ОБЪЕДИНЕННАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ГИДРООБЪЕМНОЙ ТРАНСМИССИИ
COMBINED COOLING SYSTEM OF ICE AND HYDROSTATIC TRANSMISSION

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к системам охлаждения двигателя внутреннего сгорания и гидрообъемной трансмиссии транспортных средств.
Известно, что двигатель внутреннего сгорания имеет небольшой диапазон изменения оптимальной температуры охлаждающей жидкости от 85°С (номинальный режим) до 100°С (частичные нагрузки) [Двигатели внутреннего сгорания. Кн.2. Динамика и конструирование. / Под ред. В.Н.Луканина и М.Г.Шатрова. - 2-е изд. - М.: Высш. шк., 2005, с.301].
Известно также, что диапазон оптимальной температуры масел, используемых в гидрообъемной трансмиссии, находится в пределах от 40 до 60°С [Кузнецов А.В. Топливо и смазочные материалы. - М.: КолосС, 2004, с.162-165].
Известен радиаторный блок многоконтурной системы охлаждения транспортной силовой установки, содержащий радиаторы независимых контуров охлаждения (см. авт. св. 1379772, опубликовано 07.03.1998 г., бюл. №9).
Недостатком известной системы является нерациональное использование теплоты, отводимой от двигателя внутреннего сгорания, так как контуры систем выполнены автономно.
Известна система регулирования температурного режима работы двигателя и трансмиссии, выбранная в качестве прототипа, содержащая двигатель внутреннего сгорания, трансмиссию, датчики системы регулирования, микропроцессорный блок управления, блок коммутации, электропривод шторы радиатора, гидромуфту вентилятора, шторы радиатора, вентилятор [Пат. 2272160 РФ, F01P 5/00, F01P 7/00. Опубл. 20.03.2006, прототип].
Недостатками известной системы являются:
- сложность получения информации о параметрах, характеризующих процесс регулирования температуры охлаждающей жидкости и масла;
- диапазоны оптимальных температур контуров охлаждения должны совпадать.
Технический результат изобретения - повышение эффективности системы охлаждения транспортного средства имеющего различные оптимальные температуры контуров охлаждения за счет сокращения продолжительности прогрева рабочей жидкости контура гидрообъемной трансмиссии от начальной до рабочей температуры и поддержания ее в оптимальном диапазоне.
Указанный технический результат достигается тем, что в отличие от прототипа объединенная система охлаждения двигателя внутреннего сгорания и гидрообъемной трансмиссии содержит двигатель внутреннего сгорания и трансмиссию, притом она снабжена жидкостно-масляным и жидкостно-жидкостным рекуперативными теплообменниками, двухсекционным радиатором и двумя устройствами, распределяющими поток охлаждающей жидкости в зависимости от температуры масла гидрообъемной трансмиссии, первое устройство подключено к напорной гидролинии двигателя внутреннего сгорания, а его выходы соединены гидролиниями с жидкостно-масляным и жидкостно-жидкостным рекуперативными теплообменниками, второе устройство подключено через первую секцию радиатора к жидкостно-жидкостному рекуперативному теплообменнику, а выходы соединены с двигателем внутреннего сгорания и через вторую секцию радиатора с жидкостно-масляным рекуперативным теплообменником, выход жидкостно-масляного рекуперативного теплообменника через жидкостно-жидкостный рекуперативный теплообменник соединен с двигателем внутреннего сгорания.
На чертеже представлена объединенная система охлаждения двигателя внутреннего сгорания и гидрообъемной трансмиссии.
