KR20070054743A - 크랭크 샤프트에 대한 왕복 피스톤 엔진의 캠 샤프트의회전각 위치 조정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 내의 크랭크 샤프트에 대해 왕복 피스톤 엔진의 캠 샤프트의 회전각 위치를 조정하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 장치는 크랭크 샤프트에 고정된 구동 샤프트, 캠 샤프트에 고정된 출력 샤프트 및 조정 샤프트를 갖는 3단 유성 변속기로서 형성된 조정 변속기를 포함한다. 상기 조정 샤프트는 전기 제어 장치에 의해 위치 설정 가능한 전기 모터에 구동이 연결된다. 엔진의 점화는 점화 스위치에 의해서 자동차 배터리에 연결된다. 자동차는 또한, 자동차 사용자에 의해서 조정될 수 있는 적어도 하나의 장치를 포함한다. 본 발명의 장치는, 적어도 하나의 장치의 상태 변화를 검출하기 위한 적어도 하나의 센서를 갖는 모니터링 회로를 포함한다. 제어 장치가 스위치 오프일 때 상기 모니터링 회로는, 상태 변화의 검출 시 상기 제어 장치가 스위치 온되도록, 제어 장치에 연결된다.

제어 장치, 전기 모터, 점화 스위치, 센서, 모니터링 회로

Description

크랭크 샤프트에 대한 왕복 피스톤 엔진의 캠 샤프트의 회전각 위치 조정 장치 {DEVICE FOR ADJUSTING THE POSITION OF THE ANGLE OF ROTATION OF THE CAMSHAFT OF A RECIPROCATING PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE IN RELATION TO THE CRANKSHAFT}

본 발명은 자동차 내의 크랭크 샤프트에 대해 왕복 피스톤-엔진의 캠 샤프트의 회전각 위치를 조정하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 장치는 크랭크 샤프트에 고정된 구동 샤프트, 캠 샤프트에 고정된 출력 샤프트 및 조정 샤프트를 갖는 3단 유성 변속기로서 형성된 조정 변속기를 포함한다. 상기 조정 샤프트는 제어 장치에 의해 위치 설정 가능한 전기 모터에 구동이 연결된다. 엔진의 점화는 점화 스위치에 의해서 자동차 배터리에 연결될 수 있으며, 또한 자동차는 자동차 사용자에 의해서 조정될 수 있는 적어도 하나의 장치를 포함한다.

상기 유형의 장치는 실제로 공지되어 있다. 상기 장치는 엔진의 작동중, 캠 샤프트를 구동시키는 크랭크 샤프트에 대해서, 캠 샤프트의 위상 위치를 조정할 수 있다. 일정한 위상 위치로 작동되는 엔진에 비해, 위상 위치가 이와 같이 조정됨으로써 엔진의 실린더 충전이 개선될 수 있으므로, 연료가 절약되고 오염 물질 배출이 감소하며/또는 엔진의 출력이 상승할 수 있다. 제어 장치는 엔진의 점화와 함께, 점화 스위치를 통해 점화 키를 이용하여 스위치 온된다. 점화가 시작된 다음, 먼저 제어 장치 내로 통합된 마이크로 컨트롤러가 시동되고, 무엇보다도 다양한 테스트 루틴이 순환되며 제어 장치의 휘발성 반도체 메모리 내의 메모리 셀은 개시값으로 채워진다. 또한 전기 모터의 회전자는 고정자에 대해서 사전 설정된 위치 내에 위치 설정된다. 스위치 온된 다음 제어 장치가 작동될 때까지 필요로 하는 시간은 대략 50 내지 150 밀리초이다. 자동차의 운전자는 이러한 시간을 장애로서 느끼는데, 이는 점화의 시작 후 엔진이 곧바로 시동될 수 있는 것이 아니라, 우선 시동 과정이 끝날 때까지 대기해야 하기 때문이다. 그러나 상기 시간이 끝나기 전에 엔진을 시동하는 것도 고려될 수 있으나, 이는 시동 과정 중 엔진의 배기 가스 유동 내에 오염 물질 부하가 상승할 수 있는 단점을 가질 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 오염 물질 배출이 적으면서, 엔진의 신속한 시동을 가능하게 하는, 서두에 언급한 유형의 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 상기 장치가, 적어도 하나의 장치의 상태 변화를 검출하기 위한 적어도 하나의 센서를 갖는 모니터링 회로를 포함하고, 제어 장치가 스위치 오프일 때 상기 모니터링 회로가, 상태 변화의 검출 시 상기 제어 장치가 스위치 온되도록, 제어 장치에 연결됨으로써 달성된다.

