WO2006112091A1 - 建設機械の冷却装置 - Google Patents

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WO2006112091A1
WO2006112091A1 PCT/JP2005/023608 JP2005023608W WO2006112091A1 WO 2006112091 A1 WO2006112091 A1 WO 2006112091A1 JP 2005023608 W JP2005023608 W JP 2005023608W WO 2006112091 A1 WO2006112091 A1 WO 2006112091A1
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cooling
fan
hydraulic
temperature
cooling fan
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PCT/JP2005/023608
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English (en)
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Yasuhisa Yabuki
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Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.
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    • F01P7/02Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/04Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio
    • F01P7/044Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio using hydraulic drives
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/04Lubricant cooler
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/02Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
    • F01P5/04Pump-driving arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a construction machine such as a hydraulic excavator, and more particularly to an intercooler.
  • the present invention relates to a cooling device for a construction machine including a cooling fan that generates cooling air to a heat exchanger such as a radiator and an oil cooler.
  • Construction machines such as hydraulic excavators, operate front working machines such as booms, arms, and buckets and upper revolving bodies by hydraulic actuators such as hydraulic cylinders and hydraulic motors. These hydraulic actuators are operated by discharge pressure oil from a hydraulic pump driven by an engine.
  • the upper swing body is covered with a cover, and the engine and the hydraulic pump are arranged in an engine room provided in the cover.
  • a cooling fan provided in the engine compartment is driven to introduce outside air from an intake hole provided in the cover to generate cooling air.
  • a so-called axial fan (propeller fan) that is rotated by a driving force from the crankshaft of the engine is often used as the cooling fan.
  • the cooling air generated by the cooling fan is introduced into the engine room, then passes through various heat exchangers, is cooled, and is discharged from the exhaust hole provided in the cover to the outside of the engine room.
  • the heat exchanger includes, for example, an intercooler that cools compressed air pressurized by a turbocharger mounted on the engine, a radiator that cools engine cooling water, and an oil cooler that cools hydraulic fluid of the hydraulic drive unit. Etc.
  • the rotational speed of the cooling fan is proportional to the engine rotational speed. Therefore, the cooling water in the radiator and the hydraulic oil in the oil cooler are overcooled, and it takes a long time due to warm-up operation.
  • a cooling fan that is driven independently of engine rotational force
  • a cooling fan that forcibly cools a radiator and an oil cooler
  • a hydraulic motor for the fan that drives the cooling fan
  • a hydraulic motor for the fan that drives the cooling fan
  • the variable capacity fan hydraulic pump that can control the rotation speed of the engine, the cooling water temperature sensor that detects the temperature of the cooling water, and the temperature of the hydraulic oil Hydraulic oil temperature sensor, engine rotation speed sensor for detecting the engine speed, and detection signals from these sensors are input, and the hydraulic pump for fans according to the coolant temperature, hydraulic oil temperature, and engine speed
  • a configuration is proposed that includes a controller that calculates and outputs a discharge capacity command value and continuously controls the rotation speed of the cooling fan by a variable capacity fan hydraulic pump (e.g., a patent document). 1).
  • Patent Document 1 JP 2001-182535 A
  • a hydraulically driven cooling fan that forcibly cools the radiator and the oil cooler is provided, and the rotation speed of the cooling fan is controlled according to the cooling water temperature, the hydraulic oil temperature, and the engine rotation speed. It is like that.
  • the force s and intercooler are not clearly described.
  • a case is assumed in which cooling air generated by a hydraulically driven cooling fan is arranged to cool not only the radiator and oil cooler but also the intercooler.
  • the rotation speed of the cooling fan is low even if the outside air temperature is high, and the amount of cooling air necessary for the intercooler is secured. It may not be. Therefore, there was room for improvement.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned matters, and an object of the present invention is to reduce the noise of the cooling fan and to ensure the necessary amount of cooling air. It is to provide a cooling device.
  • the present invention provides an intercooler for cooling compressed air pressurized by a turbocharger mounted on an engine, and cooling the engine cooling water.
  • Radiator an oil cooler that cools the hydraulic oil of the hydraulic drive device, a cooling fan that generates cooling air to the intercooler, the radiator, and the oil cooler, and a fan hydraulic motor that drives the cooling fan
  • a fan hydraulic pump that discharges pressure oil to the fan hydraulic motor
  • an air temperature detection means that detects an air temperature at the outlet of the intercooler
  • a cooling water temperature detection that detects the cooling water temperature of the radiator
  • a control means for outputting a control signal corresponding to the maximum value among the calculated values of the cooling fan rotation speed corresponding to each.
  • a cooling fan that generates cooling air to the intercooler, the radiator, and the oil cooler, a fan hydraulic motor that drives the cooling fan, and pressure oil to the fan hydraulic motor are supplied.
  • a variable displacement fan hydraulic pump for discharging is provided.
  • the control means calculates the number of rotations of the cooling fan corresponding to the intercooler according to the air temperature at the outlet of the intercooler detected by the air temperature detection means, and according to the cooling water temperature of the radiator detected by the cooling water temperature detection means.
  • the cooling fan speed corresponding to the radiator is calculated, and the cooling fan speed corresponding to the oil cooler is calculated according to the hydraulic oil temperature detected by the hydraulic oil temperature detecting means.
  • control means selects the maximum value among the calculated values of the cooling fan rotation speed and outputs a corresponding control signal, for example, controls the discharge capacity of the fan hydraulic pump.
  • the fan hydraulic motor is driven, and the number of rotations of the cooling fan is controlled to change continuously, for example.
  • the rotational speed of the cooling fan is controlled according to the air temperature at the outlet of the intercooler, the cooling water temperature of the radiator, and the operating oil temperature of the oil cooler. It is possible to ensure the necessary cooling air volume for the radiator and oil cooler. Further, for example, an unnecessary increase in the number of rotations of the cooling fan can be prevented as compared with a case where an engine direct acting type cooling fan is provided, and thereby noise of the cooling fan can be reduced.
  • the present invention also provides an intercooler for cooling compressed air pressurized by a turbocharger mounted on an engine, and cooling water for the engine.
  • a radiator for cooling, an oil cooler for cooling the hydraulic oil of the hydraulic drive device, a condenser for cooling the refrigerant of the air conditioner for the cab, and cooling air to the intercooler, the radiator, the oil cooler, and the condenser are generated.
  • Cooling fan fan hydraulic motor for driving the cooling fan, fan hydraulic pump for discharging pressure oil to the fan hydraulic motor, and air temperature detecting means for detecting the air temperature at the outlet of the intercooler Cooling water temperature detecting means for detecting the cooling water temperature of the radiator, operating oil temperature detecting means for detecting the operating oil temperature of the oil cooler, outside air temperature detecting means for detecting the outside air temperature, and the air conditioner
  • the air temperature detecting means, the cooling water temperature detecting means, the hydraulic oil temperature detecting means, and the outside air temperature detecting means When the air conditioner is stopped, the control signal corresponding to the maximum value of the calculated values of the rotation speed of the cooling fan corresponding to each of the detected values is output.
  • the detection values of the temperature detection means, cooling water temperature detection means, and hydraulic oil temperature detection means are input, and the control signal corresponding to the maximum value among the calculated values of the cooling fan speed corresponding to each of the detection values is input. Control means for outputting.
  • a condenser for cooling the refrigerant of the air conditioner device for the cab is provided. Similar to the intercooler, radiator, and oil cooler, this condenser is cooled by cooling air generated by a cooling fan driven by a fan hydraulic motor.
  • the control means is the same as (1) above, according to the detected values of the air temperature detecting means, the cooling water temperature detecting means, and the hydraulic oil temperature detecting means. , And the number of cooling fan rotations corresponding to the oil cooler. Then, the maximum value among the calculated values of the cooling fan rotational speed is selected and a corresponding control signal is output, and for example, the discharge capacity of the fan hydraulic pump is controlled.
  • the air conditioner when the air conditioner is operating, it calculates the cooling fan rotation speed corresponding to each of the intercooler, the radiator, and the oil cooler, and corresponds to the capacitor according to the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means. Calculate the cooling fan speed. Then, the maximum value among the calculated values of the cooling fan rotational speed is selected and a corresponding control signal is output, and for example, the discharge capacity of the fan hydraulic pump is controlled. As a result, the fan hydraulic motor is driven, and the rotation speed of the cooling fan is controlled so as to change continuously, for example. It is.
  • the air conditioner when the air conditioner is stopped, the amount of cooling air necessary for the intercooler, the radiator, and the oil cooler can be ensured as in (1).
  • the air conditioner when the air conditioner is driven, it is possible to ensure the amount of cooling air necessary for the intercooler, radiator, oil cooler, and condenser.
  • an unnecessary increase in the number of rotations of the cooling fan can be prevented compared to the case where, for example, an engine direct acting type cooling fan is provided, and this can reduce the noise of the cooling fan. it can
  • the present invention also provides an intercooler that cools compressed air pressurized by a turbocharger mounted on an engine, and a radiator that cools cooling water of the engine
  • An oil cooler for cooling the hydraulic oil of the hydraulic drive device, a condenser for cooling the refrigerant of the air conditioner for the cab, a cooling fan for generating cooling air to the intercooler, the radiator, the oil cooler, and the condenser.
  • a fan hydraulic motor for driving the cooling fan, a fan hydraulic pump for discharging pressure oil to the fan hydraulic motor, an air temperature detecting means for detecting an air temperature at the outlet of the intercooler, Cooling water temperature detecting means for detecting the cooling water temperature of the radiator, hydraulic oil temperature detecting means for detecting the hydraulic oil temperature of the oil cooler, Outside air temperature detecting means for detecting the degree, engine speed detecting means for detecting the engine speed, and when the air conditioner is driven, the air temperature detecting means, the cooling water temperature detecting means, Of the calculated value of the cooling fan speed corresponding to each of the detected values of the oil temperature detecting means and the outside air temperature detecting means, and the lower limit value of the cooling fan speed corresponding to the detected value of the engine speed detecting means.
  • Control means for outputting a control signal corresponding to the maximum value among the calculated values of the fan rotational speed.
  • the discharge capacity of the fan hydraulic pump varies, and the cooling fan speed varies. That is, when the engine speed decreases, the cooling capacity of the intercooler, the radiator, the oil cooler, and the condenser decreases. Force, for example, low eye There is a demand to suppress a decrease in the cooling capacity of the condenser in an air-conditioning apparatus that may increase the load even when the engine speed is low, such as during dollar operation. Therefore, in the present invention, when the air conditioner is driven, the control means is an intercooler according to the detection values of the air temperature detection means, the cooling water temperature detection means, the hydraulic oil temperature detection means, and the outside air temperature detection means.
  • the cooling fan rotation speed corresponding to each of the radiator, oil cooler, and condenser is calculated, and the lower limit value of the cooling fan rotation speed is determined according to the engine rotation speed detected by the engine rotation speed detection means (for example, according to the decrease in the engine rotation speed). To calculate the lower limit). Then, the maximum value of the calculated value and the lower limit value of the cooling fan rotation speed is selected and a corresponding control signal is output, for example, to control the discharge capacity of the fan hydraulic pump. Therefore, in the present invention, in addition to the effect described in the above (2), the cooling capacity of the condenser or the like is reduced due to the reduction of the engine speed by preventing the cooling fan speed from falling below the lower limit value. Can be suppressed.
