WO2005024199A1 - ファン回転速度制御方法 - Google Patents

Abstract

　エンジン（11）により駆動するファン用ポンプ（13）から供給する作動流体によりファン用モータ（15）を作動するポンプ・モータ系（19）を制御して、ファン用モータ（15）により回転させ被冷却流体を冷却する冷却ファン（17）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。エンジン始動時は、ファン回転数をファン最低回転数（Ｎmin）から開始するようにポンプ・モータ系（19）を制御し（ステップ１）、このファン最低回転数（Ｎmin）を少なくとも数秒間維持し（ステップ２）、少なくとも数秒間経過後は、ファン最低回転数（Ｎmin）からファン回転数を漸次増加させ（ステップ３）、少なくとも数秒間経過後にファン目標回転数（Ｎtf）まで移行させるようにポンプ・モータ系（19）を制御する（ステップ４）。ポンプ・モータ系（19）の破損につながるピーク圧や圧力ハンチングの発生を防止できる。

Description

明

フ ァ ン回転速度制御方法

技 術 分 野

本発明 は 、 被冷却流体 を 冷却す る 冷却 フ ァ ン の フ ァ ン 回転速度 を 制御す る フ ァ ン 回転速度制御方法 に 関す る も の で あ る 。 以 下糸、 回転速度す な わ ち 単位 時 田

間 当 り の回転数を 、 単に 「回転数」 と い う 。

背 景 技 術

エ ン ジ ン に よ り 駆動 さ れ る フ ァ ン用 ポ ン プ力 ら 供 給 さ れ る 作動 油 に よ り フ ァ ン用 モ ー タ を 作動す る ポ ン プ ' モ ー タ 系 を 制御 し て 、 フ ァ ン用 モ ー タ に よ り 回転 さ れ る 冷却 フ ァ ン の フ ァ ン 回転数 を制御す る フ ア ン 回転数制御方法 に お い て 、 温度検 出 セ ン サ に よ り 被冷却流体 の 温度 を 検 出 し 、 こ の被冷却流体の 検 出 温度 に応 じ て被冷却流体 を 冷却す る 冷却 フ ァ ン の フ ァ ン 目 標回転数 を決定す る フ ァ ン 回転数制御方法 が あ る （ 例 え ば 、 特許 第 3 2 9 5 6 5 0 号公 報 参 照） 。

こ の 特許第 3 2 9 5 6 5 0 号公報 に記載 さ れ た フ ァ ン 回 転数制御方法 は 、 フ ァ ン 目 標 回転数 の 決定方 法 に 特徴が あ り 、 い っ た ん フ ァ ン 目 標回転数が 決定 さ れ る と 、 第 7 図 の 中 段 に 示 さ れ る よ う に 、 ェ ン ジ ン始動 時 に フ ァ ン 目 標 回 転数 ま た は 最 大 回 転数 に 対 応 す る 制 御 信 号す な わ ち ポ ン プ容 量指令 電流 が 、 フ ア ン 用 ポ ン プ の 容 量 可変 手段 を 制御 す る 電磁比 例 弁 な ど の電油変換弁 に ス テ ッ プ入力 さ れ る 。

す な わ ち 、 フ ァ ン 目 標 回 転数 の 指 示値 は 、 フ ァ ン 最低 回 転数 か ら 最 大 回 転数 ま で指示 す る こ と が 可 能 で あ る が 、 特許第 3 2 9 5 6 5 0 号公報 に 記載 さ れ た 方法 に よ り 、 目 標温度 に よ っ て フ ァ ン 目 標 回 転数 が 決 定 さ れ る の で 、 そ の 回 転数 は フ ァ ン 最低 回 転数 ( ィ列 え ば 3 0 0 r p m ) 力、 ら 最 大 回 転数 （ ィ列 え ば、 8 7 3 r p m ) の 間 の 指示 が さ れ 、 温度 検 出 セ ン サ か ら の 検 出 温度 情 報 に よ り フ ァ ン 目 標 回 転数 が 例 え ば 8 7 3 r p mの 指 示 と な っ た な ら ば 、 最初 の 起動 時 は フ ァ ン 最低 回 転数 で あ る の で 、 瞬時 に 3 0 0 r p m力 ら 8 7 3 r p mに ス テ ッ プ 状 に 変 動す る 。 第 7 図 の 中 段 に 、 フ ァ ン 用 ポ ン プ の 容 量指令電流値が ス テ ッ プ入力 さ れた例 を示す。

