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發(fā)動機在工作中產(chǎn)生大量的熱，影響其性能，因此，運行中的發(fā)動機必須適當(dāng)冷卻，以確保其保持良好的性能。如果冷卻不充分，氣缸會因為充氣量不足無法正常燃燒，進而導(dǎo)致各零部件因潤滑不充分而嚴(yán)重磨損，最終降低發(fā)動機功率。如果過度冷卻，發(fā)動機熱能會大量損耗，只有一部分熱量轉(zhuǎn)換成有用功，原本已汽化的燃油會再度凝結(jié)然后流到曲軸箱內(nèi)，不僅造成燃油損耗增加，還可能導(dǎo)致潤滑油被稀釋而降低潤滑度，導(dǎo)致各零部件嚴(yán)重磨損，最終就會降低發(fā)動機功率。鑒于此，發(fā)動機的冷卻既不能過高也不能過低，最適宜的程度是使其能夠冷卻到最佳工作溫度350～360K，但是這主要取決于冷卻介質(zhì)的溫度，總之只要冷卻后不超過正常工作溫度范圍，都能保證其有良好的工作性能。一般來說，發(fā)動機冷卻介質(zhì)主要包括水冷卻系統(tǒng)和風(fēng)冷卻系統(tǒng)兩大類。水冷卻系統(tǒng)是用水為發(fā)動機高溫零件降溫，使其熱量散入大氣的一系列裝置。而風(fēng)冷卻系統(tǒng)則是直接將發(fā)動機高溫零件的熱量散入大氣，由此達到降溫的目的。從裝配和維修上看，風(fēng)冷系統(tǒng)比水冷系統(tǒng)裝配更簡單，維修更快捷，但是對空氣溫差不敏感，冷卻效果差，而且工作噪聲大，功率消耗較高。所以風(fēng)冷系統(tǒng)目前多用于小排量發(fā)動機，除此以外的大多數(shù)類型的汽車發(fā)動機都采用水冷系統(tǒng)。

 

1當(dāng)前工程機械冷卻系統(tǒng)存在的問題

 

工程機械冷卻問題尤為嚴(yán)重，工程機械所處環(huán)境惡劣，菏澤挖掘機尾氣檢測設(shè)備在運行時都會發(fā)熱，如果無法快速散熱，可能因為發(fā)動機過熱導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)各種故障，最后不得不停機檢修，既影響正常工作進度，又要花費一筆維修費用。如果發(fā)動機長時間保持小負(fù)荷高速運轉(zhuǎn)，冷卻能力嚴(yán)重過剩，熱量大量散失，就會出現(xiàn)預(yù)熱緩慢的問題，從而導(dǎo)致燃油浪費、零部件磨損加劇等。當(dāng)前，我國發(fā)動機制造領(lǐng)域中冷卻風(fēng)扇驅(qū)動仍以傳統(tǒng)驅(qū)動方式為主。按照傳統(tǒng)的驅(qū)動方式，發(fā)動機曲軸連接V型皮帶，以定傳動比的形式帶動水泵和冷卻風(fēng)扇一起運轉(zhuǎn)，冷卻水的熱量隨著冷卻空氣通過散熱器散入大氣（如目前這種冷卻系統(tǒng)在我國工程機械領(lǐng)域應(yīng)用十分普遍。發(fā)動機的最大熱負(fù)荷工況決定了該系統(tǒng)的冷卻能力。嚴(yán)格來講，這種冷卻系統(tǒng)風(fēng)扇功耗較特別大，一般占發(fā)動機總功率的5~12%，屬于比較大的附件損失。其次，如果冷卻水溫太低，會在一定程度上提高發(fā)動機油耗量。假設(shè)發(fā)動機冷卻水溫為90℃，燃油消耗率比在50℃時就會提高10個百分點。而且冷卻能力只能根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速進行適當(dāng)調(diào)節(jié)，發(fā)動機本身不能根據(jù)熱量大小來自動調(diào)節(jié)冷卻能力，因此當(dāng)發(fā)動機低負(fù)荷運轉(zhuǎn)時，冷卻能力往往達不到散熱需要，常常出現(xiàn)機身過熱的狀況；當(dāng)在高速運轉(zhuǎn)或在中小負(fù)荷條件下運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機往往能快速冷卻，甚至出現(xiàn)冷卻過剩的狀況，進而導(dǎo)致發(fā)動機在啟動過程中，因傳熱系統(tǒng)熱損失較大而造成機身預(yù)熱緩慢，結(jié)果白白浪費一部分燃油。再者，傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)中最大熱負(fù)荷工況設(shè)計決定了發(fā)動機的冷卻能力，因此系統(tǒng)還存在啟動轉(zhuǎn)矩較大、預(yù)熱緩慢、能耗量高等設(shè)計缺陷。除此之外，傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)不僅負(fù)擔(dān)著為發(fā)動機降溫的任務(wù)，還要為工程機械傳動系統(tǒng)和液力舉升以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓油散熱降溫，在高強度散熱工況之下，傳統(tǒng)冷卻方式風(fēng)扇的裝配位置難以確定，并且會妨礙散熱器的安裝。

