CN101010497A - 工程机械的冷却装置 - Google Patents

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Abstract

一种能够降低冷却风扇的噪音且能够可靠地确保所需要的冷却风量的工程机械的冷却装置。具有：产生冷却中间冷却器(22)、散热器(23)及油冷却器(24)的冷却风的冷却风扇(25)；驱动冷却风扇的风扇用液压马达(26)；向风扇用液压马达排出液压油的风扇用液压泵(27)；检测中间冷却器出口的空气温度(T1)的空气温度传感器(31)；检测散热器的冷却水温度(T2)的冷却水温度传感器(33)；检测油冷却器的工作油温度(T3)的工作油温度传感器(36)；输出与分别对应于空气温度传感器、冷却水温度传感器(33)及工作油温度传感器(36)的检测值(T1、T2、T3)的冷却风扇转速的演算值(N1、N2、N3)中的最大值相对应的控制信号的控制机构(29)。

Description

工程机械的冷却装置
技术领域
本发明涉及例如液压挖掘机等工程机械，详细地说，涉及具有冷却风扇的工程机械的冷却装置，该冷却风扇产生对中间冷却器、散热器以及油冷却器等散热器进行冷却的冷却风。
背景技术
工程机械，例如液压挖掘机是通过液压缸或液压马达等液压执行器，使动臂、斗杆、铲斗等前作业机或上部回转体动作。这些液压执行器通过由发动机驱动的液压泵排出的液压油动作。上部回转体由罩覆盖，发动机或液压泵被配置在设置于罩内的发动机室中。通常，在这种工程机械中，为了进行发动机的冷却，通过驱动设置在发动机室内的冷却风扇，从设置于罩上的吸气孔导入外气，产生冷却风。此时，作为冷却风扇，大多使用依靠来自发动机的曲轴的驱动力进行旋转的所谓的轴流扇(螺旋浆式风扇)。由冷却风扇产生的冷却风在被导入到发动机室内后，经过各种热交换器而冷却，从设置于罩上的排气孔排出到发动机室外部。在热交换器中，例如有对由被搭载在发动机上的涡轮增压器加压的压缩空气进行冷却的中间冷却器、对发动机的冷却水进行冷却的散热器、对液压驱动装置的工作油进行冷却的油冷却器等。
但是，在上述发动机直动型的冷却风扇的情况下，冷却风扇的转速与发动机转速成比例。因此，散热器中的冷却水、油冷却器中的工作油变得过度冷却，或在暖机运转时花费额外的时间。因此，作为与发动机的旋转分开地驱动冷却风扇的结构，以往有人提出了如下的结构。即，该结构具有：对散热器以及油冷却器进行强制冷却的冷却风扇；驱动该冷却风扇的风扇用液压马达；可控制该风扇用液压马达的转速的可变容量型的风扇用液压泵；检测冷却水的温度的冷却水温度传感器；检测工作油的温度的工作油温度传感器；检测发动机的转速的发动机转速传感器；输入来自这些传感器的检测信号，根据冷却水温度、工作油温度以及发动机转速，演算风扇用液压泵的排出容量指令值并将之输出，通过可变容量型的风扇用液压泵连续地控制冷却风扇的转速的控制器(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本专利特开2001-182535号公报
发明所要解决的技术课题：
近年来，在欧洲的噪音限制(EN)的基准逐渐严格。因此，特别是在要求大冷却能力的大型的液压挖掘机等中，在设置了上述发动机直动型的冷却风扇的情况下，仅仅通过在占噪音原因大半部分的冷却风扇之外的部分上想办法(例如，设置在发动机室内的防音部件以及防音构造等)，在低噪音化方面存在着极限，难以满足噪音限制的基准。
另外，在上述的现有技术中，设置了对散热器以及油冷却器进行强制冷却的液压驱动型的冷却风扇，能够根据冷却水温度、工作油温度以及发动机转速来控制冷却风扇的转速。但是有关中间冷却器的情况却没有被明确地记载。因此设想配设成例如使得由液压驱动型的冷却风扇产生的冷却风不仅能够用于对散热器以及油冷却器进行冷却，而且还能够用于对中间冷却器进行冷却的情况。在这种情况下，例如在发动机起动时，如果冷却水温度以及工作油温度低，则即使是在外气温度高的状态下，因为冷却风扇的转速也低，所以存在着不能确保中间冷却器所需要的冷却风量的可能性。因此，存在着改进的余地。
发明内容
本发明就是鉴于上述的情况而进行的，其目的在于提供一种能够降低冷却风扇的噪音并能够可靠地确保所需要的冷却风量的工程机械的冷却装置。
(1)为了达到上述目的，本发明的工程机械的冷却装置具有中间冷却器、散热器、油冷却器、冷却风扇、风扇用液压马达、风扇用液压泵、空气温度检测机构、冷却水温度检测机构、工作油温度检测机构、控制机构，该中间冷却器用于冷却由被搭载在发动机上的涡轮增压器加压的压缩空气；该散热器用于冷却上述发动机的冷却水；该油冷却器用于冷却液压驱动装置的工作油；该冷却风扇产生用于冷却上述中间冷却器、散热器以及油冷却器的冷却风；该风扇用液压马达用于驱动该冷却风扇；该风扇用液压泵用于向该风扇用液压马达排出液压油；该空气温度检测机构用于检测上述中间冷却器的出口的空气温度；该冷却水温度检测机构用于检测上述散热器的冷却水温度；该工作油温度检测机构用于检测上述油冷却器的工作油温度；该控制机构输入上述空气温度检测机构、冷却水温度检测机构以及工作油温度检测机构的检测值，输出与冷却风扇转速的演算值中的最大值对应的控制信号，所述冷却风扇转速的演算值与该检测值分别对应。
