發動機艙冷卻散熱裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種發動機艙冷卻散熱裝置，包括冷卻風扇和驅動冷卻風扇的風扇驅動機構，其中，還包括溫度傳感器和電控單元，冷卻風扇設置在發動機艙內的發動機的前方位置，將發動機艙外部的常溫空氣引入發動機艙內部進行降溫，電控單元分別與溫度傳感器和風扇驅動機構相連，根據溫度傳感器檢測到的發動機艙內部溫度控制風扇驅動機構調節冷卻風扇的轉速。本發明能夠根據發動機艙內部溫度進行冷卻風扇的轉速的調節，提高冷卻效果，另外還能夠將發動機艙外部的迎面風引入發動機艙內，形成從前到后的空氣流動方向，促使發動機艙的空氣流動加速，提高發動機艙內部的空冷效果，消除發動機艙溫度過高而導致膠管管路加速老化的問題。
【專利說明】發動機艙冷卻散熱裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及工程機械領域，尤其涉及一種發動機艙冷卻散熱裝置。
【背景技術】
[0002]起重機是一種用于起升重物的設備，安裝在依靠輪胎結構移動的底盤上。在起重機的底盤動力系統中，重型柴油發動機周圍布滿各種氣體管路、冷卻水管、電器線纜和起重機特有的大量液壓油管，這些管路要么用于保障發動機的正常工作，要么屬于起重機其它系統的一部分，保證其它系統的正常工作。由于重型柴油機發熱量大，起重機經常工作在持續高溫、環境工況惡劣的場合，其散熱問題較為突出并直接影響到周圍部件及整機產品性能和市場競爭力。
[0003]目前柴油機主要配置水冷式散熱器和中冷器，分別對發動機機體和進氣溫度進行冷卻，水冷式散熱器僅能夠對發動機內部進行冷卻，這種水冷式散熱器所使用的冷卻風扇主要采用機械式的驅動形式，冷卻風扇由發動機曲軸通過V帶直接驅動。
[0004]如圖1所示，為現有的冷卻散熱結構在起重機中的安裝示意圖。散熱器a3、冷卻風扇a4和發動機a5均設置在發動機罩a2內，冷卻風扇a4是發動機自帶風扇，如圖2所示，布置在發動機a5的前端位置，由散熱器驅動輪a6帶動，而散熱器驅動輪a6則與發動機a5的曲軸a8通過V帶a7傳遞動力，冷卻風扇a4主要作用是為冷卻系統中散熱器a3的強制換熱提供冷卻風，并不是專門針對發動機艙過熱問題而設置。這種冷卻方式需要消耗發動機的有效功率，而且風扇轉速依賴于發動機的曲軸轉速，不能根據發動機的不同工況自動調節，使得冷卻效果不好。發動機低速大負荷工況下，發動機發熱量增大，由于風扇轉速不能提高，發動機艙溫度升高；發動機高速小負荷工況下，發動機發熱量減小，而風扇轉數卻會增加。冷卻風扇消耗發動機的有效功率，在某些工況下發動機艙不需要散熱，風扇會隨著發動機一起旋轉，浪費能源。帶有娃油離合器的風扇，能根據風扇周圍的溫度在一定范圍內調節風扇轉速，但調節能力有限，當發動機功率較大時，受發動機曲軸轉速影響，風扇冷卻能力不足以提供足夠的降溫風量，尤其在怠速工況時，發動機轉速較低，使得冷卻風扇轉速降低，離合器全部結合也不能有效對發動機艙降溫。
[0005]從圖1中可以看到，發動機a5設置的位置位于駕駛室al的后方，不能在車輛行駛時利用迎面風降溫，而隨著發動機功率的增大會使得發動機機體向外輻射較多熱量，而這些熱量會使得發動機艙溫度過高，進而使發動機周圍的各種膠管因暴露在高溫環境下而加快老化。
[0006]從圖2中可以看到，冷卻風扇a4布置在發動機a5前部位置，提供的冷卻風會在流經散熱器后吹向發動機周圍，對發動機艙有一定的冷卻效果，然而冷卻風扇a4的前部空間狹小，冷卻風受駕駛室阻擋，流動阻力增大，經過散熱器后冷卻空氣溫度升高，因此對發動機艙內部空氣的冷卻非常有限，難以解決隨大功率發動機輻射所帶來的發動機艙溫度過高，導致管路加速老化的問題。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提出一種發動機艙冷卻散熱裝置，能夠自動調節冷卻風扇轉速，控制發動機艙溫度在允許范圍內。
