KR101116116B1

KR101116116B1 - 엔진 출력 제어 장치

Info

Publication number: KR101116116B1
Application number: KR1020057015446A
Authority: KR
Inventors: 고도 오자와; 하루시게 니시다
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2012-04-10
Also published as: KR20060107905A; CN1791742A; DE112004000622T5; JP4482522B2; JPWO2005042951A1; WO2005042951A1; US20060161324A1; US7664586B2; US7774117B2; US20080006027A1; CN1791742B

Abstract

불도저에 탑재된 엔진 출력 제어 장치에 있어서, 엔진의 출력 커브를 복수 기억해 두는 출력 커브 기억 수단과 상기 복수의 출력 커브 중의 하나를 선택해서 변경하는 출력 커브 변경 수단을 구비하고, 이 출력 커브 변경 수단은 블레이드 틸트 실린더의 압력이 소정 값 이상인 경우에 상기 출력 커브 기억 수단으로부터 고출력 커브를 호출해서 변경한다. 따라서, 틸트 실린더에 유압을 공급함으로써 블레이드를 틸트시키고, 이 상태에서 압토 스피드를 떨어뜨리지 않고 작업을 행할 때에는 출력 커브 변경 수단은 고출력 커브로 변경해서 엔진을 구동하지만, 기타 대부분의 경우에는 저출력 커브로 자동적으로 스위칭해서 엔진의 출력을 억제하고, 이것에 의해 연비의 개선을 꾀한다.

엔진 출력 제어 장치

Description

엔진 출력 제어 장치{ENGINE OUTPUT CONTROLLER}

본 발명은 엔진 출력 제어 장치에 관한 것이다.

종래, 건설 기계 등에 사용되는 디젤 엔진에서는 엔진 토크 커브(engine torque curve) (종축에 엔진 토크, 횡축에 엔진 회전수)나 엔진 출력 커브(engine output curve) (종축에 엔진 출력, 횡축에 엔진 회전수)가 고정적으로 설정되어 있고, 이것들의 커브상의 각 출력점에서의 베스트 매칭(best matching)의 토크를 메인(main)의 유압 펌프가 흡수하도록 컨트롤하거나 주행 저항에 부합하도록 컨트롤 하고 있었다.

그런데, 비교적 작은 가동 부하에서 작업을 행할 경우와 같이, 미리 설정된 출력보다도 실제의 작업기 구동에 필요한 출력이 작아서 좋은 상황에서는 설정된 출력 커브에 걸쳐 필연적으로 엔진을 구동하는 것은 연비가 악화되어버린다.

예를 들면, 건설 기계의 대부분은 전진 주행 중에 작업기를 구동시키는 것은 있어도 후진(후퇴)하면서 작업기를 구동하는 것은 적다. 따라서, 후진시에는 작업기가 구동되지 않음으로 출력에 여유가 생기기 때문에 빠른 속도로 후진할 필요가 없는데도 불구하고, 필요 이상으로 속도가 상승하게 되어 연비가 악화되는 것이다.

그래서, 엔진 출력 커브의 설정을 부하에 따라 가변으로 설정함과 아울러, 가동 부하가 작을 경우에는 이코노미 모드의 출력 커브를 선택해서 저출력으로 엔진을 가동시켜 연비의 저감을 도모하는 것이 제안되어 있다 (예를 들면, 특허문헌1).

또한, 최근에는 건설 기계의 속도단을 감시하여 1속에서는 이코노미 모드의 출력 커브를, 2속 이상에서는 하이파워 모드의 출력 커브를 각각 자동적으로 선택하도록 하고, 저속 운전시에 이코노미 모드를 사용함으로써 연비의 저감을 도모하려고 하는 제안도 되어 있다.

[특허문헌1] 일본 실용신안 공개 소 59-123640 호 공보

그러나, 상기 특허문헌1에 의한 방법에 의하면, 작업자가 조절 레버(adjusting lever)를 조작함으로써 엔진 출력 커브의 설정을 수동으로 변경할 필요가 있기 때문에 번거럽고, 최저한의 필요한 출력을 정확하게 확보하도록 조절함에는 숙련을 요하고, 조작을 용이하게 행할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 최근 제안된 방법에 의하면, 속도단에 있어서의 1속 및 2속의 사이만으로 출력 커브의 설정을 스위칭하기 때문에 2속 이상의 하이파워 모드에서도 건설 기계의 종류에 따라서는 가동 부하가 작을 경우가 생기고, 역시 연비를 충분하게 개선할 수 없을 가능성이 있다.

즉, 보다 확실하게 연비를 개선하기 위해서는 그 설정 변경을 어느 타이밍에서 행하는 것이 좋은지 정확하게 확인하는 것이 요망된다.

그리고, 건설 기계로서는 불도저, 모터 그레이더(motor grader), 유압 셔블 등 다종에 걸쳐 있고, 각각에 있어서 부하가 걸리는 상태가 다르기 때문에 각 종류에 대응하는 설정 변경을 행하는 것이 중요하다.

