插装阀在风扇驱动系统中的应用

　　0 引言

　　中国工程机械正逐渐受到国家排放标准的影响。2011 年正值国IV 排放标准全面施行，越来越多的工程机械主机厂对发动机的功率利用效率提出了更高的要求，以兼顾机器性能与排放标准。 插装阀作为一种成熟和紧凑的液压元件， 正越来越受到风扇驱动系统开发者的重视。

　　1 问题描述

　　目前， 许多工程机械上使用的风扇冷却系统是用发动机通过皮带直接驱动风扇转动的。 皮带本身是一种将功率从发动机传递到风扇的有效机械装置。 但是，即使此时热负荷或者环境温度并不需要风扇冷却系统输出过多的功率， 传递给风扇的功率始终是与发动机的转速直接相关的。 这样会造成风扇的冷却能力过剩而使得能源被浪费。 黏性连轴节允许风扇转速小于发动机最高转速， 由此可以减轻某些风扇的功率过剩问题。 但是在很多场合，黏性连轴节与工程机械的功率因数并不匹配。 此时，风扇的功率仍然会偏高。

　　下面图1 为发动机转速与其散热量的关系。 图中散热量的拐点是要求风扇转速最大的时候。 另外，研究发现对于工程机械来说， 在80%的时间内风扇只需工作在65%的最大转速下。 正因为如此，工程机械需要开发比例的风扇驱动系统来限制最大风扇转速并根据实际工况控制风扇的转速，以达到节能的目的。

　　2 风扇驱动系统

　　2.1电液无级控制

　　虽然电动冷却风扇也能实现无级控制， 但风扇的功率受到车用电源的限制，无法满足工程机械的需求。而液压风扇系统则因为体积小、功率大，很好的解决了大中型发动机的散热问题。 液压风扇驱动系统包括：外置扇、液压系统、电气控制系统和温度传感器。 其中，液压系统可以根据配置不同而分为以下四大类：

　　(1)开式齿轮泵配合齿轮马达并集成插装式比例溢流阀控制外置风扇，如下图2 所示。 由于成本控制的原因， 小型工程机械上比较常见的风扇驱动系统采用的是这种配置。 这种配置的优点是结构紧凑且成本较低，缺点是无法实现正反转和防吸空的功能，对油液的利用效率也较差。

　　(2)开式齿轮泵通过插装阀组控制齿轮马达。 其中的插装阀组中集成了比例溢流阀、缓冲阀、换向阀等元件。 这种配置的优点是结构和成本适中，可以实现正反转和防吸空的功能。 缺点是对油液的利用效率较差。

　　(3)开式(变量)柱塞泵通过插装阀组控制齿轮马达。 其中的插装阀组中集成了缓冲阀和换向阀等元件，但不集成比例溢流阀。 这种配置的优点是结构和成本适中，可以实现正反转和防吸空的功能，对油液的利用效率较高。