KR101924016B1

KR101924016B1 - 내연엔진의 동력제어용 제어장치 및 내연엔진의 동력제어방법

Info

Publication number: KR101924016B1
Application number: KR1020137013340A
Authority: KR
Inventors: 딜로 프레이
Original assignee: 딜로 프레이
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2019-02-22
Also published as: ZA201303027B; MX2013002039A; CL2013000789A1; WO2012055804A1; BR112013010064B1; ES2524550T3; HK1182998A1; CN103228478A; SG189873A1; BR112013010064A2; MX352258B; EP2632758B1; CA2814079C; US9657655B2; CA2814079A1; IL225910A0; EP2632758A1; IL225910A; KR20140026333A; AU2011322693A1

Abstract

본 발명은 엔진동력을 제어하는 장치에 있어서 구동렬(drive train)이 닫힌 상태로 드라이브 토크도 브레이킹 토크도 시작되지 않는 제어 범위를 가지는 제어장치에 관한 것이고, 엔진이 지속적인 브레이킹 토크를 가져서 차량이 감속될 수 있는 제1제어범위를 포함하고 엔진이 지속적인 드라이브 토크를 가져서 차량이 가속될 수 있는 제2제어범위를 포함하여 엔진동력을 제어하는 제어장치에 관한 것이다. 상기 과정에서 제3제어범위(28;third control range)의 위치를 찾기 위한 지원이 제공되어 상기 제3제어 범위는 제1제어범위(24;first control range) 및 제2제어범위(26;second control range) 사이에 위치한다. 게다가 본 발명은 엔진동력을 제어하는 방법, 특히 자동차용 내연엔진 동력을 제어하는 방법에 관한 것으로 구동렬(drive train)이 닫힌 상태로 드라이브 토크도 브레이킹 토크도 시작되지 않는 방식으로 수행되며 구동렬(drive train)이 닫힌 상태의 엔진이 브레이킹 토크도 드라이브 토크도 시작하지 않는 설정한 작동상태의 위치를 찾기 위해 적어도 한 가지 유형의 지원이 제공되거나 엔진동력을 제어하는 장치가 엔진이 설정한 작동상태인 제어범위에 있을 때 적어도 한 가지 유형의 지원이 제공된다.

Description

내연엔진의 동력제어용 제어장치 및 내연엔진의 동력제어방법{Control device for controlling the power of an internal combustion engine and a method for controlling the power of the internal combustion engine}

본 발명은 엔진의 동력제어용 제어장치에 관한 것이며 내연엔진(internal combustion engine)의 동력을 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 엔진동력을 제어하는 제어장치 및 엔진, 특히 클러치(clutch), 브레이크(brake) 및 가속페달(accelerator pedal)에 의해 속도를 조절할 수 있는 자동차(motor vehicle)의 내연엔진 동력을 제어하는 방법에 관한 것이다.

오늘날 자동차의 구동력(drive power)은 가속페달에 의해 조절됨으로 인해 가속페달 위치 및 엔진부하 사이의 연결이 더 이상 직접적인 기계적 결합에 의해 이루어지지 않는다. 일반적으로 가속페달 위치와 같은 다양한 매개변수를 고려하여 전자식의 엔진제어유닛(engine control unit)이 엔진부하(engine load)를 조절한다. 가속페달이 제로 위치(zero position)에서 시작하여 지속적으로 작동될 때 엔진의 드라이브 토크(drive torque)는 구동을 책임지고 있는, 즉 오토 엔진(Otto engine)의 스로틀 밸브(throttle valve)와 같은 제어부(control element)가 작동됨에 따라 지속적으로 상승된다. 제로 위치에서는 어떠한 드라이브 토크도 전달되지 않는다. 즉, 엔진은 오버런(overrun)된 연료차단(fuel cutoff) 작동을 개시하여 소위 모터링 리버스 토크(motoring reverse torque)를 야기하게 된다. 많은 현대적인 가속페달 구성으로도 엔진을 통한 구동력을 유발하거나 엔진의 오버런(overrun)된 연료차단을 개시하는 것만이 가능하다. 하나의 작동 상태에서 다른 작동 상태로의 전환은 급격하여 적절하지 않다.

독일예비 공개출원 DE 199 22 338 A1이 개시한 가속페달의 작동과 차량의 브레이킹 토크 사이의 규정된 효과적 관계를 만드는 방법에 의해 가속페달의 가능한 조정범위는 적어도 두 개의 제어범위(control ranges)로 구분된다. 제1제어 범위(first control range)는 가속페달의 첫 번째 규정된 각도 이하로 정의된다. 제1제어범위에서 차량을 감속시킬 수 있는 작동기(actuator)는 브레이킹 토크의 규정된 코스를 기반으로 조절된다. 바람직하게는 제2제어범위(second control range)는 가속페달의 두 번째 규정된 각도 이상으로 정의된다. 첫 번째 및 두 번째 규정된 가속페달 각도 사이의 제3제어범위(third control range)는 감속이나 가속을 야기할 수 있는 작동기가 차량의 브레이킹 토크(braking torque) 또는 드라이브 토크(drive torque)가 계속 유지되는 방식으로 조절되는 범위로 정의된다.

