具有低速操作模式的液压系统的制作方法_2

文档序号:8592579阅读:来源:国知局
位置。
[0025]可以通过先导阀门元件42控制所述排量致动器40的运动。特别地,阀门元件42可以经通道44流体地连接到排量致动器40,经通道46连接到油箱28,以及经通道48连接到泵送机构36。阀门元件42可以在第一位置(如图2所示)与第二位置之间移动,在所述第一位置,排量致动器40经通道44和46与油箱28流体地连通,在所述第二位置,排量致动器40经通道44和48与泵送机构36的输出端流体地连通。当排量致动器40与油箱28流体地连通时,排量致动器40可以偏移向最大排量位置。当排量致动器40与泵送机构36的输出端流体地连通时,排量致动器40可以偏移向最小排量位置。
[0026]电磁阀门元件50可以控制阀门元件42在第一位置和第二位置之间的移动。特别地,导引通道52可以连接泵送机构36的输出端(也就是,可以连接通道48)到阀门元件42的相对端,并且限流孔54可以设置在导引通道52内,位于通道48与阀门元件42的第一端之间。阀门元件50可以流体地连接在所述阀门元件42的第一端和通向油箱28的通道46之间,并且在有能量供给时,可控制地从阻流位置移向通流位置。当阀门元件50位于阻流位置时,阀门元件42的两端可以在大致相同的压力下暴露于流体,并且阀门元件42通过相关联的弹簧偏移向其第二位置。当阀门元件50处于通流位置时,阀门元件42的第一端可以连接到油箱28,允许限流孔54形成压力差,该压力差将阀门元件42移向其第一位置。当控制器56供给能量时,阀门元件50可以移动至其通流位置和阻流位置之间的任何位置。
[0027]控制器56可以包括单个或多个微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)等,包括控制液压系统16操作的方式,以响应来自一个或多个传感器58接收的信号。许多通过商业途径获得的微处理器可以配置为发挥控制器56的功能。应当理解,控制器56还可以包括微处理器,该微处理器与控制其它机器相关功能的微处理器是相独立的,或者控制器56也可以与机器微处理器形成一体并且能够控制大量的机器功能和操作模式。如果控制器56与通用机器微处理器相独立,其可以通过数据链路或其它方式与通用机器微处理器连通。各种其它已知电路可以与控制器56相关联,包括电源电路、信号调节电路、致动器驱动电路(也就是,电路供电电磁线圈、发动机或压电致动器)以及通信电路。
[0028]传感器58可以被配置为产生用于指示一种或多种不同发动机温度的信号。所述发动机温度可以包括:例如,冷却剂温度、润滑油温度、发动机组温度、排气温度、增压温度、周围空气温度或其它温度。传感器58可以将信号引导到控制器56进行进一步的处理。
[0029]发动机22可以包括固定的或排量可变的,旋转式或活塞式液压致动器60,该致动器通过作用在驱动元件(未示出)上的压力不平衡性可进行移动,例如在叶轮或活塞上。通过泵18加压的流体可以通过高压通道32引入发动机22并且通过引流通道34从发动机22返回油箱28。将所述加压流体引向驱动元件一侧以及将流体从驱动元件的相对侧排出可以形成通过驱动元件的压力差,该压力差引起驱动元件移动或旋转。流经发动机22的流体的方向和速度可以决定发动机22和风扇26的旋转方向和速度,而通过驱动元件的压力不平衡性可以决定转矩输出。
[0030]抗气穴通道62具有单向阀64,其可以设置在发动机22内并配置为在一些情况下,直接连接引流通道34 (也就是,液压致动器60的输出端)与高压通道32 (也就是,液压致动器60的输入端)。特别地,可能会出现这样的情况,风扇26可能比其他进入液压致动器60的给定流体能更快速地驱动发动机22。这些情况可能发生,例如,在发动机22减速期间。当发动机22由风扇26驱动,发动机22可以用作泵并产生比压力输入更大的压力输出。如果任其发展,这将导致发动机22空化。然而,当输出端的压力大于输入端的压力,抗气穴通道62可以使液压致动器60的排放能够循环返回其输入端,从而有助于减少气穴现象发生的可能性。
