СПОСОБ ЭЛЕКТРОНЕЙТРАЛИЗАЦИИ КУЗОВА АВТОМОБИЛЯ Российский патент 2007 года по МПК C23F15/00 

Изобретение относится к области защиты металлических конструкций от воздействия коррозии и может быть использовано для защиты кузова автомобиля от электрической коррозии.

Электрическое соединение приемников с источником электроэнергии на автомобилях традиционно осуществляется по однопроводной схеме, в которой к каждому приемнику подведен только один, плюсовой, провод как прямая связь положительного зажима источника с приемником, а вторым, минусовым, проводником как обратной связью приемника с отрицательным зажимом источника является масса, то есть корпус приемника, корпус двигателя, корпус кузова. Характерным для данной системы является большой разброс точек подключения к массе кузова всего множества приемников, а значит разброс отрицательных, различных по вектору и величине токов.

Косвенным путем в лабораторных условиях, не без помощи цветного фото прослеживается принцип распределения движущихся заряженных частиц обоих знаков по сложно разветвленному общему электротокопроводу, функцию которого выполняет корпус кузова. Во всех случаях протекания тока только одного приемника движение вышеупомянутых частиц более плотным пучком осуществляется по наименьшему сопротивлению и по кратчайшему пути. В целом токопроводящая металлическая масса имеет бесчисленное множество и более длинных токопроводящих путей, включая самые длинные пути и пути с наибольшим сопротивлением. Везде плотность тока, или концентрация частиц, пропорциональна проводимости конкретного пути.

Положительно заряженные частицы тока в минусовом участке электрической цепи приемника, например лампы заднего фонаря или лампы фары переднего освещения, движутся к минусовому полюсу источника, а отрицательные - в противоположном направлении, одновременно по крышевым, днищевым и боковинным частям корпуса кузова. Непрямолинейность как пучкообразных, так и рассеянных потоков по длине токопроводящего пути, без учета различных конфигураций самой массы можно объяснить изменением сопротивления в отдельных участках, вызванным разностью площадей поперечных сечений, неоднородностью остаточных структурных состояний после термообработки металла и температурными перепадами, зависящими от многих факторов, имеющих место при эксплуатации. От изменения количества при неравенстве мощностных данных одновременно включенных приемников зависит изменение параметров электрических и магнитных миниполей, взаимовлияющих на отклонение как собственных, так и ближних потоковых направлений.

Особая плотность при нагрузках, когда включен максимум вышеупомянутых приемников (бортовых электроприборов - потребителей электроэнергии), потоками заряженных частиц охвачен весь замкнутый на минусовой зажим источника металлический фон корпуса кузова. Магнитные миниполя минусовых токов катализируют окислительно-восстановительные реакции в граничном, взаимоконтактном слое металл-неметалл за счет ускорения перемещений наружных электронов атомов металла к атомам реагента. Поэтому в наиболее увлажненных и тем более влагозащищенных местах, а также в точках клеммно-винтового соединения минусовых выводов приемников с массой оксидов железа образуется значительно больше, чем при нормальном, электрически нейтральном состоянии корпуса кузова.

Наиболее близким к изобретению является способ защиты от коррозии кузова автомобиля, основанный на противокоррозийном пропуске тока через все металлические электроды одновременно (RU 2052541 С1, кл. C 13 F 13/00, 20.01.1996).

Недостатками известного способа являются существенное ограничение тока штатной системы питания автомобиля и низкая эффективность защиты от коррозии.

Техническим результатом при использовании изобретения является повышение эффективности защиты от коррозии.

Технический результат достигается за счет того, что отрицательные выводы всех приемников электрической энергии, кроме стартера, соединяют катодным проводом, выполненным в виде многожильного изолированного медного провода, с отрицательным полюсом источника электрической энергии, при этом отрицательные выводы приемников электрической энергии объединяют в узлы, а каждый приемник электрической энергии электрически изолируют от корпуса кузова.

Сущность изобретения.

В графическом приложении к описанию приведены фигуры 1-3, облегчающие пояснение и восприятие изобретения.

