KR0119468B1 - 파워트레인 제어장치 - Google Patents

Abstract

스로틀엑추에이터의 제어 이상시의 폭주를 방지하는 동시에 한정된 엔진 출력범위에서 백업운전을 가능케 하고, 엔진출력토크의 저하가 커버되어 저차속의 영역에서 가속이나 등판성능이 실용주행에 큰 지장이 없는 레벨로 개선될 수 있는 파워트레인 제어장치를 얻는다.

액셀개도센서(8)에 의한 액셀개도신호에 따라 제어장치(10)에 의해 스로틀 밸브(2)의 개도를 전기적으로 제어하는 동시에, 이 스로틀 밸브 제어계가 고장이 나서 완전폐쇄상태가 되었을 때는 상기 스로틀 밸브(2)를 바이패스하는 바이패스로(12)에 설치한 바이패스제어밸브(13)의 개도를 제어해서 보조공기량을 상기 액셀개도신호에 따라 제어함으로써 백업제어를 한다.

그리고 백업제어운전의 작동 중에는 자동변속기(20)의 차속에 따른 변속시프트패턴을 저속기어측으로 변경한다.

Description

파워트레인 제어장치

제1도는 이 발명의 한 실시예에 관한 구성도.

제2도는 이 발명의 제어동작을 표시하는 플로차트.

제3도는 제2도의 제어동작에 따른 바이패스 제어밸브의 개도 특성도.

제4도는 제2도의 제어동작에 따른 엔진출력토크의 특성도.

제5도는 제2도의 제어동작에 따란 변속시프트패턴도.

제6도는 종래예의 구성도.

제7도는 종래예의 제어동작을 표시하는 플로차트.

제8도는 종래예의 스로틀액추에이터 제어시의 스로틀개도 특성도.

제9도는 종래예의 스로틀액추에이터 제어시의 출력토크 특성도.

제10도는 종래예의 이상시 동작을 표시하는 플로차트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 엔진 2 : 스로틀 밸브

3 : 스로틀액추에이터 6 : 스로틀개도센서

8 : 액셀개도센서 9 : 회전 센서

10 : 제어장치 11 : 부하센서

12 : 바이패스로 20 : 자동변속기

13 : 바이패스 제어밸브 21 : 변속기 제어장치

이 발명은, 자동차 엔진의 흡입공기량 조절용 스로틀 밸브를 전기적으로 제어하는 파워트레인 제어장치에 관한 것으로, 특히 페일세이프 및 고장시의 백업 운전에 관한 것이다.

가솔린 엔진의 흡입공기량은, 일반적으로 스로틀 밸브를 액셀페달과 기계적으로 연동시켜서 개폐함으로써 조절되고 있으나, 최근 운전감각의 향상이나 정속주행용 액추에이터와의 공용화 및 차량적재의 레이아웃성의 향상을 목적으로 해서 스로틀밸브를 전기제어 액추에이터를 사용해 개폐제어하는 소위 드라이브 바이와이어가 일부실용화 되어 있다.

제6도는 종랴의 파워트레인 제어장치를 표시하는 구성도이다.

도면 중 제1도는 엔진, 제2도는 엔진(1)의 흡입공기량을 스로틀밸브, 3은 스로틀 밸브(2)를 구동하는 액추에이터로 직류모터 또는 스텝핑모터 등으로 구성된다.

제4도는 스로틀 액추에이터(3)와 스로틀 밸브(2)를 결합하기 위한 샤프트이다.

제5도는 스로틀 밸브(2)를 폐쇄측으로 작용시키는 리턴스프링, 제6도는 스로틀 밸브(2)의 개도를 검출하는 스로틀 개도센서, 제7도는 액셀페달, 제8도는 액셀페달의 개도를 검출하는 액셀개도센서, 제9도는 엔진(1)의 회전수신호를 표시하는 회전센서, 제10도는 이들의 센서출력에 따라 스로틀액추에이터(3)를 구동제어하는 제어장치이다.

상기의 구성에서, 스로틀액추에이터(3)의 제어는 제7도에 표시하는 플로차트의 순서에 따라 시행된다.

또 이하에 설명하는 플로차트의 연산이나 조건판정 등은 제어장치(10)내에 설치된 마이크로 컴퓨터에 의해 시행되나, 그 구성은 널리 알려져 있으므로 여기서는 생략한다.

우선 스텝S71에서는 액셀페달(7)에 연동해서 출력이 변화하는 액셀개도센서(8)의 값 α를 판독하고, 스텝 S72에서 목표스로틀개도 θs를 연산한다.

