Система подогрева механической трансмиссии и подвески транспортного средства

Система подогрева механической трансмиссии и подвески транспортного средства, включающая импортирующий теплообменник для нагрева жидкости, экспортирующие теплообменники для отдачи теплоты агрегатам трансмиссии и амортизаторам, водяной насос для циркуляции жидкости и обмена теплоты между теплообменниками системы, расширительный бачок для жидкости, давление в котором регулируется через пробку с клапанным механизмом, датчик температуры масла в КПП транспортного средства, соединенный с ЭБУ для контроля за тепловым режимом КПП и управления электронными элементами системы, систему жидкостных магистралей, электромагнитные клапаны для изменения направления потока жидкости. Техническая задача - повышение эффективности предпусковой подготовки и поддержание оптимального теплового режима агрегатов трансмиссии и амортизаторов в процессе эксплуатации транспортного средства в условиях пониженных температур окружающей среды.

Система позволяет повысить эффективность использования трансмиссии и подвески транспортных средств при эксплуатации в зимних условиях. Эффективность эксплуатации техники зависит от теплового режима работы агрегатов трансмиссии транспортного средства и элементов подвески.

В России более 80% территории относится к зоне с суровым климатом. Сочетание низкой температуры, ветра и влажности окружающего воздуха приводит к нарушению теплового режима работы агрегатов. В частности нарушается тепловой режим коробки перемены передач (КПП), редуктора главной передачи, амортизаторов и т.д.

Основным источником тепла при работе агрегатов трансмиссии является трение в шестеренчатых парах, подшипниках, а также вязкостное трение масла.

Исследованиями НИИАТа установлено, что саморазогрев масла в КПП происходит в течение первых 25-35 минут движения автомобиля, затем температура масла стабилизируется, при этом изменение температуры масла происходит на величину до 20 градусов [Покровский А.И., Букин А.А., Гаврилов Д.Ф. Эксплуатация автомобиля с карбюраторными двигателями в условиях низких температур. - М.: Автотрансиздат, 1961. - с. 28-30]. На основании вышеуказанных исследований можно сделать вывод, что саморазогрев масла не позволяет обеспечить оптимальный температурный режим работы трансмиссии. В случае с амортизаторами процесс разогрева масла происходит за счет его внутреннего трения и эффекта дросселирования. Поэтому для эффективной эксплуатации трансмиссионных редукторов и элементов подвески в некоторых случаях требуется дополнительный источник тепловой энергии, который, с учетом теплоотдачи в окружающую среду, будет поддерживать оптимальный тепловой режим работы трансмиссии.

В настоящее время для подогрева масла в агрегатах транспортных средств существует несколько устройств.

Известно устройство для подогрева картера КПП теплом отработавших газов (патент на ПМ 74605 опубликован в БИ 19 10.07.08 г). Данное устройство позволяет вторично использовать тепло двигателя транспортного средства на подогрев картера КПП. В качестве недостатков данного устройства можно отметить изменение конструкции выпускной системы транспортного средства при его монтаже, что может привести к увеличению сопротивления выхлопных газов на выпуске, высокую степень пожароопасности и низкий коэффициент полезного действия (КПД).

Для увеличения срока службы амортизаторов применяют электрические подогреватели (заявка на ПМ 2006126446 от 27.01.2008 г). Действие данного устройства направлено на увеличение температуры амортизаторного масла при помощи нагревательных элементов, прикрепляемых к наружной стенке рабочего цилиндра амортизатора. К недостаткам данного устройства можно отнести его работу от бортовой сети транспортного средства и низкий КПД.

Известно устройство, взятое за прототип, для предпусковой подготовки двигателя Нуdronic [электронный ресурс hhtp//www.eberspaecher.com]. Устройство обеспечивает быстрый прогрев охлаждающей жидкости и подачи ее непосредственно в рубашку охлаждения двигателя. К недостаткам устройства можно отнести дополнительный расход топлива и малую функциональность, направленную лишь на подогрев двигателя и не обеспечивающую предпусковой подогрев и поддержание теплового режима агрегатов трансмиссии и элементов подвески во время движения транспортного средства.

Техническая задача - повышение эффективности предпусковой подготовки и поддержание оптимального теплового режима агрегатов трансмиссии и амортизаторов в процессе эксплуатации транспортного средства в условиях пониженных температур окружающей среды.

Для достижения технической задачи предлагается заявляемая система подогрева механической трансмиссии и подвески транспортного средства, включающая импортирующий теплообменник для нагрева жидкости (например, антифриза) системы, выполненный в виде двух полутруб из материала с высокой теплопроводностью, на наружной поверхности которых спиралевидно закреплены ребра, экспортирующие теплообменники, для передачи теплоты от системы к агрегатам трансмиссии и амортизаторам транспортного средства, водяной насос для циркуляции жидкости и обмена теплоты между теплообменниками системы, теплоизолированный расширительный бачок для жидкости, объем которого равен объему жидкости всей системы и снабженный пробкой с клапанным механизмом, датчик температуры масла в КПП транспортного средства, соединенный с ЭБУ для контроля за тепловым режимом КПП и управления электронными элементами системы, систему жидкостных магистралей, электромагнитный клапан одностороннего действия, установленный в магистраль «расширительный бачок - импортирующий теплообменник» и электромагнитный клапан двустороннего действия, установленный в точке соединения магистралей «водяной насос - экспортирующие теплообменники» и «водяной насос - расширительный бачок» для изменения направления потока жидкости.

