JP3746437B2 - 建設機械の冷却装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却ファンで生起される空気流によって冷却液を冷却するラジエータを備える建設機械の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の建設機械の冷却装置には、特開平９−１８４４２１号公報に開示の油圧ショベルの冷却装置がある。
【０００３】
この公報に開示の冷却装置では、例えば、上部旋回体の後部のエンジンルーム内にアフタークーラ式過給エンジンが横置きされ、前方に装着した冷却ファンの前に、冷却対象機器であるアフタークーラを冷却するアフタークーラ専用ラジエータと、冷却対象機器である作動油クーラとが直列に配置されている。また、エンジンルーム外に、エンジンの冷却に使用される冷却水を冷却するラジエータと、このラジエータを冷却する冷却ファンとが配置されている。すなわち、複数の冷却ファンを利用して、冷却対象機器である上述の作動油クーラ、アフタークーラなどの各熱交換器の熱交換効率を向上させたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の公報に開示の冷却装置では、冷却対象機器である作動油クーラとアフタークーラ専用のラジエータとが直列に配置されているなどのように、冷却ファンで生起される空気流中に複数の熱交換器が直列に配置されているため、空気流の上流に配置された熱交換器に対する風量よりも、下流に配置された熱交換器に対する風量の方が少なく、この下流の熱交換器の熱交換効率が悪い。すなわち、直列する複数の熱交換器のうちの一部が、適切に冷却されないことがあり、オーバーヒートする恐れがある。
【０００５】
本発明の目的は、複数の冷却対象機器のそれぞれを適切に冷却することができる建設機械の冷却装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、冷却ファンで生起される空気流によって冷却液を冷却するラジエータを備える建設機械の冷却装置において、
前記冷却液によって冷却される冷却対象機器を複数設け、前記建設機械の駆動に伴って加熱される複数の所定要素の温度に応じて、前記各冷却対象機器に前記冷却液を分配する分配手段を備える構成にしてある。
【０００７】
このように構成した建設機械の冷却装置では、建設機械の駆動に伴って各所定要素が加熱されると、各所定要素の温度に応じて、分配手段が各冷却対象機器に冷却液を分配する。これにより、各冷却対象機器を適切に冷却することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記分配手段は、複数の前記所定要素の温度を検出する複数の温度検出手段と、
前記各温度検出手段で検出された前記各所定要素の温度に応じて、前記各冷却対象機器に対する前記冷却液の分配比率を設定する設定手段と、
この設定手段で設定された分配比率に応じて、前記各冷却対象機器に前記冷却液を供給する供給手段とを備える構成にしてある。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、複数の前記冷却対象機器の組合せが、エンジン、作動油クーラ、アフタークーラ、燃料冷却器、および減速機潤滑油冷却器のうちの２つ以上の組合せであることを特徴としている。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに係る発明において、前記冷却対象機器に、前記空気流によって冷却される空冷部を設けることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の建設機械の冷却装置の実施形態を図に基づいて説明する。
【００１２】
以下に説明する第１〜第３実施形態は、油圧ショベルなどの建設機械に備えられる冷却装置である。
【００１３】
１．第１実施形態について説明する。
【００１４】
図１は本発明の第１実施形態の基本構成を示す図、図２は図１に示す第１実施形態に備えられる制御装置を示すブロック図である。
【００１５】
第１実施形態は、図１に示すように、冷却水ポンプ３と、ラジエータ４を備えている。このラジエータ４は、冷却ファン２０で生起される空気流によって冷却水を冷却するものである。第１実施形態では、この冷却水による冷却対象機器を複数設けてある。それら複数の冷却対象機器とは、例えば、エンジン１、アフタークーラ５、および作動油クーラ６である。
【００１６】
エンジン１は、作動油タンク８の作動油を油圧ユニット７に供給する油圧ポンプ２と、冷却水を循環させるための水ポンプ３と、上述の冷却ファン２０を駆動するものである。なお、油圧ユニット７は、フロント作業機用ブームシリンダ、旋回モータ、走行モータなどのアクチュエータを駆動させる油圧機器などによって構成したものである。
【００１７】
アフタークーラ５は、ターボチャージャ１Ａによる圧縮に伴って加熱される給気を冷却するものである。
【００１８】
作動油クーラ６は、油圧ユニット７の駆動に伴って加熱される作動油を冷却するものである。
【００１９】
また、第１実施形態では、油圧ショベルの駆動に伴って加熱される複数の所定要素、すなわち、エンジン１の駆動に伴って加熱される冷却水、ターボチャージャ１Ａで圧縮されることによって加熱される給気、および油圧ユニット７の駆動に伴って加熱される作動油のそれぞれの温度に応じて、冷却対象機器であるエンジン１、アフタークーラ５、および作動油クーラ６のそれぞれに冷却水を分配する分配手段を備えている。
【００２０】
この分配手段は、上述の複数の所定要素の温度を検出する複数の温度検出手段、すなわち、冷却水温度センサ９と、給気温度センサ１０と、作動油温度センサ１１とを備えている。また、この分配手段は、温度センサ９，１０，１１のそれぞれで検出された温度に応じて、エンジン１、アフタークーラ５および作動油クーラ６のそれぞれに対する冷却水の分配比率を設定する設定手段、すなわち制御装置１２を備えている。また、この分配手段は、制御手段１２で設定された分配比率に応じて、エンジン１、アフタークーラ５、および作動油クーラ６のそれぞれにラジエータ４で冷却された冷却水を供給する供給手段、すなわち、電磁弁１６〜１９を備えている。
【００２１】
冷却水温度センサ９は、エンジン１に設けられる冷却水用の管路に取付けられ、エンジン１の駆動に伴って加熱された冷却水の温度を検出するもの、すなわちエンジン１の温度を間接的に検出するものである。このセンサ９で検出された温度は、冷却水温度信号Ｅｔｗとして制御装置１２に送られるようにしてある。
【００２２】
給気温度センサ１０は、アフタークーラ５から給気マニホールド１Ｂへと給気を導く管路に設けられ、アフタークーラ５で冷却された給気の温度を検出するものである。このセンサ１０で検出された温度は、給気温度信号Ｅｔａとして制御装置１２に送られるようにしてある。
【００２３】