미국특허번호 7,188,546 B2는 차량구동수단(vehicle drive means)에 기능적으로 연결된 가속페달로 구성되는 차량용 가속페달 유닛을 공개하였고 상기 차량은 차량제동수단(vehicle braking means)에 기능적으로 연결된 별도의 브레이크 페달을 포함한다. 가속페달이 아이들 위치(idle position)에서 드라이빙 위치(driving position)로 이동될 때 차량은 구동력의 크기를 점진적으로 증가시킨다. 가속페달은 정지 위치(resting position)에서 아이들 위치(idle position)까지, 그리고 드라이빙 위치(driving position)에 이르기까지 포괄하는 소정의 페달변위(pedal travel) 전반에 걸쳐 작동되도록 구성된다. 게다가 가속페달은 차량제동수단에 기능적으로 연결되고 상기 제동수단(braking means)은 가속페달이 아이들 위치에서 정지 위치까지 이동할 때 차량에 가한 제동력(braking force)의 크기를 점진적으로 증가시킨다. 상기 제동수단은 가속페달 유닛이 준 제동력에 부합하는 특정위치로 브레이크 페달(brake pedal)을 물리적으로 이동시킴으로써 가속페달은 정지위치 방향으로 치중된다.

국제특허출원 WO 2009/023916 A2이 개시한 차량용 가속페달 시스템 및 제동 시스템에 의해 상기 제동 시스템은 가속페달에 가한 힘에 대응(respond)하고, 가속페달에 가한 힘에 부합하는 데이터는 제어모듈(control module)로 전달되며, 가속페달에 가한 힘에 의해 상기 제동력이 영향을 받는다.

선행기술에 설명된 모든 시스템에서 가속페달 위치는 엔진이 차량에 드라이브 토크도 브레이킹 토크도 가하지 않는 범위 내에서 선택될 수 있다. 그러나 상기 가속페달 위치는 차량속도가 변함에 따라, 예를 들면 차량 코스팅(vehicle coasting)으로 인해 변하므로 운전자는 가속페달 위치를 계속 재조정하여 가능한 한 연료소비를 줄이면서 최적의 에너지를 활용해야 한다.

본 발명의 목적은 연료소비를 절감하는 엔진동력을 제어하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법을 수행하기 위한 제어 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 상기 목적은 청구항 1에 따른 방법 및 청구항 4에 따른 상기 방법을 수행하는 제어 장치를 통하여 달성된다. 상기 방법의 유리한 개선점은 청구항 2 및 청구항 3에 의해 달성된다. 상기 제어 장치의 유리한 개선점은 청구항 5 내지 청구항 10에 의해 달성된다.

본 발명 제어장치는 차량의 엔진 브레이크로 인한 에너지의 불필요한 소모를 줄일 수 있고 연료를 절약할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

도 1은 본 발명 제어장치의 도식도이다.

본 발명은 엔진동력(power of engine)을 제어하는 방법, 특히 자동차의 엔진동력을 제어하는 방법을 제공한다. 구동렬(drive train)이 닫힌 엔진은 엔진 브레이크 사용시 보통 존재하는 브레이킹 토크보다도 작은 최대 브레이킹 토크 또는 가속으로 이어지지 않는 최대 드라이브 토크를 개시하는 상기 정의한 작동상태의 위치를 찾기 위한 지원(assistance)이 제공된다. 엔진의 작동상태에 영향을 미치는 적어도 하나의 매개변수를 자동조절함으로써 상기 방법이 활성화된 후에 엔진으로 최적의 에너지공급이(구동렬이 닫힌 엔진이 브레이크 사용시 보통 존재하는 브레이킹 토크보다도 작은 최대 브레이킹 토크 또는 가속으로 이어지지 않는 최대 드라이브 토크를 개시하는 작동상태를 달성하기 위해 필요하다) 자동으로 결정되어 이미 결정된 한계의 사이 회전속도 범위에 걸치는 각각의 회전속도는 유지된다. 본 발명은 상기 방법을 수행하기 위한 엔진동력 제어용 장치(control device)를 제공하고, 엔진이 지속적으로 브레이킹 토크를 유지하여 차량이 감속될 수 있는 제1제어범위를 제공하고, 엔진이 지속적으로 드라이브 토크를 유지하여 차량이 가속될 수 있는 제2제어범위를 제공하여 제3제어범위의 위치를 찾기 위한 지원(assistance)이 제공된다. 상기 제3제어범위는 제1제어범위 및 제2제어범위 사이에 위치하고 제3제어범위에서 구동렬(drive train)이 닫힌 엔진은 브레이킹 토크도 드라이브 토크도 개시하지 않는다.

본 발명은 브레이킹 토크 및/또는 드라이브 토크가 개시된 경우를 포함하며 상기 브레이킹 토크는 엔진 브레이크의 브레이킹 토크보다 상당히 작고 상기 드라이브 토크는 차량의 가속을 위한 필요조건보다 상당히 작다.

바람직하게는 본 발명은 차량이 코스팅(coasting)으로 움직일 때 엔진의 전자시스템(electronic system)이 극소의 드라이브 토크와 극소의 브레이킹 토크 사이에 전환(switching)이 발생하는 것을 예방하기 위한 것이다.

