JP2011196072A - Work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧ショベル等の作業機械に関し、その中でも特に油圧機器やエンジンの温度を制御する温度制御システムに関する。 The present invention relates to a work machine such as a hydraulic excavator, and more particularly to a temperature control system that controls the temperature of hydraulic equipment and an engine.
自動車等とは異なり、油圧ショベル等では熱源としてエンジン以外にも油圧機器が存在する。そのため、油圧ショベル等には、エンジン冷却用のラジエータだけでなく油圧機器を冷却するためにオイルクーラーが搭載されている（例えば、特許文献１参照）。 Unlike automobiles and the like, hydraulic excavators and the like have hydraulic equipment other than the engine as a heat source. Therefore, an oil cooler is mounted on a hydraulic excavator or the like in order to cool not only a radiator for cooling an engine but also a hydraulic device (see, for example, Patent Document 1).
従来の油圧ショベル等に搭載されているラジエータやオイルクーラーは、いずれも空冷式である。通常、これらは機械室内においてエンジンの駆動軸に接続されたファンの前方のスペース（空冷スペース）に縦並びや横並びにして設置されている。そして、ファンの回転によって生じる気流中に放熱させることにより、エンジン系統に循環する冷却水や油圧機器系統に循環する作動油を冷却している。 All radiators and oil coolers mounted on conventional hydraulic excavators and the like are air-cooled. Usually, these are installed in a machine room in a vertical or horizontal arrangement in a space (air cooling space) in front of a fan connected to the drive shaft of the engine. Then, by dissipating heat in the airflow generated by the rotation of the fan, the cooling water circulating in the engine system and the hydraulic oil circulating in the hydraulic equipment system are cooled.
近年では、作業機械の中でも小回りのきく旋回半径の小さい機種（小旋回型）が増加しつつある。小旋回型の機種の場合、旋回半径が小さくなる分、機器類の設置スペースが限られる。そのため、この機種の機械室内には、各機器類やこれらに接続されるバルブや配管、ホース等の類が狭い空間に密集した状態で配設されている。 In recent years, among working machines, models that have a small turning radius with a small turn (small turning type) are increasing. In the case of the small turning type, the space for installing the equipment is limited by the smaller turning radius. Therefore, in the machine room of this model, each device and valves, pipes, hoses and the like connected thereto are arranged in a tightly packed space.
ところが、ラジエータやオイルクーラーを並べて設置する場合には、冷却効率が損なわれないように十分な空冷スペースを確保する必要がある。そのせいで他の機器類の設置スペースが余計に狭くなり、機器の配置や配管等の取り回しが難しくなるなどの問題があった。 However, when installing a radiator and an oil cooler side by side, it is necessary to ensure a sufficient air cooling space so as not to impair the cooling efficiency. As a result, the installation space for other devices has become excessively narrow, and there has been a problem in that it is difficult to arrange the devices and route the piping.
また、一般に、作動油は冷却水よりも熱交換率が劣るうえに総量が多いため、温度の調整に時間がかかる。そのため、通常はラジエータよりもオイルクーラーの方が大きなサイズが必要になる。そのオイルクーラーに合わせて空冷スペースの大きさやファンの性能等が設計されるため、ラジエータからするとオーバースペックになっていることが多い。 In general, since the hydraulic oil has a lower heat exchange rate than the cooling water and a large total amount, it takes time to adjust the temperature. For this reason, an oil cooler usually requires a larger size than a radiator. Since the size of the air cooling space and the performance of the fan are designed according to the oil cooler, it is often over-spec for the radiator.
そこで、本発明の目的は、機械室内の空冷スペースを小さくすることができ、エンジンや油圧機器をより効率よく温度制御できる作業機械を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a work machine that can reduce the air cooling space in the machine room and that can control the temperature of the engine and hydraulic equipment more efficiently.
上記目的を達成するために、本発明では、水冷式のオイルクーラーを採用して効率よく温度制御できるように工夫した。 In order to achieve the above object, in the present invention, a water-cooled oil cooler is employed so that the temperature can be controlled efficiently.
具体的には、本発明を適用した作業機械には、エンジンと、前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプが供給する作動油によって作動するアクチュエータと、前記エンジンを冷却する空冷式のラジエータと、前記ラジエータと前記エンジンとの間を冷却水が循環する水循環経路と、前記水循環経路における前記ラジエータの下流側に接続され、冷却水との熱交換によって作動油を冷却する水冷式のオイルクーラーと、が備えられている。 Specifically, the working machine to which the present invention is applied includes an engine, a hydraulic pump driven by the engine, an actuator operated by hydraulic oil supplied by the hydraulic pump, and an air-cooled type that cools the engine. A water-cooled oil that is connected to a radiator, a water circulation path in which cooling water circulates between the radiator and the engine, and is connected to a downstream side of the radiator in the water circulation path to cool the working oil by heat exchange with the cooling water. And a cooler.
このような作業機械によれば、水冷式のオイルクーラーが設けられているので、ファンの前方に設けられる空冷スペースを小さくできる。 According to such a working machine, since the water-cooled oil cooler is provided, the air-cooling space provided in front of the fan can be reduced.
