EP2530273A1 - Construction machine with automatic ventilator rotation speed regulator - Google Patents

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EP2530273A1
EP2530273A1 EP11004512A EP11004512A EP2530273A1 EP 2530273 A1 EP2530273 A1 EP 2530273A1 EP 11004512 A EP11004512 A EP 11004512A EP 11004512 A EP11004512 A EP 11004512A EP 2530273 A1 EP2530273 A1 EP 2530273A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
construction machine
controller
speed
drive unit
viscous coupling
Prior art date
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Granted
Application number
EP11004512A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2530273B1 (en
Inventor
Tobias Noll
Ralf Weiser
Thomas Riedl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Joseph Voegele AG
Original Assignee
Joseph Voegele AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Joseph Voegele AG filed Critical Joseph Voegele AG
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Priority to PL11004512T priority patent/PL2530273T3/en
Priority to US13/482,034 priority patent/US9376954B2/en
Priority to JP2012123421A priority patent/JP6029324B2/en
Priority to CN201210180558.3A priority patent/CN102808683B/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/02—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/04—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio
    • F01P7/042—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio using fluid couplings

Definitions

  • the present invention relates to a construction machine with automatic fan speed control according to the preamble of claim 1 or a method for driving a fan according to claim 15.
  • diesel engines are used as prime movers. Due to their efficiency, both the diesel engines and the units driven by them have a power loss that must be dissipated by the radiator.
  • different cooling media such as cooling water, charge air and / or hydraulic oil, cooled by heat exchangers to the required temperatures.
  • a fan is part of the cooling system. It is known that the fan is rigidly connected to the diesel engine, so that the fan assumes a fan speed at any time, which corresponds to the drive speed of the diesel engine.
  • the invention has for its object to provide a construction machine with an automatic fan speed control, whereby a cooling air flow automatically adapts to different operating conditions of the construction machine, using cost-effective and low-noise technical means are used. It is likewise the object of the invention to produce a method for the automatic regulation of a cooling air flow.
  • the construction machine is in particular a paver or a feeder.
  • the construction machine comprises a drive unit and a cooling system with a fan, which is provided for generating a cooling air flow.
  • the cooling system further comprises a controllable viscous coupling, which is connected on the drive side to the drive unit and on the output side to the fan of the cooling system. The viscous coupling transmits a drive torque of the drive unit to the fan located on the output side, so that it generates a cooling air flow.
  • Controllable viscous couplings offer in the invention the possibility to transmit different torques by different oil levels within the clutch.
  • the viscous coupling consists of two disks arranged against each other, one disk forming the drive unit and the second disk representing the output side. If torque is to be transmitted, the clutch chamber must be filled with oil, so that the drive side absorbs the drive side due to the shear viscosity of the oil. Due to the function, a lower speed than on the drive side will always be set on the output side of a viscous coupling. If you want to realize lower output speeds, this can be implemented by a lower oil level.
  • the oil level of the coupling can be regulated with the aid of an oil-switching valve and a constant oil-drain flow. If the request for a low speed on the output side of the viscous coupling, the oil switching valve is closed and the remaining oil in the clutch is displaced by centrifugal forces from the oil chamber through an oil drain hole. If there is no oil in the viscous coupling, a minimum speed, namely a towing speed, is established. If the target speed is increased on the output side, more oil must be supplied through the oil switching valve than can flow through the oil drain, which leads to an increase in speed.
  • the upstream speed control requires a long period of time until the output speed reaches the setpoint speed. This time lengthens, the lower the drive speed is. Especially at idle the internal oil circulation of the viscous coupling is greatly reduced, so that a speed control at this operating point is impossible.
  • controllable viscous coupling ensures a quiet connection between the drive unit and the fan. This improves the working condition for the personnel, which is located near the construction machine and facilitates communication with each other.
  • the controllable viscous coupling allows a situation-dependent control of the fan, depending on the oil level in the viscous coupling can set a desired speed for the fan, which can be independent of the speed of the drive unit. It is also advantageous that, in the invention, the viscous coupling can minimize or completely suppress a torque transmission between the drive unit and the fan, so that the fan moves or stands still at minimum speed. This is especially useful in order to achieve optimum operating temperatures as quickly as possible at a start of the construction machine at temperatures near freezing.
  • the viscous coupling allows a fuel-efficient way to drive the fan, as if it were rigidly connected to the drive unit.
  • For the fan is in fact in comparison to the drive speed of the drive unit, a reduced fan speed, which is sufficient at normal engine load.
  • the viscous coupling to a hydraulic control of the fan has the technical advantage of having a lower power loss, which results in an improved overall efficiency by means of the viscous coupling.
  • the viscous coupling is so adjustable that can be moments of the drive unit in a gentle way, so not abruptly but soft, transferred to the fan. As a result, the construction machine the proper functioning of the fan is retained longer.
  • the cooling system comprises a controller connected to the viscous coupling and / or the drive unit.
  • the controller can be used to set a specific oil level in the viscous coupling. Depending on the oil level, it is possible to use the viscous coupling to convert the drive torque into a specific output torque.
  • the viscous coupling can be adjusted so that sets a specific speed or torque ratio between the drive unit and the fan.
  • the controller is designed to detect at least one operating temperature of the cooling system.
  • this is an operating temperature of the charge air, the hydraulic oil and / or the cooling water. This allows the control system to monitor the operating status of the cooling system with real-time accuracy. In addition, this ensures that the controller controls the viscous coupling in good time, in order to counteract if necessary extreme temperatures of the cooling system.
  • the controller is designed to detect at least one operating temperature of the drive unit, preferably an intake and / or an ambient temperature. This offers the advantage that the control, in particular in summer, when it comes in the field of construction machinery due to the additionally generated heat through the newly laid road surface to extreme temperatures, also includes the environmental conditions for fan speed control.
  • the controller is designed to detect a lower and / or an upper limit temperature of the respective operating temperatures of the cooling system and / or the drive unit, so that the controller can respond quickly to overheating and / or supercooling of the operating temperatures ,
  • the controller is designed to regulate the viscous coupling so that the fan speed essentially corresponds to the drive speed of the drive unit.
  • a maximum cooling air flow can be made available. This is preferably the case when the controller determines that one of the monitored operating temperatures of the cooling system and / or the drive unit reaches or exceeds the upper limit temperature.
  • the controller is connected to the drive unit to detect a rated speed and / or a load factor of the drive unit.
  • the controller is adapted to detect different load factors according to the operating mode of the drive unit. It would be conceivable that the controller would detect a lower load factor, for example, during a drive-in drive at a constant speed than during a drive-in drive with changing speeds, during which the drive unit is loaded more. Consequently, the controller is also capable of adjusting the fan speed according to the load condition of the construction machine.
  • the controller comprises means which are designed to calculate an average of the detected operating temperatures of the cooling system and / or the drive unit. It would also be advantageous if the means were designed to calculate averaged values of the detected rated speed and / or of the detected load factor. The averaged values prevent extreme, short-term operational measured values from occurring in the automatic control of the viscous coupling.
  • the controller is adapted to detect a desired fan speed.
  • the desired fan speed can be produced by the controller and is based on the detected operating temperatures of the cooling system and / or the drive unit.
  • the desired fan speed is preferably also based on the rated operating speed and / or the load factor of the drive unit.
  • all or a specific selection of detected operating temperatures of the cooling system with a certain selection of drive-typical temperatures or parameters can be combined as desired with one another in order to determine the desired fan speed. This allows the controller complex operating conditions in a target size, namely the fan target speed to take into account to make an effective control of the viscous coupling.
  • the controller comprises a control unit which is connected to the viscous coupling and generates by means of the detected desired fan speed a manipulated variable through which the viscous coupling can be controlled.
  • the manipulated variable controls the oil level in the viscous coupling to a desired To reach the rated fan speed. It is advantageous that the control unit allows a low-noise change to the desired fan speed.
  • the controller comprises a memory from which memory data for generating the desired fan speed can be retrieved.
  • the storage data comprises an average load factor detected by the controller and an average ambient temperature of the drive unit detected by the controller. It is advantageous if the stored data can be converted directly into the nominal speed of the fan by using a characteristic map which is provided for the control.
  • the memory improves the reaction time to a possible overheating of the construction machine, because the data for determining the desired fan speed, in particular the average load factor and the average ambient temperature of the drive unit, immediately from the memory are retrievable, if the controller is a critical operating temperature of the cooling system and / or the drive unit was detected.
  • the control unit can be supplied with a maximum rated fan speed when the controller detects that one of the operating temperatures of the cooling system and / or the drive unit reaches or exceeds an upper limit temperature. This allows a maximum cooling capacity, so that the affected operating temperature again sets below the threshold temperature. It is also possible that the controller provides a minimum nominal fan speed for generating the manipulated variable when the controller detects that the drive unit is idling. As a result, the fan can be spared and it prevents unnecessary fuel consumption.
  • the viscous coupling comprises a sensor comprising a fan speed.
  • the control unit is designed to form, based on a difference between the Loudreerist loftiere and the desired fan speed, the manipulated variable with which the viscous coupling can be controlled.
  • the sensor may be a level sensor for detecting the oil level in the viscous coupling, wherein it is possible by the oil level and the applied drive speed of the drive unit to determine the Ldorferist loftiere.
  • the sensor may be a motion sensor that is configured to directly determine the fan speed. The sensor can be inexpensively installed in the viscous coupling.
  • the invention relates to a method for automatically controlling and controlling a cooling system of a construction machine by a viscous coupling.
  • the viscous coupling is the drive side connected to a drive unit and the output side with a fan of the cooling system
  • the viscous coupling is controlled in dependence of different operating parameters so that adjusts a certain fan speed on the output side of the viscous coupling.
