KR100723580B1 - 건설중장비의 냉각팬 회전수 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

건설중장비의 냉각팬 회전수 제어장치 및 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔진의 과열을 방지하는 라디에이터, 각종 액츄에이터의 작동유의 과열을 방지하는 오일쿨러, 엔진으로 흡입되는 연소용 공기의 온도를 냉각하는 차지 에어쿨러 및 운전실 내부의 공기를 조화롭게 하기 위한 열교환기로부터 각각 검출되는 온도값을 내부 알고리즘에 의하여 결정된 계수와 비교하여 결정된 전류값을 릴리프밸브에 출력함으로써 냉각팬의 회전수를 작업조건과 작업환경에 맞게 능동적으로 제어하는 건설중장비의 냉각팬 회전수 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다. 이를 위하여, 에어쿨러의 차지에어 온도검출수단으로부터 차지에어의 실제온도값(TCAC)을 입력받아 에어쿨러의 차지에어 온도계수(KCAC)를 계산하고, 엔진의 엔진냉각수 온도검출수단으로부터 엔진냉각수의 실제온도값(TENG)을 입력받아 엔진의 엔진냉각수 온도계수(KENG)를 계산하며, 각종 액츄에이터의 작동유 검출수단으로부터 작동유의 실제온도값(TH)을 입력받아 각종 액츄에이터의 작동유 온도계수(KH)를 계산하며, 공기조화기의 작동여부(ON/OFF)를 판단하여 공기조화기가 작동된다(ON)고 판단되는 경우 에어컨 작동계수(KAIRCON)를 계산하고, 그렇지 않은 경우 에어컨 작동계수(KAIRCON)를 "0"으로 계산하며, 상기 에어쿨러의 차지에어 온도계수(KCAC), 엔진의 엔진냉각수 온도계수(KENG), 각종 액츄에이터의 작동유 온도계수(KH) 및 공기조화기의 에어컨 작동계수(KAIRCON) 중 가장 큰 최대값을 냉각팬 회전수 계수(Kf)로 결정하며, 냉각팬 회전수 계수(Kf)와 냉각팬 회전수 제어밸브에 인가되는 출력전류값(Current)과의 함수관계를 모델에 따라 적절하게 설정하며, 상기 냉각팬 회전수 계수(Kf)를 상기 함수관계에 대입하여 냉각팬 회전수 제어밸브에 인가될 출력전류값(Current)을 계산하며, 상기 출력전류값에 따라 냉각팬 회전수(Fan rpm)를 제어하게 된다.
라디에이터, 오일쿨러, 차지 에어쿨러, 열교환기, 냉각팬 회전수

Description

건설중장비의 냉각팬 회전수 제어장치 및 제어방법{A method and apparatus for cooling fan rpm control for heavy equipment}
도 1은 종래기술에 의한 건설중장비의 냉각장치 구성을 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 건설중장비의 냉각팬 회전수 제어장치의 구성을 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명에 의한 엔진의 엔진냉각수 온도계수(KENG)와 엔진냉각수의 실제온도값(TENG)과의 함수관계를 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명에 의한 에어쿨러의 차지에어 온도계수(KCAC)와 차지에어의 실제온도값(TCAC)과의 함수관계를 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명에 의한 액츄에이터의 작동유 온도계수(KH)와 작동유의 실제온도값(TH)과의 함수관계를 나타내는 그래프.
도 6은 본 발명에 의한 공기조화기의 작동여부에 따라 에어컨 작동계수(KAIRCON)의 특성을 나타내는 그래프.
도 7은 본 발명에 의한 출력전류값(Current)과 상기 냉각팬 회전수 계수(Kf)와의 함수관계를 나타내는 그래프.
도 8은 본 발명에 의한 냉각팬 회전수(Fan rpm)와 상기 냉각팬 회전수 계수(Kf)와의 함수관계를 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명에 의한 냉각팬 회전수의 제어방법을 나타내는 흐름도.
