JP2015169118A - 建設機械の冷却ファン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】暖機動作による熱影響を抑制することができる建設機械の冷却ファン制御装置の提供。【解決手段】本発明は、メインポンプ吐出圧力センサ２５によって検出されたメインポンプ吐出圧力Ｐ、エンジン冷却水温度センサ２６によって検出されたエンジン冷却水温度Ｔｗ、作動油温度センサ２７によって検出された作動油温度Ｔｏ、及びエンジン回転数センサ２８によって検出されたエンジン回転数Ｅに応じて冷却ファン２１の回転数を制御する制御部１０ａを備え、この制御部１０ａによって制御された回転数で冷却ファン２１が回転することにより、生起された冷却風をオイルクーラ１９及びコントロールバルブ１３へ送るようにした。【選択図】図３

Description

本発明は油圧ショベル等の建設機械に備えられた冷却ファンの回転数を制御する建設機械の冷却ファン制御装置に関する。

一般に、油圧ショベル等の建設機械は、走行体の上部に旋回フレームを介して設けられ、左右方向に旋回する旋回体と、この旋回体の前方に取り付けられて上下方向に回動するフロント作業機とを備えている。旋回体は、エンジンルーム内に格納されたエンジンと、このエンジンによって駆動されるメインポンプと、このメインポンプから吐出された作動油の流れを制御するコントロールバルブとを有している。

一方、フロント作業機は、このコントロールバルブから供給される作動油によって動作するアクチュエータと、このアクチュエータによって駆動する作業体とを有し、この作業体によって掘削等の作業が行われる。このとき、エンジンが駆動してメインポンプからコントロールバルブを介してアクチュエータへ作動油が圧油として吐出されることにより、エンジン冷却水や作動油の温度が徐々に上昇する。

このようなエンジン冷却水や作動油の温度の上昇を抑えるために、エンジン冷却水を冷却するラジエータ、メインポンプから吐出された作動油を冷却するオイルクーラ、及び回転することで生起した冷却風によりこれらのラジエータとオイルクーラ内を循環するエンジン冷却水及び作動油を冷却する冷却ファンが旋回体内に設けられている。

そして、旋回体内において種々の条件や環境に応じて最適な冷却効率が図れるように、建設機械には冷却ファンの回転数を制御して冷却風の流量を調整することができる冷却ファン制御装置が設けられている。このような冷却ファン制御装置の従来技術の１つとして、エンジンから独立して設けられた冷却ファンに適用され、この冷却ファンの駆動に関連する後述の状態量を検出する検出部と、この検出部によって検出された状態量に基づいて冷却ファンの回転数を制御する制御部とを備えた油圧駆動冷却ファンの制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、この従来技術の油圧駆動冷却ファンの制御装置では、冷却ファンの駆動に関連する状態量として、エンジン冷却水温度、作動油温度、及びエンジン回転数を用いており、制御部は、これらのエンジン冷却水温度、作動油温度、及びエンジン回転数にそれぞれ対応する目標ファン回転数のデータを記憶し、検出されたエンジン冷却水温度に対応する目標ファン回転数と検出された作動油温度に対応する目標ファン回転数とを比較して大きい方の目標ファン回転数を選択し、この選択した目標ファン回転数と検出されたエンジン回転数に対応する目標ファン回転数とを比較して小さい方の目標ファン回転数に応じて冷却ファンの回転数を制御するようにしている。そして、冷却ファン回転数の上限がエンジン冷却水温度及び作動油温度に応じて設定されている。

従って、上述の従来技術の油圧駆動冷却ファンの制御装置を油圧ショベルに適用した場合には、例えば掘削等の作業によってエンジンの負荷が変動したときには、冷却ファンがエンジン冷却水温度及び作動油温度に応じて一定の回転数に制御されるので、冷却ファンによる冷却不足や過冷却を抑制することができる。一方、エンジン冷却水温度及び作動油温度が低くなり易い寒冷地等の環境において油圧ショベルで作業を行う場合には、エンジン冷却水温度や作動油温度を迅速に上昇させて車体の動作を良好な状態にするために、バケットをクラウド方向へ動かしてメインポンプの負荷を高めるバケットクラウドリリーフ等の暖機動作が行われている。

特許第４２８５８６６号公報

しかし、特許文献１に開示された従来技術の油圧駆動冷却ファンの制御装置は、上述したようなエンジン冷却水温度及び作動油温度が低くなり易い環境下にあっては、過冷却を回避するためにエンジン冷却水温度及び作動油温度に応じて冷却ファンの回転数が冷却能力の小さい低速回転数に抑えられるので、上述のバケットクラウドリリーフ等の暖機動作が一定の時間継続されると、作動油温度が急上昇する。

そのため、コントロールバルブのうち作動油が流通する油路付近では、その他の部分に比べて温度が高くなり、コントロールバルブ内で温度差が生じることにより、温度が高くなった部分が熱膨張する等の熱影響を受けるので、コントロールバルブ内のメインスプールがスティックし易い状態になる。万一、メインスプールがスティックした場合には、暖機動作が終了してパイロットレバーが操作されても、暖機動作に使用されなかった別のアクチュエータが動かなかったり、あるいは仮に動いてもパイロットレバーが戻されたときに停止しない虞があり、操作者の意図通りにフロント作業機を動かすことができないことが懸念されている。