こ の よ う に 、 従 来 の 方 法 で は 、 エ ン ジ ン 始動 時 に フ ァ ン 目 標 回 転数 ま た は 最大 回転数 に 対応 す る 制 御 信号 を ス テ ッ プ入 力 で指 示 す る た め 、 フ ァ ン 用 ボ ン プ カゝ ら フ ァ ン 用 モ ー タ の ポ ン プ · モ ー タ 系 に 大 き な 負 荷 が か カゝ り 、 ポ ン プ · モ ー タ 系 に ピ ー ク 圧 や圧 力 ノヽ ンチ ン グが発生 し 、 破損 の お それが あ る 。

例 え ば 、 第 7 図 の 上段 に 示 さ れ た 、 フ ァ ン 用 ボ ン プ お よ び フ ァ ン用 モ ー タ の 圧 力 に 関 す る 計測 デ ー タ に も あ る よ う に 、 フ ァ ン 用 ポ ン プ の ポ ン プ 吐 出 圧 ( ま た は フ ァ ン用 モ ー タ の モ ー タ 入 口 圧 ） に ピ ー ク 圧 が 発 生 し た り 、 フ ァ ン用 モ ー タ の モ ー タ 入 口 圧 と モ ー タ 出 口 圧 と の 差圧 が 大 き い た め モ ー タ 出 口 圧 に 圧 力 ノヽ ン チ ン グ が 発 生す る こ と に よ り 、 フ ァ ン 用 ポ ン プ カゝ ら 配 管 を 経 て フ ァ ン 用 モ ー タ に 至 る ポ ン プ · モ ー タ 系 に破損 が 生 じ る お そ れ が あ る 。 こ の よ う な 場合 、 第 7 図 の 下 段 に 示 さ れ る よ う に 、 フ ァ ン 回 転 数 に も ノヽ ン チ ン グ が発生 し て レ、 る 。

本発 明 は 、 こ の よ う な 点 に鑑み な さ れ た も の で 、 フ ァ ン 用 ポ ン プ カゝ ら 供給 さ れ る 作動 流体 に よ り フ ァ ン用 モ ー タ を 作動 す る ポ ン プ · モ一タ 系 を 制 御 し て 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 に お い て 、 ポ ン プ · モ ー タ 系 の 破損 に つ な が る ピ ー ク 圧 や圧 力 ハ ン チ ン グ の 発 生 を 防止 で き る フ ァ ン 回転速度 制 御 方法 を 提供す る こ と を 目 的 と す る も の で あ る 。 発 明 の 開 示