[0008]為實現上述目的，本發明提供了一種發動機艙冷卻散熱裝置，包括冷卻風扇和驅動所述冷卻風扇的風扇驅動機構，其中，還包括溫度傳感器和電控單元，所述冷卻風扇設置在發動機艙內的發動機的前方位置，將所述發動機艙外部的常溫空氣引入所述發動機艙內部進行降溫，所述電控單元分別與所述溫度傳感器和風扇驅動機構相連，根據所述溫度傳感器檢測到的發動機艙內部溫度控制所述風扇驅動機構調節所述冷卻風扇的轉速。
[0009]進一步的，所述風扇驅動機構為液壓馬達，所述電控單元與控制所述液壓馬達的油壓的比例閥連接，根據所述溫度傳感器檢測到的發動機艙內部溫度控制提供給所述比例閥的電流，通過調整所述液壓馬達的油壓來調節所述冷卻風扇的轉速。
[0010]進一步的，所述風扇驅動機構為電機及驅動電路，所述電機及驅動電路由蓄電池供電，所述電控單元與所述驅動電路電連接，根據所述溫度傳感器檢測到的發動機艙內部溫度向所述驅動電路發出控制信號，所述驅動電路對所述控制信號進行光電隔離和功率放大后，驅動所述冷卻風扇以與所述發動機艙內部溫度對應的預設轉速工作。
[0011]進一步的，所述冷卻風扇的調速方式采用脈寬調制方式。
[0012]進一步的，所述冷卻風扇為包括至少一個電子風扇的電子風扇組，所述電控單元根據所述溫度傳感器檢測到的發動機艙內部溫度向所述驅動電路發出控制信號，所述驅動電路根據所述控制信號選擇與所述發動機艙內部溫度對應的電子風扇數量進行工作。
[0013]進一步的，還包括溫度顯示器、工作指示燈和故障報警裝置，均與所述電控單元電連接，所述溫度顯示器顯示當前的所述發動機艙內部溫度，所述工作指示燈顯示所述冷卻風扇是否工作，所述故障報警裝置在所述冷卻風扇不能正常工作或發動機艙內部溫度過高時發出故障報警信號。
[0014]進一步的，所述冷卻風扇設置在所述發動機的前部300?500_的位置。
[0015]進一步的，所述冷卻風扇相對于所述發動機傾斜設置，所述冷卻風扇的扇頁轉軸與所述發動機的曲軸軸線呈5°?15°偏角。
[0016]基于上述技術方案，本發明將冷卻風扇設置在發動機艙內的發動機的前方位置，將發動機艙外部的常溫空氣引入發動機艙內部進行降溫，而電控單元能夠根據發動機艙內部溫度來控制風扇驅動機構調節冷卻風扇的轉速。相比于現有的具有自帶風扇發動機的冷卻散熱結構，本發明能夠根據發動機艙內部溫度進行冷卻風扇的轉速的調節，風扇轉速無須依賴發動機的曲軸轉速，進而能夠根據發動機的不同工況進行自動調整，提高冷卻效果，而且相比于自帶風扇的發動機，本發明能夠將發動機艙外部的迎面風引入發動機艙內，形成從前到后的空氣流動方向，促使發動機艙的空氣流動加速，提高發動機艙內部的空冷效果，消除因大功率發動機引起的發動機艙溫度過高而導致發動機艙內各種膠管管路加速老化的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:[0018]圖1為現有的冷卻散熱結構在起重機中的安裝示意圖。
[0019]圖2為現有的自帶冷卻風扇的發動機的結構示意圖。
[0020]圖3為本發明發動機艙冷卻散熱裝置的一實施例的結構示意圖。
[0021]圖4為本發明發動機艙冷卻散熱裝置的另一實施例的結構示意圖。
[0022]圖5為本發明發動機艙冷卻散熱裝置的又一實施例中電子風扇組的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0024]現有的冷卻散熱結構采用機械式的自帶風扇的發動機形式，對于發動機艙的冷卻效果非常有限，而且會消耗發動機的一定的有效功率，浪費能源。而本發明提出了一種發動機艙冷卻散熱裝置，包括冷卻風扇和驅動冷卻風扇的風扇驅動機構，還包括溫度傳感器和電控單元，將冷卻風扇設置在發動機艙內的發動機的前方位置，通過冷卻風扇將發動機艙外部的常溫空氣引入發動機艙內部進行降溫，電控單元分別與溫度傳感器和風扇驅動機構相連，根據溫度傳感器檢測到的發動機艙內部溫度控制風扇驅動機構調節冷卻風扇的轉速。
