно оценка безопасности будет количественной.

И еще одно предварительное замечание. Ущербы, связанные с ДТП, можно оценивать с разных точек зрения. Но главный из них — гибель людей. Поэтому ниже рассматривается именно вероятность Вг, которую, учитывая ее важность и суть, назовем интегральным коэффициентом безопасности (А^3).

Данный коэффициент логично представить в виде произведения коэффициентов влияния нескольких очевидных факторов, от которых зависит надежность системы "водитель—дорога—автомобиль". Другими словами, А^3 = К0ШКД0рКти, где А̂ ш - коэффициент, характеризующий неизбежные ошибки оператора (водителя), управляющего сложной системой; Клор — коэффициент, характеризующий влияние дорожных условий на безопасность движения; Ккон — коэффициент, харак

теризующий влияние конструктивных особенностей АТС на эту безопасность.

Чтобы определить значения коэффициентов, входящих в данную формулу, воспользуемся статистическими данными, опубликованными ООН.

Так, из табл. 2 следует, что К6ез в 1999 г. был равен: для России — 9,9 чел./1000 АТС; Германии — 1,6; Италии — 1,5; Швеции — 1,3; США — 1,9. Как видим, коэффициенты безопасности для стран Западной Европы и США довольно близки: различия между ними не превышают 46 %, а между европейскими странами — 23 %. Причем самая благополучная в этом отношении страна — Швеция: у нее = 1,3 чел./1000 АТС. У России, по сравнению с ней, дела обстоят в 7,6 раза хуже.

С другой стороны, из анализа табл. 3, в которой приведена статистика по динамике изменения числа погибших на дорогах Западной Европы за 20 лет (1980—2000 гг.), следует: в последнее десятилетие это число в расчете на 1000 ДТП практически стабилизировалось. Что означает: во-первых, на Западе достигнут относительный паритет между мерами, направленными на предотвращение ДТП, и вызывающими их факторами; во-вторых, факторы, ведущие к ДТП, имеют сходную природу. И наиболее вероятный из них — ошибки водителей. Тогда коэффициент Кош можно считать равным В ^. Например, для Швеции за период 1996—2000 гг., когда КЫъ был почти постоянным, средняя численность ее автопарка составляла 4,2 млн. АТС, а среднегодовое число ДТП было равным 15490, Кош = УУдтп/А'атс = 15490 : 4200000 = = 0,00369 = 3,69 ДТП/1000 АТС.

Как известно, коэффициент влияния неумышленных ошибок управления для любой достаточно большой транспортной системы статистически постоянен и одинаков. Следовательно, для России Кош = 3,69.

Таблица 1

Страна Площадь, тыс. кв. км

Население, млн. чел.

Число АТС Годовой пробег

общее, млн. шт. на 1 тыс. км2 на 1 тыс. чел. общий, млн. км км/АТС

Россия 17075 147,6 29,9 1,75 202,6 65787 2183Германия 357 81,8 49,9 139,8 610,0 627900 12583Италия 301 57,5 42,9 142,5 746,0 448890 10474Швеция 450 8,8 4,4 9,8 500,0 69558 15808США 9363 264,3 222,0 23,7 840,0 2876768 12958

Таблица 2

Страна

ДТП Погибшие

всего в расчете на 1 тыс. АТС

в расчете на 1 млн. км

пробегавсего, чел в расчете

на 100 ДТПв расчете

на 100 АТСв расчете

на 100 млн. км пробега

Россия 159823 5,35 92,43 29718 18,6 9,9 45,2Германия 395689 7,92 0,63 7772 2,0 1,6 1,2Италия 219032 4,39 0,49 6633 3,0 1,5 1,5Швеция 15834 3,60 0,23 580 3,7 1,3 0,8США 2091000 9,42 0,73 41717 2,0 1,9 1,5


www.booksite.ru

Признавая тот факт, что шведские дороги очень хорошего качества, можно принять величину коэффициента влияния дорожных условий равной единице( * д о р = 1 )-

Зная численные значения АТбез, Кош и Каор, легко определить коэффициент А"кон конструктивного влияния АТС на безопасность автотранспортной системы: Ккои = KbJ K 0U1K В случае Швеции Ккон = = 1,3 : 3,69 х 1 = 0,352.

Для России коэффициент К должен быть иным (хотя бы потому, что наши дороги гораздо хуже шведских). Его можно вычислить делением отношений чисел ДТП на численности автопарков России и Швеции в соответствии, например, с данными табл. 2. В итоге получаем: для России К — 5,35 : 3,61 = 1,48, значит, *ко„ = *без/*ош х *дор = 9.9 : 3.69 х 1.48 = 1,81.

Вывод: российские АТС, с точки зрения их конструктивной безопасности, в пять раз хуже шведских. Возникает вопрос: почему? Для ответа на него обратимся к табл. 3. Из нее следует, что ежегодное число ДТП в каждой из трех ведущих стран Западной Европы в течение последних 20 лет остается практически неизменным, а число погибших в этих ДТП имеет как бы "ступеньку". Например, в Германии в 1980 г. в 100 ДТП погибли 3,4 чел., в 1990 г. и последующие годы — 2,6— 2 чел., т. е. на 24—32 % меньше. В Швеции эта "ступенька" более плавная: в 1980 г. число погибших в 100 ДТП составило 5,6, в 1990—1993 гг. — 4,5—4,2, т. е. на 20— 25 % меньше, а в последующие годы — 3,5—3,3, т. е. уменьшилось, по сравнению с 1980 г., на 38—41 %.

Приведенные цифры говорят о том, что в период 1980-х — начала 1990-х годов в данных странах произошли некие революционные изменения в конструктивной безопасности АТС. Причем ими, очевидно, не могли быть такие традиционные, как улучшения обзорности, светотехники и т. п., — это было массовое внедрение антиблокировочных систем тормозов. Именно АБС позволили уменьшить АГК0Н на 25—40 %.

Таким образом, из рассмотренного выше следует: принципиальная возможность количественной корреляционной связи между конструктивной безопасностью автотранспортной системы и числом ДТП действительно существует. Ее можно найти также между числом ДТП и многими другими факторами — временем года (состояние дорожного покрытия), временем суток (освещенность) и т. п. Методика же определения комплексной оценки конструктивной безопасности сводится, по существу, к пяти операциям.

1. По статистическим данным с помощью формулы *без = NnoT/N aj n подсчитывается А^3.

2. Для страны, качество дорог которой принимается за идеальное (Кдор = 1), по формуле Кош = NaJn/N AJC подсчитывается Кош. Эта величина принимается и для страны, безопасность автотранспортного комплекса которой исследуется.

3. По формуле Кппп = » в которойдор n a t c n a t c

ДГдтп и <УдТС — число ДТП и численность автопарка

Таблица 3

Страна Параметр 1980 1990 1993 1994 1996 1998 2000

Германия Численность автопарка, млн. шт.Число ДТП:

— — 44,9 45,8 47,6 48,9 50,1

общее 379235 340043 385384 392754 373082 377257 382949в расчете на 1 тыс. АТС

Число погибших:— — 8,6 8,6 7,8 7,7 7,7

общеев расчете на 100 ДТП:

13041 7906 9949 9814 8758 7792 7503

абсолютное 3,4 2,3 2,6 2,5 2,3 2,1 2,0в % 100 68 75 73 68 60 57

Италия Численность автопарка, млн. шт.Число ДТП:

35,9 32,3 30,9 38,6 41,7 43,9


Число погибших:— 4,5 4,8 5,5 4,8 4,9 4,8


8537 6621 6645 6578 6193 5857 6410

абсолютное 5,2 4,1 4,3 3,9 3,4 2,9 3,0в % 100 79 83 74 65 55 58

Швеция Численность автопарка, млн. шт.Число ДТП:

4,0 3,9 4,0 4,1 4,6 4,5


Число погибших:— 4,3 3,8 3,9 3,7 3,3 3,5


848 772 632 589 537 531 591

абсолютное 5,6 4,5 4,2 3,7 3,5 3,4 3,7в % 100 82 76 67 63 61 67


www.booksite.ru

[сследуемого автотранспортного комплекса, а 7УдТП и А̂дХС — те же показатели для комплекса с К = 1, подсчитывается Адор.

4. По формуле Ккш = Абез/А'ошАдор вычисляется значение АГК0Н для исследуемого комплекса.

5. Определяются причины расхождения между значениями Ккон "идеального" и исследуемого комплексов, назначаются меры, позволяющие свести эти расхождения к минимуму.

Заметим: последний пункт — чрезвычайно важный в практическом смысле. Так, в случае сравнения конструктивных безопасностей автотранспортных систем России и Швеции он позволяет сделать вывод: чтобы выйти на уровень Швеции, нашей стране нужно решить две задачи. Во-первых, возможно быстрее приступить к массовому внедрению АБС, что позволит как минимум на 25 % сократить число погибших в ДТП; во-вторых, всерьез заняться улучшением дорожной сети. Правда, если для решения первой задачи, учитывая медленное обновление отечественного автопарка, потребуется 8—10 лет, то для решения второй — гораздо больше времени. Несмотря на очевидную, казалось бы, эффективность систем и устройств, повышающих безопасность конструкции автомобиля, в России не удается в полной мере реализовать это общественно полезное направление совершенствования АТС. Скажем, те же проблемы внедрения АБС. Они неоднократно освещались в докладах и печати, классифицированы и описаны; по общему признанию, у нас есть научный и конструктивный фундамент АБС; с технологическими возможностями тоже дела обстоят неплохо. Более того, даже производственные мощности под выпуск АБС задействованы. Почему же эйфория начальных этапов сменилась пессимизмом и, в конечном итоге, уходом с потенциального рынка ряда предприятий, уже вложивших достаточно весомые средства в оснастку и подготовку рабочих мест?

Ответ ясен: наших производителей АТС мало волнует конкурентная борьба, поскольку каждый из них — монополист в своем классе АТС, а от наружной экспансии их надежно защищает таможня. Строгость же законов, предписывающих усложнение и соответственно удорожание конструкции АТС, вполне компенсируется необязательностью их исполнения. Например, в 2001 г. выпуск АТС, подпадающих под действие ГОСТов и Правил ЕЭК ООН, запрещающих их производство без АБС, превысил 240 тыс. В итоге установили на них не более 24 тыс. АБС. В их числе половина — импорт (фирмы "Вабко", "Кнорр Бремзе"). В результате нарушено главное право потребителя — право на безопасность. Кроме того, налицо экономические потери: при средней цене комплекта АБС, равной 600 амер. долл., только по грузовым автомобилям утерян рынок в объеме не менее 140 млн. долл. Потери, за которыми стоят соответствующие налоговые платежи и, что немаловажно, ~8 тыс. рабочих мест.

Основные решения, способные вдохнуть оптимизм в проблему массового применения АБС и других систем, повышающих конструктивную безопасность автотранспортных средств, лежат в плоскости организационных мероприятий. Лишь при наведении именно

здесь элементарного порядка возникнет реальный вопрос расширения производства этих систем. Ведь решения в области производства связаны не столько с наличием или отсутствием технологий (литье, штамповка, гальваника, обработка металлов и пластмасс) и свободных мощностей (все это в стране есть), сколько с тем, чтобы своевременно специализировать технологию и оснастку под выпуск конкретной продукции. Без такой специализации говорить о конкурентоспособной цене продукции бессмысленно. Специализация же — сугубо организационная мера.

Есть и другие требующие решения проблемы.Так, конструктивные решения элементов АБС,

обеспечивающие сегодняшний уровень потребностей, определены функциональным назначением этих систем и концептуально соответствуют мировой тенденции: двухклапанные модуляторы давления, индуктивные датчики частоты вращения колеса, печатные платы с поверхностным монтажом. Но в связи с более поздним появлением отечественной продукции на рынке обеспечена взаимозаменяемость элементов АБС с аналогичными изделиями зарубежных производителей. Однако следует иметь в виду, что вследствие ужесточающейся конкуренции между производителями АБС для защиты занятых секторов рынка наблюдается тенденция к сознательной разунификации. Поэтому требование некоторых потребителей обеспечить взаимозаменяемость компонентов АБС нельзя признать правильным. Тем более что пока нет прецедентов смешанной комплектации изделиями различных фирм.

Реализация научных направлений построения АБС сконцентрирована в управляющих программах процессоров. Однако изыскание эффективных алгоритмов по-прежнему представляет собой центральную проблему АБС и является процессом длительным, трудоемким и дорогостоящим. Интеллектуальный багаж, который содержится в хорошо функционирующей системе, к сожалению, ценится пока очень низко. Представляется большим заблуждением мнение о возможности решения проблемы технического уровня наукоемких изделий лишь путем закупки технологий. Без сопровождения "высокой" наукой развитие промышленности немыслимо.

Решение проблемы надежности АБС как системы, непосредственно связанной с безопасностью АТС, состоит не только в заводских приемах (испытания, тренировка, жесткий контроль качества), но и в создании сервисной инфраструктуры. Но, поскольку длительность жизни изделия определяется временем его эксплуатации, существует опасность, что при естественном развитии АБС и появлении их модификаций в автохозяйствах будут скапливаться различные модели тестеров, каждый из которых подходит только для одной из систем. В связи с этим очень актуальной становится проблема создания унифицированного прибора контроля, с помощью которого обеспечивается возможность оценки АБС по ее выходным характеристикам — независимо от конкретного конструктивного и алгоритмического исполнения. В качестве такого прибора целесообразно использовать персональный компьютер, который в настоящее время представляет собой общедоступный инструмент.

Автомобильная промышленность, 2003, № 1 1 27Вологодская областная универсальная научная библиотека

www.booksite.ru

УДК 629.656.053;7.629.11.012.814

Ка к с н и з и т ь ш у м и в и б р а ц и ю

РОССИЙСКИХ АВТОМОБИЛЕЙД-р техн. наук В.Е. ТОЛЬСКИЙ

Внешний шум, создаваемый автотранспортными средствами, — важнейший показатель экологических свойств этих средств. И потому довольно жестко нормируемый. У нас в стране такое нормирование началось с 1975 г. (ГОСТ 15398-74), и сейчас действуют Правила № 51-02 ЕЭК ООН и их аналог (ГОСТ Р 41-51), нормы которых на 10—12 дБА ниже тех, первых.

Введение норм, ограничивающих уровень внешнего шума АТС, послужило толчком к системному исследованию путей снижения шума и звуковой вибрации отечественных двигателей, автомобилей и автобусов. И, надо сказать, с тех пор в данной области сделано немало, в том числе учеными и специалистами НАМИ.

Например, вопрос об основных источниках внешнего шума одиночного автомобиля. То, что его создают двигатель, шестерни (ведущие мосты, раздаточные коробки, коробки передач), системы газообмена двигателя (впуск, выпуск), вентилятор системы охлаждения и т. д., было известно, разумеется, и до систематических исследований. Однако, каков количественный вклад каждого из источников, никто не знал. И только благодаря усилиям многих исследователей мы теперь можем утверждать, что источники шума и их "иерархия" зависят от типа, конструкции АТС и многих других факторов.

Так, у дизельного грузового автомобиля выпуска 1990-х годов во внешнем шуме преобладают структурный шум дизеля и шум шестерен ведущих мостов.

Причем источники шума ранжируются следующим образом: структурный, т. е. связанный с вибрацией корпусных (наружных) деталей дизеля — 87 дБА; вентилятора — 84; коробки передач — 82; систем газообмена дизеля — 79; ведущих мостов — 78; шин — 67 дБА.

На легковом же современном российском автомобиле основные источники внешнего шума — структурный шум двигателя, шум его систем впуска и выпуска (воздушный) и шум шин.

