KR100289759B1 - 다중 실린더 내연기관에서의 빠른 실린더 탐지용 센서장치 - Google Patents

다중 실린더 내연기관에서의 빠른 실린더 탐지용 센서장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기준 마크를 가진 증분 디스크의 크랭크축 센서와, 세그먼트사이에 짧고긴 중간공간은 물론 길고 짧은 세그먼트를 가진 캠축 센서를 갖는 다중 실린더 내연기관의 실린더 검출용 센서 장치에 관한 것이다. 상기 기준 마크는 평가 동안에 고려되기 때문에, 상기 캠축 센서 디스크상의 서로 다른 세그먼트 길이의 수는 감소될 수 있고 빠르고 명확한 실린더 검출이 성취될 수 있다. 상기 크랭크축 신호와 캠축 신호의 평가는 내연기관의 신뢰성 있는 제어를 허용한다. 상기 크랭크축 센서의 실패의 경우에는, 내연기관의 비상 구동이 단지 캠축 센서의 도움으로써 실현될 수 있다.

Description

[발명의 명칭]
다중 실린더 내연기관에서의 빠른 실린더 탐지용 센서장치
[종래의 기술]
본 발명은 청구범위 제1항에 기재된 일반적인 형태의 다중 실린더 내연기관에서의 빠른 실린더 검출용 센서 장치에 관한 것이다.
4 행정 내연기관에서 크랭크축은 작업 동작당 2 회 회전하므로, 특정 실린더가 동일 작업 위치에 있기 전에 720°의 각도를 회전한다. 특정 실린더의 순간적인 위치를 검출하기 위해서, 회전시 크랭크축의 각도 위치를 결정하는 것은 불충분하므로, 그대신 제 1 또는 제 2 크랭크축 회전이 발생하는 것을 정확하게 검출할 필요가 있다.
상기 목적을 위하여, 예를 들면 독일 특허출원 제 P 41 41 713 호에는, 다수의 마크를 가진 디스크와 2 개의 미싱 마크(missing mark)에 의하여 형성된 기준 마크(reference mark)를 감지하는 크랭크축 센서에 부가하여, 캠축에 연결된 디스크를 감지하는 캠축 센서를 부가하여 사용하는 것이 공지되어 있다. 상기 디스크는 서로 다른 길이를 가지며 실린더의 수와 일치되며 상기 센서에서 실린더 인식용으로 사용될 수 있는 출력 신호를 발생시키는 마크를 가진다.
상기 실린더 인식을 위해서, 상기 2 개의 출력 신호는 제어 장치에서 결합되고, 실린더 인식은 시퀀스로부터 수행되어 서로 다른 길이의 고위상과 저위상을 얻는다.
상기 공지의 장치는 비교적 복잡한 평가가 요구되고, 명백한 실린더 장치를 위해서 빠른 점화 출력이 방지되는 결과로서 몇몇 부분의 시퀀스를 평가할 필요가 있다.
실린더 검출용의 센서 장치에서, 독일 공개공보 제 A 36 34 587 호에 공지된 다수의 셔터 컷아웃(shutter cutout)을 갖는 검출기에 의하여 감지되고 점화 분배기와 동시에 회전되는 센서 디스크는 기준 마크를 가지고 부가로 존재하는 제 2 검출기에 의하여 감지되며, 상기 셔터 컷아웃의 하나는 넓어지며, 이것의 디스크는 크랭크축에 연결된다. 상기 장치에서, 바람직하지 못한 조건의 크랭크축은 실린더 인식이 가능하기 전에 두번 회전해야만 한다.
[발명의 장점]
본 발명에 따른 다중 실린더 내연기관에서 실린더 검출용 센서 장치는 상기와 비교하여, 간단한 평가가 가능하고 캠축에 연결된 디스크상의 서로 다른 형태의 세그먼트의 수는 실린더 수가 많더라도 최소로 되며, 결과적으로 상기 서로 다른 부분은 서로 분명하게 구별된다.
