具备预热单元的工程机械及其预热方法

摘要

提供具备能够有效地预热供流体流动的整个循环路的新的预热单元的工程机械及其预热方法。在使流体循环的循环路(60A)设置分流路(66)，在该分流路(66)具备由加热器(67a)和分流用泵(67b)构成的预热单元(67)。根据这种结构，即使在循环路(60A)中流体的循环停止的状态下，也能够经由分流路(66)使流体循环，并且加热该流体，因此能够有效地预热整个该循环路(60A)。另外，能够以附加于现有的循环路(60A)的方式附属设置，因此能够发挥优异的通用性。

权利要求

1.一种工程机械，其特征在于，

在使流体循环的循环路设置分流路，在该分流路具备由加热器和分流用泵构成的预热单元，上述工程机械具备：

外气温度传感器，其测量外气温度；

流体温度传感器，其测量流体温度；以及

控制器，其根据动力机停止时上述外气温度传感器计量出的上述外气温度和上述流体温度传感器计量出的上述流体温度，在上述外气温度低于第一规定值T1且上述流体温度低于第二规定值T2时，实施由上述预热单元的加热器进行的流体的加热和分流用泵进行的流体循环，其中，T1＜T2，而且，在上述外气温度低于上述第一规定值T1且上述流体温度为上述第二规定值T2以上时，仅实施由上述预热单元的分流用泵进行的流体循环。

2.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，在设于上述循环路的循环泵的上游侧与下游侧间设置上述分流路，上述预热单元的分流用泵使流体在与上述循环路的泵相同的方向上循环。

3.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，上述循环路构成为，润滑油在工作油箱与主泵间循环，将上述分流路与上述工作油箱和上述主泵间的循环路并联地设置，由该循环路和上述分流路形成工作油的循环圈。

4.根据权利要求1或2所述的工程机械，其特征在于，上述循环路是使传动装置用传动油循环的循环路。

5.根据权利要求1或2所述的工程机械，其特征在于，上述循环路是使动力机用冷却水循环的循环路。

6.根据权利要求3所述的工程机械，其特征在于，上述分流路将上述工作油箱与吸力罐之间连接。

7.一种工程机械的预热方法，上述工程机械为权利要求1至6中任一项的工程机械，上述工程机械的预热方法的特征在于，计量动力机停止时的外气温度和流体温度，

在上述外气温度低于第一规定值T1且上述流体温度低于第二规定值T2时，实施由上述预热单元的加热器进行的流体的加热和分流用泵进行的流体循环，其中，T1＜T2，在上述外气温度低于上述第一规定值T1且上述流体温度为上述第二规定值T2以上时，仅实施由上述预热单元的分流用泵进行的流体循环。

说明书

具备预热单元的工程机械及其预热方法

技术领域

[0001] 本发明涉及具备用于对动力机(发动机、电动马达)的冷却水、传动油、工作油等流体进行预热的预热单元的工程机械及其预热方法。

背景技术

[0002] 液压挖掘机等工程机械使用动力机(发动机、电动马达)的冷却水、传动装置的润滑油(传动油)、促动器的工作油等各种流体(液体)。在例如－40℃以下的极寒的地域使用这种工程机械的情况下，一旦停止动力机，则这些流体冻结，存在难以再启动的问题。另外，若在传动油等润滑油冻结而失去了其润滑性能的状态下启动动力机，则存在传动装置、液压泵、促动器等损坏的问题。

[0003] 作为实现寒冷下的发动机启动性的提高的技术，例如，在以下的专利文献1中提出了如下技术：在连接液压泵和工作油箱的吸入管路设置加热器，在发动机启动前对该吸入管路内的工作油预先进行加温，从而提高发动机的启动性。另外，以下的专利文献2提出了如下技术：在发动机、驾驶室等设置预热器，利用该预热器对发动机、驾驶室等进行预热。而且，以下的专利文献3提出了如下技术：通过驱动对车身进行驱动的主电动马达和电热器双方，从而对整个车身的工作油进行加温。

[0004] 现有技术文献

[0005] 专利文献

[0006] 专利文献1：日本特开平8－284907号公报

[0007] 专利文献2：日本特开2000－80679号公报

[0008] 专利文献3：日本专利第5271500号公报

发明内容

[0009] 发明所要解决的课题

[0010] 但是，类似于前述的现有的预热方式存在以下所示的问题。即，在上述专利文献1所示的技术中，加温的工作油仅限定于吸入管路的局部，因此在－40℃以下的极寒的地域难以充分预热。特别地，在电动式液压挖掘机中，在连接主电动马达和泵的部位设有用于增大泵转速的传动装置。

[0011] 该传动装置采用使用了利用其电动马达进行工作的泵的强制循环方式，且为了向轴承、齿轮直接供给润滑油而具备多个细管。因此，当在该细管的内部传动油的粘度变高、冻结而供给不足或者停止时，局部性地产生润滑不良，存在轴承、齿轮烧蚀损坏的问题。因此，不仅需要对工作油的吸入管路充分进行预热，还需要对该传动装置充分进行预热。

[0012] 另一方面，在上述专利文献2所示的技术中，因为是利用燃烧式的加热器加热发动机的冷却水的方式，因此在类似于超过了海拔2000m的标高较高的地域，氧浓度低，难以进行良好的燃烧。而且，在上述专利文献3所示的技术中，加热功能充分，但是在因维护等而将主电动马达停止的情况下，存在无法发挥功能的问题。

[0013] 因此，本发明为了解决这些课题而提出，其目的在于提供具备能够有效地预热流体流动的整个循环路的新的预热单元的工程机械及其预热方法。

[0014] 用于解决课题的方案

[0015] 为了解决上述课题，第一发明是一种工程机械，其特征在于，在使流体循环的循环路设置分流路，在该分流路具备由加热器和分流用泵构成的预热单元。根据这种结构，即使在循环路中流体的循环停止的状态下，也能够经由分流路使流体循环，并且加热该流体，因此，能够有效地预热整个该循环路。另外，能够以附加于现有的循环路的方式附属设置，因此能够发挥优异的通用性。

[0016] 第二发明根据第一发明记载的工程机械，其特征在于，在设于上述循环路的循环泵的上游侧与下游侧间设置上述分流路，上述预热单元的分流用泵使流体在与上述循环路的泵相同的方向上循环。根据这种结构，即使在循环泵停止的状态下，也能够使流体在与循环路的泵相同的方向上可靠地循环，并且加热该流体，因此能够有效地预热整个该循环路。

[0017] 第三发明根据第一发明记载的工程机械，其特征在于，上述循环路构成为，润滑油在工作油箱与主泵间循环，将上述分流路与上述工作油箱和上述主泵间的循环路并联地设置，由该循环路和上述分流路形成工作油的循环圈。根据这种结构，在形成于工作油箱与主泵间的大圈的循环路能够利用分流路形成小圈的循环路，因此即使在主泵停止的状态下，也能够利用少量的热量经由分流路而预热工作油箱内的工作油，并且将其进行循环。

[0018] 第四发明根据第一发明或第二发明记载的工程机械，其特征在于，上述循环路是使传动装置用传动油循环的循环路。根据这种结构，即使在传动装置及其循环泵停止的状态下，也能够在该循环路内使传动油可靠地循环，并且进行加热，因此能够有效地预热整个传动装置。

[0019] 第五发明根据第一至第三发明记载的工程机械，其特征在于，上述循环路是使动力机用冷却水循环的循环路。根据这种结构，即使在发动机(内燃机)、电动马达等动力机及其循环泵停止的状态下，也能够在其循环路内使冷却水可靠地循环，并且进行加热，因此能够有效地预热整个发动机。

[0020] 第六发明根据第三发明记载的工程机械，其特征在于，上述分流路将上述工作油箱与吸力罐之间连接。根据这种结构，即使在工作油箱内的工作油的循环停止的状态下，也能够在工作油箱与吸力罐之间使工作油可靠地循环，并且有效地预热这些整体。

[0021] 第七发明是一种工程机械的预热方法，上述工程机械与第一至第六发明相关，上述工程机械的预热方法的特征在于，计量动力机停止时的外气温度和上述流体温度，在上述外气温度低于第一规定值T1且上述流体温度低于第二规定值T2时，实施由上述预热单元的加热器进行的流体的加热和分流用泵进行的流体循环，其中，T1＜T2，在上述外气温度低于上述第一规定值T1且上述流体温度为上述第二规定值T2以上时，仅实施由上述预热单元的分流用泵进行的流体循环。根据这种预热方法，仅在需要预热的情况下能够加热流体(油的种类)，因此能够实施没有无用的有效的预热。

