KR20070083934A - 크랭크 샤프트에 대한 왕복 피스톤 내연기관의 캠 샤프트의회전각 위치를 조정하기 위한 방법 - Google Patents

크랭크 샤프트에 대한 왕복 피스톤 내연기관의 캠 샤프트의회전각 위치를 조정하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

크랭크 샤프트에 대한 왕복 피스톤 내연기관의 캠 샤프트의 회전각 위치를 조정하기 위한 방법에서, 크랭크 샤프트는 3축 기어를 통해 캠 샤프트와 연결된다. 상기 3축 기어는 크랭크 샤프트에 연결된 구동 샤프트, 캠 샤프트에 연결된 종동 샤프트 및 전동기에 의해 구동되는 조정 샤프트를 구비한다. 크랭크 샤프트의 회전각 변경시 상태가 변하는 크랭크 샤프트 센서 신호가 검출된다. 또한, 조정 샤프트의 회전 위치의 변경시 상태가 변하는 조정 샤프트 센서 신호가 검출된다. 기준 회전각 값으로부터 시작하여, 상기 크랭크 샤프트 센서 신호 및/또는 상기 조정 샤프트 센서 신호의 상태 변경시 위상각 신호가 추적되며, 제공된 설정 위상각 신호에 조절된다. 그런 후, 내연기관의 점화가 스위치 오프되고 및/또는 크랭크 샤프트의 회전속도가 소정의 최저 회전속도값 아래로 내려진다. 크랭크 샤프트 및/또는 캠 샤프트가 아직 회전하는 동안, 전동기는 크랭크 샤프트에 대해 캠 샤프트가 소정의 기준 위치 방향으로 비틀어지는 방식으로 전류를 공급받는다. 내연기관의 다음 시동시 캠 샤프트와 크랭크 샤프트는 상기 기준 위치에 상응하여 배치되며, 이는 센서의 도움으로 검출된다. 위상각 신호는 기준값에 세팅되며, 그런 후 설정 위상각 신호에 조절된다.

Description

크랭크 샤프트에 대한 왕복 피스톤 내연기관의 캠 샤프트의 회전각 위치를 조정하기 위한 방법 {PROCESS FOR ADJUSTING THE ANGULAR POSITION OF THE CAMSHAFT OF A RECIPROCATING INTERNAL COMBUSTION ENGINE RELATIVE TO THE CRANKSHAFT}
본 발명은 크랭크 샤프트에 대한 왕복 피스톤 내연기관의 캠 샤프트의 회전각 위치를 조정하기 위한 방법에 관한 것으로, 크랭크 샤프트는 조정 기어를 통해 캠 샤프트와 구동 연결되며, 상기 조정 기어는 크랭크 샤프트에 고정된 구동 샤프트, 캠 샤프트에 고정된 종동 샤프트 및 전동기에 의해 구동 연결되는 조정 샤프트를 구비한 3축 기어로서 형성되고, 크랭크 샤프트가 비틀어지며 크랭크 샤프트의 회전각 변경시 상태가 변하는 크랭크 샤프트 센서 신호가 검출되고, 조정 샤프트가 비틀어지며 조정 샤프트의 회전 위치의 변경시 상태가 변하는 조정 샤프트 센서 신호가 검출되고, 기준 회전각 위치에 배정된 기준 회전각 값으로부터 시작하여 위상각 신호가 상기 크랭크 샤프트 센서 신호 및/또는 상기 조정 샤프트 센서 신호의 상태 변경시 추적되며, 상기 위상각 신호는 제공된 설정 위상각 신호에 조절되고, 내연기관의 점화가 스위치 오프되며 및/또는 크랭크 샤프트의 회전속도가 소정의 최저 회전속도값 아래로 내려진다.
