WO2016080562A1 - 건설기계의 작동유 히팅장치 및 그 제어방법 - Google Patents

건설기계의 작동유 히팅장치 및 그 제어방법 Download PDF

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WO2016080562A1
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hydraulic
hydraulic oil
control valve
valve
pressure
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PCT/KR2014/011026
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English (en)
French (fr)
Inventor
정태랑
송주영
Original Assignee
볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비
정태랑
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic fluid heating apparatus, and more particularly, to a hydraulic component including a valve and a hydraulic fluid heating apparatus of a construction machine for simultaneously preheating hydraulic fluid when a hydraulic fluid heating mode is required by a driver, and a control method thereof.
  • FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic fluid heating device of a construction machine according to the prior art.
  • a variable displacement hydraulic pump (hereinafter referred to as "hydraulic pump") 1 is connected to the engine 2.
  • a hydraulic actuator (not shown hydraulic cylinder, etc.) driven by the hydraulic oil of the hydraulic pump 1 is connected to the hydraulic pump 1 through the flow path 3.
  • the solenoid valve 6 is installed in the branch flow path 5 branched from the flow path 3, and the solenoid valve 6 is switched to an ON state when an electrical signal is applied to the branch flow path 5. Will be opened.
  • a controller 8 for applying an electrical signal to the solenoid valve 6 is provided to the input device 7 and the solenoid valve 6. Connected.
  • reference numeral 9 denotes an orifice installed in the branch flow path 5 between the solenoid valve 6 and the hydraulic oil tank T
  • 10 denotes an orifice installed from the controller 8 to control the discharge flow rate of the hydraulic pump 1.
  • the regulator adjusts the swash plate tilt angle to correspond to the applied control signal.
  • an operation signal is input to the controller 8.
  • the controller 8 applies an electrical signal to the solenoid valve 6 to operate the hydraulic oil heating mode.
  • the spool of the solenoid valve 6 is switched to the right in the drawing so that the branch flow passage 5 is opened.
  • the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 1 passes through the orifice 9 via the flow path 3-the branch flow path 5-the solenoid valve 6 in order. That is, when the hydraulic oil passing through the solenoid valve 6 passes through the orifice 9 which reduces the inner diameter of the branch flow passage 5, the hydraulic oil is heated due to the frictional resistance.
  • the hydraulic fluid heating device of the related art as described above has an orifice provided in the branch flow path 5 without the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 1 passing through the control valve 4 provided in the flow path 3. Only the hydraulic oil returned to the hydraulic oil tank (T) through 9) will be heated. This has the disadvantage of not preheating the hydraulic components including the control valve 4 or the like efficiently.
  • the present invention is to solve the above-mentioned problems, to increase the preheating effect by heating the hydraulic fluid discharged from the hydraulic pump through the control valve (MCV), and when the hydraulic fluid is the engine speed and hydraulic pump
  • MCV control valve
  • An object of the present invention is to provide a hydraulic fluid heating device for a construction machine and a control method thereof capable of controlling the discharge flow rate of the fuel cell under optimum conditions.
  • the first and second hydraulic pump are configured to achieve the above and other objects of the present invention.
  • a control valve installed in a flow path of the first hydraulic pump and controlling hydraulic oil supplied to the hydraulic actuator during switching;
  • a pressure forming valve provided inside the control valve and configured to heat the hydraulic oil by a pressure difference generated in the hydraulic oil after the passage before passing through the opening when switching to correspond to the applied pilot pressure;
  • a control valve installed in the flow path between the second hydraulic pump and the pressure forming valve and generating a pilot pressure corresponding to an applied electrical signal to apply the generated pilot pressure to the pressure forming valve;
  • a controller configured to apply an electrical signal to the control valve when an operation signal for selecting a hydraulic fluid heating mode is input from the input device.
  • An input device for selecting a hydraulic oil heating mode A control valve installed in a flow path of the first hydraulic pump; A pressure forming valve provided inside the control valve and switched when a pilot pressure is applied; A control valve installed in a flow path between the second hydraulic pump and the pressure forming valve; Temperature sensor for measuring the temperature of the hydraulic oil operating oil;
  • controller for inputting an operation signal for selecting the hydraulic oil heating mode from the input device
  • the control It proceeds to the previous step of setting the current value applied to the valve; provides a control method of the hydraulic fluid heating device for a construction machine comprising a.
  • An electromagnetic proportional pressure reducing valve is used as the control valve.
  • the pressure forming valve is characterized in that it is installed on the most downstream side inside the control valve.
  • the engine rotation speed and the displacement of the first hydraulic pump is set to an idle state, and opening the opening in the pull state by blocking the pilot pressure to the pressure-forming valve It is characterized by.
  • the optimum engine speed and the displacement value of the hydraulic pump are set in advance to heat the hydraulic fluid to a set temperature
  • the operating oil is efficiently heated by controlling the engine speed and the discharge flow rate of the hydraulic pump in an optimum condition, fuel efficiency There is an effect that can be improved.
  • FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic fluid heating device of a construction machine according to the prior art
  • FIG. 2 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic fluid heating device for a construction machine according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a flow chart showing a control method of a hydraulic fluid heating device for a construction machine according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a graph showing a function relationship between engine speed and torque in the hydraulic oil heating apparatus of a construction machine according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 (a, b) is a graph showing the control characteristics of the electromagnetic proportional pressure reducing valve for forming a pressure difference in order to heat the hydraulic fluid in the hydraulic fluid heating device of the construction machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic fluid heating device of a construction machine according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a flow chart showing a control method of the hydraulic fluid heating device of a construction machine according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is In the hydraulic fluid heating apparatus of a construction machine according to an embodiment of the present invention, it is a graph showing a function relationship between the engine speed and torque
  • Figure 5 (a, b) is a hydraulic fluid heating of a construction machine according to an embodiment of the present invention
  • the apparatus it is a graph showing the control characteristics of an electromagnetic proportional pressure reducing valve for forming a pressure difference for heating hydraulic fluid.
  • first hydraulic pump variable displacement type first hydraulic pump 1
  • second hydraulic pump 11 Is connected to the engine 2 and has an input device 7 for selecting the hydraulic oil heating mode by the driver.
  • a hydraulic actuator (not shown) driven by the hydraulic oil supplied from the first hydraulic pump 1 is connected to the first hydraulic pump 1 through a flow path 3.
  • the control valve 4 for controlling the hydraulic oil supplied to the hydraulic actuator at the time of switching by the pilot pressure applied from the second hydraulic pump 12 has a flow path between the first hydraulic pump 1 and the hydraulic actuator. It is installed in (3).
  • the pressure forming valve 12 (eg, CBP) for heating the hydraulic fluid by the pressure difference generated in the hydraulic oil after the passage before passing through the opening; center by pass valve) is installed inside the control valve (4).
  • a control valve 13 for generating a pilot pressure corresponding to an applied electrical signal and applying the generated pilot pressure to the pressure forming valve 12 is provided between the second hydraulic pump 11 and the pressure forming valve 12. It is installed in the flow path.
  • a controller 8 for applying an electrical signal to the control valve 13 is connected to the input device 7 and the control valve 13. do.
  • the controller 8 is connected to a regulator 10 for adjusting the swash plate tilt angle to control the discharge flow rate of the first hydraulic pump 1.
  • An electromagnetic proportional pressure reducing valve for converting the hydraulic oil supplied from the second hydraulic pump 11 into a pilot pressure corresponding to an electrical signal applied from the controller 8 to apply the converted pilot pressure to the pressure forming valve 12. (PPRV) can be used.
  • the pressure forming valve 12 may be installed in the flow path 3 on the most downstream side in the control valve 4.
  • a method of controlling operating oil heating apparatus of a construction machine includes: first and second hydraulic pumps 1 and 11 connected to an engine 2; An input device 7 for selecting a hydraulic oil heating mode; A control valve (MCV) 4 installed in the flow path 3 of the first hydraulic pump 1; A pressure forming valve 12 provided inside the control valve 4 and switched corresponding to the applied pilot pressure; The control valve 13 is installed in the flow path between the second hydraulic pump 11 and the pressure-forming valve 12 and converts the hydraulic oil supplied from the second hydraulic pump 11 into pilot pressure corresponding to the applied electrical signal.
  • MCV control valve
  • the engine speed and the displacement of the first hydraulic pump 1 are set to an idle state, and the pilot pressure applied to the pressure forming valve 12 is cut off. Opening the opening in a full state (S60) is included.
  • the optimum engine speed preset and the displacement value of the first hydraulic pump 1 for heating the hydraulic fluid at a set temperature indicate a function relationship between the engine speed and torque. It can be calculated using the engine efficiency characteristic diagram.
  • an arbitrary current value applied to the control valve 13 is generated to be directly proportional to the current value applied to the control valve 13 and the pressure to generate the pressure. It can calculate using the electromagnetic proportional pressure reduction valve control characteristic chart which shows the functional relationship of the secondary pilot pressure applied to the formation valve 12.
  • the optimum optimum engine speed required for heating the hydraulic fluid to a set temperature (say 50 to 55 ° C) and the displacement of the first hydraulic pump 1 are set.
  • the optimum engine speed, which is set in advance for heating the hydraulic fluid to a set temperature may be calculated using the graph of FIG. 4, which illustrates a function relationship between the engine speed and torque.
  • a graph curve (denoted by a dotted line) (a) having the highest efficiency (say 43% as an example) of the engine 2 and a graph curve (b) representing a torque (denoted by a solid line)
  • the optimum engine speed can be calculated by the graph diagram c corresponding to this coinciding "No. 2" point.