Изучение характера изменения по времени и частоте силовых факторов, возникающих при работе различных механизмов двигателя с искровым зажиганием и дизеля, позволило установить связь этих факторов со структурным шумом. В частности, то, что спектр динамических сил, возникающий при работе дизеля, по мере увеличения частоты убывает в меньшей степени, чем у бензинового двигателя. Однако шум последнего, наоборот, возрастает в большей степени, чем шум дизеля. Причем характер изменения шума подшипников от частоты вращения коленчатого вала подчиняется тому же закону, что и характер изменения шума самого двигателя с искровым зажиганием, а шум клапанного механизма, имеющий импульсный характер, не зависит от частоты вращения коленчатого вала.

Выявлено также, что спектр звукового давления в цилиндре дизеля в области частот -1000 Гц — самый высокий и что при малой и средней частотах вращения коленчатого вала определяющую роль в уровне струк

турного шума дизеля играет жесткость рабочего процесса, а на больших частотах — механический шум от соударения деталей. Наконец, установлено, что уменьшение угла опережения впрыскивания, которое применяют для снижения токсичности отработавших газов, снижает структурный шум у большинства дизелей на 2—4 дБА. Способствует снижению жесткости рабочего процесса и турбонаддув.

Экспериментальные данные по шуму двигателей, полученные в НАМИ, на заводах отрасли, а также данные зарубежных фирм стали основой для разработки ОСТ 37.001.226—83 "Шум автомобильных двигателей. Допустимые уровни и методы измерения”. Как и в стандартах на шум автомобилей, в качестве основной оценочной шумовой характеристики в нем принят максимальный уровень звука (LA), соответствующий частоте вращения коленчатого вала при заданной техническими условиями мощности — брутто двигателя, а в качестве дополнительных — уровни звукового давления (L) в октавных полосах частот от 125 до 8000 Гц, уровень звуковой мощности (Lp) и корректированный уровень звуковой мощности (Ьрл). (Две последние шумовые характеристики необходимы для сопоставления различных по конструкции двигателей по их уровням шума для обоснования требований к модернизируемым и вновь создаваемым моделям автомобильных двигателей, а также для расчетов уровней шума автомобилей на стадии проектирования и доводки конструкции.) Но нормы ОСТ 37.001.226—83 (101 дБА для перспективных двигателей) в настоящее время устарели. Достаточно сказать, что серийные дизели ЯМЗ и КамАЗ имеют меньший уровень шума — 98—99 дБА.

Снижение структурного шума двигателя за счет изменения его конструкции — задача хотя и трудоемкая, но разрешимая на стадии проектирования и модернизации. Для этого, что, кстати, тоже является результатом исследований, необходимо располагать информацией о возмущающих динамических факторах, связанных с работой двигателя.

Наибольшее акустическое излучение структурного шума двигателя наблюдается обычно при частотах 0,8—3 кГц. Отсюда вывод: чтобы снизить структурный шум двигателя, нужно уменьшить акустическое возбуждение наружных поверхностей двигателя в области данных частот. Что, очевидно, можно решить двумя путями: либо влиять на возмущающие факторы, связанные с работой двигателя, либо менять конструкцию наружных деталей, добиваясь их меньшей вибрационной возбудимости. Как это сделать, рассмотрим на примере конструирования, предположим, передней крышки газораспределительного механизма двигателя.

Сначала исследуется вибрация крышки. С этой целью по выбранным размерам крышки методом конечных элементов рассчитывают упругие ее колебания с учетом граничных условий (способ крепления к блоку двигателя), экспериментально определяют моды упругих колебаний и проводят идентификацию принятой модели по результатам модального анализа. Наконец, на работающем двигателе определяют рабочие формы колебаний и сравнивают с расчетными.

Идентификация принятой вибрационной модели позволяет расчетным путем модифицировать конст-


www.booksite.ru

(укции, изменяя упругие формы колебаний детали в нужном диапазоне звуковых частот.

В акустической части предусматривается расчет звукового поля, излучаемого крышкой (звуковое давление, интенсивность и звуковая мощность).

Воздействуя на модель геометрии крышки, можно снижать звуковую мощность, которую излучает деталь в необходимом диапазоне звуковых частот. Тем более что нынешние программные средства позволяют решать эту задачу как для отдельных деталей, так и для всего двигателя в сборе.

Из исследованных в НАМИ в 1990-е годы дизелей по конструктивным особенностям наиболее интересным представляется двигатель "Сафит 8140-61" рабочим объемом 2,445 л (Ne = 55,15 кВт, или 75 л. с.; при 4200 мин-1). В этом двигателе применено несколько принципиальных конструктивных решений, направленных на улучшение виброакустических качеств блока цилиндров как основной нагруженной детали двигателя, обладающей развитой поверхностью излучения. В частности, увеличена, за счет мощных опорных плит коренных подшипников, жесткость картерных деталей с целью выведения спектра частот собственных колебаний конструкции из диапазона частот, в котором силовые факторы могут вызвать резонансные колебания блока. То есть использован способ, применявшийся для стационарных судовых двигателей большой мощности. В итоге уровень звука двигателя на расстоянии 1 м от наружной поверхности при испытаниях по ОСТ 37.001.226—83 составил 96 дБА.

Исследованиями в рассматриваемой области занимается, конечно, не только НАМИ. Очень многое, например, сделали японцы. Так, увеличив жесткость блока цилиндров и картера серийного шестицилиндрового двигателя, они сумели снизить его структурный шум на 2,5—5,5 дБА.

С точки зрения снижения структурного шума, эффект дают новые материалы. Например, используемый для изготовления клапанных крышек двигателей "Перкинс 4.2482”, "Вольво TD120", а также масляного поддона двигателей других фирм материал МПМ ("металл—пластик—металл").

Рассмотрим особенности и место шума отдельных его источников в общем шуме АТС.

Ш ум в е н т и л я т о р а с и с т е м ы о х л а ж д е ния. Вентилятор — устройство, которое должно иметь возможно большую производительность и в то же время не создавать высокий уровень шума. Резервы для снижения его шумности есть.

Например, известно: шум вентилятора пропорционален скорости вращения лопастей в шестой степени и обычно проявляется с частотой первой и второй лопастных гармоник, поэтому окружная скорость его лопастей не должна превышать 85—90 м/с, а число лопастей — быть оптимальным.

Для того чтобы улучшить акустическую характеристику вентилятора, есть много способов, главный из которых — уменьшение числа лопастей с одновременным увеличением их ширины. Угол же установки лопастей, вопреки мнению конструкторов, на акустической характеристике вентилятора сказывается незначительно. Муфты, регулирующие его работу, не только

улучшают энергетические показатели двигателя, но и способствуют уменьшению шума двигателя.

Акустическая эффективность системы охлаждения зависит также от того, насколько близко вентилятор расположен к неподвижным деталям двигателя.

Многие выводы и рекомендации НАМИ были реализованы. Например, уменьшив максимальную частоту вращения вентилятора системы охлаждения двигателя автобуса ПАЭ-3205 с 2650 до 2000 мин-1 и применив неравномерное расположение лопастей, конструкторам ПАЗа удалось мощность, потребляемую вентилятором, снизить в 1,5 раза, а уровень звука — с 103 до 94 дБА. В итоге внешний шум этого автобуса стал ниже на 2 дБА.

Аналогичный результат получен и на автомобилях УАЗ.

Ш ум т о п л и в о п о д а ю щ е й а п п а р а т у р ы . Это, прежде всего, ТНВД. У V-образных дизелей плоскость развала цилиндров, где установлен этот агрегат, считается зоной наибольшего излучения структурного шума.

Шум топливоподающей аппаратуры в основном обусловлен механическими соударениями деталей и гидравлическими эффектами, сопровождающими истечение топлива с высокими (более 100 м/с) скоростями при его впрыскивании и отсечке в в конце нагнетания. Наметившаяся в последние годы тенденция к повышению энергии впрыскивания топлива повышает шум ТНВД. Экспериментальные исследования, выполненные в НАМИ в 1980-е годы, свидетельствуют: основной фактор, влияющий на шум ТНВД, — частота вращения его приводного вала. Кроме того, ТНВД с открытым корпусом излучает шум, на 1—6 дБА больше, чем насос с закрытым корпусом.

Ш ум с и с т е м ы в п у с к а д в и г а т е л я . Он, как установлено, наиболее сильно проявляется на легковых автомобилях и существенным образом зависит от скоростного режима работы двигателя, а нагрузочный режим на него практически не влияет. Например, на заднеприводных автомобилях ВАЗ первого поколения шум системы впуска составлял 79 дБА, тогда как системы выпуска — 73, структурный шум двигателя — 82 дБА. Несколько позднее, когда было установлено, что шум системы впуска четырехцилиндрового двигателя проявляется главным образом в третьоктаве со среднегеометрической частотой 125 Гц, внешний шум автомобиля BA3-21053 за счет оптимизации длины впускного патрубка (эта длина должна составлять четверть длины волны основной гармоники, возбуждаемой в системе впуска) удалось уменьшить на 1—1,5 дБА.

Выработаны и другие оправдавшие себя рекомендации. Например, о том, что срез впускного патрубка нужно располагать вблизи геометрического центра мотоотсека, где обычно наблюдается снижение звукового давления. Результат: на заднеприводных автомобилях ВАЗ такое решение позволило уменьшить их внешний шум в октавных полосах с частотами 125 и 250 Гц на ~8 дБ.

Существенный шум, как показали исследования, на двигателе легкового автомобиля может создавать шкив коленчатого вала, выполненный в виде сплошного диска. Поэтому на всех двигателях автомобилей ВАЗ


применен шкив спицевой конструкции, что позволило резко снизить уровень звукового давления на частотах 1600 и 2000 Гц.

Ш ум с и с т е м ы в ы п у с к а д в и г а т е л я . Требования к акустическим характеристикам этой системы, так же как и к характеристикам системы впуска, следующие: уровень шума на расстоянии 7,5 м от продольной оси автомобиля должен быть на 8—10 дБА ниже структурного шума двигателя. И добиваться большего, как и в случае системы впуска, смысла нет.

Ш ум з у б ч а т ы х п е р е да ч . По мере внедрения способов борьбы с шумом ДВС он становится все более заметным. И здесь без применения мер по повышению качества их изготовления не обойтись. При изготовлении зубчатых передач их качество обычно контролируют визуально, по пятну контакта сопряженных пар шестерен. Однако такой контроль не может ответить на вопрос, каким будет общий шум коробки передач или ведущего моста в сборе. Поэтому на практике встречаются случаи, когда коробка передач с шестернями, изготовленными по самому высокому классу точности, оказывается более шумной, чем с шестернями, изготовленными менее точно. Причина — нарушение соосности валов. Поэтому заводам-изготовителям необходимо проверять собранные зубчатые редукторы по виброакустическим показателям. Прежде всего — по интенсивности первой зубчатой гармоники. Эксперименты, проведенные на коробке передач грузового автомобиля, показали (исследования А.А. Носенковой), что на шум и вибрацию в наибольшей степени оказывают влияние боковой зазор и погрешность профиля зуба. Так, установлено, что увеличение бокового зазора сопровождается появлением ударных нагрузок в начале и конце периода зацепления шестерен коробки передач автомобиля ЗИЛ-130. Снижение точности изготовления зубьев шестерен на одну ступень повышает шум и вибрацию коробки на 1—3 дБ, а снижение на две ступени — на 6 дБ, т. е. в 2 раза.

НАМИ работал и работает над проблемами не только внешнего, но и внутреннего шума АТС. Дело в том, что в России, в отличие от других стран, действует ГОСТ Р 51616, определяющий предельные значения уровня шума внутри автомобиля.

Шум внутри автомобиля можно разделить на два вида — воздушный, который передается по воздуху (например, связанный с вибрацией наружных поверхностей двигателя: он возникает в моторном отсеке, а затем передается, главным образом через перегородку моторного отсека, в пассажирское помещение автомобиля), и структурный, обусловленный вибрацией конструкции автомобиля.

Спектр внутреннего шума автомобиля имеет явно выраженный низкочастотный характер, т. е. наибольший его уровень сосредоточен в области инфразвука, не слышимой для человека. Зависит он в основном от интенсивности колебаний колес и кузова. В области звуковых частот — от шума работающих агрегатов и узлов автомобиля (прежде всего двигателя и трансмиссии). Так, на АТС, оборудованных четырехцилиндровыми рядными двигателями, структурный и воздушный шумы проявляют себя в разных частотных диапазонах и имеют разные источники. В частности, через

Ю W O W O O Г ц 1 0 0 0 0С О ------ » -

Спектры шума у агрегатов городского автобуса (расстояние от заднего пола кузова — 10 см):

1 — люк двигателя открыт; 2 — люк коробки передач открыт; 3 — люк ведущего моста открыт; 4 — люк коробки передач закрыт; 5 — люк ведущего моста закрыт; 6 — люк двигателя закрыт

перегородку мотоотсека по воздуху в кузов (кабину) передаются структурный шум двигателя и шум системы впуска. Причем основная частота последнего равна частоте рабочих тактов, т. е. 2п/60. Структурный шум, возникающий из-за вибрации, передающейся через его опоры, имеет ту же частоту, но вызывается двумя видами возмущений — опрокидывающим моментом двигателя и неуравновешенной силой инерции второго порядка возвратно-поступательно движущихся его частей. Расчеты показывают: при 2500 мин-1 и более преобладает вертикальная вибрация двигателя из-за действия неуравновешенной силы инерции второго порядка.

Из результатов многих экспериментов следует: на российских автомобилях, где установлены четырехцилиндровые рядные двигатели, внутренний шум предопределяется, как правило, звуковой вибрацией. Поэтому для ее снижения при продольном расположении силового агрегата следует правильно выбирать жесткость корпусных деталей и подвеску последнего, а также вибрационные характеристики деталей, соединяющих двигатель с кузовом, увеличивать механический импеданс кузова в точках крепления агрегатов и т. п. На грузовых же автомобилях и автобусах, оснащенных уравновешенными многоцилиндровыми двигателями, уровень внутреннего шума предопределяется шумом, который передается в кабину воздушным путем.

При сложившейся конструкции АТС и шумно работающих агрегатах шум отечественных АТС может быть снижен только при использовании эффективных виброакустических (звукопоглощающие, вибродемпфирующие и звукоизоляционные) материалов. При этом для снижения внешнего шума большегрузных грузовых автомобилей и автобусов до норм ГОСТ Р 41.51 (80 дБА) в большинстве случаев придется экранировать силовой агрегат с помощью звукопоглощающих материалов с коэффициентом звукопоглощения в диапазоне частот 0,8—2,5 кГц (труба Кундта) не менее 0,6—0,9. Кроме того, не обойтись без вибродемпфирующих материалов с коэффициентом потерь при частоте 200 Гц (метод Оберста) не менее 0,25—0,3. Такая


www.booksite.ru

эзможность есть: в России появляются предприятия, оторые начинают выпускать эти материалы.

Хорошую звукоизоляцию кабины или кузова АТС обеспечивает также герметизация мотоотсека, выполнение перегородки двойной, с воздушным зазором. Например, внутренний шум в городском автобусе с задним расположением двигателя резко снижается, если хорошо звукоизолирован задний пол кузова и тщательно уплотнены люки, что хорошо видно из рисунка, на котором приведены спектры шума вблизи доработанного таким образом заднего пола. Этот пол резко понизил высокочастотную часть спектра, обусловленную структурным шумом дизеля (выше 800 Гц) и уменьшил внутренний шум до требований ГОСТ Р 51616 (82 дБА). Если же внутренний шум нужно снизить еще в большей мере, то следует уменьшать шум в 1/3 октаве 400 Гц, вызываемый работой конической пары ведущего моста автобуса.