본 발명은 일종의 자유항주 기능(free-running function)을 통해 차량의 운동에너지가 더 효율적으로 사용될 수 있다는 공지된 사실을 이용한다. 상기 드라이빙 상태(driving state)는 드라이브 유닛(drive unit)이 바퀴에 전하는 동력이 없으므로 차량을 드라이브(drive)하지도 브레이크(brake)하지도 않는다는 사실을 특징으로 한다.

원심클러치(centrifugal clutch)를 이용하여 엔진이 상기 정의된 가속페달에서 자체적으로 분리되고 아이들링 회전속도(idling rotational speed)로 유지되어 결과적으로 차량은 연료가 소비될 필요없이 일정거리를 코스팅으로 움직일 수 있다. 그러나 상기 자유항주 기능은 모터링 리버스 토크(motoring reverse torque) 작용이 없으므로 오버런(overrun)된 연료차단을 통해 연료절약(fuel saving)을 할 수 없는 문제점이 있다. 따라서 공지된 다른 방법에서는 운전자가 가속페달을 풀(release) 때 엔진이 연계되지 않아서(uncoupled) 브레이크 페달(brake pedal) 또는 스티어링 휠(steering wheel) 위의 누름단추를 가볍게 누름으로써 모터링 리버스 토크 작용을 작동시킬 수 있다. 상기 방법에서 엔진 브레이크를 작동시키기 위해서는 브레이크의 작동이 필수적이므로 브레이크 영역에서 더 큰 마모를 일으키는 단점이 있다. 게다가 예를 들면 커브길에서 갑자기 브레이크를 밟아야 할 필요가 일어날 수 있는 가능한 부하변동(load alteration)으로 인해 위험요소가 존재하고 분리된 공정(uncoupling process) 때문에 엔진 브레이크가 휠 브레이크의 바람직한 제동력에 연계되지 않는 방법으로 추가된다. 게다가 브레이크 페달 또는 스티어링 휠 위에 있는 누름단추를 계속해서 누르는 것은 운전자의 능동적인 결정을 필요로 하여 집중력을 떨어뜨린다.

제3제어범위의 위치를 찾기 위해 허용되는 지원을 통하여 운전자는 드라이브 토크 및 브레이크 토크뿐만 아니라 차량의 운동에너지를 최적으로 이용할 수 있는 가능성이 있다. 따라서 만약 운전자가 제 시각에 장애물 또는 교통체증을 인식한다면 이동에너지(movement energy)는 엔진 브레이크 또는 바퀴 브레이크의 효과 없이 또 분리되지 않아도 관성에 의해 바람직한 속도절감이 달성되는 방식으로 사용되어 명백히 맞물리는 상태가 된다. 상기와 같은 방법으로 운전자가 추가적으로 손잡이(knob), 레버(lever) 또는 누름단추(pushbutton)를 작동시켜서 산만해지는 일 없이 엔진 브레이크로 인한 에너지의 불필요한 사용을 피할 수 있고 연료는 절감할 수 있다. 게다가 운전자는 더 집중할 필요없이 기존의 운전형태와 비교하여 사실상 변화가 없도록 해야한다. 따라서 구동렬(drive train)이 닫힌 차량의 운동에너지의 최적의 이용은 추가의 복잡한 메커니즘 없이 달성되어 마모가 적고 비용효율이 높으며 효율적이다.

유리하게는 모터는 구동렬이 닫힌 제3제어범위에서 브레이킹 토크도 드라이브 토크도 발생시키지 않는다. 제3제어범위를 이용함으로써 운전자는 차량의 운동에너지를 일정한 역치점(threshold)까지 최적으로 이용할 수 있다. 따라서 운전자가 장애물 또는 교통체증을 인식한다면 이동에너지(movement energy)는 엔진 브레이크 또는 휠 브레이크의 효과 없이 또 분리되지 않아도 코스팅에 의해 바람직한 속도절감이 달성되는 방식으로 사용되어 명백히 맞물리는 상태가 된다. 상기 방법에서 엔진 브레이크로 인한 에너지의 불필요한 소모를 피할 수 있고 운전자가 추가로 손잡이, 레버 또는 누름단추를 작동시켜서 산만해질 필요없이 연료를 절감할 수 있다.

바람직한 실시예에서 제어장치는 페달(pedal) 및/또는 레버(lever) 또는 손잡이(knob)이므로 본 발명에 따른 지원(assistance)은 바람직하게는 청각의, 시각의 및/또는 촉각의 신호를 통해 제공될 수 있다. 따라서 운전자는 부드러운 톤(soft tone) 및/또는 계기판의 작게 켜진 LED 및/또는 제어장치 자체의 감지할 수 있는 압력점의 형태로 방출될 수 있는 신호를 받게 된다. 상기 방법으로 운전자는 차를 운전하는 것에 산만해질 필요없이 지원을 쉽게 감지할 수 있다.

바람직한 실시예에서 상기 지원은 기계적으로(mechanically), 수압으로(hydraulically), 전자기로(electromagnetically) 그리고/또는 공압으로(pneumatically) 제공될 수 있어서 지원제공에 관한 다양한 가능성이 존재한다.

