CN103807082B - 工程机械的预热装置 - Google Patents

Abstract

一种工程机械的预热装置，即使在具有对发动机的制冷剂进行加热的加热器的情况下，也能够使发热机构恰当地工作而提高发动机的起动性。本发明的工程机械的预热装置具有：进行与液压泵（130）直接连结的发动机（190）的预热的发热装置（150）；检测由液压泵（130）排出的工作油的温度（To）的工作油温度传感器（163）；和根据由工作油温度传感器（163）所检测到的工作油的温度（To）来控制发热装置（150）的工作的控制器（120）。

Description

工程机械的预热装置

技术领域

本发明涉及液压挖掘机等工程机械的预热装置。

背景技术

以往，已知一种在发动机冷起动时使发热机构工作而提高发动机的起动性的预热装置（参照专利文献1）。在专利文献1的预热装置中，根据发动机的冷却水（制冷剂）的温度来判断有无电热塞（glow plug）的通电要求。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2008-138582号公报

在使液压泵与发动机直接连结的工程机械中，当发动机冷起动时，液压泵的摩擦较强，发动机的起动性较差。由此，需要使发热机构在冷起动时工作。

对于工程机械，在严寒地区存在设置冷却水加热器的情况，并存在操作员在发动机起动前预先加热发动机冷却水的情况。由此，如专利文献1记载的技术所述，若根据发动机冷却水的温度来判断发热机构工作的必要性的话，则在通过冷却水加热器提高了冷却水温度的情况下，具有尽管处于工作油温度较低的状态，但发热机构也不工作的问题。

发明内容

技术方案一的发明提供一种工程机械的预热装置，其特征在于，具有：进行与液压泵直接连结的发动机的预热的发热机构；检测由液压泵排出的工作油的温度的工作油温度检测机构；和根据由工作油温度检测机构所检测到的工作油的温度，来控制发热机构的工作的控制机构。

技术方案二的发明的特征在于，在技术方案一所述的工程机械的预热装置中，控制机构随着由工作油温度检测机构所检测到的工作油的温度越低，而将发热机构的工作时间设定得越长。

技术方案三的发明的特征在于，在技术方案一或技术方案二所述的工程机械的预热装置中，还具有对冷却发动机的制冷剂的温度进行检测的制冷剂温度检测机构，控制机构具有：根据工作油的温度来决定第一预热时间的第一决定机构；根据制冷剂的温度来决定第二预热时间的第二决定机构；选择第一预热时间以及第二预热时间中时间较长一方的选择机构；使发热机构仅以由选择机构选择的预热时间而工作的工作机构；和在发热机构工作期间，报告发热机构正处于工作中的报告机构。

发明效果

根据本发明，即使在具有对发动机的制冷剂进行加热的加热器的情况下，也能使发热机构恰当地工作而提高发动机的起动性。

附图说明

图1是表示适用了本发明的预热装置的液压挖掘机的侧视图。

图2是表示本发明的第一实施方式的预热装置的构成的图。

图3是表示工作油温度-预热时间表的图。

图4是表示通过本发明的第一实施方式的预热装置进行的预热控制处理的一例的流程图。

图5是表示本发明的第二实施方式的预热装置的构成的图。

图6中，（a）是表示工作油温度-预热时间表的图，（b）是表示冷却水温度-预热时间表的图。

图7是表示通过本发明的第二实施方式的预热装置进行的预热控制处理的一例的流程图。

图8是表示通过本发明的变形例的预热装置进行的预热控制处理的一例的流程图。

图9是表示存储在本发明的变形例的预热装置的控制器中的工作油温度-预热时间表的图。

附图标记说明

100-液压挖掘机，

101-行驶体，

103-旋转体，

104-前部装置，

105-液压回路，

107-驾驶室，

108-发动机室，

109-配重，

120-控制器，

121-油温基准决定部，

124-工作控制部，

130-液压泵，

130a-调节器，

134-点火开关，

139-辉光指示灯，

140-供暖单元，

150-电热塞（发热装置），

160-冷却水加热器，

163-工作油温度传感器，

190-发动机，

199-油箱，

220-控制器，

222-水温基准决定部，

223-选择部，

264-冷却水温度传感器。

具体实施方式

以下，参照附图，对适用了本发明的预热装置的工程机械的一个实施方式进行说明。

—第一实施方式—

图1是表示适用了本发明的预热装置的液压挖掘机100的侧视图。此外，为了便于说明，如图1所示地规定前后以及上下方向。

预热装置例如适用于液压挖掘机等工程机械中。如图1所示，液压挖掘机100具有行驶体101、和能够旋转地搭载在行驶体101上的旋转体103。在旋转体103的前部设有前部装置104。

