KR102154769B1 - 내연기관의 시동을 가속하기 위한 크랭크 샤프트의 각도 위치 추정 방법 - Google Patents

내연기관의 시동을 가속하기 위한 크랭크 샤프트의 각도 위치 추정 방법 Download PDF

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콘티넨탈 오토모티브 프랑스
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Abstract

본 발명의 요지는 엔진 동기화에 앞서 4 행정 내연기관의 크랭크 샤프트의 각도 위치를 추정하는 방법으로서, 상기 엔진은 n 개의 캠 샤프트들에 각각 고착되는 복수의 n 개의 타겟(CAM_i)들이 제공되는 복수의 캠 샤프트들을 포함하며, 각각의 타겟은 타겟이 고착되는 캠 샤프트의 한 번의 회전에 대한 복수의 이벤트들을 규정하고, 크랭크 샤프트에는 복수의 표준 치형부들과 한 번의 크랭크 샤프트 회전에 대한 복수의 이벤트들을 규정하는 하나 이상의 기준 치형부를 포함하는 단단하게 부착된 타겟(CRK)이 제공되며, 상기 방법은
이하의 공식을 사용하는 랭크(i)의 모든 부재들에 공통인 최단 각도 윈도우에 대응하는 것으로서, 크랭크 샤프트 타겟에서 검출되는 이벤트들과 상호 관련되는, 주어진 모멘트에서, 동기화에 앞서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위를 상기 n 개의 캠 샤프트 타겟들에서 검출되는 이벤트들로부터 추정하는 단계로 구성되는 단계를 포함하며, 공식은
Figure 112020011667085-pat00004

여기서
- Pos_Crk_est = 주어진 모멘트에서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치(Pos_Crk)들의 범위;
- List_event_plaus_CAM_i = 주어진 모멘트에서 랭크(i) 캠 샤프트 타겟(CAM_i)의 모든 개연성 있는 이벤트들;
- Dist_ang_CRK_since_last_event_CAM_i = 주어진 모멘트에서, 랭크(i) 캠 샤프트 타겟(CAM_i) 상에서 검출되는 마지막 이벤트 이후 크랭크 샤프트에 의해 커버되는 각도 거리;
- Tolerances_i = 랭크(i) 캠 샤프트 타겟(CAM_i) 및 크랭크 샤프트 타겟(CRK) 상의 이벤트의 검출시의 각도 공차;
- n_CAM = 엔진에서 사용되는 캠 샤프트 타겟(CAM_i)들의 개수이다.

Description

내연기관의 시동을 가속하기 위한 크랭크 샤프트의 각도 위치 추정 방법 {METHOD FOR ESTIMATING THE ANGULAR POSITION OF A CRANKSHAFT FOR ACCELERATING THE STARTING OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 엔진 동기화에 앞서 4 행정 내연기관의 크랭크 샤프트의 각도 위치를 추정하는 방법에 관한 것이며, 상기 엔진은 상사점과 하사점 사이에서 이동할 수 있는 피스톤을 포함하는 하나 이상의 실린더를 포함하고, 상기 피스톤의 이동은 크랭크 샤프트 및 n 개의 캠 샤프트들에 각각 고착되는 n 개의 타겟들이 제공되는 복수의 캠 샤프트들을 구동하고, 타겟들은 각각 캠 샤프트의 한 번의 회전에 대한 복수의 이벤트들을 규정하고, 크랭크 샤프트에는 복수의 표준 치형부들 및 한 번의 크랭크 샤프트 회전에 대한 복수의 이벤트들을 규정하는, 하나의 크랭크 샤프트 회전에 대한 하나 이상의 기준 치형부를 포함하는 단단하게 부착된 타겟이 제공된다.
본 발명은 또한, 엔진의 동기화에 앞서 4 행정 내연기관의 크랭크 샤프트의 각도 위치를 추정하는 방법을 포함하는, 내연기관의 가속 시동 방법에 관한 것이다.
내연기관을 시동시키기 위해 엔진 제어 유닛에 의해 의도되는 정확한 순간들에서 엔진 사이클 내에서의 연료의 분사의 시간을 정하고 점화를 제어할 수 있게 하기 위해 크랭크 샤프트의 위치를 아는 것이 필요하다. 크랭크 샤프트의 위치의 엔진 제어 유닛에 의한 이러한 지식은 동기화로서 지칭된다. 이러한 동기화 상태에 의해 야기되는 주요 문제는 그의 완료가, 일반적으로 크랭크 샤프트의 한 번의 회전에 대해 이들 중 하나를 갖는, 크랭크 샤프트의 타겟의 하나 이상의 기준 치형부가 지나가는 것이 "보여지는" 것을 항상 요구한다는 것이다. 크랭크 샤프트 타겟을 감시하는 센서가 그의 빔을 지나가는 것을 보지 않는 한 동기화될 수 없다는 것이며, 고립된 것으로 간주하여 크랭크 샤프트가 크랭크 샤프트의 한 번의 회전에 대응하는 타겟의 한 번의 회전에 대한 하나의 기준 치형부를 가질 때 기준 치형부는 엔진 사이클 내의 크랭크 샤프트의 위치를 360°내에서 나타낸다. 적절하다면, 동기화는, 크랭크 샤프트 타겟의 이벤트들과 그의 부분을 위해 크랭크 샤프트 타겟의 매번의 2 번의 회전들에 대하여 한 번의 회전을 이루는 캠 샤프트 타겟 상에 기록되는 이벤트들의 조합을 통하여, 크랭크 샤프트의 위치를 판정하는 것으로 구성되는 이러한 상태를 가속하기 위해, 또한 캠 샤프트와 연관된 타겟의 하나 또는 둘 이상의 전방부들이 지나가는 것이 "보여지는" 것을 또한 요구한다.
하지만, 점화 지점의 위치가 정확한 것이 필요하더라도, 분사가 동기화보다 더 일찍 수행된다면 엔진의 시동시에 시간이 절약될 수 있으며, 더 특별하게는, 엔진 분사가 주어진 실린더에 대한 점화보다 실제로 더 일찍 일어나는, 입구 매니폴드 안으로 분사되는 간접 분사 엔진들에서 시간이 절약될 수 있다. 예로서, 입구 매니폴드 안으로 분사하는 간접 분사 엔진에 대하여, 분사와 점화 사이에 360 도의 크랭크 차이를 갖는 것이 필요하며, 이는, 동기화 상태가 완료될 때까지 분사를 기다린다면, 점화가 일어날 수 있기 전에 추가의 360°가 필요한 것을 의미하며, 이는 엔진의 시동이 시작될 수 있기 전에 크랭크 샤프트의 하나 이상의 부가적인 완전 회전을 시사하며, 이는 약 추가의 300 밀리세컨드를 나타낸다.
크랭크 샤프트의 위치가 판정되기 전에 시동 시에 모든 실린더들 안으로의 분사의 가능성을 제공하는 전체의 사전 분사 방법이 공지되지만, 이러한 방법은 더 많은 오염물들을 방출하는 단점을 갖는다.
본 발명은 종래 기술의 단점들을 완화하는 것을 추구하며 엔진의 동기화에 앞서 4 행정 내연기관의 크랭크 샤프트의 각도 위치를 추정하는 개선된 방법을 제안한다.
본 발명은 또한 내연기관의 가속 시동을 위한 개선된 방법을 제안한다.
본 발명의 다른 목적은 동기화가 완료되기 전에 연료가 분사되는 것을 가능하게 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 2 개의 상이한 실린더들의 2 개의 연이은 압축 상사점들 사이의 거리에 대략 동일한 정확도로 크랭크 샤프트의 위치를 대략적으로 추정하는 것이다.
