DE112017000002T5

DE112017000002T5 - Gebläseantriebssystem und managementsystem

Info

Publication number: DE112017000002T5
Application number: DE112017000002.5T
Authority: DE
Inventors: Mitsuru Ohshiro; Kenichi Ogasawara; Masahiro Hirano
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2017-01-12
Filing date: 2017-01-12
Publication date: 2018-10-18
Anticipated expiration: 2037-01-13
Also published as: JPWO2018131118A1; CN108575093A; US20190093684A1; WO2018131118A1; CN108575093B; US10473127B2; JP6262915B1; DE112017000002B4

Abstract

Ein Gebläseantriebssystem umfasst eine Hydraulikpumpe, einen Hydraulikmotor, der auf der Basis eines von der Hydraulikpumpe zugeführten Hydrauliköls ein Gebläse dreht, eine Datenerfassungseinheit, die eine tatsächliche Gebläsedrehzahl des Gebläses erfasst, eine Sollbetragsbestimmungseinheit, die eine Sollgebläsedrehzahl des Gebläses auf der Basis eines Zustands eines zu kühlenden Objekts des Gebläses bestimmt, und eine Schätzeinheit, die einen Zustand der Hydraulikpumpe oder einen Zustand des Hydraulikmotors auf der Basis einer Änderung eines Rückkopplungsbetrags schätzt, der eine Differenz zwischen der Sollgebläsedrehzahl und der tatsächlichen Gebläsedrehzahl angibt.

Description

Fachgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gebläseantriebssystem und ein Managementsystem.
Hintergrund
Eine Baumaschine enthält einen Motor, eine Hydraulikpumpe, die durch eine von dem Motor erzeugte Energie angetrieben wird, einen Hydraulikzylinder, der durch Hydrauliköl angetrieben wird, das von der Hydraulikpumpe abgegeben wird, und eine Arbeitsmaschine, die durch den Hydraulikzylinder betrieben wird. Eine Kühlvorrichtung des Wasserkühlungstyps wird zur Kühlung des Motors verwendet. Ein Ölkühler wird zur Kühlung des Hydrauliköls verwendet. Die Kühlvorrichtung des Wasserkühlungstyps kühlt den Motor durch Zirkulieren von Kühlwasser in einem Zirkulationssystem, das einen Mantel und einen Abstrahler enthält, die in dem Motor geschaffen sind. Das Hydrauliköl wird gekühlt, indem es in einem Zirkulationssystem, das den Ölkühler enthält, zirkuliert wird. Der Abstrahler und der Ölkühler werden durch ein Kühlgebläse gekühlt. Der Abstrahler und der Ölkühler werden durch den von dem Gebläse erzeugten Wind gekühlt, so dass das Kühlwasser und das Hydrauliköl gekühlt werden.
Ein Beispiel einer Gebläseantriebsvorrichtung, die ein Gebläse durch Öldruck antreibt, ist in der Patentliteratur 1 offenbart. In der Patentliteratur 1 enthält die Gebläseantriebsvorrichtung eine Hydraulikpumpe, die durch eine von einem Motor erzeugte Energie angetrieben wird, und einen Hydraulikmotor, der das Gebläse auf der Basis des von der Hydraulikpumpe zugeführten Hydrauliköls dreht.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2000-130164 A Zusammenfassung
Technisches Problem
Wenn in dem Gebläseantriebssystem als einer hydraulischen Gerätschaft eine Anomalie, z.B. eine Verschmutzung des Hydrauliköls, eine Verschlechterung des Hydrauliköls, ein Verschleiß oder eine Verschlechterung einer Komponente der Hydraulikpumpe aufgrund einer Durchmischung von Wasser mit dem Hydrauliköl, oder eines Verschleißes oder einer Verschlechterung einer Komponente eines Hydraulikmotors auftritt, wird die Effizienz des Gebläseantriebssystems gesenkt. Wenn die Effizienz des Gebläseantriebssystems gesenkt wird und eine Gebläsedrehzahl verringert wird, werden das Kühlwasser und das Hydrauliköl nicht ausreichend gekühlt, und es kann ohne irgendeine vorausgehende Warnung insbesondere in einer Baumaschine, die weniger Toleranz für Wärmeausgleich aufweist, eine Überhitzung auftreten. Infolgedessen wird der Betrieb der Baumaschine zum Anhalten gezwungen, was zu einer Senkung der Produktivität auf der Baustelle führt. Deshalb ist eine Technologie erwünscht, die einen einfachen Zugriff auf die Senkung der Effizienz des Gebläseantriebssystems ermöglicht, bevor die Gebläsedrehzahl gesenkt wird.
Ferner wird für das Gebläseantriebssystem eine Revisionszeit eingestellt. Die Revisionszeit wird oft für mehrere der Gebläseantriebssysteme auf eine einzige gleichartige Weise eingestellt. Eine Einsatzumgebung des Gebläseantriebssystems ist jedoch in jeder Baumaschine, an der das Gebläseantriebssystem befestigt ist, verschieden. Deshalb kann bei einem Revisionsfall, bei dem die Gebläseantriebssysteme in der Revisionszeit auf eine einzige gleichartige Weise eingestellt werden, ein Fall auftreten, bei dem die Revision des Gebläseantriebssystems durchgeführt wird, sogar wenn das Gebläseantriebssystem kontinuierlich verwendet werden kann.
Ferner ist die Verschmutzung des Hydrauliköls eine Hauptursache der Effizienzsenkung des Gebläseantriebssystems. Der Verschmutzungszustand des Hydrauliköls kann durch die Schaffung eines Verschmutzungssensors, der die Verschmutzung des Hydrauliköls in dem Gebläseantriebssystem erfassen kann, und durch Analysieren des Hydrauliköls erfasst werden. Die Schaffung des Verschmutzungssensors erhöht jedoch die Kosten des Gebläseantriebssystems. Um ferner das Hydrauliköl genau zu analysieren, wird eine ein Auffangen des Hydrauliköls, das während des Betriebs des Gebläseantriebssystems durchmischt wird, bevorzugt. Ein Auffangen des Hydrauliköls während des Betriebs des Gebläseantriebssystems ist jedoch nicht leicht und eine genaue Analyse des Hydrauliköls ist schwierig.
Ein Ziel eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gebläseantriebssystem und ein Managementsystem zu schaffen, dessen Effizienzsenkung leicht erfasst werden kann.
Lösung des Problems
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Gebläseantriebssystem: eine Hydraulikpumpe; einen Hydraulikmotor, der eingerichtet ist, um auf der Basis eines von der Hydraulikpumpe zugeführten Hydrauliköls ein Gebläse zu drehen; eine Datenerfassungseinheit, die eingerichtet ist, um eine tatsächliche Gebläsedrehzahl des Gebläses zu erfassen; eine Sollbetragsbestimmungseinheit, die eingerichtet ist, um eine Sollgebläsedrehzahl des Gebläses auf der Basis eines Zustands eines zu kühlenden Objekts des Gebläses zu bestimmen; und eine Schätzeinheit, die eingerichtet ist, um einen Zustand der Hydraulikpumpe oder einen Zustand des Hydraulikmotors auf der Basis einer Änderung eines Rückkopplungsbetrags zu schätzen, der eine Abweichung zwischen der Sollgebläsedrehzahl und der tatsächlichen Gebläsedrehzahl angibt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Managementsystem: einen Server, der eingerichtet ist, um mit dem Gebläseantriebssystem gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7 kommunizieren zu können, und der eingerichtet ist, um eine Vielzahl von Rückkopplungsbeträgen jeweils von einer Vielzahl von Gebläseantriebssystemen zu erfassen, wobei der Server, der die jeweils von den Gebläseantriebssystemen erfassten Rückkopplungsbeträge untereinander vergleicht, und ein spezifisches Gebläseantriebssystem extrahiert.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Gebläseantriebssystem und ein Managementsystem, mit dem ein Zugriff auf eine Senkung der Effizienz leicht erfolgen kann, geschaffen werden.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Gebläseantriebssystems gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch darstellt.
2 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Beispiel des Gebläseantriebssystems gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel erster Korrelationsdaten darstellt, die eine Beziehung zwischen einer Motordrehzahl und einer Sollgebläsedrehzahl eines Gebläses gemäß der ersten Ausführungsform angeben.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel zweiter Korrelationsdaten darstellt, die eine Beziehung zwischen einer Motorwassertemperatur und der Sollgebläsedrehzahl des Gebläses gemäß der ersten Ausführungsform angeben.
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel dritter Korrelationsdaten darstellt, die eine Beziehung zwischen einer Hydrauliköltemperatur und der Sollgebläsedrehzahl des Gebläses gemäß der ersten Ausführungsform angeben.
