专利名称：具有双反转风扇的冷却系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于冷却机器中的一种或多种流体的冷却系统。
背景技术：
废气排放标准越来越严格。这些标准将在越野设备的冷却系统中增加热损耗需求。车辆使用冷却系统以冷却发动机、减速器、变速器、制动器和空调冷凝器。冷却系统的冷却器在使用一段时间后变脏，并且至少在一些情况下，通过使用气枪吹洗冷却器而实现手动清洁。这个保养过程需要时间并且在剩下的污垢累积时变得更加难以进行。它还增加了车辆的非生产性时间。如果不处理,车辆将开始过热和失去效能,并且最终可能使主要部件之一出现故障。
发明内容
根据本公开内容，一种冷却系统包括第一冷却组件、第二冷却组件和风扇控制系统。第一冷却组件包括用于冷却与机器相关联的至少一种流体的第一风扇和至少一个热交换器。第一风扇被配置为在冷却方向和相反的清洁方向上转动。第二冷却组件包括用于冷却与机器相关联的至少一种流体的第二风扇和至少一个热交换器。第二风扇被配置为在冷却方向和相反的清洁方向上转动。风扇控制系统被配置为使第一风扇和第二风扇在第一清洁模式和第二清洁模式之间交替。在所述第一清洁模式中，所述第一风扇和所述第二风扇分别同时地在它们的清洁方向和冷却方向上转动，在从所述第一风扇到所述第二风扇的第一流动方向上推动空气经过所述第一冷却组件和所述第二冷却组件中的每一个的所述至少一个热交换器。在所述第二清洁模式中，所述第一风扇和所述第二风扇同时地分别在它们的冷却方向和清洁方向上转动，在与所述第一流动方向相反的、从所述第二风扇到所述第一风扇的第二流动方向上推动空气经过所述第一冷却组件和所述第二冷却组件中的每一个的所述至少一个热交换器。在一个实施例中，风扇控制系统被配置为，在交换器清洁活动期间，使所述第一风扇和所述第二风扇在所述第一清洁模式和所述第二清洁模式之间连续地交替。在第一清洁模式和第二清洁模式之间的连续交替促进从热交换器上清除外来材料(灰尘、碎屑等)。在另一个实施例中，在交换器清洁活动期间，风扇控制系统被配置为，使所述第一风扇和所述第二风扇顺序地以所述第一清洁模式、间歇清洁模式和所述第二清洁模式运转。在间歇清洁模式中，第一和第二风扇同时地分别在它们的清洁方向上转动，促进从热交换器位于其中的舱中除去碎片。在又一个实施例中，风扇控制系统被配置为在第一清洁模式和第二清洁模式之间交替连续的交换器清洁活动，在其间存在冷却模式中的交换器冷却活动。这种操作提高了燃油效率。
根据下面的描述和附图，上述和其他特征将变得明显。
图的详细描述附图，其中:图1是简化的顶视图，示出在其中风扇在其冷却或正向方向上运转的冷却模式期间空气借助于一对风扇的行进；图2是示出空气在第一清洁模式期间的行进的简化的顶视图，在该第一清洁模式下，第一风扇(例如，在附图的左侧)作为“反向风扇”在其清洁或反向方向上运转，第二风扇(例如，在附图的右侧)作为“正向风扇”在其冷却或正向方向上运转；图3是示出空气在第二清洁模式期间的行进的简化的顶视图，在该第二清洁模式下，第一风扇作为正向风扇在其冷却或正向方向上运转，第二风扇作为反向风扇在其清洁或反向方向上运转；图4是示出空气在间歇模式期间的行进的简化的顶视图，在该间歇模式中，第一风扇和第二风扇中的每一个作为反向风扇在其清洁或反向方向上运转；图5是风扇控制系统的简化示意图；图6是在交换器清洁活动期间在第一和第二清洁模式之间循环风扇的第一控制程序；图7是第一控制程序的替换实施例，增加了间歇步骤，在该间歇步骤中，两个风扇在第一和第二清洁模式之间同时地反向，以促进碎片移除；图8是第二控制程序，其中连续交换器清洁活动在第一和第二清洁模式之间交替，其间进行冷却模式中的交换器冷却活动；和图9是显示在交换器清洁活动中风扇的顺序反转的图表。
具体实施例方式参考图1，其中示出机器10，机器10可以采取例如具有前后轴线11的铰接式自卸卡车或其他作业车辆的形式。示例性地，作为铰接式自卸卡车，机器10具有前部12和后部，前部和后部彼此铰接并且沿着前后轴线11定位。前部12具有操作者位置和在操作者位置前面的发动机舱18。后部具有被构造成运载货物的能够倾斜的倾卸车身。机器10具有用于冷却机器10中的多种流体的冷却系统22。冷却系统22具有第一冷却组件24、第二冷却组件26和风扇控制系统28。第一冷却组件24具有第一风扇30和至少一个热交换器32，以冷却与机器10相关联的至少一种流体。第一风扇30被配置成在冷却或正向方向34-1和相反的清洁或反向方向34-2上转动。第二冷却组件26具有第二风扇36和至少一个热交换器38，以冷却与机器10相关联的至少一种流体。第二风扇36被配置成在冷却或正向方向40-1和相反的清洁或反向方向40-2上转动。