作動油温度センサ１１は、作動油タンク８に取付けられ、油圧ユニット７から作動油タンク８に戻る作動油の温度を検出するもの、すなわち油圧ユニット７の駆動に伴って加熱された作動油の温度を検出するものである。このセンサ１１で検出された温度は、作動油温度信号Ｅｔｏとして制御装置１２に送られるようにしてある。
【００２４】
制御装置１２は、上述の温度信号Ｅｔｗ，Ｅｔａ，Ｅｔｏを演算処理して、電磁弁１６〜１９のそれぞれを制御するバルブ制御信号Ｅｖｗ，Ｅｖａ，Ｅｖｏ，Ｅｖｕのそれぞれを求めて出力するものである。
【００２５】
この制御装置１２は、例えば図２に示すように、関数設定部２１〜２３と、加算部２５，２６と、関数設定部２４と、定数設定部２７と、乗算部２８〜３１とによって構成してある。
【００２６】
関数設定部２１は、入力された冷却水温度信号Ｅｔｗに基づいて、エンジン１に対する冷却水の必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち必要比率Ｆｗを算出するものである。
【００２７】
この関数設定部２１に設定してある関数関係は、冷却水温度信号がＥｔｗ≦Ｅｔｗ１の範囲では、必要比率Ｆｗ＝０となる設定にしてあり、Ｅｔｗ１＜Ｅｔｗ＜Ｅｔｗ２の範囲では、必要比率Ｆｗが冷却水温度信号Ｅｔｗに比例する設定にしてある。また、冷却水温度信号がＥｔｗ≧Ｅｔｗ２では、必要比率Ｆｗ＝１になる設定にしてある。なお、信号Ｅｔｗ１は、エンジン１の暖機が完了したときの冷却水温度として設定した温度に相当する。また、信号Ｅｔｗ２は、エンジン１を冷却可能な冷却水温度の上限として設定した温度に相当する。
【００２８】
関数設定部２２は、入力された給気温度信号Ｅｔａに基づいて、アフタークーラ５に対する冷却水の必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち必要比率Ｆａを算出するものである。
【００２９】
この関数設定部２２に設定してある関数関係は、給気温度信号がＥｔａ≦Ｅｔａ１の範囲では、必要比率Ｆａ＝０になる設定にしてあり、Ｅｔａ１＜Ｅｔａ＜Ｅｔａ２の範囲では、必要比率Ｆａが給気油温度信号Ｅｔａに比例する設定にしてある。また、冷却水温度信号がＥｔａ≧Ｅｔａ２の範囲では、必要比率Ｆｗ＝１になる設定にしてある。なお、信号Ｅｔａ１は、エンジン１の暖機が完了したときの給気温度として設定した温度に相当する。また、信号Ｅｔａ２は、給気を冷却可能な給気温度の上限として設定した温度に相当する。
【００３０】
関数設定部２３は、入力された作動油温度信号Ｅｔｏに基づいて、作動油クーラ６に対する冷却水の必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち必要比率Ｆｏを算出するものである。
【００３１】
この関数設定部２３に設定してある関数関係は、作動油温度信号がＥｔｏ≦Ｅｔｏ１の範囲では、必要比率Ｆｏ＝０となる設定にしてあり、Ｅｔｏ１＜Ｅｔｏ＜Ｅｔｏ２の範囲では、必要比率Ｆｏが作動油温度信号Ｅｔｏに比例する設定にしてある。また、冷却水温度信号がＥｔｏ≧Ｅｔｏ２の範囲では、必要比率Ｆｏ＝１になる設定にしてある。なお、信号Ｅｔｏ１は、エンジン１が始動して、油圧ユニット７が円滑に動作する程度に暖まったときの作動油温度として設定した温度に相当する。また、信号Ｅｔｏ２は、作動油を冷却可能な作動油温度の上限として設定した温度に相当する。
【００３２】
加算部２５は、上述の関数設定部２１で算出された必要比率Ｆｗと、上述の関数設定部２２で算出された必要比率Ｆａとを加算するものである。
【００３３】
加算部２６は、加算部２５で算出された必要比率の和（Ｆｗ＋Ｆａ）に、上述の関数設定部２３で算出された必要比率Ｆｏを加算して、エンジン１、アフタークーラ５および作動油クーラ６に対する冷却水の総必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち総必要比率Ｆ（Ｆ＝Ｆｗ＋Ｆａ＋Ｆｏ）を算出するものである。
【００３４】
関数設定部２４は、上述の総必要比率Ｆに基づいて、エンジン１、アフタークーラ５および作動油クーラ６に供給する冷却水の総供給量の、冷却水全量に対する比率、すなわち総供給比率Ｆｕを算出するものである。
【００３５】
この関数設定部２４に設定してある関数関係は、総必要比率Ｆ≦１の範囲では総供給比率Ｆｕが総必要比率Ｆに正比例するように設定してあり、Ｆ＞１の範囲では、常に総供給比率Ｆｕ＝１になる設定にしてある。すなわち、エンジン１、給気および作動油を冷却するために冷却水全量を使用する設定にしてある。
【００３６】
定数設定部２７には、電磁弁１６〜１９をフルストロークさせるための電流値、すなわち設定値Ｅｆを設定してある。
【００３７】
乗算部２８は、設定値Ｅｆと必要比率Ｆｗとを掛けてバルブ制御信号Ｅｖｗを求める演算を行ない、求めたバルブ制御信号Ｅｖｗを電磁弁１６に出力するものである。乗算部２９は、設定値Ｅｆと必要比率Ｆａとを掛けてバルブ制御信号Ｅｖａを求める演算を行ない、求めたバルブ制御信号Ｅｖａを電磁弁１７に出力するものである。乗算部３０は、設定値Ｅｆと必要比率Ｆｏとを掛けてバルブ制御信号Ｅｖｏを求める演算を行ない、求めたバルブ制御信号Ｅｖｏを電磁弁１８に出力するものである。また、乗算部２９は、設定値Ｅｆと必要比率Ｆｕとを掛けてバルブ制御信号Ｅｖｕを求める演算を行ない、求めたバルブ制御信号Ｅｖｕを電磁弁１９に出力するものである。
【００３８】
電磁弁１６は、バルブ制御信号Ｅｖｗに応じて動作し、エンジン１に供給する冷却水の流量を調整するものである。電磁弁１７は、バルブ制御信号Ｅｖａに応じて動作し、アフタークーラ５に供給する冷却水の流量を調整するものである。電磁弁１８は、バルブ制御信号Ｅｖｏに応じて動作し、作動油クーラ６に供給する冷却水の流量を調整するものである。また、電磁弁１９は、バルブ制御信号Ｅｖｕに応じて動作し、どこにも供給しない冷却水の余剰流量を調整するものである。
【００３９】
なお、電磁弁１６〜１８は、バルブ制御信号Ｅｖｗ，Ｅｖａ，Ｅｖｏの信号量が大きいほど、管路の開度が大きくなる構成にし、電磁弁１９は、バルブ制御信号Ｅｖｕの信号量が大きいほど、管路の開度が小さくなる構成にしてある。
【００４０】
このように構成した第１実施形態は、エンジン１、給気、作動油を冷却する際に、次のように動作する。
【００４１】
冷却水温度センサ９によって、エンジン１の駆動に伴って加熱された冷却水の温度が検出され、冷却水温度信号Ｅｔｗが制御装置１２に入力される。また、給気温度センサ１０によって、アフタークーラ５で冷却された給気の温度が検出され、給気温度信号Ｅｔａが制御装置１２に入力される。また、作動油温度センサ１１によって、油圧ユニット７の駆動に伴って加熱された作動油の温度が検出され、作動油温度信号Ｅｔｏが制御装置１２に入力される。
【００４２】
これに伴い、制御装置１２では、次の演算処理が行われる。
【００４３】