  • an arbitrary current value applied to the control valve 13 is set so as to generate a pressure difference in the hydraulic oil after passing before passing the pressure-forming valve 12 in order to heat the hydraulic fluid within the set fastest time. do.
  • Any current value applied to the control valve 13 is a function of the current value applied to the control valve 14 and the secondary pilot pressure applied to the pressure-forming valve 12 (a) It can be calculated using the graph of.
  • control valve by a graph diagram (d) indicating that the hydraulic oil supplied from the second hydraulic pump 11 is converted into the secondary pilot pressure in direct proportion to the current value applied to the control valve 13. It is possible to calculate any current value applied to (13).
  • the engine 2 and the first hydraulic pump 1 are driven by a control signal input from the controller 8 so as to match the engine speed calculated using the graph of FIG. 4.
  • the control valve 13 is switched downward in the drawing so as to correspond to the electric signal input from the controller 8.
  • the hydraulic oil supplied from the second hydraulic pump 11 generates the secondary pilot pressure corresponding to the electrical signal applied to the control valve 13.
  • the spool of the pressure forming valve 12 is switched to open.
  • the cross section is reduced.
  • the opening end surface of the pressure-forming valve 12 can be controlled in inverse proportion to the secondary pilot pressure applied from the control valve 13 (that is, the secondary pilot pressure is pressure
  • the opening end surface maintains the maximum value and opens the opening in the pulled state).
  • the control valve 4 and the pressure forming valve 12 installed inside the control valve 4 are passed through the engine 2. And by driving the first hydraulic pump 1 to an optimum condition, it is possible to efficiently preheat the hydraulic components including the valve.
  • the hydraulic fluid such as an excavator
  • the hydraulic fluid is passed through the control valve (MCV)
  • MCV control valve

Abstract

작동유 히팅모드가 요구되는 경우 유압 콤포넌트 및 작동유를 동시에 예열하기 위한 건설기계의 작동유 히팅장치 및 그 제어방법을 개시한다. 본 발명에 따른 작동유 히팅장치에 있어서, 제1,2유압펌프; 작동유 히팅모드를 선택하기 위한 입력장치; 상기 제1유압펌프에 연결되는 유압액츄에이터; 상기 제1유압펌프의 유로에 설치되는 컨트롤밸브; 상기 컨트롤밸브 내부에 구비되고, 인가되는 파일럿압력에 대응되게 절환시 개구부를 통과하기전, 통과후의 작동유에 발생되는 압력차에 의해 작동유를 히팅시키게 되는 압력형성밸브; 상기 제2유압펌프와 압력형성밸브사이의 유로에 설치되는 제어밸브; 상기 입력장치로부터 작동유 히팅모드를 선택하는 조작신호가 입력되는 경우 상기 제어밸브에 전기적신호를 인가시키는 컨트롤러;를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 작동유 히팅장치를 제공한다.

Description

건설기계의 작동유 히팅장치 및 그 제어방법
본 발명은 작동유 히팅장치에 관한 것으로, 특히 운전자에 의해 작동유 히팅모드가 요구되는 경우 밸브를 포함하는 유압 콤포넌트 및 작동유를 동시에 예열하기 위한 건설기계의 작동유 히팅장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 건설기계의 작동유 히팅장치의 유압회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 가변용량형 유압펌프(이하 "유압펌프" 라고 함)(1)가 엔진(2)에 연결된다. 상기 유압펌프(1)의 작동유에 의해 구동되는 유압 액츄에이터(미도시된 유압실린더 등)가 유로(3)를 통해 유압펌프(1)에 연결된다. 파일럿압력의 인가에 의해 절환시 상기 유압 액츄에이터에 공급되는 작동유를 제어하는 컨트롤밸브(MCV;main control valve)(4)가 상기 유로(3)에 설치된다.
상기 유로(3)에서 분기된 분기유로(5)에 솔레노이드밸브(6)를 설치하되, 상기 솔레노이드밸브(6)는 전기적신호의 인가시 온(ON) 상태로 절환되어 상기 분기유로(5)를 개방시키게 된다.
운전자에 의해 조작되는 입력장치(7)를 통해 작동유 히팅모드가 입력되는 경우, 상기 솔레노이드밸브(6)에 전기적신호를 인가시키는 컨트롤러(8)가 상기 입력장치(7)와 솔레노이드밸브(6)에 연결된다.
도면중 미 설명부호 9는 솔레노이드밸브(6)와 작동유탱크(T)사이의 분기유로(5)에 설치되는 오리피스이고, 10은 유압펌프(1)의 토출 유량을 제어하기 위해 컨트롤러(8)로부터 인가되는 제어신호에 대응되게 사판(swash plate) 경전각을 조정하는 레귤레이터(regulator)이다.
