WO2017018559A1 - 건설기계용 요소수의 냉각, 히팅장치 및 그 제어방법 - Google Patents

건설기계용 요소수의 냉각, 히팅장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for cooling and heating urea, and more specifically, to an apparatus for cooling and heating urea for construction machinery injected into exhaust gas to reduce nitrogen oxides in exhaust gas discharged from an engine. It relates to a control method.
  • the urea injector installed in the exhaust pipe is further installed to further reduce NOx in the exhaust gas emitted through the engine exhaust pipe.
  • Urea water in the urea tank is supplied by the urea water pump and injected into the exhaust gas.
  • the nitrogen oxide in the exhaust gas is converted into N 2 and H 2 O by the catalytic reaction between the urea solution and the selective catalytic reduction (SCR) to reduce the nitrogen oxides.
  • SCR selective catalytic reduction
  • the urea water in the urea water tank is supplied when the urea water tank is supplied to the urea water injector. Heated to an appropriate temperature.
  • the construction machinery such as excavators are working in place or moving at a low speed, so that they are driven at high speed and are exposed to poor conditions unlike trucks in which the urea tank is cooled by outside air.
  • the temperature of the urea water in the urea tank is increased. This detects the temperature of the overheated urea water and transmits an error message to the driver, and switches to the protection mode so that the machine can no longer be used after a certain time.
  • the present invention is to solve the above problems, and maintain the temperature of the urea water in the urea tank at the optimum level, and the temperature of the urea water is maintained at the appropriate level to continuously operate the equipment to improve the workability It is an object of the present invention to provide a urea water cooling and heating device for construction machinery.
  • the engine is provided with a cooling fan, a coolant pump and a main cooler;
  • a urea tank for storing urea water and having a heat exchange pipe inside which the first cooling water or the second cooling water is circulated;
  • An additional cooling water tank storing a second cooling water for cooling the urea water in the urea water tank
  • a water pump for supplying second cooling water of the additional cooling water tank to the heat exchange pipe
  • the second coolant of the additional coolant tank is supplied to the heat exchange pipe of the urea water tank through a supply line, or the heat exchanger of the urea water tank is driven by driving the first coolant and the water pump by driving the coolant pump.
  • a valve that opens and closes to move the first coolant and the second coolant discharged through the discharge line after heat exchange from the pipe to the coolant pump and the additional coolant tank;
  • the second cooling water of the additional cooling water tank is supplied to the heat exchange pipe of the urea water tank through the valve and the supply line by the water pump,
  • the drive unit of the water pump and the cooling water pump to supply the first cooling water to the heat exchange pipe of the urea tank by the cooling water pump through the valve and supply line
  • a controller for inputting a driving signal to the valve and for turning the valve on and off. It provides a cooling and heating device for urea water for a construction machine.
  • the engine is provided with a cooling fan, a coolant pump and a main cooler;
  • a urea tank for storing urea water and having a heat exchange pipe inside which the first cooling water or the second cooling water is circulated;
  • An additional cooling water tank storing a second cooling water for cooling the urea water in the urea water tank
  • a water pump for supplying second cooling water of the additional cooling water tank to the heat exchange pipe
  • An auxiliary cooler configured to discharge heat of the second cooling water by mutually heat-exchanging the second cooling water discharged after mutual heat exchange with the urea water in the urea water tank;
  • a temperature sensor for sensing a temperature of urea water in the urea water tank
  • a control method of a urea water heating device for a construction machine comprising: a controller for inputting a detection signal of urea water in the urea water tank sensed by the temperature sensor;
  • the first valve When the detected temperature of the urea water exceeds the set temperature, the first valve is opened and the second and third valves are closed to allow the second coolant of the additional cooling water tank to flow through the first valve and the supply line.
  • the present invention having the above-described configuration, in order to reduce nitrogen oxides in the exhaust gas, evaporation or deterioration of the urea water is maintained by maintaining the temperature of the urea water in the urea water tank injected into the exhaust gas of the exhaust pipe at an optimum level. It is possible to prevent the urea water to be smoothly injected into the exhaust gas in the exhaust pipe to reduce nitrogen oxides, and to operate the expensive equipment continuously to improve workability.
  • FIG. 1 is a view of the cooling and heating device for urea water for construction machinery according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view of the cooling and heating apparatus for urea water for construction machinery according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a flow chart of a method for controlling the cooling and heating apparatus for urea water for construction machinery according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a flow chart of another control method of the cooling and heating apparatus of the urea water for construction machinery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view of the cooling and heating apparatus for urea water for construction machinery according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view of the cooling and heating apparatus for urea water for construction machinery according to another embodiment of the present invention
  • 3 is a flow chart of a method for controlling the cooling and heating apparatus for urea water for construction machinery according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a cooling and heating apparatus for urea water for construction machinery according to an embodiment of the present invention It is a flowchart of another control method.
  • a cooling fan 10, an engine coolant pump 11, and a main cooler 12 are mounted to the diesel engine 13.
  • the urea water tank 14 may be formed of a plastic material or a stainless steel material.
  • An additional coolant tank 18 for storing the second coolant supplied to the heat exchange pipe 15 through the supply line 17 to cool the urea water in the urea water tank 14 is a coolant. It is connected to the supply line 17 through a supply passage (a).
  • a water pump 19 for supplying the second cooling water of the additional cooling water tank 18 to the heat exchange pipe 15 through the cooling water supply passage a and the supply line 17 is the cooling water supply passage a. It is installed in).
  • the urea water tank 14 After being supplied to the heat exchange pipe 15 of the urea water tank 14 and mutually heat exchanged with urea water in the urea water tank 14, the urea water tank 14 is moved to the additional cooling water tank 18 through a discharge line 21.
  • An auxiliary cooler 20 for exchanging the second coolant with the outside air is installed in the coolant discharge passage c between the additional coolant tank 18 and the discharge line 21.
  • the second cooling water of the additional cooling water tank 18 by the driving of the water pump 19 through the cooling water supply passage (a) and the supply line 17 for the heat exchange pipe 15 of the urea water tank 14
  • the first valve V1 that is opened and closed to supply to the cooling water is provided in the cooling water supply passage a.
  • the first cooling water is opened and closed by the driving of the cooling water pump 11 to supply the heat exchange pipe 15 of the urea water tank 14 through the engine cooling water supply passage b and the supply line 17.
  • Two valves V2 are installed in the engine coolant supply passage b.
  • Cooling water is supplied to the heat exchange pipe 15 of the urea water tank 14 through the cooling water supply passage (a), the first valve (V1) and the supply line 17,
  • the first coolant is supplied to the engine coolant supply passage by driving the coolant pump 11 ( b), a driving part of the water pump 19 and the coolant pump 11 to supply the heat exchange pipe 15 of the urea water tank 14 through the second valve V2 and the supply line 17.
  • a controller (not shown) for inputting a driving signal to (not shown) and for turning on and off the first, second, and third valves V1, V2, and V3.
  • the first valve (V1) is a first valve (V1)
  • the second valve (V2) is
  • the second cooling water of the additional cooling water tank 18 is passed through the cooling water supply passage a, the first valve V1 and the supply line 17 by driving the water pump 19 to supply the urea water tank. It is closed when supplied to the heat exchange pipe (15) of the (14), and the element through the engine coolant supply passage (b) and the supply line (17) by the drive of the cooling water pump (11) It is formed to open when supplied to the heat exchange pipe (15) of the water tank (14).
  • the third valve (V3) is
  • the second cooling water of the additional cooling water tank 18 passes through the cooling water supply passage (a), the first valve (V1) and the supply line 17 to the heat exchange pipe 15 of the urea water tank 14
  • the second coolant discharged after the heat exchange from the heat exchange pipe 15 of the urea water tank 14 is transferred to the auxiliary cooler 20 through the cooling water discharge passage c.
