KR102206697B1 - Determination of angular speed in an engine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내연 기관의 플라이휠의 각속도를 결정하는 시스템에 관한 것이다. 적어도 2 개의 측정 포인트들이 플라이휠 상에 정의되고, 측정 유닛은 적어도 2 개의 측정 포인트의 각각이 센서의 검출 공간에 도달할 경우, 센서로부터 검출들에 관한 정보를 수신하도록 구성되며, 검출들의 시점들이 결정된다. 추가로, 적어도 2 개의 측정 포인트들 각각에 대하여 측정 포인트의 제 1 검출과 동일한 측정 포인트의 순차적인 검출의 시간 차이, 및 적어도 2 개의 측정 포인트들의 각각에 관하여 플라이휠의 각속도는 적어도 부분적으로 그 시간 차이의 평균들에 의해 계산된다. 이러한 방식으로, 속도 값들은 항상 전체 회전에 기초하여 결정되며, 따라서 마커들의 상이하거나 불규칙한 각도 간격에 의해 야기된 오차들이 회피된다. 본 발명은 또한, 각속도를 결정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system for determining the angular velocity of a flywheel of an internal combustion engine. At least two measuring points are defined on the flywheel, and the measuring unit is configured to receive information about the detections from the sensor when each of the at least two measuring points reaches the detection space of the sensor, and the timings of the detections are determined. do. In addition, for each of the at least two measuring points, the time difference between the first detection of the measuring point and the sequential detection of the same measuring point, and for each of the at least two measuring points, the angular velocity of the flywheel is at least partially the time difference Is calculated by the averages of In this way, the velocity values are always determined based on the total rotation, so errors caused by different or irregular angular spacing of the markers are avoided. The invention also relates to a method of determining the angular velocity.
Description
본 발명은 일반적으로 측정 장치의 기술 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 엔진의 각속도의 측정에 관한 것이다.The present invention relates generally to the technical field of measuring devices. In particular, the invention relates to the measurement of the angular speed of an engine.
엔진 시스템들에서, 엔진의 동작에 관련된 상이한 파라미터들을 측정하는 것은 매우 중요하다. 측정을 위해 중요한 파라미터들의 일 영역은 엔진의 플라이휠 (flywheel) 의 각속도와 같은 엔진의 회전 의존 파라미터들이다. 예를 들어, 내연 기관의 일 타입은 4 개의 실린더들을 포함하며, 각각의 실린더는 실린더 내부의 연소에 의해 생성된 힘을 크랭크샤프트 (crankshaft) 자체에 송신하기 위해 크랭크샤프트에 기계적으로 커플링된 대응 피스톤을 수용한다. 플라이휠은 엔진의 동작으로부터 에너지를 저장하기 위해 크랭크샤프트에 커플링된다.In engine systems, it is very important to measure different parameters related to the operation of the engine. One area of important parameters for measurement is the engine's rotation-dependent parameters, such as the angular velocity of the engine's flywheel. For example, one type of internal combustion engine contains four cylinders, each of which is a countermeasure mechanically coupled to the crankshaft to transmit the force generated by combustion inside the cylinder to the crankshaft itself. It houses the piston. The flywheel is coupled to the crankshaft to store energy from the operation of the engine.
플라이휠의 각속도를 측정하기 위한 공지된 방법들은 플라이휠 상의 홀들 또는 톱니들의 측정 포인트들로서의 사용에 기반한다. 플라이휠의 각속도는, 플라이휠이 특정 수의 홀들 또는 톱니들을 회전시키는데 걸리는 시간을 측정함으로써, 측정된다. 홀들 또는 톱니들이 등거리 방식으로 규격화된다고 가정할 때, 회전각은 다음 식에 따라 계산될 수 있다:Known methods for measuring the angular velocity of a flywheel are based on the use of holes or teeth on the flywheel as measuring points. The angular velocity of the flywheel is measured by measuring the time it takes for the flywheel to rotate a certain number of holes or teeth. Assuming that the holes or teeth are normalized in an equidistant manner, the angle of rotation can be calculated according to the following equation:
회전각이 결정될 경우, 플라이휠 및 따라서 엔진의 각속도는 다음 식에 따라 계산될 수 있다: When the angle of rotation is determined, the angular speed of the flywheel and thus the engine can be calculated according to the following equation:
회전 동안의 기간에 홀들 또는 톱니들의 수를 카운팅함으로써 플라이휠의 각속도를 결정하는데 있어 단점은, 플라이휠에서의 홀들 또는 톱니들 간의 거리들이 변화할 수도 있다는 점이다. 이는 홀들 또는 톱니들의 가공 정도에 있어서의 공차 (torelance) 들로 인한 것이다. 실제로, 홀 또는 톱니 위치들에서의 작은 공차들은 각속도의 측정에 있어서 상당한 오차들이 생기게 할 수도 있으며, 이는 형상 오차들이라 불린다.A disadvantage in determining the angular velocity of the flywheel by counting the number of holes or teeth in the period during rotation is that the distances between the holes or teeth in the flywheel may vary. This is due to tolerances in the degree of machining of the holes or teeth. Indeed, small tolerances in hole or tooth positions may lead to significant errors in the measurement of the angular velocity, which are called shape errors.