本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、暖機動作による熱影響を抑制することができる建設機械の冷却ファン制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の建設機械の冷却ファン制御装置は、エンジンと、このエンジンによって駆動されるメインポンプと、このメインポンプから吐出された作動油の流れを制御するコントロールバルブと、このコントロールバルブから供給される作動油によって動作するアクチュエータと、前記エンジンを冷却するエンジン冷却水を冷却するラジエータと、前記メインポンプから吐出された作動油を冷却するオイルクーラと、回転することで生起した冷却風により前記ラジエータ内を循環するエンジン冷却水を冷却する第１の冷却ファンと、前記エンジンから独立して設けられ、回転することで生起した冷却風により前記オイルクーラ内を循環する作動油を冷却する第２の冷却ファンとを備えた建設機械に設けられ、前記冷却ファンの駆動に関連する状態量を検出する検出部と、この検出部によって検出された状態量に基づいて、前記第２の冷却ファンの回転数を制御する制御部とを備え、前記状態量は、エンジン冷却水温度、作動油温度、及びエンジン回転数を含み、前記検出部は、エンジン冷却水温度を検出するエンジン冷却水温度センサと、作動油温度を検出する作動油温度センサと、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサとを含む建設機械の冷却ファン制御装置において、前記状態量として、メインポンプ吐出圧力を含むと共に、前記検出部として、メインポンプ吐出圧力を検出するメインポンプ吐出圧力センサを含み、前記コントロールバルブは、前記第２の冷却ファンが回転して生起する冷却風の流路に配置され、前記制御部は、前記メインポンプ吐出圧力センサによって検出されたメインポンプ吐出圧力、前記エンジン冷却水温度センサによって検出されたエンジン冷却水温度、前記作動油温度センサによって検出された作動油温度、及び前記エンジン回転数センサによって検出されたエンジン回転数に応じて前記第２の冷却ファンの回転数を制御することを特徴としている。

このように構成した本発明は、エンジン冷却水温度及び作動油温度が低くなり易い寒冷地等の環境において暖機動作が行われれば、メインポンプ吐出圧力が上昇するので、第２の冷却ファンの駆動に関連する状態量として、エンジン冷却水温度、作動油温度、及びエンジン回転数に加えてメインポンプ吐出圧力も考慮して第２の冷却ファンの回転数を制御部で制御することにより、エンジン冷却水温度及び作動油温度が低温度であっても、第２の冷却ファンの回転数を上昇させることができる。そして、第２の冷却ファンが回転して生起された冷却風によってコントロールバルブ内で発生した熱を発散させることができるので、コントロールバルブ内で生じる温度差を緩和することができる。これにより、暖機動作による熱影響を抑制できるので、コントロールバルブ内のメインスプールのスティックを回避することができる。

また、本発明に係る建設機械の冷却ファン制御装置は、前記発明において、前記制御部は、メインポンプ吐出圧力と目標ファン回転数との関係が予め設定された第１設定部と、この第１設定部で設定されたメインポンプ吐出圧力と目標ファン回転数との関係と、前記メインポンプ吐出圧力センサによって検出されたメインポンプ吐出圧力とに基づいて目標ファン回転数を演算する第１演算部と、エンジン冷却水温度と目標ファン回転数との関係が予め設定された第２設定部と、この第２設定部で設定されたエンジン冷却水温度と目標ファン回転数との関係と、前記エンジン冷却水温度センサによって検出されたエンジン冷却水温度とに基づいて目標ファン回転数を演算する第２演算部と、作動油温度と目標ファン回転数との関係が予め設定された第３設定部と、この第３設定部で設定された作動油温度と目標ファン回転数との関係と、前記作動油温度センサによって検出された作動油温度とに基づいて目標ファン回転数を演算する第３演算部と、エンジン回転数と目標ファン回転数との関係が予め設定された第４設定部と、この第４設定部で設定されたエンジン回転数と目標ファン回転数との関係と、前記エンジン回転数センサによって検出されたエンジン回転数とに基づいて目標ファン回転数を演算する第４演算部と、前記第１演算部によって演算された目標ファン回転数、前記第２演算部によって演算された目標ファン回転数、及び前記第３演算部によって演算された目標ファン回転数を比較して最も大きい目標ファン回転数を選択し、この選択した目標ファン回転数と前記第４演算部によって演算された目標ファン回転数を比較して最も小さい目標ファン回転数を選択する選択部とを含むことを特徴としている。

このように構成した本発明は、第１設定部におけるメインポンプ吐出圧力と目標ファン回転数との関係、第２設定部におけるエンジン冷却水温度と目標ファン回転数との関係、第３設定部における作動油温度と目標ファン回転数との関係、及び第４設定部におけるエンジン回転数と目標ファン回転数との関係は、通常、エンジンのオーバーヒート等を防ぐためにメインポンプ吐出圧力、エンジン冷却水温度、作動油温度、及びエンジン回転数の上昇に応じて目標ファン回転数が大きくなるように設定される。そのため、エンジン冷却水温度及び作動油温度が低くなり易い寒冷地等の環境で暖機動作が行われるときには、第１演算部によって演算される目標ファン回転数が、第２演算部及び第３演算部によって演算される目標ファン回転数よりも大きくなり、第４演算部によって演算される目標ファン回転数よりも小さくなるので、選択部によってメインポンプ吐出圧力に対応した目標ファン回転数が冷却ファンの回転数として選択される。

一方、暖機動作が終了してエンジン冷却水温度及び作動油温度が上昇すると、第２演算部及び第３演算部によって演算される目標ファン回転数が第１演算部によって演算される目標ファン回転数よりも大きくなるので、選択部によってエンジン冷却水温度、作動油温度、及びエンジン回転数のいずれかに対応した目標ファン回転数が第２の冷却ファンの回転数として選択される。従って、制御部は、選択部によって暖機動作の終了前後において第２の冷却ファンの回転数を各状態量に対応した目標ファン回転数に円滑に切替えることができる。

また、本発明に係る建設機械の冷却ファン制御装置は、前記発明において、前記選択部は、前記エンジン冷却水温度センサによって検出されたエンジン冷却水温度が所定の第１温度以下、前記作動油温度センサによって検出された作動油温度が所定の第２温度以下、及び前記メインポンプ吐出圧力センサによって検出されたメインポンプ吐出圧力が所定の圧力以上のとき、前記第１演算部によって演算された目標ファン回転数を選択することを特徴としている。