最初に、関数設定部２１では、冷却温度信号Ｅｔｗに基づいて、エンジン１に対する冷却水の必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち必要比率Ｆｗが算出される。また、関数設定部２３では、給気温度信号Ｅｔａに基づいて、アフタークーラ５に対する冷却水の必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち必要比率Ｆａが算出される。また、関数設定部２３では、作動油温度信号Ｅｔｏに基づいて、作動油クーラ６に対する冷却水の必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち必要比率Ｆｏが算出される。
【００４４】
これら必要比率Ｆｗ，Ｆａ，Ｆｏのそれぞれは、乗算部２８，２９，３０のそれぞれに入力される。また、必要比率Ｆｗ，Ｆａは、加算部２５に入力される。また、必要比率Ｆｏは、加算部２６に入力される。加算部２５では、必要比率の和（Ｆｗ＋Ｆａ）が算出され、この必要比率の和（Ｆｗ＋Ｆａ）が加算部２６に入力される。加算部２６では、必要比率の和（Ｆｗ＋Ｆａ）に必要比率Ｆｏが加算され、これにより、エンジン１、アフタークーラ５および作動油クーラ６に対する冷却水の総必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち総必要比率Ｆ（Ｆ＝Ｆｗ＋Ｆａ＋Ｆｏ）が算出される。この総必要比率Ｆは関数設定部２４に入力される。
【００４５】
関数設定部２４では、総必要比率Ｆに基づいて、エンジン１、アフタークーラ５および作動油クーラ６に供給する冷却水の総供給量の、冷却水全量に対する比率、すなわち総供給比率Ｆｕが算出される。この総供給比率Ｆｕは、乗算部３１に入力される。
【００４６】
このようにして算出された必要比率Ｆｗ，Ｆａ，Ｆｏ，Ｆｕのそれぞれが、乗算部２８，２９，３０，３１のそれぞれに入力されると、定数設定部２７からこれら乗算部２８〜３１のそれぞれに設定値Ｅｆが与えられる。
【００４７】
これにより、乗算部２８では、設定値Ｅｆと必要比率Ｆｗとが掛けられて、バルブ制御信号Ｅｖｗが求められ、電磁弁１６に出力される。乗算部２９では、設定値Ｅｆと必要比率Ｆａとが掛けられて、バルブ制御信号Ｅｖａが求められ、電磁弁１７に出力される。乗算部３０では、設定値Ｅｆと必要比率Ｆｏとが掛けられて、バルブ制御信号Ｅｖｏが求められ、電磁弁１８に出力される。また、乗算部３１では、設定値Ｅｆと必要比率Ｆｕとが掛けられて、バルブ制御信号Ｅｖｕが求められ、電磁弁１９に出力される。
【００４８】
そして、電磁弁１６は、バルブ制御信号Ｅｖｗに応じて開き、これにより、エンジン１に供給する冷却水の流量が調節される。電磁弁１７は、バルブ制御信号Ｅｖａに応じて開き、これにより、アフタークーラ５に供給する冷却水の流量が調節される。電磁弁１８は、バルブ制御信号Ｅｖｏに応じて開き、これにより、作動油クーラ６に供給する冷却水の流量が調節される。電磁弁１９は、バルブ制御信号Ｅｖｕに応じて閉じ、これにより、どこにも供給しない冷却水の余剰流量が調整される。
【００４９】
このように第１実施形態では、エンジン１、給気、作動油のそれぞれの温度に応じて冷却水が分配されるので、エンジン１、給気、作動油を適切に冷却することができ、これにより、オーバーヒートを防止できる。
【００５０】
２．第２実施形態について説明する。
【００５１】
図３は、第２実施形態に備えられる制御装置を示すブロック図である。なお、図３では、図２に示したものと同等のものに同じ符号を付してある。
【００５２】
第２実施形態では、第１実施形態の制御装置１２の代わりに制御装置４２を備えている。
【００５３】
この制御装置４２は、図３に示すように、除算部３２〜３４を備える点で第１実施形態の制御装置１２と異なる。
【００５４】
除算部３２は、必要比率Ｆｗの総必要比率Ｆに対する割合Ｆｗ／Ｆを算出して、乗算部２８に出力するものである。除算部３３は、必要比率Ｆａの総必要比率Ｆに対する割合Ｆａ／Ｆを算出して、乗算部２９に出力するものである。除算部３４は、必要比率Ｆｏの総必要比率Ｆに対する割合Ｆｏ／Ｆを算出して、乗算部３０に出力するものである。
【００５５】
このように構成した第２実施形態では、エンジン１、給気、作動油を冷却する際に、次のように動作する。
【００５６】
冷却水温度センサ９によって、エンジン１の駆動に伴って加熱された冷却水の温度が検出され、冷却水温度信号Ｅｔｗが制御装置４２に入力される。また、給気温度センサ１０によって、アフタークーラ５で冷却された給気の温度が検出され、給気温度信号Ｅｔａが制御装置４２に入力される。作動油温度センサ１１によって、油圧ユニット７の駆動に伴って加熱された作動油の温度が検出され、作動油温度信号Ｅｔｏが制御装置４２に入力される。
【００５７】
これに伴い、制御装置４２では、次の演算処理が行われる。
【００５８】
最初に、関数設定部２１では、冷却温度信号Ｅｔｗに基づいて、エンジン１に対する冷却水の必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち必要比率Ｆｗが算出される。また、関数設定部２２では、給気温度信号Ｅｔａに基づいて、アフタークーラ５に対する冷却水の必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち必要比率Ｆａが算出される。また、関数設定部２３では、作動油温度信号Ｅｔｏに基づいて、作動油クーラ６に対する冷却水の必要量の、冷却水全量に対する必要比率Ｆｏが算出される。
【００５９】
これら必要比率Ｆｗ，Ｆａ，Ｆｏのそれぞれは、乗算部２８，２９，３０のそれぞれに入力される。また、必要比率Ｆｗ，Ｆａは、加算部２５に入力される。また、必要比率Ｆｏは、加算部２６に入力される。加算部２５では、必要比率の和（Ｆｗ＋Ｆａ）が算出され、この必要比率の和（Ｆｗ＋Ｆａ）が加算部２６に入力される。加算部２６では、必要比率の総和（Ｆｗ＋Ｆａ）に必要比率Ｆｏが加算され、これにより、エンジン１、アフタークーラ５および作動油クーラ６に対する冷却水の総必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち総必要比率Ｆ（Ｆ＝Ｆｗ＋Ｆａ＋Ｆｏ）が算出される。この総必要比率Ｆが関数設定部２４に入力される。
【００６０】
関数設定部２４では、総必要比率Ｆに基づいて、エンジン１、アフタークーラ５および作動油クーラ６に供給する冷却水の総供給量の、冷却水全量に対する比率、すなわち総供給比率Ｆｕが算出される。この総供給比率Ｆｕは、乗算部３１に入力される。
【００６１】
ここまでの演算処理については第２実施形態は第１実施形態と同様であるが、上述の総必要比率Ｆが除算部３２，３３，３４に入力されて処理される点で、第１実施形態と異なる。
【００６２】
すなわち、除算部３２では、必要比率Ｆｗの総必要比率Ｆに対する割合Ｆｗ／Ｆが算出される。除算部３３では、必要比率Ｆａの総必要比率Ｆに対する割合Ｆａ／Ｆが算出される。除算部３４では必要比率Ｆｏの総必要比率Ｆに対する割合Ｆｏ／Ｆが算出される。
【００６３】
