專利名稱：風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制冷卻風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度即每單位時(shí)間轉(zhuǎn)數(shù)(以下把旋 轉(zhuǎn)速度簡(jiǎn)稱為"轉(zhuǎn)速")的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法。
背景技術(shù)：
作為冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速控制方法，有以下方法檢測(cè)由冷卻風(fēng)扇冷卻 的工作油、和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻用的散熱器循環(huán)冷卻水(以下把該冷卻水稱為 "冷卻介質(zhì)")等被冷卻流體的實(shí)際溫度，根據(jù)所檢測(cè)的實(shí)際溫度與目標(biāo) 溫度的溫度差，由比例積分控制器決定風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速，根據(jù)該風(fēng)扇目標(biāo) 轉(zhuǎn)速可變控制冷卻風(fēng)扇的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，使被冷卻流體的實(shí)際溫度達(dá)到目標(biāo) 溫度(例如，參照特許第3295650號(hào)公報(bào))。
這樣，由比例積分控制器運(yùn)算風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速，可變控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速來 達(dá)到目標(biāo)溫度的以往的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法，在通常的情況下可以進(jìn)行正 常的動(dòng)作，不會(huì)出現(xiàn)問題，但如圖7所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，例如在目 標(biāo)溫度為60。C的情況下，即使工作油的實(shí)際溫度超過該目標(biāo)溫度60°C， 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速也不會(huì)按雙點(diǎn)劃線所示馬上增加，而是直到工作油的實(shí)際溫度 在油壓泵的泵吸入部達(dá)到7CTC以上、或者冷卻介質(zhì)的實(shí)際溫度在散熱器 入口部上升到接近9(TC時(shí)的大大超過了目標(biāo)溫度時(shí)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速才開始增 加，所以存在著響應(yīng)滯后的問題。
該風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的增加響應(yīng)滯后起因于比例積分控制器的積分在負(fù)側(cè)的 累積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述問題而提出的，其目的在于，提供一種風(fēng)扇轉(zhuǎn) 速控制方法，防止風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的增加響應(yīng)滯后，由此抑制實(shí)際溫度超過目 標(biāo)溫度，可以防止因超過造成的無用的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速增加。
本發(fā)明的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法，檢測(cè)由冷卻風(fēng)扇冷卻的被冷卻流體的 實(shí)際溫度，根據(jù)所檢測(cè)的實(shí)際溫度與目標(biāo)溫度的溫度差，利用比例積分 控制器決定風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速，根據(jù)該風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速控制冷卻風(fēng)扇，限制比 例積分控制器的積分在負(fù)側(cè)的累積。并且，通過限制比例積分控制器的 積分在負(fù)側(cè)的累積，在工作油、冷卻介質(zhì)等被冷卻流體的實(shí)際溫度超過 目標(biāo)溫度的情況下，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速馬上增加，防止風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的增加響應(yīng)滯后， 由此防止實(shí)際溫度大大超過目標(biāo)溫度，可以防止因超過目標(biāo)溫度而造成 的無用的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速增加。由此，可以獲得降低耗油量、通過降低噪聲實(shí) 現(xiàn)的作業(yè)環(huán)境的改善、通過降低振動(dòng)實(shí)現(xiàn)的部件的耐久性的提高等效果。 本發(fā)明的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法，在上述風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法中，為了限 制積分在負(fù)側(cè)的累積，把開始積分的積分開始溫度設(shè)定為目標(biāo)溫度。并 且，在被冷卻流體的實(shí)際溫度達(dá)到目標(biāo)溫度前的期間，限制比例積分控 制器的積分在負(fù)側(cè)的累積，由此在被冷卻流體的實(shí)際溫度超過目標(biāo)溫度 的情況下，可以進(jìn)行控制使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速馬上增加。