本発 明 の フ ァ ン 回 転速度制御方 法 は 、 エ ン ジ ン に よ り 駆動 さ れ る フ ァ ン用 ポ ン プ カゝ ら 供給 さ れ る 作動 流 体 に よ り フ ァ ン 用 モ ー タ を 作動 す る ポ ン プ · モ ー タ 系 を 制御 し て 、 フ ァ ン 用 モ ー タ に よ り 回 転 さ れ被 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 方法 で あ っ て 、 被冷却流 体 の 温度 を 検 出 し 、 こ の 被冷却 流 体 の 検 出 温度 に 応 じ て 被冷却 流体 を 冷 却 す る 冷 却 フ ァ ン の フ ァ ン 目 標 回 転数 を 決 定 し 、 ェ ン ジ ン 始動 時 は 、 フ ァ ン 回 転数 を フ ァ ン 最低 回 転数 力、 ら 開 始 す る よ う に ポ ン プ · モ ー タ 系 を 制 御 し 、 フ ア ン最低 回 転数 か ら フ ァ ン 回 転数 を 漸次増 加 さ せ て フ ァ ン 目 標 回 転数 ま で移行 さ せ る よ う に ポ ン プ · モ — タ 系 を 制 御 す る 方 法 で あ る 。 そ し て 、 エ ン ジ ン始 動 時 は 、 フ ァ ン 回 転数 を フ ァ ン 最低 回 転数 カゝ ら 開 始 し て 、 フ ァ ン 目 標 回 転数 ま で 漸 次増 力 B さ せ る よ う に ポ ン プ . モ ー タ 系 を 制 御 す る こ と で 、 エ ン ジ ン 始動 時 に 被冷却 流 体 の 検 出 温度 に 応 じ て 決 定 さ れ た フ ァ ン 目 標 回 転数 に 対応 す る 制 御信 号 が ポ ン プ · モ ー タ 系 に ス テ ッ プ入 力 さ れ る こ と を 防止 で き る の で 、 フ ァ ン 用 ポ ン プ と フ ァ ン 用 モ ー タ に 作用 す る 負 荷 を 軽 減 で き 、 フ ァ ン 用 ポ ン プ と フ ァ ン 用 モ ー タ と の 間 で の ピ ー ク 圧 の 発 生 を 防止 で き る と と も に 、 フ ァ ン 用 ポ ン プ の ポ ン プ 吐 出 圧す な わ ち フ ァ ン 用 モ ー タ の モ ー タ 入 口 圧 と モ ー タ 出 口 圧 と の 差圧 に 基 づ く 圧 力 ハ ン チ ン グ の 発 生 を 防止 で き 、 フ ァ ン 用 モ ー タ の 破損 を 防止 で き る と と も に 、 フ ァ ン 回 転数 の ノヽ ン チ ン グ を 防止 で き る 。

ま た 、 本発 明 の フ ァ ン 回 転速度 制 御 方 法 は 、 前記 フ ァ ン 回 転速度制御 方法 に お い て 、 エ ン ジ ン 始動 時 の フ ァ ン 最低 回 転数 を 一 定 時 間 維持す る 方 法 で あ る そ し て 、 エ ン ジ ン始動 時 の フ ァ ン最低 回 転数 を 一 定 時 間 維持す る こ と で 、 エ ン ジ ン 負 荷 の 変 動 を 避 け 、 エ ン ジ ン始動 時の エ ン ジ ン 回転数の早期安定化 を 図 る こ と 力 Sで き る 。 図面の簡単な説明

第 1 図 は本発 明 に係 る フ ァ ン 回転数制御方法 の一 実施 の形態 を示す フ ロ ー チ ャ ー ト で あ り 、 第 2 図 は 同 上制御方法の 回転数増加 を 示す グ ラ フ で あ り 、 第 3 図 は 同 上制御方法 に お け る 圧力 、 電流 、 回転数 の 変ィ匕 を 示す グ ラ フ で あ り 、 第 4 図 は 同 上制御方法 を 実施す る フ ァ ン 回転数制御装置 の ブ ロ ッ ク 図 で あ り 第 5 図 は 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 ァ ル ゴ リ ズ ム を示すブ ロ ッ ク 図 で あ り 、 第 6 図 は 同 上 コ ン ト ロ ー ラ に お け る P I 制御器の構成 を 示すブ ロ ッ ク 図 で あ り 、 第 7 図 は従来 の フ ァ ン 回転数制御方 法 に お け る 圧力 、 電流 、 回転数の 変化 を 示す グ ラ フ で あ る 。 発明 を実施する た めの最良の形態

