KR101636127B1 - 자동 변속기 차량의 연비향상 방법 - Google Patents

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Abstract

자동 변속기 차량의 연비향상 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변속기 차량의 연비향상 방법은, TCU로부터 엔진 토크 상승 요구가 있는가를 판단하는 단계; TCU로부터 엔진 토크 상승 요구가 있으면, 목표 엔진 토크를 상승시키는 단계; 및 TCU로부터 엔진 토크 상승 요구가 더 이상 존재하지 않거나 또는 락업(Lock-Up)이 완료되었다고 통지되면, 목표 엔진 토크 상승분을 0으로 하는 단계;를 포함한다.

Description

자동 변속기 차량의 연비향상 방법 {THE METHOD OF FUEL ECONOMY IMPROVEMENT FOR AN AUTOMATIC TRANSMISSION VEHICLE}
본 발명은 자동 변속기 차량의 연비 향상 방법에 관한 것으로, 운전자의 감속 의지가 있으면 자동 변속기 차량의 엔진 회전수를 터빈 회전수로 유지시켜 직결 감속을 용이하게 함으로써 연료 컷오프(Fuel Cut-Off)를 확대하고 재가속시 소진되는 연료량을 최소화할 수 있는 자동 변속기 차량의 연비 향상 방법에 관한 것이다.
최근 들어 유가가 상승하면서 연비는 자동차 산업의 매우 중요요소가 되었다. 이에, 자동차 산업에서는 연비를 향상시키는 기술이 다양하게 개발하고 있는데, 그 중 가장 보편적인 기술이 운전자가 엑셀에서 발을 떼는 등의 운전자의 감속 의지가 있으면 연료 컷오프(Fuel Cut-Off)를 확대하는 기술이다.
자동 변속기 차량이 경우, 감속시 연료 컷오프(Fuel Cut-Off)를 확대하기 위해서는 변속기와 엔진 사이에 있는 토크 컨버터의 댐퍼 클러치를 직결시켜 자동 변속기 차량을 수동 변속기 차량과 같은 상태로 만들어야 한다. 이를 직결 감속이라고 하며, 대부분의 자동 변속기 차량은 이와 같은 방법으로 연료 컷오프(Fuel Cut-Off)를 확대하고 있다.
자동 변속기 차량이 직결 감속에 들어가기 위해서는 운전자가 엑셀에서 발을 떼어 감속을 요구하는 시점에 엔진회전수가 터빈 회전수에 안정적으로 근접되어 있어야 한다. 운전자가 엑셀에서 발을 떼는 순간에 통상 엔진 회전수가 터빈 회전수에 급하게 떨어지게 되고 이러한 상황하에서 변속기의 유압제어만으로 엔진 회전수를 터빈 회전수에 안정적으로 근접시키기는 거의 불가능하며 터빈 회전수를 지나 아래로 떨어지게 된다.
특히, 엔진 회전수가 터빈 회전수보다 많이 작으면, TCU가 댐퍼 듀티를 최대값까지 작동시켜도 엔진 회전수가 충분히 상승하지 못하여 직결 감속이 이뤄지지 않거나, 이뤄지더라도 차량에는 직결 감속에 의하여 큰 충격이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 기술이 본 출원인이 발명자인 공개 특허 10-2009-0029384에 개시되어 있다. 종래기술은 TCU로부터 엔진 회전수 상승 요청이 있으면 아이들 토크를 보상하는 스케일러 (아이들 토크 = 아이들 토크 * 스케일러 , 여기서 스케일러 = 목표 엔진회전수 / 실제 엔진회전수 )를 이용하여 목표 엔진 회전수를 일시적으로 상승시킴으로써 엔진 회전수를 터빈 회전수에 근접시키는 기술이다. 하지만 본 기술은 스케일러 방식을 이용하지 않고, 토크 베이스 컨트롤 제어 로직에서 다른 수단을 이용하여 동일한 결과를 얻어내는 방법이다.
본 발명의 실시 예에 따른 자동 변속기 차량의 연비 향상 방법은 목표 엔진 토크를 상승시켜 엔진 회전수를 터빈 회전수 가까이 유지시킴으로써, 자동 변속기 차량의 직결 감속을 용이하게 하여 연료 컷오프(Fuel Cut-Off)를 확대하고 재가속시의 연료량을 절감하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 자동 변속기 차량의 연비 향상 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자동 변속기 차량의 연비향상 방법은,
TCU로부터 엔진 토크 상승 요구가 있는가를 판단하는 단계; 상기 TCU로부터 상기 엔진 토크 상승 요구가 있으면, 목표 엔진 토크를 상승시키는 단계; 및 상기 TCU로부터 엔진 토크 상승 요구가 더 이상 존재하지 않거나 또는 락업(Lock-Up)이 완료되었다고 통지되면, 목표 엔진 토크 상승분을 0으로 하는 단계;를 포함하는 자동 변속기 차량의 연비향상 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 목표 엔진 토크를 상승 시키는 단계는, 미리 결정된 설정 값에 따라 목표 제동(Brake) 토크 또는 목표 지시(Indicated) 토크를 선택적으로 적용하는 것일 수 있다.
또한, 상기 목표 엔진 토크를 상승시키는 단계는, 상기 목표 엔진 토크를 현재 엔진 토크로부터 미리결정된 제1 값만큼 상승시키는 단계; 상기 목표 엔진 토크를 일정한 기울기로 상승 시키는 단계; 및 현재 엔진 회전수와 터빈 회전수의 절대값 차이가 제1 상수보다 작은 상태를 만족하고, 제1 시간동안 유지되거나 엔진 회전수의 변화율이 미리결정된 제2 값보다 작으면 이를 유지하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 미리결정된 제1 값은 엔진회전수, 오일온도, 엔진회전수와 터빈회전수의 차이의 함수로 결정되는 값일 수 있다.
또한, 상기 목표 엔진 토크 상승량을 TCU에서 계산하고, 상기 TCU가 엔진 토크 상승을 ECU에 요청할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 자동 변속기 차량의 연비 향상 방법은 목표 엔진 토크를 상승시켜 엔진 회전수를 터빈 회전수 가까이 유지시킴으로써, 자동 변속기 차량의 직결 감속을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 자동 변속기 차량의 연비 향상 방법은 연료 컷오프(Fuel Cut-Off)를 확대하고 재가속시의 연료량을 절감하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 토크 베이스 컨트롤의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동변속기 차량의 연비향상 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동변속기 차량의 연비향상 방법에 있어서, 토크 상승 제어가 적용되는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 일반적인 토크 베이스 컨트롤의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동변속기 차량의 연비향상 방법을 나타내는 순서도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동변속기 차량의 연비향상 방법에 있어서, 토크 상승 제어가 적용되는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 자동 변속기 차량의 연비 향상 방법을 설명하기에 앞서 자동 변속기 차량의 연비 향상 방법은 토크 베이스 컨트롤로 제어하는 EMS(Engine Management System) 차량에 적용된다. 최근의 EMS는 대부분 토크 베이스 컨트롤을 하고 있다. 토크 베이스 컨트롤은 목표 엔진 회전수를 내기 위해 점화시기, 공기량, 연료량을 통합 제어한다.
도 1은 각 EMS 별로 다소 차이는 있으나 현 로직이 대부분 채택하고 있는 토크 베이스 컨트롤의 개략도이다. 구체적으로 설명을 하면, 엔진 회전수와 가속 페달이 퍼센트 토크 요구 맵에 입력되면 거기에 상응하는 퍼센트 토크를 읽게되고(S210), 이 값은 다시 엔진의 최대 제동(Brake) 토크와 엔진의 최소 토크(- 펌핑(Pumping) 토크 - 러빙(Rubbing) 토크) 사이에서 비례적으로 계산된다(S220). 다음으로, 이 값은 목표 엔진 제동(Brake) 토크 값이 된다. 이 값은 필터를 거쳐 아이들 목표 토크(S240) 값과 비교하여 최대값이 목표 제동(Brake) 토크로 취해진다(S230). 이 후에, 이 값은 다시 필터를 커져 목표 지시(Indicated) 토크로 계산되고(S250), 해당 토크를 내기 위해 필요한 요구 연료량으로 계산된다(S260). 다음으로, 해당 연료량과 목표 A/F를 곱하게 되면(S270) 요구 공기량이 최종 계산된다(S280).
