專利名稱：一種液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柴油機(jī)散熱系統(tǒng)及其方法，具體地，涉及一種液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī) 散熱系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
在工程機(jī)械中，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣的溫度越低，空氣中的含氧量就越高。相應(yīng)地，空氣密 度隨之加大，則燃燒過(guò)程中的燃燒效力就越好。因此，為了提高氣缸空氣供應(yīng)量和供氣壓 力，內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)普遍采用中冷器。中冷器可對(duì)增壓空氣進(jìn)行冷卻，從而降低空氣溫度， 提高空氣密度，使得柴油機(jī)的功率提高，熱負(fù)荷降低。為了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)等機(jī)件進(jìn)行散熱，通常也采用冷卻液進(jìn)行散熱。冷卻液散熱系統(tǒng)是 以冷卻液為冷卻介質(zhì)。柴油機(jī)產(chǎn)生的熱量首先由機(jī)件傳給冷卻液，再靠冷卻液的流動(dòng)將熱 量帶走，而后散入大氣中。散熱后的冷卻液重新回到發(fā)熱機(jī)件處，循環(huán)進(jìn)行冷卻過(guò)程。通常 可采用水作為冷卻液。目前，工程機(jī)械中使用的柴油機(jī)同時(shí)使用空空中冷系統(tǒng)和冷卻液散熱系統(tǒng)進(jìn)行散 熱。傳統(tǒng)的安裝方式將中冷器和水冷器都置于發(fā)動(dòng)機(jī)端部。通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)自帶的風(fēng)扇對(duì)中冷 器和水冷器進(jìn)行吹風(fēng)或吸風(fēng)，從而實(shí)現(xiàn)熱交換。但是上述散熱方式中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，中 冷器和水冷器同時(shí)工作，無(wú)法根據(jù)溫度的變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控，使得兩個(gè)散熱器分別獨(dú)立工 作，從而導(dǎo)致整個(gè)散熱系統(tǒng)的效率相對(duì)較低，且耗能大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)及其方法，其中散熱器與 發(fā)動(dòng)機(jī)分離安裝，可根據(jù)柴油機(jī)的使用工況，選擇性的設(shè)置水冷器的工作狀態(tài)，從而提高散 熱器的效率，降低能量消耗。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)，其包括液壓泵，中 冷器，水冷器，先導(dǎo)式溢流閥和熱敏式溢流閥，其中，所述中冷器連接在所述齒輪油泵上，所 述水冷器串聯(lián)在所述中冷器上，所述中冷器和水冷器分別與一個(gè)先導(dǎo)式溢流閥并聯(lián)，所述 熱敏式溢流閥連接在所述水冷器上，并與水冷器上并聯(lián)的先導(dǎo)式溢流閥的遠(yuǎn)程調(diào)壓口相連接。上述的液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)，其中，所述中冷器和所述水冷器中各包含一 個(gè)液壓馬達(dá)，用于驅(qū)動(dòng)各自的風(fēng)扇進(jìn)行散熱。上述的液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)，其中，所述中冷器和所述水冷器上還分別并 聯(lián)一個(gè)單向閥，所述單向閥用于所述液壓馬達(dá)停止時(shí)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)油。上述的液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)，其中，所述液壓泵為齒輪油泵。另外，本發(fā)明還提供一種如上述的液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)的散熱方法，其包 括如下步驟；步驟1.啟動(dòng)柴油機(jī)，在液壓泵的驅(qū)動(dòng)下，中冷器和水冷器分別開始工作；
步驟2.隨著水溫不斷上升，熱敏式溢流閥的工作壓相應(yīng)水溫線性上升，水冷器的 液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速也不斷提高；步驟3.當(dāng)水溫達(dá)到熱敏式溢流閥的終點(diǎn)控制溫度時(shí)，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速達(dá)到最大 值，則所述轉(zhuǎn)速保持恒定，不再隨水溫的上升而上升，熱敏式溢流閥的工作壓力也保持不 變；步驟4.隨著風(fēng)扇的持續(xù)工作，水溫逐漸下降，在水溫低于熱敏式溢流閥的終點(diǎn)控 制溫度前，所述轉(zhuǎn)速和工作壓力保持不變，水溫低于熱敏式溢流閥的終點(diǎn)控制溫度，高于熱 敏式溢流閥的起點(diǎn)控制溫度時(shí)，所述轉(zhuǎn)速和工作壓力相應(yīng)的下降，當(dāng)水溫低于熱敏式溢流 閥的起點(diǎn)控制溫度時(shí)，所述和工作壓力趨于0，液壓馬達(dá)逐漸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)隨水溫變 化對(duì)水冷器的自動(dòng)調(diào)節(jié)。