KR102203695B1 - 차량의 기어박스 내의 기어비를 변경하는 방법 - Google Patents

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니클라스 군나르손
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스카니아 씨브이 악티에볼라그
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Abstract

본 발명은 차량(1)의 기어박스(4) 내의 기어비를 변경하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, a) 기어비가 변경되어야 한다는 제1 신호(S1)를 수신하는 단계; b) 기어비가 변경된 후에 내연 기관(2)이 구동되어야 하는 목표 회전 속도로 내연 기관(2)의 회전 속도를 감소시키기 위해 내연 기관(2)이 제공해야 하는 제동 토크를 계산하는 단계; c) 적어도 하나의 배기 밸브(24)가 내연 기관(2)의 팽창 행정 중에 개방되고, 내연 기관(2)의 배기 행정 중에 폐쇄되도록 제어되는 상태로 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)를 위상 시프트시키기 위해, 크랭크샤프트(16)에 대하여 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)를 위상 시프트시키는 단계로, 엔진 제동 중에 제동 토크의 크기의 무단 제어를 달성하기 위해, 배기 행정 중의 압축을 제어하도록 모든 제2 캠 샤프트(28)의 위상 시프트가 제어될 수 있어서, 단계 b)에서 계산되며 내연 기관(2)이 제공해야 하는 제동 토크의 크기가 모든 제2 캠 샤프트(28)의 위상 시프트 정도에 따라 달라지는, 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)를 위상 시프트시키는 단계; d) 적어도 하나의 구동 휠(6)로부터 내연 기관(2)을 분리하는 단계; e) 배기 행정과 압축 행정 중에 실린더(10) 내의 압축을 통한 엔진 제동을 달성하기 위해 피스톤(12)이 실린더(10)에서 상사점에 있을 때, 배기 행정과 흡기 행정 사이 그리고 압축 행정과 팽창 행정 사이의 전이 영역에서 감압 장치로 적어도 하나의 배기 밸브(24)를 개방 및 폐쇄하는 단계; 및 f) 기어박스(4) 내의 기어를 시프트하는 단계를 포함한다. 본 발명은 또한 상기 방법에 의해 기어비가 변경되는 기어박스(4)를 포함하는 차량(1)에 관한 것이다.

Description

차량의 기어박스 내의 기어비를 변경하는 방법
본 발명은 첨부된 청구항들에 따른 차량의 기어박스 내의 기어비를 변경하는 방법, 차량, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
차량의 엔진 제동과 관련하여, 스로틀 및 내연 기관으로의 연료 공급이 차단된다. 실린더 내의 공기가 압축 행정 중에 압축되면, 피스톤은 로드를 통해 크랭크샤프트에 제동 토크를 가하고, 구동 샤프트를 통한 차량의 구동 휠, 프로펠러 샤프트 및 트랜스미션에 의해 엔진 제동 과정이 수행된다. 엔진 제동 과정 중에 크랭크샤프트가 차량의 구동 휠과 직접 연결되어 있기 때문에, 크랭크샤프트에 영향을 주는 피스톤 및 로드로부터의 제동 토크가 엔진 제동 중에 차량을 제동시킨다.
엔진 제동의 영향을 보강하기 위해, 배기 밸브가 비활성화되어서, 배기 행정 중에 배기 밸브가 폐쇄 상태로 유지될 수 있다. 따라서, 실린더 내의 공기는 배기 행정 중에도 압축되고, 크랭크샤프트에 영향을 주는 피스톤 및 로드로부터의 제동 토크도 배기 행정 중에 발생한다.
엔진 제동과 관련하여 제동 에너지를 이용하기 위해, 실린더에서 압축된 공기의 압력은 각각의 압축 말미에 감소되어야 한다. 이는 배기 밸브를 제어하는 감압 장치로 수행되어서, 배기 밸브가 압축 행정의 말미에 그리고 팽창 행정의 말미에 개방된다. 따라서, 실린더에서 압축된 공기는 배기 채널을 통해 그리고 배기 시스템을 따라 실린더를 빠져나가게 된다. 이어서, 감압 장치는 배기 밸브를 폐쇄하여, 공기가 유입 밸브를 통해 흡입될 수 있도록 하고, 다음 압축 동안에 실린더에 과압이 형성될 수 있다.
몇몇 실린더를 포함하는 내연 기관에서, 배기 밸브의 비활성화를 제어하고 각각의 실린더에 대한 감압 장치를 제어함으로써, 엔진 제동 중에 제동 토크를 제어하는 것이 가능하다. 예를 들어, 배기 밸브를 비활성시키고 엔진 실린더의 절반에서 감압 장치를 작동시킴으로써, 제동 토크가 절반으로 줄어든다. 또한, 임의의 수의 엔진 실린더에서 배기 밸브를 비활성화시킬 수도 있다. 따라서, 제어는 단계들로 수행될 수 있으며, 제어 가능한 단계들의 수는 엔진 내의 실린더들의 수에 의존한다.
배기 밸브를 비활성화시키는 대신에, 엔진 제동 토크의 제어는 배기 밸브의 개방을 위상 시프트함으로써 무단으로(stepless) 수행될 수 있다. 엔진의 제동 토크는 배기 행정 중에 실린더의 압축을 제어하도록 캠 샤프트를 위상 시프트함으로써 제어된다. 감압 장치는 배기 밸브에 연결되며, 피스톤이 실린더에서 상사점에 있을 때 배기 행정과 흡기 행정 사이의 전이 영역에서 그리고 압축 행정과 팽창 행정 사이의 전이 영역에서 배기 밸브를 개방 및 폐쇄하도록 구성된다. 상기 전이 영역에서 배기 밸브를 개방함으로써, 유입 밸브가 개방될 때 실린더 내의 압력이 감소된다. 따라서, 제동 토크의 크기가 엔진 제동 중에 무단으로 제어될 수 있다.
기어를 시프트하고 차량의 기어박스 내의 기어비를 변경하면, 내연 기관의 회전 속도가 변경된다. 신속하고 효율적인 기어 시프트를 달성하기 위해, 내연 기관이 새로운 기어비로 주행해야 하는 회전 속도로 내연 기관의 회전 속도가 가능한 빨리 변경되어야 한다.
기어박스에서 업 시프트가 발생할 때, 내연 기관의 회전 속도는 감소되어야 한다. 피스톤이 실린더에서 상사점에 있을 때 배기 행정과 흡기 행정 사이 그리고 압축 행정과 팽창 행정 사이의 전이 영역에서 배기 밸브를 개방 및 폐쇄시키는 감압 장치와 함께, 배기 밸브의 개방을 위상 시프트함으로써 내연 기관의 회전 속도가 감소될 수 있다.
국제 공개공보 WO 2004059131호는 내연 기관에서 엔진 제동을 위한 시스템을 도시하며, 배기 밸브는 엔진 제동 동안에 여러 번 개방된다.
국제 공개공보 WO 2012038195호는 내연 기관용 엔진 제동 시스템에 관한 것으로, 배기 밸브의 개방 및 폐쇄가 시간 상으로 앞당겨지고, 그 후에 엔진 제동 효과를 증가시킬 목적으로 배기 밸브의 개방이 폐쇄 후에 발생한다.
