基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统，其包括发动机、换热单元、液压驱动单元和控制单元；换热单元包括换热器、护风罩及冷却风扇；控制单元连接并控制换热器；控制单元包括电液比例控制阀、电子控制器和温度传感器；电液比例控制阀由控制线路电连接电子控制器；电子控制器由控制线路电连接温度传感器；温度传感器连接换热器；冷却风扇由液压驱动单元驱动运转；液压驱动单元包括液压马达和液压变量泵；液压马达连接并驱动冷却风扇且通过液压管路连接液压变量泵；液压变量泵与发动机连接并由发动机驱动运转。本实用新型结构简单，散热效果好、效率高，能降低油耗和排放，降低了车辆噪音，延长车辆使用寿命。
【专利说明】基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及各类车辆、工程机械及非公路机械的换热【技术领域】，尤其涉及一种基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统。
【背景技术】
[0002]燃油在发动机燃烧室内燃烧会产生巨大的热量，将使发动机缸体迅速升温，因此这部分热量必须及时散发出去。水箱内水温过高，会造成很多故障，如造成发动机活塞变形，活塞环拉缸、发动机产生异响；继续行驶会造成活塞粘缸、缸盖变形，造成发动机报废；水温过高还会造成冷却系统压力急剧增加，冷却系统众多管路接口、接头出现渗漏。水箱内水温过低，会造成燃油工作性能下降，就是增加油耗并加剧发动机的磨损，当水温降到50°C时，燃油消耗率将增加10%左右。如果在冬季，发动机的水温低直接影响到暖风空调系统，暖风效果也不好。从发动机维修统计来看，将近一半的发动机质量问题是由于冷却系统控制不好而直接或间接引起的。为了使发动机的换气效率比自然进气更高，许多车辆都增加了涡轮增压装置。然而当空气被高比例压缩后会产很高的热量，从而使空气膨胀密度降低，同时也会使发动机燃烧温度过高，造成爆震等故障，而且会增加发动机废气中的N O X的含量，造成空气污染。因此为了得到更高的容积效率，需要在注入汽缸之前对高温空气进行冷却，以便降低增压空气温度，从而提高空气密度，提高充气效率，以达到提升发动机功率和降低排放的目的。对于车辆的液压油、变矩器油等也需要保证适当的工作温度。油温过高，将使润滑能力降低，可能造成干摩擦，同时液压管路的密封性也降低；温度过低，油的粘度急剧增大，阻力将大幅增加，加大负荷降低效率。因此，对于车辆上的水、气、油等，均需精确控制温度，否则将出现一系列的问题。
[0003]车辆传统的散热模式是:冷却水、气、油的各种换热器打包组成冷却系统，放置在风扇的前端，通过风扇吹风或吸风进行强制换热。风扇固定在发动机上，风扇转速由发动机的转速决定。冷却系统的设计是基于一定的风速、环境温度、散热功率要求、冷却介质的物理参数、换热器的结构等来计算的，当这些条件发生变化时，冷却介质无法保证理想的工作温度。例如当发动机低速高负荷运转时，发动机需要大量散热，而此时风扇却在低速运转，显然满足不了散热要求；而当发动机高速低负荷运转时，发动机对散热的要求低，风扇却在高速运转，散热能力有富余。当环境改变，例如海拔高度增加、环境温度提高或降低等，都会使散热系统无法良好匹配。
[0004]为解决散热问题，国内外研发了电控液力驱动风扇散热系统，并取得了较好的散热效果。但目前的电控液力驱动风扇散热系统均为通过改变定量马达或定量泵的流量来实现冷却风扇转速的调节，也就是采用节流调速的方案，该系统具有发动机负荷高、能耗浪费大、液压回路压力及阻力大、结构相对复杂等缺点。
[0005]上述可知，有必要对现有技术进一步改进。
【发明内容】
[0006]本实用新型是为了解决现有电控液力驱动风扇散热系统结构复杂，散热效果差、效率低，同时发动机负荷高、能耗和排放大等问题而提出一种结构设计简单、合理，散热效果好、效率高，不仅能提高车辆工作效率，而且能降低油耗和排放，延长车辆使用寿命且噪音小的基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统。
[0007]本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0008]上述的基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统，包括发动机及位于所述发动机一侧的换热单元；所述换热单元包括换热器、设于所述换热器一侧的护风罩及设于所述护风罩内侧的冷却风扇；所述散热系统还包括与所述换热单元分别连接的液压驱动单元和控制单元；所述控制单元连接并控制所述换热器；所述控制单元包括电液比例控制阀、电子控制器和温度传感器；所述电液比例控制阀装设于所述发动机一侧，其通过控制线路电连接所述电子控制器；所述电子控制器装设于车辆驾驶室或发动机舱，其通过控制线路电连接所述温度传感器；所述温度传感器装设于所述换热器一侧且与所述换热器连接；所述冷却风扇由所述液压驱动单元驱动运转；所述液压驱动单元包括设于所述换热器一侧中部的液压马达和装设于所述发动机一侧的液压变量泵；所述液压马达连接并驱动所述冷却风扇，同时通过液压管路连接所述液压变量泵；所述液压变量泵与所述发动机连接并由所述发动机驱动运转。
