KR20010032397A

KR20010032397A - Phase recognition device

Info

Publication number: KR20010032397A
Application number: KR1020007005637A
Authority: KR
Inventors: 무트귄터; 코프라이너; 아비딘안와르; 루프인골프; 펜더안드레아스; 뵈르켈울프강
Original assignee: 클라우스 포스, 게오르그 뮐러; 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2001-04-16
Also published as: DE59908304D1; EP1045967B1; WO2000019077A1; BR9909572A; DE19844910A1; EP1045967A1; KR100624352B1; RU2230210C2; JP2002525494A

Abstract

본 발명은 내연 기관에서 위상 인식 장치에 관한 것으로, 이 경우 단 하나의 크랭크샤프트 신호센서가 제공되며 위상 신호는 일정 실린더를 위한 미리 정해질 수 있는 분사의 억제 그리고 동시적인 엔진속도 분석을 통해 얻어진다. 상기 엔진속도 특성이 동일 실린더를 위한 기대로서 다수의 분사가 억제되어 조정되면, 상기 동기화가 정확하다고 생각되며, 이런 조건이 충족되지 않으면, 360°KW만큼의 동기화가 잘못되었으므로 재동기화가 이루어진다.The present invention relates to a phase recognition device in an internal combustion engine, in which only one crankshaft signal sensor is provided, the phase signal being obtained through predetermined engine suppression and simultaneous engine speed analysis for a given cylinder. . If the engine speed characteristic is adjusted and a plurality of injections are suppressed as expectations for the same cylinder, then the synchronization is considered to be correct, and if this condition is not met, the synchronization by 360 ° KW is incorrect and resynchronization is made.

Description

Phase recognition device

하나의 크랭크샤프트와 하나 이상의 캠 샤프트를 구비한 다실린더 기관에 있어서, 상기 크랭크샤프트와 캠 샤프트의 인식된 위치에 의존하여 어떤 실린더에서 언제 연료가 분사되어야 하는지 그리고 언제 점화가 이루어져야 하는지가 제어 장치에 의해 계산된다. 이 때 일반적으로는 센서를 이용해 크랭크샤프트의 각도 위치를 검출하며, 여기에서 상기 센서는 크랭크샤프트 또는 이것과 연결된, 특성 표면(characteristic surface)을 가지는 디스크를 스캐닝한다.In a multi-cylinder engine with one crankshaft and one or more camshafts, the control device determines when and from which cylinders fuel should be injected and when ignition should occur depending on the crankshaft and the camshaft's recognized position. Is calculated by The sensor typically detects the angular position of the crankshaft using a sensor, where the sensor scans the crankshaft or a disk having a characteristic surface connected thereto.

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

캠 샤프트 센서 또는 위상 센서 없이 동작이 이루어지는 시스템에 있어서는 별도의 조치가 필요하며, 이 조치를 통해 크랭크샤프트 센서로부터 제공되는 신호로부터만 동기화가 가능해진다. 위상 센서 없이 위상 위치의 검출이 이루어지는 시스템은 DE-OS 44 18 577에 공지되어 있다.In systems where operation is performed without a camshaft sensor or phase sensor, additional measures are required, which allow synchronization only from signals provided by the crankshaft sensor. Systems in which the detection of the phase position without a phase sensor are known from DE-OS 44 18 577.

이 종래의 시스템에 있어서 예비 위치 각도이라고도 불리는 개별 실린더를 위한 크랭크샤프트의 각도 위치로부터 얻어진 분사의 시작이 변경됨으로, 동작 사이클마다 위상 위치가 잘못된 경우 속도 변경(speed alternation)이 개시되고, 이 속도 변경은 크랭크샤프트 센서로부터 제공된 신호를 평가하여 검출된다. 이 속도 변경은 제어 장치에서 인식되어 평가되며 먼저는 위상 인식을 위해 그 다음에는 위상 동기화를 위해 이용된다.In this conventional system, the start of injection resulting from the angular position of the crankshaft for the individual cylinder, also called the preliminary position angle, is changed, so that a speed alternation is initiated if the phase position is incorrect every operating cycle. Is detected by evaluating the signal provided from the crankshaft sensor. This speed change is recognized and evaluated by the control device, first for phase recognition and then for phase synchronization.

