KR102634486B1 - 자동차 엔진용 캠샤프트 센서를 자동으로 교정하는 방법 - Google Patents

자동차 엔진용 캠샤프트 센서를 자동으로 교정하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 엔진 캠샤프트 센서(10)를 자동으로 교정하는 방법에 관한 것으로, 상기 엔진은 적어도 하나의 캠샤프트(16), 상기 캠샤프트(16)와 관련된 톱니형으로 코딩된 타깃(14), 및 상기 센서(10)에 근접하여 상기 타깃(14)의 톱니(D1, D2, D3)가 통과하는 것에 의해 유도된 자기장의 변동을 검출하기 위해 상기 타깃(14)에 근접하여 배치된 자기장 센서(10)를 포함하고, 상기 센서(10)는 자기장(B)의 진폭의 함수로서 미리 결정된 스위칭 임계값(S)에 따라 상기 타깃(14)의 톱니(D1, D2, D3) 및 골(S1, S2, S3)을 나타내는 전기 신호를 전달하고, 상기 방법은 자기장의 값을 연속적으로 측정하는 것으로 구성된다. 본 발명은, 타깃이 새로이 회전할 때 하나의 톱니(i-1)에 대한 자기장의 최소값(Bmin(i-1, N))과 이전의 회전 시의 자기장의 절대 최소값(Bmin(N-1))을 비교하고, 동일한 톱니(i-1)에 대해 새로이 회전할 때 하나의 톱니의 자기장의 최대값과 이전의 회전 시의 자기장의 최대값을 비교하고, 이전의 비교 결과의 함수로 계산된, 새로이 회전할 때의 최대값을 평균내고, 이전의 톱니의 최소값(Bmin(i-1, N))을 고려하여 타깃이 새로이 회전할 때 톱니의 상승 에지에 대한 스위칭 임계값을 계산함으로써 톱니의 선두 에지의 검출 정확도를 향상시키는 방법을 제안한다.

Description

자동차 엔진용 캠샤프트 센서를 자동으로 교정하는 방법
본 발명은 자동차 캠샤프트 센서를 자동으로 교정하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 자동차 엔진 캠샤프트의 단부에 장착된 톱니 휠(toothed wheel)(타깃이라고도 함)의 "진원도 이탈(out-of-roundness)"을 자동으로 결정하는 것이다.
엔진 연소 사이클에서 여러 실린더의 위치를 결정하기 위해, 즉, 각각의 실린더가 진입 단계, 압축 단계, 연소 단계, 또는 배기 단계 중 어느 단계에 있는지를 결정하기 위해 자동차에 캠샤프트 센서가 사용된다. 이들 센서는 일반적으로 자기장 발생기(예를 들어, 영구 자석), 자기장을 검출하는 수단(예를 들어, 홀-효과 셀(Hall-effect cell), 자기 저항 MR 셀, 거대 자기 저항 GMR 셀 등), 및 자기장을 검출하는 수단에 의해 수신된 신호를 처리하기 위한 전자 회로를 포함한다. 능동 센서라고 불리우는 이 센서는 처리를 위해 중앙 프로세서로 디지털 신호를 전달한다.
자기장 발생기는 또한 남극과 북극을 교대로 나타내는 자성 물질로 만들어진 타깃일 수 있다. 이 경우에 센서는 사용된 검출 수단에 따라 영구 자석을 포함할 수도 있고 또는 포함하지 않을 수도 있다. 이하, 남극과 북극은 기계적 타깃의 톱니(teeth)와 골(trough)에 비유될 것이다.
알려진 방식으로, 캠샤프트 센서는 캠샤프트에 부착된 타깃과 관련된다. 이 타깃은 둘레에 톱니를 갖는 디스크의 형태를 갖는다. 이들 톱니는 자동차의 연소 엔진 연소 사이클에서 실린더의 위치의 (그 자체로 알려진) 인코딩을 수행하기 위해 동일한 높이를 갖지만 상이한 간격(골) 및 길이를 갖는다.
센서에 존재하는 자기장을 검출하는 수단은 타깃의 톱니가 센서 앞을 지나가는 것을 검출하고, 그 결과 신호는 그 자체로 알려진 방식으로 엔진 연소 사이클에 대하여 각각의 실린더의 위치를 결정할 수 있게 한다.
