KR20000038588A - 경사로 주행의 출력조절 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 경사로 주행의 출력조절 시스템에 관한 것으로서, 엔진속도센서(18)로 엔진의 회전수를 검출하고, 배기관(12) 상의 산소센서(16)로 공연비를 검출하고, 스로틀 포지션센서(14)를 지니는 스로틀밸브(17)로 흡기관(11) 상에서 공기량을 조절하고, 인젝터(15)에서 연료 분사량을 조절하여 가변출력을 발생하는 자동차에 있어서: 자동차의 경사로 등판에 따른 전후 방향의 기울어짐을 검출하도록 차체에 장착되는 경사센서(24); 자동차에 작용하는 총 중량을 검출하도록 각각의 쇽업소버(13) 상에 장착되는 하중센서(23); 상기 흡기관(11) 상에 회전 가능하게 장착되고, 모터(22)의 작동으로 흡기량을 증가시키는 임펠러(21); 그리고 상기 경사센서(24)에 의해 경사로 등판을 인식하고 스로틀 포지션센서(14) 및 엔진속도센서(18)에 의해 구동력 부족으로 판단하면 출력이 순간적으로 상승되도록 임펠러(21)를 가동하여 흡기량을 증가시키고 인젝터(15)의 연료 분사량을 증가시키는 ECU(20)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 자동차가 경사로를 주행할 때 순간적인 출력부족에 의해 구동토크가 저하되는 것을 방지하고 급가속에 의한 불쾌감과 연료소모도 최소화하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 경사로 주행의 출력조절 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차가 경사로를 주행할 때 순간적인 출력부족에 의해 구동토크가 저하되는 것을 방지하고 급가속에 의한 불쾌감과 연료소모도 최소화하는 경사로 주행의 출력조절 시스템에 관한 것이다.
도 1을 이용하면, 일반적으로 자동차는 흡기관(11)에서 스로틀밸브(17)에 의해 조절되는 공기량과, 인젝터(15)에서 조절되는 연료 분사량에 따라 실린더(10)에서 폭발압력이 변하고 그에 따라 출력이 변동된다. 스로틀밸브(17)는 운전자가 조작하는 가속페달에 연동되어 개도가 가변된다.
가속페달을 조금 밟으면 엔진의 회전수가 높지 않고 출력도 약하며, 가속페달을 많이 밟으면 엔진의 회전수가 높아지는 동시에 출력이 증가된다. 이와 같은 출력은 엔진의 회전수에 비례하여 증가되지만, 구동토크는 특정의 엔진 회전수에서 최대로 된다. 가속페달을 밟아 최대 출력을 발생한 상태로 자동차를 출발시키면 저속에서 높은 구동토크가 발생하여 가속되고, 이후 자동차는 관성력을 받게 되므로 고속에서 낮은 구동토크로 주행하는 것이 가능하다.
자동차가 경사로에 진입하면 후방으로 향하는 분력이 발생되어 토크부족(즉 과부하)의 상태가 되므로 엔진 회전수가 줄어들고 출력이 저하된다. 이 상태로 주행을 계속하면 자동차의 속도가 저하되는 것은 물론 과부하로 엔진이 정지될 수도 있어 가속페달을 더 밟거나 저속으로 변속하여 구동토크를 증가시켜야 한다.
특히 자동변속기를 탑재한 자동차의 경우 등판 주행시 이러한 출력부족이 발생되기 쉬워 킥다운(kick down) 기능을 사용하지만, 연료가 필요 이상으로 소비되거나 가속페달의 반응 지연으로 불쾌감을 초래하는 단점이 있다.