В и б р а ц и я а в т о м о б и л я . Ранее у нас не было документов, ограничивающих вибрацию автомобилей

в области звуковых частот. Но в 1999 г. в рамках СНГ принят первый ГОСТ ИСО 8002 "Вибрация наземного транспорта, Представление результатов измерения", где предусмотрена оценка общей и локальной вибрации (на рычагах управления) АТС. Кроме того, в ближайшее время планируется принять еще несколько стандартов, аутентичных таким документам ИСО. Это ИСО 2631-1—97 "Вибрация и удар. Оценка воздействия общей вибрации на человека", ГОСТ ИСО 5349-2 "Вибрация. Измерение локальной вибрации и оценка ее воздействия на человека" и др. Ими предусматривается, что приемлемым уровнем вибрации можно считать эквивалентный уровень виброускорений в пределах 0,5—1 м/с2, а крайней степенью дискомфорта — более 2 м/с2.

Таким образом, результаты отечественных исследований внешнего и внутреннего шума АТС ни в научном, ни в практическом плане не уступают результатам, полученным за рубежом. Дело — за производством.

АВТОТЕХОБСЛУЖИВАНИЕ

УДК 629.621.43.047.62-784.2

З ащ ита ДВС от загрязнений:

ОТ НАБЛЮДЕНИЙ - К НАУЧНЫМ ОБОБЩЕНИЯМ

Д-р техн. наук М.А. ГРИГОРЬЕВ, канд. техн. наук В.И. ВОЛКОВ

Изнашивание двигателей — результат загрязнения масла, топлива и воздуха механическими (абразивными) частицами, а не только (и не столько) действующих на трущиеся пары механических нагрузок. Этот вывод известен всем, кто связан с эксплуатацией автомобильной техники. Однако известен лишь с одной, качественной стороны. По принципу "чем больше загрязнений, тем хуже для двигателя". Между тем для разработчиков ДВС и тех, кто их эксплуатирует, гораздо больший интерес представляют многие конкретные аспекты данной проблемы. Главные из них: какая количественная связь существует между происхождением (свойствами) механических загрязнений и надежностью ДВС; где те пределы содержания механических примесей, за которыми говорить об этой надежности бессмысленно; по каким признакам можно судить о достижении такого предела, и т. д.

Ответить на эти и многие другие практические вопросы помогают результаты многолетних исследований, выполненных в НАМИ.

Так, в их ходе установлено, что механические примеси во всех трех (масло, топливо, воздух) средах ведут не только к ускоренному изнашиванию трущихся поверхностей ДВС, но и к натирам и задирам этих поверхностей, прежде всего поверхностей подшипников коленчатого и распределительных валов. Они же —

причина появления усталостных трещин и выкрашивания антифрикционного слоя подшипников. То есть исследования НАМИ позволили доказать, что чуть ли не автоматически вносимые в рекламационные акты записи типа "причина выхода из строя подшипников коленчатого вала — конструктивное несовершенство" или "технологическая причина" оснований под собой в большинстве случаев не имеют. Например, интенсивное изнашивание деталей ЦПГ, во много раз превышающее среднеэксплуатационное, — результат нарушения герметичности впускного тракта двигателя на участке "воздушный фильтр—цилиндры": при коэффициенте пропуска фильтра, равном 0,7 %, проход через неплотности впускного тракта всего лишь 1 % нефильтрованного воздуха в 2,4 раза увеличивает количество пыли, попадающей в цилиндр двигателя, и в16 раз — их абразивное изнашивание.

Аналогичная картина наблюдается и с загрязнениями топлива и масла. К примеру, более 50 % отказов ТНВД дизелей — результат абразивного изнашивания их плунжеров, а ускоренное изнашивание подшипников коленчатого вала — работы масляного фильтра с открытым предохранительным клапаном. Эти факторы могут ускорить абразивное изнашивание трущихся поверхностей деталей в 10 раз и более.

Такова практическая сторона проблемы. Но есть в ней и сторона теоретическая, осмысливание которой позволяет все вопросы, возникающие при конструировании, производстве и эксплуатации ДВС, решать оптимально, т. е. быстро, точно, с наименьшими затратами сил и средств.


www.booksite.ru

Так, в НАМИ впервые в мировой практике исследований удалось получить уравнения для определения суммарного коэффициента пропуска пыли системой очистки воздуха, а также надежности защиты цилиндров от пыли в процессе эксплуатации двигателей. То есть с цифрами в руках показать: если при эксплуатации двигателя обнаружены признаки интенсивного изнашивания деталей ЦПГ (падение компрессии в цилиндрах или давления масла в системе смазки, повышенный расход масла, стуки в подшипниках, дым на выхлопе и т. п.), то причин здесь может быть не более трех — разгерметизация впускного тракта, потеря работоспособности фильтров, недостаточная очистка деталей в процессе их производства.

Не будет преувеличением сказать, что НАМИ в свое время был первопроходцем (если не в мировом автомобилестроении, то в отечественном — точно) в области налаживания массовых исследований причин изнашивания деталей ДВС (особенно дизелей) и их анализа, развитии теории конструирования, методов расчета систем и устройств очистки масла, воздуха и топлива. Прежде всего — с точки зрения общих закономерностей в дисперсных составах естественных загрязнений. Отсутствие таких методов, вполне понят

но, затрудняло, а в ряде случаев делало невозможными расчеты и экспериментальные оценки эффективности фильтров, определение и назначение классов чистоты жидкостей, прогнозирование величин абразивного износа деталей на стадиях проектирования ДВС и их эксплуатации.

Теперь такие закономерности установлены. Доказано, например, что все естественные загрязнения технических жидкостей и атмосферная пыль имеют логарифмически нормальное распределение размеров частиц, а его параметры lgx^ (средний логарифм размеров частиц) и lgp (среднее квадратичное отклонение lgx0) находятся в довольно простой зависимости: lg(3 = а — £lgx0. (Здесь а и Ь — постоянные коэффициенты, которые для загрязнений технических жидкостей равны соответственно 0,5248 и 0,2229, а для атмосферной пыли — 0,4426 и 0,1647.)

Разработаны и методы расчета эффективных пористых фильтров, а также, исходя из фракционных коэффициентов отсева, — закономерности распределения условных пор фильтров. В частности, определено, что у всех пористых фильтров (воздушных, масляных, топливных) фракционные коэффициенты отсева и размеры условных пор тоже имеют логарифми-

№ формуяь Формула Примечание

127tlgvlgp

i — п i — т л2

«рц= I t V1 = 1 1=1 р гр0

Ig*™ , lg6 = lgx ГОйб - lg60)2 ^ ( lg x - lg-Xp)2!

J J e L V V Jd(lg5)</(lgx)

l - e Si

8 = d = 18ц ln-2‘“ 2 2̂ 2 У. Фф/̂ ф/у ртДсо Rp -<f>u(Rp- r p0) /=1

i=i

C - -=L= f VbHlp J

C0e0 ^* Q*, in n .; ' 100av

r(<3iiPi+ Qj)

Qz Фх + Qd (lgJC-lgJCn̂e 218 p d(\gx)

= 1 ■ 1 - e£rrn + *Рф£ _

~ ФфЕ̂ п̂т/ *Рф!i = z i = ft - 1^^Фф/'5ф/+ ^ Фпт/Sir

/ = n - 1

& n r i+ У , <Рф /£ф / + У ! Фпт1'5п' i=l /=1

4 > E - g n r i

Ч>1

Фщ. — коэффициент отсева частиц с приведенным диаметром dnp; gt — относительное число частиц диаметром rfnp; т — число частиц различных диаметров; Rp, гр0 — наружный и внутренний радиусы потока жидкости в центрифуге; Д — разность плотностей частиц загрязнений и жидкости; т — время пребывания жидкости в центробежном поле; р = 0,8 -н 0,9 — опытный коэффициент; ц — динамическая вязкость жидкости

ФфХ — коэффициент отсева /-го очистителя; фф(. — относительное количество (доля) загрязнений, подводимое к /-у очистителю

С0 — начальная (при I = 0) концентрация загрязнений; а'х — скорость поступления загрязнителя в систему; у — плотность суспензии; / — время работы

N nTj — относительное число (доля) частиц загрязнений, подводимых к i-й паре трения

32 Автомобильная промышленность, 2003, № 11


ески нормальные распределения, а параметры этих распределений lg50 (средний логарифм размеров условных пор) и lgv (среднее квадратичное отклонение lgS0) подчиняются корреляционной зависимости вида lgv = 0,5018 - 0,18251g50.

Таким образом, реально доказано: дисперсный состав загрязнений технических жидкостей и воздуха характеризуется только одним показателем — логарифмом среднего размера частиц (lgx0). Это означает, что чистота жидкостей и воздуха определяется двумя параметрами — средним размером частиц и их концентрацией. Распределение же фракционных коэффициентов отсева фильтров однозначно определяется средней (50%-й) тонкостью отсева.

В НАМИ созданы расчетные методы оценки фильтров и центрифуг, а также эффективности этих устройств для случая не только монодисперсных, но и по- лидисперсных загрязнений, включая естественные. Причем как за один проход жидкости через устройство, так и в замкнутом контуре, имеющем любое число очистителей, которые включены любым из возможных способов. Например, конструкторы и те, кто производят, эксплуатируют и ремонтируют автомобильную технику, впервые получили в свое распоряжение уравнения, с помощью которых они, не прибегая к сложным, трудоемким и дорогостоящим экспериментам, могут определять коэффициенты и тонкости отсева центрифуг, суммарный коэффициент отсева системы очистки масла или топлива, концентрацию загрязнений в замкнутом контуре (система смазки ДВС), надежность защиты пар трения от поступления к ним загрязнений и т. д.

Так, коэффициент срф отсева любого пористого фильтра, работающего в условиях полидисперсного

УДК 629.621.43.038:018.4.072

Д и а гн о с т и р о в а н и е и о б с л у ж и в а н и е

с и с т е м в п р ы с к и в а н и я б е н з и н а

Канд. техн. наук А.В. ДМИТРИЕВСКИЙ

Диагностические и ремонтные работы на современном автомобиле, оборудованном микропроцессорной системой управления двигателем или иным агрегатом, без средств отображения информации из блока управления уже, как правило, не выполняются. Данные средства (тестеры-сканеры или компьютерные программы, работающие с блоком управления по специальному кабелю связи) создает либо разработчик, либо производитель МП-блока. Россия в этом смысле — не исключение: для всех отечественных МП-систем управления двигателями с искровым зажиганием есть и соответствующие средства диагностирования. Примеры таких средств, разработанных при участии НАМИ, приведены на рис. 1—6.

Функции всех приборов, по сути, одни и те же и сводятся к одному: прибор "заставляет" блок управления в автоматическом режиме проверять исправность электрических цепей системы управления, а также механических элементов антитоксичных систем и выво-

загрязнения очищаемой среды, представляет собой функцию трех названных выше переменных — х, lgXg и lg60. Соответствующее ей уравнение имеет вид уравнения № 1 (см. таблицу), для центрифуги (в случае полидисперсного загрязнения и <р0 < 1) — уравнения № 2. Абсолютная, номинальная и средняя тонкости отсева центрифуги определяются эквивалентными диаметрами частиц при срц, равном соответственно 1,0,95 и 0,5, — по формуле № 3, а общий коэффициент системы очистки, состоящей из г очистителей при различных их включениях, — по формуле № 4. В замкнутом контуре циркуляции (моторное масло в системе смазки ДВС) при логарифмическом нормальном распределении размеров частиц концентрация загрязнителя подчиняется формуле № 5.

Что касается расчета надежности защиты трущихся пар от первого (одноразового) поступления частиц загрязнений, то здесь нужно отметить следующее.

Если принять, что эти частицы не задерживаются и не дробятся в парах, надежность г-й пары можно рассчитать по формуле № 6. Для практических же расчетов, т. е. определения Nmi, целесообразно пользоваться формулой № 7 (которая, кстати, справедлива и для незамкнутого контура). Если же удержание или дробление частиц загрязнений в трущихся парах возможно, для расчетов следует применять формулу № 8.

Как видим, работы, выполненные в НАМИ, действительно позволяют решать проблемы, которые раньше решались, по существу, методом натурных проб и ошибок. Причем делать это, так сказать, в виртуальном пространстве. Что и точнее, и надежнее, и дешевле. Это подтверждают многие факты. Например, такой: за последние годы ресурс и надежность наших массовых дизелей ЯМЗ возросли почти на порядок.

дить на экран диагностического тестера результаты проверки в удобной для пользователя форме. Подсоединяется прибор к бортовому диагностическому разъему автомобиля.

Таким образом, отечественные диагностические средства полностью отвечают международным требованиям, согласно которым современные АТС должны быть оборудованы системой бортовой диагностики, способной на протяжении всего срока эксплуатации автомобиля выявлять любые неисправности, а также ухудшение тех рабочих характеристик отдельных элементов системы управления двигателем и автомобилем, которые существенно влияют на выброс токсичных веществ с отработавшими газами.

Данная система диагностирования двигателей с МП-системами управления носит название "функциональной". Для европейских АТС, оборудованных двигателями с искровым зажиганием, она обязательна при выполнении норм на выброс токсичных веществ, начиная с "Евро-3" и выше, а вся диагностическая аппаратура стандартизована в отношении электрической совместимости, перечня кодов неисправностей, считываемых параметров и базовых диагностических процедур. Тем самым законодательно установлено требо-


www.booksite.ru

Рис. 1. Жгутовой диагностический тестер фирмы "Гамма плюс"

Рис. 2. Диагностический тестер "Гамма плюс" для автомобилей ГАЗ и УАЗ

вание по обязательному минимальному уровню с< вместимости диагностической аппаратуры и блоке управления различных производителей. Российские производители блоков управления и соответствующей диагностической аппаратуры для них с этой точки зрения уже готовы перейти на международные стандарты.

Рассмотрим некоторые из отечественных диагностических приборов, предназначенных для проверки систем управления распределенным впрыскиванием бензина.

Сканер-тестеры СТМ. Для станций технического обслуживания, моторостроительных предприятий и индивидуальных владельцев автомобилей ООО "Поиск три плюс" (г. Ульяновск) выпустило несколько поколений и модификаций портативных многофункциональных сканер-тестеров, предназначенных для контроля отечественных систем управления двигателями с впрыскиванием бензина.

Первое поколение — СТМ-1.1. Его функция — диагностирование систем управления с блоками M l.5.4 МИКАС-5.4, МИКАС-7, М 1.5.4 "Автрон" и их модификациями, применяемыми на автомобилях ГАЗ и УАЗ. Связь тестеров с бортовым блоком — через диагностический разъем по однопроводной двунаправленной К-линии связи, выполненной в стандарте ISO 9141.

Данный тестер измеряет частоту вращения коленчатого вала, степень открытия дросселя, температуру охлаждающей жидкости, часовой расход топлива, напряжение бортовой сети, скорость движения автомобиля, напряжение сигналов датчиков, температуру, давление и массовый расход воздуха, длительность импульса впрыскивания топлива; выявляет признак детонации, рассогласование по частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу; оценивает фазу впрыскивания топлива, положение регулятора дополнительного воздуха, необходимость коррекции угла опережения зажигания и ряд других параметров.

Во второе поколение универсальных сканер-тестеров входят четыре модификации — СТМ-2.1 (диагностирование блоков управления M l.5.4 МИКАС-5.4, M l.5.4 "Автрон", МИКАС-7,1 и МИКАС-7,2 автомобилей ГАЗ и УАЗ); СТМ-2.2 (диагностирование бло-

\СКАНЕРТЕСТЕР

диагност ик* сист ем впры ска бензина

ПАР НП УГ№ В80Д

□ □ □ □

Рис. 3. Сканер-тестер первого поколения фирмы "Поиск три плюс"

34

Рис. 4. Сканер-тестер второго поколения ("Поиск три плюс")

Автомобильная промышленность, 2003, № 11Вологодская областная универсальная научная библиотека

www.booksite.ru

?в управления "Январь-4", М.1.5.4 "Бош", "Январь-5", 1.5.4N "Бош", МР 7.0 "Бош", устанавливаемых на ав

томобилях ВАЗ); СТМ-2 — универсальный сканер-тестер, пригодный для диагностирования всех перечисленных выше блоков управления автомобилей ВАЗ, ГАЗ и УАЗ; СТМ-2.11 (выполнен на базе СТМ-2 и предназначен для диагностирования автомобилей "Ниссан- Патруль” с блоком управления "СОАТЭ-Автроль").

