KR930012227B1 - 스톨 방지 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스톨 방지 장치

제1도는 본 발명에 의한 스톨 방지 장치를 자동 변속기 부착 차량에 응용한 한 실시예의 개념도.

제2도는 그 제어 개념도.

제3도는 그 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 기관 18 : 전자 제어 장치

20 : 드로틀 밸브 21 : 아이들 스위치

22 : 바이패스 통로 23 : 침상 밸브

24 : 솔레노이드 26 : 압축 코일 스프링

27 : 연료분사 노즐 28 : 전자 밸브

29 : 점화 플러그 30 : 점화코일

31 : 파워 트랜지스터 36 : 크랭크각 센서

37 : 저지 스위치 38 : 브레이크 스위치

39 : 악셀 스위치 40 : 차량 속도 센서

본 발명은 차량의 발전시에 기관의 스톨(stall)을 미연에 방지하도록한 스톨 방지 장치에 관한 것이다.

저 회전 구역에서, 기관의 출력 토크가 화물 자동차와 같이 크지 않은 소 배기량의 차량에서는 차량의 발전시에 악셀 페달의 답입 경우와 클러치의 접속 타이밍을 신중하게 설정하지 않으면 기관의 스톨을 초래하는 경우가 있다.

이러한 차량의 발전시에 있어서 기곤의 스톨은 어느 정도의 숙달에 의하여 방지할 수 있지만, 기관의 저회전구역에서 출력 토크의 증대가 가능한 토크 콘버터를 동력 전달 기구의 일부에 설치하면, 이것에 의하여 초심자라도 발전시에 있어서의 기관의 스톨이 일어나지 않게 방지하는 것이 용이하다.

일반적으로, 차량 발진때에 기관의 스톨은 기관의 재회전구역에 있어서 출력토크가 작고, 악세 페달을 답입하고 나서 기관의 출력토크가 상승하기 까지의 흡기계의 응답지체가 발생하는 것에 기인하다. 즉, 악셀 페달을 답입하여 드로틀 밸브를 열고, 다량의 흡기가 기관에 도달하기 까지에는 다소의 시간을 필요로 함으로, 악셀 페달의 답입 동작과 동시에 클러치의 접속 조작을 행하면 기관의 출력 토크 상승이 불충분함으로 스톨이 발생하기 쉽게 되는 것이다.

운전자가 악셀 페달 및 클러치 페달의 답입량을 조정하면서 차량을 발진시키는 형식에서는 발진 조작에 어느 정도의 숙련이 필요하다. 이 때문에, 차량의 발진 조작에 익숙하여 있지 않는 초심자등의 경우에는 기관을 자주 스톨시켜 버릴 우려가 있으며, 사고를 유발할 위험성도 있다.

한편, 동력 전달계에 토크 콘버터를 설치한 형식의 것에서는 기관의 저회전수에 있어서 출력 토크가 증강시킨 상태로 되므로, 차량의 발진시에 있어서 기관의 스톨 발생이 매우 적어, 초심자라도 쉽게 발진 조작을 행할 수 있다. 그러나, 토크 콘버터를 사용하므로서 동력 전달계의 가격 상승 및 차체의 중량 증가라는 문제가 발생한다. 특히, 공간면에서 제약이 큰 소 배기량차에 토크 콘버터를 탑재하는 것은 문제가 있다.

본 발명에 의한 스톨 방지 장치는 차량의 발진 준비 상태를 검출하는 발진 준비 검출 수단과, 상기 차량이 발진 준비 상태의 경우에 기관의 흡수량을 아이들링 상태보다도 증가되는 흡기량 증가 수단과, 이 흡기량 증가수단에 상기 흡기량의 증가량에 대하여 상기 기관의 회전 상승을 억제하는 회전 상승 방지 수단과, 상기 차량의 의한 발진 상태를 검출하는 발진 검출 수단과, 상기 발진 준비 검출 수단에 의한 상기 발진 준비 상태의 검출 신호에 의하여 상기 흡기량 검출 수단 및 상기 회전 상승 방지 수단을 작동시키고 상기 발진 검출 수단에 의한 상기 발진 상태의 검출 신호에 의하여 상기 흡기량 증가 수단 및 상기 회전 상승 방지 수단의 작동을 중지시키는 제어 수단을 갖춘 것이다.