すなわち、空冷式のオイルクーラーで冷却する場合には、上述したように空冷スペースが大きくなってしまうが、この場合には、空冷スペースにはラジエータのみを設置すればよくなるのでラジエータの性能に応じて空冷スペース等を設けることができる。従って、空冷スペースを効果的に小さくできる。更に、オイルクーラーの設置場所の制約が無くなるので、機器類の配置設計の自由度が増加し、それだけ効率よく配置することができる。 In other words, when cooling with an air-cooled oil cooler, the air-cooling space becomes large as described above, but in this case, it is only necessary to install a radiator in the air-cooling space, so according to the performance of the radiator. An air cooling space or the like can be provided. Therefore, the air cooling space can be effectively reduced. Furthermore, since there is no restriction on the installation location of the oil cooler, the degree of freedom in the arrangement design of the equipment is increased, and the arrangement can be efficiently performed as much.
空気よりも熱交換率に優れる冷却水との間で熱交換して作動油を冷却するので、熱交換率を高めることができ、作動油をより短時間で温度調整することが可能になる。 Since heat oil is cooled by exchanging heat with cooling water having a heat exchange rate better than that of air, the heat exchange rate can be increased, and the temperature of the hydraulic oil can be adjusted in a shorter time.
前記水循環経路に給水量調整装置が設けられ、前記給水量調整装置によって前記オイルクーラーへの冷却水の供給量が調整可能であるのが好ましい。 It is preferable that a water supply amount adjusting device is provided in the water circulation path, and that the amount of cooling water supplied to the oil cooler can be adjusted by the water supply amount adjusting device.
そうすれば、オイルクーラーへの冷却水の供給量を給水調整装置で調整できるので、エンジンの温調性能を維持しながら作動油と安定して熱交換させることができる。 If it does so, since the supply amount of the cooling water to an oil cooler can be adjusted with a water supply regulator, it can be made to exchange heat stably with hydraulic oil, maintaining the temperature control performance of an engine.
そして、作動油の温度を検出する油温検出装置と、前記油温検出装置で検出される温度に基づいて前記給水量調整装置を制御する供給量制御装置と、を更に備え、作動油の温度が所定値以上の場合に、前記オイルクーラーへの冷却水の供給量を増加する自動制御が行われるようにすることができる。 And an oil temperature detection device that detects the temperature of the hydraulic oil, and a supply amount control device that controls the water supply amount adjustment device based on the temperature detected by the oil temperature detection device. When is greater than or equal to a predetermined value, automatic control for increasing the amount of cooling water supplied to the oil cooler can be performed.
そうすれば、作動油の温度が高くなったときにオイルクーラーへの冷却水の供給量を自動的に増加させて作動油の冷却を促進させることができるので、作動油が過度に昇温するのを防ぐことができ、温度を適正な範囲に保つことができる。 Then, when the temperature of the hydraulic oil becomes high, the amount of cooling water supplied to the oil cooler can be automatically increased to promote the cooling of the hydraulic oil. Can be prevented, and the temperature can be maintained in an appropriate range.
特に、前記水循環経路に、前記ラジエータを迂回する切り替え可能なバイパス流路を更に備えるのが好ましい。 In particular, it is preferable that the water circulation path further includes a switchable bypass flow path that bypasses the radiator.
そうすれば、作動油等の暖機運転が可能になる。すなわち、バイパス配管が設けられていると、バイパス配管に切り替えることで、エンジンの駆動によって発生する熱をラジエータで放熱させずに済む。従って、エンジンで発生する熱を無駄にすることなくエンジンや作動油の昇温に活かすことができる。 Then, warm-up operation such as hydraulic oil becomes possible. That is, when the bypass pipe is provided, the heat generated by driving the engine is not radiated by the radiator by switching to the bypass pipe. Therefore, the heat generated in the engine can be utilized for raising the temperature of the engine and hydraulic oil without wasting it.
そして、作動油の温度が所定値以下の場合に、前記バイパス流路に切り替えて前記オイルクーラーへの冷却水の供給量を増加する自動制御が行われるようにするとよい。 And when the temperature of hydraulic oil is below a predetermined value, it is good to switch to the said bypass flow path and to perform the automatic control which increases the supply amount of the cooling water to the said oil cooler.
バイパス流路に切り替えれば、エンジンの熱を吸収した冷却水は冷却されないので温度が上昇して温水になる。作動油の温度が低い場合に、その冷却水（温水）をオイルクーラーへ供給することで作動油を暖めることが可能になる。そして、その冷却水（温水）の供給量を自動的に増加させて作動油の吸熱を促進させることができるので、作動油を安定して迅速に暖めることができる。 If switched to the bypass flow path, the cooling water that has absorbed the heat of the engine is not cooled, so the temperature rises and becomes hot water. When the temperature of the hydraulic oil is low, the hydraulic oil can be warmed by supplying the cooling water (hot water) to the oil cooler. And since the supply amount of the cooling water (warm water) can be automatically increased to promote the endotherm of the hydraulic oil, the hydraulic oil can be warmed stably and quickly.
また、冷却水の温度を検出する水温検出装置と、前記水温検出装置で検出される温度に基づいて前記給水量調整装置を制御する供給量制御装置と、前記エンジンを暖める暖機手段と、を更に備え、冷却水の温度が所定値以下の場合に、前記バイパス流路に切り替えるとともに、前記水循環経路を流れる冷却水の流量を減少させ、所定温度に達するまで前記暖機手段により前記エンジンを暖める暖機運転が開始され、その後、前記オイルクーラーへの冷却水の供給量を増加する自動制御が行われるようにすることもできる。 A water temperature detection device for detecting the temperature of the cooling water, a supply amount control device for controlling the water supply amount adjustment device based on the temperature detected by the water temperature detection device, and a warm-up means for warming the engine. In addition, when the temperature of the cooling water is below a predetermined value, the flow is switched to the bypass flow path, the flow rate of the cooling water flowing through the water circulation path is decreased, and the engine is warmed by the warm-up means until the predetermined temperature is reached. The warm-up operation is started, and thereafter, automatic control for increasing the supply amount of the cooling water to the oil cooler can be performed.
