傳統(tǒng)的風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在大多數(shù)情況下都會(huì)過冷，以確保在要求更高的高溫運(yùn)行條件下獲得足夠的冷卻，使用此系統(tǒng)，浪費(fèi)了許多用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的功率；風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以使用較少的功率，節(jié)省的功率可用于提高燃油效率和機(jī)器的整體運(yùn)行效率。本文興迪源機(jī)械帶來液壓風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)介、優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域。
一、簡(jiǎn)介：
在內(nèi)燃機(jī)中，大部分能量由于效率低下而損失，例如熱量，實(shí)際上只有大約30％的輸入能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。對(duì)于大型車輛，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)需要大量的馬力，因此會(huì)大大增加機(jī)器的噪音水平。對(duì)于Tier 4發(fā)動(dòng)機(jī)，冷卻要求增加了，對(duì)更高效系統(tǒng)的需求也成倍增加，比以往任何時(shí)候都更加需要更安靜的操作和更高的機(jī)器效率。
傳統(tǒng)的風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在大多數(shù)情況下都會(huì)過冷，以確保在要求更高的高溫運(yùn)行條件下獲得足夠的冷卻，使用此系統(tǒng)，浪費(fèi)了許多用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的功率。溫度激活的電子控制靜液壓風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以在制冷需求低時(shí)提供更好的控制并降低風(fēng)扇速度。因此，風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以使用較少的功率，節(jié)省的功率可用于提高燃油效率和機(jī)器的整體運(yùn)行效率。
二、可變和交替液壓風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器：
備用或開/關(guān)風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用安全閥，該安全閥的控制開關(guān)為開或關(guān)，這是最簡(jiǎn)單，成本最低的選擇，泵的體積和泄壓設(shè)置決定了最大風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)水平時(shí)，會(huì)提供信號(hào)以通過關(guān)閉通風(fēng)系統(tǒng)來打開風(fēng)扇，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度下降到一定水平以下時(shí)，將刪除信號(hào)以允許系統(tǒng)排氣，并允許風(fēng)扇以低RPM停止或運(yùn)行。風(fēng)扇打開時(shí)，風(fēng)扇處于最大速度和最大噪音水平。
使用比例溢流閥的可變風(fēng)扇速度控制是最具成本效益的解決方案，可提供很高的運(yùn)行效率。風(fēng)扇速度根據(jù)比例溢流閥設(shè)定的壓力而變化。當(dāng)比例壓力控制閥處于最高設(shè)置時(shí)，風(fēng)扇將達(dá)到最大轉(zhuǎn)速。安全閥將對(duì)高壓“失效保護(hù)”，因此，如果失去電力，則失去電信號(hào)會(huì)導(dǎo)致風(fēng)扇以最大轉(zhuǎn)速運(yùn)行，以最大程度地冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)。
使用可變排量泵的可變風(fēng)扇速度是最有效的，并且運(yùn)行最安靜，但是這種類型的系統(tǒng)的初始成本較高，因此使用受到限制。在該系統(tǒng)中，泵驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇，但還提供其他功能，當(dāng)其他功能需要比風(fēng)扇更高的壓力時(shí)，可以使用減壓閥來限制風(fēng)扇的壓力。使用比例流量控制代替溢流閥。泵可以包括負(fù)載感應(yīng)控制器，該傳感器將需要在流量控制器下游的傳感線。在泵完全專用于風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用中，壓力和流量控制閥通常是螺栓泵控制的組成部分。
三、液壓變速風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：
精確控制冷卻液溫度-以下曲線顯示了風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與冷卻液溫度的典型關(guān)系。接通曲線和斷開曲線之間的差異（磁滯）非常小，約為1°C。這樣即使在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載發(fā)生劇烈變化的情況下，也可以以最小的溫度波動(dòng)精確控制冷卻液溫度。
1）減少發(fā)動(dòng)機(jī)磨損 —允許發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液過熱會(huì)破壞發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油性能并減少潤滑?？焖龠_(dá)到并保持工作溫度，可大大降低氣缸和軸承的磨損。
2）高靈活性 -允許車輛設(shè)計(jì)者優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)和冷卻系統(tǒng)組件的布置。在此方面，在發(fā)動(dòng)機(jī)的隔音方面可以實(shí)現(xiàn)很大的優(yōu)點(diǎn)。
3）速度調(diào)節(jié) —在大約10°C的溫度范圍內(nèi)提供從最小到最大風(fēng)扇速度的恒定調(diào)節(jié)。這樣可以防止突然的速度變化，該變化可能導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)部件上的重負(fù)載和高噪音水平。10°C的帶寬允許平均冷卻輸出，而無需在最低和最高風(fēng)扇速度之間進(jìn)行不必要的切換。
4）最大速度限制 —比例壓力控制閥還用于限制最大風(fēng)扇速度，以控制功率消耗和葉輪的噪音水平。
5）節(jié)能 —在正常的冷卻要求下，風(fēng)扇將以最大RPM的大約50％至80％運(yùn)行，在寒冷的天氣中，風(fēng)扇的運(yùn)行速度可低至10％至20％。這樣可以節(jié)省功率并減少燃油消耗。上面的曲線顯示了帶有比例控制的靜壓風(fēng)扇的典型功率需求曲線。當(dāng)風(fēng)扇在最大速度的50％到80％之間運(yùn)行時(shí)，輸入馬力會(huì)降低到最大速度的大約40％到80％。在寒冷的氣候中，這可能低至最大馬力的15％至20％。輸入功率是風(fēng)扇功率加上系統(tǒng)的機(jī)械和液壓損失的總和。
四、電子控制系統(tǒng)和組件：
靜液壓風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以利用從簡(jiǎn)單的單傳感器電路到具有風(fēng)扇速度反饋的復(fù)雜的多傳感器電路的電子控制，給定應(yīng)用中使用的電子設(shè)備類型取決于所需的精度和控制級(jí)別。
在簡(jiǎn)單的兩速控制中，有一個(gè)溫度傳感器或開關(guān)以及一個(gè)比例溢流閥。在該系統(tǒng)中，當(dāng)冷卻需求高時(shí)，風(fēng)扇將以最大速度運(yùn)行，而當(dāng)冷卻需求較低時(shí)，風(fēng)扇將以中等速度運(yùn)行。電子控制器設(shè)置為在啟動(dòng)風(fēng)扇之前等待溫度傳感器或開關(guān)產(chǎn)生信號(hào)。這樣可以使發(fā)動(dòng)機(jī)在風(fēng)扇開始運(yùn)行之前達(dá)到溫度。
電子控制裝置具有內(nèi)置的斜坡功能，可將風(fēng)扇速度控制在一定的加速度下達(dá)到最大。這樣可以減少風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器組件上的啟動(dòng)沖擊負(fù)荷。當(dāng)冷卻液溫度降至設(shè)定點(diǎn)以下時(shí)，風(fēng)扇RPM降低至中間速度。然后，風(fēng)扇將在兩個(gè)速度之間循環(huán)，從中間速度到最大速度逐漸加速。
所示的比例系統(tǒng)更加復(fù)雜，可以更精確地控制風(fēng)扇速度。這些系統(tǒng)可以采用單獨(dú)的風(fēng)扇模塊，也可以使用來自發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊（ECM）的信號(hào)。這些系統(tǒng)可以提供精確的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度控制。風(fēng)扇速度在大約10°C的范圍內(nèi)不斷調(diào)節(jié)，并具有大約1°C的滯后。
五、應(yīng)用領(lǐng)域：
應(yīng)用風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)要考慮的主要因素是：
1）風(fēng)扇規(guī)格；
2）泵/電動(dòng)機(jī)的尺寸；
3）比例閥的選擇；
4）電子控制要求。
風(fēng)扇規(guī)格通常會(huì)在給定的RPM下建立氣流，這將導(dǎo)致馬力和扭矩需求。根據(jù)該規(guī)格，可以選擇泵/電動(dòng)機(jī)。這確定了流量和壓力要求，這些要求將決定要使用的比例溢流閥。然后可以根據(jù)系統(tǒng)對(duì)輸入和最終控制參數(shù)的要求來選擇和編程電子設(shè)備。
六、結(jié)論：
對(duì)于機(jī)器設(shè)計(jì)師來說，靜液壓風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器提供了安裝靈活性，同時(shí)降低了噪音并提高了效率；風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性得到了提高，因?yàn)檫@些組件以較低的占空比運(yùn)行且沖擊負(fù)荷較小。
