KR20090016507A - 다중 급발진 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차에 사용하는 전자 회로 장치로써, 급발진고장과 도난 상황을 미리 감지하여 사고를 방지하게 하는 전자 회로 장치에 관한 것이다.

자동차의 각 기관과 ECU분사신호에 따른 급발진 고장을 감시하는 CPU(마이컴)로써 운전자가 의도하지 않은 상황에서 급발진에 따른 고장일 때 그 신호가 CPU에 의해 즉시 감지되어 인젝터 전원은 자동차단되고 CPU에서 연산한 인젝터 제어전원으로 엔진r.p.m.을 정속으로 유지케 하여 자동차를 브레이크 제동만으로 제어할 수 있게 된다, 주차시 운전자의 의도와 달리 타인이 시동을 걸면 수 초간 시동상태가 유지되나 CPU에 설정된 ON신호가 없으면 엔진이 정지되어 자동차 고장으로 인식하고, 절도를 포기하도록 하는 기능이 별도의 전자장치 없이 CPU에서 연산 되어 동작 된다. 또한, 급발진 고장상태에서 ECU분사신호가 다시 정상으로 되면 CPU신호는 차단되고 자동으로 원래의 엔진 상태로 복귀된다. 이와 같이 하나의 전자 회로로써 자동차의 기관을 변형하지 않고 급발진 방지장치 및 도난 방지까지 실현할 수 있게 한 것이 특징이다.

급발진, 엔진제어, ECU, 분사신호, CPU(마이컴), 인젝터, 시프트록,

Description

다중 급발진 제어장치{unexpected departure multiplex control system}

도 1은 본 발명의 구성회로도

도 2는 본 발명의 순서도 (플로차트)

도 3은 본 도면의 블록화를 표시한 회로도

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

IC1: CPU(중앙제어부) IC3: (U1A) 신호증폭

IC3: (U1B) 신호비교기 IC2: 정전압 IC

X 1: 크리스털발진기 P1∼P4: 포트카플러

SW∼SW1: 스위치 RY: 릴레이

A.B.C.: 릴레이접점A.접점B.접점C. Q1∼Q7:(TR) 트렌지스터

D1∼D7: 다이오드 C1-C8: 콘덴서

R1∼R23: 저항

: 릴레이스위치 접점회로

: 자동차ECU분사신호

연료분사용 인젝터

지금까지 개발된 급발진 방지 장치로는 독일 아우디 자동차 회사가 개발한 시프트록 장치로 브레이크를 밟고 시동을 거는 방법이 채택되고 있으나 이것은 급발진 고장일 때 엔진 출력을 브레이크 제동만으로는 제어되지 못한다는 것이 여러 급발진 사례에서 보고되고 있다.

각 실린더의 분사신호 차단방법으로 "다중 급발진 방지장치"를 제시했는데 이 기술은 ECU퍼지기능에 따라 저 역에서 엔진이 정지되는 심각한 오류가 있고, 분사신호 대역이 균일하지 않으면 급발진을 감지할 수 없어 대안이 되지못한다.

또한, 급발진 방지 장치 및 방법이라는 기술이 제시된 바 있으나 이 방법은 급발진에 의해 가속된 차 속과 엔진 회전수를 비교하여 그 결과에 따른 신호에 의해 자동차 전원을 차단하여 자동차를 멈추게 하는 방법이 있는데 이는 차 속이 감지된 뒤는 이미 가속된 상태로 일차적으로 사고 유발 상태이며 그와 동시 엔진이 멈추면 각 기관에 연결된 유압장치도 따라서 정지하여 브레이크와 핸들이 마비되어 더 큰 사고가 유발된다.

또는 급출발 제어 장치 같은 자동차 고유의 기능을 마비시키는 것이 있는가 하면 자동 변속 차량의 급발진 방지회로 등이 있는데 급발진 사고는 자동 변속기, 수동 변속기, 구별 없이 엔진의 이상 작동으로 통제 불능의 엔진 출력에 의해 일어나는 것이므로 자동 변속 차량만 국한된 것이 아니다.

본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 자동차 급발진에 관한 정보와 자동차 도난 상황을 마이컴(CPU)에 프로그래밍하여 고장 유무를 비 교 판단하도록 하였다. 먼저, 운전자의 의도와 달리 엔진 r.p.m.이 상승하는 것으로는 저속 기어에서 경사각도에 따라 비례하고 자동주행 모드일 때와 퀵 스타트 행위로써 액셀러레이터와 브레이크를 동시에 밟은 뒤 브레이크만 놓는 행위일 때 운전자 의지와는 무관하게 엔진 r.p.m.이 급상승되는 것과 고장에 의한 급발진 등의 여러 정황을 마이컴(CPU)에 프로그래밍하여 상기와 같은 모든 상황을 마이컴에서 비교 판단되게 하여 엔진 고장에 따른 급발진 일 때만 엔진 r.p.m.상승 시점에서 즉시 감지하여 자동차 인젝터 전원을 차단함과 동시에 마이컴에서 프로그램된 저속데이터에 의한 분사 신호 대비 인젝터 구동 전원을 CPU에서 대신 출력함으로써 엔진 출력은 저속상태가 되어 브레이크 제동만으로 정지시킬 수 있게 되고, 동시에 급발진 상황을 경보로 인식하게 하여 적절히 대처할 수 있도록 제어된다. 또한, 급발진고장 상태에서 ECU분사신호가 정상으로 돌아오면 원래의 정상엔진r.p.m. 상태로 자동복귀된다.

또한, CPU에 엔진 정지기능을 프로그램하여 그 신호를 스위치SW1의 ON/OFF 에 따라, 정지 또는 시동 후 수초가 지나면 시동이 꺼지도록 연산하여 도난 방지 장치로 쓸 수 있게 CPU에 설정되어 있다.

운전자의 행위가 도난 상황일 경우 마이컴은 주인이 설정한 신호를 입력시킬 때까지 수 초간 시동을 유지하고, 신호가 없으면 CPU에서 엔진을 자동으로 정지되도록 함으로써 절도 자가 자동차 고장으로 인식하고 절도를 포기하도록 한 것이다.

급발진 방지 장치를 설계함에 있어 자동차 기관의 연료와 공기 흐름을 방해하는 장치는 배제하고 전자 장치 또한 만에 하나 고장으로 기능이 정지되면 원래의 자동차 상태로 환원되게 설계하여 자동차 기관 라인 손상을 원천 봉쇄하였다.

상기와 같이 첨단의 엔진일수록 최고의 연비를 추구하기 위하여 각 기관은 최적의 조건으로 조합되어 있습니다. 따라서 자동차에 설치되어 있는 센서신호만 감지하고 부품은 설치하지 아니함으로써 엔진효율에 저항이 없는 최적의 방지장치를 제공하고 있습니다.

본 발명은 자동차의 기관을 제어하는 전자회로 장치로 자동차 도난 및 급발진 고장 상황을 감지함에 있어서 자동차에 장착된 감지센스와 ECU분사신호를 운전자의 운전상황과 비교 분석하고 그에 따른 정보를 판단하여 연계된 기관을 제어시켜 사고를 미리 방지하는 전자 회로 장치에 관한 것으로서,

급발진 고장에 따른 정보와 도난 상황을 CPU에 프로그래밍하여 운전중 자동주행모드 및 퀵스타트시 일어날 수 있는 정보와 외부동력에 의한 엔진r.p.m.상승을 각 센스 신호로 비교 판단하여 급발진 고장 시점을 감지하고, ECU분사신호에 따라 동작하는 인젝터의 동작 전원을 즉시 차단하고 마이컴(CPU)에서 설정된 정속에 필요한 인젝터 전원분할신호를 인젝터에 입력되게 하여 엔진출력을 브레이크 제동만으로 제어시킬 수 있는 상태로 엔진r.p.m.을 유지시켜준다.

또한, 자동차가 도난 상황일 때 시동을 걸면 마이컴에 부설된 스위치 신호에 따라 정지, 또는 수 초간만 시동상태가 유지되고, 신호 값을 입력하지 않으면 엔진이 정지 되도록 함으로써 절도 자가 자동차 고장으로 인식되게 하여 절도를 포기케 한 것이며 도난방지에 필요한 전자회로장치를 따로 설치하지 않고 하나의 전자 장 치만으로 고장에 의한 급발진과 자동차 도난 방지까지 실현할 수 있게 한 것이 특징이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면과 플로차트를 통해 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 구성회로도를 도시한 것으로 도면의 부호(100)는 브레이크신호와 액셀러레이터신호, 엔진r.p.m.신호를 감지하는 외부신호처리부로써 자동차 브레이크에 설치된 브레이크스위치 신호와 액셀러레이터 감지센서 신호라인과 엔진r.p.m.감지센서가 전기적으로 연결되어 있다. 운전자가 브레이크를 밟은 상태와 액셀러레이터를 밟은 상태 또는 두 페달을 동시에 밟은 상태 인가를 감지하여 연결된 R7, P1, D1, R8에서 정형 된 신호는 접속된 Q1의 구동수단으로 사용된다.

부호(200)는 마이컴을 도시한 것으로 CPU: 중앙처리장치이다. 마이컴에서는 자동차 엔진r.p.m.신호와 ECU의 인젝터 분사신호가 기 설정된 신호인가 그 외 신호인가를 비교 분석하고 그 결과에 따라 제어될 수 있도록 마이컴에 프로그래밍하였다.

부호(300)는 전원 분할부로써 자동차 ECU분사신호가 분할되어 출력되지 않고 쇼트 되어 무한정으로 인젝터가 열린 상황이거나 이상발진일 때 인젝터 구동 전원은 CPU신호에 따라 차단되고 마이컴에서 미리 설정된 신호를 전원 분할부에서 인젝터 분할 전원으로 증폭하여 연료 분사를 제어시키는 인젝터 전원으로 사용된다.

부호(400)는 엔진시동 후 연산 된 타임을 CPU에서 출력 받아 타이머를 형성하고 포트카플러P4의 ON/OFF에 따라 급발진 방지장치를 계속 구동되게 할 것인가 타임을 설정한 동안만 구동되게 할 것인가 는 P4의 신호로 결정되고 그 신호는 전 기적으로 접속된 Q1의 바이어스 전압을 차단시켜 설정된 타임까지만 구동되는 수단으로 사용된다. 도난방지기능은 SW1의 ON으로 포트카플러P3이 구동되고 라인에 연결된 TR Q4, Q5, 의 ON/OFF 에 따라 릴레이RY 가 ON되어 RY의 접점 C는 접점B에서 접점A로 전환된다, 따라서 접점B에서 접점C로 흐르는 인젝터 전원이 단락되므로 엔진은 정지한다. 이와 같이 SW1의 ON/OFF에 따라 엔진을 제어할 수 있는 것이다.

부호(300)는 마이컴에서 정형 된 분사 주파수를 SW2에서 배기량에 따라 연산된 정속 주행 신호는 R22, Q6, Q7, 로서 전력 증폭하고 그 신호는 급발진 고장일 때 인젝터 제어 전원으로 공급된다.

상세 설명하면 CPU: IC1에서 연산 된 분사 주파수를 SW2에서 엔진배기량에 따른 정속주행신호가 선택되고 그 신호는 라인에 접속된 R21, Q6, Q7, 에의해 엔진3000r.p.m.에 준하는 분사신호대비 인젝터 구동분할 전원으로 증폭되어 접속된 릴레이 접점A, 에 입력되고 그 신호는 인젝터 제어전원으로 사용된다. 이와 같이 CPU에서 정형 된 신호는 인젝터 분사 전원으로서 대기하고 있다.

이때 브레이크를 밟은 상태에서 급발진 고장으로 ECU분사신호가 급상승하면 신호를 감지한 CPU IC1의 8번 핀은 (-)신호를 출력하고 그 신호는 라인에 접속된 TR Q1의 에미터에 입력된다 따라서 브레이크제동 스위치신호로 Q1이 ON되면 에미터의(-)신호는 컬렉터로 출력되고 그 신호는 포토카플러P2, 케소드에 입력되어 연결된 P2는 ON 된다.

이때 운전자가 액셀러레이터를 밟은 상태이면 브레이크 감지센스와 병렬 연결된 액셀러레이터 감지센스 (+)신호는 라인에 접속된 포토카플러 에노드에 신호입 력되어 P1은 ON된다, P1 컬렉터의 (-)출력신호에 접속된 Q1의 베이스는 바이어스 전압이 OFF되어 Q1의 브레이크 (+)신호는 차단된다.

이와 같이 구성하여 엔진r.p.m.감지센스는 신호라인 C1, R1, 에 연결된 IC3의 1/2 U1A에서 1+R4/R3으로 신호증폭되고 그 신호는 비교기IC3의 1/2 U1B에서 R6/R5으로 비교되어 펄스신호는 구형 파로 변환된다. 그 신호는 CPU IC1 6번 핀 게이트에 엔진r.p.m.신호로써 입력되고. 입력된 r.p.m.신호가 3000r.p.m. 이상이면 CPU는 급발진상태로 인식하여 IC1 8번 핀으로 (-)신호를 출력하게 되고 그 신호는 라인에 연결된 Q1 에미터에 입력된다. 이때 액셀러레이터를 밟지않은 상태에서 엔진r.p.m.신호가 3000r.p.m. 이상의 급발진상태이면 운전자는 브레이크 페달을 밟게 되고 그 즉시 브레이크의 (+)신호는 라인에 연결된 D1, R8, 에 의해 TR Q1베이스 바이어스 전압으로 입력되어 Q1은 ON되고. 상기ON신호는 접속된 포트카플러 P2 을 구동시키고, 그 신호라인에 접속된 R15, Q2, Q3, 은ON된다. 상기 Q3의 컬렉터신호는 접속된 라인의 D6에 의해 접점전환 릴레이RY에 구동 전원으로 입력된다. 따라서 릴레이 B접점의 (+)전원과, 인젝터 입력전원라인의 릴레이C접점은 분리되고 CPU에서 연산된 인젝터 제어 전원이 Q7에서 전력증폭되고, RY접점 A로 입력되어 릴레이ON 일 때 접점C 와 접속된다. 따라서 급발진 상태의 엔진은 CPU연산 신호에 따른 인젝터 제어 전원으로 저속r.p.m.을유지하게 되고, 고장상태가 완화되어 ECU분사신호가 정상이 되면, 다시 CPU는 8번 핀 신호를 OFF시켜 분사신호는 닫히고 라인에 연결된 릴레이RY, 의 접점은 리턴 되므로 원래의 ECU 분사신호 통제로 환원된다.

또한, 운전자가 주차상태에서 도난 방지 스위치 SW1를 ON해두면 시동 후 CPU 는 r.p.m.감지센스 신호에 따라 시간을 연산하고 수초 후 IC1의 2번 핀은 (-)전위를 출력하여 연결된 R16, D2, 에의해 라인의 포트카플러P3은 ON되고, 그 신호는 접속된Q6, 베이스전압을 접지시켜 Q6, Q7은 OFF된다. 상기P3신호는 접속된R17, Q4, Q5, 로 전류증폭되고 그 신호는 D6, 에서 릴레이RY, 구동신호로 입력된다. 따라서 릴레이RY는 ON되고, 릴레이 접점C와 접점B는 개방되어 인젝터 전원이 차단되므로 도난 방지 SW1의 ON/OFF에 따라 엔진을 제어시킬 수 있다. 이와 같이 별도의 설비 없이 도난 방지 장치가 가능한 것이다.

이상과 같이 구성된 것을 도 2 플로차트에 의해 더 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 입력부에 엔진r.p.m.신호와 액셀러레이터신호와 브레이크신호가 입력되면 신호처리부(100)에서 신호가 정형 되어 CPU(200)의 마이컴에 전달된다. 마이컴은 입력된 신호가 운행조건에 대비하여 정속주행 상태인가, 급발진 고장인가, 도난 방지설정 상태인가 또는 그 밖의 분사신호인가를 데이터와 비교 분석하고, 도난 방지 설정신호면 카운트를 시작하고 입력된 시간 내 해제신호를 입력하지 않으면 엔진은 CPU 신호에 의해 자동 정지되고, 해제신호가 입력된 상황이면 시동은 계속 유지되어 급발진 감시 상태가 된다. 이것은 타이머부(400)에 의해 계속 급발진 방지 장치 감시 상태인가 급발진 방지 장치 타임설정인가에 따라 타임설정이면 설정시간 동안만 급발진 방지 장치가 동작 되도록 한 것으로서, 시동 초기에 주로 급발진이 일어나기 때문이다. 이와 같이 ECU분사신호가 3000r.p.m.이상에 준하는 인젝터 분사신호가 포착되면 CPU는 운전자가 액셀러레이터를 밟는 조건인가, 브레이크를 밟은 상태인가 또는 액셀러레이터와 브레이크를 동시에 밟은 상태인가, 급경사 지에서 저속 기어 변속으로 인한 외부 동력 전달 상태인가를 마이컴의 데이터와 비교 분석하고 액셀러레이터를 밟지않고, 브레이크를 밟은 조건에서 3000r.p.m.이상에 준하는 신호가 포착되면 즉시 자동차 인젝터 전원을 마이컴에서 설정된 정속 주행에 준하는 인젝터 제어전원 모드로 대비하게 된다. 이때 ECU의 분사신호가 이상 발진으로 수 배의 신호가 출력되거나 분사신호가 (-)전위로 멈춰 버리면 인젝터는 완전히 열린 상태로 연료를 무한정 공급하게 되고, 이를 감지한 CPU신호는 정속엔진에 준하는 분사신호에 비례한 전원분할 신호를 인젝터 제어전원으로 입력되게 하여 인젝터의 분사를 제어시킨다.

