JP2018048570A - 冷却ファン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高負荷作業時の油圧ポンプの出力不足を防止することができる冷却ファン制御装置の提供。【解決手段】冷却ファン制御装置である車体コントローラ３３は、少なくともエンジン冷却水の温度および作動油の温度に応じた最大目標回転数Ｎtmaxに冷却ファンを制御する。そして、車体コントローラ３３は、作業装置による作業が高負荷作業か否かを判定する高負荷作業判定部である目標ファン回転数決定部Ｍ４を備え、目標ファン回転数決定部Ｍ４により高負荷作業と判定されると、冷却ファンの回転数を最大目標回転数Ｎtmaxよりも低いファン回転数に低下させる。【選択図】図５

Description

本発明は、冷却ファン制御装置に関する。

従来より、エンジンに直結された冷却ファンによってエンジン冷却水や作動油を冷却する冷却装置において、エンジンと冷却ファンとの間に、雰囲気温度に応じて冷却ファンの回転数を変化させるファンクラッチを設置したものが知られている。雰囲気温度の検出は、例えば、バイメタル等を用いて行われ、一般に、高温になるほどエンジンから入力される駆動力をより多く冷却ファンに伝達し、冷却ファンを高速回転させて冷却性能を向上させている。

しかしながら、ファンククラッチ周辺の雰囲気温度は、外気温に加え、エンジン、油圧ポンプなど周辺に設置された各種装置の排熱の影響を大きく受けるため、冷却水温あるいは作動油温の指標としては十分ではなく、効果的な冷却を行うことができない。そのため、エンジンと冷却ファンとの間に、電気信号に応じて冷却ファンの回転数を変化させる電子制御式ファンクラッチを設置し、ファン回転数を外部制御可能としたものが提案されている。例えば、特許文献１に記載の発明では、エンジン吸気温度、エンジン冷却水温、作動油温を検出して、各温度情報に応じて目標ファン回転数を決定し、その制御信号を電子制御式ファンクラッチに送信することで、ファン回転数を適切に制御している。

特開２００５−３５１２８６号公報

ところで、ファンクラッチおよび油圧ポンプがエンジンに直結される油圧式作業機械においては、油圧ポンプおよび冷却ファンはエンジン動力により駆動される。したがって、例えば、高地などでエンジンラグダウンが発生する場合や、油圧ポンプに大きな出力が求められる高負荷作業などを行う場合に、冷却ファン駆動に動力が取られて油圧ポンプ出力が不足する可能性がある。一般に、エンジンラグダウンや高負荷動作により発生する油圧ポンプ出力不足は短時間に限られるものの、オペレータの違和感を招き、操作性が悪化する。

本発明の一態様によるファン制御装置は、エンジンと、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される作動油により駆動される油圧アクチュエータと、前記エンジンにより駆動され、少なくともエンジン冷却水および作動油を冷却する冷却ファンとを備える油圧式作業機械に設けられ、少なくとも前記エンジン冷却水の温度および前記作動油の温度に応じた第１ファン回転数に前記冷却ファンを制御する冷却ファン制御装置において、前記油圧アクチュエータによる作業が高負荷作業か否かを判定する高負荷作業判定部を備え、前記高負荷作業判定部により高負荷作業と判定されると、前記冷却ファンの回転数を前記第１ファン回転数よりも低い第２ファン回転数に低下させることを特徴とする。

本発明によれば、高負荷作業時の油圧ポンプの出力不足を防止することができる。

図１は、本発明の冷却ファン制御装置を備えたクローラ式油圧ショベルを示す側面図である。 図２は、クローラ式油圧ショベルの旋回体上の機器配置を示す平面図である。 図３は、冷却ファンの制御に関係する構成を示すブロック図である。 図４は、パワーディギングスイッチと油圧回路に設けられたリリーフ弁とを示す図である。 図５は、本実施の形態の冷却ファン制御装置による機能ブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。説明の便宜上、本実施の形態では各図に記載したように前後左右方向および上下方向を規定する。本実施の形態では、油圧式作業機械としてクローラ式油圧ショベルを例に、本発明の冷却ファン制御装置について説明するが、油圧式作業機械としては油圧ショベルに限定されるものではない。

