KR101438598B1 - 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제운전 안내 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경제운전 안내장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용하여 연비향상을 꾀하는 경제운전 안내장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 엔진제어기와 변속기제어기로부터 얻어진 정보를 입력받는 차량정보 수집부;

변속패턴데이터와 상기 차량정보 수집부의 정보를 통해 산출되는 제1경제 운전정보;

상기 제1경제 운전영역과 연료분사모드맵을 종합하여 산출되는 제2경제 운전 정보;

상기 제2경제 운전영역에 대한 정보를 운전자가 확인할 수 있도록 디스플레이부를 포함하되,

상기 제1경제 운전영역은 그린영역, 화이트영역, 레드영역으로 구획되는 것을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제 운전 안내 장치를 제공한다.

경제운전영역, GDI, 연료분사맵

Description

가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제운전 안내 장치{GUIDE DEVICE UTILIZING FUEL INJECTION MAP FOR ECONOMIC OPTIMIZATION IN GASOLINE DIRECT INJECTION ENGINE}

본 발명은 경제운전 안내장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용하여 연비향상을 꾀하는 경제운전 안내장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 등의 차량에 탑재되는 엔진의 성층연소에 의한 경제운전시에 에코램프를 점등한다.

즉, 에코표시를 행하는 에코미터가 공지되어 있다.

이 에코미터는 예를 들면 얕은 악셀누름으로 운전하고 있을 때 에코램프를 점등하는 한편, 등판시나 추월 가속시 등의 비교적 깊은 악셀링으로 운전하면 에코램프를 소등함으로써 엔진부하레벨에 따른 그 에코표시상태를 절환하도록 구성된다.

이 에코미터에 의하면 운전자는 에코램프가 계속 점등하도록 악셀링을 조정하는 운전을 유의하기만 하면 차량을 경제적으로 운전할 수 있다.

그렇지만, 종래 에코미터는 엔진부하레벨에 따라 그 에코표시상태를 단순히 점등/소등의 2개의 상태 사이에서 절환하는 것에 지나지 않는다.

또한, 엔진부하레벨에 따라 변동하는 경제운전의 정도를 표시하는 경제운전정보는 현재의 악셀개도에서 얻을 수 있는 엔진회전수와 관련되며, 운전자의 시각을 통하여 세부적으로 인식하는 것은 어렵다는 해결해야할 과제를 내포하고 있다.

따라서, 운전자의 급가감속 운행을 자제하도록 유도하기 위하여 현재까지 개발된 경제운전안내 시스템은 차속과 차량변속맵을 이용하여 경제운전영역(그린영역)을 결정하도록 하고 있다.

또한, 현재 제안되어 적용되는 경제운전안내시스템은 가속페달 개도량과 차속의 값을 주 입력값으로 변속기 패턴에 다라 그린영역, 화이트영역, 레드영역으로 구분하여 클러스터에서 표시한다.

하지만, 그린영역, 화이트영역, 레드영역 각 구간 내에서의 GDI엔진의 특성을 고려한 상세한 제어는 없는 실정이다.

즉, 현재 차량에 적용된 경제운전안내시스템은 가속페달 개도량과 차속의 값을 주 입력값으로 변속기 패턴에 따라 그린영역, 화이트영역, 레드영역만으로 구분하여 클러스터에서 표시하고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으 로, 본 발명의 목적은 기영역의 경제운전 시스템의 각 영역(zone)별 구간 내에 세부 연료분사모드별 RPM구간을 연산한 후 세분화 해서 표시하게 하여 고연비 모드로의 주행을 안내하게 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제 운전 안내 장치는 엔진제어기와 변속기제어기로부터 얻어진 정보를 입력받는 차량정보 수집부;

변속패턴데이터와 상기 차량정보 수집부의 정보를 통해 산출되는 제1경제 운전정보;

상기 제1경제 운전영역과 연료분사모드맵을 종합하여 산출되는 제2경제 운전 정보;