본 발명의 목적은, 연비를 확실하게 개선할 수 있는 엔진 출력 제어 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 청구항 1에 의한 엔진 출력 제어 장치는, 불도저용의 엔진 출력 제어 장치에 있어서, 엔진의 출력 커브를 복수 기억해 두는 출력 커브 기억 수단과, 상기 복수의 출력 커브 중의 하나를 선택해서 변경하는 출력 커브 변경 수단을 구비하고, 이 출력 커브 변경 수단은 블레이드 틸트 실린더(blade tilt cylinder)의 압력이 소정 값 이상인 경우에 상기 출력 커브 기억 수단으로부터 고출력 커브를 호출해서 변경하는 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 의한 엔진 출력 제어 장치는, 불도저용의 엔진 출력 제어 장치에 있어서, 엔진의 출력 커브를 복수 기억해 두는 출력 커브 기억 수단과, 상기 복수의 출력 커브 중의 하나를 선택해서 변경하는 출력 커브 변경 수단을 구비하고, 이 출력 커브 변경 수단은 작업 모드에 따라 상기 출력 커브를 변경하는 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 의한 엔진 출력 장치는, 청구항 3에 기재된 엔진 출력 제어 장치에 있어서, 상기 출력 커브 변경 수단은 상기 작업 모드가 굴삭 작업인 경우에 상기 출력 커브 기억 수단으로부터 고출력 커브를 호출해서 변경하고, 압토(押土) 작업인 경우에 상기 출력 커브 기억 수단으로부터 중간 출력 커브를 호출해서 변경하며, 상기 엔진의 구동력을 전달하는 변속기의 시프트(shift) 위치가 후진 위치인 경우에 상기 출력 커브 기억 수단으로부터 저출력 커브를 호출해서 변경하는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 의한 엔진 출력 제어 장치는, 불도저용의 엔진 출력 제어 장치에 있어서, 엔진의 출력 커브를 복수 기억해 두는 출력 커브 기억 수단과, 상기 복수의 출력 커브 중의 하나를 선택해서 변경하는 출력 커브 변경 수단을 구비하고, 이 출력 커브 변경 수단은 상기 엔진의 구동력을 전달하는 변속기의 시프트 위치가 전진 2속으로부터 전진 1속으로 변경시에 또는 경사로를 오를 경우에 상기 출력 커브 기억 수단으로부터 고출력 커브를 호출해서 변경하는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재된 엔진 출력 제어 장치는, 모터 그레이더용의 엔진 출력 제어 장치에 있어서, 엔진의 출력 커브를 복수 기억해 두는 출력 커브 기억 수단과, 상기 복수의 출력 커브 중의 하나를 선택해서 변경하는 출력 커브 변경 수단을 구비하고, 이 출력 커브 변경 수단은 그레이딩(grading) 모드의 경우에 상기 출력 커브 기억 수단으로부터 고출력 커브를 호출해서 변경하고, 주행 모드의 경우에 상기 출력 커브 기억 수단으로부터 저출력 커브를 호출해서 변경하는 것을 특징으로 한다.

청구항 6에 기재된 엔진 출력 제어 장치는, 청구항 5에 기재된 엔진 출력 제어 장치에 있어서, 상기 출력 커브 변경 수단은 상기 엔진의 구동력을 전달하는 변속기의 시프트 위치가 전진 4속 이상의 경우에 상기 출력 커브 기억 수단으로부터 고출력 커브를 호출해서 변경하는 것을 특징으로 한다.

청구항 7에 기재된 엔진 출력 제어 장치는, 유압 셔블용의 엔진 출력 제어 장치에 있어서, 엔진의 출력 커브를 복수 기억해 두는 출력 커브 기억 수단과, 상기 복수의 출력 커브 중의 하나를 선택해서 변경하는 출력 커브 변경 수단을 구비하고, 이 출력 커브 변경 수단은 주행 모드에서 또는 스티어링(steering) 조작시에 상기 출력 커브 기억 수단으로부터 고출력 커브를 호출해서 변경하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기에 있어서, 고출력 커브, 중간 출력 커브, 저출력 커브는 출력 커브의 크기의 서열이며, 예를 들어, 고출력 커브를 기준으로 하면 이것 보다도 낮은 출력 커브는 중간 출력 커브이고, 더 낮은 출력 커브가 저출력 커브이다.

즉, 출력 커브가 4종류 이상인 경우에는 임의의 2개의 출력 커브 중 고출력쪽이 고출력 커브이고, 저 출력쪽이 저출력 커브이다. 마찬가지로, 4종류 이상인 경우의 임의의 3개의 출력 커브 중 가장 고출력의 것이 고출력 커브, 이것보다도 낮은 출력 커브가 중간 출력 커브, 더 낮은 것이 저출력 커브이다.

따라서, 예컨대 5종류의 출력 커브 중 높은(낮은) 출력쪽으로부터 2개를 취해서 고출력 커브 및 저출력 커브라고 할 수도 있고, 2번째 및 4번째로 높은 출력 커브를 각각, 고출력 커브 및 저출력 커브라고 할 수도 있다. 또한, 5종류의 커브 중 높은(낮은) 출력쪽으로부터 3개를 취해서 고출력 커브, 중간 출력 커브, 저출력 커브라고 할 수도 있고, 1번째, 3번째, 4번째로 높은 출력 커브를 각각, 고출력 커브, 중간 출력 커브, 저출력 커브라고 할 수도 있다.

상기에 있어서, 청구항 1의 발명에 의하면, 불도저에 있어서 틸트 실린더에 유압을 공급함으로써 블레이드를 틸트시켜, 이 상태에서 압토 스피드를 떨어뜨리지 않고 작업을 행할 때에는 출력 커브 변경 수단은 고출력 커브로 변경해서 엔진을 구동하지만, 기타 대부분의 경우에는 저출력 커브로 자동적으로 스위칭하여 엔진의 출력을 억제하기 때문에 연비가 확실하게 개선된다.

불도저에 있어서는 그 작업 모드에 의해 총합적인 엔진 요구 출력에 차이가 있다. 이 때문에 청구항 2의 발명에 있어서는 복수의 작업 모드를 인식시켜 각 작업 모드와 출력 커브를 연결시키는 것으로 했다. 이에 따라, 부하가 작은 작업 모드 시에는 보다 낮은 출력 커브를 사용하면 좋고, 경(輕)부하 시나 중(中)부하 시의 쓸데 없는 출력이 억제되어 연비 개선이 촉진된다.

또한, 불도저에서는 후진시, 압토 작업시, 굴삭 작업시의 순으로 저출력으로부터 고출력이 요구된다. 따라서, 청구항 3의 발명에서는 이것들에 대응하는 출력 커브를 호출해서 사용하도록 하고, 쓸데 없는 출력이 억제되어서 연비가 개선되도록 했다.

또한, 전진 2속에서 전진 1속으로 시프트 다운하여 경사로를 오를 경우에는 엔진의 회전수의 매칭 점을 중속에서 고속으로 신속하게 이행시킬 필요가 있고, 그 때문에 가속 성능이 요구되고, 고출력이 요구된다. 따라서, 청구항 4의 발명에서는 이러한 상황을 판단해서 고출력 커브를 사용함과 아울러, 다른 주행 패턴 시에는 보다 낮은 출력 커브를 사용하도록 하면 다른 주행 패턴에 있어서의 연비가 개선된다.

