Анотація до роботи:

Гончаров А. В. Підвищення техніко-експлуатаційних характеристик автомобіля удосконаленням блока «радіатор-вентилятор» системи охолодження двигуна. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.02 – Автомобілі і трактори. Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Харків, 2008.

Проведено аналіз роботи систем охолодження двигунів легкових автомобілів у літній період з високою температурою навколишнього повітря і низькою відносною вологістю. Виявлені недоліки та аналіз результатів попередніх досліджень дозволили визначити основні напрямки досліджень блока «радіатор-вентилятор» системи охолодження двигуна автомобіля з метою підвищення ефективності її роботи.

Проведено теоретичні дослідження процесів теплопередачі в радіаторі з урахуванням впливу параметрів його конструкції і режимів роботи. Результати проведених досліджень дозволили уточнити алгоритм та існуючу математичну модель енергетичного розрахунку системи охолодження двигуна автомобіля, що дозволяє робити вибір раціонального кроку розташування ребер у радіаторі для заданих габаритних розмірів радіатора й умов навколишнього середовища, з урахуванням впливу роботи вентиляторної установки.

Наведено результати експериментальних досліджень натурних зразків радіаторів, блоків «радіатор-вентилятор» і вентиляторних установок, проведених на спеціальних стендах і на автомобілі. Отримані результати експериментальних досліджень дозволили уточнити математичну модель і провести, на прикладі автомобілів «Славута» і Daewoo Sens, розрахункові дослідження з вибору найбільш ефективного й економічного типу вентилятора і збільшити крок розташування ребер у радіаторі.

Розроблено практичні рекомендації з вибору раціональних параметрів конструкції і режимів роботи системи охолодження двигунів автомобілів ЗАЗ і Daewoo, що забезпечують їхню надійну роботу в літній період у кліматичних умовах України, що прийняті до впровадження на ДП «ЛАРЗ», АТЗТ «Зліт» і ЗАТ «ЗАЗ».

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.

Публікації автора:

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. (Здобувачем проведений огляд конструкцій систем охолодження двигунів автомобілів і результатів попередніх досліджень; проведені експериментальні дослідження основних елементів системи охолодження; проведений вибір раціонального ступеня оребрення радіатора).

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. (Здобувачем проведені обробка та аналіз результатів експериментальних досліджень радіаторів з різним кроком розташування ребер).

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. (Здобувачем проведені експериментальні дослідження радіаторів, обробка та аналіз результатів досліджень, зроблений вибір раціонального ступеня оребрення радіатора).

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. (Здобувачем проведені обробка та аналіз результатів експериментальних досліджень, а також вибір найбільш ефективного вентилятора).

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. (Здобувачем проведені обробка та аналіз результатів експериментальних досліджень радіаторів паяної конструкції).

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. (Здобувачем проведені розрахункові дослідження з вибору раціонального ступеня оребрення в радіаторах паяної конструкції).

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. (Здобувачем проведені теоретичні й експериментальні дослідження з визначення впливу потоку повітря, що набігає, при русі автомобіля на роботу системи охолодження).

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. (Здобувачем проведені теоретичні й експериментальні дослідження процесу конвективного теплообміну в радіаторах, що мають оребрюючі пластини з просіками типу жалюзі).

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. (Здобувачем проведені обробка й аналіз результатів експериментальних досліджень кожуха вентилятора).

11. Декл. пат. на кор. мод. u 2005 00198 Україна, МКИ F01Р3/18. 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. (Здобувачем проведені обробка й аналіз результатів експериментальних досліджень радіатора).

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. (Здобувачем проведені обробка й аналіз результатів експериментальних досліджень кожуха вентилятора).