JP2007106289A - Cooling device of construction machinery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建設機械に搭載される冷却装置に関し、特に一つの冷却ファンでラジエータ、オイルクーラ及びエアコンのコンデンサを冷却するための建設機械の冷却装置に関する。 The present invention relates to a cooling device mounted on a construction machine, and more particularly to a cooling device for a construction machine for cooling a radiator, an oil cooler, and a condenser of an air conditioner with a single cooling fan.
従来、建設機械には、エンジンの冷却水及び作動油を冷却するための冷却ファンが設けられている。この冷却ファンは、冷却水の水温及び作動油の油温に応じた回転数で冷却を行う。つまり、冷却水の水温及び作動油の油温が高いときは高回転、低いときは低回転で冷却ファンが回転する。これにより、必要な分だけ冷却ファンが回転し、エネルギー消費が抑制されている。 Conventionally, a construction machine is provided with a cooling fan for cooling engine cooling water and hydraulic oil. The cooling fan performs cooling at a rotational speed corresponding to the coolant temperature and the hydraulic oil temperature. That is, the cooling fan rotates at a high speed when the coolant temperature and the hydraulic oil temperature are high, and at a low speed when the temperature is low. As a result, the cooling fan rotates by a necessary amount, and energy consumption is suppressed.
また、建設機械には、これを動作させるオペレータが乗車するキャビンを暖房または冷房するためのエアコンが搭載されているものがある。この場合、冷房時のエアコンのコンデンサを冷却するための冷却ファンが必要である。 Some construction machines are equipped with an air conditioner for heating or cooling a cabin on which an operator who operates the construction machine rides. In this case, a cooling fan is required to cool the condenser of the air conditioner during cooling.
従来、建設機械にエアコンが搭載されているときは、冷却水及び作動油を冷却するための冷却ファンとは別に、エアコンのコンデンサ冷却用に専用の冷却ファンが設けられていた(例えば、特許文献1)。
ここで、冷却水及び作動油の冷却ファンとエアコンの冷却ファンを共有できれば、部品点数を減らすことができる。 Here, if the cooling fan for cooling water and hydraulic oil and the cooling fan for the air conditioner can be shared, the number of parts can be reduced.
しかしながら、冷却水及び作動油の冷却が必要な状況と、エアコンのコンデンサの冷却が必要な状況は必ずしも一致しないので、それぞれを適切に冷却するとともに、エネルギーの無駄な消費を抑制する必要がある。 However, the situation where cooling water and hydraulic oil need to be cooled does not necessarily match the situation where the condenser of the air conditioner needs to be cooled. Therefore, it is necessary to cool each of them appropriately and suppress wasteful consumption of energy.
そこで、本発明の目的は、冷却水及び作動油の冷却ファンとエアコンの冷却ファンとを共有したときに、効率的且つ確実な冷却を行うための建設機械の冷却装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a construction machine cooling apparatus for efficiently and surely cooling when a cooling fan for cooling water and hydraulic oil and a cooling fan for an air conditioner are shared.
本発明の一実施態様に従う、建設機械に搭載される冷却装置は、前記建設機械のエンジン冷却水を冷却するためのラジエータ、前記建設機械の作動油を冷却するためのオイルクーラ及び前記建設機械に搭載された空調装置のコンデンサを冷却するための冷却ファンと、前記エンジン冷却水の水温を検出する水温検出手段と、前記作動油の油温を検出する油温検出手段と、前記空調装置の冷房のオオン/オフを検出する冷房検出手段と、前記冷却ファンの回転を制御する制御手段と、を備える。そして、前記制御手段は、前記冷房検出手段による検出の結果、前記空調装置の冷房がオフされている場合は、前記水温検出手段により検出された水温または前記油温検出手段により検出された油温に応じた回転数で前記冷却ファンを回転させ、前記冷房検出手段による検出の結果、前記空調装置の冷房がオンされている場合は、前記検出された水温及び油温に関わらず、前記コンデンサの冷却のために必要な最低回転数以上で前記冷却ファンを回転させるよう制御する。 According to one embodiment of the present invention, a cooling device mounted on a construction machine includes a radiator for cooling engine coolant of the construction machine, an oil cooler for cooling working oil of the construction machine, and the construction machine. A cooling fan for cooling a condenser of the mounted air conditioner, a water temperature detecting means for detecting the temperature of the engine cooling water, an oil temperature detecting means for detecting the oil temperature of the hydraulic oil, and the cooling of the air conditioner Cooling detection means for detecting ON / OFF of the cooling fan, and control means for controlling the rotation of the cooling fan. When the cooling of the air conditioner is turned off as a result of detection by the cooling detection means, the control means detects the water temperature detected by the water temperature detection means or the oil temperature detected by the oil temperature detection means. When the cooling fan is rotated at a rotation speed according to the cooling detection means and the cooling of the air conditioner is turned on as a result of the detection by the cooling detection means, regardless of the detected water temperature and oil temperature, Control is performed so that the cooling fan rotates at a minimum rotational speed necessary for cooling.
