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冷却回路

イメージ 1最近は3DCGでちまちま部品を作ってのっけています。
側窓をつけたら随分と,距離感覚や速度感覚がつかみ易くなりました。
これができるのは3Dシュミレータの良さですね。


DD51にはDML61-Z機関が2基搭載されており、それぞれ1500rpmにおいて1100psを発揮します。機関で発生した動力はDW-2A液体変速機を介して車輪に伝えています。
巨大なAT車といったところです。
機関効率は30〜40%ほど、液体変速機の効率は最大80%程度ですから、
片端あたり最大で約500kcal/secの発熱があります。
この熱を大気に放熱するための冷却システムをシュミレートしてみました。
イメージ 2
上の図はDD51の冷却配管を簡略化した物です。実際には過給機や車内放熱器(暖房)等もありますが、とりあえず無視して主な要素のみ再現しています。

機関冷却水は機関軸により駆動されるポンプで送り出され、
冷却水タンク→液体変速機、油冷却管→機関冷却管→放熱器→冷却水タンク
という経路を流れます。
冷却水の温度は機関直後に最大になるために、ここに85℃水温注意継電器と95℃水温高継電器を設けています。水温高になれば力行が切れ、急速冷却に入ります。
変速機の油の温度は105℃油温注意継電器と115℃油温高継電器を設け、油温高であれば力行が切れます。
送風ファンの回転数はエンジン直後の水温により制御されており、
70℃になれば回転を始め、80℃において最大風量となります。
また送水ポンプは機関軸により駆動されるため、送水量は機関回転数に依存します。


運転してみた感じでは、
外気温が30℃を超えてくるとノッチオフで機関回転数が低下し、
送水量が減少して水温注意が点灯することがありますが、通常運転で力行が切れることはほぼ無いです。
油温は変速機効率が低い範囲で高負荷運転をすると急激に上昇します。
1速固定で走ったりすると、結構簡単に油温高継電器が入ります。
このあたりはパラメータで調整でなんとでもなるため、ある程度直感で決めていますのでもう少し煮詰めていきたいです。
各部の温度は目立たない場所に温度計をつけてモニターできるようにしたいと考えています。

再現にあたっては、
日立評論1967年11月号、ディーゼル動車エンジン冷却水の温度制御に関する一考察を参考にしました。深く知りたい方はぜひご覧ください。



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