CN115075930A - 一种工程机械冷却系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了冷却系统领域的一种工程机械冷却系统及控制方法，包括依次排布于机罩内的水冷散热器、油冷散热器和冷凝器；所述水冷散热器和油冷散热器之间设置有第一隔板组件；所述油冷散热器和冷凝器之间设置有第二隔板组件；卷扬机构驱动第一隔板组件和第二隔板组件开闭；所述第一隔板组件、第二隔板组件包括支架、固定隔板和活动隔板；所述固定隔板固定安装于支架顶部；所述活动隔板滑动连接于所述支架上；所述支架上设置有打开工位和闭合工位，卷扬机构带动所述活动隔板在打开工位和闭合工位之间运动；本发明根据各冷却介质的温度控制风扇转速和隔板的开合，从而调整设备的冷却强度。

Description

一种工程机械冷却系统及控制方法

技术领域

本发明属于冷却系统技术领域，具体涉及一种工程机械冷却系统及控制方法。

背景技术

目前，工程机械工作环境多样，对整机的散热要求很高，发动机系统、液压系统及空调系统所产生的多余热量需要通过散热系统将其带走，保证各系统在合适的温度下高效工作。所以，工程机械的冷却系统在冷却发动机的同时还担负着进行液压系统液压油及空调系统制冷剂的散热任务，散热强度大。

目前，大部分工程机械采用单个散热器的形式对液压油及制冷剂进行散热。油冷散热器、冷凝器与发动机水冷散热器布置在一起，采用的传统驱动方式是由发动机曲轴驱动或通过皮带定传动比驱动，共用一个冷却风扇。现有冷却系统散热能力的强弱受工作环境温度和发动机转速的影响很大，无法满足不同工况各热源的散热需求，容易造成热源部件过冷或过热、冷却系统耗能高、噪声大、整机作业效率低等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工程机械冷却系统及控制方法，根据各冷却介质的温度控制风扇转速和隔板的开合，从而调整设备的冷却强度。

为达到上述目的，一方面本发明所采用的技术方案是：

一种工程机械冷却系统，包括依次排布于机罩内的水冷散热器、油冷散热器和冷凝器；所述油冷散热器外接液压系统，所述冷凝器外接空调系统，发动机设置于水冷散热器远离油冷散热器的一侧；所述水冷散热器和油冷散热器之间设置有第一隔板组件；所述油冷散热器和冷凝器之间设置有第二隔板组件；卷扬机构驱动第一隔板组件和第二隔板组件开闭；第一隔板组件和第二隔板组件分割机罩内的空腔形成发动机舱、油冷舱和制冷舱；

所述第一隔板组件、第二隔板组件包括支架、固定隔板和活动隔板；所述支架固定设置；所述固定隔板固定安装于支架顶部；所述活动隔板滑动连接于所述支架上；所述支架上设置有打开工位和闭合工位，卷扬机构带动所述活动隔板在打开工位和闭合工位之间运动；当活动隔板处于打开工位时所述固定隔板和活动隔板堆叠分布；当活动隔板处于闭合工位时所述固定隔板和活动隔板依次拼接阻断空气流通。

优选的，所述水冷散热器上设置有水冷风扇；所述水冷风扇通过硅油离合器与发动机连接；所述油冷散热器和冷凝器上分别设置有油冷电风扇和制冷电风扇；所述水冷风扇、油冷电风扇和制冷电风扇均产生由水冷散热器至冷凝器方向的空气流动。

优选的，所述水冷散热器、油冷散热器和冷凝器一侧分别设置有风速传感器和用于检测环境温度的温度传感器；所述风速传感器、温度传感器、油冷电风扇、制冷电风扇以及卷扬机构和控制器电性连接。

