KR20130017541A - 자동차급발진방지기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진이상(급발진) 판단ㆍ제어 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 엔진은 가속페달(14)을 밟으면 엔진의 RPM이 올라가고 브레이크페달(13)을 밟으면 RPM이 감소해 RPMopen(중립기어,가속페달 밟지 않은 상태의 공회전 RPM값)까지 낮자진 반면 엔진이상 시에는 브레이크페달을 밟아도 도리어 속도(RPM)가 높아지거나 유지하는 문제를 감지ㆍ제어하는 방법에 관한 것이다.
이 문제의 해결을 위하여 본 발명은 엔진의 4 행정(흡기-압축-폭파-배기) 중 폭파 과정에서는 점화플러그(7,8)가 고압전압을 흘려서 혼합기를 폭파시켜 피스톤의 왕복운동을 회전운동으로 변경하는데 크랭크축(21)을 이용한다. 따라서 기관이상(급발진)으로 브레이크페달을 밟은 상태에서도 속도가 감속하지 않고 흡기-압축-폭파-배기 주기를 반복하게 되는데, 점화플러그들(7,8,23,24, 4기통 엔진은 4개)로 가는 전원전압을 추가로 부착한 릴레이(2,25,26,27)들을 이용 순차적으로 차단해서 속도(RPM)를 줄일 수 있고 최종적으로는 모든 실린더(9) 내의 피스톤들의 왕복운동이 멈출 수 있다. 급발진 판단 방법으로는 브레이크신호(핀BRKi,1)와 RPM신호(핀RPMi,1)들을 가지고, 즉 브레이크 신호인데도 RPM이 낮아지지를 않을 때 엔진이상으로 판단하는 방법을 이용하는 것에 특징이 있다.

Description

자동차급발진방지기{The prevention of car sudden unintended acceleration}
본 발명은 자동차(자동변속기어 차)가 브레이크(13)를 밟았음에도 불구하고 속도(RPM)가 감속되지 않고 도리어 증가(또는 유지)하는 엔진이상을 브레이크신호(핀BRKi,1)와 RPM신호(핀RPMi,1)를 가지고 판단하여 릴레이(2,25,26,27)들을 이용, 순차적으로 점화플러그(7,8,23,24 흡기-압축-폭파-배기, 폭파는 점화플러그에 전원필요)들로 가는 전원전압을 차단시켜 속도를 줄일 수 있어, 급발진을 감지ㆍ차단하는 마이컴제어부(1)를 갖춘 자동차 급발진 방지방법에 관한 것이다.
발명의 배경이 되는 기술로는 일반적으로 자동차(자동변속기어 차)는 배전분배기(4, 캠축12의 회전에 의해서 점화플러그 쪽으로 전원을 시차적으로 내보냄)의 출력 전원은 점화코일(6, 전압 승압)에 의해서 승압 되어 점화플러그(7,8,23,24, 흡기-압축-폭파-배기 중 폭파시점에서 점화플러그에 고전압을 공급해서 폭파시킴)에 공급되어 실린더(9,10) 내에 피스톤의 왕복 운동을 계속 한다. 피스톤의 왕복운동을 회전운동으로 변경해주는 크랭크축(21), 이 크랭크축(21)에 연결되어 회전을 계속하려고 하는 관성을 이용한 플라이휠(22), 또한 이 크랭크축(21)의 회전펄스(31)를 발생시키는 RPM엔코더(20)가 있다. 캠축(11,12)은 크랭크축과 연계해서 돌고, 캠축(11,12)에 의해서 점화플러그(7,8,23,24)에 전원공급 시점과 흡입밸브(18), 배기밸브(19) 열ㆍ닫기를 한다. 엔진기관을 가속하기 위해서는 가속페달(14)을 밟아 연료펌프(15)와 스로틀밸브(17, throttle)를 구동시켜 주입되는 혼합기(공기+연료) 량을 늘려 흡기-압축-폭파-배기 과정에서 폭파 힘을 키워 크랭크축(21)의 회전 속도를 높여 RPM을 높인다. 이와 같이 일반적인 자동차는 배전분배기(4) - 점화코일(6) - 점화플러그(7,8,23,24)들에 각각 실린더 내에 있는 피스톤의 위치에 따라서, 즉 캠축(11,12)을 기준으로 전원공급을 시차적으로 공급하여 엔진이 지속적으로 동작ㆍ유지하게 한다. 따라서 본 발명이 이루고자 하는 목적을 위한 방법으로서 배전분배기(4)와 점화코일(6) 사이에 릴레이_1,2,3,4(2,25,26,27)들을 각각 연결하고 릴레이 제어핀(핀RLY_1,2,3,4, 1)을 마이컴제어부(1)에 연결하고 브레이크신호(핀BRKi,1)와 RPM신호(핀RPMi,1)를 연결ㆍ장착함으로써 엔진기관 이상을 감지ㆍ제어하고자 하는 기술을 적용한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 일반적인 자동차(자동변속기어 차)는 가속페달(14)을 밟으면 연료펌프(15)와 스로틀밸브(17)를 구동해서 엔진에 주입되는 혼합기(공기+연료) 량을 증가시켜 크랭크축(21) 회전속도(RPM)를 올린다(도2, Ta1,2 시간대). 반면에 브레이크(13)를 밟으면 RPM이 낮아져(Trpm이 길어짐,31) RPM이 RPMopen(도2,중립기어상태, 가속페달을 밟지 않은 상태의 공회전 RPM값)에 도달 한다(도2, Tb1 시간대).
그러나 엔진기관 이상(급발진)으로 브레이크(13)를 밟아도 속도(RPM)가 낮아지지 않는 경우, 자동차의 속도를 줄이거나 정지시킬 방법이 현 자동차에는 없다는 문제가 있다. 이와 같은 문제를 해결하는 방법으로서 브레이크신호와 RPM신호로 엔진이상을 판단하고, 순차적 점화플러그(7,8,23,24)들에 공급되는 전원을 차단하는 방법으로 엔진을 감속ㆍ정지시키는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
자동차(자동변속기어 차)가 브레이크(13)를 계속 밟고 있어도 RPM이 RPMopen(도2,중립기어 가속페달을 밟지 않은 상태의 공회전 RPM값)이하로 내려가지 않고 도리어 속도(RPM)가 올라가거나 유지되는 엔진이상 발생시, 속도를 줄이거나 최종적으로 엔진을 정지하게 하는 방법으로 다음과 같다. 실린더(9,10)마다 흡기-압축-폭파-배기 과정에서 폭파를 점화하기 위해서 점화플러그(7,8,23,24)가 각각 있다. 점화플러그(7,8,23,24)의 전원 공급과정은 캠축(12)의 기어(30)에 따라서 전원출력을 발생시키는 배전분배기(4)-점화코일(6,전압 승압)-점화플러그(7,8,23,24) 순으로 연결되어 있다. 점화플러그(7)에 공급되는 전원을 차단시킬 목적으로 배전분배기(4)와 점화코일(6) 사이에 각각 릴레이 4개 (2,25,26,27, 4기통 엔진일 경우)연결해서 릴레이 제어핀(핀RLY_1,2,3,4)에 연결하고, 브레이크신호(핀BRKi,1)와 RPM신호(핀PRMi,1)들을 연결한 마이컴제어부(1)를 도1과 같이 차에 연결ㆍ장치한다. 이와 같이 ‘자동차급발진방지기’를 설치한 상태에서 도2를 보면서 동작 설명을 하면 다음과 같다. 브레이크(13)를 밟아도 계속 RPM을 유지하거나 도리어 올라가는 엔진이상이 생긴 경우가 Tb2 시간 동안 계속 되고 있다. 이때 마이컴제어부(1)에서는 브레이크신호(핀BRKi,1)와 RPM신호(핀RPMi, 1, Trpm 시간이 짧아질 수 록 RPM이 올라감,31)를 체크해서 엔진 이상 현상임을 감시한다. 브레이크를 밟고 RPM이 내려가지 않고 유지(또는 계속 상승; 도2, Tb2시간대) 하는 경우, Trly1 시간 동안 브레이크 상태이고 RPM이 RPMopen(공회전 RPM) 이하로 내려가지 않으면 릴레이_1(2, 핀RLY_1 high로 하면 릴레이 OFF)을 OFF해 점화플러그(7)에 공급되는 전원을 차단해서 점화플러그 기능을 상실시켜서 실린더1(9) 내에 폭파 과정에서 점화가 되지 않아 엔진의 출력을 낮춰 RPM을 낮출 수 있다. 그래도 계속 RPM이 낮아지지 않으면 Trly2 시간 동안 체크해서 릴레이_2(25)를 OFF, Trly3 시간 동안 체크해서 릴레이_3(26)을 OFF 순으로 최종적으로 RPM이 내려갈 기미가 없으면( Trly4 시간 동안) 릴레이_4(27,핀RLY_4를 high로 해서 릴레이 OFF)를 OFF해 엔진을 최종적으로 정지시킨다. 이와 같은 방법으로 자동차 이상 감지ㆍ제어하는‘자동차급발진방지기'이다.
이 발명이 가지고 있는 효과는, 자동차(자동변속기 차)에서 가속페달을 밟지도 않고 브레이크를 밟아 정지하려 해도 기관이상으로 가속이 붙어 차가 급속히 진행할 경우에 차를 정지할 방법이 없다. 왜냐하면 차를 정지하기 위한 방법으로는 브레이크(13)를 밟는 방법밖에 없다. 결국 차를 벽에 추돌해 정지할 수 밖에없다. 운전자, 탑승자, 보행자 등 인명과 재산상의 피해를 입 힐 수 있다. 본 발명인 ‘자동차급발진방지기’를 자동차에 연결ㆍ장착하면, 엔진이상 발생시 브레이크만 밟게 되면 엔진의 피스톤( 4기통 엔지인 경우 4개) 운동 각각은 순차적(도2, Trly1,2,3,4 시간 순서)으로 점화플러그(7,8,23,24)들로 들어가는 전원을 차단시켜, 4 행정(흡기-압축-폭파-배기) 왕복운동이 정지되어 최종적으로 엔진을 정지시킬 수 있다. 따라서 인명과 재산의 피해를 사전에 방지할 수 있는 것을 이 발명이 해결할 수 있는 효과이다.
제1도는 자동차에 존재하는 브레이크(13)의 신호(핀BRKi,1)와 RPM엔코더(20)의 신호(핀RPMi,1)의 연결과 배전분배기(4)와 실린더(9,10)에 꽂아지는 점화플러그(7,8,23,24)들 사이에 설치한 릴레이(2,25,26,27)들, 그리고 엔진이상 유무를 판단(브레이크신호; 핀BRKi, RPM신호; 핀RPMi,1)ㆍ제어(핀RLY_1,2,3,4를 High로 Relay Off)하는 제어마이컴(1)으로 구성된 전자회로도;
그리고 자동차 자체에 존재하는 배터리, 발전기(3), 캠축(11,12)의 회전기어(30)에 따라서 점화플러그(7,8,23,24)에 전원을 공급하는 배전분배기(4), 배전분배기(4)로부터 전원을 받아 승압해서 점화플러그에 공급하는 점화코일(6), 4기통 엔진에는 4개의 실린더(9,10)와 흡기밸브(18),배기밸브(19), 크랭크축(21), 플라이휠(22), 가속페달(14)을 밟으면 연료펌프(15)와 스로틀밸브(throttle,17)를 작동시켜 주입되는 혼합기(공기+연료)를 증가시켜 엔진의 RPM를 올리는 것을 보여주는 자동차 일부 구조도;
제2도는 브레이크(13)를 밟을 때의 입력신호(핀BRKi,1)곡선; 가속페달(14)을 밟을 때의 입력신호곡선; 그리고 브레이크이나 가속페달을 밟을 때와 밟지 않을 때의 RPM의 변화곡선; 점화플러그(7,8,23,24)들의 전원공급 차단목적의 릴레이(2,25,26,27)들의 동작 여부(on/off) 곡선; 엔진의 동작 여부 곡선; Tb1은 정상 브레이크 동작시간; Tb2는 비정상 브레이크 동작시간; Trly1,2,3,4 각각의 점화플러그 OFF조건 체크 시간 등을 나타내는 타임차트; 제3도는 엔진이상 여부를 판단하고, 처리하는 과정을 나타낸 흐름도로 4기통 엔진일 경우, 브레이크 밟고 있고 RPM이 Trly1 시간 동안 계속 증가 또는 유지하면, 기관이상으로 판단하고 릴레이_1(2)을 OFF( 핀RLY_1을 high로 함)하면 점화플러그에 전원이 차단되어 실린더(9)가 엔진의 4 행정의 흡입-압축-폭파-배기 과정에서 폭파가 정지되어 RPM이 다시 낮아지면 릴레이_1(2)을 다시 연결해주고, 그래도 계속 RPM이 계속 올라가면 순차적으로 릴레이_2,3,4 순으로 OFF 해서 최종적으로 엔진을 정지시키는 과정을 보여주는 플로차트;
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
자동차(자동변속기 차)가 가속페달(14) 밟은 대신 브레이크(13)를 밟는데도 불구하고 계속해서 속도가 유지되거나 빨라지는 현상이 엔진이상으로 나타나는 경우가 있다. 이를 급발진 문제라고 할 수 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하고자 제1도와 같이 브레이크신호(핀BRKi,1)와 RPM신호(핀RPMi,1)를 감지할 수 있는 핀들(핀BRKi, 핀RPMi,1)과 엔진이상을 제어할 목적의 핀들(핀RLY_1,2,3,4, 1)을 갖추고 있는 마이컴제어부(1)와 배전분배기(4, 캠축12의 기어30에 맞춰 각 점화플러그로 전원을 공급함)의 전원출력과 점화케이블(5, 점화코일6과 배전분배기의 출력을 연결함)사이에 각각 릴레이(2,25,26,27)를 추가연결해서 릴레이 제어핀(핀RLY_1,2,3,4, 전자석28에 High를 가하면 릴레이를 OFF)을 제어마이컴 핀(핀RLY_1,2,3,4, 1)들에 연결함으로써 급발진을 방지할 수 있는 방법을 구현할 수 있다.
동작과정은 다음과 같다. 엔진(4기통; 실린더 4개)이 정상 동작시에는 차 키를 꽂아 On 위치로 하면 제어마이컴(1)이 릴레이 제어핀(핀RLY_1,2,3,4, 1)을 전부 Low 하고 있기 때문에 배전분배기(4, 캠축12의 회전에 의해서 출력 전원 단속)의 출력 전원이 릴레이(2,25,26,27, 전자석28에 전압이 가해지지 않으면 Relay On됨)를 거처 점화코일(6, 전압 승압)을 거쳐 점화플러그(7,8,흡입-압축-폭파-배기 과정에서 폭파하게 하는 전기스파크)로 전기가 공급되어 엔진이 정상적으로 동작한다면 문제없이 동작한다. 이때 가속페달(14)을 밟으면 연료펌프(15)와 스로틀밸브(17)를 구동해서 혼합기를 더 많이 공급함으로써 속도(또는 RPM 오름, pulse 간격 Trpm이 좁아짐,31)가 올라간다(도2,Ta1참조). 이어서 가속페달(14)을 밟지 않고 브레이크(13)를 밟으면 가속은 멈추고 엔진의 RPM은 낮아져(Trpm이 길어짐,31) RPMopen(도2, 중립기어 가속페달을 밟지 않은 상태의 공회전 RPM값)에 도달한다(도2,Tb1참조).
엔진이상(급발진)이 있을 때는, 가속 후에 감속하기 위해서 브레이크(13)를 밟을 때, 엔진의 RPM이 감소해야되는데 현 RPM을 유지하거나 도리어 RPM이 올라( RPM엔코더20으로부터 오는 pulse의 Trpm 길이가 짧아짐,31)가는 경우가 발생하게 되어 자동차를 정지시킬 수 없게 된다(도2,Tb2 참조). 이 문제를 해결하기 위해서 제2도를 보면서 설명하면, 브레이크(13)를 계속 밟고 있는데도 RPM이 유지( RPMopen 값 이상에서) 하거나 증가를 Trly1 시간 동안 계속 유지하면 릴레이_1(2, 핀RLY_1을 high로 하면 OFF )을 차단해서 실린더1(9)의 점화플러그(7)에 공급되는 전원을 차단시켜 속도(RPM)를 줄이는 것을 시도한다. Trly2(도2 참조) 시간 동안 속도(RPM)가 줄어들면 릴레이_1(2)을 연결하고 다시 실린더1(9,점화플러그7)이 원상 복귀시켜준다. 반면 릴레이_1(2)을 OFF 했어도 계속 속도(RPM)가 Trly2 시간 동안 떨어지지 않으면 릴레이_2(25)를 OFF해서 점화플러그(8)에 공급되는 전원을 차단시킨다. 그래도 계속 속도가 낮아지지 않으면 최종적으로 Trly4 시간 동안 체크 하여 릴레이_4(27, OFF되면, 점화플러그4 기능 차단,흡기-압축-폭파-배기에서 스파크가 없어 폭파되지 않음)를 OFF하면 결국 4기통 엔진일 경우는 모든 실린더가 폭파(점화플러그에 공급되는 전원차단 됨)가 되지 않아 엔진이 정지하게 된다(도2,엔진 비정상 동작시간 참조).
제3도는 브레이크(13)의 신호(핀BRKi,1), 엔진의 RPM신호(핀RPMi,1)와 타이머(t) 그리고 릴레이 제어핀(핀RLY_1,2,3, 이 핀이 high가 되면 릴레이가 off되어 점화플러그에 전원을 차단됨)을 제어하는 과정을 보여주는 플로차트로, 차 키를 온(on) 하면 마이컴제어부(1)는 핀RLY_1,2,3,4를 전부 Low해서 릴레이 모두를 연결해서 점화플러그까지 배전분배기(4)의 전원이 공급되게 한다. 브레이크가 밟아지고 시간 Trly1( or Trly2,3,4) 동안 계속 RPM이 RPMopen(중립기어, 가속페달을 밟지 않은 상태의 공회전 RPM값) 보다 크면, 엔진의 이상으로 판단하고 릴레이 제어핀(핀RLY_1,2,3,4)을 하이(High)로 해서 점화플러그에 전원을 차단시켜 속도를 줄인다. 플로차트에서 C2 시작점은 릴레이_2(25)를 OFF 할 것인가를 체크(Trly2 동안), C3 시작점은 릴레이_3(26)을 OFF 할 것인가를 체크(Trly3 동안), C4 시작점은 릴레이_4(27)를 OFF 할 것인가를 체크(Trly4 동안), 모든 릴레이(2,25,26,27) 전부 OFF하면 결국은 모든 실린더 안에서 점화플러그(7,8,23,24)에 전원이 차단되어 흡기-압축-폭파(전기스파크 필요)-배기 과정에서 폭파가 이뤄지지 않으므로 엔진은 정지한다. 엔진이 정지되었을 때는 다시 재시동을 걸면 프로차트에서 S쪽으로 가 마이컴제어(1)가 RESET이 되어 다시 엔지이상(급발진)을 체크 하러 간다.
이와 같이 본 발명은 엔진이상 문제 해결 방법으로 블레이크 신호와 RPM 신호 가지고 판단하고, 점화플러그에 공급되는 전원전압을 순차적으로 차단해 해결하는 방법을 갖는 것을 특징으로 한다.
발전기(3, 엔진이 돌면 전기발생 함), 배전분배기(4, 캠축의 회전 각도에 따라서 점화플러그들에게 순차적 전원공급), 릴레이(2, 릴레이코일28에 High를 주면 릴레이 OFF), 점화코일(6, 낮은 전압을 수Kv까지 승압), 점화플러그(7,8, 실린더 안에서 ,흡입-압축-폭파-배출 과정에서 폭파하기 위해서 이곳에 높은 전압을 가해서 스파크로 폭파를 유도), 크랭크축(21, 피스톤의 왕복운동을 회전운동으로 바꾸는 역할, 자동차 주행운동의 원동력), 플라이휠(22, 회전을 계속 유지하고자 하는 관성이용 장치), 연료펌프(15, 가속페달을 밟으면 연료주입을 늘려 속도를 높임), 스로틀밸브(17, throttle 가속페달을 밟으면 혼합기 주입 양을 늘려 가속시킴), 초크밸브(29, 엔진 시동 때 이 밸브를 조금 닫아 연료비를 높여 시동을 잘되게 함), 연료노즐(16, 연료가 나오는 곳), RPM엔코더(20, 엔진의 크랭크축이 회전할 때마다 한 pulse의 전기 신호가 나오게 함), 흡입밸브(18, 혼합기가 주입되는 곳으로 캠축의 회전에 따라서 열여진다. 흡입행정과정에서 열림), 배기밸브(19, 압축-폭파 후에 캠축에 의해서 열림), RPM(분당회전수), 마이컴제어부(1, 감지ㆍ제어 기능 CPU).

Claims (3)

  1. 급발진 발생시(도2, Tb2), 실린더(9,10) 안에서 폭파(흡입-압축-폭파-배기 4 행정 중)를 위한 점화플러그(7,8,23,24)의 전원전압을 배전분배기(4)로부터 연결하거나 차단하기 위한 목적으로 연결된 릴레이들(2,25,26,27) 부;
    자동차에 존재하는 브레이크(13)와 RPM엔코더(20)로부터 신호들(핀BRKi, 핀RPMi, 1)을 받아 엔진이상(급발진)을 판단하고 릴레이(2,25,26,27)들을 이용 점화플러그(7,8,23,24) 전원전압을 연결하거나 차단하는 마이컴제어부(1);를 구비함을 특징으로 하는‘자동차급발진방지기’.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마이컴제어부(1)에서 자동차이상(급발진) 판단하는 방법으로서, 브레이크(13)의 신호(핀BRKi,1)와 RPM엔코더(20)의 신호(핀RPMi,1)들을 이용한다. 즉 공회전 RPM(도2,RPMopen)이상에서 브레이크신호(핀BRKi,1)가 있고 동시에 RPM신호(핀RPMi,1,가속되면 pulse Trpm이 짧아짐,31)의 RPM이 일정시간 동안(도2,Trly1,2,3,4) 유지하거나 상승하는 경우(도2,Tb2 기간)를 엔진의 급발진으로 판단하는 방법으로 사용하는 것을 특징으로 하는 급발진 판단방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 마이컴제어부(1)에서 급발진 발생시, 자동차의 엔진을 제어하는 방법으로 배전분배기(4)로부터 전원전압을 공급받는 점화플러그(7,8,23,24; 4 기통 엔진인 경우 4개)들과 배전분배기(4) 사이에 설치한 릴레이들(2,25,26,27)을 이용해서, 각각에 정해진 시간 동안(도2,Trly1,2,3,4) 급발진(가속)이 계속 유지되면(도2,Tb2) 릴레이_1,2,3,4(2,25,26,27)들을 순차적으로 차단(OFF) 해서(도2), 각각의 실린더1,2,3,4(9,10) 내의 폭파(흡기-압축-폭파-배기 4 행정 중 폭파는 점화플러그에 고전압이 필요)를 막아 속도를 줄여 급발진을 막는 것을 특징으로 하는 급발진 제어방법.
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KR20150128041A (ko) * 2014-05-08 2015-11-18 경창산업주식회사 차량의 운행상태를 분석하는 급가속 방지 전자식 가속페달 및 이를 이용한 급가속 방지 방법

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