CN101892894A - 一种液压驱动的柴油机散热***及其方法 - Google Patents

一种液压驱动的柴油机散热***及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种液压驱动的柴油机散热***，其包括液压泵，中冷器，水冷器，先导式溢流阀和热敏式溢流阀，其中，所述中冷器连接在所述齿轮油泵上，所述水冷器串联在所述中冷器上，所述中冷器和水冷器分别与一个先导式溢流阀并联，所述热敏式溢流阀连接在所述水冷器上，并与水冷器上并联的先导式溢流阀的远程调压口相连接。因此，本发明的一种液压驱动的柴油机散热***将中冷器和水冷器独立设置，二者共用一个液压泵，并使用两个液压马达驱动两个风扇分别对中冷器和水冷器进行散热，从而实现温度的自动平衡调节，极大的降低了柴油机散热器的耗能，提高了散热效率。

Description

一种液压驱动的柴油机散热***及其方法
技术领域
本发明涉及一种柴油机散热***及其方法，具体地，涉及一种液压驱动的柴油机散热***及其方法。
背景技术
在工程机械中，发动机进气的温度越低，空气中的含氧量就越高。相应地，空气密度随之加大，则燃烧过程中的燃烧效力就越好。因此，为了提高气缸空气供应量和供气压力，内燃机车柴油机普遍采用中冷器。中冷器可对增压空气进行冷却，从而降低空气温度，提高空气密度，使得柴油机的功率提高，热负荷降低。
为了对发动机等机件进行散热，通常也采用冷却液进行散热。冷却液散热***是以冷却液为冷却介质。柴油机产生的热量首先由机件传给冷却液，再靠冷却液的流动将热量带走，而后散入大气中。散热后的冷却液重新回到发热机件处，循环进行冷却过程。通常可采用水作为冷却液。
目前，工程机械中使用的柴油机同时使用空空中冷***和冷却液散热***进行散热。传统的安装方式将中冷器和水冷器都置于发动机端部。通过发动机自带的风扇对中冷器和水冷器进行吹风或吸风，从而实现热交换。但是上述散热方式中，当发动机工作时，中冷器和水冷器同时工作，无法根据温度的变化进行自动调控，使得两个散热器分别独立工作，从而导致整个散热***的效率相对较低，且耗能大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液压驱动的柴油机散热***及其方法，其中散热器与发动机分离安装，可根据柴油机的使用工况，选择性的设置水冷器的工作状态，从而提高散热器的效率，降低能量消耗。
为了实现上述目的，本发明的一种液压驱动的柴油机散热***，其包括液压泵，中冷器，水冷器，先导式溢流阀和热敏式溢流阀，其中，所述中冷器连接在所述齿轮油泵上，所述水冷器串联在所述中冷器上，所述中冷器和水冷器分别与一个先导式溢流阀并联，所述热敏式溢流阀连接在所述水冷器上，并与水冷器上并联的先导式溢流阀的远程调压口相连接。
上述的液压驱动的柴油机散热***，其中，所述中冷器和所述水冷器中各包含一个液压马达，用于驱动各自的风扇进行散热。
上述的液压驱动的柴油机散热***，其中，所述中冷器和所述水冷器上还分别并联一个单向阀，所述单向阀用于所述液压马达停止时对其进行补油。
上述的液压驱动的柴油机散热***，其中，所述液压泵为齿轮油泵。
另外，本发明还提供一种如上述的液压驱动的柴油机散热***的散热方法，其包括如下步骤；
步骤1.启动柴油机，在液压泵的驱动下，中冷器和水冷器分别开始工作；
步骤2.随着水温不断上升，热敏式溢流阀的工作压相应水温线性上升，水冷器的液压马达转速也不断提高；
步骤3.当水温达到热敏式溢流阀的终点控制温度时，液压马达的转速达到最大值，则所述转速保持恒定，不再随水温的上升而上升，热敏式溢流阀的工作压力也保持不变；
步骤4.随着风扇的持续工作，水温逐渐下降，在水温低于热敏式溢流阀的终点控制温度前，所述转速和工作压力保持不变，水温低于热敏式溢流阀的终点控制温度，高于热敏式溢流阀的起点控制温度时，所述转速和工作压力相应的下降，当水温低于热敏式溢流阀的起点控制温度时，所述和工作压力趋于0，液压马达逐渐停止转动，从而实现随水温变化对水冷器的自动调节。
上述的液压驱动的柴油机散热***工作方法，其中，在散热过程中，中冷器始终保持正常工作，只有当中冷器液压马达的工作压力超过与中冷器并联的先导式溢流阀的压力上限阈值时，才自动开启所述先导式溢流阀，使中冷器液压马达的工作压力不再上升。