더 구체적으로는, 본 발명은 엔진 동기화에 앞서 4 행정 내연기관의 크랭크 샤프트의 각도 위치를 추정하는 방법에 관한 것이며, 상기 엔진은 상사점과 하사점 사이에서 이동할 수 있는 피스톤을 포함하는 하나 이상의 실린더를 포함하고, 상기 피스톤의 이동은 크랭크 샤프트 및 복수의 캠 샤프트들을 구동시키며 이 캠 샤프트들에는 상기 복수의 캠 샤프트들의 n 개의 캠 샤프트들에 각각 고착되는 n 개의 타겟들이 제공되며, 각각의 타겟은 타겟이 고착되는 캠 샤프트의 한 번의 회전에 대한 복수의 이벤트들을 규정하고, 크랭크 샤프트에는 복수의 표준 치형부들 및 한 번의 크랭크 샤프트 회전에 대한 복수의 이벤트들을 규정하는 하나 이상의 기준 치형부를 포함하는 단단하게 부착된 타겟이 제공되며, 상기 추정 방법은
ㆍ 동기화에 앞서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위의 추정에서 달성되는 정확도를 판정하는 단계,
ㆍ 그 후 이하의 공식을 사용하는 랭크(i)의 모든 부재들에 공통인 최단 각도 윈도우에 대응할 때, 크랭크 샤프트 타겟에서 검출되는 이벤트들과 상호 관련되는, 주어진 모멘트에서, 동기화에 앞서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위를 상기 n 개의 캠 샤프트 타겟들에서 검출되는 이벤트들로부터 추정하는 단계,
Figure 112014032715760-pat00001
여기서
- Pos_Crk_est = 주어진 모멘트에서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위;
- List_event_plaus_CAM_i = 주어진 모멘트에서 랭크(i) 캠 샤프트 타겟(CAM_i)의 모든 개연성 있는 이벤트들;
- Dist_ang_CRK_since_last_event_CAM_i = 주어진 모멘트에서, 랭크(i) 캠 샤프트 타겟 상에서 검출되는 마지막 이벤트 이후 크랭크 샤프트 타겟의 모든 검출된 이벤트들에 의해 판정되는, 크랭크 샤프트에 의해 커버되는 각도 거리;
- Tolerances_i = 랭크(i) 캠 샤프트 타겟 및 크랭크 샤프트 타겟 상의 이벤트의 검출시의 각도 공차로부터 초래되는, 크랭크 샤프트의 가능한 위치들의 각도 윈도우;
- n_CAM = 엔진에서 사용되는 캠 샤프트 타겟들의 개수;
ㆍ 동기화에 앞서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위의 추정에서 달성되는 상기 정확도가 얻어질 때까지, 주어진 모멘트에서, 동기화에 앞서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위의 상기 추정을 반복하는 단계로 구성된다.
모든 캠 샤프트와 크랭크 샤프트 타겟들의 상호 관련되는 프로파일들이 사전에 기록되는 엔진 제어 유닛 데이터베이스와 호환될 수 있어서, 4 행정 엔진의 한 번의 사이클에 대응하는 한 번의 캠 샤프트 회전을 기준으로 하여, 크랭크 샤프트 타겟을 사용하여 정량화될 수 있는, 검출된 이벤트들의 일련의 순차 및 이러한 이벤트들을 분리하는 시점들을 명백하게 제공한다면, 이벤트는 개연성 있는 것으로 고려된다. 본 발명은 캠 샤프트 타겟들의 임의의 프로파일 및 개수에 적합할 수 있는 방법을 제공하고, 복수의 캠 샤프트들을 포함하는 임의의 엔진에 대한 다목적 적용을 가진다. 본 발명에 따른 방법은 캠 샤프트 타겟들 및 크랭크 샤프트 타겟에서 검출되는 이벤트들을 사용하여, 엔진 제어 유닛에 의해 선택될 수 있는 임의의 주어진 모멘트에서의 추정을 가능하게 한다. 추정을 이루기 위해 캠 샤프트 타겟 이벤트를 검출할 필요는 없다. 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위의 연속적인 추정들이 추정들의 미리 결정된 순차를 기본으로 하여 이루어질 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위의 추정을 얻는 것을 가능하게 하며, 이 추정은, 캠 샤프트 타겟들 및 크랭크 샤프트 타겟들에서 검출되는 임의의 이벤트를 사용하며 타겟들 사이의 검출되는 이벤트들을 상호 관련시킴으로써 그리고 엔진 제어 유닛에 기록되는 타겟들의 상호 관련되는 프로파일들과 비교함으로써 최대 효과에 대하여 얻어지는 결과를 활용하여서, 최적의 시간에, 그 시작 위치가 무엇이든지 간에 충분히 정확하다. 본 발명에 따른 방법은 공지된 타입의 엔진 제어 유닛에 의해, 그 안에 설치된 간단한 소프트웨어를 사용하여 이행될 수 있다.
유리하게는, 피스톤의 이동은 크랭크 샤프트 그리고 단단하게 부착된 제 1 타겟 및 단단하게 부착된 제 2 타겟이 각각 제공되는 하나 이상의 제 1 및 제 2 캠 샤프트를 구동하며, 이 방법은 이하의 단계들
ㆍ 제 1 및 제 2 캠 샤프트 타겟들 중 하나에서 검출되는 제 1 이벤트에서, 상기 제 1 이벤트에 할당되는 제 1 상관 관계를 규정하는, 크랭크 샤프트의 회전 설정으로부터 크랭크 샤프트 타겟에서 검출되는 이벤트들을 기록하는 단계,
ㆍ 제 1 상관 관계로부터 개연성 없는 제 1 및 제 2 캠 샤프트 타겟들 중 상기 하나에서 이러한 이벤트들을 제거하는 단계, 그리고 검출되는 제 1 이벤트의 종료시에 제 1 및 제 2 캠 샤프트 타겟들 중 상기 하나 상에 개연성 있게 남아있는 이벤트들의 제 1 세트로 이루어지는 것으로서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 제 1 세트를 판정하는 단계,
ㆍ 제 1 및 제 2 캠 샤프트 타겟들 중 하나에서 검출되는, 제 1 이벤트에 후속하는 제 2 이벤트에서, 상기 제 2 이벤트에 할당되는 제 2 상관 관계를 규정하는, 검출되는 상기 제 1 및 제 2 이벤트들 사이의 크랭크 샤프트 타겟에서 검출되는 이벤트들을 기록하는 단계,
ㆍ 상기 제 2 상관 관계로부터 개연성 없는 제 1 및 제 2 캠 샤프트 타겟들 중 상기 하나에서 이러한 이벤트들을 제거하는 단계, 그리고 검출되는 제 2 이벤트의 종료시에 제 1 및 제 2 캠 샤프트 타겟들 중 상기 하나 상에 개연성 있게 남아있는 이벤트들의 제 2 세트로 이루어지는 것으로서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 제 2 세트를 판정하는 단계,
ㆍ 검출되는 제 1 및 제 2 이벤트들의 종료시에 제 1 및/또는 제 2 캠 샤프트 타겟들 상에 개연성 있게 남아있는 이벤트들의 상기 제 1 및 제 2 세트에 공통인 개연성 있는 위치들의 범위들로 이루어지는 것으로서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 제 3 세트를 판정하는 단계,
ㆍ 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 상기 제 3 세트로 이루어지는 것으로서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 제 4 세트를 판정하는 단계로서, 그로부터, 한편으로는 캠 샤프트 타겟들 중 하나 및/또는 다른 하나에서 검출되는 상기 제 1 그리고 제 2 이벤트들 사이의 제 1 상관 관계의 종료시에 개연성 없는 이러한 위치들, 및 다른 한편으로는 캠 샤프트 타겟들 중 하나 및/또는 다른 하나에서 검출되는 이러한 상기 제 1 및 제 2 이벤트들 사이의 타겟에서 검출되는 이벤트들에 의해 주어진 각도 거리가 제거되는, 단계,
ㆍ 크랭크 샤프트 위치들의 단일의 개연성 있는 범위를 갖는 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 n 번째 세트가 얻어질 때까지 선행 단계들을 반복하는 단계를 포함한다.
유리하게는, 본 발명에 따른 방법은 추가로, 크랭크 샤프트의 현재 위치에서, 제 1 및/또는 제 2 캠 샤프트 타겟들의 2 개의 연이은 이벤트들 사이에서, 상기 마지막 이벤트와 크랭크 샤프트의 상기 현재 위치 사이에서 검출되는 크랭크 샤프트 타겟 이벤트들을 고려하여, 크랭크 샤프트의 상기 현재 위치와 캠 샤프트 타겟들 중 하나에서 검출된 마지막 이벤트 사이의 상관 관계로부터 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 중간 세트를 판정하는 단계로 더 구성된다.
유리하게는, 캠 샤프트의 한 번의 회전에 대해 판정되는 타겟에 대한 상기 복수의 이벤트들은, 타겟의 2 개의 연이은 별개의 전방부들을 연결하는 표면에 대하여, 타겟의 축선에 대한 거리의 선택적인 파라미터를 고려한다.
