KR100448820B1 - 차량용 엔진의 스로틀 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 변속기를 구비하고 있는 차량에서 주행 중 감속 후, 가속 시 변속기의 터빈 회전수와 엔진의 엔진 회전수의 차이로 발생되는 변속충격(tip-in shock)을 가속페달 팁-인 조건에 따라 스로틀 밸브 개도를 조절할 목적으로, 자동 변속기를 장착한 차량에서 주행중 운전자의 가속페달 조작에 따른 팁-인 제어 모드 진입 조건을 만족하는가를 판단하는 단계와;

상기 단계에서 운전자의 가속페달 조작에 따른 팁-인 제어 모드 진입 조건을 만족하면, 상한 스로틀 개도 연산을 수행하여 스로틀 개도를 제어하는 단계로 이루어져 있어서, 주행중 팁-인시 자동 변속기의 변속 충격을 완화 시켜 운전 편의성 및 승차감을 향상시킬 수 있다.

Description

차량용 엔진의 스로틀 제어 방법{a method for electronic throttle system controling of engine in vehicle}

본 발명은 차량용 엔진의 스로틀 제어에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 자동 변속기를 장착한 차량에서 운전자가 감속 후, 가속을 위한 급격한 가속페달 조작에 의해 자동 변속기의 터빈 회전수와 엔진의 엔진 회전수 차이로 인해 발생되는 팁-인 쇼크(tip-in shock)에 의한 변속 쇼크를 방지하기 위한 차량용 엔진의 스로틀 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

자동 변속기를 장착한 차량에서 종래의 차량용 엔진의 스로틀을 제어하는 전자 스로틀 개도 제어 장치(Electronic Throttle System:이하 ETS 라 칭함)는 운전자의 조작에 따라 가속페달의 위치에 해당하는 신호를 출력하는 가속페달 위치 검출부와, 상기 가속페달 위치 검출부로부터 인가되는 가속페달 위치 변화신호를 받아 상기 신호의 변화량이 기준 값 이상일 때 상기 가속페달의 위치에 해당하는 스로틀 개도 신호에 필터링을 수행한 후, 소정의 제어신호를 출력하는 전자 스로틀 제어부와, 상기 전자 스로틀 제어부에서 출력되는 제어신호에 동기되어 스로틀 밸브를 구동시키는 스로틀 구동부를 포함하여 이루어져 있다.

상기한 구성으로 이루어진 ETS는 급속한 가속에도 가속페달 위치 센서의 출력값을 필터링하여 스로틀 개도 및 엔진 속도에 쇼크가 발생하지 않도록 하여 운전 편의성 및 승차감을 향상시킬 수 있는 방법이 대한민국 특허 출원번호 제 2001-0003227호에 상세히 설명되어 있다.

또한, 차량 배선의 노화로 이한 단선 또는 접촉 불량이 발생 시 고장을 진단할 수 있는 방법이 대한민국 특허 출원번호 제2001-0003226호에 상세하게 설명되어 있다.

그러나, 상기한 종래의 방법은 주행중인 차량에서 운전자의 감속의지에 따라 차속을 감속 후, 운전자의 가속의지에 따라 가속페달 조작에 의한 차량 가속이 이루어지면 자동 변속기의 터빈 회전수와 엔진의 엔진 회전수의 차이로 인한 가속 충격(tip-in)이 발생할 시, 상기한 가속 충격을 방지할 수 없는 문제점을 내포하고 있다.

또한, ETS에서 인가되는 가속페달 개도 신호에 대해 필터링을 느리게 하면 스로틀이 반응 느려 가속 성능이 떨어지고, 짧게 하면 충격이 커지므로 필터링 외의 상한 보정 값이 필요한 문제점을 내포하고 있다.

그리고, ETS에서 기적용된 상한 제한은 고장 진단에 따른 림프 홈 모드(Limp Home Mode)의 일종으로 가속 후, 감속 시 충격에 대한 보정이 아니며, 엔진출력 상환 크리프 모드는 변속레버가 전진 'D'레인지 범위이고, 차속이 10Kph 이하, 엔진이 아이들 상태에서 엔진 속도가 1800rpm보다 낮거나 엔진 속도가 3000rpm보다 낮을 경우 엔진 연료를 일시적으로 차단하도록 되어 있어, 상기한 방법 또한 차량의 감속 후 가속 시 충격(tip-in shock) 발생을 방지하기 위한 방법은 아닌 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자동 변속기를 구비하고 있는 차량에서 주행 중 감속 후, 가속 시 변속기의 터빈 회전수와엔진의 엔진 회전수의 차이로 발생되는 변속충격(tip-in shock)을 방지하기 위한 차량용 엔진의 스로틀 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 엔진의 스로틀 제어 장치 구성 블록도 이고,