本發(fā)明的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法，在上述風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法中，在風(fēng)扇 最低轉(zhuǎn)速被確定的情況下，為了限制積分在負(fù)側(cè)的累積，把開始積分的 積分開始風(fēng)扇轉(zhuǎn)速設(shè)定為風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速。并且，在風(fēng)扇轉(zhuǎn)速達(dá)到風(fēng)扇最 低轉(zhuǎn)速前的期間，限制比例積分控制器的積分在負(fù)側(cè)的累積，由此在風(fēng) 扇轉(zhuǎn)速超過風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速的情況下，可以進(jìn)行控制使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速馬上增加。


圖1是表示用于實(shí)施本發(fā)明的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法的控制器的算法的 一實(shí)施方式的方框圖。
圖2 (a)是表示該控制器的比例積分控制器和積分開始控制單元的 一例的方框圖，圖2 (b)是說明該積分開始控制單元的積分開始定時(shí)的
曲線圖。
圖3是表示圖2所示積分開始控制單元的控制動(dòng)作的流程圖。 圖4是表示該控制器的比例積分控制器和積分開始控制單元的其他 示例的方框圖。
圖5是表示圖4所示積分開始控制單元的控制動(dòng)作的流程圖。 圖6是表示實(shí)施本發(fā)明的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法的裝置概況的方框圖。 圖7是使用以往的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法時(shí)的泵吸入部和散熱器入口部 的溫度和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照?qǐng)D1 圖6說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖6表示風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置的概況，安裝在油壓挖掘機(jī)等建筑機(jī)械 車輛上的發(fā)動(dòng)機(jī)11，具有壓送供給工作油的作業(yè)用主泵12和風(fēng)扇用泵 13，并一起驅(qū)動(dòng)這些主泵12和風(fēng)扇用泵13。另外，油壓挖掘機(jī)在具有履 帶等行走系統(tǒng)的下部行走體上設(shè)置上部旋轉(zhuǎn)體，上部旋轉(zhuǎn)體可以通過旋 轉(zhuǎn)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)，在該上部旋轉(zhuǎn)體設(shè)置作業(yè)機(jī)系統(tǒng)。該作業(yè)機(jī)系統(tǒng)具有吊桿、 懸臂、鏟斗和使它們動(dòng)作的油壓缸。
主泵12詢安裝在上述車輛上的行走系統(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)器提供作為工作流體的工 作油。
風(fēng)扇用泵13利用在管路14排出的作為工作流體的工作油使風(fēng)扇用 馬達(dá)15動(dòng)作。該風(fēng)扇用馬達(dá)15把冷卻風(fēng)扇17 —體地安裝在其旋轉(zhuǎn)軸16 上，使該冷卻風(fēng)扇17轉(zhuǎn)動(dòng)。
風(fēng)扇用泵13是可變流量型泵，具有輸入信號(hào)為電信號(hào)、和輸出信號(hào) 為油壓信號(hào)的電油轉(zhuǎn)換閥18，通過利用從該電油轉(zhuǎn)換閥18輸出的油壓信 號(hào)可變控制風(fēng)扇用泵13的泵排出流量，能夠可變控制風(fēng)扇用馬達(dá)15的 轉(zhuǎn)速。
在與冷卻風(fēng)扇17相對(duì)的位置依次配置進(jìn)氣冷卻器21、油冷卻器22 和散熱器23，在進(jìn)氣冷卻器21配置進(jìn)氣配管24，在油冷卻器22配置工 作油配管25，在散熱器23配置冷卻介質(zhì)配管26。
在進(jìn)氣配管24設(shè)置進(jìn)氣溫度檢測(cè)傳感器27，檢測(cè)作為被冷卻流體 的進(jìn)氣的實(shí)際溫度，在工作油配管25設(shè)置工作油溫度檢測(cè)傳感器28，檢 測(cè)作為被冷卻流體的油壓回路的工作油的實(shí)際溫度，在冷卻介質(zhì)配管26 設(shè)置冷卻介質(zhì)溫度檢測(cè)傳感器29，檢測(cè)作為被冷卻流體的冷卻介質(zhì)(冷 卻水)的實(shí)際溫度，這些溫度檢測(cè)傳感器27、 28、 29經(jīng)各自的輸入信號(hào) 線31、 32、 33連接控制器34的信號(hào)輸入部。
并且，該控制器34的信號(hào)輸出部經(jīng)輸出信號(hào)線35連接所述電油轉(zhuǎn) 換閥18的信號(hào)輸入部。
并且，該控制器34對(duì)由各種溫度檢測(cè)傳感器27、 28、 29檢測(cè)的實(shí) 際溫度進(jìn)行運(yùn)算處理，根據(jù)來自該控制器34的輸出信號(hào)，通過電油轉(zhuǎn)換 閥18可變控制風(fēng)扇用泵13的泵排出流量，由此可變控制風(fēng)扇用馬達(dá)15 的轉(zhuǎn)速，可變控制冷卻風(fēng)扇17的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，以使由溫度檢測(cè)傳感器27、 28、 29檢測(cè)的進(jìn)氣、工作油和冷卻介質(zhì)的各個(gè)被冷卻流體的實(shí)際溫度達(dá) 到預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)溫度，進(jìn)行適當(dāng)冷卻使各個(gè)被冷卻流體不會(huì)過熱。
這樣，控制器34可變控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，以使由冷卻風(fēng)扇17冷卻的被 冷卻流體的實(shí)際溫度達(dá)到目標(biāo)溫度，并且通過降低冷卻風(fēng)扇17的風(fēng)扇轉(zhuǎn) 速，從而起到間接地提高主泵12的輸出的作用。
