KR20180113224A - 차량의 제동장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압축행정 말기에 배기밸브를 개방시킬 수 있도록 구비된 제이크액츄에이터와; 엔진의 흡기에 물을 분사할 수 있도록 설치된 물분사인젝터와; 차량의 주행상태에 대한 정보를 입력 받아 상기 제이크액츄에이터와 물분사인젝터를 제어하는 컨트롤러와; 상기 엔진의 배기가스에 의해 구동되어 상기 엔진의 흡기를 가압하는 터보차저를 포함하여 구성된다.

Description

차량의 제동장치 및 그 제어방법{BRAKE FOR VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 제동장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제이크 브레이크의 제동성능을 향상시킬 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
제이크 브레이크(JAKE BRAKE)는 압축행정 말기에 배기밸브를 개방하여 이어지는 팽창행정에서 발생되는 펌핑손실에 의해 제동력을 증대시키는 장치이다.
즉, 연소실에 연료를 분사하지 않으면서, 흡입, 압축, 팽창, 배기행정을 순환하면서 발생되는 손실에 의해 제동력이 발생되는 상황에서, 압축행정 말기에 배기밸브를 개방하여 압축되었던 연소실의 가스를 배출시킨 후 팽창행정을 수행함에 의해 팽창행정에서도 동력을 발생시키지 않고 흡수하는 펌핑손실을 일으키도록 함으로써, 제동력을 증대시키는 것이다.
상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR10-2001-0038025 A
본 발명은 상기한 바와 같은 제이크 브레이크의 제동성능을 더욱 향상시킬 수 있도록 하고, 차량의 주행상황 또는 운전자의 요구에 따라 제이크 브레이크의 제동능력을 가변함으로써, 보다 향상된 제동장치 및 제동력 제어방법을 차량에 구현할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 제동장치는,
압축행정 말기에 배기밸브를 개방시킬 수 있도록 구비된 제이크액츄에이터와;
엔진의 흡기에 물을 분사할 수 있도록 설치된 물분사인젝터와;
차량의 주행상태에 대한 정보를 입력 받아 상기 제이크액츄에이터와 물분사인젝터를 제어하는 컨트롤러와; 상기 엔진의 배기가스에 의해 구동되어 상기 엔진의 흡기를 가압하는 터보차저;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 물분사인젝터는 엔진의 흡기포트에 설치될 수 있다.
차량의 차속을 측정하는 차속센서를 더 포함하여 구성되고,
상기 컨트롤러는 상기 차속센서의 신호를 입력 받아, 차량의 제동시 차속의 변화에 따라 상기 물분사인젝터의 물 분사량을 제어하도록 구성될 수 있다.
차량이 주행하고 있는 도로의 구배를 측정하는 구배센서를 더 포함하여 구성되고,
상기 컨트롤러는 상기 구배센서의 신호를 입력 받아, 차량의 제동시 도로의 구배에 따라 상기 물분사인젝터의 물 분사량을 제어하도록 구성될 수 있다.
운전자가 상기 물분사인젝터의 물 분사량을 수동으로 설정할 수 있도록 구비된 분사량조절스위치를 더 포함하여 구성되고;
상기 컨트롤러는 상기 분사량조절스위치의 설정상태에 따라 상기 물분사인젝터의 분사량을 제어하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량의 제동장치 제어방법은,
제이크브레이크가 온되면, 컨트롤러가 차량의 주행 상태를 판단하는 상황판단단계와;
상기 상황판단단계에 의해 판단된 주행 상태에 따라 상기 컨트롤러가 제이크브레이크가 발휘해야 할 제동력 수준을 다수의 수준으로 설정하는 제동수준설정단계와;
상기 제동수준설정단계에 의해 설정된 수준에 따라 상기 컨트롤러가 연소실로 공급되는 흡기 중에 물을 분사하는 물분사인젝터의 분사량을 조절하여 분사하는 물분사단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제동수준설정단계에서는 차량의 차속변화량이 작을수록 제이크브레이크가 발휘해야 할 제동력 수준을 높게 설정하고;
상기 물분사단계에서는 상기 제동수준설정단계에서 설정된 제동력 수준이 높을수록 많은 양의 물을 분사하도록 상기 물분사인젝터를 제어할 수 있다.