이와 같은 유형의 방법은 DE 41 10 195 A1 에 알려져 있다. 이 경우, 크랭크 샤프트에 대한 캠 샤프트의 회전각 위치는 3축 기어의 조정 샤프트를 구동하는 전동기의 도움으로 조정되며, 상기 3축 기어는 크랭크 샤프트와 캠 샤프트 사이에 배치된다. 상기 3축 기어의 구동 샤프트 상에는 캠 샤프트 기어휠이 마련되며, 이 캠 샤프트 기어휠은 체인을 통해 크랭크 샤프트와 회전고정적으로 연결된 크랭크 샤프트 기어휠에 의해 구동된다. 상기 3축 기어의 종동 샤프트는 캠 샤프트와 회전고정적으로 연결된다. 크랭크 샤프트에 대해 캠 샤프트가 구비하는 회전 위치 또는 위상 위치를 제공된 설정 위상각 신호에 조절하기 위해, 위상각이 측정되어 설정값 신호와 비교된다. 편차의 발생시, 전동기는 상기 편차가 감소하는 방식으로 트리거링된다. 조정 장치가 고장 나는 경우에도 엔진 기능이 유지될 수 있도록 하기 위해, 상대적 이동은 캠 샤프트에 고정된 대응 멈춤 요소와 상호 작용하며 구동 샤프트와 연결된 멈춤 요소의 도움으로 최대 조정 각도에 제한된다. 이로 인해, 일정한 위상 위치와 함께 가동되는 상응하는 왕복 피스톤 내연기관과 비교하여 볼 때 더 좋은 실린더 충전이 발생하며, 이 때문에 연료가 절약되고 유해물질 배출이 감소하며 및/또는 내연기관의 출력 성능이 상승할 수 있다. 하지만 이는 내연기관의 시동 과정에 대해서는 제한적으로만 적용되는데, 왜냐하면 시동 과정 동안 부분적으로 아직 캠 샤프트의 위상 위치를 위한 측정값들이 존재하지 않고, 이로 인해 위상 위치가 최적으로 조정될 수 없기 때문이다.
그러므로 본 발명의 목적은, 내연기관의 시동 과정 동안 유해물질의 적은 배출 및 낮은 연료 소모를 가능하게 하는, 전술된 유형의 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 전술된 유형의 방법에서, 점화가 스위치 오프될 때 및/또는 크랭크 샤프트의 최저 회전속도값에 미달한 후 전동기는 - 크랭크 샤프트 및/또는 캠 샤프트가 아직 회전하는 동안 - 크랭크 샤프트에 대해 캠 샤프트가 소정의 기준 위치 방향으로 비틀어지는 방식으로 전류를 공급받음으로써 달성된다.
그리고 나서, 바람직한 방식에서, 내연기관의 다음 시동시 크랭크 샤프트에 대해 캠 샤프트는 이미 시동 과정의 처음에 상기 기준 위치의 근처 가에 또는 근처에 배치된다. 이로 인해, 기준 위치를 센서의 도움으로 검출하기 위해, 캠 샤프트는 내연기관의 시동시 조기에 상기 기준 위치에 배치될 수 있다. 그리고 나서 위상각 신호는 기준 위치에서 상기 기준 위치에 배정된 기준값에 세팅될 수 있으며, 그런 후, 제공된 설정 위상각 신호에 조절될 수 있다. 그러므로, 회전각 위치는 이미 내연기관의 시동 조금 후 비교적 정확히 설정 위상각 신호에 조정될 수 있고, 이는 시동 과정 동안 내연기관의 유해물질의 적은 배출 및 낮은 연료 소모를 가능하게 한다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 점화가 스위치 오프될 때 및/또는 최저 회전속도값에 미달한 후 기준 위치의 검출시 전동기의 전류 공급은 상기 기준 위치를 유지하기 위해 유지 (holding) 전류 공급으로 바뀐다. 내연기관의 캠 샤프트 및/또는 크랭크 샤프트가 정지하기 전에 기준 위치가 이미 조정되어야 하는 경우에는, 유지 전류 공급에 의해, 위상 위치가 내연기관의 아직 움직이고 있는 상태의 부품들을 근거로 기준 위치 밖으로 나가지 않는 것이 달성된다.