风扇控制系统28被配置为在冷却模式下操作所述第一和第二风扇30、36，以在交换器冷却活动期间冷却机器10中的一种或多种流体，并且在一个或多个清洁模式下操作所述第一和第二风扇30、36，以在交换器清洁活动期间清洁第一和第二冷却组件24、26中的每一个的至少一个热交换器32、38。参照图1，在冷却模式下，第一和第二风扇30、36分别地在其冷却方向34-1、40-1上同时转动，推动来自共同的空气入口的空气分别经过第一和第二冷却组件24、26到达第一和第二风扇30、36并且离开对应的空气出口。风扇控制系统28被配置为在交换器清洁活动期间在第一清洁模式和第二清洁模式之间依次交替第一和第二风扇30、36。参照图2，在第一清洁模式下，第一和第二风扇30、36分别地在其清洁和冷却方向34-2、40-1上同时转动，推动来自第一风扇30的空气沿第一流动方向42经过第一和第二冷却组件24、26中的每一个的至少一个热交换器32，38到达第二风扇36。参照图3，在第二清洁模式中，第一和第二风扇30、36分别在其冷却和清洁方向34-1、40-2上同时转动，推动来自第二风扇36的空气在与第一流动方向42相反的第二流动方向44上经过第一和第二冷却组件的24、26中的每一个的至少一个热交换器32、38到达第一风扇30。风扇控制系统28被配置为使第一和第二风扇30、36在第一和第二清洁模式之间循环，用于在交换器清洁活动期间的一个或多个循环。例如，风扇控制系统28被配置为使风扇30、36在第一和第二清洁模式之间循环，用于在交换器清洁活动期间的一个循环。示例性地，第一和第二冷却组件24、26定位在机器10的前后轴线11的横向相对侦牝使得第一和第二流动方向42、44横向地彼此相对。第一冷却组件24可以定位在轴线11的右手侧，并且第二冷却组件26可以定位在轴线11的左手侧。第一冷却组件24的至少一个热交换器32和第二冷却组件26的至少一个热交换器38横向地定位在第一和第二风扇30、36之间。示例性地，内燃机48(例如，柴油发动机)的横向地定位在第一和第二冷却组件24、26之间。第一和第二冷却组件24、26中的每一个可以具有多个热交换器。示例地，第一冷却组件24具有横向彼此堆叠的一个或多个热交换器32的三个单兀,具有横向向外单兀、横向向内单元、以及在横向向外单元和横向向内单元之间横向地定位的横向中间单元。横向向外单元横向地定位在第一风扇30和横向中间单元之间。横向向内单元横向地定位在横向中间单元和发动机48之间。横向向外单元是被配置为冷却发动机冷却剂的散热器32-1。横向中间单元是组合冷却器，该组合冷却器从后到前具有被配置为冷却变速器和减速器的油的变速器-和-减速器油冷却器32-2以及被配置为冷却液压油的液压油冷却器32-3。变速器-和-减速器油冷却器和液压油冷却器彼此相邻并且彼此紧固(例如，使用螺栓和螺母)。横向向内单元是被配置成冷却燃料的燃料冷却器32-4。可以以任何合适的方式配置第一冷却组件24(例如，热交换器的数目、大小、使用、布局等对于给定机器可以是不同的)。示例性地，第二冷却组件26具有横向彼此相对堆叠的一个或多个热交换器38的两个单元，具有横向向外单元、横向向内单元、以及在横向向外单元和横向向内单元之间横向地定位的横向中间单元。横向向外单元横向地定位在第二风扇36和横向中间单元之间。横向向内单元横向地定位在横向中间单元和发动机48之间。横向向外单元是被配置为冷却发动机冷却剂的散热器38-1。横向中间单元是组合冷却器，该组合冷却器从后到前具有被配置为冷却轮轴和相关的制动器(例如，铰接式自卸卡车的中间轴)的第一制动器冷却器38-2、被配置为冷却轮轴和相关的制动器(例如，铰接式自卸卡车的前轴)的第二制动器冷却器38-3、以及被配置为冷却增压发动机的进气空气的中冷器38-4。第二制动冷却器定位在第一制动冷却器和空调冷凝器之间并且固定到第一制动冷却器和空调冷凝器(例如，使用螺栓和螺母)。横向向内单元是空调冷凝器38-5。可以以任何合适的方式配置第二冷却组件26(例如，热交换器的数目、大小、使用、布局等对于给定机器可以不同)。示例性地，第一和第二冷却组件24、26的两个散热器32-1、38_1彼此平行流动。在这样的情况下，第一节点流体连接到发动机48的冷却剂出口和两个散热器的各自的冷却剂入口，并且第二节点流体连接到两个散热器的相应的冷却剂出口和发动机48的冷却剂入口。参考图5，可以以任何合适的方式配置风扇控制系统28以控制风扇30、36的运转。不例性地，风扇控制系统28具有用于第一风扇30的第一电-液压系统68和用于第二风扇36的第二电-液压系统69，系统68、69共用液压流体储存罐。电-液压系统68、69中的每一个具有变排量液压泵70和液压马达72。马达72机械地连接到相应的风扇30、36以在任一方向上驱动风扇。