**도면의 주요구성에 대한 부호의 설명**
102: 엔진 104: 엔진 제어기
110: 라디에이터 112: 엔진냉각수 온도검출수단
120: 오일쿨러 122: 작동유 온도검출수단
130: 차지 에어쿨러 132: 차지에어 온도검출수단
140: 냉각팬 150: 제어부
160: 열교환기 170: 냉각팬 구동용 펌프
172: 냉각팬 구동용 모터 174: 유압라인
176: 냉각팬 회전수 제어밸브 178: 캐비네이션 방지밸브
180: 파일럿 압력실
본 발명은 건설중장비의 냉각팬 회전수 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진이 과열되는 것을 방지하는 라디에이터, 각종 액츄에이터의 작동유가 과열되는 것을 방지하는 오일쿨러, 엔진으로 흡입되는 연소용 공기의 온도를 냉각시키는 차지 에어쿨러 및 운전실 내부의 공기를 조화하기 위한 열교환기로부터 각각 검출되는 실제온도값을 내부 알고리즘에 의하여 결정된 계수와 비교하여 결정된 전류값을 릴리프밸브에 출력함으로써 냉각팬의 회전수를 작업조건과 작업환경에 맞게 능동적으로 제어하는 건설중장비의 냉각팬 회전수 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 굴삭기 등의 건설중장비는 작업 및 주행으로 인해 엔진이나 작동유가 과열되는 경우를 대비하여 상기 엔진 및 작동유의 과열을 방지하는 냉각장치를 필수적으로 구비한다.
도 1에 도시된 바와 같이 상기 냉각장치는 엔진(2)과, 상기 엔진(2)의 일측에 설치되는 블로어 타입의 냉각팬(10)과, 상기 냉각팬 구동용 펌프(20)와, 상기 냉각팬 구동용 펌프(20)를 가동시키는 냉각팬 구동용 모터(30)와, 상기 냉각팬(10)의 전방에 설치되고 상기 엔진냉각수를 냉각시키는 라디에이터(40)와, 상기 냉각팬(10)의 전방에 설치되고 상기 작동유를 냉각시키는 오일쿨러(50)를 포함하여 구성된다.
한편, 냉각팬 구동용 모터(30)와 냉각팬 구동용 펌프(20) 사이를 연결하는 유압라인(60)에는 병렬로 릴리프밸브(62)가 설치되며, 상기 릴리브밸브(62)는 상기 유압라인(60)을 통하여 냉각팬 구동용 모터(30)에서 냉각팬 구동용 펌프(20)로 공급되는 압유의 최대압력을 제한하는 기능을 수행한다.
이와 같은 종래의 냉각장치는 상기 라디에이터(40)의 냉각수 상태와, 유압기계의 작동유 상태와 무관하며, 오직 엔진(2)의 회전수에 따라 구동되기 때문에, 작 업환경이나 작업조건 등의 변화에 능동적으로 대응하여 냉각팬의 회전수를 자동적으로 제어하지 못함으로써 냉각장치의 효율성이 저하될 뿐만 아니라 불필요하게 연료를 소비하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로, 본 발명의 목적은 작업환경과 작업조건에 적절하게 대응하여 냉각팬의 회전수를 제어할 수 있는 건설중장비의 냉각팬 회전수 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 엔진과, 엔진의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터와, 각종 액츄에이터의 작동유를 냉각시키는 오일쿨러와, 상기 엔진으로 흡입되는 연소용 공기의 온도를 저하시켜 배기가스를 감소시키는 차지 에어쿨러와, 운전실 내부의 공기조화를 위해 상기 엔진 일측에 설치되는 실외기의 열교환기와, 상기 엔진·라디에이터·오일쿨러·차지 에어쿨러 및 열교환기를 냉각시키기 위하여 바람을 일으키는 냉각팬(140)으로 구성된 건설중장비의 냉각장치에 있어서, 상기 냉각팬을 구동하기 위한 냉각팬 구동용 펌프와, 상기 펌프에 의하여 구동되는 냉각팬 구동용 모터와, 상기 냉각팬의 회전수를 제어하는 제어부 및 상기 펌프와 모터를 연결하는 유압라인의 일측에 설 치되고, 상기 제어부에서 출력되는 출력전류값이 파일럿 압력실에 인가되어 상기 유압라인의 설정압력을 비례적으로 가변시킬 수 있는 냉각팬 회전수 제어밸브를 포함하여 구성되며, 상기 엔진(102)의 엔진냉각수 온도계수(KENG)와, 액츄에이터의 작동유 온도계수(KH)와, 에어쿨러(130)의 차지에어 온도계수(KCAC) 그리고 공기조화기의 에어컨 작동계수(KAIRCON) 중 최대값에 의하여 냉각팬 회전수 계수(Kf)가 결정되며, 상기 냉각팬 회전수 계수(Kf)에 의하여 상기 출력전류값과 최적의 냉각팬 회전수값이 결정된다.
