KR20030035166A - Apparatus for analyzing a fuel consumption for vehicles - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량의 연비 분석장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실제 차량 운행시 각 부분에서의 연비 기여도를 정량적 분석을 하고, 이 정량적 분석을 통해서 차량의 연비가 향상되도록 개선된 차량의 연비 분석장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for analyzing fuel economy of a vehicle, and more particularly, a quantitative analysis of fuel consumption contribution in each part during actual vehicle operation, and an improved fuel efficiency analysis apparatus of a vehicle to improve the fuel efficiency of the vehicle through the quantitative analysis. It is about.
차량의 연비는 고객의 요구뿐만 아니라, 이산화탄소 규제와 더불어 현재 및 향후 가장 부각되는 개발과제의 하나로 그 중요성이 크게 대두되고 있다. 차량의 연비 향상을 위해서는 차량을 구성하는 각 부분 즉, 엔진 부문, 변속기 부문, 엔진 및 변속기 제어 부문, 차량설계 개발 부문 등 여러 분야에서 각각의 효율 향상을 위한 연구 개발이 필수적이다.Fuel economy of vehicles is one of the most important development tasks now and in the future, along with carbon dioxide regulation, as well as customer demands. In order to improve the fuel economy of the vehicle, research and development for improving the efficiency is essential in various areas of the vehicle, that is, the engine sector, the transmission section, the engine and transmission control section, and the vehicle design development section.
이 연비 개선을 위해 특정 부분들의 각각이 개선되더라고 실차에서 다양한 영향을 고려하기에는 한계가 있고, 정상상태만의 결과를 반영한 시뮬레이션(simulation)으로는 연비 수준이나 경향정도를 예측할 수는 있으나 구체적인 인자의 영향도 분석에는 한계가 많다.Although each of the specific parts has been improved to improve the fuel economy, there are limitations in considering various effects in the actual vehicle, and simulations reflecting only the steady state results can predict fuel economy levels or trends, but Impact analysis has many limitations.
현재 차량의 연비 분석을 위해 아래와 같은 방법들이 사용되고 있다. 첫째, 전술한 바와 같은 시뮬레이션 방법으로, 이 방법을 실제 차량이 제작되기 이전 단계에서 사용되는 방법이다. 연비 계산을 위해서는 엔진의 연비 소비맵(map), 트랜스미션(TM)의 효율/ 기어비, 타이어 사양(동반경, 구름저항), 차체의 Cd(공기 저항계수)/ Af(전면 투영 면적) 등 많은 입력 데이터가 필요하다. 이 방법의 가장 큰 장점은 실차량 제작 이전에 차량의 성능, 연비 특성을 예측할 수 있다는 것이다.Currently, the following methods are used for fuel efficiency analysis of vehicles. First, as the simulation method described above, this method is used in the stage before the actual vehicle is manufactured. To calculate fuel economy, many inputs such as the fuel consumption map of the engine, the efficiency / gear ratio of the transmission TM, tire specifications (radius radius, rolling resistance), and the body's Cd (air resistance coefficient) / Af (front projection area) I need data. The biggest advantage of this method is that it can predict the performance and fuel economy characteristics of the vehicle before the actual vehicle is built.
그러나, 차량 모든 부분의 정확한 물성치를 얻는 것은 거의 불가능하고, 물성치에 대한 많은 가정으로 인해 실제 차량 시험 결과와의 정확도에서는 다소 문제가 있다.However, it is almost impossible to obtain accurate physical properties of all parts of the vehicle, and there are some problems in accuracy with actual vehicle test results due to many assumptions about the physical properties.
두 번째 방법으로, 도 1에 도시된 바와 같이 플로미터(flow-meter)를 이용한 실차량 연비 시험이 있다. 이 방법은 실차량에서 연료 라인 중간에 플로미터(10)를 설치하여 정확한 연비를 측정할 수 있다. 그리고 이 방법은 연비 측정의 가장 정확한 방법으로 정속 연비/ 모드 연비/ 임의 주행 연비 등 차량의 모든 실 조건의 연비 측정이 가능하다.As a second method, there is a real vehicle fuel economy test using a flow meter as shown in FIG. 1. In this method, an accurate fuel economy can be measured by installing a flow meter 10 in the middle of a fuel line in a vehicle. And this method is the most accurate method of fuel economy measurement, it is possible to measure the fuel economy of all actual conditions of the vehicle, such as constant fuel economy, mode fuel economy / arbitrary driving fuel economy.