泵70液压地连接到相应的马达72以驱动该马达72，并且可以是，例如轴向活塞泵。第一电-液压系统68具有排量控制机构,该排量控制机构提供泵70 (例如，泵70的旋转斜盘)的压力补偿式、载荷传感(l0ad-SenSe，LS)控制。使用下面讨论的排量控制机构电控制第二电-液压系统69的泵70的排量。控制器58电连接到每个马达72中的速度传感器(例如，每转12个脉冲的霍尔效应传感器)，以接收表示相应的风扇30、36的转动速度的信息，从而控制这种转送速度。每个电-液压系统68、69具有方向控制阀74、换向阀(reversevalve) 76和调速阀(speed valve) 780方向控制阀74被配置为选择性地引导液压流体到马达72的两个工作端口之一，以控制马达72的转动方向。换向阀76被构造为打开/关闭阀，并且电连接到机器10的第一电控制器58 (例如，底盘控制单元)，以便处于控制器58的控制下。换向阀76液压地连接到泵70和方向控制阀74的引导端口(pilot port)，以在换向阀76的电磁线圈由控制器58通电时，引导供给压力到方向控制阀74的引导端口。换向阀74的通电和断电导致方向控制阀74的阀芯相应地转向，以改变到马达72的流动方向，并且因而改变相应风扇30、36的转动方向。方向控制阀74的中间过渡段被配置为通过阀74流体地连接马达72的两个工作端口，在阀芯在引导液压流体到马达72的第一工作端口的第一位置和引导液压流体到马达72的第二工作端口的第二位置之间移位期间，暂时地允许相应的风扇30、36空转。这样的工作端口连接通过避免马达72的突然无输出(sudden deadhead)而提高马达寿命,马达72的突然无输出否则可能发生在没有过渡段的情况下。每一个电-液压系统68、69具有第一压力释放阀77和第二压力释放阀79。第一个压力释放阀77流体地连接到来自相应泵52的压力供给线和到油箱的返回线。第二压力释放阀79与之平行地流体地连接到第一压释放阀77的任一侧，并且具有低于阀77的压力释放设值的压力释放设值。第二压力释放阀77电连接到第一控制器58，以便处于该控制器58的控制下。当控制器58给换向阀76的电磁线圈通电时，其立即给第二释放阀79的电磁线圈通电，从而在方向控制阀74的阀芯通过其中间过渡段时减轻压力供给线中的压力，避免峰值压力传输到相对于第一电-液压系统68的上游部件和传输到相对于第二电-液压系统69的泵70。第一电-液压系统68的调速阀78被构造成例如比例载荷-传感释放阀，并且能够操作以改变风扇30的转动速度。调速阀78电连接到控制器58，从而处于控制器58的控制下(例如，通过脉宽调制或“PWM”，例如，响应于车辆启动，PWM接地，系统电压至阀78的高压侧)。控制器58被配置为通过给调速阀78的电磁线圈通电而控制调速阀78打开，以便根据相关联的载荷读出线LSl排出液压流体，从而减慢风扇速度。断电调速阀78的电磁线圈增加风扇速度。第二电-液压系统69的调速阀78例如被配置为比例阀，并且被包括在用于系统69的泵70的排量控制机构中。该排量控制机构具有第一液压缸86和第二液压缸88,两个缸86、88连接到泵70的排量控制装置(例如，转动斜盘)。调速阀78具有分别流体地连接到第一液压缸86和第二液压缸88的两个工作端口。调速阀78被弹簧偏置以将液压流体从供给管线传送到第一液压缸86，以便完全移位泵70，用于第二风扇36的最大速度。调速阀78电连接到控制器58，以便处于控制器58的控制下(例如，通过脉宽调制或“PWM”，例如，响应于车辆启动，PWM接地，系统电压至阀78的高压侧)。控制器58被配置为通过给调速阀78的电磁线圈通电而控制调速阀78移动，以便将液压流体从供给管线传送到第二液压缸88,以便减慢第二风扇36。断电调速阀78的电磁线圈增加风扇速度。每一个泵70可以是专用于相应的风扇30、36的泵，或者泵70可以共享其它功能。不例性地，第二电-液压系统69的泵70专用于第二风扇36,而第一电-液压系统68的泵70共享其他功能(例如，转向、制动、轮轴冷却、倾卸车身的前端、悬挂)，并且因此，可以是机器10的主液压泵。在这样的情况下，第一电-液压系统68的泵70可被连接到发动机48的变速器驱动，第二电-液压系统69的泵70可以被发动机48驱动(例如，直接安装到发动机48)，齿轮泵示例性地堆叠在其后。为了简化，关于第一电-液压系统68，虽然未显示其他功能，但示出了与风扇30相关的“共享”泵70和马达72之间的部件。这样的部件包括衰减器80、先导阀(priorityvalve) 81、电-液压截止阀82和补偿阀84。衰减器80衰减例如由来自第一电-液压系统68的泵70的压力脉动引起的噪声。先导阀81建立用于转向(并且也用于刹车，但主要用于转向)的优先级流动。