  • the first coolant passes through the engine coolant supply passage (b), the second valve (V2), and the supply line (17) to be opened to supply the heat exchange pipe (15) of the urea water tank (14).
  • the first coolant discharged from the heat exchange pipe 15 of the urea water tank 14 and then discharged through the discharge line 21 to the coolant pump 11 through the engine coolant discharge passage d. It is formed to move.
  • the first, second, third valve (V1, V2, V3) is
  • the urea water tank 14 is
  • a temperature sensor for sensing the temperature of the urea water in the urea water tank 14 and inputs a detection signal to the controller.
  • the mounting position of the temperature sensor in the urea water tank 14 can be changed by those skilled in the art.
  • the cooling fan 10 may be disposed in front of the main cooler 12 to be cooled by mutual heat exchange with external air having a temperature lower than the temperature of the external air supplied to the main cooler 12. have.
  • An engine 13 having a cooling fan 10, a cooling water pump 11, and a main cooler 12;
  • the second cooling water discharged from the heat exchange pipe 15 through the discharge line 21 to the additional cooling water tank 18 after mutual heat exchange with the urea water in the urea water tank 14 is mutually heat exchanged with external air.
  • An auxiliary cooler 20 which cools down the heat of the cooling water;
  • a temperature sensor (not shown) for sensing a temperature of urea water in the urea water tank 14;
  • a first valve (V1) opened and closed to supply the second coolant of the additional coolant tank 18 to the heat exchange pipe 15 of the urea water tank 14 through a supply line 17;
  • a second valve (V2) opened and closed to supply the first cooling water to the heat exchange pipe (15) of the urea water tank (14) through the supply line (17);
  • the first coolant and the second coolant exchanged from the heat exchange pipe 15 of the urea water tank 14 are opened and closed to discharge the additional coolant tank 18 and the coolant pump 11 through the discharge line 21.
  • control method of the urea water heating device for a construction machine comprising: a controller (not shown) to input the detection signal of the urea water in the urea water tank 14 detected by the temperature sensor;
  • the first valve V1 When the detected temperature of the urea water exceeds a set temperature (for example, 20 to 60 ° C.), the first valve V1 is opened and the second and third valves V2 and V3 are closed.
  • the second cooling water of the additional cooling water tank 18 is transferred to the cooling water supply passage (a), the water pump 19, the first valve (V1) and the supply line 17 of the urea water tank (14).
  • the second cooling water supplied to the heat exchange pipe 15 and heat-exchanged with the urea water of the urea water tank 14 is moved to the auxiliary cooler 20 through the discharge line 21 and the cooling water discharge passage c.
  • the first valve V1 When the detected temperature of the urea water is lower than or equal to the set temperature, the first valve V1 is closed and the second and third valves V2 and V3 are opened to supply the first coolant to the engine coolant supply passage b.
  • the first cooling water is supplied to the heat exchange pipe 15 of the urea water tank 14 through the second valve V2 and the supply line 17, and heat-exchanged with the urea water of the sewage water tank 14. It includes; (S50) to move to the coolant pump 11 through the discharge line 21, the third valve (V3) and the engine coolant discharge passage (d).
  • the closed state of the first, second, third valves (V1, V2, V3) and the off (OFF) state of the water pump 19 is checked, but the first, When 2, 3 valves (V1, V2, V3) are closed and the water pump (19) is off, it is determined that cooling of the urea and the normal operating conditions of the heating device proceeds to S20. If it is determined that the heating device is in abnormal operating condition, the process proceeds to S15.
  • the abnormal operating condition means a failure condition in which operation signals from the water pump 19, the first, second, and third valves V1, V2, and V3 and the temperature sensor are not input to the controller.
  • the internal temperature of the urea water tank 14 is increased by the heat generated from the equipment in accordance with the operation of the equipment, so that the temperature of the urea water also increases.
  • a detection signal for the temperature of the urea water in the urea water tank 14 sensed by a temperature sensor installed in the urea water tank 14 is input to the controller.
  • the controller determines whether the detected temperature of the urea water in the urea water tank 14 exceeds the set temperature, but if the temperature of the urea water exceeds the set temperature, the process proceeds to S30 and the temperature of the urea water If does not exceed the set temperature repeats the process of determining whether the temperature of the urea water in the urea water tank 14 exceeds the set temperature.
  • the second cooling water of the additional cooling water tank 18 is supplied to the heat exchange pipe 15 of the urea water tank 14 to The first valve V1 is opened and the second and third valves V2 and V3 are closed to exchange heat with the urea water in the water tank 14.
  • the second coolant of the additional coolant tank 18 is driven by the water pump 19 through the coolant supply passage a, the open first valve V1 and the supply line 17.
  • the tank 14 is supplied to the heat exchange pipe 15.
  • the temperature of the urea water is lowered so as not to exceed a set value by mutual heat exchange between the second cooling water supplied to the heat exchange pipe 15 and the urea water in the urea water tank 14.
  • the second coolant of the heat exchange pipe 15 which is heat-exchanged with the urea water in the urea water tank 14 is moved to the auxiliary cooler 20 through the discharge line 21 and the cooling water discharge passage c.
  • the engine coolant discharge passage d is maintained in the closed state by the third valve V3 in the closed state.
  • the second coolant moved from the heat exchange pipe 15 to the auxiliary cooler 20 through the discharge line 21 and the cooling water discharge passage c is rotated by the cooling fan 10. 13) Since the heat exchange with the outside air sucked into the side can lower the temperature of the cooling water.
  • the second coolant, which is heat-exchanged with the external air by the auxiliary cooler 20, is moved to the additional coolant tank 18 through the coolant supply passage a.
  • the first cooling water is supplied to the heat exchange pipe 15 of the urea water tank 14 and the urea water in the urea water tank 14 In order to exchange heat, the second and third valves V2 and V3 are opened and the first valve V1 is closed.
  • the first coolant is driven by the coolant pump 11 to heat exchange the urea water tank 14 through the engine coolant supply passage b, the open second valve V2 and the supply line 17.
  • the supply pipe 15 is supplied.
  • the urea water tank 14 as the urea water in the urea water tank 14 is mutually heat exchanged by the first cooling water supplied to the heat exchange pipe 15 in the urea water tank 14 to increase the temperature of the urea water. It is possible to maintain the temperature of the urea water in the set value.
  • the temperature of the first coolant moved from the heat exchange pipe 15 to the coolant pump 11 through the discharge line 21 and the engine coolant discharge passage d is controlled by the rotation of the cooling fan 10. Down by the main cooler 12 which is in heat exchange with the outside air sucked into the (13) side.
  • step S50 When the control by the step S50 is performed, the control process from step S20 to step S50 is repeated.
  • the first coolant and the second coolant of the additional coolant tank 18 are supplied to the heat exchange pipe 15 of the urea water tank 14 through the supply line 17, or the element.
  • the valve is opened and closed to discharge the first coolant and the second coolant from the heat exchange pipe 15 of the water tank 14 through the discharge line 21.
  • the first cooling water discharged through the discharge line 21 is switched to the second open position to move to the cooling water pump (11) It may be made of a two-way valve (23).
  • the temperature of the urea water detected in the urea water tank 14 by the temperature sensor exceeds a set value so that the second coolant of the additional coolant tank 18 is replaced with the urea water tank 14. If it is to be supplied to the heat exchange pipe 15 of the, the first three-way valve 22 and the second three-way valve 23 is switched to the first open position.
