KR20030097106A - 차량용 자동 변속기의 킥 다운시 엔진 토크 저감방법 - Google Patents

Abstract

킥 다운 변속시 엔진의 회전수가 지나치게 상승되면 그 시점으로부터 슬립량에 비례한 엔진 토크를 저감시켜 변속 응답성을 향상시키고, 변속충격을 저감시켜 변속기의 성능을 향상시킬 수 있는 차량용 자동 변속기의 킥 다운 변속시 엔진 토크 저감방법을 제공할 목적으로;

자동차의 주행중 현재 킥 다운 변속이 이루어지고 있다고 판단되면, 엔진의 과다 슬립량을 연산하고, 동기점과의 비율을 연산하여, 이에 연산된 엔진의 과다 슬립량과 동기점과의 비율에 따라 엔진 토크 저감량을 산출하여 엔진 토크 저감을 위한 제어를 킥 다운 변속이 완료될 때까지 반복적으로 리턴되면서 실시하는 차량용 자동 변속기의 킥 다운 변속시 엔진 토크 저감방법을 제공한다.

Description

차량용 자동 변속기의 킥 다운시 엔진 토크 저감방법 {METHOD OF DECREASING ENGINE TORGUE UNDER KICK-DOWN FOR AN AUTOMATIC TRANSMISSION IN VEHICLES}

본 발명은 차량용 자동 변속기의 킥 다운 변속시 엔진 토크 저감방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 킥 다운 변속이 이루어질 때 엔진의 회전수가 지나치게 상승되면 그 시점으로부터 슬립량에 비례한 엔진 토크를 저감시켜 변속 응답성을 향상시키고, 변속충격을 저감시켜 변속기의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 킥 다운 변속시 엔진 토크 저감방법에 관한 것이다.

예컨대, 자동차에 적용되는 자동 변속기는 자동차의 주행속도와 스로틀 밸브의 개도율 및 제반 검출조건에 따라 변속제어장치가 다수의 솔레노이드 밸브를 제어하여 유압을 제어함으로써, 목표 변속단의 변속기어가 동작되어 자동으로 변속이 이루어지게 하는 것이다.

즉, 운전자가 셀렉트 레버를 원하는 변속단으로 레인지 변환하면, 매뉴얼 밸브의 포트 변환이 이루어지면서 오일펌프로부터 공급되는 유압을 솔레노이드 밸브의 듀티 제어에 따라 변속기어 메카니즘의 여러 작동요소를 선택적으로 작동시켜 변속이 이루어지도록 한다.

이와 같은 작동원리에 따라 동작되는 자동변속기는, 각 해당 목표 변속단으로의 변속이 실행되는 경우 작동상태에서 작동 해제되는 마찰요소와, 작동 해제 상태에서 작동 상태로 변환되는 마찰요소를 보유하게 되는데, 이들 마찰요소의 작동 해제 및 작동 시작 타이밍에 따라 자동변속기의 변속성능이 결정되므로 최근에는 보다 나은 변속성능 향상을 위한 변속 제어방법의 연구가 활발하게 진행되고 있다.

이러한 점을 감안하여 본 발명의 기술적 배경을 살펴보면, 자동 변속기의 탑재 차량의 경우 주행중 가속을 위해서는 급작스런 가속 페달을 팁인(Tip-In) 시키면, 구동력을 크게 하기 위한 수단으로 현재의 주행 변속단 보다 적어도 한 단계 이하의 변속단으로 변속되는 킥 다운 시프트를 실시하게 된다.

이에 따라 D 레인지 4속으로 주행하는 과정에서 갑자기 가속 페달을 팁인 작동시키면, 그 정도에 따라 2속으로의 킥 다운 변속이 이루어지는데, 이와 같은 킥 다운 변속은 가속페달을 급격하게 밟음으로 인한 패스트 킥 다운 변속과, 가속 페달을 서서히 밟더라도 구동력 부족으로 인한 킥 다운이 이루어지는 슬로우 킥 다운을 예를 들 수 가 있다.

이러한 킥 다운 변속 제어과정을 살펴보면, 도 4의 (a) 또는 (b)와 같이 터빈 회전수(Nt)가 일정 회전수 도달한 시점에서 일정 시간동안 정해진 양의 엔진 토크 저감을 위한 토크 저감신호가 발생되는 패턴으로 이루어진다.

상기와 같이 제어가 이루어지는 경우에 있어서, 패스트 킥 다운 변속시에는 도 4의 (a)에서와 같이, 터빈 회전수(Nt)의 오버런 발생없이 킥 다운 변속이 이루어짐으로써, 변속감 또는 변속충격에 대한 별다른 문제점이 발생되지 않는다.