在本发明中，设置产生用于冷却中间冷却器、散热器以及油冷却器的冷却风的冷却风扇，和驱动该冷却风扇的风扇用液压马达，以及向该风扇用液压马达排出液压油的例如可变容量型的风扇用液压泵。控制机构根据由空气温度检测机构检测的中间冷却器的出口的空气温度，演算与中间冷却器对应的冷却风扇转速，根据由冷却水温度检测机构检测出来的散热器的冷却水温度，演算与散热器对应的冷却风扇转速，根据由工作油温度检测机构检测出来的油冷却器的工作油温度，演算与油冷却器对应的冷却风扇转速。然后，控制机构选择这些冷却风扇转速的演算值中的最大值，输出对应的控制信号，控制例如风扇用液压泵的排出容量。由此，风扇用液压马达被驱动，并且被进行控制，使得冷却风扇的转速例如连续地变化。
这样，在本发明中，因为是根据中间冷却器的出口的空气温度、散热器的冷却水温度以及油冷却器的工作油温度来控制冷却风扇的转速，所以能够可靠地确保中间冷却器、散热器以及油冷却器所需要的冷却风量。另外，例如与设置发动机直动型的冷却风扇的情况相比，能够防止冷却风扇转速不必要的增大，由此，能够降低冷却风扇的噪音。
(2)为了达到上述目的，本发明具有中间冷却器、散热器、油冷却器、冷凝器、冷却风扇、风扇用液压马达、风扇用液压泵、空气温度检测机构、冷却水温度检测机构、工作油温度检测机构、外气温度检测机构、控制机构，该中间冷却器冷却由被搭载在发动机上的涡轮增压器加压的压缩空气；该散热器用于冷却上述发动机的冷却水；该油冷却器用于冷却液压驱动装置的工作油；该冷凝器用于冷却驾驶室用的空调装置的制冷剂；该冷却风扇产生用于冷却上述中间冷却器、散热器、油冷却器以及冷凝器的冷却风；该风扇用液压马达用于驱动该冷却风扇；该风扇用液压泵用于向该风扇用液压马达排出液压油；该空气温度检测机构用于检测上述中间冷却器的出口的空气温度；该冷却水温度检测机构用于检测上述散热器的冷却水温度；该工作油温度检测机构用于检测上述油冷却器的工作油温度；该外气温度检测机构用于检测外气温度；该控制机构在上述空调装置驱动时，输入上述空气温度检测机构、冷却水温度检测机构、工作油温度检测机构以及外气温度检测机构的检测值，输出与冷却风扇转速的演算值中的最大值对应的控制信号，所述冷却风扇转速的演算值与该检测值分别对应，在上述空调装置停止时，输入由上述空气温度检测机构、冷却水温度检测机构以及工作油温度检测机构检测出来的检测值，输出与冷却风扇转速的演算值中的最大值对应的控制信号，所述冷却风扇转速的演算值与该检测值分别对应。
在本发明中，在上述(1)的构成的基础上，设置用于冷却驾驶室用的空调装置的制冷剂的冷凝器。该冷凝器与中间冷却器、散热器以及油冷却器同样，是依靠由风扇用液压马达驱动的冷却风扇产生的冷却风进行冷却。控制机构在空调装置停止时，与上述(1)同样，是根据空气温度检测机构、冷却水温度检测机构以及工作油温度检测机构的检测值来演算与中间冷却器、散热器以及油冷却器分别对应的冷却风扇转速。然后，选择这些冷却风扇转速的演算值中的最大值，输出对应的控制信号，控制例如风扇用液压泵的排出容量。另一方面，在空调装置驱动时，演算与中间冷却器、散热器以及油冷却器分别对应的冷却风扇转速，同时，根据由外气温度检测机构检测出来的外气温度，演算与冷凝器对应的冷却风扇转速。然后，选择这些冷却风扇转速的演算值中的最大值，输出对应的控制信号，控制例如风扇用液压泵的排出容量。由此，风扇用液压马达被驱动，并且被进行控制，使得冷却风扇的转速例如连续地变化。
这样在本发明中，在空调装置停止时，与上述(1)同样，能够可靠地确保中间冷却器、散热器以及油冷却器所需要的冷却风量。另一方面，在空调装置驱动时，能够可靠地确保中间冷却器、散热器、油冷却器以及冷凝器所需要的冷却风量。另外，与上述(1)同样，例如与设置发动机直动型的冷却风扇的情况相比，能够防止冷却风扇转速不必要的增大，由此，能够降低冷却风扇的噪音。
(3)为了达到上述目的，本发明具有中间冷却器、散热器、油冷却器、冷凝器、冷却风扇、风扇用液压马达、风扇用液压泵、空气温度检测机构、冷却水温度检测机构、工作油温度检测机构、外气温度检测机构、发动机转速检测机构，该中间冷却器用于冷却由被搭载在发动机上的涡轮增压器加压的压缩空气；该散热器用于冷却上述发动机的冷却水；该油冷却器用于冷却液压驱动装置的工作油；该冷凝器用于冷却驾驶室用的空调装置的制冷剂；该冷却风扇产生用于冷却上述中间冷却器、散热器、油冷却器以及冷凝器的冷却风；该风扇用液压马达用于驱动该冷却风扇；该风扇用液压泵用于向该风扇用液压马达排出液压油；该空气温度检测机构用于检测上述中间冷却器的出口的空气温度；该冷却水温度检测机构用于检测上述散热器的冷却水温度；该工作油温度检测机构用于检测上述油冷却器的工作油温度；该外气温度检测机构用于检测外气温度；该发动机转速检测机构用于检测上述发动机的转速，所述工程机械的冷却装置还具有控制机构，该控制机构在上述空调装置驱动时，输出与冷却风扇转速的演算值和冷却风扇转速的下限值中的最大值对应的控制信号，所述冷却风扇转速的演算值与上述空气温度检测机构、冷却水温度检测机构、工作油温度检测机构以及外气温度检测机构的检测值分别对应，所述冷却风扇转速的下限值与上述发动机转速检测机构的检测值对应，在上述空调装置停止时，输出与冷却风扇转速的演算值中的最大值对应的控制信号，所述冷却风扇转速的演算值与上述空气温度检测机构、冷却水温度检测机构以及工作油温度检测机构的检测值分别对应。