Система охлаждения транспортной силовой установки содержит два изолированных друг от друга контура охлаждения теплоносителей, охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания 3 и масла гидрообъемной трансмиссии 1, которые снабжены жидкостно-масляным 2 и жидкостно-жидкостным рекуперативными теплообменниками 8, двухсекционным радиатором (первая секция 10, вторая секция 9) и двумя устройствами (первое 5, второе 11), распределяющими поток охлаждающей жидкости в зависимости от температуры масла гидрообъемной трансмиссии. Первое устройство 5 подключено к напорной гидролинии 4 двигателя внутреннего сгорания 3, а его выходы соединены гидролинией 6 с жидкостно-масляным 2 и гидролинией 7 с жидкостно-жидкостным 8 рекуперативными теплообменниками. Второе устройство 11 подключено через первую секцию радиатора 10 к жидкостно-жидкостному рекуперативному теплообменнику 8, а выходы соединены с двигателем внутреннего сгорания 3 и через вторую секцию радиатора 9 с жидкостно-масляным рекуперативным теплообменником 2. Выход жидкостно-масляного рекуперативного теплообменника, с помощью которого поддерживается оптимальная температура масла гидрообъемной трансмиссии 1, через жидкостно-жидкостный рекуперативный теплообменник 8 соединен с двигателем внутреннего сгорания 3.
Система работает следующим образом.
Для работающего транспортного средства характерны следующие режимы.
Во время прогрева двигателя внутреннего сгорания 3 до оптимальной температуры 85°С охлаждающая жидкость циркулирует в его внутренних каналах (по малому кругу циркуляции).
ГCT
ГСT
ГСТ
После окончания прогрева двигателя внутреннего сгорания охлаждающая жидкость поступает в первое устройство 5, распределяющее поток охлаждающей жидкости в зависимости от температуры рабочей жидкости гидрообъемной трансмиссии. Если температура рабочей жидкости гидрообъемной трансмиссии меньше оптимальной t<40°С, то охлаждающая жидкость по каналу 6 поступает в жидкостно-масляный рекуперативный теплообменник 2, подогревая рабочую жидкость гидрообъемной трансмиссии, и через рекуперативный теплообменник 8, в котором на данном режиме не происходит теплопередачи, возвращается в двигатель. Если температура рабочей жидкости гидрообъемной трансмиссии находится в оптимальном диапазоне 40°С<t<60°С, то охлаждающая жидкость по каналу 7 поступает через жидкостно-жидкостный рекуперативный теплообменник 8, в котором на данном режиме также не происходит теплопередача, в первую секцию радиатора 10, где отводится часть теплоты в окружающую среду, затем поступает во второе устройство 11, распределяющее поток охлаждающей жидкости в зависимости от температуры рабочей жидкости гидрообъемной трансмиссии, и поскольку t<60°С по каналу возвращается в двигатель.
ГСТ
В случае повышения температуры рабочей жидкости гидрообъемной трансмиссии выше оптимальной t>60°С охлаждающая жидкость после второго устройства 11, распределяющего поток охлаждающей жидкости в зависимости от температуры рабочей жидкости гидрообъемной трансмиссии, попадает во вторую секцию радиатора 9, где дополнительно отводится часть теплоты в окружающую среду (температура на выходе должна быть не выше 60°С), затем поступает в жидкостно-масляный рекуперативный теплообменник 2, отводит теплоту от рабочей жидкости гидрообъемной трансмиссии и через жидкостно-жидкостный рекуперативный теплообменник 8, в котором происходит теплообмен с охлаждающей жидкостью, поступившей из двигателя, подогреваясь, возвращается в двигатель.
Таким образом, на наиболее теплонапряженном режиме работы транспортного средства охлаждающая жидкость после выхода из двигателя сначала охлаждается в устройствах 8, 10, 9, затем нагревается в устройствах 2, 8 и возвращается в двигатель.
Предложенные технические решения обеспечивают поддержание оптимальных диапазонов температуры контуров охлаждения независимо от режимов работы транспортного средства, а также снижают массогабаритные показатели и повышают работоспособность контура охлаждения гидрообъемной трансмиссии за счет использования рекуперативного теплообменника.
Вследствие этого сокращается продолжительность прогрева жидкости в контуре гидрообъемной трансмиссии до рабочей температуры, которая поддерживается в оптимальном диапазоне за счет подогрева от наиболее теплонапряженного контура двигателя, т.е. повышается эффективность работы системы охлаждения.
Система служит для поддержания оптимальных температур контуров рабочей жидкости гидрообъемной трансмиссии и охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания и может быть легко реализована в тракторостроении и транспортном машиностроении.