基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，其包括發(fā)動機、換熱單元、液壓驅(qū)動單元和控制單元；換熱單元包括換熱器、護風(fēng)罩及冷卻風(fēng)扇；控制單元連接并控制換熱器；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(fēng)扇由液壓驅(qū)動單元驅(qū)動運轉(zhuǎn)；液壓驅(qū)動單元包括液壓馬達和液壓變量泵；液壓馬達連接并驅(qū)動冷卻風(fēng)扇且通過液壓管路連接液壓變量泵；液壓變量泵與發(fā)動機連接并由發(fā)動機驅(qū)動運轉(zhuǎn)。本實用新型結(jié)構(gòu)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】基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)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(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]燃油在發(fā)動機燃燒室內(nèi)燃燒會產(chǎn)生巨大的熱量，將使發(fā)動機缸體迅速升溫，因此這部分熱量必須及時散發(fā)出去。水箱內(nèi)水溫過高，會造成很多故障，如造成發(fā)動機活塞變形，活塞環(huán)拉缸、發(fā)動機產(chǎn)生異響；繼續(xù)行駛會造成活塞粘缸、缸蓋變形，造成發(fā)動機報廢；水溫過高還會造成冷卻系統(tǒng)壓力急劇增加，冷卻系統(tǒng)眾多管路接口、接頭出現(xiàn)滲漏。水箱內(nèi)水溫過低，會造成燃油工作性能下降，就是增加油耗并加劇發(fā)動機的磨損，當(dāng)水溫降到50°C時，燃油消耗率將增加10%左右。如果在冬季，發(fā)動機的水溫低直接影響到暖風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，暖風(fēng)效果也不好。從發(fā)動機維修統(tǒng)計來看，將近一半的發(fā)動機質(zhì)量問題是由于冷卻系統(tǒng)控制不好而直接或間接引起的。為了使發(fā)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(dāng)空氣被高比例壓縮后會產(chǎn)很高的熱量，從而使空氣膨脹密度降低，同時也會使發(fā)動機燃燒溫度過高，造成爆震等故障，而且會增加發(fā)動機廢氣中的N O X的含量，造成空氣污染。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(fā)動機功率和降低排放的目的。對于車輛的液壓油、變矩器油等也需要保證適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟?。油溫過高，將使?jié)櫥芰档停赡茉斐筛赡Σ?，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，對于車輛上的水、氣、油等，均需精確控制溫度，否則將出現(xiàn)一系列的問題。
[0003]車輛傳統(tǒng)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(tǒng)，放置在風(fēng)扇的前端，通過風(fēng)扇吹風(fēng)或吸風(fēng)進行強制換熱。風(fēng)扇固定在發(fā)動機上，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速由發(fā)動機的轉(zhuǎn)速決定。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計是基于一定的風(fēng)速、環(huán)境溫度、散熱功率要求、冷卻介質(zhì)的物理參數(shù)、換熱器的結(jié)構(gòu)等來計算的，當(dāng)這些條件發(fā)生變化時，冷卻介質(zhì)無法保證理想的工作溫度。例如當(dāng)發(fā)動機低速高負荷運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機需要大量散熱，而此時風(fēng)扇卻在低速運轉(zhuǎn)，顯然滿足不了散熱要求；而當(dāng)發(fā)動機高速低負荷運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機對散熱的要求低，風(fēng)扇卻在高速運轉(zhuǎn)，散熱能力有富余。當(dāng)環(huán)境改變，例如海拔高度增加、環(huán)境溫度提高或降低等，都會使散熱系統(tǒng)無法良好匹配。
[0004]為解決散熱問題，國內(nèi)外研發(fā)了電控液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，并取得了較好的散熱效果。但目前的電控液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)均為通過改變定量馬達或定量泵的流量來實現(xiàn)冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，也就是采用節(jié)流調(diào)速的方案，該系統(tǒng)具有發(fā)動機負荷高、能耗浪費大、液壓回路壓力及阻力大、結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜等缺點。
[0005]上述可知，有必要對現(xiàn)有技術(shù)進一步改進。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本實用新型是為了解決現(xiàn)有電控液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，散熱效果差、效率低，同時發(fā)動機負荷高、能耗和排放大等問題而提出一種結(jié)構(gòu)設(shè)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于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)。