상기 라디에이터의 일측에 설치되어 엔진의 냉각수 온도를 검출하는 엔진냉각수 온도검출수단과, 오일쿨러의 일측에 설치되어 각종 액츄에이터의 작동유 온도를 검출하는 작동유 온도검출수단과, 차지 에어쿨러의 일측에 설치되어 차지에어의 온도를 검출하는 차지에어 온도검출수단을 더 포함하여 구성된다.
상기 엔진냉각수의 온도검출수단으로부터 검출된 엔진냉각수의 실제온도값(TENG)은 상기 엔진냉각수 온도계수(KENG)과 정비례관계에 있고, 상기 엔진냉각수 온도계수(KENG)은 "0"과 "1" 사이에서 결정되며, 엔진냉각수의 실제온도값(TENG)이 80℃ 내지 90℃에서 엔진냉각수 온도계수(KENG)가 점점 증가하기 시작하여 100℃ 전후에서 엔진냉각수 온도계수(KENG)가 최대값을 유지한다.
각종 액츄에이터의 작동유 온도검출수단으로부터 검출된 작동유 실제온도값 (TH)은 작동유 온도계수(KH)와 정비례관계에 있고, 상기 작동유 온도계수(KH)는 "0"과 "1"사이에서 결정되며, 작동유의 실제온도값(TH)이 60℃ 전후에서 작동유 온도계수(KH)가 점점 증가하기 시작하여 90℃ 전후에서 작동유 온도계수(KH)가 최대값을 유지한다.
상기 차지 에어쿨러의 차지에어 온도검출수단으로부터 검출된 차지에어 실제온도값(TCAC)은 상기 차지에어 온도계수(KCAC)와 정비례관계에 있고, 상기 차지에어 온도계수(KCAC)는 "0"과 "1"사이에서 결정되며, 차지에어의 실제온도값(TCAC)이 40℃ 내지 50℃에서 차지에어 온도계수(KCAC)가 점점 증가하기 시작하여 70℃ 전후에서 차지에어 온도계수(KCAC)가 최대값을 유지한다.
공기조화기의 효율적인 제어를 위하여 냉각팬의 회전수가 일정 속도 이상이 되도록 작동시(ON) 에어컨 작동계수(KAIRCON)가 일정한 값 즉, O.5 이하가 되지 않도록 최적값이 선택되고, 비작동시(OFF) 에어컨 작동계수(KAIRCON)가 0값으로 선택된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 에어쿨러의 차지에어 온도검출수단으로부터 차지에어의 실제온도값(TCAC)을 입력받아 에어쿨러의 차지에어 온도계수(KCAC)를 계산하는 단계와, 엔진의 엔진냉각수 온도검출수단으로부터 엔진냉각수의 실제온도값(TENG)을 입력받아 엔진의 엔진냉각수 온도계수(KENG)를 계산하는 단계와, 각종 액츄 에이터의 작동유 검출수단으로부터 작동유의 실제온도값(TH)을 입력받아 각종 액츄에이터의 작동유 온도계수(KH)를 계산하는 단계와, 공기조화기의 작동여부(ON/OFF)를 판단하는 단계와, 상기 공기조화기가 작동(ON)된다고 판단되는 경우 에어컨 작동계수(KAIRCON)를 계산하는 단계와, 상기 공기조화기가 비작동(OFF)된다고 판단되는 경우 에어컨 작동계수 (KAIRCON)를 "0"으로 계산하는 단계와, 상기 에어쿨러의 차지에어 온도계수(KCAC), 엔진의 엔진냉각수 온도계수(KENG), 각종 액츄에이터의 작동유 온도계수(KH) 그리고 공기조화기의 에어컨 작동계수(KAIRCON) 중 가장 큰 최대값을 냉각팬 회전수 계수(Kf)로 결정하는 단계와, 냉각팬 회전수 계수(Kf)와 냉각팬 회전수 제어밸브에 인가되는 출력전류값(Current)과의 함수관계를 모델에 따라 적절하게 설정하며, 상기 냉각팬 회전수 계수(Kf)를 상기 함수관계에 대입하여 냉각팬 회전수 제어밸브에 인가될 출력전류값(Current)을 계산하는 단계와, 상기 출력전류값에 따라 냉각팬 회전수(Fan rpm)를 제어하는 단계를 포함하여 구성된다.
상기 에어쿨러의 차지에어 온도계수(KCAC), 엔진의 엔진냉각수 온도계수(KENG), 각종 액츄에이터의 작동유 실제온도값(TH)은 "0"과 "1"사이에서 결정된다.
상기 공기조화기의 에어컨 작동계수(KAIRCON)는 "0.5"과 "1"사이에서 결정된다.
상기 엔진의 엔진냉각수 온도계수(KENG)와 엔진냉각수의 실제온도값(TENG)은 정비례관계에 있고, 상기 엔진냉각수의 실제온도값(TENG)이 80℃ 내지 90℃에서 엔진냉각수 온도계수(KENG)가 점점 증가하기 시작하여 100℃ 전후에서 엔진냉각수 온도계수(KENG)가 최대값을 유지한다.
상기 에어쿨러의 차지에어 온도계수(KCAC)와 차지에어의 실제온도값(TCAC)은 정비례관계에 있고, 상기 차지에어의 실제온도값(TCAC)이 40℃ 내지 50℃에서 차지에어 온도계수(KCAC)점점 증가하기 시작하여 70℃ 전후에서 차지에어 온도계수(KCAC)가 최대값을 유지한다.
상기 각종 액츄에이터의 작동유 온도계수(KH)와 작동유의 실제온도값(TH)은 정비례관계에 있고, 상기 작동유의 실제온도값(TH)이 60℃ 전후에서 작동유 온도계수(KH)가 점점 증가하기 시작하여 90℃ 전후에서 작동유 온도계수(KH)가 최대값을 유지한다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 건설중장비의 냉각팬 회전수 제어장치 및 제어방법에 의하면, 작업환경이나 작업조건 등의 변화에 능동적으로 대응하여 냉각팬의 회전수를 자동적으로 제어할 수 있는 잇점이 있다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 건설중장비의 냉각팬 회전수 제어장치 및 제어방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하 게 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 냉각장치는, 엔진(102)과, 엔진(102)의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터(110)와, 각종 액츄에이터(도시되지 않음)의 작동유를 냉각시키는 오일쿨러(120)와, 최근 환경오염의 문제가 대두되면서 배기가스 규제강화에 따라 상기 엔진(102)으로 흡입되는 연소용 공기의 온도를 저하시켜 배기가스를 감소시키기 위한 차지 에어쿨러(130)와, 상기 엔진(102), 라디에이터(110), 오일쿨러(120) 및 차지 에어쿨러(130)를 냉각시키기 위하여 바람을 일으키는 냉각팬(140) 그리고 상기 냉각팬(140)의 회전수를 제어하는 제어부(150)로 구성된다.
따라서, 상기 엔진(102)과 상기 라디에이터(110) 사이에 불로어 타입의 냉각팬(140)이 엔진(102)의 팬벨트(도시되지 않음)에 의해 회전하도록 설치되며, 냉각팬(140) 구동으로 입구그릴을 통해 엔진실 내부에 흡입되는 외부공기는 라디에이터(110)와 오일쿨러(120) 또는 차지 에어쿨러(130)를 통과하면서 이들을 냉각시킨 다음, 출구그릴을 통해 대기중으로 방출되는 것이다.
또한, 중장비에는 운전실 내부의 공기를 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 공기조화기가 더 설치될 수 있다. 실내기의 열교환기는 운전실 내부에 설치되지만 실외기의 열교환기(160)는 상기 냉각팬(140)의 강제송풍으로 열교환될 수 있도록 상기 엔진실에 설치된다. 따라서, 상기 엔진(102)의 동력을 전달받아 구동되는 압축기(도시되지 않음)에 의하여 압축된 냉매가 응축기로 유입되어 상기 냉각팬의 강제송풍에 의하여 열교환되며, 증발기를 거쳐 다시 압축기로 유입되 는 과정을 반복하면서 운전실 내부의 공기를 용도에 따라 적합한 상태로 유지한다.
한편 냉각장치의 구동을 위하여, 냉각팬 구동용 펌프(170)가 냉각팬 구동용 모터(172)와 유압라인(174)에 의하여 연결되고, 상기 유압라인(174)의 일측에는 설정압력을 가변시킬 수 있는 냉각팬 회전수 제어밸브(176)가 설치되며, 상기 유압라인(174)의 타측에는 상기 냉각팬 구동용 모터(172)의 회전으로 인해 공동현상이 발생되지 않도록 하기 위한 캐비테이션 방지밸브(178)가 설치된다. 상기 냉각팬 회전수 제어밸브(176)는 일측 파일럿 압력실(180)이 상기 제어부(150)에서 출력되는 출력전류값에 비례하여 가변적으로 제어될 수 있도록 구성되는 전자비례제어밸브 혹은 가변릴리프밸브로 구성된다. 따라서, 냉각팬 회전수 제어밸브(176)의 릴리프 설정압력은 상기 제어부(150)의 출력전류값에 비례하여 가변되는 특징이 있게 된다.
