專利名稱：用于冷卻風(fēng)扇的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的冷卻風(fēng)扇的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
例如，日本專利NO.3238775披露一種用于防止轉(zhuǎn)動(dòng)布置在液壓挖掘機(jī)中的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻裝置和工作油冷卻裝置的冷卻風(fēng)扇的液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中能源浪費(fèi)的技術(shù)。特別是，這通過(guò)按照將被冷卻的流體溫度在高速和低速模式之間轉(zhuǎn)換液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
按照這種技術(shù)，在冷卻水和用于馬達(dá)的工作油的溫度值高于預(yù)定溫度值時(shí)馬達(dá)在高速下轉(zhuǎn)動(dòng)，而這些溫度值低于預(yù)定溫度值時(shí)馬達(dá)在低速下轉(zhuǎn)動(dòng)。
但是，由于此技術(shù)中的控制操作只用來(lái)增加或減小風(fēng)扇速度，為了響應(yīng)控制操作，在風(fēng)扇速度中存在顯著變化。
特別是在液壓挖掘機(jī)中，即使挖掘機(jī)操作以便進(jìn)行相同類型的操作長(zhǎng)達(dá)某個(gè)時(shí)間周期時(shí)，根據(jù)工作內(nèi)容(負(fù)載)，馬達(dá)速度可以在該周期內(nèi)顯著變化。這可造成風(fēng)扇噪音的顯著變化，以響應(yīng)馬達(dá)速度的每次變化，給予操作者不安全和不愉快的感覺(jué)。
此外，馬達(dá)速度在高速和低速模式之間的顯著變化造成用于冷卻風(fēng)扇的發(fā)動(dòng)機(jī)功率消耗的很大波動(dòng)。由于這顯著地改變了可用于挖掘機(jī)操作的功率(發(fā)動(dòng)機(jī)功率、風(fēng)扇功率)，連接部件的操作速度改變，因此損害挖掘機(jī)的操作性能。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于冷卻風(fēng)扇的控制系統(tǒng)，其中風(fēng)扇速度按照將被冷卻的流體溫度適當(dāng)控制，同時(shí)防止風(fēng)扇速度顯著波動(dòng)。
按照本發(fā)明用于冷卻風(fēng)扇的控制系統(tǒng)具有以下的基本結(jié)構(gòu)。
特別是，用于冷卻風(fēng)扇的控制系統(tǒng)包括用于驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇的流體壓力馬達(dá)；用作流體壓力馬達(dá)的流體壓力源的流體壓力泵；用于檢測(cè)將被冷卻的多種流體的溫度值的溫度感測(cè)器；以及用于控制流體壓力馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的馬達(dá)速度控制裝置。馬達(dá)速度控制裝置通過(guò)選擇分別對(duì)應(yīng)于流體的較高一個(gè)所需馬達(dá)速度值來(lái)確定目標(biāo)馬達(dá)速度值并控制流體壓力馬達(dá)，使其馬達(dá)速度達(dá)到目標(biāo)馬達(dá)速度值，根據(jù)由相應(yīng)流體的溫度對(duì)馬達(dá)速度關(guān)系預(yù)先確定的特性，該特性對(duì)于每種流體進(jìn)行設(shè)置，每個(gè)所需的馬達(dá)速度值通過(guò)由相應(yīng)的溫度感測(cè)器檢測(cè)的相應(yīng)流體的溫度值來(lái)確定。
按照本發(fā)明，對(duì)于將被冷卻的多種流體來(lái)說(shuō)，分別預(yù)先確定溫度對(duì)馬達(dá)速度特性。根據(jù)流體的所檢測(cè)溫度值確定的較高一個(gè)馬達(dá)速度值選擇成目標(biāo)值。流體壓力馬達(dá)因此進(jìn)行控制，使其馬達(dá)速度達(dá)到目標(biāo)值。因此，與其中通過(guò)在高速和低速兩個(gè)模式之間選擇來(lái)進(jìn)行速度控制的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的速度控制操作允許與流體溫度變化相關(guān)的較小速度變化，即所需的冷卻性能。
因此，通過(guò)減小驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇的消耗功能的顯著變化，這減小了風(fēng)扇噪音中的顯著變化，并且穩(wěn)定操作功率。


