專利名稱:具有低速操作模式的液壓系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有低速操作模式的液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)可以具有油箱（28）、具有流體入口和流體出口的發(fā)動(dòng)機(jī)（22），以及配置為從油箱抽吸流體并在高壓下將流體排到發(fā)動(dòng)機(jī)的泵（18），可以調(diào)整泵的輸出以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度。該液壓系統(tǒng)還可以具有位于所述發(fā)動(dòng)機(jī)流體出口和油箱之間的低速閥門（66）。該低速閥門配置用于通過控制泵的輸出將發(fā)動(dòng)機(jī)正速度減小到低于最低正速度。
【專利說明】具有低速操作模式的液壓系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開總體上涉及一種液壓系統(tǒng)，更具體地，涉及一種具有低速操作模式的液壓系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器，例如公路卡車、推土機(jī)、裝載機(jī)、挖掘機(jī)、自動(dòng)平地機(jī)以及其它類型的重型設(shè)備通常包括用于完成各種任務(wù)的一個(gè)或多個(gè)不同的液壓系統(tǒng)。這些液壓系統(tǒng)可以包括其中的冷卻系統(tǒng)、實(shí)施系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、原料處理系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)。在完成分配任務(wù)的過程中，可以命令液壓系統(tǒng)中的致動(dòng)器以相對(duì)較快的速度和以相對(duì)較慢的速度移動(dòng)?？梢酝ㄟ^調(diào)整將承壓流體輸送到致動(dòng)器的泵的速度或通過控制供給到致動(dòng)器的流體的量和/或壓力(例如，通過傾倒來自致動(dòng)器上游的系統(tǒng)的流體)來控制該致動(dòng)器的速度。
[0003]在具有由流體驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)所驅(qū)使的風(fēng)扇的冷卻系統(tǒng)內(nèi)，可以根據(jù)相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度、流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑的溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的潤滑油的溫度、進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒空氣的溫度和/或環(huán)境溫度來控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。當(dāng)這些溫度中的一種或多種上升時(shí)，可以使得風(fēng)扇加速并且強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻。類似地，當(dāng)這些溫度中的一種或多種下降時(shí)，同樣能夠降低風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，以減少冷卻、增加效率、和/或節(jié)省燃料。
[0004]在某些情況下，可能無法完全讓液壓致動(dòng)器(例如，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的發(fā)動(dòng)機(jī))的速度慢下來。特別地，驅(qū)動(dòng)該致動(dòng)器的泵可以具有最小速度和/或排量，其產(chǎn)生所述致動(dòng)器的相應(yīng)最小速度在某些情況下可能不足夠慢。同樣，該系統(tǒng)能夠釋放最大量的壓力或流向致動(dòng)器的上游，產(chǎn)生對(duì)于某些應(yīng)用來說可能不足夠慢的對(duì)應(yīng)的固定最小速度。另外，當(dāng)致動(dòng)器的速度變得太低時(shí)，速度會(huì)變得不穩(wěn)定和不可靠。
[0005]本公開的液壓系統(tǒng)旨在克服一個(gè)或多個(gè)上述問題和/或現(xiàn)有技術(shù)中的其他問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有低速操作模式的液壓系統(tǒng)，可以通過位于發(fā)動(dòng)機(jī)入口的壓力補(bǔ)償?shù)退匍y門提供精確的發(fā)動(dòng)機(jī)控制。