도 1 은 내연 기관과 같은, 엔진의 플라이휠 (101) 의 각속도를 결정하기 위한 공지된 솔루션을 도시한다. 실시예에 따른 플라이휠은 4 개의 홀들 (103A - 103D) 을 포함한다. 홀들 (103A - 103C) 은 등거리로 위치되지만, 홀 (103d) 의 위치는 등거리 위치로부터 일탈하며, 이는 103D' 로 마킹된다. 플라이휠의 회전 운동은, 회전 운동 동안 홀들을 검출하도록 구성된 센서 (105) 및 센서 시스템으로 측정된다. (도 1 에서 △e 로 지칭되는) 홀 (103D) 의 위치에 있어서 형상 오차로 인해, 홀 (103D) 에 적어도 부분적으로 기초하는 임의의 각속도 측정은 속도에 있어서 대응하는 오차를 생성한다. 홀들 또는 톱니들의 각각에서 공차들을 위치시키는 것은 측정에 대하여 유사한 예측할 수 없는 오차를 발생한다.
플라이휠의 각속도의 결정의 일 실시예는 US 2012/041711 A1 에 소개된다. 그 문헌은 회전중인 머신에 대한 모션 파라미터를 결정하기 위한 솔루션을 개시한다. 기어 톱니와 같은 복수의 회전중인 타겟 값들이 검출되고, 대응하는 시간 값들이 저장된다. 로직 컴포넌트는 회전 속도 (즉, 각속도) 와 같은 모션 파라미터들이 결정되는 데이터 값들의 코히어런트 세트를 주기적으로 결정한다. 회전 속도를 계산하는데 사용되는 데이터 값은 회전중인 기계의 회전당 1 번씩 결정된다.
문헌 US 6496786 B1 은, 차례로, 모터의 맥락에서 회전 속도 데이터를 측정하기 위한 다른 솔루션을 개시한다. 그 솔루션은 몇몇 이벤트들 또는 인스턴트들의 주기에 걸친 인터벌 길이의 계산에 기반한다. 회전 속도 데이터는 평균적으로, 계산된 인스턴트들로부터 계산된다.1 shows a known solution for determining the angular velocity of a
One example of the determination of the angular velocity of a flywheel is introduced in US 2012/041711 A1. The document discloses a solution for determining motion parameters for a rotating machine. A plurality of rotating target values such as gear teeth are detected, and corresponding time values are stored. The logic component periodically determines a coherent set of data values for which motion parameters such as rotational speed (ie, angular speed) are determined. The data value used to calculate the rotational speed is determined once per revolution of the rotating machine.
Document US 6496786 B1, in turn, discloses another solution for measuring rotational speed data in the context of a motor. The solution is based on the calculation of the interval length over a period of several events or instances. The rotation speed data is calculated from the calculated instants, on average.
각속도 측정에 있어 형상 오차들을 보상하는 방법들이 개발되었다. 그 방법들은 통상적으로, 엔진의 플라이휠의 홀들 또는 톱니들의 형상 오차들에 대하여 정정 인자가 정의되는 수학적 방법들에 기초한다. 플라이휠의 속도가 몇몇 홀들 또는 톱니들에 대하여 측정될 경우, 측정값들은 대응하는 정정 인자들로 정정된다. 그러한 방법의 일 예가 US 2011029267 에 개시된다.
문헌 US 2004/251894 A1 은, 회전자용의 속도 센서 및 각속도를 결정하는 방법을 개시한다. 회전자의 이전의 회전 동안 발생된 이벤트들이 이벤트 생성 수단들의 상대적인 각 위치들을 결정하는데 사용되는 시간들의 측정들로부터 정보가 획득된다. 그 문헌의 교시는 측정 포인트들의 일탈을 정정하기 위한 오차 정정 값들의 활용을 개시한다.Methods for compensating for shape errors in angular velocity measurement have been developed. The methods are typically based on mathematical methods in which a correction factor is defined for shape errors of the holes or teeth of the flywheel of the engine. When the speed of the flywheel is measured for several holes or teeth, the measurements are corrected with the corresponding correction factors. An example of such a method is disclosed in US 2011029267.
Document US 2004/251894 A1 discloses a speed sensor for a rotor and a method for determining the angular speed. Information is obtained from measurements of times used to determine the relative angular positions of the event generating means for events that occurred during the previous rotation of the rotor. The teaching of that document discloses the use of error correction values to correct deviations of measurement points.
본 발명의 목적은 플라이휠의 각속도를 결정하는 시스템 및 방법을 제시하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 상기 시스템 및 방법이 각속도 결정시 형상 오차들을 최소화하기 위한 솔루션을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to present a system and method for determining the angular velocity of a flywheel. Another object of the present invention is to provide a solution for minimizing shape errors in determining the angular velocity in the system and method.