截止阀82在机器10的倾卸车身的倾斜期间响应于来自第一控制器58的由倾卸车身的运动引起(例如，由倾卸操纵杆的位移或者向上倾卸车身按钮或向下倾卸车身按钮的致动引起)的信号被关闭，以减少时间，其倾斜倾卸车身所花费的时间。补偿阀84调节供给到马达72的压力是调速阀78的指令(例如，如果载荷传感系统导致泵70输出的压力大于风扇30所需的压力，则压力补偿阀84将减少该压力到调速阀78所要求的压力)。用于“共享”泵70的载荷传感系统在图5中被标识为“LS1”，并且示例性地包括与用于建立返回到泵控制装置的载荷传感信号的各种功能相关的往复阀的网络。系统压力释放单元89被定位在系统68中，在系统68的功能件之前。参照图6，示出控制程序110的流程图，用于在清洁模式下清洁第一和第二冷却组件24、26的热交换器32、38。清洁模式可以自动开始或由操作者手动开始。自动开始在步骤112中发生，并且手动开始在步骤114中发生。在步骤112中，控制系统28的第一电控制器58 (例如，底盘控制单元)监测自从冷却组件24、26的最后一次清洁活动的结束经过的时间(t)，并且确定自从该清洗活动的结束是否已经经过预定时间周期(At)。计时器62跟踪这种经过的时间，并且被包括在控制器58中，或者可以是独立装置或另一个控制器的一部分。所述预定时间周期可以由操作者例如通过在操作者位置处的显示监视器选择(例如，1/2小时、I小时、2小时、3小时、4小时)，或者其可以是默认值(例如，4小时)。如果已经过去所述预定时间周期，则程序110行进到步骤116。如果没有，则控制器58继续监测自从最后一次交换器清洁活动以后经过的时间。在步骤114中，操作者或其他人可以通过在操作者位置处的显示监视器手动请求启动清洁模式。如果手动请求已经被接收，则程序110行进到步骤116。在步骤116中，控制器58确定是否存在多个禁止条件中的任一种。被监测的条件例如可以包括:在冷却组件24、26的热交换器中的任何流体的温度等于或高于其各自的最高可允许温度(因为清洁活动将降低冷却)；风挡玻璃雨刷关闭(因为雨刷启动指示下雨，这可能会导致在清洁期间从机器10排出的灰尘云粘附到操作者位置的窗口)；以及柴油微粒过滤器被再生(例如，基于由控制器58从例如发动机控制单元之类的第二电控制器60接收的CAN信息)。控制器58接收指示是否存在任何这种禁止条件的输入。如果控制器58确定禁止条件存在，控制器58等待直到这种条件终止才启动清洁模式。如果进行清洁的手动请求被接收，则控制器58可以开始(例如，在显示监视器上)启动警报，指示清洁模式被禁止。如果不存在禁止条件，则程序110行进到步骤118。其他禁止条件例如可以包括下述条件中的一个或多个:发动机速度不大于阈值发动机速度(例如，1400rpm)，因为较低的发动机速度可能无法提供足够的液压流量以达到最大风扇速度(换句话说，大于1400rpm的发动机速度可以提供足够的液压流量以达到最大风扇速度；认为发动机怠速甚至可能是足够的)；和机器10的地速大于阈值地速(例如，5英里每小时)，从而减少人在排放路径中的可能性。在步骤118中，控制器58启动交换器清洁活动，控制器58在第一清洁模式和第二清洁模式之间连续地交替第一和第二风扇30、36。这样的交替连续可能会发生一个或多个循环(例如，一个循环)。在每一个循环期间，第二清洁模式的执行跟随第一清洁模式的执行。在步骤118中的步骤118-1中，控制器58启动第一清洁模式。在第一清洁模式中，第一和第二风扇30、36分别在它们的清洁和冷却方向34-2、40-1上同时转动，在横向地相对于前后轴线11的第一流动方向42上推动空气从第一风扇30到第二风扇36,经过第一和第二冷却组件24、26中的每一个的至少一个热交换器32、38。参考图9，为了将第一风扇30从其冷却方向反向到其清洁方向，在时间Tl中，控制器58使用来自第一风扇马达72中的速度传感器的速度信息控制与第一风扇30相关的调速阀78(即，第一调速阀78)的操作(逐渐给其电磁线圈通电)，从而以预定速率(例如，IOOrpm/秒)使第一风扇30的速度向零风扇速度逐渐降低。这种逐渐降低有助于避免风扇马达气穴现象。当风扇速度达到预定的风扇怠速(例如，600rpm),控制器58控制第一调速阀78的操作以控制第一风扇30到零风扇速度(即，控制最大电流至阀78，假设不存在要求中止的故障)，并且开始在高达预定时间周期(例如，10秒)内使用来自第一风扇马达72中的速度传感器的速度信息监测风扇的速度(控制器58无法控制低于风扇怠速的IOOrpm/秒的速率)。与第一风扇30相关联的换向阀76(即,第一换向阀76)的电磁线圈在时间Tl期间被断电。如果在所述预定时间周期期间，风扇速度达到零，则时间T2立即开始。