엔진 사이클에서 각각의 실린더의 위치를 결정하기 위해, 타깃이 회전하는 동안 캠샤프트 센서에 의해 감지된 자기장의 변화 곡선이 관찰된다. 이 곡선은 타깃의 하나의 톱니에 각각 대응하는 일련의 산(hump)을 보여준다. 각각의 산들 사이의 간격과 각각의 산의 지속 시간을 측정함으로써 엔진 연소 사이클에 대하여 각 실린더의 위치를 결정하는 것이 가능하다. 그리하여, 이를 위해, 타깃의 기계적 면(mechanical face)의 위치에 대하여 센서에 의해 생성된 신호의 전기적 파동 에지의 위치를 정밀하게 보장하는 것이 중요하며, 여기서 각각의 전기 파동 에지는 톱니의 기계적 면이 통과하는 것을 나타낸다. 목적은 센서와 타깃이 서로 가변적으로 분리되는 것에 의해 야기되는 신호의 위상 이동을 최소화하는 것이다. 센서에 의해 생성된 전기 신호는 자기 신호가 그 진폭에 비례하는 미리 결정된 스위칭 임계값과 교차할 때 상태(높은 상태 또는 낮은 상태)가 변한다. 이를 수행하기 위해, 톱니를 한정하는 각각의 파동 에지가 통과하는 순간을 결정하기 위해 이 스위칭 임계값은 (대부분의 기존 타깃에 대한 전기적 파동 에지/기계적 면들 사이의 정확도와 관련하여 최적에 해당하는, 진폭의 75%로) 설정된다. 따라서, 감지된 자기장의 제1 최대값 및 제1 최소값이 검출되자마자, 이 진폭의 75%에 해당하는 스위칭 임계값이 결정되고, 자기장의 측정된 값이 이 임계값 아래로 떨어지면 하강 에지가 검출되고; 반대로, 자기장의 측정값이 이 스위칭 임계값 위로 상승하면 상승 파면이 검출되는 (또는 그 반대인) 것으로 고려된다.
이러한 방식으로 진행함으로써, 에지를 검출하는 순간이 최적화된다. 그러나 이 방법은 모든 톱니가 동일한 높이를 갖고 기하학적 형상(센서 및 타깃)에 결함이 없다는 것을 전제로 한다. 이제 센서는 캠샤프트 상의 타깃의 위치 및 이 타깃의 기하학적 형상에 민감하다는 것이 단점을 갖는다.
비용 상의 이유로, 미리 결정된 치수와 간격을 갖는 톱니를 구비하는 단순한 금속 부품인 타깃은 대량 생산되어서 종종 불완전한 기하학적 형상을 나타낸다. 특히, 톱니는 타깃의 중심에 대하여 항상 동일한 높이를 갖는 것은 아니다. 이 결함은 "진원도 이탈(out-of-roundness)"이라고 한다. 그 결과 타깃의 각 톱니의 상부 부분이 캠샤프트에 중심을 둔 동일한 원 상에 위치되지 않게 된다. 그리하여 이 문제를 설명하기 위해 "진원도 이탈"이라는 용어가 사용된다. 타깃을 제조할 때 진원도 이탈은 캠샤프트 상에 타깃을 장착할 때 발생하는 진원도 이탈에 의해 혼합될 수 있다. 또한 센서와 타깃 사이의 에어갭에도 결함이 있으며, 이러한 결함은 시간에 따라 변하고 온도에 민감하다.
명백히, 톱니가 센서 앞을 통과하는 것에 의해 생성된 자기장의 변화를 캠샤프트 센서가 측정하기 때문에, 하나의 톱니가 다른 톱니보다 더 낮은 (더 높은) 경우, 이 톱니와 센서 사이의 이격 거리가 다른 톱니에 비해 변하고, 검출된 자기장에 변화를 초래한다. 이러한 자기장의 변화는 수행되는 측정을 손상시키거나 (기계적 면에 대하여 전기적 파동 에지의 위치의 정밀도를 손상시키거나) 또는 심지어 센서가 해석하지 못하게 할 수도 있다(자기장이 스위칭 임계값 미만인 경우 톱니를 검출하지 못하게 할 수도 있다). 캠샤프트 센서에 의해 전달된 신호는 에러 있는 것이어서, 엔진 사이클에서 각각의 실린더의 위치를 정확히 결정하는 것이 곤란하거나 심지어 불가능하다.
이러한 "진원도 이탈" 및/또는"에어갭 결함" 현상을 완화하기 위해, 이 "진원도 이탈" 및/또는 이 "에어갭 결함"을 고려하도록 자기장 검출 수단을 교정하여, (더 나은 전기적 파동 에지 기계적 면의 정확도를 달성하고, 톱니를 검출하지 못하는 위험을 제거하는) 보정된 측정값을, 엔진 사이클에서 각각의 실린더의 위치를 결정하는 일을 수행하는 중앙 프로세서에 전달하는 것이 종래 기술에 알려져 있다.
이러한 종래 기술의 방법은 출원인이 출원한 공개 번호 FR 3 041426 A1의 출원 문헌에 기재되어 있다.
자동차 엔진 캠샤프트 센서를 자동으로 교정하는 상기 방법의 목적은 센서의 출력에서 신호의 변동을 감소시키는 것이다. 이를 위해, 본 방법은, 타깃이 각각 새로이 회전할 때마다, 각 톱니의 자기장의 새로운 최대값을 이전의 타깃 회전 시의 것과 동일한 톱니의 최대값과 비교하는 것을 제안한다. 스위칭 임계값은 새로운 최대값이 이전의 타깃 회전 시의 최대값과 (미리 규정된 기준에 따라) 다른 경우에만 새로운 최대값을 사용하여 계산된다. 또한, 본 발명은 스위칭 임계값을 계산하기 위해 자기장의 단일 최소값을 사용할 것을 제안하는데, 즉, 타깃 회전 동안 절대 최소값을 사용할 것을 제안한다.
그러나, 이 종래 기술의 방법은 캠샤프트의 위치에서 특정 자동차 구성자가 요구하는 정확도를 달성하지 못한다.
