KR19980050548A - 차량용 자동변속기의 배기가스 저감식 변속패턴 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 자동변속기의 배기가스 저감식 변속패턴 제어방법을 개시한다. 개시된 본 발명은, 차속과 변속단에 대한 정보와 산소 센서에 감지된 배기가스의 성분에 대한 정보가 트랜스미션 제어 유니트에 입력되고, 상기 트랜스미션 제어 유니트가 입력된 정보에 근거하여 엔진의 상태를 불완전연소로 판정하면, 드로틀 밸브 개도각을 2/8 이하, 2/8과 6/8 사이 및 6/8 이상의 3영역으로 구분하여 각 영역의 변속점 속도를 일정한 수치만큼 내려서, 조기에 고단으로 변속을 실행시키는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 자동변속기의 배기가스 저감식 변속패턴 제어방법

본 발명은 차량용 자동변속기의 배기가스 저감식 변속패턴 제어방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 자동변속기의 변속점을 낮추어서 미리 변속이 이루어지도록 하여 배기가스를 저감시키는 변속패턴 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 기관은, 기관의 탄성영역(elastic range of engines), 즉 기관성능곡선에서 최대 회전력을 발생시키는 회전속도에서부터 최대 출력을 발생시키는 회전속도까지를 일컫는 기관의 탄성영역내에서 주로 운전되도록 설계되어 있으며, 발진시, 가속시 및 등반시에 구동륜의 최대 견인력이나 최대 출력을 필요로 한다. 그러나 변속비가 1이하일 경우, 즉 기관의 회전속도에 비해 출력축 회전속도가 같거나 높을 경우엔 가속 능력과 등반 능력이 크게 저하되므로 기관과 구동륜 사이에 변속기를 설치하여 기관의 출력과 회전속도를 구동륜에 필요한 수준으로 변환시키고 있다. 다시 말하면 변속기는 기관의 토크 및 회전속도를 변환시켜 전달하고, 정차시 기관의 공전운동을 가능하게 하며, 구동륜의 회전방향을 변환시켜 후진을 가능하게 한다.

이러한 변속기는 변속 방식에 따라 수동 변속기와 자동 변속기로 대별할 수 있는데, 수동 변속기의 경우는 운전자가 부하상태 및 차속에 적절한 상태로 변속조작을 해야하는 것인데 반하여 자동 변속기는 수동식 클러치 조작기구가 생략되어 있어서 운전자가 가속 페달만 조작하여 차량의 주행 속도를 가감할 수 있도록 만들어진 것으로, 운전이 간편하고 편안하다는 장점 이외에도 엔진이나 구동장치에 무리한 힘이나 충격이 전달되지 않는다는 등의 좋은점이 많아 보급이 급속히 확대되고 있는 실정에 있다.

상술한 바와 같은 자동 변속기는 통상, 유체 토크 컨버터와 유성기어장치를 조합하고 유압제어장치를 이용하여 운전 조건과 기관의 부하에 따라 자동 변속하도록 구성되어 있고, 이를 간단히 살펴보면 다음과 같다.

일반적인 4단 자동 변속기는 엔진의 크랭크축에 연결되어 발진 클러치로서의 기능과 회전 토크를 증가시키는 역할을 하는 유체 토크 컨버터, 이 유체 토크 컨버터의 다음에 설치되어 회전력과 회전속도를 변환시키며 경우에 따라서는 회전방향을 변환시키는 유성기어장치, 유성기어장치를 차속이나 운전 조건에 맞추어 자동 또는 수동으로 유압을 변환하여 조작하는 유압제어장치, 상기 장치들을 에워싸고 있는 하우징 및 모드, 예컨대 파킹, 후진 및 전진고속주행 등과 같은 모드를 선택하기 위한 선택 레버의 구성을 가지고 있다.

유체 토크 컨버터는 펌프 임펠러, 터빈 러너, 스테이터 등의 3개의 날개차로 구성되어 있으며, 펌프 임펠러는 엔진의 크랭크축에 의해 구동되고, 터빈 러너는 변속기 입력축에, 그리고 스테이터는 일방향 클러치를 거쳐 하우징에 각각 장치되어 있으며, 내부에는 오일이 들어 있다.

