KR101807125B1 - 자동변속기 차량의 변속 성능 개선 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 HFM 센서의 드리프트 체크 조건에 해당하는지 판단하는 단계와, 상기 차량의 변속 이벤트가 발생하는지 판단하는 단계와, 상기 HFM 센서의 드리프트 체크 조건에 해당하고 상기 차량의 변속 이벤트가 발생한 경우, 기설정된 시간이 경과하는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 기설정된 시간이 경과한 이후에 상기 HFM 센서의 드리프트 체크를 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기 차량의 변속 성능 개선 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면 변속 응답성을 확보하는 동시에 변속기에 걸리는 부하도 감소시킬 수 있는 효과가 있으며, 변속시 HFM 센서의 드리프트 체크와 충돌을 방지하는 효과가 있다.

Description

자동변속기 차량의 변속 성능 개선 방법{METHOD FOR IMPROVING SHIFT PERFORMANCE OF AUTOMATIC TRANSMISSION VEHICLE}

본 발명은 자동변속기 차량의 변속 성능 개선 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변속 타이밍에 있어서 스로틀밸브 제어시 공기량 센서 등에 의한 오류를 방지하여 변속 성능을 개선할 수 있는 자동변속기 차량의 변속 성능 개선 방법에 관한 것이다.

자동차에 적용되는 자동 변속기는 주행속도와 스로틀 밸브의 개도율 및 제반 검출 조건에 따라 변속 제어 장치가 다수의 솔레노이드 밸브를 구동시켜 유압을 제어함으로써, 목표 변속단으로 변속이 이루어지게 하는 것이다.

이와 같이 자동 변속기는 해당 목표 변속단으로의 변속이 실행되는 경우 작동 상태에서 작동 해제되는 요소와 작동 해제 상태에서 작동 상태로 변환되는 요소를 보유하게 되며, 요소의 작동 해제 및 작동 시작은 각 요소에 공급되는 유압의 제어에 의해 실행된다.

이러한 자동변속기에 있어서 변속 응답성은 매우 중요한 성능인자가 된다. 운전자는 변속 응답성을 통해 자동차와 일체감을 느끼고 운전의 재미를 느낄 수 있기 때문이다. 자동변속기의 경우 변속을 하는 과정에서 도 1에 도시된 바와 같이 엔진의 회전수 감소에 상당한 시간이 걸리게 되므로 변속 응답성이 떨어지는 문제가 있다.

자동변속기의 변속 응답성을 위해 도 2에 도시된 바와 같이 토크컨버터를 락업(Lock-Up) 위주로 주행할 경우 변속 응답성은 향상될 수 있으나, 변속기 클러치에 과도한 부하가 발생하고, 종가속 성능에 있어서는 불리하게 된다. 반대로 도 2에 도시된 바와 같이 토크컨버터를 오픈(Open) 위주로 주행할 경우에는 변속기의 클러치에 부하가 감소되고 종가속 성능에 있어서 유리하지만, 연비와 변속 응답성은 나빠지게 되어 기술적인 모순이 발생한다.

또한, 자동변속기의 변속 응답성을 개선하기 위해서 변속기 클러치/브레이크 등의 용량증대를 고려해야 하고 변속충격 등을 해결해야 하는 문제도 있었다.

또한, 자동변속기의 변속 응답성을 개선하기 위하여 연료량이나 공기량을 변화시키도록 제어하는 경우 이러한 제어에 따른 부작용으로 엔진의 공기량 계측 센서 센서(Hotfilm Sensor, HFM Sensor) 드리프트 체크의 오류가 발생함으로써 내구 성능에 문제가 발생할 염려가 있었다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, HFM 센서의 드리프트 체크와의 충돌로 인한 오류를 방지하면서, 변속 응답성과 종가속 성능을 함께 향상시킬 수 있는 자동변속기 차량의 변속 성능 개선 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명의 실시예에서는 자동변속기 차량의 변속 성능 개선 방법을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 상기 자동변속기 차량의 변속 성능 개선 방법은 HFM 센서의 드리프트 체크 조건에 해당하는지 판단하는 단계; 상기 차량의 변속 이벤트가 발생하는지 판단하는 단계; 상기 HFM 센서의 드리프트 체크 조건에 해당하고 상기 차량의 변속 이벤트가 발생한 경우, 기설정된 시간이 경과하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 기설정된 시간이 경과한 이후에 상기 HFM 센서의 드리프트 체크를 실시하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 차량의 기어 변속과 함께 스로틀밸브 제어 신호가 생성된 경우에 상기 변속 이벤트가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 차량의 변속 이벤트가 발생된 경우에 해당되면, 상기 변속 이벤트 발생에 따라 엔진의 연료차단장치가 작동하는 단계와, 상기 연료차단장치 작동과 연계하여 스로틀밸브를 제어하는 단계 및 상기 엔진의 회전수가 목표 회전수에 도달하면 상기 스로틀밸브의 제어를 종료하는 단계를 실시 할 수 있다.