본 발명은 이러한 결점을 완화시킬 수 있는 캠샤프트를 자동으로 교정하는 방법을 제안한다. 이 특정 경우에, 본 발명에 따라 교정하는 방법은 종래 기술의 것보다 더 정확한 신호를 캠샤프트 센서의 출력에 전달할 수 있게 하면서도, 타깃의 "진원도 이탈" 및 센서와 타깃 사이의 "에어갭 결함"을 결정하고 수정할 수 있게 한다.
본 발명은 자동차 엔진 캠샤프트 센서를 자동으로 교정하는 방법으로서, 상기 엔진은 적어도 하나의 캠샤프트, 상기 캠샤프트와 관련된 톱니형으로 코딩된 타깃, 및 상기 센서에 근접하여 상기 타깃의 톱니가 통과하는 것에 의해 유도된 자기장의 변동을 검출하기 위해 상기 타깃에 근접하여 배치된 자기장 센서를 포함하고, 상기 센서는 상기 자기장의 진폭의 함수인 미리 결정된 스위칭 임계값의 함수로서 상기 타깃의 톱니 및 골을 나타내는 전기 신호를 전달하고, 상기 방법은 상기 자기장의 값을 연속적으로 측정하는 단계로 구성되고, 상기 방법은,
상기 타깃의 제1 회전 동안,
Figure 112020019344748-pct00001
단계 E1: 각 톱니에 대한 상기 자기장의 최대값 및 최소값을 측정하는 단계, 및
단계 E2: 상기 톱니에 대한 상기 자기장의 진폭을 계산하고, 적절히 계산된 진폭의 함수로서 각 톱니의 상승 에지에 대한 스위칭 임계값을 계산하는 단계를 포함하고,
상기 방법은,
단계 E3: 상기 타깃의 회전 동안 상기 자기장의 절대 최소값을 측정하는 단계,
단계 E4: 상기 타깃의 회전 동안 상기 자기장의 최대값의 평균을 계산하는 단계, 및
단계 E5: 상기 최대값, 상기 절대 최소값 및 상기 최대값의 평균을 기억하는 단계를 포함하고,
단계 E6: 새로운 회전 시 톱니의 최소값(Bmin(i-1, N))이 이전의 회전 시의 절대 최소값(Bmin(N-1))보다 더 큰 경우, 그 다음 톱니의 상승 에지의 스위칭 임계값(Th(i, N))은 다음 식과 같고, 즉,
단계 E7:
Th(i, N) = (Bmax(i-1, N) - Bmin(i-1, N)) x K - Bmin(i-1, N)이고,
여기서
Bmax(i-1, N)은 타깃이 새로이 회전할 때 톱니(i-1)에 대한 장의 최대값이고,
Bmin(i-1, N)은 타깃이 새로이 회전할 때 톱니(i-1)에 대한 장의 최소값이며,
K는 0과 1 사이의 계수이고,
그렇지 않고, 새로운 회전 시의 톱니(i-1)의 최소값(Bmin(i-1, N))이 이전의 회전 시의 절대 최소값(Bmin(N-1))과 같은 경우, 그리고
단계 E8: 상기 톱니의 최대값이 동일한 톱니에 대한 이전의 회전 시의 최대값과 같은 경우, 즉, Bmax(i-1, N) = Bmax(i-1, N-1)인 경우,
- 단계 E9: 상기 톱니의 최대값이 새로운 회전 시의 최대값의 평균으로부터 제거되고, 즉,
Avg(Bmax, N) = Avg(Bmax, N-1) - Bmax(i-1, N)이고,
여기서
Avg(Bmax, N)은 새로운 회전 시 자기장의 최소값의 평균이고,
Avg(Bmax, N-1)은 이전의 회전 시 자기장의 최소값의 평균이며,
그렇지 않고, 상기 톱니의 자기장의 최대값이 동일한 톱니에 대한 이전의 회전 시의 최대값과 다른 경우, 즉,
Bmax(i-1, N) ≠ Bmax(i-1, N-1)인 경우,
단계 E10: 새로운 회전 동안 최대값의 평균은 이전의 회전 시의 최대값의 평균과 같은 경우, 즉, Avg(Bmax, N) = Avg(Bmax, N-1)인 경우,
단계 E11: 그 다음 톱니(i)에 대한 상승 에지의 스위칭 임계값(Th(i, N))은 새로운 회전(N) 시의 최대값과 이전의 톱니의 최소값(Bmin(i-1, N))의 평균의 함수로 계산되고, 즉,
Th(i, N) = (Avg(Bmax, N) - Bmin(I-1, N)) x K - Bmin(I-1, N)이고,
여기서, k는 0과 1 사이의 계수이고,
상기 타깃(14)의 톱니 및 골을 나타내는 신호를 전달하기 위해 상기 타깃이 각각 새로이 회전할 때마다 단계(E3 내지 E11)를 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진 캠샤프트 센서를 자동으로 교정하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 타깃의 제1 회전은 상기 캠샤프트 센서(10)에 전력이 투입될 때마다 수행된다.