与发动机转速相对应，风扇用液压泵的排出容量发生变化，冷却风扇转速发生变化。即，若发动机转速降低，则中间冷却器、散热器、油冷却器以及冷凝器的冷却能力降低。但是，在例如像低怠速运转时的那样的、即使在发动机转速低的情况下、负载也有增大的可能性的空调装置中，人们希望抑制冷凝器的冷却能力的降低。因此，在本发明中，控制机构在空调装置驱动时，是根据空气温度检测机构、冷却水温度检测机构、工作油温度检测机构以及外气温度检测机构的检测值来演算与中间冷却器、散热器、油冷却器以及冷凝器分别对应的冷却风扇转速，同时，根据由发动机转速检测机构检测出来的发动机转速来演算冷却风扇转速的下限值(例如，与发动机转速的降低相应地上升那样的下限值)。然后，选择上述的冷却风扇转速的演算值以及下限值中的最大值，输出对应的控制信号，控制例如风扇用液压泵的排出容量。因此，在本发明中，在上述(2)中进行了说明的效果的基础上，还能够通过使得冷却风扇转速不低于下限值来抑制伴随着发动机转速的降低的冷凝器等的冷却能力的降低。
(4)在上述(1)至(3)的任一项中，最好是，上述控制机构通过对上述风扇用液压泵的排出容量进行可变控制来控制上述冷却风扇的转速。
(5)在上述(1)至(3)的任一项中，最好是，上述控制机构通过对上述风扇用液压马达的容量进行可变控制来控制上述冷却风扇的转速。
(6)在上述(1)至(3)的任一项中，最好是，通过上述控制机构进行控制，使得上述冷却风扇转速连续变化。
(7)在上述(1)至(3)的任一项中，最好是，通过上述控制机构进行控制，使得上述冷却风扇转速呈阶梯性地变化。
发明的效果：
根据本发明，能够降低冷却风扇的噪音，并且能够可靠地确保所需要的冷却风量。
附图说明
图1是作为本发明的适用对象的作为工程机械的一个例子，表示液压挖掘机的整体构造的侧视图。
图2是将本发明的工程机械的冷却装置的第一实施方式与液压驱动装置一同表示的液压回路图。
图3是表示构成本发明的工程机械的冷却装置的第一实施方式的控制器中的控制处理内容的流程图。
图4表示被存储在构成本发明的工程机械的冷却装置的第一实施方式的控制器中的演算表，是表示冷却风扇转速相对于中间冷却器出口的空气温度的特性图。
图5表示被存储在构成本发明的工程机械的冷却装置的第一实施方式的控制器中的演算表，是表示冷却风扇转速相对于散热器入口的冷却水温度的特性图。
图6表示被存储在构成本发明的工程机械的冷却装置的第一实施方式的控制器中的演算表，是表示冷却风扇转速相对于油冷却器出口的工作油温度的特性图。
图7是将本发明的工程机械的冷却装置的第二实施方式与液压驱动装置一同表示的液压回路图。
图8是表示构成本发明的工程机械的冷却装置的第二实施方式的控制器中的控制处理内容的流程图。
图9表示被存储在构成本发明的工程机械的冷却装置的第二实施方式的控制器中的演算表，是表示相对于外气温度的冷却风扇转速的特性图。
图10是将本发明的工程机械的冷却装置的第三实施方式与液压驱动装置一同表示的液压回路图。
图11是表示构成本发明的工程机械的冷却装置的第三实施方式的控制器中的控制处理内容的流程图。
图12是表示被存储在构成本发明的工程机械的冷却装置的第三实施方式的控制器中的演算表，是表示相对于发动机转速的冷却风扇转速的下限值的特性图。
符号说明：
19：发动机
22：中间冷却器
23：散热器
24：油冷却器
25：冷却风扇
26：风扇用液压马达
27：风扇用液压泵
29：控制器(控制机构)
31：空气温度传感器(空气温度检测机构)
33：冷却水温度传感器(冷却水温度检测机构)
36：工作油温度传感器(工作油温度检测机构)
38：涡轮增压器
40：空调装置
41：冷凝器
43：外气温度传感器(外气温度检测机构)
44：控制器(控制机构)
44A：控制器(控制机构)
45：发动机转速传感器(发动机转速检测机构)
E：发动机转速
N1：冷却风扇转速的第一演算值
N2：冷却风扇转速的第二演算值
N3：冷却风扇转速的第三演算值
N4：冷却风扇转速的第四演算值
N5：冷却风扇转速的下限值
T1：中间冷却器出口的空气温度
T2：散热器入口的冷却水温度
T3：油冷却器出口的工作油温度
T4：外气温度
具体实施方式
下面，一面参照附图，一面说明本发明的实施方式。
根据图1～图6，说明本发明的第一实施方式。
图1是表示作为本发明的适用对象的大型的液压挖掘机的整体构造的侧视图。另外，下面将在液压挖掘机处于图1所示的状态下，操作者坐在驾驶席上时的操作者的前侧(图1中左侧)、后侧(图1中右侧)、左侧(图1中，面向纸面的近前侧)、右侧(图1中，面向纸面的里侧)称为前侧、后侧、左侧、右侧。
在该图1中，大型的液压挖掘机具有下部行驶体2、上部回转体3、多关节型的前作业机5，该下部行驶体2具有作为行驶机构的左、右环形轨道履带(履带)1L、1R(在图1中仅图示了1L)；该上部回转体3以可旋转的方式被搭载在该下部行驶体2的上部上；该多关节型的前作业机5以可在上下方向转动(可仰俯)的方式被安装在构成该上部回转体3的基础下部构造的旋转构架4上。另外，在旋转构架4上，设有被配置在其前部左侧并形成驾驶空间的驾驶室(cab)6、和覆盖该驾驶室6以外的大部分的上部罩7以及被配置在旋转构架4的后部的用于取得与前作业机5的重量相平衡的配重8。
下部行驶体2具有：大致H字形状的转向架构架9；以可旋转的方式被支承在该转向架构架9的左、右两侧的后端附近的驱动轮10L、10R(在图1中仅图示了10L)；分别驱动这些驱动轮10L、10R的左、右行驶用液压马达(未图示)；以可旋转的方式被支承在转向架构架9的左、右两侧的前端附近，借助于履带1L、1R，依靠驱动轮10L、10R的驱动力分别旋转的从动轮(惰轮)11L、11R(在图1中仅图示了11L)。另外，在下部行驶体2的中央部，配置了旋转台轴承(旋转轮)12，在该旋转轮12的中心附近的旋转构架4上，内置了使旋转构架4相对于下部行驶体2旋转的旋转用液压马达(未图示)。