본 발명에 따른 제어장치의 유리한 실시예에서 운전자가 쉽게 감지할 수 있는 압력점(pressure point)은 엔진브레이크 효과가 발생하지 않을 정도로 에너지공급이 차단될 때 제공된다. 따라서 압력점은 추가의 스프링(spring)에 의하여 유발될 수 있고 지금까지의 이동코스가 변하지 않는 장점을 가지므로 본 발명에 따른 제어장치에 익숙하지 않는 운전자도 어려움 없이 운전할 수 있다. 게다가 제3제어범위를 빨리 찾을 수 있어서 매우 짧은 거리라도 이동에너지가 쉽고 빠르고 안전하면서도 효율적으로 이용될 수 있다.

본 발명에 의하면 상기의 엔진은 내연엔진(internal combustion engine), 전동기(electric motor), 증기엔진(steam engine), 스털링 엔진(Stirling engine) 및/또는 반켈 엔진(Wankel engine) 및/또는 하이브리드 드라이브(hybrid drive)같은 상기 엔진의 조합이다. 본 발명은 엔진동력을 제어하기 위해, 특히 자동차의 엔진동력을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명은 존재하는 이동에너지를 그에 맞게 사용하는 것이 유익하므로 일반적으로 다양한 산업시설, 선박 및/또는 산업차량처럼 대량으로 움직여야 하는 모든 엔진에서 사용될 수 있다. 따라서 산업시설 내 대량의 동력이동(motorized movement)은 일정거리 전반에 걸쳐 수행되며 자동적이고 시기적절한 자유항주 기능의 활성화에 의해 목적지에 도달할 때까지 이동을 종료하는 것이 가능하다. 기존의 이동에너지는 소멸되는 대신 예를 들면 엔진 브레이크와 같은 브레이크에 의하여 사용될 수 있다. 따라서 엔진용 제어장치는 자유항주 기능에 의해 확장되어야 한다.

본 발명에 의하면 예를 들어 자동 변속기(automatic transmission), 반자동 변속기(semi-automatic transmission) 또는 수동 변속기(manual transmission)와 같은 엔진에 사용된 특정 유형의 기어는 창의적인(inventive) 제어장치 및/또는 엔진의 동력제어(power control)의 모든 장점을 이용할 수 있는 것과 같은 방식으로 조정될 수 있다. 공지된 엔진을 이용하고 이미 존재하는 부품(element)를 활용함으로써 본 발명은 추가의 복잡한 메커니즘이 없이 특정 유형의 변속기에 상관없이 공지된 모든 동력장치(motorized device)와 함께 사용될 수 있다.

바람직한 실시예에서 제어장치는 페달(pedal) 및/또는 레버(lever) 및/또는 손잡이(knob)이므로 제어장치는 인식하기 쉽고 작동시키기에 단순해야 한다. 바람직하게는 제어장치는 가속페달(accelerator pedal) 및/또는 스티어링 휠 위의 작동 부(operation element)와 같은 이미 알려진 빌트인 엘리먼트(built-in element)일 수 있다. 그러나 제어장치와 같은 새로 설치된 작동부를 사용하는 것도 가능하다. 따라서 제어장치로서 네비게이션 시스템에 연결된 서보모터(servo motor)를 제공하는 것이 가능하다. 본 발명에 따른 지원(assistance)은 바람직하게는 청각의, 시각의 및/또는 촉각의 신호를 거쳐 제공될 수 있다. 따라서 운전자는 부드러운 톤 및/또는 차량 계기판의 작은 LED의 형태로 또는 제어장치의 감지가능한 압력점을 통해 방출된 신호를 받아들인다. 따라서 운전자는 차를 운전하는 데 산만해지지 않고 쉽게 지원을 감지할 수 있다.

본 발명에 따른 제어장치의 유리한 실시예에서 운전자가 쉽게 감지할 수 있는 압력점은 엔진브레이크 효과가 발생하지 않는 정도로 에너지 공급이 차단될 때 제공된다. 따라서 압력점은 추가의 스프링에 의해 유발될 수 있고 지금까지 이동코스가 변하지 않는 장점을 가지므로 본 발명에 따른 제어장치에 익숙하지 않는 운전자도 어려움 없이 차를 운전할 수 있다. 게다가 제3제어범위는 빠르게 찾을 수 있어서 짧은 거리일지라도 이동에너지는 쉽고 빠르고 안전하면서 효율적으로 이용될 수 있다.

본 발명에 의하면 엔진은 속도단계(speed stage), 기어비(gear ratio), 회전속도(rotational speed) 및 클러치 위치(clutch position)와 상관없이 압력점 또는 제3제어범위에서 드라이브 토크도 브레이킹 토크도 개시하지 않는다. 따라서 상기의 매개변수와 상관없이 명백히 맞물린 엔진은 어떤 힘도 차량의 구동렬에 전하지 않으며 매번 운전하는 상황에서 제3제어범위가 도달될 때 존재하는 이동에너지는 완전히 사용되고 연료는 절약될 수 있다. 기본적으로 본 발명에 따른 제어장치와 레브 리미터(rev limiter) 또는 정속주행 장치(cruise control)와 같은 현재 알려진 시스템과의 조합이 가능하다.