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel vierter Korrelationsdaten darstellt, die eine Beziehung zwischen einer Umgebungstemperatur und der Sollgebläsedrehzahl des Gebläses gemäß der ersten Ausführungsform angeben.
7 ist ein Steuerungsblockdiagramm, das ein Beispiel einer Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel fünfter Korrelationsdaten darstellt, die eine Beziehung zwischen eine Durchflussnachfrage und einem Steuerstrom gemäß der ersten Ausführungsform angeben.
9 ist ein Diagramm, das Beziehungen zwischen einem Rückkopplungsbetrag, einer Systemeffizienz und einer tatsächlichen Gebläsedrehzahl des Gebläses gemäß der ersten Ausführungsform schematisch darstellt.
10 ist a Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zur Steuerung des Gebläseantriebssystems gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Gebläseantriebssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform schematisch darstellt.
12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Korrelationsdaten gemäß einer dritten Ausführungsform schematisch darstellt.
13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Managementsystems gemäß einer vierten Ausführungsform

schematisch darstellt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung bezugnehmend auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese beschränkt. Konfigurationselemente der nachstehend beschriebenen Ausführungsformen können geeignet miteinander kombiniert werden. Ferner kann ein Teil der Konfigurationselemente nicht verwendet werden.
Erste Ausführungsform
[Überblick über ein Gebläseantriebssystem]
Es wird eine erste Ausführungsform beschrieben. 1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Gebläseantriebssystems 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform schematisch darstellt. Das Gebläseantriebssystem 100 ist an einer Baumaschine mit einem Motor 1 und einem Hydraulikzylinder 202, wie etwa einem Bagger, befestigt. Das Gebläseantriebssystem 100 dreht ein Gebläse 10. Wenn das Gebläse 10 gedreht wird, werden ein Abstrahler und ein Ölkühler gekühlt. Wenn der Abstrahler und der Ölkühler gekühlt werden, werden das Kühlwasser und das Hydrauliköl des Motors 1 gekühlt.
Wie in 1 dargestellt, enthält das Gebläseantriebssystem 100 eine Gebläseantriebshydraulikpumpe 2, die durch die von dem Motor 1 erzeugte Energie angetrieben wird, einen Gebläseantriebshydraulikmotor 3, der auf der Basis des von der Hydraulikpumpe 2 zugeführten Hydrauliköls das Gebläse 10 dreht, eine Eingabevorrichtung 4 und eine Steuervorrichtung 5. Das Gebläse 10 wird durch die von dem Hydraulikmotor 3 erzeugte Energie gedreht.
Das Gebläseantriebssystem 100 enthält ferner einen Motordrehzahlsensor 21, der eine Motordrehzahl des Motors 1 erfasst, einen Motorwassertemperatursensor 22, der eine Temperatur des Kühlwassers des Motors 1 erfasst, einen Hydrauliköltemperatursensor 23, der eine Temperatur des Hydrauliköls erfasst, einen Umgebungstemperatursensor 24, der eine Umgebungstemperatur als eine Außentemperatur der Baumaschine erfasst, einen Gebläsedrehzahlsensor 25, der eine Gebläsedrehzahl des Gebläses 10 erfasst, einen Abgabedrucksensor 26, der einen Abgabedruck der Hydraulikpumpe 2 erfasst, und einen Einströmanschlussdrucksensor 27, der einen Einströmanschlussdruck des Hydraulikmotors 3 erfasst.
Die Hydraulikpumpe 2 ist eine Energiequelle des Hydraulikmotors 3. Die Hydraulikpumpe 2 ist mit einer Ausgabewelle des Motors 1 verbunden und wird durch die von dem Motor 1 erzeugte Energie angetrieben. Die Hydraulikpumpe 2 ist eine variable hydraulische Verdrängerpumpe. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Hydraulikpumpe 2 eine Taumelscheiben-Kolbenpumpe. Die Hydraulikpumpe 2 enthält eine Taumelscheibe 2A und eine Taumelscheibenantriebseinheit 2B, die die Taumelscheibe 2A antreibt. Die Taumelscheibenantriebseinheit 2B passt einen Winkel der Taumelscheibe 2A an, um eine Kapazität q der Hydraulikpumpe 2 anzupassen.
Die Hydraulikpumpe 2 saugt das Hydrauliköl, das in einem Hydrauliköltank 6 gespeichert ist, an und gibt das Hydrauliköl durch einen Abflussanschluss ab. Das von der Hydraulikpumpe 2 abgegebene Hydrauliköl wird dem Hydraulikmotor 3 durch eine Leitung 7A zugeführt.
Der Hydraulikmotor 3 ist eine Energiequelle des Gebläses 10. Der Hydraulikmotor 3 ist ein Hydraulikmotor mit fester Verdrängung. Der Hydraulikmotor 3 enthält einen Einströmanschluss 3A, der mit der Leitung 7A verbunden ist, einen Abflussanschluss 3B, der mit einer Leitung 7B verbunden ist, und eine Ausgabewelle, mit der das Gebläse 10 verbunden ist.
Das Hydrauliköl, das von der Hydraulikpumpe 2 abgegeben wird, strömt in den Einströmanschluss 3A des Hydraulikmotors 3 durch die Leitung 7A ein. Die Ausgabewelle des Hydraulikmotors 3 wird auf der Basis des Hydrauliköls, das in den Einströmanschluss 3A einströmt, gedreht. Wenn die Ausgabewelle des Hydraulikmotors 3 gedreht wird, wird das Gebläse 10, das mit der Ausgabewelle des Hydraulikmotors 3 verbunden ist, gedreht. Das Hydrauliköl, das durch den Abflussanschluss 3B des Hydraulikmotors 3 ausströmt, wird durch die Leitung 7B zu dem Hydrauliköltank 6 zurückgeführt.
Man beachte, dass der Einströmanschluss 3A des Hydraulikmotors 3 und der Hydrauliköltank 6 durch eine Leitung 7C verbunden sind. Die Leitung 7C ist mit einem Rückschlagventil 8 versehen, der das Hydrauliköl lediglich in eine Richtung von dem Hydrauliköltank 6 in Richtung des Einströmanschlusses 3A des Hydraulikmotors 3 leitet. Das Rückschlagventil 8 leitet das Hydrauliköl durch den Abflussanschluss 3B des Hydraulikmotors 3 hindurch und das Hydrauliköl in dem Hydrauliköltank 6 zu dem Einströmanschluss 3A des Hydraulikmotors 3, um dem Auftreten einer Kavitation entgegenzuwirken, wenn der Druck des Hydraulikmotors 3 aufgrund einer Pumpenaktivität , die auftritt, wenn die Zufuhr des Hydrauliköls von der Hydraulikpumpe 2 plötzlich verringert wird, gesenkt wird. Wenn der Hydraulikmotor 3 schnell verlangsamt wird, werden das Hydrauliköl von der Hydraulikpumpe 2 und das Hydrauliköl von dem Hydrauliköltank 6 dem Einströmanschluss 3A des Hydraulikmotors 3 zugeführt.
Der Motordrehzahlsensor 21 erfasst die Motordrehzahl des Motors 1 pro Zeiteinheit. Der Motordrehzahlsensor 21 kann eine Geschwindigkeit einer Eingabewelle der Hydraulikpumpe 2 durch die Erfassung einer Geschwindigkeit der Ausgabewelle des Motors 1 erfassen. Erfassungsdaten des Motordrehzahlsensors 21 werden an die Steuervorrichtung 5 ausgegeben.
Der Motorwassertemperatursensor 22 erfasst die Temperatur des Kühlwassers, der den Motor 1 kühlt. Der Motorwassertemperatursensor 22 erfasst die Temperatur des Kühlwassers eines Mantels des Motors 1. Erfassungsdaten des Motorwassertemperatursensors 22 werden an die Steuervorrichtung 5 ausgegeben.
Der Hydrauliköltemperatursensor 23 erfasst die Temperatur des Hydrauliköls des Gebläseantriebssystems 100. Der Hydrauliköltemperatursensor 23 ist in dem Hydrauliköltank 6 geschaffen. In der vorliegenden Ausführungsform verwenden eine Haupthydraulikpumpe 200 und der Hydraulikzylinder 202 das Hydrauliköl in dem Hydrauliköltank 6. Das heißt, die Temperatur des Hydrauliköls des Gebläseantriebssystems 100 und die Temperatur des Hydrauliköls der Haupthydraulikpumpe 200 und des Hydraulikzylinders 202 sind im Wesentlichen gleich. Der Hydrauliköltemperatursensor 23 kann die Temperatur des Hydrauliköls der Haupthydraulikpumpe 200 und des Hydraulikzylinders 202 durch die Erfassung der Temperatur des Hydrauliköls des Gebläseantriebssystems 100 erfassen. Die Erfassungsdaten des Hydrauliköltemperatursensors 23 werden an die Steuervorrichtung 5 ausgegeben.
