(57)【要約】【課題】エンジン冷却水及び作動油の過冷却防止とエアコンコンデンサの適正冷却とを共に満足することができる温度感応型冷却ファンを備えたエンジン冷却装置を提供する。【解決手段】エンジン冷却装置に、流体継手２を介してファン駆動軸３に連結された温度感応型冷却ファン４とコントローラ１４とを備える。流体継手２は、ラジエータ７を通過した後の冷却風温度が下滑り率切換温度ｔ１未満のときにもある程度の下ファン回転数Ｎｆ１が得られるように滑り率が設定される。また、コントローラ１４は、下ファン回転数Ｎｆ１がエアコンコンデンサ５の冷却に必要な最低風量の冷却風を供給可能な回転数Ｎｆ３に達しておらず、かつ、ラジエータ７を通過した後の冷却風温度が流体継手２の下滑り率切換温度ｔ１に達していないと判定されたとき、エンジン１の回転数を暖気運転時のエンジン回転数よりも上昇する駆動信号ｅを出力して、エアコンコンデンサ５に供給される冷却風量を最低風量又はそれ以上にする。【選択図】　図１
2004068640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、流体継手を介して前記エンジンのファン駆動軸に連結され、エアコンコンデンサ及びラジエータに冷却風を供給する温度感応型冷却ファンと、前記エンジンの回転数又は前記ファン駆動軸の回転数を検出する回転数センサと、ラジエータ通過後の冷却風温度又はラジエータの入口水温を検出する温度センサと、エアコンを稼働状態又は停止状態に切り換えるエアコンスイッチと、前記回転数センサから出力される回転数信号及び前記温度センサから出力される温度信号並びに前記エアコンスイッチから出力されるスイッチ信号とを入力し、これらの各信号に基づいて前記エンジンの回転数を制御するコントローラとを備え、
前記温度感応型冷却ファンは、予め設定された滑り率切換温度以下の温度条件においてもファンとファン駆動軸との間で所定のトルクが伝達されるように前記流体継手の滑り率が調整され、
前記コントローラは、前記エアコンスイッチが稼働状態に切り換えられたとき、前記回転数信号より前記温度感応型冷却ファンの回転数が前記エアコンコンデンサの冷却に必要な最低風量の冷却風を供給可能な回転数に達しているか否かを判定すると共に、前記温度信号より前記ラジエータ通過後の冷却風温度又はラジエータの入口水温が前記流体継手の滑り率切換温度に達しているか否かを判定し、前記温度感応型冷却ファンの回転数が前記エアコンコンデンサの冷却に必要な最低風量の冷却風を供給可能な回転数に達しておらず、かつ、前記ラジエータ通過後の冷却風温度又はラジエータの入口水温が前記流体継手の滑り率切換温度に達していないと判定されたとき、前記エンジンの回転数を上昇して前記エアコンコンデンサに供給される冷却風量を前記最低風量又はそれ以上にすることを特徴とするエンジン冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベルなどの建設機械や作業車両に搭載されるエンジン冷却装置に係り、特に、エンジン冷却ファンとして温度感応型冷却ファンが備えられたエンジン冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開平１１−９３６６５号公報等に記載されているように、エンジン冷却ファンとして温度感応型冷却ファンを備えた建設機械・作業車両用のエンジン冷却装置が知られている。温度感応型冷却ファンは、前記公知文献に記載されているように、流体継手を介してファンをエンジンのファン回転軸に連結したものであって、流体継手の滑り率（伝達トルクの大きさ）を例えば外気温等に応じて切り換えることにより、ファン回転数を自動的に変更できるようになっている。
【０００３】
この温度感応型冷却ファンを備えたエンジン冷却装置は、例えば外気温が温度感応型冷却ファンの滑り率切換温度以下である場合に、ファンを自動的に停止したり、或いはファン回転数を所望の低回転数に低下することができるので、エンジン冷却水や作動油の過冷却を防止できると共に、燃費の向上やファン騒音の低減を図ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エアコン装置を備え、かつエンジン冷却ファンとして温度感応型冷却ファンを備えた建設機械や作業車両においては、エアコンコンデンサの冷却も温度感応型冷却ファンによって行われる。
