KR20040086716A - 차량의 공회전 제어방법 - Google Patents

Abstract

일정시간 이상의 정차시 변속 레인지 상태에 따라 각각 공회전을 낮게 제어하고, 이의 제어상태에서 전기적인 부하 조건이 인가되면 원래의 공회전 상태로 복귀되도록 함으로서, 이상적인 공회전 제어로 연료 소비와 배기가스의 발생을 최소화할 수 있는 차량의 공회전 제어방법을 제공할 목적으로;

차속이 "0" 인 상태에서 기준시간 이상이 되면, 현재 변속 레인지가 중립(N)인가 주행(D)인가를 판단하여, 그 레인지에 따라 각각 목표 회전수로 공회전을 낮게 제어하는 제1 단계와;

상기 제1 단계 제어 후 전기부하가 입력되는가를 판단하여 전기부하가 입력되면, 현재 변속 레인지가 중립(N)인가 주행(D)인가를 판단하여, 그 레인지에 따라 각각 일반적인 공회전수로 높게 제어하는 제2 단계로 이루어지는 차량의 공회전 제어방법을 제공한다.

Description

차량의 공회전 제어방법{METHOD OF CONTROLLING IDLE FOR VEHICLE}

본 발명은 차량의 공회전 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동 변속기 차량에 있어서, 일정시간 이상의 정차시 변속 레인지 상태에 따라 각각 공회전을 낮게 제어하고, 이의 제어상태에서 전기적인 부하 조건이 인가되면 원래의 공회전 상태로 복귀되도록 함으로서, 이상적인 공회전 제어로 연료 소비와 배기가스의 발생을 최소화할 수 있는 차량의 공회전 제어방법에 관한 것이다.

예컨대, 자동차 엔진은 기본적으로 공회전시의 공회전수가 설정되어 있고, 이의 공회전수는 엔진의 흡기계통을 통해 유입되는 목표 공기량을 냉각수온별로 설정하고, 이에 설정된 데이터에 따라 흡기계통에 적용되어 있는 아이들 스피드 컨트롤 수단에 의하여 공기량을 제어함으로써, 엔진의 공회전 제어가 이루어지게 된다.

그리고 수동 변속기 탑재 차량의 경우에는 중립 상태에서만의 공회전수가 설정되고, 자동 변속기 탑재 차량의 경우에는 중립(N, P 레인지) 및 주행(D) 레인지에 두 개의 공회전수가 설정되어 이를 엔진제어유닛(ECU)에서 자동 변속기의 인히비터 스위치로부터 입력되는 신호에 따라 목표 공회전수를 제어할 수 있도록 하고 있다.

이러한 엔진의 공회전 제어과정에서 공회전수가 높으면 불필요하게 연료를 소비하게 되고, 이와 같이 연료를 많이 소비한다는 것은 경제적인 손실은 물론 배기가스의 불필요한 생성으로 대기오염을 증대시킨다는 문제점을 내포하고 있다.

이에 따라 각 자동차 생산 메이커에서는 엔진의 공회전을 이상적으로 제어하여 연료 소비를 저감시키고, 배기가스 배출을 최소화할 수 있는 연구가 활발하게 이루어지고 있다.

그 일예로서는, 대한민국 특허 공개번호 제1999-01967호(1999.03.15)가 있는데, 이는 공회전 및 저속 회전에 따른 기준 회전수를 설정하여 엔진제어유닛에 입력시켜 놓은 상태에서, 차량의 운행중 현재 엔진의 회전수를 검출하여 이이 엔진 회전수가 설정된 회전수보다 낮은 상태에서 일정시간 유지되면, 전기 부하와 엔진 온도에 따른 보정값에 따라 엔진의 공회전을 낮게 제어할 수 있도록 하고 있다.

그리고 다른 예로서는 일본 특허 공개번호 평성 6-185388호(1994.07.05)가 있는데, 이는 자동 변속기 차량에 있어서, 변속 레인지가 N 레인지라고 판단되면,아이들 스피드 컨트롤 밸브의 개도를 작게 하거나, 연료 분사시간을 단축시킴으로써 엔진의 공회전을 낮게 제어할 수 있도록 하고 있다.

이에 따라 상기 제안들은 공통적으로 엔진의 공회전시 공회전 속도를 낮추어 불필요한 연료 소비 및 배기가스 배출을 최소화할 수 있다는 목적은 달성할 수 있으나, 전자의 경우에는 현재의 에닌 회전수가 목표 회전수 보다 낮으면 이라고 정의되어 있으나, 전자식 아이들 컨트롤 시스템에서는 백 피드 시스템을 적용하여 현재의 엔진 회전수가 목표 회전수보다 낮으면, 아이들 스피드 컨트롤 밸브가 더 열려서 회전수를 올려주고, 반대로 높으면 회전수를 낮게 설정하면서 목표 회전수 근처에서 피드 백 제어를 실시함으로써, 엔진 회전수가 설정된 회전수 보다 낮은 상태로 가기에는 무리가 있다.

또한, 부하와 엔진의 온도에 의한 보정제어는 현재 가솔린 전자 시스템에서는 공히 사용하고 있는 기술이며, 수동 변속기 탑재 차량의 경우에는 적용이 가능하지만, 두 개의 공회전수가 요구되는 자동 변속기 탑재 차량에는 적용할 수 없다는 문제점을 내포하고 있다.

그리고 후자의 경우에도 N 레인지에서만 흡입 공기량 또는 연료 분사량만 제어하여 공회전을 제어할 수 있도록 하는 내용은 현재 출고되고 있는 차량들이 N 레인지와 D 레인지 2개의 목표 회전수를 설정해 놓은 공지의 기술이며, 또한, D 레인지에서는 공회전 제어가 이루어질 수 없게 되어 D 레인지 상태에서 비교적 긴 시간의 정지상태가 빈번하게 발생되는 혼잡도로에서는 공회전 제어가 이루어지지 않다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 N 레인지와 D 레인지에서 각각 2개의 목표 회전수를 가지고, 일정시간 이상의 정차시 변속 레인지 상태에 따라 각각 공회전을 낮게 제어하고, 이의 제어상태에서 전기적인 부하 조건이 인가되면 원래의 공회전 상태로 복귀되도록 함으로서, 이상적인 공회전 제어로 연료 소비와 배기가스의 발생을 최소화할 수 있는 차량의 공회전 제어방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명을 운용하기 위한 제어 시스템의 블록도.

도 2는 본 발명의 제어방법을 나타낸 작동 흐름도.

도 3은 N 레인지에서의 냉각수온에 따른 공회전의 목표치를 일예로 개시한 도면.

도 4는 D 레인지에서의 냉각수온에 따른 공회전의 목표치를 일예로 개시한 도면이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 차속이 "0" 인 상태에서 기준시간 이상이 되면, 현재 변속 레인지가 중립(N)인가 주행(D)인가를 판단하여, 그 레인지에 따라 각각 목표 회전수로 공회전을 낮게 제어하는 제1 단계와;

상기 제1 단계 제어 후 전기부하가 입력되는가를 판단하여 전기부하가 입력되면, 현재 변속 레인지가 중립(N)인가 주행(D)인가를 판단하여, 그 레인지에 따라 각각 일반적인 공회전수로 높게 제어하는 제2 단계로 이루어지는 차량의 공회전 제어방법을 제공한다.

상기와 같이 공회전 제어가 이루어지면, 차량이 정차후 일정시간이 경과하여 차속이 "0" 으로 유지되는 경우에는 장시간 정차로 판단하여, N, D 레인지에서의 일반적인 공회전 보다 낮게 설정된 목표 회전수로 각각 공회전을 제어함으로써, 연비 악화와 배기가스 발생을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 공회전 제어중에도 전기적인 부하등이 인가되면, 원래로 복귀할 수 있도록 하였으며, 엔진의 정지나 불완전한 공회전 이루어지지 않게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명은 운용하기 위한 제어시스템의 구성도로서, 입력수단(2)으로부터 엔진의 운전상태가 전기적인 신호로 입력되면 전자제어유닛(ECU)에서는 이들 신호를 미리 입력된 데이터와 비교 연산하여 공회전 제어수단(4)을 제어하게 되는 것이다.

보다 구체적으로, 입력수단은 엔진의 회전수를 검출하는 엔진 RPM 센서(6)와, 차속을 검출하는 차속센서(8)와, 엔진의 냉각수온을 검출하는 수온 센서(10)와, 자동 변속기의 변속 레인지를 검출하는 인히비터 스위치(12)를 포함하여 이루어진다.

상기에서 입력수단(2)은 상기에 개시한 센서 및 스위치에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명의 실시예를 설명하는데 필요로 하는 센서 및 스위치만을 예시하고 있다.