Ferner erfasst der Umgebungstemperatursensor 24 die Außentemperatur der Baumaschine. Die Außentemperatur der Baumaschine bedeutet eine Außentemperatur des Gebläseantriebssystems 100, eine Außentemperatur des Motors 1, eine Außentemperatur der Haupthydraulikpumpe 200 und eine Außentemperatur des Hydraulikzylinders 202. Mit anderen Worten, die Außentemperatur der Baumaschine bedeutet eine Umgebungstemperatur, bei der das Kühlwasser des Motors 1 verwendet wird, und eine Umgebungstemperatur, bei der das Hydrauliköl verwendet wird. Die Erfassungsdaten des Umgebungstemperatursensors 24 werden an die Steuervorrichtung 5 ausgegeben.
Der Gebläsedrehzahlsensor 25 erfasst die Gebläsedrehzahl des Gebläses 10 pro Zeiteinheit. Der Gebläsedrehzahlsensor 25 ist an der Ausgabewelle des Hydraulikmotors 3 geschaffen. In der nachstehenden Beschreibung wird die Gebläsedrehzahl des Gebläses 10, die durch den Gebläsedrehzahlsensor 25 erfasst wird, zutreffend als eine tatsächliche Gebläsedrehzahl Fs des Gebläses 10 bezeichnet. Die Erfassungsdaten des Gebläsedrehzahlsensors 25 werden an die Steuervorrichtung 5 ausgegeben.
Der Abgabedrucksensor 26 ist ein Drucksensor, der einen Abgabedruck des Hydrauliköls von der Hydraulikpumpe 2 erfasst. Der Einströmanschlussdrucksensor 27 ist ein Drucksensor, der einen Einströmanschlussdruck des Hydrauliköls, das in den Einströmanschluss 3A des Hydraulikmotors 3 einströmt, erfasst.
Die Eingabevorrichtung 4 wird durch einen Bediener betrieben. Die Eingabevorrichtung 4 enthält eine Computertastatur, ein Tastfeld und ein Betriebsbrett mit Betätigungstasten. Die Eingabevorrichtung 4 erzeugt beim Betrieb Eingabedaten. Die durch die Eingabevorrichtung 4 erzeugten Eingabedaten werden an die Steuervorrichtung 5 ausgegeben.
Die Steuervorrichtung 5 steuert die Taumelscheibenantriebseinheit 2B auf der Basis der Erfassungsdaten des Motordrehzahlsensors 21, der Erfassungsdaten des Motorwassertemperatursensors 22, der Erfassungsdaten des Hydrauliköltemperatursensors 23, der Erfassungsdaten des Umgebungstemperatursensors 24, und der Erfassungsdaten des Gebläsedrehzahlsensors 25. Die Steuervorrichtung 5 steuert die Taumelscheibenantriebseinheit 2B, um eine Durchflussrate Q des Hydrauliköls, das dem Hydraulikmotor 3 von der Hydraulikpumpe 2 zugeführt wird, anzupassen.
Zwischen der Kapazität q [cm³/Umdrehung] pro eine Umdrehung der Hydraulikpumpe 2, der Durchflussrate Q des Hydrauliköls, das von der Hydraulikpumpe 2 abgegeben wird, und einer Motordrehzahl N gilt eine Beziehung der folgenden Formel (1). Man beachte, dass K in der Formel (1) die Effizienz ist. $Q = K \times q \times N$
In einem Fall, bei dem der Motor 1 mit der festen Motordrehzahl N gedreht wird, steuert die Steuervorrichtung 5 deshalb die Taumelscheibenantriebseinheit 2B, um den Winkel der Taumelscheibe 2A anzupassen, um die Kapazität q anzupassen, wodurch die Durchflussrate Q des dem Hydraulikmotor 3 von der Hydraulikpumpe 2 zugeführten Hydrauliköls angepasst wird.
Die Gebläsedrehzahl des Gebläses 10 wird auf der Basis der Durchflussrate Q des Hydrauliköls, das dem Hydraulikmotor 3 von der Hydraulikpumpe 2 zugeführt wird, angepasst. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Hydraulikpumpe 2 eine variable hydraulische Verdrängerpumpe. Die Durchflussrate Q des Hydrauliköls, das in den Einströmanschluss 3A einströmt, und die Gebläsedrehzahl des Gebläses 10, das mit der Ausgabewelle des Hydraulikmotors 3 verbunden ist, sind proportional. Die Gebläsedrehzahl des Gebläses 10 wird höher, wenn die Durchflussrate Q des Hydrauliköls, das dem Hydraulikmotor 3 von der Hydraulikpumpe 2 zugeführt wird, größer wird. Die Gebläsedrehzahl des Gebläses 10 wird niedriger, wenn die Durchflussrate Q des Hydrauliköls, das dem Hydraulikmotor 3 von der Hydraulikpumpe 2 zugeführt wird, klein ist. In einem Fall, bei dem das Hydrauliköl dem Hydraulikmotor 3 nicht von der Hydraulikpumpe 2 zugeführt wird, wird die Drehung des Gebläses 10 angehalten.
Der Motor 1 ist mit der Haupthydraulikpumpe 200 verbunden. Die Haupthydraulikpumpe 200 wird durch die in dem Motor 1 erzeugte Energie angetrieben. Die Haupthydraulikpumpe 200 saugt das Hydrauliköl an, das in dem Hydrauliköltank 6 gespeichert ist, an und gibt das Hydrauliköl durch den Abflussanschluss ab. Das von der Haupthydraulikpumpe 200 abgegebene Hydrauliköl wird dem Hydraulikzylinder 202 durch eine Leitung 201 zugeführt. Der Hydraulikzylinder 202 ist ein Aktuator, das auf der Basis des von der Haupthydraulikpumpe 200 zugeführten Hydrauliköls angetrieben wird. Ferner ist ein Ventil 203 in der Leitung 201 geschaffen, in der das von der Haupthydraulikpumpe 200 zugeführte Hydrauliköl strömt. Das Ventil 203 passt eine Zufuhrmenge pro Zeiteinheit des dem Hydraulikzylinder 202 zugeführten Hydrauliköls an. Eine Arbeitsmaschine der Baumaschine wird durch Antreiben des Hydraulikzylinders 202 betrieben. Das von dem Hydraulikzylinder 202 abgegebene Hydrauliköl wird zu dem Hydrauliköltank 6 zurückgeführt.
[Steuervorrichtung]
Als Nächstes wird ein Steuersystem des Gebläseantriebssystems 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 2 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Beispiel des Gebläseantriebssystems 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
Die Steuervorrichtung 5 enthält ein Computersystem. Die Steuervorrichtung 5 enthält eine Berechnungsverarbeitungseinheit 50, eine Speichervorrichtung 60 und eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstellenvorrichtung 70.
Die Berechnungsverarbeitungseinheit 50 enthält einen Mikroprozessor, z.B. eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU). Die Speichervorrichtung 60 enthält eine Speichereinheit und einen Speicher, z.B. einen Nur-Lese-Speicher (ROM) oder einen Direktzugriffsspeicher (RAM). Die Berechnungsverarbeitungseinheit 50 führt Berechnungsverarbeitung gemäß einem Computerprogramm durch, das in der Speichervorrichtung 60 gespeichert ist.
Die Eingabe-/Ausgabe-Schnittstellenvorrichtung 70 ist mit der Berechnungsverarbeitungseinheit 50, der Speichervorrichtung 60, der Eingabevorrichtung 4, dem Motordrehzahlsensor 21, dem Motorwassertemperatursensor 22, dem Hydrauliköltemperatursensor 23, dem Umgebungstemperatursensor 24, dem Gebläsedrehzahlsensor 25, dem Abgabedrucksensor 26, dem Einströmanschlussdrucksensor 27 und der Taumelscheibenantriebseinheit 2B verbunden. Die Eingabe-/Ausgabe-Schnittstellenvorrichtung 70 führt eine Datenkommunikation mit der Berechnungsverarbeitungseinheit 50, der Speichervorrichtung 60, der Eingabevorrichtung 4, dem Motordrehzahlsensor 21, dem Motorwassertemperatursensor 22, dem Hydrauliköltemperatursensor 23, dem Umgebungstemperatursensor 24, dem Gebläsedrehzahlsensor 25, dem Abgabedrucksensor 26, dem Einströmanschlussdrucksensor 27 und der Taumelscheibenantriebseinheit 2B durch.
Die Berechnungsverarbeitungseinheit 50 enthält eine Datenerfassungseinheit 51, eine Sollbetragsbestimmungseinheit 52, eine Vergleichseinheit 53, eine Berechnungseinheit 54, eine Steuereinheit 55 und eine Schätzeinheit 56.