以 下 、 本発 明 を 第 1 図 乃至第 6 図 に示 さ れた 一実 施の形態 を参照 しなが ら 説明す る 。

第 4 図 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 ェ ン ジ ン 1 1は 、 作動油 を圧送供給す る 作業用 の メ イ ン ポ ン プ 1 2と 、 フ ァ ン用 ポ ン プ 1 3と を備 え 、 こ れ ら の メ ィ ン ポ ン プ 1 2お よ ぴ フ ァ ン 用 ポ ン プ 1 3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 ツ 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 ィ ン ポ ン プ 1 2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 ァ ク チ ユ 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 1 3は 、 配管 1 4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 1 5を 作動 す る こ の フ ァ ン 用 モ ー タ 1 5は 、 そ の 回 転軸 1 6に 冷却 フ ァ ン 1 7を 一 体 に 装備 し 、 こ の 冷却 フ ァ ン 1 7を 回 動 す る フ ァ ン 用 ポ ン プ 1 3は 、 入力 信 号 を 電気信号 と し 出 力 信号 を 油 圧信 号 と し た 電磁比例 弁 な ど の 電油 変換 弁 1 8を 備 え 、 こ の 電 油 変換弁 1 8か ら 出 力 さ れ た 油 圧 信 号 に よ り フ ァ ン用 ポ ン プ 1 3の ポ ン プ吐 出 流 量 を 可 変制御 し て 、 フ ァ ン用 モ ー タ 1 5の 回 転数 を 可変 制御 で き る 可変容量型 ポ ン プで あ る 。

電 油 変換弁 1 8に よ り 容 量可 変 制御 さ れ る 可 変容 量 型 の フ ァ ン用 ポ ン プ 1 3力 ら 配 管 1 4を 経 て フ ァ ン 用 モ ー タ 1 5に 至 る 油 圧 回 路 を 、 フ ァ ン 用 ポ ン プ 1 3か ら 供 給 さ れ る 作動 油 流 量 に よ り フ ァ ン 用 モ ー タ 1 5の フ ァ ン回転数を 制御す る ポ ンプ · モ ー タ 系 19と す る 。

冷却 フ ァ ン 17と 対 向 す る 位置 に は 、 イ ン テ ー タ エ ァ ク ー ラ 21、 オイ ル ク ー ラ 22お よ び ラ ジ ェ 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力 S 、 ラ ジェ 一 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 ィ ン テ ー ク エ ア の 温度 を 検 出 す る ィ 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 一ラ 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 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 一ラ 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 。

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 。

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 力 S 、 コ ン ト 口 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 ぴ 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 、 第 5 図 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 目 標回転数 を決定す る ア ル ゴ リ ズム を 有す る 。

こ の 第 5 図 に お い て 、 予 め 設 定 さ れ た イ ン テ ー ク エ ア 目 標 温度 T ti、 イ ン テ ー ク エ ア 温度検 出 セ ン サ 27に よ り 検 出 さ れ た ィ ン テ ー ク エ ア 検 出 温度 T mi、 予 め 設 定 さ れ た 作動 油 目 標 温度 T t 0、 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 T mo、 予 め 設 定 さ れ た ク ー ラ ン ト 目 標 温度 T tc、 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 T mc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 「 P I 制御器 37 38, 39」 と い う ） に入力 さ れ る 。

こ れ ら の P I 制 御 器 37, 38, 39は 、 イ ン テ ー ク ェ ァ 、 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 P I 制 御器 37， 38, 39力 ら 出 力 さ れ た イ ン テ ー ク エ ア 用 フ ァ ン 目 標 回 転数 N t i、 作動 油 用 フ ァ ン 目 標 回 転数 N toお よ び ク ー ラ ン ト 用 フ ァ ン 目 標 回 転数 N t c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 ょ ぴ 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 一 タ エ ァ 用 フ ァ ン 目 標 回 転数 N ti ' 、 作動 油 用 フ ァ ン 目 標 回 転数 N to ' 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 ' , N to ' , N tc ' 力 ら 一 つ の 総 合 目 標 回転数 N tt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 N t i ， N to ' N tc , を 二乗 し 、 そ れ ら を カ卩 算 し 、 そ の 平方根 を 求 め る こ と に よ り 総 合 目 標 回 転数 N ttを 演算 す る 。 す な わ ち 、

N tt = { ∑ ( 被 冷 却 流 体 n の フ ァ ン 目 標 回 転 数 ）

2 j 1 / 2 ま た は 、 N tt = { ( N ti ' ) ² + ( N to ' ) ² + ( N tc ' ) ² } ¹ / ² と な る 。

こ の 総合 目 標 回 転数 N 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 N t f と な る 。