모터 그레이더의 경우에는 블레이드를 이용하여 작업을 행하는 그레이딩 모드 시에 특히 고출력이 요구되고, 통상의 주행 모드에서 행하는 작업에서는 그다지 높은 출력이 요구되지 않는 경우가 많다. 따라서, 청구항 5의 발명에서는 이러한 그레이딩 모드와 주행 모드를 판정함으로써 주행 모드에서의 연비가 확실하게 저감되어 연비 개선이 도모되도록 했다.

또한, 모터 그레이더에서는 청구항 6의 발명과 같이 전진 4속 이상의 속도단의 경우에 고출력 커브를 사용하도록 하면 연비가 그다지 악화되는 일 없이 작업시의 사이클 타임이 확실하게 단축되고, 작업성이 향상된다.

한편, 유압 셔블에서는 주행시의 스티어링 조작에 의해 차속이 떨어져버리므로 주행시에는 일반적으로 스티어링 조작을 하지 않는 경우에도 고출력이 유지되도록 되어 있어 연비가 악화되고 있었다. 이에 대하여 청구항 7의 발명에서는 주행시에 있어서 스티어링 조작을 행했을 경우에만 고출력 커브를 사용하므로 여분의 출력이 억제되어 연비가 개선된다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 엔진 출력 제어 장치가 탑재된 불도저를 도시하는 모식도.

도 2는 상기 출력 제어 장치를 도시하는 블록도.

도 3은 출력 커브를 도시하는 도면.

도 4는 제 1 실시형태에서의 작업 모드 대응 테이블을 도시하는 도면.

도 5는 제 1 실시형태에서의 출력 커브 대응 테이블을 도시하는 도면.

도 6은 제 1 실시형태에서의 출력 커브의 선택 및 설정 변경을 설명하기 위한 플로우차트.

도 7a는 효과를 설명하기 위한 제 1 도.

도 7b는 효과를 설명하기 위한 제 2 도.

도 8은 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 엔진 출력 제어 장치가 탑재된 모터 그레이더를 도시하는 모식도.

도 9는 제 2 실시형태에서의 작업 모드 대응 테이블을 도시하는 도면.

도 10은 제 2 실시형태에서의 출력 커브 대응 테이블을 도시하는 도면.

도 11은 제 2 실시형태에서의 출력 커브의 선택 및 설정 변경을 설명하기 위한 플로우 차트.

도 12는 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 엔진 출력 제어 장치가 탑재된 유압 셔블을 도시하는 모식도.

도 13은 제 3 실시형태에서의 출력 커브 대응 테이블을 도시하는 도면.

도 14는 제 3 실시형태에서의 출력 커브의 선택 및 설정 변경을 설명하기 위한 플로우 차트.

[부호의 설명]

1 … 불도저, 3 … 트랜스미션(변속기),

12 … 블레이드 틸트 실린더, 30 … 컨트롤러(엔진 출력 제어 장치),

35 … 출력 커브 변경수단, 36 … 기억 수단(출력 커브 기억 수단),

40 … 모터 그레이더, 60 … 유압 셔블,

N1 … 고출력 커브, N2 … 중간 출력 커브,

N3 … 저출력 커브.

이하, 본 발명의 1 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.

〔제 1 실시형태〕

도 1은, 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 컨트롤러(엔진 출력 제어 장치)(30)가 탑재된 불도저(1)를 도시하는 모식도이다.

불도저(1)는 디젤 엔진(2)의 출력으로 트랜스미션(3)을 직접 구동하고, 스티어링 클러치(4) 및 종(終)감속장치(5)를 통해서 스프로킷(sprocket)(6)을 구동하는 구성이다.

다만, 구동방식으로서는 이에 한정하지 않고, 엔진(2)의 출력을 토크 컨버터(torque converter)를 통해서 트랜스미션(3)에 전해주는 토크 플로우 방식, 댐퍼(damper) 및 조인트(joint)를 통해서 전하는 하이드로 시프트(hydro-shift) 방식, 유압 펌프에 의해 액체 에너지로 변환하고 유압 모터에 의해 다시 기계 에너지로 복귀시켜 종감속장치(5)를 통해서 스프로킷(6)에 전해주는 하이드로 스태틱(hydro-static) 방식, 다이렉트(direct) 방식의 기계 효율과 하이드로 스태틱 방식의 운전 효율을 겸비한 하이드로 메카니컬(hydro-mechanical) 방식 등이라도 좋다.

또한, 엔진(2)의 출력축에 연결된 ＰＴＯ(Power Take-Off:동력 인출 장치)(7)에는, 메인의 유압 펌프(8)가 접속되어 있다. 유압 펌프(8)로부터의 유압은 조작 밸브(9)로 분배되어, 틸트 실린더(12), R(right)리프트 실린더(13), 및 L(left)리프트 실린더(14)에 분배된다.

이 때, 엔진(2)은 연료 분사 펌프나 거버너(governor) 등을 포함해서 구성된 연료 분사 장치(15)를 구비하고 있고, 연료 분사 장치(15)는 스로틀 레버(throttle lever)(16)로부터의 엔진 스로틀 개방 신호나 디셀레이터 페달(decelerator pedal)(17)로부터의 온오프 신호에 의거하여 컨트롤러(30)의 연료 분사량 제어 수단(31)(도 2)에 의해 제어된다.

트랜스미션(3)은 변속 레버(18) 및 전후진 레버(19)로부터의 포지션 신호에 의거하여 컨트롤러(30)의 트랜스미션 제어 수단(32)(도 2)에 의해 속도단이나 전후진이 스위칭 제어된다.

또한, 유압 펌프(8)는 제어 밸브(8A)에 의해 사판 각(swash-plate angle)이 가변으로 되어 있고, 제어 밸브(8A)는 컨트롤러(30)의 펌프 제어 수단(33)(도 2)에 의해 제어된다.