Die Datenerfassungseinheit 51 erfasst von dem Motordrehzahlsensor 21 Motordrehzahldaten, die die Motordrehzahl des Motors 1 pro Zeiteinheit angeben. Ferner erfasst die Datenerfassungseinheit 51 von dem Motorwassertemperatursensor 22 Motorwassertemperaturdaten, die die Temperatur des Kühlwassers des Motors 1 angeben. Die Datenerfassungseinheit 51 erfasst ferner von dem Hydrauliköltemperatursensor 23 Hydrauliköltemperaturdaten, die die Temperatur des Hydrauliköls angeben. Die Datenerfassungseinheit 51 erfasst ferner von dem Umgebungstemperatursensor 24 Umgebungstemperaturdaten, die die Außentemperatur der Baumaschine angeben. Die Datenerfassungseinheit 51 erfasst ferner von dem Gebläsedrehzahlsensor 25 Gebläsedrehzahldaten, die die tatsächliche Gebläsedrehzahl Fs des Gebläses 10 pro Zeiteinheit angeben. Die Datenerfassungseinheit 51 erfasst ferner Druckdaten, die den Abgabedruck der Hydraulikpumpe 2 angeben und durch den Abgabedrucksensor 26 erfasst werden. Die Datenerfassungseinheit 51 erfasst ferner Druckdaten, die den Einströmanschlussdruck des Hydraulikmotors 3 angeben und durch den Einströmanschlussdrucksensor 27 erfasst werden.
Die Sollbetragsbestimmungseinheit 52 bestimmt eine Sollgebläsedrehzahl Fr des Gebläses 10 auf der Basis eines Zustands eines zu kühlenden Objekts des Gebläses 10. In der vorliegenden Ausführungsform sind die zu kühlenden Objekte des Gebläses 10 das Kühlwasser und das Hydrauliköl. Der Zustand des zu kühlenden Objekts enthält zumindest eines von der Motordrehzahl des Motors 1, der durch das Kühlwasser gekühlt wird, der Temperatur des Kühlwassers, der Temperatur des Hydrauliköls und der Außentemperatur der Baumaschine, die eine Umgebungstemperatur ist, bei der das Kühlwasser und das Hydrauliköl verwendet werden. Das heißt, die Sollbetragsbestimmungseinheit 52 bestimmt die Sollgebläsedrehzahl Fr des Gebläses 10 auf der Basis der durch die Datenerfassungseinheit 51 erfassten Daten.
Der Zustand des zu kühlenden Objekts des Gebläses 10 wird von Stunde zu Stunde auf der Basis des Betriebszustands der Baumaschine, der Umgebungstemperatur und dergleichen geändert. Deshalb wird die Sollgebläsedrehzahl Fr des Gebläses 10, die durch die Sollbetragsbestimmungseinheit 52 bestimmt wird, von Stunde zu Stunde auf der Basis des Betriebszustands der Baumaschine, der Umgebungstemperatur, und dergleichen geändert.
Die Vergleichseinheit 53 vergleicht die Sollgebläsedrehzahl Fr des Gebläses 10, die in der Sollbetragsbestimmungseinheit 52 bestimmt wird, und die tatsächliche Gebläsedrehzahl Fs des Gebläses 10, die durch die Datenerfassungseinheit 51 erfasst wird. In der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Vergleichseinheit 53 einen Rückkopplungsbetrag, der eine Abweichung zwischen der Sollgebläsedrehzahl Fr und der tatsächlichen Gebläsedrehzahl Fs des Gebläses 10 angibt.
Die Berechnungseinheit 54 addiert den Rückkopplungsbetrag, der die Abweichung zwischen der Sollgebläsedrehzahl Fr und der tatsächlichen Gebläsedrehzahl Fs angibt, die durch die Vergleichseinheit 53 berechnet wird, zu der Sollgebläsedrehzahl Fr, um eine Führungsgebläsedrehzahl Ft zu berechnen. Die Führungsgebläsedrehzahl Ft ist eine Geschwindigkeit für die Steuerung der Taumelscheibenantriebseinheit 2B der Hydraulikpumpe 2. Der Rückkopplungsbetrag enthält eine Abweichung zwischen der Sollgebläsedrehzahl Fr und der Führungsgebläsedrehzahl Ft.
Die Steuereinheit 55 steuert die Taumelscheibenantriebseinheit 2B auf der Basis der Führungsgebläsedrehzahl Ft. In der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Steuereinheit 55 einen Steuerstrom i der Taumelscheibenantriebseinheit 2B, so dass das Gebläse 10 mit der Führungsgebläsedrehzahl Ft gedreht wird. Die Taumelscheibenantriebseinheit 2B wird auf der Basis des Steuerstroms i angetrieben, der durch die Steuereinheit 55 berechnet wird, um den Winkel der Taumelscheibe 2A anzupassen.
Die Schätzeinheit 56 schätzt einen Zustand der Hydraulikpumpe 2 oder einen Zustand des Hydraulikmotors 3 auf der Basis einer Änderung des Rückkopplungsbetrags, der die Abweichung zwischen der Sollgebläsedrehzahl Fr und der tatsächlichen Gebläsedrehzahl Fs des Gebläses 10 angibt. In der vorliegenden Ausführungsform enthält der Zustand der Hydraulikpumpe 2 oder der Zustand des Hydraulikmotors 3 eine Systemeffizienz, die das Produkt aus einer Volumeneffizienz der Hydraulikpumpe 2 und einer Volumeneffizienz des Hydraulikmotors 3 angibt. Die Schätzeinheit 56 schätzt die Systemeffizienz auf der Basis einer Änderung des Rückkopplungsbetrags.
Die Schätzeinheit 56 schätzt ferner einen Zustand des Hydraulikzylinders 202 oder einen Zustand des Ventils 203 auf der Basis der Änderung des Rückkopplungsbetrags. Der Zustand des Hydraulikzylinders 202 enthält einen Zustand, bei dem eine Konfigurationskomponente des Hydraulikzylinders 202 aufgrund lang andauernder Benutzung abgenutzt worden ist, und eine Ölleckage durch einen Spalt in der Konfigurationskomponente verursacht wird. Der Zustand des Ventils 203 enthält einen Zustand, bei dem eine Konfigurationskomponente des Ventils 203 aufgrund lang andauernder Benutzung abgenutzt worden ist, und eine Ölleckage durch einen Spalt in der Konfigurationskomponente verursacht wird.
Die Speichervorrichtung 60 speichert mehrere der Korrelationsdaten über die Sollgebläsedrehzahl Fr des Gebläses 10. Die Korrelationsdaten werden durch ein Experiment oder eine Simulation im Voraus erfasst.
Die Speichervorrichtung 60 speichert erste Korrelationsdaten, die eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl N und der Sollgebläsedrehzahl Fr1 des Gebläses 10 angeben, die bei der Motordrehzahl N erforderlich ist. 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der ersten Korrelationsdaten gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die ersten Korrelationsdaten geben die Sollgebläsedrehzahl Fr1 des Gebläses 10 an, bei der das Hydrauliköl bei einer bestimmen Motordrehzahl N optimal gekühlt wird. Bei der bestimmten Motordrehzahl N wird das Hydrauliköl optimal gekühlt, wenn das Gebläse 10 mit der Sollgebläsedrehzahl Fr1 gedreht wird, die der Motordrehzahl N auf der Basis der ersten Korrelationsdaten entspricht.
Ferner speichert die Speichervorrichtung 60 zweite Korrelationsdaten, die eine Beziehung zwischen einer Motorwassertemperatur Te und der Sollgebläsedrehzahl Fr2 des Gebläses 10 angeben, die bei der Motorwassertemperatur Te erforderlich ist. 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der zweiten Korrelationsdaten gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die zweiten Korrelationsdaten geben die Sollgebläsedrehzahl Fr2 des Gebläses 10 an, bei der das Kühlwasser bei der bestimmten Motorwassertemperatur Te optimal gekühlt wird. Bei der bestimmten Motorwassertemperatur Te, wird das Kühlwasser optimal gekühlt, wenn das Gebläse 10 bei der Sollgebläsedrehzahl Fr2, die der Motorwassertemperatur Te auf der Basis der zweiten Korrelationsdaten entspricht, gedreht wird.
Die Speichervorrichtung 60 speichert ferner dritte Korrelationsdaten, die eine Beziehung zwischen einer Hydrauliköltemperatur Ts und einer Sollgebläsedrehzahl Fr3 des Gebläses 10 angeben, die bei der Hydrauliköltemperatur Ts erforderlich ist. 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der dritten Korrelationsdaten gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die dritten Korrelationsdaten geben die Sollgebläsedrehzahl Fr3 des Gebläses 10 an, bei der das Hydrauliköl bei der bestimmten Hydrauliköltemperatur Ts optimal gekühlt ist. Bei der bestimmten Hydrauliköltemperatur Ts, wird das Hydrauliköl optimal gekühlt, wenn das Gebläse 10 bei der Sollgebläsedrehzahl Fr3, die der Hydrauliköltemperatur Ts auf der Basis der dritten Korrelationsdaten entspricht, gedreht wird.
