CN103321811A - 工程机械及其发动机启动点火系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工程机械及其发动机启动点火系统。该发动机启动点火系统包括下车发动机、第一油泵、第一换向阀、上车发动机、第二油泵；所述第一油泵与所述下车发动机驱动连接，所述第二油泵与所述上车发动机驱动连接；所述第一油泵的第一油口接于油箱，所述第一油泵的第二油口通过所述第一换向阀接于所述第二油泵的第一油口。与现有技术相比，本发明的发动机启动点火系统能够避免上车发动机在蓄电池亏电或者启动马达失效（例如，由低温环境造成）时无法启动的情形出现，此外，由于能够充分利用下车发动机，且能够利用原有的部分液压元件（例如，可利用下车原有液压系统的工作油泵作为第一油泵），提高了资源利用率。

Description

工程机械及其发动机启动点火系统

技术领域

本发明涉及发动机启动技术领域，特别涉及一种工程机械的发动机启动点火系统及一种工程机械。

背景技术

随着国民经济的迅速发展，工程机械广泛应用于道路、桥梁、城镇建设和石油化工基建等场合，市场对工程机械的环境适应能力具有越来越高的要求。通常而言，一般要求工程机械在零下20℃以下的工作环境中仍能正常工作。目前，工程机械大部分由下车和设在下车上的上车组成，上车中布置有上车发动机、启动马达和蓄电池等，启动马达将蓄电池的电能转化为机械能，驱动上车发动机上的飞轮旋转，以实现启动，而发动机的输出一般通过分动箱连接多个液压泵，以便为相应的作业机构提供液压动力。

然而，由于连接负载，上车发动机自身的启动阻力较大，加上在严寒的工作环境中液压油因粘度增大而产生的阻力，容易造成启动马达无法正常启动上车发动机，导致蓄电池亏电，在极端情形下，还会造成启动马达烧毁（启动马达长时间运行容易发烫）、发动机损坏等严重后果，从而造成巨大的经济损失。

现有技术中，为了缓解发动机在严寒环境下启动困难的问题，通常采用增加辅助动力装置、加热装置和离合器等方法。其各自的主要缺陷如下：

1、采用辅助动力装置。例如，采用“蓄电池－逆变器－电动机—发动机”的方案，需要蓄电池处于正常工作状态，当蓄电池亏电时，则无法工作；又如，采用“液压蓄能器—液压马达—发动机”的方案，则需要液压蓄能器具有足够的容积，且处于蓄能状态，当液压蓄能器连续启动后，由于液压油的压力得到释放，液压蓄能器将失去辅助启动功能。

2、采用加热装置。例如，设置一套循环加热液压油的装置，这种方案能够提高工作环境温度，降低发动机部分启动阻力，但当蓄电池器亏电或者启动马达损坏时，将无法起作用。

3、采用离合器。例如，在发动机与负载之间设置离合器，这种方案能够脱开发动机与负载，降低发动机启动阻力，但当蓄电池亏电或者启动马达损坏时，将无法起作用；另外，若采用离合器，所需的机械零部件较多，结构复杂，且成本较大。

因此，如何进一步改善发动机在低温环境下的启动效果，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种工程机械的发动机启动点火系统，该发动机启动点火系统能够充分利用下车发动机作为动力源，并通过液压方式驱动上车发动机，使得上车发动机在蓄电池亏电或者启动马达失效时仍能启动。

本发明的发动机启动点火系统包括下车发动机、第一油泵、第一换向阀、上车发动机、第二油泵；所述第一油泵与所述下车发动机驱动连接，所述第二油泵与所述上车发动机驱动连接；所述第一油泵的第一油口接于油箱，所述第一油泵的第二油口通过所述第一换向阀接于所述第二油泵的第一油口。

优选地，所述第二油泵为闭式泵，所述发动机启动点火系统还包括液压马达以及与该液压马达相配合的马达制动缸；所述液压马达的第一油口和第二油口分别接于所述第二油泵的第一油口和第二油口。