본 발명은 독립항의 전제부에 따른 내연 기관에서의 위상 인식 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a phase recognition device in an internal combustion engine according to the preamble of the independent claim.

도 1은 본 발명의 설명에 필요한 내연 기관의 제어 시스템의 컴포넌트를 도시한 도면.1 shows components of a control system of an internal combustion engine necessary for the description of the invention;

도 2 (a)내지 도 5(b)는 시간에 대한 본 발명에 따른 값들 또는 제어 신호들을 나타내는 그래프.2 (a) to 5 (b) are graphs showing values or control signals according to the invention over time.

제 1 항의 특징들을 가지는 본 발명에 따른 위상 인식 장치가 가지는 장점으로는 캠 샤프트 센서 없이도 동기화가 이루어질 수 있다는 것과, 별도의 소자가 필요치 않다는 것과, 위상 인식이 확실하게 장애 없이 이루어질 수 있으며 잘못된 위상 위치가 인식되면 수정(correction)이나 새로운 동기화가 실시될 수 있다는 것이다.Advantages of the phase recognition device according to the invention with the features of claim 1 are that synchronization can be made without a camshaft sensor, that no separate element is required, phase recognition can be achieved without obstacles and the wrong phase position Is detected, a correction or new synchronization can be carried out.

이 장점들은 제 1 항의 특징들을 가지는 위상 인식 장치를 통해 달성되며, 소정 실린더에 대한 분사 억제(suppress)시 그로부터 야기되는 속도 특성 또는 속도 침해(speed invasion)가 발생하는지 여부에 따라 크랭크샤프트 센서의 회전 속도 의존적인 출력 신호가 상기 장치를 이용해 조사(search)된다. 인식된 속도 특성에 의존하여 검출되는 것은 받아들인 위상 위치가 옳은지 틀린지 여부이다. 그에 의존하여 최종적인 동기화가 이루어질 수 있다.These advantages are achieved by means of a phase recognition device having the features of claim 1 and the rotation of the crankshaft sensor depending on whether the speed characteristics or speed invasion caused therefrom upon suppression of injection to a given cylinder occur. The speed dependent output signal is searched using the device. What is detected depending on the perceived velocity characteristics is whether the received phase position is correct or incorrect. Depending on the final synchronization can be achieved.

본 발명의 다른 장점들은 종속항에 제공된 조치들을 통해 달성된다.Other advantages of the invention are achieved through the measures provided in the dependent claims.

도 1에 도시된 내연기관용 제어 시스템에서 검출기 디스크(detector disc)의 도면 부호는 10 이며 내연기관의 크랭크샤프트(11)와 고정 연결되어 있으며 그의 둘레에서 다수의 동종의 각도 마크(12, angular mark)를 가지고 있다. 이 동종의 각도 마크(12) 외에도 기준 마크(13)가 존재하며 이 기준 마크는 예를 들어 2개의 빠져있는 각도 마크를 통해 실현되어 있다. 이 각도 마크의 전체 갯수는 예를 들어 60-2 가 된다.In the control system for the internal combustion engine shown in FIG. 1, the reference numeral of the detector disc is 10, and is fixedly connected to the crankshaft 11 of the internal combustion engine, and a plurality of angular marks 12 of the same kind around it. Have In addition to the same angular mark 12, there is a reference mark 13, which is realized through, for example, two missing angle marks. The total number of this angle mark is 60-2, for example.

상기 검출기 디스크(10)를 스캐닝하는 센서(14)가 제어 장치(15)에 출력 신호를 제공하며, 이 신호는 신호 처리 후에 상기 검출기 디스크(10)의 표면에 반사되는 직사각형 신호로서 제공된다.A sensor 14 scanning the detector disk 10 provides an output signal to the control device 15, which is provided as a rectangular signal that is reflected on the surface of the detector disk 10 after signal processing.

종래의 내연기관에 존재하는 위상 센서가 여기에 제공되어 있지는 않지만 이것은 캠 샤프트(16) 또는 이 캠 샤프트(16)와 연결된, 마크가 있는 디스크를 스캐닝한다. 그와 같은 센서의 출력 신호로부터 일반적으로 얻어지는 위상 위치와 관련한 정보는 하기에 설명되는 방법을 이용해 얻어진다.A phase sensor present in a conventional internal combustion engine is not provided here but it scans the camshaft 16 or the disk with the mark, which is connected to the camshaft 16. Information relating to the phase position generally obtained from the output signal of such a sensor is obtained using the method described below.