본 발명의 목적들은 개별 독립 청구항들에 의해 정의된 것과 같은 시스템 및 방법에 의해 달성된다.The objects of the invention are achieved by a system and method as defined by the individual independent claims.
제 1 양태에 따르면, 내연 기관의 플라이휠의 각속도를 결정하는 시스템이 제공된다. 그 시스템은 적어도 하나의 센서 및 측정 유닛을 포함하며, 여기서 플라이휠 상에 적어도 2 개의 측정 포인트들이 정의되고, 측정 유닛은 적어도 2 개의 측정 포인트의 각각이 플라이휠의 각운동 동안 센서의 검출 공간에 도달할 경우 센서로부터 검출들에 관한 정보를 수신하고; 검출들의 시점들을 결정하고; 적어도 2 개의 측정 포인트들 각각에 대하여 센서에 의한 측정 포인트의 제 1 검출과 센서에 의한 동일한 측정 포인트의 순차적인 검출의 시간 차이를 결정하며; 그리고 360 도를 결정된 시간 차이로 나눔으로써 적어도 2 개의 측정 포인트들 각각에 관하여 플라이휠의 각속도를 결정하도록 구성된다.According to a first aspect, a system for determining the angular velocity of a flywheel of an internal combustion engine is provided. The system comprises at least one sensor and a measuring unit, wherein at least two measuring points are defined on the flywheel, the measuring unit in which each of the at least two measuring points reaches the detection space of the sensor during angular movement of the flywheel. Receive information about the detections from the case sensor; Determine the points of time of detections; Determining a time difference between the first detection of the measurement point by the sensor and the sequential detection of the same measurement point by the sensor for each of the at least two measurement points; And determining the angular velocity of the flywheel for each of the at least two measuring points by dividing 360 degrees by the determined time difference.
측정 유닛은 센서에 의해 검출되는 측정 포인트를 식별하도록 구성된 프로세서를 포함할 수도 있다. 식별은: 측정 포인트의 아이덴티티 정보, 센서로부터 수신된 검출의 측정값, 측정 포인트들의 수에 대하여 순차적인 측정값들 중 적어도 하나에 기초할 수도 있다.The measurement unit may comprise a processor configured to identify a measurement point detected by the sensor. The identification may be based on at least one of: identity information of a measurement point, a measurement value of detection received from a sensor, and measurement values sequentially with respect to the number of measurement points.
추가로, 측정 유닛은 센서로부터 수신된 검출들의 각각에 대한 타임 스탬프를 커플링하도록 구성될 수도 있다. 시간 차이는 순차적인 검출들의 타임 스탬프들에 기초하여 결정될 수도 있다. 타임 스탬프는: 측정 유닛의 클록, 외부 클록 신호 중 적어도 하나로부터 수신될 수도 있다.Additionally, the measurement unit may be configured to couple a time stamp for each of the detections received from the sensor. The time difference may be determined based on time stamps of sequential detections. The time stamp may be received from at least one of: a clock of the measurement unit and an external clock signal.
제 2 양태에 따르면, 내연 기관의 플라이휠의 각속도를 결정하는 방법이 제공된다. 그 방법은, 플라이휠의 각운동을 모니터링하는 단계; 플라이휠 상에 배열된 적어도 2 개의 측정 포인트의 각각이 플라이휠의 각운동 동안 센서의 검출 공간에 도달할 때, 검출하는 단계; 검출들의 시점들을 결정하는 단계; 적어도 2 개의 측정 포인트들 각각에 대하여 센서에 의한 측정 포인트의 제 1 검출과 센서에 의한 동일한 측정 포인트의 순차적인 검출의 시간 차이를 결정하는 단계; 및 360 도를 결정된 시간 차이로 나눔으로써 적어도 2 개의 측정 포인트들 각각에 관하여 플라이휠의 각속도를 결정하는 단계를 포함한다.According to a second aspect, a method for determining the angular velocity of a flywheel of an internal combustion engine is provided. The method includes monitoring the angular motion of the flywheel; Detecting when each of the at least two measuring points arranged on the flywheel reaches the detection space of the sensor during the angular movement of the flywheel; Determining times of detections; Determining a time difference between the first detection of the measurement point by the sensor and the sequential detection of the same measurement point by the sensor for each of the at least two measurement points; And determining the angular velocity of the flywheel with respect to each of the at least two measuring points by dividing 360 degrees by the determined time difference.
본 특허 출원에서 제시되는 본 발명의 예시적인 실시형태들은 첨부된 청구항들의 적용에 제한들을 제기하는 것으로 해석되지는 않는다. 동사 "포함하는 것" 은 본 특허 출원에서, 또한 인용되지 않는 특징들의 존재를 배제하지 않는 개방적 제한으로서 사용된다. 종속 청구항들에서 인용된 특징들은 명백하게 언급되지 않는다면 상호 간에 자유롭게 조합가능하다. The exemplary embodiments of the invention presented in this patent application are not to be construed as raising limitations to the application of the appended claims. The verb "comprising" is used in this patent application as an open limitation that also does not exclude the presence of unrecited features. Features recited in the dependent claims are freely combinable with each other unless explicitly stated.
