KR20010003846A - 상단 변속의 엔진 회전수 보상장치 및 방법 - Google Patents

상단 변속의 엔진 회전수 보상장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 수동 변속기를 탑재한 차량에 있어서, 상기 수동 변속기와 관련된 부위에 대한 정보를 검출 및 저장하고, 수동 변속시, 상기 검출 및 저장된 정보에 근거하여, 엔진 회전수(RPM)를 일정범위의 회전수로 보상 유지시키는 상단 변속의 엔진 회전수 보상장치 및 방법에 관한 것으로, 상기 상단 변속의 엔진 회전수 보상방법은, 수동 변속에 관련된 상태 정보를 검출하는 1단계; 상기 검출된 정보에 근거하여, 상단으로의 변속의지를 판별하는 2단계; 및 상단 변속의지 판별시, 엔진 회전수를 변속전 회전수의 일정범위내에서 보상 유지시키는 3단계를 포함하여 이루어지는 것으로, 변속 동작시 발생되는 엔진 브레이크 작용을 완화하여 엔진 및 클러치의 수명을 연장시킴은 물론, 운전자 및 탑승자에게 보다 안락한 승차감을 제공하고, 또한 변속 직후, 감속되는 주행속도를 적정 주행속도로 증가시키기 위한 급가속 동작이 완화되어 불완전 연소에 의한 연료 손실 및 대기환경 오염을 최소화시킬 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

상단 변속의 엔진 회전수 보상장치 및 방법{Method and apparatus for compensating RPM of engine on gear shifting up}
본 발명은, 수동 변속기를 탑재한 차량에 있어서, 상기 수동 변속기와 관련된 부위에 대한 상태 정보를 검출 및 저장하고, 상단 변속시, 상기 검출 및 저장된 정보에 근거하여, 엔진 회전수(RPM)를 일정범위의 회전수로 보상 유지시키는 상단 변속의 엔진 회전수 보상장치 및 방법에 관한 것이다.
우선, 도 1은 일반적인 차량의 일부 구성 특히, 엔진 회전수(RPM: Revolution Per Minute)를 가변시키는 연료 유입 계통에 대한 구성을 도시한 것으로, 연료를 임시 저장하는 플로트 실(Float Room)(1); 상기 플로트 실(1)로부터 배출되는 연료를 급속 분사방식으로 배출하는 노즐(Nozzle)(2); 상기 급속 분사방식으로 배출되는 연료를 외부 공기(Air)와 적정 비율로 혼합시키기 위해 조절 개폐되는 에어 밸브(Air Valve)(3); 상기 공기와 연료가 적정 비율로 혼합된 혼합기체를 엔진(미도시)으로 유입시키기 위해 조절 개폐되는 스로틀 밸브(Throttle Valve) (4); 및 상기 스로틀 밸브(4)의 개폐량을 조절하는 가속 페달(Accelerator)(5)을 도시하고 있다.
통상적으로, 차량에 탑승한 운전자가 자신의 발을 사용하여 상기 가속 페달(5)을 밟게 되면, 상기 가속 페달(5)에 인가된 가압력은, 상기 스로틀 밸브(4)를 개폐시키는 회전력 또는 구동력으로 변환 전달되어, 엔진으로 유입되는 혼합기체 즉, 상기 노즐(2) 및 에어 밸브(3)로부터 배출되는 연료와 공기가 적정 비율로 혼합되어, 엔진으로 유입되는 혼합기체의 유입량을 증가시키게 되므로, 엔진 회전수(RPM)를 증가시키게 되고, 이에 따라 차량의 주행속도를 증가시키게 된다,
따라서, 운전자는 상기 가속 페달(5)을 이용하여 차량의 주행속도를 자신이 원하는 주행속도로 용이하게 가속시킬 수 있게 된다.
그러나, 수동 변속기를 탑재한 차량의 경우, 차량의 주행속도를 효율적으로 고속으로 유지하기 위해서는, 상기 수동 변속기에 구비된 변속 기어(Gear)의 위치를 주행속도에 따라 하단 위치에서 상단 위치로 적절하게 이동시켜 하는 데, 이는 상기 수동변속 차량에 구비된 클러치(Clutch) 조작과 함께 이루어지는 것으로, 상기 클러치 조작과 함께 이루어지는 변속동작에 대해, 이하 첨부된 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는, 상기 수동 변속기를 탑재한 차량에서의 변속 동작시 엔진 회전수(Engine RPM) 및 바퀴 회전수(Wheel RPM) 변화를 도시한 것으로, 전술한 바와 같이, 운전자가 상기 수동 변속기의 기어를 하단에서 상단으로 변속시키기 위해서는, 먼저 상단 변속에 적정한 주행속도로 가속하기 위해 상기 가속 페달(5)을 이용하여, 엔진 회전수를 증가시키고, 이에 따라 차량의 주행속도(바퀴회전수)가 상단 변속에 적정한 주행속도에 도달하게 되면, 통상적으로 운전자는 자신의 발을 사용하여, 수동변속 차량에 구비된 클러치(Clutch)를 단절(Open)시킴과 동시에, 상기 기어의 위치를 하단에서 중립위치로, 중립위치에서 다시 상단으로 신속하게 이동시킨다.
이후, 상기 클러치 단절을 해제시킴과 동시에 가속 페달(5)을 이용하여, 다시 엔진 회전수를 증가시킴으로써, 상단 변속에 적정한 주행속도를 유지시키게 되는 데, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 클러치 단절(Open) 동작에 의해 발생되는 동력 차단상태(a∼c)에서는 엔진 회전수가 약 800 RPM 정도로 급격히 하락되는 아이들(Idle) 상태가 되고, 주행속도에 대응되는 바퀴 회전수(Wheel RPM)는 마찰손실에 의해 점차적으로 감소되며, 이후 중립위치에서 상단 위치로 기어를 이동시킴과 동시에, 상기 클러치를 연결하는 일정구간 즉, 동력 전달상태로 절환되는 일정구간(c∼d)에는, 아이들(Idle) 상태에 있던 엔진으로부터 강력한 엔진 브레이크 작용이 발생하게 된다.
따라서, 전술한 바와 같이, 운전자는 상기 엔진 브레이크 작용에 의해 급격히 감속되는 주행속도를 다시 적정속도로 증가시키기 위해, 상기 가속 페달(5)을 신속히 밟아, 상단 변속에 적정 주행속도가 유지되도록 한다.
그러나, 상기 변속 동작시 발생되는 엔진 브레이크 작용에 의해 엔진 및 클러치의 수명이 단축됨은 물론, 운전자 및 탑승자에게 불쾌감을 주게 되고, 또한 변속 직후, 감속되는 주행속도를 적정속도로 다시 증가시키기 위한 급가속 동작에 의해 불필요한 연료손실 발생 및 불완전 연소에 의한 대기환경 오염이 초래되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 수동 변속기를 탑재한 차량에 있어서, 수동 변속시, 상기 변속기와 관련된 부위에 대한 정보에 근거하여, 상단으로의 변속의지를 판별하고, 상기 판별 결과에 따라 엔진 회전수(RPM)를 일정범위의 회전수로 보상 유지시키는 상단 변속의 엔진 회전수 보상장치 및 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있는 것이다.
도 1은 일반적인 차량의 엔진 회전수 조절과 관련된 구성을 도시한 것이고,
도 2는 일반적인 차량의 수동변속에 따른 엔진 회전수 및 바퀴 회전수 변화를 도시한 것이고,
도 3은 본 발명에 따른 상단 변속의 엔진 회전수 보상장치에 대한 구성을 도시한 것이고,
도 4는 본 발명에 따른 상단 변속의 엔진 회전수 보상방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이고,
도 5는 본 발명이 적용되는 상단 변속의 엔진 회전수 및 바퀴 회전수 변화를 도시한 것이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 플로트 실(Float Room) 2 : 노즐(Nozzle)
3 : 에어 밸브(Air Valve) 4 : 스로틀 밸브(Throttle Valve)
5 : 가속 페달(Accelerator) 10 : RPM 보상기
11 : 마이컴(Micom) 12 : 브레이크 검출기
13 : 기어위치 검출기 14 : 회전수(RPM) 검출기
15 : 클러치 검출기 16 : 메모리
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 상단 변속의 엔진 회전수 보상방법은, 수동 변속방법에 있어서, 변속에 관련된 상태 정보를 검출하는 1단계; 상기 검출된 정보에 근거하여, 상단으로의 변속의지를 판별하는 2단계; 및 상단 변속의지 판별시, 엔진 회전수를 변속전 회전수의 일정범위내에서 보상 유지시키는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,
또한, 본 발명에 따른 상단 변속의 엔진 회전수 보상장치는, 수동 변속기를 탑재한 차량에 있어서, 변속에 관련된 상태 정보를 검출하는 검출수단; 상기 검출된 상태 정보에 근거하여, 이후 이동될 기어위치를 예측 판별하고, 이에 따른 엔진 회전수 보상 제어신호를 출력하는 제어수단; 및 상기 제어신호에 따라, 연료 혼합기체의 유입량을 조절하는 스로틀 밸브의 개폐량을 조절하여 변속전후의 엔진 회전수가 일정범위내에서 유지되도록 하는 보상수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 상단 변속의 엔진 회전수 보상장치 및 방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은, 본 발명에 따른 상단 변속의 엔진 회전수 보상장치에 대한 구성을 도시한 것으로, 도 1을 참조로 전술한 바 있는, 연료를 임시 저장하는 플로트 실(Float Room)(1); 상기 플로트 실(1)로부터 배출되는 연료를 급속 분사방식으로 배출하는 노즐(Nozzle)(2); 상기 급속 분사방식으로 배출되는 연료를 외부 공기(Air)와 적정 비율로 혼합시키기 위해 조절 개폐되는 에어 밸브(Air Valve)(3); 상기 공기와 연료가 적정 비율로 혼합된 혼합기체를 엔진(미도시)으로 유입시키기 위해 조절 개폐되는 스로틀 밸브(Throttle Valve)(4); 및 상기 스로틀 밸브(4)의 개폐량을 조절하는 가속 페달(Accelerator)(5)과, 그리고 브레이크(Brake)조작 상태를 검출하는 브레이크 검출기(12); 변속기의 기어 위치를 검출하는 기어위치 검출기(13); 엔진 회전수를 측정 및 검출하는 회전수 검출기(14); 클러치의 조작 상태를 검출하는 클러치 검출기(15); 상기 검출기들에 의해 측정 및 검출된 정보에 근거하여, 상단으로의 변속의지를 판별하고, 판별결과에 따라 엔진 회전수 보상 제어신호를 출력하는 마이컴(11); 상기 측정 및 검출된 정보와 상기 마이컴(11)의 동작 제어에 필요한 데이터를 저장하는 메모리(16); 상기 마이컴(11)으로부터 출력되는 제어신호에 따라 스로틀 밸브(4)의 개폐량을 조절하여 엔진 회전수를 일정범위의 회전수가 유지되도록 보상하는 RPM 보상기(10)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 상단 변속의 엔진 회전수 보상장치는, 상기 기어위치 검출기(13) 및 회전수 검출기(14)에 의해 각각 검출되는 변속기의 기어 위치 및 엔진 회전수에 대한 정보를 상기 메모리(16)에 저장하고, 상기 기어위치 검출기(13)에 의해 검출되는 변속기의 기어위치가 중립에 위치되는 경우, 상기 마이컴(11)은 메모리(16)에 저장된 기어위치 및 엔진 회전수와, 상기 클러치 검출기(15) 및 브레이크 검출기(12)에 의해 검출되는 클러치 및 브레이크 조작 상태에 근거하여, 현재 중립에 위치한 기어가 이동될 변속 위치를 예측 판별한다.
상기 예측 판별된 기어의 변속 위치가 하단에서 상단으로의 변속 위치에 해당하는 경우, 상기 RPM 보상기(10)를 동작 제어하여, 엔진 회전수가 적정의 회전수로 유지되도록 하는 엔진 회전수 보상동작이 수행되도록 하는 데, 상기와 같이 변속될 기어의 위치를 예측 판별하여, 그에 따른 엔진 회전수를 보상 유지시키는 엔진 회전수 보상동작에 대해 이하 첨부된 도 4 및 도 5를 참조로 상세히 설명한다.
도 4는, 본 발명에 따른 상단 변속의 엔진 회전수 보상방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것으로, 상기 마이컴(11)은 외부로부터 입력되는 모드선택 신호(On/Off)에 따라 엔진 회전수 보상모드를 설정(S10)하게 되면, 상기 기어위치 검출기(13) 및 회전수 검출기(14)로부터 검출 및 측정되는 정보 즉, 변속기의 기어 위치 및 엔진 회전수에 대한 정보를 상기 메모리(16)에 저장(S11)하고, 상기 기어위치 검출기(13)에 의해 검출되는 변속기의 기어위치가 중립에 위치하는 지를 판별(S12)한다.
상기 판별결과, 변속기의 기어위치가 중립에 위치되는 경우, 중립위치로 이동되기 직전의 기어위치를 상기 메모리(16)로부터 독출하여, 최상단에 해당하는 기어위치였는 가를 판별(S13)한다.
상기 판별결과, 중립위치로 이동되기 직전의 기어위치가 최상단에 해당하는 기어위치인 경우, 가속을 위한 변속동작이 아니라고 판단하여 상기 동작(S10∼S13)을 반복 수행하고, 상기 판별결과, 중립위치로 이동되기 직전의 기어위치가 최상단에 해당하는 기어위치가 아닌 경우, 가속을 위한 변속동작이라고 1차 가정한 후, 상기 메모리(16)에 저장된 엔진 회전수를 독출하여, 상기 기어위치가 중립에 위치하기 직전의 기어위치에서 엔진 회전수가 증가하는 상태였는 지를 판별(S14)한다.
상기 판별결과, 엔진 회전수가 증가하는 상태가 아닌 경우, 가속을 위한 변속동작이 아니라고 판단하여 상기 동작(S10∼S14)을 반복 수행하고, 상기 판별결과, 엔진 회전수가 증가하는 상태인 경우, 가속을 위한 변속동작이라고 2차 가정한 후, 상기 브레이크 검출기(12) 및 클러치 검출기(15)에 의해 검출되는 현재의 브레이크 및 클러치 조작상태 특히, 브레이크 및 클러치가 단절(Open)된 상태인 가를 판별(S15)한다.
상기 판별결과, 브레이크 및 클러치가 단절(Open) 상태가 아닌 경우, 가속을 위한 변속동작이 아니라고 판단하여 상기 동작(S10∼S15)을 반복 수행하고, 상기 판별결과, 브레이크 및 클러치가 단절(Open) 상태인 경우, 가속을 위한 상단으로의 변속동작이라고 최종 판단한다.
즉, 상기 마이컴(11)은, 변속기의 기어위치가 중립에 위치하게 되면, 상기 메모리(16)에 저장된 중립 이전의 기어위치 및 엔진 회전수에 대한 정보와, 상기 브레이크 검출기(12) 및 클러치 검출기(15)에 의해 각각 검출되는 현재의 브레이크 및 클러치 조작상태에 근거하여, 운전자가 가속을 하기 위한 상단으로의 변속동작인 지를 예측 판별하게 된다.
이후, 상기 최종 판단에 따라, 엔진 회전수를 보상하기 위한 보상값을 산출하여, 엔진 회전수가 적정의 회전수를 유지하도록 보상 제어하게 되는 데, 상기 엔진 회전수 보상값은, 중립 이전의 엔진 회전수에 대한 적절한 기어 비(比) 즉, 엔진 회전수와 바퀴 회전수간의 비(比)인 기어 비(= 엔진 회전수÷ 바퀴 회전수)를 고려하여 설정된 엔진 회전수가 유지되도록 스로틀 밸브(4)의 개폐량을 조절(S16)하게 된다.
예를들어, 수동변속기 및 1500CC SOHC 엔진을 탑재한 국내 H사(社)의 E 자동차의 경우, 기어 1단에 해당되는 기어 비는 3.363, 기어 2단에 해당하는 기어 비는 1.947, 기어 3단에 해당하는 기어 비는 1.285, 기어 4단에 해당하는 기어 비는 0.939, 그리고 최상단 기어인 기어 5단에 해당하는 기어 비는 0.777으로서, 상기 각 기어 단수간의 회전수비 즉, 동일한 엔진 회전수에 대한 인접 기어 단수간의 회전수비에 영향을 주게 되는 데, 예를들어, 기어 4단에서의 출력 회전수가 100% 였다면, 기어 3단에서의 출력 회전수는 약 73% 정도가 되어, 동일한 엔진 회전수 상태에서 하단 기어일수록 출력 회전수가 상대적으로 작아지게 된다.
따라서, 이론적으로는, 기어 3단에서 기어 4단으로 변속시, 출력 회전수를 0.73배 유지하게 되면, 변속에 따른 엔진 브레이크 작용을 억제할 수 있게 된다.
참고로, 상기 기어 비 및 인접 기어 단수간의 회전수비는 차종 및 운전자의 운전상태에 따라 가변될 수 있다.
한편, 상기 스로틀 밸브(4)의 개폐량 조절(S16) 이후, 엔진 회전수 보상모드의 해제 여부(S17)에 따라 상기 동작을 반복 수행하게 되는 데, 상기 엔진 회전수 보상값은, 각 차량의 성능 또는, 변속기의 기어위치에 따라 적절한 값으로 사전에 설정하여 사용할 수 있으며, 또한 상기 엔진 회전수를 보상하기 위하여 스로틀 밸브(4)의 개폐량을 조절하는 대신, 차량구조의 특성에 따라 임의의 다른 구성수단을 조절할 수도 있다.
따라서, 본 발명이 적용되는 상단 변속의 엔진 회전수(Engine RPM) 및 바퀴 회전수(Wheel RPM) 변화는, 도 5에 도시한 바와 같이, 보다 안정된 상태를 유지하게 된다.