도시된 바와 같이, 아이들 스케일러(Idle Scaler)(S240)를 이용하여 즉, 목표 엔진 회전수를 상승시켜 엔진 토크를 상승시키는 종래의 방법도 있지만 A위치에서 제동(Brake) 토크를 더하기 항으로 추가하여도 또는 B위치에서 지시(Indicated) 토크를 추가하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 본 발명에서는 상승 엔진 토크를 ECU(Engine Control Unit)에서 캘리브레이션 파라미터 Bit로 두어, 해당 Bit가 0 으로 설정된 경우, 목표 제동(Brake) 토크를 상승시키고 0 이외의 다른 값으로 설정된 경우, 목표 지시(Indicated) 토크를 상승시킨다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 자동 변속기 차량의 연비 향상 방법은 TCU로부터 엔진 토크 상승요구가 있는가를 판단한다(S310). 차량의 TCU는 직접 연결된 센서 혹은 CAN 통신을 통해 여러 가지 신호를 입력받아 운전자의 감속 의지가 있는 지를 판단하고, 엔진 회전수를 터빈 회전수 가까이 유지시킬 필요가 있다고 판단되면 ECU로 엔진 토크 상승 요구한다(S310).
상기 S310단계의 판단 결과 TCU로부터 엔진 토크 상승 요구가 있으면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변속기 차량의 연비향상 방법은 EMS의 토크 베이스 컨트롤을 이용하여 목표 엔진 토크를 상승시킨다.
EMS의 토크 베이스 컨트롤을 이용한 목표 엔진 토크의 상승은 제동(Brake) 토크 혹은 지시(Indicated) 토크를 증가시킴으로써 구현한다. 목표 엔진 토크를 상승시킬 것을 요구하면, 목표 엔진 토크가 상승한다. 그리고, 목표 엔진 토크가 상승하면, 가솔린 차량의 경우, 소요 연료량이 증가하고 이에 따라 ISA 듀티 혹은 전자 쓰로틀 포지션이 커지며, 디젤 차량의 경우, 쓰로틀이 100% 항상 열려 있는 상태이므로 연료량을 증가시킴으로써 결과적으로 엔진 회전수가 터빈 회전수 가까이 유지된다.
ISA 듀티 혹은 전자 쓰로틀 포지션이 커지거나 디젤 차량의 경우, 연료량을 증가시킴으로써 결과적으로 엔진 회전수가 터빈 회전수 가까이 유지된다.
목표 엔진 토크는 도 3에 도시된 바와 같은 패턴으로 상승된다. 먼저, 목표 엔진 토크를 현재 엔진 토크보다 f1(엔진회전수, 오일온도, 엔진회전수-터빈회전수)값 만큼 커지도록 증가시킨다. 여기서 f1은 맵에서 결정되는 값이며 엔진회전수, 오일온도, 엔진회전수와 터빈회전수의 차이의 함수에 의해 결정된다. 이때, f1 맵 값은 20 이상 100Nm 이하에서 적절하게 선택된다. 그리고, 목표 엔진 토크가 현재 엔진 토크보다 f1 맵 값 만큼 상승하면, 다음으로 목표 엔진 토크를 일정 기울기로 상승시킨다. 이때, 일정 기울기는 5 내지 100Nm/초 이하에서 적절하게 선택된다.
다음으로, 도시된 바와 같이, 현재 엔진 회전수가 터빈 회전수의 절대값 차이가 제1 상수 이하만큼 작아지는 범위에 들어오고 이 상태가 제1 시간 동안 유지되면, 일정기울기로 상승하던 목표 엔진 토크를 유지한다. 이때, 제1 상수는 30과 100 RPM 사이에서 적절하게 선택되고 제1 시간은 0.3에서 2초 사이에서 선택된다. 이 방법 외에 또 하나의 방법이 엔진 회전수의 기울기와 엔진 회전수와 터빈 회전수의 절대값 차이로 판단한다. 현재 엔진 회전수가 터빈 회전수에 부드럽게 접근한다는 뜻은 그 기울기의 절대값이 작아진다는 의미이므로 현재 엔진 회전수와 터빈 회전수의 절대값이 제1 상수 이하이고 현재 엔진 회전수의 기울기의 절대값이 제2 상수보다 작으면 목표 엔진 토크를 유지한다. 여기서 제2 상수는 30~60rpm/초 의 값으로 설정된다.
