Система подогрева механической коробки передач транспортного средства Российский патент 2024 года по МПК F01M5/02 F24H7/04 F02N19/10 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройству для тепловой подготовки и поддержания теплового режима механической коробки передач (КП) при эксплуатации транспортного средства в зимний период.

Работоспособность транспортного средства в значительной степени определяется стабильностью показателей работы механической КП. При увеличении теплоотдачи КП в окружающую среду нарушается ее тепловой режим работы, что влечет за собой увеличение внутренних потерь энергии и интенсивности изнашивания поверхностей трения зубчатых зацеплений.

Согласно исследованиям [Долгушин, А.А. Изменение теплового режима коробки перемены передач грузовых автомобилей / А.А. Долгушин, А.Ф. Курносов, С.П. Шведов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2011. - №2. - С. 14-15.], при температуре окружающего воздуха минус 30°С, температура масла в КП автомобиля КамАЗ-5320 не превышает значения 8°С даже после 1,5 часов работы. При этом оптимальные значения температуры трансмиссионного масла находятся в пределах 60…90°С. На основании приведенных данных можно сделать вывод, что в некоторых случаях эксплуатации механических КП транспортных средств в зимних условиях необходимы дополнительные источники тепловой энергии, как для увеличения темпа их прогрева, так и для поддержания их теплового режима в процессе движения.

Известно устройство для подогрева картера КП теплом отработавших газов (патент на ПМ №74605, опубликован 10.07.2008 Бюл. №19). Данное устройство позволяет вторично использовать тепло двигателя транспортного средства на подогрев картера КП. В качестве недостатков данного устройства можно отметить высокую степень пожароопасности, низкий коэффициент полезного действия (КПД), необходимость демонтажа теплообменников картеров редукторов трансмиссии при эксплуатации автомобиля в летний период вследствие ухудшения теплоотдачи в окружающую среду стенками картеров.

Известно устройство для подогрева масла ведущих мостов грузового автомобиля (патент №212146 МПК F01M 5/02, F28D 15/00, опубликовано 08.07.2022, Бюл. №19), которое состоит из жидкостного дизельного подогревателя, стальной трубки подвода отработанных газов к разветвителю, подвижной трубки (гофры) подвода отработанных газов к среднему мосту, подвижной трубки (гофры) подвода отработанных газов к заднему мосту, пневмоуправляемой заслонки, воздушных радиаторов. К недостаткам данного устройства подогрева масла ведущих мостов можно отнести то, что необходим дополнительный жидкостный дизельный подогреватель и то, что на стенках картера моста и радиатора возможно образование конденсата.

Известна система автоматического поддержания оптимальных температур рабочих жидкостей и масел в агрегатах и узлах самоходных машин (патент на изобретение №2500899 опубликован 10.12.2013, Бюл. №34). Система обеспечивает подогрев агрегатов и узлов самоходных машин, однако не лишена недостатков. Основным недостатком является сложность подачи масла для его нагрева непосредственно в теплообменнике в силу его начальной высокой вязкости, а также низкая эффективность при наличии большого числа контуров теплопередачи. С точки зрения минимизации затрат энергии на работу системы автоматического поддержания оптимальных температур рабочих жидкостей и масел в агрегатах и узлах самоходных машин более эффективным будет подвод непосредственно жидкости утилизационного контура к агрегатам и системам.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является система подогрева агрегатов механической трансмиссии транспортного средства (патент №2595205 МПК F01M 5/02, F28D 7/10, опубликовано 20.08.2016, Бюл. №23), включающая теплоизолированный глушитель-рекуператор для нагрева жидкости системы, выполненный в виде теплообменника типа «труба в трубе», на внутренней трубе которого имеются отверстия для прохождения отработавших газов с внешней стороны вовнутрь трубы, для теплообмена между отработавшими газами и жидкостью системы в глушителе-рекуператоре установлены трубки теплопередачи, жестко и герметично закрепленные между собой торцевыми фланцами при помощи сварного соединения таким образом, что образованные полости между фланцами обеих сторон глушителя-рекуператора соединяют между собой внутренние полости трубок теплопередачи, теплообменники КП и ведущих мостов, соединенных параллельно и служащих для передачи теплоты от системы к редукторам трансмиссии, причем теплообменник КП установлен на внутренней стороне стенки КП, и его форма аналогична форме стенки, а теплообменники ведущих мостов установлены на наружной части картеров главных передач и выполнены аналогично их форме, жидкостный насос для циркуляции жидкости и обмена теплоты между глушителем-рекуператором и теплообменниками системы, теплоизолированный расширительный бак для жидкости, снабженный пробкой с клапанным механизмом, датчик температуры жидкости в системе, соединенный с электронным блоком управления ЭБУ для контроля за тепловым режимом системы подогрева и управления ее электронными элементами, систему теплоизолированных жидкостных магистралей, коробку переключения отработавших газов для подачи отработавших газов в рекуператор или в стандартный глушитель, электромагнит для управления коробкой переключения отработавших газов.

Недостатком рассматриваемой системы подогрева агрегатов механической трансмиссии транспортного средства является то, что в трубках теплообменника образуется конденсат, после остановки и остывания системы, а при следующем запуске двигателя при взаимодействии отработавших газов с конденсатом образуется агрессивная среда, приводящая к коррозии трубок, что в дальнейшем может привести к протечке, используемой в качестве теплоносителя, жидкости.

