KR20110131773A - 엔진 쓰로틀 연동 방식 차량의 연료 컷 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

엔진 쓰로틀 연동 방식 차량에서 연료 컷 오프 시 엔진 저항을 최소로 줄일 수 있는 엔진 쓰로틀 연동 방식 차량의 연료 컷 제어 장치 및 방법이 개시되어 있다. 이러한 본 발명은, 연료 분사를 통해 회전 동력을 발생하여 차륜으로 전달하는 엔진; 엑셀레이터 패달의 밟은 정도에 따라 열림 제어되어 흡입 공기량을 조절하는 쓰로틀 밸브; 연료 컷 신호 수신 시 감속 직결하는 댐퍼 클러치; 브레이크 스위치; 변속 스위치; 및 연료 컷 신호, 댐퍼 클러치의 감속 직결 신호, 엔진의 연료 공급 신호, 브레이크 스위칭 신호, 및 변속 스위칭 신호를 근거하여 연료 컥 신호 수신 시 엔진의 펌핑 로스를 줄이기 위한 연료 컷 제어 조건을 만족하는 경우 상기 쓰로틀 밸브를 미리 정해진 목표치로 열림 제어하는 엔진 제어 유닛을 포함한다.

Description

엔진 쓰로틀 연동 방식 차량의 연료 컷 제어 장치 및 방법{ APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING FUEL-CUT}

본 발명은 엔진 쓰로틀 연동 방식 차량의 연료 컷 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료 컷 신호 수신 시 엔진의 펌핑 로스를 최소로 줄일 수 있도록 한 장치 및 방법에 관한 것이다.

기존의 엔진의 토크 감소량을 제어하는 방식은 브레이크 연동방식과 엔진 스로틀 연동방식이 있다. 여기서, 엔진 스로틀 연동 방식(ETC : Electronic Throttle Control)의 경우, 전자 제어 장치(ECU)가 가속 페달의 조작에 따라 엔진으로 유입되는 흡입 공기량을 조절하는 스로틀 밸브의 개폐각을 제어하여 각 차륜의 슬립을 제어한다.

엔진에서 연료에 의해 생성된 에너지는 열손실, 펌핑 로스, 연료 효율, 타이어 마찰 에 의해 차륜을 구동하는 것 이외에 손실된다. 이러한 에너지 손실 중 엔진의 연료 컷 상태일 때 펌핑 로스(Punping Loss)는 엔진의 부하로서 작용한다.

연소실로 흡입되는 공기는 에어클리너, 쓰로틀 밸브 및 흡기 다기관 등 흡기계통의 구성품을 거쳐서 유입되기 때문에 많은 저항을 받는데 그 중 쓰로틀밸브의 열림량이 적으면 적을수록 진공도가 커져 공기가 흡입될 때의 저항은 증가하게 된다. 이대 공기흡입 저항이 증가하면 저항력을 이기고 피스톤이 움직이기 위해서는 큰 힘을 필요로 한다. 즉 엔진 동력이 저항력을 이기는 데 사용되는 만큼 엔진 출력이 손실되게 된다. 이러한 엔진출력 손실을 일으키는 현상을 펌핑 로스라고 한다.

일 예로, 이론 공연비(14.7:1)로 제어하는 일반 엔진에서 일정마력의 엔진출력을 얻기 위해서 쓰로틀 밸브를 20% 열어야 하고 또한 이때 피스톤이 하강하는데 10 이라는 힘이 든다고 한다면, 가솔린 직접 분사 엔진은 공연비를 초희박(40:1)으로 제어하기 때문에 일반 엔진에 비하여 훨씬 많은 공기가 필요하며, 일반 엔진과 동일한 출력을 얻기 위해서는 쓰로틀 밸브를 일반 엔진에 비해 더 열어야 한다.

쓰로틀 밸브를 많이 열게 되면 쓰로틀 밸브를 통하여 흡입되는 공기의 저항은 감소하게 되고, 피스톤이 하강하는데 드는 힘은 일반 엔진에 비해 대폭 감소된다. 따라서 저속 부분부하 영역에서 가솔린 직접분사 엔진은 초희박 연소로 일반 엔진의 펌핑로스를 줄여 연비 저감을 실현하였다.

또한, 상기 ETC 방식의 차량에서 엔진의 펌핑 로스를 줄이기 위해, 엔진의 연료 컷 오프 조건이 만족하게 되면, 연료 분사가 정지되고 이때 전자 제어 장치(ECU)는 쓰로틀 밸브를 기 설정된 아이들 상태 목표치로 열림 제어한다.

이때 전자 제어 장치(ECU)는 엔진 회전 속도가 일정치 이하로 떨어지면 엔진 회전 속도를 유지하기 위해 다시 연료 분사를 실행하여야 하므로 댐퍼 클러치를 직결하여 차속과 엔진 회전 속도를 동기시키는 방법으로 연료 컷 행정 시간을 증가하였다. 즉, 댐퍼 클러치에 의해 직결된 엔진은 자동차의 관성 주행 중 저항이 발생하고, 차속이 감속되므로, 차속과 엔진 회전 속도가 동기된다.

이러한 엔진의 펌핑 로스를 줄이기 위해 마찰 계수를 최소로 줄이는 방법과 가변 밸브 타이밍을 이용하는 방법 등 다양한 방법이 제공되고 있다.

그러나, 이러한 펌핑 로스를 줄이기 위한 방법을 구현하는 프로그램은 복잡한 구조를 가지므로 제조 원가가 증가될 뿐만 아니라 이러한 프로그램 로직에 대한 진단을 실행하여야 하는 문제점이 있었다. 따라서, 간단하게 연료 컷 행정 시 발생되는 핌핑 로스를 최소로 줄여 연비를 향상시킬 수 있는 별도의 로직이 필요로 하였다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 엔진 쓰로틀 연동 방식 차량에 있어, 연료 컷 행정 시 쓰로틀 밸브를 목표치로 열림 제어함으로써, 연료 컷 행정 시 발생하는 엔진 저항을 줄여 펌핑 로스를 줄일 수 있고, 댐퍼 클러치의 감속 직결 시 차량 속도의 감소량을 줄일 수 있어 연비를 향상시킬 수 있는 엔진 쓰로틀 연동 방식 차량의 연료 컷 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 엔진 쓰로틀 연동 방식 차량의 연료 컷 제어 장치는,

연료 분사를 통해 회전 동력을 발생하여 차륜으로 전달하는 엔진;

엑셀레이터 패달의 밟은 정도에 따라 열림 제어되어 흡입 공기량을 조절하는 쓰로틀 밸브;

연료 컷 신호 수신 시 감속 직결하는 댐퍼 클러치;

브레이크 스위치;

변속 스위치; 및

연료 컷 신호, 댐퍼 클러치의 감속 직결 신호, 엔진의 연료 공급 신호, 브레이크 스위칭 신호, 및 변속 스위칭 신호를 근거하여 연료 컥 신호 수신 시 엔진의 펌핑 로스를 줄이기 위한 연료 컷 제어 조건을 만족하는 경우 상기 쓰로틀 밸브를 미리 정해진 목표치로 열림 제어하는 엔진 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 엔진 제어 유닛은, 댐퍼 클러치가 감속 직결 신호로부터 댐퍼 클러치의 감속 직결 상태이고, 엔진의 연료 분사가 정지된 상태이며, 브레이크 스위치가 오프 상태이고, 변속 스위치가 D 레인지에 설정될 때 쓰로틀 밸브를 미리 정해진 목표치로 열림 제어하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 본 발명의 관점에 따른 엔진 쓰로틀 연동 방식 차량의 연료 컷 제어 방법은,

a) 외부로부터 공급되는 연료 컷 신호를 수신하는 단계;

b) 상기 a) 단계에서 연료 컷 신호가 수신된 경우 연료 컷 행정 시 펌핑 로스를 줄이기 위한 연료 컷 제어 조건을 만족하는 지를 판단하는 단계; 및

c) 상기 b) 단계의 판단 결과 펌핑 로스를 줄이기 위한 연료 컷 제어 조건을 만족하는 경우 쓰로틀 밸브를 미리 설정된 목표치로 열림 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 b) 단계의 펌핑 로스를 줄이기 위한 연료 컷 제어 조건은,

댐퍼 클러치가 감속 직결 상태이고, 연료 분사가 정지된 상태이며, 브레이크 스위치가 오프 상태이고, 변속 스위치가 D 레인지에 설정되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 b) 단계에서 펌핑 로스를 줄이기 위한 조건을 만족하지 아니한 경우 엔진 브레이크이 유압 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 엔진 쓰로틀 연동 방식 차량에 있어, 연료 컷 행정 시 쓰로틀 밸브를 목표치로 열림 제어함으로써, 연료 컷 행정 시 발생하는 엔진 저항을 줄여 펌핑 로스를 줄일 수 있고, 댐퍼 클러치의 감속 직결 시 차량 속도의 감소량을 줄일 수 있어 연비를 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진 쓰로틀 연동 방식 차량의 연료 컷 제어 장치의 구성을 보인 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 엔진 쓰로틀 연동 방식 차량의 연료 컷 제어 과정을 보인 플로우챠트이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진 쓰로틀 연동 방식 차량의 연료 컷 제어 장치를 보인 도이다. 본 발명에 따른 엔진 쓰로틀 연동 방식 차량의 연료 컷 제어 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 연료 분사를 통해 회전 동력을 발생하여 차륜으로 전달하는 엔진(11), 엑셀레이터 패달의 밟은 정도에 따라 열림 제어되어 흡입 공기량을 조절하는 쓰로틀 밸브(13)와, 연료 컷 신호 수신 시 감속 직결하는 댐퍼 클러치(15와, 브레이크 스위치(17)와, 변속 스위치(19)를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 엔진 쓰로틀 연동 방식 차량의 연료 컷 제어 장치는, 연료 컷 신호, 댐퍼 클러치(15)의 감속 직결 신호, 엔진(11)의 연료 분사 신호, 브레이크 스위칭 신호, 및 변속 스위칭 신호를 근거하여 연료 컷 신호 수신 시 엔진(11)의 펌핑 로스를 줄이기 위한 연료 컷 제어 조건을 만족하는 경우 상기 쓰로틀 밸브(13)를 미리 정해진 목표치로 열림 제어하는 엔진 제어 유닛(21)을 더 포함한다.

즉, 상기의 엔진 제어 유닛(21)은, 댐퍼 클러치(15)가 감속 직결 신호로부터 댐퍼 클러치의 감속 직결 상태이고, 엔진(11)의 연료 분사가 정지된 상태이며, 브레이크 스위치(17)가 오프 상태이고, 변속 스위치(19)가 D 레인지에 설정될 때 쓰로틀 밸브(13)를 미리 정해진 목표치로 열림 제어하도록 구비된다.

따라서, 본 발명에서는, 연료 컷 신호 수신 시 상기의 핌핑 로스를 줄이기 위한 연료 컷 제어 조건을 만족하는 경우 쓰로틀 밸브(13)를 미리 정해진 목표치로 열림 제어한다.

이를 보다 구체적으로 설명하기 위해 첨부되는 도면을 참조한다. 도 2는 도 1에 도시된 엔진 제어 유닛의 연료 컷 제어 과정을 보인 플로우챠트이다. 여기서, 펌핑 로스를 줄이기 위한 연료 컷 제어 조건 및 목표치는 미리 엔진 제어 유닛(21)이 저장되어 있으며, 상기 목표치는 펌핑 로스를 최소로 줄이기 위한 다수의 실험을 통해 얻어진 결과값이다.

먼저, 단계(101)를 통해 외부로부터 공급되는 연료 컷 신호, 엔진의 연료 분사 신호, 브레이크 스위치 신호, 댐퍼 클러치의 감속 직결 신호, 및 변속 스위칭 신호를 수신하고, 상기 수신된 연료 컷 신호가 하이 레벨인 지를 단계(103)를 통해 판정하고, 판정 결과 하이 레벨의 연료 컷 신호인 경우 단계(105)로 진행한다.

상기 단계(105)는, 엔진의 연료 분사 신호, 브레이크 스위치 신호, 댐퍼 클러치의 감속 직결 신호, 및 변속 스위칭 신호를 기초로 연료 컷 행정 시 엔진 펌핑 로스를 줄이기 위한 연료 컷 제어 조건을 만족하는 지를 판단한다.

즉, 단계(105)에서는, 댐퍼 클러치(15)가 감속 직결 신호로부터 댐퍼 클러치의 감속 직결 상태이고, 엔진(11)의 연료 분사가 정지된 상태이며, 브레이크 스위치(17)가 오프 상태이고, 변속 스위치(19)가 D 레인지에 설정된 경우 단계(107)로 진행한다.

상기 단계(107)에서는 쓰로틀 밸브(13)를 미리 정해진 목표치로 열림 제어한다.

한편, 상기 단계(105)에서 펌핑 로스를 제어하기 위한 연료 컷 제어 조건을 만족하지 아니한 경우 단계(109)를 통해 엔진 브레이크의 유압 제어를 실행한다.

이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

1. 연료 분사를 통해 회전 동력을 발생하여 차륜으로 전달하는 엔진;
   엑셀레이터 패달의 밟은 정도에 따라 열림 제어되어 흡입 공기량을 조절하는 쓰로틀 밸브;
   연료 컷 신호 수신 시 감속 직결하는 댐퍼 클러치;
   브레이크 스위치;
   변속 스위치; 및
   연료 컷 신호, 댐퍼 클러치의 감속 직결 신호, 엔진의 연료 공급 신호, 브레이크 스위칭 신호, 및 변속 스위칭 신호를 근거하여 연료 컥 신호 수신 시 엔진의 펌핑 로스를 줄이기 위한 연료 컷 제어 조건을 만족하는 경우 상기 쓰로틀 밸브를 미리 정해진 목표치로 열림 제어하는 엔진 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 쓰로틀 연동 방식 차량의 연료 컷 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 엔진 제어 유닛은, 댐퍼 클러치가 감속 직결 신호로부터 댐퍼 클러치의 감속 직결 상태이고, 엔진의 연료 분사가 정지된 상태이며, 브레이크 스위치가 오프 상태이고, 변속 스위치가 D 레인지에 설정될 때 쓰로틀 밸브를 미리 정해진 목표치로 열림 제어하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 엔진 쓰로틀 연동 방식 차량의 연료 컷 제어 장치.
3. a) 외부로부터 공급되는 연료 컷 신호를 수신하는 단계;
   b) 상기 a) 단계에서 연료 컷 신호가 수신된 경우 연료 컷 행정 시 펌핑 로스를 줄이기 위한 연료 컷 제어 조건을 만족하는 지를 판단하는 단계; 및
   c) 상기 b) 단계의 판단 결과 펌핑 로스를 줄이기 위한 연료 컷 제어 조건을 만족하는 경우 쓰로틀 밸브를 미리 설정된 목표치로 열림 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 쓰로틀 연동 방식 차량의 연료 컷 제어 방법.
4. 제3항에 있어서, 여기서, 상기 b) 단계의 펌핑 로스를 줄이기 위한 연료 컷 제어 조건은,
   댐퍼 클러치가 감속 직결 상태이고, 연료 분사가 정지된 상태이며, 브레이크 스위치가 오프 상태이고, 변속 스위치가 D 레인지에 설정되는 것을 특징으로 하는 엔진 쓰로틀 연동 방식 차량의 연료 컷 제어 방법.
5. 제3항 또는 제4항 한 항에 있어서, 상기 b) 단계에서 펌핑 로스를 줄이기 위한 조건을 만족하지 아니한 경우 엔진 브레이크이 유압 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 쓰로틀 연동 방식 차량의 연료 컷 제어 방법.

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