미국 특허공보 US 6394067호는 더블 캠 샤프트를 갖는 내연 기관을 도시하며, 배기 밸브의 개방은 엔진 제동 중에 시간 상으로 앞당겨진다. 배기 밸브는 이후에 실린더의 압력을 낮추기 위해 배기 밸브가 개방되기 전에 위해 완전히 폐쇄되도록 부분적으로만 폐쇄된다.
미국 특허공보 US 3234923호는 방법 및 내연 기관용 엔진 제동 시스템을 기술한다. 배기 밸브를 제어하기 위한 캠 샤프트의 위상 시프트는 엔진 제동을 초래한다. 상기 위상 시프트는 크랭크샤프트 상에서 약 160도이며, 전술한 바와 같이 감압 장치에 의해 달성되는 배기 밸브 개방에 대응하는 크랭크샤프트 위치에서 배기 밸브가 개방된다.
그러나, 엔진 제동에 대한 공지된 방법은 내연 기관의 회전 속도를 감소시키도록 높은 제동 효과를 발생시키기에 충분히 빠르지 않아 신속하고 효율적인 기어 시프가 달성될 수 없다.
공지된 해결책에도 불구하고, 신속하고 효율적으로 차량의 기어박스 내의 기어비를 변경하는 방법을 추가로 개발할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 신속하고 효율적으로 차량의 기어박스 내의 기어비를 변경하는 방법을 달성하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 차량의 기어박스 내의 기어비를 변경하기 위한 새롭고 유리한 컴퓨터 프로그램을 달성하는 것이다.
상기 언급된 목적 및 다른 목적은 독립항에 따른 차량의 기어박스 내의 기어비를 변경하는 방법, 차량, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품에 의해 달성된다.
본 발명의 양태에 따르면, 차량의 기어박스 내의 기어비를 변경하는 방법이 제공된다. 상기 기어박스는 상기 차량의 4 행정 내연 기관과 적어도 하나의 구동 휠 사이에서 토크를 전달하도록 배치되고, 상기 4 행정 내연 기관은 적어도 하나의 실린더, 각각의 실린더 내에 배치된 피스톤, 각각의 실린더에 배치되며 유입 시스템과 연결되어 있는 적어도 하나의 유입 밸브, 각각의 유입 밸브를 제어하는 적어도 하나의 제1 캠 샤프트, 각각의 실린더에 배치되며 배기 시스템과 연결되어 있는 적어도 하나의 배기 밸브, 각각의 배기 밸브를 제어하는 적어도 하나의 제2 캠 샤프트 및 각각의 캠 샤프트를 제어하는 크랭크샤프트를 포함한다. 상기 방법은,
a) 기어비가 변경되어야 한다는 제1 신호를 수신하는 단계;
b) 기어비가 변경된 후에 내연 기관이 구동되어야 하는 목표 회전 속도로 내연 기관의 회전 속도를 감소시키기 위해 내연 기관이 제공해야 하는 제동 토크를 계산하는 단계;
c) 적어도 하나의 배기 밸브가 내연 기관의 팽창 행정 중에 개방되고, 내연 기관의 배기 행정 중에 폐쇄되도록 제어되는 상태로 적어도 하나의 제2 캠 샤프트를 위상 시프트시키기 위해, 크랭크샤프트에 대하여 적어도 하나의 제2 캠 샤프트를 위상 시프트시키는 단계로, 엔진 제동 중에 제동 토크의 크기의 무단 제어를 달성하기 위해, 배기 행정 중의 압축을 제어하도록 모든 제2 캠 샤프트의 위상 시프트가 제어될 수 있어서, 단계 b)에서 계산되며 내연 기관이 제공해야 하는 제동 토크의 크기가 모든 제2 캠 샤프트의 위상 시프트 정도에 따라 달라지는, 제2 캠 샤프트를 위상 시프트시키는 단계;
d) 적어도 하나의 구동 휠로부터 내연 기관을 분리하는 단계;
e) 배기 행정과 압축 행정 중에 실린더 내의 압축을 통한 엔진 제동을 달성하기 위해 피스톤이 실린더에서 상사점에 있을 때, 배기 행정과 흡기 행정 사이 그리고 압축 행정과 팽창 행정 사이의 전이 영역에서 감압 장치로 적어도 하나의 배기 밸브를 개방 및 폐쇄하는 단계; 및
f) 기어박스 내의 기어를 시프트하는 단계를 포함한다.
차량의 기어박스 내의 기어비를 변경하는 상기 방법은 빠르고 효율적이다. 단계 a)에서, 기어비가 변경되어야 함을 나타내는 제1 신호가 수신된다. 기어박스에서의 기어 시프트는 업 시프트일 수 있고, 이는 내연 기관의 회전 속도가 기어 시프트 이전의 회전 속도와 비교하여 기어 시프트 이후에 더 낮아야 함을 의미한다. 내연 기관의 회전 속도를 감소시키는 시간을 단축하기 위해, 내연 기관이 제공해야 하는 제동 토크는 기어비가 변경된 후에 내연 기관이 구동되어야 하는 목표 회전 속도로 내연 기관의 회전 속도를 감소시키도록 단계 b)에서 계산된다.
신속하고 효율적인 기어 시프트를 달성하기 위해, 제동 토크의 생성은 단계 c)에서 크랭크샤프트에 대해 적어도 하나의 제2 캠 샤프트를 위상 시프트시킴으로써 준비되어서, 내연 기관의 팽창 행정 중에 개방되고 내연 기관의 배기 행정 중에 폐쇄되는 방식으로 적어도 하나의 배기 밸브가 제어되는 상태로 적어도 하나의 제2 캠 샤프트가 위상 시프트된다. 적어도 하나의 제2 캠 샤프트의 위상 시프트는 상기 단계에서 제동 토크를 생성시키는 것이 아니고, 제동 토크를 생성하기 위한 준비일 뿐이다. 엔진 제동 중에 제동 토크의 크기의 무단 제어는 단계 b)의 계산에 의해 달성된다. 따라서, 제동 토크는 모든 제2 캠 샤프트(28)가 위상 시프트되는 정도에 따라 달라진다. 모든 제2 캠 샤프트(28)를 위해 배치된 이와 같은 위상 시프트 장치는 내연 기관(2)이 제공해야 하는 제동 토크의 크기를 효과적으로 제어하게 된다. 따라서, 모든 제2 캠 샤프트(28)의 위상 시프트는 제동 토크를 제어하는 것을 가능하게 할 것이다.
단계 d)에서 적어도 하나의 구동 휠로부터 내연 기관을 분리할 때, 내연 기관은 적어도 하나의 구동 휠과 독립적으로 회전한다. 따라서, 내연 기관의 회전 속도가 변경될 수 있다. 적어도 하나의 구동 휠로부터 내연 기관을 분리하는 것은 내연 기관과 기어박스 사이에서 클러치를 분리시키거나 및/또는 기어박스를 중립 기어로 시프트함으로써 수행될 수 있다.