상기 스로틀밸브 제어는 상기 스로틀밸브를 닫음으로써 상기 엔진의 회전수를 떨어뜨려 상기 목표 회전수에 도달하도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 스로틀밸브 제어시 상기 자동변속기의 토크컨버터는 록업클러치가 해제되어 주행하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 스로틀밸브 제어 도중 상기 연료차단장치 작동이 종료되는 경우, 상기 엔진의 회전수와 상기 목표 회전수의 차이가 기설정된 소정값 보다 작아질 때까지, 상기 스로틀밸브를 독립적으로 제어하는 단계;를 더 포함 할 수 있다.

상기 스로틀밸브의 독립적인 제어에 의해 상기 엔진의 회전수와 상기 목표 회전수의 차이가 상기 소정값 이하가 된 경우, 상기 연료차단장치를 작동시켜 이와 연계하여 상기 스로틀밸브를 제어 할 수 있다.

상기 HFM 센서의 드리프트 체크가 종료되거나 상기 상기 스로틀밸브의 제어가 종료되면 상기 차량의 일반 운전모드로 전환하는 단계;를 더 포함 할 수 있다.

상기 기설정된 시간은 상기 변속 이벤트가 발생한 시점부터 상기 변속이 완료되는 시점까지의 시간인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 자동변속기 차량의 변속 성능 개선 방법에 따르면 변속 이벤트 발생시 변속 제어와 함께 스로틀밸브의 개도량을 제어함으로써 변속 응답성을 확보하는 동시에 변속기에 걸리는 부하도 감소시킬 수 있고 차량의 종가속 성능까지 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기 차량의 변속 성능 개선 방법에 따르면 스로틀밸브의 제어 시간과 HFM 센서의 드리프트 체크 시간을 분리시킴으로써 상호간에 충돌에 의한 오류를 방지하는 효과가 있다.

도 1은 종래기술의 변속시간과 엔진 회전수의 관계를 도시한 그래프이다.
도 2는 변속 응답성과 종가속도 사이의 기술적 모순을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기 차량의 변속 성능 개선 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 HFM센서의 드리프트 체크 조건의 예시이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 변속 제어 단계를 도시한 그래프이다.
도 6은 종래기술과 본 발명의 변속시간을 실험데이터로 비교한 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기 차량의 변속 성능 개선 방법의 흐름도이다. 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기 차량의 변속 성능 개선 방법은, HFM 센서의 드리프트 체크 조건에 해당하는지 판단하는 단계(S10)와, 상기 차량의 변속 이벤트가 발생하는지 판단하는 단계(S20)와, 상기 HFM 센서의 드리프트 체크 조건에 해당하고 상기 차량의 변속 이벤트가 발생한 경우, 기설정된 시간이 경과하는지 여부를 판단하는 단계(S30) 및 상기 기설정된 시간이 경과한 이후에 상기 HFM 센서의 드리프트 체크를 실시하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.

먼저 HFM 센서의 드리프트 체크 조건에 해당하는지 여부를 판단한다(S10).

