KR100301528B1 - 자동차의 연료절감시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 급가속, 급출발시에 발생하는 과부하 상태로 인한 과연료 소모를 회피하기 위한 자동차의 연료절감시스템에 관한 것이다.

본 발명은 자동차 전자 제어장치에 있어서, 자동차의 흡입 공기량을 측정한 후 흡입 공기량을 전기적 디지털 신호로 바꾸어 입력하는 공기유량센서(20)와, 상기 공기유량센서(20)에서 측정된 전기적 신호를 가변할 수 있도록 설치된 신호조작부(30)와, 상기 공기유량센서(20)로 부터 인가된 신호를 입력받고 급출발, 급가속 여부를 판단하여 상기 신호조작(30)부를 통해 컴퓨터로 전달되는 공기유량 데이터를 제어함과 동시에 운전자에게도 시,청각으로 알리도록 제어하는 제어부(10)와, 상기 제어부(10)의 출력신호로 표시용 발광다이오드가 연속적으로 점등되어 시각적으로 확인케 하는 디스플레이부(70)와, 상기 제어부(10)의 출력신호로 부져가 울려 청각적으로 확인케 하는 경보부(60)로 구성된 것임을 그 특징으로 한 것으로서, 공기 유량 데이터를 가감함으로써 ECU의 연료분사량이 적절하게 조정되어 출력 및 연비를 조절할 수 있고 또 급출발, 급가속시 운전자에게 경고음과 표시 발광 다이오드의 연속적인 점등으로 주의를 환기시켜 줌으로써 연료소모 절감 및 배기 가스 단축, 차량 수명연장 등의 다양한 효과를 기대할 수 있는 유용한 발명이다.

Description

자동차의 연료절감시스템

본 발명은 자동차의 급가속, 급출발시에 발생하는 과부하 상태로 인한 과연료 소모를 회피하기 위한 자동차 연료 절감 기술에 관한 것으로서, 특히 자동차의 공기유량센서로부터 공기유량 데이터를 감지한 후 자동차의 ECU(컴퓨터)로 전달되는 공기 유량 데이터를 가감함으로써 ECU의 연료분사량이 적절하게 조정됨과 아울러, 급출발, 급가속 상황에서는 과부하 상태로 판단하여 운전자에게 경고음과 표시램프의 연속적인 점등으로 주의를 환기시켜 즉시 급출발, 급가속을 피할 수 있도록 유도함으로서 과부하로 인한 연료 소모를 방지하도록 한 자동차의 연료절감시스템에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 전자 제어 장치는 엔진의 상태를 감시하는 즉, 흡입 공기량, 배기가스내 산소의 농도, 냉각수온, 엔진속도, 차속 등의 조건을 감시하여 이를 ECU로 전달하는 각종 센서류와; 상기 센서류의 신호에 따라 점화시기와 공기/연료 혼합비(AFR)를 계산하여 분사할 연료량과 인젝터(분사밸브)의 구동시간 등을 결정하는 ECU와; 상기 ECU의 출력신호로 동작하는 인젝터, 연료펌프 컨트롤 등의 출력부로 구성된다.

이와같은 전자 제어장치는 각종 센서류로부터 데이터를 받아들인 ECU가 공기와 연료와의 혼합비를 조절하여 최적의 엔진상태가 되도록 출력하는 바, 연료 절감 및 차량 수명 연장 등의 효과를 기대키 위해서는 여러 상황에 따른 조건의 보정이 필연적이다.

그러나, 종래에는 운전자의 잘못된 습관으로 인한 급출발, 급가속 상황에서의 적절한 보정수단이 미흡하였고 이에따른 과다 연료 소모, 배기 배연 증가, 차량 수명단축의 여러 문제점이 함께 노출되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 자동차의 공기유량센서로 부터 공기유량 데이터를 감지한 후 자동차의 ECU(컴퓨터)로 전달되는 공기 유량 데이터를 가감함으로써 ECU의 연료분사량이 적절하게 조정되는 즉, 공기/연비 혼합비의 변화를 통해 출력 및 연비를 조절할 수 있도록 한 자동차의 연료절감시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은 급출발, 급가속 상황에서는 과부하 상태로 판단하여 운전자에게 경고음과 표시램프의 연속적인 점등으로 주의를 환기시켜 즉시 급출발, 급가속을 피할 수 있도록 유도함으로서 과부하로 인한 연료 소모를 회피할 수 있도록 한 자동차의 연료절감시스템을 제공함에 있다.