[0022] 发明的效果

[0023] 本发明即使在发动机停止而在传动装置的循环路等中传动油等流体的循环停止的状态下，也能够经由分流路使该流体循环，并且进行加热，因此，能够有效地预热整个循环路。另外，相对于现有的循环路，构成为将分流路分支，在其分流路安装有预热单元，因此，也能够容易地以附加于现有的工程机械的方式进行附属设置。而且，根据发动机的停止中的外气温、油温等的变化，详细地控制由预热单元带来的流体的循环及加热，因此能够抑制无用的耗电，并且实施有效的预热处理。

附图说明

[0024] 图1是表示本发明的工程机械(液压挖掘机)100的一实施方式的纵剖视图。

[0025] 图2是表示工程机械(液压挖掘机)100的动力传动机构附近的结构的示意图。

[0026] 图3是表示传动装置60的循环路60A的结构的示意图。

[0027] 图4是表示使用了本发明的预热单元67的预热控制流的流程图。

[0028] 图5是表示现有的工程机械(液压挖掘机)的动力传动机构附近的结构的示意图。

具体实施方式

[0029] 接下来，一边参照附图，一边对本发明的实施方式进行说明。图1表示作为本发明的工程机械之一的液压挖掘机100的一实施方式。如图所示，该液压挖掘机100主要包括下部行驶体10、和回转自如地设于该下部行驶体10上的上部回转体20。下部行驶体10具有互相平行地位于未图示的行驶体框架的一对履带11，在该履带11设有用于驱动各个履带而行驶的液压驱动式行驶马达12。

[0030] 另一方面，上部回转体20主要包括：设置于回转体框架40上的发动机室22；设于该发动机室22的前方左侧的驾驶室23；从该驾驶室23的右侧向前方延伸的前作业机30；以及为了实现与该前作业机30的重量平衡而设于发动机室22的后方的配重24。

[0031] 前作业机30主要包括：从回转体框架40侧向前方延伸的悬臂31；摆动自如地设于该悬臂31的前端的臂32；以及摆动自如地设于该臂32的前端的铲斗33，而且这些悬臂31、臂32、铲斗33分别通过利用液压进行伸缩的悬臂缸筒34、臂缸筒35、铲斗缸筒36而各自动作。
而且，这些悬臂缸筒34、臂缸筒35、铲斗缸筒36、行驶马达12等通过从设于发动机室22内的主泵50(图2)供给的压力油(工作油)而动作。

[0032] 如图2所示，该主泵50经由传动装置60而与发动机70连接，利用发动机70的驱动力，经吸力配管81a、吸力罐82、吸管83而吸入工作油箱80内的工作油，并将该压力油输送至上述悬臂缸筒34、臂缸筒35、铲斗缸筒36、行驶马达12等促动器。对一个传动装置60设置多个该主泵50，工作油箱80内的工作油从吸力罐82分流至多个吸管83、83…而吸入各主泵50、50…。

[0033] 然后，从各主泵50、50…排出的高压的工作油从上述促动器经回流配管81b而返回工作油箱80。即，在该工作油箱80与各主泵50、50…间，由吸力配管81a、吸力罐82、吸管83以及回流配管81b形成了单方向的大圈的循环路80A。

[0034] 传动装置60是对发动机70的旋转驱动进行加速或减速并通过齿轮传递至各主泵50、50…的变速器，且动作时始终被润滑泵61供给润滑油(传动油)。图3是表示该传动装置
60的传动油流的示意图。如图所示，从润滑泵61送出的传动油经由送油管61而从分流兼中继块62分流至各细管62a、62a…，供给至各轴承B、B…、齿轮，对它们进行润滑。而且，流至该分流兼中继块62的传动油的一部分直接流向分流块63，从该分流块63分流至各细管63a、
63a…，供给至其它各轴承B、B…、齿轮，对它们进行润滑。

[0035] 另外，供给至各轴承B、B…、齿轮的传动油经由各细管62b、62b…、63b、63b…而流至汇流块64、65汇流，经由各回油管64a、65a返回润滑泵61侧。即，传动油在由送油管61a、细管62a、62a…、62b、62b…、63a、63a…、63b、63b…以及回油管64a、65a形成的循环路60A内循环。此外，在该回油管64a、65a分别设有吸滤器64b、65b，在传动油中混入了铁粉等固态物时，将其过滤并分离。