Третье поколение мини-сканер-тестеров (без картриджей) применяется для оперативного и маршрутного диагностирования, выполняет тестирование в объеме СТМ-2. Имеется шесть модификаций для различных блоков управления: СТМ-3.11 (для МИКАС-5.4, МИКАС-7), СТМ-3.12 ("Автрон"), СТМ-3.21 ("Ян- варь-4"), СТМ-3.22 ("Январь-5", M l.5.4 "Бош" и M1.5.4N "Бош"), СТМ-3.23 (МР7.0 "Бош"), СТМ-3.31 (2176814 "Штейер").

Тестер DST2. Для работы с блоком МИКАС-5.4 тестер оснащен картриджем МИКАС-231F, а с блоком МИКАС-7.1 — картриджем МИКАС-7.1. При связи по каналу К-линии выполняются функции: проверка работы выходных цепей (частота вращения коленчатого вала после пуска и на холостом ходу, заданная частота вращения, ошибка ее регулирования, температура охлаждающей жидкости, температура воздуха на впуске, массовый расход воздуха, цикловое наполнение цилиндра, положение дроссельной заслонки, отношение расхода воздуха к расходу топлива, переход на мощностный режим, длительность впрыскивания, угол опережения зажигания, поправка октан-корректора, наличие детонации и смещение УОЗ по каждому цилиндру, напряжение бортовой сети, коэффициенты коррекции топливоподачи и др.) и тестирование режимов работы двигателя; считывание из памяти блока управления кодов неисправностей, накопленных во время работы двигателя и автомобиля; проверка диагностических цепей по картам тестов, приводимым в инструкциях по обслуживанию двигателей или системы управления.

Для диагностирования систем двигателей ГАЗ и УАЗ прибор информирует о следующих типовых параметрах: длительность впрыскивания на холостом ходу (3,7—4,4 мс); температура воздуха охлаждающей жид

Рис. 5. Сканер-тестер третьего поколения ("Поиск три плюс")

Автомобильная промышленность, 2003, № 11

кости в головке цилиндров (от 23 до 423 К, или от —40 до +150 °С); уставка частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу в зависимости от температуры охлаждающей жидкости (в диапазоне от 1500 до 850 мин-1); угол опережения зажигания на холостом ходу (11— 17° п.к.в.; окган-корректор (±5°); положение регулятора добавочного воздуха (на холостом ходу — 60—90 %).

Дополнительные возможности открываются при применении диагностических компьютерных программ. Так, при использовании программы инжект- тестера "ТЕМ-2" выполняется диагностирование с подключением справочника, есть возможности осцил- лографического наблюдения, просмотра комплектации системы, коррекции и оперативного управления параметрами блока управления.

"ТЕМ-2" с развитой базой данных применяется при автоматизированном диагностировании систем управления двигателями ГАЗ и УАЗ с блоками M l.5.4 МИКАС-5.4, МИКАС-7.1, МИКАС-7.2, М1.5.4 "Автрон” и их модификациями. В частности, можно определить нарушение работы датчиков расхода воздуха, кислородного датчика, датчиков частоты вращения коленчатого вала, положения ВМТ и др. По некоторым кодам определяется отсутствие сигналов, слишком низкий или слишком высокий уровень сигнала датчика (температуры охлаждающей жидкости, положения дроссельной заслонки, температуры воздуха, состава смеси). Для каждой системы управления существует свой набор кодов, приводимый в инструкциях и руководствах.

Для ряда типов блоков управления (например, "Автрон") предусматривается использование сразу двух каналов связи с внешним диагностическим устройством: относительного "медленного" ISO-9141 и значительно более быстродействующего RS-232. При этом к блоку управления через диагностический разъем могут подключаться как известные отечественные диагностические тестеры, так и персональные ЭВМ. В частности, при соответствующем построении программы управления, обеспечиваемом 16-разрядным микропроцессором блока управления, она дает возможность анализировать работу системы с записью и графическим изображением текущих параметров, вызывать ранее

Рис. 6. Сканер-тестер НППП "Элара" для автомобилей ВАЗ и ГАЗ

35Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru

полученную информацию, получать справочную и руководящую информацию на экране ЭВМ.

Разработанные для ЭВМ многочисленные диагностические программы обеспечивают высокую скорость обмена информацией с блоком управления, позволяющую регистрировать наиболее важные параметры управления на каждой половине поворота коленчатого вала, т. е. на одном рабочем цикле каждого из четырех цилиндров. Полученные данные можно сохранить в виде файла или распечатать на бумаге.

Для контроля блоков в производстве или непосредственно у потребителя имеются малогабаритные тестовые устройства, обеспечивающие полный физический контроль функционирования всех входных и выходных каналов блока с отображением результатов теста и выдачей заключения на экране персональной ЭВМ.

Кроме перечисленных приборов есть и другое отечественное диагностическое оборудование.

Так, для проверки термоанемометрических датчиков массового расхода воздуха используются довольно простые диагностические приборы, которые можно изготовить даже в условиях небольшой мастерской. Они состоят из вентилятора, воздухомера (например, тарированный датчик расхода воздуха с прибором) и вольтметра. При проверке датчика определяется зависимость выходного напряжения Um от расхода воздуха GB.

При измерении напряжений и их частот, силы тока, сопротивлений, температур, скоростей вращения неплохо себя зарекомендовали цифровые мультиметры (M890G, J39689-78 и др.).

Для контроля давления топлива применяют манометры со шкалой до 0,6 МПа (60 кгс/см2).

Производительность топливных форсунок и качество их работы оценивают с помощью проливочных стендов (например, стенд FSNU фирмы "Лукас"), а порядок следования управляющих импульсов управления форсунками — с помощью индикатора на световых диодах, подключаемого к жгуту проводов и — поочередно — к форсункам.

Одно из важнейших преимуществ МП-систем перед другими системами управления — это, как известно, бортовое диагностирование: блок управления (контроллер) проверяет большинство входных каналов и сообщает об их неисправностях оператору (водителю, механику и др.) с помощью сигнальной лампы. Кроме того, информация о неисправности записывается в память блока управления. Подключив тестер и обратившись к инструкции, эту информацию легко конкретизировать.

В условиях повседневной эксплуатации зачастую можно обойтись и без тестера, т. е. многие причины нарушения работы системы впрыскивания бензина определяются и по так называемым косвенным признакам (ухудшение динамических качеств автомобиля, появление рывков и провалов, увеличение расхода топлива, рост температуры охлаждающей жидкости и т. д.).

Основным зрительным индикатором исправности и неисправности системы управления служит, как известно, контрольная лампа "Check engine": если электрические цепи системы исправны, то при включении зажигания лампа загорается на 0,6 с и гаснет; если же

есть неисправности, она продолжает гореть и посл( пуска двигателя, причем в случае выхода из строя не: которых датчиков система управления автоматически переходит на аварийный режим работы. И здесь тоже тестер можно "заменить" простым перемыканием контактов бортовой диагностической колодки (для систем с блоками "Автрон" и МИКАС — контактов 10 и 12). При этом подсистема самодиагностики с помощью той же лампы "Check engine" будет высвечивать коды ошибок. Первым — код 12 (одно включение лампы - пауза—два ее включения, одно за другим); этот код повторяется трижды. Данная последовательность сигналов означает: "Подсистема самодиагностики исправна”. Затем выдаются коды неисправностей — тоже по три раза каждая цифра кода. По таблице кодов, которая дается в инструкции к каждой системе управления двигателем, устанавливается причина включения контрольной лампы.

Зная возникшую неисправность, можно сделать вывод о возможности или невозможности продолжать движение. Например, при сбоях в работе регулятора напряжения системы электрооборудования движение возможно, однако с невысокой частотой вращения коленчатого вала, чтобы не допускать повышения напряжения в сети и не выводить из строя блок управления; при повреждении датчика детонации во время движения автомобиля, особенно с низкой частотой вращения коленчатого вала и полной нагрузкой, нельзя допускать работу с интенсивной детонацией; при отказе датчика массового расхода воздуха для регулирования цикловой подачи топлива его "заменяет" датчик положения дроссельной заслонки, однако при этом ухудшаются ездовые качества автомобиля или увеличивается расход топлива; в случае отказа датчика температуры охлаждающей жидкости ухудшаются пусковые качества холодного двигателя, но на прогретом двигателе нарушений в его работе не обнаруживается; отказ датчика положения дроссельной заслонки не влияет на пуск двигателя стартером и движение автомобиля, однако при этом на режиме холостого хода не работает регулятор частоты вращения коленчатого вала, не отключается подача топлива при торможении двигателем, что может привести к нестабильной работе при минимальной частоте вращения на режиме холостого хода и увеличению (на 5—10 %) расхода топлива. Кроме того, система топливоподачи на больших нагрузках не переходит на мощностную регулировку, что снижает мощностные показатели при полном открытии дроссельной заслонки и соответственно ограничивает динамические качества автомобиля и его максимальную скорость. При повреждении датчиков угловых импульсов и начала отсчета, расположенных в зоне венца маховика или специального зубчатого диска на коленчатом валу, пуск двигателя невозможен.

При проведении диагностирования и ремонтных работ на двигателях, оборудованных МП-системами управления, необходимо принимать следующие меры предосторожности.

1. Перед демонтажем элементов системы, связанных с блоком управления, отключать провод "массы" от аккумуляторной батареи.


www.booksite.ru

2. Нельзя пускать двигатель без надежного подсоединения батареи и отключать ее при работающем двигателе.

3. Чтобы исключить воздействие повышенного напряжения на систему управления, заряжать батарею следует только после ее отключения от бортовой сети.

4. При проведении электросварочных работ на автомобиле батарея тоже должна быть отключена.

5. Не рекомендуется пускать двигатель от постороннего источника питания ("прикуривать").

6. Нельзя допускать нагрев блока управления свыше 338 К (65 °С) в рабочем состоянии и свыше 358 К (85 °С) в неработающем состоянии (например, в сушильной камере при окраске автомобиля).

7. При включенном зажигании нельзя соединять или разъединять провода, разъемы и т.п. блока управления.

8. При чистке двигателя паром нужно исключать попадание струи пара на элементы системы.

9. Так как элементы системы очень чувствительны к статическому электричеству, возникающему, например, при трении неметаллических поверхностей, скольже

нии человека по синтетической обивке сидений (креслу), не рекомендуется касаться элементов питания печатной платы блока, штырей соединителей и др.

Существуют и другие меры предосторожности, с которыми необходимо ознакомиться при проведении технического обслуживания и ремонта автомобиля. Они обычно приводятся в "Руководстве" для каждого конкретного автомобиля. Но на одной из них следует остановиться особо. Положение штифта на маховике или пропуск двух зубьев на зубчатом диске определяют положение поршня относительно ВМТ, т. е. величину угла опережения зажигания. Поэтому при ремонте или замене таких деталей, как зубчатый диск, маховик, картер сцепления, необходимо убедиться в том, что сигнал ВМТ остался на прежнем месте. Дело в том, что при значительном смещении положения датчика начала отсчета этот угол изменяется тоже. Что приводит либо к сгоранию электродов свечей, прогару поршня (при слишком раннем зажигании), либо к перегреву выпускных клапанов и увеличению расхода топлива (при позднем зажигании).

ТЕХНОЛОГИЯ,ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ

У Д К 629.658.002.2-056.266

Т р а н с п о р т н а я р е а б и л и т а ц и я

и н в а л и д о в

Канд. техн. наук И.А. ФИСЕНКО, Е.Ф. ШЕВЧЕНКО

НАМИ еще в 1950-е годы начал работать над решением технических проблем создания транспортных средств для инвалидов: разработал и изготовил несколько автомобилей индивидуального пользования, в том числе мотоколяску СЗА, которая была поставлена на конвейер Серпуховского автозавода. В дальнейшем институт совместно с заводами других отраслей выполнил много работ в области как создания новых автотранспортных средств общественного и индивидуального пользования, так и адаптации автомобилей массового производства к возможностям инвалидов с различными формами ограниченной их подвижности. В итоге создал научную концепцию и способствовал организации крупносерийного производства принципиально нового комплекса реабилитационных устройств управления модификациями автомобилей для инвалидов, которая получила общественное признание, а сотрудники НАМИ Ю.К. Есеновский-Лашков, О.И. Гируцкий, Д.Г. Поляк и Е.И. Лебедев за эту работу были удостоены Государственной премии Российской Федерации.

Работы в этом направлении продолжаются. Идут они и в других направлениях. Так, совместно с центром технических средств профилактики и реабилитации инвалидов (Брянск) на базе автомобилей ГАЗ-2705

и ГАЗ-3221 разработан специальный автобус, способный перевозить двух инвалидов в креслах-колясках (общая вместимость автобуса — семь человек); совместно с Волгоградским заводом транспортного машиностроения создан малый городской автобус ВЗТМ- 32731 с низким уровнем пола, в котором предусмотрены три места для кресел-колясок и до 10 мест для здоровых пассажиров.

Все это позволило НАМИ и специалистам, занимающимся этой проблемой, в 1999 г. разработать "Методическое руководство по организации работ, связанных с адаптацией автомототранспортных средств для водителей-инвалидов и их сервисным обслуживанием в условиях реабилитационно-технических центров или станций технического обслуживания", ставшее, после его утверждения Правительством РФ, нормативным документом.

В настоящее время по заказам органов опеки специальными механизмами управления оснащаются автомобили ВАЗ-1111 "Ока", выпускаемые СеАЗом и заводом микролитражных автомобилей КамАЗа, а также автомобили "Иж". Делается это в заводских условиях. Сети же специализированных реабилитационно-тех- нических центров (как, например, в Финляндии) в России в настоящее время нет.

Что касается конструкции автомобилей для инвалидов, то здесь надо сказать следующее.

Анализ конструкций узлов, которыми сейчас комплектуются эти автомобили, показывает: автозаводы пока ограничиваются в основном применением различного рода рычажных механизмов, облегчающих


www.booksite.ru

управление автомобилем водителями с ограниченными функциями конечностей (см. таблицу). Но, в общем, не принимают во внимание рекомендации науки. Причина очевидна: себестоимость автомобилей, укомплектованных специализированными узлами и агрегатами, возрастает.

Чтобы "переломить" ситуацию, НАМИ организовал выставку 'Транспорт и спецгехника для инвалидов", которая, в частности, показала, что проблема заключается не в организации выпуска автомобилей, полностью адаптированных для инвалидов, а в отсутствии сети сервисного обслуживания таких АТС. Потому, что бизнес считает данную проблему второстепенной, а наши законодатели до сих пор не удосужились разработать законодательно обязательное нормативное (а на его основе — технологическое) обеспечение предприятий по обслуживанию автомобилей инвалидных модификаций.

Учитывая сложившуюся обстановку, специалисты НАМИ создали агрегаты, повышающие удобство управления автомобилями для инвалидов, укладывающиеся в существующие законодательные требования и не на

носящие особого экономического ущерба автозаводам. Это внедренный на СеАЗе унифицированный автоматический электровакуумный привод сцепления (рис. 1), которым комплектуют малые, не удовлетворяющие потребности страны партии АТС; электрический усилитель руля (есть макетный образец, требуются проведение испытаний и постановка на производство, необходимая документация разработана, изготовитель определен); электрический привод механизма переключения передач (имеется макетный образец (рис. 2), необходимы проведение доводки конструкции, испытаний, изготовление опытной партии); объединенный механизм ручных приводов и топливоподачи (рис. 3).