전술한 구성에 의하면, 작동유를 예열시키기 위해 운전자에 의해 상기 입력장치(7)를 조작하는 경우 조작신호가 상기 컨트롤러(8)에 입력된다. 상기 컨트롤러(8)는 작동유 히팅모드를 동작시키기 위해 상기 솔레노이드밸브(6)에 전기적신호를 인가시킨다. 이로 인해 상기 솔레노이드밸브(6)의 스풀이 도면상, 우측방향으로 절환되므로 상기 분기유로(5)를 개방시키게 된다.
따라서, 상기 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 유로(3) - 분기유로(5) - 솔레노이드밸브(6)를 차례로 경유하여 상기 오리피스(9)를 통과하게 된다. 즉 상기 솔레노이드밸브(6)를 통과한 작동유가 분기유로(5)의 내부 직경을 축소시킨 오리피스(9)를 통과할 경우 마찰 저항으로 인해 작동유를 히팅시키게 된다.
상기 오리피스(9)를 통과하여 작동유탱크(T)로 귀환된 작동유를 상기 유압펌프(1)에 의해 토출시켜 작동유탱크(T)로 귀환시키는 동작을 반복하게 되므로 작동유를 히팅시킬 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 종래 기술의 작동유 히팅장치는, 상기 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유가 상기 유로(3)에 설치된 컨트롤밸브(4)를 통과하지 않고, 상기 분기유로(5)에 설치된 오리피스(9)를 통과하여 작동유탱크(T)로 귀환되는 작동유 만을 히팅시키게 된다. 이로 인해 상기 컨트롤밸브(4) 등을 포함하는 유압 콤포넌트들을 효율적으로 예열시키지 못하는 단점이 있다.
또한, 작동유의 히팅 온도가 목표온도로 도달될 수 있도록 상기 엔진(2)의 최적조건의 엔진회전수(RPM) 및 유압펌프(1)의 토출 유량을 적절하게 제어하지 않게 되므로 히팅 시간 및 연비 효율이 떨어지는 문제점을 갖게 된다.
따라서 본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 유압펌프로부터토출되는 작동유를 컨트롤밸브(MCV)를 통과시켜 작동유를 히팅시킴에 따라 예열 효과를 높이고, 작동유를 히팅시킬 경우 엔진회전수 및 유압펌프의 토출 유량을 최적 조건에서 제어할 수 있는 건설기계의 작동유 히팅장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1,2유압펌프;
작동유 히팅모드를 선택하기 위한 입력장치;
상기 제1유압펌프로부터 공급되는 작동유에 의해 구동되는 유압액츄에이터;
상기 제1유압펌프의 유로에 설치되고, 절환시 상기 유압액츄에이터에 공급되는 작동유를 제어하는 컨트롤밸브;
상기 컨트롤밸브 내부에 구비되고, 인가되는 파일럿압력에 대응되게 절환시 개구부를 통과하기전, 통과후의 작동유에 발생되는 압력차에 의해 작동유를 히팅시키게 되는 압력형성밸브;
상기 제2유압펌프와 압력형성밸브사이의 유로에 설치되고, 인가되는 전기적신호에 대응되는 파일럿압력을 생성하여 상기 압력형성밸브에 생성된 파일럿압력을 인가하는 제어밸브;
상기 입력장치로부터 작동유 히팅모드를 선택하는 조작신호가 입력되는 경우 상기 제어밸브에 전기적신호를 인가시키는 컨트롤러;를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 작동유 히팅장치를 제공한다.
상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르면,
엔진에 연결되는 제1,2유압펌프; 작동유 히팅모드를 선택하기 위한 입력장치; 상기 제1유압펌프의 유로에 설치되는 컨트롤밸브; 상기 컨트롤밸브 내부에 구비되고 파일럿압력 인가시 절환되는 압력형성밸브; 상기 제2유압펌프와 압력형성밸브사이의 유로에 설치되는 제어밸브; 작동유탱크 작동유의 온도를 측정하는 온도센서; 상기 입력장치로부터 작동유 히팅모드를 선택하는 조작신호가 입력되는 컨트롤러;를 구비하는 건설기계의 작동유 히팅장치의 제어방법에 있어서:
상기 입력장치의 조작 유무에 의해 작동유 히팅모드의 가동여부를 판단하는 단계;
상기 작동유 히팅모드가 선택되는 경우 상기 작동유를 히팅시키기 위한 목표온도 및 목표 시간을 설정하는 단계;
상기 작동유를 설정된 온도로 히팅하기 위해 요구되는 미리 설정된 최적의 엔진회전수 및 상기 제1유압펌프의 변위를 설정하고, 상기 작동유를 설정된 시간 내에 히팅하기 위해 상기 압력형성밸브를 통과하는 작동유에 압력차를 발생시키도록 상기 제어밸브에 인가되는 임의의 전류값을 설정하는 단계;
상기 엔진 및 제1유압펌프의 구동 및 상기 압력형성밸브의 절환으로 인해 작동유의 히팅 온도 및 시간이 목표값에 도달된 유무를 판단하는 단계;
상기 작동유의 히팅 온도 및 시간이 목표값에 도달된 경우 히팅 과정을 종료하고, 상기 작동유의 히팅 온도 및 시간이 목표값에 도달하지 못한 경우 상기 엔진회전수 및 상기 제1유압펌프의 변위, 상기 제어밸브에 인가되는 전류값을 설정하는 전단계로 진행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 작동유 히팅장치의 제어방법을 제공한다.
