本发明涉及一种工程机械散热系统，更具体地说，涉及一种工程机械散热系统监测系统及监测方法。
背景技术：
工程机械常年工作在恶劣的工况环境下，如沙漠、丛林、矿山等；这种工作环境下，散热器的进气侧非常容易发生堵塞、结垢等，导致散热性能下降，引起油耗增加、噪音增大、温度提高，影响机械的正常工作。因此，工程机械不但要求其散热系统性能优良，还必须保证其工作稳定可靠。
在散热器设计之初，设计人员通过预估其清洁维护频率，增加污垢热阻进行保守设计，使散热能力留有一定余量；同时通过设置格栅、滤网，尽可能减小散热器被堵塞的可能性。但在实际使用过程中，散热器的清洁频率受到具体环境的影响，且大多数用户会因为种种原因而忽略对散热器的维护，从而导致散热能力不断下降，影响正常工作的开展。
因此，配备散热性能自检系统，在散热器需要清理维护时及时提醒用户，或者直接结合自动清洁装置进行处理，以保证机械持续稳定工作非常重要。然而，在目前工程机械领域，还并无这样的应用或发明。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是针对现有工程机械散热系统没有监测的问题，而提供一种工程机械散热系统监测系统及监测方法。
本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种工程机械散热系统监测系统，其特征在于包括控制单元、与控制单元连接的用户面板、参数检测单元；
所述参数检测单元包括用于检测流经散热系统中散热器的热传导流体流量参数的流量检测装置、用于检测散热器热传导流体入口和出口处流体温度的温度传感器、检测散热系统中散热风扇转速的风扇转速传感器、检测散热器所处环境空气参数的环境参数检测装置；
所述控制单元依据所获取的热传导流体入口和出口处流体温度和热传导流体流量计算散热器实时换热量、依据散热风扇转速和环境空气参数得出散热器的理想换热量；将散热器的实时换热量与理想换热量进行对比并在用户面板上显示。
工程机械散热系统在设计时设定散热器没有被污垢堵塞附着的情况下为理想状态，此时散热器的散热功率(换热量)与流经散热器的热传导流体温度、环境空气温度、环境空气湿度和流经散热器的空气流速，流经散热器的空气流速与散热风扇的转速相关，因此可以通过获取流经散热器的热传导流体温度、环境空气温度、环境空气湿度和散热风扇的转速来计算获取散热系统中该散热器的理想换热量，在通过流经散热器的热传导流体的温度降低和流量计算得出散热器与外界的实时换热量，比较实时换热量和理想换热量，若实时换热量和理想换热量相差太多，即它们的比值小于预定值时，则可认为散热器受污垢堵塞严重，监控系统在用户面板上显示提醒用户需要清洗。
上述工程机械散热系统监测系统中，所述散热器为中冷器、变矩器油散热器、液压油散热器、发动机散热器中的一种或多种。
上述工程机械散热系统监测系统中，所述流量检测装置为设置在散热器热传导流体循环回路上的流量传感器。或者所述流量检测装置包括发动机转速传感器和发动机冷却液出口处的温度传感器。在发动机中，发动机转速与发动机冷却液循环回路上的冷却液驱动泵的转速相关，发动机冷却液出口处的温度与发动机节温器开口开度相关，通过冷却液驱动泵的转速和发动机节温器开口开度可以计算热传导流体流量。
上述工程机械散热系统监测系统中，环境参数检测装置包括检测环境空气温度的温度传感器和空气湿度的湿度传感器。
本发明为实现其发明目的公开的另一种技术方案是：公开一种工程机械散热系统监测方法，其特征在于包括如下步骤：
实时换热量计算步骤：获取散热系统中流经散热器的热传导流体流量参数和散热器热传导流体入口与出口处的热传导流体温度差值并计算散热器的实时换热量；
理想换热量获取步骤：获取散热系统中风扇转速参数和环境空气参数计算散热器的理想换热量；
对比步骤：将散热器的实时换热量与理想换热量进行对比，当实时换热量与理想换热量的比值小于预定值时发出警报信号。
上述工程机械散热系统监测方法中，获取散热系统中流经散热器的热传导流体流量参数是通过设置在散热器热传导流体循环回路上的流量传感器直接测量流经散热器的热传导流体流量；或者获取发动机转速和发动机冷却液出口处的温度数据，通过发动机转速得出发动机冷却液循环回路上的冷却液驱动泵的转速，发动机冷却液出口处的温度得出发动机节温器开口开度，通过冷却液驱动泵的转速和发动机节温器开口开度计算热传导流体流量。
上述工程机械散热系统监测方法中，获取的环境空气参数包括环境空气温度和环境空气湿度。
本发明与现有技术相比，本发明解决了工程机械散热系统监测系统及监测方法，对工程机械散热系统的散热效率进行监控，当散热系统堵塞严重时，提示用户对散热器进行清理，从而保障工程机械稳定正常作业。
附图说明
图1是本发明工程机械散热系统监测系统的原理图；
图2是本发明工程机械散热系统监测系统中用户面板示意图；
图中零部件名称及序号：
发动机1，节温器2，副水箱3，空气温度传感器4、空气湿度传感器42、空气密度传感器43，ECU控制器5，用户面板6，散热器入口温度传感器71、流量传感器72，散热器8，散热风扇9，风扇转速传感器10，液压驱动装置11，散热器出口温度传感器12，冷却液驱动泵13。