如果在所述预定时间周期结束处，风扇速度未达到零，但是达到低速阈值以下(例如，IOOrpm),则在所述预定时间周期结束处，时间T2开始。如果没有一个条件发生，则控制器58中止第一风扇30的反转，并且开始第二风扇36的反转(即，使第二风扇36从Tl行进至T7)。至于第一风扇30,根据第一冷却组件24的冷却需要，，控制器58使用来自第一风扇马达72中的速度传感器的速度信息基于第一冷却组件24的冷却需要控制第一调速阀78的操作(逐渐减小其电流)，从而使第一风扇30的速度以预定速率(例如，IOOrpm/秒)逐渐上升到可变正向速度。在时间T2中，控制器58控制第一调速阀78的操作，从而控制第一风扇30到零风扇速度(即，控制最大电流至阀78，假设不存在需要中止的故障)，并且在预定时间周期内使用来自第一风扇马达72中的速度传感器的速度信息监视第一风扇马达72的风扇速度，以确认风扇速度是否保持低于低速阈值。所述预定时间周期可以在几毫秒和几秒钟之间。其可以是例如10毫秒，或者优选地，两秒钟，以确保风扇速度确实已经降低到用于改变其转动方向的目标水平，因为速度传感器不指示转动方向。如果在所述预定时间周期内，第一风扇30的风扇速度等于或大于所述低速阈值，则控制器58中止第一风扇30的反转并且开始第二风扇36的反转(即，第二风扇36从Tl行进至T7)，并且，关于第一风扇30，控制器58使用来自第一风扇马达72中速度传感器的速度信息，基于第一冷却组件24的冷却需要，控制第一调速阀78的操作(逐渐减小其电流)，从而使第一风扇30的速度以预定速率(例如，IOOrpm/秒)逐渐上升到可变正向速度。第一换向阀76的电磁线圈在时间T2期间被断电。在时间T3中，控制器58给第一换向阀76的电磁线圈通电，并控制第一调速阀78的操作的(按比例地给其电磁线圈通电)，从而使到第一风扇马达72的液压流动方向反向，并控制第一风扇30的速度到预定反向速度阈值(例如，1600rpm)。由于将具有固有的初始系统延迟(例如，由电磁饱和、阀滞后和用于测量风扇速度的时间引起)，控制器58在预定时间量(例如两秒钟)内监测来自第一风扇马达72中的速度传感器的速度信息，以确认是否已经实现非零风扇速度。如果在所述预定时间周期内尚未实现非零风扇速度，则控制器58中止第一风扇30的反转和开始第二风扇36的反转(即，第二风扇36从Tl行进至T7)。在第一风扇30的中止期间，，根据速度第一冷却组件24的冷却需要，控制器58使用来自第一风扇马达72的传感器的速度信息,基于第一冷却组件24的冷却需要,断电第一换向阀76的电磁线圈，并且控制第一调速阀78的操作(逐渐减小其电流)，从而使第一风扇30的速度以预定速率(例如，IOOrpm/秒)逐渐上升到可变正向速度。时间T4在控制器58使用来自第一风扇马达72中的速度传感器的速度信息确定第一风扇30已经实现非零风扇的速度时开始。在时间T4中，控制器58继续给第一换向阀76的电磁线圈通电，并且成比例地给第一调速阀78的电磁线圈通电，从而控制所述预定反向速度阈值，并且在高达预定时间周期(例如，四秒)内监测风扇速度，以确认是否已经实现搜书预定反向速度阈值。如果在所述预定时间周期内还未实现所述预定反向速度阈值，则控制器58中止第一风扇30的反转，并且开始第二风扇36的反转(即，第二风扇36从Tl行进至17)。为了在时间T4中中止第一风扇30的反转,控制器58使用来自第一风扇马达72中速度传感器的速度信息控制第一调速阀78的操作，从而控制第一风扇30至零风扇速度(即，控制最大电流到阀78，假设无故障需要机器关机和重启，以便断电阀78，从而在第二调速阀78发生故障的情况下将其重置)，并且在高达预定时间周期(例如，10秒)内监测风扇速度。如果在所述预定时间周期内风扇速度达到零，或在所述预定时间周期结束处，风扇速度至少低于低速阈值，则控制器58继续在另一个预定时间周期(例如两秒钟)控制零风扇速度，响应于所述另一个预定时间周期的消逝，控制器58使用来自第一风扇马达72中的速度传感器的速度信息，基于第一冷却组件24的冷却需要，断电第一换向阀76的电磁线圈并控制第一调速阀78的操作(逐渐减小其电流)，从而使第一风扇30的速度以预定速率(例如，IOOrpm/秒)逐渐上升到可变正向速度。在第一风扇30的速度下降低于低速阈值时，控制器58开始第二风扇36的反转(即，第二风扇36从Tl行进至T7)。在达到所述预定反向速度阈值时，时间T5开始，其中控制器58继续给第一换向阀76的电磁线圈通电,并且给第一调速阀78的电磁线圈通电，以便控制第一风扇30的速度在预定反向时间周期内为反向速度阈值。该预定时间周期可以是例如30秒，或者在具有过多碎片的工地的情况中可以是60秒。也可以由操作者通过在操作者位置的显示监视器选择该时间周期。