상기 제어밸브로서 전자비례감압밸브가 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기 압력형성밸브는 상기 컨트롤밸브 내부의 최하류측에 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 작동유 히팅모드가 선택되는 않은 경우, 상기 엔진 회전수 및 상기 제1유압펌프의 변위는 아이들상태로 설정하고, 상기 압력형성밸브에 파일럿압력을 차단시켜 개구부를 풀상태로 개방시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어밸브에 인가되는 임의의 전류값은
상기 제어밸브에 인가되는 전류값과, 상기 전류값에 정비례하도록 생성되어 상기 압력형성밸브에 인가되는 2차 파일럿압력의 함수관계를 나타내는 비례제어밸브 제어특성도를 이용하여 산출하게 되는 것을 특징으로 한다.
상기 작동유를 설정된 온도로 히팅하기 위해 미리 설정된 최적의 엔진 회전수 및 상기 유압펌프의 변위값은
상기 엔진 회전수와 토크의 함수관계를 나타내는 엔진효율 특성도를 이용하여 산출하게 되는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 작동유의 히팅모드시 작동유가 컨트롤밸브를 통과되도록 하고, 엔진회전수 및 유압펌프의 토출 유량을 최적 조건에서 제어함에 따라 작동유를 효율적으로 히팅시키고, 연비 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 건설기계의 작동유 히팅장치의 유압회로도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 작동유 히팅장치의 유압회로도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 작동유 히팅장치의 제어방법을 나타내는 흐름도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 작동유 히팅장치에서, 엔진회전수와 토크의 함수관계를 나타내는 그래프,
도 5(a,b)는 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 작동유 히팅장치에서, 작동유를 히팅하기 위해 압력차를 형성하기 위한 전자비례감압밸브의 제어 특성을 나타내는 그래프이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명〉
1; 제1유압펌프
2; 엔진
3; 유로
4; 컨트롤밸브(MCV)
7; 입력장치
8; 컨트롤러
10; 레귤레이터
11; 제2유압펌프
12; 압력형성밸브
13; 제어밸브
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건설기계의 작동유 히팅장치 및 그 제어방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 작동유 히팅장치의 유압회로도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 작동유 히팅장치의 제어방법을 나타내는 흐름도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 작동유 히팅장치에서, 엔진회전수와 토크의 함수관계를 나타내는 그래프이며, 도 5(a,b)는 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 작동유 히팅장치에서, 작동유를 히팅하기 위해 압력차를 형성하기 위한 전자비례감압밸브의 제어 특성을 나타내는 그래프이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 작동유 히팅장치는, 가변용량형 제1유압펌프(1)(이하 "제1유압펌프" 라고 함) 및 제2유압펌프(11)가 엔진(2)에 연결되고, 운전자에 의해 작동유 히팅모드를 선택하기 위한 입력장치(7)를 구비한다.
상기 제1유압펌프(1)로부터 공급되는 작동유에 의해 구동되는 유압 액츄에이터(미도시됨)가 유로(3)를 통해 상기 제1유압펌프(1)에 연결된다.
상기 제2유압펌프(12)로부터 인가되는 파일럿압력에 의해 절환시 상기 유압액츄에이터에 공급되는 작동유를 제어하는 컨트롤밸브(4)(MCV)가 상기 제1유압펌프(1)와 유압 액츄에이터사이의 유로(3)에 설치된다.
인가되는 파일럿압력에 대응되게 절환되어 개구 단면이 축소되는 경우, 개구부를 통과하기전, 통과후의 작동유에 발생되는 압력차에 의해 작동유를 히팅시키게 되는 압력형성밸브(12)(일 예로서, CBP;center by pass valve가 사용됨)가 상기 컨트롤밸브(4 ) 내부에 설치된다.
인가되는 전기적신호에 대응되는 파일럿압력을 생성하여 상기 압력형성밸브(12)에 생성된 파일럿압력을 인가하는 제어밸브(13)가 상기 제2유압펌프(11)와 압력형성밸브(12)사이의 유로에 설치된다.
상기 입력장치(7)로부터 작동유 히팅모드를 선택하는 조작신호가 입력되는 경우 상기 제어밸브(13)에 전기적신호를 인가시키는 컨트롤러(8)가 상기 입력장치(7) 및 제어밸브(13)에 연결된다. 상기 컨트롤러(8)는 제1유압펌프(1)의 토출유량을 제어하기 위해 사판 경전각을 조정하는 레귤레이터(10)에 연결된다.