そして、必要比率Ｆｗ，Ｆａ，Ｆｏのそれぞれの総必要比率Ｆに対する割合Ｆｗ／Ｆ，Ｆａ／Ｆ，Ｆｏ／Ｆ、および総供給比率Ｆｕのそれぞれが、乗算部２８，２９，３０，３１のそれぞれに入力されると、定数設定部２７からこれら乗算部２８〜３１のそれぞれに設定値Ｅｆが与えられる。
【００６４】
乗算部２８では、必要比率Ｆｗの総必要比率Ｆに対する割合Ｆｗ／Ｆと設定値Ｅｆとが掛けられて、バルブ制御信号Ｅｖｗが求められ、電磁弁１６に出力される。乗算部２９では、必要比率Ｆａの総必要比率Ｆに対する割合Ｆａ／Ｆと設定値Ｅｆとが掛けられて、バルブ制御信号Ｅｖａが求められ、電磁弁１７に出力される。乗算部３０では、必要比率Ｆｏの総必要比率Ｆに対する割合Ｆｏ／Ｆと設定値Ｅｆとが掛けられて、バルブ制御信号Ｅｖａが求められ、電磁弁１８に出力される。また、乗算部３１では、総供給比率Ｆｕと設定値Ｅｆとが掛けられて、バルブ制御信号Ｅｖｕが求められ、電磁弁１９に出力される。
【００６５】
そして、電磁弁１６は、バルブ制御信号Ｅｖｗに応じて開き、これにより、エンジン１に供給する冷却水の流量が調節される。電磁弁１７は、バルブ制御信号Ｅｖａに応じて開き、これにより、アフタークーラ５に供給する冷却水の流量が調節される。電磁弁１８は、バルブ制御信号Ｅｖｏに応じて開き、これにより、作動油クーラ６に供給する冷却水の流量が調節される。電磁弁１９は、バルブ制御信号Ｅｖｕに応じて閉じ、これにより、どこにも供給しない冷却水の余剰流量が調整される。
【００６６】
このように第２実施形態では、エンジン１、アフタークーラ５および作動油クーラ６に対し、冷却水が常にＦｗ：Ｆａ：Ｆｏの割合で分配される。これにより、総必要比率Ｆ≦１の範囲では、第１実施形態と同様に、エンジン１、給気、作動油のそれぞれの温度に応じて、エンジン１、給気、作動油を適切に冷却することができる。
【００６７】
また、第２実施形態では、総必要比率がＦ＞１の範囲であっても、すなわち、ラジエータ４のフィンが詰まったり、冷却水を導く管路が詰まったりするなどに起因してラジエータ４の熱交換効率が低下し、冷却水の総必要量が冷却水全量を越える状況にあっても、冷却水がＦｗ：Ｆａ：Ｆｏの割合でエンジン１、アフタークーラ５および作動油クーラ６に分配される。これにより、エンジン１、給気および作動油の過熱の進行を応急的に抑えることができる。
【００６８】
３．第３実施形態について説明する。
【００６９】
図４は第３実施形態の基本構成を示す図である。なお、図４では、上述の図１に示したものと同等のものに同じ符号を付してある。
【００７０】
第３実施形態では、図４に示すように、第１実施形態の作動油クーラ６に空冷部６０を設けてある。この空冷部６０は、冷却ファン２０によって生起される空気流中で、ラジエータ４の下流に設けられる空冷式冷却器である。
【００７１】
このように構成した第３実施形態では、油圧ユニット７から排出された作動油が、作動油クーラ６に冷却された後、さらに空冷部６０で冷却される。したがって、冷却水と作動油との温度差が小さいために作動油が冷却されにくいという状況にあっても、空冷部６０によって作動油の冷却を補助することができる。
【００７２】
なお、第３実施形態では、第１実施形態の作動油クーラ６に空冷部６０を設けた例を挙げたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、第２実施形態の作動油クーラ６に空冷部６０を設けてもよい。
【００７３】
また、第１〜第３実施形態では、冷却ファン１２で生起される空気流の方向は特定していない。すなわち、空気がエンジン１側からラジエータ４側に向かって流れても、ラジエータ４側からエンジン１側に向かって流れても、どちらでもよい。
【００７４】
また、第１〜第３実施形態では、エンジン１で加熱された冷却水の温度を検出することによって間接的にエンジン１の温度を検出したが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、エンジン１の温度が把握できればよく、エンジン１の温度を直接検出するようにしてもよい。
【００７５】
また、第１〜第３実施形態では、作動油センサ１１を作動油タンク８に取付けたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、作動油の温度が把握できればよく、作動油を導く管路に取付けてもよい。
【００７６】
また、第１〜第３実施形態では、ラジエータ４で冷却される冷却水を分配する複数の冷却対象機器の組合せの例として、エンジン１、アフタークーラ５、および作動油クーラ６を挙げたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、冷却対象機器には、エンジン１、アフタークーラ５、および作動油クーラ６の他に、エンジン１の燃料を冷却する燃料冷却器、減速機の潤滑油を冷却する減速機潤滑油冷却器などがあり、これら冷却対象機器のうちの２以上をどのように組合せてもよい。
【００７７】
【発明の効果】
以上、各請求項に係る発明では、建設機械の駆動に伴って加熱される各所定要素の温度に応じて、分配手段が各冷却対象機器に冷却液を分配するので、各冷却対象機器を適切に冷却することができる。これにより、オーバーヒートを防止するこができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の基本構成を示す図である。
【図２】図１に示す第１実施形態に備えられる制御装置を示すブロック図である。
【図３】第２実施形態に備えられる制御装置を示すブロック図である。
【図４】第３実施形態の基本構成を示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン（冷却対象機器）
４ ラジエータ
５ アフタークーラ（冷却対象機器）
６ 作動油クーラ（冷却対象機器）
９ 冷却水温度センサ（温度検出手段）［分配手段］
１０ 給気温度センサ（温度検出手段）［分配手段］
１１ 作動油温度センサ（温度検出手段）［分配手段］
１２ 制御装置（設定手段）［分配手段］
１６〜１９ 電磁弁（供給手段）［分配手段］
２０ 冷却ファン
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却ファンで生起される空気流によって冷却液を冷却するラジエータを備える建設機械の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の建設機械の冷却装置には、特開平９−１８４４２１号公報に開示の油圧ショベルの冷却装置がある。
【０００３】
