JP6597411B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンと、エンジンの動力を用いて作動するファンと、を備えた建設機械に関するものである。

例えば、特許文献１に記載の作業機械は、エンジンと、エンジンの出力軸に接続された油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出された作動油により駆動するファンモータと、ファンモータの出力軸に接続された空冷ファンと、を備えている。

また、特許文献１に記載の作業機械は、エンジンの出力モードを切り換えるためのエンジン出力モード切り替えスイッチと、エンジン出力モード切り替えスイッチの切換状態に応じてエンジンの出力を制限するコントローラと、を備えている。

エンジン出力モード切り替えスイッチは、エンジンの出力を制限しないＰモードと、軽負荷時にエンジンの出力を制限して燃料消費量の削減を図るＥモードと、の何れかを選択するためのものである。コントローラは、Ｅモードが選択されたときにＰモードにおけるエンジンの出力に対してエンジンの出力を制限する。

ここで、エンジン出力モードがＥモードに設定されている場合、エンジンの出力が制限されているためエンジンにおける発熱量が小さい。

そこで、コントローラは、エンジン出力モードがＥモードに設定されている場合、Ｐモードに設定されている場合と比べて空冷ファンの回転速度を下げるように当該回転速度を調整している。

特許第５５１８５８９号公報

特許文献１に記載の作業機械では、エンジン出力モード切り替えスイッチによりＥモードが選択されてエンジンの出力が制限されたときに空冷ファンの回転速度が低下する。

一方、エンジンに異常が生じた場合（例えば、センサ［冷却水の温度を検出する水温センサ等］の故障が生じたような場合）においてもエンジンの出力は制限される。

しかし、特許文献１に記載の作業機械は、エンジン出力モードがＥモードに設定されているときに空冷ファンの回転速度を低下させるものであり、例えば、Ｐモードに設定されているときにエンジンに異常が生じていても空冷ファンの回転速度は維持される。この場合、異常の発生に伴い出力が制限されたエンジンに対して空冷ファンの駆動により過剰な負荷を与えるおそれがある。

本発明の目的は、エンジンに異常が発生した状況においてファンの駆動によりエンジンに対して過剰な負荷を与えるのを防止することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、建設機械であって、エンジンと、被冷却物を冷却するために前記エンジンの動力を用いて作動するファンと、前記ファンの回転数を制御するファン制御器と、前記エンジンに異常が生じたときに正常な状態にある前記エンジンの出力よりも当該エンジンの出力を制限するエンジン制御器と、を備え、前記ファン制御器は、正常な状態にある前記エンジンの出力に対する前記エンジンの現在の出力の割合を示す馬力率を特定するための情報を前記エンジン制御器から取得し、さらに、前記馬力率が前記エンジンに異常が生じていることを確認するために予め設定された馬力率閾値以下であるときに前記馬力率が小さいほど前記ファンの回転数が小さくなるように前記ファンの回転数を制限する、建設機械を提供する。

本発明によれば、馬力率が馬力率閾値以下であるときにエンジンに異常が生じていることを確認することができる。つまり、本発明における『馬力率閾値』は、エンジンに異常が生じたときにエンジン制御器により制限される出力の割合を基準にして予め設定されたものである。

さらに、本発明では、エンジンに異常が生じているときに馬力率が小さいほどファンの回転数が小さくなるようにファンの回転数が制限されるため、エンジンの出力の制限が大きいほど当該エンジンに与える負荷を低減することができる。

したがって、本発明によれば、エンジンに異常が発生した状況においてファンの駆動によりエンジンに対して過剰な負荷を与えるのを防止することができる。

ここで、ファン制御器は、『馬力率を特定するための情報』として馬力率自体をエンジン制御部から取得してもよいが、馬力率がエンジンの制御に寄与していない場合には、エンジン制御部に対して余分な機能（馬力率を算出する機能）を追加することが必要となり効率が悪い。

そこで、前記建設機械において、前記ファン制御器は、正常な状態にある前記エンジンの出力に関する正常出力情報を予め記憶し、前記エンジン制御器から前記エンジンの現在の出力に関する現在出力情報を取得し、さらに、前記正常出力情報と前記現在出力情報とに基づいて前記馬力率を算出することが好ましい。

この態様によれば、エンジン制御器に対して余分な機能を追加せず、ファンを制御するファン制御器に対して馬力率を算出する機能を追加することにより効率よく馬力率を特定することができる。