艮口，利用從與主泵12 —起被發(fā)動(dòng)機(jī)11驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇用泵13排出的工 作油，使風(fēng)扇用馬達(dá)15動(dòng)作，利用該風(fēng)扇用馬達(dá)15使冷卻風(fēng)扇17轉(zhuǎn)動(dòng)， 但控制器34控制風(fēng)扇用泵13以降低該冷卻風(fēng)扇17的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，由此使 風(fēng)扇用泵13和風(fēng)扇用馬達(dá)15消耗的風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)馬力下降，相應(yīng)地可以使 主泵12的輸出相對(duì)上升。
而且，如圖1所示，控制器34具有根據(jù)各個(gè)被冷卻流體的實(shí)際溫度 可變控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的算法。
在該圖1中，預(yù)先設(shè)定的進(jìn)氣的目標(biāo)溫度Tti、由進(jìn)氣溫度檢測(cè)傳 感器27檢測(cè)的進(jìn)氣的實(shí)際溫度Tmi、預(yù)先設(shè)定的工作油的目標(biāo)溫度Tto、 由工作油溫度檢測(cè)傳感器28檢測(cè)的工作油的實(shí)際溫度Tmo、預(yù)先設(shè)定的 冷卻介質(zhì)的目標(biāo)溫度Ttc、由冷卻介質(zhì)溫度檢測(cè)傳感器29檢測(cè)的冷卻介
質(zhì)的實(shí)際溫度Tmc的各個(gè)信號(hào)，被輸入各自的比例積分控制器(以下把 這些比例積分控制器稱為"PI控制器37、 38、 39")。
并且，檢測(cè)由冷卻風(fēng)扇17冷卻的進(jìn)氣、工作油和冷卻介質(zhì)的實(shí)際溫 度Tmi、 Tmo、 Tmc，根據(jù)這些實(shí)際溫度Tmi、 Tmo、 Tmc和目標(biāo)溫度Tti、 Tto、 Ttc的溫度差，利用PI控制器37、 38、 39決定風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti、 Nto、 Ntc，根據(jù)這些風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti、 Nto、 Ntc控制冷卻風(fēng)扇17， 在這種風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置中，對(duì)PI控制器37、 38、 39設(shè)置限制相對(duì)這 些PI控制器37、 38、 39的積分負(fù)側(cè)的累積的積分開始控制單元41。
該積分開始控制單元41例如僅使PI控制器37、 38、 39的積分功 能接通/斷開，或者僅使積分輸出接通/斷開等，限制相對(duì)PI控制器37、 38、 39的積分負(fù)側(cè)的累積，由此在進(jìn)氣、工作油和冷卻介質(zhì)等被冷卻流 體的實(shí)際溫度Tmi、 Tmo、 Tmc超過目標(biāo)溫度Tti、 Tto、 Ttc的情況下，
使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速馬上增加。
另外，PI控制器37、 38、 39分別按照每種被冷卻流體，決定根據(jù) 進(jìn)氣、工作油和冷卻介質(zhì)的各被冷卻流體的發(fā)熱量和周圍溫度而整定的 多個(gè)風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速，所以從這些PI控制器37、 38、 39輸出的進(jìn)氣用風(fēng) 扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti、工作油用風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nto和冷卻介質(zhì)用風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速 Ntc的各個(gè)信號(hào)，分別利用具有飽和特性的限制器42、 43、 44被設(shè)定 上限和下限。
經(jīng)過這些限制器42、 43、 44的進(jìn)氣用風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti'、工作油 用風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nto，和冷卻介質(zhì)用風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntc'被輸入綜合目 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從多個(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'迸行平方，并將它們相加，再求出其平方根，從 而運(yùn)算綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntt。艮卩，
NU={2:(被冷卻流體n的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速)2}1/2 或者，NU={ (Nti，) 2+ (Nto，) 2+ (Ntc，) 2}1/2 該綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntt再通過根據(jù)飽和特性設(shè)定下限和上限的限制
器46，成為最終的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf。
圖2 (a)表示與所述工作油溫度相關(guān)的PI控制器38的詳細(xì)情況。 在該圖中，工作油的目標(biāo)溫度Tto和實(shí)際溫度Tmo被導(dǎo)入用于運(yùn) 算它們的誤差的比較器51，對(duì)從該比較器51輸出的誤差信號(hào)乘上增益 52后、通過設(shè)定下限和上限的具有飽和特性的限制器53進(jìn)行限制處理 后的信號(hào)值；對(duì)上述誤差信號(hào)乘上增益54、利用積分器55進(jìn)行積分處 理、利用限制器56再進(jìn)行限制處理后的信號(hào)值；和所預(yù)期的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速 Nef利用加法器相加，由此決定所述工作油用風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nto。