このように構成した本発明は、エンジン冷却水温度及び作動油温度が低くなり易い寒冷地等の環境において暖機動作が行われているときには、第１設定部で設定されたメインポンプ吐出圧力と目標ファン回転数との関係と、メインポンプ吐出圧力センサで検出されたメインポンプ吐出圧力とから第１演算部で演算された目標ファン回転数が選択部によって優先して選択されるので、エンジン冷却水温度、作動油温度、及びエンジン回転数に拘わらず、メインポンプ吐出圧力の上昇に応じた第２の冷却ファンの回転数の制御を容易に行うことができる。

また、本発明に係る建設機械の冷却ファン制御装置は、前記発明において、前記第１設定部で設定される前記所定の圧力以上のメインポンプ吐出圧力に対応した目標ファン回転数は、前記第２設定部、前記第３設定部、及び前記第４設定部でそれぞれ設定される目標ファン回転数の最大値のおよそ半分程度に制限されたことを特徴としている。

このように構成した本発明は、第１設定部で設定される所定の圧力以上のメインポンプ吐出圧力に対応した目標ファン回転数には上限が設定されているので、暖機動作が行われても第２の冷却ファンは所定の回転数よりも大きい回転数で回転しない。これにより、第２の冷却ファンの回転動作に伴う負荷を抑えることができるので、作業機械の燃費性能を向上させることができる。

本発明の建設機械の冷却ファン制御装置によれば、制御部は、第２の冷却ファンの駆動に関連する状態量として、メインポンプ吐出圧力、エンジン冷却水温度、作動油温度、及びエンジン回転数に基づいて、第２の冷却ファンの回転数を制御して冷却風をコントロールバルブへ送るようにしているので、エンジン冷却水温度及び作動油温度が低くなり易い寒冷地等の環境で暖機動作が行われても、コントロールバルブ内の熱を十分に発散させることができる。これにより、コントロールバルブ内の局部的な熱の発生が抑えられ、暖機動作による熱影響を抑制できるので、コントロールバルブ内のメインスプールのスティックを回避することができ、従来よりもフロント作業機の操作性能を高く維持することができる。

本発明に係る冷却ファン制御装置の一実施形態が備えられる建設機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す図である。 図１に示す旋回体の内部の構造を説明する図であり、特に各冷却ファン、ラジエータ、オイルクーラ、及びコントロールバルブの位置関係を説明する図である。 本発明に係る建設機械の冷却ファン制御装置の一実施形態の構成を示す図である。 図３に示す車体コントローラの制御部の構成を説明する図である。 図４に示す第１設定部におけるメインポンプ吐出圧力と目標ファン回転数との関係を拡大して示す図である。 図４に示す第２設定部におけるエンジン冷却水温度と目標ファン回転数との関係を拡大して示す図である。 図４に示す第３設定部における作動油温度と目標ファン回転数との関係を拡大して示す図である。 図４に示す第４設定部におけるエンジン回転数と目標ファン回転数との関係を拡大して示す図である。

以下、本発明に係る建設機械の冷却ファン制御装置を実施するための形態を図に基づいて説明する。

本発明に係る建設機械の冷却ファン制御装置の一実施形態は、建設機械、例えば図１に示す油圧ショベル１に適用される。この油圧ショベル１は、走行体２と、この走行体２の上側に配置され、旋回フレーム３ａを有する旋回体３と、これらの走行体２と旋回体３との間に介在され、旋回体３を旋回させる旋回装置３Ａと、旋回体３の前方に取り付けられて上下方向に回動するフロント作業機４とから構成されている。

このフロント作業機４は、基端が旋回フレーム３ａに回動可能に取り付けられて上下方向に回動するブーム４Ａと、このブーム４Ａの先端に回動可能に取り付けられたアーム４Ｂと、このアーム４Ｂの先端に回動可能に取り付けられたバケット４Ｃとから構成されている。上述の旋回体３は、例えば車体の後方に配置され、車体のバランスを保つカウンタウェイト５と、車体の前方左側に配置され、フロント作業機４を操作する操作者が乗車するキャブ６と、これらカウンタウェイト５とキャブ６の間に配置されたエンジンルーム７と、このエンジンルーム７の上部に設けられ、車体の上部の外装を形成する車体カバー８とを備えている。なお、旋回体３には、図示されないが、外気を内部へ流入させる吸気口が設けられている。

旋回体３は、図２、図３に示すように車体の動作を制御する車体コントローラ１０と、エンジンルーム７内に格納されたエンジン１１と、このエンジン１１に供給する空気を過給するターボチャージャ（図示せず）と、エンジン１１の出力軸に接続され、エンジン１１によって駆動されるメインポンプ１２と、このメインポンプ１２に管路４１を介して接続され、メインポンプ１２から吐出された作動油の流れを制御するコントロールバルブ１３とを備えている。このコントロールバルブ１３は、図示されないが、ストロークすることによってアクチュエータにおける作動油の流れ方向及び流量を制御するメインスプールを有している。

また、旋回体３は、コントロールバルブ１３から供給される作動油によって動作するアクチュエータを備えており、このアクチュエータは、旋回体３とブーム４Ａとを接続し、伸縮することによってブーム４Ａを回動させるブームシリンダ４ａと、ブーム４Ａの上側に配置されると共にブーム４Ａとアーム４Ｂとを接続し、伸縮することによってアーム４Ｂを回動させるアームシリンダ４ｂと、アーム４Ｂとバケット４Ｃとを接続し、伸縮することによってバケット４Ｃを回動させるバケットシリンダ４ｃとを含んでいる。

さらに、旋回体３は、エンジン１１の前方右側に配置され、エンジン１１に供給される燃料を貯蔵する燃料タンク１５と、この燃料タンク１５の後方に配置され、メインポンプ１２に吸入される作動油を貯蔵する作動油タンク１６と、エンジン１１の左側方に配置され、エンジン１１を冷却するエンジン冷却水を冷却するラジエータ１７と、このラジエータ１７の後方に隣接して配置され、ターボチャージャによって過給された空気を冷却するインタクーラ１８とを備えている。そして、エンジン１１とラジエータ１７は管路４２ａ，４２ｂで接続されており、ラジエータ１７で冷却されたエンジン冷却水が管路４２ａ，４２ｂを流通してエンジン１１とラジエータ１７との間で循環するようになっている。