  • the Fig. 1 shows a construction machine according to the invention 1 with a cooling system 2 and with a drive unit 3.
  • the cooling system 2 comprises a viscous coupling 4, which is the output side connected to a fan 5.
  • the fan 5 is provided for generating a cooling air flow, which cools cooling media such as charge air, cooling water and hydraulic oil.
  • the viscous coupling 4 is connected on the drive side to a motor 6 of the drive unit 3.
  • the cooling system 2 further includes a controller 7, which is provided for detecting an ambient temperature 8 and / or an intake temperature 9 of the drive unit 3.
  • the controller 7 is for detecting the temperature of the to be cooled Media, so a charge air temperature 10, a cooling water temperature 11, and / or a hydraulic temperature 12 is provided.
  • the fan 5 is not rigid or with a hydraulic motor, but with the help of the engine 6 attached to the viscous coupling 4 driven.
  • a fan speed 13 can be detected by a sensor 31, which is integrated in the viscous coupling 4. The fan speed 13 is transferable from the viscous coupling 4 to the controller 7.
  • control unit 14 is provided to send a control variable 15 to the viscous coupling 4.
  • the controller 7 is connected to the motor 6 of the drive unit 3, and is designed to detect a rated speed 16 and / or a load factor 17 of the motor 6 of the drive unit 3.
  • the controller 7 is able to generate the manipulated variable 15 by means of the detected signals 8, 9, 10, 11, 12, 13, 16, 17 or at least by means of a specific selection thereof.
  • the controller 7 includes a map 18, which is provided for determining a desired fan speed by means of the detected load factor and the detected ambient temperature 8, and the intake temperature 9. Furthermore, the controller 7 comprises means 19, which are provided for averaging the detected signals 8, 9, 10, 11, 12, 13, 16, 17. In this case, the controller 7 is designed to detect a plurality of values of each measured variable with the number 2 to 1000 and with a sampling rate of 10 msec to 360 sec. From these values, a mean value with a fixed sampling rate in the range from 10 msec to 360 sec can be derived. Preferably, 20 values are acquired with a sampling rate of 1 second. It is also conceivable that an alternative averaging can be carried out by a moving average, geometric mean, harmonic mean, quadratic mean or by cubic mean.
  • the controller 7 includes a ramp function 20 in order to dampen speed jumps on the fan. If a new speed setpoint for the fan 5 is present, it can be targeted by a stepwise adjustment of the desired speed of the fan with a predefined slope. To avoid giving the operator the impression of a speed jump receives, the slope of the ramp function is formed substantially flat. On the other hand, it is provided that the slope of the ramp function 20 does not fail too flat in order to prevent overheating of the cooling system 2.
  • the slope of the ramp function 20 is preferably set in a range between 0.1 revolutions / sec to 200 revolutions / sec. It is advantageous if the slope of the ramp function is 12 revolutions / sec.
  • the controller 7 comprises a memory 21 which is adapted to the input variables of the controller 7, namely the ambient temperature 8, the intake temperature 9, the charge air temperature 10, the cooling water temperature 11, the hydraulic oil temperature 12, the fan speed 13, the diesel engine nominal speed 16 and / or to store the load factor 17.
  • the memory 21 is provided for buffering the input signals.
  • the Fig. 2 shows the operation of the controller 7.
  • the controller 7 comprises an evaluation logic 22, which is arranged at the beginning of the control unit 14.
  • the evaluation logic 22 is provided so that the fan speed is unnoticed as possible changed by the operator.
  • the control behavior of the viscous coupling 4 is tuned to the speed behavior of the construction machine 1.
  • the control unit 14 with a linearization 23 and with a downstream P-controller 24, which may optionally be designed as a PI or PID controller equipped.
  • the linearization 23 determines the control factors Kp, Ki or Ka, which are constant or variable depending on the input variables, such as the fan speed 13 and the rated speed 16.
  • the control factors are preferably adapted to the operating points of the viscous coupling 4 by means of defined characteristic curves.
  • the evaluation logic 22 comprises a first logic element 25, which is designed to monitor whether the temperatures 10, 11, 12 of the cooling system 2 have reached or exceeded an upper limit. Upon reaching or when the upper limit temperature is exceeded, a desired fan speed is transmitted by the first logic element 25 of the control unit 14, which corresponds to the detected rated speed of the motor 6 of the drive unit 3. So that the control unit 14 is not responding strictly, the desired fan speed is damped by the ramp function 20.
  • the controller 7 is adapted to maintain the maximum fan speed by falling below the limit temperature for a certain time by an optional follow-up time 31.
  • the first logic element 25 is alternatively (not shown) configured to check the operating temperatures of the cooling system 2 to see whether they reach or fall below a lower limit temperature. If this is the case, then the control unit 14 is forwarded by the first logic element 25 a desired fan speed, which corresponds to a towing speed of the drive unit 3.
  • the evaluation logic 22 comprises a second logic element 26.
  • the second logic element 26 is designed to detect the rated speed 16 of the drive unit 3, or to detect whether a nominal speed change has taken place. If the controller 7 detects the rated speed 16 of the drive unit 3, the evaluation logic 22 is checked in a further third logic element 27 as to whether an optional switch-on delay 28 has expired.
  • the switch-on delay 28 is activated when the nominal rotational speed 16 of the drive unit 3 is changed, so that, for a predetermined time interval, namely the switch-on delay 28, the drag rotational speed is initially forwarded to the control unit 14 as the desired fan speed.
  • the switch-on delay 28 If the switch-on delay 28 has expired, the first, the second and the third logic element 25, 26, 27 are switched so that a connection is established between the control unit 14 and the memory 21 so that the averaged values can be retrieved from the memory 21 in order to obtain a to determine specific fan target speed.
  • the desired fan speed can be determined from the map 18 by comparing averaged and stored values of the load factor 17 and the ambient temperature 8. The determined desired fan speed may be passed through the ramp function 20 in a damped manner to the control unit 14, so that the control unit 14 does not react hectically.
  • the current load factor 17 and the current ambient temperature 8 are stored in the memory 21 so that these values are available for a subsequent change to the rated speed of the construction machine 1. Likewise it can come to the storage of averaged values.
  • the Fig. 3 shows a diagram of the method for fan speed control.
  • the controller checks whether one of the operating temperatures 10, 11, 12 of the cooling system 2 has reached or exceeded an upper limit temperature. If this is the case, then sets the controller 7, the fan speed equal to the rated speed of the motor 6.
  • the follow-up time is activated and the switch-on delay 28 is deactivated. So that the set desired fan speed does not cause a chaotic reaction of the control unit 14, the desired fan speed is first damped with the ramp function 20.
  • the current load factor 17 and ambient temperature 8 and / or intake temperature 9 are stored in the memory 21 after an optional averaging 19, so that the current state of the drive unit when leaving the limit temperatures of the controller 7 is available.
  • the damped fan target speed value is transferred as a manipulated variable 15 to the viscous coupling 4. Consequently, the oil level of the viscous coupling 4 is controlled so that the desired fan target speed is set at the fan 5.
  • the setpoint fan speed is left at rated speed for a lag time.
  • the controller 7 does not detect that one of the operating temperatures has reached the upper limit temperature and the overshoot time has elapsed after overheating, ie that the operating temperatures of the refrigeration system 2 are below the limit temperatures and the time of the trailing phase has elapsed, then the operating condition of the engine 6 checked. If this is not at rated speed, the desired fan speed is set equal to the drag speed of the viscous coupling. After activating the switch-on delay 28, the manipulated variable for the viscous coupling is generated from the setpoint speed in the control device 14. The viscous coupling is controlled in such a way that the fan speed is adjusted.
  • a query is made about the expiry of the switch-on delay 28. As long as the switch-on delay 28 is active, this counted down and the target speed value with the adjoining control unit 14 transmits the towing speed as a target value. If, on the other hand, the condition about the elapsed switch-on delay 28 applies, a desired fan speed value is generated with the aid of stored values of load factor 17 and ambient temperature 8 from the stored characteristic map 18 and attenuated with the ramp function 20. The current state of the drive unit is subsequently stored in the memory 21, so that these values of the control for a renewed desired fan speed generation from the characteristic map 18 are available. The setpoint speed value generated from the map is transferred to the control device 14, so that the setpoint speed is set on the fan.
  • Fig. 4 a typical speed curve of a construction machine 1 according to the invention is shown. This results in the change between idle phases 29, in which the construction machine 1 is, and installation or transport phases in which the motor 6 of the drive unit 3 is operated at the rated speed 16.
  • the viscous coupling 4 can be regulated only slightly to a predetermined nominal fan speed.
  • a speed jump 30 to a rated speed 16 of the drive unit 3 takes place, so when changing the construction machine from idle to installation, runs after detecting the rated speed 16, first a time delay from 28 before a specification of the desired fan speed through the controller 7 takes place.
  • the switch-on delay 28, after which the control unit 14 receives the desired fan speed and generates the control variable 15 therefrom, depends on the overshoot behavior the viscous coupling 4 and may be in the range of 0.1 to 10 seconds. Preferably, the turn-on delay 28 passes through 3 seconds.
  • the last active load state and the last ambient temperature 8 are retrievable from the memory 21 and can be converted by the use of the map 18 in the desired fan speed. Subsequently, 8 average values from recorded measured values with a predetermined sampling rate are formed from the current load factor 17 and the current ambient temperature. These average values are stored in the memory 21 and are available for the next cycle in which a new speed specification takes place.
  • This automatic fan target speed control is based on the assumption that the average utilization of the drive unit 3 changes only insignificantly during an installation process.
  • the desired fan speed is set equal to the towing speed. In this case, the last load state and the last ambient temperature remain at the rated speed 16 in the memory 21 available.
  • the cooling air flow is adjusted.
  • the determined by the map 18 fan target speed is set by the ramp 20 with a predetermined slope.
  • the thus determined desired fan speed serves as input for the control unit 14 of the viscous coupling 4.
  • the resulting fan speed specification is in the Fig. 4 shown in dashed lines.
  • Construction machines such as road pavers or feeders, require the maximum cooling air volume flow only in extreme working conditions with very high ambient temperatures and at very high engine loads. However, this operating condition rarely occurs, so that the fan speed can be reduced in a variety of applications and thus leads to a lower noise level on the construction machine. If the fan is not operated at the maximum design point of the construction machine, fuel can be saved due to the reduced fan speed. Compared with a hydraulically driven fan, the viscous coupling has lower losses in reducing the speed of the fan, so the viscous clutch system has better overall efficiency. So far, in road pavers, due to the speed profile no regulated viscous coupling used. A big advantage of a controlled fan speed is in the reaction time to a possible overheating of the machine.
  • the fan speed can be adjusted before the temperature in the cooler rises.
  • dead times are bypassed in the motor-cooler fan system, because before a possible overheating the correct air flow through the cooler is adjustable.