단계 e)에서, 엔진 제동은 피스톤이 실린더에서 상사점에 있을 때, 배기 행정과 흡기 행정 사이 그리고 압축 행정과 팽창 행정 사이의 전이 영역에서 감압 장치를 이용하여 적어도 하나의 배기 밸브를 개방 및 폐쇄함으로써 달성될 수 있다. 엔진 제동은 배기 행정 및 압축 행정 중에 실린더 내의 압축을 통해 이루어진다. 엔진 제동은 단시간 내에 내연 기관의 회전 속도를 감소시키기 위해 높은 제동 효과를 발생시키므로 신속하고 효율적인 기어 시프트가 달성될 수 있다.
기어비가 변경된 이후에 내연 기관이 구동되어야 하는 목표 회전 속도로 내연 기관의 회전 속도가 감소될 때, 단계 f)에 따른 기어박스 내의 기어 시프트가 수행된다.
본 발명의 양태에 따르면, 단계 c)는 내연 기관에 의해 제공되는 토크를 감소시키는 추가 단계 g)와 실질적으로 동시에 수행된다. 내연 기관에 의해 제공되는 토크를 감소시키는 것은 내연 기관의 실린더로의 연료 공급을 차단하거나 감소시킴으로써 이루어진다. 단계 c)와 단계 g)가 실질적으로 동시에 수행될 때, 기어박스 내의 기어비를 변경하기 위한 시간이 감소된다.
본 발명의 양태에 따르면, 단계 c) 이후에 그리고 단계 d) 이전에, 상기 방법은 내연 기관에 의해 제공되는 토크를 감소시키는 추가 단계 g)를 포함한다. 내연 기관에 의해 제공되는 토크를 감소시키는 것은 내연 기관의 실린더로의 연료 공급을 차단하거나 감소시킴으로써 이루어진다. 단계 c)에서 적어도 하나의 제2 캠 샤프트의 위상 시프트 후에 토크가 감소되는 경우, 기어박스 내의 기어비를 변경하기 위한 시간이 훨씬 감소된다. 이는 내연 기관에 의해 제공되는 토크가 감소되기 전에 제동 토크의 생성 준비가 완료되기 때문이다.
본 발명의 양태에 따르면, 상기 방법은, h) 기어비가 변경되어야 하는지를 나타내는 제2 신호를 수신하는 단계, 및 i) 단계 h)에서의 제2 신호가 기어비를 변경되어서는 안된다는 것을 나타내는 경우에 단계 c)에서의 위상 시프트 전의 위상으로 또는 다른 위상으로 적어도 하나의 제2 캠 샤프트를 복귀시키는 단계를 또한 포함한다. 어떠한 이유로 구동 조건이 예측된 구동 조건과 다를 경우에, 제2 캠 샤프트는 단계 c)에서의 위상 시프트 이전의 위상으로 복귀되고, 그렇지 않으면 기어비가 변경되어야 한다. 그러나, 적어도 하나의 제2 캠 샤프트는 다른 위상으로 복귀될 수 있으며, 이는 적어도 하나의 제2 캠 샤프트가 위상 시프트 이전의 위상으로 복귀될 때와 비교하여 토크의 빠른 증가를 유도한다. 따라서, 기어가 기어박스 내에서 시프트된 경우에, 내연 기관에 의해 제공되는 토크는 내연 기관 내의 실린더 중 적어도 하나의 실린더에 연료를 공급하고 연료를 증가시킬 때 그리고 적어도 하나의 제2 캠 샤프트가 토크를 빠르게 증가시킬 수 있는 위치 또는 다른 위상으로 복귀될 때 빠르게 증가될 수 있다.
본 발명의 양태에 따르면, 적어도 하나의 제2 캠 샤프트는 -60° 내지 -120° 크랭크샤프트 각도 사이에서 위상 시프트된다. 제2 캠 샤프트가 위상 시프트되어야 하는 각도의 수는 차량의 구동 조건에 의존하며, 단계 b)에서 제동 토크의 계산의 결과이다.
본 발명의 양태에 따르면, 단계 e)에서 배기 밸브는 배기 행정과 흡기 행정 사이에서 그리고 압축 행정과 팽창 행정 사이에서 상사점 이전에 40°-80° 크랭크샤프트 각도에서 감압 장치에 의해 개방되며, 적어도 하나의 배기 밸브는 배기 행정과 흡기 행정 사이에서 그리고 압축 행정과 팽창 행정 사이에서 상사점 이후에 40°-80°에서 감압 장치에 의해 폐쇄된다. 전술한 바와 같이 배기 밸브를 개방 및 폐쇄할 때, 엔진 제동은 단시간 내에 내연 기관의 회전 속도를 감소시키기 위해 높은 제동 효과를 발생시키므로 신속하고 효율적인 기어 시프트가 달성될 수 있다.
본 발명의 양태에 따르면, 단계 c)에서 모든 제2 캠 샤프트는 모든 제2 캠 샤프트를 위해 배치된 위상 시프트 장치에 의해 위상 시프트된다. 모든 제2 캠 샤프트를 위해 배치된 이와 같은 위상 시프트 장치는 내연 기관이 제공해야 하는 제동 토크의 크기를 효과적으로 제어하게 된다.
본 발명의 양태에 따르면, 단계 g)에서 내연 기관에 의해 제공되는 토크는 실린더 중 적어도 하나의 실린더로의 연료 공급을 차단 또는 감소시킴으로써 감소된다. 내연 기관에 의해 제공되는 토크는 실린더 중 적어도 하나의 실린더로의 연료 공급을 차단 또는 감소시킴으로써 빠르고 효율적으로 감소된다.
본 발명의 양태에 따르면, 단계 e) 이후에 그리고 단계 f) 이전에, 상기 방법은 다음 단계를 또한 포함한다:
j) 내연 기관이 단계 b)에서 계산된 목표 회전 속도에 도달했을 때 감압 장치를 비활성화시키는 단계. 감압 장치가 비활성화되면 내연 기관의 실린더에 제동 토크가 가해지지 않으므로, 결과적으로 내연 기관의 회전 속도가 더 이상 감소하지 않는다.
본 발명의 양태에 따르면, 단계 j) 이후에 상기 방법은 다음 단계를 또한 포함한다:
k) 내연 기관에 의해 제공되는 토크를 증가시키고 적어도 하나의 제2 캠 샤프트를 단계 c)에서의 위상 시프트 이전의 위상 또는 다른 위상으로 복귀시키는 단계. 기어비가 변경되면 내연 기관에 의해 제공된 토크가 증가되고, 실질적으로 동시에 적어도 하나의 제2 캠 샤프트가 단계 c)에서의 위상 시프트 이전의 위상으로 복귀된다. 이는 기어박스 내의 기어비를 변경하는 시간을 감소시킨다. 그러나, 적어도 하나의 제2 캠 샤프트는 다른 위상으로 복귀될 수 있으며, 이는 적어도 하나의 제2 캠 샤프트가 위상 시프트 이전의 위상으로 복귀될 때와 비교하여 토크의 빠른 증가를 유도한다. 따라서, 기어가 기어박스 내에서 시프트된 경우에, 내연 기관에 의해 제공되는 토크는 내연 기관 내의 실린더 중 적어도 하나의 실린더에 연료를 공급하고 연료를 증가시킬 때 그리고 적어도 하나의 제2 캠 샤프트가 토크를 빠르게 증가시킬 수 있는 위치 또는 다른 위상으로 복귀될 때 빠르게 증가될 수 있다.
