Трансмиссия транспортного средства
Трансмиссия транспортного средства. Техническая задача - поддержание теплового режима трансмиссии в процессе эксплуатации транспортного средства в условиях пониженных температур окружающей среды. Для поддержания оптимальной температуры масла картеры редукторов снабжены теплообменниками, подсоединенными к системе выпуска отработавших газов, снабженных электромагнитными клапанами и блоком управления для автоматического регулирования температуры.
Изобретение позволяет повысить эффективность использования теплоты отработавших газов. В оценке экономичности работы автомобиля расход топлива является одним из важнейших факторов. Величина расхода топлива при прочих равных условиях зависит главным образом от теплового режима работы двигателя и агрегатов трансмиссии автомобиля.
Важно отметить, что основную долю потерь мощности составляют потери в коробке переменных передач (КПП) и редукторе заднего моста. Установлено, что при умеренно низких температурах (до - 12°С) коэффициент полезного действия (КПД) трансмиссии в начале движения не превышает 0,55-0,6 [Багиров Ш.М. Исследование коэффициента полезного действия трансмиссии автомобиля в зимних условиях. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М.,1953. - с.13-14]. С понижением температуры воздуха количество отведенной теплоты возрастает. Поддержание температуры масла на оптимальном уровне позволяет уменьшить потери мощности в трансмиссии и повысить ее КПД.
При движении автомобилей за счет трения в шестеренчатых парах температура трансмиссионного масла повышается. Исследованиями НИИАТа [Покровский А.И., Букин А.А., Гаврилов Д.Ф. Эксплуатация автомобиля с карбюраторными двигателями в условиях низких температур. - М.: Автотрансиздат, 1961. - с.28-30] установлено, что саморазогрев масла происходит в течение первых 30-40 минут движения автомобиля и затем стабилизируется, при этом изменение температуры масла происходит на величину 15-20 градусов. Согласно данным ряда исследований температура масла в картере КПП при использовании автомобиля в зимний период снижается до уровня 10-15 градусов, а в картере заднего моста температура масла может принимать отрицательные значения. На основании этого можно сделать вывод, что саморазогрев масла не позволяет обеспечить оптимальный температурный режим. Для обеспечения этого режима требуется дополнительный источник тепла.
Анализ теплового баланса двигателя показывает, что потери теплоты с отработавшими газами от общего количества теплоты, введенной в двигатель с топливом, составляют от 30 до 40% для дизелей, от 35 до 55% для карбюраторных двигателей внутреннего сгорания [Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей. - М.: Колос, 1984. - с.110]. Это обуславливает высокую температуру выбрасываемых в атмосферу под давлением отработавших газов, проходящих через систему выпуска и значительный нагрев элементов системы, в частности, приемных и выпускной труб, глушителя. Это тепло можно использовать для подогрева агрегатов трансмиссии.
Известно устройство для улучшения теплового режима агрегатов трансмиссии в нем за счет объединения системы смазки КПП и двигателя внутреннего сгорания [А.с. №1313079]. Согласно описанию изобретения картер двигателя и коробки передач объединены в одну систему смазки. За счет этого значения температуры в КПП будут сопоставимы с температурой масла в картере двигателя. Однако исследованиями было установлено, что средняя температура масла в картере двигателя даже в конце движения автомобиля ниже нормальной температуры на 30-40°, а дополнительный отвод тепла приведет к еще большему охлаждению масла.
Известно устройство, принятое за прототип, для повышения экономических показателей и снижения потерь за счет уменьшения колебания температуры масла в коробке передач [А.с. №1518153 М.кл. В60К 17/00 Транспортное средство / И.А. Барский, Г.В. Орлова; заявлено 13.01.88; опубликовано 30.10.89 Бюл. №40 - 2 с.; ил.] Оно снабжено кожухом, охватывающим картер коробки передач с образованием полости между картером и кожухом, имеющим входной и выходной патрубки, в которых размещены регулируемые поворотные жалюзи. Воздушная прослойка изолирует корпус КПП, препятствуя охлаждению масла. Основным недостатком данного изобретения является то, что в конструкции не предусмотрены внешние источники тепла. Это не позволяет обеспечить оптимальный тепловой режим трансмиссионного масла при эксплуатации
тракторов и автомобилей в условиях низких температур и сильной ветровой нагрузки.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА - поддержание теплового режима трансмиссии в процессе эксплуатации транспортного средства в условиях пониженных температур окружающей среды.
На рисунке представлено устройство для подогрева агрегатов трансмиссии транспортного средства на примере КПП.
Основным звеном системы является теплообменник 1 установленный непосредственно под картером коробки переменных передач 2.
Теплообменник представляет собой стальной короб с одинарной стальной стенкой. В верхней части теплообменника установлены ребра (на рисунке не показаны) для дополнительного отвода теплового потока воздуха. К ребрам приварены стенки 3, которые исполняют роль кожуха, позволяющие уменьшить скорость снижения температуры масла в картере КПП при сильном ветре. Теплообменник устанавливается в разрыв системы выпуска отработавших газов с помощью проточной трубы 4 и колен 5 и 6. Для регулировки подачи отработавших газов в теплообменник а, следовательно, температуры трансмиссионного масла в проточной трубе 4 и колене 6 установлены электромагнитные клапаны 7 и 8 соответственно. Для работы устройства в автоматическом режиме в картер КПП устанавливается датчик температуры 9 соединенный с блоком управления (на схеме не показан) и электромагнитными клапанами 7 и 8.
Трансмиссия транспортного средства работает следующим образом. При эксплуатации транспортного средства в летний период, когда отсутствует необходимость в дополнительном подогреве трансмиссионного масла, блок управления соединенный с датчиком 9 открывает клапан 7 и закрывает клапан 8. Все отработавшие газы, вырабатываемые двигателем, проходят через проточную трубу 4 и попадают в штатную систему выпуска. При эксплуатации в зимний период возникает необходимость в дополнительном подогреве трансмиссионного масла. В процессе эксплуатации транспортного средства сигнал с датчика 9 поступает на блок управления, который управляет работой электромагнитных клапанов 7 и 8. При достижении определенных пороговых значений
температуры масла электромагнитный клапан 7 закрывается, а клапан 8 открывается. Отработавшие газы, проходящие через колено 6, теплообменник 1 и колено 5, разогревают картер КПП, обеспечивая тем самым оптимальную вязкость трансмиссионного масла.
Трансмиссия транспортного средства, включающая в себя редукторы передач, отличающаяся тем, что картеры редукторов снабжены теплообменниками, подсоединенными к системе выпуска отработавших газов, снабженных электромагнитными клапанами и блоком управления для автоматического регулирования температуры трансмиссионного масла.