Перечисленные агрегаты могут устанавливаться на автомобили на конвейере, СТО, в реабилитационнотехнических центрах.

Из всего сказанного можно сделать следующие выводы: сдвиги в удовлетворении потребностей инвалидов в специальном автотранспорте вполне реальны лишь при условии единства действий органов власти, организаций опеки, ветеранских организаций в центре и на местах. И в первую очередь — в области соз-

Физическиемедицинскиеотклонения

Рекомендуемыеприспособления

Обеспечение рекомендаций на выпус

каемой техникеРекомендации на внедрение

Использование дополнительных устройств

Карликовое развитие

Слабость мышц в конечностях

Две ноги недееспособны

Недееспособна правая нога (полная или частичная парализация, протез)

Недееспособна левая нога (полная или частичная парализация, протез)

Модернизация систем управления под физические возможности

Системы, позволяющие обеспечить снижение физических воздействий на органы управления

Все управление ручное

Ручные приводы управления топливоподачей и тормозом

Ручной привод управления сцеплением и фиксированное ручное управлением газом

Не производится

Электровакуумный привод сцепления (СеАЗ — 10 % выпускаемой продукции)

Ручные механические приводы (СеАЗ, ЗМА, Ижевский АЗ)

Ручные механические приводы (СеАЗ, ЗМА, Ижевский АЗ)

Ручной привод управления сцеплением (СеАЗ, ЗМА, Ижевский АЗ)

Механические приводы, позволяющие управлять АТС при имеющихся индивидуальных ограниченияхАвтоматизация систем управления топливоподачей, коробкой переключения передач и сцеплением Автоматизация систем управления топливоподачей, коробкой переключения передач и сцеплением

Автоматизация систем управления топливоподачей, коробкой переключения передач и сцеплением Автоматизация систем управления сцеплением и коробкой переключения передач

Системы автоматизации узлов и агрегатов трансмиссии и элементов электрооборудования. Регулировка рулевой колонкиЭлектроподъемники стекол, сиденье с электроуправлением

Сиденье с электроуправлением, электродействие зеркал, регулировка рулевой колонки, поворотное сиденье, подъемники для водителя и инвалидной коляски Поворотное сиденье, круиз-контроль

Поворотное сиденье


www.booksite.ru

ания всей инфраструктуры для реабилитации инва- идов (это не только транспорт, но и места соприкос

новения транспорта со средой обитания инвалидов). На втором месте по счету, но не по значимости стоят расширение гаммы выпускаемых АТС для инвалидов, совершенствование их технического уровня. Наконец, производство таких узлов и агрегатов, которые можно монтировать как на конвейере, так и СТО и в реабилитационно-технических центрах.

И последнее. Чтобы выполнить все эти задачи, нужны: межотраслевая программа, обеспечивающая расширение выпуска, развитие технического сервиса автомобилей для водителей-инвалидов, и технический центр (например, в НАМИ) способный координировать техническую составляющую работы, а также сеть СТО (СТЦ) в различных регионах Российской Федерации, занимающихся дооборудованием и сервисом автомобилей для инвалидов.

У Д К 629.11.011.5/.7-036.5

П л а с т м а с с ы - м а т е р и а л

АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЯ X X I ВЕКА

Канд. техн. наук А.И. ТИТКОВ, А.А. МОРОЗОВ, канд. техн. наук В.М. ИЛЬИН

ОАО "АСМ-холдинг", ОАО "АК Сибур"

История пластмасс в автомобилестроении началась одновременно с рождением автомобильного производства: уже для первых изделий бортового электрооборудования потребовались диэлектрические материалы. Затем, по мере развития конструкций автомобилей, — установки на них аккумуляторных батарей, искровых систем зажигания, приборов систем освещения, контроля и т. д., пластических материалов, обладающих заданными свойствами, потребовалось еще больше. Наконец, из них стали изготовлять детали двигателя, трансмиссии, отделки салона, а с 1953 г. — и кузова легковых автомобилей. Фирма "Дженерал Моторе" тогда выпустила серию (315 шт.) легковых автомобилей "Шевроле Корветг", со стеклопластиковыми кузовами. И в дальнейшем, хотя и медленно, продолжала наращивать их производство. Например, в начале 1970-х годов оно достигло 20 тыс. шт./год, а в конце 1990-х—начале 2000-х — 60 тыс./год. Причем наружные панели кузова — препреговые, на основе полиэфирных смол с наполнителем из рубленого стекловолокна.

Примеру "Дженерал Моторса" вскоре последовали другие фирмы США, затем Европы и Японии. В первую очередь фирмы, выпускающие дорогие спортивные и эксклюзивные автомобили. И только одна страна, ГДР, в течение 20 лет занималась крупносерийным выпуском легкового автомобиля с пластиковым кузовом. Этот автомобиль, "Трабант", состоял из штампованного металлического каркаса с наружными панелями из пластика (дуропласт), которые были дешевле стальных штампованных из листа.

В СССР экспериментальные работы с пластмассовыми (стеклопластик) кузовами велись с 1958 г.: ЗИЛ изготовил опытный образец спортивного легкового автомобиля ЗИЛ-112/4; несколько позже в НАМИ сделали гоночный автомобиль НАМИ-041М, в МВТУ имени Н.Э. Баумана — экспериментальный легковой автомобиль общего назначения; в 1963 г. НАМИ построил экспериментальную пластмассовую кабину для автомобиля "Урал-375", предназначенного для эксплуатации на Крайнем Севере, при температурах наружного воздуха до 213 К (-60 °С), а в 1970 г. совместно с РАФом — микроавтобус с бескаркасным пластиковым кузовом. Дело не ограничилось экспериментальными конструкциями: с 1964 г. началось мелкосерийное про

изводство стеклопластиковых кабин для четырехосных автомобилей БАЗ-135, а также многоосных МАЗ и КЗКТ, разработанных по заказу Министерства обороны.

Однако пластмассовые кузова и кабины на коммерческих АТС не получили широкого распространения — мешали высокая стоимость пластмассовых материалов, отсутствие технологических процессов и оборудования, обеспечивающих то качество деталей и изделий, которое необходимо при массовом или крупносерийном производстве. Поэтому пластмассовые кузова и кабины применяли тогда, когда, во-первых, автомобиль выпускали в небольших количествах, следовательно, нужно было делать дорогостоящие штампы для изготовления панелей из металла; во-вторых, машину требовалось поддерживать длительное время в рабочем состоянии с минимальными эксплуатационными затратами.

Но в последние 10—15 лет замена металла пластмассами в автомобилестроении вызвала настоящий бум. За эти годы были отработаны технологии массового производства деталей из пластиков, сами же пластмассы по своим свойствам стали удовлетворять, а во многом и превосходить требования, предъявляемые к металлам. В частности, эти технологии и материалы в 2—3 раза сокращают трудоемкость изготовления кузовов и кабин; значительно снижают массу панелей, значит, и собственную массу автомобиля (например, сегодня вполне реально сконструировать высокопрочный пластиковый кузов, который на 25—30 % легче алюминиевого и на 50—60 % — стального); в 4 раза повышают способность кузова поглощать энергию удара при столкновениях, при слабых ударах полностью исключают повреждения эластичных пластмассовых панелей; значительно повышают долговечность панелей и кузовов, поскольку не подвергаются коррозии; исключают потребность в антикоррозийной обработке и покраске (окрашиваются в массе); делают ненужными сложные и дорогостоящие сварочные комплексы; позволяют использовать модульный принцип конструирования кузовов и кабин, следовательно, увеличить число моделей и модификаций ("мультиформ") автомобилей и обеспечить быструю их смену на рынке; улучшают приспособленность кузовов к утилизации и степень рециклирования материалов после списания автомобилей.

Все эти обстоятельства привели к тому, что доля пластмасс в автомобилях непрерывно возрастает. Так, если сразу после второй мировой войны масса пластмассовых деталей в автомобиле составляла 2—5 кг, а номенклатура пластмасс — единицы, то в настоящее время первый параметр повысился до 10—15 %, а второй — до 60 (полипропилены, АБС, полиуретаны, по


www.booksite.ru

ликарбонаты, полиамиды, стеклопластики, анилоны и др.). Естественно, то же самое произошло и с номенклатурой деталей из пластмасс. Так, на начальной стадии это были детали электрооборудования, шестерни привода распределительного вала двигателя, уплотнение водяного насоса, крыльчатка вентилятора, отдельные втулки и др., сегодня — также крышки и кожухи газораспределительных механизмов; крышки клапанных коробок; корпусы воздухоочистителей наружных зеркал и топливных фильтров; впускные коллекторы; поддоны масляных картеров; расширительные бачки, бачки радиаторов системы охлаждения и стеклоомывателей; воздуховоды климатических установок; топливные баки и топливопроводы; трубопроводы пневмотормозов; малолистовые рессоры; крупногабаритные пластмассовые наружные панели и детали оперения, кузовов, кабин и их интерьеров; передние и задние бамперы; спойлеры; антикрылья; борта кузовов пикапов; крыши легких фургонов; передние и задние маски автобусов, надколесные ниши, крышки складных верхов кабриолетов; карданные валы и др. Сформировались и успешно работают фирмы, специализирующиеся на изготовлении наружных и внутренних пластмассовых панелей и других автомобильных деталей из пластмассы. Например, такая из не самых крупных американских фирм, как "Венчури", в 2000 г. довела объем продаж пластмассовой продукции до 2 млрд. амер. долл. (29 % продукции она поставляет фирме "Дженерал Моторе", 39 % — "Форд", 18 % — "Даймлер Крайслер" и 11 % на экспорт). Многие западные автомобилестроительные фирмы создают конструкции и осваивают в серийном производстве полностью пластмассовые кузова с панелями, наклеиваемыми на металлический пространственный каркас ("ФИАТ-Экобазик", "Крайслер CCV" и др.), а квадри- циклы (четырехколесные мотосредства с кузовами автомобильного типа) известных французских фирм "Микрокар", "Аиксам", "Липси", итальянской "Казалини" изготовляются только с пластмассовыми кузовами. Выпускаются также бескаркасные клееные кузова ("монокок") для обычных и спортивных автомобилей.

Развитию конструкций пластмассовых кузовов способствует и то, что в последние годы наметилась четкая тенденция опережающего роста цен на металлы, применяемые в автомобилях, по сравнению с ценами на пластмассы, и специалисты ожидают, что к 2005— 2007 гг. стоимости кузовов из металла и пластмасс сравняются, т.е. рентабельным станет выпуск крупных серий автомобилей с пластмассовыми кузовами. Тем более, что для производства пластмасс требуется сравнительно меньше теплоносителей и электроэнергии, цены на которые тоже постоянно растут.

Так что пластмассовые кузова и кабины уже в ближайшее время станут обычным явлением. Ведь даже сейчас из-за сравнительно низких затрат на более простое оборудование и оснастку они предпочтительнее для годового выпуска 60—70 тыс. автомобилей. С развитием же технологии изготовления пластмассовых деталей (ускоренное отверждение, исключение разнотонности окраски в массе, улучшение прочностных свойств, повышение стойкости против старения и др.) рентабельный порог годового производства пластиковых кузовов будет постоянно расти.

При производстве пластмассовых автомобильны: кузовных панелей в настоящее время используются материалы главным образом двух типов — термореактивные (на основе эпоксидных, фенольных и ненасыщенных полиэфирных смол, содержащих добавки и наполнители) и термопластичные (например, норил GTX, АБС + ПК, отечественный материал анилон на основе капролактама, который в России выпускается в больших количествах, и др.). Причем вторые — предпочтительнее, поскольку отслужившие срок изделия можно подвергать утилизации для повторных двух-трехкратных переработок в новые пластмассовые изделия, тогда как первые к повторному использованию не пригодны.

Что касается технологий процессов производства пластмассовых панелей, то их разработано достаточно много, и многие из них специализированы на определенные объемы выпуска.

Так, технология контактного формования, при которой пропитанные связующей термореактивной смолой слои стеклоткани один за другим вручную укладываются в матрицу, предназначена для производства небольших (5—7 тыс. шт./год) партий автомобилей, а также запасных частей (крылья, капоты, крышки багажников и т. п.); напыление на форму с помощью пульверизатора термореактивной смолы, смешанной с рубленым стекловолокном, — при выпуске до 7—10 тыс.; RTM-технология, при которой изделия формуются из термореактивной смолы, подаваемой в закрытую разъемную подогреваемую пресс-форму, под давлением до1 МПа (10 кгс/см2), — 10 тыс.; прессование деталей из термореактивных малоусадочных листовых препрегов, представляющих собой полуфабрикаты из нескольких слоев стекловолокна, пропитанного полиэфирными смолами в обогреваемых стальных пресс-формах — для серий 50—150 тыс.; реакционно-инжекционное формование панелей из термопластичного анилона, выпускаемого гродненским ОАО "АЗОТ", в пресс- формах на специальных установках фирмы "Краусс- Марфей" — для серий 50—150 тыс.; вакуумное формование панелей из листовых термопластов, при котором нужна только одна недорогая половина деревянной, стеклопластиковой или алюминиевой форм.ы, — для серий 10—60 тыс. шт./год; литье из термопластов (например, норила GTX) под давлением в стальных пресс-формах на термопластавтоматах — для массового производства деталей.

Сравнительные показатели перечисленных технологий приведены в таблице.

Необходимые предпосылки для широкого применения пластмасс в кузовном производстве имеются не только за рубежом, но и в России. Например, метод контактного формования уже широко используется при изготовлении небольших партий изделий. Освоено массовое производство бамперов и панелей приборов для легковых автомобилей. В Тольятти и Санкт- Петербурге созданы достаточные производственные мощности по вакуумному формованию пластмассовых панелей из листового материала, которые могут быть использованы для крупносерийного производства наружных панелей. В Белоруссии, с которой Россия сохранила тесные производственные связи, гродненский "АЗОТ".делает крупногабаритные детали из ани-


www.booksite.ru

Технологический Применяемые Время изготовления одной детали, мин.

Рентабельный выпуск,

тыс. шт./год

Ориентировочная стоимость комплекта, млн. руб.

Примечаниепроцесс материалыоснастки основного

оборудования

Контактное формование

Термореактивная смола + стеклоткань

120-150 5 -7 0,05-0,08 0

К) 1 О Затруднена ути

лизацияНапыление Термореактивная

смола + рубленое стекловолокно

110-130 6 -1 0 0,05-0,08 0,25-0,4 То же

RTM-технология Т ермореактивная смола + стеклоткань

До 10 До 10 15-20 80-100"

Прессование Малоусадочный препрег (SMC)

2 ,5 -3 40-150 30-40 80-100"

Реакционно-инжекционноеформование

Анилон 2 ,5 -4 30-140 15-20 200-300 Возможно рециклирование

Вакуумное формование

Листы из АБС и поликарбоната

4 - 6 20-100 0 ,1 -0 ,5 40 -50 То же

Литье под давлением

Норил GTX, стеклонаполненный полиамид, полипропилен

1 ,5 -2 60-250 60-80 400-500

лона по РИМ-технологии. На российском рынке есть достаточно широкий и доступный набор эффективных и надежных материалов для склеивания пластмассовых панелей, приклеивания их к металлическому каркасу, вклейки стекол, ремонта поврежденных панелей и т. д. Есть и отработанные конструкции. Типичный пример — созданный в ОАО "АСМ-холдинг" легковой автомобиль (проект "Мишка") с металлическим каркасом и клееными пластмассовыми наружными панелями.