본 발명에 특징적인 것으로 고려되는 신규한 특징들은 특히, 첨부된 청구범위들에 설명된다. 그러나, 본 발명 자체는 그 구성 및 그 동작 방법에 관하여, 추가의 목적들 및 장점들과 함께, 첨부된 도면들과 관련하여 읽을 때, 특정 실시형태들의 다음 설명으로부터 가장 잘 이해될 것이다.Novel features considered to be characteristic of the invention are set out in particular in the appended claims. However, the present invention itself will be best understood from the following description of specific embodiments when reading in connection with the accompanying drawings, along with additional objects and advantages, with respect to its construction and method of operation thereof.
도 1 은 엔진의 플라이휠의 각속도를 결정하기 위한 종래 기술의 솔루션을 도시한다.
도 2 는 본 발명에 따른 시스템의 일 예를 도시한다.
도 3 은 본 발명에 따른 방법의 일 예를 도시한다.1 shows a prior art solution for determining the angular velocity of a flywheel of an engine.
2 shows an example of a system according to the present invention.
3 shows an example of a method according to the invention.
본 발명에 따른 본 발명의 개념은 엔진의 플라이휠의 각속도의 측정을 배열하는 신규한 방식 또는 엔진의 회전 운동 및 동작을 나타내는 임의의 유사한 엘리먼트에 있다. 그 개념은 엔진의 플라이휠에서 다수의 측정 포인트들을 확립하고 엔진의 동작 내에서 그 포인트들의 회전 운동을 측정하는 것이다.The inventive concept according to the invention lies in a novel way of arranging the measurement of the angular velocity of the flywheel of the engine or any similar element representing the rotational motion and motion of the engine. The concept is to establish a number of measurement points at the flywheel of the engine and measure the rotational motion of those points within the operation of the engine.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스템이 도 2 에 도시된다. 측정 시스템은 적어도 하나의 센서 (203) 및 측정 유닛 (205) 을 포함한다. 적어도 하나의 센서 (203) 로부터의 측정값들은 측정 유닛 (205) 의 프로세서 (207) 에 의해 판독되도록 구성된다. 프로세서는 센서 (203) 로부터 수신된 각각의 측정값에 대하여 타임 스탬프를 커플링하도록 구성된다. 타임 스탬프에 대한 시간 값은 측정 유닛 (205) 에 배열된 클록 (209) 으로부터 수신될 수도 있다. 대응하는 타임 스탬프를 갖는 측정값들은 측정 유닛 (205) 내의 메모리 (211) 에 저장될 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 프로세서 (207) 는 메모리 (211) 에 임의의 측정값들을 저장하지 않고, 플라이휠 (101) 의 각속도와 같은 엔진의 동작을 나타내는 파라미터들을 결정하도록 구성될 수도 있다. 추가로, 프로세서 (207) 는 엔진의 동작을 나타내는 결정된 파라미터들을 메모리 (211) 에 저장하도록 구성될 수도 있다. 가장 단순한 형태로서, 측정값은 바로, 펄스 신호와 같은 검출의 표시이다. A system according to an embodiment of the invention is shown in FIG. 2. The measurement system includes at least one
설명된 것과 같은 프로세서 (207) 는 센서 (203) 로부터의 측정값들이 적어도 일시적으로 판독되고 저장되도록 구성되는 버퍼 메모리를 포함할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 측정값은 플라이휠 (101) 에 배열된 미리 결정된 측정 포인트들의 검출에 관한 정보를 포함할 수도 있다. 다수의 측정 포인트들 (201A - 201H) 을 갖는 경우에, 측정 포인트들 각각이 식별될 수도 있다. 식별은 마커를, 그 후 센서에 의해 검출되는 측정 포인트에서의 식별자로서 도입함으로써 배열될 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 검출은 플라이휠 (101), 및 특히 측정 포인트들로서 사용될 경우의 홀들 또는 톱니들의 구조적 구현에 기초할 수도 있고, 그러한 방식으로 각각의 측정 포인트는 센서에서 상이한 측정값을 생성하도록 배열되는 방식으로 배열되고, 그 측정값들은 프로세서 (207) 에 의해 분석된다.The
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 프로세서 (207) 가 다수의 측정 포인트들에 관한 정보가 코딩되는 컴퓨터 프로그램 코드를 실행중일 경우, 다수의 측정 포인트들 (201A - 201H) 은 프로세서 (207) 에서 공지될 수도 있다. 다수의 측정 포인트들은 예컨대, 측정 시스템을 설치할 때, 오퍼레이터에 의해 입력되는, 컴퓨터 프로그램 코드에 대한 파라미터일 수도 있다. 그 후에, 프로세서는 센서 (203) 로부터 측정값들을 수신하도록 구성되고, 구현 시 다수의 측정 포인트들 (201A - 201H) 에 관한 정보에 기초하여, 프로세서 (207) 는 특정 측정 포인트 (201A - 201H) 로부터의 측정값들을 결합하도록 배열된다. 예를 들어, 플라이휠 (101) 에 2 개의 측정 포인트들이 배열된다면, 프로세서 (207) 는 센서 (203) 로부터 수신된 모든 제 2 측정값들로부터의 제 1 측정 포인트에 관하여 및 센서 (203) 로부터 수신된 다른 모든 제 2 측정값들로부터의 제 2 측정 포인트에 관하여 각속도를 결정하도록 구성되고, 결정할 수도 있다. 따라서, 이러한 종류의 배열에서 측정 포인트들에 대한 임의의 식별을 배열할 필요는 없지만, 다수의 측정 포인트들에 대한 순차적인, 즉 연속적인 측정값들을 통해 측정 포인트들의 식별을 배열한다. 카운터는 측정 유닛 내에, 예컨대 프로세서에 배열될 수도 있고, 센서에서 검출이 실행될 때마다 1 단계씩 증가된다. 카운터가 측정 포인트들의 수와 동일한 최대 값에 도달할 경우, 재시작된다. 이러한 방식으로, 어떤 측정값들, 예컨대 검출 펄스들이 어떤 측정 포인트로부터 기인하는지를 계속해서 트래킹하는 것이 가능하다.According to some embodiments of the present invention, when the