Die Speichervorrichtung 60 speichert ferner vierte Korrelationsdaten, die eine Beziehung zwischen einer Umgebungstemperatur Tg und einer Sollgebläsedrehzahl Fr4 des Gebläses 10 angeben, die bei der Umgebungstemperatur Tg erforderlich ist. 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der vierten Korrelationsdaten gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die vierten Korrelationsdaten geben die Sollgebläsedrehzahl Fr4 des Gebläses 10 an, bei der das Hydrauliköl und das Kühlwasser bei der bestimmten Umgebungstemperatur Tg optimal gekühlt werden. Bei der bestimmten Umgebungstemperatur Tg werden das Hydrauliköl und das Kühlwasser optimal gekühlt, wenn das Gebläse 10 bei der Sollgebläsedrehzahl Fr4, die der Umgebungstemperatur Tg auf der Basis der vierten Korrelationsdaten entspricht, gedreht wird.
Die ersten Korrelationsdaten, die zweiten Korrelationsdaten, die dritten Korrelationsdaten und die vierten Korrelationsdaten werden durch ein Experiment oder eine Simulation abgeleitet, und werden in der Speichervorrichtung 60 gespeichert.
Die Sollbetragsbestimmungseinheit 52 leitet die Sollgebläsedrehzahl Fr1 des Gebläses 10 auf der Basis der Motordrehzahl N ab, die durch den Motordrehzahlsensor 21 erfasst und die durch die Datenerfassungseinheit 51 erfasst wird, und der ersten Korrelationsdaten, die in der Speichervorrichtung 60 gespeichert sind. Ferner leitet die Berechnungseinheit 52 die Sollgebläsedrehzahl Fr2 des Gebläses 10 auf der Basis der Motorwassertemperatur Te ab, die durch den Motorwassertemperatursensor 22 erfasst und durch die Datenerfassungseinheit 51 erfasst wird, und der zweiten Korrelationsdaten, die in der Speichervorrichtung 60 gespeichert werden. Ferner leitet die Berechnungseinheit 52 die Sollgebläsedrehzahl Fr3 des Gebläses 10 auf der Basis der Hydrauliköltemperatur Ts, die durch den Hydrauliköltemperatursensor 23 erfasst und durch die Datenerfassungseinheit 51 erfasst wird, und der dritten Korrelationsdaten ab, die in der Speichervorrichtung 60 gespeichert sind. Ferner leitet die Berechnungseinheit 52 die Sollgebläsedrehzahl Fr4 des Gebläses 10 auf der Basis der Umgebungstemperatur Tg, die durch den Umgebungstemperatursensor 24 erfasst und durch die Datenerfassungseinheit 51 erfasst wird, und der vierten Korrelationsdaten ab, die in der Speichervorrichtung 60 gespeichert werden.
Die Sollbetragsbestimmungseinheit 52 wählt eine willkürliche Sollgebläsedrehzahl aus der Sollgebläsedrehzahl Fr1, der Sollgebläsedrehzahl Fr2, der Sollgebläsedrehzahl Fr3 und der Sollgebläsedrehzahl Fr4 aus und bestimmt die ausgewählte Sollgebläsedrehzahl als die endgültige Sollgebläsedrehzahl Fr des Gebläses 10.
[Rückkopplungssteuerung]
7 ist ein Steuerungsblockdiagramm der Steuervorrichtung 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 7 dargestellt, steuert die Steuervorrichtung 5 die Taumelscheibenantriebseinheit 2B durch Rückkopplungssteuerung.
Wie vorstehend beschrieben, bestimmt die Sollbetragsbestimmungseinheit 52 die Sollgebläsedrehzahl Fr des Gebläses 10 auf der Basis der Motordrehzahldaten, der Motorwassertemperaturdaten, der Hydrauliköltemperaturdaten, und der Umgebungstemperaturdaten, die durch die Datenerfassungseinheit 51 erfasst werden, und der ersten Korrelationsdaten, der zweiten Korrelationsdaten, der dritten Korrelationsdaten und der vierten Korrelationsdaten, die in der Speichervorrichtung 60 gespeichert sind. Ferner erfasst die Datenerfassungseinheit 51 des Gebläses 10 von dem Gebläsedrehzahlsensor 25 die tatsächliche Gebläsedrehzahl Fs. Die Vergleichseinheit 53 berechnet eine Differenz zwischen der Sollgebläsedrehzahl Fr und der tatsächlichen Gebläsedrehzahl Fs. Die Berechnungseinheit 54 addiert die Differenz zwischen der Sollgebläsedrehzahl Fr und der tatsächlichen Gebläsedrehzahl Fs zu der Sollgebläsedrehzahl Fr, um eine Führungsgebläsedrehzahl Ft zu bestimmen. Die Schätzeinheit 56 überwacht einen Rückkopplungsbetrag, der eine Differenz zwischen der Führungsgebläsedrehzahl Ft und der tatsächlichen Gebläsedrehzahl Fs ist, die durch die Vergleichseinheit 53 berechnet wird.
Die Berechnungseinheit 54 berechnet eine Durchflussnachfrage Qr, die die notwendige Durchflussrate Q des Hydrauliköls angibt, um die Führungsgebläsedrehzahl Ft zu erreichen. Wie vorstehend beschrieben, sind die Durchflussrate Q des dem Hydraulikmotor 3 zugeführten Hydrauliköls und die Gebläsedrehzahl des Gebläses 10 proportional. Deshalb kann die Berechnungseinheit 54 die Durchflussnachfrage Qr zur Erzielung der Führungsgebläsedrehzahl Ft berechnen.
Die Berechnungseinheit 54 berechnet die notwendige Kapazität q der Hydraulikpumpe 2, um die Durchflussnachfrage Qr zu erreichen. Wie in der Formel (1) beschrieben, wird die Durchflussrate Q auf der Basis der Motordrehzahl N geändert. Deshalb kann die Berechnungseinheit 52 die Kapazität q der Hydraulikpumpe 2 zur Erzielung der Durchflussnachfrage Q auf der Basis der aktuellen Motordrehzahl N, die durch die Datenerfassungseinheit 51 erfasst wird, und der Durchflussnachfrage Q berechnen.
Die Steuereinheit 55 berechnet den für die Taumelscheibenantriebseinheit 2B notwendigen Steuerstrom i, um die Kapazität q, die durch die Berechnungseinheit 54 berechnet wird, zu erreichen. Der Winkel der Taumelscheibe 2A wird auf der Basis des Steuerstroms i angepasst. Wenn der Winkel der Taumelscheibe 2A angepasst wird, wird die Kapazität q der Hydraulikpumpe 2 angepasst.
In der vorliegenden Ausführungsform speichert die Speichervorrichtung 60 fünfte Korrelationsdaten, die eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl N, der Durchflussnachfrage Qr und dem Steuerstrom i angeben. In der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Steuereinheit 55 den Steuerstrom i zur Erzielung der Kapazität q auf der Basis der fünften Korrelationsdaten, die in der Speichervorrichtung 60 gespeichert sind.
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der fünften Korrelationsdaten gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die fünften Korrelationsdaten, die den Steuerstrom i zur Erzielung der Durchflussnachfrage Qr bei einer bestimmen Motordrehzahl N angeben, werden in der Speichervorrichtung 60 gespeichert. Die Durchflussnachfrage Q und der Steuerstrom i sind beispielsweise in einer proportionalen Beziehung.
Die Speichervorrichtung 60 speichert eine große Anzahl fünfter Korrelationsdaten, die jeweils den Steuerstrom i zur Erzielung der Durchflussnachfrage Qr bei mehreren Motordrehzahlen N(Na, Nb, Nc, ...) angeben. Die Steuereinheit 55 berechnet den Steuerstrom i, der an die Taumelscheibenantriebseinheit 2B ausgegeben werden soll, um die Führungsgebläsedrehzahl Ft des Gebläses 10 auf der Basis der Sollgebläsedrehzahl Fr, der aktuellen Motordrehzahl N, die durch die Datenerfassungseinheit 51 erfasst wird, und der fünften Korrelationsdaten, die in der Speichervorrichtung 60 gespeichert sind, zu erreichen. Die Steuereinheit 55 gibt ein Steuersignal aus, das den berechneten Steuerstrom i an die Taumelscheibenantriebseinheit 2B enthält.