同樣，進(jìn)氣的目標(biāo)溫度Tti和實(shí)際溫度Tmi在PI控制器37進(jìn)行 處理，決定所述進(jìn)氣用風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti ，并且冷卻介質(zhì)的目標(biāo)溫度TtC 和實(shí)際溫度Tmc在PI控制器39進(jìn)行處理，決定所述冷卻介質(zhì)用風(fēng)扇目 標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntc。
如圖2 (a)、 (b)所示，作為限制積分在負(fù)側(cè)的累積的方法，積分 開始控制單元41把利用PI控制器38的積分器55開始積分的積分開始 溫度設(shè)定為目標(biāo)溫度，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)等的工作油的實(shí)際溫度Tmo較低 的情況下，在實(shí)際溫度Tmo與目標(biāo)溫度Tto的差較大時(shí)，把積分開始溫 度設(shè)定為目標(biāo)溫度，由此在實(shí)際溫度Tmo上升到目標(biāo)溫度Tto的期間， 負(fù)的積分要素不會(huì)累積。
下面，說明圖l和圖2所示實(shí)施方式的作用效果。
以由溫度檢測(cè)傳感器27、 28、 29檢測(cè)的進(jìn)氣、工作油和冷卻介質(zhì) 的各被冷卻流體的實(shí)際溫度信息為基礎(chǔ)，利用通過包括比較器51等的 PI控制器37、 38、 39以及限制器46等得到的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf ，控制 冷卻風(fēng)扇17的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，以使各被冷卻流體的實(shí)際溫度達(dá)到目標(biāo)溫度。
艮P，在進(jìn)氣、工作油和冷卻介質(zhì)的任一方被冷卻流體的實(shí)際溫度高 于它們的目標(biāo)溫度時(shí)，根據(jù)其溫度差使風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf上升，為了獲 得更強(qiáng)的冷卻效果，通?；蚨ㄆ诎延蓽囟葯z測(cè)傳感器27、 28、 29檢測(cè) 的實(shí)際溫度信息反饋為風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，不使用轉(zhuǎn)速傳感器，即可控制風(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，為了使由溫度檢
測(cè)傳感器27、 28、 29檢測(cè)的實(shí)際溫度達(dá)到預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)溫度，PI控 制器37、 38、 39動(dòng)作，以達(dá)到更高的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速c
例如，在工作油的目標(biāo)溫度為60'C、實(shí)際溫度為6rc時(shí)，冷卻風(fēng)扇 17的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速開始增加，以使實(shí)際溫度達(dá)到6(TC。如果發(fā)熱量很小，即 使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的增加微小，工作油溫也恢復(fù)到60'C，但如果發(fā)熱量較大， 在風(fēng)扇轉(zhuǎn)速微小地增加時(shí)，工作油溫持續(xù)上升，與此同時(shí)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速也增 加。不久，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速足夠高時(shí)，工作油溫開始下降，在達(dá)到目標(biāo)溫度時(shí)， 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的增加停止。
并且，即使目標(biāo)溫度和發(fā)熱量的條件相同，在周圍溫度變高時(shí)，冷 卻風(fēng)扇17同樣成為更高的風(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，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速整定的 值不同。換言之，這種控制的特征是，不需要具備對(duì)應(yīng)每個(gè)溫度來決定 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的對(duì)照表。
綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定器45根據(jù){2 (被冷卻流體n的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速) 2廣H十算綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntt時(shí)，在無論哪個(gè)被冷卻流體的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速增 加時(shí)，綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntt也一定增加。
例如，假設(shè)根據(jù)進(jìn)氣溫度、冷卻介質(zhì)溫度(冷卻水溫)和工作油溫 度決定的各個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)速為300r.p.m. 、 500r. p. m. 、 700r. p. m.，則綜合目 標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntt為911r.p.m.。此處，假設(shè)根據(jù)冷卻介質(zhì)溫度決定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速 從500r. p. m.增加到600r, p. m.，則綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntt為970r. p. m.。
