KR100405491B1

KR100405491B1 - 가변형 배압 조절장치

Info

Publication number: KR100405491B1
Application number: KR10-2000-0079326A
Authority: KR
Inventors: 이홍우
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2003-11-14
Also published as: KR20020049997A

Abstract

본 발명은 머플러의 내부에 개폐판을 설치한 다음, 언덕길 주행시나 급격한 출력 필요시 및 화물 적재시에는 개폐판에 의해 배압을 감소시켜 필요한 출력을 얻음으로써 연비와 출력을 향상시킬 수 있는 가변형 배압 조절장치에 관한 것으로, 이 배압 조절장치는 모터(26)에 의해 회전되는 구동축(20)에 부착되어 배기가스의 흐름을 단속할 수 있도록 머플러(10)의 내부에 설치되는 개폐판(22)과, 가속 페달의 답량을 감지하는 가속페달센서(32)와, 차량의 기울기를 감지하여 노면의 경사도를 검출하기 위한 구배센서(34) 및 차량의 적재중량을 감지하기 위한 로드 셀(36)을 포함하는 센서부와, 센서부의 각 센서들로부터 전달되는 입력신호에 따라서 모터(26)에 제어신호를 출력하여 개폐판(22)을 회전시킴으로써 머플러(10)내의 배압을 조절하는 제어유닛(38)으로 구성된다.

Description

가변형 배압 조절장치{VARIABLE EXHAUST GAS PRESSURE CONTROL DEVICE}

본 발명은 가변형 배압 조절장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 머플러의 내부에 개폐판을 설치한 다음, 차량의 주행상태에 따라 배압을 조절하여 출력을 향상시키고 연비를 증대시킬 수 있도록 구성한 가변형 배압 조절장치에 관한 것이다.

통상적으로 제동장치는 주행중인 자동차를 감속시키거나 정지시키는 기능을 하는 것으로, 마찰력을 이용하여 기계적 에너지를 열에너지로 변환시키는 마찰식 브레이크를 주로 사용하고 있다. 브레이크는 용도에 따라 주제동 브레이크와 주차 브레이크 및 보조 브레이크로서의 감속 브레이크로 분류할 수 있다.

마찰 브레이크의 경우에는 마찰부의 마멸을 통해서 제동작용을 하는데 반하여 감속 브레이크는 마멸없이 제동에너지를 열에너지로 변환시키는 것으로서, 자동차의 주행중에만 작동효력이 있다. 이러한 감속 브레이크에는 배기 브레이크(엔진 브레이크), 와전류 감속 브레이크, 하이드롤릭 감속 브레이크, 공기저항 감속브레이크 등이 있다.

이중에서 배기 브레이크(엔진 브레이크)는 엔진에 가까운 배기파이프 내에 회전 가능한 디스크 밸브를 설치하여 배기파이프를 개폐시킬 수 있도록 한 것으로서, 배기파이프를 폐쇄시킴과 동시에 연료공급(또는 분사)을 중단하여 엔진 브레이크 효과를 최대로 이용하는 방식이다.

종래의 배기 브레이크의 조작은 운전자가 3-방향 솔레노이드 밸브나 족답식 -방향밸브를 작동시켜 디스크 밸브와 연결된 작동 실린더에 공기를 공급하거나 빼내는 방식으로 행해진다. 이러한 수동식 배압 제어의 경우에는 머플러의 정해진 성능으로 모든 주행조건에서 동일하게 적용되기 때문에 차량의 주행상태(가령, 구배나 가속정도 및 화물 적재량)에 따라서 배압을 능동적으로 조절할 수 없는 단점이 있으며, 그로 인해 출력향상 및 연비향상 효과를 기대하기 어렵다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 언덕길 주행시나 급격한 출력 필요시 및 화물 적재시에 배압을 감소시켜 필요한 출력을 얻음으로써 연비와 출력을 향상시킬 수 있는 가변형 배압 조절장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 가변형 배압 조절장치가 적용된 머플러의 내부구조를 보인 단면도,