도 2는 본 발명에 적용되는 차량용 엔진의 스로틀 제어 방법 동작 순서도 이고,

도 3은 본 발명에 따른 스로틀 개도 변화 그래프이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 차량 동작상태 검출장치 110 : 가속페달 개도 검출부

120 : 엔진 회전수 검출부 130 : 차속 검출부

140 : 냉각수온 검출부 150 : 입력축 회전수 검출부

160 : 변속레버 위치 검출부 200 : ECU

300 : TCU 400 : ETS

500 : 구동장치

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

자동 변속기를 장착한 차량에서 주행중 운전자의 가속페달 조작에 따른 팁-인 제어 모드 진입 조건을 만족하는가를 판단하는 단계와;

상기 단계에서 운전자의 가속페달 조작에 따른 팁-인 제어 모드 진입 조건을 만족하면, 상한 스로틀 개도 연산을 수행하여 스로틀 개도를 제어하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 엔진의 스로틀 제어 장치 구성 블록도 이고, 도 2는 본 발명에 적용되는 차량용 엔진의 스로틀 제어 방법 동작 순서도 이고, 도 3은 본 발명에 따른 스로틀 개도 변화 그래프이다.

도 1에 도시되어 있는 바와같이 차량용 엔진의 스로틀 제어장치는 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 가속페달 개도, 엔진 회전수, 차속, 냉각수온, 입력축 회전수 및 변속레버 위치 등을 검출하는 차량 동작상태 검출장치(100)와;

상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출되는 가속페달 개도, 엔진 회전수, 차속 및 냉각수온 등을 입력받아 설정된 엔진 제어 프로그램에 의해 엔진의 동작상태를 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하고, 입력되는 검출신호를 소정의 데이터 통신으로 출력하는 ECU(200)와;

상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출되는 입력축 회전수 및 변속레버 위치 등을 입력받아 설정된 변속 제어 프로그램에 의해 변속단 제어를 수행하기 위한 소정의 변속 제어신호를 출력하고, 입력되는 검출신호를 소정의 데이터 통신으로 출력하는 TCU(200)와;

상기 ECU(200)와 TCU(300)에서 출력되는 가속페달 개도, 엔진 회전수, 차속 및 냉각수온 등을 입력받아 팁-인 쇼크 모드 진입 여부를 판단하여, 상기 팁-인 쇼크 모드 진입 시, 상한 스로틀 개도를 계산한 후, 소정의 스로틀 개도 제어신호를 출력하는 ETS(400)와;

상기 ETS(400)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 감속 후, 재 가속시 발생되는 팁-인 쇼크를 방지하기 위한 스로틀 개도를 조절하는 구동장치(500)로 이루어져 있다.

상기에서, 차량 동작상태 검출장치(100)는 운전자의 가속페달 조작상태에 따라 가변되는 가속페달 개도 변화를 검출하는 가속페달 개도 검출부(110)와;

차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 엔진 회전수 변화를 검출하는 엔진 회전수 검출부(120)와;

차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 차속의 변화를 검출하는 차속 검출부(130)와;

차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 엔진 냉각수온 변화를 검출하는 냉각수온 검출부(140)와;

차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 터빈 회전수에 상응하는 자동 변속기의입력축 회전수 변화를 검출하는 입력축 회전수 검출부(150)와;

운전자의 변속레버 조작상태 변화에 따라 그 위치가 가변되는 변속레버 위치를 검출하는 변속레버 위치 검출부(160)로 이루어져 있다.

상기한 구성으로 이루어진 차량용 엔진의 스로틀 제어 방법을 첨부한 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

자동 변속기를 구비하고 주행중인 차량에서 차량 동작상태 검출장치(100)는 차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 가속페달 개도, 엔진 회전수, 차속, 냉각수온, 입력축 회전수 및 변속레버 위치 등을 검출한다(S100).

이에, ECU(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출되어 인가되는 가속페달 개도, 엔진 회전수, 차속 및 냉각수온 등을 입력받아, 메모리에 설정된 엔진 제어 프로그램에 의해 연료 분사 및 점화시기 등을 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하여 엔진의 동작상태를 제어하고, 인가되는 가속페달 개도, 엔진 회전수, 차속 및 냉각수온 등을 소정의 데이터 통신 라인으로 전송하여 검출정보를 공유한다.

또한, TCU(300)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출되어 인가되는 입력축 회전수 및 변속레버 위치 등을 입력받아 메모리에 설정되어 있는 변속 제어 프로그램에 의해 제어되어 주행 차량의 변속단을 제어하고, 인가되는 입력축 회전수 및 변속레버 위치 등을 소정의 데이터 통신 라인으로 전송하여 검출 정보를 공유한다.