그리고 상기 공회전 제어수단(4)은 엔진의 공회전수를 제어하는 직접적으로 관여할 수 있는 모든 것을 의미하는 것이며, 특히 흡기계통에 적용되는 아이들 스피드 컨트롤 밸브와 연료계통에 적용되는 연료 인젝터를 예로 들 수 있다.

도 2는 상기 시스템을 이용하여 공회전을 제어할 수 있는 작동 흐름을 도시한 작동 흐름도로서, 엔진제어유닛(ECU)에는 N 레인지에서의 일반적인 공회전 목표 회전수(Target_N_rpm_H)와, 일정시간 정차시의 공회전 목표회전수(Target_N_rpm_L)가 저장되어 있고, 또한, D 레인지에서의 일반적인 공회전 목표 회전수(Target_D_rpm_H)와, 일정시간 정차시의 공회전 목표 회전수(Target_D_rpm_L)가 저장되어 있다.

상기에서 일정시간 정차시의 공회전 목표 회전수(Target_N_rpm_L), (Target_D_rpm_L)는 도 3 및 도 4에서와 같이 냉각수온에 따라 설정되어 있으며, 엔진의 워밍 업이 이루어지지 않은 상태에서는 일반적인 공회전 목표 회전수(Target_N_rpm_H), (Target_D_rpm_H)와 동일하게 설정하고, 워밍업이 이루어져 엔진이 정상적으로 운전될 때부터 일반적인 목표 회전수보다는 낮게 설정하여 엔진의 공회전을 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 정차시간(VS_dt)의 기준시간과 전기 부하의 지연시간(TL_delay_T)의 기준시간이 입력되는데, 상기에서 정차기준시간은 차량이 일정시간 정차상태를 유지할 때 목표 회전수를 저하시키기 위한 시간으로서, 대략 0.5초이며, 상기 전기부하 지연시간의 기준시간은 각종 전기 부하 인가시 원래 목표 회전수로 복귀하여 부하에 대응하기 위한 시간으로 대략 0.8초 정도로 설정하는 것이 바람직하다.

물론 상기 시간은 상기 예에 한정되는 것이 아니라 적용차량에 따라서 가감할 수 있다.

상기와 같이 목표 회전수 및 기준시간이 입력되어 있는 상태에서 엔진 제어유닛(ECU)에서는 차속센서(8)로부터 입력되는 신호에 따라 주행중인 차량이 정지하여 차속이 "0" 인가를 판단하고(S100), 상기 S100 단계에서 차속이 "0" 이라고 판단되면, 차속이 "0"인 상태에서 정차시간(VS_dt)이 기준시간 이상인가를 판단하게된다(S110).

상기 S110 단계에서 정차시간(VS_dt)이 기준시간 이상이라고 판단되면, 인히비터 스위치(12)로부터 입력되는 신호에 의해 현재 차량의 변속상태가 N레인지 또는 P레인지 인가를 판단하게 된다(S120).

상기 S120 단계에서 변속 상태가 N 또는P 레인지라고 판단되면, 일반적인 공회전 목표 회전수(Target_N_rpm_H)에서 정차시의 목표 회전수(Target_N_rpm_L)로 변경 제어하고(S130), N 또는 P 레인지가 아니라고 판단되면, D 레인지에서의 일반적인 공회전 목표 회전수(Target_D_rpm_H)에서 정차시의 목표 회전수(Target_D_rpm_L)로 공회전을 제어하게 된다(S131).

즉, 차량이 정차하여 기준시간을 경과한 상태에서, 레인지 위치에 따라 N 또는 D 레인지의 일반적인 공회전 상태에서 정차중 공회전을 미리 설정되어 있는 목표 회전수로 낮춤으로써, 연료소비 및 배기가스 생성을 저하시키게 되는 것이다.

상기 S130 및 S131 단계에서와 같이 목표 회전수로 공회전을 제어한 후에는 에어컨 및 쿨링 팬등과 같은 엔진에 부하로 작용할 수 있는 각종 전자 부품의 작동되어 전기적인 부하 신호가 입력되는가를 판단하여(S140), 입력되고 있다고 판단되면, 엔진제어유닛(ECU)에서는 전기부하 지연시간의 기준시간이 경과한 후(S150)에 다시 N 또는 P 레인지 인가를 판단하게 된다(S160).