본 발명의 일부 구현에서, 다수의 측정 포인트들이 플라이휠 상에 배열될 수 있다. 전술된 것과 같이, 측정 포인트들을 식별하기 위한 방식들이 개발되고 있기 때문에, 측정 시스템의 동작 동안 측정 포인트들 중 일부가 사용으로부터 탈락되거나 사용에 부가되도록 배열하는 것이 또한 가능하다. 이는 그 시간에 사용되는 측정 포인트들을 결정함으로써 달성될 수 있다. 다시 말해서, 프로세서는 예컨대, 결정된 측정 포인트들로부터 특정 측정값들을 무시하도록 배열될 수도 있다. 이러한 종류의 조정가능한 측정 시스템은 측정 유닛 내에서의 요구에 따라 컴퓨팅 리소스들의 최적화를 가능하게 한다.In some implementations of the invention, multiple measurement points may be arranged on the flywheel. As described above, since methods for identifying measurement points are being developed, it is also possible to arrange for some of the measurement points to drop out of use or add to use during operation of the measurement system. This can be achieved by determining the measurement points used at that time. In other words, the processor may be arranged to ignore certain measurements from, for example, determined measurement points. This kind of adjustable measurement system makes it possible to optimize the computing resources according to the demand within the measurement unit.
도 2 에서, 클록 (209) 이 측정 유닛 (205) 에 배열되는 것이 도시된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 타임 스탬프들의 생성을 위한 클록 신호는 클록 신호 함수들을 제공하는 외부 엔티티로부터 수신될 수도 있다.In FIG. 2, it is shown that the
설명되는 것과 같이, 센서 (203) 는 엔진에서 플라이휠 (101) 의 회전을 검출하도록 구성될 수도 있다. 검출은 플라이휠 (101) 의 홀들 (201A - 201H) 또는 톱니들에 기초할 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 검출은 임의의 다른 엘리먼트가 요구되는 것과 같이 엔진의 동작을 표시한다면, 플라이휠 (101) 보다 임의의 다른 엘리먼트에 기초할 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 일부 실시예에서, 측정 디스크는 엔진의 크랭크샤프트에 커플링될 수도 있고, 따라서 엔진의 동작에 관한 정보, 즉 크랭크샤프트에 커플링된 피스톤들의 속도를 제공한다. 임의의 유사한 배열이 가능할 수도 있다. 본 발명의 일부 구현들에서, 식별자들과 같은 측정 포인트들은 크랭크샤프트의 표면상에 직접 배열될 수도 있다. 그러한 식별자들은 예컨대 테이프 마킹들 또는 임의의 유사물과 함께 배열될 수도 있고, 크랭크샤프트 또는 플라이휠 상에 고정되거나 마킹될 수 있다.As described, the
다음에, 측정 시스템의 동작은 측정 포인트들이 플라이휠 (101) 의 홀들 (201A - 201H) 에 배열되는 배열에서 설명된다. 그러나, 본 발명의 개념은 그러한 구현에 제한되지 않는다. 센서 (203) 는 플라이휠 (101) 의 회전을 모니터링하도록 구성되고, 측정 포인트가 센서 (203) 를 통과할 때마다 프로세서 (207) 는 센서 (203) 로부터 수신된 측정값에서의 변경을 검출하도록 구성된다. 프로세서 (207) 는 클록 (209) 으로부터의 정보에 기초하여, 측정값에서의 변경을 검출하는 시점을 결정하도록 구성된다. 측정 포인트들이 센서 (203) 를 통과할 때 프로세서 (207) 가 적어도 2 개의 시점들 (t1 및 t2) 을 결정할 경우, 프로세서는 플라이휠 (101) 의 각속도를 결정하도록 배열된다. 플라이휠 (101) 의 각속도는 그 후,Next, the operation of the measuring system is described in an arrangement in which the measuring points are arranged in the
본 발명의 앞서 설명된 실시예는 특히, 회전 속도가 너무 높지 않은 엔진들에 적용가능하다. 실제로, 측정 동안 더 높은 주파수 성분들의 에일리어싱을 회피하기 위해, 샘플 레이트는 엔진의 가정된 공칭 각속도로 조정될 수 있다.The previously described embodiment of the invention is particularly applicable to engines whose rotational speed is not too high. Indeed, in order to avoid aliasing of higher frequency components during measurement, the sample rate can be adjusted to the assumed nominal angular velocity of the engine.
