KR100532175B1 - 건설장비의 엔진제어장치 - Google Patents

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Abstract

개시된 건설장비의 엔진제어장치는 엔진이 저속회전을 할 때 엔진에 걸리는 토크를 줄여주어 엔진의 스톨(stall)을 방지하고 연비를 절감시키는 건설장비의 엔진제어장치에 관한 것이다.
본 발명은 최적의 토크를 내는 최적용 엔진과, 작동유를 저장하는 탱크와, 최적용 엔진의 출력에 따라 상기 탱크에 저장된 작동유를 토출하는 다수개의 펌프수단과, 다수개의 펌프수단의 역방향의 토출압을 방지하는 체크밸브와, 다수개의 펌프수단에 의해 토출된 작동유에 따라 차량의 전,후진 또는 작업을 실시하는 작업 및 주행장치와, 최적용 엔진의 엔진회전수를 검출하는 회전수 검출수단과, 회전수 검출수단으로부터 측정한 측정회전수와 기설정된 기준회전수를 비교하고, 비교결과 측정회전수가 기준회전수보다 작으면 다수개의 펌프궤환신호를 출력하는 콘트롤러와, 콘트롤러로부터 출력된 펌프궤환신호를 수신하여 소정의 펌프에 토출된 작동유를 탱크로 궤환시키는 다수개의 탱크궤환수단으로 구성된다.
따라서, 다수개의 펌프에 적절한 최적형 엔진을 사용하고, 엔진 시동 후 초기상태에서는 일부 펌프의 힘을 탱크로 궤환시켜 엔진의 스톨을 방지하도록 함으로써, 엔진 토크의 과소모를 막아 연비를 줄이고, 엔진의 제조 원가를 절감시키는 효과를 갖는다.

Description

건설장비의 엔진제어장치{Engine control apparatus of construction equipment}
본 발명은 건설장비의 엔진제어장치에 관한 것이다.
보다 상세하게는 엔진이 저속회전을 할 때 엔진에 걸리는 토크를 줄여주어 엔진의 스톨(stall)을 방지하고 연비를 절감시키는 건설장비의 엔진제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 건설기계 등과 같은 작업장치는 차량의 전,후진이나 액츄에이터의 작동을 위한 힘을 얻기위해 엔진을 사용하고 있으며, 사용되는 엔진의 회전수는 운전자의 가속페달 조작이나 변속레버의 위치에 의해 제어되게 된다.
도 1은 종래의 건설장비의 엔진 및 펌프에 관한 개괄적인 블록선도이다.
도시된 바와 같이, 고출력의 토크를 내는 고출력용 엔진(11)과, 작동유를 저장하는 탱크(12)와, 고출력용 엔진(11)의 출력에 따라 탱크(12)에 저장된 작동유를 토출하는 제 1 펌프(13) 및 제 2 펌프(14)와, 상기 제 2 펌프(14)의 역방향의 토출압을 방지하는 체크밸브(15)와, 상기 제 1 펌프(13) 및 제 2 펌프(14)에 의해 토출된 작동유에 따라 차량의 전,후진 또는 작업을 실시하는 작업 및 주행장치(16)로 구성된다.
도 2는 종래의 고출력 엔진의 토크곡선을 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, N축은 엔진회전수를 나타내고 T축은 엔진의 토크를 나타낸다.
즉, T1은 상기 제 1 펌프(13)만 작동할 때에 사용할 수 있는 최대 토크값을 나타내고, T2는 상기 제 1 펌프(13) 및 제 2 펌프(14)를 같이 사용할 때에 사용할 수 있는 최대 토크값을 나타내며, N1은 고출력용 엔진(11)의 시동 초기상태의 최저회전수를 나타내고, N1 - Nn은 고출력용 엔진(11)으로 작업이 가능한 작업구간이며, Nn은 고출력용 엔진(11)이 낼 수 있는 최대회전수를 나타낸다.