본 발명의 양태에 따르면, 미리보기 기능은 단계 a)에서 제1 신호를 생성하도록 배치된다. 상기 미리보기 기능은 차량이 움직이는 지리적 정보를 포함한다. 이러한 정보를 가지면 차량의 구동 조건이 차량 전방의 도로에 대해 계산될 수 있다. 따라서, 차량이 다가올 기어비의 변경에 대비할 수 있다. 따라서, 적어도 단계 a) 내지 단계 c)는 기어박스 내의 기어의 변경이 발생하기 전에 초기 단계에서 실행될 수 있다. 이는 기어박스 내의 기어비를 변경하는 시간을 감소시킨다.
본 발명의 다른 목적, 이점 및 신규한 특징은 이하의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백해질 것이며 또한 본 발명을 실시함으로써 가능해질 것이다. 본 발명은 이하에 기술되어 있지만, 설명된 특정 세부 사항에 제한되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 본 명세서의 교시에 접근하는 전문가는 본 발명의 범주 내에 있는 다른 분야 내에서의 추가의 응용, 수정 및 편입을 인식할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 개략적으로 도시된 차량의 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법에 의해 제어되며 개략적으로 도시된 내연 기관의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 내연 기관의 배기 밸브의 위상 시프트의 다이어그램을 도시한다.
도 4a는 본 발명에 따른 차량의 기어박스 내의 기어비를 변경하는 방법 동안의 토크 변화의 다이어그램을 도시한다.
도 4b는 본 발명에 따른 차량의 기어박스 내의 기어비를 변경하는 방법 동안에 내연 기관에 전달되는 연료 변화의 다이어그램을 도시한다.
도 4c는 본 발명에 따른 차량의 기어박스 내의 기어비를 변경하는 방법 동안에 배기 밸브의 위상 시프트의 다이어그램을 도시한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 방법의 흐름도이다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 예로서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 방법에 의해 제어되는 4 행정 내연 기관(2)이 장착된 차량(1)의 개략적인 측면도이다. 내연 기관(2)은 디젤 엔진일 수 있다. 차량(1)은 또한 내연 기관(2)에 연결되어 있으며, 기어박스(4)와 프로펠러 샤프트(8)를 통해 차량(1)의 구동 휠(6)을 구동시키는 기어박스(4)를 구비한다. 클러치(9)는 내연 기관(2)과 기어박스(4) 사이에 배치되어서, 내연 기관(2)이 기어박스(4) 및 구동 휠(6)과 연결 및 분리될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 내연 기관(2)의 단면도이다. 내연 기관(2)은 적어도 하나의 실린더(10)를 포함하며, 각각의 실린더(10) 내에 피스톤(12)이 배치된다. 피스톤(12)은 연결 로드(14)를 통해 크랭크샤프트(16)에 연결되며, 크랭크샤프트의 회전시에 피스톤(12)이 실린더(10) 내에서 전후로 이동된다. 적어도 하나의 유입 밸브(18)가 각각의 실린더(10) 내에 배치되고, 유입 밸브(18)는 유입 시스템(20)과 연결된다. 적어도 하나의 제1 캠 샤프트(22)는 각각의 유입 밸브(18)를 제어한다. 적어도 하나의 배기 밸브(24)가 각각의 실린더(10) 내에 배치되고, 배기 밸브(24)는 배기 시스템(26)과 연결된다. 2개의 유입 밸브(18) 및 2개의 배기 밸브(24)가 각각의 실린더(10) 내에 배치될 수 있다. 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)는 적어도 하나의 배기 밸브(24)를 제어한다. 내연 기관(2)의 타입에 따라, 2개의 제1 및 제2 캠 샤프트(22, 28)가 내연 기관(2)에 배치될 수 있다. 이는 엔진(2)이 V-타입인 경우에 유리하다. 내연 기관은 여러 개의 실린더(10)를 구비할 수 있다.
캠 샤프트 제어 장치(30)는 본 발명에 따른 내연 기관(2)에 배치된다. 크랭크샤프트(16)는 캠 샤프트 트랜스미션(32)을 통해 각각의 캠 샤프트(22, 28)를 제어한다. 적어도 하나의 위상 시프트 장치(34)는 크랭크샤프트(16)와 각각의 캠 샤프트(22, 28) 사이에 배치되어, 각각의 캠 샤프트(22, 28)가 크랭크샤프트의 각도 위치에 대해 소망하는 각도 위치로 위상 시프트될 수 있다. 위상 시프트 장치(34)는 각각의 캠 샤프트(22, 28)에 대해 배치될 수 있다. 전자 제어 유닛(36)은 유입 매니폴드 내의 절대 압력, 충전 공기 온도, 질량 공기 흐름, 스로틀 위치, 엔진 속도, 엔진 부하와 같은 다수의 상이한 센서(도시되지 않음)로부터 신호를 수신한다. 전자 제어 유닛(36)은 크랭크샤프트(16)에 대하여 캠 샤프트(22, 28)의 각도 위치를 조정하는 위상 시프트 장치(34)를 작동시킨다. 감압 장치(37)는 배기 밸브(24)에 연결되며, 피스톤(12)이 실린더(10)에서 상사점에 있을 때 배기 행정과 흡기 행정 사이의 전이 영역에서 배기 밸브(24)를 개방 및 폐쇄하도록 구성된다. 배기 행정과 흡기 행정 사이의 전이 영역에서 배기 밸브(24)를 개방함으로써, 유입 밸브(18)가 개방될 때 실린더(10) 내의 압력이 감소된다. 따라서, 배기 행정 동안에 압축을 사용하여 엔진 제동이 수행될 때 엔진 고장 위험이 줄어든다. 감압 장치(37)는 전자 제어 유닛(36)에 연결된다. 감압 장치(37)는 또한 피스톤(12)이 실린더(10)에서 상사점에 있을 때 압축 행정과 팽창 행정 사이의 전이 영역에서 배기 밸브(24)를 개방 및 폐쇄하도록 구성된다. 상기 전이 영역에서 감압 장치를 이용하여 배기 밸브(24)를 개방함으로써, 실린더(10) 내의 압력이 감소되어, 다음의 압축 행정 그리고 다음의 배기 행정 동안에 엔진 제동 토크가 생성된다.
