KR910000321B1 - 기어변속 후, 클러치의 재접속을 감지하고 연료를 제어하는 것을 포함한 amt 시스템 제어방법 - Google Patents

기어변속 후, 클러치의 재접속을 감지하고 연료를 제어하는 것을 포함한 amt 시스템 제어방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

기어변속 후, 클러치의 재접속을 감지하고 연료를 제어하는 것을 포함한 AMT 시스템 제어방법
제1도는 본 발명의 기계식 자동전동장치의 제어시스템의 부품과 그의 상호 접속관계를 도시한 블록도.
제2a-2b도는 본 발명의 방법을 실행하는 실시예를 도시한 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 기계식 자동전동장치(AMT 시스템) 12 : 변속기
14 : 엔진 16 : 마스터클러치
17 : 배기브레이크 18 : 입력축브레이크
20 : 출력축
22 : 드로틀 위치 탐지조립체(또는 드로틀 개방탐지조립체)
24 : 드로틀페달 26 : 연료제어장치
28 : 엔진속도감지기 30 : 클러치가동기
31 : 입력축 브레이크 가동기 32 : 입력축 속도감지기
34 : 변속기 가동기 36 : 출력축 속도감지기
38 : 차량브레이크모니터 40 : 차량 브레이크페달
42 : 중앙처리장치(또는 제어장치) 44 : 변속제어조립체
46 : 고장표시기
본 발명은, 다수의 기어감속비를 제공하는 자동동력전달장치, 즉, 기계식 자동전동장치(이하, AMT라 함)와 이를 제어하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 차량 또는 변속기출력축 속도, 변속기입력축속도, 엔진속도, 드로틀 위치, 드로틀 위치의 변화율, 차량 및 엔진속도의 변화율 등과 같은 파라미터들을 측정하고, 계산한 결과에 의거하여 기어선택과 변속결정이 이루어지는 기계식 자동전동장치를 제어하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
더 구체적으로, 본 발명은 마스터 클러치 및 엔진에 공급되는 연료, 양자를 제어하는 것을 포함하여 변속기의 기어변환작용의 종료 후에 마스터클러치의 재 접속 시에 AMT 시스템을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 확동클러치를 사용하는 자동기계형 및 마찰클러치를 사용하는 유성기어(planetary gear)형의 자동전동장치를 사용하는 것과, 그를 제어하는 제어시스템이 선행기술로 공지되어 있다. 차량속도(또는, 변속기 출력축 속도), 변속기입력축 속도, 엔진 속도, 차량속도의 변화율, 엔진속도의 변화율, 드로틀위치, 드로틀위치의 변화율, 드로틀의 완전하강(즉, "킥다운(Kick down)"). 브레이크 장치의 가동여부, 현재 접속된 기어비 등의 파라미터들을 측정하고 계산한 결과에 의거하여 기어선택 및 변속결정이 내려지는 자동변속기를 제어하기 위해서 개별적 논리회로 및 소프트웨어로 제어되는 마이크로프로세서를 이용한 전자제어시스템은 선행기술로 공지되어 있다.
차량의 자동 및 반자동변속기 제어시스템의 예는, 미국특허번호 4,361,060, 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, 3,942,393 등을 참고하면 알 수 있으며, 그 설명들은 여기에 참고로 포함되어 있다.
AMT 시스템의 차량 마스터클러치의 접속 및 분리를 자동적으로 제어하기 위한 자동제어시스템 및 부속시스템은 선행기술로서 공지되어 있으며, 그에 대한 참고사항은 미국특허번호 4,081,065, 4,401,200, 4,413,714, 4,432,445, 4,509,625, 4,576,263 등이고, 그 설명들은 여기에 참고로 포함되어 있다.
상기 참고예의 자동 및 반자동 전동장치의 제어시스템은 대부분의 조건 하에서 차량의 마스터클러치를 제어하는데는 효과적이지만, 어떤 조건에서 드로틀페달 위치를 설정함에 따라서 연료가 엔진에 공급된다고 할 때, 이 마스터클러치는 엔진을 제어하기 위해서(즉, 엔진을 원하는 회전속도 이상의 고속으로 바람직하지 않게 공전하는 것을 방지하기 위해서), 충분히 빠르게 접속되지 못하거나 마스터클러치가 적당히 부드럽게 접속되지 못한다.
