KR20160148995A - 건설기계의 오토 아이들 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오토 아이들 기능을 가지는 건설기계에 있어서 다양한 작업 환경에 따른 조건을 모두 반영하여 작업자의 작업 의지를 정확하게 감지하고 이에 따라 엔진을 자동 정지(stop) 및 재시동(restart)함으로써 불필요한 연료 소모를 방지하는 건설기계의 오토 아이들 제어 장치 및 방법을 제공한다.

Description

건설기계의 오토 아이들 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING AUTOMATIC IDLE OF CONSTRUCTION MACHINARY}
본 발명은 건설기계의 아이들(idle) 상태에서 엔진을 자동 정지(stop)하고 재시동(restart)하는 오토 아이들 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 굴삭기, 로더 등을 포함한 건설기계에서는 연비 절감이 가장 중요한 개선 요소로 분류되고 있으며, 이를 위한 연구 개발의 하나로서 오토 아이들(auto idle) 기능에 대한 로직이 추가되고 있다.
오토 아이들 기능은 건설기계가 엔진의 시동을 켠 후 일정 범위의 엔진 회전수(RPM)로 작업을 수행하다가, 작업이 중지되었거나 또는 오랜 시간 동안 작업이 이루어지지 않아 건설기계의 엔진이 아이들(idle) 상태에 있는 경우 최소한의 엔진 RPM(이하, 아이들 엔진 RPM)으로 자동 전환하는 것이다.
이와 관련하여 2013년도에 공개된 선행기술문헌 제10-2013-0127467호(발명의 명칭: 굴삭기의 엔진 공회전 제어 장치 및 그 방법)는 굴삭기에서 안전장치의 조작 상태에 따라 엔진을 자동으로 정지 또는 구동시키는 기술에 관하여 개시하고 있다. 그러나, 종래 선행기술문헌은 단순히 안전장치의 온, 오프 상태에 따라 엔진을 정지, 구동시키는 것으로만 기재되어 있어서, 안전장치가 온 상태(작업이 가능한 상태)임에도 불구하고 작업을 수행하지 않고 대기하고 있는 경우 불필요하게 연료가 소모되는 문제점이 있다.
이 외에도 건설기계에 오토 아이들 기능을 도입한 기술들이 많이 출원되어 있는데, 대부분 가동페달이나 작업등 스위치, 또는 유압 실린더의 동작 유무를 감지하여 작업 상태에 따라 엔진을 자동 정지시키는 기술에 관한 것으로 다양한 작업 환경에 대한 조건이 복합적으로 반영되어 있지 않다는 문제점이 있다. 즉, 작업자의 작업 의지를 보다 정확하게 감지할 수 없으므로 여전히 불필요한 연료가 소비되는 문제점을 해소하지 못하고 있다.
또한, 대부분의 종래 선행기술은 건설기계의 아이들 상태에서 엔진을 자동 정지시키는 기술에 대해서만 개시하고 있고 자동 정지 모드에서 자동 재시동하는 기술 관련해서는 구체적으로 제시되어 있지 않으며, 특히 재시동 시 전력 소모로 인해 재시동이 불가능한 경우나, 재시동이 불필요하게 수행되는 경우에 대하여 고려하지 않고 있다.
한국 공개특허공보 제10-2013-0137467호(발명의 명칭: 굴삭기의 엔진 공회전 제어 장치 및 그 방법, 공개일: 2013.11.22.)
본 발명은 오토 아이들 기능을 가지는 건설기계에 있어서 다양한 작업 환경에 따른 조건을 모두 반영하여 작업자의 작업 의지를 정확하게 감지하고 이에 따라 엔진을 자동 정지 및 재시동함으로써 불필요한 연료 소모를 방지하는 건설기계의 오토 아이들 제어 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 건설기계의 엔진을 아이들 상태로 만들거나 정지시키기 위해 필요한 엔진 미작동 최소 시간을 설정하고 이러한 시간을 중복적으로 설정함으로써 정확하고 신속하게 엔진의 회전 상태를 제어할 수 있는 건설기계의 오토 아이들 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 엔진 정지 이후 엔진을 재시동할 때 고부하 전기장치에 의한 전력 소모로 건설기계의 배터리가 방전되고 재시동이 불가능하게 되는 경우를 미연에 방지하며, 또한 불필요하게 재시동이 발생하는 문제를 해결하고자 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 건설기계의 오토 아이들 제어 장치는, 건설기계에서 오토 아이들(auto idle) 기능에 대한 온, 오프를 설정하는 기능 선택 스위치; 상기 건설기계의 안전 운행을 위해 작업자에 의해 조작되는 안전 레버; 상기 안전 레버가 조작된 잠금 상태에 따라 붐, 암, 버킷을 포함한 작업기의 동작이 가능 또는 불가능하도록 상기 작업기에 전원을 선택적으로 공급하는 전원 제어부; 상기 건설기계의 엔진 RPM을 제어하는 엔진 제어부; 상기 기능 선택 스위치의 설정이 온 되고 현재 엔진의 부하가 무부하 상태이면 오토 아이들 신호를 상기 엔진 제어부로 출력하여 오토 아이들 모드로 진입하며, 상기 오토 아이들 모드에서 상기 안전 레버의 잠금 상태를 확인하고 확인한 시점으로부터 일정 시간이 경과하게 되면 상기 엔진을 자동 정지시키기 위한 오토 아이들 스탑(stop) 신호를 출력하는 오토 아이들 제어부를 포함한다.
상기 오토 아이들 제어부는, 상기 안전 레버가 잠금 상태이면 제1 경과 시간을 초과하는지 판단하고, 상기 안전 레버가 미잠금 상태이면 제2 경과 시간을 초과하는지를 각각 판단하여, 상기 제1 경과 시간 또는 상기 제2 경과 시간을 초과하는 경우에 상기 오토 아이들 스탑 신호를 출력하며, 상기 제1 경과 시간은 상기 제2 경과 시간 보다 짧은 시간으로 설정하여 상기 안전 레버가 잠금 상태 시 최단 시간 내에 엔진을 강제 정지하도록 한다.
상기 엔진 제어부는, 상기 오토 아이들 제어부로부터 상기 오토 아이들 신호를 수신하면 상기 현재 엔진 RPM을 오토 아이들 상태의 로우(low) RPM으로 낮추도록 제어하고, 상기 오토 아이들 제어부로부터 상기 오토 아이들 스탑 신호를 수신하면 상기 엔진의 가동을 정지시킨다.
또한, 상기 오토 아이들 제어부는 상기 건설기계의 유압 액츄에이터 또는 배기가스 후처리 장치의 작동 유무를 추가적으로 감지하여, 상기 안전 레버가 미잠금 상태이면서 상기 유압 액츄에이터와 상기 배기가스 후처리 장치 모두가 미작동이면 상기 오토 아이들 스탑 신호를 출력하여 엔진을 자동 정지시킬 수 있다.
