CN111396227A - 冷起动辅助***、加热辅助控制方法及工程机械 - Google Patents

冷起动辅助***、加热辅助控制方法及工程机械 Download PDF

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Abstract

本发明涉及冷起动辅助***，为解决现有工程机械冷起动辅助***不能在机器起动初期提升机器性能的问题；提供一种冷起动辅助***、加热辅助控制方法及工程机械，其中辅助***包括水泵加热器和用于对加热液压油、蓄电池、变速箱油的电加热装置，各电加热装置与温度控制器连接，温度控制器与市电电源连接，各电加热装置包括硅橡胶加热器和温度传感器，硅橡胶加热器贴附在被加热对象容器外表面。在本发明中，使用市电并通过硅橡胶加热器进行加热，不但能保证整车低温冷起动性能还能避免整车冷起动及热车过程中因油品低温粘度增大引起的磨损，也能避免整车蓄电池低温环境放电，保证整车低温环境蓄电池电量充足。

Description

冷起动辅助***、加热辅助控制方法及工程机械
技术领域
本发明涉及一种冷起动辅助***，更具体地说，涉及一种冷起动辅助***、加热辅助控制方法及工程机械。
背景技术
工程机械作为一种户外作业设备，其停机状态及作业状态通常都处于户外。在停机状态，由于机器的各部件停止工作，不产生热量，机器上各部件的温度趋于与环境相同。机器上具有多种液体与部件，例如发动机润滑油、冷却液、液压油、变速箱油、蓄电池等。对于液体，其处于低温状态时，其粘度很大，流动性很差，蓄电池处于低温状态时其性能也很低。机器经过长时间的工作，通过其发热能够使机器上各油液即部件的温度升高到正常的温度水平，但起动初期，机器的发热量较少，各油液及部件仍处于低温状态，此时油液不能发挥其性能，使机器不能正常工作，例如发动机润滑油、变速箱油不能对转动部件、滑动部件进行润滑而造成很大的磨损，液压油由于流动性差而造成液压管路中的压力增大，存在管路爆裂的风险。为应对这种状态，需要在机器设置冷起动辅助***，用于用于加热各油液与蓄电池，辅助机器冷起动。
目前工程机械冷起动辅助***大多使用发动机自带进气格栅加热或额外增加锅炉加热来加热发动机体能冷却液的方法辅助冷起动，即单一的加热了发动机进气温度和提高发动机体水温从而提高整车发动机起动性能。单一的加热发动机进气温度和发动机体水温可有效提高低温环境整机发动机起动性能，但难以避免低温环境因液压油、变速箱油粘度过大在起动和热机过程中造成：①液压泵、变速泵吸油不畅而磨损或泵的破裂②变速箱油油滤因油液粘度增大造成油品流动阻力过大而引起爆滤。难以避免低温环境中蓄电池低温放电造成蓄电池电量不足而影响整机冷起动性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有工程机械冷起动辅助***不能在机器起动初期提升机器性能的问题，而提供一种冷起动辅助***、加热辅助控制方法及工程机械，以提高机器在起动初期的性能。
本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种冷起动辅助***，用于包含燃油发动机的工程机械，其特征在于该***包括用于加热发动机冷却液并与温度控制器连接的水泵加热器、检测发动机冷却液温度并与温度控制器连接的冷却液温度传感器、用于加热液压油且与温度控制器连接的电加热装置，所述温度控制器与市电电源连接，电加热装置包括硅橡胶加热器和用于检测被加热对象温度的温度传感器，用于加热液压油的硅橡胶加热器贴附在液压油箱的外表面。在本发明中，使用市电并通过硅橡胶加热器对液压油、通过水泵加热器对发动机冷却液进行加热，不但能保证整车低温冷起动性能还能避免整车冷起动及热车过程中发动机、液压泵、变速泵因油品低温粘度增大引起的磨损，也能避免整车蓄电池低温环境放电，保证整车低温环境蓄电池电量充足。
进一步地，上述冷起动辅助***还包括还包括用于加热发动机润滑油且与温度控制器连接的电加热装置，该电加热装置的硅橡胶加热器贴附在发动机润滑油底壳的外表面。
进一步地，上述冷起动辅助***还包括用于加热变速箱油且与所述温度控制器连接的电加热装置，该电加热装置的硅橡胶加热器贴附于变速箱底壳的外表面。
进一步地，上述冷起动辅助***还包括用于加热蓄电池且与所述温度控制器连接的电加热装置，该电加热装置的硅橡胶加热器贴附于蓄电池的外表面。