그러나, 슬로우 킥 다운 변속시에는 도 4의 (b)에서와 같이 엔진 슬립이 증가된 상태(토크 컨버터의 토크가 증배된 상태)에서 변속이 이루어지게 되는데, 이때 상기 패스트 킥 다운 변속시와 동일한 셋팅되어진 토크 저감량의 신호가 출력됨으로써, 오버런 충격이 발생된다는 문제점을 내포하고 있다.

그리고 과도하게 상승된 엔진 토크를 극복하면서 킥 다운 변속이 이루어지게 하기 위해서는 해방측 작동요소의 유압을 지나칠 정도로 높게 설정하지 않으면 안되므로 변속 시간이 매우 길어져 가속 응답성이 저하된다는 문제점을 내포하고 있다.

이에 본 발명자는 상기와 같은 문제점은 토크 증배에 비례한 토크 저감량 변화 제어기 필요하다는데 착안하여 킥 다운 변속시 엔진의 회전수가 지나치게 상승되면 그 시점으로부터 슬립량에 비례한 엔진 토크를 저감시켜 변속 응답성을 향상시키고, 변속충격을 저감시켜 변속기의 성능을 향상시킬 수 있는 차량용 자동 변속기의 킥 다운 변속시 엔진 토크 저감방법을 제안하게 되었다.

도 1은 본 발명을 운용하기 위한 통합 제어시스템의 블록 구성도.

도 2는 킥 다운 변속 제어시의 엔진 회전수와 터빈 회전수의 변화를 나타낸 패턴도.

도 3은 본 발명에 의한 엔진 토오크 저감의 흐름도.

도 4의 (a)(b)는 종래 변속 제어시 엔진 회전수와 터빈 회전수의 변화를 나타낸 패턴도이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 자동차의 주행중 현재 킥 다운 변속이 이루어지고 있다고 판단되면, 엔진의 과다 슬립량을 연산하고, 동기점과의 비율을 연산하여, 이에 연산된 엔진의 과다 슬립량과 동기점과의 비율에 따라 엔진 토크 저감량을 산출하여 엔진 토크 저감을 위한 제어를 킥 다운 변속이 완료될 때까지 반복적으로 리턴되면서 실시함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 킥 다운 변속시 엔진 토크 저감방법을 제공한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명을 운용하기 위한 통합 제어시스템의 블록도로서, 엔진 제어 감지부(10)를 형성하는 각종 센서로부터 현재 차량의 운행 상태가 ECU(20)로 입력되면, ECU(20)에서는 이들 정보를 미리 입력되어져 있던 데이터와 비교 판단하여 엔진제어 구동부(30)를 제어하여 엔진을 최적의 상태로 제어하게 된다.

이와 동시에 ECU(20)에서는 변속 제어에 필요한 정보가 있으면, 트랜스밋션 제어유닛(40, 이하 TCU로 칭함)으로 정보를 보내어 변속제어가 이루어지도록 하는데, 이때 TCU에서는 상기 ECU(20)로부터 전달되는 정보와 변속제어 감지부(50)로부터 입력되는 정보를 미리 입력되어진 데이터와 비교 판단하여 변속제어 구동부(60)를 제어함으로써, 최적의 변속 제어가 이루어지게 하는 것이다.

상기에서 엔진 제어 감지부(10)라고 함은, 공지에서와 같이, 차속센서, 크랭크 각 센서, 엔진 회전수 센서, 냉각수온 센서, 터빈 회전수 센서, 스로틀 포지션 센서 등등 엔진 제어에 필요한 모든 정보를 검출하는 것을 의미하며, 변속 제어감지부(50)는 입,출력측 속도 센서, 유온센서, 펄스 제너레이터 A,B, 인히비터 스위치, 브레이크 스위치등등 변속제어에 필요한 정보를 제공하는 센서들을 의미한다.

그리고 엔진 제어구동부(30)는 엔진 제어를 위한 모든 구동부를 의미하는데, 본 발명에서는 연료계통을 특정할 수 있으며, 변속 제어 구동부(60)는 자동 변속기의 유압 제어수단에 적용되는 모든 솔레노이드 밸브를 의미한다.

또한, 상기 ECU(20)와 TCU(40) 사이의 정보 교환을 위한 통신 방법에는 CAN 통신과 시리얼(SIRIAL) 통신을 들 수가 있으며, 이들 중 어느 하나의 것을 선택하여 사용할 수 있다.

이와 같이 엔진 제어감지부(10)와 변속제어 감지부(50)로부터 입력되는 신호를 근거로 엔진 제어 및 변속 제어가 이루어지게 되는데, 본 발명에서는 도 2에서와 같이, 터빈 회전수(Nt)가 목표 변속단 터빈 회전수 이상으로 상승되면, 그 시점부터 변속 완료후 일정시간까지 엔진 토크 저감량 신호를 출력토록 하였다.