그러나, 이 방법을 통해서는 전체 연료 소비만을 측정할 수 있고, 입력된 연료가 어떤 에너지 흐름을 통하는지, 어느 인자에서 얼마만큼의 소비가 있었는지에 대한 결과는 얻기 힘들다.However, this method can only measure the total fuel consumption, and it is difficult to obtain the result of which energy flows through the input fuel and how much was consumed by which factor.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 실제 차량 운행시 각 부분에서의 연비 기여도를 정량적 분석하여 차량의 연비가 향상되도록 한 차량의 연비 분석장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel efficiency analysis apparatus of a vehicle to improve the fuel efficiency of the vehicle by quantitatively analyzing the fuel consumption contribution in each part during actual vehicle operation.
도 1은 종래의 기술에 따른 차량의 연비 분석장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.1 is a view schematically showing the configuration of an apparatus for analyzing fuel economy of a vehicle according to the related art.
도 2는 본 발명에 따른 차량의 연비 분석장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 블록도.Figure 2 is a block diagram schematically showing the configuration of an apparatus for analyzing fuel economy of a vehicle according to the present invention.
도 3은 도 2의 실제 신호 프로세싱 박스를 나타내 보인 일 예도.3 is an example diagram showing the actual signal processing box of FIG.
도 4는 도 2의 장치의 일부 구성을 보다 구체적으로 나타내 보인 도면.FIG. 4 shows in more detail some configuration of the apparatus of FIG. 2; FIG.
도 5는 일반적인 승용차의 에너지 소비를 나타내 보인 블록도.Figure 5 is a block diagram showing the energy consumption of a typical passenger car.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 차량의 연비 분석장치에 의해 처리된 결과를 나타내 보인 그래프.6a to 6c are graphs showing the results processed by the fuel economy analysis apparatus of the vehicle according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
20. 차량20. Vehicle
30. 신호 프로세싱 박스30. Signal Processing Box
31. 아날로그 신호 프로세싱 보드31. Analog signal processing board
32. 디지털 신호 프로세싱 보드32. Digital Signal Processing Board
33. 시피유 보드33. sipieu board
40. 컴퓨터40. Computer
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량의 연비 분석장치는, 차량과; 상기 차량에 설치된 각 센서의 신호가 입력되는 아날로그 신호 프로세싱 보드와, 상기 차량에 설치된 각 액츄에이터의 신호가 입력되는 디지털 신호 프로세싱 보드와, 상기 차량, 상기 아날로그 신호 프로세싱 보드, 및 상기 디지털 신호 프로세싱 보드와 연결되어 이들을 제어하는 시피유 보드로 이루어진 신호 프로세싱 박스와; 상기 시피유 보드와 연결되어 상기 신호 프로세싱 박스를 거친 각 신호들이 입력되어 데이터 처리되어 디스플레이 되도록 구비된 컴퓨터;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.An apparatus for analyzing fuel economy of a vehicle of the present invention for achieving the above object, the vehicle; An analog signal processing board to which a signal of each sensor installed in the vehicle is input, a digital signal processing board to which a signal of each actuator installed in the vehicle is input, the vehicle, the analog signal processing board, and the digital signal processing board; A signal processing box which is connected to and controls the blood oil board; And a computer connected to the sipeu board and configured to input and process data of each signal passing through the signal processing box and display the data.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2에는 본 발명에 따른 차량의 연비 분석장치를 개략적으로 나타낸 블록도가 도시되어 있다. 여기에서는 일반적인 차량의 연비 분석장치의 구성 설명은 생략하고, 본 발명의 특징에 따른 구성만을 설명하기로 한다.2 is a block diagram schematically showing an apparatus for analyzing fuel economy of a vehicle according to the present invention. Here, a description of the configuration of a general vehicle fuel efficiency analysis apparatus will be omitted, and only the configuration according to the features of the present invention will be described.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 차량의 연비 분석장치는, 차량(20)과, 이 차량(20)에 설치된 각 센서의 신호가 입력되는 아날로그 신호 프로세싱 보드(analogue signal processing board)(31)와, 상기 차량(20)에 설치된 각 액츄에이터(actuator)의 신호가 입력되는 디지털(digital) 신호 프로세싱 보드(32)와, 상기 차량(20), 아날로그 신호 프로세싱 보드(31), 및 디지털 신호 프로세싱 보드(32)와 연결되어 이들을 제어하는 시피유 보드(CPU board)(33)로 이루어진 신호 프로세싱 박스(signal processing box)(30)와, 상기 시피유 보드(33)와 연결되어 신호 프로세싱 박스(30)를 거친 각 신호들이 예컨대 RS232 통신을 통해서 입력되어 데이터 처리되어 디스플레이 되도록 구비된 컴퓨터(40)를 포함하여 구성된다.Referring to the drawings, the fuel efficiency analysis apparatus of a vehicle according to the present invention, the vehicle 20, and an analog signal processing board (analogue signal processing board 31) to which the signal of each sensor installed in the vehicle 20 is input; A digital signal processing board 32 to which a signal of each actuator installed in the vehicle 20 is input, the vehicle 20, an analog signal processing board 31, and a digital signal processing board ( A signal processing box 30 formed of a CPU board 33 connected to and controlling the 32, and an angle passed through the signal processing box 30 by being connected to the SI board 33. The signal is configured to include a computer 40 equipped to be input, for example, via RS232 communication for data processing and display.
상기 신호 프로세싱 박스(30)의 실제를 도 3에서 보여 주고 있다.The actual of the signal processing box 30 is shown in FIG.
그리고 상기 컴퓨터(40)는 일반적인 피시(PC) 또는 노트북 컴퓨터이다.The computer 40 is a general PC or notebook computer.
또한 상기 신호 프로세싱 박스(30)는 도 4에 도시된 바와 같이, 차량(20)의 엔진(21), 브레이크 페달(22), ECU(23), 및 휠(wheel)(24)에 장착된 센서로부터 신호를 받도록 차량(20)과 연결된다.In addition, the signal processing box 30 is a sensor mounted on the engine 21, the brake pedal 22, the ECU 23, and the wheel 24 of the vehicle 20, as shown in FIG. It is connected to the vehicle 20 to receive a signal from.
여기서 상기 센서는, 엔진(21) 속도(engine speed)가 측정되기 위해 엔진(21)의 크랭크축에 설치된 1°단위의 엔코더와, 엔진(21)의 실린더 압(cylinder pressure) 신호가 측정되기 위해 각 실린더 내에 설치된 스파크 플러그형(spark plug type) 어댑터와, 엔진(21)의 알터네이터(alternator)의 전류를 측정하기 위해 이 알터네이터 단자에 설치된 전류센서(current sensor)와, 엔진(21)의 공연비(air-fuel ratio)를 실시간으로 측정하기 위해 엔진(21)에 설치된 산소센서와 컨트롤러(controller)와, 냉각수(coolant)의 유속을 측정하기 위해 엔진(21)의 냉각수 출구 일측에 설치된 터빈 플로미터와, 엔진(21)의 배기가스를 측정하기 위해 엔진(21)에 설치되고, 냉각수의 유입 온도와 유출 온도를 측정하기 위해 냉각수 입구 및 출구에 설치된 열전대와, 차량(20)의 휠의 속도를 측정하기 위해 휠에 설치된 엔코더를 포함하여 구성된다.In this case, the sensor is an encoder installed in the crankshaft of the engine 21 to measure the engine speed (engine speed), and the cylinder pressure (cylinder pressure) signal of the engine 21 to measure the engine 21 A spark plug type adapter installed in each cylinder, a current sensor installed at the alternator terminal for measuring the current of the alternator of the engine 21, and an air-fuel ratio of the engine 21 an oxygen sensor and controller installed in the engine 21 to measure the air-fuel ratio in real time, and a turbine flow meter installed at one side of the coolant outlet of the engine 21 to measure the flow rate of the coolant. In order to measure the exhaust gas of the engine 21, the thermocouple installed at the inlet and outlet of the coolant and the speed of the wheel of the vehicle 20 are installed at the engine 21 to measure the inlet and outlet temperatures of the coolant. To the wheel to make It is configured to include an encoder.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 차량의 연비 분석장치의 작용을 설명하면 다음과 같다. 여기에서는 일반적인 차량의 연비 분석장치의 작용 설명은 생략하고, 본 발명의 특징에 따른 작용만을 설명하기로 한다.Referring to the operation of the vehicle fuel economy analysis apparatus according to the invention having the configuration as described above are as follows. Here, the description of the operation of the fuel consumption analysis apparatus of the general vehicle will be omitted, and only the operation according to the features of the present invention will be described.
우선, 한 연구 결과에 의하면 EPA City/Highway 모드(mode) 주행시 연료의에너지(100%)는 도 의 경로를 거쳐 실제 차량의 휠 구동에 약 12%가 이용된다. 이 결과는 전체적인 개요 파악 정도 이상의 연비 개선 방향 제시는 어렵다. 따라서 본 발명에 따른 차량의 연비 분석장치는 이런 결과를 계측 및 분석할 수 있는 장치이다. 그 이전 단계로 이론적 연비 관련 인자 수식 모델링이 필요하다.First, one study found that about 12% of the energy of the fuel (100%) was used to drive the wheels of a vehicle in the EPA City / Highway mode. It is difficult to suggest the direction of improvement of fuel economy beyond the overall overview. Therefore, the fuel efficiency analysis device of the vehicle according to the present invention is a device capable of measuring and analyzing these results. As a previous step, theoretical modeling of fuel economy related factors is needed.
