KR101294086B1 - 수동변속기 차량의 변속 제어 방법 - Google Patents

수동변속기 차량의 변속 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 주행 중 팁아웃(tip-out, 감속)을 감지하는 단계와, 상기 팁아웃이 감지된 경우 팁아웃 토크필터를 작동(On)시키는 단계와, 상기 차량의 클러치 스위치 동작(On) 여부를 판단하는 단계와, 상기 클러치 스위치가 동작(0n)되는 경우 상기 팁아웃 토크필터를 해제(Off)하여 연료 분사 정지(fuel cut)를 실시하는 단계 및 상기 차량의 스로틀 플랩을 제어를 통해 엔진의 회전수를 감소시키는 단계를 포함하는 수동변속기 차량의 변속 제어 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의하면 신속한 변속 응답성과 함께 차량의 소음 진동을 감소시킴으로써 상품성과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

수동변속기 차량의 변속 제어 방법{CONTROL METHOD FOR SHIFTING IN MANUAL TRANSMISSION VEHICLE}
본 발명은 수동변속기 차량의 변속 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수동변속기 차량의 변속시 클러치 미트 충격과 팁아웃저크 현상을 감소시킬 수 있는 수동변속기 차량의 변속 제어 방법에 관한 것이다.
일반적인 수동변속기 차량의 경우 도 1에 도시된 바와 차량의 엑셀 페달을 오프(Off)한 이후에도 토크필터를 통해 소량의 연료가 공급되면 변속 시 클러치를 밟아도 엔진의 회전수(RPM) 하강에 시간이 소요된다. 따라서 엔진의 회전수와 변속기의 회전수 사이에 상당한 차이가 발생하게 됨으로서 변속 후 클러치 미트시 충격이 발생하게 된다.
이러한 클러치 미트 충격을 방지하기 위해서, 엑셀 페달을 오프(Off)한 후 토크필터 없이 즉시 퓨어컷(Fuel-cut)을 실시할 수 있다. 이렇게 되면 도 1에 도시된 바와 같이 변속 클러치 조작시 엔진의 회전수와 변속기의 회전수의 차이가 작아지게 되어 클러치 미트시 충격은 완화된다. 그러나 이 경우 팁인(tip-in)에서 팁아웃(tip-out)으로 전환될 때, 엔진은 연료 분사를 곧바로 정지(fuel cut)하게 되고, 그 순간 엔진의 구동토크 부호가 바뀌게 되어 팁 아웃 저크(tip-out jerk) 현상이 발생되어 운전자 및 승객이 불쾌한 승차감을 느끼게 되는 문제점이 있다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 클러치 미트 충격과 팁 아웃 저크 현상 사이에는 이를 동시에 해결하기 어려운 기술적인 모순이 존재한다. 즉, 팁 아웃 저크 현상을 감소시키기 위하여 퓨어컷 시점을 당기게 되면 클러치 미트 충격이 악화되고, 반대로 클러치 미트 충격을 완화하기 위해 퓨어컷(Fuel Cut) 시점을 극단적으로 늘리게 되면 팁 아웃 저크(tip-out jerk)가 나빠지는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 수동변속기의 변속시 클러치 미트 충격과 팁 아웃 저크 현상의 물리적 모순을 해결하여 수동변속기 차량의 소음 진동을 감소시킴으로써 상품성과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 수동변속기 차량의 변속 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명의 실시예에서는 수동변속기 차량의 변속 제어 방법을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 상기 수동변속기 차량의 변속 제어 방법은 상기 차량의 주행 중 팁아웃(tip-out, 감속)을 감지하는 단계; 상기 팁아웃이 감지된 경우 팁아웃 토크필터를 작동(On)시키는 단계; 상기 차량의 클러치 스위치 동작(On) 여부를 판단하는 단계; 상기 클러치 스위치가 동작(0n)되는 경우 상기 팁아웃 토크필터를 해제(Off)하여 연료 분사 정지(fuel cut)를 실시하는 단계; 및 상기 차량의 스로틀 플랩을 제어를 통해 엔진의 회전수를 감소시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 스로틀 플랩의 제어에 의해 상기 엔진의 회전수가 설정된 회전수 미만이 되는지 판단하는 단계를 더 포함하는 할 수 있다.
상기 엔진의 회전수가 상기 설정된 회전수 미만이 되는 경우 상기 스로틀 플랩의 제어를 해제(Off)하는 단계를 더 포함하는 할 수 있다.
