KR100624352B1

KR100624352B1 - Phase recognition device

Info

Publication number: KR100624352B1
Application number: KR1020007005637A
Authority: KR
Inventors: 무트귄터; 코프라이너; 아비딘안와르; 루프인골프; 펜더안드레아스; 뵈르켈울프강
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2006-09-18
Also published as: EP1045967A1; JP2002525494A; BR9909572A; KR20010032397A; WO2000019077A1; RU2230210C2; DE59908304D1; EP1045967B1; DE19844910A1

Abstract

본 발명은 내연 기관용 위상 검출 장치에 관한 것으로, 이 경우 단 하나의 크랭크샤프트 신호 센서가 제공되며 위상 신호는 특정 실린더에 대해 미리 규정될 수 있는 분사의 억제 그리고 동시적인 엔진 속도 분석을 통해 얻어진다. 상기 엔진 속도 특성이 동일 실린더에 대한 분사 억제 동안 예상대로 조정되면, 상기 동기화가 정확하다고 간주되며, 이런 조건이 충족되지 않으면, 360°크랭크샤프트 각도(KW)만큼 동기화가 잘못되었으므로 재동기화가 이루어진다. The present invention relates to a phase detection device for an internal combustion engine, in which only one crankshaft signal sensor is provided and the phase signal is obtained through the suppression of injection and simultaneous engine speed analysis, which can be predefined for a particular cylinder. If the engine speed characteristic is adjusted as expected during injection suppression for the same cylinder, the synchronization is considered to be correct, and if this condition is not met, resynchronization occurs because the synchronization is incorrect by 360 ° crankshaft angle (KW).

크랭크샤프트 센서, 위상 신호, 분사, 속도 분석, 재동기화Crankshaft Sensor, Phase Signal, Injection, Speed Analysis, Resynchronization

Description

Phase detection device

본 발명은 독립청구항의 전제부에 따른 내연 기관용 위상 검출 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a phase detection apparatus for an internal combustion engine according to the preamble of the independent claim.

크랭크샤프트와 하나 이상의 캠 샤프트를 구비한 다기통 내연 기관에 있어서, 상기 크랭크샤프트와 캠 샤프트의 검출된 위치에 따라 어떤 실린더에서 언제 연료가 분사되어야 하는지 그리고 언제 점화가 개시되어야 하는지가 제어 장치에 의해 계산된다. 이 때 일반적으로는 센서를 이용해 크랭크샤프트의 각도 위치를 결정하며, 상기 센서는 크랭크샤프트 또는 이것과 연결된, 특성 표면(characteristic surface)을 가진 디스크를 스캐닝한다. In a multi-cylinder internal combustion engine having a crankshaft and at least one camshaft, the control device determines which cylinder at which fuel should be injected and when ignition should be initiated according to the detected position of the crankshaft and camshaft. Is calculated. In this case, a sensor is usually used to determine the angular position of the crankshaft, and the sensor scans the crankshaft or a disk having a characteristic surface connected thereto.

상기 크랭크샤프트가 내연기관의 1회의 동작 사이클(operating cycle) 내에서 2번 회전하기 때문에, 크랭크샤프트의 스캐닝만으로는 내연기관의 위상이 명확하게 결정될 수 없다. 이를 가능하게 하기 위해서는, 일반적으로 제 2 센서를 이용해 상기 캠 샤프트와 연결되어 있는 검출기 디스크가 스캐닝 되며, 이 검출기 디스크는 그의 표면에 기준 마크(reference mark)를 가지고 있다. 상기 캠 샤프트는 하나의 동작 사이클 동안 단 한번만 회전하기 때문에, 제어 장치는 크랭크샤프트 센서와 캠 샤프트 센서에 의해 제공되는 신호들의 조합으로부터 분명한 할당(assignment)을 검출할 수 있고, 소위 동기화가 실시될 수 있다.Since the crankshaft rotates twice within one operating cycle of the internal combustion engine, the phase of the internal combustion engine cannot be clearly determined only by scanning of the crankshaft. To enable this, a detector disc, which is generally connected with the camshaft by means of a second sensor, is scanned, which has a reference mark on its surface. Since the camshaft rotates only once during one operating cycle, the control device can detect a clear assignment from the combination of signals provided by the crankshaft sensor and the camshaft sensor, so-called synchronization can be carried out. have.