이는 바람직하게, 운전자가 자동차의 점화 스위치를 작동시키기 전에 제어 장치가 이미 스위치 온됨으로써 가능하므로, 캠 샤프트 조정-장치는 점화 스위치의 작동 시에 즉시 작동 가능하며 엔진이 곧바로 시동될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 모니터링 회로는 사용자에 의해서 조정 가능한 장치의 마지막 상태 변화의 검출 이후에 지나간 시간을 측정하기 위한 타이머와 엔진의 작동 상태 신호를 위한 입력부를 포함하며, 모니터링 회로는 엔진이 정지하고 시간이 사전 설정된 값을 초과할 때, 제어 장치가 스위치 온인 경우 제어 장치에 대한 전류 공급이 중단되도록 형성된다. 또한 사용자가 사전 설정된 시간 내에 엔진을 시동시키지 않고, 상기 장치를 한 번 작동시켜야 하는 경우, 제어 장치는 자동차의 배터리를 절약하기 위해 다시 스위치 오프된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 자동차의 작동 요소의 위치를 모니터링하기 위한 센서가 형성된다. 상기 작동 요소는 예컨대, 브레이크 페달, 액셀레이터 및/또는 클러치 페달, 핸드 브레이크 손잡이, 변속기의 선택 레버, 스티어링 휠 및/또는 운전자 좌석 조정부와 같이, 자동차의 운전자에 의해서만 정상적으로 작동되도록 선택된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 자동차 차체의 위치 변화를 측정하기 위한 센서가 형성된다. 상기 센서는, 경우에 따라 로킹 방지 시스템, 미끄럼 방지 시스템 및/또는 자동차의 주행 상태의 전자식 안정화 장치(ESP, DSC)를 위해서도 사용될 수 있는 휠 회전수 센서일 수 있다. 상기 센서는 차체의 위치를 측정하기 위한, 또는 이에 연결된 부품의, 힌지식으로 연결된 섀시 프레임(섀시 조향기, 압력 로드, 스티어링 타이 로드 등)에 대한 위치를 측정하기 위한 움직임 센서일 수도 있다. 움직임 센서는 경우에 따라 도난 경보 장치 및/또는, 차량 롤링 운동을 줄이기 위한 장치를 위해서 사용될 수도 있다.