  • the second coolant of the additional coolant tank 18 may be switched to the coolant supply passage a, the water pump 19, and the first open position by driving the water pump 19. 22 and the supply line 17 is supplied to the heat exchange pipe 15 of the urea water tank 14. Therefore, since the second cooling water supplied to the heat exchange pipe 15 and the urea water in the urea water tank 14 are mutually heat exchanged, the temperature of the urea water can be lowered to a set value.
  • the second cooling water of the heat exchange pipe 15 which is heat-exchanged with the urea water in the urea water tank 14 is the discharge line 21, the second three-way valve 23 switched to the first open position, and the cooling water discharge. Passed through the passage (c) is moved to the auxiliary cooler 20.
  • the first cooling water to be supplied to the heat exchange pipe 15 of the urea tank 14 In this case, the first three-way valve 22 and the second three-way valve 23 are switched to the second open position.
  • the first coolant is supplied to the engine coolant supply passage (b), the water pump 19, the first three-way valve 22 and the supply line (2) driven by the coolant pump 11. 17 is supplied to the heat exchange pipe 15 of the urea water tank 14. Therefore, since the first cooling water supplied to the heat exchange pipe 15 and the urea water in the urea water tank 14 are mutually heat exchanged, the temperature of the urea water may be maintained at a set value.
  • the first cooling water of the heat exchange pipe (15) heat exchanged with the urea water in the urea water tank (14) is the discharge line (21), the second three-way valve (23) switched to the second open position, the engine
  • the coolant pump 11 is moved to the coolant pump 11 through the coolant discharge passage d.
  • the configuration except for the first three-way valve 22 and the second three-way valve 23 is cooling of the urea water shown in FIG. 1.
  • An engine 13 having a cooling fan 10, a cooling water pump 11, and a main cooler 12;
  • An auxiliary cooler 20 for dissipating heat of the second cooling water by mutually exchanging the second cooling water mutually heat-exchanged with the urea water in the urea water tank 14;
  • a temperature sensor (not shown) for sensing a temperature of urea water in the urea water tank 14;
  • control method of the urea water heating device for a construction machine comprising: a controller (not shown) to input the detection signal of the urea water in the urea water tank 14 detected by the temperature sensor;
  • the first valve V1 When the detected temperature of the urea water exceeds the atmospheric temperature, the first valve V1 is opened and the second and third valves V2 and V3 are closed, so that the second coolant of the additional coolant tank 18 is closed. Is supplied to the heat exchange pipe (15) of the urea water tank (14) through the cooling water supply passage (a), the water pump (19), the first valve (V1) and the supply line (17), Moving the second cooling water heat-exchanged with the urea water of the urea water tank (14) to the auxiliary cooler (20) through the discharge line (21) and the cooling water discharge passage (c) (S30);
  • the first valve 15 When the detected temperature of the urea water is equal to the atmospheric temperature, the first valve 15 is closed and the second and third valves V2 and V3 are opened to supply the first coolant to the engine coolant supply passage b. ), The first valve which is supplied to the heat exchange pipe 15 of the urea water tank 14 through the second valve 16 and the supply line 17 and heat exchanged with the urea water of the urea water tank 14. And moving the cooling water to the cooling water pump 11 through the discharge line 21, the third valve V3, and the engine cooling water discharge passage d.
  • the temperature of the urea water in the urea water tank 14 detected by the temperature sensor exceeds an atmospheric temperature (S20A), and the detected temperature of the urea water is atmospheric. Except for determining whether the temperature is below the temperature (S40A), since the configuration is the same as the control method of the cooling and heating apparatus of the urea water shown in FIG. 3, a detailed description thereof will be omitted and the same reference numerals will be indicated.
  • the equipment in order to reduce the nitrogen oxides in the exhaust gas discharged from the diesel engine, the equipment is continuously maintained by maintaining the temperature of the urea water in the urea water tank injected into the exhaust gas of the exhaust pipe at an optimum level. There is an effect that can be activated.

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Abstract

엔진으로부터 배출되는 배기가스 중의 질소산화물을 저감시키기 위해 배기가스에 분사되는 요소수의 냉각 및 히팅장치를 개시한다. 본 발명에 따른 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치에 있어서, 냉각팬, 냉각수 펌프 및 메인 쿨러가 구비되는 엔진; 요소수를 저장하고 제1냉각수 또는 제2냉각수가 순환되는 열교환용 배관이 내설되는 요소수탱크; 제2냉각수를 저장하는 추가 냉각수탱크; 추가 냉각수탱크의 제2냉각수를 열교환용 배관에 공급하기 위한 워터펌프; 제1냉각수와 제2냉각수를 공급라인을 통해 열교환용 배관에 공급하거나, 열교환용 배관으로부터 배출라인을 통해 배출되는 제1냉각수 및 제2냉각수를 냉각수 펌프 및 추가 냉각수탱크로 이동시키기 위해 개폐되는 밸브; 요소수 온도가 설정온도를 초과하는 경우 제2냉각수를 공급라인을 통해 열교환용 배관에 공급하고, 요소수의 온도가 설정온도 이하일 경우 제1냉각수를 공급라인을 통해 열교환용 배관에 공급하고, 밸브를 온,오프시키기 위한 컨트롤러;를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치를 제공한다.

Description

건설기계용 요소수의 냉각, 히팅장치 및 그 제어방법
본 발명은 요소수의 냉각 및 히팅장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 엔진으로부터 배출되는 배기가스 중의 질소산화물을 저감시키기 위해 배기가스에 분사되는 건설기계용 요소수의 냉각, 히팅장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
2014년 Tier-4 final의 디젤엔진 배기가스의 규제에 따라, 엔진의 배기파이프를 통해 배출되는 배기가스 중의 질소산화물(NOx)을 더욱 저감시키기 위해 배기파이프에 설치되는 요소수 분사기(urea injector)에 요소수탱크(urea tank)의 요소수를 요소수 펌프에 의해 공급하여 배기가스에 분사시킨다.
이로 인해, 상기 요소수(urea solution)와 선택적 환원 촉매(SCR; selective catalytic reduction)간의 촉매반응에 의해 배기가스 중의 질소산화물을 N₂와 H₂O로 변환시켜 질소산화물을 줄일 수 있게 된다.
한편, 상기 요소수는 물의 함유량이 많고, 어는점(freezing point)이 -11℃이기 때문에 외기 온도가 낮을 경우에는 상기 요소수탱크의 요소수를 상기 요소수 분사기에 공급시 요소수탱크 내의 요소수를 적절한 온도로 가열시키기 된다.
상기 요소수탱크로부터 상기 요소수 분사기에 공급되는 요소수의 온도가 설정온도보다 높을 경우에 요소수의 성분이 기화되어 심한 악취가 발생되고, 화학 반응과 비가역 화학적 파생물들을 발생시켜 부식성을 증가시키기 때문에 요소수 펌프 등 관련 부품들의 내구성에도 영향을 끼치게 된다.
이와 반대로, 상기 요소수탱크로부터 요소수 분사기에 공급되는 요소수의 온도가 설정온도보다 낮을 경우에는 요소수가 응고 되므로 상기 요소수 분사기에 의해 요소수를 배기파이프 내의 배기가스에 원활하게 분사시킬 수 없게 되는 문제점을 갖는다.
또한, 굴삭기와 같은 건설기계는 제자리에서 작업하거나 저속으로 움직이면서 작업을 하게 되므로, 빠른 속도로 주행을 하게 되어 외부 공기에 의해 요소수탱크가 냉각되는 트럭과 달리 열악한 조건에 노출되어 있다.
또한, 건설기계의 엔진 또는 유압 콤포넌트와 상호 열교환을 하게 되어 데워진 더운 공기가 요소수탱크에 영향을 미치게 되므로 요소수탱크 내의 요소수의 온도를 높이게 된다. 이로 인해 과열된 요소수의 온도를 감지하여 운전자에게 에러 메시지를 전달하고, 일정시간 경과후 장비를 더 이상 사용하지 못하도록 보호모드로 전환된다.
따라서, 요소수탱크의 요소수의 온도가 일정온도로 다운될 때 까지 장비를 가동하지 못해 작업성이 떨어지는 문제점을 갖는다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 요소수탱크 내의 요소수의 온도를 최적수준으로 유지하고, 요소수의 온도가 적정수준으로 유지되므로 장비를 연속적으로 가동시켜 작업성을 향상시킬 수 있도록 한 건설기계용 요소수 냉각 및 히팅장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉각팬, 냉각수 펌프 및 메인 쿨러가 구비되는 엔진;
요소수를 저장하고, 제1냉각수 또는 제2냉각수가 순환되는 열교환용 배관이 내설되는 요소수탱크;
상기 요소수탱크 내의 요소수를 냉각시키기 위한 제2냉각수를 저장하는 추가 냉각수탱크;
상기 추가 냉각수탱크의 제2냉각수를 상기 열교환용 배관에 공급하기 위한 워터펌프;
상기 냉각수 펌프의 구동에 의해 제1냉각수와 상기 워터펌프의 구동에 의해 상기 추가 냉각수탱크의 제2냉각수를 공급라인을 통해 상기 요소수탱크의 열교환용배관에 공급하거나, 상기 요소수탱크의 열교환용 배관으로부터 열교환된 후 배출라인을 통해 배출되는 제1냉각수 및 제2냉각수를 상기 냉각수 펌프 및 추가 냉각수탱크로 이동시키기 위해 개폐되는 밸브;
상기 요소수탱크 내의 요소수의 온도가 설정온도를 초과하는 경우 상기 추가 냉각수탱크의 제2냉각수를 상기 워터펌프에 의해 상기 밸브 및 공급라인을 통해 상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급하고, 상기 요소수탱크 내의 요소수의 온도가 설정온도 이하일 경우 상기 제1냉각수를 상기 냉각수 펌프에 의해 상기 밸브 및 공급라인을 통해 상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급하기 위해 상기 워터펌프 및 냉각수 펌프의 구동부에 구동신호를 입력하고, 상기 밸브를 온,오프시키기 위한 컨트롤러;를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치를 제공한다.
상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 냉각팬, 냉각수 펌프 및 메인 쿨러가 구비되는 엔진;
요소수를 저장하고, 제1냉각수 또는 제2냉각수가 순환되는 열교환용 배관이내설되는 요소수탱크;
상기 요소수탱크 내의 요소수를 냉각시키기 위한 제2냉각수를 저장하는 추가 냉각수탱크;
상기 추가 냉각수탱크의 제2냉각수를 상기 열교환용 배관에 공급하기 위한 워터펌프;
상기 요소수탱크 내의 요소수와 상호 열교환된 후 배출되는 제2냉각수를 외부공기와 상호 열교환시켜 제2냉각수의 열을 방출시키는 보조 쿨러;
상기 요소수탱크 내의 요소수의 온도를 감지하는 온도센서;
상기 추가 냉각수탱크의 제2냉각수를 공급라인을 통해 상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급하기 위한 제1밸브;
상기 제1냉각수를 상기 공급라인을 통해 상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급하기 위한 제2밸브;
상기 요소수탱크의 열교환용 배관으로부터 열교환된 제1냉각수 및 제2냉각수를 배출라인을 통해 배출하기 위한 제3밸브;
상기 온도센서에 의해 감지된 상기 요소수탱크 내의 요소수의 검출신호가 입력되는 컨트롤러;를 구비하는 건설기계용 요소수 히팅장치의 제어방법에 있어서:
상기 제1,2,3밸브의 닫힘상태 및 상기 워터펌프의 오프상태를 점검하는 단계;
상기 요소수탱크 내의 검출된 요소수의 온도가 설정온도를 초과하는지 여부를 판단하는 단계;
상기 요소수의 검출된 온도가 설정온도를 초과하는 경우 상기 제1밸브를 개방하고 상기 제2,3밸브를 폐쇄시켜, 상기 추가 냉각수탱크의 제2냉각수를 상기 제1밸브 및 공급라인을 통해 상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급하고, 상기 요소수탱크의 요소수와 열교환된 제2냉각수를 상기 배출라인을 통해 상기 보조 쿨러에 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 요소수 히팅장치의 제어방법을 제공한다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 배기가스 중의 질소산화물을 저감시키기 위해 배기파이프의 배기가스에 분사되는 요소수탱크 내의 요소수의 온도를 최적수준으로 유지함에 따라 요소수의 증발 또는 변질되는 것을 방지하고, 요소수를 배기파이프 내의 배기가스에 원활하게 분사시켜 질소산화물을 저감시키며, 값비싼 장비를 지속적으로 가동시켜 작업성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치의 도면,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치의 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치의 제어방법의 흐름도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치의 다른 제어방법의 흐름도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명〉
10; 냉각팬
11; 냉각수 펌프
12; 메인 쿨러
13; 엔진
14; 요소수탱크
15; 열교환용 배관
17; 공급라인
18; 추가 냉각수탱크
19; 워터펌프
20; 보조 쿨러
21; 배출라인
22; 제1삼방밸브
23; 제2삼방밸브
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건설기계용 요소수 냉각, 히팅장치 및 그 제어방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치의 도면이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치의 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치의 제어방법의 흐름도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치의 다른 제어방법의 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치는,
냉각팬(cooling fan)(10), 냉각수 펌프(engine coolant pump)(11) 및 메인 쿨러(12)가 디젤 엔진(13)에 장착된다.
요소수를 저장하는 요소수탱크(14)에 제1냉각수(엔진냉각수를 말함) 또는 제2냉각수(엔진냉각수의 온도보다 상대적으로 낮은 온도의 냉각수를 말함)가 순환되는 열교환(heat exchanger)용 배관(15)이 내설된다. 상기 요소수탱크(14)는 플라스틱재 또는 스테인레스스틸재로 형성될 수 있다.
상기 요소수탱크(14) 내의 요소수를 냉각시키기 위해 공급라인(17)을 통해 상기 열교환용 배관(15)에 공급되는 제2냉각수를 저장하는 추가 냉각수탱크(additional coolant tank)(18)가 냉각수 공급통로(a)를 통해 상기 공급라인(17)에 연결된다.
상기 추가 냉각수탱크(18)의 제2냉각수를 상기 냉각수 공급통로(a) 및 공급라인(17)을 통해 상기 열교환용 배관(15)에 공급하기 위한 워터펌프(19)가 상기 냉각수 공급통로(a)에 설치된다.
상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급되어 상기 요소수탱크(14) 내의 요소수와 상호 열교환된 후, 배출라인(21)을 통해 상기 추가 냉각수탱크(18)로 이동되는 제2냉각수를 외부공기와 열교환시키는 보조 쿨러(20)가 추가 냉각수탱크(18)와 배출라인(21) 사이의 냉각수 배출통로(c)에 설치된다.
상기 워터펌프(19)의 구동에 의해 상기 추가 냉각수탱크(18)의 제2냉각수를 냉각수 공급통로(a) 및 공급라인(17)을 통해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하기 위해 개폐되는 제1밸브(V1)가 냉각수 공급통로(a)에 설치된다.
상기 냉각수 펌프(11)의 구동에 의해 제1냉각수를 엔진냉각수 공급통로(b) 및 공급라인(17)을 통해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하기 위해 개폐되는 제2밸브(V2)가 엔진냉각수 공급통로(b)에 설치된다.