이 연산은 미리 설정된 액셀개도에 대한 스로틀개도의 함수 θs=f(d,Ne)에 따라 시행된다.

액셀개도 α와 스로틀개도의 목표치 θs의 관계는 액셀개도에 대한 차량의 동력 성능을 어떻게 설정하는가에 따라 달라지나, 일반적인 예로서 제8도와 같은 특성이 있다.

제8도의 성곡선(a)은 액셀개도 d에 대해 스로틀개도 θs를 비례적으로 변화시켰을 때이나, 이에 대해 본 실시예에서는 특성곡선(b)과 같은 액셀개도 α의 저개도영역에서의 스로틀개도 θs의 변화를 서서히 하고 있다.

이 목적은 출발시나 저속주행시에 흡입공기량의 변화가 크면, 쇼크나 미조정이 잘 안된다는 현상을 개선하는 데 있다.

한편 제9도와 같이 엔진의 출력토크는 엔진의 회전수에 대해 똑같지 않고, 저회전이나 고회전영역에서는 저하한다.

따라서, 도면 중의 「개도보정계수」에서 제8도에 표시하는 곡선(b)를 보정해 주면 엔진 회전수 영역에 의한 출력 토크부족의 느낌을 개선할 수가 있다.

이상과 같은 액셀개도 α에 대한 스로틀개도 θs의 제어특성은 일예에 불과하고, 차량의 성격(매끄럼 및 스포츠 감)에 의해, 또 엔진의 성능상의 이유로부터 다른 경우도 있다.

상기와 같이 해서 목표 스로틀개도 θs를 구한 후, 스텝 S7에서 실 스로틀개도 θr를 스로틀개도센서(6)로 판독하고, 스텝 S74에서 목표스로틀개도 θs와 실 스로틀개도 θr와의 편차량 e를 산출하고, 실스로틀개도가 낮을 때는, 스텝 S75에서 스로틀액추에이터(3)를 편차량 e에 따라서 개방측에 구동하고, 실스로틀개도 θr가 높을 때는 스텝 S76에서 스로틀액추에이터(3)를 폐쇄측으로 구동한다.

이상 설명한 바와 같이, 스로틀액추에이터(3)를 사용해서 스로틀밸브(2)의 개도를 개폐함으로써, 자유도가 높은 제어가 가능하게 되고 또 차속신호를 피드백함으로써 정속주행장치의 기능을 부가하는 것도 가능하다.

그러나, 스로틀밸브(2)를 전기적으로 제어하면, 종래의 액셀페달(7)로 기계적으로 연동해서 개폐하는 경우와 달리, 스로틀액추에이터(3)나 제어장치(10) 등의 고장에 의해 스로틀밸브(2)가 작동하지 않게 되고, 차량의 폭주를 초래하는 경우도 있을 수 있으므로, 페일세이프가 극히 중요하다.

제10도는 스로틀액추에이터(3)의 제어계가 이상인지 여부를 판정과, 판정 후의 처치의 동작의 일예를 표시하는 플로차트이다.

우선 스텝 S101에서 액셀개도 α와 실스로틀개도 θr과의 개도편차 β를 구한다.

이 양자의 관계는 상술한 바와 같이 소정의 함수로 결정되나, 정상이면 어느 정도 이상의 차가 생기는 일은 없으므로 미리 정한 값 이상의 편차의 경우에 실스로틀개도 θr가 이상이라고 판정할 수 있다.

다음으로, 스텝 S102에서 개도편차 β가 소정치 β₁보다 클 때는 스로틀제어계의 이상에 의해 폭주할 위험이 있으므로, 스로틀액추에이터(3)의 구동을 정지하도록 전원공급을 정지한다.

구동을 정지하면, 리턴스프링(5)에 의해 스로틀밸브(2)는 완전폐쇄측으로 되돌아 간다.

또, 개도편차 β가 β₁보다 작을 때에는 스로틀액추에이터(3)를 통상제어한다(스텝 S104). 스로틀엑추에이터(3)에 내장된 감속기의 마찰손실에 의해 스로틀액추에이터(3)의 구동을 정지해도 스로틀 밸브(2)가 완전폐쇄상태로 돌아가지 않을 때는, 여기서는 도시하지 않았으나, 스로틀액추에이터(3)와 샤프트(4)간에 전자클러치를 삽입하고, 스로틀밸브제어계의 이상시에 이 전자 클러치에 의해 스로틀액추에이터(3)와 스로틀밸브(2)와의 결합을 해제하고, 스로틀밸브(2)를 완전폐쇄 위치로 되돌리는 방법도 있다.

