KR20180034881A - 엔진 컨트롤 다이얼을 이용한 건설기계의 오토 아이들 제어 장치 - Google Patents

엔진 컨트롤 다이얼을 이용한 건설기계의 오토 아이들 제어 장치 Download PDF

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KR20180034881A
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강명철
김경수
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재단법인 건설기계부품연구원
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Abstract

본 발명은 건설기계의 오토 아이들 제어 장치에 관한 것으로, 작업 상태에 따라 엔진의 RPM을 설정하기 위한 엔진 컨트롤 다이얼에 오토 아이들 기능에 대한 로직을 추가하여 평상 시에는 엔진 컨트롤 다이얼에 의해 설정된 전압값을 출력하고, 엔진의 아이들(idle) 상태가 감지되면 오토 아이들 모드로 진입하기 위한 아이들 전압값을 출력하여 엔진 컨트롤 다이얼의 전압 제어로 오토 아이들 기능을 구현하는 엔진 컨트롤 다이얼을 이용한 건설기계의 오토 아이들 제어 장치를 제공한다.

Description

엔진 컨트롤 다이얼을 이용한 건설기계의 오토 아이들 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING AUTOMATIC IDLE OF CONSTRUCTION MACHINARY USING ENGINE CONTROL DIAL}
본 발명은 건설기계의 엔진 회전수를 조절하는 엔진 컨트롤 다이얼을 활용하여 오토 아이들(auto idle) 기능을 구현하거나 제어하는 장치에 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 건설기계의 시동이 켜지고 일정 범위의 엔진 회전수(RPM)로 작업을 수행하다가, 작업이 중지되었거나 오랜 시간 동안 작업이 이루어지지 않아 엔진이 아이들(idle) 상태가 되면 최소한의 엔진 RPM(이하, 아이들 엔진 RPM)으로 자동 전환하는 것을 말한다.
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 오토 아이들 기능을 제어하는 로직은 건설기계의 ECU(Engine Control Unit)에 탑재되거나 ECU와 연결되도록 구축된다.
도 1의 일반적인 구성을 예로 들면, 도 1에 도시된 바와 같이 종래 건설기계에서 동작을 위해 엔진 회전수(RPM)를 설정하는 엔진 컨트롤 다이얼(10)은 건설기계 ECU(20)와 전기적으로 연결되고, 건설기계 ECU(20)는 엔진(30)과 연결되어, 건설기계 ECU(20)가 엔진 컨트롤 다이얼(10)에 의해 설정된 엔진 RPM으로 엔진(30)을 제어한다.
그리고, 건설기계 ECU(20)는 오토 아이들 제어부(40)와 전기적으로 연결되어 오토 아이들 제어부(40)에 의해 아이들 상태가 감지되면 엔진(30)을 로우(low) RPM으로 낮추도록 제어 신호를 전달한다.
그런데, 종래 건설기계는 이와 같이 오토 아이들 로직이 건설기계 ECU(20)와 연동되어야 하므로 복잡한 회로 연결이 필요하고, 오토 아이들 기능을 구비되지 않은 건설기계에 적용하려면 새로운 ECU를 구비해야 하는 단점이 있다.
또한, 오토 아이들 제어부가 구비되어 있지 않은 기존의 건설기계에 대해서도 사후 유지보수 작업을 통해서 오토 아이들 제어 기능을 부여할 수 있는 기술에 대한 요구도 점차 나타나고 있다.
본 발명은 작업자의 조작에 의해 엔진 회전수를 설정하는 엔진 컨트롤 다이얼에 오토 아이들 기능에 대한 로직을 추가하여 아이들 상태가 감지되면 오토 아이들 RPM에 상응하는 로우 전압값을 출력하여 엔진 컨트롤 다이얼의 전압 제어로 오토 아이들 기능을 구현하는 엔진 컨트롤 다이얼을 이용한 건설기계의 오토 아이들 제어 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 오토 아이들 로직을 엔진 컨트롤 다이얼의 출력단에 전기적으로 연결하는 방식의 간단한 배선 연결로, 오토 아이들 기능이 미 탑재된 기존 건설기계에 용이하게 오토 아이들 기능의 적용이 가능하도록 하는 데 있다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 건설기계의 오토 아이들 제어 장치는, 작업 상태에 따라 엔진의 RPM을 설정하기 위한 엔진 컨트롤 다이얼; 상기 엔진 컨트롤 다이얼로부터 출력되는 전압값에 기초하여 상기 엔진의 RPM을 제어하는 ECU(Engine Control Unit); 및 상기 엔진 컨트롤 다이얼의 출력단에 입출력 단자가 전기적으로 연결되어 정상적인 작업 시에는 상기 엔진 컨트롤 다이얼에 의해 설정된 전압값을 출력하고, 상기 엔진의 아이들(idle) 상태가 감지되면 오토 아이들 모드로 진입하기 위한 아이들 전압값을 출력하는 오토 아이들 제어부;를 포함한다.
