JP2000110560A - ファン回転数制御方法およびその装置 - Google Patents
ファン回転数制御方法およびその装置Info
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- JP2000110560A JP2000110560A JP10286945A JP28694598A JP2000110560A JP 2000110560 A JP2000110560 A JP 2000110560A JP 10286945 A JP10286945 A JP 10286945A JP 28694598 A JP28694598 A JP 28694598A JP 2000110560 A JP2000110560 A JP 2000110560A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷却の必要度に応じて冷却ファンを効率良く
駆動する。 【解決手段】 エンジン11は、油圧ショベルの作業機系
や旋回系を駆動する作業用のメインポンプ12と、ファン
用ポンプ13とを備えている。ファン用ポンプ13は、電油
変換弁18によりポンプ吐出流量を可変制御することで、
ファン用モータ15の回転数を制御し、冷却ファン17のフ
ァン回転数を制御する。電油変換弁18はコントローラ34
により制御する。冷却ファン17が冷却したインテークエ
ア、作動油およびクーラントの各温度をそれぞれ温度検
出センサ27，28，29により検出する。コントローラ34
は、各々の検出温度が予め設定した目標温度となるよう
にファン用ポンプ13の吐出流量を制御して冷却ファン17
のファン回転数を制御する。
駆動する。 【解決手段】 エンジン11は、油圧ショベルの作業機系
や旋回系を駆動する作業用のメインポンプ12と、ファン
用ポンプ13とを備えている。ファン用ポンプ13は、電油
変換弁18によりポンプ吐出流量を可変制御することで、
ファン用モータ15の回転数を制御し、冷却ファン17のフ
ァン回転数を制御する。電油変換弁18はコントローラ34
により制御する。冷却ファン17が冷却したインテークエ
ア、作動油およびクーラントの各温度をそれぞれ温度検
出センサ27，28，29により検出する。コントローラ34
は、各々の検出温度が予め設定した目標温度となるよう
にファン用ポンプ13の吐出流量を制御して冷却ファン17
のファン回転数を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷却ファンのファ
ン回転数を制御するファン回転数制御方法およびその装
置に関する。
ン回転数を制御するファン回転数制御方法およびその装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、油圧ショベルなどの車両に搭載さ
れたエンジンの冷却ファンは、エンジンの回転軸からプ
ーリなどを経由して駆動されており、一般的には、冷却
ファンにより冷却される油圧回路の作動油などの温度に
関わらず、常にエンジン回転数に比例したファン回転数
で回転している。
れたエンジンの冷却ファンは、エンジンの回転軸からプ
ーリなどを経由して駆動されており、一般的には、冷却
ファンにより冷却される油圧回路の作動油などの温度に
関わらず、常にエンジン回転数に比例したファン回転数
で回転している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この場合、作動油など
の温度が低く、冷却の必要がない時でも、冷却ファンは
エンジン回転数に比例した回転数で回転しており、その
ために、エンジン出力を無駄に浪費しているとともに、
冷却ファンによる周囲騒音も常に一定のレベル以上あ
る。
の温度が低く、冷却の必要がない時でも、冷却ファンは
エンジン回転数に比例した回転数で回転しており、その
ために、エンジン出力を無駄に浪費しているとともに、
冷却ファンによる周囲騒音も常に一定のレベル以上あ
る。
【０００４】また、常に冷却しているために、作動油温
の上昇が遅い冬期には、作動油の粘性が高いことによる
応答性劣化も発生している。
の上昇が遅い冬期には、作動油の粘性が高いことによる
応答性劣化も発生している。
【０００５】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、冷却の必要度に応じて冷却ファンを効率良く駆動
することを目的とするものである。
ので、冷却の必要度に応じて冷却ファンを効率良く駆動
することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、被冷却流体の温度を検出し、検出温度が予め設定
された目標温度となるように被冷却流体を冷却する冷却
ファンのファン回転数を制御するファン回転数制御方法
である。
明は、被冷却流体の温度を検出し、検出温度が予め設定
された目標温度となるように被冷却流体を冷却する冷却
ファンのファン回転数を制御するファン回転数制御方法
である。
【０００７】そして、ファン回転数をフィードバックす
るのではなく、被冷却流体の実際の検出温度をフィード
バックして目標温度との誤差により制御するので、冷却
の必要度に応じて冷却ファンを効率良く駆動できる。
るのではなく、被冷却流体の実際の検出温度をフィード
バックして目標温度との誤差により制御するので、冷却
の必要度に応じて冷却ファンを効率良く駆動できる。
【０００８】請求項２に記載された発明は、請求項１記
載のファン回転数制御方法において、被冷却流体は複数
あり、それぞれの被冷却流体の発熱量および周囲温度に
応じて整定される複数のファン目標回転数を被冷却流体
ごとに決定し、これらの複数のファン目標回転数に基づ
き一つの総合目標回転数を決定するファン回転数制御方
法である。
載のファン回転数制御方法において、被冷却流体は複数