在旋转体103的构架上搭载有驾驶室107、收容有发动机190的发动机室108、和配重109。发动机室108配置在驾驶室107的后方，配重109配置在发动机室108的后方。发动机室108由构造罩覆盖。

图2是表示预热装置的构成的图。液压挖掘机100具有发动机190、由发动机190驱动的液压泵130、供给从液压泵130排出的工作油（液压油）的液压回路105、和将发动机190加热的预热装置。虽然省略了关于液压回路105的构成的图示，但在液压回路105中设有液压缸或液压马达等液压传动装置，通过从液压泵130排出的液压油而驱动液压传动装置，由此，使图1所示的前部装置104等工作。

液压泵130与发动机190直接连结，若发动机转速上升，则液压泵130的转速上升，泵排出量增大。液压泵130是可变容量型泵，泵容量通过调节器130a而变更。在调节器130a上设有未图示的电磁比例减压阀，电磁比例减压阀根据来自控制器120的控制信号而工作，泵倾转角根据电磁比例减压阀的控制压力而变化。调节器130a的电磁比例减压阀的控制压力通过控制器120来控制，由此，控制液压泵130的倾转角（排出容量）。

在本实施方式的液压挖掘机100中设有冷却水加热器160，该冷却水加热器160用于加热供给至驾驶室107内的供暖单元140的加热芯部内的发动机冷却水。若使未图示的加热器开关打开，则冷却水加热器160工作，加热发动机冷却水，且提高驾驶室107内的供暖性能。

预热装置具有进行发动机190的预热的发热装置150、检测由液压泵130排出的工作油的温度的工作油温度传感器163、和控制器120。作为发热装置150，能够采用将燃烧室（气缸内）加热的电热塞、和将吸入空气加热的进气加热器等。以下，以采用电热塞150作为发热装置150的情况为例进行说明。

控制器120以包括运算处理装置的方式构成，该运算处理装置具有CPU和作为存储装置的ROM以及RAM、以及其他周边电路等。控制器120进行液压挖掘机100的系统整体的控制，根据由工作油温度传感器163所检测到的温度，也进行电热塞150的工作的控制。

在控制器120上连接有工作油温度传感器163、电热塞150、未图示的发动机控制装置、辉光指示灯（glow indicator lamp）139、和点火开关134。工作油温度传感器163的检测部配置在工作油的油箱199内，来检测工作油的温度To。

点火开关134设在驾驶室107内，具有OFF、ACC、ON、START这些操作位置。当点火开关134被操作员操作时，点火开关134的操作位置通过控制器120被检测到。辉光指示灯139仅在电热塞150工作期间点亮，向操作员报告目前正处于预热工作中这一情况。

发动机控制装置（未图示）对由发动机转速传感器（未图示）所检测到的发动机190的实际转速、和来自控制器120的发动机的目标转速（指示值）进行比较，来控制燃料喷射装置以使发动机190的实际转速向目标转速（未图示）接近。发动机190的目标转速通过发动机控制刻度盘（未图示）来设定。

控制器120功能性地具有根据由工作油温度传感器163所检测到的工作油的温度来决定预热时间的油温基准决定部121、和使电热塞150仅以由油温基准决定部121决定的预热时间to而工作的工作控制部124。

油温基准决定部121参照预先存储在存储装置中的工作油温度-预热时间表，并根据由工作油温度传感器163所检测到的工作油的温度To来决定预热时间to。工作控制部124仅以所决定的预热时间to将电热塞150通电而使其发热，由此，使燃烧室内的温度上升。

图3是表示工作油温度-预热时间表的图。工作油温度-预热时间表以查阅表（lookup table）的形式存储在控制器120的存储装置中。工作油温度-预热时间表进行了规定，使得在作为极低温区域的To＜To1中，预热时间to为最长时间tmax1，在作为常温区域的To2≤To中，预热时间to为0。工作油温度-预热时间表还进行了规定，使得在作为低温区域的To1≤To＜To2中，预热时间to随着工作油温度To的上升而从最长时间tmax1呈比例地减少到0。此外，工作油温度-预热时间表是考虑了电热塞150和发动机190的规格等而设定的，例如，To1设定为-20℃，To2设定为0℃，tamx1设定为10～20秒左右。