목적에 부합 되게는, 크랭크 샤프트와 캠 샤프트가 정지했거나 또는 크랭크 샤프트가 최저 회전속도값에 다시 도달하면 유지 전류 공급은 종료된다. 전동기를 한편으론 과부하로부터 보호하고 다른 한편으론 내연기관의 배터리를 아끼기 위해, 내연기관의 크랭크 샤프트가 회전속도 영 (zero) 에 도달한 후 유지 전류 공급은 곧 스위치 오프된다. 상응하는 제동 모멘트를 크랭크 샤프트에 제공함으로써 크랭크 샤프트 회전속도가 먼저 최저 회전속도값 아래로 내려진 후 크랭크 샤프트가 최저 회전속도값에 다시 도달하는 경우에는, 위상 위치를 다시 설정 위상각 신호에 조절하기 위해 유지 전류 공급은 마찬가지로 종료된다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 구동 샤프트와 멈춤 요소가 연결되며 캠 샤프트와 대응 멈춤 요소가 연결되고, 상기 멈춤 요소는 기준 위치에서 상기 대응 멈춤 요소에 기대며, 위상각 신호의 변경 속도가 측정되고, 상기 변경 속도의 양적 감소를 근거로 상기 기준 위치의 도달이 검출된다. 상기 멈춤 요소와 상기 대응 멈춤 요소가 전동기의 도움으로 캠 샤프트를 기준 위치에 배치하기 위해 멈춤 주행을 할 때 서로를 향해 움직여지는 동안, 위상각 신호의 변경 속도는 바람직하게는 소정의 값에 조절된다. 기준 위치의 도달시 변경 속도는 이러한 속도 제어에도 불구하고 감소하며, 이는 간단한 방식으로 기준 위치의 검출을 가능하게 한다.
바람직하게는, 유지 전류 공급시 전동기의 도움으로 토크 (torque) 가 조정 샤프트에 제공되고, 상기 토크는 멈춤 요소를 대응 멈춤 요소에 대해 배치한다. 그리고 나서 상기 멈춤 요소는 상기 대응 멈춤 요소에 대해 프리텐션되며, 이는 기준 위치에서 캠 샤프트와 크랭크 샤프트의 정확한 배치를 가능하게 한다. 상기 유지 전류 공급은 바람직하게는 소정의 전류 강도로 행해진다.
특히 바람직하게는, 컨트롤 장치가 설정 위상각 신호를 발생시키고 크랭크 샤프트의 회전속도가 소정의 경계값을 초과하는 동안은 위상각 신호의 제어는 점화의 스위치 오프 후 및/또는 최저 회전속도값에 미달한 후 계속되며, 그런 후 크랭크 샤프트에 대해 캠 샤프트가 전동기의 도움으로 기준 위치의 방향으로 비틀어진다. 이 조치를 통해 내연기관의 멈춤시에도 유해물질의 적은 배출 및 낮은 연료 소모가 달성될 수 있다.
본 발명의 목적에 부합하는 형태에서, 점화의 스위치 오프 전에 및/또는 크랭크 샤프트의 회전속도가 최저 회전속도값 아래로 내려지기 전에, 크랭크 샤프트의 소정의 기준 회전각 위치에 도달할 때 크랭크 샤프트 센서 신호 내에는 기준 마크가 발생되며, 상기 기준 마크의 발생시 회전각 측정 신호가 상기 기준 회전각 위치에 배정된 값에 세팅되고, 상기 회전각 측정 신호는 크랭크 샤프트 센서 신호의 상태 변경의 발생시 추적되며, 위치 측정 신호가 위치 측정 신호 시작값에 세팅되고, 조정 샤프트 센서 신호의 상태 변경의 매 발생시 상기 위치 측정 신호가 추적되며, 캠 샤프트의 소정의 회전각 위치에 도달할 때 캠 샤프트 기준 신호가 발생되고, 상기 캠 샤프트 기준 신호의 발생시 상기 회전각 측정 신호 및 상기 위치 측정 신호의 각각 존재하는 측정값들이 결정되며, 이 측정값들과 기어 특성값을 갖고 위상각 신호를 위한 값이 검출된다. 이로 인해, 크랭크 샤프트에 대한 캠 샤프트의 절대적인 위상 위치가 매우 정밀하게 측정될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1 은 크랭크 샤프트에 대한 캠 샤프트의 위상 위치를 조정하기 위한 장치를 구비한 왕복 피스톤 내연기관의 개략적인 부분도.