상기 제동수준설정단계에서는 차량이 주행하고 있는 도로의 내리막 정도가 클수록 제이크브레이크가 발휘해야 할 제동력 수준을 높게 설정하고;
상기 물분사단계에서는 상기 제동수준설정단계에서 설정된 제동력 수준이 높을수록 많은 양의 물을 분사하도록 상기 물분사인젝터를 제어할 수 있다.
상기 제동수준설정단계에서는 차량에 적재된 화물의 중량이 클수록 제이크브레이크가 발휘해야 할 제동력 수준을 높게 설정하고;
상기 물분사단계에서는 상기 제동수준설정단계에서 설정된 제동력 수준이 높을수록 많은 양의 물을 분사하도록 상기 물분사인젝터를 제어할 수 있다.
상기 제동수준설정단계에서는 운전자가 수동으로 조작한 분사량조절스위치의 설정값이 클수록 제이크브레이크가 발휘해야 할 제동력 수준을 높게 설정하고;
상기 물분사단계에서는 상기 제동수준설정단계에서 설정된 제동력 수준이 높을수록 많은 양의 물을 분사하도록 상기 물분사인젝터를 제어할 수 있다.
본 발명은 제이크 브레이크의 제동성능을 더욱 향상시킬 수 있도록 하고, 차량의 주행상황 또는 운전자의 요구에 따라 제이크 브레이크의 제동능력을 가변함으로써, 보다 향상된 제동장치 및 제동력 제어방법을 차량에 구현할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 제동장치의 구성을 예시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 제동장치 제어방법의 실시예를 도시한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명 차량의 제동장치의 실시예는, 압축행정 말기에 배기밸브를 개방시킬 수 있도록 구비된 제이크액츄에이터(1)와; 엔진의 흡기에 물을 분사할 수 있도록 설치된 물분사인젝터(3)와; 차량의 주행상태에 대한 정보를 입력 받아 상기 제이크액츄에이터(1)와 물분사인젝터(3)를 제어하는 컨트롤러(5)와, 상기 엔진의 배기가스에 의해 구동되어 상기 엔진의 흡기를 가압하는 터보차저(7)를 포함하여 구성된다.
즉, 본 발명 제동장치의 실시예는 제이크브레이크의 작동 시 상기 컨트롤러(5)가 상기 제이크액츄에이터(1)를 작동시켜서 종래 통상의 제이크 브레이크의 제동력을 발생시키는 상태를 형성하면서, 엔진의 흡기 중에 물을 분사하여, 엔진으로 흡입되는 공기의 전체 질량을 증대시키면, 상기 분사된 물과 함께 연소실로 공급된 물이 배기행정에서 함께 배출되면서 배기가스의 질량증가를 가져오고, 이에 따른 터보차저(7)의 터빈(T) 일 증가로 터보차저(7)의 컴프레서(C)는 더 많은 흡입공기를 압축하여 상기 연소실로 공급하게 되며, 이로 인해 상기 엔진은 공급된 더 많은 흡입공기를 압축하는 데에 더 많은 힘을 소모하게 되어 결과적으로 차량의 제동력이 더욱 상승하게 되는 것이다.
상기 물분사인젝터(3)는 엔진의 흡기포트에 설치되어, 연소실로 흡입되는 공기와 혼합이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명 실시예는 차량의 차속을 측정하는 차속센서(9)를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 이 경우, 상기 컨트롤러(5)는 상기 차속센서(9)의 신호를 입력 받아, 차량의 제동시 차속의 변화에 따라 상기 물분사인젝터(3)의 물 분사량을 제어하도록 구성될 수 있다.
즉, 제이크브레이크가 작동되는 상황에서 차속의 변화 즉, 차량 가속도의 변화를 보면서 적절한 제이크브레이크의 제동력을 제공할 수 있도록 하는 것이다.
예컨대, 제이크브레이크가 작동되는 상황에서 차량 가속도가 0이면, 차량의 감속이 이루어지지 않고 있다는 것이므로, 상기 컨트롤러(5)는 상기 물분사인젝터(3)에 더 많은 물을 분사하도록 지시함으로써, 제동력을 더욱 상승시키도록 제어할 수 있는 것이다. 물론 반대로 차속이 급격히 저하되는 경우에는 물분사인젝터(3)의 물 분사량을 저감시키도록 차량 가속도 변화에 따라 연속적으로 제어할 수도 있을 것이다.
또한, 본 발명 실시예는, 차량이 주행하고 있는 도로의 구배를 측정하는 구배센서(11)를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 이 경우, 상기 컨트롤러(5)는 상기 구배센서(11)의 신호를 입력 받아, 차량의 제동시 도로의 구배에 따라 상기 물분사인젝터(3)의 물 분사량을 제어하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도로의 구배가 급격한 내리막길을 나타낸다면, 상기 컨트롤러(5)는 상기 물분사인젝더가 가능한 한 많은 물을 분사하도록 제어할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명 실시예는, 운전자가 상기 물분사인젝터(3)의 물 분사량을 수동으로 설정할 수 있도록 구비된 분사량조절스위치(13)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 컨트롤러(5)는 상기 분사량조절스위치(13)의 설정상태에 따라 상기 물분사인젝터(3)의 분사량을 제어하도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 컨트롤러(5)는 제이크브레이크의 작동시 운전자가 수동으로 미리 설정해 놓은 정도로만 물분사인젝터(3)의 분사량을 제어하도록 할 수 있는 것이다.
물론, 상기한 차속센서(9), 구배센서(11), 분사량조절스위치(13)를 모두 구비하고, 상기 컨트롤러(5)는 상기 분사량조절스위치(13)가 특정 분사량을 설정하지 않고 있는 상태에서만, 상기 차속센서(9)나 구배센서(11) 또는 이들 두 센서의 값들을 모두 참조하여 상기 물분사인젝터(3)의 분사량을 조절하여 제어하도록 할 수 있을 것이다.
도 2를 참조하면, 상기한 바와 같은 제동장치의 제어에 사용되는 본 발명 차량의 제동장치 제어방법의 실시예는, 제이크브레이크가 온(ON)되면, 컨트롤러(5)가 차량의 주행 상태를 판단하는 상황판단단계(S10)와; 상기 상황판단단계(S10)에 의해 판단된 주행 상태에 따라 상기 컨트롤러(5)가 제이크브레이크가 발휘해야 할 제동력 수준을 다수의 수준으로 설정하는 제동수준설정단계(S20)와; 상기 제동수준설정단계(S20)에 의해 설정된 수준에 따라 상기 컨트롤러(5)가 연소실로 공급되는 흡기 중에 물을 분사하는 물분사인젝터(3)의 분사량을 조절하여 분사하는 물분사단계(S30)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 컨트롤러(5)는 제이크브레이크의 온시에 차량에 장착된 각종 센서나 스위치 등으로부터 차량의 주행 상태에 대한 정보를 상기 상황판단단계(S10)에 의해 판단하고, 그에 따라 제이크브레이크가 발휘해야 할 제동력의 수준을 설정한 후, 그 설정된 정도에 따라 상기 물분사인젝터(3)의 분사량을 조절하여 제어함으로써, 차량의 주행상황에 따라 제이크브레이크의 제동력을 자동적으로 조절하여 제공하도록 한 것이다.
상기 제동수준설정단계(S20)에서는 제이크브레이크 작동 초기의 차속이 높거나 차량의 차속변화량이 작을수록 제이크브레이크가 발휘해야 할 제동력 수준을 높게 설정할 수 있으며, 이 경우, 상기 물분사단계(S30)에서는 상기 제동수준설정단계(S20)에서 설정된 제동력 수준이 높을수록 많은 양의 물을 분사하도록 상기 물분사인젝터(3)를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제동수준설정단계(S20)에서는 차량이 주행하고 있는 도로의 내리막 정도가 클수록 제이크브레이크가 발휘해야 할 제동력 수준을 높게 설정할 수 있으며, 이 경우, 상기 물분사단계(S30)에서는 상기 제동수준설정단계(S20)에서 설정된 제동력 수준이 높을수록 많은 양의 물을 분사하도록 상기 물분사인젝터(3)를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제동수준설정단계(S20)에서는 차량에 적재된 화물의 중량이 클수록 제이크브레이크가 발휘해야 할 제동력 수준을 높게 설정할 수 있으며, 이 경우, 상기 물분사단계(S30)에서는 상기 제동수준설정단계(S20)에서 설정된 제동력 수준이 높을수록 많은 양의 물을 분사하도록 상기 물분사인젝터(3)를 제어하도록 할 수 있다.
또한, 운전자 조작을 받아들이기 위한 분사량조절스위치(13)가 구비되고, 운전자가 분사량조절스위치(13)의 설정량을 미리 설정해둔 경우에는, 상기 제동수준설정단계(S20)에서는 운전자가 수동으로 조작한 분사량조절스위치(13)의 설정값이 클수록 제이크브레이크가 발휘해야 할 제동력 수준을 높게 설정하고, 상기 물분사단계(S30)에서는 상기 제동수준설정단계(S20)에서 설정된 제동력 수준이 높을수록 많은 양의 물을 분사하도록 상기 물분사인젝터(3)를 제어하도록 할 수 있다.
물론, 상기 차속, 차속변화량, 도로구배, 적재량 또는 운전자의 수동 설정량 등을 종합적으로 상기 컨트롤러(5)가 고려하여 상기 물분사인젝터(3)의 분사량을 제어하도록 구성하는 것도 가능할 것이다.
참고로, 도 2의 순서도에서, 제동수준설정단계(S20)는 상기 차속변화가 커서 제이크브레이크에 의한 제동력이 차속을 현저히 저하시키고 있는 경우나, 도로가 평지인 경우 또는 차량 적재량이 작은 경우에는 브레이크1단으로 설정하여, 상기 물분사인젝터(3)에서 물을 분사하지 않고 통상의 제이크브레이크의 제동력만 발휘하도록 하고, 상기 차속변화가 중간이거나, 가벼운 내리막 도로이거나, 차량 적재량이 중간수준인 경우에는 브레이크2단으로 설정하여 2L/min의 분사량으로 물을 분사하도록 하고, 상기 차속변화가 거의 없거나, 급한 내리막길이거나, 적재량이 많은 경우에는 브레이크3단으로 설정하여 4L/min의 분사량으로 물분사인젝터(3)를 제어하는 것을 예시하고 있다.
참고로, 차량의 적재량은 하중센서 또는 적재량모델에 의해 수학적으로 연산할 수 있을 것이며, 상기 차속변화, 도로구배, 적재량 등에 따른 물분사량의 수준은 다수의 실험에 의해 적절한 값으로 미리 설정하도록 한다.