또한, 본 실시형태에서는 R, L 리프트 실린더(13,14) 자체에 스트로크 센서(21,22)가 설치되어 있고, 틸트 실린더(12)로의 유압공급 라인에는 유압 센서(23)가 설치되어 있다. 각 센서(21～23)로부터의 검출 신호는 각각 컨트롤러(30)의 출력 커브 변경 수단(35)(도 2)에 입력된다.

이하에는 도 2의 블록도에 의거하여 컨트롤러(30)에 대해서 상세히 설명한다.

컨트롤러(30)는 스로틀 레버(16)로부터의 스로틀 개방도 신호 및 디셀레이터 페달(17)로부터의 온오프 신호에 의거하여 전술한 연료 분사 장치(15)를 제어하는 연료 분사량 제어 수단(31), 변속 레버(18) 및 전후진 레버(19)로부터의 포지션 신호에 의거하여 트랜스미션(3)(도 2에서는 도시되지 않음)을 제어하는 트랜스미션 제어 수단(32) 및 제어 밸브(8A)를 제어하는 펌프 제어 수단(33)을 구비하고 있는 것에 더하여, 본 실시형태의 특유한 구성으로서 작업 모드 판정 수단(34), 출력 커브 변경 수단(35)을 구비하고 있다. 이들 수단(31～35)은 기억 수단(출력 커브 기억 수단)(36)에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램이며, 엔진(2)의 스타트 스위치가 온 상태에서 호출되어 실행된다.

그리고, 우선, 기억 수단(36)에는, 도 3에도 도시된 바와 같이, 복수(본 실시형태에서는 3개)의 출력 커브(N1,N2,N3)가 기억되어 있다. 여기에서, N1은 고출력 커브, N2는 중간 출력 커브, N3은 저출력 커브이다.

또한, 기억 수단(36)에는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 작업 모드 대응 테이블(37) 및 출력 커브 대응 테이블(38)이 저장되어 있다.

또한, 본 실시형태의 출력 커브(N1～N3, G1～G3)로서는 횡축에 엔진 회전수, 종축에 엔진 토크를 취한 엔진 토크 커브로 기억되어 있지만, 종축을 엔진 출력(ｋＷ, PS)으로 해도 된다.

작업 모드 판정 수단(34)은 출력 커브 변경 수단(35)의 한 기능이며, 스트로크 센서(21,22)로부터의 검출 신호, 트랜스미션 제어 수단(32)을 통해서 입력되는 변속 레버(18)의 포지션 신호, 연료 분사량 제어 수단(31)을 통해서 입력되는 스로틀 레버(16)의 스로틀 개방도 신호 및 디셀레이터 페달(17)의 온 오프 신호에 의거하여 도 4에서 도시하는 작업 모드 대응 테이블(37)을 참조해서 작업 모드를 판정한다.

구체적으로는, 스트로크 센서(21,22)에 의해 R, L 리프트 실린더(13,14)의 실린더 로드(cylinder rod)가 소정 위치까지 전진한 것이 검출됨으로써 불도저(1)의 실제 블레이드 높이(H)가 미리 설정된 블레이드 높이(Hset.)이하라고 판단된 경우로서, 변속 레버(18)의 포지션 신호에 의해 시프트 위치가 F1(전진 1속) 또는 F2(전진 2속)이다라고 판단되고, 스로틀 레버(16)의 위치가 풀 스로틀(full throttle)의 상태라고 판단되며, 또한 디셀레이터 페달(17)을 밟고 있지 않다고 판단되면 불도저(1)는 굴삭 작업을 하고 있는 것으로 판정된다.

이상의 조건 중 실제의 블레이드 높이(H)가 미리 설정된 블레이드 높이(Hset.)를 넘고 있다고 판단했을 경우에는 작업 모드로서 흙 운반 작업이라고 판정된다.

또한, 블레이드 높이에 관계 없이 시프트 위치가 F2로부터 F1으로 이동하고, 스로틀 레버(16)가 풀(full)이며, 또한 디셀레이터 페달(17)이 밟히지 않고 있을 경우에는 경사로를 오르는 것을 개시했다고 판정된다.

또한, 불도저(1)의 시프트 단으로서는 F3 이상, R3(후진 3속)이상을 갖는 것이 일반적이고(클래스에 따라서는 F5, R5을 갖는 기종도 있다), 본 실시형태에서는 그 중에서도 시프트 위치가 특히, F1 및 F2에 있을 경우나 어느 하나의 후진 위치(속도단은 관계없음)에 있을 경우에 소정의 작업 모드가 판정되도록 되어 있다.

출력 커브 변경 수단(35)은 도 5에 도시한 출력 커브 대응 테이블(38)을 참조하고, 상기 작업 모드 판정 수단(34)에 의해 작업 모드가 굴삭 작업으로 판정된 경우에는 출력 커브로서 고출력 커브(N1)를 선정한다. 흙 운반 작업으로 판정된 경우에는 중간 출력 커브(N2)를 선정하고, 경사로를 오르는 것으로 판정된 경우에도 고출력 커브(N1)를 선정하며, 그때 까지 사용되고 있었던 출력 커브와 다른 경우에는 선정된 출력 커브로 변경한다. 또한, 트랜스미션 제어 수단(32)을 통해서 입력되는 전후진 레버(19)로부터의 포지션 신호에 의해 후진하고 있다고 판단되었을 경우에는 저출력 커브(N3)를 선정한다.

이와 같이, 특히 후진할 경우에는 주행 저항에 의한 부하가 엔진(2)에 거의 걸리지 않기 때문에 전후진 레버(19)가 후진 위치에 있을 시에는 항상 저출력 커브(N3)를 호출해서 사용함으로써 필요 이상의 빠른 속도로 후퇴하는 일이 없어지고, 연비를 현저히 개선할 수 있는 것이다.