상기 제2경제 운전영역에 대한 정보를 운전자가 확인할 수 있도록 디스플레이부를 포함하되,

상기 제1경제 운전영역은 그린영역, 화이트영역, 레드영역으로 구획되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 엔진제어기는 차속, 가속페달 개도량(APS), RPM, 연비모드값에 대한 정보를 차량 네트워크로 전송하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 변속기제어기는 변속단, 댐퍼클러치의 작동여부에 대한 정보를 차량 네트워크로 전송하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 변속패턴데이터는 트랜스미션 제어유닛(Transmission Control Unit)에 있는 변속패턴 데이터, 각 변속단에서의 Up-shift속도, Down-shift속도, 댐퍼클러치ON속도, 댐퍼클러치OFF속도에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연료분사모드맵은 차량의 상태에 따라 일반모드, 고효율모드, 최고효율 모드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 1차 산출한 데이터는 그린영역, 화이트영역, 레드영역으로 나누어지고, 상기 2차 산출한 데이터는 연료분사모드맵의 데이터를 RPM상황에서의 GDI연비모드영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디스플레이부는 디스플레이 제어부로부터 입력되는 GDI경제운전 영역과 그 때의 APS값을 BAR형태의 그래프로 운전자에게 표시하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2경제 운전영역은 7단계로 나누되, 이 7단계는

a) 가장 연비가 안 좋은 영역

b) 화이트영역 중에서 균질 혼합기 공급구간

c) 화이트영역 중에서 다소의 성층화 구간

d) 화이트영역 중에서 고도의 성층화 구간

e) 그린영역 중에서 고도의 성층화 구간

f) 그린영역 중에서 다소의 성층화 구간

g) 그린영역 중에서 균질 혼합기 공급구간

으로 구획되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2경제 운전영역은 디스플레이부에서 운전자에 의해 식별가능하도록 색상별로 표시되고, 색상별로 지침에 의해 가리켜지도록 표시되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제운전 장치에 의하면, 기영역의 경제운전 시스템의 각 영역(zone)별 구간 내에 세부 연료분사모드별 RPM구간을 연산한 후 세분화 해서 표시하게 하여 고연비 모드로의 주행을 안내할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제 운전 안내 장치의 작동을 도시한 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제 운전 안내 장치를 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제 운전 안내 장치에 따라 나타나는 제1경제 운전영역을 도시한 다이어그램이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 가솔린 직접 분사 엔진 의 연료분사맵을 활용한 경제 운전 안내 장치에 따른 제1경제 운전영역과 제2경제 운전영역을 조합하는 과정을 나타내는 다이어그램이다.

단, 본 발명의 일 실시예에 의한 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제 운전 안내 장치를 설명하기 전에 도시하지 않은 기본적인 개념을 개략적으로 설명한다.

우선, 세그멘트표시구동회로와 중앙연산처리장치(이하, CPU라 함), 에코데이터테이블, 악셀개도센서, 엔진회전수센서를 포함하여 구성된다.

상기 에코데이터테이블은 악셀개도, 엔진회전수 및 엔진부하레벨에 따라 변동하는 경제운전의 정도를 표시하는 경제운전정보의 3가지를 파라미터로 하여 현재의 악셀개도에 대한 엔진회전수의 분포도상의 각각에 해당하는 경제운전정보를 할당하여 기억하는 기능을 갖는다.

이와 같이 함으로써, 악셀개도에 대한 엔진회전수의 분포도상의 각각에 경제운전정보를 부가정보로 하여 기억하는 것이 가능하게 된다.

예를 들면, 악셀개도가 작은 때의 엔진회전수가 높으면, 연료소비율이 양호한 경제운전이 수행되고 있다고 할 수 있다.

이와 같은 영역을 경제운전영역이라 부르고, 악셀개도에 대한 엔진회전수의 분포도상의 각각에 자신이 경제운전영역에 속하는 곳을 표시하는 경제운전정보를 부가정보로 설정한다.

한편, 예를 들면, 악셀개도가 높은 때의 엔진회전수가 작으면 연료소비율이 양호하지 않은 비경제운전이라고 하여 경고운전이 수행되고 있다고 할 수 있다.

또한, 자신이 경고운전영역에 속하는 지시를 표시하는 경제운전정보를 통상연소형 엔진의 경우에는 파워상태라 하고, 디젤엔진의 경우에는 흑연배기상태라 하고, 희박연소형 엔진의 경우에는 리치상태라 부른다.

