发动机的冷却系统及工程机械的制作方法

xiaoxiao2020-7-22  11

专利名称:发动机的冷却系统及工程机械的制作方法
技术领域
本实用新型涉及发动机领域,更具体地,涉及一种发动机的冷却系统及工程机械。
背景技术
随着工程机械(特别是移动式起重机)向大型化、操作舒适化及高安全性方向的发展,以及国家对车辆排放污染物要求的提高,使大功率发动机及带变扭器和液力缓速的自动变速器得到了越来越广泛的应用,相应的,对发动机、变速器的冷却系统的散热要求也越来越高。现有技术中,为满足发动机及变速器的散热需求,在冷却系统中设置有主散热器和副散热器。其中,主散热器与中冷器连结成一体,并由安装于发动机的曲轴的前端的风扇向主散热器提供冷却介质;副散热器的底部安装有电子风扇,电子风扇向副散热器提供冷却介质。主散热器用于满足发动机的散热要求,可通过节温器控制阀门的开度,进而控制进入发动机的主散热器的水量。副散热器用于变速器的散热,其中,变速器的油冷器与副散热器串接后,再通过节温器与发动机连接。现有技术中的工程机械(例如起重机)的冷却系统的循环动力均取自该工程机械的发动机,而为散热器提供冷却介质的风扇的转速被设定为只与发动机转速相关的定值 (或被直接设定为一个不变的定值)。各发热元件在不同工况下的发热量具有很大差异, 进一步,同样尺寸规格的散热器的散热量又与流过散热器的外部的冷却空气量是密切相关的。现有技术中的冷却系统无法依据工程机械的实际发热量向其发动机提供最恰当的散热量,因而不能保证各运动件的最佳工作温度,从而增大了发动机、变速器等运动元件的损坏几率。同时,也增大了冷却系统消耗的发动机功率,降低了发动机功率的利用率。另外,由于副散热器的底部的电子风扇采用电机驱动,而电子风扇在启动瞬间会产生瞬间高电压, 该瞬间高电压会对工程机械上的其他电子元件产生冲击甚至会损坏其他电子元件,并极大地增加了发动机电机的负担。最后,现有技术中的冷却系统无法将风扇的转速与冷却液的温度相关联,使冷却系统自始至终保持在满负荷状态,但实际当中,发动机对冷却系统的要求是变化的,因此,会造成功率的浪费,也不能使冷却系统实时处于最优工作温度下(特别地,该最优温度是变化的,在不同的工况下,具有不同的最优温度)。

实用新型内容本实用新型旨在提供一种发动机的冷却系统及工程机械,以解决现有技术中冷却系统的风扇转速无法实时调节,以致不能使冷却系统处于最优工作温度的问题。为解决上述技术问题,根据本实用新型的一个方面,提供了一种发动机的冷却系统,包括散热器;风扇,风扇与散热器相对地设置;风扇驱动单元,风扇驱动单元与风扇驱动连接;温度传感器;转速传感器;控制器,控制器分别与风扇驱动单元、温度传感器和转速传感器电连接;控制器根据发动机的冷却液的温度偏差值和转速传感器测得的发动机的转速控制风扇驱动单元以调节风扇的转速;其中,温度偏差值是温度传感器测得的发动机的冷却液的实时温度与发动机的冷却液的最佳温度的差值。进一步地,风扇驱动单元包括变量泵和与变量泵连接的定量马达,定量马达驱动风扇旋转,控制器控制变量泵输出给定量马达的流量以调节风扇的转速。进一步地,当温度偏差值小于零时,控制器减少变量泵的排量;当温度偏差值等于零时,控制器维持变量泵的排量不变;当温度偏差值大于零时,控制器增大变量泵的排量。进一步地,风扇驱动单元包括定量泵、比例阀和定量马达,定量泵通过比例阀与定量马达连接,定量马达驱动风扇旋转,控制器控制比例阀的开度以控制定量泵输出给定量马达的流量。进一步地,当温度偏差值小于零时,控制器减少比例阀的开度;当温度偏差值等于零时,控制器维持比例阀的开度不变;当温度偏差值大于零时,控制器增大比例阀的开度。进一步地,风扇驱动单元包括定量泵和与定量泵连接的变量马达,控制器控制变量马达的排量以调节风扇的转速。进一步地,当温度偏差值小于零时,控制器增大变量马达的排量;当温度偏差值等于零时,控制器维持变量马达的排量不变;当温度偏差值大于零时,控制器减少变量马达的排量。进一步地,控制器是PLC。进一步地,风扇是轴流风扇。根据本实用新型的另一个方面,提供了一种工程机械,其包括发动机及对发动机进行散热的冷却系统,该冷却系统是上述的冷却系统。本实用新型的控制器可根据冷却液的温度偏差、发动机的转速实现对风扇的转速的控制,实现了对工程机械的冷却系统的优化管理,使冷却系统能给工程机械的发动机、变速箱等运动元件提供最佳的工作温度,并可减少发动机功率的损耗。