ここで、ファンにより冷却される被冷却物の温度が比較的に高い状況においても馬力率が減馬力閾値以下であるときにファンの回転数を制限してもよい。しかし、この場合、エンジンに過負荷がかかるのを防止することもできる一方で、被冷却物の温度上昇によって新たな不具合が生じるおそれがある。

そこで、前記建設機械は、前記ファンにより冷却される前記被冷却物の温度を検出する温度検出器をさらに備え、前記ファン制御器は、前記馬力率が前記馬力率閾値以下であり、かつ、前記温度検出器により検出された前記被冷却物の温度が予め設定された温度閾値を超えるときに、前記ファンの回転数の制限を禁止することが好ましい。

この態様によれば、馬力率が馬力率閾値以下の状況であっても被冷却物の温度が温度閾値を超えるときにファンの回転数の制限を禁止することができる。そのため、被冷却物の温度上昇によって新たな不具合が生じるのを防止することができる。

ファン制御器は、例えば、被冷却物の温度に基づいてファンの目標回転数を設定するとともに、馬力率の大きさと目標回転数の制限率との関係を示す特性を予め記憶し、この特性と馬力率とに基づいてエンジンの出力を制限してもよい。しかし、この場合には、馬力率と制限率との関係を示す特性を準備する必要があるとともにこの特性を記憶する領域を確保する必要がある。

そこで、前記建設機械は、前記ファンにより冷却される被冷却物の温度を検出する少なくとも１つの温度検出器をさらに備え、前記ファン制御器は、前記温度検出器により検出された前記被冷却物の温度に基づいて前記ファンの目標回転数を設定し、前記馬力率が前記馬力率閾値以下であるときに前記目標回転数に対して前記馬力率を乗じることにより当該ファンの目標回転数を制限することが好ましい。

この態様によれば、被冷却物の温度に基づいて設定された目標回転数と馬力率とに基づいて目標回転数を制限することができるため、別途特性を準備すること及び当該特性を記憶する領域を確保することが不要となる。

前記建設機械は、前記温度検出器を複数備え、前記ファン制御器は、前記各温度検出器により検出された温度に基づいて前記ファンの目標回転数をそれぞれ設定するとともに、全ての目標回転数の中から最も大きいものを選択し、選択された目標回転数に対して前記馬力率を乗じることにより当該ファンの目標回転数を制限することが好ましい。

この態様によれば、複数の温度検出器により検出された温度毎に目標回転数が設定され、これらの目標回転数のうちの最も大きなものが選択される。これにより、最も高い温度を基準とするファンによる冷却能力を確保しつつエンジンに対する負荷を軽減することができる。

なお、前記態様において、複数の温度検出器は、共通の被検出物の温度を検出するものでも、別の被検出物の温度を検出するものでもよい。 前記建設機械は、前記エンジンに接続され、傾転を変更する機能を有する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される作動油によって作動するとともに前記ファンに接続された回転軸を有する油圧モータと、をさらに備え、前記ファン制御器は、前記馬力率が前記馬力率閾値以下であるときに前記油圧ポンプの傾転を小さくするための指令を出力することが好ましい。

この態様によれば、油圧駆動の建設機械を適用対象として用いたときに既存の油圧機器（作動油タンク等）を利用することができるため、建設機械をコンパクトに構成することができる。

一方、建設機械は、前記エンジンに接続され、前記エンジンの動力を用いて発電する発電機と、前記発電機により発電された電力によって作動するとともに前記ファンに接続された回転軸を有する電動機と、前記発電機から前記電動機へ供給される電力を制御するインバータと、をさらに備え、前記ファン制御器は、前記馬力率が前記馬力率閾値以下であるときに前記発電機から前記電動機へ供給される電力を制限するための指令を前記インバータに出力するものでもよい。

この態様によれば、ハイブリッド建設機械を適用対象として用いたときに既存のハイブリッド機器（発電電動機等）を利用することができるため、建設機械をコンパクトに構成することができる。

また、ファンの回転数を電気的に制御するためファンの回転数を油圧制御する場合と比較してファンの回転数を正確に制御することができる。

本発明によれば、エンジンに異常が発生した状況においてエンジンに対してファンを駆動するために過剰な負荷が与えられるのを防止することができる。

本発明の第１実施形態に係る油圧ショベルの全体構成を示す側面図である。 図１の油圧ショベルに設けられた駆動系統の一部を示す回路図である。 正常トルクマップ及び制限トルクマップを示すグラフである。 図２のメイン制御器に記憶された作動油温とファン回転数との関係を示すマップである。 図２のメイン制御器に記憶されたエンジン水温とファン回転数との関係を示すマップである。 図２のメイン制御器により実行される処理を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るハイブリッドショベルに設けられた駆動系統の一部を示す回路図である。