ETS(400)는 상기 ECU(200)와 TCU(300)에서 데이터 통신 라인상에 전송하여공유하고 있는 가속페달 개도, 엔진 회전수, 차속, 냉각수온, 입력축 회전수 및 변속레버 위치 등의 데이터 정보를 소정의 통신 프로토콜을 이용하여 입력받아 주행중인 차량의 주행 조건이 팁-인 충격 제어 조건을 만족하는가를 판단한다(S110).

상기에서 팁-인 충격 제어 조건은 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 가속페달 개도 변화(△APS(10ms)) > 제1 설정 값(0.078V)이고, 터빈 회전수(Nt)-엔진 회전수(Ne) > 제2 설정 값(10rpm) 이고, 차속 ≥제3 설정 값(10Kph)이며, 엔진 회전수(Ne)가 제4 설정범위(843rpm ≤Ne ≤4000rpm)이고, 변속 레버 위치가 'D' 레인지 위치이며, 냉각수온 ≥제5 설정 값(80℃)이고, 충전효율 ≤제6 설정 값(20%)이며, 가속페달 개도 값이 필터링 모드가 안닐 경우, 즉 가속 진입 초기인 조건을 만족해야 하는 조건이다.

상기한 팁-인 충격 제어 조건을 모두 만족함이 판단되면, ETS(400)는 가속페달 개도에 다른 목표 스로틀 개도를 계산하여 해당하는 스로틀 개도 제어신호를 출력한다(S120).

상기에서 목표 스로틀 개도 계산 방법은 대한민국 특허 출원번호 2001-003227호에 상세히 설명되어 있다.

상기 대한민국 특허 출원번호 2001-003227호에 상세히 설명되어 있는 방법에 의해 산출되는 목표 스로틀 개도에 따라 스로틀 밸브 개도를 조절하여 자동 변속기의 변속 충격을 완화시키기 위한 스로틀 상한 제한 값 설정 제어를 수행한다.

하지만, 상기(S110)에서 팁인 충격 제어 조건 중 한 조건이라도 만족하지 않을 경우, ETS(400)는 자동 변속기의 터빈 회전수(Nt)와 엔진의 엔진 회전수(Ne)가같거나, 팁인 충격 제어 모드 진입 시간이 경과됨이 판단되면, 팁-인 충격 제어 모드를 해제시키고 메인 루틴으로 리턴한다(S200,S220).

이로써, 자동 변속기를 구비한 차량에서 운전자의 감속의지에 따라 차속 감속 후 가속 시 자동 변속기의 변속 충격을 완화 시켜 운전 편의성 및 승차감을 향상시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 자동 변속기를 구비하고 있는 차량에서 주행 중 감속 후, 가속 시 변속기의 터빈 회전수와 엔진의 엔진 회전수의 차이로 발생되는 변속충격(tip-in shock)을 가속페달 팁-인 조건에 따라 스로틀 밸브 개도를 조절함으로써, 자동 변속기의 변속 충격을 완화 시켜 운전 편의성 및 승차감을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 자동 변속기를 장착한 차량에서 주행중 운전자의 가속페달 조작에 따른 팁-인 제어 모드 진입 조건을 만족하는가를 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 운전자의 가속페달 조작에 따른 팁-인 제어 모드 진입 조건을 만족하면, 상한 스로틀 개도 연산을 수행하여 스로틀 개도를 제어하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 스로틀 제어 방법 .
2. 제 1항에 있어서, 팁-인 제어 모드는 가속페달 개도 변화(△APS(소정의 설정시간ms)) > 제1 설정 값이고, 터빈 회전수(Nt)-엔진 회전수(Ne) > 제2 설정 값 이고, 차속 ≥제3 설정 값이며, 엔진 회전수(Ne)가 제4 설정범위이고, 변속 레버 위치가 'D' 레인지 위치이며, 냉각수온 ≥제5 설정 값이고, 충전효율 ≤제6 설정 값이며, 가속페달 개도 값이 필터링 모드가 아닌, 가속 진입 초기 조건을 만족해야 하는 조건인 것을 포함하는 차량용 엔진의 스로틀 제어 방법.
3. 제 1항에 있어서, 팁-인 제어 모드 조건을 만족하지 않을 때, 터빈 회전수와 엔진 회전수가 동일하거나 또는 팁-인 제어 모드 진입 시간이 소정의 기준 값을 경과하면 팁-인 제어 모드를 해제하고 메인 루틴으로 리턴하는 단계를 포함하는 차량용 엔진의 스로틀 제어 방법.
4. 제 3항에 있어서, 소정의 기준 값은 가속페달 개도의 함수 값인 것을 더 포함하는 차량용 엔진의 스로틀 제어 방법.