상기 요소수탱크(14)의 요소수와 열교환된 후 열교환용 배관(15)으로부터 배출라인(21)을 통해 배출되는 제1냉각수를 냉각수 펌프(11)에 이동시키고, 상기 요소수탱크(14)의 요소수와 열교환된 후 열교환용 배관(15)으로부터 배출라인(21) 및 냉각수 배출통로(c)를 통해 배출되는 제2냉각수를 상기 추가 냉각수탱크(18)로 이동시키기 위해 개폐되는 제3밸브(V3)가 엔진냉각수 배출통로(d)에 설치된다.
상기 요소수탱크(14) 내의 요소수의 온도가 설정온도(일 예로서 20∼60℃를 말함)를 초과하는 경우, 상기 워터펌프(19)의 구동에 의해 상기 추가 냉각수탱크(18)의 제2냉각수를 상기 냉각수 공급통로(a), 제1밸브(V1) 및 공급라인(17)을 통해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하거나,
상기 요소수탱크(14) 내의 요소수의 온도가 설정온도(일 예로서 3∼20℃를 말함) 이하일 경우, 상기 냉각수 펌프(11)의 구동에 의해 상기 제1냉각수를 상기 엔진냉각수 공급통로(b), 제2밸브(V2) 및 공급라인(17)을 통해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하기 위해, 상기 워터펌프(19) 및 냉각수 펌프(11)의 구동부(미 도시됨)에 구동신호를 입력하고, 상기 제1,2,3밸브(V1,V2,V3)를 온,오프시키기 위한 컨트롤러(미 도시됨)를 구비한다.
상기 제1밸브(V1)는
상기 추가 냉각수탱크(18)의 제2냉각수를 상기 워터펌프(19)의 구동에 의해 상기 냉각수 공급통로(a) 및 상기 공급라인(17)을 통해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급시 개방되고, 상기 제1냉각수를 상기 냉각수 펌프(11)의 구동에 의해 상기 엔진냉각수 공급통로(b), 제2밸브(V2) 및 공급라인(17)을 통과시켜 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급시 폐쇄되도록 형성된다.
상기 제2밸브(V2)는
상기 추가 냉각수탱크(18)의 제2냉각수를 상기 워터펌프(19)의 구동에 의해 상기 냉각수 공급통로(a) 및 상기 제1밸브(V1) 및 공급라인(17)을 통과시켜 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급시 폐쇄되고, 상기 제1냉각수를 상기 냉각수 펌프(11)의 구동에 의해 상기 엔진냉각수 공급통로(b) 및 상기 공급라인(17)을 통해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급시 개방되도록 형성된다.
상기 제3밸브(V3)는
상기 추가 냉각수탱크(18)의 제2냉각수를 상기 냉각수 공급통로(a), 상기 제1밸브(V1) 및 공급라인(17)을 통과시켜 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하기 위해 폐쇄될 경우, 상기 요소수탱크(14)의 상기 열교환용 배관(15)으로부터 열교환된 후 배출되는 제2냉각수를 상기 냉각수 배출통로(c)를 통해 상기 보조 쿨러(20)로 이동시키게 되며,
상기 제1냉각수를 상기 엔진냉각수 공급통로(b), 상기 제2밸브(V2) 및 공급라인(17)을 통과시켜 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하기 위해 개방될 경우, 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)으로부터 열교환된 후 배출라인(21)을 통해 배출되는 제1냉각수를 상기 엔진냉각수 배출통로(d)를 통해 상기 냉각수 펌프(11)로 이동시키도록 형성된다.
상기 제1,2,3밸브(V1,V2,V3)는
상기 공급라인(17)에 선택적으로 연결되는 냉각수 공급통로(a) 및 엔진냉각수 공급통로(b)와, 상기 배출라인(21)에 연결되는 엔진냉각수 배출통로(d)를 폐쇄시키는 초기상태와, 전기적신호의 인가시 상기 냉각수 공급통로(a), 엔진냉각수 공급통로(b) 및 엔진냉각수 배출통로(d)를 개방시키기 위해 온(ON) 상태로 절환되는 솔레노이드밸브가 사용될 수 있다.
도면에는 미 도시되었으나, 상기 요소수탱크(14)는
상기 요소수탱크(14) 내의 요소수의 온도를 감지하여 검출신호를 상기 컨트롤러에 입력하는 온도센서를 구비할 수 있다. 상기 요소수탱크(14)의 내부에서 온도센서의 장착 위치는 당해 기술분야에서 당업자가 변경할 수 있다.
상기 보조 쿨러(20)는
상기 냉각팬(10)의 구동에 의해 상기 메인 쿨러(12)에 공급되는 외부공기의 온도보다 낮은 온도의 외부공기와 상호 열교환에 의해 냉각될 수 있도록 상기 메인 쿨러(12)의 앞쪽에 배치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치의 제어방법은,
냉각팬(10), 냉각수 펌프(11) 및 메인 쿨러(12)가 구비되는 엔진(13);
요소수를 저장하고, 제1냉각수(엔진냉각수를 말함) 또는 제2냉각수(엔진냉각수의 온도보다 상대적으로 낮은 온도의 냉각수를 말함)가 순환되는 열교환용 배관(15)이 내설되는 요소수탱크(14);
상기 요소수탱크(14) 내의 요소수를 냉각시키기 위한 상기 제2냉각수를 저장하는 추가 냉각수탱크(18);
상기 추가 냉각수탱크(18)의 제2냉각수를 상기 공급라인(17)을 통해 상기 열교환용 배관(15)에 공급하기 위한 워터펌프(19);
상기 요소수탱크(14) 내의 요소수와 상호 열교환된 후 상기 열교환용 배관(15)으로부터 배출라인(21)을 통해 추가 냉각수탱크(18)로 배출되는 제2냉각수를 외부공기와 상호 열교환시켜 제2냉각수의 열을 다운시키는 보조 쿨러(20);
상기 요소수탱크(14) 내의 요소수의 온도를 감지하는 온도센서(미 도시됨);
상기 추가 냉각수탱크(18)의 제2냉각수를 공급라인(17)을 통해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하기 위해 개폐되는 제1밸브(V1);
상기 제1냉각수를 상기 공급라인(17)을 통해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하기 위해 개폐되는 제2밸브(V2);
상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)으로부터 열교환된 제1냉각수 및 제2냉각수를 배출라인(21)을 통해 추가 냉각수탱크(18) 및 냉각수 펌프(11)로 배출하기 위해 개폐되는 제3밸브(V3);
상기 온도센서에 의해 감지된 상기 요소수탱크(14) 내의 요소수의 검출신호가 입력되는 컨트롤러(미 도시됨);를 구비하는 건설기계용 요소수 히팅장치의 제어방법에 있어서:
상기 제1,2,3밸브(V1,V2,V3)의 닫힘상태 및 상기 워터펌프(19)의 오프(OFF)상태를 점검하는 단계(S10);
상기 온도센서에 의해 감지된 상기 요소수탱크(14) 내의 요소수의 온도가 설정온도를 초과하는지 여부를 판단하는 단계(S20);
상기 요소수의 검출된 온도가 설정온도(일 예로서 20∼60℃를 말함)를 초과하는 경우 상기 제1밸브(V1)를 개방하고 상기 제2,3밸브(V2,V3)를 폐쇄시켜, 상기 추가 냉각수탱크(18)의 제2냉각수를 상기 냉각수 공급통로(a), 상기 워터펌프(19), 상기 제1밸브(V1) 및 공급라인(17)을 통해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하고, 상기 요소수탱크(14)의 요소수와 열교환된 제2냉각수를 상기 배출라인(21) 및 냉각수 배출통로(c)를 통해 상기 보조 쿨러(20)에 이동시키는 단계(S30);
상기 온도센서에 의해 감지된 요소수의 온도가 설정온도(일 예로서 3∼20℃를 말함) 이하인지 여부를 판단하는 단계(S40);
상기 요소수의 검출된 온도가 설정온도 이하일 경우 상기 제1밸브(V1)를 폐쇄하고 상기 제2,3밸브(V2,V3)를 개방시켜, 상기 제1냉각수를 상기 엔진냉각수 공급통로(b), 상기 제2밸브(V2) 및 공급라인(17)을 통해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하고, 상기 요수수탱크(14)의 요소수와 열교환된 제1냉각수를 상기 배출라인(21), 제3밸브(V3) 및 엔진냉각수 배출통로(d)를 통해 상기 냉각수 펌프(11)에 이동시키는 단계(S50);를 포함한다.