[0007]一方面，本公開涉及一種液壓系統(tǒng)，所述液壓系統(tǒng)包括油箱、具有流體入口和流體出口的發(fā)動(dòng)機(jī)，以及配置用于將流體從油箱抽吸并在高壓下排出到發(fā)動(dòng)機(jī)的泵；可調(diào)整泵的輸出以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度；所述液壓系統(tǒng)還包括位于發(fā)動(dòng)機(jī)流體出口與所述油箱之間的低速閥門，所述低速閥門被配置用于通過控制泵的輸出，來將發(fā)動(dòng)機(jī)的正速度減小到最低正速度以下。
[0008]其中，所述泵的輸出是壓力和流量中的至少一個(gè)，通過控制所述泵的排量調(diào)整所述泵的輸出。
[0009]進(jìn)一步的，所述的液壓系統(tǒng)還包括連接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)并由所述發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇，所述風(fēng)扇被配置用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)，根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度調(diào)整所述發(fā)動(dòng)機(jī)的速度。
[0010]又進(jìn)一步的，所述液壓系統(tǒng)還包括:溫度傳感器，其配置用于產(chǎn)生指示所述發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的信號(hào)；控制器，其與所述溫度傳感器、所述泵以及所述低速閥門連接，所述控制器配置用于:當(dāng)所述信號(hào)指示所述發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低于第一閾值時(shí)，調(diào)整所述泵的操作以降低所述風(fēng)扇的速度；以及當(dāng)所述信號(hào)指示所述發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低于更低的第二閾值時(shí)，啟動(dòng)所述低速閥門。
[0011]其中，所述溫度傳感器與冷卻劑、潤滑油、液壓工具油以及所述發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境狀況中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)。
[0012]其中，所述控制器被配置為當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度下降時(shí)，調(diào)節(jié)所述泵的操作以按比例降低所述風(fēng)扇的速度；
[0013]再進(jìn)一步的，啟動(dòng)所述低速閥門來導(dǎo)致所述風(fēng)扇速度的階越變化；所述控制器被配置為在啟動(dòng)所述低速閥門后，將所述泵的排量在最小排量位置保持至少閾值量的時(shí)間。
[0014]更進(jìn)一步的，所述低速閥門包括:控制元件，其具有默認(rèn)通流位置和可控阻流位置；壓力補(bǔ)償器，其被配置為當(dāng)所述控制元件位于所述控制阻流位置時(shí)，通過具有固定量的流體。
[0015]另一方面，本公開涉及一種操作液壓系統(tǒng)的方法，該方法包括使用泵對(duì)流體加壓，以及將加壓流體引入發(fā)動(dòng)機(jī)的輸入端以驅(qū)動(dòng)該發(fā)動(dòng)機(jī)；該方法還包括通過調(diào)節(jié)所述泵的操作，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的速度，并且選擇性地啟動(dòng)連接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)出口的低速閥門，以進(jìn)一步降低發(fā)動(dòng)機(jī)的速度。
[0016]本公開的液壓系統(tǒng)能夠以可控制的方式減小發(fā)動(dòng)機(jī)的最小正速度。這一能力允許發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)進(jìn)行某些旋轉(zhuǎn)，但是處于比通常僅通過泵控制更低的水平。另外，速度的穩(wěn)定性可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)機(jī)器的可靠性能。
【附圖說明】
[0017]圖1示出了示例性公開的機(jī)器的示意圖；
[0018]圖2示出了示例性公開的液壓系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)可以與圖1所示的所述機(jī)器一起使用；
[0019]圖3示出了用于描述示例性公開的圖2所示液壓系統(tǒng)的操作方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]圖1示出了示例性機(jī)器10在工地12發(fā)揮特殊功能。機(jī)器10可以包括固定的或移動(dòng)的機(jī)器，并具有與產(chǎn)業(yè)，例如采礦、建筑、農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸、發(fā)電、油和氣體，或本領(lǐng)域已知的其它產(chǎn)業(yè)相關(guān)聯(lián)的特殊功能。例如，機(jī)器10可以是移動(dòng)式機(jī)器，例如圖1所示的公路載重車、推土機(jī)、機(jī)動(dòng)平路機(jī)或輪式裝載機(jī)。機(jī)器10可以選擇性地包括固定的機(jī)器，例如發(fā)動(dòng)機(jī)組或泵送機(jī)構(gòu)。機(jī)器10可以包括任何合適的操作執(zhí)行機(jī)器。
[0021]機(jī)器10可以配置發(fā)動(dòng)機(jī)14，其可以向一個(gè)或多個(gè)車載液壓系統(tǒng)(例如，冷卻系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、工具系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等)提供動(dòng)力。在執(zhí)行大多數(shù)任務(wù)期間，來自發(fā)動(dòng)機(jī)14的動(dòng)力可能在不同的液壓系統(tǒng)中分散以驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)的操作。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)14的尺寸可以設(shè)置為提供足夠的動(dòng)力以滿足不同液壓系統(tǒng)的最大組合需求。發(fā)動(dòng)機(jī)14可以以旋轉(zhuǎn)機(jī)器輸出的形式向液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，其中不同的液壓系統(tǒng)隨后可以以循環(huán)通過系統(tǒng)的加壓流體的形式轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤簞?dòng)力。
[0022]圖2示出了示例性液壓系統(tǒng)16。在該實(shí)施例中，液壓系統(tǒng)16用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)14。液壓系統(tǒng)16可以包括，除其他之外，直接機(jī)械地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)14的輸出端20的泵18，發(fā)動(dòng)機(jī)22通過開放回路24流體地連接到泵18，并且風(fēng)扇26機(jī)械地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)22并由該發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)14可以通過輸出端20驅(qū)動(dòng)泵18從油箱28抽吸低壓流體并在高壓下排出流體。發(fā)動(dòng)機(jī)22可以接收并將加壓流體轉(zhuǎn)換成能驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇26以讓空氣流動(dòng)的機(jī)器動(dòng)力。氣流可以根據(jù)需要通過熱交換器(未示出)直接和/或間接冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)14。
[0023]泵18可以是本領(lǐng)域中已知的任何類型的泵，例如具有固定的或可變排量的單向或過中心泵。例如，泵18可以包括具有機(jī)軸(未示出)的通過輸出端20連接到發(fā)動(dòng)機(jī)14的旋轉(zhuǎn)式或活塞驅(qū)動(dòng)式泵，從而使得發(fā)動(dòng)機(jī)14的旋轉(zhuǎn)引起泵18進(jìn)行相應(yīng)的抽吸運(yùn)動(dòng)。泵18的抽吸運(yùn)動(dòng)可以經(jīng)低壓通道30在高壓下從油箱28抽吸低壓流體，并經(jīng)高壓通道32將流體排放到發(fā)動(dòng)機(jī)22。流體在流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)22后可以通過引流通道34流回油箱28。低壓通道30、高壓通道32以及引流通道34可以一起形成回路24。泵18可以通過高壓通道32專用于僅向發(fā)動(dòng)機(jī)22提供加壓流體，或者可選擇地，還可以根據(jù)需要向與機(jī)器10(例如，向與液壓回路相關(guān)聯(lián)的工具系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等)相關(guān)聯(lián)的其它液壓回路提供加壓流體。同樣地，泵18可以通過低壓通道30專用于抽吸低壓流體，或者可選擇地，還可以根據(jù)需要從其它油箱和/或機(jī)器10的回路抽吸低壓流體。
[0024]在圖2的特定實(shí)施例中，泵18包括單向的、排量可變的泵送機(jī)構(gòu)36，該機(jī)構(gòu)通過電磁閥裝置進(jìn)行壓力控制。具體地，泵送機(jī)構(gòu)36可以配置行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)38，例如擋板，其位置可液壓機(jī)械地進(jìn)行調(diào)整，其中，風(fēng)扇26的預(yù)期速度(或借助于風(fēng)扇26對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)14進(jìn)行的預(yù)期冷卻)改變泵18的輸出(例如，排放速度)。泵送機(jī)構(gòu)36的排量可以從最小排量位置調(diào)整到最大排量位置，其中在所述最小排量位置，泵18的每次旋轉(zhuǎn)會(huì)讓泵18排出最少量的流體，在所述最大排量位置，泵18以最大速度排出流體到高壓通道32。排量致動(dòng)器40可以機(jī)械地連接到行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)38并配置為用于當(dāng)填充滿加壓流體時(shí)，移動(dòng)行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)38。排量致動(dòng)器40可以通過彈簧偏移向最小排量位置。
[0025]可以通過先導(dǎo)閥門元件42控制所述排量致動(dòng)器40的運(yùn)動(dòng)。特別地，閥門元件42可以經(jīng)通道44流體地連接到排量致動(dòng)器40，經(jīng)通道46連接到油箱28，以及經(jīng)通道48連接到泵送機(jī)構(gòu)36。閥門元件42可以在第一位置(如圖2所示)與第二位置之間移動(dòng)，在所述第一位置，排量致動(dòng)器40經(jīng)通道44和46與油箱28流體地連通，在所述第二位置，排量致動(dòng)器40經(jīng)通道44和48與泵送機(jī)構(gòu)36的輸出端流體地連通。當(dāng)排量致動(dòng)器40與油箱28流體地連通時(shí)，排量致動(dòng)器40可以偏移向最大排量位置。當(dāng)排量致動(dòng)器40與泵送機(jī)構(gòu)36的輸出端流體地連通時(shí)，排量致動(dòng)器40可以偏移向最小排量位置。
[0026]電磁閥門元件50可以控制閥門元件42在第一位置和第二位置之間的移動(dòng)。特別地，導(dǎo)引通道52可以連接泵送機(jī)構(gòu)36的輸出端(也就是，可以連接通道48)到閥門元件42的相對(duì)端，并且限流孔54可以設(shè)置在導(dǎo)引通道52內(nèi)，位于通道48與閥門元件42的第一端之間。閥門元件50可以流體地連接在所述閥門元件42的第一端和通向油箱28的通道46之間，并且在有能量供給時(shí)，可控制地從阻流位置移向通流位置。當(dāng)閥門元件50位于阻流位置時(shí)，閥門元件42的兩端可以在大致相同的壓力下暴露于流體，并且閥門元件42通過相關(guān)聯(lián)的彈簧偏移向其第二位置。當(dāng)閥門元件50處于通流位置時(shí)，閥門元件42的第一端可以連接到油箱28，允許限流孔54形成壓力差，該壓力差將閥門元件42移向其第一位置。當(dāng)控制器56供給能量時(shí)，閥門元件50可以移動(dòng)至其通流位置和阻流位置之間的任何位置。
[0027]控制器56可以包括單個(gè)或多個(gè)微處理器、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)等，包括控制液壓系統(tǒng)16操作的方式，以響應(yīng)來自一個(gè)或多個(gè)傳感器58接收的信號(hào)。許多通過商業(yè)途徑獲得的微處理器可以配置為發(fā)揮控制器56的功能。應(yīng)當(dāng)理解，控制器56還可以包括微處理器，該微處理器與控制其它機(jī)器相關(guān)功能的微處理器是相獨(dú)立的，或者控制器56也可以與機(jī)器微處理器形成一體并且能夠控制大量的機(jī)器功能和操作模式。如果控制器56與通用機(jī)器微處理器相獨(dú)立，其可以通過數(shù)據(jù)鏈路或其它方式與通用機(jī)器微處理器連通。各種其它已知電路可以與控制器56相關(guān)聯(lián)，包括電源電路、信號(hào)調(diào)節(jié)電路、致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路(也就是，電路供電電磁線圈、發(fā)動(dòng)機(jī)或壓電致動(dòng)器)以及通信電路。
[0028]傳感器58可以被配置為產(chǎn)生用于指示一種或多種不同發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的信號(hào)。所述發(fā)動(dòng)機(jī)溫度可以包括:例如，冷卻劑溫度、潤滑油溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)組溫度、排氣溫度、增壓溫度、周圍空氣溫度或其它溫度。傳感器58可以將信號(hào)引導(dǎo)到控制器56進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
[0029]發(fā)動(dòng)機(jī)22可以包括固定的或排量可變的，旋轉(zhuǎn)式或活塞式液壓致動(dòng)器60，該致動(dòng)器通過作用在驅(qū)動(dòng)元件(未示出)上的壓力不平衡性可進(jìn)行移動(dòng)，例如在葉輪或活塞上。通過泵18加壓的流體可以通過高壓通道32引入發(fā)動(dòng)機(jī)22并且通過引流通道34從發(fā)動(dòng)機(jī)22返回油箱28。將所述加壓流體引向驅(qū)動(dòng)元件一側(cè)以及將流體從驅(qū)動(dòng)元件的相對(duì)側(cè)排出可以形成通過驅(qū)動(dòng)元件的壓力差，該壓力差引起驅(qū)動(dòng)元件移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)22的流體的方向和速度可以決定發(fā)動(dòng)機(jī)22和風(fēng)扇26的旋轉(zhuǎn)方向和速度，而通過驅(qū)動(dòng)元件的壓力不平衡性可以決定轉(zhuǎn)矩輸出。
[0030]抗氣穴通道62具有單向閥64，其可以設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)22內(nèi)并配置為在一些情況下，直接連接引流通道34 (也就是，液壓致動(dòng)器60的輸出端)與高壓通道32 (也就是，液壓致動(dòng)器60的輸入端)。特別地，可能會(huì)出現(xiàn)這樣的情況，風(fēng)扇26可能比其他進(jìn)入液壓致動(dòng)器60的給定流體能更快速地驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)22。這些情況可能發(fā)生，例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)22減速期間。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)22由風(fēng)扇26驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)22可以用作泵并產(chǎn)生比壓力輸入更大的壓力輸出。如果任其發(fā)展，這將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)22空化。然而，當(dāng)輸出端的壓力大于輸入端的壓力，抗氣穴通道62可以使液壓致動(dòng)器60的排放能夠循環(huán)返回其輸入端，從而有助于減少氣穴現(xiàn)象發(fā)生的可能性。
[0031]風(fēng)扇26可以被設(shè)置成鄰近一個(gè)或多個(gè)液體-空氣或空氣-空氣熱交換器(未示出)并配置成產(chǎn)生引導(dǎo)通過熱交換器通道的氣流，與其中的冷卻劑和/或燃燒空氣進(jìn)行熱交換。風(fēng)扇26可以包括多個(gè)連接到發(fā)動(dòng)機(jī)22的葉片，該葉片以與所需空氣流速相對(duì)應(yīng)的速度和/或所需的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度由發(fā)動(dòng)機(jī)22驅(qū)動(dòng)。
[0032]如上所述，控制器56可以用于調(diào)整泵18的排量，從而改變發(fā)動(dòng)機(jī)22和風(fēng)扇26的速度，進(jìn)而改變發(fā)動(dòng)機(jī)14的冷卻速度。然而，在某些情況下，對(duì)風(fēng)扇速度的所述控制可能不足以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)14的預(yù)期條件。例如，通過泵控制能實(shí)現(xiàn)的風(fēng)扇26的最小正速度可以約為400-500轉(zhuǎn)/分鐘，這對(duì)于某些應(yīng)用(例如，在夜間極低環(huán)境溫度下空轉(zhuǎn))可能不夠慢。在所述應(yīng)用中，可能需要另外的方式將風(fēng)扇速度降至更低。因此，控制器56可以被配置為在必要時(shí)選擇性地啟動(dòng)低速操作模式。應(yīng)當(dāng)注意的是，出于安全原因，讓風(fēng)扇26在發(fā)動(dòng)機(jī)14操作期間總是保持以某種正速度旋轉(zhuǎn)可能是理想的。
[0033]為了啟動(dòng)低速操作模式，控制器56可以有選擇性地產(chǎn)生引向位于發(fā)動(dòng)機(jī)22(也就是，在發(fā)動(dòng)機(jī)22和油箱28之間)下游的低速閥門66的控制信號(hào)。低速閥門66可以包括流體地連通的控制元件68和壓力補(bǔ)償器(PCE)70?？刂圃?8可以設(shè)置在具有入口和出口的旁路通道72內(nèi)，所述入口流體地連接到位于PCE70上游的引流通道32，以及所述出口流體地連接到位于PCE70下游的引流通道34?？刂圃?8可以從默認(rèn)的通流位置(如圖2所示)移動(dòng)到偏向阻流位置的彈簧以響應(yīng)來自控制器56的電子信號(hào)。當(dāng)控制元件68在正常操作期間位于通流位置時(shí)，低速閥門66對(duì)液壓系統(tǒng)14的操作可能幾乎沒有或者沒有影響(也就是，當(dāng)控制元件68處于通流位置，風(fēng)扇速度可以不受低速閥門66的影響)，并且發(fā)動(dòng)機(jī)22的一切排放都可以通過旁路通道72。然而，在低速操作模式中，控制器56可以選擇性地使控制元件68能夠?qū)R到阻流位置，從而阻斷旁路通道72并導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)22的一切排放都通過PCE70。
[0034]PCE70可以剛好位于限流孔74的下游并具有流體地連接到限流孔74入口和出口的相對(duì)引導(dǎo)通道。根據(jù)穿過限流孔74的壓力差，PCE70可以在通流(如圖2所示)和阻流位置之間移動(dòng)以保持流經(jīng)引流通道34 (也就是，通過發(fā)動(dòng)機(jī)22)的流體的所需速度。在一個(gè)實(shí)施例中，所述流體的所需速度可以是大約3-4升/分鐘并導(dǎo)致風(fēng)扇速度減少到約100-125轉(zhuǎn)/分鐘(也就是，比僅通過調(diào)整控制泵18可能降低約60-75%)。
[0035]圖3示出了在低速操作模式中與液壓系統(tǒng)14的操作相關(guān)聯(lián)的流程圖。將在以下部分更詳細(xì)地討論圖3，以進(jìn)一步說明所公開的概念。
[0036]工業(yè)實(shí)用性
[0037]本公開的液壓系統(tǒng)可以適用于任何機(jī)器，其中需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)在低速時(shí)進(jìn)行精確控制。本公開的液壓系統(tǒng)可以通過位于發(fā)動(dòng)機(jī)入口的壓力補(bǔ)償?shù)退匍y門的新用途提供精確的發(fā)動(dòng)機(jī)控制。液壓系統(tǒng)16的操作將根據(jù)圖3進(jìn)行描述。
[0038]在機(jī)器10的正常操作模式期間，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)14啟動(dòng)并升溫達(dá)到正常操作溫度后，發(fā)動(dòng)機(jī)14可以驅(qū)動(dòng)泵18通過低壓通道30從油箱28抽吸流體并向流體加壓。加壓流體以最大流速從泵18排出到高壓通道32并引向發(fā)動(dòng)機(jī)22。當(dāng)加壓流體流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)22，流體的水能可以轉(zhuǎn)換為以最大速度旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇26的機(jī)械功率。當(dāng)風(fēng)扇26旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以產(chǎn)生空氣流動(dòng)以促進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)14的冷卻。流出發(fā)動(dòng)機(jī)22的被減壓的流體可以通過引流通道34引向油箱28以重復(fù)該循環(huán)。
[0039]隨著發(fā)動(dòng)機(jī)14的溫度發(fā)生變化，由于環(huán)境變化或負(fù)載條件，控制器56可以通過傳感器58 (步驟300)對(duì)溫度變化進(jìn)行監(jiān)測?？刂破?6可以將所監(jiān)測的溫度與第一閾值溫度(步驟310)相比較。在第一實(shí)施例中，第一閾值溫度可以與水套溫度相關(guān)聯(lián)，并具有約為100-105°C的值。在第二實(shí)施例中，第一閾值溫度可以與燃燒空氣(也就是升壓)溫度相關(guān)聯(lián)，并具有約為53-57?的值。在第三實(shí)施例中，第一閾值溫度可以與工具油溫相關(guān)聯(lián)，并具有約為88-92?的值。在第四實(shí)施例中，所述第一閾值溫度的任意組合可以根據(jù)需要由控制器56同時(shí)用于比較一種或多種不同檢測溫度。
[0040]只要所監(jiān)測的溫度高于所述第一閾值溫度，可以繼續(xù)正常進(jìn)行操作，如上所述，控制過程可以返回到步驟300。然而，如果在步驟310中，控制器56判斷出發(fā)動(dòng)機(jī)14的溫度低于所述第一閾值溫度，則控制器56可以斷定發(fā)動(dòng)機(jī)14的冷卻超過預(yù)期并相應(yīng)地調(diào)整泵18(步驟320)的排量。也就是，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)14的溫度下降到低于第一閾值溫度，控制器56可以成比例地減小泵18的排量，直到達(dá)到泵18的最小排量位置。此時(shí)在本示例性實(shí)施例中，泵18仍可以產(chǎn)生約10-15L/m的流量并且風(fēng)扇26仍然可以以約400-500轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋轉(zhuǎn)以冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)14。當(dāng)監(jiān)測到發(fā)動(dòng)機(jī)14的溫度約為90-95°C (水套溫度)，約為48_52°C(燃燒空氣溫度)，和/或約為83-87°C (工具油溫度)，泵18的排量應(yīng)達(dá)到其最小排量位置。
