压路机散热系统控制方法概述

压路机散热系统控制方法概述

张天骄

徐工集团工程机械股份有限公司道路机械分公司  江苏徐州  221004 

摘要：作为大功率运行的工程机械设备，压路机的散热系统是其重要的组成部分。工作转速2200rpm的柴油发动机与实现振动、行走功能的液压系统使其热量产出较高，同时压路机的工作对象基本为120℃左右的沥青，导致其长时间处于温度较高的工作环境。为保证压路机安全稳定地连续工作，需要高效可靠的散热系统与之匹配。本文详述了一种适用于压路机散热系统的控制方法，不仅安全高效，而且可根据情况自行调节散热功率以实现节能降噪的要求。

关键词：散热控制；压路机

Overview of the control method of the heat dissipation system of the road roller

Zhang Tianjiao

Abstract: As a high-power construction machinery equipment, the heat dissipation system of the roller is an important part. The diesel engine with a working speed of 2200rpm and the hydraulic system that realizes vibration and walking functions make it higher in heat output. At the same time, the working object of the road roller is basically the asphalt of about 120℃, which causes it to be in a high temperature working environment for a long time. In order to ensure the safe and stable continuous operation of the roller, an efficient and reliable heat dissipation system is required to match it. This article details a control method suitable for the heat dissipation system of a roller, which is not only safe and efficient, but also can adjust the heat dissipation power according to the situation to achieve the requirements of energy saving and noise reduction.

Key words: Heat dissipation control; Road roller

作为进行道路建设施工的主要工程机械设备，压路机对散热系统的要求比其他工程机械更高。其原因在于压路机需要进行大功率的振动来完成压实工作，对发动机和液压系统的负荷较大，产出的热量也更多；同时，沥青的温度基本在120℃左右，使得压路机工作环境温度较高，仅靠发动机自身的冷却系统无法满足散热要求，需要外加散热系统。

1 散热系统

压路机等工程机械过去往往采用传统的直驱风扇散热系统，此系统中风扇由发动机驱动，直接安装在发动机的输出端或通过其它形式的机械连接，导致其转速与发动机转速必然成线性关系，无法进行调节。这便导致在低温工况下仍会以较大转速转动，损耗了发动机能量，同时会产生较大的噪声。目前压路机采用的散热系统为电比例变量液压风扇独立散热系统，与直驱散热风扇系统不同，其特征在于：风扇由液压马达驱动，控制器可通过向风扇比例阀输出不同的电流调节风扇转速，在低散热需求时降低风扇转速，在高散热需求时提高风扇转速，可提高整机效率，使整机在工作过程中更加节能，噪声影响更小。

电比例变量液压风扇独立散热系统如图1所示：

图1 电比例变量液压风扇系统原理

                          P-PLS=PK（1）

式中  P—泵的出口压力；PLS—电比例溢流阀控制的LS压力；PK—电比例溢流阀预设弹簧力。

当电比例溢流阀的电流一定，PLS的压力也一定。当变量泵的转速瞬间升高，泵的出口压力P和流量也会瞬间升高。根据公式（1）会引起PK升高，负荷传感阀右移，伺服缸大小腔都进油，由于大腔的作用面积大于小腔的作用面积，所以柱塞杆左移，使变量泵排量减小，相应的变量泵输出流量减少，使进入风扇马达的流量基本不变；反之亦然。

根据以上的工作原理，在系统流量饱和的情况下，风扇转速可不受发动机转速限制，从而实现通过控制器输出到电比例溢流阀的不同电流值，控制不同风扇的转速，满足不同环境温度对散热的要求。高温时使风扇高速旋转，以满足散热要求；低温时使风扇低速旋转甚至不转，以达到快速暖车的目的，同时也降低了能耗和噪声。

但是，压路机的散热功率不能仅仅靠单一的温度进行判断，原因在于决定压路机散热功率的发动机与液压系统两方面无法用同一温度衡量其热量条件，需要控制器设定控制逻辑综合判断各项温度，通过控制逻辑得出一综合参数对风扇比例阀电流进行调节。

2 控制方法

2.1 控制思路

为有效控制压路机整车散热系统，需要分别对发动机、液压系统的实时产热效率进行判断。对于发动机，一般采用发动机ECU监测的发动机冷却液温、发动机中冷后温度此两项温度作为判断依据；对于液压系统，采用液压油温作为判断依据最为可靠。由于三项温度各自独立，相互影响较小，故需要对三项温度分别进行判断，并采用需要散热功率最大的温度作为主要因素。

2.2 控制逻辑

为保证压路机整车的散热效果，控制器需要读取液压油温、发动机冷却液温、发动机中冷温度三个参数对散热电流进行综合判断，其控制逻辑框图如图2所示。

图2 风扇控制器控制逻辑

风扇控制器采用独立散热策略，即独立判断液压油温、发动机冷却液温、发动机中冷温度三个温度，利用其正常区间按比例计算出散热参数。例如，发动机冷却液温的调节范围基本为95-103℃：若低于95℃，散热参数为0；若高于103℃，散热参数为100；若处于调节范围内，则按照比例计算散热参数，温度越高散热参数越大。以此方式计算出三个温度的散热参数后，按照最大的散热参数向风扇比例阀输出电流，通过控制风扇比例阀的电流调节散热风扇的转速。

2.3 方法意义

    通过采取此散热控制方法，可以有效地改善压路机散热系统的工作效率。首先，利用实时温度进行判断，避免了风扇散热器在低温工况下的能源损耗；其次，利用三种温度进行综合判断，兼顾了发动机与液压系统的实时工况，避免了特殊工况下因散热不足造成的设备损坏；最后，三种温度警戒点的取值范围可在限定范围内自由修改，如此一来可根据实际工况划定温度的正常区间，适用性强。此散热控制方法已广泛应用于各类工程机械。

3 结束语

综上所述，采用电比例变量液压风扇独立散热系统，可使压路机散热风扇转速随发动机、液压系统的温度自行调节，既能满足压路机散热系统的整体要求，也避免了在低温工况下风扇仍维持高转速的能耗，达到了节能降噪的目的，同时提高了驾驶压路机的舒适性。目前随着节能减排要求的提高，电比例变量液压风扇独立散热系统越来越广泛地用于各类工程机械，已成为各类工程机械新产品的首选散热系统。

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