KR910005045B1 - 차량운전 제어장치 - Google Patents

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가즈마사 구리하라
겐지 아라이
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지이제루 기기 가부시기가이샤
이다가끼 유끼오
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Abstract

내용 없음.

Description

차량운전 제어장치
제1도-제4도의 도면은 본 발명의 한 실시예를 나타낸 것이며, 제1도는 차량운전 제어장치의 전체를 나타낸 회로 블록도.
제2도는 목표랙 위치연산부의 상세한 구성을 나타낸 회로 블록도.
제3도는 클러치 제어부의 상세한 구성을 나타내는 회로 블록도.
제4도는 목표기어 위치연산부의 상세한 구성을 나타낸 회로 블록도.
제5도는 및 제6도는 마이크로컴퓨터를 사용한 경우에 실행하는 개입중단 루우틴(routine)의 순서도.
제7도는 다른 형태를 이루는 개입중단 루우틴의 일부를 나타낸 순서도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 엔진 2 : 클러치
3 : 변속기 4 : 자축
10 : 엔진연소 제어시스템 18 : 엔진연소 정지수단(pull down logic)
20 : 클러치 제어시스템 23h : 긴급 클러치 전환수단
30 : 변속기 제어시스템 34h : 긴급 기어위치 전환수단
90 : 고당검출수단(고장검출부)
본 발명은 변속기, 클러치, 엔진을 전자제어하는 차량운전 제어장치에 관한 것이다.
변속기 제어시스템 및 클러치 제어시스템에 따라 변속기 및 클러치를 각기 전자제어하는 자동변속기능을 지님과 동시에 엔진연소 제어시스템에 따라 엔진연소를 전자제어하는 차량운전 제어장치는 공지되어 있다. 이 장치에서는 엔진연소 제어시스템이 고장났을 때에, 이것을 검출하여 엔진연소를 정지시킴에 따라 차량의 폭주에 의한 위험을 방지하도록 되어 잇다(일본국 특개소 61-1851, 동 61-1852 참조).
그러나, 상기한 차량운전 제어장치에서는 엔진의 회전력이나 엔진의 회전에 부수하여 발생하는 흡기매니포울드(intake manitold)의 부압(負壓)등을 동력원으로 하는 동력 스티어링(power steering)이나 동력 브레이크 등을 사용하고 있을 경우에 다음의 결점이 있었다. 즉, 주행중에 엔진연소를 긴급 정지하였을 때 기어위치가 중립으로 되어 있다거나 클러치가 오프(OFF)로 되어 있으면, 엔진의 회전이 정지상태로 되어 버려서 그 결과 스티어링이나 브레이크 조작으로 엔진회전을 이용할 수 없게 되어서 조작성이 나빠져 버린다. 이 때문에 차량을 보다 확실하게 정지시킨다거나, 차량의 정지에 이르기까지 보다 안정한 스티어링을 확보할 수 있는 연구가 요망되어 왔다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로 그 요지는 변속기 제어 시스템 및 클러치 제어시스템에 따라 제어함과 동시에 엔진연소 제어시스템에 따라 엔진연소를 전자제어하는 차량운전 제어장치에 있어서, 엔진연소 제어시스템의 고장시에 고장검출신호를 출력하는 고장검출수단을 구비하고, 엔진연소제어시스템은 동 고장검출신호를 받아서 기어를 중립과 상이한 기어위치로 하는 긴급 기어위치 전환수단을 지녔으며, 클러치 제어시스템은 고장검출신호를 받아서 클러치를 온(ON)으로 하는 긴급 클러치 전환수단을 지닌 것을 특징으로 하는 차량운전 제어장치에 있다.
다음에 본 발명에 관한 차량운전 제어장치의 한 실시예를 제1-제4도의 도면에 따라서 설명한다.
제1도에 부호(1)는 디이젤 엔진을 나타낸 것이며, 이 엔진(1)의 출력축(1a)은 클러치(2) 및 변속기(3)를 개재하여 차축(4)으로 서로의 협력관계를 유지하고 있다. 엔진(1)은 엔진연소 제어시스템(10)에 따라 연료공급의 전자제어를 받고 있다. 또, 클러치(2) 및 변속기(3)는 클러치 제어시스템(20), 변속기 제어시스템(30)에 따라 각기 전자 제어된다.