図１は、本発明の冷却ファン制御装置を備えたクローラ式油圧ショベルを示す側面図である。図２は、クローラ式油圧ショベルの旋回体上の機器配置を示す平面図である。クローラ式油圧ショベル１は、走行体１００と、走行体１００上に配置される上部旋回体１０と、上部旋回体１０に取り付けられる作業装置９０とを備えている。

作業装置９０は、上部旋回体１０に俯仰動作可能に取り付けられるブーム９１と、ブーム９１の先端に俯仰動可能に取り付けられるアーム９２と、アーム９２の先端に俯仰動可能に取り付けられるバケット９３と、ブーム９１を作動させるブームシリンダ９５と、アーム９２を作動させるアームシリンダ９６と、バケット９３を作動させるバケットシリンダ９７とを備えている。

上部旋回体１０は、メインフレーム１１と、運転室３０と、カウンタウェイト４０と、建屋カバー５０と、エンジン室６０と、ラジエータ室７０と、ユーティリティ室８０とを備えている。

メインフレーム１１は、上部旋回体１０のベースであり、複数の鋼板や鋼材を接合することにより、車体の前後左右に延びる支持構造体を成しており、作業装置９０が俯仰動可能に取り付けられている。

運転室３０は、メインフレーム１１の前方左側に搭載され、その内部にはオペレータが着座する運転席３９が設けられている。また、運転席３９の近傍には、作業装置９０を操作するための操作レバー３１，パワーディギングスイッチ３２、車体コントローラ３３などが設けられている。

カウンタウェイト４０は、メインフレーム１１の後端部に設けられ、作業装置９０との重量バランスをとっている。

建屋カバー５０は、メインフレーム１１上に搭載されるエンジン６１や、ラジエータ７１等の機器を外部と仕切るものである。運転室３０とカウンタウェイト４０との間には、建屋カバー５０内に位置して、エンジン室６０と、ラジエータ室７０と、ユーティリティ室８０とが設けられている。

エンジン室６０は、エンジン６１、油圧ポンプ６２、冷却ファン６３、冷却ファン用クラッチ６４、エアコン用コンプレッサ６５などが収納されている。油圧ポンプ６２は、エンジン６１によって駆動される。運転室３０に設けられた操作レバー３１等を操作することによりコントロールバルブ１３が切り換えられ、油圧ポンプ６２から供給される圧油により、走行モータ１４，旋回モータ１２、ブームシリンダ９５、アームシリンダ９６及びバケットシリンダ９７が駆動制御される。

コントロールバルブ１３の近傍には、パイロット圧センサ（不図示）や、後述する電磁弁１５、リリーフ弁１６が設けられている。また、図２では図示を省略したが、図３を参照すると、油圧ポンプ６２の近傍にはポンプ吐出圧センサ６６が、コンプレッサ６５の近傍にはコンプレッサ吐出温度センサ６７およびコンプレッサ吐出圧センサ６８がそれぞれ設けられている。

ラジエータ室７０は、ユーティリティ室８０の後方に設けられた空間で、ラジエータ７１、オイルクーラ７２、インタクーラ７３、エアコン用コンデンサ７４等を収納している。ラジエータ７１，オイルクーラ７２，インタクーラ７３，エアコンデンサ７４は、冷却ファン６３と対向する位置に配置されている。図示は省略したが、図３を参照すると、ラジエータ７１、オイルクーラ７２、インタクーラ７３の近傍には、それぞれエンジン冷却水温センサ７５、作動油温センサ７６、エンジン吸気温度センサ７８が設けられている。

図３は、冷却ファン６３の制御に関係する構成を示すブロック図である。油圧ポンプ６２及びクラッチ６４は、エンジン６１に直結されており、エンジン６１の出力により駆動される。冷却ファン６３はクラッチ６４の出力軸に設けられている。クラッチ６４は、入力側と出力側との間の入出力回転数比を可変とするものであり、車体コントローラ３３からの電気信号を受け、その電気信号に応じた回転数で冷却ファン６３を駆動する。油圧ポンプ６２の近傍にはポンプ吐出圧センサ６６が設けられ、ポンプ吐出圧センサ６６から車体コントローラ３３へポンプ吐出圧情報が送信される。