[0031]风扇26可以被设置成邻近一个或多个液体-空气或空气-空气热交换器(未示出)并配置成产生引导通过热交换器通道的气流,与其中的冷却剂和/或燃烧空气进行热交换。风扇26可以包括多个连接到发动机22的叶片,该叶片以与所需空气流速相对应的速度和/或所需的发动机温度由发动机22驱动。
[0032]如上所述,控制器56可以用于调整泵18的排量,从而改变发动机22和风扇26的速度,进而改变发动机14的冷却速度。然而,在某些情况下,对风扇速度的所述控制可能不足以满足发动机14的预期条件。例如,通过泵控制能实现的风扇26的最小正速度可以约为400-500转/分钟,这对于某些应用(例如,在夜间极低环境温度下空转)可能不够慢。在所述应用中,可能需要另外的方式将风扇速度降至更低。因此,控制器56可以被配置为在必要时选择性地启动低速操作模式。应当注意的是,出于安全原因,让风扇26在发动机14操作期间总是保持以某种正速度旋转可能是理想的。
[0033]为了启动低速操作模式,控制器56可以有选择性地产生引向位于发动机22(也就是,在发动机22和油箱28之间)下游的低速阀门66的控制信号。低速阀门66可以包括流体地连通的控制元件68和压力补偿器(PCE)70。控制元件68可以设置在具有入口和出口的旁路通道72内,所述入口流体地连接到位于PCE70上游的引流通道32,以及所述出口流体地连接到位于PCE70下游的引流通道34。控制元件68可以从默认的通流位置(如图2所示)移动到偏向阻流位置的弹簧以响应来自控制器56的电子信号。当控制元件68在正常操作期间位于通流位置时,低速阀门66对液压系统14的操作可能几乎没有或者没有影响(也就是,当控制元件68处于通流位置,风扇速度可以不受低速阀门66的影响),并且发动机22的一切排放都可以通过旁路通道72。然而,在低速操作模式中,控制器56可以选择性地使控制元件68能够对齐到阻流位置,从而阻断旁路通道72并导致发动机22的一切排放都通过PCE70。
[0034]PCE70可以刚好位于限流孔74的下游并具有流体地连接到限流孔74入口和出口的相对引导通道。根据穿过限流孔74的压力差,PCE70可以在通流(如图2所示)和阻流位置之间移动以保持流经引流通道34 (也就是,通过发动机22)的流体的所需速度。在一个实施例中,所述流体的所需速度可以是大约3-4升/分钟并导致风扇速度减少到约100-125转/分钟(也就是,比仅通过调整控制泵18可能降低约60-75%)。
[0035]图3示出了在低速操作模式中与液压系统14的操作相关联的流程图。将在以下部分更详细地讨论图3,以进一步说明所公开的概念。
[0036]工业实用性
[0037]本公开的液压系统可以适用于任何机器,其中需要对发动机在低速时进行精确控制。本公开的液压系统可以通过位于发动机入口的压力补偿低速阀门的新用途提供精确的发动机控制。液压系统16的操作将根据图3进行描述。
[0038]在机器10的正常操作模式期间,当发动机14启动并升温达到正常操作温度后,发动机14可以驱动泵18通过低压通道30从油箱28抽吸流体并向流体加压。加压流体以最大流速从泵18排出到高压通道32并引向发动机22。当加压流体流经发动机22,流体的水能可以转换为以最大速度旋转风扇26的机械功率。当风扇26旋转时,可以产生空气流动以促进发动机14的冷却。流出发动机22的被减压的流体可以通过引流通道34引向油箱28以重复该循环。
[0039]随着发动机14的温度发生变化,由于环境变化或负载条件,控制器56可以通过传感器58 (步骤300)对温度变化进行监测。控制器56可以将所监测的温度与第一阈值温度(步骤310)相比较。在第一实施例中,第一阈值温度可以与水套温度相关联,并具有约为100-105°C的值。在第二实施例中,第一阈值温度可以与燃烧空气(也就是升压)温度相关联,并具有约为53-57?的值。在第三实
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