Выбор рациональных аэродинамических параметров системы охлаждения двигателя легкового автомобиля

• Автор: Петров, Кирилл Анатольевич
• Шифр специальности: 05.05.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследования
1.1 Конструктивные особенности систем жидкостного охлаждения двигателей легковых автомобилей
1.2 Тепловыделение двигателя легкового автомобиля
1.3 Интенсификация теплоотдачи радиатора
1.4 Вентилятор и вентиляторная установка
1.5 Взаимосвязь внешней и внутренней аэродинамики
1.6 Проблема неравномерного распределения воздуха по фронту радиатора
1.6 Критерии оценки эффективности системы охлаждения
1.7 Цели и задачи исследования
2. Теоретические исследования факторов влияющих на прохождение воздуха в системе охлаждение и определение путей оптимизации системы охлаждения
2.1 Аналитический метод решения задач внешней и внутренней аэродинамики
2.2 Методика расчета тепловыделения двигателя легкового автомобиля
2.3 Анализ факторов, влияющих на эффективность системы охлаждения и затраты энергии при использовании вентиляторной установки
2.4 Анализ факторов, влияющих на эффективность системы охлаждения и затраты энергии при использовании набегающего потока воздуха
2.5 Методика определения влияния неравномерности поля скоростей воздуха по фронту радиатора на коэффициент его аэродинамического сопротивления
2.6 Численный метод решения задач внешнего и внутреннего течений воздуха
2.7 Алгоритм проектирования «воздушной части» системы охлаждения двигателя легкового автомобиля
2.8 Анализ аэродинамических свойств вентиляторных установок различных конструктивных решений
2.9 Определение рациональных параметров вентиляторной установки с жесткими управляемыми клапанами
3 Экспериментальные исследования аэродинамических свойст вентиляторных установок
3.1 Описание экспериментальной установки
3.2 Методика исследований
4 Результаты экспериментальных исследований
4.1 Оценка кожухов с полным и неполным охватом
4.2 Влияние вентилятора на прохождение воздуха под действием набегающего потока
4.3 Оценка эффективности использования клапанов в кожухе вентилятора
4.4 Исследование кожухов с жесткими клапанами
Основные результаты и выводы
Литература

ВВЕДЕНИЕ
С каждым годом количество моделей автомобилей увеличивается, а время необходимое на их разработку и доводку сокращается. Это касается всех аспектов проектируемого автомобиля, в том числе и его системы охлаждения. Одним из направлений развития современных двигателем внутреннего сгорания является повышение их мощностей. Это приводит к увеличению нагрузки на систему охлаждения, к ней предъявляются все более жесткие требования, она должна обеспечивать работу двигателя при всех
режимах эксплуатации.
Значительная доля мощности двигателя легкового автомобиля затрачивается на приведение в действие системы охлаждения, как правило, большая часть таких затрат явно не оправдана. Зачастую недооцениваются потери, вызванные несовершенной конструкцией воздушной части системы охлаждения. Нередко, проблемы, связанные с работой системы охлаждения, решаются на заключительной стадии проектирования методом «проб и ошибок» или, например, за счет простого увеличения размеров радиатора или увеличение мощности привода вентилятора, что в свою очередь опять же приводит к потерям мощности двигателя.
Снижение аэродинамического сопротивления автомобиля за счет изменения формы кузова практически исчерпало свои возможности. Необходимо рассматривать вопросы, связанные с прохождением воздуха через воздушный тракт системы охлаждения, поскольку прохождение воздуха внутри автомобиля вызывает увеличение коэффициента аэродинамического сопротивления автомобиля.
Неоправданные затраты мощности связаны, чаще всего, с неправильно установленным балансом между использованием для охлаждения набегающего потока и вентилятора. Система охлаждения должна выполнять свои функции как при движении по скоростной магистрали, где подача охлаждающего воздуха осуществляется, в основном, за счет набегающего

соответствия, при этом задается критическая температура жидкости, т.е. температура кипения и температура окружающего воздуха. При движении по шоссе с максимальной скоростью в России критическая температура жидкости принимается 115°С и при температуре окружающей среды 45°С, при этом температура жидкости на входе в радиатор не должна превышать 70°С. Фирма УЫкълуацеп и РогесЬе при таких же температурах критической и внешней среды допускают нагрев не выше 75 °С. При движении в горной местности дополнительно указывается величина подъема, скорость движения и передача, на которой осуществляется подъем, кроме того, возможно движение с буксируемым прицепом, тогда указывается его полная масса.
В.-Г. Гухо [5] приводит несколько иные требования для европейских условий эксплуатации:
1. Автомобиль должен преодолевать 10% подъем со скоростью 25 км/ч при полной нагрузке и максимальном весе прицепа при непрерывном режиме движения.
2. Автомобиль должен двигаться с указанной в технической характеристике максимальной скоростью без ограничения времени.
Дополнительно к указанным условиям вводятся ограничения по разности температур воздуха и воды на входе в радиатор при движении на подъем и движении с максимальной скоростью разность не должна превышать соответственно 80 и 65°С.
Температурный запас системы охлаждения определяется при условии блокировки термостата, т. е. он должен быть постоянно открытым для прохода жидкости через радиатор.
1.8 Цели и задачи исследования
В результате проведенного анализа выполненных ранее исследований связанных с подачей охлаждающего воздуха для обеспечения работы системы охлаждения двигателя легкового автомобиля и влиянием этого потока на «аэродинамику» автомобиля. Было установлено, что значительная