KR20130087071A - 건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법 - Google Patents

건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법은, 대기 압력 센서로부터 대기 압력 값이 입력되는 대기 압력 값 입력 단계(S10); 상기 대기 압력 값이 설정된 대기 압력 값보다 크면 상기 대기 압력 값 입력 단계(S10)로 되돌아가는 대기압 비교 단계(S20); 상기 대기압 비교 단계(S20)에서 상기 대기 압력 값이 설정된 대기 압력 값보다 작으면 감소마력 맵을 로딩(loading)하여 실행하는 감소마력 맵 실행 단계(S30); 및 상기 감소마력 맵이 실행되면 전류 값을 설정된 전류 값으로 고정시키는 비례 전류 값 변경 실행 단계(S40);를 포함한다.

Description

건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법{horsepower control method for hydraulic pump of compensate height of construction machinery}
본 발명은 건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고도에 따른 엔진 출력저감에 대응할 수 있도록 하는 건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 건설기계는 엔진과 유압장치가 구비되고, 엔진에서 출력되는 동력에 의해 유압장치가 구동된다. 엔진은 연료와 공기를 혼합한 혼합가스를 연소시켜 일련의 폭발행정에 의해 동력을 발생시킨다. 유압장치는 엔진의 동력에 의해 유압펌프를 구동시켜 작동유를 토출하고 그 작동유에 의해 각종 액추에이터를 작동시킨다.
엔진은 일반적으로 표준 대기 및 고도가 0m인 기준으로 제작된다. 그러나 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 고도가 높아짐에 따라 공기밀도, 특히 산소의 양이 감소되어 엔진의 출력이 급격히 저하된다.
좀 더 상세하게는 예컨대, 고도가 3,000m기준에서는 평지(0m) 대비 대략 75%로 공기밀도가 저하된다.
따라서 평지 고도(0m) 공기밀도(1.0)를 기준으로 개발된 엔진의 경우에는 요구된 토크를 생성하기 위하여 해당 토크에 대응하는 연료를 분사하지만 산소량이 상대적으로 적게 유입된다. 이로써 연료는 불완전연소 되고, 이는 연료공급이 과잉됨을 의미한다.
또한, 연료의 불완전 연소로 인하여 과도한 매연의 발생이 우려된다.
상술한 바와 같이, 연료가 과잉 공급되는 경우에는 엔진토크가 낮으나 과도한 연료량이 유입되므로 엔진과 펌프가 운용됨에 있어서 부하율이 불안정한 문제점이 있다. 또한, 엔진의 정특성과 동특성이 매우 불안정해질 수 있다.
따라서 고도가 변화되더라도 엔진과 펌프의 로드 매칭 성능을 안정적으로 운용할 수 있는 장치가 요구된다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고도가 높아지더라도 엔진과 펌프의 로드 매칭(load matching) 성능을 안정적으로 유지시킬 수 있도록 하는 건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법은, 대기 압력 센서로부터 대기 압력 값이 입력되는 대기 압력 값 입력 단계(S10); 상기 대기 압력 값이 설정된 대기 압력 값보다 크면 상기 대기 압력 값 입력 단계(S10)로 되돌아가는 대기압 비교 단계(S20); 상기 대기압 비교 단계(S20)에서 상기 대기 압력 값이 설정된 대기 압력 값보다 작으면 감소마력 맵을 로딩(loading)하여 실행하는 감소마력 맵 실행 단계(S30); 및 상기 감소마력 맵이 실행되면 유압펌프의 흡수마력을 제어하는 전류값을 상기 대기압 변화에 대응되도록 변경시킴으로써 상기 유압펌프의 흡수마력을 감소시키는 비례 전류 값 변경 실행 단계(S40);를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법에서 상기 설정된 대기 압력 값은 800hpa이하이고, 상기 설정된 전류 값은 200mA이하인 것일 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법은 고도가 설정된 대기 압력 값에 도달하는 경우에는 유압펌프의 흡수마력을 저감시킴으로써 고도 변화로 인한 엔진출력의 저하에 대응할 수 있고, 이로써 엔진과 펌프의 로드 매칭(load matching) 성능을 안정적으로 유지시킬 수 있다. 