專利名稱：新型液壓挖掘機(jī)獨(dú)立散熱控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種挖掘機(jī)散熱控制系統(tǒng)，尤其涉及一種新型液壓挖掘機(jī)獨(dú)立散熱控制系統(tǒng)，屬于液壓挖掘機(jī)散熱控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，散熱器是液壓挖掘機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的核心，冷、熱介質(zhì)以一定的方式流經(jīng)散熱器，來實(shí)現(xiàn)熱量交換，達(dá)到降低熱側(cè)流體溫度的要求。如果散熱系統(tǒng)不能夠正常工作， 將會(huì)對(duì)液壓系統(tǒng)以及動(dòng)力系統(tǒng)造成諸多不利。因此，如何開發(fā)出高效節(jié)能的散熱控制系統(tǒng)成為各個(gè)廠家爭(zhēng)相研發(fā)的重點(diǎn)。傳統(tǒng)的液壓挖掘機(jī)散熱系統(tǒng)主要為發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)散熱系統(tǒng)，如圖4所示，發(fā)動(dòng)機(jī) (11)直接連接風(fēng)扇(12)，風(fēng)扇外側(cè)安裝有散熱器(13)，也有裝配兩個(gè)散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，但是主要具有以下缺點(diǎn)1、風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速直接取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，且不能超過(或不能低于) 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；2、風(fēng)扇的功率隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速而變化；3、風(fēng)扇的安裝位置受到限制；4、 在發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，風(fēng)扇的噪音大且不能有效的節(jié)能；5、風(fēng)扇不能實(shí)現(xiàn)“反轉(zhuǎn)”。發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)散熱系統(tǒng)雖然可以通過改善散熱器結(jié)構(gòu)，優(yōu)化散熱系統(tǒng)的匹配等方法，在一定程度上提高散熱系統(tǒng)的散熱效率，但發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)散熱器風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速只取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，而不能根據(jù)散熱系統(tǒng)的散熱需求靈活變換，所以傳統(tǒng)的散熱系統(tǒng)無法針對(duì)同一轉(zhuǎn)速下不同的散熱需求提供合適的解決方案，有待進(jìn)一步改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)存的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種新型液壓挖掘機(jī)獨(dú)立散熱控制系統(tǒng)，應(yīng)用獨(dú)立的液壓風(fēng)扇泵控制風(fēng)扇馬達(dá)進(jìn)而控制散熱器散熱功率，提高了散熱系統(tǒng)的效率，降低了系統(tǒng)的噪音，同時(shí)有效的實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的節(jié)能性。本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種新型液壓挖掘機(jī)獨(dú)立散熱控制系統(tǒng)，包括主控制器、監(jiān)控器、發(fā)動(dòng)機(jī)、ECM、液壓油溫度傳感器、第一風(fēng)扇馬達(dá)、第二風(fēng)扇馬達(dá)、第一散熱器和第二散熱器，還包括風(fēng)扇泵、反轉(zhuǎn)信號(hào)觸發(fā)開關(guān)、電磁換向閥和反比例電磁比例閥；監(jiān)視器、液壓油溫度傳感器和反轉(zhuǎn)信號(hào)觸發(fā)開關(guān)分別電連接主控制器， 主控制器通過ECM電連接發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)電連接風(fēng)扇泵，風(fēng)扇泵分別連接第一風(fēng)扇馬達(dá)和第二風(fēng)扇馬達(dá)；主控制器通過反比例電磁比例閥電連接風(fēng)扇泵，主控制器通過電磁換向閥電連接第一風(fēng)扇馬達(dá)和第二風(fēng)扇馬達(dá)；第一風(fēng)扇馬達(dá)和第二風(fēng)扇馬達(dá)分別對(duì)應(yīng)第一散熱器和第二散熱器，且第一散熱器和第二散熱器并聯(lián)。