优选地，还包括补油控制回路，所述补油控制回路包括第一补油泵、第二换向阀、第一补油单向阀和第二补油单向阀；所述第一补油泵与所述下车发动机驱动连接，所述第一补油泵的第一油口接于油箱，所述第一补油泵的第二油口通过所述第二换向阀接于所述第一补油单向阀和所述第二补油单向阀的进油口以及所述第二油泵的排量控制机构，所述第一补油单向阀和所述第二补油单向阀的出油口分别接于所述第二油泵的第一油口和第二油口。

优选地，所述补油控制回路还包括第二补油泵，所述第二补油泵的第一油口接于油箱，所述第二补油泵的第二油口接于所述第一补油单向阀和所述第二补油单向阀的进油口以及所述第二油泵的排量控制机构。

优选地，所述补油控制回路还包括马达制动换向阀，所述马达制动缸通过所述马达制动换向阀接于所述第一补油单向阀和所述第二补油单向阀的进油口或者接于油箱。

优选地，所述发动机启动点火系统还包括第三换向阀，所述第三换向阀连接于所述第二油泵的第二油口与油箱之间。

优选地，还包括背压阀，所述背压阀连接于所述第三换向阀与油箱之间。

优选地，在所述第二油泵为闭式泵的方案中，所述发动机启动点火系统还包括防吸空单向阀，所述防吸空单向阀的进油口接于所述第三换向阀接向油箱的油口，所述防吸空单向阀的出油口接于所述第二油泵的第一油口。

优选地，还包括控制器；各换向阀均为电磁阀，所述控制器与各换向阀的电磁控制端连接；在所述第二油泵为闭式泵的方案中，所述控制器还与所述第二油泵的排量控制电磁阀的电磁控制端连接。

在本发明提供的工程机械的发动机启动点火系统中，考虑到下车发动机能够空载启动（通常，工程机械下车为下车发动机配备有变速箱），启动阻力小，因而充分利用下车发动机作为动力源，并通过液压传动，将动力传递给上车发动机，从而实现上车发动机的启动；具体而言，当需要启动上车发动机时，启动下车发动机，使下车发动机驱动第一油泵，并控制第一换向阀，使第一油泵向第二油泵供油，带动第二油泵（当液压马达用）转动，由于上车发动机与第二油泵驱动连接，上车发动机也随之转动，直至实现启动；与现有技术相比，这样能够避免上车发动机在蓄电池亏电或者启动马达失效（例如，由低温环境造成）时无法启动的情形出现，此外，由于能够充分利用下车发动机，且能够利用原有的部分液压元件（例如，可利用下车原有液压系统的工作油泵作为第一油泵），提高了资源利用率。

在一种更具体的方案中，采用上车闭式液压系统中的闭式泵作为带动上车发动机的第一油泵，即一泵两用，减少了实施成本。在此基础上，在一种更具体的方案中，采用由下车发动机驱动的第一补油泵以及由上车发动机驱动的第二补油泵向上车的闭式液压系统补油以及为第二油泵（闭式泵）的排量控制机构提供控制油，从而满足系统所需的压力，以及满足第二油泵的排量控制需要；在此基础上，在一种更具体的方案中，可通过控制器控制各个换向阀的状态，以使发动机启动点火系统能够工作在两种工况下。

本发明的另一目的在于提供一种工程机械，该工程机械包括下车以及设置于下车上的上车，并且设置有上述任一项所述的发动机启动点火系统。

本发明提供的工程机械设置有上述的发动机启动点火系统，因而，也具有相应的技术效果；此外，由于该工程机械的下车发动机在蓄电池亏电或者启动马达失效时仍能启动，该工程机械具有良好的适应性能。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种工程机械的发动机启动点火系统的液压原理示意图；

图2为图1所示发动机启动点火系统的一种优选实施方式的液压原理示意图。

主要元件符号说明：

1    下车发动机

11  第一油泵

12  第一补油泵

13  第一换向阀

14  第二换向阀

15  第一溢流阀

16  第二溢流阀

2  上车发动机

20  背压阀

21  第二油泵

211 排量控制电磁阀

22  第二补油泵

23  第二补油单向阀

24  第一补油单向阀

25  马达制动缸

26  马达制动换向阀

27  液压马达

28  第三换向阀

29  防吸空换向阀

3   控制器

具体实施方式

应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本发明的保护范围有任何限制作用。此外，在不冲突的情形下，本部分中的实施例以及实施例中的特征可以相互组合。

