一種工程機械用柴油機冷卻系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機械技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種工程機械用柴油機冷卻系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]柴油機部分負(fù)荷運行時，尤其是在中低轉(zhuǎn)速部分負(fù)荷運行時，熱負(fù)荷較低，缸內(nèi)各零件表面溫度處于較低的狀態(tài)，這時冷卻液循環(huán)的節(jié)流控制裝置起作用，以保持一定的冷卻液溫度。
[0003]當(dāng)柴油機加油門提高輸出時，由于回水溫度升高響應(yīng)需要一定時間，以及傳感器動作靈敏度因素，水循環(huán)節(jié)流閥開度會有滯后的響應(yīng)。然而，散熱器冷卻風(fēng)扇通過液力離合器與柴油機轉(zhuǎn)軸耦合，并且由環(huán)境空氣到散熱器壁面的傳熱過程，空氣側(cè)的對流換熱系數(shù)是最主要的制約因素，所以在柴油機轉(zhuǎn)速(風(fēng)扇轉(zhuǎn)速)沒有明顯有效提高以滿足負(fù)荷增加的散熱要求的工況前提下(很多情況下處于這種狀態(tài))，單純加大節(jié)流閥開度提升循環(huán)水量，實際起不到真正的作用，柴油機缸內(nèi)各零件表面溫度可能過熱。
[0004]目前為了防止過熱，采用相對較低的冷卻液設(shè)計溫度(75°C?80°C)，使得柴油機適應(yīng)負(fù)荷變化的要求。但導(dǎo)致:散熱器傳熱溫差減小，需要更多的傳熱單元數(shù)，意味著散熱風(fēng)扇能耗的上升和材料的消耗；柴油機平均散熱量上升，熱效率降低，油耗增加；由于較大的散熱單元數(shù)設(shè)計，當(dāng)柴油機轉(zhuǎn)速響應(yīng)提高時，節(jié)流閥重新減少開度，風(fēng)扇的冷卻功率部分浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種工程機械用柴油機冷卻系統(tǒng)及其控制方法，以達(dá)到柴油機沒有過熱風(fēng)險，并且能使柴油機快速暖機的目的。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種工程機械用柴油機冷卻系統(tǒng)，包括散熱器、冷卻水流入水管、冷卻水流出水管，所述冷卻水流入水管與散熱器的進(jìn)水口相連，所述冷卻水流出水管與散熱器的出水口相連，還包括蓄熱器和電控調(diào)節(jié)閥，所述蓄熱器兩端分別與冷卻水流入水管及冷卻水流出水管相連，和散熱器形成并聯(lián)；所述電控調(diào)節(jié)閥設(shè)在蓄熱器的支路上。
[0008]所述散熱器包括兩個并聯(lián)設(shè)置的散熱器I和散熱器II，散熱器II位于散熱器I與蓄熱器之間，散熱器I的進(jìn)水口和散熱器II的進(jìn)水口之間的連接管路上設(shè)有電控截止閥。
[0009]所述蓄熱器為PCM蓄熱器。
[0010]所述蓄熱器中的蓄熱材料相變溫度在60-70°C。
[0011]所述蓄熱器的支路上設(shè)有循環(huán)栗。
[0012]該工程機械用柴油機冷卻系統(tǒng)的控制方法，包括以下:
[0013]柴油機高負(fù)荷運行時，電控截止閥打開，電控調(diào)節(jié)閥根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)開度，部分冷卻水通過蓄熱器，通過蓄熱器輔助冷卻，冷卻溫度降低。
[0014]柴油機中低負(fù)荷運行時，散熱器的風(fēng)扇耦合，電控截止閥關(guān)閉，冷卻水通過散熱器I ;電控調(diào)節(jié)閥全開，循環(huán)栗工作，蓄熱器冷卻再生循環(huán)。
[0015]柴油機中低負(fù)荷運行時，當(dāng)散熱器的風(fēng)扇不耦合，電控截止閥打開，電控調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)開度，蓄熱器作為冷卻裝置。
[0016]柴油機啟動時，電控截止閥和電控調(diào)節(jié)閥打開，循環(huán)栗工作，蓄熱器作為熱源，用于發(fā)動機預(yù)熱升溫。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:
[0018]1、冷卻系統(tǒng)響應(yīng)及時、可靠、可控，柴油機沒有過熱風(fēng)險；