상기 라디에이터(110)의 일측에는 엔진의 냉각수 온도를 검출하는 엔진냉각수 온도검출수단(112)이 설치되고, 오일쿨러(120)의 일측에는 각종 액츄에이터의 작동유 온도를 검출하는 작동유 온도검출수단(122)이 설치되며, 차지 에어쿨러(130)의 일측에는 차지에어의 온도를 검출하는 차지에어 온도검출수단(132)이 설치된다.
상기 엔진냉각수 온도검출수단(112)으로부터 엔진냉각수의 실제온도값(TENG)과, 상기 차지 에어쿨러(130)로부터 차지에어의 실제온도값(TCAC)을 각각 보고 받고, 이들 정보를 데이터 링크(Date link)를 통해 상기 제어부(150)로 출력하는 엔 진 제어기(Engine ECU: 104)가 상기 엔진(102) 일측에 더 설치된다.
따라서, 상기 제어부(150)는 상기 엔진 제어기(104)에서 엔진냉각수의 실제온도값(TENG)과, 상기 차지 에어쿨러(130)로부터 차지에어의 실제온도값(TCAC)을 각각 보고받고 또한 상기 오일쿨러(120)로부터 작동유의 실제온도값(TH)을 보고받고, 공기조화기의 작동여부(ON/OFF)를 보고받아, 제어부(150) 내부에 설정된 기준온도값과 비교하며, 상기 실제온도값이 기준온도값보다 높은 경우에는 그에 비례하는 출력전류값(Current)을 냉각팬 회전수 제어밸브(176)의 파일럿 압력실(180)에 출력함으로써 냉각팬(140)의 회전수(Fan rpm)를 제어하게 된다.
이하, 상기 냉각팬(140) 회전수를 제어하는 출력전류값을 어떻게 결정하는지 여부에 대하여 자세하게 살펴보겠다.
본 발명의 냉각팬(140) 회전수는 다음과 같은 4개의 계수에 의하여 결정되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 4개의 계수는 엔진(102)의 엔진냉각수 온도계수(KENG)와, 액츄에이터의 작동유 온도계수(KH)와, 에어쿨러(130)의 차지에어 온도계수(KCAC) 그리고 공기조화기의 에어컨 작동계수(KAIRCON)로 정해진다.
도 3은 엔진(102)의 엔진냉각수 온도계수(KENG)와 엔진냉각수의 실제온도값(TENG)과의 함수관계를 나타내고 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 엔진냉각수의 실제온도값(TENG)이 80℃ 내지 90℃에서 엔진냉각수 온도계수(KENG)가 점점 증가하기 시작하여 100℃ 전후에서 엔진냉각수 온도계수(KENG)가 최대값을 유지하는 특징을 갖고 있다.
도 4는 에어쿨러(130)의 차지에어 온도계수(KCAC)와 차지에어의 실제온도값(TCAC)과의 관계를 나타내고 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 차지에어의 실제온도값(TCAC)이 40℃ 내지 50℃에서 차지에어 온도계수(KCAC)점점 증가하기 시작하여 70℃ 전후에서 차지에어 온도계수(KCAC)가 최대값을 유지하는 특징이 있다.
도 5는 액츄에이터의 작동유 온도계수(KH)와 작동유의 실제온도값(TH)과의 함수관계를 나타내고 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 작동유의 실제온도값 (TH)이 60℃ 전후에서 작동유 온도계수(KH)가 점점 증가하기 시작하여 90℃에서 작동유 온도계수(KH)가 최대값을 유지하는 특징을 갖고 있다.
도 6은 공기조화기의 에어컨 작동계수(KAIRCON)의 특성을 나타내는 함수값을 나타내고 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 공기조화기의 효율을 위하여 작동시(ON) 에어컨 작동계수(KAIRCON)가 일정한 값 즉, O.5 이하가 되지 않도록 최적값이 선택되어 있다. 물론, 비작동시(OFF) 에어컨 작동계수(KAIRCON)가 0값을 가진다. 따라서, 공기조화기가 작동시(ON)시 공기조화기의 효율적인 제어를 위하여 냉각팬(140)의 회전수가 일정속도 이상으로 회전하게 된다.
