CN112177091A - 一种液压挖掘机用独立散热系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液压挖掘机用独立散热系统及控制方法，包括循环油路，循环油路包括依次连接的吸油过滤器、散热变量泵、安全阀和回油过滤器，吸油过滤器、回油过滤器分别与油箱连接；还包括控制器、与循环油路连接的系统压力传感器、及并联连接在循环油路中的定量马达和变量马达；定量马达与水散马达转速传感器、水散风扇连接，水散风扇与水散热器配合，水散热器上安装有水温传感器；变量马达与油散马达转速传感器、油散风扇连接，油散风扇与油散热器配合；控制器分别与油温传感器、系统压力传感器、水散马达转速传感器、水温传感器和油散马达转速传感器连接。本发明实现了水散热器和油散热器在不同风扇转速下，以各自最佳的工作温度进行工作。

Description

一种液压挖掘机用独立散热系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种液压挖掘机用独立散热系统及控制方法，属于液压挖掘机控制技术领域。

背景技术

随着国家节能减排标准的不断提升，液压挖掘机的散热系统也逐步由集成式散热系统转化为独立式散热系统，散热系统通常由水散热器、液压油散热器、变量泵、液压马达、风扇、安全阀、温度传感器及控制器等部件组成，通过检测水散热器、液压油散热器温度，实现风扇转速根据散热需求实时调节，有效提升挖掘机的节能减排效果。

传统的液压挖掘机独立散热系统通常为如下两种：

1)一个变量泵带两个定量马达，水散风扇和油散风扇以相同的转速运行，当水散热器和液压油散热器在不同的环境温度下，不能同时达到水温和油温的最佳工作温度时，只能以保证水温或油温的一种，牺牲另一种来实现整车的独立散热。

2)两个变量泵带两个定量马达，实现水散风扇和油散风扇各自独立运行，在不同的环境温度下，水散热器和油散热器都能达到各自最佳工作温度，但是由于增加了一个变量泵，会造成整车空间紧张及成本增加等问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种液压挖掘机用独立散热系统及控制方法，实现水散热器和油散热器能在不同的风扇转速下，以各自最佳的工作温度进行工作。

为了实现上述目的，本发明采用的一种液压挖掘机用独立散热系统，包括与油箱连接的循环油路，所述循环油路包括依次连接的吸油过滤器、散热变量泵、安全阀和回油过滤器，所述吸油过滤器、回油过滤器分别与油箱连接；还包括控制器、与循环油路连接的系统压力传感器、及并联连接在循环油路中的定量马达和变量马达；

所述定量马达与水散马达转速传感器、水散风扇连接，所述水散风扇与水散热器配合，水散热器上安装有水温传感器；所述变量马达与油散马达转速传感器、油散风扇连接，所述油散风扇与油散热器配合；

所述控制器分别与油温传感器、系统压力传感器、水散马达转速传感器、水温传感器和油散马达转速传感器连接。

作为改进，所述变量马达的排量大于定量马达的排量。

作为改进，所述散热变量泵和变量马达均为电磁阀失电最大排量。

另外，本发明还提供了一种基于所述液压挖掘机用独立散热系统的控制方法，包括以下步骤；

首先，控制器通过油温传感器、水温传感器、系统压力传感器、水散马达转速传感器及油散马达转速传感器，相应检测系统中的液压油温、水温、系统压力、定量马达转速及变量马达转速；

然后，根据风扇扭矩与转速对应曲线、变量马达排量与电流关系曲线和变量泵流量与电流关系曲线，实时调节变量泵电流与变量马达电流，在变量泵流量一定的条件下，定量马达与变量马达实现不同转速，达到油温与水温的相对独立最优控制。

与现有技术相比，本发明通过检测系统中的油温、水温、系统压力及马达转速等，根据系统中已建立的风扇扭矩与转速对应曲线、变量马达排量与电流关系曲线和变量泵流量和电流关系曲线，调节变量泵及变量马达电流实现油散马达及水散马达的相对独立控制，有效解决了挖掘机独立散热系统中油温与水温不能独立控制、有效兼顾的问题。

附图说明

图1为本发明独立散热系统的原理图；

图2为本发明的控制流程图；

图3为本发明中变量马达排量与电流的关系曲线；

图4为本发明中变量泵流量和电流的关系曲线；

图5为本发明中风扇扭矩与转速的对应曲线；

图中：1、油温传感器，2、吸油过滤器，3、散热变量泵，4、安全阀，5、系统压力传感器，6、水散马达转速传感器，7、水散风扇，8、水温传感器，9、水散热器，10、定量马达，11、变量马达，12、油散风扇，13、油散热器，14、油散马达转速传感器，15、回油过滤器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

