JP2007046554A - 建設機械用冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エアコン設定温度等のデータを用いることなくエアコン性能の低下を確実に防止してオペレータの居住性を向上させるとともに、不必要に冷却ファンの回転数が上昇するのを防止し、低燃費化と低騒音化を実現して環境負荷を低下させる。
【解決手段】エンジン１の回転数が所定回転数より低く且つ、エンジン冷却水の水温が所定値より低く、冷却ファン４の回転数がエアコンコンデンサ７の冷却に必要な冷却風を供給可能な回転数に達していない状態でエアコンを作動させたとき、エンジン１の回転数を上昇させるように制御して、冷却ファン４の回転数を、エアコンコンデンサ７の冷却に必要な冷却風を供給可能な回転数に上昇させる制御手段１１を具備させた。
【選択図】図１

Description

本発明は、建設機械用冷却装置に関するものであり、特に、油圧ショベル等の建設機械における冷却装置において、キャブ等内のオペレータの居住性を向上させるとともに、不必要に冷却ファンの回転数が上昇するのを防止して低燃費化と低騒音化を実現し、環境負荷を低下させることが可能な建設機械用冷却装置に関するものである。

建設機械用冷却装置に関連する従来技術として、例えば次のようなエンジン冷却装置が知られている。この従来技術は、エンジンのファン駆動軸に流体継手を介して温度感応型冷却ファンが連結され、該温度感応型冷却ファンによってラジエータ、オイルクーラ及びエアコンコンデンサが冷却されるように構成されている。前記温度感応型冷却ファンは、流体継手の滑り率（伝達トルクの大きさ）を外気温等に応じて切り換えることにより、ファン回転数を自動的に変更できるようになっている。一方、前記エンジンの回転数制御系には、エンジン回転数を検出する回転数センサからの回転数信号、ラジエータを通過した後の冷却風温度を検出する温度センサからの温度信号、エアコンスイッチからのスイッチ信号及びエンジン回転数設定ダイアルからのエンジン回転数設定信号の各信号を入力し、エンジン回転数設定装置を操作するモータの駆動信号を出力するコントローラが備えられている。

そして、エンジン回転数が暖機運転時の回転数である場合において、温度感応型冷却ファンの回転数を、エアコンコンデンサの冷却に必要な最低風量の冷却風を供給可能な回転数以下になるように設定して、エンジン冷却水及び作動油の過冷却を防止するようにしている。また、エアコンスイッチが稼働状態に切り換えられたときは、コントローラは、エンジンの回転数を暖気運転時のエンジン回転数よりも上昇させる駆動信号を出力して、エアコンコンデンサに供給される冷却風量を、エアコンコンデンサの冷却に必要な最低風量又はそれ以上にして、エンジン冷却水及び作動油の過冷却防止とエアコンコンデンサの適正冷却とを共に満足できるようにしている。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−６８６４０号公報（第４〜６頁、図１）。

特許文献１に記載の従来技術においては、エンジンの回転数制御系におけるコントローラに、エンジン回転数センサからの回転数信号、ラジエータを通過した後の冷却風温度の温度信号、エアコンスイッチからのスイッチ信号及びエンジン回転数設定ダイアルからのエンジン回転数設定信号の各信号を入力し、これらの入力信号に基づいてエンジン回転数を制御するようにしている。このように、コントローラへの入力信号のうち、エアコンに関連する信号としては、エアコンスイッチからのスイッチ信号のみである。このため、上記従来のエンジン冷却装置は、エンジン冷却水及び作動油の過冷却防止を主眼にしたものと考えられる。

ところで、油圧ショベル等の建設機械における冷却装置において、エンジンの駆動軸に、エンジン冷却水の水温に応じて回転数を可変するファンクラッチを介して冷却ファンを連結し、該冷却ファンによってラジエータ及びエアコンコンデンサ等を冷却するように構成し、低温時やエンジンの始動直後など、冷却水温が低いときは、前記冷却ファンの回転数を自動的に低下させて、低燃費化、低騒音化を図りうるようにしたものが考えられている。

しかし、そのような場合で且つ、キャブ内の温度が高くエアコンの冷房をオンにした場合には、前記冷却ファンの回転数が低いためにエアコンコンデンサが十分に冷却されず、エアコンからキャブ内に十分に冷えた冷気が吹き出されずに居住性が損なわれることになる。

これを防止するためには、前記ファンクラッチの回転低下率を下げることが考えられる。しかし、この処置を採るとエアコンが使われていない場合にも冷却ファンの回転数が上がってしまうため、燃費、騒音が上がることになって望ましくない。

