KR20050043914A - 자동관성 주행 장치를 사용한 주행 차 - Google Patents

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KR20050043914A
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데루이 소이치
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Abstract

본 발명은 차량, 선박, 바이크, 자전거 등 각종의 기관(개솔린엔진, 디젤엔진, 혼합유 엔지, 연료전지 등)을 사용하여 주행하는 구조체가 가지고 있는 관성을 이용하여 목표하는 속도의 범위내의 속도일 때에는 연료의 공급을 중단하고, 목표하는 속도의 범위를 밑돌때에는 연료를 공급하여 속도를 올려 목표속도를 유지하도록 피드백제어를 이용함으로써 매우 효율적인 엔진시스템을 가능하게 한 주행차의 장치에 관한 것이다.

Description

자동관성 주행 장치를 사용한 주행 차 {VEHICLE HAVING AUTOMATIC INERTIA RUNNING DEVICE}
본 발명은 차량, 선박, 바이크, 자전거 등 각종의 기관(개솔린엔진, 디젤엔진, 혼합유 엔지, 연료전지 등)을 사용하여 주행하는 구조체에 사용되는 효율적인 엔진장치에 관한 것이다.
종래의 기술은 일본국 특원 평 3-62753호, 특원 평 5-37242호, 특원 평 5-65885호, 특원 평 5-145339호의 각각에 자동차의 관성 주행 장치에 관한 각종의 기술이 개시되어 있으나, 속도를 복귀 속도로 하는 피드백 제어 기구에 의한 기술은 없었기 때문에 실용적인 기술에는 이르지 못하고 있다.
도 1은 자동 관성 주행 장치의 블록도의 1예이다.
도 2는 연료 조정부 출력 특성의 1예이다.
도 3은 액셀페달과 브레이크페달의 속도 특성의 1예이다.
도 4는 차량속도 특성의 1예이다.
도 5는 E-S접속 전의 엔진 증속 부착 자동 관성주행 장치(이하, E-SㆍUPS라고 한다)의 블록도의 1예이다.
도 6은 E-SㆍUPS의 속도-액셀페달의 특성과 브레이크페달의 특성의 1예이다.
도 7은 E-SㆍUPS의 속도-제어 프로세스의 특성의 1예이다.
도 8은 ESㆍUPS와 보속전동기로 이루어지는 블록도의 1예이다.
도 9는 ESㆍUPS와 보속전동기로 이루어지는 속도-제어 프로세스의 특성의 1예이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1, 31 : 액셀페달 2, 32 : 브레이크페달
3, 33 : 클러치페달 4, 36 : 가ㆍ감산기(加ㆍ減算器)
5 : 아이들링 지령부 6 : 연료조정부
9 ; 클러치 10, 44 : 전자 클러치
11, 41, 47 : 발전기 또는 회전 트랜스 쥬서
12, 40, 46 : 회전수 변환기 13, 42 : 엔진
14, 51 : 경사 센서 15 : 유압관
38 : 포지셔너 39 : 연료조정기구
16, 45 : 브레이크 52 : 보속 전동기
17 : 차륜(타이어) 53 : 개폐기구
18 : 아이들링 전환기 54 : 배터리
19 : 클러치 전환기 20 : 샤프트
21, 43 : 변속 박스 49 ; E-S접속 비교부
50 : 급격가속 센서 22, 31 : 배율기 또는 배율기구
S1~S4 : 개폐기 E ; 엔진 쪽
Swa : 접점(상시 닫혀 있음) S ;샤프트 쪽
OR1~OR5 : 오어게이트 회로 AND ; 앤드게이트 회로
C1~C6 : 플립플롭 회로
일반적으로 연료 기관에 있어서는 압축 공정이 있기 때문에 회전수를 유지하는 것뿐이고 연료가 필요(엔진 브레이크 분만큼)하게 되나, 본 발명은 액셀 페달 등으로 목표속도를 설정하고 검출한 속도가 목표속도의 범위 내에 있을 때에는 자동적으로 클러치가 분리되게 하여 엔진을 아이들링만의 회전으로 바꿈으로써 연료의 소비를 대폭 절약할 수 있게 한 것이다.
