СИСТЕМА ПОДОГРЕВА МЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ И ПОДВЕСКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

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.