内燃机风扇的电子控制液压驱动系统.pdf

⑦ 辟{ 一平 牛 内燃机风扇 的电子控制液压驱动系统 夏道 积T t o L 摘要对现代风扇系统的要求是效率高、噪声低和安装灵活，采用电子控制的液压风扇 驱动系统可以满足上述要求 ．这种系统在安装 上具有高度灵活性，可用于汽车 工程机械 军用车辆和固定设备。 叙 词 墅缝蟛 在 内燃机 中，燃油的能量约有 3 0 ％转化 为机械能．而其余的变为热。在转变为热的能 量 中，3 0 ％ ～5 0 ％损失在 排气系统，5 ％～ 1 0 ％为辐射损失，余 者必须通过冷却从发动 机气缸 中散掉 ． 因此 ，需要一种 十分有 效的发动机冷却系 统．它必 须相当可靠且能对冷却 液的温度 进行 精确控制 ． 常用的风扇驱动方式有三角皮带传动 装有恒温控制电磁离台器的三角皮带传动 装 有粘滞离台器的三角皮带传动 利用冷却液回 路中温度接触开关进 行通断控制的电动机驱 在磨料磨损、冲击磨料磨损和冲击磨料浸 蚀磨 损 的条 件下 ， l 1 0 F 8 I I钢具 有最 高的耐磨 性， l l o rl o 3 I钢 的 耐磨 性 差 一 些 ， 1 1 0 FI 3 3 1 钢的 耐磨 性 最 小 ．这 是 由于 Mn含量 低 的钢 在其表 面层 内容 易形成变 形马氏体层，因而具 有 高的强 化 效果 ．在 l 1 0 FI O I I 钢 内．尤其 是 l t O F8 钢 奥 氏体具 有较 低的稳定 性， 在被 加 工材料的磨蚀作用下引起表面层的塑性变形， 促进马氏体相的生成，从而提高抗磨料磨损的 能力． 在冲击磨料磨损和 冲击磨料浸蚀磨损条件 下，动载荷对马氏体转变的发展有促进作用， l 1 0 F1 0 J ]和 l 1 0 F8 J I 钢 与 l 1 0 rl 3 J I钢 相 比 耐磨 性的增加要更多 一些 。 试 验用钢的附加变质处理 表明 ．在不 同种 类的磨损条 件下，变质处理对 耐磨 性有不 同的 影 响与 用 Ti 进 行 变质处理 的钢相 比，用 V 动。如果要求安装灵活、风扇功率夫、系统效 率高的话，电子控制的液压驱动风扇系统将优 于上述几种 驱 动方式 。 1 液压风扇的连续和 间断驱动 图 l 表示 液 压 驱 动 风 扇 的 基 本 设 计方 案， 图 l c 所示 系统利用 了变量泵 ，其能量 损 失 和噪声 最 低。然而 该 系统 的成 本 明显较 高 ， 其应用限于风扇功率很大的场台． 具 有 旁 通 控 制 的定 量 泵 系 统 图 l a ． b 是非 常经济 的，而且适用于功率 范围为 l ～ 4 0 k W 的一般 需要． 进行变质处理可提高高锰钢在磨料磨损和冲击 磨料磨损条件下 的耐磨 性；而对在碱性 介质中 的 冲击 磨 料浸 蚀磨 损条 件 下 的耐 磨 性没 有 影 响，大部分矿 山冶金和 选矿企业用 的破碎．粉 碎设备是在这种条件下工作的． 业已肯定．在磨料磨损或冲击磨料磨损条 件下使用的高锰钢铸件，最好采 用 Al T i v 作综台变质处理．在冲击磨料谩蚀磨损条件下 工作时，采用加钒进行变质处理是不合适的． 仅管 1 1 0 F1 0 I I 和 1 1 0 F8 钢 在 耐磨性 上 比 1 1 0 F I 3 I I 钢优越，但在用于磨机和破碎机 作为非破碎体或用作挖掘机斗齿时，它们的冲 击韧性和塑性对于设备的可 靠工作是不充分 的。 谢燮揆 译自 3 “I a T e a o e Ⅱ p o Ⅱ 3 B o Ⅱ c T B 0 1 9 9 0 9 1 3 ～ l 4德安梗 41 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 哥 * 式 控 制 匝 匝 圈 皿皿 在定 量泵 系统中 ，带有 电磁 阀的间断控 制 图 l a 与带有 比例阀的连续控制 图 I b 之 间存在一定区别。在间断控制情况下，进人液 压马达 的流量 用温度开关和旁通油路 中的方 向 控制 阀进 行通 断控 制。在连续控制系统 中，进 人液压马达 的流量 按照冷却系统所要求 的功率 进行调节。