请参考图1和图2，下面将结合实施例对本发明作详细说明。

如图1所示，该实施例的工程机械的发动机启动点火系统包括油箱、下车发动机1、第一油泵11、第一补油泵12、第一换向阀13、第二换向阀14、上车发动机2、第二油泵21、第二补油泵22、第一补油单向阀24、第二补油单向阀23、液压马达27、马达制动缸25、马达制动换向阀26和控制器3。

其中，下车发动机1的输出端与第一油泵11和第一补油泵12的传动轴驱动连接，上车发动机2的输出端与第二油泵21和第二补油泵22的传动轴驱动连接。

第二油泵21为闭式泵，从而第二油泵21具有排量控制机构和排量控制电磁阀211，有关闭式泵的内部结构及作用原理可参见相关现有技术的描述，自不赘述；液压马达27的第一油口和第二油口分别接于第二油泵21的第一油口A和第二油口B；马达制动缸25与液压马达27相配合，有关马达制动缸与液压马达之间的具体布置结构可参见相关现有技术的描述，兹不赘述，在本实施例中，马达制动缸25为单作用闭式制动缸。

第一油泵11的第一油口（吸油口）接于油箱，第一油泵11的第二油口（出油口）接于第一换向阀13的进油口，第一换向阀13的第一工作油口接于第二油泵21的第一油口，第一换向阀13的第二工作油口接于下车液压系统的其他油路。

第一补油泵12的第一油口（吸油口）接于油箱，第一补油泵12的第二油口（出油口）接于第二换向阀14的进油口，第二换向阀14的第一工作油口接于第一补油单向阀24和第二补油单向阀23的进油口以及接于第二油泵21的排量控制机构；第一补油单向阀24和第二补油单向阀23的出油口分别接于第二油泵21的第一油口和第二油口，第二换向阀14的第二工作油口接于下车液压系统的其他油路；马达制动换向阀26的进油口接于第一补油单向阀24和第二补油单向阀23的进油口（即接于第二换向阀的第一工作油口），马达制动换向阀26的回油口接于油箱，马达制动换向阀26的工作油口接于马达制动缸25的有杆腔。

第三换向阀28的第一油口接于第二油泵21的第二油口，第三换向阀28的第二油口接于油箱。

第一换向阀13、第二换向阀14、第三换向阀28和马达制动换向阀26均具有至少两种工作位置，在第一工作位置，第一换向阀13和第二换向阀14的进油口与第一工作油口相通，第三换向阀28的第一油口与第二油口相通，马达制动换向阀26的进油口与工作油口相通；在第二工作位置，第一换向阀13和第二换向阀14的进油口与第二工作油口相通，第三换向阀28的第一油口与第二油口断开，马达制动换向阀26的回油口与工作油口相通；并且，第一换向阀13、第二换向阀14、第三换向阀28和马达制动换向阀26均为电磁阀；控制器3的多个输出端分别连接于第一换向阀13、第二换向阀14、第三换向阀28和马达制动换向阀26的电磁控制端，用于分别为各电磁阀提供得电信号或者失电信号。

下面结合具体场景说明一下上述实施例的工作原理：

一、第一工作状态，即下车发动机1处于启动工作状态，而上车发动机2处于未启动状态，控制器3控制第一换向阀13、第二换向阀14和第三换向阀28处于第一工作位置，控制马达制动换向阀26处于第二工作位置；在这种状态下，下车发动机1驱动第一油泵11和第一补油泵12，第一油泵11输出的压力油通过第一换向阀13到达第二油泵21的第一油口A，第二油泵21的第二油口B输出的液压油通过第三换向阀28流回油箱；此外，第一补油泵12可以通过第二换向阀14和第一补油单向阀24给第二油泵21的第一油口侧补油，或者，第一补油泵12通过第二换向阀14和第二补油单向阀23给第二油泵21的第二油口侧补油；此外，第一补油泵12还可以通过第二换向阀14给第二油泵21的排量控制机构供油，而通过控制器3控制排量控制电磁阀9，可以改变第三油泵10排量，进而调节第三油泵10的转速，以满足启动上车发动机2的需要。另外，在这个过程中，由于马达制动换向阀26处于第二工作位置，马达制动缸25处于抱死状态，液压马达27无法旋转。在第一工作状态下，通过下车发动机1驱动第一油泵11及第一补油泵12，使第一油泵11在开式回路中供油驱动第二油泵21（作液压马达用），从而实现上车发动机2的启动点火。

