KR900006552B1 - 발차시의 클러치 및 연료제어를 포함하는 기계식 자동전동장치의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

발차시의 클러치 및 연료제어를 포함하는 기계식 자동전동장치의 제어방법
제 1 도는 본 발명의 기계식 자동전동장치의 제어시스텐의 부품과 상호 연결을 도시하는 선도.
제 2a-2b도는 본 발명의 방법의 적절한 실시방식을 도시하는 흐름도 형식의 기호예시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 기계식 자동전동장치 14 : 드로틀제어식
22 : 드로틀개방탐지조립체 40 : 차량제동폐달(또는 브레이크)
42 : 중앙처리장치(또는 제어장치) 44 : 시프트제어조립체
본 발명은 기계식 자동전동장치(automatic mechanical transmisson : AMT)같이 다수의 기어감속비를 제공하는 자동동력전달장치와 그를 위한 제어장치 및 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 차량 또는 변속비 출력축속도, 변속기입력축속도, 엔진속도, 드로틀위치, 드로틀위치의 변화율, 차량이나 엔진속도의 변화율 등과 같은 측정되고 계산된 파라미터에 기초하여 기어선택과 시프트(shift)결정이 이루어지는 기계식 자동전동장치를 위한 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
더 구체적으로 설명하면 본 발명은 차량이 정지상태에서 발차하는 작동중에 마스터클러치와 엔진으로의 연료공급과를 제어하는 것을 포함하는 AMT장치의 제어방법에 관한 것이다. 종전 기술에서는 확동(確動)클러치를 이용하는 자동기계형이나 마찰클러치를 이용하는 유성기어형인 자동변속기의 사용이 공지되어 있고 그 제어장치들도 마찬가지이다.
자동변속기를 위하여 개별논리회로와 소프트웨어로 제어되는 마이크로 프로세서를 이용하고 차량속도(또는 변속기 출력축속도), 변속기 입력축속도, 엔진속도, 차량속도 변화율, 엔진속도변화율, 드로틀위치, 드로틀위치의 변화율, 드로틀 완전하강(즉 "킥다운") 제동기구의 작동, 현재 연결된 기어비와 같이 측정되거나 계산된 파라미터에 근거하여 기어선택이나 시프트 결정이 이루어지는 전자제어장치는 종전기술에서 공지되어 있다.
차량의 그러한 자동 또는 반자동변속기 제어장치는 미합중국 특허 제4,361,060, 4,551,802, 4,527,447, 4,425,620, 4,463,427, 4,081,065, 4,073,203, 4,253,348, 4,038,889, 4,226,295, 3,776,048, 4,208,929, 4,039,061, 3,974,720, 3,478,851, 3,942,393호를 참고하면 알 수 있으며, 모두 여기에 참고로 기재하였다.
AMT 장치의 차량 마스터클러치의 연결 및 분리를 자동적으로 제어하기 위한 자동제어장치나 부속장치,특히 차량이 정지상태에서 발차하는 동안에 제어하는 것에 관하여는 미합중국 특허 제4,081,065, 4,401,200, 4,413,714, 4,432,445, 4,509,625와 4,576,263호를 참고하여 알 수 있는 바와같이 종전기술에서 알려져 있으며 여기에 참고로 기재하였다. ·
위에서 상술한 자동 또는 단자동 전동장치의 제어장치, 특히 미합중국 특허 제4,081,065와 4,576,263호에 예시된 장치 그리고 유사한 장치들은 대부분의 조건에서 정지상태로부터 발차하는 동안 차량 마스터클러치를 제어하는데에는 효과가 있으나 어떤 조건에서 만일 연료가 드로틀폐달 설정에 따라 공급되게 된다면 클러치는 엔진을 제어(즉, 엔진이 소망한 회전속도보다 더 큰 속도로 바람직하지 않게 공회전하는 것을 예방할 만큼 충분히) 신속하게 연결되지 않거나 클러치는 받아들일 수 있는 정도로 원활한 연결을 제공하지 않을 것이다.