그리고 물리량 계측과 분석 기술의 체계화에 따라 계측해야 할 차량의 각 부품의 물리량으로 실린더 압, 인젝션 펄스(injection pulse), 엔진(21) 속도, 차속, 휠속(wheel speed), 터빈 속도, 브레이크 페달l, 맵(MAP), 공연비, 냉각 유속, 알터네이터 전류, 배터리 전압, 배기가스 온도, 냉각수 입구 및 출구 온도 등이 있다. 이들 각각은 그 특성에 맞는 센서들이 사용되어야 한다. 따라서 계측 및 분석 기술을 체계화하여야 한다.In addition, cylinder pressure, injection pulse, engine 21 speed, vehicle speed, wheel speed, turbine speed, brake pedal , Map MAP, air-fuel ratio, cooling flow rate, alternator current, battery voltage, exhaust gas temperature, coolant inlet and outlet temperatures, and the like. Each of these must be used with sensors that match its characteristics. Therefore, measurement and analysis techniques should be systematized.
이러한 이론에 기초하여 전술한 바와 같은 차량의 연비 인자 기여도 분석 장치를 구성하게 된 것이다.Based on this theory, the fuel consumption factor contribution analysis apparatus of the vehicle as described above is configured.
따라서 본 발명에 따른 차량의 연비 분석장치는, 차량(20)의 센서, 액츄에이터의 각종 신호들이 신호 프로세싱 박스(30)로 입력되고, 이 신호 프로세싱 박스(30)를 거친 각종 신호들은 RS232 통신을 통해서 컴퓨터(40) 예컨대 노트북 PC에 입력되며, 컴퓨터(40)서 데이터 처리를 거쳐 화면에 그 결과를 디스플레이 하게 된다.Accordingly, in the fuel efficiency analysis apparatus for a vehicle according to the present invention, various signals of sensors and actuators of the vehicle 20 are input to the signal processing box 30, and various signals passing through the signal processing box 30 are transmitted through RS232 communication. The computer 40 is input to a notebook PC, for example, and the computer 40 processes the data and displays the result on the screen.
도 6a, 6b, 및 6c 는 이렇게 처리된 결과를 나타내 보인 한 예이다.6A, 6B, and 6C are examples showing the results thus processed.
여기서, 도 6a는 가속 상태의 연비 분포를 나타내 보인 그래프이고, 도 6b는 모드 주행시 연비 분포를 나타낸 그래프이며, 도 6c는 모드 주행시 연비 분포를 나타내 보인 파이 차트(pie chart)를 각각 나타내 보인 것이다.Here, Figure 6a is a graph showing the fuel economy distribution in the acceleration state, Figure 6b is a graph showing the fuel economy distribution in the mode driving, Figure 6c is a pie chart (pie chart) showing the fuel economy distribution in the mode driving, respectively.
최종적으로 주입된 연료에 대해서 차량(20)의 어느 부품에서 어느 만큼의 연료 소비가 있었는지를 알 수 있다. 다양한 차량에 대해서 본 발명의 장치를 이용해 실험하고 그 결과를 데이터 베이스화 하면 연비 개선에 대한 방향을 제시할 수 있다.It can be seen how much fuel consumption was in which parts of the vehicle 20 for the fuel finally injected. Experiments with various devices on the vehicle and database the results can provide directions for improved fuel economy.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 연비 분석장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, the apparatus for analyzing fuel economy of a vehicle according to the present invention has the following effects.
종래의 장치들로는 차량간에 연비가 좋고 나쁨만을 계측할 수 있었지만, 본 발명의 장치를 이용하면 입력된 연료 100%에 대해서 차량 어느 부분에서 얼마만큼의 연료가 소비되었는지를 알 수 있다. 따라서 개발 차량의 어느 부분을 개선하여야 차량 연비 개선이 가능한지에 대한 방향 제시가 가능하다.Conventional devices have only been able to measure fuel economy between good and bad between vehicles, but with the device of the present invention it is possible to know how much fuel was consumed in which part of the vehicle for 100% of the input fuel. Therefore, it is possible to give directions on which parts of the development vehicle should be improved to improve the fuel economy of the vehicle.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
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