유리하게는, 기록은 크랭크 샤프트가 회전시에 설정되는 시점에서의 n 캠 샤프트 타겟들의 위치로 이루어진다.
본 발명은 또한 내연기관의 가속 시동 방법에 관한 것이며, 이 방법은 동기화가 완료되기 전에 연료를 분사하기 위해, 본 발명에 따라 상기에 규정된 것과 같이, 엔진의 동기화에 앞서 4 행정 내연기관의 크랭크 샤프트의 각도 위치를 추정하는 방법을 포함한다.
본 발명은 또한 엔진의 동기화에 앞서 4 행정 내연기관의 크랭크 샤프트의 각도 위치를 추정하는 장치에 관한 것이며, 상기 엔진은 상사점과 하사점 사이에서 이동할 수 있는 피스톤을 포함하는 하나 이상의 실린더를 포함하며, 상기 피스톤의 이동은 크랭크 샤프트와 복수의 캠 샤프트들을 구동하며, 상기 장치는
ㆍ 상기 복수의 캠 샤프트들 중의 n 개의 캠 샤프트들에 각각 고착되며, 고착되는 캠 샤프트의 한 번의 회전에 대한 복수의 이벤트들을 각각 규정하는, n 개의 타겟들,
ㆍ 복수의 표준 치형부들 및 한 번의 크랭크 샤프트 회전에 대한 복수의 이벤트들을 규정하는 하나 이상의 기준 치형부를 포함하는 크랭크 샤프트에 고착되는 타겟,
ㆍ 엔진 제어 유닛을 포함하고,
상기 엔진 제어 유닛은 엔진의 동기화에 앞서 4 행정 내연기관의 크랭크 샤프트의 각도 위치를 추정하는 본 발명에 따른 방법을 이행하기 위해 필요한 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
유리한 특징에 따르면, 본 발명에 따른 장치는 연료 분사 수단을 포함하고, 엔진 제어 유닛이 동기화의 완료 이전에 연료를 분사하는 단계를 수반하는 내연기관의 가속 시동을 위한 본 발명에 따른 방법을 이행하기 위해 필요한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
추가의 특징들은 첨부된 도면들에 의해 동반된, 본 발명에 따른 방법의 실시예들의 이후의 예들을 읽음으로써 자명하게 될 것이며, 이러한 예들은 비제한적인 도시로서 주어진다.
도 1 내지 도 5 는 엔진의 동기화에 앞서 4 행정 내연기관의 크랭크 샤프트의 각도 위치를 추정하는 방법의 실시예의 제 1 예에서의 5 개의 개략적인 단계들을 각각 묘사하고,
도 6 은 도 1 내지 도 5 와 조합되는 개략적인 개요도(overview)이고,
도 7 및 도 8 은 엔진의 동기화에 앞서 4 행정 내연기관의 크랭크 샤프트의 각도 위치를 추정하는 방법의 실시예의 제 2 예에서의 2 개의 개략적인 단계들을 각각 묘사하고,
도 9 는 도 7 및 도 8 과 조합되는 개략적인 개요도이다.
제 1 예는 이제 도 1 내지 도 6 의 도움에 의해 설명될 것이다. 엔진(묘사되지 않음)에는 2 개의 상이한 캠 샤프트들 상의 2 개의 캠 샤프트 타겟(CAM_1 및 CAM_2)들, 그리고 크랭크 샤프트 타겟(CRK), 따라서 n_CAM = 2, 그리고 이러한 타겟들을 활용하기 위해, 또한 공지된, 대응하는 센서들이 공지된 방식으로 구비된다.
도 1 내지 도 6 은 각각, 3 개의 별도의 수평 라인들 상에, 개량으로서, 크랭크 샤프트의 타겟(CRK) 그리고 2 개의 타겟(CAM_1 및 CAM_2)들을 구성하는 각각의 이벤트들을 나타낸다. 3 개의 타겟(CAM_1, CAM_2, 및 CRK)들의 이벤트들은 각각의 도면에서 수직 방향으로의 동기화로 묘사된다. 이는 타겟(CAM_1, CAM_2, 및 CRK)들의 개량을 따른 어떠한 지점에 위치된, 수직 직선 라인의 부분을 구성하는 수직 인덱스의 위치가 무엇이든지, 이러한 인덱스는 주어진 모멘트 또는 주어진 엔진 위치를 규정하는 것을 의미하며, 이는 인덱스가 3 개의 타겟들의 3 개의 라인들을 가로막는 지점에서의 이러한 모멘트에 대한 3 개의 타겟들의 비교 위치를 나타낸다. 각각의 도면의 인덱스의 우측으로 그리고 좌측으로, 각각의 타겟에 대한 다가오는 또는 지난 이벤트들이 각각 위치되고, 크랭크 샤프트가 회전할 때 도면들의 좌측으로부터 우측으로 움직이는(sweeping) 인덱스는 타겟들의 이동을 그리고 이 타겟들이 지난 이들의 각각의 검출기 빔을 포함하는 이벤트들의 통로를 도시하기 위한 것이다. 도면들에서, 인덱스(Start_pos)의 좌측에 위치된 연한 회색 구역은 엔진의 시동에 대하여 고려되지 않는 구역을 나타낸다(크랭크 샤프트의 회전의 방향에 대향하는 회전의 방향).
타겟(CRK)은 크랭크 샤프트의 또는 타겟의 한 번의 회전에 대해 하나의 기준 치형부(1)를 포함하는 것에 주의해야 한다. 이러한 기준 치형부(1)는 긴 치형부(하나 또는 둘 이상의 치형부들의 부재)로서 기호화되고 타겟(CRK)의 수평 라인 상의 정사각형 웨이브에 의해 나타난다. 정사각형 웨이브들 사이에는 타겟(CRK)의 치형부들을 개략적으로 기호화하는 복수의 수직 해칭(2)들이 나타나고, 치형부들은 예컨대 34 개이다. 타겟(CRK)이 개량에서 3 번을 약간 초과하는 크랭크 샤프트 회전들에 대해 묘사되며, 그리하여 4 개의 기준 치형부들이 따라서 묘사되는 것을 도 1 내지 도 6 에서 볼 수 있다.
이들 부분에 대한 2 개의 타겟(CAM_1 및 CAM_2)들은 따라서 대략 2 번의 회전들에 대하여 묘사되었다. 참조 부호(Ai)(여기서 i 는 1 내지 7 의 값을 가짐)들은 타겟(CAM_1)이 포함하는 7 번의 이벤트들의 개량된 각도 위치를 묘사하며, 이들은 각각 타겟 라인을 가리키는 인덱스 화살표의 형태로 나타난다. 참조 부호(Bi)(i 는 1 내지 7 의 값을 가짐)는 타겟(CAM_2)이 포함하는 7 번의 이벤트들의 개량된 각도 위치를 나타내며, 마찬가지로 이들은 각각 타겟 라인을 가리키는 인덱스 화살표의 형태로 묘사된다. 도 1 내지 6 에서, 타겟의 2 개의 연이은 이벤트들 사이의 각도 위치는 타겟의 상기 2 개의 연이은 이벤트들을 분리하는 선형 거리에 의해 도시된다. 예에서의 이벤트(Ai 및 Bi)들은 타겟들이 회전할 때 센서들의 각각의 빔들이 대면하는 타겟의 상승하는 또는 하강하는 전방부들이다. 따라서 동일한 이벤트들이, 이전에 나타낸 것과 같이, 묘사된 타겟들의 대략 2 번의 회전들에 대응하여, 각각의 타겟(CAM_1 및 CAM_2)들에 대하여 2 번 묘사된다는 것에 주의해야 할 것이다. 도 1 내지 도 6 에 묘사된 예는, 타겟의 2 개의 연이은 별개의 전방부들을 연결하는 표면에 대한, 타겟의 축선으로의 거리의 임의의 부가적으로 선택적인 파라미터를 타겟(CAM_1 또는 CAM_2)들에 대하여 고려하지 않았다.
각각의 도 1 내지 도 5는, 추정이 동기화에 앞서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 세트로 이루어지는 크랭크 샤프트의 위치의 현재 위치, 그리고 시작 위치로부터 크랭크 샤프트의 회전 동안 검출되는 이벤트들을, 하방(크랭크 샤프트 타겟) 또는 상방(캠 샤프트 타켓들)을 가리키는 수직 화살표들로 묘사한다. 각각의 도 1 내지 도 5는, 검출된 가장 최근의 이벤트 및 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 세트의 대응하는 추정을, 크랭크 샤프트의 회전의 시작부터 검출된 앞선 이벤트들과 함께 나타낸다. 마지막 도 6은 동기화에 앞서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 연이어 추정된 범위들의 개관(overview)을 도시한다.
