KR19990051112A - 자동차의 공연비 제어방법 - Google Patents

Abstract

차량의 연비를 향상시키기 위한 자동차의 공연비 제어방법에 관한 것으로서, 도로 주행의 상태에 따라 모드를 분류하여 연료량 및 점화시기 조절에 따른 공연비를 설정하여 선택 스위치에 의해 사용자가 일정의 모드를 선택하면 현재 주행중인 차량의 차속 및 TPS를 검출하여 현재 주행중인 도로의 상태를 판별하여 선택된 모드에 따른 공연비로 제어하고 그와 동시에 이를 디스플레이 할 수 있다.

Description

자동차의 공연비 제어방법

본 발명은 자동차에 관한 것으로서, 특히 공연비 모드를 일정단계로 분류하여 도로 주행상태에 따른 공연비 모드를 선택하므로 연비를 향상시키기 위한 자동차의 공연비 제어방법에 관한 것이다.

자동차는 새시(Chassis)와 바디(Body)로 구성되는데, 새시는 엔진, 서스펜션, 스티어링 장치, 동력 전달 장치등으로 구성되어 있고, 바디는 자동차의 외부를 이룰 뿐만 아니라 새시의 각 부품을 지지하게 된다.

여기서, 엔진은 자동차를 구동시키기 위해 동력을 발생시키는 부분으로서, 엔진의 실린더내로 흡입되는 연료를 압축하여 연소시킴으로써 에너지를 얻게된다. 한편, 엔진을 작동시키기 위하여는 실린더내에 공기를 흡입하여 연료와 적절히 혼합하여주는 공기흡기장치가 필요하다.

일반적으로 사용되고 있는 가솔린 분사장치는 연료펌프와 인젝터(Injector), 또는 분사펌프와 인젝터가 기화기의 기능을 대신하는 것으로, 연료를 계량하고 무화 및 분사시켜 엔진의 연소실내로 공급한다.

연료분사의 제어는 전자식이나 기계식으로 할 수 있으며, 기관의 현재 운전상태에 따라 최적의 혼합기를 형성하여 공급할 수 있어야 한다.

최근에는 전자산업의 발달과 더불어 흡입공기량 및 흡입공기의 온도, 냉각수의 온도 및 트로틀밸브의 개도량을 바탕으로 연료의 분사량을 결정하는 전자제어장치가 널리 사용되고 있다. 이중에서 트로틀밸브(Throttle Valve)전의 한곳에 인젝터를 설치하여 연료를 분사하는 단일공급방식(Single Point Injection)이나 각 기통마다 인젝터를 설치하여 연료를 분사하는 다중분사방식(Multi Point Injection)의 경우에 연료의 분사는 전자제어유닛(ECU)에 의해 전자적으로 제어된다.

전자제어유닛은 맵센서에서 전달되는 흡기다기관의 절대압력(MAP:Manifold Absolute Pressure)이나, 트로틀밸브의 개도, 엔진의 회전수, 냉각수온도 및 배기가스중에 포함된 산소량을 바탕으로 기관의 운전상태에 알맞는 혼합기를 형성할 수 있도록 연료량이나 점화시기 등을 결정한다.

여기서, 맵센서는 압전소자를 이용하여 흡기다기관의 압력변화를 전압의 변화로 변환하여 전자유닛으로 전달하는 역할을 한다.

일반적으로 자동차의 엔진으로 연료를 공급하기 위한 연료공급장치에 대하여 살펴보면, 연료공급장치가 하는 일은 흡입된 공기의 양에 상응하는 적정량의 연료를 계량(Metering) 및 공급하고, 그 이후에는 공급된 연료가 실린더내에서 연소하기 쉽도록 미세한 입자로 분무하는 오토미제이션(Atomization) 동작과 분무된 연료를 다시 기화하는 동작을 수행하는 것이다.

기관의 출력, 연료소비율면에서 요구되는 공연비의 값은 그 요구치가 다르며 요구에 상응하여 공연비(Air-Fuel Ratio)를 변화시킬 필요가 있게 된다. 뿐만아니라 배출가스 청정화의 이유에서 공연비의 허용폭은 극히 제한되어 있다.

또한, 아이들링시의 연료소비를 저감시킬 것과 기관의 최대출력을 향상시키는 노력이 끊임없이 이어지고 온 결과 기관의 운전에 필요로 하고 있는 연료유량의 최대치와 최소치의 비가 60 : 1에 달한다. 자동차용 가솔린기관의 연료공급장치로서는 이와 같이 넓은 범위의 연료를 요구에 상응하여 정밀도가 높게 공급하는 것이 중요하다.