HFM 센서(Hotfilm Sensor, HFM Sensor)는 엔진의 공기량을 계측하는 센서로서 일정한 조건하에서 센서의 드리프트를 체크하게 된다. HFM 센서 드리프트를 체크함으로서 안정적인 차량의 내구 성능 모니터링을 할 수 있게 된다. 그런데 종래기술의 경우에는 변속 이벤트 발생시 스로틀밸브의 제어와 함께 HFM 센서 드리프트를 체크하게 되는 경우 상호간에 충돌이 발생할 수 있는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 HFM 센서 드리프트 체크와 스로틀밸브 제어의 충돌을 회피함으로써 안정적으로 내구성능을 유지할 수 있도록 한다.

하나 또는 다수의 실시예에서 상기 HFM 센서 드리프트 체크 조건으로서 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 엔진 오버런(Overrun) 조건(10)을 포함할 수 있다(S1). 또한 이와 함께 다양한 조건들을 설정할 수 있는데, 도 4에 실시예로 도시된 바와 같이 기어 변속(Gear Shift) 조건(20), 스로틀밸브 제어 신호(30), 공기압력(40), 엔진 러닝(RUNNING) 상태(50), 스로틀밸브 개도량(60), 스월밸브 개도량(70), 냉각수 온도(80), EGR 밸브 개도량(90) 등 다양한 변수의 조건들을 고려할 수 있다. 예컨데, 엔진이 오버런 상태(10)이고, 스로틀밸브 개도량(60)이 소정 범위 이내이며, 냉각수 온도(80)가 설정된 온도 이내인 경우에 한하여 HFM 센서 드리프트 체크 조건이 만족되는 것으로 설정할 수 있다.

그 다음 상기 차량의 변속 이벤트가 발생하는지 판단하는 단계(S20)를 실시한다.

하나 또는 다수의 실시예에서 차량의 변속 이벤트가 발생하였는지 여부는 도 3에 도시된 바와 같이 기어 변속이 존재하고 스로틀밸브 제어신호가 생성된 경우에 해당하는지 여부로 판단할 수 있다(S20). 즉, 기어 변속이 존재하고 스로틀밸브 제어신호가 생성된 경우에는 차량의 변속 이벤트가 발생한 것으로 판단한다.

한편, 상기 차량에서 변속이벤트가 발생하였는지 여부(S20)는 상기 HFM 센서 드리프트 체크 조건이 성립되는지 여부(S10)에 관계없이 판단한다. 도 3에 도시된 바와 같이 HFM 센서 드리프트 체크 조건이 성립된 경우(S11)에도 변속이벤트가 발생하였는지 여부를 판단하고(S20), HFM 센서 드리프트 체크 조건이 성립되지 아니한 경우(S12)에도 변속이벤트가 발생하였는지 여부를 판단한다(S20). 본 발명은 HFM 센서 드리프트 체크와의 충돌 회피 목적과 함께 자동차의 변속 성능 개선을 위한 목적도 있으므로 차량의 변속 이벤트 발생을 항상 감시하여, 변속 이벤트가 발생하면 스로틀밸브 제어를 통해 변속 성능을 개선하도록 하기 위함이다.

상기 HFM 센서의 드리프트 체크 조건에 해당하고(S11) 상기 차량의 변속 이벤트도 발생한 경우(S21), 도 3에 도시된 바와 같이 기설정된 소정의 시간(A)이 경과하는지 여부를 판단한다(S30). 이는 차량의 변속 제어 신호와 HFM 센서의 드리프트 체크 신호 사이의 충돌을 방지 하기 위함이다.

하나 또는 다수의 실시예에서 상기 기설정된 소정의 시간(A)은 상기 변속 이벤트가 발생한 시점부터 상기 변속이 완료된 시점까지의 시간으로 설정할 수 있다.

상기 기설정된 시간(A)이 경과한 이후에 비로소 HFM 센서의 드리프트 체크를 실시하도록 제어함으로써 변속 제어(S2~S9)와의 충돌을 회피할 수 있다.

따라서, 상기 HFM 센서의 드리프트 체크(S11)와 상기 변속 이벤트 조건이 모두 만족된 경우(S21) 상기 기설정된 시간(A) 이내(S32)에는 상기 차량의 변속 제어(S2~S9)를 실시하게 되고, 기설정된 시간(A)이 경과(S31)하면 HFM 센서의 드리프트 체크(S40)를 실시하게 된다.