도 1 내지 도 6 은, 2 개의 평행한 수직 인덱스(TDC0_pos)를 사용하여, 2 개의 압축 상사점들의 위치들을 또한 나타낸다. 따라서 엔진 사이클은 크랭크 샤프트의 720°의 회전에 대해, 이러한 2 개의 TDC0_pos 인덱스들 사이에서 연장한다.
도 1 내지 도 6 에서, 크랭크 샤프트가 예컨대 전기 스타터 모터에 의해 회전되기 시작하는 때에서의 크랭크 샤프트의 시작 위치는 크랭크 샤프트 타겟(CRK)의 라인을 향하여 가리키는 수직 인덱스, 참조 부호 Start_pos 를 사용하여 나타내어진다. 이러한 제 1 예에서 타겟(CRK)의 빔이 타겟의 기준 치형부(1) 내에 놓이면서 시작이 발생하는 것으로 가정한다. 따라서, 동기화가 완료되기 전에 크랭크 샤프트의 하나 이상의 360 도 회전을 기다릴 필요가 있고, 즉 제 1 기준 치형부가 나타나는 것을 기다릴 필요가 있고, 시작하는 것은 검출되지 않는다. 이후의 설명은 본 발명에 따른 방법을 사용하여 이러한 동기화 데드라인 전에 크랭크 샤프트의 위치를 양호하게 추정하는 것이 가능할 것이라는 것을 입증할 것이다.
도 1 내지 도 5 는, 예컨대 타겟들과 연관되는 검출 센서들 상의 측정 공차를 고려하여, 바람직한 정도의 정확도를 나타내는, 크랭크 샤프트의 가능한 위치들의 단일 범위가 추정될 때까지 설명된 방법에서의 연이은 작업들의 순차를 묘사한다.
도 6 은 또한, 추가된 다이어그램에서, 추정된 또는 실제의 시트의 바닥부의 가로 좌표 축선을 따른 시간(t) 그리고 세로 좌표 축선을 따라, 0 내지 720°의 크랭크 샤프트의 위치(Pos_Crk)를 묘사하며, 이는 3 개의 타겟(CAM_1 및 CAM_2 및 CRK)들의 3 개의 별도의 라인들 아래에 표시되었다. 3 개의 타겟(CAM_1, CAM_2 및 CRK)들의 이벤트들, 뿐만 아니라 크랭크 샤프트의 추정된 위치(Pos_Crk)는 이러한 도 6 에서 가로 좌표 축선인 시간 축선(t)을 따라 동기화되어 나타난다. 크랭크 샤프트의 추정된 위치들은 짙은 회색 구역들로 나타내고 크랭크 샤프트의 실제 위치는 두꺼운 기울어진 검정 라인으로서 나타낸다.
도 1 내지 도 6 에 따른 방법의 예는 이제 방법이 어떻게 실행되는지의 단계들에 의해 더 상세하게 설명될 것이다.
엔진 실린더들의 개수 그리고 달성되는 목적, 예컨대 엔진의 동기화에 앞서 간접 분사를 위한 입구 매니폴드 안으로의 연료의 분사, 또는 직접 분사를 위한 하나 또는 둘 이상의 적절한 실린더들 안으로의 분사에 의존하여, 동기화에 앞서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위의 추정에서 달성되는 정확도는 이후에 설명되는 것과 같은 엔진 제어 유닛에서 이행될 필요가 있다. 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위에 대한 이러한 정확도가 얻어지자마자, 엔진 제어 유닛은 유리하게는 동기화에 앞서 연료의 분사를 진행시킬 수 있다.
도 1 은 상기 설명된 것과 같은 가정들 및 참조 부호들에 의해, 크랭크 샤프트의 회전이 개시되는 시점에 엔진의 실제 위치를 제공하며, 묘사된 것과 같이, 즉 크랭크 샤프트 타겟(CRK)의 센서의 빔에 의한 시작은 기준 치형부(1)에 놓인다. 이러한 스테이지에서, CAM_1 또는 CAM_2 타겟 레벨은 이용가능하지 않고, 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 세트는 720°의 각도 거리에 대응하는 간격[0; 720°]에 의해 규정되는데, 타겟(CAM_1 또는 CAM_2)들의 모든 전방부들이 개연성 있기 때문이다.
도 2 는 크랭크 샤프트의 회전 설정으로부터 제 1 캠 샤프트 타겟 이벤트(evt_1)의 검출을 도시한다. 이는 묘사된 예에서 타겟(CAM_1)의 전방부(A4)이며, 엔진 제어 유닛의 그의 식별은, 이러한 스테이지에서 알 수 없다.
시동 이후에, 시작 지점(Start_pos)과 제 1 검출된 이벤트(evt_1) 사이의 각도 거리를 규정하는, 타겟(CRK)의 연이은 치형부들의 검출로 구성되는, 특정한 개수의 이벤트들이 타겟(CRK) 상에 발생되었다. 이러한 제 1 이벤트(evt_1)에 할당되는 제 1 상관 관계(CAM_1-CRK1)가 따라서 규정된다. 도 2 의 이러한 스테이지에서의 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 세트의 시험 추정은 시작 추정과의 비교에 의해 크랭크 샤프트의 임의의 잠재적인 개연성 없는 위치들이 제거되는 것을 가능하게 할 정보를 제공하지 않는다. 이는 도 1 에서의 시작 위치(Start_pos)와 도 2 에서의 제 1 이벤트(evt_1)의 검출 사이에서 경과된 각도 거리가 타겟(CAM_1)의 개연성 있는 이벤트들의 리스트 또는 세트로부터 전방부들을 알아내기에 너무 작기 때문이다. 사실 이러한 거리는, 도 1 내지 도 6 의 타겟(CAM_1)의 개량에서 개략적으로 나타낸 것과 같이, 타겟(CAM_1) 상의 2 개의 연이은 전방부들을 분리하는 모든 거리들보다 더 짧다. 그 결과, 이러한 스테이지에서, 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 모든 범위들은 따라서 대략 간격[0; 720°]에 의해 규정되거나, 또는 더 구체적으로는, 타겟(CAM_1)의 개연성 있는 전방부들을 각각 에워싸는 모든 범위들에 의해 규정되며, 검출 공차들을 주거나 또는 취한다. 상기 규정된 공식에 따르면,
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제 1 이벤트(evt_1)의 검출의 종료시에, 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 제 1 세트는 따라서 제 1 캠 샤프트 타겟(CAM_1) 상의 개연성 있게 남아있는 이후의 이벤트들의 제 1 세트로 이루어지며, 관련된 타겟의 검출 공차들을 주거나 또는 취한다.
[A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7] ± 공차들
위치들의 범위가 의미하는 것은, 검출 공차들을 고려한 개연성 있는 위치들을 포함하는, 고려되는 범위 내의 크랭크 샤프트의 모든 개연성 있는 위치들이다.
예컨대, 상기 공식은 이하의 공식과 등식이다 :
[A1-공차들, A1+공차들]∪[A2-공차들, A2+공차들]∪[A3-공차들, A3+공차들]∪[A4-공차들, A4+공차들]∪[A5-공차들, A5+공차들]∪[A6-공차들, A6+공차들]∪[A7-공차들, A7+공차들]
이러한 서면의 등식은, 고려되는 이벤트들의 각각의 세트에 특정하게, 본 설명의 전체에 적용된다.
