KR20150076007A - Method and Apparatus for Controlling Power of Construction Machinery - Google Patents

Method and Apparatus for Controlling Power of Construction Machinery Download PDF

Info

Publication number
KR20150076007A
KR20150076007A KR1020130164557A KR20130164557A KR20150076007A KR 20150076007 A KR20150076007 A KR 20150076007A KR 1020130164557 A KR1020130164557 A KR 1020130164557A KR 20130164557 A KR20130164557 A KR 20130164557A KR 20150076007 A KR20150076007 A KR 20150076007A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
engine
load
engine speed
torque
pump
Prior art date
Application number
KR1020130164557A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102099481B1 (en
Inventor
방재석
정우용
손원선
Original Assignee
두산인프라코어 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 두산인프라코어 주식회사 filed Critical 두산인프라코어 주식회사
Priority to KR1020130164557A priority Critical patent/KR102099481B1/en
Priority to PCT/KR2014/012808 priority patent/WO2015099448A1/en
Priority to CN201480070496.8A priority patent/CN106103851B/en
Publication of KR20150076007A publication Critical patent/KR20150076007A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102099481B1 publication Critical patent/KR102099481B1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2246Control of prime movers, e.g. depending on the hydraulic load of work tools
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278Hydraulic circuits
    • E02F9/2296Systems with a variable displacement pump
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/40Special vehicles
    • B60Y2200/41Construction vehicles, e.g. graders, excavators
    • B60Y2200/412Excavators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/04Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205Systems with pumps
    • F15B2211/20507Type of prime mover
    • F15B2211/20523Internal combustion engine

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Abstract

The present invention relates to a power control device for a construction machine, comprising: an engine connected to a hydraulic pump so as to drive the hydraulic pump; an engine control unit for controlling the engine, so as to increase an engine RPM command to a predetermined engine RPM and increase or decrease the engine RPM in a hysteresis form according to an engine load factor, when in a heavy-load mode, and to decrease the engine RPM command to the predetermined engine RPM and increase or decrease the engine RPM in the hysteresis form according to the engine load factor, when in a light-load mode; and a pump control unit for controlling the hydraulic pump by using a torque slope map in which engine dynamic characteristics are reflected.

Description

건설기계의 동력 제어 장치{Method and Apparatus for Controlling Power of Construction Machinery}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a power control apparatus for a construction machine,

본 발명은 건설기계의 동력 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power control apparatus for a construction machine.

일반적으로 굴삭기와 같은 건설기계는 엔진에 직결된 가변 용량형 유압펌프로부터 토출되는 작동유를 이용하여 붐, 암 및 버켓 등을 포함하는 복수의 작업장치를 구동시킨다.BACKGROUND ART Generally, a construction machine such as an excavator drives a plurality of working devices including a boom, an arm and a bucket by using hydraulic oil discharged from a variable displacement hydraulic pump directly connected to an engine.

이러한 유압펌프의 토출유량은 작업의 효율성과 연비 등 여러가지 조건을 충족시킬 수 있도록 여러가지 변수에 의해 제어된다.The discharge flow rate of such a hydraulic pump is controlled by various parameters so as to satisfy various conditions such as efficiency of operation and fuel consumption.

도 1은 종래의 유압펌프 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a conventional hydraulic pump control method.

도 1의 (a)는 유량제어를 설명하기 위한 도면이다. 유량은 P-Q 선도에 따라 제어될 수 있다. 즉, 엔진에서 출력되는 최대 토크는 정해져 있으므로, 엔진이 정지되지 않은 안정된 범위 내에서 유압펌프를 작동시키는 것이다. 예컨대, 높은 압력이 요구되면 유량을 감소시키고, 압력이 낮을 때에는 최대 유량을 토출하도록 제어한다.1 (a) is a view for explaining flow control. The flow rate can be controlled according to the P-Q diagram. That is, since the maximum torque output from the engine is determined, the hydraulic pump is operated within a stable range in which the engine is not stopped. For example, the flow rate is decreased when a high pressure is required, and the maximum flow rate is controlled when the pressure is low.

도 1의 (b)는 마력제어를 설명하기 위한 도면이다. 마력제어는 부하모드를 사전에 선택하여 유압펌프를 제어하는 것이다. 즉, 작업성능을 높이고자 할 때에는 최대 토크가 출력되도록 상위의 부하모드를 선택하고, 경부하의 작업을 하고자 할 때에는 최대 토크를 낮추도록 하위의 부하모드를 선택하는 것이다.Fig. 1 (b) is a view for explaining horsepower control. The horsepower control is to select the load mode in advance and control the hydraulic pump. That is, when the work performance is to be improved, the upper load mode is selected so that the maximum torque is outputted, and when the work is performed under the light load, the lower load mode is selected so as to lower the maximum torque.

전술한 부하모드는 경부하 모드, 표준 부하모드 및 중부하 모드 등으로 표현될 수 있다. 또한, 풀 파워 모드, 파워모드, 표준모드, 경제모드, 아이들 모드 등으로 표현될 수 있다. 즉, 부하모드는 부하의 경중 또는 출력되는 토크의 크기에 따라 표현될 수 있다.The above-described load mode can be expressed by a light load mode, a standard load mode and a heavy load mode. Also, it can be expressed by a full power mode, a power mode, a standard mode, an economy mode, an idle mode, and the like. That is, the load mode can be expressed according to the magnitude of the load or the magnitude of the output torque.

도 1의 (c)는 유량제어와 마력제어를 복합하여 적용한 유압펌프의 제어를 나타낸 것이다.1 (c) shows the control of the hydraulic pump applied by combining the flow rate control and the horsepower control.

즉, 작업의 형태가 중부하일 때에는 상위의 파워모드(P모드)를 선택하여 작업하고, 작업의 형태가 경부하일 때에는 하위의 표준모드(S모드)를 선택하여 작업하게 된다. 이로써 파워모드에서 표준모드로 변경되었을 때에 최대 토출유량은 감소되는 쪽으로 제한되어 제어된다.That is, when the work type is heavy, the upper power mode (P mode) is selected and operated. When the work type is light, the lower standard mode (S mode) is selected and operated. As a result, when the mode is changed from the power mode to the standard mode, the maximum discharge flow rate is limited to be controlled to be reduced.

도 1의 (c)에 도시된 바와 같이. 유량제어와 마력제어를 복합하여 유압펌프를 제어할 때에 펌프 토크와 엔진 회전수 간의 상관관계를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.As shown in Fig. 1 (c). The correlation between the pump torque and the engine speed when the hydraulic pump is controlled by combining the flow rate control and the horsepower control will be described with reference to FIG. 2 and FIG.

도 2는 엔진 회전수와 펌프 토크에 대한 시간 추이 그래프이다. 도 3은 엔진 회전수에 대한 펌프 토크 그래프이다.Fig. 2 is a time-dependent graph of the engine speed and the pump torque. 3 is a graph of the pump torque with respect to the engine speed.