  • control means variably controls a discharge capacity of the fan hydraulic pump to thereby rotate the cooling fan. To control.
  • control means variably controls a capacity of the fan hydraulic motor to control the cooling fan (25). Control the number of revolutions.
  • control means controls the cooling fan rotation speed so as to continuously change.
  • control means controls the cooling fan rotational speed so as to change stepwise.
  • the noise of the cooling fan can be reduced, and the necessary amount of cooling air can be reliably ensured.
  • FIG. 1 is a side view showing the overall structure of a hydraulic excavator as an example of a construction machine to which the present invention is applied.
  • Fig. 2 is a hydraulic circuit diagram showing the first embodiment of the cooling device for the construction machine according to the present invention together with the hydraulic drive device.
  • FIG. 4 is a characteristic diagram showing the number of rotations of the cooling fan with respect to the air temperature at the exit of the intercooler, showing a calculation table stored in the controller constituting the first embodiment of the cooling device for the construction machine according to the present invention. It is.
  • FIG. 5 shows a calculation table stored in the controller constituting the first embodiment of the cooling device for the construction machine according to the present invention, and is a characteristic diagram showing the cooling fan rotation speed with respect to the cooling water temperature at the radiator inlet. It is.
  • Fig. 6 is a characteristic diagram showing the number of rotations of the cooling fan with respect to the operating oil temperature at the oil cooler outlet, showing a calculation table stored in the controller constituting the first embodiment of the cooling device for construction equipment of the present invention. It is.
  • FIG. 7 A hydraulic circuit diagram showing a second embodiment of the construction machine cooling device of the present invention together with a hydraulic drive device.
  • FIG. 9 A calculation table stored in the controller constituting the second embodiment of the cooling device for a construction machine according to the present invention, and a characteristic diagram showing the number of rotations of the cooling fan with respect to the outside air temperature.
  • FIG. 10 is a hydraulic circuit diagram showing a third embodiment of a cooling device for a construction machine according to the present invention together with a hydraulic drive device.
  • a calculation table stored in the controller constituting the third embodiment of the cooling device for the construction machine according to the present invention is a characteristic diagram showing the lower limit value of the cooling fan rotation speed with respect to the engine rotation speed. is there.
  • Air temperature sensor Air temperature detection means
  • Cooling water temperature sensor (cooling water temperature detection means)
  • Hydraulic oil temperature sensor (hydraulic oil temperature detection means)
  • FIG. 1 is a side view showing the overall structure of a large excavator to which the present invention is applied.
  • the operator's front side left side in Fig. 1
  • rear side right side in Fig. 1
  • left side paper surface in Fig. 1
  • the right side (front side) and the right side are simply referred to as the front side, rear side, left side, and right side.
  • a large hydraulic excavator includes a lower traveling body 2 having left and right endless track tracks (crawlers) 1L and 1R (only 1L is shown in FIG. 1) as traveling means,
  • the upper swing body 3 that is pivotably mounted on the upper part of the lower traveling body 2 and the swing frame 4 that forms the basic lower structure of the upper swing body 3 are attached so as to be vertically rotatable (can be raised and lowered).
  • a multi-joint type front working machine 5 5.
  • a cap 6 that is arranged on the left side of the front part to form a driver's cab, an upper cover 7 that covers most of the part other than this cap 6, and a rear work machine that is arranged at the rear part of the revolving frame 4.
  • a counterweight 8 for balancing the weight with 5 is provided.
  • the lower traveling body 2 includes a substantially H-shaped track frame 9 and driving wheels 10L and 10R rotatably supported near the rear ends of the left and right sides of the track frame 9 (only 10L is shown in FIG. 1). 1), left and right traveling hydraulic motors (not shown) that drive these drive wheels 10L and 10R, respectively, and a track frame 9 that is rotatably supported in the vicinity of the left and right front ends of each track 1L , 1R, driven wheels (idlers) 11L and 11R (only 11L shown in FIG. 1) rotated by the driving force of driving wheels 10L and 10R, respectively.
  • a swivel bearing (swivel wheel) 12 is disposed in the center of the lower traveling body 2, and the swing that causes the lower traveling body 2 to swivel on the swing frame 4 near the center of the swivel wheel 12.
  • a hydraulic motor (not shown) is built in.
  • the front work machine 5 has a boom 13 whose base end side is coupled to the revolving frame 4 so as to be rotatable about the horizontal axis direction, and the base end side of the boom 13 is rotatable to the distal end side of the boom 13.
  • the boom 13, the arm 14, and the bucket 15 are operated by a pair of left and right boom hydraulic cylinders 16, 16, an arm hydraulic cylinder 17, and a packet hydraulic cylinder 18, respectively.
  • the left and right crawler belts 1L and 1R, the upper swing body 3, the boom 13, the arm 14, and the packet 15 are covered by a hydraulic drive device provided in the hydraulic excavator.
  • the drive member is configured.
  • FIG. 2 is a hydraulic circuit diagram illustrating, with an example of a main part configuration related to driving of the boom 13 in the hydraulic drive device, together with an embodiment of the cooling device for the construction machine according to the present embodiment.
  • an engine 19 a variable displacement hydraulic pump 20 driven by the engine 19, the boom hydraulic cylinder 16 (only one is shown in FIG. 2), a hydraulic pressure A control port that controls the flow of pressure oil to the hydraulic cylinder 16 for the pump and 20 pumps, and an intercooler 22 that cools the compressed air pressurized by the turbocharger 38 installed in the engine 19.
  • a radiator 23 that cools the cooling water of the engine 19, an oil cooler 24 that cools the hydraulic oil, and one (or more) coolings that generate cooling air to the intercooler 22, the radiator 23, and the oil cooler 24.
  • Last P fan 25 fan hydraulic motor 26 that drives this cooling fan 25, and variable capacity fan oil that is driven by the engine 19 and discharges the hydraulic oil to the fan hydraulic motor 26
  • a pressure pump 27, a relief valve 28 for defining the maximum discharge pressure of the fan hydraulic pump 27, and a controller 29 are provided.
  • the radiator 23 and the oil cooler 24 are arranged side by side toward the cooling fan 25, and the intercooler 22 is arranged on the upstream side (left side in FIG. 2) in the cooling air flow direction of the radiator 23 and the oil cooler 24. Has been.
  • the control valve 21 receives, for example, an operation pilot pressure corresponding to the operation of an operation lever (not shown) in the cab, and the pressure from the hydraulic pump 20 to the boom hydraulic cylinder 16 in response thereto.
  • the oil flow is switched.
  • the engine 19 combusts the air sucked through the air cleaner 39, the turbocharger 38, and the suction flow path 30 together with the fuel, and the intercooler 22 provided in the suction flow path 30 includes The compressed air from the turbocharger 38 is cooled.
  • An air temperature sensor 31 for detecting the air temperature is provided at the outlet of the intercooler 22. And a detection signal from the air temperature sensor 31 is output to the controller 29.
  • the engine 19 is provided with a cooling flow path 32 through which cooling water is circulated by a pump or the like (not shown), and the radiator 23 provided in the cooling flow path 32 cools the cooling water. It is supposed to be.
  • a cooling water temperature sensor 33 for detecting the temperature of the cooling water is provided at the inlet of the radiator 23, and a detection signal from the cooling water temperature sensor 33 is output to the controller 29.
  • the cooling water temperature sensor 33 is not limited to the force provided at the inlet of the radiator 23, and may be provided at the outlet of the radiator 23, for example.
  • the oil cooler 24 is provided in a return flow path 35 from the control valve 21 and the hydraulic motor 26 to the hydraulic oil tank 34, and cools the hydraulic oil.
  • a hydraulic oil temperature sensor 36 that detects the temperature of the hydraulic oil is provided at the outlet of the oil cooler 24, and a detection signal from the hydraulic oil temperature sensor 36 is output to the controller 29.
  • the hydraulic oil temperature sensor 36 is provided at the outlet of the oil cooler 24.
  • the present invention is not limited to this.
  • the hydraulic oil temperature sensor 36 may be provided at the inlet of the oil cooler 24, the hydraulic oil tank 34, or the like.
  • the controller 29 is a calculation table that is preset and stored for the detection signals input from the air temperature sensor 31, the coolant temperature sensor 33, and the hydraulic oil temperature sensor 36 (for details, see FIGS. A predetermined calculation process is performed based on FIG. 6), and the generated control signal is output to the capacity control device 37 of the fan hydraulic pump 27. The control procedure of such a controller 29 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the control processing contents of the controller 29.
  • FIGS. 4 to 6 show calculation tables stored in the controller 29, and cooling with respect to the air temperature at the outlet of the intercooler 22 is shown.
  • FIG. 6 is a characteristic diagram showing the fan rotation speed, the cooling fan rotation speed with respect to the coolant temperature at the inlet of the radiator 23, and the cooling fan rotation speed with respect to the hydraulic oil temperature at the oil cooler 24 outlet.
  • step 100 the cooling temperature of the air temperature T at the outlet of the intercooler 22 input from the air temperature sensor 31 is determined based on the calculation table shown in FIG. Calculate the first calculation value of unrotation speed. Specifically, when the air temperature T at the outlet of the intercooler 22 is equal to or lower than the first control air temperature T, the cooling fan speed N is the minimum speed.
  • the cooling fan speed ⁇ is the minimum speed.
  • step 110 the cooling fan rotation is performed based on the calculation table shown in Fig. 5 with respect to the cooling water temperature T at the inlet of the radiator 23 input from the cooling water temperature sensor 33.
  • the cooling fan speed N is the minimum speed N.
  • the cooling fan speed N becomes the maximum speed N, and the cooling water temperature at the inlet of the radiator 23
  • the cooling fan speed ⁇ is the minimum speed ⁇
  • step 120 the cooling fan rotation is performed based on the calculation table shown in FIG. 6 with respect to the hydraulic oil temperature T at the outlet of the oil cooler 24 input from the hydraulic oil temperature sensor 36.
  • Cooling fan speed N is the minimum speed N when the temperature is lower than the first control hydraulic fluid temperature T
  • step 130 the highest value among the calculated values N, N, N of the cooling fan rotational speed is obtained.
  • Step 140 Select a large value and proceed to Step 140 to generate a corresponding control signal and output it to the capacity controller 37 of the fan hydraulic pump 27.
  • the capacity control device 37 of the fan hydraulic pump 27 adjusts the discharge amount per rotation by operating the tilt angle (the displacement volume) of the swash plate of the fan hydraulic pump 27 in accordance with the input control signal. It comes to adjust.
  • the fan hydraulic motor 26 is driven according to the discharge capacity of the fan hydraulic pump 27, and the rotation speed of the cooling fan 25 is controlled so that the cooling fan rotation speed selected in step 130 is reached.
  • the air temperature sensor 31 constitutes an air temperature detecting means for detecting the air temperature at the outlet of the intercooler described in the claims
  • the cooling water temperature sensor 33 is the cooling water of the radiator.