あり、それぞれの被冷却流体の発熱量および周囲温度に
応じて整定される複数のファン目標回転数を被冷却流体
ごとに決定し、これらの複数のファン目標回転数に基づ
き一つの総合目標回転数を決定するファン回転数制御方
法である。
【０００９】そして、複数の被冷却流体に対応する複数
のファン目標回転数に基づき一つの総合目標回転数を決
定するので、複数の被冷却流体を一つの冷却ファンによ
り冷却する場合に適する。
のファン目標回転数に基づき一つの総合目標回転数を決
定するので、複数の被冷却流体を一つの冷却ファンによ
り冷却する場合に適する。
【００１０】請求項３に記載された発明は、請求項１ま
たは２記載のファン回転数制御方法において、エンジン
により作業用のメインポンプと共に駆動されるファン用
ポンプにてファン用モータを介して冷却ファンを回動
し、メインポンプの出力を上昇させるときは、冷却ファ
ンのファン回転数を低下させるファン回転数制御方法で
ある。
たは２記載のファン回転数制御方法において、エンジン
により作業用のメインポンプと共に駆動されるファン用
ポンプにてファン用モータを介して冷却ファンを回動
し、メインポンプの出力を上昇させるときは、冷却ファ
ンのファン回転数を低下させるファン回転数制御方法で
ある。
【００１１】そして、ファン回転数を低下させて、エン
ジンで駆動されるファン用ポンプおよびファン用モータ
系のファン駆動馬力を下降させることにより、同じくエ
ンジンで駆動される作業用のメインポンプの出力を相対
的に上昇させる。
ジンで駆動されるファン用ポンプおよびファン用モータ
系のファン駆動馬力を下降させることにより、同じくエ
ンジンで駆動される作業用のメインポンプの出力を相対
的に上昇させる。
【００１２】請求項４に記載された発明は、エンジン
と、エンジンにより駆動される作業用のメインポンプ
と、メインポンプと共にエンジンにより駆動されるファ
ン用ポンプと、ファン用ポンプから吐出された作動流体
にて作動するファン用モータと、ファン用モータにより
回動される冷却ファンと、冷却ファンにて冷却された被
冷却流体の温度を検出する温度検出センサと、温度検出
センサにより検出された被冷却流体の検出温度が予め設
定された目標温度となるようにファン用ポンプの吐出流
量制御を通じて冷却ファンのファン回転数を制御するコ
ントローラとを具備したファン回転数制御装置である。
と、エンジンにより駆動される作業用のメインポンプ
と、メインポンプと共にエンジンにより駆動されるファ
ン用ポンプと、ファン用ポンプから吐出された作動流体
にて作動するファン用モータと、ファン用モータにより
回動される冷却ファンと、冷却ファンにて冷却された被
冷却流体の温度を検出する温度検出センサと、温度検出
センサにより検出された被冷却流体の検出温度が予め設
定された目標温度となるようにファン用ポンプの吐出流
量制御を通じて冷却ファンのファン回転数を制御するコ
ントローラとを具備したファン回転数制御装置である。
【００１３】そして、コントローラは、温度検出センサ
により検出された被冷却流体の実際の検出温度が目標温
度となるようにファン用ポンプの吐出流量制御を通じて
冷却ファンのファン回転数を制御するので、冷却の必要
度に応じて冷却ファンを効率良く駆動できるとともに、
冷却の必要度が低いときはファン回転数を低下させるの
で、冷却ファンによる周囲騒音を下げることができると
ともに、ファン駆動馬力が減少するので、同一エンジン
で駆動される作業用のメインポンプの出力を相対的に上
昇させることができる。
により検出された被冷却流体の実際の検出温度が目標温
度となるようにファン用ポンプの吐出流量制御を通じて
冷却ファンのファン回転数を制御するので、冷却の必要
度に応じて冷却ファンを効率良く駆動できるとともに、
冷却の必要度が低いときはファン回転数を低下させるの
で、冷却ファンによる周囲騒音を下げることができると
ともに、ファン駆動馬力が減少するので、同一エンジン
で駆動される作業用のメインポンプの出力を相対的に上
昇させることができる。
【００１４】請求項５に記載された発明は、請求項４記
載のファン回転数制御装置において、コントローラは、
複数の被冷却流体の発熱量および周囲温度に応じて整定
される複数のファン目標回転数を被冷却流体ごとにそれ
ぞれ決定する複数の比例積分制御器と、これらの複数の
ファン目標回転数に基づき一つの総合目標回転数を決定
する総合目標回転数決定器とを具備したファン回転数制
御装置である。
載のファン回転数制御装置において、コントローラは、
複数の被冷却流体の発熱量および周囲温度に応じて整定
される複数のファン目標回転数を被冷却流体ごとにそれ
ぞれ決定する複数の比例積分制御器と、これらの複数の
ファン目標回転数に基づき一つの総合目標回転数を決定
する総合目標回転数決定器とを具備したファン回転数制
御装置である。
【００１５】そして、複数の比例積分制御器により決定
された複数の被冷却流体に対応する複数のファン目標回
転数に基づき、総合目標回転数決定器により一つの総合
目標回転数を決定するので、複数の被冷却流体を一つの
冷却ファンにより冷却する場合に適する。
された複数の被冷却流体に対応する複数のファン目標回
転数に基づき、総合目標回転数決定器により一つの総合
目標回転数を決定するので、複数の被冷却流体を一つの
冷却ファンにより冷却する場合に適する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示された実
施の一形態を参照しながら説明する。
施の一形態を参照しながら説明する。
【００１７】図１は、ファン回転数制御装置の概要を示
し、油圧ショベルなどの建設機械の車両に搭載されたエ
ンジン11は、作動油を圧送供給する作業用のメインポン
プ12と、ファン用ポンプ13とを備え、これらのメインポ
ンプ12およびファン用ポンプ13を共に駆動する。なお、
油圧ショベルは、履帯などの走行系を備えた下部走行体
