KR19990084817A - 엔진 회전수 변경장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엔진 회전수 변경장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 굴삭기나 로우더와 같은 중장비의 엔진 회전수를 변경시키기 위하여 전자식 거버너를 이용하여 엔진의 회전수를 더욱 정밀하게 제어할 수 있는 엔진 회전수 변경장치에 관한 것이다. 본 발명의 적합한 실시예에 따른 엔진 회전수 변경장치는 주 제어기, 작업 장치 작동 검출센서 및 주행 작동센서로 구성되는 중장비의 엔진 회전수 변경장치에 있어서, 엔진의 회전수를 제어하기 위한 제 1 제어기가 구비된 전자식 거버너, 엔진으로 공급되는 연료를 제어하기 위한 제 2 제어기가 구비된 전자식 연료 공급장치, 상기 주 제어기와 상기 제 1 제어기 및/또는 제 2 제어기 사이의 통신을 위한 통신 수단을 포함하는 것이 특징이다.
Description
본 발명은 엔진 회전수 변경장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 굴삭기(Excavator)와 같은 건설용 중장비에 적용되며 전자식 거버너(Governor)를 이용함에 의해 작동의 신뢰성, 정밀도가 확보되고 구성의 단순화를 도모할 수 있는 엔진 회전수 변경장치에 관한 것이다.
굴삭기와 같은 중장비의 엔진의 회전수를 변경시키기 위한 종래의 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(10), 이 엔진(10)으로 공급되는 연료의 양을 조절하는 드로틀레버(2 - Throttle Lever), 정역회전 가능한 전기식 모터(1 - Electrical Motor), 이 전기식 모터(1)와 드로틀레버(2)를 연결시키는 링키지(3 - Linkage) 등으로 구성되어, 전기식 모터(1)가 회전하면, 이 회전력이 링키지(3)를 통해 드로틀레버(2)에 전달되고, 이 드로틀레버(2)의 작동에 의해 결국 엔진의 회전수가 변경되었다.
한편, 엔진(10)의 회전수를 검출하기 위한 엔진 회전수 검출센서(4)와, 장비의 작업모드를 설정하고, 설정된 작업모드에 적합한 값으로 엔진 회전수를 변환시키는 작업모드 설정장치(5)가 구비되며, 중장비의 주행 상태 및 작업장치 작동상태를 검출하기 위해 주행 검출센서(7) 및 작업장치 작동 검출센서(8)가 각각 구비되었다. 또한, 전술한 각 센서들, 즉 엔진 회전수 검출센서(4), 주행 검출센서(7) 및 작업장치 작동 검출센서(8)로 부터 검출된 신호를 입력받아 필요한 엔진 회전수를 연산하여, 엔진 회전수의 변경을 지시 또는 해제시키기 위한 신호를 출력하는 주 제어기(6 - Main Control Unit)가 구비되었다.
위와 같이 구성된 엔진 회전수 변경장치에서, 장비가 일정 시간동안 작업을 중단하거나 주행을 하지 않게 되는 상태가 지속되면, 작업장치 작동 검출센서(8) 및/또는 주행 검출센서(7)가 이러한 상태를 검출한다. 작업장치 작동 검출센서(8) 및/또는 주행 검출센서(7)로 부터 신호를 입력받은 주 제어기(6)는 이 때부터 경과시간을 계산하게 되고, 이 경과 시간이 주 제어기(6)에 설정된 기준 시간을 초과하게 되면, 이미 설정된 값 이하의 회전수로 엔진 회전수를 낮추게 된다.
이러한 상태 이후에, 작업모드 설정장치(5)를 조작하여 이미 설정된 엔진 회전수를 변경시키거나, 작업 장치 및/또는 주행 장치를 다시 사용하게 되면, 작업장치 작동 검출센서(8) 및/또는 주행 검출센서(7)가 이러한 상태를 다시 검출하게 된다. 작업장치 작동 검출센서(8) 및/또는 주행 검출센서(7)로 부터 다시 신호를 입력받은 주 제어기(6)는 작업모드 설정장치(5)에 설정된 엔진 회전수 또는 낮추어지기 이전의 회전수로 엔진 회전수를 즉시 복귀시킨다.
