KR20080007526A - 차량 엔진의 작동 방법 - Google Patents

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오토 슈테판
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

차량 엔진의 작동을 위한 방법으로, 차량은 클러치 및 운전자에 의해 작동 가능한 클러치 페달을 갖는 변속기를 포함한다. 클러치의 출력부에 전달된 모멘트(mk)가 검출된다. 모멘트(mk)는 임계값(S)과 비교되고, 모멘트(mk)가 임계값(S)에 도달할 때 발진 조절기가 실행된다.
클러치, 클러치 페달, 변속기, 발진 조절기, 모멘트, 임계값

Description

차량 엔진의 작동 방법{METHOD FOR OPERATING AN INTERAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 차량 엔진의 작동 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상응하는 컴퓨터 프로그램 및 상응하는 제어 장치에 관한 것이다.
DE 101 41 003 A1호에 공지된 이른바 발진 조절기는 발진시 차량 운전자를 지원하기 위해 제공된다. 이러한 형태의 발진 조절기의 실행을 위해서는 차량이 발진 상태에 있다는 것이 확실히 인식되어야만 한다. 이러한 점은 공지된 발진 조절기의 경우 특히 차량의 가속 페달이 감시됨으로써 이루어진다. 차량이 정지 상태에 있고 운전자에 의해 가속 페달이 작동되면 이로부터 운전자의 발진 희망이 추론된다. 그 경우에 발진 조절기는 차량의 발진시 운전자를 지원한다. 이러한 방식으로, 발진시 엔진이 "멎거나" 또는 정지되는 것이 방지된다.
종종 운전자는 차량을 가속 페달을 사용하지 않고 움직이려 한다. 예컨대 느리게 가다 서다 하는 교통 상황에서 이를 원할 수 있다. 그러나 이러한 경우 운전자는 가속 페달을 "밟지" 않고 단지 "클러치를 슬립" 시키는 경우, 공지된 발진 조절기는 이를 운전자의 발진 희망으로서 인식하지 않는다. 따라서 발진 조절기는 실행되지 않으며, 이는 운전자에 의해 "슬립된 클러치"로 인해 엔진이 "멎으며" 시동이 꺼지는 위험과 연관된다.
본 발명의 목적은, 엔진의 멎음을 가능한 방지하는 차량 엔진의 작동을 위한 방법을 달성하는 것이다.
본 발명의 상기 목적은 청구항 제1항에 의해 달성된다. 또한 상기 목적은 상응하는 컴퓨터 프로그램 및 상응하는 제어 장치에 의해서도 달성된다.
본 발명에 따른 차량 엔진의 작동을 위한 방법에서 차량은 클러치 및 운전자에 의해 작동 가능한 클러치 페달을 갖는 변속기를 포함한다. 본 발명에 따르면, 클러치 출력부에 전달된 모멘트가 검출되는데, 상기 모멘트는 임계값과 비교되고 모멘트가 임계값에 도달하면 발진 조절기가 실행된다.
검출된 모멘트 및 사전 설정된 임계값의 이용으로, 운전자에 의해 가속 페달이 작동되지 않는 경우 운전자가 희망하는 발진이 인식된다. 운전자가 "가속" 없이 단지 "클러치 슬립"만 시킬 경우에 상기 발진 상황은 본 발명에 의해 발진 조절기에 의해 지원된다. 따라서 엔진의 멎음은 이 상황에서 방지된다.
본 발명의 다른 특징, 이용 가능성 및 장점은 이하 본 발명의 도면에 도시된 실시예의 설명에서 알 수 있다. 또한 설명 또는 도시된 모든 특징은 그 자체로 또는 발명 대상의 임의의 조합으로, 청구항 개요 또는 그 인용 관계와 별개로 그리고 설명 또는 도면의 형식 또는 그 도시와 별개로 형성된다.
본 발명에 따르면, 검출된 모멘트 및 사전 설정된 임계값을 이용하여, 운전자에 의해 가속 장치가 작동되지 않는 경우 운전자가 희망하는 발진이 인식되므로, 엔진의 멎음이 방지된다.
도1은 전진 방향으로 해당하는 화살표로 표시된 속도(v)로 이동할 수 있는 차량(10)이 도시된다. 차량(10)은 도시되지 않은 축을 회전수(n)로 작동시키는 엔진(11)을 포함한다. 차량(10)은 엔진(11)의 축과 연결되어 있는 클러치(12)를 포함한다. 또한 차량(10)은 한편으로는 클러치(12)와 다른 한편으로는 예컨대 차량(10)의 전방의 구동 휠(13)과 연결되어 있는 도시되지 않은 변속기를 갖추고 있다. 변속기는 운전자에 의해 수동으로 작동되는, 이른바 핸드-변속기다.
클러치(12)는 차량(10)의 운전자에 의해 작동될 수 있는 클러치 페달(14)을 갖추고 있다. 클러치(12)는 클러치 페달(14)의 작동 없이 클러치(12)와 연결된 상태에 있다. 운전자에 의해 클러치 페달(14)이 힘껏 밟히면 클러치(12)는 연결 해제된 상태로 바뀌게 된다. 클러치(12)의 연결된 상태에서 엔진(11)은 힘 결합 식으로 변속기와 연결되고 엔진(11)의 클러치(12)로부터 생성된 모멘트는 변속기에 계속 전달된다. 클러치(12)의 연결 해제된 상태에서 모멘트는 변속기에 전달되지 않는다. 클러치(12)의 연결 해제된 상태와 연결된 상태 사이에는 "슬립 상태 클러치"로서 표시되는 클러치 페달(14)의 영역이 있다. 클러치 페달(14)의 이 영역은 운전자에 의해 통상 차량(10)의 발진을 위해 사용된다.
차량(10)은 운전자가 주행 요구를 부여할 수 있는 도시되지 않은 가속 페달을 포함한다. 이는 주로 "가속"으로 표시된다.
또한 차량(10)은 엔진(11)의 작동을 위한 제어 장치(17)를 포함한다. 특히 상기 제어 장치(17)는 엔진(11)의 작동 변수의 제어 및/또는 조정을 위해 제공된다. 제어 장치(17)는 아날로그식 전기 회로로 형성될 수 있거나 또는 디지털 컴퓨터에 의해 구현될 수 있다. 두 번째 경우 컴퓨터상에서 실행되는 컴퓨터 프로그램이 존재하고, 이는 엔진(11)의 조절 및/또는 조정을 실행하는데 적합하다. 컴퓨터 프로그램은 임의의 전기적 또는 자성적 또는 광학적 메모리에 저장될 수 있고 개별적으로 교환이 가능하다.
이하 도2를 참조로 엔진(11)의 작동을 위한 방법이 설명된다. 이 방법은 자동 발진 도움 등으로서 표시되고 이는 운전자가 차량(10)의 발진을 용이하게 하는데 사용된다. 상기 방법은 또한 도1을 참조로 설명된 차량(10), 특히 클러치(12) 및 그에 속하는 클러치 페달(14)을 갖는 핸드-변속기에 제공된다. 바람직하게 상기 방법은 휘발유-엔진에서 사용될 수 있다.
도2에는 시간(t)에 대한 복수의 신호 그래프가 도시되어 있다.
가장 위쪽의 제1 그래프는 차량(10)의 속도(v)를 도시한다. 차량(10)은 초기에 약 5km/h의 속도로 가속하기 위해 정지 상태에 있다.
제2 그래프는 엔진(11)의 회전수(n)를 도시한다. 엔진(11)은 초기에 일시적으로 작은 회전수로 감소하기 위해 약 700 rpm의 공회전-회전수로 작동된다.
제3 그래프는 시간(t)에 대한 클러치 페달(14)의 실제 위치(sk)를 도시한다. 이는 실제 위치(sk)가 단지 설명의 목적으로 도시되어 있으나, 설명된 방법에서는 측정되거나 또는 다른 방법으로 사용되지 않음을 가리킨다. 초기에 클러치 페달이 힘껏 밟히고 따라서 클러치(12)가 연결 해제된 상태이다. 그 다음 운전자는 결과적으로 클러치(12)를 연결된 상태로 바꾸기 위해 클러치 페달을 "슬립"시킨다.
제4 그래프는 클러치 페달(14)에 할당된 센서를 이용하여 측정되는 이중의 클러치 신호(Bk)를 도시한다. 클러치 신호(Bk)는 운전자가 클러치 페달(14)을 전혀 작동시키지 않거나 또는 단지 10% 정도만 페달을 밟는 한 "0"이다. 그러나 운전자에 의해 클러치 페달(14)이 약 10% 이상 밟히면 클러치 신호(Bk)는 "1"이다. 센서는 클러치 신호(Bk)를 직접 생성하도록 형성될 수 있다. 대안으로, 그 출력 신호로부터 간접적으로 클러치 신호(Bk)가 유도되는 전위 차계가 예컨대 센서로서 제공될 수 있다.
제5 그래프는 이중의 릴리즈 신호(Bf)를 도시한다. 상기 릴리즈 신호(Bf)의 생성은 이하 계속 언급된다. 릴리즈 신호(Bf)가 "1"이면 발진 조절기가 실행되고, 이는 마찬가지로 이하 계속 언급된다. 릴리즈 신호(Bf)가 "0"이면 발진 조절기는 실행되지 않는다.
가장 아래쪽의 제6 그래프는 클러치(12)의 출력부에 존재하는 모멘트(mk)를 도시한다. 모멘트(mk)는, 클러치(12)가 연결 해제된 상태인지 또는 연결된 상태인 지 또는 어느 정도로 클러치(12)를 "슬립" 시키는지에 따른다. 초기에 모멘트(mk)는 거의 제로에 가깝다. 이는 클러치(12)가 연결 해제된 상태에 해당한다. 그 다음 모멘트(mk)는 클러치(12)의 연결된 상태에 상응하는 일정하게 유지되는 모멘트(mk)로 상승한다.
모멘트(mk)가 엔진(11)의 작동 변수에 따라 검출되는 것도 가능하다. 예컨대 모멘트(mk)는 목표 변수를 기초로 모델화될 수 있으며, 목표 변수는 예컨대 연료량 또는 점화 시점과 관련될 수 있다. 이러한 경우, 해당 액츄에이터에 가능한 가깝게 존재하는, 예컨대 인접한 연료 분사 밸브에 영향을 미치는 목표 변수 일 때 바람직하다. 따라서 이러한 형태의 목표 변수로부터, 예컨대 엔진 내부 마찰 또는 충전 손실과 같은 구동 트레인을 따른 모멘트 손실이 검출될 수 있다. 또한 엔진(11)의 측정 또는 그 밖의 작동 변수를 근거하여 검출될 수 있는, 이른바 동역학적 엔진 관성 모멘트가 검출될 수 있다.
예컨대 동역학적 엔진 관성 모멘트는 이하와 같이 검출될 수 있다.
엔진 관성 모멘트 = J * pi/30 * dn/dt, 여기서
J = 엔진(11)의 관성 모멘트,
dn/dt = 엔진(11)의 실제 회전수 구배를 의미한다.
엔진(11)의 관성 모멘트는 일정한 것으로 간주 될 수 있고 실제 회전수 구배는 엔진(11)의 마지막 작동 행정으로부터 검출될 수 있고 경우에 따라서는 평활화될 수 있다.
엔진(11)의 작동을 위한 방법은 클러치(12)의 연결 해제된 상태로부터 도출 된다. 이는 도2의 영역A의 경우다. 차량(10)의 속도(v)는 거의 제로에 가깝고 엔진의 회전수(n)는 거의 공회전에 해당한다. 가속 페달은 운전자에 의해 작동되지 않는다. 그러나 클러치 페달(14)은 운전자에 의해 페달이 완전히 밟히게 되는데, 이는 도시된 위치(sk)에 해당한다. 클러치 신호(Bk)는 "1"이며, 릴리즈 신호(Bf)는 "0"이며, 클러치(12)로부터 출력부에 존재하는 모멘트(mk)는 제로이다. 영역A에서는 클러치(12)로부터 모멘트(mk)가 전달되지 않고 발진 조절기가 실행되지 않는다.
도2의 영역B의 시작 부분에서 운전자는 클러치 페달(14)로부터 천천히 발을 떼기 시작한다. 운전자는 클러치(12)를 "슬립" 시킨다. 이때 운전자가 동시에 가속 페달을 작동하지 않는 것이 중요하다. 운전자는 단지 클러치(12)를 슬립 시키나, 동시에 가속은 하지 않는다. 또한 이로부터 변속기의 변속 단이 삽입되는 것이 도출된다.
슬립하는 클러치(12)는 모멘트(mk)가 제로에서부터 계속해서 천천히 상승하는 결과를 갖는다. 이 상승하는 모멘트(mk)는 차량(10)의 속도(v)가 제로로부터 천천히 상승하는 결과를 갖는다. 또한 슬립하는 클러치(12) 및 작동하지 않는 가속 페달은 엔진(11)의 회전수(n)가 감소하는 결과를 갖는다. 감소하는 회전수(n)는 엔진(11)의 회전수(n)를 공회전-회전수로 조절하도록 제공된 공회전 조절기를 간섭하는 결과를 갖는다
이러한 형태의 공회전 조절기는, 회전수(n)를 희망하는 공회전-회전수로 조절하기 위해, 예컨대 연료량 또는 점화 시점과 같은 조정 변수에 영향을 주는 출력 신호(10)를 엔진(11) 및 차량(10)의 작동 변수에 따라 생성할 수 있다. 이러한 형태의 공회전 제어 장치의 간섭 가능성은 통상적으로 단지 미미한 회전수 편차에 대해 설계되어 있어 오히려 작기 때문에, 슬립하는 클러치(12)에 의해 형성된 바와 같은, 엔진(11) 회전수(n)의 감소는 도2에서 도시되는 바와 같이 공회전 조절기에 의해 보상되지 않거나 또는 단지 적은 범위에서 보상될 수 있다. 따라서 슬립하는 클러치(12)가 엔진(11) 회전수(n)의 강한 감소를 야기하여 엔진(11)이 결국 멎는 것이 우려될 수 있다.
도2의 가장 아래쪽 제6 그래프는 모멘트(mk)에 대한 임계값(S)을 도시하고 있다. 모멘트(mk)가 이 임계값(S)에 상응하는 즉시 또는 모멘트(mk)가 작은 값으로부터 큰 값으로 임계값(sk)을 초과할 때, 릴리즈 신호(Bf)는 "0"에서 "1"로 설정된다. 따라서 이는 이미 언급한 발진 조절기가 실행되는 것과 같은 의미이다. 이러한 경우 발진 조절기의 실행을 위한 조건은 차량(10)이 이미 주행 상태에 있지 않아야 하는 점이다. 이는 예컨대 클러치 신호(Bk) 및/또는 속도(v)에 따라 검출될 수 있다. 따라서 사실상 차량(10)의 속도(v)가 제로일 때 그리고/또는 클러치(12)가 사실상 연결 해제된 상태에 있을 때에만, 발진 조절기가 실행되는 것이 가능하다. 발진 조절기는 언급된 공회전 조절기와 유사하게 형성될 수 있다. 또한 발진 조절기는, 엔진(11)의 회전수(n)를 적어도 공회전-회전수에 상응하는 값으로 조절하도록 제공된다. 발진 조절기는 공회전 조절기에 추가로 제공된다. 그러나 공회전 조절기와 비교하여 발진 조절기의 간섭 가능성이 더 많기 때문에 엔진(11) 회전수(n)의 감소는 슬립하는 클러치(12)에 의해 형성되는 것과 같이, 그리 고 도2에서 도시하는 바와 같이 발진 조절기에 의해 보상될 수 있다. 따라서 우려되는 엔진(11)의 멎음은 발진 조절기에 의해 전반적으로 방지된다. 이는 도2에서 도시되며, 릴리즈 신호(Bf)가 설정되고 발진 조절기가 실행된 후에 회전수(n)는 우선 더 이상 감소하지 않고 따라서 공회전-회전수로 다시 증가한다.
동시에 엔진(11) 회전수(n)의 증가는 차량(10)의 가속과 이에 따라 증가하는 속도(v)를 결과로 갖는다.
거의 동시에 운전자는 클러치 페달(14)에서 계속해서 발을 뗀다. 이는 도2에서 위치(sk) 진행의 결과로 나타난다. 모멘트(mk)의 증가는 도2에서 도시하는 바와 같은 결과를 갖는다. 계속되는 모멘트(mk)의 증가 및 작동하지 않는 가속 페달로 인해 이와 관계된 엔진(11)의 회전수(n)의 감소는 언급된 바와 같이 발진 조절기에 의해 보상받는다. 따라서 차량(10)의 속도(v)는 계속해서 상승한다.
영역(B)의 마지막 부분에서 클러치 페달(14)의 위치(sk)는 클러치 신호(Bk)가 "1"에서 "0"으로 전환되는 값과 같은 값이다. 클러치 페달(14)은 이 위치에서 전체 페달 거리의 약 10% 정도만 밟혀있다. 따라서 클러치(12)는 궁극적으로 연결된 상태에 도달한다. 이는 도2의 영역(C)에 도시되어 있다. 이곳에서 차량(10)의 일정한 속도(v)로 안내하는 일정한 모멘트(mk)가 전달된다. 엔진(11)의 회전수(n)는 공회전 조절기에 의해 공회전-회전수로 유지된다.
릴리즈 신호(Bf)는 예컨대 클러치 신호(Bk)가 "1"에서 "0"으로 설정될 때 다시 리셋될 수 있다.
발진 조절기 및 공회전 조절기는 아날로그식 전기 회로로서 또는 컴퓨터 프 로그램으로서 제어 장치(17)에서 구현될 수 있다.
따라서 운전자는 모든 발진 과정을 "슬립하는 클러치"의 이용 만으로, 즉 가속 페달로 "가속" 없이 발진 과정을 수행한다. 그러나 설명된 방법은 운전자가 가속 페달을 작동하는 경우에도 사용될 수 있다. 또한 상기 방법은 단지 전진 방향의 발진 과정에서뿐만 아니라, 차량(10)의 후진 방향에서도 이용가능하다.
도1은 엔진을 갖는 차량 및 엔진의 작동을 위한 본 발명에 따른 제어 장치 실시예의 개략도.
도2는 도1의 엔진의 작동을 위한 본 발명에 따른 방법의 실시예에 상응하는 신호 진행을 갖는 그래프의 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 차량
11 : 엔진
12 : 클러치
13 : 구동 휠
14 : 클러치 페달
17 : 제어 장치
v : 속도
sk : 실제 위치
Bk : 클러치 신호
Bf : 릴리즈 신호
mk : 모멘트

Claims (12)

  1. 클러치(12) 및 운전자에 의해 작동 가능한 클러치 페달(14)을 갖는 변속기를 포함하는 차량(10) 엔진(11)의 작동 방법에 있어서,
    클러치(12)의 출력부에 전달된 모멘트(mk)가 검출되고, 모멘트(mk)가 임계값(S)과 비교되고, 모멘트(mk)가 임계값(S)에 도달할 때 발진 조절기가 실행되는 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 모멘트(mk)가 작은 값으로부터 큰 값으로의 임계값(S)을 초과할 경우에만 발진 조절기가 실행되는 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 작동 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 차량(10)의 속도가 검출되는 경우, 차량(10)의 속도가 사실상 제로일 경우에만 발진 조절기가 실행되는 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 작동 방법.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 클러치 페달(14)의 위치(sk)에 따르는 클러치 신호(Bk)가 검출되고 클러치(12)의 연결된 상태와 연결 해제된 상태 사이의 클러치(12)가 사실상 연결 해제된 상태에 있을 때에만 발진 조절기가 실행되는 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 작동 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 모멘트(mk)가 엔진(11)의 작동 변수에 따라 검출되는 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 작동 방법.
  6. 제5항에 있어서, 모멘트(mk)가 목표 변수, 특히 연료량 또는 점화 시점에 대한 목표 변수를 기초로 하여 모델화되는 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 작동 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 모멘트(mk)의 검출시에 차량(10)의 구동 트레인을 따른 모멘트 손실 및/또는 엔진(11)의 동역학적 엔진 관성 모멘트가 고려되는 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 작동 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 슬립하는 클러치로 인한 엔진(11) 회전수(n)의 감소가 발진 조절기에 의해 반작용 되는 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 작동 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 발진 조절기를 실행시키거나 또는 실행시키지 않는 릴리즈 신호(Bf)가 생성되는 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 작동 방법.
  10. 차량(10) 엔진(11)의 제어 장치(17)용 컴퓨터 프로그램에 있어서,
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법의 실행을 위해 프로그래밍 된 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  11. 제10항에 있어서, 메모리에 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  12. 차량(10)의 엔진(11)용 제어 장치(17)에 있어서,
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법의 실행을 위해 배열되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
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