KR20060110554A - A method and apparatus for cooling fan rpm control for heavy equipment - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래기술에 의한 건설중장비의 냉각장치 구성을 나타내는 개략도.1 is a schematic diagram showing a configuration of a cooling apparatus of a heavy construction equipment according to the prior art.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 건설중장비의 냉각팬 회전수 제어장치의 구성을 나타내는 개략도.Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of the cooling fan speed control apparatus of heavy equipment according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 엔진의 엔진냉각수 온도계수(KENG)와 엔진냉각수의 실제온도값(TENG)과의 함수관계를 나타내는 그래프.3 is a graph showing a functional relationship between an engine coolant temperature coefficient K ENG of an engine and an actual temperature value T ENG of an engine coolant according to the present invention.
도 4는 본 발명에 의한 에어쿨러의 차지에어 온도계수(KCAC)와 차지에어의 실제온도값(TCAC)과의 함수관계를 나타내는 그래프.4 is a graph showing a functional relationship between the charge air temperature coefficient K CAC of the air cooler and the actual temperature value T CAC of the charge air according to the present invention.
도 5는 본 발명에 의한 액츄에이터의 작동유 온도계수(KH)와 작동유의 실제온도값(TH)과의 함수관계를 나타내는 그래프.5 is a graph showing the functional relationship between the hydraulic oil temperature coefficient (K H ) of the actuator according to the present invention and the actual temperature value (T H ) of the hydraulic oil.
도 6은 본 발명에 의한 공기조화기의 작동여부에 따라 에어컨 작동계수(KAIRCON)의 특성을 나타내는 그래프. Figure 6 is a graph showing the characteristics of the air conditioning operating coefficient (K AIRCON ) according to the operation of the air conditioner according to the present invention.
도 7은 본 발명에 의한 출력전류값(Current)과 상기 냉각팬 회전수 계수(Kf)와의 함수관계를 나타내는 그래프.7 is a graph showing a functional relationship between an output current value Current according to the present invention and the cooling fan rotation speed coefficient K f .
도 8은 본 발명에 의한 냉각팬 회전수(Fan rpm)와 상기 냉각팬 회전수 계수(Kf)와의 함수관계를 나타내는 그래프.8 is a graph showing a functional relationship between a cooling fan speed (Fan rpm) and the cooling fan speed coefficient (K f ) according to the present invention.
도 9는 본 발명에 의한 냉각팬 회전수의 제어방법을 나타내는 흐름도.9 is a flowchart illustrating a control method of the cooling fan speed according to the present invention.
**도면의 주요구성에 대한 부호의 설명**** Description of Codes for Major Configurations of Drawings **
102: 엔진 104: 엔진 제어기102: engine 104: engine controller
110: 라디에이터 112: 엔진냉각수 온도검출수단110: radiator 112: engine coolant temperature detection means
120: 오일쿨러 122: 작동유 온도검출수단120: oil cooler 122: hydraulic oil temperature detection means
130: 차지 에어쿨러 132: 차지에어 온도검출수단130: charge air cooler 132: charge air temperature detection means
140: 냉각팬 150: 제어부140: cooling fan 150: control unit
160: 열교환기 170: 냉각팬 구동용 펌프160: heat exchanger 170: pump for driving the cooling fan
172: 냉각팬 구동용 모터 174: 유압라인172: cooling fan drive motor 174: hydraulic line
176: 냉각팬 회전수 제어밸브 178: 캐비네이션 방지밸브176: cooling fan speed control valve 178: cavitation prevention valve
180: 파일럿 압력실180: pilot pressure chamber
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.The present invention relates to a cooling fan speed control device and a control method of the construction equipment, more specifically, a radiator for preventing the engine from overheating, an oil cooler for preventing the operating oil of various actuators from overheating, combustion sucked into the engine Compared with the coefficients determined by the internal algorithm, the actual temperature values respectively detected from the charge air cooler that cools the temperature of the air and the heat exchanger for adjusting the air inside the cab are output to the relief valve to output the current value to the relief valve. The present invention relates to a cooling fan rotation speed control device and a control method of a heavy construction equipment that actively controls rotation speed according to working conditions and working environment.
