JP4206008B2

JP4206008B2 - ファン回転数制御方法

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Description

本発明は、冷却ファンの回転速度すなわち単位時間当りの回転数（以下、回転速度を「回転数」という）を制御するファン回転数制御方法に関するものである。

冷却ファンによって冷却される作動油、エンジン冷却用のラジエータ循環冷却水（以下、この冷却水を「クーラント」という）などの被冷却流体の実温度を検出し、検出された実温度と目標温度との温度差に応じて比例積分制御器によりファン目標回転数を決定し、このファン目標回転数により被冷却流体の実温度が目標温度となるように冷却ファンのファン回転数を可変制御するファン回転数制御方法がある（例えば、特許文献１参照）。
特許第３２９５６５０号公報（第４−６頁、図１−３）

このように比例積分制御器によりファン目標回転数を演算し、目標温度になるようにファン回転数を可変制御する従来のファン回転数制御方法は、通常時には適切に動作しており、問題はなかったが、図７に示されるように、エンジン始動時において、例えば目標温度が60℃の場合、作動油の実温度がこの目標温度60℃を超えても、２点鎖線に示されるようにファン回転数がすぐに立ち上がらず、作動油の実温度が、油圧ポンプのポンプサクション部で70℃以上となるほどの、あるいはクーラントの実温度がラジエータ入口部で90℃近くまで上昇するほどの、目標温度をかなりオーバシュートしてから、ファン回転数が立ち上がる応答遅れが生じている。

このファン回転数の立ち上がり応答遅れは、比例積分制御器における積分の負側に対する蓄積に起因する。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ファン回転数の立ち上がり応答遅れを防止することにより、実温度が目標温度をオーバシュートすることを抑制して、オーバシュートによる無駄なファン回転数増加を防止できるファン回転数制御方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、冷却ファンによって冷却される被冷却流体の実温度を検出し、検出された実温度と目標温度との温度差に応じて比例積分制御器によりファン目標回転数を決定し、このファン目標回転数により冷却ファンを制御するファン回転数制御方法であって、ファン最低回転数が定められており、被冷却流体のファン目標回転数がファン最低回転数に達するまでは、実温度と目標温度との温度差に応じて比例積分制御器の比例要素のみによりファン目標回転数を決定し、このファン目標回転数がファン最低回転数を超えたときは、実温度と目標温度との温度差に応じて、比例積分制御器の比例要素と積分要素とによりファン目標回転数を決定することで、比例積分制御器における積分の負側に対する蓄積を制限するファン回転数制御方法である。

本発明によれば、比例積分制御器における積分の負側に対する蓄積を制限することにより、被冷却流体の実温度が目標温度を超えた場合に、すぐにファン回転数が立ち上がるようにし、ファン回転数の立ち上がりの応答遅れを防止することにより、実温度が目標温度を大きくオーバシュートすることを防止し、オーバシュートによる無駄なファン回転数増加を防止できる。これにより、燃費の向上、騒音の低減による作業環境の改善、振動の低減によるコンポーネントの耐久性向上などの効果が得られる。特に、ファン回転数がファン最低回転数に達するまでの間、比例積分制御器における積分の負側に対する蓄積を制限することにより、ファン回転数がファン最低回転数を超えた場合に、すぐにファン回転数が立ち上がるように制御できる。

以下、本発明を図１乃至図３に示された前提技術と、図４乃至図６に示された一実施の形態を参照しながら説明する。

図６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。

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。

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。

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。

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。

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実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実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）の実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。

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。

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により検出された実温度を演算処理し、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実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。

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実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。

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。

次に、コントローラ34は、図１に示されるように、各々の被冷却流体の実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。

この図１において、予め設定されたインテークエアの目標温度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の実温度Ｔmi、予め設定された作動油の目標温度Ｔto、作動油温度検出センサ28により検出された作動油の実温度Ｔmo、予め設定されたクーラントの目標温度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の実温度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。

また、冷却ファン17によって冷却されるインテークエア、作動油およびクーラントの実温度Ｔmi，Тmo，Ｔmcを検出し、これらの実温度Ｔmi，Тmo，Ｔmcと目標温度Ｔti，Тto，Ｔtcとの温度差に応じて、ＰI制御器37，38，39によりファン目標回転数Ｎti，Ｎto，Ｎtcを決定し、これらのファン目標回転数Ｎti，Ｎto，Ｎtcにより冷却ファン17を制御するファン回転数制御装置において、ＰI制御器37，38，39に対して、これらのＰI制御器37，38，39における積分の負側に対する蓄積を制限する積分開始制御手段41を設置する。

