CN105545446A - 多点控制防爆发动机冷却系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多点控制防爆发动机冷却系统，包括冷却泵等，行车电脑分别与流量控制阀Ⅰ、流量控制阀Ⅱ、温度监测Ⅰ、温度监测Ⅱ、温度监测Ⅲ等信号连接；防爆电动机的输出轴上设置冷却泵；冷却液散热器与冷却泵通过管道相连通；冷却泵分别与排气冷却系统、发动机冷却系统通过管道相连通，其冷却泵与排气冷却系统、发动机冷却系统的管道分别设置有流量控制阀Ⅰ、流量控制阀Ⅱ；排气冷却系统、发动机冷却系统分别与冷却液散热器通过管道相连通；排气冷却系统、发动机冷却系统内分别设置有温度监测Ⅰ、温度监测Ⅱ；排气冷却系统、发动机冷却系统与冷却液散热器之间的管道内设置有温度监测Ⅲ；冷却液散热器内设置有防爆电动散热风扇。
Description
技术领域
本发明涉及一种防爆发动机冷却系统，特别涉及一种多点控制防爆发动机冷却系统及方法。
背景技术
现有防爆发动机冷却系统冷却泵多为防爆发动机直接驱动或液压驱动，防爆发动机直接驱动的冷却泵，其流量随防爆发动机的转速改变而改变，而实际冷却液流量应随排气散热系统与发动机散热系统所需散热量的改变而改变即随发动机温度与冷却后排气温度的改变而改变。防爆发动机直接驱动冷却泵在防爆发动机大功率运转后低速运转，此时散热系统温度较高需较大流量的冷却液，而冷却泵的排量因防爆发动机转速降低而减小此时容易造成防爆发动机排气温度与发动机温度过高，虽然可以提高冷却泵排量的方法解决，但会增加冷却系统的功率消耗。在防爆发动机因过热停机后，冷却泵停止转动，冷却液停止流动，使发动机与排气冷却系统温度无法在短时间内降到安全范围内。液压驱动式冷却泵，在一定程度上解决了防爆发动机驱动冷却泵流量与所需流量不匹配的问题，但在防爆发动机低速运转但冷却系统需要大流量冷却液时仍存在冷却泵流量不足的问题，且仍存在防爆发动机因过热停车后的散热问题，且液压系统较复杂，成本较高。
现有防爆发动机冷却系统布置方式多为串联式既冷却液由冷却泵进入排气冷却系统，经排气冷却系统后进入发动机冷却系统。当防爆发动机大功率运转时，排气冷却系统散热量较大，故由排气冷却系统流出的冷却液温度较高，较高的冷却液在一定程度上无法满足发动机的散热需要，造成防爆发动机在较高温度运转或使防爆发动机因过热而停机。现有防爆发动机冷却系统散热扇多为防爆发动机直接驱动与液压驱动，防爆发动机直接驱动散热系统受驱动系统的限制不能按散热最优方式布置，在一定程度上影响了散热系统的效率。且由于为防爆发动机直接驱动其风扇转速不能随冷却液温度的改变而改变，易造成因冷却液不能较好的散热而引起的防爆发动机过热和排气温度过高的问题。在防爆发动机因过热而停车后，散热风扇停止转动，冷却液温度无法迅速降低，从而使防爆发动机不能在短时间内恢复工作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单的多点控制防爆发动机冷却系统及方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种多点控制防爆发动机冷却系统，包括冷却泵、防爆电动机、排气冷却系统、发动机冷却系统、冷却液散热器、行车电脑所述行车电脑分别与流量控制阀Ⅰ、流量控制阀Ⅱ、防爆电动机、防爆电动散热风扇、温度监测Ⅰ、温度监测Ⅱ、温度监测Ⅲ信号连接；所述防爆电动机的输出轴上设置冷却泵；所述冷却液散热器与冷却泵通过管道相连通；所述冷却泵分别与排气冷却系统、发动机冷却系统通过管道相连通，其冷却泵与排气冷却系统、发动机冷却系统的管道分别设置有流量控制阀Ⅰ、流量控制阀Ⅱ；所述排气冷却系统、发动机冷却系统分别与冷却液散热器通过管道相连通；所述排气冷却系统、发动机冷却系统内分别设置有温度监测Ⅰ、温度监测Ⅱ；所述排气冷却系统、发动机冷却系统与冷却液散热器之间的管道内设置有温度监测Ⅲ；所述冷却液散热器内设置有防爆电动散热风扇。
作为对本发明所述的多点控制防爆发动机冷却系统的改进：所述冷却液散热器与冷却泵之间的管道上设置有冷却水箱。
多点控制防爆发动机冷却方法：行车电脑判断防爆电动机是否熄火；如防爆电动机没有熄火则判断T1、T2、T3是否在设定范围内；如T1、T2、T3在设定范围内则继续监测温度T1、T2、T3；若T1、T2、T3不在设定范围内，则根据T1的值计算出流量控制阀Ⅰ的开度改变值△K1＝cT1、根据T2的值计算出流量控制阀Ⅱ的开度改变值△K2＝dT2、根据T1、T2的值计算防爆电动机转速改变值△N1＝aT1+bT2、根据T3的值计算防爆电动风扇转速改变值△N2＝eT3，然后设定防爆电动机的转速为N1+ΔN1，流量控制阀Ⅰ的开度为K1+ΔK1，流量控制阀Ⅱ的开度为K2+ΔK2，防爆散热风扇的转速为N2+△N2，然后行车电脑继续检测T1、T2、T3；当判断防爆电动机熄火后，流量控制阀Ⅰ的开度、流量控制阀Ⅱ的开度、防爆电动机转速、防爆电动散热风扇转速保持为防爆发动机熄火前的状态继续运行，直到T2、T3全部小于各自设定温度阀值Tio(i＝2、3)；当T2、T3全部小于各自设定温度阀值Tio(i＝2、3)后流量控制阀Ⅰ的开度、流量控制阀Ⅱ的开度、防爆电动机转速、防爆电动散热风扇转速设为零，行车电脑停止工作。
作为对本发明所述的多点控制防爆发动机冷却方法的改进：所述防爆电动机启动时，防爆电动机转速不为零设为一初始值N1，所述流量控制阀Ⅰ、流量控制阀Ⅱ的开度不为零分别设为一初始值K1、K2；所述防爆电动散热风扇的转速不为零设为N2。
作为对本发明所述的多点控制防爆发动机冷却方法的进一步改进：所要冷却的相关防爆发动机正常运转时：所述流量控制阀Ⅰ的开度受温度监测Ⅰ检测到的温度控制；所述流量控制阀Ⅱ的开度受温度监测Ⅱ检测到的温度控制；所述防爆电动机转速受温度监测Ⅰ、温度监测Ⅱ检测到温度控制，所述防爆电动散热风扇转速受温度监测Ⅲ检测到的温度控制。
作为对本发明所述的多点控制防爆发动机冷却方法的进一步改进：所要冷却的相关防爆发动机正常停止工作或因过热停止工作时：所述流量控制阀Ⅰ和流量控制阀Ⅱ的开度、防爆电动机的转速、防爆电动散热风扇的转速保持在所要冷却的相关防爆发动机停止工作前的状态；所述受温度监测Ⅰ、温度监测Ⅱ、温度监测Ⅲ检测到的对应温度降低到各自的温度阀值后控制防爆电动机、防爆电动散热风扇等停止工作。
本发明的有益效果是：通过使用流量控制与防爆电动机转速控制实现了排气散热系统、发动机散热系统散热量与冷却液流量的匹配，所需冷却泵排量与驱动功率的匹配；通过对冷却液温度的检测与对冷却扇转速的控制实现了冷却液散热量与电动散热风扇功率的匹配，由于实现了功率匹配，故降低了冷却系统消耗功率。通过使用防爆电动散热风扇使冷却液散热器的布置方式更加灵活，使使用该系统车辆系统布置更加灵活。由于该系统冷却泵防爆电动机的转速，与防爆电动风扇的转速只与防爆发动机温度、冷却后排气温度、冷却液温度有关，从而解决了传统冷却系统防爆发动机因过热停车后不能对防爆发动机继续冷却的问题。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1是主要结构连接示意图；
图2是具体实现方法示意图。
具体实施方式
图1给出了一种多点控制防爆发动机冷却系统及方法。
图1是本发明多点控制防爆发动机冷却系统构成示意图，该系统包括冷却泵4、防爆电动机5、流量控制阀Ⅰ1、流量控制阀Ⅱ2、温度监测Ⅰ6、温度监测Ⅱ7、温度监测Ⅲ8、排气冷却系统9、发动机冷却系统10、冷却液散热器11、防爆电动散热风扇12、行车电脑13。行车电脑13分别与流量控制阀Ⅰ1、流量控制阀Ⅱ2、防爆电动机5、防爆电动散热风扇12、温度监测Ⅰ6、温度监测Ⅱ7、温度监测Ⅲ8信号连接；防爆电动机5的输出轴上设置冷却泵4；冷却液散热器11与冷却泵4通过管道相连通；冷却泵4分别与排气冷却系统9、发动机冷却系统10通过管道相连通，其冷却泵4与排气冷却系统9、发动机冷却系统10的管道分别设置有流量控制阀Ⅰ1、流量控制阀Ⅱ2；排气冷却系统9、发动机冷却系统10分别与冷却液散热器11通过管道相连通；排气冷却系统9、发动机冷却系统10内分别设置有温度监测Ⅰ6、温度监测Ⅱ7；所述排气冷却系统9、发动机冷却系统10与冷却液散热器11之间的管道内设置有温度监测Ⅲ8；冷却液散热器11内设置有防爆电动散热风扇12。冷却液散热器11与冷却泵4之间的管道上设置有冷却水箱14；本发明用于对现有发动机的的防爆改装，经改装后称为防爆发动机，行车电脑13放置在防爆发动机的隔爆箱内，温度监测Ⅱ7安装于改装发动机的缸体上，检测发动机缸体温度。
防爆电动机5启动，带动冷却泵4，冷却泵4从冷却水箱14将冷却水分别以两个回路的方式进行循环，回路一：
冷却水通过冷却泵4后依次通过排气冷却系统9和冷却液散热器11后循环；
回路二：
冷却水通过冷却泵4后依次通过发动机冷却系统10和冷却液散热器11后循环；
其中，回路一里，通过排气冷却系统9的冷却水排水量由流量控制阀Ⅰ1控制，而在回路二里，通过发动机冷却系统10的冷却水排水量由流量控制阀Ⅱ2控制。
以上所述的防爆电动机5、防爆电动散热风扇12采取隔爆处理，温度监测Ⅰ6、温度监测Ⅱ7、温度监测Ⅲ8、流量控制阀Ⅰ1、流量控制阀Ⅱ2采取本安型防爆处理。
以上所述的排气冷却系统9、发动机冷却系统10内的冷却液均为低温冷却液，保证了排气冷却系统9、发动机冷却系统10的散热需要。
如图2所示，本发明的运行方法如下：
防爆电动机5启动，此时排气冷却系统需要一定流量冷却液使来排气进行冷却，保证排气温度在国家规定安全温度范围内，发动机冷却系统10需要一定流量冷却液使发动缸体受热均衡，从而使防爆发动机温度监测Ⅲ8检测到温度为缸体真实温度；
设定防爆电动机5的转速N2、流量控制阀Ⅰ1的开度为K1、流量控制阀Ⅱ2的开度为K2，防爆电动散热风扇12的转速设为N2，此时温度监测Ⅰ6检测冷却后排气温度记为T1，温度监测Ⅱ7检测防爆发动机缸体温度记为T2，温度监测Ⅲ8检测由排气冷却系统9与发动机冷却系统10流出混合后冷却液的温度记为T3。
此时行车电脑13判断防爆发动机是否熄火，如防爆发动机没有熄火则判断T1、T2、T3是否在设定范围内(设定范围为国家规定安全温度以下能使冷却系统耗能较低的温度范围)，如在设定范围内则继续监测温度T1、T2、T3，若不在设定范围内则根据T1的值计算出流量控制阀Ⅰ1的开度改变值△K1＝cT1、根据T2的值计算出流量控制阀Ⅱ2的开度改变值△K2＝dT2、根据T1、T2的值计算防爆电动机5转速改变值△N1＝aT1+bT2、根据T3的值计算防爆电动风扇12转速改变值△N2＝eT3(a、b、c、d、e为经计算后得出的相应系数)，然后设定防爆电动机5的转速为N1+ΔN1，流量控制阀Ⅰ1的开度为K1+ΔK1，流量控制阀Ⅱ2的开度为K2+ΔK2，防爆散热风扇12的转速为N2+△N2，然后行车电脑13继续检测T1、T2、T3；
当判断防爆发动机熄火后，流量控制阀Ⅰ1的开度、流量控制阀Ⅱ2的开度、防爆电动机5转速、防爆电动散热12风扇转速保持为防爆发动机熄火前的状态继续运行，直到T2、T3全部小于各自设定温度阀值Tio(i＝2、3)，当T2、T3全部小于各自设定温度阀值Tio(i＝2、3)后流量控制阀Ⅰ1的开度、流量控制阀Ⅱ2的开度、防爆电动机5转速、防爆电动散热风12扇转速设为零，本发明的行车电脑13停止工作。
使用本发明改装的防爆发动机与传统装置改装的防爆发动机对比结果显示，防爆发动机因高温(高温停机由防爆发动机别的运算程序或装置判断执行)而停机后，发动机缸体温度、冷却液温度全部降到各自温度阀值的时间可缩短90％；运行过程中冷却系统能耗降低15％。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种多点控制防爆发动机冷却系统，其特征在于：包括冷却泵(4)、防爆电动机(5)、排气冷却系统(9)、发动机冷却系统(10)、冷却液散热器(11)、行车电脑(13)；所述行车电脑(13)分别与流量控制阀Ⅰ(1)、流量控制阀Ⅱ(2)、防爆电动机(5)、防爆电动散热风扇(12)、温度监测Ⅰ(6)、温度监测Ⅱ(7)、温度监测Ⅲ(8)信号连接；
所述防爆电动机(5)的输出轴上设置冷却泵(4)；
所述冷却液散热器(11)与冷却泵(4)通过管道相连通；
所述冷却泵(4)分别与排气冷却系统(9)、发动机冷却系统(10)通过管道相连通，其冷却泵(4)与排气冷却系统(9)、发动机冷却系统(10)的管道分别设置有流量控制阀Ⅰ(1)、流量控制阀Ⅱ(2)；
所述排气冷却系统(9)、发动机冷却系统(10)分别与冷却液散热器(11)通过管道相连通；
所述排气冷却系统(9)、发动机冷却系统(10)内分别设置有温度监测Ⅰ(6)、温度监测Ⅱ(7)；所述排气冷却系统(9)、发动机冷却系统(10)与冷却液散热器(11)之间的管道内设置有温度监测Ⅲ(8)；
所述冷却液散热器(11)内设置有防爆电动散热风扇(12)。
2.根据权利要求1所述的多点控制防爆发动机冷却系统，其特征在于：所述冷却液散热器(11)与冷却泵(4)之间的管道上设置有冷却水箱(14)。
3.多点控制防爆发动机冷却方法，其特征在于：行车电脑(13)判断防爆电动机(5)是否熄火；
如防爆电动机(5)没有熄火则判断T1、T2、T3是否在设定范围内；
如T1、T2、T3在设定范围内则继续监测温度T1、T2、T3；
若T1、T2、T3不在设定范围内，则根据T1的值计算出流量控制阀Ⅰ(1)的开度改变值△K1＝cT1、根据T2的值计算出流量控制阀Ⅱ(2)的开度改变值△K2＝dT2、根据T1、T2的值计算防爆电动机(5)转速改变值△N1＝aT1+bT2、根据T3的值计算防爆电动风扇(12)转速改变值△N2＝eT3，然后设定防爆电动机(5)的转速为N1+ΔN1，流量控制阀Ⅰ(1)的开度为K1+ΔK1，流量控制阀Ⅱ(2)的开度为K2+ΔK2，防爆散热风扇(12)的转速为N2+△N2，然后行车电脑(13)继续检测T1、T2、T3；
当判断防爆电动机(5)熄火后，流量控制阀Ⅰ(1)的开度、流量控制阀Ⅱ(2)的开度、防爆电动机(5)转速、防爆电动散热(12)风扇转速保持为防爆发动机(5)熄火前的状态继续运行，直到T2、T3全部小于各自设定温度阀值Tio(i＝2、3)；
当T2、T3全部小于各自设定温度阀值Tio(i＝2、3)后流量控制阀Ⅰ(1)的开度、流量控制阀Ⅱ(2)的开度、防爆电动机(5)转速、防爆电动散热风(12)扇转速设为零，行车电脑(13)停止工作。
4.根据权利要求3所述的多点控制防爆发动机冷却方法，其特征在于：所述防爆电动机(5)启动时，防爆电动机(5)转速不为零设为一初始值N1，所述流量控制阀Ⅰ(1)、流量控制阀Ⅱ(2)的开度不为零分别设为一初始值K1、K2；
所述防爆电动散热风扇(12)的转速不为零设为N2。
5.根据权利要求4所述的多点控制防爆发动机冷却方法，其特征在于：所要冷却的相关防爆发动机正常运转时：
所述流量控制阀Ⅰ(1)的开度受温度监测Ⅰ(6)检测到的温度控制；
所述流量控制阀Ⅱ(2)的开度受温度监测Ⅱ(7)检测到的温度控制；
所述防爆电动机(5)转速受温度监测Ⅰ(6)、温度监测Ⅱ(7)检测到温度控制，所述防爆电动散热风扇(12)转速受温度监测Ⅲ(8)检测到的温度控制。
6.根据权利要求5所述的多点控制防爆发动机冷却方法，其特征在于：所要冷却的相关防爆发动机正常停止工作或因过热停止工作时：
所述流量控制阀Ⅰ(1)和流量控制阀Ⅱ(2)的开度、防爆电动机(5)的转速、防爆电动散热风扇(12)的转速保持在所要冷却的相关防爆发动机停止工作前的状态；
所述受温度监测Ⅰ(6)、温度监测Ⅱ(7)、温度监测Ⅲ(8)检测到的对应温度降低到各自的温度阀值后控制防爆电动机(5)、防爆电动散热风扇(12)停止工作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |