KR0126450B1 - Engine and pump power control system and method of an excavator - Google Patents

Engine and pump power control system and method of an excavator

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KR0126450B1
KR0126450B1 KR1019930019060A KR930019060A KR0126450B1 KR 0126450 B1 KR0126450 B1 KR 0126450B1 KR 1019930019060 A KR1019930019060 A KR 1019930019060A KR 930019060 A KR930019060 A KR 930019060A KR 0126450 B1 KR0126450 B1 KR 0126450B1
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김성문
전순용
최광화
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    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
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    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
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Abstract

Disclosed is a system and method to control outputs of an engine and a pump of a digging machine. The system comprises a key input part(10), a controller(20), an interface(40), a motor drive(50), a motor(60) and an oil pressure valve(70). The key input part(10) generates electrical signals by user's manipulation. The controller(20) outputs a PID signal to control the oil pressure, and outputs a control signal for 2 stage auto idling, according to the input signals from the key input part(10). The motor drive(50) drives the motor(60) for controlling an engine governor according to the control signal from the controller(20) through the interface(40). Thereby, the fuel can be saved and the performance can be improved by the PID control and the 2 stage auto idling.

Description

굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템과 그 방법Excavator engine and pump power control system and its method

제1도는 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 전체 블럭도이고,1 is an overall block diagram of an engine and pump output control system of an excavator according to an embodiment of the present invention,

제2도는 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 제어부의 회로도이고,2 is a circuit diagram of a control unit of an engine and a pump output control system of an excavator according to an embodiment of the present invention,

제3도는 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 인터페이스부의 회로도이고,3 is a circuit diagram of an interface of an engine and a pump output control system of an excavator according to an embodiment of the present invention,

제4도는 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 모터 구동부의 회로도이고,4 is a circuit diagram of a motor driving unit of an engine and a pump output control system of an excavator according to an embodiment of the present invention,

제5도는 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 제어방법의 동작 순서도이고,5 is an operation flowchart of a control method of an engine and a pump output control system of an excavator according to an embodiment of the present invention,

제6도는 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 오토 아이들 인터럽트 루틴의 동작 순서도이고,6 is an operation flowchart of an auto idle interrupt routine of an engine and a pump output control system of an excavator according to an embodiment of the present invention,

제7도는 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 파워업 인터럽트 루틴의 동작 순서도이다.7 is a flowchart of operation of a power-up interrupt routine of an engine and a pump output control system of an excavator according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 키보드23 : 제어부10: keyboard 23: control unit

30 : 표시부40 : 인터페이스부30 display unit 40 interface unit

41 : 디지틀/애널로그 변환부42 : PET 구동부41: digital / analog converter 42: PET drive unit

43 : 비교 선택부44 : 오토 아이들 신호 발생기43: comparison selector 44: auto idle signal generator

45 : 모터구동 펄스 발생기46 : 릴레이부45: motor drive pulse generator 46: relay unit

50 : 모터 구동부60 : 엔진 가버너 제어용 모터50: motor drive unit 60: motor governor control motor

70 : 유압 밸브70: hydraulic valve

이 발명은 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템과 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 비례미적분 제어기법에 의한 펌프의 토출유량을 제어하는 기능과 2단 오토 아이들링 기능을 통하여 불필요한 연료의 소모량을 줄이고, 파워업 인터럽트 기능을 이용하여 엔진 및 펌프의 출력을 순간적으로 극대화시킴으로써 성능을 높일 수 있는 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템과 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an engine and a pump output control system of an excavator and a method thereof, and more specifically, to reduce the consumption of unnecessary fuel through the function of controlling the discharge flow rate of the pump by the proportional calculus control method and the two-stage auto idling function. In addition, the present invention relates to an engine and pump output control system of an excavator that can increase performance by instantaneously maximizing engine and pump output using a power-up interrupt function.

일반적으로 유압을 동력원으로 사용하고 있는 유압 굴삭기는 여러개의 액튜에이터, 즉 하부 프레임에 대해 상부 프레임을 선회시키는 스윙 모터를 포함하며, 주행 모터, 부움 실린더(boom cylinder), 디퍼스틱 실린더, 버킷(bucket) 실린더, 아암 등을 갖추고서, 운전자가 이들 액튜에이터들을 작동시켜 주기 위한 조작 레버나 페달을 조작함으로써 주행, 선회, 굴삭작업, 정지 작업, 상자 작업 등의 다양한 작업을 수행할 수 있도록 되어 있다.Hydraulic excavators, which typically use hydraulic power as their power source, include several actuators, swing motors that swing the upper frame relative to the lower frame, and include traveling motors, boom cylinders, differential cylinders and buckets. With a cylinder, an arm, etc., the driver can perform various operations such as traveling, turning, excavating, stopping, boxing, and the like by operating an operation lever or a pedal for operating these actuators.

상기한 유압 굴삭기는 토질의 상황과 작업 여건에 따라 액튜에이터의 동작점에서 유량과 압력의 변화가 비선형적일 뿐만 아니라, 운전자의 경험적이고 주관적인 사고에 의해서 작업이 수행되어진다.The hydraulic excavator is not only non-linear changes in flow rate and pressure at the operating point of the actuator according to the soil conditions and working conditions, but also the work is performed by the operator's empirical and subjective thinking.

따라서, 운전자의 숙련도에 따라, 유압 계통의 동력 손실과 작업 시간에 있어서 많은 차이가 있을 수 있으며, 또한 엔진의 정상적인 동작수명에도 많은 영향이 미치게 된다.Therefore, depending on the skill of the driver, there may be a large difference in power loss and working time of the hydraulic system, and also have a great influence on the normal operating life of the engine.

유압 굴삭기의 작업이 선회, 주행, 굴삭 작업, 정지 작업, 상차 작업 등의 작업요소별로 정해져 있는 동질의 일을 하는 것이지만, 작업속도 및 작업량(일량)의 작업모드는 동질의 작업요소이더라도 크게 변환된다. 예를들어, 주행에 관하여 살펴보면 고속주행과 저속주행이 있고, 굴삭작업에 관하여 살펴보면 많은 일량을 수행하는 중 굴삭작업과 비교적 일이 양이 적은 경 굴삭작업과 작업속도가 매우 느린 미조작 작업도 있다.Although the work of a hydraulic excavator is to perform homogeneous work determined by work elements such as turning, driving, excavating work, stopping work, and loading work, the working mode of work speed and work volume can be largely converted even if the work work of homogeneous work is performed. . For example, if you look at driving, there are high speed and low speed driving, and if you look at excavation work, there are some excavation work during heavy work, light excavation work with relatively little work, and unmanufacture work with very slow working speed. .

따라서 종래에는, 작업시 부하에 따라 중 굴삭모드, 표준 굴삭모드, 경부하 작업모드의 3가지 동작점에 맞추어 미리 엔진의 회전수와 펌프의 분배를 고정한 뒤에, 운전자가 이들 작업모드 가운데서 가장 적정한 작업모드를 선택하여 유압 굴삭기를 운전하도록 되어 있다.Therefore, conventionally, after fixing the engine speed and the pump distribution according to three operating points of the heavy excavation mode, the standard excavation mode, and the light load work mode according to the load during the operation, the driver works the most appropriate among these work modes. Select the mode to operate the hydraulic excavator.

이와 같은 종래의 제어기술은, 처음에 일본국에서 실용화되면서부터 국내업계에서는 이를 모방한 국산화 개발이 이루어졌으나, 성능과 내구성 측면에서 많은 문제점을 안고 있는 실정이다.Such a conventional control technology has been developed domestically in the domestic industry since it was first commercialized in Japan, but has many problems in terms of performance and durability.

또한 종래의 제어기술은 상대적으로 연료의 소모가 큰 단점이 있다.In addition, the conventional control technology has a disadvantage that the consumption of fuel is relatively high.

따라서 이 발명의 목적은 상기한 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로서, 비례미적분 제어기법을 이용하여, 기존에 펌프출력을 각 모드별로 고정하여 이상적인 제어를 하는 방식에서 탈피하여 적절한 엔진 출력에 매칭될 수 있도록 펌프출력을 연속적으로 제어함으로써 유압장치의 효율을 극대화하기 위한 것이며, 또한 2단 오토 아이들링 기능을 통하여 불필요한 연료의 소모량을 줄이고, 파워업 인터럽트 기능을 이용하여 엔진 및 펌프의 출력을 순간적으로 극대화시킴으로써 성능을 높일 수 있는 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템과 그 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages, and by using the proportional calculus controller method, the pump output can be matched to an appropriate engine output by eliminating the conventional control method by fixing the pump output for each mode. The pump output is continuously controlled to maximize the efficiency of the hydraulic system. Also, the two-stage auto idling function reduces unnecessary fuel consumption and the power-up interrupt function instantly maximizes the engine and pump output. The present invention provides an engine and pump output control system for excavators and a method for improving performance.

상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은, 사용자의 조작이 전기적인 신호로 변환되어 출력되는 키입력부와, 상기 키입력부로부터 입력되는 신호에 따라, 비례미적분 제어신호를 출력함으로써 유압이 비례미적분 제어에 의해서 구동되도록 하고, 오토 아이들을 2단으로 수행하기 위한 제어신호를 출력함으로써 연료 소비량을 줄일 수가 있고, 파워업 기능을 수행하기 위한 제어신호를 출력함으로써 굴삭기의 순간적인 출력 파워를 극대화시키는 제어부와, 굴삭기의 동작상태를 외부에 표시하기 위한 표시부와, 상기 제어부로부터 입력되는 제어신호를 액튜에이터로 전송하기 위한 신호를 출력하는 인터페이스부와, 상기 인터페이스부로부터 입력되는 신호에 따라, 엔진 가버너 제어용 모터를 구동하는 모터 구동부와, 상기 모터 구동부로부터 입력되는 신호에 따라 동작하는 엔진 가버너 제어용 모터와, 상기 인터페이스부로부터 입력되는 신호에 따라 동작하는 유압 밸브로 이루어진다.In order to achieve the above object, the configuration of the present invention provides a proportional calculus by outputting a proportional calculus control signal according to a key input unit for converting a user's operation into an electrical signal and outputting the signal from the key input unit. It is driven by the control, the control signal for reducing the fuel consumption by outputting a control signal for performing the auto idle in two stages, and the control unit for maximizing the instantaneous output power of the excavator by outputting a control signal for performing the power-up function A display unit for displaying the operation state of the excavator to the outside, an interface unit for outputting a signal for transmitting a control signal input from the control unit to the actuator, and an engine governor control according to a signal input from the interface unit. A motor driver for driving a motor, and the motor driver An engine governor control motor that operates in accordance with the output signal and a hydraulic valve that operates in accordance with the signal input from the interface unit.

상기한 구성에 의하여, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.By the above configuration, the most preferred embodiment that can be easily carried out by those skilled in the art with reference to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도는 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 전체 블럭도이다.1 is an overall block diagram of an engine and pump output control system of an excavator according to an embodiment of the invention.

제1도에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 구성은, 키입력부(10)와, 전원 신호선(PON)과 작업기 동작 신호선(P(X))과 주행동작 신호선(P(Y))과 유압유 온도 신호선(ETS)과 키입력부(10)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 제어부(20)와, 제어부(20)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 표시부(30)와, 제어부(20)에 연결되어 있는 인터페이스부(40)와, 인터페이스부(40)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 모터 구동부(50)와, 모터 구동부(50)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 엔진 가버너 제어용 모터(60)와, 인터페이스부(40)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 유압 밸브(70)로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the configuration of the engine and pump output control system of the excavator according to the embodiment of the present invention includes a key input unit 10, a power signal line PON and a work machine operation signal line P (X). The control unit 20 having an input terminal connected to the operation signal line P (Y), the hydraulic oil temperature signal line ETS and the output terminal of the key input unit 10, and the display unit 30 having an input terminal connected to the output terminal of the control unit 20. ), The interface unit 40 connected to the control unit 20, the motor driving unit 50 having an input terminal connected to the output terminal of the interface unit 40, and an input terminal connected to the output terminal of the motor driving unit 50. The engine governor control motor 60 and the hydraulic valve 70 having an input terminal connected to the output terminal of the interface unit 40 are included.

제2도는 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 제어부의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a control unit of an engine and a pump output control system of an excavator according to an embodiment of the present invention.

제2도에 도시되어 있듯이, 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 제어부(20)의 구성은, 전원 신호선(PON)과 작업기 동작 신호선(P(X))과 주행동작 신호선(P(Y))과 유압유 온도 신호선(ETS)에 입력단이 연결되어 있는 마이크로 컨트롤러(21)와, 마이크로 컨트롤러(21)의 어드레스 버스에 입력단이 연결되어 있는 메모리(22)와, 메모리(22)의 데이터 버스와 마이크로 컨트롤러(21)의 어드레스 버스에 입력단이 각각 연결되어 있는 주변장치 인터페이스부(23, 24)로 이루어진다.As shown in FIG. 2, the configuration of the control unit 20 of the engine and pump output control system of the excavator according to the embodiment of the present invention is a power signal line (PON) and work machine operation signal line (P (X)) and driving operation A microcontroller 21 having an input terminal connected to the signal line P (Y) and a hydraulic oil temperature signal line ETS, a memory 22 having an input terminal connected to the address bus of the microcontroller 21, and a memory 22 It consists of peripheral interface units 23 and 24 whose inputs are respectively connected to the data bus of the control panel and the address bus of the microcontroller 21.

제3도는 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 인터페이스부의 회로도이다.3 is a circuit diagram of an interface of an engine and a pump output control system of an excavator according to an embodiment of the present invention.

제3도에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 인터페이스부(40)의 구성은, 제어부(20)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 디지틀/애널로그 변환부(41)와, 디지틀/애널로그 변환부(41)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 FET 구동부(42)와, 제어부(20)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 비교 선택부(43)와, 비교 선택부(43)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 오토 아이들 신호 발생기(44)와, 비교 선택부(43)와 오토 아이들 신호 발생기(44)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 모터구동 펄스 발생기(45)와, 제어부(20)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 릴레이부(46)로 이루어진다.As shown in FIG. 3, the configuration of the interface unit 40 of the engine and pump output control system of the excavator according to the embodiment of the present invention includes a digital / analog conversion unit having an input terminal connected to an output terminal of the controller 20. (41), a FET driver (42) having an input connected to the output of the digital / analog converter (41), and a comparison selecting section (43) having an input connected to the output of the control unit (20). An auto-idle signal generator 44 having an input connected to the output of the selector 43, and a motor-driven pulse generator 45 having an input connected to the output of the comparison selector 43 and the auto-idle signal generator 44. ) And a relay unit 46 having an input terminal connected to an output terminal of the control unit 20.

제4도는 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 모터 구동부의 회로도이다.4 is a circuit diagram of a motor driving unit of an engine and a pump output control system of an excavator according to an embodiment of the present invention.

제4도에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 모터 구동부(50)의 구성은, 인터페이스부(40)의 출력 신호선(CCW, CW)에 한쪽단자가 각각 연결되어 있는 저항(R51, R52)과, 저항(R51, R52)의 다른 한쪽단자에 캐소드 단자가 각각 연결되어 있는 다이오드(D51, D52)와, 다이오드(D51, D52)에 입력단이 병렬로 각각 연결되어 있는 포토 커플러(PC51, PC52)와, 포터 커플러(PC51, PC52)의 출력단에 각각 연결되어 있는 저항(R53, R54)과, 저항(R53, R54)에 입력단자가 각각 연결되어 있는 인버터(I51, I52)와, 인버터(I51, I52)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는(51)와, (51)의 출력단에 한쪽단자가 각각 연결되어 있는 저항(R55∼R58)과, 저항(R55∼R58)의 다른 한쪽단자에 베이스 단자가 각각 연결되어 있고 에미터 단자는 서로 접속되어 있는 트랜지스터(Q51∼Q54)와, 트랜지스터(Q51∼Q54)의 컬렉터 단자에 캐소드 단자가 각각 연결되어 있고 출력단(A, B, A/, B/)에 애노드 단자가 각각 연결되어 있는 다이오드(D53∼D56)와, 트랜지스터(Q51∼Q54)의 에미터 단자의 접속점과 접지 사이에 연결되어 있는 저항(R59)으로 이루어진다.As shown in FIG. 4, the configuration of the motor drive unit 50 of the engine and pump output control system of the excavator according to the embodiment of the present invention has one terminal on the output signal lines CCW and CW of the interface unit 40, respectively. Input terminals are connected in parallel to diodes D51 and D52 and diodes D51 and D52 each having a cathode terminal connected to the resistors R51 and R52 and the other terminals of the resistors R51 and R52, respectively. Photocouplers PC51 and PC52, resistors R53 and R54 connected to the output terminals of the porter couplers PC51 and PC52, and inverters I51 having input terminals connected to the resistors R53 and R54, respectively. , I52, 51 having an input terminal connected to the output terminals of the inverters I51 and I52, resistors R55 to R58 having one terminal connected to the output terminal of the 51, and resistors R55 to R58. Transistors whose base terminals are connected to the other terminal of) and the emitter terminals are connected to each other Diodes D53 to D56 each having a cathode terminal connected to Q51 to Q54 and a collector terminal of transistors Q51 to Q54, and anode terminals respectively connected to output terminals A, B, A /, and B /. And a resistor R59 connected between the connection point of the emitter terminals of the transistors Q51 to Q54 and ground.

제5도는 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 제어방법의 동작 순서도이다.5 is an operation flowchart of a control method of an engine and a pump output control system of an excavator according to an embodiment of the present invention.

제5도에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 제어방법의 구성은, 전원이 인가되면 동작이 시작되는 단계(S11)와, 모든 변수를 초기화시키는 단계(S12)와, 키입력부로부터 입력되는 신호를 감지하는 단계(S13)와, 키입력부로부터 감지된 신호에 따라 엔진 및 유압밸브를 제어하는 단계(S14)와, 작업을 종료할 것인지를 판단하는 단계(S15)와, 작업을 종료할 경우에 모든 동작을 끝내는 단계(S16)로 이루어진다.As shown in FIG. 5, the configuration of a control method of an engine and a pump output control system of an excavator according to an embodiment of the present invention includes a step (S11) in which an operation is started when power is applied, and a step of initializing all variables ( S12, detecting the signal input from the key input unit (S13), controlling the engine and the hydraulic valve according to the signal detected from the key input unit (S14), and determining whether to end the operation ( S15) and the step (S16) of ending all operations when the work ends.

제6도는 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 오토 아이들 인터럽트 루틴의 동작 순서도이다.6 is an operational flowchart of an auto idle interrupt routine of an engine and a pump output control system of an excavator according to an embodiment of the present invention.

제6도에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 오토 아이들 인터럽트 루틴의 구성은, 동작이 시작되는 단계(S21)와, 오토 아이들 1단인지를 판단하는 단계(S22)와, 오토 아이들 1단이 아닌 경우에 오토 아이들 2단인지를 판단하는 단계(S23)와, 오토 아이들 2단인 경우에 오토 아이들 2단처리를 하는 단계(S24)와, 오토 아이들 1단인 경우에 S3 모드 이상인지를 판단하는 단계(S25)와, S3 모드 이상인 경우에 오토 아이들 1단처리를 하는 단계(S26)와, 오토 아이들 1단처리 또는 오토 아이들 2단처리를 한 뒤에 모터를 구동하는 단계(S27)와, 모터가 구동되거나 S3 모드 이상이 아닌 경우에 리턴하는 단계(S28)로 이루어진다.As shown in FIG. 6, the configuration of the auto idle interrupt routine of the engine and the pump output control system of the excavator according to the embodiment of the present invention includes a step of starting operation (S21) and a step of determining whether the auto idle is one stage. (S22), a step of determining whether it is an auto-idle two-stage in the case of not being the auto-idle one-stage (S23), a step of performing auto-idle two-stage processing in the case of the auto-idle two-stage (S24), and an auto-idle one-stage In the case of determining whether the S3 mode or more (S25), if the S3 mode or more (S26) and the auto-idle stage 1 or the auto idle two-stage process, the motor is driven And step S28 of returning when the motor is driven or not in the S3 mode or more.

상기한 S3 모드는, 엔진의 회전수가 1500rpm 정도로서 작업기나 주행기를 동작하더라도 엔진이 정지되지 않고 작업이 가능한 상태를 말한다.The above-described S3 mode refers to a state in which the engine can be operated without stopping the engine even if the engine speed is about 1500 rpm and the work machine or the traveling machine is operated.

제7도는 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 파워업 인터럽트 루틴의 동작 순서도이다.7 is a flowchart of operation of a power-up interrupt routine of an engine and a pump output control system of an excavator according to an embodiment of the present invention.

제7도는 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 파워업 인터럽트 루틴의 구성은, 동작이 시작되는 단계(S31)와, A3 모드인지를 판단하는 단계(S32)와, A3 모드가 아닌 경우에 오토 모드인지를 판단하는 단계(S33)와, 오토 모드가 아닌 경우에 오토 모드로 전환하는 단계(S34)와, A3 모드로 모터를 구동하는 단계(S35)와, A3 모드인 경우에 파워업 처리하는 단계(S36)와, 모든 동작을 종료하고 리턴하는 단계(S37)로 이루어진다.7 is a diagram illustrating a configuration of a power-up interrupt routine of an engine and a pump output control system of an excavator according to an exemplary embodiment of the present invention. Step S33 of determining whether the mode is auto mode when not in the mode, switching to auto mode when the mode is not auto mode (S34), driving the motor in the A3 mode (S35), and A3 mode In this case, a power-up process (S36) and all the operations are terminated and returned (S37).

상기한 A3 모드는, 엔진의 회전수가 750rpm 정도로서 작업기나 주행기를 동작시키면 엔진이 정지되는 상태를 말한다.The A3 mode described above refers to a state in which the engine is stopped when the engine speed is about 750 rpm and the work machine or the traveling machine is operated.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템과 그 제어방법의 작용은 다음과 같다.With the above configuration, the operation of the engine and pump output control system of the excavator according to the embodiment of the present invention and the control method thereof are as follows.

전원이 인가되면, 제어부(20)의 메모리(22)에 프로그램화되어 저장되어 있던, 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 제어방법이 마이크로 컨트롤러(21)에 의해서 실행됨으로써 이 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템의 동작이 시작된다.When the power is applied, the control method of the engine and pump output control system of the excavator according to the embodiment of the present invention, which is programmed and stored in the memory 22 of the control unit 20, is executed by the microcontroller 21. Operation of the engine and pump power control system of the excavator according to an embodiment of the invention is started.

동작이 시작되면, 제어부(20)의 마이크로 컨트롤러(21)는 운전자에 의해서 키입력부(10)로부터 입력되는 신호를 감지하여 이에따라 메모리(22)에 저장되어 있는 제어신호가 주변장치 인터페이스부(24)를 거쳐서 인터페이스부(40)로 출력되도록 함으로써, 인터페이스부(40)의 릴레이부(46)와, 모터 구동부(50)에 연결되어 있는 엔진 가버너 제어용 모터(60)와, 인터페이스부(40)에 연결되어 있는 유압 밸브(70)가 동작되도록 하여 굴삭기의 작업이 이루어지도록 한다.When the operation is started, the microcontroller 21 of the controller 20 detects a signal input from the key input unit 10 by the driver, and accordingly, a control signal stored in the memory 22 is stored in the peripheral device interface unit 24. By outputting to the interface unit 40 via the controller, the relay unit 46 of the interface unit 40, the engine governor control motor 60 connected to the motor driving unit 50, and the interface unit 40 are connected. The hydraulic valve 70 is connected to be operated so that the work of the excavator is made.

제어부(20)로부터 인터페이스부(40)의 릴레이부(46)를 구동하기 위한 제어신호가 출력되는 경우에, 상기한 제어부(20)로부터 입력되는 제어신호에 따라 인터페이스부(40)의 릴레이부(46)가 동작됨으로써 유압 굴삭기의 액튜에이터부가 전원을 공급받아 구동되도록 한다.When a control signal for driving the relay unit 46 of the interface unit 40 is output from the control unit 20, the relay unit of the interface unit 40 according to the control signal input from the control unit 20 ( 46) is operated so that the actuator portion of the hydraulic excavator is driven with power.

제어부(20)로부터 엔진 가버너 제어용 모터(60)를 구동하기 위한 제어신호가 출력되는 경우에, 상기한 제어부(20)의 제어신호는 인터페이스부(40)로 입력된다.When a control signal for driving the engine governor control motor 60 is output from the control unit 20, the control signal of the control unit 20 is input to the interface unit 40.

인터페이스부(40)의 비교 선택부(43)에서는, 제어부(20)로부터 입력되는 모드 로우/하이 신호가 로우상태인 경우에, 모드 업신호가 입력되면 모터 구동펄스 발생기(45)로부터 상승 구동펄스가 발생되도록 하기 위한 신호를 출력하고, 모드 다운신호가 입력되면 모터 구동펄스 발생기(45)로부터 구동펄스가 발생되지 않도록 하기 위한 신호를 출력한다.In the comparison selecting unit 43 of the interface unit 40, when the mode up / high signal input from the control unit 20 is in a low state, when the mode up signal is input, the driving pulse from the motor driving pulse generator 45 is increased. Outputs a signal for generating a signal, and outputs a signal for preventing a driving pulse from being generated from the motor driving pulse generator 45 when a mode down signal is input.

또한 인터페이스부(40)의 비교 선택부(43)에서는 제어부(20)로부터 입력되는 모드 로우/하이 신호가 하이 상태인 경우에, 모드 업신호가 입력되면 모터 구동펄스 발생기(45)로부터 구동펄스가 발생되지 않도록 하기 위한 신호를 출력하고, 모드 다운신호가 입력되면 모터 구동펄스 발생기(45)로부터 하강 구동펄스가 발생되도록 하기 위한 신호를 출력한다.In the comparison selecting unit 43 of the interface unit 40, when the mode low / high signal input from the control unit 20 is in a high state, when the mode up signal is input, the driving pulse is supplied from the motor driving pulse generator 45. A signal is outputted so as not to be generated, and when a mode down signal is inputted, a signal is generated from the motor driving pulse generator 45 to generate a falling driving pulse.

제어부(20)로부터 주행기 및 자동기 신호가 입력되는 경우에 인터페이스부(40)의 비교 선택부(43)는, 상기한 입력신호를 논리곱 처리하여 논리적으로 1인 경우가 발생한 뒤에 약 5초동안의 시간이 경과되면 오토 아이들 신호 발생기(44)로부터 1단 오토 아이들 신호가 모터 구동펄스 발생기(45)로 출력되도록 함으로써 모터 구동펄스 발생기(45)에 의해 하강 구동펄스가 동작되도록 하고, 상기한 1단 오토 아이들 신호가 발생된 뒤에 약 55초동안의 시간이 경과되면 오토 아이들 신호 발생기(44)로부터 2단 오토 아이들 신호가 모터 구동펄스 발생기(45)로 출력되도록 함으로써 모터 구동펄스 발생기(45)에 의해 하강 구동펄스가 동작되도록 한다.When the cab and the autonomous signals are input from the control unit 20, the comparison selection unit 43 of the interface unit 40 performs a logical multiplication on the above-described input signal, and about 5 seconds after the occurrence of logical 1 is generated. When the time has elapsed, the one-stage auto-idle signal is output from the auto-idle signal generator 44 to the motor-driven pulse generator 45 so that the down-drive pulse is operated by the motor-driven pulse generator 45. After about 55 seconds have elapsed after the first stage auto idle signal is generated, the second stage auto idle signal is output from the auto idle signal generator 44 to the motor drive pulse generator 45 so as to output the motor drive pulse generator 45. The lowering drive pulse is operated by.

상기한 바와 같이 인터페이스부(40)의 오토 아이들 신호 발생기(44)로부터 1단 및 2단 오토 아이들 신호가 발생될 경우에, 오토 아이들 신호 발생기(44)는 1단 및 2단 오토 아이들 신호가 발생되었음을 제어부(20)에 알림으로써 제어부(20)가 표시부(30)를 통하여 오토 아이들 기능이 작동되었음을 외부에 알리도록 한다.As described above, when the first and second stage auto idle signals are generated from the auto idle signal generator 44 of the interface unit 40, the auto idle signal generator 44 generates the first and second stage auto idle signals. By notifying the control unit 20 that the control unit 20 notifies the outside that the auto idle function is activated through the display unit 30.

인터페이스부(40)의 모터 구동펄스 발생기(45)로부터 모터 구동부(50)로 입력된 상승 및 하강 구동펄스(CCW, CW)는 포토 커플러(PC51)를 거침으로써 신호가 반전됨과 동시에 전기적인 노이즈 신호가 제거된 뒤에, 인버터(I51, I52)를 거침으로써 신호가 다시 원상으로 반전되어 분배기(51)를 거쳐서 트랜지스터(Q51∼Q54)의 베이스 단자로 인가된다. 트랜지스터(Q51∼Q54)는 베이스 단자로 하이상태의 신호가 입력될 경우에 턴온됨으로써 출력단자(A, B, A/, B/)로 신호가 출력될 수 있도록 한다.The rising and falling driving pulses CCW and CW inputted from the motor driving pulse generator 45 of the interface unit 40 to the motor driving unit 50 go through the photo coupler PC51 to reverse the signal and at the same time the electrical noise signal. After is removed, the signal is inverted again by passing through the inverters I51 and I52 and is applied to the base terminals of the transistors Q51 to Q54 via the divider 51. The transistors Q51 to Q54 are turned on when a high state signal is input to the base terminal, so that signals can be output to the output terminals A, B, A /, and B /.

유압 밸브(70)를 제어하는 경우에, 제어부(20)는 센서로부터 입력되는 신호(POS, P(X), P(Y), ETS)를 이용한 비례미적분 제어를 통하여 유압 밸브(70)가 제어될 수 있도록 한다.In the case of controlling the hydraulic valve 70, the control unit 20 controls the hydraulic valve 70 through proportional calculus control using signals POS, P (X), P (Y), and ETS input from the sensor. To be possible.

비례 동작시 산출 공식은 다음과 같다.The calculation formula for the proportional operation is as follows.

P(t)=k[br(t)-y(t)]P (t) = k [br (t) -y (t)]

또한, 적분 제어이득의 산출 공식은 다음과 같다.The formula for calculating the integral control gain is as follows.

상기한 식의 양변을 t에 관하여 미분하면,If both sides of the equation are differentiated with respect to t,

그리고, 미분 제어이득의 산출 공식은 다음과 같다.The formula for calculating the differential control gain is as follows.

이와 같이 제어부(20)에 의해서 산출된 디지틀 비례미적분 제어신호는 인터페이스부(40)의 디지틀/애널로그 변환부(41)로 입력되고, 디지틀/애널로그 변환부(41)에 의하여 애널로그 신호로 변환된 뒤에 FET 구동부(42)로 출력된다.In this way, the digital proportional calculus control signal calculated by the control unit 20 is input to the digital / analog converter 41 of the interface unit 40 and is converted into an analog signal by the digital / analog converter 41. After the conversion, it is output to the FET driver 42.

인터페이스부(40)의 FET 구동부(42)로 입력된 애널로그 비례미적분 제어신호는 FET 구동부(42)에 의해서 전자 비례밸브 전류 출력신호와 덤핑모드 전류 출력신호로 변환된 뒤에 유압 밸브(70)로 출력됨으로써 유압 밸브(70)의 동작을 제어한다.The analog proportional calculus control signal input to the FET driver 42 of the interface unit 40 is converted into the electromagnetic proportional valve current output signal and the dumping mode current output signal by the FET driver 42 to the hydraulic valve 70. The output controls the operation of the hydraulic valve 70.

이와 같이 유압 밸브(70)를 비례미적분 방식으로 제어하게 되면, 유압 밸브(70)를 구동하기 위한 연료의 소모량이 줄어들게 되며 또한 유압 밸브(70)의 내구성이 증가되는 효과를 갖게 된다.When the hydraulic valve 70 is controlled in a proportional calculus manner as described above, the consumption of fuel for driving the hydraulic valve 70 is reduced, and the durability of the hydraulic valve 70 is increased.

굴삭기의 작업 도중에 운전자에 의하여 굴삭기가 오랫동안 운전되고 있지 않다고 판단되면, 제어부(20)는 굴삭기가 2단 오토 아이들링에 의해 제어될 수 있도록 오토 아이들 인터럽트 루틴을 수행한다.If it is determined by the driver that the excavator has not been operated for a long time during the operation of the excavator, the control unit 20 performs an auto idle interrupt routine so that the excavator can be controlled by two-stage auto idling.

오토 아이들 인터럽트 루틴이 시작되면, 제어부(20)는 현재의 상태가 오토 아이들 1단의 조건에 해당되는 상태인지를 판단한다.When the auto idle interrupt routine is started, the control unit 20 determines whether the current state corresponds to a condition of the first stage of auto idle.

현재의 상태가 오토 아이들 1단의 조건에 해당되는 상태인 경우에는, 제어부(20)는 현재의 동작모드가 S3 모드 이상인지를 판단하여 현재의 동작모드가 S3 모드 이상인 경우에는 오토 아이들 1단 처리동작에 필요한 제어신호를 출력한다.When the current state corresponds to the condition of the 1st stage of auto idle, the control unit 20 determines whether the current operation mode is the S3 mode or more, and when the current operation mode is the S3 mode or more, auto idle 1st stage processing. Outputs the control signal required for operation.

현재의 상태가 오토 아이들 1단의 조건에 해당되지 않는 상태인 경우에는, 제어부(20)는 현재의 상태가 오토 아이들 2단의 조건에 해당되는 상태인지를 판단한다.When the current state does not correspond to the condition of the auto idle stage 1, the control unit 20 determines whether the current state corresponds to the condition of the auto idle stage 2.

