KR100238736B1 - 기준 마크를 갖는 하나이상의 축 위치 검출장치 - Google Patents

Abstract

축에 연결되고 하나 이상의 기준 마크를 갖는 센서 디스크가 하나 이상의 센서에 의해 감지되어 제어 장치에서 그 출력 신호를 평가하는 내연기관의 축 위치 검출 장치를 기술했다. 내연기관의 시동 직후에 축의 위치를 알기 위해서는 내연기관의 스위치 차단 및 정지 위치로 축이 이동한 후에, 결정하려고 하는 최종 위치를 제어 장치의 지속성 메모리내에 저장하고 내연기관의 스위치 재작동후 제1연료 분사를 결정하고 출력하는데 사용된다.

정확도를 개선하기 위해, 엔진의 원상 복귀의 결과로 축이 일정 각도 역회전할 때 정정이 실행되도록 회전 방향의 검출이 추가로 수행된다.

Description

[발명의 명칭]

기준 마크를 갖는 하나이상의 축 위치 검출장치

[종래 기술]

본 발명은 축에 연결된 기준 마크 또는 센서 디스크를 갖는 하나 이상의 축위치를 검출하는 장치에 관한 것이며, 특히 내연기관의 연료분사 제어와 관련하여 사용할수 있는 장치에 관한 것이다.

언제 얼마만큼의 연료 량을 분사해야 할 지를 제어장치로 계산해야 하는 다중 실린더형 내연기관에 있어서는 정확한 시간에 정확한 양의 연료를 개개의 실린더로 이송할 수 있게 해야 한다. 계산을 정확하게 수행하기 위해서는 내연기관의 크랭크축과 캠축의 각각의 위치를 정확히 알아야 한다. 이와 관련하여 예를들어, EP-PS 0 017 933 호에는 하나 이상의 기준 마크가 표면에 제공되어 있는 디스크에 각각 연결되는 크랭크축과 캠축에 관해 기술되어 있으며, 크랭크축 디스크에는 증가분(increments)으로도 지칭되는 동일 종류의 복수의 마크가 제공되어 있다.

두개의 회전 디스크는 적합하게 혼합된 센서에 의해 감지된다. 크랭크축과 캠축의 위치와 관련된 정확한 정보는 센서에 의해 공급되는 펄스의 순차적인 타이밍으로 부터 얻어지며, 점화 시스템 또는 연료 분사 시스템용 대응 구동신호는 제어 장치로 계산될 수 있다.

상기 공지의 시스템에 있어서는 위치 검출을 위해 기준 마크가 각 센서를 통과할 때까지 기다려야 할 필요가 있으므로, 정확한 위치의 검출은 상기 두 축의 특정 회전 이후에만 가능하다는 결점이 있었다. 즉, 내연기관의 작동 직후에 정확한 연료 분사를 실시하여야 하나, 그 정확한 위치는 작동한 후에만 알 수 있었다.

[본 발명의 장점]

청구범위 제1항의 특징부의 특성을 갖는 본 발명에 따른 장치는 내연기관의 작동 직후에 캠축 또는 크랭크축의 위치가 제어 장치에 알려지므로, 제어 장치가 곧바로 적절한 연료분사를 실린더에 실시하는 장점을 가진다.

이러한 장점은 점화 및 연료 분사 시스템과 점화 로크의 작동 정지후에 주행 위상 검출(coasting detection)을 실시할 수 있게 한다. 애프터 런닝(after-running) 위상 후에, 센서에 의해 공급되는 신호는 여전히 제어 장치에 의해 평가된다. 이러한 평가는 크랭크축 또는 캠축이 정지할 때까지 계속된다.

정지시 두 축에 대한 각도 검출 위치는 제어 장치내의 지속성 메모리(non-volatile memory)내에 저장되고 엔진 재시동시 분사 시점을 계산하는데 사용된다.

본 발명의 다른 유용한 실시예는 종속항에 기술되어 있다. 여기서, 축이 정지하는 때를 결정하면 내연 기관의 정상 작동중 결정된 데이타가 상기 계산내에 고려될 수 있으므로 유용하다.