圖1是按照本發(fā)明第一實(shí)施例用于冷卻風(fēng)扇的控制系統(tǒng)的方框圖；圖2是表示由水溫和所需馬達(dá)速度之間的關(guān)系確定的特性的圖表，該特性設(shè)置并存儲(chǔ)在設(shè)置在控制系統(tǒng)中的控制器內(nèi)；圖3是表示由油溫和所需馬達(dá)速度之間的關(guān)系確定的特性的圖表，該特性設(shè)置并存儲(chǔ)在設(shè)置在控制系統(tǒng)中的控制器內(nèi)；圖4是發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻裝置的方框圖，并表示水溫感測(cè)器的設(shè)置位置；圖5是表示按照本發(fā)明第二實(shí)施例的控制系統(tǒng)的方框圖；以及圖6是表示由油溫和所需馬達(dá)速度之間的關(guān)系確定的特性的圖表，該特性設(shè)置并存儲(chǔ)在設(shè)置在按照第二實(shí)施例的控制系統(tǒng)中的控制器內(nèi)。
具體實(shí)施例方式
下面描述針對(duì)其中本發(fā)明用于通過(guò)例如流體壓力液壓驅(qū)動(dòng)的液壓挖掘機(jī)的實(shí)例。液壓挖掘機(jī)裝備例如用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻裝置；用于冷卻用來(lái)致動(dòng)用作流體壓力致動(dòng)器的液壓致動(dòng)器的工作油的工作油冷卻裝置；以及用于冷卻駕駛室內(nèi)部的駕駛室冷卻裝置。此外，這些冷卻裝置單獨(dú)設(shè)置冷卻風(fēng)扇，或者設(shè)置公共冷卻風(fēng)扇。冷卻風(fēng)扇通過(guò)用作作為流體壓力泵的液壓泵液壓驅(qū)動(dòng)的流體壓力馬達(dá)的液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)。按照本發(fā)明用于冷卻風(fēng)扇的控制系統(tǒng)用作這種冷卻風(fēng)扇。
現(xiàn)在參考附圖描述按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例用于冷卻風(fēng)扇的控制系統(tǒng)。
在下面描述的每個(gè)實(shí)施例中，水用作冷卻劑，工作油用作驅(qū)動(dòng)液體壓力致動(dòng)器的工作流體，并且輻射器用作冷卻冷卻劑的冷卻劑冷卻器。
下面參考圖1-4描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。
圖1表示其中用作發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻裝置的輻射器2和用作工作油冷卻裝置的油冷卻器3通過(guò)單個(gè)冷卻風(fēng)扇1冷卻。因此，在此實(shí)例中，將被冷卻的流體包括工作油和用于輻射器2的冷卻水。
在圖1中，液壓馬達(dá)4設(shè)置層驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇1，并且可變排量液壓泵5設(shè)置成用于液壓馬達(dá)4的液壓源。此外，控制器6和泵調(diào)節(jié)器7限定用于控制液壓馬達(dá)4的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的速度控制裝置。在某些情況下，此后轉(zhuǎn)動(dòng)速度將指的是風(fēng)扇速度。
特別是，泵調(diào)節(jié)器7致動(dòng)，以響應(yīng)來(lái)自于控制器6的指令信號(hào)，由此調(diào)節(jié)液壓泵5的能力。因此，控制泵壓力，由此改變液壓馬達(dá)4的馬達(dá)速度。
另外，同樣設(shè)置水溫感測(cè)器8和油溫感測(cè)器9。水溫感測(cè)器8用作檢測(cè)輻射器冷卻水的溫度值(此后將稱為水溫值)的冷卻劑溫度感測(cè)器。油溫感測(cè)器9用作檢測(cè)工作油的溫度值(此后稱為油溫值)工作油溫度感測(cè)器。分別通過(guò)感測(cè)器8和9檢測(cè)的水溫和油溫值輸入到控制器6，圖1中參考標(biāo)號(hào)T表示罐。
相對(duì)于圖2所示的水溫(即與冷卻風(fēng)扇1的風(fēng)扇速度相對(duì)于的冷卻能力)的水溫對(duì)所需馬達(dá)速度V1的特性以及相對(duì)于圖3所示的油溫的油溫對(duì)所需馬達(dá)速度V2的特性預(yù)先設(shè)置并存儲(chǔ)在控制器6內(nèi)。因此，根據(jù)這些特性，可以相對(duì)于分別由水溫感測(cè)器8和油溫感測(cè)器9檢測(cè)的水溫和油溫值來(lái)確定所需馬達(dá)速度值V1和所需馬達(dá)速度值V2。
在兩個(gè)所需的馬達(dá)速度值V1和V2中，控制器6選擇較高一個(gè)數(shù)值，并且根據(jù)作為目標(biāo)值的所選的所需馬達(dá)速度值，經(jīng)由液壓泵5控制液壓馬達(dá)4的速度。
例如，參考圖2和3所示的特性，在所檢測(cè)的水溫和油溫值都是75°的情況下，相對(duì)于水溫值的所需馬達(dá)速度值是800rpm，并且相對(duì)于油溫值的所需馬達(dá)速度值是1180rpm。因此，較高值1180rpm選擇成目標(biāo)值。因此，控制器朝著1180rpm的目標(biāo)值控制液壓馬達(dá)4的馬達(dá)速度。
因此，與其中通過(guò)根據(jù)檢測(cè)的溫度值而在高速和低速兩種模式之間選擇來(lái)進(jìn)行速度控制的現(xiàn)有技術(shù)相比，由于馬達(dá)速度可以按照水溫或油溫的連續(xù)變化而連續(xù)變化，按照本發(fā)明的速度控制允許與流體溫度變化相關(guān)的較小的速度變化(所需冷卻能力)。
另外，由于根據(jù)作為與所檢測(cè)水溫和油溫值相對(duì)應(yīng)的較高一個(gè)所需馬達(dá)速度值的目標(biāo)值來(lái)控制馬達(dá)速度，可以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)乃俣瓤刂?，而不過(guò)速或速度不足。
因此，這減小風(fēng)扇噪音的顯著變化，并且通過(guò)減小驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇1的發(fā)動(dòng)機(jī)消耗功率的顯著波動(dòng)來(lái)穩(wěn)定操作功率。
圖4是發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻裝置的方框圖。
參考圖4，冷卻回路12設(shè)置冷卻泵10。從冷卻泵10排出的冷卻水通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)(水套)11，并進(jìn)入輻射器2。在冷卻之后，冷卻水返回到冷卻泵10。
作為可根據(jù)水溫來(lái)開(kāi)啟和關(guān)閉的恒溫器13靠近發(fā)動(dòng)機(jī)11的輸出側(cè)布置。在水溫等于或小于預(yù)定溫度值并且因此在低溫狀態(tài)下，恒溫器13關(guān)閉，使得冷卻回路12切斷。在這種情況下，冷卻水圍繞循環(huán)路徑14循環(huán)。如圖14所示，水溫感測(cè)器8設(shè)置在圍繞循環(huán)路徑14的冷卻回路12內(nèi)，使得水溫感測(cè)器8檢測(cè)其位置附近的水溫值。
相比之下，如果水溫感測(cè)器8布置在循環(huán)路徑14內(nèi)時(shí)，水溫感測(cè)器8將檢測(cè)在循環(huán)過(guò)程中增加的水溫值。這意味著用于增加馬達(dá)速度的控制操作將進(jìn)行，而不考慮將被降低的輻射器水溫還很低，因此造成不需要的控制操作。
為了防止這種情況，在第一實(shí)施例中，在循環(huán)路徑14的外部(即在冷卻回路12)檢測(cè)水溫，如圖4所示。
因此，由于水溫在循環(huán)路徑14外部檢測(cè)，防止這種不需要的控制操作。
另外，由于恒溫器13在一定水溫值下開(kāi)啟，控制操作可只響應(yīng)所述一定水溫值或較高值來(lái)操作。這意味著不需要考慮較低的水溫值，由此簡(jiǎn)化控制操作。換言之，恒溫器13關(guān)閉，直到水溫達(dá)到預(yù)定溫度值為止，并且在冷卻水圍繞循環(huán)路徑14循環(huán)過(guò)程中水溫達(dá)到預(yù)定溫度值，恒溫器13開(kāi)啟，由此使得冷卻水流入冷卻回路12。
雖然恒溫器13在第一實(shí)施例中用作自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)裝置，也可以采用能夠通過(guò)在預(yù)定水溫值下開(kāi)啟來(lái)調(diào)節(jié)溫度的其它可選擇類型的自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)裝置。
現(xiàn)在參考圖5和6描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。
下面第二實(shí)施例的描述只包括與第一實(shí)施例的不同之處。
即使冷卻風(fēng)扇1在恒定轉(zhuǎn)動(dòng)速度下轉(zhuǎn)動(dòng)，冷卻效果可根據(jù)外部空氣溫度而變化。換言之，外部空氣溫度較高，冷卻效果較低，而外部空氣溫度較低，冷卻效果較高。另外，外部空氣溫度還可根據(jù)位置和季節(jié)改變幾十個(gè)攝氏度。
通常，設(shè)置風(fēng)扇功能，使得即使外部空氣溫度最大也可獲得適當(dāng)?shù)睦鋮s能力。
因此，根據(jù)水溫和油溫簡(jiǎn)單地控制馬達(dá)速度可以造成由于該系統(tǒng)用于外部空氣溫度低的環(huán)境中時(shí)過(guò)度冷卻能力所造成的過(guò)度冷卻。
為了防止這種情況，第二實(shí)施例另外設(shè)置空氣溫度感測(cè)器15以便檢測(cè)外部空氣溫度值。另外，作為預(yù)先設(shè)置并存儲(chǔ)在控制器6內(nèi)的溫度對(duì)馬達(dá)速度特性，圖6中的實(shí)線表示與外部空氣溫度超過(guò)預(yù)定溫度值的情況相對(duì)應(yīng)的特性I，并且圖6的虛線表示與外部空氣溫度等于或低于預(yù)定溫度值的情況相對(duì)應(yīng)的特性II。因此，通過(guò)選擇與所檢測(cè)的外部空氣溫度值相對(duì)應(yīng)的特性之一來(lái)控制馬達(dá)速度。
因此，這防止該系統(tǒng)用于外部空氣溫度很低的環(huán)境中時(shí)過(guò)度冷卻，由此防止能源浪費(fèi)。
雖然圖6只表示通過(guò)油溫和馬達(dá)速度之間的關(guān)系確定的特性，由水溫和馬達(dá)速度之間的關(guān)系確定的特性可以類似方式設(shè)置。
按照本發(fā)明的其它實(shí)施例將在下面描述。
(1)作為第二實(shí)施例的變型實(shí)例，按照外部空氣溫度值可以設(shè)置并存儲(chǔ)系數(shù)。在這種情況下，目標(biāo)速度只可通過(guò)將從水溫(或油溫)對(duì)馬達(dá)速度特性獲得的所需馬達(dá)速度值乘以相應(yīng)的系數(shù)來(lái)確定，使得馬達(dá)速度隨著外部空氣溫度降低而變低。
(2)液壓馬達(dá)4可以是可調(diào)節(jié)的馬達(dá)。在這種情況下，馬達(dá)速度可以通過(guò)調(diào)節(jié)馬達(dá)能力來(lái)控制。
(3)雖然所述實(shí)施例針對(duì)其中輻射器2和油冷卻器3通過(guò)單個(gè)冷卻風(fēng)扇1冷卻的實(shí)例，本發(fā)明可簡(jiǎn)單適用于其中輻射器2、油冷卻器3以及設(shè)置在駕駛室冷卻裝置內(nèi)的熱交換器通過(guò)單個(gè)冷卻風(fēng)扇1冷卻的實(shí)例。在這種情況下，冷卻劑溫度可另外進(jìn)行檢測(cè)，從而可以選擇相對(duì)于水溫、油溫和冷卻劑溫度相應(yīng)設(shè)置的馬達(dá)速度值的最高一個(gè)速度值。因此，所選馬達(dá)速度值可用作目標(biāo)值。
作為選擇，在具有大量種類的將要冷卻的流體的情況下，可以設(shè)置多個(gè)冷卻風(fēng)扇。在這種情況下，對(duì)于每個(gè)液壓馬達(dá)來(lái)說(shuō)，可類似地進(jìn)行所述的控制操作。
此外，在這種情況下，相對(duì)于單個(gè)液壓泵5來(lái)說(shuō)，液壓馬達(dá)可串聯(lián)或并聯(lián)。
雖然在附圖中參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，應(yīng)該注意到可以采用等同形式，并進(jìn)行替換，而不偏離權(quán)利要求中陳述的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于冷卻風(fēng)扇的控制系統(tǒng)，包括用于驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇的流體壓力馬達(dá)；用作流體壓力馬達(dá)的流體壓力源的流體壓力泵；用于檢測(cè)將被冷卻的多種流體的溫度值的溫度感測(cè)器；以及用于控制流體壓力馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的馬達(dá)速度控制裝置，其中馬達(dá)速度控制裝置通過(guò)選擇分別對(duì)應(yīng)于流體的較高一個(gè)所需馬達(dá)速度值來(lái)確定目標(biāo)馬達(dá)速度值并控制流體壓力馬達(dá)，使其馬達(dá)速度達(dá)到目標(biāo)馬達(dá)速度值，根據(jù)由相應(yīng)流體的溫度對(duì)馬達(dá)速度關(guān)系預(yù)先確定的特性，該特性對(duì)于每種流體進(jìn)行設(shè)置，每個(gè)所需的馬達(dá)速度值通過(guò)由相應(yīng)的溫度感測(cè)器檢測(cè)的相應(yīng)流體的溫度值來(lái)確定。
2.如權(quán)利要求1所述的用于冷卻風(fēng)扇的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多種將被冷卻的流體包括用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑和用來(lái)驅(qū)動(dòng)流體壓力致動(dòng)器的工作流體。
3.如權(quán)利要求2所述的用于冷卻風(fēng)扇的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻裝置，其中發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻裝置包括排出冷卻劑的冷卻泵和設(shè)置有用于冷卻冷卻劑的冷卻劑冷卻器的冷卻回路，其中冷卻劑通過(guò)圍繞冷卻回路循環(huán)來(lái)冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)。
4.如權(quán)利要求3所述的用于冷卻風(fēng)扇的控制系統(tǒng)，其特征在于，溫度感測(cè)器包括用于在冷卻劑冷卻器中檢測(cè)冷卻劑溫度值的冷卻劑溫度感測(cè)器以及用于檢測(cè)工作流體的溫度值的工作流體溫度感測(cè)器；以及其中馬達(dá)速度控制裝置通過(guò)選擇根據(jù)由冷卻劑溫度對(duì)馬達(dá)速度關(guān)系以及工作流體溫度對(duì)馬達(dá)速度關(guān)系預(yù)先確定的特性而確定的較高一個(gè)馬達(dá)速度值來(lái)確定目標(biāo)馬達(dá)速度值，馬達(dá)速度控制裝置控制流體壓力馬達(dá)，使其馬達(dá)速度達(dá)到目標(biāo)馬達(dá)速度值。
5.如權(quán)利要求4所述的用于冷卻風(fēng)扇的控制系統(tǒng)，其特征在于，冷卻劑冷卻器包括輻射器，其中發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻裝置還包括在冷卻回路和循環(huán)回路中布置在中間位置的恒溫器，其中冷卻回路通過(guò)使得從冷卻泵排出的冷卻劑循環(huán)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)和輻射器來(lái)冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在冷卻劑在低溫狀態(tài)時(shí)，從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的冷卻劑通過(guò)循環(huán)路徑返回發(fā)動(dòng)機(jī)，而不通過(guò)輻射器，并且冷卻劑溫度感測(cè)器檢測(cè)循環(huán)路徑之外的區(qū)域內(nèi)的冷卻劑溫度值。
6.如權(quán)利要求1所述的用于冷卻風(fēng)扇的控制系統(tǒng)，其特征在于，流體壓力泵包括可變排量流體壓力泵，以及其中馬達(dá)速度控制裝置包括用于調(diào)節(jié)流體壓力泵的能力的泵調(diào)節(jié)器以及根據(jù)由相應(yīng)溫度感測(cè)器檢測(cè)的相應(yīng)流體的溫度值以及根據(jù)由溫度對(duì)馬達(dá)速度關(guān)系預(yù)先確定的所述特性將泵能力指令信號(hào)輸出到泵調(diào)節(jié)器的控制器。
7.如權(quán)利要求1所述的用于冷卻風(fēng)扇的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于檢測(cè)外部空氣溫度的空氣溫度感測(cè)器，其中馬達(dá)速度控制裝置在外部空氣溫度低于預(yù)定溫度值時(shí)減小馬達(dá)速度。
全文摘要
一種用于冷卻風(fēng)扇的控制系統(tǒng)，包括用于驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇的流體壓力馬達(dá)；用作流體壓力馬達(dá)的流體壓力源的流體壓力泵；用于檢測(cè)將被冷卻的多種流體的溫度值的溫度感測(cè)器；以及用于控制流體壓力馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的馬達(dá)速度控制裝置，其中馬達(dá)速度控制裝置通過(guò)選擇分別對(duì)應(yīng)于流體的較高一個(gè)所需馬達(dá)速度值來(lái)確定目標(biāo)馬達(dá)速度值并控制流體壓力馬達(dá)，使其馬達(dá)速度達(dá)到目標(biāo)馬達(dá)速度值，根據(jù)由相應(yīng)流體的溫度對(duì)馬達(dá)速度關(guān)系預(yù)先確定的特性，該特性對(duì)于每種流體進(jìn)行設(shè)置，每個(gè)所需的馬達(dá)速度值通過(guò)由相應(yīng)的溫度感測(cè)器檢測(cè)的相應(yīng)流體的溫度值來(lái)確定。
文檔編號(hào)F15B11/00GK1891995SQ200610105410
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月6日
發(fā)明者早乙女吉美 申請(qǐng)人:神鋼建設(shè)機(jī)械株式會(huì)社