第 6 図 に は 、 前記 作動 油 温度 に 関 す る P I 制 御器 38の詳細 力 S示 さ れて い る 。 '

こ の 第 6 図 に お い て 、 作動 油 目 標 温度 T 10お よ び 作動 油 検 出 温度 T mo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 ぴ上 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 N e f と が 、 力 P 算器 57に て 力卩 算 さ れ る こ と に よ り 、 前記 作動 油 用 フ ァ ン 目 標 回 転数 N t oが決定 さ れ る 。

同 様 に し て 、 イ ン テ ー ク エ ア 目 標 温度 T tiお よ び ィ ン テ ー ク エ ア 検 出 温度 T m iが P I 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 N tiが 決 定 さ れ 、 ま た 、 ク ー ラ ン ト 目 標 温度 T tcお よ ぴ ク ー ラ ン ト 検 出 温度 T m cが P I 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 N tcが 決 定 さ れ る 。

次 に 、 前記 コ ン ト ロ ー ラ 34は 、 エ ン ジ ン 11に よ り 駆動 さ れ る フ ァ ン 用 ポ ン プ 13か ら 供給 さ れ る 作動 油 に よ り フ ァ ン 用 モ ー タ 15を 作動 す る ポ ン プ · モ ー タ 系 19の 電 油 変換弁 18を 制 御 し て 、 フ ァ ン 用 モ ー タ 15 に よ り 回 転 さ れ る 冷却 フ ァ ン 17の フ ァ ン 回 転数 を 制 御 す る も の で あ っ て 、 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 に応 じ て 冷却 フ ァ ン 17の フ ァ ン 目 標 回 転数 N tf を 決 定す る が 、 こ の フ ァ ン 目 標 回 転数 N t f を エ ン ジ ン始動 と 同 時 に 出 力 す る も の で は な く 、 時 間 を 力 け て こ の フ ァ ン 目 標 回 転 数 N t f に 到達す る よ う に制御す る 。

す な わ ち 、 第 1 図 の フ ロ ー チ ャ ー ト に 示 さ れ る よ う に 、 前記 コ ン ト ロ ー ラ 34は 、 エ ン ジ ン始動 時 は フ 了 ン 回 転数 を フ ァ ン最低 回転数 N m i nか ら 開 始す る よ う に ポ ン プ . モ ー タ 系 19の 電 油 変 換 弁 18を 制 御 し ( ス テ ッ プ 1 ) 、 こ の フ ァ ン最低回転数 N m i nを 少 な 2 く と も 数秒 間 維持 し （ ス テ ッ プ 2 ) 、 少 な く と も 数 秒間 経過後 は 、 フ ァ ン最低回 転数 N m i nか ら フ ァ ン 回 転数 を 漸次増 加 さ せ （ ス テ ッ プ 3 ) 、 増加 制御 に 入 つ て か ら 少 な く と も 数秒 間 経過 後 に は フ ァ ン 目 標 回 転数 N tf ま で 移行 さ せ る よ う に ポ ン プ ' モ ー タ 系 19 の 電油変換弁 18を制御す る （ス テ ッ プ 4 ) 。

そ し て 、 第 2 図 に 示 さ れ る よ う に 、 前記 コ ン ト 口 ー ラ 34は 、 エ ン ジ ン始動 時 の フ ァ ン 回 転数 と し て 、 フ 了 ン最低回転数 N m i nを エ ン ジ ン始動 時か Ό ¾. · れた一定時間 T 1、 例 え ば 1 0 秒間 維持 し 、 さ ら に 、 設定 さ れた 一 定時 間 T 2、 例 え ば 1 0 秒 間 を か け て 、 フ ァ ン回転数 を フ ァ ン最低回転数 N m i nか ら 一 定勾 配 で漸次増力 B さ せ て フ ァ ン 目 標 回 転数 N t f に 到 達 さ せ る 。 こ れ ら の 一 定 時 間 T l， Τ 2は 、 固 定 さ れ た 時 間 で も 良 い が 、 ソ フ ト ウ ェ ア 上 の 設 定変 更 に よ り 容 易 に可変調整で き る 。