캠 샤프트 센서 또는 위상 센서 없는 시스템에서는 별도의 조치가 필요하며, 이 조치를 통해 크랭크샤프트 센서로부터 제공되는 신호로부터만 동기화가 가능해진다. 위상 센서 없이 위상각을 결정하는 시스템은 DE-OS 44 18 577에 공지되어 있다.In a system without a camshaft sensor or phase sensor, a separate action is required, which allows synchronization only from the signal provided by the crankshaft sensor. A system for determining the phase angle without a phase sensor is known from DE-OS 44 18 577.

상기 공지된 시스템에서 전치 각도라고도 하는 개별 실린더에 대한 크랭크샤프트의 각도 위치로부터 얻어진 분사의 시작은 동작 사이클마다 위상각이 잘못된 경우 크랭크샤프트 센서로부터 제공된 신호의 평가에 의해 검출된 속도 변경(speed alternation)이 개시되도록 의도적으로 변경된다. 이 속도 변경은 제어 장치에서 검출되어 평가되며 처음에는 위상 검출을 위해 그 다음에는 위상 동기화를 위해 사용된다. In the known system, the start of injection, obtained from the angular position of the crankshaft relative to the individual cylinder, also referred to as the transposition angle, is the speed alternation detected by evaluation of the signal provided from the crankshaft sensor if the phase angle is incorrect for each operating cycle. Is intentionally changed to be disclosed. This speed change is detected and evaluated at the control device, first for phase detection and then for phase synchronization.

청구항 제 1 항의 특징들을 가지는 본 발명에 따른 위상 검출 장치의 장점은 캠 샤프트 센서 없이도 동기화가 이루어질 수 있다는 것과, 별도의 소자가 필요치 않다는 것과, 위상 검출이 확실하게 장애 없이 이루어질 수 있으며 잘못된 위상각이 검출되면 보정(correction) 또는 새로운 동기화가 실시될 수 있다는 것이다.Advantages of the phase detection device according to the invention with the features of claim 1 are that synchronization can be achieved without a camshaft sensor, that no separate element is required, phase detection can be achieved without obstacles and wrong phase angle If detected, a correction or new synchronization may be performed.

이 장점들은 청구항 제 1 항의 특징들을 가지는 위상 검출 장치를 통해 얻어지며, 상기 장치에 의해, 크랭크샤프트 센서의 회전 속도 의존적인 출력 신호가 검출되어, 미리 규정될 수 있는 소정 실린더에 대한 분사 억제(suppress)시 그로부터 야기되는 속도 특성 또는 속도 저하(speed invasion)가 발생하는지 여부가 확인된다. 검출된 속도 특성에 따라, 가정된 위상각이 옳은지 틀린지 여부가 검출될 수있다. 그에 따라 최종적인 동기화가 이루어질 수 있다. These advantages are obtained by means of a phase detection device having the features of claim 1, by which the rotational speed dependent output signal of the crankshaft sensor is detected, thereby suppressing injection for a predetermined cylinder. The speed characteristic or speed invasion caused therefrom is checked. Depending on the detected speed characteristic, it can be detected whether the assumed phase angle is right or wrong. As a result, a final synchronization can be achieved.

본 발명의 다른 장점들은 종속항에 제시된 조치들에 의해 얻어진다.Other advantages of the invention are obtained by the measures set out in the dependent claims.

도 1은 본 발명의 설명에 필요한, 내연 기관 제어 시스템의 부품을 도시한 도면.1 shows a part of an internal combustion engine control system, which is necessary for the description of the invention;

도 2a 내지 도 5b는 시간에 대한 본 발명에 따른 값들 또는 제어 신호들을 나타내는 그래프.2A-5B are graphs showing values or control signals according to the invention over time.

도 1에 도시된 내연기관용 제어 시스템에서 검출기 디스크(10)는 내연기관의 크랭크샤프트(11)와 고정 연결되어 있으며, 그의 외주에 복수의 동일한 형태의 각도 마크(12, angular mark)를 가지고 있다. 이 동일한 형태의 각도 마크(12) 외에도 기준 마크(13)가 존재하며, 이 기준 마크는 예를 들어 2개의 빠져있는 각도 마크로 실현되어 있다. 이 각도 마크의 전체 갯수는 예를 들어 60-2 이다.In the control system for the internal combustion engine shown in FIG. 1, the detector disc 10 is fixedly connected to the crankshaft 11 of the internal combustion engine, and has a plurality of angular marks 12 of the same type on its outer periphery. In addition to the angle mark 12 of the same form, there is a reference mark 13, which is realized by, for example, two missing angle marks. The total number of angle marks is 60-2, for example.

