工程機械用獨立冷卻系統(tǒng)

　　隨著世界各國對環(huán)境的重視及簽定京都協(xié)議的國家越來越多，各個城市對工程機械排放的要求也越來越嚴格，而為了達到相應的排放標準，在進行整機設計時就應該考慮燃料的充分利用，而要作到這一點就應該對整機的功率分配上進行良好的優(yōu)化。為了最優(yōu)利用發(fā)動機的燃油效率，確保排放保持在EURO-3(歐洲第三階段排放)排放標準限定量最高值以下，并且使整機的磨損最小，發(fā)動機必須快速達到它要求的工作溫度并且保持恒定。冷卻系統(tǒng)的目的是使冷卻系統(tǒng)散發(fā)從發(fā)動機帶入水箱的熱量并冷卻發(fā)動機機體及冷卻其它系統(tǒng)的散熱器(見圖1)。而我國現(xiàn)有柴油發(fā)動機均為V型帶或發(fā)動機直接帶動冷卻風扇冷卻，冷卻能力只隨發(fā)動機變化而變化，功率調(diào)節(jié)范圍非常小，在應用過程中有極大的浪費，當發(fā)動機低溫應用時存在過冷現(xiàn)象，造成發(fā)動機損傷。因此，就很有必要研究智能獨立冷卻系統(tǒng)，使發(fā)動機負載快速變化時，冷卻系統(tǒng)仍能保持進氣和冷卻水的溫度在一個很小的誤差范圍內(nèi)。

　　1?獨立冷卻系統(tǒng)原理獨立冷卻系統(tǒng)由液壓泵、驅(qū)動馬達、風扇、水箱和溫度壓力閥等構(gòu)成，其工作原理如下：當發(fā)動機起動后，溫度傳感器對水溫及油溫進行測試，若溫度較低，不需冷卻，則溫度壓力閥控制液壓泵的流量或驅(qū)動馬達的轉(zhuǎn)速使其為零，則風扇的轉(zhuǎn)速為零，無散熱功率損失。若溫度上升，則溫度壓力閥將溫度根據(jù)一定的計算公式轉(zhuǎn)換為液壓泵的排量或馬達的轉(zhuǎn)速，并使其隨溫度動態(tài)變化，從而達到控制風扇轉(zhuǎn)速的目的，使風扇的轉(zhuǎn)速與圖1所要求的一致，散熱功率損失達到最小，整機的功率利用燃油率達到最優(yōu)化。

　　2?智能獨立冷卻系統(tǒng)的主要優(yōu)點：散熱風扇的轉(zhuǎn)速可以從最大到最小進行無級調(diào)速。散熱風扇可以獨立裝配，能夠被安裝在車輛的任意位置，對整機進行造型設計及空間布置上有很大優(yōu)勢。冷卻系統(tǒng)對多個工作參數(shù)同時檢測，可以對水溫、液壓油溫、傳動油溫等同時進行監(jiān)測。系統(tǒng)具備精確的功率的控制，沒有節(jié)流損失，消耗能源低；自動防故障裝置功能，保證系統(tǒng)的正常運行。風扇轉(zhuǎn)速不依賴于發(fā)動機轉(zhuǎn)速而是根據(jù)散熱量決定。水箱的冷卻性能由它的冷卻能力和空氣質(zhì)量流量決定，它也依賴于水箱的結(jié)構(gòu)設計、導致輪廊和風扇輪的直徑，也與風扇速度有關，因此可以配不同性能的水箱達到不同的效果。

　　3?智能獨立冷卻系統(tǒng)的幾種風扇驅(qū)動控制形式：智能獨立冷卻系統(tǒng)的風扇驅(qū)動控制形式如圖2所示，有機液控制和電流控制兩種：機液控制是一種簡單使用系統(tǒng)，換句話說，僅僅只有一個或兩個流體參數(shù)被控制，所用液壓動力源可選定量齒輪泵或變量柱塞泵，執(zhí)行裝置為恒速馬達，而溫度壓力閥則對所控制的參數(shù)進行反饋進而控制馬達的轉(zhuǎn)速，達到控制目的。如圖所示：兩種控制形式不同之處在于：圖a為定量泵系統(tǒng)，流量不可以變，當溫度變化時，溫度傳感器將電信號傳遞給溫度壓力閥，改變溫度壓力閥的出油壓力，從而改變優(yōu)先閥的控制油壓，使泵到馬達的流量發(fā)生變化，從而控制風扇的轉(zhuǎn)速。圖b為變量泵，所以變量泵的流量直接受溫度壓力閥的出油壓力控制，不存在優(yōu)先閥，更能減少功率的損失。電液控制的優(yōu)點是允許更快的信號處理和一個更高控制性能。復雜系統(tǒng)能夠檢測多個氣液溫度和開關信號。電液控制原理圖電液控制原理基本等同與機液控制，但是所控制的參數(shù)可以根據(jù)整機的監(jiān)控器的需要進行增加，并在整機監(jiān)控器上進行編程，從而對不同參數(shù)分配不同的散熱功率，從而達到更佳的效果，提高燃油的利用率。降低功耗。

　　4?獨立冷卻系統(tǒng)的設計要點及應用范圍：獨立冷卻系統(tǒng)的適應工作溫度范圍從40℃到100℃，特別適宜用于散熱片污染或在高海拔工作時當水箱性能降低時，風扇轉(zhuǎn)速會自動增加，當電控失效的情況下風扇以最高功率運轉(zhuǎn)，從而保證系統(tǒng)的正常運行。如果有些要求特別的產(chǎn)品，如：排放及噪音等，盡管發(fā)動機負載變化很快，所有這些要求和標準可能需要一個用變量泵液壓驅(qū)動的風扇。設計冷卻系統(tǒng)應重點注意以下幾點：發(fā)動機的最小和最大轉(zhuǎn)速發(fā)動機轉(zhuǎn)速滿足風扇最大能力風扇的最大驅(qū)動功率假若一個變量泵因空間或成本原因不能安裝在柴油機上，定量泵通過旁路控制，并且驅(qū)動功率在10～15KW是一個好的方案。根據(jù)需要，靜壓驅(qū)動風扇可選機液控制或電液控制。機液控制一般用在簡單的有一個或兩個輸入口的系統(tǒng)中。越復雜的有很多的輸入口的系統(tǒng)一般用柱塞泵或外嚙齒輪驅(qū)動的電液控制系統(tǒng)。應用范圍：能獨立冷卻系統(tǒng)現(xiàn)在被廣泛使用在建筑機械、公共汽車、鐵路牽引車，重型貨物運輸車輛和其它由柴油機驅(qū)動的機械上。