엔진(1)의 출력축(1a) 또는 이것과 연동하는 구동축에는 주면에 같은 간격으로 코그(cog)를 형성한 필서(pulser)(5)가 고정되어 있으며, 이 필서(5)의 주면 근방에는 코그가 통과할 때마다 파형신호를 출력하는 마그네트 픽업(magnet pickup)소자로된 회전센서(50)가 배치되어 있다. 이 회전센서(50)로부터의 신호에 따라서 회전수 연산부(51)에서는 엔진(1)의 회전수를 연산하여 엔진회전수 신호(Ne)를 출력한다.
나아가서, 차량운전 제어장치는 가속기(6)의 조작량을 검출하여 가속기 조작량신호(Ac)를 출력하는 가속센서(60), 실렉터(selector)(7)의 위치를 검출하여 실렉터 위치신호(Se)를 출력하는 실렉터 위치검출부(70), 차속신호(Sp)를 출력하는 차속센서(80), 나중에 설명하는 바와 같이 엔진연소 제어시스템(10)의 고장을 검출하여 고장검출신호(Em)을 출력하는 고장검출부(90)를 지니고 있다.
상기한 엔진연소 제어시스템(10)은 엔진(1)의 분사벨브에 파이프(11)를 개재하여 연결된 연료분사펌프(12)를 지니고 있다. 이 연료 분사펌프(12)는 연료분사량을 조절하기 위한 컨트롤랙(도면에 없음)을 지녔으며, 이 컨트롤랙의 위치가 조속기(13)에 의하여 전자 제어된다. 조속기(13)의 작동기(도면에 없음)의 구동회로(14)에는 조속기 제어부(15)로부터의 제어신호(Gvc)가 출력된다. 이 조속기 제어부(15)에서는 목표랙위치연산부(16)로부터의 목표랙 위치신호(Lt)와 컨트롤랙에 설치한 위치센서(17)로부터의 실제략 위치신호(Li)의 편차에 따라서, PID연산을 하여 상기한바 조속기 제어신호(Gvc)를 출력하게 되어있다.
엔진연소 제어시스템(10)은 다시금 엔진연소 정지수단(18)을 지니고 있다. 이 엔진연소 정지수단(18)은 고장검출신호(Em)에 따라서 폴다운신호(Pb)를 조속기 제어부(15)에 보내고, 조속기(13)의 작동기를 강제적으로 연료 감(減)하는 방향으로 구동하기 위한 것이다.
상기한 목표랙 위치연산부(16)는 제2도에 나타낸 바와 같이 제1연산부(16a)와 제2연산부(16b)를 지니고 있다.
제1연산부(16a)에서는 가속기 조작량 신호(Ac)와 엔진회전수신호(Ne)에 따라서 가장 적합한 연료분사량을 연산하고, 나아가서, 가장 적합한 연료분사량에 대응한 목표랙 위치를 연산한다.
제2연산부(16b)에서는 엔진회전수신호(Ne)와 목표회전수 연산부(16c)로부터의 목표회전수신호(Nref)의 편차에 기초한 PID연산을 하여 목표랙 위치를 구한다. 더욱이, 목표회전수 연산부(16c)는 차속신호(Sp) 및 나중에 설명하는 실제클러치 위치신호(Nref)를 출력한다.
상기한 제1연산부(16a), 제2연산부(16b)의 출력에는 스위치(16d)가 접속되어 있다. 그리고, 기어변속중이 아닌 통상 운전의 경우에는 제1연산부(16a)의 연산결과를 목표랙 위치신호(Lt)로서 사용하여 컨트롤랙 위치가 동 목표랙 위치가 되도록 조속기 제어부(15)에서 제어하여 가속기 조작량과 엔진회전수에 대응한 가장 적합한 연료분사량을 얻는다. 또, 기어변속중에 있을 경우에는 스위치(16d)가 기어변속신호(Gch)를 받아서 전환하여 제2연산부(16b)의 출력을 목표랙 위치신호(Lt)로서 사용한다. 이에따라 기어변속중에 가속기 조작량과는 관계없이 랙을 제어하여 엔진회전수가 일시적으로 이상하게 상승하는 것을 방지한다.