제1도는 본 발명 자동차 연료 절감을 설명하기 위한 제어 블럭도.

제2도는 공기유량센서의 구체적인 일 예를 보인 상세 회로도.

제3(a),(b)도는 본 발명 자동차 연료 절감 처리 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 제어부 20 : 공기유량센서

30 : 신호조작부 40 : 급가변부

50 : 속도감지부 60 : 경보부

70 : 디스플레이부

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 각종의 센서로부터 데이터를 받아들인 컴퓨터가 공기와 연료의 혼합비를 조절하여 최적의 엔진상태로 출력을 제어하는 자동차 전자 제어장치에 있어서, 자동차의 흡입 공기량을 측정한 후 흡입공기량을 전기적 디지털 신호로 바꾸어 입력하는 공기유량센서와, 상기 공기유량센서에서 측정된 전기적 신호를 가변할 수 있도록 설치된 신호조작부와, 상기 공기유량센서로 부터 인가된 신호를 입력받고 급출발, 급가속 여부를 판단하여 상기 신호조작부를 통해 컴퓨터로 전달되는 공기유량 데이터를 제어함과 동시에 운전자에게도 시.청각으로 알리도록 제어하는 제어부와, 상기 제어부의 출력신호로 표시 발광다이오드가 연속적으로 점등되어 시각적으로 확인케 하는 디스플레이부와, 상기 제어부의 출력신호로 부져가 울려 청각적으로 확인케 하는 경보부로 구성된 특징이 있다.

또, 본 발명의 다른 특징으로는 자동차 연료 절감 장치에 있어서, 시작스위치의 동작 후 공기유량센서로부터 공기 유량 측정데이터를 감지해서 제어부에 입력하는 단계와, 미리 차종에 따른 급가속, 급출발시에 발생되는 과부하 상태를 일정 수치 데이터로 기준 설정한 데이터와 상기 단계에서 획득한 데이터를 비교하는 단계와, 비교 판단하는 단계에서 정상이라고 판별되면 계속 과부하 상태로 감시하고, 비정상이라고 판별되면 표시램프의 연속적인 점등과 이어서 경고음이 발생되어 운전자에게 과부하 상황임을 알리는 단계로 구성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명 자동차 연료 절감을 설명하기 위한 제어 블록도이며, 제2도는 공기유량센서의 구체적인 일 예를 보인 상세 회로도이고, 제3(a),(b)도는 본 발명 자동차 연료 절감 처리 흐름도이다.

엔진의 상태를 감시하는 즉, 흡입공기량, 배기가스내 산소의 농도, 냉각수온, 엔진속도, 차속 등의 조건을 감시하여 이를 ECU로 전달하는 각종 센서류와; 상기 센서류의 신호에 따라 점화시기와 공기/연료 혼합비를 계산하여 분사할 연료량과 인젝터의 구동시간 등을 결정하는 ECU와; 상기 ECU의 출력신호로 동작하는 인젝터, 연료펌프 컨트롤 등의 출력부로 구성됨은 종래의 기술과 동일하나, 본 발명은 다만 제1도에 도시된 바와 같이, (20)은 자동차의 흡입 공기량을 측정한 후 흡입 공기량을 전기적 디지털 신호로 바꾸어 후술하는 제어부(10)에 입력하는 공기유량센서이며, (30)은 상기 공기유량센서(20)에서 측정된 전기적 신호를 가변할 수 있도록 설치된 신호조작부이고, (40)은 상기 신호조작부(30)에 급가속이 필요할 경우 직접 임의적인 조작으로 공기유량센서(20)의 측정 데이터를 조절하는 급가변부이다.

또한, (10)은 입,출력단이 구비되며 입력단으로부터 상기 공기유량센서(20)로부터 인가된 신호를 입력받고 급출발, 급가속 여부를 판단하여 상기 신호조작부(30)를 통해 컴퓨터로 전달되는 공기유량 데이터를 제어함과 동시에 출력단을 통해 운전자에게도 시.청각으로 알리도록 제어하는 제어부이다.

그리고, (70)은 여러개의 표시용 발광다이오드(LED)로 구비되며 상기 제어부(10)의 출력신호로 순차적인 점등 동작이 이루어져 운전자가 시각적으로 급출발, 급가속을 확인하는 디스플레이부이고, (60)은 상기 디스플레이부(70)의 표시용 발광다이오드가 모두 온 상태일 경우 제어부(10)의 출력신호로 부져가 울리도록 하는 경보부이다.