この公報に開示の冷却装置では、例えば、上部旋回体の後部のエンジンルーム内にアフタークーラ式過給エンジンが横置きされ、前方に装着した冷却ファンの前に、冷却対象機器であるアフタークーラを冷却するアフタークーラ専用ラジエータと、冷却対象機器である作動油クーラとが直列に配置されている。また、エンジンルーム外に、エンジンの冷却に使用される冷却水を冷却するラジエータと、このラジエータを冷却する冷却ファンとが配置されている。すなわち、複数の冷却ファンを利用して、冷却対象機器である上述の作動油クーラ、アフタークーラなどの各熱交換器の熱交換効率を向上させたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の公報に開示の冷却装置では、冷却対象機器である作動油クーラとアフタークーラ専用のラジエータとが直列に配置されているなどのように、冷却ファンで生起される空気流中に複数の熱交換器が直列に配置されているため、空気流の上流に配置された熱交換器に対する風量よりも、下流に配置された熱交換器に対する風量の方が少なく、この下流の熱交換器の熱交換効率が悪い。すなわち、直列する複数の熱交換器のうちの一部が、適切に冷却されないことがあり、オーバーヒートする恐れがある。
【０００５】
本発明の目的は、複数の冷却対象機器のそれぞれを適切に冷却することができる建設機械の冷却装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、冷却ファンで生起される空気流によって冷却液を冷却するラジエータを備える建設機械の冷却装置において、
前記冷却液によって冷却される冷却対象機器を複数設け、前記建設機械の駆動に伴って加熱される複数の所定要素の温度に応じて、前記各冷却対象機器に前記冷却液を分配する分配手段を備える構成にしてある。
【０００７】
このように構成した建設機械の冷却装置では、建設機械の駆動に伴って各所定要素が加熱されると、各所定要素の温度に応じて、分配手段が各冷却対象機器に冷却液を分配する。これにより、各冷却対象機器を適切に冷却することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記分配手段は、複数の前記所定要素の温度を検出する複数の温度検出手段と、
前記各温度検出手段で検出された前記各所定要素の温度に応じて、前記各冷却対象機器に対する前記冷却液の分配比率を設定する設定手段と、
この設定手段で設定された分配比率に応じて、前記各冷却対象機器に前記冷却液を供給する供給手段とを備える構成にしてある。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、複数の前記冷却対象機器の組合せが、エンジン、作動油クーラ、アフタークーラ、燃料冷却器、および減速機潤滑油冷却器のうちの２つ以上の組合せであることを特徴としている。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに係る発明において、前記冷却対象機器に、前記空気流によって冷却される空冷部を設けることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の建設機械の冷却装置の実施形態を図に基づいて説明する。
【００１２】
以下に説明する第１〜第３実施形態は、油圧ショベルなどの建設機械に備えられる冷却装置である。
【００１３】
１．第１実施形態について説明する。
【００１４】
図１は本発明の第１実施形態の基本構成を示す図、図２は図１に示す第１実施形態に備えられる制御装置を示すブロック図である。
【００１５】
第１実施形態は、図１に示すように、冷却水ポンプ３と、ラジエータ４を備えている。このラジエータ４は、冷却ファン２０で生起される空気流によって冷却水を冷却するものである。第１実施形態では、この冷却水による冷却対象機器を複数設けてある。それら複数の冷却対象機器とは、例えば、エンジン１、アフタークーラ５、および作動油クーラ６である。
【００１６】
エンジン１は、作動油タンク８の作動油を油圧ユニット７に供給する油圧ポンプ２と、冷却水を循環させるための水ポンプ３と、上述の冷却ファン２０を駆動するものである。なお、油圧ユニット７は、フロント作業機用ブームシリンダ、旋回モータ、走行モータなどのアクチュエータを駆動させる油圧機器などによって構成したものである。
【００１７】
アフタークーラ５は、ターボチャージャ１Ａによる圧縮に伴って加熱される給気を冷却するものである。
【００１８】
作動油クーラ６は、油圧ユニット７の駆動に伴って加熱される作動油を冷却するものである。
【００１９】
また、第１実施形態では、油圧ショベルの駆動に伴って加熱される複数の所定要素、すなわち、エンジン１の駆動に伴って加熱される冷却水、ターボチャージャ１Ａで圧縮されることによって加熱される給気、および油圧ユニット７の駆動に伴って加熱される作動油のそれぞれの温度に応じて、冷却対象機器であるエンジン１、アフタークーラ５、および作動油クーラ６のそれぞれに冷却水を分配する分配手段を備えている。
【００２０】
この分配手段は、上述の複数の所定要素の温度を検出する複数の温度検出手段、すなわち、冷却水温度センサ９と、給気温度センサ１０と、作動油温度センサ１１とを備えている。また、この分配手段は、温度センサ９，１０，１１のそれぞれで検出された温度に応じて、エンジン１、アフタークーラ５および作動油クーラ６のそれぞれに対する冷却水の分配比率を設定する設定手段、すなわち制御装置１２を備えている。また、この分配手段は、制御手段１２で設定された分配比率に応じて、エンジン１、アフタークーラ５、および作動油クーラ６のそれぞれにラジエータ４で冷却された冷却水を供給する供給手段、すなわち、電磁弁１６〜１９を備えている。
【００２１】
冷却水温度センサ９は、エンジン１に設けられる冷却水用の管路に取付けられ、エンジン１の駆動に伴って加熱された冷却水の温度を検出するもの、すなわちエンジン１の温度を間接的に検出するものである。このセンサ９で検出された温度は、冷却水温度信号Ｅｔｗとして制御装置１２に送られるようにしてある。
【００２２】
給気温度センサ１０は、アフタークーラ５から給気マニホールド１Ｂへと給気を導く管路に設けられ、アフタークーラ５で冷却された給気の温度を検出するものである。このセンサ１０で検出された温度は、給気温度信号Ｅｔａとして制御装置１２に送られるようにしてある。
【００２３】
作動油温度センサ１１は、作動油タンク８に取付けられ、油圧ユニット７から作動油タンク８に戻る作動油の温度を検出するもの、すなわち油圧ユニット７の駆動に伴って加熱された作動油の温度を検出するものである。このセンサ１１で検出された温度は、作動油温度信号Ｅｔｏとして制御装置１２に送られるようにしてある。
【００２４】
制御装置１２は、上述の温度信号Ｅｔｗ，Ｅｔａ，Ｅｔｏを演算処理して、電磁弁１６〜１９のそれぞれを制御するバルブ制御信号Ｅｖｗ，Ｅｖａ，Ｅｖｏ，Ｅｖｕのそれぞれを求めて出力するものである。
【００２５】
この制御装置１２は、例えば図２に示すように、関数設定部２１〜２３と、加算部２５，２６と、関数設定部２４と、定数設定部２７と、乗算部２８〜３１とによって構成してある。
【００２６】
関数設定部２１は、入力された冷却水温度信号Ｅｔｗに基づいて、エンジン１に対する冷却水の必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち必要比率Ｆｗを算出するものである。
【００２７】
