JPH0419329A - ラジエータ性能劣化検出装置およびその判定方法 - Google Patents

ラジエータ性能劣化検出装置およびその判定方法

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JPH0419329A
JPH0419329A JP12270190A JP12270190A JPH0419329A JP H0419329 A JPH0419329 A JP H0419329A JP 12270190 A JP12270190 A JP 12270190A JP 12270190 A JP12270190 A JP 12270190A JP H0419329 A JPH0419329 A JP H0419329A
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JP
Japan
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radiator
sensor
detects
temperature
control device
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JP12270190A
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English (en)
Inventor
Masaaki Nakarai
半井 誠明
Koji Miyamura
宮村 幸二
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はラジェータ性能劣化検出装置に係わり、特には
、建設機械のエンジンの冷却水や油圧回路のオイルクー
ラの冷却水の熱交換器として使用するラジェータの目詰
まり等による性能劣化検出装置およびその判定方法の改
良に関する。
(従来の技術) 従来、建設機械のエンジンの冷却水や油圧回路のオイル
クーラの冷却水の熱交換器として使用するラジェータの
水温の検出装置としては、第7図に示すように、水温計
71をエンジンlの冷却水路の出口近傍(ラジェータの
入口)に配設し、その水温Twが所定の温度Kwを越え
たときに、オーバヒートとして運転席等に表示している
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記従来の水温計をラジェータの入口に
配設し、オーバヒートを検出する装置ではラジェータの
チューブやフィンが油脂等で汚れたりして放熱係数が低
下したり、ドロで目詰まりして放熱面積が減少したりす
ると、ラジェータの能力が低下するためヒートバランス
温度が上昇する。その結果ヒートバランス温度がオーツ
くヒート温度に接近してしまい、オーバヒート温度を越
える頻度が多くなるとともに、オーバヒート温度を越え
ないときでも高い冷却水温の状怒にあるため冷却水路を
繋ぐゴム管が高温により劣化する等の問題がある。また
、ラジェータの汚れ、目詰まりが生じてもその程度が少
ないうちは、ヒートバランス温度が高くなるだけであり
水温がオーバヒート温度を越えない限り警報を発しない
ためラジェータの性能低下を見出すことが出来ない。こ
のため、運転者が目視で定期的にチエツクする必要があ
り面倒であるとともに、ラジェータが覆われているため
点検が困難であるという問題がある。
本発明は上記従来の問題点に着目し、ラジェータ性能劣
化検出装置に係わり、特には、ラジェータ性能劣化検出
装置およびその判定方法の改良を目的としている。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するためには、本発明に係わる第1の発
明では、外気温センサと、ラジェータの入口および出口
の水温を検知する温度センサと、ラジェータへの冷却風
量および冷却水量を間接的に検知するため、ファンの回
転を検知する回転センサと、各センサの信号より演算処
理する制御装置と、制御装置の演算結果を表示する表示
装置と、からなる。第2の発明では、外気温センサと、
ラジェータの入口および出口の水温を検知する温度セン
サと、ラジェータへの冷却水量を検知する流量センサと
、ファンの回転を検知する回転センサと、各センサの信
号より演算処理する制御装置と、制御装置の演算結果を
表示する表示装置と、からなる。また、第3の発明では
、外気温センサと、ラジェータの入口および出口の水温
を検知する温度センサと、エンジンの回転を検出するエ
ンジン回転センサと、各センサの信号より演算処理する
制御装置と、制御装置の演算結果を表示する表示装置と
、からなる構成となっている。さらに、第4の発明では
、新しい時のラジェータの放熱量と使用されてラジェー
タのフィン、チューブが油脂等によって汚れたときの低
下した実放熱量とを求め、新しい時のラジェータの放熱
量と使用されてラジェータのフィン、チューブが油脂等
によって汚れたときの実放熱量の比をとり、この比が所
定値を越えた時にラジェータ性能の劣化を表示装置に表
示する。
(作用) 上記構成によれば、ヒートバランス温度がオーバヒート
温度以内にあっても、ラジェータが汚れ目詰まり等によ
り性能が劣化していれば警報を発することができるため
、冷却水路のゴム管等の高温度による劣化を防ぐことが