次 に 、 こ の フ ァ ン 回 転数制 御方 法 を 順 を ½ て 兑 明 す る 。

( 1 ) エ ン ジ ン 11の イ ン テ ー ク エ ア 、 作動 油 お よ ぴ 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 検 出 温 度 と の 差 を 、 Ρ Ι 制 御器 37， 38, 39の 比較 ¾551 (： 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 カゝけ る 。

( 3 ) こ の P I 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 N ti， N to , N tc力 S 決 ま り 、 さ ら に リ ミ ッ タ 42, 43, 44を 経て フ ァ ン 目 標 回転数 N ti ' , N to ' , N tc ' カ 決ま る 。

( 4 ) こ れ ら の複数の フ ァ ン 目 標 回転数 N ti ， N to ' , N t c 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 N 11を決め る 。 例 え ば、

総合 目 標 回転数 N 11 = { ∑ (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 。

そ し て 、 総合 目 標 回転数 N ttか ら リ ミ ッ タ 46を 経 て フ ァ ン 目 標回転数 N tfが最終的 に決定 さ れ る 。

( 5 ) こ の よ う に フ ァ ン 目 標 回転数 N tf が 決定 し て も 、 エ ン ジ ン始動 時は 、 冷却 フ ァ ン 17の フ ァ ン 回転 数 を フ ァ ン 目 標 回転数 N t f に制御す る こ と はせず、 常に フ ァ ン最低回転数 N m i nか ら フ ァ ン回転数制御 を 開始 し 、 こ の フ ァ ン最低回転数 N minが得 ら れ る よ う に 、 コ ン ト ロ ー ラ 34は電磁比例弁 な ど の 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 制御す る こ と で 、 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 フ ァ ン最 低回転数 N m i nに制御す る 。

( 6 ) こ の フ ァ ン最低回転数 N m i nは、 少 な く と も 数 秒 間 、 例 え ば 1 0 秒 間 維持 さ れ る よ う に 制 御 さ れ る ， こ れ に よ り 、 フ ァ ン 用 ポ ン プ 13と フ ァ ン 用 モ ー タ 15 の負 荷 を軽減 さ せ る 。 こ の フ ァ ン最低 回転数 N minに 維持 さ れ る 時 間 は 、 一 定 の 時 間 に 固 定 し て も 良 い が ソ フ ト ウ ェ ア 上 の 設 定変 更 に よ り 容易 に 変 更 可能 で あ る 。

( 7 ) こ の フ ァ ン最低回 転数 N m i nを 例 え ば 1 0 秒 間 維持 し た 後 、 そ の 後 さ ら に 少 な く と も 数秒 間 、 例 え ば 1 0 秒 間 を か け て フ ァ ン 目 標 回 転数 N t f に 移行 す る よ う に フ ァ ン 回 転数 を 增 速制 御'す る 。 こ の フ ァ ン 目 標 回 転数 N t f に 移行す る 時 間 は 、 一 定 の 時 間 に 固 定 し て も 良 い が 、 ソ フ ト ウ ヱ ァ 上 の 設 定変 更 に よ り 容易 に変更可能で あ る 。

こ の と き 、 こ の フ ァ ン 目 標 回 転数 N tf が 得 ら れ る よ う に 、 コ ン ト ロ ー ラ 34力 ら 電 油 変 換弁 18に 出 力 さ れ る 指令電流値 を 漸次変 化 さ せ て 、 フ ァ ン 用 ポ ン プ 13の ポ ン プ 吐 出 量 を 増 量制 御 し 、 フ ァ ン用 モ ー タ 15 の モ ー タ 回 転数 を 増 速制 御 し 、 冷 却 フ ァ ン 17の フ ァ ン回転数 を フ 了 ン 目 標回転数 N t f に制御す る 。

( 8 ) 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 。

す な わ ち 、 第 5 図 お ょ ぴ第 6 図 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 5 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 P I 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 。

要す る に 、 ィ ン テ ー ク エ ア 、 作動 油 お ょ ぴ 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 ア ン 目 標 回 転数 N tf 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 。