[0025]風扇驅動機構可選擇液壓馬達或者電機及驅動電路，相應的電控單元所控制的部件及控制方式有所區別，以下分別通過不同實施例來進行說明。
[0026]如圖3所示，為本發明發動機艙冷卻散熱裝置的一實施例的結構示意圖。在本實施例中，冷卻風扇2設置在發動機艙I內的發動機4的前方位置，冷卻風扇2的一側靠近發動機艙I外部的迎風面，而另一側將發動機艙I外部的常溫空氣引入發動機艙I內部進行降溫。其中空氣流向a如圖3中斷續箭頭所示，可以看到發動機艙I內部的空氣流動覆蓋了發動機艙I的內部空間，形成了從前到后的空氣流動方向，促使發動機艙的空氣流動加速，減少流動阻力，提聞發動機艙內部的空冷效果。
[0027]風扇驅動機構為液壓馬達3，而電控單元(圖中未示出)與控制液壓馬達3的油壓的比例閥連接，根據溫度傳感器檢測到的發動機艙內部溫度控制提供給比例閥的電流，通過調整液壓馬達3的油壓來調節冷卻風扇2的轉速。
[0028]如圖4所示，為本發明發動機艙冷卻散熱裝置的另一實施例的結構示意圖。在本實施例中，冷卻風扇5設置在發動機艙I內的發動機4的前方位置,冷卻風扇5的一側靠近發動機艙I外部的迎風面，而另一側將發動機艙I外部的常溫空氣引入發動機艙I內部進行降溫。空氣流向b如圖4中斷續箭頭所示，可以看到發動機艙I內部的空氣流動覆蓋了發動機艙I的內部空間，形成了從前到后的空氣流動方向，促使發動機艙的空氣流動加速，減少流動阻力，提聞發動機艙內部的空冷效果。
[0029]風扇驅動機構為電機及驅動電路，而電機及驅動電路由蓄電池供電，而冷卻風扇5為電子風扇。電控單元與驅動電路電連接，根據溫度傳感器檢測到的發動機艙內部溫度向驅動電路發出控制信號，驅動電路對該控制信號進行光電隔離和功率放大后，驅動冷卻風扇5以與發動機艙內部溫度對應的預設轉速工作。而冷卻風扇5的調速方式采用脈寬調制方式。
[0030]溫度傳感器可以設置在發動機艙I內，對發動機艙I的內部溫度進行檢測，然后將實時檢測到的溫度信號發送給電控單元，電控單元中可以預先設置有氣溫值與風扇轉速值的對應關系，根據接收的溫度信號進行查詢來確定應控制的風扇轉速值所對應的控制信號，經過驅動電路對控制信號進行光電隔離和功率放大后，可以實現對冷卻風扇5的轉速的調整，使其滿足查詢到的風扇轉速值。
[0031]相比于圖3所示實施例，本實施例依靠蓄電池對電子風扇供電，因此布置起來更為靈活，而且由于電子風扇本身工作效率較高，因此在功耗上也比較低。另一方面，電子風扇本身噪音較小，且容易與各類電氣裝置配合。例如可以在發動機艙冷卻散熱裝置中增加溫度顯示器、工作指示燈和故障報警裝置等，這些電氣裝置均與電控單元電連接，其中溫度顯示器用于顯示當前的發動機艙內部溫度，工作指示燈用于顯示冷卻風扇是否工作，故障報警裝置用于在所述冷卻風扇不能正常工作或發動機艙內部溫度過高時發出故障報警信號。當然，這些電氣裝置也適用于本發明的其他實施例，例如圖3實施例。這些電氣裝置的使用可以將系統工作狀態、溫度情況以及故障信息實時反饋給駕駛員，方便駕駛員及時了解動力系統的當前情況，進而提高了動力系統的可靠性。
[0032]如圖5所示，為本發明發動機艙冷卻散熱裝置的又一實施例中電子風扇組的結構示意圖。與上一實施例相比，本實施例的冷卻風扇5’為包括至少一個電子風扇的電子風扇組(圖5中電子風扇組包括電子風扇51和電子風扇52)，電控單元可以根據溫度傳感器檢測到的發動機艙內部溫度向驅動電路發出控制信號，驅動電路根據該控制信號選擇與發動機艙內部溫度對應的電子風扇數量進行工作。換句話說，假如電子風扇組包括了兩個電子風扇51、52，當溫度傳感器檢測到發動機艙內部溫度較高時，電控單元控制兩個電子風扇均進行工作，而當溫度傳感器檢測到發動機艙內部溫度處于中間范圍時，電控單元控制一個電子風扇進行工作，而當溫度傳感器檢測到發動機艙內部溫度處于適宜范圍，即溫度適合時，電控單元控制兩個電子風扇均不工作。通過電子風扇數量的控制可以實現更寬的溫度控制效果，也能更好的節能，而結合風扇轉速的控制可以達到發動機艙內更佳的溫度控制效果。