上述的液压驱动的柴油机散热***工作方法，其中，只有当水冷器的液压马达的工作压力超过与水冷器并联的先导式溢流阀的压力上限阈值时，才自动开启与水冷器并联的先导式溢流阀，使水冷器的液压马达的工作压力不再上升。
因此，本发明的一种液压驱动的柴油机散热***及其方法将中冷器和水冷器独立设置，并使用液压马达驱动两个风扇单独对中冷器和水冷器进行散热，从而实现温度自动平衡调节，极大的降低了柴油机散热器的耗能，提高了其散热效率。
附图说明
图1为本发明的一种液压驱动的柴油机散热***的结构框图；
图2为本发明的一种液压驱动的柴油机散热***的水冷器的热敏式溢流阀的温度-压力控制曲线；
图3为本发明的一种液压驱动的柴油机散热***的热敏式溢流阀与马达转速关系图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
在本发明的液压驱动的柴油机散热***将散热器与发动机分离安装，通过专门的马达来分别驱动中冷器和水冷器，使得中冷器和水冷器独立工作，速度互不影响。其中，中冷器在柴油机启动时就工作，而水冷器则可根据冷却液温度的变化实现自动控制，从而使得整个散热***更加高效，节能。
图1为本发明的液压驱动的柴油机散热***的结构框图。如图所示，本发明的液压驱动的柴油机散热***包括液压泵1，中冷器2，水冷器5，先导式溢流阀4，以及热敏式溢流阀6。其中，中冷器2连接在液压泵1上，而水冷器5则串联连接在中冷器2上。在中冷器2和水冷器5上分别并联一个先导式溢流阀4，而热敏式溢流阀6连接在所述水冷器5上，并与水冷器5上并联的先导式溢流阀4的远程调压口相连接。在本发明中，液压泵1采用的是齿轮油泵G5-32，其可为整个***提供压力油，是整个柴油机散热***的动力源。热敏式溢流阀6为直动式溢流阀，其内含热敏元件。该热敏元件可根据水温变化来控制弹簧预紧力，从而实现该热敏式溢流阀6的设定压力与水温之间的比例变换。
具体地，在中冷器2和水冷器5中分别并联安装一个液压马达，用于驱动各自的风扇以进行散热。在本发明中，在中冷器2中采用的液压马达为GM5-25，而水冷器5中采用的液压马达为GM5-20。另外，在中冷器2和水冷器5的两端还分别并联一个单向阀3。单向阀3用于保护上述液压马达，当液压马达停止时，对其进油口进行补油，从而避免停止供油时，液压马达因急速停止而遭到损坏。而并联的先导式溢流阀4则用于控制上述液压马达的压力，使其达到一定的上限阈值后便不再上升，从而间接控制液压马达的转速，实现对中冷器2和水冷器5功率的调整。
下面详细介绍一下本发明的液压驱动的柴油机散热***的工作方法。
当柴油机启动时，发动机开始点火，在液压泵1的驱动下，整个散热***开始工作。中冷器2和水冷器5分别进行运转，以向外散发热量，进行***散热。其中，当发动机点火后，中冷器2便立即开始工作，且中冷器2的散热功率不需要进行调整。因此，中冷器2的液压马达的工作压力也无需进行实时调整。在本发明的液压驱动的柴油机散热***中，根据齿轮油泵和液压马达的排量比计算，若发动机的转速为800-2100r/min时，中冷器2中的液压马达的转速约为1024-2750r/min。此时，液压马达的转速在合理的范围内，从而风扇的风量也合理，故只需设置先导式溢流阀的上限阈值即可。通常，中冷器2的液压马达的工作压力为4-8MPa。因此，相应地，中冷器2并联的先导式溢流阀4的阈值上限为10MPa。当整个散热***由于故障而超出上述压力时，先导式溢流阀4将自行开启，以保证中冷器2的液压马达的工作压力不再上升，从而保护整个散热***不受破坏。