이러한 연비 저감을 도면에 기초하여 설명하면, 도 7a에 도시된 바와 같이, 고출력 커브(N1)를 사용해서 예컨대, 굴삭 작업을 행하고 있었던 것에 대해 불도저(1)가 후퇴할 시에는 주행 저항이 도면에 도시한 바와 같이 곡선(X)에서 곡선(Y)로 내려가기 때문에 종래와 같이 여전히 고출력 커브(N1)를 사용하면 주행 저항에 부합되는 토크는 점(A)로부터 점(B)로 이동하고, 높은 엔진 회전수로 후퇴하게 되어, 도 7b에 도시된 바와 같이, 연료 소비율이 양호하다고는 말할 수 없는 상황에서의 운전이 계속되게 된다. 이에 대해서, 출력 커브를 N1로부터 N2나 N3(본 실시형태에서는, 후진시에는 N3을 사용)으로 변경하면 주행 저항과 매칭되는 토크는 점(B)로부터 점(C), 점(D)로 변경되어 가장 양호한 점(E)에 가까워지므로 연료 소비율이 보다 양호한 상태로 운전할 수 있고 연비를 개선할 수 있는 것이다.

또한, 굴삭 작업, 압토 작업, 후진이라는 작업 모드를 인식하고, 각 작업 모드와 출력 커브(N1～N3)를 연관시키고 있기 때문에 압토 작업과 같이 큰 부하가 걸 리지 않을 경우에는 굴삭 작업의 경우 보다도 낮은 중간 출력 커브(N2)를 사용하면 좋고, 또한 부하가 걸리지 않는 후진시에는 저출력 커브(N3)를 사용하면 좋으며, 중 부하시나 저 부하시의 쓸데 없는 출력을 억제해서 연비 개선을 촉진할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 출력 커브 변경 수단(35)에서는 유압 센서(23)로부터의 검출 신호에 의해 틸트 실린더(12)의 실제의 유압(P)이 미리 설정된 압력(Ｐ)이상이라고 판단되었을 경우에는 고출력 커브(N1)를 선정한다. 이 상황은 틸트 실린더(12)에 유압을 공급함으로써 블레이드를 틸트시키고, 틸트시키면서 스피드를 떨어뜨리지 않고 흙 운반 작업 등을 행할 때이다. 그러나, 고출력 커브(N1)로 변경해서 흙 운반 작업을 행하는 것은 이러한 상황시에 한정되어 있고, 기타 흙 운반 작업의 경우에는, 전술한 바와 같이, 보다 낮은 중간 출력 커브(N2)를 사용하기 때문에 모든 흙 운반 작업을 고출력 커브(N1)로 행할 경우에 비해 역시 연비를 개선할 수 있다.

또한, 엔진(2)이 스타트한 시점에서의 디폴트 설정으로서는 저출력 커브(N3)가 사용된다.

이어서, 도 6에 도시한 플로우 차트를 참조하여 불도저(1)에서의 출력 커브(N1～N3)의 선택 및 설정 변경에 대해서 설명한다.

스텝(이하, 스텝을 「S」로 생략한다) 1 : 엔진(2)의 스타트 스위치가 온(on)이 되면 우선, 출력 커브 변경 수단(35)은 전후진 레버(19)로부터의 포지션 신호에 의해 포지션 위치가 후진 위치인지를 판단한다.

S2 : 전후진 레버(19)의 포지션 위치가 전진 위치일 경우에는 출력 커브 변 경 수단(35)은 틸트 실린더(12)의 유압(P)이 미리 설정된 압력(Ｐ)이상인지를 판단하여, 압력(Ｐ)이상이면 S11로 진행하여 고출력 커브(N1)를 선정한다. S3 : 유압(P)이 압력(P)보다도 작을 경우 작업 모드 판정 수단(34)은 디셀레이터 페달(17)의 온 오프 상태를 판단한다.

S4 : 디셀레이터 페달(17)이 밟혀 있지 않고, 오프 상태에 있다고 판단했을 경우에는 스로틀 개방 신호에 의거하여 스로틀 레버(16)가 풀 스로틀(full throttle)인지를 판단한다.

S5 : 풀 스로틀이라고 판단했을 경우에는 변속 레버(18)로부터의 포지션 신호에 의해 속도단이 F2 또는 F1인지를 판단한다.

S6 : 이어서, 속도단이 F2 또는 F1일 경우에는 작업 모드 판정 수단(34)은 F2에서 F1으로 시프트 다운된 것인지를 감시한다.

S7 : F2에서 F1으로 시프트 다운된 경우 작업 모드 판정 수단(34)은 불도저(1)가 경사로를 오르는 것을 개시한 것으로 판정한다.

S8 : S6에 있어서 F2에서 F1으로 시프트 다운이 행하여지지 않고, 여전히 F1 또는 F2에 그대로 유지되어 있을 경우에는 R, L 리프트 실린더(13,14)에 설치되어진 스트로크 센서(21,22)로부터의 검출 신호에 의거하여 실제의 블레이드 높이(H)와 미리 설정된 블레이드 높이(Hset.)를 비교한다.

S9 : 실제의 블레이드 높이(H)가 블레이드 높이(Hset.)이하일 경우에는 블레이드를 내려서 굴삭 작업을 행하고 있다고 판정한다.

S10 : 또한, 실제의 블레이드 높이(H)가 블레이드 높이(Hset.)보다 높을 경 우에는 블레이드를 소정 높이로 유지하면서 흙 운반 작업을 행하고 있다고 판정한다.

S11 : 이후, 출력 커브 변경 수단(35)은 굴삭 작업으로 판정되었을 경우에는 출력 커브로서 고출력 커브(N1)를 선택하고, 그때까지 달랐던 출력 커브가 설정되었을 경우에는 이것으로 변경해서 사용한다.

또한, 경사로를 오르는 것으로 판단되었을 경우에도 마찬가지이다. 즉, 속도단을 F2에서 F1으로 시프트 다운해서 경사로를 오르는 경우에는 엔진(2)의 회전수의 매칭 점을 중속에서 고속으로 신속하게 이행시킬 필요가 있고, 그 때문에 가속 성능이 요구되어 고출력이 요구되는 것이지만, 본 실시형태에서는 이러한 상황을 출력 커브 변경 수단(35)이 판단하여 이러한 상황에서만 고출력 커브(N1)를 사용하기 때문에 평지를 주행한다든지, 내리막길을 주행한다든지 하는 것과 같은 다른 주행 패턴의 시에는 보다 낮은 출력 커브(N2,N3)를 사용할 수 있어, 연비를 보다 개선할 수 있다.