내연 기관(2), 클러치(9) 및 기어박스(4)는 제어 유닛(36)에 연결되어 배치될 수 있다. 제어 유닛(18)은 내연 기관(2), 클러치(9) 및 기어박스(4)를 제어하도록 구성된다. 제어 유닛(39)에는 컴퓨터(39)가 연결될 수 있다. 제어 유닛(39) 및/또는 컴퓨터(39)는 내연 기관(2), 클러치(9) 및 기어박스(4)를 제어하는 루틴을 포함할 수 있는 컴퓨터 프로그램(P)을 포함한다. 상기 프로그램(P)은 메모리(M) 및/또는 판독/기록 메모리(M)에 실행 가능한 형태 또는 압축된 형태로 저장될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장되어 있으며, 상기 프로그램이 제어 유닛(36) 또는 제어 유닛(36)에 연결되는 컴퓨터(39)에서 실행될 때 내연 기관(2), 클러치(9) 및 기어박스(4)를 제어하는 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공될 수 있다. 상기 코드는 상기 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 비-휘발성 형태로 저장될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 내연 기관(2)의 배기 밸브(24)의 위상 시프트를 나타내는 그래프이다. Y-축은 배기 밸브(24)가 이동하는 거리를 나타낸다. X-축은 크랭크샤프트(16)의 각(angular) 운동을 나타낸다. 피스톤(12)은 실린더(10) 내에서 상사점(TDC)과 하사점(BDC) 사이를 이동한다. 예를 들어, 0°에서 피스톤(12)은 상사점(TDC)에 있고, 180°에서 피스톤(12)은 하사점(BDC)에 있다. 도 3의 그래프는 4 행정 타입의 내연 기관(2)을 나타내며, 4 행정 모두가 완료되면 크랭크샤프트(16) 및 그에 따라 피스톤(12)이 720°로 이동하게 된다.
곡선(A1)은 정상 부하에서 피스톤 이동에 대한 배기 밸브(24)의 움직임을 나타낸다. 곡선(I1)은 정상 부하에서 피스톤 이동에 대한 유입 밸브(18)의 움직임을 나타낸다. 따라서, 도 3은 곡선(A1)을 통해 정상 부하에서는 배기 밸브(24)가 팽창 행정의 말미에, 즉, 120°에서 개방되어, 배기 행정 동안에 배기 시스템 및 후 처리 시스템(38)으로 배기 가스를 방출하는 것을 도시한다. 그런 다음 배기 밸브(24)는 360°에서 발생하는 흡기 행정의 시작 시에 폐쇄된다. 대략 동시에, 곡선(I1)으로 도시된 바와 같이, 유입 밸브(18)는 공기를 실린더(10) 내로 유입시키기 위해 개방된다. 그런 다음 유입 밸브(18)는 압축 행정이 개시되는 590°에서 폐쇄된다. 0°에 대응하는 720°에서 팽창 행정이 시작된다.
곡선(A2)은 본 발명에 따른 엔진 제동을 통해 내연 기관(2) 및 그에 따라 차량(1)이 감속하는 상황을 도시하며, 제2 캠 샤프트(28)에 대한 위상 시프트 장치(34)가 조정되어서, 배기 밸브(24)가 정상 부하시보다 더 빨리 개방 및 폐쇄된다. 동시에, 내연 기관(2)의 하나 이상의 실린더(10)로의 연료 공급이 차단되거나 제한되어서, 하나 이상의 실린더(10) 내로 연료가 분사되지 않거나 또는 제한된 양 연료가 분사된다. 크랭크샤프트(16)에 대해 제2 캠 샤프트(28)를 위상 시프트함으로써, 내연 기관(2)의 팽창 행정 중에 개방되고, 내연 기관(2)의 배기 행정 중에 폐쇄되는 방식으로 배기 밸브(24)가 제어되는 상태로 모든 제2 캠 샤프트(28)가 위상 시프트되어서, 배기 행정 중에 실린더(10) 내의 압축을 통해 엔진 제동이 이루어진다. 제2 캠 샤프트(22)는 -60°내지 -120°크랭크샤프트 각도 사이에서 위상 시프트될 수 있다. 따라서, 압축 행정과 배기 행정 중에 실린더(10)에 압축이 발생하기 때문에 엔진 제동이 얻어진다.
엔진 제동 시에 제동 에너지를 이용하기 위해, 실린더(10)에서 압축된 공기의 압력은 각각의 압축 말미에 감소되어야 한다. 따라서, 배기 밸브(24)는 피스톤(12)이 실린더(10)에서 상사점에 있을 때 배기 행정과 흡기 행정 사이의 전이 영역에서 감압 장치(37)에 의해 개방 및 폐쇄된다. 따라서, 실린더(10)에서 압축된 공기는 배기 채널을 통해 그리고 배기 시스템을 따라 실린더(10)를 빠져나가게 된다. 이어서, 감압 장치(37)는 배기 밸브(24)를 폐쇄하여, 공기가 유입 밸브(18)를 통해 흡입될 수 있도록 하고, 다음 압축에서 실린더(10)에 과압이 형성될 수 있다. 배기 밸브(24)는 배기 행정과 흡기 행정 사이에서 그리고 압축 행정과 팽창 행정 사이에서 상사점 이전에 40°-80°크랭크샤프트 각도에서 감압 장치에 의해 개방될 수 있으며, 배기 밸브(24)는 배기 행정과 흡기 행정 사이에서 그리고 압축 행정과 팽창 행정 사이에서 상사점 이후에 40°-80°에서 감압 장치에 의해 폐쇄될 수 있다. 감압 장치(37)에 의한 배기 밸브(24)의 개방 및 폐쇄는 도 3의 곡선(D1)으로 도시된다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 차량(1)의 기어박스(4) 내의 기어비를 변경하는 방법 동안에 토크(T), 내연 기관(2)에 전달되는 디젤 연료(q) 및 배기 밸브(24)의 위상 시프트(α)의 다이어그램을 도시한다. 도 4a에서, 내연 기관에 의해 생성된 토크는 실선으로 도시되어있다. 파선은 내연 기관의 회전 속도의 변화를 도시한다. 시간 t1에서, 기어비가 변경되어야 함을 나타내는 제1 신호(S1)가 발생된다. 그런 다음 내연 기관(2)의 제동 토크가 계산되되, 상기 제동 토크는 기어비가 변경된 후에 내연 기관(2)이 구동되어야 하는 목표 회전 속도로 내연 기관(2)의 회전 속도를 감소시키기 위해 내연 기관(2)이 제공해야 하는 제동 토크에 대응한다. 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 내연 기관(2)에 의해 제공되는 토크는 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)가 크랭크샤프트(16)에 대해 위상 시프트되는 것과 실질적으로 동시에 t1에서 감소된다. 상기 제1 실시예에 따른 위상 시프트는 도 4c에서 실선으로 도시된다.
제2 실시예에 따르면, 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)는 t1 이전에 위상 시프트된다. 제2 실시예에 따른 위상 시프트는 도 4c에서 파선으로 도시된다. t1 이전에 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)를 위상 시프트하는 이점은 내연 기관(2)에 의해 제공되는 토크가 감소되기 이전에 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)가 감압 단계를 위해 준비되는 것이다.
내연 기관(2)에 의해 제공되는 토크는 내연 기관(2)의 실린더(10) 중 적어도 하나의 실린더로의 연료 공급을 차단 또는 감소시킴으로써 도 4b의 t1에서 감소된다.
t2에서, 내연 기관(2)에 의해 생성된 토크 및 내연 기관(2)의 실린더(10) 중 적어도 하나 실린더로의 연료 공급은 제로로 감소된다. 이 시점에서, 내연 기관(2)은 클러치(9)의 연결 해제 및/또는 기어박스(4)를 중립 기어로 변경함으로써 구동 휠(6)로부터 분리된다.
도 4c에 도시된 t3에서, 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)는 크랭크샤프트(16)에 대해 위상 시프트되어서, 내연 기관(2)의 회전 속도를 도 4a의 t3에 도시된 목표 속도로 감소시키기 위해 내연 기관(2)이 제동 토크를 가한다.
