KR100203878B1 - Phase change measurement device of cam shaft - Google Patents
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Abstract
캠 샤프트의 회전 변화를 감지하기 위한 감지 장치를 각 실린더의 상사점에 도달하는 시기를 감지할 수 있도록 다수개 장착하여 캠 샤프트의 회전상태를 판단하기 위한 판단주기를 단축시킬 수 있도록 하는 캠 샤프트의 위상 변화 감지장치를 제공하기 위하여, 엔진의 동작에 따라 크랭크 샤프트와 연동하여 회전하는 캠 샤프트(20)의 회전동작에 따른 회전 상태를 감지하기 위해, 가변 밸브 타이밍 장치(10)의 하우징에 소정의 간격을 두고 장착되어 있는 다수개의 돌출부와; 상기 다수개의 돌출부(31∼34)와 대응되는 위치에 장착되어, 캠 샤프트(20)의 회전동작에 따라 위치가 가변되는 다수개의 돌출부의 이동에 따라 해당하는 펄스 신호를 출력하는 위상 감지수단으로 이루어져 있다.A plurality of sensing devices for detecting a change in rotation of the cam shaft can be installed to detect when the top dead center of each cylinder is reached, thereby reducing the determination cycle for determining the rotation state of the cam shaft. In order to provide a phase change detection device, in order to detect a rotation state according to the rotation operation of the cam shaft 20 that rotates in association with the crankshaft according to the operation of the engine, a predetermined value is provided in the housing of the variable valve timing device 10. A plurality of protrusions mounted at intervals; It is mounted to a position corresponding to the plurality of protrusions (31 to 34), consisting of a phase sensing means for outputting a corresponding pulse signal in accordance with the movement of the plurality of protrusions whose position is changed in accordance with the rotation operation of the cam shaft 20 have.
Description
제1도는 본 발명 캠 샤프트의 위상변화 감지장치의 장착도.1 is a mounting of the phase change detection device of the camshaft of the present invention.
제2도는 본 발명 캠 샤프트의 위상변화 감지장치의 정면도.Figure 2 is a front view of the phase change detection device of the cam shaft of the present invention.
제3도는 본 발명에 적용된 홀 센서의 출력신호 파형도이다.3 is a waveform diagram of an output signal of a hall sensor applied to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 가변 밸브 타이밍 장치 11 : 캠 스프로켓10: variable valve timing device 11: cam sprocket
20 : 캠 샤프트 21 : 저어널20: camshaft 21: journal
22 : 캠 31-34 : 다웰 핀22: Cam 31-34: Dowel Pin
본 발명은 캠 샤프트(cam shaft)의 위상변화 감지장치에 관한 것으로, 특히 가변밸브 타이밍(variable valve timing) 장치의 동작을 피드백 제어할 경우 캠 샤프트의 회전상태를 보다 신속하고 정확하게 감지하여 정확한 엔진의 동작 판단과 피드백 제어시간을 단축시킬 수 있도록 한 캠 샤프트의 위상변화 감지장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase change detection device of a cam shaft. In particular, when feedback control of the operation of a variable valve timing device is performed, the cam shaft rotation state is detected more quickly and accurately. The present invention relates to a camshaft phase change detection device capable of shortening operation determination and feedback control time.
자동차의 주행동작에 필요한 공기를 해당 실린터에 공급하고 연소된 연소가스를 대기로 배출시키기 위해 엔진의 각 실린터에는 흡/배기밸브가 각각 장착되어 있다.Each cylinder of the engine is equipped with an intake / exhaust valve to supply air necessary for driving operation of the vehicle to the corresponding cylinder and discharge combustion gas from the atmosphere.
따라서 엔진의 출력효율이나 성능에 따라 흡/배기 밸브의 갯수를 가변시켜 원하는 성능을 갖는 자동차를 개발할 수 있도록 한다.Therefore, by varying the number of intake / exhaust valves according to the output efficiency or performance of the engine, it is possible to develop a vehicle having the desired performance.