進(jìn)一步，液壓油溫度傳感器安裝在液壓油箱底部吸油口附近。進(jìn)一步，液壓油溫度傳感器為電壓型溫度傳感器。進(jìn)一步，風(fēng)扇泵為反比例電控變量柱塞泵。進(jìn)一步，反轉(zhuǎn)信號(hào)觸發(fā)開關(guān)為帶復(fù)位的翹板開關(guān)。進(jìn)一步，第一散熱器為發(fā)動(dòng)機(jī)水散熱器，第二散熱器為液壓油散熱器。[0011]進(jìn)一步，主控制器與ECM之間為CAN總線連接。[0012]進(jìn)一步，主控制器與監(jiān)控器之間為CAN總線連接。[0013]本實(shí)用新型的工作原理首先，要確認(rèn)系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)散熱的功能，根據(jù)要求可明確系統(tǒng)要對(duì)兩個(gè)獨(dú)立的散熱器進(jìn)行散熱控制，且每個(gè)散熱器控制的對(duì)象不同。散熱系統(tǒng)由兩個(gè)散熱器并聯(lián)組成，一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)水散熱器，一個(gè)液壓油散熱器，分別選擇冷卻水溫度，中冷器之后的進(jìn)氣溫度以及液壓油的溫度為被控對(duì)象。主控制器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)ECM以及液壓油溫度傳感器所傳的溫度信號(hào)進(jìn)行判定后，根據(jù)“水溫優(yōu)先于油溫，油溫優(yōu)先于進(jìn)氣溫度”的原則， 并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序來調(diào)節(jié)風(fēng)扇泵的排量以及發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而來改變散熱系統(tǒng)的散熱功率。根據(jù)不同的散熱需求來控制風(fēng)扇馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，減弱發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速受的影響，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，有效的解決了發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速而散熱需求功率低的條件下功率過盈的問題。通過降低風(fēng)扇泵的排量來降低風(fēng)扇馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，既降低了功率損耗，又減弱了散熱器帶來的噪音；在低轉(zhuǎn)速且散熱需求功率比較大的時(shí)候，通過提高風(fēng)扇泵的排量，在不改變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的前提下，實(shí)現(xiàn)提高散熱系統(tǒng)的散熱功率，并滿足此時(shí)的散熱需求。[0014]其次，對(duì)反轉(zhuǎn)功能如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)行探討，反轉(zhuǎn)功能應(yīng)該具有操作安全性，因?yàn)橥蝗婚g的反轉(zhuǎn)會(huì)增加液壓風(fēng)扇馬達(dá)軸向力矩，降低液壓馬達(dá)的使用壽命。考慮到系統(tǒng)的可靠性，通過控制對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的判定，可以避免發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的風(fēng)扇反轉(zhuǎn)狀況，提高了馬達(dá)的使用壽命。[0015]本實(shí)用新型的有益效果是通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫、進(jìn)氣溫度以及液壓油溫度的信號(hào)處理，來動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)散熱功率，噪音小、節(jié)能性高，提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性，增強(qiáng)了散熱效果，確保發(fā)動(dòng)機(jī)在適宜的溫度下正常工作。同時(shí)，具備人性化的反轉(zhuǎn)除塵功能，通過人機(jī)交互界面進(jìn)行反轉(zhuǎn)功能確認(rèn)，并且主控制器通過對(duì)機(jī)器狀態(tài)的判斷，能對(duì)異常情況下的反轉(zhuǎn)進(jìn)行自鎖，禁止在異常情況下發(fā)動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，操作簡(jiǎn)單，安全性高，且符合人機(jī)工程學(xué)。