본 발명은 또한 임의의 자동차 엔진 캠샤프트 센서에 적용되며, 자동차 엔진 캠샤프트 센서로서, 상기 엔진은 적어도 하나의 캠샤프트, 상기 캠샤프트와 관련된 톱니형으로 코딩된 타깃, 및 상기 센서에 근접하여 상기 타깃의 톱니가 통과하는 것에 의해 유도된 자기장의 변화를 검출하기 위해 상기 타깃에 근접하여 배치된 자기장 센서를 포함하고, 상기 센서는 상기 자기장의 값을 연속적으로 측정하고, 상기 자기장의 진폭의 함수인 미리 결정된 임계값의 함수로서 상기 타깃의 톱니 및 골을 나타내는 전기 신호를 전달하고, 상기 센서는,
톱니가 각각 통과할 때마다 상기 자기장의 최대값 및 최소값을 측정하기 위한 수단, 및
각각의 톱니에 대한 상기 자기장의 진폭을 계산하고 상기 스위칭 임계값을 계산하기 위한 수단을 포함하고,
상기 센서는,
상기 타깃의 회전 동안 절대 최소값을 측정하기 위한 수단,
상기 타깃의 회전 동안 최대값의 평균을 계산하는 수단,
상기 타깃의 회전 동안 상기 최대값, 상기 최대값의 평균 및 상기 절대 최소값을 기억하기 위한 수단,
상기 타깃이 새로이 회전할 때의 각 최소값과 이전의 회전 시의 절대 최소값을 비교하기 위한 수단,
각 톱니마다 상기 타깃이 새로이 회전할 때의 자기장의 각 최대값과 이전의 회전 시의 최대값을 비교하기 위한 수단,
각 톱니마다 상기 타깃이 새로이 회전할 때의 각 최대값과 이전의 회전 시의 최대값을 비교한 결과의 함수로서 상기 타깃이 새로이 회전할 때의 최대값의 평균을 계산하기 위한 수단, 및
상기 비교 결과의 함수로서 스위칭 임계값을 계산하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진 캠샤프트 센서에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 열거된 특징에 따른 캠샤프트 센서를 포함하는 임의의 자동차에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 비-제한적인 예로서 제공된 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
- 도 1은 캠샤프트 센서와 그 관련 타깃을 나타내는 개략 단면도;
- 도 2는 타깃의 제1 회전 동안 타깃과 관련된 센서에 의해 감지된 자기장의 변화 곡선의 일례를 도시하는 도면;
- 도 3은 타깃의 제1 회전 후 회전 동안 타깃과 관련된 센서에 의해 감지된 자기장의 변화 곡선의 일례를 도시하는 도면; 및
- 도 4는 본 발명에 따른 자동 교정 방법을 도시하는 도면.
도 1 내지 도 3에 도시되고 설명된 실시예에 따르면, 캠샤프트 센서(10)는 강자성 요소(11) 및 자기장 검출 수단(12)(예를 들어, 홀-효과 셀)을 포함한다. 이 센서(10)는 중앙 프로세서(13)에 디지털 신호를 전달한다.
이 센서(10)와 관련된 타깃(14)은 캠샤프트(16)에 견고하게 부착된 금속 디스크(15)의 형태를 갖는다. 이 타깃은 상이한 높이(h1, h2, h3) 및 가변 길이(l1 내지 l3) 및 가변 간격(골)(s1 내지 s3)을 갖는 복수의 (도시된 예에서는 3개의) 톱니(D1, D2, D3)를 그 둘레에 갖는다. 이들 가변 길이 및 간격은 그 자체로 알려진 방식으로 코딩을 구성한다.
이러한 센서(10)에 더하여 타깃(14)의 조립체를 동작시키는 방식은 이후에 설명된다.
캠샤프트(16)에 의해 타깃(14)이 (도 1에서 화살표(F) 방향으로) 회전 구동될 때, 센서(10)는 센서 앞을 통과하는 톱니(D1, D2, D3)의 길이(l)와 그 간격(s1, s2, s3)을 나타내는 자기장(B)의 일련의 변동을 감지한다. 예를 들어, 타깃의 제1 회전 동안 이렇게 얻어진 곡선은 도 2에 도시된다.
이 도 2에서, x 축은 0°에서 360°까지 변하는 엔진 사이클의 각도(α)를 나타내고, y 축은 감지된 자기장(공기 갭의 함수로 정규화된 장)의 값(B)을 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 톱니(D1, D2, D3)는 동일한 높이(h1, h2, h3)가 아니며, 타깃(14)은 기하학적 형상에 작은 결함을 나타낸다. 이로 인해, 각각의 톱니(D1, D2, D3)가 통과할 때 센서(10)에 의해 감지되는 최대 장은 3개의 톱니 각각마다 변하고, 각각의 값(Bmax1, Bmax2, Bmax3)을 취한다. 마찬가지로, 각각의 톱니(D1, D2, D3)가 통과할 때 센서(10)에 의해 감지되는 최소 장은 톱니마다 변하고, 각각의 값(Bmin1, Bmin2, Bmin3)을 취한다. 이 도 2는 3개의 톱니(D1, D2, D3)가 통과하는 것을 도시하는데, 여기서 처음 두 개의 톱니(D1, D2)는 상대적으로 서로 가깝고, 제1 톱니(D1)는 제2 톱니(D2)보다 폭이 더 넓고, 제3 톱니(D3)는 제2 톱니(D2)보다 더 좁고 제2 톱니로부터 멀리 있다. 이것은 실제로 도 1에 도시된 타깃(14)의 기하학적 형상에 대응한다.
