KR101371978B1 - 차량의 구동계 비틀림 진동 저감시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 구동계 비틀림 진동 저감시스템에 관한 것으로서, 구동계의 비틀림 공진 대역을 감지하는 감지부와; 상기 감지부의 정보를 기초로 하여 구동계가 상기 비틀림 공진 대역 내에 있는 경우 엔진의 점화 시기를 소정 각도 지각시키도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 엔진의 전 운전 구간에서 엔진의 점화 시기를 변경하지 않고, 비틀림 공진 대역을 인지하여 그 대역에서만 엔진의 점화 시기를 지각시킴으로써, 엔진 성능에는 거의 영향을 주지 않으면서 구동계의 비틀림 진동을 저감시킬 수 있 있다.

Description

차량의 구동계 비틀림 진동 저감시스템 {SYSTEM REDUCING TORSION VIBRATION OF DRIVING SYSTEM FOR VEHICLE}

본 발명은 차량의 구동계 비틀림 진동 저감시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 제조 원가의 상승없이 구동계 비틀림 진동을 저감하여 NVH 성능이 향상될 수 있는 차량의 구동계 비틀림 진동 저감시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 고출력 엔진의 증가와 디젤엔진을 사용하는 차량의 증가로 인하여, 가속시 구동계 비틀림 진동 공진이 발생하여 래틀/부밍/차체 진동이 악화되고 있는 실정이다.

예를 들어, 싱글 매스 플라이휠(SMF, Single Mass Flywheel)이 장착된 차량의 경우, 도 1의 (a)와 같이, 변속기의 입력축에 공진이 발생하여 래틀 문제가 발생하게 된다.

이 경우, 배기량이 작은 엔진의 경우에는 클러치 디스크를 튜닝함으로써 어느 정도 해결 가능하지만, 배기량이 가솔린 엔진 2000cc, 디젤 엔진 1600cc 이상이 되면, 엔진 토크의 변동량이 과다하게 되어 듀얼 매스 플라이휠(DMF, Dual Mass Flywheel)을 적용해야 래틀 문제를 해결할 수 있다.

그러나, 듀얼 매스 플라이휠은 단가가 매우 비싸기 때문에 제조 원가가 상승되는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 이와 같이 비싼 듀얼 매스 플라이휠을 장착하더라도 FR 차량의 경우에는 도 1의 (b)와 같이 프로펠러 축에 공진이 발생하여 래틀/부밍/차체 진동이 여전히 발생하는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위해, FR 차량에서는 클러치 디스크를 리지드(rigid) 타입이 아닌 댐퍼 디스크를 적용하여 어느 정도 해결하기도 하지만, 이러한 댐퍼 디스크 역시 단가가 비싸서 제조 원가가 상승하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 제조 원가의 상승없이 구동계 비틀림 진동을 저감하여 NVH 성능이 향상될 수 있는 차량의 구동계 비틀림 진동 저감시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명의 차량의 구동계 비틀림 진동 저감시스템에 따라, 구동계의 비틀림 공진 대역을 감지하는 감지부와; 상기 감지부의 정보를 기초로 하여 구동계가 상기 비틀림 공진 대역 내에 있는 경우 엔진의 점화 시기를 소정 각도 지각시키도록 제어하는 제어부에 의해 달성된다. 이 때, 상기 엔진의 점화 시기를 5도 지각시키는 것이 좋다.

여기서, 상기 감지부는 엔진 속도 감지부, 변속기 속도 감지부, 구동계 속도 감지부, 엔진 토크 감지부로 구성되며, 상기 제어부는 상기 엔진 속도 감지부, 상기 변속기 속도 감지부, 상기 구동계 속도 감지부에서 각각 감지된 엔진의 속도, 변속기의 속도, 구동계의 속도로부터 계산된 엔진의 각가속도, 변속기의 각가속도, 구동계의 각가속도와 상기 엔진 토크 감지부에서 감지된 엔진의 토크를 기초로 하여, 비틀림 공진 대역의 최고치 및 최저치를 계산하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 감지부는 엔진의 알피엠을 감지하는 엔진 알피엠 감지부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 엔진 알피엠 감지부에서 감지된 엔진의 알피엠이 상기 비틀림 공진 대역 내에 있으면, 상기 변속기의 각가속도와 상기 구동계의 각가속도 중 어느 하나의 최고치가 상기 비틀림 공진 대역의 최고치를 초과하는 경우, 엔진의 점화 시기를 소정 각도 지각시키는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 제어부는 상기 변속기의 각가속도와 상기 구동계의 각가속도 중 어느 하나의 최저치가 상기 비틀림 공진 대역의 최저치 이하인 경우, 엔진의 점화 시기를 초기화하는 것이 좋다.

