一種工程機械用柴油機冷卻系統及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及工程機械技術領域，尤其是涉及一種工程機械用柴油機冷卻系統及其控制方法。
【背景技術】
[0002]柴油機部分負荷運行時，尤其是在中低轉速部分負荷運行時，熱負荷較低，缸內各零件表面溫度處于較低的狀態，這時冷卻液循環的節流控制裝置起作用，以保持一定的冷卻液溫度。
[0003]當柴油機加油門提高輸出時，由于回水溫度升高響應需要一定時間，以及傳感器動作靈敏度因素，水循環節流閥開度會有滯后的響應。然而，散熱器冷卻風扇通過液力離合器與柴油機轉軸耦合，并且由環境空氣到散熱器壁面的傳熱過程，空氣側的對流換熱系數是最主要的制約因素，所以在柴油機轉速(風扇轉速)沒有明顯有效提高以滿足負荷增加的散熱要求的工況前提下(很多情況下處于這種狀態)，單純加大節流閥開度提升循環水量，實際起不到真正的作用，柴油機缸內各零件表面溫度可能過熱。
[0004]目前為了防止過熱，采用相對較低的冷卻液設計溫度(75°C?80°C)，使得柴油機適應負荷變化的要求。但導致:散熱器傳熱溫差減小，需要更多的傳熱單元數，意味著散熱風扇能耗的上升和材料的消耗；柴油機平均散熱量上升，熱效率降低，油耗增加；由于較大的散熱單元數設計，當柴油機轉速響應提高時，節流閥重新減少開度，風扇的冷卻功率部分浪費。
【發明內容】
[0005]針對現有技術不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種工程機械用柴油機冷卻系統及其控制方法，以達到柴油機沒有過熱風險，并且能使柴油機快速暖機的目的。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案為:
[0007]一種工程機械用柴油機冷卻系統，包括散熱器、冷卻水流入水管、冷卻水流出水管，所述冷卻水流入水管與散熱器的進水口相連，所述冷卻水流出水管與散熱器的出水口相連，還包括蓄熱器和電控調節閥，所述蓄熱器兩端分別與冷卻水流入水管及冷卻水流出水管相連，和散熱器形成并聯；所述電控調節閥設在蓄熱器的支路上。
[0008]所述散熱器包括兩個并聯設置的散熱器I和散熱器II，散熱器II位于散熱器I與蓄熱器之間，散熱器I的進水口和散熱器II的進水口之間的連接管路上設有電控截止閥。
[0009]所述蓄熱器為PCM蓄熱器。
[0010]所述蓄熱器中的蓄熱材料相變溫度在60-70°C。
[0011]所述蓄熱器的支路上設有循環栗。
[0012]該工程機械用柴油機冷卻系統的控制方法，包括以下:
[0013]柴油機高負荷運行時，電控截止閥打開，電控調節閥根據負荷調節開度，部分冷卻水通過蓄熱器，通過蓄熱器輔助冷卻，冷卻溫度降低。
[0014]柴油機中低負荷運行時，散熱器的風扇耦合，電控截止閥關閉，冷卻水通過散熱器I ;電控調節閥全開，循環栗工作，蓄熱器冷卻再生循環。
[0015]柴油機中低負荷運行時，當散熱器的風扇不耦合，電控截止閥打開，電控調節閥調節開度，蓄熱器作為冷卻裝置。
[0016]柴油機啟動時，電控截止閥和電控調節閥打開，循環栗工作，蓄熱器作為熱源，用于發動機預熱升溫。
[0017]本發明與現有技術相比，具有以下優點:
[0018]1、冷卻系統響應及時、可靠、可控，柴油機沒有過熱風險；
[0019]2、由于平均設計水溫增加，和空氣的散熱溫差上升，所需傳熱單元數減少，冷卻風扇能耗降低、散熱器體積減小，提升柴油機經濟性；
[0020]3、柴油機中低負荷冷卻液溫度上升，柴油機熱效率提高；
[0021]4、柴油機高負荷時冷卻液溫度降低，關鍵受熱零部件可靠性更好，可延長使用壽命;
[0022]5、可在柴油機啟動時由蓄熱器為冷卻液加溫，使柴油機快速暖機，減少冷機運行磨損。
【附圖說明】
[0023]下面對本說明書各幅附圖所表達的內容及圖中的標記作簡要說明:
[0024]圖1為本發明冷卻系統示意圖。
[0025]圖中:1.散熱器1、2.散熱器I1、3.蓄熱器、4.循環栗、5.電控調節閥、6.電控截止閥。
【具體實施方式】
[0026]下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0027]如圖1所示，該工程機械用柴油機冷卻系統，包括散熱器、冷卻水流入水管、冷卻水流出水管、蓄熱器3、電控調節閥5以及電控截止閥6，其中，冷卻水流入水管與散熱器的進水口相連，冷卻水流出水管與散熱器的出水口相連，蓄熱器的進口與冷卻水流入水管相連，蓄熱器的出口與冷卻水流出水管相連，蓄熱器和散熱器形成并聯，電控調節閥設在蓄熱器的支路上。
[0028]散熱器包括兩個并聯設置的散熱器I 1和散熱器II 2，散熱器II 2位于散熱器I 1與蓄熱器3之間，散熱器I的進水口和散熱器II的進水口之間的連接管路上設有電控截止閥。