여기서, 자동차 시동스위치 온(ON)상태일 때 제어부(10)의 동작전원이 공급됨과 아울러, 별도의 시작스위치의 온(ON)으로 본 발명 제어동작이 활성화되도록 하는 것이 바람직하다.

제2도는 공기유량센서, 신호조작부, 급가변부의 구체적인 일예를 도시한 것으로서, 흡입 공기량으로부터 정확한 전압 검출을 위한 앰프1(OP1)과, 앰프1(OP1)의 출력단을 비반전입력단자(+)에 접속하며 제어부(10)의 인가신호로 드라이브되는 신호조작부(30)를 반전입력단자(-)에 연결하되 가변저항(VR)이 마련된 급가변부(40)와 함께 입력단에 인가된 차의 전압을 증폭하는 앰프2(OP2)가 구비되며, 입력에 대해서 출력이 반전하지 않는 앰프3(OP3)와 FET1,2(전계효과 트랜지스터)의 출력으로 ECU로 전달하는 공기유량 측정 데이터를 가감하도록 구성된다.

이와같은 구성은 일 실시예에 불과하며, 그 구성요지 범위내에서 얼마든지 변경이 가능하다.

이와같이 구성된 본 발명의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

자동차 주행을 위한 시동스위치가 온되어 전원이 공급된 상태에서 시작스위치가 온되면 본 발명 제어동작이 활성화되는데, 먼저 흡입 공기량을 통해 공기유량센서(20)의 앰프1(OP1)으로 부터 공기량 측정 데이터를 인식한 상태에서 제어부(10)의 드라이브 신호로 신호조작부(30)가 선택 동작되어 앰프2(OP2)의 입력단 전압이 검출되고 이어 앰프2(OP2)는 입력단의 차를 증폭한 후 앰프3(OP3)와 FET1,2(전계효과 트랜지스터)의 출력을 통해 차량의 ECU로 전달되는 공기유량 데이터가 적절히 가감된다.

따라서 자동차 주행시 흡입 공기량 데이터에 따른 적절한 신호조작부(30)의 드라이브 신호로 입력단의 차를 가감하여 앰프3(OP3)의 출력으로 FET1,2를 턴온/턴오프시킴으로써 결국, ECU로 전달되는 연료분사량이 최적으로 조절되므로 이에따른 연료 절감 효과가 발생된다.

한편, 상기와 같은 동작으로 연료량이 저감된 상태로 운행중 추월등 급가속이 필요한 경우 급가변부(40)의 가변저항(VR)을 임의적으로 조작하면 앰프2(OP2) 입력단 전압이 바뀌고 이어 앰프3(OP3)의 출력으로 FET1,2를 턴온시킴으로써 연료분사량의 급상승을 유도할 수 있다.

이와같은 동작은 예컨데, 출발시는 출력이 낮은 자동차의 공기.연료의 혼합비를 조절하여 연료를 가급한 상태로 힘찬 출력을 얻도록 하며 통상의 운행속도(약 30-120km/h)에서는 출력은 상대적으로 낮으나 연료소모를 저감시킨 상태로 운행하고 이어 고속상태에서는 운전자의 기호에 따라 공기.연료 혼합비를 저하시켜 순간 가속성을 높여주는 속도 구간별 가변제어가 가능하다.

제3(a)도는 본 발명 자동차 연료 절감 처리 흐름도로서, 자동차 주행을 위한 시동스위치가 온되어 전원이 공급된 상태에서 시작스위치가 온되면(S1) 본 발명 제어동작이 활성화된다.

이어 흡입 공기량을 통해 공기유량센서(20)로부터 공기유량 측정이 이루어지는데(S2), 이때 미리 차종에 따른 급가속, 급출발시에 발생되는 과부하 상태를 일정 수치값으로 기준 설정한 데이터가 마련되어 있어 공기유량 데이터와 비교판별하여 그 결과로써 단계를 진행한다.

비교단계(S3)에서 정상이라고 판별되면 즉, 급출발, 급가속이 아닐 경우 단계(S2)로 리턴하여 계속 과부하 상태로 감시하고, 비정상이라고 판별되면(급출발, 급가속) 제어부(10)는 출력신호로 디스플레이부(70)를 제어하여 표시 발광다이오드를 점등시킴과 아울러, 경보부(60)를 통해 경고음도 발생케 하여 운전자에게 과부하 상태임을 알리게 한다(S4)(S5).

