KR20080049519A

KR20080049519A - 중장비의 엔진 제어장치

Info

Publication number: KR20080049519A
Application number: KR1020060120173A
Authority: KR
Inventors: 홍만호
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2008-06-04

Abstract

본 발명은 중장비의 엔진 제어장치에 관한 것으로, 엔진에 의해 구동되는 유압펌프와, 상기 유압펌프의 토출압력으로 작동하는 유압실린더와, 상기 유압실린더로 전달되는 유압을 분배하는 컨트롤밸브와, 상기 엔진의 연료분사를 제어하는 엔진제어용 ECU를 포함하고, 상기 컨트롤밸브로부터 유압부하 여부를 검출하는 압력스위치와, 연료조절 다이얼로부터 목표회전수를 전달받아 상기 엔진제어용 ECU에 목표회전수를 지령하고, 상기 압력스위치에서 유압부하의 검출된 신호를 전달받아 목표회전수가 미리 설정된 회전수에 비하여 낮은 경우, 상기 엔진제어용 ECU에 목표회전수를 미리 설정된 회전수 보다 높게 제어하며, 상기 압력스위치로부터 유압부하가 제거되는 신호를 전달받을 경우, 상기 엔진제어용 ECU에 원래 회전수로 복귀하도록 제어하는 장비제어용 ECU를 더 포함하도록 되어 있다.

따라서, 엔진의 토크 상승이 늦고 토크가 낮은 저속 운전구간에서 엔진의 토크를 증가시켜 엔진의 꺼짐이나 속도저하를 방지할 수 있게 되는 것이다.

엔진, 제어장치, ECU, 압력스위치

Description

중장비의 엔진 제어장치 {Apparatus for controlling engine of heavy equipment}

도 1은 본 발명에 따른 엔진 제어장치의 블록 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 엔진 제어장치의 엔진 회전수와 출력 토크를 나타내는 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 엔진 11 : 엔진제어용 ECU

12,12′: 유압펌프 13,13′: 컨트롤밸브

14,14′: 유압실린더 15,15′: 압력스위치

16 : 보조 유압펌프 17 : 전자비례밸브

20 : 콘트롤러 30 : 연료조절 다이얼

NL : 저속회전수 NN : 상승회전수

NC : 목표회전수

본 발명은 중장비의 엔진 제어장치에 관한 것으로, 특히 부하조작시 엔진의 토크가 부하의 상승을 따라가지 못하거나 엔진 토크 부족으로 작동속도가 느려지는 경우에 엔진의 회전수를 적정수준까지 일시에 상승시키는 제어를 할 수 있는 중장비의 엔진 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 굴삭기, 휠로더 등 중장비는 엔진을 동력으로 유압펌프를 구동하고, 유압펌프가 프런트장치를 구동하는 실린더와 주행용 모터에 유압을 공급하여 장비를 구동하도록 되어 있다.

종래의 중장비는 통상 엔진의 출력 토크보다 유압펌프의 최대 입력 토크를 조금 작게 설정하여 엔진의 시동이 꺼지는 것을 예방하고 있다. 그러나, 엔진의 고유특성이 저속 구간에서 토크가 낮게 되게 되어 부하의 급조작시에 엔진의 응답지연으로 토크의 상승속도가 지연됨으로써, 엔진의 중속이상 엔진의 출력과 유압펌프의 입력을 고려하여 설정하더라도 저속구간에서 급조작시 엔진의 시동이 종종 꺼지는 경우가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 엔진의 저속 회전수를 높이는 방안을 고려할 수 있으나, 이는 연비를 악화시키고 소음이 커지는 문제를 발생시키게 되고, 한편, 엔진의 용량을 증대하여 출력을 크게 하는 방안을 고려할 수 있으나, 이는 엔진의 용량이 증대됨으로써 장비의 크기 및 비용에 제약이 뒤따르게 된다. 한편, 엔진의 용량을 증대시키는 것과 반대로 유압펌프의 용량을 축소하는 방안을 고려할 수 있으나, 이는 장비의 출력이 저하되는 문제를 낳게 된다.