이때, 상기 오토 아이들 제어부는 상기 엔진의 아이들 상태가 감지되면 상기 엔진 컨트롤 다이얼에 의해 설정된 전압값을 차단하고 상기 아이들 전압값을 발생하여 출력하며, 상기 ECU는 상기 엔진 컨트롤 다이얼로부터 출력되는 아이들 전압값에 기초하여 상기 엔진을 로우 RPM으로 낮추도록 제어한다.
또한, 상기 오토 아이들 제어부는, 상기 입출력 단자와 연결되며, 평상 시에는 상기 엔진 컨트롤 다이얼의 출력 신호선과 연결된 회로를 결선하여 상기 엔진 컨트롤 다이얼에 의해 설정된 전압값을 인가받아 상기 ECU로 출력하고, 상기 엔진의 아이들 상태가 감지되어 아이들 신호가 인가되면 상기 회로를 단선하거나 오프하여 상기 엔진 컨트롤 다이얼에 의해 설정된 전압값을 차단하고 상기 아이들 전압값을 상기 ECU로 출력하는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
또, 상기 오토 아이들 제어부는, 상기 엔진의 부하 상태 또는 작업 상태를 감지하여 상기 엔진이 무부하 상태이면서 상기 작업이 없는 상태이면 오토 아이들 모드로 진입하기 위한 아이들(idle) 신호를 상기 스위칭 소자로 인가하는 아이들 상태 감지부; 상기 오토 아이들 모드로 진입하기 위한 아이들 전압값을 발생하여 상기 스위칭 소자로 전달하는 아이들 전압 발생부;를 더 포함할 수 있다.
상기 아이들 상태 감지부는, 유압 액츄에이터, 배기가스 후처리 장치(DPF), 안전 레버, 건설기계의 붐, 암, 버킷을 포함한 작업기의 동작을 조작하기 위한 조작 레버, 탑승감지센서를 포함한 적어도 하나의 아이들 상태 감지수단과 연결되고, 상기 적어도 하나의 아이들 상태 감지수단의 작동 유무에 따라 엔진의 무부하 상태 및 작업 상태를 판단한다.
상기 오토 아이들 제어부는, 상기 아이들 상태 감지부에 의해 작업 실행이 감지되면 상기 스위칭 소자의 회로를 결선하고 상기 엔진 컨트롤 다이얼로부터 인가되는 이전 전압값을 상기 ECU로 출력하여 재가동시킨다.
이러한 본 발명에 따르면, 엔진 컨트롤 다이얼의 신호선과 오토 아이들 로직을 전기적으로 연결하여 엔진 컨트롤 다이얼의 전압 제어로 오토 아이들 기능을 구현하므로 오토 아이들 기능이 미 탑재된 기존 건설기계에 용이하게 적용이 가능하다.
또한, 본 발명은 엔진 컨트롤 다이얼을 조작한 후에 작업이 잠시 중지되었거나 오랜 시간 작업이 없을 경우 오토 아이들 기능에 의해 엔진 RPM이 자동 로우 RPM으로 낮추게 되므로 불필요한 연료 소모를 방지할 수 있고 작업자가 엔진 컨트롤 다이얼을 오프하지 않아도 엔진 RPM을 제어할 수 있는 효과가 있다.
게다가, 본 발명은 엔진 컨트롤 다이얼에 간단한 회로 연결로 오토 아이들 로직을 구현할 수 있으므로 건설기계의 애프터 마켓(after market)을 극대화할 수 있다.
도 1은 일반적인 건설기계의 오토 아이들 제어 장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 컨트롤 다이얼을 이용하여 건설기계의 오토 아이들 제어 장치를 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 2의 오토 아이들 제어부에 대한 상세 구성도이다.
도 4는 작업 시 엔진 컨트롤 다이얼을 이용한 오토 아이들 제어부의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 5는 아이들 상태 시 엔진 컨트롤 다이얼을 이용한 오토 아이들 제어부의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
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 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예는 건설기계에 적용된 구조를 일 예로 설명하나, 이에 한정하는 것은 아니며, 엔진이 탑재된 차량, 중장비 등에 다양하게 적용이 가능할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 컨트롤 다이얼을 이용하여 건설기계의 오토 아이들 제어 장치를 나타낸 구성도이다.
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 실린더로, 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 붐, 암, 버킷의 동작을 조작하기 위한 조작 레버가 구비되고, 조작 레버의 일측에는 안전 레버, 계기판(콘솔), 표시부 등이 설치된다.
이러한 구조를 갖는 건설기계에서, 본 발명의 실시예에 따른 오토 아이들 제어 장치는, 도 2에 도시한 바와 같이 엔진 컨트롤 다이얼(100), ECU(200), 엔진(300), 오토 아이들 제어부(400), 아이들 상태 감지수단(500)을 포함하여 구성된다. 여기서, 오토 아이들 제어부(400)를 ISS 모듈(Idle Stop and Start Module)이라고 불리기도 한다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 오토 아이들 제어 장치는, 엔진 컨트롤 다이얼(100)의 출력단에 오토 아이들 제어부(400)를 전기적으로 연결하여 엔진 컨트롤 다이얼(100)의 전압 제어를 이용하여 오토 아이들(auto idle) 기능을 구현한다는 점에서 특징이 있다.
엔진 컨트롤 다이얼(100)은 건설기계의 시동을 온, 오프하기 위한 조작 수단이며, 작업 모드에 따라 엔진 RPM을 설정할 수 있다. 설정은 작업자에 의해 수행된다.
이러한 엔진 컨트롤 다이얼(100)은 시동 키 스위치로 불리어지며, 도시된 바와 같이 기구적으로 회전 다이얼 형태나 토글 버튼 형태 등으로 마련될 수 있다.
엔진 컨트롤 다이얼(100)은 출력단에 전원선(101), 출력 신호선(102), 접지선(103)으로 구분된 3개의 단자가 포함되고, 출력 신호선 단자는 ECU(200)와 연결된다. 여기서, ECU(200)와 연결되는 출력 신호선(102)은 오토 아이들 제어부(400)와도 연결된다. 따라서, 엔진 컨트롤 다이얼(100)에 의한 신호는 오토 아이들 제어부(400)를 통해서 ECU(200)로 전달되거나 오토 아이들 제어부(400)를 통하지 않고 ECU(200)로 전달될 수도 있다.
한편, 엔진 컨트롤 다이얼(100)은 출력 신호선(102)을 통해 작업 RPM에 대응되는 전압값을 출력한다. 예컨대, 건설기계가 굴삭기인 경우, 작업 RPM에 대응되는 전압값은 작업 모드에 따라 1(V) 내지 4(V)의 전압값이 된다.
ECU(Engine Control Unit; 200)는 건설기계의 주행 및 작업을 수행하기 위해 엔진(300)의 RPM을 제어한다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 ECU(200)는 엔진 컨트롤 다이얼(100)로부터 출력되는 전압값에 기초하여 엔진(300)의 RPM을 제어하거나 오토 아이들 제어부(400)에서 출력되는 전압값에 기초하여 엔진(300)의 RPM을 제어할 수 있는데, 엔진 컨트롤 다이얼(100)로부터 출력되는 전압값은 엔진 컨트롤 다이얼(100)의 출력 신호선(102)을 통해 ECU(200)로 인가된다.
엔진 컨트롤 다이얼(100)로부터 출력되는 전압값은 엔진 컨트롤 다이얼(100)에 의해 설정된 엔진(300)의 작업 RPM에 해당하는 전압값이 될 수 있고, 혹은 오토 아이들 제어부(400)에 의해 설정된 아이들 전압값이 될 수 있다.
아이들 전압값인 경우, ECU(200)는 오토 아이들 제어부(400)에서 출력되는 아이들 전압값에 대응되는 로우 RPM으로 낮추도록 엔진(300) 속도를 조정한다.
