CN111997731A - 后处理静止再生热管理系统及工程机械 - Google Patents

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朱玉柱
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Abstract

本发明涉及后处理静止再生热管理系统及工程机械，为解决现有工程机械后处理系统静止再生时高温的问题；提供一种其中热管理系统是在机罩上位于后处理系统顶部的位置处设置有透气窗，连接发动机与散热风扇的传动机构包括正常工作驱动轮系和静止再生驱动轮系，传动机构自输入端经静止再生驱动轮系至输出端的传动比大于自输入端经正常工作驱动轮系至输出端的传动比。在本发明中，发动机与风扇之间的传动机构具有两条传动比不同的传动路线，在进行后处理静止再生作业时，以传动比较高的传动路线驱动风扇转动，使发动机舱与外部的空气交换加强，从而降低后处理系统外部环境的温度，防止后处理系统周围部件受高温烘烤损坏。

Description

后处理静止再生热管理系统及工程机械
技术领域
本发明涉及一种后处理系统，更具体地说，涉及一种后处理静止再生热管理系统及工程机械。
背景技术
对于现有安装国四标准发动机的装载机，为了满足排放法规的排放要求，通常都需要引入后处理系统。后处理系统包含颗粒捕捉器(DPF),颗粒捕捉器通常安装在发动机舱内，位于发动机舱顶部，发动机罩的下方。
当机器运行一定时间后，颗粒捕捉器捕捉的碳烟等颗粒物需要通过静止再生将其烧掉。静止再生时需要机器停止工作，静置在安全的场地拉起手刹，启动发动机后按下静止再生开关，发动机系统进入静止再生过程。再生过程不能操作机器、不能踩踏油门踏板，这时发动机转速会自动提升到静止再生转速，通常为1000rpm左右，以提升排气温度让后处理温度升高到650℃左右，DPF捕捉的碳烟在高温下燃烧形成气体排出。
静止再生时后处理系统的高达650℃的高温，导致发动机舱温度很高，机罩受到后处理高温烘烤，超过机罩罩壳热变形限制温度，导致机罩变形，加速老化，后处理上的电控模块和传感器温度超标，寿命缩短。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有工程机械后处理系统静止再生时高温的问题，而提供一种后处理静止再生热管理系统及工程机械，以避免后处理系统进行静止再生时对其附近部件产生高温烘烤，影响其他部件使用寿命。
本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种后处理静止再生热管理系统，包括安装在发动机舱内且位于发动机舱顶部的后处理系统、位于发动机舱后部由发动机驱动的散热风扇、与发动机控制系统连接的后处理静止再生启动装置，其特征在于，机罩上位于所述后处理系统顶部的位置处设置有透气窗，发动机与所述散热风扇之间通过传动机构连接，所述传动机构包括正常工作驱动轮系和静止再生驱动轮系，所述正常工作驱动轮系中设置有与后处理静止再生启动装置关联的正常工作驱动离合器，所述静止再生驱动轮系中设置有与后处理静止再生启动装置关联的静止再生驱动离合器；所述后处理静止再生启动装置处于静止再生触发状态时静止再生驱动离合器处于接合状态且正常工作驱动离合器处于断开状态；所述后处理静止再生启动装置处于非静止再生触发状态时正常工作驱动离合器处于接合状态且静止再生驱动离合器处于断开状态；所述传动机构自输入端经静止再生驱动轮系至输出端的传动比大于自输入端经正常工作驱动轮系至输出端的传动比。在本发明中，机器正常工作时，发动机通过传动机构中的正常工作驱动轮系带动风扇转动，风扇以较低速比运转，降低噪声和风扇功耗。当驾驶员通过后处理静止再生启动装置触发后处理静止再生工况时，发动机通过传动机构中的静止再生驱动轮系带动风扇转动，风扇以较高速比运转，加强空气在发动机舱内的流动和与外部冷空气的交换，使温度较低的空气流经后处理系统带走热量，降低后处理系统静止再生时产生的热量，从而降低后处理系统周围环境的温度，避免发动机罩即后处理系统上的传感器因受高温烘烤而缩短使用寿命。
上述后处理静止再生热管理系统中，所述传动机构自输入端经静止再生驱动轮系至输出端的传动比为1.5±0.2。进一步地，所述传动机构自输入端经正常工作驱动轮系至输出端的传动比的比值为0.9±0.1。
上述后处理静止再生热管理系统中，所述正常工作驱动离合器和静止再生驱动离合器均为电磁离合器。
上述后处理静止再生热管理系统中，所述散热风扇是将发动机舱内空气从后部向外吹出的吹风式布置。后处理系统静止再生时，风扇高速转动，发动机舱形成负压，外部温度较低的冷空气经后处理系统上方的透气窗进入发动机舱时首先与后处理系统接触，对其进行降温，提高对后处理系统外表面降温的效率。
本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种工程机械，其特征在于具有前述后处理静止再生热管理系统。这种工程机械是装载机、或者平地机、或者压路机或挖掘机等。