현재의 상태가 오토 아이들 2단의 조건에 해당되는 상태인 경우에는, 제어부(20)는 오토 아이들 2단 처리동작에 필요한 제어신호를 출력한다.When the current state corresponds to the condition of the auto idle two stages, the control unit 20 outputs a control signal necessary for the auto idle two stage processing operation.

오토 아이들 1단 처리동작에 필요한 제어신호나, 오토 아이들 2단 처리동작에 필요한 제어신호가 제어부(20)로부터 인터페이스부(40)로 출력되면 이에 따라 모터 구동부(50)의 동작에 의해서 엔진 가버너 제어용 모터(60)가 구동됨으로써 엔진의 구동에 필요한 연료의 소모량을 크게 줄일 수가 있다.When the control signal required for the auto idle step 1 operation operation or the control signal required for the auto idle step processing operation is output from the control unit 20 to the interface unit 40, the engine governor is operated by the operation of the motor driving unit 50. By driving the control motor 60, the consumption of fuel required for driving the engine can be greatly reduced.

굴삭기의 작업 도중에 굴삭기의 출력 파워가 상대적으로 작다고 판단되어 운전자가 파워업 기능을 동작시키면, 제어부(20)는 파워업 인터럽트 루틴을 수행함으로써 굴삭기의 출력 파워를 순간적으로 극대화시킨다.If it is determined that the output power of the excavator is relatively small during the operation of the excavator, and the driver operates the power-up function, the control unit 20 instantly maximizes the output power of the excavator by performing a power-up interrupt routine.

파워업 인터럽트 루틴이 시작되면, 제어부(20)는 현재의 상태가 A3 모드인지를 판단한다.When the power-up interrupt routine is started, the control unit 20 determines whether the current state is the A3 mode.

현재의 상태가 A3 모드가 아닌 경우에 제어부(20)는 현재의 상태가 오토 모드인지를 판단한 뒤에, 현재의 상태가 오토 모드가 아니면 현재의 상태를 오토 모드로 전환시키고, 현재의 상태가 오토 모드이면 A3 모드로 모터가 구동되도록 한다.If the current state is not the A3 mode, the control unit 20 determines whether the current state is the auto mode, and then switches the current state to the auto mode if the current state is not the auto mode, and the current state is the auto mode. This allows the motor to run in A3 mode.

현재의 상태가 A3 모드가 되면, 제어부(20)는 파워업 처리에 필요한 제어신호를 출력한다.When the current state becomes the A3 mode, the control unit 20 outputs a control signal necessary for the power-up process.

제어부(20)로부터 파워업 처리에 필요한 제어신호가 입력되면, 인터페이스부(40)는 릴레이부(50)와 엔진 가버너 제어용 모터(60)와 유압 밸브(70)에 인가되는 파워를 업시킴으로써 순간적으로 엔진 및 펌프의 출력을 극대화시킨 뒤에 다시 전원을 공급하여 굴삭기가 동작되도록 한다.When a control signal necessary for the power-up process is input from the control unit 20, the interface unit 40 instantly turns on the power applied to the relay unit 50, the engine governor control motor 60, and the hydraulic valve 70. Maximizes the output of the engine and pump and supplies power again so that the excavator can operate.

이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 비례미적분 제어 기능과 2단 오토 아이들링 기능을 통하여 전체적인 연료의 소모량을 줄이고, 파워업 인터럽트 기능을 이용하여 엔진 및 펌프의 출력을 순간적으로 극대화시킴으로써 성능을 획기적으로 높일 수 있는 효과를 가진 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템과 그 방법을 제공할 수가 있다. 이 발명의 이러한 효과는 건설 중장비인 굴삭기의 제어장치 분야에서 이용될 수 있다.As described above, in the embodiment of the present invention, the proportional calculus control function and the two-stage auto idling function reduce the overall fuel consumption, and use the power-up interrupt function to maximize the output of the engine and the pump momentarily, thereby dramatically improving performance. It is possible to provide an engine and pump output control system and method of an excavator having an effect which can be increased by using the present invention. This effect of the invention can be used in the field of the control device of an excavator which is heavy construction equipment.

Claims (4)