상기 제어밸브(13)로서
상기 제2유압펌프(11)로부터 공급되는 작동유를 상기 컨트롤러(8)로부터 인가되는 전기적신호에 대응되게 파일럿압력으로 변환시켜 상기 압력형성밸브(12)에 변환된 파일럿압력을 인가시키는 전자비례감압밸브(PPRV)가 사용될 수 있다.
상기 압력형성밸브(12)는 상기 컨트롤밸브(4) 내부의 최하류측 상기 유로(3)에 설치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 작동유 히팅장치 제어방법은, 엔진(2)에 연결되는 제1,2유압펌프(1,11); 작동유 히팅모드를 선택하기 위한 입력장치(7); 상기 제1유압펌프(1)의 유로(3)에 설치되는 컨트롤밸브(MCV)(4); 상기 컨트롤밸브(4) 내부에 구비되고 인가되는 파일럿압력에 대응되게 절환되는 압력형성밸브(12); 상기 제2유압펌프(11)와 압력형성밸브(12)사이의 유로에 설치되고 상기 제2유압펌프(11)로부터 공급되는 작동유를 인가되는 전기적신호에 대응되게 파일럿압력으로 변환시키는 제어밸브(13); 작동유탱크(T) 작동유의 온도를 측정하는 온도센서(미도시됨); 상기 입력장치(7)로부터 작동유 히팅모드를 선택하는 조작신호가 입력되는 컨트롤러(8);를 구비하는 건설기계의 작동유 히팅장치의 제어방법에 있어서:
상기 입력장치(7)의 조작 유무에 의해 작동유 히팅모드의 가동 여부를 판단하는 단계(S10);
상기 작동유 히팅모드가 선택되는 경우, 상기 작동유를 히팅시키기 위한 목표 온도 및 목표 시간을 설정하는 단계(S20);
상기 작동유를 설정된 온도(일 예로서 50∼55℃를 말함)로 히팅하기 위해 요구되는 미리 설정된 최적의 엔진회전수 및 상기 제1유압펌프(1)의 변위(displacement)를 설정하고, 상기 작동유를 설정된 시간 내에 히팅하기 위해 상기 압력형성밸브(12)를 통과하기전, 통과후의 작동유에 압력차를 발생시키도록 상기 제어밸브(13)에 인가되는 임의의 전류값을 설정하는 단계(S30);
상기 컨트롤러(8)로부터의 제어신호에 의해 상기 엔진(2) 및 제1유압펌프(1)를 구동시키고, 상기 제어밸브(13)로부터 인가되는 파일럿압력에 의해 압력형성밸브(12)를 절환시키는 단계(S40);
상기 작동유의 히팅 온도 및 시간이 목표값에 도달된 유무를 판단하되, 상기 작동유의 히팅 온도 및 시간이 목표값에 도달된 경우 히팅 과정을 종료하고, 상기 작동유의 히팅 온도 및 시간이 목표값에 도달하지 못한 경우 상기 엔진회전수 및 상기 제1유압펌프(1)의 변위, 상기 제어밸브(13)에 인가되는 임의의 전류값을 설정하는 단계(S30)로 진행하는 단계(S50);
상기 작동유 히팅모드가 선택되는 않은 경우, 상기 엔진회전수 및 상기 제1유압펌프(1)의 변위는 아이들(idle)상태로 설정하고, 상기 압력형성밸브(12)에 인가되는 파일럿압력을 차단시켜 개구부를 풀(full) 상태로 개방시키는 단계(S60)를 포함한다.
도 4에 도시된 그래프에서와 같이, 상기 작동유를 설정된 온도로 히팅하기 위해 미리 설정된 최적의 엔진회전수 및 상기 제1유압펌프(1)의 변위값은 상기 엔진회전수와 토크의 함수관계를 나타내는 엔진효율 특성도를 이용하여 산출할 수 있다.
도 5(a)에 도시된 그래프에서와 같이, 상기 제어밸브(13)에 인가되는 임의의 전류값은 상기 제어밸브(13)에 인가되는 전류값과, 상기 전류값에 정비례하도록 생성되어 상기 압력형성밸브(12)에 인가되는 2차 파일럿압력의 함수관계를 나타내는 전자비례감압밸브 제어 특성도를 이용하여 산출할 수 있다.
전술한 구성에 따르면, 작동유를 히팅시키기 위해 운전자에 의해 상기 입력장치(7)를 조작하는 경우 작동유 히팅모드를 선택한 조작신호가 상기 컨트롤러(8)에 입력된다.
S10에서와 같이, 상기 입력장치(7)로부터 입력되는 조작신호에 의해 작동유 히팅모드의 선택여부를 판단하되, 상기 작동유 히팅모드가 선택된 경우 "S20"으로 진행하고, 상기 작동유 히팅모드가 선택되지않은 경우 "S60"으로 진행한다.
S20에서와 같이, 상기 작동유 히팅모드가 선택된 경우에 상기 작동유를 히팅시키기 위한 목표 온도 및 목표 시간을 설정한 후, "S30"으로 진행한다.
