用于监测热交换器性能的系统和方法技术方案

一种机器具有动力源和冷却系统，该冷却系统被配置为在动力源和热交换器之间循环冷却剂。该冷却系统具有第一传感器和第二传感器，第一传感器被配置为感测环境温度并提供指示环境温度的第一信号，第二传感器被配置为感测冷却剂的实际温度并提供指示实际的冷却剂温度的第二信号。冷却系统具有与第一传感器和第二传感器通信以接收第一信号和第二信号的控制器。该控制器被配置为基于环境温度和热交换器的模型计算预测的冷却剂温度，并且将预测的冷却剂温度与实际的冷却剂温度进行比较。该控制器还被配置为至少部分地基于所述比较来提供警报。

【技术实现步骤摘要】
用于监测热交换器性能的系统和方法
本专利技术涉及一种具有冷却系统的机器，更具体地，涉及用于监测冷却系统的热交换器的性能的系统和方法。
技术介绍
在诸如拖运卡车、平地机、采矿卡车或挖掘机等场所上进行工作的机器通常具有内燃机或在操作期间可能过热的其他部件。过热可能降低机器部件的使用寿命，损坏部件或机器，和/或导致故障时间，从而损害生产率。为了防止过热，这些机器通常具有从易于过热的部件带走热量的冷却系统。例如，典型的冷却系统可以使诸如空气、油或水的流体冷却剂循环通过机器发动机的通道。冷却剂可从发动机吸收热量，从而冷却发动机并防止其过热。冷却剂然后可以通过热交换器，例如散热器。风扇推动或拉动空气通过热交换器的通道，其从冷却剂中去除热量，使得其可以再循环以继续冷却发动机。然而，冷却系统有时会发生故障，导致上述与过热相关的问题。Lin等人的美国专利No.8,370,052(“’052申请”)描述了一种用于诊断冷却系统中的故障的算法。“’052申请”的算法将发动机启动过程中的实际的冷却剂温度与预测的冷却剂温度进行比较(如果不存在冷却系统错误的话，则应该发生)，以识别冷却系统故障情况。如果检测到故障，则算法将运行风扇，并检查冷却剂温度是否显著改变，’052申请认为这种变化允许将恒温器错误与车辆配置错误区分开。尽管’052申请的技术可以帮助识别冷却系统的问题，但是它可能是有缺陷的。例如，某些类型的冷却系统故障可能不会在启动时出现，而是在其他操作条件下出现。并且虽然’052申请算法可以检测恒温器的错误，但是可能出现算法不能检测到的其他类型的冷却系统故障。例如，随着时间推移，污垢、灰尘和其他碎屑可能积聚在热交换器的通道内，特别是在诸如垃圾填埋场、矿山或挖掘场所的含尘环境中操作的机器上。碎屑的积聚可能降低机器冷却系统的性能，使得机器更可能过热。如果未检查足够长的时间，则热交换器的通道和/或芯部可能被堵塞，从而防止环境空气循环通过通道并从冷却剂移除热量。碎屑最终可能变硬并且变得难以去除，这需要更昂贵的维护或更换热交换器，如果较早发现堵塞，这些热交换器可能仍会保留使用寿命。本专利技术旨在克服用于监测冷却系统的性能的现有系统和方法的上述一个或多个问题和/或其他问题。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及一种机器，该机器包括动力源和被配置为在动力源和热交换器之间循环冷却剂的冷却系统。冷却系统可包括第一传感器，该第一传感器被配置为感测环境温度并提供指示环境温度的第一信号。该冷却系统可包括第二传感器，该第二传感器被配置为感测冷却剂的实际温度并且提供指示实际的冷却剂温度的第二信号。冷却系统还可包括与第一传感器和第二传感器通信以接收第一信号和第二信号的控制器。该控制器可以被配置为基于环境温度并且基于热交换器的模型来计算预测的冷却剂温度，并且将预测的冷却剂温度与实际的冷却剂温度进行比较。该控制器还可以被配置为至少部分地基于所述比较来提供警报。本专利技术的另一方面涉及一种用于监测具有动力源的机器的冷却系统的热交换器的性能的方法。该方法可包括通过冷却系统使冷却剂在动力源和热交换器之间循环。该方法还可以包括感测环境温度和感测冷却剂的实际温度。该方法还可包括与冷却系统相关联的控制器，该控制器基于环境温度和热交换器的模型计算预测的冷却剂温度。该方法还可以包括将预测的冷却剂温度与实际的冷却剂温度进行比较。该方法还可以包括至少部分地基于所述比较来提供警报。本专利技术的又一方面涉及一种用于机器的冷却系统。