가솔린기관이 정상으로 점화하여 연소하기 위한 혼합기는 한정된 공연비의 범위내에 있고 더구나 실린더내의 점화직전에 있어서는 기체상태이어야 할 것이 전제로 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 연료공급장치 및 그 장치의 연료계통에 대하여 도 1을 참조하여 살펴보기로 하자.

도 1은 종래 기술에 따른 차량의 연료공급장치 및 그 장치의 연료계통을 나타낸 도면으로서, 그 구성을 살펴보면 연료를 저장하고 있는 연료탱크(10)와, 차량의 점화스위치(미도시)가 온됨에 따라 연료탱크(10)내의 연료를 펌핑하여 공급하는 연료펌프(11)와, 연료펌프(11)에서 펌핑되어 공급되는 연료내의 먼지나 수분 등을 여과하는 연료필터(12)와, 연료필터(12)에서 여과되어 공급되는 연료를 각 실린더(미도시)에 분사하는 인젝터(13)와, 일정압력에 의해 연료를 인젝터(13)로 공급할 수 있도록 일정압력을 유지시켜 주고 압력이 일정이상인 경우에는 연료를 연료탱크로 리턴시키는 프레셔 레귤레이터(14)로 구성된다.

그리고, 연료필터(12)를 통해 공급되는 연료를 인젝터(13)와, 프레셔 레귤레이터(14)로 공급하기 위해 연료필터(12)와 인젝터 및 프레셔레귤레이터(14)는 딜리버리파이프(15)로 연결되고, 프레셔 레귤레이터(14)에서 연료탱크(10)로 리턴되는 연료를 공급하기 위해 리턴파이프(16)가 연료탱크(10)와 프레셔 레귤레이터(14)에 연결된다.

이와 같은 구성을 갖는 종래 기술에 따른 연료공급장치의 동작을 살펴보기로 하자.

먼저, 연료공급장치의 연료계통은 실린더내에 연소에 필요한 연료를 공급한다. 연료펌프(11)에 의하여 연료탱크(10)로부터 송출된 연료는 연료필터(12)를 통하여 먼지나 또는 수분등이 여과되어 여과된 연료는 프레셔 레귤레이터(14)에서 흡기관 압력보다 높은 압력으로 조정이 된다.

이렇게 압력이 조정된 연료는 딜리버리파이프(15)를 통하여 각 인젝터(13)로 분배되는 것이다.

이와 같이 각 인젝터(13)로 분사되는 도중 딜리버리파이프(15)내의 압력이 기 설정된 기준압력보다 높아질 경우에는 프레셔 레귤레이터(14)를 구동하여 연료필터(12)를 통한 연료를 리턴파이프(16)를 통해 연료탱크(10)로 리턴되게 된다.

이때, 연료필터(12)를 통한 연료 모두가 리턴파이프(16)를 통해 연료탱크(10)로 리턴되는 것이 아니고 일정량의 연료를 리턴시킴으로써, 딜리버리파이프(15)내의 압력을 기 설정된 기준압력값으로 낯추어 인젝터(13)로 공급되는 연료의 양을 일정하게 유지시켜 주는 것이다.

여기서, 인젝터(13)의 동작에 따라 공급되는 연료량은 제품의 조립시 일정하게 기 설정된다.

이와같이 구성되어 동작되는 연료 공급장치의 동작에 따라 자동차의 조립시 설정된 일정의 연료 공급량에 따라 정해지는 공연비에 의해 자동차가 동작하게 된다.

종래 기술에 따른 자동차의 연료 공급장치는 일정하게 설정되는 연료공급에 따라 공연비가 기설정되어 있으므로, 시골길 및 고속도로 또는 교통이 혼잡한 대도시 지역 등의 운행지역에 무관하게 연료가 일정하게 공급되어 연료 소모율이 높은 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 운행지역에 따라 공연비를 선택적으로 제어하기 위한 자동차의 공연비 선택 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량의 연료공급장치 및 그 장치의 연료계통을 나타낸 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 자동차의 연료 공급장치의 구성 블록도,

도 3은 본 발명에 따른 자동차의 공연비 제어를 수행하기 위한 플로우 챠트이다.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

30 : 연료탱크 31 : 연료펌프

32 : 연료필터 33 : 인젝터

34 : 프레셔레귤레이터 35 : 공연비 선택 스위치부

36 : 제어부 37 : 표시부

본 발명에 따른 자동차의 공연비 제어방법은 공연비 선택 스위치를 구비한 자동차의 제어방법에 있어서, 도로 주행상태에 따라 모드를 분류하고 그에 따른 공연비를 설정하는 단계와, 자동차의 주행시 공연비 선택 스위치에 따른 공연비 선택명령이 입력되는지를 감지하는 단계와, 선택명령 입력에 따라 주행중인 자동차의 도로 주행상태를 판별하는 단계와, 판별된 도로 주행상태와 선택명령에 따른 도로 주행모드의 동일여부를 판별하는 단계와, 동일여부에 따라 선택된 모드의 공연비로 제어하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.

이하, 본 발명에 따른 자동차의 공연비 제어방법의 바람직한 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 자동차의 연료 공급장치의 구성 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 자동차의 공연비 제어를 수행하기 위한 플로우 챠트이다.

우선, 본 발명은 각 운행지역 즉, 교통이 혼잡한 도심지역, 교통량이 적은 시골길 또는 고속주행이 가능한 고속도로 등에 따라 자동차의 주행속도 및 트로틀 개도율이 다름을 그 배경으로 한다.

도 2를 참조하여 본 발명의 구성을 설명하면, 연료를 저장하고 있는 연료탱크(30)와, 차량의 점화스위치(미도시)가 온됨에 따라 연료탱크(30)내의 연료를 펌핑하여 공급하는 연료펌프(31)와, 연료펌프(31)에서 펌핑되어 공급되는 연료내의 먼지나 수분 등을 여과하는 연료필터(32)와, 연료필터(32)에서 공급되는 연료를 각 실린더에 분사하는 인젝터(33)와, 일정압력에 의해 연료를 인젝터(33)로 공급할 수 있도록 일정압력을 유지시켜 주고 압력이 일정이상인 경우에는 연료를 연료탱크(30)로 리턴시키는 프레셔 레귤레이터(34)와, 사용자에 의한 공연비 모드를 선택하기 위한 공연비 선택 스위치부(35)와, 공연비 선택 스위치부(35)에 의해 선택된 공연비 모드에 따라 인젝터(33)의 분사량을 제어하고 디스플레이 제어신호를 출력하는 제어부(36)와, 디스플레이 제어신호에 공연비 선택상태를 표시하는 표시부(37)로 구성된다.

그리고, 연료필터(32)를 통해 공급되는 연료를 인젝터(33)와, 프레셔 레귤레이터(34)로 공급하기 위해 연료필터(32)와 인젝터 및 프레셔레귤레이터(34)는 딜리버리파이프(38)로 연결되고, 프레셔 레귤레이터(34)에서 연료탱크(30)로 리턴되는 연료를 공급하기 위해 리턴파이프(39)가 연료탱크(30)와 프레셔 레귤레이터(34)에 연결된다.

이와같이 구성되는 본 발명에 따른 자동차의 연료공급장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

연료펌프(31)에 의하여 연료탱크(30)로부터 송출된 연료는 연료필터(32)를 통하여 먼지나 또는 수분등이 여과되고, 여과된 연료는 프레셔 레귤레이터(34)에서 흡기관 압력보다 높은 압력으로 조정이 된다.

이렇게 압력이 조정된 연료는 딜리버리파이프(38)를 통하여 각 인젝터(33)로 분배되고, 인젝터(33)는 제어부(36)의 일 제어신호에 따라 공급되는 연료의 분사량을 조절하여 각 실린더로 공급한다.

이와같이 동작되는 동안 공연비 선택 스위치부(35)를 통해 사용자가 주행모드를 선택하면, 제어부(36)는 선택된 모드에 따른 연료량 및 점화시기 조절을 위한 제어신호를 인젝터(33)로 출력한다.

그러므로, 인젝터(33)는 제어부(36)의 제어신호에 따라 동작되어 선택된 모드에 따른 공연비를 갖는 자동차의 주행이 이루어진다.

여기서, 주행모드에 따른 연료량 및 점화시기의 조절에 따른 공연비는 제어부(36)에 기설정되어 저장되어 있다.

이와같이 구성되어 동작되는 본 발명에 따른 자동차의 공연비 제어방법을 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 자동차의 도로 주행상태에 따른 각 모드를 분류하여 그에 따라 연료량 및 점화시기를 설정하고(S100), 설정된 각 모드에 따른 연료량 및 점화시기를 제어부(36) 내의 일정 메모리(도시되지 않음)에 저장한다(S101).