上述的液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)工作方法，其中，在散熱過(guò)程中，中冷器始終保 持正常工作，只有當(dāng)中冷器液壓馬達(dá)的工作壓力超過(guò)與中冷器并聯(lián)的先導(dǎo)式溢流閥的壓力 上限閾值時(shí)，才自動(dòng)開啟所述先導(dǎo)式溢流閥，使中冷器液壓馬達(dá)的工作壓力不再上升。上述的液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)工作方法，其中，只有當(dāng)水冷器的液壓馬達(dá)的 工作壓力超過(guò)與水冷器并聯(lián)的先導(dǎo)式溢流閥的壓力上限閾值時(shí)，才自動(dòng)開啟與水冷器并聯(lián) 的先導(dǎo)式溢流閥，使水冷器的液壓馬達(dá)的工作壓力不再上升。因此，本發(fā)明的一種液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)及其方法將中冷器和水冷器獨(dú)立 設(shè)置，并使用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)風(fēng)扇單獨(dú)對(duì)中冷器和水冷器進(jìn)行散熱，從而實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng) 平衡調(diào)節(jié)，極大的降低了柴油機(jī)散熱器的耗能，提高了其散熱效率。


圖1為本發(fā)明的一種液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明的一種液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)的水冷器的熱敏式溢流閥的溫 度-壓力控制曲線；圖3為本發(fā)明的一種液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)的熱敏式溢流閥與馬達(dá)轉(zhuǎn)速關(guān) 系圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。在本發(fā)明的液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)將散熱器與發(fā)動(dòng)機(jī)分離安裝，通過(guò)專門的 馬達(dá)來(lái)分別驅(qū)動(dòng)中冷器和水冷器，使得中冷器和水冷器獨(dú)立工作，速度互不影響。其中，中 冷器在柴油機(jī)啟動(dòng)時(shí)就工作，而水冷器則可根據(jù)冷卻液溫度的變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，從而使 得整個(gè)散熱系統(tǒng)更加高效，節(jié)能。圖1為本發(fā)明的液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖所示，本發(fā)明的液 壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)包括液壓泵1，中冷器2，水冷器5，先導(dǎo)式溢流閥4，以及熱敏式溢 流閥6。其中，中冷器2連接在液壓泵1上，而水冷器5則串聯(lián)連接在中冷器2上。在中冷 器2和水冷器5上分別并聯(lián)一個(gè)先導(dǎo)式溢流閥4，而熱敏式溢流閥6連接在所述水冷器5 上，并與水冷器5上并聯(lián)的先導(dǎo)式溢流閥4的遠(yuǎn)程調(diào)壓口相連接。在本發(fā)明中，液壓泵1采 用的是齒輪油泵G5-32，其可為整個(gè)系統(tǒng)提供壓力油，是整個(gè)柴油機(jī)散熱系統(tǒng)的動(dòng)力源。熱敏式溢流閥6為直動(dòng)式溢流閥，其內(nèi)含熱敏元件。該熱敏元件可根據(jù)水溫變化來(lái)控制彈簧 預(yù)緊力，從而實(shí)現(xiàn)該熱敏式溢流閥6的設(shè)定壓力與水溫之間的比例變換。具體地，在中冷器2和水冷器5中分別并聯(lián)安裝一個(gè)液壓馬達(dá)，用于驅(qū)動(dòng)各自的風(fēng) 扇以進(jìn)行散熱。在本發(fā)明中，在中冷器2中采用的液壓馬達(dá)為GM5-25，而水冷器5中采用的 液壓馬達(dá)為GM5-20。另外，在中冷器2和水冷器5的兩端還分別并聯(lián)一個(gè)單向閥3。單向 閥3用于保護(hù)上述液壓馬達(dá)，當(dāng)液壓馬達(dá)停止時(shí)，對(duì)其進(jìn)油口進(jìn)行補(bǔ)油，從而避免停止供油 時(shí)，液壓馬達(dá)因急速停止而遭到損壞。而并聯(lián)的先導(dǎo)式溢流閥4則用于控制上述液壓馬達(dá) 的壓力，使其達(dá)到一定的上限閾值后便不再上升，從而間接控制液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)中 冷器2和水冷器5功率的調(diào)整。下面詳細(xì)介紹一下本發(fā)明的液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)的工作方法。當(dāng)柴油機(jī)啟動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)開始點(diǎn)火，在液壓泵1的驅(qū)動(dòng)下，整個(gè)散熱系統(tǒng)開始工 作。中冷器2和水冷器5分別進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，以向外散發(fā)熱量，進(jìn)行系統(tǒng)散熱。其中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī) 點(diǎn)火后，中冷器2便立即開始工作，且中冷器2的散熱功率不需要進(jìn)行調(diào)整。因此，中冷器2 的液壓馬達(dá)的工作壓力也無(wú)需進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。在本發(fā)明的液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)中， 根據(jù)齒輪油泵和液壓馬達(dá)的排量比計(jì)算，若發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為800-2100r/min時(shí)，中冷器2中 的液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速約為1024-2750r/min。此時(shí)，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速在合理的范圍內(nèi)，從而風(fēng)扇 的風(fēng)量也合理，故只需設(shè)置先導(dǎo)式溢流閥的上限閾值即可。通常，中冷器2的液壓馬達(dá)的工 作壓力為4-8MPa。因此，相應(yīng)地，中冷器2并聯(lián)的先導(dǎo)式溢流閥4的閾值上限為lOMPa。當(dāng) 整個(gè)散熱系統(tǒng)由于故障而超出上述壓力時(shí)，先導(dǎo)式溢流閥4將自行開啟，以保證中冷器2的 液壓馬達(dá)的工作壓力不再上升，從而保護(hù)整個(gè)散熱系統(tǒng)不受破壞。對(duì)于水冷器5，其由熱敏式溢流閥6和先導(dǎo)式溢流閥4共同控制。通常，水冷器5 中的冷卻液的溫度控制在70-110°C之間，而熱敏式溢流閥6的起點(diǎn)控制溫度為82°C，設(shè)定 工作壓力為0. 7MPa ；其終點(diǎn)控制溫度為92°C，設(shè)定工作壓力為21MPa。圖2即為熱敏式溢 流閥的溫度-壓力控制曲線。由圖可知，熱敏式溢流閥6的溫度越高，其設(shè)定工作壓力就越 大，二者為線性關(guān)系。在本發(fā)明的液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)中，當(dāng)水溫達(dá)到82°C時(shí)，熱敏 式溢流閥6的設(shè)定工作壓力為0. 7MPa,而先導(dǎo)式溢流閥4的自帶先導(dǎo)閥的閾值為14MPa，則 此時(shí)，水冷器5以0. 7MPa的壓力進(jìn)行工作。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為2100r/min時(shí)，水冷器5的 液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速約為250r/min。隨著水溫的不斷升高，水冷器5的壓力線性上升，相應(yīng)的 液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速也加快。當(dāng)水溫達(dá)到88°C時(shí)，熱敏式溢流閥6的工作壓力為12MPa，液壓馬 達(dá)的轉(zhuǎn)速也達(dá)到3300r/min的最大值。而后，水溫繼續(xù)上升，當(dāng)水冷器5的風(fēng)扇已經(jīng)達(dá)到最 大負(fù)載，轉(zhuǎn)速不再提高。因此，水冷器5的工作壓力不再上升，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速也不再上升。 隨著風(fēng)扇的持續(xù)工作，水溫逐漸下降。在水溫低于88°C之前，風(fēng)扇一直保持3300r/min的轉(zhuǎn) 速。當(dāng)水溫低于88°C后，水冷器5的工作壓力開始下降，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)的下降，直 至水溫低于82°C后，熱敏式溢流閥6的設(shè)定壓力趨于0，液壓馬達(dá)也逐漸停止轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3為 本發(fā)明中上述關(guān)系變化的具體曲線圖。當(dāng)水冷器的液壓馬達(dá)的工作壓力大于與其并聯(lián)的先 導(dǎo)式溢流閥的閾值上限時(shí)，該先導(dǎo)式溢流閥自行開啟，從而使得水冷器的液壓馬達(dá)的工作 壓力不再上升，以保護(hù)整個(gè)散熱系統(tǒng)。通過(guò)上述的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)置，保證了中冷器的正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了水冷器 隨水溫變化自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速。且本發(fā)明中僅用一個(gè)液壓泵同時(shí)為中冷器和水冷器提供壓力，并由并聯(lián)的先導(dǎo)式溢流閥作為安全閥，保證了散熱系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。因此，本發(fā)明的一種液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)及其方法將中冷器和水冷器獨(dú)立 設(shè)置，二者共用一個(gè)液壓泵，并使用兩個(gè)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)風(fēng)扇分別對(duì)中冷器和水冷器進(jìn) 行散熱，從而實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)平衡調(diào)節(jié)，極大的降低了柴油機(jī)散熱器的耗能，提高了散熱效率。