혹은, 엔진 컨트롤 다이얼(100)에 의해 설정된 엔진(300)의 작업 RPM에 해당하는 전압값인 경우, ECU(200)는 해당 전압값에 대응되는 작업 RPM으로 엔진(300)의 속도를 조정한다.
오토 아이들 제어부(400)는 입출력 단자가 엔진 컨트롤 다이얼(100)의 출력단과 전기적으로 연결되어, 정상적인 작업 시에는 엔진 컨트롤 다이얼(100)에 의해 설정된 엔진(300)의 작업 RPM에 해당하는 전압값을 출력하고, 엔진의 아이들(idle) 상태가 감지되면 오토 아이들 모드로 진입하기 위한 아이들 전압값을 출력한다.
특히, 오토 아이들 제어부(400)는 아이들 상태 감지수단(500)으로부터 아이들(idle) 상태가 감지되면, 엔진 컨트롤 다이얼(100)에 의해 설정된 엔진(300)의 작업 RPM에 해당하는 전압값을 차단하고 아이들 전압값을 발생하여 ECU(200)로 출력한다. 이에 따라 ECU(200)는 오토 아이들 제어부(400)로부터 출력되는 아이들 전압값에 기초하여 엔진(300)을 로우 RPM으로 낮추어 엔진(300)이 아이들 상태가 되도록 제어한다.
이를 구현하기 위한 오토 아이들 제어부(400)의 상세 구성은 도 3 내지 도 5에서 설명하기로 한다.
아이들 상태 감지수단(500)은 엔진의 무부하 상태 또는 작업 상태 또는 작업 여부 등을 감지하기 위한 것으로, 엔진 회전수 감지센서, 유압 액츄에이터, 배기가스 후처리 장치, 안전 레버, 조작 레버, 탑승감지센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
엔진 회전수 감지센서는 엔진(300)의 RPM을 체크하여 엔진의 무부하 상태를 감지하기 위한 센서로, 일 예로 엔코더를 사용할 수 있다. 그러나, 오토 아이들 제어부(400)가 ECU(200)와의 CAN 통신을 통해 엔진 회전수 정보를 직접 획득할 수 있는 구성이라면 엔진 회전수 감지센서 없이도 엔진의 무부하 상태를 체크할 수 있다.
유압 액츄에이터는 건설기계의 붐, 암, 버킷을 포함한 작업기에 대한 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.
안전 레버는 건설기계의 안전 운행을 위해 작업자에 의해 조작되는데, 운전석의 일측에 마련되어 작업자가 운전석으로부터 이탈하거나 탑승할 때 조작하게 된다. 예컨대, 안전 레버는 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.
조작 레버는 건설기계의 붐, 암, 버킷을 포함한 작업기의 동작을 조작한다. 예를 들어, 붐의 상하 이동, 암 및 버킷의 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 복수 개로 마련될 수도 있다. 예를 들면, 작업자가 탑승하였다는 것을 정확하게 감지하기 위해 작업자의 둔부가 닿는 영역에 다수 개의 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.
이처럼, 오토 아이들 제어부(400)는 아이들 상태 감지수단(500)을 통해 기본적으로 엔진의 RPM을 확인하여 엔진이 무부하 상태인지를 판단하고, 무부하 상태이면 오토 아이들 모드로 진입하기 위한 아이들 신호를 출력한다.
또한, 오토 아이들 제어부(400)는 아이들 상태 감지수단(500)을 통해 유압 액츄에이터의 작동 유무 및 배기가스 후처리 장치의 작동 유무를 확인하고, 유압 액츄에이터와 배기가스 후처리 장치(DPF) 모두가 미작동 상태이면 작업이 없는 것으로 판단하여 오토 아이들 모드로 진입하기 위한 아이들 신호를 출력한다.
또, 오토 아이들 제어부(400)는 아이들 상태 감지수단(500)을 통해 안전 레버의 잠금 상태를 확인하고 안전 레버가 잠금 상태이면 작업자로 하여금 작업이 없는 상태임을 판단하고 아이들 신호를 출력한다. 이때, 오토 아이들 제어부(400)는 안전 레버의 잠금 상태를 확인한 시점에 바로 아이들 신호를 출력할 수 있으며, 또는 확인한 시점으로부터 일정 시간이 경과한 후에 아이들 신호를 출력하도록 제어할 수 있다. 일정 시간이 경과한 후 아이들 신호를 출력하는 것은 오토 아이들 모드로 진입하기 전에 잠시 유예 시간을 두는 것으로, 정해진 일정 시간 동안 안전 레버의 잠금 상태가 변경되면 아이들 신호를 출력하지 않는다.