특히, 재시동후에, 동기화중 발견된 크랭크축 위치와 결정된 차단 위치의 도움으로 정확한 편차량이 결정될 수 있고, 내연기관의 원상 복귀시의 수치가 상기 정확한 편차량으로 보상되는 동시에, 상기 정확한 편차량이 실린더 선택 방식에 적용될 수 있으므로 유용하다.

[도면의 간단한 설명]

본 발명은 도면에 도시되어 있고 하기의 설명란에 더 상세히 기술되어 있다. 제1도는 관련 센서와 결합되어 있는 크랭축과 캠축 및 내부에서 계산을 수행하는 제어 장치의 배열을 개략적으로 도시하는 도면이다. 제2도는 본 발명에 따른 시퀀스를 나타내는 흐름도이다.

[실시예의 설명]

제 1 도에 있어서, 본 발명의 설명에 필요한 내연기관의 구성 부품들은 단지 예시적인 것으로 도시한 것이다. 도면에 있어서 도면 부호 10 으로 나타낸 센서 디스크는 내연 기관의 크랭크축(11)에 단단히 연결되고 그 디스크의 원주위에는 동일한 종류의 복수의 각도 마크(12; angular mark)를 가진다. 동일한 종류의 각도 마크 이외에도, 예를들어 두개의 각도 마크를 제거함으로써 실현될 수 있는 기준 마크(13)가 제공되어 있다.

제2 센서 디스크(14)는 내연 기관의 크랭크축(15)에 연결되어 있고, 크랭크축 디스크상의 기준 마크의 위치를 결정하는 세그먼트(16)가 제2 센서 디스크의 원주위에 제공되어 있다. 도면부호 17 은 크랭크축의 ½회전수로 캠축을 회전시키는 크랭크축과 캠축 사이의 결선을 나타낸다.

크랭크축과 캠축에 연결된 센서 디스크의 형상은 예시적인 것이며 다른 형상으로 대체될 수도 있다.

두개의 센서 디스크(10, 14)는 예를들어 유도 센서 또는 홀(Hall) 센서인 센서(18, 19)에 의해 감지되며, 각도 마크가 이송되어 펄스를 발생하는 각각의 마크 엣지가 적합한 방법으로 준비된다. 펄스와 순차적인 타이밍은 제어 장치(20)내에서 더욱더 처리된다.

제어 장치(20)는 내연 기관의 개방 루프(open-loop) 또는 폐쇄 루프(closed-loop) 제어에 필요하고 다수의 센서에 의해 측정되는 인풋 편차를 다수의 인풋을 통해 수용한다. 센서의 예로서는 엔진의 온도를 측정하는 온도 센서(21), 드로틀 밸브의 위치를 기록하는 드로틀 밸브 센서(22), 입구 매니폴드 내부의 압력 또는 내면 기관의 실린더 내부의 압력을 측정하는 압력 센서등이 있다. 또한, 인풋을 경유하는 "점화 시작"신호는 점화 스위치(25)가 폐쇄될 때 점화를 로크하는 터미널 KL15 에 의해 공급된다.

아웃풋측에 있어서, 연산 또는 저장수단(도시않음)과 도면부호 30의 지속성 메모리를 포함하는 제어 장치는 내연 기관의 성분비를 조절하는 점화 및 연료 분사용 신호를 제공한다(더 상세히 도시않음). 이들 신호는 제어 장치(20)의 아웃풋(26, 27)을 경유해 출력된다.

필요에 따라, 신호를 다른 제어 장치로 이송하는데에는 다른 센서가 사용될 수 있으며 제어 장치(20)도 내연 기관의 폐쇄 루프 제어에 필요한 다른 신호를 출력한다. 도시한 모든 센서가 반듯이 필요한 것은 아니다.

내연 기관의 작동중 및 엔진의 작동 중지중에 스위치(29)를 통해 제어 장치(20)에 연결되어 있는 배터리(28)의 도움으로 전압이 제어 장치(20)에 공급된다.