前作业机5具有基端一侧能够以水平轴方向为中心进行转动地被结合在旋转构架4上的动臂13；和基端一侧能够转动地被结合在动臂13的前端一侧的斗杆14；以及基端一侧能够转动地被结合在斗杆14的前端一侧的铲斗15。而且，这些动臂13、斗杆14以及铲斗15分别通过左右一对动斗杆用液压缸16、16、斗杆用液压缸17以及铲斗用液压缸18进行动作。
在以上进行了说明的构成中，左、右履带1L、1R、上部回转体3、动臂13、斗杆14以及铲斗15构成由该液压挖掘机所具有的液压驱动装置驱动的被驱动部件。
图2是以上述液压驱动装置中与动臂13的驱动有关的主要部位的构成为例，与本实施方式的工程机械的冷却装置的一实施方式一同表示的液压回路图。
在该图2中，设有下述部件：发动机19；由该发动机19驱动的可变容量型的液压泵20；上述动臂用液压缸16(在图2中，作为代表仅示出1个)；控制液压油从液压泵20向动臂用液压缸16流动的控制阀21；对由被搭载在发动机19上的涡轮增压器38加压的压缩空气进行冷却的中间冷却器22；对发动机19的冷却水进行冷却的散热器23；对工作油进行冷却的油冷却器24；产生对中间冷却器22、散热器23以及油冷却器24进行冷却的冷却风的例如一个(也可以是多个)冷却风扇25；驱动该冷却风扇25的风扇用液压马达26；由发动机19驱动并向风扇用液压马达26排出液压油的可变容量型的风扇用液压泵27；规定风扇用液压泵27的排出压的最大值的安全阀28；控制器29。另外，散热器23以及油冷却器24是朝向冷却风扇25、横向并列地配置的，在散热器23以及油冷却器24中的冷却风的流动方向上游一侧(图2中左侧)，配置了中间冷却器22。
控制阀21例如能够被输入与驾驶室内的操作杆(未图示)的操作相应的操作先导压，根据该操作先导压来切换从液压泵20至动臂用液压缸16的液压油的流动。
发动机19用于将经由空气滤清器39、涡轮增压器38以及吸入流路30吸入的空气和燃料一起燃烧，被设置在该吸入流路30上的上述中间冷却器22对来自涡轮增压器38的压缩空气进行冷却。另外，在中间冷却器22的出口，设有检测空气温度的空气温度传感器31，来自该空气温度传感器31的检测信号被输入到控制器29。
另外，在发动机19上，设有通过泵等(未图示)使冷却水进行循环的冷却流路32，被设置在该冷却流路32上的上述散热器23对冷却水进行冷却。另外，在散热器23的入口，设有检测冷却水的温度的冷却水温度传感器33，来自该冷却水温度传感器33的检测信号被输入到控制器29。另外，在本实施方式中，虽然将冷却水温度传感器33设置在散热器23的入口，但并不被限定于此，例如也可以将其设置在散热器23的出口等。
上述油冷却器24被设置在从控制阀21以及液压马达26等到工作油箱34的返回流路35上，使得工作油得到冷却。另外，在油冷却器24的出口，设有检测工作油的温度的工作油温度传感器36，来自该工作油温度传感器36的检测信号被输入到控制器29。另外，在本实施方式中，将工作油温度传感器36设置在油冷却器24的出口，但并不被限定于此，例如也可以将其设置在油冷却器24的入口或工作油箱34等上。
控制器29对从空气温度传感器31、冷却水温度传感器33以及工作油温度传感器36输入的检测信号，分别基于预先设定存储的演算表(详细情况参照后述的图4～图6)进行规定的演算处理，并将生成的控制信号向风扇用液压泵27的容量控制装置37输出。这样的控制器29的控制顺序，将通过图3进行说明。
图3是表示上述控制器29的控制处理内容的流程图，图4～图6表示被存储在控制器29中的演算表，是分别表示相对于中间冷却器22出口的空气温度的冷却风扇转速、相对于散热器23入口的冷却水温度的冷却风扇转速、以及相对于油冷却器24出口的工作油温度的冷却风扇转速的特性图。
在图3中，首先在步骤100中，对从空气温度传感器31输入的中间冷却器22出口的空气温度T1，基于图4所示的演算表，演算冷却风扇转速的第一演算值N1。详细地说，在中间冷却器22出口的空气温度T1小于等于第一控制空气温度T1a的情况下，冷却风扇转速N1为最小转速Nmin，在中间冷却器22出口的空气温度T1大于等于第二控制空气温度T1b的情况下，冷却风扇转速N1为最大转速Nmax，当中间冷却器22出口的空气温度T1在T1a＜T1＜T1b的范围的情况下，冷却风扇转速N1在从最小转速Nmin到最大转速Nmax的范围内，随着空气温度T1的增加而单调增加。
然后，进入步骤110，对从冷却水温度传感器33输入的散热器23入口的冷却水温度T2，基于图5所示的演算表，演算冷却风扇转速的第二演算值N2。详细地说，在散热器23入口的冷却水温度T2小于等于第一控制冷却水温度T2a的情况下，冷却风扇转速N2为最小转速Nmin，在散热器23入口的冷却水温度T2大于等于第二控制冷却水温度T2b的情况下，冷却风扇转速N2为最大转速Nmax，当散热器23入口的冷却水温度T2在T2a＜T2＜T2b的范围的情况下，冷却风扇转速N2在从最小转速Nmin到最大转速Nmax的范围内，随着冷却水温度T2的增加而单调增加。