に、旋回系を介して上部旋回体が旋回可能に設けられ、
この上部旋回体に作業機系が設けられている。この作業
機系は、ブーム、アーム、バケットおよびこれらを作動
する油圧シリンダを備えている。
し、油圧ショベルなどの建設機械の車両に搭載されたエ
ンジン11は、作動油を圧送供給する作業用のメインポン
プ12と、ファン用ポンプ13とを備え、これらのメインポ
ンプ12およびファン用ポンプ13を共に駆動する。なお、
油圧ショベルは、履帯などの走行系を備えた下部走行体
に、旋回系を介して上部旋回体が旋回可能に設けられ、
この上部旋回体に作業機系が設けられている。この作業
機系は、ブーム、アーム、バケットおよびこれらを作動
する油圧シリンダを備えている。
【００１８】メインポンプ12は、上記車両に装備された
走行系の油圧モータ、旋回系の油圧モータ、作業機系の
油圧シリンダなどの各種油圧アクチュエータに作動流体
としての作動油を供給する。
走行系の油圧モータ、旋回系の油圧モータ、作業機系の
油圧シリンダなどの各種油圧アクチュエータに作動流体
としての作動油を供給する。
【００１９】ファン用ポンプ13は、管路14に吐出した作
動流体としての作動油によりファン用モータ15を作動す
る。このファン用モータ15は、その回転軸16に冷却ファ
ン17を一体に装備し、この冷却ファン17を回動する。
動流体としての作動油によりファン用モータ15を作動す
る。このファン用モータ15は、その回転軸16に冷却ファ
ン17を一体に装備し、この冷却ファン17を回動する。
【００２０】ファン用ポンプ13は、入力信号を電気信号
とし出力信号を油圧信号とした電油変換弁18を備え、こ
の電油変換弁18から出力された油圧信号によりファン用
ポンプ13のポンプ吐出流量を可変制御して、ファン用モ
ータ15の回転数を可変制御できる可変容量型ポンプであ
る。
とし出力信号を油圧信号とした電油変換弁18を備え、こ
の電油変換弁18から出力された油圧信号によりファン用
ポンプ13のポンプ吐出流量を可変制御して、ファン用モ
ータ15の回転数を可変制御できる可変容量型ポンプであ
る。
【００２１】冷却ファン17と対向する位置には、インテ
ークエアクーラ21、オイルクーラ22およびラジエータ23
が順次配置され、インテークエアクーラ21にはインテー
クエア配管24が、オイルクーラ22には作動油配管25が、
ラジエータ23にはクーラント配管26が、それぞれ配設さ
れている。
ークエアクーラ21、オイルクーラ22およびラジエータ23
が順次配置され、インテークエアクーラ21にはインテー
クエア配管24が、オイルクーラ22には作動油配管25が、
ラジエータ23にはクーラント配管26が、それぞれ配設さ
れている。
【００２２】インテークエア配管24には被冷却流体とし
てのインテークエアの温度を検出するインテークエア温
度検出センサ27が、作動油配管25には被冷却流体として
の油圧回路の作動油の温度を検出する作動油温度検出セ
ンサ28が、クーラント配管26には被冷却流体としてのク
ーラント（冷却水）の温度を検出するクーラント温度検
出センサ29が、それぞれ設けられ、これらの温度検出セ
ンサ27，28，29は、それぞれの入力信号ライン31，32，
33を経てコントローラ34の信号入力部に接続されてい
る。
てのインテークエアの温度を検出するインテークエア温
度検出センサ27が、作動油配管25には被冷却流体として
の油圧回路の作動油の温度を検出する作動油温度検出セ
ンサ28が、クーラント配管26には被冷却流体としてのク
ーラント（冷却水）の温度を検出するクーラント温度検
出センサ29が、それぞれ設けられ、これらの温度検出セ
ンサ27，28，29は、それぞれの入力信号ライン31，32，
33を経てコントローラ34の信号入力部に接続されてい
る。
【００２３】また、このコントローラ34の信号出力部
は、出力信号ライン35を経て前記電油変換弁18の信号入
力部に接続されている。
は、出力信号ライン35を経て前記電油変換弁18の信号入
力部に接続されている。
【００２４】そして、このコントローラ34は、各種温度
検出センサ27，28，29により検出された温度情報信号を
演算処理し、このコントローラ34からの出力信号によ
り、電油変換弁18を介しファン用ポンプ13のポンプ吐出
流量を可変制御することで、ファン用モータ15の回転数
を可変制御し、温度検出センサ27，28，29により検出さ
れたインテークエア、作動油およびクーラントの各被冷
却流体の検出温度が予め設定された目標温度に到達する
ように冷却ファン17のファン回転数を可変制御し、各被
冷却流体がオーバヒートしないように適切に冷却する。
検出センサ27，28，29により検出された温度情報信号を
演算処理し、このコントローラ34からの出力信号によ
り、電油変換弁18を介しファン用ポンプ13のポンプ吐出
流量を可変制御することで、ファン用モータ15の回転数
を可変制御し、温度検出センサ27，28，29により検出さ
れたインテークエア、作動油およびクーラントの各被冷
却流体の検出温度が予め設定された目標温度に到達する
ように冷却ファン17のファン回転数を可変制御し、各被
冷却流体がオーバヒートしないように適切に冷却する。
【００２５】このように、コントローラ34は、冷却ファ
ン17により冷却される被冷却流体の検出温度が目標温度
となるようにファン回転数を可変制御するとともに、冷
却ファン17のファン回転数を低下させることにより、間
接的にメインポンプ12の出力を上昇させる機能も有す
る。
ン17により冷却される被冷却流体の検出温度が目標温度
となるようにファン回転数を可変制御するとともに、冷
却ファン17のファン回転数を低下させることにより、間
接的にメインポンプ12の出力を上昇させる機能も有す
る。
【００２６】すなわち、エンジン11によりメインポンプ
12と共に駆動されるファン用ポンプ13から吐出された作
