자동차학과, 자동차 정비 기능사 등 차의 모든것 자동차 셰시 핵심 요점 23장. 전자제어부

23장. 전자제어부

 

자동변속기의 전자제어부는 [그림 4-33]과 같이 각종 솔레노이드 밸브, 센서, 변속
기 제어 유닛(TCM : Transmission Control Module)으로 구성된다. TCM는 다양한 센
서들로 부터 얻은 스로틀 밸브 개도, 엔진회전수, 차량 속도등, 차량운행 상태 등의 정
보를 이용하여 각종 솔레노이드를 구동하여 변속단 제어, 변속 시 유압 제어, 댐퍼클러
치 제어 등을 수행한다.

가. 입출력 요소

(1) 입력 축 속도센서
입력축 속도 센서는 자동변속기 제어에서 출력축 속도 센서와 함께 가장 핵심 적인
기능을 하는 센서로 변속기로 입력되는 엔진 회전수를 감지하여 TCU에게 입력한다.

(2) 출력축 속도센서
출력축 속도 센서는 유성기어에서 변속된 이후의 변속기 출력축 회전수를 감지한다.
이 신호를 기준으로 TCU는 변속제어 및 각종제어를 실행한다.
(3) 유온센서
유온센서는 ATF 온도를 감지하여 변속제어, 댐퍼클러치 제어, 고온방지 제어, 극저
온모드 제어 등에 활용 된다.
(4) 인히비터 스위치
인히비터 스위치는 변속단 설정, 유지. 해제 제어에 이용되며 이밖에도 댐퍼클러치 제
어 시 이용된다. P와 N위치에서 엔진 크랭킹이 되야하며 R 위치에서 후진등이 점등된다.
(5) 스로틀 포지션 센서
스로틀 포지션 센서는 변속단 제어를 위해 사용된다.
(6) 각종 유압 솔레노이드 밸브
유압 솔레노이드 밸브는 TCU에 의해 제어 되며 각각의 클러치 및 브레이크에 유압을
공급하고 해제하는 역할을 한다.

 

나. 주요제어

(1) 변속제어
전자제어 자동변속기는 기본적으로 TPS와 출력축 속도센서 신호를 기본으로 변속이
이루어 진다.

[그림 4-34]는 자동변속기의 변속 선도의 예를 나타낸 것이며, 변속제어 종류는 아
래와 같다.
① 업시프트 : 1∼4속까지 순차적으로 변속단이 자동으로 올라가는 것을말한다.
② 다운시프트 : 4∼1속까지 순차적으로 변속단이 자동으로 내려감을 말한다.
③ 킥다운 : 악셀페달을100% 밟았을 때 고단에서 저단으로 변속단이 바뀌는 것을 말
하며 이때는 충분한 가속력이 확보되어 추월 성능이 향상된다.
④ 리프트 풋업 : 긴 언덕길 주행 후 정상부근에서 밟고 있던 악셀페달을 놓으면 자
동적으로 저단에서 고단으로 변속되는 현상이다

(2) 댐퍼클러치 제어
① 개요
토크컨버터는 엔진의 동력을 오일을 매개로 변속기에 전달함으로 펌프와 터빈 사 이에 항상 오일의 미끄럼이 발생하므로 효율이 매우 저하된다. 따라서 효율 향상
을 위해 특정 운전 조건에서는 기계식 마찰 클러치와 같이 펌프와 터빈을 기계적
으로 결합하는 댐퍼클러치(damper clutch)를 토크컨버터 내에 설치하여 미끄러짐
에 의한 동력손실을 최소화하고 연비 및 정숙성을 확보한다. 하지만 댐퍼클러치
작동시에는 비틀림에 의한 진동이 발생하게 되므로, 이를 방지하기 위해 대부분의
차량은 댐퍼클러치 작동 시 댐퍼클러치에 약간의 미끄럼을 허용하는 방식을 적용
하여 비틀림 진동을 흡수하도록 하고 있다. 댐퍼클러치 작동 시 동력 전달 순서는
엔진→프런트 커버→댐퍼클러치→변속기 입력축으로 전달되며, 댐퍼클러치가 작
동하고 있는 상태에서는 토크 증대 작용은 없어진다.