이에 본 발명은 종래의 엔진 제어장치가 지닌 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로, 엔진의 용량을 증대시키지 않더라도 엔진 회전수를 일시적으로 상승시켜 저속 구간에서 엔진이 정지되거나 엔진의 응답지연을 방지할 수 있는 건설중장비의 엔진 제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진에 의해 구동되는 적어도 하나 이상의 유압펌프와, 상기 유압펌프로부터 토출 되는 유압에 의해 작동되는 복수의 유압실린더와, 상기 유압실린더로 전달되는 유압을 분배하는 컨트롤밸브와, 상기 엔진의 연료분사를 제어하는 엔진제어용 ECU를 포함하는 건설중장비의 엔진 제어장치에 있어서, 상기 컨트롤밸브로부터 유압부하를 검출하는 압력스위치와, 상기 엔진의 회전수를 검출하는 엔진 회전센서와, 상기 엔진에 공급되는 연료량을 결정하는 연료조절 다이얼과, 상기 연료조절 다이얼로부터 제공받은 신호에 근거하여 엔진의 목표회전수를 결정하고, 상기 결정된 목표회전수를 상기 엔진제어용 ECU에 제공하여 엔진의 회전수를 제어하되, 상기 압력스위치로부터 유압부하 신호가 검출되고 상기 엔진 회전센서로부터 검출된 엔진의 회전수가 상기 결정된 목표회전수에 비하여 낮은 경우, 상기 엔진제어용 ECU에 상기 결정된 목표회전수 보다 높은 목표회전수를 지령하며, 상기 압력스위치로부터 유압부하가 검출되지 않을 경우에는 상기 엔진제어용 ECU에 원래 결정된 목표회전수로 유지 또는 복귀하도록 지령하는 콘트롤러를 더 포함하도록 되어 있다.

또한, 상기 콘트롤러는 상기 압력스위치로부터 유압부하 신호가 검출되고 상기 엔진 회전센서로부터 검출된 엔진의 회전수가 상기 결정된 목표회전수에 비하여 낮은 경우, 상기 엔진제어용 ECU에 상기 엔진의 목표회전수를 최대회전수까지 신속히 증가시키도록 지령하도록 되어 있다.

또한, 상기 콘트롤러는 상기 압력스위치(15,15′)로부터 유압부하가 검출되지 않아 상기 엔진제어용 ECU에 원래 결정된 목표회전수로 복귀하도록 지령하는 경우에는 일정 시간동안 지연시킨 후 복귀 지령하도록 되어 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진 제어장치의 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 엔진 제어장치의 엔진 회전수와 출력 토크를 나타내는 그래프이다.

본 발명에 따른 엔진 제어장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(10)에 의해 구동되는 유압펌프(12,12′)와, 상기 유압펌프(12,12′)로부터 토출 되는 유압에 의해 작동되는 유압실린더(14,14′)와, 상기 유압실린더(14,14′)로 전달되는 유압을 분배하는 컨트롤밸브(13,13′)와, 상기 엔진(10)의 연료분사를 제어하는 엔진제어용 ECU(11)를 포함하여 구성되어 있다.

그리고, 상기 컨트롤밸브(13,13′)로부터 유압부하를 검출하는 압력스위치(15,15′)와, 상기 엔진(10)의 회전수를 검출하는 엔진 회전센서(18)와, 상기 엔진(10)에 연료공급량을 결정하는 연료조절 다이얼(30)과, 상기 연료조절 다이얼(30)로부터 신호를 전달받아 목표회전수를 결정하고, 결정된 목표회전수를 상기 엔진제어용 ECU(11)에 제공하여 엔진 회전수를 제어하되, 상기 압력스위치(15,15′)로부터 유압부하 신호가 검출되고 상기 엔진 회전센서(18)로부터 검출된 엔진의 회전수가 상기 결정된 목표회전수에 비하여 낮은 경우, 상기 엔진제어용 ECU(11)에 상기 미리 결정된 목표회전수 보다 높은 목표회전수를 지령하며, 상기 압력스위치(15,15′)로부터 유압부하가 검출되지 않을 경우에는 상기 엔진제어용 ECU(11)에 미리 결정된 목표회전수로 회전 또는 복귀하도록 지령하는 콘트롤러(20)를 더 포함하여 구성되어 있다.