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中图1示意性示出了本实用新型的结构示意图;图2示意性示出了风扇驱动单元的第一种实施方式的结构示意图;图3示意性示出了风扇驱动单元的第二种实施方式的结构示意图;以及图4示意性示出了风扇驱动单元的第三种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明,但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。作为本实用新型的一个方面,本实用新型提供一种发动机的冷却系统。如图1所示,本实用新型中的冷却系统包括散热器、风扇1、风扇驱动单元、温度传感器、转速传感器和控制器。其中,风扇与散热器相对地设置;风扇驱动单元与风扇驱动连接;控制器分别与风扇驱动单元、温度传感器和转速传感器电连接;控制器根据发动机的冷却液的温度偏差值和转速传感器测得的发动机的转速控制风扇驱动单元以调节风扇的转速;其中,温度偏差值是温度传感器测得的发动机的冷却液的实时温度与发动机的冷却液的最佳温度的差值。特别地,可以在控制器内预先设置温度偏差值、发动机转速与风扇转速之间的关联逻辑,冷却系统工作时,先通过温度传感器读取发动机的冷却液的温度,并同步采集发动机的转速,然后通过控制器对上述温度和转速信息进行处理后,向风扇驱动单元发出控制指令, 以调节风扇的转速。因此,本实用新型可以实时地调节风扇的转速,以使冷却系统处于最优工作温度之下,且不再需要将风扇直接安装在发动机的曲轴上,使安装更加灵活。此外,由于风扇的转速是实时调节的,因此,不会在整个工作过程中始终都使风扇保持恒定的转速, 从而节省能耗。另外,该冷却系统还具有结构简单、性能可靠、成本低的特点。优选地,控制器是PLC (可编程控制器)。优选地,风扇是轴流风扇。图2示出了风扇驱动单元的第一种实施方式的结构示意图。如图2所示,风扇驱动单元包括变量泵和与变量泵连接的定量马达,定量马达驱动风扇旋转,控制器控制变量泵输出给定量马达的流量以调节风扇的转速。因此,通过调节变量泵的排量就能实现对定量马达的转速的控制,从而也就能实现对风扇的转速的调节。优选地,当温度偏差值小于零时,控制器减少变量泵的排量;当温度偏差值等于零时,控制器维持变量泵的排量不变;当温度偏差值大于零时,控制器增大变量泵的排量。优选地,控制器通过温度偏差值以及其与发动机的转速、变量泵的排量、定量马达的排量及定量马达的转速之间的关系,计算出变量泵的排量变化值,并将该排量变化值转化成电信号输出给变量泵,从而实现对变量泵的排量的控制。图3示出了风扇驱动单元的第二种实施方式的结构示意图。如图3所示,风扇驱动单元包括定量泵、比例阀和定量马达,定量泵通过比例阀与定量马达连接,定量马达驱动风扇旋转,控制器控制比例阀的开度以控制定量泵输出给定量马达的流量。因此,控制器通过控制该比例阀的开度,就能控制进入定量马达的油量,以控制定量马达的转速,从而实现对风扇的转速的调节。优选地,当温度偏差值小于零时,控制器减少比例阀的开度;当温度偏差值等于零时,控制器维持比例阀的开度不变;当温度偏差值大于零时,控制器增大比例阀的开度。优选地,控制器通过温度偏差值及其与发动机的转速、定量泵的排量、比例阀的开度、定量马达的排量和定量马达的转速之间的关系,计算出进入定量马达的液压油的流量变化值,并将该流量变化值转化为电信号后输出给比例阀,从而控制比例阀的开度,以将定量马达的转速调整到与冷却系统所能提供的最佳散热能力相对应的值。图4示出了风扇驱动单元的第三种实施方式的结构示意图。如图4所示,风扇驱动单元包括定量泵和与定量泵连接的变量马达,控制器控制变量马达的排量以调节风扇的转速。优选地,当温度偏差值小于零时,控制器增大变量马达的排量;当温度偏差值等于零时, 控制器维持变量马达的排量不变;当温度偏差值大于零时,控制器减少变量马达的排量。优选地,控制器根据温度偏差值及其与发动机的转速、定量泵的排量、变量马达的排量和变量马达的转速之间的关系,计算出变量马达的流量变化值,并将该流量变化值转化成电信号输出给变量马达,从而调节变量马达的排量,以达到调节变量马达的转速的目的,并最终调节风扇的转速。作为本实用新型的另一个方面,本实用新型提供了一种工程机械,其包括发动机及对发动机进行散热的冷却系统,该冷却系统是上述各实施例中的冷却系统。优选地,该工