该冷却系统可以使冷却剂在机器的动力源和冷却系统的热交换器之间循环。该冷却系统可包括第一传感器，该第一传感器被配置为感测环境温度并提供指示环境温度的第一信号。该冷却系统可包括第二传感器，该第二传感器被配置为感测冷却剂的实际温度并提供指示实际的冷却剂温度的第二信号。该冷却系统还可包括与第一传感器和第二传感器通信以接收第一信号和第二信号的控制器。该控制器可以被配置为基于环境温度并且基于热交换器的模型来计算预测的冷却剂温度，并且将预测的冷却剂温度与实际的冷却剂温度进行比较。该控制器还可以被配置为至少部分地基于所述比较来提供警报。附图说明图1是示例性公开的机器的图示；图2是示意性地示出图1的机器的某些系统、包括所公开的冷却系统的图；图3是示出了用于创建图2的冷却系统所使用的热交换器模型的示例性公开过程的流程图；以及图4是示出了使用图3的热交换器模型来监测图2的冷却系统的热交换器的性能的示例性公开方法的流程图。具体实施方式图1示出了示例性机器100。在该实例中，机器100是轮式装载机。但是机器100可以体现为在现场进行工作的任何类型的机器，例如铰接式拖运卡车、自动平地机、采矿卡车、装载机、挖掘机或平地机。可替代地，机器100可以体现为固定系统，例如发电系统或流体泵送系统。在所示的实例中，除了其他部件之外，机器100可以包括由牵引装置104(例如，车轮)支撑的底盘102、安装到底盘102的动力源外壳106、以及位于外壳106内并且可操作来驱动牵引装置104以推进机器100和/或向机器100的其他系统提供动力的动力源(例如，内燃机)108，例如被配置为致动连接到机器100的工作执行器110的一个或多个液压缸或其他机构。图2提供了示出机器100的其他示例性系统的图。除了其他系统之外，机器100可以具有进气系统200、排气系统202和冷却系统204。进气系统200可被配置为将环境空气或将环境空气和燃料的混合物吸入动力源108用于燃烧。进气系统200可包括调节压缩空气并将压缩空气引入动力源108的压缩气缸206中的部件。例如，进气系统200可以包括位于一个或多个压缩机210下游的热交换器208，例如空气-空气热交换器(例如散热器)。压缩机210可以经由通道212流体连接到热交换器208，并且可以对环境入口空气加压。通道212可以将加压的入口空气引导至热交换器208。在将热量传递到热交换器208(例如通过穿过热交换器208的通道(未示出)的加压入口空气，由此降低加压入口空气的温度)之后，加压空气可以经由入口歧管214流入动力源108的气缸206中。进气系统200可包括与图2所示和上面描述的部件不同的部件或附加的部件。例如，空气指示系统200的配置可以具有节流阀、与每个气缸206相关联的可变阀致动器、过滤部件、压缩机旁路部件和/或可以被选择性地控制以影响动力源108的空燃比的其他已知部件(未示出)。排气系统202可被配置为将燃烧过程产生的排气排出到环境大气中。排气系统202可包括将来自气缸206的排气调节并引导至周围大气的多个部件。例如，排气系统202可以包括排气通道218，例如排气歧管。排气系统202还可以具有由流过排气通道218的排气驱动的一个或多个涡轮220，以及连接到涡轮220的出口的排气烟囱222。与本说明书中的其他系统类似，排气系统202可包括与上述部件不同的部件或附加的部件。例如，如果需要，排气系统202可具有后处理部件、排气压缩或限制制动器、旁路部件、衰减本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器，包括：/n动力源；/n冷却系统，所述冷却系统被配置为在所述动力源和热交换器之间循环冷却剂，所述冷却系统包括：/n第一传感器，其被配置为感测环境温度并提供指示所述环境温度的第一信号；/n第二传感器，其被配置为感测所述冷却剂的实际温度并提供指示所述实际的冷却剂温度的第二信号；以及/n控制器，其与所述第一传感器和第二传感器通信以接收所述第一信号和第二信号，所述控制器被配置为用于：/n基于所述环境温度和所述热交换器的模型计算预测的冷却剂温度；/n将所述预测的冷却剂温度与所述实际的冷却剂温度进行比较；以及/n至少部分地基于所述比较提供警报。/n