엔진동력을 제어하는, 특히 자동차의 엔진동력을 제어하는 본 발명에 따른 방법으로 상기 정의된 작동 상태의 위치를 찾기 위해 적어도 한 가지 유형의 지원이 제공되며 상기 정의된 작동 상태에서 구동렬이 닫힌 엔진이 브레이킹 토크도 드라이브 토크도 개시하지 않거나 또는 엔진동력을 제어하는 제어장치가 엔진이 상기 정의된 작동 상태인 제어범위 내에 있을 때 적어도 한 가지 유형의 지원이 제공된다. 운전자에게 드라이브 토크도 브레이킹 토크도 원하지 않을 때 이용할 수 있는 제3제어범위가 제공되는 것으로 보인다. 따라서 제3제어범위는 운전자로 하여금 구동렬(drive train)에 필요한 드라이브 토크나 브레이킹 토크없이 차량을 감속주행(coast) 하도록 한다. 운전자가 추가의 손잡이, 레버 또는 누름단추를 작동시켜서 산만해지는 일없이 엔진 브레이크로 인한 에너지의 불필요한 소모를 피할 수 있고 연료를 절약할 수 있다. 운전자를 위해서 본 발명에 따른 방법은 기존의 운전형태에 비교하여 어떤 중요한 변화도 수반하지 않는다. 따라서 구동렬(drive train)이 닫힌 차량의 운동에너지를 최적으로 사용하는 것은 추가의 복잡한 메커니즘 없이 달성되어 결과적으로 마모가 적고 비용효과가 좋으며 효율적이다. 게다가 제공된 지원에 의해 운전자는 제3제어범위를 쉽게 찾을 수 있어서 제3제어범위는 감속주행(coasting) 중에 드라이빙과 감속 사이의 변동을 방지하고 연료를 절약할 수 있도록 정확히 매우 크거나 매우 작은 것으로 정의된다.

특히 바람직한 실시예에서 상기 정의한 작동상태는 적어도 하나의 센서(sensor)에 의하여 인식되어 센서와 관련된 제어시스템은 상기 정의한 작동상태를 찾기 위해 적어도 한 가지 유형의 지원을 제공한다. 유리하게는 제어시스템은 선택된 기어 또는 자동변속기의 위치, 현재 회전속도 및/또는 아이들링 속도와 같은 적어도 하나의 센서를 통해 엔진을 조절하는데 필요한 중요한 매개변수를 모두 받아들인다. 엔진이 상기 정의한 작동상태에 도달시 운전자는 제어시스템을 통해 언제든 지원받을 수 있고 제어장치가 엔진이 상기 정의한 작동상태인 제3제어범위내에 있을 때 구동렬(drive train)이 닫힌 엔진은 브레이킹 토크도 드라이브 토크도 개시하지 않는다. 따라서 차량속도 및/또는 엔진 회전속도와 같은 적절한 매개변수가 지속적으로 관찰된다. 운전자가 쉽게 감지할 수 있는 신호에 의해 본 발명에 따른 지원을 제공할 수 있으며 상기 신호는 바람직하게는 부드러운 톤 형태로 청각적인(acoustic) 그리고/또는 차 계기판의 작은 LED를 통해 시각적인(visual) 그리고/또는 제어장치에서 감지가능한 압력점을 통해 촉각적인(tactile) 신호이므로 상기 언급한 압력점이 기계적으로, 수압으로, 전자기적으로 및 기압으로 생성될 수 있다면 유리할 것으로 증명되었다.

특히 제어시스템이 차량의 감속 또는 가속을 작동시킬 수 있는 다수의 작동기를 가진다면 유리할 것으로 증명되어 제3제어범위(third control range)에 도달했을 때 차의 운동에너지를 가능한 오래 이용할 수 있는 방식으로 다양한 매개변수가 조절된다. 따라서 움직이는 자동차 속도에 따라 필요한 연료공급(fuel supply)이 그에 상응하여 증가하거나 감소되며 또는 특정 드라이빙 상황(driving situation) 및 순간 선택된 기어에 따라 차의 운동 에너지를 가능한 오래 사용될 수 있도록 드라이브 토크(drive torque)는 감소된다. 이어서 제2제어범위(second control range)에 도달시 특정 드라이빙 상황 및 선택된 기어에 따라 드라이브 토크 또는 연료공급은 다시 지속적으로 증가된다.

차가 예를 들어 하이웨이(highway), 고속도로(expressway)를 떠날 때 필히 드라이브 토크도 브레이킹 토크도 발생시키지 않는 상태로 엔진이 전환되므로 감속주행(coasting) 상태가 만들어진다. 바람직하게는 엔진의 전자기 시스템의 체계적인 개입에 의해 달성된다.

엔진은 캠축(camshaft)의 제어기(control unit), 엔진 밸브타이밍(engine valve timing)의 적응에 따라 조절될 수 있으며 다단분사(multiple injection)인 경우 분사압력(injection pressure) 또는 분사간격(injection interval)의 조절에 의해, 다중점화(multiple firing)인 경우 점화타이밍(firing timing) 또는 점화간격(firing interval)의 제어에 의해, 실린더당 하나 이상의 점화플러그(spark plug)인 경우 점화의 조절에 의해 엔진의 작동상태, 예를 들면 엔진 또는 오일온도에 따라 조절할 수 있다.