도 2에서 A, B는 조이스틱을 급하게 조작하여 요구 값(유량/유압)이 급격하게 요구된 경우이다. 이때, 엔진 회전수(rpm)는 급격하게 순간적으로 급격하게 저하되고, 실제 펌프 토크가 불안정하게 저하되는 형태를 보인다.In Fig. 2, A and B are cases in which the required value (flow rate / hydraulic pressure) is suddenly requested by operating the joystick hastily. At this time, the engine speed rpm suddenly drops instantaneously, and the actual pump torque decreases unstably.

도 3에서 살펴보면, 엔진 회전수(rpm)는 정격 회전수 1800 ~ 1900rpm 전후에서 선형의 형태를 띠지만, C부분처럼 불안정하게 튀는 부분이 발생한다. C부분은 도 2의 A, B 부분에 해당한다. 즉, 조이스틱을 급격하게 조작하는 경우에 최종적으로 출력되는 펌프 토크가 불안정함을 알 수 있고, 이로써 작업기의 제어성이 저하되는 문제점이 있다.Referring to FIG. 3, although the engine speed rpm is linear at around 1800 to 1900 rpm of the rated speed, unstably bouncing occurs as in the C portion. Part C corresponds to portions A and B in Fig. That is, when the joystick is suddenly operated, it can be seen that the pump torque finally outputted is unstable, and the controllability of the working machine is deteriorated.

C부분에 대하여 부연 설명하면 다음과 같다.Part C will be described in detail as follows.

조이스틱을 급작스럽게 조작하면, 조이스틱 레버에 의해 최대 요구 토크(Max Torque)가 커지고, 엔진 회전수(rpm)가 감소하면 유압펌프의 출력 토크(T)는 감소한다.When the joystick is suddenly operated, the maximum required torque (Max Torque) is increased by the joystick lever, and when the engine speed (rpm) is decreased, the output torque T of the hydraulic pump is decreased.

최대 요구 토크(Max Torque)의 변화량만 제어하게 되면, 실제 토크 변화량이 이 급격한 부분에서 엔진 회전수(rpm)가 감소하는데, 이는 사용할 수 있는 에너지를 제한하는 성능 저하를 야기할 수 있다. 즉, 연료는 일반적인 분사량으로 분사되는데 엔진 회전수가 저하되면 소모된 연료로 구현할 수 있는 에너지의 총합이 있음에도 손실이 커져 연비가 나빠지는 결과를 초래한다.If only the amount of change in the maximum torque required is controlled, the actual engine torque (rpm) decreases at this steep portion of the actual torque change, which may result in a performance degradation limiting the usable energy. In other words, the fuel is injected at a normal injection amount. If the engine speed is lowered, the fuel is consumed because the loss becomes large even though the total amount of energy that can be realized by the consumed fuel is present.

다른 한편으로, 엔진 회전수(rpm)를 감시하여 토크의 크기를 제어한도로 갖는 경우에 후행 조치로서, 결과 값을 피드백(peed back)하므로, 갑작스러운 엔진 회전수(rpm)의 변화에 대응하는 데 어려움이 있다. 또한, 최종적으로 출력되는 유압펌프의 최종 토크가 불안정하여 작업기의 제어성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.On the other hand, when the engine speed (rpm) is monitored to control the magnitude of the torque, the result value is fed back as a lagging measure, so that a sudden change in the engine speed (rpm) There is a difficulty. In addition, the final torque of the finally outputted hydraulic pump may be unstable, which may result in deterioration of the controllability of the working machine.

본 명세서는 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 엔진 부하율에 따라 엔진 회전수 및 펌프 토크를 제어하여 연비를 개선할 수 있는 건설기계의 동력 제어 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power control apparatus for a construction machine capable of improving fuel economy by controlling engine speed and pump torque according to an engine load ratio.

이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 명세서의 일실시예에 따르면, 본 명세서에 따른 건설기계의 동력 제어 장치는, 유압펌프와 연결되어 상기 유압펌프를 구동시키는 엔진; 중부하 상태인 경우, 엔진 회전수 지령을 기설정된 엔진 회전수만큼 상승시킨 후, 엔진 부하율에 따라 엔진 회전수를 히스테리시스 형태로 상승 또는 하강시키고, 경부하 상태인 경우, 엔진 회전수 지령을 기설정된 엔진 회전수만큼 하강시킨 후, 엔진 부하율에 따라 엔진 회전수를 히스테리시스 형태로 상승 또는 하강시키도록 상기 엔진을 제어하는 엔진제어장치; 및 엔진동특성이 반영된 토크 기울기 맵을 이용하여 상기 유압펌프를 제어하는 펌프제어장치를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a power control apparatus for a construction machine according to the present invention includes an engine connected to a hydraulic pump to drive the hydraulic pump; In the case of the heavy load state, the engine speed command is increased or decreased in the hysteresis type in accordance with the engine load rate after the engine speed command is increased by the predetermined engine speed, and in the case of the light load condition, An engine control device for controlling the engine such that the engine speed is raised or lowered in a hysteresis form in accordance with the engine load ratio after descending by the engine speed; And a pump control device for controlling the hydraulic pump using a torque slope map reflecting the engine dynamic characteristics.

바람직하게는, 상기 엔진 부하율은 엔진 부하율(%) = 실제 엔진 토크/엔진 최대 토크*100에 의해 계산되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the engine load factor is calculated by the engine load factor (%) = actual engine torque / engine maximum torque * 100.

바람직하게는, 상기 엔진제어장치는 상기 엔진 회전수 지령이 최대 정격보다 낮은 지령 영역에서는 엔진 부하율에 따라 엔진 회전수를 히스테리시스 형태로 상승 또는 하강시키는 동작을 제한하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the engine control device limits the operation of raising or lowering the engine speed in the hysteresis mode in accordance with the engine load ratio in the command region where the engine speed command is lower than the maximum rating.

바람직하게는, 중부하 상태는 굴삭(Digging) 또는 붐업(Boom up)+선회(Swing) 구간이고, 경부하 상태는 상차(Dumping) 또는 선회+회귀(Return) 구간인 것을 특징으로 한다.Preferably, the heavy load state is a digging or a boom up + swing state, and the light load state is a dumping or a turn + return state.

바람직하게는, 상기 펌프제어장치는 엔진 부하율을 복수의 구간으로 나누고, 각 구간별로 엔진 부하를 발생시켰을 때 엔진 회전수 드롭 현상이 안정화되는 시점의 각각의 토크 기울기를 구하여 상기 토크 기울기 맵을 생성하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the pump control device divides the engine load factor into a plurality of sections and generates the torque slope map by obtaining each of the torque slopes at the time when the engine load drop phenomenon is stabilized when the engine load is generated for each section .

