KR200159133Y1 - 가속페달 위치확인장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 가속페달 위치확인장치에 관한 것으로, 특히 인스트루먼트 패널에 가변지시계를 설치하고, 상기 가변지시계에는 일정단계로 구분한 색상표시부를 설치하고 그 위를 지시침을 위치시키며, 스로틀 밸브에 대한 정보를 처리하는 엔진전자 제어장치의 출력라인을 상기 가변지시계의 지시침에 연결하여, 스로틀 개폐에 따른 지시침의 유동으로 운전자가 액셀페달의 밟는 정도를 육안으로 확인할 수 있도록 함으로써, 운전자로 하여금 과도한 가속동작을 중단시켜 연료소비량을 줄이고 배기가스 출력량을 줄이도록 유도하는 것을 특징으로 하는 가속페달 위치확인장치에 관한 것이다.

Description

가속페달 위치확인장치

본 고안은 가속페달 위치확인장치에 관한 것으로, 특히 인스트루먼트 패널에 가변지시계를 설치하고, 상기 가변지시계에는 일정단계로 구분한 색상표시부를 설치하고 그 위를 지시침을 위치시키며, 스로틀 밸브의 정보를 입력하는 엔진전자 제어장치의 출력라인을 상기 가변지시계의 지시침에 연결하여, 스로틀 개폐에 따른 지시침의 유동을 살펴보고 운전자가 액셀페달의 밟는 정도를 직접 육안으로 확인할 수 있도록 함으로써, 운전자로 하여금 과도한 가속동작을 중단시켜 연료소비량을 줄이고 배기가스 출력량을 줄이도록 유도하는 것을 특징으로 하는 가속페달 위치확인장치에 관한 것이다.

일반적으로 연료장치는 모든 운전조건하에서 엔진에 필요한 혼합가스를 가장 연소하기 쉬운 상태로 공급하는 장치로써 그 기능은 엔진의 성능, 특히 출력이나 경제성을 크게 좌우하는 중요한 기구이다.

먼저 연료와 공기의 혼합비율에 대한 엔진의 성능을 살펴보면 도 1에 나타낸 바와같으며, 엔진을 일정한 조건에서 운전하여 연료 공급의 양을 바꾸어 혼합비를 변화시켰을 때의 엔진 성능 곡선도이다. 도면을 보면 알 수 있듯이 토크는 혼합비 13 : 1의 부근에서 최대가 되며, 연료소비율은 혼합비 16: 1의 부근에서 최소가 된다. 여기서 최대 토크를 얻을 수 있는 혼합비를 출력 혼합비라 하며, 최소 연료 소비율을 얻을 수 있는 혼합비를 경제 혼합비라 한다.

따라서 현재 양산되는 자동차는 최소 연료 소비율로 최대 토크에 접근할 수 있는 기술을 중점적으로 개발하고 있다.

그러나 자동차의 엔진은 일정한 부압으로 운전되는 것이 아니라 운전상태에 따라 끊임없이 부하가 변화하기 때문에 혼합가스도 엔진의 부하에 적합한 혼합비가 요구된다.

참고로 운전상태에 따른 혼합비율을 살펴보면 다음과 같다.

첫째, 시동운전상태일 때 공기대 가솔린 중량 비율이 0.7 - 1 : 1 정도로 매우 진한 혼합가스가 요구된다. 이는 가솔린 자체가 비점이 다른 여러 종류의 혼합물이며, 조성에 따라 시동성이 다르고, 또한 매니폴드와 실린더의 온도가 낮을때는 가솔린의 일부밖에 기화하지 않으므로 시동시에는 진한 혼합비가 필요로 한다.

둘째, 무부하 운전상태일 때 공기대 가솔린 중량 비율이 8 - 12 : 1 정도로 진한 혼합가스가 요구된다. 이는 아이들링(공회전) 상태에 있어서 엔진은 저속회전을 하므로 흡기량이 적고 또한 배기도 완전히 되기 어려우며, 먼저 행정의 잔류 가스 때문에 혼합가스가 희박해지므로 상태 좋게 회전시키기 위해서는 진한혼합가스가 필요하다.

