專利名稱：風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)用于冷卻被冷卻流體的冷卻風(fēng)扇的風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制的風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度控制方法。
以下，將旋轉(zhuǎn)速度即單位時(shí)間轉(zhuǎn)速簡(jiǎn)稱為“轉(zhuǎn)速”。
背景技術(shù)：
存在一種對(duì)利用由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇用泵所供給的動(dòng)作油而使風(fēng)扇用馬達(dá)動(dòng)作的泵·馬達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行控制，并對(duì)利用風(fēng)扇用馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的冷卻風(fēng)扇的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法，其利用溫度檢測(cè)傳感器檢測(cè)被冷卻流體的溫度，根據(jù)該被冷卻流體的檢測(cè)溫度，決定用于冷卻被冷卻流體的冷卻風(fēng)扇的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速(例如，參照專利第3295650號(hào)公報(bào))。
該專利第3295650號(hào)公報(bào)中記載的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法的特征在于風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速的決定方法，一旦決定了風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速，則如圖7的中段所示，與發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速或最大轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)、即泵容量指令電流，被階躍輸入給對(duì)風(fēng)扇用泵的容量可變單元進(jìn)行控制的電磁比例閥等電油轉(zhuǎn)換閥。
即，風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速的指示值可以進(jìn)行從風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速到最大轉(zhuǎn)速的指示，但是，根據(jù)專利第3295650號(hào)公報(bào)中記載的方法，由于根據(jù)目標(biāo)溫度決定風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速，所以，該轉(zhuǎn)速的指示范圍是在風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速(例如300rpm)至最大轉(zhuǎn)速(例如873rpm)之間，根據(jù)來(lái)自溫度檢測(cè)傳感器的檢測(cè)溫度信息，如果風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速被指示成873rpm，則由于最初起動(dòng)時(shí)是風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速，所以轉(zhuǎn)速瞬時(shí)從300rpm跳至873rpm。圖7的中段示出了階躍輸入風(fēng)扇用泵的容量指令電流值。
這樣，在以往的方法中，由于利用階躍輸入來(lái)指示與發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速或最大轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，所以，從風(fēng)扇用泵向風(fēng)扇用馬達(dá)的泵·馬達(dá)系統(tǒng)施加大的負(fù)荷，泵·馬達(dá)系統(tǒng)產(chǎn)生峰值壓和壓力振蕩，有可能造成損壞。
例如，如圖7的上段所示的與風(fēng)扇用泵和風(fēng)扇用馬達(dá)的壓力有關(guān)的計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)也具有的那樣，風(fēng)扇用泵的泵排出壓(或者風(fēng)扇用馬達(dá)的馬達(dá)入口壓)產(chǎn)生峰值壓，或者由于風(fēng)扇用馬達(dá)的馬達(dá)入口壓和馬達(dá)出口壓的壓差大而使馬達(dá)出口壓產(chǎn)生壓力振蕩，從而，從風(fēng)扇用泵經(jīng)過(guò)配管至風(fēng)扇用馬達(dá)的泵·馬達(dá)系統(tǒng)有可能產(chǎn)生損壞。在該情況下，如圖7的下段所示，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速也產(chǎn)生振蕩。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于以上問(wèn)題點(diǎn)而做出的，其目的在于提供一種對(duì)利用由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇用泵所供給的動(dòng)作流體而使風(fēng)扇用馬達(dá)動(dòng)作的泵·馬達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行控制，并對(duì)由風(fēng)扇用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的冷卻風(fēng)扇的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法，其能夠防止關(guān)系到泵·馬達(dá)系統(tǒng)的損壞的峰值壓和壓力振蕩。
