Аспекты компоновок вентиляторных установок систем охлаждения двигателя внутреннего сгорания и кондиционирования воздуха в автомобиле

Системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания и кондиционирования воздуха легкового автомобиля, помимо поддержания рабочего температурного режима и комфортной температуры воздуха в салоне, имеют важное значение для снижения потребления топлива и сокращения вредных выбросов. Затраты энергии, связанные с функционированием этих систем, достаточно высоки. Энергия необходима для привода вентиляторов указанных систем. Подача воздуха за счет набегающего потока сопровождается увеличением аэродинамического сопротивления автомобиля. Одной из возможностей снижения затрат энергии является эффективное использование охлаждающего воздуха. Представлены компоновочные возможности двух вариантов блоков охлаждения и кондиционирования. С помощью CFD-моделирования исследо-ваны четыре режима подачи охлаждающего воздуха, обеспечиваемой за счет набегающего потока воздуха, вентилятором кондиционера, вентилятором системы охлаждения и обоими вентиляторами. Определен механизм формирования и прохождения воздуха через теплообменники. Проведено исследование распределения воздушного потока по фронту теплообменников и рециркуляции воздушного потока из моторного отсека в предрадиаторную камеру. Знание механизма прохождения потока через воздушный тракт позволяет найти путь повышения эффективности систем охлаждения двигателя внутреннего сгорания и кондиционирования воздуха в автомобиле.

Литература

[1] Schütz T. Hucho – Aerodynamik des Automobils: Strömungsmechanik, Wärmetechnik, Fahrdynamik, Komfort. Wiesbaden, Springer Vieweg, 2013. 1150 p.

[2] Williams J. Aerodynamic Drag of Engine-Cooling Airflow with External Interference. SAE World Congress, Detroit, MI, United States, 3–6 March 2003, code 90286, doi: 10.4271/2003-01-0996

[3] D’Hondt M., Gilliéron P., Devinant P. Aerodynamic drag and flow rate through engine compartments of motor vehicles. 28th AIAA Applied Aerodynamics Conference, Chicago, IL, United States, 28 June–1 July 2010, code 82594.

[4] D’Hondt M. Etude theorique, experimentale et numerique de l’e-coulement de refroidissement et de ses effets sur l’aerodynamique automobile. Engineering Sciences, Universite d’Orleans, 2010. 279 p.

[5] Katz J. New Directions in Race Car Aerodynamics: Designing for Speed. Cambridge, Bentley publ., 1995. 278 p.

[6] Petrov A. Effect of Inner Air Flow on the Aero-dynamics of the Car. Periodica Polytechnica Transportation Engineering, doi: https://doi.org/10.3311/PPtr.10376

[7] Numerical Simulation for Improving Radiator Efficiency by Air Flow Optimization. URL: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.118.6270&rep=rep1&type=pdf (дата обращения 10 июня 2018).

[8] Hallqvist T. The Cooling Airflow of Heavy Trucks — a Parametric Study. World Congress, Detroit, MI, United States, 14–17 April 2008, code 85694, doi: 10.4271/2008-01-1171

[9] Ng E. Vehicle engine cooling systems: assessment and improvement of wind-tunnel based eva-luation methods. Thesis of Doctor of Philosophy sciences, RMIT University, Melbourne, Australia, 2002.

[10] Pang S.C., Kalam M.A., Masjuki H.H., Badruddin I.A., Ramli R., Hazrat M.A. Underhood geometry modification and transient coolant temperature modelling for robust cooling networks. International Journal of Mechanical and Materials, 2012, vol. 7, is. 3, pp. 251–258.

[11] Bury T. Impact of a Medium Flow Maldistribution on a Cross-Flow Heat Exchanger Performance. Pt. 1, ch. 5. Poland, Silesian University of Technology, 2012, pp. 117–142.

[12] Shome Biswadip, Kumar Vinod, Kumar S.V. Ranganath, Arora Gyan, CFD Prediction to Optimize Front End Cooling Module of a Passenger Vehicle. International Refrigeration and Air Conditioning Conference, 2006, paper 845. URL: http://docs.lib.purdue.edu/iracc/845 (accessed 05 May 2018).

[13] Van Den Berg L., Lofaro B. Formula SAE Cooling System Design. California Polytechnic State University, San Luis Obispo, 2014. 141 p.

[14] El-Bourini R. Road Measurements of Front End Components’ Effect on Vehicle Engine Compartment Air Flow. SAE Technical Paper Series, International Congress and Exposition, Dearborn, MI, United States, 1–5 March 1993, code 90092, doi: 10.4271/930145

[15] Shome B., Joshi R. CFD based air-to-boil temperature prediction for sport utility vehicle radiator. Powertrain and Fluid Systems Conference and Exhibition, Toronto, ON, Canada, 16–19 October 2006, code 90183. URL: https://www.researchgate.net/publication/280735247, doi: 10.4271/2006-01-3266