또한, 고출력 토크곡선인 S커브는 상기 고출력용 엔진(11)이 풀로드(FULL LOAD) 조건에서 힘을 낼 수 있는 각 엔진회전수별 토크값이다.
따라서, 고출력용 엔진(11)의 최저회전수인 N1 지점에서 S커브의 토크값이 T2 보다 높으므로 엔진에 시동을 걸면 엔진이 스톨(STALL)되지 않고, 엔진은 작동하게 된다. 엔진이 내는 토크는 엔진의 엔진회전수에 따라 달라지며, 엔진의 출력은 '엔진회전수×토크'이므로 엔진회전수가 증가하면 출력도 증가한다.
그러나, 도 2에 도시된 바와 같이 N1 - Nn의 작업구간에서는 엔진이 본격적으로 작업을 할 때 필요한 토크(T2)나 출력보다 더 많은 토크(S)나 출력을 갖는다. 즉, 상기 제 1 펌프(13) 및 제 2 펌프(14) 두 개를 작동하여도 할 수 있는 작업의 최대작업량은 T2가 최대이지만 고출력용 엔진(11)이 갖는 성능 토크는 S곡선이므로 T2 이상의 토크를 사용한 만큼 고출력용 엔진(11)은 연료를 비효율적으로 사용하었다.
따라서, 종래에는 고출력의 엔진을 사용하므로 엔진의 제조 원가가 비쌀 뿐만 아니라, 연료소모가 많은 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 다수개의 펌프의 용량에 적절한 소형엔진을 사용하고 엔진 시동 후 초기상태에서는 일부 펌프의 힘을 콘트롤러를 이용하여 탱크로 궤환시켜 엔진의 스톨을 방지하도록 함으로써, 엔진 토크를 감소시켜 연비를 줄이는 건설장비의 엔진제어장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 건설장비의 엔진제어장치는 최적의 토크를 내는 최적용 엔진; 작동유를 저장하는 탱크; 상기 최적용 엔진의 출력에 따라 상기 탱크에 저장된 작동유를 토출하는 제1펌프 및 제2펌프; 상기 각각의 펌프들의 역방향의 토출압을 방지하는 체크밸브; 상기 각각의 펌프들에 의해 토출된 작동유에 따라 차량의 전,후진 또는 작업을 실시하는 작업 및 주행장치를 구비한 건설장비의 엔젠제어장치에 있어서, 상기 최적용 엔진의 엔진회전수를 검출하는 회전수 검출수단; 상기 회전수 검출수단으로부터 측정한 측정회전수와 기설정된 기준회전수를 비교하고, 비교결과 측정회전수가 상기 최적용 엔진의 토크가 각각의 펌프용량이 총토크보다 커지게 되는 시점의 엔진회전수를 나타내는 기준회전수 보다 작으면 펌프궤환신호를 출력하는 콘트롤러; 상기 콘트롤러로부터 출력된 펌프궤환신호를 수신하여 제2펌프에 토출된 작동유를 탱크로 궤환시키는 탱크궤환수단으로 구성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 건설장비의 엔진제어장치의 구성 및 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 건설장비의 엔진제어장치에 관한 블록선도이다.
도시된 바와 같이, 최적의 토크를 내는 최적용 엔진(31)과, 작동유를 저장하는 탱크(32)와, 최적용 엔진(31)의 출력에 따라 탱크(32)에 저장된 작동유를 토출하는 펌프수단(33)에 포함된 각각의 제1펌프(43) 및 제2펌프(44)를 구비하며, 상기 펌프(43)(44)의 역방향의 토출압을 방지하는 체크밸브(38)와, 상기 다수개의 펌프수단(33)에 의해 토출된 작동유에 따라 차량의 전,후진 또는 작업을 실시하는 작업 및 주행장치(34)와, 최적용 엔진(31)의 엔진회전수를 검출하는 회전수 검출수단(35)과, 회전수 검출수단(35)으로부터 측정한 측정회전수에 따라 다수개의 궤환신호를 출력하는 콘트롤러(36)와, 콘트롤러(36)로부터 출력된 궤환신호를 수신하여 소정의 펌프에 토출된 작동유를 탱크(32)로 궤환시키는 다수개의 탱크궤환수단(37)으로 구성된다.
상기 기준회전수는 상기 최적용 엔진(31)의 토크가 다수개의 펌프 용량의 총토크보다 커지게 되는 시점의 엔진회전수를 나타내는 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명의 건설장비의 엔진제어장치의 두 개의 펌프가 장착된 일실시예에 관한 블록선도이다.
최적의 토크를 내는 최적용 엔진(41)과, 작동유를 저장하는 탱크(42)와, 최적용 엔진(41)의 출력에 따라 탱크(42)에 저장된 작동유를 토출하는 제 1 펌프(43) 및 제 2 펌프(44)와, 상기 제 2 펌프(44)의 역방향의 토출압을 방지하는 체크밸브(45)와, 상기 제 1 펌프(43) 및 제 2 펌프(44)에 의해 토출된 작동유에 따라 차량의 전,후진 또는 작업을 실시하는 작업 및 주행장치(46)와, 최적용 엔진(41)의 엔진회전수를 검출하는 회전수 검출수단(47)과, 회전수 검출수단(47)으로부터 측정한 측정회전수와 기설정된 기준회전수를 비교하고, 비교결과 측정회전수가 기준회전수보다 작으면 펌프궤환신호를 출력하고, 비교결과 측정회전수가 기준회전수보다 작지 않으면 궤환신호를 출력하지 않는 콘트롤러(48)와, 콘트롤러(48)로부터 출력된 궤환신호를 수신하여 소정의 펌프에 토출된 작동유를 탱크(42)로 궤환시키는 탱크궤환수단(49)으로 구성된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 관한 최적용 엔진의 토크곡선을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, N축은 엔진회전수를 나타내고 T축은 엔진의 토크를 나타낸다.
즉, T1은 상기 제 1 펌프(43)만 작동할 때에 사용할 수 있는 최대 토크값을 나타내고, T2는 상기 제 1 펌프(43) 및 제 2 펌프(44)를 같이 사용할 때에 사용할 수 있는 최대 토크값을 나타내며, N1은 최적용 엔진(41)의 시동 초기상태의 최저회전수를 나타내고, N2 - Nn은 최적용 엔진(41)으로 작업이 가능한 작업구간이며, Nn은 최적용 엔진(41)이 낼 수 있는 최대회전수를 나타낸다.
또한, S커브는 종래의 고출력용 엔진의 풀로드 조건에서의 토크곡선이고, S'커브는 본 발명의 상기 최적용 엔진(41)의 풀로드 조건에서의 토크곡선이다.
즉, 상기 최적용 엔진(41)의 토크 및 출력성능인 S'토크곡선은 종래의 고출력용 엔진의 토크 및 출력성능인 S토크곡선 보다 낮게 형성되었다. 종래의 엔진보다 출력이 낮은 엔진을 적용한 것이다.
따라서, 출력이 작은 엔진을 사용하므로서 엔진의 제조원가가 절감되고, 연료소모가 작아 연비가 절감되는 장점을 갖는다.
그러나, 최적용 엔진(41)의 엔진회전수가 엔진의 시동초기인 최저회전수인 N1 지점부터 N2 지점까지 있을 때에는 S'커브의 토크값이 T2 보다 낮으므로 엔진이 스톨(STALL)되는 문제점이 발생한다.
따라서, 엔진 시동을 거는 초기상태에서 엔진이 스톨되지 않도록 하기 위하여 상기 제 1 펌프(43)의 토출압은 작업 및 주행장치(46)로 토출시키지만 제 2 펌프(44)의 토출압은 작업 및 주행장치(46)로 토출시키지 않고 다시 궤환시켜 탱크(42)로 유입시키면 최적용 엔진(41)은 시동 초기상태에 스톨되지 않는다. 즉, 최적용 엔진(41)의 토크가 N1 - N2 영역에서 T1의 최대토크값 보다 높기 때문이다.