一旦风扇速度达到反向速度阈值，控制器58开始计数反向的时间量，其中第一风扇30处于或高于反向速度阈值。如果风扇速度下降到低于所述反向速度阈值，控制器58停止计数反向时间。代替地，控制器58开始计数低于所述反向速度阈值的时间量。因此，当风扇速度等于或高于该反向速度阈值时，时间朝向预定反向时间周期增加，而当风扇速度低于所述法向速度阈值时，时间朝向预定故障时间周期增加，该预定故障时间周期可以是例如30秒。反向时间和故障时间两者因此都是累积的。如果在达到故障时间之前达到反向时间，则控制器58行进至时间T6。如果在达到反向时间之前达到故障时间，则控制器58中止第一风扇30的反转，并且开始第二风扇36的反转。在时间T5中的中止顺序与在时间T4中的中止顺序相同。在时间T6中，控制器58控制第一调速阀78的操作，以控制第一风扇30的速度以不受控制的速率达到零(即，控制最大电流至到阀78，假设不存在需要中止的故障)。由于这种速度降低是不受控制的(第一风扇30空转)，控制器58使用来自第一风扇马达72中的速度传感器的速度信息在高达预定时间周期(例如，10秒)内监测风扇速度。如果在所述预定时间周期期间，风扇速度达到零，则时间T7立即开始。如果在所述预定时间周期结束处，风扇速度未达到零，但是达到低速阈值以下(例如，IOOrpm)，则时间17在所述预定时间周期结束处开始。若任一个条件都不发生，则控制器58完全中止交换器清洁活动，以避免同时反转两个风扇30、36，并且可以因此要求关闭和重启机器10 (例如，以便断电第二调速阀78，因而在第二调速阀78发生故障的情况下，将其重置)。在时间17中，控制器58控制第一调速阀78的操作，以便控制第一风扇30到零风扇速度(即，控制最大电流到阀78，假设不存在需要中止的故障)，并且在预定时间周期内使用来自第一风扇马达72中的速度传感器的速度信息监测第一风扇30的速度，以确认风扇速度是否保持低于低速阈值。所述预定时间量可以在几毫秒和几秒钟之间。其可以是，例如，10毫秒，或者，优选地，两秒，以确保风扇的速度确实已经降低到用于改变其转动方向的目标水平，因为速度传感器不指示转动方向。如果风扇速度在所述预定时间周期内保持低于低速阈值，则在T7的结束处，控制器58使用来自第一风扇马达72中的速度传感器的速度信息，基于第一冷却组件24的冷却需要，断电第一换向阀76的电磁线圈并控制第一调速阀78的操作(逐渐减小其电流)，从而使第一风扇30的速度以预定的速率(例如，IOOrpm/秒)逐渐上升到可变正向速度。如果风扇速度未保留低于低速阈值，则控制器58将完全中止交换器清洁活动，以避免同时反转两个风扇30、36，并且因此可能需要关闭和重启机器10 (例如，以便断电第二调速阀78，从而在第二调速阀78发生故障的情况下将其重置)。一旦已经在T6中实现第一风扇30的零风扇速度，或者如果第一风扇30的风扇速度在T6的所述预定时间周期的结束处低于低速阈值，则程序110行进到步骤118的步骤118-2。在步骤118-2中，控制器58启动第二清洁模式，同时通过使第一风扇30行进通过T7并提高其风扇速度到正向速度而结束第一清洁模式。在第二清洁模式中，第一和第二风扇30、36分别在其冷却和清洁方向34-1、40_2上同时转动，在与横向地相对于前后轴线11的第一流动方向42相反的第二流动方向44上推动空气从第二风扇36到第一风扇30，经过第一和第二冷却组件24、26中的每一个的至少一个热交换器32、38。要做到这一点，除了在在T1-T5中的任一个中中止第二风扇36的反转的活动中，控制器58完全中止交换器清洁活动(即，不反转第一扇30，因为第一扇30已经发生反转)，控制器58根据上述的用于在第一清洁模式118-1中的第一风扇30的反向顺序(即，T1-T7)反转第二风扇36，并且如果必要以相同的方式中止。关于第二清洁模式，涉及与第二风扇36相关联的调速阀78 (第二调速阀78)和与第二风扇36相关联的换向阀76(第二换向阀76)。在T6或17期间的中止活动中，控制器58完全中止交换器清洁活动，并且可能因此需要关闭和重启机器10 (例如，因而断电第二调速阀78，从而在第二调速阀78发生故障的情况下将其复位)。当完成用于第二风扇36的反转顺序(即，T1-T7)时，控制程序110行进到步骤120，以便恢复冷却模式。在步骤120中，如果风扇速度在所述预定时间周期内保持低于低速阈值，则在17的结束处，控制器58使用来自第二风扇马达72中的速度传感器的速度信息，基于第二冷却组件26的冷却需要，断电第二换向阀76和控制第二调速阀78的操作(逐渐降低其电流)，从而使第二风扇36的速度以预定速率(例如，IOOrpm/秒)逐渐上升到可变正向速度。