オイルクーラ７２には作動油配管７２ａが、ラジエータ７１にはクーラント配管７１ａが、インタクーラ７３にはインテークエア配管７３ａが、エアコンコンデンサ７４にはエアコン冷媒配管７４ａがそれぞれ設けられている。エアコンコンデンサ７４の入口側には、エアコン用コンプレッサ６５が配置されている。作動油配管７２ａには作動油温センサ７６が、クーラント配管７１ａにはエンジン冷却水温センサ７５が、インテークエア配管７３ａにはエンジン吸気温度センサ７８がそれぞれ設けられている。作動油温センサ７６で検出された差動油温情報、エンジン冷却水温センサ７５で検出されたエンジン冷却水温情報およびエンジン吸気温度センサ７８で検出されたエンジン吸気温度情報は、それぞれ車体コントローラ３３に送信される。

コンプレッサ６５の出口とエアコンコンデンサ７４の入口を繋ぐエアコン冷媒配管７４ａには、コンプレッサ吐出温度センサ６７及びコンプレッサ吐出圧センサ６８が設けられている。コンプレッサ吐出温度センサ６７で検出されたコンプレッサ吐出温度情報、およびコンプレッサ吐出圧センサ６８で検出されたコンプレッサ吐出圧情報は、それぞれ車体コントローラ３３に送信される。

パワーディギングスイッチ３２は高負荷作業時に使用され、押下時（ＯＮ操作時）に油圧回路のリリーフ圧を一時的に上昇させる機能を有する。パワーディギングスイッチ３２のオンオフ情報（ＯＮ／ＯＦＦ信号）は、車体コントローラ３３に送信される。

図４は、パワーディギングスイッチ３２と油圧回路に設けられたリリーフ弁１６とを示す図である。リリーフ弁１６は、油圧ポンプ６２からコントロールバルブ１３に圧油を供給する作動油配管１３ａに設けられている。コントロールバルブ１３は、作業装置９０の油圧アクチュエータであるシリンダ９５〜９７への、圧油の供給を制御する。

パワーディギングスイッチ３２から車体コントローラ３３にＯＮ信号が送信されると、車体コントローラ１３は、電磁弁１５を制御してパイロット圧をリリーフ弁１６に印加させる。パイロット圧がリリーフ弁１６に印加されると、ピストン１６０によってスプリング１６１が押し縮められる。その結果、リリーフ弁１６のリリーフ圧が上昇する。パワーディギングスイッチ３２は短時間（例えば、１０秒程度）のみ有効である。

油圧ポンプ６２の最大出力は、通常、事前に設定された油圧回路のリリーフ圧によって制限されるが、パワーディギングスイッチ３２により油圧回路のリリーフ圧が上昇すると、油圧ポンプ６２は、通常時よりも大きな出力が可能となる。車体コントローラ３３にはエンジン６１の実回転数をはじめとする各種情報が入力される。車体コントローラ３３は、油圧ポンプ６２への要求流量や冷却ファン６３の目標回転数などを演算し、その情報を電気信号として送信できる。

図５は、本実施の形態の冷却ファン制御装置による機能ブロック図である。図５の機能ブロック図内の各機能は、車体コントローラ３３に実装したプログラムを実行して実施される。図５に示す例では、車体コントローラ３３は、エンジン温度関連情報であるエンジン冷却水温およびエンジン吸気温度と、エアコン運転情報であるコンプレッサ吐出温度およびコンプレッサ吐出圧と、作動油温と、油圧関連情報であるポンプ吐出圧およびポンプ目標流量と、エンジンラグダウン量と、パワーディギングスイッチ情報とに基づいて、冷却ファン６３の目標ファン回転数Ｎｔを決定するようにした。

車体コントローラ３３は、エンジン温度関連目標回転数Ｎｅ、エアコン関連目標回転数Ｎａ、作動油温関連目標回転数Ｎｏ、ポンプ関連目標ファン回転数Ｎｐ、エンジンラグダウン量関連目標回転数Ｎｌを決定する。