  • the coolant temperature detecting means for detecting the temperature is constituted
  • the hydraulic oil temperature sensor 36 constitutes the hydraulic oil temperature detecting means for detecting the hydraulic oil temperature of the oil cooler.
  • the control function shown in FIG. 3 of the controller 29 inputs the detected values of the air temperature detecting means, the cooling water temperature detecting means, and the hydraulic oil temperature detecting means, and the cooling fan rotational speed corresponding to each of the detected values. Control means for outputting a control signal corresponding to the maximum value among the calculated values is configured.
  • the air temperature T at the outlet of the intercooler 22 the coolant temperature T at the inlet of the radiator 23, and the hydraulic oil temperature at the outlet of the oil cooler 24
  • the number of rotations of the cooling fan 25 is controlled according to T. This allows Intercooler 22, Raje
  • the cooling water temperature T and hydraulic oil temperature T are high and the air temperature T immediately after the engine is stopped.
  • an unnecessary increase in the number of rotations of the cooling fan can be prevented as compared with a case where an engine direct acting type cooling fan is provided, and thereby noise of the cooling fan 22 can be reduced.
  • the cooling fan for the intercooler, the radiator, and the oil cooler can be shared to reduce the number of parts, and the noise of the cooling fan 22 can be reduced.
  • the air conditioner This is an embodiment in which a condenser for cooling the refrigerant is additionally provided.
  • FIG. 7 is a hydraulic circuit diagram showing the construction machine cooling device according to the present embodiment together with the hydraulic drive device.
  • parts that are the same as in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted as appropriate.
  • the air conditioner device 40 for the cab, the condenser 41 for cooling the refrigerant of the air conditioner device 40, and the output shaft of the engine 19 are provided so as to be detachable from the air conditioner device 40.
  • a compressor 42 that compresses the refrigerant and supplies it to the condenser 41, and an air temperature sensor 43 and a force S, which are provided between the air tailor 39 and the turbocharger 38 and detect the outside air temperature, are provided.
  • the condenser 41 is arranged upstream of the radiator 23 and the oil cooler 24 in the flow direction of the cooling air (left side in FIG. 7), and is arranged in parallel with the intercooler 22.
  • the air conditioner 40 includes a driving switch that can be operated by the driver, a blower that blows cooling air into the driving chamber, and a control unit that drives and controls the compressor 42, the blower, and the like. And have. For example, when the operation switch is turned on, a drive command signal (control signal) for driving the compressor 42 is output from the control unit to the compressor 42 and the controller 44, respectively.
  • the compressor 42 is connected to the output shaft of the engine 19 in response to the drive command signal and is driven.
  • the controller 44 is a calculation table that is preset for each of the detection signals input from the air temperature sensor 31, the coolant temperature sensor 33, the hydraulic oil temperature sensor 36, the outside air temperature sensor 43, etc. A predetermined calculation process is performed based on the above-described FIGS. 4 to 6 and FIG. 9 described later), and the generated control signal is output to the capacity control device 37 of the fan hydraulic pump 27.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the control processing contents of the controller 44
  • FIG. 9 shows one of the calculation tables stored in the controller 44.
  • the cooling fan rotation with respect to the outside air temperature is shown in FIG. It is a characteristic view showing a number.
  • step 200 the cooling fan for the air temperature T at the outlet of the intercooler 22 2 input from the air temperature sensor 31 is calculated based on the calculation table shown in FIG. Calculate the first calculation value of the number of revolutions and proceed to Step 210 to calculate the coolant temperature T at the inlet of the radiator 23 input from the coolant temperature sensor 33 and the calculation tape shown in Fig. 5 above.
  • the second calculated value N of the cooling fan speed is calculated based on the
  • Hydraulic oil temperature sensor 36 input oil cooler 24 outlet hydraulic oil temperature T
  • step 230 it is determined whether the air conditioner 40 is driven by determining whether the power of the air conditioner 40 and the drive command signal for the compressor 42 are input.
  • the determination at step 230 is satisfied, and the routine proceeds to step 240.
  • step 240 the calculation shown in Fig. 9 is performed on the outside air temperature T input from the outside air temperature sensor 43.
  • the cooling fan speed N is the minimum speed.
  • the cooling fan speed N is within the range from the minimum speed N to the maximum speed N.
  • step 250 the process proceeds to step 250, and among the calculated values ⁇ , ⁇ , ⁇ , and ⁇ of the cooling fan rotation speed
  • Step 260 Select the maximum value of 1 2 3 4 and proceed to Step 260 to generate a corresponding control signal and output it to the capacity controller 37 of the fan hydraulic pump 27.
  • the fan hydraulic motor 26 is driven according to the discharge capacity of the fan hydraulic pump 27, and the rotation speed of the cooling fan 25 is controlled so as to be the cooling fan rotation speed selected in step 250 above.
  • Step 270 the calculated value of the cooling fan speed ⁇ , ,, ⁇ (in other words,
  • step 260 a corresponding control signal is generated and output to the capacity control device 37 of the fan hydraulic pump 27.
  • the fan hydraulic motor 26 is driven, and the number of revolutions of the cooling fan 25 is controlled so that the number of revolutions of the cooling fan selected in step 270 is reached.
  • the outside air temperature sensor 43 constitutes outside air temperature detecting means for detecting the outside air temperature described in the claims.
  • the control function shown in FIG. 8 of the controller 44 is the detection value of the air temperature detecting means, the cooling water temperature detecting means, the hydraulic oil temperature detecting means, and the outside air temperature detecting means when the air conditioner is operating. Is input, and a control signal corresponding to the maximum value of the calculated values of the cooling fan rotation speed corresponding to each of the detected values is output.
  • the detection values of the temperature detection means, hydraulic oil temperature detection means, and outside air temperature detection means are input, and the control signal corresponding to the maximum value among the calculated values of the cooling fan speed corresponding to each of the detection values is output.
  • the control means is configured.
  • the speed of the cooling fan 25 is controlled according to the hydraulic oil temperature T at the outlet of the cooler 24. This
  • the amount of cooling air necessary for the intercooler 22, the radiator 23, and the oil cooler 24 can be ensured as in the first embodiment.
  • the air conditioner 40 when the air conditioner 40 is driven, the air temperature T at the outlet of the intercooler 22, the cooling water temperature T at the inlet of the radiator 23,
  • Oil cooler 24 Number of rotations of cooling fan 25 according to hydraulic oil temperature T and outside air temperature T at outlet
  • an unnecessary increase in the number of rotations of the cooling fan can be prevented as compared with a case where an engine direct acting type cooling fan is provided, and thereby noise of the cooling fan 22 can be reduced.
  • the cooling fan for the intercooler, the radiator, the oil cooler, and the condenser can be shared to reduce the number of parts, and further the noise of the cooling fan 22 can be reduced.
  • the controller 44 inputs a drive command signal for the compressor 42 from the air conditioner 40 to determine whether or not the air conditioner 40 is driven.
  • this is not a limitation. That is, for example, it may be determined whether the air conditioner 40 is driven by inputting a signal corresponding to the ON state of the operation switch of the air conditioner 40 or a signal corresponding to the driving of the blower. In such a case, the same effect as described above can be obtained.
  • a lower limit value of the calculated value of the cooling fan speed (hereinafter referred to as a lower limit value of the cooling fan speed) is set according to the engine speed.
  • FIG. 10 is a hydraulic circuit diagram showing the construction machine cooling device according to the present embodiment together with the hydraulic drive device.
  • parts that are the same as in the first and second embodiments are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted as appropriate.
  • an engine speed sensor 45 (engine speed detecting means) for detecting the speed of the engine 19 is provided, and the detection signal is output to the controller 44A.
  • the controller 44A is preset and stored with respect to detection signals input from the air temperature sensor 31, the coolant temperature sensor 33, the hydraulic oil temperature sensor 36, the outside air temperature sensor 43, the engine speed sensor 45, and the like. Based on the calculation table (for details, see Figs. 4 to 6 and 9 and Fig. 12 described later), and the generated control signal is used to control the capacity of the hydraulic pump 27 for the fan. Output to device 37.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the control processing contents of the controller 44A.
  • FIG. 12 shows one of the calculation tables stored in the controller 44A, and shows the cooling fan rotation speed relative to the engine rotation speed. It is a characteristic view showing a lower limit.
  • step 300 the cooling temperature of the air temperature T at the outlet of the intercooler 22 input from the air temperature sensor 31 is determined based on the calculation table shown in FIG.
  • the first calculated value N of the engine speed is calculated, and the process proceeds to step 310 where the coolant temperature sensor 33
  • the calculator tape shown in Fig. 5 above is used for the coolant temperature T at the inlet of the radiator 23
  • the second calculated value N of the cooling fan speed is calculated based on the
  • Hydraulic oil temperature sensor 36 input oil cooler 24 outlet hydraulic oil temperature T
  • step 330 it is determined whether or not the air conditioner device 40 is driven. If the air conditioner 40 is operating, the determination at step 330 is satisfied, and the routine proceeds to step 340.
  • step 340 the outside air temperature T input from the outside air temperature sensor 43 is
  • step 350 the lower limit value N of the cooling fan speed is determined based on the calculation table shown in FIG. 12 for the engine speed E input from the engine speed sensor 45.
  • the first lower limit rotational speed N (for example, the minimum rotational speed N during high idle operation).
  • the engine speed E is the second engine speed E (for example, the engine speed b during low idle operation b
  • the lower limit value N of the cooling fan speed is the second lower speed limit N (e.g.
  • Step 360 the process proceeds to Step 360, where the calculated values N, N, N, N and
  • step 380 the calculated values of the cooling fan speed N, N,
  • Step 370 Select the maximum value (except 3 4) and go to Step 370 to generate the corresponding control signal and output it to the capacity controller 37 of the hydraulic pump 27 for fan.
  • the fan hydraulic pump The fan hydraulic motor 26 is driven in accordance with the discharge capacity 27, and the rotation speed of the cooling fan 25 is controlled so as to be the cooling fan rotation speed selected in step 380.
  • the amount of cooling air necessary for the intercooler 22, the radiator 23, and the oil cooler 24 when the air-con device 40 is stopped as in the second embodiment.
  • the air conditioner 40 is driven, it is possible to reliably secure the cooling air volume required for the intercooler 22, the radiator 23, the oil cooler 24, and the condenser 41.
  • the noise of the cooling fan 22 can be reduced as compared with a case where an engine direct acting type cooling fan is provided.
  • a lower limit value N of the cooling fan speed that increases as the engine speed E decreases is calculated, and the cooling fan speed is increased.
  • the controller 44A selects the maximum value among the calculated values N 1, N 2, N 3, N 5 and N of the cooling fan rotation speed when the air conditioner 40 is driven.
  • control process for outputting the corresponding control signal has been described as an example, but the present invention is not limited to this. That is, for example, the maximum of the calculated values N, N, N, N of the cooling fan rotation speed
  • the calculated value of the selected cooling fan speed is N, N, or N.
  • the larger of the calculated value N and the lower limit value N for the cooling fan speed is output.
  • Control processing may be performed such that a control signal corresponding to this is output. In such a case, the same effect as described above can be obtained.