톱니가 통과하는 동안 감지된 장의 진폭에 비례하는 미리 결정된 스위칭 임계값(예를 들어, (Bmax1 - Bmin1)의 75%) 위로 감지된 자기장(B)이 상승하거나 아래로 떨어지자마자 톱니 에지가 통과하는 것으로 검출하는 것이 알려져 있다.
임계값은 도 2에서 파선으로 구현된다. 제1 톱니(D1)가 통과한 후, 제2 톱니의 상승 에지에 대한 스위칭 임계값(S2a)은 다음의 수식에 따라 계산된다:
S2α = 0.75 x (Bmax1 - Bmin1)
이후, 제2 톱니가 통과할 때 자기장(B)의 최대값(Bmax2)이 통과한 후, 새로운 스위칭 임계값(S2d)이 제2 톱니(D2)의 하강 에지에 대해 계산된다:
S2d = 0.75 x (Bmax2 - Bmin1)
자기장(B)의 새로운 최대값 또는 새로운 최소값이 측정될 때 톱니가 통과할 때마다 이 방법이 반복된다.
각각의 톱니마다 자기장(B)의 최대값과 최소값은 마지막으로 기록된 최대값과 최소값에 대응한다는 것을 주목해야 한다.
예를 들어, 제2 톱니의 상승 에지의 스위칭 임계값(S2a)을 계산하려면 여기서 자기장(B)의 마지막으로 기록된 최대값과 최소값, 즉, Bmax1 및 Bmin1, 즉, 제1 톱니(D1)가 통과한 후의 자기장(B)의 최대값 및 최소값을 고려하는 것을 수반한다.
유사하게, 제2 톱니의 하강 에지에 대한 스위칭 임계값(S2d)을 계산하기 위해, 마지막으로 기록된 최대값과 최소값, 이 경우에 Bmin1 및 Bmax2, 즉, 제1 톱니(D1)와 관련된 자기장(B)의 최소값, 및 제2 톱니(D2)와 관련된 자기장의 최대값이 사용된다.
단순화를 위해, 상기 톱니에 대한 스위칭 임계값을 계산하기 위해 고려되는 마지막으로 측정된 최대값 및/또는 최소값은 여기서 "상기 톱니(Di)와 관련된 최대값(Bmaxi)" 및/또는 최소값(Bmini)"으로 지칭될 것이다. 그리고 "최대값"은 자기장의 최대값을 의미하는 것으로 이해되고, "최소값"은 자기장의 최소값을 의미하는 것으로 이해된다.
그러나, 캠샤프트(16)와 관련된 타깃(14)은 시간에 따라 변하는 기하학적 형상의 결함을 나타낼 수 있다. 특히, 타깃(14)은 시간이 지남에 따라 또는 온도에 따라 증가하는 "에어갭"을 가질 수 있다. 이 경우, 타깃(14)이 제1 회전 후 회전 동안 회전 구동될 때, 톱니(D1, D2, D3)가 센서(10) 앞을 통과하면 도 3에 도시된 바와 같이 자기장(B)의 변동을 유발한다. 도 2와 유사한 방식으로, 이 곡선은 x 축에서 엔진 사이클의 각도(α)를 나타내고, y 축에서 센서(10)에 의해 감지된 에어갭의 함수로서 정규화된 자기장(B)을 나타낸다.
이 경우, 각각의 톱니(D1, D2, D3)마다 감지된 자기장(B)의 새로운 최대값, 각각 Bmax1', Bmax2', Bmax3'은 타깃(14)(도 2 참조)의 제1 회전 동안 동일한 톱니(D1, D2, D3) 각각에 대해 감지되는 자기장의 최대값과 동일하지 않은 것임이 주목된다. 구체적으로, 제1 톱니(D1)는 새로운 최대값(Bmax1')으로 검출되고, 제2 톱니(D2)는 새로운 최대값(Bmax2')으로 검출되고, 제3 톱니(D3)는 새로운 최대값(Bmax3')으로 검출된다. 이것은 각 톱니(D1, D2, D3)가 통과할 때 센서(10)에 의해 감지되는 자기장(B)의 최소값에 대해서도 동일하게 적용된다. 각각의 톱니(D1, D2, D3)마다 자기장(B)의 새로운 최소값, 각각 Bmin1', Bmin2', Bmin3'은 동일한 톱니에 대해 타깃(14)의 제1 회전 동안 측정된 자기장(B)의 최소값(Bmin1, Bmin2, Bmin3)과 동일하지 않다.
도 2 및 도 3에 도시된 경우에서,
Bmax1' < Bmax1,
Bmin1' > Bmin1,
Bmax2' > Bmax2,
Bmin2' < Bmin2,
Bmax3' = Bmax3,
Bmin3' < Bmin3.
따라서, 본 발명은, 종래 기술보다 구현하기 간단하고 메모리 집약도가 더 낮을 수 있으면서 센서의 정확도를 높이기 위해 각 톱니(D1, D2, D3)마다 자기장의 새로운 최대값과 최소값을 고려할 수 있는 캠샤프트 센서를 자동으로 교정하는 방법을 제안한다.
이하에 설명된 본 발명은 톱니의 상승 에지에 적용된 스위칭 임계값에만 적용된다.
