KR100188884B1 - 유압식 건설기계의 엔진회전수 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압식 건설기계의 엔진회전수 제어장치에 관한 것으로, 특히 건설기계의 작업부하에 따라 엔진회전수가 적절히 제어될 수 있도록 한 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 제어장치는, 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되는 적어도 하나의 유압펌프와, 상기 유압펌프의 토출유에 의해 작동되는 적어도 하나의 유압엑츄에이터와, 상기 유압펌프와 상기 유압엑츄에이터의 사이에 설치되며 유로의 절환접속에 의해 상기 유압엑츄에이터의 작동을 제어하는 콘트롤밸브와, 운전자에 의한 신호를 입력받아 상기 유압엑츄에이터의 작동을 지령하는 유압엑츄에이터 작동지령수단을 구비한 유압식 건설기계의 엔진회전수 제어장치에 있어서, 상기 유압펌프와 상기 유압엑츄에이터 사이의 소정위치에 설치되어 상기 유압엑츄에이터에 작용하는 부하를 검출하고 검출신호를 상기 엔진회전수 지령수단에 인가하는 부하검출수단과, 상기 부하검출수단으로 부터 인가된 부하 검출신호에 의거한 소정의 함수연산을 통하여 상기 엔진의 회전수를 소정 회전수로 지령하는 엔진회전수 지령수단과, 상기 엔진회전수 지령수단에서 지령된 회전수에 따라 상기 엔진을 제어하는 엔진제어수단을 구비한다.

Description

유압식 건설기계의 엔진회전수 제어장치

제1도는 본 발명이 적용된 유압식 건설기계의 시스템 구성도.

제2도 (a) 및 (b)는 부하신호에 대한 엔진회전수 지령치의 함수연산예를 도시하는 그래프.

제3도 (a) 및 (b)는 부하신호에 대한 엔진회전수 지령치의 또 다른 함수연산예를 도시한 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 엔진 2 : 유압펌프

3 : 유압엑츄에이터 4 : 콘트롤밸브

5 : 유압엑츄에이터 작동지령수단 6 : 엔진회전수 지령수단

7 : 엔진제어수단 8 : 부하검출수단

본 발명은 유압식 건설기계의 엔진회전수 제어장치에 관한 것으로, 특히 건설기계의 작업부하에 따라 엔진회전수가 적절히 제어될 수 있도록 한 장치에 관한 것이다.

종래의 유압식 건설기계의 엔진회전수 제어장치의 경우, 작업에 필요한 엔진의 회전수를 운전자가 설정하고 작업시 엔진의 최고 마력을 사용할 수 있도록 제어하였다. 또한, 유압식 굴삭기 등의 경우, 부움, 아암 및 버킷 등으로 구성되는 작업장치의 조작레버가 중립인 지를 검출함으로써 작업이 이루어지고 있는지 여부를 판단하고, 작업이 이우러지고 있지 않는 경우, 엔진의 회전수를 저속 공회전 상태로 유지하도록 제어하였다.