또한, 상기 HFM 센서의 드리프트 체크 조건은 만족(S11)되나 상기 변속 이벤트는 발생하지 아니한 경우(S22)에는 도 3에 도시된 바와 같이 바로 HFM 센서의 드리프트 체크를 실시하게 된다(S40). 이 경우에는 상호 간에 충돌 염려가 없기 때문이다.

반대로, 상기 HFM 센서의 드리프트 체크 조건에 해당되지 않으나(S12) 상기 변속 이벤트는 발생한 경우(S23)에는 도 3에 도시된 바와 같이 연료차단장치와 함께 스로틀밸브를 제어하는 변속 제어 방법(S2~S9)을 실시하게 된다.

이하에서는 상기 차량의 변속 이벤트 발생시 차량의 변속 성능을 개선하기 위하여 연료차단장치 및 스로틀밸브를 제어하는 변속 제어 방법(S2~S9)에 대하여 도면을 참조하여 자세하게 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 변속 제어 방법은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 이벤트 발생에 따라 엔진의 연료차단장치가 작동되는 단계(S2)와, 상기 연료차단장치 작동과 연계하여 스로틀밸브를 제어하는 단계(S3)와, 상기 엔진의 회전수가 목표 회전수에 도달하면 상기 스로틀밸브의 제어를 종료하는 단계(S9)를 포함할 수 있다.

자동변속기에 변속 이벤트(S21, S23)가 발생하면, 제어부에서는 이를 감지하고 연료차단장치를 제어하여 연료 공급 차단을 실시한다(S2). 여기서, 연료차단장치는 엔진의 연료 공급량을 조절하는 장치로서 연료차단필터(Fuel Cut Filter) 등이 이에 해당될 수 있다.

한편, 제어부는 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이 상기 연료차단장치와 연동하여 스로틀밸브를 닫음으로써 엔진의 회전수가 신속히 하강될 수 있도록 제어한다. 이때 토크컨버터는 오픈 상태, 즉 록업클러치가 해제되어 주행 중인 상태가 된다.

스로틀밸브는 흡기 매니폴드로 유입되는 공기의 양을 조절하는 밸브로서, 스로틀 바디에 설치된다. 엔진에 흡입되는 공기의 양은 기본적으로 가속 페달을 밟는 운전자에 의해 조정된다. 페달은 링키지 또는 케이블을 통해 스로틀밸브까지 연결되며 가속 페달을 밟으면 스로틀밸브의 플랩이 열리면서 흡기 매니폴드로 새로운 공기가 흡입된다.

스로틀밸브는 상기와 같이 기계식으로 작동될 수도 있으나 전자식 스로틀 제어 장치를 통해 작동될 수도 있다. 가속 페달에 부착된 센서는 전자 제어 모듈(ECM)에 위치를 알리고 이때 전자 제어 모듈(ECM)은 스로틀밸브의 적당한 개도(proper opening)을 계산한다. 이러한 신호들은 요구조건에 따라 스로틀밸브의 플랩을 개폐하는 스로틀바디에 설치된 소형 모터에 보내어진다.

상기와 같은 과정에서 엔진 회전을 위하여 연료차단장치가 종료되어(S4) 연료 공급이 재개되면 상기 제어부는 연료차단장치와 독립적으로 스로틀밸브를 제어하여 닫힘 상태를 유지하도록 한다(S5).

한편, 상기 엔진의 회전수가 목표 회전수에 근접하게 되면, 제어부는 목표 회전수(RPM)에 도달하기 전에 엔진의 회전수가 기설정된 소정값(B) 보다 작아지는 지 여부를 판단하여(S6), 소정값(B) 보다 작은 경우 연료차단장치를 작동시키고, 이와 연동하여 스로틀밸브를 제어한다(S7). 이는 변속시 발생할 수 있는 이질감을 최소화하기 위함이다.

엔진의 회전수가 목표 회전수에 도달하게 되면(S8) 제어부는 스로틀밸브의 제어를 종료하고(S9) 일반 운전모드로 전환한다(S50).

한편, 상기 HFM 센서의 드리프트 체크(S40)가 종료되는 경우에도 상기 차량의 일반 운전모드로 전환한다(S50).