（エンジン温度関連目標回転数Ｎｅの決定）
車体コントローラ３３には、車体のヒートバランス性能を満足するよう予め設定されたテーブルＴ１およびテーブルＴ２が記憶されている。テーブルＴ１はエンジン冷却水温と目標ファン回転数との相関を表すテーブルであり、テーブルＴ２はエンジン吸気温度と目標ファン回転数との相関を表すテーブルである。車体コントローラ３３は、入力されたエンジン冷却水温とテーブルＴ１とに基づいて目標回転数Ｎ１を演算する。同様に、車体コントローラ３３は、入力されたエンジン吸気温度とテーブルＴ２とに基づいて目標回転数Ｎ２を演算する。

車体コントローラ３３のエンジン温度関連最大値演算部Ｍ１において、目標回転数Ｎ１および目標回転数Ｎ２から大きい方を選択し、選択した目標回転数をエンジン温度関連目標回転数Ｎｅとする。なお、エンジン冷却水温並びにエンジン吸気温度が高いほど、大きなファン風量が必要となるため、テーブルＴ１およびテーブルＴ２は、右肩上がりの形状とすることが好ましい。

（エアコン関連目標回転数Ｎａの決定）
車体コントローラ３３には、車体のエアコン性能を満足するよう予め設定されたテーブルＴ３およびテーブルＴ４が記憶されている。テーブルＴ３はコンプレッサ吐出温度と目標ファン回転数との相関を表すテーブルであり、テーブルＴ４はコンプレッサ吐出圧と目標ファン回転数との相関を表すテーブルである。車体コントローラ３３は、入力されたコンプレッサ吐出温度とテーブルＴ３とに基づいて目標回転数Ｎ３を演算する。同様に、車体コントローラ３３は、入力されたコンプレッサ吐出圧とテーブルＴ４とに基づいて目標回転数Ｎ４を演算する。

車体コントローラ３３のエアコン関連最大値演算部Ｍ２において、目標回転数Ｎ３および目標回転数Ｎ４から大きい方を選択し、選択した目標回転数をエアコン関連目標回転数Ｎａとする。なお、コンプレッサ吐出温度とコンプレッサ吐出圧が高いほど、大きなファン風量が必要となるため、テーブルＴ３およびＴ４は、右肩上がりの形状とすることが好ましい。

（作動油温関連目標回転数Ｎoの決定）
車体コントローラ３３には、車体のヒートバランス性能を満足するよう予め設定されたテーブルＴ５が記憶されている。テーブルＴ５は、作動油温と日標ファン回転数との相関を表すテーブルである。車体コントローラ３３は、入力された作動油温とテーブルＴ５とに基づいて日標回転数を演算し、算出された目標回転数を作動油温関連目標回転数Ｎoとする。なお、作動油温が高い程大きなファン風量が必要となるため、テーブルＴ５は、右肩上がりの形状とすることが好適である。

（ポンプ関連目標ファン回転数Ｎpの決定）
車体コントローラ３３のポンプ目標出力演算部Ｏ１において、入力されたポンプ吐出圧およびポンプ目標流量を用いてポンプ目標出力を計算する。例えば、ポンプ吐出圧が６ＭＰａでポンプ目標流量が１００Ｌ/minの場合には、ポンプ目標出力は１００×６/６０=１０ｋＷとなる。

車体コントローラ３３は、ポンプ目標出力演算部Ｏ１で算出されたポンプ目標出力とテーブルＴ６とに基づき目標回転数を演算し、算出された目標回転数をポンプ関連目標ファン回転数Ｎｐとする。テーブルＴ６はポンプ目標出力と日標ファン回転数との相関を表すテーブルであり、予め車体コントローラ３３に記憶されている。