旋回体３は、ラジエータ１７とキャブ６との間に配置され、メインポンプ１２から吐出された作動油を冷却するオイルクーラ１９を備えている。このオイルクーラ１９とコントロールバルブ１３は管路４３ａで接続され、オイルクーラ１９と作動油タンク１６は管路４３ｂで接続されている。従って、ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ４ｂ、及びバケットシリンダ４ｃからコントロールバルブ１３へ戻った作動油は、管路４３ａを介してオイルクーラ１９へ流入して冷却され、管路４３ｂを流通して作動油タンク１６へ戻るようになっている。

さらに、旋回体３は、エンジン１１のラジエータ１７側の側部に設けられ、エンジン１１の駆動力によって回転することで生起した冷却風によりラジエータ１７内を循環するエンジン冷却水やインタクーラ１８内の空気を冷却する第１の冷却ファン２０と、エンジン１１から独立して設けられ、回転することで生起した冷却風によりオイルクーラ１９内を循環する作動油を冷却する第２の冷却ファン２１とを備えている。

本実施形態では、コントロールバルブ１３は、冷却ファン２１が回転して生起する冷却風の流路に配置されている。例えば、コントロールバルブ１３は、エンジン１１の前方に配置され、冷却ファン２１は、オイルクーラ１９の側面のうちコントロールバルブ１３側にファンシュラウド２２を介して取り付けられることにより、このコントロールバルブ１３に対向するように配置されている。

本実施形態は、冷却ファン２１の駆動に関連する後述の状態量を検出する検出部と、この検出部によって検出された状態量に基づいて、冷却ファン２１の回転数を制御する制御部１０ａとを備えている。具体的には、前述した冷却ファン２１の駆動に関連する状態量（図４参照）は、メインポンプ吐出圧力Ｐ、エンジン冷却水温度Ｔｗ、作動油温度Ｔｏ、及びエンジン回転数Ｅを含み、検出部は、メインポンプ吐出圧力Ｐを検出するメインポンプ吐出圧力センサ２５と、エンジン冷却水温度Ｔｗを検出するエンジン冷却水温度センサ２６と、作動油温度Ｔｏを検出する作動油温度センサ２７と、エンジン回転数Ｅを検出するエンジン回転数センサ２８とを含んでいる。

メインポンプ吐出圧力センサ２５はメインポンプ１２とコントロールバルブ１３とを接続する管路４１に設けられ、エンジン冷却水温度センサ２６はエンジン１１とラジエータ１７とを接続する管路４２ｂに設けられている。また、作動油温度センサ２７はオイルクーラ１９と作動油タンク１６とを接続する管路４３ｂに設けられ、エンジン回転数センサ２８はエンジン１１に設けられている。上述の制御部１０ａは車体コントローラ１０内に格納されている。

制御部１０ａは、メインポンプ吐出圧力センサ２５によって検出されたメインポンプ吐出圧力Ｐ、エンジン冷却水温度センサ２６によって検出されたエンジン冷却水温度Ｔｗ、作動油温度センサ２７によって検出された作動油温度Ｔｏ、及びエンジン回転数センサ２８によって検出されたエンジン回転数Ｅに応じて冷却ファン２１の回転数を制御するようにしている。そして、制御部１０ａによって制御された回転数で冷却ファン２１が回転することにより、外気が冷却風として旋回体３の吸気口から内部へ取り入まれ、その際にオイルクーラ１９を冷却し、その後コントロールバルブ１３側に向かって送風される。

本実施形態は、メインポンプ１２によって駆動されるファンポンプ３１と、このファンポンプ３１から吐出された作動油によって冷却ファン２１を回転させる油圧モータ３２と、これらのファンポンプ３１と油圧モータ３２を接続し、作動油をファンポンプ３１から油圧モータ３２へ流通させる管路４４ａと、油圧モータ３２と作動油タンク１６とを接続し、作動油を油圧モータ３２から作動油タンク１６へ戻す管路４４ｂと、これらの管路４４ａ，４４ｂに設けられ、制御部１０ａによる制御指令に応じてファンポンプ３１から吐出された作動油の流量を制御するファンバルブ３３と、ファンポンプ３１から油圧モータ３２へ向かってファンバルブ３３内を流通する作動油の圧力を検出するファンバルブ圧力センサ３４とを備えている。このファンバルブ圧力センサ３４は、ファンポンプ３１と油圧モータ３２とを接続する管路４４ａに設けられ、検出した圧力を制御部１０ａに入力するようにしている。

ファンバルブ３３は、一端が管路４４ａに接続されると共に、他端が管路４４ｂに接続され、管路４４ａ内の圧力が管路４４ｂ内の圧力よりも低いときに開いて作動油を管路４４ｂから管路４４ａへ戻すチェック弁３５と、一端が管路４４ａに接続されると共に、他端が管路４４ｂに接続され、作動油を管路４４ａから管路４４ｂへ流して管路４４ａ内の圧力を設定されたリリーフ圧に制限するリリーフ弁３６と、制御部１０ａによる制御指令を受けてリリーフ弁３６のリリーフ圧を変更する電磁比例弁３７とを有し、これらのリリーフ弁３６及び電磁比例弁３７には、管路４４ａ内の作動油が絞りを介して供給されるようになっている。

制御部１０ａは、図４に示すようにメインポンプ吐出圧力Ｐと目標ファン回転数Ｎｐとの関係が予め設定された第１設定部５１と、この第１設定部５１で設定されたメインポンプ吐出圧力Ｐと目標ファン回転数Ｎｐとの関係と、メインポンプ吐出圧力センサ２５によって検出されたメインポンプ吐出圧力Ｐとに基づいて目標ファン回転数Ｎｐを演算する第１演算部（図示せず）とを有している。また、制御部１０ａは、エンジン冷却水温度Ｔｗと目標ファン回転数Ｎｗとの関係が予め設定された第２設定部５２と、この第２設定部５２で設定されたエンジン冷却水温度Ｔｗと目標ファン回転数Ｎｗとの関係と、エンジン冷却水温度センサ２６によって検出されたエンジン冷却水温度Ｔｗとに基づいて目標ファン回転数Ｎｗを演算する第２演算部（図示せず）とを有している。