이 때, 엔진 회전수를 변경시키기 위해서는 엔진으로 공급되는 연료량을 조절하기 위한 기계식 거버너(9)의 외측에 구비된 드로틀레버(2)를 작동시켜야 한다. 이 드로틀레버(2)는 링키지(3)를 통해 전기식 모터(1)에 의해 작동된다. 전기식 모터(1)는 주 제어기(6)로 부터 작동신호를 입력받아 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하게 되고, 이 회전 운동은 링키지(3)를 통해 드로틀레버(2)에 전달되어 드로틀레버(2)를 "저속 아이들(Low Idle)" 위치에서 "고속 아이들(High Idle)" 위치로 변환시키게 된다. 결국, 위와 같은 과정을 통해 엔진 회전수는 "저속 아이들에"서 "고속 아이들"까지 또는 "고속 아이들"에서 "저속 아이들"까지 변환되게 되는 것이다.
또한, 특정 작업을 수행하기 위해 설정하는 작업 모드에 따른 엔진 회전수의 변경도 작업모드 설정장치(5)를 조작함에 따라, 앞서 설명된 과정을 통해 이루어지게 된다.
위와 같은 일련의 단계를 거치는 엔진 회전수 변경장치는 근본적으로, 기계식 거버너(9)의 엔진 회전수 제어 오차 범위가 크게되고, 정밀한 엔진 회전수의 제어를 위해서는 링키지(3)의 정밀한 제작, 조립과 내구성이 요구되었다. 이에 따라, 실제 적용시 많은 문제점을 갖고 있었다. 또한, 고온에서 작동되는 엔진의 엔진열을 고려할 때 전술한 전기식 모터(1)는 약 150 ℃이상의 고온에서 작동을 보장할 수 있어야 하며, 건설장비의 열악한 작업환경을 고려해볼 때, 완벽한 방수 조건을 충족시켜야 하는 등 여러 가지 까다로운 제약이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 전자식 거버너를 채용함으로써 복잡한 링키지 구조를 제거하여 구성의 단순화와 작동의 신뢰성과 정밀도를 확보할 수 있고, 기계식 구조에서 파생되는 엔진 회전수 제어의 오차 범위를 대폭 줄일 수 있는 엔진 회전수 변경장치를 제공함에 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 엔진 회전수 변경장치를 개략적으로 도시하는 설명도.
도 2 는 본 발명의 적합한 일실시예에 따른 엔진 회전수 변경장치를 개략적으로 나타내는 설명도.
도 3 는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 엔진 회전수 변경장치를 개략적으로 나타내는 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *
4: 엔진회전수 검출센서
5: 작업모드 설정장치(엔진회전수 설정장치)
6: 주 제어기
7: 주행 검출센서
8: 작업장치 작동 검출센서
10: 엔진
20: 제 1 보조 제어기
22: 전자식 거버너
30: 제 2 보조 제어기
32: 전자식 연료 공급장치
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 태양에 따른 엔진 회전수 변경장치는, 엔진에 의해 구동되는 주행장치와 작업장치를 구비한 건설 장비의 엔진 회전수 변경장치에 있어서: 상기 엔진의 회전수를 검출하기 위한 엔진 회전수 검출센서; 상기 작업장치가 현재 동작하고 있는 지를 검출하기 위한 작업장치 작동 검출센서; 상기 장비가 현재 주행하고 있는 지를 검출하기 위한 주행 검출센서; 사용자에 의해 소망하는 엔진 회전수를 설정받기 위한 엔진 회전수 설정수단; 상기 각 센서들과 상기 엔진 회전수 설정수단으로 부터 검출값들과 설정값을 입력받아 소정의 연산을 수행한 후 엔진 출력과 관련되는 제어신호를 출력하는 주제어기; 상기 주제어기로 부터 상기 제어신호를 입력받아 상기 엔진 회전수를 소정 회전수로 변경시키기 위한 연료공급량을 연산하여 상기 엔진을 제어하기 위한 엔진제어수단을 포함한다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 엔진 회전수 설정수단은, 수행하고자 하는 작업의 종류에 따라 사용자로 부터 상기 장비의 작업모드를 선택받기 위한 작업모드 설정장치이며, 상기 엔진제어수단은, 전자식 거버너와 전자식 연료공급장치를 구비하여 구성되고, 상기 전자식 거버너는, 상기 주제어기와 상호 시리얼 통신에 의해 제어신호를 입력받아 상기 엔진의 회전수를 결정하는 제 1 보조 제어기를 구비하며, 상기 전자식 연료공급장치는, 상기 제 1 보조 제어기와 전기적으로 서로 연결되며 상기 제 1 보조 제어기로 부터 입력받은 값에 의거하여 상기 엔진으로의 연료공급량을 결정하는 제 2 보조 제어기와, 이 제 2 보조 제어기에 의해 제어되는 전자식 연료분사장치를 구비한다.