これにより、空調装置の冷房がオンされているときは、コンデンサの冷却に必要な冷却ファンの回転数を確保できるとともに、空調装置の冷房がオフされているときは、無駄なエネルギー消費を抑制することができる。 As a result, when the cooling of the air conditioner is turned on, the number of rotations of the cooling fan necessary for cooling the condenser can be secured, and when the cooling of the air conditioner is turned off, unnecessary energy consumption is suppressed. be able to.
好適な実施形態では、前記制御手段は、前記エンジン冷却水の水温または前記作動油の油温が高いほど前記冷却ファンが高回転になるように回転数を定める温度特性を保持している。そして、前記空調装置の冷房がオフされている場合には、前記検出された水温または油温と前記温度特性とに基づいて定まる回転数で前記冷却ファンを回転させるよう制御し、前記空調装置の冷房がオンされている場合には、前記検出された水温または油温と前記温度特性とに基づいて定まる回転数、または前記必要な最低回転数のいずれか大きい回転数で前記冷却ファンを回転させるように制御するようにしてもよい。 In a preferred embodiment, the control means retains a temperature characteristic that determines the number of rotations so that the cooling fan rotates at a higher speed as the water temperature of the engine cooling water or the oil temperature of the hydraulic oil is higher. When the cooling of the air conditioner is turned off, the cooling fan is controlled to rotate at a rotational speed determined based on the detected water temperature or oil temperature and the temperature characteristic, and the air conditioner When cooling is turned on, the cooling fan is rotated at a rotational speed that is determined based on the detected water temperature or oil temperature and the temperature characteristics, or the required minimum rotational speed, whichever is greater. You may make it control so.
以下、本発明の一実施形態に係る建設機械に搭載される冷却装置について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a cooling device mounted on a construction machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、建設機械に搭載される冷却装置1及びその冷却装置1の冷却対象となる構成に関連する装置等を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a
冷却装置1は、冷却ファン11と、冷却ファン11を回転させる油圧モータ12と、オイルタンク15から作動油を吸い上げて、油圧モータ12へ作動油を供給するための斜板型の油圧ポンプ13及びオイル循環路14と、油圧ポンプ13へ油圧制御信号を送る制御弁16と、制御弁16に対する指令値を出力し、冷却ファン11の回転数を制御するコントローラ20と、オイル循環路14の途中に設けられた作動油の温度を検出するための温度センサ18(本発明の油温検出手段)とを備える。
The
制御弁16は、コントローラ20からの指令信号に応じて油圧ポンプ13の斜板を駆動する油圧を制御し、油圧ポンプ13の吐出量を変更することにより、油圧モータ12の回転、すなわち冷却ファン11の回転数を制御している。
The
オイル循環路14は、建設機械が所定の作業を行うための作業機駆動装置61へ作動油を供給する作業機ポンプ60へ分岐している。
The
作業機駆動機構61や油圧モータ12からオイルタンク15へ戻る油路の途中には、作動油を冷却するためのオイルクーラ17が設置されている。オイルクーラ17では、冷却ファン11の送風により作動油が冷却される。
An
また、この建設機械は、建設機械を走行させたり、作業機を動作させたりするためのエンジン30を備える。エンジン30は、エンジンの冷却水を冷却するためのラジエータ31と、冷却水循環路32を介して接続されている。そして、エンジン30とラジエータ31との間を冷却水が循環している。冷却水循環路32の途中には、冷却水の温度を検出するための温度センサ33(本発明の水温検出手段)が設けられている。
The construction machine also includes an
ラジエータ31では、冷却ファン11の送風により冷却水が冷却される。
In the
さらに、この建設機械には、オペレータが搭乗するキャビン5の暖房または冷房を行うためのエアコン4が搭載されている。このエアコン4は、コンプレッサ41、エバポレータ42及び板コンデンサ(以下、単にコンデンサという)43を備え、これらが冷媒循環路44で接続されている。冷媒循環路44には、冷媒が循環している。コンプレッサ41は、エアコンの冷房がオンされたことの通知を受けるとクラッチをオンされて、エンジン30で駆動される。コンデンサ43では、冷却ファン11の送風により冷媒が冷却される。
Furthermore, this construction machine is equipped with an
エアコン4は、キャビン5内の操作パネル51が受け付けた操作に基づいてエアコン4全体の制御を行うエアコンユニット40を有する。エアコンユニット40は、本発明の冷房検出手段に相当し、エアコン4の冷房のオン/オフをコントローラ20及びコンプレッサ41へ通知する。
The
エンジン30の出力軸近傍には、エンジン回転数を検出する回転センサ34が設けられている。温度センサ18、33及び回転センサ34からの検出信号は、コントローラ20に入力されている。
A
以下、コントローラ20が行う冷却ファン11の回転制御について説明する。
Hereinafter, rotation control of the cooling fan 11 performed by the
本発明の制御手段であるコントローラ20は、所定のプロセッサ及びROM,RAMなどのメモリを備えている。そして、プロセッサがROMなどに記憶された所定のプログラムを実行し、エアコンユニット40の出力、あるいは温度センサ18,33などの出力に基づいて冷却ファン11の回転制御を行う。
The
コントローラ20は、冷却水の水温及び作動油の油温及びエンジン回転数に基づいて、冷却ファン11の回転数を決定し、制御弁16にそのファン回転数を示す指令値を出力して、冷却ファン11を回転させる。そのため、冷却水の温度に基づいて冷却ファン11の回転数を決定するための水温特性、及び作動油の温度に基づいて冷却ファン11の回転数を決定するための油温特性が予め定められていて、コントローラ20は、これらの情報を保持している。
The
図2は、水温特性、油温特性及び後述するエアコン特性の一例を示す。水温特性と油温特性は共通の思想に基づいてそれぞれ定められている。従って、ここでは、説明の都合上、水温特性について説明するが、油温特性も水温特性とまったく同じように定めることができる。 FIG. 2 shows an example of water temperature characteristics, oil temperature characteristics, and air conditioner characteristics described later. Water temperature characteristics and oil temperature characteristics are determined based on a common idea. Therefore, although the water temperature characteristic will be described here for convenience of explanation, the oil temperature characteristic can be determined in exactly the same way as the water temperature characteristic.
図2に示す水温特性は、低温特性100と高温特性200とを有する。低温特性100とは、所定の低温閾値(例えば75℃)よりも水温が低いときに、冷却ファン11の回転数を定める関数である。同様に、高温特性200とは、所定の高温閾値(例えば90℃)よりも水温が高いときに、冷却ファン11の回転数を定める関数である。図2の例では、低温特性100及び高温特性200は、いずれもエンジン30の回転数の関数になっている。
The water temperature characteristic shown in FIG. 2 has a
そして、コントローラ20は、水温が低温閾値よりも低いときは、そのときのエンジン回転数、及び低温特性100に基づいて冷却ファン11の回転数を定め、水温が高温閾値よりも高いときは、そのときのエンジン回転数、及び高温特性200に基づいて冷却ファン11の回転数を定める。
When the water temperature is lower than the low temperature threshold, the
ここで、冷却水の水温が、低温閾値と高温閾値の間の温度である場合は、コントローラ20が、所定の関数に基づいて回転数を算出して決定する。例えば、コントローラ20がそのときのエンジン回転数に基づき、低温特性100により定まる低温時回転数と高温特性200により定まる高温時回転数とを算出する。そして、低温時回転数及び高温時回転数を冷却水温度で按分するなどして定めてもよい。
Here, when the coolant temperature is a temperature between the low temperature threshold and the high temperature threshold, the
コントローラ20は、上述の冷却水の水温の場合と同様に、作動油の油温に基づいて冷却ファン11の回転数を定める。そして、水温に基づいて定まる回転数と油温に基づいて定まる回転数のいずれか大きい方を温度依存回転数とする。
The
また、本実施形態においては、冷却ファン11はエアコンのコンデンサ43の冷却も行う。従って、エアコン4が冷房運転しているときはコンデンサ43を冷却するために最低限必要となる最低回転数で冷却ファン11を回転させる必要がある。この最低回転数は、例えば、図2に示すエアコン特性300で定まる。
In the present embodiment, the cooling fan 11 also cools the
コントローラ20は、エアコンユニット40からエアコン4の冷房オン/オフの通知を受ける。そして、コントローラ20は、エアコン4が運転中の間は、エアコン特性300により定まる最低回転数を下回らないように冷却ファン11の回転数を決定しなければならない。
The
そこで、図3にコントローラ20による冷却ファン回転数を決定するための処理フローを示す。以下、これに従って説明する。なお、このフローチャートにおいて、水温特性及び油温特性は共通とする。
FIG. 3 shows a processing flow for determining the cooling fan rotation speed by the
まず、コントローラ20は、温度センサ18,33の出力に基づいて、冷却水の水温及び作動油の油温を検出する(S11)。そして、水温及び油温のいずれか高い方の温度が高温閾値以上であるか、低温閾値以下であるか、あるいは、高温閾値と低温閾値の中間温度であるかを判定する(S12)。
First, the
高温閾値以上である場合、現在のエンジン回転数に基づいて、高温特性200に従う回転数を決定する(S13)。 If it is equal to or higher than the high temperature threshold value, the engine speed according to the high temperature characteristic 200 is determined based on the current engine speed (S13).
中間温度である場合、現在のエンジン回転数、低温特性100及び高温特性200に従う回転数を決定する(S14)。
If the temperature is the intermediate temperature, the engine speed, the
低温閾値以上である場合、現在のエンジン回転数に基づいて、低温特性100に従う回転数を決定する(S15)。
If it is equal to or higher than the low temperature threshold, the rotational speed according to the
ここで、コントローラ20は、エアコン4の冷房がオンされているか否かを判定する(S16)。そして、エアコン4の電源がオンされているときは(S16:Yes)、現在のエンジン回転数に基づいて、エアコン特性300に従う回転数を決定する(S17)。ここで、ステップS13〜S15のいずれかで定められた温度依存回転数と、ステップS17で定められた最低回転数とを比較し、いずれか大きい方をファン回転数の指令値として、制御弁16へ出力する(S19)。
Here, the
一方、エアコン4の冷房がオフされているときは(S16:No)、ステップS13〜S15のいずれかで定められた温度依存回転数をファン回転数の指令値として、制御弁16へ出力する(S18)。
On the other hand, when the cooling of the
これにより、一つの冷却ファンでラジエータ、オイルクーラ及びエアコンのコンデンサを冷却する構成を採用した場合、エアコンの冷房がオンされているときは、コンデンサの冷却のために最低限必要となる冷却ファンの回転数を確保でき、エアコンの冷房性能を維持できる。一方で、エアコンの冷房がオフされているときは、冷却水または作動油の冷却のために必要な回転数で冷却ファンを回転させるので、無駄なエネルギー消費を抑制でき、建設機械の燃費が向上する。 As a result, when a configuration in which the radiator, the oil cooler, and the condenser of the air conditioner are cooled with one cooling fan is employed, when the air conditioner is turned on, the cooling fan that is at least necessary for cooling the condenser is used. The number of rotations can be secured and the cooling performance of the air conditioner can be maintained. On the other hand, when the air conditioner is turned off, the cooling fan is rotated at the speed necessary for cooling the cooling water or hydraulic oil, so that unnecessary energy consumption can be suppressed and the fuel efficiency of the construction machine is improved. To do.
上述した本発明の実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。 The above-described embodiments of the present invention are examples for explaining the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention only to those embodiments. Those skilled in the art can implement the present invention in various other modes without departing from the gist of the present invention.
例えば、本実施形態では、油温としては作動油の油温を用いて制御しているが、トランスミッションオイルの油温を用いることもできる。 For example, in the present embodiment, the oil temperature is controlled using the oil temperature of the hydraulic oil, but the oil temperature of the transmission oil can also be used.
また、上記実施形態では、油圧ポンプ13を斜板型としたが、油圧モータ12を斜板型として、制御弁16により斜板を制御するように構成してもよい。
In the above embodiment, the
さらに、上記実施形態では、オイルクーラ17を空冷式としたが、ラジエータのローアタンク内にオイルクーラを配置し、冷却水により冷却する水冷式とすることもできる。この場合あっても、作動油は冷却ファン11により冷却される。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
1…冷却装置、4…エアコン、11…冷却ファン、17…オイルクーラ、18…温度センサ、20…コントローラ、30…エンジン、31…ラジエータ、33…温度センサ、43…コンデンサ。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記建設機械のエンジン冷却水を冷却するためのラジエータ、前記建設機械の作動油を冷却するためのオイルクーラ及び前記建設機械に搭載された空調装置のコンデンサを冷却するための冷却ファンと、
前記エンジン冷却水の水温を検出する水温検出手段と、
前記作動油の油温を検出する油温検出手段と、
前記空調装置の冷房のオン/オフを検出する冷房検出手段と、
前記冷却ファンの回転を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記冷房検出手段による検出の結果、前記空調装置の冷房がオフされている場合は、前記水温検出手段により検出された水温または前記油温検出手段により検出された油温に応じた回転数で前記冷却ファンを回転させ、
前記冷房検出手段による検出の結果、前記空調装置の冷房がオンされている場合は、前記検出された水温及び油温に関わらず、前記コンデンサの冷却のために必要な最低回転数以上で前記冷却ファンを回転させるよう制御する建設機械の冷却装置。 A cooling device mounted on a construction machine,
A radiator for cooling engine cooling water of the construction machine, an oil cooler for cooling hydraulic oil of the construction machine, and a cooling fan for cooling a condenser of an air conditioner mounted on the construction machine;
Water temperature detecting means for detecting the temperature of the engine cooling water;
Oil temperature detecting means for detecting the oil temperature of the hydraulic oil;
Cooling detection means for detecting on / off of cooling of the air conditioner;
Control means for controlling the rotation of the cooling fan,
The control means includes
When the cooling of the air conditioner is turned off as a result of detection by the cooling detection means, the water temperature detected by the water temperature detection means or the number of revolutions corresponding to the oil temperature detected by the oil temperature detection means Rotate the cooling fan,
As a result of detection by the cooling detection means, when the cooling of the air conditioner is turned on, the cooling is performed at the minimum rotational speed or more necessary for cooling the condenser regardless of the detected water temperature and oil temperature. A cooling device for construction machinery that controls the fan to rotate.
前記空調装置の冷房がオフされている場合には、
前記検出された水温または油温と前記温度特性とに基づいて定まる回転数で前記冷却ファンを回転させるよう制御し、
前記空調装置の冷房がオンされている場合には、
前記検出された水温または油温と前記温度特性とに基づいて定まる回転数、または前記必要な最低回転数のいずれか大きい回転数で前記冷却ファンを回転させるように制御する、請求項1記載の建設機械の冷却装置。 The control means retains a temperature characteristic that determines the number of rotations so that the cooling fan rotates at a higher speed as the water temperature of the engine cooling water or the oil temperature of the hydraulic oil is higher.
When the air conditioner is turned off,
Controlling the cooling fan to rotate at a rotational speed determined based on the detected water temperature or oil temperature and the temperature characteristics;
When the air conditioner is turned on,
2. The control according to claim 1, wherein the cooling fan is controlled to rotate at a rotational speed determined based on the detected water temperature or oil temperature and the temperature characteristic, or a rotational speed that is greater than the required minimum rotational speed. Construction machine cooling system.
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