상기 유압펌프(12,12′), 유압실린더(14,14′), 컨트롤밸브(13,13′)는 공지구성으로 1쌍으로 구성되어 있다. 그리고, 여기서 보조 유압펌프(16)는 콘트롤러(20)에 의해 제어되는 전자비례밸브(17)를 개재하여 상기 유압펌프(12,12′)를 제어하는 것을 포함하여 각종 유압기기를 조작하는 파일롯압력을 토출한다.

상기 압력스위치(15,15′)는 상기 컨트롤밸브(13,13′)로부터 유압 부하여부를 검출하고, 검출된 신호를 상기 콘트롤러(20)로 전달하게 된다. 여기서, 압력스위치(15,15′)는 각각의 컨트롤밸브(13,13′)의 유압 부하여부를 검출하기 위하여 1쌍으로 구성되어 있다.

또 엔진 회전센서(18)는 엔진(10)과 유압펌프(12,12′)를 연결하는 출력축에 설치되어 엔진(10)의 실제 회전수를 검출하여 콘트롤러(20)에 제공한다.

여기서 상기 콘트롤러(20)는 상기 압력스위치(15,15′)에서 유압부하의 검출된 신호를 전달받고 상기 엔진 회전센서(18)로부터 검출된 엔진의 실제 회전수가 상기 연료조절 다이얼(30)에 의해 결정된 엔진 목표회전수가 보다 낮은 경우, 상기 엔진제어용 ECU(11)에 상기 연료조절 다이얼(30)에 의해 미리 결정된 엔진 목표회전수 보다 증대시키도록 제어하게 된다.

또한, 상기 압력스위치(15,15′)로부터 유압부하가 제거되거나 상기 엔진 회전센서(18)로부터 검출된 엔진의 실제 회전수가 상기 연료조절 다이얼(30)에 의해 결정된 엔진 목표회전수와 같아질 경우에는 상기 엔진제어용 ECU(11)에 원래 회전수로 복귀하도록 제어하게 된다.

여기서, 엔진(10)의 회전속도를 증대시키는 시간은 상기 압력스위치(15,15′)로부터 유압부하가 유지되는 시간동안으로 설정하는 것이 바람직하며, 회전속도 증대의 범위는 상기 엔진제어용 ECU(11)에 상기 엔진의 목표회전수를 최대회전수까지 급속히 증가시키도록 지령하는 것이 바람직하다. 다만 빠른 응답특성이 필요치 않고 장비의 부드러운 운전을 선호 할 경우에는 엔진 회전수 증대를 서서히 증가시키게 할 수도 있다.

또한, 엔진(10)의 회전속도를 원래 회전수로 복귀시키는 시간은 상기 압력스위치(15,15′)로부터 유압부하가 제거되더라도 일정 시간동안 지연시간을 두도록 설정하는 것이 바람직하다. 여기서, 지연시간을 두는 이유는 연속 작업시에 반응속도를 보다 높게 하기 위함이다.

여기서, 엔진(10)의 회전수가 제어되는 과정을 좀더 구체적으로 설명하면, 상기 콘트롤러(20)가 운전자에 의해 조작되는 연료조절 다이얼(30)로부터 목표회전수를 지령받아 목표 회전수를 연산하여 상기 엔진제어용 ECU(11)에 목표회전수를 지령하고, 엔진제어용 ECU(11)가 연료분사장치를 제어함으로써 엔진(10)의 회전수가 제어되도록 되어 있다. 여기서, 장비가 휠로더인 경우, 연료조절 다이얼(30)이 아니라 액셀페달로서 목표회전수 지령을 전달할 수 있다.