제 1 도 장치의 경우에, 두 축(11, 15)의 위치는 내연기관의 작동중에 언제든지 검출될 수 있다. 크랭크축과 캠축 사이의 교류가 공지되어 있고, 마찬가지로 캠축의 위치와 개개의 실린더의 위치 사이의 교류도 공지되어 있으므로, 기준 마크의 검출후에 동기화가 발생하고, 동기화가 발생한 후에 연료분사 및 점화가 공지의 개방 루프 및 폐쇄 루프식으로 제어된다. 그와 같은 내연기관의 제어에 대해서는 독일 공개공보 DE-A 39 23 478 호에 기술되어 있으므로 여기서는 상세히 설명하지 않는다.

그러나, 제 1 도의 장치의 경우, 본 발명에 따른 엔진 위치의 검출은 소위, 애퍼트 런닝 위상중의 주행 모든에 적용할 수 있다. 예를들어, 전술한 공개 공보로부터 공지된 내연기관의 통상적인 정상 작동 이후의 애프터 런닝 위상에 대하여 제2도에 따른 흐름도를 기초로하여 설명한다.

제어 장치(20)에 있어서는 운전자의 스위치 차단 요구가 있었는지를 S1 단계에서 테스트한다. 이에 대한 검출은 인풋(24)을 경유해 공급되는 "점화 시작" 신호를 평가함으로써 실행된다.(S2 단계). 한편, 스위치 차단 요구가 검출되면, 점화 및 연료 분사가 제어 장치에 의해 차단되고 주행후 위상이 S3 단계에서 처리된다.

점화 및 연료 분사에 대한 스위치 차단후에, 내연기관이 정지한다. 제어 장치(20)는 주행후 위상중에도 여전히 작동한다. 엔진 작동보다 오래지속되는 애프터 런닝 위상에서, 센서(18, 19)에 의해 공급되는 신호가 평가된다. 그러므로, 주행 위상중 마크(12)에 의한 펄스를 카운트할 수 있다.

센서 디스크(10)의 기준 마크(13)가 개별적인 마크(12)에 의한 펄스를 카운트함으로써, 개개의 펄스 사이에서 평가되는 예를들어 시간 간격에 의해 검출되므로, 기준 마크(13)로부터의 각각의 각도 거리는 디스크(10) 및 축(11)의 정확한 위치가 항상 공지되도록 결정할 수 있다. 상기 위치는 크랭크축 기준 마크와 캠축 신호를 비교함으로써 결정된다.

따라서, 축이 정지 상태에 있을 때 축(11, 15)의 정확한 위치를 결정하고 제어 장치내의 지속성 메모리(30)내에 상기 위치를 저장시키는 것이 가능하다. 축이 정지상태에 있다는 검출이 S4 단계로 넘겨지고 엔진 정지시 검출된 상기 위치에 대한 지속성 메모리(30)내의 저장은 S5 단계에서 실행된다.

애프터 런닝 위상이 종료되면, 제어 장치는 S6 단계에서 차단되며 엔진의 재시동시까지 차단 상태를 유지한다. 엔진의 재시동시의 시동은 점화 시작 신호의 도움으로 제어 장치에 의해 다시 검출되고, 즉 정보화 되어 축(11, 15)의 위치와 관련하여 비지속성 메모리(30)내에 저장된다.

내연 기관에 있어서, 크랭크축과 캠축 뿐만 아니라 이들의 동기화 위치가 알려지는 정상 작동 및 실린더 검출이 실행된 후에, 정지시 크랭크축과 캠축의 위치에 대한 정확한 정보는 엔진이 정지 할 때까지의 센서 신호의 평가에 의해 실행되어 그 모든 정보가 지속성 메모리내에 저장된다.

내연 기관의 재시동시, 시작 신호가 S7 단계에서 검출된 직후에 기계의 위치를 표시하는 상기 저장 데이타를 기준으로 한 각도 위치와 관련하여 S8 단계에서 분사 시점 및 분사 시간을 계산하고, 새로 설정된 동기화가 존재하기 전에 공급받을 다음 실린더용 분사를 출력한다.

S9 단계에서, 크랭크축 기준 마크와 캠축 기준 마크에 대한 새로 검출한 위치로부터 재동기화가 발생하여, 시스템은 분사 시작에 대한 정상적인 계산을 수행하고 제1 점화 펄스가 제어 장치에 의해 출력된다.

모든 시작 위상(재동기화의 전후)중의 분사 시작 및 지속에는 다수의 데이타가 제공된다.