以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

＜第１実施形態＞
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る油圧ショベル１は、クローラ２ａを有する下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に設けられた上部旋回体３と、上部旋回体３に取り付けられたアタッチメント４と、を備えている。

アタッチメント４は、上部旋回体３に対して回転可能に取り付けられた基端部を有するブーム５と、ブーム５の先端部に対して回転可能に取り付けられた基端部を有するアーム６と、アーム６の先端部に対して回転可能に取り付けられたバケット７と、を有する。

さらに、アタッチメント４は、上部旋回体３に対してブーム５を回転駆動するブームシリンダ８と、ブーム５に対してアーム６を回転駆動するアームシリンダ９と、アーム６に対してバケット７を回転駆動するバケットシリンダ１０と、を有する。

また、油圧ショベル１は、図２に示すように当該油圧ショベル１を駆動するための駆動系統１１を備えている。

駆動系統１１は、エンジン１２と、エンジン１２の出力軸に接続されたメインポンプ１３と、メインポンプ１３から吐出された作動油が供給される油圧駆動回路１４と、エンジン１２の出力軸に接続されたファン用ポンプ（油圧ポンプ）１５と、ファン用ポンプ１５から吐出された作動油が供給されるファン用モータ（油圧モータ）１６と、ファン用モータ１６に接続されたファン１７と、ファン１７から供給される冷却風との間で熱交換を行うための熱交換器１８と、を備えている。

メインポンプ１３は、その傾転を変更する機能を有する、いわゆる可変容量式の油圧ポンプである。

油圧駆動回路１４は、図示は省略するが、油圧アクチュエータと、メインポンプ１３から油圧アクチュエータへの作動油の給排を制御する制御弁と、を有する。油圧アクチュエータは、上述のシリンダ８〜１０と、上部旋回体３を旋回駆動する旋回モータ（図示せず）と、下部走行体２に設けられた走行モータ（図示せず）と、を含む。

ファン用ポンプ１５は、その傾転を変更する機能を有する、いわゆる可変容量式の油圧ポンプである。

ファン用モータ１６は、ファン用ポンプ１５から供給される作動油によって作動するとともにファン１７に接続された回転軸（符号省略）を有する。

ファン１７は、エンジン１２の動力を用いて作動する。具体的に、ファン１７は、上述のように、エンジン１２の動力を用いてファン用ポンプ１５から供給される作動油によってファン用モータ１６が作動することに伴い作動する。

熱交換器１８は、エンジン１２を冷却する冷却水を冷却するためのラジエータ１８ａと、作動油を冷却するためのオイルクーラ１８ｂと、を備えている。

さらに、駆動系統１１は、エンジン１２の駆動を制御するエンジン制御器１９と、エンジン制御器１９に電気的に接続され、油圧駆動回路１４及びファン１７の駆動を制御するメイン制御器（ファン制御器）２０と、を備えている。

エンジン制御器１９は、エンジン１２に電気的に接続され、エンジン１２の状態を監視するとともにエンジン１２の状態に応じて当該エンジン１２の駆動を制御する。

具体的に、エンジン制御器１９は、エンジン１２が正常な状態においては図３の実線で示す正常トルクマップＭ１に従ってエンジン１２の出力トルクを制御する。正常トルクマップＭ１は、正常な状態にあるエンジン１２の回転数と出力トルクとの関係を示すものである。正常トルクマップＭ１は、エンジン制御器１９に予め記憶されている。

一方、エンジン制御器１９は、エンジン１２に異常が生じたとき（例えば、センサ［冷却水の温度を検出する水温センサ等］の故障が生じたような場合）に正常な状態にあるエンジン１２の出力よりもエンジン１２の出力を制限する。具体的に、エンジン制御器１９は、エンジン１２に異常が生じたときに図３の破線で示す制限トルクマップＭ２に従ってエンジン１２の出力トルクを制御する。制限トルクマップＭ２は、異常が生じているエンジン１２の回転数と出力トルクとの関係を示すものであり、エンジン１２の出力トルクが０となる部分を除き、正常トルクマップＭ１よりも低い出力トルクの範囲に設定されている。制限トルクマップＭ２は、予めエンジン制御器１９に記憶されていてもよいし、エンジン１２の異常の程度に応じてエンジン制御器１９が作成するものであってもよい。