일반적으로 굴삭기 등의 건설중장비는 작업 및 주행으로 인해 엔진이나 작동유가 과열되는 경우를 대비하여 상기 엔진 및 작동유의 과열을 방지하는 냉각장치를 필수적으로 구비한다. In general, heavy construction equipment such as excavators are essentially provided with a cooling device for preventing overheating of the engine and hydraulic fluid in case the engine or the hydraulic oil is overheated due to work and running.
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.As shown in FIG. 1, the cooling device includes an
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.Meanwhile, a
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.Such a conventional cooling device is irrelevant to the coolant state of the
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.Therefore, the present invention is derived to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is to cool the heavy construction equipment that can control the rotational speed of the cooling fan in accordance with the working environment and working conditions appropriately It is to provide a fan speed control device and a control method.
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.According to a feature of the present invention for achieving the object as described above, the present invention is an engine, a radiator for cooling the cooling water of the engine, an oil cooler for cooling the operating oil of various actuators, and combustion air sucked into the engine In order to cool the charge air cooler for reducing exhaust gas by reducing the temperature of the engine, the heat exchanger of the outdoor unit installed on one side of the engine for air conditioning in the cab, the engine radiator, the oil cooler, the charge air cooler and the heat exchanger. A cooling device for heavy construction equipment consisting of a
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.Engine coolant temperature detection means installed on one side of the radiator to detect the coolant temperature of the engine, hydraulic oil temperature detection means installed on one side of the oil cooler to detect the hydraulic oil temperature of various actuators, and installed on one side of the charge air cooler It further comprises a charge air temperature detecting means for detecting the temperature of the charge air.
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.The actual temperature value T ENG of the engine coolant detected from the temperature detecting means of the engine coolant is directly proportional to the engine coolant temperature coefficient K ENG , and the engine coolant temperature coefficient K ENG is equal to "0". "1" is determined between the engine actual temperature value of the cooling water (T ENG) is the engine cooling water thermometer at 80 ℃ to 90 ℃ (K ENG) to the engine cooling water thermometer at about 100 ℃ to gradually begins to increase (K ENG Keeps the maximum value.
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.The hydraulic oil actual temperature value T H detected from the hydraulic oil temperature detection means of various actuators is directly proportional to the hydraulic oil temperature coefficient K H , and the hydraulic oil temperature coefficient K H is between "0" and "1". It is determined that the actual temperature value of the hydraulic fluid (T H ) starts to increase gradually around 60 ℃ oil temperature coefficient (K H ), the hydraulic oil temperature coefficient (K H ) maintains the maximum value around 90 ℃.
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.The charge air actual temperature value T CAC detected from the charge air temperature detection means of the charge air cooler is directly proportional to the charge air temperature coefficient K CAC , and the charge air temperature coefficient K CAC is “0. "and" 1 "is determined between the actual temperature value of the charge-air (T CAC) is 40 ℃ to take up at 50 ℃ be air thermometer (K CAC) to the air thermometer occupies from 70 ℃ before and after gradually begins to increase ( K CAC ) maintains the maximum value.
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.For efficient control of the air conditioner, the optimum value is selected so that the air conditioner operating coefficient (K AIRCON ) does not become constant, that is, less than 0.5, when the cooling fan is rotated above a certain speed (ON). OFF The air conditioner operating coefficient (K AIRCON ) is selected as zero.