이상에서 설명한 바와 같이 본 명세서에 의하면, 엔진 부하율에 따라 히스테리시스 형태로 엔진 회전수를 제어하고, 엔진동특성이 반영된 토크 기울기 맵을 이용하여 펌프 토크를 제어하는 건설기계의 동력 제어 장치를 제공함으로써, 건설기계의 작업 성능 제한을 최소화하면서 작업 연비를 개선할 수 있다.As described above, according to the present invention, by providing the power control device for a construction machine that controls the engine speed in the hysteresis type in accordance with the engine load ratio and controls the pump torque using the torque slope map reflecting the engine dynamic characteristics, The work efficiency can be improved while minimizing the work performance limit of the machine.

도 1은 종래의 유압펌프 제어 방법을 설명하기 위한 도면,
도 2는 엔진 회전수와 펌프 토크에 대한 시간 추이 그래프이다. 도 3은 엔진 회전수에 대한 펌프 토크 그래프,
도 3은 엔진 회전수에 대한 펌프 토크 그래프,
도 4는 엔진 회전수에 따른 엔진 부하율을 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 건설기계의 동력 제어 장치의 구성을 나타낸 도면,
도 6은 건설기계의 유압시스템에서 유압펌프의 제어에 대하여 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 건설기계의 동력 제어 장치의 엔진 회전수 제어 영역을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 건설기계의 동력 제어 장치에서 엔진 부하를 단계별로 상승시킬 때 엔진 회전수의 변화를 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 건설기계의 동력 제어 장치에서 부하 범위별로 토크 기울기를 설정하는 예를 설명하기 위한 도면,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 건설기계의 계기판을 나타낸 도면,
도 11은 건설기계의 각 작업구간에서 엔진 회전수를 나타낸 그래프이다.
1 is a view for explaining a conventional hydraulic pump control method,
Fig. 2 is a time-dependent graph of the engine speed and the pump torque. 3 shows a pump torque graph for the engine speed,
3 shows a pump torque graph for the engine speed,
4 is a graph showing the engine load ratio according to the engine speed,
5 is a diagram illustrating a configuration of a power control apparatus for a construction machine according to an embodiment of the present invention,
6 is a view for explaining control of a hydraulic pump in a hydraulic system of a construction machine,
7 is a view for explaining an engine speed control region of a power control apparatus for a construction machine according to an embodiment of the present invention,
8 is a view for explaining a change in the engine speed when the engine load is increased step by step in the power control apparatus of the construction machine according to the embodiment of the present invention,
9 is a view for explaining an example of setting a torque slope for each load range in a power control apparatus for a construction machine according to an embodiment of the present invention;
10 is a view of a dashboard of a construction machine according to an embodiment of the present invention,
11 is a graph showing the number of revolutions of the engine in each working section of the construction machine.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It is noted that the technical terms used herein are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. It is also to be understood that the technical terms used herein are to be interpreted in a sense generally understood by a person skilled in the art to which the present invention belongs, Should not be construed to mean, or be interpreted in an excessively reduced sense. Further, when a technical term used herein is an erroneous technical term that does not accurately express the spirit of the present invention, it should be understood that technical terms that can be understood by a person skilled in the art are replaced. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted according to a predefined or prior context, and should not be construed as being excessively reduced.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Also, the singular forms "as used herein include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprising" or "comprising" or the like should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the specification, Or may be further comprised of additional components or steps.

또한, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.Further, the suffix "module" and "part" for components used in the present specification are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.Furthermore, terms including ordinals such as first, second, etc. used in this specification can be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or similar elements throughout the several views, and redundant description thereof will be omitted.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. It is to be noted that the accompanying drawings are only for the purpose of facilitating understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the scope of the present invention with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 일실시예에 따른 건설기계의 동력 제어 장치는 엔진 부하율에 따라 엔진 회전수 및 펌프 토크를 제어한다. 엔진 부하율은 다음의 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.The power control apparatus of a construction machine according to an embodiment of the present invention controls engine speed and pump torque in accordance with the engine load ratio. The engine load factor can be calculated by the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

엔진 부하율(%) = 실제 엔진 토크/엔진 최대 토크*100Engine load factor (%) = actual engine torque / engine maximum torque * 100

도 4는 엔진 회전수에 따른 엔진 부하율을 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the engine load ratio according to the engine speed.

도 4를 참조하면, 엔진 부하율이 80~100%인 경우 중부하 영역(Heavy Load Area)이고, 엔진 부하율이 50% 미만인 경우 경부하 영역(Light Load Area)이다.Referring to FIG. 4, it is a heavy load area when the engine load ratio is 80 to 100%, and a light load area when the engine load ratio is less than 50%.

본 발명의 일실시예에 따른 건설기계의 동력 제어 장치는 엔진 부하율이 중부하 영역에 위치하는 경우 중부하 모드에서 경부하 모드로 변경하여 유압파워를 작업최대성능에 맞추고, 엔진 부하율이 50% 이상을 유지할 경우 중부하 모드를 유지한다.The power control apparatus for a construction machine according to an embodiment of the present invention changes the heavy load mode to the light load mode when the engine load ratio is located in the heavy load region to adjust the hydraulic power to the operation maximum performance, , It maintains the heavy load mode.

또한, 건설기계의 동력 제어 장치는 엔진 부하율이 50% 미만으로 감소하는 경우 경부하 모드로 진입하여 연비 효율을 극대화하고, 엔진 부하율이 80% 이하를 유지하는 경우 경부하 모드를 유지한다.Also, the power control device of the construction machine maximizes the fuel efficiency by entering the light load mode when the engine load rate is reduced to less than 50%, and maintains the light load mode when the engine load rate is maintained at 80% or less.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 건설기계의 동력 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a configuration of a power control apparatus for a construction machine according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 유압펌프(10)는 사판(r)을 구비하고, 사판의 경사각도에 따라 토출유량을 증가 또는 감소시킨다. 여기서, 사판의 경사각도는 펌프 레귤레이터(40)에 의해 조절된다.Referring to FIG. 5, the hydraulic pump 10 has a swash plate r, and increases or decreases the discharge flow rate according to the inclination angle of the swash plate. Here, the inclination angle of the swash plate is regulated by the pump regulator 40.

유압펌프(10)에서 토출되는 작동유는 메인컨트롤밸브(20)에 제공되고, 메인컨트롤밸브(20)에서 특정한 스풀(Spool)이 작동되면, 해당 스풀과 연계된 액추에이터(30)에 전술한 작동유가 제공된다. 따라서, 액추에이터(30)는 작동유에 따라 작동하여 소망하는 일을 수행하게 된다.The hydraulic fluid discharged from the hydraulic pump 10 is supplied to the main control valve 20 and the actuator 30 connected to the spool is supplied with the hydraulic fluid / RTI > Accordingly, the actuator 30 operates according to the operating oil to perform a desired work.

한편, 작업자는 조이스틱 및 페달 등을 조작하여 유량제어신호를 발생시킬 수 있다. 유량제어신호는 유량제어 신호라인(pi)을 따라 메인컨트롤밸브(20)의 특정한 스풀을 움직인다.On the other hand, the operator can operate the joystick, the pedal and the like to generate the flow rate control signal. The flow control signal moves the specific spool of the main control valve 20 along the flow control signal line pi.