도 3 은 상기 설명된 제 1 이벤트(evt_1)에 후속하는, 캠 샤프트 타겟 상의 제 2 이벤트(evt_2)의 검출을 도시한다. 이는 엔진 제어 유닛이 마찬가지로 이러한 스테이지에서 식별을 알 수 없는, 타겟(CAM_2)의 전방부(B5)이며, 동기화는 아직 일어나지 않았다. 제 1 이벤트(evt_1) 이후에, 특정한 개수의 이벤트들이 타겟(CRK) 상에 발생하였으며, 이러한 이벤트들은, 타겟(CRK)의 치형부들의 검출로 구성되며, 도 2 에서 검출되는 제 1 이벤트(evt_1)와 도 3 에서 검출되는 제 2 이벤트(evt_2) 사이의 각도 거리를 규정한다. 도 3 의 이러한 스테이지에서의 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 제 2 세트의 추정 시험은 제 2 이벤트(evt_2)의 검출 때문에 더 이상 개연성 없는 크랭크 샤프트 위치들의 범위를 제거하는 것을 가능하게 하는 정보를 제공한다. 실제로, 도 3 에 나타낸 것과 같이, 타겟(CAM_2) 상의 시작 지점(Start_pos)과 제 2 이벤트(evt_2) 사이에서 커버되는 각도 거리는, 검출 공차들을 고려하여, 전방부(B4)를 제외하고 이러한 타겟(CAM_2)의 모든 전방부들과 호환될 수 있다. 이러한 제 2 이벤트(evt_2)에 할당되는 제 2 상관 관계(CAM_2-CRK2)가 얻어지며 이는 제 2 캠 샤프트 타겟(CAM_2) 상에 남아있는 개연성 있는 이벤트들의 세트로 이루어지는 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 제 2 세트를 유도하며, 이하와 같이, 관련된 타겟의 검출 공차들을 주거나 또는 취한다.
[B1, B2, B3, B5, B6, B7] ± 공차들
크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들 또는 범위들의 제 3 세트가 그 후 상기 설명된 것과 같이 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 제 1 및 제 2 세트들에 공통인 범위들로 이루어지는 것으로서 규정되며, 이하와 같이, 검출 공차들을 주거나 또는 취한다.
[B1, B2, B3, B5, B6, B7] ∩ [A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7] ± 공차들
제 1 이벤트(evt_1)와 후속하는 제 2 이벤트(evt_2) 사이에 있으며, 캠 샤프트 타겟들의 이러한 이벤트(evt_1 및 evt_2)들 사이에서 검출되는 목표(CRK)의 이벤트들에 의해 측정되는, 이러한 2 개의 이벤트들 사이에서 경과되는 각도 거리와의 비교하는 것으로 구성되는 상관 관계(CAM_1-CAM_21)의 제 1 시험은 이러한 거리가 단지 코스의 전방부(A4 와 B5)들을 분리하는 각도 거리와 호환될 수 있지만, 또한 전방부(A6 와 B7)들을 분리하는 각도 거리와도 호환될 수 있는 것을 주장하는 것을 가능하게 한다. 이러한 상관 관계(CAM_1-CAM_21)에서, 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 제 4 세트가 상기 규정된 것과 같이 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 제 3 세트로 이루어지는 것이 성립될 수 있으며, 이하의 개연성 있는 위치들의 범위들의 세트로 감소되는 것에 유념해야 한다.
[B5, B7] ± 공차들
크랭크 샤프트의 개연성 있는 범위들의 상기 얻어진 추정으로부터, 그리고 엔진 제어 유닛에 기록된 것과 같은 타겟(CAM_1, CAM_2 및 CRK)들의 토폴로지(topology)로부터, 도 1 내지 도 6 에 묘사된 예에서, 다음의 이벤트, 즉 검출될 제 3 이벤트가 캠 샤프트 타겟(CAM_1) 상의 이벤트, 즉 전방부(A5) 또는 전방부(A7)일 것을 추론하는 것이 가능하다.
따라서 도 4 는 처음의 2 개(evt_1 및 evt_2)에 후속하는, 제 3 이벤트(evt_3)의 검출을 도시한다. 이러한 제 3 이벤트(evt_3)는 타겟(CAM_1) 상의 전방부(A5)의 검출이다. 이러한 스테이지에서, 엔진 제어 유닛은 이것이 전방부(A5)인지를 알 수 없고, 이러한 타겟의 전방부(A5 와 A7)들 사이에서의 식별을 선택해야 한다. 캠 샤프트 타겟들의 2 개의 이벤트(evt_1 와 evt_3)들 사이에서 검출되는 타겟(CRK)의 이벤트들에 의한, 타겟(CAM_1)에서 검출되는 제 1 이벤트(evt_1)와 이러한 제 3 이벤트(evt_3)의 상관 관계(CAM_1-CRK2)는 도움이 되지 않는데, 이는 전방부(A4 와 A5)들 사이의 각도 거리가 전방부(A6 와 A7)들 사이의 각도 거리와 유사하고, 따라서 검출되는 제 3 이벤트(evt_3)는 이러한 상관 관계를 기본으로 하면 전방부(A7)일 수 있기 때문이다. 따라서 이러한 상관 관계(CAM_1-CRK2)의 종료에서의 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위의 추정은 이하와 같으며, 이전의 식으로부터 변하지 않는다.
[B5, B7] ∩ [A5, A7] ± 공차들
제 3 이벤트(evt_3)의 검출에 의해, 캠 샤프트 타겟들에서 검출되는 이벤트들 사이의 제 2 상관 관계(CAM_1-CAM_22)는 제 2 이벤트(evt_2)와 제 3 이벤트(evt_3) 사이의 각도 거리가 한편으로 전방부(A5 와 B5)들 사이의 각도 거리와, 그리고 다른 한편으로는 전방부(A7 과 B7)들 사이의 각도 거리와 호환될 수 있는 것을 교시한다. 따라서 이러한 상관 관계는 개연성 없게 되는 위치들의 범위들이 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 제 4 세트로부터 제거되는 것을 아마도 가능하게 할 수 있는 부가적인 세부 사항을 제공하지 않는다. 이러한 상관 관계(CAM_1-CAM22)의 종료 시의 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치의 범위의 추정은 따라서 이하와 같으며, 이전의 식으로부터 변하지 않는다.
[B5, B7] ∩ [A5, A7] ± 공차들
도 5 는 이전의 이벤트들에 후속하는 제 4 이벤트(evt_4)의 검출을 도시한다. 이러한 제 4 이벤트(evt_4)는, 묘사된 예에서 타겟(CAM_2) 상의 전방부(B6)의 검출이다. 이러한 스테이지에서, 엔진 제어 유닛은 이것이 전방부(B6)인지 여전히 알 수 없다. 타겟(CAM_2)에서 검출된 마지막 2 개의 이벤트(evt_4 와 evt_2)들 사이의 상관 관계(CAM_2-CRK3)는 제 2 이벤트(evt_2)와 제 4 이벤트(evt_4) 사이에 경과된 각도 거리가, 도 1 내지 도 6 에 묘사된 것과 같이, 타겟(CAM_2)의 전방부들의 토폴로지에서 유니크한, 단지 전방부(B5 와 B6)들 사이의 각도 거리와 호환될 수 있는 것을 교시한다. 또한, 이러한 제 4 이벤트(evt_4)의 검출 시에 개연성 있게 남아있는 크랭크 위치들의 범위들의 선택은 B5 또는 B7 이었고, 이제 타겟(CAM_2)에서 검출되는 2 개의 이벤트(evt_4 와 evt_2)들을 분리하는 각도 거리에서는 B7 후에는 전방부들이 없다. 따라서, 제 2 이벤트(evt_2)에 대하여 단지 가능한 선택은 B5 였다.
도 5 에 묘사된 것과 같이, 검출되는 이러한 제 4 이벤트(evt_4)의 종료시에, 크랭크 샤프트 위치들의 단지 하나의 단일의 개연성 있는 범위가 여전히 남아 있는데, 이는 따라서 이론적으로 B6 이다. 그 자체가 정확한 개별의 전방부에 의해 나타내어지는 이러한 범위(B6)는, 사실상 이러한 전방부 주위의 개연성 있는 위치들의 세트를 포함하며, 이는 도 6 에 나타낸 것과 같이, 타겟(CAM_2)의 센서의 검출 공차들을 나타낸다. 위치들의 단일의 개연성 있는 범위를 갖는 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 제 5 및 최종 세트의 판정의 완료에 대하여 엔진의 동기화에 앞서 크랭크 샤프트의 각도 위치의 추정을 제공하기 위해 단지 4 개의 이벤트들이 필요할 것이다. 도 5 에서, 엔진 동기화는 타겟(CRK)의 기준 치형부(1)가 크랭크 샤프트의 회전 설정에 따른 제 1 시간에 대하여 검출될 때까지 일어나지 않는 것이 상기된다. 다시 도 5 에서, 타겟(CRK)의 이러한 기준 치형부(1)가 검출되기 전에 타겟(CAM_1 및 CAM_2)들에서 검출될 3 개의 이벤트(A6, A7 그리고 B7)들이 여전히 있다는 것을 볼 수 있다.