상기 센서는 자동차의 운전석의 점유를 모니터링하기 위해서도 형성될 수 있다. 상기와 같은 센서는 운전석 좌석의 좌석 접촉면에 구성된, 압력 감지 센서 매트일 수 있으며 이는 운전자의 체중에 의해 작동된다. 그러나 센서는 예컨대 카메라와 같은 광학 센서일 수도 있으며 이는 운전자의 인식을 위한 이미지 처리 장치에 연결된다. 상기와 같은 좌석 점유-센서들은 조수석 에어백이 설치된 자동차들에서 이미 공지되어 있으나, 일반적으로 조수석에만 구성되어야 하므로, 사고 시에 조수석 승객이 감지될 때에만 조수석 에어백이 개시된다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에서, 자동차의 통신 장치의 작동 상태를 모니터링 하기 위한 센서가 형성된다. 상기 센서는 차량 내부 전화기의 전화 카드를 검출하기 위해서 구성될 수 있다. 그러나 상기 센서가, 이동 전화와 차량 내부의 핸즈프리 장치와의 연결을 식별하는 것도 가능하며, 상기 연결은 경우에 따라 예컨대 블루투스-인터페이스와 같이 무선에 의해서 실행될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 자동차의 로킹 장치 및/또는 도난 모니터링 장치의 작동 상태 및/또는 작동 상태 변화를 모니터링하기 위한 센서가 형성된다. 상기 센서는 중앙 로킹 시스템의 부품일 수 있으며, 바람직하게는 운전자가 소지한 전자식 키(리모콘, 키리스 등)를 검출하기 위한 무선 수신기일 수 있다. 그러나 상기 센서는 자동차의 스티어링 휠 록의 키 접촉부일 수도 있으며, 이는 운전자가 점화키로써 점화를 스위치 온하거나 엔진을 시동하기 전에 이미 점화키를 식별한다. 상기 센서에 의해서 검출된 작동 상태 변화는 차량 내부의 도난 경보 장치의 스위치 오프도 포함할 수 있다.

이하에서는, 도면에 의해 본 발명이 설명된다.

도1은 왕복 피스톤-엔진 내에 구성된 캠 샤프트 조정 장치의 개략적 도면이다.

크랭크 샤프트(2)에 대해, 왕복 피스톤-엔진의 캠 샤프트(1)의 회전각 위치 또는 위상 위치를 조정하기 위해 자동차 내에 배치된 조정 장치는 조정 변속기(3)를 포함하며, 이는 크랭크 샤프트에 고정된 구동 샤프트, 캠 샤프트에 고정된 출력 샤프트 및, 전기 모터(4)의 회전자에 구동이 연결된 조정 샤프트를 갖는 3단 유성 변속기로서 형성된다.

크랭크 샤프트(2)의 회전각 위치를 검출하기 위해, 상기 장치는, 전자기식으로 유도되는 재료로 구성되며 크랭크 샤프트(2)에 배치된 톱니 림(6)의 톱니 측면을 기록하는 유도성 검출기를 갖는다. 톱니 림(6)의 톱니 틈 또는 톱니들은 다른 톱니 틈들 또는 톱니들보다 더 큰 폭을 가지며 기준 마크로서 사용된다. 기준 마크들이 센서(5)를 지나 운행될 때, 크랭크 샤프트 회전각에 대한 측정값은 시작값으로 세팅된다. 그 후 측정값은 기준 마크가 센서(5)를 다시 새롭게 지나서 운행할 때까지 하나의 톱니 측면의 각각의 검출 시 업데이트된다. 크랭크 각에 대한 측정값의 업데이트는 제어 장치(7)에 의해서 실행되며, 제어 장치의 작동 프로그램에서는 하나의 톱니 측면의 각각의 검출 시 하나의 인터럽트가 개시된다.

전기 모터(4)로서 EC-모터가 제공되며, 이는 그 원주에 서로 교대로 대향 배치되며 일렬의 방향으로 자기화된 자기 세그먼트가 배치된 회전자를 포함하고, 자기 세그먼트들은 공지된 방식으로 공기 틈을 통해서 고정자의 톱니들과 자기적으로 상호 작용한다. 상기 톱니들은 제어 장치(7)로부터 전류를 공급 받는 권선에 의해서 권치된다.

고정자 및 조정 샤프트 회전각에 대한 자기 세그먼트의 위치는 고정자에 복수의 자기장 센서들(8)을 포함하는 측정 장치에 의해 검출되며, 상기 자기장 센서들은 고정자의 회전 운동 시 디지털 센서 신호가 발생되도록 고정자의 원주 방향으로 서로 오프셋되게 배치되며, 상기 디지털 센서 신호는 센서 신호-상태들의 순서를 통과한다. 센서 신호-상태 내에서 하나의 교대가 발생할 때, 제어 장치(7)에는 하나의 인터럽트가 개시되며 여기서 위치 측정값이 업데이트된다.