또, 오토 아이들 제어부(400)는 아이들 상태 감지수단(500)을 통해 조작 레버의 조작 유무, 작업자의 탑승 유무를 확인하고, 확인을 통해 작업자로 하여금 작업이 없는 상태임이 판단되면 오토 아이들 모드로 진입하기 위한 아이들 신호를 출력한다.
이 외, 오토 아이들 제어부(400)는 추가적으로 배터리 전압, 엔진 웜 업(warm-up) 상태를 체크하고 이에 따라 오토 아이들 모드로 진입하기 위한 아이들 신호를 출력할 수 있다.
이상, 오토 아이들 제어부(400)는 아이들 상태 감지수단(500)을 통해 다양한 조건을 파악하여 적어도 하나 이상의 작업 상태가 감지되거나 또는 이들 작업 상태가 모두 감지되어 조건을 동시에 만족하는 경우에 아이들 신호 즉, 아이들 전압값을 출력할 수 있다.
오토 아이들 제어부(400)의 세부 구성은 다음과 같다.
도 3은 도 2의 오토 아이들 제어부에 대한 상세 구성도이고, 도 4 및 도 5는 오토 아이들 제어부의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 3을 참조하면, 오토 아이들 제어부(400)는 스위칭 소자(410), 아이들 상태 감지부(420), 아이들 전압 발생부(430)를 포함할 수 있다.
스위칭 소자(410)는 엔진 컨트롤 다이얼(100)의 입출력 단자 또는 엔진 컨트롤 다이얼(100)의 출력 신호선(102)과 연결되어 엔진(300)의 아이들 상태 여부에 따라 스위칭하여 회로를 결선(結線)하거나 단선(斷線)하도록 작동한다. 즉, 스위칭 소자(410)는 평상 시 엔진 컨트롤 다이얼(100)의 출력 신호선(102)과 연결된 회로를 결선(연결)하여 엔진 컨트롤 다이얼(100)에 의해 설정된 엔진(300)의 작업 RPM에 해당하는 전압값을 인가받아 ECU(200)로 출력한다. 또한, 엔진(300)의 아이들 상태가 감지되면, 스위칭 소자(410)는 회로를 단선하도록 오프하여, 엔진 컨트롤 다이얼(100)에 의해 설정된 엔진(300)의 작업 RPM에 해당하는 전압값이 ECU(200)로 출력되는 것을 차단하고, 아이들 전압 발생부(430)에 의해 발생된 아이들 전압값을 출력하여 ECU(200)로 전달한다.
스위칭 소자(410)로는 릴레이(Relay) 소자를 이용할 수 있으며, 이 경우 2접점 릴레이, 3접점 릴레이 등 다양한 종류의 릴레이 소자를 적용할 수 있다.
아이들 전압 발생부(430)는 오토 아이들 모드로 진입하기 위한 아이들 전압값을 발생하여 스위칭 소자(410)로 전달하는데, 간단한 발생회로로는 인가전압(+Vcc)과 접지(GND) 사이에 두 개의 저항(R1, R2)을 직렬로 연결하여 구성될 수 있다. 이때, 아이들 전압 발생부(430)는 두 저항(R1, R2)에 의해 분압된 임의 전압값을 아이들 전압값(idle voltage)이 되도록 설정하고 이를 출력할 수 있다.
즉, 직렬로 연결된 두 저항(R1, R2) 사이에 스위칭 소자(410)를 연결하여 제1 저항(R1)에 의해 분압된 전압값이 스위칭 소자(410)로 인가되도록 출력한다. 이 경우, 제1 저항(R1)에 의해 분압된 전압값은 아이들 전압값(idle voltage)이 된다.
예컨대, 인가전압(+Vcc)이 24(V)이면 제1 저항(R1)에 의해서 감압된 아이들 전압값이 출력되는데, 아이들 전압값은 앞서 예시한 건설기계의 굴삭기인 경우 4(V)가 될 수 있다.
