CN105370376A - 一种工程机械用柴油机冷却***及其控制方法 - Google Patents

一种工程机械用柴油机冷却***及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工程机械用柴油机冷却***及其控制方法，冷却***包括散热器、冷却水流入水管、冷却水流出水管，所述冷却水流入水管与散热器的进水口相连，所述冷却水流出水管与散热器的出水口相连，还包括蓄热器和电控调节阀，所述蓄热器两端分别与冷却水流入水管及冷却水流出水管相连，和散热器形成并联；所述电控调节阀设在蓄热器的支路上。冷却***响应及时、可靠、可控，柴油机没有过热风险；可在柴油机启动时由蓄热器为冷却液加温，使柴油机快速暖机，减少冷机运行磨损。

Description

一种工程机械用柴油机冷却***及其控制方法
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，尤其是涉及一种工程机械用柴油机冷却***及其控制方法。
背景技术
柴油机部分负荷运行时，尤其是在中低转速部分负荷运行时，热负荷较低，缸内各零件表面温度处于较低的状态，这时冷却液循环的节流控制装置起作用，以保持一定的冷却液温度。
当柴油机加油门提高输出时，由于回水温度升高响应需要一定时间，以及传感器动作灵敏度因素，水循环节流阀开度会有滞后的响应。然而，散热器冷却风扇通过液力离合器与柴油机转轴耦合，并且由环境空气到散热器壁面的传热过程，空气侧的对流换热系数是最主要的制约因素，所以在柴油机转速(风扇转速)没有明显有效提高以满足负荷增加的散热要求的工况前提下(很多情况下处于这种状态)，单纯加大节流阀开度提升循环水量，实际起不到真正的作用，柴油机缸内各零件表面温度可能过热。
目前为了防止过热，采用相对较低的冷却液设计温度(75℃～80℃)，使得柴油机适应负荷变化的要求。但导致：散热器传热温差减小，需要更多的传热单元数，意味着散热风扇能耗的上升和材料的消耗；柴油机平均散热量上升，热效率降低，油耗增加；由于较大的散热单元数设计，当柴油机转速响应提高时，节流阀重新减少开度，风扇的冷却功率部分浪费。
发明内容
针对现有技术不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种工程机械用柴油机冷却***及其控制方法，以达到柴油机没有过热风险，并且能使柴油机快速暖机的目的。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种工程机械用柴油机冷却***，包括散热器、冷却水流入水管、冷却水流出水管，所述冷却水流入水管与散热器的进水口相连，所述冷却水流出水管与散热器的出水口相连，还包括蓄热器和电控调节阀，所述蓄热器两端分别与冷却水流入水管及冷却水流出水管相连，和散热器形成并联；所述电控调节阀设在蓄热器的支路上。
所述散热器包括两个并联设置的散热器Ⅰ和散热器Ⅱ，散热器Ⅱ位于散热器Ⅰ与蓄热器之间，散热器Ⅰ的进水口和散热器Ⅱ的进水口之间的连接管路上设有电控截止阀。
所述蓄热器为PCM蓄热器。
所述蓄热器中的蓄热材料相变温度在60-70℃。
所述蓄热器的支路上设有循环泵。
该工程机械用柴油机冷却***的控制方法，包括以下：
柴油机高负荷运行时，电控截止阀打开，电控调节阀根据负荷调节开度，部分冷却水通过蓄热器，通过蓄热器辅助冷却，冷却温度降低。
柴油机中低负荷运行时，散热器的风扇耦合，电控截止阀关闭，冷却水通过散热器Ⅰ；电控调节阀全开，循环泵工作，蓄热器冷却再生循环。
柴油机中低负荷运行时，当散热器的风扇不耦合，电控截止阀打开，电控调节阀调节开度，蓄热器作为冷却装置。
柴油机启动时，电控截止阀和电控调节阀打开，循环泵工作，蓄热器作为热源，用于发动机预热升温。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、冷却***响应及时、可靠、可控，柴油机没有过热风险；
2、由于平均设计水温增加，和空气的散热温差上升，所需传热单元数减少，冷却风扇能耗降低、散热器体积减小，提升柴油机经济性；
3、柴油机中低负荷冷却液温度上升，柴油机热效率提高；
4、柴油机高负荷时冷却液温度降低，关键受热零部件可靠性更好，可延长使用寿命；
5、可在柴油机启动时由蓄热器为冷却液加温，使柴油机快速暖机，减少冷机运行磨损。
附图说明
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明冷却***示意图。
