Aerodynaamisen suunnittelun merkitys ajoneuvoille

Miksi energiankulutuksen ja nopeuden kannalta huomioon otettavat kulkuneuvot ovat esteettisesti miellyttävimpiä ja tyyliltään sujuvampia? Ja mitä ne aerosarjat tarkoittavat kuorma-autoille?

Hävittäjälentokoneiden valmistukseen ja tuotantoon erikoistuneen ranskalaisen Dassault Aviationin perustaja Marcel Dassault sanoi kerran, että hyvin toimiva lentokone on yleensä kaunis katsella. Ehkä "visuaalisesti kauniit" kuorma-autot ovat todennäköisesti polttoainetehokkaampia.

Kuljetusvälineiden nopeutuessa ja kuorma-autojen suunnittelussa ollaan vähitellen saavuttamassa pisteen, jossa tuulenvastusta ei voida jättää huomiotta.

Tutkimusorganisaatioiden mukaan, kun kuorma-auto saavuttaa jopa 88 km/h nopeuden, noin puolet sen hevosvoimasta käytetään tuulenvastuksen voittamiseksi. Tämä päätelmä on pakottanut kuorma-autojen valmistajat ponnistelemaan paljon tuulenvastuksen vähentämiseksi.

Toukokuussa 2008 kuuluisalla Nardon suurnopeusradalla Etelä-Italiassa uusi Mercedes-Benz Actros 1844 LS, jonka kokonaispaino oli noin 40 tonnia, teki tuolloin upouuden Guinnessin maailmanennätyksen - 40- tonnin kuorma-auto maailman pienimmällä polttoaineenkulutuksella. Ajoneuvon polttoaineenkulutus oli 12 728 kilometriä 19,44 litraa 100 kilometriä kohden!

Tehokkaan voimansiirron lisäksi Actrosin aerodynaaminen muotoilu on yksi tärkeimmistä vaikuttajista yllättävään tulokseen.

Kuten kuvasta näkyy, Actrosissa on runsas aerodynaaminen kokoonpano, jossa on tavaralaatikkoon sopivat katto- ja sivuohjaimet sekä perävaunun sisältävät sivuohjaimet sileän komposiittipaneelin tavaralaatikon lisäksi. Nämä aerodynaamiset rakenteet tekevät Actros-rungosta erittäin tasaisen ja vähemmän alttiita turbulenssille.

Annamme sinulle yhteenvedon tuulenvastusta vähentävistä malleista järjestyksessä ajoneuvon edestä takaosaan, johon voit keskittyä ajoneuvoa valitessasi.

● Aktiivinen ilmanottosäleikkö Aktiivisella ilmanottosäleikköllä tarkoitetaan keskisäleikön säleiköitä, jotka voidaan avata ja sulkea itsenäisesti ajoneuvon käyttöympäristön mukaan. Nämä säleiköt on yhdistetty toisiinsa kiertokangoilla, joita ohjataan sähkömoottoreilla, jotka pyörittävät säleikköä ohjaamalla käyttömoottoreita ajotietokoneen (ECU) kautta.

Aktiivinen ilmanottoaukon säleikkö voi ohjata tehokkaasti ajoneuvon lämpenemisnopeutta, ja sillä voi myös olla rooli tuulen vastuksen vähentämisessä.

Kun moottori on alhaisessa lämpötilassa tai kun moottorin kuormitus on alhainen eikä lämmönpoistolle ole suurta tarvetta, ECU sulkee aktiivisen säleikön "pitääkseen moottorin lämpimänä", jotta moottori voi saavuttaa optimaalisen toiminnan lämpötila.

Kun moottorin käyttölämpötila on korkeampi kuin ihanteellinen lämpötila, ECU avaa aktiivisen ilmanottoaukon säleikön, keskiverkkoon kaadetaan suuri määrä ilmaa, joka ottaa lämmön pois ja auttaa moottoria jäähtymään. Mitä tulee aktiivisen ilmanottoaukon ritilän avaamisen tai sulkemisen ajoitukseen, ECU ottaa sen huomioon moottorin jäähdytysnesteen lämpötilan, öljyn lämpötilan, ympäristön lämpötilan, nopeuden ja muiden tekijöiden perusteella.

Sen lisäksi, että aktiivinen ilmanottoaukon säleikkö auttaa moottoria ylläpitämään optimaalisia käyttölämpötiloja, se vähentää ilmanvastusta polttoaineen säästöjen saavuttamiseksi.

SAE Society of Automotive Engineersin ympäristön lämpötilassa 25 astetta tekemän NEDC-penkkitestin mukaan aktiivinen ilmanottoaukon säleikkö voi parantaa polttoainetaloutta noin 2 %. Tämä osittainen polttoaineenkulutuksen optimointi johtuu pääasiassa ajoneuvon tuulenvastuksen alenemisesta, kun aktiivinen ilmanottoaukon säleikkö on kiinni.

Kun kuorma-auto kulkee suurilla nopeuksilla, etupään törmäyksen aiheuttama tuuli virtaa useista kohdista - katosta, sivuista ja pohjasta - ja suoraan tuuleen suuntautuva etupinta on kriittinen.

Kun ilmavirta kulkee imuritilän läpi ohjaamoon ja virtaa jäähdyttimen ja muiden kiinnityslaitteiden läpi, se törmää jäähdyttimen sisällä olevaan kalkkirakenteeseen ja luo valtavan määrän ajovastusta.