[0036] 而且，在该循环路60A中，在送油管61与回油管64a、65a之间以绕过润滑泵61的方式连接有分流管66，经由连接管66a，抽出在回油管64a、65a流动的流出吸滤器64b、65b之后的传动油，直接向与送油管61相同的方向流动。而且，在该分流管66设有将分流用泵67a和电热式加热器67b一体化而成的预热单元67，利用分流用泵67b将传动油抽出至分流管66侧，利用加热器67b加热所抽出的传动油，然后流向送油管61侧。

[0037] 另一方面，如图2所示，在发动机70还形成有供冷却水流动的循环路70A。该循环路70A包括：形成于发动机70内的第一循环路71a；以及形成于发动机70与散热器之间的第二循环路71b。而且，利用设于第一循环路71a的循环泵72使冷却水在发动机70内循环，并且当该冷却水的温度上升时，恒温器73动作，连通第一循环路71a和第二循环路71b，从而向第二循环路71b侧流动成为高温的冷却水，利用散热器74及冷却风扇75对其进行空气冷却，然后返回第一循环路71a侧。

[0038] 而且，如图所示，在该发动机70的循环路70A也与上述传动装置60同样地以绕过循环泵72的方式设有分流管76和预热单元77，抽出在该循环路70A流动的冷却水，并进行加热，并将其向与循环路70A相同的方向返回。此外，该预热单元77也由将分流用泵77a和电热式加热器77b一体化而成的部件构成。

[0039] 另外，如该图所示，工作油箱80与吸力罐82之间还通过具备预热单元85的分流管84与吸管81a同时地连接，利用预热单元85的分流用泵84a抽出吸力罐82内的工作油，并且利用电热式加热器84b将其加热，然后直接返回工作油箱80的中程。即，利用该分流管84，与作为大圈的循环路80A同时地形成小圈的循环路。

[0040] 而且，利用控制器(信息处理装置)90自动控制这些各预热单元67、77、85的动作。该控制器90基于来自未图示的各种传感器(油温传感器、气温传感器)、发动机控制单元(ECU)的输入信号等，控制各预热单元67、77、85。

[0041] 图4表示该控制器90的与传动装置60用预热单元67相关的控制流。首先，该控制器90在最初的步骤S100中判断发动机70是否停止，在判断为未停止时(NO)，结束处理，在判断为发动机70停止时(YES)，转到接下来的步骤S102。

[0042] 在步骤S102中，基于来自温度传感器的输入值，判断外气温度是否低于－10℃，在判断为在不低于－10℃，即在－10℃以上不存在传动油的冻结的问题时(NO)，直接结束处理，在判断为外气温度低于－10℃存在冻结的问题时(YES)，转到接下来的步骤S104。在步骤S104，基于来自油温传感器的输入值判断传动油的温度(油温)是否低于30℃，在判断为低于30℃时(YES)，转到步骤S108，启动预热单元67的加热器67a及分流用泵67b，如图2所示地将循环路60A内的传动油从润滑泵61的上游侧抽出至分流管66侧，并且利用加热器67b对其进行加热，然后送出至润滑泵61的下游侧。

[0043] 此时，在停止中的润滑泵61中，传动油的流动停止，因此送出至润滑泵61的下游侧的传动油不流向润滑泵61侧，而如图3所示地从送油管61a流向分流兼中继块62及分流块63侧，依次通过各细管62a、62a…、63a、63a…、各轴承B、B…以及齿轮、各细管62b、62b…、63b、63b…，然后从汇流块64、65流出至回油管64a、65a，通过吸滤器64b、65b而抽出到分流管66，再次被加热器67b加热后在循环路60A内循环。由此，整个传动装置60保持合适的温度，因此即使在外界气温为例如－40℃以下的极寒状态，也能够防止传动油冻结等问题。

[0044] 另一方面，在上述步骤S104中，在判断为传动油的温度(油温)不低于30℃即为30℃以上时(NO)，转到接下来的步骤S106，仅启动预热单元67的分流用泵67b，将循环路60A内的传动油从润滑泵61的上游侧抽出至分流管66侧，并将其送出至润滑泵61的下游侧。由此，在循环路60A内循环油温为30℃以上的传动油，利用传动油本身的热，整个传动装置60保持合适的温度，因此防止加热器67b无用的加热，能够抑制耗电。