이와 같이, 엔진(102)의 엔진냉각수 온도계수(KENG), 에어쿨러(130)의 차지에어 온도계수(KCAC), 액츄에이터의 작동유 온도계수(KH) 그리고 공기조화기의 에어컨 작동계수(KAIRCON)는 반드시 0과 1사이에서 적절한 값을 가지며 1을 넘을 수 없다.
여기서, 냉각팬(140)의 회전수를 최적의 상태로 제어하기 위하여 본 발명의 실시예에서는 엔진(102)의 엔진냉각수 온도계수(KENG), 에어쿨러(130)의 차지에어 온도계수(KCAC), 액츄에이터의 작동유 온도계수(KH) 그리고 공기조화기의 에어컨 작동계수(KAIRCON) 각각의 값 중에서 가장 큰 최대값을 냉각팬 회전수 계수(Kf)로 정한다.
도 7은 출력전류값(Current)과 상기 냉각팬 회전수 계수(Kf)와의 함수관계를 나타내고 있고, 도 8은 냉각팬 회전수(Fan rpm)와 상기 냉각팬 회전수 계수(Kf)와의 함수관계를 나타내고 있다.
상기 냉각팬 회전수 계수(Kf)와 출력전류값(Current)는 상호 반비례관계에 있고, 출력전류값(Current)과 냉각팬 회전수(Fan rpm)는 상호 반비례 관계에 있으므로, 상기 냉각팬 회전수 계수(Kf)는 냉각팬 회전수(Fan rpm)와 정비례 관계에 있다. 따라서, 냉각팬 회전수 계수(Kf)가 커지면 출력전류값의 세기는 작아지고 따라서, 냉각팬 회전수 제어밸브(176)의 릴리프 압력이 높아져서 냉각팬의 회전수(Fan rpm)는 높아진다. 반대로 냉각팬 회전수 계수(Kf)이 작아지면 출력전류값의 세기는 커지고 따라서, 냉각팬 회전수 제어밸브(176)의 릴리프 압력이 낮아져서 냉각팬의 회전수(Fan rpm)는 낮아진다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 냉각팬 회전수 제어장치의 작용을 도 9를 참조하여 자세하게 설명하기로 한다.
상기 에어쿨러(130)의 차지에어 온도검출수단(132)으로부터 차지에어의 실제온도값(TCAC)을 입력받아 에어쿨러(130)의 차지에어 온도계수(KCAC)를 "O"과 "1"사이에서 계산한다(S10).
상기 엔진(102)의 엔진냉각수 온도검출수단(112)으로부터 엔진냉각수의 실제온도값(TENG)을 입력받아 엔진(102)의 엔진냉각수 온도계수(KENG)를 "0"과 "1"사이에서 계산한다(S20).
상기 각종 액츄에이터의 작동유 검출수단(122)으로부터 작동유의 실제온도값(TH)을 입력받아 각종 액츄에이터의 작동유 온도계수(KH)를 "0"과 "1"사이에서 계산한다(S30).
상기 공기조화기의 작동여부를 판단하며(S40), 상기 공기조화기가 작동(ON)된다고 판단되는 경우 에어컨 작동계수(KAIRCON)를 "0.5"에서 "1"사이에서 계산하며(S50), 상기 공기조화기가 작동되지 않는다(OFF)고 판단되는 경우 에어컨 작동계수 (KAIRCON)를 "0"으로 계산한다(S60).
상기 에어쿨러의 차지에어 온도계수(KCAC), 엔진의 엔진냉각수 온도계수(KENG), 각종 액츄에이터의 작동유 온도계수(KH) 그리고 공기조화기의 에어컨 작동계수(KAIRCON) 중 가장 큰 최대값을 냉각팬 회전수 계수(Kf)로 결정한다(S70).
상기 냉각팬 회전수 계수(Kf)와 냉각팬 회전수 제어밸브(176)에 인가되는 출력전류값(Current)과의 함수관계를 도 7에 도시된 바와 같이 제품 모델에 따라 적절하게 설정하며(S80), 상기 냉각팬 회전수 계수(Kf)를 상기 함수관계에 대입하여 냉각팬 회전수 제어밸브(176)에 인가될 출력전류값을 계산하며(S90), 도 8에 도시된 바와 같이 상기 출력전류값에 따라 냉각팬 회전수(Fan rpm)를 제어한다(S100).
따라서, 출력전류값이 낮아지면 냉각팬 회전수 제어밸브(176)의 설정압력이 높아지며, 냉각팬 회전수(Fan rpm)가 증가하게 된다. 거꾸로 출력전류값이 높아지면 냉각팬 회전수 제어밸브(176)의 설정압력이 낮아지며, 냉각팬 회전수(Fan rpm)가 감소하게 된다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
라디에이터, 오일쿨러, 차지 에어쿨러 및 열교환기 각각의 작동상태를 검출하여 출력된 전류값에 의하여 비례적으로 냉각팬의 회전수값을 결정하기 때문에, 작업환경이나 작업조건 등의 변화에 능동적으로 대응하여 냉각팬의 회전수를 자동적으로 제어하게 되며, 따라서 냉각효율을 높이고 불필요한 연료소모를 방지하는 효과가 기대된다.

Claims (12)

  1. 엔진과, 엔진의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터와, 각종 액츄에이터의 작동유를 냉각시키는 오일쿨러와, 상기 엔진으로 흡입되는 연소용 공기의 온도를 저하시켜 배기가스를 감소시키는 차지 에어쿨러와, 운전실 내부의 공기조화를 위해 상기 엔진 일측에 설치되는 실외기의 열교환기와, 상기 엔진·라디에이터·오일쿨러·차지 에어쿨러 및 열교환기를 냉각시키기 위하여 바람을 일으키는 냉각팬(140)으로 구성된 건설중장비의 냉각장치에 있어서,
    상기 냉각팬을 구동하기 위한 냉각팬 구동용 펌프와,
    상기 펌프에 의하여 구동되는 냉각팬 구동용 모터와,
    상기 냉각팬의 회전수를 제어하는 제어부와,
    상기 펌프와 모터를 연결하는 유압라인의 일측에 설치되고, 상기 제어부에서 출력되는 출력전류값이 파일럿 압력실에 인가되어 상기 유압라인의 설정압력을 비례적으로 가변시킬 수 있는 냉각팬 회전수 제어밸브와,
    상기 라디에이터의 일측에 설치되어 엔진의 냉각수 온도를 검출하는 엔진냉각수 온도검출수단과,
    상기 오일쿨러의 일측에 설치되어 각종 액츄에이터의 작동유 온도를 검출하는 작동유 온도검출수단 및
    상기 차지 에어쿨러의 일측에 설치되어 차지에어의 온도를 검출하는 차지에어 온도검출수단을 포함하고,
    상기 엔진(102)의 엔진냉각수 온도계수(KENG)와, 액츄에이터의 작동유 온도계수(KH)와, 에어쿨러(130)의 차지에어 온도계수(KCAC) 그리고 공기조화기의 에어컨 작동계수(KAIRCON) 중 최대값에 의하여 냉각팬 회전수 계수(Kf)가 결정되며, 상기 냉각팬 회전수 계수(Kf)에 의하여 상기 출력전류값과 최적의 냉각팬 회전수값이 결정되고,
    상기 차지 에어쿨러의 차지에어 온도검출수단으로부터 검출된 차지에어 실제온도값(TCAC)은 상기 차지에어 온도계수(KCAC)와 정비례관계에 있고, 상기 차지에어 온도계수(KCAC)는 "0"과 "1"사이에서 결정되며,
    상기 차지에어 온도계수(KCAC)는 차지에어의 실제온도값(TCAC)이 40℃ 내지 50℃에서 점점 증가하기 시작하여 70℃ 전후에서 최대값을 유지함을 특징으로 하는 건설중장비의 냉각팬 회전수 제어장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 엔진냉각수의 온도검출수단으로부터 검출된 엔진냉각수의 실제온도값(TENG)은 상기 엔진냉각수 온도계수(KENG)과 정비례관계에 있고, 상기 엔진냉각수 온도계수(KENG)은 "0"과 "1" 사이에서 결정되며, 엔진냉각수의 실제온도값(TENG)이 80℃ 내지 90℃에서 엔진냉각수 온도계수(KENG)가 점점 증가하기 시작하여 100℃ 전후에서 엔진냉각수 온도계수(KENG)가 최대값을 유지함을 특징으로 하는 건설중장비의 냉각팬 회전수 제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    각종 액츄에이터의 작동유 온도검출수단으로부터 검출된 작동유 실제온도값(TH)은 작동유 온도계수(KH)와 정비례관계에 있고, 상기 작동유 온도계수(KH)는 "0"과 "1"사이에서 결정되며, 작동유의 실제온도값(TH)이 60℃ 전후에서 작동유 온도계수(KH)가 점점 증가하기 시작하여 90℃전후에서 작동유 온도계수(KH)가 최대값을 유지함을 특징으로 하는 건설중장비의 냉각팬 회전수 제어장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    공기조화기의 효율적인 제어를 위하여 냉각팬의 회전수가 일정 속도 이상이 되도록 작동시(ON) 에어컨 작동계수(KAIRCON)가 일정한 값 즉, O.5 이하가 되지 않도록 최적값이 선택되고, 비작동시(OFF) 에어컨 작동계수(KAIRCON)가 0값으로 선택됨을 특징으로 하는 건설중장비의 냉각팬 회전수 제어장치.