이에 따라 본 발명은 자동차가 경사로를 주행할 때 순간적인 출력부족에 의해 구동토크가 저하되는 것을 방지하고 급가속에 의한 불쾌감과 연료소모도 최소화하는 경사로 주행의 출력조절 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템을 부분 확대한 구성도와 함께 나타내는 자동차의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 시스템을 작동하는 일예를 나타내는 플로우차트.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 실린더 11: 흡기관
12: 배기관 13: 쇽업소버
14: 스로틀 포지션센서 15: 인젝터
16: 산소센서 17: 스로틀밸브
18: 엔진속도센서 20: ECU
21: 임펠러 22: 모터
23: 하중센서 24: 경사센서
ST: 단계
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 엔진속도센서(18)로 엔진의 회전수를 검출하고, 배기관(12) 상의 산소센서(16)로 공연비를 검출하고, 스로틀 포지션센서(14)를 지니는 스로틀밸브(17)로 흡기관(11) 상에서 공기량을 조절하고, 인젝터(15)에서 연료 분사량을 조절하여 가변출력을 발생하는 자동차에 있어서: 자동차의 경사로 등판에 따른 전후 방향의 기울어짐을 검출하도록 차체에 장착되는 경사센서(24); 자동차에 작용하는 총 중량을 검출하도록 각각의 쇽업소버(13) 상에 장착되는 하중센서(23); 상기 흡기관(11) 상에 회전 가능하게 장착되고, 모터(22)의 작동으로 흡기량을 증가시키는 임펠러(21); 그리고 상기 경사센서(24)에 의해 경사로 등판을 인식하고 스로틀 포지션센서(14) 및 엔진속도센서(18)에 의해 구동력 부족으로 판단하면 출력이 순간적으로 상승되도록 임펠러(21)를 가동하여 흡기량을 증가시키고 인젝터(15)의 연료 분사량을 증가시키는 ECU(20)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템을 부분 확대한 구성도와 함께 나타내는 자동차의 사시도가 도시된다.
본 발명은 엔진속도센서(18)로 엔진의 회전수를 검출하고, 배기관(12) 상의 산소센서(16)로 공연비를 검출하고, 스로틀 포지션센서(14)를 지니는 스로틀밸브(17)로 흡기관(11) 상에서 공기량을 조절하고, 인젝터(15)에서 연료 분사량을 조절하여 가변출력을 발생하는 자동차에 관련된다. 엔진속도센서(18)는 리드 스위치를 사용하며 회전수에 비례하는 수의 펼스신호를 발생한다. 산소센서(16)는 일단이 대기에 노출되고 타단이 배기가스에 노출되어 양측의 산소 농도차가 소정치(예컨대 이론 공연비 14.7 : 1) 이상이면 기전력을 발생한다. 스로틀 포지션센서(14)는 통상 가변저항을 사용하며 스로틀밸브(17)의 개도율에 따른 아날로그 신호를 발생한다. 인젝터(15)는 솔레노이드의 통전에 의해 니들밸브가 연료의 유로를 개방하는 시간에 따라 연료의 분사량을 가변시킨다.
본 발명에 따르면 자동차의 경사로 등판에 따른 전후 방향의 기울어짐을 검출하도록 차체에 경사센서(24)를 장착한다. 경사센서(24)는 자동차의 기울어짐 각도에 비례하는 아날로그 신호를 발생하는 수단으로서, 항공기에 적용되는 자세센서를 사용하는 것이 신뢰성 측면에서 유리하지만 가속도 센서를 이용하여 구성할 수도 있다. 경사센서(24)는 자동차 운행시 진동에 의한 영향을 적게 받도록 자동차의 하부 프레임에서 전후륜의 중앙 지점에 설치한다.
또, 본 발명에 따르면 자동차에 작용하는 총 중량을 검출하도록 각각의 쇽업소버(13) 상에 하중센서(23)를 장착한다. 하중센서(23)는 로드셀 등을 사용하는 것이 가능한데, 저하중용인 변위형보다는 고하중용인 변형형을 사용한다. 변형형은 변형게이지형·압전형 등이 있으며, 구조가 간단하고 진동에 강한 특징을 지닌다. 4개의 쇽업소버(13) 상에 위치하는 4개의 하중센서(23)로부터 입력된 데이터는 합산되어 총 중량이 산출되고 엔진 부하량 산출의 데이터로 된다.
또, 본 발명에 따르면 모터(22)의 작동으로 흡기량을 증가시키는 임펠러(21)가 상기 흡기관(11) 상에 회전 가능하게 장착된다. 통상의 과급기는 배기가스압을 동력원으로 하여 100,000rpm 이상의 고속으로 회전하기 때문에 과다한 압력상승을 방지하는 압력 조정장치를 지닌다. 반면 본 발명의 임펠러(21)는 모터(22)를 동력원으로 사용하여 짧은 시간동안만 회전시키므로 압력 조정장치가 필수적이지는 않다. 임펠러(21)는 원심식으로 하는데, 직선으로 된 레이디얼형 보다는 나선으로 된 백워드형을 사용한다.