動油にてファン用モータ15を作動し、このファン用モー
タ15により冷却ファン17を回動するが、コントローラ34
は、この冷却ファン17のファン回転数を低下させるよう
にファン用ポンプ13を制御することで、ファン用ポンプ
13およびファン用モータ15で費やされるファン駆動馬力
を下降させ、その分、相対的にメインポンプ12の出力を
上昇させることもできる。
12と共に駆動されるファン用ポンプ13から吐出された作
動油にてファン用モータ15を作動し、このファン用モー
タ15により冷却ファン17を回動するが、コントローラ34
は、この冷却ファン17のファン回転数を低下させるよう
にファン用ポンプ13を制御することで、ファン用ポンプ
13およびファン用モータ15で費やされるファン駆動馬力
を下降させ、その分、相対的にメインポンプ12の出力を
上昇させることもできる。
【００２７】次に、コントローラ34は、図２に示される
ように、各々の被冷却流体の検出温度に応じてファン回
転数を可変制御するアルゴリズムを有する。
ように、各々の被冷却流体の検出温度に応じてファン回
転数を可変制御するアルゴリズムを有する。
【００２８】この図２において、予め設定されたインテ
ークエア目標温度Ｔti、インテークエア温度検出センサ
27により検出されたインテークエア検出温度Ｔmi、予め
設定された作動油目標温度Ｔto、作動油温度検出センサ
28により検出された作動油検出温度Ｔmo、予め設定され
たクーラント目標温度Ｔtc、クーラント温度検出センサ
29により検出されたクーラント検出温度Ｔmcの各信号
は、それぞれの比例積分制御器（以下、これらの比例積
分制御器を「ＰＩ制御器37，38，39」という）に入力さ
れる。
ークエア目標温度Ｔti、インテークエア温度検出センサ
27により検出されたインテークエア検出温度Ｔmi、予め
設定された作動油目標温度Ｔto、作動油温度検出センサ
28により検出された作動油検出温度Ｔmo、予め設定され
たクーラント目標温度Ｔtc、クーラント温度検出センサ
29により検出されたクーラント検出温度Ｔmcの各信号
は、それぞれの比例積分制御器（以下、これらの比例積
分制御器を「ＰＩ制御器37，38，39」という）に入力さ
れる。
【００２９】これらのＰＩ制御器37，38，39は、インテ
ークエア、作動油およびクーラントの各被冷却流体の発
熱量および周囲温度に応じて整定される複数のファン目
標回転数を被冷却流体ごとにそれぞれ決定するもので、
これらのＰＩ制御器37，38，39から出力されたインテー
クエア用ファン目標回転数Ｎti、作動油用ファン目標回
転数Ｎtoおよびクーラント用ファン目標回転数Ｎtcの各
信号は、それぞれ飽和特性を有するリミッタ42，43，44
により上限および下限を設定される。
ークエア、作動油およびクーラントの各被冷却流体の発
熱量および周囲温度に応じて整定される複数のファン目
標回転数を被冷却流体ごとにそれぞれ決定するもので、
これらのＰＩ制御器37，38，39から出力されたインテー
クエア用ファン目標回転数Ｎti、作動油用ファン目標回
転数Ｎtoおよびクーラント用ファン目標回転数Ｎtcの各
信号は、それぞれ飽和特性を有するリミッタ42，43，44
により上限および下限を設定される。
【００３０】これらのリミッタ42，43，44を経たインテ
ークエア用ファン目標回転数Ｎti´、作動油用ファン目
標回転数Ｎto´およびクーラント用ファン目標回転数Ｎ
tc´は、総合目標回転数決定器45に入力され、この総合
目標回転数決定器45により、複数のファン目標回転数Ｎ
ti´，Ｎto´，Ｎtc´から一つの総合目標回転数Ｎttを
演算して決定する。
ークエア用ファン目標回転数Ｎti´、作動油用ファン目
標回転数Ｎto´およびクーラント用ファン目標回転数Ｎ
tc´は、総合目標回転数決定器45に入力され、この総合
目標回転数決定器45により、複数のファン目標回転数Ｎ
ti´，Ｎto´，Ｎtc´から一つの総合目標回転数Ｎttを
演算して決定する。
【００３１】例えば、この総合目標回転数決定器45は、
それぞれの被冷却流体のファン目標回転数Ｎti´，Ｎto
´，Ｎtc´を二乗し、それらを加算し、その平方根を求
めることにより総合目標回転数Ｎttを演算する。すなわ
ち、 Ｎtt＝｛Σ（被冷却流体ｎのファン目標回転数）2 ｝
1/2 または、Ｎtt＝｛（Ｎti´）2 ＋（Ｎto´）2 ＋（Ｎtc
´）2 ｝1/2 となる。
それぞれの被冷却流体のファン目標回転数Ｎti´，Ｎto
´，Ｎtc´を二乗し、それらを加算し、その平方根を求
めることにより総合目標回転数Ｎttを演算する。すなわ
ち、 Ｎtt＝｛Σ（被冷却流体ｎのファン目標回転数）2 ｝
1/2 または、Ｎtt＝｛（Ｎti´）2 ＋（Ｎto´）2 ＋（Ｎtc
´）2 ｝1/2 となる。
【００３２】この総合目標回転数Ｎttは、さらに飽和特
性により下限および上限を設定するリミッタ46を経て、
最終的なファン目標回転数Ｎtfとなる。
性により下限および上限を設定するリミッタ46を経て、
最終的なファン目標回転数Ｎtfとなる。
【００３３】図３には、前記作動油温度に関するＰＩ制
御器38の詳細が示されている。
御器38の詳細が示されている。
【００３４】この図３において、作動油目標温度Ｔtoお
よび作動油検出温度Ｔmoは、それらの誤差を演算するた
めの比較器51に導かれ、この比較器51から出力された誤
差信号にゲイン52が乗算された後に、下限および上限を
設定する飽和特性を有するリミッタ53により制限処理さ
れた信号値と、上記誤差信号にゲイン54が乗算され、積
分器55により積分処理され、さらにリミッタ56により制
限処理された信号値と、予期されたファン回転数Ｎefと
が、加算器57にて加算されることにより、前記作動油用
ファン目標回転数Ｎtoが決定される。
よび作動油検出温度Ｔmoは、それらの誤差を演算するた