図２を参照して、メイン制御器２０は、油圧駆動回路１４に作動油を供給するメインポンプ１３の傾転を調整することによって油圧駆動回路１４の駆動を制御する。具体的に、駆動系統１１は、メインポンプ１３の傾転を調整するためのレギュレータ１３ａと、レギュレータ１３ａに対して作動油を供給するためのパイロットポンプ２４と、パイロットポンプ２４からレギュレータ１３ａへの作動油の供給を制御する電磁比例弁２２と、を有する。

また、メイン制御器２０は、ファン用モータ１６に作動油を供給するファン用ポンプ１５の傾転を調整することによってファン１７の回転数を制御する。具体的に、駆動系統１１は、ファン用ポンプ１５の傾転を調整するためのレギュレータ１５ａと、パイロットポンプ２４からレギュレータ１５ａへの作動油の供給を制御する電磁比例弁２３と、を有する。

なお、レギュレータ１３ａ、１５ａは同様の構成を有し、電磁比例弁２２、２３も同様の構成を有するため、以下、レギュレータ１５ａ及び電磁比例弁２３について説明する。

電磁比例弁２３は、メイン制御器２０から指令を受けていない状態においてパイロットポンプ２４からレギュレータ１５ａを遮断する位置（図２の右側位置）に付勢され、メイン制御器２０から指令を受けることによりパイロットポンプ２４からレギュレータ１５ａに作動油を供給するための位置（図２の左側位置）に切り換えられる。また、電磁比例弁２３は、メイン制御器２０からの指令値（電流値）の大きさに応じてレギュレータ１５ａに対する作動油の流量を調整可能である。

レギュレータ１５ａは、パイロットポンプ２４から作動油が供給されていない状態においてロッドが縮小されるように付勢され、パイロットポンプ２４から作動油が供給されることによりロッドが伸長するシリンダを有する。

したがって、メイン制御器２０から電磁比例弁２３のソレノイドに電気指令が入力されていない状態においてはレギュレータ１５ａのシリンダのロッドが縮小してファン用ポンプ１５の傾転が最小となる。一方、メイン制御器２０から電磁比例弁２３のソレノイドに電気指令が入力されることにより、レギュレータ１５ａのシリンダのロッドが伸長してファン用ポンプ１５の傾転が増加する。

また、メイン制御器２０は、ファン１７により冷却される冷却水及び作動油（それぞれ被冷却物の一例）の温度に基づいてファン１７の目標回転数を設定する。具体的に、駆動系統１１は、エンジン１２に設けられて冷却水の温度を検出する水温センサ（温度検出器）１２ａと、作動油を収容する作動油タンク２１と、作動油タンク２１に設けられて作動油の温度を検出する作動油温度センサ（温度検出器）２１ａと、を備えている。水温センサ１２ａは、エンジン制御器１９に電気的に接続され、メイン制御器２０は、エンジン制御器１９を介して水温センサ１２ａにより検出された冷却水の温度を取得する。作動油温度センサ２１ａは、メイン制御器２０に電気的に接続されている。なお、図２には、図面の都合上、複数の作動油タンク２１が示されているが、実際には油圧ショベル１には１つの作動油タンクが設けられている。

メイン制御器２０は、作動油の温度とファン１７の回転数との関係を示す図４のマップを記憶しており、作動油温度センサ２１ａにより検出された作動油の温度と図４のマップとに基づいて目標回転数を特定する。

また、メイン制御器２０は、冷却水の温度とファン１７の回転数との関係を示す図５に示すマップを記憶しており、水温センサ１２ａにより検出された冷却水の温度と図５に示すマップとに基づいて目標回転数を特定する。

そして、メイン制御器２０は、作動油の温度に基づく目標回転数及び冷却水の温度に基づく目標回転数のうちの大きいものを目標回転数として設定する。

さらに、メイン制御器２０は、正常な状態にあるエンジン１２の出力に関する正常トルクマップ（正常出力情報：図３参照）Ｍ１を予め記憶するとともに、エンジン制御器１９からエンジン１２の現在の出力に関する現在出力情報を取得する。ここで、現在出力情報は、現時点においてエンジン１２が正常な状態にあるときは正常トルクマップＭ１であり、現時点においてエンジン１２に異常が生じているときは制限トルクマップＭ２である。