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 ア ン 回 転数 に な る よ う に P I 制御器 37 , 38, 作す る 。

例 え ば 、 作動 油 の 目 標 温度 が 6 0 °C で 、 検 出 温度 が 6 1 °C と す る と 、 検 出 温度 力 S 6 0 °C に な る よ う に 冷却 フ ァ ン 17の フ ァ ン 回転数 が 増 カ卩 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 6 0 °C 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 6 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 1 7は 、 同 よ う に よ り 高レヽ 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 力 え る と 、 温度毎 に決 ま る フ ァ ン 回転数 の マ ツ プを持たずに制御 してい る 。

以上 の よ う に 、 こ の フ ァ ン 回転数制御方法 は 、 第

5 図 お よ び第 6 図 に示 さ れた ア ル ゴ リ ズム に よ っ て 算 出 さ れ る フ ァ ン 目 標 回転数 N t f に対 し て 、 第 1 図 お よ ぴ第 2 図 に示 さ れ る よ う に エ ン ジ ン始動後 の 設 定 さ れた一定時間 T 1 (例 え ば 1 0 秒間） は フ ァ ン最 低 回転数 N m i nを維持 し 、 こ の 一定時間 T 1の 経過後 設定 さ れた一定時間 T 2 (例 え ば 1 0 秒間） か け て フ ァ ン最低回転数 N m i nか ら フ ァ ン 目 標回転数 N t fへ時 間 に比例 さ せて フ ァ ン回転数を 徐 々 に上昇 さ せ る 。

す な わ ち 、 エ ン ジ ン始動 時 は 、 ポ ン プ ' モ ー タ 系 1 9の電油変換弁 1 8に対 し て 、 第 3 図 の 中段に T 1で示 さ れ る よ う に 、 一定の ポ ン プ容量指令電流 を 供給す る こ と で 、 フ ァ ン 回 転数 を 演算 に よ り 決定 さ れ た フ ア ン 目 標 回転数 N t f に 制御せず、 常 に フ ァ ン最低回 転数 N ra i nか ら フ ァ ン 回転数制御 を 開 始 し 、 な お かつ 少 な く と も 数秒間 は フ ァ ン最低回転数 N m i nを維持す る の で 、 フ ァ ン 用 ポ ン プ 13と フ ァ ン 用 モ ー タ 15の 負 荷 を 軽減 で き る と と も に 、 エ ン ジ ン 始動 時 の フ ァ ン 最低 回転数 N m i nを一定時 間維持す る こ と で 、 ェ ン ジ ン負 荷 の 変動 を 避 け 、 エ ン ジ ン 始動 時 の エ ン ジ ン 回 転数の早期安定化 を 図 る こ と が で き る 。

さ ら に 、 エ ン ジ ン始動 直後 は 、 ポ ン プ ' モ ー タ 系 19の電油 変換弁 18に対 し て 、 第 3 図 の 中 段 に T 2で示 さ れ る よ う に 、 時 間 と 比 例 的 に 漸次変化 す る ポ ン プ 容 量指令 電流 を 供給す る こ と で 、 フ ァ ン 最低 回 転数 N minか ら フ ァ ン 目 標 回 転数 N tfま で フ ァ ン 回転数 を 漸次増加 さ せ る よ う に 、 フ ァ ン 回 転数 を 少 な く と も 数秒 間 力 け て ゆ つ く り と 変移 さ せ る こ と で 、 ェ ン ジ ン 始動 時 に被冷却 流体 の 検 出 温度 に 応 じ て 決 定 さ れ た フ ァ ン 目 標 回 転数 N t f に 対応 す る 制 御 信 号 が ポ ン プ · モ ー タ 系 19に ス テ ッ プ入 力 さ れ る こ と を 防止 す る の で 、 第 3 図 の 上段 に 示 さ れ る よ う に 、 フ ァ ン 用 ポ ン プ 13と フ ァ ン 用 モ ー タ 15間 で の ピ ー ク 圧 の 発 生 を 防止 で き 、 フ ァ ン 用 ポ ン プ 13、 フ ァ ン 用 モ ー タ 15 お よ び ポ ン プ · モ ー タ 間 の 配 管 14の 破損 を 防止 で き る と と も に 、 フ ァ ン用 ポ ン プ 13の ポ ン プ 吐 出 圧 す な わ ち フ ァ ン用 モ ー タ 15の モ ー タ 入 口 圧 と 、 モ ー タ 出 口 圧 と の 差圧 を 減少 さ せ る こ と で 、 モ ー タ 出 口 圧 の 圧 力 ノヽ ン チ ン グ の 発 生 を 防止 し て ス ム ー ズ に モ ー タ 8 出 口 圧 を 上昇 さ せ る こ と が で き る た め 、 フ ァ ン 用 モ ー タ 1 5の破損 を 防止 で き る 。