本發(fā)明的風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度控制方法，通過(guò)控制泵·馬達(dá)系統(tǒng)來(lái)控制由風(fēng)扇用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的用于冷卻被冷卻流體的冷卻風(fēng)扇的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，在該泵·馬達(dá)系統(tǒng)中，由被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇用泵所供給的動(dòng)作流體驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇用馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，其特征在于，檢測(cè)被冷卻流體的溫度；根據(jù)該被冷卻流體的檢測(cè)溫度來(lái)決定用于冷卻被冷卻流體的冷卻風(fēng)扇的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速；在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，控制對(duì)泵·馬達(dá)系統(tǒng)，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速?gòu)娘L(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速開始；控制泵·馬達(dá)系統(tǒng)，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速?gòu)娘L(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速逐漸增加，直到轉(zhuǎn)換為風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速為止。并且，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，對(duì)泵·馬達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速?gòu)娘L(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速開始，并且使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速?gòu)娘L(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速逐漸增加，直到轉(zhuǎn)換為風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速為止，可以防止與發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)根據(jù)被冷卻流體的檢測(cè)溫度所決定的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)階躍輸入到泵·馬達(dá)系統(tǒng)中，所以，可以減輕作用在風(fēng)扇用泵和風(fēng)扇用馬達(dá)上的負(fù)荷，并可防止產(chǎn)生風(fēng)扇用泵和風(fēng)扇用馬達(dá)之間的峰值壓，同時(shí)，可以防止產(chǎn)生基于風(fēng)扇用泵的泵排出壓、即風(fēng)扇用馬達(dá)的馬達(dá)入口壓和馬達(dá)出口壓的壓差的壓力振蕩，并可防止風(fēng)扇用馬達(dá)的損壞，同時(shí)，可以防止風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的振蕩。
另外，本發(fā)明的風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度控制方法的特征在于，在上述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度控制方法中，把發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速維持一定時(shí)間。并且，通過(guò)維持一定時(shí)間的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速，可以避免發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變動(dòng)，并可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提前穩(wěn)定化。
圖1是表示本發(fā)明的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法的一實(shí)施方式的流程圖。
圖2是表示上述控制方法的轉(zhuǎn)速增加的曲線圖。
圖3是表示上述控制方法的壓力、電流、轉(zhuǎn)速的變化的曲線圖。
圖4是表示實(shí)施上述控制方法的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置的方框圖。
圖5是表示利用上述控制裝置的控制器，根據(jù)被冷卻流體的檢測(cè)溫度，對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的算法的方框圖。
圖6是表示上述控制器中的PI控制器的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖7是表示以往的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法中的壓力、電流、轉(zhuǎn)速的變化的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照?qǐng)D1至圖6所示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
圖4表示風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置的概要，安裝在油壓挖掘機(jī)等建筑機(jī)械的車輛上的發(fā)動(dòng)機(jī)11具有用于壓送供給動(dòng)作油的作業(yè)用主泵12和風(fēng)扇用泵13，該發(fā)動(dòng)機(jī)11同時(shí)驅(qū)動(dòng)該主泵12和風(fēng)扇用泵13。另外，油壓挖掘機(jī)在具備履帶等行使系統(tǒng)的下部行使體上設(shè)置有通過(guò)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)可以旋轉(zhuǎn)的上部旋轉(zhuǎn)體，該上部旋轉(zhuǎn)體上設(shè)置有作業(yè)機(jī)系統(tǒng)。該作業(yè)機(jī)系統(tǒng)具備吊桿、臂、抓斗、以及使它們動(dòng)作的油壓缸。
主泵12向上述車輛所裝備的行使系統(tǒng)的油壓馬達(dá)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的油壓馬達(dá)、作業(yè)機(jī)系統(tǒng)的油壓缸等各種油壓致動(dòng)器供給作為動(dòng)作流體的動(dòng)作油。
風(fēng)扇用泵13利用作為向配管14排出的動(dòng)作流體的動(dòng)作油來(lái)使風(fēng)扇用馬達(dá)15動(dòng)作。該風(fēng)扇用馬達(dá)15與冷卻風(fēng)扇17一體地安裝在其旋轉(zhuǎn)軸16上，以使該冷卻風(fēng)扇17轉(zhuǎn)動(dòng)。
