WO2005026509A1

WO2005026509A1 - ファン回転数制御方法

Info

Publication number: WO2005026509A1
Application number: PCT/JP2004/003691
Authority: WO
Inventors: Hideto Furuta; Kazushige Okamoto; Noriyuki Adachi
Original assignee: Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd.
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2005-03-24
Also published as: JP2005083344A; EP1666705A1; KR20060025986A; KR100693676B1; CN1701166A; CN100374694C; US7281370B2; DE602004031639D1; EP1666705B1; JP4464644B2; EP1666705A4; US20060062678A1

Abstract

　被冷却流体の温度を検出し、レバー操作時のように冷却手段（30）を通過する被冷却流体の流量が多いときは、被冷却流体の検出温度が予め設定した目標温度となるように冷却手段（30）の冷却ファン（17）のファン回転数をファン目標回転数（Ｎtf）に制御する。レバー中立時のＡＥＣ状態またはワンタッチローアイドル状態では、冷却手段（30）を通過する被冷却流体の流量が減少するので、冷却ファン（17）のファン回転数を、ファン目標回転数（Ｎtf）より減少した新ファン目標回転数（Ｎtfnew）に制御する。このとき、レバー操作時のエンジン回転数（Ｎhie）に対するレバー中立時のエンジン回転数（Ｎcoe）の比率を、その時点でのファン目標回転数（Ｎtf）に掛け合わせることでレバー中立時の新ファン目標回転数（Ｎtfnew）を算出する。冷却ファン（17）を有する冷却手段（30）に発生する熱歪を低減して、冷却手段（30）の耐久性を向上させる。

Description

ファン回転数制御方法

技術分野明

本発明は、冷却手段の冷却ファンのファン回転 ½ 度 ( 以下、回転速度すなわち単位時間当りの回転钗を、単に「回転数」とレヽう）を制御するファン回転数制御方法に関するも 'のである。

背景技術

書

ポンプ駆動用工ンジンは、油圧シ 3 ベルの作業機系や旋回系を駆動する作業用のメィンポンプと、ファン用ポンプとを備えてレヽる o ファン用ポンプは、電油変換弁によりポンプ吐出流 ft を可変制御することで、ィンテ一クェァク一ラゝォィルク一ラおよびラジェ一タに対してき Hi

HX 置された冷却ファンを駆動するファン用モ一タの回転数を制御し、冷却ファンのファン回転数を制御する o 電油変換弁はン π 一ラにより制御する o 冷却ファンが冷却したィンテ一クェァ、作動油およびクラン卜の各温度をそれぞれ皿s 度検出センサにより検出する o ン一ラは各の検出曰度が予め HX 定した目温度となるようにファン用ポンプの吐出流量を制御して冷却ファンのファン回転数を制御する ( 例えば、特許 3 2 9 5 6 5 0 号公報 '参照）

そして、油圧シ 3 ベルにおける油圧ァクチュェ一タを作動させなレヽレハ一中時は、ェンジン回転を所定の低速回転数に白動的に下げるェンジン回転数白動制御システム ( 以下、 A E C と呼ぶ ) が作動した A E C 状態、またはォぺレタがフンタクチ口一ァィ K ルスィクチを作してェンジン回転数を所定の低速回転数に減速したフンタクチ π 一ァィル状態では、ェンジン回転数が作業時よ Ό も減少するが、上記ン卜口一ラは、作動油などの検出曰

ί皿度を予め定された巨標温度となるよラにファン用ポンプの吐出流量を制御して、冷却ファンのファン回転数を制御するので、ェンジン回転数が減少してもファン回転数はほとんど落ちなレヽ 0 つまりゝ冷却風量がほとんど減少しない。

すなわち、ン卜 ― ラは、作動油などの検出 im. 度が予め BX 定した巨標曰度となるぶラにファン用ンプの吐出流量を制御して冷却ファンのファン回転数を制御するので、作動油などの検出曰度が高いとさは、冷却ファンのファン回転数を高速回転に制御する

一方、高負荷での作業中に、レノを中立位置に戻した時は、 A E C 制御またはフンタソチ一ァィド' ル制御によェンジン回転数が減少するとともに油圧ァクチュェタに作動油を供給する可変容量型ポンプの吐出流量力 ^s 減少するようにポンプ斜板などの容量可変手段を制御するので、油圧ァクチユエ一タに供給される作動油の流量が急激に減少するとともに、油圧ァクチユエ一タカらオイノレクーラを経てタンクに戻される戻り；油の流量も急激に減少する。

その ^口果、高温作動油に対応して高速回転制御された冷却ファンによりォィノレクーラ内の作動油が急冷されて熱歪が発生し、オイノレクーラが破損するといラ不具 α が発生する（

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、冷却ファンを有する冷却手段に発生する熱歪を低減して冷却手段の耐久性を向上す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。発明の開示

本発明のファン回転数制御方法は、被冷却流体の曰度を検出し、被冷却流体を冷却する冷却ファンを有する冷却手段を通過する被冷却流体の流量が多レ、とさは、検出温度が予めき