도 6 은 위치 인덱스가 도면의 바닥부에 있는 다이어그램을 향하여 옮겨진 시작 위치(Start_pos)로부터, 검출되는 각각의 이벤트(evt_1, evt_2, evt_3, evt_4)에 대한 동기화에 앞서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 연이은 세트들을 도시한다. 크랭크 샤프트의 이러한 개연성 있는 위치들(Pos_Crk)은 720°의 회전의 진폭에 대한 세로 좌표 축선 상에 평가되는 짙은 회색 영역들에 의해, 그리고 2 개의 연이은 이벤트들 사이의, 시간 축선인, 가로 좌표 상에 평가되는 기간에 대해 나타난다.
예컨대, 시작 위치(Start_pos)와 제 1 이벤트(evt_1) 사이에서, 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 세트는 세로 좌표 축선 상의 간격[0; 720°]에 의해 규정되며, 이러한 평가는 다음의 추정까지, 이러한 예에서는 다음의 이벤트까지 유효하게 남아있으며 : 따라서 표면은 720°에 대해 그리고 검출되는 제 1 이벤트(evt_1)로부터 시작(Start_pos)을 분리하는 시간에 대해 짙은 회색으로 음영 처리된다.
앞으로 검출되는 제 1 이벤트(evt_1)로부터, 짙은 회색 영역은, 상기 상세하게 설명된 것과 같이, 검출 공차들 내로, 타겟(CAM_1)의 각각의 개연성 있는 전방부, 즉 A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7 에 대한 가능한 위치들의 모든 범위들로 감소되며, 이는 이벤트(evt_1 과 evt_2)들 사이의 7 개의 대응하는 짙은 회색 경사진 스트라이프들에 의해 도 6 에 도시된다.
검출되는 제 3 이벤트(evt_3)로부터, 동기화에 앞서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 세트는, 검출 공차들을 주거나 또는 취하여서, 범위(A5 와 A7)들로 감소되었고, 이는 이벤트(evt_3 과 evt_4)들 사이의 2 개의 경사진 스트라이프들에 의해 도 6 에 도시되며, 이 스트라이프들은 이벤트(evt_1 과 evt_2)들 사이의 짙은 회색 범위들과 정렬되고 이벤트(A5 와 A7)들에 대응한다. 이벤트(evt_3 과 evt_4)들 사이에, 크랭크 샤프트의 추정 위치는 따라서 예에서 세로 좌표 축선을 따라 평가된 약 200°의 각도 거리의 범위로 공지되며, 이 거리는 예컨대 4 실린더 엔진의 동기화에 앞서 분사를 허용하기에 너무 크다. 그럼에도 불구하고, 동기화에 앞서 크랭크 샤프트의 각도 위치의 이러한 비교적 넓은 추정은 동기화에 앞서 분사하기 위해 3 실린더 엔진에 대하여 적절할 것이다.
도 6 에서, 2 개의 이벤트들 사이의 각각의 짙은 회색 경사진 스트라이프의 폭은 관련된 이벤트가 놓이는 크랭크 샤프트의 개연성 있는 각도 위치들의 범위를 도시하며, 이는 타겟(CAM 및 CRK)들과 연관된 센서들의 검출 공차들 및 측정에 의해 가능하게 되며, 예컨대 공차는 갬 샤프트 타겟(CAM)들의 이벤트들에 대한 실제 크랭크 각도의 ± 20°에서 평가된다. 도 6 의 각각의 두꺼운 경사진 검정 라인이 크랭크 샤프트의 정확한 또는 실제 위치인 것을 상기해야 한다.
동기화에 앞선 크랭크 샤프트의 위치는 예컨대 도 6 에서 이러한 이벤트(evt_4)로부터 앞으로의 그리고 이러한 예에서 크랭크 샤프트의 동기화를 완료하는, 타겟(CRK)에서 검출되는 제 1 기준 치형부 까지의 단일의 짙은 회색 경사진 영역에 의해 나타낸 것과 같이, 개연성 있는 위치들의 단일 범위로, 이벤트(evt_4)의 검출로부터 4 실린더 엔진에 대하여 고려되는 예에서 분명하게 추정될 것이다. 도 6 에서, 사전 동기화 분사가 상기 설명된 것과 같이, 엔진 제어 유닛에 의해 그 자체가 식별되는 전방부(B6)의 검출로부터 수행될 수 있다. 이는 엔진이 더 일찍 시동되는, 도 6 에 도시된 것과 같이, 약 150 밀리세컨드를 나타내는, 180°정도 더 이른 크랭크 각도를 가능하게 한다.
본 발명에 따른 방법의 실시예의 제 2 예가 이제 도 7 내지 도 9 에 의해 설명될 것이다. 엔진(묘사되지 않음)에는 4 개의 캠 샤프트 타겟(CAM_1, CAM_2, CAM_3 및 CAM_4)들, 즉 n_CAM = 4, 그리고 크랭크 샤프트 타겟(CRK)이 구비된다.
각각의 도 7 내지 도 9 는, 개량으로서 5 개의 별도의 수평 라인들 상에, 캠 샤프트 타겟(CAM_1, CAM_2, CAM_3 및 CAM_4) 그리고 크랭크 샤프트 타겟(CRK)으로 구성되는 각각의 이벤트들을 나타낸다. 5 개의 타겟들의 이벤트들은, 제 1 예에서 상기 설명된 것과 같이, 각각의 도면에 수직 방향에 따른 동기화로 나타낸다. 제 2 예의 도 7 내지 도 9 의 사용의 비교 원리는 제 1 예에 대한 도 1 내지 도 6 의 사용의 비교 원리와 동일하다.
이러한 제 2 예에서, 타겟(CRK)은 제 1 예의 타겟과 동일하며 동일한 방식으로 나타낸다. 캠 샤프트 타겟(CAM_1, CAM_2, CAM_3 및 CAM_4)들 그 자체들은 각각 2 개의 판독 레벨들, 높은 레벨(NH) 및 낮은 레벨(NB)을 가지며, 이러한 2 개의 레벨들은 2 개의 전방부들에 의해, 타겟(CAM_1)에 대하여 A1 및 A2, 타겟(CAM_2)에 대하여 B1 및 B2, 타겟(CAM_3)에 대하여 C1 및 C2, 타겟(CAM_4)에 대하여 D1 및 D2 에 의해 각각 분리되고, 나타낸 것과 같이, 상승 전방부 그리고 하강 전방부이다. 따라서 각각의 캠 샤프트에 대한 회전에 대하여 타겟(CAM_i) 당 전방부 타입의 2 개의 이벤트가 있다.
도 7 내지 도 9 에서, 제 1 예에서와 같이, 예컨대 전기 스타터 모터에 의해 회전이 설정되는 시점에 크랭크 샤프트의 시작 위치는 수직 기준 인덱스(Start_pos)로 나타내었다. 이러한 제 2 예에서는 시작이 마찬가지로 타겟(CRK)의 센서의 빔이 타겟(CRK)의 기준 치형부(1) 내에 위치되는 동안 발생하는 것으로 가정된다. 따라서 동기화가 완료되기 전에 크랭크 샤프트의 하나 이상의 360°회전을 기다릴 필요가 있고, 즉 제 1 기준 치형부가 나타나는 것을 기다릴 필요가 있으며, 시작하는 것은 검출되지 않는다.
도 7 은 기준 치형부(1)에 위치된 크랭크 샤프트 타겟(CRK)의 센서의 빔에 의한 시작에 의해, 크랭크 샤프트가 회전하기 시작할 시점에서의 엔진의 실제 위치를 준다.
시작의 이러한 스테이지에서, 주어진 타겟(CAM_i)들의 2 개의 레벨들에서, 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 제 1 세트는 이하와 같다.
[A1, A2] ∩ [B2, B1] ∩ [C2, C1] ∩ [D2, D1] ± 공차들
타겟(CAM_i)들의 서로의 상관 관계에 의해, 그리고, 타겟(CAM_1)이 낮은 레벨(NB)의 시작에서 검출되고 나머지 3 개의 타겟(CAM_2, CAM_3 및 CAM_4)들은 높은 레벨(NH)에서 검출되는, 이후의 이들의 프로파일 및 엔진 제어 유닛에 기록되는 비교적인 배열에 의해, 이러한 제 1 세트는, 시작으로부터 이후의 단일의 개연성 있는 세트로 감소될 수 있다.