正如上面提到的那样，如果风扇速度未保持低于低速阈值，则控制器58完全中止交换器清洁活动，并且因此可能需要关闭和重启机器10(例如，因而断电第二调速阀78，从而在第二调速阀78发生故障的情况下将其重置)。在第一风扇30的反转期间，控制器58基于冷却组件26的冷却需要，通过第二换向阀76的断电和第二调速阀78的比例控制，控制第二风扇36以正向速度运转。第二电控制器60(例如，通过控制器区域网络(即，CAN)，电连接到第一控制器58的发动机控制单元)根据第二冷却组件26的最接近其温度上限的流体的冷却需要确定第二风扇36的风扇速度(可替代地，第一电控制器58可以执行此功能)。示例性地，第二控制器60接收来自温度传感器的发动机冷却剂温度，并且发送这个值到第一控制器58，用于确定是否存在禁止条件。第二控制器60发送该风扇速度到第一电控制器58，第一电控制器58控制第二调速阀78，以便使第二风扇36以该风扇速度运转。在第二风扇36的反转期间以相应的方式操作第一风扇30。参照图4和图7，步骤118的替代实施例被示为步骤218，并且由于第一和第二清洁模式分别在步骤218-1和218-2中的启动的重叠而包括间歇步骤218-3。在步骤218-3中，控制器58控制风扇30、36的操作，使得风扇30、36分别地在其清洁方向上同时地转动预定时间周期，从而向内朝向发动机48吹送空气以弓丨起从隔室18中的任何开口(例如，在面板之间的任何开口，和正面格栅)吹出碎片。要这样做，在步骤218-2中，控制器58启动第一清洁模式，以从Tl到T5的顺序推进第一风扇30，同时第二风扇36以可变的风扇冷却速度继续运行。虽然第一风扇30仍然在T5或紧后期间中，在此紧后期间中控制器58将第一风扇30保持在所述预定反向速度阈值处(例如，1600rpm)，但控制器58启动第二清洁模式，通过以经过T1、T2、T3和T4的顺序推到第二风扇36到所述预定反向速度阈值，使第二风扇36从其冷却方向反转到其清洁方向。控制器58在预定间歇时间周期(例如，10秒)将风扇30、36的风扇速度保持在所述预定反向速度阈值处。在该预定间歇时间周期过去之后，控制器58结束第一清洁模式，以通过T6和T7的顺序推进第一风扇30，之后，控制器58控制第一风扇30到可变正向速度(假设没有中止)。随后控制器58结束第二清洁模式，以通过T5、T6和T7的顺序推进第二风扇36,在次之后,控制器58控制第二风扇36到可变正向速度(假设没有中止)。因此，控制器58可以配置为使第一和第二风扇30、36在交换器清洁活动期间在第一清洁模式、间歇清洁模式和第二清洁模式中顺序地运转，第一和第二清洁模式重叠以提供间歇清洁模式。参考图8，控制程序310提供控制程序110的可替换实施例。控制程序310在冷却模式和清洁模式之间交替，并且该清洁模式可以被以任何合适的方式启动，如经过预定时间周期(例如，步骤112)，或通过手动请求(例如，步骤114)，假设不存在禁止条件(例如，步骤116)。换句话说，程序310在执行清洁模式之前将执行步骤112、114和116。控制程序310的不同之处在，每一个交换器清洁活动只涉及第一和第二清洁模式中的一个，使得连续交换器清洁活动在第一和第二清洁模式之间交替。例如，控制程序310可以从在步骤316中的冷却模式仅仅行进到在步骤318中的第一清洁模式(在此交换器清洁活动期间不包括第二清洁模式)。程序310可以然后返回行进到在步骤320中的冷却模式，并且然后仅仅行进到在步骤322中的第二清洁模式(在此交换器清洁活动期间不包括第一清洁模式)。这种模式可以继续，促进燃油经济性，因为这两种清洁模式在交换器清洁活动过程中没有被启动。在步骤318中，控制器58分别地以与关于图6的步骤118_1讨论的方式相似方式使第一和第二风扇30、36在其清洁和冷却方向上运转。在步骤320中，基于冷却需要，控制器58使第一风扇30返回到其冷却方向，达到可变正向速度。在步骤322中，控制器58分别地以关于图6的步骤118-2讨论的方式相似方式使第一和第二风扇30、36在其冷却和清洁方向上运转。程序310随后行进回到步骤316，其中基于冷却需要，控制器58使第二风扇36返回到其冷却方向，达到可变正向速度。控制器58可以因此被配置为在第一清洁模式和的第二清洁模式之间交替连续的交换器清洁活动。在任一风扇30、36的反转顺序的中止在T1-17中的任一个被触发的情况中，控制器58执行与相应的时间周期相关联的中止顺序(上文联系程序110和风扇30所讨论的)，而不反转其他风扇，从而完全中止交换器清洁活动。在控制程序110中，认为是，在第一和第二清洁模式中的每一个期间，在发动机舱18中的碎片的约86%被从发动机舱去除，而约10%保留。在这里所讨论的控制程序中，在清洁模式期间，基于冷却需求，正向风扇以可变正向速度运转(即，风扇在其正向方向中运转)。