전술한 구성에 따르면, S10에서와 같이, 상기 제1,2,3밸브(V1,V2,V3)의 닫힘상태 및 상기 워터펌프(19)의 오프(OFF)상태를 점검하되, 상기 제1,2,3밸브(V1,V2,V3)가 닫힌상태이고 상기 워터펌프(19)가 오프상태일 경우 요소수의 냉각 및 히팅장치의 정상적인 가동조건으로 판단하여 S20으로 진행하고, 요소수의 냉각 및 히팅장치의 비정상적인 가동조건으로 판단되는 경우 S15로 진행한다.
상기 비정상적인 가동조건이라 함은 상기 워터펌프(19), 제1,2,3밸브(V1,V2,V3) 및 온도센서로부터의 동작신호가 상기 컨트롤러에 입력되지않는 고장생태를 의미한다.
S15에서와 같이, 요소수의 냉각 및 히팅장치의 비정상적인 가동조건일 경우에 운전자에게 표시창(미 도시됨)을 통해 에러 메시지(error message)를 전달하여 해당 부품을 점검,확인할 수 있도록 한다.
S20에서와 같이, 장비의 가동에 따라 장비에서 발생되는 열에 의해 상기 요소수탱크(14)의 내부 온도가 상승되므로 요소수의 온도 또한 상승하게 된다. 이때 상기 요소수탱크(14)의 내부에 설치된 온도센서에 의해 감지된 상기 요소수탱크(14) 내의 요소수의 온도에 대한 검출신호는 상기 컨트롤러에 입력된다.
따라서, 상기 컨트롤러에 의해 요소수탱크(14) 내의 요소수의 검출된 온도가 설정온도를 초과하는지 여부를 판단하되, 요소수의 온도가 설정온도를 초과하는 경우 S30으로 진행하고, 요소수의 온도가 설정온도를 초과하지 않은 경우 요소수탱크(14) 내의 요소수의 온도가 설정온도를 초과하는지 판단하는 과정을 반복한다.
S30에서와 같이, 상기 요소수의 검출된 온도가 설정온도를 초과한 경우, 상기 추가 냉각수탱크(18)의 제2냉각수를 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하여 요소수탱크(14) 내의 요소수와 열교환시키기 위해 상기 제1밸브(V1)를 개방하고 상기 제2,3밸브(V2,V3)를 폐쇄시킨다.
따라서, 상기 워터펌프(19)의 구동에 의해 추가 냉각수탱크(18)의 제2냉각수를 상기 냉각수 공급통로(a), 개방된 제1밸브(V1) 및 공급라인(17)을 통해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하게 된다.
상기 열교환용 배관(15)에 공급되는 제2냉각수와 상기 요소수탱크(14) 내의 요소수의 상호 열교환에 의해 요소수의 온도를 설정값을 초과하지 않도록 다운시킨다. 상기 요소수탱크(14) 내의 요소수와 열교환된 상기 열교환용 배관(15)의 제2냉각수는 상기 배출라인(21) 및 냉각수 배출통로(c)를 통해 상기 보조 쿨러(20)에 이동된다. 이때 닫힌상태인 상기 제3밸브(V3)에 의해 상기 엔진냉각수 배출통로(d)는 닫힌상태를 유지하게 된다.
따라서, 상기 열교환용 배관(15)으로부터 상기 배출라인(21) 및 냉각수 배출통로(c)를 통해 상기 보조 쿨러(20)에 이동된 제2냉각수는 상기 냉각팬(10)의 회전에 의해 엔진(13)측으로 흡입되는 외부공기와 상호 열교환을 하게 되므로 냉각수의 온도를 다운시킬 수 있다. 상기 보조 쿨러(20)에 의해 외부공기와 열교환된 제2냉각수는 상기 냉각수 공급통로(a)를 통해 추가 냉각수탱크(18)로 이동된다.
S40에서와 같이, 상기 컨트롤러에 의해 요소수탱크(14) 내의 요소수의 온도가 설정온도 이하인지 여부를 판단하되, 요소수의 검출된 온도가 설정온도 이하일 경우 S50으로 진행하고, 요소수의 검출된 온도가 설정온도 이상일 경우 요소수탱크(14) 내의 요소수의 온도가 설정온도 이하인지 판단하는 과정을 반복한다.
S50에서와 같이, 상기 요소수의 검출된 온도가 설정온도 이하일 경우, 상기 제1냉각수를 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하여 요소수탱크(14) 내의 요소수와 열교환시키기 위해 상기 제2,3밸브(V2,V3)를 개방하고 상기 제1밸브(V1)를 폐쇄시킨다.
따라서, 상기 냉각수펌프(11)의 구동에 의해 제1냉각수를 상기 엔진냉각수 공급통로(b), 개방된 제2밸브(V2) 및 공급라인(17)을 통해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하게 된다.
상기 요소수탱크(14) 내의 열교환용 배관(15)에 공급되는 제1냉각수에 의해 상기 요소수탱크(14) 내의 요소수를 상호 열교환시켜 요소수의 온도를 높임에 따라 상기 요소수탱크(14) 내의 요소수의 온도를 설정값으로 유지할 수 있게 된다.
상기 요소수탱크(14) 내의 요소수와 열교환된 상기 열교환용 배관(15)의 제1냉각수는 상기 배출라인(21), 개방된 제3밸브(V3) 및 엔진냉각수 배출통로(d)를 통해 상기 냉각수펌프(11)에 이동된다.
상기 열교환용 배관(15)으로부터 상기 배출라인(21) 및 엔진냉각수 배출통로(d)를 통해 상기 냉각수 펌프(11)에 이동된 제1냉각수의 온도는 상기 냉각팬(10)의 회전에 의해 엔진(13)측으로 흡입되는 외부공기와 상호 열교환을 하게 되는 상기 메인 쿨러(12)에 의해 다운 된다.
상기 S50단계에 의한 제어가 수행되는 경우 상기 S20단계부터 S50단계까지의 제어과정을 반복하게 된다.
도 2를 참조하면, 상기 제1냉각수와 추가 냉각수탱크(18)의 제2냉각수를 상기 공급라인(17)을 통해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하거나, 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)으로부터 배출라인(21)을 통해 제1냉각수 및 제2냉각수를 배출시키기 위해 개폐되는 밸브는
상기 추가 냉각수탱크(18)의 제2냉각수를 상기 워터펌프(19)의 구동에 의해 상기 공급라인(17)을 통해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하기 위해 제1개방위치로 전환되고, 상기 제1냉각수를 상기 냉각수 펌프(11)의 구동에 의해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하기 위해 제2개방위치로 전환되는 제1삼방밸브(22)와,
상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)으로부터 열교환된 후 상기 배출라인(21)을 통해 배출되는 제2냉각수를 상기 보조 쿨러(20)로 이동시키기 위해 제1개방위치로 전환되고, 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)으로부터 열교환된 후 상기 배출라인(21)을 통해 배출되는 제1냉각수를 상기 냉각수 펌프(11)로 이동시키기 위해 제2개방위치로 전환되는 제2삼방밸브(23)로 이루어질 수 있다.
