1523

Во время движения автомобиля частота оборотов вала генератора достигает 10–14 тыс. об/мин. Это самая большая скорость вращения среди всех узлов автомобиля, в 2–3 раза превышающая частоту оборотов двигателя. Срок службы у генератора примерно в два раза меньше, чем у двигателя: около 160 тыс. км пробега. Еще меньший срок службы имеет клиноременная передача. В случае выхода из строя ремня электрооборудование автомобиля начинает потреблять энергию от аккумуляторной батареи, что приводит к ее разряду. При полном разряде аккумуляторной батареи из-за отказа электронной системы управления двигателем машина теряет подвижность.

Малый эксплуатационный ресурс ремней обусловлен неравномерностью функционирования двигателя автомобиля, крутящий момент от которого постоянно изменяется в зависимости от условий движения автомобиля. При этом детали ротора генератора, приводимые в действие ременной передачей, вращаются с одной скоростью, а вал коленчатого вала – с другой (они либо опережают его, либо существенно отстают). Если к описанному явлению прибавить режимы разгона машины и ее торможения, запуска и остановки двигателя, можно понять, почему фиксируются факты растяжения ремня привода генератора, а затем и его разрыв.

Особую актуальность вопрос повышения ресурса клиноременной передачи привода генератора приобретает на специальных машинах, разрабатываемых для силовых структур. Одной из таких машин является специальный автомобиль «Урал-432009» («Урал-ВВ»), где силовая установка заключена в броневой капсуле, затрудняющей доступ к ней и обслуживание агрегатов и узлов (рис. 1, 2) [1].

Рис. 1. Двигатель ЯМЗ-536 автомобиля «Урал-ВВ» в защитной капсуле

631

с теми же высокими оборотами, что обеспечивает продолжение вырабатывания электрического тока для питания потребителей и заряд аккумуляторной батареи и, соответственно, снижает нагрузки, воздействующие на ременную передачу.

Принцип работы данного узла аналогичен принципу, по которому работает муфта привода стартера системы пуска двигателей внутреннего сгорания. При разгоне ротора, во время увеличения числа оборотов двигателя специальные стопорные ролики блокируют друг относительно друга две части обоймы муфты, и на ротор поступает крутящий момент. В момент, когда обороты коленчатого вала уменьшаются, скорость вращения наружной обоймы начинает отставать от внутренней. Это приводит

к разъединению обойм, вращение ротора продолжается по инерции, самостоятельно, до блокирования муфты при выравнивании скоростей обойм муфты, что и обеспечивает отсутствие отрицательного воздействия инерции на генераторный ремень.

Кроме двух обойм, в рассматриваемом нами механизме имеются ролики, их выстраивают в два ряда. Один ряд – это ролики, перемещающиеся по внутренней обойме (по профилированной ее части) и выполняющие функцию стопорного механизма. Другой ряд состоит из роликов, которые играют роль подшипников игольчатого типа.

Также в конструкцию муфты входят:

пластина (контактная), оснащенная сальником;

две внутренние втулки (первая – обычная, вторая – выполнена

снаклонными плоскостями);

крышка;

прокладка;

шлицевой профиль.

Основные размеры роликовой муфты приведены на рис. 4. Методика расчета и подбора обгонных муфт не представляет сложно-

сти [2].

633

Список литературы

1.РЭ 432009-3902035. Автомобиль бронированный «Урал432009». – Миасс, 2014.

2.Анурьев B.И. Справочник конструктора-машиностроителя:

в3 т. – М.: Машиностроение, 2006. – Т. 2. – 960 с.

Об авторах

Погорелов Андрей Сергеевич – сержант факультета техниче-

ского обеспечения, Пермский военный институт внутренних войск МВД России, e-mail: bearn@mail.ru.

Дюнов Василий Александрович – кандидат технических наук,

старший преподаватель кафедры конструкций автобронетанковой техники факультета технического обеспечения, Пермский военный институт внутренних войск МВД России, e-mail: bearn@mail.ru.