이 제어 장치(15)는 다양한 입력들에 의해 내연기관의 제어 또는 조정에 필요한 다른 입력값을 수신한다. 해당 센서들이 도면 부호 17로 표기되어 있다. 다른 하나의 입력에 의해 ″점화 온(ignition on)″-신호가 제공되며, 이 신호는 점화 스위치(18)의 접속 시에 점화 잠금장치의 단자(KL 15)로부터 제공된다. 하나 이상의 중앙 처리 유니트(18) 및 메모리(19)를 포함하는 제어 장치(15)에서 점화 및 분사를 위한 신호들이 검출되며, 이 신호들에 의해 출력(20과 21)이 제공된다. 이 제어 장치(15)의 전압 공급은 배터리(22)를 이용해 이루어지는 것이 일반적이며, 이 배터리는 스위치(23)와 접속되어 있다.The control device 15 receives, by various inputs, other input values necessary for the control or adjustment of the internal combustion engine. Corresponding sensors are indicated by reference numeral 17. The other input provides a "ignition on" -signal, which is provided from the terminal KL 15 of the ignition lock upon connection of the ignition switch 18. Signals for ignition and injection are detected in a control device 15 comprising at least one central processing unit 18 and a memory 19, by means of which the outputs 20 and 21 are provided. The voltage supply of this control apparatus 15 is generally performed using the battery 22, and this battery is connected with the switch 23. As shown in FIG.

도 1에 서술된 장치에 있어서 이 크랭크샤프트(11)의 위치는 내연기관의 동작 동안 언제라도 검출될 수 있다. 왜냐하면 크랭크샤프트와 캠 샤프트 사이의 배치 관계는 캠의 위치와 개별 실린더의 위치 사이의 배치 관계와 마찬가지로 공지되어 있기 때문에, 위상 위치에 대한 특성 신호가 제공되어 있는 경우에만 기준 마크의 검출 후에 동기화가 이루어진다. 크랭크샤프트 센서로부터 제공되는 기준 마크 신호가 모호하기 때문에, 캠 샤프트가 단 한번 회전하는 동안 크랭크샤프트가 내연기관의 1회의 동작 사이클 내에서 두 번 회전하기 때문에, 상기 위상 신호가 필요하다.In the apparatus described in FIG. 1 the position of this crankshaft 11 can be detected at any time during the operation of the internal combustion engine. Because the arrangement relationship between the crankshaft and the camshaft is known as well as the arrangement relationship between the position of the cam and the position of the individual cylinders, synchronization occurs only after detection of the reference mark only if a characteristic signal for the phase position is provided. . Since the reference mark signal provided from the crankshaft sensor is ambiguous, the phase signal is necessary because the crankshaft rotates twice within one operating cycle of the internal combustion engine while the camshaft rotates only once.

위상 센서 없는 시스템에서 위상 위치가 검출되어 순차적인 분사가 이루어지기 위해서는, 제어 장치에서 다음의 기능이 진행된다:In order for the phase position to be detected and sequential injection in a system without a phase sensor, the following functions proceed in the control unit:

내연기관의 스타트 인식 후에 크랭크샤프트 센서의 조정 신호가 평가된다. 이 기준 마크가 처음에 검출되면, 제 1의 기준 마크에서 분사가 순차적으로 시작된다. 크랭크샤프트가 어떤 회전 위치에 있는지가 불분명하기 때문에, 분사를 위한 예비 이동 각도가 옳을 수도 있거나 또는 360°KW만큼 잘못될 수도 있다. 위상 인식을 위해 스타트 후에는 실린더를 위한 분사가 페이드아웃(fade-out)되거나 억제된다. 이 때 분사의 억제는 약 3개의 동작 사이클에서 스타트 오버슛의 떨어지는 분기에서(in the falling branch of the start overshoot) 이루어진다. 이 스타트 오버슛의 떨어지는 분기에서 도 2 또는 도 4에서 범위(1)로 표시된 속도 감소가 있다는 생각이 든다. 위상 위치가 분명하게 결정되지 않으면, 공회전에서의 페이드아웃은 짧은 대기 시간 후에 반복된다.After the start recognition of the internal combustion engine, the adjustment signal of the crankshaft sensor is evaluated. When this reference mark is first detected, injection is sequentially started at the first reference mark. Since it is unclear which rotational position the crankshaft is in, the preliminary movement angle for injection may be correct or may be wrong by 360 ° KW. After start for phase recognition, injection for the cylinder fades out or is suppressed. In this case, the suppression of injection is performed in the falling branch of the start overshoot in about three operation cycles. It is thought that there is a speed reduction indicated by the range 1 in FIG. 2 or 4 in the falling branch of this start overshoot. If the phase position is not clearly determined, the fade out at idle is repeated after a short waiting time.