二、第二工作状态，即下车发动机1和上车发动机2均处于启动后的工作状态，且上、下车液压系统独立工作。在该状态下，控制器3控制第一换向阀13、第二换向阀14和第三换向阀28处于第二工作位置，控制马达制动换向阀26处于第一工作位置，马达制动缸25松开；下车发动机1驱动第一油泵11和第一补油泵12（此时，第一补油泵12不起补油和/或提供控制油的作用），第一油泵11和第一补油泵12输出的压力油分别通过第一换向阀13和第二换向阀14作用至下车液压系统的其他工作油路；与此同时，上车发动机2驱动第二油泵21和第二补油泵22（此时，起到补油和/或提供控制油的作用），第二油泵21（作泵用）的两个油口分别连接液压马达27的两个油口，第二补油泵22通过第一补油单向阀24和第二补油单向阀23分别给第二油泵21的第一油口侧和第二油口侧补油；与此同时，第二补油泵22还给第二油泵21的排量控制机构供油，通过控制器3控制排量控制电磁阀，可以改变第三油泵10的排量，以满足上车闭式液压系统的工作需要。

三、在控制器3的作用下，即可实现上述两种工作状态的切换。

从上述可知，上述实施例的发动机启动点火系统能够充分利用下车发动机作为动力源，并通过液压方式驱动上车发动机，使得上车发动机在蓄电池亏电或者启动马达失效时仍能启动；并且在上车发动机启动后，能够使上车、下车独立工作；由于能够充分利用下车发动机，且能够较大程度地利用原有的部分液压元件，例如，第一油泵11、第一补油泵12、第一换向阀13或者第二换向阀均为下车原有液压系统的部件，第二油泵21、液压马达27等为上车原有液压系统的部件，从而提高了资源利用率，也降低了实施成本。

需要说明的是，在具体实施过程中，上述实施例还可以作相应优化，例如，如图2所示，还可以作如下一种或者多种优化：

一、第一换向阀13、第二换向阀14、马达制动换向阀26和第三换向阀28分别采用两位四通阀13＇、14＇26＇和28＇，其中，在两位四通阀13＇和14中，P口为进油口，T口为回油口，A口为第一工作油口，B口为第二工作油口；在两位四通阀26＇中，P为进油口，T为回油口，B为工作油口；在两位四通阀28＇中，A为第一油口，P为第二油口。当然，也可以根据需要采用其他形式的换向阀，只要能够实现前述各阀相应的功能即可。

二、在第三换向阀28与油箱之间连接背压阀20（可采用溢流阀实现），从而提高第二油泵21第二油口侧的背压，进而有助于提高第一补油泵12提供的控制油的控制压力（例如，可以防止第一补油泵12供给的控制油直接通过第二补油单向阀24回到油箱中）。

三、在第三换向阀28接向油箱的油口与第二油泵21的第一油口之间连接防吸空单向阀29；由于在上车发动机1启动瞬间，例如，当上车发动机1的转速从大约200rpm瞬间提升至大约700rpm时，第二油泵21从液压马达的功能转换至泵的功能，可能会导致第二油泵21吸空，而防吸空单向阀29能够避免该现象出现。

四、在第一油泵11的第二油口与油箱之间设置第一溢流阀15，在第一补油泵12的第二油口与油箱之间设置第二溢流阀16，这样能够防止第一油泵11和第一补油泵的出油侧的压力过高。

需要说明的是，上述实施例及其优选方式中，各换向阀均为电磁阀，并且采用控制器3进行控制，但在其他实施例中，并不局限于此，还可以采用其他类型的换向阀。

需要说明的是，上述各实施例及其优选方式中，采用第一补油泵12、第二换向阀14、第一补油单向阀24、第二补油单向阀23、第二补油泵22和马达制动换向阀26组成补油控制回路，在其他实施例中，并不局限于此，也可以根据需要采用其他形式的补油控制回路。