[0041]控制器56可以繼續(xù)監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)14的溫度并將所述監(jiān)測的溫度與較低的第二閾值溫度(步驟330)相比較。在一個(gè)實(shí)施例中，第二閾值溫度可以與水套溫度相關(guān)聯(lián)并具有約為70° C的值。然而，可以想到，根據(jù)需要可以與不同的或附加的第二閾值溫度進(jìn)行比較。只要所述發(fā)動(dòng)機(jī)14的溫度持續(xù)低于所述第一閾值溫度并高于所述第二閾值溫度，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)14的溫度可能在可接受的范圍內(nèi)，控制可以循環(huán)步驟310-330。然而，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)14的溫度下降到低于第二閾值溫度時(shí)，控制器56可以斷定發(fā)動(dòng)機(jī)14對(duì)于預(yù)期操作來說過于冷，啟動(dòng)低速操作模式以進(jìn)一步減輕發(fā)動(dòng)機(jī)14 (步驟340)的冷卻。也就是，控制器56可以產(chǎn)生引向低速閥門66的控制元件68的電子信號(hào)，使控制元件68對(duì)齊其阻流位置。當(dāng)控制元件68對(duì)齊其阻流位置，發(fā)動(dòng)機(jī)18的所有排放可以強(qiáng)制通過PCE70，因此在示例性實(shí)施例中，通過發(fā)動(dòng)機(jī)18限制流量到約3-4L/m。流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)18的所述限制流速可以導(dǎo)致在步驟中風(fēng)扇速度降低約100-125轉(zhuǎn)/分鐘。
[0042]當(dāng)PCE70開始限制通過發(fā)動(dòng)機(jī)18的流量，風(fēng)扇26的慣性可以首先驅(qū)動(dòng)液壓致動(dòng)器60使其像泵一樣使用，在液壓致動(dòng)器60的出口處快速增加壓力。所述加壓流體可以通過旁路通道62和單向閥64循環(huán)回所述液壓致動(dòng)器60的入口，直到風(fēng)扇26足夠慢并且在所述液壓致動(dòng)器60的輸入端和輸出端處的壓力在某種程度上正常化。
[0043]此時(shí)，高壓通道32內(nèi)的流體壓力將由于PCE70對(duì)流體流動(dòng)進(jìn)行的限制而上升，通常使泵18調(diào)整其排量。但是，此時(shí)這種行為可能導(dǎo)致PCE70的不穩(wěn)定性。因此，在啟動(dòng)低速操作模式后，控制器56可能使得泵18以至少最小的時(shí)間量(步驟350)保持其當(dāng)前排量位置。也就是，在允許泵18正常工作并改變其排量以響應(yīng)變化的壓力(步驟370)，控制器56可以啟動(dòng)計(jì)數(shù)器并且進(jìn)行等待，直到最小時(shí)間量結(jié)束(步驟360)。在一個(gè)實(shí)施例中，最小時(shí)間量可以約為30秒。然后，控制返回到步驟300。
[0044]應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)14的溫度在初始啟動(dòng)之后上升，液壓系統(tǒng)16可以以相反的方式發(fā)揮作用。例如，啟動(dòng)時(shí)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)14的溫度低于第一閾值溫度，控制器56可以首先將泵18的排量調(diào)整到其最小排量位置并以約400-500轉(zhuǎn)/分鐘的速度來驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇26。此夕卜，如果發(fā)動(dòng)機(jī)14的溫度低于第二閾值溫度，控制器56可以啟動(dòng)低速操作模式以進(jìn)一步將風(fēng)扇速度降低到約100-125轉(zhuǎn)/分鐘。在一些實(shí)施例中，在啟動(dòng)低速操作模式之前減少泵18的排量之后，控制器56可以延遲一段時(shí)間，例如約10秒。然后，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)14開始變熱并且溫度超過第二閾值溫度時(shí)，控制器56可以停用低速操作模式。隨著溫度進(jìn)一步上升，控制器56可以成比例地增加泵18的排量直到溫度超過第一閾值溫度并且風(fēng)扇26以其最大速度旋轉(zhuǎn)。
[0045]本公開的液壓系統(tǒng)能夠以可控制的方式減小發(fā)動(dòng)機(jī)的最小正速度。這一能力允許發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)進(jìn)行某些旋轉(zhuǎn)，但是處于比通常僅通過泵控制更低的水平。另外，速度的穩(wěn)定性可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)機(jī)器的可靠性能。