風(fēng)扇用泵13是可變?nèi)萘啃捅?，具備將輸入信?hào)作為電信號(hào)、將輸出信號(hào)作為油壓信號(hào)的電磁比例閥等電油轉(zhuǎn)換閥18，利用從該電油轉(zhuǎn)換閥18輸出的油壓信號(hào)可以對(duì)風(fēng)扇用泵13的泵排出流量進(jìn)行可變控制，可對(duì)風(fēng)扇用馬達(dá)15的轉(zhuǎn)速進(jìn)行可變控制。
將從電油轉(zhuǎn)換閥18所進(jìn)行的容量可變控制的可變?nèi)萘啃偷娘L(fēng)扇用泵13開始經(jīng)配管14至風(fēng)扇用馬達(dá)15的油壓回路作為通過(guò)由風(fēng)扇用泵13供給的動(dòng)作油流量對(duì)風(fēng)扇用馬達(dá)15的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的泵·馬達(dá)系統(tǒng)19。
在與冷卻風(fēng)扇17相對(duì)置的位置上依次配置有進(jìn)氣冷卻器21、油冷卻器22、以及散熱器23等，進(jìn)氣冷卻器21上配置有進(jìn)氣配管24；油冷卻器22上配置有動(dòng)作油配管25；散熱器23上配置有冷卻劑配管26。
進(jìn)氣配管24上設(shè)置有用于檢測(cè)作為被冷卻流體的進(jìn)氣溫度的進(jìn)氣溫度檢測(cè)傳感器27；動(dòng)作油配管25上設(shè)置有用于檢測(cè)作為被冷卻流體的油壓回路的動(dòng)作油溫度的動(dòng)作油溫度檢測(cè)傳感器28；冷卻劑配管26上設(shè)置有用于檢測(cè)作為被冷卻流體的冷卻劑(冷卻水)溫度的冷卻劑溫度檢測(cè)傳感器29，這些溫度傳感器27、28、29經(jīng)過(guò)各自的輸入信號(hào)線31、32、33與控制器34的信號(hào)輸入部連接。
另外，該控制器34的信號(hào)輸出部經(jīng)過(guò)輸出信號(hào)線35與上述電油轉(zhuǎn)換閥18的信號(hào)輸入部連接。
而且，該控制器34對(duì)各種溫度檢測(cè)傳感器27、28、29所檢測(cè)出的溫度信息信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，利用來(lái)自該控制器34的輸出信號(hào)，經(jīng)過(guò)電油轉(zhuǎn)換閥18，對(duì)風(fēng)扇用泵13的泵排出流量進(jìn)行可變控制，由此，對(duì)風(fēng)扇用馬達(dá)15的轉(zhuǎn)速進(jìn)行可變控制，并對(duì)冷卻風(fēng)扇17的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行可變控制，以使溫度檢測(cè)傳感器27、28、29所檢測(cè)的進(jìn)氣、動(dòng)作油、以及冷卻劑的各被冷卻流體的檢測(cè)溫度達(dá)到預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)溫度，對(duì)各被冷卻流體進(jìn)行適當(dāng)?shù)乩鋮s，使其不過(guò)熱。
這樣，控制器34具有如下功能對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行可變控制，以使被冷卻風(fēng)扇17冷卻的被冷卻流體的檢測(cè)溫度達(dá)到目標(biāo)溫度，同時(shí)，通過(guò)降低冷卻風(fēng)扇17的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，間接地使主泵12的輸出上升。
即，利用發(fā)動(dòng)機(jī)11和主泵12同時(shí)被驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇用泵13所排出的動(dòng)作油使風(fēng)扇用馬達(dá)15動(dòng)作，通過(guò)該風(fēng)扇用馬達(dá)15，使冷卻風(fēng)扇17轉(zhuǎn)動(dòng)，但是，控制器34通過(guò)控制風(fēng)扇用泵13使該冷卻風(fēng)扇17的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速降低，從而使風(fēng)扇用泵13和風(fēng)扇用馬達(dá)15所浪費(fèi)的風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)馬力下降，相應(yīng)地，也可以使主泵12的輸出相對(duì)地上升。
接下來(lái)，如圖5所示，控制器34具有根據(jù)各被冷卻流體的檢測(cè)溫度決定風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)的算法。
在該圖5中，將預(yù)先設(shè)定的進(jìn)氣目標(biāo)溫度Tti、由進(jìn)氣溫度檢測(cè)傳感器27檢測(cè)的進(jìn)氣檢測(cè)溫度Tmi、預(yù)先設(shè)定的動(dòng)作油目標(biāo)溫度Tto、由動(dòng)作油溫度檢測(cè)傳感器28檢測(cè)的動(dòng)作油檢測(cè)溫度Tmo、預(yù)先設(shè)定的冷卻劑目標(biāo)溫度Ttc、由冷卻劑溫度檢測(cè)傳感器29檢測(cè)的冷卻劑檢測(cè)溫度Tmc的各信號(hào)輸入給各自的比例積分控制器(以下，將這些比例積分控制器稱為“PI控制器37、38、39”)。
由于這些PI控制器37、38、39根據(jù)進(jìn)氣、動(dòng)作油、以及冷卻劑的各被冷卻流體的發(fā)熱量和周圍溫度，對(duì)每種被冷卻流體分別決定被調(diào)整的多個(gè)風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速，因此從這些PI控制器37、38、39輸出的進(jìn)氣用風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti、動(dòng)作油用風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nto、以及冷卻劑用風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntc的各信號(hào)分別利用具有飽和特性的限制器42、43、44來(lái)設(shè)定上限和下限。
經(jīng)過(guò)這些限制器42、43、44的進(jìn)氣用風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti’、動(dòng)作油用風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nto’、以及冷卻劑用風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntc’被輸入給綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定器45，利用該綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定器45，通過(guò)多個(gè)風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti’、Nto’、Ntc’運(yùn)算并決定一個(gè)綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntt。
例如，該綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定器45將各個(gè)被冷卻流體的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti’、Nto’、Ntc’平方，然后將它們相加，求出其平方根，由此，計(jì)算出綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntt。即，Ntt＝{∑(被冷卻流體n的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速)2}1/2或者，Ntt＝{(Nti’)2+(Nto’)2+(Ntc’)2}1/2該綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntt經(jīng)過(guò)利用飽和特性而設(shè)定了下限和上限的限制器46，變成了最終的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf。
圖6是表示與上述動(dòng)作油溫度有關(guān)的PI控制器38的詳細(xì)內(nèi)容的圖。
在該圖6中，動(dòng)作油目標(biāo)溫度Tto和動(dòng)作油檢測(cè)溫度Tmo被導(dǎo)入到用于計(jì)算它們的誤差的比較器51中，將從該比較器51輸出的誤差信號(hào)乘以增益52之后，通過(guò)具有設(shè)定了下限和上限的飽和特性的限制器53進(jìn)行限制處理后的信號(hào)值，與將上述誤差信號(hào)乘以增益54，并通過(guò)積分器55積分處理，然后通過(guò)限制器56限制處理后的信號(hào)值，以及與期望的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速Nef通過(guò)利用加法器57進(jìn)行加法運(yùn)算，來(lái)決定上述動(dòng)作油用風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nto。
同樣，對(duì)進(jìn)氣目標(biāo)溫度Tti和進(jìn)氣檢測(cè)溫度Tmi利用PI控制器37進(jìn)行處理，以決定上述進(jìn)氣用風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti，另外，對(duì)冷卻劑目標(biāo)溫度Ttc和冷卻劑檢測(cè)溫度Tmc利用PI控制器39進(jìn)行處理，以決定上述冷卻劑用風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntc。
接著，上述控制器34對(duì)利用從發(fā)動(dòng)機(jī)11所驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇用泵13中供給的動(dòng)作油使風(fēng)扇用馬達(dá)15動(dòng)作的泵·馬達(dá)系統(tǒng)19的電油轉(zhuǎn)換閥18進(jìn)行控制，并對(duì)通過(guò)風(fēng)扇用馬達(dá)15而旋轉(zhuǎn)的冷卻風(fēng)扇17的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，其雖然根據(jù)溫度檢測(cè)傳感器27、28、29所檢測(cè)出的進(jìn)氣、動(dòng)作油、以及冷卻劑的各被冷卻流體的檢測(cè)溫度來(lái)決定冷卻風(fēng)扇17的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf，但是卻進(jìn)行如下控制該風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf不與發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)同時(shí)輸出，而是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才到達(dá)該目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf。
即，如圖1的流程圖所示，上述控制器34在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，對(duì)泵·馬達(dá)系統(tǒng)19的電油轉(zhuǎn)換閥18進(jìn)行控制，以使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速?gòu)娘L(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin開始(步驟1)，將該風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin至少維持?jǐn)?shù)秒(步驟2)，經(jīng)過(guò)至少數(shù)秒之后，將風(fēng)扇轉(zhuǎn)速?gòu)娘L(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin逐漸增加(步驟3)，進(jìn)入到增加控制之后，在至少經(jīng)過(guò)了數(shù)秒以后，對(duì)泵·馬達(dá)系統(tǒng)10的電油轉(zhuǎn)換閥18進(jìn)行控制，將風(fēng)扇轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換到風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf(步驟4)。
并且，如圖2所示，作為發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，上述控制器34將風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin從發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)開始維持所設(shè)定的一定時(shí)間T1、例如10秒，再經(jīng)過(guò)所設(shè)定的一定時(shí)間T2、例如10秒，以一定的傾斜度將風(fēng)扇轉(zhuǎn)速?gòu)娘L(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin逐漸增加到風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf。這些一定時(shí)間T1、T2可以是固定的時(shí)間，但也可以利用軟件上的設(shè)定變更進(jìn)行簡(jiǎn)單地可變調(diào)整。
接下來(lái)，按照順序?qū)υ擄L(fēng)扇旋轉(zhuǎn)控制方法進(jìn)行說(shuō)明。
(1)利用溫度傳感器27、28、29分別對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)11的進(jìn)氣、動(dòng)作油、和冷卻劑(冷卻水)的溫度進(jìn)行檢測(cè)。
(2)利用PI控制器37、38、39的比較器51來(lái)計(jì)算分別設(shè)定在控制器34的內(nèi)部的各被冷卻流體的目標(biāo)溫度和各溫度檢測(cè)傳感器27、28、29所檢測(cè)出的各被冷卻流體的檢測(cè)溫度的差，利用增益52、54、以及積分器55對(duì)該差進(jìn)行比例積分控制。
(3)通過(guò)該P(yáng)I控制，對(duì)應(yīng)各個(gè)被冷卻流體，決定風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti、Nto、Ntc，另外，經(jīng)過(guò)限制器42、43、44，決定風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti’、Nto’、Ntc’。
(4)通過(guò)綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定器45，用這些多個(gè)風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti’、Nto’、Ntc’決定一個(gè)綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntt。例如，使用綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntt＝{∑(被冷卻流體n的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速)2}1/2來(lái)運(yùn)算。
并且，綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntt經(jīng)過(guò)限制器46可以最終決定風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf。
(5)這樣，即使決定了風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，也不能將冷卻風(fēng)扇17的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制成風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf，通常，從風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速M(fèi)min開始風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制，為了能夠得到該風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin，控制器34通過(guò)驅(qū)動(dòng)電磁比例閥等電油轉(zhuǎn)換閥18來(lái)控制風(fēng)扇用泵13的泵吞吐量，由此，控制風(fēng)扇用馬達(dá)15的馬達(dá)轉(zhuǎn)速，將冷卻風(fēng)扇17的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制成風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin。
(6)該風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin被控制成至少維持?jǐn)?shù)秒、例如10秒。由此，減輕了風(fēng)扇用泵13和風(fēng)扇用馬達(dá)15的負(fù)荷。維持該風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin的時(shí)間可以固定成一定的時(shí)間，但也可以通過(guò)在軟件上的設(shè)定變更而簡(jiǎn)單地進(jìn)行變更。
(7)該風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin維持例如10秒之后，對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行增速控制，使其經(jīng)過(guò)至少數(shù)秒、例如10秒轉(zhuǎn)換成風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf。轉(zhuǎn)換成該風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf的時(shí)間可以固定成一定的時(shí)間，但也可以通過(guò)在軟件上的設(shè)定變更而簡(jiǎn)單地進(jìn)行變更。
此時(shí)，為了得到該風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf，使從控制器34輸出給電油轉(zhuǎn)換閥18的指令電流值逐漸變化，對(duì)風(fēng)扇用泵13的泵吞吐量進(jìn)行增量控制，對(duì)風(fēng)扇用馬達(dá)15的馬達(dá)轉(zhuǎn)速進(jìn)行增速控制，將冷卻風(fēng)扇17的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制成風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf。
(8)為了使各被冷卻流體的檢測(cè)溫度達(dá)到各自的目標(biāo)溫度，返回到上述(2)，繼續(xù)進(jìn)行反饋控制。
即、如圖5和圖6所示，為了使各被冷卻流體的檢測(cè)溫度到達(dá)目標(biāo)溫度，根據(jù)溫度檢測(cè)傳感器27、28、29檢測(cè)出的進(jìn)氣、動(dòng)作油、以及冷卻劑的各被冷卻流體的溫度信息，利用通過(guò)包含比較器51等的PI控制器37、38、39、以及限制器46等所得到的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf，對(duì)冷卻風(fēng)扇17的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。
總之，進(jìn)氣、動(dòng)作油、以及冷卻劑中的任意一種被冷卻流體的檢測(cè)溫度比它們的目標(biāo)溫度高時(shí)，為了根據(jù)該溫度誤差，使風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf上升，從而得到更強(qiáng)的冷卻效果，通?；蛘叨ㄆ诘貙⒂蓽囟葯z測(cè)傳感器27、28、29檢測(cè)出的溫度信息反饋給風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，而不需使用轉(zhuǎn)速傳感器就可以控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。
此時(shí)，在各個(gè)被冷卻流體的發(fā)熱量增加的情況下，要想使溫度檢測(cè)傳感器27、28、29所檢測(cè)出的檢測(cè)溫度達(dá)到預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)溫度，必須運(yùn)行PI控制器37、38、39，以達(dá)到更高的轉(zhuǎn)速。
例如，在動(dòng)作油的目標(biāo)溫度為60℃，檢測(cè)溫度為61℃時(shí)，開始增加冷卻風(fēng)扇17的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，以使檢測(cè)溫度變?yōu)?0℃。如果發(fā)熱量少，則即使上升少量的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，也能使動(dòng)作油溫度返回到60℃，但是，如果發(fā)熱量大，則上升少量的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，動(dòng)作油溫度仍繼續(xù)上升，同時(shí)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速也上升。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，當(dāng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速變得很高時(shí)，動(dòng)作油溫度開始下降，如果達(dá)到了目標(biāo)溫度，則停止風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的增加。
另外，即使目標(biāo)溫度和發(fā)熱量的條件相同，當(dāng)周圍溫度提高時(shí)，冷卻風(fēng)扇17也同樣變成高的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。
這樣，根據(jù)各個(gè)被冷卻流體的發(fā)熱量和周圍溫度來(lái)調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的值不同。換言之，在進(jìn)行控制時(shí)，不用針對(duì)每個(gè)溫度而決定的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的對(duì)應(yīng)表。
如上所述，該風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法對(duì)于用圖5和圖6所示的算法算出的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf，如圖1和圖2所示，將風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin維持發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的所設(shè)定的一定時(shí)間T1(例如10秒)，經(jīng)過(guò)該一定時(shí)間T1后，經(jīng)過(guò)所設(shè)定的一定時(shí)間T2(例如10秒)，以在時(shí)間上成比例的方式，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速逐漸從風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin上升到風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf。
即、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，對(duì)于泵·馬達(dá)系統(tǒng)19的電油轉(zhuǎn)換閥18，如圖3的中段中的T1所示，通過(guò)供給一定的泵容量指令電流，不是將風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制成利用運(yùn)算所決定的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf，而是通常從風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin開始風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制，另外，由于將風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin維持至少數(shù)秒，因此，可以減輕風(fēng)扇用泵13和風(fēng)扇用馬達(dá)15的負(fù)載，同時(shí)，通過(guò)將發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin維持一定時(shí)間，可以避免發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的變動(dòng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提前穩(wěn)定化。
另外，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后，對(duì)于泵·馬達(dá)系統(tǒng)19的電油轉(zhuǎn)換閥18，如圖3的中段中的T2所示，為了通過(guò)供給與時(shí)間成比例而逐漸變化的泵容量指令電流，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速?gòu)娘L(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin逐漸增加到風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf，至少花費(fèi)數(shù)秒來(lái)漸漸轉(zhuǎn)換風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，由此，可防止將與根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)被冷卻流體的檢測(cè)溫度而決定的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)階躍輸入給泵·馬達(dá)系統(tǒng)19，因此，如圖3的上段所示，可防止在風(fēng)扇用泵13和風(fēng)扇用馬達(dá)15間產(chǎn)生峰值壓，并且可防止風(fēng)扇用泵13、風(fēng)扇用馬達(dá)15、以及泵·馬達(dá)間的配管14的損壞，同時(shí)，通過(guò)減少風(fēng)扇用泵13的泵排出壓、即風(fēng)扇用馬達(dá)15的馬達(dá)入口壓和馬達(dá)出口壓的壓差，可以防止發(fā)生馬達(dá)出口壓的壓力振蕩，并可以使馬達(dá)出口壓平穩(wěn)地上升，因此，能夠防止風(fēng)扇用馬達(dá)15的損壞。
另外，如圖3的下段所示，也可以防止發(fā)生風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的振蕩。
另外，由于動(dòng)作油不會(huì)急劇地變動(dòng)，所以，可以防止從風(fēng)扇用泵13和風(fēng)扇用馬達(dá)15中產(chǎn)生動(dòng)作油的異音。由于風(fēng)扇轉(zhuǎn)速不會(huì)急劇地變動(dòng)，來(lái)自風(fēng)扇的聲音為自然的上升，可以防止發(fā)生對(duì)于操作員來(lái)說(shuō)是妨礙聽力的風(fēng)扇音。利用峰值壓可以防止發(fā)生冷卻風(fēng)扇17不旋轉(zhuǎn)這樣的故障的發(fā)生。
而且，由于可以用與通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的電油轉(zhuǎn)換閥(即電磁比例閥)18相對(duì)應(yīng)的電流指示很容易地實(shí)現(xiàn)本控制方法，所以，可以防止在風(fēng)扇用泵13和風(fēng)扇用馬達(dá)15間設(shè)置釋放閥等、利用油壓成分來(lái)防止峰值壓的情況下的成本增加。
本發(fā)明不僅在油壓挖掘機(jī)等的建筑機(jī)械上可以使用，在通過(guò)控制泵·馬達(dá)系統(tǒng)來(lái)對(duì)冷卻風(fēng)扇的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的其他作業(yè)機(jī)械上也可以使用。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度控制方法，通過(guò)控制泵·馬達(dá)系統(tǒng)來(lái)控制由風(fēng)扇用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的用于冷卻被冷卻流體的冷卻風(fēng)扇的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，在該泵·馬達(dá)系統(tǒng)中，由被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇用泵所供給的動(dòng)作流體驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇用馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，其特征在于，檢測(cè)被冷卻流體的溫度；根據(jù)該被冷卻流體的檢測(cè)溫度來(lái)決定用于冷卻被冷卻流體的冷卻風(fēng)扇的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速；在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，控制對(duì)泵·馬達(dá)系統(tǒng)，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速?gòu)娘L(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速開始；控制泵·馬達(dá)系統(tǒng)，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速?gòu)娘L(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速逐漸增加，直到轉(zhuǎn)換為風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速為止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度控制方法，其特征在于，把發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速維持一定的時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法，通過(guò)控制泵·馬達(dá)系統(tǒng)(19)來(lái)控制由風(fēng)扇用馬達(dá)(15)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的用于冷卻被冷卻流體的冷卻風(fēng)扇(17)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，在該泵·馬達(dá)系統(tǒng)(19)中，由被發(fā)動(dòng)機(jī)(11)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇用泵(13)所供給的動(dòng)作流體來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇用馬達(dá)(15)旋轉(zhuǎn)，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，控制泵·馬達(dá)系統(tǒng)(19)，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速?gòu)娘L(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速(Nmin)開始(步驟1)；將該風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速(Nmin)至少維持?jǐn)?shù)秒(步驟2)；經(jīng)過(guò)了至少數(shù)秒后，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速?gòu)娘L(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速(Nmin)逐漸增加(步驟3)；控制泵·馬達(dá)系統(tǒng)(19)，使經(jīng)過(guò)至少數(shù)秒之后，轉(zhuǎn)換到風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速(Ntf)(步驟4)。由此，可以防止發(fā)生將會(huì)導(dǎo)致泵·馬達(dá)系統(tǒng)(19)損壞的峰值壓和壓力振蕩。
文檔編號(hào)F04D27/00GK1701165SQ20048000078
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2004年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月29日
發(fā)明者古田秀人, 豐浦信海, 岡本一成 申請(qǐng)人:新履帶牽引車三菱有限公司