На фиг. 1 представлено устройство для подогрева агрегатов трансмиссии и элементов подвески транспортного средства в общем виде; на фиг. 2 -конструкция основного теплообменника в поперечном сечении; на фиг. 3 - блок-схема работы системы в автоматическом режиме.

Основным звеном системы является импортирующий теплообменник 1, установленный на трубе 2 выпускной системы двигателя транспортного средства, при условии, что температура отработавших газов достаточна для нагрева жидкости в теплообменнике до величины не менее 70°С. Циркуляция нагретой жидкости внутри системы производится при помощи водяного насоса 3, работа которого осуществляется от бортовой сети транспортного средства. Теплопередача от системы нагрева к агрегатам трансмиссии и амортизаторам производится при помощи экспортирующих теплообменников 4, 5 и 6, установленных непосредственно в картере КПП, ведущих мостах и на поверхности рабочих цилиндров амортизаторов (на схеме не указаны) соответственно. Число экспортирующих теплообменников 5 и 6 вирьируется в зависимости от числа ведущих мостов и амортизаторов транспортного средства, оптимальный тепловой режим которых необходимо поддерживать. Для изменения направления движения потока жидкости в систему нагрева устанавливаются электромагнитный клапан одностороннего 7 и двустороннего 8 действия. С целью предотвращения возникновения повышенного давления жидкости в системе нагрева предусмотрен теплоизолированный расширительный бачок 9, давление в котором регулируется через пробку с клапанным механизмом 10. Так же система снабжена датчиком температуры масла в КПП автомобиля и электронным блоком управления (на схеме не указаны).

Импортирующий теплообменник 1 представляет собой металлический цилиндр 11, жестко и герметично закрепленный с трубой выпускной системы 12, например, при помощи сварного соединения. На трубе 12 плотно закреплены между собой резьбовым соединением две полутрубы 13, выполненные из материала с высокой теплопроводностью, например из алюминиевого сплава, на наружной поверхности которых установлены ребра 14, необходимые для увеличения интенсивности теплообмена жидкости и выпускной системы двигателя транспортного средства. С целью снижения потерь теплоты, металлический цилиндр 11 покрыт неорганическим теплоизоляционным слоем 15.

Система подогрева работает следующим образом.

При работе двигателя транспортного средства теплота отработавших газов движущихся по трубе выпускной системы 2 посредством теплопроводности передается главному теплообменнику 1, внутри которого находится жидкость. Нагретая жидкость циркулирует по системе и подается к рабочим теплообменникам 4, 5 и 6 за счет давления, создаваемого водяным насосом 3, в результате чего происходит нагрев масла в агрегатах трансмиссии и масла в амортизаторах. При достижении оптимальных тепловых режимов в агрегатах транспортного средства клапан одностороннего действия 7 закрывается, а клапан двустороннего действия 8 перепускает теплоноситель в резервуар 9.

При температуре масла в КПП транспортного средства ниже оптимальной, датчик температуры масла 1 подает сигнал на электронный блок управления (ЭБУ) 2, питающиеся от бортовой сети 3 транспортного средства. ЭБУ 2 открывает электромагнитный клапан одностороннего действия 4, а клапан двустороннего действия 5 переключает для подачи теплоносителя к экспортирующим теплообменникам и одновременно включает водяной насос 6. При достижении оптимального температурного режима в КПП транспортного средства, который контролируется датчиком температуры масла 1, ЭБУ 2 закрывает клапан одностороннего действия 4, а клапан двустороннего действия 5 переводит для подачи теплоносителя в резервуар, заполняя его до момента остановки насоса, запрограммированного через ЭБУ на время работы, достаточное для полной перекачки жидкости из импортирующего теплообменника в резервуар.

Предлагаемая система повысит интенсивность прогрева агрегатов трансмиссии и элементов подвески в первые минуты работы транспортного средства, а так же обеспечит поддержание оптимального температурного режима в процессе их работы.

1. Система подогрева механической трансмиссии и подвески транспортного средства, включающая импортирующий теплообменник, экспортирующие теплообменники, расширительный бачок для жидкости, снабженный пробкой с клапанным механизмом, электромагнитные клапаны, отличающаяся тем, что импортирующий теплообменник выполнен в виде двух полутруб из материала с высокой теплопроводностью, на наружной поверхности которых спиралевидно закреплены ребра.

2. Система подогрева механической трансмиссии и подвески транспортного средства по п.1, отличающаяся тем, что электромагнитный клапан одностороннего действия установлен в магистраль «расширительный бачок - импортирующий теплообменник», а электромагнитный клапан двустороннего действия установлен в точке соединения магистралей «водяной насос - экспортирующие теплообменники» и «водяной насос - расширительный бачок».

3. Система подогрева механической трансмиссии и подвески транспортного средства по п.1, отличающаяся тем, что расширительный бачок теплоизолирован и его объем равен объему жидкости всей системы.

4. Система подогрева механической трансмиссии и подвески транспортного средства по п.1, отличающаяся тем, что в картер КПП транспортного средства установлен датчик температуры, соединенный с ЭБУ.