エンジン６１が冷却ファン６３に割り当てることができる出力は、最大でもエンジン出力からポンプ目標出力を差し引いた値であり、ポンプ目標出力が大きくなる程、エンジン６１が冷却ファン６３に割り当てることができる出力は小さくなる。そのため、テーブルＴ６は、ポンプ目標出力が高負荷作業とみなされる所定値を超えると右肩下がりとなるような形状に設定されている。ここでは、ポンプ目標出力が、エンジン出力から後述する最大目標回転数Ｎtmaxの場合のファン出力を差し引いた値よりも大きい場合に高負荷作業とみなす。上記所定値としては、例えば、エンジン出力から後述する最大目標回転数Ｎtmaxの場合のファン出力を差し引いた値に設定される。

ポンプ関連目標ファン回転数Ｎｐとしては、例えば、ポンプ目標出力が所定値より小さい場合（非高負荷作業の場合）には、最大目標回転数Ｎtmax以上のファン回転数に設定され、ポンプ目標出力が所定値以上の場合（高負荷作業の場合）には、エンジン出力からポンプ目標出力を差し引いた出力に相当するファン回転数に設定される。そのため、ポンプ目標出力が所定値を超えるとファン回転数は右肩下がりに変化する。

（エンジンラグダウン量関連目標回転数Ｎｌの決定）
ここで、エンジンラグダウンとは、作業装置９０を急操作してエンジンに急に負荷が加わったときに、エンジン６１の回転数が一時的に落ち込む現象を指す。高地での作業時など排ガス規制を満足するためにエンジン出力トルクが制限されている場合に、発生しやすい。エンジンラグダウン量は、目標エンジン回転数から実エンジン回転数を差し引いた値である。

車体コントローラ３３は、入力された実エンジン回転数および目標エンジン回転数から計算されるエンジンラグダウン量とテーブルＴ７とに基づいて目標回転数を演算し、算出された目標回転数をエンジンラグダウン量関連目標回転数Ｎｌとする。テーブルＴ７はエンジンラグダウン量と目標ファン回転数との相関を表すテーブルであり、予め車体コントローラ３３に記憶されている。

エンジンラグダウン量が大きくなる程エンジン６１がファン６３に割り当てることができる出力は小さくなるので、テーブルＴ７は、エンジンラグダウン量が高負荷作業とみなされる所定値を超えると右肩下がりとなるような形状に設定されている。エンジンラグダウン量が、エンジン出力から後述する最大目標回転数Ｎtmaxの場合のファン出力を差し引いた値よりも大きい場合に高負荷作業とみなす。上記所定値としては、例えば、エンジン出力から後述する最大目標回転数Ｎtmaxの場合のファン出力を差し引いた値に設定される。

エンジンラグダウン量関連目標回転数Ｎｌとしては、例えば、ポンプ目標出力が所定値より小さい場合（非高負荷作業の場合）には、最大目標回転数Ｎtmax以上のファン回転数に設定され、エンジンラグダウン量が所定値以上の場合（高負荷作業の場合）には、エンジン出力からエンジンラグダウン量を差し引いた出力に相当するファン回転数に設定される。そのため、エンジンラグダウン量が所定値を超えるとファン回転数は右肩下がりに変化する。

なお、上述した五つの目標ファン回転数Ｎｅ，Ｎａ，Ｎｏ，Ｎｐ，Ｎｌを決定する処理は、順次行われても良いし、並列に行われても良い。

（最大目標回転数Ｎtmaxの決定）
車体コントローラ３３の最大目標回転数決定部Ｍ３において、最大目標回転数Ｎtmaxを決定する。最大目標回転数決定部Ｍ３は、エンジン温度関連目標回転数Ｎｅ，エアコン関連目標回転数Ｎａおよび作動油温関連目標回転数Ｎｏから最大のものを選択し、選択した目標回転数を最大目標回転数Ｎtmaxとするものである。ただし、エアコンがＯＦＦの場合にはエアコン関連目標回転数Ｎａを考慮する必要がないので、エアコンＯＮ／ＯＦＦ判定部Ｓ１によりエアコン関連目標回転数Ｎａの最大目標回転数決定部Ｍ３への入力／非入力を切り換えるようにした。