【０００５】
しかるに、従来のエンジン冷却装置においては、エンジン冷却水及び作動油の過冷却防止とエアコンコンデンサの適正冷却とを共に満足する温度感応型冷却ファンの回転制御方法が考慮されておらず、エンジン冷却水及び作動油の過冷却防止を優先させるとエアコンコンデンサの適正冷却に支障をきたし、反対にエアコンコンデンサの適正冷却を優先させるとエンジン冷却水及び作動油の過冷却防止に支障をきたすという不都合がある。
【０００６】
即ち、エンジン冷却水及び作動油の過冷却防止を優先させるためには、エンジンが高速回転されている状態においても例えば外気温が温度感応型冷却ファンの滑り率切換温度以下である場合にはファンを停止させることが最も好ましいが、ファンを停止させるとエアコンコンデンサの冷却に必要な最低風量を確保することができないため、エアコンコンデンサの適正冷却に支障をきたすおそれを生じる。反対に、エアコンコンデンサの適正冷却を優先させるためには、エンジンが低速回転されている状態においてもファンをある程度の回転数で回転させる必要があるが、このようにファンが常時回転駆動されるように流体継手の滑り率を調整すると、エンジン回転数の上昇に伴ってファン回転数も上昇するため、エンジン冷却水及び作動油の過冷却を防止することが困難になる。
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の不備を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジン冷却水及び作動油の過冷却防止とエアコンコンデンサの適正冷却とを共に満足することができる温度感応型冷却ファンを備えたエンジン冷却装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、エンジン冷却装置を、エンジンと、流体継手を介して前記エンジンのファン駆動軸に連結され、エアコンコンデンサ及びラジエータに冷却風を供給する温度感応型冷却ファンと、前記エンジンの回転数又は前記ファン駆動軸の回転数を検出する回転数センサと、ラジエータ通過後の冷却風温度又はラジエータの入口水温を検出する温度センサと、エアコンを稼働状態又は停止状態に切り換えるエアコンスイッチと、前記回転数センサから出力される回転数信号及び前記温度センサから出力される温度信号並びに前記エアコンスイッチから出力されるスイッチ信号とを入力し、これらの各信号に基づいて前記エンジンの回転数を制御するコントローラとを備え、前記温度感応型冷却ファンは、予め設定された滑り率切換温度以下の温度条件においてもファンとファン駆動軸との間で所定のトルクが伝達されるように前記流体継手の滑り率が調整され、前記コントローラは、前記エアコンスイッチが稼働状態に切り換えられたとき、前記回転数信号より前記温度感応型冷却ファンの回転数が前記エアコンコンデンサの冷却に必要な最低風量の冷却風を供給可能な回転数に達しているか否かを判定すると共に、前記温度信号より前記ラジエータ通過後の冷却風温度又はラジエータの入口水温が前記流体継手の滑り率切換温度に達しているか否かを判定し、前記温度感応型冷却ファンの回転数が前記エアコンコンデンサの冷却に必要な最低風量の冷却風を供給可能な回転数に達しておらず、かつ、前記ラジエータ通過後の冷却風温度又はラジエータの入口水温が前記流体継手の滑り率切換温度に達していないと判定されたとき、前記エンジンの回転数を上昇して前記エアコンコンデンサに供給される冷却風量を前記最低風量又はそれ以上にするという構成にした。
【０００９】