즉, 작업자가 조이스틱을 조작하면, 유량제어신호가 메인컨트롤밸브(20)의 스풀을 개폐시키고, 해당 스풀이 개방되면 작동유가 액추에이터(30)에 제공되어 소망하는 작업을 수행하게 된다.That is, when the operator operates the joystick, the flow control signal opens and closes the spool of the main control valve 20. When the spool is opened, the hydraulic fluid is supplied to the actuator 30 to perform a desired operation.

한편, 유압펌프(10)는 엔진(100)으로부터 동력을 전달받는다, 엔진(100)은 엔진제어장치(104)의 제어에 의해 제어된다.On the other hand, the hydraulic pump 10 receives power from the engine 100. The engine 100 is controlled by the control of the engine control device 104. [

엔진 회전수(rpm)는 엔진 회전수 제어부(102)에 의해 사전에 설정될 수 있고, 펌프제어장치(50)의 지령에 의해 가변될 수도 있다.The engine speed (rpm) may be preset by the engine speed control unit 102 and may be varied by the command of the pump control unit 50. [

엔진 회전수 지령이 엔진제어장치(104)에 입력되면, 엔진제어장치(104)는 엔진 가버너(106)를 작동시켜 연료를 엔진(100)에 제공한다. 예를 들면, 엔진 회전수를 높이기 위한 지령이 내려지면, 연료 분사량을 늘리고, 엔진 회전수를 낮추기 위한 지령이 내려지면, 연료 분사량을 줄이며, 특정한 엔진 회전수를 유지하고자할 때에는 연료분사량을 일정하게 유지한다.When the engine speed command is input to the engine control device 104, the engine control device 104 operates the engine governor 106 to supply the engine 100 with fuel. For example, when a command for raising the engine speed is issued, the fuel injection amount is increased. When a command for lowering the engine speed is issued, the fuel injection amount is decreased. When the specific engine speed is to be maintained, .

엔진제어장치(104)는 엔진 부하율이 80%를 초과하는 경우 엔진 회전수 지령을 기설정된 엔진 회전수(예를 들면, 100rpm)만큼 상승시키고, 엔진 부하율에 따라 엔진 회전수를 히스테리시스(Hysteresis) 형태로 상승 또는 하강시키는 중부하 모드로 동작한다. 또한, 엔진제어장치(104)는 엔진 부하율이 50% 미만인 경우 엔진 회전수 지령을 기설정된 엔진 회전수(예를 들면, 100rpm)만큼 하강시키고, 엔진 부하율에 따라 엔진 회전수를 히스테리시스 형태로 상승 또는 하강시키는 경부하 모드로 동작한다. 엔진제어장치(104)는 도 7에 도시된 바와 같이, 엔진 회전수의 가변폭을 연속동작성의 연결 동작에 문제없는 100rpm으로 설정하고, 엔진 회전수 지령이 최대 정격보다 300rpm 낮은 지령 영역에서는 작업 속도를 고려하여 전술한 엔진 회전수 제어를 제한한다.When the engine load factor exceeds 80%, the engine control device 104 raises the engine speed command by a predetermined engine speed (for example, 100 rpm) and sets the engine speed to a hysteresis type Up or down to a low load mode. If the engine load factor is less than 50%, the engine control device 104 decreases the engine speed command by a predetermined engine speed (for example, 100 rpm) and increases or decreases the engine speed in a hysteretic manner Down operation mode. 7, the engine control unit 104 sets the variable width of the engine speed to 100 rpm without any problem in the continuous operation, and in the command region where the engine speed command is lower than the maximum rated speed by 300 rpm, The engine speed control described above is limited in consideration of the speed.

펌프제어장치(50)는 엔진의 부하 상태에 따라 펌프 레귤레이터(40)의 마력을 제어한다. 여기서, 펌프제어장치(50)는 엔진동특성이 반영된 토크 기울기 맵을 생성하고, 생성된 토크 기울기 맵을 이용하여 펌프 레귤레이터(40)의 마력을 제어한다. 본 발명에 따른 펌프제어장치(50)가 토크 기울기 맵을 생성하는 방법에 대해서는 도 8 및 도 9에서 자세하게 설명하기로 한다.The pump control device 50 controls the horsepower of the pump regulator 40 according to the load state of the engine. Here, the pump controller 50 generates a torque slope map reflecting the engine dynamic characteristics, and controls the horsepower of the pump regulator 40 using the generated torque slope map. A method of generating the torque slope map by the pump control apparatus 50 according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 8 and 9. FIG.

한편, 유압펌프(10)에는 보조펌프인 기어펌프(70)가 더 구비된다. 기어펌프(70)는 조이스틱/페달 등에 파일럿 작동유를 제공하고, 조이스틱/페달을 조작할 때에 유량제어신호를 발생하도록 하여 유량제어신호의 압력을 전달하게 된다.The hydraulic pump 10 is further provided with a gear pump 70, which is an auxiliary pump. The gear pump 70 provides a pilot hydraulic fluid to a joystick / pedal, and generates a flow control signal when operating the joystick / pedal to transmit the pressure of the flow control signal.

한편, 기어펌프(70)에서 토출되는 파일럿 작동유는 전자비례감압밸브(60)를 경유하여 제1 유압라인(L1)을 통해 셔틀밸브(80)에 공급된다. 그리고, 셔틀밸브(80)의 다른 한쪽은 유량제어신호(pi)를 입력받는다. 셔틀밸브(80)는 제1 유압라인(L1)의 압력과 유량제어 신호라인의 압력 중에 큰 압력을 선택하고, 선택된 압력은 제2 유압라인(L2)을 경유하여 펌프 레귤레이터(40)에 제공된다.On the other hand, the pilot hydraulic fluid discharged from the gear pump 70 is supplied to the shuttle valve 80 through the first hydraulic line L1 via the electron proportional pressure reducing valve 60. [ The other end of the shuttle valve 80 receives the flow control signal pi. The shuttle valve 80 selects a large pressure in the pressure of the first hydraulic line L1 and the pressure of the flow control signal line and the selected pressure is provided to the pump regulator 40 via the second hydraulic line L2 .

전술한 전자비례감압밸브(60)는 제1 신호라인(s1)을 통해 전술한 펌프제어장치(50)로부터 제어신호를 입력받는다. 자세하게는, 건설기계에서 옵션 작동(ex. Breaker / Shear)을 수행하는 경우 전자비례감압밸브(60)를 이용하여 유량제어 신호라인(pi)의 파일럿 압력과 옵션동작을 위해 설정한 유량에 해당하는 압력을 비교한 후 그 중 높은 압력을 이용하여 유량을 제어한다.The electronic proportional pressure reducing valve 60 receives the control signal from the pump control device 50 through the first signal line s1. In detail, when an optional operation (eg Breaker / Shear) is performed in the construction machine, the pilot pressure of the flow control signal line pi and the flow rate set for the optional operation using the electron proportional pressure reducing valve 60 After comparing the pressures, the flow rate is controlled by using the high pressure.