FF 차량인 경우, 상기 제어부는 상기 변속기의 각가속도를 기준으로 판단하는 것이 좋다.

FR 차량인 경우, 상기 제어부는 상기 구동계의 각가속도를 기준으로 판단하는 것이 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 엔진의 전 운전 구간에서 엔진의 점화 시기를 변경하지 않고, 비틀림 공진 대역을 인지하여 그 대역에서만 엔진의 점화 시기를 지각시킴으로써, 엔진 성능에는 거의 영향을 주지 않으면서 구동계의 비틀림 진동을 저감시킬 수 있는 차량의 구동계 비틀림 진동 저감시스템이 제공된다.

또한, 구동계의 비틀림 진동을 저감시키기 위해 고가의 듀얼 매스 플라이휠을 장착하거나 댐퍼 디스크를 적용하지 않아도 되므로, 제조 원가가 절감되는 효과를 얻을 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 구동계 비틀림 저감시스템이 적용된 FR 차량의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 차량의 구동계 비틀림 저감시스템의 제어 블록도이다.

본 발명은 엔진의 점화 시기를 제어함으로써 비틀림 공진 대역에서 엔진의 토크 변동량을 저감시켜 구동계 쪽으로 전달되는 비틀림 진동을 저감시키기 위한 것이다.

먼저, 비틀림 공진 대역을 계산해야 하는데, 이를 위해서는 엔진의 토크, 엔진의 각가속도, 변속기의 각가속도, 구동계의 각가속도의 정보가 필요하다.

여기서, 엔진의 토크는 엔진 토크 감지부(40)에서 감지하고, 엔진의 각가속도, 변속기의 각가속도, 구동계의 각가속도는 엔진 속도 감지부(10), 변속기 속도 감지부(20), 구동계 속도 감지부(30)에서 각각 감지된 엔진의 속도, 변속기의 속도, 구동계의 속도를 통해 산출될 수 있다.

이 때, 엔진 속도 감지부(10)는 플라이 휠의 근처에 위치하여 플라이 휠의 속도를 감지하고, 변속기 속도 감지부(20)는 입력축의 근처에 위치하여 입력축의 속도를 감지하도록 하며, 구동계 속도 감지부(30)는 프로펠러 축(5)의 근처에 위치하여 프로펠러 축(5)의 속도를 감지한다.

여기서, 구동계 속도 감지부(30)는 프로펠러 축(5)의 속도를 감지하도록 되어 있으나, 휠(3)의 속도를 감지하도록 구성될 수도 있음은 물론이다. 이 때, 구동계 속도 감지부(30)가 휠(3)의 속도를 감지하는 경우, 구동계의 각가속도는 휠(3)의 속도와 디퍼렌셜 기어비(differential gear ratio)를 고려하여 계산될 수 있을 것이다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 차량의 구동계 비틀림 진동 저감시스템의 제어 흐름을 도 4를 참조하여 간단히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제어부(60)는 엔진 속도 감지부(10), 변속기 속도 감지부(20), 구동계 속도 감지부(30)에서 각각 감지된 엔진의 속도, 변속기의 속도, 구동계의 속도를 기초로 엔진의 각가속도, 변속기의 각가속도, 구동계의 각가속도를 각각 계산한다(S1).

그 후, 제어부(60)는 엔진 토크 감지부(40)에서 감지한 엔진의 토크와, 상기 (S1) 단계에서 계산된 엔진의 각가속도, 변속기의 각가속도, 구동계의 각가속도를 기초로 비틀림 공진 대역의 최고치와 최저치를 산출한다(S2).

다음, 엔진 알피엠 감지부(50)에서 감지된 엔진의 알피엠이 상기 (S2) 단계에서 산출된 비틀림 공진 대역 안에 있는지를 판단한다(S3).

상기 (S3) 단계에서 엔진의 알피엠이 비틀림 공진 대역 안에 있으면, 구동계의 각가속도의 최고치가 비틀림 공진 대역의 최고치를 초과하는지를 판단한다(S4). 이 때, FF 차량인 경우에는 구동계의 각가속도를 기준으로 판단하지 않고 변속기의 각가속도를 기준으로 판단하는 것이 좋다.

상기 (S4) 단계에서 구동계의 각가속도의 최고치가 비틀림 공진 대역의 최고치를 초과하면, 구동계 비틀림 진동을 저감시키기 위해 엔진의 점화 시기를 소정 각도 지각시킨다. 여기서, 제어부(60)는 가솔린 엔진인 경우에는 점화 플러그(70, 도 3 참조)를 제어하여 점화 시기를 지각시키고, 디젤 엔진인 경우에는 인??션(70, 도 3 참조)을 제어하여 점화 시기를 지각시켜야 할 것이다. 한편, 본 발명에서는 엔진의 점화 시기를 5도 정도 지각시키고 있는데, 엔진의 점화 시기를 너무 지각시키면 엔진 성능이 저하되기 때문에 5도 정도 지각시키는 것이 바람직하다.

한편, 상기 (S3) 단계에서 엔진의 알피엠이 비틀림 공진 대역 안에 있으면, 구동계의 각가속도의 최저치가 비틀림 공진 대역의 최저치 이하인지를 판단한다(S6). 이 때, FF 차량인 경우에는 구동계의 각가속도를 기준으로 판단하지 않고 변속기 각가속도를 기준으로 판단하는 것이 좋다.

상기 (S6)에서 구동계의 각가속도의 최저치가 비틀림 공진 대역의 최저치 이하이면, 엔진의 점화 시기를 초기화한다(S7).

여기서, 상기 (S3), (S4), (S6) 단계에서 각 조건을 만족하지 않는 경우에는 상기 (S1) 단계로 리턴하는 과정을 거치면 된다.

이와 같이, 본 발명에 따르면 엔진의 전 운전 구간에서 엔진의 점화 시기를 변경하지 않고 비틀림 공진 대역을 인지하여 그 대역에서만 엔진의 점화 시기를 지각시킴으로써, 엔진 성능에는 거의 영향을 주지 않으면서 구동계의 비틀림 진동을 저감시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1의 (a)는 싱글 매스 플라이 휠이 적용된 FF 차량 및 FR 차량의 경우 변속기에 공진이 발생한 상태를 나타낸 그래프, (b)는 듀얼 매스 플라이 휠이 적용된 FR 차량의 경우 구동계의 프로펠러 축에 공진이 발생한 상태를 나타낸 그래프.

도 2는 본 발명에 따른 구동계 비틀림 저감시스템이 적용된 FR 차량의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 차량의 구동계 비틀림 저감시스템의 제어 블록도.

도 4는 본 발명에 따른 차량의 구동계 비틀림 저감시스템의 플로우 차트.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 엔진 속도 감지부 20 : 변속기 속도 감지부

30 : 구동계 속도 감지부 40 : 엔진 토크 감지부

50 : 엔진 알피엠 감지부 60 : 제어부

Claims (7)

1. 삭제
2. 엔진 속도 감지부, 변속기 속도 감지부, 구동계 속도 감지부, 엔진 토크 감지부로 구성되어, 구동계의 비틀림 공진 대역을 감지하는 감지부와;

   상기 감지부의 정보를 기초로 하여 구동계가 상기 비틀림 공진 대역 내에 있는 경우 엔진의 점화 시기를 소정 각도 지각시키도록 제어하는 제어부를 포함하며,

   상기 제어부는 상기 엔진 속도 감지부, 상기 변속기 속도 감지부, 상기 구동계 속도 감지부에서 각각 감지된 엔진의 속도, 변속기의 속도, 구동계의 속도로부터 계산된 엔진의 각가속도, 변속기의 각가속도, 구동계의 각가속도와 상기 엔진 토크 감지부에서 감지된 엔진의 토크를 기초로 하여, 비틀림 공진 대역의 최고치 및 최저치를 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 구동계 비틀림 진동 저감시스템.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 감지부는 엔진의 알피엠을 감지하는 엔진 알피엠 감지부를 더 포함하며,

   상기 제어부는 상기 엔진 알피엠 감지부에서 감지된 엔진의 알피엠이 상기 비틀림 공진 대역 내에 있으면, 상기 변속기의 각가속도와 상기 구동계의 각가속도 중 어느 하나의 최고치가 상기 비틀림 공진 대역의 최고치를 초과하는 경우, 엔진의 점화 시기를 소정 각도 지각시키는 것을 특징으로 하는 차량의 구동계 비틀림 진동 저감시스템.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 제어부는 상기 변속기의 각가속도와 상기 구동계의 각가속도 중 어느 하나의 최저치가 상기 비틀림 공진 대역의 최저치 이하인 경우, 엔진의 점화 시기를 초기화하는 것을 특징으로 하는 차량의 구동계 비틀림 진동 저감시스템.
5. 청구항 4에 있어서,

   FF 차량인 경우, 상기 제어부는 상기 변속기의 각가속도를 기준으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 구동계 비틀림 진동 저감시스템.
6. 청구항 4에 있어서,

   FR 차량인 경우, 상기 제어부는 상기 구동계의 각가속도를 기준으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 구동계 비틀림 진동 저감시스템.
7. 청구항 2에 있어서,

   상기 엔진의 점화 시기를 5도 지각시키는 것을 특징으로 하는 차량의 구동계 비틀림 진동 저감시스템.

Images