일반적으로 4 사이클 엔진의 캠 샤프트(cam shaft)는 타이밍밸트(timing belt)에 의하여 크랭크 샤프트(crank shaft) 의 2 회전마다 1 회전하도록 스포로켓(sprocket)의 기어비가 구성되어 있으므로 캠 샤프트의 회전에 따라 로커암(rocker arm)이 작동되고, 상기 로커 암의 운동에 의해 흡/배기 밸브의 개폐동작을 실행한다.In general, the cam shaft of a four-cycle engine has a sprocket gear ratio configured to rotate one revolution every two revolutions of the crank shaft by means of a timing belt. A rocker arm is operated accordingly, and the opening / closing operation of the intake / exhaust valve is executed by the movement of the rocker arm.
그러므로 엔진의 회전속도에 비례하는 캠 샤프트의 회전동작에 따라 흡/배기 밸브의 개폐상태가 가변되므로 엔진의 연소동작에 필요한 공기의 흡기시간과 연소 가스의 배출동작이 정확한 시간에 이루어질 수 있도록 한다.Therefore, the opening / closing state of the intake / exhaust valve is changed according to the rotational operation of the cam shaft proportional to the rotational speed of the engine, so that the intake time of the air and the exhaust operation of the combustion gas required for the combustion operation of the engine can be made at an accurate time.
그러나 자동차의 주행상태에 따라 엔진의 동작상태가 가변되므로 좀더 효율적으로 자동차의 주행상태에 맞게 엔진의 동작이 이루어질 수 있도록 흡/배기밸브의 개폐동작이 이루어지는 작동시간을 조절한다.However, since the operation state of the engine is variable according to the driving state of the vehicle, the operation time of opening / closing operation of the intake / exhaust valve is adjusted so that the operation of the engine can be made more efficiently according to the driving state of the vehicle.
그러므로 캠 샤프트에 가변 밸브 타이밍 장치를 장착하여 자동차의 주행영역에 따라 가변 밸브 타이밍 장치의 동작 상태를 가변시켜 캠 샤프트의 위상을 가변시킨다.Therefore, the variable valve timing device is mounted on the cam shaft to change the operation state of the variable valve timing device according to the driving area of the vehicle, thereby changing the phase of the cam shaft.
상기 가변 밸브 타이밍 장치는 캠 스포로켓 옆에 장착되어 있고 가변밸브 타이밍 장치가 동작할 경우 캠 스포로켓에 형성되어 있는 타이밍 체인과 접속하여 캠 샤프트를 설정된 양만큼 해당 방향으로 회전시켜 캠의 동작 범위를 설정치 만큼 가변시키게 된다.The variable valve timing device is mounted next to the cam sprocket, and when the variable valve timing device operates, the variable valve timing device is connected to a timing chain formed on the cam sprocket to rotate the cam shaft in the corresponding direction to set the cam range. It will be changed by the set value.
그러므로 상기와 같은 가변 밸브 타이밍장치의 동작에 이해 가변되는 캠의 위치변화에 따라 로커 암의 작동범위가 가변되어 흡/배기의 작동시간을 조절한다.Therefore, the operation range of the rocker arm is varied according to the position change of the cam, which is understood by the operation of the variable valve timing apparatus as described above, thereby adjusting the operation time of the intake / exhaust air.
상기와 같이 엔진의 동작영역에 따라 캠 샤프트의 위상을 가변시켜 흡/배기 밸브의 동작범위를 조정하는 가변 밸브 타이밍 장치의 제어방법은 엔진의 동작변화에 따라 단지 온/오프 동작을 실행하여 가변 밸브 타이밍장치의 각도변화를 일정하게 하는 온/오프제어 방법오가 크랭크 샤프트의 회전상태와 캠 샤프트의 회전상태를 비교하여 현재 캠 샤프트의 위상을 판단한 후 엔진의 동작상태에 따라 가변 밸브 타이밍장치의 회전각도를 다양하게 변화시키는 피드백제어방법으로 나누어 진다.As described above, the control method of the variable valve timing device that adjusts the operation range of the intake / exhaust valve by varying the phase of the cam shaft according to the operating region of the engine is performed only by performing the on / off operation according to the change of the engine. On / off control method to keep the angular change of timing device constant Oga compares the rotational state of the crankshaft with the rotational state of the camshaft to determine the current camshaft phase, and then the angle of rotation of the variable valve timing device according to the operating state of the engine It is divided into feedback control method that changes variously.
