Модернизация предпускового подогревателя двигателя для обогрева коробки перемены передач



Запуск двигателя в холодное время года является тяжелым испытанием для автомобильной техники, которое можно сравнить с пробегом в десятки километров, что существенно сокращает ресурс двигателя. Также, при эксплуатации автомобиля в холодное время года происходит повышенный износ агрегатов трансмиссии.

Произвести тепловую подготовку силовой установки можно с помощью предпусковых автономных подогревателей, которые за счет тепла, сжигаемого в них топлива, нагревают охлаждающую жидкость двигателя. Для повышения эффективности предпускового разогрева двигателя также используют температуру выхлопных газов для обогрева картера двигателя. Согласно [1] температура отработавших газов составляет в среднем 350ºС. Подвод отработанных газов к картеру осуществляют с помощью гофрированного металлического рукава. Выхлопные газы, выходя из рукава, обдувают картер двигателя, отдавая тем самым часть своего тепла.

Однако масло в коробке перемены передач никак не обогревается, в результате чего сокращает долговечность ее деталей. К тому же из-за высокой вязкости масло практически связывает детали между собой, значительно увеличивая тем самым нагрузку на них. Вязкость масла является одной из основных характеристик, определяющая смазывающие свойства. Поэтому дополнительный подогрев агрегатов трансмиссии играет важную роль в предпусковой подготовке автомобиля в зимнее время.

Обогрев картера коробки перемены передач также можно осуществить за счет выхлопных газов предпускового обогревателя. Однако существующая конструктивная схема подогрева картера через гибкий металлорукав имеет один существенный недостаток — низкий коэффициент полезного действия из-за высоких тепловых потерь в выпускном рукаве. Для обогрева коробки перемены передач длина рукава будет еще больше, а значит, увеличатся и тепловые потери. Поэтому создание эффективного теплоизоляционного слоя вокруг выпускного рукава является необходимым условием повышения эффективности тепловой предстартовой подготовки автомобиля в условиях низких температур.

Для проведения экспериментальных исследований нами был выбран отечественный предпусковой подогреватель марки ШААЗ, оснащенный системой подогрева картера двигателя выхлопными газами. Он был модернизирован с целью, применения его выхлопных газов для обогрева картера коробки перемены передач. Особенность выхлопной системы данного обогревателя такова, что его выпускной коллектор раздвоен на два патрубка. К одному присоединяется гибкий рукав, а в другом установлена заслонка, позволяющая путем выпуска части газов в атмосферу, регулировать подачу газов к картеру двигателя. Это позволило приспособить его для параллельного подогрева коробки перемены передач.

Для проведения лабораторных экспериментов, подогреватель был оснащен собственным топливным бачком малой емкости. На один из выхлопных патрубков, был установлен гибкий металлорукав, длиной, достаточной для обеспечения подвода выхлопных газов к коробке перемены передач автомобиля КАМАЗ-5511 (рисунок 1).

Рис. 1. Общий вид предпускового подогревателя

С целью повышения эффективности работы автономного подогревателя и снижения тепловых потерь на пути следования выхлопных газов к коробке перемены передач, гибкий металлорукав был обернут теплоизоляционным материалом. Слой теплоизоляционного материала был закреплен на металлорукаве с помощью алюминиевого скотча (рисунок 2).

Рис. 2. Гибкий металлорукав подогревателя с теплоизоляционным материалом

Рис. 3. Усовершенствованный предпусковой подогреватель на автомобиле

Замеры температуры выпускного рукава производились на расстоянии 2,3 метра от подогревателя посредством тепловизора (рисунок 4). Диапазон измерений составлял 5 минут в течение 35 минут. Первичные измерения производились без использования теплоизоляционного материала. Затем, после остывания рукава, был установлен теплоизоляционный материал и произведен повтор измерений в такой же последовательности. Измерения проводились при температуре окружающего воздуха минус 17⁰ С. Полученные результаты сведены в таблицу 1 и представлены в виде графика на рисунке 5.

Таблица 1

Результаты замеров температуры выпускного рукава

Время работы подогревателя, мин	Температура выпускного рукава, ºС
	без теплоизоляции	с теплоизоляцией
5	0,5	-9,4
10	15,2	1,8
15	29,3	9,5
20	50,5	17,1
25	64,2	24,8
30	66,7	31,2
35	66,8	35,8

Рис. 4. Показания тепловизора (металлорукав без теплоизоляционного слоя)

Рис. 5. Температура выпускного рукава

Как видно из полученных экспериментальных показателей, при наличии теплоизоляционного материала, температура выпускного рукава почти вдвое ниже, что говорит о двукратном снижении тепловых потерь при транспортировке отработанных газов. Температура выхлопных газов на выходе из металлорукава измерялась термометром. После 35 минут прогрева она составила: без теплоизоляционного слоя 68⁰С, с теплоизоляционным слоем 105⁰ С. Что позволяет эффективно обогревать картер коробки перемены передач в зимнее время.

Литература:

1. Васильев В. И. Зуев И. Н., Каций В. А. Тепловой расчёт устройства для разогрева двигателя // В. И. Васильев И. Н. Зуев В. А. Каций / Соверш. Эксплуат. И обслуж. автомобилей/ Кург. Гос. Ун-т.– 1996.– С. 16–23.
2. Домнышев Д. А., Долгушин А. А., Курносов А. Ф., Вакуленко М. В. Исследование теплового режима агрегатов трансмиссии и подвески автомобиля в зимних условиях.// Д. А. Домнышев, А. А. Долгушин, А. Ф. Курносов, М. В. Вакуленко// Ассоциация автомобильных инженеров иркутский национальный исследовательский технический университет: материалы 99-й межд. народ.науч. практ. конф.: — Иркутск– 2017. Изд-во ИНИТУ–543с.
3. Кузнецов, Е. Е. Методологическое обоснование системы адаптации грузовых автомобилей к условиям эксплуатации в агропромышленном комплексе Амурской области/ Е. Е. Кузнецов [и др.]// Электронный научно-производственный журнал «АгроЭкоИнфо».-2017.-№ 1(27).
4. Лосавио Г. С. Эксплуатация автомобилей при низких температурах. -М.: Транспорт, 1973.- 120с.
5. Разяпов М. М. Повышение работоспособности агрегатов трансмиссии автотракторной техники в условиях низких температур: Дисс...ктн. техн. наук:05.20.03/ М. М. Разяпов–М., 2013.–157с.
6. Резник Л. Г. Адаптация автомобилей к суровым климатическим условиям. Тюмень, Тюменский государственный университет, 1978. — 71с.
7. Семенов Н. В. Эксплуатация автомобилей в условиях низких температур. М.: Транспорт, 1993. — 190с.
8. Российский транспорт. Аналитический бизнес-справочник [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://www.tr-index.ru
9. Федеральная служба государственной статистики [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://www.gks.ru/