Підвищення техніко-експлуатаційних характеристик автомобіля удосконаленням блока "радіатор-вентилятор" системи охолодження двигуна

Таким чином, з аналізу результатів проведених досліджень випливає, що з метою підвищення ефективності системи охолодження двигунів автомобілів "Славута" і Daewoo Sens для нормальної роботи при температурі навколишнього середовища не менш 40 єС рекомендується застосовувати:

– алюмінієві радіатори непаяної конструкції з кроком розташування ребер t_р = 1,7 мм і паяної конструкції з кроком розташування ребер t_р = 1,9 мм разом з вентилятором серії К-156, розробленого ЦАГІ, що дозволить зменшити витрати кольорових металів на виготовлення радіаторів на 5…16 %, а також знизити витрати потужності на привід вентилятора на 15…30 %;

– на виході з вентиляторної установки дифузор у виді усіченого конуса з кутом розкриття 15° і висотою 100 мм, а також поворот на 45є перетинок, що з'єднують втулку кожуха з його обичайкою, що дозволить збільшити продуктивність вентилятора на 7…8 %, а максимальний ККД - на 19…26 %, і знизити витрати потужності на привід вентилятора на 5…8 %;

– замість круглої обичайки, що служить для кріплення вентилятора до радіатора, прямокутний кожух, що охоплює не менш 70 % площі фронту радіатора, що дозволить при русі автомобіля на розрахунковому режимі (тривалий підйом цілком навантаженого автомобіля при крутості 7,2 % зі сталою швидкістю 50 км/год) найбільше ефективно використовувати витрату повітря, створювану вентилятором, і забезпечити необхідну теплорозсіючу здатність радіатора при мінімальних витратах потужності на привід вентилятора.

Застосування на практиці даних рекомендацій дозволяє: знизити витрати потужності на привід вентилятора на 15…30 % та зменшити масу радіатора на 5…16 %.

Висновки

У дисертаційній роботі вирішена науково-практична задача підвищення техніко-експлуатаційних характеристик автомобіля удосконаленням блока "радіатор-вентилятор" системи охолодження двигуна шляхом вибору раціональних параметрів його конструкції і режимів роботи (радіатора, вентилятора й інших елементів). У процесі рішення задачі отримані наступні результати.

1. У результаті проведеного аналізу ефективності експлуатації автомобілів вітчизняного виробництва на території України в жаркий період року, огляду конструкцій і аналізу результатів попередніх досліджень встановлені основні напрямки удосконалення охолоджуючого пристрою і сформульовані задачі теоретичних і експериментальних досліджень блока "радіатор-вентилятор" системи охолодження двигунів автомобілів з метою підвищення ефективності його роботи.

2. На підставі теоретичних досліджень, у тому числі розв'язання системи диференціальних рівнянь, отримане аналітичне вираження, що характеризує інтенсивність процесу конвективного теплообміну на поверхні у виді пластин, що мають турбулізатори типу жалюзі. Отримано рівняння для коефіцієнта теплопередачі радіатора трубчасто-пластинчастої конструкції з урахуванням впливу кроку розташування ребер у радіаторі і періодично розташовних на ребрах турбулізаторів типу жалюзі.

3. У результаті експериментальних досліджень:

– визначено енергетичні характеристики радіаторів, вентиляторних установок і блоків "радіатор-вентилятор" автомобілів ЗАЗ і ВАЗ з урахуванням впливу параметрів конструкції і режимів роботи з метою уточнення результатів теоретичних досліджень і математичної моделі енергетичного розрахунку системи охолодження; отримано енергетичні характеристики (коефіцієнти тепловіддачі до повітря, коефіцієнти теплопередачі і аеродинамічні опори) у параметричній і критеріальній формах мідних і алюмінієвих радіаторів трубчасто-пластинчастого і трубчасто-стрічкового типу з урахуванням впливу кроку розташування ребер t_р, глибини радіатора L і турбулізаторів на оребренні у вигляді жалюзі;

– досліджено вплив турбулізаторів типу жалюзі, розташованих назустріч потокові повітря, на поверхні охолоджуючої пластини на теплорозсіючу здатність радіатора. У результаті були отримані коефіцієнт кореляції К_к для рівняння (2), що характеризує інтенсивність процесу конвективного теплообміну, і залежність (7) для поправкового коефіцієнта С_пр, що враховує вплив турбулізаторів на теплопередачу радіатора, від масової швидкості повітря перед фронтом радіатора;

– отримано аеродинамічні характеристики вентиляторних установок (як у блоці з радіатором, так і без нього) автомобілів ЗАЗ, ВАЗ і Daewoo, необхідні для проведення аеродинамічного розрахунку системи охолодження; досліджено вплив швидкості руху автомобіля на продуктивність вентилятора; отримана залежність (9) коефіцієнта, що враховує вплив продуктивності вентилятора і потоку повітря, що набігає, при русі автомобіля на роботу неохопленої кожухом частини радіатора від таких параметрів, як швидкість руху автомобіля і величина зазору між кожухом і радіатором;

– досліджено вплив елементів конструкції на виході з вентиляторної установки (дифузора висотою 100 мм і 200 мм на аеродинамічну характеристику вентилятора; розташування екрана, що імітував ДВЗ, щодо вентиляторної установки) на аеродинамічну характеристику вентилятора і встановлена оптимальна відстань від вентиляторної установки до ДВЗ, що повинна бути не менш 120 мм при застосуванні дифузора; повороту перетинок, що з'єднують обичайку вентилятора з втулкою, на 45° у напрямку потоку повітря на аеродинамічну характеристику вентиляторної установки;

– досліджено блок "радіатор-вентилятор" на стенді та автомобілі "Славута", що складається з дослідного алюмінієвого непаяного радіатора трубчасто-пластинчастої конструкції з круглими трубками і кроком розташування ребер t_р = 1,75 мм, прямокутного кожуха і семилопатевого вентилятора автомобіля ЗАЗ - 110308-40.