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Abstract

A construction machine has automatic fan rotational speed regulation, a drive unit, and a cooling system with a fan to generate a cooling airflow. The cooling system comprises an adjustable viscous coupling connected on the input side to the drive unit and on the output side to the fan. An independent claim is included for a method for automatic regulation and control of a cooling system of a construction machine.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Baumaschine mit automatischer Lüfterdrehzahlregelung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren zum Ansteuern eines Lüfters gemäß dem Anspruch 15.The present invention relates to a construction machine with automatic fan speed control according to the preamble of claim 1 or a method for driving a fan according to claim 15.

In Baumaschinen, insbesondere Straßenfertigern und Beschickern, werden Dieselmotoren als Antriebsmaschinen eingesetzt. Sowohl die Dieselmotoren, als auch die damit angetriebenen Aggregate haben bedingt durch deren Wirkungsgrad eine Verlustleistung, die durch Kühler abgeführt werden muss. In den derzeitigen Straßenfertigern werden unterschiedliche Kühlmedien, wie z. B. Kühlwasser, Ladeluft und/oder Hydrauliköl, über Wärmetauscher auf die benötigten Temperaturen gekühlt. Um einen Luftstrom durch die Wärmetauscher sicherzustellen, ist ein Ventilator Bestandteil der Kühlanlage. Bekannt ist, dass der Lüfter starr mit dem Dieselmotor verbunden ist, sodass der Lüfter zu jedem Zeitpunkt eine Lüfterdrehzahl annimmt, die der Antriebsdrehzahl des Dieselmotors entspricht.In construction machines, in particular road pavers and feeders, diesel engines are used as prime movers. Due to their efficiency, both the diesel engines and the units driven by them have a power loss that must be dissipated by the radiator. In the current paver different cooling media, such. As cooling water, charge air and / or hydraulic oil, cooled by heat exchangers to the required temperatures. To ensure air flow through the heat exchangers, a fan is part of the cooling system. It is known that the fan is rigidly connected to the diesel engine, so that the fan assumes a fan speed at any time, which corresponds to the drive speed of the diesel engine.

Bekannt ist auch der Einsatz von einer bedarfsgerechten Kühlluftversorgung, die bei Straßenfertigern in der Praxis mit einem hydraulisch angetriebenen Lüfter erreichbar ist. Dies hat jedoch den Nachteil, hydraulische Verluste im Lüfterantrieb hinnehmen zu müssen. Ebenso nimmt der finanzielle Aufwand enorm zu, wenn man die Wirkungsgrade eines hydraulischen Lüfterantriebs optimieren möchte. Dies liegt daran, da bei einer Optimierung der Wirkungsgrade des hydraulischen Lüfterantriebs nicht mehr auf kostengünstige Konstantstrompumpen zurückgegriffen werden kann.Also known is the use of a demand-based cooling air supply, which is achievable in road pavers in practice with a hydraulically driven fan. However, this has the disadvantage of having to accept hydraulic losses in the fan drive. Similarly, the financial burden increases enormously, if you want to optimize the efficiencies of a hydraulic fan drive. This is because with an optimization of the efficiencies of the hydraulic fan drive can no longer resort to cost-effective constant current pumps.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Baumaschine mit einer automatischen Lüfterdrehzahlregelung zu schaffen, wodurch sich ein Kühlluftstrom automatisch an unterschiedliche Betriebsbedingungen der Baumaschine anpasst, wobei dazu kostengünstige und geräuscharme technische Mittel zum Einsatz kommen. Ebenso ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur automatischen Regelung eines Kühlluftstroms zu erzeugen.The invention has for its object to provide a construction machine with an automatic fan speed control, whereby a cooling air flow automatically adapts to different operating conditions of the construction machine, using cost-effective and low-noise technical means are used. It is likewise the object of the invention to produce a method for the automatic regulation of a cooling air flow.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den technischen Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. mit den technischen Merkmalen des Anspruchs 15.This object is achieved with the technical features of claim 1 and with the technical features of claim 15.

Verbesserte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die technischen Merkmale der Unteransprüche gegeben.Improved developments of the invention are given by the technical features of the subclaims.

Erfindungsgemäß handelt es sich bei der Baumaschine insbesondere um einen Straßenfertiger oder einen Beschicker. Die Baumaschine umfasst eine Antriebseinheit und ein Kühlsystem mit einem Lüfter, der zur Erzeugung eines Kühlluftstroms vorgesehen ist. Erfindungsgemäß umfasst das Kühlsystem des Weiteren eine regelbare Viskokupplung, die antriebsseitig mit der Antriebseinheit und abtriebsseitig mit dem Lüfter des Kühlsystems verbunden ist. Die Viskokupplung überträgt ein Antriebsmoment der Antriebseinheit auf den abtriebsseitig befindlichen Lüfter, sodass dieser einen Kühlluftstrom erzeugt.According to the invention, the construction machine is in particular a paver or a feeder. The construction machine comprises a drive unit and a cooling system with a fan, which is provided for generating a cooling air flow. According to the invention, the cooling system further comprises a controllable viscous coupling, which is connected on the drive side to the drive unit and on the output side to the fan of the cooling system. The viscous coupling transmits a drive torque of the drive unit to the fan located on the output side, so that it generates a cooling air flow.

Regelbare Viskokupplungen bieten bei der Erfindung die Möglichkeit, durch unterschiedliche Ölstände innerhalb der Kupplung unterschiedliche Drehmomente zu übertragen. Die Viskokupplung besteht aus zwei gegeneinander angeordneten Scheiben, wobei eine Scheibe die Antriebseinheit bildet und die zweite Scheibe die Abtriebsseite darstellt. Sollen Momente übertragen werden, muss der Kupplungsraum mit Öl gefüllt sein, sodass von der Antriebsseite durch die Scherviskosität des Öls die Abtriebsseite mitgenommen wird. Funktionsbedingt wird sich auf der Abtriebsseite einer Viskokupplung immer eine geringere Drehzahl als auf der Antriebsseite einstellen. Möchte man geringere Abtriebsdrehzahlen realisieren, lässt sich dies durch einen niedrigeren Ölstand umsetzen. Durch einen dauerhaften Ölumlauf innerhalb der Viskokupplung, der erst ab gewissen Mindestdrehzahlen einsetzt, lässt sich mit Hilfe eines Ölzuschaltventils und eines konstanten Ölablassstroms der Ölstand der Kupplung regeln. Besteht die Anforderung einer niedrigen Drehzahl auf der Abtriebsseite der Viskokupplung, so wird das Ölschaltventil geschlossen und das in der Kupplung noch vorhandene Öl wird durch Zentrifugalkräfte aus dem Ölraum durch eine Ölablassbohrung verdrängt. Befindet sich kein Öl in der Viskokupplung, stellt sich eine minimale Drehzahl, nämlich eine Schleppdrehzahl ein. Wird die Solldrehzahl an der Abtriebsseite angehoben, muss durch das Ölschaltventil mehr Öl zugeführt werden, als durch den Ölabfluss abfließen kann, wodurch es zum Drehzahlanstieg kommt. Ist die Viskokupplung komplett mit Öl geflutet, benötigt die vorgeschaltete Drehzahlregelung eine lange Zeitdauer, bis die Abtriebsdrehzahl die Solldrehzahl erreicht. Diese Zeitdauer verlängert sich, je niedriger die Antriebsdrehzahl liegt. Gerade bei Leerlauf ist der interne Ölumlauf der Viskokupplung stark reduziert, so dass eine Drehzahlregelung in diesem Betriebspunkt unmöglich ist.Controllable viscous couplings offer in the invention the possibility to transmit different torques by different oil levels within the clutch. The viscous coupling consists of two disks arranged against each other, one disk forming the drive unit and the second disk representing the output side. If torque is to be transmitted, the clutch chamber must be filled with oil, so that the drive side absorbs the drive side due to the shear viscosity of the oil. Due to the function, a lower speed than on the drive side will always be set on the output side of a viscous coupling. If you want to realize lower output speeds, this can be implemented by a lower oil level. Due to a permanent oil circulation within the viscous coupling, which only starts at certain minimum speeds, the oil level of the coupling can be regulated with the aid of an oil-switching valve and a constant oil-drain flow. If the request for a low speed on the output side of the viscous coupling, the oil switching valve is closed and the remaining oil in the clutch is displaced by centrifugal forces from the oil chamber through an oil drain hole. If there is no oil in the viscous coupling, a minimum speed, namely a towing speed, is established. If the target speed is increased on the output side, more oil must be supplied through the oil switching valve than can flow through the oil drain, which leads to an increase in speed. If the viscous coupling is completely flooded with oil, the upstream speed control requires a long period of time until the output speed reaches the setpoint speed. This time lengthens, the lower the drive speed is. Especially at idle the internal oil circulation of the viscous coupling is greatly reduced, so that a speed control at this operating point is impossible.

Bei der Erfindung stellt die regelbare Viskokupplung eine geräuscharme Verbindung zwischen der Antriebseinheit und dem Lüfter sicher. Dies verbessert die Arbeitsbedingung für das Personal, welches sich in der Nähe der Baumaschine befindet und erleichtert die Kommunikation untereinander.In the invention, the controllable viscous coupling ensures a quiet connection between the drive unit and the fan. This improves the working condition for the personnel, which is located near the construction machine and facilitates communication with each other.

Die regelbare Viskokupplung ermöglicht eine situationsbedingte Ansteuerung des Lüfters, wobei sich je nach Ölstand in der Viskokupplung eine erwünschte Drehzahl für den Lüfter einstellen lässt, die unabhängig von der Drehzahl der Antriebseinheit sein kann. Vorteilhaft ist auch, dass bei der Erfindung die Viskokupplung eine Momentenübertragung zwischen der Antriebseinheit und dem Lüfter minimieren beziehungsweise ganz unterbinden kann, sodass sich der Lüfter mit minimaler Drehzahl bewegt beziehungsweise stillsteht. Dies ist vor allem dann nützlich, um bei einem Start der Baumaschine bei Temperaturen nahe dem Gefrierpunkt, möglichst schnell optimale Betriebstemperaturen zu erreichen.The controllable viscous coupling allows a situation-dependent control of the fan, depending on the oil level in the viscous coupling can set a desired speed for the fan, which can be independent of the speed of the drive unit. It is also advantageous that, in the invention, the viscous coupling can minimize or completely suppress a torque transmission between the drive unit and the fan, so that the fan moves or stands still at minimum speed. This is especially useful in order to achieve optimum operating temperatures as quickly as possible at a start of the construction machine at temperatures near freezing.

Des Weiteren ermöglicht die Viskokupplung einen kraftstoffsparsameren Weg zum Antrieb des Lüfters, als wenn dieser starr mit der Antriebseinheit verbunden wäre. Für den Lüfter stellt sich nämlich im Vergleich zur Antriebsdrehzahl der Antriebseinheit eine reduzierte Lüfterdrehzahl ein, welche bei normaler Motorauslastung ausreichend ist.Furthermore, the viscous coupling allows a fuel-efficient way to drive the fan, as if it were rigidly connected to the drive unit. For the fan is in fact in comparison to the drive speed of the drive unit, a reduced fan speed, which is sufficient at normal engine load.

Ebenso weist die Viskokupplung gegenüber einer hydraulischen Ansteuerung des Lüfters den technischen Vorteil auf, eine geringere Verlustleistung zu haben, wodurch mittels der Viskokupplung ein verbesserter Gesamtwirkungsgrad resultiert.Likewise, the viscous coupling to a hydraulic control of the fan has the technical advantage of having a lower power loss, which results in an improved overall efficiency by means of the viscous coupling.

Hinzu kommt, dass die Viskokupplung so regelbar ist, dass sich Momente der Antriebseinheit auf schonende Art und Weise, also nicht abrupt sondern weich, auf den Lüfter übertragen lassen. Dadurch bleibt der Baumaschine die einwandfreie Funktionsweise des Lüfters länger erhalten.In addition, the viscous coupling is so adjustable that can be moments of the drive unit in a gentle way, so not abruptly but soft, transferred to the fan. As a result, the construction machine the proper functioning of the fan is retained longer.