エアコンがＯＮの場合にはエアコンＯＮ／ＯＦＦ判定部Ｓ１がＯＮとなり、最大目標回転数決定部Ｍ３は、エンジン温度関連目標回転数Ｎｅ，エアコン関連目標回転数Ｎａおよび作動油温関連目標回転数Ｎｏから最大値を選択し、選択したものを最大目標回転数Ｎtmaxとする。一方、エアコンがＯＦＦの場合にはエアコンＯＮ／ＯＦＦ判定部Ｓ１がＯＦＦとなり、最大目標回転数決定部Ｍ３は、エンジン温度関連目標回転数Ｎｅおよび作動油温関連目標回転数Ｎｏから最大値を選択し、選択したものを最大目標回転数Ｎtmaxとする。このように、エアコンがＯＦＦの場合には、エアコン関連情報を使用しない。

（目標ファン回転数Ｎｔの決定）
車体コントローラ３３の目標ファン回転数決定部Ｍ４において、目標ファン回転数Ｎｔを決定する。目標ファン回転数決定部Ｍ４には、上述した最大目標回転数Ｎtmax，ポンプ関連目標ファン回転数Ｎｐおよびエンジンラグダウン量関連目標回転数Ｎｌが入力されると共に、パワーディギングＯＮ／ＯＦＦ判定部Ｓ２からファン最小回転数Ｎminまたはファン最大回転数Ｎmaxが入力される。目標ファン回転数決定部Ｍ４は、入力された回転数から最も小さなものを選択し、選択した回転数を目標ファン回転数Ｎｔとする。

パワーディギングスイッチ３２は、上述したように高負荷作業時にＯＮ操作されるものであり、ＯＮ操作によって油圧回路のリリーフ圧が一時的に上昇する。この場合、エンジン出力が高負荷作業に優先的に利用されるように、冷却ファン６３に割り当てるエンジン出力を可能な限り抑えるのが好ましい。

パワーディギングＯＮ／ＯＦＦ判定部Ｓ２によりパワーディギングスイッチ３２からＯＮ信号が送信されていると判定された場合には、パワーディギングＯＮ／ＯＦＦ判定部Ｓ２は、予め定められたファン最小回転数Ｎminを目標ファン回転数決定部Ｍ４へ出力する。逆に、パワーディギングスイッチ３２からＯＦＦ信号が送信されていると判定された場合には、パワーディギングＯＮ／ＯＦＦ判定部Ｓ２は、ファン最大回転数Ｎmaxを目標ファン回転数決定部Ｍ４へ出力する。

ファン最小回転数Ｎminとしては、ファン動作時に通常取り得る範囲の回転数よりも小さな値（（例えば、０rpm）が採用される。また、ファン最大回転数Ｎmaxとしては、通常取り得る範囲のファン回転数よりも大きな値が採用される。

目標ファン回転数決定部Ｍ４は、パワーディギングスイッチ３２からＯＮ信号が入力されている場合には、最大目標回転数Ｎtmax，ポンプ関連目標ファン回転数Ｎｐ，エンジンラグダウン量関連目標回転数Ｎｌおよびファン最小回転数Ｎminから最小のものを選択し、選択された回転数を目標ファン回転数Ｎｔとする。この場合、ファン最小回転数Ｎminが最も小さいので、ファン最小回転数Ｎminが回転数を目標ファン回転数Ｎｔとして選択されることになる。

パワーディギングスイッチ３２からＯＦＦ信号が入力されている場合（すなわち、高負荷作業状況の場合）には、目標ファン回転数決定部Ｍ４は、最大目標回転数Ｎtmax，ポンプ関連目標ファン回転数Ｎｐ，エンジンラグダウン量関連目標回転数Ｎｌおよびファン最大回転数Ｎmaxから最小のものを選択し、選択された回転数を目標ファン回転数Ｎｔとする。この場合、ファン最大回転数Ｎmaxは通常取り得る範囲よりも大きい値であるので、実質的には、３つの目標回転数Ｎtmax，Ｎｐ，Ｎｌから目標ファン回転数Ｎｔが決定される。