다만, 상기 물분사량은 대체로 엔진 배기량의 0.015~ 0.04%의 수준 내에서 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 도 2의 상측에는 APS(Accelerator Position Sensor)의 신호가 0이어서 운전자가 가속페달을 밟지 않고 있으며, 연료분사량이 0인 상태로 엔진의 제이크브레이크 작동이 이루어짐을 표현하고 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
1; 제이크액츄에이터
3; 물분사인젝터
5; 컨트롤러
7; 터보차저
9; 차속센서
11; 구배센서
13; 분사량조절스위치
S10; 상황판단단계
S20; 제동수준설정단계
S30; 물분사단계

Claims (10)

  1. 압축행정 말기에 배기밸브를 개방시킬 수 있도록 구비된 제이크액츄에이터와;
    엔진의 흡기에 물을 분사할 수 있도록 설치된 물분사인젝터와;
    차량의 주행상태에 대한 정보를 입력 받아 상기 제이크액츄에이터와 물분사인젝터를 제어하는 컨트롤러와;
    상기 엔진의 배기가스에 의해 구동되어 상기 엔진의 흡기를 가압하는 터보차저;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 물분사인젝터는 엔진의 흡기포트에 설치된 것
    을 특징으로 하는 차량의 제동장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    차량의 차속을 측정하는 차속센서를 더 포함하여 구성되고,
    상기 컨트롤러는 상기 차속센서의 신호를 입력 받아, 차량의 제동시 차속의 변화에 따라 상기 물분사인젝터의 물 분사량을 제어하도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 차량의 제동장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    차량이 주행하고 있는 도로의 구배를 측정하는 구배센서를 더 포함하여 구성되고,
    상기 컨트롤러는 상기 구배센서의 신호를 입력 받아, 차량의 제동시 도로의 구배에 따라 상기 물분사인젝터의 물 분사량을 제어하도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 차량의 제동장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    운전자가 상기 물분사인젝터의 물 분사량을 수동으로 설정할 수 있도록 구비된 분사량조절스위치를 더 포함하여 구성되고;
    상기 컨트롤러는 상기 분사량조절스위치의 설정상태에 따라 상기 물분사인젝터의 분사량을 제어하도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 차량의 제동장치.
  6. 제이크브레이크가 온되면, 컨트롤러가 차량의 주행 상태를 판단하는 상황판단단계와;
    상기 상황판단단계에 의해 판단된 주행 상태에 따라 상기 컨트롤러가 제이크브레이크가 발휘해야 할 제동력 수준을 다수의 수준으로 설정하는 제동수준설정단계와;
    상기 제동수준설정단계에 의해 설정된 수준에 따라 상기 컨트롤러가 연소실로 공급되는 흡기 중에 물을 분사하는 물분사인젝터의 분사량을 조절하여 분사하는 물분사단계;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치 제어방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제동수준설정단계에서는 차량의 차속변화량이 작을수록 제이크브레이크가 발휘해야 할 제동력 수준을 높게 설정하고;
    상기 물분사단계에서는 상기 제동수준설정단계에서 설정된 제동력 수준이 높을수록 많은 양의 물을 분사하도록 상기 물분사인젝터를 제어하는 것
    을 특징으로 하는 차량의 제동장치 제어방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제동수준설정단계에서는 차량이 주행하고 있는 도로의 내리막 정도가 클수록 제이크브레이크가 발휘해야 할 제동력 수준을 높게 설정하고;
    상기 물분사단계에서는 상기 제동수준설정단계에서 설정된 제동력 수준이 높을수록 많은 양의 물을 분사하도록 상기 물분사인젝터를 제어하는 것
    을 특징으로 하는 차량의 제동장치 제어방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 제동수준설정단계에서는 차량에 적재된 화물의 중량이 클수록 제이크브레이크가 발휘해야 할 제동력 수준을 높게 설정하고;
    상기 물분사단계에서는 상기 제동수준설정단계에서 설정된 제동력 수준이 높을수록 많은 양의 물을 분사하도록 상기 물분사인젝터를 제어하는 것
    을 특징으로 하는 차량의 제동장치 제어방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 제동수준설정단계에서는 운전자가 수동으로 조작한 분사량조절스위치의 설정값이 클수록 제이크브레이크가 발휘해야 할 제동력 수준을 높게 설정하고;
    상기 물분사단계에서는 상기 제동수준설정단계에서 설정된 제동력 수준이 높을수록 많은 양의 물을 분사하도록 상기 물분사인젝터를 제어하는 것
    을 특징으로 하는 차량의 제동장치 제어방법.
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