 

2液壓驅(qū)動風(fēng)扇控制系統(tǒng)設(shè)計方案

 

液壓驅(qū)動風(fēng)扇控制系統(tǒng)原理。①發(fā)動機冷卻系統(tǒng)采用先導(dǎo)式電液比例溢流閥，通過比例調(diào)壓回路按比例調(diào)節(jié)冷卻壓力，系統(tǒng)在此起到可控節(jié)流閥的作用，當(dāng)比例溢流閥12的輸入電信號為零時，可以使系統(tǒng)卸荷。②回油路中增加了一個背壓閥6，通過調(diào)節(jié)該背壓閥可以在液壓馬達進油腔內(nèi)形成附加壓力，以確保在負(fù)值負(fù)載條件下，液壓馬達進油腔內(nèi)始終有一定的壓力，從而防止腔內(nèi)出現(xiàn)真空。另外，背壓閥6會產(chǎn)生一種具有限速功能的阻尼力，它能抑制運動部件振動，以確保機身穩(wěn)定運行。③液壓驅(qū)動油路中的安全閥13具有限壓功能。通常情況下它是閉鎖的。當(dāng)系統(tǒng)壓力大于其額定壓力時，它會自動打開使油液回流到油箱內(nèi)，通過平衡系統(tǒng)壓力避免液壓系統(tǒng)超負(fù)荷運行。④發(fā)動機連續(xù)運轉(zhuǎn)時，根據(jù)實際工況確定原散熱系統(tǒng)發(fā)動機的散熱量、液壓系統(tǒng)的散熱量，據(jù)此確定散熱風(fēng)扇的運行參數(shù)（如轉(zhuǎn)速、通風(fēng)量等），再在新的冷卻系統(tǒng)中對風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速扭矩進行修正，基于調(diào)整后的運行參數(shù)挑選合適的風(fēng)扇馬達、齒輪泵和電磁比例溢流閥。⑤設(shè)計微控單元ECU。冷卻液溫度傳感器向微控單元ECU傳輸溫度信號，該微控單元隨即按照電磁比例溢流閥可識別的格式進行信號轉(zhuǎn)換后再傳給溢流閥。冷卻液在80~95℃之間的溫度條件下達到最佳工況。如果高于這個溫度區(qū)間，比例溢流閥會在微控單元ECU的控制下減少溢流量，從而使液壓馬達的液壓油流量開始增加，繼而開啟液壓風(fēng)扇馬達。隨著溫度的繼續(xù)升高，進一步控制溢流量，液壓馬達的液壓油流量持續(xù)增大，驅(qū)動風(fēng)扇馬達不斷加快運轉(zhuǎn)，從而增大散熱量，達到快速冷卻的目的。當(dāng)冷卻液的溫度降低到80℃以下，微控單元ECU會控制溢流閥全開，使液壓油倒流進入油箱，沒有流向液壓馬達的流量，所以風(fēng)扇馬達和水泵停止轉(zhuǎn)動，從而降低冷卻強度。⑥裝機試車。首先將發(fā)動機冷卻系統(tǒng)和液壓冷卻系統(tǒng)安裝就位，檢驗該系統(tǒng)的冷卻控制性能，處理好筑路作業(yè)中的各種狀況，并分析其運行參數(shù)，對個別環(huán)節(jié)進行優(yōu)化調(diào)整，以確保冷卻系統(tǒng)的散熱量達到機械運行要求。

 

3結(jié)論

 

使用原冷卻系統(tǒng)冷卻液溫度在10min達到66℃，此后水溫便不再升高，要達到80~95℃的最佳工作溫度需要很長的時間。根據(jù)運行要求對冷卻系統(tǒng)做了調(diào)整之后，冷卻液升溫預(yù)熱時間比原來縮短了一半，水溫很快就能升高到80~95℃，冷卻系統(tǒng)在最佳工作溫度下運行，不僅耗油少，重點是能防止發(fā)動機過熱，從而使之始終保持著最佳工況，達到了經(jīng)濟、高效的運行要求。