[0016]圖1為本實(shí)用新型的電原理示意圖；[0017]圖2為本實(shí)用新型獨(dú)立散熱控制功能的流程圖；[0018]圖3為本實(shí)用新型風(fēng)扇反轉(zhuǎn)控制功能的流程圖；[0019]圖4為現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。[0020]圖中1、液壓油溫度傳感器，2、反轉(zhuǎn)信號(hào)觸發(fā)開關(guān)，3、電磁換向閥，5、液壓油箱，6、 風(fēng)扇泵，7、反比例電磁比例閥，11、發(fā)動(dòng)機(jī)，12、風(fēng)扇，13、散熱器。
具體實(shí)施方式
[0021]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型包括主控制器、監(jiān)控器、發(fā)動(dòng)機(jī)、ECM、液壓油溫度傳感器 1、第一風(fēng)扇馬達(dá)、第二風(fēng)扇馬達(dá)、第一散熱器和第二散熱器，其特征在于，還包括風(fēng)扇泵6、 反轉(zhuǎn)信號(hào)觸發(fā)開關(guān)2、電磁換向閥3和反比例電磁比例閥7 ；監(jiān)視器、液壓油溫度傳感器1和反轉(zhuǎn)信號(hào)觸發(fā)開關(guān)2分別電連接主控制器，主控制器通過ECM電連接發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)電連接風(fēng)扇泵6，風(fēng)扇泵6分別連接第一風(fēng)扇馬達(dá)和第二風(fēng)扇馬達(dá)；主控制器通過反比例電磁比例閥7電連接風(fēng)扇泵6，主控制器通過電磁換向閥3電連接第一風(fēng)扇馬達(dá)和第二風(fēng)扇馬達(dá)；第一風(fēng)扇馬達(dá)和第二風(fēng)扇馬達(dá)分別對(duì)應(yīng)第一散熱器和第二散熱器，且第一散熱器和第二散熱器并聯(lián)。[0023]其中，液壓油溫度傳感器1安裝在液壓油箱5底部吸油口附近。液壓油溫度傳感器1為電壓型溫度傳感器。風(fēng)扇泵6為反比例電控變量柱塞泵。反轉(zhuǎn)信號(hào)觸發(fā)開關(guān)2為帶復(fù)位的翹板開關(guān)。第一散熱器為發(fā)動(dòng)機(jī)水散熱器，第二散熱器為液壓油散熱器。主控制器與ECM之間為CAN總線連接。主控制器與監(jiān)控器之間為CAN總線連接。[0024]上述獨(dú)立散熱控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)兩大功能，即獨(dú)立散熱控制功能和反轉(zhuǎn)除塵功能，實(shí)施時(shí)，各控制裝置及過程包括如下內(nèi)容。[0025]一、獨(dú)立散熱控制功能。[0026]散熱系統(tǒng)由兩個(gè)散熱器并聯(lián)組成，一個(gè)為發(fā)動(dòng)機(jī)水散熱器，另一個(gè)為液壓油散熱器。發(fā)動(dòng)機(jī)水散熱器選取發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度以及中冷器之后的進(jìn)氣溫度作為被控對(duì)象； 液壓油散熱器選取液壓油的溫度為被控對(duì)象。考慮到成本，沒有選擇精度高的電流型傳感器，電壓型溫度傳感器較電阻型溫度傳感器精度更高且抗干擾能力更好，選擇的電壓型溫度傳感器能充分滿足系統(tǒng)對(duì)采集溫度準(zhǔn)確性的要求?？紤]到系統(tǒng)的可靠性，選擇風(fēng)扇泵6 的比例閥電流與泵的排量之間為反比例關(guān)系的反比例電控變量柱塞泵，這樣可以避免在主控制器失效的情況下系統(tǒng)的散熱功率無法滿足的情況。[0027]如圖2所示，首先，主控制器在CAN總線上讀取ECM上發(fā)動(dòng)機(jī)的水溫信號(hào)，主控制器在CAN總線上讀取ECM上發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管溫度信號(hào)，主控制器通過安裝在液壓油箱5吸油口附近的電壓型溫度傳感器直接讀取此時(shí)液壓油的溫度信號(hào)。然后，主控制器將采集的溫度信號(hào)經(jīng)過處理與實(shí)際設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，根據(jù)“水溫優(yōu)先于油溫，油溫優(yōu)先與進(jìn)氣溫度”的原則，調(diào)整PWM電流輸出口的驅(qū)動(dòng)電流來動(dòng)態(tài)的調(diào)整風(fēng)扇泵6的比例閥輸出，進(jìn)而通過控制風(fēng)扇泵6的排量來調(diào)節(jié)散熱系統(tǒng)的功率，使被控制的溫度對(duì)象分布在預(yù)先設(shè)定的控制溫度范圍之內(nèi)。