优选的，所述机罩底部设置有开口；沿水冷散热器至冷凝器的方向所述机罩的高度递减，且机罩顶部设置为圆弧状。

优选的，所述机罩顶部有进气孔，所述进气孔由发动机上方阵列分布至第二隔板上方；所述机罩侧壁阵列分布有多个出气孔，阵列分布的出气孔设置于冷凝器的一侧。

优选的，所述支架呈圆弧状设置，所述支架上设置有导向槽；所述活动隔板上设置有与导向槽配合的导向轮；所述卷扬机构设置于所述支架顶部；传动链或者传动绳一端连接至卷扬机构，另一端连接至活动隔板上。

优选的，所述固定隔板和活动隔板包括网孔板和降噪箱体；所述降噪箱体内设置有多个消音空腔；所述网孔板覆盖于所述消音空腔上；所述第一隔板组件的网孔板设置于第一隔板组件靠近水冷散热器的一侧；所述第二隔板组件的网孔板设置于第二隔板组件靠近油冷散热器的一侧。

优选的，所述降噪箱体内设置有多种长度尺寸的消音空腔；所述网孔板上设有多种孔径尺寸的通孔。

第二方面本发明提供了一种工程车辆，包括发动机、液压系统、空调系统和所述冷却系统；发动机驱动所述水冷散热器上的水冷风扇；所述液压系统与油冷散热器管路连接；所述空调系统与所述冷凝器连接；所述发动机、液压系统及空调系统与控制器电性连接。

第三方面本发明提供了一种工程机械冷却系统的控制方法，包括：

当发动机开启，液压系统和空调系统关闭时，控制第一隔板组件和第二隔板组件闭合，油冷散热器和冷凝器关闭；控制水冷散热器工作；检测发动机的环境温度和环境风速并将数据传输至控制器，根据发动机的环境温度和环境风速对水冷风扇的转速进行实时调整；

当发动机和液压系统开启，空调系统关闭时，控制第一隔板组件打开，水冷散热器和油冷散热器工作；控制第二隔板组件闭合，冷凝器关闭；检测油冷散热器和发动机的环境温度和环境风速并将数据传输至控制器，根据发动机环境温度和环境风速对水冷风扇的转速进行实时调整，根据油冷散热器的环境温度和环境风速对油冷电风扇的转速进行调整；

当发动机、液压系统和空调系统开启时，控制第一隔板组件和第二隔板组件打开，控制水冷散热器、油冷散热器和冷凝器工作；检测冷凝器、油冷散热器和发动机的环境温度和环境风速并将数据传输至控制器，根据发动机环境温度和环境风速对水冷风扇的转速进行实时调整，根据油冷散热器的环境温度和环境风速对油冷电风扇的转速进行调整；根据冷凝器的环境温度和环境风速对制冷电风扇的转速进行调整；

当发动机和空调系统开启，液压系统关闭时，控制第一隔板组件闭合，油冷散热器关闭；控制第二隔板组件打开，水冷散热器和冷凝器工作；检测冷凝器和发动机的环境温度和环境风速并将数据传输至控制器，根据发动机环境温度和环境风速对水冷风扇的转速进行实时调整，根据冷凝器的环境温度和环境风速对制冷电风扇的转速进行调整。

优选的，当液压系统工作时，根据油冷散热器的环境温度和环境风速调整第一隔板组件的打开程度；当空调系统工作时，根据冷凝器的环境温度和环境风速调整第二隔板组件的打开程度。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

本发明所述水冷散热器和油冷散热器之间设置有第一隔板组件；所述油冷散热器和冷凝器之间设置有第二隔板组件；根据实际情况通过卷扬机构驱动第一隔板组件和第二隔板组件开闭，及调整第一隔板组件和第二隔板组件的打开程度，从而根据散热需求调整设备的冷却强度。

本发明检测冷凝器、油冷散热器和发动机的环境温度和环境风速，并对水冷风扇、油冷电风扇和制冷电风扇的转速进行实时调整，根据散热需求调整设备的冷却强度，从而避免热源部件出现过冷或过热的情况，提高了能量利用。