상기한 출력선택용의 스위치(16d)의 출력축에는 또한 스위치(16e)가 접속되어 있으며, 이 스위치(16e)는 나중에 설명하는 고장검출신호(Em)를 받았을 때에 오프(OFF)로되어 목표랙 위치신호(Lt)를 출력하지 않도록 한다. 앞에서 설명한 클러치 제어시스템(20)은 제1도에 나타낸 바와 같이 작동기(21)와 이 작동기(21)의 구동회로(22)에 클러치 제어신호를 출력하는 클런치제어부(23)와, 클러치 센서(24)와 이 클러치 센서(24)로 부터의 출력에 따라 클러치(2)의 위치를 검출하여 실제클러치 위치신호(CLp)를 출력하는 클러치 위치검출부(25)등을 지니고 있다.
상기한 클러치 제어부(23)는 제3도에 나타낸 바와 같이, 제1비교기(23a)와 제2비교기(23b)를 지니고 있다. 제1비교기(23a)는 경과시간에 대한 목표클러치 위치를 나타낸 온(ON)할때의 맵(map)(23c)과 실제 클러치 위치신호(CLp)를 비교하고, 그 편차를 없애도록 제어신호를 출력하여 클러치(2)를 온으로 한다. 제2비교기(23b)는 오프(OFF)할때의 맵(map)(23d)과 실제클러치 위치신호(CLp)를 비교하여 그 편차를 없애도록 제어신호를 출력한 다음 클러치(2)를 오프한다.
제1비교기(23a)와 제2비교기(23b)의 출력축에는 스위치(23e)가 접속되어 있으며, 양 출력의 어느 것인가를 선택하고 있다. 스위치(23e)의 선택 작동은 다음 구성에 따라할 수 있다. 즉, 앤드(AND)회로(23f)의 한편의 입력단자에 고장검출신호(Em)가 입력되고, 다른쪽의 입력단자에 나중에 설명하는 기어변속(Gch)가 반전하여 입력된다. 그리고, 오어(OR)회로(23g)의 한쪽의 입력단자에는 상기한 앤드회로(23f)의 출력이 들어가며, 다른쪽의 입력단자에는 나중에 설명하는 클러치 온, 오프신호(CL on, off)가 입력된다. 엔진연소 제어시스템(10)이 고장이 나있지 안은 정상운전의 경우에는 클러치 온, 오프신호(CL on, off)가 H레벨일 때에 제1비교기(23a)의 출력이 구동회로(22)에 출력되어서 클러치(2)를 온상태로 하고, 클러치 온, 오프신호(CL on, off)가 L레벨인 때에 제2비교기(23b)의 출력이 구동회로(22)에 보내져서 클러치(2)를 오프로 한다.
상기한 앤드(AND)회로(23f) 및 오어(OR)회로(23g)느 긴급 클러치 전환수단(23h)을 구성하는 것으로, 그 상세한 작용은 나중에 설명한다.
전술한 변속기 제어시스템(30)은, 제1도에 나타낸 바와 같이 작동기(31)와, 이 작동기(31)의 구동회로(32)에 제어신호를 출력하는 기어변속 제어부(33)외, 동 기어변속 제어부(33)에 목표기어 위치신호(Gt)를 출력하은 목표기어 위치신호(34)와, 기어위치를 검출하여 실제기어 위치신호(Gp)를 출력하는 기어센서(35)를 지니고 있다. 기어변속 제어부(33)에서는 목표기어 위치연산부(34)로부터의 목표기어 위치신호(Gt)와 기어위치센서(35)로부터의 실제기어 위치신호(Gp)를 비교하여 작동기(31)를 제어하여 변속기(3)를 목표기어 위치로 한다. 기어변속함에 있어서, 기어변속 제어부(33)로부터 클러치 제어부(23)에 클러치(2)를 온, 오프하기 위한 클러치 온, 오프신호(CL on, off) 기어변속 제어중에 있음을 나타낸 기어변속신호(Gch)가 출력된다.