도 2 는 캠 샤프트 조정 장치를 나타내는 도면.
도 3 은 가로 좌표에는 시간이 초로 표시되며 세로 좌표에는 상태 신호가 표시되어 있는, 크랭크 샤프트에 대한 캠 샤프트의 위상 위치를 제어하기 위한 상태 신호의 그래프.
도 4 는 가로 좌표에는 시간이 초로 표시되어 있으며 세로 좌표에는 스위치 온 신호가 표시되어 있는, 내연기관의 점화를 위한 스위치 온 신호의 그래프.
도 5 는 가로 좌표에는 시간이 초로 표시되어 있으며 세로 좌표에는 회전속도가 rpm 으로 표시되어 있는, 내연기관의 회전속도 진행의 그래프.
도 6 은 가로 좌표에는 시간이 초로 표시되어 있으며 세로 좌표에는 위상각이 도 (degree) 로 표시되어 있는, 실제의 위상각 (음영선이 넣어진 선) 및 설정값 신호 (음영선이 넣어지지 않은 선) 의 그래프.
도 7 은 가로 좌표에는 시간이 초로 표시되어 있으며 세로 좌표에는 작동 전류가 암페어로 표시되어 있는, 전동기의 작동 전류의 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 조정 기어 2 : 캠 샤프트 기어휠
3 : 캠 샤프트 4 : 전동기
5 : 크랭크 샤프트 6 : 멈춤 요소
7 : 대응 멈춤 요소 8 : 자석 검출기
9 : 링 기어 10 : 자기장 센서
11 : 홀 센서 12 : 트리거 휠
왕복 피스톤 내연기관의 크랭크 샤프트 (5) 에 대한 캠 샤프트 (3) 의 회전각 위치를 위한 조정 장치는 도 1 에 따르면 조정 기어 (1) 를 구비하며, 이 조정 기어는 크랭크 샤프트에 고정된 구동 샤프트, 캠 샤프트에 고정된 종동 샤프트 및 조정 샤프트를 구비한 3축 기어로서 형성된다. 상기 조정 기어는 회전 기어, 바람직하게는 유성 기어일 수 있다.
상기 구동 샤프트는 캠 샤프트 기어휠 (2) 과 회전고정적으로 연결되며, 이 캠 샤프트 기어휠은 그 자체의 공지된 방식으로 체인 또는 톱니 벨트를 통해 내연기관의 크랭크 샤프트 (5) 상에 회전고정적으로 배치된 크랭크 샤프트 기어휠과 구동 연결된다. 상기 종동 샤프트는 캠 샤프트 (3) 와 회전고정적으로 연결된다. 상기 조정 샤프트는 전동기 (4) 의 회전자와 회전고정적으로 연결된다. 상기 조정 기어 (1) 는 캠 샤프트 기어휠 (2) 의 허브 내에 통합된다.
내연기관의 캠 샤프트 (3) 와 크랭크 샤프트 (5) 사이의 비틀림 각도를 제한하기 위해 상기 조정 장치는 조정 기어 (1) 의 구동 샤프트와 단단히 연결된 멈춤 요소 (6) 및 대응 멈춤 요소 (7) 를 구비하며, 이 대응 멈춤 요소는 캠 샤프트 (3) 와 회전고정적으로 연결되고, 사용 위치로 멈춤 위치에서 멈춤 요소 (4) 에 기댄다.