[0045] 在接下来的步骤S110中，仅在由润滑泵61带来的循环中判断因外界气温的降低等，油温是否低于30℃，在判断为不低于30℃时(NO)，转到步骤S113，在判断为低于30℃时(YES)，转到步骤S112，而且将电热式加热器67b启动(通电)。由此，加热抽出至分流管66的传动油，然后流至循环路60A，因此能够更可靠地防止因油温降低而引起的传动油的冻结。此外，也可以在油温利用该加热器67b的加热而大幅超过30℃时，仅停止该加热器67b。

[0046] 在接下来的步骤S114中，基于来自未图示的ECU等的输入信号，判断发动机70是否启动。在判断为发动机70未启动时(NO)，依然继续传动油的循环，在判断为启动了发动机70时(YES)，转到接下来的步骤S116，停止加热器67a及分流用泵67b，停止由预热单元67带来的传动油的循环及加热，结束处理。

[0047] 另一方面，在上述步骤S113中也同样地基于来自未图示的ECU等的输入信号，判断发动机70是否启动，在判断为发动机70未启动时(NO)，依然继续仅由分流用泵67b带来的传动油的循环，在判断为启动了发动机70时(YES)，转到接下来的步骤S115，停止分流用泵67b，从而停止由预热单元67带来的传动油的循环，结束处理。因此，若根据发动机70的停止中的外界气温、油温等的变化详细地控制由预热单元67带来的传动油的循环及加热，则能够抑制无用的耗电，并且实施有效的预热处理。

[0048] 而且，在其它的预热单元77、85中也进行与此相同的控制，从而能够效率良好地防止工作油、冷却水的冻结。该情况下，若根据各油种的冻结温度适当地调整其启动温度，则能够进一步实施效率良好的预热处理。例如，在传动油及冷却水的冻结温度为－10℃，而工作油的冻结温度为－20℃的情况下，在外界气温为－10℃时，实施由预热单元67和77带来的预热处理，在外界气温为－20℃时，进一步地实施由工作油箱80侧的预热单元85带来的预热处理，若如此，则能够进一步抑制无用的耗电。

[0049] 如上所述，本发明即使在发动机70停止而在传动装置60的循环路60A等中传动油等流体的循环停止的状态下，也能够一边使该流体经由分流路66在相同的方向循环，一边进行加热，因此，能够有效地预热该循环路60A。另外，对于现有的循环路60A，其构造为将分流管66分支，在其分流管66安装有预热单元67，因此，也能够容易地以附加于现有的工程机械的方式进行附属设置，因此能够方法优异的通用性。另外，如上所述，若根据发动机70的停止中的外界气温、油温等的变化，详细地控制由预热单元67带来的传动油的循环及加热，则能够抑制无用的耗电，并且实施有效的预热处理。

[0050] 图5表示不具有本发明的预热单元的现有的结构例。即，发动机70的冷却水的预热与本发明同样地在其循环路70A附属设置分流管76，从该循环路70A将冷却水抽出至分流管76侧，并加热，但是其加热机构使用燃烧式加热器78，因此，在类似于高原的氧浓度低的场所难以进行良好的燃烧，而且其结构也复杂。另外，在吸力罐82安装多个棒加热器86、86，欲通过对其通电来加热吸力罐82内的工作油，但是，在这种结构中，加热部位是局部性的，难以对整体进行有效的预热。而且，在需要防止因润滑油(传动油)的冻结而引起的烧蚀等的传动装置60中，不能有效地对其进行预热。

[0051] 此外，在本实施方式中，构成为利用发动机70驱动传动装置60，但是，即使在作为动力机，取代该发动机70而使用电动马达的情况下，当然也能够同样地应用。

[0052] 符号说明

[0053] 100—工程机械(液压挖掘机)，50—主泵，60—传动装置，60A、70A、80A—循环路，61—润滑泵，66、76、84—分流管(路)，67、77、85—预热单元，67a、77a、84a—电热式加热器，
67b、77b、84b—分流用泵，70—发动机(动力机)，72—循环泵，80—工作油箱，81a—吸管，
81b—回流配管，82—吸力罐，83—吸管，90—控制器。