그러나, 위와 같은 종래의 기술은, 작업장치 작동 중, 작업환경 및 작업조건등의 변화에 대응하여 엔진의 회전수를 자동적으로 제어할 수 없어서, 경우에 따라서는 불필요한 연료소모와 극심한 소음이 야기되었다. 또한, 복수개의 조작레버 조작량 검출장치 등을 이용하여 엔진의 회전수를 저속 공회전 상태로 제어하는 경우에도 소정의 고정된 엔진회전수로 제어됨에 따라 작업대기 상태에서 다음 작업을 위한 능동적 대처가 어렵다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 작업 중 작업환경의 변화에 대하여 엔진 회전수를 능동적으로 제어하여 작업부하에 무관한 작업장치의 속도를 확보하고, 미세조작성을 향상시키며, 보다 효율적인 작업대기 상태를 구현하여 작업성 및 작업효율을 극대화할 수 있는 유압식 건설기계의 엔진회전수 제어장치를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 태양에 의하면, 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되는 적어도 하나의 유압펌프와, 상기 유압펌프의 토출유에 의해 작동되는 적어도 하나의 유압엑츄에이터와, 상기 유압펌프와 상기 유압엑츄에이터의 사이에 설치되며 유로의 절환접속에 의해 상기 유압엑츄에이터의 작동을 제어하는 콘트롤밸브와, 운전자에 의한 신호를 입력받아 상기 유압엑츄에이터의 작동을 지령하는 유압엑츄에이터 작동지령수단을 구비한 유압식 건설기계의 엔진회전수 제어장치에 있어서, 상기 유압펌프와 상기 유압엑츄에이터 사이의 소정위치에 설치되어 상기 유압엑츄에이터에 작용하는 부하를 검출하고 검출신호를 상기 엔진회전수 지령수단에 인가하는 부하검출수단과, 상기 부하검출수단으로 부터 인가된 부하 검출신호에 의거한 소정의 함수연산을 통하여 상기 엔진의 회전수를 소정 회전수로 지령하는 엔진회전수 지령수단과, 상기 엔진회전수 지령수단에서 지령된 회전수에 따라 상기 엔진을 제어하는 엔진제어수단을 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 유압식 건설기계의 엔진회전수 제어장치를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 부하검출수단으로 부터의 부하 검출신호가 증가하는 경우 상기 엔진회전수지령수단은 상기 부하 검출신호에 의거한 소정의 함수 연산을 통해 상기 엔진의 회전수를 증가시키는 방향으로 지령하고, 상기 부하검출수단으로 부터의 부하 검출신호가 감소하는 경우 상기 엔진회전수지령수단은 상기 부하 검출신호에 의거한 소정의 함수 연산을 통해 상기 엔진의 회전수를 감소시키는 방향으로 지령한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 부하검출수단으로 부터의 부하 검출신호가 최소 상태가 되는 경우, 상기 엔진회전수지령수단은 상기 부하 검출신호에 의거한 소정의 함수 연산을 통해 상기 엔진회전수가 소정의 저속 엔진회전수 상태가 되도록 지령하되, 상기 유압엑츄에이터의 부하가 감소하기 이전의 부하상태 또는 엔진회전수 상태에 따라 각각 상이한 저속 엔진회전수 상태가 되도록 지령한다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

제1도는 본 발명이 적용된 유압식 건설기계의 시스템 구성을 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 유압식 건설기계의 시스템은, 엔진(1)과, 이 엔진(1)에 의해 구동되는 가변용량형 유압펌프(2)와, 이 유압펌프(2)의 토출유에 의해 작동되는 유압엑츄에이터(3)로 구성된다. 유압펌프(2)와 유압엑츄에이터(3)의 사이에는 스프울의 이동에 따른 유로의 절환접속에 의해 유압펌프(2)로 부터 유압엑츄에이터(3)로 공급되는 토출유를 제어함으로써 유압엑츄에이터(3)의 기동과 정지 및 방향절환을 담당하는 콘트롤밸브(4)가 설치된다. 콘트롤밸브(4)의 제어는 운전자로 부터 소정의 작업지령신호를 인가받아 파일럿펌프(2a)로 부터 얻어진 신호압을 콘트롤밸브(4)의 스프울 양단(a 또는 b)에 인가하는 유압엑츄에이터 작동지령수단(5)에 의해 수행되며, 이 작동지령수단(5)으로는 대게 조이스틱과 같은 기구가 사용된다. 한편, 엔진(1)의 회전수를 소정 회전수가 되도록 지령하는 엔진회전수 지령수단(6)이 구비되며, 이 엔진회전수 지령수단(6)으로 부터의 지령을 인가받아 엔진(1)을 제어하는 엔진제어수단(7)이 설치된다.