본 발명의 일부 실시예에 따라, 적어도 2 개의 측정 포인트들은 플라이휠, 또는 엔진의 회전 운동을 나타내는 유사한 엘리먼트에 배열된다. 다수의 측정 포인트들을 증가시키고, 따라서 독립적인 측정들을 달성함으로써, 더 높은 샘플 레이트가 가능할 수도 있다. 각속도의 결정이 플라이휠에서의 홀들 또는 톱니들에 기반한다면, 최대 샘플 레이트는 플라이휠 (101) 에서의 모든 홀 또는 톱니에 대한 독립적인 측정을 배열함으로써 달성될 수 있다. 다시 말해서, 센서 (203) 는 측정 포인트들 각각의 통과들을 검출하도록 구성되며, 즉 측정 포인트들은 센서의 검출 공간에 도달한다. 측정 포인트들 각각의 각속도의 결정은 다수의 측정 포인트들에 대한 지식 또는 측정값이 수신되는 측정 포인트의 식별에 기초할 수도 있다. 추가로, 측정 포인트들의 식별은 측정 포인트들 각각이 검출될 경우 서로 구별가능한 측정값을 생성하도록 구성되는 구현에 기반할 수도 있다. 프로세서 (207) 는 언급된 방법들 중 적어도 하나에 기초하여, 각각의 측정값의 원점 (origin), 즉 측정 포인트를 식별하도록 구성된다.According to some embodiments of the invention, at least two measuring points are arranged on a flywheel, or a similar element representing the rotational motion of the engine. By increasing the number of measurement points and thus achieving independent measurements, a higher sample rate may be possible. If the determination of the angular velocity is based on holes or teeth in the flywheel, the maximum sample rate can be achieved by arranging independent measurements for all holes or teeth in the
회전 당 요구되는 샘플들의 수는 요구에 따라 선택될 것이다: 예를 들어, 측정된 각속도에서 관심있는 주파수 범위는 0 부터 frec Hz 까지인 것을 가정하자. 나이키스트 이론에 따라, 주파수 범위에 대하여 요구되는 샘플 레이트는 다음이다:The number of samples required per revolution will be chosen according to the needs: for example, assume that the frequency range of interest at the measured angular velocity is from 0 to f rec Hz. According to Nyquist theory, the required sample rate over the frequency range is:
실제로, 샘플 레이터는 통상적으로 나이키스트 이론에 의해 요구되는 것보다 높게 선택되며, 어림감정 (a rule of thumb) 은 다음 샘플 레이트를 선택하기 위한 것이다:In practice, the sampler is usually chosen higher than what is required by Nyquist theory, and a rule of thumb is to select the following sample rate:
엔진의 공칭 각속도에서의 샘플 레이트는 다음이다:The sample rate at the nominal angular velocity of the engine is:
측정 세그먼트의 길이, 즉 도 2 의 201A 와 201B 와 같은 2 개의 연속하는 측정 포인트들의 상호 거리를 풀이한 것은 다음이다:The length of the measuring segment, i.e. the mutual distance of two consecutive measuring points such as 201A and 201B in Fig. 2, is solved as follows:
다음의 파라미터들을 식에 입력함으로써By entering the following parameters into the equation
frec = 20 Hzf rec = 20 Hz
공칭 속도 = 600 rpmNominal speed = 600 rpm
플라이휠 상의 홀들의 총 수 = 120, Total number of holes on the flywheel = 120,
측정 세그먼트의 길이가 6 과 동일한 것을 획득한다. 이는, 각속도에 대한 값이 요구되는 주파수 범위 0 - frec 에서 각속도의 주파수 변경들을 검출하기 위해 매 6 번째 홀에 대하여 계산되도록 요구된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 측정 포인트들의 수는 측정이 수행되도록 구성되는 주파수에 기초하여 적어도 부분적으로 결정될 수 있다.It is obtained that the length of the measurement segment is equal to 6. This means that a value for the angular velocity is required to be calculated for every sixth hole in order to detect frequency changes of the angular velocity in the required frequency range 0-f rec . Thus, according to the invention, the number of measurement points may be determined at least in part based on the frequency at which the measurement is configured to be performed.
