Önden motorlu araçlarda aktif grill kapatma sistemleri geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada, M2 sınıfındaki bir aracın motor bölgesi soğutma performansı ve aracın sürükleme direnç analizi metodolojisini uygulamak amaçlanmaktadır. Araştırma iki aşamadan oluşmaktadır; ilk aşama, CFD araçları yardımıyla kaput altı hava ve ısı akışını içermektedir. İkinci aşamada Aktif Gril (Izgara) Kapatıcı prototipi ve bu mekanizmanın, sürüş koşullarına göre kontrol edilmesini içermektedir. İkinci aşamada, ızgara kapatıcısının kullanımını görmek amacıyla bir dizi laboratuvar ve yol testleri yapıldı. Çalışmaya Aktif gril kapatıcı sistemleri ve araç ısı yönetimiyle (VTM) ilgili literatür ve patentlerin araştırılmasıyla başlandı. Akış analizi için, aracın tüm yüzey ve motor kompartımanı bilgileri içeren CAD dataları ile aerodinamik ve kaput altı bilgileri içeren bir CFD model oluşturuldu. Motor kompartımanında bulunan temel elemanlar, soğutma modülü (radyatör, intercooler, fan, shroud) ve egzoz manifoldu ile DPF gibi alt bileşenler de 3 boyutlu modele dahil edilmiştir. Grid oluşturmada "wrap mesh" tekniği kullanılmıştır. Motor, kaporta ve ızgara yüzeyleri için farklı eleman boyutları kullanılmıştır. Simulasyon için önceden belirlenen araç hızları ızgaranın açık ve kapalı durumları için uygulanmıştır. Sonuçlar, motor kompartımanında basınç, hız ve sıcaklık dağılımını detaylı olarak göstermektedir, ayrıca akım çizgileri sayesinde akış karakteristikleri daha anlaşılır olmaktadır. Motor bölgesi için ön ızgaradan DPF kısmına kadar olan bölgenin basınç dağılımı çıkarılmıştır. Farklı araç hızlarında; basınç değişimleri Aktif Izgara Kapatıcısı için analiz edilebilir. Ayrıca, farklı soğutma koşullarının irdelenmesi için motor bölgesinin sıcaklık haritası da çıkarılmaktadır. Çalışmanın bir diğer önemli kısmı olan Aktif Izgara Kapatma sisteminin aerodinamik soğutma sürüklenme katsayısına etkisini anlamaktır, bu sayede yakıt ekonomisi sağlanacaktır. EPA aktif akış kontrol sistemlerinin Sürüklenme katsayısında (CD) %3 oranında azalma potansiyeli olduğunu raporlamıştır. Aktif ızgara kapatma sistemleri şu anda yolcu araçlarında kullanılmaktadır.