CN108644001A - 一种液压马达驱动的智能散热系统及其散热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液压马达驱动的智能散热系统及其散热方法。系统包括复合散热器、散热器尾架和液压系统。复合散热器倾斜安装在散热器尾架顶部的水平面上。散热器尾架上开设有若干风道孔。复合散热器包括散热翅片、飓风罩、风扇以及罩设在风扇外侧的风扇护网。所述散热翅片包括自上向下依次设置的中冷冷却翅片、水冷冷却翅片、传动油冷却翅片和液压油冷却翅片。液压系统包括液压马达、液压泵、液压油箱和比例电磁阀。本发明不仅能够满足车辆的冷却需求，还能实现节能、降噪的目的，具有空间利用率高、散热性能好等特点。

Description

一种液压马达驱动的智能散热系统及其散热方法
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种液压马达驱动的智能散热系统及其散热方法。
背景技术
传统的工程机械采用的是发动机直连风扇散热系统。在外部条件相同的情况下，该系统的散热功率与风扇的转速成正比，而风扇的转速与发动机转速成正比，换言之该系统的散热功率与发动机转速成正比，结合以往工程实践发现传统的发动机直连风扇散热系统，存在如下先天不足：
1、工程机械的散热介质一般具有一定的工作温度，温度并不是越低越好（如水温在85℃~90℃最佳）。但是在环境温度很低的情况下，如北方零下20~30℃时，风扇不转或者低速运转时就能满足使用要求。由于整车作业等原因，发动机可能保持中高速运转，风扇同样以中高转速运转，散热功率较大，导致整机热机时间长，风扇负面散热功率损耗大。
2、当整车在短途、低转速大扭矩长时间搬运作业时，可能会出现风扇转速慢，导致散热功率不足，散热介质温度偏高的情况出现。
3、由于发动机直连风扇的布置限制，风扇的空气流向与发动机轴向保持一致，使其风道大同小异，无法实现风道的优化布置，从而实现散热功率的有效提升。
总而言之，传统的发动机直连风扇散热系统的风扇转速不能根据散热介质的温度实时变化，从而实现节能环保的散热模式；散热器风道的布置也缺乏灵活多样性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液压马达驱动的智能散热系统及其散热方法，该系统及其散热方法能够解决现有技术中存在的不足，不仅能够满足车辆的冷却需求，还能实现节能、降噪的目的，具有空间利用率高、散热性能好等特点。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
本发明涉及一种液压马达驱动的智能散热系统，包括复合散热器、散热器尾架和液压系统。所述复合散热器倾斜安装在散热器尾架顶部的水平面上。所述散热器尾架上开设有若干风道孔。
所述复合散热器包括散热翅片、安装在散热翅片顶部的飓风罩、设置在飓风罩上方的风扇以及罩设在风扇外侧的风扇护网。所述散热翅片包括自上向下依次设置的中冷冷却翅片、水冷冷却翅片、传动油冷却翅片和液压油冷却翅片。
所述液压系统包括液压马达、液压泵、液压油箱和比例电磁阀；所述液压马达位于风扇上方且与风扇转动配合；所述液压泵的入口通过液压泵进油油路与液压油箱的出口相连，液压泵的出口通过液压马达进油油路与液压马达的入口相连；所述液压油箱的入口通过液压马达回油油路与液压马达的出口相连，液压油箱的入口还通过液压马达溢流油路与液压马达的溢流口相连；所述比例电磁阀安装在液压马达上，且比例电磁阀通过信号线接控制器。
进一步的，所述散热翅片的前端安装有副水箱。
进一步的，所述风扇护网通过螺栓安装在飓风罩上；所述风扇护网的顶部设有液压马达安装板；所述液压马达安装在液压马达安装板上。
进一步的，所述复合散热器通过复合散热器安装架安装在散热器尾架上。
进一步的，所述液压泵安装在变速箱上，所述变速箱与发动机相连。
本发明还涉及一种上述智能散热系统的散热方法，该方法包括以下步骤：
（1）分别设置风扇转速与变速箱油温信号、发动机冷却液的温度信号之间的响应关系；
（2）实时采集变速箱的油温信号和发动机冷却液的温度信号。
（3）当变速箱油温和发动机冷却液的温度均小于设定的开启值时，风扇以初始转速n转动；当变速箱油温和发动机冷却液的温度中有一个超过设定的开启值时，风扇按照超过设定的开启值的温度参数所对应的风扇转速转动；当变速箱油温和发动机冷却液的温度都超过了设定的开启值时，比较两个温度参数所对应的风扇转速的大小，风扇按照较大的风扇转速转动。初始转速n大于0，且其数值一般较小。
由以上技术方案可知，本发明不仅能够满足车辆的冷却需求，还能实现节能、降噪的目的，具有空间利用率高、散热性能好等特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是复合散热器的结构示意图；
图3是复合散热器的侧视图；