내연 기관(2)은 t4에서 회전 목표 속도에 도달하고, 따라서, 동기화 가능성으로 인해 기어 박스(4)에서 기어 시프트가 가능하다. 동시에, 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)는 위상 시프트 이전의 위상으로 복귀된다.
t5에서, 기어박스 내의 기어가 시프트되고, 내연 기관(2)의 실린더(10) 중 적어도 하나의 실린더로 연료를 공급하고 증가시킴으로써 내연 기관(2)에 의해 제공되는 토크가 증가된다.
t6에서, 내연 기관(2)은 구동 휠(6)에 토크를 제공하여 목표 속도로 회전시킨다. 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)는 위상 시프트 이전의 위상으로 복귀된다.
전술한 실시예들에서, 특정 기어 시프트 성능이 운전자에 의해 선택될 수 있다. 기어 시프트 성능은 도로 경사, 차량 중량, 예컨대, 에코-모드 또는 오프-로드 모드와 같은 주행 모드에 따라 달라질 수 있다. 특정 기어 시프트 성능은 전술한 실시예들에서 시간 t1 이전에 선택될 수 있다. 특정 기어 시프트 성능은 또한 시간 t6 이후에 선택될 수 있다. 기어 시프트를 위한 시간 및 그에 따른 차량(1) 내의 운전자 및 승객에 의해 경험되는 운전 편의성은 선택된 기어 시프트 성능에 따라 달라질 수 있다.
적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)를 위상 시프트 이전의 위상으로 복귀시키는 대신에, 전술한 실시예들에서 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)가 위상 시프트 이전의 위상과 관련하여 다른 위상으로 복귀될 수 있다. 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)는 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)가 위상 시프트 이전의 위상으로 복귀될 때와 비교하여 토크(T)의 빠른 증가를 유도하는 위상으로 복귀될 수 있다. 따라서, t5에서, 기어박스의 기어가 시프트된 경우에, 내연 기관(2)에 의해 제공되는 토크(T)는 내연 기관(2)의 실린더(10) 중 적어도 하나의 실린더에 연료를 공급하고 연료를 증가시킬 때 그리고 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)가 토크(T)를 빠르게 증가시킬 수 있는 위치 또는 위상으로 복귀될 때 빠르게 증가될 수 있다. 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)가 위상 시프트 이전의 위상과 관련하여 다른 위상으로 복귀될 때, 시간 t와 관련하여 토크(T), 내연 기관(2)에 전달되는 연료(q) 및 배기 밸브(24)의 위상 시프트(α)가 도 4a 내지 도 4c에 점선으로 표시되어 있다. 상기 토크(T)는 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)가 위상 시프트 이전의 위상으로 복귀되는 상황보다 빠르게 증가한다.
본 발명에 따른 차량(1)의 기어박스(4) 내의 기어비를 변경하는 방법은 도 5 및 도 6의 흐름도와 함께 이하에서 설명되며, 상기 방법은,
a) 기어비가 변경되어야 한다는 제1 신호(S1)를 수신하는 단계;
b) 기어비가 변경된 후에 내연 기관(2)이 구동되어야 하는 목표 회전 속도로 내연 기관(2)의 회전 속도를 감소시키기 위해 내연 기관(2)이 제공해야 하는 제동 토크를 계산하는 단계;
c) 적어도 하나의 배기 밸브(24)가 내연 기관(2)의 팽창 행정 중에 개방되고, 내연 기관(2)의 배기 행정 중에 폐쇄되도록 제어되는 상태로 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)를 위상 시프트시키기 위해, 크랭크샤프트(16)에 대하여 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)를 위상 시프트시키는 단계로, 엔진 제동 중에 제동 토크의 크기의 무단 제어를 달성하기 위해, 배기 행정 중의 압축을 제어하도록 모든 제2 캠 샤프트(28)의 위상 시프트가 제어될 수 있어서, 단계 b)에서 계산되며 내연 기관(2)이 제공해야 하는 제동 토크의 크기가 모든 제2 캠 샤프트(28)의 위상 시프트 정도에 따라 달라지는, 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)를 위상 시프트시키는 단계;
d) 적어도 하나의 구동 휠(6)로부터 내연 기관(2)을 분리하는 단계;
e) 배기 행정과 압축 행정 중에 실린더 내의 압축을 통한 엔진 제동을 달성하기 위해 피스톤(12)이 실린더(10)에서 상사점에 있을 때, 배기 행정과 흡기 행정 사이 그리고 압축 행정과 팽창 행정 사이의 전이 영역에서 감압 장치로 적어도 하나의 배기 밸브(24)를 개방 및 폐쇄하는 단계; 및
f) 기어박스(4) 내의 기어를 시프트하는 단계를 포함한다.
단계 a)에서, 기어비가 변경되어야 함을 나타내는 제1 신호(S1)가 수신된다. 기어박스(4)에서의 기어 시프트는 업 시프트일 수 있고, 이는 내연 기관(2)의 회전 속도가 기어 시프트 이전의 회전 속도와 비교하여 기어 시프트 이후에 더 낮아야 함을 의미한다. 내연 기관(2)의 회전 속도를 감소시키는 시간을 단축하기 위해, 내연 기관(2)이 제공해야 하는 제동 토크는 기어비가 변경된 후에 내연 기관(2)이 구동되어야 하는 목표 회전 속도로 내연 기관(2)의 회전 속도를 감소시키도록 단계 b)에서 계산된다.
신속하고 효율적인 기어 시프트를 달성하기 위해, 제동 토크의 생성은 단계 c)에서 크랭크샤프트(16)에 대해 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)를 위상 시프트시킴으로써 준비되어서, 내연 기관(2)의 팽창 행정 중에 개방되고 내연 기관(2)의 배기 행정 중에 폐쇄되는 방식으로 적어도 하나의 배기 밸브(24)가 제어되는 상태로 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)가 위상 시프트된다. 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)의 위상 시프트는 상기 단계에서 제동 토크를 생성시키는 것이 아니고, 제동 토크를 생성하기 위한 준비일 뿐이다. 엔진 제동 중에 제동 토크의 크기의 무단 제어는 단계 b)의 계산에 의해 달성된다. 따라서, 제동 토크는 모든 제2 캠 샤프트(28)가 위상 시프트되는 정도에 따라 달라진다. 모든 제2 캠 샤프트(28)를 위해 배치된 이와 같은 위상 시프트 장치는 내연 기관(2)이 제공해야 하는 제동 토크의 크기를 효과적으로 제어하게 된다. 따라서, 모든 제2 캠 샤프트(28)의 위상 시프트는 제동 토크를 제어하는 것을 가능하게 할 것이다.
단계 d)에서 적어도 하나의 구동 휠(6)로부터 내연 기관을 분리할 때, 내연 기관(2)은 적어도 하나의 구동 휠(6)과 독립적으로 회전한다. 따라서, 내연 기관(2)의 회전 속도가 변경될 수 있다. 적어도 하나의 구동 휠(6)로부터 내연 기관(2)을 분리하는 것은 내연 기관(2)과 기어박스(4) 사이에서 클러치를 분리시키거나 및/또는 기어박스(4)를 중립 기어로 시프트함으로써 수행될 수 있다.
