带旁通功能的液压风扇系统和包括该液压风扇系统的工程机械的制作方法

本实用新型总体上涉及一种液压风扇系统，更具体地涉及一种带旁通功能的液压风扇系统和包括该液压风扇系统的工程机械。

背景技术：

工程机械在运行过程中会产生大量的热量，为了确保工程机械的正常运行，适当的冷却就至为重要。为了达到降低能耗、降低噪音等目的，工程机械中常用液压马达驱动的风扇系统来达到冷却的目的。风扇系统的动力源通常使用工程机械中的其他液压系统(例如先导液压系统等)的动力源。这样，液压风扇需要有一个最低转速的要求，以维持其他液压系统的最低压力要求。在这种情况下，工程机械的发动机在启动时就要承受风扇转速的负载。另一方面，在较冷的环境下，如果风扇的最低转速比较高，则机器的温度难以快速提升。

本实用新型旨在克服上述的一个或多个问题和/或现有技术的其它问题。

技术实现要素：

在一个方面，本实用新型涉及一种带旁通功能的液压风扇系统，包括液压泵、液压马达、和油箱，该液压泵的进油口与油箱流体连接，出油口与液压马达的进油口流体连接，液压马达的出油口与油箱流体连接，液压马达能够驱动风扇旋转，从而对散热器内的介质进行冷却，其特征在于，该液压风扇系统还包括旁通电磁阀，该旁通电磁阀的入口与所述液压泵的出油口流体连接，该旁通电磁阀的出口与油箱流体连接，其中，当所述旁通电磁阀因电流接通而打开时，来自所述液压泵的液压流体经所述旁通电磁阀直接流回油箱，使风扇不旋转；当所述旁通电磁阀因电流断开而关闭时，来自所述液压泵的液压流体能够被传送至所述液压马达，驱动风扇旋转。

在一个有利的实施例中，该液压风扇系统在一工程机械中使用，所述液压泵除了为驱动风扇的液压马达提供动力外，还能够为该工程机械的其它液压系统提供液压流体，其中，旁通电磁阀基于工程机械的发动机的运行状态、散热器内的介质的温度和所述其它液压系统的流量或压力需求选择性地打开或关闭，从而实现对风扇转动和停止的控制。

通过本实用新型的带旁通功能的液压风扇系统，可以控制风扇在发动机启动的过程中不旋转，以及在发动机正常运行的过程中，在某些条件下风扇不旋转，以起到降低发动机的启动负载，以及快速提升机器温度，降低能耗的作用。

在另一个方面，本实用新型涉及一种包括该液压风扇系统的工程机械。

附图说明

下面将参照示意性的附图更详细地描述本实用新型。附图及相应的实施例仅是为了说明的目的，而非用于限制本实用新型。在附图中：

图1是根据本实用新型的带旁通功能的液压风扇系统的示意性原理图，

图2是根据一个实施例的、用于液压风扇系统的发动机控制模块(ECM)的示意性控制原理图，以及

图3和图4是根据一个实施例的ECM的控制过程示意图。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本实用新型的带旁通功能的液压风扇系统的原理图，该液压风扇系统可以在一工程机械中使用。该工程机械例如是装载机、平地机等等。如图1所示，该液压风扇系统包括液压泵1、液压马达8、和油箱11，液压泵1作为液压动力源，一方面可以为风扇12提供动力，另一方面可以为工程机械中的其它液压系统3提供液压流体。液压泵1的进油口与油箱11流体连接，出油口与液压马达8的进油口流体连接，液压马达8的出油口与油箱11流体连接。由液压泵1提供的液压流体驱动液压马达8旋转，液压马达8带动或者说驱动风扇12旋转，风扇12旋转吹出的风吹向散热器9，实现散热的目的，对散热器9内的介质进行冷却。同时，液压流体经由液压马达8的出油口流回油箱11。

在图1所示的实施例中，液压风扇系统还包括速度控制电磁阀4，其入口与液压泵1的出油口流体连接，其出口与油箱11流体连接。速度控制电磁阀4与液压马达8并联设置，当速度控制电磁阀4因电流接通而打开时形成液压马达8的旁通路径，使来自液压泵1的将要被传送到液压马达8的液压流体的至少一部分经由速度控制电磁阀4流回油箱。速度控制电磁阀4可以与工程机械的控制装置、例如发动机控制模块(ECM)电连接，在控制装置向速度控制电磁阀4提供电流时使来自液压泵1的将要被传送到液压马达8的液压流体的至少一部分经由速度控制电磁阀4流回油箱，从而调节流到液压马达8的液压流体的流量，控制风扇12的转速。有利地，速度控制电磁阀4可以是比例电磁阀，通过其能够对风扇转速进行无级变速控制。