[Rückkopplungsbetrag]
In dem Gebläseantriebssystem 100 als hydraulische Gerätschaft, wenn das Hydrauliköl die Hydraulikpumpe 2 und der Hydraulikmotor 3 in einem normalen Zustand sind, wird der Steuerstrom i von der Steuereinheit 54 ausgegeben, so dass das Gebläse 10 mit der Sollgebläsedrehzahl Fr drehbar ist. Der normale Zustand des Hydrauliköls enthält einen Zustand, bei dem das Hydrauliköl brandneu ist, einen Zustand, bei dem das Hydrauliköl nicht verunreinigt ist, einen Zustand, bei dem das Hydrauliköl nicht verschlechtert ist, und einen Zustand, bei dem Wasser nicht mit dem Hydrauliköl vermischt ist. Der normale Zustand der Hydraulikpumpe 2 enthält einen Zustand, bei dem die Hydraulikpumpe 2 brandneu ist, einen Zustand, bei dem die Komponenten der Hydraulikpumpe 2 auf einem zulässigen Abnutzungsniveau sind, einen Zustand, bei dem die Komponenten der Hydraulikpumpe 2 nicht verschlechtert sind, und einen Zustand, bei dem kein Wasser die Hydraulikpumpe 2 infiltriert. Der normale Zustand des Hydraulikmotors 3 enthält einen Zustand, bei dem der Hydraulikmotor 3 brandneu ist, einen Zustand, bei dem die Komponenten des Hydraulikmotors 3 auf einem zulässigen Abnutzungsniveau sind, einen Zustand, bei dem die Komponenten des Hydraulikmotors 3 nicht verschlechtert sind, und einen Zustand, bei dem kein Wasser den Hydraulikmotor 3 infiltriert.
Wenn eine Anomalie, wie etwa eine Verschmutzung des Hydrauliköls, eine Verschlechterung des Hydrauliköls, ein Verschleiß oder Verschlechterung der Komponenten der Hydraulikpumpe 2 aufgrund einer Durchmischung von Wasser mit dem Hydrauliköl, und eines Verschleißes oder einer Verschlechterung der Komponenten des Hydraulikmotors 3 auftritt, wird die Effizienz des Gebläseantriebssystems 100 gesenkt. Wenn eine Anomalie in zumindest entweder der Hydraulikpumpe 2 und dem Hydraulikmotor 3 auftritt, kann das Gebläse 10 nicht bei der Sollgebläsedrehzahl Fr gedreht werden und die tatsächliche Gebläsedrehzahl Fs des Gebläses 10 wird niedriger als die Sollgebläsedrehzahl Fr, sogar wenn der Steuerstrom i von der Steuereinheit 55 ausgegeben wird. Das heißt, wenn zumindest entweder die Hydraulikpumpe 2 oder der Hydraulikmotor 3 in einem abnormalen Zustand ist, wird die Abweichung zwischen der tatsächlichen Gebläsedrehzahl Fs und der Sollgebläsedrehzahl Fr des Gebläses 10 größer, sogar wenn der Steuerstrom i von der Steuereinheit 54 ausgegeben wird. Mit anderen Worten, die Differenz zwischen der Führungsgebläsedrehzahl Ft und der Sollgebläsedrehzahl Fr wird groß.
In der vorliegenden Ausführungsform schätzt die Schätzeinheit 56 die Systemeffizienz, die das Produkt aus der Volumeneffizienz der Hydraulikpumpe 2 und der Volumeneffizienz des Hydraulikmotors 3 angibt, auf der Basis einer Änderung des Rückkopplungsbetrags, der eine Abweichung zwischen der Sollgebläsedrehzahl Fr und der Führungsgebläsedrehzahl Ft des Gebläses 10 angibt.
9 ist ein Diagramm, das Beziehungen zwischen dem Rückkopplungsbetrag, der Systemeffizienz, der Kapazität der Hydraulikpumpe 2 und der tatsächlichen Gebläsedrehzahl Fs des Gebläses 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform schematisch darstellt. Die Schätzeinheit 56 überwacht den Rückkopplungsbetrag. Die Schätzeinheit 56 schätzt die Systemeffizienz auf der Basis der Änderung des Rückkopplungsbetrags.
Wie in 9 dargestellt, korrelieren der Rückkopplungsbetrag und die Systemeffizienz miteinander. Beispielsweise während einer Zeitdauer P1 zwischen einem Zeitpunkt t0, wenn die Verwendung des brandneuen Hydrauliköls, der brandneuen Hydraulikpumpe 2 und des brandneuen Hydraulikmotors 3 begonnen wird, und einem Zeitpunkt t1 nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit von dem Zeitpunkt t0, ist der Rückkopplungsbetrag nahezu unverändert und ist im Wesentlichen konstant. Ferner kann während der Zeitdauer P1, bei der der Rückkopplungsbetrag konstant ist, die Schätzeinheit 56 auf der Basis der Änderung des Rückkopplungsbetrags schätzen, dass die Systemeffizienz normal ist. Dass die Systemeffizienz normal ist, bedeutet, dass das Hydrauliköl, die Hydraulikpumpe 2 und der Hydraulikmotor 3 normal sind. Dass die Systemeffizienz normal ist, bedeutet ferner, dass das Gebläse 10 gemäß der Sollgebläsedrehzahl Fr gedreht wird.
Während einer Zeitdauer P2 zwischen dem Zeitpunkt t1 und einem Zeitpunkt t2 nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit von dem Zeitpunkt t1, wird der Rückkopplungsbetrag vergrößert. Während der Zeitdauer P2, während der der Rückkopplungsbetrag vergrößert wird, kann die Schätzeinheit 56 auf der Basis der Änderung des Rückkopplungsbetrags schätzen, dass die Systemeffizienz gesenkt ist. Dass die Systemeffizienz gesenkt ist, bedeutet, dass eine Möglichkeit des Auftretens einer Anomalie in zumindest einem von dem Hydrauliköl, der Hydraulikpumpe 2 und dem Hydraulikmotor 3 hoch ist. Wenn die Systemeffizienz während dieser Zeitdauer gesenkt ist, kann das Gebläse 10 die notwendige tatsächliche Gebläsedrehzahl Fs durch eine Erhöhung des Rückkopplungsbetrags erlangen.
Die Schätzeinheit 56 kann schätzen, ob die Anomalie in zumindest einem von dem Hydrauliköl, der Hydraulikpumpe 2 und dem Hydraulikmotor 3 auf der Basis einer Änderungsrate des Rückkopplungsbetrags, der eine Änderungsbetrag des Rückkopplungsbetrags pro Zeiteinheit angibt, aufgetreten ist. Beispielsweise wird zu dem Zeitpunkt t1 der Rückkopplungsbetrag deutlich vergrößert. Deshalb kann die Schätzeinheit 56 schätzen, dass die Anomalie in zumindest einem von dem Hydrauliköl, der Hydraulikpumpe 2 und dem Hydraulikmotor 3 zu dem Zeitpunkt t1 aufgetreten ist.
Ferner schätzt die Schätzeinheit 56 eine optimale Wartungszeit von zumindest entweder der Hydraulikpumpe 2 oder dem Hydraulikmotor 3 auf der Basis der Änderung des Rückkopplungsbetrags. Die Wartung der Hydraulikpumpe 2 und des Hydraulikmotors 3 enthält zumindest eines von einer Revision der Hydraulikpumpe 2, einem Austausch der Hydraulikpumpe 2, einer Revision des Hydraulikmotors 3 und einem Austausch des Hydraulikmotors 3. Ferner enthält die Wartung einen Austausch des Hydrauliköls.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Schwellenwert SH über den Rückkopplungsbetrag definiert. Die Schätzeinheit 56 schätzt, dass der Zeitpunkt t2, wenn der Rückkopplungsbetrag den Schwellenwert SH erreicht hat, die optimale Wartungszeit von zumindest entweder der Hydraulikpumpe 2 oder dem Hydraulikmotor 3 ist.
Ferner schätzt die Schätzeinheit 56 den Zustand des Hydraulikzylinders 202 oder den Zustand des Ventils 203 auf der Basis der Änderung des Rückkopplungsbetrags.
[Steuerverfahren]
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Steuerung des Gebläseantriebssystems 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 10 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens der Steuerung des Gebläseantriebssystems 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
Die Datenerfassungseinheit 51 erfasst die tatsächliche Gebläsedrehzahl Fs des Gebläses 10 (Schritt S10). Die Sollbetragsbestimmungseinheit 52 bestimmt die Sollgebläsedrehzahl Fr des Gebläses 10 auf der Basis des Zustands des Kühlwassers und des Hydrauliköls als die zu kühlenden Objekte des Gebläses 10 (Schritt S20). Die Vergleichseinheit 53 berechnet den Rückkopplungsbetrag, der die Abweichung zwischen der Sollgebläsedrehzahl Fr und der tatsächlichen Gebläsedrehzahl Fs angibt (Schritt S30).