  • the controller 44A when the air conditioner 40 is stopped, calculates the cooling fan rotational speed N corresponding to the intercooler 22, the radiator 23, and the oil cooler 24. Select the maximum value of N and N and set the corresponding control signal
  • the force described using the output control process as an example is not limited to this. That is, for example, the lower limit value N of the cooling fan speed is calculated according to the engine speed E detected by the engine speed sensor 45, and the calculated values N, N, N and the lower limit value N of the cooling fan speed are calculated. The most
  • Control processing may be performed in which a large value is selected and a control signal corresponding to this value is output. Also on The engine speed sensor may be provided in the first embodiment to perform the same control process. In these cases, the same effect as described above can be obtained.
  • variable capacity fan hydraulic pump 27 is controlled to control the rotation speed of the cooling fan 25
  • present invention is not limited thereto. That is, for example, a constant capacity fan hydraulic pump and a variable capacity fan hydraulic motor may be provided, and the capacity of the fan hydraulic motor may be controlled to control the rotation speed of the cooling fan. ,. In such a case, the same effect as described above can be obtained.

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Abstract

 冷却ファンの騒音を低減することができ、かつ必要な冷却風量を確実に確保することができる建設機械の冷却装置を提供する。  インタークーラ22、ラジエータ23、及びオイルクーラ24への冷却風を生起する冷却ファン25と、冷却ファン25を駆動するファン用油圧モータ26と、ファン用油圧モータ26への圧油を吐出するファン用油圧ポンプ27と、インタークーラ22出口の空気温度T1を検出する空気温度センサ31と、ラジエータ23の冷却水温度T2を検出する冷却水温度センサ33と、オイルクーラ24の作動油温度T3を検出する作動油温度センサ36と、空気温度センサ31、冷却水温度センサ33、及び作動油温度センサ36の検出値T1,T2,T3のそれぞれに対応する冷却ファン回転数の演算値N1,N2,N3のうちの最大値に対応する制御信号を出力するコントローラ29とを備える。

Description

明 細 書
建設機械の冷却装置
技術分野
[0001] 本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に係わり、詳細には、インタークーラ
、ラジェータ、及びオイルクーラ等の熱交換器への冷却風を生起する冷却ファンを備 えた建設機械の冷却装置に関する。
背景技術
[0002] 建設機械、例えば油圧ショベルは、ブーム、アーム、バケツト等のフロント作業機や 上部旋回体を、油圧シリンダや油圧モータ等の油圧ァクチユエータによって動作させ る。これら油圧ァクチユエータは、エンジンによって駆動される油圧ポンプからの吐出 圧油によって作動される。上部旋回体は、カバーで覆われており、エンジンや油圧ポ ンプは、カバー内に設けたエンジン室に配置されている。通常、この種の建設機械で は、エンジンの冷却を行うために、エンジン室内に設けた冷却ファンを駆動して、カバ 一に設けた吸気孔から外気を導入し冷却風を生起する。このとき冷却ファンとしては 、エンジンのクランク軸からの駆動力で回転されるいわゆる軸流ファン(プロペラファ ン)が用いられることが多い。冷却ファンによって生起された冷却風は、エンジン室内 に導入された後、各種熱交換器を通過して冷却し、カバーに設けた排気孔からェン ジン室外部に排出される。熱交換器には、例えば、エンジンに搭載されたターボチヤ 一ジャで加圧された圧縮空気を冷却するインタークーラ、エンジンの冷却水を冷却す るラジェータ、油圧駆動装置の作動油を冷却するオイルクーラ等がある。
[0003] ところで、上記エンジン直動型の冷却ファンの場合、冷却ファンの回転数がェンジ ン回転数に比例する。そのため、ラジェータでの冷却水やオイルクーラでの作動油 が過冷却となったり、また暖気運転によけいな時間がかかったりしていた。そこで、冷 却ファンをエンジン回転力 独立して駆動するものとして、従来例えば、ラジェータ及 びオイルクーラを強制冷却する冷却ファンと、この冷却ファンを駆動するファン用油圧 モータと、このファン用油圧モータの回転数を制御可能な可変容量型のファン用油 圧ポンプと、冷却水の温度を検出する冷却水温度センサと、作動油の温度を検出す る作動油温度センサと、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサと、これ らセンサの検出信号を入力し、冷却水温度、作動油温度、及びエンジン回転数に応 じてファン用油圧ポンプの吐出容量指令値を演算して出力し、可変容量型のファン 用油圧ポンプにより冷却ファンの回転数を連続的に制御するコントローラとを備えた 構成が提唱されてレ、る (例えば、特許文献 1参照)。
[0004] 特許文献 1 :特開 2001— 182535号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 近年、ヨーロッパでの騒音規制(EN)の基準が厳しくなりつつある。そのため、特に 大きな冷却能力が要求される大型の油圧ショベル等において上記エンジン直動型の 冷却ファンを設けた場合、騒音原因の大半を占める冷却ファン以外の部分の工夫( 例えばエンジン室に設けた防音部材及び防音構造等)だけでは低騒音化に限界が あり、騒音規制の基準を満たすことは困難であった。
[0006] また、上記従来技術では、ラジェータ及びオイルクーラを強制冷却する油圧駆動型 の冷却ファンを設け、冷却水温度、作動油温度、及びエンジン回転数に応じて冷却 ファンの回転数を制御するようになっている。ところ力 s、インタークーラに関しては、明 確に記載されていない。そこで、例えば油圧駆動型の冷却ファンで生起された冷却 風がラジェータ及びオイルクーラだけでなくインタークーラも冷却するように配設した 場合を想定する。このような場合、例えばエンジン始動時で冷却水温度及び作動油 温度が低いときは、たとえ外気温度が高い状態であっても冷却ファンの回転数が低く なり、インタークーラに必要な冷却風量が確保されない可能性がある。そのため、改 善の余地があった。
[0007] 本発明は、上記の事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却ファンの騒 音を低減することができ、必要な冷却風量を確実に確保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。
課題を解決するための手段
[0008] (1)上記目的を達成するために、本発明は、エンジンに搭載されたターボチャージ ャで加圧された圧縮空気を冷却するインタークーラと、前記エンジンの冷却水を冷却 するラジェータと、油圧駆動装置の作動油を冷却するオイルクーラと、前記インターク ーラ、ラジェータ、及びオイルクーラへの冷却風を生起する冷却ファンと、この冷却フ アンを駆動するファン用油圧モータと、このファン用油圧モータへの圧油を吐出する ファン用油圧ポンプと、前記インタークーラの出口の空気温度を検出する空気温度 検出手段と、前記ラジェータの冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段と、前記 オイルクーラの作動油温度を検出する作動油温度検出手段と、前記空気温度検出 手段、冷却水温度検出手段、及び作動油温度検出手段の検出値を入力し、その検 出値のそれぞれに対応する冷却ファン回転数の演算値のうちの最大値に対応する 制御信号を出力する制御手段とを備える。
[0009] 本発明においては、インタークーラ、ラジェータ、及びオイルクーラへの冷却風を生 起する冷却ファンと、この冷却ファンを駆動するファン用油圧モータと、このファン用 油圧モータへの圧油を吐出する例えば可変容量型のファン用油圧ポンプとを設ける 。制御手段は、空気温度検出手段で検出したインタークーラの出口の空気温度に応 じてインタークーラに対応する冷却ファン回転数を演算し、冷却水温度検出手段で 検出したラジェータの冷却水温度に応じてラジェータに対応する冷却ファン回転数 を演算し、作動油温度検出手段で検出したオイルクーラの作動油温度に応じてオイ ルクーラに対応する冷却ファン回転数を演算する。そして、制御手段は、これら冷却 ファン回転数の演算値のうちの最大値を選択して対応する制御信号を出力し、例え ばファン用油圧ポンプの吐出容量を制御する。これにより、ファン用油圧モータが駆 動し、冷却ファンの回転数が例えば連続的に変化するように制御される。
[0010] このように本発明においては、インタークーラの出口の空気温度、ラジェ一タの冷 却水温度、及びオイルクーラの作動油温度に応じて冷却ファンの回転数を制御する ので、インタークーラ、ラジェータ、及びオイルクーラに必要な冷却風量を確実に確 保すること力 Sできる。また、例えばエンジン直動型の冷却ファンを設ける場合と比べ、 冷却ファン回転数の不要な増大を防止することができ、これによつて冷却ファンの騒 音を低減することができる。