도 1에 있어서, 목표속도를 유지하기 위하여 다음과 같은 구성을 기본으로 하고 있다.
최초에 액셀 페달(1)로 목표속도를 설정하여 설정속도-검출속도 비교부(8)에 입력시킨다.
한편, 차륜의 회전속도는 샤프트(20)를 통하여 회전수를 마이너스의 복귀속도로 설정속도-검출속도 비교부(8)에 입력시켜 상기 설정속도와의 차이가 플러스일 때에는 출력이 플러스가 되어 연료 조정부(6)에 입력시켜 엔진(13)의 연료공급량이 증가된다.
또 선박의 속도검출은 선박용으로 검출된다.
샤프트 회전수의 마이너스의 복귀속도가 설정속도를 윗돌 때에는 별도의 가ㆍ감산기(7)의 출력이 마이너스가 되어 자동적으로 전자 클러치(10)가 분리됨과 동시에 아이들링 전환기(18)에 입력되어 아이들링 운전이 된다. 바람의 압력, 차량의 마찰 등에 의하여 차츰 속도가 느려져서 허용폭(s)을 밑돌게 되면, 설정속도-검출속도 비교부(8)의 출력이 플러스가 되어 전자 클러치(10)가 접속됨으로써 연료공급이 증가되어 주행체의 속도가 가속된다. 전자 클러치(10)의 접속은 목표설정속도에 엔진회전수를 가깝게 하여 행해진다. 어떤 사정으로 속도를 늦추고 싶을 때에 브레이크 페달(2)을 밟으면 유압관(15)을 통하여 차량에 브레이크(16)가 걸림과 동시에 가ㆍ감산기(4)에서 설정속도를 감산하여 새로운 저속도가 설정된다.
내리막길을 주행 중에는 엔진 브레이크를 사용하나, 이러한 경우에는 경사 센서(14)가 작동하여 클러치 전환기(19)를 작동시켜 전자 클러치(10)는 엔진 쪽(13)과 차량 쪽(17)이 접속되어 엔진 브레이크가 우선이 된다.
고속, 중속, 저속, 역진 등으로의 전환은 전환 기어로 변속 박스를 사용하여 각각 세트하나, 각각의 변속비율에 따라 배율기의 배율이 자동적으로 전환된다. 변속 박스의 기어 위치에서 저속으로의 복귀속도를 1로 하였을 때, 중속도로의 복귀속도가 NM이면 배율기는 1/NM로 자동적으로 세트됨으로써 엔진 회전수가 같더라도 저속도와 중속도의 복귀속도가 다른 것에 의한 피드백 계(系)의 불성립을 해결하여, 정상적으로 운전할 수 있도록 구성되어 있다.
전자 클러치란 유압, 유체, 유체 조인트 등의 전자 클러치의 대표적 호칭을 말한다.
청구항 1은 자동 관성 주행 장치에 의한 차량에 관한 것이다.
적용되는 차량은 클러치가 달린 또는 클러치가 없는 변속 박스를 가진 것의 모두에 적용된다.
도 1의 ※A는 저속, 중속, 고속, 후진용으로 신호가 4개인 경우를 나타낸 것인데, 선이 4개 표시되어 있다. 다른 한개는 공통이고, 변속 박스(21)와 배율기(22)를 연결함으로써 엔진의 회전수가 동일하더라도 변속비율이 다름으로 인한 복귀속도의 차이를 엔진 회전수 기준으로 조정 합치시켜 피드백 제어를 기어 위치가 어느 위치에 있어도 성립시키도록 구성되어 있다.
설정속도란 액셀로 설정하는 속도를 말하고, 검출속도란 발전기 등으로 검출되어 복귀속도가 되는 속도를 말하며, 연료 조정 기구란 연료 조절부(6) 및 엔진의 연료 조정 구조 부분을 말한다.
청구항 2에는 내리막길에서는 반드시 엔진 브레이크가 작동되도록 하는 클러치 전환기(19)에 의한 인터록을 설치하고 있다.
청구항 3은 제트 스키, 선박, 연료전지를 사용하는 차, 하이브리트 차에 관한 것이다.
선박의 경우에는 차륜(17), 액셀(1), 브레이크(2), 경사 센서(14) 등에 있어서, 차량(17)은 프로펠러로, 경사 센서(14)는 불필요하고, 액셀(1) 및 브레이크는 각각 속도설정기(1) 및 감속기(2)로 호칭을 바꾼다.
그리고, 속도검출법도 선박용의 것으로 구성한다.
청구항 4는 청구항 1의 아이들링 운전 이행 후에 속도가 목표속도의 허용 폭 이하로 저하된 경우에는 엔진과 샤프트를 접속시켜 가속할 필요가 있어서, 접속 전에 엔진의 회전수를 샤프트의 회전수에 조정 합치시키는 시스템에 관한 것이다.
청구항 5는 청구항 4의 아이들링 운전 이행 후에 속도가 서서히 느려지므로, 보속전동기(52)로 속도가 느려지지 않도록 구성한 것이다.
청구항 6은 도면에서 변속 박스 기타의 엔진과 차량간의 동력전달계 사이에 동력전달을 제어하는 구조체 전반에 대한 내용을 도시하고 있으며, 단순히 일반적으로 말하는 클러치를 가리키는 것은 아니다.
도 2에 있어서는, 목표속도 설정 값과 복귀속도 값이 동일한 경우의 연료조정부의 출력상태를 도시하고 있다.
상기에 있어서, 시간에 대한 출력은 비례적인 것(Pop)과 적분적(積分的)인 것(Poi)으로 대별하여 표시하고 있다.
도 3에 있어서, 액셀페달(1)을 밟고 가속할 때에 목표 속도 값을 설정하나, 그 설정 값은 밟는 각도에 따라 메모리 되는 것과 밟고 있을 때에만 그 값이 세트되는 것이 있다.
후자는 발을 떼면 설정속도가 급격히 내려간다. 그리고 검출속도가 설정속도에 도달한 후에는 전자 클러치(10)가 분리되어 아이들링 운전으로 전환된다(제1설정속도). 허용 폭(s) 이하로 속도가 느려졌을 때에는 가속이 시작되어 제1설정속도까지 가속된다. 이러한 반복으로 허용 폭(s)의 변화가 있는 자동주행이 행하여진다.
0009에 있어서 브레이크(2)를 밟으면 그 밟는 각도에 따라 설정속도가 감산되어 새로운 제2설정속도가 설정된다. 감산의 크기는 밟는 각도와 밟는 시간의 두 요소가 가미되는 것이 가장 유효 적이다.
급브레이크의 경우에는 제3설정속도로 표시된 후에 액셀로 가속 설정되어 새로운 제4설정속도가 설정된다.
본 발명에 의한 주행체는 종래의 기술에 의한 주행체에 비교하여 20~35% 정도의 연료소비율이 저하된다. 따라서 매우 큰 에너지 절약 효과를 얻을 수 있어서 차량에 의한 대기의 오염과 온난화를 줄일 수 있는 막대한 효과를 얻을 수 있다.
피드백 제어 계에서 사용하는 정보량을 표시하는 신호의 종류로는 직류ㆍ교류의 양 또는 주파수의 고ㆍ저, 또는 디지털 신호 등이 있다.
가ㆍ감산기(7)에는 두개의 설정 값이 있으며, 그 하나는 액셀(1)에 의하여 설정되는 상한의 설정 값이고, 또 하나는 아이들링 운전 중의 속도 하강에 의한 하한의 설정 값인데, 각각 설정된다.