[0009]所述基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统，其中:所述液压驱动单元还包括液压油箱；所述液压油箱通过液压管路分别连接所述液压马达和液压变量泵。
[0010]所述基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统，其中:所述护风罩与所述换热器的芯体并排安装在一起。
[0011]所述基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统，其中:所述电液比例控制阀与所述液压变量泵集成在一起。
[0012]所述基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统，其中:所述电液比例控制阀由所述电子控制器输出的电流信号控制。
[0013]所述基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统，其中:所述的温度传感器一端连接于所述换热器的冷却介质的进口或出口处。
[0014]所述基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统，其中:所述液压变量泵与所述发动机的动力输出部件相连，并由所述发动机的动力输出部件驱动运转。
[0015]所述基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统，其中:所述液压变量泵采用变量叶片泵或是变量柱塞泵。
[0016]所述基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统，其中:所述换热器可为串联、并联、串并联组合的方式排列，也可为整体布置或分体布置。
[0017]有益效果:
[0018]本实用新型基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统结构设计简单、合理，散热效果好、效率高；其中，依据被控制冷却介质的温度变化由温度传感器、电子控制器、电液比例控制阀、控制线路组成的控制单元改变液压变量泵的输出流量，液压变量泵的输出流量变化改变液压马达的转速，从而调节冷却风扇的转速，实现了冷却介质温度变化到冷却风扇转速变化的一个回路控制。同时，通过电液比例控制，当被冷却介质温度越高时风扇转速越快，被冷却介质温度降低时风扇转速也会随之变慢，因此可以精确控制被冷却介质的温度；再则，整个散热系统可以使车辆或工程机械的发动机水套水温、增压空气气温、液压工作装置油温始终维持在最佳工作温度范围内工作，提高车辆的工作效率，降低内燃机的燃油消耗和排放，延长车辆使用寿命，降低车辆噪音，适于推广与应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统的结构示意图；
[0020]图2为为本实用新型基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统的原理图。
【具体实施方式】
[0021]如图1、2所示，本实用新型基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统，包括换热单元1、液压驱动单元2、控制单元3和发动机4。
[0022]换热单元I位于发动机4 一侧且分别与液压驱动单元2及控制单元3连接，该换热单元I包括换热器11、护风罩12和冷却风扇13 ;该换热器11包括发动机水冷散热器、中冷器、油散热器、冷凝器等，其是实现热交换的直接换热元件；其中，该换热器11的数量和排列方式依据不同车型、不同发动机的具体要求而改变，其排列方式可以是串联、并联、串并联组合的方式，可以整体布置或分体布置。该护风罩12与换热器11的芯体并排安装在一起且正对各类换热器芯体起导风作用，用于保证冷却风扇13的效率和利用率。该冷却风扇13安装于护风罩12内侧，其与液压驱动单元2连接且转速由液压驱动单元2驱动控制。
[0023]液压驱动单元2设于换热单元I和控制单元3之间，其包括液压马达21、液压油箱22和液压变量泵23 ;该液压马达21位于换热器11 一侧中部，其匹配连接冷却风扇3并驱动冷却风扇3旋转，同时，该液压马达21还通过第一液压管路24与液压油箱22连接，通过第二液压管路25与液压变量泵23连接，该液压马达21可以是定量马达也可以是变量马达。液压变量泵23装设于发动机4 一侧且与发动机4的动力输出部件相连，并由发动机4的动力输出部件驱动运转；该液压变量泵23还与控制单元3电连接，同时通过第三液压管路26液压油箱22，该液压变量泵23采用变量叶片泵或是变量柱塞泵。
[0024]控制单元3连接于换热单元I与液压驱动单元2之间，其包括电液比例控制阀31、电子控制器32和温度传感器33。