② 작동
토크컨버터 내에서는 펌프와 터빈 및 스테이터 사이에는 항상 오일이 순환하므로
오일의 충돌 손실(shack loss)과 마찰 손실(friction loss)이 존재하게 된다. 이로
인해 토크컨버터 내의 오일 온도는 매우 상승하게 된다. 따라서 과도한 온도 상승
을 피하기 위해 토크컨버터 내의 오일을 외부와 연결된 냉각 회로로 순환시킬 필
요성이 있다. 댐퍼클러치는 터빈 뒷면에 페이싱부가 있어서 유압에 의해 터빈이
플라이 휠측으로 밀려 엔진과 터빈이 일체가 되어 회전하므로 슬립율이 억제되어
연비가 향상된다.

일반적으로 댐퍼클러치는 아래 조건 중 하나라도 만족하는 경우 작동하지 않는다.
① 스로틀 밸브 열림량이 급격히 감소할 때
② POWER OFF 영역 일 때
③ 1속 또는 후진을 할 때
④ 가속 페달을 밟고 있지 않을 때(가속 페달 스위치 ON)
⑤ 자동 변속기 오일(ATF) 온도가 65℃이하 일 때

(3) 클러치 TO 클러치 제어
초기의 전자제어 자동변속기는 공통의 솔레노이드 밸브를 이용하여 변속제어 또는 유
압을 제어함으로서 정밀한 변속제어가 어려웠다. 그러나 오늘날의 자동변속기에는 전
기·전자 기술의 발달과 함께 각각의 솔레노이드 밸브를 별도로 제어하는 클러치 TO 클
러치 제어(clutch to clutch) 제어 방식이 적용되고 있다. 이 방식에서는 TCU가 입력축
속도와 출력축 속도 신호를 받아 필요 유압을 계산하고 각각의 솔레노이드 밸브로 출력
신호를 보내 해방 측 클러치(또는 브레이크)와 결합 측 클러치(또는 브레이크)를 동시에
제어하여 변속을 실행 하고 있다. 따라서 변속시 응답성이 향상된다.

(4) 가변변속 패턴제어
변속기의 변속패턴은 연비, 차량성능, 배기가스에 전반적으로 영향을 미친다. 따라서
정밀한 변속이 필요하며, 또한 운전자의 특성을 고려한 가변적인 변속패턴이 필요한데
운전자에 맞게 변속패턴이 달라지는 것을 가변변속패턴 제어라 한다.

(5) 배기가스 저감 변속패턴
최초 IG-ON시 수온 35℃이하일 때 100초간 저단 영역을 확보하여 엔진의 냉각수온
상승을 촉진시켜 배기가스를 저감시킨다.(삼원촉매활성화 유도)

(6) 극저온 모드 변속 패턴
자동변속기 오일의 온도가 낮을 경우(-29℃ 이하)에는 오일의 성능이 떨어지므로 각
종제어를 정밀하게 할수없으므로 2속으로 홀딩시킨다.

(7) 유온제어 가변 변속 패턴 제어
3-4속으로 등판로를 연속 주행 시에는 토크컨버터의 슬립에 의해 ATF의 온도가 상
승하여 성능이 급격히 떨어질 수 있다 이를 방지하기 위해 TCU는 ATF온도가 일정 온
도 이상 상승하면 저속으로 변속단을 변경한다.

(8) 총합제어
TCU는 차속, 기어 변속단, 엔진 토크 등의 여러 가지 상황을 판단해 업 시프트(up
shift)시 가장 적절한 점화시기 지각량을 엔진 ECU에 요구함에 따라 엔진 ECU는 점화
시기를 지각시켜 엔진 토크를 낮추어 업 시프트 변속 중 토크변화가 작게되어 부드러운
변속을 실현 한다. 총합제어는 CAN 통신에 의해 가능하다.