Analiza wymiany ciepła w układzie napędowym pojazdu drogowego z retarderem

The paper presents a heat exchange model for the cooling system of any complex, physical system. Verification of the correctness of the theoretical model was carried out on the example of a vehicle with a combustion engine and additionally equipped with a hydraulic retarder. The results of laboratory tests, which were carried out on an engine test bench, were also performed for the above mentioned powertrain, so as to compare the results of modelling with the results of the tests. Determining the operating parameters of the components of the cooling system aimed at protecting the entire powertrain against overheating is a key task. Theoretical analysis of heat exchange in the powertrain of a road vehicle was carried out, with particular emphasis on the hydraulic retarder (a device braking the vehicle during a descent on roads with a high gradient of the road, mandatory according to the ADR convention). The subject of the study was a mathematical model of a complex cooling system developed by the authors, described by means of balance equations and differential equations. This model was tested with the use of the Matlab-Simulink suite for given load parameters of the cooling system, which were used in tests on an engine test bench. The values of coefficients describing the thermal state of the powertrain were obtained. Simulations were performed for different variants of technical parameters of the expanded cooling system. In this way, individual units and components of the cooling system were optimized so that it fulfilled its role in the assumed operating conditions and the ecologization of emission of energy sources (fuel) and harmful substances.Praca zawiera model wymiany ciepła układu chłodzenia dla złożonego, dowolnego układu fizycznego. Weryfikację poprawności modelu teoretycznego przeprowadzono na przykładzie pojazdu z silnikiem spalinowym oraz dodatkowo wyposażonym w retarder hydrauliczny. Wyniki badań laboratoryjnych, które przeprowadzono na hamowni również wykonano dla w/w zespołu napędowego, tak aby porównać wyniki modelowania z wynikami badań. Ustalenie parametrów eksploatacji elementów układu chodzenia, którego celem jest zabezpieczenie całego układu napędowego przed przegrzaniem to kluczowe zadanie. Przeprowadzono teoretyczną analizę wymiany ciepła w układzie napędowym pojazdu drogowego ze szczególnym uwzględnieniem zwalniacza hydraulicznego (urządzenia hamującego pojazd podczas zjazdu na drogach o dużym pochyleniu jezdni, obowiązkowe wg konwencji ADR). Przedmiotem badań był opracowany przez autorów model matematyczny rozbudowanego układu chłodzenia opisany za pomocą równań bilansowych i równań różniczkowych. Model ten testowano z wykorzystaniem pakietu Matlab-Simulink dla zadanych parametrów obciążenia układu chłodzenia, które wykorzystywano w badaniach w stanowiskowych na hamowni silnikowej. Uzyskano wartości współczynników opisujących stan cieplny jednostki napędowej. Symulacje wykonano dla różnych wariantów parametrów technicznych rozbudowanego układu chłodzenia. W ten sposób optymalizowano poszczególne zespoły i podzespoły układu chłodzenia, tak aby spełniał on swoją rolę w zakładanych warunkach eksploatacji i ekologizację emisji źródeł energii (paliwa) i szkodliwych substancji