[0025]该电液比例控制阀31装设于发动机4 一侧，且与液压驱动单元2的液压变量泵23集成在一起，同时，该电液比例控制阀31还通过第一控制线路34电连接电子控制器32。
[0026]电子控制器32装设于车辆驾驶室或发动机舱，其通过第二控制线路35电连接温度传感器33 ;其中，该电子控制器32依据温度传感器33采集到的冷却介质的温度来输出电流信号控制电液比例控制阀31，电液比例控制阀31控制液压驱动单元2的液压变量泵23的输出流量，从而控制液压马达21，继而调整换热单元I的冷却风扇13的转速。
[0027]温度传感器33装设于换热单元I的换热器11 一侧且连接于换热单元I的换热器13冷却介质的进口或出口处。
[0028]其中，该电液比例控制阀31控制液压驱动单元2的液压变量泵23的输出流量，以实现液压变量泵23输出给液压马达21的流量由被冷却介质的温度控制，从而实现了冷却风量与发动机4的转速无关，而与被冷却介质温度有关，当被冷却介质温度越高，液压变量泵23输出流量越大，液压马达21转速越快，换热单元I的冷却风扇13的风量越大，整个散热系统换热功率增大，能使被冷却介质温度迅速回到理想状态，反之亦然。
[0029]本实用新型基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇独立散热系统结构设计简单、合理，其中，通过液压驱动单元的驱动和控制单元的自调，达到了冷却风扇转速与发动机转速无关而是根据散热量的需要自行调节的目的，实现了独立散热，保证了各类车辆、工程机械及非公路机械的发动机冷却液温度、涡轮增压空气温度、液压作业装置的液压油温度等始终维持在最佳的温度范围内工作，提高车辆的工作效率，降低内燃机的燃油消耗和排放，延长车辆使用寿命，降低车辆噪音。
【权利要求】
1.一种基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统，包括发动机及位于所述发动机一侧的换热单元；所述换热单元包括换热器、设于所述换热器一侧的护风罩及设于所述护风罩内侧的冷却风扇；其特征在于:所述散热系统还包括与所述换热单元分别连接的液压驱动单元和控制单元； 所述控制单元连接并控制所述换热器； 所述控制单元包括电液比例控制阀、电子控制器和温度传感器； 所述电液比例控制阀装设于所述发动机一侧，其通过控制线路电连接所述电子控制器；所述电子控制器装设于车辆驾驶室或发动机舱，其通过控制线路电连接所述温度传感器；所述温度传感器装设于所述换热器一侧且与所述换热器连接； 所述冷却风扇由所述液压驱动单元驱动运转； 所述液压驱动单元包括设于所述换热器一侧中部的液压马达和装设于所述发动机一侧的液压变量泵；所述液压马达连接并驱动所述冷却风扇，同时通过液压管路连接所述液压变量泵；所述液压变量泵与所述发动机连接并由所述发动机驱动运转。
2.如权利要求1所述的基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统，其特征在于:所述液压驱动单元还包括液压油箱； 所述液压油箱通过液压管路分别连接所述液压马达和液压变量泵。
3.如权利要求1所述的基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统，其特征在于:所述护风罩与所述换热器的芯体并排安装在一起。
4.如权利要求1所述的基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统，其特征在于:所述电液比例控制阀与所述液压变量泵集成在一起。
5.如权利要求1所述的基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统，其特征在于:所述电液比例控制阀由所述电子控制器输出的电流信号控制。
6.如权利要求1所述的基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统，其特征在于:所述的温度传感器一端连接于所述换热器的冷却介质的进口或出口处。
7.如权利要求1所述的基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统，其特征在于:所述液压变量泵与所述发动机的动力输出部件相连，并由所述发动机的动力输出部件驱动运转。
8.如权利要求7所述的基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统，其特征在于:所述液压变量泵采用变量叶片泵或是变量柱塞泵。
9.如权利要求1所述的基于变量泵的电液比例控制液力驱动风扇散热系统，其特征在于:所述换热器可为串联、并联、串并联组合的方式排列，也可为整体布置或分体布置。
【文档编号】F01P7/04GK203559976SQ201320738590
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】张 雄 申请人:十堰市达力热系统科技有限公司