在假定以綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速-最大值(被冷卻流體n的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速) 決定綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速的情況下，根據(jù)冷卻介質(zhì)溫度決定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速為 500r.p.m.時(shí)和600r.p.m,時(shí)，綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速均為700r. p. m.，與系統(tǒng)整
體的發(fā)熱量的增加無關(guān)，綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速不變。
這樣，綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定器45的一個(gè)特征是，無論哪個(gè)被冷卻流體 的溫度變化時(shí)，綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntt也變化。
并且，在油壓挖掘機(jī)等車輛中，在工作油溫較低、不需要冷卻時(shí)， 利用電油轉(zhuǎn)換閥18控制從風(fēng)扇用泵13排出的流量，使其變小，由此強(qiáng) 制降低冷卻風(fēng)扇17的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，此時(shí)由風(fēng)扇用泵13消耗的發(fā)動(dòng)機(jī)11的 風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)馬力降低，相應(yīng)地可以使由發(fā)動(dòng)機(jī)11驅(qū)動(dòng)的主泵12的輸出上 升，可以有效利用發(fā)動(dòng)機(jī)ll的輸出，可以通過降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，來降低因
冷卻風(fēng)扇17造成的周圍噪聲。
積分器55由積分開始控制單元41控制，如圖2 (b)所示，在工作 油的實(shí)際溫度Tmo小于目標(biāo)溫度Tto時(shí)，積分在負(fù)側(cè)的累積被限制，另 一方面，在工作油的實(shí)際溫度Tmo超過目標(biāo)溫度Tto時(shí)，積分開始在正 側(cè)和負(fù)側(cè)累積，通過比例積分控制來決定工作油用風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nto。
艮P，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，在工作油的實(shí)際溫度Tmo未達(dá)到目標(biāo)溫度Tto 時(shí)，根據(jù)實(shí)際溫度Tmo與目標(biāo)溫度Tto的溫度差，僅利用PI控制器38 的增益52等的比例要素決定風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nto，并且在工作油的實(shí)際溫 度Trao超過目標(biāo)溫度Tto時(shí)，根據(jù)實(shí)際溫度Tmo與目標(biāo)溫度Tto的溫度 差，利用PI控制器38的增益52、 54的比例要素和積分器55的積分要 素決定風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nto。
被冷卻流體為進(jìn)氣、冷卻介質(zhì)時(shí)的情況也相同，在決定迸氣用風(fēng)扇 目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti、冷卻介質(zhì)用風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntc時(shí)，同樣控制積分開始時(shí)間。
總之，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)等的被冷卻流體的實(shí)際溫度Tmi、 Tmo、 Tmc 達(dá)到目標(biāo)溫度Tti、 Tto、 Ttc的期間，使PI控制器37、 38、 39的積分 器55不起作用，所以不進(jìn)行該積分器55的負(fù)的積分要素的累積，可以 防止風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的增加響應(yīng)滯后，可以防止由于響應(yīng)滯后使得實(shí)際溫度 Tmi、 Tmo、 Tmc大大超過目標(biāo)溫度Tti、 Tto、 Tix，可以防止因超過目標(biāo)
溫度所造成的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的無用增加。
下面，圖3是表示積分開始控制單元41的控制動(dòng)作的流程圖，判斷 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的進(jìn)氣、工作油或冷卻介質(zhì)的實(shí)際溫度Tmi、 Tmo、 Tmc是 否大于目標(biāo)溫度Tti、 Tto、 Ttc (步驟l),如果小于(在步驟l為否)， 從積分開始控制單元41向積分器55發(fā)送積分限制信號(hào)，使積分器55不 起作用(步驟2)。
另一方面，在進(jìn)氣、工作油或冷卻介質(zhì)的實(shí)際溫度Tmi、 Tmo、 Tmc 上升，并大于目標(biāo)溫度Tti、 Tto、 Ttc的情況下(在步驟l為是)，解除 從積分開始控制單元41向積分器55的積分限制信號(hào)，開始積分器55的
積分(步驟3)。
這樣，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，在進(jìn)氣、工作油或冷卻介質(zhì)的實(shí)際溫度Tmi、 Tmo、 Tmc低于它們的目標(biāo)溫度Tti、 Tto、 Ttc時(shí)，把積分開始溫度設(shè)定 為目標(biāo)溫度Tti、 Tto、 Ttc，由此在它們的實(shí)際溫度Tmi、 Tmo、 Tmc上升 到目標(biāo)溫度Tti、 Tto、 Ttc的期間不累積負(fù)的積分要素。
