基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統的製作方法
2023-04-26 18:37:26 1
基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統,其包括發動機、換熱單元、液壓驅動單元和控制單元;換熱單元包括換熱器、護風罩及冷卻風扇;控制單元連接並控制換熱器;控制單元包括電液比例控制閥、電子控制器和溫度傳感器;電液比例控制閥由控制線路電連接電子控制器;電子控制器由控制線路電連接溫度傳感器;溫度傳感器連接換熱器;冷卻風扇由液壓驅動單元驅動運轉;液壓驅動單元包括液壓馬達和液壓變量泵;液壓馬達連接並驅動冷卻風扇且通過液壓管路連接液壓變量泵;液壓變量泵與發動機連接並由發動機驅動運轉。本實用新型結構簡單,散熱效果好、效率高,能降低油耗和排放,降低了車輛噪音,延長車輛使用壽命。
【專利說明】基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及各類車輛、工程機械及非公路機械的換熱【技術領域】,尤其涉及一種基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統。
【背景技術】
[0002]燃油在發動機燃燒室內燃燒會產生巨大的熱量,將使發動機缸體迅速升溫,因此這部分熱量必須及時散發出去。水箱內水溫過高,會造成很多故障,如造成發動機活塞變形,活塞環拉缸、發動機產生異響;繼續行駛會造成活塞粘缸、缸蓋變形,造成發動機報廢;水溫過高還會造成冷卻系統壓力急劇增加,冷卻系統眾多管路接口、接頭出現滲漏。水箱內水溫過低,會造成燃油工作性能下降,就是增加油耗並加劇發動機的磨損,當水溫降到50°C時,燃油消耗率將增加10%左右。如果在冬季,發動機的水溫低直接影響到暖風空調系統,暖風效果也不好。從發動機維修統計來看,將近一半的發動機質量問題是由於冷卻系統控制不好而直接或間接引起的。為了使發動機的換氣效率比自然進氣更高,許多車輛都增加了渦輪增壓裝置。然而當空氣被高比例壓縮後會產很高的熱量,從而使空氣膨脹密度降低,同時也會使發動機燃燒溫度過高,造成爆震等故障,而且會增加發動機廢氣中的N O X的含量,造成空氣汙染。因此為了得到更高的容積效率,需要在注入汽缸之前對高溫空氣進行冷卻,以便降低增壓空氣溫度,從而提高空氣密度,提高充氣效率,以達到提升發動機功率和降低排放的目的。對於車輛的液壓油、變矩器油等也需要保證適當的工作溫度。油溫過高,將使潤滑能力降低,可能造成幹摩擦,同時液壓管路的密封性也降低;溫度過低,油的粘度急劇增大,阻力將大幅增加,加大負荷降低效率。因此,對於車輛上的水、氣、油等,均需精確控制溫度,否則將出現一系列的問題。
[0003]車輛傳統的散熱模式是:冷卻水、氣、油的各種換熱器打包組成冷卻系統,放置在風扇的前端,通過風扇吹風或吸風進行強制換熱。風扇固定在發動機上,風扇轉速由發動機的轉速決定。冷卻系統的設計是基於一定的風速、環境溫度、散熱功率要求、冷卻介質的物理參數、換熱器的結構等來計算的,當這些條件發生變化時,冷卻介質無法保證理想的工作溫度。例如當發動機低速高負荷運轉時,發動機需要大量散熱,而此時風扇卻在低速運轉,顯然滿足不了散熱要求;而當發動機高速低負荷運轉時,發動機對散熱的要求低,風扇卻在高速運轉,散熱能力有富餘。當環境改變,例如海拔高度增加、環境溫度提高或降低等,都會使散熱系統無法良好匹配。
[0004]為解決散熱問題,國內外研發了電控液力驅動風扇散熱系統,並取得了較好的散熱效果。但目前的電控液力驅動風扇散熱系統均為通過改變定量馬達或定量泵的流量來實現冷卻風扇轉速的調節,也就是採用節流調速的方案,該系統具有發動機負荷高、能耗浪費大、液壓迴路壓力及阻力大、結構相對複雜等缺點。
[0005]上述可知,有必要對現有技術進一步改進。
【發明內容】
[0006]本實用新型是為了解決現有電控液力驅動風扇散熱系統結構複雜,散熱效果差、效率低,同時發動機負荷高、能耗和排放大等問題而提出一種結構設計簡單、合理,散熱效果好、效率高,不僅能提高車輛工作效率,而且能降低油耗和排放,延長車輛使用壽命且噪音小的基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統。
[0007]本實用新型是通過以下技術方案實現的:
[0008]上述的基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統,包括發動機及位於所述發動機一側的換熱單元;所述換熱單元包括換熱器、設於所述換熱器一側的護風罩及設於所述護風罩內側的冷卻風扇;所述散熱系統還包括與所述換熱單元分別連接的液壓驅動單元和控制單元;所述控制單元連接並控制所述換熱器;所述控制單元包括電液比例控制閥、電子控制器和溫度傳感器;所述電液比例控制閥裝設於所述發動機一側,其通過控制線路電連接所述電子控制器;所述電子控制器裝設於車輛駕駛室或發動機艙,其通過控制線路電連接所述溫度傳感器;所述溫度傳感器裝設於所述換熱器一側且與所述換熱器連接;所述冷卻風扇由所述液壓驅動單元驅動運轉;所述液壓驅動單元包括設於所述換熱器一側中部的液壓馬達和裝設於所述發動機一側的液壓變量泵;所述液壓馬達連接並驅動所述冷卻風扇,同時通過液壓管路連接所述液壓變量泵;所述液壓變量泵與所述發動機連接並由所述發動機驅動運轉。