めの比較器51に導かれ、この比較器51から出力された誤
差信号にゲイン52が乗算された後に、下限および上限を
設定する飽和特性を有するリミッタ53により制限処理さ
れた信号値と、上記誤差信号にゲイン54が乗算され、積
分器55により積分処理され、さらにリミッタ56により制
限処理された信号値と、予期されたファン回転数Ｎefと
が、加算器57にて加算されることにより、前記作動油用
ファン目標回転数Ｎtoが決定される。
【００３５】同様にして、インテークエア目標温度Ｔti
およびインテークエア検出温度ＴmiがＰＩ制御器37で処
理されて、前記インテークエア用ファン目標回転数Ｎti
が決定され、また、クーラント目標温度Ｔtcおよびクー
ラント検出温度ＴmcがＰＩ制御器39で処理されて、前記
クーラント用ファン目標回転数Ｎtcが決定される。
およびインテークエア検出温度ＴmiがＰＩ制御器37で処
理されて、前記インテークエア用ファン目標回転数Ｎti
が決定され、また、クーラント目標温度Ｔtcおよびクー
ラント検出温度ＴmcがＰＩ制御器39で処理されて、前記
クーラント用ファン目標回転数Ｎtcが決定される。
【００３６】次に、図示された実施形態の作用を説明す
る。
る。
【００３７】図２および図３に示されるように、温度検
出センサ27，28，29により検出されたインテークエア、
作動油およびクーラントの各被冷却流体の温度情報をも
とに、各被冷却流体の検出温度が目標温度に到達するよ
うに、比較器51などを含むＰＩ制御器37，38，39、およ
びリミッタ46などを通じて得られたファン目標回転数Ｎ
tfにより、冷却ファン17のファン回転数を制御する。
出センサ27，28，29により検出されたインテークエア、
作動油およびクーラントの各被冷却流体の温度情報をも
とに、各被冷却流体の検出温度が目標温度に到達するよ
うに、比較器51などを含むＰＩ制御器37，38，39、およ
びリミッタ46などを通じて得られたファン目標回転数Ｎ
tfにより、冷却ファン17のファン回転数を制御する。
【００３８】すなわち、インテークエア、作動油および
クーラントのいずれかの被冷却流体の検出温度がそれら
の目標温度より高いときは、その温度誤差に応じてファ
ン目標回転数Ｎtfを上昇させて、より強い冷却効果が得
られるように、常時または定期的に温度検出センサ27，
28，29で検出された温度情報をファン回転数にフィード
バックして、回転数センサを用いることなく、ファン回
転数を制御できるようにしている。
クーラントのいずれかの被冷却流体の検出温度がそれら
の目標温度より高いときは、その温度誤差に応じてファ
ン目標回転数Ｎtfを上昇させて、より強い冷却効果が得
られるように、常時または定期的に温度検出センサ27，
28，29で検出された温度情報をファン回転数にフィード
バックして、回転数センサを用いることなく、ファン回
転数を制御できるようにしている。
【００３９】その際、それぞれの被冷却流体の発熱量が
増加した場合、温度検出センサ27，28，29による検出温
度が、予め設定された目標温度に到達するには、より高
いファン回転数になるようにＰＩ制御器37，38，39が動
作する。
増加した場合、温度検出センサ27，28，29による検出温
度が、予め設定された目標温度に到達するには、より高
いファン回転数になるようにＰＩ制御器37，38，39が動
作する。
【００４０】例えば、作動油の目標温度が６０℃で、検
出温度が６１℃とすると、検出温度が６０℃になるよう
に冷却ファン17のファン回転数が増加し始める。もし、
発熱量が僅かであれば、僅かなファン回転数の上昇で
も、作動油温は６０℃に復帰するが、もし発熱量が大き
ければ、僅かなファン回転数の上昇では、作動油温は上
昇を続け、それと共にファン回転数も上昇する。やが
て、ファン回転数が十分に高くなると、作動油温は下が
り始め、目標温度に到達するとファン回転数の増加は止
まる。
出温度が６１℃とすると、検出温度が６０℃になるよう
に冷却ファン17のファン回転数が増加し始める。もし、
発熱量が僅かであれば、僅かなファン回転数の上昇で
も、作動油温は６０℃に復帰するが、もし発熱量が大き
ければ、僅かなファン回転数の上昇では、作動油温は上
昇を続け、それと共にファン回転数も上昇する。やが
て、ファン回転数が十分に高くなると、作動油温は下が
り始め、目標温度に到達するとファン回転数の増加は止
まる。
【００４１】また、目標温度および発熱量の条件が同じ
でも、周囲温度が高くなると、冷却ファン17は、同様に
より高いファン回転数となる。
でも、周囲温度が高くなると、冷却ファン17は、同様に
より高いファン回転数となる。
【００４２】このように、それぞれの被冷却流体の発熱
量と周囲温度に応じてファン回転数の整定する値が異な
る。言いかえると、温度毎に決まるファン回転数のマッ
プを持たずに制御していることが、この制御の特徴であ
る。
量と周囲温度に応じてファン回転数の整定する値が異な
る。言いかえると、温度毎に決まるファン回転数のマッ
プを持たずに制御していることが、この制御の特徴であ
る。
【００４３】総合目標回転数決定器45が｛Σ（被冷却流
体ｎのファン目標回転数）2 ｝1/2により総合目標回転
数Ｎttを計算する場合は、どの被冷却流体のファン目標
回転数が上昇した場合でも、必ず総合目標回転数Ｎttは
増加する。
体ｎのファン目標回転数）2 ｝1/2により総合目標回転
数Ｎttを計算する場合は、どの被冷却流体のファン目標
回転数が上昇した場合でも、必ず総合目標回転数Ｎttは
増加する。
【００４４】例えば、インテークエア温度、クーラント
温度（冷却水温）および作動油温度から決まるそれぞれ
の目標回転数が、３００r.p.m.、５００r.p.m.、７００
r.p.m.とすると、総合目標回転数Ｎttは９１１r.p.m.と
なる。ここで、クーラント温度から決まる目標回転数が
５００r.p.m.から６００r.p.m.に増加すると、総合目標