상기 검출기 디스크(10)는 센서(14)에 의해 스캐닝 되고, 상기 센서는 제어 장치(15)에 출력 신호를 제공하며, 이 신호는 신호 처리 후에 상기 검출기 디스크(10)의 표면을 반영하는 구형파 신호로서 주어진다.The detector disk 10 is scanned by a sensor 14, which provides an output signal to the control device 15, which signal reflects the surface of the detector disk 10 after signal processing. Is given by

종래의 내연기관에 존재하는 위상 센서는 여기에 제공되어 있지는 않지만, 캠 샤프트(16) 또는 이 캠 샤프트(16)와 연결된, 마크를 가진 디스크를 스캐닝한다. 그러한 센서의 출력 신호로부터 일반적으로 얻어지는 위상각에 관련한 정보는 하기에 설명되는 방법에 의해 얻어진다.Phase sensors present in conventional internal combustion engines are not provided here, but scan the camshaft 16 or a disk with a mark connected to the camshaft 16. Information relating to the phase angle generally obtained from the output signal of such a sensor is obtained by the method described below.

제어 장치(15)는 다양한 입력들을 통해 내연기관의 제어 또는 조정에 필요한 다른 입력값을 수신한다. 해당 센서들이 도면 부호 17로 표기되어 있다. 다른 하나의 입력을 통해 "점화 온(ignition on)"-신호가 제공되며, 이 신호는 점화 스위치(18)의 접속시에 점화 잠금 장치의 단자(KL 15)로부터 제공된다. 하나 이상의 중앙 처리 유니트(28) 및 메모리(19)를 포함하는 제어 장치(15)에서, 점화 및 분사를 위한 신호들이 검출되며, 이 신호들은 출력(20과 21)을 통해 송출된다. 이 제어 장치(15)의 전압 공급은 배터리(22)에 의해 이루어지는 것이 일반적이며, 이 배터리는 스위치(23)를 통해 접속된다.The control device 15 receives, via various inputs, other input values for controlling or adjusting the internal combustion engine. Corresponding sensors are indicated by reference numeral 17. The "ignition on" signal is provided via the other input, which is provided from the terminal KL 15 of the ignition lock at the time of connection of the ignition switch 18. In a control device 15 comprising at least one central processing unit 28 and a memory 19, signals for ignition and injection are detected, which are sent out via outputs 20 and 21. The voltage supply of this control device 15 is generally made by a battery 22, which is connected via a switch 23.

도 1에 도시된 장치에 의해, 크랭크샤프트(11)의 위치가 내연기관의 작동 동안 언제라도 검출될 수 있다. 크랭크샤프트와 캠 샤프트 사이의 배치 관계는 캠의 위치와 개별 실린더의 위치 사이의 배치 관계와 마찬가지로 공지되어 있기 때문에, 위상각에 대한 특성 신호가 존재하는 경우에만 기준 마크의 검출 후에 동기화가 이루어질 수 있다. 크랭크샤프트 센서로부터 송출되는 기준 마크 신호가 다의적이기 때문에, 즉, 내연기관의 1회의 동작 사이클 내에 캠 샤프트는 단 한번만 회전하는 반면 크랭크샤프트는 두 번 회전하기 때문에, 상기 위상 신호가 필요하다. By means of the apparatus shown in FIG. 1, the position of the crankshaft 11 can be detected at any time during the operation of the internal combustion engine. Since the arrangement relationship between the crankshaft and the cam shaft is known as well as the arrangement relationship between the position of the cam and the position of the individual cylinder, synchronization can only be made after detection of the reference mark only if there is a characteristic signal for the phase angle. . This phase signal is necessary because the reference mark signal sent out from the crankshaft sensor is multiply, ie, the camshaft rotates only once while the crankshaft rotates twice within one operating cycle of the internal combustion engine.

위상 센서 없는 시스템에서 위상각이 검출되어 순차적인 분사가 이루어지기 위해서는, 제어 장치에서 다음의 동작이 진행된다:In order for the phase angle to be detected and sequential injection in a system without a phase sensor, the following actions take place in the control unit:

내연기관의 시동 검출 후에 크랭크샤프트 센서의 신호가 평가된다. 기준 마크가 최초로 검출되면, 제 1의 기준 마크에서 순차적인 분사가 시작된다. 크랭크샤프트가 어떤 회전 위치에 있는지가 불분명하기 때문에, 분사를 위한 전치 각도가 옳거나 또는 360°크랭크샤프트 각도(KW)만큼 틀린다. 위상 검출을 위해 시동 후에는 하나의 실린더에 대한 분사가 중단되거나 억제된다. 상기 분사의 억제는 약 3개의 동작 사이클에서 시동 오버슛의 하강 분기에서(in the falling branch of the start overshoot) 이루어진다. 시동 오버슛의 하강 분기는 도 2 또는 도 4에 범위 1로 표시된 속도 감소를 의미한다. 위상각이 분명하게 결정되지 않으면, 공회전에서의 상기 억제가 짧은 대기 시간 후에 반복된다. After the start detection of the internal combustion engine, the signal of the crankshaft sensor is evaluated. When the reference mark is detected for the first time, sequential injection starts at the first reference mark. Since it is unclear which rotational position the crankshaft is in, the transposition angle for injection is correct or incorrect by 360 ° crankshaft angle (KW). After starting for phase detection, injection to one cylinder is stopped or suppressed. Suppression of the injection occurs in the falling branch of the start overshoot in about three operating cycles. The falling branch of the starting overshoot means a speed reduction indicated by range 1 in FIG. 2 or FIG. 4. If the phase angle is not clearly determined, the suppression at idle is repeated after a short waiting time.

마지막 억제 후에 크랭크샤프트의 2 회전까지 억제 동안의 시간에는 특별히 형성된 세그먼트 시간(segment time)이 모니터된다. 상기 세그먼트 시간은 각각의 실린더의 점화-TDC를 중심으로 대략 대칭적으로 위치하며, 세그먼트 위치가 각각의 엔진에 대해 특수하게 정해지도록 규정된다. 이 세그먼트 길이(segment length)는 720°크랭크샤프트 각도(KW)/실린더 수이고, 특정 수의 각도 마크 또는 신호 에지(signal flank)를 포함한다. 크랭크샤프트가 하나의 세그먼트만큼 회전되는 시간이 결정되기 때문에, 속도 평가시에 저역통과(low-pass) 특성이 얻어진다. 복수의 각도 마크에 대한 평균값의 형성이 이루어진다. 세그먼트의 위치는, 억제된 실린더에 의한 세그먼트 시간 상승(segment time rise), 즉 선택되는 연소에 기인하는 시간 상승이 세그먼트의 절반에 위치하도록 선택된다. 그 때문에, 그 다음 세그먼트와의 최대 장애 간격(troubling distance)이 얻어진다. A specially formed segment time is monitored for the time during the suppression up to two revolutions of the crankshaft after the last suppression. The segment time is located approximately symmetrically about the ignition-TDC of each cylinder and is defined such that the segment position is specifically determined for each engine. This segment length is 720 ° crankshaft angle (KW) / cylinder number and includes a certain number of angle marks or signal flanks. Since the time at which the crankshaft is rotated by one segment is determined, a low-pass characteristic is obtained during speed evaluation. The formation of an average value for the plurality of angle marks is made. The position of the segment is chosen such that the segment time rise by the suppressed cylinder, ie the time rise due to the combustion selected, is located in half of the segment. Thus, the maximum troubling distance with the next segment is obtained.

분사의 억제 후에 속도 저하를 검출하기 위해 항상 분사의 억제가 나타날 수 있는 세그먼트 시간만이 평가된다. 예를 들어, 4-실린더-내연기관에 있어서 실린더 1을 위한 분사가 억제되고 실린더(2와 4)의 점화-TDC 근방에서 상기 세그먼트 시간이 평가된다. 짝수의 실린더를 가지는 내연기관에 있어서 이것이 의미하는 바는 상기 세그먼트 시간들이 기계적으로 동일한 세그먼트에서, 즉 동일한 각도 마크들 사이에서 결정된다는 것이다. 그 때문에 상황에 따라 존재하는 검출기 휘일 허용오차(detector wheel tolerance)가 속도 평가에 영향을 주지 않는다. Only the segment time at which suppression of injection may appear is always assessed to detect a rate drop after suppression of injection. For example, in a four-cylinder-internal combustion engine, injection for cylinder 1 is suppressed and the segment time is evaluated in the vicinity of the ignition-TDC of cylinders 2 and 4. For internal combustion engines with an even number of cylinders this means that the segment times are mechanically determined in the same segment, ie between the same angular marks. As a result, the detector wheel tolerances present in the situation do not affect the speed estimation.