然后，进入步骤120，对从工作油温度传感器36输入的油冷却器24出口的工作油温度T3，基于图6所示的演算表，演算冷却风扇转速的第三演算值N3。详细地说，在油冷却器24出口的工作油温度T3小于等于第一控制工作油温度T3a的情况下，冷却风扇转速N3为最小转速Nmin，在油冷却器24出口的工作油温度T3大于等于第二控制工作油温度T3b的情况下，冷却风扇转速N3为最大转速Nmax，当油冷却器24出口的工作油温度T3在T3a＜T3＜T3b的范围的情况下，冷却风扇转速N3在从最小转速Nmin到最大转速Nmax的范围内，随着工作油温度T3的增加而单调增加。
然后，进入步骤130，选择冷却风扇转速的演算值N1、N2、N3中的最大值，进入步骤140，生成对应的控制信号，并将其向风扇用液压泵27的容量控制装置37输出。
风扇用液压泵27的容量控制装置37是能够根据输入的控制信号来操作风扇用液压泵27的斜板的倾转角(排油容积)的，并能够调整每转一圈的排出量。其结果，冷却风扇25的转速得到控制，风扇用液压马达26被与风扇用液压泵27的排出容量相应地驱动，成为在上述步骤130中选择的冷却风扇转速。
另外，在上面的叙述中，空气温度传感器31构成在本发明技术方案中所记载的对中间冷却器的出口的空气温度进行检测的空气温度检测机构，冷却水温度传感器33构成对散热器的冷却水温度进行检测的冷却水温度检测机构，工作油温度传感器36构成对冷却器的工作油温度进行检测的工作油温度检测机构。另外，控制器29的在图3中所示的控制功能构成控制机构，该控制机构输入由空气温度检测机构、冷却水温度检测机构、以及工作油温度检测机构检测出来的检测值，输出与分别对应于这些检测值的冷却风扇转速的演算值中的最大值相对应的控制信号。
在上述那样构成的本实施方式中，根据中间冷却器22出口的空气温度T1、散热器23入口的冷却水温度T2以及油冷却器24出口的工作油温度T3来控制冷却风扇25的转速。由此，能够可靠地确保中间冷却器22、散热器23以及油冷却器24所需要的冷却风量。即，例如，在发动机起动时，当冷却水温度T2以及工作油温度T3低且空气温度T1高的情况下，能够确保中间冷却器22所需要的冷却风量，例如，在发动机刚刚停止后，当冷却水温度T2以及工作油温度T3高且空气温度T1低的情况下，能够确保散热器23以及油冷却器24所需要的冷却风量。
另外，例如与设置发动机直动型的冷却风扇的情况相比，能够防止冷却风扇转速不必要的增大，由此，能够降低冷却风扇22的噪音。另外，将中间冷却器用、散热器用以及油冷却器用的冷却风扇共用，可以减少零部件数量，能够进一步降低冷却风扇22的噪音。
下面根据图7～图9来说明本发明的第二实施方式。本实施方式是增设了对空调装置的制冷剂进行冷却的冷凝器的实施方式。
图7是将本实施方式的工程机械的冷却装置与液压驱动装置一同表示的液压回路图。另外，在该图7中，对与上述第一实施方式相同的部分附加相同的符号，并适当地省略了说明。
在本实施方式中，设置有下述部件：驾驶室用的空调装置40；对该空调装置40的制冷剂进行冷却的冷凝器41；以可连接和分离的方式被设置在发动机19的输出轴上，对来自空调装置40的制冷剂进行压缩而将其向冷凝器41供给的压缩机42；被设置在空气滤清器39和涡轮增压器38之间，对外气温度进行检测的外气温度传感器43。另外，冷凝器41是被配置在散热器23以及油冷却器24的冷却风的流动方向上游一侧(图7中左侧)，并被配置成与中间冷却器22并列。
虽然未图示空调装置40的详细情况，但是空调装置40具有用于操作者能够操作的运转开关、向驾驶室内输送冷却空气的送风机、驱动并控制压缩机42以及送风机等的控制部。而且，例如若将运转开关操作到ON状态，则能够从控制部向压缩机42以及控制器44分别输出用于驱动压缩机42的驱动指令信号(控制信号)。与该驱动指令信号相对应，压缩机42被连接到发动机19的输出轴上而被驱动。
控制器44对从空气温度传感器31、冷却水温度传感器33、工作油温度传感器36以及外气温度传感器43等输入的检测信号，基于分别预先设定存储的演算表(详细情况参照上述的图4～图6以及后述的图9)，进行规定的演算处理，将生成的控制信号向风扇用液压泵27的容量控制装置37输出。
图8是表示上述控制器44的控制处理内容的流程图，图9表示被存储在控制器44中的演算表之一，是表示相对于外气温度的冷却风扇转速的特性图。
在图8中，在步骤200中，对从至气温度传感器31输入的中间冷却器22出口的空气温度T1，基于上述的图4所示的演算表，演算冷却风扇转速的第一演算值N1，进入步骤210，对从冷却水温度传感器33输入的散热器23入口的冷却水温度T2，基于上述的图5所示的演算表，演算冷却风扇转速的第二演算值N2，进入步骤220，对从工作油温度传感器36输入的油冷却器24出口的工作油温度T3，基于上述的图6所示的演算表，演算冷却风扇转速的第三演算值N3。
然后，进入步骤230，通过判断是否输入了来自空调装置40的用于驱动压缩机42的驱动指令信号，来判定空调装置40是否已经驱动。在空调装置40已经驱动的情况下(换言之，压缩机42已经驱动的情况下)，满足步骤230的判定，转移到步骤240。在步骤240中，对从外气温度传感器43输入的外气温度T4，基于图9所示的演算表，演算冷却风扇转速的第四演算值N4。详细地说，在外气温度T4小于等于第一控制外气温度T4a的情况下，冷却风扇转速N4为最小转速Nmin，在外气温度T4大于等于第二控制外气温度T4b的情况下，冷却风扇转速N4为最大转速Nmax，当外气温度T4在T4a＜T4＜T4b的范围的情况下，冷却风扇转速N4在从最小转速Nmin到最大转速Nmax的范围内，随着外气温度T4的增加而单调增加。