크랭크샤프트의 2 회전까지 페이드아웃 동안 인터벌에서 마지막 페이드아웃 후에 특별히 형성된 세그먼트 타임(segment time)이 모니터 된다. 이 때 상기 세그먼트 타임이 정해지므로, 이것은 각각의 실린더의 점화-OT를 중심으로 대칭적으로 위치하며 세그먼트 위치가 각각의 엔진에 대해 특별히 정해질 수밖에 없다. 이 세그먼트 길이(segment length)는 720°KW/실린더 수에 달하고 일정 수의 각도 마크 또는 신호 플랭크(signal flank)를 포함한다. 왜냐하면 하나의 세그먼트만큼 크랭크샤프트의 회전이 이루어지는 시간이 검출되기 때문에, 속도 평가 시에 저역통과(low-pass) 특성이 얻어진다. 따라서 다수의 각도 마크에 의한 평균값의 형성이 이루어진다. 이 세그먼트의 위치가 선택됨으로써, 세그먼트 타임 상승(segment time rise)이, 페이드아웃 된 실린더를 통해, 즉 선택되는 연소를 통해 야기하는 타임 상승이 절반정도 세그먼트 속에 위치한다. 그 때문에 그 다음 세그먼트와의 최대 장애 간격(troubling distance)이 발생한다.During the fadeout up to two revolutions of the crankshaft, the specially formed segment time after the last fadeout in the interval is monitored. Since the segment time is determined at this time, it is located symmetrically about the ignition-OT of each cylinder, and the segment position has to be specifically determined for each engine. This segment length amounts to 720 ° KW / cylinder and includes a certain number of angle marks or signal flanks. Because the time at which the crankshaft is rotated by one segment is detected, a low-pass characteristic is obtained at the time of speed evaluation. Therefore, the average value is formed by a plurality of angle marks. By selecting the position of this segment, the segment time rise is located in the segment about half the time rise caused by the fading out cylinder, ie the combustion selected. This results in a maximum troubling distance with the next segment.

분사의 페이드아웃 후에 속도 침해의 인식을 위해 항상 세그먼트 타임만이 평가되고, 이 때 분사의 페이드아웃이 이루어진다. 예를 들어 4-실린더-내연기관에 있어서 실린더(1)를 위한 분사가 페이드아웃 되고 상기 세그먼트 타임이 실린더(2와 4)의 점화-OT 만큼 평가된다. 짝수의 실린더를 가지는 내연기관에 있어서 이것이 의미하는 바는 상기 세그먼트 타임이 기계적으로 동일한 세그먼트에서 즉 동일한 각도 마크들 사이에서 검출된다는 것이다. 그 때문에 상황에 따라 존재하는 검출기 휘일 허용오차(detector wheel tolerance)가 속도 평가에 영향을 주지 않는다.Only the segment time is always evaluated after the fade-out of the injection for the recognition of speed violations, at which time the fade-out of the injection takes place. In a four-cylinder internal combustion engine, for example, the injection for the cylinder 1 fades out and the segment time is evaluated by the ignition-OT of the cylinders 2 and 4. For internal combustion engines with an even number of cylinders this means that the segment time is detected in the same segment mechanically, 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)를 위한 페이드아웃 시에 실린더(2)와 실린더(4)의 양 세그먼트 타임의 차이 형성을 통해 동적 값(dynamic value)이 계산되고, 이 값은 소정 절대값을 넘어갈 수밖에 없어서 실린더에서 실화(misfire)가 검출된다:At the time of fading out for the cylinder 1, the dynamic value is calculated by forming the difference between the two segment times of the cylinder 2 and the cylinder 4, and this value has to exceed a certain absolute value so that the cylinder Misfires are detected:

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

ts = 세그먼트 타임ts = segment time

dts = 동적 값dts = dynamic value

이는 4-실린더 내연기관에도 적용된다.This also applies to four-cylinder internal combustion engines.