사용자의 조작이 전기적인 신호로 변환되어 출력되는 키입력부(10)와, 전원 신호선(PON)과 작업기 동작 신호선(P(X))과 주행동작 신호선(P(Y))과 유압유 온도 신호선(ETS)에 입력단이 연결되어 있는 마이크로 컨트롤러(21)와 ; 상기 마이크로 컨트롤러(21)의 어드레스 버스에 입력단이 연결되어 있는 메모리(22)와 ; 상기 메모리(22)의 데이타 버스와 마이크로 컨트롤러(21)의 어드레스 버스에 입력단이 각각 연결되어 있는 주변장치 인터페이스부(2, 24)로 구성되며, 상기 키입력부(10)로부터 입력되는 신호에 따라, 비례미적분 제어신호를 출력함으로써 유압이 비례미적분 제어에 의해서 구동되도록 하고, 오토 아이들을 2단으로 수행하기 위한 제어신호를 출력함으로써 연료 소비량을 줄일 수가 있고, 파워업 기능을 수행하기 위한 제어신호를 출력함으로써 굴삭기의 순간적인 출력 파워를 극대화시키는 제어부(20)와, 굴삭기의 동작상태를 외부에 표시하기 위한 표시부(30)와, 상기 제어부(20)로부터 입력되는 제어신호를 액튜에이터로 전송하기 위한 신호를 출력하는 인터페이스부(40)와, 상기 인터페이스부(40)로부터 입력되는 신호에 따라, 엔진 가버너 제어용 모터(60)를 구동하는 모터 구동부(50)와, 상기 모터 구동부(50)로부터 입력되는 신호에 따라 동작하는 엔진 가버너 제어용 모터(60)와, 상기 인터페이스부(40)로부터 입력되는 신호에 따라 동작하는 유압 밸브(70)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템.The key input unit 10 in which the user's operation is converted into an electrical signal and output, the power signal line PON, the work machine operation signal line P (X), the travel operation signal line P (Y), and the hydraulic oil temperature signal line ETS A microcontroller 21 having an input terminal coupled thereto; A memory 22 having an input terminal connected to an address bus of the microcontroller 21; Peripheral interface units 2 and 24 having input terminals connected to the data bus of the memory 22 and the address bus of the microcontroller 21, respectively, and according to a signal input from the key input unit 10, By outputting the proportional calculus control signal, the hydraulic pressure is driven by the proportional calculus control, and the control signal for performing auto idle in two stages can be reduced to reduce fuel consumption and output a control signal for performing the power-up function. The control unit 20 to maximize the instantaneous output power of the excavator, the display unit 30 for displaying the operation state of the excavator to the outside, and a signal for transmitting a control signal input from the control unit 20 to the actuator According to the interface unit 40 to output and the signal input from the interface unit 40, the engine governor control motor 60 A motor driving unit 50 to drive, an engine governor control motor 60 operating according to a signal input from the motor driving unit 50, and a hydraulic valve operating according to a signal input from the interface unit 40 ( 70) Excavator engine and pump output control system, characterized in that consisting of. 제1항에 있어서, 상기한 인터페이스부(40)는 상기 제어부(20)로부터 입력되는 디지틀 신호를 애널로그 신호로 변환하여 출력하는 디지틀/애널로그 변환부(41)와, 상기 디지틀/애널로그 변환부(41)의 출력단에 입력단이 연결되어, 상기 디지틀/애널로그 변환부(41)로부터 입력되는 애널로그 신호를 유압 밸브(70)를 구동하기 위한 신호로 변환하여 출력하는 FET 구동부(42)와, 상기 제어부(20)의 출력단에 입력단이 연결되어, 상기 제어부(20)로부터 입력되는 신호를 비교 선택하는 출력하는 비교 선택부(43)와, 상기 비교 선택부(43)의 출력단에 입력단이 연결되어, 상기 비교 선택부(43)로부터 입력되는 신호에 따라 오토 아이들 기능이 선택되는 경우에 1단 및 2단 오토 아이들 신호를 구분하여 출력하는 오토 아이들 신호 발생기(44)와, 상기 비교 선택부(43)와 상기 오토 아이들 신호 발생기(44)의 출력단에 입력단이 연결되어, 상기 비교 선택부(43)와 상기 오토 아이들 신호 발생기(44)로부터 입력되는 신호에 따라 하강 및 상승 구동펄스를 생성하여 출력하는 모터구동 펄스 발생기(45)와, 상기 제어부(20)의 출력단에 입력단이 연결되어, 상기 제어부(20)로부터 입력되는 신호에 따라 동작되는 릴레이부(46)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어 시스템.The digital / analog conversion unit (41) of claim 1, wherein the interface unit (40) converts a digital signal input from the control unit (20) into an analog signal and outputs the analog signal. An input terminal is connected to an output terminal of the unit 41 and converts an analog signal input from the digital / analog converter 41 into a signal for driving the hydraulic valve 70 and outputs the FET driver 42. An input terminal is connected to an output terminal of the control unit 20, and a comparison selecting unit 43 for comparing and selecting a signal input from the control unit 20, and an input terminal is connected to an output terminal of the comparison selecting unit 43. When the auto-idle function is selected according to the signal input from the comparison selector 43, the auto-idle signal generator 44 which distinguishes and outputs the first-stage and second-stage autoidle signals and the comparison selector ( 43) and the above five An input terminal is connected to an output terminal of the idle signal generator 44, and generates and outputs a falling and rising driving pulse according to a signal input from the comparison selector 43 and the auto idle signal generator 44. 45 and an output terminal of the control unit 20 is connected to the output, the engine and pump output control system of the excavator, characterized in that consisting of a relay unit 46 operated in accordance with the signal input from the control unit 20 . 동작이 시작되면 오토 아이들 1단인지를 판단하는 단계와, 오토 아이들 1단이 아닌 경우에 오토 아이들 2단인지를 판단하는 단계와, 오토 아이들 2단인 경우에 오토 아이들 2단처리를 하는 단계와, 오토 아이들 1단인 경우에 S3 모드 이상인지를 판단하는 단계와, S3 모드 이상인 경우에 오토 아이들 1단처리를 하는 단계와, 오토 아이들 1단처리 또는 오토 아이들 2단처리를 한 뒤에 모터를 구동하는 단계와, 모터가 구동되거나 S3 모드 이상이 아닌 경우에 리턴하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어방법.When the operation is started, determining whether the auto idle stage is one step, determining whether the auto idle stage is two stages when the auto idle stage is not one stage, and performing the auto idle stage processing when the auto idle stage is two stages, Determining whether the motor is in S3 mode or higher in the case of the auto idle stage, performing the auto idle stage in the case of S3 mode or higher, and driving the motor after performing the auto idle stage or the auto idle stage in two stages. And returning when the motor is driven or not in the S3 mode or more. 동작이 시작되면 A3 모드인지를 판단하는 단계와, A3 모드가 아닌 경우에 오토 모드인지를 판단하는 단계와, 오토 모드가 아닌 경우에 오토 모드로 전환하는 단계와, A3 모드로 모터를 구동하는 단계와, A3 모드인 경우에 파워를 업 처리한 뒤에 모든 동작을 종료하고 리턴하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 엔진 및 펌프 출력 제어방법.Determining whether it is in A3 mode when the operation is started, determining whether it is in auto mode when not in A3 mode, switching to auto mode when not in auto mode, and driving a motor in A3 mode. And ending and returning all the operations after the power-up process in the A3 mode.
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