S30에서와 같이, 상기 작동유를 설정된 온도(일 예로서 50∼55℃를 말함)로 히팅하기 위해 요구되는 미리 설정된 최적의 엔진회전수 및 상기 제1유압펌프(1)의 변위를 설정한다. 상기 작동유를 설정된 온도로 히팅하기 위해 미리 설정된 최적의 엔진회전수는 엔진회전수와 토크의 함수관계를 나타내는 도 4의 그래프를 이용하여 산출할 수 있다.
일 예로서, 상기 엔진(2)의 효율이 가장 높은(일 예로서 43%를 말함) 그래프곡선(점선으로 표기됨)(a)과, 토크를 나타내는 그래프곡선(b)(실선으로 표기됨)이 일치되는 "2번" 포인트에 해당되는 그래프선도(c)에 의해 최적의 엔진회전수를 산출할 수 있게 된다.
또한, 상기 작동유를 설정된 가장 빠른 시간 내에 히팅하기 위해 상기 압력형성밸브(12)를 통과하기전, 통과후의 작동유에 압력차를 발생시키도록 상기 제어밸브(13)에 인가되는 임의의 전류값을 설정한다. 상기 제어밸브(13)에 인가되는 임의의 전류값은 제어밸브(14)에 인가되는 전류값과, 상기 압력형성밸브(12)에 인가되는 2차 파일럿압력의 함수관계를 나타내는 도 5(a)의 그래프를 이용하여 산출할 수 있다.
일 예로서, 상기 제어밸브(13)에 인가되는 전류값에 정비례하여 상기 제2유압펌프(11)로부터 공급되는 작동유를 2차 파일럿압력으로 변환시키는 것을 나타내는 그래프선도(d)에 의해 상기 제어밸브(13)에 인가되는 임의의 전류값을 산출할 수 있게 된다.
S40에서와 같이, 도 4의 그래프를 이용한 산출한 엔진회전수에 맞도록 상기 컨트롤러(8)로부터 입력되는 제어신호에 의해 상기 엔진(2) 및 제1유압펌프(1)를 구동시킨다. 상기 컨트롤러(8)로부터 입력되는 전기전신호에 대응되게 상기 제어밸브(13)가 도면상, 하측방향으로 절환된다. 이로 인해 상기 제2유압펌프(11)로부터 공급되는 작동유를 상기 제어밸브(13)에 인가되는 전기적신호에 대응하는 2차 파일럿압력을 생성하게 된다.
상기 컨트롤러(8)로부터 상기 제어밸브(13)에 인가되는 전기적신호에 비례하도록 변환된 2차 파일럿압력이 상기 압력형성밸브(12)에 인가되므로 상기 압력형성밸브(12)의 스풀이 절환되어 개구단면이 축소된다. 이때 도 5(b)에서와 같이, 상기 압력형성밸브(12)의 개구단면은 상기 제어밸브(13)로부터 인가되는 2차 파일럿압력크기에 반비례하여 제어될 수 있다(즉 2차 파일럿압력이 압력형성밸브(12)에 인가되지않을 경우에 개구단면이 최대값을 유지하여 개구부를 풀상태로 개방시킨다).
따라서, 상기 제1유압펌프(1)의 작동유가 상기 압력형성밸브(12)의 개구단면이 축소된 개구부를 통과하게 되므로, 개구부를 통과하기전, 통과후의 작동유에 압력차를 발생시켜 작동유를 히팅시키게 된다.
전술한 바와 같이 상기 제1유압펌프(1)의 작동유를 히팅시키기 위해 상기 컨트롤밸브(4) 및 상기 컨트롤밸브(4) 내부에 설치된 압력형성밸브(12)를 통과시키게되고, 상기 엔진(2) 및 제1유압펌프(1)를 최적 조건으로 구동시킴에 따라, 밸브를 포함하는 유압 콤포넌트들을 효율적으로 예열시킬 수 있게 된다.
S50에서와 같이, 상기 작동유의 히팅 온도 및 시간이 목표값에 도달된 유무를 판단하되, 상기 작동유의 히팅 온도 및 시간이 목표값에 도달된 경우에 작동유의 히팅모드 동작을 종료한다. 상기 작동유탱크(T)에 설치되는 온도센서에 의해 검출되어 상기 컨트롤러(8)에 입력되는 검출된 작동유 온도값과, 목표 온도값을 비교하여 작동유의 히팅 온도 도달 여부를 판단하게 된다.
반면에, 상기 작동유의 히팅 온도 및 시간이 목표값에 도달하지 못한 경우에, 상기 엔진회전수 및 상기 제1유압펌프(1)의 변위, 상기 제어밸브(13)에 인가되는 전류값을 설정하는 "S30"단계로 복귀한다.