そして、メイン制御器２０は、正常出力情報（正常トルクマップ）と現在出力情報とに基づいて正常な状態にあるエンジン１２の出力に対するエンジン１２の現在の出力の割合を示す馬力率を算出する。

具体的に、現在出力情報が制限トルクマップＭ２であり、エンジン１２の回転数がＮである場合、メイン制御器２０は、正常トルクマップＭ１における現在の回転数Ｎにおける出力トルクα１と制限トルクマップＭ２の現在の回転数Ｎにおける出力トルクα２とを用いて次の式（１）の計算を行う。

回転数Ｎのときの馬力率＝（α２／α１）×１００・・・（１）
そして、メイン制御器２０は、式（１）により得られた馬力率が予め設定された馬力率閾値以下であるときに馬力率が小さいほどファン１７の回転数が小さくなるようにファン１７の回転数を制限する。ここで、『減馬力閾値』は、エンジン１２に異常が生じていることを確認するために、エンジン１２に異常が生じたときにエンジン制御器１９により制限される出力の割合を基準にして予め設定されたものである。具体的に、エンジン制御器１９により制限されるエンジン１２の出力の割合がエンジン１２の異常の程度によって異なる場合、減馬力閾値は、エンジン制御器１９により制限される出力の割合が最大のものを基準として設定されている。なお、本実施形態において、『減馬力閾値』は、９５％に設定されている。

また、本実施形態において、メイン制御器２０は、ファン１７の目標回転数に対して馬力率を乗じることにより馬力率が小さいほどファン１７の回転数が小さくなるようにファン１７の回転数を制限する。具体的に、メイン制御器２０は、ファン用ポンプ１５の傾転を小さくするための指令を出力する（エンジン１２が正常なときよりも小さな電気指令値を出力する）。

一方、メイン制御器２０は、図２に示す水温センサ１２ａ及び作動油温度センサ２１ａにより検出された冷却水の温度及び作動油の温度がそれぞれについて予め設定された温度閾値を超えるときには、馬力率が馬力率閾値以下であってもファン１７の回転数の制限を禁止する。

具体的に、作動油温度については、作動油温閾値が設定されている。作動油温閾値は、作動油の温度が作動油温閾値を超えた状態を維持すると油圧機器（ポンプ１３、１５、ファン用モータ１６、及び作動油タンク２１）に不具合が生じるおそれのある温度として予め設定された温度（例えば、９５℃）である。

また、冷却水の温度について、水温閾値が設定されている。水温閾値は、冷却水の温度が水温閾値を超えた状態を維持するとエンジン１２の冷却が不足することにより当該エンジン１２に不具合が生じるおそれのある温度として予め設定された温度（例えば、１００℃）である。

以下、図２及び図６を参照して、メイン制御器２０により実行される処理について説明する。図６は、メイン制御器２０により実行される処理を示すフローチャートである。

当該処理が開始されると、まず、作動油温度センサ２１ａより検出された作動油の温度を取得し（ステップＳ１）、この作動油の温度と図４のマップとに基づいてオイルクーラ１８ｂに対するファン１７の目標回転数を特定する（ステップＳ２）。

次いで、水温センサ１２ａにより検出された冷却水の温度をエンジン制御器１９を介して取得し（ステップＳ３）、この冷却水の温度と図５のマップとに基づいてラジエータ１８ａに対するファン１７の目標回転数を特定する（ステップＳ４）。

そして、オイルクーラ１８ｂに対するファン１７の目標回転数とラジエータ１８ａに対するファン１７の目標回転数との高位選択を行って目標回転数を決定する（ステップＳ５）。

次いで、エンジン制御器１９から現時点におけるトルクマップを取得する（ステップＳ６）。具体的に、現時点においてエンジン１２が正常な状態にあるとき、メイン制御器２０は、図３の正常トルクマップＭ１を取得する一方、現時点においてエンジン１２に異常が生じているとき、メイン制御器２０は、図３の制限トルクマップＭ２を取得する。

ステップＳ６で取得したトルクマップと、メイン制御器２０に予め記憶された正常トルクマップＭ１とを用いて前記式（１）の計算を行うことにより、馬力率を算出する（ステップＳ７）。