定された巨標 s 度となるよに冷却手段の冷却ファンのファン回転数をファン回転数に制御し、被冷却流体が冷却手段を通過する流量が減少したとさは、冷却ファンのファン回転数を、ファン標回転数減少した新ファン百標回転数に制御する方法であるそして、冷却手段を通過する被冷却流体の流量が減少したとさは、冷却フアンのフアン回転数を、ファン目標回転数より減少した新ファン標回転数に制御することで、冷却手段内の流量減少した被冷却流体が急冷されることを防止でさ、冷却手段での熱歪の発生を抑制でさるので、冷却手段の耐久性を向上できる。

本発明のファン回転数制御方法は、油圧回路にける作動油の温度を検出し、作動油を油圧ァクチュェ一タに供給するレノく操作時は、検出度が予め

BX 定された目標温度となるよに油圧ァクチュェ一タからの戻り油を冷却ファンで冷却するォィルク一ラのフアン回転数をファン巨標回転数に制御し、作動油の油圧ァクチュェ一タの供給を停止するレノ^ 一中時は、冷却ファンのファン回転数を、ファン標回転数よ減少した新ファン目回転数に制御する方法である。そして、レノく一中時の新ファン巨標回転数力 ^s 低減され、レノ一中操作で流量減少したォイノレク ― ラ内の作動油が、冷されることを防止でさ、ォィルク一ラの熱歪の発生を抑制できるので、ォイノレク一ラの耐久性を向上できる。

本発明のファン回転数制御方法は、上記ファン回数制御方法におレヽて、レノく一中時に油圧回路のポンプ駆動用ェンジンのェンジン回転数をレ一保作時より低下させる •¾7 口は、レノ一操作時のェンジン回転数に対するレノ^ 一中立時のェンジン回転数の比率を、その時点でのファン S 標回転数に掛け a わせることで、レ中立時の新ファン目標回転を算出する方法である。そして、レ中立時はレ操作時のエンジン回転数に対するレ中立時のエンジン回転数の比率でファン目

を少させて、レ中立時の新ファン目標回転数を算出したので、ファン回転数を必要以上に減少させることなく、最適なファン回転数の減少が得られる図面の簡単な説明

1 図は本発明にかかるファン回転数制御方法の一実施の形態を示すフ一チャ一卜であ Ό 、第 2 図は同上制御方法を実施する制御衣置のブクク図であ、第 3 図は上制御方法のァルゴ y ズムを示すブ口クク図であ、第 4 図は同上制御方法に用いられるコン卜一ラの P I 制御器の構成を示すブソク図であり、第 5 図は油圧シ 3 ベルを示す側面図であ、 6 図は |F?) 上シ 3 ベルのキャブ内を示す斜視図である発明を実施するための最良の形態

第 1 図乃至第 6 図を参照しながら、本発明の一実施の形態を説明する。

第 5 図は、作業機械または建設機械としての油圧ショベルを示し、下部走行体 1 に上部旋回体 2 が旋回可能に設けられ、この上部旋回体 2 に、ポンプ駆用ェンジンおよびこのエンジンにより駆 «3 される油圧ポンプなどの動力装置部 3 、油圧ポンプを油圧源とする油圧回路を制御するコントロール弁ュ二ク

( 図示せず）、ォペレータの運転空間をキャブ 4 、作業装置 5 などが搭載されている。

作業装置 5 は、油圧ァクチユエータとしてのブ一ム用油圧シリンダ 5 b m cにより回動されるブ一ム 5 b m の先端部に、油圧ァクチユエータとしてのァ一ム用油圧シリンダ 5 a m cにより回動されるァーム 5 a mが軸支され、アーム 5 a πι 1の先端部に油圧ァクチュェ一タとしてのバゲット用油圧シリンダ 5 b k cによバケク卜 y ンケージ 5 b lを介し回動されるバケソ卜 5 b kが軸支されてレヽる o

第 6 図は、前記キャブ 4 の内部を示し、座席 6 の左右両側に作業用の操作レバー 7 L , 7 Rが ΒΧ けられ、その一側の操作レノく一 7 Rの上端部に、ヮンタクチ操作でポンプ駆動用ェンジンの回転速度を一ァィ K ル状態まで落すヮンタツチローアイドルスィチ 8 が設けられている。前側には、入力機能も有する表示装置としてのモ二タ 9 力 S 配置されてレ、る。

第 2 図は、ファン回転数制御装置の概要を示しヽ油圧シ 3 ベノレなどの建設機械の車両に搭載されたポンプ駆動用ェンジン ( 以下、単に「ェンジン J とレヽ

) 1 1は、作動油を圧送供給する作業用のメィンポンプ 1 2と、ファン用ポンプ 1 3とを備え、、一れらのメィンポンプ 1 2およびファン用ホンプ 1 3を共に駆 ft すメィンポンプ 1 2は、上記单両に装備された走行系の油圧モ一タ、上部旋回体 2 を旋回する旋回用油圧モ一タ 5 s w、作業機系 'のブ 'ーム用油圧シリンダ 5 b m c 、ァ一ム用油圧シリンダ 5 1 a m c 、ノヽケク卜用油圧シリンダ 5 b k cなどの各油圧ァクチェ一タに作動流体としての作動油を供給する。