进一步地，上述冷起动辅助***中，水泵加热器和各电加热装置的硅橡胶加热器与所述温度控制器之间的连接电路上设置有开关。
本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种用于冷起动辅助***的加热辅助控制方法，其特征在于获取各被加热油液的温度，当被加热油液温度低于预设温度时，温度控制器控制与该被加热油液对应的加热器处于加热模式，加热模式功率Q1：Q1＝CMΔT+KAΔT；其中C为油液比热容，M为被加热油液的质量，ΔT为被加热油液目标温度与环境温度差，K为被加热油液与环境的换热系数，A为被加热油液与环境换热面积。进一步地，当被加热油液温度高于预设温度时，温度控制器控制与该被加热油液对应的加热器处于保温模式，保温模式功率：Q2＝KAΔT。
上述加热辅助控制方法中，冷起动辅助***还包括用于加热发动机润滑油的电加热装置、用于加热变速箱油的电加热装置和用于加热蓄电池的电加热装置，各电加热装置均与温度控制器连接；当发动机冷却液和液压油的温度各自高于对应的预设值之后，温度控制器控制对应的电加热装置对发动机润滑油、变速箱油和蓄电池进行独立加热直至各被加热对象温度达到预设值。
本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种工程机械，其特征在于具有前述的冷起动辅助***。
本发明与现有技术相比，本发明具有的优点是：不但能保证整车低温冷起动性能还能避免整车冷起动及热车过程中发动机、液压泵、变速泵因油品低温粘度增大引起的磨损，也能避免整车蓄电池低温环境放电，保证整车低温环境蓄电池电量充足。
附图说明
图1是本发明装载机的冷起动辅助***原理图。
图中零部件名称及序号：
蓄电池1、蓄电池温度传感器2、蓄电池加热器3、变速箱油温度传感器4、变速箱油加热器5、变速箱6、液压油温度传感器7、液压油加热器8、液压油箱9、发动机润滑油加热器10、冷却液温度传感器11、发动机出水口12、发动机进水口13、发动机14、水管15、冷却液加热器16、电缆17、第一机械温控传感器18、第二温度传感器19、机械温控开关组20、空气开关21、温度控制器22、市电电源23。
具体实施方式
下面结合附图说明具体实施方案。
如图1所示，本实施例中冷起动辅助***为装载机的冷起动辅助***。在装载机上具有发动机14、盛装液压油的液压油箱9、变速箱6、蓄电池1等部件。该冷起动辅助***包括发动机冷却液电加热装置、发动机润滑油电加热装置、液压油电加热装置、变速箱油电加热装置、蓄电池电加热装置、温度控制器22、空气开关21。
发动机进水口13与发动机出水口12之间通过水管15连接，并在发动机冷却液的循环水路上设置水泵，驱动发动机冷却液循环。发动机冷却液电加热装置包括水泵加热器16、冷却液温度传感器11、用于检测水泵加热器16温度的第一机械温控传感器18、由第一机械温控传感器18触发的第一机械温控开关161。冷却液温度传感器11用于检测冷却液的温度。水泵加热器与水泵集成安装在一起，水泵加热器16与第一机械温控开关161、空气开关21依次串联后与温度控制器22连接。第一机械温控传感器18和第一机械温控开关161构成对水泵加热器16进行过热保护的保护装置，当水泵加热器16温度达到第一机械温控开关161断开的温度(设定的水泵加热器16温度上限)时，第一机械温控开关161断开，否则第一机械温控开关161处于闭合状态。
发动机润滑油电加热装置包括发动机润滑油电加热器10、用于检测发动机润滑油温度的发动机润滑油温度传感器21、用于检测发动机润滑油电加热器10温度的第二机械温控传感器101、由第二机械温控传感器101触发的第二机械温控开关102，发动机润滑油温度传感器21与温度控制器22连接，发动机润滑油电加热器10与第二机械温控开关102、空气开关21依次串联后与温度控制器22连接。发动机润滑油电加热器10为硅橡胶加热器，该电加热器粘附于发动机14的底壳外表面。第二机械温控传感器101和第二机械温控开关102构成对发动机润滑油电加热器10进行过热保护的保护装置，当发动机润滑油电加热器10温度达到第二机械温控开关102断开的温度时，第二机械温控开关102断开，否则第二机械温控开关102处于闭合状态。