さらに、制御部１０ａは、作動油温度Ｔｏと目標ファン回転数Ｎｏとの関係が予め設定された第３設定部５３と、この第３設定部５３で設定された作動油温度Ｔｏと目標ファン回転数Ｎｏとの関係と、作動油温度センサ２７によって検出された作動油温度Ｔｏとに基づいて目標ファン回転数Ｎｏを演算する第３演算部（図示せず）とを有している。また、制御部１０ａは、エンジン回転数Ｅと目標ファン回転数Ｎｅとの関係が予め設定された第４設定部５４と、この第４設定部５４で設定されたエンジン回転数Ｅと目標ファン回転数Ｎｅとの関係と、エンジン回転数センサ２８によって検出されたエンジン回転数Ｅとに基づいて目標ファン回転数Ｎｅを演算する第４演算部（図示せず）とを有している。

そして、制御部１０ａは、第１演算部によって演算された目標ファン回転数Ｎｐ、第２演算部によって演算された目標ファン回転数Ｎｗ、及び第３演算部によって演算された目標ファン回転数Ｎｏを比較して最も大きい目標ファン回転数を選択し、この選択した目標ファン回転数と第４演算部によって演算された目標ファン回転数Ｎｅを比較して最も小さい目標ファン回転数を最終目標ファン回転数Ｎとして選択する選択部６０を含んでいる。

具体的には、この選択部６０は、例えばエンジン冷却水温度センサ２６によって検出されたエンジン冷却水温度Ｔｗが所定の第１温度Ｔ１以下（図６参照）、作動油温度センサ２７によって検出された作動油温度Ｔｏが所定の第２温度Ｔ２以下（図７参照）、及びメインポンプ吐出圧力センサ２５によって検出されたメインポンプ吐出圧力Ｐが所定の圧力Ｐ１以上（図５参照）のとき、第１演算部によって演算された目標ファン回転数Ｎｐを選択するようにしている。

ここで、本実施形態では、第１設定部５１におけるメインポンプ吐出圧力Ｐと目標ファン回転数Ｎｐとの関係、第２設定部５２におけるエンジン冷却水温度Ｔｗと目標ファン回転数Ｎｗとの関係、第３設定部５３における作動油温度Ｔｏと目標ファン回転数Ｎｏとの関係、及び第４設定部５４におけるエンジン回転数Ｅと目標ファン回転数Ｎｅとの関係は、例えばエンジン冷却水温度Ｔｗや作動油温度Ｔｏが高温になったり、あるいはエンジン１１のオーバーヒート等を防ぐために、目標ファン回転数Ｎｐ，Ｎｗ，Ｎｏ，Ｎｅがメインポンプ吐出圧力Ｐ、エンジン冷却水温度Ｔｗ、作動油温度Ｔｏ、及びエンジン回転数Ｅの上昇に応じてそれぞれ上昇するように設定されている。

従って、第１設定部５１におけるメインポンプ吐出圧力Ｐと目標ファン回転数Ｎｐとの関係は、例えば図５に示すようにメインポンプ吐出圧力Ｐの上昇に応じて目標ファン回転数Ｎｐが予め指定された最小値（例えば、６００ｒｐｍ）から後述の最大値まで上昇する比例関係に設定されており、メインポンプ吐出圧力Ｐが所定の圧力Ｐ１のときに、目標ファン回転数Ｎｐは最小値６００ｒｐｍに設定され、メインポンプ吐出圧力Ｐが所定の圧力Ｐ２（＞Ｐ１）以上のときに、目標ファン回転数Ｎｐは後述の最大値に設定されている。

また、第２設定部５２におけるエンジン冷却水温度Ｔｗと目標ファン回転数Ｎｗとの関係は、例えば図６に示すようにエンジン冷却水温度Ｔｗの上昇に応じて目標ファン回転数Ｎｗが最小値（例えば、６００ｒｐｍ）から最大値（例えば、２０００ｒｐｍ）まで上昇する比例関係に設定されており、エンジン冷却水温度Ｔｗが所定の第１温度Ｔ１以下のときに、目標ファン回転数Ｎｗは最小値６００ｒｐｍに設定され、エンジン冷却水温度Ｔｗが所定の第３温度Ｔ３（＞Ｔ１）以上のときに、目標ファン回転数Ｎｗは最大値２０００ｒｐｍに設定されている。

さらに、第３設定部５３における作動油温度Ｔｏと目標ファン回転数Ｎｏとの関係は、例えば図７に示すように作動油温度Ｔｏの上昇に応じて目標ファン回転数Ｎｏが最小値（例えば、６００ｒｐｍ）から最大値（例えば、２０００ｒｐｍ）まで上昇する比例関係に設定されており、作動油温度Ｔｏが所定の第２温度Ｔ２以下のときに、目標ファン回転数Ｎｏは最小値６００ｒｐｍに設定され、作動油温度Ｔｏが所定の第４温度Ｔ４（＞Ｔ２）以上のときに、目標ファン回転数Ｎｏは最大値２０００ｒｐｍに設定されている。

さらに、第４設定部５４におけるエンジン回転数Ｅと目標ファン回転数Ｎｅとの関係は、例えば図８に示すようにエンジン回転数Ｅの上昇に応じて目標ファン回転数Ｎｅが最小値（例えば、６００ｒｐｍ）から最大値（例えば、２０００ｒｐｍ）まで上昇する比例関係に設定されており、エンジン回転数Ｅが所定の回転数Ｅ１のときに、目標ファン回転数Ｎｅは最小値６００ｒｐｍに設定され、エンジン回転数Ｅが所定の回転数Ｅ２（＞Ｅ１）以上のときに、目標ファン回転数Ｎｅは最大値２０００ｒｐｍに設定されている。