本发明水冷散热器、油冷散热器和冷凝器依次排布于机罩内，分步冷却可以更好的按照散热需求进行冷却，对冷却的空气进行重复利用，降低了能量损耗。

附图说明

图1是本发明提供的一种工程机械冷却系统的结构图；

图2是本发明提供的工程机械冷却系统的第一状态结构图；

图3是本发明提供的工程机械冷却系统的第二状态结构图；

图4是本发明提供的工程机械冷却系统的第三状态结构图；

图5是本发明提供的工程机械冷却系统的第四状态结构图；

图6是本发明提供的降噪箱体的结构图；

图7是本发明提供的第一隔板组件和第二隔板组件的结构图；

图8是本发明提供的一种工程机械冷却系统的控制方法框图；

图中：1发动机、2水冷风扇、3水冷散热器、4第一隔板组件、5油冷电风扇、6油冷散热器、7第二隔板组件、8制冷电风扇、9冷凝器、10机罩、101进气孔、102出气孔、11支架、111导向槽、12活动隔板、121导向轮、13固定隔板、14卷扬机构、141传动绳、15网孔板、16降噪箱体、161消音空腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例一

如图1至图7所示，一种工程机械冷却系统，包括依次排布于机罩内的水冷散热器3、油冷散热器6和冷凝器9，分步冷却可以更好的按照散热需求进行冷却；所述油冷散热器外接液压系统，所述冷凝器外接空调系统；所述机罩10底部设置有开口；沿水冷散热器3至冷凝器9的方向所述机罩10的高度递减，且机罩10顶部设置为圆弧状，减小空气阻力；所述机罩10顶部有进气孔101，所述进气孔101由发动机1上方阵列分布至第二隔板7上方；所述机罩10侧壁阵列分布有多个出气孔102，阵列分布的出气孔102设置于冷凝器9的一侧。

所述水冷散热器3上设置有水冷风扇2；所述水冷风扇2通过硅油离合器与发动机1连接；所述油冷散热器6和冷凝器9上分别设置有油冷电风扇5和制冷电风扇8；所述水冷风扇、油冷电风扇和制冷电风扇均产生由水冷散热器至冷凝器方向的空气流动；所述油冷散热器6和油冷电风扇5、冷凝器9和制冷电风扇8同步工作；所述水冷散热器3、油冷散热器6和冷凝器9一侧分别设置有风速传感器和用于检测环境温度的温度传感器，通过风速传感器和温度传感器实时监测冷却环境。

发动机1设置于水冷散热器3远离油冷散热器6的一侧；所述水冷散热器3和油冷散热器6之间设置有第一隔板组件4；所述油冷散热器6和冷凝器9之间设置有第二隔板组件7；卷扬机构14驱动第一隔板组件4和第二隔板组件7开闭；所述风速传感器、温度传感器、油冷电风扇5、制冷电风扇8以及卷扬机构和控制器电性连接。

所述第一隔板组件4、第二隔板组件7包括支架11、固定隔板13和活动隔板12；所述支架11呈圆弧状设置，所述第一隔板组件4的支架11半包裹水冷散热器3设置，所述第二隔板组件7的支架11半包裹油冷散热器6设置；所述支架11上设置有导向槽111；所述支架11固定设置；所述固定隔板13固定安装于支架11顶部；所述活动隔板12上设置有与导向槽111配合的导向轮121；所述卷扬机构14设置于所述支架11顶部，所述活动隔板12通过导向轮121滑动连接于所述支架11上；传动链或者传动绳141一端连接至卷扬机构14，另一端连接至活动隔板12上；所述支架11上设置有打开工位和闭合工位，卷扬机构14带动所述活动隔板12在打开工位和闭合工位之间运动；当活动隔板12处于打开工位时所述固定隔板13和活动隔板12堆叠分布；当活动隔板12处于闭合工位时所述固定隔板13和活动隔板12依次拼接阻断空气流通；根据实际情况通过卷扬机构14驱动第一隔板组件4和第二隔板组件7开闭，及调整第一隔板组件4和第二隔板组件7的打开程度，从而根据散热需求调整设备的冷却强度。