如图1所示，一种液压挖掘机用独立散热系统，包括与油箱连接的循环油路，所述循环油路包括依次连接的吸油过滤器2、散热变量泵3、安全阀4和回油过滤器15，所述吸油过滤器2、回油过滤器15分别与油箱连接；

还包括控制器、与循环油路连接的系统压力传感器5、及并联连接在循环油路中的定量马达10和变量马达11；

所述定量马达10与水散马达转速传感器6、水散风扇7连接，所述水散风扇7与水散热器9配合，水散热器9上安装有水温传感器8；所述变量马达11与油散马达转速传感器14、油散风扇12连接，所述油散风扇12与油散热器13配合；其中，水散风扇7与油散风扇12为同款风扇；

所述控制器分别与油温传感器1、系统压力传感器5、水散马达转速传感器6、水温传感器8和油散马达转速传感器14连接。

作为实施例的改进，所述变量马达11的排量大于定量马达10的排量，能实现变量马达转速高于或低于定量马达。

作为实施例的改进，所述散热变量泵3和变量马达11均为电磁阀失电最大排量，能保证在电磁阀失电的情况下，马达最大转速运转，液压油温和水温不会过高，挖机能正常工作。

另外，如图2所示，本发明还公开了一种基于所述液压挖掘机用独立散热系统的控制方法，包括以下步骤；

首先，控制器通过油温传感器1、水温传感器8、系统压力传感器5、水散马达转速传感器6及油散马达转速传感器14，相应检测系统中的液压油温、水温、系统压力、定量马达转速及变量马达转速；

然后，根据风扇扭矩与转速对应曲线、变量马达排量与电流关系曲线和变量泵流量与电流关系曲线，实时调节变量泵电流与变量马达电流，在变量泵流量一定的条件下，定量马达与变量马达实现不同转速，达到油温与水温的相对独立最优控制。

其中，所述变量马达排量与电流的关系曲线如图3所示，变量泵流量和电流的关系曲线如图4所示，风扇扭矩与转速的对应曲线如图5所示，附图所示马达排量与电流关系曲线、变量泵流量与电流关系曲线及风扇扭矩与转速对应曲线仅为举例使用，本发明所要求马达排量与电流关系曲线、变量泵流量与电流关系曲线及风扇扭矩与转速对应曲线为所有具有上述相似形式的曲线。

相关参数定义如下：

油散温度调节范围F_A-F_YJ-F_B-F_YB，水散温度调节范围F_C-F_SJ-F_D-F_SB，油温表示为F_油，水温表示为F_水，F_YJ与F_SJ分变为最佳油温与最佳水温，F_YB与F_SB分别为油温报警与水温报警温度，F_A与F_C分别为油温、水温起调温度，F_B与F_D分别为油温、水温最大可调温度。

变量泵调节电流范围A_E-A_F，变量马达调节电流范围A_G-A_H-A_J，变量泵电流表示为A_泵，变量马达电流表示为A_马，当电流为A_H时变量马达排量与定量马达排量相同，定量马达排量为q_水，变量马达排量为q_油，定量马达转速与水散风扇转速相同为n_水，变量马达与油散风扇转速相同为n_油；变量泵转速与排量分别为n_泵，q_泵，定量马达流量Q_水，变量马达流量Q_油，变量泵流量Q_泵。水散风扇扭矩N_水，油散风扇扭矩N_油，定量马达扭矩N_定，变量马达扭矩N_变，变量泵扭矩N_泵。

变量泵的流量Q_泵＝Q_油+Q_水＝(q_油×n_油)+(q_水×n_水)，根据变量泵流量与电流关系曲线，控制器调节变量泵电流A_泵为当前系统流量所需电流；马达排量q_油＝N_油/P，根据马达排量与电流关系曲线，控制器调节变量马达电流A_马为当前马达转速n_油所需电流。

液压挖掘机工作时，散热系统启动，控制器通过油温传感器1、水温传感器8、系统压力传感器5、水散马达转速传感器6及油散马达转速传感器14等检测系统中的液压油温、水温、系统压力、定量马达转速及变量马达转速，然后根据风扇扭矩与转速对应曲线、变量马达排量与电流关系曲线和变量泵流量和电流关系曲线，实时调节变量泵电流与变量马达电流。

1、当控制器检测到油温F_油≦F_A，水温F_水≦F_C时：

变量泵电流设为A_F，变量马达电流设为A_H，水散风扇转速n_水与油散风扇转速n_油以最低转速运转；

2、当控制器检测到油温F_B≦F_油≦F_YB，水温F_D≦F_水≦F_SB时：

变量泵电流为A_E，变量马达电流为A_H，水散风扇转速n_水与油散风扇转速n_油在变量泵最大流量Q_泵下，以相同转速高速运转；

3、当控制器检测到油温F_A≦F_油≦F_B，水温F_C≦F_水≦F_D时：

首先设定变量马达排量q_油＝q_水，控制器根据风扇扭矩与转速关系对应表调节水温为F_SJ。控制器读取水散风扇转速为n_水，油散风扇转速n_油，系统压力P，油温F_油，然后根据变量马达排量与电流关系曲线、变量泵的流量与电流关系曲线及公式Q_泵＝Q_油+Q_水＝(q_油×n_油)+(q_水×n_水)，控制器调节变量泵的电流A_泵与变量马达电流A_马使油温最终稳定在F_YJ。

4、当控制器检测到油温F_A≦F_油≦F_B，水温F_D≦F_水≦F_SB时：

控制器根据变量马达排量与电流关系曲线、变量泵的流量与电流关系曲线、N_油＝P×q_油、N_水＝P×q_水,N_水＝N_定,N_油＝N_变及公式Q_泵＝Q_油+Q_水＝(q_油×n_油)+(q_水×n_水)，增大马达电流A_马，从而降低变量马达排量q_油，在变量泵流量Q_泵一定的情况下，降低变量马达转速n_油，增大定量马达转速n_水，使油温F_油增加，水温F_水降低，最终达到F_YJ≦F_油≦F_B状态下，F_水无限接近F_D

5、当控制器检测到油温F_B≦F_油≦F_YB，水温F_C≦F_水≦F_D时：

控制器根据变量马达排量与电流关系曲线、变量泵的流量与电流关系曲线、N_油＝P×q_油、N_水＝P×q_水,N_水＝N_定,N_油＝N_变及公式Q_泵＝Q_油+Q_水＝(q_油×n_油)+(q_水×n_水)，减小变量马达电流A_马，从而增加变量马达排量q_油，在变量泵流量Q_泵一定的情况下，增大变量马达转速n_油，降低定量马达转速n_水，使油温F_油降低，水温F_水增加，最终达到F_SJ≦F_水≦F_D状态下，F_油无限接近F_B。

本发明通过检测液压油温、水温，定量马达转速、变量马达转速及系统压力，然后根据系统中建立的风扇扭矩与转速对应曲线、变量马达排量与电流关系曲线和变量泵流量和电流关系曲线，控制变量泵与变量马达的输入电流实现定量马达与变量马达不同的转速，从而达到油温与水温的相对独立最优控制。

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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种液压挖掘机用独立散热系统，包括与油箱连接的循环油路，所述循环油路包括依次连接的吸油过滤器(2)、散热变量泵(3)、安全阀(4)和回油过滤器(15)，所述吸油过滤器(2)、回油过滤器(15)分别与油箱连接；

其特征在于，还包括控制器、与循环油路连接的系统压力传感器(5)、及并联连接在循环油路中的定量马达(10)和变量马达(11)；

所述定量马达(10)与水散马达转速传感器(6)、水散风扇(7)连接，所述水散风扇(7)与水散热器(9)配合，水散热器(9)上安装有水温传感器(8)；所述变量马达(11)与油散马达转速传感器(14)、油散风扇(12)连接，所述油散风扇(12)与油散热器(13)配合；

所述控制器分别与油温传感器(1)、系统压力传感器(5)、水散马达转速传感器(6)、水温传感器(8)和油散马达转速传感器(14)连接。

2.如权利要求1所述的一种液压挖掘机用独立散热系统，其特征在于，所述变量马达(11)的排量大于定量马达(10)的排量。

3.如权利要求1或2所述的一种液压挖掘机用独立散热系统，其特征在于，所述散热变量泵(3)和变量马达(11)均为电磁阀失电最大排量。

4.一种基于权利要求1-3任一项所述液压挖掘机用独立散热系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤；

首先，控制器通过油温传感器(1)、水温传感器(8)、系统压力传感器(5)、水散马达转速传感器(6)及油散马达转速传感器(14)，相应检测系统中的液压油温、水温、系统压力、定量马达转速及变量马达转速；

然后，根据风扇扭矩与转速对应曲线、变量马达排量与电流关系曲线和变量泵流量与电流关系曲线，实时调节变量泵电流与变量马达电流，在变量泵流量一定的条件下，定量马达与变量马达实现不同转速，达到油温与水温的相对独立最优控制。

Images