[A1, B1] ± 공차들
A1 과 B1 사이의 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위는 약 90°의 크랭크 샤프트의 각도 거리를 나타내며, 검출 공차들을 주거나 또는 취한다. 그 결과, 크랭크 샤프트의 위치의 추정은 간접 분사 엔진의 사전 분사를 허용하기에 이미 충분히 정확할 것이다.
크랭크 샤프트는 스타터에 의해 회전되고, 도 8 은 크랭크 샤프트의 회전 설정으로부터, 제 1 캠 샤프트 타겟 이벤트(evt_1)의 검출을 도시한다. 이는, 엔진 제어 유닛이 식별의 이러한 단계에서 인식할 수 있는, 묘사되는 실시예의 타겟(CAM_1)의 전방부(B1)이며, 주어진 세트 [A1, B1] 는 검출 공차들 내로 이미 판정된다.
도 8 에 묘사된 것과 같이, 검출되는 이러한 제 1 이벤트(evt_1) 후에, 따라서 이론적으로는 검출 공차들 내의 B1 인, 크랭크 샤프트에 대한 위치들의 단지 하나의 단일의 개연성 있는 범위가 남아있다. 검출 공차들에 유념한 이러한 단일의 개연성 있는 범위는 사실 전방부(B1) 주위의 개연성 있는 위치들의 세트를 가지며, 이러한 위치들은, 도 9 에 나타낸 것과 같이, 타겟(CAM_2)의 센서의 검출 공차들을 나타낸다. 크랭크 샤프트의 회전의 시작으로부터 단지 하나의 이벤트가 엔진의 동기화에 앞서 크랭크 샤프트의 각도 위치의 추정을 제공하기 위해 필요할 것이다. 도 8 에서, 엔진 동기화는 타겟(CRK)의 기준 치형부(1)가 크랭크 샤프트의 회전 설정에 따른 제 1 시간에 대하여 검출될 때까지 일어나지 않는다는 것이 상기된다. 다시 도 8 에서, 타겟(CRK)의 이러한 기준 치형부(1)가 검출되기 전에 타겟(CAM_3, CAM_4 및 CAM_1)들 상에 각각 검출될 4 개의 이벤트(C1, D1 및 A2)들이 여전히 있는 것을 볼 수 있다.
도 9 는 제 2 예에 대하여, 그리고 제 1 예에 대한 도 6 에서와 동일한 방식으로, 이러한 예에서 검출된 각각의 이벤트에 대하여, 시작 위치(Start_pos)로부터, 동기화에 앞서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 연이은 세트들을 도시한다. 도 6 과 비교하여, 4 개의 캠 샤프트 타겟들의 개연성 있는 위치들의 각각의 범위들은 크랭크 샤프트의 위치(Pos_CRK)의 추정의 표시와 관련한 다이어그램의 하부 부분의 세로 좌표 축선 상의 짙은 수직 라인들로 또한 나타내었다. 짙은 회색 수평 스트라이프는 공통인 최소의 개연성 있는 범위를 나타내고 이 목적을 위해 이러한 4 개의 타겟(CAM_i)들의 개연성 있는 범위들을 가로막으며, 이때 i 는 1 내지 4 의 값들을 취한다. 이러한 짙은 회색 수평 스트라이프는 따라서 교차에 의해, 이하에 설명되는 것과 같은, 검출되는 제 1 이벤트(evt_1)와 시작 지점 사이의 경사진 짙은 회색 스트라이프의 시작에 대응하는, 크랭크 샤프트의 개연성 있는 시작 위치들의 단일의 범위의 폭을 판정한다.
시작 위치(Start_pos)의 시점에서, 모든 캠 샤프트 타겟들의 위치의 검출은 따라서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 세트를, 검출 공차들 내로, 주어진 2 개의 구성요소들의 회전들 사이의 관계가 주어진 대응하는 크랭크 각도로 각각 감소되는(크랭크 샤프트의 2 번의 회전들이 캠 샤프트의 한 번의 회전으로) 타겟(CAM_1 및 CAM_2)들의 전방부(A1 과 B1)들 사이에 포함되는 각도 거리로 감소시키는 것이 가능하게 된다. 개연성 있는 위치들의 이러한 단일의 범위는 도 9 에서 세로 좌표 시간 축선 상의 시작 지점(Star_pos)과 제 1 이벤트(evt_1) 사이에 도면의 바닥부의 다이어그램에 포함되는 이러한 각도 거리 [A1, B1] 와 동등한 폭의 경사진 짙은 회색 스트라이프에 의해 나타난다.
이러한 제 2 예에서 검출되는 제 1 이벤트(evt_1)의 앞으로, 동기화에 앞서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 세트는 상기 상세하게 설명된 것과 같이 이벤트(B1)로 감소되었고, 이는 도 9 에 이벤트(evt_1)로부터 시작하는 더 좁아진 경사진 스트라이프에 의해 도시된다. 전방부(B1)로서 검출되고 식별되는 이벤트 후의 경사진 스트라이프의 폭은 이벤트(B1)의 검출시의 공차들로 인한 것이다. 스트라이프는 기준 치형부(1)가 지나갈 때 엔진의 동기화의 종료시에 종료된다.
도 9 에서 크랭크 샤프트의 추정 위치의 단일의 범위가, 크랭크 샤프트의 회전 설정에 따른 90°후에, 약 ± 20°의 크랭크 각도의 정확도로 얻어진다. 따라서 사전 분사는 크랭크 샤프트의 회전 설정에 따른 회전의 이러한 90 도 후에 수행되며, 이는 이러한 사전 분사가 약 360°의 각도 거리에 의해, 즉 약 300 밀리세컨드로 예상되는 것을 가능하게 한다.
상기 설명된 것과 같은 동기화에 앞서 크랭크 샤프트의 위치를 추정하는 방법은 엔진 제어 유닛에 이미 존재하는 동기화 기능 외의 부가적인 기능을 제공하기 위한 관점에 의해, 예컨대 동기화에 앞서 사전 분사를 수행하기 위해, 차량 내의 공지된 타입의 엔진 제어 유닛에서 이행되는 소프트웨어에 의해 실행될 수 있다. 따라서 크랭크 샤프트와 캠 샤프트 타겟들과 조합되어 이행되는 엔진 제어 유닛은 엔진 동기화에 앞서 4 행정 내연기관의 크랭크 샤프트의 각도 위치를 추정하는 장치의 일 예를 구성하며, 상기 설명된 것과 같은, 동기화에 앞서 크랭크 샤프트의 위치를 추정하는 방법을 이행하기 위해 필요한 수단을 포함한다.