Техническая задача - повышение эффективности тепловой подготовки теплового режима КП при эксплуатации транспортного средства в условиях пониженных температур окружающего воздуха.

Для достижения технической задачи предлагается система подогрева механической коробки передач транспортного средства, включающая теплообменник КП, теплоизолированный расширительный бак для теплоносителя, снабженный пробкой с клапанным механизмом, систему теплоизолированных трубопроводов и жидкостные электронасосы, при этом включает в себя систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) транспортного средства, тепловой аккумулятор фазового перехода, а нагрев теплоносителя, подающегося в теплообменник КП, для прогрева масла в КП транспортного средства происходит в тепловом аккумуляторе фазового перехода от теплоаккумулирующего материала барий гидроокись 8-водный (Ва(ОН)₂⋅8Н₂О), нагрев которого в свою очередь осуществляется охлаждающей жидкостью ДВС через систему теплоизолированных трубопроводов, соединенных с тепловым аккумулятором фазового перехода после пуска ДВС и прогрева его системы охлаждения до рабочей температуры.

На фиг. 1 представлена система подогрева механической коробки передач транспортного средства.

Представленная на фиг. 1 система подогрева механической коробки передач транспортного средства, включающая теплообменник 1 коробки передач (КП), теплоизолированный расширительный бак 2 для теплоносителя, снабженный пробкой с клапанным механизмом, систему теплоизолированных трубопроводов 3 и жидкостные электронасосы 4, систему охлаждения 5 ДВС транспортного средства, тепловой аккумулятор фазового перехода 6, а нагрев теплоносителя, подающегося в теплообменник 1 КП, для прогрева масла в КП транспортного средства происходит в тепловом аккумуляторе фазового перехода 6 от теплоаккумулирующего материала барий гидроокись 8-водный (Ва(ОН)₂⋅8Н₂О), нагрев которого в свою очередь осуществляется охлаждающей жидкостью ДВС через систему теплоизолированных трубопроводов 3, соединенных с тепловым аккумулятором фазового перехода 6 после пуска ДВС и прогрева его системы охлаждения 5 до рабочей температуры.

Система подогрева механической коробки передач транспортного средства работает следующим образом: во время предпусковой подготовки агрегатов транспортного средства в зимний период водитель запускает и прогревает ДВС до рабочей температуры. После прогрева ДВС включаются жидкостные электронасосы 4 и нагретая охлаждающая жидкость из системы охлаждения 5 ДВС через систему теплоизолированных трубопроводов 3, начинает циркулировать через тепловой аккумулятор фазового перехода 6, нагревая теплоаккумулирующий материал барий гидроокись 8-водный (Ва(ОН)₂⋅8Н₂О) до температуры плавления, который плавится, а затем продолжает нагреваться в жидкой фазе. При этом теплоноситель греющего контура, нагреваясь в тепловом аккумуляторе фазового перехода 6, через систему теплоизолированных трубопроводов 3 начинает циркулировать через теплообменник 1 КП, тем самым разогревая масло в КП транспортного средства.

Предлагаемая система повысит эффективность тепловой подготовки теплового режима КП в первые минуты работы транспортного средства в условиях пониженных температур окружающего воздуха.

Изобретение может быть использовано в устройствах для тепловой подготовки и поддержания теплового режима механической коробки передач при эксплуатации транспортного средства. Система подогрева механической коробки передач транспортного средства, включает теплообменник (1) коробки передач (КП), теплоизолированный расширительный бак (2) для теплоносителя, снабженный пробкой с клапанным механизмом, систему теплоизолированных трубопроводов (3) и жидкостные электронасосы (4). Система дополнительно включает в себя систему (5) охлаждения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) транспортного средства и тепловой аккумулятор (6) фазового перехода. Нагрев теплоносителя, подающегося в теплообменник (1) коробки передач, для прогрева масла в коробке передач транспортного средства происходит в тепловом аккумуляторе (6) фазового перехода от теплоаккумулирующего материала 8-водной гидроокиси бария (Ва(ОН)₂⋅8Н₂О). Нагрев теплоаккумулирующего материала осуществляется охлаждающей жидкостью ДВС через систему теплоизолированных трубопроводов (3), соединенных с тепловым аккумулятором (6) фазового перехода после пуска ДВС и прогрева его системы (5) охлаждения до рабочей температуры. Технический результат заключается в улучшении теплового режима коробки передач при эксплуатации транспортного средства в условиях пониженных температур окружающего воздуха. 1 ил.

Система подогрева механической коробки передач транспортного средства, включающая теплообменник коробки передач (КП), теплоизолированный расширительный бак для теплоносителя, снабженный пробкой с клапанным механизмом, систему теплоизолированных трубопроводов и жидкостные электронасосы, отличающаяся тем, что включает в себя систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) транспортного средства, тепловой аккумулятор фазового перехода, а нагрев теплоносителя, подающегося в теплообменник коробки передач, для прогрева масла в коробке передач транспортного средства происходит в тепловом аккумуляторе фазового перехода от теплоаккумулирующего материала барий гидроокись 8-водный (Ва(ОН)₂⋅8Н₂О), нагрев которого в свою очередь осуществляется охлаждающей жидкостью ДВС через систему теплоизолированных трубопроводов, соединенных с тепловым аккумулятором фазового перехода после пуска ДВС и прогрева его системы охлаждения до рабочей температуры.