这种调节是靠由温度传感器发出的 信号连续调节 比例 控制阀而实现的 。 2 内燃机风 扇的液压驱动系统 内燃机冷却液的温度靠液压马达驱动的轴 流或径流式风扇的转速控制．进人液压马达的 油流 由被发动机直接驱动的液压泵或旁通油路 中的电磁控制阀提供．旁路压力控制阔还起限 制最大压力的作用 。阀关闭时，风扇转速达到 最高 值 ，这 意 味着泵 的全 部 流量 进人 液压 马 达 ． 作为一个附加特性．当需要放掉功率以确 保风扇在电器失灵情况下仍能工作时，压力控 制阀偏离关闭位置。 当因发动机转速加快而泵的流量变大时， 传感器将检测出冷却液温度的下降，使比例阀 打 开 而保 持 风扇 最 大 转速 或 液 压马 达功 率 恒 一 42一 图 1 定 。液压马达所需功率取 决于风扇特性。 对 于给 定的轴流式风扇 ，它所 吸收的功率 与风扇 转速 的立 方成 正 比。一 台典 型的风扇在 4 0 0 r ／mi n时 所 吸 收 的 功 率 为 9 0 W ； 而 在 2 5 0 0 r ／mi n时所吸收 的功率达 I l k W 。 噪声的大小也取决于风扇转速，且随风扇 转速以近似三次方的关系增加。比例压力控制 具有可调 的压力超调 量，它 限 制了风扇 马达的 最高 压力， 以保证 噪声和风 扇功率不致 过大 。 3 风扇转速 的控制 内燃机冷却液的温度 由温度传感嚣，电子 控制装置和电操纵 比例压 力控制阀控制 。这些 元件结合在一起控制液压马达的流量和压力。 风 扇的最低转速 由比例压力控制阀处于开 启 位置时的系统压降确定 。风扇转速在 由温度 传感 器和电子 装置控制的最 小风 扇功率和最大 功率之间连续增加．最大转速 由比例压力阀的 压力调定值和泵的流量控制。 若尺寸选择得适当．风扇将一般在中等转 速工作，以便减小噪声和功率消耗． 4优点 4 ． I 准确控制冷却液的温度 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图 2为风扇转速与冷却液温度之间的关系 曲线．使开关接通时的温度曲线与使开关断开 时的温度 曲线之间的温度差 滞后仅 约为 1 ℃ 。这 使得冷 却液 温度 波动极 小 ，实现 了精 确控制。即使在发动机负载急剧变化的工况下 也是如此 。 蹿 孟 p 渡 温 J l 图 2 4 ．2 减小发动机气缸的磨损 冷 却液 温度 对发 动机气 缸的磨 损有影 响。 一 般是玲却液温度升高气缸的磨损减少，而且 当迅速达到工作温度并被保持时 可显著减少 气缸 的磨损 。 4 _3 安装的灵活性强 采 用液压驱动风 扇系统时，发动机和冷却 系统元 件 的布 置比较 灵活 ．对 此，一个明显 的 好处 是可 以对发 动机 噪声便于实施隔离。 44 速度调 节 风 扇 转 速 由小到 大 在大 约 I O ℃范 围 内经 常调节，这可避免驱动零件承受重载，也可使 风扇转速不致急尉变化而减少噪声。 1 0 ℃的带宽 容许平均冷却输出而设有最小 风扇转速与最大转速之间的不必要转换， 4 ． 5 限制最高转速 比例阀也起限制最高转速的作用，以控制 叶轮的功率消耗和噪声． 4 ． 6 节能 由于只有需要时风扇才接通，故可节省功 率，而最终是减少燃油的消耗。 5 回路元件一 比 4 压 力控 制 先导式比例压力阀 图 3 由主控制级和 先导级组成 先导级为提动溢流阈，其弹簧的 调 节 由比例电磁线 圈控 制． I 一 圈 3 该控制设计成 当没有电信号时溢流调定值 为最大 ．系统 压力经油日 A进人阀 内作用于 主阀柱底部 ，并经节流孔作用于主阀柱的顶 端 ．先导级提动阀在主阀柱的正上方，只要它 处于关闭状态，则主阀柱上的压力平衡 。此 时，主阈柱用一个轻型弹簧保持在阀座上。 当达到先导级 的调定压力时，控制油从主 阀柱顶部流人油箱．主阈柱两端产生压降，从 而产生一个压缩弹簧使主阀柱移动的差动力并 打开从 A到 B的通道 。比例压力控制的容量 为 f O O L和 2 1 MP a ． 6 温度传感器和电子控制装置 温度传感器通常安在发动机出口或散热器 人 口 ． 