S12 : 그리고, 흙 운반 작업으로 판정되었을 경우에는 중간 출력 커브(N2)를 선택해서 사용한다.

S13 : 한편, S1에 있어서, 전후진 레버(19)가 후진일 경우에는 출력 커브 변경 수단(35)은 저출력 커브(N3)를 선택해서 사용한다. 또한, S3～S5에 있어서, 디셀레이터 페달(17)을 밟고 있을 경우, 스로틀 레버(16)가 풀 스로틀이 아닐 경우, 변속 레버(18)가 F3 (전진 3속)이상의 속도단에 위치하고 있을 경우에도, 출력 커브 변경 수단(35)은 저출력 커브(N3)를 선택해서 사용한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 불도저(1)에서는 후진시, 압토 작업시, 굴삭 작업 및 경사로를 오를 시의 순으로 소 출력에서 대 출력이 요구되는 것이지만, 이에 대응한 출력 커브(N1～N3)를 호출해서 사용함으로써 불도저(1)라는 특수한 차량에 있어서도 연비를 확실하게 개선할 수 있다.

〔제 2 실시형태〕

도 8에는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 컨트롤러(30)가 탑재된 모터 그레이더(40)의 모식도가 도시되어 있다.

또한, 도 8에 있어서 전술한 제 1 실시형태와 같은 구성에는 동일한 부호를 붙이고, 그것들의 상세한 설명을 생략한다. 후술하는 제 3 실시형태에서도 마찬가지이다.

모터 그레이더(40)는 엔진(2)으로부터의 출력이 토크 컨버터(41)를 통해서 트랜스미션(3)에 전달되고, 또한 디퍼렌셜 기어(differential gear)(42), 종감속장치 (5), 탠덤 드라이브 장치(tandem drive device)(43)를 통해서 후륜(44)에 전달되는 구성이다. 이러한 모터 그레이더(40)에 있어서도 ＰＴＯ(7)를 통해서 유압 펌프(8)가 구동되어, 유압이 조작 밸브(9)에 의해 각 작업기에 분배된다.

모터 그레이더(40)의 작업기로서는 스캐리파이어 실린더(scarifier cylinder)(45), R(right) 블레이드 리프트 실린더(46), L(left) 블레이드 리프트 실린더(47), 드로우 바 사이드 시프트 실린더(draw-bar side shift cylinder)(48), 아티큘레이트 실린더(articulate cylinder)(49), 블레이드 파워 틸트 실린더(blade power tilt cylinder)(50), 블레이드 사이드 시프트 실린더(blade side shift cylinder)(51), 리닝 실린더(leaning cylinder)(52), 스티어링 실린더(steering cylinder)(53), 서클 회전 모터(circle rotating motor)(54)등이다. 그리고, 이들 중의 Ｒ, L 블레이드 리프트 실린더(46,47)에는 스트로크 센서(55,56)가 설치되어져, 실제의 블레이드 높이(H)를 검출할 수 있도록 되어 있다. 즉, R, L 블레이드 리프트 실린더(46,47)의 실린더 로드의 진퇴량을 스트로크 센서(55,56)로 검출함으로써 실린더 로드의 진퇴에 따라 상하 이동하는 블레이드가 지면에 대하여 어느 정도의 깊이로 들어가 있는지, 또는 지면으로부터 어느 정도의 높이로 들어 올려져 있는지를 알 수 있는 것이다.

또한, 모터 그레이더(40)의 컨트롤러(30)에 있어서도[컨트롤러(30)부분의 블록도에 관해서는 도 2 중의 일점쇄선으로 도시한 부분을 참조], 기억 수단(36)내에는 역시, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 출력 커브(N1～N3)가 기억되어 있다. 다만, 작업 모드 대응 테이블(37) 및 출력 커브 대응 테이블(38)로서는, 도 9, 도 10에 각각 도시된 것이 기억되어 있다.

도 9에 도시한 작업 모드 대응 테이블(37)에 의하면, 실제의 블레이드 높이(H)가 소정의 블레이드 높이(Hset.)이하이고, 속도단이 F1 또는 F2의 경우에는 작업 모드 판정 수단(34)은 블레이드를 사용한 굴삭 작업을 주로 하는 그레이딩 모드라고 판정한다. 블레이드 높이에 관계없이 속도단이 F4이상인 경우에는 고속 주행 모드라고 판정한다. 블레이드 높이(H)가 블레이드 높이(Hset.)를 넘고 있고 블레이드를 들어 올리면서 주행하고 있는 경우에는 통상 주행 모드라고 판단한다.

도 10에 도시한 출력 커브 대응 테이블(38)에 의하면, 작업 모드가 그레이딩 모드 및 고속 주행 모드인 경우에는 출력 커브 변경 수단(35)은 고출력 커브(N1)를 선택해서 사용하고, 통상 주행 모드의 경우에는 저출력 커브(N3)를 사용한다.

또한, 고속 주행 모드 및 통상 주행 모드의 경우에 행하여지는 작업으로서는 블레이드를 소정 높이(Hset.)보다도 올린 상태에서의 작업이 오로지 행하여진다. 그러한 작업으로서는 예를 들면, 스프레딩(spreading) 작업, 백필링(backfilling) 작업 및 혼합 작업 등 재료의 이동?혼합을 주로 하는 작업이다.

또한, 엔진(2)이 스타트한 시점에서의 디폴트 설정으로서 저출력 커브(N3)가 사용되는 것은 상기 제 1 실시형태와 같다.

이어서, 도 11에 도시한 플로우 차트를 참조하여 모터 그레이더(40)에서의 출력 커브(N1～N3)의 선택 및 설정 변경에 대해서 설명한다.

S1 : 우선, 실제의 블레이드 높이(H)가 소정의 블레이드 높이 이하인지를 판단한다.

S2 : 이어서, 블레이드 높이(H)가 소정의 블레이드 높이 이하라고 판단했을 경우에는 변속 레버(18)가 F1 또는 F2의 포지션 위치인지를 판단한다.

S3 : S2에 있어서, F1 또는 F2이면 블레이드를 내린 그레이딩 모드에서 작업을 하고 있다고 판정한다.