この関数設定部２１に設定してある関数関係は、冷却水温度信号がＥｔｗ≦Ｅｔｗ１の範囲では、必要比率Ｆｗ＝０となる設定にしてあり、Ｅｔｗ１＜Ｅｔｗ＜Ｅｔｗ２の範囲では、必要比率Ｆｗが冷却水温度信号Ｅｔｗに比例する設定にしてある。また、冷却水温度信号がＥｔｗ≧Ｅｔｗ２では、必要比率Ｆｗ＝１になる設定にしてある。なお、信号Ｅｔｗ１は、エンジン１の暖機が完了したときの冷却水温度として設定した温度に相当する。また、信号Ｅｔｗ２は、エンジン１を冷却可能な冷却水温度の上限として設定した温度に相当する。
【００２８】
関数設定部２２は、入力された給気温度信号Ｅｔａに基づいて、アフタークーラ５に対する冷却水の必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち必要比率Ｆａを算出するものである。
【００２９】
この関数設定部２２に設定してある関数関係は、給気温度信号がＥｔａ≦Ｅｔａ１の範囲では、必要比率Ｆａ＝０になる設定にしてあり、Ｅｔａ１＜Ｅｔａ＜Ｅｔａ２の範囲では、必要比率Ｆａが給気油温度信号Ｅｔａに比例する設定にしてある。また、冷却水温度信号がＥｔａ≧Ｅｔａ２の範囲では、必要比率Ｆｗ＝１になる設定にしてある。なお、信号Ｅｔａ１は、エンジン１の暖機が完了したときの給気温度として設定した温度に相当する。また、信号Ｅｔａ２は、給気を冷却可能な給気温度の上限として設定した温度に相当する。
【００３０】
関数設定部２３は、入力された作動油温度信号Ｅｔｏに基づいて、作動油クーラ６に対する冷却水の必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち必要比率Ｆｏを算出するものである。
【００３１】
この関数設定部２３に設定してある関数関係は、作動油温度信号がＥｔｏ≦Ｅｔｏ１の範囲では、必要比率Ｆｏ＝０となる設定にしてあり、Ｅｔｏ１＜Ｅｔｏ＜Ｅｔｏ２の範囲では、必要比率Ｆｏが作動油温度信号Ｅｔｏに比例する設定にしてある。また、冷却水温度信号がＥｔｏ≧Ｅｔｏ２の範囲では、必要比率Ｆｏ＝１になる設定にしてある。なお、信号Ｅｔｏ１は、エンジン１が始動して、油圧ユニット７が円滑に動作する程度に暖まったときの作動油温度として設定した温度に相当する。また、信号Ｅｔｏ２は、作動油を冷却可能な作動油温度の上限として設定した温度に相当する。
【００３２】
加算部２５は、上述の関数設定部２１で算出された必要比率Ｆｗと、上述の関数設定部２２で算出された必要比率Ｆａとを加算するものである。
【００３３】
加算部２６は、加算部２５で算出された必要比率の和（Ｆｗ＋Ｆａ）に、上述の関数設定部２３で算出された必要比率Ｆｏを加算して、エンジン１、アフタークーラ５および作動油クーラ６に対する冷却水の総必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち総必要比率Ｆ（Ｆ＝Ｆｗ＋Ｆａ＋Ｆｏ）を算出するものである。
【００３４】
関数設定部２４は、上述の総必要比率Ｆに基づいて、エンジン１、アフタークーラ５および作動油クーラ６に供給する冷却水の総供給量の、冷却水全量に対する比率、すなわち総供給比率Ｆｕを算出するものである。
【００３５】
この関数設定部２４に設定してある関数関係は、総必要比率Ｆ≦１の範囲では総供給比率Ｆｕが総必要比率Ｆに正比例するように設定してあり、Ｆ＞１の範囲では、常に総供給比率Ｆｕ＝１になる設定にしてある。すなわち、エンジン１、給気および作動油を冷却するために冷却水全量を使用する設定にしてある。
【００３６】
定数設定部２７には、電磁弁１６〜１９をフルストロークさせるための電流値、すなわち設定値Ｅｆを設定してある。
【００３７】
乗算部２８は、設定値Ｅｆと必要比率Ｆｗとを掛けてバルブ制御信号Ｅｖｗを求める演算を行ない、求めたバルブ制御信号Ｅｖｗを電磁弁１６に出力するものである。乗算部２９は、設定値Ｅｆと必要比率Ｆａとを掛けてバルブ制御信号Ｅｖａを求める演算を行ない、求めたバルブ制御信号Ｅｖａを電磁弁１７に出力するものである。乗算部３０は、設定値Ｅｆと必要比率Ｆｏとを掛けてバルブ制御信号Ｅｖｏを求める演算を行ない、求めたバルブ制御信号Ｅｖｏを電磁弁１８に出力するものである。また、乗算部２９は、設定値Ｅｆと必要比率Ｆｕとを掛けてバルブ制御信号Ｅｖｕを求める演算を行ない、求めたバルブ制御信号Ｅｖｕを電磁弁１９に出力するものである。
【００３８】
電磁弁１６は、バルブ制御信号Ｅｖｗに応じて動作し、エンジン１に供給する冷却水の流量を調整するものである。電磁弁１７は、バルブ制御信号Ｅｖａに応じて動作し、アフタークーラ５に供給する冷却水の流量を調整するものである。電磁弁１８は、バルブ制御信号Ｅｖｏに応じて動作し、作動油クーラ６に供給する冷却水の流量を調整するものである。また、電磁弁１９は、バルブ制御信号Ｅｖｕに応じて動作し、どこにも供給しない冷却水の余剰流量を調整するものである。
【００３９】
なお、電磁弁１６〜１８は、バルブ制御信号Ｅｖｗ，Ｅｖａ，Ｅｖｏの信号量が大きいほど、管路の開度が大きくなる構成にし、電磁弁１９は、バルブ制御信号Ｅｖｕの信号量が大きいほど、管路の開度が小さくなる構成にしてある。
【００４０】
このように構成した第１実施形態は、エンジン１、給気、作動油を冷却する際に、次のように動作する。
【００４１】
冷却水温度センサ９によって、エンジン１の駆動に伴って加熱された冷却水の温度が検出され、冷却水温度信号Ｅｔｗが制御装置１２に入力される。また、給気温度センサ１０によって、アフタークーラ５で冷却された給気の温度が検出され、給気温度信号Ｅｔａが制御装置１２に入力される。また、作動油温度センサ１１によって、油圧ユニット７の駆動に伴って加熱された作動油の温度が検出され、作動油温度信号Ｅｔｏが制御装置１２に入力される。
【００４２】
これに伴い、制御装置１２では、次の演算処理が行われる。
【００４３】
最初に、関数設定部２１では、冷却温度信号Ｅｔｗに基づいて、エンジン１に対する冷却水の必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち必要比率Ｆｗが算出される。また、関数設定部２３では、給気温度信号Ｅｔａに基づいて、アフタークーラ５に対する冷却水の必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち必要比率Ｆａが算出される。また、関数設定部２３では、作動油温度信号Ｅｔｏに基づいて、作動油クーラ６に対する冷却水の必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち必要比率Ｆｏが算出される。
【００４４】
これら必要比率Ｆｗ，Ｆａ，Ｆｏのそれぞれは、乗算部２８，２９，３０のそれぞれに入力される。また、必要比率Ｆｗ，Ｆａは、加算部２５に入力される。また、必要比率Ｆｏは、加算部２６に入力される。加算部２５では、必要比率の和（Ｆｗ＋Ｆａ）が算出され、この必要比率の和（Ｆｗ＋Ｆａ）が加算部２６に入力される。加算部２６では、必要比率の和（Ｆｗ＋Ｆａ）に必要比率Ｆｏが加算され、これにより、エンジン１、アフタークーラ５および作動油クーラ６に対する冷却水の総必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち総必要比率Ｆ（Ｆ＝Ｆｗ＋Ｆａ＋Ｆｏ）が算出される。この総必要比率Ｆは関数設定部２４に入力される。