4. Проведені теоретичні й експериментальні дослідження дозволили уточнити математичну модель і алгоритм розрахунку охолоджуючого пристрою двигуна автомобіля, а також рекомендувати раціональні параметри конструкції і режими роботи блоку "радіатор-вентилятор" із застосуванням більш продуктивного й економічного вентилятора типу К-156 і використанням корисних аеродинамічних ефектів від елементів конструкції на виході з вентиляторної установки, що:

– зменшить витрати потужності на привід вентилятора на 15…30 %;

– збільшить крок розташування ребер у радіаторі з 1,5 мм до 1,6…2 мм, а масу радіатора зменшить на 5…16 %.

5. Уточнено методику і програму розрахунку охолоджуючого пристрою двигуна автомобіля в цілому та розроблено практичні рекомендації з удосконалення системи охолодження двигунів автомобілів ЗАЗ і Daewoo, що прийняті до впровадження на ДП "ЛАРЗ", АТЗТ "Зліт" і ЗАТ "ЗАЗ". Очікуваний річний економічний ефект від упровадження рекомендацій з удосконалення блока "радіатор-вентилятор" систем охолодження двигунів автомобілів наступний: економія палива при експлуатації автомобіля складає 0,0147…0,0223 л/100 км; економія кольорових металів на виробництво одного радіатора складає 0,073…0,23 кг. Загальний економічний ефект у розрахунку на випуск 10 тис. автомобілів у рік складає 858,9 тис. грн.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Куликов Ю.А. Системы охлаждения, вентиляции и отопления автомобилей: [Монография] / Куликов Ю.А., Грибиниченко М.В., Гончаров А.В. - Луганск: Изд-во ВНУ им. В. Даля, 2006. - 248 с.

2. Куликов Ю.А. Повышение эффективности работы системы охлаждения автомобиля "Таврия" / Ю.А. Куликов, А.В. Гончаров, Ю.Н. Томачинский, С.Л. Зубачик // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. - 2004. - Ч. 1, № 7 (77). - С. 143 - 150.

3. Куликов Ю.А. Повышение эффективности работы системы охлаждения автомобиля "Таврия" путем выбора рациональной степени оребрения радиатора / Ю.А. Куликов, А.В. Гончаров, Ю.Н. Томачинский // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. - 2005. - № 6 (88). - С. 67 - 71.

4. Куликов Ю.А. Повышение эффективности охлаждающего устройства автомобиля совершенствованием вентиляторной установки / Ю.А. Куликов, А.В. Гончаров, Ю.Н. Томачинский // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. - 2005. - № 10 (92). - С. 98 - 104.

5. Куликов Ю.А. Результаты экспериментальных исследований энергетических характеристик алюминиевых радиаторов паяной конструкции / Ю.А. Куликов, А.В. Гончаров, Ю.Н. Томачинский, А.А. Верховодов // Вісник Донецького інституту автомобільного транспорту. - 2006. - № 2-3. - С. 56 - 61.

6. Куликов Ю.А. Повышение эффективности работы системы охлаждения автомобиля применением алюминиевых радиаторов паяной конструкции / Ю.А. Куликов, А.В. Гончаров, А.А. Верховодов // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. - 2006. - № 7 (101). - С. 130 - 134.

7. Куликов Ю.А. Особенности энергетического расчета системы охлаждения автомобиля при неполном охвате радиатора кожухом / Ю.А. Куликов, А.В. Гончаров, Ю.Н. Томачинский, А.А. Верховодов // Автомобільний транспорт. - Харків: Збірник наукових праць, 2007. - № 20. - С. 27 - 30.

8. Куликов Ю.А. Теоретические и экспериментальные исследования процесса конвективного теплообмена в радиаторах систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания автомобилей / Ю.А. Куликов, А.В. Гончаров, Н.Ю. Семенова // Вісті Автомобільно-дорожнього інституту ДонНТУ. - 2007. - № 1 (4). - С. 62 - 70.

9. Гончаров А.В. Выбор рациональных параметров конструкции и режимов работы блока "радиатор-вентилятор" системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания автомобиля / А.В. Гончаров // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. - 2007. - № 6 (112). - С. 108 - 112.

10. Декл. пат. на кор. мод. u 2005 00201 Україна, МКИ F04D29/54. Кожух вентилятора системи охолодження автомобіля / Ю.А. Куліков, В.С. Ткаля, А.В. Гончаров, Ю.М. Томачинський; заявник та патентовласник Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля. - № 8061; Заявл. 10.01.05; Опубл. 15.07.05, Бюл. № 7.

11. Декл. пат. на кор. мод. u 2005 00198 Україна, МКИ F01Р 3/18. Радіатор системи охолодження двигуна внутрішнього згоряння / Ю.А. Куліков, В.С. Ткаля, А.В. Гончаров; заявник та патентовласник Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля. - № 8591; Заявл. 10.01.05; Опубл. 15.08.05, Бюл. № 8.

12. Декл. пат. на кор. мод. u 2006 00130 Україна, МКИ F04D29/54. Кожух вентилятора системи охолодження автомобіля / Ю.А. Куліков, А.В. Гончаров, Ю.М. Томачинський, А.А. Верховодов; заявник та патентовласник Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля. - № 15707; Заявл. 04.01.06; Опубл. 17.07.06, Бюл. № 7.

Размещено на Allbest.ru