기본적으로 본 발명과 이미 공지된 여러 방법과의 조합할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 방법은 네비게이션 시스템(navigation system)에 연결되어 운전자가 신호등(traffic light), 교차로(intersection), 고속도로 출구(highway exit)와 같은 교통상의 장애물 또는 보도된 교통체증을 만났을 때 언제든 제3제어범위를 찾기 위한 지원을 받으며 차량의 이동에너지는 추가의 구동력(drive power)이나 엔진브레이크 또는 휠 브레이크를 사용하지 않고 특정 장애물에 도달하기에 충분하다. 일단 지원을 받으면 기능을 이용하고 연료를 절감하는 것에 관한 결정은 운전자의 몫이다. 같은 이유로 제어장치는 제어시스템에 의하여 자동으로, 즉 드라이버가 결정을 내릴 필요없이 제3제어범위로 이동한다.

본 발명은 정속주행장치(cruise control)시스템, 예를 들면 GPS-지원 자동조종장치(autopilot)와 함께 또는 결합하여 사용될 수 있다. 따라서 표적속도(target speed)가 초과되면 오버런(overrun)된 연료차단이 작동되지 않는 대신 본 발명이 작동된다. 표적속도에 가까운 대역폭(bandwidth)은 속도를 하향조절한 본 발명에 의해서만(예를 들면 표적속도 130 km/h에서 ±5 km/h) 특정화될 수 있다. 한정된 범위가 급격하게 초과된다면 오버런된 연료차단이 작동된다. 다른 대안으로서 또는 속도 대역폭을 포함하여 예를 들어 도로경사에 의해 야기되는 차량의 가속에 대하여 대역폭은 한정될 수 있어서 본 발명은 속도를 줄이거나 유지하는데 사용된다. 상기 대역폭은 사용한 여러 속도와 조건에 따라 달리 정의될 수 있다.

게다가 본 발명은 실린더의 커트오프(cylinder cutoff) 법칙과 결합될 수 있다. 커트오프(cut-off)된 실린더와 동시에 밸브를 계속 밀폐할 수 있다. 게다가 주입구(inlet) 또는 출구(outlet) 밸브군마다 하나 이상의 밸브로 다르게 조절될 수 있다.

제어기(control unit)는 다른 제어기나 중앙 제어기를 통해 간접적으로, 또는 공기 분산제(air admixture) 분사를 증가 또는 감소시키는 조절기(regulator) 또는 캠축(camshaft)의 조정장치(adjusting mechanism), 밸브의 점화(firing) 또는 전기기계적 작동(electromechanical actuation)을 통해 직접적으로 조절될 수 있는 유닛(unit)에 다양한 인터페이스(interface)를 구비할 수 있다.

센서에서 나오는 신호(예를 들어 가속페달의 위치, 회전속도 또는 차량의 속도)는 제어기에서 감지되어 인식될 수 있다. 상기 밸브나 그 조합 또는 밸브의 전자처리과정 또는 그 조합이 제어기 내의 메모리에 저장되거나 현재의 밸브나 그 연결조합에서 산출된다는 명세서와 부합한다면 조절될 수 있는 유닛은 인터페이스를 통해(예를 들어 어떤 회전속도에서 가속페달이 자유 항주기능 범위 내에 있을 때의 밸브 타이밍) 어떤 설정된 밸브에 배정된다.

제어기의 메모리 내 규정된 값은 고정 프로그램형(fixed-programmed)이 되거나 특정 개입을 통해(예를 들어 서비스 인터페이스를 통한 진단장치(diagnostic device) 또한 특정 소프트웨어) 다양해 지거나 운전자에 의해 영향을(예를 들어 드라이빙 모드(driving mode) 또는 가속페달 위치의 선택) 받을 수 있다.

저장된 값(value)은 센서에 의해 영향을 받거나 방출될 수도 있고 또는 소프트웨어나 고정 프로그램의 다양한 처리값의 결과로 인한 것일 수 있다. 즉 상기 값은 지속적으로 다양해질 수 있다.

자유항주 범위(free-running range)에서는 적어도 하나의 제로 토크(zero torque)가 존재하여 즉 작은 포지티브 토크(small positive torque)는 허용되나 네거티브 토크(negative torque)는 제외되는 식으로 모터가 조절된다. 예를 들어 모터에서 최대 토크의 5%에 이르는 최소 가능 토크는 구동렬(drive train)로 전달될 수 있어서 포지티브 범위 뿐만 아니라 네거티브 범위로 이동하여 제로점(zero point) 근처 토크의 변동을 방지한다. 상기의 토크 변동은 불편한 드라이빙 상태를 유발할 수 있다. 이를 방지하기 위한 목적으로 제로 토크를 조절하는 제어기는 언제나 적어도 포지티브 토크에서 시작하는 방식으로 설계될 수 있어서 제로 토크에 관하여 엔진을 조절한다. 제로 토크(zero torque)라는 용어는 매우 극소의 포지티브 토크(slight positive torque)도 포함함을 의미한다. 운전자가 가속페달을 오버런 연료차단 범위에서 제로 토크 범위로 움직인다면 네거티브 토크에서 비롯된 토크는 제로 토크에 관하여 조절된다. 운전자가 감속을 제어하기 위해 오버런 연료차단 범위와 제로 토크를 오고 갈 때, 또는 제로 토크 범위가 없다면 대신 드라이브 범위(drive range)를 오고 갈 때 최소 토크, 예를 들어 최대 토크의 약 0.5%를 넘어서는 것은 제로 토크 조절기간에 피해야 하므로 엔진은 극소의 포지티브 토크와 브레이킹 토크 사이를 계속 오고 가지 않는다. 운전자 각자의 선택에 근거하여 조절이 시작될 수도 있다.