S4 : 이에 대해, F3이상이면 기타 작업 모드(예를 들면, 블레이드를 내린 상태이어도 부하가 그다지 크게 되지 않는 작업)에 있다고 판정한다.

S5 : 한편, S1에 있어서 블레이드 높이(H)가 소정의 블레이드 높이(Hset.)보다 높을 경우에는 블레이드를 들어 올린 상태에서의 주행 모드라고 판정하지만, 여 기에서는 변속 레버(18)의 포지션 신호에 의해 포지션 위치가 F4 이상인지를 판단한다.

S6 : 포지션 위치가 F4 보다도 낮게, 즉 F1～F3이라고 판단했을 경우에는 통상 주행 모드에서 작업을 행하고 있다고 판정한다.

S7 : 변속 레버(18)가 F4 이상이면 고속 주행 모드에서 작업을 행하고 있다고 판정한다.

이상의 판정은 작업 모드 판정 수단(34)에 의해 행하여진다.

S8 ～S10 : 이후, 출력 커브 변경 수단(35)은 작업 모드가 그레이딩 모드 및 고속 주행 모드라고 판정되었을 경우에 고출력 커브(N1)를 선택해서 사용한다. 또한, 기타 작업 모드라고 판정되었을 경우에는 중간 출력 커브(N2)를 선택해서 사용하고, 통상 주행 모드라고 판정되었을 경우에는 저출력 커브(N3)를 사용한다.

이러한 본 실시형태에 의하면, 이하의 효과가 있다.

즉, 모터 그레이더(40)의 경우에는 블레이드를 이용해서 작업을 행하는 그레이딩 모드 시에 특히 고출력이 요구되고, 통상 주행 모드 시에는 그다지 높은 출력이 요구되지 않는 경우가 많다. 따라서, 본 실시형태와 같이, 그레이딩 모드와 통상 주행 모드를 작업 모드 판정 수단(34)에 의해 판정함으로써 통상 주행 모드에서의 연비를 확실하게 저감할 수 있고, 연비 개선을 확실하게 촉진할 수 있다.

또한, 모터 그레이더(40)에서는 블레이드를 올린 상태에서 작업할 경우에 있어서 F4 이상의 속도단의 경우에 고속 주행 모드로 판정되고, 이 경우에만 고출력 커브(N1)를 사용하므로 연비가 그다지 악화되는 일 없이 작업시의 사이클 타임을 확실하게 단축할 수 있고, 작업성을 향상시킬 수 있다.

〔제 3 실시형태〕

도 12에는 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 컨트롤러(30)가 탑재된 유압 셔블(60)의 모식도가 도시되어 있다.

유압 셔블(60)은 엔진(2)의 출력으로 F(front)유압 펌프(8f) 및 R(rear)유압 펌프(8r)가 구동되고, 유압이 조작 밸브(9)에 의해 각 작업기에 분배되는 구성이며, 각 유압 펌프(8f,8r)의 사판 각은 제어 밸브 (8Af, 8Ar)로 제어된다. 또한, 유압 셔블(60)에는 연료 다이얼(61)이 마련되어져 이 연료 다이얼(61)로부터의 스로틀 신호에 의거하여 연료 분사 장치(15)가 컨트롤러(30)의 연료 분사량 제어 수단(31)(도 2)에 의해 제어된다.

유압 셔블(60)의 작업기로서는 버킷 실린더(bucket cylinder)(62), 암 실린더(arm cylinder)(63), 붐 실린더(boom cylinder)(64), 선회 모터(65), 주행 모터(66) 등이다. 그리고, 이들로의 유압 공급 상태를 검출하기 위해서 유압펌프(8f,8r)로부터 조작 밸브(9)로의 유압 공급 라인에는 유압 센서(8Bf, 8Br)가 설치되어 있다.

또한, 유압 셔블(60)의 컨트롤러(30)에 있어서[컨트롤러(30)부분의 블록도에 관해서는 도 2 중의 일점쇄선으로 도시한 부분을 참조], 작업 모드 판정 수단 (34)은 R, L 주행 레버(67,68)의 포텐셔미터(potentiometer)로부터의 조작 신호를 수신하면 주행 모터(66)가 구동되는 것이므로 주행 모드라고 판정한다.

한편, 출력 커브 변경 수단(35)은 R, L 주행 레버(67,68)로부터의 조작 신호 를 비교하고, 비교한 결과 R, L 주행 레버(67,68)의 조작량에 소정 량의 차가 있는 경우에는 스티어링 조작에 의해 선회 주행을 행하고 있다고 판단하고, 출력 커브로서 고출력 커브(N1)를 선택, 사용한다. 또한, 출력 커브 변경 수단(35)은 유압 센서(8Bf, 8Br)로부터의 검출 신호에 의거하여 작업기(62～66)의 사용 상황에 대응하는 유압(P)을 연산하고, 미리 설정된 유압(P1set., P2set.) (다만, P1set. > P2set.)과 비교하여, P≥P1set.이면 고출력 커브(N1)를 사용하고, P2set. < P < P1set.이면 중간 출력 커브(N2)를 사용하며, P≤P2set.이면 저출력 커브(N3)를 사용한다.

따라서, 본 실시형태에서의 출력 커브 대응 테이블(38)로서는 도 13에 도시하는 것이 된다. 작업 모드 대응 테이블에 대해서는 주행 모드를 판정할 수 있으면 좋고, 테이블 구성도 간단하고 이해도 용이하기 때문에 여기서 도시를 생략한다.

이어서, 도 14에 도시한 플로우 차트를 참조하여 유압 셔블(60)에서의 출력 커브(N1～N3)의 선택 및 설정 변경에 대해서 설명한다.

S1 : 우선, 작업 모드 판정 수단(34)은 R, L 주행 레버(67,68)의 포텐셔미터로부터의 조작 신호를 감시한다.

S2, S3 : 양쪽의 주행 레버(67,68)가 조작되지 않는 경우에는 출력 커브 변경 수단(35)은 유압 센서(8Bf, 8Br)로부터의 검출 신호에 의거해서 P와 P1set.를 비교하여 P≥P1set.이면 작업기(62～65)에 중(重)부하가 걸려 있다고 판단하고, 고출력 커브(N1)를 선택해서 사용한다.