[0011] (2)上記目的を達成するために、また本発明は、エンジンに搭載されたターボチヤ 一ジャで加圧された圧縮空気を冷却するインタークーラと、前記エンジンの冷却水を 冷却するラジェータと、油圧駆動装置の作動油を冷却するオイルクーラと、運転室用 のエアコン装置の冷媒を冷却するコンデンサと、前記インタークーラ、ラジェータ、ォ イルクーラ、及びコンデンサへの冷却風を生起する冷却ファンと、この冷却ファンを駆 動するファン用油圧モータと、このファン用油圧モータへの圧油を吐出するファン用 油圧ポンプと、前記インタークーラの出口の空気温度を検出する空気温度検出手段 と、前記ラジェータの冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段と、前記オイルク ーラの作動油温度を検出する作動油温度検出手段と、外気温度を検出する外気温 度検出手段と、前記エアコン装置が駆動しているときは、前記空気温度検出手段、 冷却水温度検出手段、作動油温度検出手段、及び外気温度検出手段の検出値を 入力し、その検出値のそれぞれに対応する冷却ファン回転数の演算値のうちの最大 値に対応する制御信号を出力し、前記エアコン装置が停止しているときは、前記空 気温度検出手段、冷却水温度検出手段、及び作動油温度検出手段の検出値を入 力し、その検出値のそれぞれに対応する冷却ファン回転数の演算値のうちの最大値 に対応する制御信号を出力する制御手段とを備える。
本発明においては、上記(1)の構成に加え、運転室用のエアコン装置の冷媒を冷 却するコンデンサを設ける。このコンデンサは、インタークーラ、ラジェータ、及びオイ ルクーラと同様、ファン用油圧モータによって駆動する冷却ファンが生起する冷却風 で冷却される。制御手段は、エアコン装置が停止しているときは、上記(1)と同様、空 気温度検出手段、冷却水温度検出手段、及び作動油温度検出手段の検出値に応 じてインタークーラ、ラジェータ、及びオイルクーラにそれぞれ対応する冷却ファン回 転数を演算する。そして、これら冷却ファン回転数の演算値のうちの最大値を選択し て対応する制御信号を出力し、例えばファン用油圧ポンプの吐出容量を制御する。 一方、エアコン装置が駆動しているときは、インタークーラ、ラジェータ、及びオイルク ーラにそれぞれ対応する冷却ファン回転数を演算するとともに、外気温度検出手段 で検出した外気温度に応じてコンデンサに対応する冷却ファン回転数を演算する。 そして、これら冷却ファン回転数の演算値のうちの最大値を選択して対応する制御信 号を出力し、例えばファン用油圧ポンプの吐出容量を制御する。これにより、ファン用 油圧モータが駆動し、冷却ファンの回転数が例えば連続的に変化するように制御さ れる。
[0013] このように本発明においては、エアコン装置の停止時は、上記(1)同様、インターク ーラ、ラジェータ、及びオイルクーラに必要な冷却風量を確実に確保することができ る。一方、エアコン装置の駆動時は、インタークーラ、ラジェータ、オイルクーラ、及び コンデンサに必要な冷却風量を確実に確保することができる。また、上記(1)同様、 例えばエンジン直動型の冷却ファンを設ける場合と比べ、冷却ファン回転数の不要 な増大を防止することができ、これによつて冷却ファンの騒音を低減することができる
[0014] (3)上記目的を達成するために、また本発明は、エンジンに搭載されたターボチヤ 一ジャで加圧された圧縮空気を冷却するインタークーラと、前記エンジンの冷却水を 冷却するラジェータと、油圧駆動装置の作動油を冷却するオイルクーラと、運転室用 のエアコン装置の冷媒を冷却するコンデンサと、前記インタークーラ、ラジェータ、ォ イルクーラ、及びコンデンサへの冷却風を生起する冷却ファンと、この冷却ファンを駆 動するファン用油圧モータと、このファン用油圧モータへの圧油を吐出するファン用 油圧ポンプと、前記インタークーラの出口の空気温度を検出する空気温度検出手段 と、前記ラジェータの冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段と、前記オイルク ーラの作動油温度を検出する作動油温度検出手段と、外気温度を検出する外気温 度検出手段と、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記 エアコン装置が駆動しているときは、前記空気温度検出手段、冷却水温度検出手段 、作動油温度検出手段、及び外気温度検出手段の検出値のそれぞれに対応する冷 却ファン回転数の演算値と前記エンジン回転数検出手段の検出値に対応する冷却 ファン回転数の下限値とのうちの最大値に対応する制御信号を出力し、前記エアコ ン装置が停止しているときは、前記空気温度検出手段、冷却水温度検出手段、及び 作動油温度検出手段の検出値のそれぞれに対応する冷却ファン回転数の演算値の うちの最大値に対応する制御信号を出力する制御手段とを備える。
[0015] エンジン回転数に応じて、ファン用油圧ポンプの吐出容量は変動し、冷却ファン回 転数が変動する。すなわち、エンジン回転数が低下すると、インタークーラ、ラジェ一 タ、オイルクーラ、及びコンデンサの冷却能力が低下する。ところ力 例えばローアイ ドル運転時のようにエンジン回転数が低い場合にも負荷が高くなる可能性のあるエア コン装置においては、コンデンサの冷却能力の低下を抑えたい要望があった。そこで 本発明においては、制御手段は、エアコン装置の駆動時は、空気温度検出手段、冷 却水温度検出手段、作動油温度検出手段、及び外気温度検出手段の検出値に応 じてインタークーラ、ラジェータ、オイルクーラ、及びコンデンサにそれぞれ対応する 冷却ファン回転数を演算するとともに、エンジン回転数検出手段で検出したエンジン 回転数に応じて冷却ファン回転数の下限値 (例えばエンジン回転数の低下に応じて 上昇するような下限値)を演算する。そして、上述した冷却ファン回転数の演算値及 び下限値のうちの最大値を選択して対応する制御信号を出力し、例えばファン用油 圧ポンプの吐出容量を制御する。したがって本発明においては、上記(2)で説明し た効果に加え、冷却ファン回転数が下限値を下回らないようにすることにより、ェンジ ン回転数の低下に伴うコンデンサ等の冷却能力の低下を抑えることができる。
[0016] (4)上記(1)〜(3)のいずれか 1つにおいて、好ましくは、前記制御手段は、前記フ アン用油圧ポンプの吐出容量を可変制御することにより前記冷却ファンの回転数を 制御する。
[0017] (5)上記(1)〜(3)のいずれか 1つにおいて、好ましくは、前記制御手段は、前記フ アン用油圧モータの容量を可変制御することにより前記冷却ファン (25)の回転数を 制御する。
[0018] (6)上記(1)〜(3)のいずれか 1つにおいて、好ましくは、前記制御手段は、前記冷 却ファン回転数が連続的に変化するように制御する。
[0019] (7)上記(1)〜(3)のいずれか 1つにおいて、また好ましくは、前記制御手段は、前 記冷却ファン回転数が段階的に変化するように制御する。
発明の効果
[0020] 本発明によれば、冷却ファンの騒音を低減することができ、かつ必要な冷却風量を 確実に確保することができる。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]本発明の適用対象である建設機械の一例として油圧ショベルの全体構造を表 す側面図である。 園 2]本発明の建設機械の冷却装置の第 1の実施形態を油圧駆動装置とともに表す 油圧回路図である。
園 3]本発明の建設機械の冷却装置の第 1の実施形態を構成するコントローラにおけ る制御処理内容を表すフローチャートである。
園 4]本発明の建設機械の冷却装置の第 1の実施形態を構成するコントローラに記 憶された演算テーブルを示すものであり、インタークーラ出口の空気温度に対する冷 却ファン回転数を表す特性図である。
園 5]本発明の建設機械の冷却装置の第 1の実施形態を構成するコントローラに記 憶された演算テーブルを示すものであり、ラジェータ入口の冷却水温度に対する冷 却ファン回転数を表す特性図である。
園 6]本発明の建設機械の冷却装置の第 1の実施形態を構成するコントローラに記 憶された演算テーブルを示すものであり、オイルクーラ出口の作動油温度に対する 冷却ファン回転数を表す特性図である。
園 7]本発明の建設機械の冷却装置の第 2の実施形態を油圧駆動装置とともに表す 油圧回路図である。
園 8]本発明の建設機械の冷却装置の第 2の実施形態を構成するコントローラにおけ る制御処理内容を表すフローチャートである。
園 9]本発明の建設機械の冷却装置の第 2の実施形態を構成するコントローラに記 憶された演算テーブルを示すものであり、外気温度に対する冷却ファン回転数を表 す特性図である。
園 10]本発明の建設機械の冷却装置の第 3の実施形態を油圧駆動装置とともに表 す油圧回路図である。
園 11]本発明の建設機械の冷却装置の第 3の実施形態を構成するコントローラにお ける制御処理内容を表すフローチャートである。
園 12]本発明の建設機械の冷却装置の第 3の実施形態を構成するコントローラに記 憶された演算テーブルを示すものであり、エンジン回転数に対する冷却ファン回転数 の下限値を表す特性図である。
符号の説明 19 エンジン
22 インタークーラ
23 ラジェータ
24 オイルクーラ
25 冷却ファン
26 ファン用油圧モータ
27 ファン用油圧ポンプ
29 コントローラ (制御手段)
31 空気温度センサ(空気温度検出手段)
33 冷却水温度センサ(冷却水温度検出手段)
36 作動油温度センサ(作動油温度検出手段)
38 ターボチャージャ
40 エアコン装置
41 コンデンサ
43 外気温度センサ (外気温度検出手段)
44 コントローラ (制御手段)
44A コントローラ (制御手段)
45 エンジン回転数センサ(エンジン回転数検
E エンジン回転数
N 冷却ファン回転数の第 1演算値
1
N 冷却ファン回転数の第 2演算値
2
N 冷却ファン回転数の第 3演算値
3
N 冷却ファン回転数の第 4演算値
4
N 冷却ファン回転数の下限値
5
T インタークーラ出口の空気温度
1
T ラジェータ入口の冷却水温度
2
T オイルクーラ出口の作動油温度
3
T 外気温度
4 発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
[0024] 本発明の第 1の実施形態を図 1〜図 6により説明する。
図 1は、本発明の適用対象である大型の油圧ショベルの全体構造を表す側面図で ある。なお、以降、油圧ショベルが図 1に示す状態にて操作者が運転席に着座した 場合における操作者の前側(図 1中左側)、後側(図 1中右側)、左側(図 1中紙面に 向かって手前側)、右側(図 1中紙面に向かって奥側)を、単に前側、後側、左側、右 側と称する。
[0025] この図 1において、大型の油圧ショベルは、走行手段としての左'右の無限軌道履 帯(クローラ) 1L, 1R (但し 1Lのみ図 1に図示)を備えた下部走行体 2と、この下部走 行体 2の上部に旋回可能に搭載された上部旋回体 3と、この上部旋回体 3の基礎下 部構造をなす旋回フレーム 4に上下方向に回動可能に (俯仰可能に)取り付けられた 多関節型のフロント作業機 5とを備えている。また、旋回フレーム 4上には、その前部 左側に配置され運転室を形成するキヤブ 6と、このキヤブ 6以外の大部分を覆う上部 カバー 7と、旋回フレーム 4の後部に配置されフロント作業機 5との重量バランスをとる ためのカウンタウェイト 8とが設けられている。
[0026] 下部走行体 2は、略 H字形状のトラックフレーム 9と、このトラックフレーム 9の左-右 両側の後端近傍に回転自在に支持された駆動輪 10L, 10R (但し 10Lのみ図 1に図 示)と、これら駆動輪 10L, 10Rをそれぞれ駆動する左 ·右走行用油圧モータ(図示 せず)と、トラックフレーム 9の左 ·右両側の前端近傍に回転自在に支持され、履帯 1L , 1Rを介し駆動輪 10L, 10Rの駆動力でそれぞれ回転される従動輪 (アイドラ) 11L , 11R (但し 11Lのみ図 1に図示)とを備えている。また、下部走行体 2の中央部には 旋回台軸受(旋回輪) 12が配置され、この旋回輪 12の中心近傍の旋回フレーム 4上 に、下部走行体 2に対し旋回フレーム 4を旋回させる旋回用油圧モータ(図示せず) が内蔵されている。