このように、温度感応型冷却ファンに備えられた流体継手の滑り率を予め設定された滑り率切換温度以下の温度条件においてもファンとファン駆動軸との間で所定のトルクが伝達されるように調整すると、ファン回転数をＮｆ、エンジン回転数をＮｅ、流体継手の滑り率をηとしたとき、ファンはＮｆ＝Ｎｅ（１−η）で常時回転駆動される。しかし、エアコンスイッチが停止状態に切り換えられ、ラジエータ通過後の冷却風温度又はラジエータの入口水温が流体継手の滑り率切換温度以下であり、かつエンジン回転数Ｎｅが最高回転数以下の所定の回転数、例えば暖気運転時の回転数である場合において、ファン回転数Ｎｆがエアコンコンデンサの冷却に必要な最低風量の冷却風を供給可能な回転数以下になるように滑り率切換温度以下における流体継手の滑り率ηを設定しておけば、エンジン冷却水及び作動油の過冷却を防止することができ、燃費の悪化やファン騒音の増大も最低限に抑制することができる。
【００１０】
そして、エアコンスイッチが稼働状態に切り換えられ、温度感応型冷却ファンの回転数がエアコンコンデンサの冷却に必要な最低風量の冷却風を供給可能な回転数に達しておらず、かつ、ラジエータ通過後の冷却風温度又はラジエータの入口水温が前記流体継手の滑り率切換温度に達していないとコントローラによって判定されたときにエンジン回転数Ｎｅを上昇すると、エンジン回転数Ｎｅの上昇に比例してファン回転数Ｎｆを上昇することができるので、ファン回転数Ｎｆがエアコンコンデンサの冷却に必要な最低風量の冷却風を供給可能な回転数に達するようにエンジン回転数Ｎｅを上昇することによって、エアコンコンデンサの適正な冷却が可能になる。
【００１１】
したがって、本発明に係るエンジン冷却装置によれば、エンジン冷却水及び作動油の過冷却防止とエアコンコンデンサの適正冷却とを共に満足することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るエンジン冷却装置の一実施形態を、図１乃至図４を用いて説明する。図１は実施形態例に係るエンジン冷却装置の構成図、図２は温度感応型冷却ファンに備えられる流体継手部の構成を示す断面図、図３は温度感応型冷却ファンの回転特性を示すグラフ図、図４はファン回転数とラジエータ通過後の冷却風温度又はラジエータの入口水温とエアコンコンデンサの冷却に必要な最低風量の冷却風を供給可能なファン回転数とエンジン回転数との関係を示すグラフ図である。
【００１３】
図１に示すように、本例のエンジン冷却装置は、エンジン１と、流体継手２を介してファン駆動軸３に連結された温度感応型冷却ファン４と、当該温度感応型冷却ファン４にて車体外より引き込まれた冷却風Ｗによって冷却されるエアコンコンデンサ５及びオイルクーラ６並びにラジエータ７と、エンジン１の回転数を検出する回転数センサ８と、ラジエータ７を通過した後の冷却風温度を検出する温度センサ９と、エアコンを稼働状態又は停止状態に切り換えるエアコンスイッチ１０と、エンジン１の回転数を設定するエンジン回転数設定ダイアル１１と、エンジン１に備えられたエンジン回転数設定装置（ガバナ）１２と、当該エンジン回転数設定装置１２を操作するモータ１３と、回転数センサ８から出力される回転数信号ａ、温度センサ９から出力される温度信号ｂ、エアコンスイッチ１０から出力されるスイッチ信号ｃ及びエンジン回転数設定ダイアル１１から出力されるエンジン回転数設定信号ｄとを入力し、前記モータ１３の駆動信号ｅを出力するコントローラ１４とを備えてなる。
【００１４】
ファン駆動軸３は、エンジン１の主軸であるクランク軸（図示省略）にベルト又は歯車機構等を介して連結されている。
【００１５】
流体継手２は、図２に示すように、ファン駆動軸３にベアリング２１を介して取り付けられたケース２２と、当該ケース２２に締結されたカバー２３と、前記ファン駆動軸３に固着され、前記ケース２２とカバー２３とを接合することによって形成されるトルク伝達室２４内に収納されたドライブディスク２５と、前記ケース２２に形成されたオイル貯蔵室２６内に設定され、当該オイル貯蔵室２６と前記トルク伝達室２４とを連通するオイルポート２７の開度を調整するバルブプレート２８と、当該バルブプレート２８に取り付けられたリニアウエイト２９と、前記ケース２２の外面に取り付けられたバイメタル３０と、当該バイメタル３０に一端が固着され、他端が前記バルブプレート２８に連結されたロッド３１とから構成されており、前記ケース２２又はカバー２３にファン４が取り付けられる。前記オイル貯蔵室２６内には、シリコンオイルなどのオイルが貯蔵されており、当該オイル貯蔵室２６から前記トルク伝達室２４に供給されるオイルの供給量を前記バルブプレート２８にて調整することにより、前記ファン駆動軸３に対するファン４の滑り率（伝達トルク）ひいては回転数が調整される。
【００１６】
即ち、バルブプレート２８がオイルポート２７を完全に塞いでいる場合には、オイル貯蔵室２６内のオイルがトルク伝達室２４内に供給されないので、ドライブディスク２５はトルク伝達室２４内で空転し、ファン駆動軸３の回転はケース２２、カバー２３及びファン４に伝達されない。このとき、流体継手２の滑り率は１００％であり、伝達トルクは０である。これに対して、バルブプレート２８がオイルポート２７から離れ、オイルポート２７が開放されると、オイル貯蔵室２６内のオイルがオイルポート２７の開度に応じた量だけトルク伝達室２４内に供給される。このようにトルク伝達室２４内にオイルが供給されると、ドライブディスク２５とケース２２及びカバー２３との間にオイルの粘性に基づく摩擦力が作用するため、トルク伝達室２４内に供給されたオイルの量に応じた伝達トルクが発生し、トルク伝達室２４内に供給されたオイルの量に応じた滑り率でファン駆動軸３の回転がケース２２、カバー２３及びファン４に伝達される。
【００１７】
前記オイルポート２７に対する前記バルブプレート２８の開閉動作は、前記ロッド３１を介して前記バイメタル３０により行われる。即ち、エンジン１の始動直後のようにラジエータ７を通過した後の冷却風温度が低いときには、バイメタル３０及びロッド３１によってバルブプレート２８を閉方向に操作し、ラジエータ７を通過した後の冷却風温度が上昇してきたときには、バイメタル３０及びロッド３１によってバルブプレート２８を開方向に操作する。低温時におけるオイルポート２７の開度、即ち低温時におけるファン回転数（下ファン回転数）及び高温時におけるオイルポート２７の開度、即ち高温時におけるファン回転数（上ファン回転数）並びにバルブプレート２８が開動作を開始する温度（下滑り率切換温度）及びバルブプレート２８が開動作を停止する温度（上滑り率切換温度）は、オイルの粘度やロッド３１のストロークそれに前記リニアウエイト２９の重量等を変更することによって調整することができる。
【００１８】
本実施形態においては、図３に示すように、ラジエータ７を通過した後の冷却風温度が下滑り率切換温度ｔ１未満のときにもある程度の下ファン回転数Ｎｆ１が得られ、下滑り率切換温度ｔ１から上滑り率切換温度ｔ２に達するまではファン回転数がリニアに上昇し、上滑り率切換温度ｔ２以上ではファン回転数が一定値Ｎｆ２となるように設定される。下ファン回転数Ｎｆ１は、エンジン回転数が暖気運転時の回転数である場合において、エアコンコンデンサ５の冷却に必要な最低風量の冷却風を供給可能な回転数Ｎｆ３以下になるように設定される。これにより、エンジン冷却水及び作動油の過冷却を防止することができ、燃費の悪化やファン騒音の増大も最低限に抑制することができる。一方、上ファン回転数Ｎｆ２はエンジン回転数が最高回転数である場合において、オイルクーラ６及びラジエータの冷却に必要な最低風量の冷却風を供給可能な回転数以上になるように設定される。これにより、エンジン冷却水及び作動油の過昇温を防止することができる。なお、図３に示すように、ファン速度のハンチングを防止するため、温度上昇時のファン回転数と温度下降時のファン回転数とにヒステリシスが設けられている。
【００１９】
コントローラ１４は、エアコンスイッチ１０が稼働状態に切り換えられたとき、回転数センサ８から出力される回転数信号ａと流体継手２の滑り率とより温度感応型冷却ファン４の下ファン回転数Ｎｆ１を算出し、算出された下ファン回転数Ｎｆ１がエアコンコンデンサ５の冷却に必要な最低風量の冷却風Ｗを供給可能な回転数Ｎｆ３に達しているか否かを判定すると共に、温度センサ９から出力される温度信号ｂよりラジエータ７を通過した後の冷却風温度が流体継手２の下滑り率切換温度ｔ１に達しているか否かを判定し、下ファン回転数Ｎｆ１がエアコンコンデンサ５の冷却に必要な最低風量の冷却風を供給可能な回転数Ｎｆ３に達しておらず、かつ、ラジエータ７を通過した後の冷却風温度が流体継手２の下滑り率切換温度ｔ１に達していないと判定されたとき、エンジン１の回転数を暖気運転時のエンジン回転数よりも上昇する駆動信号ｅを出力して、エアコンコンデンサ５に供給される冷却風量を最低風量又はそれ以上にする。このようにすると、エンジン回転数の上昇に伴って下ファン回転数Ｎｆ１をエアコンコンデンサ５の冷却に必要な最低風量の冷却風Ｗを供給可能な回転数Ｎｆ３以上に上昇することができるので、エアコンコンデンサ５の冷却不足を防止することができる。
【００２０】
なお、前記実施形態例においては、エンジン１の回転数を検出する回転数センサ８を備えたが、かかる構成に代えて、ファン駆動軸３の回転数を検出する回転数センサを備えることもできる。その他、エンジン１の回転数を検出する回転数センサ８とファン駆動軸３の回転数を検出する回転数センサの双方を備えることもできる。
【００２１】
また、前記実施形態例においては、ラジエータ７を通過した後の冷却風温度を検出する温度センサ９を備えたが、かかる構成に代えて、ラジエータ７の入口水温を検出する温度センサ及び／又は外気温を検出する温度センサを備えることもできる。その他、ラジエータ７を通過した後の冷却風温度を検出する温度センサ９とラジエータ７の入口水温を検出する温度センサ及び／又は外気温を検出する温度センサの双方を備えることもできる。
【００２２】
さらに、前記実施形態例においては、暖気運転時のエンジン回転数を基準として下ファン回転数Ｎｆ１を設定したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、最高回転数以下の所定のエンジン回転数を基準として下ファン回転数Ｎｆ１を設定することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、温度感応型冷却ファンに備えられた流体継手の滑り率を予め設定された滑り率切換温度以下の温度条件においてもファンとファン駆動軸との間で所定のトルクが伝達されるように調整すると共に、エアコンスイッチが稼働状態に切り換えられ、温度感応型冷却ファンの回転数がエアコンコンデンサの冷却に必要な最低風量の冷却風を供給可能な回転数に達しておらず、かつ、ラジエータ通過後の冷却風温度又はラジエータの入口水温が前記流体継手の滑り率切換温度に達していないとコントローラによって判定されたときに、エンジン回転数を上昇してファン回転数をエアコンコンデンサの冷却に必要な最低風量の冷却風を供給可能な回転数まで上昇するので、エンジン冷却水及び作動油の過冷却防止とエアコンコンデンサの適正冷却とを共に満足することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例に係るエンジン冷却装置の構成図である。
【図２】温度感応型冷却ファンに備えられる流体継手部の構成を示す断面図である。
【図３】温度感応型冷却ファンの回転特性を示すグラフ図である。
【図４】ファン回転数とラジエータ通過後の冷却風温度又はラジエータの入口水温とエアコンコンデンサの冷却に必要な最低風量の冷却風を供給可能なファン回転数とエンジン回転数との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１　エンジン
２　流体継手
３　ファン駆動軸
４　温度感応型冷却ファン
５　エアコンコンデンサ
６　オイルクーラ
７　ラジエータ
８　回転数センサ
９　温度センサ
１０　エアコンスイッチ
１１　エンジン回転数設定ダイアル
１２　エンジン回転数設定装置（ガバナ）
１３　モータ
１４　コントローラ
ａ　回転数信号ａ
ｂ　温度信号
ｃ　スイッチ信号
ｄ　エンジン回転数設定信号
ｅ　モータ駆動信号
Ｗ　冷却風
【図１】
2004068640.tif 000003
【図２】
2004068640.tif 000004
【図３】
2004068640.tif 000005
【図４】
2004068640.tif 000006