상기 S160 단계에서 변속 상태가 N 또는P 레인지라고 판단되면, 정차시의 공회전 목표 회전수(Target_N_rpm_L)에서 일반적인 공회전 목표 회전수(Target_N_rpm_H)로 변경 제어하고(S170), N 또는 P 레인지가 아니라고 판단되면, 상기 S120 단계에서 변속 상태가 N 또는P 레인지라고 판단되면, D 레인지 정차상태에서의 공회전 목표 회전수(Target_D_rpm_L)에서 일반적인 D 레인지에서의 공회전 목표 회전수(Target_D_rpm_H)로 공회전을 제어한 후(S171), S100 단계로 리턴하게 된다.

즉, 상기 S170과 S171 단계와 같은 제어는 차량의 정차 상태에서 전기부품이 작동되면, 엔진에 부하가 걸리게 됨으로써, 원래의 상태로 복귀시켜 불완전한 공회전이나, 시동의 꺼짐 현상을 방지하기 위함이다.

그리고 상기 S100과 S110 단계에서의 조건을 만족하지 못하는 경우에는 차량이 정차상태가 아니라고 판단하여, 원래 설정되어 있는 N 레인지에서의 일반적인 공회전 목표 회전수(Target_N_rpm_H)로 제어한 후 S100 단계로 리턴하게 된다.

또한, S140 단계에서 조건을 만족하지 못하는 경우에는 S130 와 S131 단계에서 제어된 상태로 엔진의 공회전 상태를 유지하게 되는 것이다.

그리고 상기 S120 및 S160 단계에서 N, P 레인지인 경우에는 모두 중립상태로 판단되는 것이며, 그 외의 S, L, D 레인지에서는 모두 주행 레인지로 판단하게 되는 것이다.

이와같이 본 발명에서는 N, D 레인지 각각에서 2개의 목표 회전수를 갖게 되는 바, 수동 변속기는 2개의 목표 회전수를 갖게 되는 것이며, 자동 변속기의 경우에는 4개의 목표 회전수를 갖게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 차량의 일정 시간 이상의 정지 상태를유지하면서 N 레인지 공회전 및 D 레인지 공회전이 이루어질 때, 보다 낮은 회전상태로 공회전이 이루어지도록 제어하고, 이러한 제어과정에서 엔진에 부하가 걸릴 정도의 전기적인 부하 조건이 인가되면 다시 원래의 공회전수로 복귀토록 하는 등의 이상적인 공회전 제어가 이루어지도록 함으로써, 연료 소비 및 배기가스 생성을 최소화할 수 있는 발명인 것이다.

Claims (5)

1. 차속이 "0" 인 상태에서 기준시간 이상이 되면, 현재 변속 레인지가 중립(N)인가 주행(D)인가를 판단하여, 그 레인지에 따라 각각 목표 회전수로 공회전을 낮게 제어하는 제1 단계와;

   상기 제1 단계 제어 후 전기부하가 입력되는가를 판단하여 전기부하가 입력되면, 현재 변속 레인지가 중립(N)인가 주행(D)인가를 판단하여, 그 레인지에 따라 각각 일반적인 공회전수로 높게 제어하는 제2 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 차량의 공회전 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 중립(N) 레인지는 P, N 레인지를 포함하며, 주행(D) 레인지는 S, L, D등 주행에 관련된 모든 레인지를 포함함을 특징으로 하는 차량의 공회전 제어방법.
3. 제1항에 있어서, 제2 단계에서 전기 부하가 입력되면, 일정시간 지연시간이 경과한 후에 변속 레인지의 위치 판단이 이루어짐을 특징으로 하는 차량의 공회전 제어방법.
4. 차속이 "0" 인 상태에서 기준시간 이상이 되면, 현재 변속 레인지가 N 또는 P 인가를 판단하는 제1단계와;

   상기 제1 단계에서 조건을 만족하면, N 레인지에서의 정차시 목표 회전수로 공회전을 낮게 제어하고, 조건을 만족하지 못하면, D 레인지에서의 정차시 목표 회전수로 공회전을 낮게 제어하는 제2 단계와;

   상기 제2 단계 제어 후 전기부하가 입력되는가를 판단하여 전기부하가 입력되면, 현재의 변속레인지가 N 또는 P 레인지인가를 판단하는 제3 단계와;

   상기 제3 단계에서 조건을 만족하면, N 레인지에서의 일반적인 공회전수로 높게 제어하고, 조건을 만족하지 못하면, D 레인지에서의 일반적인 공회전수로 높게 제어하는 제4 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 차량의 공회전 제어방법.
5. 제4항에 있어서, 제3 단계에서 전기 부하가 입력되면, 일정시간 지연시간이 경과한 후에 변속 레인지의 위치 판단이 이루어짐을 특징으로 하는 차량의 공회전 제어방법.