【技术特征摘要】
20181120 US 16/196,6611.一种机器，包括：
动力源；
冷却系统，所述冷却系统被配置为在所述动力源和热交换器之间循环冷却剂，所述冷却系统包括：
第一传感器，其被配置为感测环境温度并提供指示所述环境温度的第一信号；
第二传感器，其被配置为感测所述冷却剂的实际温度并提供指示所述实际的冷却剂温度的第二信号；以及
控制器，其与所述第一传感器和第二传感器通信以接收所述第一信号和第二信号，所述控制器被配置为用于：
基于所述环境温度和所述热交换器的模型计算预测的冷却剂温度；
将所述预测的冷却剂温度与所述实际的冷却剂温度进行比较；以及
至少部分地基于所述比较提供警报。


2.根据权利要求1所述的机器，其中，所述控制器被配置为进一步基于以下各项中的一项或多项计算所述预测的冷却剂温度：所述动力源的速度、所述动力源的扭矩、所述冷却系统的风扇的速度或所述机器的高度。


3.根据权利要求1所述的机器，其中，所述热交换器的所述模型是所述热交换器的基于物理学的模型，所述基于物理学的模型基于所述热交换器的性能数据。


4.根据权利要求1所述的机器，其中，所述控制器被配置为通过确定所述预测的冷却剂温度与所述实际的冷却剂温度之间的差随时间增加来比较所述预测的冷却剂温度与实际的冷却剂温度。


5.根据权利要求1所述的机器，其中，所述控制器被配置为通过确定所述预测的冷却剂温度与所述实际的冷却剂温度之间的差大于阈值来比较所述预测的冷却剂温度与实际的冷却剂温度。


6.根据权利要求5所述的机器，其中，为了确定所述预测的冷却剂温度与所述实际的冷却剂温度之间的差大于所述阈值，所述控制器被配置为：
随着时间推移平均所述实际的冷却剂温度；以及
确定所述平均的实际的冷却剂温度与预测的平均冷却剂温度之间的差大于所述阈值。


7.根据权利要求5所述的机器，其中，为了确定所述预测的冷却剂温度与所述实际的冷却剂温度之间的差大于所述阈值，所述控制器被配置为确定所述预测的冷却剂温度与所述实际的冷却剂温度之间的差大于所述阈值的情况的数量。


8.根据权利要求7所述的机器，其中，为了确定所述预测的冷却剂温度与所述实际的冷却剂温度之间的差大于所述阈值，所述控制器被配置为确定所述情况的数量随时间增加。


9.根据权利要求1所述的机器，其中，提供警报包括以下各项中的一项或多项：激活所述机器的机舱中的诊断灯，以及向所述机器的所有者、操作员或车队管理者发送电子通知。


10.一种用于监测机器的冷却系统的热交换器的性能的方法，所述机器具有动力源，所述方法包括：
通过所述冷却系统使冷却剂在所述动力源和所述热交换器之间循环；
感测环境温度；
感测所述冷却剂的实际温度；以及
通过与所述冷却系统相关联的控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·桑达拉拉杰，H·范，Y·王，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US