CN102912822A

CN102912822A - 一种挖掘机用冷却系统及挖掘机

Info

Publication number: CN102912822A
Application number: CN2012104419570A
Authority: CN
Inventors: 马峰; 舒全禄; 张克通
Original assignee: Sany Heavy Machinery Ltd
Current assignee: Sany Heavy Machinery Ltd
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2032-11-08
Also published as: CN102912822B

Abstract

本发明公开了一种挖掘机用冷却系统及挖掘机，属于冷却系统技术领域。该系统包括发动机、和所述发电机连接的带有动力输出装置口的主泵、油箱、风扇马达、与所述风扇马达连接的风扇、用所述风扇冷却的散热器和中冷器，还包括动力调速装置、分动箱、风扇变量泵，所述主泵和所述动力调速装置均与所述分动箱输入端连接，所述分动箱输出端连接所述风扇变量泵，所述风扇变量泵和所述风扇马达连接，所述风扇变量泵连接所述油箱。本发明通过设计采用分动箱，将冷却系统分为发动机和主泵带动风扇散热和动力调速装置带动风扇散热两个冷却系统，并分别用于不同的工作状况，不仅可以节省发动机能源，而且也可以缩短低温时的暖机时间，避免了冷启动困难。

Description

一种挖掘机用冷却系统及挖掘机

技术领域

本发明涉及冷却系统技术领域，特别涉及一种挖掘机用冷却系统及挖掘机。

背景技术

挖掘机一般采用涡轮增压系统和中冷器系统，由于挖掘机在运行过程中会产生大量的热量，为了提高进气压力与密度以及对发动机系统与液压系统进行冷却，挖掘机中通常安装有散热系统。挖掘机的散热系统一般包括散热器和散热风扇。散热器与中冷器、发动机冷却液或液压油通过的管路连接，散热风扇设于散热器侧面，用于对挖掘机的中冷器、发动机冷却液和液压油进行冷却。在挖掘机中，通常采用发动机直接驱动散热风扇，而散热风扇的转速取决于发动机的转速。

挖掘机中的发动机在进气温度越低，由于此时空气中的含氧量就越高，空气密度越大，因此燃烧效率越高。在挖掘机运行的初期，其各散热部件的散热量小，经过长时间运行后，其各散热部件的散热量较大，因此会造成挖掘机运行初期温度过低，长时间运行后温度过高，而温度过低与过高都不利于挖掘机的正常工作，也不能使挖掘机始终处于良好的工作状态。在挖掘机运行初期，风扇大功率工作，会造成发动机功率与燃油的浪费，增加废气排放，且使得散热风扇噪音变大。

另外，在机器运行初期，由于各部件的散热量很小，尤其是在寒冷地区还面临发动机冷启动困难这一问题，而风扇的转速又取决于发动机的转速，发动机转速是离散数值，因此风扇的转速也就受到了限制，由于风扇的转动带走大量的热量，这使得冷启动更加困难，需要较长的暖机时间，浪费发动机功率与燃油，当发动机停止工作时不能进行有效的冷却，因此发动机直接驱动风扇本身就是一种功率的浪费；目前也有利用液压驱动风扇的冷却系统，通过控制液压的流量达到风扇的无级变速，有从主泵PTO（POWER-TAKE-OFF，动力输出装置）口外接一个齿轮泵，构成独立的液压冷却系统，但是齿轮泵一直在工作会造成发动机功率的浪费，还有通过发动机带动变量泵，通过调节变量泵的排量来调节风扇转速，发动机速度改变要求变量泵马上调节排量，这种系统稳定性和响应性比较差。

发明内容

为了解决目前挖掘机用冷却系统使用发动机带动散热风扇冷却，会造成发动机功率与燃油的浪费以及可能会存在发动机冷启动困难的问题，现提供了一种挖掘机用冷却系统及挖掘机。具体技术方案如下：

一种挖掘机用冷却系统，包括发动机、和所述发动机连接的带有动力输出装置口的主泵、油箱、风扇马达、与所述风扇马达连接的风扇、用所述风扇冷却的散热器和中冷器，其中，还包括动力调速装置、分动箱、风扇变量泵，所述主泵和所述动力调速装置均与所述分动箱输入端连接，所述分动箱输出端连接所述风扇变量泵，所述风扇变量泵和所述风扇马达连接，所述风扇变量泵连接所述油箱。