회전자와 크랭크 샤프트 회전각의 위치에 대한 측정값으로부터, 3단 유성 변속기의 공지된, 고정 변속기 변속에 의해, 위상 위치에 대한 하나의 값이 검출된다. 트리거 장치(9)에 의해, 캠 샤프트에 동기화된 트리거 신호가 발생되며, 상기 신호는 제어 장치(7)에서 주기적 인터럽트가 개시되는 시점을 정하고, 인터럽트 시 회전자 위치 및 크랭크 샤프트 회전각에 대한 측정값으로부터 위상 위치가 검출된다. 위상 위치는 제어 장치(7) 내에서 목표값과 비교되고 편차가 발생할 시 회전자의 위치는 편차가 감소하도록 제어 장치(7)에 의해서 변경된다.

엔진의 점화는 계기판에 배치된 점화 스위치(10)에 의해서 운전자를 통해 시작되며, 점화 스위치는 예컨대 점화키에 의해서 작동될 수 있다. 도면에는, 제어 장치(7)가 모니터링 회로(11)에 의해서 자동차의 배터리(12)에 연결되는 것이 도시 될 수 있다. 모니터링 회로(11)는 브레이크 페달의 상태 변화를 검출하기 위해 센서(15)에 연결된 제1 입력부(14)를 포함한다. 모니터링 회로(11)의 제2 입력부(13)는 점화 스위치(10)에 연결된다. 센서(15)는 예컨대 전기 스위치일 수 있으며, 이는 브레이크 페달에 직접 또는, 그 사이에 삽입된 유압 라인을 통해서 작동이 연결된다.

자동차는 또한 엔진의 스타터를 전기적으로 작동시키기 위한, 도면에 자세히 도시되지 않은 시동 스위치를 포함한다. 시동 스위치를 위해, 브레이크 페달이 눌러지지 않았을 때 스타터의 작동을 중단시키는 로킹 장치가 제공된다. 운전자는 엔진을 시동시키기 위해서는 우선 브레이크 페달을 누른 다음, 브레이크 페달이 눌러진 동시에 시동 스위치를 작동시켜야 한다.

모니터링 회로(11)는, 제어 장치(7)가 스위치 오프일 때 브레이크 페달의 상태를 모니터링하며 상태 변화가 검출될 때 제어 장치(7)를 스위치 온하는 웨이크-업-회로로서 형성된다. 모니터링 회로(11)는 제1 입력부(14)에 상응하는 웨이크-업-신호를 인가한다. 상기 웨이크-업-신호에 따라, 제어 장치(7)를 배터리(12)에 연결하는 전류 공급 라인 내에 배치된 반도체 스위치 또는 릴레이가 폐쇄된다. 제어 장치(7)는 브레이크 페달의 작동 시 이미 스위치 온된다. 이에 대해 곧바로 제어 장치(7)가 시동되고, 제어 장치의 기능들을 조사하기 위한 다양한 테스트 루틴을 실행하는 시스템 검사가 실행되며, 반도체 메모리 내에는 장치의 원래의 작동을 수용하기 위한 시작값이 저장된다. 시스템 검사에서 에러가 발생되지 않으면, 전기 모터의 회전자는 사전 설정된 출발 위치 내에 위치한 다음, 엔진이 시동된다. 시동을 위해서 제어 장치가 필요로 하는 시간은 평균적 운전자의 경우 브레이크 페달의 작동과 시동을 위한 시동 스위치의 작동 사이에 걸리는 시간보다 작도록 책정된다. 제어 장치는, 운전자가 스타터를 작동시키기 전에 이미 시동되므로, 운전자는 상기 시동을 알아차리지 못한다. 상기의 시동을 위해서 필요한 시간은 경우에 따라, 내부 시스템 검사를 위해서 필요한 수와 비용 및, 초기화된 변수들의 수가 가능한 작게 유지됨으로써, 감소할 수 있다. 시작값은 제어 장치(7)가 스위치 온된 후, 먼저 EE프롬으로부터 판독되는 것이 아니라, 사전 설정된 표준값이 시작값으로서 사용된다. 그 후에야 EE프롬은 작동의 제1 초 동안 판독된다.