そして、本実施形態では、第１設定部５１で設定される所定の圧力Ｐ１以上のメインポンプ吐出圧力Ｐに対応した目標ファン回転数Ｎｐは、第２設定部５２、第３設定部５３、及び第４設定部５４でそれぞれ設定される目標ファン回転数Ｎｗ，Ｎｏ，Ｎｅの最大値２０００ｒｐｍのおよそ半分程度（例えば、８００ｒｐｍ〜１２００ｒｐｍ）に制限されている。すなわち、前述した第１設定部５１におけるメインポンプ吐出圧力Ｐと目標ファン回転数Ｎｐとの関係のうち、目標ファン回転数Ｎｐの最大値は、８００ｒｐｍ〜１２００ｒｐｍの範囲内の値となり、例えば１０００ｒｐｍに設定されている。

また、制御部１０ａは、図４に示すように最終目標ファン回転数Ｎと目標リリーフ圧Ｐｄとの関係が予め設定された第５設定部５５と、この第５設定部５５で設定された最終目標ファン回転数Ｎと目標リリーフ圧Ｐｄとの関係と、選択部６０によって選択された最終目標ファン回転数Ｎとに基づいて目標リリーフ圧Ｐｄを演算する第５演算部（図示せず）とを有している。

さらに、制御部１０ａは、目標リリーフ圧Ｐｄと指令電流値Ｉとの関係が予め設定された第６設定部５６と、この第６設定部５６で設定された目標リリーフ圧Ｐｄと指令電流値Ｉとの関係と、第５演算部によって演算された目標リリーフ圧Ｐｄとに基づいて指令電流値Ｉを演算する第６演算部（図示せず）とを有し、この第６演算部によって演算された指令電流値Ｉをファンバルブ３３の電磁比例弁３７へ出力するようにしている。

次に、暖機動作が行われるときの冷却ファン２１の回転数の制御について詳細に説明する。

本実施形態では、メインポンプ吐出圧力センサ２５、エンジン冷却水温度センサ２６、作動油温度センサ２７、及びエンジン回転数センサ２８は、冷却ファン２１の駆動に関連する状態量として、メインポンプ吐出圧力Ｐ、エンジン冷却水温度Ｔｗ、作動油温度Ｔｏ、及びエンジン回転数Ｅをそれぞれ検出している。

ここで、油圧ショベル１が、エンジン冷却水温度Ｔｗ及び作動油温度Ｔｏが低くなり易い寒冷地等の環境に置かれているときには、車体の動作を良好な状態にするために、暖機動作として、例えばフロント作業機４のバケット４Ｃをクラウド方向へ動かしてメインポンプ１２の負荷を高めるバケットクラウドリリーフが行われる。これにより、メインポンプ吐出圧力Ｐが上昇し、メインポンプ吐出圧力センサ２５によって検出されたメインポンプ吐出圧力Ｐが、例えば所定の圧力Ｐ１以上になったとき、車体コントローラ１０における制御部１０ａの第１演算部は、第１設定部５１で設定されたメインポンプ吐出圧力Ｐと目標ファン回転数Ｎｐとの関係と、メインポンプ吐出圧力センサ２５によって検出されたメインポンプ吐出圧力Ｐ（≧Ｐ１）とから目標ファン回転数Ｎｐ（６００ｒｐｍ≦Ｎｐ≦１０００ｒｐｍ）を求める。

また、バケットクラウドリリーフにはエンジン回転数Ｅも上昇させることになるので、エンジン回転数センサ２８によって検出されたエンジン回転数Ｅが、例えば所定の回転数Ｅ２以上になったとき、車体コントローラ１０における制御部１０ａの第４演算部は、第４設定部５４で設定されたエンジン回転数Ｅと目標ファン回転数Ｎｅとの関係と、エンジン回転数センサ２８によって検出されたエンジン回転数Ｅ（≧Ｅ２）とから目標ファン回転数Ｎｅ（最大値２０００ｒｐｍ）を求める。

一方、エンジン冷却水温度センサ２６によって検出されたエンジン冷却水温度Ｔｗは所定の第１温度Ｔ１以下であるので、車体コントローラ１０における制御部１０ａの第２演算部は、第２設定部５２で設定されたエンジン冷却水温度Ｔｗと目標ファン回転数Ｎｗとの関係と、エンジン冷却水温度センサ２６によって検出されたエンジン冷却水温度Ｔｗ（≦Ｔ１）とから目標ファン回転数Ｎｗ（最小値６００ｒｐｍ）を求める。また、作動油温度センサ２７によって検出された作動油温度Ｔｏは所定の第２温度Ｔ２以下であるので、車体コントローラ１０における制御部１０ａの第３演算部は、第３設定部５３で設定された作動油温度Ｔｏと目標ファン回転数Ｎｏとの関係と、作動油温度センサ２７によって検出された作動油温度Ｔｏ（≦Ｔ２）とから目標ファン回転数Ｎｏ（最小値６００ｒｐｍ）を求める。

次に、車体コントローラ１０の制御部１０ａの選択部６０は、第１演算部によって演算された目標ファン回転数Ｎｐ（６００ｒｐｍ≦Ｎｐ≦１０００ｒｐｍ）、第２演算部によって演算された目標ファン回転数Ｎｗ（最小値６００ｒｐｍ）、及び第３演算部によって演算された目標ファン回転数Ｎｏ（最小値６００ｒｐｍ）を比較することにより、最も大きい目標ファン回転数である第１演算部によって演算された目標ファン回転数Ｎｐ（６００ｒｐｍ≦Ｎｐ≦１０００ｒｐｍ）を選択する。その後、選択部６０は、この選択した目標ファン回転数Ｎｐ（６００ｒｐｍ≦Ｎｐ≦１０００ｒｐｍ）と第４演算部によって演算された目標ファン回転数Ｎｅ（最大値２０００ｒｐｍ）を比較して最も小さい目標ファン回転数である第１演算部によって演算されたＮｐ（６００ｒｐｍ≦Ｎｐ≦１０００ｒｐｍ）を最終目標ファン回転数Ｎとして選択する。すなわち、選択部６０は、メインポンプ吐出圧力Ｐに対応した目標ファン回転数Ｎｐを最終目標ファン回転数Ｎとして選択する。