图4是复合散热器的后视图；
图5是复合散热器与散热器尾架的装配结构示意图；
图6是复合散热器在整车上的装配结构示意图；
图7是复合散热器与液压马达、比例电磁阀的装配结构示意图一；
图8是复合散热器与液压马达、比例电磁阀的装配结构示意图二。
其中：
1、复合散热器，2、风扇护网，3、液压马达，4、比例电磁阀，5、飓风罩，6、散热器尾架，7、液压泵，8、控制器，9、液压油箱，10、变速箱，11、液压泵进油油路，12、液压马达进油油路，13、液压马达回油油路，14、信号线，15、液压马达溢流油路，16、中冷冷却翅片，17、水冷冷却翅片，18、传动油冷却翅片，19、液压油冷却翅片，20、风扇，21、副水箱，22、复合散热器安装架一，23、复合散热器安装架二，24、液压马达安装板，25、风道孔，26、机罩蜂网，27、下配重。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1-图7所示的一种液压马达驱动的智能散热系统，包括复合散热器1、散热器尾架6和液压系统。
具体地说，所述复合散热器包括散热翅片、安装在散热翅片顶部的飓风罩5、设置在飓风罩5上方的风扇20、罩设在风扇20外侧的风扇护网2。所述散热翅片包括自上向下依次设置的中冷冷却翅片16、水冷冷却翅片17、传动油冷却翅片18和液压油冷却翅片19。所述散热翅片的前端安装有副水箱21。所述散热翅片的左右两侧分别设有冷却介质通道，以组成散热回路。通过将四种介质的散热器集成为一个复合散热器，能够更好的利用空间。
进一步的，所述液压系统包括液压马达3、液压泵7、液压油箱9和比例电磁阀4。所述液压马达3位于风扇20上方且与风扇20转动配合。所述液压泵7的入口通过液压泵进油油路11与液压油箱9的出口相连，液压泵7的出口通过液压马达进油油路12与液压马达3的入口相连；所述液压油箱9的入口通过液压马达回油油路13与液压马达3的出口相连，液压油箱9的入口还通过液压马达溢流油路15与液压马达3的溢流口相连；所述比例电磁阀4集成安装在液压马达3上，且比例电磁阀4通过信号线14接控制器8。所述液压泵7安装在变速箱10上，所述变速箱10与发动机相连。风扇转速的大小通过比例电磁阀控制：当需要大风扇转速时，比例电磁阀得到的电流小，比例电磁阀的开度小，液压油的溢流量小，风扇的转速大，当比例电磁阀闭合时，风扇转速达到最大；反之，当需要小风扇转速时，比例电磁阀得到的电流大，比例电磁阀的开度大，液压油的溢流量大，风扇转速小，当比例电磁阀开度最大时，风扇维持在初始转速n。所述初始转速n是在液压系统设计时确定的，在液压系统完全溢流时，风扇的转速即为初始转速n。初始转速n大于0，且其数值一般较小。
进一步的，所述风扇护网2通过螺栓安装在飓风罩5上。所述风扇护网2的顶部焊接有液压马达安装板21。所述液压马达3安装在液压马达安装板21上。所述风扇20通过法兰过渡垫块安装在液压马达3上。所述风扇护网2，能够有效防止杂物进入散热翅片，也能避免风扇对人体造成伤害。
进一步的，所述复合散热器1倾斜安装在散热器尾架6顶部的水平面上。所述散热器尾架6上开设有若干风道孔25。所述复合散热器1通过复合散热器安装架安装在散热器尾架6上。所述复合散热器安装架包括复合散热器安装架一22和复合散热器安装架二23。传统的发动机直连风扇布置方案，风道从发动机舱直接到配重，风道不顺畅，影响散热效率。本发明通过将复合散热器倾斜设置在散热器尾架上，使复合散热器与散热器尾架顶部的水平面呈一锐角，并在散热器尾架上开设若干个风道孔，这样能够使风从风道孔进入，从机罩蜂网26出去，中间基本上毫无障碍，从而有效提升散热效率。
本发明还涉及一种上述智能散热系统的散热方法，该方法针对变速箱油温信号和发动机冷却液的温度信号，在不同的温度点分别设置不同的转速响应；根据两个温度参数所需的风扇转速的大小，选取较大转速执行。具体地说，该方法包括以下步骤：
（1）分别设置风扇转速与变速箱油温信号、发动机冷却液的温度信号之间的响应关系。
（2）实时采集变速箱的油温信号和发动机冷却液的温度信号。控制器通过CAN总线系统，可实时从变速箱和发动机的控制器得到变速箱油和发动机冷却液的温度信号。
（3）当变速箱油温和发动机冷却液的温度均小于设定的开启值时，风扇以初始转速n转动；当变速箱油温和发动机冷却液的温度中有一个超过设定的开启值时，风扇按照超过设定的开启值的温度参数所对应的风扇转速转动；当变速箱油温和发动机冷却液的温度都超过了设定的开启值时，比较两个温度参数所对应的风扇转速的大小，风扇按照较大的风扇转速转动。初始转速n大于0，且其数值一般较小。
本发明的具体工作过程为：