[0019]2、由于平均設(shè)計水溫增加，和空氣的散熱溫差上升，所需傳熱單元數(shù)減少，冷卻風(fēng)扇能耗降低、散熱器體積減小，提升柴油機經(jīng)濟性；
[0020]3、柴油機中低負(fù)荷冷卻液溫度上升，柴油機熱效率提高；
[0021]4、柴油機高負(fù)荷時冷卻液溫度降低，關(guān)鍵受熱零部件可靠性更好，可延長使用壽命;
[0022]5、可在柴油機啟動時由蓄熱器為冷卻液加溫，使柴油機快速暖機，減少冷機運行磨損。
【附圖說明】
[0023]下面對本說明書各幅附圖所表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡要說明:
[0024]圖1為本發(fā)明冷卻系統(tǒng)示意圖。
[0025]圖中:1.散熱器1、2.散熱器I1、3.蓄熱器、4.循環(huán)栗、5.電控調(diào)節(jié)閥、6.電控截止閥。
【具體實施方式】
[0026]下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0027]如圖1所示，該工程機械用柴油機冷卻系統(tǒng)，包括散熱器、冷卻水流入水管、冷卻水流出水管、蓄熱器3、電控調(diào)節(jié)閥5以及電控截止閥6，其中，冷卻水流入水管與散熱器的進(jìn)水口相連，冷卻水流出水管與散熱器的出水口相連，蓄熱器的進(jìn)口與冷卻水流入水管相連，蓄熱器的出口與冷卻水流出水管相連，蓄熱器和散熱器形成并聯(lián)，電控調(diào)節(jié)閥設(shè)在蓄熱器的支路上。
[0028]散熱器包括兩個并聯(lián)設(shè)置的散熱器I 1和散熱器II 2，散熱器II 2位于散熱器I 1與蓄熱器3之間，散熱器I的進(jìn)水口和散熱器II的進(jìn)水口之間的連接管路上設(shè)有電控截止閥。
[0029]散熱器I和散熱器II以及蓄熱器三者并聯(lián)形成冷卻系統(tǒng)，在蓄熱器的支路上設(shè)有循環(huán)栗；蓄熱器位于電控調(diào)節(jié)閥和循環(huán)栗之間，電控調(diào)節(jié)閥與冷卻水流入水管相連，循環(huán)栗4與冷卻水流出水管相連。
[0030]蓄熱器3為PCM蓄熱器，便于控制。蓄熱器中的蓄熱材料相變溫度在60_70°C之間，具體參數(shù)可由應(yīng)用需求確定。
[0031]蓄熱器用以提供負(fù)荷上升時對冷卻液的5°C?10°C的額外冷卻，而當(dāng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速達(dá)到要求時退出工作。通過原理性仿真計算模擬和試驗驗證，發(fā)現(xiàn)當(dāng)冷卻液設(shè)計溫升高到90-95度，對于柴油機部分負(fù)荷更為有利，可以使零件溫度不至于過低，提高潤滑效率和燃燒效率；在負(fù)荷加大時，通過ECU控制訊號，及時介入蓄熱器對柴油機冷卻液溫度輔助冷卻，使冷卻液溫下降5°C?10°C，可以有效快速地響應(yīng)負(fù)荷變化對冷卻系統(tǒng)的要求。柴油機中低負(fù)荷采用更高的冷卻液溫，高負(fù)荷采用稍低的冷卻液溫，其溫度響應(yīng)不受柴油機即時轉(zhuǎn)速影響，更為安全可靠、可控。
[0032]該工程機械用柴油機冷卻系統(tǒng)的具體控制方法，包括以下:
[0033]柴油機高負(fù)荷運行時，電控截止閥打開，電控調(diào)節(jié)閥根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)開度，部分冷卻水通過蓄熱器，通過蓄熱器輔助冷卻，冷卻溫度降低，提供低的組合出水溫度，柴油機沒有過熱風(fēng)險。
[0034]柴油機中低負(fù)荷運行時，散熱器的風(fēng)扇耦合，電控截止閥關(guān)閉，冷卻水通過散熱器I ;電控調(diào)節(jié)閥全開，循環(huán)栗工作，蓄熱器冷卻再生循環(huán)。
[0035]柴油機中低負(fù)荷運行時，當(dāng)散熱器的風(fēng)扇不耦合，電控截止閥打開，電控調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)開度，蓄熱器作為冷卻裝置；其又可分為循環(huán)栗工作或關(guān)閉兩者情況。
[0036]柴油機啟動時，電控截止閥和電控調(diào)節(jié)閥打開，循環(huán)栗工作，蓄熱器作為熱源，用于發(fā)動機預(yù)熱升溫，提供60°C左右熱水，使柴油機快速暖機，減少冷機運行磨損。