然后，进入步骤250，选择冷却风扇转速的演算值N1、N2、N3、N4中的最大值，进入步骤260，生成对应的控制信号并将其向风扇用液压泵27的容量控制装置37输出。其结果，风扇用液压马达26被与风扇用液压泵27的排出容量相应地驱动，冷却风扇25的转速得到控制，成为在上述步骤250中选择的冷却风扇转速。
另一方面，在步骤230中，在空调装置40未驱动的情况下(换言之，压缩机42未驱动的情况下)，不满足该判定，转移到步骤270。在步骤270中，选择冷却风扇转速的演算值N1、N2、N3中的(换言之，除去与冷凝器41对应的冷却风扇转速的演算值N4)最大值，进入步骤260，生成对应的控制信号并将其向风扇用液压泵27的容量控制装置37输出。其结果，风扇用液压马达26被与风扇用液压泵27的排出容量相应地驱动，冷却风扇25的转速得到控制，成为在上述步骤270中选择的冷却风扇转速。
另外，在上面的叙述中，外气温度传感器43构成本发明技术方案中所记载的对外气温度进行检测的外气温度检测机构。另外，控制器44的在图8中所示的控制功能构成控制机构，该控制机构在空调装置已经驱动时，输入由空气温度检测机构、冷却水温度检测机构、工作油温度检测机构以及外气温度检测机构检测出来的检测值，输出分别对应于这些检测值的冷却风扇转速的演算值中的最大值相对应的控制信号，在空调装置停止时，输入由空气温度检测机构、冷却水温度检测机构、工作油温度检测机构以及外气温度检测机构检测出来的检测值，输出分别对应于这些检测值的冷却风扇转速的演算值中的最大值。
在以上那样构成的本实施方式中，在空调装置40停止时，根据中间冷却器22出口的空气温度T1、散热器23入口的冷却水温度T2以及油冷却器24出口的工作油温度T3控制冷却风扇25的转速。因此，与上述第一实施方式同样，能够可靠地确保中间冷却器22、散热器23以及油冷却器24所需要的冷却风量。另一方面，在空调装置40驱动时，能够根据中间冷却器22出口的空气温度T1、散热器23入口的冷却水温度T2、油冷却器24出口的工作油温度T3以及外气温度T4控制冷却风扇25的转速。因此，能够可靠地确保中间冷却器22、散热器23、油冷却器24以及冷凝器41所需要的冷却风量。
另外，例如与设置发动机直动型的冷却风扇的情况相比，能够防止冷却风扇转速不必要的增大，因此，能够降低冷却风扇22的噪音。另外，将中间冷却器用、散热器用、油冷却器用以及冷凝器用的冷却风扇共用，可以减少零部件数量，而且能够降低冷却风扇22的噪音。
另外，在上述第二实施方式中，是以控制器44通过输入来自空调装置40的用于驱动压缩机42的驱动指令信号来判定空调装置40是否已经驱动的情况为例进行了说明，但并不被限定于此。即，例如，也可以通过输入与空调装置40的运转开关的ON状态对应的信号或与送风机的驱动对应的信号，来判定空调装置40是否已经驱动。在这种情况下，也能获得与上述同样的效果。
下面根据图10～图12说明本发明的第三实施方式。本实施方式是在空调装置驱动时，与发动机转速相应地设定冷却风扇转速的演算值的下限值(以下称为冷却风扇转速的下限值)的实施方式。
图10是将本实施方式的工程机械的冷却装置与液压驱动装置一同表示的液压回路图。另外，在该图10中，对与上述第一以及第二实施方式相同的部分附加相同的符号，并适当地省略了说明。
在本实施方式中，设有检测发动机19的转速的发动机转速传感器45(发动机转速检测机构)，其检测信号被输出至控制器44A。
控制器44A对从空气温度传感器31、冷却水温度传感器33、工作油温度传感器36、外气温度传感器43以及发动机转速传感器45等输入的检测信号，分别基于预先设定存储的演算表(详细参照上述的图4～图6、以及图9、后述的图12)进行规定的演算处理，并将生成的控制信号向风扇用液压泵27的容量控制装置37输出。
图11是表示上述控制器44A的控制处理内容的流程图，图12表示被存储在控制器44A中的演算表之一个，是表示冷却风扇转速相对于发动机转速的下限值的特性图。
在图11中，在步骤300中，对从空气温度传感器31输入的中间冷却器22出口的空气温度T1，基于上述的图4所示的演算表，演算冷却风扇转速的第一演算值N1，进入步骤310，对从冷却水温度传感器33输入的散热器23入口的冷却水温度T2，基于上述的图5所示的演算表，演算冷却风扇转速的第二演算值N2，进入步骤320，对从工作油温度传感器36输入的油冷却器24出口的工作油温度T3，基于上述的图6所示的演算表，演算冷却风扇转速的第三演算值N3。
然后，进入步骤330，判定空调装置40是否已经驱动。在空调装置40已经驱动的情况下，满足步骤330的判定，转移到步骤340。在步骤340中，对从外气温度传感器43输入的外气温度T4，基于上述的图9所示的演算表，演算冷却风扇转速的第四演算值N4。另外，因为实际上风扇用液压泵27的排出容量是与发动机转速E相应地变化，所以只要来自控制器44A的控制信号相同，则冷却风扇转速就变化。
因此，进入步骤350，对从发动机转速传感器45输入的发动机转速E，基于图12所示的演算表，演算冷却风扇转速的下限值N5。详细地说，在发动机转速E大于等于第一发动机转速Ea(例如高怠速运转时的发动机转速)的情况下，冷却风扇转速的下限值N5为第一下限转速N5a(例如高怠速运转时的最小转速Nmin)，在发动机转速E小于等于第二发动机转速Eb(例如低怠速运转时的发动机转速)的情况下，冷却风扇转速的下限值N5为第二下限转速N5b(例如低怠速运转时的最大转速Nmax)，当发动机转速E在Ea＞E＞Eb的范围的情况下，冷却风扇转速的下限值N5在从第一下限转速N5a到第二下限转速N5b的范围内，随着发动机转速E的降低而单调增加。