[0046]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可以對(duì)本公開的液壓系統(tǒng)進(jìn)行各種修改和變化。例如，盡管泵18已經(jīng)被描述為電子壓力控制型泵，可以想到，所公開的低壓閥門66和相關(guān)的控制方法同樣可以根據(jù)需要應(yīng)用于具有恒定壓力控制泵、遠(yuǎn)程壓力控制泵或另一種類型的泵的系統(tǒng)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，其他實(shí)施例顯而易見，在考慮本文中公開的液壓系統(tǒng)的說明書和實(shí)施例實(shí)踐的情況下，說明書和實(shí)施例僅僅是示例性的，其真實(shí)的保護(hù)范圍由權(quán)利要求指定。
【權(quán)利要求】
1.一種液壓系統(tǒng)(16)，其特征在于，包括: 油箱(28)； 發(fā)動(dòng)機(jī)(22)，其具有流體入口和流體出口 ； 泵(18)，其被配置成從所述油箱抽吸流體并在高壓下排出流體到所述發(fā)動(dòng)機(jī)，調(diào)整所述泵的輸出以調(diào)節(jié)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的速度；和 低速閥門(66)，其位于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的流體出口和所述油箱之間，所述低速閥門配置用于通過控制泵的輸出將所述發(fā)動(dòng)機(jī)正速度減小到低于最低正速度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述泵的輸出是壓力和流量中的至少一個(gè)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，通過控制所述泵的排量調(diào)整所述泵的輸出。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，還包括連接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)并由所述發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇(26)， 所述風(fēng)扇被配置用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)；以及 根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度調(diào)整所述發(fā)動(dòng)機(jī)的速度。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 溫度傳感器(58)，其配置用于產(chǎn)生指示所述發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的信號(hào)；和 控制器(56)，其與所述溫度傳感器、所述泵以及所述低速閥門連接，所述控制器配置用于: 當(dāng)所述信號(hào)指示所述發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低于第一閾值時(shí)，調(diào)整所述泵的操作以降低所述風(fēng)扇的速度；以及 當(dāng)所述信號(hào)指示所述發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低于更低的第二閾值時(shí)，啟動(dòng)所述低速閥門。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度傳感器與冷卻劑、潤滑油、液壓工具油以及所述發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境狀況中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器被配置為當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度下降時(shí)，調(diào)節(jié)所述泵的操作以按比例降低所述風(fēng)扇的速度。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，啟動(dòng)所述低速閥門導(dǎo)致所述風(fēng)扇速度的階越變化。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器被配置為在啟動(dòng)所述低速閥門后，將所述泵的排量在最小排量位置保持至少閾值量的時(shí)間。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述低速閥門包括: 控制元件(68)，其具有默認(rèn)通流位置和可控阻流位置；和 壓力補(bǔ)償器(70)，其被配置為當(dāng)所述控制元件位于所述控制阻流位置時(shí)，通過具有固定量的流體。
【文檔編號(hào)】F15B15-18GK204299992SQ201390000245
【發(fā)明者】P·K·艾克斯坦, T·L·漢德, M·A·赫森, J·M·休斯曼, D·D·塔隆, S·A·基利, V·M·巴特 [申請(qǐng)人]卡特彼勒公司