高負荷作業状況においては、上述したようにポンプ関連目標ファン回転数Ｎｐおよびエンジンラグダウン量関連目標回転数Ｎｌは最大目標回転数Ｎtmaxよりも小さいので、ポンプ関連目標ファン回転数Ｎｐまたはエンジンラグダウン量関連目標回転数Ｎｌが目標ファン回転数Ｎｔとされる。逆に、非高負荷作業状況（通常作業時）においては、ポンプ関連目標ファン回転数Ｎｐおよびエンジンラグダウン量関連目標回転数Ｎｌは最大目標回転数Ｎtmaxよりも大きいので、最大目標回転数Ｎtmaxが目標ファン回転数Ｎｔとされる。

通常の非高負荷作業状況では、冷却ファン６３は最大目標回転数Ｎtmaxに制御されるが、高負荷作業状況においては、冷却ファン６３は最大目標回転数Ｎtmaxよりも低い回転数であるポンプ関連目標ファン回転数Ｎｐ、エンジンラグダウン量関連目標回転数Ｎｌおよびファン最小回転数Ｎminのいずれかに制御されることになる。

このように、目標ファン回転数決定部Ｍ４による処理は、エンジン温度関連情報とエアコン運転情報と油圧関連情報とに基づいて決定される目標ファン回転数（すなわち、最大目標回転数Ｎtmax）に、エンジンラグダウン量と、パワーディギングとによる制限をかけることに相当する。すなわち、ポンプ目標出力、エンジンラグダウン量およびパワーディギングに基づいて設けられた上限内で、エンジン温度関連情報と、エアコン関連情報と、作動油温とから目標ファン回転数を決定する。したがって、高地などでエンジンラグダウンが発生する場合や、油圧ポンプ６２に大きな出力が求められる場合には、冷却ファン回転数を低下させるようにしているので、冷却ファン６３の駆動にエンジン動力が取られて油圧ポンプ出力が不足するという事態を回避することができる。

なお、目標ファン回転数に制限をかけるポンプ出力不足、エンジンラグダウン、パワーディギングは、一般に長時間持続するものではないため、冷却性能の低下を最小限に抑えながら、作業性の悪化を防ぐことができる。

以上説明したように、本実施の形態の冷却ファン制御装置は以下のような作用効果を奏する。
（１）少なくともエンジン冷却水温および作動油温に応じた最大目標回転数（第１ファン回転数）Ｎtmaxに冷却ファン６３を制御する車体コントローラ（冷却ファン制御装置）３３は、目標ファン回転数決定部Ｍ４を備えている。目標ファン回転数決定部Ｍ４は、シリンダ（油圧アクチュエータ）９５〜９７による作業が高負荷作業か否かを判定する高負荷作業判定部として機能する。なお、本実施形態では、高負荷作業とは、高地などでエンジンラグダウンが発生する場合や、油圧ポンプ６２に大きな出力が求められる場合などが対応する。そして、高負荷作業と判定されると、車体コントローラ３３は、冷却ファン６３の回転数を第１ファン回転数である最大目標回転数Ｎtmaxよりも低い第２ファン回転数（Ｎｐ、Ｎｌ、Ｎminのいずれか）に低下させる。

すなわち、高負荷作業には冷却ファン６３のファン回転数を低下させるので、油圧ポンプ６２の駆動に利用可能なエンジン出力が増加し、高負荷作業における油圧ポンプ６２の出力不足を防止することができる。

（２）例えば、上述した第２ファン回転数は、油圧ポンプ６２のポンプ出力に基づくポンプ関連目標ファン回転数Ｎｐ、エンジンラグダウン量に基づくエンジンラグダウン量関連目標回転数Ｎｌ、および、パワーディギング動作時のファン最小回転数Ｎminの少なくとも一つを含む。そして、目標ファン回転数決定部Ｍ４は、第２ファン回転数に含まれるファン回転数（Ｎｐ，Ｎｌ，Ｎmin）の少なくとも一つが最大目標回転数Ｎtmaxを下回った場合に、高負荷作業と判定する。高負荷作業と判定されると、冷却ファン６３の回転数を、最大目標回転数Ｎtmaxを下回るファン回転数の内、最も低回転数であるファン回転数に低下させるようにする。その結果、高負荷作業に相当する様々な状況（ポンプ出力増加時、エンジンラグダウン時、パワーディギング動作時）に対応することができる。