상기와 같은 본 발명의 변속 제어 방법에 따르면 변속 이벤트 발생과 동시에 스로틀밸브 제어를 통해 엔진 회전수를 신속하게 강하시킴으로써 변속 응답성을 확보하는 동시에 변속기에 걸리는 부하도 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 도 7에 실험 데이터로 제시된 바와 같이 1단에서 2단으로 변속 시 종래 기술보다 0.15초 변속시간을 단축시킬 수 있고, 2단에서 3단으로 변속 시에는 0.3초를 단축시킬 수 있으며, 3단에서 4단으로 변속시 에도 0.1초 단축시킬 수 있게 된다. 아울러, 본 발명의 실시예에 따른 변속 제어 방법과 함께 토크컨버터 오픈(open) 주행, 즉 록업클러치가 해제되어 주행 중인 경우 종가속 성능도 확보할 수 있는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 도 3에 도시된 바와 같이 상기와 같은 변속 제어 단계(S2~S9)가 HFM 센서의 드리프트 체크 단계(S40)와 시간적으로 분리되어 있으므로 상호간에 충돌 염려가 없어 신뢰성 있게 변속 제어를 실시함으로써 변속 성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.

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: 오버런 조건 20: 기어 변속 조건
30: 스로틀밸브 제어 신호 40: 공기 압력
50: 엔진 운전 상태 60: 스로틀밸브 개도량
70: 스월밸브 개도량 80: 냉각수 온도
90: EGR밸브 개도량

Claims (9)

1. 자동변속기 차량의 변속 성능 개선 방법에 있어서,
   HFM 센서의 드리프트 체크 조건에 해당하는지 판단하는 단계;
   상기 차량의 변속 이벤트가 발생하는지 판단하는 단계;
   상기 HFM 센서의 드리프트 체크 조건에 해당하고 상기 차량의 변속 이벤트가 발생한 경우, 기설정된 시간이 경과하는지 여부를 판단하는 단계; 및
   상기 기설정된 시간이 경과한 이후에 상기 HFM 센서의 드리프트 체크를 실시하는 단계;
   를 포함하되,
   상기 차량의 변속 이벤트가 발생된 경우에 해당되면, 상기 변속 이벤트 발생에 따라 엔진의 연료차단장치가 작동하는 단계와, 상기 연료차단장치 작동과 연계하여 스로틀밸브를 제어하는 단계 및 상기 엔진의 회전수가 목표 회전수에 도달하면 상기 스로틀밸브의 제어를 종료하는 단계를 실시하고,
   상기 스로틀밸브 제어 도중 상기 연료차단장치 작동이 종료되는 경우, 상기 엔진의 회전수와 상기 목표 회전수의 차이가 기설정된 소정값 보다 작아질 때까지, 상기 스로틀밸브를 독립적으로 제어하는 단계;
   를 더 포함하며,
   상기 스로틀밸브의 독립적인 제어에 의해 상기 엔진의 회전수와 상기 목표 회전수의 차이가 상기 소정값 이하가 된 경우, 상기 연료차단장치를 작동시키고 이와 연계하여 상기 스로틀밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동변속기 차량의 변속 성능 개선 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 차량의 기어 변속과 함께 스로틀밸브 제어 신호가 생성된 경우에 상기 변속 이벤트가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 자동변속기 차량의 변속 성능 개선 방법.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 스로틀밸브 제어는 상기 스로틀밸브를 닫음으로써 상기 엔진의 회전수를 떨어뜨려 상기 목표 회전수에 도달하도록 하는 것을 특징으로 하는 자동변속기 차량의 변속 성능 개선 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 스로틀밸브 제어시 상기 자동변속기의 토크컨버터는 록업클러치가 해제되어 주행 중인 것을 특징으로 하는 자동변속기 차량의 변속 성능 개선 방법.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 HFM 센서의 드리프트 체크가 종료되거나 상기 상기 스로틀밸브의 제어가 종료되면 상기 차량의 일반 운전모드로 전환하는 단계;를 더 포함하는 자동변속기 차량의 변속 성능 개선 방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 기설정된 시간은 상기 변속 이벤트가 발생한 시점부터 상기 변속이 완료되는 시점까지의 시간인 것을 특징으로 하는 차량의 변속 성능 개선 방법.

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