出来る。また、ラジェータの性能の劣化が表示装置に表
示されるため掃除等の判断が容易に出来る。
(実施例) 以下に、本発明にかかわるラジェータ性能劣化検出装置
の実施例につき、図面を参照して詳細に説明する。第1
図は本発明のラジェータ性能劣化検出装置の第1実施例
の全体構成図である。第1図において、水冷エンジン1
 (以下、エンジン1という。)はシリンダブロック2
、シリンダヘッド3を冷却水で冷やしている。冷却水は
図示しないクランクブーりからVベルトで駆動されるプ
ーリ4を介して、駆動されるウォータポンプ5によって
圧送され、エンジン1のシリンダブロック2シリンダヘ
ツド3等の各水路を循環する。冷却水がある温度に達す
るまでは、つオークポンプ5→オイルクーラ6→シリン
ダブロツク2→シリンダヘツド3→ウオータマニホール
ド8→サーモスタツト9と循環する。つぎに、冷却水が
あったまると、サーモスタット9が開き冷却水をラジェ
ータ10の上部(以下、アッパタンクIOaという。)
に送る。ラジェータ10で冷却された冷たい水はラジェ
ータIOの下部(ロワータンク10bという。)を経て
ウォータポンプ5に吸い込まれエンジン1内に入り冷却
を行う。ラジェータ10はエンジン1の前方にあり、高
温になった冷却水を上から下に流し冷却する。この冷却
には、プーリ4により駆動されるファン11から送られ
る風によりフィン12、チューブ13の放熱作用で冷却
される。プーリ4にはファン11の回転を検出する回転
センサ15が配設されている。また、サーモスタット9
とアッパタンク10aとの間には入口温度センサ16が
、ロワータンクIObとつオータボンプ5との間には出
口温度センサ】7が、さらに、図示しない車体には外気
温度を測定する外気温センサ18が配設され、制御装(
i!20に各温度を送信している。制御装置20には表
示装置30が連結され、ラジェータ性能劣化度を表示し
ている。
上記構成において、次に作動を説明する。冷却水があっ
たまり、サーモスタット9が開き冷却水がラジェータ1
0に流れ、ファン11の風によりフィン12、チューブ
13の放熱作用で冷却される。このとき、新しい時ラジ
ェータの放熱量をQO1放熱係数をKo、放熱面積をA
oとする。使用されてラジェータのフィン12、チュー
ブ13が油脂等によって汚れると放熱量Qoが低下する
。このとき低下した、実放熱量をQ、放熱係数をK、放
熱面積をAとする。この実放熱量Qと放熱量QOの比α
をとり、これをラジェータ性能の劣化度として表示装置
30に表示する。
次に、放熱量Qoを求める過程を説明する。
第2図のように、ラジェータをモデル化して考え(1)
ラジェータ入口水温   T w a  C(2)ラジ
ェータ出口水温   Twb  C(3)外気温   
       Tza  C(4)ラジェータ出口の空
気温度 Tzb  C(5)ファン回転数      
 N    rpm(6)ファン風量      Va
m”/h(7)冷却水量      Vw  ]/mi
nとすると、ファン風量、冷却水量は水ポンプがファン
の軸上にあるときにはファン回転数Nの関数として求ま
る。
Vamf  (N) #KaXN Vw=g (N)=KbxN ただし、Ka、Kbは定数を示す。
つぎに、ラジェータの放熱量QOを第2図において、冷
却水と空気との熱交換はそれぞれの出入口温度の算術平
均値の温度差で行われるとすると、水温の算術平均値T
wおよび空気温度の算術平均値Tzは、 Tw= (Tw a +Tw b ) / 2   ℃
Tz= (Tz a+Tz b)/2   ℃となり、
ラジェータの放熱量QOは、 Qo=KoxAox (Tw−Tz) KoXAoX  ((Twa+Twb)/2(Tza十
Tzb)/2)  ・・la)。
で表され、ここで、 KO・放熱係数 K cal/m” −h −”CAo
  ラジェータ放熱面積 m2 とする。このとき、放熱係数Koもファン風JiVa、
冷却水jl V wによって変化する。
したがって、放熱係数KoはKo=f (Va、VW)
であり、ファン風m V a、冷却水i V wはまた
、ファン回転数Nの関数である。これより、放熱係数K
oは第3図のようにファン回転数Nに関するテーブルを
もとに求められる。
上式で不明のラジェータ出口の外気温Tzbを次に求め
整理する。水と空気との交換熱量、すなわち放熱量Qo
は Qo=Cx7xVax60x (Tzb −Tza )
であり、ここに C:空気の比熱  Kcal/Kg ・’Cγ:空気の
比重量 K g / m ”とする。
上式より、 Tzb=Tza+Qo/CXγXVaX60(a、)式
に代入して整理すると、 Qo= (60CXγXVa/ (120CX7XVa
+K o XA o) ) X (Twa+Twb−2
Tza)  ・・・・(b) (b)式のC1γは物理量、Va、Koは回転数Nの関
数として求められ、Twa、 Twb、 Tza、 N
は計測値として知ることが出来るため、放熱量QOは制
御装置で算出できる。汚れ、目詰まり後のラジェータの
放熱量、すなわち実放熱量Qはラジェータ出入口温度T
wa、 Twbおよび冷却水量Vwによって次のごと(
求められる。
Q ” Cw xδx V w X 60X (Twa
−Twb )/10’・ ・ ・(C) であり、ここに、 Cw:水の比熱 Kcal/Kg −”Cδ :水の比