[0037]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種工程機械用柴油機冷卻系統(tǒng)，包括散熱器、冷卻水流入水管、冷卻水流出水管，所述冷卻水流入水管與散熱器的進(jìn)水口相連，所述冷卻水流出水管與散熱器的出水口相連，其特征在于:還包括蓄熱器和電控調(diào)節(jié)閥，所述蓄熱器兩端分別與冷卻水流入水管及冷卻水流出水管相連，和散熱器形成并聯(lián)；所述電控調(diào)節(jié)閥設(shè)在蓄熱器的支路上。2.如權(quán)利要求1所述工程機械用柴油機冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述散熱器包括兩個并聯(lián)設(shè)置的散熱器I和散熱器II，散熱器II位于散熱器I與蓄熱器之間，散熱器I的進(jìn)水口和散熱器II的進(jìn)水口之間的連接管路上設(shè)有電控截止閥。3.如權(quán)利要求1所述工程機械用柴油機冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄熱器為PCM蓄熱器。4.如權(quán)利要求1所述工程機械用柴油機冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄熱器中的蓄熱材料相變溫度在60-70 °C。5.如權(quán)利要求2所述工程機械用柴油機冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄熱器的支路上設(shè)有循環(huán)栗。6.一種如權(quán)利要求5所述工程機械用柴油機冷卻系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述控制方法為，柴油機高負(fù)荷運行時，電控截止閥打開，電控調(diào)節(jié)閥根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)開度，部分冷卻水通過蓄熱器，通過蓄熱器輔助冷卻，冷卻溫度降低。7.一種如權(quán)利要求5所述工程機械用柴油機冷卻系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述控制方法為，柴油機中低負(fù)荷運行時，散熱器的風(fēng)扇耦合，電控截止閥關(guān)閉，冷卻水通過散熱器I ;電控調(diào)節(jié)閥全開，循環(huán)栗工作，蓄熱器冷卻再生循環(huán)。8.一種如權(quán)利要求5所述工程機械用柴油機冷卻系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述控制方法為，柴油機中低負(fù)荷運行時，當(dāng)散熱器的風(fēng)扇不耦合，電控截止閥打開，電控調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)開度，蓄熱器作為冷卻裝置。9.一種如權(quán)利要求5所述工程機械用柴油機冷卻系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述控制方法為，柴油機啟動時，電控截止閥和電控調(diào)節(jié)閥打開，循環(huán)栗工作，蓄熱器作為熱源，用于發(fā)動機預(yù)熱升溫。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種工程機械用柴油機冷卻系統(tǒng)及其控制方法，冷卻系統(tǒng)包括散熱器、冷卻水流入水管、冷卻水流出水管，所述冷卻水流入水管與散熱器的進(jìn)水口相連，所述冷卻水流出水管與散熱器的出水口相連，還包括蓄熱器和電控調(diào)節(jié)閥，所述蓄熱器兩端分別與冷卻水流入水管及冷卻水流出水管相連，和散熱器形成并聯(lián)；所述電控調(diào)節(jié)閥設(shè)在蓄熱器的支路上。冷卻系統(tǒng)響應(yīng)及時、可靠、可控，柴油機沒有過熱風(fēng)險；可在柴油機啟動時由蓄熱器為冷卻液加溫，使柴油機快速暖機，減少冷機運行磨損。
【IPC分類】F01P7/16, F01P3/18, F01P11/16, F02N19/10
【公開號】CN105370376
【申請?zhí)枴緾N201510989453
【發(fā)明人】梁和平, 金瑋, 束銘宇, 于松林, 王宏偉
【申請人】玉柴聯(lián)合動力股份有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年12月24日