그런데, 악셀개도에 따른 엔진회전수의 분포도상의 각각에 상술한 경제운전도정보를 부가정보로 할당 설정하는 것은 엔진의 총배기량이나 연소실형상 등의 엔진설계조건에 따라 각자에게 설정되어야 하는 경제운전정보가 크게 변화하므로 엔진을 차량에 탑재할 때 모든 엔진부하레벨모드 하에서 차량운전실험을 행하며 적당한 경제운전정보를 부가정보로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 에코데이터테이블에는 경제운전영역을 그린영역으로 하는 한편, 경고운전영역을 레드영역으로 위치하여 기억하게 된다.

CPU는 엔진회전수센서에서 검출된 엔진회전수신호를 지침구동회로 앞으로 송출하는 한편, 악셀개도센서로 검출한 악셀개도신호, 엔진회전수센서로 검출한 엔진회전수신호 및 에코데이터테이블을 참조하여 현재의 악셀개도에 대한 엔진회전수대의 분포도상에 할당하는 경제운전도정보를 읽어내고 읽어낸 경제운전도정보를 세그멘트표시구동회로에 송출하는 기능을 갖는다.

후술하는 지침구동회로는 CPU로부터 전송된 엔진회전수신호에 따라 아날로그미터의 지침을 눈금에 대하여 회동시키는 기능을 갖는다.

세그멘트표시구동회로는 CPU로부터 전송된 경제운전도정보에 따라 예를 들면 현재의 엔진회전수에 관련하여 그린영역 및 레드영역을 각각 발광표시시키는 기능을 갖는다.

상기와 같은 기본적인 원리로 작동되는 본 발명의 일 실시예에 의한 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제 운전 안내 장치의 구성을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

엔진제어기(Engine Management System; EMS)는 차속, APS(가속페달 개도량)값, RPM, 연비모드값 등의 정보를 차량 네트워크로 전송한다.

변속기 제어기(Transmission Control Unit; TCU)는 현재 변속단, 댐퍼클러치 작동여부 등의 정보를 차량 네트워크로 전송한다.

상기 차량 네트워크는 차량 내 제어기 간의 통신을 담당하며 현재 차량 정보를 제공한다.

차량정보 수집부는 네트워크를 통해 실시간으로 EMS로부터 차속, TPS값, Fuel cut 여부 등의 정보를 수집하고, TCU로부터 변속단, 댐퍼클러치 작동여부 등의 정보를 수집한다.

이때, 수집된 운행정보는 운행상태 산출부로 전송된다.

변속패턴 데이터는 TCU에 있는 변속패턴 데이터를 경제운전 안내장치에도 포함되며, 각 변속단에서의 Up-shift속도, Down-shift속도, 댐퍼클러치 ON속도, 댐퍼클러치 OFF속도 등의 정보를 포함한다.

GDI엔진 운전 연료분사 모드 맵은 GDI엔진 제어기에 있는 연료분사모드 맵으로, 차량 상태에 따라 일반모드, 고효율모드, 최고효율모드의 연료분사모드를 가진다.

운행상태 산출부는 변속패턴데이터를 바탕으로 차량정보 수집부에서 취득한 차속, APS값, 변속단 등의 정보를 이용해 기영역의 그린영역, 화이트영역, 레드영역을 1차 산출하고, GDI엔진 운전 연료분사모드 맵의 데이터를 활용하여 현재 RPM상황에서의 GDI연비모드영역을 2차 산출한다.

1차 산출된 정보와 2차 산출된 정보를 결합하여 GDI경제운전 영역을 만든다. (이는 실시간으로 갱신 되어야 한다.)

디스플레이제어부는 운행상태 산출부에서 산출된 GDI경제운전 영역과 APS값을 디스플레이부로 전송한다.

디스플레부는 디스플레이 제어부에서 전송된 GDI경제운전 영역과 현재 APS값을 BAR형태의 그래프로 운전에게 표시한다.

이때, 지침 구동회로가 구비되어서 상기 디스플레이부에 형성되는 지침을 구동함으로써 작동시킬 수 있다.