Der Rückkopplungsbetrag enthält die Abweichung zwischen der Sollgebläsedrehzahl Fr und der Führungsgebläsedrehzahl Ft. Die Schätzeinheit 56 überwacht den Rückkopplungsbetrag. Die Schätzeinheit 56 schätzt die Systemeffizienz des Gebläseantriebssystems 10 auf der Basis der Änderung des Rückkopplungsbetrags (Schritt S40).
Die Schätzeinheit 56 bestimmt, ob der Rückkopplungsbetrag den Schwellenwert SH erreicht hat (Schritt S50). Im Schritt S50, wenn bestimmt wurde, dass der Rückkopplungsbetrag den Schwellenwert nicht erreicht hat (Schritt S50 : Nein), wird der Betrieb des Gebläseantriebssystems 100 fortgeführt. Im Schritt S50, wenn bestimmt wurde, dass der Rückkopplungsbetrag den Schwellenwert erreicht hat (Schritt S50 : Yes), wird die Wartung von zumindest entweder der Hydraulikpumpe 2 oder dem Hydraulikmotor 3 durchgeführt (Schritt S60).
[Funktionen und Wirkungen]
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Änderung des Rückkopplungsbetrags überwacht. Deshalb kann der Zustand der Hydraulikpumpe 2 oder der Zustand des Hydraulikmotors 3 auf der Basis der Änderung des Rückkopplungsbetrags geschätzt werden. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Systemeffizienz des Gebläseantriebssystems 100, die das Produkt aus der Volumeneffizienz der Hydraulikpumpe 2 und der Volumeneffizienz des Hydraulikmotors 3 angibt, auf der Basis der Änderung des Rückkopplungsbetrags geschätzt werden.
Ob die Anomalie wie etwa die Verschmutzung des Hydrauliköls, die Verschlechterung des Hydrauliköls, Durchmischung von Wasser mit dem Hydrauliköl, ein Verschleiß oder eine Verschlechterung der Komponenten der Hydraulikpumpe, und ein Verschleiß oder eine Verschlechterung der Komponenten des Hydraulikmotors aufgetreten ist, kann deshalb auf der Basis der geschätzten Systemeffizienz geschätzt werden. Da das Vorhandensein / die Abwesenheit der Anomalie geschätzt wird, kann die Wartung der Hydraulikpumpe 2 und des Hydraulikmotor 3 durchgeführt werden und das Hydrauliköl kann zum Beispiel zu einer geeigneten Wartungszeit ausgetauscht werden. Ferner kann in der vorliegenden Ausführungsform der Verschmutzungszustand des Hydrauliköls durch eine Beobachtung der Änderung des Rückkopplungsbetrags, ohne die Schaffung eines Verschmutzungssensors oder einer Analyse des Hydrauliköls einfach geschätzt werden. Ferner kann in der vorliegenden Ausführungsform durch das Verständnis einer Belastungsbeanspruchungsdifferenz zwischen der Gebläseantriebshydraulikpumpe 2 und dem Hydraulikmotor 3, eine geeignete Wartungszeit der anderen hydraulischen Gerätschaft, die das Hydrauliköltank 6 gemeinsam nutzt, geschätzt werden.
Ferner kann in der vorliegenden Ausführungsform der Zustand des Hydraulikzylinders 202 oder der Zustand des Ventils 203 auf der Basis der Änderung des Rückkopplungsbetrags geschätzt werden. In der vorliegenden Ausführungsform nutzen die Hydraulikpumpe 2 und die Haupthydraulikpumpe 200 den Hydrauliköltank 6 gemeinsam. Das heißt, dass das Hydrauliköl, das in der Hydraulikpumpe 2 und dem Hydraulikmotor 3 strömt, auch in der Haupthydraulikpumpe 200, dem Ventil 200 und dem Hydraulikzylinder 200 strömt. Deshalb kann der Zustand des Hydraulikzylinders 202 oder der Zustand des Ventils 203 auf der Basis des Rückkopplungsbetrags geschätzt werden. Deshalb kann eine geeignete Wartungszeit des Hydraulikzylinders 202 oder eine geeignete Wartungszeit des Ventils 203 geschätzt werden.
Zweite Ausführungsform
Eine zweite Ausführungsform wird beschrieben. In der nachstehenden Beschreibung werden dieselben oder äquivalente Elemente zu jenen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet, und ihre Beschreibung wird vereinfacht oder ausgelassen.
11 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel eines Gebläseantriebssystems 100B gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die Gebläseantriebshydraulikpumpe 2 eine variable hydraulische Verdrängerpumpe und der Winkel der Taumelscheibe 2A wird angepasst, um die Durchflussrate des Hydrauliköls anzupassen, das dem Hydraulikmotor 3 von der Hydraulikpumpe 2 zugeführt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Hydraulikpumpe 20 eine Hydraulikpumpe mit fester Verdrängung. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Durchflussratenanpassungsventil 9, das eine Durchflussrate des Hydrauliköls anpasst, das einem Hydraulikmotor 3 von der Hydraulikpumpe 20 zugeführt wird, in einer Leitung 7A zwischen der Hydraulikpumpe 20 und dem Hydraulikmotor 3 geschaffen. Eine Steuervorrichtung 5 steuert das Durchflussratenanpassungsventil 9, um die Durchflussrate des Hydrauliköls anzupassen, das dem Hydraulikmotor 3 von der Hydraulikpumpe 20 zugeführt werden soll. Wenn die Durchflussrate des Hydrauliköls, das dem Hydraulikmotor 3 von der Hydraulikpumpe 20 zugeführt werden soll, angepasst wird, wird eine Gebläsedrehzahl eines Gebläses 10 angepasst.
Dritte Ausführungsform.
Eine dritte Ausführungsform wird beschrieben. In der nachstehenden Beschreibung werden dieselben oder äquivalente Konfigurationselemente zu jenen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet, und ihre Beschreibung wird vereinfacht oder ausgelassen.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel der Schätzung einer tatsächlichen Gebläsedrehzahl Fs eines Gebläses 10 auf der Basis eines Abgabedrucks einer Hydraulikpumpe 2 oder eines Einströmanschlussdrucks eines Hydraulikmotors 3 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform speichert eine Speichervorrichtung 60 die Korrelationsdaten, die eine Beziehung zwischen der tatsächlichen Gebläsedrehzahl Fs des Gebläses 10 und dem Abgabedruck der Hydraulikpumpe 2 oder dem Einströmanschlussdruck des Hydraulikmotors 3 angeben.
12 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel der Korrelationsdaten darstellt, die gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Speichervorrichtung 60 gespeichert sind. In 12 stellt die horizontale Achse die tatsächliche Gebläsedrehzahl des Gebläses 10 dar und die vertikale Achse stellt den Abgabedruck der Hydraulikpumpe 2 oder den Einströmanschlussdruck des Hydraulikmotors 3 dar. Wie in 12 dargestellt, kann ein charakteristisches Liniendiagramm, das die Beziehung zwischen der tatsächlichen Gebläsedrehzahl des Gebläses 10 und dem Druck (statischer Druck) des Hydrauliköls angibt, als eine quadratische Kurve gezeichnet werden.
Eine Datenerfassungseinheit 51 erfasst anstelle der tatsächlichen Gebläsedrehzahl Fs des Gebläses 10 Druckdaten, die den Abgabedruck der Hydraulikpumpe 2, der durch einen Abgabedrucksensor 26 erfasst wird, oder den Einströmanschlussdruck des Hydraulikmotors 3 angeben, der durch einen Einströmanschlussdrucksensor 27 erfasst wird.
In der vorliegenden Ausführungsform schätzt eine Schätzeinheit 56 die tatsächliche Gebläsedrehzahl Fs des Gebläses 10 auf der Basis der Korrelationsdaten, die in der Speichervorrichtung 60 gespeichert werden, und die Druckdaten des Hydrauliköls, die durch den Abgabedrucksensor 26 oder den Einströmanschlussdrucksensor 27 erfasst werden.
Die Schätzeinheit 56 wendet beispielsweise den Abgabedruck (Druck), der durch den Abgabedrucksensor 26 erfasst wird, auf die Korrelationsdaten an, die in der Speichervorrichtung 60 gespeichert sind, um dadurch die tatsächliche Gebläsedrehzahl Fs des Gebläses 10 zu schätzen. In ähnlicher Weise wendet die Schätzeinheit 56 den Einströmanschlussdruck (Druck) an, der durch den Einströmanschlussdrucksensor 27 erfasst wird, auf die Korrelationsdaten an, die in der Speichervorrichtung 60 gespeichert sind, um dadurch die tatsächliche Gebläsedrehzahl Fs des Gebläses 10 zu schätzen.
Vierte Ausführungsform.