따라서, 상기 제 2 펌프(44)의 작동유를 궤환시키기 위해서 제 2 펌프(44)에 상기 탱크궤환수단(49)을 장착하고 상기 콘트롤러(48)의 제어신호를 받도록 한다.
상기 콘트롤러(48)는 상기 회전수 검출수단(47)으로부터 측정한 측정회전수와 기설정된 기준회전수를 비교하고, 상기 기준회전수는 N2 보다 작은 조전을 갖도록 한다. 즉, 상기 기준회전수는 상기 최적용 엔진(41)의 토크가 다수개의 펌프 용량의 총토크보다 크지게 되는 시점의 엔진회전수를 나타낸다.
상기 측정회전수와 기설정된 기준회전수를 비교하고, 비교결과 측정회전수가 기준회전수보다 작으면 펌프궤환신호를 출력하여 탱크궤환장치(49)를 개방하여 작동유를 탱크(42)로 궤환시켜 엔진에 무리한 토크가 형성되지 않도록 하고, 비교결과 측정회전수가 기준회전수보다 작지 않으면 펌프궤환신호를 출력하지 않도록 한다.
상기 측정회전수가 기준회전수 보다 크면 차량의 작업구간이 되는 것이며, 제 2 펌프(44)도 토출압을 토출하게 되어 작업자가 정상적으로 작업을 실시하면 된다.
이상에서와 같이 구성되고 작용하는 본 발명에 의한 건설장비의 엔진제어장치는 다수개의 펌프에 적절한 최적용 엔진을 사용하고, 엔진 시동 후 초기상태에서는 일부 펌프의 힘을 탱크로 궤환시켜 엔진의 스톨을 방지하도록 함으로써, 엔진 토크를 감소시켜 연비를 줄이고, 엔진의 제조 원가를 절감시키는 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 건설장비의 엔진제어장치에 관한 블록선도,
도 2는 종래의 고출력 엔진의 토크곡선을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 건설장비의 엔진제어장치에 관한 블록선도,
도 4는 본 발명의 건설장비의 엔진제어장치에 두 개의 펌프가 장착된 실시예에 관한 블록선도,
도 5는 본 발명의 실시예에 관한 최적용 엔진의 토크곡선을 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
31 : 최적용 엔진 32 : 탱크
33 : 다수개의 펌프수단 34 : 작업 및 주행장치
35 : 회전수 검출수단 36 : 콘트롤러
37 : 탱크궤환수단 38 : 체크밸브

Claims (1)

  1. 최적의 토크를 내는 최적용 엔진;
    작동유를 저장하는 탱크;
    상기 최적용 엔진의 출력에 따라 상기 탱크에 저장된 작동유를 토출하는 제1펌프 및 제2펌프;
    상기 각각의 펌프들의 역방향의 토출압을 방지하는 체크밸브;
    상기 각각의 펌프들에 의해 토출된 작동유에 따라 차량의 전,후진 또는 작업을 실시하는 작업 및 주행장치를 구비한 건설장비의 엔진제어장치에 있어서,
    상기 최적용 엔진의 엔진회전수를 검출하는 회전수 검출수단;
    상기 회전수 검출수단으로부터 측정한 측정회전수와 기설정된 기준회전수를 비교하고, 비교결과 측정회전수가 상기 최적용 엔진의 토크가 각각의 펌프용량의 총토크보다 커지게 되는 시점의 엔진회전수를 나타내는 기준회전수 보다 작으면 펌프궤환신호를 출력하는 콘트롤러;
    상기 콘트롤러로부터 출력된 펌프궤환신호를 수신하여 제2펌프에 토출된 작동유를 탱크로 궤환시키는 탱크궤환수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 건설장비의 엔진제어장치.
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