발진 준비 검출 수단에 의하여 차량의 발진 준비 상태가 검출되면, 제어 수단에 의하여 배기량 증가수단 및 회전 상승 방지 수단을 작동시키고, 기관의 흡기량을 아이들링 상태보다도 증가시키고, 이것에 따른 기관의 회전 상승을 점화시기나 연료 공급량의 변경에 의하여 억제할 수 있다.

다음에, 발진 검출 수단에 의하여 차량의 발진 상태가 검출되면, 제어 수단에 의하여 흡기량 증가수단 및 회전 상승 방지 수단의 작동을 중지시키고, 기관의 흡기량을 악셀 페달의 답입량등에 대응한 통상의 제어량으로 돌아가고, 점화시기나 연료 공급량도 통상의 제어량으로 돌아간다. 이것에 의하여, 차량의 발진시에는 충분한 흡기가 기관으로 송입된 상태로 되고, 발진시에 있어서 악셀 페달의 답입 조작에 대하여 흡기계의 응답 지체가 없게되는 결과, 클러치의 접속시에는 기관의 출력 토크가 이미 증가하고 있으며, 기관의 스톨이 발생하기 어렵다.

본 발명에 의한 스톨 방지 장치가 자동 변속기 부착 차량에 응용한 실시예의 개념을 나타내는 제1도 및 그 제어 블록의 개략을 나타내는 제2도에 나타나듯이, 기관(11)의 연소실(12)에 흡기 밸브(13)를 거쳐 기단측이 연이어 통하는 공급 기관(14)의 선단에는 공기 청정요소(15)를 수납한 공기 청정기(16)가 연결되어 있다. 공기 청정기(16)내에는 기관(11)의 연소실(12)에 대하는 흡입 공기량을 검출하는 칼만 와류량 계등의 공기 흐름 센서(17)가 부착되고, 이 공기 흐름 센서(17)에서의 검출 신호가 전자 제어 장치(18)에 출력된다.

상기 공급 기관(14)의 도중에는 도시하지 않은 악셀 페달의 조작에 연동하여 공급 기관(14)에 형성된 흡기 통로(19)의 개방도를 변화시키고, 연소실(12)내에 공급되는 흡입 공기량을 조정하는 드로틀 밸브(20)가 부착되어 있으며, 이 드로틀 밸브(20)에는 해당 드로틀 밸브(20)의 전체 폐쇄 상태를 검출하여 기관(11)의 아이들링 상태를 판정하기 위한 아이들 스위치(21)가 맞붙어 잇다. 드로틀 밸브(20)의 상류측과 하류측에서 양단이 공기 통로(19)에 연이어 통해 잇는 바이패스 통로(23)에는 이 바이패스 통로(22)의 개방 정도를 조정할 수 있는 침상 밸브(23)가 설치되고, 이 침상 밸브(23)에는 상기 전자 제어 장치(18)에 의하여 듀티 제어되는 솔레노이드(24)가 연결되어 있다. 바이패스 통로(22)를 형성하는 바이패스관(25)과 상기 침상 밸브(23) 사이에는 바이패스 통로(22)를 막도록 침상 밸브(23)에 힘을 가하는 압축 코일 스프링(26)이 부재 사이에 설치되어 있다.

따라서, 이 압축 코일 스프링(26)의 스프링힘에 저항하여 전자 제어 장치(18)에 의하여 솔레노이드(24)가 듀티 구동되면, 운전자에 의한 악셀 페달의 조작과 관계없이, 침상 밸브(23)의 밸브 개방 시간이 제어되고, 바이패스 통로(22)를 거쳐 연소실(12)내로 공기가 흡입 되도록 되어 있다. 이들 바이패스 통로(22)나 침상 밸브(23)등은 기관(11)의 아이들링시에 가능한한 기관(11)의 회전수를 내려 연료비를 향상시키는 목적이지만, 본 실시예에서는 이들을 흡기량 증가 수단으로서 이용한다.