이하, 유압펌프(10)를 제어하도록 하는 펌프 레귤레이터(40)를 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a pump regulator 40 for controlling the hydraulic pump 10 will be described with reference to Figs. 5 and 6. Fig.

도 6은 건설기계의 유압시스템에서 유압펌프의 제어에 대하여 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the control of the hydraulic pump in the hydraulic system of the construction machine.

유압펌프(10)의 제어에는 유량제어, 등마력 제어 및 마력제어가 있고, 이하에서는 각 제어에 대해 상세하게 설명하기로 한다.The control of the hydraulic pump 10 includes a flow rate control, an equi-horsepower control, and a horsepower control, and each control will be described in detail below.

[유량제어(Flow Control)][Flow Control]

유량제어는 조이스틱을 조작하여 요구 유량을 발생시키는 것으로 조이스틱을 조작한 변위만큼 유량제어신호(pi)가 발생된다. 예를 들면, 유량제어신호(pi)가 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, p1에서 p2로 증가하면 펌프 레귤레이터(40)는 유량(Qp)이 q1에서 q2로 증가하도록 사판(r)을 제어한다. 이로써 유압펌프(10)의 토출 유량이 증가된다.The flow control generates the required flow rate by operating the joystick, and the flow control signal pi is generated by the displacement obtained by operating the joystick. For example, when the flow control signal pi increases from p1 to p2 as shown in Fig. 6 (a), the pump regulator 40 increases the flow rate Qp from q1 to q2, . As a result, the discharge flow rate of the hydraulic pump 10 is increased.

[등마력 제어(Constant Horse Power Control)][Constant Horse Power Control]

등마력 제어는 부하압력(Pd)을 받아 설정된 일정한 펌프 마력을 유지하도록 제어하는 것이다.The back horsepower control is controlled so as to maintain the constant pump horsepower set by the load pressure (Pd).

등마력 제어는 압력과 유량의 상관관계가 P-Q맵으로 설정되어 있고, 유압펌프(10)와 메인컨트롤밸브(20)의 사이에서 유압라인에 작용되는 부하 압력(Pd)을 받아 설정된 P-Q맵에 따라 토출유량을 가변하도록 하는 것이다.In the back horsepower control, the correlation between the pressure and the flow rate is set in the PQ map, and the load pressure Pd applied to the hydraulic line between the hydraulic pump 10 and the main control valve 20 is received, So that the discharge flow rate can be varied.

예를 들면, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 부하 압력(Pd)이 p1에서 p2로 증가하면 펌프 레귤레이터(40)는 유량(Qp)이 q1에서 q2로 감소되도록 사판(r)을 제어한다. 이로써 유압펌프(10)의 토출 유량이 감소되도록 제어되지만, 펌프 마력은 일정하게 유지된다.6 (b), when the load pressure Pd increases from p1 to p2, for example, the pump regulator 40 changes the swash plate r so that the flow rate Qp is reduced from q1 to q2 . Thereby, although the discharge flow rate of the hydraulic pump 10 is controlled to be reduced, the pump horsepower is kept constant.

[마력제어(Power Shift Control)][Power Shift Control]

마력제어는 엔진의 부하 상태에 따라 펌프 마력을 조정하는 제어이다. 즉, 마력제어는 P-Q맵을 복수로 설정하고, 부하에 따라 복수의 P-Q맵 중 하나를 선택하여 유압펌프를 제어하는 것이다. 복수의 P-Q맵은 제2 신호라인(s2)을 통한 펌프제어장치(50)의 지령에 의해 선택될 수 있다.The horsepower control is a control to adjust the pump horsepower according to the load condition of the engine. That is, the horsepower control is performed by setting a plurality of P-Q maps and controlling the hydraulic pump by selecting one of a plurality of P-Q maps according to the load. The plurality of P-Q maps can be selected by a command of the pump control device 50 through the second signal line s2.

예를 들면, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, P-Q맵은 중부하 맵, 표준부하 맵, 경부하 맵으로 제공될 수 있고, 작업 부하에 따라 특정한 P-Q맵을 선정하여 유압펌프를 제어할 수 있다.For example, as shown in FIG. 6C, the PQ map can be provided as a heavy load map, a standard load map, a light load map, and a specific PQ map is selected in accordance with the workload to control the hydraulic pump can do.

이로써, 동일한 부하 압력(Pd)이 작용하더라도, 중부하 맵이 선정된 경우에는 q1에 해당하는 많은 유량이 토출된다. 반면에, 표준부하 맵이 선정된 경우에는 q1보다 작은 q2에 해당하는 유량이 토출된다. 또한 경부하 맵이 선정된 경우에는 q2보다 작은 q3에 해당하는 유량이 토출된다.Thus, even when the same load pressure Pd is applied, a large amount of flow corresponding to q1 is discharged when the heavy load map is selected. On the other hand, when the standard load map is selected, the flow rate corresponding to q2 smaller than q1 is discharged. Also, when the light load map is selected, the flow amount corresponding to q3 smaller than q2 is discharged.

즉, 마력제어는 작업대상의 부하가 크다고 판단되는 경우에는 중부하에 가까운 쪽의 P-Q맵을 선정하고, 작업대상의 부하가 일반적이라고 판단되는 경우에는 표준부하 맵을 선정하며, 작업대상의 부하가 작다고 판단되는 경우에는 경부하에 가까운 쪽의 P-Q맵을 선정하여 유압펌프(10)를 제어하는 것이다.That is, in the case where it is determined that the load of the work subject is large, the PQ map near the heavy load is selected, and when the work load is determined to be general, the standard load map is selected, When it is judged, the PQ map near the light load is selected and the hydraulic pump 10 is controlled.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 건설기계의 동력 제어 장치에서 엔진 부하를 단계별로 상승시킬 때 엔진 회전수의 변화를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 건설기계의 동력 제어 장치에서 부하 범위별로 토크 기울기를 설정하는 예를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a view for explaining a change in the engine speed when the engine load of the construction machine is increased according to an embodiment of the present invention. FIG. Fig. 5 is a view for explaining an example of setting a torque slope for each load range in a power control device of a machine. Fig.

우선, 본 발명에 따른 펌프제어장치(50)는 다음의 수학식 2에 의해 펌프 토크를 계산한다.First, the pump control device 50 according to the present invention calculates the pump torque by the following equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00001
Figure pat00001

T: 유압펌프에 의해 구현되는 펌프 토크(Pump Torque)의 크기이다.T: The size of the pump torque realized by the hydraulic pump.

P: 유압펌프에서 토출되는 작동유의 압력이다.P: Pressure of the hydraulic fluid discharged from the hydraulic pump.

Q: 유압펌프에서 단위회전당 토출되는 작동유의 유량이다.Q: The flow rate of the hydraulic fluid discharged per unit of rotation from the hydraulic pump.

A: 힘의 단위를 마력단위로 환산하기 위한 상수이다.A: It is a constant for converting power unit into power unit.