所述固定隔板13和活动隔板12包括网孔板15和降噪箱体16；所述降噪箱体(16)内设置有多种长度尺寸的消音空腔(161)；所述网孔板(15)覆盖于所述消音空腔(161)上；所述网孔板(15)上设有多种孔径尺寸的通孔，通过不同尺寸的消音空腔(161)和通孔对不同频率的声音进行消声降噪；所述第一隔板组件4的网孔板15设置于第一隔板组件4靠近水冷散热器3的一侧；所述第二隔板组件7的网孔板15设置于第二隔板组件7靠近油冷散热器6的一侧，通过消音空腔161对冷却过程进行降噪。

实施例二

一种工程车辆，包括发动机、液压系统、空调系统和实施例一所述冷却系统；所述冷却系统固定设置于所述工程车辆的车架上；发动机1驱动所述水冷散热器3上的水冷风扇2；所述液压系统与油冷散热器6管路连接；所述空调系统与所述冷凝器9连接；所述发动机、液压系统及空调系统与控制器电性连接。

实施例三

如图1至图8所示，一种工程机械冷却系统的控制方法，该控制方法可以应用于实施例一所述的冷却系统和实施例二所述的工程车辆，包括：

第一状态

当发动机1开启，液压系统和空调系统关闭时，控制第一隔板组件4和第二隔板组件7闭合，油冷散热器6和冷凝器9关闭；控制水冷散热器3工作；检测发动机的环境温度和环境风速并将数据传输至控制器，根据发动机的环境温度和环境风速对水冷风扇2的转速进行实时调整，使发动机冷却液温度稳定在设定目标值容差范围内；机罩10外的空气依次经过进气孔101、发动机1、水冷风扇2和水冷散热器3，再由机罩下方开口流出机罩。

第二状态

当发动机1和液压系统开启，空调系统关闭时，控制第一隔板组件4打开，水冷散热器3和油冷散热器6工作；控制第二隔板组件7闭合，冷凝器9关闭；检测油冷散热器6和发动机1的环境温度和环境风速并将数据传输至控制器，根据发动机1环境温度和环境风速对水冷风扇2的转速进行实时调整，根据油冷散热器6的环境温度和环境风速对油冷电风扇5的转速进行调整；机罩10外的空气依次经过进气孔101、发动机1、水冷风扇2、水冷散热器3、油冷电风扇5和油冷散热器6，再由机罩10下方开口流出机罩。

第三状态

当发动机1、液压系统和空调系统开启时，控制第一隔板组件4和第二隔板组件7打开，控制水冷散热器3、油冷散热器6和冷凝器9工作；检测冷凝器9、油冷散热器6和发动机的环境温度和环境风速并将数据传输至控制器，根据发动机1环境温度和环境风速对水冷风扇的转速进行实时调整，根据油冷散热器6的环境温度和环境风速对油冷电风扇5的转速进行调整；根据冷凝器9的环境温度和环境风速对制冷电风扇8的转速进行调整；机罩10外的空气依次经过进气孔101、发动机1、水冷风扇2、水冷散热器3、油冷电风扇5、油冷散热器6、制冷电风扇8和冷凝器9，再由机罩10的出气孔102流出机罩。