다수의 측정 포인트들이 플라이휠 상에 배열되는 배열로, 샘플 레이트를 증가시키는 것이 가능하다. 그러한 방식으로, 플라이휠의 각속도의 빠른 업데이트 레이트를 달성하고, 따라서 엔진의 더 정교한 제어 방법들을 가능하게 하는 것이 가능하다. 플라이휠의 각속도가 측정 포인트의 2 개의 연속하는 측정값들로부터 결정되기 때문에, 형성 오차들이 제거될 수 있다.With an arrangement in which a number of measuring points are arranged on the flywheel, it is possible to increase the sample rate. In that way, it is possible to achieve a fast update rate of the angular velocity of the flywheel, and thus enable more sophisticated control methods of the engine. Since the angular velocity of the flywheel is determined from two successive measurements of the measuring point, formation errors can be eliminated.
도 3 은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예를 도시한다. 그 방법에서, 엔진의 플라이휠과 같은 타겟의 각운동이 모니터링되고 측정된다 (301). 미리 결정된 측정 포인트들이 센서의 검출 공간에 도달할 경우, 미리 결정된 측정 포인트들이 검출된다 (303). 측정 유닛의 프로세서는 언급된 검출들의 각각에 대한 시점들을 결정하고 (305) 검출들의 시간들에 기초하여 타겟의 각속도를 결정하도록 구성된다. 각속도를 결정하기 위해, 센서 (203) 에 의한 측정 포인트 (201A - 201H) 의 제 1 검출과 센서 (203) 에 의한 동일한 측정 포인트 (201A - 201H) 의 순차적인 검출의 시간 차이가 측정 포인트들 각각에 대하여 결정되고 (307), 측정 포인트들의 각각에 대한 각속도가 그것을 수학적으로 계산함으로써 결정되도록 (309) 배열된다. 개시된 것과 같은 방법 단계들은 측정 시스템 내의 프로세서에 의해 적어도 부분적으로 수행되고 및/또는 제어된다.3 shows an embodiment of a method according to the invention. In that method, the angular motion of a target, such as an engine's flywheel, is monitored and measured (301). When the predetermined measurement points reach the detection space of the sensor, the predetermined measurement points are detected (303). The processor of the measurement unit is configured to determine time points for each of the mentioned detections (305) and to determine the angular velocity of the target based on the times of the detections. To determine the angular velocity, the time difference between the first detection of the measuring points 201A-201H by the
전술된 설명에서, 측정 포인트들은 엔진의 플라이휠 상에 배열되는 것으로 주로 논의된다. 그러나, 크랭크샤프트 또는 측정 디스크와 같은 임의의 다른 유사한 엘리먼트가 유사한 목적을 위해 사용될 수도 있다.In the above description, it is mainly discussed that the measuring points are arranged on the flywheel of the engine. However, any other similar element such as a crankshaft or measuring disk may be used for similar purposes.
본 발명에 따른 일부 유리한 실시형태들이 앞서 설명되었다. 본 발명은 설명된 실시형태들에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 개념은 여기에 첨부된 청구범위들에 의해 정의된 사상 내에서 다양한 방식들로 적용될 수 있다.Some advantageous embodiments according to the invention have been described above. The invention is not limited to the described embodiments. The inventive concept may be applied in various ways within the spirit defined by the claims appended hereto.
Claims (7)
- 적어도 하나의 센서 (203)
- 프로세서 (207) 를 포함하는 측정 유닛 (205) 을 포함하며,
상기 플라이휠 (101) 내에 적어도 2 개의 측정 포인트들 (201A - 201H) 이 정의되고, 적어도 하나의 상기 센서 (203) 내에 구별가능한 측정값을 각각의 측정 포인트 (201A - 201H) 가 생성하고,
상기 측정 유닛 (205) 의 상기 프로세서 (207) 는,
- 상기 적어도 2 개의 측정 포인트들 (201A - 201H) 의 각각이 상기 플라이휠 (101) 의 각운동 동안 상기 센서 (203) 의 검출 공간에 도달할 경우, 상기 센서 (203) 로부터 검출들에 관한 정보를 수신하고,
-수신된 상기 정보로부터, 상기 적어도 2 개의 측정 포인트들 (201A - 201H) 각각에 의해 생성된 구별가능한 측정값들에 기초하여 상기 적어도 2 개의 측정 포인트들 (201A - 201H) 을 식별하고,
- 상기 구별가능한 측정값들에 기초하여 상기 검출들의 시점들을 결정하며,
- 상기 적어도 2 개의 측정 포인트들 (201A - 201H) 의 각각에 대하여 상기 센서 (203) 에 의한 상기 적어도 2 개의 측정 포인트들 (201A - 201H) 중 측정 포인트 (201A - 201H) 의 제 1 검출과 상기 센서 (203) 에 의한 상기 적어도 2 개의 측정 포인트들 (201A - 201H) 중 동일한 측정 포인트 (201A - 201H) 의 순차적인 검출의 시간 차이를 결정하며, 그리고
- 360 도를 결정된 상기 시간 차이로 나눔으로써 상기 적어도 2 개의 측정 포인트들 (201A - 201H) 의 각각에 관하여 상기 플라이휠 (101) 의 각속도를 결정하도록 구성되는, 내연 기관의 플라이휠의 각속도를 결정하는 시스템.As a system for determining the angular velocity of the flywheel of an internal combustion engine,
-At least one sensor (203)
-A measurement unit 205 comprising a processor 207,
At least two measuring points 201A-201H are defined in the flywheel 101, and each measuring point 201A-201H generates a distinguishable measured value in at least one of the sensor 203,
The processor 207 of the measurement unit 205,
-When each of the at least two measuring points 201A-201H reaches the detection space of the sensor 203 during the angular movement of the flywheel 101, information about the detections from the sensor 203 is obtained. Receive,
-From the received information, identify the at least two measurement points 201A-201H based on the distinguishable measurement values generated by each of the at least two measurement points 201A-201H,
-Determining time points of the detections based on the distinguishable measurements,
-A first detection of a measurement point 201A-201H among the at least two measurement points 201A-201H by the sensor 203 for each of the at least two measurement points 201A-201H and the Determining a time difference of sequential detection of the same measurement point 201A-201H among the at least two measurement points 201A-201H by the sensor 203, and
-A system for determining the angular velocity of a flywheel of an internal combustion engine, configured to determine the angular velocity of the flywheel 101 with respect to each of the at least two measuring points 201A-201H by dividing 360 degrees by the determined time difference .