일반적으로는 상한의 설정 값이 설정된 후에 뒤따라 하한 값이 자동적으로 설정된다.
0004에 있어서, 설정속도가 마이너스의 복귀속도를 윗돌아 아이들링 운전 중에 차츰 속도가 느려져서 설정된 하한 속도에 가까워지면 엔진의 회전속도를 아이들링에서 운전속도로 높여갈 필요가 있는데, 도 5에 그 행하는 방법의 한 예를 도시하고 있다.
도 5에 있어서, 액셀페달(81)을 밟으면 변속 박스(43)의 변속비율에 따라 배율기(34)의 배율이 전환되어 가ㆍ감산기(36)에 입력된다. 비교부(37)에는 샤프트의 회전수가 복귀되어 그 차이가 출력(DF 1)이 되어 가감 지령이 검지기(L 1)로부터 나와서 플립플롭(C 1)에서 (Q 1)로 출력되어 (Q 5)로부터 오어게이트(OR2)에 입력되어 스위치(S1)가 들어간다.
출력(DF 1)은 스위치(S1)를 통하여 증폭기(A1)에서 증폭되어 포지셔너(38)를 작동시켜 연료조정기구(39)의 밸브의 개방 정도를 제어하여 차량의 가속이 이루어진다. 가속이 진행되어 설정속도에 도달하면 전자 클러치(44)에 의하여 엔진 쪽(E)과 샤프트 쪽(S)을 분리시켜 관성주행 지령이 검지기(L2)에 의하여 내보내져서 아이들링 운전으로 바뀐다.
차축, 바람 압력 등의 마찰에 의하여 차량속도가 느려지면 하한속도를 검출기(L3)가 검출하여 아이들링 주행 중의 샤프트(S)와 엔진(E)의 회전속도를 E-S접속비교부(49)에서 비교하여 그 차이가 출력(DF2)이 되어 스위치(S2)를 통하여 증폭기(A1)에서 증폭되어 포지셔너(PG1)에서 연료조정기구(39)의 밸브의 개방 정도를 조정하여 엔진의 증속 가감을 한다.
엔진(E)과 샤프트(S)의 회전수가 일치하면 검지기(L4)가 검출하여 E-S접속지령이 나와 전자 클러치(44)가 접속된다.
기구에 관한 자세한 부분은 도 5 옆에 표기된 바와 같다.
도 6에는 도 5의 제어기구와 속도와 시간을, 도 7에는 도 5의 제어기구와 속도의 세밀한 부분을 도시하고 있다.
도 8은 아이들링 주행에 의한 속도의 저하를 보속전동기(52)를 사용함으로써 매우 미소한 것으로 하는 기구를 도시하고 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 아이들링 주행 중에는 보속전동기(52)가 작동되는데, 보속전동기의 출력은 엔진출력의 1/5~1/10 정도로 족하다.
기타는 0017, 0018, 0019, 0020, 0021과 똑같은 기구이다.
본 발명에서 사용하고 있는 전자 클러치란 일반적으로 말하는 단체(單)에서 구성되는 것에 한정되지 않고, 변속 박스 기타에 조립해 넣어져서 엔진 쪽과 차량 쪽을 분리하는 역할을 담당하는 구조체 전반을 말한다.
제어에 전기 회로를 사용하고 있으나 IC화하면 더욱 좋다.
또 복수의 IC를 사용하여 검출량과 출력량을 비교함으로써 전기 회로의 불량을 검출가능하게 할 수 있다.
주로 압축 공정을 사용하는 차량에 사용할 수 있다.
단, 큰 탄력의 차(車)의 효과를 가진 발전기 등에 대하여 가벼운 부하 때의 연비(燃費) 향상에 뛰어난 효과가 있다.
또 권취기(卷取機) 등 또는 크레인 등에도 이용 가능하여 응용 범위는 광범하다.