따라서, 본 발명은 "진원도 이탈"이 나타나는 즉시 이를 교정할 수 있게 한다.
본 발명은 도 4에 도시되고 아래에 설명된 자동 교정 방법을 제안한다.
예를 들어, 캠샤프트 센서(10)에 전력이 투입 시 예비된 타깃의 제1 회전에서, 각각의 톱니(D1, D2, D3)마다 자기장(B)의 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3) 및 최소값(Bmin1, Bmin2, Bmin3)을 측정하는 제1 단계(단계 E1)가 있고; 그리고 제2 단계(단계 E2)에서, 상기 톱니에 대한 자기장의 진폭이 계산되고, 적절히 계산된 진폭의 함수로서 결정되는 각각의 톱니 상승 에지에 대해 스위칭 임계값(S2a, S3a)이 적용된다. 이것은 종래 기술에 알려져 있다.
본 발명에 따른 방법은 다음 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는데, 즉, 제3 단계(단계 E3)에서, 측정된 최소값(Bmin1, Bmin2, Bmin3) 중에서, 방금 수행된 타깃(14)의 회전(N-1) 동안 자기장의 절대 최소값(Bmin(N-1))이 결정된다. 상기 타깃(14)이 회전하는 동안 자기장의 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3)의 평균 Avg(Bmax, N-1)이 또한 계산된다(단계 E4). 마지막으로 각 톱니와 관련된 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3), 결정된 절대 최소값(Bmin(N-1)), 및 계산된 평균(Avg(Bmax, N-1))은 기억된다(단계 E5).
이후 본 발명은 다음 단계를 제안하는데, 즉,
타깃(14)이 각각 새로이 회전할 때마다,
새로운 회전(N) 동안 톱니(i-1)의 최소값(Bmin(i-1, N))이 이전의 회전 동안 절대 최소값 Bmin(N-1)보다 더 큰 경우(단계 E6),
새로운 회전(N) 시 그 다음 톱니(i)에 대한 상승 에지의 스위칭 임계값(Th(i, N))은 다음과 같다(단계 E7):
Th(i,N) = (Bmax(i-1,N) - Bmin(i-1,N)) x K - Bmin(i-1,N)
그렇지 않고, 새로운 회전(N) 시 톱니(i-1)의 최소값(Bmin(i-1, N))이 이전의 회전 시 절대 최소값(Bmin(N-1))과 동일한 경우, 그리고
상기 톱니에 대한 자기장의 최대값(Bmax(i-1, N))이 이전의 회전 이후에 변하지 않은 경우(단계 E8), 보다 구체적으로, 회전(N) 시 톱니(i-1)에 대한 자기장의 최대값이 회전(N-1) 시 톱니(i-1)에 대한 자기장의 최대값과 같은 경우, 다시 말해,
Bmax(i-1,N°) = Bmax(I-1,N-1)인 경우,
- 최대값의 평균(Avg(Bmax, N))이 다음과 같이 수정된다(단계 E9), 즉,
Avg(Bmax,N) = Avg(Bmax,N-1) - Bmax(I-1,N)
보다 구체적으로, 새로운 회전 시 측정된 톱니(i-1)의 자기장의 최대값은 이전의 회전 시 결정된 자기장의 최대값의 평균으로부터 제거된다.
- 그렇지 않고, 회전(N) 시 톱니(i-1)에 대한 자기장의 최대값이 톱니(i-1)에 대한 자기장의 값과 상이한 경우(단계 E10), 즉, Bmax(i-1,N) > Bmax(i-1,N-1)인 경우 또는 Bmax(i-1,N) < Bmax(i-1,N-1)인 경우, 다시 말해 Bmax(i-1,N) ≠ Bmax(i-1,N-1)인 경우, 새로운 회전 시의 최대값의 평균은 수정되지 않고, 이전의 회전 시의 평균과 동일하게 유지된다(단계 E10):
Avg(Bmax,N) = Avg(Bmax,N-1)
톱니(i-1)의 최소값(Bmin(i-1,N))이 이전의 회전(N-1) 시의 절대 최소값(Bmin(N-1))보다 더 작은, 회전(N) 시의 유일한 값인 경우, 상기 최소값(Bmin(i-1,N))은 현재 회전(N) 시의 절대 최소값(Bmin(N))이 되고 이는 그 다음 회전(N+1) 시에 사용되는 것임이 주목된다.
또한 톱니(i)는 톱니(i-1) 다음의 톱니임을 주목해야 한다.
마지막으로, 새로운 회전(N) 동안 그 다음 톱니(i)의 스위칭 임계값(Th(i,N))은 다음 수식에 따라 계산된다(단계 E10):
Th(i, N) = (Avg(Bmax, N) - Bmin(i-1, N)) x K - Bmin(i- -1, N)
여기서,
k는 0과 1 사이의 계수이고,
Avg(Bmax, N)는 새로운 회전(N) 시 자기장의 최대값의 평균이고,
Bmin(i-1,N)은 새로운 회전(N) 시 이전의 톱니(i-1)에 대한 자기장의 최소값이다.
따라서 상기 방법은 타깃이 각각 새로이 회전할 때마다 단계(3 내지 11)를 반복한다.