아이들 상태 감지부(420)는 아이들 상태 감지수단(도 2의 500)과 연결되어 아이들 상태 감지수단(도 2의 500)의 작동 유무에 따라 엔진의 무부하 상태 및 작업 상태를 체크한다. 체크한 결과, 엔진이 무부하 상태이거나, 또는 엔진이 무부하 상태이면서 작업이 없는 상태이면, 아이들 상태 감지부(420)는 아이들 상태임을 판단하고 오토 아이들 모드로 진입하기 위한 아이들(idle) 신호를 스위칭 소자(410)로 인가하고, 스위칭 소자(410)는 오프하여 회로를 단선함으로써 아이들 전압값이 ECU(200)에 전달된다.
여기서 작업이 없는 상태는, 아이들 상태 감지수단(도 2의 500)의 유압 액츄에이터, 배기가스 후처리 장치(DPF), 안전 레버, 조작 레버, 탑승감지센서 중 적어도 하나에 의해 감지된 신호에 기초하여 각 감지수단의 작동 유무로 체크할 수 있다.
이처럼, 아이들 상태 감지부(420)는 아이들 상태 감지수단(도 2의 500)과 연결되어 다양한 조건을 파악하여 적어도 하나 이상의 작업 상태가 감지되거나 또는 이들 작업 상태가 모두가 감지되어 조건을 동시에 만족하는 경우에 아이들 신호를 출력한다.
이러한 구성에 따르면, 오토 아이들 제어부(400)는 도 4에 도시된 바와 같이 엔진 컨트롤 다이얼(100)에 의해서 설정된 작업 RPM으로 엔진(300)이 정상적으로 작업하는 경우에는, 스위칭 소자(410)가 접점(ON) 상태가 되어 회로가 결선 상태에 있기 때문에 엔진 컨트롤 다이얼(100)로부터 인가받은 엔진(300)의 작업 RPM에 해당하는 전압값을 그대로 ECU(200)로 출력한다. 엔진 컨트롤 다이얼(100)로부터 인가받은 전압값은 엔진 컨트롤 다이얼(100)에 의해 설정된 엔진(300)의 작업 RPM에 해당하는 전압값을 의미한다.
이때, 아이들 전압 발생부(430)와 스위칭 소자(410)가 항시 직렬로 연결되어 아이들 전압 발생부(430)의 저항 분압에 의해 발생된 아이들 전압값(예를 들면, 4V)도 스위칭 소자(410)로 인가되지만, 아이들 전압 발생부(430)의 큰 저항에 의해 실제 아이들 전압값이 스위칭 소자(410)로 전달되지 않으므로 스위칭 소자(410)에 엔진 컨트롤 다이얼(100)에 의해 설정된 엔진(300)의 작업 RPM에 해당하는 전압값이 흐르더라도 단락되지 않는다.
이후, 아이들 상태 감지부(420)에 의해 아이들 상태가 감지되면, 오토 아이들 제어부(400)는 도 5에 도시된 바와 같이 스위칭 소자(410)로 아이들 신호(idle 신호)가 인가되어 이전에 접점되어 있던 스위칭 소자(410)가 오프되어 회로가 단선되기 때문에 엔진 컨트롤 다이얼(100)로부터 인가받은 엔진(300)의 작업 RPM에 해당하는 전압값은 차단되어 ECU(200)로 전달되지 않는다. 이때, 아이들 전압 발생부(430)에 의해 발생된 아이들 전압값(4V)이 스위칭 소자(410)로 인가되면서 오토 아이들 제어부(400)는 오토 아이들 모드로 진입하기 위한 아이들 전압값을 출력하여 ECU(200)로 전달하게 된다. 이 상태에서 엔진 컨트롤 다이얼(100)은 최초 설정된 상태 즉, 엔진(300)의 작업 RPM에 해당하는 위치에 고정되어 있다. 즉, 엔진 컨트롤 다이얼(100)은 최초 설정 상태에서 아무런 변화가 없지만 엔진(300)의 RPM은 작업 RPM에서 아이들 상태의 로우 RPM으로 변하게 된다.
다시, 아이들 상태 감지부(420)에 의해 작업 실행이 감지되면, 오토 아이들 제어부(400)는 도 4와 같이 스위칭 소자(410)가 다시 접점(ON) 상태가 되어 회로를 결선하기 때문에 엔진 컨트롤 다이얼(100)로부터 인가되는 이전 전압값 즉, 엔진(300)의 작업 RPM에 해당하는 전압값을 출력하여 ECU(200)에 보냄으로써 재가동시킨다. 이 때에도 엔진 컨트롤 다이얼(100)은 최초 설정 상태에서 아무런 변화가 없다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 오토 아이들 제어장치는 엔진 컨트롤 다이얼의 출력 신호선과 오토 아이들 제어부의 스위칭 소자를 연결함으로써, 엔진 컨트롤 다이얼을 조작하지 않고서도 오토 아이들 기능을 구현할 수 있다.