셋째, 저속 운전상태일 때 공기대 가솔린 중량 비율이 12 - 14 : 1정도로 비교적 진한 혼합가스가 요구된다. 이는 잔류가스의 잔존량이 아이들링 상태보다 적지만, 혼합비는 출력혼합비 부근이 필요하기 때문이다.

넷째, 경부하 운전상태일 때 공기대 가솔린 중량 비율이 15 - 17 : 1정도로 이상적인 혼합가스가 요구된다. 이는 경제적으로 운전할 수 있는 중속 운전상태에서 경제 혼합비 부근의 혼합가스를 공급하기 때문이다.

다섯째, 중부하 운전상태일 때 공기대 가솔린 중량 비율이 11 - 13 : 1정도로 비교적 진한 혼합가스가 요구된다. 이는 고속, 가속, 등판 운전상태에서 이 경우에는 출력 혼합비가 비교적 진한 혼합가스를 필요로 하기 때문이다.

그런데 종래에는 이러한 비율을 초크밸브에 의해 기계적인 메카니즘으로 제어하는 방식을 구현하였으나, 요즘의 차량은 운전상태에 따른 연료소비을 유동적으로 대처하고 배기가스 문제를 처리하기 위해 대부분 엔진전자 제어장치로 연료량을 제어하며, 상기에서 설명한 공기대 가솔린 비율을 미리프로그램하여 각 운전상태에 따라 연료를 분사한다.

여기서 혼합가스의 양을 제어하는 스로틀 바디의 구조를 살펴보면 도 2에 나타낸 바와같이, 흡입 공기량을 제어하는 스로틀 밸브(3, 도 3에 도시함)와, 상기 스로틀 밸브를 작동시키는 스로틀 캠 레버(11)와, 아이들링 회전속도를 확보하기 위한 소량의 공기를 통하는 바이패스 조절수단(14)과, 스로틀 밸브 개도를 검출하는 스로틀 포지션 센서(12) 및 대시포트(13)가 장치되고 있는바, 바이패스 계통은 아이들링 회전에 필요한 공기를 서지탱크로 공급시 스로틀 조정나사와 내부간극의 틈 사이를 통과하게 되고, 이때 바이패스계통의 공기유량은 스로틀 조정나사를 회전시켜 변화하므로 아이들링 속도를 조정할 수 있고, 상기 스로틀 밸브는 스로틀 캠 레버의 조작에 의해 작동되도록 설계되어 있다.

결국, 엔진전자 전자제어장치는 시동운전과 무부하 운전을 제외하고, 현재 차량을 주행중에는 상기 스로틀 포지션 센서로부터 스로틀 밸브의 열림정도를 파악하여 이미 프로그램된 자료에 따라 연료를 분사시키는 것이 일반적이 기술이다.

그러나, 현재까지의 엔진 전자 제어장치는 연료분사와 관련된 제어를 내부적으로 판단하여 자동으로 실시하기 때문에 운전자는 자신이 어느정도 가속페달을 작동시켰는지 파악하기 어려운 문제가 있다.

따라서 현재까지의 엔진전자 제어장치가 스로틀 밸브의 개폐에 따라 연료비율을 조정할 때, 엔진내부적으로 자동제어되는 상황을 운전자가 인식할 수 있는 방법이 없으며, 이때 만약 가속페달을 기준치 이상으로 많이 밟게 되면 엔진 전자 제어장치는 토크증가를 위해 자동으로 연료비율을 증가시키는 제어를 실시하게 되므로, 연료소비가 급증하고 연소되지 않은 연료로 인하여 배기가스가 많이 발생하게 되는 원인으로 작용하는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결코자 하는 것으로, 운전자가 주행중 가속페달을 밟는 정도를 인스트루먼트 패널의 지시계를 통해 출력시켜 운전자로 하여금 이를 인지할 수 있도록 함으로써, 과다한 연료소비를 막고 배기가스를 감소시키도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