특히, 하단에서 상단으로의 변속을 위하여 기어의 위치를 중립에 이동시키는 소정시간(i∼j) 동안 급격히 하락되던 엔진 회전수가, 상기 엔진 회전수 보상동작에 의해 적정 회전수로 보상 유지되어, 도 2를 참조로 전술한 바 있는 아이들(Idle) 상태 즉, 약 800 RPM으로 엔진 화전수가 급격히 하락 유지되는 아이들(Idle) 상태 발생을 방지하게 되고, 또한 중립위치에서 상단으로의 변속(k)시 발생되는 엔진 브레이크 작용이 크게 감소된다.
이에 따라, 상기 변속동작에 따라 발생되는 엔진 브레이크 작용을 완화시키기 위한 반 클러치(Semi-Clutch)상태를 유지하지 않아도 되며, 또한 엔진 회전수를 급속히 증가시키는 급가속 동작이 불필요하게 되어, 반 클러치 및 급가속에 따른 연료손실 및 대기환경 오염을 최소화시킬 수 있게되는 것이다.
상기와 같이 구성되어 이루어지는 본 발명에 따른 상단 변속의 엔진 회전수 보상 장치 및 방법은, 수동 변속시, 상기 변속기와 관련된 조작 부위의 상태 정보에 근거하여, 상단으로의 변속여부를 판별하고, 상기 판별결과에 따라 엔진 회전수(RPM)를 적정범위의 회전수로 유지 보상시킴으로써, 변속 동작시 발생되는 엔진 브레이크 작용을 억제하여 엔진 및 클러치의 수명을 연장시킴은 물론, 운전자 및 탑승자에게 보다 안락한 승차감을 제공하고, 또한 변속 직후, 감속되는 주행속도를 적정 주행속도로 증가시키기 위한 급가속 동작이 불필요하게 되어 불완전 연소에 의한 연료 손실 및 대기환경 오염을 최소화시킬 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (8)

  1. 수동 변속방법에 있어서,
    변속에 관련된 상태 정보를 검출하는 1단계;
    상기 검출된 정보에 근거하여, 상단으로의 변속의지를 판별하는 2단계; 및
    상단 변속의지 판별시, 엔진 회전수를 변속전 회전수의 적정 비율로 보상 유지하는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상단 변속의 엔진 회전수 보상방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상태 정보는, 엔진 회전수, 기어위치, 브레이크 및 클러치의 상태에 관한 정보인 것을 특징으로 하는 상단 변속의 엔진 회전수 보상방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 2단계는, 상기 검출된 기어위치가 중립(Neutral)인 경우, 중립 이전의 기어위치 및 엔진 회전수와, 현재의 브레이크 및 클러치 상태에 따라, 상단으로의 변속의지를 예측 판별하는 것을 특징으로 하는 상단 변속의 엔진 회전수 보상방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 3단계는, 연료 혼합기체의 유입량을 조절하는 스로틀(Throttle) 밸브의 개폐량을 조절하여, 엔진 회전수를 변속전 회전수의 적정 비율로 보상 유지시키는 것을 특징으로 하는 상단 변속의 엔진 회전수 보상방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 3단계는, 상단 변속의지 판별시, 엔진 회전수를 변속직후 발생되는 엔진 브레이크 작용의 허용치를 고려하여, 변속전 회전수의 적정 비율로 보상 유지시키는 것을 특징으로 하는 상단 변속의 엔진 회전수 보상방법.
  6. 수동 변속기를 탑재한 차량에 있어서,
    변속에 관련된 상태 정보를 검출하는 검출수단;
    상기 검출된 상태 정보에 근거하여, 이후 이동될 기어위치를 예측 판별하고, 이에 따른 엔진 회전수 보상 제어신호를 출력하는 제어수단; 및
    상기 제어신호에 따라, 연료 혼합기체의 유입량을 조절하는 스로틀 밸브의 개폐량을 조절하여 변속전후의 엔진 회전수가 일정범위내에서 유지되도록 하는 보상수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상단 변속의 엔진 회전수 보상장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 검출수단에 의해 검출되는 엔진 회전수 및 기어위치 정보를 저장하는 저장수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상단 변속의 엔진 회전수 보상장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 보상수단은, 변속직후 발생되는 엔진 브레이크 작용의 허용치를 고려하여, 상기 변속전후의 엔진 회전수비가 적정 비율로 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 상단 변속의 엔진 회전수 보상장치.
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KR20200060576A (ko) * 2018-11-21 2020-06-01 현대오트론 주식회사 수동 변속기 차량의 엔진 아이들 회전수 제어 시스템 및 방법

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