상기와 같은 패턴으로 엔진 토크 저감을 시키기 위하여는 도 3과 같은 작동 흐름에 의하여 이루어지게 되는데, 이때에는 엔진 제어 감지부(10) 및 변속 제어감지부(50)로부터 입력되는 신호를 ECU(20)와 TCU(40)가 상호 정보를 교환하면서 엔진 제어 및 변속제어를 행하게 된다.

이때, 지금 현재 킥 다운 변속이 이루어지고 있는 가를 판단하여(S100), 킥 다운 변속이 이루어지고 있다고 판단되면, 과다 슬립량(Ns)을 연산하게 된다(S110).

상기 S110 단계에서의 과다 슬립량(Ns)은 Ne - ( No × Ro)으로 산출하게 되며, 상기에서 Ne는 엔진 회전수(rpm), No는 변속기 출력 회전수(rpm), Ro는 목표 변속단 회전수(rpm)이다.

그리고 상기 S110단계에서 과다 슬립량(Ns)을 산출한 후에는 동기점과의 비율(SyncR. %)을 연산하게 되며(S120), 이의 동기점과의 비율(SyunR)은 [(Nt - No × Ro) / {No × (Ro - Ri)}] × 100의 수식에 의하여 연산되고, 상기에서 Ro는 현재 변속단의 기어비이다.

상기 S120 단계에서 동기점과의 비율(SyncR. %)이 연산되면, 엔진 토크 저감량을 결정하게 되는데(S130), 이는 상기 S110 단계와 S120 단계에서 구하여진 과다 슬립량(Ns)과 동기점과의 비율(SyncR. %)에 따라 구하진 값을 엔진 토크 저감량으로 결정하며, 상기 S130 단계에서 엔진 토크 저감량이 결정되면, 이를 출력하여 엔진의 토크를 저감시키게 된다.

상기와 같이 엔진 토크의 저감 제어과정에서는 지금 현재 변속이 완료되었는가를 판단하게 되며(S150), 변속이 완료되지 않은 경우에는 상기 S110 단계로 리턴되어 엔진 토크 저감후의 과다 슬립량(Ns)과 동기점과의 비율(SyncR. %)를 반복적으로 산출하면서 이에 따른 엔진 토크 저감 제어를 변속이 완료될 때까지 실시하게 된다.

즉, 킥 다운 변속시 엔진의 슬립 회전수를 검출하고, 변속중 엔진 회전수가 지나치게 상승하는 경우에는 그 시점으로부터 엔진의 슬립량에 비례하는 토크 저감을 통해 터빈 회전수를 제어함으로써, 킥 다운 변속시 터빈 회전수(Nt)가 도 2에서와 같이, 설정된 목표 변속단 터빈 회전수까지만 상승하면서 변속이 이루어지게 되는 것이다.

그리고 종래와 비교하여 보면, 종래에는 토크 저감 요소가 터빈 회전수 이지만 본 발명은 과다 엔진 슬립량이며, 종래에는 토크 저감 시점과 토크 저감량이 고정적이었으나, 본 발명에서는 엔진 슬립량에 따라 가변되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 킥 다운 변속시 엔진의 회전수가 지나치게 상승되면 그 시점으로부터 엔진의 슬립량에 비례한 엔진 토크를 저감시켜 지나치게 상승된 엔진 토크를 저감시킴으로써, 양질의 변속감을 얻을 수 있으며, 특히 변속 초기 엔진 토크가 작아지면 해방측 유압을 최대한 낮게 설정할 수 있게 되는 바, 변속 응답성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있는 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 자동차의 주행중 현재 킥 다운 변속이 이루어지고 있다고 판단되면, 엔진의 과다 슬립량을 연산하고, 동기점과의 비율을 연산하여, 이에 연산된 엔진의 과다 슬립량과 동기점과의 비율에 따라 엔진 토크 저감량을 산출하여 엔진 토크 저감을 위한 제어를 킥 다운 변속이 완료될 때까지 반복적으로 리턴되면서 실시함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 킥 다운 변속시 엔진 토크 저감방법.
2. 제1항에 있어서, 엔진의 과다 슬립량은 Ne - ( No × Ro)의 수식에 의하여 연출되며, 상기에서 Ne는 엔진 회전수(rpm), No는 변속기 출력 회전수(rpm), Ro는 목표 변속단 회전수(rpm)임을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 킥 다운 변속시 엔진 토크 저감방법.
3. 제1항에 있어서, 동기점과의 비율은 [(Nt - No × Ro) / {No × (Ro - Ri)}] × 100의 수식에 의하여 연산되며, 상기에서 Ne는 엔진 회전수(rpm), No는 변속기 출력 회전수(rpm), Ro는 목표 변속단 회전수(rpm), Ro는 현재 변속단의 기어비임을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 킥 다운 변속시 엔진 토크 저감방법