本发明与现有技术相比，在本发明中，发动机与风扇之间的传动机构具有两条传动比不同的传动路线，在进行后处理静止再生作业时，以传动比较高的传动路线驱动风扇转动，使发动机舱与外部的空气交换加强，从而降低后处理系统外部环境的温度，防止后处理系统周围部件受高温烘烤损坏。
附图说明
图1是本发明装载机后处理静止再生热管理系统的结构示意图。
图2是本发明装载机后处理静止再生热管理系统进行静止再生时发动机舱内风场示意图。
图3是本发明装载机发动机罩上透气窗的结构示意图。
图4是本发明装载机后处理静止再生热管理系统的控制框图。
图5是本发明装载机后处理静止再生热管理系统中发动机至散热风扇之间连接结构的传动路线示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明具体实施方案。
如图1所示，装载机后处理静止再生热管理系统包括安装在发动机舱内且位于发动机舱顶部的后处理系统4、位于发动机舱后部由发动机驱动的散热风扇2、与发动机控制系统连接的后处理静止再生启动装置7，机罩3上位于后处理系统顶部的位置处设置有透气窗5，发动机1与散热风扇2之间通过传动机构6连接，传动机构6包括正常工作驱动轮系61和静止再生驱动轮系62，正常工作驱动轮系61中设置有与后处理静止再生启动装置关联的正常工作驱动离合器，静止再生驱动轮系62中设置有与后处理静止再生启动装置关联的静止再生驱动离合器；后处理静止再生启动装置7处于静止再生触发状态时静止再生驱动离合器处于接合状态且正常工作驱动离合器处于断开状态；后处理静止再生启动装置处于非静止再生触发状态时正常工作驱动离合器处于接合状态且静止再生驱动离合器处于断开状态；传动机构自输入端经静止再生驱动轮系至输出端的传动比大于自输入端经正常工作驱动轮系至输出端的传动比。
散热风扇是将发动机舱内空气从后部向外吹出的吹风式布置。后处理系统静止再生时，风扇高速转动，发动机舱形成负压，外部温度较低的冷空气经后处理系统上方的透气窗进入发动机舱时首先与后处理系统接触，对其进行降温，提高对后处理系统外表面降温的效率。
如图3图4图5所示，后处理静止再生启动装置7为装载机的工作仪表，其与发动机控制单元连接，通过后处理静止再生启动装置7可向发动机控制单元发送发动机控制信号，使发动机工作于后处理系统静止再生所设置的转速范围。正常工作驱动离合器和静止再生驱动离合器均为电磁离合器，它们各自通过继电器与后处理静止再生启动装置7连接进行关联，当后处理静止再生启动装置触发发动机进入到后处理系统静止再生转速范围时，正常工作驱动轮系61中的正常工作驱动离合器处于断开状态，静止再生驱动轮系62中的静止再生驱动离合器处于接合状态，发动机通过传动机构中的静止再生驱动轮系驱动散热风扇转动；若装载机处于正常工作状态时(非后处理系统再生状态)，正常工作驱动轮系61中的正常工作驱动离合器处于接合状态，静止再生驱动轮系62中的静止再生驱动离合器处于断开状态，发动机1通过传动机构中的正常工作驱动轮系61带动散热风扇转动。
在本实施例中，传动机构自输入端经静止再生驱动轮系62至输出端的传动比为1.5，也即发动机经静止再生轮系带动散热风扇转动时，散热风扇与发动机的转速比为1.5。传动机构自输入端经正常工作驱动轮系61至输出端的传动比为0.87，也即发动机经正常工作驱动轮系带动散热风扇转动时，散热风扇与发动机的转速比在0.87。在具体实施时，传动机构自输入端经静止再生驱动轮系或正常工作驱动至输出端的传动比可根据装载机的工作参数进行设定。
在本发明中，机器正常工作时，发动机通过传动机构中的正常工作驱动轮系带动风扇转动，风扇以较低速比运转，降低噪声和风扇功耗。当驾驶员通过后处理静止再生启动装置触发后处理静止再生工况时，发动机通过传动机构中的静止再生驱动轮系带动风扇转动，风扇以较高速比运转，发动机舱内的压力更低，呈现为负压，通过机罩3上透气窗进入到发动机内的外部冷空气增多，空气流场如图2所示，通过透气窗的导流作用流经后处理系统，带走后处理系统表面及附近的热量，加强空气在发动机舱内的流动和与外部冷空气的交换，使温度较低的空气流经后处理系统带走热量，降低后处理系统静止再生时产生的热量，从而降低后处理系统周围环境的温度，避免发动机罩即后处理系统上的传感器因受高温烘烤而缩短使用寿命。
本实施例中，以某50型装载机为例，发动机进入后处理系统进入静止再生工况时，发动机转速1000rpm，如图5所示，控制继电器1，使得正常工作驱动轮系中的正常工作驱动离合器处于脱开状态，同时控制继电器2，使得静止再生驱动轮系中的静止再生驱动离合器接合，发动机通过传动机构中的静止再生驱动轮系带动散热风扇转动，散热风扇转速为1500rpm，测试机罩罩壳温度降到80℃以下，后处理电控模块和传感器温度低于限值。若发动机以传动机构中正常工作驱动轮系带动散热风扇转动时，风扇速比为0.87，散热风扇的转速为870rpm，测试机罩罩壳温度达到110℃以上，超过热变形温度，后处理电控模块和传感器温度超过限值。由此可见，本发明在后处理系统静止再生时，能有效降低后处理系统周围环境的温度，如后处理系统附近发动机罩壳体的温度，以及后处理电控模块和传感器温度所在位置的温度。