유성기어장치는 선기어와, 링기어와, 유성기어 캐리어와, 이들 기어들을 구동 또는 피동축에 연결하거나 고정하기 위한 마찰작동요소를 포함하고 있다. 상기 마찰작동요소로는 클러치, 브레이크, 일방향 클러치가 사용되며, 이돌 마찰작동요소는 유압제어장치에 의해 작동하면서 선기어, 링기어 및 유성기어 캐리어를 선택적으로 구동시키거나 피동축에 연결 또는 고정하도록 되어 있으며, 이와 같은 작용에 의해 유체 토크 컨버터를 통하여 입력되는 엔진의 회전속도 및 회전력이 증속되거나 감속되고 경우에 따라서는 회전 방향이 바뀌어 추진축의 종감속기어장치로 전달되는 바, 이와 같은 차속 및 부하 상태에 따른 변속 작용을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

① N레인지(중립)

이 레인지는 모든 마찰작동요소가 작동하지 않아 유성기어세트를 이루는 구성 요소, 즉 선기어, 링기어 및 유성기어 캐리어가 자유롭게 회전하는 상태가 되므로 입력축의 동력은 출력축에 전달되지 않는다.

② P레인지(주차)

이 레인지는 ①항의 N레인지와 기능적으로는 같지만, 시프트 레버를 P레인지로 하면 오일 디스트리뷰터의 바깥쪽 톱니바퀴에 파킹 홀이 끼워짐과 아울러 출력축이 기계적으로 고정된다. 또 저속 후진 브레이크가 작용하여 뒤 유성기어 캐리어를 고정한다.

③ D레인지(1속상태)

이 레인지에서는 전진용 클러치와 일방향 클러치가 작용한다. 따라서 동력은 제 2 유성기어세트의 선기어로 입력되는데, 이때 유성기어 캐리어가 일방향 클러치에 의해 고정되어 있으므로 선기어로 입력된 동력은 링기어 캐리어를 통하여 출력축으로 감속 전달된다.

④ D레인지(2속상태)

이 레인지에서는 전진용 클러치와 2-4단 브레이크가 작용한다. 따라서 동력은 제 2 유성기어세트의 선기어로 입력되는데, 링기어가 자유롭게 회전하는 상태에 있게되므로 선기어로 입력된 동력은 유성기어 캐리어로 전달되나, 제 1 유성기어세트의 선기어가 제 1 브레이크에 의해 고정되어 있으므로 그의 유성기어 캐리어를 통하여 소정의 속도로 감속되어 제 2 유성기어세트의 링기어로 전달된다. 여기서 제 2 유성기어세트를 보면, 그의 선기어와 링기어의 양측을 통한 동력의 입력이 있게 되는데, 이와 같이 입력된 동력은 유성기어 캐리어를 거쳐 링기어를 통하여 출력축으로 전달된다. 이 레인지에서도 동력은 감속은 있으나, 제 2 유성기어세트의 선기어로 입력이 있음으로써 1속의 경우보다는 빠른 속도를 얻을 수 있다.

⑤ D레인지(3속상태)

이 레인지에서는 전진용 클러치와 코우스팅 클러치가 작용한다. 따라서 동력은 제 1 유성기어세트의 유성기어 캐리어와, 제 2 유성기어세트의 선기어로 동시에 입력된다. 이때, 제 1 유성기어세트의 유성기어 캐리어로 입력된 동력은 그의 선기어와 링기어가 자유 상태에 있으므로 유성기어 캐리어를 통하여 링기어로 전달된다. 이와 같은 동력 전달의 과정을 통하여 제 2 유성기어세트에서는 선기어와 링기어를 통한 동력의 입력이 있게 되므로, 이 제 2 유성기어세트가 직결되어 입력된 동력의 가감없이 유성기어 캐리어를 통하여 그대로 출력축으로 전달된다.