상기 장점들은 마크의 시퀀스와 캠축 디스크의 세그먼트가 평가될 뿐만 아니라, 상기 기준 마크의 발생이 테스트되므로, 캠축 센서의 신호와 크랭크축 센서의 결합은 실린더 검출용으로 사용된다. 그러나, 상기 평가가 가능하기 위해서는 크랭크축과 캠축의 분명한 지시가 보장될 필요가 있다.
상기 고위상과 저위상의 길이는 크랭크축 센서의 다중 마크에 의하여 발생된 펄스를 간단하게 계산함으로써 발생되는 것이 특히 유리하다. 또한 분명한 실린더 지시가 단지 하나의 부분의 평가로 발생되어 빠른 점화출력을 발생시킬 뿐만 아니라 시동의 경우에 빠르고 연속적인 점화가 가능한 것이 유리하다.
또한 본 발명에 따른 센서 장치의 양호한 실시예는 종속항에 설명된 특징에 따라 성취된다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명에 따른 센서 장치를 개략적으로 도시한 도면.
제2(a)도, 제2(b)도, 제2(c)도 및 제2(d)도는 4 개, 5 개, 6 개의 실린더를 가진 내연기관에 채택된 센서 디스크로부터 얻어진 신호 특성을 도시하는 도면.
[실시예의 설명]
제1도에서는, 내연 기관 제어와 관련된 본 발명의 가장 중요한 요소가 개략적으로 도시된다. 상기 장치는 기본적으로 이미 공지되고, 예를 들면 아직 공고되지 않은 특허번호 제 P 41 41 713 호에서 이미 비슷하게 설명되었다.
제1도에서 도면부호 10 은 내연기관의 크랭크축(11)에 견고하게 연결된 센서 디스크를 도시하고, 상기 센서 디스크는 동일 종류의 다수의 각도 마크(12)를 센서 디스크의 원주상에서 가진다. 상기 동일 종류의 각도 마크(12)에 부가하여, 예를 들면 2 개의 미싱 각도 마크에 의하여 형성된 기준 마크(13)가 제공된다.
제 2 의 센서 디스크(14)는 내연기관의 캠축(15)에 연결되고, 상기 제 2 의 센서 디스크는 이것의 원주상에서 서로 다른 길이의 세그먼트(segment)를 가지는데, 짧은 세그먼트는 도면부호 17 로 긴 세그먼트는 도면부호 16 으로 도시된다.
상기 각도 마크 또는 세그먼트사이에는 중간 공간이 있는데, 상기 긴 중간공간은 도면부호 18 로 짧은 중간 공간은 도면 19 로 도시된다.
제1도에 도시된 센서 디스크(14)는 6 개의 실린더의 내연기판용으로 도시되고, 상기 세그먼트(16, 17)의 수는 내연기관의 실린더수에 대응하도록 선택된다. 상기 각도 마크의 바른 정렬과 크랭크축 센서 디스크의 마크에 대한 각도 마크(16, 17)의 지시는 제2(a)도 내지 제2(d)도에 도시된 신호 시퀀스가 얻어지도록 이루어진다. 적절한 장치가 서로 다른 수의 실린더를 가진 내연기관용으로 사용될 것이다.
상기 2 개의 센서 디스크(10, 14)는 예를 들면 유도 검출기 또는 홀 센서(Hall sensor)와 같은 검출기(20)에 의해 감지되고, 상기 각도 마크가 통과될 때 상기 검출기에서 발생되는 신호는 제어 장치(22)로 공급되고 그곳에서 처리된다. 상기 센서 디스크(10)와 검출기(20)는 아래에서 크랭크축 센서로 지시되고, 상기 센서 디스크(14)와 검출기(21)는 캠축 센서용으로 지시된다.
상기 제어 장치(22)는 입력(23, 24, 25)을 거쳐서 내연기관의 제어용으로 요구되고 적절한 센서에 의하여 제공되는 부가의 입력 변수를 수신한다. 출력 측부상에서, 상기 제어 장치(2)는 내연기관의 구성품(상세히 도시하지 않음)의 점화 및 분사용의 유용한 신호를 만들고, 상기 제어 장치(22)의 출력은 도면부호 27 과 28 로 표시된다.
제2(a)도 내지 제2(d)도에서, 상기 검출기(20, 21)에 의하여 제공된 신호는 방형파(square-wave) 신호를 형성하기 위하여 이미 처리되었고, 상기 크랭축각 또는 시간(t)에 대하여 들어가는 제어 장치에서 평가된다.
특히, 제2(a)도에서 상기 크랭크축 센서에 의하여 제공된 소정의 신호(SK)가 들어간다. 각도 마크의 수는 60-2 이고, 상기 2 개의 미싱 각도마크는 기준 마크를 형성한다. 내연기관의 한 작동 사이클은 2 개의 크랭크축 회전상으로 연장되고, 2 번의 60-2 펄스는 선택된 정렬을 가진 크랭크축 센서에 의하여 생산된다.
제2(b)도에서는, 상기 신호 특성(SN)은 4 개 실린더의 내연기관용으로 도시된다. 상기 경우에, 상기 캠축 센서 디스크는 상기 신호에서 2 개의 서로 다른 저위상과 고위상을 이끌어내는 2 개의 다른 세그먼트를 가진다. 상기 크랭크축 센서 신호와 캠축 센서에 의하여 제공된 신호가 평가되기 때문에, 인식 세그먼트는 상기 세그먼트내의 기준 마크의 존재 또는 부재에 의하여 구별될 수 있다.
제2(c)도에서는, 상기 신호 특성이 5 개의 실린더의 내연 기관용으로 도시된다. 3 개의 서로 다른 저위상과 고위상을 이끌어내는 3 개의 다른 세그먼트는 캠축 디스크상에 형성되고, 인식 세그먼트는 세그먼트내의 기준마크의 존재 또는 부재에 의하여 구별될 수 있다. 상기 제 3 의 세그먼트는 서로 다른 저위상과 고위상에 의하여 다른 세그먼트로 부터 구별될 수 있다.
상기 경우에, 제 3 의 세그먼트는 동일 크기의 저위상과 고위상에 의하여 특징지워지는 것이 가능하다.
제2(d)도에서는, 6 개 실린더의 내연기관용 신호 특성이 도시된다. 상기 경우에, 캠축 디스크는 4 개의 서로 다른 저위상과 고위상을 이끌어 내는 4 개의 다른 세그먼트를 가지고, 동일한 세그먼트는 세그먼트내의 기준 마크의 존재 또는 부재에 의하여 구별되고, 상기 제 3 및 제 4 의 세그먼트는 다른 저위상과 고위상에 의하여 다른 것으로 부터 구별된다.
제2(a)도 내지 제2(d)도에 도시된 신호 시퀀스는 내연기관의 제어 장치(22)에서 평가된다. 상기 처리에서, 제2(a)도에 따른 신호는 상기 신호(2b, 2c, 2d)의 모서리 사이에서 항상 계산되고, 상기 방법에서 제2(b)도, 제2(c)도, 제2(d)도에 들어가서 성취되는 계산값은 특정 실린더이므로, 상기 계산값을 비교함으로써 상기 크랭크축 또는 캠축의 즉각적인 위치를 검출하는 것이 가능하다. 상기 경우에서, 실린더 1 내지 4, 1 내지 5 또는 1 내지 6 의 제2(b)도, 제2(c)도 및, 제2(d)도 내로 들어가는 것은 실질적으로 상기 점화가 발생하는 (ZOT) 상단 중심(upper dead center)에서이다.
상기 각도 마크와 캠축 센서 휠상의 갭의 정렬에서, 상기 센서 신호는 상기 수정 각도 위치에서 높은 곳에서 낮은 곳으로 또는 낮은 곳에서 높은 곳으로의 전이부(transition)를 가진다.
상기 각도 마크와 캠축 센서 디스크상의 갭의 적절한 정렬의 도움으로, 상기 서로 다른 긴 저위상과 고위상 사이의 차이는 크기가 동일하게 이루어질 수 있으므로, 이들을 구별하는 가능성은 커지고, 간극의 마진이 크게 되도록 선택될 수 있다.
상기 제어 장치(22)에서, 상기 증분의 지시 또는 고위상 및 기준마크의 각도가 존재하므로, 상기 크랭크축 신호의 평가와 함께 실린더 지시가 가능하다. 상기 크랭크축 신호의 증분의 정화(refinement)에 의하여, 상기 저위상과 고위상의 각도를 결정하는 동안에 회전은 향상된다. 상기 증분의 정화는 5 개의 펄스가 제2(a)도에 따른 신호의 각 펄스로부터 제어 장치(22)내에 형성된다는 점에서 성취된다.
기계적이고 전기적인 간극에 따른 편차가 발생할 수 있기 때문에, 시동 또는 작동중에 상기 증분은 예상될 수 있는 저위상과 고위상의 값 또는 각도를 비교함으로써 얻어지므로, 영구적인 수정이 가능하다.
동일한 각도 공간을 가진 모서리가 고위상의 후방 모서리가 될 수 있는 각도 마크의 정렬은 다음과 같은 작용을 허용한다.
시동 동안에, 제 1 점화 출력은 상기 모서리로써 발생된다.
상기 크랭축 센서가 실패할 때, 실런더 지시가 성취되고 비상 구동시 이들 각도 마크가 단독으로 실현된다.
가변성 캠축 조정의 경우에, 상기 조정 각도는 상기 모서리를 평가함으로써 검출될 수 있다.
동일한 각도 공간을 가진 모서리의 채택은 점화의 정확한 출력 또는 가변성 캠축 조정의 정확한 조정 각도 검출용으로 사용될 수 있다. 상기 실린더 지시로서, 시간 제어는 분사시에 결정된다.

Claims (16)

  1. 다중 실린더 내연기관의 실린더 검출용 센서 장치에 있어서, 다중의 각도 마크와 고정된 크랭크축에 있는 1개 이상의 구별가능한 기준 마크를 가지며 크랭축에 의해 구동되는 센서 디스크와; 실린더의 수에 대응하는 각도 마크의 수를 갖고 서로 다른 길이와 서로 다른 중간 공간을 가지며 캠축에 의해 구동되는 센서 디스크와; 통과하는 마크의 함수로서 저위상과 고위상을 가진 출력 신호를 출력하는 상기 센서 디스크들에 있는 정지 검출기와; 상기 캠축 센서 신호의 전방 모서리와 후방 모서리 사이에서 크랭크축 펄스의 수를 계산하고, 그렇게 얻어진 계산값으로부터 상기 캠축의 각도 위치를 결정하도록 상기 출력 신호를 평가하는 제어장치를 포함하며, 상기 제어장치는 기준 마크의 부가의 검출에 의하여 동일 크기의 저위상과 고위상을 가진 동일 각도 마크를 구별함으로써 서로 다른 각도의 매우 작은 수를 갖는 세그먼트내의 명확한 실린더 지시를 제공하는 다중 실린더 내연기관의 실린더 검출용 센서 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는 내연 기관의 실린더가 상단 중심에 있는 계산값의 시퀀스로부터 검출되도록 형성되는 다중 실린더 내연기관의 실린더 검출용 센서 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 캠축에 의해 구동되는 센서 디스크는 캠축 센서의 후방 모서리가 동일한 공간을 갖도록 형성되는 다중 실린더 내연기관의 실린더 검출용 센서 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 장치는 시동 동안에 가장 빠른 시동을 보장하기 위하여 실린더 검출 후에 점화 출력이 캠축 센서 신호의 제 1 후방 모서리에 부가되도록 형성되는 다중 실린더 내연기관의 실린더 검출용 센서 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 장치는 크랭크축 센서의 실패 경우에, 비상 구동이 실행되고, 캠축 센서 신호의 적절한 모서리는 실린더 검출용과 점화 및 분사의 적어도 하나의 제어용으로 사용되도록 형성되는 다중 실린더 내연기관의 실린더 검출용 센서 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 장치는 크랭크축 센서의 실패 경우에, 비상 구동이 실행되고, 캠축 센서 신호의 적절한 모서리는 실린더 검출용과 점화 및 분사의 제어용으로 사용되도록 형성되는 다중 실린더 내연기관의 실린더 검출용 센서 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는 캠축 센서 신호의 저위상 및 고위상의 시퀀스가 예상되는 저장값과 비교되고, 상기 저장값으로부터 벗어나는 경우에는 채택 또는 보정중 하나가 수행되도록 형성되는 다중 실린더 내연기관의 실린더 검출용 센서 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는 캠축 센서 신호의 저위상 및 고위상의 시퀀스가 예상되는 저장값과 비교되고, 상기 저장값으로부터 벗어나는 경우에는 채택 또는 보정되도록 형성되는 다중 실린더 내연기관의 실린더 검출용 센서 장치.