발전기 등에 사용하는 경우에는 일정한 속도로 발전기를 돌릴 필요가 있기 때문에 속도 변환기를 사용한다.

Claims (7)

  1. 액셀페달(1)로 속도를 설정하고 주행체의 속도를 발전기 또는 회전 트랜스 쥬서(11) 기타의 검출체로 복귀시켜 이들을 설정속도-검출속도 비교부(8)에서 비교하여 그 차이로 연료조정부(6)를 작동시켜 엔진(13)의 연료 가감 기구를 제어하여 가속하고, 목표속도에 도달한 후에는 전극 클러치(10)를 분리시켜 아이들링 운전으로 바꾸어 주행하며, 속도가 목표속도의 허용 폭 이하로 느려진 경우에는 전극 크러치(10)를 접속시켜 아이들링 운전을 중지하고 설정속도- 검출속도 비교 운전으로 전환하도록 구성된 자동 관성 주행 장치에 의한 차량.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자동 관성 주행 장치에 의한 운전 중에 내리막길을 경사 센서(14)가 검출한 경우에는 관성 주행 중이라도 전자 클러치(10)를 자동적으로 접속시켜 엔진 브레이크 효과를 이용하는 것을 특징으로 하는 자동 관성 주행 장치에 의한 차량.
  3. 속도 설정기(1)로 속도를 설정해놓고 주행 체의 속도를 속도 검출기(11)로 복귀시켜 이들을 설정속도-검출속도 비교부(8)에서 비교하여 그 차이로 연료조정부(6)를 작동시켜 엔진 또는 연료 전지의 연료 가감 기구를 제어하여 가속하고, 목표속도에 도달한 후에는 전자 클러치를 분리시켜 아이들링 운전으로 바꾸어 주행하며, 속도가 목표속도의 허용 폭 이하로 느려진 경우에는 전자 클러치(10)를 접속시켜 아이들링 운전을 중지하고 설정속도-검출속도 비교 운전으로 전환하도록 구성된 자동 관성 주행 장치에 의한 차량 또는 선박.
  4. 액셀페달(31)로 속도를 설정하고 주행 체의 속도를 발전기 또는 회전 트랜스 쥬서(41)나 기타의 검출체로 복귀시켜 이들을 설정속도- 검출속도 비교부에서 비교하여 그 차이로 연료조정용의 포지셔너(38)를 조정하여 차량속도를 가감하고, 목표속도에 도달한 후에는 전자 클러치(44)를 분리시켜 아이들링 운전으로 바꾸며, 속도가 목표속도 이하로 느려진 경우에는 샤프트(S)의 회전수를 조정하여 합치되도록 엔진(E)의 회전수를 조정하고, 그 후에 엔진 쪽(E)과 샤프트 쪽(S)을 접속하여 차량속도를 목표속도로 올리는 그러한 반복에 의한 자동 관성 주행 장치에 의한 차량.
  5. 제4항에 있어서, 목표속도에 도달한 후에는 아이들링 운전 중에 보속 전동기(52)를 작동시켜 차량속도의 저하를 극소화하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 자동 관성 주행 장치에 의한 차량 또는 선박.
  6. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서, 변속 박스 또는 엔진과 차량간의 동력 전달계에 상기 전자 클러치(10)의 역할을 담당하는 동력의 제어 능력을 가진 기능을 조합하여 구성하는 것을 특징으로 하는 자동 관성 주행 장치에 의한 차량 또는 선박.
  7. 탄력 차 효과가 큰 발전기 또는 탄력 차 등을 사용하여 관성력을 높이고, 발전기의 정격 (定格) 회전 속도보다 올려서 목표속도에 도달한 후에는 아이들링 운전으로 바꿈으로써 가벼운 부하 때의 효율을 높이는 것을 목적으로 하며, 정격 속도를 유지하기 위하여 속도 변환기를 사용하는 압축 공정을 가진 엔진이 있는 발전 설비.
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