[0007]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]上述的基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，包括發(fā)動機及位于所述發(fā)動機一側(cè)的換熱單元；所述換熱單元包括換熱器、設(shè)于所述換熱器一側(cè)的護風(fēng)罩及設(shè)于所述護風(fēng)罩內(nèi)側(cè)的冷卻風(fēng)扇；所述散熱系統(tǒng)還包括與所述換熱單元分別連接的液壓驅(qū)動單元和控制單元；所述控制單元連接并控制所述換熱器；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(shè)于所述發(fā)動機一側(cè)，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(shè)于車輛駕駛室或發(fā)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(shè)于所述換熱器一側(cè)且與所述換熱器連接；所述冷卻風(fēng)扇由所述液壓驅(qū)動單元驅(qū)動運轉(zhuǎn)；所述液壓驅(qū)動單元包括設(shè)于所述換熱器一側(cè)中部的液壓馬達和裝設(shè)于所述發(fā)動機一側(cè)的液壓變量泵；所述液壓馬達連接并驅(qū)動所述冷卻風(fēng)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(fā)動機連接并由所述發(fā)動機驅(qū)動運轉(zhuǎn)。
[0009]所述基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，其中:所述液壓驅(qū)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]所述基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，其中:所述護風(fēng)罩與所述換熱器的芯體并排安裝在一起。
[0011]所述基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，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]所述基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，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]所述基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，其中:所述的溫度傳感器一端連接于所述換熱器的冷卻介質(zhì)的進口或出口處。
[0014]所述基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，其中:所述液壓變量泵與所述發(fā)動機的動力輸出部件相連，并由所述發(fā)動機的動力輸出部件驅(qū)動運轉(zhuǎn)。
[0015]所述基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，其中:所述液壓變量泵采用變量葉片泵或是變量柱塞泵。
[0016]所述基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，其中:所述換熱器可為串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)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]本實用新型基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理，散熱效果好、效率高；其中，依據(jù)被控制冷卻介質(zhì)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(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)了冷卻介質(zhì)溫度變化到冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速變化的一個回路控制。同時，通過電液比例控制，當(dāng)被冷卻介質(zhì)溫度越高時風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越快，被冷卻介質(zhì)溫度降低時風(fēng)扇轉(zhuǎn)速也會隨之變慢，因此可以精確控制被冷卻介質(zhì)的溫度；再則，整個散熱系統(tǒng)可以使車輛或工程機械的發(fā)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范圍內(nèi)工作，提高車輛的工作效率，降低內(nèi)燃機的燃油消耗和排放，延長車輛使用壽命，降低車輛噪音，適于推廣與應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為為本實用新型基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)的原理圖。
【具體實施方式】
[0021]如圖1、2所示，本實用新型基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，包括換熱單元1、液壓驅(qū)動單元2、控制單元3和發(fā)動機4。
[0022]換熱單元I位于發(fā)動機4 一側(cè)且分別與液壓驅(qū)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(fēng)罩12和冷卻風(fēng)扇13 ;該換熱器11包括發(fā)動機水冷散熱器、中冷器、油散熱器、冷凝器等，其是實現(xiàn)熱交換的直接換熱元件；其中，該換熱器11的數(shù)量和排列方式依據(jù)不同車型、不同發(fā)動機的具體要求而改變，其排列方式可以是串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)組合的方式，可以整體布置或分體布置。該護風(fēng)罩12與換熱器11的芯體并排安裝在一起且正對各類換熱器芯體起導(dǎo)風(fēng)作用，用于保證冷卻風(fēng)扇13的效率和利用率。該冷卻風(fēng)扇13安裝于護風(fēng)罩12內(nèi)側(cè)，其與液壓驅(qū)動單元2連接且轉(zhuǎn)速由液壓驅(qū)動單元2驅(qū)動控制。
[0023]液壓驅(qū)動單元2設(shè)于換熱單元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位于換熱器11 一側(cè)中部，其匹配連接冷卻風(fēng)扇3并驅(qū)動冷卻風(fēng)扇3旋轉(zhuǎn)，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(shè)于發(fā)動機4 一側(cè)且與發(fā)動機4的動力輸出部件相連，并由發(fā)動機4的動力輸出部件驅(qū)動運轉(zhuǎn)；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采用變量葉片泵或是變量柱塞泵。