따라서 가변밸브 타이밍 장치의 회전각도를 판단하여 엔진상태에 따라 회전 각도를 보정하는 피드백 제어방법을 실행할 경우, 가변 밸브 타이밍 장치의 회전각도를 판단하기 위하여 기존의 1 번 실린더의 상사점 위치를 판단하기 위한 감지장치의 신호를 이용한다.Therefore, when executing the feedback control method of determining the rotation angle of the variable valve timing device by determining the rotation angle of the variable valve timing device, determining the top dead center position of the existing cylinder No. 1 to determine the rotation angle of the variable valve timing device. Use the signal from the sensing device.
그러나 종래의 1번 실린더의 상사점 위치 판단 장치는 캠 샤프트의 1 회전마다 하나의 펄스 신호가 출력될 수 있도록 설계되어 있다.However, the conventional top dead center position determination device of the conventional cylinder 1 is designed so that one pulse signal can be output for each rotation of the cam shaft.
그러므로 크랭크 샤프트의 2 회전마다 출력되는 펄스신호와 크랭크 샤프트의 회전상태에 따라 해당하는 신호를 출력하는 두신호를 이용하여 현재 가변밸브 타이밍장치의 회전상태를 판단할 수 있도록 설계되어 있다.Therefore, it is designed to determine the current rotation state of the variable valve timing apparatus by using the pulse signal output every two revolutions of the crankshaft and two signals outputting the corresponding signal according to the rotation state of the crankshaft.
그러나 상기와 같이 엔진의 동작상태에 따라 가변밸브 타이밍 장치의 회전각도를 다량하게 가변시킬 수 있는 피드백 제어 동작을 실행할 경우 캠 샤프트의 위치를 감지할 수 있는 신호의 출력주기가 길므로 엔진의 동작영역 변화에 따른 신속한 피드백 제어 동작이 이루어지지 않는다.However, when the feedback control operation that can vary the rotation angle of the variable valve timing device in accordance with the operating state of the engine as described above, the output period of the signal for detecting the position of the cam shaft is long, so the operating area of the engine There is no quick feedback control operation according to the change.
그리고 캠 샤프트의 회전동작에 따른 감지핀이 단지 하나 밖에 없으므로 캠샤프트의 동작 변위가 어느 설정값 이상 발생하면 엔진의 실린더 동작에 따른 1번 실린더의 상사점 위치를 감지하지 못하는 문제가 발생한다.And since there is only one sensing pin according to the rotational motion of the camshaft, if the displacement of the camshaft occurs more than a predetermined value, there is a problem that the top dead center position of the first cylinder according to the cylinder motion of the engine cannot be detected.
따라서 본 발명의 목적은 캠 샤프트의 회전변화 상태에 따른 각 실린더의 상사점에 도달하는 시기를 보다 신속하게 감지하여 캠 샤프트의 회전상태를 판단하기 위한 판단주기를 단축시킬 수 있도록 하는 캠 샤프트의 위상변화 감지장치를 제공하기 위한 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to detect the phase when the top dead center of each cylinder according to the rotational change state of the cam shaft to detect the phase of the cam shaft to shorten the determination cycle for determining the rotation state of the cam shaft It is to provide a change detection device.