특히, 엔진에 과도한 부하요소를 제거하도록 함으로써 엔진의 동특성과 정특성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 고도 보상 유압펌프 마력제어방법은 엔진과 펌프의 감소마력 제어로 인하여 터보차저(Turbo-charger)의 최대 회전수(max rpm) 및 피크 회전수(peak rpm)을 감소시켜 엔진의 내구성을 향상시킬 수도 있다.
도 1은 고도 대비 공기밀도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 2는 대기압력 대비 출력 저감율을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법에서 대기압력 대비 펌프 비례전류 값을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
한편, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법에 대해서 설명한다.
첨부도면 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법에서 대기압력 대비 펌프 비례전류 값을 설명하기 위한 그래프이다. 첨부도면 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법은 설정된 대기 압력 값과 실제 대기 압력 값을 비교하여 설정된 대기 압력 값보다 높을 때 정상적인 유압펌프의 흡수마력 제어를 진행하고, 실제 대기 압력 값이 낮을 때 유압펌프의 흡수 마력을 저감시킬 수 있도록 한 것이다. 통상적인 유압펌프의 흡수마력 제어의 일례로 비례 전류 값을 특정한 값으로 고정시키는 것이 도 3에 일례로 도시되어 있다.
이하 각 단계별로 설명한다.
대기 압력 값 입력 단계(S10): 대기 압력 센서로부터 대기 압력 값이 입력되는 단계이다. 대기 압력 센서는 엔진의 한쪽에 설치된 대기압 계측 센서일 수 있다. 검출된 대기 압력 값은 CAN통신을 통하여 제어부로 입력될 수 있다.
대기압 비교 단계(S20): 입력된 대기 압력 값이 설정된 대기 압력 값보다 크면 대기 압력 값 입력 단계(S10)로 되돌아가고, 낮으면 다음 단계로 진행된다. 즉, 설정된 대기 압력 값보다 높은 경우에는 엔진과 유압펌프의 로드 매칭(load matching) 성능에 과다한 문제가 발생하지 않을 수 있으므로 일반적인 상태로 간주되어 건설기계의 운용할 수 있는 것이다. 본 실시예에서는 그 일례로 펌프의 비례전류 값을 200mA로 고정시키는 것이 나타나 있다.
상술한 설정된 대기 압력 값은 예를 들면 800hpa일 수 있고, 권리범위는 800hpa에 한정하는 것은 아니며 기술의 이해를 돕기 위해 제시된 값이다. 즉, 엔진의 성능에 따라 대기 압력 값의 설정은 달라질 수 있는 것이다.
감소마력 맵 실행 단계(S30): 대기압 비교 단계(S20)에서 대기 압력 값이 설정된 대기 압력 값보다 작으면 감소마력 맵을 로딩(loading)하여 실행한다. 좀 더 상세하게는, 설정된 대기 압력 값보다 큰 경우에는 일반적인 마력 맵(map)을 이용하여 유압펌프의 흡수마력이 제어되는 것이고, 상술한 바와 같이 설정된 대기 압력 값보다 일정 크기 작은 경우에는 고도 보상이 반영된 마력 맵(map)이 로딩 되어 유압펌프의 흡수마력이 감소되도록 제어되는 것이다.
비례 전류 값 변경 실행 단계(S40): 감소마력 맵이 실행되면 전류 값을 설정된 전류 값을 상승시킨다. 도 2에 설명된 바와 같이 본 실시예에서의 엔진은 대기 압력이 800hpa 이하인 경우 엔진 출력의 저하가 시작되므로, 본 실시예에서의 설정된 대기압력은 800hpa로 설정된다. 아울러, 이 시기에서의 설정된 전류값은 200mA부터 상승하는 것을 일례로 설명한다. 즉, 고도가 높아져서 설정된 대기압력이 800hpa 이하로 낮아지는 경우, 상술된 펌프의 흡수마력제어를 위한 전류값을 실질적으로 대기압 변화에 비례되도록 상승시키는 것이다. 본 실시예에서는 전류값이 상승해야 펌프의 흡수마력이 낮아지는 경우를 일례로 들어 설명한 것이며, 전류값의 상승/하강은 꼭 본 실시예에만 한정된 것은 아니다. 