[0028]上述的三個(gè)溫度信號(hào)代表著三個(gè)不同的系統(tǒng)，每一個(gè)系統(tǒng)都有一個(gè)合適的工作溫度范圍，使用軟件對(duì)工作溫度范圍進(jìn)行設(shè)定。系統(tǒng)采用分段控制的思路，把溫度控制劃分為三段tl、t2、t3，其中tl > t2 > t3，tl和t3段采用定功率控制，t2段采用變功率控制。變功率控制階段為了避免頻繁的調(diào)節(jié)、保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，放棄了 PID動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，而選擇了分段比例控制，根據(jù)變功率段的溫度，選擇若干個(gè)溫度點(diǎn)，并對(duì)溫度點(diǎn)控制數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，總結(jié)出所分溫度段的控制比例。對(duì)變功率控制段采用較為簡(jiǎn)單的比例控制，實(shí)驗(yàn)證明這樣可以較好的完成系統(tǒng)的散熱功能，且程序編寫較為簡(jiǎn)單。[0029]當(dāng)被控對(duì)象的溫度小于tl時(shí)，風(fēng)扇泵6的電流為最大值，此時(shí)風(fēng)扇泵6的排量最小，在同樣轉(zhuǎn)速的情況下流經(jīng)風(fēng)扇馬達(dá)的流量最小，系統(tǒng)的散熱功率最?。划?dāng)被控對(duì)象的溫度大于t3時(shí)，風(fēng)扇泵6的電流為最小值，此時(shí)風(fēng)扇泵的排量最大，在同樣轉(zhuǎn)速的情況下流經(jīng)風(fēng)扇馬達(dá)的流量最大，系統(tǒng)的散熱功率最大；當(dāng)溫度為t2時(shí)，采取了變功率比例控制，比例參數(shù)可調(diào)，根據(jù)調(diào)試的參數(shù)確認(rèn)比例參數(shù)，此時(shí)的散熱功率根據(jù)被控對(duì)象的溫度值來匹配不同的比例參數(shù)。[0030]二、反轉(zhuǎn)除塵控制功能。[0031]選擇帶復(fù)位的翹板開關(guān)作為反轉(zhuǎn)信號(hào)觸發(fā)開關(guān)2，當(dāng)主控制器檢測(cè)到開關(guān)為觸發(fā)狀態(tài)時(shí)，主控制器判斷發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)反轉(zhuǎn)請(qǐng)求進(jìn)行判斷。如果發(fā)動(dòng)機(jī)正在進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，則主控制器進(jìn)行自鎖，禁止散熱控制系統(tǒng)進(jìn)行反轉(zhuǎn)；如果發(fā)動(dòng)機(jī)沒有運(yùn)轉(zhuǎn)，主控制器將支持反轉(zhuǎn)的請(qǐng)求。[0032]具體控制流程如圖3所示，通過一定的編程，使得監(jiān)控器將主控制器通過CAN總線傳遞過來的信息進(jìn)行圖形化顯示，然后監(jiān)控器上彈出對(duì)話框。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)話框提示此時(shí)無法進(jìn)行反轉(zhuǎn)；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)未運(yùn)行時(shí)，對(duì)話框提示可以進(jìn)行反轉(zhuǎn)。操作人員可以通過選擇反轉(zhuǎn)或者正轉(zhuǎn)狀態(tài)來提交是否進(jìn)行反轉(zhuǎn)的指令。當(dāng)確認(rèn)完畢后，監(jiān)控器上彈出的對(duì)話框消失，并進(jìn)入當(dāng)前頁面狀態(tài)。[0033]當(dāng)主控制器接到反轉(zhuǎn)確認(rèn)的信息后，主控制器的換向閥驅(qū)動(dòng)口輸出高電平，控制安裝在換向閥上的電磁換向閥3進(jìn)行換向。若電磁換向閥3故障時(shí)，主控制器還可以將故障信息傳遞給監(jiān)控器，使得監(jiān)控器進(jìn)行故障顯示。
權(quán)利要求1.一種新型液壓挖掘機(jī)獨(dú)立散熱控制系統(tǒng)，包括主控制器、監(jiān)控器、發(fā)動(dòng)機(jī)、ECMdfS 油溫度傳感器(1)、第一風(fēng)扇馬達(dá)、第二風(fēng)扇馬達(dá)、第一散熱器和第二散熱器，其特征在于， 還包括風(fēng)扇泵(6)、反轉(zhuǎn)信號(hào)觸發(fā)開關(guān)(2)、電磁換向閥(3)和反比例電磁比例閥(7)；監(jiān)視器、液壓油溫度傳感器(1)和反轉(zhuǎn)信號(hào)觸發(fā)開關(guān)(2)分別電連接主控制器，主控制器通過 ECM電連接發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)電連接風(fēng)扇泵(6)，風(fēng)扇泵(6)分別連接第一風(fēng)扇馬達(dá)和第二風(fēng)扇馬達(dá)；主控制器通過反比例電磁比例閥(7)電連接風(fēng)扇泵(6)，主控制器通過電磁換向閥 (3)電連接第一風(fēng)扇馬達(dá)和第二風(fēng)扇馬達(dá)；第一風(fēng)扇馬達(dá)和第二風(fēng)扇馬達(dá)分別對(duì)應(yīng)第一散熱器和第二散熱器，且第一散熱器和第二散熱器并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型液壓挖掘機(jī)獨(dú)立散熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的液壓油溫度傳感器(1)安裝在液壓油箱(5)底部吸油口附近。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型液壓挖掘機(jī)獨(dú)立散熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的液壓油溫度傳感器(1)為電壓型溫度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型液壓挖掘機(jī)獨(dú)立散熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的風(fēng)扇泵(6 )為反比例電控變量柱塞泵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型液壓挖掘機(jī)獨(dú)立散熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的反轉(zhuǎn)信號(hào)觸發(fā)開關(guān)(2)為帶復(fù)位的翹板開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型液壓挖掘機(jī)獨(dú)立散熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一散熱器為發(fā)動(dòng)機(jī)水散熱器，第二散熱器為液壓油散熱器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型液壓挖掘機(jī)獨(dú)立散熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的主控制器與ECM之間為CAN總線連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型液壓挖掘機(jī)獨(dú)立散熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的主控制器與監(jiān)控器之間為CAN總線連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型液壓挖掘機(jī)獨(dú)立散熱控制系統(tǒng)，屬于挖掘機(jī)散熱控制技術(shù)領(lǐng)域，包括主控制器、監(jiān)控器、發(fā)動(dòng)機(jī)、ECM、液壓油溫度傳感器、第一風(fēng)扇馬達(dá)、第二風(fēng)扇馬達(dá)、第一散熱器和第二散熱器，還包括風(fēng)扇泵、反轉(zhuǎn)信號(hào)觸發(fā)開關(guān)、電磁換向閥和反比例電磁比例閥；監(jiān)視器、液壓油溫度傳感器和反轉(zhuǎn)信號(hào)觸發(fā)開關(guān)分別電連接主控制器，主控制器通過ECM電連接發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)電連接風(fēng)扇泵，風(fēng)扇泵分別連接第一風(fēng)扇馬達(dá)和第二風(fēng)扇馬達(dá)，第一風(fēng)扇馬達(dá)和第二風(fēng)扇馬達(dá)分別對(duì)應(yīng)并聯(lián)的第一散熱器和第二散熱器。有益效果是提高了散熱系統(tǒng)的效率，降低了系統(tǒng)的噪音，同時(shí)有效的實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的節(jié)能性以及提高了風(fēng)扇反轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)E02F9/20GK202273261SQ201120367578
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月1日
發(fā)明者劉永杰, 廖明軍, 張宏, 張箭, 李亞東, 楊梅, 陳柏余 申請(qǐng)人:徐州徐工挖掘機(jī)械有限公司