この積分開始制御手段41は、例えばＰI制御器37，38，39の積分機能のみをオン／オフ制御するか、あるいは積分出力のみをオン／オフ制御するなどして、ＰＩ制御器37，38，39における積分の負側に対する蓄積を制限することにより、インテークエア、作動油、クーラントなどの被冷却流体の実温度Ｔmi，Тmo，Ｔmcが目標温度Ｔti，Тto，Ｔtcを超えた場合に、すぐにファン回転数が立ち上がるようにするものである。

さらに、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。

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Ｎtc´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Ｎti´，Ｎto´，Ｎtc´から一つの総合目標回転数Ｎttを演算して決定する。

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。

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。

図２（ａ）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。

この図において、作動油の目標温度Ｔtoおよび実温度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。

同様にして、インテークエアの目標温度Ｔtiおよび実温度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、クーラントの目標温度Ｔtcおよび実温度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。

図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、積分開始制御手段41は、積分の負側に対する蓄積を制限する方法として、ＰＩ制御器38の積分器55により積分を開始する積分開始温度を目標温度に設定するものであり、エンジン始動時などの作動油の実温度Тmoが低い場合において、実温度Тmoと目標温度Тtoとの差が大きい場合に、積分開始温度を目標温度に設定することで、実温度Тmoが目標温度Тtoに上昇するまでの間に負の積分要素が蓄積しないようにする。

次に、図１および図２に示された前提技術の作用効果を説明する。

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実温度情報をもとに、各被冷却流体の実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Ｎtfにより、冷却ファン17のファン回転数を制御する。

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実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で検出された実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。

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により検出された実温度が、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。

例えば、作動油の目標温度が６０℃で、実温度が６１℃とすると、実温度が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。

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。

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。

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。

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.、７００r.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。

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５００r.p.m.の時も６００r.p.m.の時も、総合目標回転数は７００r.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。

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。

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。

積分器55は、積分開始制御手段41により制御され、図２（ｂ）に示されるように作動油の実温度Ｔmoが目標温度Ｔtoより小さいときは、積分の負側に対する蓄積が制限され、一方、作動油の実温度Ｔmoが目標温度Ｔtoを上回ると、積分の正側および負側に対する蓄積が開始され、比例積分制御により作動油用ファン目標回転数Ｎtoが決定される。

すなわち、エンジン始動時に、作動油の実温度Тmoが目標温度Тtoに達しないときは、実温度Тmoと目標温度Тtoとの温度差に応じてＰＩ制御器38のゲイン52などの比例要素のみによりファン目標回転数Ｎtoを決定し、また作動油の実温度Тmoが目標温度Тtoを超えたときは、実温度Тmoと目標温度Тtoとの温度差に応じてＰＩ制御器38のゲイン52，54の比例要素および積分器55の積分要素によりファン目標回転数Ｎtoを決定する。

被冷却流体がインテークエア、クーラントの場合も同様であり、インテークエア用ファン目標回転数Ｎti、クーラント用ファン目標回転数Ｎtcの決定においても、同様に積分開始タイミングが制御される。

要するに、エンジン始動時などの、被冷却流体の実温度Ｔmi，Тmo，Ｔmcが目標温度Ｔti，Тto，Ｔtcに達するまでの間は、ＰI制御器37，38，39の積分器55を機能させないようにしたので、この積分器55による負の積分要素の蓄積がなく、ファン回転数の立ち上がりの応答遅れを防止でき、応答遅れにより実温度Ｔmi，Тmo，Ｔmcが目標温度Ｔti，Тto，Ｔtcを大きくオーバシュートすることを防止でき、オーバシュートによる無駄なファン回転数の増加を防止できる。

次に、図３は、積分開始制御手段41の制御動作を示すフローチャートであり、エンジン始動時のインテークエア、作動油またはクーラントの実温度Ｔmi，Тmo，Ｔmcが目標温度Ｔti，Тto，Ｔtcより大きいか否かを判断し（ステップ１）、小さければ（ステップ１でNO）、積分開始制御手段41から積分器55に積分制限信号を送信して、積分器55を機能させない（ステップ２）。

一方、インテークエア、作動油またはクーラントの実温度Ｔmi，Тmo，Ｔmcが上昇して、目標温度Ｔti，Тto，Ｔtcより大きくなった場合は（ステップ１でYES）、積分開始制御手段41から積分器55への積分制限信号を解除して、積分器55による積分を開始する（ステップ３）。