도 2는 도 2에 도시한 개폐판의 정면도,

도 3은 본 발명의 가변형 배압 조절장치가 적용된 차량의 측면도,

도 4a와 도 4b는 본 발명의 가변형 배압 조절장치의 제어관계를 보인 블록도,

도 5는 본 발명의 가변형 배압 조절장치의 제어과정을 보인 흐름도.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10:머플러 12:프론트 배기파이프14:엔드 배기파이프

20:구동축 22:개폐판

24:스프링 26:모터

32:가속페달센서 34:구배센서

36:로드 셀 38:제어유닛

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가변형 배압 조절장치는 엔진의 배기 매니폴드로부터 배기파이프를 통해서 배출되는 배기가스의 소음을 줄이기 위한 머플러를 구비한 차량의 배기시스템에 있어서, 모터에 의해 회전되는 구동축에 부착되어 배기가스의 흐름을 단속할 수 있도록 머플러의 내부에 설치되는 개폐판과, 가속 페달의 답량을 감지하는 가속페달센서와, 차량의 기울기를 감지하여 노면의 경사도를 검출하기 위한 구배센서 및 차량의 적재중량을 감지하기 위한 로드 셀을 포함하는 센서부와, 센서부의 각 센서들로부터 전달되는 입력신호에 따라서 모터에 제어신호를 출력하여 개폐판을 회전시킴으로써 머플러내의 배압을 조절하는 제어유닛으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변형 배압 조절장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 가변형 배압 조절장치가 적용된 머플러의 내부구조를 보인 단면도이고, 도 2는 도 2에 도시한 개폐판의 정면도이다.

먼저, 도 1을 보면, 통상의 머플러(10)는 프론트 배기파이프(12)를 통해서 배기가스가 유입된 다음, 칸막이(16)에 의해 구획된 내부 챔버(C1∼C3)를 지나는 과정에서 배기음이 저감된 다음, 엔드 배기파이프(14)를 통해 대기중으로 방출된다. 이러한 구성의 머플러(10)에 있어서, 차량의 상태에 따라서 배기압을 가변시켜 출력을 조절하기 위한 방안으로 본 발명의 바람직한 실시예에서는 머플러(10)의 내부에 개폐판(22)을 설치하여 이동하는 배기가스의 흐름을 단속할 수 있도록 하였다.

즉, 화물을 적재하지 않았거나 평탄로를 정상 주행하는 경우에 배기가스는 개폐판(22)의 개방으로 도 1에 도시한 바와 같은 일점쇄선의 경로를 따라 흐르면서 화살표 방향(P1)을 따라서 배출되고, 화물을 적재하였거나 경사로 주행시 및 급가속시에는 개폐판(22)의 폐쇄정도에 의해 도 1에 도시한 바와 같은 점선의 경로 및 일점쇄선의 경로를 따라 흐르면서 화살표 방향(P1,P2)을 따라서 배출된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 개폐판(22)은 모터(26)의 위해서 회전되는 구동축(20)에 고정되어 있으며, 스프링(24)에 의해서 원래의 위치로 복귀되도록 하였다. 만일, 모터(26)를 정방향 회전 및 역방향 회전이 가능한 정역모터인 경우에스프링은 생략할 수 있다. 구동축(20)은 힌지나 베어링 등으로 머플러(10)내에 회전 가능하게 장착된다.

도 3은 본 발명의 가변형 배압 조절장치가 적용된 차량의 측면도이고, 도 4a와 도 4b는 본 발명의 가변형 배압 조절장치의 제어관계를 보인 블록도이다.

도 3을 보면, 차량의 운전석에는 가속 페달의 답량을 감지하는 가속페달센서(32)가 설치되고, 중간지점에는 차량의 기울기를 감지하여 노면의 경사도를 검출하기 위한 구배센서(34)가 설치되며 차량의 후방에는 차량의 적재중량을 감지하기 위한 로드 셀(36)이 설치되어 있다.

이들 센서(32, 34, 36)들은 제어유닛(38)과 연결되어 있다. 따라서, 제어유닛(38)은 이들 센서(32, 34, 36)들로부터 전달되는 입력신호에 따라서 모터(26)에 제어신호를 보낸다. 그에 따라 모터(26)는 구동축(20)을 회전시켜 상기 개폐판(22)을 개폐함으로써 머플러(10)내의 배압을 조절하게 된다.