結(jié)果，在進(jìn)氣、工作油或冷卻介質(zhì)的實(shí)際溫度Tmi、 Tmo、 Tmc達(dá)到 目標(biāo)溫度Tti、 Tto、 Ttc的時(shí)刻，通過進(jìn)行PI控制，使得通過原來的可 變風(fēng)扇控制能夠一直保持目標(biāo)溫度Tti、 Tto、 Ttc。
如上所述，在被冷卻流體的實(shí)際溫度Tmi、 Tmo、 Tmc上升到目標(biāo)溫 度Tti、 Tto、 Ttc的期間，通過對(duì)PI控制器37、 38、 39的積分在負(fù)側(cè) 的累積設(shè)定限制，可以控制成在被冷卻流體的實(shí)際溫度Tmi、 Tmo、 Tmc 超過目標(biāo)溫度Tti、 Tto、 Ttc時(shí)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速馬上增加。
并且，由于進(jìn)行如此控制，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，被冷卻流體的實(shí) 際溫度Tmi、 Tmo、 Tmc超過目標(biāo)溫度Tti、 Tto、 Ttc時(shí)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速增加 并且沒有響應(yīng)滯后，把實(shí)際溫度的超出抑制在最小限度，可以使實(shí)際溫 度Tmi、 Tmo、 Tmc盡快整定在目標(biāo)溫度Tti、 Tto、 Ttc。
另一方面，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)等，進(jìn)氣、工作油或冷卻介質(zhì)的實(shí)際溫 度Tmi、 Tmo、 Tmc已經(jīng)升高，并且達(dá)到目標(biāo)溫度Tti、 Tto、 Ttc時(shí)，由 于也達(dá)到積分開始溫度，所以直接進(jìn)行原來的PI控制，并控制為達(dá)到目 標(biāo)溫度Tti、 Tto、 Ttc，所以沒有問題。
下面，順序說明PI控制器37、 38、 39起作用時(shí)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法。
(1) 利用溫度檢測(cè)傳感器27、 28、 29分別檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)11的進(jìn)氣、
工作油和冷卻介質(zhì)(冷卻水)的溫度。
(2) 利用PI控制器37、 38、 39的比較器51計(jì)算分別設(shè)定在控制 器34內(nèi)部的各被冷卻流體的目標(biāo)溫度、和利用各溫度檢測(cè)傳感器27、28、 29檢測(cè)的各被冷卻流體的實(shí)際溫度的差，利用增益52、 54和積分器55 對(duì)該差施加比例積分控制。
(3) 通過該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，并且通過限制器42、 43、 44決定風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti， 、 Nto，、 Ntc，。
(4) 根據(jù)這些多個(gè)風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti'、 Nto'、 Ntc，，利用綜合目 標(biāo)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定器45，決定一個(gè)綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速NU。具體講，使用綜合目標(biāo) 轉(zhuǎn)速NU二^ (被冷卻流體n的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速)2}1/2進(jìn)行運(yùn)算，但如后 面所述不限于此。
并且，從綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntt，經(jīng)限制器46最終決定風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf 。
(5) 為了能夠獲得風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntf，控制器34驅(qū)動(dòng)電油轉(zhuǎn)換閥 18，控制風(fēng)扇用泵13的泵排出量，控制風(fēng)扇用馬達(dá)15的馬達(dá)轉(zhuǎn)速，控 制冷卻風(fēng)扇17的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。
(6) 為了使各被冷卻流體的實(shí)際溫度達(dá)到各自的目標(biāo)溫度，返回所 述(2)，繼續(xù)反饋控制。
如上所述，該風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制不是利用轉(zhuǎn)速傳感器等檢測(cè)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn) 行反饋控制，而是將由各被冷卻流體的溫度檢測(cè)傳感器檢測(cè)的溫度反饋 并控制，所以風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的絕對(duì)值并不重要。
并且，具有運(yùn)算方法，其根據(jù)各個(gè)被冷卻流體的發(fā)熱量和周圍溫度， 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的整定值不同，對(duì)應(yīng)各個(gè)被冷卻流體具有風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速，根據(jù) 該多個(gè)風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定一個(gè)綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速。