图中：1.散热器Ⅰ、2.散热器Ⅱ、3.蓄热器、4.循环泵、5.电控调节阀、6.电控截止阀。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，该工程机械用柴油机冷却***，包括散热器、冷却水流入水管、冷却水流出水管、蓄热器3、电控调节阀5以及电控截止阀6，其中，冷却水流入水管与散热器的进水口相连，冷却水流出水管与散热器的出水口相连，蓄热器的进口与冷却水流入水管相连，蓄热器的出口与冷却水流出水管相连，蓄热器和散热器形成并联，电控调节阀设在蓄热器的支路上。
散热器包括两个并联设置的散热器Ⅰ1和散热器Ⅱ2，散热器Ⅱ2位于散热器Ⅰ1与蓄热器3之间，散热器Ⅰ的进水口和散热器Ⅱ的进水口之间的连接管路上设有电控截止阀。
散热器Ⅰ和散热器Ⅱ以及蓄热器三者并联形成冷却***，在蓄热器的支路上设有循环泵；蓄热器位于电控调节阀和循环泵之间，电控调节阀与冷却水流入水管相连，循环泵4与冷却水流出水管相连。
蓄热器3为PCM蓄热器，便于控制。蓄热器中的蓄热材料相变温度在60-70℃之间，具体参数可由应用需求确定。
蓄热器用以提供负荷上升时对冷却液的5℃～10℃的额外冷却，而当风扇转速达到要求时退出工作。通过原理性仿真计算模拟和试验验证，发现当冷却液设计温升高到90-95度，对于柴油机部分负荷更为有利，可以使零件温度不至于过低，提高润滑效率和燃烧效率；在负荷加大时，通过ECU控制讯号，及时介入蓄热器对柴油机冷却液温度辅助冷却，使冷却液温下降5℃～10℃，可以有效快速地响应负荷变化对冷却***的要求。柴油机中低负荷采用更高的冷却液温，高负荷采用稍低的冷却液温，其温度响应不受柴油机即时转速影响，更为安全可靠、可控。
该工程机械用柴油机冷却***的具体控制方法，包括以下：
柴油机高负荷运行时，电控截止阀打开，电控调节阀根据负荷调节开度，部分冷却水通过蓄热器，通过蓄热器辅助冷却，冷却温度降低，提供低的组合出水温度，柴油机没有过热风险。
柴油机中低负荷运行时，散热器的风扇耦合，电控截止阀关闭，冷却水通过散热器Ⅰ；电控调节阀全开，循环泵工作，蓄热器冷却再生循环。
柴油机中低负荷运行时，当散热器的风扇不耦合，电控截止阀打开，电控调节阀调节开度，蓄热器作为冷却装置；其又可分为循环泵工作或关闭两者情况。
柴油机启动时，电控截止阀和电控调节阀打开，循环泵工作，蓄热器作为热源，用于发动机预热升温，提供60℃左右热水，使柴油机快速暖机，减少冷机运行磨损。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种工程机械用柴油机冷却***，包括散热器、冷却水流入水管、冷却水流出水管，所述冷却水流入水管与散热器的进水口相连，所述冷却水流出水管与散热器的出水口相连，其特征在于：还包括蓄热器和电控调节阀，所述蓄热器两端分别与冷却水流入水管及冷却水流出水管相连，和散热器形成并联；所述电控调节阀设在蓄热器的支路上。
2.如权利要求1所述工程机械用柴油机冷却***，其特征在于：所述散热器包括两个并联设置的散热器Ⅰ和散热器Ⅱ，散热器Ⅱ位于散热器Ⅰ与蓄热器之间，散热器Ⅰ的进水口和散热器Ⅱ的进水口之间的连接管路上设有电控截止阀。
3.如权利要求1所述工程机械用柴油机冷却***，其特征在于：所述蓄热器为PCM蓄热器。
4.如权利要求1所述工程机械用柴油机冷却***，其特征在于：所述蓄热器中的蓄热材料相变温度在60-70℃。
5.如权利要求2所述工程机械用柴油机冷却***，其特征在于：所述蓄热器的支路上设有循环泵。
6.一种如权利要求5所述工程机械用柴油机冷却***的控制方法，其特征在于：所述控制方法为，柴油机高负荷运行时，电控截止阀打开，电控调节阀根据负荷调节开度，部分冷却水通过蓄热器，通过蓄热器辅助冷却，冷却温度降低。
7.一种如权利要求5所述工程机械用柴油机冷却***的控制方法，其特征在于：所述控制方法为，柴油机中低负荷运行时，散热器的风扇耦合，电控截止阀关闭，冷却水通过散热器Ⅰ；电控调节阀全开，循环泵工作，蓄热器冷却再生循环。
8.一种如权利要求5所述工程机械用柴油机冷却***的控制方法，其特征在于：所述控制方法为，柴油机中低负荷运行时，当散热器的风扇不耦合，电控截止阀打开，电控调节阀调节开度，蓄热器作为冷却装置。
9.一种如权利要求5所述工程机械用柴油机冷却***的控制方法，其特征在于：所述控制方法为，柴油机启动时，电控截止阀和电控调节阀打开，循环泵工作，蓄热器作为热源，用于发动机预热升温。
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