另外，液压风扇系统还可以包括设置在液压泵1和液压马达8之间的电磁换向阀6，用于控制风扇12的旋转方向。电磁换向阀6可以具有至少两个工作位置，其中，在第一工作位置，来自液压泵1的液压流体能够经电磁换向阀6流至液压马达8的第一油口，并且液压流体通过液压马达8的第二油口经电磁换向阀6流回油箱11，由此使得液压马达8沿第一方向驱动风扇12旋转；在第二工作位置，来自液压泵1的液压流体能够经电磁换向阀6流至液压马达8的第二油口，并且液压流体通过液压马达8的第一油口经电磁换向阀6流回油箱11，由此使得液压马达8沿与第一方向相反的第二方向驱动风扇12旋转。例如，在图1所示的实施例中，电磁换向阀6是二位四通阀，其能够在控制装置、例如ECM的控制下在第一和第二工作位置之间切换，由此改变风扇12的旋转方向。

液压风扇系统还可以包括单向阀7，该单向阀7的进油口连接在电磁换向阀6与油箱11之间的回油油路上，单向阀7的出油口连接在液压泵1与电磁换向阀6之间的进油油路上。当液压泵1在液压马达8运转的情况下停止供油时，由于惯性的作用，液压马达8还会继续运转一段时间，此时液压马达8可以通过单向阀7从回油油路吸油，防止液压马达8吸空。

此外，如图1所示，液压风扇系统还可以包括溢流阀5和单向阀10。溢流阀5用于防止系统超压，起保护液压马达8的作用。单向阀10用于冷却油液旁通，防止出现高压，保护散热器9。

参见图1，根据本实用新型的液压风扇系统还包括旁通电磁阀2，该旁通电磁阀2的入口与液压泵1的出油口流体连接，旁通电磁阀2的出口与油箱11流体连接。当旁通电磁阀2因电流接通而打开时，来自液压泵1的液压流体经旁通电磁阀2直接流回油箱，此时风扇12不旋转。当旁通电磁阀2因电流断开而关闭时，来自液压泵1的液压流体能够被传送至液压马达8，驱动风扇12旋转。换句话说，通过打开和关闭旁通电磁阀2，能够实现对风扇转动和停止的控制。

旁通电磁阀2可以基于工程机械的发动机的运行状态、散热器9内的介质的温度和其它液压系统3的流量或压力需求选择性地打开或关闭。具体而言：

-在发动机启动之前，旁通电磁阀2的电流是断开的；

-在发动机启动的过程中，旁通电磁阀2的电流接通(此时，旁通电磁阀2形成液压马达8的旁通路径，风扇12不旋转)；

-在发动机正常运行后：

--当液压系统3有流量或压力的需求时，旁通电磁阀2的电流断开(此时风扇12旋转)；

--当液压系统3没有流量或压力的需求，但是介质温度高于预定的第一阈值时，旁通电磁阀2的电流断开(此时风扇12旋转)；

--当液压系统3没有流量或压力的需求，并且介质温度低于预定的第二阈值时，旁通电磁阀2的电流接通(此时风扇12不旋转)。

另外，在发动机正常运行的过程中：

-在旁通电磁阀2的电流接通后，当液压系统3有流量或压力的需求，或者介质温度高于第一阈值时，旁通电磁阀2的电流断开(即，使风扇12旋转)；

-在旁通电磁阀2的电流断开后，当液压系统3没有流量或压力的需求，并且介质温度低于第二阈值时，旁通电磁阀2的电流接通(即，使风扇12停止旋转)。

旁通电磁阀2的输入电流可以来自工程机械的控制装置，例如发动机控制模块(ECM)。该控制装置与旁通电磁阀2电连接并且基于发动机的运行信号、散热器内的介质的温度信号和其它液压系统3的流量或压力需求信号选择性地向旁通电磁阀2提供电流，控制旁通电磁阀2的打开和关闭。

图2示意性地示出了根据一个实施例的、用于液压风扇系统的ECM的控制原理图，其中，ECM采集发动机的运行信号、散热器9内的介质的温度信号和液压系统3的流量或压力需求信号，经过适当的逻辑控制之后输出电流信号到旁通电磁阀2，控制旁通电磁阀2的打开和关闭。