바람직하기로는, 상기 주제어기와 상기 전자식 거버너의 상기 제 1 보조 제어기는, J1939 DATA LINK 와 CAN(Control Area Network) DATA LINK 통신 규약 중 어느 하나의 통신 규약에 의해 서로 통신한다.
한편, 본 발명의 다른 한 태양에 따른 엔진 회전수 변경장치는, 상기 엔진 회전수 설정수단, 즉 작업모드 설정수단이 상기 주 제어기와 연결되는 것이 아니고, 상기 엔진제어수단과 연결되는 것을 특징으로 한다. 즉, 이와 같은 경우, 상기 엔진회전수 설정수단은, 외부에서 직접 아날로그 신호를 받을 수 있는 적어도 하나 이상의 입력 채널을 갖고 이 입력 채널 중 어느 하나에 의해 상기 엔진회전수 설정수단과 연결되며, 상기 주 제어기와 시리얼 통신에 의해 서로 데이터를 주고 받고, 상기 엔진회전수 설정수단의 설정값과 상기 주제어기로 부터 입력받은 신호에 의거하여 상기 엔진에 공급되는 연료량을 결정하여 상기 엔진 회전수를 제어하는 보조 제어기를 구비한 전자식 거버너를 포함하게 된다.
본 발명의 다른 특징과 장점들은 이하 첨부도면에 의거한 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 보다 명확히 이해되어질 것이다.
도 2에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진 회전수 변경장치가 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 바에 의하면, 엔진(10) 회전수를 검출하기 위한 엔진 회전수 검출센서(4), 부움이나 아암 또는 버킷 등과 같은 장비의 작업장치가 현재 동작하고 있는 지를 검출하기 위한 작업장치 작동 검출센서(8) 및 장비가 현재 주행하고 있는 지를 검출하기 위한 주행 검출센서(7)가 구비되어 있다. 또한, 사용자에 의해 소망하는 엔진 회전수를 설정하기 위한 엔진 회전수 설정수단(5)이 구비되어 있는데, 이러한 엔진 회전수 설정수단의 예로는, 수행하고자 하는 작업의 종류에 따라 사용자로 부터 장비의 작업모드(즉, 중굴삭모드(H), 표준굴삭모드(S), 경굴삭모드(L) 및 아이들링모드(I))를 선택받기 위한 작업모드 설정장치 등이 될 수 있다. 또한, 전술한 각 센서들(즉, 엔진 회전수 검출센서(4), 작업장치 작동 검출센서(8) 및 주행 검출센서(7))과 작업모드 설정장치(5)로 부터 센싱값들과 설정값을 입력받아 소정의 연산을 수행한 후 엔진(10) 출력과 관련되는 제어신호를 출력하는 주제어기(6)가 구비되어 있다.
위와 같은 요소들을 구비한 장비에서, 본 실시예의 엔진 회전수 변경장치는, 전술한 주제어기(6)와 상호 통신하며 엔진에 공급되는 연료량을 결정하는 엔진제어수단을 더 구비하고 있는 데, 이 엔진제어수단은 전자식 거버너(22)와 전자식 연료공급장치(32)로 구성된다. 전자식 거버너(22)에는 엔진의 회전수를 조절하는 제 1 보조 제어기(20)가 구비되어 있으며, 전자식 연료공급장치(32)에는 연료공급량을 제어하는 제 2 보조 제어기(30)와 전자식 연료분사장치(EFI: Electrical Fuel Injector - 도시 없음)가 구비되어 있다.
제 1 보조 제어기(20)는 J1939 DATA LINK 또는 CAN(Control Area Network) DATA LINK 통신 규약을 만족하는 통신장치를 내장함에 따라 전술한 주 제어기(6)와 이러한 통신규약에 의해 서로 시리얼(Serial) 통신한다. 또한 제 1 보조 제어기(20)는 외부에서 직접 아날로그 신호를 받을 수 있는 적어도 하나 이상의 입력 채널(도시 없음)과 외부로 직접 아날로그 신호를 출력할 수 있는 적어도 하나 이상의 출력 채널(도시 없음)을 구비하고 있으며, 이 출력 채널 중 어느 하나에 의해 전술한 제 2 보조 제어기(30)와 서로 전기적으로 연결되어 엔진(10)의 동작에 관련되는 데이터를 주고 받는다.