图4是表示通过由控制器120执行的预热控制程序进行的处理的一例的流程图。该流程图所示的处理通过点火开关134的ON而开始。

如图4所示，在步骤S111中，取得由工作油温度传感器163所检测到的工作油的温度信息，并前进至步骤S121。在步骤S121中，控制器120参照工作油温度-预热时间表（参照图3）来决定与工作油温度To对应的预热时间to，并前进至步骤S123。在步骤S123中，控制器120将预热时间to作为使电热塞150通电的时间的阈值t1而设定（t1＝to），并前进至步骤S149。

在步骤S149中，控制器120判断阈值t1是否比0大。在步骤S149中，若判断为肯定的话则前进至步骤S151，若判断为否定的话则前进至步骤S171。

在步骤S151中，控制器120开始向电热塞150的通电，并且点亮辉光指示灯139。另外，控制器120在步骤S151中通过内置的计时器（未图示）开始时间的计测，并前进至步骤S161。

在步骤S161中，控制器120判断由计时器进行的计测时间t是否为阈值t1以上。由计时器进行的计测被执行，直到计测时间t经过了在步骤S123中设定的阈值t1为止。控制器120重复执行步骤S161的处理直到其判断为肯定，当判断为肯定时前进至步骤S166。

在步骤S166中，控制器120结束电热塞150的通电，并且，熄灭辉光指示灯139。另外，控制器120在步骤S166中将由计时器计测出的时间复位并前进至步骤S171。

在步骤S171中，控制器120判断点火开关134是否被操作至START位置上。控制器120重复执行步骤S171的处理直到其判断为肯定，当判断为肯定时前进至步骤S191。

在步骤S191中，控制器120向发动机控制装置（未图示）以及起动马达（未图示）输出发动机起动信号，使发动机190起动。若停止点火开关134的操作，则点火开关134维持在ON位置上。此外，发动机起动时，液压泵130的倾转角被调节器130a控制在最小倾转。

当在步骤S191中输出了发动机起动信号时，前进至步骤S193，控制器120判断点火开关134是否被操作至OFF位置上。控制器120重复执行步骤S193的处理直到其判断为肯定，当判断为肯定时前进至步骤S195。

在步骤S195中，控制器120向发动机控制装置（未图示）输出发动机停止信号。若输入了发动机停止信号，则发动机控制装置（未图示）控制燃料喷射装置（未图示）而使发动机190停止。当在步骤S195中输出了发动机停止信号时，本程序结束。

此外，虽未图示，但即使在预热装置工作过程中，也会进行点火开关134的操作位置的检测，例如，若在预热装置工作过程中检测到点火开关134被操作到了START位置上的话，则中断预热处理并前进至步骤S191。

第一实施方式的动作总结如下。在严寒地区，操作员操作加热器开关（未图示），使冷却水加热器160工作。通过使冷却水加热器160工作而使发动机冷却水被加热，且加热后的冷却水被供给至驾驶室内的供暖单元140的加热芯部。当使冷却水加热器160工作了规定的时间之后，操作员将点火开关134操作到ON位置上时，根据工作油温度来决定恰当的预热时间（步骤S121），电热塞150仅在该预热时间的期间发热（步骤S151～166）。通过电热塞150的发热，而使燃烧室（气缸）内的温度上升，由此，促进了燃烧室内的混合气体的燃烧，提高了发动机的起动性。

根据以上说明的第一实施方式，能够发挥下述作用效果。

（1）根据电热塞150、工作油温度传感器163、和由工作油温度传感器163所检测到的工作油的温度To来控制电热塞150的工作，其中，该电热塞150进行与液压泵130直接连结的发动机190的预热，该工作油温度传感器163检测由液压泵130排出的工作油的温度To。由此，在安装有冷却水加热器160的液压挖掘机100中，即使冷却水预先被冷却水加热器160加热了的情况下，也能在工作油温度To较低时使发热装置150工作，而提高发动机190的起动性。