엔진(10)의 회전수를 높이는 과정을 도 2를 기초로 설명하면, 콘트롤러(20)는 미리 설정된 회전수(도 2의 NC)와 목표회전수를 비교하여, 목표회전수가 NC보다 낮을 경우, 목표회전수를 현재 설정된 목표회전수보다 일정 속도증가(도 2의 NN(상승회전수))시키도록 지령하여 엔진(10)의 회전수를 증대시킬 수 있다. 장비가 굴삭기인 경우, 액셀페달을 밟지 않은 상태로 장비를 가동시키는 경우에 있어서는, 콘트롤러(20)가 미리 설정된 회전수(도 2의 NL(저속회전수)) 보다 높은 회전수(도 2의 NC(목표회전수))와 연료조절 다이얼에 의해 결정된 목표회전수와 비교하여 제어할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명의 구성에 의하면, 압력스위치(15,15′)를 통하여 부하가 검출되면 콘트롤러(20)가 엔진(10)의 회전수를 높이도록 제어가능하게 되어 저속구간에서 엔진(10)이 정지되거나 속도저하를 예방할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 건설중장비의 엔진 제어장치에 의하면, 굴살기, 휠로더 등 중장비에서 엔진에 일시적으로 과부하가 걸리더라도 작업속도를 줄이지 않고 엔진의 토크를 증가시켜 엔진의 꺼짐이나 속도저하를 방지할 수 있게 된다. 또한, 전자분사식 엔진에 적용할 경우 엔진의 응답시간이 빠르고 용이하게 제어할 수 있는 것이다.

Claims

엔진에 의해 구동되는 적어도 하나 이상의 유압펌프와, 상기 유압펌프로부터 토출 되는 유압에 의해 작동되는 복수의 유압실린더와, 상기 유압실린더로 전달되는 유압을 분배하는 컨트롤밸브와, 상기 엔진의 연료분사를 제어하는 엔진제어용 ECU를 포함하는 건설중장비의 엔진 제어장치에 있어서,

상기 컨트롤밸브(13,13′)로부터 유압부하를 검출하는 압력스위치(15,15′)와,

상기 엔진(10)의 회전수를 검출하는 엔진 회전센서(18)와,

상기 엔진(10)에 공급되는 연료량을 결정하는 연료조절 다이얼(30)과,

상기 연료조절 다이얼(30)로부터 제공받은 신호에 근거하여 엔진의 목표회전수를 결정하고, 상기 결정된 엔진목표회전수를 상기 엔진제어용 ECU(11)에 제공하여 엔진의 회전수를 제어하되, 상기 압력스위치(15,15′)로부터 유압부하 신호가 검출되고 상기 엔진 회전센서(18)로부터 검출된 엔진의 회전수가 상기 결정된 목표회전수에 비하여 낮은 경우, 상기 엔진제어용 ECU(11)에 상기 결정된 목표회전수 보다 높은 목표회전수를 지령하며, 상기 압력스위치(15,15′)로부터 유압부하가 검출되지 않을 경우에는 상기 엔진제어용 ECU(11)에 원래 결정된 목표회전수로 유지 또는 복귀하도록 지령하는 콘트롤러(20)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중장비의 엔진 제어장치.
제 1 항에 있어서,

상기 콘트롤러(20)는 상기 압력스위치(15,15′)로부터 유압부하 신호가 검출되고 상기 엔진 회전센서(18)로부터 검출된 엔진의 회전수가 상기 결정된 목표회전수에 비하여 낮은 경우, 상기 엔진제어용 ECU(11)에 상기 엔진의 목표회전수를 최대회전수까지 급속히 증가시키도록 지령하는 것을 특징으로 하는 중장비의 엔진 제어장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 콘트롤러(20)는 상기 압력스위치(15,15′)로부터 유압부하가 검출되지 않아 상기 엔진제어용 ECU(11)에 원래 결정된 목표회전수로 복귀하도록 지령하는 경우에는 일정 시간동안 지연시킨 후 복귀 지령하는 것을 특징으로 하는 중장비의 엔진 제어장치.