단계 e)에서, 엔진 제동은 피스톤(12)이 실린더(10)에서 상사점에 있을 때, 배기 행정과 흡기 행정 사이 그리고 압축 행정과 팽창 행정 사이의 전이 영역에서 감압 장치(37)를 이용하여 적어도 하나의 배기 밸브(24)를 개방 및 폐쇄함으로써 달성될 수 있다. 엔진 제동은 배기 행정 및 압축 행정 중에 실린더(10) 내의 압축을 통해 이루어진다. 엔진 제동은 단시간 내에 내연 기관(2)의 회전 속도를 감소시키기 위해 높은 제동 효과를 발생시키므로 신속하고 효율적인 기어 시프트가 달성될 수 있다.
기어비가 변경된 이후에 내연 기관(2)이 구동되어야 하는 목표 회전 속도로 내연 기관(2)의 회전 속도가 감소될 때, 단계 f)에 따른 기어박스(2) 내의 기어 시프트가 수행된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 단계 c)는 내연 기관(2)에 의해 제공되는 토크를 감소시키는 추가 단계 g)와 실질적으로 동시에 수행된다.
내연 기관(2)에 의해 제공되는 토크를 감소시키는 것은 내연 기관(2)의 실린더(10)로의 연료 공급을 차단하거나 감소시킴으로써 이루어진다. 단계 c)와 단계 g)가 실질적으로 동시에 수행될 때, 기어박스(4) 내의 기어비를 변경하기 위한 시간이 감소된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 단계 c) 이후에 그리고 단계 d) 이전에, 상기 방법은 내연 기관(2)에 의해 제공되는 토크를 감소시키는 추가 단계 g)를 포함한다.
내연 기관(2)에 의해 제공되는 토크를 감소시키는 것은 내연 기관(2)의 실린더(10)로의 연료 공급을 차단하거나 감소시킴으로써 이루어진다. 단계 c)에서 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)의 위상 시프트 후에 토크가 감소되는 경우, 기어박스 내의 기어비를 변경하기 위한 시간이 훨씬 감소된다. 이는 내연 기관(2)에 의해 제공되는 토크가 감소되기 전에 제동 토크의 생성 준비가 완료되기 때문이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 방법은,
h) 기어비가 변경되어야 하는지를 나타내는 제2 신호(S2)를 수신하는 단계, 및
i) 단계 h)에서의 제2 신호(S2)가 기어비를 변경되어서는 안된다는 것을 나타내는 경우에, 단계 c)에서의 위상 시프트 전의 위상으로 또는 다른 위상으로 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)를 복귀시키는 단계를 또한 포함한다.
어떠한 이유로 구동 조건이 예측된 구동 조건과 다를 경우에, 제2 캠 샤프트(28)는 단계 c)에서의 위상 시프트 이전의 위상으로 복귀되고, 그렇지 않으면 기어비가 변경되어야 한다. 그러나, 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)는 다른 위상으로 복귀될 수 있으며, 이는 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)가 위상 시프트 이전의 위상으로 복귀될 때와 비교하여 토크(T)의 빠른 증가를 유도한다. 따라서, 기어박스의 기어가 시프트된 경우에, 내연 기관(2)에 의해 제공되는 토크(T)는 내연 기관(2)의 실린더(10) 중 적어도 하나의 실린더에 연료를 공급하고 연료를 증가시킬 때 그리고 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)가 토크(T)를 빠르게 증가시킬 수 있는 위치 또는 다른 위상으로 복귀될 때 빠르게 증가될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)는 -60°내지 -120°크랭크샤프트 각도 사이에서 위상 시프트된다.
모든 제2 캠 샤프트(28)가 위상 시프트되어야 하는 각도의 수는 차량의 구동 조건에 의존하며, 단계 b)에서 제동 토크의 계산의 결과이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 단계 e)에서 배기 밸브(24)는 배기 행정과 흡기 행정 사이에서 상사점 이전에 40°-80°크랭크샤프트 각도에서 감압 장치에 의해 개방되며, 적어도 하나의 배기 밸브(24)는 배기 행정과 흡기 행정 사이에서 상사점 이후에 40°-80°에서 감압 장치에 의해 폐쇄된다.
본 발명의 양태에 따르면, 단계 e)에서 배기 밸브(24)는 배기 행정과 흡기 행정 사이에서 그리고 압축 행정과 팽창 행정 사이에서 상사점 이전에 40°-80°크랭크샤프트 각도에서 감압 장치에 의해 개방되며, 적어도 하나의 배기 밸브(24)는 배기 행정과 흡기 행정 사이에서 그리고 압축 행정과 팽창 행정 사이에서 상사점 이후에 40°-80°에서 감압 장치에 의해 폐쇄된다.
전술한 바와 같이 배기 밸브(24)를 개방 및 폐쇄할 때, 엔진 제동은 단시간 내에 내연 기관(2)의 회전 속도를 감소시키기 위해 높은 제동 효과를 발생시키므로 신속하고 효율적인 기어 시프트가 달성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 단계 c)에서 모든 제2 캠 샤프트(28)는 모든 제2 캠 샤프트(28)를 위해 배치된 위상 시프트 장치(34)에 의해 위상 시프트된다.
모든 제2 캠 샤프트(28)를 위해 배치된 이와 같은 위상 시프트 장치는 내연 기관(2)이 제공해야 하는 제동 토크의 크기를 효과적으로 제어하게 된다.
본 발명의 양태에 따르면, 단계 g)에서 내연 기관(2)에 의해 제공되는 토크는 실린더(10) 중 적어도 하나의 실린더로의 연료 공급을 차단 또는 감소시킴으로써 감소된다.
내연 기관(2)에 의해 제공되는 토크는 실린더(10) 중 적어도 하나의 실린더로의 연료 공급을 차단 또는 감소시킴으로써 빠르고 효율적으로 감소된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 단계 e) 이후에 그리고 단계 f) 이전에, 상기 방법은,
j) 내연 기관(2)이 단계 b)에서 계산된 목표 회전 속도에 도달했을 때 감압 장치를 비활성화시키는 단계를 또한 포함한다. 감압 장치(37)가 비활성화되면 내연 기관(2)의 실린더(10)에 제동 토크가 가해지지 않으므로, 결과적으로 내연 기관(2)의 회전 속도가 더 이상 감소하지 않는다.
본 발명의 실시예에 따르면, 단계 j) 이후에 상기 방법은,
k) 내연 기관(2)에 의해 제공되는 토크를 증가시키고 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)를 단계 c)에서의 위상 시프트 이전의 위상 또는 다른 위상으로 복귀시키는 단계를 또한 포함한다.
기어비가 변경되면 내연 기관(2)에 의해 제공된 토크가 증가되고, 실질적으로 동시에 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)가 단계 c)에서의 위상 시프트 이전의 위상으로 복귀된다. 이는 기어박스(4) 내의 기어비를 변경하는 시간을 감소시킨다. 그러나, 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)는 다른 위상으로 복귀될 수 있으며, 이는 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)가 위상 시프트 이전의 위상으로 복귀될 때와 비교하여 토크(T)의 빠른 증가를 유도한다. 따라서, 기어박스의 기어가 시프트된 경우에, 내연 기관(2)에 의해 제공되는 토크(T)는 내연 기관(2)의 실린더(10) 중 적어도 하나의 실린더에 연료를 공급하고 연료를 증가시킬 때 그리고 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)가 토크(T)를 빠르게 증가시킬 수 있는 위치 또는 다른 위상으로 복귀될 때 빠르게 증가될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 미리보기 기능(45)은 단계 a)에서 제1 신호(S1)를 생성하도록 배치된다.