[0009]所述基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統,其中:所述液壓驅動單元還包括液壓油箱;所述液壓油箱通過液壓管路分別連接所述液壓馬達和液壓變量泵。
[0010]所述基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統,其中:所述護風罩與所述換熱器的芯體並排安裝在一起。
[0011]所述基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統,其中:所述電液比例控制閥與所述液壓變量泵集成在一起。
[0012]所述基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統,其中:所述電液比例控制閥由所述電子控制器輸出的電流信號控制。
[0013]所述基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統,其中:所述的溫度傳感器一端連接於所述換熱器的冷卻介質的進口或出口處。
[0014]所述基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統,其中:所述液壓變量泵與所述發動機的動力輸出部件相連,並由所述發動機的動力輸出部件驅動運轉。
[0015]所述基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統,其中:所述液壓變量泵採用變量葉片泵或是變量柱塞泵。
[0016]所述基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統,其中:所述換熱器可為串聯、並聯、串並聯組合的方式排列,也可為整體布置或分體布置。
[0017]有益效果:
[0018]本實用新型基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統結構設計簡單、合理,散熱效果好、效率高;其中,依據被控制冷卻介質的溫度變化由溫度傳感器、電子控制器、電液比例控制閥、控制線路組成的控制單元改變液壓變量泵的輸出流量,液壓變量泵的輸出流量變化改變液壓馬達的轉速,從而調節冷卻風扇的轉速,實現了冷卻介質溫度變化到冷卻風扇轉速變化的一個迴路控制。同時,通過電液比例控制,當被冷卻介質溫度越高時風扇轉速越快,被冷卻介質溫度降低時風扇轉速也會隨之變慢,因此可以精確控制被冷卻介質的溫度;再則,整個散熱系統可以使車輛或工程機械的發動機水套水溫、增壓空氣氣溫、液壓工作裝置油溫始終維持在最佳工作溫度範圍內工作,提高車輛的工作效率,降低內燃機的燃油消耗和排放,延長車輛使用壽命,降低車輛噪音,適於推廣與應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統的結構示意圖;
[0020]圖2為為本實用新型基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統的原理圖。
【具體實施方式】
[0021]如圖1、2所示,本實用新型基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統,包括換熱單元1、液壓驅動單元2、控制單元3和發動機4。
[0022]換熱單元I位於發動機4 一側且分別與液壓驅動單元2及控制單元3連接,該換熱單元I包括換熱器11、護風罩12和冷卻風扇13 ;該換熱器11包括發動機水冷散熱器、中冷器、油散熱器、冷凝器等,其是實現熱交換的直接換熱元件;其中,該換熱器11的數量和排列方式依據不同車型、不同發動機的具體要求而改變,其排列方式可以是串聯、並聯、串並聯組合的方式,可以整體布置或分體布置。該護風罩12與換熱器11的芯體並排安裝在一起且正對各類換熱器芯體起導風作用,用於保證冷卻風扇13的效率和利用率。該冷卻風扇13安裝於護風罩12內側,其與液壓驅動單元2連接且轉速由液壓驅動單元2驅動控制。
[0023]液壓驅動單元2設於換熱單元I和控制單元3之間,其包括液壓馬達21、液壓油箱22和液壓變量泵23 ;該液壓馬達21位於換熱器11 一側中部,其匹配連接冷卻風扇3並驅動冷卻風扇3旋轉,同時,該液壓馬達21還通過第一液壓管路24與液壓油箱22連接,通過第二液壓管路25與液壓變量泵23連接,該液壓馬達21可以是定量馬達也可以是變量馬達。液壓變量泵23裝設於發動機4 一側且與發動機4的動力輸出部件相連,並由發動機4的動力輸出部件驅動運轉;該液壓變量泵23還與控制單元3電連接,同時通過第三液壓管路26液壓油箱22,該液壓變量泵23採用變量葉片泵或是變量柱塞泵。
[0024]控制單元3連接於換熱單元I與液壓驅動單元2之間,其包括電液比例控制閥31、電子控制器32和溫度傳感器33。