代替地，控制器58可以使正向风扇以其最大校准运转速度运转。冷却在冷却模式中比在任何清洁模式中更有效，但是也发生在交换器清洁活动中。冷却系统22可以用于铰接式机器(例如，机器10)或非铰接式机器。虽然已经在附图和前面的描述中示出并且详细描述本公开内容，但这样的图示和描述在性质上应被视为示例性的，而不是限制性的，应理解，已经示出和描述说明性的实施例，落入本公开内容的精神内的所有变化和修改都希望被保护。将会注意到，本公开内容的替代实施例可以不包括所描述的所有特征但是仍然受益于这些特征的优点的至少一些。本领域普通技术人员可以容易地设计出他们自己的、结合本公开内容的一个或多个特征并且落入本发明的由所附的权利要求限定的精神和范围之内的实施方案。
权利要求
1.一种用于机器的冷却系统，包括: 第一冷却组件，该第一冷却组件包括用于冷却与所述机器相关联的至少一种流体的第一风扇和至少一个热交换器，所述第一风扇被配置为在冷却方向和相反的清洁方向上转动， 第二冷却组件，该第二冷却组件包括用于冷却与所述机器相关联的至少一种流体的第二风扇和至少一个热交换器，所述第二风扇被配置为在冷却方向和相反的清洁方向上转动，和 风扇控制系统，该风扇控制系统被配置为使所述第一风扇和所述第二风扇在第一清洁模式和第二清洁模式之间交替，其中，在所述第一清洁模式中，所述第一风扇和所述第二风扇同时地分别在它们的清洁方向和冷却方向上转动，在从所述第一风扇到所述第二风扇的第一流动方向上推动空气经过所述第一冷却组件和所述第二冷却组件中的每一个的所述至少一个热交换器，并且，在所述第二清洁模式中，所述第一风扇和所述第二风扇同时地分别在它们的冷却方向和清洁方向上转动，在与所述第一流动方向相反的、从所述第二风扇到所述第一风扇的第 二流动方向上推动空气经过所述第一冷却组件和所述第二冷却组件中的每一个的所述至少一个热交换器。
2.根据权利要求1所述的冷却系统，其中，所述风扇控制系统被配置为，在交换器清洁活动期间，使所述第一风扇和所述第二风扇在所述第一清洁模式和所述第二清洁模式之间连续地交替。
3.根据权利要求1所述的冷却系统，其中，在所述第一清洁模式中，所述风扇控制系统被配置为控制所述第一风扇在预定时间周期内至少以预定反向速度阈值运转，并且在所述第二清洁模式中，所述风扇控制系统被配置为控制第二风扇在所述预定时间周期内至少以所述预定反向速度阈值运转。
4.根据权利要求3所述的冷却系统，其中，在所述第一清洁模式和所述第二清洁模式中的每一个中，所述预定时间周期是累积的，排除对应第一风扇或第二风扇的速度低于所述预定反向速度阈值的时间。
5.根据权利要求3所述的冷却系统，其中，所述风扇控制系统被配置为在中止事件发生时中止所述第一风扇的反转，并且被配置为在所述第一风扇的速度达到零风扇速度时开始所述第二风扇的反转或者如果所述第一风扇的速度低于低速阈值在预定中止时间周期的结束处开始所述第二风扇的反转。
6.根据权利要求1所述的冷却系统，其中，所述风扇控制系统被配置为在所述第一清洁模式和所述第二清洁模式之间交替连续的交换器清洁活动。
7.根据权利要求1所述的冷却系统，其中，所述风扇控制系统被配置为，在交换器清洁活动期间使所述第一风扇和所述第二风扇顺序地以所述第一清洁模式、间歇清洁模式和所述第二清洁模式运转，并且在所述间歇清洁模式中，所述第一风扇和所述第二风扇同时地分别在它们的清洁方向上转动。
8.一种机器，包括根据权利要求1所述的冷却系统，其中，所述第一冷却组件和所述第二冷却组件定位在所述机器的前后轴线的横向相对侧上，使得所述第一流动方向和所述第二流动方向彼此横向地相对。
9.根据权利要求8所述的机器，其中，所述第一冷却组件的所述至少一个热交换器和所述第二冷却组件的所述至少一个热交换器横向地定位在所述第一风扇和所述第二风扇之间。
10.根据权利要求9所述的机器，其中，该机器是作业车辆。
全文摘要
本发明公开一种冷却系统，包括第一冷却组件、第二冷却组件和风扇控制系统。第一冷却组件包括用于冷却与机器相关联的至少一种流体的第一风扇和至少一个热交换器。第一风扇被配置为在冷却方向和相反的清洁方向上转动。第二冷却组件包括用于冷却与机器相关联的至少一种流体的第二风扇和至少一个热交换器。第二风扇被配置为在冷却方向和相反的清洁方向上转动。风扇控制系统被配置为使第一风扇和第二风扇在第一清洁模式和第二清洁模式之间交替。
文档编号F01P5/02GK103213492SQ20121054982
公开日2013年7月24日 申请日期2012年12月17日 优先权日2011年12月16日
发明者约瑟夫·M·维托齐奥, 大卫·R·狄德罗, 卡尔·G·海涅, 博伊德·M·尼可斯, 约翰·M·切斯特曼, 卡尔·R·斯塔基 申请人:迪尔公司