另外，在各被冷卻流體的溫度低時(shí)，降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，所以需要的風(fēng) 扇驅(qū)動(dòng)馬力減少，相應(yīng)地可以使主泵油壓輸出上升。
并且，使各被冷卻流體的實(shí)際溫度達(dá)到目標(biāo)溫度的控制起作用，所 以在冬季工作油溫和冷卻水溫的上升加快，伴隨工作油等的溫度變化而 變動(dòng)的粘性很快穩(wěn)定，所以在一年內(nèi)因工作油等的粘性差異造成的響應(yīng) 性差異變小，發(fā)動(dòng)機(jī)也能夠以更穩(wěn)定的溫度動(dòng)作。
此處，所述的為了使各被冷卻流體的實(shí)際溫度達(dá)到目標(biāo)溫度而進(jìn)行 的控制，也包括例如在冬季發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，利用電油轉(zhuǎn)換閥18把來自風(fēng) 扇用泵13的排出流量控制為0或較小的量，由此使冷卻風(fēng)扇停止，或以
最低限度的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)的情況。
另外，綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定器45決定綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)速NU的運(yùn)算方法不
限于已經(jīng)敘述的方法，也可以利用其他運(yùn)算方法。
例如，也可以使用加權(quán)函數(shù)Wn (0《Wn《l、 2Wn=l)，設(shè)綜合目標(biāo) 轉(zhuǎn)速Ntt= 2 {Wn (被冷卻流體n的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速)}。
并且，比例積分控制器(PI控制器)不限于此，也包括一般使用的 比例積分微分控制器(PID控制器)，使用該P(yáng)ID控制器也能夠沒有問題 地動(dòng)作。
下面，圖4和圖5表示限制PI控制器38的積分在負(fù)側(cè)的累積的所 述積分開始控制單元41的其他實(shí)施方式，是取代把所述積分開始溫度設(shè) 為目標(biāo)溫度的方法，而設(shè)定積分開始風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的方法。
艮P，在風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin確定的情況下，作為限制積分在負(fù)側(cè)的累 積的限制方法，把利用PI控制器38的積分器55開始積分的積分開始風(fēng) 扇轉(zhuǎn)速設(shè)定為風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin。
例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)等，在工作油的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nto未達(dá)到風(fēng) 扇最低轉(zhuǎn)速Nmin時(shí)，根據(jù)實(shí)際溫度Tmo和目標(biāo)溫度Tto的溫度差，僅利 用PI控制器38的增益52即比例要素決定風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nto,在該風(fēng)扇 目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nto超過風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin時(shí)，根據(jù)實(shí)際溫度Tmo和目標(biāo)溫度 Tto的溫度差，利用PI控制器38的增益52、 54即比例要素、和積分器 55即積分要素決定風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nto。決定冷卻介質(zhì)的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Ntc 的情況也相同。
艮口，如圖5所示，在風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin確定的情況下，判斷對(duì)應(yīng)進(jìn) 氣、工作油或冷卻介質(zhì)的目標(biāo)溫度Tti、 Tto、 Ttc的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti、 Nto、 Ntc是否超過風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin (步驟5)，在風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti、 Nto、 Ntc低于風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin時(shí)(在步驟5為否)，將積分器55斷開， 使不累積負(fù)的積分要素(步驟6)。另一方面，在風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti、 Nto、 Ntc超過風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin時(shí)(在步驟5為是)，使積分器55起作用， 開始相對(duì)PI控制器37、 38、 39的積分正側(cè)和負(fù)側(cè)的累積(步驟7)。
這樣，通過把積分開始風(fēng)扇轉(zhuǎn)速設(shè)為風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin，在對(duì)應(yīng)目 標(biāo)溫度的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti、 Nto、 Ntc達(dá)到風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin的期間， 積分要素不起作用，不累積PI控制器37、 38、 39的負(fù)的積分要素，但從對(duì)應(yīng)目標(biāo)溫度的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti、 Nto、 Ntc超過風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin 的時(shí)刻起，進(jìn)行控制使累積正的積分要素和負(fù)的積分要素。