본 방법은 이제 이를 도 2 및 도 3의 톱니(D1, D2, D3)에 적용함으로써 설명된다.
도 2는 톱니의 제1 회전, 즉, N = 1에서 3개의 톱니(D1, D2, D3)가 통과하는 것에 의해 유도된 자기장의 변화를 도시한다.
도 3은 제1 회전 후 타깃의 제2 회전, 즉, N = 2에서 3개의 톱니(D1, D2, D3)가 통과하는 것에 의해 유도된 자기장의 변화를 도시한다.
본 발명에 따른 교정 방법의 표기법을 도 2 및 도 3에 적용하면, i는 1에서 3으로 변하고 N은 1에서 2로 변한다:
Bmax1 = Bmax(1,1)
Bmin1 = Bmin(1,1)
Bmax2 = Bmax(2,1)
Bmin2 = Bmin(2,1)
Bmax3 = Bmax(3,1)
Bmin3 = Bmin(3,1)
Bmax1'= Bmax(1,2)
Bmin1'= Bmin(1,2)
Bmax2'= Bmax(2,2)
Bmin2'= Bmin(2,2)
Bmax3'= Bmax(3,2)
Bmin3'= Bmin(3,2)
도 2에서 자기장의 최소값(Bmin(1))은 제2 톱니의 자기장의 최소값, 즉, 와 같다.
자기장의 최대값의 평균, 즉, Avg(Bmax,1)은 다음과 같다:
도 3에서, 제2 회전, 즉, N = 2에서 제1 톱니(D1), 즉, (i-1) = 1의 자기장의 최소값은 이전의 회전 시 계산된 자기장의 절대 최소값 Bmin(1)보다 더 크며, 즉, 이고; 그 결과, 제2 회전에서 제2 톱니, 즉, i=2의 상승 에지에 대한 스위칭 임계값(Th)은 다음과 같다:
제2 톱니의 자기장의 최소값(Bmin2')은 이전의 회전 시의 절대 최소값보다 더 작다:
제2 톱니의 자기장의 최대값(Bmax2')은 이전의 회전의 동일한 톱니(D2)의 자기장의 최대값보다 더 크고, 즉,
그 결과, 제2 회전에 대한 자기장의 값의 평균은 다음과 같다:
그리고 제3 톱니의 상승 에지에 대한 스위칭 임계값(Th(3,2))은 다음과 같다:
제2 회전 시 제3 톱니에 대한 자기장의 최소값(Bmin3')은 이전의 회전 시의 자기장의 절대 최소값보다 더 작고, 즉,
그리고 제3 톱니의 자기장의 최대값(Bmax3')은 이전의 회전 시의 것과 동일한 톱니의 자기장의 최대값과 같다:
그 결과, 제3 회전 동안 자기장의 값의 평균은 다음과 같다:
그리고 제3 톱니의 상승 에지에 대한 스위칭 임계값(Th(3,2))은 다음과 같다:
본 발명은 저렴하고, 구현하기 쉬우며, 무엇보다도 특히 "진원도 이탈"이 있는 경우에 톱니의 상승 에지의 검출 정확도를 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 자동차 엔진 자기장 센서(10)를 자동으로 교정하는 방법으로서,
    상기 엔진은 적어도 하나의 캠샤프트(16), 상기 캠샤프트(16)와 관련된 톱니형으로 코딩된 타깃(14), 및 상기 타깃(14)에 근접하여 배치된 자기장 센서(10)를 포함하고, 상기 자기장 센서(10)는 상기 자기장 센서(10)에 근접하여 상기 타깃(14)의 톱니(D1, D2, D3)가 통과하는 것에 의해 유도된 자기장의 변동을 검출하고, 상기 자기장 센서(10)는 상기 자기장(B)의 진폭의 함수인 미리 결정된 스위칭 임계값(S)의 함수로서 상기 타깃(14)의 톱니(D1, D2, D3) 및 골(S1, S2, S3)을 나타내는 전기 신호를 전달하고, 상기 방법은 상기 자기장의 값을 연속적으로 측정하는 단계로 구성되고, 상기 방법은,
    상기 타깃의 제1 회전(14) 동안,
    단계 E1: 각 톱니(D1, D2, D3)에 대한 상기 자기장(B)의 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3) 및 최소값(Bmin1, Bmin2, Bmin3)을 측정하는 단계, 및
    단계 E2: 상기 톱니에 대한 상기 자기장의 진폭을 계산하고, 계산된 진폭의 함수로서 각 톱니 상승 에지에 대한 스위칭 임계값을 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은,
    단계 E3: 상기 타깃(14)의 회전(N-1) 동안 상기 자기장의 절대 최소값(Bmin(N-1))을 측정하는 단계,
    단계 E4: 상기 타깃(14)의 회전(N-1) 동안 상기 자기장의 최대값의 평균(Avg(Bmax, N-1))을 계산하는 단계, 및
    단계 E5: 상기 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3), 상기 절대 최소값(Bmin(N-1)) 및 상기 평균(Avg(Bmax, N-1))을 기억하는 단계를 더 포함하고,
    이후, 상기 타깃(14)이 각각 새로이 회전(N)할 때마다,
    단계 E6: 톱니(i-1)의 최소값(Bmin(i-1, N))이 이전의 회전 시의 절대 최소값(Bmin(N-1))보다 더 큰 경우, 그 다음 톱니(i)의 상승 에지의 스위칭 임계값(Th(i, N))은 다음 식과 같고, 즉,
    단계 E7:
    Th(i, N) = (Bmax(i-1, N) - Bmin(i-1, N)) x K - Bmin(i-1, N)이고,