第四状态

当发动机1和空调系统开启，液压系统关闭时，控制第一隔板组件4闭合，油冷散热器6关闭；控制第二隔板组件7打开，水冷散热器3和冷凝器9工作；检测冷凝器9和发动机1的环境温度和环境风速并将数据传输至控制器，根据发动机1环境温度和环境风速对水冷风扇2的转速进行实时调整，根据冷凝器9的环境温度和环境风速对制冷电风扇8的转速进行调整；部分空气依次经过进气孔101、发动机1、水冷风扇2和水冷散热器3，再由机罩下方开口流出机罩；还有部分空气依次经过进气孔101、油冷电风扇5、油冷散热器6、制冷电风扇8和冷凝器9，再由机罩10的出气孔102流出机罩。

根据油冷散热器6的环境温度和环境风速对油冷电风扇5的转速进行调整的方法包括，当油冷散热器6和环境风速高于设定的对应环境温度风速要求时，控制油冷电风扇5的转速降为零；当油冷散热器6和环境风速低于设定的对应环境温度风速要求时，将油冷风扇5转速按比例增大至设定目标值。

根据冷凝器9的环境温度和环境风速对制冷电风扇8的转速进行调整的方法包括，当冷凝器9和环境风速高于设定的对应环境温度风速要求时，控制制冷电风扇8的转速降为零；当冷凝器9和环境风速低于设定的对应环境温度风速要求时，将制冷电风扇8按比例增大至设定目标值。

同时，可以根据油冷散热器6的环境温度和环境风速调整第一隔板组件4的打开程度，调节油冷散热器6的散热程度；当空调系统工作时，根据冷凝器9的环境温度和环境风速调整第二隔板组件7的打开程度，调节冷凝器9的散热程度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种工程机械冷却系统，其特征在于，包括依次排布于机罩内的水冷散热器(3)、油冷散热器(6)和冷凝器(9)；所述油冷散热器(6)外接液压系统，所述冷凝器(9)外接空调系统；发动机(1)设置于水冷散热器(3)远离油冷散热器(6)的一侧；所述水冷散热器(3)和油冷散热器(6)之间设置有第一隔板组件(4)；所述油冷散热器(6)和冷凝器(9)之间设置有第二隔板组件(7)；卷扬机构(14)驱动第一隔板组件(4)和第二隔板组件(7)开闭；第一隔板组件(4)和第二隔板组件(7)分割机罩内的空腔形成发动机舱、油冷舱和制冷舱；

所述第一隔板组件(4)、第二隔板组件(7)包括支架(11)、固定隔板(13)和活动隔板(12)；所述支架(11)固定设置；所述固定隔板(13)固定安装于支架(11)顶部；所述活动隔板(12)滑动连接于所述支架(11)上；所述支架(11)上设置有打开工位和闭合工位，卷扬机构(14)带动所述活动隔板(12)在打开工位和闭合工位之间运动；当活动隔板(12)处于打开工位时所述固定隔板(13)和活动隔板(12)堆叠分布；当活动隔板(12)处于闭合工位时所述固定隔板(13)和活动隔板(12)依次拼接阻断空气流通。

2.根据权利要求1所述的一种工程机械冷却系统，其特征在于，所述水冷散热器(3)上设置有水冷风扇(2)；所述水冷风扇(2)通过硅油离合器与发动机(1)连接；所述油冷散热器(6)和冷凝器(9)上分别设置有油冷电风扇(5)和制冷电风扇(8)；所述水冷风扇(2)、油冷电风扇(5)和制冷电风扇(8)均产生由水冷散热器至冷凝器方向的空气流动。

3.根据权利要求2所述的一种工程机械冷却系统，其特征在于，所述水冷散热器(3)、油冷散热器(6)和冷凝器(9)一侧分别设置有风速传感器和用于检测环境温度的温度传感器；所述风速传感器、温度传感器、油冷电风扇(5)、制冷电风扇(8)以及卷扬机构(14)和控制器电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种工程机械冷却系统，其特征在于，所述机罩(10)底部设置有开口；沿水冷散热器至冷凝器的方向所述机罩(10)的高度递减，且机罩(10)顶部设置为圆弧状。