Vorzugsweise umfasst das Kühlsystem eine Steuerung, die mit der Viskokupplung und/oder der Antriebseinheit verbunden ist. Durch die Steuerung kann ein bestimmter Ölstand in der Viskokupplung eingestellt werden. Je nach Ölstand ist es möglich, durch die Viskokupplung das Antriebsmoment in ein bestimmtes Abtriebsmoment umzuwandeln.Preferably, the cooling system comprises a controller connected to the viscous coupling and / or the drive unit. The controller can be used to set a specific oil level in the viscous coupling. Depending on the oil level, it is possible to use the viscous coupling to convert the drive torque into a specific output torque.

Durch die Steuerung kann die Viskokupplung so eingestellt werden, dass sich zwischen der Antriebseinheit und dem Lüfter ein bestimmtes Drehzahl- bzw. Momentenverhältnis einstellt.Through the control, the viscous coupling can be adjusted so that sets a specific speed or torque ratio between the drive unit and the fan.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerung dazu ausgebildet, mindestens eine Betriebstemperatur des Kühlsystems zu erfassen. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Betriebstemperatur der Ladeluft, des Hydrauliköls und/oder des Kühlwassers. Die Steuerung ermöglicht dadurch, echtzeitgenau den Betriebszustand des Kühlsystems zu überwachen. Außerdem wird dadurch sichergestellt, dass die Steuerung rechtzeitig die Viskokupplung ansteuert, um gegebenenfalls extremen Temperaturen des Kühlsystems entgegenzuwirken.In a further embodiment of the invention, the controller is designed to detect at least one operating temperature of the cooling system. Preferably, this is an operating temperature of the charge air, the hydraulic oil and / or the cooling water. This allows the control system to monitor the operating status of the cooling system with real-time accuracy. In addition, this ensures that the controller controls the viscous coupling in good time, in order to counteract if necessary extreme temperatures of the cooling system.

Neben den Betriebstemperaturen des Kühlsystems, ist es auch möglich, dass die Steuerung dazu ausgebildet ist, mindestens eine Betriebstemperatur der Antriebseinheit, vorzugsweise eine Ansaug- und/oder eine Umgebungstemperatur zu erfassen. Dies bietet den Vorteil, dass die Steuerung, insbesondere im Sommer, wenn es im Bereich der Baumaschine aufgrund der zusätzlich erzeugten Hitze durch den neu verlegten Straßenbelag zu extremen Temperaturen kommt, ebenfalls die Umgebungsbedingungen zur Lüfterdrehzahlregelung mit einbezieht.In addition to the operating temperatures of the cooling system, it is also possible that the controller is designed to detect at least one operating temperature of the drive unit, preferably an intake and / or an ambient temperature. This offers the advantage that the control, in particular in summer, when it comes in the field of construction machinery due to the additionally generated heat through the newly laid road surface to extreme temperatures, also includes the environmental conditions for fan speed control.

Nützlich ist es auch, wenn die Steuerung dazu ausgebildet ist, eine untere und/oder eine obere Grenztemperatur der jeweiligen Betriebstemperaturen des Kühlsystems und/oder der Antriebseinheit zu erfassen, so dass die Steuerung schnell auf ein Überhitzen und/oder ein Unterkühlen der Betriebstemperaturen reagieren kann.It is also useful if the controller is designed to detect a lower and / or an upper limit temperature of the respective operating temperatures of the cooling system and / or the drive unit, so that the controller can respond quickly to overheating and / or supercooling of the operating temperatures ,

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerung dazu ausgebildet, die Viskokupplung so zu regeln, dass die Lüfterdrehzahl im Wesentlichen der Antriebsdrehzahl der Antriebseinheit entspricht. Dadurch kann ein maximaler Kühlluftstrom zur Verfügung gestellt werden. Dies ist vorzugsweise dann der Fall, wenn die Steuerung feststellt, dass eine der überwachten Betriebstemperaturen des Kühlsystems und/oder der Antriebseinheit die obere Grenztemperatur erreicht bzw. überschreitet.In a further embodiment, the controller is designed to regulate the viscous coupling so that the fan speed essentially corresponds to the drive speed of the drive unit. As a result, a maximum cooling air flow can be made available. This is preferably the case when the controller determines that one of the monitored operating temperatures of the cooling system and / or the drive unit reaches or exceeds the upper limit temperature.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerung mit der Antriebseinheit verbunden, um eine Nenndrehzahl und/oder einen Lastfaktor der Antriebseinheit zu erfassen. Dies bietet den technischen Vorteil, dass die Steuerung stets über den momentanen Betriebszustand der Antriebseinheit informiert ist und dementsprechend eine Ansteuerung der Viskokupplung vornehmen kann.In a further advantageous embodiment of the invention, the controller is connected to the drive unit to detect a rated speed and / or a load factor of the drive unit. This offers the technical advantage of having the control always is informed about the current operating state of the drive unit and accordingly can make a control of the viscous coupling.

Vorzugsweise ist die Steuerung dazu ausgebildet, unterschiedliche Lastfaktoren entsprechend der Betriebsart der Antriebseinheit zu erfassen. Dabei wäre es vorstellbar, dass die Steuerung beispielsweise bei einer Einbaufahrt mit gleichbleibender Geschwindigkeit einen geringeren Lastfaktor erfassen würde als bei einer Einbaufahrt mit wechselnden Geschwindigkeiten, während der die Antriebseinheit mehr belastet wird. Folglich ist die Steuerung auch dazu in der Lage, entsprechend des Lastzustands der Baumaschine die Lüfterdrehzahl anzupassen.Preferably, the controller is adapted to detect different load factors according to the operating mode of the drive unit. It would be conceivable that the controller would detect a lower load factor, for example, during a drive-in drive at a constant speed than during a drive-in drive with changing speeds, during which the drive unit is loaded more. Consequently, the controller is also capable of adjusting the fan speed according to the load condition of the construction machine.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Steuerung Mittel, die dazu ausgebildet sind, einen Mittelwert der erfassten Betriebstemperaturen des Kühlsystems und/oder der Antriebseinheit zu errechnen. Vorteilhaft wäre es auch, wenn die Mittel dazu ausgebildet wären, gemittelte Werte der erfassten Nenndrehzahl und/oder des erfassten Lastfaktors zu errechnen. Die gemittelten Werte verhindern, dass extreme, kurzzeitige Betriebsmesswerte in der automatischen Regelung der Viskokupplung eingehen.In a further embodiment of the invention, the controller comprises means which are designed to calculate an average of the detected operating temperatures of the cooling system and / or the drive unit. It would also be advantageous if the means were designed to calculate averaged values of the detected rated speed and / or of the detected load factor. The averaged values prevent extreme, short-term operational measured values from occurring in the automatic control of the viscous coupling.

Vorzugsweise ist die Steuerung dazu ausgebildet, eine Lüftersolldrehzahl zu erfassen. Die Lüftersolldrehzahl ist durch die Steuerung herstellbar und basiert auf den erfassten Betriebstemperaturen des Kühlsystems und/oder der Antriebseinheit. Vorzugsweise basiert die Lüftersolldrehzahl neben den erfassten Betriebstemperaturen auch auf der Nenndrehzahl und/oder dem Lastfaktor der Antriebseinheit. Ebenso ist es vorstellbar, dass sämtliche oder eine bestimmte Auswahl an erfassten Betriebstemperaturen des Kühlsystems mit einer bestimmten Auswahl antriebstypischer Temperaturen oder Parameter beliebig miteinander kombinierbar sind, um die Lüftersolldrehzahl zu ermitteln. Damit ermöglicht die Steuerung komplexe Betriebsbedingungen in einer Sollgröße, nämlich der Lüftersolldrehzahl zu berücksichtigen, um eine effektive Ansteuerung der Viskokupplung zu unternehmen.Preferably, the controller is adapted to detect a desired fan speed. The desired fan speed can be produced by the controller and is based on the detected operating temperatures of the cooling system and / or the drive unit. The desired fan speed is preferably also based on the rated operating speed and / or the load factor of the drive unit. Likewise, it is conceivable that all or a specific selection of detected operating temperatures of the cooling system with a certain selection of drive-typical temperatures or parameters can be combined as desired with one another in order to determine the desired fan speed. This allows the controller complex operating conditions in a target size, namely the fan target speed to take into account to make an effective control of the viscous coupling.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Steuerung eine Regeleinheit, die mit der Viskokupplung verbunden ist und mittels der erfassten Lüftersolldrehzahl eine Stellgröße erzeugt, durch die die Viskokupplung ansteuerbar ist. Insbesondere steuert die Stellgröße den Ölstand in der Viskokupplung, um eine gewünschte Lüftersolldrehzahl zu erreichen. Vorteilhaft ist, dass die Regeleinheit einen geräuscharmen Wechsel auf die Lüftersolldrehzahl ermöglicht.In a further advantageous embodiment of the invention, the controller comprises a control unit which is connected to the viscous coupling and generates by means of the detected desired fan speed a manipulated variable through which the viscous coupling can be controlled. In particular, the manipulated variable controls the oil level in the viscous coupling to a desired To reach the rated fan speed. It is advantageous that the control unit allows a low-noise change to the desired fan speed.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Steuerung einen Speicher, aus dem Speicherdaten zur Erzeugung der Lüftersolldrehzahl abrufbar sind. Vorzugsweise umfassen die Speicherdaten einen durch die Steuerung erfassten gemittelten Lastfaktor, sowie eine durch die Steuerung erfasste gemittelte Umgebungstemperatur der Antriebseinheit. Vorteilhaft ist es, wenn die gespeicherten Daten durch Anwendung eines Kennfeldes, welches für die Steuerung vorgesehen ist, direkt in die Lüftersolldrehzahl umwandelbar sind. Der Speicher verbessert die Reaktionszeit auf eine mögliche Überhitzung der Baumaschine, weil die Daten zur Ermittlung der Lüftersolldrehzahl, insbesondere der gemittelte Lastfaktor sowie die gemittelte Umgebungstemperatur der Antriebseinheit, sofort aus dem Speicher abrufbar sind, falls durch die Steuerung eine kritische Betriebstemperatur des Kühlsystems und/oder der Antriebseinheit erfasst wurde.In a further embodiment, the controller comprises a memory from which memory data for generating the desired fan speed can be retrieved. Preferably, the storage data comprises an average load factor detected by the controller and an average ambient temperature of the drive unit detected by the controller. It is advantageous if the stored data can be converted directly into the nominal speed of the fan by using a characteristic map which is provided for the control. The memory improves the reaction time to a possible overheating of the construction machine, because the data for determining the desired fan speed, in particular the average load factor and the average ambient temperature of the drive unit, immediately from the memory are retrievable, if the controller is a critical operating temperature of the cooling system and / or the drive unit was detected.