상기 클러치 스위치 동작(On) 여부를 판단하는 단계에서 상기 클러치 스위치가 동작하지 않는 것으로 판단되는 경우 상기 팁아웃 토크필터를 계속 작동(On)시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수동변속기 차량의 변속 제어 방법에서는 팁아웃 상황에서 팁아웃 토크필터를 이용하여 소량의 연료가 공급되도록 함으로써 팁 아웃 저크 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 수동변속기 차량의 변속 제어 방법은 팁아웃 토크필터와 함께 클러치 스위치를 연동제어 함으로써 엔진의 회전수 감소 속도를 개선시킴으로써 클러치 미트 충격이 완화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 엔진의 회전수가 설정된 회전수 미만이 되면 스로틀 플랩 제어를 해제 함으로써 부드러운 엔진 회전수 변화를 유도하여 변속 완료 시점에서의 진동과 소음을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 클러치 미트 쇼크와 팁아웃 저크 현상을 도시한 그래프이다.
도 2는 클러치 미트 쇼크와 팁아웃 저크 사이의 모순관계를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기 차량의 변속 제어 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 수동변속기 차량의 변속 제어 방법이 적용되는 동력전달 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기 차량의 변속 제어 방법의 효과를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기 차량의 변속 제어 방법의 효과를 기본적인 경우와 비교하여 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기 차량의 변속 제어 방법을 실제 차량에 적용하여 실험한 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기 차량의 변속 제어 방법의 흐름도이다. 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기 차량의 변속 제어 방법은 차량의 주행 중(S10) 팁아웃(tip-out, 감속)을 감지하는 단계(S20)와, 상기 팁아웃이 감지된 경우 팁아웃 토크필터를 작동(On)시키는 단계(S30)와, 상기 차량의 클러치(30) 스위치 동작(On) 여부를 판단하는 단계(S40)와, 상기 클러치(30) 스위치가 동작(0n)되는 경우 상기 팁아웃 토크필터를 해제(Off)하여 연료 분사 정지(fuel cut)를 실시하는 단계(S50)와, 상기 차량의 스로틀 플랩을 제어를 통해 엔진(10)의 회전수를 낮추는 단계(S60)와, 상기 스로틀 플랩의 제어에 의해 상기 엔진(10)의 회전수가 설정된 회전수(α) 미만이 되는지 판단하는 단계(S70) 및 상기 엔진(10)의 회전수가 상기 설정된 회전수(α) 미만이 되는 경우 상기 스로틀 플랩의 제어를 해제(Off)하는 단계(S80)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 변속 제어 방법이 적용되는 차량의 동력 전달 장치는 도 4에 도시된 바와 같이 엔진(10)에서 발생된 동력을 구동 바퀴에 전달하기 위한 장치로서, 크게 엔진(10)의 크랭크샤프트 플라이휠(20)에 설치되어 출발시나 변속시에 필요한 동력 전달을 단속하는 클러치(30)와 차량의 주행 상태에 알맞도록 기어(40)의 물림을 변경시키고 전진과 후진을 하기 위한 변속기(미도시)와, 상기 변속기의 회전 속도를 최종적으로 감속시키는 동시에 차량이 회전할 때 좌우 바퀴에 알맞은 회전 속도로 동력을 전달하는 기어(40) 및 차동장치(differencial, 50) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 일반 주행 상황(S10)에서 차량의 제어부에서는 팁아웃(tip-out)이 발생하는지 여부를 감지한다(S20). 하나 또는 다수의 실시예에서 차량의 ECU(Electric Control Unit)에서 엑셀 포지션 센서(Accel Position Sensor)에서 보내주는 신호를 기초로 상기 팁아웃 여부를 감지한다.
상기 팁아웃이 발생된 경우에는 팁아웃 토크필터를 작동시킨다(S30).
팁아웃 토크필터는 팁인에서 팁아웃으로 전환될 때, 엔진(10)이 연료분사를 곧바로 정지(Fuel Cut)하게 되면 그 순간 엔진(10)의 구동 토크의 부호가 바뀌게 되어 쇼크 현상이 발생된다. 특히 수동변소기가 장착되는 차량의 경우 구동력을 변속기에 전달하는 클러치(30)가 스프링 매스로 되어 있어 쇼크와 함께 팁 아웃 저크(tip-out jerk) 현상이 발생된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기 차량의 변속 제어 방법에서는 상기와 같은 팁아웃 상황에서 팁아웃 토크필터를 이용하여 소량의 연료가 공급되도록 함으로써 팁 아웃 저크 현상을 방지한다(S30).