このようして、エンジン始動時にインテークエア、作動油またはクーラントの実温度Ｔmi，Тmo，Ｔmcがこれらの目標温度Ｔti，Тto，Ｔtcより低い場合は、積分開始温度を目標温度Ｔti，Тto，Ｔtcに設定することで、これらの実温度Ｔmi，Тmo，Ｔmcが目標温度Ｔti，Тto，Ｔtcに上昇するまでの間に負の積分要素が蓄積しないようにする。

その結果、インテークエア、作動油またはクーラントの実温度Ｔmi，Ｔmo，Ｔmcが目標温度Ｔti，Ｔto，Ｔtcに達した時点で、本来の可変ファン制御によって常に目標温度Ｔti，Ｔto，Ｔtcが維持できるようにＰＩ制御される。

以上のように、被冷却流体の実温度Ｔmi，Тmo，Ｔmcが目標温度Ｔti，Тto，Ｔtcに達するまでの間、ＰI制御器37，38，39における積分の負側に対する蓄積に制限を設けることにより、被冷却流体の実温度Ｔmi，Тmo，Ｔmcが、目標温度Ｔti，Тto，Ｔtcを超えた場合にすぐにファン回転数が立ち上がるように制御できる。

また、このようにしたので、エンジン始動時において、被冷却流体の実温度Ｔmi，Тmo，Ｔmcが目標温度Ｔti，Тto，Ｔtcを超えた場合に、応答の遅れなくファン回転数が上昇し、実温度のオーバシュートを最小限に抑えて、実温度Ｔmi，Тmo，Ｔmcを目標温度Ｔti，Тto，Ｔtcに素早く整定させることができる。

一方、エンジン始動時などでインテークエア、作動油またはクーラントの実温度Ｔmi，Ｔmo，Ｔmcがすでに高く、目標温度Ｔti，Ｔto，Ｔtcに到達している場合においては、積分開始温度にも到達しているので、そのまま本来のＰＩ制御となり、目標温度Ｔti，Ｔto，Ｔtcになるように制御されるので問題はない。

次に、ＰI制御器37，38，39が機能している場合のファン回転数制御方法を順を追って説明する。

（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、温度検出センサ27，28，29によりそれぞれ検出する。

（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実温度との差を、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。

（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。

（４）これらの複数のファン目標回転数Ｎti´，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。

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。

（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。

（６）各被冷却流体の実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。

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。

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。

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。

そして、各被冷却流体の実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。

ここで、被冷却流体の実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。

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。

例えば、重み関数Ｗｎ（０≦Ｗｎ≦１、ΣＷｎ＝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。

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ＰＩＤ制御器でも問題なく動作する。

次に、図４および図５は、ＰＩ制御器38における積分の負側に対する蓄積を制限する前記積分開始制御手段41の一実施の形態を示し、前記積分開始温度を目標温度に設定する方法に替えて、積分開始ファン回転数を設定する方法である。

すなわち、ファン最低回転数Ｎminが定められている場合は、積分の負側に対する蓄積を制限する制限方法として、ＰＩ制御器38の積分器55により積分を開始する積分開始ファン回転数をファン最低回転数Ｎminに設定する方法である。

例えば、エンジン始動時などにおいて、作動油のファン目標回転数Ｎtoがファン最低回転数Ｎminに達しないときは、実温度Тmoと目標温度Тtoとの温度差に応じてＰI制御器38のゲイン52すなわち比例要素のみによりファン目標回転数Ｎtoを決定し、このファン目標回転数Ｎtoがファン最低回転数Ｎminを超えたときは、実温度Тmoと目標温度Тtoとの温度差に応じて、ＰI制御器38のゲイン52，54すなわち比例要素と、積分器55すなわち積分要素とによりファン目標回転数Ｎtoを決定するものである。クーラントのファン目標回転数Ｎtcを決定する場合も同様である。

すなわち、図５に示されるように、ファン最低回転数Ｎminが定められている場合において、インテークエア、作動油またはクーラントの目標温度Ｔti，Тto，Ｔtcに対応したファン目標回転数Ｎti，Ｎto，Ｎtcがファン最低回転数Ｎminを上回るか否かが判断され（ステップ５）、ファン目標回転数Ｎti，Ｎto，Ｎtcがファン最低回転数Ｎminを下回っている場合は（ステップ５でNO）、積分器55をオフにして、負の積分要素を蓄積させないようにする（ステップ６）。一方、ファン目標回転数Ｎti，Ｎto，Ｎtcがファン最低回転数Ｎminを超えた場合は（ステップ５でYES）、積分器55を機能させて、ＰI制御器37，38，39における積分の正側および負側に対する蓄積を開始する（ステップ７）。