そうすれば、エンジンと油圧機器とをバランスよく、しかも効率的に暖めることができる。すなわち、暖機手段によってエンジンは迅速に暖められる。バイパス流路に切り替えることで、冷却水はラジエータで冷却されることがない。しかも、水循環経路を流れる冷却水の流量が減少しているので、エンジンで発生する熱が冷却水に吸熱されるのが抑制される。従って、暖機運転によりエンジンを迅速に暖めることができる。 If it does so, an engine and hydraulic equipment can be warmed with sufficient balance and efficiently. That is, the engine is quickly warmed by the warm-up means. By switching to the bypass flow path, the cooling water is not cooled by the radiator. And since the flow volume of the cooling water which flows through a water circulation path is reducing, it is suppressed that the heat which generate | occur | produces in an engine is absorbed into cooling water. Therefore, the engine can be quickly warmed up by the warm-up operation.
暖機運転の後にはエンジンは十分に温まっているため、安定して駆動させることができる。そうして、冷却水（温水）の流量を増加させることで、エンジンで新たに発生する熱を作動油に迅速に受け渡すことができ、作動油を効果的に暖めることができる。 Since the engine is sufficiently warm after the warm-up operation, the engine can be driven stably. Then, by increasing the flow rate of the cooling water (warm water), the heat newly generated in the engine can be quickly transferred to the hydraulic oil, and the hydraulic oil can be effectively warmed.
以上説明したように、本発明によれば、水冷式のオイルクーラーを用いて効果的に冷却水や作動油を温度制御できるようになっているので、機械室内の空冷スペースを小さくすることができ、エンジンや油圧機器をより効率よく温度制御することが可能になる。 As described above, according to the present invention, the temperature of cooling water and hydraulic oil can be effectively controlled using a water-cooled oil cooler, so that the air cooling space in the machine room can be reduced. It becomes possible to control the temperature of the engine and hydraulic equipment more efficiently.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the following description is merely illustrative in nature and does not limit the present invention, its application, or its use.
［第１実施形態］
図１及び図２に本発明を適用した小旋回型の油圧ショベル１（作業機械）を示す。この油圧ショベル１には、クローラ式の下部走行体２の上に上部旋回体３が搭載されていて、上部旋回体３にはアタッチメント４やキャブ５、機械室６などが備えられている。
[First Embodiment]
1 and 2 show a small swivel excavator 1 (work machine) to which the present invention is applied. In this
アタッチメント４は、ブームやアーム、バケットなどで構成されている。この機種の場合、アタッチメント４は上部旋回体３の前端部略中央に起伏自在で左右に揺動自在に設けられている。アタッチメント４は後述するアクチュエータ７を油圧制御することによって駆動制御される。上部旋回体３の後部には、アタッチメント４との間で前後のバランスを保つために、カウンターウエイト８が配置されている。下部走行体２の前側には、アタッチメント４と同様に油圧制御によって駆動するドーザ２ａが設けられている。
The
キャブ５は、運転シートや各種操作機器、キャノピなどで構成され、上部旋回体３の前部（左寄り）に配置されている。運転シートに着座して各種操作機器を操作することで、下部走行体２やアタッチメント４等を自在に操作することができる。
The
機械室６は、機械室カバー９で覆われていて、キャブ５の周囲、主に上部旋回体３の後部から右側部に至る部分に配置されている。機械室カバー９の右後部には冷却用の外気を取り込む吸気口９ａが設けられている。機械室６には、エンジン１０や油圧ポンプ１１、ラジエータ１２、オイルクーラー１３、燃料タンク１４、作動油タンク１５、コントロールバルブ１６などの機器類が収容されている。
The
本実施形態の油圧ショベル１では、機械室６に各機器類を効率よく配置でき、油圧機器やエンジン１０を効率よく冷却できるように工夫されている。図３に、機械室６の内部構造を模式的に示す。なお、同図中、太実線は冷却水が流れる配管等（水循環経路３０）を示しており、太破線は作動油が流れる配管等（油循環経路５０）を示している。
The
コントロールバルブ１６は、作動油の油圧を利用してアタッチメント４等の油圧機器を駆動制御する装置である。具体的には、コントロールバルブ１６の流入口には、油圧ポンプ１１の吐出口に連なる給油配管５１が接続されていて、この給油配管５１を通じて油圧ポンプ１１から所定圧に加圧された作動油が供給される。更に、コントロールバルブ１６には、多数の駆動配管５２の一端が接続されていて、これら駆動配管５２の他端はアタッチメント４等を駆動するそれぞれのアクチュエータ７に接続されている。対応する操作機器を操作することで、作動油がこれら駆動配管５２を通じてアクチュエータ７に供給され、アタッチメント４等は駆動制御される。
The