优选的，还包括控制器、用于检测中冷器温度的传感器T₁、用于检测冷却液温度的传感器T₂、用于检测液压油温度的传感器T₃，三个所述传感器均连接于所述控制器，所述控制器分别连接所述动力调速装置、所述分动箱、所述风扇变量泵。

优选的，所述风扇变量泵和所述油箱间设有过滤器。

优选的，所述风扇变量泵的出油口油路和油箱之间串接有安全阀。

优选的，所述动力调速装置为电机或者是定量泵和调速电磁阀。

优选的，还包括电磁换向阀和清扫按钮，所述电磁换向阀位于所述风扇变量泵和所述风扇马达之间的油路上，所述清扫按钮和所述电磁换向阀均与所述控制器相连接。

优选的，所述电磁换向阀和所述风扇马达之间的两条高低压油路间设有缓冲油路，所述缓冲油路包括有多个缓冲限压阀和多个单向补油阀，多个所述缓冲限压阀并联设于所述高低压油路间，多个所述单向补油阀设于所述高低压油路和所述油箱间。

优选的，所述风扇变量泵和所述电磁换向阀之间串接有单向阀。

优选的，所述缓冲油路包括两个缓冲限压阀和两个单向补油阀。

一种挖掘机，所述挖掘机安装有上述任一项所述的挖掘机用冷却系统。

与现有技术相比，上述技术方案提供的挖掘机用冷却系统及挖掘机具有以下优点：通过设计采用分动箱，将冷却系统分为发动机和主泵带动风扇散热和动力调速装置带动风扇散热两个冷却系统，并分别用于不同的工作状况，不仅可以节省发动机能源，而且也可以缩短低温时的暖机时间，避免了冷启动困难。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例中提供的挖掘机用冷却系统原理图；

图2是本发明实施例中提供的以发动机为动力的冷却系统原理图；

图3是本发明实施例中提供的以电机为动力的冷却系统原理图；

图4是本发明实施例中提供的强力清扫系统原理图；

图5是本发明实施例中提供的电气控制系统原理图；

图6是本发明实施例中提供的挖掘机用冷却系统控制流程图。

附图中，各标号所代表的组件列表如下：

1发动机，2主泵，3分动箱，4风扇变量泵，5过滤器，6单向阀，7安全阀，8电磁换向阀，9单向补油阀，10单向补油阀，11缓冲限压阀，12缓冲限压阀，13风扇马达，14风扇，15电机，16清扫按钮，17电源，18蓄电设备，19油箱，20散热器，21中冷器，22控制器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供了一种挖掘机用冷却系统，包括发动机1、和发动机1连接的带有PTO口的主泵2、油箱19、风扇马达13、与风扇马达13连接的风扇14、用风扇14冷却的散热器20和中冷器21、动力调速装置、分动箱3、风扇变量泵4，主泵2和动力调速装置均与分动箱3输入端连接，分动箱3输出端连接风扇变量泵4，风扇变量泵4和风扇马达13连接，风扇马达13驱动风扇14对散热器20和中冷器21冷却，风扇变量泵4连接油箱19，用于输出液压油。在分动箱3结构中安装有可将发动机1或动力调速装置分别向风扇变量泵4输入动力的齿轮离合拔叉，可选择的将发动机1或动力调速装置接入分动箱中的齿轮离合拔叉，提供输出动力。动力调速装置可以为电机15。这样就构成了以电机15与风扇变量泵4为动力的电控液压冷却系统，如图2所示，以及以发动机1、主泵2和风扇变量泵4为动力的电控液压冷却系统，如图3所示。

挖掘机用冷却系统还包括控制器22、用于检测中冷器温度的传感器T₁、用于检测冷却液温度的传感器T₂、用于检测液压油温度的传感器T₃ ，上述的传感器均连接于控制器22，控制器22分别连接动力调速装置、分动箱3、风扇变量泵4。控制器22根据检测到的温度与要求控制风扇变量泵4的排量与电机15的转速实现风扇14的调速，控制器22还通过控制分动箱3的输入端齿轮来控制不同的输入动力。在风扇变量泵4和油箱19间设有过滤器5，保证了系统液压油的清洁。风扇变量泵4的出油口油路和油箱19之间串接有安全阀7，保证了系统压力不超过设定值，保证了风扇变量泵4的安全。另外，动力调速装置也可以采用定量泵和调速电磁阀，本发明实施例在此不做限定。