ファン用ボンプ 1 3は、管路 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。

ファン用ボンプ 1 3は、入力信号を ¾ 号とし出力信号を油圧信号とした電油変換弁 1 8を備、この電油変換弁 1 8力ら出力された油圧信号によファン用ポンプ 1 3のポンプ吐出流量を可変制御して、ファン用モ一タ 1 5の回転数を可変制御でさる可変容量型ポンプでめる。

メィンポンプ 1 2は、入力信号を電信号とし出力信号を油圧信号とした油変換弁 1 9を備え、この電油変換弁 1 9力、ら出力された油圧信号によりメィンポンプ 1 2からコン卜一ル弁 2 0に供 4厶

7Γ、口される作動油のポンプ吐出流量を可変制御できる可変容量型ポンプである

ン卜ローノレ弁 2 0は、左右の作レノく ~ 7 7 R または図示されなレヽ足踏みへダノレで操作されるパィソ弁 7し 1〜 4 ， 7R 1へ - 4からのノィ口ク卜圧油によりノヽィクト操作される複数のスプ一ルを有し、メィンポンプ 12力、らこれらの各スプ一ノレを経て各油圧ァクチュェ一タに供給される作動油を方向制御おび量制御する（

冷却ファン 17は、冷却手段 30の一部であゝこの冷却手段 30は、共通の冷却ファン 17と対向する ίΜ置に、ィンテ一クェァク一ラ 21 、ォィノレク一ラ 22およびラジェ一タ 23が順次配置され、ィンテ一クェァク一ラ 21にはィンテ一クェァ配管 24力 S、ォィルク一ラ

22には作動油配管 25が、ラジェ ' ~ タ 23にはク一ラン卜配管 26が、それぞれ配設されてレヽる。

作動油配管 25は、各油圧ァクチェ一タからコン卜一ル弁 20を経てタンクに作動油を戻す配管であり、その戻り油をオイル：ク - - ラ 22 - よ冷却する

ィンテ一クェァ配管 24には被冷却流体としてのィンテ一クェァの温度を検出するィンテ一クェァ温度検出センサ 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皿曰度を検出する作動油温度検出センサ 28が、ク一ラン配管 26には被冷却流体としてのク ― ラン ( 冷却水 ) の温度を検出するク一ラン卜度検出センサ 29が、それぞき

れけられ、これらの皿曰度検出センサ 27 28 , 29は、それぞれの入力信号ラィン 31 ， 32 33を経てコン卜口ラ 34の信号入力部に ¾ されてレヽる。また、この rrr ントローラ 34の信号出力部は、作動信号ラィン 35 a , 35bを経て言記電油変換弁 18 19の信号入力部に接されてレヽる。さらに、コン卜ローラ 34で処理された信号は、信号ラィン 35cを経てエンジン 11にけられたァクセノレ

H

ァクチェ一タ 11 aに作動信号として出力され、このァ

Λ

クセルァクチェ、タ 11 aヽの実際の作動量は位置センサ

11 b 1:二より検出されて、また、ェンジン回転数は回転数センサ 11 cにより 1 検出されてゝ信号ラィン 35d， 35e を経てそれぞれントローラ 34にフィ一ド、ノくクされる

さらに、ェンジン 11の回転速度 ( 以下、ェンジン

11の回速度を Γ 回転数 J といラ ) を制御するコン卜口一ラ 34に、ォぺレ一タのヮンタクチ操作でェンジン回転数をローァィ K ル状態まで落すヮンタクチ D 一ァィドノレシステムを始動するための前記ヮンタッテ口アイドノレスィクチ 8 、レノく一中立時にェンジン回転数を所定の低速回転 W に自動的に下げるェンジン回転数自動制御システム ( 以下、 A

E C と呼ぶ）を始動するた；め 'の . A ] E ( ：: スィツチ 36aec ェンジン回転数を設定するためのァクセノレダィャノレ

36acc、操作レバー 7 L, 7 Rが中立位置にある状態と操作位置にある状態とを直接または油圧回路の圧力変化を介して識別するレバー作動検知スィツチ 361ev 0 などが接続されてレヽる。

A E C とは、操作レノく一 7 L， 7 R力 S 中立時に、燃料の即約、騒音および振動の低下を目的として、白動的にェンジン回転数を下げるシステムであり、 A

E C 第 1 段と A E C 第 2 段の 2 種類あり、スィソチパネルの A E C スィツチ 36aecにより切り替えがでさ、

A E C 第 1 段ではエンジン回転数を無負荷回転数から例 X. ば約 lOOrpm減速し、 A E C 第 2 段ではェンジン回転数を所望回転数、例えば 1300 r p mまで減速する。

この A E C 動作中に操作レノく一 7 L , 7 Rカ操作されると、ェンジン回転数は自動的にアクセルダィャノレ 36 a c cで設定された設定回転数に復帰する。