한편, 주 제어기(6)는 작업모드 설정장치(5)로 부터 신호를 입력받아 전술한 J1939 DATA LINK 또는 CAN DATA LINK를 통해 전술한 전자식 거버너(22)의 제 1 보조 제어기(20)에 엔진의 회전수 변경과 관련되는 신호를 전송한다. 이 신호를 전송받은 제 1 보조 제어기(20)는 작업모드 설정장치(5)에 설정된 엔진 회전수로 엔진의 출력 회전수를 변경시키기 위해 필요한 신호를 전술한 출력채널을 통해 전자식 연료공급장치(32)의 제 2 보조 제어기(30)로 전송하고, 제 2 보조 제어기(30)에서는 필요한 연료량 만큼이 공급되도록 전자식 연료분사장치를 작동시킴으로써 결국 엔진 회전수를 소망하는 회전수로 변경시키게 된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 전술한 작업모드 설정장치(5)는, 주 제어기(6)를 통하지 않고, 전술한 전자식 거버너(22)의 제 1 보조 제어기(20)의 입력채널 중 어느 하나에 직접 연결될 수도 있다. 이 경우, 작업모드 설정장치(5)에서 선택된 엔진 회전수는 주 제어기(6)를 거치지 않고 전자식 거버너(22)에 바로 입력된다.
이와 같은 구성에서 장비가 정상 가동 중 일정시간 작업 또는 주행을 하지 않는 상태가 지속되면 작업장치 작동 검출센서(8) 및 주행 검출센서(7)가 동작하게 되고 이 신호를 입력받은 주 제어기(6)는 이 때부터 시간을 계산하게 된다. 이 시간이 주 제어기(6)에 내장된 일정 기준 시간을 초과하게 되면 이미 작업모드 설정장치(5)에 설정된 엔진 회전수 이하로 엔진 회전수를 변경시키라는 신호를 J1939 DATA LINK 또는 CAN DATA LINK를 통하여 전자식 거버너(22)의 제 1 보조 제어기(20)에 전송한다. 이 신호를 입력받은 제 1 보조 제어기(20)는 전자식 연료공급장치(32)의 제 2 보조 제어기(30)에 필요한 신호를 출력하여, 엔진 회전수를 작업모드 설정장치(5)에 설정되어 있는 엔진 회전수 이하로 변경시킨다. 이 상태 이 후, 작업모드 설정장치(5)를 조작하여 이미 설정된 엔진 회전수를 변경시킨다든지 또는 장비가 다시 작업 장치 및 주행 장치를 사용하게 되면 작업장치 작동 검출센서(8) 및 주행 검출센서(7)가 동작하게 되고, 이 신호를 입력받은 주 제어기(6)는 즉시 작업모드 설정장치(5)에 재설정된 엔진 회전수 또는 엔진 회전수를 변경시키기 이전의 엔진 회전수로 복귀시키기 위한 신호를 J1939 DATA LINK 또는 CAN DATA LINK를 통하여 전자식 거버너(22)의 제 1 보조 제어기(20)에 전송한다. 이 신호를 입력받은 제 1 보조 제어기(20)는 전자식 연료공급장치(32)의 제 2 보조 제어기(30)에 필요한 신호를 출력하여, 엔진 회전수를 작업모드 설정장치(5)에 재설정되어 있는 엔진 회전수 또는 변경되기 이전의 엔진 회전수로 변경시키게 된다.
한편, 본 발명의 엔진 회전수 변경장치에서, 전술한 전자식 거버너의 제 1 보조 제어기가 갖는, 주 제어기 및 작업모드 설정장치와의 통신기능과 필요한 엔진 회전수 신호를 생성하여 출력하는 연산기능, 그리고 전술한 제 2 보조 제어기가 갖는, 전자식 연료분사장치 제어기능(연료 공급량 제어)을 모두 갖는 통합 기능의 단일 보조 제어수단을 구비하도록 구성할 수도 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 엔진 회전수 변경장치에 의하면, 전자식 거버너를 통해 엔진 회전수를 변경시킴으로써, 종래의 문제점인 복잡한 링키지 구조가 제거되어 구성의 단순화를 도모할 수 있으며, 기계식 구조에서 파생되는 엔진 회전수 제어 오차범위가 대폭 감소될 수 있고 작동의 신뢰성과 정밀도를 확보할 수 있다. 또한, J1939 DATA LINK 또는 CAN DATA LINK 등과 같은 통신 규약을 사용함으로써 엔진 회전수 제어 계통이 단순화, 범용화될 수 있다.