ま た 、 第 3 図 の 下段 に 示 さ れ る よ う に 、 フ ァ ン 回 転数のハ ン チ ン グ の発生 も 防止 で き る 。

さ ら に 、 作動 油 の 急激 な 変 動 が な い た め 、 作動 油 に よ る 異音 力 S フ ァ ン 用 ポ ン プ 1 3と フ ァ ン 用 モ ー タ 1 5 か ら 発 生す る こ と を 防止 で き る 。 フ ァ ン 回 転数 の 急 激 な 変 動 が な い た め 、 冷却 フ ァ ン 1 7か ら の 音 力 S 自 然 な 上 が り 方 に な り 、 オペ レ ー タ に と つ て の 聞 き 障 り な フ ァ ン 音 の 発 生 を 防止 で き る 。 ピ ー ク 圧 に よ り 、 冷却 フ ァ ン 1 7が 回 ら な レ、 と い う 不 具合 が 発 生す る こ と を 防止 で き る 。

そ の 上 、 ソ フ ト ウ ェ ア に よ る 電油 変換弁 （ す な わ ち 電磁比 例 弁 ） 1 8に 対す る 電流指示 で本制 御 方法 を 容 易 に 実現 で き る た め 、 フ ァ ン 用 ボ ン プ 1 3 と フ ァ ン 用 モ ー タ 1 5間 に リ リ ー フ 弁 を 設 け る な ど 、 油 圧 コ ン ポ ー ネ ン ト を 利 用 し て ピ ー ク 圧 を 防止 す る 場合 の よ う な コ ス ト ア ッ プ を 防止 で き る 。 産業上 の利用 の 可能性

本発 明 は 、 油 圧 シ ョ ベル な ど の 建設機械 だ け で な く 、 ポ ン プ · モ ー タ 系 を 制 御 し て 冷 却 フ ァ ン の フ ァ ン 回転数 を 制御す る 他 の 作業機械 に も 利用 で き る 。

Claims

9 iJ冃 求 の 範 囲

1 . エ ン ジ ン に よ り 駆動 さ れ る フ ァ ン 用 ポ ン プ 力 ら 供給 さ れ る 作動流体 に よ り フ ァ ン用 モ ー タ を 作動す る ポ ン プ ' モ ー タ 系 を 制御 し て 、 フ ァ ン用 モ ー タ に よ り 回転 さ れ被冷却流体 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 つ て 、

被冷却流体の温度 を検出 し、

こ の被冷却流体 の検 出 温度 に応 じ て被冷却流体 を 冷却する 冷却 フ ァ ン の フ ァ ン 目 標回転数を決定 し、 エ ン ジ ン始動 時 は 、 フ ァ ン 回転数 を フ ァ ン最低回 転数か ら 開始す る よ う に ポ ン プ · モ ー タ 系 を 制御 し フ ァ ン最低回転数か ら フ ァ ン 回転数 を 漸次増カロ さ せ て フ ァ ン 目 標 回 転数 ま で 移行 さ せ る よ う に ポ ン プ · モー タ 系 を制御す る

こ と を特徴 と す る フ ァ ン回転速度制御方法。

2 . エ ン ジ ン始動 時 の フ ァ ン最低 回転数 は、 一 定時 間維持す る

こ と を 特徴 と す る 請求 の範 囲 第 1 項記載の フ ァ ン 回転速度制御方法。