また、フンタツチローアイドノレとは、操作レノ

7 7 Rが中立時に、例えば右レノく一 7 Rの上部にあるフンタクチローアイドノレスィツチ 8 を押すことによ、ォぺレータの意図でエンジン回転数を所定の低速回転数、例えば 1100 r p mに減速して、燃料の即約、立

曰および振動の低下を図るシステムである。

このフンタツチローアイドノレ動作中に再度ヮンタクチ一ァイドノレスィッチ 8 を押すと、また、操作レノく一 7 し， 7 Rを操作すると、アクセルダイャノレ

36accで設定された元のエンジン回転数に復帰する , そして、このコントローラ 34は、各温度検出センサ 27 , 28 , 29により検出された温度情報信号を演算処理し、のコントローラ 34力らの出力信号により、雷电油変換弁 1 8を介しファン用ポンプ 1 3のポンプ吐出流量を可変制御することで、ファン用モ一タ 1 5の回転数を可変制御し、温度検出センサ 2 7 ， 2 8 2 9により検出されたィンテークェァ、作動油わよびク一ラン卜の各被冷却流体の検出曰度が予め定された目標、 is曰m.度に到達するように冷却ファン 1 7のファン回転数を可変制御し、各被冷却流体がォ一ノくヒ一しなレヽように適切に冷却す ■

次に、コンローラ 3 4は、第 3 図に示されるようにゝ各々の被冷却流体の検出曰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 > o この第 3 図におレヽて、予め設定されたィンテ一クェァ目標温度 T t i、ィンテ一クェァ曰度検出センサ

2 7により検出されたィンテ一クェァ検出温度 T m 1 _x 予め η 疋された作動油目標温度 T t 0 、作動油曰

ijm.度検出センサ 2 8により検出された作 ft 油検出温度 T m o、予め η 疋されたクーラント目標温度 τ t C ク一ラン温度検出センサ 2 9により検出されたク一ラント検出温度 τ m cの各信号は、それぞれの比例積分制御器

pp

( 以下、これらの比例積分制御を Γ P I 制御器 3 7

3 8 ， 3 9」という ) に入力される。

これらの P I 制御器 3 7 , 3 8 , 3 9は、ィンテクェァゝ作動油およびクーラン h の各被冷却流体の発熱量および周囲？血度 βί じて整定される複数のファン標回転数を被冷却流体ごとにそれぞれ決定するも 2 ので、これらの P I 制御器 37 ， 38， 39から出力されたィ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およびクーラン卜用ファン標回転数 N t cの各信号は、それぞれ飽和特性を有するリ、ッタ 42， 43， 44により上限および下限を設定される ο

これらのリミッタ 42, 43, 44を経たィンテ一クェァ用ファン目標回転数 N t i 一、作動油用ファン目標回転 N to ' およびクーラント用ファン S 標回転 W

N t c ' は、総合目標回転数決定器 45に入力されの Ϊ ί- 口巨標回転数決定器 45により、複数のファン目標回転数 N t i ' , N to ' , N t c 力ら一つの ΪΡΕ" 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 t C ' 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 N 11を演算する。すなわち、

N 11 = { ∑ ( 被冷却流体 n のファン巨標回転数）

2 2

} ¹ ノ

または、 N 11 = { ( N ti ' ) ² + ( N t o 2

' ) + ( N t C 一 ) ² } ¹ / ² となる。

この総合目標回転数 N 1は、さらに飽和特性によ

•9 下限および上限を設定するリミッタ 46を経て、取終的なフアン目標回転数 N tf となる。 3 さらに、ン卜 Π 一ラ 34は、冷却ファン 17を共通に有する冷却手段 30 ( すなわちィンテ一クェァクラ 21 、ォィノレク一ラ 22およびラジェ一タ 23 ) を通過する被冷却流体 ( ィンテ一クェァ、作動油、ク一ラン卜 ) の流量が多いとさは、検出温度が予め αΧ 定された目標温度となるように冷却手段 30の冷却ファン

17のファン回転数をファン目標回転数 N t f に制御し一方、被冷却流体が冷却手段 30を通過する流

が減少したときは、冷却ファン 17のファン回転数を、ファン目標回転数 N tf より減少した新ファン目標回転数 N t f n e wに制御するよにプグラムされてレ、る < 冷却手段 30を通過する被冷却流体の流量の多少はレノ^ 一作動検知スィッチ 361 e Vにより検知するすなわち、レノ、 ' ~ 作動検知スィッチ 36】 — e Vにより操作レノ^ 一 7 L, 7 尺の作動状態が検出されたとさは、冷却手段 30を通過する被冷却流体の流量が多レ、と判断し操作レバ ― 7 7 Rの中立状態が検出されたとさは冷却手段 30を通過する被冷却流体の流量が少なレヽと判断する

そしてゝ 3 ン卜 π 一ラ 34はレノく ―中時にェンジン 11のェンジン回転数をレ一操作時よ低下させる指令を出力する場 α は、レノく操作時のェンジン回転 N h i eに対するレノく一 - 中立時のェンジン回転数 N c 0 eの比率 ( N cos. / N h i e) をその時ノ占"、でのファン目標回転数 N tf に掛け合わせるとで、レノく中立時の新ファン目標回転数 N t f n e wを算出する。