본 발명에 따라서 엔진속도의 변화율, 입력측 속도의 변화율, 드로틀 위치의 변화율 등을 나타내는 입력신호들을 포함하는 파라미터들을 측정하고 계산한 결과에 의거하여 클러치의 접속과 드로틀세팅과 기어의 선택과 변속결정이 이루어지는 기계식 자동 및 반자동 전동장치에 사용되는 제어시스템, 특히, 전자제어시스템 및 제어방법을 제공함에 의해서 선행기술의 단점들이 최소화되거나 극복되었다. 다른 입력신호 및 파라미터들, 예를 들자면, 전동장치 입력축속도, 전동장치 출력축 속도, 드로틀위치의 변화율, 마스터클러치의 상태, 현재 접속중인 기어비, 차량브레이크의 가동여부 등을 나타내는 신호들도 AMT시스템을 제어하기 위해 사용된다. 약정된 논리규칙 또는 프로그램은 다양한 입력신호들을 처리하며, 다음과 같은 방법을 포함한다. 즉, 변속기의 기어변환작용이 완료되었는가를 검사하여, 엔진속도의 변화율과 드로틀의 위치와 입력축속도의 변화율의 함수인 오차값(E)을 계산하고, 오차값(E)의 크기가 소정의 기준 값을 초과하여 이 오차값(E)이 최소화되도록 마스터클러치를 조정하여 엔진에 공급되는 연료량을 증가시키지 못하도록 하는 방법을 포함한다.
특히, 본 제어방법은 다음과 같은 관계식으로 표시되는 오차값(E)을 최소로하기 위해 실시된다.
즉, E=K1+ (K2* A) + (K3* dN/dt) + (K4* dIS/dt) 여기서,
K1=가중(加重)인자
K2=가중인자
A=드로틀위치에 대한 비선형 함수
K3=가중인자
N=엔진속도
dN/dt=엔진의 가속도
K4=가중인자
IS=입력축속도
dIS/dt=입력축 가속도
E=오차값
오차값(E)이 양이면, 가동기가 동작하여 마스터클러치를 접속시킨다. 오차값(E)이 음이면, 가동기가 동작하여 마스터클러치를 분리시킨다. 이러한 제어관계식은, 변속기의 기어변환 또는 시프트가 완료된 후에 마스터클러치를 접속시킬 때만 사용된다. 따라서, 본 발명의 목적은 변속기의 기어변환작용이 완료된 후에 마스터클러치의 재 접속을 감지하고 확인하며, 오차 값을 계산하여 이 값이 최소가 되도록 클러치를 조종하여, 오차 값의 크기가 소정값을 초과하면 엔진에 공급되는 연료량을 증가시키지 못하도록 하는 기계식 자동전동장치에 사용하기 위한 새롭고 개선된 제어방법을 제공하는 것이다.
이제부터 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예를 자세히 설명하겠다.
제1도는 마스터클러치(16)를 통하여 디젤엔진과 같이 드로틀로 제어되는 엔진(14)으로 구동되는 자동다속도 복합변속기(12)를 포함하는 기계식 자동전동장치(10)를 개략적으로 도시하고 있다. 엔진(14)의 회전속도를 저지하는 배기브레이크(17)와 같은 엔진브레이크와, 마스터클러치(16)를 분리할 때 감속력을 가하는데 효과적인 입력축 브레이크(18)가 선행기술로서 공지된 바대로 제공되어도 좋다. 자동변속기(12)의 출력은 출력축(20)으로 전달되며, 이 출력축(20)의 용도는 선행기술로서 공지된 구동차축의 차동장치나 트랜스퍼케이스(transfer case)같은 차량부품에 구동 접속하는 것이다.
상기 언급한 일련의 동력부품들은, 하기에서 논하게 되는 여러 가지 장치에 의해서 동작하고 감시된다. 이러한 장치에는 운전자에 의해 제어되는 차량 드로틀이나 다른 연료, 드로틀페달(24)의 위치를 감지하는 드로틀 위치 탐지조립체 또는 드로틀 개방탐지조립체(22), 엔진(14)에 공급되는 연료량을 제어하는 연료제어장치(26), 엔진의 회전속도를 감지하는 엔진속도감지기(28), 마스터클러치(16)를 접속하거나 분리시키며 클러치의 상태에 대한 정보를 제공해주는 클러치가동기(30), 입력축 브레이크가동기(31), 변속기 입력축 속도감지기(32), 변속기(12)를 선택된 기어비로 변속시키고 현재 변속기상태를 표시하는 신호를 제공하는 변속기가동기(34), 그리고 변속기 출력축 속도감지기(36) 등이 포함된다. 차량브레이크모니터(38)는 차량브레이크페달(40)의 동작을 감지한다.