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.According to another feature of the invention, the step of calculating the charge air temperature coefficient (K CAC ) of the air cooler by receiving the actual temperature value (T CAC ) of the charge air from the charge air temperature detection means of the air cooler, the engine of the engine Calculating the engine coolant temperature coefficient (K ENG ) of the engine by receiving the actual temperature value (T ENG ) of the engine coolant from the coolant temperature detection means, and the actual temperature value (T H) of the hydraulic oil from the hydraulic oil detection means of various actuators. Calculating the hydraulic oil temperature coefficient K H of the various actuators, determining whether the air conditioner is ON or OFF, and determining that the air conditioner is ON. calculating a work coefficient (K AIRCON), the air conditioner non-operating (OFF) when it is determined that the air conditioning operation of the step coefficient charge-air temperature and the air cooler to calculate (K AIRCON) to "0" Number (K CAC), the engine cooling water temperature coefficient of the engine (K ENG), number of the working oil temperature coefficient of the various actuators (K H) and the number of the rotation the greater the maximum cooling fan of the air conditioning operation coefficient (K AIRCON) of the air conditioner coefficient (K f) to the decision step, and a cooling-fan speed coefficients (K f) and the cooling fan properly set in accordance with the revolution speed functional relationship between the output current value (current) is applied to the control valve to the model, and the cooling of Calculating the output current value (Current) to be applied to the cooling fan speed control valve by substituting the fan speed coefficient (K f ) into the function relation, and cooling fan speed (Fan rpm) according to the output current value. It is configured to include the step of controlling.
상기 에어쿨러의 차지에어 온도계수(KCAC), 엔진의 엔진냉각수 온도계수(KENG), 각종 액츄에이터의 작동유 실제온도값(TH)은 "0"과 "1"사이에서 결정된다.The charge air temperature coefficient K CAC of the air cooler, the engine coolant temperature coefficient K ENG of the engine, and the actual oil temperature T H of various actuators are determined between "0" and "1".
상기 공기조화기의 에어컨 작동계수(KAIRCON)는 "0.5"과 "1"사이에서 결정된다.The air conditioner operating coefficient K AIRCON of the air conditioner is determined between "0.5" and "1".
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.Engine Coolant Temperature (K ENG) and the actual temperature value of the engine coolant of the engine (T ENG) is in a proportional relationship, the engine actual cooling water temperature value (T ENG) the engine cooling water thermometer in a 80 ℃ to 90 ℃ (K ENG ) starts to increase gradually, and the engine coolant temperature coefficient (K ENG ) maintains the maximum value around 100 ° C.
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.The charge air temperature coefficient K CAC of the air cooler and the actual temperature value T CAC of the charge air are directly proportional to each other, and the actual temperature value T CAC of the charge air is 40 ° C. to 50 ° C. The number of K CAC starts to increase, and the charge air temperature coefficient K CAC maintains the maximum value around 70 ° C.
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.The hydraulic oil temperature coefficient K H of the various actuators and the actual temperature value T H of the hydraulic oil are directly proportional to each other, and when the actual temperature value T H of the hydraulic oil is about 60 ° C., the hydraulic oil temperature coefficient K H is The fluid temperature coefficient (K H ) maintains its maximum value at around 90 ° C.
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.According to the cooling fan rotation speed control device and control method of the construction equipment according to the present invention having such a configuration, it is possible to automatically control the rotation speed of the cooling fan in response to changes in the working environment or working conditions, etc. There is this.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 건설중장비의 냉각팬 회전수 제어장치 및 제어방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하 게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the cooling fan speed control device and control method of the heavy equipment according to the invention having the configuration as described above will be described in detail.