또, 본 발명에 따른 ECU(20)는 상기 경사센서(24)에 의해 경사로 등판을 인식하고 스로틀 포지션센서(14) 및 엔진속도센서(18)에 의해 구동력 부족으로 판단하면 출력이 순간적으로 상승되도록 임펠러(21)를 가동하여 흡기량을 증가시키고 인젝터(15)의 연료 분사량을 증가시키는 제어를 수행한다. 연료분사 제어, 점화시기 제어, 공전속도 제어 등을 주요 기능으로 하는 ECU(20)는 본 발명에서 입력포트를 통하여 하중센서(23) 및 경사센서(24)와, 출력포트를 통하여 임펠러(21)의 모터(22)와 추가로 연결된다.
통상 8비트의 마이크로프로세서, 메모리, 입출력 인터페이스 등으로 구성되는 ECU(20)는 메모리(ROM) 상에 메인 프로그램, 서브루틴 프로그램 외에 엔진속도에 따른 적정 공연비 등의 데이터를 저장하고 있다.
도 2는 본 발명에 따른 시스템을 작동하는 일예를 나타내는 플로우차트가 도시된다. 도 2에 인용하지 않은 부호는 전술한 도 1을 참조한다.
본 발명에 따른 동작을 서브루틴 프로그램으로 처리하는 경우 서브루틴 프로그램의 시작 후 단계 ST11에서 도로 경사각을 산출한다. 경사센서(24)의 신호를 디지털 데이터로 변환하여 입력한 후 메모리(RAM) 상에 일시적으로 저장한다. 단계 ST12에서는 도로의 경사각이 소정치(예컨대 5°) 이상이지 판단하여 yes이면 단계 ST13으로 진행하지만 no이면 서브루틴 프로그램을 종료하고 메인 프로그램으로 복귀한다.
단계 ST13에서는 스로틀 포지션센서(14) 및 엔진속도센서(18)의 신호를 디지털 데이터로 변환하여 입력한 후 메모리(RAM) 상에 일시적으로 저장하고, 단계 ST14에서는 이러한 데이터를 이용하여 현재 구동력이 부족한지 판단한다. 이때 상기 ECU(20)는 엔진의 회전수가 스로틀밸브(17)의 개도율에 따른 평지 주행시의 설정속도보다 줄어들면 구동력 부족으로 인식한다. 즉 가속페달을 밟아 스로틀밸브(17)를 충분히 개방시킨 상태에서 엔진의 회전수가 기설정된 정상치에 이르지 않는다면 과부하로 판단할 수 있다. 단계 ST14에서 yes이면 단계 ST15로 진행하지만 no이면 서브루틴 프로그램을 종료하고 메인 프로그램으로 복귀한다.
단계 ST15에서는 하중센서(23)의 데이터를 이용하여 자동차의 중량을 산출하고, 단계 ST16에서는 이를 이용하여 주행저항 마력을 산출한다. 좀더 구체적으로 자동차의 중량이 W이고 도로의 경사각이 θ라면, 구배저항 RG는 Wsinθ가 되고 구름저항 Rr는 μWcosθ가 된다. 공기저항 및 기타 저항은 상기한 데이터를 이용하거나 표준으로 계산한다.
이에 따라 주행저항 R은 ECU(20) 상에서 상기한 저항의 합으로 연산되고 주행저항 마력PSRT는
PSRT= R×V/(75×3.6×η)
여기서 η는 동력전달 효율을 나타낸다.
이어서 ECU(20)는 단계 ST17에서 공연비와 압축압력을 계산하는 동시에 단계 ST18에서 임펠러(21)를 회전시키고 인젝터(15)의 구동시간을 연장시킨다. 인젝터(15)의 구동에 의해 흡기 밀도가 대기압 이상으로 높아지면 기관의 충전효율이 높아지고 평균유효압력이 증가하여 순간적인 출력 향상으로 이어진다. 출력 향상은 엔진의 회전수 증가와 함께 구동토크의 증가를 의미한다.
이때 ECU(20)는 하중센서(23) 및 경사센서(24)의 입력으로 산출되는 주행저항 마력에 근거하여 적정한 공연비와 압축압력이 유지되는 범위 내에서 임펠러(21) 및 인젝터(15)를 제어한다. 즉 흡기의 과급에 의해 공연비가 저하되지 않도록 인젝터(15)를 통한 연료 분사량을 증대시킨다. 압축압력은 실린더(10)의 크기에 의해 결정되는 압축비와 과급되는 공기량에 따라 산출되는데, 본 발명에서 임펠러(21) 및 모터(22)에 의한 과급량이 그다지 크지 않기는 하지만 압축압력의 상승은 노킹을 유발할 수도 있으므로 적정치의 제어가 필요하다. 예컨대 노킹센서(도시 생략)에서 엔진의 노킹이 감지되면 임펠러(21)를 구동하는 모터(22)의 회전수를 감소시켜 과급량을 약간 줄인다.