そこで、エアコン設定温度等のデータを用いることなくエアコン性能の低下を確実に防止してオペレータの居住性をより一層向上させるとともに、不必要に冷却ファンの回転数が上昇するのを防止し、低燃費化と低騒音化を実現して環境負荷を低下させるために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、エンジンの駆動軸に、エンジン冷却水の水温に応じて回転数を可変するファンクラッチを介して冷却ファンを連結し、該冷却ファンによりラジエータ、オイルクーラ及びエアコンコンデンサを冷却するように構成してなる建設機械用冷却装置であって、前記エンジンの回転数が所定回転数より低く且つ、前記エンジン冷却水の水温が所定値より低く、前記冷却ファンの回転数が前記エアコンコンデンサの冷却に必要な冷却風を供給可能な回転数に達していない状態でエアコンを作動させたとき、前記エンジンの回転数を上昇させるように制御して、前記冷却ファンの回転数を、前記エアコンコンデンサの冷却に必要な冷却風を供給可能な回転数に上昇させる制御手段を有する建設機械用冷却装置を提供する。

この構成によれば、エンジンの回転数が低く且つ、エンジン冷却水の水温が低い場合に、エアコンを作動させたときにのみ、エンジンの回転数が上昇するように制御されて冷却ファンの回転数が上がり、エアコンコンデンサが十分に冷却される。この結果、エアコンから適正に冷えた冷気が吹き出されるとともに冷却ファンの回転数が不必要に上昇するのが防止される。

請求項２記載の発明は、上記制御手段は、上記エンジンの回転数、外気温、上記エンジン冷却水の水温、上記オイルクーラに導かれる作動油の温度及び上記エアコンにおけるコンプレッサの作動状態の少なくともいずれかのデータを入力し、該データが予め設定した条件を満たした場合に前記エンジンの回転数を上昇させるように制御する建設機械用冷却装置を提供する。

この構成によれば、外気温、エンジン冷却水の水温及び作動油の温度からファンクラッチの作動状態が推定される。またコンプレッサの作動状態（頻度）からエアコンが急冷状態なのか、定常状態なのかが推定される。これらの推定結果及びエンジンの現在回転数から、エンジンの回転数をどの程度上昇させるかが判断されて該エンジンの回転数制御が行われる。

請求項１記載の発明は、エンジンの回転数が所定回転数より低く且つ、エンジン冷却水の水温が所定値より低く、冷却ファンの回転数がエアコンコンデンサの冷却に必要な冷却風を供給可能な回転数に達していない状態でエアコンを作動させたとき、前記エンジンの回転数を上昇させるように制御して、前記冷却ファンの回転数を、前記エアコンコンデンサの冷却に必要な冷却風を供給可能な回転数に上昇させる制御手段を具備させたので、エアコンから、該エアコンの空調対象であるキャブ等内に適正に冷えた冷気が吹き出されるとともに冷却ファンの回転数が不必要に上昇するのが防止されることで、オペレータの居住性を向上させることができるとともに、低燃費化と低騒音化を実現して環境負荷を低下させることができるという利点がある。

請求項２記載の発明は、上記制御手段は、上記エンジンの回転数、外気温、上記エンジン冷却水の水温、上記オイルクーラに導かれる作動油の温度及び上記エアコンにおけるコンプレッサの作動状態の少なくともいずれかのデータを入力し、該データが予め設定した条件を満たした場合に前記エンジンの回転数を上昇させるようにしたので、回転センサ等を設置することなく、ファンクラッチの作動状態が推定され、またキャブ等内の温度やエアコン設定温度等の測定データを用いることなく、エアコンが急冷状態なのか、定常状態なのかが推定されることで、エンジンの回転数制御を低コストで容易に行うことができるとともにエアコン性能の低下が確実に防止されてオペレータの居住性をより一層向上させることができるという利点がある。

エアコン設定温度等のデータを用いることなくエアコン性能の低下を確実に防止してオペレータの居住性をより一層向上させるとともに、不必要に冷却ファンの回転数が上昇するのを防止し、低燃費化と低騒音化を実現して環境負荷を低下させるという目的を、エンジンの駆動軸に、エンジン冷却水の水温に応じて回転数を可変するファンクラッチを介して冷却ファンを連結し、該冷却ファンによりラジエータ、オイルクーラ及びエアコンコンデンサを冷却するように構成してなる建設機械用冷却装置であって、前記エンジンの回転数が所定回転数より低く且つ、前記エンジン冷却水の水温が所定値より低く、前記冷却ファンの回転数が前記エアコンコンデンサの冷却に必要な冷却風を供給可能な回転数に達していない状態でエアコンを作動させたとき、前記エンジンの回転数、外気温、前記エンジン冷却水の水温、前記オイルクーラに導かれる作動油の温度及び前記エアコンにおけるコンプレッサの作動状態の少なくともいずれかのデータを入力し、該データが予め設定した条件を満たした場合に前記エンジンの回転数を上昇させるように制御して、前記冷却ファンの回転数を、前記エアコンコンデンサの冷却に必要な冷却風を供給可能な回転数に上昇させるコントローラを具備させることにより実現した。

以下、本発明の実施例を図面に従って詳述する。まず、本実施例に係る建設機械用冷却装置の構成を説明する。本実施例は、建設機械として油圧ショベルに適用されている。図１は建設機械用冷却装置の構成を示すブロック図である。

図１において、エンジン１の駆動軸２に、エンジン冷却水の水温に応じて回転数を可変するファンクラッチ３を介して冷却ファン４が連結されている。該冷却ファン４によりラジエータ５、オイルクーラ６及びエアコンコンデンサ７が冷却されるように構成されている。