상기한 목표기어 위치연산부(34)는 제4도에 나타난 바와 같이 제 1연산부(34a)를 지니고 있다. 제 1연산부(34a)는 전상시의 기어위치제어에 제공된다. 제 1연산부(34a)에는 가속기 족작량신호(Ac), 차속신호(Sp), 실제기어 위치신호(Gp)가 입력된다. 또, 각종 레인지(ramge)의 맵(34c), (34d), (34e), (34f)안의 어느 하나의 내용이 시렉터 위치신호(Se)에 따라 스위치(34g)로 선택되어서 제 1연산부(34a)에 입력된다. 제 1연산부(34a)에서는 가속기 조작량과 차속을 선택한 맵에 대하여 가장 적합한 기어위치를 구하고 나아가며 실제기어 위치와의 비교로부터 최종적인 목표기어 위치를 구한다.
정상시에는 상기와 같이하여 얻은 목표기어 위치신호(Gt)가 기어변속 제어부(33)에 보내진다.
상기한 목표기어 위치연산부(34)는 나아가서 긴급 기어위치 전환수단(34h)를 지니고 있다. 긴급 기어위치 전환수단(34h)은 2개의 스위치(34i), (34k)와 중립판별부(34m), 제2연산부(34p) 고장시의 맵(34p)에 따라 구성되어 있으며, 그 작용은 나중에 설명한다.
상술한 구성에 엔진연소 제어시스템(10)이 고장났을 경우, 예컨데 랙 위치센서(17)가 고장났을 경우에는 목표랙 위치연산부(16)로부터의 목표랙 위치와 랙 위치센서(17)로부터의 실제랙 위치가 실질적으로 일치하지 않게 되어 조속기 제어부(15)에서는 이 편차에 따라서 제어신호(Gvc)를 출력하는 것이 되므로, 이대로 방치하였을 때에 엔진(1)이 폭주할 위험이 있었다. 그래서, 고장검출부(90)에서는 상기한 목표랙 위치신호(Lt)와 실제랙 위치신호(Li)를 비교하여 양자의 편차가 일정한 값을 초과한 상태가 일정한 시간 계속하고 있다고 판단하였을 때에는 고장검출신호(Em)를 출력한다. 이 고장검출신호(Em)는 목표랙 위치연산부(16)의 스위치(16e)(제2도)에 보여서 이 스위치(16e)를 오프로 하므로 목표랙 위치신호(Lt)의 출력을 할 수 없게된다. 또, 이와동시에 엔진연소 정지수단(18)에서는 고장검출신호(Em)를 받아서 조속기 제어부(15)에 풀다운신호(Pd)를 보낸다. 조속기 제어부(15)에서는 이것을 받아서 조속작동기를 제어하고 제어랙을 연료제로(zero) 방향으로 끌어당긴다. 그 결과 연료분사폄프(12)로부터 엔진(1)으로의 연료분사량이 제로로 되어서 엔진(1)의 연소가 정지된다.
상기한 바와 같이 하여 엔진(1)의 연소가 정지하기 때문에 그 폭주를 방지할 수 있으나, 동력 스티어링이나 동역 브레이크를 이용하고 있는 차량에 있어서는 주행중에 엔진(1)의 회전이 정지하면 핸들조작이나 브레이크 조작으로 곤란을 초래하게 된다. 본 발명에서는 엔진(1)의 연소가 정지하여도 주행중의 차측(4)의 회전에 따라 엔진(1)을 회전시켜 동력 스티어링이나 동력 브레이크의 조작성을 확보한다.
상세히 설명하면 상기한 고장검출신호(Em)는 목표기어 위치연산부(34)에도 입력된다. 제4도에 나타낸 바와 같이, 목표기어 위치연산부(34)에서는 중립(neutral)판별부(34m)가 실제기어 위치신호(Gp)를 받아서 중립인지 아닌지를 판별하고 있다. 제2연산부(34n)에서는 중립판별부(34m)로부터의 중립신호를 받고있을 때에는, 차속신호(Sp)와 고장시 맵(map)(34p)에 의거하여 고장이 났을 때의 목표기어 위치를 미리 연산하고 있다. 스위치(34i)에서는 고장검출신호(Em)를 받았을 때에 제1연산(34a)로부터의 출력 대신에 스위치(34k)로부터의 출력을 선택한다. 스위치(34k)는 중립판별부(34m)로부터 중립신호를 받지 않았을 때에는 도시의 상태로 되어 있으며, 실제기어 위치신호(Gp)가 그대로 목표기어 위치신호(Gt)로 된다. 그 결과, 엔진연소 제어시스템(10)이 고장나서 엔진(1)이 연소 정지한 다음에도 기어위치는 고장검출시의 상태로 유지된다.