Zur Erstellung der Stellgröße ist der Regeleinheit eine maximale Lüftersolldrehzahl zuleitbar, wenn die Steuerung erfasst, dass eine der Betriebstemperaturen des Kühlsystems und/oder der Antriebseinheit eine obere Grenzwerttemperatur erreicht, bzw. diese übertrifft. Dies ermöglicht eine maximale Kühlleistung, damit sich die betroffene Betriebstemperatur wieder unterhalb der Grenzwerttemperatur einstellt. Ebenso ist es möglich, dass durch die Steuerung eine minimale Lüftersolldrehzahl der Regeleinheit zur Erstellung der Stellgröße zur Verfügung gestellt wird, wenn die Steuerung erfasst, dass die Antriebseinheit im Leerlauf ist. Dadurch kann der Lüfter geschont werden und es wird verhindert, dass unnötig Kraftstoff verbraucht wird.To generate the manipulated variable, the control unit can be supplied with a maximum rated fan speed when the controller detects that one of the operating temperatures of the cooling system and / or the drive unit reaches or exceeds an upper limit temperature. This allows a maximum cooling capacity, so that the affected operating temperature again sets below the threshold temperature. It is also possible that the controller provides a minimum nominal fan speed for generating the manipulated variable when the controller detects that the drive unit is idling. As a result, the fan can be spared and it prevents unnecessary fuel consumption.

Vorzugsweise umfasst die Viskokupplung einen Sensor, der eine Lüfteristdrehzahl umfasst. In einer weiteren Ausführungsform ist die Regeleinheit dazu ausgebildet, basierend auf einer Differenz zwischen der Lüfteristdrehzahl und der Lüftersolldrehzahl die Stellgröße zu bilden, mit der die Viskokupplung ansteuerbar ist. Der Sensor kann ein Füllstandsensor zur Erfassung des Ölstands in der Viskokupplung sein, wobei es durch den Ölstand und die anliegende Antriebsdrehzahl der Antriebseinheit möglich ist die Lüfteristdrehzahl zu ermitteln. Ebenso gut kann der Sensor ein Bewegungssensor sein, der dazu ausgebildet ist, die Lüfteristdrehzahl direkt zu ermitteln. Der Sensor kann kostengünstig in der Viskokupplung verbaut werden.Preferably, the viscous coupling comprises a sensor comprising a fan speed. In a further embodiment, the control unit is designed to form, based on a difference between the Lüfteristdrehzahl and the desired fan speed, the manipulated variable with which the viscous coupling can be controlled. The sensor may be a level sensor for detecting the oil level in the viscous coupling, wherein it is possible by the oil level and the applied drive speed of the drive unit to determine the Lüfteristdrehzahl. Equally well, the sensor may be a motion sensor that is configured to directly determine the fan speed. The sensor can be inexpensively installed in the viscous coupling.

Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum automatischen Regeln und Steuern eines Kühlsystems einer Baumaschine durch eine Viskokupplung. Dabei ist die Viskokupplung antriebseitig mit einer Antriebseinheit und abtriebseitig mit einem Lüfter des Kühlsystems verbunden, wobei erfindungsgemäß die Viskokupplung in Abhängigkeit unterschiedlicher Betriebsparameter so geregelt wird, dass sich abtriebseitig an der Viskokupplung eine bestimmte Lüfterdrehzahl einstellt.Furthermore, the invention relates to a method for automatically controlling and controlling a cooling system of a construction machine by a viscous coupling. Here, the viscous coupling is the drive side connected to a drive unit and the output side with a fan of the cooling system, according to the invention the viscous coupling is controlled in dependence of different operating parameters so that adjusts a certain fan speed on the output side of the viscous coupling.

Die eingangs erwähnten technischen Vorteile der Erfindung treffen auch bei dem verwendeten Verfahrung zu.The above-mentioned technical advantages of the invention also apply to the process used.

Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes werden anhand der folgenden Zeichnungen erläutert.Embodiments of the subject invention will be explained with reference to the following drawings.

Es zeigen:

Fig. 1
eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen automatischen Lüfterdreh-zahlregelung für eine Baumaschine,
Fig. 2
eine detaillierte Darstellung der Steuerung,
Fig. 3
ein Diagramm, welches das erfindungsgemäße Verfahren zur automatischen Lüf-terdrehzahlregelung darstellt, sowie
Fig. 4
eine Lüftersolldrehzahlverlauf in Abhängigkeit der Nenndrehzahl der Antriebsein-heit.
Show it:
Fig. 1
a schematic representation of the automatic fan speed control according to the invention for a construction machine,
Fig. 2
a detailed presentation of the control,
Fig. 3
a diagram showing the inventive method for automatic Lüf ter tertrolls control, and
Fig. 4
a desired fan speed curve as a function of the rated speed of the drive unit.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Baumaschine 1 mit einem Kühlsystem 2 und mit einer Antriebseinheit 3. Das Kühlsystem 2 umfasst eine Viskokupplung 4, die abtriebseitig mit einem Lüfter 5 verbunden ist. Der Lüfter 5 ist zur Erzeugung eines Kühlluftstroms vorgesehen, der Kühlmedien wie Ladeluft, Kühlwasser und Hydrauliköl kühlt.The Fig. 1 shows a construction machine according to the invention 1 with a cooling system 2 and with a drive unit 3. The cooling system 2 comprises a viscous coupling 4, which is the output side connected to a fan 5. The fan 5 is provided for generating a cooling air flow, which cools cooling media such as charge air, cooling water and hydraulic oil.

Die Viskokupplung 4 ist antriebseitig mit einem Motor 6 der Antriebseinheit 3 verbunden. Das Kühlsystem 2 umfasst des weiteren eine Steuerung 7, welche zur Erfassung einer Umgebungstemperatur 8 und/oder einer Ansaugtemperatur 9 der Antriebseinheit 3 vorgesehen ist. Wahlweise ist die Steuerung 7 zur Erfassung der Temperatur der zu kühlenden Medien, also einer Ladelufttemperatur 10, einer Kühlwassertemperatur 11, und/oder einer Hydrauliktemperatur 12 vorgesehen.The viscous coupling 4 is connected on the drive side to a motor 6 of the drive unit 3. The cooling system 2 further includes a controller 7, which is provided for detecting an ambient temperature 8 and / or an intake temperature 9 of the drive unit 3. Optionally, the controller 7 is for detecting the temperature of the to be cooled Media, so a charge air temperature 10, a cooling water temperature 11, and / or a hydraulic temperature 12 is provided.

Wie durch die Fig. 1 gezeigt wird, ist der Lüfter 5 nicht starr oder mit einem Hydraulikmotor, sondern mit Hilfe der am Motor 6 befestigten Viskokupplung 4 antreibbar. Eine Lüfteristdrehzahl 13 ist durch einen Sensor 31 erfassbar, welcher in der Viskokupplung 4 integriert ist. Die Lüfteristdrehzahl 13 ist von der Viskokupplung 4 an die Steuerung 7 übertragbar.How through the Fig. 1 is shown, the fan 5 is not rigid or with a hydraulic motor, but with the help of the engine 6 attached to the viscous coupling 4 driven. A fan speed 13 can be detected by a sensor 31, which is integrated in the viscous coupling 4. The fan speed 13 is transferable from the viscous coupling 4 to the controller 7.

Ein weiterer Bestandteil der Steuerung 7 ist eine Regeleinheit 14. Die Regeleinheit 14 ist dazu vorgesehen, eine Stellgröße 15 an die Viskokupplung 4 zu senden.Another component of the controller 7 is a control unit 14. The control unit 14 is provided to send a control variable 15 to the viscous coupling 4.

Ebenso zeigt die Fig. 1, dass die Steuerung 7 mit dem Motor 6 der Antriebseinheit 3 verbunden ist, sowie dazu ausgebildet ist, eine Nenndrehzahl 16 und/oder einen Lastfaktor 17 des Motors 6 der Antriebseinheit 3 zu erfassen. Die Steuerung 7 ist dazu im Stande, mittels der erfassten Signale 8, 9, 10, 11, 12, 13, 16, 17 oder zumindest mittels einer bestimmten Auswahl dieser die Stellgröße 15 zu erzeugen.Likewise shows the Fig. 1 in that the controller 7 is connected to the motor 6 of the drive unit 3, and is designed to detect a rated speed 16 and / or a load factor 17 of the motor 6 of the drive unit 3. The controller 7 is able to generate the manipulated variable 15 by means of the detected signals 8, 9, 10, 11, 12, 13, 16, 17 or at least by means of a specific selection thereof.

Ebenfalls umfasst die Steuerung 7 ein Kennfeld 18, welches zur Ermittlung einer Lüftersolldrehzahl mittels des erfassten Lastfaktors und der erfassten Umgebungstemperatur 8, bzw. der Ansaugtemperatur 9 vorgesehen ist. Des weiteren umfasst die Steuerung 7 Mittel 19, die zu einer Mittelwertbildung der erfassten Signale 8, 9, 10, 11, 12, 13, 16, 17 vorgesehen sind. Hierbei ist die Steuerung 7 dazu ausgebildet, mehrere Werte jeder Messgröße mit der Anzahl 2 bis 1000 sowie mit einer Abtastrate von 10 msec bis 360 sec zu erfassen. Aus diesen Werten ist ein Mittelwert mit einer festen Abtastrate im Bereich von 10 msec bis 360 sec ableitbar. Vorzugsweise erfolgt eine Erfassung von 20 Werten mit einer Abtastrate von 1 sec. Ebenso ist es vorstellbar, dass eine alternative Mittelung durch einen gleitenden Mittelwert, geometrische Mittel, harmonische Mittel, quadratische Mittel bzw. durch kubische Mittel durchführbar ist.Also, the controller 7 includes a map 18, which is provided for determining a desired fan speed by means of the detected load factor and the detected ambient temperature 8, and the intake temperature 9. Furthermore, the controller 7 comprises means 19, which are provided for averaging the detected signals 8, 9, 10, 11, 12, 13, 16, 17. In this case, the controller 7 is designed to detect a plurality of values of each measured variable with the number 2 to 1000 and with a sampling rate of 10 msec to 360 sec. From these values, a mean value with a fixed sampling rate in the range from 10 msec to 360 sec can be derived. Preferably, 20 values are acquired with a sampling rate of 1 second. It is also conceivable that an alternative averaging can be carried out by a moving average, geometric mean, harmonic mean, quadratic mean or by cubic mean.