Таким образом, анализ отечественного и зарубежного опыта по созданию конструкций автотранспортных средств с пластмассовыми кузовами, результатов их эксплуатации в различных дорожно-климатических условиях и последующей утилизации доказывает: в ближайшие 10—15 лет пластические массы займут лидирующее место в автомобилестроении. Для нашей страны это будет очень выгодно. Дело в том, что автомобильная промышленность России за годы перехода к рыночной экономике практически прекратила научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы как на заводах, так и в отрасли в целом. В результате отечественные АТС по своему техническому уровню отстают от современных зарубежных аналогов,и, чтобы добиться их конкурентоспособности по отношению к последним, потребуется как минимум 20 лет. И то лишь при условии, что отрасль станет приоритетной как для инвесторов, так и для государства. Использование же новых прогрессивных материалов, компонентов и технологий может резко ускорить темпы сокращения отставания. Этими новыми материалами и технологиями в первую очередь должны воспользоваться предприятия, выпускающие автомобильную технику с объемом производства каждой модели до 60—70 тыс. шт./год, не имеющие хорошей инструментальной базы для организации производства новых и модернизированных моделей из традиционных материалов и длительное время изготовляющие одни и те же машины. Например, УАЗ, для которого давно назрела необходимость замены всего модельного ряда АТС, производимых в течение более 30 лет, в том числе по заказам Минобороны. Постановка же на производство новых моделей, созданных по традиционным

канонам, — дело для автозавода крайне сложное, так как он не располагает мощным штампоинструментальным производством для проведения подготовки выпуска новых автомобилей в сжатые сроки. "Узким" местом остается также окрасочное производство, особенно с точки зрения обеспечения качества окраски. Финансовое положение завода тоже не позволяет ему быстро решить все эти проблемы и вывести продукцию на конкурентоспособный уровень. Тем более, если использовать традиционные методы.

Для объемов выпуска УАЗом основных моделей легковых и грузовых автомобилей и автобусов, составляющих 17—35 тыс. шт./год, наиболее целесообразным решением может стать переход на модульную конструкцию кузовов и кабин с применением окрашенных в массе пластмассовых панелей. Это позволит значительно сократить инвестиции на оборудование и оснастку, уменьшить сроки освоения новых моделей. Появится возможность без больших затрат средств и времени гибко реагировать на изменяющиеся запросы Министерства обороны, российского и зарубежного рынков.

Кроме автомобилей УАЗ применение пластмасс в кузовостроении вполне реально и на ряде автомобилей других автозаводов. Например, при создании новых моделей или модификаций ГАЗа, модернизации выпускаемых здесь семейств автомобилей "ГАЗель" и "Соболь"; модернизации семейства "Бычков" на ЗИЛе и др. При освоении новых моделей легковых автомобилей или модернизации выпускаемых целесообразно смелее ориентироваться на пластмассы — даже при массовом производстве таких деталей, как крылья и их брызговики, облицовка радиатора, капот, крышка багажника, задняя дверь кузова и многие другие. То есть идти в том же направлении, что и фирмы США, Европы, Японии. В автобусостроении — это пластмассовые передние и задние маски кузова, багажные люки, многие детали внутреннего интерьера на автобусах всех типов, пластмассовые крыши — на особо малых и малых автобусах.

Другого пути нет: пластмасса в XXI веке действительно становится основным материалом для автомобилестроения.


На правах рекламы

Фрезерный обрабатывающий центр для прутка с функцией токарной обработки

Машины серии S фирмы " HERMLE AG ” (Германия) адресованы прежде всего производителям деталей гидравлических и пневматических систем, режущих инструментов и зажимных устройств, а также пресс-форм и штампов. То есть тем, кому требуется экономичное изготовление мелких серий деталей, в том числе кубической формы. Серьезную заинтересованность в таком оборудовании проявляют покупатели, делающие детали самых различных видов из пруткового материала, что обычно очень трудоемко и дорого.

Кроме того, есть покупатели, которые вынуждены были для изготовления кубических деталей приобретать дорогие зажимные устройства, им было бы удобнее работать с прутком.

Фирма * HERMLE AG ” в новой серии машин S определила возможность фрезерной и токарной обработки прутка диаметром от 15 до 100 мм с 6 сторон.

Прутковые обрабатывающие центра S 65 МТ и5100М открывают новый сегмент рынка. В основной конструкции (расположение осей, станина из минерального литья, обшивка, магазин для загрузки прутка и опции) обе машины похожи, различаются только осью С и инструментальными магазинами. Так, если у обрабатывающего центра S 100 М на оси С можно крепить заготовки с диаметром от 15 до 100 мм, то у S 65 МТ максимальный диаметр составляет лишь 65 мм, что и отражено в индексе модели. Для токарной обработки требуется, конечно, большая частота вращения шпинделя, поэтому ось С у обрабатывающего центра S 65 МТ вращается с частотой 5000 об./мин. при номинальном моменте 200 Н.м, а у S 100 М 30 об./мин. при 510 Н.м, что обеспечивают комплексную обработку деталей от черновой до окончательной, чистовой. Привод шпинделя станка выполнен в виде двигателя с полым валом и с водяным охлаждением.

Для большинства покупателей важно не только купить машину, которая может сделать деталь из прутка. Решающим критерием в последнее время стала оптимальная транспортировка детали в станке. Один из примеров новой функции - обработка 6-ой стороны детали. Для этого машина получила дополнительный шпиндель, в который можно переставить обрабатываемую деталь после отрезания и обработки оставшейся стороны.

Дальнейшие различия касаются инструментального магазина, в котором у станка S 100 М есть место для 40 фрезерных и сверлильных, инструментальных оправок, а также для двух секторных инструментов. У обрабатывающего центра S 65 МТ возможны два варианта: 34 фрезерных и сверлильных инструмента, один секторный инструмент и револьверная головка на 8 токарных инструментов, либо две револьверных головки (на 8 токарных инструментов каждая) и только 30 фрезерных и сверлильных инструментов. Сами же инструментальные магазины по конструкции идентичны. В опции токарной обработки заменяются только некоторые сегменты для фрезерных инструментов на сегменты с револьверной головкой. Все инструменты и револьверная головка переставляются из магазина в шпиндел ь станка методом "Pick-up”, который применяется и на других машинах фирмы “ HERMLE AG ” .

" HERMLE AG " старается использовать "принцип идентичных деталей" и на станках для обработки прутка. Так, фрезерный

шпиндель обеих машин серии S не отличается от шпинделя дня станков серии С 800, но расположен горизонтально; салазки идентичны салазкам станков серии С800. Шпиндель расположен на оси Z и оси Y, по которой шпиндель подается в магазин, аналогичный магазину станков серии С800, но несколько больших размеров. На оси X находится ось В, способная поворачивать всё приспособление для зажима изделия на 270 градусов. На ней, в свою очередь, расположена ось С. Пути перемещения у обеих машин одинаковы: 600 мм, 770 мм и 500 мм по осям X, Y и Z, соответственно. Ускоренный ход достигает на линейных осях соответственно 50 м/мин., а ускорение составляет 5 м/с2. Оси вращения имеют ускорение по оси В 2 м/с2, а по оси С - 5 м/с2.

Фрезерный шпиндель вращается с частотой до 16000 об./мин. и по желанию покупателей может быть оснащен системой внутренней подачи СОЖ. Он имеет запатентованное фирмой "HERMLE AG ” устройство, предохраняющее шпиндельный узел от повреждений в случае столкновений, оснашенное деформируемыми втулками из алюминия, которые гасят удар.

В работе станков серии С используются инструментальные оправки системы HSK А 63, мощность привода составляет 32 кВт у машины S100 и 40 кВт у машины S 65 МТ. Идентичен также магазин загрузки прутка, который в настоящее время вмещает до семи прутков длиной 1,10 м, но может быть значительно увеличен.

В обеих машинах слева в рабочей зоне находится одинаковое устройство загрузки и разгрузки с защитным кожухом из нержавеющей стали. Когда деталь готова, устройство выдвигается в рабочую зону, а ось приспособления для крепления изделия поворачивается. Деталь зажимается, отпиливается или отрезается. Затем она может быть даже перевернута и устаноачена в патрон, где обрабатывается 6-я сторона. Если достаточно отпилить заготовку, то устройство загрузки и разгрузки выносит готовую деталь из рабочей зоны станка.

Как это чаще всего бывает, главные преимущества новой машины заключены в деталях. Например, у станка S 65 МТ фрезерный шпиндель отвечает за две задачи: разумеется, в первую очередь за фрезерную обработку, но наряду с этом служит для пошагового перемещения револьверной головки. В литом корпусе фрезерного шпинделя находятся 4 затяжных болта, которые во время фрезерной обработки защищаются пластмассовым кольцом. При установке револьверной головки сначала снимается защитное кольцо, затем шпиндель выдвигается в магазин за револьверной головкой, которая крепится затяжными болтами на корпусе шпинделя, Благодаря креплению на корпусе энергия, возникающая при обработке, не оказывает воздействия на опору. Если требуется пошаговое перемещение до ближайшего токарного инструмента, то зажим вновь освобождают и разъединяют; фрезерный шпиндель поворачивает револьверную головку на одну позицию дальше и снова зажимает ее на корпусе.


www.booksite.ru

ИНФОРМАЦИЯ

УДК 629.31.061.6"НАМИ"

Н ы н е ш н и й д е н ь НАМИ В ЗЕРКАЛЕ ФАКТОВ

ФГУП "НАМИ", выполняя работы по государственным заказам и договорам с предприятиями отрасли, подготовил к внедрению ряд разработок, которые имеют важное значение для экономики России и способствуют повышению технического уровня и конкурентоспособности отечественной автомобильной техники. В их числе: унифицированный комплект газовой аппаратуры для питания автомобилей сжиженным нефтяным и сжатым природным газами (диплом с.-петербургской выставки "Бензоколонки, газовое оборудование" в 2001 г.); семейство нейтрализаторов, фильтров- нейтрализаторов для дизелей и двухтактных бензиновых двигателей (большая золотая медаль и диплом четвертого международного салона промышленной собственности "Архимед" в 2001 г.); семейство дизелей нового поколения, удовлетворяющих экологическим нормам "Евро-3" (диплом первой степени и большая золотая медаль выставки "Неделя высоких технологий" в 2001 г.); двигатель с управляемым движением поршней и регулируемой степенью сжатия (золотая медаль и диплом Женевского всемирного салона изобретений в 2001 г.); 16-ступенчатая коробка передач с расчетным крутящим моментом 2200 Н • м на первичном валу (золотая медаль и диплом Женевского всемирного салона изобретений в 2001 г.; золотая медаль и диплом первой степени шестой с.-петербургской международной выставки-конгресса "Высокие технологии, инновации, инвестиции" в 2001 г.); комплекс разработок в области автобусостроения (золотая медаль и диплом седьмой с.-петербургской международной выставки-конгресса "Высокие технологии, инновации, инвестиции" в 2002 г.); автомобиль для использования водителями-инвалидами (золотая медаль и диплом женевской выставки "Изобретения" в 2002 г.); полуавтоматическая трансмиссия "Экотранс" (бронзовая медаль и диплом женевской международной выставки "Изобретения" в 2002 г.); серия переносных газоанализаторов, основанных на анализе электрохимических реакций (серебряная медаль и диплом седьмой с.-петербургской международной выставки-конгресса "Высокие технологии, инновации, инвестиции" в 2002 г.); четырехколесное малое транспортное средство "Тритон" (серебряная медаль и диплом пятого Московского международного салона промышленной собственности в 2002 г.); антитоксичные системы для ДВС и организация производства комплектов газобаллонного оборудования (диплом четвертого московского международного форума "Энергетика и Общество" в 2003 г.);

комплекс работ по стандартизации (диплом Госстандарта России на выставке "Автомототехника России в европейской системе сертификации" в 2003 г.); комплекс работ по автомобильным компонентам (диплом первой московской международной специализированной выставки "Автокомпоненты. Новые технологии" в 2003 г.); комплекс работ по сочлененным автотранспортным средствам (золотая медаль и диплом первой степени с.-петербургской выставки-конгресса "Высокие технологии, инновации, инвестиции" в 2003 г.); проектирование и изготовление деталей для автомобилестроения по технологии быстрого прототипирования (диплом с.-петербургской выставки-конгресса "Высокие технологии, инновации, инвестиции" в 2003 г.); многофункциональная трехколесная машина (золотая медаль и диплом выставки-конгресса "Высокие технологии, инновации, инвестиции" в 2003 г.); трансмиссия для автотранспортных средств (серебряная медаль и диплом женевской выставки "Изобретения" в 2003 г.); многофункциональное дорожно-транспортное средство (золотая медаль и диплом той же выставки в 2003 г.); дозирующий клапан для управления затвором топливной форсунки (диплом шестого с.-петербургского международного салона промышленной собственности "Архимед" в 2003 г.); серийный выпуск, организация в ПО "Алмаз" и установка на автопоезда-бензовозы и топливозаправщики АБС тормозов; П-образный ведущий мост для низкопольных городских автобусов; четырехступенчатая планетарная гидропередача для городских автобусов и организация выпуска ее опытнопромышленных партий на Курганском ЗКТ; крупногабаритные детали кузовов, детали шасси (рессоры, штанги, опорные рычаги, карданные валы, сиденья и др.) и техническая помощь в налаживаний их серийного выпуска на специализированных предприятиях отрасли; математические модели рабочего процесса и образования вредных веществ при сгорании топлива в цилиндре дизеля, позволяющие прогнозировать его показатели еще на стадии проектирования, а также рабочих процессов двигателя с искровым зажиганием и непосредственным впрыскиванием топлива, газового двигатели с непосредственным впрыскиванием природного газа в цилиндр и для перспективного автобуса, на котором предполагается установить такой газовый двигатель, — алгоритм управления, программное обеспечение и микропроцессорный блок; метод инженерного расчета управляемости и устойчивости легковых, грузовых автомобилей и автопоездов, а также принципы построения систем повышения безопасности, направленных на снижение числа и тяжести до- рожно-транспортных происшествий, ставшие основой проекта Правил ЕЭК ООН; физико-математические основы принципиально новой разновидности метода


www.booksite.ru

выбега АТС, предназначенной для исследования и доводки аэродинамических качеств и сопротивлений качению натурных образцов грузовых автомобилей, автопоездов и автобусов как объектов, не размещающихся в больших аэродинамических трубах, а также для исследования и оптимизации параметров автомобилей и шин в условиях автомобильной и шинной отраслей.

Большое место в деятельности ФГУП "НАМИ" занимает решение московских региональных проблем. Например, для муниципального транспорта здесь изготовлено и смонтировано свыше 7 тыс. нейтрализаторов отработавших газов, снижающих экологическую напряженность в городе, а более 100 автомобилей и автобусов г. Москвы оборудованы современными газобаллонными и газодизельными системами, изготовленными в НАМИ, которые не только улучшают экологию в городе, но и обеспечивают экономию жидких моторных топлив. Значительна роль действующего с 1997 г. на базе НАМИ экспертного совета правительства Москвы по проблемам автомобильного транспорта.