なお、以上の説明はあくまでも一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、冷却ファンは冷却ファン用クラッチ６４を介してエンジン６１により駆動される構成としたが、油圧ポンプからの圧油により駆動される油圧モータにより冷却ファン６３を回転駆動するようにしても良い。この場合には、可変リリーフ弁等によりファン回転数が制御される。

１…クローラ式油圧シャベル（油圧式作業機械）、３２…パワーディギングスイッチ、３３…車体コントローラ（冷却ファン制御装置）、６１…エンジン、６２…油圧ポンプ、６３…冷却ファン、９０…作業装置、９５…ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）、９６…アームシリンダ（油圧アクチュエータ）、９７…バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）、Ｍ１…エンジン温度関連最大値演算部、Ｍ２…エアコン関連最大値演算部、Ｍ３…最大目標回転数決定部、Ｍ４…目標ファン回転数決定部（高負荷作業判定部）、Ｎａ…エアコン関連目標回転数、Ｎｅ…エンジン温度関連目標回転数、Ｎｌ…エンジンラグダウン量関連目標回転数（第２ファン回転数）、Ｎmax…ファン最大回転数、Ｎmin…ファン最小回転数（第２ファン回転数）、Ｎｏ…作動油温関連目標回転数、Ｎｐ…ポンプ関連目標ファン回転数（第２ファン回転数）、Ｎｔ…目標ファン回転数、Ｎtmax…最大目標回転数（第１ファン回転数）、Ｏ１…ポンプ目標出力演算部、Ｓ１…エアコンＯＮ／ＯＦＦ判定部、Ｓ２…パワーディギングＯＮ／ＯＦＦ判定部

Claims (5)

1. エンジンと、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される作動油により駆動される油圧アクチュエータと、前記エンジンにより駆動され、少なくともエンジン冷却水および作動油を冷却する冷却ファンとを備える油圧式作業機械に設けられ、少なくとも前記エンジン冷却水の温度および前記作動油の温度に応じた第１ファン回転数に前記冷却ファンを制御する冷却ファン制御装置において、
   前記油圧アクチュエータによる作業が高負荷作業か否かを判定する高負荷作業判定部を備え、
   前記高負荷作業判定部により高負荷作業と判定されると、前記冷却ファンの回転数を前記第１ファン回転数よりも低い第２ファン回転数に低下させることを特徴とする冷却ファン制御装置。
2. 請求項１に記載の冷却ファン制御装置において、
   前記第２ファン回転数は、前記油圧ポンプのポンプ出力に基づくファン回転数、エンジンラグダウン量に基づくファン回転数、および、パワーディギング動作時のファン回転数の少なくとも一つを含み、
   前記高負荷作業判定部は、前記第２ファン回転数に含まれる前記ファン回転数の少なくとも一つが前記第１ファン回転数を下回った場合に、高負荷作業と判定し、
   前記高負荷作業判定部により高負荷作業と判定されると、前記冷却ファンの回転数を、前記第１ファン回転数を下回るファン回転数の内、最も低回転数であるファン回転数に低下させることを特徴とする冷却ファン制御装置。
3. 請求項２に記載の冷却ファン制御装置において、
   前記油圧ポンプのポンプ出力が前記高負荷作業に相当する出力である場合には、前記油圧ポンプのポンプ出力が増加するほど前記第２ファン回転数をより低下させることを特徴とする、冷却ファン制御装置。
4. 請求項２に記載の冷却ファン制御装置において、
   前記エンジンラグダウン量の値が前記高負荷作業に相当する値である場合には、前記エンジンラグダウン量が増加するほど前記第２ファン回転数をより低下させることを特徴とする、冷却ファン制御装置。
5. 請求項２に記載の冷却ファン制御装置において、
   前記パワーディギング動作時のファン回転数は、前記第２ファン回転数に含まれる他のファン回転数よりも低く設定されていることを特徴とする冷却ファン制御装置。

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