Damit bei Änderungen der Lüfterdrehzahlvorgabe keine hörbaren Geräuschunterschiede entstehen, umfasst die Steuerung 7 eine Rampenfunktion 20, um Drehzahlsprünge am Lüfter zu dämpfen. Liegt ein neuer Drehzahlsollwert für den Lüfter 5 an, ist dieser durch eine schrittweise Verstellung der Lüftersolldrehzahl mit einer vorher definierten Steigung gezielt anfahrbar. Um zu vermeiden, dass der Bediener den Eindruck eines Drehzahlsprungs erhält, ist die Steigung der Rampenfunktion im Wesentlichen flach ausgebildet. Andererseits ist vorgesehen, dass die Steigung der Rampenfunktion 20 nicht zu flach ausfällt, um eine Überhitzung des Kühlsystems 2 zu verhindern. Die Steigung der Rampenfunktion 20 ist vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,1 Umdrehungen/sec bis 200 Umdrehungen/sec eingestellt. Vorteilhaft ist, wenn die Steigung der Rampenfunktion bei 12 Umdrehungen/sec liegt.So that no audible noise differences occur when the fan speed specification changes, the controller 7 includes a ramp function 20 in order to dampen speed jumps on the fan. If a new speed setpoint for the fan 5 is present, it can be targeted by a stepwise adjustment of the desired speed of the fan with a predefined slope. To avoid giving the operator the impression of a speed jump receives, the slope of the ramp function is formed substantially flat. On the other hand, it is provided that the slope of the ramp function 20 does not fail too flat in order to prevent overheating of the cooling system 2. The slope of the ramp function 20 is preferably set in a range between 0.1 revolutions / sec to 200 revolutions / sec. It is advantageous if the slope of the ramp function is 12 revolutions / sec.

Des weiteren umfasst die Steuerung 7 einen Speicher 21, der dazu ausgebildet ist, die Eingangsgrößen der Steuerung 7, nämlich die Umgebungstemperatur 8, die Ansaugtemperatur 9, die Ladelufttemperatur 10, die Kühlwassertemperatur 11, die Hydrauliköltemperatur 12, die Lüfteristdrehzahl 13, die Dieselmotornenndrehzahl 16 und/oder den Lastfaktor 17 zu speichern. Insbesondere sind im Speicher 21 gemittelte Werte der Umgebungstemperatur 8 sowie gemittelte Werte des Lastfaktors 17 ablegbar, um bei Bedarf von der Steuerung 7 abgerufen zu werden. Wahlweise ist der Speicher 21 zur Zwischenspeicherung der Eingangssignale vorgesehen.Furthermore, the controller 7 comprises a memory 21 which is adapted to the input variables of the controller 7, namely the ambient temperature 8, the intake temperature 9, the charge air temperature 10, the cooling water temperature 11, the hydraulic oil temperature 12, the fan speed 13, the diesel engine nominal speed 16 and / or to store the load factor 17. In particular, averaged values of the ambient temperature 8 and averaged values of the load factor 17 can be stored in the memory 21 in order to be retrieved by the controller 7 as required. Optionally, the memory 21 is provided for buffering the input signals.

Die Fig. 2 zeigt die Funktionsweise der Steuerung 7. Die Steuerung 7 umfasst eine Auswertelogik 22, die eingangs an der Regeleinheit 14 angeordnet ist. Die Auswertelogik 22 ist dazu vorgesehen, dass die Lüfterdrehzahl möglichst unbemerkt vom Bediener veränderbar ist. Durch die Auswertelogik 22 ist das Regelverhalten der Viskokupplung 4 auf das Drehzahlverhalten der Baumaschine 1 abstimmbar. Für die Erzeugung der Stellgröße 15 ist die Regeleinheit 14 mit einer Linearisierung 23 sowie mit einem nachgeschalteten P-Regler 24, der wahlweise als PI- oder PID-Regler ausgeführt sein kann, ausgestattet. Die Linearisierung 23 legt die Regelfaktoren Kp, Ki oder Ka fest, die in Abhängigkeit der Eingangsgrößen, wie beispielsweise der Lüfteristdrehzahl 13 und der Nenndrehzahl 16 konstant oder veränderbar sind. Vorzugsweise werden die Regelfaktoren mittels festgelegter Kennlinien an die Betriebspunkte der Viskokupplung 4 angepasst.The Fig. 2 shows the operation of the controller 7. The controller 7 comprises an evaluation logic 22, which is arranged at the beginning of the control unit 14. The evaluation logic 22 is provided so that the fan speed is unnoticed as possible changed by the operator. By the evaluation logic 22, the control behavior of the viscous coupling 4 is tuned to the speed behavior of the construction machine 1. For the generation of the manipulated variable 15, the control unit 14 with a linearization 23 and with a downstream P-controller 24, which may optionally be designed as a PI or PID controller equipped. The linearization 23 determines the control factors Kp, Ki or Ka, which are constant or variable depending on the input variables, such as the fan speed 13 and the rated speed 16. The control factors are preferably adapted to the operating points of the viscous coupling 4 by means of defined characteristic curves.

Um eine Überhitzung des Kühlsystems 2 zu verhindern, umfasst die Auswertelogik 22 ein erstes Logikglied 25, welches dazu ausgebildet ist, zu überwachen, ob die Temperaturen 10, 11, 12 des Kühlsystems 2 einen oberen Grenzwert erreichen, bzw. überschritten haben. Bei Erreichen bzw. beim Überschreiten der oberen Grenztemperatur wird durch das erste Logikglied 25 der Regeleinheit 14 eine Lüftersolldrehzahl übermittelt, welche der erfassten Nenndrehzahl des Motors 6 der Antriebseinheit 3 entspricht. Damit die Regeleinheit 14 nicht hektisch reagiert, wird die Lüftersolldrehzahl durch die Rampenfunktion 20 gedämpft. Bei der Feststellung einer überhitzten Maschine ist die Steuerung 7 dazu ausgebildet, durch eine optionale Nachlaufzeit 31 die maximale Lüfterdrehzahl auch bei Unterschreiten der Grenztemperatur für eine gewisse Zeit aufrechtzuerhalten. Außerdem ist das erste Logikglied 25 alternativ (nicht dargestellt) dazu ausgebildet, die Betriebstemperaturen des Kühlsystems 2 dahingehend zu überprüfen, ob diese eine untere Grenztemperatur erreichen, bzw. diese unterschreiten. Ist dies der Fall, dann wird der Regeleinheit 14 durch das erste Logikglied 25 eine Lüftersolldrehzahl weitergeleitet, die einer Schleppdrehzahl der Antriebseinheit 3 entspricht.In order to prevent overheating of the cooling system 2, the evaluation logic 22 comprises a first logic element 25, which is designed to monitor whether the temperatures 10, 11, 12 of the cooling system 2 have reached or exceeded an upper limit. Upon reaching or when the upper limit temperature is exceeded, a desired fan speed is transmitted by the first logic element 25 of the control unit 14, which corresponds to the detected rated speed of the motor 6 of the drive unit 3. So that the control unit 14 is not responding hectically, the desired fan speed is damped by the ramp function 20. When determining an overheated machine, the controller 7 is adapted to maintain the maximum fan speed by falling below the limit temperature for a certain time by an optional follow-up time 31. In addition, the first logic element 25 is alternatively (not shown) configured to check the operating temperatures of the cooling system 2 to see whether they reach or fall below a lower limit temperature. If this is the case, then the control unit 14 is forwarded by the first logic element 25 a desired fan speed, which corresponds to a towing speed of the drive unit 3.

Außerdem zeigt die Fig. 2, dass die Auswertelogik 22 ein zweites Logikglied 26 umfasst. Das zweite Logikglied 26 ist dazu ausgebildet, die Nenndrehzahl 16 der Antriebseinheit 3 zu erkennen, beziehungsweise zu erfassen, ob ein Nenndrehzahlwechsel stattgefunden hat. Erfasst die Steuerung 7 die Nenndrehzahl 16 der Antriebseinheit 3, wird in einem weiteren dritten Logikglied 27 der Auswertelogik 22 überprüft, ob eine optionale Einschaltverzögerung 28 abgelaufen ist. Die Einschaltverzögerung 28 wird bei einem Wechsel der Nenndrehzahl 16 der Antriebseinheit 3 aktiv geschalten, sodass für ein vorbestimmtes Zeitintervall, nämlich die Einschaltverzögerung 28, zunächst noch die Schleppdrehzahl als Lüftersolldrehzahl der Regeleinheit 14 zugeleitet wird. Ist die Einschaltverzögerung 28 abgelaufen, werden das erste, das zweite sowie das dritte Logikglied 25, 26, 27 so geschalten, dass zwischen der Regeleinheit 14 und dem Speicher 21 eine Verbindung entsteht, sodass aus dem Speicher 21 die gemittelten Werte abrufbar sind, um eine spezifische Lüftersolldrehzahl zu ermitteln. Die Lüftersolldrehzahl ist durch Vergleich gemittelter und abgespeicherter Werte des Lastfaktors 17 und der Umgebungstemperatur 8 aus dem Kennfeld 18 ermittelbar. Die ermittelte Lüftersolldrehzahl kann durch die Rampenfunktion 20 auf eine gedämpfte Art und Weise an die Regeleinheit 14 weitergegeben werden, damit die Regeleinheit 14 nicht hektisch reagiert.In addition, the shows Fig. 2 in that the evaluation logic 22 comprises a second logic element 26. The second logic element 26 is designed to detect the rated speed 16 of the drive unit 3, or to detect whether a nominal speed change has taken place. If the controller 7 detects the rated speed 16 of the drive unit 3, the evaluation logic 22 is checked in a further third logic element 27 as to whether an optional switch-on delay 28 has expired. The switch-on delay 28 is activated when the nominal rotational speed 16 of the drive unit 3 is changed, so that, for a predetermined time interval, namely the switch-on delay 28, the drag rotational speed is initially forwarded to the control unit 14 as the desired fan speed. If the switch-on delay 28 has expired, the first, the second and the third logic element 25, 26, 27 are switched so that a connection is established between the control unit 14 and the memory 21 so that the averaged values can be retrieved from the memory 21 in order to obtain a to determine specific fan target speed. The desired fan speed can be determined from the map 18 by comparing averaged and stored values of the load factor 17 and the ambient temperature 8. The determined desired fan speed may be passed through the ramp function 20 in a damped manner to the control unit 14, so that the control unit 14 does not react hectically.

Gleichzeitig wird der aktuelle Lastfaktor 17 und die aktuelle Umgebungstemperatur 8 in dem Speicher 21 abgelegt, sodass diese Werte bei einem folgenden Wechsel in die Nenndrehzahl der Baumaschine 1 zur Verfügung stehen. Ebenso kann es zur Abspeicherung gemittelter Werte kommen.At the same time, the current load factor 17 and the current ambient temperature 8 are stored in the memory 21 so that these values are available for a subsequent change to the rated speed of the construction machine 1. Likewise it can come to the storage of averaged values.