토크 기울기 맵은 엔진 부하에 따른 엔진 동적 특성을 확인하여 생성되는 토크 기울기이다. 이하에서는, 도 8 및 도 9를 참조하여 토크 기울기 맵을 생성하는 방법에 대해서 설명하기로 한다.The torque slope map is a torque slope generated by checking the engine dynamic characteristics according to the engine load. Hereinafter, a method of generating the torque slope map will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG.

도 8에 도시된 바와 같이, 구현 가능한 최대 엔진 부하율을 100%라고 할 때 엔진 부하율을 단계적으로 설정하고, 설정된 엔진 부하율을 건설기계(장비)에 제공하면서 엔진 회전수의 변화 추이를 확인한다.As shown in FIG. 8, when the maximum engine load factor that can be implemented is assumed to be 100%, the engine load factor is set step by step, and the change in the engine speed is confirmed while providing the set engine load ratio to the construction machine (equipment).

설정된 엔진 부하율이 급격하게 작용하였을 때 엔진 회전수(rpm)가 일시적으로 저하된 후에 복원되는데, 이때 어느 시점에 엔진 회전수가 복원되는지를 확인한다.When the set engine load ratio suddenly acts, the engine speed (rpm) is temporarily restored and then restored. At this time, it is confirmed whether or not the engine speed is restored.

예를 들면, 50%의 엔진 부하율이 작용하였을 때 엔진 회전수(rpm)의 드롭량이 정격 엔진 회전수보다 높으면 다음 단계로 진행한다.For example, when the drop amount of the engine speed (rpm) is higher than the rated engine speed when the engine load ratio of 50% is applied, the process proceeds to the next step.

다음 단계에서 75%의 엔진 부하율이 작용하였을 때에 엔진 회전수(rpm)의 드롭량(D1)이 정격 엔진 회전수보다 낮다면, 토크 기울기를 변화시키면서 엔진 회전수(rpm)의 드롭 포인트가 정격 엔진 회전수보다 높은 지점을 찾는다.If the drop amount D1 of the engine speed (rpm) is lower than the rated engine speed when the engine load ratio of 75% is applied in the next step, the drop point of the engine speed (rpm) Find the point higher than the number of revolutions.

또 다음 단계에서 100% 엔진 부하율이 작용하였을 때에 엔진 회전수(rpm)의 드롭량(D2)이 현저하게 떨어질 수 있다. 이때에도 토크 기울기를 변화시키면서 엔진 회전수(rpm)의 드롭 포인트가 정격 엔진 회전수보다 높게 안정되는 지점을 찾는다.In the next step, the drop amount D2 of the engine speed (rpm) may remarkably drop when the 100% engine load ratio operates. At this time, a point where the drop point of the engine speed (rpm) is stabilized higher than the rated engine speed is found while changing the torque slope.

상술한 바와 같이, 엔진 부하율을 단계적으로 높게 작용시키면서 엔진 회전수(rpm)의 변화 추이를 살피고, 드롭 포인트가 정격 엔진 회전수보다 높거나 안정될 때에 엔진 부하율과 엔진 회전수 간의 동특성이 일치된 것으로 간주한다.As described above, when the drop point is higher than or equal to the rated engine speed, the dynamic characteristics of the engine load ratio and the engine speed are matched with each other while observing the change in the engine speed (rpm) while gradually increasing the engine load factor I think.

본 발명의 일실시예에서는 엔진 부하율이 50%, 70%, 100%인 것을 예로 들어 설명하고 있지만, 도 9에 도시된 바와 같이, 엔진 부하율을 20%, 40%, 60%, 80%, 100%를 포함하는 5개의 구간으로 나누어 토크 기울기 맵을 생성할 수도 있다.In the embodiment of the present invention, the engine load ratios are 50%, 70%, and 100%. However, as shown in FIG. 9, the engine load ratios are 20%, 40%, 60% The torque slope map can also be generated by dividing by five segments including%.

도 9를 참조하여 설명하면, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 초기에 낮은 엔진 부하율을 적용하여 엔진 회전수가 안정되는 시점을 찾고, 이때의 기울기를 제1 토크 기울기(R1)로 정의한다.Referring to FIG. 9, as shown in FIG. 9A, a time point at which the engine speed is stabilized by initially applying a low engine load factor is found, and the slope at this time is defined as a first torque slope R1 do.

이후, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 20%의 엔진 부하율을 적용하여 엔진 회전수가 안정되는 시점을 찾고, 이때의 기울기를 제2 토크 기울기(R2)로 정의한다.Thereafter, as shown in FIG. 9B, a time point at which the engine speed is stabilized by applying an engine load ratio of 20% is found, and the slope at this time is defined as a second torque slope R2.

마찬가지로, 도 9의 (c), (d), (e)에 도시된 바와 같이, 제3 내지 제5 토크 기울기(R3 ~ R5)를 단계적으로 찾아 정의한다.Likewise, as shown in Figs. 9C, 9D and 9E, the third to fifth torque gradients R3 to R5 are detected stepwise.

상술한 바와 같이 정의된 제1 내지 제5 토크 기울기(R1 ~ R5)가 도 9의 (f)에 도시된 바와 같이, 부하 구간별 대비 토크 기울기 맵(map)을 구성하게 된다.The first to fifth torque tilts R1 to R5 defined as described above constitute a contrast torque slope map for each load section as shown in FIG. 9 (f).

펌프제어장치(50)는 전술한 토크 기울기 맵을 이용하여 펌프 레귤레이터(40)의 마력을 제어한다. 즉, 펌프제어장치(50)는 앞서 계산된 토크 값에 토크 기울기를 반영하여 유압펌프(10)를 제어한다.The pump control device 50 controls the horsepower of the pump regulator 40 using the above-described torque gradient map. That is, the pump control device 50 controls the hydraulic pump 10 by reflecting the torque gradient to the previously calculated torque value.

상기 토크 기울기 맵은 엔진동특성이 반영된 값이기 때문에, 펌프제어장치(50)는 엔진동특성을 반영하여 유압펌프(10)를 제어하게 된다.Since the torque slope map is a value reflecting the engine dynamic characteristics, the pump controller 50 controls the hydraulic pump 10 in accordance with the engine dynamic characteristics.

다른 한편으로, 엔진 부하율의 구간을 세분화하여 나눌수록 엔진동특성을 좀 더 정확하게 찾을 수 있지만, 세분화된 구간이 많을수록 엔진동특성을 찾는 데 많은 시간이 소요되므로 3 내지 5개의 구간이 바람직하다.On the other hand, although the engine dynamics can be more accurately found by dividing the engine load factor into sub-segments, it takes 3 to 5 sub-segments because it takes much time to find the dynamics of the engine.

전술한 엔진 부하율의 부하별 구간은 등간격으로 설정될 수 있다. 예를 들면, 5개의 구간으로 설정하는 경우에, 20%씩 동등한 범위로 부하 구간을 설정할 수 있다.The intervals of the above-described load ratio of the engine load ratio can be set at equal intervals. For example, in the case of setting to five intervals, the load interval can be set to an equal range by 20%.