상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 엔진의 동작에 따라 크랭프 샤프트와 연동하여 회전하는 캠 샤프트에 소정의 간격을 두고 장착되는 다수개의 다웰 핀과, 상기 다수개의 다웰 핀과 대응되는 위치에 장착되어 캠 샤프트의 회전동작에 따라 위치가 가변되는 다수개의 다웰 핀에 대하여 그에 해당하는 펄스 폭신호를 출력하는 홀센서로 구성되는 위상감지수단을 구성하여서 된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of dowel pins mounted at predetermined intervals on a cam shaft that rotates in association with a crank shaft according to an operation of the engine, and mounted at a position corresponding to the plurality of dowel pins. It is characterized in that the phase sensing means consisting of a Hall sensor for outputting a pulse width signal corresponding to a plurality of dowel pins whose position is changed according to the rotation operation of the cam shaft.
이하 첨부된 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도는 본 발명 캠샤프트의 위상변화 감지장치의 장착도 이고, 제2도는 본발명 캠샤프트의 위상변화 감지장치의 정면도이며, 제3도는 본 발명에 적용된 홀 센서의 출력신호 파형도 이다.1 is a mounting diagram of the phase change detection device of the camshaft of the present invention, FIG. 2 is a front view of the phase change detection device of the camshaft of the present invention, and FIG. 3 is an output signal waveform diagram of the hall sensor applied to the present invention.
전방에 캠 스포로켓(11)와, 엔진의 동작에 따라 크랭크 샤프트와 연동하여 회전하는 가변 밸브 타이밍 장치(10)의 하우징과, 후방으로 가면서 저어널(21)과, 상기 크랭크 샤프트와 연동하여 회전하는 각 흡기 또는 배기 밸브를 개폐시키는 캠(22)이 장착된 캠 샤프트(20)에 있어서, 상기 가변 밸브 타이밍장치(1)의 하우징에는 외주면에 소정의 간격을 두고 장착되는 다수개의 다월 핀(31-34)과, 상기 다수개의 다웰 핀(31-34)에 대응되는 위치에 장착되어 상기 캠 샤프트(20)의 펄스 신호를 감지하는 홀센서(40)로 구성된 위치감지수단을 구비하여서 된 것이다.In front of the cam sprocket 11, the housing of the variable valve timing device 10 that rotates in conjunction with the crankshaft in accordance with the operation of the engine, the journal 21 and the rotation in conjunction with the crankshaft to the rear In the camshaft 20 equipped with a cam 22 for opening and closing each intake or exhaust valve, a plurality of dowel pins 31 are mounted on the outer circumferential surface of the housing of the variable valve timing device 1 at predetermined intervals. -34) and a position sensing means composed of a hall sensor 40 mounted at a position corresponding to the plurality of dowel pins 31-34 to sense a pulse signal of the camshaft 20.
상기 다월 핀(31-34)은 제2도에 도시한 바와같이 가변 밸브 타이밍 장치(10)의 외주면에 90°간격으로 장착하되, 상기 각각의 다웰 핀(31-34)은 상면의 너비를 각각 다르게 형성된다.The dowel pins 31-34 are mounted at 90 ° intervals on the outer circumferential surface of the variable valve timing device 10 as shown in FIG. 2, and the respective dowel pins 31-34 each have an upper surface width. It is formed differently.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the effects of the present invention configured as described above are as follows.
엔진의 동작에 따라 크랭크 샤프트와 연동하여 회전하는 캠 샤프트(20)의 회전시 함께 회전하는 가변 밸브 타이밍장치(10)의 하우징에 장착되어 있는 다수개의 다웰 핀(31-34)은 대응되는 위치에 장착되어 캠 샤프트(20)의 회전을 감지하는 홀센서(40)에 의하여 회전상태를 펄스신호로 감지하게 되는데, 이때 회전 펄스신호는 상기 홀센서(40)에서 가변 밸브 타이밍 장치(10)의 하우징에 90°간격으로 장착되어 있는 다웰 핀(31-34)에 의하거 상기 캠 샤프트(20)가 90°회전할 때 마다 감지하여 펄스를 출력하게 된다.A plurality of dowel pins 31-34 mounted on the housing of the variable valve timing device 10 that rotate together with the rotation of the camshaft 20 that rotates in conjunction with the crankshaft according to the operation of the engine are located at corresponding positions. Mounted to detect the rotation state as a pulse signal by the Hall sensor 40 for detecting the rotation of the cam shaft 20, wherein the rotation pulse signal is the housing of the variable valve timing device 10 in the Hall sensor 40 Each time the cam shaft 20 rotates by 90 ° by the dowel pins 31-34 mounted at intervals of 90 °, the pulse is output.