상기 측정 유닛 (205) 은 상기 센서 (203) 로부터 수신된 검출들의 각각에 대한 타임 스탬프를 커플링하도록 구성되는, 내연 기관의 플라이휠의 각속도를 결정하는 시스템.The method of claim 1,
The measuring unit (205) is configured to couple a time stamp for each of the detections received from the sensor (203). A system for determining the angular velocity of a flywheel of an internal combustion engine.
상기 시간 차이는 순차적인 검출들의 타임 스탬프들에 기초하여 결정되는, 내연 기관의 플라이휠의 각속도를 결정하는 시스템.The method of claim 2,
The time difference is determined based on time stamps of sequential detections.
상기 타임 스탬프는: 상기 측정 유닛 (205) 의 클록 (209), 외부 클록 신호 중 적어도 하나로부터 수신되는, 내연 기관의 플라이휠의 각속도를 결정하는 시스템.The method according to claim 2 or 3,
The time stamp is: a clock (209) of the measuring unit (205), received from at least one of an external clock signal, a system for determining the angular velocity of a flywheel of an internal combustion engine.
- 플라이휠 (101) 의 각운동을 모니터링하는 단계 (301),
- 상기 플라이휠 (101) 내에 정의된 적어도 2 개의 측정 포인트 (201A - 201H) 의 각각이 상기 플라이휠 (101) 의 각운동 동안 센서 (203) 의 검출 공간에 도달할 때, 검출하는 단계 (303) 로써, 적어도 하나의 상기 센서 (203) 내에 구별가능한 측정값을 각각의 측정 포인트 (201A - 201H) 가 생성하는, 상기 검출하는 단계 (303),
- 상기 적어도 2 개의 측정 포인트들 (201A - 201H) 각각에 의해 생성된 구별가능한 측정값들에 기초하여 상기 적어도 2 개의 측정 포인트들 (201A - 201H) 을 식별하는 단계,
- 상기 구별가능한 측정값들에 기초하여 검출들의 시점들을 결정하는 단계 (305),
- 상기 적어도 2 개의 측정 포인트들 (201A - 201H) 의 각각에 대하여 상기 센서 (203) 에 의한 상기 적어도 2 개의 측정 포인트들 (201A - 201H) 중 측정 포인트 (201A - 201H) 의 제 1 검출과 상기 센서 (203) 에 의한 상기 적어도 2 개의 측정 포인트들 (201A - 201H) 중 동일한 측정 포인트 (201A - 201H) 의 순차적인 검출의 시간 차이를 결정하는 단계 (307), 및
- 360 도를 결정된 상기 시간 차이로 나눔으로써 상기 적어도 2 개의 측정 포인트들 (201A - 201H) 의 각각에 관하여 상기 플라이휠 (101) 의 각속도를 결정하는 단계를 포함하는, 내연 기관의 플라이휠의 각속도를 결정하는 방법.As a method of determining the angular velocity of the flywheel of an internal combustion engine,
-Monitoring the angular motion of the flywheel 101 (301),
-When each of the at least two measuring points 201A-201H defined in the flywheel 101 reaches the detection space of the sensor 203 during the angular movement of the flywheel 101, as a step of detecting (303) , The detecting step (303), wherein each measurement point (201A-201H) generates a distinguishable measurement value within at least one of the sensor (203),
-Identifying the at least two measuring points 201A-201H based on the distinguishable measured values generated by each of the at least two measuring points 201A-201H,
-Determining (305) time points of detections based on the distinguishable measurements,
-A first detection of a measurement point 201A-201H among the at least two measurement points 201A-201H by the sensor 203 for each of the at least two measurement points 201A-201H and the Determining (307) a time difference of sequential detection of the same measurement point 201A-201H among the at least two measurement points 201A-201H by the sensor 203, and
-Determining the angular velocity of a flywheel of an internal combustion engine, comprising determining the angular velocity of the flywheel 101 with respect to each of the at least two measuring points 201A-201H by dividing 360 degrees by the determined time difference How to.
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