CN103925062B - 发动机舱冷却散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机舱冷却散热装置，包括冷却风扇和驱动冷却风扇的风扇驱动机构，其中，还包括温度传感器和电控单元，冷却风扇设置在发动机舱内的发动机的前方位置，将发动机舱外部的常温空气引入发动机舱内部进行降温，电控单元分别与温度传感器和风扇驱动机构相连，根据温度传感器检测到的发动机舱内部温度控制风扇驱动机构调节冷却风扇的转速。本发明能够根据发动机舱内部温度进行冷却风扇的转速的调节，提高冷却效果，另外还能够将发动机舱外部的迎面风引入发动机舱内，形成从前到后的空气流动方向，促使发动机舱的空气流动加速，提高发动机舱内部的空冷效果，消除发动机舱温度过高而导致胶管管路加速老化的问题。

Description

发动机舱冷却散热装置

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种发动机舱冷却散热装置。

背景技术

起重机是一种用于起升重物的设备，安装在依靠轮胎结构移动的底盘上。在起重机的底盘动力系统中，重型柴油发动机周围布满各种气体管路、冷却水管、电器线缆和起重机特有的大量液压油管，这些管路要么用于保障发动机的正常工作，要么属于起重机其它系统的一部分，保证其它系统的正常工作。由于重型柴油机发热量大，起重机经常工作在持续高温、环境工况恶劣的场合，其散热问题较为突出并直接影响到周围部件及整机产品性能和市场竞争力。

目前柴油机主要配置水冷式散热器和中冷器，分别对发动机机体和进气温度进行冷却，水冷式散热器仅能够对发动机内部进行冷却，这种水冷式散热器所使用的冷却风扇主要采用机械式的驱动形式，冷却风扇由发动机曲轴通过V带直接驱动。

如图1所示，为现有的冷却散热结构在起重机中的安装示意图。散热器a3、冷却风扇a4和发动机a5均设置在发动机罩a2内，冷却风扇a4是发动机自带风扇，如图2所示，布置在发动机a5的前端位置，由散热器驱动轮a6带动，而散热器驱动轮a6则与发动机a5的曲轴a8通过V带a7传递动力，冷却风扇a4主要作用是为冷却系统中散热器a3的强制换热提供冷却风，并不是专门针对发动机舱过热问题而设置。这种冷却方式需要消耗发动机的有效功率，而且风扇转速依赖于发动机的曲轴转速，不能根据发动机的不同工况自动调节，使得冷却效果不好。发动机低速大负荷工况下，发动机发热量增大，由于风扇转速不能提高，发动机舱温度升高；发动机高速小负荷工况下，发动机发热量减小，而风扇转数却会增加。冷却风扇消耗发动机的有效功率，在某些工况下发动机舱不需要散热，风扇会随着发动机一起旋转，浪费能源。带有硅油离合器的风扇，能根据风扇周围的温度在一定范围内调节风扇转速，但调节能力有限，当发动机功率较大时，受发动机曲轴转速影响，风扇冷却能力不足以提供足够的降温风量，尤其在怠速工况时，发动机转速较低，使得冷却风扇转速降低，离合器全部结合也不能有效对发动机舱降温。

从图1中可以看到，发动机a5设置的位置位于驾驶室a1的后方，不能在车辆行驶时利用迎面风降温，而随着发动机功率的增大会使得发动机机体向外辐射较多热量，而这些热量会使得发动机舱温度过高，进而使发动机周围的各种胶管因暴露在高温环境下而加快老化。

从图2中可以看到，冷却风扇a4布置在发动机a5前部位置，提供的冷却风会在流经散热器后吹向发动机周围，对发动机舱有一定的冷却效果，然而冷却风扇a4的前部空间狭小，冷却风受驾驶室阻挡，流动阻力增大，经过散热器后冷却空气温度升高，因此对发动机舱内部空气的冷却非常有限，难以解决随大功率发动机辐射所带来的发动机舱温度过高，导致管路加速老化的问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种发动机舱冷却散热装置，能够自动调节冷却风扇转速，控制发动机舱温度在允许范围内。

为实现上述目的，本发明提供了一种发动机舱冷却散热装置，包括冷却风扇和驱动所述冷却风扇的风扇驱动机构，其中，还包括温度传感器和电控单元，所述冷却风扇设置在发动机舱内的发动机的前方位置，将所述发动机舱外部的常温空气引入所述发动机舱内部进行降温，所述电控单元分别与所述温度传感器和风扇驱动机构相连，根据所述温度传感器检测到的发动机舱内部温度控制所述风扇驱动机构调节所述冷却风扇的转速。

进一步的，所述风扇驱动机构为液压马达，所述电控单元与控制所述液压马达的油压的比例阀连接，根据所述温度传感器检测到的发动机舱内部温度控制提供给所述比例阀的电流，通过调整所述液压马达的油压来调节所述冷却风扇的转速。

进一步的，所述风扇驱动机构为电机及驱动电路，所述电机及驱动电路由蓄电池供电，所述电控单元与所述驱动电路电连接，根据所述温度传感器检测到的发动机舱内部温度向所述驱动电路发出控制信号，所述驱动电路对所述控制信号进行光电隔离和功率放大后，驱动所述冷却风扇以与所述发动机舱内部温度对应的预设转速工作。

进一步的，所述冷却风扇的调速方式采用脉宽调制方式。

进一步的，所述冷却风扇为包括至少一个电子风扇的电子风扇组，所述电控单元根据所述温度传感器检测到的发动机舱内部温度向所述驱动电路发出控制信号，所述驱动电路根据所述控制信号选择与所述发动机舱内部温度对应的电子风扇数量进行工作。

进一步的，还包括温度显示器、工作指示灯和故障报警装置，均与所述电控单元电连接，所述温度显示器显示当前的所述发动机舱内部温度，所述工作指示灯显示所述冷却风扇是否工作，所述故障报警装置在所述冷却风扇不能正常工作或发动机舱内部温度过高时发出故障报警信号。

进一步的，所述冷却风扇设置在所述发动机的前部300～500mm的位置。

进一步的，所述冷却风扇相对于所述发动机倾斜设置，所述冷却风扇的扇页转轴与所述发动机的曲轴轴线呈5°～15°偏角。

基于上述技术方案，本发明将冷却风扇设置在发动机舱内的发动机的前方位置，将发动机舱外部的常温空气引入发动机舱内部进行降温，而电控单元能够根据发动机舱内部温度来控制风扇驱动机构调节冷却风扇的转速。相比于现有的具有自带风扇发动机的冷却散热结构，本发明能够根据发动机舱内部温度进行冷却风扇的转速的调节，风扇转速无须依赖发动机的曲轴转速，进而能够根据发动机的不同工况进行自动调整，提高冷却效果，而且相比于自带风扇的发动机，本发明能够将发动机舱外部的迎面风引入发动机舱内，形成从前到后的空气流动方向，促使发动机舱的空气流动加速，提高发动机舱内部的空冷效果，消除因大功率发动机引起的发动机舱温度过高而导致发动机舱内各种胶管管路加速老化的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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为现有的冷却散热结构在起重机中的安装示意图。

图2为现有的自带冷却风扇的发动机的结构示意图。

图3为本发明发动机舱冷却散热装置的一实施例的结构示意图。

图4为本发明发动机舱冷却散热装置的另一实施例的结构示意图。

图5为本发明发动机舱冷却散热装置的又一实施例中电子风扇组的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

现有的冷却散热结构采用机械式的自带风扇的发动机形式，对于发动机舱的冷却效果非常有限，而且会消耗发动机的一定的有效功率，浪费能源。而本发明提出了一种发动机舱冷却散热装置，包括冷却风扇和驱动冷却风扇的风扇驱动机构，还包括温度传感器和电控单元，将冷却风扇设置在发动机舱内的发动机的前方位置，通过冷却风扇将发动机舱外部的常温空气引入发动机舱内部进行降温，电控单元分别与温度传感器和风扇驱动机构相连，根据温度传感器检测到的发动机舱内部温度控制风扇驱动机构调节冷却风扇的转速。

风扇驱动机构可选择液压马达或者电机及驱动电路，相应的电控单元所控制的部件及控制方式有所区别，以下分别通过不同实施例来进行说明。

如图3所示，为本发明发动机舱冷却散热装置的一实施例的结构示意图。在本实施例中，冷却风扇2设置在发动机舱1内的发动机4的前方位置，冷却风扇2的一侧靠近发动机舱1外部的迎风面，而另一侧将发动机舱1外部的常温空气引入发动机舱1内部进行降温。其中空气流向a如图3中断续箭头所示，可以看到发动机舱1内部的空气流动覆盖了发动机舱1的内部空间，形成了从前到后的空气流动方向，促使发动机舱的空气流动加速，减少流动阻力，提高发动机舱内部的空冷效果。

风扇驱动机构为液压马达3，而电控单元(图中未示出)与控制液压马达3的油压的比例阀连接，根据温度传感器检测到的发动机舱内部温度控制提供给比例阀的电流，通过调整液压马达3的油压来调节冷却风扇2的转速。

如图4所示，为本发明发动机舱冷却散热装置的另一实施例的结构示意图。在本实施例中，冷却风扇5设置在发动机舱1内的发动机4的前方位置，冷却风扇5的一侧靠近发动机舱1外部的迎风面，而另一侧将发动机舱1外部的常温空气引入发动机舱1内部进行降温。空气流向b如图4中断续箭头所示，可以看到发动机舱1内部的空气流动覆盖了发动机舱1的内部空间，形成了从前到后的空气流动方向，促使发动机舱的空气流动加速，减少流动阻力，提高发动机舱内部的空冷效果。

风扇驱动机构为电机及驱动电路，而电机及驱动电路由蓄电池供电，而冷却风扇5为电子风扇。电控单元与驱动电路电连接，根据温度传感器检测到的发动机舱内部温度向驱动电路发出控制信号，驱动电路对该控制信号进行光电隔离和功率放大后，驱动冷却风扇5以与发动机舱内部温度对应的预设转速工作。而冷却风扇5的调速方式采用脉宽调制方式。

温度传感器可以设置在发动机舱1内，对发动机舱1的内部温度进行检测，然后将实时检测到的温度信号发送给电控单元，电控单元中可以预先设置有气温值与风扇转速值的对应关系，根据接收的温度信号进行查询来确定应控制的风扇转速值所对应的控制信号，经过驱动电路对控制信号进行光电隔离和功率放大后，可以实现对冷却风扇5的转速的调整，使其满足查询到的风扇转速值。

相比于图3所示实施例，本实施例依靠蓄电池对电子风扇供电，因此布置起来更为灵活，而且由于电子风扇本身工作效率较高，因此在功耗上也比较低。另一方面，电子风扇本身噪音较小，且容易与各类电气装置配合。例如可以在发动机舱冷却散热装置中增加温度显示器、工作指示灯和故障报警装置等，这些电气装置均与电控单元电连接，其中温度显示器用于显示当前的发动机舱内部温度，工作指示灯用于显示冷却风扇是否工作，故障报警装置用于在所述冷却风扇不能正常工作或发动机舱内部温度过高时发出故障报警信号。当然，这些电气装置也适用于本发明的其他实施例，例如图3实施例。这些电气装置的使用可以将系统工作状态、温度情况以及故障信息实时反馈给驾驶员，方便驾驶员及时了解动力系统的当前情况，进而提高了动力系统的可靠性。

如图5所示，为本发明发动机舱冷却散热装置的又一实施例中电子风扇组的结构示意图。与上一实施例相比，本实施例的冷却风扇5’为包括至少一个电子风扇的电子风扇组(图5中电子风扇组包括电子风扇51和电子风扇52)，电控单元可以根据温度传感器检测到的发动机舱内部温度向驱动电路发出控制信号，驱动电路根据该控制信号选择与发动机舱内部温度对应的电子风扇数量进行工作。换句话说，假如电子风扇组包括了两个电子风扇51、52，当温度传感器检测到发动机舱内部温度较高时，电控单元控制两个电子风扇均进行工作，而当温度传感器检测到发动机舱内部温度处于中间范围时，电控单元控制一个电子风扇进行工作，而当温度传感器检测到发动机舱内部温度处于适宜范围，即温度适合时，电控单元控制两个电子风扇均不工作。通过电子风扇数量的控制可以实现更宽的温度控制效果，也能更好的节能，而结合风扇转速的控制可以达到发动机舱内更佳的温度控制效果。

在上述各个实施例中，冷却风扇2、5、5’均设置在发动机舱内的发动机的前方位置，具体可根据发动机舱内发动机前部空间的大小来确定，例如将冷却风扇2、5、5’设置在发动机4的前部300～500mm的位置。而为了减小空气的流动阻力，可以使冷却风扇2、5、5’不直接正对着发动机4的前端设置，而是相对于发动机4倾斜设置，即使冷却风扇2、5、5’的扇页转轴与发动机4的曲轴轴线呈5°～15°偏角，减少发动机4本身对流动空气的阻碍，降低空气流动阻力，提高冷却风扇的冷却效果。

本发明的发动机舱冷却散热装置适用于各类工程机械的动力系统，能够有效地控制发动机舱的内部温度在允许范围内，避免因大功率发动机引起的发动机舱温度过高而导致发动机舱内各种胶管管路加速老化的问题。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种发动机舱冷却散热装置，包括冷却风扇和驱动所述冷却风扇的风扇驱动机构，其特征在于，还包括温度传感器和电控单元，所述冷却风扇设置在发动机舱内的发动机的前方位置，将所述发动机舱外部的常温空气引入所述发动机舱内部进行降温，所述电控单元分别与所述温度传感器和风扇驱动机构相连，根据所述温度传感器检测到的发动机舱内部温度控制所述风扇驱动机构调节所述冷却风扇的转速；所述冷却风扇相对于所述发动机倾斜设置，所述冷却风扇的扇页转轴与所述发动机的曲轴轴线呈5°～15°偏角。

2.根据权利要求1所述的发动机舱冷却散热装置，其特征在于，所述风扇驱动机构为液压马达，所述电控单元与控制所述液压马达的油压的比例阀连接，根据所述温度传感器检测到的发动机舱内部温度控制提供给所述比例阀的电流，通过调整所述液压马达的油压来调节所述冷却风扇的转速。

3.根据权利要求1所述的发动机舱冷却散热装置，其特征在于，所述风扇驱动机构为电机及驱动电路，所述电机及驱动电路由蓄电池供电，所述电控单元与所述驱动电路电连接，根据所述温度传感器检测到的发动机舱内部温度向所述驱动电路发出控制信号，所述驱动电路对所述控制信号进行光电隔离和功率放大后，驱动所述冷却风扇以与所述发动机舱内部温度对应的预设转速工作。

4.根据权利要求3所述的发动机舱冷却散热装置，其特征在于，所述冷却风扇的调速方式采用脉宽调制方式。

5.根据权利要求3所述的发动机舱冷却散热装置，其特征在于，所述冷却风扇为包括至少一个电子风扇的电子风扇组，所述电控单元根据所述温度传感器检测到的发动机舱内部温度向所述驱动电路发出控制信号，所述驱动电路根据所述控制信号选择与所述发动机舱内部温度对应的电子风扇数量进行工作。

6.根据权利要求1～5任一所述的发动机舱冷却散热装置，其特征在于，还包括温度显示器、工作指示灯和故障报警装置，均与所述电控单元电连接，所述温度显示器显示当前的所述发动机舱内部温度，所述工作指示灯显示所述冷却风扇是否工作，所述故障报警装置在所述冷却风扇不能正常工作或发动机舱内部温度过高时发出故障报警信号。

7.根据权利要求1～5任一所述的发动机舱冷却散热装置，其特征在于，所述冷却风扇设置在所述发动机的前部300～500mm的位置。