S4, S5 : 한편, P≥P1set.이 아닐 경우에 P와 P1set., P2set.를 비교한 결과 P2set.< P < P1set.이면, 작업기(62～65)에 중간 부하가 걸려 있다고 판단하고, 중간 출력 커브(N2)를 선택해서 사용한다.

S6 : 또한, S4에 있어서 P2set. < P < P1set.이 아닌 경우에는 P≤P2set.이므로, 작업기(62～65)에 경 부하가 걸려 있거나 또는 부하가 걸려 있지 않다고 판단하고, 저출력 커브(N3)를 선택해서 사용한다.

S7 : 또한, S1에 있어서 주행 중이라고 판단되고, 또한 Ｒ, L 주행 레버 (67,68)의 조작량에 소정 량의 차가 있는 경우에는 선회하고 있다고 판단하고, 이 경우에만 엔진(2)의 회전수가 떨어지지 않도록 고출력 커브(N1)를 선택해서 사용한다. 그 때 선회의 경우도 마찬가지이다.

이러한 본 실시형태에 의하면 이하의 효과가 있다.

즉, 유압 셔블(60)의 주행시에 있어서는 선회함으로써 차속이 떨어지는 것을 방지하기 위해서 선회하고 있다고 판단했을 때에만 고출력 커브(N1)를 사용하지만, 선회하고 있지 않을 때에는 작업기(62～65)에 부하가 걸리는 상태에 따라 출력 커브(N1～N3)를 선택해서 사용하므로[통상은, 주행중에 작업기(62～65)를 가동시키는 것은 드물기 때문에 중간, 저출력 커브(N2,N3)가 사용되게 된다], 주행 중에 항상 고출력으로 운전하는 종래에 비해서 연비를 저감할 수 있다.

또한, 작업기(62～65)를 사용해서 작업을 행하고 있는 경우에도, 작업기(62～65)에 걸리는 부하를 유압 센서(8Bf, 8Br)로부터의 검출 신호에 의거하여 검출하고, 그 부하 상황에 따라 출력 커브(N1～N3)를 변경하므로, 보다 치밀한 제어를 실 현할 수 있고, 여분의 출력을 억제해서 연비를 확실하게 저감할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 기타 구성 등을 포함하고, 이하에 도시하는 바와 같은 변형 등도 본 발명에 포함된다.

예를 들면, 상기 제 3 실시형태에서는 R, L 주행 레버(67,68)의 조작량에 소정 량의 차가 있는 경우에 스티어링 조작을 행하고 있다고 판단했지만, 좌우 한 쌍이 있는 주행 모터(66)의 각각의 유압을 검출하여 각 유압의 차분에 의거하여 선회 상황을 판단해도 좋다.

상기 각 실시형태에서는 출력 커브로서 고, 중, 소의 출력 커브(N1～N3)가 기억되어 있었지만 경우에 따라서는 고, 저의 출력 커브(N1,N3)만을 기억하고 있어도 좋고, 필요에 따라서 4종류 이상의 출력 커브를 기억시켜서 적절하게 사용해도 좋다.

본 발명을 실시하기 위한 최선의 구성, 방법 등은 이상의 기재에 개시되어 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 주로 특정의 실시형태에 관해서 특히 도시되고 또한 설명되어 있지만, 본 발명의 기술적 사상 및 목적의 범위로부터 일탈하는 일 없이 이상에서 서술한 실시형태에 대하여 형상, 수량, 기타 상세한 구성에 있어서 당업자가 여러가지 변형을 가할 수 있는 것이다.

따라서, 상기에 개시한 형상, 수량 등을 한정한 기재는 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위해서 예시적으로 기재한 것이고, 본 발명을 한정하는 것은 아니므로 그것들의 형상, 수량 등의 한정의 일부 또는 전부의 한정을 제외한 부재의 명칭에서 의 기재는 본 발명에 포함되는 것이다.

본 발명은 유압 셔블, 불도저, 모터 그레이더, 휠 로더(wheel loader) 등의 건설 기계 외, 엔진 구동의 정치식(定置式)의 발전기, 정치식 파쇄기, 정치식 토질 개량기 등의 산업기계, 또는 덤프 트럭, 자주식(自走式) 파쇄기, 자주식 토질 개량기 등의 산업 차량에 적합하게 사용된다.

Claims

삭제
삭제
삭제
삭제
모터 그레이더(40)용의 엔진 출력 제어 장치(30)에 있어서:

엔진(2)의 출력 커브(N1～N3)를 복수 기억해 두는 출력 커브 기억 수단(36), 및

상기 복수의 출력 커브(N1～N3) 중의 하나를 선택해서 변경하는 출력 커브 변경 수단(35)을 구비하고;

상기 출력 커브 변경 수단(35)은 그레이딩 모드의 경우에 상기 출력 커브 기억 수단(36)으로부터 고출력 커브(N1)를 호출해서 변경하고, 주행 모드의 경우에 상기 출력 커브 기억 수단(36)으로부터 저출력 커브(N3)를 호출해서 변경하는 것을 특징으로 하는 엔진 출력 제어 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 출력 커브 변경 수단(35)은 상기 엔진(2)의 구동력을 전달하는 변속기(3)의 시프트 위치가 전진 4속 이상인 경우에 상기 출력 커브 기억 수단(36)으로부터 고출력 커브(N1)를 호출해서 변경하는 것을 특징으로 하는 엔진 출력 제어 장치.
삭제
제 5 항에 있어서,

상기 모터 그레이더(40)의 작업 모드를 판정하는 작업 모드 판정 수단(34)을 구비하고,

상기 작업 모드 판정 수단(34)은, 블레이드 높이가 소정 높이 이하이고, 또한 상기 엔진(2)의 구동력을 전달하는 변속기(3)의 시프트 위치가 전진 1속 또는 전진 2속인 경우에는, 그레이딩 모드이라고 판정하는 것을 특징으로 하는 엔진 출력 제어 장치.