回転数Ｎttは９７０r.p.m.となる。
温度（冷却水温）および作動油温度から決まるそれぞれ
の目標回転数が、３００r.p.m.、５００r.p.m.、７００
r.p.m.とすると、総合目標回転数Ｎttは９１１r.p.m.と
なる。ここで、クーラント温度から決まる目標回転数が
５００r.p.m.から６００r.p.m.に増加すると、総合目標
回転数Ｎttは９７０r.p.m.となる。
【００４５】仮に、総合目標回転数＝最大値（被冷却流
体ｎのファン目標回転数）で総合目標回転数を決定した
場合は、クーラント温度から決まる目標回転数が５００
r.p.m.の時も６００r.p.m.の時も、総合目標回転数は７
００r.p.m.となり、システム全体の発熱量が増加してい
るにも関わらず、総合目標回転数は変化しない。
体ｎのファン目標回転数）で総合目標回転数を決定した
場合は、クーラント温度から決まる目標回転数が５００
r.p.m.の時も６００r.p.m.の時も、総合目標回転数は７
００r.p.m.となり、システム全体の発熱量が増加してい
るにも関わらず、総合目標回転数は変化しない。
【００４６】このように、総合目標回転数決定器45は、
どの被冷却流体の温度がかわっても総合目標回転数Ｎtt
が変化することも特徴の一つである。
どの被冷却流体の温度がかわっても総合目標回転数Ｎtt
が変化することも特徴の一つである。
【００４７】また、油圧ショベルなどの車両において、
作動油温などが低く、冷却の必要がないときは、ファン
用ポンプ13から吐出される流量を電油変換弁18で少なく
するように制御することで、冷却ファン17のファン回転
数を強制的に下げるが、このとき、ファン用ポンプ13に
て費されるエンジン11のファン駆動馬力は低下してお
り、その分、エンジン11で駆動されるメインポンプ12の
出力を上昇させることができ、エンジン11の出力を有効
に利用できるとともに、ファン回転数の低下により冷却
ファン17による周囲騒音を下げることができる。
作動油温などが低く、冷却の必要がないときは、ファン
用ポンプ13から吐出される流量を電油変換弁18で少なく
するように制御することで、冷却ファン17のファン回転
数を強制的に下げるが、このとき、ファン用ポンプ13に
て費されるエンジン11のファン駆動馬力は低下してお
り、その分、エンジン11で駆動されるメインポンプ12の
出力を上昇させることができ、エンジン11の出力を有効
に利用できるとともに、ファン回転数の低下により冷却
ファン17による周囲騒音を下げることができる。
【００４８】次に、ファン回転数制御方法を順を追って
説明する。
説明する。
【００４９】（１）エンジン11のインテークエア、作動
油およびクーラント（冷却水）の温度を、温度センサ2
7，28，29によりそれぞれ検出する。
油およびクーラント（冷却水）の温度を、温度センサ2
7，28，29によりそれぞれ検出する。
【００５０】（２）コントローラ34の内部にそれぞれ設
定された各被冷却流体の目標温度と、各々の温度検出セ
ンサ27，28，29により検出された各被冷却流体の検出温
度との差を、ＰＩ制御器37，38，39の比較器51で計算
し、この差にゲイン52，54および積分器55で比例積分制
御をかける。
定された各被冷却流体の目標温度と、各々の温度検出セ
ンサ27，28，29により検出された各被冷却流体の検出温
度との差を、ＰＩ制御器37，38，39の比較器51で計算
し、この差にゲイン52，54および積分器55で比例積分制
御をかける。
【００５１】（３）このＰＩ制御により、それぞれの被
冷却流体毎にファン目標回転数Ｎti，Ｎto，Ｎtcが決ま
り、さらにリミッタ42，43，44を経てファン目標回転数
Ｎti´，Ｎto´，Ｎtc´が決まる。
冷却流体毎にファン目標回転数Ｎti，Ｎto，Ｎtcが決ま
り、さらにリミッタ42，43，44を経てファン目標回転数
Ｎti´，Ｎto´，Ｎtc´が決まる。
【００５２】（４）これらの複数のファン目標回転数Ｎ
ti´，Ｎto´，Ｎtc´から総合目標回転数決定器45によ
り一つの総合目標回転数Ｎttを決める。具体的には、総
合目標回転数Ｎtt＝｛Σ（被冷却流体ｎのファン目標回
転数）2 ｝1/2 を用いて演算するが、後述するように、
これに限定されるものではない。
ti´，Ｎto´，Ｎtc´から総合目標回転数決定器45によ
り一つの総合目標回転数Ｎttを決める。具体的には、総
合目標回転数Ｎtt＝｛Σ（被冷却流体ｎのファン目標回
転数）2 ｝1/2 を用いて演算するが、後述するように、
これに限定されるものではない。
【００５３】そして、総合目標回転数Ｎttからリミッタ
46を経てファン目標回転数Ｎtfが最終的に決定される。
46を経てファン目標回転数Ｎtfが最終的に決定される。
【００５４】（５）ファン目標回転数Ｎtfが得られるよ
うに、コントローラ34は電油変換弁18を駆動して、ファ
ン用ポンプ13のポンプ吐出量を制御し、ファン用モータ
15のモータ回転数を制御し、冷却ファン17のファン回転
数を制御する。
うに、コントローラ34は電油変換弁18を駆動して、ファ
ン用ポンプ13のポンプ吐出量を制御し、ファン用モータ
15のモータ回転数を制御し、冷却ファン17のファン回転
数を制御する。
【００５５】（６）各被冷却流体の検出温度がそれぞれ
の目標温度に到達するように、前記（２）に戻り、フィ
ードバック制御を継続する。
の目標温度に到達するように、前記（２）に戻り、フィ
ードバック制御を継続する。
【００５６】以上のように、このファン回転数制御は、
回転数センサなどによりファン回転数を検出してフィー
ドバック制御するものではなく、各被冷却流体の温度検
出センサにより検出された温度をフィードバックして制
御するので、ファン回転数の絶対値は重要ではない。
回転数センサなどによりファン回転数を検出してフィー
ドバック制御するものではなく、各被冷却流体の温度検