Claims (8)

  1. 엔진 동기화에 앞서 4 행정 내연기관의 크랭크 샤프트의 각도 위치를 추정하는 방법으로서,
    상기 엔진은 상사점과 하사점 사이에서 이동할 수 있는 피스톤을 포함하는 하나 이상의 실린더를 포함하고, 상기 피스톤의 이동은 크랭크 샤프트 및 복수의 캠 샤프트들을 구동시키며 이 캠 샤프트들에는 상기 복수의 캠 샤프트들 중의 n 개의 캠 샤프트들에 각각 고착되는 n 개의 타겟(CAM_i)들이 제공되며, 각각의 타겟은 타겟이 고착되는 캠 샤프트의 한 번의 회전에 대한 복수의 이벤트들을 규정하고, 크랭크 샤프트에는 한 번의 크랭크 샤프트 회전에 대한 복수의 이벤트들을 규정하는 하나 이상의 기준 치형부 및 복수의 표준 치형부들을 포함하는 단단하게 부착된 타겟(CRK)이 제공되는 추정 방법에 있어서,
    ㆍ 동기화에 앞서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치(Pos_Crk)들의 범위의 추정에서 달성되는 정확도를 판정하는 단계,
    ㆍ 그 후, 이하의 공식을 사용하는 랭크(i)의 모든 부재들에 공통인 최단 각도 윈도우에 대응할 때, 크랭크 샤프트 타겟에서 검출되는 이벤트들과 상호 관련되는, n 개의 캠 샤프트 타겟들에서 검출되는 이벤트들로부터, 주어진 모멘트(moment)에서, 동기화에 앞서, 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치(Pos_Crk)들의 범위를 추정하는 단계,
    Figure 112020011667085-pat00003

    여기서
    - Pos_Crk_est = 주어진 모멘트에서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위;
    - List_event_plaus_CAM_i = 주어진 모멘트에서 랭크(i) 캠 샤프트 타겟(CAM_i)의 모든 개연성 있는 이벤트들;
    - Dist_ang_CRK_since_last_event_CAM_i = 주어진 모멘트에서, 랭크(i) 캠 샤프트 타겟(CAM_i) 상에서 검출되는 마지막 이벤트 이후 크랭크 샤프트 타겟(CRK)의 모든 검출된 이벤트들에 의해 판정되는, 크랭크 샤프트에 의해 커버되는 각도 거리;
    - Tolerances_i = 랭크(i) 캠 샤프트 타겟(CAM_i) 및 크랭크 샤프트 타겟(CRK) 상의 이벤트의 검출시의 각도 공차로부터 초래되는 크랭크 샤프트의 가능한 위치들의 각도 윈도우;
    - n_CAM = 엔진에서 사용되는 캠 샤프트 타겟(CAM_i)들의 개수;
    ㆍ 동기화에 앞선 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위의 추정에서 달성되는 상기 정확도가 얻어질 때까지, 주어진 모멘트에서, 동기화에 앞서, 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위의 상기 추정을 반복하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    추정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤의 이동은 크랭크 샤프트 그리고 단단하게 부착된 제 1 타겟(CAM_1) 및 단단하게 부착된 제 2 타겟(CAM_2)이 각각 제공되는 하나 이상의 제 1 및 제 2 캠 샤프트를 구동하며, 상기 방법은,
    ㆍ 제 1 캠 샤프트 타겟(CAM_1) 및 제 2 캠 샤프트 타겟(CAM_2) 중 하나에서 검출되는 제 1 이벤트(evt_1)에서, 상기 제 1 이벤트에 할당되는 제 1 상관 관계(CAM_i-CRK1)를 규정하는, 크랭크 샤프트의 회전 설정으로부터 크랭크 샤프트 타겟(CRK) 상에서 검출되는 이벤트들을 기록하는 단계,
    ㆍ 제 1 상관 관계(CAM_i-CRK1)로부터 개연성 없는 제 1 캠 샤프트 타겟(CAM_1) 및 제 2 캠 샤프트 타겟(CAM_2) 중 상기 하나에서의 이러한 이벤트들을 제거하는 단계, 그리고 검출되는 제 1 이벤트의 종료시에 제 1 캠 샤프트 타겟(CAM_1) 및 제 2 캠 샤프트 타겟(CAM_2) 중 상기 하나 상에 개연성 있게 남아있는 이벤트들의 제 1 세트로 이루어지는 것으로서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 제 1 세트를 판정하는 단계,
    ㆍ 제 1 캠 샤프트 타겟(CAM_1) 및 제 2 캠 샤프트 타겟(CAM_2) 중 하나에서 검출되는, 제 1 이벤트(evt_1)에 후속하는 제 2 이벤트(evt_2)에서, 상기 제 2 이벤트에 할당되는 제 2 상관 관계(CAM_i-CRK2)를 규정하는, 검출되는 상기 제 1 이벤트(evt_1)와 제 2 이벤트(evt_2) 사이의 크랭크 샤프트 타겟(CRK)에서 검출되는 이벤트들을 기록하는 단계,
    ㆍ 상기 제 2 상관 관계(CAM_i-CRK2)로부터 개연성 없는 제 1 캠 샤프트 타겟(CAM_1) 및 제 2 캠 샤프트 타겟(CAM_2) 중 상기 하나에서의 이러한 이벤트들을 제거하는 단계, 그리고 검출되는 제 2 이벤트(evt_2)의 종료시에 제 1 캠 샤프트 타겟(CAM_1) 및 제 2 캠 샤프트 타겟(CAM_2) 중 상기 하나 상에 개연성 있게 남아있는 이벤트들의 제 2 세트로 이루어지는 것으로서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 제 2 세트를 판정하는 단계,
    ㆍ 검출되는 제 1 이벤트(evt_1) 및 제 2 이벤트(evt_2)의 종료시에 제 1 캠 샤프트 타겟(CAM_1) 및/또는 제 2 캠 샤프트 타겟(CAM_2) 상에 개연성 있게 남아있는 이벤트들의 상기 제 1 및 제 2 세트에 공통인 개연성 있는 위치들의 범위들로 이루어지는 것으로서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 제 3 세트를 판정하는 단계,
    ㆍ 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 상기 제 3 세트로 이루어지는 것으로서 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 제 4 세트를 판정하는 단계로서, 상기 제 3 세트로부터, 한편으로는 캠 샤프트 타겟들 중 하나 및/또는 다른 하나에서 검출되는 상기 제 1 이벤트(evt_1)와 제 2 이벤트(evt_2) 사이의 제 1 상관 관계(CAM_i-CAM_i1)의 종료시에 개연성 없는 이러한 위치들, 및 다른 한편으로는 캠 샤프트 타겟(CAM_i)들 중 하나 및/또는 다른 하나에서 검출되는 이러한 상기 제 1 이벤트(evt_1)와 제 2 이벤트(evt_2) 사이의 타겟(CRK)에서 검출되는 이벤트들에 의해 주어진 각도 거리가 제거된, 단계,
    ㆍ 크랭크 샤프트 위치(Pos_Crk)들의 단일의 개연성 있는 범위를 갖는 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 n 번째 세트가 얻어질 때까지 선행 단계들을 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    추정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 크랭크 샤프트의 현재 위치에서, 제 1 캠 샤프트 타겟(CAM_1) 및/또는 제 2 캠 샤프트 타겟(CAM_2)의 2 개의 연이은 이벤트들 사이에서, 마지막 이벤트와 상기 크랭크 샤프트의 현재 위치 사이에서 검출되는 크랭크 샤프트 타겟(CRK) 이벤트들을 고려하여, 크랭크 샤프트의 상기 현재 위치와 캠 샤프트 타겟(CAM_1, CAM_2)들 중 하나에서 검출된 마지막 이벤트 사이의 상관 관계(CAM_i-CRK3)로부터 크랭크 샤프트의 개연성 있는 위치들의 범위들의 중간 세트를 판정하는 단계로 더 구성되는 것을 특징으로 하는,
    추정 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    캠 샤프트의 한 번의 회전에 대해 판정되는 타겟(CAM_i)에 대한 상기 복수의 이벤트들은, 타겟의 2 개의 연이은 별개의 전방부들을 연결하는 표면에 대하여, 타겟의 축선에 대한 거리의 선택적인 파라미터를 고려하는 것을 특징으로 하는,
    추정 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    기록은 크랭크 샤프트가 회전시에 설정되는 시점에서의 n 캠 샤프트 타겟(CAM_i)들의 위치로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    추정 방법.
  6. 내연기관의 가속 시동 방법에 있어서,
    제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 엔진의 동기화에 앞서 4 행정 내연기관의 크랭크 샤프트의 각도 위치를 추정하는 방법을 포함하고, 동기화가 완료되기 전에 연료를 분사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    내연기관의 가속 시동 방법.
  7. 엔진의 동기화에 앞서 4 행정 내연기관의 크랭크 샤프트의 각도 위치를 추정하는 장치로서,
    상기 엔진은 상사점과 하사점 사이에서 이동할 수 있는 피스톤을 포함하는 하나 이상의 실린더를 포함하며, 상기 피스톤의 이동은 크랭크 샤프트와 복수의 캠 샤프트들을 구동하며,
    ㆍ 상기 복수의 캠 샤프트들 중의 n 개의 캠 샤프트들에 각각 고착되며, 고착되는 캠 샤프트의 한 번의 회전에 대한 복수의 이벤트들을 각각 규정하는, n 개의 타겟(CAM_i)들,
    ㆍ 한 번의 크랭크 샤프트 회전에 대한 복수의 이벤트들을 규정하는 하나 이상의 기준 치형부 및 복수의 표준 치형부들을 포함하고, 크랭크 샤프트에 고착되는 타겟(CRK),
    ㆍ 엔진 제어 유닛을 포함하는 장치에 있어서,
    상기 엔진 제어 유닛은 제 1 항 내지 제 3 항 중 한 항에 따른 방법을 이행하기 위해 필요한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    연료 분사 수단을 포함하고,
    상기 엔진 제어 유닛은, 동기화가 완료되기 이전에 연료를 분사하는 단계를 포함하는 내연기관의 가속 시동 방법을 이행하기 위해 필요한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    장치.
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