모니터링 회로(11)는 브레이크 페달의 마지막 상태 변화의 검출 이후 지나간 시간을 측정하기 위한, 도면에 자세히 도시되지 않은 타이머를 갖는다. 상기 시간 내에 운전자가 점화를 시작하지 않으면, 제어 장치(7)에 대한 전류 공급은 다시 중단된다. 점화가 시작되는 동안, 제어 장치는 항상 스위치 온되어 있다.

<도면 부호 리스트>

1 : 캠 샤프트

2 : 크랭크 샤프트

3 : 조정 변속기

4 : 전기 모터

5 : 검출기

6 : 톱니 림

7 : 제어 장치

8 : 자기장 센서

9 : 트리거 장치

10 : 점화 스위치

11 : 모니터링 회로

12 : 배터리

13 : 제2 입력부

14 : 제1 입력부

15 : 센서

Claims (7)

1. 자동차 내의 크랭크 샤프트(2)에 대해 왕복 피스톤 엔진의 캠 샤프트(1)의 회전각 위치를 조정하기 위한 장치이며, 상기 장치는 크랭크 샤프트에 고정된 구동 샤프트, 캠 샤프트에 고정된 출력 샤프트 및 조정 샤프트를 갖는 3단 유성 변속기로서 형성된 조정 변속기(3)를 포함하고, 상기 조정 샤프트는 전기 제어 장치에 의해 위치 설정 가능한 전기 모터에 구동이 연결되며, 엔진의 점화는 점화 스위치에 의해서 자동차 배터리에 연결되고, 자동차는 또한, 자동차 사용자에 의해서 조정될 수 있는 적어도 하나의 장치를 포함하는 회전각 위치 조정 장치에 있어서,

   상기 장치는 적어도 하나의 장치의 상태 변화를 검출하기 위한 적어도 하나의 센서(15)를 갖는 모니터링 회로(11)를 포함하며, 제어 장치가 스위치 오프일 때 상기 모니터링 회로(11)는, 상태 변화의 검출 시 상기 제어 장치가 스위치 온되도록, 제어 장치에 연결되는 것을 특징으로 하는 회전각 위치 조정 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 모니터링 회로(11)는 사용자에 의해서 조정 가능한 장치의 마지막 상태 변화의 검출 이후에 지나간 시간을 측정하기 위한 타이머와 엔진의 작동 상태 신호를 위한 입력부를 포함하며, 상기 모니터링 회로(11)는 엔진이 정지하고 시간이 사전 설정된 값을 초과할 때, 제어 장치가 스위치 온인 경우 제어 장치에 대한 전류 공급이 중단되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 회전각 위치 조정 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 센서(15)는 자동차의 작동 요소의 위치를 모니터링하기 위해 형성되는 것을 특징으로 하는 회전각 위치 조정 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서(15)는 자동차 차체의 위치 변화를 측정하기 위해서 형성되는 것을 특징으로 하는 회전각 위치 조정 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서(15)는 자동차의 운전석의 좌석 점유를 모니터링하기 위해서 형성되는 것을 특징으로 하는 회전각 위치 조정 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서(15)는 자동차의 통신 장치의 작동 상태를 모니터링하기 위해서 형성되는 것을 특징으로 하는 회전각 위치 조정 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서(15)는 자동차의 로킹 장치 및/또는 도난 모니터링 장치의 작동 상태 및/또는 작동 상태 변화를 모니터링하기 위해 형성되는 것을 특징으로 하는 회전각 위치 조정 장치.

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