Техника - молодёжи 2003-05, страница 64

ПАТЕНТЫ

Рубрику ведет заслуженный изобретатель РСФСР, доктор технических наук профессор Юрий ЕРМАКОВ

Юрий МАКАРОВ, изобретатель,

член-корреспондент Российской академии космонавтики, старший научный сотрудник МАИ, дипломированный патентовед

РЕСУРСЫ

ПОД

КАПОТОМ

Век тому назад...

Еще на заре становления серийного производства автомобилей инженеры заложили основы компоновочных принципов в конструкцию грузовых и легковых машин. Завидные простота и надежность конструкции, а тем более, ремонтопригодность автомобилей в эпоху их становления определялись возможностями слесарной мастерской или сельской кузницы. Эстетические представления о внешнем виде автокарет, эргономические требования к рабочему месту водителя и размещению пассажиров в большинстве случаев сочетали конструктивизм, личный опыт и вкус разработчиков. Но уже тогда автомобилям придавались обтекаемые формы для снижения аэродинамического сопротивления. И что удивительно, учитывалась даже подкапотная аэродинамика: свободное прохождение воздуха под капотом снижало общее аэродинамическое сопротивление машины и обеспечивало интенсивное и оптимальное охлаждение двигателя.

Например, автомобиль ГАЗ АА (рис. 1а) имел формы и компоновку (расположение двигателя, кабины, кузова, шасси), традиционные для машин 20 — 30 гг. XX в. Заглянем под капот. Вся фронтальная поверхность радиатора 1 открыта воздушному потоку. Воздух, проходя через радиатор, гонится вентилятором 2 к двигателю 3 и выходит через жалюзи 4, выштампо-ванные на боковых створках капота. Набегающий наружный поток омывает жалюзи и, вследствие эжекционно-го эффекта, создает под ними разряжение. Оно обеспечивает дополнительное отсасывание горячего подкапотного воздуха. В результате двигатель имеет эффективную систему охлаждения и низкое аэродинамическое сопротивление.

Прошло 80 лет. Радиатор современных машин надежно забаррика

дирован облицовкой капота, бампером и декоративными панелями. Для воздушного потока оставлена узкая щель и два небольших отверстия ниже бампера (рис. 2). На иномарках «Фольксваген», «Пассат», «Форд», «Тауруз» даже щель над бампером отсутствует. Воздуху, отброшенному вентилятором под капотом, просто некуда деться — там не то что яблоку, а 10-копеечной монете негде упасть.

Полистаем «Краткий автомобильный справочник» 1992 г. Вот дизельный двигатель ЯМЗ-2Э8 мощностью 240 л.е., установленный на автомобиле КрАЗ-257, имеет радиатор массой 75 кг. Другой двигатель повышенной мощности, 300 л.е., на новом грузовике КрАЗ-260, оснащен радиатором на 20 кг легче, а на грузовике МАЗ-516Б Минского автозавода — в три раза (!) легче, всего 24,5 кг; также до 2 — 3 раз различается объем охлаждающей жидкости на различных машинах одного класса с двигателем одной мощности.

Рассматривая комплексно систему охлаждения, во взаимодействии ее агрегатов можно выявить большие резервы по экономии горючего, уменьшению массы аэродинамического сопротивления автомобиля, а также по экономии цветных металлов, полимеров и расходных материалов.

Современная компоновка агрегатов системы охлаждения приведена на рис. За: радиатор 1, вентилятор 2, двигатель 3. В ее низкой эффективности можно убедиться на простом опыте. Подвесим обыкновенную нитку перед радиатором и включим двигатель. Ниточка начнет слегка отклоняться к радиатору. Вентилятор рабо

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 5 ' 2 0 0 3

тает вовсю, а скорость прохождения воздуха через радиатор, когда машина стоит на месте, незначительна Почему же так происходит?

Скорость воздушного потока V зависит от расстояния до вентилятора, причем скорость отбрасывания воздуха V² вдвое больше скорости его подсасывания V¹ (рис. 36). Скорость подсасывания V на расстоянии больше радиуса вентилятора равна нулю. Вентилятор не протягивает воздух через радиатор, а гоняет его в подкапотном пространстве. Мнение же, что двигатель водяного охлаждения дополнительно охлаждается потоком воздуха от вентилятора, преувеличено. Вот почему радиатор целесообразно ставить за вентилятором, где скорость воздушного потока максимальна, а не наоборот. Кстати, некоторые модели первых автомобилей имели вентилятор перед радиатором. К этой схеме сегодня снова обратились некоторые зарубежные фирмы, например «Вольво». Причем иногда ставят не один, а два вентилятора перед радиатором — на весь его фронт.

Если вентилятор ограничен кольцевым каналом с зазором более 5 мм или отсутствует кольцо с кожухом, скорость потока, обдувающего радиатор, приближается к нулю.

А как сочетается система охлаждения двигателя с системой обогрева и вентиляции салона? С помощью шлангов для подачи горячей жидкости к дополнительному радиатору 4 и вентиляторам 5 за ним (патент США №3972494, 1976 г., рис. За). Нарочно не придумаешь: при езде в жару на перегретом двигателе включают., печку — систему обогрева салона,

61