실린더(1)의 분사 억제시에 실린더(2)와 실린더(4)의 양 세그먼트 시간들의 차이 형성을 통해 동적 값(dynamic value)이 계산될 수 있는데, 이 값은 해당 실린더에서 실화(misfire)를 검출하기 위해, 미리 규정될 수 있는 절대값을 초과해야 한다. 즉,The dynamic value can be calculated by forming the difference between the two segment times of the cylinder 2 and the cylinder 4 when suppressing the injection of the cylinder 1, which is a misfire in the cylinder. To detect, it must exceed an absolute value that can be predefined. In other words,

dts(k) = ts (k) - ts (k-2)dts (k) = ts (k)-ts (k-2)

상기 식에서, ts = 세그먼트 시간Where ts = segment time

dts = 동적 값dts = dynamic value

이는 4기통 내연기관에 적용된다.This applies to four-cylinder internal combustion engines.

상기 양 세그먼트 시간들의 차이 형성에 부가해서, 마지막 2개의 동적 값의 차이가 계산될 수 있다. 이런 차이는 절대값 이어야 하고, In addition to forming the difference between both segment times, the difference between the last two dynamic values can be calculated. This difference should be absolute

Ddts = dts (k) - dts (k-2)이 적용되며, 분사의 억제가 낮은 속도 범위에서만 이루어지기 때문에, 속도 영향이 고려될 필요가 없다. 상기 위상 서치(phase search)가 성공적이도록 하기 위해, 예를 들어 하나의 실린더에서 억제된 분사의 수 -1이 검출되어야 한다. 예컨대, 3번의 억제시에 속도 저하가 2번 정확하게 검출되었으면, 위상 서치가 성공적으로 종료될 수 있다. 다른 조건에서 는 다른 실린더에서 실화가 검출되지 않았다는 것이 요구될 수 있다. 위상 서치의 결과, 동기화가 360°크랭크샤프트 각도(KW)만큼 잘못되어 있으면, 재동기화가 실행된다. Ddts = dts (k)-dts (k-2) is applied, and since the suppression of injection is made only in the low speed range, the speed influence need not be considered. In order for the phase search to be successful, for example, the number of suppressed injections -1 in one cylinder must be detected. For example, if the speed drop is detected two times correctly at three suppressions, the phase search can be completed successfully. Under other conditions it may be required that no misfire has been detected in other cylinders. As a result of the phase search, if the synchronization is wrong by the 360 ° crankshaft angle KW, resynchronization is executed.

도 2a, 도 2b와 도 3a, 도 3b에는 다음의 값들이 도시되어 있다 : 분사가 360°크랭크샤프트 각도(KW)만큼 잘못되었고 재동기화가 필요한 예에서 흡기 밸브 개방, 분사 펄스, 점화, 억제, 재동기화 및 회전 속도가 시간에 대해 도시되어 있다. 도 4a, 도 4b와 도 5a, 도 5b에는 옳은 동기화의 예에 대한 동일 상태가 도시되어 있다.The following values are shown in FIGS. 2A, 2B and 3A, 3B: Intake valve opening, injection pulse, ignition, suppression, in the example where injection is wrong by 360 ° crankshaft angle (KW) and resynchronization is required. Resynchronization and rotation speed are shown with respect to time. 4A, 4B and 5A, 5B show the same state for an example of correct synchronization.

Claims

A crankshaft and an evaluation device, wherein the angular position of the crankshaft is continuously determined by evaluating a signal provided by the crankshaft sensor in the evaluation device, the evaluation device triggering injection and ignition pulses according to the angular position and In order to detect the phase angle, the injection is influenced after the start of the internal combustion engine, thereby evaluating the change in the rotational speed and suppressing the injection to the cylinder, which can be prescribed, so that fuel injection is not made and the crankshaft sensor A phase detection device of an internal combustion engine, in which an output signal of is monitored for an expected response,

And the phase detecting device comprises means for causing injection to be suppressed in a range corresponding to the falling branch of the starting overshoot, in which the rotational speed is reduced after the detection of the starting.

The method of claim 1, wherein segment times are determined from an output signal of the crankshaft sensor, one segment extends over a pre-defined angular range, and one segment time is one segment of the crankshaft at this time. Wherein the interruption of ignition is detected and used for phase detection through a comparison of the selected segment times.

3. The combustion misfire of claim 2, wherein a difference between segment times that can be predefined is formed, the determined difference being compared to a predefined or adaptable minimum value and combustion misfire if the determined difference exceeds the minimum value. Phase detection apparatus characterized in that is detected.

delete

4. A phase detection apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a resynchronization shifted by 360 ° crankshaft angle (KW) is performed upon detection of erroneous synchronization.

4. A phase detection apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a rotation speed is determined from an output signal of the crankshaft sensor, and the rotation speeds are each determined from one segment time.

delete