한편, 상술한 바와 같이, 엔진 부하의 부하별 구간은 등간격으로 설정될 수 있지만, 부등간격으로 설정될 수도 있다. 예를 들면, 엔진 부하가 낮은 쪽은 넓게 설정하고, 엔진 부하가 높은 쪽은 상대적으로 좁게 설정하여 세분되도록 설정할 수 있다. 좀 더 상세하게는 엔진 부하를 5개의 구간으로 설정하는 경우에, 제1 부하구간은 0 ~ 30%, 제2 부하구간은 30% ~ 55%, 제3 부하구간은 55% ~ 75%, 제4 부하구간은 75% ~ 90%, 제5 부하구간은 90 ~ 100%로 설정될 수 있다.On the other hand, as described above, the intervals of the load of the engine load can be set at equal intervals, but may be set at unequal intervals. For example, the engine load can be set to be wide, while the engine load can be set to be relatively narrow and subdivided. More specifically, when the engine load is set to five intervals, the first load section is 0 to 30%, the second load section is 30% to 55%, the third load section is 55% to 75% 4, the load section may be set to 75% to 90%, and the fifth load section may be set to 90 to 100%.

추가적으로, 엔진 부하가 낮을 때에는 엔진 회전수의 드롭(drop) 현상이 두드러지지 않을 수 있지만, 엔진 부하가 큰 경우에는 엔진 회전수의 드롭량이 크게 나타날 수 있다. 따라서, 엔진 부하가 큰 구간일수록 세분화되게 설정하여 엔진 부하와 엔진 회전수 간의 동특성의 일치점을 찾을 수 있다. 이로써 좀 더 정확하게 엔진동특성을 파악할 수 있다. 즉, 부하별 구간을 큰 부하 구간일수록 부하 범위를 좁게 설정하고, 상대적으로 작은 부하 구간일수록 부하 범위를 넓게 설정함으로써 부하 반응에 민감한 구간에 가중치를 더 크게 둘 수 있고, 이로써 엔진동특성을 좀 더 정확하게 파악할 수 있다.In addition, when the engine load is low, the drop of the engine speed may not be conspicuous, but when the engine load is large, the drop amount of the engine speed may be large. Therefore, it is possible to find the coincidence of the dynamic characteristics between the engine load and the engine speed by setting the engine load to be smaller in a larger section. This makes it possible to more accurately grasp the dynamics of the engine. That is, by setting the load range narrower for a larger load section and setting the load range wider for a relatively smaller load section, the weight can be set to a larger value in a section sensitive to the load reaction, .

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 건설기계의 계기판을 나타낸 도면이다.10 is a view showing an instrument panel of a construction machine according to an embodiment of the present invention.

건설기계에서 사용자는 모드 선택 버튼을 통해 모드를 선택할 수 있으며, 연비절감을 위해 디폴트(Default) 상태에서 모드가 온된다.On the construction machine, the user can select the mode through the mode selection button, and the mode is turned on in the default state to save fuel economy.

도 10을 참조하면, 모드 선택시 계기판의 좌측 하단에 위치한 파워모드 아이콘(1010)에 S 문자가 추가되어, 기능 선택 여부를 식별할 수 있다. 또한, 계기판의 메뉴에 해당 기능에 대한 메모리 기능을 추가하여 재시동시 항시 모드가 디폴트되도록 할지 또는 이전 작업 모드를 기억할지를 설정할 수도 있다.Referring to FIG. 10, when a mode is selected, an S character is added to a power mode icon 1010 located at the lower left of the instrument panel to identify whether the function is selected. You can also add a memory function for the corresponding function in the menu of the instrument panel to set whether the always-on mode is remembered or the previous operation mode is memorized when restarting.

도 11은 건설기계의 각 작업구간에서 엔진 회전수를 나타낸 그래프이다.11 is a graph showing the number of revolutions of the engine in each working section of the construction machine.

도 11을 참조하면, 180도의 굴삭 또는 상차 작업시 굴삭(Digging) 또는 붐업(Boom up)+선회(Swing) 구간은 중부하 구간으로서, 설정 파워모드의 최대 파워 성능을 보장하기 위해 엔진 회전수를 상승시키고, 상차(Dumping) 또는 선회+회귀(Return) 구간은 경부하 구간으로서, 엔진 회전수를 저감시킴으로써, 연비 효율이 극대화되는 것을 알 수 있다. 이에 상응하여 엔진 회전수 상승시 실제 엔진 회전수와 지령과의 차이에 의해 펌프 토크가 제한되어 성능에 악영향을 주는 것을 방지하기 위해 제어점(1110)을 내려서 파워쉬프트 제어가 과하게 동작하는 것을 방지하고, 펌프 토크 제어(1120)에 엔진동특성을 고려한 프로파일(Profile)로 토크 기울기(Ramp)를 주어 엔진 회전수의 드롭을 감소시켜 연료 과분사가 방지되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 11, the digging or boom up + swing section during the 180-degree excavation or cargo operation is a heavy load section. In order to ensure the maximum power performance of the set power mode, And the damping or turning + return section is a section under light load, and it is understood that the fuel efficiency is maximized by reducing the engine speed. In order to prevent the pump torque from being limited due to the difference between the actual engine speed and the command when the engine speed rises, it is necessary to lower the control point 1110 to prevent excessive power shift control, It can be seen that the torque slope Ramp is given to the pump torque control 1120 with the profile taking into account the dynamic characteristics of the engine, thereby reducing the drop in the engine speed and preventing the fuel from being overpowered.

이상에서 본 명세서에 개시된 실시예들을 첨부된 도면들을 참조로 설명하였다. 이와 같이 각 도면에 도시된 실시예들은 한정적으로 해석되면 아니되며, 본 명세서의 내용을 숙지한 당업자에 의해 서로 조합될 수 있고, 조합될 경우 일부 구성 요소들은 생략될 수도 있는 것으로 해석될 수 있다.The embodiments disclosed herein have been described with reference to the accompanying drawings. Thus, the embodiments shown in the drawings are not to be construed as limiting, and those skilled in the art will understand that the present invention can be combined with each other, and when combined, some of the components may be omitted.