重量 K g / m ”とする。
以上より、現在の放熱jtQが知れるから、実放熱 量Qと放熱量Qoの比α(α=Q/Qo)をとりこれを
αの標準値α0と比較し、α≦α0のときラジェータ性
能の劣化度として表示装置30に表示する。
第4図は本発明のラジェータの性能劣化の判定方法のフ
ローチャート図を示す。第4図において、ステップ1で
はデータC1γ、Cw、δ、Ka、 Kb、Ao、 T
w、C0の読み込みを行う。ステップ2では、センサー
よりTwa STwb 、 Tza 、 Nの計測値を
読み込む。ステップ3で、ラジェータの入口温度Twa
とオーバヒート水温の判定値Twとを比較する。Twa
>Twのときはステップ4に行き表示装置30にオーバ
ヒートの表示を行う。Twa≦TWのときは、ステップ
5にいき、Va、Vwを求める。つぎに、ステップ6で
Va、Vbを用いて、Ko=f (Va、Vw)のテー
ブルよりKoを求める。ステップ7では(′b)式より
Qoを、ステップ8では、(C)式よりQを、それぞれ
求める。ステップ9では、実放熱jlQと放熱量QOの
比αを求め、ステップlOでαの標準値α0と比較する
α≦α0のときは、ステップ2に戻る。α〉C0のとき
は、ステップ11に行き、ラジェータの性能劣化の表示
を表示装置30に出す。
第5図は本発明の第2実施例を示す。第1実施例と同一
部品には同一符号を付し説明を省略する。ラジェータ1
0への入口には、ラジェータ10への冷却水量を検知す
る流量センサ50が配設されている。
第6図は本発明の第3実施例を示す。第1実施例と同一
部品には同一符号を付し説明を省略する。エンジン1に
は、エンジン1の回転を検出するためフライホイール6
1にはエンジン回転センサ60が配設されている。エン
ジン1の回転より、ファン11の回転を間接的に検出し
ている。
上記案においても、冷却水の入口温度T w aがその
所定の上限値Twを越えたらオーバヒートしたとして警
告を発する機能は有する。また、ラジェータの出口の温
度が所定値を越えたらオーバヒートシたとして警告を発
するようにしても良い。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、ラジェータの汚
れ、目詰まり等により性能が劣化していれば警報を発す
るため、冷却水路のゴム管等の高温度による劣化を防げ
る。また、ラジェータの性能の劣化が表示装置に表示さ
れるため掃除等の判断が容易になるという優れた効果が
得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の全体構成図。 第2図はラジェータをモデル化した説明図。 第3図は本発明の放熱係数Koとファン回転数Nの関係
を示す図。 第4図は本発明の第1実施例のの性能劣化の判定のフロ
ーチャート図。 第5図は本発明の第2実施例の全体構成図。 第6図は本発明の第3実施例の全体構成図。 第7図は従来の実施例の全体構成図。 1・・・水冷エンジン、 2・・・シリンダブロック、 3・・・シリンダヘッド、 4・ ・・プーリ、 5・・・ウォータポンプ、 6・・・オイルクーラ、 8・・・ウォータマニホールド、 9・・・サーモスフ・ソト、 10・・・ラジェータ、  11 ・ 16・・・人口温度センサ、 17・・・出口温度センサ、 18・・・外気温センサ、 20・・・制御装置、 30・・・表示装置、 50・・・流量センサ、 60・・・エンジン回転センサ、 ・ファン、

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)外気温センサと、ラジエータの入口および出口の
    水温を検知する温度センサと、ラジエータへの冷却風量
    および冷却水量を間接的に検知するためのファンの回転
    を検知する回転センサと、各センサの信号より演算処理
    する制御装置と、制御装置の演算結果を表示する表示装
    置と、からなることを特徴とするラジエータ性能劣化検
    出装置。
  2. (2)外気温センサと、ラジエータの入口および出口の
    水温を検知する温度センサと、ラジエータへの冷却水量
    を検知する流量センサと、ファンの回転を検知する回転
    センサと、各センサの信号より演算処理する制御装置と
    、制御装置の演算結果を表示する表示装置と、からなる
    ことを特徴とするラジエータ性能劣化検出装置。
  3. (3)外気温センサと、ラジエータの入口および出口の
    水温を検知する温度センサと、エンジンの回転を検出す
    るエンジン回転センサと、各センサの信号より演算処理
    する制御装置と、制御装置の演算結果を表示する表示装
    置と、からなることを特徴とするラジエータ性能劣化検
    出装置。
  4. (4)新しい時のラジエータの放熱量と使用されてラジ
    エータのフィン、チューブが油脂等によって汚れたとき
    の低下した実放熱量とを求め、新しい時のラジエータの
    放熱量とその時の実放熱量の比をとり、この比が所定値
    を越えた時にラジエータ性能の劣化を表示装置に表示す
    ることを特徴とするラジエータ性能劣化の判定方法。
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