（2）工作油温度To越低，工作油的粘度变得越高，由此，液压泵130的摩擦变得越大。在本实施方式中，由工作油温度传感器163所检测到的工作油温度To越低，而将发热装置150的工作时间即预热时间to设定得越长。由此，即使在工作油温度To很低的情况下，也能确实地提高发动机190的起动性，并且，当工作油温度To高到某种程度时，能够使预热提前结束，因此，能够使预热装置高效率地工作。

（3）在发热装置150工作期间，使辉光指示灯139点亮，报告发热装置150处于工作中这一情况。操作员看到辉光指示灯139点亮，能够确认目前正处于预热中，看到辉光指示灯139熄灭，则能够确认预热已结束。由此，操作员能够在预热完成后顺畅地使发动机190起动。

—第二实施方式—

参照图5～图7对第二实施方式的预热装置进行说明。图中，在与第一实施方式相同或相当的部分上标注相同的附图标记，并主要说明不同点。图5是表示本发明的第二实施方式的预热装置的构成的图。

在第一实施方式中，使电热塞150仅以根据工作油温度To而决定的预热时间to来工作。相对于此，在第二实施方式中，使电热塞150仅以根据工作油温度To所决定的预热时间to和根据冷却水温度Tc所决定的预热时间tc中时间较长的预热时间来工作。

第二实施方式的预热装置具有与第一实施方式的预热装置大致相同的构成，且还具有对冷却发动机190的发动机冷却水（制冷剂）的温度进行检测的冷却水温度传感器264。冷却水温度传感器264设置在连接发动机190与供暖单元140的冷却回路中，向控制器220输出冷却水的温度信息。

控制器220与第一实施方式相同地，功能性地具有根据由工作油温度传感器163所检测到的工作油的温度来决定预热时间to的油温基准决定部121。而且，控制器220功能性地具有根据由冷却水温度传感器264所检测到的冷却水的温度来决定预热时间tc的水温基准决定部222、和选择预热时间to以及预热时间tc中时间较长一方的选择部223。另外，控制器220功能性地具有使电热塞150仅以由选择部223所选择的预热时间而工作的工作控制部124。

图6（a）是表示工作油温度-预热时间表的图。图6（a）相当于在第一实施方式中所说明的图3的工作油温度-预热时间表。与第一实施方式相同地，油温基准决定部121参照预先存储在存储装置中的工作油温度-预热时间表，并根据由工作油温度传感器163所检测到的工作油的温度To来决定预热时间to。

图6（b）是表示冷却水温度-预热时间表的图。冷却水温度-预热时间表以查阅表的形式存储在控制器220的存储装置中。水温基准决定部222参照冷却水温度-预热时间表，并根据由冷却水温度传感器264所检测到的冷却水的温度Tc来决定预热时间tc。

如图6（b）所示，冷却水温度-预热时间表进行了规定，使得在作为极低温区域的Tc＜Tc1中，预热时间tc为最长时间tmax2，在作为常温区域的Tc2≤Tc中，预热时间tc为0。冷却水温度-预热时间表还进行了规定，使得在Tc1≤Tc＜Tc2中，预热时间tc随着冷却水温度Tc的上升而从最长时间tmax2呈比例地减少到0。预热时间tc是考虑了电热塞150和发动机190的规格等而设定的。此外，图6（a）以及图6（b）的温度-预热时间表可以各自不同地设定，也可以设定为相同。

选择部223对由油温基准决定部121决定的预热时间to和由水温基准决定部222决定的预热时间tc进行比较，而选择时间较长的一方，并将所选择的时间作为电热塞150的通电时间的阈值t1而设定。工作控制部124仅以由选择部223选择的最大值的预热时间而将电热塞150通电并使其发热，而使燃烧室内的温度上升。

图7是表示通过由控制器220执行的预热控制程序进行的处理的一例的流程图，代替图4的流程图中的步骤S111而执行步骤S211的处理，并代替步骤S123而执行步骤S226、231、241、246的处理。该流程图所示的处理通过点火开关134的ON而开始。

如图7所示，在步骤S211中，取得由工作油温度传感器163所检测到的工作油的温度信息、以及由冷却水温度传感器264所检测到的冷却水的温度信息，并前进至步骤S121。在步骤S121中，控制器220参照工作油温度-预热时间表（参照图6（a））而决定与工作油温度To对应的预热时间to，并前进至步骤S226。