고장검출신호(Em)를 받았을 때에 스위치(34k)가 중립판별부(34m)로부터 중립신호를 받고 있을 경우에는 제2연산부(34m)의 출력을 선택하여 목표기어 위치신호(Gt)로 한다. 따라서, 고장검출시에 중립상태였다 하여도 차속에 따른 가장 적합한 기어위치가 되도록 변속기(3)를 제어할 수 있다. 또, 상기한 고장검출신호(Em)는 클러치 제어부(23)의 앤드회로(AND回路)(23f)(제3도)에도 보낼 수 있다. 앤드회로(23f)에서는 고장검출신호(Em)를 받고 있어도 상기한 기어변속신호(Gch)를 받고 있는 동안은 출력이 H레벨로 되지 않기 때문에 클러치(2)는 오프상태로 유지된다. 그리고, 기어변속신호(Gch)가 출력이 없어지는 것을 대기하여 앤드회로(23f)에서는 출력이 H레벨로 되어 스위치(23e)를 전환작동시켜서 제1비교기(23a)의 출력을 구동회로(22)에 보내서 클러치(2)를 온으로 전환한다.
상술한 바와 같이, 고장검출시에는 강제적으로 기어위치를 중립 이외의 위치로 함과 동시에 클러치(2)를 온으로 하기 때문에 주행중의 차축(4)의 회전을 엔진(1)에 전달할 수 있고, 동력 스티어링 및 동력 브레이크의 조작성을 확보할 수 있어 차량의 정지를 확실히 할 수 있음과 동시에 정지에 이르기까지의 동안 스티어링의 조작성을 확보할 수 있다. 본 발명에서는 전술한 실시예의 회로의 대부분을 마이크로컴퓨터로 치환할 수도 있다. 이러한 경우, 마이크로컴퓨터로 제5도, 제6도에 나타낸 개입중단 루우틴을 실행하게 된다. 제5도의 개입중단 루우틴은 엔진연소 제어시스템(10)의 고장을 검출하여 엔진연소를 정지시키기 위한 것이며, 주기적으로 시동된다. 먼저, 조속기 오차표시문자가 설정되어 있는지 아닌지를 판단하여(스텝 100), 설정되어 있지 않을 때에 목표랙 위치를 연산하여(스텝 101), 연산된 목표랙 위치를 출력한다(스텝 102).
다음에 상기한 목표랙 위치와 실제랙 위치의 편차가 소정치 이내에 있는지 아닌지. 즉 양자가 실질적으로 같은지 아닌지를 판단한다(스텝 103). 같을 경우에는 타이머를 털어서(스텝 104)종료한다. 통상시에는 이것들 스텝(100-104)을 반복하여 실행한다.
상기한 스텝 (103)에서 목표랙 위치가 실제랙 위치와 다를 경우에는 타이머에「1」을 가산한다(스텝 105). 다음에 타이머가 소정치를 초가하고 있는지 아닌지를 판단하여(스텝 106), 초과하고 있지 않을 경우에는 종료한다.
상기한 스텝(106)에서 타이머가 소정치를 초과하고 있을 때, 즉 목표랙 위치와 실제랙 위치가 서로 다른상태가 소정시간 동안 계속하고 있을 때에는 엔진연소시스템(10)에 고장이 발생한 것이라 판단하여 조속기 오차표시문자를 설정하고(스텝 107), 조속기 폴다운제어를 하여 엔진(1)의 연소를 정지시킨다(스텝 108). 그런 다음에는 스텝(100)에서 조속기 오차표시문자의 설정을 판단하여 스텝(108)을 반복 실행함에 따라 엔진(1)의 연소정지 상태를 유지한다.