제3(b)도는 본 발명 자동차 연료 절감을 위한 다른 처리 흐름도로서, 자동차 주행을 위한 시동스위치가 온되어 전원이 공급된 상태에서 시작스위치가 온되면(S10) 본 발명 제어동작이 활성화된다.

이어 흡입 공기량을 통해 공기유량센서(20)로부터 공기유량 측정이 이루어지는데(S11), 이때 미리 차종에 따른 급가속, 급출발시에 발생되는 과부하 상태를 일정 수치값으로 기준 설정한 데이터가 마련되어 있어 공기유량 데이터와 비교판별되며, 또 일정시간에 따른 속도감지부(50)로부터 획득한 속도를 환산한 데이터와(S13)(S14) 설정기준치를 비교하여 이후의 단계를 진행한다.

비교단계(S12)(S15)에서 정상이라고 판별되면 즉, 급출발, 급가속이 아닐 경우 단계(S11)(S13)로 리턴하여 계속 과부하 상태로 감시하고, 비정상이라고 판별되면(급출발, 급가속) 제어부(10)는 출력신호로 디스플레이부(70)를 제어하여 표시 발광다이오드를 점등시킴과 아울러, 경보부(60)를 통해 경고음도 발생케 하여 운전자에게 과부하 상태임을 알리게 한다(S16)(S17).

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 공기유량 데이터를 감지한 후 자동차의 ECU로 전달되는 공기 유량 데이터를 가감함으로써 ECU의 연료분사량이 적절하게 조정되는 즉, 공기.연료 혼합비의 변화를 통해 출력 및 연비를 조절할 수 있어 출력 증강효과와 더불어 연료절감효과도 기대할 수 있으며, 급출발, 급가속 상황에서는 과부하 상태로 판단하여 운전자에게 경고음과 표시램프의 연속적인 점등으로 주의를 환기시켜 즉시 급출발, 급가속을 회피할 수 있도록 유도함으로서 과부하로 인한 연료 소모를 크게 절감할 수 있는 등의 유용한 발명이다.

Claims (4)

1. 각종의 센서로부터 데이터를 받아들인 컴퓨터가 공기와 연료의 혼합비를 조절하여 최적의 엔진상태로 출력을 제어하는 자동차 전자 제어장치에 있어서, 자동차의 흡입 공기량을 측정한 후 흡입 공기량을 전기적 디지털 신호로 바꾸어 입력하는 공기유량센서(20)와, 상기 공기유량센서(20)에서 측정된 전기적 신호를 가변할 수 있도록 설치된 신호조작부(30)와, 상기 공기유량센서(20)로 부터 인가된 신호를 입력받고 급출발, 급가속 여부를 판단하여 상기 신호조작(30)부를 통해 컴퓨터로 전달되는 공기유량 데이터를 제어함과 동시에 운전자에게도 시.청각으로 알리도록 제어하는 제어부(10)와, 상기 제어부(10)의 출력신호로 표시용 발광다이오드가 연속적으로 점등되어 시각적으로 확인케 하는 디스플레이부(70)와, 상기 제어부(10)의 출력신호로 부져가 울려 청각적으로 확인케 하는 경보부(60)가 구성된 것임을 특징으로 한 자동차의 연료절감시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 신호조작부(30)에 급가속이 필요할 경우 직접 임의적인 조작으로 공기유량센서(20)의 측정 데이터를 조절하는 급가변부(40)가 구비된 것임을 특징으로 한 자동차의 연료절감시스템.
3. 제1항 및 제2항에 있어서, 시작스위치의 동작 후 공기유량센서(20)로부터 공기 유량 측정데이터를 감지해서 제어부(10)에 입력하는 단계(S1)(S2)와, 미리 차종에 따른 급가속, 급출발시에 발생되는 과부하 상태를 일정 수치값으로 기준 설정한 데이터와 상기 단계에서 획득한 데이터를 비교하는 단계(S3)와, 비교 판단하는 단계에서 정상이라고 판별되면 계속 과부하 상태로 감시하고(S2), 비정상이라고 판별되면 표시 발광다이오드의 연속적인 점등과 이어서 경고음이 발생되어 운전자에게 과부하 상황임을 알리는 단계(S4)(S5)로 이루어진 것을 특징으로 한 자동차의 연료절감시스템.
4. 제3항에 있어서, 공기 유량 측정데이터를 감지해서 제어부(10)에 입력하여 기준치와 비교함과 아울러, 일정시간에 따른 속도감지부(50)로부터 획득한 속도를 환산한 데이터로 과부하 상태를 판별하도록 한 것임을 특징으로 한 자동차의 연료절감시스템.