エンジン１２が正常な状態にあるとき、式（１）のα１及びα２の値が一致するため馬力率は１００％となる一方、エンジン１２に異常が生じているとき、式（１）のα２の値がα１の値よりも小さくなるため馬力率は１００％未満となる。

次いで、馬力率が馬力率閾値よりも大きいか否かが判定される（ステップＳ８）。馬力率閾値は、エンジン１２に異常が生じていることを確認するために、エンジン１２に異常が生じたときにエンジン制御器１９により制限される出力の割合を基準にして予め設定されている。

馬力率が馬力率閾値以下であると判定されると（ステップＳ８でＮＯ）、作動油温度センサ２１ａにより検出された作動油の温度が予め設定された作動油温閾値よりも大きいか否かが判定される（ステップＳ９）。

作動油の温度が作動油温閾値以下であると判定されると（ステップＳ９でＮＯ）、水温センサ１２ａにより検出された冷却水の温度が予め設定された水温閾値よりも大きいか否かが判定される（ステップＳ１０）。

冷却水の温度が水温閾値以下であると判定されると（ステップＳ１０でＮＯ）、ファン１７の回転数を制限するために目標回転数の補正が実行される（ステップＳ１１）。具体的に、ステップＳ１１では、ステップＳ５で決定された目標回転数に対してステップＳ７で算出された馬力率を乗じることによりファン１７の回転数を制限する。

ステップＳ１１の後、ステップＳ１２では、電磁比例弁２３に対して上記のように補正された目標回転数に対応する指令値を出力する。

これにより、エンジン１２に異常が生じている状況、つまり、馬力率が馬力率閾値以下となる状況（ステップＳ８でＮＯの状況）であって、作動油の温度及び冷却水の温度が油圧ショベル１に異常を生じさせない程度に低い温度である状況（ステップＳ９及びＳ１０でＮＯの状況）において、ファン１７の回転数を制限することができる。したがって、エンジン１２に異常が生じている状況において当該エンジン１２にファンを駆動するための過剰の負荷が加えられるのを防止することができる。

一方、ステップＳ８においてＮＯと判定された場合、つまり、エンジン１２が正常な状態にあると判定された場合、ステップＳ１２では、ステップＳ５で決定された目標回転数に対応する指令が出力される。すなわち、エンジン１２が正常な状態にあるため、ファン１７の回転数は制限されない。

また、ステップＳ９においてＮＯと判定された場合、つまり、作動油の温度が油圧機器に異常をきたすおそれのある温度であると判定された場合、ステップＳ１２では、ステップＳ５で決定された目標回転数に対応する指令が出力される。このように、オイルクーラ１８ｂの冷却をエンジン１２の負荷低減に優先して実行することにより油圧機器の保護を図ることができる
さらに、ステップＳ１０においてＮＯと判定された場合、つまり、冷却水の温度がエンジン１２に異常をきたすおそれがある温度であると判定された場合、ステップＳ１２では、ステップＳ５で決定された目標回転数に対応する指令が出力される。このように、ラジエータ１８ａの冷却をエンジン１２の負荷低減に優先して実行することによりエンジン１２の熱からの保護を図ることができる。

以上説明したように、馬力率が馬力率閾値以下であるときにエンジン１２に異常が生じていることを確認することができる。つまり、『馬力率閾値』は、エンジンに異常が生じたときにエンジン制御器１９により制限される出力の割合を基準にして予め設定されたものである。

さらに、エンジン１２に異常が生じているときに馬力率が小さいほどファン１７の回転数が小さくなるようにファン１７の回転数が制限されるため、エンジン１２の出力の制限が大きいほど当該エンジン１２に与える負荷を低減することができる。

したがって、エンジン１２に異常が発生した状況においてファン１７の駆動によりエンジン１２に対して過剰な負荷を与えるのを防止することができる。

また、第１実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。

エンジン制御器１９において馬力率が算出されるのではなく、メイン制御器２０において馬力率が算出される。これにより、エンジン制御器１９に対して余分な機能を追加せず、ファン１７を制御するメイン制御器２０に対して馬力率を算出する機能を追加することにより効率よく馬力率を特定することができる。

馬力率が馬力率閾値以下の状況であっても被冷却物（作動油及び冷却水）の温度が温度閾値を超えるときにファン１７の回転数の制限を禁止することができる。そのため、被冷却物の温度上昇によって新たな不具合が生じるのを防止することができる。