제6도의 개입중단 루우틴은 기어변속제어 및 클러치제어를 실행하기 위한 것이며, 최초에 조속기 오차표시문자가 설정되어 있는지 아닌지를 판단한다.(스텝 110). 설정되어 있지 않을 경우에는 목표기어 위치를 연산한다(스텝 111). 다음에 실제기어 위치가 목표기어 위에 일치하고 있는지 아닌지를 판단하여 (스텝 112), 일치하고 있지 않을 경우에는 기어변속조작(113)을 하여 종료한다. 일치하고 있을 경우에는 스텝(113)을 패스하여 종료한다. 정상운전시에는 이 스텝(110)-(113)을 반복 실행한다.
상기한 스텝(110)에서 조속기 오차표시문자가 설정되어 있다고 판단하였을 경우에는 목표기어 위치가 중립에 있는지 아닌지를 판단한다(스텝 114). 중립이라고 판단하였을 경우에는 목표기어 위치를 연산하여(스텝 115), 기어변속조작을 한다(스텝 116). 더욱이, 상기 기어변속 조작은 그 직전의 클러치를 오프로하는 조작을 포함하고 있다. 그리고, 최후에 클러치를 온하여 종료한다(스텝 117). 또 스텝(114)에서 중립이 아니라고 판단하였을 때에, 스텝(118)에서 실제기어 위치가 목표기어 위치와 같은지 아닌지를 판단하여 같지 않을 경우에는 상술한 스텝(116),(117)을 실행하고, 같을 경우에는 스텝(116)을 패스(pass)하여 스텝(117)을 실행하여 종료한다.
나아가서, 제7도에 나타낸 바와 같이 상기한 제5도의 개입중단 루우틴에 스텝(120),(121)을 부가하여도 좋다. 즉, 스텝(120)에서는 백업(back up)을 할 수 있는지 없는지를 판단하여, 가능하면 백업제어를 하고(스텝 121), 가능하지 않으면 전술한 실시예와 마찬가지로 스텝(108)을 실행한다. 더욱이, 여기서 백업제어라 함은 컨트롤랙을 가속조작량과 엔진회전수의 정보에 따라서 제어하는 대신에 예컨데 고장검출시의 차속을 유지하도록 제어하는 것등을 의미한다.
상기한 실시예에 제약되지 않고 여러 가지 형태가 가능하다. 예컨데, 가솔린 엔진을 탑재한 차량에도 적용할 수 있다. 이러한 경우에는 점화의 정지나 드로틀(throttle)밸브의 완전폐쇄 등에 따라 엔진연소의 정지를 하게된다.
이상에 설명한 바와 같이 본 발명에서는 상기한 엔진연료 제어시스템의 고장시에 클러치를 온으로 전환한다. 이 때문에 기어위치가 중립의 상태어거나 클러치가 오프상태에서 엔진연소가 정지하여도 차축의 회전이 엔진에 전달되어서 엔진의 회전이 유지되므로 동력 스티어링, 동력 브레이크를 사용한 차량이라 하더라도 스티어링, 브레이크 조작성을 충분히 확보할 수 있다. 그 결과, 차량의 정치를 확실하게 할 수 있음과 동시에 정지에 이르기까지의 동안에 안정한 운전을 할 수 있었다.

Claims (1)

  1. 변속기 제어시스템(30) 및 클러치 제어시스템(20)에 따라 변속기(3) 및 클러치(2)를 각기 전자제어함과 동시에 엔진연소 제어시스템(10)에 따라 엔진연소를 전자제어하는 차량운전 제어장치에 있어서, 상기한 엔진연소 제어시스템(10)의 고장시에 고장검출신호를 출력하는 고장검출수단(90 : 103,105,106,107)을 구비 하였고, 엔진연소 제어시스템(10)은 이 고장검출신호를 받아서 엔진연소를 정지시키는 엔진연소 정지수단(18 : 108)을 지녔으며, 변속기 제어시스템(30)은 고장검출신호를 받아서 기어를 중립과 상이한 기어위치로 하는 긴급 기어위치 전환수단(34h : 114,115,116)을 지녔으며, 상기한 클러치 제어시스템(20)은 고장검출신호를 받아서 클러치를 온으로 하는 긴급 클러치 전환수단(23h : 117)을 지닌 것을 특징으로 하는 차량운전 제어장치.
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