또 스로틀밸브(2)의 개방측이 고정시에는 엔진(1)의 출력을 저하시키기 위해 전부 또는 일부기통의 연료공급정지나 점화시기를 지각(遲角)해도 된다.

한편 스로틀밸브(2)가 완전폐치고장의 경우는 당연히 주행불능이 되나, 이 문제를 해결하는 방법으로는 스로틀밸브(2)를 액셀페달(7)에 기계적으로 수동으로 연결하거나, 스로틀액추에이터를 2중계로 하던가 하는 방법이 있다.

상기한 바와 같이, 종래의 파워트레인 제어장치에 있어서, 스로틀액추에이터제어는, 어완전개방측(폭주측)의 고장에 대해서는 페일세이프가 가능하게 되어 있으나, 완전폐쇄(주행불능)의 고장에 대해서는 조작이나 코스트상 실용적인 방법이 없고 만일의 고장 때에는 주행불능이 되어버리고, 고속도로 등에서의 주행 중 장소에 따라서는 큰 위험이 수반되는 문제점을 갖고 있다.

이 발명은, 상술한 종래예에 있어서의 문제점을 해소하기 위해 하게 된 것으로, 스로틀액추에이터의 제어 이상시의 폭주를 방지하는 동시에 한정된 엔진 출력범위에서 백업운전을 가능케해 엔진출력토크의 저하가 커버되어 저차속의 영역에서 가속이나 등판성능이 실용주행에 큰 지장이 없는 레벨로 개선될 수 있는 파워트레인 제어장치를 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

이 발명에 관한 파워트레인 제어장치는, 액셀개도 신호에 따라 스로틀밸브의 개도를 전기적으로 제어하는 스로틀밸브 제어수단, 이 스로틀 밸브 제어수단이 고장난 완전폐쇄상태가 되었을 때에 상기 스로틀밸브를 바이패스하는 보조공기량을 상기 액셀개도신호에 따라 제어하는 백업제어수단, 상기 백업제어수단이 작동 중에는 자동변속기의 차속에 따른 변속시프트패턴을 로기어측으로 변경하는 변속제어수단을 구비한 것이다.

이 발명에 있어서는 스로틀밸브를 바이패스하는 공기통로에서 설치된 바이패스 제어밸브가 완전폐쇄되는 고정이 났을 때는, 액셀개도에 연동해서 동작시키는 동시에, 엔진의 출력토크를 차륜에 전달하는 자동변속기의 변속시프트패턴을 저속기어측으로 변경한다.

[실시예]

이하, 이 발명을 도시실시예에 따라 설명한다.

제1도는 본 발명 실시예에 관한 구성도이다.

도면 중, 제6도와 동일부호는 동등기능이고, 제6도의 구성에 대해, 에어콘, 파워스티어링, 전기부하 등의 엔진 보조기기의 부하상태를 표시하는 부하센서(11)와, 스로틀 밸브(2)는 바이패스하는 바이패스로(12)와, 바이패스로(12)를 통과하는 공기량을 제어하는 바이패스제어밸브(13)와, 자동변속기(20) 및 변속제어장치(21)가 부가되어 있다.

자동변속기(20)내의 구성에 대해서는 변속기시프트제어가 전기적으로 시행할 수 있는 것이면 되고 이미 잘 알려져 있으므로 상세한 것을 생략한다.

상기 구성에 있어서, 스로틀액추에이터(3)의 제어는 종래예와 같이 제7도에 표시한 플로차트에 따라 시행된다.

그리고, 본 실시예에서는 종래예에 대해서 바이패스로(12)가 부가되고, 바이패스로(12)를 통과하는 공기량이 바이패스제어밸브(13)에 의해 조절되도록 되어 있다.

이와 같이 바이패스로(12)에 제어밸브(13)를 설치해 아이들 회전수를 제어하는 것은 종래로부터 널리 일반적으로 시행되고 있고, 기본적인 동작은 엔진의 보조기기에 의한 부하상태(에어콘, 전기부하, 파워스티어링 등)에 따라 바이패스제어밸브(13)의 개도를 오픈루프로 제어하고, 또 스로틀 밸브(2)가 완전폐쇄(액셀오프)시에는 엔진(1)의 회전수가 미리 정해진 값이 되도록 피드백 제어하는 것이다.