상기 언급한 장치들은 중앙처리장치(42)로 정보를 제공하거나 중앙처리장치로부터 명령을 받는다. 아날로그 및 디지털 전자계산회로 및 논리회로가 중앙처리장치(42)에 포함되며, 그 특정한 구성과 구조는 본 발명의 부분이 되지 않는다. 또한, 중앙처리장치(42)는 운전자가 후진(R), 중립(N), 전진구동(D)의 운전방식을 선택할 수 있게 해주는 변속제어조립체(44)로부터의 정보를 수신한다. 전원(도시되지 않음) 또는 유압원(도시되지 않음)이 다양한 감지기 및 가동기 그리고 중앙처리장치에 전기적 또는 유체 역학적 동력을 제공한다. 고장표시기(46)는 특정한 고장의 정체를 표시하거나 간단히 식별되지 않은 고장의 존재를 신호할 수 있다.
상기에 설명한 형의 일련의 구동부품 및 그 제어장치들을 다음을 참고하면 좀더 자세히 알 수 있을 것이다. 즉, 상기에서 언급한 바 있는 미국특허번호 4,361,060, 3,776,048, 4,038,889, 4,226,295 등이다.
감지기(22,28,32,36,38,44)들은 그것으로서 감시된 파라미터에 비례하는 아날로그 및 디지털 신호들을 발생시킬 수 있는 형이나 구조라면 어떤 것이라도 좋다. 똑같이, 가동기(17,18,26,30,34)들도 중앙처리장치(42)로부터의 제어명령신호에 응답하여 동작을 실행하는 것이라면 어떤 전기공기 또는 전자공기형이라도 좋다. 연료제어장치(26)는 통상 운전자가 드로틀페달(24)의 위치를 설정함에 따라서 엔진(14)에 연료를 공급하지만, 상향 또는 하향변속 중에 변속기를 동기시키기 위해서 중앙처리장치(42)로부터의 명령에 따라서 연료량을 적게 또는 많이 공급할 수 있다.
만일, 연료량을 적게 또는 연료량을 많게 하는 작용이 완료되었을 때, 연료제어장치(26)의 설정량 "FC"와 드로틀페달(24)의 설정량 "TP"가 다르다면, 연료제어장치는 드로틀의 설정량과 일치하기 위해서 상승되거나 하강된다. 드로틀페달의 위치설정을 고려하여 연료제어장치를 조정하는 제어시스템의 한 예가 미국특허 번호 4,493,228에 설정되어 있으며, 그 설명을 여기에 참고로 기재하였다. 중앙처리장치(42)의 목적은 프로그램(즉, 약정된 논리규칙) 및 현재의 또는 기억된 파라미터들에 따라서 변속기가 동작할 수 있는 최적기어비를 선택하고, 필요하다면 현재 또는 기억된 정보에 의거하여 선택된 최적기어치로의 기어변, 즉, 변속을 명령하는 것이다.
중앙처리장치(42)에 의해서 수행되는 여러 가지 기능 및 이 기능들을 수행하는 양호한 방법은, 1984년 10월 10일에 출원되어 허여되고 계류중인 미국특허출원 제659,114호와, 1983년 11월에 발간된 자동차 기술자협회(SAE) 논문번호 831,776을 참조하면 좀더 자세히 알 수 있을 것이다. 비록 설명된 AMT시스템(10)이 전자동시스템이지만, 본 발명은 운전자가 선택한 기어변환을 자동으로 실행하는 시스템인 반자동 AMT시스템에도 사용할 수 있다. AMT시스템(10)의 기어변속 작용 후에 클러치를 재접속시키는 것에 대해서, 연료제어장치(26)와 클러치가동기(30)는 다음과 같이 제어된다.
바람직하게, 마이크로프로세서에 기초를 둔 제어장치, 즉, 중앙처리장치(42)는 오차값(E)을 계산하여 최소로 할 것이다. E=K1+ (K2* A) + (K3* dN/dt) + (K4* dIS/dt) 여기서,
K1=가중인자
K2=가중인자
A=원하는 클러치 접속특성을 제공하도록 조정된 드로틀 위치에 대한 비선형 함수, 예를 들면, 0%에서 약 50%까지의 드로틀에 대해서 이 신호는 0이었다가 어떤 최고 값으로 통상 선형적으로 증가한다.
