PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Analysis of heat exchange in the powertrain of a road vehicle with a retarder

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Analiza wymiany ciepła w układzie napędowym pojazdu drogowego z retarderem
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
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.
PL
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.
Rocznik
Strony
577--584
Opis fizyczny
Bibliogr. 39 poz., rys., tab.
Twórcy
  • Faculty of Mechanical Engineering, Wroclaw University of Science and Technology ul. Wyb. Wyspianskiego 27, 50-370 Wroclaw, Poland
  • Faculty of Mechanical Engineering, Wroclaw University of Science and Technology ul. Wyb. Wyspianskiego 27, 50-370 Wroclaw, Poland
  • Faculty of Mechanical Engineering, Wroclaw University of Science and Technology ul. Wyb. Wyspianskiego 27, 50-370 Wroclaw, Poland
autor
  • Faculty of Mechanical Engineering, Wroclaw University of Science and Technology ul. Wyb. Wyspianskiego 27, 50-370 Wroclaw, Poland
Bibliografia
  • 1. Abe K, Kondoh T, Fukumura K, Kojima M. Three-dimensional simulation of the flow in a torque converter. SAE 1991, https://doi.org/10.4271/910800.
  • 2. Albertz D, Dappen S, Henneberger G. Calculation of the 3D nonlinear eddy current field in moving conductors and its application to braking systems. IEEE Transactions on Magnetics 1996; 32(3): 768-771, https://doi.org/10.1109/20.497353.
  • 3. Baranowski P, Damaziak K, Malachowski J. Brake system studies using numerical methods. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 2013; 15(4): 337-341.
  • 4. Baranowski P, Damaziak K, Malachowski J, Mazurkiewicz L, Kastek M, Polakowski H, Piatkowski T. Experimental and numerical tests of thermomechanical processes occurring on brake pad lining surface. Surface Effects and Contact Mechanics 2011; 10: 15-24, https://doi.org/10.2495/SECM110021.
  • 5. Christoffersen S, Wallingford J, Greenlees B. Heavy truck engine retarders. Testing and theory. SAE 2011, https://doi.org/10.4271/2011-01-0280.
  • 6. Dong Y, Korivi V, Attibele P, Yuan Y. Torque converter CFD engineering part I: Torque ratio and K factor improvement through stator modifications. SAE 2002, https://doi.org/10.4271/2002-01-0883.
  • 7. ECE Regulation No. 13, Uniform provisions concerning the approval of vehicles of categories M, N and O with regard to braking.
  • 8. Gohring E, Glasner EC, Povel R. Engine braking systems and retarders - an overview from European standpoint. SAE 1992, https://doi.org/10.4271/922451.
  • 9. Habib G. The present status of electro-magnetic retarders in commercial vehicles. SAE 1992, https://doi.org/10.4271/922450.
  • 10. Haiss G. Demand criteria on retarders. SAE 1992; https://doi.org/10.4271/922453.
  • 11. Heisler H. Advanced Vehicle Technology. Second Edition. Butterworth-Heinemann: Elsevier Ltd., 2002.
  • 12. Jeyakumar S, Sasikumar M. Computational fluid dynamics simulation of hydraulic torque converter for performance characteristics prediction. International Journal of Scientific Research in Science, Engineering and Technology 2017; 3(6): 402-408.
  • 13. Jia Y H. Dynamic simulation research of hydrodynamic retarder in brake process. Proceedings 2011 International Conference on Transportation, Mechanical, and Electrical Engineering (TMEE) 2011: 1193-1196.
  • 14. Kazmierczak A, Krakowian K, Wrobel. Doppler Laser Vibrometry in combustion engine's diagnosis. Przeglad Elektroniczny 2010; 86(10):147-149.
  • 15. Kern J, Ambros P. Concepts for a controlled optimized vehicle engine cooling system. SAE 1997, https://doi.org/10.4271/971816.
  • 16. Kesy A, Kadziela A. Construction optimization of hydrodynamic torque converter with application of genetic algorithm. Archives of Civil and Mechanical Engineering 2011; 11(4): 905-920, https://doi.org/10.1016/S1644-9665(12)60086-7.
  • 17. Kwasniowski S, Sroka Z. Modeling dynamics of heat exchange in cooling, heating and air conditioning systems of vehicles and working machines. Wroclaw: Series report SPR No. 075/97, Wroclaw University of Technology, 1998.
  • 18. Lei Y, Song P, Zheng H, Fu Y, Li X, Song B. Application of fuzzy logic in constant speed control of hydraulic retarder. Advances in Mechanical Engineering 2017; 9(2): 1-11, https://doi.org/10.1177/1687814017690956.
  • 19. Li J, Tan G, Ji Y, Zhou Y, Liu Z, Xu Y. Design and simulation analysis for an integrated energy-recuperation retarder. SAE Technical Paper 2016, https://doi.org/10.4271/2016-01-0458.
  • 20. Li R, Yang J, Zhang W. Simulation Study of the Vehicle Hydraulic Retarder, International Journal of Control and Automation 2015; 8(2):263-280, https://doi.org/10.14257/ijca.2015.8.2.26.
  • 21. Liu C Y, Jiang K J, Zhang Y. Design and use of an eddy current retarder in an automobile. International Journal of Automotive Technology 2011; 12(4): 611-616, https://doi.org/10.1007/s12239-011-0071-3.
  • 22. Marechal Y, Meunier G. Computation of 2D and 3D eddy currents in moving conductors of electromagnetic retarders. IEEE Transactions on Magnetics1990; 26(5): 2382-2384, https://doi.org/10.1109/20.104738.
  • 23. Mu H, Yan Q, Wei W. Study on influence of inlet and outlet flow rates on oil pressures and braking torque in a hydrodynamic retarder. International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow 2017; 27(11): 2544-2564, https://doi.org/10.1108/HFF-10-2016-0428.
  • 24. Pandey S N, Khaliq A, Zaka M Z, Saleem M S, Afzal M. Retarder used as braking system in heavy vehicles - a review. International Journal Mechanical Engineering and Robotic Research 2015; 4(2): 86-90.
  • 25. Peng Z. A Study into the technology of development of hydraulic. Xi'an: Chang'an University, 2008.
  • 26. Pernestål A, Nyberg M, Warnquist, H. Modeling and inference for troubleshooting with interventions applied to a heavy truck auxiliary braking system. Engineering Applications of Artificial Intelligence 2012; 25(4): 705-719, https://doi.org/10.1016/j.engappai.2011.02.018.
  • 27. Song B, Lv J, Liu Y, Kong F. The simulation and analysis on engine and hydraulic retarder continual braking performance of the tracked vehicle on long downhill. Proceedings 9th International Conference on Electronic Measurement & Instruments 2009: 3-928-3-931, https://doi.org/10.1109/ICEMI.2009.5274169.
  • 28. Sarkar S, Rathod P P. Review paper on thermal analysis of ventilated disc brake by varying design parameters. International Journal of Engineering Research & Technology 2013; 2(12): 1077-1081.
  • 29. Tan G, Guo X, Yang T. Simulation based heavy truck driveline components thermal analysis system. The 9th International Conference on, Electronic Measurement & Instruments, ICEMI'2009: 4-675-4-680, https://doi.org/10.1109/ICEMI.2009.5274676.
  • 30. Tan G, Guo X. The modeling and performance analysis of the retarder thermal management system. SAE 2012, https://doi.org/10.4271/2012-01-1929.
  • 31. Wambsganss M W. Thermal management in heavy vehicles: a review identifying issues and research requirements. Argonne National Lab., IL (US), No. ANL/ET/CP-98208, 1999.
  • 32. Wangand G, Shan S. Review of meta modeling techniques in support of engineering design optimization. Journal of Mechanical Design, Transactions of the ASME 2007; 129(4): 370-380, https://doi.org/10.1115/1.2429697.
  • 33. Wrzecioniarz P, Kwasniowski S, Jamroziak K. Criterion for choosing the power unit cooling system of evacuation tractor. Czasopismo Techniczne Mechanika 1998; 95(5-M): 83-93.
  • 34. Wrzecioniarz P, Kwasniowski S, Jamroziak K. The concept of the cooling system for the road tractor unit. Pojazdy samochodowe: problemy rozwoju jakości, VI Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna "Autoprogres'98" 1998; T.2: 127-134.
  • 35. Xin Q. Diesel engine system design. New Delhi: Woodhead Publishing, 2011, https://doi.org/10.1533/9780857090836.
  • 36. Yang J, Yi F, Wang J. Model-based adaptive control of eddy current retarder. Proceeding of the 30th Chinese Control And Decision Conference (2018 CCDC) 2018; 1889-1891, https://doi.org/10.1109/CCDC.2018.8407434.
  • 37. Zheng H, Lei Y, Song P. Design of a filling ratio observer for ahydraulic retarder: An analysis ofvehicle thermal management and dynamic braking system. Advances in Mechanical Engineering 2016; 8(10): 1-8, https://doi.org/10.1177/1687814016674098.
  • 38. Zheng H, Lei Y, Song P. Hydraulic retarders for heavy vehicles: Analysis of fluid mechanics and computational fluid dynamics on braking torque and temperature rise. International Journal of Automotive Technology 2017; 18(3): 387-396, https://doi.org/10.1007/s12239-017-0039-z.
  • 39. Zhou L, Tan G, Guo X, Chen M, Ji K, Li Z. Yang Z. Study of energy recovery system based on organic rankine cycle for hydraulic retarder. SAE 2016, https://doi.org/10.4271/2016-01-0239.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-90d484aa-29e5-470c-8ccb-bb47aa1ac08e
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.