次に、車体コントローラ１０の制御部１０ａの第５演算部は、第５設定部５５で設定された最終目標ファン回転数Ｎと目標リリーフ圧Ｐｄとの関係と、選択部６０によって選択された最終目標ファン回転数Ｎとから目標リリーフ圧Ｐｄを演算する。そして、車体コントローラ１０の制御部１０ａの第６演算部は、第６設定部５６で設定された目標リリーフ圧Ｐｄと指令電流値Ｉとの関係と、第５演算部によって演算された目標リリーフ圧Ｐｄとから指令電流値Ｉを演算した後、この演算した指令電流値Ｉをファンバルブ３３の電磁比例弁３７へ出力する。

これにより、電磁比例弁３７は、入力された指令電流値Ｉに応じてリリーフ弁３６のリリーフ圧を変更すると、ファンポンプ３１と油圧モータ３２とを接続する管路４４ａ内の圧力が変更されたリリーフ圧に調整されるので、油圧モータ３２は冷却ファン２１をメインポンプ吐出圧力Ｐに対応した回転数で回転させる。従って、冷却ファン２１によって吸気口から旋回体３内に取り込まれて生起した冷却風がオイルクーラ１９及びコントロールバルブ１３へ送られる。

このように構成した本実施形態によれば、車体コントローラ１０における制御部１０ａは、エンジン冷却水温度Ｔｗが所定の第１温度Ｔ１以下、及び作動油温度Ｔｏが所定の第２温度Ｔ２以下の低温度であっても、暖機動作として行われるバケットクラウドリリーフによるメインポンプ吐出圧力Ｐの上昇に応じて、冷却ファン２１の回転数を最小値６００ｒｐｍよりも上昇させることができるので、旋回体３内において冷却ファン２１によって生起した冷却風を冷却ファン２１に対向するコントロールバルブ１３へ送ることにより、コントロールバルブ１３内で発生した熱を十分に発散させることができる。

従って、コントロールバルブ１３のうち作動油が流通する油路付近の熱の発生が抑えられ、この油路付近とその他の部分との温度差を緩和できるので、暖機動作によるコントロールバルブ１３内の熱膨張等の熱影響を抑制することができる。これにより、コントロールバルブ１３内のメインスプールを円滑にストロークさせることができるので、メインスプールのスティックを回避することができ、フロント作業機４の操作性能を高く維持することができる。

また、本実施形態は、エンジン冷却水温度Ｔｗ及び作動油温度Ｔｏが低くなり易い寒冷地等の環境でバケットクラウドリリーフが行われたときには、選択部６０によってメインポンプ吐出圧力２５に対応した目標ファン回転数Ｎｐが冷却ファン２１の回転数として選択されるが、バケットクラウドリリーフが終了して実際に油圧ショベル１で掘削等の作業が行われることにより、エンジン冷却水温度Ｔｗ及び作動油温度Ｔｏが上昇したときには、第２演算部及び第３演算部によって演算される目標ファン回転数Ｎｗ，Ｎｏが第１演算部によって演算される目標ファン回転数Ｎｐの上限（１０００ｒｐｍ）よりも大きくなるので、選択部６０によってエンジン冷却水温度Ｔｗ、作動油温度Ｔｏ、及びエンジン回転数Ｅのいずれかに対応した目標ファン回転数が最終目標ファン回転数Ｎとして選択される。従って、車体コントローラ１０の制御部１０ａは、選択部６０によってバケットクラウドリリーフの終了前後において冷却ファン２１の回転数を各状態量に対応した目標ファン回転数に円滑に切替えることができる。これにより、バケットクラウドリリーフが終了した直後であっても、冷却ファン２１の安定した動作状態が得られるので、油圧ショベル１による掘削等の作業に迅速に取り掛かることができる。

また、本実施形態は、エンジン冷却水温度Ｔｗ及び作動油温度Ｔｏが低くなり易い寒冷地等の環境においてバケットクラウドリリーフが行われ、メインポンプ吐出圧力センサ２５によって検出されるメインポンプ吐出圧力Ｐが所定の圧力Ｐ１以上へ上昇すると、上述したように車体コントローラ１０における制御部１０ａの選択部６０は、第２〜第４設定部５２〜５４におけるエンジン冷却水温度Ｔｗ、作動油温度Ｔｏ、及びエンジン回転数Ｅに対応した目標ファン回転数Ｎｗ（最小値６００ｒｐｍ），Ｎｏ（最小値６００ｒｐｍ），Ｎｅ（最大値２０００ｒｐｍ）よりも、第１設定部５１におけるメインポンプ吐出圧力Ｐに対応した目標ファン回転数Ｎｐ（６００ｒｐｍ≦Ｎｐ≦２０００ｒｐｍ）を優先して選択する。これにより、ファンバルブ３３の電磁比例弁３７及びリリーフ弁３６が作動し、ファンポンプ３１と油圧モータ３２とを接続する管路４４ａ内の圧力が高められ、油圧モータ３２の駆動力が増すので、冷却ファン２１の回転数をメインポンプ吐出圧力Ｐの上昇に応じて容易に制御することができる。従って、バケットクラウドリリーフによるコントロールバルブ１３内の熱の発散に適した流量の冷却風をコントロールバルブ１３へ的確に送ることができるので、コントロールバルブ１３内の熱の発散効率を向上させることができる。

また、本実施形態は、第１設定部５１で設定される所定の圧力Ｐ１以上のメインポンプ吐出圧力Ｐに対応した目標ファン回転数Ｎｐには上限が１０００ｒｐｍに設定されているので、暖機動作としてバケットクラウドリリーフが行われ、制御部１０ａによってメインポンプ吐出圧力Ｐに対応して冷却ファン２１の回転数が制御されても、冷却ファン２１はこの１０００ｒｐｍよりも大きい回転数で回転しない。すなわち、バケットクラウドリリーフによるコントロールバルブ１３内の熱の発散に対して必要十分な範囲で冷却ファン２１を回転させることができる。これにより、冷却ファン２１の回転動作に伴ってエンジン１１にかかる負荷を軽減できるので、油圧ショベル１の燃費性能を向上させることができる。