[0029]散熱器I和散熱器II以及蓄熱器三者并聯形成冷卻系統，在蓄熱器的支路上設有循環栗；蓄熱器位于電控調節閥和循環栗之間，電控調節閥與冷卻水流入水管相連，循環栗4與冷卻水流出水管相連。
[0030]蓄熱器3為PCM蓄熱器，便于控制。蓄熱器中的蓄熱材料相變溫度在60_70°C之間，具體參數可由應用需求確定。
[0031]蓄熱器用以提供負荷上升時對冷卻液的5°C?10°C的額外冷卻，而當風扇轉速達到要求時退出工作。通過原理性仿真計算模擬和試驗驗證，發現當冷卻液設計溫升高到90-95度，對于柴油機部分負荷更為有利，可以使零件溫度不至于過低，提高潤滑效率和燃燒效率；在負荷加大時，通過ECU控制訊號，及時介入蓄熱器對柴油機冷卻液溫度輔助冷卻，使冷卻液溫下降5°C?10°C，可以有效快速地響應負荷變化對冷卻系統的要求。柴油機中低負荷采用更高的冷卻液溫，高負荷采用稍低的冷卻液溫，其溫度響應不受柴油機即時轉速影響，更為安全可靠、可控。
[0032]該工程機械用柴油機冷卻系統的具體控制方法，包括以下:
[0033]柴油機高負荷運行時，電控截止閥打開，電控調節閥根據負荷調節開度，部分冷卻水通過蓄熱器，通過蓄熱器輔助冷卻，冷卻溫度降低，提供低的組合出水溫度，柴油機沒有過熱風險。
[0034]柴油機中低負荷運行時，散熱器的風扇耦合，電控截止閥關閉，冷卻水通過散熱器I ;電控調節閥全開，循環栗工作，蓄熱器冷卻再生循環。
[0035]柴油機中低負荷運行時，當散熱器的風扇不耦合，電控截止閥打開，電控調節閥調節開度，蓄熱器作為冷卻裝置；其又可分為循環栗工作或關閉兩者情況。
[0036]柴油機啟動時，電控截止閥和電控調節閥打開，循環栗工作，蓄熱器作為熱源，用于發動機預熱升溫，提供60°C左右熱水，使柴油機快速暖機，減少冷機運行磨損。
[0037]上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明的構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種工程機械用柴油機冷卻系統，包括散熱器、冷卻水流入水管、冷卻水流出水管，所述冷卻水流入水管與散熱器的進水口相連，所述冷卻水流出水管與散熱器的出水口相連，其特征在于:還包括蓄熱器和電控調節閥，所述蓄熱器兩端分別與冷卻水流入水管及冷卻水流出水管相連，和散熱器形成并聯；所述電控調節閥設在蓄熱器的支路上。2.如權利要求1所述工程機械用柴油機冷卻系統，其特征在于:所述散熱器包括兩個并聯設置的散熱器I和散熱器II，散熱器II位于散熱器I與蓄熱器之間，散熱器I的進水口和散熱器II的進水口之間的連接管路上設有電控截止閥。3.如權利要求1所述工程機械用柴油機冷卻系統，其特征在于:所述蓄熱器為PCM蓄熱器。4.如權利要求1所述工程機械用柴油機冷卻系統，其特征在于:所述蓄熱器中的蓄熱材料相變溫度在60-70 °C。5.如權利要求2所述工程機械用柴油機冷卻系統，其特征在于:所述蓄熱器的支路上設有循環栗。6.一種如權利要求5所述工程機械用柴油機冷卻系統的控制方法，其特征在于:所述控制方法為，柴油機高負荷運行時，電控截止閥打開，電控調節閥根據負荷調節開度，部分冷卻水通過蓄熱器，通過蓄熱器輔助冷卻，冷卻溫度降低。7.一種如權利要求5所述工程機械用柴油機冷卻系統的控制方法，其特征在于:所述控制方法為，柴油機中低負荷運行時，散熱器的風扇耦合，電控截止閥關閉，冷卻水通過散熱器I ;電控調節閥全開，循環栗工作，蓄熱器冷卻再生循環。8.一種如權利要求5所述工程機械用柴油機冷卻系統的控制方法，其特征在于:所述控制方法為，柴油機中低負荷運行時，當散熱器的風扇不耦合，電控截止閥打開，電控調節閥調節開度，蓄熱器作為冷卻裝置。9.一種如權利要求5所述工程機械用柴油機冷卻系統的控制方法，其特征在于:所述控制方法為，柴油機啟動時，電控截止閥和電控調節閥打開，循環栗工作，蓄熱器作為熱源，用于發動機預熱升溫。
【專利摘要】本發明公開了一種工程機械用柴油機冷卻系統及其控制方法，冷卻系統包括散熱器、冷卻水流入水管、冷卻水流出水管，所述冷卻水流入水管與散熱器的進水口相連，所述冷卻水流出水管與散熱器的出水口相連，還包括蓄熱器和電控調節閥，所述蓄熱器兩端分別與冷卻水流入水管及冷卻水流出水管相連，和散熱器形成并聯；所述電控調節閥設在蓄熱器的支路上。冷卻系統響應及時、可靠、可控，柴油機沒有過熱風險；可在柴油機啟動時由蓄熱器為冷卻液加溫，使柴油機快速暖機，減少冷機運行磨損。
【IPC分類】F01P7/16, F01P3/18, F01P11/16, F02N19/10
【公開號】CN105370376
【申請號】CN201510989453
【發明人】梁和平, 金瑋, 束銘宇, 于松林, 王宏偉
【申請人】玉柴聯合動力股份有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年12月24日