S60에서와 같이, 상기 "S10"단계에서 작동유 히팅모드가 선택되는 않은 경우, 상기 엔진회전수 및 상기 제1유압펌프(1)의 변위는 아이들 상태로 설정하고, 상기 압력형성밸브(12)는 상기 제어밸브(13)로부터 2차 파일럿압력이 인가되지않게 되므로 개구부를 풀 상태로 개방시킬 수 있게 된다.
여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 굴삭기 등의 작동유를 히팅시킬 경우, 작동유가 컨트롤밸브(MCV)를 통과되도록 하고 엔진회전수 및 유압펌프의 토출 유량을 최적 조건에서 제어함에 따라, 작동유를 효율적으로 예열시키고 연비 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 제1,2유압펌프;
    작동유 히팅모드를 선택하기 위한 입력장치;
    상기 제1유압펌프로부터 공급되는 작동유에 의해 구동되는 유압액츄에이터;
    상기 제1유압펌프의 유로에 설치되고, 절환시 상기 유압액츄에이터에 공급되는 작동유를 제어하는 컨트롤밸브;
    상기 컨트롤밸브 내부에 구비되고, 인가되는 파일럿압력에 대응되게 절환시 개구부를 통과하기전, 통과후의 작동유에 발생되는 압력차에 의해 작동유를 히팅시키게 되는 압력형성밸브;
    상기 제2유압펌프와 압력형성밸브사이의 유로에 설치되고, 인가되는 전기적신호에 대응되는 파일럿압력을 생성하여 상기 압력형성밸브에 생성된 파일럿압력을 인가하는 제어밸브;
    상기 입력장치로부터 작동유 히팅모드를 선택하는 조작신호가 입력되는 경우 상기 제어밸브에 전기적신호를 인가시키는 컨트롤러;를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 작동유 히팅장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어밸브로서
    전자비례감압밸브가 사용되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 작동유 히팅장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압력형성밸브는 상기 컨트롤밸브 내부의 최하류측에 설치되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 작동유 히팅장치의 제어방법.
  4. 엔진에 연결되는 제1,2유압펌프; 작동유 히팅모드를 선택하기 위한 입력장치; 상기 제1유압펌프의 유로에 설치되는 컨트롤밸브; 상기 컨트롤밸브 내부에 구비되고 파일럿압력 인가시 절환되는 압력형성밸브; 상기 제2유압펌프와 압력형성밸브사이의 유로에 설치되는 제어밸브; 작동유탱크 작동유의 온도를 측정하는 온도센서; 상기 입력장치로부터 작동유 히팅모드를 선택하는 조작신호가 입력되는 컨트롤러;를 구비하는 건설기계의 작동유 히팅장치의 제어방법에 있어서:
    상기 입력장치의 조작 유무에 의해 작동유 히팅모드의 가동여부를 판단하는 단계;
    상기 작동유 히팅모드가 선택되는 경우 상기 작동유를 히팅시키기 위한 목표온도 및 목표 시간을 설정하는 단계;
    상기 작동유를 설정된 온도로 히팅하기 위해 요구되는 미리 설정된 최적의 엔진회전수 및 상기 제1유압펌프의 변위를 설정하고, 상기 작동유를 설정된 시간 내에 히팅하기 위해 상기 압력형성밸브를 통과하는 작동유에 압력차를 발생시키도록 상기 제어밸브에 인가되는 임의의 전류값을 설정하는 단계;
    상기 엔진 및 제1유압펌프의 구동 및 상기 압력형성밸브의 절환으로 인해 작동유의 히팅 온도 및 시간이 목표값에 도달된 유무를 판단하는 단계;
    상기 작동유의 히팅 온도 및 시간이 목표값에 도달된 경우 히팅 과정을 종료하고, 상기 작동유의 히팅 온도 및 시간이 목표값에 도달하지 못한 경우 상기 엔진회전수 및 상기 제1유압펌프의 변위, 상기 제어밸브에 인가되는 전류값을 설정하는 전단계로 진행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 작동유 히팅장치의 제어방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 작동유 히팅모드가 선택되는 않은 경우, 상기 엔진회전수 및 상기 제1유압펌프의 변위는 아이들상태로 설정하고, 상기 압력형성밸브에 파일럿압력을 차단시켜 개구부를 풀상태로 개방시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 작동유 히팅장치의 제어방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어밸브에 인가되는 임의의 전류값은
    상기 제어밸브에 인가되는 전류값과, 상기 전류값에 정비례하도록 생성되어 상기 압력형성밸브에 인가되는 2차 파일럿압력의 함수관계를 나타내는 비례제어밸브 제어특성도를 이용하여 산출하게 되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 작동유 히팅장치의 제어방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 작동유를 설정된 온도로 히팅하기 위해 미리 설정된 최적의 엔진회전수 및 상기 유압펌프의 변위값은
    상기 엔진회전수와 토크의 함수관계를 나타내는 엔진효율 특성도를 이용하여 산출하게 되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 작동유 히팅장치의 제어방법.
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