한편, 본 실시예에서의 전류값 상승은 300mA까지 이루어지게 된다. 해당 전류값 이상 높아질 경우 장비를 통한 작업이 이루어지지 않는 경우가 될 것이며, 실제로 600hpa 이하의 대기에서 작업하는 경우는 매우 드문 상황이므로, 본 실시예에서는 이를 일례로 들어 설명한다. 한편, 여기서 설정된 정상상태에서의 전류 값은 200mA이하일 수 있고, 권리범위는 200mA에 한정하는 것은 아니며 기술의 이해를 돕기 위해 제시된 값이다. 즉, 유압펌프의 성능에 따라 전류 값의 설정은 달라질 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이, 전류가 변경되면, 유압펌프에서 출력할 수 있는 토크가 감소되고, 아울러 유압펌프의 구동에 필요한 흡수마력이 감소된다.
따라서 유압펌프에서 요구되는 동력이 감소됨으로써 엔진의 출력을 감소시키더라도 엔진과 유압펌프의 로드 매칭(load matching) 성능을 안정적으로 유지시킬 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일실시예에 따른 건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법은 고도가 설정된 대기 압력 값에 도달하는 경우에는 유압펌프의 흡수마력을 저감시킴으로써 고도 변화로 인한 엔진출력의 저하에 대응할 수 있고, 이로써 엔진과 펌프의 로드 매칭(load matching) 성능을 안정적으로 유지시킬 수 있다. 특히, 엔진에 과도한 부하요소를 제거하도록 함으로써 엔진의 동특성과 정특성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 건설기계의 고도 보상 유압펌프 마력제어방법은 엔진과 펌프의 감소마력 제어로 인하여 터보차저(Turbo-charger)의 최대회전수(max rpm) 및 피크 회전수(peak rpm)을 감소시켜 엔진의 내구성을 향상시킬 수도 있다. 한편, 커먼 레일(common rail) 및 인젝터(injector)의 안정적인 운전이 가능해진다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 건설기계의 고도 보상 유압펌프 마력제어방법은 엔진과 유압펌프의 부하량 감소에 따라 발열량이 감소되고, 부하감소량 대비 냉각성능 유지로 인하여 전반적인 열 발생량을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 건설기계의 고도 보상 유압펌프 마력제어방법은 과잉연료 공급을 제한함으로써 연비를 향상시킬 수 있다. 특히 적정한 공기와 연료의 혼합비를 유지함으로써 매연을 감소시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 따른 건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법은 고도의 변화에 따른 엔진의 출력이 저감될 때에 엔진 출력에 대응하여 유압펌프의 마력을 제어하는 데에 이용될 수 있다.
S10: 대기 압력 값 입력 단계
S20: 대기압 비교 단계
S30: 감소마력 맵 실행 단계
S40: 비례 전류 값 변경 실행 단계

Claims (2)

  1. 대기 압력 센서로부터 대기 압력 값이 입력되는 대기 압력 값 입력 단계(S10);
    상기 대기 압력 값이 설정된 대기 압력 값보다 크면 상기 대기 압력 값 입력 단계(S10)로 되돌아가는 대기압 비교 단계(S20);
    상기 대기압 비교 단계(S20)에서 상기 대기 압력 값이 설정된 대기 압력 값보다 작으면 감소마력 맵을 로딩(loading)하여 실행하는 감소마력 맵 실행 단계(S30); 및
    상기 감소마력 맵이 실행되면 유압펌프의 흡수마력을 제어하는 전류값을 상기 대기압 변화에 대응되도록 변경시킴으로써 상기 유압펌프의 흡수마력을 감소시키는 비례 전류 값 변경 실행 단계(S40);
    를 포함하는 건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 설정된 대기 압력 값은 800hpa이하이고, 상기 설정된 전류 값은 200mA이하인것을 특징으로 하는 건설기계의 고도보상 유압펌프 마력제어방법.
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