다음에, 도 4a는 차량의 가벼운 상태, 즉 화물을 적재하지 않았거나 완만한 가속시 및 평탄로 주행시에, 엔진의 배기가스(S1)는 도 1에서 화살표 방향 "P1"을 따라서 배출되며(S2), 그로 인해 소음을 억제할 수 있고 기준출력을 제공할 수 있게 된다(S3).

이러한 상태에서, 경사로를 주행하거나 급가속시 및 화물을 적재하고 운행하는 경우에, 엔진의 배기가스(S1')는 도 1에서 화살표 방향 "P1" 및 "P2"를 따라서 배출되며(S2'), 그로 인해 출력을 향상시킬 수 있으며 연비향상이 가능하다(S3').

다음에, 도 5는 본 발명의 가변형 배압 조절장치의 제어과정을 보인 흐름도이다.

엔진이 기동되면 제어유닛(38)은 구배, 악셀레이터 페달 신호(이하, APS라 함), 로드를 맵핑하게 되며, 구배값이 기준값보다 큰지를 판단한다(단계S10). 이때, 구배값이 기준값보다 크지 않으면(단계S10에서 NO), 상기 APS가 기준값보다 큰지를 판단한다(단계S11), 만일, APS가 기준값보다 크면(단계S11에서 YES), 단계S12에서 로드가 기준값보다 큰지를 판단하고 APS가 기준값보다 작으면(단계S11에서 NO), 단계S15로 진행한다.

한편, 단계S12에서 로드가 기준값보다 크면(YES), 로드/APS의 조합에 의한 맵핑으로 모터(26)의 회전량을 제어하게 되며(단계S14), 단계S15에서 로드가 기준값보다 크면(YES), 로드 맵핑으로 모터(26)의 회전량을 제어한다(단계S16).

그리고, 상기 단계S10에서 구배값이 기준값보다 크면(YES), 단계S20에서는 APS가 기준값보다 큰지를 판단하여, APS가 기준값보다 큰 경우(YES)에는 단계S21로 진행하고, 작은 경우(NO)에는 단계S31로 진행한다.

한편, 단계S21에서 로드가 기준값보다 크면(YES), 로드/APS/구배의 조합에 의한 맵핑으로 모터(26)의 회전량을 제어하며(단계S22), 단계S21에서 로드가 기준값보다 작으면(NO), 구배/APS의 조합에 의한 맵핑으로 모터(26)의 회전량을 제어한다(단계S23).

한편, 단계S31에서는 로드가 기준값보다 큰지를 판단하여, 로드가 큰 경우(YES)에는 단계S33에서 구배/로드의 조합에 의한 맵핑으로 모터(26)의 회전량을 제어하며, 로드가 작은 경우(NO)에는 단계S32에서 구배맵핑으로 모터(26)의 회전량을 제어한다.

이상으로 설명한 본 발명에 의하면, 머플러의 내부에 개폐판을 설치한 다음, 언덕길 주행시나 급격한 출력 필요시 및 화물 적재시에는 개폐판의 작동으로 배압을 감소시켜 필요한 출력을 얻음으로써 연비와 출력을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims

엔진의 배기 매니폴드로부터 배기파이프를 통해서 배출되는 배기가스의 소음을 줄이기 위한 머플러를 구비한 차량의 배기시스템에 있어서,

모터(26)에 의해 회전되는 구동축(20)에 부착되어 배기가스의 흐름을 단속할 수 있도록 상기 머플러(10)의 내부에 설치되는 개폐판(22)과,

가속 페달의 답량을 감지하는 가속페달센서(32)와, 차량의 기울기를 감지하여 노면의 경사도를 검출하기 위한 구배센서(34) 및 차량의 적재중량을 감지하기 위한 로드 셀(36)을 포함하는 센서부와,

상기 센서부의 각 센서들로부터 전달되는 입력신호에 따라서 상기 모터(26)에 제어신호를 출력하여 상기 개폐판(22)을 회전시킴으로써 머플러(10)내의 배압을 조절하는 제어유닛(38)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가변형 배압 조절장치.
제 1항에 있어서,

상기 구동축(20)에는 개폐판(22)에 복원력을 제공하기 위한 스프링(24)이 장착되는 것을 특징으로 하는 가변형 배압 조절장치.