  7. 에어쿨러의 차지에어 온도검출수단으로부터 차지에어의 실제온도값(TCAC)을 입력받아 에어쿨러의 차지에어 온도계수(KCAC)를 계산하는 단계;
    엔진의 엔진냉각수 온도검출수단으로부터 엔진냉각수의 실제온도값(TENG)을 입력받아 엔진의 엔진냉각수 온도계수(KENG)를 계산하는 단계;
    각종 액츄에이터의 작동유 검출수단으로부터 작동유의 실제온도값(TH)을 입력받아 각종 액츄에이터의 작동유 온도계수(KH)를 계산하는 단계;
    공기조화기의 작동여부(ON/OFF)를 판단하는 단계;
    상기 공기조화기가 작동(ON)된다고 판단되는 경우 에어컨 작동계수(KAIRCON)를 계산하는 단계;
    상기 공기조화기가 비작동(OFF)된다고 판단되는 경우 에어컨 작동계수 (KAIRCON)를 "0"으로 계산하는 단계;
    상기 에어쿨러의 차지에어 온도계수(KCAC), 엔진의 엔진냉각수 온도계수(KENG), 각종 액츄에이터의 작동유 온도계수(KH) 그리고 공기조화기의 에어컨 작동계수(KAIRCON) 중 가장 큰 최대값을 냉각팬 회전수 계수(Kf)로 결정하는 단계;
    냉각팬 회전수 계수(Kf)와 냉각팬 회전수 제어밸브에 인가되는 출력전류값(Current)과의 함수관계를 모델에 따라 적절하게 설정하며, 상기 냉각팬 회전수 계수(Kf)를 상기 함수관계에 대입하여 냉각팬 회전수 제어밸브에 인가될 출력전류값(Current)을 계산하는 단계;
    상기 출력전류값에 따라 냉각팬 회전수(Fan rpm)를 제어하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 건설중장비의 냉각팬 회전수 제어방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 에어쿨러의 차지에어 온도계수(KCAC), 엔진의 엔진냉각수 온도계수(KENG), 각종 액츄에이터의 작동유 실제온도값(TH)은 "0"과 "1"사이에서 결정됨을 특징으로 하는 건설중장비의 냉각팬 회전수 제어방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 공기조화기의 에어컨 작동계수(KAIRCON)는 "0.5"과 "1"사이에서 결정됨을 특징으로 하는 건설중장비의 냉각팬 회전수 제어방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 엔진의 엔진냉각수 온도계수(KENG)와 엔진냉각수의 실제온도값(TENG)은 정비례관계에 있고, 상기 엔진냉각수의 실제온도값(TENG)이 80℃ 내지 90℃에서 엔진냉각수 온도계수(KENG)가 점점 증가하기 시작하여 100℃ 전후에서 엔진냉각수 온도계수(KENG)가 최대값을 유지함을 특징으로 하는 건설중장비의 냉각팬 회전수 제어방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 에어쿨러의 차지에어 온도계수(KCAC)와 차지에어의 실제온도값(TCAC)은 정비례관계에 있고, 상기 차지에어의 실제온도값(TCAC)이 40℃ 내지 50℃에서 차지에어 온도계수(KCAC)점점 증가하기 시작하여 70℃ 전후에서 차지에어 온도계수(KCAC)가 최대값을 유지함을 특징으로 하는 건설중장비의 냉각팬 회전수 제어방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 각종 액츄에이터의 작동유 온도계수(KH)와 작동유의 실제온도값(TH)은 정비례관계에 있고, 상기 작동유의 실제온도값(TH)이 60℃ 전후에서 작동유 온도계수(KH)가 점점 증가하기 시작하여 90℃ 전후에서 작동유 온도계수(KH)가 최대값을 유지함을 특징으로 하는 건설중장비의 냉각팬 회전수 제어방법.
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