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기 차량의 변속 제어 방법을 적용하여 실험한 그래프이다.
도 5의 A 부분에서 팁아웃이 발생하면 팁아웃 토크필터가 작동하여(S30) 팁아웃 저크 현상을 방지하게 되므로 소음 및 진동이 감소되는 효과가 있다.
그 다음 상기 팁아웃 토크필터의 작동(S30)과 더불어 클러치(30) 스위치가 작동(On)되는지 여부를 판단한다(S40). 하나 또는 다수의 실시예에서 상기 클러치(30) 스위치의 작동(On)여부는 차량의 ECU에서 판단할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 클러치(30) 스위치의 작동여부를 판단하여(S40), 상기 클러치(30) 스위치가 작동되지 않은 경우에는 다시 S30 단계로 돌아가서 팁아웃 토크필터가 계속하여 작동될 수 있도록 한다. 이는 차량의 팁아웃이 발생한 시간과 클러치(30) 스위치의 작동(On)을 인식하는 시간이 사이에 차이가 발생하므로 이를 고려한 것이다.
한편, 상기 S40 단계의 판단에서 클러치(30) 스위치가 작동(On)으로 판단되면 상기 팁아웃 토크필터의 작동을 해제(Off)한다(S50). 이는 클러치 미트시 발생할 수 있는 충격을 해소하기 위함이다. 엑셀페달이 해제(Off)된 팁아웃 상황에서 상기 팁아웃 토크필터에 의해 연료가 공급되면 클러치(30)를 밟아도 엔진(10)의 회전수(RPM) 하강에 시간이 소요되므로 클러치 미트시 충격이 발생하게 된다. 따라서 본 발명의 경우에는 클러치(30) 스위치가 작동되는 것으로 판단되면 상기 팁아웃 토크필터를 해제(Off)하여 클러치 미트시 충격을 완화하게 된다.
즉, 클러치(30) 스위치 작동(S40)에 따라 상기 팁아웃 토크필터를 해제하여(S50) 연료 분사가 정지(fuel cut) 되도록 함으로써 클러치 미트의 충격을 개선할 수 있게 된다.
한편 도 3에 도시된 바와 같이 상기 클러치(30) 스위치의 작동(On)과 연계하여 상기 차량의 스로틀 플랩을 제어함으로써 엔진(10)의 회전수를 감소시킨다(S60).
상술한 바와 같이 팁아웃 토크필터는 ETC 및 점화시기의 제어를 통해 쇼크 및 저크를 저감할 수 있는 순기능의 특징이 제공되고 있으나, 과도한 필터링이 적용되는 경우 지연감이 발생하여 수동변속기의 특성을 만족시키지 못하는 역기능이 초래할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 변속 제어 방법에서는 상기 클러치(30) 스위치의 작동(On)과 연계하여 상기 차량의 스로틀 플랩을 제어함으로써 엔진(10)의 회전수가 신속하게 감소되도록 하고, 클러치 미트의 쇼크가 최소화되도록 한다(S60). 이로 인해 팁아웃 토크필터에 의해 지연되는 RPM 하향 속도가 개선된다.
도 5에 도시된 실험 그래프에 나타나는 바와 같이 B 부분에서는 클러치(30) 작동과 연동하여 팁아웃 토크필터가 해제되도록 제어함으로써 클러치 미트 쇼크를 개선하게 된다.
이와 함께 도 5의 C 부분에서는 스로틀 플랩을 클러치(30) 스위치와 함께 제어하여 엔진(10)의 회전수(RPM)을 신속하게 하강시킴으로써 클러치 미트 쇼크가 최소화되도록 한다.
그 다음 도 3에 도시된 바와 같이 상기 차량의 ECU에서는 상기 스로틀 플랩의 제어에 의해 상기 엔진(10)의 회전수가 설정된 회전수(α) 미만이 되는지 여부를 판단한다(S70).
그리고 상기 엔진(10)의 회전수가 상기 설정된 회전수(α) 미만이 되는 경우 상기 스로틀 플랩의 제어를 해제(Off)한다(S80).