조절된 제로 토크의 범위에서 오버런 연료차단을 위한 네거티브 토크로의 전환은 운전자가 정하는 방식으로 구성될 수 있다.

조절은 어떤 회전 속도, 속도 또는 기어비율 조건을 제외시키는 방식으로 구성될 수도 있다.

드라이브 범위 내에 가속페달 위치가 존재하여 조절이 시작될 때 최소 제로 토크는 엔진에서 드라이브 유닛(drive unit)으로 이동하고 즉 브레이킹 토크가 확실히 존재하지 않으며 상기 범위 내의 페달 위치와는 상관없는 방식으로 본 발명이 수행될 수도 있다. 본 발명의 실시예 장점은 페달 내 압력점 또는 다른 신호양상이 반드시 필요하지 않으며 생략될 수 있다는 점이다. 따라서 관할기관으로부터 승인을 받는 것이 더 쉬워질 수 있다. 최소 제로 토크 상태에 도달하자마자 차량이 가속되어 제로 토크 범위를 벗어나도록 유발하는 일 없이 가속페달이 제로 토크에 상응하도록 놓일 수 있는 위치를 정의하기 위하여 움직이는 속도에 최소한으로 의존하는 범위를 정의할 수도 있다. 움직이는 속도가 느릴수록 상기 속도의존적인 범위는 더 작아진다. 가속페달이 드라이브 위치 방향에 있는 범위를 넘어 이동할 때 차량은 가속될 수 밖에 없다. 상기의 장점은 운전자가 편안하게 제로 토크 상태를 유지할 수 있다는 점이다. 일단 범위를 떠나면 제거되고 제로 토크가 다시 존재하자마자 새로 정의된다.

운전자가 찾기 쉬운 제로토크 위치를 나타내기 위해 가속페달 내의 압력점 또는 다른 조짐이 실현 가능하지 않다면 본 발명이 수행될 수도 있다. 가속페달의 특징은 하나의 범위에서 다른 범위로 변천하는 조짐 없이 편리하게 오버런 연료차단의 범위 및 드라이브 범위로 나눌 수 있다. 제로 토크 조절은 제로 토크보다 적은 드라이브가 공급되는 위치에 가속페달이 있을 때 드라이브 범위에서 항상 활성화된다. 가속페달이 제로 토크를 초과한 위치에 있는 즉시 드라이브는 다시 활성화된다. 가속페달이 동일한 위치에 있음에도 불구하고 두 가지 조절이 발생할 수 있고 예를 든다면 차량은 경사진 기울기로 내려온 다음 꼭대기로 올라간다. 따라서 드라이브 범위(drive range)는 적어도 제로 토크가 항상 우세한 방식으로 조절된다. 따라서 정의된 제한 회전속도 내에 엔진의 브레이킹 토크는 절대 일어나지 않는다. 제로 토크 이하로 떨어지는 만큼 운전자가 드라이브 범위 내의 가속페달을 푼다면 조절은 활성화되고 최소 제로 토크는 구동렬(drive train)로 전달된다.

이하, 본 발명은 도면을 참조하여 더 상세히 설명할 것이다. 청구항으로부터 추가 개선점 및 실시예를 얻을 수 있다. 도 1에서 하기는:

본 발명에 따른 제어 장치의 도식적 배열을 나타낸다.

도 1에 나타낸 본 발명에 따른 제어장치는 엔진동력을 제어하는데 사용되는 종래의 페달(10;pedal)을 포함한다. 페달(10;pedal)은 제1스프링부(12;first spring element)를 이용하여 제1엔드위치(20;first end position) 및 제2엔드위치(22;second end position) 사이에서 다양하게 조정될 수 있다. 상기 두 엔드 위치(20, 22) 사이에 엔진이 연속적으로 브레이킹 토크를 가져서 차량의 감속을 야기시키는 제1제어범위(24;first control range)가 있고 엔진이 연속적으로 드라이브 토크를 가져서 차량의 가속을 야기시키는 제2제어범위(26;second control range)가 있다. 상기 두 개의 제어범위(24, 26) 사이에 엔진이 설정한 작동 상태인 제3제어범위(28;third control range)가 있다. 상기 작동 상태는 정확히 구동렬(drive train)이 닫힐 때 엔진이 브레이킹 토크도 드라이브 토크도 발생시키지 않는 작동점일 수 있다. 제3제어범위의 위치를 보다 쉽게 찾기 위해 상기 실시예는 제1페달(10;first pedal) 아래에 위치한 제2보조페달(30;second auxiliary pedal)을 구비한다. 페달(10)과는 반대로 보조페달(30)은 제3제어범위와 제2엔드위치 사이에 있는 오직 제2스프링부(32;second spring element)를 이용하여 다양하게 조정되어 결과적으로 페달(10)이 제1제어범위(24)에서 작동될 때 오직 제1스프링부(12;first spring element) 만이 페달(10)에 복귀력(return force)을 가한다. 일단 페달(10)이 제3제어범위(28)에 도달하면 페달(10)은 보조페달(30) 위에 바로 정지한다. 따라서 제2스프링부(32)의 복귀력이 이미 존재하는 제1스프링부(12)의 복귀력에 더해져서 그 결과 운전자는 제3제어범위(28)를 찾기 위해 압력점(pressure point)을 쉽게 감지하는 형태의 지원(assistance)을 확인하는 것이 용이하다.