Claims (6)

1.一种后处理静止再生热管理系统，包括安装在发动机舱内且位于发动机舱顶部的后处理系统、位于发动机舱后部由发动机驱动的散热风扇、与发动机控制系统连接的后处理静止再生启动装置，其特征在于，机罩上位于所述后处理系统顶部的位置处设置有透气窗，发动机与所述散热风扇之间通过传动机构连接，所述传动机构包括正常工作驱动轮系和静止再生驱动轮系，所述正常工作驱动轮系中设置有与后处理静止再生启动装置关联的正常工作驱动离合器，所述静止再生驱动轮系中设置有与后处理静止再生启动装置关联的静止再生驱动离合器；所述后处理静止再生启动装置处于静止再生触发状态时静止再生驱动离合器处于接合状态且正常工作驱动离合器处于断开状态；所述后处理静止再生启动装置处于非静止再生触发状态时正常工作驱动离合器处于接合状态且静止再生驱动离合器处于断开状态；所述传动机构自输入端经静止再生驱动轮系至输出端的传动比大于自输入端经正常工作驱动轮系至输出端的传动比。
2.根据权利要求1所述的后处理静止再生热管理系统，其特征在于所述传动机构自输入端经静止再生驱动轮系至输出端的传动比为1.5±0.2。
3.根据权利要求2所述的后处理静止再生热管理系统，其特征在于所述传动机构自输入端经正常工作驱动轮系至输出端的传动比的比值为0.9±0.1。
4.根据权利要求1所述的后处理静止再生热管理系统，其特征在于所述正常工作驱动离合器和静止再生驱动离合器均为电磁离合器。
5.根据权利要求1所述的后处理静止再生热管理系统，其特征在于所述散热风扇是将发动机舱内空气从后部向外吹出的吹风式布置。
6.一种工程机械，其特征在于具有权利要求1至5中任一项所述的后处理静止再生热管理系统。
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