도 1 에서는 크랭크 샤프트 회전각의 측정을 위해 자석 검출기 (8) 가 마련되어 있는 것을 알 수 있으며, 상기 자석 검출기는, 자기 전도성 재료로 구성되고 크랭크 샤프트 (5) 상에 배치된 링 기어 (9) 의 톱니 플랭크 (tooth flanks) 를 검출한다. 링 기어 (9) 의 톱니 갭들 또는 톱니들 중 하나는 다른 톱니 갭들 또는 톱니들보다 큰 폭을 가지며, 크랭크 샤프트 (5) 의 기준 (reference) 회전각 위치를 표시한다.
상기 기준 회전각 위치의 도달시, 하기에서 크랭크 샤프트 센서 신호로도 명칭되는 자석 검출기 (8) 의 센서 신호 내에는 기준 마크 (reference mark) 가 발생된다. 이는, 크랭크 샤프트 링 기어 (9) 가 상기 기준 회전각 위치에서 그의 나머지 톱니들 사이보다 큰 하나의 갭을 구비함으로써 달성된다. 상기 기준 마크가 크랭크 샤프트 센서 신호에서 검출되자마자, 회전각 측정 신호가, 상기 기준 회전각 위치에 배정된 값에 세팅된다. 그런 후, 컨트롤 장치의 작동 프로그램 내에서 인터럽트 (interrupt) 가 유발되고, 이 인터럽트에서 상기 회전각 측정 신호가 인크리먼트됨으로써, 상기 회전각 측정 신호는 크랭크 샤프트 센서 신호의 상태의 매 변경시 추적된다.
전동기 (4) 로는 회전자를 구비한 EC 모터가 마련되며, 상기 회전자의 둘레에는 서로 반대 방향으로 교대로 자화되는 일련의 자석 세그먼트들이 배치되고, 이 자석 세그먼트들은 공기 틈새를 통해 고정자의 톱니들과 자기적으로 상호 작용한다. 상기 톱니들에는 권선이 감겨 있으며, 이 권선은 트리거 장치를 통해 전류를 공급받는다.
고정자에 대한 상기 자석 세그먼트들의 위치 및 이와 함께 조정 샤프트 회전각은 고정자에 다수의 자기장 센서 (10) 를 구비한 측정 장치의 도움으로 검출되며, 상기 자기장 센서들은 회전자의 회전마다 다수의 자석 세그먼트-센서-조합체가 통과되는 방식으로 고정자의 둘레 방향으로 서로 엇갈려 배치된다. 자기장 센서 (10) 들은 센서 신호 상태들의 순서를 통과하는 디지털식 센서 신호를 발생시키며, 상기 순서는 회전자의 기계적 완전 회전시 상기 측정 장치가 자기장 센서 (10) 들을 구비하는 것과 똑같이 자주 반복된다. 이 센서 신호는 하기에서 조정 샤프트 센서 신호로도 명칭된다.
내연기관의 시동시 - 회전자 또는 조정 샤프트가 현재 있는 위치에 상관없이 - 위치 측정 신호가 위치 측정 신호 시작값에 세팅된다. 그런 후 조정 샤프트가 비틀어지며, 이때 조정 샤프트 센서 신호의 매 상태 변화시 컨트롤 장치의 작동 프로그램 내에서 인터럽트가 유발되고, 이 인터럽트에서 상기 위치 측정 신호가 추적된다.
캠 샤프트 회전각을 위한 기준 신호 발생기로는 홀 센서 (hall sensor) (11) 가 마련되며, 이 홀 센서는 캠 샤프트 (3) 상에 배치된 트리거 휠 (12) 과 상호 작용한다. 캠 샤프트 (3) 의 소정의 회전각 위치에 도달할 때, 캠 샤프트 기준 신호 내에 에지가 발생된다. 홀 센서 (11) 가 상기 에지를 검출하면 컨트롤 장치의 작동 프로그램 내에서 인터럽트가 유발되며, 이 인터럽트에는 위상각의 제어를 위한 크랭크 샤프트 회전각 및 조정 샤프트 회전각이 그 밖의 처리를 위해 중간 저장된다. 이 인터럽트는 하기에서 캠 샤프트 인터럽트로도 명칭된다. 결 국, 컨트롤 장치의 작동 프로그램 내에는 또한 타임 슬라이스 (time slice) 컨트롤된 인터럽트가 유발되며, 이 인터럽트는 하기에서 주기적 인터럽트로 명칭된다.