    그렇지 않고, 톱니(i-1)의 최소값(Bmin(i-1, N))이 이전의 회전 시의 절대 최소값(Bmin(N-1))과 같은 경우, 그리고
    단계 E8: 상기 톱니(i-1)의 최대값이 동일한 톱니(i-1)에 대한 이전의 회전 시의 최대값과 같은 경우, 즉, Bmax(i-1, N) = Bmax(i-1, N-1)인 경우,
    - 단계 E9: 상기 톱니(i-1)의 최대값이 새로운 회전 시의 최대값의 평균으로부터 제거되고, 즉,
    Avg(Bmax, N) = Avg(Bmax, N-1) - Bmax(i-1, N)이고,
    그렇지 않고, 상기 톱니(i-1)의 최대값이 동일한 톱니에 대한 이전의 회전 시의 최대값과 다른 경우, 즉, Bmax(i-1, N) ≠ Bmax(i-1, N-1)인 경우,
    단계 E10: 새로운 회전(N) 동안 최대값의 평균은 이전의 회전(N-1) 시의 최대값의 평균과 같은 경우, 즉, Avg(Bmax, N) = Avg(Bmax, N-1)인 경우,
    단계 E11: 그 다음 톱니(i)에 대한 상승 에지의 스위칭 임계값 Th(i, N)은 새로운 회전(N) 시의 최대값과 이전의 톱니의 최소값(Bmin(i-1, N))의 평균의 함수로 계산되고, 즉,
    Th(i, N) = (Avg(Bmax, N) - Bmin(i-1, N)) x K - Bmin(i-1, N)이고,
    여기서, k는 0과 1 사이의 계수이고,
    상기 타깃(14)의 톱니(D1, D2, D3) 및 골(S1, S2, S3)을 나타내는 신호를 전달하기 위해 상기 타깃이 각각 새로이 회전할 때마다 단계(E3 내지 E11)를 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진 자기장 센서를 자동으로 교정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 타깃(14)의 제1 회전은 상기 자기장 센서(10)에 전력이 투입될 때마다 수행되는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진 자기장 센서를 자동으로 교정하는 방법.
  3. 자동차 엔진 자기장 센서(10)로서,
    상기 엔진은 적어도 하나의 캠샤프트(16), 상기 캠샤프트(16)와 관련된 톱니형으로 코딩된 타깃(14), 및 상기 타깃(14)에 근접하여 배치된 자기장 센서(10)를 포함하고, 상기 자기장 센서(10)는 상기 자기장 센서(10)에 근접하여 상기 타깃(14)의 톱니(D1, D2, D3)가 통과하는 것에 의해 유도된 자기장의 변동을 검출하고, 상기 자기장 센서(10)는 상기 자기장의 값을 연속적으로 측정하고, 상기 자기장(B)의 진폭의 함수인 미리 결정된 스위칭 임계값(S)의 함수로서 상기 타깃(14)의 톱니(D1, D2, D3) 및 골(S1, S2, S3)을 나타내는 전기 신호를 전달하고, 상기 자기장 센서는,
    톱니(D1, D2, D3)가 각각 통과할 때 상기 자기장(B)의 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3) 및 최소값(Bmin1, Bmin2, Bmin3)을 측정하기 위한 수단, 및
    각각의 톱니에 대한 상기 자기장의 진폭을 계산하고 상기 스위칭 임계값(S)을 계산하기 위한 수단을 포함하고,
    상기 자기장 센서(10)는,
    상기 타깃의 회전(N-1) 동안 절대 최소값(Bmin(N-1))을 측정하기 위한 수단,
    상기 타깃의 회전(N-1) 동안 최대값의 평균(Avg(Bmax, N-1))을 계산하는 수단,
    상기 타깃의 회전 동안 상기 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3), 상기 최대값의 평균(Avg(Bmax, N-1)) 및 상기 절대 최소값(Bmin(N-1))을 기억하기 위한 수단,
    상기 타깃이 새로이 회전할 때의 각 최소값(Bmin(i-1, N))과 이전의 회전 시의 절대 최소값(Bmin(N-1))을 비교하기 위한 수단,
    동일한 톱니(i-1)에 대해 상기 타깃이 새로이 회전할 때의 각 최대값(Bmax(i-1, N))과 이전의 회전 시의 최대값(Bmax(i-1, N-1))을 비교하기 위한 수단,
    동일한 톱니(i-1)에 대해 상기 타깃이 새로이 회전할 때의 각 최대값(Bmax(i-1, N))과 이전의 회전 시의 최대값(Bmax(i-1, N-1))을 비교한 결과의 함수로서 상기 타깃이 새로이 회전할 때의 최대값의 평균(Avg(Bmax, N))을 계산하기 위한 수단, 및
    상기 비교 결과의 함수로서 스위칭 임계값(Th(i, N))을 계산하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진 자기장 센서.
  4. 제3항의 자기장 센서(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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