コントロールバルブ１６の流出口には、油圧ポンプ１１から供給される作動油を作動油タンク１５に戻すリターン配管５３が接続されている。作動油タンク１５は作動油を貯留する装置であり、作動油タンク１５が貯留する作動油は送油配管５４を通じて油圧ポンプ１１に供給される。なお、リターン配管５３の中間にはオイルクーラー１３が設けられているが、これについては後述する。
A
エンジン１０は、燃料タンク１４から燃料の供給を受けて駆動する。エンジン１０の駆動軸の一端には冷却用のファン１７が設けられ、他端には油圧ポンプ１１が接続されている。これらファン１７及び油圧ポンプ１１はエンジン１０の回転数に連動して駆動される。ファン１７の前方には空冷スペースが設けられ、そこに空冷式のラジエータ１２が配置されている。
The
水循環経路３０は、エンジン１０とラジエータ１２との間を冷却水が循環するように設けられている。具体的には、エンジン１０に備えられた冷却装置（図示せず）の排出口に、水循環経路３０を構成する配管の一部（上流側配管３１）の一端が接続され、その他端がラジエータ１２の取水口に接続されている。そして、冷却装置の取入口に配管の他の一部（下流側配管３２）の一端が接続され、その他端がラジエータ１２の排水口に接続されている。
The
水循環経路３０のいずれかの部分、例えばエンジン１０の冷却装置内や上流側配管３１のエンジン１０側の部分には、エンジン１０の回転数に連動して駆動される冷却ポンプ３３が設けられている。従って、エンジン１０が作動するとそれに連動して冷却水が水循環経路３０を循環する。同時にファン１７も駆動されるため、吸気口９ａから空冷スペースに外気が取り込まれる。その外気がラジエータ１２を通過する際に冷却水との間で熱交換が行われ、冷却水がエンジン１０を通過する際に吸収した熱が放熱される。
A cooling
更に、本実施形態の油圧ショベル１では、冷却ポンプ３３とは別に、エンジン１０から独立して電気駆動されるウォーターポンプ３４（給水量調整装置）が下流側配管３２に直列状に設けられている。
Furthermore, in the
ウォーターポンプ３４は、例えば、羽根車の回転によって吐出力を得るターボ形のポンプであり、冷却ポンプ３３の吐出力に更に吐出力を付加して冷却水の流量を増加させたり、冷却ポンプ３３の吐出力を抑制して冷却水の流量を減少させたりすることができる。すなわち、このウォーターポンプ３４は、エンジン１０の駆動状態とは無関係に冷却水の流量を増減させる機能を有している。
The
ウォーターポンプ３４は、ポンプ制御装置１８（供給量制御装置）によってその出力が制御されている。ポンプ制御装置１８は、ＣＰＵや記憶装置等のハードウエアや、制御プログラム、データ等のソフトウエアなどで構成されている。ポンプ制御装置１８は、温度制御に必要な設定値の入力が可能であり、作動油や冷却水の上限温度や下限温度等の設定値をデータとして記憶する。
The output of the
上流側配管３１（例えば、冷却ポンプ３３の近傍等）に、吸熱後の冷却水の温度を検出する水温センサ１９（水温検出装置）が設けられている。油循環経路５０における作動油タンク１５には、貯留されている作動油の温度を検出する油温センサ２０（油温検出装置）が設けられている。そして、これら水温センサ１９や油温センサ２０で検出される水温や油温は連続的にポンプ制御装置１８に入力されていて、その水温等に基づいてポンプ制御装置１８はウォーターポンプ３４を駆動制御する。
A water temperature sensor 19 (water temperature detection device) that detects the temperature of the cooling water after heat absorption is provided in the upstream pipe 31 (for example, in the vicinity of the
下流側配管３２におけるウォーターポンプ３４の下流側の部分には、水冷式のオイルクーラー１３が設けられている。このオイルクーラー１３は、主に冷却水との熱交換によって作動油を冷却するために設けられている。
A water-cooled
このように水冷式のオイルクーラー１３を設けることで、ファン１７の前方に設けられる空冷スペースを小さくできる。すなわち、作動油は冷却水よりも熱交換率が劣るうえに多量であるため、空冷式のオイルクーラーで冷却する場合には、通常、ラジエータ１２よりも大きなサイズが必要になる。それに合わせて空冷スペース等が設けられるので、必然的に空冷スペースも大きくなってしまう。
By providing the water-cooled oil cooler 13 in this manner, the air cooling space provided in front of the
それに対し、オイルクーラーを水冷式にすることで、空冷スペースにはラジエータ１２のみを設置すればよくなる。その結果、ラジエータ１２の性能に応じて空冷スペース等を設けることができるようになり、空冷スペースを効果的に小さくできる。
On the other hand, if the oil cooler is water-cooled, only the
更に、オイルクーラーを水冷式にすることで設置場所の制約が無くなるので、機器類の配置設計の自由度が増加し、それだけ効率よく配置することができる。空気よりも熱交換率に優れる冷却水との間で熱交換することで熱交換率を高めることができるので、作動油をより短時間で温度調整することが可能になり、オイルクーラーのサイズを小さくすることもできる。本実施形態ではオイルクーラー１３への冷却水の供給量に相当する冷却水の流量は、エンジン１０の駆動とは無関係にウォーターポンプ３４で調整できるので、エンジン１０の温調性能を維持しながら作動油とも安定して熱交換させることができる。
Furthermore, since the oil cooler is water-cooled, there are no restrictions on the installation location, so that the degree of freedom in the arrangement design of the equipment is increased, and the oil cooler can be efficiently arranged. The heat exchange rate can be increased by exchanging heat with cooling water, which has a higher heat exchange rate than air, making it possible to adjust the temperature of hydraulic oil in a shorter time and reducing the size of the oil cooler. It can also be made smaller. In the present embodiment, the flow rate of the cooling water corresponding to the amount of cooling water supplied to the