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不限制于以上描述的具 體實(shí)施例，其只是作為范例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)該液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系 統(tǒng)及其方法進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精 神和范圍下所作出的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)，其特征在于，包括液壓泵，中冷器，水冷器，先導(dǎo)式溢流閥和熱敏式溢流閥，其中，所述中冷器連接在所述齒輪油泵上，所述水冷器串聯(lián)在所述中冷器上，所述中冷器和水冷器分別與一個(gè)先導(dǎo)式溢流閥并聯(lián)，所述熱敏式溢流閥連接在所述水冷器上，并與水冷器上并聯(lián)的先導(dǎo)式溢流閥的遠(yuǎn)程調(diào)壓口相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述中冷器和所 述水冷器中各包含一個(gè)液壓馬達(dá)，用于驅(qū)動(dòng)各自的風(fēng)扇進(jìn)行散熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述中冷器和所 述水冷器上還分別并聯(lián)一個(gè)單向閥，所述單向閥用于所述液壓馬達(dá)停止時(shí)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)油。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述液壓泵為齒 輪油泵。
5.一種如權(quán)利要求1所述的液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)的散熱方法，其特征在于，包 括如下步驟；步驟1.啟動(dòng)柴油機(jī)，在液壓泵的驅(qū)動(dòng)下，中冷器和水冷器分別開始工作；步驟2.隨著水溫不斷上升，熱敏式溢流閥的工作壓相應(yīng)水溫線性上升，水冷器的液壓 馬達(dá)轉(zhuǎn)速也不斷提高；步驟3.當(dāng)水溫達(dá)到熱敏式溢流閥的終點(diǎn)控制溫度時(shí)，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速達(dá)到最大值，則 所述轉(zhuǎn)速保持恒定，不再隨水溫的上升而上升，熱敏式溢流閥的工作壓力也保持不變；步驟4.隨著風(fēng)扇的持續(xù)工作，水溫逐漸下降，在水溫低于熱敏式溢流閥的終點(diǎn)控制溫 度前，所述轉(zhuǎn)速和工作壓力保持不變，水溫低于熱敏式溢流閥的終點(diǎn)控制溫度，高于熱敏式 溢流閥的起點(diǎn)控制溫度時(shí)，所述轉(zhuǎn)速和工作壓力相應(yīng)的下降，當(dāng)水溫低于熱敏式溢流閥的 起點(diǎn)控制溫度時(shí)，所述和工作壓力趨于0，液壓馬達(dá)逐漸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)隨水溫變化對(duì) 水冷器的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)工作方法，其特征在于，在散熱 過(guò)程中，中冷器始終保持正常工作，只有當(dāng)中冷器液壓馬達(dá)的工作壓力超過(guò)與中冷器并聯(lián) 的先導(dǎo)式溢流閥的壓力上限閾值時(shí)，才自動(dòng)開啟與中冷器并聯(lián)的先導(dǎo)式溢流閥，使中冷器 液壓馬達(dá)的工作壓力不再上升。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)工作方法，其特征在于，只有當(dāng) 水冷器的液壓馬達(dá)的工作壓力超過(guò)與水冷器并聯(lián)的先導(dǎo)式溢流閥的壓力上限閾值時(shí)，才自 動(dòng)開啟與水冷器并聯(lián)的先導(dǎo)式溢流閥，使水冷器的液壓馬達(dá)的工作壓力不再上升。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)，其包括液壓泵，中冷器，水冷器，先導(dǎo)式溢流閥和熱敏式溢流閥，其中，所述中冷器連接在所述齒輪油泵上，所述水冷器串聯(lián)在所述中冷器上，所述中冷器和水冷器分別與一個(gè)先導(dǎo)式溢流閥并聯(lián)，所述熱敏式溢流閥連接在所述水冷器上，并與水冷器上并聯(lián)的先導(dǎo)式溢流閥的遠(yuǎn)程調(diào)壓口相連接。因此，本發(fā)明的一種液壓驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)散熱系統(tǒng)將中冷器和水冷器獨(dú)立設(shè)置，二者共用一個(gè)液壓泵，并使用兩個(gè)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)風(fēng)扇分別對(duì)中冷器和水冷器進(jìn)行散熱，從而實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)平衡調(diào)節(jié)，極大的降低了柴油機(jī)散熱器的耗能，提高了散熱效率。
文檔編號(hào)F01P7/00GK101892894SQ20101020928
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者劉士杰, 彭繼文, 朱泉明 申請(qǐng)人:上海三一科技有限公司