그러나 상기 다수개의 다웰 핀(31-34)은 상면의 너비가 서로 다르게 형성되어 있어 상기 홀센서(40)에서는 각 해당 다웰 핀(31-34)의 감지면을 감지할 때, 상기 다웰 핀(31-34)의 너비에 따라 각기 다른 펄스 폭을 출력하게 되는바, 즉 상기 다웰 핀(31-34)의 상면 너비가 넓을수록 감지되는 펄스폭이 길어지게 되어 그에 따른 출력신호의 펄스 폭 역시 제3도에 도시한 바와같이 각각 다르게 감지되어 출력되게 된다.However, the plurality of dowel pins 31 to 34 are formed to have different widths of upper surfaces thereof, and thus, when the hall sensor 40 detects a sensing surface of each corresponding dowel pins 31 to 34, the dowel pins 31 to 34 are formed. Different pulse widths are output according to the width of -34), i.e., the wider the upper surface width of the dowel pins 31-34, the longer the detected pulse width is. As shown in the figure, each is detected and output differently.
따라서 가변 밸브 타이밍 장치(10)의 동작을 제어하는 제어장치는 상기와 같이 캠 샤프트(20)가 90°회전할 때 마다 각기 다르게 출력되는 펄스신호와 도시되지 않는 크랭크 포지션 신호의 기준 시점간의 시간 간격을 이용하여 가변 밸브 타이밍장치(10)의 회전 각도를 산출할 수 있다.Therefore, the control device for controlling the operation of the variable valve timing device 10 is the time interval between the reference point of the pulse signal and the crank position signal (not shown) which are differently output each time the cam shaft 20 is rotated 90 ° as described above The rotation angle of the variable valve timing device 10 can be calculated by using the.
그러므로 상기 90°마다 출력되는 캠 샤프트(20)의 회전 감지 신호의 펄스폭 마다 이미 해당 상사점의 실린터번호를 알수 있도록 데이터가 설정되어 있으므로 매번 상사점에 위치하는 실린더 번호를 별도의 계산동작을 실행하지 않고도 정확하게 판단할 수 있다.Therefore, since the data is set so that the cylinder number of the top dead center is already known for each pulse width of the rotation detection signal of the cam shaft 20 outputted every 90 °, a separate calculation operation is performed for the cylinder number located at the top dead center. You can judge accurately without running.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 캠 샤프트가 1 회전할 때 캠 샤프트의 위치를 판단할 수 있는 다수개의 다웰 핀과 홀센서를 이용하여 엔진의 동작 상태가 가변될 경우에도 신속하게 현재 가변 밸브 타이밍장치의 회전상태를 판단하여 각도보정을 실행할 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 별도의 계산 동작 없이 감지되는 펄스 폭 신호만으로도 현재 상사점의 실린더 번호를 알 수 있으므로 엔진의 동작상태를 정확하게 판단하여 엔진의 제어동작을 정확하게 실행할 수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.As described above, the present invention provides a quick variable valve timing apparatus even when the operating state of the engine is changed by using a plurality of dowel pins and hall sensors that can determine the position of the cam shaft when the cam shaft rotates once. It is not only effective to execute angle correction by judging the rotation state of the engine but also to know the cylinder number of the current top dead center by the pulse width signal detected without any calculation operation. It will provide the effect to execute the action correctly.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20080303 Year of fee payment: 10 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |