CN102337959A - 一种三级调速液压驱动冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三级调速液压驱动冷却系统，包括散热器和冷却风扇还包括：油箱；双联齿轮泵，第一齿轮泵和第二齿轮泵的进油口均连接油箱；第一卸荷安全阀，进油口连接第一齿轮泵的出油口，第二卸荷安全阀，进油口连接第二齿轮泵的出油口，出油口均连接油箱；液压马达，进油口与双联齿轮泵的出油口相连，出油口与油箱连接，输出轴与冷却风扇连接；温度传感器；控制器。工作中控制器接收温度传感器采集到的温度，控制第一卸荷安全阀和第二卸荷安全阀的通断，调节进入液压马达的液压油，即需要时可选择一个齿轮泵工作，减少了能量浪费；启动时全部卸荷，液压油经卸荷阀直接回油箱，不再经过液压马达，缩短了发动机预热时间，减少了能量浪费。

Description

一种三级调速液压驱动冷却系统

技术领域

本发明涉及发动机冷却风扇驱动方式的技术领域，特别涉及一种三级调速液压驱动冷却系统。

背景技术

发动机冷却系统是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度(一般80～95度)状态下工作；温度过高与过低都对发动机的性能造成不利影响。对发动机的性能、排放要求不很严格时，冷却系统一般采用低成本的皮带定比传动，就能满足基本的冷却要求。但是近几年国内外对发动机的性能、排放等指标提出了更为苛刻的要求，这使发动机必须工作在更窄的温度范围内；再加之发动机的比质量的进一步增大，导致发动机散热量增加，从而对冷却系统提出更大挑战。

冷却系统风扇的转速必须随着发动机温度的高低进行调节，才能满足新的需求。就目前主要采用的离合器式风扇和无极调速风扇(包括电动机驱动和液压驱动两种)来说，前者为开关量控制(开或关两种状态)，在一定程度上解决了发动机启动预热时间长的问题，但对于布置的限制、温度的控制精度等没有很好解决；后者为无极调速控制，风扇的转速能随发动机温度变化而变化，实现温度的精确控制，且布置形式方便，但是由于价格等方面的原因影响其广泛推广。

故提出一种“折中”方案，三级调速液压驱动系统。一方面，此系统能实现风扇转速随温度变化的有极调节(三种转速)，满足发动机对冷却系统的温度控制需求；另一方面，此系统由于采用液压驱动系统，完全满足风扇的布置要求(可以不用安装在发动机的曲轴方向上)，并且此系统控制器为发动机已有控制器、其它元件采用成熟产品，在价格、性能、寿命等方面具有优势。

如图1所示现有的三级调速液压驱动系统的散热系统，包括油箱1、齿轮泵2、吸油滤油器3、三级调压溢流阀4、液压马达5、冷却风扇6、散热器7、回油滤油器8、电控系统、油管。工作时，齿轮泵2从油箱1内吸取经吸油滤油器3过滤后的液压油，液压油沿着油管进入三级调压溢流阀4，该阀可根据电控系统检测变矩器和变速器油温、工作装置液压油温、发动机水温，当三者中的任意一个温度值达到设定值时，即可通过电控系统产生电信号并传递的电信号控制油液流动的流量以改变液压马达5的转速。经过调节后的压力油驱动液压马达5以转动冷却风扇6，对系统进行散热，其余的经回油滤油器8流回油箱1，实现液压马达5和冷却风扇6在不同温度下的不同转速。

此方案为“旁通调速”的一种，能根据温度的高低对冷却风扇6的转速进行低、中、高三种调速，在一定程度上满足发动机对冷却系统新的要求。但是该方案采用单泵旁通调速控制方式，在启动时，发动机驱动冷却风扇6以低档运行，齿轮泵2提供的液压油一部分经过三级调压溢流阀4流回油箱1，使发电机的预热，但是还有一部分经过液压马达5以驱动冷却风扇6，从而延长了发动机预热时间，而且增加了能量消耗。

因此，如何提高液压泵在发动机启动过程中的能量利用率，缩短发动机预热时间，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种三级调速液压驱动冷却系统，以提高液压泵在发动机启动过程中的能量利用率，缩短发动机预热时间。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种三级调速液压驱动冷却系统，包括散热器和冷却风扇，进一步包括：

油箱；

双联齿轮泵，其第一齿轮泵和第二齿轮泵的进油口分别连接所述油箱；

第一卸荷安全阀，其进油口连接与第一齿轮泵的出油口连接，其出油口连接所述油箱；

第二卸荷安全阀，其进油口与所述第二齿轮泵的出油口连接，其出油口连接所述油箱；

液压马达，其进油口与所述双联齿轮泵的出油口相连，其出油口与所述油箱连接，其输出轴与所述冷却风扇连接；

温度传感器，用于采集所述散热器上的温度；

控制器，用于接收所述温度传感器采集的温度，并在该温度满足第一预设温度条件时，控制所述第一卸荷安全阀和第二卸荷安全阀接通卸荷；在该温度满足第二预设温度条件时，控制所述第一卸荷安全阀和所述第二卸荷安全阀中的一个接通卸荷，另一个断开；在该温度满足第三预设温度条件时，控制所述第一卸荷安全阀和所述第二卸荷安全阀断开。

优选地，在上述三级调速液压驱动冷却系统中，所述第一卸荷安全阀和第二卸荷安全阀均包括溢流阀和二位二通换向阀，所述溢流阀的遥控口与所述二位二通换向阀进油口连接，两个所述溢流阀的进油口分别与所述第一齿轮泵和第二齿轮泵的出油口连接，所述溢流阀的出油口与所述二位二通换向阀的出油口连接并连接所述油箱，所述控制器用于控制所述二位二通换向阀的通断。

优选地，在上述三级调速液压驱动冷却系统中，所述第一齿轮泵的排量小于所述第二齿轮泵的排量。

优选地，在上述三级调速液压驱动冷却系统中，在所述温度传感器采集的温度满足第二预设温度条件时，当所述液压马达的转速低于预设值时，控制所述第一卸荷安全阀接通，第二卸荷安全阀断开；当所述液压马达的转速高于预设值时，控制所述第一卸荷安全阀断开，第二卸荷安全阀接通。

优选地，在上述三级调速液压驱动冷却系统中，所述双联齿轮泵的进油口与所述油箱之间连接吸油滤油器，所述液压马达与所述油箱之间连接回油滤油器。

优选地，在上述三级调速液压驱动冷却系统中，所述双联齿轮泵的第一齿轮泵和第二齿轮泵的出油口均连接有分别沿所述第一齿轮泵和第二齿轮泵的出油口向所述液压马达的方向导通的单向阀。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的三级调速液压驱动冷却系统，通过将大齿轮泵替换为双联齿轮泵，且双联齿轮泵的第一齿轮泵的出油口连接第一卸荷安全阀的进油口，第二齿轮泵的出油口连接第二卸荷安全阀的进油口，液压马达的进油口与双联齿轮泵的出油口连接，液压马达的出油口连接油箱，液压马达的输出轴连接风扇。工作过程中通过分析发动机的转速和散热器上温度传感器的信息，控制器接收温度传感器采集到的温度，并根据风扇的转速要求，可以选择令双联齿轮泵的两个齿轮泵全部处于卸荷状态；或者选择令双联齿轮泵的两个齿轮泵全部处于工作状态；或者选择令双联齿轮泵的两个齿轮泵处于工作状态，另一个处于卸荷状态，达到调节双联齿轮泵提供的液压油进入液压马达的流量的目的，实现供给液压马达流量的不同组合，即在需要风扇较低转速时，可选择其中的一个齿轮泵工作，继而提高了工作过程中的能量利用率。发动机启动时，将双联齿轮泵全部卸荷，液压流量通过第一卸荷安全阀和第二卸荷安全阀直接流回油箱，不再经过液压马达，缩短了发动机预热时间，减少了能量的浪费，提高了启动过程的能量利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有三级调速液压驱动冷却系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的三级调速液压驱动冷却系统的结构示意图。

其中，油箱1、齿轮泵2、第一齿轮泵21、第二齿轮泵22、吸油滤油器3、三级调压溢流阀4、第一卸荷安全阀41、第二卸荷安全阀42、液压马达5、冷却风扇6、散热器7、回油滤油器8、温度传感器9、控制器10。

具体实施方式

本发明公开了一种三级调速液压驱动冷却系统，以提高液压泵在发动机启动过程中的能量利用率，缩短发动机预热时间。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图2所示，图2为本发明实施例提供的三级调速液压驱动冷却系统的结构示意图。

本发明提供的一种三级调速液压驱动冷却系统，包括散热器7和冷却风扇6，进一步包括油箱1、双联齿轮泵、第一卸荷安全阀41、第二卸荷安全阀42、液压马达5、温度传感器9和控制器10，其中双联齿轮泵的第一齿轮泵21和第二齿轮泵22的进油口分别连接油箱1，用于将油箱1内的液压油泵出。第一卸荷安全阀41的进油口连接在第一齿轮泵21的出油口，第一卸荷安全阀41的出油口连接油箱1，在适当的条件下，第一卸荷安全阀41接通，用于将第一齿轮泵21泵出的液压油流回油箱1进行卸荷。第二卸荷安全阀42的进油口连接在第二齿轮泵22的出油口，第二卸荷安全阀42的出油口连接油箱1，在适当的条件下，第二卸荷安全阀42接通，用于将第二齿轮泵22泵出的液压油流回油箱1进行卸荷。

液压马达5的进油口与双联齿轮泵的出油口相连，液压马达5的出油口与油箱1连接，其输出轴与冷却风扇6连接。双联齿轮泵由油箱1泵出的液压油经过液压马达5，驱动液压马达5工作，根据双联齿轮泵泵出液压油的流量不同，可使得液压马达5的输出转速不同，继而使得冷却风扇6的转速不同。

温度传感器9用于采集散热器7上的温度；控制器10用于接收温度传感器9采集的温度，并在该温度满足第一预设温度条件时，控制第一卸荷安全阀41和第二卸荷安全阀42接通卸荷；在该温度满足第二预设温度条件时，控制第一卸荷安全阀41和第二卸荷安全阀42中的一个接通卸荷，另一个断开；在该温度满足第三预设温度条件时，控制第一卸荷安全阀41和第二卸荷安全阀42断开。

本发明提供的三级调速液压驱动冷却系统，分析发动机的转速和散热器7上温度传感器9的信息，利用控制器10控制双联齿轮泵卸荷阀的通断，实现流入液压马达5的流量不同组合，即实现三级调速。温度传感器9采集散热器7上的温度，温度传感器9将温度信号传递给控制器10，控制器10根据预设调节规则控制第一卸荷安全阀41和第二卸荷安全阀42的通断，以调节双联齿轮泵提供给液压马达5的液压流量，达到控制冷却风扇6转速的目的。

本发明提供的三级调速液压驱动冷却系统，第一卸荷安全阀41和第二卸荷安全阀42均包括溢流阀和二位二通换向阀，溢流阀的遥控口与二位二通换向阀进油口连接，两个溢流阀的进油口分别与第一齿轮泵21和第二齿轮泵22的出油口连接，溢流阀的出油口与二位二通换向阀的出油口连接并连接油箱1，控制器10用于控制二位二通换向阀的通断。

根据冷却风扇6的需要，控制器10同时控制第一卸荷安全阀41和第二卸荷安全阀42的二位二通换向阀的接通或断开。使双联齿轮泵的两个齿轮泵全部处于卸荷状态，液压油直接经过第一卸荷安全阀41和第二卸荷安全阀42流回油箱1；或者选择令双联齿轮泵的两个齿轮泵全部处于工作状态，使液压油全部流向液压马达5；或者选择令双联齿轮泵的两个齿轮泵处于工作状态，另一个处于卸荷状态，使一部分直接流回油箱1，另一部分流向液压马达5。

发动机启动时，散热器7上的温度低于预设温度，而且发动机正常工作需要达到一定的温度，所以需要对发动机预热。鉴于此，将第一卸荷安全阀41的二位二通换向阀和第二卸荷安全阀42的二位二通换向阀均接通卸荷，第一齿轮泵21提供的液压油经过第一卸荷安全阀41的溢流阀流回油箱1，第二齿轮泵22提供的液压油经过第二卸荷安全阀42的溢流阀流回油箱1。实现缩短发动机启动过程预热时间，减少了能量的浪费的目的。

该系统是通过分析发动机的转速和散热器7上温度传感器9的信息，利用控制器10控制双联齿轮泵卸荷阀的通断，实现供给液压马达5流量的三种不同组合，达到三级调速的目的，所以双联齿轮泵的排量不同，第一齿轮泵21的排量小于第二齿轮泵22的排量。本领域技术人员可以理解的是，第一齿轮泵21的排量可以大于第二齿轮泵22的排量，本发明不做限定。

在正常工作过程中，温度传感器9采集的温度满足第二预设温度条件时，当液压马达5的转速低于预设值时，控制器10控制第一卸荷安全阀41接通，第二卸荷安全阀42断开，第一齿轮泵21提供的流量直接经第一卸荷安全阀41流回油箱1，第二齿轮泵22提供的流量全部提供给液压马达5，以调节冷却风扇6的转速，此时完成冷却风扇6的一级调速运转；当液压马达5的转速高于预设值时，控制器10控制第一卸荷安全阀41断开，第二卸荷安全阀42接通，第二齿轮泵22的流量直接经第二卸荷安全阀42回油箱1，第一齿轮泵21提供的流量全部提供给液压马达5，以调节冷却风扇6的转速，此时完成冷却风扇6的二级调速运转。温度传感器9采集的温度满足第三预设温度条件时，控制器10控制第一卸荷安全阀41和第二卸荷安全阀42均断开，第一齿轮泵21和第二齿轮泵22提供的流量全部提供给液压马达5，以调节冷却风扇6的转速，此时完成冷却风扇6的三级调速运转。当卸荷阀出现故障时，则冷却风扇6以最高转速运行，实现保护功能。

为了保护双联齿轮泵和其他液压元件，以避免吸入污染杂质，所以本发明在双联齿轮泵的进油口与油箱1之间连接吸油滤油器3，可以有效的控制该系统的清洁度；为了过滤该系统中由于元件磨损产生的金属颗粒和密封件产生的污染物，所以本发明在液压马达5与油箱1之间连接回油滤油器8，使流回油箱1的油液保持清洁。

为了防止发动机停止转动时，该系统油路中或液压元件中的高压油倒流回双联齿轮泵，使双联齿轮泵损坏，本发明提供的三级调速液压驱动冷却系统在双联齿轮泵的第一齿轮泵21和第二齿轮泵22的出油口均连接有分别沿第一齿轮泵21和第二齿轮泵22的出油口向液压马达5的方向导通的单向阀，以保护双联齿轮泵。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种三级调速液压驱动冷却系统，包括散热器(7)和冷却风扇(6)，其特征在于，包括：

油箱(1)；

双联齿轮泵，其第一齿轮泵(21)和第二齿轮泵(22)的进油口分别连接所述油箱(1)；

第一卸荷安全阀(41)，其进油口与所述第一齿轮泵(21)的出油口连接，其出油口连接所述油箱(1)；

第二卸荷安全阀(42)，其进油口与所述第二齿轮泵(22)的出油口连接，其出油口连接所述油箱(1)；

液压马达(5)，其进油口与所述双联齿轮泵的出油口相连，其出油口与所述油箱(1)连接，其输出轴与所述冷却风扇(6)连接；

温度传感器(9)，用于采集所述散热器(7)上的温度；

控制器(10)，用于接收所述温度传感器(9)采集的温度，并在该温度满足第一预设温度条件时，控制所述第一卸荷安全阀(41)和第二卸荷安全阀(42)接通卸荷；在该温度满足第二预设温度条件时，控制所述第一卸荷安全阀(41)和所述第二卸荷安全阀(42)中的一个接通卸荷，另一个断开；在该温度满足第三预设温度条件时，控制所述第一卸荷安全阀(41)和所述第二卸荷安全阀(42)断开。

2.根据权利要求1所述三级调速液压驱动冷却系统，其特征在于，所述第一卸荷安全阀(41)和第二卸荷安全阀(42)均包括溢流阀和二位二通换向阀，所述溢流阀的遥控口与所述二位二通换向阀进油口连接，两个所述溢流阀的进油口分别与所述第一齿轮泵(21)和第二齿轮泵(22)的出油口连接，所述溢流阀的出油口与所述二位二通换向阀的出油口连接并连接所述油箱，所述控制器(10)用于控制所述二位二通换向阀的通断。

3.根据权利要求2所述三级调速液压驱动冷却系统，其特征在于，所述第一齿轮泵(21)的排量小于所述第二齿轮泵(22)的排量。

4.根据权利要求3所述三级调速液压驱动冷却系统，其特征在于，在所述温度传感器(9)采集的温度满足第二预设温度条件时，当所述液压马达(5)的转速低于预设值时，控制所述第一卸荷安全阀(41)接通，第二卸荷安全阀(42)断开；当所述液压马达(5)的转速高于预设值时，控制所述第一卸荷安全阀(41)断开，第二卸荷安全阀(42)接通。

5.根据权利要求1所述三级调速液压驱动冷却系统，其特征在于，所述双联齿轮泵的进油口与所述油箱(1)之间连接吸油滤油器(3)，所述液压马达(5)与所述油箱(1)之间连接回油滤油器(8)。

6.根据权利要求5所述三级调速液压驱动冷却系统，其特征在于，所述双联齿轮泵的第一齿轮泵(21)和第二齿轮泵(22)的出油口均连接有分别沿所述第一齿轮泵(21)和第二齿轮泵(22)的出油口向所述液压马达(5)的方向导通的单向阀。

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