여기서, 도로 주행상태에 따른 모드는 교통이 혼잡한 도심, 교통량이 적은 시외 또는 고속주행이 가능한 고속모드로 분류할 수 있다.

또한, 도로 주행상태에 따라 분류된 모드중 도심 모드이면 공연비가 배출가스 위주로 제어되도록 연료량 및 점화시기가 설정되고, 시외 및 고속 모드이면 공연비가 연비 위주로 제어되도록 연료량 및 점화시기가 설정된다.

이어, 자동차의 주행이 이루어지는 상태에서(S102), 사용자의 공연비 선택 스위치부(35)를 통해 모드 선택명령이 입력되는지를 감지한다(S103).

위의 단계(S103)에서 모드 선택명령이 입력되면 현재 주행중인 자동차의 차속 및 TPS(Throttle Position Sensor)를 검출한다(S104).

검출된 차속 및 TPS가 선택된 모드의 차속 및 TPS와 동일한지를 비교하여(S105), 검출된 값과 현재 주행중인 차량의 차속 및 TPS가 동일하면 위의 단계(S100)에서 선택된 모드에 따른 기설정된 연료량 및 점화시기에 따라 공연비를 제어한다(S106).

즉, 제어부(36)에 각 모드에 따른 차속 및 TPS가 설정되어 있는데, 고속모드는 차속 및 TPS가 높고, 도심모드는 차속 및 TPS가 낮으며 시외모드는 고속모드와 도심모드의 중간값으로 나타나므로, 이들 값의 검출에 따라 현재의 도로 주행상태를 판별할 수 있다.

한편, 검출된 차속 및 TPS와 선택된 모드의 값이 동일하지 않으면 사용자가 현재 도로 주행상태를 잘못 판단하고 공연비 선택 스위치부(35)의 조작을 잘못한 것으로 판단하여 검출된 차속 및 TPS에 따른 모드의 연료량 및 점화시기 조절에 따라 공연비를 제어한다(S107).

그리고, 현재 제어되는 공연비의 상태를 공연비 제어와 동시에 디스플레이부(37)를 통해 디스플레이하여 사용자가 확인할 수 있도록 한다(S108).

이와같은 과정을 반복적으로 수행하여 도로 주행상태에 따라 공연비를 제어할 수 있다.

그러므로, 본 발명에 따른 자동차의 공연비 제어방법은 도로 주행의 상태에 따라 모드를 분류하여 연료량 및 점화시기 조절에 따른 공연비를 설정하여 사용자가 일정의 모드를 선택하면 현재 주행중인 차량의 차속 및 TPS를 검출하여 현재 주행중인 도로의 상태를 판별하여 선택된 모드에 따른 공연비로 제어하고 그와 동시에 이를 디스플레이 하게된다.

본 발명에 따른 자동차의 공연비 제어방법은 도로 주행의 상태에 따라 모드를 분류하여 연료량 및 점화시기 조절에 따른 공연비를 설정하여 선택 스위치에 의해 사용자가 일정의 모드를 선택하면 현재 주행중인 차량의 차속 및 TPS를 검출하여 현재 주행중인 도로의 상태를 판별하여 선택된 모드에 따른 공연비로 제어하고 그와 동시에 이를 디스플레이 하게된다.

따라서, 본 발명은 도로 주행상태에 따라 공연비를 제어할 수 있으므로 종래의 일정한 공연비에 따른 연료 소모율을 낮출 수 있어 연비를 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 공연비 선택 스위치를 구비한 자동차의 제어방법에 있어서,

   도로 주행상태에 따라 모드를 분류하고 그에 따른 공연비를 설정하는 단계;

   상기 자동차의 주행시 상기 공연비 선택 스위치에 따른 공연비 선택명령이 입력되는지를 감지하는 단계;

   상기 선택명령 입력에 따라 상기 주행중인 자동차의 도로 주행상태를 판별하는 단계;

   성기 판별된 도로 주행상태와 상기 선택명령에 따른 도로 주행모드의 동일여부를 판별하는 단계;

   상기 동일여부에 따라 선택된 모드의 공연비로 제어하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 자동차의 공연비 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 도로 주행상태에 따른 모드는 상기 도심모드, 시외모드, 고속모드임을 특징으로 하는 자동차의 공연비 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 현재의 도로 주행상태를 판별하는 단계는 상기 주행중인 자동차의 차속을 감지하는 단계와, 상기 주행중인 차량의 트로틀개도를 감지하는 단계와, 상기 감지된 차속 트로틀개도에 의해 주행 상태 모드를 판별하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 자동차의 공연비 제어방법.