Таковы факты. Они говорят о том, что институт вполне соответствует своему статусу Государственного научного центра. Потому что в нем трудятся специалисты высокой квалификации, в том числе 26 докторов и более 100 кандидатов технических наук, которым вполне по силам фундаментальные исследования в области автомобильной науки и создание той базы знаний, на которой будет развиваться наше отечественное автомобилестроение. Среди этих исследований — такие направления работ, как создание экологически чистых, высокоэкономичных внутрицилиндровых процессов смесеобразования, горения и тепловыделения в двигателях с искровым зажиганием, дизелях и комбинированных энергетических установках; расширение ресурсов моторных топлив с улучшением их экологических параметров за счет применения альтернативных, возобновляемых топлив ненефтяного происхождения (метанол, диметилэфир, водород, биогаз и т. д.); дальнейшее совершенствование теории двигателей с управляемым движением поршней; разработка теоретических основ физико-химических процессов обезвреживания токсичных выбросов; совершенствование аэродинамики автомобилей и развитие теории топливно-энергетического их баланса; основы снижения уровней шума и теория взаимодействия колесного движителя со слабонесущими грунтами, а также теория расчета динамических процессов в автомобильных агрегатах, вопросы трибологии на базе эффекта безызносности и явления водородного изнашивания металлов. Последняя работа (Григорьев М.А.) отмечена премией Правительства за 1999 г.

Развитие теории сопровождается внедрением ее выводов в практику. Например, выполненные институтом фундаментальные исследования в области систем автоматического управления автомобилями привели к разработке и крупносерийному производству комплекса устройств, позволяющих инвалиду управлять автомобилем. За эту работу Ю.К. Есеновский-Лашков, О.И. Гируцкий, Д.Г. Поляк и Е.И. Лебедев в 1998 г. были удостоены Государственной премии; лауреатом

Государственной премии в области науки и технш стал М.А. Григорьев, создавший теорию защиты ДВЪ от загрязнений (новые фильтровальные материалы). Используя именно базу фундаментальных исследований, НАМИ выполняет (в основном по заказам заводов отрасли и зарубежных фирм) все прикладные НИОКР. Эти работы, как правило, заканчиваются изготовлением опытных образцов и созданием методик их оценки. Вот несколько примеров: большой городской низкопольный и средний автобусы ЛиАЗ; грузопассажирское транспортное средство "Умка" на шинах низкого давления; семейство турбокомпрессоров и теплообменников для дизелей; перспективные коробки передач; по контракту с международным концерном "ДаймлерКрайслер" — опытные образцы двигателя с регулируемой степенью сжатия; по контракту с фирмами Ирана — доводочные работы по дизелю и двигателям с искровым зажиганием с целью доводки их до международных перспективных экологических норм; по контракту с фирмой "Тонгил" (Республика Корея) — разработка и изготовление коробки передач для магистрального тягача.

Но главную свою задачу специалисты НАМИ видят в разработке стратегии развития отечественного автомобилестроения. Так, по поручению Минпромнауки России институт совместно с рядом организаций подготовил "Концепцию развития автомобильной промышленности России", в которой обосновал стратегическую важность автомобилестроения для подъема экономики и безопасности страны в целом, а также программу союзного государства (Россия—Белоруссия) "Развитие дизельного автомобилестроения на период до 2008 г.", отраслевую программу "Развитие дизельного автомобилестроения до 2010 года", принятые Исполкомом Союзного государства и одобренные на заседании Общественного Совета по проблемам развития российской автомобильной промышленности при Минпромнауки России. В развитие этих программ на ОАО "Автодизель" внедрено семейство многоцелевых дизелей соответствующих нормам "Евро-2", отмеченных в 2002 г. премией Правительства Российской Федерации в области науки и техники (Г.С. Корнилов, П.Л. Озимов). Созданы опытные образцы автомобилей, работающих на сжатом природном газе и диме- тилэфире, с микропроцессорной системой управления, отвечающей перспективным требованиям по экологии. На основе концептуальных разработок НАМИ в области автобусостроения осуществляется целенаправленная модернизация наземного городского пассажирского транспорта: на смену разномарочным, в основном импортным, автобусам приходят автобусы и троллейбусы единого унифицированного типоразмерного ряда (Л.С. Гаронин, О.И. Гируцкий). ООО "Ликинский автобус" уже выпускает помимо большого 12-метрового автобуса ЛиАЗ-5256 шарнирно сочлененный 18-метровый ЛиАЗ-6212 и приступил к созданию трехосного 15-метрового автобуса; МП "Волжанин" производит унифицированные 12- и 15-метровые автобусы; ОАО "Тушино-Авто" осваивает троллейбус на базе ЛиАЗа-5256.


www.booksite.ru

85-летняя история НАМИ во многом совпадает с ..^горией научно-исследовательских организаций, созданных по необходимости директивным образом в годы советской власти. Он, как и многие другие, прошел различные этапы своего становления, дал жизнь родственным НИИ, оказал значительное, во многих случаях решающее влияние на развитие отечественной автомобильной промышленности. Но, в отличие от многих, не сдал позиции, сумел перестроиться, сохранить кадровый научный костяк в период новой истории России и с надеждой смотрит в будущее. Потому что в нем трудятся такие энтузиасты своего дела, как Е.Б. Алексан

дров, А.М. Баринов, А.Н. Вержбицкий, С.Д. Гапоян, JI.C. Гаронин, JI.JT. Гинцбург, О.И. Гируцкий, JI.E. Глинер, М.А. Григорьев, Ю.К. Есеновский- Лашков, В.А. Звонов, Ю.Л. Зеленин, М.А. Зленко,A.Г. Зубакин, С.Н. Иванов, С.С. Истомин, В.Ф. Каменев, Б.В. Кисуленко, Г.С. Корнилов, Ю.А. Корольков,B.А. Лукшо, М.В. Мазинг, И.И. Малашков, И.М. Минкин, А.П. Недялков, Я.Н. Нефедьев, П.Л. Озимов, В.И. Панчишный, А.И. Петров, В.А. Петрушов, И.А. Плиев, А.Н. Терехин, Г.Г. Тер-Мкртичьян, В.Е. Тольский, А.А. Трикоз, А.С. Тюфяков, В.А. Федотов, Т.Р. Филипосянц, А.А. Эйдинов, А.И. Яковлев и многие, многие другие.

УДК 629.113.001.362

Россия и КВТ ЕЭК ООНКандидаты техн. наук А.С. БЕЗВЕРХИМ ,А.В. БОЧАРОВ и А.И. Щ ЕПКИН

В течение длительного времени, вплоть до 1990-х годов, в отечественной автомобильной промышленности существовала обязательная система разработки и постановки на производство новой техники. Ее суть: производитель ставит на производство новое АТС только после проведения государственных приемочных испытаний его образцов. Причем то и другое — за счет бюджетных средств. Качество продукции тоже контролировалось государством, и средством такого контроля были краткие и длительные испытания на автополигоне НАМИ.

В странах Западной и Центральной Европы с конца 1990-х годов подход к подтверждению соответствия автотранспортных средств техническим требованиям, предъявляемым к их конструкции, был иным. Он основывался на следующих принципах: унификация требований к АТС процедур оценки соответствия последних этим требованиям посредством сертификации транспортных средств и их составных частей; взаимное признание результатов сертификации в отношении активной, пассивной и экологической их безопасности.

Эти принципы зафиксированы в Женевском соглашении 1958 г., которое вступило в силу 20 июня 1959 г. Его административным органом стала рабочая группа по конструкции транспортных средств (WP. 29). Она и занялась разработкой Правил ЕЭК ООН — требований к показателям безопасности и экологичности транспортных средств.

Кроме того, для выполнения технической работы по подготовке и предварительному согласованию тек

ста Правил были организованы совещания экспертов (рабочие группы по специальным вопросам безопасности и экологии транспортных средств), в деятельности которых участвуют как специалисты стран-участниц Женевского соглашения, так и специалисты, представляющие неправительственные организации.

Практика разработки Правил ЕЭК ООН показывает, что обычно они базируются на национальных стандартах стран-участниц Женевского соглашения. Причем для страны, чей стандарт становится основой нового Правила, дело это выгодное: данная страна автоматически узаконивает высокую степень конкурентоспособности и экспортабельности своих АТС. Поэтому, как правило, другие страны новое предложение сразу не поддерживают, а сначала внимательно его изучают, оставляя тем самым время (обычно три—пять лет) для подготовки производства к внесению в конструкцию изменений в свои АТС, обеспечивающих выполнение этого требования.

Наша страна также имеет авторство и по ряду других ныне применяемых Правил ЕЭК ООН. Причем большинство предложений основаны на работах автополигона НАМИ.

Например, в 1971 г. седьмому совещанию экспертов по проблемам энергии и охране окружающей среды от СССР были представлены материалы, которые на основе экспериментов, выполненных специалистами автополигона НАМИ В.Ф. Кутене- вым, В.Н. Топуновым и А.А. Чарыко- вым, показывали ошибочность ряда статей калифорнийского и федерального стандартов США по требованиям, предъявляемым к системам вентиляции картера ДВС. Эти требования планировалось учесть в Правилах № 15 ЕЭК ООН. Выводы исследователей из НАМИ после дополнительных работ в Англии, Голландии и США были признаны правильными.

В 1974 г. СССР по результатам работ А.П. Гусарова и др. в процессе разработок поправок серий "01" и "02" к Правилам № 15 ЕЭК ООН предложил проекты норм на выброс оксидов азота с отработавшими газами ДВС. Они, с небольшими уточнениями, в 1976 г. были приняты, что обеспечило соответствие отечественных автомобилей требованиям международных стандартов по токсичности и способствовало их устойчивому экспорту в Европу.

В 1975-1977 гг. от СССР были представлены основанные на исследованиях М.Е. Вайсблюмаи А.П. Гусарова доклады с проектами норм на выброс вредных веществ с отработавшими газами мотоциклов и мопедов, которые повлияли на принятие норм Правил № 47 ЕЭК ООН, приемлемых и для отечественной промышленности.

В 1978 г. на основе работ В.А. Ануфриева, В.Ф. Арапова, А.А. Чары- кова и В.Ф. Кутенева были выработаны и переданы на совещание экспертов предложения по нормативам на выброс вредных веществ с отработавшими газами дизелей, которые практически на пять лет опередили юридическое принятие странами Европы Правил № 49 ЕЭК ООН (табл. 1).

Таким образом, специалисты нашей страны еще до присоединения СССР к Женевскому соглашению 1958 г. (оно состоялось 31 октября 1986 г.) заняли активную позицию в рабочих органах КВТ ЕЭК ООН.

В 1987 г. Госстандарт СССР признал целесообразным образовать в ряде министерств административные органы по участию в Соглашении. Таким органом, получившим название "Административный орган по сертификации автомототехники”, в Минавтопроме стал НАМИ. Кроме того, были назначены технические службы (Центральный научно-исследовательский автомобильный полигон НАМИ и Научно-исследователь-


www.booksite.ru

Таблица 1

Дата Событие

Нормативы на выброс вредных веществ дизелем, г/(кВт • ч)

монооксидуглерода

углеводороды

оксидыазота

1977-1978 гг. Предложения СССР 13,6 4,0 20,01982 г. Вступление в силу Пра

вил № 49 ЕЭК ООН14,0 3,5 18,0

ский и экспериментальный институт автомобильного электрооборудования и автоприборов).

Присоединяясь к Женевскому соглашению, СССР заявил, что он начинает применять у себя 42 Правила ЕЭК ООН. К 1988 г. число освоенных в стране Правил возросло до 49. Однако после распада СССР экономическая ситуация в стране резко ухудшилась, что существенно замедлило процесс оснащения НИЦИ- АМТа новым стендовым и приборным оборудованием, а следовательно, и темпы внедрения новых Правил ЕЭК ООН: в 1992 г., например, Российская Федерация присоединилась только к Правилам № 71. Но затем положение начало стабилизироваться, и уже в 1992—1993 гг. Россия предварительно сообщила о присоединении еще к 14 Правилам, которые вместе с ранее принятыми стали основой национальной "Системы сертификации механических транспортных средств и прицепов", введенной в действие Госстандартом

России с 1.01.1993 г. С начала 2003 г. действуют 115 Правил ЕЭК ООН, и российская автомобильная промышленность уже работает по 112 из них.

Основное требование КВТ ЕЭК ООН, как известно, — сертификация АТС. И, казалось бы, все зарубежные автомобили должны выдерживать все ее процедуры. (Вспомним: зарубежный аналог всегда воспринимался как эталон.) Но оказалось, что не все зарубежные автомобили с успехом выдерживают экзамен по оценке управляемости и устойчивости по методике автополигона НАМИ. Поэтому в 1992 г. представитель России в группе по торможению и ходовой части Э.Н. Никульников предложил проект Правил, касающихся оценки управляемости и устойчивости некоторых типов АТС. Предложение получило поддержку представителей других стран. В частности, уже разработаны Правила № 111 ЕЭК ООН по управляемости и устойчивости транспортных средств категорий N и О,

предназначенных для перевозки жу котекучих грузов.

Вообще, надо сказать, высокая квалифицированность специалистов России общепризнанна. Доказательством этого служат такие факты: в 1980 г.В.Ф. Кутенев, тогда еще директор ав- топсшигона НАМИ, избирается на пост вице-президента WP.29, а с 1982 г. — ее президентом. Он же попеременно с представителем Франции Б. Говэ возглавляет Всемирный форум для согласования Правил в области транспортных средств. Б.В. Кисуленко избран председателем административного комитета. В группах экспертов работают представители ряда министерств РФ, НАМИ, НИЦИАМТа, НИИ "Автоэлектроника", НИИШПа и заводов отрасли (табл. 2).

Административным органом Российской Федерации в Женевском соглашении 1958 г. является с 1995 г. Госстандарт России. Функции технического секретариата этого органа выполняет ФГУП ГНЦ "НАМИ”. Именно последний координирует деятельность специалистов России, участвующих в работе Всемирного форума WP.29 и его рабочих групп, организует отраслевые совещания для формирования позиции страны по вопросам, рассматриваемым с участием российских специалистов на этом форуме и сессиях его рабочих групп, что позволяет учесть российские интересы в разрабатываемых технических требованиях к автомототранспортным средствам, а также своевременно ин

Таблица 2

Рабочий орган КВТ ЕЭК ООН

Представители Российской Федерации

НАМИ НИЦИАМТ НИИ, вузы Заводы отрасли Министерства, ведомства

Всемирный форум для согласования Правил в области транспортных средств

В.Ф. Кутенев, А.А Ипатов, Б.В. Кисуленко

А.П. Гусаров Л.Я. Рошаль (НИИАТ)

Н.Т. Сорокин и А.М. Сере- женкин (Минпромнауки), П.Л. Лаврентьев (Минтранс), С.Г. Зубриський (ГУ ГИБДД МВД РФ), А.Г. Пасько (Госстандарт), В.Д. Кондратьев (НИЦ БД МВД), М.А. Низов (АСМАП)

Рабочая группа по проблемам энергии и охране окружающей среды (GRPE)

Г.С. Корнилов,B.Ф. Каменев,C.В. Алешин

М.Е. Вайсблюм

Рабочая группа по торможению и ходовой части (GRRF)

JI.JI. Гинцбург, В.А. Петрушов

Э.Н. Никульников

B.C. Калинковс- кий (НИИШП)

С.А. Логунов (Минпромнауки)

Рабочая группа по освещению и световой сигнализации (GRE)

А.А. Эйдинов С.И. Вылегжанин

Т.И. Короневская (НИИАЭ), Н.А. Володина (НТЦ ЭМС НИИАЭ)

Рабочая группа по вопросам шума (GRB)

А.И. Щепкин Ю.В. Галевко — М.И. Фесина (НТЦ ВАЗ)

--

Рабочая группа по общим предписаниям безопасности (GRSG)

О.И. Гируцкий, Л.С. Гаронин

Е.А. Житинский В.В. Комаров (НИИАТ)

Рабочая группа по пассивной безопасности (GRSP)

И.А. Плиев В.И. Сальников А. И.Рябчинский (МАДИ (ГТУ)

Г.К. Минеев (НТЦ ВАЗ)


Таблица 3

ПредприятиеЧисло "Сообщений об официальном утверждении", признаваемых

в странах-участницах Женевского соглашения, по годам

1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003

ВАЗ _ _ _ 4 10 22 44 50ГАЗ — 1 3 7 62 120 170 217ЗИЛ — 16 16 16 27 30 42 44"Ижмаш" — — 20 28 33 45 70 79КамАЗ 5 23 50 56 56 57 75 98ПАЗ — — — 14 27 44 44 44УАЗ — — — — — — 14 14

формировать отечественных производителей о готовящихся изменениях.