본 고안은 인스트루먼트 패널에 가변지시계를 설치하고, 상기 가변지시계에는 일정단계로 구분한 색상표시부를 따라 지시침이 유동토록하며, 스로틀 밸브의 가변정도를 측정하는 스로틀 포지션 센서의 정보를 입력하는 엔진전자 제어장치의 출력라인을 상기 가변지시계의 지시침에 연결하여 스로틀 개폐에 따른 지시침의 유동으로 운전자가 액셀페달의 밟는 정도를 육안으로 확인할 수 있도록 하는 것이 특징이다.

도 1은 혼합비와 엔진의 성능관계도.

도 2는 일반적인 스로틀 바디 구성도.

도 3(a, b)은 본 고안의 구성도.

도면의주요부분에대한부호의설명

1: 인스트루먼트 패널 2: 가변지시계

3: 스로틀 밸브 4: 스로틀 포지션 센서

5: 엔진전자 제어장치 6: 스로틀 캠 레버

7: 인터페이스

이하 도면을 참조로 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3a는 본 고안의 구성도이고, 도 3b는 요부 확대도로써, 가솔린 엔진의 가속을 제어하는 스로틀 밸브(3)와, 상기 스로틀 밸브(3)의 위치를 센싱하는 스로틀 포지션 센서(12) 및 상기 스로틀 포지션 센서(12)의 입력 데이터를 근거로 연료분사량을 제어하는 엔진전자 제어장치(5)를 포함하는 가속장치에 있어서,

입력되는 전압값에 비례한 움직임을 갖는 가변 지시계(2)를 인스트루먼트 패널(1)에 설치하고, 상기 가변지시계(2)의 표시수단으로 일정구획 구분된 색상표시부(2-1)를 설치하며, 상기 가변지시계(2)의 움직임 수단으로 지시침을 구비하고, 인터페이스(7)를 통해 상기 엔진전자 제어장치(5)의 출력라인을 가변지시계(2)의 지시침(2-2)에 연결하며, 상기 엔진전자 제어장치(5)는 스로틀 밸브(3)의 개폐에 상응한 전압값을 지시침(2-2)에 유도하여 지시침이 색상표시부(2-1) 상단을 유동토록 하는 구성을 갖는다.

여기서 상기 지시침(2-2)은 바이메탈 스프링(2-3)으로 연결되어 있으며, 상기 바이메탈 스프링(2-3)은 엔진전자 제어장치(5)에서 유도하는 전압값에 따라 미리 지정된 탄성계수로써 유동하게 되며, 따라서 지시침은 중심축을 기준으로 회전운동을 하게된다.

상기와 같이 구성하는 본 고안은 먼저 스로틀 밸브 포지션 센서(4)에 의해 스로틀 밸브(3)의 가변정도를 파악한다.

여기서 스로틀 밸브(3)는 스로틀 캠 레버(6)와 샤프트로 연결되며, 상기 스로틀 캠 레버(6)는 액셀 케이블로써 액셀 페달과 연결되어 있으므로, 액셀페달을 유동시키면 스로틀 캠 레버(6)가 회전운동하게 되고, 동시에 샤프트를 통해 동력이 전달되어 스로틀 밸브(3)가 샤프트를 중심으로 회전하게 되어 혼합가스의 양을 조절한다.

이때 스로틀 밸브 포지션 센서(4)에서 스로틀 밸브(3)의 가변을 측정하고 이를 엔진전자 제어장치(5)에 출력하면, 엔진전자 제어장치(5)는 종래기술에서 언급한 연료비율로써 혼합가스를 생성하여 점화 실린더에 공급하게 된다.