液压油电加热装置包括液压油电加热器8、用于检测液压油温度的液压油温度传感器7、用于检测液压油电加热器8温度的第三机械温控传感器81、由第三机械温控传感器83触发的第三机械温控开关82。液压油温度传感器7与温度控制器22连接。液压油电加热器8与第三机械温控开关82、空气开关21依次串联后与温度控制器22连接。液压油电加热器10为硅橡胶加热器，该电加热器粘附于液压油箱9的外表面。第三机械温控传感器81和第三机械温控开关82构成对液压油电加热器8进行过热保护的保护装置，当液压油电加热器8温度达到第三机械温控开关82断开的温度时，第三机械温控开关82断开，否则第三机械温控开关82处于闭合状态。
变速箱油电加热装置包括变速箱油电加热器5、用于检测变速箱油温度的变速箱油温度传感器4、用于检测变速箱油电加热器5温度的第四机械温控传感器5、由第四机械温控传感器51触发的第四机械温控开关52。变速箱油温度传感器4与温度控制器22连接。变速箱油电加热器5依次与第四机械温控开关52、空气开关21串联后与温度控制器22连接。变速箱油电加热器5为硅橡胶加热器，该电加热器粘附于变速箱6的底壳外表面。第四机械温控传感器51和第四机械温控开关52构成对变速箱油电加热器5进行过热保护的保护装置，当变速箱油电加热器5温度达到第四机械温控开关52断开的温度时，第四机械温控开关52断开，否则第四机械温控开关52处于闭合状态。
蓄电池电加热装置包括蓄电池电加热器3、用于检测蓄电池温度的蓄电池温度传感器1、用于检测蓄电池电加热器3温度的第五机械温控传感器31、由第五机械温控传感器31触发的第五机械温控开关32。蓄电池温度传感器2与温度控制器22连接。蓄电池电加热器3依次与第五机械温控开关32、空气开关21串联后与温度控制器22连接。蓄电池电加热器3为硅橡胶加热器，该电加热器粘附于蓄电池1的外表面。第五机械温控传感器31和第五机械温控开关32构成对蓄电池电加热器3过热保护的保护装置，当蓄电池电加热器3温度达到第五机械温控开关32断开的温度时，第五机械温控开关32断开，否则第五机械温控开关32处于闭合状态。
第一机械温控开关161、第二机械温控开关102、第三机械温控开关82、第四机械温控开关52、第五机械温控开关32集成构成机械温控开关组20。
各电加热器各自通过电缆17经独立的空气开关21与温度控制器22连接，温度控制器22可对各电加热器单独控制。温度控制器22与市电电源23连接。温度控制器22为数显温度控制器，可以用于设置各被加热对象的目标温度和显示各被加热对象的测量温度，并可控制各电加热器的加热功率。
冷起动辅助***的电加热装置依据工程机械的配置增减，例如在配置有液力变矩器的装载机上，其冷起动辅助***还包括用于对液力变矩器油进行加热的变矩器油加热器。在挖掘机中，由于没有配置变速箱等传动部件，挖掘机中的冷起动辅助***中也就没有相应的变速箱油电加热装置。工程机械除了是装载机之外，还可以是挖掘机、平地机、压路机、铣刨机、宽体车等机器设备。
在本发明中，当装载机位于低温环境，在起动之前需要进行加热时，冷起动辅助***接入市电供电电路，温度控制器首先对冷却液和液压油进行加热。加热时通过冷却液温度传感器和液压油温度传感器分别检测冷却液的温度和液压油的温度。当冷却液的检测温度低于预设的冷却液目标温度时，温度控制器控制冷却液电加热器16对冷却液进行加热，冷却液电加热器处于加热模式。冷却液电加热器处于加热模式下的功率为：Q1＝CMΔT+KAΔT；其中C为冷却液比热容，M为被冷却液的质量，ΔT为冷却液目标温度与环境温度差，K为冷却液与环境的换热系数，A为冷却液与环境换热面积。当冷却液的温度达到预设的冷却液目标温度时，温度控制器控制冷却液电加热器16自动转换至保温模式工作，降低加热器的加热功率，且保温状态各加热器的加热功率可通过温控模块设置，保证油液被加热至合适温度，避免持续高功率加热造成能源浪费，避免高温引起油品质的改变，避免电池高温造成火灾等危险事故的发生。冷却液电加热器处于保温模式的功率为：Q2＝KAΔT。在对发动机润滑油、变速箱油、液压油等油液进行加热时，温度控制器对相应的各电加热器都采取与对冷却液电加热器控制方式相同的方式进行控制。
在冷起动辅助***对油液以及部件进行加热的控制过程中，当冷却液和液压油温度都达到各自的设定值之后，温度控制器才控制对应的电加热器对蓄电池、发动机润滑油、变速箱油进行加热。