需要说明的是，上述各实施例及其优选方式中，将上车闭式液压系统的闭式泵作为第二油泵21，以起到一泵两用，但在其他实施例中，第二油泵21也可以是上车开式液压系统中的油泵。

本发明实施例还提供了一种工程机械，该工程机械设置有上述任一种发动机启动点火系统；优选地，该工程机械的上车设置有闭式卷扬液压系统，第二油泵21为卷扬泵；优选地，该工程机械为起重机。

该工程机械设置有上述的发动机启动点火系统，因此，也具有相应的技术效果；此外，由于该工程机械的下车发动机在蓄电池亏电或者启动马达失效时仍能启动，该工程机械具有良好的适应性能。该工程机械其相应部分的具体实施过程与上述实施例类似，其他部分的具体实施过程可参见现有技术的相关描述，兹不赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (10)

1.一种工程机械的发动机启动点火系统，其特征在于：

所述发动机启动点火系统包括下车发动机（1）、第一油泵（11）、第一换向阀（13）、上车发动机（2）、第二油泵（21）；

所述第一油泵（11）与所述下车发动机（1）驱动连接，所述第二油泵（21）与所述上车发动机（2）驱动连接；

所述第一油泵（11）的第一油口接于油箱，所述第一油泵（11）的第二油口通过所述第一换向阀（13）接于所述第二油泵（21）的第一油口。

2.如权利要求1所述的发动机启动点火系统，其特征在于：

所述第二油泵（21）为闭式泵，所述发动机启动点火系统还包括液压马达（27）以及与该液压马达（27）相配合的马达制动缸（25）；

所述液压马达（27）的第一油口和第二油口分别接于所述第二油泵（21）的第一油口和第二油口。

3.如权利要求2所述的发动机启动点火系统，其特征在于：

还包括补油控制回路，所述补油控制回路包括第一补油泵（12）、第二换向阀（14）、第一补油单向阀（24）和第二补油单向阀（23）；

所述第一补油泵（12）与所述下车发动机（1）驱动连接，所述第一补油泵（12）的第一油口接于油箱，所述第一补油泵（12）的第二油口通过所述第二换向阀（14）接于所述第一补油单向阀（24）和所述第二补油单向阀（23）的进油口以及所述第二油泵（21）的排量控制机构，所述第一补油单向阀（24）和所述第二补油单向阀（23）的出油口分别接于所述第二油泵（21）的第一油口和第二油口。

4.如权利要求3所述的发动机启动点火系统，其特征在于：所述补油控制回路还包括第二补油泵（22），所述第二补油泵（22）的第一油口接于油箱，所述第二补油泵（22）的第二油口接于所述第一补油单向阀（24）和所述第二补油单向阀（23）的进油口以及所述第二油泵（21）的排量控制机构。

5.如权利要求3所述的发动机启动点火系统，其特征在于：所述补油控制回路还包括马达制动换向阀（26），所述马达制动缸（25）通过所述马达制动换向阀（26）接于所述第一补油单向阀（24）和所述第二补油单向阀（23）的进油口或者接于油箱。

6.如权利要求1、2、3、4或5所述的发动机启动点火系统，其特征在于：还包括第三换向阀（28），所述第三换向阀（28）连接于所述第二油泵（21）的第二油口与油箱之间。

7.如权利要求6所述的发动机启动点火系统，其特征在于：还包括背压阀（20），所述背压阀（20）连接于所述第三换向阀（28）与油箱之间。

8.如权利要求7所述的发动机启动点火系统，其特征在于：在所述第二油泵（21）为闭式泵的方案中，所述发动机启动点火系统还包括防吸空单向阀（29），所述防吸空单向阀（29）的进油口接于所述第三换向阀（28）接向油箱的油口，所述防吸空单向阀（29）的出油口接于所述第二油泵（21）的第一油口。

9.如权利要求8所述的发动机启动点火系统，其特征在于：

还包括控制器（3）；各换向阀均为电磁阀，所述控制器（3）与各换向阀的电磁控制端连接；在所述第二油泵（21）为闭式泵的方案中，所述控制器（3）还与所述第二油泵（21）的排量控制电磁阀（211）的电磁控制端连接。

10.一种工程机械，包括下车以及设置于下车上的上车，其特征在于：设置有权利要求1至9任一项所述的发动机启动点火系统。

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