目標回転数に対して馬力率を乗じることによりファン１７の回転数が制限される。これにより、被冷却物の温度に基づいて設定された目標回転数と馬力率とに基づいて目標回転数を制限することができるため、別途馬力率の大きさと目標回転数の制限率との関係を示す特性を準備すること及び当該特性を記憶する領域を確保することが不要となる。

特に、第１実施形態では、複数の温度検出器（水温センサ１２ａ及び作動油温度センサ２１ａ）により検出された温度毎に目標回転数が設定され（ステップＳ２、Ｓ４）、これら目標回転数のうちの最も大きなものが選択される（ステップＳ５）。これにより、最も高い温度を基準とするファン１７による冷却能力を確保しつつエンジン１２に対する負荷を軽減することができる。

ファン用ポンプ１５及びファン用モータ１６を用いてファン１７が駆動されるため、油圧ショベル１における油圧機器（作動油タンク２１等）を利用することができ、油圧ショベル１をコンパクトに構成することができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、ファン１７が油圧駆動される例について説明したが、ファン１７は、エンジン１２の動力を用いて駆動するものであれば、その駆動方式は限定されない。

例えば、図７に示す第２実施形態に係るハイブリッドショベルでは、エンジン１２により発電された電力を用いてファン１７が駆動される。以下、図７を参照して第２実施形態に係る駆動系統１１の第１実施形態と異なる部分を説明する。

具体的に、第２実施形態に係るハイブリッドショベルに設けられた駆動系統１１は、エンジン１２の出力軸に接続され、エンジン１２の動力を用いて発電する発電電動機（発電機）２５と、発電電動機２５によって発電された電力を用いて作動する電動機２６と、発電電動機２５から電動機２６に供給される電力を制御するインバータ２７と、を備えている。

発電電動機２５は、エンジン１２の動力を用いて発電機として作動する機能と、図外の蓄電装置からの電力を用いて電動機として作動する機能と、を有する。発電電動機２５が電動機として作動することにより、エンジン１２は、発電電動機２５の動力によってアシストされる。

電動機２６は、ファン１７に接続された回転軸（符号省略）を有する。

インバータ２７は、メイン制御器２０に電気的に接続されている。また、インバータ２７は、メイン制御器２０からの指令に応じて発電電動機２５から電動機２６に供給される電力を調整する。

メイン制御器２０は、馬力率が馬力率閾値以下であるときに発電電動機２５から電動機２６へ供給される電力を制限するための指令をインバータ２７に出力する。具体的に、メイン制御器２０は、図６に示すステップＳ１２において、目標回転数に対応する指令をインバータ２７に出力する。

第２実施形態によれば、ハイブリッドショベルの既存のハイブリッド機器（発電電動機２５等）を利用することができるため、ハイブリッドショベルをコンパクトに構成することができる。

また、ファン１７の回転数を電気的に制御するためファン１７の回転数を油圧制御する場合と比較してファン１７の回転数を正確に制御することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の態様を採用することもできる。

メイン制御器２０は、正常トルクマップＭ１を記憶しておくことに限定されない。エンジン制御器１９からメイン制御器２０に馬力率が提供されてもよい。

メイン制御器２０が正常トルクマップＭ１を記憶している場合には、当該メイン制御器２０は、マップ同士を比較して馬力率を算出することに限定されない。例えば、現時点におけるエンジン１２の回転数及びその回転数におけるエンジン１２の出力トルクがエンジン制御器１９からメイン制御器２０に提供されれば、メイン制御器２０は、馬力率を算出することができる。

ファン１７の回転数の制限方法は、目標回転数に馬力率を乗じることに限定されず、メイン制御器２０は、馬力率が小さいほどファン１７の回転数が小さくなるように当該ファン１７の回転数を制御すればよい。例えば、図６のステップＳ２において目標回転数に代えてファン用ポンプ１５（図１参照）の目標流量を設定する場合、ステップＳ１１においてファン用ポンプ１５の目標流量に馬力率を乗じることにより目標流量を補正することができる。そして、メイン制御器２０は、ステップＳ１２において補正後の目標流量に相当する指令を電磁比例弁２３に出力することにより、馬力率が小さいほどファン１７の回転数が小さくなるようにファンの回転数を制限することができる。

メイン制御器２０は、例えば、被冷却物（作動油及び冷却水等）の温度に基づいてファン１７の目標回転数を設定するとともに、馬力率の大きさと目標回転数の制限率との関係を示す特性を予め記憶し、この特性と馬力率とに基づいてエンジン１２の出力を制限してもよい。

前記実施形態では、別々の被検出物（冷却水及び作動油）の温度を検出する複数の温度検出器（水温センサ１２ａ及び作動油温度センサ２１ａ）を例示したが、複数の温度検出器は、共通の被検出物を検出するものでもよい。

建設機械は、ショベルに限定されず、クレーン及び解体機でもよく、油圧式及びハイブリッド式の建設機械に限らず電気式のものでもよい。

Ｍ１ 正常トルクマップ（正常出力情報及び現在出力情報の一例）
Ｍ２ 制限トルクマップ（現在出力情報の一例）
１ 油圧ショベル（建設機械の一例）
１２ エンジン
１２ａ 水温センサ（温度検出器の一例）
１５ ファン用ポンプ
１５ａ レギュレータ
１６ ファン用モータ
１７ ファン
１９ エンジン制御器
２０ メイン制御器（ファン制御器）
２１ａ 作動油温度センサ（温度検出器の一例）
２５ 発電電動機（発電機の一例）
２６ 電動機
２７ インバータ

Claims (7)

1. 建設機械であって、
   エンジンと、
   被冷却物を冷却するために前記エンジンの動力を用いて作動するファンと、
   前記ファンの回転数を制御するファン制御器と、
   前記エンジンに異常が生じたときに正常な状態にある前記エンジンの出力よりも当該エンジンの出力を制限するエンジン制御器と、を備え、
   前記ファン制御器は、正常な状態にある前記エンジンの出力に対する前記エンジンの現在の出力の割合を示す馬力率を特定するための情報を前記エンジン制御器から取得し、さらに、前記馬力率が前記エンジンに異常が生じていることを確認するために予め設定された馬力率閾値以下であるときに前記馬力率が小さいほど前記ファンの回転数が小さくなるように前記ファンの回転数を制限する、建設機械。
   
2. 請求項１に記載の建設機械であって、
   前記ファン制御器は、正常な状態にある前記エンジンの出力に関する正常出力情報を予め記憶し、前記エンジン制御器から前記エンジンの現在の出力に関する現在出力情報を取得し、さらに、前記正常出力情報と前記現在出力情報とに基づいて前記馬力率を算出する、建設機械。
3. 請求項１又は２に記載の建設機械は、前記ファンにより冷却される前記被冷却物の温度を検出する温度検出器をさらに備え、
   前記ファン制御器は、前記馬力率が前記馬力率閾値以下であり、かつ、前記温度検出器により検出された前記被冷却物の温度が予め設定された温度閾値を超えるときに、前記ファンの回転数の制限を禁止する、建設機械。
4. 請求項１又は２に記載の建設機械は、前記ファンにより冷却される被冷却物の温度を検出する少なくとも１つの温度検出器をさらに備え、
   前記ファン制御器は、前記温度検出器により検出された前記被冷却物の温度に基づいて前記ファンの目標回転数を設定し、前記馬力率が前記馬力率閾値以下であるときに前記目標回転数に対して前記馬力率を乗じることにより当該ファンの目標回転数を制限する、建設機械。
5. 請求項４に記載の建設機械は、前記温度検出器を複数備え、
   前記ファン制御器は、前記各温度検出器により検出された温度に基づいて前記ファンの目標回転数をそれぞれ設定するとともに、全ての目標回転数の中から最も大きいものを選択し、選択された目標回転数に対して前記馬力率を乗じることにより当該ファンの目標回転数を制限する、建設機械。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の建設機械は、前記エンジンに接続され、傾転を変更する機能を有する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される作動油によって作動するとともに前記ファンに接続された回転軸を有する油圧モータと、をさらに備え、
   前記ファン制御器は、前記馬力率が前記馬力率閾値以下であるときに前記油圧ポンプの傾転を小さくするための指令を出力する、建設機械。
7. 請求項１〜５の何れか１項に記載の建設機械は、前記エンジンに接続され、前記エンジンの動力を用いて発電する発電機と、前記発電機により発電された電力によって作動するとともに前記ファンに接続された回転軸を有する電動機と、前記発電機から前記電動機へ供給される電力を制御するインバータと、をさらに備え、
   前記ファン制御器は、前記馬力率が前記馬力率閾値以下であるときに前記発電機から前記電動機へ供給される電力を制限するための指令を前記インバータに出力する、建設機械。

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