635

УДК 621.43.016

В.Л. Поляцко, В.С. Морозова, В.С. Гун, Е.В. Поляцко

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АВТОМОБИЛЯ

Рассмотрено влияние магнитного поля, воздействующего на компоненты топливовоздушной смеси (топливо и воздух) автомобиля, одновременное снижение токсичных компонентов (оксидов углерода, углеводородов и оксидов азота) в отработавших газах. Приведены результаты теоретических исследований, практических испытаний. На основании полиномиальных зависимостей и их производных установлены функции оптимальных соотношений магнитных потоков в зависимости от частоты вращения и нагрузки по критерию минимальной токсичности.

Ключевые слова: автомобиль, двигатель внутреннего сгорания, токсичные компоненты, отработавшие газы, магнитное поле.

V.L. Polyatsko, V.S. Morozova, V.S. Gun, E.V. Polyatsko

MATHEMATICAL PROGNOSIS

OF ECOLOGICAL PARAMETERS OF VEHICLE

The influence of the magnetic field acting on the components of the air-fuel mixture (fuel and air) of a vehicle. The toxic components of exhaust gases (carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides) reduced by a magnetic field. The results of theoretical research and practical tests is show. Determined polynomial dependence and their derivatives for the toxic components. Set function optimal proportions magnetic fluxes depending on engine speed and load criterion minimal toxicity.

Keywords: vehicle, the engine of internal combustion, toxic components, the exhaust gases, the magnetic field.

Современные экологические стандарты предъявляют жесткие требования к автомобильным топливам и конструкции автомобиля в целом. Многие конструкторы и ученые работают над улучшением конструкции автомобилей, совершенствованием рабочего цикла, улучшением качества топлива и смазывающих материалов, применяе-

636

мых в автомобилях. Для соответствия постоянно ужесточающимся нормам на состав отработавших газов (ОГ) все более важное значение приобретает процесс их очистки. Это относится прежде всего к легковым автомобилям всех размерных классов и грузовикам. Сегодня исследуются различные варианты процессов очистки ОГ, многие из которых уже применяются на практике.

Начиная с 80-х годов прошлого столетия ученые России, США, Франции, Германии, Японии разрабатывают мероприятия по интенсификации рабочих процессов энергетических установок и двигателей внутреннего сгорания (ДВС) обработкой топлива или воздуха электрическим, магнитным или электромагнитным полем [1].

Воснове предлагаемых способов лежит такое явление физики, как внутреннее изменение поляризации электронных орбит вещества, помещенного во внешнее магнитное или электрическое поле. Иными словами, при воздействии внешнего магнитного поля на помещенное

внего вещество происходит переориентация электронных орбит или векторов орбитальных магнитных моментов. Кроме того, такое явление может способствовать дроблению вещества на более мелкие частицы на молекулярном или атомарном уровне [1].

Внастоящее время известно более 300 изобретений по повышению экономических и экологических показателей ДВС обработкой топлива и воздуха магнитным и электрическим полями, что доказывает целесообразность работ по данному направлению, ведет к интенсификации рабочего процесса с разработкой наиболее простых методов такой обработки и ее конструктивного воплощения, т.е. к нетрадиционным способам повышения экологических и экономических качеств двигателей транспортных средств.

Одним из таких способов является обработка компонентов топливовоздушной смеси (ТВС) магнитным полем [2].

Проведенные ранее различными учеными исследования показали, что при магнитном (электромагнитном), электрическом, ионизационном воздействии на топливо или газообразную среду происходит перестройка структуры вещества, что ведет к изменению физических и химических свойств на атомарно-молекулярном уровне. Любое жидкое топливо в обычном состоянии имеет углеводородные группы, из которых формируются «сгустки молекул», или полимеризированное топливо. Такое топливо в двигателе сгорает не полностью из-за ограниченного доступа внутрь кислорода независимо от количества посту-

637

пающего воздуха. В настоящее время на основании ряда исследований твердо установлено, что при воздействии на топливо слабого статического магнитного (электромагнитного) поля образуются молекулярные цепи, обладающие малым содержанием атомов углерода и водорода, имеющие более высокую теплоту сгорания, способствующие экономии топлива и снижению токсичности ОГ. Указанное преобразование вещества изображено на рис. 1.