【００４５】
関数設定部２４では、総必要比率Ｆに基づいて、エンジン１、アフタークーラ５および作動油クーラ６に供給する冷却水の総供給量の、冷却水全量に対する比率、すなわち総供給比率Ｆｕが算出される。この総供給比率Ｆｕは、乗算部３１に入力される。
【００４６】
このようにして算出された必要比率Ｆｗ，Ｆａ，Ｆｏ，Ｆｕのそれぞれが、乗算部２８，２９，３０，３１のそれぞれに入力されると、定数設定部２７からこれら乗算部２８〜３１のそれぞれに設定値Ｅｆが与えられる。
【００４７】
これにより、乗算部２８では、設定値Ｅｆと必要比率Ｆｗとが掛けられて、バルブ制御信号Ｅｖｗが求められ、電磁弁１６に出力される。乗算部２９では、設定値Ｅｆと必要比率Ｆａとが掛けられて、バルブ制御信号Ｅｖａが求められ、電磁弁１７に出力される。乗算部３０では、設定値Ｅｆと必要比率Ｆｏとが掛けられて、バルブ制御信号Ｅｖｏが求められ、電磁弁１８に出力される。また、乗算部３１では、設定値Ｅｆと必要比率Ｆｕとが掛けられて、バルブ制御信号Ｅｖｕが求められ、電磁弁１９に出力される。
【００４８】
そして、電磁弁１６は、バルブ制御信号Ｅｖｗに応じて開き、これにより、エンジン１に供給する冷却水の流量が調節される。電磁弁１７は、バルブ制御信号Ｅｖａに応じて開き、これにより、アフタークーラ５に供給する冷却水の流量が調節される。電磁弁１８は、バルブ制御信号Ｅｖｏに応じて開き、これにより、作動油クーラ６に供給する冷却水の流量が調節される。電磁弁１９は、バルブ制御信号Ｅｖｕに応じて閉じ、これにより、どこにも供給しない冷却水の余剰流量が調整される。
【００４９】
このように第１実施形態では、エンジン１、給気、作動油のそれぞれの温度に応じて冷却水が分配されるので、エンジン１、給気、作動油を適切に冷却することができ、これにより、オーバーヒートを防止できる。
【００５０】
２．第２実施形態について説明する。
【００５１】
図３は、第２実施形態に備えられる制御装置を示すブロック図である。なお、図３では、図２に示したものと同等のものに同じ符号を付してある。
【００５２】
第２実施形態では、第１実施形態の制御装置１２の代わりに制御装置４２を備えている。
【００５３】
この制御装置４２は、図３に示すように、除算部３２〜３４を備える点で第１実施形態の制御装置１２と異なる。
【００５４】
除算部３２は、必要比率Ｆｗの総必要比率Ｆに対する割合Ｆｗ／Ｆを算出して、乗算部２８に出力するものである。除算部３３は、必要比率Ｆａの総必要比率Ｆに対する割合Ｆａ／Ｆを算出して、乗算部２９に出力するものである。除算部３４は、必要比率Ｆｏの総必要比率Ｆに対する割合Ｆｏ／Ｆを算出して、乗算部３０に出力するものである。
【００５５】
このように構成した第２実施形態では、エンジン１、給気、作動油を冷却する際に、次のように動作する。
【００５６】
冷却水温度センサ９によって、エンジン１の駆動に伴って加熱された冷却水の温度が検出され、冷却水温度信号Ｅｔｗが制御装置４２に入力される。また、給気温度センサ１０によって、アフタークーラ５で冷却された給気の温度が検出され、給気温度信号Ｅｔａが制御装置４２に入力される。作動油温度センサ１１によって、油圧ユニット７の駆動に伴って加熱された作動油の温度が検出され、作動油温度信号Ｅｔｏが制御装置４２に入力される。
【００５７】
これに伴い、制御装置４２では、次の演算処理が行われる。
【００５８】
最初に、関数設定部２１では、冷却温度信号Ｅｔｗに基づいて、エンジン１に対する冷却水の必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち必要比率Ｆｗが算出される。また、関数設定部２２では、給気温度信号Ｅｔａに基づいて、アフタークーラ５に対する冷却水の必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち必要比率Ｆａが算出される。また、関数設定部２３では、作動油温度信号Ｅｔｏに基づいて、作動油クーラ６に対する冷却水の必要量の、冷却水全量に対する必要比率Ｆｏが算出される。
【００５９】
これら必要比率Ｆｗ，Ｆａ，Ｆｏのそれぞれは、乗算部２８，２９，３０のそれぞれに入力される。また、必要比率Ｆｗ，Ｆａは、加算部２５に入力される。また、必要比率Ｆｏは、加算部２６に入力される。加算部２５では、必要比率の和（Ｆｗ＋Ｆａ）が算出され、この必要比率の和（Ｆｗ＋Ｆａ）が加算部２６に入力される。加算部２６では、必要比率の総和（Ｆｗ＋Ｆａ）に必要比率Ｆｏが加算され、これにより、エンジン１、アフタークーラ５および作動油クーラ６に対する冷却水の総必要量の、冷却水全量に対する比率、すなわち総必要比率Ｆ（Ｆ＝Ｆｗ＋Ｆａ＋Ｆｏ）が算出される。この総必要比率Ｆが関数設定部２４に入力される。
【００６０】
関数設定部２４では、総必要比率Ｆに基づいて、エンジン１、アフタークーラ５および作動油クーラ６に供給する冷却水の総供給量の、冷却水全量に対する比率、すなわち総供給比率Ｆｕが算出される。この総供給比率Ｆｕは、乗算部３１に入力される。
【００６１】
ここまでの演算処理については第２実施形態は第１実施形態と同様であるが、上述の総必要比率Ｆが除算部３２，３３，３４に入力されて処理される点で、第１実施形態と異なる。
【００６２】
すなわち、除算部３２では、必要比率Ｆｗの総必要比率Ｆに対する割合Ｆｗ／Ｆが算出される。除算部３３では、必要比率Ｆａの総必要比率Ｆに対する割合Ｆａ／Ｆが算出される。除算部３４では必要比率Ｆｏの総必要比率Ｆに対する割合Ｆｏ／Ｆが算出される。
【００６３】
そして、必要比率Ｆｗ，Ｆａ，Ｆｏのそれぞれの総必要比率Ｆに対する割合Ｆｗ／Ｆ，Ｆａ／Ｆ，Ｆｏ／Ｆ、および総供給比率Ｆｕのそれぞれが、乗算部２８，２９，３０，３１のそれぞれに入力されると、定数設定部２７からこれら乗算部２８〜３１のそれぞれに設定値Ｅｆが与えられる。
【００６４】
乗算部２８では、必要比率Ｆｗの総必要比率Ｆに対する割合Ｆｗ／Ｆと設定値Ｅｆとが掛けられて、バルブ制御信号Ｅｖｗが求められ、電磁弁１６に出力される。乗算部２９では、必要比率Ｆａの総必要比率Ｆに対する割合Ｆａ／Ｆと設定値Ｅｆとが掛けられて、バルブ制御信号Ｅｖａが求められ、電磁弁１７に出力される。乗算部３０では、必要比率Ｆｏの総必要比率Ｆに対する割合Ｆｏ／Ｆと設定値Ｅｆとが掛けられて、バルブ制御信号Ｅｖａが求められ、電磁弁１８に出力される。また、乗算部３１では、総供給比率Ｆｕと設定値Ｅｆとが掛けられて、バルブ制御信号Ｅｖｕが求められ、電磁弁１９に出力される。
【００６５】