出センサにより検出された温度をフィードバックして制
御するので、ファン回転数の絶対値は重要ではない。
【００５７】また、それぞれの被冷却流体の発熱量と周
囲温度に応じてファン回転数の整定する値が異なり、そ
れぞれの被冷却流体毎にファン目標回転数を持ち、この
複数のファン目標回転数に基づき一つの総合目標回転数
を決定する演算手法を備えている。
囲温度に応じてファン回転数の整定する値が異なり、そ
れぞれの被冷却流体毎にファン目標回転数を持ち、この
複数のファン目標回転数に基づき一つの総合目標回転数
を決定する演算手法を備えている。
【００５８】さらに、各被冷却流体の温度が低い時に
は、ファン回転数を下げるので、必要とするファン駆動
馬力が減少し、その分、メインポンプ油圧出力を上昇さ
せることができる。
は、ファン回転数を下げるので、必要とするファン駆動
馬力が減少し、その分、メインポンプ油圧出力を上昇さ
せることができる。
【００５９】そして、各被冷却流体の検出温度が目標温
度に到達するように制御が働くので、冬期には作動油温
や冷却水温の上昇が早くなり、作動油などの温度変化に
ともなって変動する粘性が早く安定するので、年間を通
じて、作動油などの粘性の差による応答性の差が小さく
なり、エンジンもより安定した温度で動作するようにな
る。
度に到達するように制御が働くので、冬期には作動油温
や冷却水温の上昇が早くなり、作動油などの温度変化に
ともなって変動する粘性が早く安定するので、年間を通
じて、作動油などの粘性の差による応答性の差が小さく
なり、エンジンもより安定した温度で動作するようにな
る。
【００６０】ここで、被冷却流体の検出温度が目標温度
に到達するように制御が働くとは、例えば冬期のエンジ
ン始動直後においては、電油変換弁18によりファン用ポ
ンプ13からの吐出流量を０または少量に制御することに
より、冷却ファンを停止させたり、または最低限のファ
ン回転数で駆動する場合も含む。
に到達するように制御が働くとは、例えば冬期のエンジ
ン始動直後においては、電油変換弁18によりファン用ポ
ンプ13からの吐出流量を０または少量に制御することに
より、冷却ファンを停止させたり、または最低限のファ
ン回転数で駆動する場合も含む。
【００６１】なお、総合目標回転数決定器45が総合目標
回転数Ｎttを決定する演算手法は、既に述べたものに限
定されるものではなく、他の演算方法でも可能である。
回転数Ｎttを決定する演算手法は、既に述べたものに限
定されるものではなく、他の演算方法でも可能である。
【００６２】例えば、重み関数Ｗｎ（０≦Ｗｎ≦１、Σ
Ｗｎ＝１）を用いて、総合目標回転数Ｎtt＝Σ｛Ｗｎ・
（被冷却流体ｎのファン目標回転数）｝としても良い。
Ｗｎ＝１）を用いて、総合目標回転数Ｎtt＝Σ｛Ｗｎ・
（被冷却流体ｎのファン目標回転数）｝としても良い。
【００６３】また、比例積分制御器（ＰＩ制御器）は、
これのみに限定されるものではなく、一般的に用いられ
る比例積分微分制御器（ＰＩＤ制御器）も含み、このＰ
ＩＤ制御器でも問題なく動作する。
これのみに限定されるものではなく、一般的に用いられ
る比例積分微分制御器（ＰＩＤ制御器）も含み、このＰ
ＩＤ制御器でも問題なく動作する。
【００６４】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、冷却の必
要度に応じて冷却ファンのファン回転数を効率良く制御
できるとともに、冷却の必要度が低いときはファン回転
数の低下により冷却ファンによる周囲騒音を下げること
ができる。
要度に応じて冷却ファンのファン回転数を効率良く制御
できるとともに、冷却の必要度が低いときはファン回転
数の低下により冷却ファンによる周囲騒音を下げること
ができる。
【００６５】請求項２記載の発明によれば、複数の被冷
却流体のそれぞれの温度情報から、対応する複数のファ
ン目標回転数をそれぞれ決定し、これらの各ファン目標
回転数に基づき一つの総合目標回転数を決定するので、
複数の被冷却流体を一つの冷却ファンにより適切に冷却
できる。
却流体のそれぞれの温度情報から、対応する複数のファ
ン目標回転数をそれぞれ決定し、これらの各ファン目標
回転数に基づき一つの総合目標回転数を決定するので、
複数の被冷却流体を一つの冷却ファンにより適切に冷却
できる。
【００６６】請求項３記載の発明によれば、ファン回転
数を低下させることにより、ファン駆動馬力を下げ、相
対的に作業用のメインポンプの出力を上昇させるから、
エンジン出力を有効に利用できるとともに、メインポン
プの出力上昇により作業性を向上できる。
数を低下させることにより、ファン駆動馬力を下げ、相
対的に作業用のメインポンプの出力を上昇させるから、
エンジン出力を有効に利用できるとともに、メインポン
プの出力上昇により作業性を向上できる。
【００６７】請求項４記載の発明によれば、コントロー
ラは、温度検出センサにより検出された被冷却流体の検
出温度が目標温度となるようにファン用ポンプの吐出流
量制御を通じて冷却ファンのファン回転数を制御するの
で、冷却の必要度に応じて冷却ファンを効率良く駆動で
きる。さらに、被冷却流体の検出温度が低いときなど、
冷却の必要度が低いときは、ファン回転数を低下させる
ので、冷却ファンによる周囲騒音を下げることができる
とともに、ファン駆動馬力が減少するので、その分、同
一エンジンで駆動される作業用のメインポンプの出力を
相対的に上昇させることができ、作業性を向上できる。
また、コントローラにより被冷却流体の検出温度が目標
温度に到達するように制御するので、冬期には作動油な
どの温度上昇が早くなり、その粘性が早く安定するの
で、年間を通じて、作動油などの粘性の差による応答性
の差が小さくなり、エンジンもより安定した温度で動作
するようになる。
ラは、温度検出センサにより検出された被冷却流体の検
出温度が目標温度となるようにファン用ポンプの吐出流