在步骤S226中，控制器220参照冷却水温度-预热时间表（参照图6（b））而决定与冷却水温度Tc对应的预热时间tc，并前进至步骤S231。在步骤S231中，控制器220判断根据工作油温度To决定的预热时间to是否为根据冷却水温度Tc决定的预热时间tc以上。在步骤S231中，若判断为肯定的话则前进至步骤S241，若判断为否定的话则前进至步骤S246。

在步骤S241中，控制器220将预热时间to作为使电热塞150通电的时间的阈值t1而设定（t1＝to），并前进至步骤S149。在步骤S246中，控制器220将预热时间tc作为使电热塞150通电的时间的阈值t1而设定（t1＝tc），并前进至步骤S149。

步骤S149～步骤S195的处理是与第一实施方式相同的处理，控制器220使电热塞150通电发热，直到基于计时器进行的计测时间t经过阈值t1为止，而将燃烧室预热。

根据这种第二实施方式，发挥与第一实施方式相同的作用效果。

下述变形也在本发明的范围内，也可以将一个或多个变形例与上述实施方式组合。

[变形例]

（1）本发明只要是根据工作油温度来控制发热机构的工作的装置即可，例如，如图8所示，也可以为，对工作油温度To和冷却水温度Tc进行比较，选择温度较低的一方（步骤S313），并参照工作油温度-预热时间表（参照图6（a））或冷却水温度-预热时间表（参照图6（b）），并根据所选择的温度而将预热时间作为阈值t1来设定（步骤S321、326、341、346）。此外，工作油温度-预热时间表以及冷却水温度-预热时间表可以是相同的，也可以为不同的。

（2）工作油温度-预热时间表并不限定于上述内容。例如，如图9所示，也可以为，进行规定使得在比To2稍低的温度To3以上且不足To2的温度区域（To3≤To＜To2）中，成为规定的预热时间t1（固定值），并且，进行规定使得在低温区域中To1以上且不足To3的温度区域（To1≤To＜To3）中，使预热时间to随着工作油温度To的上升而从最长时间tmax呈比例地减少到0。另外，如图9（b）所示，还可以为，进行规定使得在To2以上时，预热时间to为0，且在不足To2时，预热时间to为规定的时间t2（固定值）。同样地，冷却水温度-预热时间表也并不限定于上述内容。

（3）发热机构并不限定于电热塞150或进气加热器，能够采用使发动机190的起动性提高的各种发热机构。

（4）也可以为，操作员能够通过模式转换开关（未图示），而对设定与冷却水温度传感器264对应的预热时间tc的水温基准模式、和设定与工作油温度传感器163对应的预热时间to的油温基准模式进行切换。

（5）在上述实施方式中，虽然说明了将本发明适用于液压挖掘机的例子，但本发明并不限定于此，还能适用于轮式挖掘机、轮式装载机、起重机等搭载与液压泵直接连结的发动机的各种工程机械的预热装置中。

本发明并不限定于上述实施方式，可以在不脱离发明要旨的范围内自由改变、改良。

Claims (2)

1.一种工程机械的预热装置，所述工程机械具有：

构架；

设在所述构架上的驾驶室以及发动机室；

收容在所述发动机室内的发动机；

由所述发动机驱动的液压泵；

供给有从所述液压泵排出的工作油的液压回路；

设在所述液压回路上的液压传动装置；

通过由从所述液压泵排出的工作油来驱动所述液压传动装置而工作的前部装置；

用于加热供给至所述驾驶室内的供暖单元的加热芯部内的发动机冷却水的冷却水加热器；和

进行与所述液压泵直接连结的所述发动机的预热的发热机构，所述工程机械的预热装置的特征在于，具有：

检测由所述液压泵排出的工作油的温度的工作油温度检测机构；和

控制机构，其以不论所述发动机冷却水是否预先被所述冷却水加热器加热了的情况，只要在由所述工作油温度检测机构检测到的工作油的温度比规定值低时，就根据由所述工作油温度检测机构所检测到的工作油的温度，来使所述发热机构工作的方式进行控制。

2.根据权利要求1所述的工程机械的预热装置，其特征在于，所述控制机构随着由所述工作油温度检测机构所检测到的工作油的温度越低，而将所述发热机构的工作时间设定得越长。