なお、上述した本実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。

１ 油圧ショベル（建設機械）
３ 旋回体
３Ａ 旋回装置
４ フロント作業機
４Ａ ブーム
４Ｂ アーム
４Ｃ バケット
４ａ ブームシリンダ
４ｂ アームシリンダ
４ｃ バケットシリンダ
１０ 車体コントローラ
１０ａ 制御部
１１ エンジン
１２ メインポンプ
１３ コントロールバルブ
１７ ラジエータ
１８ インタクーラ
１９ オイルクーラ
２０，２１ 冷却ファン
２５ メインポンプ吐出圧力センサ
２６ エンジン冷却水温度センサ
２７ 作動油温度センサ
２８ エンジン回転数センサ
３１ ファンポンプ
３２ 油圧モータ
３３ ファンバルブ
３４ ファンバルブ圧力センサ
３５ チェック弁
３６ リリーフ弁
３７ 電磁比例弁
４１，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ 管路
５１ 第１設定部
５２ 第２設定部
５３ 第３設定部
５４ 第４設定部
５５ 第５設定部
５６ 第６設定部
６０ 選択部

Claims (4)

1. エンジンと、このエンジンによって駆動されるメインポンプと、このメインポンプから吐出された作動油の流れを制御するコントロールバルブと、このコントロールバルブから供給される作動油によって動作するアクチュエータと、前記エンジンを冷却するエンジン冷却水を冷却するラジエータと、前記メインポンプから吐出された作動油を冷却するオイルクーラと、回転することで生起した冷却風により前記ラジエータ内を循環するエンジン冷却水を冷却する第１の冷却ファンと、前記エンジンから独立して設けられ、回転することで生起した冷却風により前記オイルクーラ内を循環する作動油を冷却する第２の冷却ファンとを備えた建設機械に設けられ、
   前記冷却ファンの駆動に関連する状態量を検出する検出部と、この検出部によって検出された状態量に基づいて、前記第２の冷却ファンの回転数を制御する制御部とを備え、前記状態量は、エンジン冷却水温度、作動油温度、及びエンジン回転数を含み、前記検出部は、エンジン冷却水温度を検出するエンジン冷却水温度センサと、作動油温度を検出する作動油温度センサと、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサとを含む建設機械の冷却ファン制御装置において、
   前記状態量として、メインポンプ吐出圧力を含むと共に、
   前記検出部として、メインポンプ吐出圧力を検出するメインポンプ吐出圧力センサを含み、
   前記コントロールバルブは、前記第２の冷却ファンが回転して生起する冷却風の流路に配置され、
   前記制御部は、
   前記メインポンプ吐出圧力センサによって検出されたメインポンプ吐出圧力、前記エンジン冷却水温度センサによって検出されたエンジン冷却水温度、前記作動油温度センサによって検出された作動油温度、及び前記エンジン回転数センサによって検出されたエンジン回転数に応じて前記第２の冷却ファンの回転数を制御することを特徴とする建設機械の冷却ファン制御装置。
2. 請求項１に記載の建設機械の冷却ファン制御装置において、
   前記制御部は、
   メインポンプ吐出圧力と目標ファン回転数との関係が予め設定された第１設定部と、
   この第１設定部で設定されたメインポンプ吐出圧力と目標ファン回転数との関係と、前記メインポンプ吐出圧力センサによって検出されたメインポンプ吐出圧力とに基づいて目標ファン回転数を演算する第１演算部と、
   エンジン冷却水温度と目標ファン回転数との関係が予め設定された第２設定部と、
   この第２設定部で設定されたエンジン冷却水温度と目標ファン回転数との関係と、前記エンジン冷却水温度センサによって検出されたエンジン冷却水温度とに基づいて目標ファン回転数を演算する第２演算部と、
   作動油温度と目標ファン回転数との関係が予め設定された第３設定部と、
   この第３設定部で設定された作動油温度と目標ファン回転数との関係と、前記作動油温度センサによって検出された作動油温度とに基づいて目標ファン回転数を演算する第３演算部と、
   エンジン回転数と目標ファン回転数との関係が予め設定された第４設定部と、
   この第４設定部で設定されたエンジン回転数と目標ファン回転数との関係と、前記エンジン回転数センサによって検出されたエンジン回転数とに基づいて目標ファン回転数を演算する第４演算部と、
   前記第１演算部によって演算された目標ファン回転数、前記第２演算部によって演算された目標ファン回転数、及び前記第３演算部によって演算された目標ファン回転数を比較して最も大きい目標ファン回転数を選択し、この選択した目標ファン回転数と前記第４演算部によって演算された目標ファン回転数を比較して最も小さい目標ファン回転数を選択する選択部とを含むことを特徴とする建設機械の冷却ファン制御装置。
3. 請求項２に記載の建設機械の冷却ファン制御装置において、
   前記選択部は、
   前記エンジン冷却水温度センサによって検出されたエンジン冷却水温度が所定の第１温度以下、前記作動油温度センサによって検出された作動油温度が所定の第２温度以下、及び前記メインポンプ吐出圧力センサによって検出されたメインポンプ吐出圧力が所定の圧力以上のとき、前記第１演算部によって演算された目標ファン回転数を選択することを特徴とする建設機械の冷却ファン制御装置。
4. 請求項３に記載の建設機械の冷却ファン制御装置において、
   前記第１設定部で設定される前記所定の圧力以上のメインポンプ吐出圧力に対応した目標ファン回転数は、前記第２設定部、前記第３設定部、及び前記第４設定部でそれぞれ設定される目標ファン回転数の最大値のおよそ半分程度に制限されたことを特徴とする建設機械の冷却ファン制御装置。