전술한 구성에 따르면, 상기 온도센서에 의해 상기 요소수탱크(14) 내의 검출된 요소수의 온도가 설정값을 초과하여 상기 추가 냉각수탱크(18)의 제2냉각수를 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급해야 될 경우, 상기 제1삼방밸브(22)와 상기 제2삼방밸브(23)는 제1개방위치로 전환된다.
따라서, 상기 추가 냉각수탱크(18)의 제2냉각수는 상기 워터펌프(19)의 구동에 의해 상기 냉각수 공급통로(a), 워터펌프(19), 제1개방위치로 전환된 제1삼방밸브(22) 및 공급라인(17)을 통해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급된다. 따라서 상기 열교환용 배관(15)에 공급되는 제2냉각수와 요소수탱크(14) 내의 요소수는 상호 열교환을 하게 되므로 요소수의 온도를 설정값으로 다운시킬 수 있다.
상기 요소수탱크(14) 내의 요소수와 열교환된 상기 열교환용 배관(15)의 제2냉각수는 상기 배출라인(21), 제1개방위치로 전환된 상기 제2삼방밸브(23), 냉각수 배출통로(c)를 통과하여 상기 보조 쿨러(20)로 이동된다.
한편, 상기 온도센서에 의해 상기 요소수탱크(14) 내의 검출된 요소수의 온도가 설정값 이하인 경우, 상기 제1냉각수를 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급해야될 경우, 상기 제1삼방밸브(22)와 제2삼방밸브(23)는 제2개방위치로 전환된다.
따라서, 상기 제1냉각수는 상기 냉각수 펌프(11)의 구동에 의해 상기 엔진냉각수 공급통로(b), 워터펌프(19), 제2개방위치로 전환된 제1삼방밸브(22) 및 공급라인(17)을 통해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급된다. 따라서 상기 열교환용 배관(15)에 공급되는 제1냉각수와 요소수탱크(14) 내의 요소수는 상호 열교환을 하게 되므로 요소수의 온도를 높여 설정값으로 유지할 수 있다.
한편, 상기 요소수탱크(14) 내의 요소수와 열교환된 상기 열교환용 배관(15)의 제1냉각수는 상기 배출라인(21), 제2개방위치로 전환된 제2삼방밸브(23), 엔진냉각수 배출통로(d)를 통과하여 상기 냉각수 펌프(11)로 이동된다.
전술한 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 의한 요소수의 냉각 및 히팅장치에서 상기 제1삼방밸브(22) 및 제2삼방밸브(23)를 제외한 구성은, 도 1에 도시된 요소수의 냉각 및 히팅장치의 구성과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하고 동일한 도면부호를 표기한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치의 다른 제어방법은,
냉각팬(10), 냉각수 펌프(11) 및 메인 쿨러(12)가 구비되는 엔진(13);
요소수를 저장하고, 제1냉각수(엔진냉각수를 말함) 또는 제2냉각수(엔진냉각수의 온도보다 상대적으로 낮은 온도의 냉각수를 말함)가 순환되는 열교환용 배관(15)이 내설되는 요소수탱크(14);
상기 요소수탱크(14) 내의 요소수를 냉각시키기 위한 제2냉각수를 저장하는 추가 냉각수탱크(18);
상기 추가 냉각수탱크(18)의 제2냉각수를 상기 열교환용 배관(15)에 공급하기 위한 워터펌프(19);
상기 요소수탱크(14) 내의 요소수와 상호 열교환된 제2냉각수를 외부공기와 상호 열교환시켜 제2냉각수의 열을 방출시키는 보조 쿨러(20);
상기 요소수탱크(14) 내의 요소수의 온도를 감지하는 온도센서(미 도시됨);
상기 추가 냉각수탱크(18)의 제2냉각수를 공급라인(17)을 통해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하기 위한 제1밸브(V1);
상기 제1냉각수를 상기 공급라인(17)을 통해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하기 위한 제2밸브(V2);
상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)으로부터 열교환된 제1냉각수 및 제2냉각수를 배출라인(21)을 통해 배출하기 위한 제3밸브(V3);
상기 온도센서에 의해 감지된 상기 요소수탱크(14) 내의 요소수의 검출신호가 입력되는 컨트롤러(미 도시됨);를 구비하는 건설기계용 요소수 히팅장치의 제어방법에 있어서:
상기 제1,2,3밸브(V1,V2,V3)의 닫힘상태 및 상기 워터펌프(19)의 오프상태를 점검하는 단계(S10);
상기 요소수탱크(14) 내의 검출된 요소수의 온도가 대기온도를 초과하는지 여부를 판단하는 단계(S20A);
상기 요소수의 검출된 온도가 대기온도를 초과하는 경우 상기 제1밸브(V1)를 개방하고 상기 제2,3밸브(V2,V3)를 폐쇄시켜, 상기 추가 냉각수탱크(18)의 제2냉각수를 상기 냉각수 공급통로(a), 상기 워터펌프(19), 상기 제1밸브(V1) 및 공급라인(17)을 통해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하고, 상기 요소수탱크(14)의 요소수와 열교환된 제2냉각수를 상기 배출라인(21) 및 냉각수 배출통로(c)를 통해 상기 보조 쿨러(20)에 이동시키는 단계(S30);
상기 요소수의 검출된 온도가 대기온도와 동일한지 여부를 판단하는 단계(S40A);
상기 요소수의 검출된 온도가 대기온도와 동일한 경우 상기 제1밸브(15)를 폐쇄하고 상기 제2,3밸브(V2,V3)를 개방시켜, 상기 제1냉각수를 상기 엔진냉각수 공급통로(b), 상기 제2밸브(16) 및 공급라인(17)을 통해 상기 요소수탱크(14)의 열교환용 배관(15)에 공급하고, 상기 요소수탱크(14)의 요소수와 열교환된 제1냉각수를 상기 배출라인(21), 제3밸브(V3) 및 엔진냉각수 배출통로(d)를 통해 상기 냉각수 펌프(11)에 이동시키는 단계(S50);를 포함한다.
전술한 구성에 의하면, 상기 온도센서에 의해 검출된 상기 요소수탱크(14) 내의 요소수의 온도가 대기온도를 초과하는지 여부를 판단하는 단계(S20A)와, 상기 요소수의 검출된 온도가 대기온도 이하인지 여부를 판단하는 단계(S40A)를 제외한 구성은, 도 3에 도시된 요소수의 냉각 및 히팅장치의 제어방법과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하고, 동일한 도면부호를 표기한다.