이 동작은 주지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

본 발명이 목적으로 하고 있는 것은 스로틀 액추에이터(3)의 제저에 이상이 생겼을 때의 페일 세이프 및 백업 역전의 개량이고 이것을 제2도에 표시하는 플로차트에 따라 상세히 설명한다.

우선 스텝 S21의 개도편차 β의 연산 및 스텝 S22의 편차의 이상판정, 스탭 S23의 스로틀액추에이터 구동정지, 스로텁 s27에서의 스로틀액추에이터 통상제어, 스텝S28의 바이패스제어배르 통상제어(아이들회전수제어)까지는 종래에와 같은 동작이다.

새로운 점은, 스텝S24에서 액셀개도α를 판독하고, 스텝 S25에서 바이패스제어밸브(13)의 개도를 액셀개도 α에 따라 제어하는 점이다.

이 때의 바이패스제어밸브(13)의 개도는 제3도에 표시하는 바와 같은 액셀개도 α에 대한 특성이 되도록 제어된다.

또 당연한 일이기는 하지만 스로틀엑추에이터제어가 정상일 때는 상술한 바와 같이, 바이패스제어밸브(13)는 액셀개도와는 무관하게 엔진보조기기의 부하상태에 따라 개폐제어된다.

또 바이패스공기량이 적으면, 스로틀액추에이터고장(스로틀완전폐쇄)시의 백업운전시에 주행성이 확보되지 않으므로, 바이패스공기량은 적어도 엔진의 워밍업 후의 무부하 회전수가 소정치 예를 들면 2000RPM이상이 되도록 바이패스로(12)의 통로단면적을 설정할 필요가 있다.

이 결과, 제4도에 표시하는 바와 같이, 바이패스제어밸브(13)에 의한 백업운전시에는 정상시에 비해 엔진출력토크가 대폭적으로 저하하므로, 가속이나, 등판 등의 주행성능은 불충분한 것이다.

본 실시예에서는 이와 같이 좋지 않은 상태를 완화하기 위해, 제어장치(10)가 스로틀엑추에이터 고장이라고 판정하면, 그 신호를 변속기제어장치(21)로 전달하고, 스텝 S26에서 자동변속기(20)의 변속시프트 패턴을 로기어측으로 변화시키고 있다.

제5도는 이 동작을 표시하는 것으로, 실선은 정상시의 변속시프트패턴, 파선은 백업운전시의 변속시프트패턴을 표시하고 있으며, 백업운전시는 1→2속, 2→3속으로 변환시키는 차속을 높은 쪽, 다시말하면 같은 차속에서는 로기어측에서 운전되도록 하고 있다.

이 동작은 변속기제어장치(21)가 차속신호와 액셀개도로부터 변속시프트점을 판단하고 자동변속기(20)내에 설치된 도시하지 않은 복수의 유압제어용 솔레노이브 밸브 SV를 전환시킴으로써 시행된다.

이상 기술한 바와 같이, 이 발명에 의하면 스로틀액추에이터 제어에 이상이 생겼을 때는 스로틀액추에이터의 구동을 정지해서 스로틀밸브를 완전폐쇄 상태로 되돌려서 폭주를 방지하는 동시에, 어느 정도의 흡입공기량을 제어가능케 하기 위해 바이패스하여 공기량을 제어하는 바이패스제어밸브를 설치해서 통과 공기량을 액셀개도에 따라 제어하도록 하였으므로, 한정된 엔진 출력범위에서 백업 운전이 가능하게 된다.

또, 이 때에 자동 변속기의 변속시프트 패턴이 정상시에 비해 저속기어측에서 운전되도록 하였으므로, 엔진 출력토크의 저하가 커버되고 저차속의 영역에서 가속이나 등판성능이 실용주행에 큰 지장이 없는 레벨로 개선할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 액셀개도신호에 따라 스로틀밸브(2)의 개도를 전기적으로 제어하는 스로틀밸브 제어수단(3,10), 상기 스로틀밸브제어수단(3, 10)이 고장나서 완전폐쇄상태로 되었을 때, 상기 스로틀밸브(2)를 바이패스하는 보조공기량을 상기 액셀개도신호에 따라 제어하는 백업제어수단(10, 12, 13), 상기 백업제어수단(10, 12, 13)이 작동 중에는 자동 변속기(20)의 차속에 따른 변속시프트 패턴을 저속기어측으로 변경하는 변속제어수단(21)을 구비한 것을 특징으로 하는 파워트레인 제어장치.