Claims (9)

1.一种冷起动辅助***，用于包含燃油发动机的工程机械，其特征在于该***包括用于加热发动机冷却液并与温度控制器连接的水泵加热器、检测发动机冷却液温度并与温度控制器连接的冷却液温度传感器、用于加热液压油且与温度控制器连接的电加热装置，所述温度控制器与市电电源连接，电加热装置包括硅橡胶加热器和用于检测被加热对象温度的温度传感器，用于加热液压油的硅橡胶加热器贴附在液压油箱的外表面。
2.根据权利要求1所述的冷起动辅助***，其特征在于该辅助***还包括用于加热发动机润滑油且与温度控制器连接的电加热装置，该电加热装置的硅橡胶加热器贴附在发动机润滑油底壳的外表面。
3.根据权利要求1所述的冷起动辅助***，其特征在于该辅助***还包括用于加热变速箱油且与所述温度控制器连接的电加热装置，该电加热装置的硅橡胶加热器贴附于变速箱底壳的外表面。
4.根据权利要求1所述的冷起动辅助***，其特征在于该辅助***还包括用于加热蓄电池且与所述温度控制器连接的电加热装置，该电加热装置的硅橡胶加热器贴附于蓄电池的外表面。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的冷起动辅助***，其特征在于水泵加热器和各电加热装置的硅橡胶加热器与所述温度控制器之间的连接电路上设置有开关。
6.一种用于权利要求1中冷起动辅助***的加热辅助控制方法，其特征在于获取各被加热油液的温度，当被加热油液温度低于预设温度时，温度控制器控制与该被加热油液对应的加热器处于加热模式，加热模式功率Q1：Q1＝CMΔT+KAΔT；
其中C为油液比热容，M为被加热油液的质量，ΔT为被加热油液目标温度与环境温度差，K为被加热油液与环境的换热系数，A为被加热油液与环境换热面积。
7.根据权利要求6所述的加热辅助控制方法，其特征在于当被加热油液温度高于预设温度时，温度控制器控制与该被加热油液对应的加热器处于保温模式，保温模式功率：Q2＝KAΔT。
8.根据权利要求6或7所述的加热辅助控制方法，其特征在于冷起动辅助***还包括用于加热发动机润滑油的电加热装置、用于加热变速箱油的电加热装置和用于加热蓄电池的电加热装置，各电加热装置均与温度控制器连接；当发动机冷却液和液压油的温度各自高于对应的预设值之后，温度控制器控制对应的电加热装置对发动机润滑油、变速箱油和蓄电池进行独立加热直至各被加热对象温度达到预设值。
9.一种工程机械，其特征在于具有权利要求1至5中任一项所述的冷起动辅助***。
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