CC BY
17
ваний к техническому и программному обеспечению автомобильных навигационных комплексов для применения их данных при выполнении автотехнической экспертизы дорожно-транспортных происшествий.
Список литературы
1. Балакин В.Д. Экспертиза дорожно-транспортных происшествий:
Учебное пособие. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2005. - 136 с.
2. Домке Э.Р. Расследование и экспертиза дорожно-транспортных
происшествий: Учебное пособие. - Пенза: Изд-во ПГУАС, 2005. -260 с.
3. http://www.glorient.ru/ «Глобал ориент» - официальный сайт
изготовителя.
4. http://www.gibdd.ru/ Статистика ДТП.
УДК 629.432 К.А. Петров
Курганский государственный университет
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВЕНТИЛЯТОРНЫХ УСТАНОВОК
Аннотация. В статье рассмотрены различные варианты вентиляторных установок системы охлаждения двигателя легкового автомобиля. Выполнен анализ основных параметров этих установок с целью определения путей оптимизации системы охлаждения и снижения затрат мощности для обеспечения ее работы.
Ключевые слова: система охлаждения двигателя автомобиля, вентиляторная установка, подача охлаждающего воздуха, набегающий поток, затраты мощности.
K.A. Petrov
Kurgan State University
THE COMPARATIVE ANALYSIS OF THE AERODYNAMIC PROPERTIES OF FAN INSTALLATIONS
Annotation. Various options for fan installations of engine cooling system car are considered in this article. The analysis of the basic parameters of these units in order to determine ways to optimize cooling system and reduce the cost of capacity for its work is completed.
Key words: engine cooling system, fan installation, cooling air volume, incident flow, costs of capacity.
Система охлаждения двигателя легкового автомобиля обладает определенными особенностями по сравнению с другими транспортными средствами. Легковой автомобиль - это скоростное транспортное средство, поэтому для обдува радиатора системы охлаждения и радиатора кондиционера предпочтительно использовать набегающий поток, потому что такой способ подачи охлаждающего воздуха имеет более высокий КПД по сравнению с вентилятором. Но на низких скоростях движения и неподвижном автомобиле подача воздуха возможна лишь за счет вентилятора. Эти два способа подачи охлаждающего воздуха оказывают противоположное действие друг на друга. В случае использования набегающего потока вентиляторная установка мешает поступлению воздуха набегающего потока и наоборот,меры предпри-
нимаемые для улучшения использования набегающего потока, достаточно часто снижают эффективность работы вентиляторной установки. В результате нерационального решения этих проблем повышаются затраты мощности на подачу охлаждающего воздуха. Существует несколько способов решения этой проблемы.
В последнее время все чаще стали применяться вентиляторные установки с двумя вентиляторами. В основном они используются на легковых автомобилях с кондиционером для лучшего охлаждения радиатора кондиционера, либо на автомобилях с большой мощностью двигателя.
Рассмотрим плюсы и минусы такой конструкции вентиляторной установки. Для примера возьмем радиатор площадью 0,2 м2. На рис. 1 показана модель кожуха с двумя вентиляторами. Она оснащена двумя вентиляторами мощностью 110 Вт каждый.
Рис. 1. Вентиляторная установка с двумя вентиляторами
Первый минус такой конструкции - затраты энергии на привод вентиляторов возрастают вдвое, по сравнению с вентиляторной установкой с одним вентилятором. Второй - увеличение массы вентиляторной установки. Третий - увеличение уровня шума и вибраций. Четвертый - удорожание конструкции.
Рис. 2. Эпюра поля скоростей воздушного потока по фронту радиатора с двумя вентиляторами при использовании вентиляторов
Вначале рассмотрим режим работы системы охлаждения без использования набегающего потока воздуха (стоянка и низкая скорость движения) при работеэлект-ровентиляторов. Рассмотрим свойства вентиляторной
установки с двумя вентиляторами. На рис. 2 изображена эпюра скоростей по фронту радиатора при использовании двух вентиляторов. Коэффициент неравномерности-поля скоростей по фронту радиатора при этом составляет 0,29, средняя скорость воздуха - 3,77 м/с. В качестве альтернативы рассмотрим вторую вентиляторную установку с симметричным кожухом с полным охватом радиатора и одним вентилятором. На рис. 3 показана эпюра скоростей для такого кожуха при использовании вентилятора.
Видно, что использование двух вентиляторов позволяет увеличить среднюю скорость воздуха и уменьшить неравномерность поля скоростей по фронту радиатора по сравнению с вентиляторной установкой с одним вентилятором. Во втором случае средняя скорость воздуха по фронту радиатора составила 2,18м/с, а коэффициент неравномерности поля скоростей - 0,94. Таким образом, средняя скорость уменьшилась на 42%, а неравномерность поля скоростей по фронту радиатора увеличилась более чем в два раза. На рис. 3 видно что, скорость воздуха через зоны радиатора, расположенные далеко от отверстия кожуха, близка к нулю.
Рис. 3. Эпюра поля скоростей воздушного потока по фронту радиатора при использовании одного вентилятора
Рассмотрим эти же два случая при использовании набегающего потока воздуха и выключенном вентиляторе. На рис. 4 изображена эпюра поля скоростей по фронту радиатора с двумя вентиляторами при использовании набегающего потока воздуха. Средняя скорость воздуха при этом равна 5 м/с, коэффициент неравномерности поля скоростей - 0,31.