На фиг.1 представлены: поз.1 - горизонтальный разрез корпуса кузова автомобиля ВАЗ 21063, а также парадигма расположения и соединений минусовой части электрической схемы с источником электропитания. На данной фигуре поз.2 представлен медный катодный главный электротокопровод, изолированный провод, как единый электрический соединитель минусовых выводов всех приемников с источником питания И. Такой соединитель выполняет функцию электроколлектора, интегроида для всех отрицательных токов приемников и совместно с медным изолированным электрическим соединителем "отрицательный вывод стартера - отрицательный вывод генератора -отрицательный зажим источника" они являются физическими выразителями объекта изобретения, имеющими достаточно высокую степень защиты. Далее поз.3 - датчик указателя уровня топлива; 4 - задний фонарь; 5 - плафон освещения салона; 6 - выключатель плафона; 7 - фонарь сигнализации открытых дверей; 8 - выключатель фонаря сигнализации открытых дверей; 9 - выключатель минуса В-1; 10 - электродвигатель стеклоочистителя; 11 - щиток приборов; 12 - электродвигатель вентилятора отопителя; 13 - подкапотная лампа; 14 - стартер; 15 - двигатель; 16 - генератор; 17 - электродвигатель вентилятора охлаждения радиатора; 18 - регулятор напряжения; 19 - электродвигатель омывателя ветрового стекла; 10 - боковой указатель поворота; 21 - подфарник; 22 - фары; 23 - звуковые сигналы; 24 - реле включения ближнего света; 25 - реле включения дальнего света; 26 - распределитель зажигания; 27 - изоляция.

Фиг.2, в принципе, представляет собой аналогию с фигурой 1. Здесь показан механизм отвода от массы выключателя В1 посредством гибкости Ш1 или разворота последнего на ослабленном зажиме минусового полюса.

Фиг.3 иллюстрирует возможность заделки в каждом из приемников электроизолированного отрицательного вывода. Очевидно, что при современных технологиях свеча зажигания не является исключением. На случай задержки серийного производства двухэлектродной свечи зажигания (фиг.3, поз.VI), как электрокоррозийно, не опасно использовать небольшие части корпуса обыкновенной свечи зажигания и блока цилиндров в качестве электропроводника, но при безусловной электроизоляции двигателя и корпуса кузова автомобиля.

Разумеется, что сама модернизация электрического подключения приемника к источнику электроэнергии по схеме фиг.3, поз.VI,то есть без контакта с массой, к объекту изобретения не относится, но является его атрибутом.

Количественной характеристикой всякой коррозии, без учета площади распространения, является ее глубина h, мм, в опасном сечении. На практике она определяется как разность первоначальной h_о и остаточной h_ост толщины штампованного кузовного железа:

h=h_о-h_ост

Поскольку глубина электрокоррозии h_эх есть переменная, зависимая функция от аргумента i, то можно записать:

h_эх=f(i)

Элементарную глубину электрокоррозии dh_эх, за бесконечно малый промежуток времени dt_э можно выразить следующим дифференциальным уравнением

dh_эх=f·k_э·i·dt_э, тогда:

глубина электрокоррозии, за определенное количество часов t, ч, равна:

после интегрирования:

h_эх=f·k_э ^·I·t_э (мм)

Качественной характеристикой электрохимической коррозии является скорость последней V_эх, мм/год, и выражается глубиной разрушения h_эх, мм, в единицу времени Т (час, сутки, месяц, год).

Отсюда закон скорости электрохимической коррозии для токопроводящей массы:

- в любой реагентной среде, f, %, удельная скорость электрохимической коррозии токопроводящей массы V_эх, мм/ч, пропорциональна силе тока I, А, и времени токовозмущения означенной массы, t_э, ч;

Принята следующая символика:

f, % - любая реагентная среда, определяемая по данным лабораторного анализа, или влажность воздуха, вычисляемая усреднением данных метеобюро за расчетный период времени;

k_э -коэффициент пропорциональности, получен опытным путем;

I, А - сила тока, протекающего в массе кузова, определяемая по паспортной характеристике приемника или показаниями амперметра;

t_э, час, и t_x, час - соответственно время токовозмущения массы и время только химического воздействия на металл, определяемые по хронометражам;

Т - единица расчетного времени.

Давлением р, Па, и температурой t, °C, коэффициенты которых могут стоять в числителе, пренебрегают как прочими равными условиями.

Удельную скорость химической или атмосферной коррозии определяют по формуле:

.

Только после сравнения формулы (1) и (2) становится очевидным, что скорость химической коррозии в формуле (2) ниже, чем скорость электрохимической коррозии в формуле (1) на элиминированный существенный аргумент - это множитель I, А, который может принимать численные значения в прямой зависимости от количества включенных приемников и величины их суммарного тока, выраженной пределами 0,1А<I<30А. Именно в сравнении данных двух формул (1) и (2) четко просматривается нецелесообразность применения однопроводной системы в ее чистом виде, как прежде. Однопроводную плюсовую схему выгодно, необходимо и достаточно использовать в тандеме с однопроводной минусовой, абсолютно не сложной, абсолютно надежной и практически не проигрышной по меди (в сравнении с прежней системой), состоящей из сочленного, малогабаритного, локального, многожильного медного, в изоляции черного (как принято) цвета электропровода (минусового электроколлектора, минусового интегроида) для минусовых токов всех приемников в электроэнергии, за исключением автономии токов стартера и генератора. Это уже не однопроводная и не двухпроводная системы. Это две автономных однопроводных схемы, плюсовая и минусовая, объединенные в одну новую систему "однопроводная Плюс". И такая система имеет свои, отличные от прежней системы атрибуты, которые предусматривают бисхемную, взаимоавтономную систему электрооборудования автомобиля и выражаются:

- элиминированием отрицательного тока в массе кузова за счет: отключения массы посредством гибкого шунта Ш1, отогнув последний вместе с предварительно отсоединенным от массы выключателем В1 на несколько угловых градусов от точки прежнего до точки нового крепления В1 фиг.2 и на время Т=const; ликвидации электрических гибких шунтов Ш2, Ш3 фиг.2 "масса двигателя - масса кузова"; устранения электрических контактов отрицательных выводов всех приемников с массой кузова и массой двигателя фиг.1 поз 4-25;

- направлением в единое русло с последующей интеграцией отрицательных токов всех приемников, за исключением автономии токов стартера и генератора, что достигается: внедрением скрепленного с выключателем В1 посекционно сочлененного медного многожильного изолированного электрического соединителя - интегроида для всех приемников и отрицательного полюса источника И, фиг.2, поз.2;

- внедрением медного многожильного изолированного электрического соединителя "отрицательный вывод стартера - отрицательный вывод генератора - отрицательный зажим источника" фиг.2, поз.А;

- элиминированием отрицательного тока в массе собственного корпуса приемника путем заделки в каждом из приемников, будь то стартер фиг.3 поз.I, звуковой сигнал поз.III, прерыватель поз.IV, датчик уровня или давления поз.V, свеча зажигания поз.VI и прочие ..., а также генератор поз.II - электроизолированного отрицательного клеммного вывода;

- исключением возможных бифуркаций и утечек отрицательных токов в корпусе кузова, путем внедрения электроизоляции (прокладка, шайба, кембрик, окраска контактирующих поверхностей) фиг.1, поз.27, между корпусом двигателя и корпусом кузова, корпусом приемника и корпусом кузова или двигателя, не исключая при этом возможности изготовления собственного корпуса приемника, корпуса двигателя и корпуса кузова автомобиля из композиционных диэлектрических материалов.

Вышеозначенный закон скорости коррозийных электрохимических процессов для токопроводящей массы дает возможность: вычислить степень электрического катализа вышеозначенных процессов, то есть ускорения "... разрушения металлической решетки из-за перехода катионов металла в раствор и связывания окислителем освобождающихся электронов" посредством магнитного миниполя отрицательного тока; констатировать прямую зависимость коррозийного износа от интенсивности эксплуатации, выраженной количеством электричества протекающего в массе; прогнозировать остаточный ресурс наработки данного автомобиля в данной реагентной среде по коррозионному износу его кузова.

Закон является тем единственным связующим звеном всей цепи из перечисленных здесь звеньев, обеспечения приемника электроэнергией в электрооборудовании современной техники.

Создана новая геометрия для протекания в четко обозначенном русле отрицательному току, выраженная простым изменением несовершенного и потому не законного отрицательного участка электрической цепи приемника электроэнергии, наглядно показана в графическом приложении, см. фиг.1-3.

Новая кинематика обусловлена промышленным применением и высоким техническим результатом, превышающим десятикратное или радикальное, в буквальном смысле слова, снижение коррозийного износа электрически нейтрального кузова автомобиля.

Изобретение относится к области защиты металлических конструкций от воздействия коррозии и может быть использовано для защиты кузова автомобиля от электрической коррозии. Технический результат - повышение эффективности защиты от коррозии. Согласно изобретению отрицательные выводы всех приемников электрической энергии в автомобиле, кроме стартера, соединяют катодным проводом, выполненным в виде многожильного изолированного медного провода, с отрицательным полюсом источника электрической энергии. При этом отрицательные выводы приемников электрической энергии объединяют в узлы, а каждый приемник электрической энергии электрически изолируют от корпуса кузова. 3 ил.

Способ защиты кузова автомобиля от электрохимической коррозии, отличающийся тем, что отрицательные выводы всех приемников электрической энергии, кроме стартера, соединяют катодным проводом, выполненным в виде многожильного изолированного медного провода с отрицательным полюсом источника электрической энергии, при этом отрицательные выводы приемников электрической энергии объединяют в узлы, а каждый приемник электрической энергии электрически изолируют от корпуса кузова.