このようにして、積分開始ファン回転数をファン最低回転数Ｎminとすることにより、目標温度に対応したファン目標回転数Ｎti，Ｎto，Ｎtcがファン最低回転数Ｎminに達するまでの間は、積分要素が働かず、ＰＩ制御器37，38，39における負の積分要素を蓄積しないが、目標温度に対応したファン目標回転数Ｎti，Ｎto，Ｎtcがファン最低回転数Ｎminを超えた時点から、正の積分要素および負の積分要素を蓄積するように制御する。

その結果、ファン回転数は、ファン最低回転数Ｎminに到達した時点で、すぐに立ち上がることができ、応答の遅れなくファン目標回転数Ｎti，Ｎto，Ｎtcにしたがってスムーズに上昇する。

なお、インテークエア、作動油、クーラントなどの被冷却流体の実温度Ｔmi，Тmo，Ｔmcが目標温度Ｔti，Тto，Ｔtcを超えた時点や、ファン目標回転数Ｎti，Ｎto，Ｎtcがファン最低回転数Ｎminを超えた時点で、積分器55がいったん作動開始すると、正の積分要素および負の積分要素が共に働き、正側に入った時点で正の積分要素により目標温度になるように温度が下がり、その後下がり続けて、目標温度よりも下がった場合には、負の積分要素により目標温度になるように温度が上がるように制御される。このようにして、いったん積分が開始した時点で、正および負の両方の積分要素が働き、目標温度に整定させることができる。

以上のように、ＰＩ制御器37，38，39における積分の負側に対する蓄積を制限することで、ファン回転数の立ち上がりの応答遅れを防止でき、これにより、実温度が目標温度を大きくオーバシュートすることを防止でき、オーバシュートによる無駄なファン回転数の増加を防止できる。

また、実温度のオーバシュートが低減され、ファン回転数の過度な増加が無くなるので、燃料消費が低減され、燃費が向上する。

さらに、ファン回転数の過度な増加が無くなるので、ファン回転による騒音が低減される。このため、油圧ショベルなどの連設機械のオペレータにとってファン音が耳障りにならず、作業環境を改善できる。

さらに、ファン回転数の過度な増加が無くなるので、ファン回転による振動が低減され、コンポーネントの耐久性が向上するなどの効果が得られる。

本発明のファン回転数制御方法を実施するための前提技術となるコントローラのアルゴリズムを示すブロック図である。（ａ）は同上コントローラにおける比例積分制御器および積分開始制御手段の前提技術を示すブロック図、（ｂ）は同上積分開始制御手段による積分開始タイミングを説明するグラフである。図２に示された積分開始制御手段の制御動作を示すフローチャートである。本発明のファン回転数制御方法を実施するためのコントローラにおける比例積分制御器および積分開始制御手段の一実施の形態を示すブロック図である。図４に示された積分開始制御手段の制御動作を示すフローチャートである。本発明に係るファン回転数制御方法を実施する装置の概要を示すブロック図である。従来のファン回転数制御方法を用いた場合のポンプサクション部およびラジエータ入口部における温度とファン回転数との関係を示すグラフである。

符号の説明

17 冷却ファン
Ｔmi，Тmo，Ｔmc 実温度
Ｔti，Тto，Ｔtc 目標温度
37，38，39 比例積分制御器（ＰI制御器）
Ｎti，Ｎto，Ｎtc ファン目標回転数
Ｎmin ファン最低回転数

Claims

冷却ファンによって冷却される被冷却流体の実温度を検出し、
検出された実温度と目標温度との温度差に応じて比例積分制御器によりファン目標回転数を決定し、
このファン目標回転数により冷却ファンを制御するファン回転数制御方法であって、
ファン最低回転数が定められており、
被冷却流体のファン目標回転数がファン最低回転数に達するまでは、実温度と目標温度との温度差に応じて比例積分制御器の比例要素のみによりファン目標回転数を決定し、
このファン目標回転数がファン最低回転数を超えたときは、実温度と目標温度との温度差に応じて、比例積分制御器の比例要素と積分要素とによりファン目標回転数を決定することで、
比例積分制御器における積分の負側に対する蓄積を制限する
ことを特徴とするファン回転数制御方法。