[0024]控制單元3連接于換熱單元I與液壓驅(qū)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(shè)于發(fā)動機4 一側(cè)，且與液壓驅(qū)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(shè)于車輛駕駛室或發(fā)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(jù)溫度傳感器33采集到的冷卻介質(zhì)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(qū)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(diào)整換熱單元I的冷卻風(fēng)扇13的轉(zhuǎn)速。
[0027]溫度傳感器33裝設(shè)于換熱單元I的換熱器11 一側(cè)且連接于換熱單元I的換熱器13冷卻介質(zhì)的進口或出口處。
[0028]其中，該電液比例控制閥31控制液壓驅(qū)動單元2的液壓變量泵23的輸出流量，以實現(xiàn)液壓變量泵23輸出給液壓馬達21的流量由被冷卻介質(zhì)的溫度控制，從而實現(xiàn)了冷卻風(fēng)量與發(fā)動機4的轉(zhuǎn)速無關(guān)，而與被冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)，當(dāng)被冷卻介質(zhì)溫度越高，液壓變量泵23輸出流量越大，液壓馬達21轉(zhuǎn)速越快，換熱單元I的冷卻風(fēng)扇13的風(fēng)量越大，整個散熱系統(tǒng)換熱功率增大，能使被冷卻介質(zhì)溫度迅速回到理想狀態(tài)，反之亦然。
[0029]本實用新型基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇獨立散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理，其中，通過液壓驅(qū)動單元的驅(qū)動和控制單元的自調(diào)，達到了冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與發(fā)動機轉(zhuǎn)速無關(guān)而是根據(jù)散熱量的需要自行調(diào)節(jié)的目的，實現(xiàn)了獨立散熱，保證了各類車輛、工程機械及非公路機械的發(fā)動機冷卻液溫度、渦輪增壓空氣溫度、液壓作業(yè)裝置的液壓油溫度等始終維持在最佳的溫度范圍內(nèi)工作，提高車輛的工作效率，降低內(nèi)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(quán)利要求】
1.一種基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，包括發(fā)動機及位于所述發(fā)動機一側(cè)的換熱單元；所述換熱單元包括換熱器、設(shè)于所述換熱器一側(cè)的護風(fēng)罩及設(shè)于所述護風(fēng)罩內(nèi)側(cè)的冷卻風(fēng)扇；其特征在于:所述散熱系統(tǒng)還包括與所述換熱單元分別連接的液壓驅(qū)動單元和控制單元； 所述控制單元連接并控制所述換熱器； 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(shè)于所述發(fā)動機一側(cè)，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(shè)于車輛駕駛室或發(fā)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(shè)于所述換熱器一側(cè)且與所述換熱器連接； 所述冷卻風(fēng)扇由所述液壓驅(qū)動單元驅(qū)動運轉(zhuǎn)； 所述液壓驅(qū)動單元包括設(shè)于所述換熱器一側(cè)中部的液壓馬達和裝設(shè)于所述發(fā)動機一側(cè)的液壓變量泵；所述液壓馬達連接并驅(qū)動所述冷卻風(fēng)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(fā)動機連接并由所述發(fā)動機驅(qū)動運轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，其特征在于:所述液壓驅(qū)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(quán)利要求1所述的基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，其特征在于:所述護風(fēng)罩與所述換熱器的芯體并排安裝在一起。
4.如權(quán)利要求1所述的基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，其特征在于: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(quán)利要求1所述的基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，其特征在于: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(quán)利要求1所述的基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，其特征在于:所述的溫度傳感器一端連接于所述換熱器的冷卻介質(zhì)的進口或出口處。
7.如權(quán)利要求1所述的基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，其特征在于:所述液壓變量泵與所述發(fā)動機的動力輸出部件相連，并由所述發(fā)動機的動力輸出部件驅(qū)動運轉(zhuǎn)。
8.如權(quán)利要求7所述的基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，其特征在于:所述液壓變量泵采用變量葉片泵或是變量柱塞泵。
9.如權(quán)利要求1所述的基于變量泵的電液比例控制液力驅(qū)動風(fēng)扇散熱系統(tǒng)，其特征在于:所述換熱器可為串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)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(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】張 雄 申請人:十堰市達力熱系統(tǒng)科技有限公司