Kun ilmavirta tulee ohjaamoon, suurin osa siitä virtaa ulos moottoritilan alla olevasta aukosta ja törmää alun perin ajoneuvon alle virtaaneeseen nopeaan ilmavirtaan aiheuttaen turbulenssia ja lisäämällä ilmanvastusta.

Siksi kyky sulkea ilmanottoaukon säleikkö osittain tai kokonaan ajoneuvon kulkiessa keskinopeilla ja suurilla nopeuksilla on hyödyllistä tuulenvastuksen vähentämisessä. On helppo ymmärtää, miksi useimmissa puhtaissa sähköautoissa ilman moottoreita on suljettu etupää.

● Katto-/sivuohjaimet Todellisuudessa katto- ja sivuohjaimet ovat tietysti helpoimpia käyttää ja hallita. Tilastojen mukaan ohjaimella varustettu ajoneuvo voi säästää jopa 4-5 % polttoaineenkulutuksessa verrattuna ajoneuvoon, jossa ei ole ohjainlevyä.

Vasemmalta oikealle, monoliittiset, yhdistelmä- ja vaihtosuuntaajat

Ilmanohjain voidaan yleensä jakaa kolmeen luokkaan sen muodon mukaan: integraalityyppi, yhdistelmätyyppi ja ohjaustyyppi.

Yhdysvalloissa käytetään multimodaalista kuljetuksia, niiden perävaunun koko on suhteellisen yhtenäisempi, joten amerikkalaiset raskaat kuorma-autot käyttävät enimmäkseen integroitua deflektoria.

Euroopan maissa kansallisten olosuhteiden eroista johtuen ajoneuvojen ja tavaralaatikoiden välillä on eroja, joten ajoneuvon deflektori perustuu pääosin säädettävään yhdistelmäkauhaan.

Jälkimmäinen poikkeutustyyppinen deflektori hajottaa ilmavirran samanaikaisesti ylöspäin ja vasemmalle ja oikealle puolelle, mikä on tehokkaampaa ja siksi sitä käytetään kaikenlaisissa kuorma-autoissa. Yleensä se on valmistettava vastaavan rahtilaatikon mukaan.

Käytännössä ohjaamon ylädeflektori tulee säätää korkeudelle, joka on yhtä suuri tai hieman alempana kuin perävaunun korkeus. Ilmavirran tasainen siirtyminen ohjaamosta tavaralaatikkoon deflektorin avulla, jolloin vältetään ilmavirran osuminen suoraan tavaralaatikkoon. Minimoi traktorin ja perävaunun välisen ilman turbulenssin aiheuttaman ajovastuksen.

Sivusäätimet ovat myös tärkeitä, ja niiden olemassaolo vähentää traktorin ja perävaunun välistä etäisyyttä. Tämä helpottaa ilmavirran sujuvaa virtausta etuosan ja perävaunun välisen raon läpi, kun ajoneuvo kulkee suurilla nopeuksilla, mikä vähentää huomattavasti pyörteiden muodostumisen mahdollisuutta. Sivutuulen ohjauksessa oleva sivuohjain on erittäin merkittävä, ei edes kattoohjainta heikompi.

Nyt monet vetoautot on varustettu korkeussäädettävillä ohjaimilla, ja deflektorin korkeuden sovittaminen tavaratilan korkeuteen mahdollisimman hyvin ennen jokaista lähtöä on erittäin käytännöllinen tapa säästää polttoainetta.

Sivupaneelit ja perävaunun paneelit

Kuorma-autoissa ilman sivupaneeleja on suuri ilmanvastus palkin molemmille puolille sijoitettujen lukuisten laitteiden ansiosta, mikä voidaan välttää asentamalla sivupaneeleja.

Toisaalta se voi vähentää ajoneuvon tuulenpainekeskusta ja parantaa ajoneuvon kykyä vastustaa sivutuulta; toisaalta se voi estää ajoneuvon molemmilla puolilla olevan ilman imeytymisen ajoneuvon alle ja vähentää ilmavirran muodostumista ajoneuvon alle. Tämä voi vähentää ilmavirran vaikutusta ajoneuvon alustassa olevilla ulkonevilla osilla, jolloin ilmavirtaus ajoneuvon alla on tasaisempaa, mikä vähentää ilmanvastusta.

Tämä suppeneva muoto, joka muistuttaa lentokoneen hännän muotoa, vähentää tehokkaasti turbulenssia ja tuulenvastusta rahtilaatikon takaosassa, mikä parantaa entisestään polttoainetaloutta.

● Takalauta

Ajoneuvon takaosa on helpoimmin huomiotta jäävä paikka, mutta itse asiassa perävaunun takaluun ja takalaudan kohtuullinen säätö voi viivästyttää ilmavirran erotuskohtaa taaksepäin, mikä on omiaan vähentämään alipainealuetta tavaratilan takana.

Mercedes-Benzin julkaisemassa "Flying Trailerissa" ja useiden kiinalaisten valmistajien lanseeraamissa "Low Wind Resistance Vans and Semi-Trailers" -autoissa voimme nähdä "veneen muotoisen pyrstön" olemassaolon. Tutkimukset ovat osoittaneet, että tämän tyyppisellä rakenteella ilmanvastusta voidaan edelleen vähentää 10-15 %.