При использовании кожуха с одним вентилятором средняя скорость воздуха составила 3,3 м/с, а коэффициент неравномерности поля скоростей - 0,99 (рис. 5). Таким образом, при использовании набегающего потока для кожуха с одним вентилятором средняя скорость воздуха уменьшилась на 34%, а коэффициент неравномерности поля скоростей увеличился более чем в два раза.
Отсюда можно сделать вывод, что кожух с двумя вентиляторами имеет лучшие характеристики, как при использовании набегающего потока, так и при использовании вентиляторов. Но с точки зрения энергозатрат данный кожух проигрывает, т.к. для привода вентиляторов требуется в два раза больше энергии, масса также возрастет значительно. Кроме того вентиляторы создают большую нагрузку на бортовую сеть автомобиля.
Поскольку рассмотренные вентиляторные установки с двумя вентиляторами и с одним вентилятором имеют серьезные недостатки, необходимо найти альтернативный путь оптимизации системы охлаждения. С этой
точки зрения выгоднее было бы рассматривать вентиляторную установку с одним вентилятором, но такую, чтобы она обеспечивала необходимую подачу воздуха за счет работы вентилятора и в наибольшей степени способствовала использованию набегающего потока воздуха. Для того, чтобы возросла подача воздуха при использовании вентилятора, можно увеличить мощность вентилятора на 60%. Конечно, возрастут затраты на его привод, но по сравнению с двумя вентиляторами они будут много меньше. Также необходимо увеличить диаметр вентилятора на 40 мм. Кроме того, использован кожух другой конструкции, его глубина увеличена по сравнению с предыдущим вариантом на 15 мм.
радиатора с двумя вентиляторами при использовании набегающего потока воздуха
Рис. 5. Эпюра поля скоростей воздушного потока по фронту радиатора с одним вентилятором при использовании набегающего потока воздуха
На рис. 6 показана эпюра поля скоростей воздуха по фронту радиатора при использовании новой вентиляторной установки. В этом случае средняя скорость воздуха составила 2,61 м/с, неравномерность поля скоростей - 0,82. По сравнению с предыдущим вариантом средняя скорость возросла на 20%, неравномерность поля скоростей уменьшилась на 13%.
Для лучшего использования набегающего потока воздуха на кожухе вентилятора были сделаны отверстия, которые могут быть принудительно закрыты клапанами при включении электровентилятора, конструкция кожуха показана на рис. 7.
При движении с малой скоростью или на стоящем автомобиле клапаны закрыты, что позволяет максималь-
36
ВЕСТНИК КГУ, 2011. №1
но использовать возможности вентилятора, а также избежать перетока воздуха из подкапотного пространства. По сути с закрытыми клапанами этот кожух используется как кожух с полным охватом радиатора. При движении с большой скоростью вентиляторная установка уже не может обеспечить необходимую подачу воздуха, тогда она выключается и открываются клапаны, благодаря чему в максимальной степени используется набегающий поток воздуха. На рис. 8 показана эпюра поля скоростей воздушного потока по фронту радиатора при использовании набегающего потока воздуха при открытых клапанах кожуха.
В этом случае средняя скорость воздуха составила 5,27 м/с, что на 6% больше по сравнению с вентиляторной установкой с двумя вентиляторами. Неравномерность поля скоростей равна 0,25, что на 14% меньше, чем при использовании кожуха с двумя вентиляторами.
Рис. 6. Эпюра поля скоростей воздушного потока по фронту радиатора с одним вентилятором увеличенной мощности при использовании вентилятора с изменой конструкцией кожуха
ния на всех режимах эксплуатации и кондиционирование салона, с меньшими затратами энергии.
V, м/с
Рис. 7. Кожух вентилятора с жесткими симметричными клапанами
Рис. 8. Эпюра поля скоростей воздушного потока по фронту радиатора с одним вентилятором при использовании набегающего потока воздуха, клапаны открыты
УДК 621.43 А.В. Гпазырин
Курганский государственный университет
ВЛИЯНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ВПУСКНОЙ СИСТЕМЫ НА МОЩНОСТЬ И ЭКОНОМИЧНОСТЬ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
Аннотация. Приведён анализ влияния гидравлического сопротивления впускной системы дизеля на его эффективные показатели. По результатам испытаний дизеля Д-242 получены конкретные зависимости эффективной мощности и удельного эффективного расхода топлива от гидравлического сопротивления на впуске.
Ключевые слова: дизельный двигатель, впускная система, гидравлическое сопротивление, эффективная мощность, удельный эффективный расход топлива.
A.V. Glazyrin Kurgan State University
INFLUENCE OF HYDRAULIC RESISTANCE OF INLET SYSTEM ON CAPACITY AND PROFITABILITY OF THE DIESEL ENGINE
Таким образом, установлено, что применение вентиляторной установки с двумя вентиляторами в некоторых случаях является неоправданным решением, в первую очередь, из-за значительного увеличения массы системы охлаждения, увеличения мощности для осуществления подачи охлаждающего воздуха и т.д. Во многих случаях альтернативным решением можно считать применение вентиляторной установки с одним вентилятором с улучшенными характеристиками и управляемыми клапанами на кожухе, что обеспечит работу системы охлажде-
Annotation. The analysis of influence of hydraulic resistance of inlet system of a diesel engine on its effective indicators is resulted. By results of tests of diesel engine D-242 concrete dependences of effective power and the specific effective expense of fuel on hydraulic resistance on an admission are received.
Key words: the diesel engine, inlet system, hydraulic resistance, effective power, the specific effective expense of fuel.