Claims (5)
- 엔진에 의해 구동되는 주행장치와 작업장치를 구비한 건설 장비의 엔진 회전수 변경장치에 있어서:상기 엔진의 회전수를 검출하기 위한 엔진 회전수 검출센서;상기 작업장치가 현재 동작하고 있는 지를 검출하기 위한 작업장치 작동 검출센서;상기 장비가 현재 주행하고 있는 지를 검출하기 위한 주행 검출센서;사용자에 의해 소망하는 엔진 회전수를 설정받기 위한 엔진 회전수 설정수단;상기 각 센서들과 상기 엔진 회전수 설정수단으로 부터 검출값들과 설정값을 입력받아 소정의 연산을 수행한 후 엔진 출력과 관련되는 제어신호를 출력하는 주제어기;상기 주제어기로 부터 상기 제어신호를 입력받아 상기 엔진 회전수를 소정 회전수로 변경시키기 위한 연료공급량을 연산하여 상기 엔진을 제어하기 위한 엔진제어수단을 포함하는 엔진 회전수 변경장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 엔진 회전수 설정수단은,수행하고자 하는 작업의 종류에 따라 사용자로 부터 상기 장비의 작업모드를 선택받기 위한 작업모드 설정장치인 것을 특징으로 하는 엔진 회전수 변경장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 엔진제어수단은,전자식 거버너와 전자식 연료공급장치를 구비하여 구성되고,상기 전자식 거버너는, 상기 주제어기와 상호 시리얼 통신에 의해 제어신호를 입력받아 상기 엔진의 회전수를 결정하는 제 1 보조 제어기를 구비하며,상기 전자식 연료공급장치는, 상기 제 1 보조 제어기와 전기적으로 서로 연결되며 상기 제 1 보조 제어기로 부터 입력받은 값에 의거하여 상기 엔진으로의 연료공급량을 결정하는 제 2 보조 제어기와, 이 제 2 보조 제어기에 의해 제어되는 전자식 연료분사장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진 회전수 변경장치.
- 청구항 3에 있어서,상기 주제어기와 상기 전자식 거버너의 상기 제 1 보조 제어기는, J1939 DATA LINK 와 CAN(Control Area Network) DATA LINK 통신 규약 중 어느 하나의 통신 규약에 의해 서로 통신하는 것을 특징으로 하는 엔진 회전수 변경장치
- 청구항 4에 있어서, 상기 제 1 보조 제어기는,외부에서 직접 아날로그 신호를 받을 수 있는 적어도 하나 이상의 입력 채널과, 외부로 직접 아날로그 신호를 출력할 수 있는 적어도 하나 이상의 출력 채널을 구비하고 있으며, 이 출력 채널 중 어느 하나에 의해 상기 제 2 보조 제어기와 서로 전기적으로 연결되어 데이터를 주고 받는 것을 특징으로 하는 엔진 회전수 변경장치.
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|---|---|---|---|
| KR1019980016821A KR100302864B1 (ko) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | 엔진회전수변경장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980016821A KR100302864B1 (ko) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | 엔진회전수변경장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990084817A true KR19990084817A (ko) | 1999-12-06 |
| KR100302864B1 KR100302864B1 (ko) | 2001-11-30 |
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Family Applications (1)
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| KR1019980016821A KR100302864B1 (ko) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | 엔진회전수변경장치 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017061649A1 (ko) * | 2015-10-08 | 2017-04-13 | 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 | 펌프 유량 제어를 위해 변속기를 갖는 엔진 속도 제어 방법 및 그 장치 |
-
1998
- 1998-05-11 KR KR1019980016821A patent/KR100302864B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017061649A1 (ko) * | 2015-10-08 | 2017-04-13 | 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 | 펌프 유량 제어를 위해 변속기를 갖는 엔진 속도 제어 방법 및 그 장치 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100302864B1 (ko) | 2001-11-30 |
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