도면은 본 발명의 예시에 의하여 실시예를 설명했으나 연결되는 다른 기계적 배열도 가능하다. 본 발명은 상기 실시예에 제한되는 것은 아니며 단지 본 발명을 설명하기 위한 역할을 할 뿐이다.

10 페달
12 제1스프링부
20 제1엔드
22 제2엔드
24 제1제어범위
26 제2제어범위
28 제3제어범위
30 보조페달
32 제2스프링부

Claims

구동렬(drive train)이 닫힌 엔진은 엔진브레이크가 사용될 때 보통 발생되는 브레이킹 토크(braking torque)보다도 작은 최대 브레이킹 토크를 도입하거나 차량을 가속시키지 않는 최대 드라이브 토크(drive torque)를 도입하는 설정된 작동상태의 위치를 찾기 위한 지원이 제공되는 자동차용 내연엔진의 동력을 제어하는 방법에 있어서,
엔진의 작동상태(operation state)에 영향을 미치는 적어도 하나의 매개변수를 자동조절함으로써 상기 방법을 활성화한 후에 구동렬이 닫힌 상태에서 엔진브레이크가 사용될 때 보통 발생되는 브레이킹 토크보다도 작은 최대인 브레이킹 토크를 도입하는 작동 상태를 달성하기 위해 차량의 가속을 최대로 유도하지 않거나 차량의 순간 속도(momentary speed)를 유지하는 구동 토크에 필요한 엔진으로의 최적 에너지 공급은 이미 결정된 한계의 사이의 회전속도 범위에 걸쳐 각 회전 속도( rotational speed)에 대해 자동으로 결정되어 유지되는 것을 특징으로 하는 내연엔진 동력제어방법.
제1항에 있어서,
설정된 작동상태는 적어도 하나의 센서(sensor)에 의하여 인식되고 센서에 관련된 제어 시스템(control system)이 설정된 작동 상태를 찾기 위한 적어도 한 가지 유형의 지원을 제공하는 것을 특징으로 하는 내연엔진 동력제어방법.
제2항에 있어서,
상기 제어 시스템은 엔진의 감속(deceleration)이나 가속(acceleration)을 유발할 수 있는 다수의 작동기(actuator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연엔진 동력제어방법.
엔진이 지속적으로 브레이킹 토크를 가져서 차량이 감속될 수 있는 제1제어범위(24;first control range)를 포함하고, 엔진이 지속적으로 드라이브 토크를 가져서 차량이 가속될 수 있는 제2제어범위(26;second control range)를 포함하는 제어 장치에 있어서;
상기 제1제어범위(24)와 상기 제2제어범위(26) 사이에 위치하는 제3제어범위(28)를 지정하는 지원이 제공되고, 상기 제3제어범위(28)에서 상기 엔진의 구동렬이 상기 엔진과 결합되며, 상기 엔진은 브레이킹 토크도 드라이브 토크도 도입하지 않고, 이미 결정된 한계의 사이의 회전속도 범위에 걸쳐 각각의 회전 속도에 대한 제3제어범위(28)의 작동 상태를 유지하기 위해 엔진에 대한 최적의 에너지 공급을 자동으로 결정하고 유지하는 수단을 구비하는 것이 특징인 내연엔진 동력제어장치.
제4항에 있어서,
상기 엔진은 내연엔진(internal combustion engine), 전동기(electric motor), 증기엔진(steam engine), 스털링 엔진(Stirling engine), 반켈 엔진(Wankel engine) 및 하이브리드 드라이브(hybrid drive) 엔진의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 엔진인 것을 특징으로 하는 내연엔진 동력제어장치.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 제어 장치는 페달(10;pedal) 또는 레버(lever) 또는 손잡이(knob)인 것을 특징으로 하는 내연엔진 동력제어장치.
제4항에 있어서,
상기 지원은 신호(signal)를 통하여 제공되는 것을 특징으로 하는 내연엔진 동력제어장치.
제7항에 있어서,
상기 지원은 청각, 시각, 촉각 또는 그것들의 조합 방식으로 제공되는 것을 특징으로 하는 내연엔진 동력제어장치.
제8항에 있어서,
상기 지원은 기계적으로, 수압으로, 전자기로 또는 공압식으로 제공되는 것을 특징으로 하는 내연엔진 동력제어장치.
제4항에 있어서,
상기 지원은 이미 결정된 압력점인 것을 특징으로 하는 내연엔진 동력제어장치.