이에 따라 종래에는 자동차가 경사로에 진입하여 부하가 증가하면 가속페달을 밟아도 엔진 회전수가 증가되지 않았으나 본 발명에 따른 ECU(20)는 순간적으로 출력 및 구동토크를 증가시켜 자동차의 속도가 저하되지 않도록 한다. 자동차가 구동력을 회복한 경우 도 2의 단계 ST14에서 서브루틴 프로그램을 빠져 나오고 정상적인 제어동작이 수행된다.
이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명의 시스템은 자동차가 경사로를 주행할 때 순간적인 출력부족에 의해 구동토크가 저하되는 것을 방지하고 급가속에 의한 불쾌감과 연료소모도 최소화하는 효과가 있다.
Claims (3)
- 엔진속도센서(18)로 엔진의 회전수를 검출하고, 배기관(12) 상의 산소센서(16)로 공연비를 검출하고, 스로틀 포지션센서(14)를 지니는 스로틀밸브(17)로 흡기관(11) 상에서 공기량을 조절하고, 인젝터(15)에서 연료 분사량을 조절하여 가변출력을 발생하는 자동차에 있어서:자동차의 경사로 등판에 따른 전후 방향의 기울어짐을 검출하도록 차체에 장착되는 경사센서(24);자동차에 작용하는 총 중량을 검출하도록 각각의 쇽업소버(13) 상에 장착되는 하중센서(23);상기 흡기관(11) 상에 회전 가능하게 장착되고, 모터(22)의 작동으로 흡기량을 증가시키는 임펠러(21); 그리고상기 경사센서(24)에 의해 경사로 등판을 인식하고 스로틀 포지션센서(14) 및 엔진속도센서(18)에 의해 구동력 부족으로 판단하면 출력이 순간적으로 상승되도록 임펠러(21)를 가동하여 흡기량을 증가시키고 인젝터(15)의 연료 분사량을 증가시키는 ECU(20)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 경사로 주행의 출력조절 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 ECU(20)는 엔진의 회전수가 스로틀밸브(17)의 개도율에 따른 평지 주행시의 설정속도보다 줄어들면 구동력 부족으로 인식하는 것을 특징으로 하는 경사로 주행의 출력조절 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 ECU(20)는 하중센서(23) 및 경사센서(24)의 입력으로 산출되는 주행저항 마력에 근거하여 적정한 공연비와 압축압력이 유지되는 범위 내에서 임펠러(21) 및 인젝터(15)를 제어하는 것을 특징으로 하는 경사로 주행의 출력조절 시스템.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019980053643A KR20000038588A (ko) | 1998-12-08 | 1998-12-08 | 경사로 주행의 출력조절 시스템 |
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KR1019980053643A KR20000038588A (ko) | 1998-12-08 | 1998-12-08 | 경사로 주행의 출력조절 시스템 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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KR20000038588A true KR20000038588A (ko) | 2000-07-05 |
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ID=19561798
Family Applications (1)
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KR1019980053643A KR20000038588A (ko) | 1998-12-08 | 1998-12-08 | 경사로 주행의 출력조절 시스템 |
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KR (1) | KR20000038588A (ko) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20040009300A (ko) * | 2002-07-23 | 2004-01-31 | 현대자동차주식회사 | 디젤 차량의 연료 분사량 제어 방법 |
KR100747174B1 (ko) * | 2005-12-09 | 2007-08-07 | 현대자동차주식회사 | 전자식 스로틀 제어 시스템의 제어방법 |
-
1998
- 1998-12-08 KR KR1019980053643A patent/KR20000038588A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20040009300A (ko) * | 2002-07-23 | 2004-01-31 | 현대자동차주식회사 | 디젤 차량의 연료 분사량 제어 방법 |
KR100747174B1 (ko) * | 2005-12-09 | 2007-08-07 | 현대자동차주식회사 | 전자식 스로틀 제어 시스템의 제어방법 |
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