Es wird eine vierte Ausführungsform beschrieben. In der nachstehenden Beschreibung werden dieselben oder äquivalente Konfigurationselemente zu jenen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet, und ihre Beschreibung wird vereinfacht oder ausgelassen.
13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Managementsystems 1000 gemäß der vorliegenden Ausführungsform schematisch darstellt. Wie in 13 dargestellt, sind die Gebläseantriebssysteme 100 (100B) jeweils an den mehreren Baumaschinen 400 befestigt. Das Managementsystem 1000 enthält einen Server 300, der eine Datenkommunikation mit jedem der mehreren Gebläseantriebssysteme 100 durchführen kann.
In der vorliegenden Ausführungsform sind ein Teil oder alle Funktionen der Steuervorrichtung 5 des Gebläseantriebssystems 100 in dem Server 300 geschaffen. In der vorliegenden Ausführungsform ist zumindest die Schätzeinheit 56 in dem Server 300 geschaffen. Man beachte, dass zumindest eine von der Datenerfassungseinheit 51, der Sollbetragsbestimmungseinheit 52, der Vergleichseinheit 53, der Berechnungseinheit 54 und der Steuereinheit 55 in dem Server 300 geschaffen sein kann. Da der Server 300 eine Datenkommunikation mit dem Gebläseantriebssystem 100 durchführen kann, kann der Server 300 Erfassungsdaten der Sensoren, die in der Baumaschine 400 geschaffen sind, und andere Daten von der Baumaschine 400 erfassen.
Der Server 300 erfasst einen Rückkopplungsbetrag von jedem der mehreren Gebläseantriebssysteme 100. Der Server 300 vergleicht mehrere der Rückkopplungsbeträge, die jeweils von den mehreren Gebläseantriebssystemen 100 erfasst werden, untereinander und extrahiert ein spezifisches Gebläseantriebssystem 100.
Der Server 300 extrahiert ein anormales Gebläseantriebssystem 100 als das spezifische Gebläseantriebssystem 100. Ferner extrahiert der Server 300 ein Gebläseantriebssystem 100 in einem bevorzugten Zustand als das spezifische Gebläseantriebssystem 100.
Wie vorstehend beschrieben, kann der Server 300 den Rückkopplungsbetrag über das Gebläseantriebssystem 100 von jeder der mehreren Baumaschinen 400 erfassen, und kann eine Änderung der jeweiligen Rückkopplungsbeträge der mehreren Gebläseantriebssysteme 100 überwachen. Ferner kann der Server 300 eine Systemeffizienz jedes der mehreren Gebläseantriebssysteme 100 auf der Basis der Änderung des Rückkopplungsbetrags schätzen. Der Server 300 kann auf der Basis der geschätzten Systemeffizienz das Gebläseantriebssystem 100 mit einer Möglichkeit des Auftretens von Anomalie und das Gebläseantriebssystem 100 in einem bevorzugten Zustand extrahieren.
Man beachte, dass in der vorliegenden Ausführungsform die Funktion der Schätzeinheit 56 in der Steuervorrichtung 5 des Gebläseantriebssystems 100, das in der Baumaschine 400 befestigt ist, geschaffen sein kann.
Bezugszeichenliste

1: MOTOR
2: HYDRAULIKPUMPE
2A: TAUMELSCHEIBE
2B: TAUMELSCHEIBENANTRIEBSEINHEIT
3: HYDRAULIKMOTOR
3A: EINSTRÖMANSCHLUSS
3B: ABFLUSSANSCHLUSS
4: EINGABEVORRICHTUNG
5: STEUERVORRICHTUNG
6: HYDRAULIKÖLTANK
7A: LEITUNG
7B: LEITUNG
7C: LEITUNG
8: RÜCKSCHLAGVENTIL
9: DURCHFLUSSRATENANPASSUNGSVENTIL
10: GEBLÄSE
20: HYDRAULIKPUMPE
21: MOTORDREHZAHLSENSOR
22: MOTORWASSERTEMPERATURSENSOR
23: HYDRAULIKÖLTEMPERATURSENSOR
24: UMGEBUNGSTEMPERATURSENSOR
25: GEBLÄSEDREHZAHLSENSOR
26: ABGABEDRUCKSENSOR
27: EINSTRÖMANSCHLUSSDRUCKSENSOR
50: BERECHNUNGSVERARBEITUNGSEINHEIT
51: DATENERFASSUNGSEINHEIT
52: SOLLBETRAGSBESTIMMUNGSEINHEIT
53: VERGLEICHSEINHEIT
54: BERECHNUNGSEINHEIT
55: STEUEREINHEIT
56: SCHÄTZEINHEIT
60: SPEICHERVORRICHTUNG
70: EINGABE-/AUSGABE-SCHNITTSTELLENVORRICHTUNG
100: GEBLÄSEANTRIEBSSYSTEM
200: HAUPTHYDRAULIKPUMPE
201: LEITUNG
202: HYDRAULIKZYLINDER
203: VENTIL
300: SERVER
400: BAUMASCHINE
1000: MANAGEMENTSYSTEM

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2000130164 A [0004]

Claims

Gebläseantriebssystem umfassend: eine Hydraulikpumpe; einen Hydraulikmotor, der eingerichtet ist, um auf der Basis eines von der Hydraulikpumpe zugeführten Hydrauliköls ein Gebläse zu drehen; eine Datenerfassungseinheit, die eingerichtet ist, um eine tatsächliche Gebläsedrehzahl des Gebläses zu erfassen; eine Sollbetragsbestimmungseinheit, die eingerichtet ist, um eine Sollgebläsedrehzahl des Gebläses auf der Basis eines Zustands eines zu kühlenden Objekts des Gebläses zu bestimmen; und eine Schätzeinheit, die eingerichtet ist, um einen Zustand der Hydraulikpumpe oder einen Zustand des Hydraulikmotors auf der Basis einer Änderung eines Rückkopplungsbetrags zu schätzen, der eine Abweichung zwischen der Sollgebläsedrehzahl und der tatsächlichen Gebläsedrehzahl angibt.
Gebläseantriebssystem gemäß Anspruch 1, wobei der Rückkopplungsbetrag eine Differenz zwischen der Sollgebläsedrehzahl und einer Führungsgebläsedrehzahl für die Steuerung einer Taumelscheibenantriebseinheit der Hydraulikpumpe enthält.
Gebläseantriebssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Zustand der Hydraulikpumpe oder der Zustand des Hydraulikmotors Systemeffizienz enthält, die ein Produkt aus der Volumeneffizienz der Hydraulikpumpe und der Volumeneffizienz des Hydraulikmotors angibt.
Gebläseantriebssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schätzeinheit eine Wartungszeit von zumindest entweder der Hydraulikpumpe oder dem Hydraulikmotor auf der Basis der Änderung des Rückkopplungsbetrags schätzt.
Gebläseantriebssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Änderung des Rückkopplungsbetrags eine Änderungsrate enthält, der einen Änderungsbetrag des Rückkopplungsbetrags pro Zeiteinheit angibt, und die Schätzeinheit auf der Basis der Änderungsrate schätzt, ob in zumindest einem von dem Hydrauliköl, der Hydraulikpumpe und dem Hydraulikmotor eine Anomalie aufgetreten ist.
Gebläseantriebssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend: einen Aktuator, der eingerichtet ist, um auf der Basis des Hydrauliköls angetrieben zu sein; und ein Ventil, das in einer Leitung angeordnet ist, in der das Hydrauliköl strömt, wobei die Schätzeinheit einen Zustand des Aktuators oder einen Zustand des Ventils auf der Basis der Änderung des Rückkopplungsbetrags schätzt.
Gebläseantriebssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend: eine Speichervorrichtung, die eingerichtet ist, um Korrelationsdaten zu speichern, die eine Beziehung zwischen der tatsächlichen Gebläsedrehzahl des Gebläses und einem Abgabedruck der Hydraulikpumpe oder einem Einströmanschlussdruck des Hydraulikmotors angeben, wobei die Datenerfassungseinheit Druckdaten erfasst, die den Abgabedruck der Hydraulikpumpe oder den Einströmanschlussdruck des Hydraulikmotors angeben, die durch einen Drucksensor anstelle der tatsächlichen Gebläsedrehzahl des Gebläses erfasst werden, und die Schätzeinheit die tatsächliche Gebläsedrehzahl des Gebläses auf der Basis der Korrelationsdaten und der Druckdaten schätzt.
Managementsystem umfassend: einen Server, der eingerichtet ist, um mit dem Gebläseantriebssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 kommunizieren zu können, und der dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl von Rückkopplungsbeträgen jeweils von der Vielzahl von Gebläseantriebssystemen zu erfassen, wobei der Server die jeweils von den Gebläseantriebssystemen erfassten Rückkopplungsbeträge miteinander vergleicht und ein spezifisches Gebläseantriebssystem extrahiert.