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.
100: 엔진 컨트롤 다이얼 200: ECU
300: 엔진 400: 오토 아이들 제어부
500: 아이들 상태 감지수단 101: 전원선
102: 신호선 103: 접지선
410: 스위칭 소자 420: 아이들 상태 감지부
430: 아이들 전압 발생부

Claims (6)

  1. 작업 상태에 따라 엔진의 RPM을 설정하기 위한 엔진 컨트롤 다이얼;
    상기 엔진 컨트롤 다이얼로부터 출력되는 전압값에 기초하여 상기 엔진의 RPM을 제어하는 ECU(Engine Control Unit); 및
    상기 엔진 컨트롤 다이얼의 출력단에 입출력 단자가 전기적으로 연결되어 정상적인 작업 시에는 상기 엔진 컨트롤 다이얼에 의해 설정된 전압값을 출력하고, 상기 엔진의 아이들(idle) 상태가 감지되면 오토 아이들 모드로 진입하기 위한 아이들 전압값을 출력하는 오토 아이들 제어부;
    를 포함하는 엔진 컨트롤 다이얼을 이용한 건설기계의 오토 아이들 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오토 아이들 제어부는,
    상기 엔진의 아이들 상태가 감지되면 상기 엔진 컨트롤 다이얼에 의해 설정된 전압값을 차단하고 상기 아이들 전압값을 발생하여 출력하며,
    상기 ECU는,
    상기 엔진 컨트롤 다이얼로부터 출력되는 아이들 전압값에 기초하여 상기 엔진을 로우 RPM으로 낮추도록 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진 컨트롤 다이얼을 이용한 건설기계의 오토 아이들 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 오토 아이들 제어부는,
    상기 입출력 단자와 연결되며, 평상 시에는 상기 엔진 컨트롤 다이얼의 출력 신호선과 연결된 회로를 결선하여 상기 엔진 컨트롤 다이얼에 의해 설정된 전압값을 인가받아 상기 ECU로 출력하고, 상기 엔진의 아이들 상태가 감지되어 아이들 신호가 인가되면 상기 회로를 단선하거나 오프하여 상기 엔진 컨트롤 다이얼에 의해 설정된 전압값을 차단하고 상기 아이들 전압값을 상기 ECU로 출력하는 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 컨트롤 다이얼을 이용한 건설기계의 오토 아이들 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 오토 아이들 제어부는,
    상기 엔진의 부하 상태 또는 작업 상태를 감지하여 상기 엔진이 무부하 상태이거나 상기 작업이 없는 상태이면 오토 아이들 모드로 진입하기 위한 아이들(idle) 신호를 상기 스위칭 소자로 인가하는 아이들 상태 감지부;
    상기 오토 아이들 모드로 진입하기 위한 아이들 전압값을 발생하여 상기 스위칭 소자로 전달하는 아이들 전압 발생부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 컨트롤 다이얼을 이용한 건설기계의 오토 아이들 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 아이들 상태 감지부는,
    유압 액츄에이터, 배기가스 후처리 장치(DPF), 안전 레버, 건설기계의 붐, 암, 버킷을 포함한 작업기의 동작을 조작하기 위한 조작 레버, 탑승감지센서를 포함한 적어도 하나의 아이들 상태 감지수단과 연결되고, 상기 적어도 하나의 아이들 상태 감지수단의 작동 유무에 따라 엔진의 무부하 상태 또는 작업 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 엔진 컨트롤 다이얼을 이용한 건설기계의 오토 아이들 제어 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 오토 아이들 제어부는,
    상기 아이들 상태 감지부에 의해 작업 실행이 감지되면 상기 스위칭 소자의 회로를 결선하고 상기 엔진 컨트롤 다이얼로부터 인가되는 이전 전압값을 상기 ECU로 출력하여 재가동시키는 것을 특징으로 하는 엔진 컨트롤 다이얼을 이용한 건설기계의 오토 아이들 제어 장치.
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