한편, 상기 흡기 통로(19)의 하류 단축에는, 기관(11)의 연소실(12)내로 도시하지 않은 연료를 분무하는 연료분사 장치의 연료분사 노즐(27)이 설치되고, 상기 전자 제어 장치(18)에 의하여 듀티 제어되는 전자 밸브(28)를 거쳐 연료가 연료분사 노즐(27)에서 연소실(12)내에 분사된다. 즉, 공기 흐름 센서(17)에서의 흡기량의 검출 결과에 의하여, 이것과 대응한 연료가 공급되도록 전자 밸브(28)의 밸브 개방 시간을 제어하고, 이것에 의하여 연소실(12)내가 소정의 공연비로 설정된다.

상기 기관(11)의 연소실(12)에 임하는 점화 플러그(29)는 점화 코일(30) 및 파워 트랜지스터(31)를 내장한 분배기(32)에 접속하고 있다. 그리고 이 파워 트랜지스터(22)의 오프 동작에 의하여 점화 코일(30)에 고전압이 발생하고, 점화 플러그(29)가 불꽃 방전하는 한편, 파워 트랜지스터(31)의 온 동작에 의하여 점화코일(30)이 충전을 개시하도록 되어 있다.

따라서, 기관(11)의 통상의 운전 상태에서는 드로틀 밸브(20)의 개방 정도에 따라 공기 청정기(16)를 거쳐 흡기 통로(19)내에 흡입된 공기가, 연료분사 노즐(27)에서 분사되는 연료와 적절한 공연비로 되도록 혼합되고, 연소실(12)내에서 이 혼합기가 점화 플러그(29)에 의하여 점화 연소하고, 배기 가스로 되어 배기관(33)에 형성된 배기 통로(34)에서 배기 밸브(35)를 거쳐 배출된다.

이 기관(11)의 발진시에 있어서 스톨을 방지함으로, 본 실시예에서는 공기 흐름 센서(17)나 아이들 스위치(21) 이외에 여러 가지 센서 및 스위치를 설치하고, 이들 센서 및 스위치에서의 신호에 의하여 침상 밸브(23)의 밸브 개방시간 및 점화 플러그(29)의 점화 시기를 제어하고 있다. 구체적으로는 기관(11)의 크랭크 각 위상을 검출하는 크랭크각 센서(36)가 분배기(32)내에 설치되어 있다. 도시하지 않은 자동 변속기의 선택 레버에는 운전자가 전진 혹은 후퇴의 변속단을 선택하고 있는지를 검출하기 위한 저지 스위치(37)가 연결되어 있다. 이외에, 브레이크계에는 도시하지 않은 브레이크 페달의 답입 유무를 검출하기 위한 브레이크 스위치(38)가 맞붙어 있으며, 도시하지 않은 악셀 페달에는 운전자가 이 악셀 페달에 발을 얹고 있는지 아닌지를 검출하기 위한 악셀 스위치(39)가 설치되어 있다.

이 악셀 스위치(39)로서는 악셀 페달의 표면에 터치 스위치를 설치한 것이나, 드로틀 밸브(20)에 대하는 악셀 페달의 여유를 이용하여 차체와 악셀 페달 사이에 터치 스위치를 설치한 것 등을 채용할 수 있다.

이들 각 센서(17,36) 및 각 스위치(21,37 내지 39)의 검출 신호는 각각 전자 제어 장치(18)로 입력되고, 이것에 의하여 전자 제어 장치(18)는 기관(11)에 대하는 흡기량이나 점화시기를 필요에 따라 보정한다.