そして、電磁弁１６は、バルブ制御信号Ｅｖｗに応じて開き、これにより、エンジン１に供給する冷却水の流量が調節される。電磁弁１７は、バルブ制御信号Ｅｖａに応じて開き、これにより、アフタークーラ５に供給する冷却水の流量が調節される。電磁弁１８は、バルブ制御信号Ｅｖｏに応じて開き、これにより、作動油クーラ６に供給する冷却水の流量が調節される。電磁弁１９は、バルブ制御信号Ｅｖｕに応じて閉じ、これにより、どこにも供給しない冷却水の余剰流量が調整される。
【００６６】
このように第２実施形態では、エンジン１、アフタークーラ５および作動油クーラ６に対し、冷却水が常にＦｗ：Ｆａ：Ｆｏの割合で分配される。これにより、総必要比率Ｆ≦１の範囲では、第１実施形態と同様に、エンジン１、給気、作動油のそれぞれの温度に応じて、エンジン１、給気、作動油を適切に冷却することができる。
【００６７】
また、第２実施形態では、総必要比率がＦ＞１の範囲であっても、すなわち、ラジエータ４のフィンが詰まったり、冷却水を導く管路が詰まったりするなどに起因してラジエータ４の熱交換効率が低下し、冷却水の総必要量が冷却水全量を越える状況にあっても、冷却水がＦｗ：Ｆａ：Ｆｏの割合でエンジン１、アフタークーラ５および作動油クーラ６に分配される。これにより、エンジン１、給気および作動油の過熱の進行を応急的に抑えることができる。
【００６８】
３．第３実施形態について説明する。
【００６９】
図４は第３実施形態の基本構成を示す図である。なお、図４では、上述の図１に示したものと同等のものに同じ符号を付してある。
【００７０】
第３実施形態では、図４に示すように、第１実施形態の作動油クーラ６に空冷部６０を設けてある。この空冷部６０は、冷却ファン２０によって生起される空気流中で、ラジエータ４の下流に設けられる空冷式冷却器である。
【００７１】
このように構成した第３実施形態では、油圧ユニット７から排出された作動油が、作動油クーラ６に冷却された後、さらに空冷部６０で冷却される。したがって、冷却水と作動油との温度差が小さいために作動油が冷却されにくいという状況にあっても、空冷部６０によって作動油の冷却を補助することができる。
【００７２】
なお、第３実施形態では、第１実施形態の作動油クーラ６に空冷部６０を設けた例を挙げたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、第２実施形態の作動油クーラ６に空冷部６０を設けてもよい。
【００７３】
また、第１〜第３実施形態では、冷却ファン１２で生起される空気流の方向は特定していない。すなわち、空気がエンジン１側からラジエータ４側に向かって流れても、ラジエータ４側からエンジン１側に向かって流れても、どちらでもよい。
【００７４】
また、第１〜第３実施形態では、エンジン１で加熱された冷却水の温度を検出することによって間接的にエンジン１の温度を検出したが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、エンジン１の温度が把握できればよく、エンジン１の温度を直接検出するようにしてもよい。
【００７５】
また、第１〜第３実施形態では、作動油センサ１１を作動油タンク８に取付けたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、作動油の温度が把握できればよく、作動油を導く管路に取付けてもよい。
【００７６】
また、第１〜第３実施形態では、ラジエータ４で冷却される冷却水を分配する複数の冷却対象機器の組合せの例として、エンジン１、アフタークーラ５、および作動油クーラ６を挙げたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、冷却対象機器には、エンジン１、アフタークーラ５、および作動油クーラ６の他に、エンジン１の燃料を冷却する燃料冷却器、減速機の潤滑油を冷却する減速機潤滑油冷却器などがあり、これら冷却対象機器のうちの２以上をどのように組合せてもよい。
【００７７】
【発明の効果】
以上、各請求項に係る発明では、建設機械の駆動に伴って加熱される各所定要素の温度に応じて、分配手段が各冷却対象機器に冷却液を分配するので、各冷却対象機器を適切に冷却することができる。これにより、オーバーヒートを防止するこができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の基本構成を示す図である。
【図２】図１に示す第１実施形態に備えられる制御装置を示すブロック図である。
【図３】第２実施形態に備えられる制御装置を示すブロック図である。
【図４】第３実施形態の基本構成を示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン（冷却対象機器）
４ ラジエータ
５ アフタークーラ（冷却対象機器）
６ 作動油クーラ（冷却対象機器）
９ 冷却水温度センサ（温度検出手段）［分配手段］
１０ 給気温度センサ（温度検出手段）［分配手段］
１１ 作動油温度センサ（温度検出手段）［分配手段］
１２ 制御装置（設定手段）［分配手段］
１６〜１９ 電磁弁（供給手段）［分配手段］
２０ 冷却ファン
Claims (4)
- 冷却ファンで生起される空気流によって冷却液を冷却するラジエータを備える建設機械の冷却装置において、
前記冷却液によって冷却される冷却対象機器を複数設け、前記建設機械の駆動に伴って加熱される複数の所定要素の温度に応じて、前記各冷却対象機器に前記冷却液を分配する分配手段を備えることを特徴とする建設機械の冷却装置。 - 前記分配手段は、複数の前記所定要素の温度を検出する複数の温度検出手段と、
前記各温度検出手段で検出された前記各所定要素の温度に応じて、前記各冷却対象機器に対する前記冷却液の分配比率を設定する設定手段と、
この設定手段で設定された分配比率に応じて、前記各冷却対象機器に前記冷却液を供給する供給手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の建設機械の冷却装置。 - 複数の前記冷却対象機器の組合せは、エンジン、作動油クーラ、アフタークーラ、燃料冷却器、および減速機潤滑油冷却器のうちの２つ以上の組合せであることを特徴とする請求項１または２記載の建設機械の冷却装置。
- 前記冷却対象機器に、前記空気流によって冷却される空冷部を設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の建設機械の冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001149650A JP3746437B2 (ja) | 2001-05-18 | 2001-05-18 | 建設機械の冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001149650A JP3746437B2 (ja) | 2001-05-18 | 2001-05-18 | 建設機械の冷却装置 |
Publications (2)
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