본 발명에 따르면 종전기술의 결점들이 기계식 자동/반자동전동장치를 위한 제어장치, 가급적이면 전자제어 장치와, 제어 방법을. 제공하므로써 극복되거나 최소화되었는데, 본 발명에서는 클러치연결, 드로틀세팅, 기어선택과 시프트 결정등이 적어도 엔진속도와 드로틀위치를 나타내는 입력신호를 포함하는 측정되거나 계산된 파라미터에 근거하여 이루어진다.
기타 전동장치 입력축 속도 전도장치 출력축속도, 드로틀 위치의 변화율, 마스터 클러치의 상태, 현재 연결된 기어비, 차량제동장치의 작동등을 나타대는 신호같은 다른 입력/파라미터들도 AMT장치의 제어에 대한 결정을 하는데 이용된다.
여러가지 입력신호들을 처리하는 소정 논리규칙 또는 프로그램에는 발차동작을 검출하고, 엔진속도와 드로틀위치의 함수인 오차값(E)을 계산하고, 오차값(E)을 최소화하도록 클러치를 조작하며 오차값(E)의 크기가 소정기준값올 초과하면 오차값(E)의 크기가 기준값을 초과하는 동안 엔진으로의 연료 공급을 더 증가시키지 못하게 하는 방법이 포함된다.
가급적이면, 상기한 미합중국 특허 제4,081,065호에서 설명한 바와같이 이 제어방법은 오차값(E)을 최소화하도록 작용하는데, 거기서(E)는 방정식 E=N-A+K(dN/dt)로 표시된다. 이때, N : 엔진속도, dN/dt : 엔진가속도, A : 드로틀위치, K : 가중(加重)인자, E : 오차값.
만일 오차값(E)이 플러스이면 작동기는 클러치가 연결되게 작용한다. 만일 오차값(E)이 마이너스이면 작동기는 클러치가 분리되게 작용한다. 이 제어방정식은 클러치가 연결되게 될때만 유효하다.
클러치를 분리하기 위하여는 스위치에 의해 공급될 수 있는 추가 제어신호를 이용하거나 다른 수단에 의하여 A의 값이 작아지거나 영(0)이 되게한다. 따라서, 본 발명의 목적은 발차동작을 감지 및 식별하고 오차값을 게산하여 클러치조작에 의해 최소화되게 하고 오차값의 크기가 소정값을 초과하면 엔진으로의 연료공급을 증가시키지 않게하는 것을 포함하는 기계식 자동전동장치의 새롭고 개선된 제어방법을 제공히는 것이다.
제1도는 마스터클러치(16)를 거쳐 잘 알려진 디젤엔진과 같은 드로틀제어식엔진(14)에 의하여 구동되는 자동다속도 복합변속기(12)를 포함하는 기계식자동전동장치(10)를 예시하는 선도이다. 엔진브레이크 예를들어 엔진(14)의 회전속도를 느리게하는 배기브레이크(17)나, 마스터클러치(16)의 분리시 입력축에 감속력을 인가할 수 있는 입력축브레이크(18)가 종전기술에서 알려져 있는대로 설치될 수 있다. 자동변속기(12)의 출력은 공지된 바와같이 구동차축의 차동장치나 트랜스퍼케이스(transfer case)나 그와같은 척절한 차량부품에 구동연결하도록 된 출력축(20)인 것이다.
상기한 동력전달부품들은 몇가지 장치에 의하여 작동되고 감시되는데, 그것들은 각각 아래에서 더욱 상세하게 검토될 것이다. 이 장치들은, 운전수가 제어하는 차량드로틀이나 다른 연료드로틀 장치(24)의 위치를 감지하는 드로틀위치 또는 드로틀개방 탐지 조립체(22) 엔진(14)에 공급되는 연료량을 제어하는 연료제어장치(26) 엔진의 회전속도를 감지하는 엔진속도감지기(28), 클러치(16)를 연결 또는 분리하고 또한 클러치상태에 관한 정보를 공급하는 클러치조종기(30), 입력축 브레이크조종기(31), 변속기입력축속도 감지기(32), 변속기(12)를 선택된 기어비로 시프트하고 현재 연결된 기어비를 나타대는 신호를 제공하는데 유효한 변속기조종기(34), 그리고 변속기출력축 속도감지기(36)등을 포함한다. 차량제동탐지기(38)는 차량제동페달(또는 브레이크)(40)의 작동을 감지한다.
상기한 장치들은 중앙처리창치 또는 제어장치(42)에 정보를 공급하거나 그로부터 명령을 받는다. 중앙처리장치(42)는 아날로그 또는 디지탈전자게산 및 논리회로를 포함할 수 있는데, 그 특정한 구성과 구조는 본발명의 부분이 되지 않는다. 중앙처리장치(42)는 또한 차량운전수가 차량운전의 후진(R) 중립(N) 또는 전전(D) 모드(mode)를 선택할 수 있게 해주는 시프트 제어조립체(44)로부터 정보를 받는다. 전력원(도시되지않음) 또는 가압유체공급원(도시되지 않음)은 여러가지 감지, 조종 및 처리장치들에 전기 또는 공기출력을제공한다.
고장표시기 또는 경보기(46)는 특정한 고장의 정체를 표시하거나 단순히 식별되지 않은 고장의 존재를 신호할 수 있다. 구동전달 장치 부품이나 상기한 형의 그 제어장치는 종전기술에서 알려져 있으며, 상기한 미합중국 특허 제4,361,060, 3,776,048, 4,038,889와 4,226,295호를 참고하면 더욱 자세하게 알 수 있다. 감지기(22),(28),(32),(36),(38)과 (44)는 거기서 탐지된 파라미터에 비례하는 아날로그 또는 디지탈신호를 발생하는 형이나 구조라면 어떤 것이라도 좋다.
유사하게 조정기(17)(18)(26)(30)과 (34)는 중앙처리장치(42)로부터의 명령신호에 응답하여 동작을 실행하는 공지의 어떠한 전기 공기 또는 전자공기형으로도 될 수 있다. 연료 제어장치(26)는 일단적으로 운전자가 드로틀(24)을 맞춤에 따라 엔진(14)에 연료를 공급하는데 제어장치(42)로부터의 명령에 따라 연료를 더 적거나(연료하락) 많게(연료상승) 공급할 수도 있다. 만일, 연료제어장치(26)의 설정값이 드로틀(24)의 설정값과 상이하면 연료체어장치는 드로틀설정값 일치하도록 상승하거나 하강된다. 드로틀 설정값을 고려하여연료제어장치를 조정하는 제어시스멤의 한 예는 미합중국 특허 제4,493,228호에 예시되어 있으며, 그 설명을 여기에 참고로 기재하였다.
중앙처리장치(42)의 목적은 프로그램(즉, 소정논리규칙)과 현행 또는 기억된 파라미터에 따라 변속기가작동의 최적기어비를 선택하는 것과 필요하다면 현행 또는 기억된 정보에 근거하여 선택된 최적기어비로의 기어변환 즉, 시프트를 명령하는 것이다. 중앙처리장치(42)에 의하여 실행되는 여러가지 기능들과 그것을 수행하는 바람직한 방식은 1984년 10월 10일 미합중국 특허출원 제659,114호로 출원되어 허여되고 계류중인 명세서와 1983년 11월에 발간된 자동차기술자협회지 SAE 831776호를 참고하면 더욱 상세하게 알 수 있으며 그들 설명을 여기에 참고로 기재하였다.
AMT장치(10)의 발차동작모드를 참고하면 연료제어장치(26)와 클러치작동기(30)는 다음과 같이 제어된다. 차량운전수는 발차하고자 할때 차량제동페달(40)을 해제하고 드로틀페달(24)을 밟는다. 바람직하게 마이크로 프로세서에 기초를 둔 제어장치, 즉 중앙처리장치(42)는 오차값을 계산하여 최소화시킨다.