상기 크랭크 샤프트 회전각 측정 신호, 상기 위치 측정 신호 및 기어 특성값, 즉 조정 기어 (1) 가 조정 샤프트와 캠 샤프트 (3) 사이에 정지해 있는 구동 샤프트에서 구비하는 변속비의 도움으로, 현재의 위상각이 산출된다:
Figure 112007033055377-PCT00001
상기 공식에서
ㆍ
Figure 112007033055377-PCT00002
는 마지막 인식된 크랭크 샤프트 기준 마크로부터 현재의 주기적 인터럽트까지 전동기 (4) 의 회전자의 회전각이며,
ㆍ
Figure 112007033055377-PCT00003
는 마지막 인식된 크랭크 샤프트 기준 마크로부터 현재의 주기적 인터럽트까지 크랭크 샤프트 (5) 의 회전각이고,
ㆍ
Figure 112007033055377-PCT00004
는 마지막 인식된 크랭크 샤프트 기준 마크로부터 마지막 캠 샤프트 인터럽트까지 전동기 (4) 의 회전자의 회전각이며,
ㆍ
Figure 112007033055377-PCT00005
는 마지막 인식된 크랭크 샤프트 기준 마크로부터 마지막 캠 샤프트 인터럽트까지 크랭크 샤프트 (5) 의 회전각이고,
ㆍ
Figure 112007033055377-PCT00006
는 매 캠 샤프트 인터럽트시 측정에 의해 검출되며, 이 시점에서 크랭크 샤프트 회전각
Figure 112007033055377-PCT00007
에 동일한, 절대적인 위상각이다.
즉, 기준 회전각 값으로부터 시작하여, 위상각 신호는 크랭크 샤프트 센서 신호 및/또는 조정 샤프트 센서 신호의 상태 변경시 추적된다. 이와 같이 검출된 위상각 신호는 컨트롤 장치, 예컨대 엔진 컨트롤 장치에 의해 제공되는 설정 위상각 신호 (set phase angle signal) 에 조절된다. 도 3 내지 도 7 에 도시된 실시예에서, 이 제어는 시점 t=0.5 s 와 t=0.6 s 사이에서 125°의 설정 위상각과 함께 대략 1000 min-¹의 크랭크 샤프트 회전속도에서 시작한다.
작동하는 내연기관에서 내연기관의 점화가 스위치 오프되거나 및/또는 예컨대 내연기관이 스톨되기 때문에 크랭크 샤프트의 회전속도가 소정의 최저 회전속도값 아래로 내려지면, 엔진 멈춤 전략이 도입된다. 도 3 및 도 7 에 따른 실시예에서 점화는 시점 t=0.6 s 에서 스위치 오프된다. 도 6 에서는, 이 시점부터 크랭크 샤프트 (5) 의 회전속도가 대략 경사로 모양으로 값 영 (zero) 에 이르기까지 감소하는 것을 분명히 알아볼 수 있다. 컨트롤 장치가 설정 위상각 신호를 발생시키고 크랭크 샤프트(5) 의 회전속도가 소정의 경계값을 초과하는 동안은, 위상각 신호의 제어는 우선 아직 계속된다.