본 실시예에 의한 제어 원리를 나타내는 제3도의 도시로서, 발진 준비 상태는 드로틀 밸브(20)가 전체 폐쇄인 것을 아이들 스위치(21)의 온 신호로서 검출하고, 자동 변속기의 선택 레버가 전진단 혹은 후퇴단을 선택하고 있는 것을 저지 스위치(37)의 오프 신호로서 검출하고, 차량이 2.5㎞/시간 이하의 극 저속으로서 주행중이나 정지중인 것을 전자 제어 장치(18)에 접속하는 차량 속도 센서(40)를 이용하여 검출하고, 운전자 악셀 페달에 발을 얹어 놓은 것을 악셀 스위치(39)의 온 신호로서 검출하고, 브레이크 페달이 답입되어 있는 것을 브레이크 스위치(38)의 온 신호로서 검출한 경우이다.

이상의 조건이 만족된 시점에서, 전자 제어(18)는 기관(11)의 아이들링 제어를 정지하고 기관(11)에 대하여는 흡기량의 증가 제어를 솔레노이드(24)를 거쳐 행한다. 이 흡기량의 중량 방법으로서는 목표로하는 흡기량에 까지 일거에 증가시키는 것도 가능하지만, 기관(11)의 연소 상태가 급변한 변화에 의한 쇼크를 방지함으로, 일정 시간 사이에 목적으로 하는 흡기량에 까지 연차적으로 양을 증가시켜 행하는 것이 좋다. 이때, 동시에 절환 시기가 흡기량의 증가 제어전의 점화시기 보다도 지연되도록 점화시기의 보정을 행하고, 흡기량의 증가에 따른 기관(11)의 회전 상승을 억제할 수가 있다. 구체적으로는, 흡기량을 증가시킨 경우의 목적으로 하는 기관(11)의 회전수(N_ID)에 정수(C)를 가한 것보다도 현재의 기관(11)의 회전수(N_E)가 큰 경우에는 크랭크 각 센서(36)에서의 검출 신호에 의하여, 점화 코일(30)에 대하는 전기 흐름의 온, 오프 타이밍을 전자 제어 장치(18)에 의하여 파워 트랜지스터(31)를 거쳐 행하고, 점화 플러그(29)의 점화 시기를 순차 일정량씩 지연시켜 향하는 것이다.

이와 같이, 본 실시예에서는 흡기량의 증가에 따른 기관(11)의 회전 상승을 점화 시기의 늦은 각으로 저지하였지만, 기관(11)에 대하여 연료 공급량의 감량에 의하여 저지하는 것도 가능하며, 이 경우에는 연료분사 노즐(27)의 전자 밸브(28)에 대하는 전기 흐름 제어로서 대처한다.

또한, 발진 준비 상태의 검출 조건으로서 상술한 조건중의 한 개 이상(예를들면 악셀 스위치(39)나 브레이크 스위치(38)에서의 검출 신호)을 제외하는 것도 가능하지만, 이 경우에는 제외한 조건에 대응하는 제어가 필요하게 되어 연비악화 등의 불합리가 발생한다. 본 실시예에서는 자동 변속기를 설치한 차량을 대상으로 하고 있으므로, 발진 준비 상태의 검출 조건으로서 브레이크 스위치(37)의 신호를 넣도록 하고 있지만, 수동 변속기를 설치한 차량의 경우에는 이 브레이크 스위치(37)에 대신 하여 클러치의 차단 상태를 검출하는 클러치 스위치의 신호를 발진 준비 상태의 검출 조건에 가하면 좋다. 클러치 스위치의 구체예로서는 클러치 페달의 위치를 위치 센서나 한 대의 터치 스위치에 의하여 클러치 접속 상태와, 반 클러치 상태와, 클러치 차단 상태로 판별할 수 있도록 한 구조의 것을 채용한다.

차량이 발진 준비 항태가 아닌 경우에는 차량이 발진 상태에 있는지 어떤지를 판정한다. 이 발진 상태는 드로틀 밸브(20)가 전체 폐쇄가 아닌 것을 아이들 스위치(21)의 오프 신호로서 검출하고, 차량이 흡기량 보정 및 점화 시기 보정중의 제3도에 나타내는 플러그 셋트의 상태(F=1)이고, 브레이크 페달이 답입되어 있지 않은 것을 브레이크 스위치(38)의 오프 신호로서 검출한 경우이다.