前記ラジエータ５は、前記エンジン１内を循環する前記エンジン冷却水を空冷するためのものであり、前記オイルクーラ６は、油圧ショベルにおける各種アクチュエータ等で仕事をした後に戻る作動油を空冷するためのものである。

前記エンジン１の駆動軸２には、プーリ及びベルト等の回転伝達手段（図示せず）を介してエアコンにおけるコンプレッサ８が連結されている。該エアコンは、油圧ショベルにおけるキャブ内の空調用として設けられており、前記コンプレッサ８、エアコンコンデンサ７及び前記キャブ内に臨むエアコンユニット９等が備えられている。

一方、前記エンジン１の回転数制御系には、エンジン回転センサ１ａからのエンジン回転数、外気温センサ１０からの外気温、冷却水温度センサ５ａからのエンジン冷却水温、作動油温度センサ６ａからの作動油温及び前記コンプレッサ８の作動状態の少なくともいずれかのデータを入力し、該入力データが予め設定した条件を満たした場合に前記エンジン１に対し、回転数制御指令を出力して該エンジンの回転数を上昇させるように制御する制御手段としてのコントローラ１１が備えられている。

次に、上述のように構成された建設機械用冷却装置の作用を説明する。外気温が低く、エンジン１の始動直後などでエンジン回転数及びエンジン冷却水温が共に低く、エアコンが非作動状態のとき、冷却ファン４は、エアコンコンデンサ７の冷却に必要な回転数以下の回転数で回転して、低燃費化と低騒音化が図られている。

このような場合で且つ、キャブ内の温度が高く、エアコンが作動状態に設定されると、コントローラ１１により、外気温、エンジン冷却水温及び作動油温からファンクラッチ３の作動状態が推定される。またコンプレッサ８の作動状態（頻度）からエアコンが急冷状態なのか、定常状態なのかが推定される。これらの推定結果及びエンジン１の現在回転数から、エンジン回転数をどの程度上昇させるかが判断され、エンジン１に対し、回転数制御指令が出力される。

ファンクラッチ３の作動状態を、前記外気温、エンジン冷却水温及び作動油温から推定するのは、該ファンクラッチ３の構造上、その作動状態を直接測定することが困難なためである。

エンジン１では、前記回転数制御指令に応じて燃料噴射量が調整され、エンジン回転数が上昇する。この結果、前記冷却ファン４が、エアコンコンデンサ７の冷却に必要な冷却風を供給可能な回転数に上昇し、該エアコンコンデンサ７が十分に冷却されて、エアコンユニット９から適正に冷えた冷気がキャブ内に吹き出される。

上述したように、本実施例に係る建設機械用冷却装置においては、エアコンユニット９から、エアコンの空調対象であるキャブ内に適正に冷えた冷気が吹き出されるとともに冷却ファン４の回転数が不必要に上昇するのが防止されることで、オペレータの居住性を向上させることができるとともに、低燃費化と低騒音化を実現して環境負荷を低下させることができる。

回転センサ等を設置することなく、ファンクラッチ３の作動状態が推定され、またキャブ内の温度やエアコン設定温度等の測定データを用いることなく、エアコンが急冷状態なのか、定常状態なのかが推定されることで、エンジン１の回転数制御を低コストで容易に行うことができるとともにエアコン性能の低下を確実に防止することができる。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。

本発明の実施例に係る建設機械用冷却装置の構成を示すブロック図。

符号の説明

１ エンジン
１ａ エンジン回転センサ
２ 駆動軸
３ ファンクラッチ
４ 冷却ファン
５ ラジエータ
５ａ 冷却水温度センサ
６ オイルクーラ
６ａ 作動油温度センサ
７ エアコンコンデンサ
８ コンプレッサ
９ エアコンユニット
１０ 外気温センサ
１１ コントローラ（制御手段）

Claims (2)

1. エンジンの駆動軸に、エンジン冷却水の水温に応じて回転数を可変するファンクラッチを介して冷却ファンを連結し、該冷却ファンによりラジエータ、オイルクーラ及びエアコンコンデンサを冷却するように構成してなる建設機械用冷却装置であって、
   前記エンジンの回転数が所定回転数より低く且つ、前記エンジン冷却水の水温が所定値より低く、前記冷却ファンの回転数が前記エアコンコンデンサの冷却に必要な冷却風を供給可能な回転数に達していない状態でエアコンを作動させたとき、前記エンジンの回転数を上昇させるように制御して、前記冷却ファンの回転数を、前記エアコンコンデンサの冷却に必要な冷却風を供給可能な回転数に上昇させる制御手段を有することを特徴とする建設機械用冷却装置。
2. 上記制御手段は、上記エンジンの回転数、外気温、上記エンジン冷却水の水温、上記オイルクーラに導かれる作動油の温度及び上記エアコンにおけるコンプレッサの作動状態の少なくともいずれかのデータを入力し、該データが予め設定した条件を満たした場合に前記エンジンの回転数を上昇させるように制御することを特徴とする請求項１記載の建設機械用冷却装置。

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