4 図には、前記作動油温度に関する P I 制御器

3 8の詳細が示 ^ ：れている。

この第 4 図において、作動油目標温度 T t 0および作動油検出温度 T m 0は、それらの誤差を演算するための比較益 5 1に導かれ、この比較器 5 1から出力された誤差信号にゲィン 5 2力 S 乗算された後に、下限およ

さ

び上限を BX 定する飽和特性.を有するリヽヽッタ 5 3により制限処理された信号値と、上 g匚差信号にゲイン

5 4が乗算され、積分器 5 5によ積分処理され、さらにリミッタ 5 6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、加算器 5 7にて力 [1 算されることにより、 fu 記作動油用ファン S 標回転数 N t 0が決定される

さらに、作動油をブ一ム用：油圧シリンダ 5 b m cなどの油圧ァクチュエータに供厶

TO するレノ一操作時は、き

作動油検出温度 T m o力予め定された作動油目標温度 T となるように油圧ァクチェ — タ力らの戻り油を冷却ファン 1 7で冷却するォイノレク一ラ 2 2のファン回転数を作動油用ファン目標回転数 N t 0に制御しまた、作動油の油圧ァクチュェ ~ タへの供給を停止するレノ一中立時は、冷却ファン 1 7のフアン回転数をヽ作動油用フアン目標回転数 N t 0より減少した新ファン目標回転数 N t o n e wに ■ 制 I御するよにプログラムされてレヽる。 5 そして、ントローラ 34は、レノ一中 1L 時にェンジン 11のェンジン回転数をレバ一操作時より低下させる指令を出力する場合は、レノ一操作時のェンジン回転数 N hi eに対するレノく一中時のェンジン回転数 N c o eの比率を、その時点での作動油用ファン目標回数 N に掛け合わせることで、レバ中時の新ファン巨標回転数 N tonewを算出する。

同様にして、インテークエア S 標温度 T t iわよびィンテ一クェァ検出温度 T m iが P I 制御器 37で処理されて、記ィンテークエア用フアン目標回転数 N t iが決定され、また、クーラン卜目標温度 T t cねびク一ラン卜検出温度 T mcが P I 制御器 39で処理されて、 '

、記ク一ラント用ファン目標回転数 N t C力 ^s 決定され、さらに、インテータエァ用およびク ― ラン卜用の新ファン目標回転数が決定される。

要するに、本ファン回転数制御方法は、第 3 図に示さるように全体的にファン巨標回転数 N tf を算出するか、または第 4 図に示されるように個々に作動油用ファン目標回転数 N t oなどを算出してゝこのファン巨士回転数 N t f または N toを、レノく一操作時のェンジン回転数 N hieに対するレノ一中立時のェンジン回転数 N coeの比率 ( N coe_/ / N hie) で減少させる制御方法であ Ο

ここで、探作レノ一 7 L , 7 Rが中立位置で、かつ

A E C スィ y チ 36aecにより A E C が作動してェンジ 6 ン回転数が A E C 回転数に目動低下した状態を A E

C ステ一タス · オンとし、また， , 操作 'レバー 7 L 7

Rが中立位置で、力っヮンタツチ口一ァィドノレスィソチ 8 によりワンタツチローァィドルが作動してェンジン回転数力 S ヮンタツチローァィドノレ回転数に手動低下した状態をワンタッチ 1コ -一アイ K ルステ一タス • ォンとする ο

そして、レバ一中立時のェンジン回転数 N coeは、

A E C 回転数またはヮンタツチ口一ァィドノレ回転数としてコントローラ 34から指令されたェンジン回転数であり、レバ一操作時のェンジン回転数 N hieは、ァクセノレダィャノレ 36accで設定されたノヽィアイドルェンジン回転数で

次に、図示された実施形態の作用を説明する。

第 3 図および第 4 図に示されるよに、温度検出センサ 27 , 28 , 29により検出されたィンテークェァ作動油およびク一ラントの各被冷却流体の温度情報をちとに、各被冷却流体の検出曰度が巨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、およびリミツタ 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

すなわち、ィンテークエア、作動油およびク一ランのレヽずれかの被冷却流体の検出 y曰度がそれらの巨標温度より高レ、ときは、その温度誤に )ίι してファン目標回転 N t f を上昇させて、よ Ό 強レヽ冷却効果が得られるうに、常時または定期的に温度検出センサ 2 7 ， 2 8 , 2 9で検出された温度情報をファン回転数にフィ一ドノく、ソクして、回転数センサを用レヽることな < 、ファン回転数を制御でさるよにしてい