Перечень действующих в настоящее время уполномоченных органов Российской Федерации в Женевском соглашении 1958 г. приводится ниже.Обозначение

органа в документах

КВТ ЕЭК ООН 22/А

22/В

Полное название уполномоченного

органа

Административный орган: Комитет Российской Федерации по стандартизации и метрологии (Госстандарт России) Технические службы Научно-исследовательский центр по испытаниям и доводке автомототехники (НИЦИАМТ), г. Дмитров Московской обл.

22/С Научно-исследовательский центр и экспериментальный институт автомобильной электроники и электрооборудования (НИИАЭ), г. Москва

22/D Научно-исследовательский институт шинной промышленности (НИИШП), г. Москва

22/Е Федеральныйисследовательский и испытательный центр сельскохозяйственного машиностроения, г. Чехов Московской обл.

22/F Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (НАМИ), г. Москва

22/G Испытательный центрмототранспортных средств (АО "Мотопром"), г. Серпухов Московской обл.

22/Н Центр "Стеклосертификат",г. Саратов

22/1 АО "Борский стекольный завод", г. Бор Нижегородской обл.

22/J АО "ОСПАЗ-Технология", г. Орел

Степень участия российских изготовителей автомототранс портных средств в процедурах официального утверждения, установленных Женевским соглашением 1958 г., и число оформленных "Сообщений об официальном утверждении", признаваемых странами-участницами данного соглашения, — в табл. 3.

Как видим, налицо устойчивый рост числа "Сообщений об официальном утверждении", полученных отечественными изготовителями. Он позволяет сделать вывод: все предприятия стремятся улучшить показатели безопасности и экологичности выпускаемой ими техники и стать участниками единого глобального рынка продукции автомобилестроения. И это — один из очевидных результатов активного участия России в деятельности рабочих органов КВТ ЕЭК ООН, осуществляемого, наряду с высококвалифицированными специалистами других организаций, специалистами, объединенными в подразделениях ГНЦ ФГУП "НАМИ".

С о д е р ж а н и еПоздравление Н АМ И ................................................................................................... 1

ЭКОНОМИКА И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВАИпатов А. А., Петрушов В. А. — Некоторые задачи автомобильной науки межотраслевого и государственного значения (ретроспектива и ближайшеебудущее)........................................................................................................................... 2Кисуленко Б. В. — Концепция технического регулирования в автомобилестроении........................................................................................................................... 7Звонов В. А., Козлов А. В., Теренченко А. С. — Оценка жизненногоцикла — основа совершенствования А ТС .............................................................. 9КОНСТРУКЦИИ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВН о в ы м у с л о в и я м — н о в ы е с т р а т е г и я и т е х н о л о г и я с о з д а н и я АТ С

Гаронин JI. С., Гируцкий О. И. — Автобусы и троллейбусы.................... 12Лежнев Л. Ю., Минкин И. М. — АТС с комбинированной энергетической установкой.................................................................................................... 15Корнилов Г. С., Терехин А. Н. — Перспективы отечественного дизеле-строения с позиций отраслевой н а у к и ........................................................... 18Каменев В. Ф., Хрипач Н. А. — Конструкции "водородных" ДВС. Поиски и реш ения.................................................................................................... 20

Тюфяков А. С. — МП-системы для и на ДВС отечественных автомобилей . . 22 А к т и в н а я , п а с с и в н а я и э к о л о г и ч е с к а я б е з о п а с н о с т ь а в т о м о б и л ь н о й т е х н и к и

Нефедьев Я. Н. — Конструктивная безопасность и ее оценка................. 24Тольский В. Е. — Как снизить шум и вибрацию российских автомобилей ........................................................................................................................ 28

АВТОТЕХОБСЛУЖИВАНИЕГригорьев М. А., Волков В. И. — Защита ДВС от загрязнений: от наблюдений — к научным обобщениям................................................................................. 31Дмитриевский А. В. — Диагностирование и обслуживание систем впрыскивания бензина................................................................................................................ 33ТЕХНОЛОГИЯ, ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫФисенко И. А., Шевченко Е. Ф. — Транспортная реабилитация инвалидов . . 37 Титков А. И., Морозов А. А., Ильин В. М. — Пластмассы — материал автомобилестроения XXI века ........................................................................................... 39ИНФОРМАЦИЯНынешний день НАМИ в зеркале ф актов............................................................. 43Безверхий А. С., Бочаров А. В., Щепкин А. И. — Россия и КВТ ЕЭК ООН . . 45

Главный редактор Н. А. ПУГИНЗаместитель главного редактора В. Н. ФИЛИМОНОВР 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, О. И. Гируцкий,B. И. Гладков, М . А. Григорьев, Б. И. Гуров,Ю . К. Есеновсюм-Лашков, А. Л. Карушн,Р. В. Козьрев (ответственный секретарь), Ю. А. Купеев,Э. Н. Никульников, В. И. Пашков,C. 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 м с о в е т :М. С. Высоцкий (председатель),Л. Г. Красневский (зам. председателя),Н. В. Коритко, П. Л. Мариев, А. П. Ракомсин,И. С. Сазонов, Г. А. Синеговский, В. Е. Чвялев

Ордена Трудового Красного Знамени ФГУП «Издательство “ Машиностроение"»

Художественный редактор Т. Н. Погорелова К орр екто р М . Г. ДжавадянСдано в набор 1.08.2003. Подписано в печать 24.10.2003. Ф о рм ат 60X88 1 /8 . Бумага оф сетная. Печать офсетная.Уел. печ. л. 4,9. Усл.-кр. отт. 11,76. Уч.-изд. л. 8,36. Зак. 1557 А дрес редакции: 107076, М осква, Стромынский пе р ., 4 Телефон 269-54-98. Факс 269-48-97 E-mail: avtoprom@ mashin.ruОтпечатано в Подольской типограф ии ГУП ЧПК 142100, г. Подольск, уп. Кирова, 25Ж урнал зарегистрирован М инистерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций. Свидетельство ПН № 77-7184 Подписные индексы:в каталоге агентства "Роспечать” — 70003; в объединенном каталоге "Пресса России" — 27839 Цена свободная


www.booksite.ru

mailto:[email protected]

1

Дорогие читатели!

Вы открываете последнюю страницу юбилейного номера журнала "Автомобильная промышленность", посвященного 85-летию Государственного научного центра НАМИ. Он вышел в издательстве "Машиностроение", которому также исполняется 85 лет. В связи с этим коллектив НАМИ не может не отметить: все наши достижения, широко признанные мировым автомобилестроением, остались бы достоянием сравнительно узкого круга специалистов, не будь в стране организации, которая информирует инженерную общественность обо всем новом, что создается в стенах института. Эта организация — ордена Трудового Красного Знамени издательство "Машиностроение". Именно оно еще в 1925— 1928 гг. выпустило материалы Е. А. Чудакова, ставшие основой его капитального труда "Динамическое и экономическое исследование автомобиля" — первой не только в СССР, но и во всем мире работы, которая означала рождение новой научной дисциплины — теории автомобиля. Данная работа, а также изданная в 1933 г. его книга "Расчет автомобиля” до настоящего времени используются при расчетах и проектировании АТС отечественными и зарубежными конструкторами, а также как учебники для студентов вузов автомобильного профиля.

С тех пор прошли многие годы. Менялись названия института и издательства, в оба коллектива приходили новые люди, но традиция — издавать все лучшее через "Машиностроение" — не только сохранялась, но и крепла. Большинство научных монографий, написанных учеными НАМИ и вышедших в издательстве "Машиностроение", становились событием. Как это было, например, с книгами Гельфгата Д.Б. и Ошно- кова В.А. "Рамы грузовых автомобилей", Певзнера Я.М. и Гридасова Г.Г. "Колебания автомобиля. Испытания и исследования", Певзнера Я.М. и Горелика А.М. "Пневматические и гидропневматические подвески", Токарева А.А. "Скоростные качества и топливная экономичность автомобилей", Гольда Б.В. "Конструирование и расчет автомобилей", Гинцбурга J1.JI. "Гидравлические усилители рулевого управления автомобилей", Румянцева Л.А. "Проектирование автоматизированных

автомобильных сцеплений", Григорьева М.А., Борисовой Г.В. "Очистка топлива в двигателях внутреннего сгорания", Дмитриевского А. В. "Карбюраторы: диагностирование, регулирование, ремонт", которые сразу же после выхода в свет стали настольными для заводских конструкторов и исследователей. И книг такого уровня — десятки.

Огромна роль издательства и в оперативном информировании специалистов о новых идеях, конструкторских и технологических решениях ученых и специалистов НАМИ. Эту большую и важную работу вот уже несколько десятилетий выполняют научно-технические журналы издательства, первыми публикуя материалы, подводящие итоги конкретных научно-исследователь- ских работ, выполненных в НАМИ. В числе авторов этих журналов — все те, кто создавал и развивал отраслевую науку, кто поддерживает ее на высоком уровне в нынешние непростые времена.

Издательство Машиностроение" всегда, какими бы ни были "веяния" в технике и политике, твердо следовало и следует принципу "публиковать то, что необходимо инженерному корпусу страны, интересам развития страны". Но эти публикации не были простым воспроизведением текстов авторов статей: научные редакторы журналов издательства всегда выступали, по существу, в роли соавторов книг и статей, повышая точность, полноту изложения материалов, делая их доступными для любого читателя — ученого, инженера, работающего на автозаводе или в автотранспортном предприятии, студента вуза.

НАМИ и издательство "Машиностроение" — ровесники: оба созданы в1918г. И в течение всех истекших 85 лет они делают одно общее дело — способствуют развитию отечественных науки и техники.

От имени коллектива института я сердечно поздравляю издательство "Машиностроение"с 85-летием служения делу, крайне необходимому нашей стране. Успехов вам во всех начинаниях, в поддержании традиций, которые давно получили общее признание и уважение.

Генеральный директор ГНЦРФ ФГУП "НАМИ" А.А. Ипатов


Является организатором и устроителе международных специализированных выставок проекта «НАМИ ЭКСПО

в области автомобилей, двигателей, автокомпонентов и исследовательского оборудовани:

Проект охватывает широкий круг научных и технических пробле и предназначен для отечественных и зарубежных специалистов в области автостроени;

С 2001 г. уже проведеношесть международных выставок

Приглашаем Васпринять участие

в нашей очередной выставке.


Новые технологические решения в области термической обработки

Термообработка.Фирма “Соло” (Ш вейцария) изготовляет термическое оборудование в течение 50 лет. Свыше 85 % оборудования поставляет на экспорт, главным образом в страны Европы и Азии. Производственный потенциал фирмы позволяет изготовлять качественное оборудование в кратчайш ие сроки. Ф ирма поставила в Россию и бы вшие республики С С С Р более 50 термических установок. Последним достижением фирмы является термическая установка модели “ П рофитерм” . “ П роф итерм ” появился на рынке в 1999 г. Установка позволяет проводить термическую обработку с высоким качеством и проста в обслуживании. Установка хорошо вписывается в существующее производство. Учитывая модульную систему данной установки, мож

но компоновать ее в различныхS.W- — • ' i f

7 .

вариантах. Это позволяет проводить в одной печи следующие режимы термической обработки:-аустенизацию;-науглероживание;tg t д _ . 1 -карбонитрирование;

: -оксинитрирование;-нитрирование;-цементацию;-нитроцементацию;-отжиг;-отпуск;-пайку.

Установка комплектуется ванной для закалки в соли, масле, полимере. При обработке деталей используется защитная среда: метанол, аммиак, азот, пропан в разных пропорциях. Контроль осуществляется с помощью компьютера. Фирма использует для ускорения процесса науглероживания метод “Экокарб”, т.е. при температуре 950 °С в защитной среде идет насыщение углеродом поверхности деталей. Это приводит к сокращению времени термообработки до 50 %, проникновению углерода на глубину от 0,3 до 0,5 мм и предотвращает окисление поверхности. Учитывая вышеизложенное, производительность обработки значительно увеличивается.Установка в классическом варианте состоит из загрузчика садки, печи нагрева, установки закалки (масло, соль, полимер). Установка может дополняться установками промывки деталей, предварительной и окончательной, печами отпуска или отжига.Концепция 2-уровневая, очень компактная. Размеры рабочего пространства — от 0,15 до 1 м3, высота от 300 до 1500 мм, вес садки от 50 до 1000 кг , максимальная температура 1150 °С.Система “Профитерм” имеет следующие преимущества:- радиальное расположение нагревательных элементов позволяет создать равномерную температуру с перепадом ±5 °С;- обработка в среде защитного газа позволяет добиваться высокой термохимической однородности и качественной поверхности детали;- исключен контакт с атмосферой, что гарантирует поверхность детали без окисления и падения температуры обработки;- минимальные производственные расходы при высокой производительности, благодаря раздельной конструкции с ретортой, которая

расположена рядом с загрузочным устройством. Благодаря этому расход газа, используемого при обработке, минимальный по отношению к классическим многоцелевым камерным печам;

- конструкция закалочной ванны с полностью отделенной печной камерой гарантирует превосходную однородность закалки всех обрабатываемых деталей.Такие превосходные условия для закалки не были до сих пор ни на одной из предлагаемых установок;

- прямая подача от печи в закалочную камеру позволяет осуществлять отличный контроль за температурой в процессе закалки;- в случае увеличения производства установка может быть дополнена очень просто 2-й печью. Почти вдвое увеличивается производитель

ность при незначительном капвложении;- установка “Профитерм” имеет систему управления ‘Айситерм’,’ которая полностью разработана фирмой "Соло”В промышленности используются также печи шахтного и проходного типов. Печи шахтного типа используются для термообработки крупногабаритных деталей. Фирма “Соло” изготавливает печи шахтного типа, модель “Смартхерм”. Вес садки 5000 кг, высота 2500 мм, диаметр 1400 мм, температура от 1150 до 1250 °С.Установки проходного типа используются для обработки метизов, деталей цепей, пружин, дисков, колец, скоб, зажимов и пайки в защитной атмосфере.Фирма “Соло” поставляет печи проходного типа, т.е. линии следующих моделей:* Линия 302, ширина конвейера от 200 до 600 мм, длина зоны нагрева до 6000 мм, температура 950 °С.* Линия 322, ширина конвейера от 80 до 800 мм, длина зоны нагрева по запросу, температура 1150 °С.* Линия 370 для термической обработки проволоки, ленты, профиля, температура 1150 °С.Все типы линий могут комплектоваться установками закалки в соли, масле, полимере, а также автоматическим загрузчиком, устройством равномерного распределения деталей на конвейере и разгрузкой обрабатываемых деталей. В составе линии используются машины предварительной и окончательной промывки деталей. Оборудование фирмы “Соло” обладает высоким качеством и позволяет удовлетворять все специфические потребности клиентов, при этом сочетание цена - качество является оптимальным.

Проведение консультаций, продажа, ввод в эксплуатацию и сервисное обслуживание высококачественного оборудования, и прежде всего станков, обрабатывающих центров и линий, с обучением персонала работе на этом оборудовании. Всегда в наличии на складе в Москве запасные части к расходные материалы для всех видов станков.

117334, Москва, Пушкинская наб., 8а Тел.: (095) 954 09 00, 954 09 04, 954 09 09, 954 12 07, 954 14 63; факс: (095) 954 44 16

GALIKA АВологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru

1 1 2 0 0 3ботке стратегии развития автомо бильной...

Documents