СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ АГРЕГАТОВ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Система предназначена для поддержания оптимальной температуры масла в агрегатах транспортных средств, таких как двигатель внутреннего сгорания, коробка перемены передач, редуктор главной передачи и т.п., при эксплуатации в регионах с суровыми климатическими условиями.
В России более 80% территории относится к зоне с суровым климатом. Согласно данным ряда исследований температура масла в картере коробки перемены передач (КПП) при эксплуатации автомобилей в зимний период снижается до уровня плюс 10-15 градусов и ниже, а в картере моста температура масла может принимать отрицательные значения. Особенно негативный эффект дает сочетание низкой температуры окружающего воздуха, влажности и ветра.
Для эффективной эксплуатации транспортных средств в регионах с суровыми климатическими условиями довольно сложно обеспечить оптимальный тепловой режим работы большинства узлов и агрегатов, поэтому поддержание необходимой температуры масел в агрегатах в процессе эксплуатации транспортных средств в условиях сурового климата, является актуальным.
В настоящее время известно несколько устройств, применяемых для нагрева масла. Известно устройство для подогрева картера КПП теплом отработавших газов (патент РФ на ПМ №74605). Данное устройство позволяет вторично использовать тепло от работы двигателя транспортного средства на подогрев картера редуктора КПП. В качестве недостатков данного устройства можно отметить необходимость проведения трудоемких операций по изменению конструкции выпускного тракта и конролю сопротивления выхлопных газов на выпуске. Кроме того данный способ достаточно пожароопасен.
Известно устройство для нагрева трансмиссионного масла с использованием электрических подогревателей (патент РФ на ПМ №73281). Преобразование электрической энергии в тепловую, с помощью электрических ТЭНов, позволяет подогревать масло за короткий промежуток времени. Установка подобных устройств в картер трансмиссионного редуктора достаточно проста и не требует изменения конструкции. Однако, наряду с преимуществами, этот способ имеет и ряд недостатков. Нагрев масла происходит локально, только вокруг ТЭНа. Соприкосновение поверхности нагревательного элемента с маслом приводит к его подгоранию и изменению свойств. Образование нагара на поверхности ТЭНа вызывает сокращение его срока службы. Кроме того, электрические нагреватели обладают значительной энергоемкостью.
Для увеличения эффективности нагрева используют СВЧ-нагреватель (патент на ПМ №82506). Данное устройство также легко монтируется в картер КПП и работает от бортовой сети транспортного средства через преобразователь. Однако расположение СВЧ-нагревателя в картере имеет ряд недостатков. Наличие большого количества металлических деталей требует проведения дополнительных мер по устранению взаимодействия СВЧ-волн с металлическими деталями различной конфигурации при работе устройства. В результате интерференции множества волн, отраженных от поверхностей деталей, возможно возгорание масла. Кроме того, установка подобных устройств, например в картер редуктора главной передачи, весьма затруднительна.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА - поддержание оптимальной температуры трансмиссионного масла в редукторах трансмиссии в процессе эксплуатации транспортного средства в условиях пониженных температур окружающей среды.
Для решения поставленной задачи предлагается в поддон агрегатов устанавливать приемный патрубок, соединенный с камерой нагрева, в которой масло будет нагреваться под воздействием СВЧ-излучения. Для циркуляции масла камера нагрева соединена с пневматическим насосом и выпускным патрубком, соединенным с поддоном агрегата. Для регулировки температуры масла на выходе из системы установлен электромагнитный клапан, а выпускной патрубок соединен с приемным посредством рециркуляционного патрубка.
На фигуре 1 приведен эскиз системы управления тепловым режимом, на фигуре 2 - блок-схема системы.
Система управления тепловым режимом агрегатов транспортных средств содержит приемный патрубок 1, камеру нагрева 2, в которой располагаются источник СВЧ-излучения 3 и отражающий конус 4. Источник СВЧ-излучения через преобразователь напряжения 5 подключен к аккумуляторной батарее 6. Далее по ходу движения масла расположен пневматический насос мембранного типа 7, запитанный от пневмосистемы автомобиля через электромагнитный клапан 8 (на рисунке не показан). Масло поступает в выпускной 9 либо рециркуляционный патрубок 10. Для работы устройства в автоматическом режиме и исключения перегрева масла устанавливаются датчики температуры: в контур 11 и в картер КПП 12 (на рисунке не показан); электромагнитный клапан 13 в выпускном патрубке 9 соединенные с электронным блоком управления (ЭБУ) 14. Рециркуляционный патрубок 10 с меньшим сечением чем выпускной, используется для разогрева масла внутри контура, а так же с целью предупреждения перегрузки насоса.
Рассмотрим принцип работы системы на примере управления тепловым режимом коробки перемены передач транспортного средства.
Система управления тепловым режимом коробки перемены передач работает следующим образом. При снижении температуры масла в агрегате ниже заданного значения датчик температуры 12 подает сигнал в ЭБУ 14, который включает источник СВЧ-излучения 3 и насос 7. Масло из агрегата поступает в приемный патрубок 1. В камеру 2 от источника СВЧ-излучения 3 устремляются СВЧ-волны, непоглощенные маслом волны отражаются от конуса 4 и стенок камеры 2 под определенными углами и снова проходят через масло. Использование в конструкции системы отражающих конусов позволяет изолировать масляную магистраль от проникновения СВЧ-излучения. Функцию отражателей выполняют так же и стенки камеры нагрева покрытые специальной эмалью. Подогретое масло захватывается насосом и подается через рециркуляционный патрубок 10 в камеру 2. Когда температура масла достигнет оптимального значения, датчик температуры 11 подает сигнал в ЭБУ 14, который дает сигнал на открытие электромагнитного клапана 13. Нагретое масло, через выпускной патрубок 9 поступает в агрегат. Для контроля температуры масла в агрегате установлен датчик температуры 12. Нагрев продолжается до тех пор, пока датчик температуры в агрегате не даст сигнал о достижении оптимальной температуры. После чего ЭБУ отключает источник СВЧ-излучения 3 и насос 7. Благодаря этому температура масла в агрегате постоянно поддерживается на оптимальном уровне, что значительно повышает эффективность эксплуатации транспортных средств.
Применение данного устройства позволит снизить затраты на горюче-смазочные материалы за счет увеличения коэффициента полезного действия трансмиссии при эксплуатации в условиях низких температур. Создание оптимальных условий для работы агрегата позволяет так же увеличить его ресурс.