K3=가중인자
N=엔진속도를 표시하는 신호
dN/dt=엔진속도의 변화율을 표시하는 신호
K4=가중인자
IS=입력축 속도를 표시하는 신호
dIS/dt=입력축 속도의 변화율을 표시하는 신호
E=오차값
오차값(E)이 양이면, 가동기는 클러치를 접속시키도록 동작한다. 오차값(E)이 음이면, 가동기는 클러치를 분리시킨다.
한편, 가중인자(K1,K2,K3,K4)의 크기가 차량 또는 AMT시스템의 파라미터에 따라서 선택되고, K2와 K3가 양이고 A값이 증가하면, 이것은 운전자가 엔진에 공급되는 연료량을 증가시킬 것을 요청했음을 표시하는 것이고, 클러치의 접속도 또는 접속상태를 증가시키지 않으면 받아들여서는 안 되는 것이며, 엔진가속도(dN/dt)값이 증가하면 이것은 엔진의 과속(engine flaring)을 저지하기 위해서 클러치를 빨리 접속해야함을 나타낸다.
K4가 음의 값이라는 것은 입력축 속도가 빨리 가속될 때 구동축이 흔들리는 것을 방지하기 위해서 비교적 클러치를 저속으로 접속해야 한다는 것을 표시한다. 클러치의 재 접속이 일어나는 동안, 드로틀페달 위치탐지조립체(22)는 드로틀페달(24)의 위치를 표시하는 입력신호(TP)를 중앙처리장치(42)에 보낸다.
중앙처리장치(42)는 입력신호(TP)를 연료제어장치(26)에 보내는 명령출력신호(FC)와 비교하여, 보통의 상태에서는 필요하다면 FC의 크기를 증가 또는 감소시켜서 연료제어장치(26)로 하여금 운전자의 요구에 따라 엔진(14)에 연료를 공급하도록 한다. 그러나, 오차값(E)의 크기가 소정의 기준값(REF)을 초과하면, 이 상황에서는 엔진가속도 및 운전자가 요구하는 연료량이 입력축 가속도에 비해서 높은 값에 도달한 결과, 엔진의 공회전(즉, 엔진회전속도가 부적절하게 과속되는 것) 및 부적절하게 거친 클러치 접속이 없는 시스템의 적절한 제어의 조건은 TP가 FC보다 크더라도 엔진(14)에 공급되는 연료량을 증가하지 못하도록 하는 것으로 된다. 이와는 다른 방법으로, 엔진(14)에 공급되는 연료량이 TP가 FC보다 크거나 같은 것에 관계없이 실제적으로는 약간 감소될 수 있다.
오차값(E)의 크기가 기준값(REF)보다 작은 때에는, 마스터클러치(16)가 엔진(14)을 제어할 수 있으며, 엔진(14)에 공급되는 연료량은 FC가 TP와 같을 때까지 증가시켜도 된다고 생각된다. 비록, 본 AMT시스템(10)이 마이크로프로세서 베이스 중앙처리장치(42)를 사용하고, 본 발명의 방법 및 동작이 소프트웨어방식 및 알고리즘(algorithm)으로 수행되는 것으로 설명되었지만, 개별적인 하드웨어부품들로 구성된 전자적 및 유체역학적 논리회로로도 본 작용이 수행될 수 있음을 명백하다.
클러치가동기(30)는 특히 중앙처리장치(42)에 의해서 제어되어, 마스터클러치(16)를 접속 및 분리시키며, 이에 대해서는 미국 특허번호 4,081,065에 기술되어 있다. 변속기(12)는 미국특허번호 3,478,851에 기술된바와 같이, 가속기 및 브레이크장치 같은 동기화장치를 포함할 수 있다. 변속기(12)는 반드시 필요한 것은 아니지만 미국특허번호 3,105,395에 기술된 것과 같은 형의 쌍부축형이어도 좋다.