Die Fig. 3 zeigt ein Diagramm des Verfahrens zur Lüfterdrehzahlregelung. Zunächst wird überprüft, ob sich der Motor 6 der Antriebseinheit 3 im Betrieb befindet. Wird dies bejaht, überprüft die Steuerung, ob eine der Betriebstemperaturen 10, 11, 12 des Kühlsystems 2 eine obere Grenztemperatur erreicht hat bzw. diese überschritten hat. Ist dies der Fall, dann setzt die Steuerung 7 die Lüfterdrehzahl gleich mit der Nenndrehzahl des Motors 6. Gleichzeitig wird die Nachlaufzeit aktiviert und die Einschaltverzögerung 28 deaktiviert. Damit die gesetzte Lüftersolldrehzahl keine hektische Reaktion der Regeleinheit 14 hervorruft, wird die Lüftersolldrehzahl zunächst mit der Rampenfunktion 20 gedämpft. Separat wird der aktuelle Lastfaktor 17 und Umgebungstemperatur 8 und/oder Ansaugtemperatur 9 nach einer optionalen Mittelwertbildung 19 in dem Speicher 21 abgelegt, damit der aktuelle Zustand der Antriebseinheit bei Verlassen der Grenztemperaturen der Steuerung 7 zur Verfügung steht. Der gedämpfte Lüftersolldrehzahlwert wird als Stellgröße 15 an die Viskokupplung 4 übergeben. Folglich wird der Ölstand der Viskokupplung 4 so geregelt, dass sich die gewünschte Lüftersolldrehzahl beim Lüfter 5 einstellt.The Fig. 3 shows a diagram of the method for fan speed control. First, it is checked whether the motor 6 of the drive unit 3 is in operation. If so, the controller checks whether one of the operating temperatures 10, 11, 12 of the cooling system 2 has reached or exceeded an upper limit temperature. If this is the case, then sets the controller 7, the fan speed equal to the rated speed of the motor 6. At the same time the follow-up time is activated and the switch-on delay 28 is deactivated. So that the set desired fan speed does not cause a hectic reaction of the control unit 14, the desired fan speed is first damped with the ramp function 20. Separately, the current load factor 17 and ambient temperature 8 and / or intake temperature 9 are stored in the memory 21 after an optional averaging 19, so that the current state of the drive unit when leaving the limit temperatures of the controller 7 is available. The damped fan target speed value is transferred as a manipulated variable 15 to the viscous coupling 4. Consequently, the oil level of the viscous coupling 4 is controlled so that the desired fan target speed is set at the fan 5.

Alternativ dazu kann bei eingeschaltetem Motor 6 durch die Steuerung 7 festgestellt werden, dass keine der Betriebstemperaturen 10, 11, 12 des Kühlsystems 2 eine obere Grenztemperatur erreicht hat.Alternatively, it can be determined by the controller 7 when the engine is switched on 6 that none of the operating temperatures 10, 11, 12 of the cooling system 2 has reached an upper limit temperature.

Nach einer Überhitzung, wenn die Temperaturmessung gerade keine Überhitzung mehr feststellt, wird die Lüftersolldrehzahl für eine Nachlaufzeit auf Nenndrehzahl belassen.After overheating, if the temperature measurement is no longer detecting overheating, the setpoint fan speed is left at rated speed for a lag time.

Stellt die Steuerung 7 nicht fest, dass eine der Betriebstemperaturen die obere Grenztemperatur erreicht und die Nachlaufzeit nach einer Überhitzung abgelaufen ist, also dass sich die Betriebstemperaturen des Kühlsystems 2 unterhalb der Grenztemperaturen befinden und die Zeit der Nachlaufphase verstrichen ist, dann wird die Betriebssituation des Motors 6 überprüft. Befindet sich dieser nicht in Nenndrehzahl, wird die Lüftersolldrehzahl gleich der Schleppdrehzahl der Viskokupplung gesetzt. Nach aktivieren der Einschaltverzögerung 28 wird aus der Solldrehzahl in der Regeleinrichtung 14 die Stellgröße für die Viskokupplung generiert. Die Viskokupplung wird derart geregelt, dass sich beim Lüfter die Schleppdrehzahl einstellt.If the controller 7 does not detect that one of the operating temperatures has reached the upper limit temperature and the overshoot time has elapsed after overheating, ie that the operating temperatures of the refrigeration system 2 are below the limit temperatures and the time of the trailing phase has elapsed, then the operating condition of the engine 6 checked. If this is not at rated speed, the desired fan speed is set equal to the drag speed of the viscous coupling. After activating the switch-on delay 28, the manipulated variable for the viscous coupling is generated from the setpoint speed in the control device 14. The viscous coupling is controlled in such a way that the fan speed is adjusted.

Liegt hingegen die Nenndrehzahl am Antriebssystem 3 vor, erfolgt eine Abfrage über den Ablauf der Einschaltverzögerung 28. Solange die Einschaltverzögerung 28 aktiv ist, wird diese heruntergezählt und dem Solldrehzahlwert mit der sich anschließenden Regeleinheit 14 die Schleppdrehzahl als Sollwert übermittelt. Trifft hingegen die Bedingung über die abgelaufene Einschaltverzögerung 28 zu, wird mit Hilfe gespeicherter Werte von Lastfaktor 17, und Umgebungstemperatur 8 aus dem hinterlegten Kennfeld 18 ein Lüftersolldrehzahlwert generiert und mit der Rampenfunktion 20 gedämpft. Im Anschluss wird in den Speicher 21 der aktuelle Zustand der Antriebseinheit abgelegt, damit diese Werte der Steuerung für eine erneute Lüftersolldrehzahlgenerierung aus dem Kennfeld 18 zur Verfügung stehen. Der aus dem Kennfeld generierte Solldrehzahlwert wird der Regeleinrichtung 14 übergeben, sodass sich am Lüfter die Solldrehzahl einstellt.If, on the other hand, the nominal rotational speed is present on the drive system 3, a query is made about the expiry of the switch-on delay 28. As long as the switch-on delay 28 is active, this counted down and the target speed value with the adjoining control unit 14 transmits the towing speed as a target value. If, on the other hand, the condition about the elapsed switch-on delay 28 applies, a desired fan speed value is generated with the aid of stored values of load factor 17 and ambient temperature 8 from the stored characteristic map 18 and attenuated with the ramp function 20. The current state of the drive unit is subsequently stored in the memory 21, so that these values of the control for a renewed desired fan speed generation from the characteristic map 18 are available. The setpoint speed value generated from the map is transferred to the control device 14, so that the setpoint speed is set on the fan.

In Fig. 4 ist ein typischer Drehzahlverlauf einer erfindungsgemäßen Baumaschine 1 dargestellt. Dabei kommt es zum Wechsel zwischen Leerlaufphasen 29, in denen die Baumaschine 1 steht, und Einbau- bzw. Transportphasen, bei denen der Motor 6 der Antriebseinheit 3 mit der Nenndrehzahl 16 betrieben wird. Je nach Nenndrehzahl 16 des Motors 6 und damit der Eingangsdrehzahl an der Viskokupplung 4 erfolgt eine Einstellung der in der Auswertelogik 22 vorhandenen Logikglieder 25, 26, 27, um der Regeleinheit 14 eine für die Betriebssituation der Baumaschine angepasste Lüftersolldrehzahl zu übermitteln. Bei einer niedrigen Eingangsdrehzahl an der Viskokupplung 4 läßt sich die Viskokupplung 4 nur geringfügig auf eine vorbestimmte Lüftersolldrehzahl regeln. Folglich ist es insbesondere während Leerlaufphasen der Fall, dass die Lüftersolldrehzahl auf die Schleppdrehzahl, also die minimal mögliche Drehzahl der Viskokupplung, abgesenkt wird. Auf eine Lüfterdrehzahlvorgabe kann während Leerlaufphasen bewusst verzichtet werden. Dies hat den Vorteil, dass die Viskokupplung 4 komplett ausgekuppelt und der Lüfter bei Drehzahlsprüngen nicht mitbeschleunigt wird, da sich in der Viskokupplung nur wenig Öl beim Beschleunigungsvorgang befindet.In Fig. 4 a typical speed curve of a construction machine 1 according to the invention is shown. This results in the change between idle phases 29, in which the construction machine 1 is, and installation or transport phases in which the motor 6 of the drive unit 3 is operated at the rated speed 16. Depending on the rated speed 16 of the engine 6 and thus the input speed at the viscous coupling 4, an adjustment of existing in the evaluation logic 22 logic members 25, 26, 27 to transmit the control unit 14 adapted for the operating situation of the construction machine fan speed. At a low input speed at the viscous coupling 4, the viscous coupling 4 can be regulated only slightly to a predetermined nominal fan speed. Consequently, it is the case, in particular during idling phases, that the desired fan speed is lowered to the towing speed, that is to say the minimum possible speed of the viscous coupling. A fan speed specification can deliberately be dispensed with during idling phases. This has the advantage that the viscous coupling 4 is completely disengaged and the fan is not mitbeschleunigt in speed jumps, since in the viscous coupling is little oil during the acceleration process.

Falls aus dem Leerlauf 29 ein Drehzahlsprung 30 auf eine Nenndrehzahl 16 der Antriebseinheit 3 stattfindet, also bei einem Wechsel der Baumaschine aus dem Leerlauf in den Einbau, läuft nach dem Erfassen der Nenndrehzahl 16 zunächst eine zeitliche Einschaltverzögerung 28 ab, bevor eine Vorgabe der Lüftersolldrehzahl durch die Steuerung 7 erfolgt. Die Einschaltverzögerung 28, nach der die Regeleinheit 14 die Lüftersolldrehzahl empfängt und daraus die Stellgröße 15 erzeugt, richtet sich nach dem Überschwingverhalten der Viskokupplung 4 und kann im Bereich von 0,1 bis 10 Sekunden liegen. Vorzugsweise durchläuft die Einschaltverzögerung 28 3 Sekunden.If from the idle 29, a speed jump 30 to a rated speed 16 of the drive unit 3 takes place, so when changing the construction machine from idle to installation, runs after detecting the rated speed 16, first a time delay from 28 before a specification of the desired fan speed through the controller 7 takes place. The switch-on delay 28, after which the control unit 14 receives the desired fan speed and generates the control variable 15 therefrom, depends on the overshoot behavior the viscous coupling 4 and may be in the range of 0.1 to 10 seconds. Preferably, the turn-on delay 28 passes through 3 seconds.

Indem der Drehzahlsprung 30 stattfindet, sind der letzte aktive Lastzustand sowie die letzte Umgebungstemperatur 8 aus dem Speicher 21 abrufbar und sind durch die Verwendung des Kennfelds 18 in die Lüftersolldrehzahl umwandelbar. Anschließend werden aus dem aktuellen Lastfaktor 17 und der aktuellen Umgebungstemperatur 8 Mittelwerte aus aufgezeichneten Messwerten mit vorgegebener Abtastrate gebildet. Diese Mittelwerte werden in dem Speicher 21 abgelegt und stehen für den nächstfolgenden Zyklus, in dem eine erneute Drehzahlvorgabe erfolgt, zur Verfügung.By the speed jump 30 takes place, the last active load state and the last ambient temperature 8 are retrievable from the memory 21 and can be converted by the use of the map 18 in the desired fan speed. Subsequently, 8 average values from recorded measured values with a predetermined sampling rate are formed from the current load factor 17 and the current ambient temperature. These average values are stored in the memory 21 and are available for the next cycle in which a new speed specification takes place.