5程机械是起重机。本实用新型的控制器可根据冷却液的温度偏差、发动机的转速实现对风扇的转速的控制,实现了对工程机械的冷却系统的优化管理,使冷却系统能给工程机械的发动机、变速箱等运动元件提供最佳的工作温度,并可减少发动机功率的损耗。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种发动机的冷却系统,其特征在于,包括 散热器;风扇(1),所述风扇(1)与所述散热器相对地设置; 风扇驱动单元,所述风扇驱动单元与所述风扇驱动连接; 温度传感器; 转速传感器;控制器,所述控制器分别与所述风扇驱动单元、所述温度传感器和所述转速传感器电连接;所述控制器根据所述发动机的冷却液的温度偏差值和所述转速传感器测得的所述发动机的转速控制所述风扇驱动单元以调节所述风扇的转速;其中,所述温度偏差值是所述温度传感器测得的所述发动机的冷却液的实时温度与所述发动机的冷却液的最佳温度的差值。
2.根据权利要求1所述的冷却系统,其特征在于,所述风扇驱动单元包括变量泵和与所述变量泵连接的定量马达,所述定量马达驱动所述风扇旋转,所述控制器控制所述变量泵输出给所述定量马达的流量以调节所述风扇的转速。
3.根据权利要求2所述的冷却系统,其特征在于,当所述温度偏差值小于零时,所述控制器减少所述变量泵的排量;当所述温度偏差值等于零时,所述控制器维持所述变量泵的排量不变;当所述温度偏差值大于零时,所述控制器增大所述变量泵的排量。
4.根据权利要求1所述的冷却系统,其特征在于,所述风扇驱动单元包括定量泵、比例阀和定量马达,所述定量泵通过所述比例阀与所述定量马达连接,所述定量马达驱动所述风扇旋转,所述控制器控制所述比例阀的开度以控制所述定量泵输出给所述定量马达的流量。
5.根据权利要求4所述的冷却系统,其特征在于,当所述温度偏差值小于零时,所述控制器减少所述比例阀的开度;当所述温度偏差值等于零时,所述控制器维持所述比例阀的开度不变;当所述温度偏差值大于零时,所述控制器增大所述比例阀的开度。
6.根据权利要求1所述的冷却系统,其特征在于,所述风扇驱动单元包括定量泵和与所述定量泵连接的变量马达,所述控制器控制所述变量马达的排量以调节所述风扇的转速。
7.根据权利要求6所述的冷却系统,其特征在于,当所述温度偏差值小于零时,所述控制器增大所述变量马达的排量;当所述温度偏差值等于零时,所述控制器维持所述变量马达的排量不变;当所述温度偏差值大于零时,所述控制器减少所述变量马达的排量。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的冷却系统,其特征在于,所述控制器是PLC或单片机。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的冷却系统,其特征在于,所述风扇是轴流风扇。
10.一种工程机械,其包括发动机及对所述发动机进行散热的冷却系统,其特征在于, 所述冷却系统是权利要求1-9中任一项所述的冷却系统。
专利摘要本实用新型提供了一种发动机的冷却系统及工程机械。冷却系统包括散热器;风扇,风扇与散热器相对地设置;风扇驱动单元,风扇驱动单元与风扇驱动连接;温度传感器;转速传感器;控制器,控制器分别与风扇驱动单元、温度传感器和转速传感器电连接;控制器根据发动机的冷却液的温度偏差值和转速传感器测得的发动机的转速控制风扇驱动单元以调节风扇的转速;温度偏差值是温度传感器测得的发动机的冷却液的实时温度与发动机的冷却液的最佳温度的差值。本实用新型的控制器可根据冷却液的温度偏差、发动机的转速实现对风扇的转速的控制,使冷却系统能给工程机械的发动机、变速箱等运动元件提供最佳的工作温度,并可减少发动机功率的损耗。
文档编号F01P7/04GK202325800SQ20112045241
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者宋院归, 方杰平, 林小珍, 郭堃 申请人:中联重科股份有限公司

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