현재는 지금까지 개발된 것 중에서 독일의 아우디 자동차 회사에서 개발한 시프트록 장치를 내수용 차량은 물론이고 해외 수출용 차량에도 장착하여 사용하고 있다. 이것은 브레이크를 밟은 상태에서 시동을 걸 수 있게 한 방법으로만 되어 있어 급발진이 일어나면 브레이크 제동만으로 돌진하는 자동차를 멈출 수 없다는 것이 지금까지의 급발진 사례에서 많이 보고되고 있다.

시프트록 장치를 대체할 수 있는 대안인 "다중 급발진 제어장치"는 시프트록 장치와 동등한 숫자의 배선으로만 이루어져 있으며, 급발진 고장일 때 브레이크로 제동이 가능하고 급발진이 완화되면 원래의 자동차 기능으로 자동전환된다. 또한, 별도의 추가 부속 없이도 도난방지 기능까지 할 수 있어 국내는 물론 수출입 자동차에 크게 기여할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 브레이크신호와, 액셀러레이터신호, 엔진r.p.m.신호를 감지하는 외부신호처리부(100)과, 외부신호와 ECU분사신호를 비교분석하는 CPU중앙처리부(200)과, ECU분사신호 주파수가 이상발진에 의한 급발진고장일 때 ECU에 따른 연료분사 인젝터의 전원을 차단하고 CPU에서 연산 된 인젝터 분할전압을 인젝터 제어전원으로 입력되게 하는 CPU에 의한 전원분할부(300)과, 일정시간을 연산하는 타이머부(400), 으로 구성되는 다중 급발진 제어장치에 있어서.

   상기 브레이크신호와, 액셀러레이터신호와, 엔진r.p.m.신호를 감지하는 외부신호처리부(100), 에서 정형 된 신호는 CPU중앙처리부(200), 에서 데이터에 의해 분석되고, 분석된 신호가 이상발진에 의한 급발진고장 신호로 분석되면 CPU는 인젝터의 전원을 차단하고, 전원분할부(300), 에서 정속r.p.m.으로 설정해 둔 CPU에 의한 인젝터 제어전원으로 전환시켜 엔진r.p.m.을 정속유지케 하여 브레이크 제동만으로 자동차를 정지시킬 수 있도록 하고, 급발진 고장상태에서 ECU분사신호가 정상이 되면, CPU신호에 의해 원래의 엔진 상태로 자동복귀되게 하는 것과, 일정시간을 연산하는 타이머부(400), 으로 급발진 제어장치를 계속 또는 설정된 시간 동안만 동작할 수 있도록 하고. 도난방지 스위치 신호에 따라 엔진정지 또는 수초 후 정지되도록 하는 것, 이와 같은 것을 특징으로 하는 다중 급발진 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 브레이크감지센서 신호와 엔진r.p.m.감지센서 신호를 CPU에 서 ECU분사신호와 비교분석하여 이상발진에 의한 급발진고장 신호로 분석되면 CPU는 인젝터의 전원을 차단하고, CPU에서 연산 된 인젝터 분할전압을 인젝터 제어전원으로 입력되게 하여, 급발진고장 일 때 브레이크 제동만으로 자동차를 정지시킬 수 있도록 하는 것, 이와 같은 것을 특징으로 하는 다중 급발진 제어장치.

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