본 발명의 경우, 전술한 유압펌프(2)와 유압엑츄에이터(3)사이의 소정위치에 설치되어 유압엑츄에이터(3)에 작용하는 부하를 검출하는 부하검출수단(8)이 설치되는데, 이 부하검출수단(8)의 검출신호는 전술한 엔진회전수 지령수단(6)에 인가되며, 엔진회전수 지령수단(6)에서는 이 부하 검출신호에 의거한 소정의 함수연산을 통하여 엔진회전수 지령치를 산출하고, 산출된 엔진회전수 지령치를 전술한 엔진제어수단(7)으로 출력한다. 엔진제어수단(7)에서는 이 엔진회전수 지령치에 의거하여 엔진(1)을 제어한다.

이하, 전술한 엔진회전수 지령수단(6)의 작용을 제2도(a),(b) 및 제3도(a),(b)의 부하 검출신호에 대한 엔진회전수 지령치 함수 연산의 예를 들어 보다 상세히 설명한다.

부하검출수단(8)으로 부터 검출된 부하 검출신호가 시간에 따라 제2도(a) 또는 제3도(a)에서 도시된 바와 같이 변화하는 경우, 이 부하 검출신호에 의거한 엔진회전수 지령치를 연산하기 위하여 제2도(b) 또는 제3도(b)에 도시된 바와 같이 각각 소정의 함수 f1, f2, f3 및 f 등을 이용하여 다양한 엔진회전수 지령치가 산출된다.

제2도(a)에서 시점 A 또는 B에서와 같이 유압엑츄에이터 작동중, 부하검출수단(8)으로 부터의 부하 검출신호가 시간에 따라 부하가 증가하는 방향으로 검출되는 경우, 제2도(a)에서 표시된 시점 A 또는 B와 동일한 제2도(b)에서의 시점 A 또는 B에서 도시된 바와 같이 엔진회전수 지령치가 증가하는 방향으로 f1, f2 또는 f3등의 소정의 함수를 설정한다. 이와 같은 경우는, 부하의 증가에 따른 엔진회전수 및 유압펌프 토출유량의 감소에 대하여 엔진회전수가 증가하도록 엔진을 제어함으로써 유압엑츄에이터 작동지령수단(5)의 단위 작동지령치 당 유압엑츄에이터의 작동속도가 증가하게 된다. 즉, 엔진회전수를 상승시킴으로써 유압엑츄에이터의 속도를 증가시키게 되는 것이므로, 부하의 증가와 무관하게 유압엑츄에이터의 원활한 작동속도가 확보될 수 있다.

한편, 제2도(a)에서 시점 C에서와 같이 유압엑츄에이터 작동 중, 부하검출수단(8)으로 부터의 부하 검출신호가 시간에 따라 부하가 감소하는 방향으로 검출되는 경우, 제2도(a)에서 표시된 시점 C와 동일한 제2도(b)에서의 시점 C에서 나타난 바와 같이 엔진의 회전수가 감소하는 방향으로 f1, f2 또는 f3 등의 소정의 함수를 설정한다. 이러한 경우는, 부하의 감소에 따라 유압펌프의 토출유량을 감소시키기 위하여 엔진회전수가 감소하도록 엔진을 제어함으로써, 유압엑츄에이터 작동지령수단(5)의 단위 작동지령치 당 유압엑츄에이터의 작동속도를 감소시키게 된다. 즉, 엔진회전수가 높은 상태에서의 저 부하작업 또는 미세작업시 엔진의 회전수를 저감하도록 자동적으로 제어하여 불필요한 연료의 소모를 줄이고 장비의 소음을 감소시키며 미세조작성을 양호하게 한다.

제3도(a)와 제3도(b)에서 시점 T에서와 같이, 제3도(a)의 MAX와 같은 고속 엔진회전수 또는 제3도(b)의 B와 같은 저속 엔진회전수 등의 상태에서 유압엑츄에이터 작동 중, 부하검출수단(8)으로 부터의 부하 검출신호가 최소상태로 되는 경우, 제3도(a) 또는 제3도(b)에 표시된 시점 T에 나타난 바와 같이 엔진의 회전수가 감소하는 방향으로 f등의 소정의 함수를 설정한다.