その際、それぞれの被冷却流体の熱が ί冒加した場 □ 、 tJ曰m.度検出センサ 2 7 , 2 8 2 9による検出温度が ^ru

予め定された標温度に到達するにはより高レヽファン回転数になるように P I 制御 3 7 ， 3 8 ,

3 9が動作す

例えば、作動油の標温度が 6 0 。c で、検出温度が 6 1 。c とすると、検出温度が 6 0 。c になるように冷却ファン 1 7のファン回転数が増加し始める 0 もし発熱量が ί里カゝであれば、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、ちし発熱量が大さければ、僅かなファン回転数の上昇では、作動油曰

ism は上昇をけ、それと iノtヽにファン回転数も上昇する 0 や力 S て、ファン回転数が十分に髙 < なると作動油温は下が始め、目標曰

f皿度に到達するとファン回転数の増加は止まる

また、標温度および発熱量の条件が同じでも、周囲 is曰m.度が高くなると、冷却ファン 1 7は、同你によ高レヽファン回転；数とな .る。

このよ 5 に、それぞれの被冷却流体の熱量と周 8 囲曰

ί皿度に応じてファン回転数の整定する値が異なるレヽ力、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レ、る。

合目標回転数決定器 4 5が { ∑ ( 被冷却流体 n の

5 フ /

ァン目標回転数） 1 2

² } によ α 回転数

N 1 1を計算する +S.

口は、どの被冷却流体のファン目回転数が上昇した士县 A

も必ずム

r? 回転 W

Ν 1 1は増力!]する（

例えば、ィン ' テ - クエア温度、ク ' ラン卜温度

0 ( 冷却水温 ) および作動油温度から決まるそれぞれの巨標回転数が 3 0 0 r . P - m . 5 0 0 r . Ρ · m . 7

0 0 r . p . m . とすると巨標回転数 Ν 1 1は 9 1 1 r . P · m . となで、クラン卜温度から決まる

S 回転数が 5 0 0 . p . m . から 6 0 0 r . P · m . に增加

5 する合目標回転数 N 1 1は 9 7 0 r . 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）で総ム巨標回転数を決定した場

Π は、クラント温度から決まる目標回数が 5 0

0 r . p . m . の時も 6 0 0 r . P · m . の時ち Φ □ 標回転

: 0 数は 7 0 0 r . 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 α 標回数は変化しない o

また、油圧シ 3 ベルなどの車両におレヽて作動油温などが低冷却の必要がなレヽとぎはファン用

: 5 ポンプ 1 3から吐出される流量を油変換弁 1 8で少な 9

< するよつに制御するとで、冷却ファン 17のファン回転数を強制的に下げるが、このとさファン用ポンプ 13にて費されるェンジン 11のファン駆動馬力は低下してり、その分、ェンジン 11で駆動されるメィンポンプ 12の出力を上昇させることがでさ、ェンジン 11の出力を有効に利用でさるとともに、ファン回転数の低下により冷却ファン 17による周囲騒立曰を下げるとができる。

次に、ファン回転数制御方法を順を追つて説明する

( 1 ) ェンジン 11のィンテ一クェァ、作動油およびク一ラン ( 冷却水）の曰度を、皿曰度検出センサ 27

28 ， 29によそれぞれ検出する。

( 2 ) ンローラ 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、 P I 制御 37 38 , 39の比較器 51で計算し、この差にゲイン 52 ， 54ねよび積分器 55で比率例積分制御をかける。

( 3 ) この P I 制御にり、それぞれの被冷却流体毎にファン g 標回転数 N t i N t N t cが決まり、さらに y 、クタ 42 , 43 ， 44を経てファン巨標回転数

N t i ， N to , N t c ' が決まる

( 4 ) これらの複数のファン巨標回転数 N t i N t N t c から総合標回転数決定器 45により一つの Φ& 口目標回転数 N 1 を決める。具体的に . は、 α g 標回転数 N 1 = { ∑ ( 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、後述するよに、これに限定されるものではなレ'

そして、総合目標回転数 N 11から V 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 ) ファン目標回転数 N tf が得られるよに、ン卜 π 一ラ 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、ファン用モ一タ

15のモ一タ回転数を制御し、冷却ファン 17のファン回転数を制御する。

( 6 ) 各被冷却流体の検出温度がそれぞれの巨標温度に到達するように、前記（ 2 ) に戻りゝフィ一ドノくクク制御を継続する。

( 7 ) レ一操作時などの、被冷却流体を冷却する冷却ファン 17を有する冷却手段 30を通過する被冷却流体の流量が多くなるときは、上記のよに被冷却流体の検出温度 T mi， T mo, T m c 、予め定された百標 ί皿曰度 T t i , T t o , T tcとなるように冷却手段

30の冷却フアン 17のファン回転数をファン巨標回転数 Ν tf 'に制御するが、レノく一中立時のよに被冷却流体が冷却手段 30を通過する流量が減少したときは冷却ファン 17のファン回転数を、ファン標回転数

N tf よ減少した新ファン目標回転数 N t f n e wに制御する。例えば、作動油を油圧ァクチユエータに供給するレノ、操作時は、油圧回路における作動油の検山？皿度 T m oが予め BX 定された巨標温度 T t 0となるように油圧ァクチュェ一タからの戻り油を冷却ファン 1 7で冷却するォィルク一ラ 2 2のファン回転数を作動油用ファン巨回転数 N t 0に制御し、作動油の油圧ァクチュェタへの供厶