다른 개선을 위해서, 엔진의 회전 방향은 정지전에 엔진의 원상 복귀 가능한 경우 한계 위치가 적절하게 보정되도록 센서(18, 19)에 의해 공급되는 개별적인 펄스의 순차적인 타이밍으로부터 검출할 수 있다.

또한, 동기화중 발견되는 크랭크축 위치와 예정된 차단위치의 도움으로, 재시동후 엔진의 원상 복귀로 인한 에러를 부분적으로 보상하는 정확한 편차를 결정할 수 있다. 상기 보정 편차는 실린더 선택 방식으로 적용될 수 있고 재시동시 발생하는 계산에 포함될 수 있다.

회전 방향을 검출하는 것이 가능하다면, 정확한 엔진 위치는 저장된 엔진 위치를 정확하게 하도록 개개의 각도 마크(12)에 의해 공급되는 펄스를 애프터 런닝 위상에서 계속적으로 카운트함으로써 결정될 수 있고 재시동시, 최적의 분사가 발생하도록 정확한 위치가 즉시 이용할 수 있다.

따라서, 모든 실린더가 시동 직후 연료를 적절히 공급받도록 시동기의 작동보다 조금 빠르게 정확한 상태로 분사하여 시동하는 것이 가능하다.

그러나, 예를들어, 결함의 결과로 회전 방향을 검출하는 것이 가능하지 않거나, 스위치 차단시 엔진 실속(engine stall) 즉, 공급되는 "점화 시작/차단" 신호 없이 엔진의 작동이 차단되면, 시동 상태중 수행되는 분사는 저장된 위치의 도움을 받아 수행될 수 없으며 시스템은 동기화가 발생할 때까지 기다려야 한다. 그와 같은 상태의 검출은 적합한 테스트에 의해 실행된다.

Claims (11)

1. 내연기관의 점화 및 연료 분사를 제어하기 위한 평가 장치로 공급되는 신호와 축의 각각의 위치에 의존하는 신호를 공급하는 하나 이상의 혼합 센서를 갖는 내연기관에서, 기준 마크를 갖는 하나이상의 축 또는 상기 축에 연결되고 기준 마크를 갖는 하나 이상의 디스크 위치를 검출하는 장치에 있어서, 점화 차단후, 축의 정지시까지의 센서 신호와, 정지시 지속성 메모리에 저장되고 엔진의 재시동시 연료 분사의 제어의 포함되는 축의 위치를 평가 장치가 평가하는 동안 애프터 런닝(after running)이 발생하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
2. 제1항에 있어서, 평가 장치는 제어 장치인 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 축은 각각 센서가 존재하는 내연 기관의 크랭크축 또는 캠축인 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
4. 제3항에 있어서, 내연기관의 크랭크축과 캠축은 하나 이상의 기준 마크를 갖는 크랭크축 디스크와 다수의 실린더와 일치하는 하나 또는 복수의 마크를 갖는 캠축 디스크에 연결 되어 있으며, 위상 위치(phase position)는 크랭크축 디스크의 기준 마크에 대한 캠축 디스크상에 형성된 마크 또는 캠축 디스크상에 정확하게 형성된 연속적인 마크에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 크랭크축의 위치를 정확하게 결정하기 위해, 기준 마크의 발생후 증가 횟수를 카운트 하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 캠축의 위치를 정확하게 결정하기 위해, 위상위치와 관련하여 증가 횟수를 카운트 하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 엔진이 크랭축 또는 캠축의 기준 마크를 검출한 후 재시동될 때, 동기화를 수행한 시스템은 분사 각도 위치의 정상적인 검출을 실행하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 회전 방향의 검출이 실행되는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
9. 제7항에 있어서, 내연 기관이 역회전할 때 차단 위치의 정정이 실행되고 그 정정은 역 회전중의 증가분을 카운트함으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 내연기관의 역회전 할때, 차단 위치의 정정이 실행되고, 그 정정은 동기화중 발견된 크랭축 위치와 예정된 차단 위치를 비교함으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
11. 제10항에 있어서, 적합한 정정 변수가 형성되어 실린더 선택 방식으로 양호하게 적용되는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.