（冷却制御）
次に、図４に示すフローチャートを参照しながら、本実施形態の油圧ショベル１におけるエンジン１０や油圧機器の冷却制御について説明する。冷却制御は、主にポンプ制御装置１８、ウォーターポンプ３４、水温センサ１９及び油温センサ２０の協働によって行われる。
(Cooling control)
Next, the cooling control of the
冷却制御は、油圧ショベル１の運転が行われている間は機能しており、運転の終了によって終了する（ステップＳ１）。
The cooling control functions while the
ポンプ制御装置１８は、絶えず作動油の温度が適正かどうかを確認しており、油温センサ２０で検出される温度（Ｔｏ）と、所定の上限温度設定値（ｔｏ１）とを比較している（ステップＳ２）。そして、油温（Ｔｏ）が上限温度設定値（ｔｏ１）よりも大きい場合には、ポンプ制御装置１８はウォーターポンプ３４の回転数を所定の回転数まで増加させる（ステップＳ３）。
The
ウォーターポンプ３４の回転数が増加すると、冷却水の流量が大きくなってオイルクーラー１３への冷却水の供給量が増えるため、作動油と冷却水との熱交換量が増加し、作動油の冷却が促進される。なお、このとき、オイルクーラー１３を流れる作動油の流量も増加するように制御するのが好ましい。
As the number of rotations of the
次に、ポンプ制御装置１８は、作動油の温度が適正な状態になったかどうかを確認するため、油温（Ｔｏ）と、所定の適正温度設定値（ｔｏ２）とを比較する（ステップＳ４）。そして、油温（Ｔｏ）が適正温度設定値（ｔｏ２）に達したときに、ポンプ制御装置１８は、ウォーターポンプ３４の回転数を通常の状態（常態）に戻す（ステップＳ５）。
Next, the
また、ポンプ制御装置１８は、吸熱後の冷却水の温度が適正かどうかを確認しており、水温センサ１９で検出される温度（Ｔｗ）と、所定の上限温度設定値（ｔｗ１）とを比較している（ステップＳ６）。そして、水温（Ｔｗ）が上限温度設定値（ｔｗ１）よりも大きい場合には、ポンプ制御装置１８はウォーターポンプ３４の回転数を所定の回転数まで増加させる（ステップＳ７）。
Further, the
ウォーターポンプ３４の回転数が増加すると、冷却水の流量が大きくなってエンジン１０への冷却水の供給量が増えるため、エンジン１０と冷却水との熱交換量が増加し、エンジン１０の冷却が促進される。なお、設定値にもよるが、作動油の温度が先に調整されるため、オイルクーラー１３で冷却水が暖められてエンジン１０の冷却ができなくなることはない。
As the number of rotations of the
なお、このとき、図３に仮想線で示すように、作動油の一部又は全部をオイルクーラー１３から迂回して作動油タンク１５に戻す切替可能な流路６０を設け、オイルクーラー１３を流れる作動油の流量を減少させる制御を行ってもよい。または、冷却水の一部又は全部をオイルクーラー１３から迂回してエンジン１０に流す流路６１を設け、オイルクーラー１３を流れる冷却水の流量を減少させる制御を行ってもよい。
At this time, as shown by the phantom line in FIG. 3, a
そして、ポンプ制御装置１８は、吸熱後の冷却水の温度が適正な状態になったかどうかを確認するため、水温（Ｔｗ）と、所定の適正温度設定値（ｔｗ２）とを比較し（ステップＳ８）、水温（Ｔｗ）が適正温度設定値（ｔｗ２）に達したときに、ポンプ制御装置１８は、ウォーターポンプ３４の回転数を常態に戻す（ステップＳ９）。
Then, the
更に、ポンプ制御装置１８は、吸熱後の冷却水の温度が許容範囲を下回っていないかどうかも確認しており、水温センサ１９で検出される温度（Ｔｗ）と、所定の下限温度設定値（ｔｗ３）とを比較している（ステップＳ１０）。そして、水温（Ｔｗ）が下限温度設定値（ｔｗ３）よりも小さい場合には、ポンプ制御装置１８はウォーターポンプ３４の回転数を所定の回転数まで減少させる（ステップＳ１１）。ウォーターポンプ３４の回転数が減少すると、冷却水の流量が小さくなってエンジン１０への冷却水の供給量が減るため、エンジン１０と冷却水との熱交換量が減少し、エンジン１０の冷却が抑制される。その結果、エンジン１０が暖められ、吸熱後の冷却水の温度も上昇する。
Further, the
そして、ポンプ制御装置１８は、吸熱後の冷却水の温度が適正な状態になったかどうかを確認するため、水温（Ｔｗ）と、所定の適正温度設定値（ｔｗ４）とを比較し（ステップＳ１２）、水温（Ｔｗ）が適正温度設定値（ｔｗ４）に達したときに、ポンプ制御装置１８は、ウォーターポンプ３４の回転数を通常の状態（常態）に戻す（ステップＳ１３）。
Then, the
［第２実施形態］
本実施形態の油圧ショベル１は、第１の実施形態と異なり、冷却制御に加えて作動油の暖機を可能にする暖機制御が行える点で異なっている。以下、その異なる点について詳しく説明し、同様の構成等については同じ符号を付してその説明は省略する。
[Second Embodiment]
The
図５に、本実施形態の油圧ショベル１における機械室６の内部構造を示す。この油圧ショベル１では、水循環経路３０にラジエータ１２を迂回する切り替え可能なバイパス流路２１が備えられている。
FIG. 5 shows the internal structure of the
詳しくは、上流側配管３１におけるラジエータ１２の近傍の部分に、２つの流路から１つの流路を選択的に切り替えることのできる切替弁２１ａが設けられている。この切替弁２１ａの一方の流路はラジエータ１２側に接続され、他方の流路がバイパス配管２１ｂの一端に接続されている。バイパス配管２１ｂの他端は、下流側配管３２におけるラジエータ１２の近傍の部分に接続されている。この切替弁２１ａの切り替えは、ポンプ制御装置１８によって制御されている。
Specifically, a switching
このようなバイパス流路２１を設けることで、作動油等の暖機運転が可能になる。すなわち、従来の油圧ショベル１等では、作動油等を暖める場合には、作業前にアタッチメント４等に対して所定の駆動制御を行い、それによって間接的に作動油の温度を高めることが一般に行われている。しかし、この場合、ラジエータ１２やオイルクーラー１３による冷却も同時に行なわれるため、非効率である。
By providing such a
それに対し、バイパス流路２１を設けることで、冷却水が冷却されないようにできるので、エンジン１０で発生する熱を無駄にすることなくエンジン１０や作動油の昇温に活かすことができる。
On the other hand, by providing the
（暖機制御）
次に、図６に示すフローチャートを参照しながら、本実施形態の油圧ショベル１における油圧機器の暖機制御について説明する。暖機制御は、主にポンプ制御装置１８、ウォーターポンプ３４、油温センサ２０、及び切替弁２１ａの協働によって行われる。
(Warm-up control)
Next, warm-up control of the hydraulic equipment in the
暖機制御はエンジン１０の起動と連動しているため、まず、その起動スイッチ（ＳＷ）が入力（オン）されたかどうかが確認される（ステップＳ２１）。起動スイッチが入力されると、ポンプ制御装置１８は、油温センサ２０で検出される温度（Ｔｏ）と、所定の下限温度設定値（ｔｏ５）とを比較する（ステップＳ２２）。そして、油温（Ｔｏ）が下限温度設定値（ｔｏ５）を下回っている場合には、ポンプ制御装置１８は切替弁２１ａを操作してバイパス流路２１に切り替える（ステップＳ２３）。そうして、ウォーターポンプ３４の回転数を所定の回転数まで増加させる（ステップＳ２４）。
Since the warm-up control is interlocked with the start of the
これにより、エンジン１０の駆動によって発生する熱は、ラジエータ１２で冷却されることなく、そのままオイルクーラー１３に供給され、熱交換によって作動油に吸熱される。冷却水（温水）の流量が増加しているので、エンジン１０の熱を作動油に迅速かつ効果的に移動させることができる。
Thereby, the heat generated by driving the
そして、ポンプ制御装置１８は、作動油の温度が適正な状態になったかどうかを確認するため、油温（Ｔｏ）と、所定の暖機温度設定値（ｔｏ６）とを比較する（ステップＳ２５）。油温（Ｔｏ）が暖機温度設定値（ｔｏ６）に達したときに、ポンプ制御装置１８は、ウォーターポンプ３４の回転数を通常の状態（常態）に戻すとともに、切替弁２１ａをラジエータ１２側に切り替えて元の状態に戻す（ステップＳ２６、Ｓ２７）。
Then, the
このように暖機制御を行うことで、アタッチメント４等を駆動させて間接的に作動油を暖める必要がなくなり、エンジン１０の熱の効率よく活用して作動油を暖めることが可能になる。
By performing the warm-up control in this way, it is not necessary to drive the
［第３実施形態］
本実施形態の油圧ショベル１は、第２の実施形態と異なり、更にエンジン１０を暖める暖機手段を備えている点で大きく異なっている。以下、その異なる点について詳しく説明し、同様の構成等については同じ符号を付してその説明は省略する。
[Third Embodiment]
Unlike the second embodiment, the
図７に、本実施形態の油圧ショベル１における機械室６の内部構造を示す。この油圧ショベル１には、暖機手段として、エンジン１０の温度が所定温度よりも低い場合にエンジン１０の回転数を増加させる暖機制御装置２２が備えられている。暖機制御装置２２は、エンジンコントロールユニットなどにソフトウエアとして実装されていて、ポンプ制御装置１８と通信して互いに制御可能になっている。
FIG. 7 shows the internal structure of the
（暖機制御）
次に、図８に示すフローチャートを参照しながら、本実施形態の油圧ショベル１における油圧機器の暖機制御について説明する。暖機制御は、主にポンプ制御装置１８、ウォーターポンプ３４、油温センサ２０、及び切替弁２１ａ、暖機制御装置２２の協働によって行われる。
(Warm-up control)
Next, warm-up control of the hydraulic equipment in the
エンジン１０を起動する起動スイッチが入力（オン）されたかどうかが確認され（ステップＳ３１）、起動スイッチが入力されると、まず、ポンプ制御装置１８は、水温（Ｔｗ）と、所定の下限温度設定値（ｔｗ５）とを比較する（ステップＳ３２）。
It is confirmed whether or not a start switch for starting the
水温（Ｔｗ）が下限温度設定値（ｔｗ５）を下回っている場合、暖機制御装置２２によってエンジン１０の暖機運転が開始される（ステップＳ３３）。例えば、エンジン１０が所定の高回転で空転するように駆動制御される。更に、ポンプ制御装置１８は切替弁２１ａを操作してバイパス流路２１に切り替える（ステップＳ３４）。そして、ウォーターポンプ３４の回転数を所定の回転数まで減少させ、水循環経路３０を流れる冷却水の流量を減少させる（ステップＳ３５）。
When the water temperature (Tw) is lower than the lower limit temperature set value (tw5), the warm-up
これにより、エンジン１０の高回転の駆動によって多量の熱が発生する。バイパス流路２１に切り替わっているので、冷却水がラジエータ１２で冷却されることがない。しかも、冷却水の流量が減少しているので、エンジン１０で発生する熱が冷却水に吸熱されるのが抑制される。従って、エンジン１０を迅速に暖めることができる。
Thereby, a large amount of heat is generated by driving the
そして、ポンプ制御装置１８は、エンジン１０が適正に温まったかどうかを確認するため、水温（Ｔｗ）と、所定の暖機温度設定値（ｔｗ６）とを比較する（ステップＳ３６）。水温（Ｔｗ）が暖機温度設定値（ｔｗ６）に達した場合に、ポンプ制御装置１８は、作動油の温度を確認するため、油温（Ｔｏ）と、所定の下限温度設定値（ｔｏ５）とを比較する（ステップＳ３８）。そして、油温（Ｔｏ）が下限温度設定値（ｔｏ５）を下回っている場合には、ポンプ制御装置１８はウォーターポンプ３４の回転数を所定の回転数まで増加させる（ステップＳ３９）。
Then, the
エンジン１０は十分に温まっているため、安定して駆動させることができる。そして、冷却水の流量が増加することで、エンジン１０で新たに発生する熱を作動油に迅速に移動させ、作動油を効果的に暖めることができる。
Since the
ポンプ制御装置１８は、作動油が温まったかどうかを確認するために、油温（Ｔｏ）と、所定の暖機温度設定値（ｔｏ６）とを比較する（ステップＳ４０）。油温（Ｔｏ）が暖機温度設定値（ｔｏ６）に達したときに、ポンプ制御装置１８は、ウォーターポンプ３４の回転数を常態に戻し、暖機運転を終了するとともに、切替弁２１ａをラジエータ１２側に切り替えて元の状態に戻す（ステップＳ４１、Ｓ４２、Ｓ４３）。
The
油温（Ｔｏ）が下限温度設定値（ｔｏ５）を下回っていない場合、つまり作動油を暖める必要ない場合には（ステップＳ３８でＮＯ）、そのまま元の状態に戻す処理が行われる（ステップＳ４１、Ｓ４２、Ｓ４３）。 When the oil temperature (To) is not lower than the lower limit temperature set value (to5), that is, when it is not necessary to warm the hydraulic oil (NO in step S38), a process for returning to the original state is performed (step S41, S42, S43).
また、水温（Ｔｗ）が下限温度設定値（ｔｗ５）を下回っていない場合、つまりエンジン１０を暖める必要ない場合には（ステップＳ３２でＮｏ）、作動油を暖める必要があるかどうかか確認される。すなわち、ポンプ制御装置１８は、油温センサ２０で検出される温度（Ｔｏ）と、所定の下限温度設定値（ｔｏ５）とを比較する（ステップＳ４４）。
Further, when the water temperature (Tw) is not lower than the lower limit temperature set value (tw5), that is, when it is not necessary to warm the engine 10 (No in step S32), it is confirmed whether the hydraulic oil needs to be warmed. . That is, the
そして、作動油を暖める必要がある場合、すなわち、油温（Ｔｏ）が下限温度設定値（ｔｏ５）を下回っている場合には、暖機制御装置２２によってエンジン１０の暖機運転が開始され（ステップＳ４５）、ポンプ制御装置１８によってバイパス流路２１に切り替えられる（ステップＳ４６）。そうして、作動油を迅速に暖める一連の処理が行われた後、元の状態に戻される（ステップＳ３９〜Ｓ４３）。なお、作動油を暖める必要がない場合、すなわち、油温（Ｔｏ）が下限温度設定値（ｔｏ５）以上である場合には、暖機は実行されない（ステップＳ４４でＮｏ）。
When the hydraulic oil needs to be warmed, that is, when the oil temperature (To) is lower than the lower limit temperature set value (to5), the warm-up
このように、本実施形態の油圧ショベル１によれば、エンジン１０と油圧機器とをバランスよく、しかも効率的に暖めることが可能になる。
Thus, according to the
（変形例）
図９に、各実施形態の変形例を示す。同図に示すように、給水量調整装置はウォーターポンプ３４に限らず、流量調整機構２５等であってもよい。具体的には、流量調整機構２５は、分配弁２５ａとこれに連なる迂回流路２５ｂなどで構成することができる。
(Modification)
FIG. 9 shows a modification of each embodiment. As shown in the figure, the water supply amount adjusting device is not limited to the
分配弁２５ａは、冷却水の流れを２つの流路に分配でき、各流路の流量比率を調整することができる。その分配弁２５ａを下流側配管３２におけるオイルクーラー１３の上流側の部分に設ける。その一方の出口をオイルクーラー１３側に接続し、他方の出口を迂回流路２５ｂに接続してオイルクーラー１３を迂回する流路を形成する。そして、分配弁２５ａにおける各流路の流量比率の調整はポンプ制御装置１８によって制御可能にする。
The
そうすれば、流量を調整しながら冷却水をオイルクーラー１３に供給することができるので、ウォーターポンプ３４の回転数を増減するのと同じ効果を得ることができる。
Then, since the cooling water can be supplied to the
なお、本発明にかかる作業機械は、前記の実施の形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。例えば、冷却ポンプ３３自体がエンジン１０の駆動に連動するものではなく、出力が制御可能である場合などは、冷却ポンプ３３でウォーターポンプ３４を兼用することができる。暖機手段には、エンジン１０の排気ガスを利用してエンジン１０を暖めるなど、既存の暖機手段を用いることができる。
The work machine according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various other configurations. For example, when the
７ アクチュエータ
１０ エンジン
１１ 油圧ポンプ
１２ ラジエータ
１３ オイルクーラー
１５ 作動油タンク
１６ コントロールバルブ
１７ ファン
１８ ポンプ制御装置（供給量制御装置）
１９ 水温センサ（水温検出装置）
２０ 油温センサ（油温検出装置）
２１ バイパス流路
２２ 暖機制御装置
３０ 水循環経路
３３ 冷却ポンプ
３４ ウォーターポンプ（給水量調整装置）
５０ 油循環経路
7
19 Water temperature sensor (water temperature detector)
20 Oil temperature sensor (oil temperature detector)
21
50 Oil circulation path
Claims (6)
前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプが供給する作動油によって作動するアクチュエータと、
前記エンジンを冷却する空冷式のラジエータと、
前記ラジエータと前記エンジンとの間を冷却水が循環する水循環経路と、
前記水循環経路における前記ラジエータの下流側に接続され、冷却水との熱交換によって作動油を冷却する水冷式のオイルクーラーと、
を備えた作業機械。 Engine,
A hydraulic pump driven by the engine;
An actuator operated by hydraulic fluid supplied by the hydraulic pump;
An air-cooled radiator for cooling the engine;
A water circulation path through which cooling water circulates between the radiator and the engine;
A water-cooled oil cooler that is connected to the downstream side of the radiator in the water circulation path and cools hydraulic oil by heat exchange with cooling water;
Working machine with.
前記水循環経路に給水量調整装置が設けられ、
前記給水量調整装置によって前記オイルクーラーへの冷却水の供給量が調整可能である作業機械。 The work machine according to claim 1,
A water supply amount adjusting device is provided in the water circulation path,
A work machine capable of adjusting a supply amount of cooling water to the oil cooler by the water supply amount adjusting device.
作動油の温度を検出する油温検出装置と、
前記油温検出装置で検出される温度に基づいて前記給水量調整装置を制御する供給量制御装置と、
を更に備え、
作動油の温度が所定値以上の場合に、前記オイルクーラーへの冷却水の供給量を増加する自動制御が行われる作業機械。 The work machine according to claim 2,
An oil temperature detection device for detecting the temperature of the hydraulic oil;
A supply amount control device for controlling the water supply amount adjustment device based on the temperature detected by the oil temperature detection device;
Further comprising
A work machine in which automatic control is performed to increase a supply amount of cooling water to the oil cooler when the temperature of the hydraulic oil is equal to or higher than a predetermined value.
前記水循環経路に、前記ラジエータを迂回する切り替え可能なバイパス流路を更に備える作業機械。 The work machine according to claim 3,
A work machine further comprising a switchable bypass flow path that bypasses the radiator in the water circulation path.
作動油の温度が所定値以下の場合に、前記バイパス流路に切り替えて前記オイルクーラーへの冷却水の供給量を増加する自動制御が行われる作業機械。 The work machine according to claim 4,
A work machine in which automatic control is performed to increase the amount of cooling water supplied to the oil cooler by switching to the bypass flow path when the temperature of the hydraulic oil is equal to or lower than a predetermined value.
冷却水の温度を検出する水温検出装置と、
前記水温検出装置で検出される温度に基づいて前記給水量調整装置を制御する供給量制御装置と、
前記エンジンを暖める暖機手段と、
を更に備え、
冷却水の温度が所定値以下の場合に、前記バイパス流路に切り替えるとともに、前記水循環経路を流れる冷却水の流量を減少させ、所定温度に達するまで前記暖機手段により前記エンジンを暖める暖機運転が開始され、その後、前記オイルクーラーへの冷却水の供給量を増加する自動制御が行われる作業機械。 The work machine according to claim 4,
A water temperature detection device for detecting the temperature of the cooling water;
A supply amount control device for controlling the water supply amount adjustment device based on the temperature detected by the water temperature detection device;
A warm-up means for warming the engine;
Further comprising
When the temperature of the cooling water is equal to or lower than a predetermined value, the warm-up operation is performed to switch to the bypass flow path, reduce the flow rate of the cooling water flowing through the water circulation path, and warm the engine by the warm-up means until the predetermined temperature is reached. Is started, and thereafter, an automatic control for increasing the supply amount of cooling water to the oil cooler is performed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2010063426A JP2011196072A (en) | 2010-03-19 | 2010-03-19 | Work machine |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107165632A (en) * | 2017-06-01 | 2017-09-15 | 凯盛重工有限公司 | A kind of development machine water system of Novel connection type |
-
2010
- 2010-03-19 JP JP2010063426A patent/JP2011196072A/en active Pending
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