또한, 아날로그미터와 세그멘트표시기(발광소자라 칭한다)가 구비될 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에서는 막대형상의 형상에 대하여 지침이 슬라이딩되는 것을 개시하고 있으나, 눈금의 대략 중심위치에 지침의 일단이 회동가능하도록 지지될 수도 있고, 이것은 지침의 타단이 눈금과 상대적으로 회동함으로써 최적의 경제운전영역을 지시하도록 구성될 수 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 일 실시예에 의한 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제 운전 안내 장치의 작동순서를 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

시동이 ON되고 차속이 '0' 이상으로 가속이 된다. (S100)

변속패턴데이터와 차량정보 수집부로부터 제1경제 운전정보를 추출한다. (S110)

이때, 도 3에 도시한 바와 같이 차속과 APS에 따라 3구역으로 나뉘어진다.

즉, 그린영역(G)은 고단 변속이 최대한 빨리 이루어지는 영역이며 연비가 최대인 영역이고, 화이트영역(W)은 댐퍼클러치는 OFF되지만 Down shift는 발생하지 않는 영역이며, 레드영역(R)은 Down shift가 일어나고 연비가 최악인 영역임을 알 수 있다.

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이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제 운전 안내 방법을 도시한 흐름도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제 운전 안내 방법을 도시한 블록도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제 운전 안내 방법에 따른 제1경제 운전영역을 도시한 다이어그램.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제 운전 안내 방법에 따른 제1경제 운전영역과 제2경제 운전영역의 조합하는 과정을 나타내는 다이어그램.

Claims (9)

1. 엔진제어기와 변속기제어기로부터 얻어진 정보를 입력받는 차량정보 수집부;

   변속패턴데이터와 상기 차량정보 수집부의 정보를 통해 산출되는 제1경제 운전정보; 및

   차량의 상태에 따라 일반모드, 고효율모드, 최고효율 모드를 포함하는 연료분사모드맵과 상기 제1경제 운전영역을 종합하여 산출되는 제2경제 운전 정보;

   상기 제2경제 운전영역에 대한 정보를 운전자가 확인할 수 있도록 디스플레이부를 포함하되,

   상기 제1경제 운전영역은 그린영역, 화이트영역, 레드영역으로 구획되는 것을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제 운전 안내 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 엔진제어기는 차속, 가속페달 개도량(APS), RPM, 연비모드값에 대한 정보를 차량 네트워크로 전송하는 것을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제 운전 안내 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 변속기제어기는 변속단, 댐퍼클러치의 작동여부에 대한 정보를 차량 네트워크로 전송하는 것을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진의 연료 분사맵을 활용한 경제 운전 안내 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 변속패턴데이터는 트랜스미션 제어유닛(Transmission Control Unit)에 있는 변속패턴 데이터, 각 변속단에서의 Up-shift속도, Down-shift속도, 댐퍼클러치ON속도, 댐퍼클러치OFF속도에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진의 연료 분사맵을 활용한 경제 운전 안내 장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 제1경제 운전정보에 따른 데이터는 그린영역, 화이트영역, 레드영역으로 나누어지고, 상기 제2경제 운전정보에 따른 데이터는 GDI연비모드영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제운전 안내 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 디스플레이부는 디스플레이 제어부로부터 입력되는 제2경제 운전영역과 그 때의 APS값을 BAR형태의 그래프로 운전자에게 표시하는 것을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제 운전 안내 장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 제2경제 운전영역은 7단계로 나누되, 이 7단계는

   a) 가장 연비가 안 좋은 영역

   b) 화이트영역 중에서 균질 혼합기 공급구간

   c) 화이트영역 중에서 다소의 성층화 구간

   d) 화이트영역 중에서 고도의 성층화 구간

   e) 그린영역 중에서 고도의 성층화 구간

   f) 그린영역 중에서 다소의 성층화 구간

   g) 그린영역 중에서 균질 혼합기 공급구간

   으로 구획되는 것을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제 운전 안내 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 제2경제 운전영역은 디스플레이부에서 운전자에 의해 식별가능하도록 색상별로 표시되고, 색상별로 지침에 의해 가리켜지도록 표시되는 것을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진의 연료분사맵을 활용한 경제 운전 안내 장치.

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