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.As shown in FIG. 2, the cooling device according to the present invention includes an engine cooler, a
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. Therefore, a blower
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.In addition, the heavy equipment may be further provided with an air conditioner for maintaining the air in the cab in the most suitable state according to the purpose. The heat exchanger of the indoor unit is installed inside the cab, but the
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.Meanwhile, in order to drive the cooling device, the cooling
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.One side of the
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.The engine coolant
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.Accordingly, the
이하, 상기 냉각팬(140) 회전수를 제어하는 출력전류값을 어떻게 결정하는지 여부에 대하여 자세하게 살펴보겠다.Hereinafter, how to determine the output current value for controlling the rotation speed of the cooling
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.Preferably, the rotation speed of the cooling
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.3 shows a functional relationship between the engine coolant temperature coefficient K ENG of the
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.4 shows the relationship between the charge air temperature coefficient K CAC of the
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.5 shows a functional relationship between the hydraulic oil temperature coefficient K H of the actuator and the actual temperature value T H of the hydraulic oil. According to an embodiment of the invention, the actual temperature value of the fluid (T H) is 60 ℃ number of working oil thermometer before and after the (K H) to the working oil thermometer at 90 ℃ to gradually begins to increase (K H) to maintain the maximum value It has the characteristic to
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.6 shows a function value indicating the characteristics of the air conditioner operating coefficient K AIRCON of the air conditioner. According to an embodiment of the present invention, the optimum value is selected so that the air conditioner operating coefficient K AIRCON does not become a constant value, that is, 0.5 or less at the time of operation (ON) for the efficiency of the air conditioner. Of course, the OFF air conditioner operating coefficient K AIRCON has a value of zero. Therefore, when the air conditioner is turned on, the rotation speed of the cooling
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.As such, the engine coolant temperature coefficient K ENG of the
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.Here, in order to control the rotation speed of the cooling
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. FIG. 7 shows a functional relationship between an output current value Current and the cooling fan speed factor K f , and FIG. 8 shows a cooling fan speed Fan rpm and the cooling fan speed factor K f . It shows a functional relationship.
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.The cooling fan rotation coefficient (K f ) and the output current value (Current) are inversely related to each other, and the output current value (Current) and the cooling fan rotation speed (Fan rpm) are inversely related to each other, the cooling fan rotation The number coefficient K f is directly proportional to the cooling fan rotation speed (Fan rpm). Therefore, when the cooling fan rotational speed coefficient K f becomes large, the intensity of the output current value decreases, and therefore, the relief pressure of the cooling fan rotational
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 냉각팬 회전수 제어장치의 작용을 도 9를 참조하여 자세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the cooling fan speed control apparatus of the present invention having the configuration as described above will be described in detail with reference to FIG.
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).The charge air temperature coefficients K CAC of the
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).The engine coolant temperature coefficient K ENG of the
상기 각종 액츄에이터의 작동유 검출수단(122)으로부터 작동유의 실제온도값(TH)을 입력받아 각종 액츄에이터의 작동유 온도계수(KH)를 "0"과 "1"사이에서 계산한다(S30).The hydraulic oil temperature coefficient T H of the various actuators is received from the hydraulic oil detecting means 122 of the various actuators and the hydraulic oil temperature coefficient K H of the various actuators is calculated between “0” and “1” (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).It is determined whether the air conditioner is operated (S40), and when it is determined that the air conditioner is operated (ON), the air conditioner operating coefficient K AIRCON is calculated between "0.5" and "1" (S50). If it is determined that the air conditioner is not operated (OFF), the air conditioner operation coefficient (K AIRCON ) is calculated as "0" (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).The largest maximum of the charge air temperature coefficient (K CAC ) of the air cooler, the engine coolant temperature coefficient (K ENG ) of the engine, the hydraulic oil temperature coefficient (K H ) of the various actuators and the air conditioning operating coefficient (K AIRCON ) of the air conditioner The value is determined as the cooling fan rotation speed coefficient K f (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).A function relationship between the cooling fan speed coefficient K f and the output current value Current applied to the cooling fan
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. Therefore, when the output current value is lowered, the set pressure of the cooling fan
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다. As described above, according to the configuration of the present invention, the following effects can be expected.
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.By detecting the operating conditions of the radiator, oil cooler, charge air cooler and heat exchanger and determining the rotation speed of the cooling fan proportionally based on the output current value, it is possible to proactively respond to changes in working environment or working conditions. The rotation speed of the cooling fan is automatically controlled, and therefore, the effect of increasing the cooling efficiency and preventing unnecessary fuel consumption is expected.
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KR100688661B1 (en) * | 2005-12-28 | 2007-03-02 | 두산인프라코어 주식회사 | Method for reversely driving a cooling fan of a construction heavy equipment |
KR100849502B1 (en) * | 2007-07-11 | 2008-07-31 | 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비 | Control method of cooling fan speed of excavator |
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