한편, 상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 건설기계의 오토 아이들 제어 방법은, 건설기계가 기능 선택 스위치를 통해 오토 아이들(auto idle) 기능에 대한 온, 오프 설정을 입력받는 단계; 상기 건설기계의 오토 아이들 제어부가 상기 기능 선택 스위치의 설정이 온 되고 현재 엔진 RPM이 공회전 상태이면 오토 아이들 신호를 엔진 제어부로 출력하여 오토 아이들 모드로 진입하는 단계; 상기 건설기계의 오토 아이들 제어부가 작업자에 의해 조작된 안전 레버의 잠금 상태를 확인하는 단계; 상기 건설기계의 오토 아이들 제어부가 상기 안전 레버의 잠금 상태를 확인한 시점으로부터 일정 시간이 경과하게 되면 엔진을 자동 정지시키기 위한 오토 아이들 스탑 신호를 출력하는 단계를 포함한다.
상기 엔진을 자동 정지시키기 위한 오토 아이들 스탑 신호를 출력하는 단계는, 상기 오토 아이들 제어부가 상기 안전 레버의 잠금 상태를 확인한 결과 잠금 상태이면 확인한 시점으로부터 제1 경과 시간을 초과하였는지를 판단하는 단계; 상기 안전 레버가 미잠금 상태이면 확인한 시점으로부터 상기 제1 경과 시간보다 긴 제2 경과 시간을 초과하였는지를 판단하는 단계를 더 포함하고, 판단 결과 상기 제1 경과 시간을 초과하는 경우에 상기 오토 아이들 스탑 신호를 출력하여 상기 안전 레버가 잠금 상태 시 최단 시간 내에 엔진을 강제 정지시키고, 상기 제2 경과 시간을 초과하는 경우 상기 안전 레버가 미잠금 상태이지만 상기 제2 경과 시간동안 작업의 유무가 없으면 상기 엔진을 강제 정지하도록 한다.
이러한 본 발명에 따르면, 엔진의 상태와 기능 선택 스위치의 온(on) 또는 오프(off) 상태, 사용자 작업 의지가 최대한 반영하여 사용자의 선택에 따라 손쉽게 엔진의 자동 정지 및 재시동 기능을 구현할 수 있다.
본 발명은 건설기계의 엔진을 아이들 상태로 만들거나 정지시키기 위해 필요한 엔진 미작동 최소 시간을 설정하고 이러한 시간조건을 중복적으로 설정하고 설정된 시간조건의 만족 여부를 판단함으로써 정확하고 신속하게 엔진의 회전 상태를 제어할 수 있다.
또한, 엔진을 자동으로 정지 또는 재구동시킴으로써 연료 절감 및 이산화탄소 발생 절감의 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 재시동 시 고부하 전기장치의 전원을 차단하여 전력 소모로 인해 재시동이 불가능한 상태를 사전에 방지할 수 있다. 또한, 작업자의 작업 의지를 보다 확실하게 감지하여 불필요하게 재시동되는 문제를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 오토 아이들 제어 장치의 구성블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 건설기계의 오토 아이들 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 건설기계의 오토 아이들 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 안전 레버를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 방법의 상세 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 건설기계의 오토 아이들 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 4에 따른 건설기계의 오토 아이들 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 5에 따른 건설기계의 오토 아이들 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예 5에 따른 방법의 상세 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 6에 따른 건설기계의 오토 아이들 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 6에 따른 엔진 자동 재시동 모드를 설명하는 시간 그래프이다.
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 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 오토 아이들 제어 장치의 구성블록도이다.
건설기계는 굴삭기의 경우, 주행용 유압 모터에 의해 구동되는 주행 장치를 구비하는 하부 주행체와, 선회용 유압 모터에 의해 구동되는 선회 장치, 선회 장치를 통하여 하부 주행체 상에 배치되는 상부 선회체, 상부 선회체의 앞부분 중앙 위치에 장착되는 작업기를 포함하며, 상부 선회체에 운전실이 마련된다. 작업기는 상부 선회체에 상하로 이동 가능하게 연결된 붐과, 붐에 회동 가능하게 연결된 암, 및 암에 회동 가능하게 연결된 버킷을 포함하고, 이들을 동작시키기 위한 유압 실린더, 즉 붐 실린더, 암 실린더, 버킷 실린더를 포함한다.
운전실에는 운전석이 마련되고, 운전석의 전방에는 하부 주행체를 조종하기 위한 주행 레버와 주행 페달, 어태치먼트용 페달이 장착된다. 그리고, 운전석의 양측에 조작 레버가 구비되고, 조작 레버의 일측에 안전 레버, 계기판(콘솔), 표시부 등이 설치되어 있다.
이렇게 구조를 갖는 건설기계의 오토 아이들을 제어하기 위한 오토 아이들 제어 장치는, 기본적으로 시동 키 스위치(110), 기능 선택 스위치(120), 건설기계 제어부(130), 오토 아이들 제어부(160)를 포함하며, 오토 아이들 제어 시 다양한 작업 환경 상태를 감지하기 위해 건설기계에 장착된 안전 레버, 조작 레버, 탑승감지 센서 등과 연계될 수 있다.
건설기계 제어부(130)는 전원(142)의 공급을 제어하는 전원 제어부(Engine Power Optimization System; EPOS)(140), 건설기계의 주행 및 작업을 수행하기 위해 엔진(152)의 RPM을 제어하는 엔진 제어부(Engine Control Unit; ECU)(150)를 포함한다.
전원 제어부(140)는 시동 키 스위치(110)의 설정에 따라 전원을 선택적으로 공급한다.
시동 키 스위치(110)는 건설기계의 시동을 온, 오프 하기 위한 조작 수단이다.
기능 선택 스위치(120)는 건설기계의 오토 아이들(auto idle) 기능에 대한 온, 오프를 설정하기 위한 조작 수단이다.
시동 키 스위치(110) 및 기능 선택 스위치(120)는 작업자에 의해 조작되며 기구적으로 회전 다이얼 형태, 토글 버튼 형태 등으로 마련될 수 있다.
안전 레버(도 4의 10 참조)는 건설기계의 안전 운행을 위해 작업자에 의해 조작되는데, 운전석의 일측에 마련되어 작업자가 운전석으로부터 이탈하거나 탑승할 때 조작하게 된다.
조작 레버는 건설기계의 붐, 암, 버킷을 포함한 작업기의 동작을 조작한다. 예를 들어, 붐의 상하 이동, 암 및 버켓의 회동, 상부 선회체의 선회 등을 조작할 수 있다.
탑승감지 센서는 작업자가 운전석에 탑승하였는지를 감지하는 센서로서, 운전석에 설치되는 압력 센서, 접촉 센서, 광 센서 등을 이용할 수 있다. 탑승감지 센서는 운전석의 시트 부분 또는 등받이 부분에 설치될 수 있으며, 보다 정확한 센싱을 위해서 복수개로 마련될 수도 있다. 예를 들면, 작업자가 탑승하였다는 것을 정확하게 감지하기 위해 작업자의 둔부가 닿는 영역에 다수개의 탑승감지 센서가 마련될 수 있다. 또한, 작업자의 탑승이 감지되기 시작하는 시점부터 일정시간 동안 탑승이 유지되는 경우에만 탑승감지 센서의 센싱값이 출력되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 작업자의 탑승 상태가 일정시간 동안 지속되는 경우에만 작업자가 탑승한 것으로 판단함으로써 오토 아이들 제어부는 작업자의 작업 의도를 보다 정확하게 고려하여 엔진의 회전 상태를 제어할 수 있다.
기능 선택 스위치(120) 및 안전 레버, 조작 레버, 탑승감지 센서는 오토 아이들 제어부(160)와 연계되어 오토 아이들 제어 시 다양한 작업 환경 조건을 제시한다. 즉, 오토 아이들 제어부(160)가 기능 선택 스위치(120)의 설정 여부에 따라, 안전 레버의 잠금 상태에 따라, 조작 레버의 조작 유무에 따라, 또는 탑승감지 센서로부터 감지된 탑승 유무에 따라 엔진 자동 정지 기능 또는 엔진 자동 재시동 기능을 적응적으로 수행하게 된다.
이러한 오토 아이들 제어부(160)는 엔진 자동 정지 기능 또는 엔진 재시동 기능을 수행할 때 경보기(170) 및 표시부(180)에 출력하여 시각적, 청각적으로 제어 상태를 표시할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 오토 아이들 제어부(160)는 기능 선택 스위치(120)의 설정에 따라 오토 아이들 기능을 수행하는데 현재 엔진의 부하가 무부하 상태이면 엔진 RPM을 오토 아이들 상태의 로우(low) RPM으로 낮추고, 이후 다양한 조건을 토대로 작업 상태를 판단하여 작업이 이루어지지 않는 경우 오토 아이들 스탑 모드로 진입하여 엔진을 강제 정지시킨다.
또한, 오토 아이들 제어부(160)는 엔진이 강제 정지된 상태에서 작업자의 작업 의지가 감지되면 엔진 자동 정지 모드에서 엔진 자동 재시동 모드로 진입하여 엔진을 다시 가동시키도록 제어한다.
이하에서는 다양한 조건을 토대로 엔진 자동 정지 기능, 엔진 자동 재시동 기능을 제어하는 방법 및 이를 적용한 장치에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
실시예 1
도 2를 참조한다.
실시예 1에 따른 건설기계의 오토 아이들 제어 장치는 기능 선택 스위치(도 1의 120)와, 오토 아이들 제어부(도 1의 160), 엔진 제어부(도 1의 150)를 기본적으로 포함하여 구현할 수 있다.
오토 아이들 제어부는 기능 선택 스위치의 설정이 온 되고, 현재 엔진의 부하가 무부하 상태이면 오토 아이들 신호를 엔진 제어부로 출력하여 오토 아이들 모드로 진입한다. 이후 오토 아이들 제어부가 유압 액츄에이터 및 배기가스 후처리 장치의 작동 유무를 판단하여 그 판단 결과에 따라 엔진 자동 정지 모드로 진입한다.
유압 액츄에이터는 붐, 암, 버킷을 포함한 작업기의 동작을 제어하는 유압실린더로서 이의 작동 유무에 따라 작업 유무를 확인할 수 있다.
배기가스 후처리 장치는 건설기계의 운행 중 발생하는 유해 배기가스를 억제하는 장치로서, 대표적으로 디젤미립자필터(Diesel Particulate Filter; 이하 DPF)는 디젤 차량의 배기가스 중 PM(Particulate Matters, 입자상 물질)이 일정량 이상 쌓이게 되면 550도 이상의 고열로 연소시켜서 제거하는 장치이다. 이러한 DPF는 PM(입자상 물질)이 일정량 이상 쌓인 경우에만 작동하므로 DPF가 작동할 때에는 많은 에너지를 소모하게 되고, 이때 엔진을 정지하게 되면 DPF가 고장이 날 우려가 있으므로 DPF의 작동 유무에 따라 엔진을 정지시키는 것이 좋다.
이 외, 배기가스 후처리 장치에는 일산화탄소와 탄화수소를 촉매 반응으로 산화시켜서 이산화질소(NO2)의 비율을 높여주는 디젤산화촉매(Diesel Oxidation Catalyst; DOC), 선택적 촉매에 의해 저감하는 선택적환원촉매(Selective Catalytic Reduction; SCR), 우레아 믹싱장치(요소수 혼합장치) 등이 포함될 수 있다.
최근 들어 대기 환경 기준이 강화되면서 디젤엔진을 주로 이용하는 건설기계에도 배기가스 후처리 장치의 장착이 의무화되고 있는 추세이다. 본 발명은 이러한 배기가스 후처리 장치의 작동 여부와 연계하여 엔진의 회전수를 제어할 수 있다. 또한, 배기가스 후처리 장치의 작동 여부뿐만 아니라 각각의 배기가스 후처리 장치의 여과 과정과 연계하여 엔진의 회전수를 제어할 수도 있다. 예를 들면, 디젤산화촉매가 장착된 경우에는 배기가스 중 이산화질소(NO2)의 농도를 감지하여 이산화질소의 농도가 기준치 보다 높으면 배기가스 후처리 장치가 작동하지 않는다고 판단하고 기준치 보다 낮으면 배기가스 후처리 장치가 작동하는 것으로 판단하며, 그 판단결과를 엔진의 회전 상태 제어에 이용할 수 있다. 또한, 우레아 믹싱장치가 장착된 경우에는 요소수의 존부를 판단하여 이를 엔진 회전 상태 제어에 이용하는 것도 가능하다.
오토 아이들 제어부는 유압 액츄에이터의 작동 유무 및 배기가스 후처리 장치의 작동 유무를 판단하고 유압 액츄에이터와 배기가스 후처리 장치(DPF) 모두가 미작동 상태이면 작업이 없는 것으로 판단하여 엔진 자동 정지 모드로 진입한다. 이때, 엔진 제어부가 유압 액츄에이터의 작동 유무 및 배기가스 후처리 장치의 작동 유무에 따라 엔진을 제어하므로, 오토 아이들 제어부는 유압 액츄에이터의 작동 유무 및 배기가스 후처리 장치의 작동 유무에 관한 정보를 엔진 제어부로부터 수신하고, 수신한 정보에 기초하여 유압 액츄에이터 및 배기가스 후처리 장치의 작동 유무를 확인(체크)한다.
또한, 오토 아이들 제어부는 유압 액츄에이터 및 배기가스 후처리 장치의 작동 유무 외, 추가적으로 배터리 전압, 엔진 웜 업 상태를 체크하여 이에 따라 엔진 자동 정지 모드를 제어할 수 있다.
도 2를 참조하면, 처음 S100 단계에서는, 건설기계의 오토 아이들 제어부가 기능 선택 스위치를 통해 오토 아이들(auto idle) 기능에 대한 온, 오프 설정을 입력받는다. 여기서, 오토 아이들 기능에 대한 온, 오프 설정은 아이들(idle) 상태에서 엔진 자동 정지 기능 또는 엔진 자동 재시동의 기능을 수행할 것인지 여부를 설정하는 것을 의미한다.
실시예 1에서는 오토 아이들 제어부가 기능 선택 스위치를 통해 오토 아이들 기능이 온으로 설정된 경우 오토 아이들 모드를 온 한다.
다음 S110 단계에서, 오토 아이들 제어부가 현재 엔진의 부하 상태를 확인하여 무부하 상태인지를 체크한다.
확인 결과 현재 엔진의 부하가 무부하 상태가 아니면 S120 단계에서, 오토 아이들 모드를 해제한다. 즉, 오토 아이들 기능의 로직을 수행하지 않는다.
확인 결과 현재 엔진의 부하가 무부하 상태이면 S130 단계에서, 오토 아이들 제어부가 엔진 제어부로 로우 RPM에 상응하는 오토 아이들 신호를 출력한다. 이에 따라, 엔진 제어부는 오토 아이들 제어부로부터 오토 아이들 신호를 수신하고 현재 엔진 RPM을 오토 아이들 신호에 대응되는 로우 RPM으로 낮추도록 제어한다.
다음 S140 단계에서, 오토 아이들 제어부가 작업 상태를 확인하기 위해 유압 액츄에이터의 작동 여부를 감지한다.
또 S160 단계에서는, 오토 아이들 제어부가 배기가스 후처리 장치인 DPF의 작동 여부를 감지한다. 또한, S160 단계에서는 배기가스 중 이산화질소의 농도, 요소수(암모니아 액체)의 존재 여부, 질소산화물의 농도, 물이 생성되는지 여부, 입자상물질(PM)의 농도 등을 감지할 수도 있다. 따라서, S160 단계에서 배기가스 후처리 장치의 작동 여부를 감지한다는 것은 상기 다양한 인자들을 감지하는 것도 포함하는 의미라고 할 수 있다.
상기 S140 단계 및 S160 단계는 이해의 편의를 위해 시계열적인 순서로 도시하였으나, 도시된 시계열적인 순서에 관계없이 수행할 수 있음은 물론 각각의 동작을 독립적으로 동시에 수행하는 것도 가능하다.
상기 S140 단계에서 유압 액츄에이터의 작동이 감지되면 즉, 유압 액츄에이터가 작동 상태로 확인되면 다음 S150 단계에서와 같이 엔진을 이전 작업할 때의 RPM으로 복귀시킨다.
이와 반대로 상기 S140 단계에서 유압 액츄에이터의 작동이 미감지되면 즉, 유압 액츄에이터가 미작동 상태로 확인이 되면 오토 아이들 제어부가 다음 S160 단계를 수행할 수 있다.
S160 단계에서, 오토 아이들 제어부가 배기가스 후처리 장치의 작동이 감지되면 S152 단계에서, 이전의 오토 아이들 모드를 그대로 유지한다.
상기 S160 단계에서 배기가스 후처리 장치의 작동이 감지되지 않으면 오토 아이들 제어부가 작업이 이루어지지 않는 것으로 판단하고, 다음 단계를 수행하거나 S170 단계와 같이 엔진 제어부로 엔진을 정지시키기 위한 신호(오토 아이들 스탑 신호)를 출력하여 엔진 자동 정지 모드로 진입할 수 있다.
다음 단계로, S161 단계에서, 오토 아이들 제어부가 배터리 전압을 체크한다. 배터리 전압은 전원 제어부에서 배터리에서 발생되는 전력에 따라 전압을 검출할 수 있다.
이후 S162 단계에서, 오토 아이들 제어부가 배터리 전압이 기준 전압 이상인지를 비교 판단한다.
배터리 전압이 기준 전압 보다 낮으면 S152 단계와 같이 이전 오토 아이들 모드를 유지하고, 기존 전압 보다 높으면 다음 S163 단계를 수행한다.
S163 단계에서, 오토 아이들 제어부가 엔진 웜 업 상태를 체크한다. 즉, 엔진 웜 업에 필요한 냉각수 온도를 측정할 수 있다.
다음 S164 단계에서, 오토 아이들 제어부가 측정된 냉각수 온도가 기준 온도 보다 높은지를 비교 판단한다.
냉각수 온도가 기준 온도 보다 낮으면 S152 단계와 같이 이전 오토 아이들 모드를 유지하고, 기존 온도 보다 높으면 S170 단계를 수행한다.
S170 단계에서, 오토 아이들 제어부가 엔진 제어부로 엔진을 정지시키기 위한 오토 아이들 스탑 신호를 출력한다. 이에 따라, 엔진 제어부는 오토 아이들 제어부로부터 오토 아이들 스탑 신호를 수신하고 엔진의 가동을 강제 정지시킨다. 또한, 오토 아이들 제어부가 엔진을 정지시키기 위한 오토 아이들 스탑 신호를 연료 공급을 제어하는 제어부로 전달하여 연료 공급의 차단으로 엔진을 강제 정지시킬 수 있다.
한편, 오토 아이들 제어부는 상기 S161-162 단계 및 S163-164 단계와 같이 배터리 전압 상태 및 엔진 웜 업 상태를 체크하고 두 조건을 동시에 만족하는 경우에 즉, 배터리 전압이 기준 전압보다 높고, 냉각수 온도가 기준 온도보다 높은 경우에 한하여 엔진을 정지시키기 위한 신호를 출력할 수도 있지만, 이에 한정되지 않고 배터리 전압 상태 또는 엔진 웜 업 상태를 선택적으로 체크하여 작업 상태를 반영할 수도 있다.
이처럼, 실시예 1에서는 유압 액츄에이터의 작동 유무, 배기가스 후처리 장치의 작동 유무, 배터리 전압 상태, 엔진 웜 업 상태 등 다양한 조건을 파악하여 적어도 하나 이상의 작업 상태가 감지되거나 또는 이들 작업 상태가 모두가 감지되어 조건을 동시에 만족하는 경우에 엔진 자동 정지 모드로 진입한다.
실시예 2
도 3 및 도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 건설기계의 오토 아이들 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 안전레버를 나타낸 도면이다.
실시예 2에 따른 건설기계의 오토 아이들 제어 장치는 기능 선택 스위치(도 1의 120)와, 안전 레버(도 4의 10), 전원 제어부(도 1의 140), 엔진 제어부(도 1의 150), 오토 아이들 제어부(도 1의 160)를 기본적으로 포함하여 구현할 수 있다.
안전 레버(도 4의 10)는 건설기계의 안전 운행을 위해 작업자에 의해 조작되며, 전원 제어부(도 1의 140)는 안전 레버(도 4의 10)의 잠금 상태에 따라 붐, 암, 버킷을 포함한 작업기에 전원을 선택적으로 공급함으로써 작업기의 동작을 가능 또는 불가능하게 제어한다. 또한, 전원 제어부(도 1의 140)는 건설기계의 냉각팬, 에어컨 등 엔진을 제외한 기타 전자장치를 제어하는 데 관여할 수 있다.
엔진 제어부(도 1의 150)는 기본적으로 건설기계의 엔진을 제어한다. 최근 들어, 엔진 제어부(도 의 150)가 전원 제어부(도 1의 140)의 기능까지 포함하여 건설기계의 동작에 필요한 제어를 통합적으로 수행하기도 한다.
안전 레버(도 4의 10)는 건설기계의 운전석에 위치하는 조작 레버(20)의 일측에 마련되고, 위, 아래 회동에 따라 락(lock) 또는 언락(unlock)의 잠금 상태를 설정할 수 있다. 안전 레버가 락(lock) 상태로 설정되면 유압장치들의 유체가 움직이지 않도록 유압을 차단한다.
오토 아이들 제어부(도 1의 160)는 기능 선택 스위치의 설정이 온 되고, 현재 엔진의 부하가 무부하 상태이면 오토 아이들 신호를 엔진 제어부로 출력하여 오토 아이들 모드로 진입한다. 이후 오토 아이들 제어부가 안전 레버의 잠금 상태를 확인하고 확인한 시점으로부터 일정 시간이 경과하게 되면 엔진 자동 정지 모드로 진입한다. 구체적으로 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
처음 S200 단계에서, 오토 아이들 제어부가 기능 선택 스위치를 통해 오토 아이들(auto idle) 기능의 온, 오프 설정을 입력받는다. 기능 선택 스위치로부터 오토 아이들 기능에 대한 온 설정을 입력받으면 오토 아이들 기능의 로직을 수행하기 위한 모드를 온 한다.
다음 S210 내지 S230 단계에서, 오토 아이들 제어부가 현재 엔진의 부하가 무부하 상태인지를 확인하고, 무부하 상태이면 엔진 제어부로 로우(low) RPM에 상응하는 오토 아이들 신호를 출력한다. 무부하 상태가 아니면 오토 아이들 모드를 해제하고, 오토 아이들 기능의 로직을 수행하지 않는다.
다음 S240 단계에서, 오토 아이들 제어부가 안전 레버의 잠금 상태를 판단한다.
다음 S250 단계에서, 오토 아이들 제어부가 안전 레버의 잠금 상태를 확인한 시점으로부터 일정 시간이 경과하는지 경과 시간을 체크한다. 이때, 잠금 상태에 따라 경과 시간을 다르게 구별하여 체크할 수 있다. 안전 레버가 잠금 상태의 경우에는 작업자가 작업을 수행하지 않겠다는 의지가 반영된 상태이므로 최단 시간 내에 엔진을 자동 정지시킴으로써 불필요한 연료 소비를 절감하고자 한다.
마지막으로 S260 단계에서, 안전 레버의 잠금 상태에 따라 정해진 일정 시간이 경과하게 되면 오토 아이들 제어부가 엔진을 자동 정지시키기 위한 오토 아이들 스탑 신호를 출력한다. 오토 아이들 스탑 신호는 엔진 제어부로 전달되어 엔진을 강제 정지시키거나, 또는 연료의 공급을 제어하는 제어부로 전달되어 연료의 공급을 강제 차단시킬 수 있다. 이는 엔진을 정지시킬 수 있는 대표적인 방법들로서 이에 한정되는 것은 아니며, 엔진 제어 및 연료 공급 차단을 이용한 방법 외 다른 방법을 이용하여 엔진을 정지시킬 수 있다면 오토 아이들 스탑 신호를 해당 방식에 적합한 형태로 변형하거나 전달하여 제어할 수 있을 것이다.
예컨대, 도 5의 S261 및 S262 단계에서는, 오토 아이들 제어부가 안전 레버의 잠금 상태가 확인되면 확인한 시점으로부터 t1(예를 들어, 3초)을 초과하는지 판단한다.
t1을 초과한 경우, 다음 S263 단계에서, 오토 아이들 제어부가 엔진을 자동 정지시키기 위한 오토 아이들 스탑 신호를 출력한다. 따라서, 안전 레버가 잠금 상태 시 3초가 경과되면 엔진 자동 정지 모드로 진입하게 됨으로써 최단 시간에 엔진을 자동 정지시킬 수 있다.
다음 S264 단계에서, 오토 아이들 제어부가 안전 레버의 미잠금 상태가 확인된 경우 확인한 시점으로부터 t1 보다 비교적 긴 시간인 t2(예를 들어, 55초)를 초과하는지 판단한다. 이는 안전 레버가 언락(unlock) 상태로 설정되어 있지 않지만 오랜 시간 작업이 없으면 엔진을 강제 정지시키기 전에 경고 알람 시간을 카운팅하기 위한 단계이다.
t2를 초과한 경우, 다음 S265 단계에서, 오토 아이들 제어부가 경보기에 경고음을 출력한다. 따라서 작업자에게 엔진이 정지됨을 미리 경고한다.
이어 S266 및 S267 단계에서, 오토 아이들 제어부가 확인한 시점으로부터 t3(예를 들어, 60초)을 초과하는지 판단하고, t3을 초과한 경우 엔진을 자동 정지시키기 위한 오토 아이들 스탑 신호를 출력하여 엔진을 자동 정지시킨다.
이러한 과정들을 통해 실시예 2에서는 안전 레버의 잠금 상태와 이를 감지한 시점으로부터 경과 시간에 따라 엔진 정지 수행 여부를 결정한다. 안전 레버가 잠금 상태인 경우 최단 시간에 엔진을 정지하고 미잠금 상태의 경우에도 일정 시간이 경과하면 엔진을 자동 정지한다.
실시예 3
실시예 3은 실시예 1과 실시예 2의 과정을 결합하여 실시예 1에서의 조건과 실시예 2에서의 조건을 모두 만족하는 경우에 엔진 자동 정지 기능을 수행하는 것이다.
도 6을 참조하면, 실시예 1과 실시예 2에서의 단계와 중복되는 단계에 대해서는 생략하고, 기술적으로 특징이 있는 단계 즉 S340 내지 S390에 대하여 구체적으로 설명한다.
S340 단계에서, 오토 아이들 제어부가 유압 액츄에이터의 작동이 미감지되었는지 판단한다. 유압 액츄에이터의 작동이 감지된 경우, S350 단계에서, 오토 아이들 제어부가 오토 아이들 모드를 해제하고 이하의 로직을 수행하지 않는다.
유압 액츄에이터의 작동이 미감지되면, 다음 S360 단계에서, 오토 아이들 제어부가 배기가스 후처리 장치의 작동이 미감지되었는지 판단한다.
다음 S370 단계에서, 오토 아이들 제어부가 안전 레버의 잠금 상태를 판단한다. 이는 배기가스 후처리 장치의 작동이 미감지된 경우에 수행한다.
다음 S380 단계에서, 오토 아이들 제어부가 안전 레버의 잠금 상태에 따라 정의된 경과 시간을 초과하였는지 체크한다. 예컨대, 안전 레버가 잠금 상태인 경우 경과 시간을 3초로 설정하고, 미잠금 상태의 경우에는 60초로 경과 시간을 설정한다.
다음 S390 단계에서, 오토 아이들 제어부가 안전 레버의 잠금 상태에 따라 정의된 경과 시간을 초과한 경우 엔진 자동 정지 모드로 진입하고 엔진을 자동 정지시키기 위한 오토 아이들 스탑 신호를 출력한다.
따라서, 실시예 3에서는 유압 액츄에이터의 작동 유무, 배기가스 후처리 장치의 작동 유무, 안전 레버의 잠금 상태, 경과 시간에 따른 복수의 조건을 포함하여 복수의 조건을 모두 만족하는 경우에 엔진 자동 정지 모드로 진입한다.
실시예 4
실시예 4는 엔진을 강제 정지시킨 엔진 자동 정지 모드에서의 전원 제어 방법에 관한 것으로, 엔진 자동 정지 모드에서 엔진 자동 재시동 모드로 진입하기 전에 불필요한 전력 소모로 인한 배터리 방전으로 재시동이 불가능한 문제점을 미연에 방지하기 위한 것이다.
이를 위한 오토 아이들 제어 장치는 기능 선택 스위치(도 1의 120)와, 시동 키 스위치(도 1의 110), 전원 제어부(도 1의 140), 엔진 제어부(도 1의 150), 오토 아이들 제어부(도 1의 160)를 포함한다.
실시예 4에서, 오토 아이들 제어부는 엔진 자동 정지 모드로 인하여 엔진이 정지된 상태에서 시동 키 스위치가 온(on) 상태에 있는지를 판단하고, 시동 키 스위치가 온 되어 있으면 전력소모가 되고 있는 장치의 전원을 선택적으로 차단하여 배터리 전압이 재시동을 위한 전압 보다 떨어지는 것을 방지한다.
구체적으로 도 7의 제어 방법을 참조한다.
S400 단계에서, 오토 아이들 제어부가 기능 선택 스위치를 통해 오토 아이들 기능의 온, 오프 설정을 입력받고, 기능 선택 스위치의 온 설정에 따라 오토 아이들 모드에서 엔진 자동 정지 모드로 진입한다. 진입하는 과정은 앞서 설명한 실시예 1 내지 실시예 3에서 언급한 방법에 기초한다.
다음 S410 단계에서, 오토 아이들 제어부가 엔진 자동 정지 모드로 인하여 엔진이 정지된 상태에서 시동 키 스위치의 상태를 확인한다. 시동 키 스위치가 오프 상태이면 로직을 수행하지 않고 종료한다.
다음 S420 단계에서, 시동 키 스위치가 온 되어 있으면 오토 아이들 제어부가 전력 소모가 많은 고부하 전기장치에 대하여 작동 유무를 확인한다.
확인 결과 고부하 전기장치의 작동이 있는 경우, 다음 S430 단계에서, 오토 아이들 제어부가 배터리의 전압 상태를 확인한다. 즉, 배터리의 전압이 재시동에 필요한 최소한의 전압(이하, 기준 전압)과 대비하여 정상 상태 여부를 확인한다.
배터리의 전압이 기준 전압의 이상인 경우, 다음 S440 단계에서, 오토 아이들 제어부가 고부하 전기장치의 작동이 있는 경우 제1 설정 시간이 경과되었는지 확인한다.
제1 설정 시간 경과 후, S440 단계에서, 오토 아이들 제어부가 전원 제어부로 고부하 전기장치에 공급되는 전원을 차단하도록 신호를 출력한다.
다음 S450 단계에서, 고부하 전기장치의 작동이 없는 경우이거나, 일차적으로 고부하 전기장치에 공급되는 전원을 차단한 이후에, 오토 아이들 제어부가 정해진 제2 설정 시간이 경과되었는지 확인한다.
제2 설정 시간 경과 후, S460 단계에서, 오토 아이들 제어부가 전원 제어부로 시스템 모든 전원을 차단하도록 신호를 출력한다.
한편, S430 단계에서, 배터리 전압이 기준 전압 이하인 경우 제1 설정 시간과 제2 설정 시간이 경과하지 않은 상태임에도 불구하고 시스템 모든 전원을 차단하도록 전원 제어부로 해당 신호를 출력할 수 있다.
또한, 오토 아이들 제어부가 상기 S430 단계 이외에도 배터리 전압 상태를 지속적으로 파악하여, 제2 설정 시간이 경과 후, 배터리 전압이 기준 전압 이하가 되면 바로 시스템 모든 전원을 차단하도록 제어할 수 있다.
이처럼, 실시예 4에서는 엔진이 강제로 정지되고 시동 키 스위치가 온 된 상태에서 5분이라는 비교적 짧은 제1 설정 시간이 경과하면 전기 소모량이 많은 고부하 전기장치를 정지시키고, 120분이라는 비교적 긴 제2 설정 시간이 경과하면 건설기계의 모든 전원을 정지시킴으로써 배터리의 방전 문제를 사전에 방지한다.
실시예 5
실시예 5에 따른 오토 아이들 제어 장치는 엔진 자동 정지 모드에서 엔진 자동 재시동 모드로 진입하기 위한 엔진 제어 관련 기술에 관한 것이다.
실시예 5에 따른 오토 아이들 제어 장치는 기능 선택 스위치(도 1의 120), 조작 레버, 탑승감지 센서, 엔진 제어부(도 1의 150), 오토 아이들 제어부(도 1의 160) 등을 포함한다.
기능 선택 스위치는 오토 아이들 기능에 대한 온, 오프를 설정하고, 조작 레버는 작업기의 동작을 조정하기 위한 조작 수단이다. 탑승 감지 센서는 운전석에 설치되어 작업자의 탑승 유무를 감지한다. 예컨대, 탑승 감지 센서는 압전센서, 접촉 센서, 광 센서 등을 이용할 수 있다.
엔진 제어부는 건설기계의 엔진 RPM을 제어한다.
오토 아이들 제어부는 기능 선택 스위치의 설정이 온 되고 오토 아이들 기능에 의해 오토 아이들 모드에서 엔진 자동 정지 모드로 진입한 이후, 작업자의 작업 의지가 감지되면 엔진 자동 재시동 모드로 진입하여 엔진을 재시동한다. 작업자의 작업 의지는 탑승 유무, 조작 레버의 조작 유무에 따라 판단할 수 있다.
또한, 조작 레버의 조작 유무는 단지 조작했는지 안 했는지의 여부로 판단하지 않고 조작 레버의 조작 상태 변화로 판단할 수 있다. 예컨대, 운전석의 양측에 마련된 두 개의 조작 레버 중 적어도 어느 하나의 조작 레버가 중립 위치를 벗어났다가 다시 중립 위치로 복귀한 경우, 또는 중립 위치로 복귀하여 일정 시간 복귀 상태를 유지한 경우 등 특정 패턴에 따라 조작한 상태 변화로 판단할 수 있다. 또, 조작 레버에 별도로 구비된 버튼을 선택하는 동작 신호가 입력되는 것으로 판단할 수 있다. 또는, 운전석의 양측에 구비된 조작 레버 중 적어도 어느 하나에 센서를 장착하여 작업자가 조작 레버 중 적어도 하나에 접촉한 경우를 감지하여 이에 따라 조작 유무를 판단할 수 있다.
따라서, 실시예 5에 따른 오토 아이들 제어 장치는 작업자가 탑승하고 내리거나 대기할 때 불필요하게 재시동이 수행되는 것을 방지하고 작업자가 작업을 수행하고자 하는 의지가 정확하게 확인되는 경우에만 재시동한다는 점에서 특징이 있다.
도 8을 참조하면, 먼저 S500 단계에서, 오토 아이들 제어부가 기능 선택 스위치를 통해 오토 아이들 기능의 온, 오프 설정을 입력 받고, 기능 선택 스위치의 온 설정에 따라 오토 아이들 모드에서 엔진 자동 정지 모드로 진입한다. 진입하는 과정은 앞서 설명한 실시예 1 내지 실시예 3에서 언급한 방법에 기초한다.
다음 S510 단계에서, 오토 아이들 제어부가 현재 엔진 자동 정지 모드에 의해 엔진이 정지상태인지를 다시 한번 확인하고 이에 따라 엔진 자동 재시동 모드로 진입할 수 있는지 여부를 판단한다.
예를 들어, 도 9에 도시한 바와 같이 엔진을 자동 정지시키기 위한 오토 아이들 스탑 신호가 출력되었는지 확인하고(S511), 현재 엔진의 부하가 무부하 상태인지를 확인할 수 있다(S512).
또한, 오토 아이들 제어부가 엔진 자동 정지 모드로 진입한 이후 경과 시간이 기설정된 임계시간 미만인지를 확인할 수 있다(S513).
또한, 오토 아이들 제어부가 시동 키 스위치의 상태에 기초하여 시동이 온으로 설정되어 있는지 확인할 수 있다(S514).
이러한 조건들 중 적어도 하나 이상을 만족하거나, S511 내지 S514 단계의 조건을 모두 만족하는 경우 오토 아이들 제어부가 엔진 자동 재시동 모드로 진입 가능하다라고 판단한다(S515).
이와 반대로, 엔진 자동 정지 모드로 진입한 이후 경과 시간이 기설정된 임계시간을 초과하였거나, 시동 키 스위치의 상태가 오프인 경우, 또는 S511 내지 S514단계의 조건을 모두 만족하지 못하는 경우 엔진 자동 재시동 모드로의 진입을 제한한다(S516).
다음 도 8의 S520 단계에서, 오토 아이들 제어부가 탑승감지 센서를 통해 작업자의 탑승 유무를 확인한다.
다음 S550 단계에서, 오토 아이들 제어부는 탑승감지 센서를 통해 작업자의 탑승이 감지되지 않으면 이전 엔진 자동 정지 모드를 그대로 유지한다.
탑승감지 센서를 통해 작업자의 탑승이 감지되면, 다음 S530 단계에서, 오토 아이들 제어부가 조작 레버의 활성화 유무를 확인한다.
여기서, 탑승감지 센서는 앞서 설명한 바와 같으며, 탑승감지 센서에 의해서 작업자의 탑승 상태가 일정시간 동안 지속된다고 감지되거나, 다수개의 센서 중 일정 이상의 센서의 출력값이 동일한 경우에 한하여 작업자가 탑승한 것으로 감지할 수 있다.
판단 결과, 작업자가 운전석에 탑승하고 이와 동시에 조작 레버가 활성화되는 경우, S540 단계에서와 같이, 오토 아이들 제어부가 엔진을 재시동하기 위한 신호를 엔진 제어부로 출력하여 엔진을 재시동시킨다.
도 10은 상기의 S530 단계에서 조작 레버에 대하여 활성화 유무를 감지하는 과정을 상세히 설명하고 있다.
즉, S531 단계에서, 오토 아이들 제어부가 조작 레버로부터 조작에 관한 신호를 수신하여 조작 레버의 작동을 감지한다.
구체적으로, S532 단계에서와 같이 조작 레버가 중립 위치에서 벗어났다가 다시 중립 위치로 복귀한 상태이거나, 중립 위치로 복귀하여 일정 시간 복귀 상태를 유지하는 상태인지 등 작업에 필요한 특정 패턴을 따라 조작한 상태 변화를 판단한다.
또, S533 단계에서와 같이 조작 레버에 별도로 구비된 버튼을 선택하는 동작 신호가 입력되었는지를 확인하여 조작 레버의 활성화 유무를 판단할 수 있다.
또, 적어도 하나의 조작 레버에 작업자의 손이 접촉되었는지 여부를 감지하여 조작 레버의 작동 유무를 감지할 수 있다.
실시예 6
실시예 6은 도 11 및 도 12를 참조한다.
실시예 6은 실시예 5와 마찬가지로 엔진 자동 정지 모드에서 엔진 자동 재시동 모드로 진입하기 위한 엔진 제어 관련 기술에 관한 것으로, 특히 엔진 재시동시 이전에 설정된 엔진의 작업 RPM으로 복귀시키는 프로세스를 수행한다.
이러한 실시예 6에 따르면, 오토 아이들 제어 장치는 엔진 재시동 시에 엔진 RPM을 작업 수행이 가능한 RPM으로 복귀시키는 데 소요되는 시간을 줄여 작업을 보다 빠르게 실시 할 수 있으므로 결과적으로 작업시간이 줄어들어 연료 소모를 절감할 수 있다.
실시예 6에 따른 오토 아이들 제어 장치는 기능 선택 스위치(도 1의 120), 엔진 제어부(도 1의 150), 오토 아이들 제어부(도 1의 160)를 포함하여 구현할 수 있다.
이때, 기능 선택 스위치 및 엔진 제어부, 오토 아이들 제어부는 실시예 5와 동일한 기능을 수행하므로 이하 중복 설명은 생략한다.
특히, 실시예 6에서의 오토 아이들 제어부는 오토 아이들 모드에서 엔진 자동 정지 모드로 진입 시 진입 직전에 작업 수행을 위해 설정된 이전 작업 RPM을 체크하고, 작업자로부터 정지되어 있는 엔진에 대하여 재시동 여부가 감지되면 엔진 재시동을 위한 신호를 출력할 때 상기 이전 작업 RPM에 상응하는 RPM값(즉, 엔진 자동 재시동 RPM)으로 복귀하도록 제어한다. 정지되어 있는 엔진에 대하여 재시동 여부 감지는 실시예 5에서 언급한 작업자의 탑승 유무 또는 조작 레버의 활성화 유무를 판단함으로써 확인이 가능하다.
도 12에 표기된 a는 작업 수행을 위한 설정 또는 동작한 작업 RPM, b는 오토 아이들 모드로 진입하는 시점, c는 오토 아이들 모드로 인해 로우 RPM으로 낮춰진 상태, d는 엔진 자동 정지 모드에서의 엔진 RPM, e는 엔진 자동 재시동 모드로 진입 시 복귀할 RPM(엔진 자동 재시동 RPM)을 나타내고 있다. 특히, 도 12를 참조하면, restart1 및 restart2 신호는 예열 상태에 따라 복귀할 RPM을 구분하여 나타내고 있다.
여기서, 엔진 자동 재시동 RPM은 a에서의 이전 작업 RPM과 동일하거나 또는 a의 이전 작업 RPM 레벨에 따라 정의된 작업 RPM으로 정의할 수 있다.
도 11을 참조하면, S600 단계에서, 제일 기본적인 과정으로서 오토 아이들 제어부가 기능 선택 스위치의 온 설정에 따라 오토 아이들 모드에서 엔진 자동 정지 모드로 진입한다.
S610 단계에서, 오토 아이들 제어부가 엔진 자동 정지 모드로 진입하기 직전에, 작업 수행을 위해 설정된 이전 엔진의 작업 RPM값을 체크한다.
S620 단계에서, 오토 아이들 제어부가 현재 엔진 자동 정지 모드에 의해 엔진이 정지상태인지를 다시 한번 확인하고 이에 따라 엔진 자동 재시동 모드로 진입할 것인지 여부를 판단할 수 있다. 이는 작업자의 작업 의지가 반영되는 단계로서, 실시예 5의 도 8에서 설명한 과정과 같이 작업자가 운전석에 탑승하였거나 양측 조작 레버 중 적어도 하나를 활성화하였는지 여부를 판단할 수 있다.
S630 및 S640 단계에서, 오토 아이들 제어부가 작업자의 요청 또는 작업자의 탑승 유무에 따라 엔진 재시동을 위한 신호를 출력할 때 오토 아이들 제어부가 엔진이 예열되어 있는지를 확인한다.
이후 S650 단계에서, 예열 상태에 따라 사전에 체크해 둔 이전 엔진의 작업 RPM값을 추출하거나, 먼저 오토 아이들 상태로 대기할 수 있다.
이후 S660 단계에서, 오토 아이들 제어부가 추출된 이전 엔진의 작업 RPM값 또는 이전 엔진의 작업 RPM값에 상응하는 엔진 자동 재시동 RPM으로 복귀하도록 엔진 제어부에 명령을 전달한다.
예컨대, 엔진이 예열되어 있지 않으면 오토 아이들 제어부가 일정 시간은 예열 모드로 즉, 오토 아이들 상태로 대기하다가, 예열이 충분히 이루어지면 이전 엔진의 작업 RPM값으로 복귀시킨다(도 12의 restart1).
엔진이 예열되어 있으면 오토 아이들 제어부가 바로 이전 엔진의 작업 RPM값으로 복귀시킨다(도 12의 restart2).
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
110: 시동 키 스위치 120: 기능 선택 스위치
130: 건설기계 제어부 140: 전원 제어부
150: 엔진 제어부 142: 전원
152: 엔진 160: 오토 아이들 제어부
170: 경보기 180: 표시부

Claims (6)

  1. 건설기계에서 오토 아이들(auto idle) 기능에 대한 온, 오프를 설정하는 기능 선택 스위치;
    상기 건설기계의 안전 운행을 위해 작업자에 의해 조작되는 안전 레버;
    상기 안전 레버가 조작된 잠금 상태에 따라 붐, 암, 버킷을 포함한 작업기의 동작이 가능 또는 불가능하도록 상기 작업기에 전원을 선택적으로 공급하는 전원 제어부;
    상기 건설기계의 엔진 RPM을 제어하는 엔진 제어부;
    상기 기능 선택 스위치의 설정이 온 되고 현재 엔진의 부하가 무부하 상태이면 오토 아이들 신호를 상기 엔진 제어부로 출력하여 오토 아이들 모드로 진입하며, 상기 오토 아이들 모드에서 상기 안전 레버의 잠금 상태를 확인하고 확인한 시점으로부터 일정 시간이 경과하게 되면 상기 엔진을 자동 정지시키기 위한 오토 아이들 스탑(stop) 신호를 출력하는 오토 아이들 제어부
    를 포함하는 건설기계의 오토 아이들 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오토 아이들 제어부는
    상기 안전 레버가 잠금 상태이면 제1 경과 시간을 초과하는지 판단하고,
    상기 안전 레버가 미잠금 상태이면 제2 경과 시간을 초과하는지를 각각 판단하여, 상기 제1 경과 시간 또는 상기 제2 경과 시간을 초과하는 경우에 상기 오토 아이들 스탑 신호를 출력하며,
    상기 제1 경과 시간은 상기 제2 경과 시간 보다 짧은 시간으로 설정하여 상기 안전 레버가 잠금 상태 시 최단 시간 내에 엔진을 강제 정지하도록 하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 오토 아이들 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 엔진 제어부는
    상기 오토 아이들 제어부로부터 상기 오토 아이들 신호를 수신하면 상기 현재 엔진 RPM을 오토 아이들 상태의 로우(low) RPM으로 낮추도록 제어하고,
    상기 오토 아이들 제어부로부터 상기 오토 아이들 스탑 신호를 수신하면 상기 엔진의 가동을 강제 정지시키는 것을 특징으로 하는 건설기계의 오토 아이들 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 오토 아이들 제어부는
    상기 건설기계의 유압 액츄에이터 또는 배기가스 후처리 장치의 작동 유무를 추가적으로 감지하여, 상기 안전 레버가 미잠금 상태이면서 상기 유압 액츄에이터와 상기 배기가스 후처리 장치 모두가 미작동이면 상기 오토 아이들 스탑 신호를 출력하여 엔진을 자동 정지시키는 것을 특징으로 하는 건설기계의 오토 아이들 제어 장치.
  5. 건설기계가 기능 선택 스위치를 통해 오토 아이들(auto idle) 기능에 대한 온, 오프 설정을 입력받는 단계;
    상기 건설기계의 오토 아이들 제어부가 상기 기능 선택 스위치의 설정이 온 되고 현재 엔진 RPM이 공회전 상태이면 오토 아이들 신호를 엔진 제어부로 출력하여 오토 아이들 모드로 진입하는 단계;
    상기 건설기계의 오토 아이들 제어부가 작업자에 의해 조작된 안전 레버의 잠금 상태를 확인하는 단계;
    상기 건설기계의 오토 아이들 제어부가 상기 안전 레버의 잠금 상태를 확인한 시점으로부터 일정 시간이 경과하게 되면 엔진을 자동 정지시키기 위한 오토 아이들 스탑(stop) 신호를 출력하는 단계
    를 포함하는 건설기계의 오토 아이들 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 엔진을 자동 정지시키기 위한 오토 아이들 스탑 신호를 출력하는 단계는,
    상기 오토 아이들 제어부가 상기 안전 레버의 잠금 상태를 확인한 결과 잠금 상태이면 확인한 시점으로부터 제1 경과 시간을 초과하였는지를 판단하는 단계;
    상기 안전 레버가 미잠금 상태이면 확인한 시점으로부터 상기 제1 경과 시간보다 긴 제2 경과 시간을 초과하였는지를 판단하는 단계를 더 포함하고,
    판단 결과 상기 제1 경과 시간을 초과하는 경우에 상기 오토 아이들 스탑 신호를 출력하여 상기 안전 레버가 잠금 상태 시 최단 시간 내에 엔진을 강제 정지시키고, 상기 제2 경과 시간을 초과하는 경우 상기 안전 레버가 미잠금 상태이지만 상기 제2 경과 시간동안 작업의 유무가 없으면 상기 엔진을 강제 정지하도록 하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 오토 아이들 제어 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR20220000269A (ko) * 2020-06-25 2022-01-03 두산산업차량 주식회사 건설 기계의 isg 제어 시스템 및 건설 기계의 isg 제어 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130137467A (ko) 2012-06-07 2013-12-17 현대중공업 주식회사 가스절연모선의 지지물 고정구조

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130137467A (ko) 2012-06-07 2013-12-17 현대중공업 주식회사 가스절연모선의 지지물 고정구조

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220000269A (ko) * 2020-06-25 2022-01-03 두산산업차량 주식회사 건설 기계의 isg 제어 시스템 및 건설 기계의 isg 제어 방법
CN113723772A (zh) * 2021-08-14 2021-11-30 浙江宏瑞达工程管理有限公司 一种建筑工程监理验收方法、系统、存储介质及智能终端
CN113723772B (zh) * 2021-08-14 2024-03-05 浙江宏瑞达工程管理有限公司 一种建筑工程监理验收方法、系统、存储介质及智能终端

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