然后，进入步骤360，选择冷却风扇转速的演算值N1、N2、N3、N4以及下限值N5中的最大值，进入步骤370，生成对应的控制信号，并将其向风扇用液压泵27的容量控制装置37输出。其结果，风扇用液压马达26被与风扇用液压泵27的排出容量相应地驱动，冷却风扇25的转速得到控制，成为在上述步骤360中选择的冷却风扇转速。
另一方面，在步骤330中，在空调装置40未驱动的情况下，不满足该判定，转移到步骤380。在步骤380中，选择冷却风扇转速的演算值N1、N2、N3中的(换言之，除去与冷凝器41对应的冷却风扇转速的演算值N4)最大值，进入步骤370，生成对应的控制信号，并将其向风扇用液压泵27的容量控制装置37输出。其结果，风扇用液压马达26被与风扇用液压崩27的排出容积相应地驱动，冷却风扇25的转速得到控制，成为在上述步骤380中选择的冷却风扇转速。
在上述那样构成的本实施方式中，与上述第二实施方式同样，在空调装置40停止时，能够可靠地确保中间冷却器22、散热器23以及油冷却器24所需要的冷却风量，在空调装置40驱动时，能够可靠地确保中间冷却器22、散热器23、油冷却器24以及冷凝器41所需要的冷却风量。另外，例如与设置发动机直动型的冷却风扇的情况相比，能够降低冷却风扇22的噪音。
另外，在本实施方式中，在空调装置40驱动时，演算与发动机转速E的降低相应地增加那样的冷却风扇转速的下限值N5，将冷却风扇转速控制成不低于下限值N5。因此，能够抑制伴随着发动机转速E下降的冷凝器41等的冷却能力的下降。
另外，在上述第三实施方式中，是以控制器44A在空调装置40驱动时选择冷却风扇转速的演算值N1、N2、N3、N4、N5中的最大值、输出与其对应的控制信号的控制处理为例进行了说明，但并不被限定于此。即，例如，也可以是如下的控制处理。即，选择冷却风扇转速的演算值N1、N2、N3、N4中的最大值，在所选择的冷却风扇转速的演算值为N1、N2、N3中的任意一个的情况下，输出相应的控制信号，另一方面，在所选择的冷却风扇转速的演算值为N4的情况下，选择冷却风扇转速的演算值N4以及下限值N5中的较大的一个，输出与其相应的控制信号。在这种情况下，也能获得与上述同样的效果。
另外，在上述第三实施方式中，以控制器44A在空调装置40停止时选择与中间冷却器22、散热器23以及油冷却器24对应的冷却风扇转速的演算值N1、N2、N3中的最大值，输出与其对应的控制信号的控制处理为例进行了说明，但并不被限定于此。即，例如，也可以是如下的控制处理。即，根据由发动机转速传感器45检测出来的发动机转速E，演算冷却风扇转速的下限值N5，选择冷却风扇转速的演算值N1、N2、N3以及下限值N5中的最大值，输出与其相应的控制信号。另外，也可以是将发动机转速传感器设置于上述第一实施方式中所述的结构上，进行同样的控制处理。在这些情况下，也能获得与上述同样的效果。
另外，在上面的叙述中，是以在图4～图6以及图9所示的控制器29的演算表中，设定成与空气温度T1、冷却水温度T2、工作油温度T3以及外气温度T4相应地使冷却风扇25的转速进行连续地变化，同时依靠可变容量型的风扇用液压泵27使冷却风扇25的转速进行连续地变化的情况为例进行了说明，但并不被限定于此。即，例如也可以是在控制器29的演算表中，设定成与空气温度T1、冷却水温度T2、工作油温度T3以及外气温度T4相应地使冷却风扇25的转速呈阶梯性地变化，同时依靠可变容量型的风扇用液压泵27使冷却风扇25的转速呈阶梯性地变化。在这种情况下，也能获得与上述同样的效果。
另外，是以控制可变容量型的风扇用液压泵27的排出容量来控制冷却风扇25的转速的情况为例进行了说明，但并不被限定于此。即，例如也可以设置固定容量型的风扇用液压泵和可变容量型的风扇用液压马达，通过控制该风扇用液压马达的容量来控制冷却风扇的转速。在这种情况下，也能获得与上述同样的效果。
另外，作为建筑机械，以大型的液压挖掘机为例进行了说明，但并非仅限于此，针对其它的建筑机械，例如大型的履带起重机或轮式装载机等也能够应用，在这种情况下，也能得到相同的效果。

Claims (7)

1.一种工程机械的冷却装置，其特征在于，具有中间冷却器(22)、散热器(23)、油冷却器(24)、冷却风扇(25)、风扇用液压马达(26)、风扇用液压泵(27)、空气温度检测机构(31)、冷却水温度检测机构(33)、工作油温度检测机构(36)、控制机构(29)，该中间冷却器(22)用于冷却由被搭载在发动机(19)上的涡轮增压器(38)加压的压缩空气；该散热器(23)用于冷却上述发动机(19)的冷却水；该油冷却器(24)用于冷却液压驱动装置的工作油；该冷却风扇(25)产生用于冷却上述中间冷却器(22)、散热器(23)以及油冷却器(24)的冷却风；该风扇用液压马达(26)用于驱动该冷却风扇(25)；该风扇用液压泵(27)用于向该风扇用液压马达(26)排出液压油；该空气温度检测机构(31)用于检测上述中间冷却器(22)的出口的空气温度(T1)；该冷却水温度检测机构(33)用于检测上述散热器(23)的冷却水温度(T2)；该工作油温度检测机构(36)用于检测上述油冷却器(24)的工作油温度(T3)；该控制机构(29)输入上述空气温度检测机构(31)、冷却水温度检测机构(33)以及工作油温度检测机构(36)的检测值(T1、T2、T3)，输出与冷却风扇转速的演算值(N1、N2、N3)中的最大值对应的控制信号，所述冷却风扇转速的演算值(N1、N2、N3)与该检测值(T1、T2、T3)分别对应。