电子控制装置 图 4 由可开关的功率输 出级以及使温度传感器信号适应比例电磁线圈 电流需要的电路组成。比例电磁线圄的电流作 为玲却液温度的函数进行调节。电子控制部分 采用可靠的固体电路且只需要用车辆 的电源． 7 多温度系统 现代发动机中存在着可能影响发 热的其它 一 43 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 卜 缸 日] 圈 4 7 ． 调压器8高频振蔼器9频率振荡器 1 0 ． 电流 调节 器I 1 ． 信号 限止器 因素．本系统可 以利用多 输人电子组件对 它们 进行 监测，并进 行 信息处理 。 影 响发 热 的其 它因素可 以是减速器 ．涡轮 增压器、环境空气等。 这种多输 人 系统监测 所有 输人并相应控制 风 扇的转速 。 将来 ，各种 各样 的应 用将 要求风扇加大气 流量 ．有更 高的效率和更低 的噪声。电子控制 液压风扇 的技术优势将使 它在车辆的冷却系 统 、工程机 械的液压系统 的冷却 等方 面一显身 手。 李建启译 自 S AE9 0 1 5 8 6 昊道 秋杖 国外新产品信息 ▲C a t 9 5 0 F和 C a t 96 6 F型轮式装载机 卡特皮勒公 司最近又推 出了 F系列轮式 装载机 的 9 5 0 F和 9 6 6 F两个机型，其主要特 点是t装有计算机监控系统．能同时监控装载 机的 I 1 种 主要 功能 ，在故 障发 生前能 及 时通 过液 晶显示器 声响和可视 报警器 向司机报 警 ；新 设计 的可调式 司机座 椅，能够满足 司机 体形 的要求 ．装有使 用方 便的内设防捆机构的 自 动安全带 ．操作时安全舒适。 咐表9 5 0 F和 9 6 6 F型主妻技术参数 9 5 0 F 9 6 6 F 技木参数 高卸 高卸 标准型 标准型 载型 载 型 斗容量 m’ 2 ． 5 ～3l 3 ～ | 8 额 定功 率f k w 1 3 4 l 6 4 最大卸载高度忡 m 2 8 5 0 3 4 1 0 2 9 8 0 3 5 8 0 最小卸载距J i mm l 1 6 0 l 1 8 5 I 2 7 5 I l 0 最大掘起力f k N 1 4 7 l 3 8 2 0 l I 7 6 ． 5 慎翻负荷 t 】 9 6 I 2 F系 列装 载机 的发 动 机 功 率较 E系列 有 4 4 所 提高 ，使 掘起 力增 大 7 ％ 。如 9 5 0 E型 配用 的是 4缸 柴 油 机 ，9 5 0 F则改 为 6缸柴 油机 。 为了满足高卸载作业要求，F系列装载机有标 准和高卸载两种机型。高卸载型仍保持标准型 的结构特点，有稳定性和使用寿命长等优点。 ▲Ca ／ 9 9 4型 轮式 装载机 卡特皮勒公司 自 1 9 8 7 年开始研制超大型 的 9 9 4型轮式装载机．要求以 9 9 2型为基型进 行设计，但规格大小为 9 9 2 型的两倍 。9 9 4型 装载机是伊利 诺斯州迪 凯特 工厂 生产 的第 一种 大 型产 品， 目前仅 在北 美 的工 厂 生产 ， 1 9 9 2 年扩大到南美和澳大利亚的工厂生产。 9 9 4型轮式装载机的主要性能参数是机 重 为1 6 6 t ， 总 长1 6 、 8 m， 总 宽5 ． 6 5 m 高 l 1 m．铁 矿石铲 斗容 量 为 1 2 m ，石 方铲 斗 容 量为 l 4 ～2 0 m ，直边装煤铲斗容量为 3 1 m ， 标准机型的掘起 力为 9 3 2 ． 6 k N、卸载高度为 5 ． 5 m、挖 掘深度为 1 3 8 mm．高卸载机型的掘 起力为 9 3 5 ． 1 k N 卸载高度为 6 m．挖掘深度 为 1 6 2 mm。 9 9 4 型轮式装载机采用 C a t 3 5 1 6型涡轮增 压 后冷 式 柴 油机 ．飞 轮功 率 为 9 3 2 k W ， 功率 储 备系 数为 0 ． 3 5 ．牵引力大 、加速性能好。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m