挖掘机用冷却系统还设有散热器20的垃圾清扫功能，其包括电磁换向阀8和清扫按钮16，电磁换向阀8位于风扇变量泵4和风扇马达13之间的油路上，清扫按钮16和电磁换向阀8均与控制器22相连接。清扫按钮16安装在驾驶室控制面板上，当需要清理散热器时，按动清扫按钮16即可实现散热器20的清理，此时控制器22控制换向阀8换向实现风扇14的反向转动以清理散热器20与中冷器21上的垃圾。

挖掘机用冷却系统在电磁换向阀8和风扇马达13之间的两条高低压油路间设有缓冲油路，用于当电磁换向阀突然回中位或反向转动时消除液压冲击。缓冲油路包括有多个缓冲限压阀11和多个单向补油阀9，多个缓冲限压阀11并联设于高低压油路间，多个单向补油阀9设于高低压油路和油箱间。优选缓冲油路中包括两个缓冲限压阀（11、12）和两个单向补油阀（9、10）。风扇变量泵4和电磁换向阀8之间还串接有单向阀6，用于防止系统油液的回流。

下面对本发明实施例的工作过程做简要说明。

首先规定本系统中冷进气温度最适宜温度为Z1℃，冷却液与液压油最适宜温度分别为L1℃与Y1℃，其中对于不同的机器有不同的适宜温度值。

如图2所示，为发动机为动力的电控液压冷却系统，当挖掘机启动发动机1进入工作时，此时控制器22检测T1、T2、T3，当检测到的温度值都低于其适宜温度值时，电机15处于断电状态，分动箱3处于常态位置Ⅰ,PTO口的主泵2处于不工作状态。由于挖掘机在低温条件下，尤其是在环境温度为零下几十摄氏度的低温环境下，一方面冷启动困难，另一方面为了进入正常工作状态，机器需要在发动机1高转速下进行长时间的暖机；因此如果此环境下由发动机1直接驱动风扇14，不仅极大消耗了发动机的功率，也会由于风扇的冷却而延长了机器的暖机时间。如果此时冷却系统不工作，就会极大的节省了能源，避免了在低温环境状况下导致的上述缺点。因此，只有当T1、T2、T3均超过了其适宜温度时，控制器22才控制PTO口齿轮与风扇变量泵4齿轮啮合，分动箱3处于位置Ⅱ，风扇变量泵4泵油经电磁换向阀8到达风扇马达13，风扇马达13驱动风扇14对散热器20和中冷器21进行冷却。系统中过滤器5保证系统液压油的清洁，安全阀7保证系统压力不超过设定值，保证了泵4的安全，单向阀6防止系统油的回流。另外，单向补油阀9、10与缓冲限压阀11、12组成的缓冲回路，当风扇马达13回转、电磁换向阀8回中位或换向时，由于高低压油路间并联缓冲限压阀，每一缓冲限压阀的高压口与另一缓冲限压阀的低压口相通，当回转停止或换向时，高压腔的油经过缓冲限压阀直接进入低压腔，减少了液压冲击，并且低压油路由补油阀进行补油，风扇换向与停止都能够平稳实现。控制器22实时监测T1、T2、T3的温度值，根据不同的温度值调节风扇变量泵4的排量实现风扇14的无级变速。

如图3所示，为以电机15为动力的电控液压冷却系统，当有交流电源17或蓄电设备18有足够的电并且系统需要冷却时，控制器22控制PTO口齿轮与风扇变量泵4齿轮脱离，分动箱3齿轮啮合在位置Ⅰ，接通交流电，此时电机15带动风扇变量泵4转动，风扇变量泵4泵油经电磁换向阀8到达风扇马达13，风扇马达13驱动风扇14对散热器20和中冷器21进行冷却。此系统完全与主泵液压系统独立，避免了对液压系统的影响，节省燃油，实现了混合动力的冷却。控制器22实时监测T1、T2、T3的温度值，根据不同的温度值调节风扇变量泵4的排量或电机15的转速实现风扇14的无级变速。具体为首先根据控制器检测的温度值调节风扇变量泵4的排量改变风扇14的转速，当风扇变量泵4的排量最大时仍然不能满足系统对温度的要求时，在此基础上控制器控制电机15的转速继续加大风扇14的转速。

如图4所示，为散热器的强力清扫功能系统，驾驶室控制面板设置有散热器垃圾清扫按钮16，当需要对散热器20与中冷器21进行清理时，按动清扫按钮16，启动垃圾清理功能，控制器22控制电机15转速与风扇变量泵4的排量最大以及控制电磁换向阀8换向实现强力清理功能。