具体实施方式
下面结合附图说明具体实施方案。
图1示出一种工程机械散热系统的检测系统，在该散热系统中包括发动机1，与发动机连接的副水箱3等，发动机1的冷却液通过管路与散热器8连接，散热风扇9受液压驱动装置(液压马达)11驱动，驱动外部冷却空气流经散热器8，与散热器8进行热交换带走热量。在发动机1冷却水循环回路上设置有节温器2和冷却液驱动泵13，节温器2的开度受冷却液的温度控制，当冷却液温度达到一定时，节温器打开，冷却液在冷却液驱动泵13的驱动下流经散热器8，在该大循环内流动；若冷却液温度没有达到预定值则节温器2关闭，冷却液经冷却液驱动泵13在发动机1冷却液小循环内流动。
该散热系统的监测系统的控制单元为ECU控制器5，监测系统还包括检测空气温度、湿度、密度的环境参数检测装，它们依次为空气温度传感器41、空气湿度传感器42、空气密度传感器43，在散热风扇9的位置处设置有检测散热风扇转速的风扇转速传感器10、在散热器的热传导流体也即冷却液的入口处设置有用于检测冷却液入口温度的散热器入口温度传感器71，同时在该入口处还设置有用于检测冷却液流入散热器流量的流量传感器72，在散热器的热传导流体出口处设置有用于检测冷却液出口温度的散热器出口温度传感器12。这些传感器与ECU控制器连接并向其传授相关数据，用户面6为显示装置，与ECU控制器5连接，用于显示相关数据。
在本实施例中，ECU控制器5通过空气参数传感器获取流经散热器的冷却空气的温度、湿度、密度等参数，通过风扇转速传感器获取散热风扇的转速、通过散热器入口温度传感器71获取进入到散热器内冷却液的温度、通过散热器出口温度传感器12获取流出散热器的冷却液温度，通过流量传感器72获取流入散热器的流量。ECU控制器根据进入散热器的冷却液的流量以及散热器入口和出口处的温差来计算散热器的实时换热量；通过风扇转速、冷却空气参数(温度、密度、湿度等)、散热器入口与出口处的温度、以及流入散热器的流量计算散热器处于最佳性能状态时的理想换热量。最佳性能状态是假定散热器没有被污垢封堵的情况。在最佳性能状态下，散热器的换热量除了跟冷却液的入口温度和出口温度、流入流量有关外，还与流经散热器的冷却空气温度、湿度、密度以及速度有关，空气的流速与散热风扇的转速相关，因此可以根据冷却空气的参数和散热风扇的转速来计算散热器理想状态下的换热量。通过散热器入口与出口处的温度差和流入散热器的冷却液流量计算散热器的实时换热量。计算公式通过散热系统设计时进行试验修正，存储于ECU控制器中。
图2为用户面板示意图；ECU控制器将相关计算结果发送到用户面板显示，如图所示，液晶显示屏61显示某段时间内发动机散热器的总换热量，显示屏62显示当前散热器的散热效率百分数，指针63指示当前散热器散热效率指针指示，显示屏64显示当前散热器的即时散热功率(kW)，指针65指示当前水散即时散热功率指针指示。当散热器实时换热量与理想换热量的比值持续低于一定值时，则认为散热器受到污垢的堵塞达到一定程度，需要清理，此时发出报警信号，提醒用户对散热器进行维护清理。
在本实施例中，由于冷却液流动的滞后性，实时检测得到参数会相应滞后，如在t1时刻检测到散热器出口温度为Tout，对应的进口温度不是t1时刻的Tin，而应当是t1时刻之前△T时间的Tin’，△T为冷却液由散热器入口流到出口的时间；因此在计算时需要对所检测到的信号进行处理，本专利取一段时间内的信号取平均值，采样时间大于2倍△T。
在本实施例中，采用了诸多的传感器用于获取相关参数，而在实际使用中，工程机械散热系统中有诸多参数是相关的，例如发动机散热器中冷却水的流量与发送机中节温器的开度和发动机中冷却液驱动泵的泵速是相关的，其中节温器开度又与发动机冷却液出口(散热器冷却液入口)的温度有关、冷却液驱动泵的转速与发动机的转速相关，因此进入发动机散热器中冷却液流量可以通过下式计算：
Q＝f(k，n，T，Q1)
式中，k——冷却液驱动泵与发动机的传动比；n——发动机转速；T——发动机冷却液出口温度；Q1——发动机冷却液参考流量。
部分发动机拥有温度实时监测功能，可以输出发动机冷却液温度和入口温度，因此在实施时可以读取发动机相关自带感应器所监控的参数来进行散热器的即时换热量(也即实时换热量)，从而减少检测冷却液流量和温度的传感器。同时对于温控的液压驱动风扇冷却系统，散热风扇转速是冷却液温度的函数，因此在实施时对于该种散热系统可以读取冷却液的温度值来计算散热风扇转速，由此来减少散热风扇转速传感器。同样，若工程机械具有环境温度、湿度实时监测功能，那么散热系统的监测系统也可以读取相关的参数，从而可以减少空气温度、湿度传感器等，简化监测系统中专用传感器的数量。
在本实施例中，散热系统中除了包含上述的发动机散热器外，还通常包括其他散热器例如中冷器、变矩器油散、液压油散等散热器，这些散热器的散热监测也可以按照发动机散热器监测系统相类似地进行排布设计。