[0033]在上述各個實施例中，冷卻風扇2、5、5’均設置在發動機艙內的發動機的前方位置，具體可根據發動機艙內發動機前部空間的大小來確定，例如將冷卻風扇2、5、5’設置在發動機4的前部300?500mm的位置。而為了減小空氣的流動阻力，可以使冷卻風扇2、5、5’不直接正對著發動機4的前端設置，而是相對于發動機4傾斜設置，即使冷卻風扇2、5、5’的扇頁轉軸與發動機4的曲軸軸線呈5°?15°偏角，減少發動機4本身對流動空氣的阻礙，降低空氣流動阻力，提高冷卻風扇的冷卻效果。
[0034]本發明的發動機艙冷卻散熱裝置適用于各類工程機械的動力系統，能夠有效地控制發動機艙的內部溫度在允許范圍內，避免因大功率發動機引起的發動機艙溫度過高而導致發動機艙內各種膠管管路加速老化的問題。
[0035]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案范圍當中。
【權利要求】
1.一種發動機艙冷卻散熱裝置，包括冷卻風扇和驅動所述冷卻風扇的風扇驅動機構，其特征在于，還包括溫度傳感器和電控單元，所述冷卻風扇設置在發動機艙內的發動機的前方位置，將所述發動機艙外部的常溫空氣引入所述發動機艙內部進行降溫，所述電控單元分別與所述溫度傳感器和風扇驅動機構相連，根據所述溫度傳感器檢測到的發動機艙內部溫度控制所述風扇驅動機構調節所述冷卻風扇的轉速。
2.根據權利要求1所述的發動機艙冷卻散熱裝置，其特征在于，所述風扇驅動機構為液壓馬達，所述電控單元與控制所述液壓馬達的油壓的比例閥連接，根據所述溫度傳感器檢測到的發動機艙內部溫度控制提供給所述比例閥的電流，通過調整所述液壓馬達的油壓來調節所述冷卻風扇的轉速。
3.根據權利要求1所述的發動機艙冷卻散熱裝置，其特征在于，所述風扇驅動機構為電機及驅動電路，所述電機及驅動電路由蓄電池供電，所述電控單元與所述驅動電路電連接，根據所述溫度傳感器檢測到的發動機艙內部溫度向所述驅動電路發出控制信號，所述驅動電路對所述控制信號進行光電隔離和功率放大后，驅動所述冷卻風扇以與所述發動機艙內部溫度對應的預設轉速工作。
4.根據權利要求3所述的發動機艙冷卻散熱裝置，其特征在于，所述冷卻風扇的調速方式采用脈寬調制方式。
5.根據權利要求3所述的發動機艙冷卻散熱裝置，其特征在于，所述冷卻風扇為包括至少一個電子風扇的電子風扇組，所述電控單元根據所述溫度傳感器檢測到的發動機艙內部溫度向所述驅動電路發出控制信號，所述驅動電路根據所述控制信號選擇與所述發動機艙內部溫度對應的電子風扇數量進行工作。
6.根據權利要求1?5任一所述的發動機艙冷卻散熱裝置，其特征在于，還包括溫度顯示器、工作指示燈和故障報警裝置，均與所述電控單元電連接，所述溫度顯示器顯示當前的所述發動機艙內部溫度，所述工作指示燈顯示所述冷卻風扇是否工作，所述故障報警裝置在所述冷卻風扇不能正常工作或發動機艙內部溫度過高時發出故障報警信號。
7.根據權利要求1?5任一所述的發動機艙冷卻散熱裝置，其特征在于，所述冷卻風扇設置在所述發動機的前部300?500mm的位置。
8.根據權利要求7所述的發動機艙冷卻散熱裝置，其特征在于，所述冷卻風扇相對于所述發動機傾斜設置，所述冷卻風扇的扇頁轉軸與所述發動機的曲軸軸線呈5°?15°偏角。
【文檔編號】F01P7/04GK103925062SQ201410168131
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月24日 優先權日:2014年4月24日
【發明者】郭昆偉, 吳高騰, 李麗, 呂宏剛 申請人:徐州重型機械有限公司