5.根据权利要求4所述的一种工程机械冷却系统，其特征在于，所述机罩(10)顶部有进气孔(101)，所述进气孔(101)由发动机(1)上方阵列分布至第二隔板(7)上方；所述机罩(10)侧壁阵列分布有多个出气孔(102)，阵列分布的出气孔(102)设置于冷凝器的一侧。

6.根据权利要求1所述的一种工程机械冷却系统，其特征在于，所述支架(11)呈圆弧状设置，所述支架(11)上设置有导向槽(111)；所述活动隔板(12)上设置有与导向槽(111)配合的导向轮(121)；所述卷扬机构(14)设置于所述支架(11)顶部；传动链或者传动绳一端连接至卷扬机构(14)，另一端连接至活动隔板(12)上。

7.根据权利要求6所述的一种工程机械冷却系统，其特征在于，所述固定隔板(13)和活动隔板(12)包括网孔板(15)和降噪箱体(16)；所述降噪箱体(16)内设置有多种长度尺寸的消音空腔(161)；所述网孔板(15)覆盖于所述消音空腔(161)上；所述网孔板(15)上设有多种孔径尺寸的通孔。

8.一种工程车辆，包括发动机、液压系统、空调系统和权利要求1至权利要求7任意一项所述冷却系统；发动机驱动所述水冷散热器(3)上的水冷风扇(2)；所述液压系统与油冷散热器(3)管路连接；所述空调系统与所述冷凝器(9)连接；所述发动机、液压系统及空调系统与控制器电性连接。

9.根据权利要求1至权利要求7任意一项所述一种工程机械冷却系统的控制方法，其特征在于，包括：

当发动机(1)开启，液压系统和空调系统关闭时，控制第一隔板组件(4)和第二隔板组件(7)闭合，油冷散热器(6)和冷凝器(9)关闭；控制水冷散热器(3)工作；检测发动机的环境温度和环境风速并将数据传输至控制器，根据发动机的环境温度和环境风速对水冷风扇(2)的转速进行实时调整；

当发动机和液压系统开启，空调系统关闭时，控制第一隔板组件(4)打开，水冷散热器(3)和油冷散热器(6)工作；控制第二隔板组件(7)闭合，冷凝器(9)关闭；检测油冷散热器(6)和发动机的环境温度和环境风速并将数据传输至控制器，根据发动机环境温度和环境风速对水冷风扇(2)的转速进行实时调整，根据油冷散热器(6)的环境温度和环境风速对油冷电风扇(5)的转速进行调整；

当发动机、液压系统和空调系统开启时，控制第一隔板组件(4)和第二隔板组件(7)打开，控制水冷散热器(3)、油冷散热器(6)和冷凝器(9)工作；检测冷凝器(9)、油冷散热器(6)和发动机(1)的环境温度和环境风速并将数据传输至控制器，根据发动机环境温度和环境风速对水冷风扇(2)的转速进行实时调整，根据油冷散热器(6)的环境温度和环境风速对油冷电风扇(5)的转速进行调整；根据冷凝器(9)的环境温度和环境风速对制冷电风扇(8)的转速进行调整；

当发动机和空调系统开启，液压系统关闭时，控制第一隔板组件(4)闭合，油冷散热器(6)关闭；控制第二隔板组件(7)打开，水冷散热器(3)和冷凝器(9)工作；检测冷凝器和发动机的环境温度和环境风速并将数据传输至控制器，根据发动机环境温度和环境风速对水冷风扇(2)的转速进行实时调整，根据冷凝器(9)的环境温度和环境风速对制冷电风扇(8)的转速进行调整。

10.根据权利要求9所述的一种工程机械冷却系统的控制方法，其特征在于，当液压系统工作时，根据油冷散热器(6)的环境温度和环境风速调整第一隔板组件(4)的打开程度；当空调系统工作时，根据冷凝器(9)的环境温度和环境风速调整第二隔板组件(7)的打开程度。

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