ホを停止するレバー中立時は、冷却ファン 1 7のファン回転数を、作動油用ファン目標回転数 N t 0より減少した新ファン目標回転数 N t 0 n e w に制御する

このよラに、レノく一中立時に油圧回路のェンジン

1 1のェンジン回転数をレノ一操作時より低下させる場 □ は、レバ一操作時の .ェンジン回転数 N h i eに対するレノく一中立時のェンジン回転数 N c o eの比率 ( N c o e / z N h i e ) を、その時点でのファン目標回転数 N t f または N に掛け α わせることで、レノ一中立時の新ファン g 標回転数 Ν t f n e wまたは J t 0 n e wを算出する

以上のよに、このファン回転数制御は、回転センサなどによりファン回数を検出してフ一ドノくクク制御するものではな < 、各被冷却流体の温度検出センサ 2 7 〜 2 9により検出された温度をフィ ― ドノく 'ノ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レヽ

またゝそれぞれの被冷却流体の発熱量と周囲温度に J心じてファン回転数の整定する値が異なりヽそれぞれの被冷却流体毎にファン目標回転数を持ち、 —- の複数のファン目標回転数に基づき一つの総八目標回転数を決定する演算手法を備えてレ、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、メィンポンプ油圧出力を上昇させることがでさる o そして、各被冷却流体の検出曰度が標 i皿曰度に到達するように制御が働 < ので、夂ヽ期には作動油温や冷却水温の上昇が早くな、作動油などの i皿曰度変化にともなつて変動する粘性が早 < 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し、答性の差が小さくなり、ェンジン 1 1 もより安定した ^ ί皿曰度で動作するになる。

ここで、被冷却流体の検出皿度が目標 ύ曰

皿度に到達するように制御が働くとは、例えば冬期のェンジン始動直後におレヽては、電油変換弁 1 8によりファン用ポンプ 1 3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 1 7を停止させたりゝまたは最低限のファン回転数で駆動する場合も含む。

また、冷却手段 3 0を通過する被冷却流体の流量が減少したとさは、冷却ファン 1 7のファン回転数を、ファン目標回転数 N t f より減少した新ファン目標回

- 転数 N t f n e wに制御するとで、冷却手段 3 0内の流直減少した被冷却流体が急冷されることを防止してヽ冷却手段 30での熱歪の発生を抑制するので、冷却手段 30の耐久性が向上する。

例えば、レノく一中立時の新ファ：ン巨 '標回転数 N tone wが低減され、レバー中立操作で流量減少したォィノレクーラ 22内の作動油が急冷されることを防止して、ォイルクーラ 22の熱歪の発生を抑制することで、ォィルク一ラ 22の耐久性が向上する。

その際、レノく一中立時は、レバー作時のェンジン回転数 N hi eに対するレノく一中立時のェンジン回転数 N coeの ]；匕率（ N coe/ N hie) でファン巨標回転数

N t f または N t 0を減少させて、レバ一中時の新ファン標回転数 N tfnewまたは N ton e を算出したので、ファン回転数が必要以上に減少することな < m適なファン回転数の減少となる。

なお、総合目標回転数決定器 45が α S 標回転数

N 11を決定する演算手法は、既に述ベ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 W n ( 0 ≤ W n < 1 、 ∑ W n =

1 ) を用いて、

芯口巨標回転数 N tt = ∑ { W η · ( 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（ P I 制御 37 ， 38 39 ) は、これのみに限定されるものではな < 、一般的に用いられる比例積分微分制御器（ P I D 制御 ^5 ) も含み、この P I D 制御器でも問題なく動作する次に、第 1 図に示されたフローチヤ一 h を参照、しながら、レバ一中立時に、オイノレクーラ 2 2の熱歪が発生しなレ、ように、ファン回転数を減少させるファン回転数制御方法を説明する。なお、第 1 図における丸数字は、ステツ 'プ番号を示す。

ントローラ 3 4は、 A E C が作動してレヽる状態、またはワンタッチ口一アイドノレスィツチ 8 がォン操作されたワンタッチローアイドルの状態をステ一タス • ォンとし、レノ一中立により A E C ステ一タス • ォンとなったか否かを判断し（ステソプ 1 ) 、またゝレノく一中立【こよりワンタッチローァィルステ一タス · オンとなつたカゝ否カゝを判断し ( ステクプ

2 ) 、いずれでもない場合、すなわち操作レバ 1 し

7 Rの少なくとも一方が操作された場合は、ファン巨 i>n 回転数 N t f を電油変換弁 1 8に指令する ( ステ V プ

3 )

一方、コントローラ 3 4は、 A E C ステタスォンまたはワンタッチローアイドノレステータス • ォンを判断すると、ファン回転数リダクション制御を開始し、レバー操作時のノヽィアイドノレエンジン回転数