상기 S80 단계는 변속이 마무리 되어 다시 클러치(30)를 미트 시키기 직전에 스로틀 플랩 제어를 해제(Off)시킴으로써 부드러운 엔진(10) 회전수(RPM) 변화가 이루어지도록 한다. 따라서 이로 인해 변속 충격이 개선되는 효과가 있다. 스로틀 플랩 해제 이후에는 S10 단계로 돌아가서 일반 주행으로 전환하게 된다.
도 6에는 기본적인 경우(Base)와 클러치(30) 스위치 연동제어 및 스로틀 플랩 제어 부분이 좌측에서부터 차례대로 도시되어 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 상기 클러치(30) 스위치 연동제어는 기본적인 경우(Base)에 비해 엔진(10)의 회전수 감소 속도가 개선됨으로써 클러치 미트 충격이 완화된다. 그리고 여기에 스로틀 플랩 제어가 더해짐으로써 RPM 하향 속도가 더욱 개선되어 클러치 미트 충격이 최소화된다. 또한 이와 함께 엔진(10)의 회전수가 설정된 회전수(α) 미만이 되면 스로틀 플랩 제어를 해제(Off) 함으로써 부드러운 엔진(10) 회전수 변화를 유도하여 변속 완료 시점에서의 진동과 소음을 감소시키게 된다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따란 수동변속기 차량의 변속 제어 방법을 실제 차량에 적용하여 실험한 결과를 도시한 그래프이다.
도 7에 도시된 그래프는 본 발명의 S10 내지 S60 단계와 관련된 그래프로서, 클러치(30) 페달 스위치가 인식됨과 동시에 스로틀 플랩을 닫아 엔진(10) RPM 하강 속도를 증대시킨 실험을 기본적인 경우(Base)와 비교하여 도시하고 있다. 본 발명의 경우 기존 fuel-cut 만 적용되었던 경우(Base)보다 엔진(10) rpm 하강 속도가 23.5% 증대되어 클러치 미트 충격을 감소시킬 수 있음이 확인된다. 즉, 본 발명에 따르면 매우 빠른 변속 및 클러치(30) 조작에도 충격 이음 및 진동 발생 등을 개선하여 상품성을 개선할 수 있게 된다.
한편 도 8의 경우 상기 S70 및 S80 단계와 관련되 실험그래프로서, 클러치(30) 페달 스위치가 인식됨과 동시에 스로틀 플랩을 닫아 엔진(10) RPM 하강 속도를 증대시킨 기존 제어는 도 8의 좌측 그림과 같이 해제 영역을 설정하지 않을 경우 저RPM영역에서 이질감을 발생시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따르면 상기 S70 및 S80 단계를 구비하여 도 8의 우측 그림과 같이 변속이 마무리되어 클러치(30)를 다시 미트 시키기 직전에 스로틀 플랩제어를 해제시켜 보다 부드러운 rpm 거동이 이뤄질 수 있게 하였다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 엔진
20: 크랭크샤프트 플라이휠
30: 클러치
40: 변속기의 기어
50: 차동장치

Claims (4)

  1. 수동변속기 차량의 변속 제어 방법에 있어서,
    상기 차량의 주행 중 팁아웃(tip-out, 감속)을 감지하는 단계;
    상기 팁아웃이 감지된 경우 팁아웃 토크필터를 작동(On)시키는 단계;
    상기 차량의 클러치 스위치 동작(On) 여부를 판단하는 단계;
    상기 클러치 스위치가 동작(0n)되는 경우 상기 팁아웃 토크필터를 해제(Off)하여 연료 분사 정지(fuel cut)를 실시하는 단계; 및
    상기 차량의 스로틀 플랩을 제어를 통해 엔진의 회전수를 감소시키는 단계;
    를 포함하는 수동변속기 차량의 변속 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스로틀 플랩의 제어에 의해 상기 엔진의 회전수가 설정된 회전수 미만이 되는지 판단하는 단계를 더 포함하는 수동변속기 차량의 변속 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 엔진의 회전수가 상기 설정된 회전수 미만이 되는 경우 상기 스로틀 플랩의 제어를 해제(Off)하는 단계를 더 포함하는 수동변속기 차량의 변속 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 클러치 스위치 동작(On) 여부를 판단하는 단계에서 상기 클러치 스위치가 동작하지 않는 것으로 판단되는 경우 상기 팁아웃 토크필터를 계속 작동(On)시키는 것을 특징으로 하는 수동변속기 차량의 변속 제어 방법.
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