E = N -A +K (dN/dt)
여기서, N : 엔진속도, A : 소망한 연결특성을 제공하도록 조정된 드로틀 위치신호로서 완전드로틀에서 이 신호는 엔진의 최대회전력 속도에서 속도신호(N)와 같게될 수 있고, 닫힌 드로틀위치에서 그것은 공전속도값 N과 같게 될 수 있다. K : 엔진속도의 변화가 엔진의 회전력 출력에 미치는 관성효과에 적절한 가중인자를 나타내는 상수 dN/dt. 엔진가속도.
이렇게 하여 초기단게에서 운전수는 출발을 부드럽게 할 것인지 급하게 할 것인지에 따라 가속폐달을 일정한 위치로 밟게되고 클러치가 연결되기 시작할 때 엔진은 드로틀조정의 대응값이상의 속도로 가속될 수있고 N-A의 값은 플러스가 된다. 엔진이 가속되고 있으므로, 관게 N-A+K(dN/dt)의 전체 값은 플러스가 되며, 작동기(12)는 클러치가 계속연결되게 하는 신호를 받게되는 것이다.
연결된 클러치의 토오크하중이 위의 식이 영(0)과 같게 되는 점까지 엔진을 감속시키기 시작하연, 오차신호(E)가 실질적으로 영(0)이 되었으므로 클러치부품의 더 이상의 연결은 없게 된다. 일단 차량이 드로틀조정속도와 같은 속도로 가속되면 엔진은 설정드로틀 속도이상의 속도를 향하여 출발하고 관계 N-A+(dN/dt)는 또다시 플러스가 되어 작동기(30)에 신호를 제공하고 그 작동기는 클러치 부품들이 더 완전한 연결을이루도록 해준다.
그러나, 차량은 이제 엔진속도로 운행하고 있으므로 클러치의 더 이상의 연결은 추가 토오크 하중을 제공하지 않으며, 작동기는 클러치부품들이 완전히 연결될때까지 그것들을 계속해서 구동한다. 상기한 작동이일어나고 있는 동안 드로틀폐달 위치 감지기(22)는 드로틀폐달(24)위치를 나타대는 입력신호(TP)를 제어장치(42)에 보낸다.
제어장치는 입력신호(TP)와 연료제어장치(26)에 보내는 명령 출력신호(FC)를 비교하며, 보통의 상태에서는 필요하다면(FC)의 크기를 증대 또는 감소시켜 연료제어장치(26)는 운전자의 요구에 따라 연료를 엔진(14)에 공급한다. 그러나, 만일에 오차신호(E)의 크기가 소정 기준값(REF)을 초과하면 이상황에서는 엔진속도(N) 또는 엔진가속도가 운전자의 드로틀설정값 또는 그 드로틀설정값(A)에서의 발차시 소망 엔진속도에 대하여 높은 값에 도달한 결과 엔진공회전(즉 용인될 수 없게 높은 회전속도로 급상승하는 것) 또는 용인됨 수 없게 거친 클러치 연결이 없는 시스템의 용인될 수 있는 제어의 조건은 TP가 FC보다 크더라도 엔진(l4)으로의 연료 공급이 증가되지 않아야하는 것으로 된다.
이와는 다른 방법으로 엔진(14)으로의 연료 공급이 TP가 FC와 같거나 더 큰 것에 관계없이 실제적으로 약간 감소될 수 있다. 오차신호(E)의 크기가 기준값(REF)보다 작은 때에는 클러치(16)가 엔진(14)을 제어할 수 있고 FC가 TP와 동일하게 될때까지 엔진(14)에 대한 연료공급을 증가하도록 허용된다고 생각된다.
AMT장치(10)가 마이크로 프로세서 베이스제어장치(42)를 이용하고 본 발명의 방법과 동작은 소프트웨어 모드나 알고리즘으로 수행되는 것으로 설명되기는 하였으나 그 동작은 또한 개별 하드웨어부품을 포함한전자/유체 논리회로에서 수행될 수 있다는 것이 명백하다. 클러치 조종기(30)는 바람직하게 중앙처리장치나(42)에 의하여 제어되어 대체적으로 상기한 미합중국 특허 제4,081,065호에서 설명한 대로 마스터클러치(16)를 연결 또는 분리한다.
변속기(12)는 여기에 참고로 포함된 미합중국 특허 제3,478,851호에서 설명한 가속기 또는 제동기구와 같은 동기수단을 포함할 수 있다. 변속기(12)는 반드시는 아니지만 바람직하게 여기에 참고로 기재한 미합중국 제3,105,395호에서 볼 수 있는 바와같은 쌍부축형(twin countershaft type)으로 되어 있다

Claims (7)

  1. 운전자가 작동하는 드로틀폐달(24)과 드로틀제어 엔진(14)과 변속기 입력축과 변속기 출력축(20)사이에서 선택적으로 연결가능한 다수의 기어비 조합을 갖는 변속기(12)로서 상기한 변속기 입력축이 선택적으로 연결 및 분리가능한 마찰커플링(16)에 의하여 상기한 엔진에 작동적으로 연결된 변속기(12)와를 가진 장치들을 위한 차량의 기계식자동전동장치(10)를 제어하는 방법으로서, 상기한 기계식 자동전동장치가(1) 엔진(28)의 회전속도를 나타내는 입력신호 및 (2)운전자의 드로틀폐달 위치설정값(TP)을 나타대는 입력신호를 포함하는 다수의 입력신호들을 수신하는 수단을 가진 정보처리장치(42)를 포함하고 상기한 처리장치는 프로그램에 따라 상기한 입력신호들을 처리하고 출력신호들을 발생하여 상기 전동장치가 상기 프로그램에 따라 작동되게하는 수단과, 상기한 처리장치로부터의 상기 출력신호들에 응답하여 상기 기어비 조합들의 연결을 일으키도록 상기 전동장치를 작동시키는 상기 전동장치와 관면된 수단(34)을 포함하며, 상기한 처리장치에는 차량의 발차동작을 감지하는 수단이 있어서 차량의 발차시에는 상기 마찰커플링의 연결량을 제어하도록 제어수단에 출력신호들을 발생하고, 상기한 제어수단에는 상기한 마찰커플링이 완전 분리되는 제 1 상태와 상기한 마찰커플링이 완전히 연결되는 제 2 상태와 상기 제 1 상태로부터 제 2 상태로 변환하는 동안에 상기한 마찰커플링의 연결가능한 부품들이 부분적으로 연결될 때 발생하는 제 3 상태가 있고 상기한 제어수단은 상기한 제 3 상태에서 상기 드로틀의 조정위치와 소정의 관계로 일정한 값으로 상기한 엔진의 회전속도를 유지시키도록 상기한 커플링부품들을 충분히 연결시킴으로 함수 E를 최소화시키도록 동작할 수 있고 이때 E=N-A이고, 여기서 N : 엔진속도를 나타내는 값이고 A : 현재 드로틀위치에서의 소정소망 엔진속도를 나타내는 값인 전동장치제어방법에 있어서, E의 값을 계산하는 단계와의 값을 소정기준값과 비교하는 단계와, 만일 E가 상기한 기준값과 동일 또는 더 크다면 드로틀폐달 위치에 관계없이 엔진으로의 연료공급이 증가하는 것을 예방하는 단계와로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 기게식 자동전동장치의 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기한 커플링의 증대된 연결로 N의 값이 소정최대값을 초과하는 것을 막을 수 없는 상태에서 상기한 기준값이 E의 값과 일치하게 되는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 만연 E의 값이 상기한 기준값과 동일 또는 더 크다면 엔진에 대한 연료공급을 감소시키는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 만일 E의 값이 상기한 기준값과 동일 또는 더 크다면 엔진에 대한 연료공급을 감소시키는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, E=N-A(dN/dt)이고, 여기서 dN/dt는 상기한 엔진의 가속도이고, K는 가중인자인 방법.
  6. 제2항에 있어서 E=N-A+K(dN/dt)이고, 여기서 dN/dt는 상기한 엔진의 가속도이고, K는 가중인자인 방법.
  7. 제3항에 있어서 E=N-A+K(dN/dt)이고, 여기서 dN/dt는 상기한 엔진의 가속도이고, K는 가중인자인 방법.
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