여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 디젤엔진으로부터 배출되는 배기가스 중의 질소산화물을 저감시키기 위해 배기파이프의 배기가스에 분사되는 요소수탱크 내의 요소수의 온도를 최적수준으로 유지하여 장비를 지속적으로 가동시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 냉각팬, 냉각수 펌프 및 메인 쿨러가 구비되는 엔진;
    요소수를 저장하고, 제1냉각수 또는 제2냉각수가 순환되는 열교환용 배관이 내설되는 요소수탱크;
    상기 요소수탱크 내의 요소수를 냉각시키기 위한 상기 제2냉각수를 저장하는 추가 냉각수탱크;
    상기 추가 냉각수탱크의 제2냉각수를 상기 열교환용 배관에 공급하기 위한 워터펌프;
    상기 냉각수 펌프의 구동에 의해 제1냉각수와 상기 워터펌프의 구동에 의해 상기 추가 냉각수탱크의 제2냉각수를 공급라인을 통해 상기 요소수탱크의 열교환용배관에 공급하거나, 상기 요소수탱크의 열교환용 배관으로부터 열교환된 후 배출라인을 통해 배출되는 제1냉각수 및 제2냉각수를 상기 냉각수 펌프 및 추가 냉각수탱크로 이동시키기 위해 개폐되는 밸브;
    상기 요소수탱크 내의 요소수의 온도가 설정온도를 초과하는 경우 상기 추가 냉각수탱크의 제2냉각수를 상기 워터펌프에 의해 상기 밸브 및 공급라인을 통해 상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급하고, 상기 요소수탱크 내의 요소수의 온도가 설정온도 이하일 경우 상기 제1냉각수를 상기 냉각수 펌프에 의해 상기 밸브 및 공급라인을 통해 상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급하기 위해 상기 워터펌프 및 냉각수 펌프의 구동부에 구동신호를 입력하고, 상기 밸브를 온,오프시키기 위한 컨트롤러;를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급되어 상기 요소수탱크 내의 요소수와 상호 열교환된 후 상기 추가 냉각수탱크로 이동되는 제2냉각수를 외부공기와 상호 열교환에 의해 제2냉각수의 열을 방출시키는 보조 쿨러를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 밸브는
    상기 추가 냉각수탱크의 제2냉각수를 상기 워터펌프에 의해 상기 공급라인을 통해 상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급시 개방되고, 상기 제1냉각수를 상기 냉각수 펌프에 의해 상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급시 폐쇄되는 제1밸브와,
    상기 추가 냉각수탱크의 제2냉각수를 상기 제1밸브 및 공급라인을 통과시켜 상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급시 폐쇄되고, 상기 제1냉각수를 상기 냉각수 펌프에 의해 상기 공급라인을 통해 상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급시 개방되는 제2밸브와,
    상기 추가 냉각수탱크의 제2냉각수를 상기 제1밸브 및 공급라인을 통과시켜 상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급하기 위해 폐쇄될 경우 상기 열교환용 배관으로부터 열교환된 후 배출되는 제2냉각수를 상기 보조 쿨러로 이동시키며, 상기 제1냉각수를 상기 제2밸브 및 공급라인을 통과시켜 상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급하기 위해 개방될 경우 상기 요소수탱크의 열교환용 배관으로부터 열교환된 후 배출라인을 통해 배출되는 제1냉각수를 상기 냉각수 펌프로 이동시키는 제3밸브로 이루어진 것을 특징으로 하는 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1,2,3밸브는
    상기 공급라인에 선택적으로 연결되는 냉각수 공급통로 및 엔진냉각수 공급통로와, 상기 배출라인에 연결되는 엔진냉각수 배출통로를 폐쇄시키는 초기상태와, 전기적신호의 인가시 상기 냉각수 공급통로, 엔진냉각수 공급통로 및 엔진냉각수 배출통로를 개방시키기 위해 온 상태로 절환되는 솔레노이드밸브인 것을 특징으로 하는 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 요소수탱크는
    상기 요소수탱크 내의 요소수의 온도를 감지하여 검출신호를 상기 컨트롤러에 입력하는 온도센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 밸브는
    상기 추가 냉각수탱크의 제2냉각수를 상기 워터펌프에 의해 상기 공급라인을 통해 상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급하기 위해 제1개방위치로 전환되고, 상기 제1냉각수를 상기 냉각수 펌프에 의해 상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급하기 위해 제2개방위치로 전환되는 제1삼방밸브와,
    상기 요소수탱크의 열교환용 배관으로부터 열교환된 후 상기 배출라인을 통해 배출되는 제2냉각수를 상기 보조 쿨러로 이동시키기 위해 제1개방위치로 전환되고, 상기 요소수탱크의 열교환용 배관으로부터 열교환된 후 상기 배출라인을 통해 배출되는 제1냉각수를 상기 냉각수 펌프로 이동시키기 위해 제2개방위치로 전환되는 제2삼방밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 보조 쿨러는
    상기 냉각팬의 구동에 의해 상기 메인 쿨러에 공급되는 외부공기의 온도보다 낮은 온도의 외부공기와 상호 열교환에 의해 냉각될 수 있도록 상기 메인 쿨러의 앞쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1냉각수는 엔진냉각수 이고, 상기 제2냉각수는 엔진냉각수의 온도보다 상대적으로 낮은 온도의 냉각수인 것을 특징으로 하는 건설기계용 요소수의 냉각 및 히팅장치.
  9. 냉각팬, 냉각수 펌프 및 메인 쿨러가 구비되는 엔진;
    요소수를 저장하고, 제1냉각수 또는 제2냉각수가 순환되는 열교환용 배관이 내설되는 요소수탱크;
    상기 요소수탱크 내의 요소수를 냉각시키기 위한 제2냉각수를 저장하는 추가 냉각수탱크;
    상기 추가 냉각수탱크의 제2냉각수를 상기 열교환용 배관에 공급하기 위한 워터펌프;
    상기 요소수탱크 내의 요소수와 상호 열교환된 후 배출되는 제2냉각수를 외부공기와 상호 열교환시켜 제2냉각수의 열을 방출시키는 보조 쿨러;
    상기 요소수탱크 내의 요소수의 온도를 감지하는 온도센서;
    상기 추가 냉각수탱크의 제2냉각수를 공급라인을 통해 상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급하기 위한 제1밸브;
    상기 제1냉각수를 상기 공급라인을 통해 상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급하기 위한 제2밸브;
    상기 요소수탱크의 열교환용 배관으로부터 열교환된 제1냉각수 및 제2냉각수를 배출라인을 통해 배출하기 위한 제3밸브;
    상기 온도센서에 의해 감지된 상기 요소수탱크 내의 요소수의 검출신호가 입력되는 컨트롤러;를 구비하는 건설기계용 요소수 히팅장치의 제어방법에 있어서:
    상기 제1,2,3밸브의 닫힘상태 및 상기 워터펌프의 오프상태를 점검하는 단계;
    상기 요소수탱크 내의 검출된 요소수의 온도가 설정온도를 초과하는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 요소수의 검출된 온도가 설정온도를 초과하는 경우 상기 제1밸브를 개방하고 상기 제2,3밸브를 폐쇄시켜, 상기 추가 냉각수탱크의 제2냉각수를 상기 제1밸브 및 공급라인을 통해 상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급하고, 상기 요소수탱크의 요소수와 열교환된 제2냉각수를 상기 배출라인을 통해 상기 보조 쿨러에 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 요소수 히팅장치의 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 요소수의 검출된 온도가 설정온도 이하일 경우 상기 제1밸브를 폐쇄하고 상기 제2,3밸브를 개방시켜, 상기 제1냉각수를 상기 제2밸브 및 공급라인을 통해 상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급하고, 상기 요수수탱크의 요소수와 열교환된 제1냉각수를 상기 배출라인 및 제3밸브를 통해 상기 냉각수 펌프에 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 요소수 히팅장치의 제어방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 설정온도는 대기온도로 함을 특징으로 하는 건설기계용 요소수 히팅장치의 제어방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 요소수의 검출된 온도가 대기온도와 동일한 경우 상기 제1밸브를 폐쇄하고 상기 제2,3밸브를 개방시켜, 상기 제1냉각수를 상기 제2밸브 및 공급라인을 통해 상기 요소수탱크의 열교환용 배관에 공급하고, 상기 요소수탱크의 요소수와 열교환된 제1냉각수를 상기 배출라인 및 제3밸브를 통해 상기 냉각수 펌프에 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 요소수 히팅장치의 제어방법.
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