  9. 다중 실린더 내연기관의 실린더 검출방법에 있어서, 다중의 각도 마크와 고정된 크랭크축에 있는 1개 이상의 구별가능한 기준 마크를 갖는 센서 디스크를 크랭축에 의해 구동하는 단계와; 실린더의 수에 대응하는 각도 마크의 수를 갖고 서로 다른 길이와 서로 다른 중간 공간을 갖는 센서 디스크를 캠축에 의해 구동하는 단계와; 통과하는 마크의 함수로서 정지 검출기를 센서 디스크에 지정하고 저위상 및 고위상을 가진 출력 신호를 정지 검출기에 의해 출력하는 단계와; 저위상 및 고위상을 갖는 출력 신호를 제어 장치에서 평가하는 단계와; 캠축 센서 신호의 전방 모서리와 후방 모서리 사이에서 크랭크축 펄스의 수를 계산하는 단계와; 그렇게 얻어진 계산값으로부터 상기 캠축의 각도 위치를 결정하여 기준 마크의 부가의 검출에 의하여 동일 크기의 저위상과 고위상을 가진 동일 각도 마크를 구별함으로써 서로 다른 각도의 매우 작은 수를 갖는 세그먼트내의 명확한 실린더 지시를 제공하는 단계를 포함하는 다중 실린더 내연기관의 실린더 검출방법.
  10. 제9항에 있어서, 내연 기관의 실린더가 상단 중심에 있는 계산값의 시퀀스로부터 검출되는 단계를 더 포함하는 다중 실린더 내연기관의 실린더 검출방법.
  11. 제9항에 있어서, 캠축 센서 신호의 후방 모서리의 동일한 공간을 제공하는 단계를 더 포함하는 다중 실린더 내연기관의 실린더 검출방법.
  12. 제9항에 있어서, 시동 동안에 가장 빠른 시동을 보장하기 위하여 실린더 검출 후에 점화 출력이 캠축 센서 신호의 제 1 후방 모서리에 부가되는 단계를 포함하는 다중 실린더 내연기관의 실린더 검출방법.
  13. 제9항에 있어서, 크랭크축 센서의 실패 경우에, 비상 구동을 실행하는 단계와, 캠축 센서 신호의 적절한 모서리를 사용하여 실린더 검출과 점화 및 분사의 적어도 하나를 제어하는 단계를 더 포함하는 다중 실린더 내연기관의 실린더 검출방법.
  14. 제9항에 있어서, 크랭크축 센서의 실패 경우에, 비상 구동을 실행하는 단계와, 캠축 센서 신호의 적절한 모서리를 사용하여 실린더 검출과 점화 및 분사를 제어하는 단계를 더 포함하는 다중 실린더 내연기관의 실린더 검출방법.
  15. 제9항에 있어서, 캠축 센서 신호의 저위상 및 고위상읜 시퀀스와 예상되는 저장값을 비교하는 단계와, 상기 저장값으로부터 벗어나는 경우에는 채택 또는 보정중 적어도 하나를 수행하는 단계를 더 포함하는 다중 실린더 내연기관의 실린더 검출방법.
  16. 제9항에 있어서, 캠축 센서 신호의 저위상 및 고위상의 시퀀스와 예상되는 저장값을 비교하는 단계와, 상기 저장값으로부터 벗어나는 경우에는 채택 또는 보정을 수행하는 단계를 더 포함하는 다중 실린더 내연기관의 실린더 검출방법.
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