CN1891995A

CN1891995A - 用于冷却风扇的控制系统

Info

Publication number: CN1891995A
Application number: CNA2006101054108A
Authority: CN
Inventors: 早乙女吉美
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2005-07-06
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2007-01-10
Also published as: EP1741893A1; US20070006824A1; JP2007016659A

Abstract

一种用于冷却风扇的控制系统，包括：用于驱动冷却风扇的流体压力马达；用作流体压力马达的流体压力源的流体压力泵；用于检测将被冷却的多种流体的温度值的温度感测器；以及用于控制流体压力马达的转动速度的马达速度控制装置，其中马达速度控制装置通过选择分别对应于流体的较高一个所需马达速度值来确定目标马达速度值并控制流体压力马达，使其马达速度达到目标马达速度值，根据由相应流体的温度对马达速度关系预先确定的特性，该特性对于每种流体进行设置，每个所需的马达速度值通过由相应的温度感测器检测的相应流体的温度值来确定。

Description

用于冷却风扇的控制系统

技术领域

本发明涉及一种用于通过液压马达驱动的冷却风扇的控制系统。

背景技术

例如，日本专利NO.3238775披露一种用于防止转动布置在液压挖掘机中的发动机冷却装置和工作油冷却装置的冷却风扇的液压马达的驱动系统中能源浪费的技术。特别是，这通过按照将被冷却的流体温度在高速和低速模式之间转换液压马达转动速度来实现。

按照这种技术，在冷却水和用于马达的工作油的温度值高于预定温度值时马达在高速下转动，而这些温度值低于预定温度值时马达在低速下转动。

但是，由于此技术中的控制操作只用来增加或减小风扇速度，为了响应控制操作，在风扇速度中存在显著变化。

特别是在液压挖掘机中，即使挖掘机操作以便进行相同类型的操作长达某个时间周期时，根据工作内容(负载)，马达速度可以在该周期内显著变化。这可造成风扇噪音的显著变化，以响应马达速度的每次变化，给予操作者不安全和不愉快的感觉。

此外，马达速度在高速和低速模式之间的显著变化造成用于冷却风扇的发动机功率消耗的很大波动。由于这显著地改变了可用于挖掘机操作的功率(发动机功率、风扇功率)，连接部件的操作速度改变，因此损害挖掘机的操作性能。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于冷却风扇的控制系统，其中风扇速度按照将被冷却的流体温度适当控制，同时防止风扇速度显著波动。

按照本发明用于冷却风扇的控制系统具有以下的基本结构。

特别是，用于冷却风扇的控制系统包括用于驱动冷却风扇的流体压力马达；用作流体压力马达的流体压力源的流体压力泵；用于检测将被冷却的多种流体的温度值的温度感测器；以及用于控制流体压力马达的转动速度的马达速度控制装置。马达速度控制装置通过选择分别对应于流体的较高一个所需马达速度值来确定目标马达速度值并控制流体压力马达，使其马达速度达到目标马达速度值，根据由相应流体的温度对马达速度关系预先确定的特性，该特性对于每种流体进行设置，每个所需的马达速度值通过由相应的温度感测器检测的相应流体的温度值来确定。

按照本发明，对于将被冷却的多种流体来说，分别预先确定温度对马达速度特性。根据流体的所检测温度值确定的较高一个马达速度值选择成目标值。流体压力马达因此进行控制，使其马达速度达到目标值。因此，与其中通过在高速和低速两个模式之间选择来进行速度控制的现有技术相比，本发明的速度控制操作允许与流体温度变化相关的较小速度变化，即所需的冷却性能。

因此，通过减小驱动冷却风扇的消耗功能的显著变化，这减小了风扇噪音中的显著变化，并且稳定操作功率。

附图说明

图1是按照本发明第一实施例用于冷却风扇的控制系统的方框图；

图2是表示由水温和所需马达速度之间的关系确定的特性的图表，该特性设置并存储在设置在控制系统中的控制器内；

图3是表示由油温和所需马达速度之间的关系确定的特性的图表，该特性设置并存储在设置在控制系统中的控制器内；

图4是发动机冷却装置的方框图，并表示水温感测器的设置位置；

图5是表示按照本发明第二实施例的控制系统的方框图；以及

图6是表示由油温和所需马达速度之间的关系确定的特性的图表，该特性设置并存储在设置在按照第二实施例的控制系统中的控制器内。

具体实施方式

下面描述针对其中本发明用于通过例如流体压力液压驱动的液压挖掘机的实例。液压挖掘机装备例如用于冷却发动机的发动机冷却装置；用于冷却用来致动用作流体压力致动器的液压致动器的工作油的工作油冷却装置；以及用于冷却驾驶室内部的驾驶室冷却装置。此外，这些冷却装置单独设置冷却风扇，或者设置公共冷却风扇。冷却风扇通过用作作为流体压力泵的液压泵液压驱动的流体压力马达的液压马达转动。按照本发明用于冷却风扇的控制系统用作这种冷却风扇。

现在参考附图描述按照本发明的示例性实施例用于冷却风扇的控制系统。

在下面描述的每个实施例中，水用作冷却剂，工作油用作驱动液体压力致动器的工作流体，并且辐射器用作冷却冷却剂的冷却剂冷却器。

下面参考图1-4描述本发明的第一实施例。

图1表示其中用作发动机冷却装置的辐射器2和用作工作油冷却装置的油冷却器3通过单个冷却风扇1冷却。因此，在此实例中，将被冷却的流体包括工作油和用于辐射器2的冷却水。

在图1中，液压马达4设置层驱动冷却风扇1，并且可变排量液压泵5设置成用于液压马达4的液压源。此外，控制器6和泵调节器7限定用于控制液压马达4的转动速度的速度控制装置。在某些情况下，此后转动速度将指的是风扇速度。

特别是，泵调节器7致动，以响应来自于控制器6的指令信号，由此调节液压泵5的能力。因此，控制泵压力，由此改变液压马达4的马达速度。

另外，同样设置水温感测器8和油温感测器9。水温感测器8用作检测辐射器冷却水的温度值(此后将称为水温值)的冷却剂温度感测器。油温感测器9用作检测工作油的温度值(此后称为油温值)工作油温度感测器。分别通过感测器8和9检测的水温和油温值输入到控制器6，图1中参考标号T表示罐。

相对于图2所示的水温(即与冷却风扇1的风扇速度相对于的冷却能力)的水温对所需马达速度V1的特性以及相对于图3所示的油温的油温对所需马达速度V2的特性预先设置并存储在控制器6内。因此，根据这些特性，可以相对于分别由水温感测器8和油温感测器9检测的水温和油温值来确定所需马达速度值V1和所需马达速度值V2。

在两个所需的马达速度值V1和V2中，控制器6选择较高一个数值，并且根据作为目标值的所选的所需马达速度值，经由液压泵5控制液压马达4的速度。

例如，参考图2和3所示的特性，在所检测的水温和油温值都是75°的情况下，相对于水温值的所需马达速度值是800rpm，并且相对于油温值的所需马达速度值是1180rpm。因此，较高值1180rpm选择成目标值。因此，控制器朝着1180rpm的目标值控制液压马达4的马达速度。

因此，与其中通过根据检测的温度值而在高速和低速两种模式之间选择来进行速度控制的现有技术相比，由于马达速度可以按照水温或油温的连续变化而连续变化，按照本发明的速度控制允许与流体温度变化相关的较小的速度变化(所需冷却能力)。

另外，由于根据作为与所检测水温和油温值相对应的较高一个所需马达速度值的目标值来控制马达速度，可以实现适当的速度控制，而不过速或速度不足。

因此，这减小风扇噪音的显著变化，并且通过减小驱动冷却风扇1的发动机消耗功率的显著波动来稳定操作功率。

图4是发动机冷却装置的方框图。

参考图4，冷却回路12设置冷却泵10。从冷却泵10排出的冷却水通过发动机(水套)11，并进入辐射器2。在冷却之后，冷却水返回到冷却泵10。

作为可根据水温来开启和关闭的恒温器13靠近发动机11的输出侧布置。在水温等于或小于预定温度值并且因此在低温状态下，恒温器13关闭，使得冷却回路12切断。在这种情况下，冷却水围绕循环路径14循环。如图14所示，水温感测器8设置在围绕循环路径14的冷却回路12内，使得水温感测器8检测其位置附近的水温值。

相比之下，如果水温感测器8布置在循环路径14内时，水温感测器8将检测在循环过程中增加的水温值。这意味着用于增加马达速度的控制操作将进行，而不考虑将被降低的辐射器水温还很低，因此造成不需要的控制操作。

为了防止这种情况，在第一实施例中，在循环路径14的外部(即在冷却回路12)检测水温，如图4所示。

因此，由于水温在循环路径14外部检测，防止这种不需要的控制操作。

另外，由于恒温器13在一定水温值下开启，控制操作可只响应所述一定水温值或较高值来操作。这意味着不需要考虑较低的水温值，由此简化控制操作。换言之，恒温器13关闭，直到水温达到预定温度值为止，并且在冷却水围绕循环路径14循环过程中水温达到预定温度值，恒温器13开启，由此使得冷却水流入冷却回路12。

虽然恒温器13在第一实施例中用作自动温度调节装置，也可以采用能够通过在预定水温值下开启来调节温度的其它可选择类型的自动温度调节装置。

现在参考图5和6描述本发明的第二实施例。

下面第二实施例的描述只包括与第一实施例的不同之处。

即使冷却风扇1在恒定转动速度下转动，冷却效果可根据外部空气温度而变化。换言之，外部空气温度较高，冷却效果较低，而外部空气温度较低，冷却效果较高。另外，外部空气温度还可根据位置和季节改变几十个摄氏度。

通常，设置风扇功能，使得即使外部空气温度最大也可获得适当的冷却能力。

因此，根据水温和油温简单地控制马达速度可以造成由于该系统用于外部空气温度低的环境中时过度冷却能力所造成的过度冷却。

为了防止这种情况，第二实施例另外设置空气温度感测器15以便检测外部空气温度值。另外，作为预先设置并存储在控制器6内的温度对马达速度特性，图6中的实线表示与外部空气温度超过预定温度值的情况相对应的特性I，并且图6的虚线表示与外部空气温度等于或低于预定温度值的情况相对应的特性II。因此，通过选择与所检测的外部空气温度值相对应的特性之一来控制马达速度。

因此，这防止该系统用于外部空气温度很低的环境中时过度冷却，由此防止能源浪费。

虽然图6只表示通过油温和马达速度之间的关系确定的特性，由水温和马达速度之间的关系确定的特性可以类似方式设置。

按照本发明的其它实施例将在下面描述。

(1)作为第二实施例的变型实例，按照外部空气温度值可以设置并存储系数。在这种情况下，目标速度只可通过将从水温(或油温)对马达速度特性获得的所需马达速度值乘以相应的系数来确定，使得马达速度随着外部空气温度降低而变低。

(2)液压马达4可以是可调节的马达。在这种情况下，马达速度可以通过调节马达能力来控制。

(3)虽然所述实施例针对其中辐射器2和油冷却器3通过单个冷却风扇1冷却的实例，本发明可简单适用于其中辐射器2、油冷却器3以及设置在驾驶室冷却装置内的热交换器通过单个冷却风扇1冷却的实例。在这种情况下，冷却剂温度可另外进行检测，从而可以选择相对于水温、油温和冷却剂温度相应设置的马达速度值的最高一个速度值。因此，所选马达速度值可用作目标值。

作为选择，在具有大量种类的将要冷却的流体的情况下，可以设置多个冷却风扇。在这种情况下，对于每个液压马达来说，可类似地进行所述的控制操作。

此外，在这种情况下，相对于单个液压泵5来说，液压马达可串联或并联。

虽然在附图中参考优选实施例描述了本发明，应该注意到可以采用等同形式，并进行替换，而不偏离权利要求中陈述的本发明的范围。

Claims

1.一种用于冷却风扇的控制系统，包括：

用于驱动冷却风扇的流体压力马达；

用作流体压力马达的流体压力源的流体压力泵；

用于检测将被冷却的多种流体的温度值的温度感测器；以及

用于控制流体压力马达的转动速度的马达速度控制装置，

其中马达速度控制装置通过选择分别对应于流体的较高一个所需马达速度值来确定目标马达速度值并控制流体压力马达，使其马达速度达到目标马达速度值，根据由相应流体的温度对马达速度关系预先确定的特性，该特性对于每种流体进行设置，每个所需的马达速度值通过由相应的温度感测器检测的相应流体的温度值来确定。

2.如权利要求1所述的用于冷却风扇的控制系统，其特征在于，所述多种将被冷却的流体包括用于冷却发动机的冷却剂和用来驱动流体压力致动器的工作流体。

3.如权利要求2所述的用于冷却风扇的控制系统，其特征在于，还包括用于冷却发动机的发动机冷却装置，其中发动机冷却装置包括排出冷却剂的冷却泵和设置有用于冷却冷却剂的冷却剂冷却器的冷却回路，其中冷却剂通过围绕冷却回路循环来冷却发动机。

4.如权利要求3所述的用于冷却风扇的控制系统，其特征在于，温度感测器包括用于在冷却剂冷却器中检测冷却剂温度值的冷却剂温度感测器以及用于检测工作流体的温度值的工作流体温度感测器；以及

其中马达速度控制装置通过选择根据由冷却剂温度对马达速度关系以及工作流体温度对马达速度关系预先确定的特性而确定的较高一个马达速度值来确定目标马达速度值，马达速度控制装置控制流体压力马达，使其马达速度达到目标马达速度值。

5.如权利要求4所述的用于冷却风扇的控制系统，其特征在于，冷却剂冷却器包括辐射器，其中发动机冷却装置还包括在冷却回路和循环回路中布置在中间位置的恒温器，其中冷却回路通过使得从冷却泵排出的冷却剂循环通过发动机和辐射器来冷却发动机，其中在冷却剂在低温状态时，从发动机输出的冷却剂通过循环路径返回发动机，而不通过辐射器，并且冷却剂温度感测器检测循环路径之外的区域内的冷却剂温度值。

6.如权利要求1所述的用于冷却风扇的控制系统，其特征在于，流体压力泵包括可变排量流体压力泵，以及

其中马达速度控制装置包括用于调节流体压力泵的能力的泵调节器以及根据由相应温度感测器检测的相应流体的温度值以及根据由温度对马达速度关系预先确定的所述特性将泵能力指令信号输出到泵调节器的控制器。

7.如权利要求1所述的用于冷却风扇的控制系统，其特征在于，还包括用于检测外部空气温度的空气温度感测器，

其中马达速度控制装置在外部空气温度低于预定温度值时减小马达速度。