如图5所示，控制器22接收温度传感器传来的信号，当温度达到T1、T2、T3的限定值时控制分动箱3啮合，并根据不同的温度控制相应的电磁换向阀8与风扇变量泵4调节风扇14的转向与转速，控制电机15在不同状况下的转速，最后，控制器22将温度传感器采集的温度值实时的显示在显示器上，供驾驶员查看与操作。

如图6所示，机器运行后，控制器22检测T1、T2、T3的温度值，当其中任一值超过其适宜温度时，控制器22检测系统是否有交流电信号，如有，则控制电机15启动，如无，则控制分动箱3齿轮啮合在位置Ⅱ，启动PTO口的冷却系统，并根据T1、T2、T3的温度值实时调节风扇14的转速，当需要清理垃圾时，操作手按动控制面板上的清理按钮，控制器22控制分动箱3齿轮啮合在位置Ⅰ且控制电机15转速与风扇变量泵4的排量最大以及控制电磁换向阀8换向实现强力清理功能。

一种挖掘机，该挖掘机安装有上述的挖掘机用冷却系统。挖掘机的其它部分可参考现有技术，在此不在你赘述。

本发明实施例公开的挖掘机用冷却系统及挖掘机采用独立的风扇电机带动液压泵驱动风扇马达带动风扇转动，实现散热系统的独立冷却，降低燃油消耗，避免了发动机直接带动风扇所消耗的发动机功率，并且风扇可以根据实时温度做出无级调速，使机器维持在适宜温度环境下工作；另外还具有垃圾清理功能，可以实现垃圾的强力清洗。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种挖掘机用冷却系统，包括发动机（1）、和所述发动机（1）连接的带有动力输出装置口的主泵（2）、油箱（19）、风扇马达（13）、与所述风扇马达（13）连接的风扇（14）、用所述风扇冷却的散热器（20）和中冷器（21），其特征在于，还包括动力调速装置、分动箱（3）、风扇变量泵（4），所述主泵（2）和所述动力调速装置均与所述分动箱（3）输入端连接，所述分动箱（3）输出端连接所述风扇变量泵（4），所述风扇变量泵（4）和所述风扇马达(13)连接，所述风扇变量泵(4)连接所述油箱(19)。

2.根据权利要求1所述的挖掘机用冷却系统，其特征在于，还包括控制器(22)、用于检测中冷器温度的传感器T₁、用于检测冷却液温度的传感器T₂、用于检测液压油温度的传感器T₃ ，三个所述传感器均连接于所述控制器(22)，所述控制器(22)分别连接所述动力调速装置、所述分动箱(3)、所述风扇变量泵(4)。

3.根据权利要求1所述的挖掘机用冷却系统，其特征在于，所述风扇变量泵(4)和所述油箱(19)间设有过滤器(5)。

4.根据权利要求1所述的挖掘机用冷却系统，其特征在于，所述风扇变量泵(4)的出油口油路和油箱(19)之间串接有安全阀(7)。

5.根据权利要求1或2所述的挖掘机用冷却系统，其特征在于，所述动力调速装置为电机(15)或者是定量泵和调速电磁阀。

6.根据权利要求2所述的挖掘机用冷却系统，其特征在于，还包括电磁换向阀(8)和清扫按钮(16)，所述电磁换向阀(8)位于所述风扇变量泵(4)和所述风扇马达(13)之间的油路上，所述清扫按钮(16)和所述电磁换向阀(8)均与所述控制器(22)相连接。

7.根据权利要求6所述的挖掘机用冷却系统，其特征在于，所述电磁换向阀(8)和所述风扇马达(13)之间的两条高低压油路间设有缓冲油路，所述缓冲油路包括有多个缓冲限压阀(9)和多个单向补油阀(11)，多个所述缓冲限压阀(9)并联设于所述高低压油路间，多个所述单向补油阀(11)设于所述高低压油路和所述油箱(19)间。

8.根据权利要求6所述的挖掘机用冷却系统，其特征在于，所述风扇变量泵(4)和所述电磁换向阀(8)之间串接有单向阀(6)。

9.根据权利要求7所述的挖掘机用冷却系统，其特征在于，所述缓冲油路包括两个缓冲限压阀(11、12)和两个单向补油阀(9、10)（附图说明和权利要求书中为：9单向补油阀，10单向补油阀，11缓冲限压阀，12缓冲限压阀）。

10.一种挖掘机，其特征在于，所述挖掘机安装有权利要求1至9任一项所述的挖掘机用冷却系统。