다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변속기 차량의 연비 향상 방법은 상기 S360에서의 판단 결과 TCU로부터 엔진 회전수 상승 요구가 없거나 변속기의 락업(Lock-Up; 직결)이 완료되었다고 통지되면 목표 엔진 토크 상승분을 0으로 처리한다(S370).
도 3에서의 Case 1과 Case 2는 감속 개시 후 엔진 회전수가 떨어지면서 엔진 토크 상승 요청에 따라 그려질 수 있는 대표적인 엔진 회전수 움직임을 나타낸다. Case 1은 TCU로부터 엔진 토크 상승 요청이 현재 엔진 회전수가 터빈 회전수 아래로 떨어지고 나서 이루어진 경우를 도시한 것으로, 현재 엔진 회전수가 터빈 회전수 아래로 떨어졌다 올라가는 모양을 도시한다. 반면, Case 2는 현재 엔진 회전수가 터빈 회전수 위에서 터빈 회전수 방향으로 떨어질 때, TCU로부터 엔진 토크 상승이 있는 경우를 나타낸다. 따라서, 보다 일찍 엔진 토크 상승이 ECU로 요구되어 엔진 회전수가 완만히 터빈 회전수에 완착륙 하는 모양을 보인다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 자동 변속기 차량의 연비 향상 방법은 목표 엔진 토크를 상승시켜 현재 엔진 회전수를 터빈 회전수 가까이 유지시킴으로써, 자동 변속기 차량의 직결 감속을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 자동 변속기 차량의 연비 향상 방법은 연료 컷오프(Fuel Cut-Off)를 확대하고 또한 재가속시 소모되는 연료량을 줄임으로써 차량의 연비를 향상시킬 수 있다. 또한 재가속 시, 엔진 회전수가 터빈 회전수에서 상승되므로 가속감을 향상시켜 운전자에게 더 좋은 주행감을 제공한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 감속 시에 변속기와 엔진 사이에 있는 토크 컨버터의 댐퍼 클러치를 직결시키는 직결 감속을 행하고 연료 컷오프를 확대하여 자동 변속기 차량의 연비를 향상시키는 방법에 있어서,
    TCU로부터 엔진 토크 상승 요구가 있는가를 판단하는 단계;
    상기 TCU로부터 상기 엔진 토크 상승 요구가 있으면, 목표 엔진 토크를 상승시키는 단계; 및
    상기 TCU로부터 엔진 토크 상승 요구가 더 이상 존재하지 않거나 또는 락업(Lock-Up)이 완료되었다고 통지되면, 목표 엔진 토크 상승분을 0으로 하는 단계;를 포함하고,
    상기 목표 엔진 토크를 상승시키는 단계는,
    미리 결정된 설정 값에 따라 목표 제동(Brake) 토크 또는 목표 지시(Indicated) 토크를 선택적으로 적용하며,
    상기 목표 엔진 토크를 현재 엔진 토크로부터 미리결정된 제1 값만큼 상승시키는 단계;
    상기 목표 엔진 토크를 일정한 기울기로 상승시키는 단계; 및
    현재 엔진 회전수와 터빈 회전수의 절대값 차이가 제1 상수보다 작은 상태를 만족하고, 제1 시간동안 유지되거나 엔진 회전수의 변화율이 미리결정된 제2 값보다 작으면 이를 유지하는 단계;를 포함하고,
    상기 미리결정된 제1 값은 엔진회전수, 오일온도, 엔진회전수와 터빈회전수의 차이의 함수로 결정되는 값인 자동 변속기 차량의 연비향상 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 목표 엔진 토크 상승량을 TCU에서 계산하고, 상기 TCU가 엔진 토크 상승을 ECU에 요청하는 것인 자동 변속기 차량의 연비향상 방법.
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