量制御を通じて冷却ファンのファン回転数を制御するの
で、冷却の必要度に応じて冷却ファンを効率良く駆動で
きる。さらに、被冷却流体の検出温度が低いときなど、
冷却の必要度が低いときは、ファン回転数を低下させる
ので、冷却ファンによる周囲騒音を下げることができる
とともに、ファン駆動馬力が減少するので、その分、同
一エンジンで駆動される作業用のメインポンプの出力を
相対的に上昇させることができ、作業性を向上できる。
また、コントローラにより被冷却流体の検出温度が目標
温度に到達するように制御するので、冬期には作動油な
どの温度上昇が早くなり、その粘性が早く安定するの
で、年間を通じて、作動油などの粘性の差による応答性
の差が小さくなり、エンジンもより安定した温度で動作
するようになる。
【００６８】請求項５記載の発明によれば、複数の比例
積分制御器により決定された複数の被冷却流体に対応す
る複数のファン目標回転数に基づき、総合目標回転数決
定器により一つの総合目標回転数を決定するので、複数
の被冷却流体を一つの冷却ファンにより適切に冷却でき
る。
積分制御器により決定された複数の被冷却流体に対応す
る複数のファン目標回転数に基づき、総合目標回転数決
定器により一つの総合目標回転数を決定するので、複数
の被冷却流体を一つの冷却ファンにより適切に冷却でき
る。
【図１】本発明に係るファン回転数制御装置の一実施形
態を示すブロック図である。
態を示すブロック図である。
【図２】同上制御装置のコントローラにより被冷却流体
の検出温度に応じてファン回転数を制御するアルゴリズ
ムを示すブロック図である。
の検出温度に応じてファン回転数を制御するアルゴリズ
ムを示すブロック図である。
【図３】同上コントローラにおけるＰＩ制御器の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
11 エンジン 12 メインポンプ 13 ファン用ポンプ 15 ファン用モータ 17 冷却ファン 27，28，29 温度検出センサ 34 コントローラ 37，38，39 比例積分制御器（ＰＩ制御器） 45 総合目標回転数決定器
Claims (5)
- 【請求項１】 被冷却流体の温度を検出し、 検出温度が予め設定された目標温度となるように被冷却
流体を冷却する冷却ファンのファン回転数を制御するこ
とを特徴とするファン回転数制御方法。 - 【請求項２】 被冷却流体は複数あり、 それぞれの被冷却流体の発熱量および周囲温度に応じて
整定される複数のファン目標回転数を被冷却流体ごとに
決定し、 これらの複数のファン目標回転数に基づき一つの総合目
標回転数を決定することを特徴とする請求項１記載のフ
ァン回転数制御方法。 - 【請求項３】 エンジンにより作業用のメインポンプと
共に駆動されるファン用ポンプにてファン用モータを介
して冷却ファンを回動し、 メインポンプの出力を上昇させるときは、冷却ファンの
ファン回転数を低下させることを特徴とする請求項１ま
たは２記載のファン回転数制御方法。 - 【請求項４】 エンジンと、 エンジンにより駆動される作業用のメインポンプと、 メインポンプと共にエンジンにより駆動されるファン用
ポンプと、 ファン用ポンプから吐出された作動流体にて作動するフ
ァン用モータと、 ファン用モータにより回動される冷却ファンと、 冷却ファンにて冷却された被冷却流体の温度を検出する
温度検出センサと、 温度検出センサにより検出された被冷却流体の検出温度
が予め設定された目標温度となるようにファン用ポンプ
の吐出流量制御を通じて冷却ファンのファン回転数を制
御するコントローラとを具備したことを特徴とするファ
ン回転数制御装置。 - 【請求項５】 コントローラは、 複数の被冷却流体の発熱量および周囲温度に応じて整定
される複数のファン目標回転数を被冷却流体ごとにそれ
ぞれ決定する複数の比例積分制御器と、 これらの複数のファン目標回転数に基づき一つの総合目
標回転数を決定する総合目標回転数決定器とを具備した
ことを特徴とする請求項４記載のファン回転数制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28694598A JP3295650B2 (ja) | 1998-10-08 | 1998-10-08 | ファン回転数制御方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28694598A JP3295650B2 (ja) | 1998-10-08 | 1998-10-08 | ファン回転数制御方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000110560A true JP2000110560A (ja) | 2000-04-18 |
| JP3295650B2 JP3295650B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=17710995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28694598A Expired - Fee Related JP3295650B2 (ja) | 1998-10-08 | 1998-10-08 | ファン回転数制御方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3295650B2 (ja) |
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-
1998
- 1998-10-08 JP JP28694598A patent/JP3295650B2/ja not_active Expired - Fee Related
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