Ν h i e (；二対するレバ - 中立時に目標とするェンジン回早数 N c 0 eの比率を、その時点でのファン巨標回転数

Ν t f に掛け合わせることで、レノく一中立時の新ファン目標回転数 N t f n e wを算出し、電油変換弁 1 8に指令を出す ( ステクプ 4 ) 。

すなわち、ァクセノレタ"ィヤノレ 36 a c c ίこよつてミ Hi

定されたノヽィァィドノレェンジン回転数 N hieが、レバ一中立時に、 A E C ステ一タス · オンまたはフンタッチ口一ァィ K ルステ一タス · 才ンでのェンジン回転数

N C 0 eに低下するが、このノヽィアイドノレェンジン回転数 N h i e こ対するエンジン回転数 N coeの比率に応じて、ファン目標回転数 N tf を新ファン標回転数 N tf n e wに減少させる。

このように、レノく一中立時のファン巨標回数 N tf を新ファン標回転数 N t f n e wに減少させることで、ォィルク一ラ 22内の作動油が急冷されるのを防止でさ、ォィルク一ラ 22の熱歪の発生を防止できる

また、このように、 A E C ステータス • ォンまたはフンタッテ一ァィドノレステータス • ォンでのェンジン回転数の比率 N coe / N hie に応じてファン回数を減少させることにより、必要以上のファン回転数の減少を防止でき、最適なファン回転数の減少を図れる

このファン回転数制御方法により、次のよな効果が得られる

レノく一中立時のォィノレクーラ 22の熱歪が発生しなレヽ ο そのため、ォィルクーラ 22の耐久性が向上する。

ファン回転数力 ^s 減少するので、ファン回車による燃料消が低減され、燃費が向上する。レノ S 中立時に、ファン回転数が減少することによ、ファン回転による騒音が低減される。ォぺレ一タにとつてファン音が耳障りにならない。

レバ一中立時に、ファン回転数が減少することにより、ファン回転による振動が低減され、コンポ一ネンの耐久性が向上する。

(実施例 1 )

次に、具体的な数値を用いて説明すると、例えば、

8 5 h ンクラスの大型油圧ショべノレにおいて、レバ一中時に A E C 第 2 段の状態となる場合は、ン一ラ 34からの指令エンジン回転数は 1300rpmであり、 /ヽィァィドノレエンジン回転数は 1980 r p mとなるので、新ファン目標回転数 N t f n e wは、その時点での i皿曰度に応じたフ了ン目標回転数 N tf 力 S 1300/ 1980の比率で減少され、この新ファン目標回転数 N tfnewにづレヽてファン回転数が制御される。

また、レバー中立時に A E C 第 1 段の状態となる

¾曰 □ は、ァクセノレダイャノレ 36accの各設定ェンジン回転数から 100 r p m下げたィ直カ、コント口ーラ 34力らの指令ェンジン回転数となり、この指令エンジン回転数のハィァィドノレエンジン回転数に対する比率で、その時点での温度に応じたファン目標回転数 N tf を減少させることで新ファン目標回転数 N tfnewを算出し、この新フ了ン目標回転数 N tfnewに基づいてファン回数が制御される。さらに、ヮンタツチローアイドル状態では、ノヽィァィ Kルェンジン回転数の 1980rpm力 Π 一ァィド、ルェンジン回転数の llOOrpmまで低下するので、新ファン巨標回転数 N t f n e wは、その時点での温度に Ιί じたファン目標回転数 N tf 力 S 1100 / 1980 (こ減少され、の新ファン S 標回転数 N tfnewに基づレヽてファン回転数が制御される産業上の利用の可能性

本発明は、油圧ショべノレなどの建設機械だけでな

、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

被冷却流体の温度を検出し、被冷却流体を冷却する冷却ファンを有する冷却手段を通過する被冷却流体の流量が多いときは、検出温度が予めき H

Pス定ニさーョ主 £Rれた目標温度となるように冷却手段の冷却ファンのフ

求ァン回数をファン目標回転数に制御し、

2 o

被冷却流体が冷却手段を0 0通過する流量が減少したとさは、冷却ファンのファン回転数を、ファン目標回転数より減少した新フ 7 ：ン 1目標回囲転数に制御することを特徴とするファン回転数制御方法。

2 . 油圧回路における作動油の温度を検出し、作油を油圧ァクチユエータに供給するレノく操作時は、検出温度が予め設定された目標温度となるよに油圧ァクチユエータ力らの戻り油を冷却ファンで冷却するオイルクーラのファン回転数をファン

S 標回転数に制御し、作動油の油圧ァクチユエタへの供給を停止するレノく一中立時は、冷却ファンのファン回転数を、ファン S 標回転数より減少した新ファン目標回転数に制御することを特徴とするファン回転数制御方法。

3 レノく一中立時に油圧回路のポンプ駆動用ェンジンのェンジン回転数をレバ一操作時より低下させる場 α は、レノく一操作時のエンジン回転数に対するレノく一中立時のエンジン回転数の比率を、その時点でのファン目標回転数に掛け合わせることで、レノく一中時の新ファン目標回転数を算出する

ことを特徴とする請求の範囲第 2 項記載のファン回転数制御方法。