图3和图4示出了根据一个优选实施例的ECM的控制过程。

首先，如图3所示，当工程机械开始运行时，ECM基于接收到的信号判定发动机启动，向旁通电磁阀2提供电流，使ECM到旁通电磁阀2的电流接通。

在发动机正常运行后，控制过程进入下一步，ECM根据接收到的信号判断液压系统3是否存在流量或者压力的需求。如果判定液压系统3有流量或压力的需求，则使旁通电磁阀2的电流断开；如果判定液压系统3无流量或压力的需求，则进一步判断介质温度是否较高(高于第一阈值)或者较低(低于第二阈值)。如果判定介质温度高于第一阈值，则使旁通电磁阀2的电流断开。如果判定介质温度低于第二阈值，则使旁通电磁阀2的电流接通。如果介质温度介于第一和第二阈值之间，则控制过程返回到判断液压系统3是否存在流量或者压力需求的步骤。

进一步地，如图4所示，在ECM到旁通电磁阀2的电流断开后，判断是否液压系统3没有流量或压力需求，并且介质温度低于第二阈值。如果判定结果为“是”(即，液压系统3没有流量或压力的需求，并且介质温度较低)，则使旁通电磁阀2的电流接通。如果判定结果为“否”，则返回上一步。在ECM到旁通电磁阀2的电流接通后，判断是否液压系统3有流量或压力需求，或者是否介质温度高于第一阈值。如果判定结果为“是”(即，液压系统3有流量或压力的需求，或者介质温度高于第一阈值)，则使旁通电磁阀2的电流断开。如果判定结果为“否”，则返回上一步。以上操作依次循环进行。

可以理解的是，图3和图4示出的对旁通电磁阀2的控制过程仅仅是示例性的，可以设想其它的控制过程，只要能够在满足相应的条件下实现旁通电磁阀2的打开或关闭即可。

在本实用新型的液压风扇系统中，通过设置旁通电磁阀2并且使用如上所述的控制逻辑控制旁通电磁阀2的打开和关闭，使得旁通电磁阀2在工程机械的发动机启动的过程中以及在发动机正常运行过程中的某些特定条件下(例如，当液压系统3没有流量或压力的需求，并且介质温度较低时)起到旁通的作用，使风扇不旋转，从而降低发动机的启动负载，以及在较冷的环境下快速提升机器的温度，降低能耗。

工业适用性

根据本实用新型的液压风扇系统可以适用于各种工程机械，例如装载机、平地机等等。

在工程机械运行的过程中，控制装置、例如ECM采集发动机的信号、待冷却介质的温度信号和液压系统3的流量/压力需求信号，经过相应的逻辑控制之后选择性地输出电流信号到旁通电磁阀2，控制旁通电磁阀2的打开和关闭，实现对风扇转动和停止的控制。

在发动机启动之前，旁通电磁阀2的电流是断开的。

当工程机械开始运行时，ECM向旁通电磁阀2提供电流，使旁通电磁阀2形成液压马达8的旁通路径，风扇12不旋转。由此可以降低发动机的启动负载。

在发动机正常运行后，如果液压系统3有流量或压力的需求，则ECM控制旁通电磁阀2的电流断开，风扇12旋转；如果液压系统3无流量或压力的需求，但介质温度较高(例如高于第一阈值)时，旁通电磁阀2的电流断开，风扇12旋转，对散热器内的介质进行冷却；当液压系统3无流量或压力的需求，且介质温度较低(例如低于第二阈值)时，旁通电磁阀2的电流接通，形成液压马达8的旁通路径，风扇12不旋转，从而快速提升机械温度。

进一步地，在发动机正常运行的过程中，在旁通电磁阀2的电流接通后，当液压系统3有流量或压力的需求，或者介质温度较高时，旁通电磁阀2的电流断开，风扇12旋转；在旁通电磁阀2的电流断开后，当液压系统3没有流量或压力的需求，并且介质温度较低时，旁通电磁阀2的电流接通，风扇12停止旋转。以上操作依次循环进行。

通过本实用新型的液压风扇系统，能够将介质的温度控制在适当的温度范围内，保证工程机械正常运行，同时能够降低发动机的启动负载，以及快速提升机器温度，降低能耗。

上面借助具体实施例对本实用新型的液压风扇系统进行了描述。对本领域技术人员而言显而易见的是，可以在不脱离本实用新型的发明思想的情况下对本实用新型的液压风扇系统做出多种改变和变形。例如，在图3所示的示例性控制过程中，判断液压系统是否有流量或压力需求与判断介质温度是否高于第一阈值或者低于第二阈值的顺序可以改变。结合对说明书的考虑及所公开的液压风扇系统的实践，其它实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。说明书和示例仅被视为示例性的，真正的范围由所附权利要求及它们的等同方案表示。