Claims (10)

  1. 운전자에 의해서 동작되는 드로틀페달(24)과, 드로틀로 제어되는 엔진(14)과, 변속기입력축과 변속기출력축(20)간에 선택적으로 조합하여 접속할 수 있는 다수의 기어비를 가진 변속기(12)로서 상기 변속기입력축이 선택적으로 접속 및 분리 가능한 마스터클러치(16)에 의해서 엔진(14)에 자동적으로 연결된 변속기(12)를 가진 장치들을 위한 차량의 기계식 자동전동장치(10)를 제어하는 방법으로써, 기계식 자동전동장치가 엔진의 회전속도를 표시하는 입력신호와, 운전자가 설정한 드로틀페달(TP)의 위치를 표시하는 입력신호와, 입력축 회전속도를 표시해주는 입력신호와를 포함하는 다수의 입력신호를 수신하는 수단을 가진 중앙처리장치(42)를 포함하고, 상기 처리장치는 프로그램에 따라서 입력신호들을 처리하고 출력신호들을 발생하여 전동장치가 상기 프로그램에 따라 작동되게 하는 수단과, 처리장치로부터의 상기 출력신호들에 따라서 기어비 조합들의 연결을 일으키도록 상기 전동장치를 작동시키는 전동장치와 관련된 수단(34)을 포함하며, 상기 처리장치는 변속기(12)의 기어변속 작용 후에 마스터클러치가 접속되는 것을 감지하는 장치를 가지고 있어서 변속기가 기어변속작용을 완료한 후에 마스터클러치를 접속할 때 출력신호들을 제어수단에 보내서 마스터클러치의 접속량을 제어하고, 상기 제어수단은 마스터클러치가 완전 분리된 상태인 제1상태와 마스터클러치가 완전 접속된 상태인 제2상태, 제1상태에서 제2상태로 되는 중간상태이며, 마스터클러치의 연결 가능한 부품들이 부분적으로 접속된 상태인 제3상태를 가지며, 상기 제어수단은 상기 제3상태에서 엔진(14)의 회전속도를 드로틀페달(24)의 조정위치와 소정의 관계로 일정한 값으로 유지시키도록 클러치부품들을 충분히 연결시킴으로써 드로틀위치와 엔진속도의 변화율 및 입력축속도의 변화율에 대한 함수인 오차값(E)을 최소화하는 전동장치 제어방법에 있어서, 오차값(E)을 계산하는 단계와, 오차값(E)을 소정의 기준 값과 비교하는 단계와, 만약 오차값(E)이 상기 기준값 보다 크거나 같으면 드로틀페달(24)의 위치 설정값에 관계없이 엔진(14)에 공급되는 연료량을 증가시키지 못하게 하는 단계와 또 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 기계식 자동전동장치의 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 클러치 접속상태를 증가시킴으로서 엔진속도의 값이 소정의 최대값을 초과하지 못하도록 할 수 없고 바람직하지 못한 입력축의 흔들림이 생기는 상태에서는 상기 기준 값이 오차값(E)과 일치되게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 오차값(E)이 기준 값보다 크거나 같으면, 엔진(14)에 공급되는 연료량이 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 오차값(E)이 기준 값보다 크거나 같으면, 엔진(14)에 공급되는 연료량이 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 오차값(E)은 0보다 크면, 마스터클러치가 접속위치로 이동되고, 오차값(E)이 0보다 작으면, 마스터클러치가 분리위치로 이동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제2항에 있어서, 오차값(E)은 0보다 크면, 마스터클러치가 접속위치로 이동되고, 오차값(E)이 0보다 작으면, 마스터클러치가 분리위치로 이동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 오차값(E)은 E=K1+ (K2* A) + (K3* dN/dt) + (K4* dIS/dt)이고,
    K1= 가중인자
    K2= 가중인자
    A=원하는 마스터클러치 접속특성을 제공하기 위해 조절된 드로틀위치에 대한 비선형 함수
    K3=가중인자
    N=엔진속도를 표시하는 신호
    dN/dt=엔진속도의 변화율을 표시하는 신호
    K4=가중인자
    IS=입력축 속도를 표시하는 신호
    dIS/dt=입력축 속도의 변화율을 표시하는 신호인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 오차값(E)은 E = K1+ (K2* A) + (K3* dN/dt) + (K4* dIS/dt)이고,
    K=가중인자
    K2=가중인자
    A=원하는 마스터클러치 접속특성을 제공하기 위해 조절된 드로틀위치에 대한 비선형 함수
    K3=가중인자
    N=엔진속도를 표시하는 신호
    dN/dt=엔진속도의 변화율을 표시하는 신호
    K4=가중인자
    IS=입력축 속도를 표시하는 신호
    dIS/dt=입력축 속도의 변화율을 표시하는 신호인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제7항에 있어서, K2는 0보다 크거나 같고, K3은 0보다 크거나 같으며, K4는 0보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제8항에 있어서, K2는 0보다 크거나 같고, K3는 0보다 크거나 같으며, K4는 0보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 방법.
KR1019870003879A 1986-04-30 1987-04-22 기어변속 후, 클러치의 재접속을 감지하고 연료를 제어하는 것을 포함한 amt 시스템 제어방법 KR910000321B1 (ko)

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