⑥ D레인지(4속상태)

이 레인지에서는 전진용 클러치와 2-4단 브레이크가 작용한다. 따라서 동력은 제 1 유성기어세트의 유성기어 캐리어로 입력되는데, 이때 이 유성기어세트의 선기어가 2-4단 브레이크에 의해 고정되어 있으므로 링기어를 통하여 증속 출력된다. 이와 같이 링기어를 통하여 출력되는 동력은 제 2 유성기어세트의 선기어와 링기어가 자유롭게 회전할 수 있는 상태에 있으므로, 동력의 증, 감속 없이 제 1 유성기어세트에서 증속된 상태로 출력축으로 전달되어 오버 드라이브를 이루는 것이다.

⑦ R레인지(후진)

이 레인지에서는 후진용 클러치와, 저속 및 후진용 브레이크가 작용한다. 따라서 동력은 제 1 유성기어세트의 선기어로 입력된다. 이때, 유성기어 캐리어가 저속 및 후진용 브레이크에 의해 고정되어 있으므로 선기어로 입력된 동력은 그 방향이 바뀌어 감속된 상태로 링기어를 통하여 출력축으로 전달된다. 따라서 언더 드라이브 상태의 후진이 이루어지는 것이다.

상기와 같이, 각 클러치와 브레이크를 작동시켜 각각의 속도단을 조합시키는 변속동작은 오일펌프에서 발생된 유압으로 이루어진다. 즉, 자동 변속기는 유압을 차량의 주행속도와 엔진 부하 및 변속레버의 위치에 따라 유압을 제어하는 장치와, 이러한 유압 제어장치의 동작을 전자적으로 제어하는 트랜스미션 제어 유니트(TCU:Transmission Control Uint, 이하 TCU라 영문표기함)를 포함하고 있다.

TCU는 전진 주행상태, 즉 D 모드나 S 모드, 또는 L 모드일 때, 차속과 드로틀 밸브 개도각에 따라 고속으로 상승할 경우에는 1속→2속→3속→4속으로 업 시프트(up shift)시키고, 저속으로 하강할 경우에는 반대로 4속→3속→2속→1속으로 다운 시프트(down shift)되도록 구동기어를 자동으로 변속시키게 된다.

따라서, TCU에는 구동기어가 변속되는 변속점이 미리 설정되어 있고, 이 변속점을 기준으로 구동기어를 자동으로 변속시키도록 되어 있다.

즉, 횡축은 차속을 나타내고 종축은 드로틀 밸브의 개도각을 나타내는 도 1의 그래프에 도시된 바와 같이, 차속과 드로틀 밸브 개도각의 일치점이 I 영역에 있으면 1속 상태가 되고, Ⅱ 영역으로 이동되면 2속 상태가 되며, 순차적으로 Ⅲ 영역과 Ⅳ 영역으로 이동함에 따라 3속과 4속으로 변속이 이루어지게 된다.

자동변속기의 장점은 상기된 바와 같이, 수동변속기가 변속레버를 조작하여 강제로 속도단을 변속시키는 것과는 반대로, TCU에서 차속과 드로틀 밸브 개도각에 따라 자동적으로 변속을 시키게 되므로써, 전진 주행중의 레인지에서는 변속레버를 조작할 필요가 전혀 없다는 것이다.

그런데, 시동 직후이거나 엔진 연소실 또는 연료의 불량으로 연소상태가 불안정할 경우, 배기가스가 매우 많이 배출되고, 이 배기가스의 정도는 배기 매니폴드에 부착된 산소 센서로 측정하게 되는데, 종래에는 자동변속기 자체의 변속패턴에 의해서 배기가스를 저감시키는 대책이 없었다.

따라서, 본 발명은 자동변속기의 변속패턴으로 배기가스를 저감시킬 수 있는 차량용 자동변속기의 배기가스 저감식 변속패턴 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 종래의 변속패턴을 나타낸 그래프

도 2는 본 발명에 따른 배기가스 저감식 변속패턴 제어방법을 순차적으로 나타낸 흐름도

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 차속과 변속단에 대한 정보와 산소 센서에 감지된 배기가스의 성분에 대한 정보가 트랜스미션 제어 유니트에 입력되고, 상기 트랜스미션 제어 유니트가 입력된 정보에 근거하여 엔진의 상태를 불완전연소로 판정하면, 드로틀 밸브 개도각을 2/8 이하, 2/8과 6/8 사이 및 6/8 이상의 3영역으로 구분하여 각 영역의 변속점 속도를 일정한 수치만큼 내려서, 조기에 고단으로 변속을 실행시키는 것을 특징으로 한다.