상기 미리보기 기능(45)은 차량(1)이 움직이는 지리적 정보를 포함한다. 이러한 정보를 가지면 차량(1)의 구동 조건이 차량(1) 전방의 도로에 대해 계산될 수 있다. 따라서, 차량(1)이 다가올 기어비의 변경에 대비할 수 있다. 따라서, 적어도 단계 a) 내지 단계 c)는 기어박스(4) 내의 기어의 변경이 발생하기 전에 초기 단계에서 실행될 수 있다. 이는 기어박스(4) 내의 기어비를 변경하는 시간을 감소시킨다. 상기 미리보기 기능(45)은 전자 제어 유닛(36)에 배치될 수 있다.
전술한 구성 요소 및 특징은 본 발명의 범위 내에서 특정된 상이한 실시예들 사이에서 조합될 수 있다.

Claims (14)

  1. 차량(1)의 기어박스(4) 내의 기어비를 변경하는 방법으로,
    상기 기어박스(4)는 차량(1)의 4 행정 내연 기관(2)과 적어도 하나의 구동 휠(8) 사이에서 토크를 전달하도록 배치되며, 상기 4 행정 내연 기관은,
    - 적어도 하나의 실린더(10);
    - 각각의 실린더(10)에 배치되는 피스톤(12);
    - 각각의 실린더(10)에 배치되고, 유입 시스템(20)과 연결되는 적어도 하나의 유입 밸브(18);
    - 각각의 유입 밸브(18)를 제어하는 적어도 하나의 제1 캠 샤프트(22);
    - 각각의 실린더(10)에 배치되고, 배기 시스템(26)과 연결되는 적어도 하나의 배기 밸브(24);
    - 각각의 배기 밸브(24)를 제어하는 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28); 및
    - 각각의 캠 샤프트(22, 28)를 제어하는 크랭크샤프트(16)를 포함하는, 기어비 변경 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    a) 기어비가 변경되어야 한다는 제1 신호(S1)를 수신하는 단계;
    b) 기어비가 변경된 후에 내연 기관(2)이 구동되어야 하는 목표 회전 속도로 내연 기관(2)의 회전 속도를 감소시키기 위해 내연 기관(2)이 제공해야 하는 제동 토크를 계산하는 단계;
    c) 적어도 하나의 배기 밸브(24)가 내연 기관(2)의 팽창 행정 중에 개방되고, 내연 기관(2)의 배기 행정 중에 폐쇄되도록 제어되는 상태로 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)를 위상 시프트시키기 위해, 크랭크샤프트(16)에 대하여 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)를 위상 시프트시키는 단계로, 엔진 제동 중에 제동 토크의 크기의 무단 제어를 달성하기 위해, 배기 행정 중의 압축을 제어하도록 모든 제2 캠 샤프트(28)의 위상 시프트가 제어될 수 있어서, 단계 b)에서 계산되며 내연 기관(2)이 제공해야 하는 제동 토크의 크기가 모든 제2 캠 샤프트(28)의 위상 시프트 정도에 따라 달라지는, 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)를 위상 시프트시키는 단계;
    d) 적어도 하나의 구동 휠(6)로부터 내연 기관(2)을 분리하는 단계;
    e) 배기 행정과 압축 행정 중에 실린더(10) 내의 압축을 통한 엔진 제동을 달성하기 위해 피스톤(12)이 실린더(10)에서 상사점에 있을 때, 배기 행정과 흡기 행정 사이 그리고 압축 행정과 팽창 행정 사이의 전이 영역에서 감압 장치로 적어도 하나의 배기 밸브(24)를 개방 및 폐쇄하는 단계; 및
    f) 기어박스(4) 내의 기어를 시프트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어비 변경 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    단계 c)는 내연 기관(2)에 의해 제공되는 토크를 감소시키는 추가 단계 g)와 실질적으로 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 기어비 변경 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    단계 c) 이후에 그리고 단계 d) 이전에, 상기 방법은 내연 기관(2)에 의해 제공되는 토크를 감소시키는 추가 단계 g)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어비 변경 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 방법은,
    h) 기어비가 변경되어야 하는지를 나타내는 제2 신호(S2)를 수신하는 단계;
    i) 단계 h)에서의 제2 신호(S2)가 기어비를 변경되어서는 안된다는 것을 나타내는 경우에, 단계 c)에서의 위상 시프트 전의 위상으로 또는 다른 위상으로 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)를 복귀시키는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 기어비 변경 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)는 -60°내지 -120°크랭크샤프트 각도 사이에서 위상 시프트되는 것을 특징으로 하는 기어비 변경 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    단계 e)에서 배기 밸브는 배기 행정과 흡기 행정 사이에서 그리고 압축 행정과 팽창 행정 사이에서 상사점 이전에 40°-80°크랭크샤프트 각도에서 감압 장치에 의해 개방되며, 적어도 하나의 배기 밸브(24)는 배기 행정과 흡기 행정 사이에서 그리고 압축 행정과 팽창 행정 사이에서 상사점 이후에 40°-80°에서 감압 장치에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 기어비 변경 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    단계 c)에서 모든 제2 캠 샤프트(28)는 모든 제2 캠 샤프트(28)를 위해 배치된 위상 시프트 장치(34)에 의해 위상 시프트되는 것을 특징으로 하는 기어비 변경 방법.
  8. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 g)에서 내연 기관(2)에 의해 제공되는 토크는 실린더(10) 중 적어도 하나의 실린더로의 연료 공급을 차단 또는 감소시킴으로써 감소되는 것을 특징으로 하는 기어비 변경 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    단계 e) 이후에 그리고 단계 f) 이전에, 상기 방법은,
    j) 내연 기관(2)이 단계 b)에서 계산된 목표 회전 속도에 도달했을 때 감압 장치를 비활성화시키는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 기어비 변경 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    단계 j) 이후에, 상기 방법은,
    k) 내연 기관(2)에 의해 제공되는 토크를 증가시키고, 적어도 하나의 제2 캠 샤프트(28)를 단계 c)에서의 위상 시프트 이전의 위상 또는 다른 위상으로 복귀시키는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 기어비 변경 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    단계 a)에서 제1 신호(S1)를 생성하도록 미리보기 기능(45)이 배치되는 것을 특징으로 하는 기어비 변경 방법.
  12. 차량(1)으로,
    제1항에 따른 방법에 의해 기어비가 변경되는 기어박스(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  13. 컴퓨터 프로그램(P)을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체로,
    상기 컴퓨터 프로그램은 전자 제어 유닛(36) 또는 전자 제어 유닛(36)에 연결된 컴퓨터(39)가 제1항에 따른 단계들을 수행하도록 하는 프로그램 코드를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 매체.
  14. 삭제
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