Dieser automatischen Lüftersolldrehzahlregelung liegt die Annahme zugrunde, dass sich während eines Einbauvorgangs die durchschnittliche Auslastung der Antriebseinheit 3 nur unwesentlich ändert. Bei einem erneuten Wechsel aus dem Einbaubetrieb in den Leerlauf wird die Lüftersolldrehzahl gleich der Schleppdrehzahl eingestellt. Dabei bleiben der letzte Lastzustand und die letzte Umgebungstemperatur bei der Nenndrehzahl 16 im Speicher 21 verfügbar.This automatic fan target speed control is based on the assumption that the average utilization of the drive unit 3 changes only insignificantly during an installation process. When changing again from the installation mode to idle, the desired fan speed is set equal to the towing speed. In this case, the last load state and the last ambient temperature remain at the rated speed 16 in the memory 21 available.

Ändert sich hingegen der Auslastungsgrad des Motors 6, also der Lastfaktor 17, wird folglich der Kühlluftstrom angepasst. Um größere Drehzahlsprünge am Lüfter 5 zu vermeiden, wird die durch das Kennfeld 18 ermittelte Lüftersolldrehzahl durch die Rampe 20 mit einer vorher festgelegten Steigung vorgegeben. Die dadurch ermittelte Lüftersolldrehzahl dient als Eingang für die Regeleinheit 14 der Viskokupplung 4. Die dadurch entstehende Lüfterdrehzahlvorgabe ist in der Fig. 4 gestrichelt dargestellt.If, in contrast, the degree of utilization of the engine 6 changes, that is to say the load factor 17, then the cooling air flow is adjusted. In order to avoid larger speed jumps on the fan 5, the determined by the map 18 fan target speed is set by the ramp 20 with a predetermined slope. The thus determined desired fan speed serves as input for the control unit 14 of the viscous coupling 4. The resulting fan speed specification is in the Fig. 4 shown in dashed lines.

Baumaschinen, wie Straßenfertiger oder Beschicker, benötigen den maximalen Kühlluftvolumenstrom nur bei extremen Arbeitsbedingungen mit sehr hohen Umgebungstemperaturen sowie bei sehr hohen Motorauslastungen. Dieser Betriebszustand tritt allerdings selten auf, so dass die Lüfterdrehzahl bei einer Vielzahl von Anwendungsfällen reduziert werden kann und somit zu einem geringeren Geräuschniveau an der Baumaschine führt. Wird der Lüfter nicht am maximalen Auslegungspunkt der Baumaschine betrieben, lässt sich durch die reduzierte Lüfterdrehzahl Kraftstoff einsparen. Verglichen mit einem hydraulisch angetriebenen Lüfter hat die Viskokupplung bei der Drehzahlreduzierung des Lüfters geringere Verluste, sodass das System mit Viskokupplung einen besseren Gesamtwirkungsgrad aufweist. Bisher wird in Straßenfertigern, bedingt durch das Drehzahlprofil keine geregelte Viskokupplung eingesetzt. Ein großer Vorteil einer gesteuerten Lüfterdrehzahl besteht in der Reaktionszeit auf eine mögliche Überhitzung der Maschine. Da der Lastfaktor und die Umgebungstemperatur zu dem Zeitpunkt des Aufheizvorgangs der Kühlmedien bereits gespeichert vorliegen, lässt sich die Lüfterdrehzahl vor einem Temperaturanstieg im Kühler einregeln. Somit werden Totzeiten im System Motor-Kühler-Lüfter umgangen, da vor einer möglichen Überhitzung der richtige Luftstrom durch den Kühler einstellbar ist.Construction machines, such as road pavers or feeders, require the maximum cooling air volume flow only in extreme working conditions with very high ambient temperatures and at very high engine loads. However, this operating condition rarely occurs, so that the fan speed can be reduced in a variety of applications and thus leads to a lower noise level on the construction machine. If the fan is not operated at the maximum design point of the construction machine, fuel can be saved due to the reduced fan speed. Compared with a hydraulically driven fan, the viscous coupling has lower losses in reducing the speed of the fan, so the viscous clutch system has better overall efficiency. So far, in road pavers, due to the speed profile no regulated viscous coupling used. A big advantage of a controlled fan speed is in the reaction time to a possible overheating of the machine. Since the load factor and the ambient temperature are already stored at the time when the cooling media is being heated up, the fan speed can be adjusted before the temperature in the cooler rises. Thus, dead times are bypassed in the motor-cooler fan system, because before a possible overheating the correct air flow through the cooler is adjustable.

Claims (15)

Baumaschine (1) mit automatischer Lüfterdrehzahlregelung, insbesondere Straßenfertiger oder Beschicker, umfassend eine Antriebseinheit (3) und ein Kühlsystem (2) mit einem Lüfter (5), um einen Kühlluftstrom zu erzeugen,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kühlsystem (2) des Weiteren eine regelbare Viskokupplung (4) umfasst, die antriebsseitig mit der Antriebseinheit (3) und abtriebsseitig mit dem Lüfter (5) verbunden ist.Construction machine (1) with automatic fan speed control, in particular road paver or feeder, comprising a drive unit (3) and a cooling system (2) with a fan (5) to generate a cooling air flow,
characterized,
in that the cooling system (2) further comprises a controllable viscous coupling (4) which is connected on the drive side to the drive unit (3) and on the output side to the fan (5). Baumaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem (2) eine Steuerung (7) umfasst, die mit der Viskokupplung (4) und/oder der Antriebseinheit (3) verbunden ist.Construction machine according to claim 1, characterized in that the cooling system (2) comprises a controller (7) which is connected to the viscous coupling (4) and / or the drive unit (3). Baumaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (7) dazu ausgebildet ist, mindestens eine Betriebstemperatur des Kühlsystems (2) zu erfassen.Construction machine according to claim 2, characterized in that the controller (7) is adapted to detect at least one operating temperature of the cooling system (2). Baumaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Betriebstemperatur des Kühlsystems (2) eine Temperatur der Ladeluft (10), des Hydrauliköls (11) und/oder des Kühlwassers (12) ist.Construction machine according to claim 3, characterized in that the at least one operating temperature of the cooling system (2) is a temperature of the charge air (10), the hydraulic oil (11) and / or the cooling water (12). Baumaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (7) dazu ausgebildet ist, mindestens eine Betriebstemperatur der Antriebseinheit (3), nämlich eine Ansaug- und/oder Umgebungstemperatur (8, 9) zu erfassen.Construction machine according to one of claims 2 to 4, characterized in that the controller (7) is adapted to detect at least one operating temperature of the drive unit (3), namely an intake and / or ambient temperature (8, 9). Baumaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (7) mit der Antriebseinheit (3) verbunden ist, um eine Nenndrehzahl und/oder einen Lastfaktor (16, 17) der Antriebseinheit (3) zu erfassen.Construction machine according to one of claims 2 to 5, characterized in that the controller (7) is connected to the drive unit (3) to detect a rated speed and / or a load factor (16, 17) of the drive unit (3). Baumaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (7) Mittel (19) umfasst, die dazu ausgebildet sind, einen Mittelwert der erfassten Betriebstemperaturen (10, 11, 12) des Kühlsystems (2), der Betriebstemperaturen (8, 9) der Antriebseinheit (3), der erfassten Nenndrehzahl und/oder des erfassten Lastfaktors (16, 17) zu errechnen.Construction machine according to one of claims 2 to 6, characterized in that the controller (7) comprises means (19) which are adapted to an average of the detected operating temperatures (10, 11, 12) of the cooling system (2), the operating temperatures (8, 9) of the drive unit (3), the detected rated speed and / or the detected load factor (16, 17) to calculate. Baumaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (7) dazu ausgebildet ist, eine Lüftersolldrehzahl zu erfassen.Construction machine according to one of claims 2 to 7, characterized in that the controller (7) is adapted to detect a desired fan speed. Baumaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (7) eine Regeleinheit (14) umfasst, die mit der Viskokupplung (4) verbunden ist und mittels der Lüftersolldrehzahl eine Stellgröße (15) erzeugt, durch die die Viskokupplung (4) ansteuerbar ist.Construction machine according to claim 8, characterized in that the controller (7) comprises a control unit (14) which is connected to the viscous coupling (4) and by means of the desired fan speed generates a manipulated variable (15) through which the viscous coupling (4) can be controlled , Baumaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (7) einen Speicher (21) umfasst, aus dem Speicherdaten zur Erzeugung der Lüftersolldrehzahl abrufbar sind.Construction machine according to claim 8 or 9, characterized in that the controller (7) comprises a memory (21), from the memory data for generating the desired fan speed are retrievable. Baumaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftersolldrehzahl maximal ist, wenn die Steuerung (7) erfasst, dass eine der Betriebstemperaturen (10, 11, 12) einen oberen Grenzwert erreicht.Construction machine according to one of claims 8 to 10, characterized in that the desired fan speed is maximum when the controller (7) detects that one of the operating temperatures (10, 11, 12) reaches an upper limit. Baumaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftersolldrehzahl minimal ist, wenn die Steuerung (7) erfasst, dass eine der Betriebstemperaturen (10, 11, 12) einen unteren Grenzwert erreicht.Construction machine according to one of claims 8 to 10, characterized in that the desired fan speed is minimal when the controller (7) detects that one of the operating temperatures (10, 11, 12) reaches a lower limit. Baumaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftersolldrehzahl minimal ist, wenn die Steuerung (7) erfasst, dass die Antriebseinheit (3) im Leerlauf ist.Construction machine according to one of claims 2 to 12, characterized in that the desired fan speed is minimal when the controller (7) detects that the drive unit (3) is idling. Baumaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskokupplung (4) einen Sensor (31) umfasst, der eine Lüfteristdrehzahl (13) erfasst.Construction machine according to one of the preceding claims, characterized in that the viscous coupling (4) comprises a sensor (31) which detects a fan speed (13). Verfahren zum automatischen Regeln und Steuern eines Kühlsystems (2) einer Baumaschine (1) durch eine Viskokupplung (4), die antriebsseitig mit einer Antriebseinheit (3) und abtriebsseitig mit einem Lüfter (5) des Kühlsystems (2) verbunden ist, wobei die Viskokupplung (4) in Abhängigkeit unterschiedlicher Betriebsparameter so geregelt wird, dass sich abtriebsseitig an der Viskokupplung (4) eine bestimmte Lüfterdrehzahl einstellt.Method for automatically controlling and controlling a cooling system (2) of a construction machine (1) by means of a viscous coupling (4) on the drive side with a drive unit (3) and the output side with a fan (5) of the cooling system (2) is connected, wherein the viscous coupling (4) is controlled in dependence of different operating parameters so that the output side of the viscous coupling (4) adjusts a certain fan speed.
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