이상의 조건이 만족된 시점에서, 전자 제어장치(18)는 상기 발진 준비 상태에서 이탈후의 시간에 따라 흡기량의 보정량 및 점화시기의 보정량을 각각 0까지 점차 감소시킨다. 이것에 의하여 운전자가 악셀 페달을 답입하여 차량을 발진시키도록 한 경우, 이미 차량의 발진에 충분한 흡기가 기관(11)측으로 공급되어 있으므로, 점화시기를 원래의 전진 각 상태로 복귀할 뿐이고 기관(11)이 스톨하지 않고, 악셀페달의 답입에 대응하여 원활하고 신속(7)하게 차량이 발진하다. 여기서, 점화시기 대신에 연료의 공급량을 보정한 경우에는 발진 준비 상태에서 이탈후의 시간에 따라 흡기량과 함께 연료 공급량의 보정량을 각각 0까지 점화 감소시키면 좋다.

또한, 발진 상태의 검출 상태로서 상술한 조건중의 한 개 이상을 제외하는 것도 가능하지만, 이 경우에는 제외한 조건에 대응하는 제어가 필요하게 된다. 본 실시예에서는 자동 변속기를 설치한 차량을 대상으로 하고 있으므로, 발진 상태의 검출 조건으로서 브레이크 스위치(37)의 신호를 넣도록 하고 있지만, 수동 변속기를 설치한 차량의 경우에는 이 브레이크 스위치(37)에 대신하여 클러치의 반 클러치 상태를 검출하는 클러치 스위치의 신호를 발진 상태의 검출 조건에 가하면 좋다.

한편, 차량이 발진 상태가 없는 경우에는 흡수량 및 점화 시기의 보정을 해제하고, 플러그를 리셋트(F=0)한다. 제3도에 나타내는 제어 플로우는 크랭크가 센서(36)에서의 90도 매 신호보다도 짧은 주기로서 실행된다.

본 실시예에서는 흡기량의 증가 수단으로서 바이패스 통로(22)와, 이것을 솔레노이드(24)에 의하여 개폐하는 침상 밸브(23)등을 사용했지만, 아이들링 상태의 드로틀 밸브(20)를 작동기에 의하여 개폐하는 형식의 것등을 채용하는 것도 가능하다.

본 발명의 스톨 방지 장치에 의하면, 차량의 발진 준비 상태를 검출하여 강제적으로 흡기량을 증대시키고, 차량 발진때에 있어서 흡기의 대답 지체를 없게 했으므로, 기관의 스톨을 초래하지 않고 차량을 악셀 페달의 답입에 대응하여 원활하고 신속하게 발진시킬 수 있다. 흡기량의 증대에 따라 점화시기나 연소 공급량을 보정하여 기관의 회전 상승을 방지하고 있으므로, 발진 준비 상태의 경우에서도, 통상의 아이들링 상태와 어떠한 변화없이 운전자에게 이화감을 줄 염려가 없다. 발진 준비 상태에서 연료 공급량을 보정하는 경우에는 아이들링시의 연비 개선에 유효하다.

Claims (1)

1. 차량의 발진 준비 상태로 검출하는 발진 준비 검출 수단과, 상기 차량이 발진 준비 상태의 경우에 기관의 흡기량을 아이들링 사태보다도 중량시키는 흡기량 증가 수단과, 흡기량 증가 수단에 의한 상기 흡기량의 증가에 대하여 상기 기관의 회전 상승을 억제하는 회전 상승 방지 수단과, 상기 차량의 발진 상태를 검출하는 발진 검출 수단과, 상기 발진 준비 검출 수단에 의한 상기 발진 준비 상태의 검출 신호에 의하여 상기 흡기량 증가 수단 및 상기 회전 상승 방지 수단을 작동시키고 상기 발진 검출 수단에 의한 상기 발진 상태의 검출 신호에 의하여 상기 흡기량 증가 수단 및 상기 회전 상승 방지 수단의 작동을 중지시키는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스톨 방지 장치.

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