[发明专利]冷却系统以及与所述冷却系统相结合的传动系统

说明书

技术领域

本发明涉及例如用来冷却热源如内燃发动机的冷却系统。尤其涉及，但不限于，适合与传动系统相结合的冷却系统以及使用这种冷却系统的传动系统。

背景技术

众所周知，热源例如内燃发动机等必须被冷却以保持在期望的温度范围内工作和保证其自身零件的寿命。例如，内燃发动机产生高达总能量的2/3的废热，废热的一半必须与环境空气热交换以冷却该发动机。尽管发动机可以用空气冷却，但也常常使用散热系统，在散热系统中，来自发动机的热冷却流体流过散热器，从而在经冷却的流体回流到发动机以用于后续的再利用之前允许其中的热量与大气相交换。有时车辆的向前运动足以驱使冷却空气经过散热器，但是，在低速下可能需要一些来自风扇装置的强迫送风的空气运动。驱动风扇所需的机械能可达到发动机所产生总能量的1/10，并且风扇的运转可能会对发动机的总效率产生显著的影响。在空气冷却配置中，风扇可以在无散热器的情况下使用，并且可以被操作来抽吸或推动空气经过发动机或与之相关的扩展冷却表面。

驱动风扇及问题

上面提及的风扇可以用多种方法驱动，最简单的方法是采用直接驱动系统，其中风扇通过连接到由发动机自身直接驱动的飞轮或类似装置上的机械联接装置例如风扇带来驱动。这种配置虽然可在大部分应用中提供足够的冷却，但是当散热器或冷却表面暴露在大量冷却空气中时(例如，由于很高的发动机速度)很浪费能量，并且当车辆静止的时候常常不能提供充分冷却。在任一配置中，发动机的效率和安全运转是折衷的。另一方法采用液压风扇驱动系统，在该系统中，由发动机驱动的液压泵用于驱动液压马达，该液压马达又驱动风扇本身。这种配置是优于纯机械系统的，这是因为该配置可以用在这样的情况下：由于风扇和发动机之间的相对位置和/或由于它们之间难以提供机械传动的曲折路径而很难或不可能实现风扇和发动机之间的机械联接时。另外，这种系统可以改变风扇速度，并因此改变冷却速率，从而降低了所使用的与冷却相关的能量大小，进而提高了发动机自身的总效率。

现有技术的液压系统用以下两种方法之一来控制风扇速度。第一，固定排量泵可以和电磁控制比例阀一起使用，该比例阀起到分流来自泵的可变比例的流体流的作用，从而使这些流体并未到达马达而是被节流到泵的储存器。风扇速度的控制通过改变分流的流体比例，并因此改变流量，从而改变驱动风扇的马达速度来实现。虽然这种配置提供了可变的风扇驱动，但如果有任何流体被分流，泵送的能量就会有浪费。因此，这种系统虽然既稳定又响应性好，但仍然非常浪费能量。第二，可以采用可变排量泵(通常是轴向活塞式旋转斜盘设计)来将流体供应到马达，并且风扇速度可以通过控制泵的排量来控制。通常，这种配置采用一种控制系统，在该控制系统中，控制器发出指令信号，该信号被接收然后被用于改变旋转斜盘的角度，并因此改变流体供应速率。由于作为机械负载的风扇的机械特性，经过马达的压力与风扇速度之间成非线性的一一对应关系，并因此控制该压力以使人们可以控制风扇的速度。遗憾的是，这些控制需要精密的调整并且由于回路的压力动态特性很容易导致不稳定。通常，通过在旋转斜盘的控制线中置入小孔可以实现一种折衷，该小孔起到阻尼减弱旋转斜盘的运动以及平稳流体供应的作用。不利的是，该阻尼也降低了泵对扰动例如发动机速度的迅速改变的响应性，对于固定的风扇压力需求，发动机速度改变要求快速的旋转斜盘运动。这导致这种系统是稳定的或者是响应性好的，但很难两全。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于冷却热源例如内燃发动机的冷却系统以及既响应性好又经济的与传动系统相结合的冷却系统。

相应地，本发明提供一种冷却系统，其包括：散热面；用于驱使冷却流体经过散热面的风扇；用于驱动所述风扇的液压驱动马达；受压液压流体源和用于控制液压流体输送到所述马达的液压流体输送控制器，其中受压流体源包括容积周期性变化的一个或多个工作腔室，用于给其中的一些流体加压；所述系统还包括用于监测工作腔室容积的监控器，并且所述控制器以冲程为基础启动对来自所述源的流体传输控制，从而以离散的体积方式供应流体来驱动所述风扇马达和风扇。

优选地，所述工作腔室包括用于控制所述流体回流到所述流体源的入口阀，并且所述控制器连接到该入口阀，以当不需要流体来驱动所述风扇马达时保持所述阀打开，并且当需要流体时保持所述阀关闭。

在特别有利的配置中，所述入口阀包括电磁驱动阀。所述阀可以包括常闭式电磁打开(NCSO)阀、常开式电磁关闭(NOSC)阀和电磁打开电磁关闭阀中的任一种，并且所述控制器被连接到所述阀的电磁线圈以用于启动所述阀。