对于水冷器5，其由热敏式溢流阀6和先导式溢流阀4共同控制。通常，水冷器5中的冷却液的温度控制在70-110℃之间，而热敏式溢流阀6的起点控制温度为82℃，设定工作压力为0.7MPa；其终点控制温度为92℃，设定工作压力为21MPa。图2即为热敏式溢流阀的温度-压力控制曲线。由图可知，热敏式溢流阀6的温度越高，其设定工作压力就越大，二者为线性关系。在本发明的液压驱动的柴油机散热***中，当水温达到82℃时，热敏式溢流阀6的设定工作压力为0.7MPa，而先导式溢流阀4的自带先导阀的阈值为14MPa，则此时，水冷器5以0.7MPa的压力进行工作。当发动机的转速为2100r/min时，水冷器5的液压马达的转速约为250r/min。随着水温的不断升高，水冷器5的压力线性上升，相应的液压马达的转速也加快。当水温达到88℃时，热敏式溢流阀6的工作压力为12MPa，液压马达的转速也达到3300r/min的最大值。而后，水温继续上升，当水冷器5的风扇已经达到最大负载，转速不再提高。因此，水冷器5的工作压力不再上升，液压马达的转速也不再上升。随着风扇的持续工作，水温逐渐下降。在水温低于88℃之前，风扇一直保持3300r/min的转速。当水温低于88℃后，水冷器5的工作压力开始下降，液压马达的转速也相应的下降，直至水温低于82℃后，热敏式溢流阀6的设定压力趋于0，液压马达也逐渐停止转动。图3为本发明中上述关系变化的具体曲线图。当水冷器的液压马达的工作压力大于与其并联的先导式溢流阀的阈值上限时，该先导式溢流阀自行开启，从而使得水冷器的液压马达的工作压力不再上升，以保护整个散热***。
通过上述的结构设计和参数设置，保证了中冷器的正常工作运转，实现了水冷器随水温变化自动调节风速。且本发明中仅用一个液压泵同时为中冷器和水冷器提供压力，并由并联的先导式溢流阀作为安全阀，保证了散热***的安全可靠运行。
因此，本发明的一种液压驱动的柴油机散热***及其方法将中冷器和水冷器独立设置，二者共用一个液压泵，并使用两个液压马达驱动两个风扇分别对中冷器和水冷器进行散热，从而实现温度的自动平衡调节，极大的降低了柴油机散热器的耗能，提高了散热效率。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何对该液压驱动的柴油机散热***及其方法进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种液压驱动的柴油机散热***，其特征在于，包括液压泵，中冷器，水冷器，先导式溢流阀和热敏式溢流阀，其中，所述中冷器连接在所述齿轮油泵上，所述水冷器串联在所述中冷器上，所述中冷器和水冷器分别与一个先导式溢流阀并联，所述热敏式溢流阀连接在所述水冷器上，并与水冷器上并联的先导式溢流阀的远程调压口相连接。
2.根据权利要求1所述的液压驱动的柴油机散热***，其特征在于，所述中冷器和所述水冷器中各包含一个液压马达，用于驱动各自的风扇进行散热。
3.根据权利要求2所述的液压驱动的柴油机散热***，其特征在于，所述中冷器和所述水冷器上还分别并联一个单向阀，所述单向阀用于所述液压马达停止时对其进行补油。
4.根据权利要求1所述的液压驱动的柴油机散热***，其特征在于，所述液压泵为齿轮油泵。
5.一种如权利要求1所述的液压驱动的柴油机散热***的散热方法，其特征在于，包括如下步骤；
步骤1.启动柴油机，在液压泵的驱动下，中冷器和水冷器分别开始工作；
步骤2.随着水温不断上升，热敏式溢流阀的工作压相应水温线性上升，水冷器的液压马达转速也不断提高；
步骤3.当水温达到热敏式溢流阀的终点控制温度时，液压马达的转速达到最大值，则所述转速保持恒定，不再随水温的上升而上升，热敏式溢流阀的工作压力也保持不变；
步骤4.随着风扇的持续工作，水温逐渐下降，在水温低于热敏式溢流阀的终点控制温度前，所述转速和工作压力保持不变，水温低于热敏式溢流阀的终点控制温度，高于热敏式溢流阀的起点控制温度时，所述转速和工作压力相应的下降，当水温低于热敏式溢流阀的起点控制温度时，所述和工作压力趋于0，液压马达逐渐停止转动，从而实现随水温变化对水冷器的自动调节。
6.根据权利要求5所述的液压驱动的柴油机散热***工作方法，其特征在于，在散热过程中，中冷器始终保持正常工作，只有当中冷器液压马达的工作压力超过与中冷器并联的先导式溢流阀的压力上限阈值时，才自动开启与中冷器并联的先导式溢流阀，使中冷器液压马达的工作压力不再上升。
7.根据权利要求5所述的液压驱动的柴油机散热***工作方法，其特征在于，只有当水冷器的液压马达的工作压力超过与水冷器并联的先导式溢流阀的压力上限阈值时，才自动开启与水冷器并联的先导式溢流阀，使水冷器的液压马达的工作压力不再上升。
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