打开钥匙开关，启动车辆，液压泵7在变速箱10的带动下通过液压马达进油油路12向液压马达3提供液压油。设置变速箱油温和发动机冷却液的温度作为温度控制参数。变速箱油温的温度设定范围为85℃~105℃，风扇转速响应为：0~100%，两者基本遵循线性变化关系。即变速箱油温在85℃时，比例电磁阀4开度最大，液压油通过液压马达溢流油路15回到液压油箱9，风扇20维持在初始转速n。初始转速n大于0，且其数值一般较小。当变速箱温度达到105℃时，比例电磁阀4闭合，液压马达溢流油路15关闭，风扇20达到最大转速。同样，发动机冷却液的温度设定范围为82℃~100℃，冷却风扇转速响应为：0~100%。控制器8通过CAN总线系统，实时从变速箱和发动机的控制器得到变速箱油和发动机冷却液的温度信号。当变速箱油温和发动机冷却液温度值低于程序中设定的开启值时，冷却风扇维持在初始转速n。初始转速n大于0，且其数值一般较小。当变速箱油温、发动机冷却液温度有一个超过了开启值时，冷却风扇转速与超过开启值的温度参数的转速需求保持一致。当两个都超过了开启值时，需判断哪个温度参数的转速需求更大，按照转速需求较大的执行。以此类推，在温度参数中也可以加入其它参数，如液压油温度参数，通过对所有参数的冷却风扇转速需求的对比，选择转速需求最大的执行。与传统的通过发动机直接驱动冷却风扇的系统相比，本发明既可满足车辆冷却的需求，也可以实现节能、降噪的目的。
和现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）散热翅片的集成：四种介质的散热翅片集成，包括中冷、水冷、传动油冷、液压油冷。
（2）风扇与散热器的集成：传统的发动机直连散热，风扇安装在发动机上，发动机和散热器各自独立安装，由于存在制造及装配误差，风扇和散热器飓风罩之间一般留有15mm左右的间隙以便消除误差，此处间隙较大时会影响风扇的风量风压的建立，进而影响散热效率，而风扇和散热器集成后，间隙减小到10mm以内，可以提升散热器的散热效率。
（3）散热风道的优化：传动的发动机直连散热，一般是吹风式，风从发动机经过风扇后通过散热器带走多余热量，我们知道发动机上有排气歧管等高温部件，一般发动机舱内温度较高，风从发动机过来经过风扇通过散热器散热，会影响散热效果，而现在散热器斜置，散热器不需要正对着发动机，且散热器安装在散热器尾架上，还设有风道孔，减少热空气的来源，增加冷空气的来源，提升散热效率。
（4）传统的发动机直连风扇，由于结构上的限制，一般不设置风扇护网，仅贴有安全标识，靠人的主动安全意识去保护人身安全，此结构设有风扇护罩，可以从根本上防呆、防错。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种液压马达驱动的智能散热系统，其特征在于：包括复合散热器、散热器尾架和液压系统；所述复合散热器倾斜安装在散热器尾架顶部的水平面上；所述散热器尾架上开设有若干风道孔；
所述复合散热器包括散热翅片、安装在散热翅片顶部的飓风罩、设置在飓风罩上方的风扇以及罩设在风扇外侧的风扇护网；所述散热翅片包括自上向下依次设置的中冷冷却翅片、水冷冷却翅片、传动油冷却翅片和液压油冷却翅片；
所述液压系统包括液压马达、液压泵、液压油箱和比例电磁阀；所述液压马达位于风扇上方且与风扇转动配合；所述液压泵的入口通过液压泵进油油路与液压油箱的出口相连，液压泵的出口通过液压马达进油油路与液压马达的入口相连；所述液压油箱的入口通过液压马达回油油路与液压马达的出口相连，液压油箱的入口还通过液压马达溢流油路与液压马达的溢流口相连；所述比例电磁阀安装在液压马达上，且比例电磁阀通过信号线接控制器。
2.根据权利要求1所述的一种液压马达驱动的智能散热系统，其特征在于：所述散热翅片的前端安装有副水箱。
3.根据权利要求1所述的一种液压马达驱动的智能散热系统，其特征在于：所述风扇护网通过螺栓安装在飓风罩上；所述风扇护网的顶部设有液压马达安装板；所述液压马达安装在液压马达安装板上。
4.根据权利要求1所述的一种液压马达驱动的智能散热系统，其特征在于：所述复合散热器通过复合散热器安装架安装在散热器尾架上。
5.根据权利要求1所述的一种液压马达驱动的智能散热系统，其特征在于：所述液压泵安装在变速箱上，所述变速箱与发动机相连。
6.根据权利要求1~5任意一项所述的智能散热系统的散热方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
（1）分别设置风扇转速与变速箱油温信号、发动机冷却液的温度信号之间的响应关系；
（2）实时采集变速箱的油温信号和发动机冷却液的温度信号；
（3）当变速箱油温和发动机冷却液的温度均小于设定的开启值时，风扇以初始转速n转动；当变速箱油温和发动机冷却液的温度中有一个超过设定的开启值时，风扇按照超过设定的开启值的温度参数所对应的风扇转速转动；当变速箱油温和发动机冷却液的温度都超过了设定的开启值时，比较两个温度参数所对应的风扇转速的大小，风扇按照较大的风扇转速转动。
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