[0027] フロント作業機 5は、その基端側が旋回フレーム 4上に水平軸方向を中心にして回 動可能に結合されたブーム 13と、ブーム 13の先端側にその基端側が回動可能に結 合されたアーム 14と、アーム 14の先端側にその基端側が回動可能に結合されたバ ケット 15とを備えてレヽる。そして、これらブーム 13、アーム 14、およびバケツト 15は、 それぞれ左右一対のブーム用油圧シリンダ 16, 16、アーム用油圧シリンダ 17、およ びパケット用油圧シリンダ 18により動作する。
[0028] 以上説明した構成において、左'右履帯 1L, 1R、上部旋回体 3、ブーム 13、ァー ム 14、及びパケット 15は、この油圧ショベルに備えられた油圧駆動装置により駆動さ れる被駆動部材を構成してレ、る。
[0029] 図 2は、上記油圧駆動装置のうちブーム 13の駆動に係わる要部構成を例にとり、本 実施形態による建設機械の冷却装置の一実施形態とともに表す油圧回路図である。
[0030] この図 2において、エンジン 19と、このエンジン 19によって駆動される可変容量型 の油圧ポンプ 20と、上記ブーム用油圧シリンダ 16 (図 2では、代表して 1つのみ図示 )と、油圧ポンプ 20力、らブーム用油圧シリンダ 16への圧油の流れを制御するコント口 一ノレバノレブ 21と、エンジン 19に搭載されたターボチャージャ 38で加圧された圧縮空 気を冷却するインタークーラ 22と、エンジン 19の冷却水を冷却するラジェータ 23と、 作動油を冷却するオイルクーラ 24と、インタークーラ 22、ラジェータ 23、及びオイル クーラ 24への冷却風を生起する例えば 1つ(複数可)の冷去 Pファン 25と、この冷却フ アン 25を駆動するファン用油圧モータ 26と、エンジン 19によって駆動されファン用油 圧モータ 26への圧油を吐出する可変容量型のファン用油圧ポンプ 27と、ファン用油 圧ポンプ 27の吐出圧の最大値を規定するリリーフ弁 28と、コントローラ 29とが設けら れている。なお、ラジェータ 23及びオイルクーラ 24は、冷却ファン 25に向けて横に 並んで配置され、ラジェータ 23及びオイルクーラ 24における冷却風の流れ方向上 流側(図 2中左側)にインタークーラ 22が配置されている。
[0031] コントロールバルブ 21は、例えば、運転室内の操作レバー(図示せず)の操作に応 じた操作パイロット圧が入力され、これに応じて油圧ポンプ 20からブーム用油圧シリ ンダ 16への圧油の流れを切り換えるようになつている。
[0032] エンジン 19は、エアクリーナ 39、ターボチャージャ 38、及び吸入流路 30を介し吸 入した空気を燃料とともに燃焼するようになっており、この吸入流路 30に設けられた 上記インタークーラ 22がターボチャージャ 38からの圧縮空気を冷却するようになって いる。また、インタークーラ 22の出口には、空気温度を検出する空気温度センサ 31 が設けられ、この空気温度センサ 31からの検出信号がコントローラ 29に出力されるよ うになつている。
[0033] またエンジン 19には、冷却水がポンプ等(図示せず)によって循環される冷却流路 32が設けられており、この冷却流路 32に設けられた上記ラジェータ 23が冷却水を 冷却するようになっている。また、ラジェータ 23の入口には、冷却水の温度を検出す る冷却水温度センサ 33が設けられ、この冷却水温度センサ 33からの検出信号がコ ントローラ 29に出力されるようになっている。なお、本実施形態では、冷却水温度セ ンサ 33をラジェータ 23の入口に設けた力 これに限られず、例えばラジェータ 23の 出口等に設けてもよい。
[0034] 上記オイルクーラ 24は、コントロールバルブ 21及び油圧モータ 26等からの作動油 タンク 34への戻し流路 35に設けられており、作動油を冷却するようになっている。ま た、オイルクーラ 24の出口には、作動油の温度を検出する作動油温度センサ 36が 設けられ、この作動油温度センサ 36からの検出信号がコントローラ 29に出力されるよ うになつている。なお、本実施形態では、作動油温度センサ 36をオイルクーラ 24の 出口に設けたが、これに限られず、例えばオイルクーラ 24の入口や作動油タンク 34 等に設けてもよい。
[0035] コントローラ 29は、空気温度センサ 31、冷却水温度センサ 33、及び作動油温度セ ンサ 36から入力した検出信号に対し、それぞれ予め設定記憶された演算テーブル( 詳細は、後述の図 4〜図 6参照)に基づいて所定の演算処理を行い、生成した制御 信号をファン用油圧ポンプ 27の容量制御装置 37へ出力するようになっている。この ようなコントローラ 29の制御手順を図 3により説明する。
[0036] 図 3は、上記コントローラ 29の制御処理内容を表すフローチャートであり、図 4〜図 6は、コントローラ 29に記憶された演算テーブルを示すものであり、インタークーラ 22 出口の空気温度に対する冷却ファン回転数、ラジェータ 23入口の冷却水温度に対 する冷却ファン回転数、及びオイルクーラ 24出口の作動油温度に対する冷却ファン 回転数をそれぞれ表す特性図である。
[0037] 図 3において、まずステップ 100において、空気温度センサ 31から入力したインタ 一クーラ 22出口の空気温度 Tに対し、図 4に示す演算テーブルに基づいて冷却フ アン回転数の第 1演算値 を演算する。詳細には、インタークーラ 22出口の空気温 度 Tが第 1の制御空気温度 T 以下である場合に、冷却ファン回転数 Nは最小回転
1 la 1 数 N となり、インタークーラ 22出口の空気温度 Tが第 2の制御空気温度 T 以上で min 1 lb ある場合に、冷却ファン回転数 Nは最大回転数 N となり、インタークーラ 22出口の
1 max
空気温度 Tが T <T <Τ の範囲である場合に、冷却ファン回転数 Νは最小回転
1 la 1 lb 1
数 N から最大回転数 N までの範囲内で空気温度 Tの増加に伴って単調増加す mm max 1
るようになっている。
[0038] その後、ステップ 110に進んで、冷却水温度センサ 33から入力したラジェータ 23 入口の冷却水温度 Tに対し、図 5に示す演算テーブルに基づいて冷却ファン回転
2
数の第 2演算値 Nを演算する。詳細には、ラジェータ 23入口の冷却水温度 Tが第 1
2 2 の制御冷却水温度 T 以下である場合に、冷却ファン回転数 Nは最小回転数 N と
2a 2 mm なり、ラジェータ 23入口の冷却水温度 Tが第 2の制御冷却水温度 Τ 以上である場
2 2b
合に、冷却ファン回転数 Nは最大回転数 N となり、ラジェータ 23入口の冷却水温
2 max
度 Tが T <T <Τ の範囲である場合に、冷却ファン回転数 Νは最小回転数 Ν
2 2a 2 2b 2 min から最大回転数 N までの範囲内で冷却水温度 Tの増加に伴って単調増加するよ max 2
うになつている。
[0039] その後、ステップ 120に進んで、作動油温度センサ 36から入力したオイルクーラ 24 出口の作動油温度 Tに対し、図 6に示す演算テーブルに基づいて冷却ファン回転
3
数の第 3演算値 Nを演算する。詳細には、オイルクーラ 24出口の作動油温度 Tが
3 3 第 1の制御作動油温度 T 以下である場合に、冷却ファン回転数 Nは最小回転数 N
3a 3
となり、オイルクーラ 24出口の作動油温度 Tが第 2の制御作動油温度 T 以上で mm s 3b ある場合に、冷却ファン回転数 Nは最大回転数 N となり、オイルクーラ 24出口の max
作動油温度 Tが Τ <Τ <Τ の範囲である場合に、冷却ファン回転数 Νは最小回
3 3a 3 3b 3 転数 N から最大回転数 N までの範囲内で作動油温度 Tの増加に伴って単調増 mm max 3
加するようになっている。
[0040] そして、ステップ 130に進んで、冷却ファン回転数の演算値 N, N, Nのうちの最
1 2 3 大値を選択し、ステップ 140に進んで、対応する制御信号を生成してファン用油圧ポ ンプ 27の容量制御装置 37に出力する。 [0041] ファン用油圧ポンプ 27の容量制御装置 37は、入力した制御信号に応じてファン用 油圧ポンプ 27の斜板の傾転角(押しのけ容積)を操作し、 1回転あたりの吐出量を調 整するようになっている。その結果、ファン用油圧ポンプ 27の吐出容量に応じてファ ン用油圧モータ 26が駆動し、上記ステップ 130で選択した冷却ファン回転数となるよ うに、冷却ファン 25の回転数が制御される。
[0042] なお、上記において、空気温度センサ 31は、特許請求の範囲記載のインタークー ラの出口の空気温度を検出する空気温度検出手段を構成し、冷却水温度センサ 33 は、ラジェータの冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段を構成し、作動油温度 センサ 36は、オイルクーラの作動油温度を検出する作動油温度検出手段を構成す る。また、コントローラ 29の図 3に示す制御機能は、空気温度検出手段、冷却水温度 検出手段、及び作動油温度検出手段の検出値を入力し、それら検出値のそれぞれ に対応する冷却ファン回転数の演算値のうちの最大値に対応する制御信号を出力 する制御手段を構成する。
[0043] 以上のように構成された本実施形態においては、インタークーラ 22出口の空気温 度 T、ラジェータ 23入口の冷却水温度 T、及びオイルクーラ 24出口の作動油温度
1 2
Tに応じて冷却ファン 25の回転数を制御する。これにより、インタークーラ 22、ラジェ
3
ータ 23、及びオイルクーラ 24に必要な冷却風量を確実に確保することができる。す なわち、例えばエンジン始動時で冷却水温度 T及び作動油温度 Tが低くかつ空気
2 3
温度 Tが高い場合、インタークーラ 22に必要な冷却風量を確保することができ、例 えばエンジン停止直後で冷却水温度 T及び作動油温度 Tが高くかつ空気温度 T
2 3 1 が低い場合、ラジェータ 23及びオイルクーラ 24に必要な冷却風量を確保することが できる。
[0044] また、例えばエンジン直動型の冷却ファンを設ける場合と比べ、冷却ファン回転数 の不要な増大を防止することができ、これによつて冷却ファン 22の騒音を低減するこ とができる。また、インタークーラ用、ラジェータ用、及びオイルクーラ用の冷却ファン を共有化して部品点数を削減することができ、さらに冷却ファン 22の騒音を低減する こと力 Sできる。
[0045] 本発明の第 2の実施形態を図 7〜図 9により説明する。本実施形態は、エアコン装 置の冷媒を冷却するコンデンサを追設した実施形態である。
[0046] 図 7は、本実施形態による建設機械の冷却装置を油圧駆動装置とともに表す油圧 回路図である。なお、この図 7において、上記第 1の実施形態と同等の部分には同一 の符号を付し、適宜説明を省略する。
[0047] 本実施形態では、運転室用のエアコン装置 40と、このエアコン装置 40の冷媒を冷 却するコンデンサ 41と、エンジン 19の出力軸に接続'切離し可能に設けられ、ェアコ ン装置 40からの冷媒を圧縮してコンデンサ 41に供給するコンプレッサ 42と、エアタリ ーナ 39とターボチャージャ 38との間に設けられ、外気温度を検出する外気温度セン サ 43と力 S設けられてレ、る。なお、コンデンサ 41は、ラジェータ 23及びオイルクーラ 24 における冷却風の流れ方向上流側(図 7中左側)に配置され、インタークーラ 22と並 んで配置されている。
[0048] エアコン装置 40は、詳細は図示しなレ、が、運転者が操作可能な運転スィッチと、運 転室内に冷却空気を送風する送風機と、コンプレッサ 42及び送風機等を駆動制御 する制御部とを有する。そして、例えば運転スィッチを ON状態に操作すると、コンプ レッサ 42を駆動するための駆動指令信号 (制御信号)が制御部からコンプレッサ 42 及びコントローラ 44にそれぞれ出力されるようになっている。コンプレッサー 42は、こ の駆動指令信号に応じてエンジン 19の出力軸に接続され、駆動するようになってレ、 る。
[0049] コントローラ 44は、空気温度センサ 31、冷却水温度センサ 33、作動油温度センサ 36、及び外気温度センサ 43等から入力した検出信号に対し、それぞれ予め設定記 憶された演算テーブル (詳細は、前述の図 4〜図 6及び後述の図 9参照)に基づいて 所定の演算処理を行い、生成した制御信号をファン用油圧ポンプ 27の容量制御装 置 37へ出力するようになっている。
[0050] 図 8は、上記コントローラ 44の制御処理内容を表すフローチャートであり、図 9は、コ ントローラ 44に記憶された演算テーブルの一つを示すものであり、外気温度に対す る冷却ファン回転数を表す特性図である。
[0051] 図 8において、ステップ 200では、空気温度センサ 31から入力したインタークーラ 2 2出口の空気温度 Tに対し、前述の図 4に示す演算テーブルに基づいて冷却ファン 回転数の第 1演算値 を演算し、ステップ 210に進んで、冷却水温度センサ 33から 入力したラジェータ 23入口の冷却水温度 Tに対し、前述の図 5に示す演算テープ
2
ルに基づいて冷却ファン回転数の第 2演算値 Nを演算し、ステップ 220に進んで、
2
作動油温度センサ 36から入力したオイルクーラ 24出口の作動油温度 Tに対し、前
3
述の図 6に示す演算テーブルに基づいて冷却ファン回転数の第 3演算値 Nを演算
3 する。
[0052] そして、ステップ 230に進んで、エアコン装置 40力、らのコンプレッサ 42の駆動指令 信号が入力されたかどうか判断することにより、エアコン装置 40が駆動しているかどう かを判定する。エアコン装置 40が駆動している場合(言い換えれば、コンプレッサ 42 が駆動している場合)は、ステップ 230の判定が満たされ、ステップ 240に移る。ステ ップ 240では、外気温度センサ 43から入力した外気温度 Tに対し、図 9に示す演算
4
テーブルに基づいて冷却ファン回転数の第 4演算値 Nを演算する。詳細には、外気
4
温度 Tが第 1の制御外気温度 T 以下である場合に、冷却ファン回転数 Nは最小回
4 4a 4
転数 N となり、外気温度 Tが第 2の制御外気温度 T 以上である場合に、冷却ファ min 4 4b
ン回転数 Nは最大回転数 N となり、外気温度 Tが T <T <Τ の範囲である場
4 max 4 4a 4 4b
合に、冷却ファン回転数 Nは最小回転数 N から最大回転数 N までの範囲内で
4 mm max
外気温度 Tの増加に伴って単調増加するようになっている。
4
[0053] そして、ステップ 250に進んで、冷却ファン回転数の演算値 Ν, Ν, Ν, Νのうち
1 2 3 4 の最大値を選択し、ステップ 260に進んで、対応する制御信号を生成してファン用油 圧ポンプ 27の容量制御装置 37に出力する。その結果、ファン用油圧ポンプ 27の吐 出容量に応じてファン用油圧モータ 26が駆動し、上記ステップ 250で選択した冷却 ファン回転数となるように、冷却ファン 25の回転数が制御される。
[0054] 一方、ステップ 230でエアコン装置 40が駆動していない場合(言い換えれば、コン プレッサ 42が駆動していない場合)は、その判定が満たされず、ステップ 270に移る 。ステップ 270では、冷却ファン回転数の演算値 Ν , Ν , Νのうちの(言い換えれば
1 2 3
、コンデンサ 41に対応する冷却ファン回転数の演算値 Νを除いて)最大値を選択し
4
、ステップ 260に進んで、対応する制御信号を生成してファン用油圧ポンプ 27の容 量制御装置 37に出力する。その結果、ファン用油圧ポンプ 27の吐出容量に応じて ファン用油圧モータ 26が駆動し、上記ステップ 270で選択した冷却ファン回転数とな るように、冷却ファン 25の回転数が制御される。
[0055] なお、上記においては、外気温度センサ 43は、特許請求の範囲記載の外気温度 を検出する外気温度検出手段を構成する。また、コントローラ 44の図 8に示す制御機 能は、エアコン装置が駆動しているときは、空気温度検出手段、冷却水温度検出手 段、作動油温度検出手段、及び外気温度検出手段の検出値を入力し、その検出値 のそれぞれに対応する冷却ファン回転数の演算値のうちの最大値に対応する制御 信号を出力し、エアコン装置が停止しているときは、空気温度検出手段、冷却水温度 検出手段、作動油温度検出手段、及び外気温度検出手段の検出値を入力し、その 検出値のそれぞれに対応する冷却ファン回転数の演算値のうちの最大値に対応す る制御信号を出力する制御手段を構成する。
[0056] 以上のように構成された本実施形態においては、エアコン装置 40の停止時は、ィ ンタークーラ 22出口の空気温度 T、ラジェータ 23入口の冷却水温度 T、及びオイ
1 2
ルクーラ 24出口の作動油温度 Tに応じて冷却ファン 25の回転数を制御する。これ
3
により、上記第 1の実施形態同様、インタークーラ 22、ラジェータ 23、及びオイルクー ラ 24に必要な冷却風量を確実に確保することができる。一方、エアコン装置 40の駆 動時は、インタークーラ 22出口の空気温度 T、ラジェータ 23入口の冷却水温度 T、
1 2 オイルクーラ 24出口の作動油温度 T、外気温度 Tに応じて冷却ファン 25の回転数
3 4
を制御する。これにより、インタークーラ 22、ラジェータ 23、オイルクーラ 24、及びコ ンデンサ 41に必要な冷却風量を確実に確保することができる。
[0057] また、例えばエンジン直動型の冷却ファンを設ける場合と比べ、冷却ファン回転数 の不要な増大を防止することができ、これによつて冷却ファン 22の騒音を低減するこ とができる。また、インタークーラ用、ラジェータ用、オイルクーラ用、及びコンデンサ 用の冷却ファンを共有化して部品点数を削減することができ、さらに冷却ファン 22の 騒音を低減することができる。
[0058] なお、上記第 2の実施形態においては、コントローラ 44は、エアコン装置 40からの コンプレッサ 42の駆動指令信号を入力することにより、エアコン装置 40が駆動してい るかどうか判定する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例え ばエアコン装置 40の運転スィッチの ON状態に対応する信号や送風機の駆動に対 応する信号を入力することにより、エアコン装置 40が駆動しているかどうかを判定す るようにしてもよレ、。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
[0059] 本発明の第 3の実施形態を図 10〜図 12により説明する。本実施形態は、エアコン 装置の駆動時に、エンジン回転数に応じて冷却ファン回転数の演算値の下限値(以 降、冷却ファン回転数の下限値と称す)を設定する実施形態である。
[0060] 図 10は、本実施形態による建設機械の冷却装置を油圧駆動装置とともに表す油 圧回路図である。なお、この図 10において、上記第 1及び第 2の実施形態と同等の 部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
[0061] 本実施形態では、エンジン 19の回転数を検出するエンジン回転数センサ 45 (ェン ジン回転数検出手段)を設け、その検出信号がコントローラ 44Aに出力されるように なっている。
[0062] コントローラ 44Aは、空気温度センサ 31、冷却水温度センサ 33、作動油温度セン サ 36、外気温度センサ 43、及びエンジン回転数センサ 45等から入力した検出信号 に対し、それぞれ予め設定記憶された演算テーブル (詳細は、前述の図 4〜図 6及 び図 9、後述の図 12参照)に基づいて所定の演算処理を行レ、、生成した制御信号を ファン用油圧ポンプ 27の容量制御装置 37へ出力するようになっている。
[0063] 図 11は、上記コントローラ 44Aの制御処理内容を表すフローチャートであり、図 12 は、コントローラ 44Aに記憶された演算テーブルの一つを示すものであり、エンジン 回転数に対する冷却ファン回転数の下限値を表す特性図である。
[0064] 図 11において、ステップ 300では、空気温度センサ 31から入力したインタークーラ 22出口の空気温度 Tに対し、前述の図 4に示す演算テーブルに基づいて冷却ファ
1
ン回転数の第 1演算値 Nを演算し、ステップ 310に進んで、冷却水温度センサ 33か
1
ら入力したラジェータ 23入口の冷却水温度 Tに対し、前述の図 5に示す演算テープ
2
ルに基づいて冷却ファン回転数の第 2演算値 Nを演算し、ステップ 320に進んで、
2
作動油温度センサ 36から入力したオイルクーラ 24出口の作動油温度 Tに対し、前
3 述の図 6に示す演算テーブルに基づいて冷却ファン回転数の第 3演算値 Nを演算
3 する。 [0065] そして、ステップ 330に進んで、エアコン装置 40が駆動しているかどうかを判定する 。エアコン装置 40が駆動している場合は、ステップ 330の判定が満たされ、ステップ 3 40に移る。ステップ 340では、外気温度センサ 43から入力した外気温度 Tに対し、
4 前述の図 9に示す演算テーブルに基づいて冷却ファン回転数の第 4演算値 Nを演
4 算する。なお、実際には、エンジン回転数 Eに応じて、ファン用油圧ポンプ 27の吐出 容量が変動するため、コントローラ 44Aからの制御信号が同一であれば冷却ファン 回転数は変動する。
[0066] そこで、ステップ 350に進んで、エンジン回転数センサ 45から入力したエンジン回 転数 Eに対し、図 12に示す演算テーブルに基づいて冷却ファン回転数の下限値 N
5 を演算する。詳細には、エンジン回転数 Eが第 1のエンジン回転数 E (例えばハイア ィドル運転時のエンジン回転数)以上である場合に、冷却ファン回転数の下限値 N
5 は第 1の下限回転数 N (例えばハイアイドル運転時の最小回転数 N )となり、ェン
5a mm
ジン回転数 Eが第 2のエンジン回転数 E (例えばローアイドル運転時のエンジン回転 b
数)以下である場合に、冷却ファン回転数の下限値 Nは第 2の下限回転数 N (例え
5 5b ばローアイドル運転時の最大回転数 N )となり、エンジン回転数 Eが E >E >Eの max a b 範囲である場合に、冷却ファン回転数の下限値 Nは第 1の下限回転数 N 力 第 2
5 5a の下限回転数 N までの範囲内でエンジン回転数 Eの低下に伴って単調増加するよ
5b
うになつている。
[0067] そして、ステップ 360に進んで、冷却ファン回転数の演算値 N, N, N, N及び下
1 2 3 4 限値 Nのうちの最大値を選択し、ステップ 370に進んで、対応する制御信号を生成
5
してファン用油圧ポンプ 27の容量制御装置 37に出力する。その結果、ファン用油圧 ポンプ 27の吐出容量に応じてファン用油圧モータ 26が駆動し、上記ステップ 360で 選択した冷却ファン回転数となるように、冷却ファン 25の回転数が制御される。
[0068] 一方、ステップ 330でエアコン装置 40が駆動していない場合は、その判定が満たさ れず、ステップ 380に移る。ステップ 380では、冷却ファン回転数の演算値 N, N,
1 2
Nのうちの(言い換えれば、コンデンサ 41に対応する冷却ファン回転数の演算値 N
3 4 を除いて)最大値を選択し、ステップ 370に進んで、対応する制御信号を生成してフ アン用油圧ポンプ 27の容量制御装置 37に出力する。その結果、ファン用油圧ポンプ 27の吐出容量に応じてファン用油圧モータ 26が駆動し、上記ステップ 380で選択し た冷却ファン回転数となるように、冷却ファン 25の回転数が制御される。
[0069] 以上のように構成された本実施形態においては、上記第 2の実施形態同様、ェアコ ン装置 40の停止時は、インタークーラ 22、ラジェータ 23、及びオイルクーラ 24に必 要な冷却風量を確実に確保することができ、エアコン装置 40の駆動時は、インターク ーラ 22、ラジェータ 23、オイルクーラ 24、及びコンデンサ 41に必要な冷却風量を確 実に確保することができる。また、例えばエンジン直動型の冷却ファンを設ける場合と 比べ、冷却ファン 22の騒音を低減することができる。
[0070] また、本実施形態においては、エアコン装置 40の駆動時は、エンジン回転数 Eの 低下に応じて増加するような冷却ファン回転数の下限値 Nを演算し、冷却ファン回
5
転数が下限値 Nを下回らないように制御する。これにより、エンジン回転数 Eの低下
5
に伴うコンデンサ 41等の冷却能力の低下を抑えることができる。
[0071] なお、上記第 3の実施形態においては、コントローラ 44Aは、エアコン装置 40の駆 動時に、冷却ファン回転数の演算値 N , N , N , N , Nのうちの最大値を選択し、
1 2 3 4 5
これに対応する制御信号を出力する制御処理を例にとって説明したが、これに限ら れない。すなわち、例えば冷却ファン回転数の演算値 N , N , N , Nのうちの最大
1 2 3 4
値を選択し、この選択した冷却ファン回転数の演算値が N , N , Nのいずれかであ
1 2 3
る場合は、対応する制御信号を出力し、一方、選択した冷却ファン回転数の演算値 が Nである場合は、冷却ファン回転数の演算値 N及び下限値 Nのうちの大きい方
4 4 5
を選択し、これに対応する制御信号を出力するような制御処理としてもよい。このよう な場合も、上記同様の効果を得ることができる。
[0072] また、上記第 3の実施形態においては、コントローラ 44Aは、エアコン装置 40の停 止時に、インタークーラ 22、ラジェータ 23、及びオイルクーラ 24に対応する冷却ファ ン回転数の演算値 N, N, Nのうちの最大値を選択し、これに対応する制御信号を
1 2 3
出力する制御処理を例にとって説明した力 これに限られない。すなわち、例えばェ ンジン回転数センサ 45で検出したエンジン回転数 Eに応じて冷却ファン回転数の下 限値 Nを演算し、冷却ファン回転数の演算値 N, N, N及び下限値 Nのうちの最
5 1 2 3 5 大値を選択し、これに対応する制御信号を出力する制御処理としてもよい。また、上 記第 1の実施形態にエンジン回転数センサを設け、同様の制御処理を行わせてもよ レ、。これらの場合も、上記同様の効果を得ることができる。
[0073] なお、以上においては、図 4〜図 6及び図 9に示すコントローラ 29の演算テーブル において、空気温度 T、冷却水温度 T、作動油温度 T、及び外気温度 Tに応じて
1 2 3 4 冷却ファン 25の回転数が連続的に変化するように設定するとともに、可変容量型の ファン用油圧ポンプ 27により冷却ファン 25の回転数を連続的に変化させる場合を例 にとつて説明した力 これに限られない。すなわち、例えばコントローラ 29の演算テー ブルにおいて、空気温度 T、冷却水温度 T、作動油温度 T、及び外気温度 Tに応
1 2 3 4 じて冷却ファン 25の回転数が段階的に変化するように設定するとともに、可変容量型 のファン用油圧ポンプ 27により冷却ファン 25の回転数を段階的に変化させてもょレヽ 。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
[0074] また、可変容量型のファン用油圧ポンプ 27の吐出容量を制御して冷却ファン 25の 回転数を制御する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例え ば定容量型のファン用油圧ポンプと可変容量型のファン用油圧モータを設け、このフ アン用油圧モータの容量を制御して冷却ファンの回転数を制御するようにしてもょレ、 。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
[0075] また、建設機械として大型の油圧ショベルを例にとって説明したが、これに限られず 、他の建設機械、例えば大型のクローラクレーンやホイールローダ等に対しても適用 でき、この場合も同様の効果を得る。

Claims

請求の範囲
[1] エンジン(19)に搭載されたターボチャージャ(38)で加圧された圧縮空気を冷却す るインタークーラ(22)と、前記エンジン(19)の冷却水を冷却するラジェータ(23)と、 油圧駆動装置の作動油を冷却するオイルクーラ(24)と、前記インタークーラ(22)、ラ ジエータ(23)、及びオイルクーラ(24)への冷却風を生起する冷却ファン (25)と、この 冷却ファン (25)を駆動するファン用油圧モータ(26)と、このファン用油圧モータ(26) への圧油を吐出するファン用油圧ポンプ(27)と、前記インタークーラ(22)の出口の 空気温度(T )を検出する空気温度検出手段(31)と、前記ラジェータ(23)の冷却水
1
温度(T )を検出する冷却水温度検出手段(33)と、前記オイルクーラ(24)の作動油
2
温度 (T )を検出する作動油温度検出手段 (36)と、前記空気温度検出手段 (31)、冷
3
却水温度検出手段 (33)、及び作動油温度検出手段 (36)の検出値 (Τ ,Τ ,Τ )を入力
1 2 3 し、その検出値 (Τ ,Τ ,Τ )のそれぞれに対応する冷却ファン回転数の演算値 (Ν,Ν,
1 2 3 1 2
Ν )のうちの最大値に対応する制御信号を出力する制御手段 (29)とを備えたことを特
3
徴とする建設機械の冷却装置。
[2] エンジン(19)に搭載されたターボチャージャ(38)で加圧された圧縮空気を冷却す るインタークーラ(22)と、前記エンジン(19)の冷却水を冷却するラジェータ(23)と、 油圧駆動装置の作動油を冷却するオイルクーラ(24)と、運転室用のエアコン装置 (4 0)の冷媒を冷却するコンデンサ (41)と、前記インタークーラ(22)、ラジェータ(23)、 オイルクーラ(24)、及びコンデンサ (41)への冷却風を生起する冷却ファン (25)と、こ の冷却ファン(25)を駆動するファン用油圧モータ(26)と、このファン用油圧モータ(2 6)への圧油を吐出するファン用油圧ポンプ(27)と、前記インタークーラ(22)の出口 の空気温度 (Τ )を検出する空気温度検出手段(31)と、前記ラジェータ(23)の冷却
1
水温度(Τ )を検出する冷却水温度検出手段(33)と、前記オイルクーラ(24)の作動
2
油温度 (Τ )を検出する作動油温度検出手段 (36)と、外気温度 (Τ )を検出する外気
3 4 温度検出手段 (43)と、前記エアコン装置 (40)が駆動しているときは、前記空気温度 検出手段 (31)、冷却水温度検出手段 (33)、作動油温度検出手段 (36)、及び外気 温度検出手段 (43)の検出値 (Τ ,Τ ,Τ,Τ )を入力し、その検出値 (Τ ,Τ ,Τ ,Τ )のそ
1 2 3 4 1 2 3 4 れぞれに対応する冷却ファン回転数の演算値 (Ν ,Ν ,Ν ,Ν )のうちの最大値に対応 する制御信号を出力し、前記エアコン装置 (40)が停止しているときは、前記空気温 度検出手段 (31)、冷却水温度検出手段 (33)、及び作動油温度検出手段 (36)の検 出値 (Τ ,Τ,Τ )を入力し、その検出値 (Τ ,Τ,Τ )のそれぞれに対応する冷却ファン回
1 2 3 1 2 3
転数の演算値 (Ν,Ν,Ν )のうちの最大値に対応する制御信号を出力する制御手段(
1 2 3
44)とを備えたことを特徴とする建設機械の冷却装置。
[3] エンジン(19)に搭載されたターボチャージャ(38)で加圧された圧縮空気を冷却す るインタークーラ(22)と、前記エンジン(19)の冷却水を冷却するラジェータ(23)と、 油圧駆動装置の作動油を冷却するオイルクーラ(24)と、運転室用のエアコン装置 (4 0)の冷媒を冷却するコンデンサ (41)と、前記インタークーラ(22)、ラジェータ(23)、 オイルクーラ(24)、及びコンデンサ (41)への冷却風を生起する冷却ファン (25)と、こ の冷却ファン(25)を駆動するファン用油圧モータ(26)と、このファン用油圧モータ(2 6)への圧油を吐出するファン用油圧ポンプ(27)と、前記インタークーラ(22)の出口 の空気温度 (Τ )を検出する空気温度検出手段(31)と、前記ラジェータ(23)の冷却
1
水温度(Τ )を検出する冷却水温度検出手段(33)と、前記オイルクーラ(24)の作動
2
油温度 (Τ )を検出する作動油温度検出手段 (36)と、外気温度 (Τ )を検出する外気
3 4 温度検出手段 (43)と、前記エンジン(19)の回転数 (Ε)を検出するエンジン回転数検 出手段 (45)とを備え、前記エアコン装置 (40)が駆動しているときは、前記空気温度 検出手段 (31)、冷却水温度検出手段 (33)、作動油温度検出手段 (36)、及び外気 温度検出手段 (43)の検出値 (Τ ,Τ ,Τ,Τ )のそれぞれに対応する冷却ファン回転数
1 2 3 4
の演算値 (Ν
1,Ν
2,Ν
3,Ν )と前記エンジン回転数検出手段 (45)の検出値 (Ε)に対応す 4
る冷却ファン回転数の下限値 (Ν )とのうちの最大値に対応する制御信号を出力し、
5
前記エアコン装置 (40)が停止しているときは、前記空気温度検出手段(31)、冷却水 温度検出手段 (33)、及び作動油温度検出手段 (36)の検出値 (Τ ,Τ ,Τ )のそれぞれ
1 2 3
に対応する冷却ファン回転数の演算値 (Ν,Ν,Ν )のうちの最大値に対応する制御信
1 2 3
号を出力する制御手段 (44Α)とを備えたことを特徴とする建設機械の冷却装置。
[4] 請求項 1乃至 3のいずれ力 4項記載の建設機械の冷却装置において、前記制御手 段(29;44;44Α)は、前記ファン用油圧ポンプ (27)の吐出容量を可変制御することによ り前記冷却ファン (25)の回転数を制御することを特徴とする建設機械の冷却装置。
[5] 請求項 1乃至 3のいずれ力 1項記載の建設機械の冷却装置において、前記制御手 段(29;44;44A)は、前記ファン用油圧モータ(26)の容量を可変制御することにより前 記冷却ファン (25)の回転数を制御することを特徴とする建設機械の冷却装置。
[6] 請求項 1乃至 3のいずれ力 4項記載の建設機械の冷却装置において、前記制御手 段(29;44;44A)は、前記冷却ファン回転数が連続的に変化するように制御することを 特徴とする建設機械の冷却装置。
[7] 請求項 1乃至 3のいずれ力 4項記載の建設機械の冷却装置において、前記制御手 段(29;44;44A)は、前記冷却ファン回転数が段階的に変化するように制御することを 特徴とする建設機械の冷却装置。
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