상기된 본 발명의 구성에 의하면, 트랜스미션 제어 유니트가 엔진의 상태가 불완전연소로 판정하게 되면, 미리 설정된 드로틀 밸브 개도각의 3영역에 따라 변속점의 속도를 일정치만큼 내려서 조기에 고단으로 변속되도록 하므로써, 배기가스를 저감시키고 연비를 개선시킬 수가 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

[실시예]

도 2는 본 발명에 따른 배기가스 저감식 변속패턴 제어방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.

참고로, 본 실시예의 구성을 설명함에 있어, 명세서의 서두에서 설명된 종래의 기술과 동일한 부분에 대해서는 설명의 중복을 피하기 위하여 반복설명은 생략하고 개선된 부분만을 주로하여 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 단계 ST1에서 차속이 TCU에 입력되고, 단계 ST2에서 변속단이 TCU에 입력되며, 단계 ST3에서 배기 메니폴드에 부착된 산소 센서에서 감지된 배기가스의 정보가 TCU에 입력된다.

그런 다음, 단계 ST4에서 TCU가 각 정보를 근거로 엔진의 상태가 불완전상태인지를 판별하고, 그렇지 않으면 단계 ST3부터 재실행한다.

엔진의 상태가 불완전연소이면, 단계 ST5에서 다시 현재 주행하고 있는 변속단을 TCU가 계산하고, 단계 ST6에서 현재 드로틀 밸브 개도각이 TCU에 입력된 후, 단계 ST7에서 변경된 변속이 실행된다.

이때, 드로틀 밸브 개도각은 종래와 같이 영역별로 하나가 아니라, 3개의 영역으로 다시 분할되고, 각 영역에서 변속점의 속도를 고속으로 변속시에는 일정치만큼 내려주고, 저속으로 변속시에는 일정치만큼 올려주게 되는데, 그 수치는 아래 표와 같다.

상기 표에 나타낸 바와 같이, 드로틀 밸브 개도각이 하나의 영역이 아니라, 2/8 이하, 2/8에서 6/8 사이 및 6/8 이상인 3개의 영역으로 분할되고, 1속에서 2속으로 변속되는 차속이 기존보다 일정치만큼 낮아진다. 즉, 2/8 이하에서는 1㎞ 낮아지고, 2/8과 6/8 사이에서는 2㎞ 낮아지며, 6/8 이상에서는 3㎞ 낮아지게 되어, 엔진의 상태가 불완전연소이면 조기에 1속에서 2속으로 변속된다. 2속에서 3속으로 변속되는 것도 1속에서 2속으로 변속되는 차속에서 낮아진 수치보다 1㎞를 더 낮아진다.

한편, 고속에서 저속, 즉 2속에서 1속으로 변속되는 차속도 각 영역에 따라 1㎞, 2㎞ 및 3㎞ 만큼 증가하게 되어, 고속에서 저속으로의 변속이 조기에 실행된다.

상기된 바와 같이 본 발명에 의하면, 드로틀 밸브의 개도각이 3개의 영역으로 분할되고, 엔진의 상태가 불완전연소이면 각 영역에 따라 TCU가 변속점의 속도를 저속에서 고속으로 변속시에는 낮아지게 하고, 고속에서 저속으로 변속시에는 높아지게 하여, 변속을 조기에 실행되도록 하므로씨, 배기가스의 저감이 실현되고 연비가 개선된다.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (1)

1. 차속과 변속단에 대한 정보와 산소 센서에 감지된 배기가스의 성분에 대한 정보가 트랜스미션 제어 유니트에 입력되고, 상기 트랜스미션 제어 유니트가 입력된 정보에 근거하여 엔진의 상태를 불완전연소로 판정하면, 드로틀 밸브 개도각을 2/8이하, 2/8과 6/8 사이 및 6/8 이상의 3영역으로 구분하여 각 영역의 변속점 속도를 일정한 수치만큼 내려서, 조기에 고단으로 변속을 실행시키는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 배기가스 저감식 변속패턴 제어방법.