이 소정의 함수 f는 제3도(a) 또는 제3도(b)에서의 시점 T 이전의 유압엑츄에이터 작동 중의 상태에 따라, 제3도(a) 또는 제3도(b)에서의 시점 T 이후의 엔진의 회전수가 제3도(a) 또는 제3도(b)의 A 또는 C와 같이 엔진회전수 지령치의 크기가 다르도록 하여 엔진을 제어한다. 이것은 유압엑츄에이터 작동에 따른 부하 압력이 감소하기 이전의 부하압력 상태 또는 엔진회전수 상태에 따라 저속 엔진회전수가 각각 다르게 되도록 설정하는 것이다.

즉, 부하압력이 감소되어 있는 작업대기상태 또는 미세조작상태에서 부하압력이 증가하는 고부하 유압엑츄에이터 작동상태로 작업전환이 이루어지는 경우 엔진회전수 상승에 소요되는 시간을 줄이고, 유압엑츄에이터 작동지령수단의 작동지령치 증가에 따라 유압엑츄에이터로 공급되는 유량의 급격한 증가를 방지함으로써 유압엑츄에이터의 충격을 최소화하는 효율적인 작업대기상태를 구현하는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 유압식 건설기계에서 작업 중 작업환경의 변화에 대하여 엔진회전수를 능동적으로 제어하여 작업부하에 무관한 작업장치의 속도를 확보하고, 미세조작성을 향상시키며, 보다 효율적인 작업대기 상태를 구현하여 작업성 및 작업효율을 극대화할 수 있다.

Claims (3)

1. 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되는 적어도 하나의 유압펌프와, 상기 유압펌프의 토출유에 의해 작동되는 적어도 하나의 유압엑츄에이터와, 상기 유압펌프와 상기 유압엑츄에이터의 사이에 설치되며 유로의 절환접속에 의해 상기 유압엑츄에이터의 작동을 제어하는 컨트롤밸브와, 운전자에 의한 신호를 입력받아 상기 유압엑츄에이터의 작동을 지령하는 유압엑츄에이터 작동지령수단을 구비한 유압식 건설기계의 엔진회전수 제어장치에 있어서: 상기 유압펌프(2)와 상기 유압엑츄에이터(3)의 소정위치에 설치되어 상기 유압엑츄에이터(3)에 작용하는 부하를 검출하고 부하 검출신호를 엔진회전수 지령수단(6)에 인가하는 부하검출수단(8); 상기 부하검출수단(8)으로 부터 인가된 부하 검출신호에 의거하여 소정의 함수연산을 통하여 상기 엔진(1)의 회전수를 소정 회전수로 지령하는 엔진회전수 지령수단(6); 및 상기 엔진회전수 지령수단(6)에서 지령된 회전수에 따라 상기 엔진(1)을 제어하는 엔진제어수단(7)을 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 유압식 건설기계의 엔진회전수 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 부하검출수단(8)으로 부터의 부하 검출신호가 증가하는 경우 상기 엔진회전수지령수단(6)은 상기 부하 검출신호에 의거한 소정의 함수연산을 통해 상기 엔진(1)의 회전수를 증가시키는 방향으로 지령하고, 상기 부하검출수단(8)으로 부터의 부하 검출신호가 감소하는 경우 상기 엔진회전수 지령수단(6)은 상기 부하 검출신호에 의거한 소정의 함수연산을 통해 상기 엔진(1)의 회전수를 감소시키는 방향으로 지령함을 특징으로 하는 유압식 건설기계의 엔진회전수 제어장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 부하검출수단(8)으로 부터의 부하 검출신호가 최소 상태가 되는 경우, 상기 엔진회전수 지령수단(6)은 상기 부하 검출신호에 의거한 소정의 함수 연산을 통해 상기 엔진회전수가 소정의 저속 엔진회전수 상태가 되도록 지령하되, 상기 유압엑츄에이터(3)의 부하가 감소하기 이전의 부하상태 또는 엔진회전수 상태에 따라 각각 상이한 저속 엔진회전수 상태가 되도록 지령함을 특징으로 하는 유압식 건설기계의 엔진회전수 제어장치.