[0025]該電液比例控制閥31裝設於發動機4 一側,且與液壓驅動單元2的液壓變量泵23集成在一起,同時,該電液比例控制閥31還通過第一控制線路34電連接電子控制器32。
[0026]電子控制器32裝設於車輛駕駛室或發動機艙,其通過第二控制線路35電連接溫度傳感器33 ;其中,該電子控制器32依據溫度傳感器33採集到的冷卻介質的溫度來輸出電流信號控制電液比例控制閥31,電液比例控制閥31控制液壓驅動單元2的液壓變量泵23的輸出流量,從而控制液壓馬達21,繼而調整換熱單元I的冷卻風扇13的轉速。
[0027]溫度傳感器33裝設於換熱單元I的換熱器11 一側且連接於換熱單元I的換熱器13冷卻介質的進口或出口處。
[0028]其中,該電液比例控制閥31控制液壓驅動單元2的液壓變量泵23的輸出流量,以實現液壓變量泵23輸出給液壓馬達21的流量由被冷卻介質的溫度控制,從而實現了冷卻風量與發動機4的轉速無關,而與被冷卻介質溫度有關,當被冷卻介質溫度越高,液壓變量泵23輸出流量越大,液壓馬達21轉速越快,換熱單元I的冷卻風扇13的風量越大,整個散熱系統換熱功率增大,能使被冷卻介質溫度迅速回到理想狀態,反之亦然。
[0029]本實用新型基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇獨立散熱系統結構設計簡單、合理,其中,通過液壓驅動單元的驅動和控制單元的自調,達到了冷卻風扇轉速與發動機轉速無關而是根據散熱量的需要自行調節的目的,實現了獨立散熱,保證了各類車輛、工程機械及非公路機械的發動機冷卻液溫度、渦輪增壓空氣溫度、液壓作業裝置的液壓油溫度等始終維持在最佳的溫度範圍內工作,提高車輛的工作效率,降低內燃機的燃油消耗和排放,延長車輛使用壽命,降低車輛噪音。
【權利要求】
1.一種基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統,包括發動機及位於所述發動機一側的換熱單元;所述換熱單元包括換熱器、設於所述換熱器一側的護風罩及設於所述護風罩內側的冷卻風扇;其特徵在於:所述散熱系統還包括與所述換熱單元分別連接的液壓驅動單元和控制單元; 所述控制單元連接並控制所述換熱器; 所述控制單元包括電液比例控制閥、電子控制器和溫度傳感器; 所述電液比例控制閥裝設於所述發動機一側,其通過控制線路電連接所述電子控制器;所述電子控制器裝設於車輛駕駛室或發動機艙,其通過控制線路電連接所述溫度傳感器;所述溫度傳感器裝設於所述換熱器一側且與所述換熱器連接; 所述冷卻風扇由所述液壓驅動單元驅動運轉; 所述液壓驅動單元包括設於所述換熱器一側中部的液壓馬達和裝設於所述發動機一側的液壓變量泵;所述液壓馬達連接並驅動所述冷卻風扇,同時通過液壓管路連接所述液壓變量泵;所述液壓變量泵與所述發動機連接並由所述發動機驅動運轉。
2.如權利要求1所述的基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統,其特徵在於:所述液壓驅動單元還包括液壓油箱; 所述液壓油箱通過液壓管路分別連接所述液壓馬達和液壓變量泵。
3.如權利要求1所述的基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統,其特徵在於:所述護風罩與所述換熱器的芯體並排安裝在一起。
4.如權利要求1所述的基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統,其特徵在於:所述電液比例控制閥與所述液壓變量泵集成在一起。
5.如權利要求1所述的基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統,其特徵在於:所述電液比例控制閥由所述電子控制器輸出的電流信號控制。
6.如權利要求1所述的基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統,其特徵在於:所述的溫度傳感器一端連接於所述換熱器的冷卻介質的進口或出口處。
7.如權利要求1所述的基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統,其特徵在於:所述液壓變量泵與所述發動機的動力輸出部件相連,並由所述發動機的動力輸出部件驅動運轉。
8.如權利要求7所述的基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統,其特徵在於:所述液壓變量泵採用變量葉片泵或是變量柱塞泵。
9.如權利要求1所述的基於變量泵的電液比例控制液力驅動風扇散熱系統,其特徵在於:所述換熱器可為串聯、並聯、串並聯組合的方式排列,也可為整體布置或分體布置。
【文檔編號】F01P7/04GK203559976SQ201320738590
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年11月21日 優先權日:2013年11月21日
【發明者】張 雄 申請人:十堰市達力熱系統科技有限公司