結(jié)果，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速在達(dá)到風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin的時(shí)刻，能夠馬上增加， 并且沒有響應(yīng)滯后地隨著風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti、 Nto、 Ntc順暢上升。
另外，在進(jìn)氣、工作油、冷卻介質(zhì)等被冷卻流體的實(shí)際溫度Tmi、 Tmo、 Tmc超過目標(biāo)溫度Tti、 Tto、 Ttc的時(shí)刻、風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nti、 Nto、 Ntc超過風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速Nmin的時(shí)刻， 一旦積分器55開始動(dòng)作，正的積分 要素和負(fù)的積分要素均起作用，為了在進(jìn)入正側(cè)的時(shí)刻借助正的積分要 素達(dá)到目標(biāo)溫度，溫度下降，然后繼續(xù)下降，在低于目標(biāo)溫度時(shí)，被控 制成使溫度上升，以便借助負(fù)的積分要素達(dá)到目標(biāo)溫度。這樣，在一旦 開始積分的時(shí)刻，正和負(fù)雙方的積分要素起作用，可以整定在目標(biāo)溫度。
如上所述，通過限制PI控制器37、 38、 39的積分在負(fù)側(cè)的累積， 可以防止風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的增加響應(yīng)滯后，由此可以防止實(shí)際溫度大大超過目 標(biāo)溫度，可以防止因超過造成的無用的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的增加。
并且，由于實(shí)際溫度的超出降低，沒有了風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的過度增加，所 以可降低燃料消耗，降低耗油量。
另外，由于沒有了風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的過度增加，所以因風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)造成的噪 聲降低。因此，對(duì)油壓挖掘機(jī)等的建筑機(jī)械的操作者來說，風(fēng)扇聲音不 會(huì)成為刺耳聲音，可以改善作業(yè)環(huán)境。
另外，由于沒有了風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的過度增加，所以因風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)造成的振 動(dòng)降低，可以可獲得提高部件的耐久性等的效果。
本發(fā)明不僅可用于油壓挖掘機(jī)等的建筑機(jī)械，也可以用于控制冷卻 風(fēng)扇的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的其他作業(yè)機(jī)械。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法，檢測(cè)由冷卻風(fēng)扇冷卻的被冷卻流體的實(shí)際溫度，根據(jù)所檢測(cè)的實(shí)際溫度與目標(biāo)溫度的溫度差，利用比例積分控制器決定風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速，根據(jù)該風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速控制冷卻風(fēng)扇，其特征在于，限制比例積分控制器的積分在負(fù)側(cè)的累積，在風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速被確定的情況下，為了限制積分在負(fù)側(cè)的累積，把開始積分的積分開始風(fēng)扇轉(zhuǎn)速設(shè)定為風(fēng)扇最低轉(zhuǎn)速。
全文摘要
一種風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法，檢測(cè)由冷卻風(fēng)扇冷卻的進(jìn)氣、工作油、冷卻介質(zhì)的實(shí)際溫度，根據(jù)實(shí)際溫度(Tmi)、(Tmo)、(Tmc)與目標(biāo)溫度(Tti)、(Tto)、(Ttc)的溫度差，利用PI控制器(37)～(39)決定風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速(Nti)、(Nto)、(Ntc)，根據(jù)風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速(Nti)、(Nto)、(Ntc)控制冷卻風(fēng)扇。為了限制PI控制器(37)、(38)、(39)的積分在負(fù)側(cè)的累積，設(shè)置控制PI控制器(37)、(38)、(39)的積分開始定時(shí)的積分開始控制單元(41)。設(shè)定開始積分的目標(biāo)溫度(Tti)、(Tto)、(Ttc)，在進(jìn)氣、工作油、冷卻介質(zhì)的實(shí)際溫度(Tmi)、(Tmo)、(Tmc)達(dá)到目標(biāo)溫度(Tti)、(Tto)、(Ttc)之前，使PI控制器(37)、(38)、(39)的積分要素不起作用。由此，可防止風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的增加響應(yīng)滯后。
文檔編號(hào)F04D29/58GK101201066SQ20071016054
公開日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2004年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月8日
發(fā)明者古田秀人 申請(qǐng)人:新履帶牽引車三菱有限公司