여기서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Here, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings, but should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea disclosed in the present specification.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 명세서에 개시된 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only examples described in the present specification, and not all of the technical ideas disclosed in the present specification are described. Therefore, various modifications It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

10: 유압펌프 20: 메인컨트롤밸브
30: 액추에이터 40: 펌프 레귤레이터
50: 펌프제어장치 60: 전자비례감압밸브
70: 기어 펌프 80: 셔틀밸브
100: 엔진 102: 엔진 회전수 제어부
104: 엔진제어장치 106: 엔진 가버너
10: Hydraulic pump 20: Main control valve
30: actuator 40: pump regulator
50: Pump control device 60: Electronic proportional pressure reducing valve
70: Gear pump 80: Shuttle valve
100: engine 102: engine speed control unit
104: engine control device 106: engine governor

Claims (5)

유압펌프와 연결되어 상기 유압펌프를 구동시키는 엔진;
중부하 상태인 경우, 엔진 회전수 지령을 기설정된 엔진 회전수만큼 상승시킨 후, 엔진 부하율에 따라 엔진 회전수를 히스테리시스 형태로 상승 또는 하강시키고, 경부하 상태인 경우, 엔진 회전수 지령을 기설정된 엔진 회전수만큼 하강시킨 후, 엔진 부하율에 따라 엔진 회전수를 히스테리시스 형태로 상승 또는 하강시키도록 상기 엔진을 제어하는 엔진제어장치; 및
엔진동특성이 반영된 토크 기울기 맵을 이용하여 상기 유압펌프를 제어하는 펌프제어장치;
를 포함하는 건설기계의 동력 제어 장치.
An engine connected to the hydraulic pump to drive the hydraulic pump;
In the case of the heavy load state, the engine speed command is increased or decreased in the hysteresis type in accordance with the engine load rate after the engine speed command is increased by the predetermined engine speed, and in the case of the light load condition, An engine control device for controlling the engine such that the engine speed is raised or lowered in a hysteresis form in accordance with the engine load ratio after descending by the engine speed; And
A pump controller for controlling the hydraulic pump using a torque slope map reflecting the engine dynamic characteristics;
The power control device of the construction machine.
제1항에 있어서,
상기 엔진 부하율은 다음의 수학식 1에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 동력 제어 장치.
[수학식 1]
엔진 부하율(%) = 실제 엔진 토크/엔진 최대 토크*100
The method according to claim 1,
Wherein the engine load factor is calculated by the following equation (1).
[Equation 1]
Engine load factor (%) = actual engine torque / engine maximum torque * 100
제1항에 있어서,
상기 엔진제어장치는 상기 엔진 회전수 지령이 최대 정격보다 낮은 지령 영역에서는 엔진 부하율에 따라 엔진 회전수를 히스테리시스 형태로 상승 또는 하강시키는 동작을 제한하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 동력 제어 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the engine control unit limits the operation of raising or lowering the engine speed in the hysteresis mode in accordance with the engine load ratio in the command region where the engine speed command is lower than the maximum rating.
제1항에 있어서,
중부하 상태는 굴삭(Digging) 또는 붐업(Boom up)+선회(Swing) 구간이고, 경부하 상태는 상차(Dumping) 또는 선회+회귀(Return) 구간인 것을 특징으로 하는 건설기계의 동력 제어 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the heavy load state is a digging or a boom up + swing state, and the light load state is a dumping or a turn + return state.
제1항에 있어서,
상기 펌프제어장치는 엔진 부하율을 복수의 구간으로 나누고, 각 구간별로 엔진 부하를 발생시켰을 때 엔진 회전수 드롭 현상이 안정화되는 시점의 각각의 토크 기울기를 구하여 상기 토크 기울기 맵을 생성하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 동력 제어 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the pump control device divides the engine load factor into a plurality of sections and generates the torque slope map by obtaining the respective torque slopes at the time when the engine speed drop phenomenon is stabilized when the engine load is generated for each section Power control device for construction machinery.
KR1020130164557A 2013-12-26 2013-12-26 Method and Apparatus for Controlling Power of Construction Machinery KR102099481B1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130164557A KR102099481B1 (en) 2013-12-26 2013-12-26 Method and Apparatus for Controlling Power of Construction Machinery
PCT/KR2014/012808 WO2015099448A1 (en) 2013-12-26 2014-12-24 Power control device for construction machine
CN201480070496.8A CN106103851B (en) 2013-12-26 2014-12-24 The power control unit of engineering machinery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130164557A KR102099481B1 (en) 2013-12-26 2013-12-26 Method and Apparatus for Controlling Power of Construction Machinery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150076007A true KR20150076007A (en) 2015-07-06
KR102099481B1 KR102099481B1 (en) 2020-04-09

Family

ID=53789028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130164557A KR102099481B1 (en) 2013-12-26 2013-12-26 Method and Apparatus for Controlling Power of Construction Machinery

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102099481B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2586010A (en) * 2019-07-22 2021-02-03 Caterpillar Inc Method of reducing fuel consumption in loaders, excavators, backhoe loaders and the like

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09273183A (en) * 1996-04-05 1997-10-21 Hitachi Constr Mach Co Ltd Revolution number controller of engine for hydraulic construction machine
KR20090069592A (en) * 2007-12-26 2009-07-01 두산인프라코어 주식회사 Number of revolutions decline arrester equipment that use hydraulic pump maximum horsepower control of construction machinery

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09273183A (en) * 1996-04-05 1997-10-21 Hitachi Constr Mach Co Ltd Revolution number controller of engine for hydraulic construction machine
KR20090069592A (en) * 2007-12-26 2009-07-01 두산인프라코어 주식회사 Number of revolutions decline arrester equipment that use hydraulic pump maximum horsepower control of construction machinery

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2586010A (en) * 2019-07-22 2021-02-03 Caterpillar Inc Method of reducing fuel consumption in loaders, excavators, backhoe loaders and the like
GB2586010B (en) * 2019-07-22 2022-01-05 Caterpillar Inc Method of reducing fuel consumption in loaders, excavators, backhoe loaders and the like

Also Published As

Publication number Publication date
KR102099481B1 (en) 2020-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1655469B1 (en) Control device for working vehicle
US9546468B2 (en) Hydraulic system of construction machine
US8793023B2 (en) Method of controlling an electro-hydraulic actuator system having multiple actuators
KR101085842B1 (en) Overload prevention device for construction machine
US9096989B2 (en) On demand displacement control of hydraulic power system
US20120251332A1 (en) Power control apparatus and power control method of construction machine
US20150247305A1 (en) Construction machinery
CN107849835B (en) Construction machine and control method for construction machine
KR102015141B1 (en) Control system and method of Hydraulic Pump for Construction Machinery
JP2002188177A (en) Controller for construction equipment
US11118328B2 (en) Construction machine
EP3066267B1 (en) Working machine
JPH07208404A (en) Equipment and method of controlling engine and pump of hydraulic type construction equipment
US20160340871A1 (en) Engine and Pump Control Device and Working Machine
KR102014547B1 (en) Control system and method of Hydraulic Pump for Construction Machinery
KR102099481B1 (en) Method and Apparatus for Controlling Power of Construction Machinery
EP2851540B1 (en) Anti-lug and anti-stall control unit
KR20160115475A (en) Apparatus and method for controlling hydraulic pump of construction machinery, construction machinery including the same
JP5357073B2 (en) Pump controller for construction machinery
KR100771128B1 (en) The control device of construction equipment
KR101301234B1 (en) pressure compensation hydraulic circuit of control engine revolution of excavator
US20220002975A1 (en) Excavator
KR20110073711A (en) Power control apparatus for construction machinery
KR101833063B1 (en) construction machinery
KR20160142583A (en) Hydraulic pump control apparatus and method for construction machinery

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right