Рис. 1. Преобразование молекул бензина под действием магнитного поля

На рис. 2 приведены снимки язычка пламени горящего бензина, сделанные авторами в процессе предварительного эксперимента по изучению влияния магнитного поля на компоненты топливовоздушной смеси. При статическом изучении снимков выяснилось, что язычок пламени, на который воздействует магнитный поток от стационарных постоянных магнитов, длиннее, а площадь, занимаемая светлой частью, больше. Эти предварительные результаты дали основание полагать, что топливо и воздух, обработанные перед процессом сгорания разнополюсным магнитным полем, сгорают более эффективно.

Впоследствии этот метод был использован на автомобиле ВАЗ21213 «Нива», на котором был проведен ряд испытаний на холостом ходу, под нагрузкой, с имитацией ездовых циклов и ходовых испытаний на различных скоростях движения в реальных городских условиях. По результатам серий этих испытаний способ был запатентован. Полученные авторами результаты проведенных исследований показали, что на режимах холостого хода минимальной и повышенной частоты вращения коленчатого вала, режимах движения на различных

638

скоростях бензиновых двигателей карбюраторного типа и с впрыскиванием бензина во впускной трубопровод (использовался развернутый стенд с установленным двигателем ВАЗ-2112 и автомобиль ВАЗ-11183 «Калина») происходит снижение содержания токсичных компонентов СО, CnHm, NOx в ОГ и уменьшение расхода топлива.

аб

Рис. 2. Язычок пламени: а – в магнитном поле; б – в стандартных условиях

Исследования многих российских и зарубежных ученых показывают, что при воздействии на воздух магнитными полями происходит так называемый эффект озонации, т.е. переход атмосферного кислорода из состояния О2 в состояние О3, что способствует появлению атомарного кислорода О при расщеплении молекул озона. Этот эффект объясняет более полное сгорание углеводородных соединений и доокисление промежуточных продуктов неполного сгорания (СО, СНх) [3, 4].

Монооксид углерода СО в бензиновых двигателях, работающих на режимах с низкими коэффициентами избытка воздуха (на режимах холостого хода при λ < 1), достигает концентрации в ОГ 6–12 %, что составляет значительную величину [5].

Метан СН4 относится к группе легких газообразных углеводородов, и на его долю в бензиновых двигателях приходится 14–58 % от общего содержания в ОГ несгоревших углеводородов, а при значительном содержании легких несгоревших углеводородов отработавшие газы имеют белый цвет, так же как и при содержании большого количества водяных паров.

Кроме того, имеющиеся в ОГ ДВС альдегиды являются продуктами неполного сгорания, преобладают в форме формальдегида

639

НСНО, ацетальдегида СН3СНО и акролеина СН2СНСНО и вызывают резкий неприятный запах отработавших газов [6].

При одновременном воздействии на компоненты рабочего тела разноименных полюсов магнитного поля органолептическим методом было установлено, что исчезает резкий запах ОГ, серый дым меняется на белый или бесцветный. Учитывая вышеописанное, ход реакции и окисление альдегидов можно представить в виде

В подтверждение описанных реакций можно привести тот факт, что концентрация СО2 (конечного продукта сгорания) в отработавших газах увеличивается, как и количество водяного конденсата, что свидетельствует о более полном сгорании.

Для определения функциональных зависимостей параметров исследуемого ДВС ВАЗ-21213 и выработки практических рекомендаций для автомобилей категории М1 была разработана программа аппроксимации экспериментальных данных полиномиальными зависимостями, написанная на языке Fortran и использующая метод наименьших квадратов. Адекватность полученных уравнений была подтверждена с помощью критерия Фишера.

Были получены полиномиальные зависимости, описывающие влияние магнитных потоков на токсичные компоненты ОГ:

640