이와 동시에 엔진전자 제어장치(5)는 스로틀 밸브(3)의 개폐에 따른 정보를 가변지시계(2)에 전압값으로써 출력하게 되는데, 상기 가변지시계(2)의 지시침(2-2)에 연결된 바이메탈 스프링(2-3)에 전압값을 출력하면 바이메탈 스프링(2-3)에 이에 상응하여 늘어나므로 지시침(2-2)이 회전하게 된다.

이때 엔진전자 제어장치(5)의 출력라인은 인터페이스(7)를 통해 가변지시계(2)의 지시침(2-2)으로 연결되며, 상기 인터페이스(7)에서는 엔진전자 제어장치(5)의 디지탈 신호값을 해석하여 상기 디지탈 신호값에 해당하는 전압값을 지시침(2-2)으로 유도하는 것이며, 이러한 기술은 매우 일반적이고 프로세서는 반드시 인터페이스를 거쳐 일반적인 장치에 연결되야 하기 때문에 상세한 설명은 생략한다.

한편, 본 고안에서는 지시침(2-2)이 위치하는 지점의 패널(2-1)을 3단계로 나누되, 최하단에는 초록색 패널을 위치시키고, 중간에는 청색 패널을 위치시키며, 최상단에는 적색 패널을 위치시킨 것이 특징인데, 최초 지시침(2-2)은 초록색에 위치하게 되며, 스로틀 밸브의 개폐정도에 따라 적색까지 유동하게 된다.

따라서 운전자는 지시침을 보고 현재의 가속정도를 파악할 수 있게 되는데, 특히 지시침이 적색 패널지점을 가르키고 있을 때에는 과도한 가속임을 인지할 수 있고, 아울러 연료소비율이 증가하고 있는 것과 배기가스가 많이 방출됨을 인식할 수 있어 액셀레이터 작동을 줄임으로써 연료의 과다소비를 막을 수 있다.

상술한 바와같이 본 고안은 인스트루먼트 패널에 가변지시계를 설치하고 엔진전자 제어장치의 출력라인을 상기 가변지시계의 지시침에 연결하여 스로틀 개폐에 따른 지시침의 유동으로 운전자가 액셀페달의 밟는 정도를 육안으로 확인할 수 있도록 함으로써, 운전자로 하여금 과도한 가속동작을 중단시켜 연료소비량을 줄이고 배기가스 출력량을 줄일 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (2)

1. 가솔린 엔진의 가속을 제어하는 스로틀 밸브(3)와, 상기 스로틀 밸브(3)의 위치를 센싱하는 스로틀 포지션 센서(12) 및 상기 스로틀 포지션 센서(12)의 입력 데이터를 근거로 연료분사량을 제어하는 엔진전자 제어장치(5)를 포함하는 가속장치에 있어서,

   입력되는 전압값에 비례한 움직임을 갖는 가변 지시계(2)를 인스트루먼트 패널(1)에 설치하고, 상기 가변지시계(2)의 표시수단으로 일정구획 구분된 색상표시부(2-1)를 설치하며, 상기 가변지시계(2)의 움직임 수단으로 지시침을 구비하고, 인터페이스(7)를 통해 엔진전자 제어장치(5)의 출력라인을 가변지시계(2)의 지시침(2-2)에 연결하며, 상기 엔진전자 제어장치(5)는 스로틀 밸브(3)의 개폐에 상응한 전압값을 지시침(2-2)에 유도하여 지시침이 색상표시부(2-1) 상단을 유동토록 하는 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 가속페달 위치확인장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 지시침(2-2)은 바이메탈 스프링(2-3)으로 연결하며, 상기 바이메탈 스프링(2-3)은 엔진전자 제어장치(5)에서 유도하는 전압값에 따라 미리 지정된 탄성계수로써 반발하여 지시침(2-2)을 작동시키는 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 가속페달 위치확인장치.