2.一种工程机械的冷却装置，其特征在于，具有中间冷却器(22)、散热器(23)、油冷却器(24)、冷凝器(41)、冷却风扇(25)、风扇用液压马达(26)、风扇用液压泵(27)、空气温度检测机构(31)、冷却水温度检测机构(33)、工作油温度检测机构(36)、外气温度检测机构(43)、控制机构(44)，该中间冷却器(22)冷却由被搭载在发动机(19)上的涡轮增压器(38)加压的压缩空气；该散热器(23)用于冷却上述发动机(19)的冷却水；该油冷却器(24)用于冷却液压驱动装置的工作油；该冷凝器(41)用于冷却驾驶室用的空调装置(40)的制冷剂；该冷却风扇(25)产生用于冷却上述中间冷却器(22)、散热器(23)、油冷却器(24)以及冷凝器(41)的冷却风；该风扇用液压马达(26)用于驱动该冷却风扇(25)；该风扇用液压泵(27)用于向该风扇用液压马达(26)排出液压油；该空气温度检测机构(31)用于检测上述中间冷却器(22)的出口的空气温度(T1)；该冷却水温度检测机构(33)用于检测上述散热器(23)的冷却水温度(T2)；该工作油温度检测机构(36)用于检测上述油冷却器(24)的工作油温度(T3)；该外气温度检测机构(43)用于检测外气温度(T4)；该控制机构(44)在上述空调装置(40)驱动时，输入上述空气温度检测机构(31)、冷却水温度检测机构(33)、工作油温度检测机构(36)以及外气温度检测机构(43)的检测值(T1、T2、T3、T4)，输出与冷却风扇转速的演算值(N1、N2、N3、N4)中的最大值对应的控制信号，所述冷却风扇转速的演算值(N1、N2、N3、N4)与该检测值(T1、T2、T3、T4)分别对应，在上述空调装置(40)停止时，输入上述空气温度检测机构(31)、冷却水温度检测机构(33)以及工作油温度检测机构(36)的检测值(T1、T2、T3)，输出与冷却风扇转速的演算值(N1、N2、N3)中的最大值对应的控制信号，所述冷却风扇转速的演算值(N1、N2、N3)与该检测值(T1、T2、T3)分别对应。
3.一种工程机械的冷却装置，其特征在于，具有中间冷却器(22)、散热器(23)、油冷却器(24)、冷凝器(41)、冷却风扇(25)、风扇用液压马达(26)、风扇用液压泵(27)、空气温度检测机构(31)、冷却水温度检测机构(33)、工作油温度检测机构(36)、外气温度检测机构(43)、发动机转速检测机构(45)，该中间冷却器(22)用于冷却由被搭载在发动机(19)上的涡轮增压器(38)加压的压缩空气；该散热器(23)用于冷却上述发动机(19)的冷却水；该油冷却器(24)用于冷却液压驱动装置的工作油；该冷凝器(41)用于冷却驾驶室用的空调装置(40)的制冷剂；该冷却风扇(25)产生用于冷却上述中间冷却器(22)、散热器(23)、油冷却器(24)以及冷凝器(41)的冷却风；该风扇用液压马达(26)用于驱动该冷却风扇(25)；该风扇用液压泵(27)用于向该风扇用液压马达(26)排出液压油；该空气温度检测机构(31)用于检测上述中间冷却器(22)的出口的空气温度(T1)；该冷却水温度检测机构(33)用于检测上述散热器(23)的冷却水温度(T2)；该工作油温度检测机构(36)用于检测上述油冷却器(24)的工作油温度(T3)；该外气温度检测机构(43)用于检测外气温度(T4)；该发动机转速检测机构(45)用于检测上述发动机(19)的转速(E)，所述工程机械的冷却装置还具有控制机构(44A)，该控制机构(44A)在上述空调装置(40)驱动时，输出与冷却风扇转速的演算值(N1、N2、N3、N4)和冷却风扇转速的下限值(N5)中的最大值对应的控制信号，所述冷却风扇转速的演算值(N1、N2、N3、N4)与上述空气温度检测机构(31)、冷却水温度检测机构(33)、工作油温度检测机构(36)以及外气温度检测机构(43)的检测值(T1、T2、T3、T4)分别对应，所述冷却风扇转速的下限值(N5)与上述发动机转速检测机构(45)的检测值(E)对应，在上述空调装置(40)停止时，输出与冷却风扇转速的演算值(N1、N2、N3)中的最大值对应的控制信号，所述冷却风扇转速的演算值(N1、N2、N3)与上述空气温度检测机构(31)、冷却水温度检测机构(33)以及工作油温度检测机构(36)的检测值(T1、T2、T3)分别对应。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的工程机械的冷却装置，其特征在于，上述控制机构(29、44、44A)通过对上述风扇用液压泵(27)的排出容量进行可变控制来控制上述冷却风扇(25)的转速。
5.如权利要求1至3中的任一项所述的工程机械的冷却装置，其特征在于，上述控制机构(29、44、44A)通过对上述风扇用液压马达(26)的容量进行可变控制来控制上述冷却风扇(25)的转速。
6.如权利要求1至3中的任一项所述的工程机械的冷却装置，其特征在于，通过上述控制机构(29、44、44A)进行控制，使得上述冷却风扇转速连续变化。
7.如权利要求1至3中的任一项所述的工程机械的冷却装置，其特征在于，通过上述控制机构(29、44、44A)进行控制，使得上述冷却风扇转速呈阶梯性地变化。
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