상기 양 세그먼트 타임의 차이 형성에 부가적으로 마지막 2개의 동적 값의 차이가 계산될 수 있다. 이런 차이는 절대값이어야 하고,In addition to forming the difference between the two 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, 속도 영향이 고려될 필요가 없는데, 왜냐하면 분사의 페이드아웃이 작은 속도 영역에서만 이루어지기 때문이다. 상기 위상 서치(phase search)가 성공적이도록 하기 위해, 예를 들어 억제된 분사의 일정 수(-1)가 실린더에서 인식되어야 한다. 3번의 페이드아웃 시에 조정하려는 속도 침해가 2번 정확하게 인식되면, 예를 들어 위상 서치가 성공적으로 종료될 수 있다. 다른 조건에서 요구되는 것은 다른 실린더에서 어떠한 실화도 인식되지 않았다는 것이다. 위상 서치의 결과로서 360°KW만큼의 동기화가 잘못되면, 재동기화가 실행된다.Ddts = dts (k)-dts (k-2) apply, and the speed influence does not need to be taken into account because the fade out of the injection takes place only in a small speed range. In order for the phase search to be successful, for example a certain number of suppressed injections (-1) must be recognized in the cylinder. If the speed violation to adjust at three fade outs is correctly recognized twice, for example, phase search can be completed successfully. What is required in other conditions is that no misfire has been recognized in other cylinders. If the synchronization by 360 ° KW is incorrect as a result of the phase search, resynchronization is performed.

도 2a, 도 2b와 도 3a, 도 3b에서 다음의 값들이 그려져 있다 : 인렛 밸브 개방, 분사 펄스, 점화, 페이드아웃, 재동기화 및 분사가 360°KW만큼 잘못되고 재동기화가 필요한 예에서 시간에 대한 속도. 도 4a, 도 4b와 도 5a, 도 5b에는 옳은 동기화의 예를 위한 동일 상태가 그려져 있다.The following values are plotted in FIGS. 2A, 2B and 3A, 3B: Inlet valve opening, injection pulse, ignition, fade out, resynchronization and injection are wrong by 360 ° KW and in time in the example where resynchronization is required About speed. 4A, 4B and 5A, 5B show the same state for an example of correct synchronization.

Claims

By evaluating the signal provided from the crankshaft sensor in the evaluation device, the angular position of the crankshaft is continuously detected, which generates injection and ignition pulses depending on the angular position and starts the internal combustion engine to detect the phase position. In a phase recognition device having said crankshaft in an internal combustion engine, which affects the injection and thereby evaluates the speed change which is adjusted.

Injection for a given cylinder is faded out so that no fuel injection occurs, and the output signal of the crankshaft sensor is monitored for the expected response.

2. The crankshaft of claim 1, wherein a segment time is detected from an output signal of the crankshaft sensor, one segment extends over a predetermined angle range, and a segment time is determined, so that the crankshaft rotates by one segment at that time. And halting of the ignition is detected through comparison of the selected segment times and used for phase recognition.

3. The phase recognition according to claim 2, wherein a difference occurs between predetermined segment times, the detected difference is compared with a predetermined or conformable minimum value, and internal combustion engine misfire is detected when the detected difference exceeds the minimum value. Device.

The method according to claim 3, wherein the recognized misfires are assigned to corresponding phase positions using a cylinder counter, and the recognized misfires are summed correctly or incorrectly summed using respective counters for the phase positions. Phase recognition device.

5. A phase recognition apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the resynchronization shifted by 360 DEG KW is performed at the time of recognition of wrong synchronisation.

The phase recognition device according to any one of claims 1 to 5, wherein a speed is detected from an output signal of the crankshaft sensor, and the detection of the speed is made from a segment time.

7. A phase recognition apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the fading out of the injection is made in an area where the speed decreases after recognition of the start, and this area coincides with the falling branch of the start overshoot. .