크랭크 샤프트 (5) 의 기준 회전각 위치 및/또는 캠 샤프트 기준 신호 내의 에지가 소정의 경계값의 미달시 강한 진동으로 인해 더 이상 인식되지 않거나 또는 불안전하게만 인식되자마자, 위상각은 마지막 안전하게 인식된 기준 회전각 위치와 관련하여 검출된다:
Figure 112007033055377-PCT00008
상기 공식에서
ㆍ
Figure 112007033055377-PCT00009
는 기준 회전각 위치가 안전하게 인식되었던 마지막 캠 샤프트 인터럽트에서 절대적인 위상각을 의미하며,
ㆍ
Figure 112007033055377-PCT00010
는 기준 회전각 위치가 안전하게 인식되었던 마지막 캠 샤프트 인터럽트에서 전동기 (4) 의 회전자의 회전각을 의미하고,
ㆍ
Figure 112007033055377-PCT00011
는 기준 회전각 위치가 안전하게 인식되었던 마지막 캠 샤프트 인터럽트에서 크랭크 샤프트 (5) 의 회전각을 의미하며,
ㆍ
Figure 112007033055377-PCT00012
는 기준 회전각 위치가 안전하게 인식되었던 마지막 캠 샤프트 인터럽트 이래로 전동기 (4) 의 회전자의 회전각을 의미하고,
ㆍ
Figure 112007033055377-PCT00013
는 기준 회전각 위치가 안전하게 인식되었던 마지막 캠 샤프트 인터럽트 이래로 크랭크 샤프트 (5) 의 회전각을 의미한다.
시점 t=0.8 s 에서 위상각 신호의 제어가 종료된다. 그런 후, 전동기 (4) 는 - 크랭크 샤프트 (5) 및/또는 캠 샤프트 (3) 가 아직 회전되는 동안 - 멈춤 요소 (6) 가 대응 멈춤 요소 (7) 쪽으로 움직이고 이에 기대는 방식으로 전류를 공 급받는다. 도 3 내지 도 7 에 따른 실시예에서 멈춤 주행은 시점 t=0.8 s 에서 시작한다. 도 6 에서는, 멈춤 위치가 154°의 위상각에서 도달될 때까지, 위상각이 t=0.8 s 와 t=0.94 s 사이에서 대략 경사로 모양으로 대략 250°크랭크 샤프트/초의 속도로 올라가는 것을 알아볼 수 있다. 이는, 위상각 신호의 변경 속도 (위상 속도) 가 멈춤 주행 동안 250°크랭크 샤프트/초의 값에 조절됨으로써 달성된다. 하지만 멈춤 주행 동안 전동기 (4) 를 소정의 펄스-휴지-비율과 함께 펄스 폭 변조를 통해 트리거링하는 것도 가능하다. 크랭크 샤프트 (5) 에 대해 캠 샤프트 (3) 가 멈춤 위치에서 구비하는 위상각 값은 알려져 있으며 예컨대 컨트롤 장치에 저장된다. 이 위상각은 하기에서 기준 위치 (reference position) 로도 명칭된다.
t=0.94 s 에서 상기 기준 위치가 도달된다. 상기 기준 위치에서 나타나는 위상 속도의 감소를 근거로 상기 기준 위치는 t=0.9655 s 에서 검출되며, 이 결과로서 전동기 (4) 의 전류 공급은 유지 전류 공급으로 전환된다. 이는, 멈춤 요소가 대응 멈춤 요소에 대해 눌려지는 것을 야기한다. 도 7 에서는, 크랭크 샤프트 회전속도가 값 영 (zero) 에 도달하면, 유지 전류 공급이 t=0.9655 s 에서 시작하고 t=1 s 에서 끝나는 것을 알아볼 수 있다. 전동기를 과부하로부터 보호하기 위해, t=1 s 에서 전동기 (4) 에 대한 전류 공급이 종료된다.
도 3 내지 도 7 에 도시된 실시예에서, 전류 공급은 점화가 스위치 오프된 후 아직 대략 200 ms 계속되었다. 엔진 멈춤에서 종료된 멈춤 주행은 이에 뒤따르는 내연기관의 시동 과정시 상기 기준 위치에 대해 위상 위치의 이른 (early) 제어를 가능하게 한다. 도 5 에서 알 수 있는 바와 같이, 내연기관은 t=1.12 s 에서 새로이 스타트된다. 이에 이어 크랭크 샤프트 회전속도는 경사로 모양으로 1000 min-¹의 값으로 올라가며, 상기 값은 내연기관의 공회전 속도에 일치한다.
t=1.14 s 와 t=1.16 s 사이에서 전동기 (4) 는 멈춤 요소 (6) 가 대응 멈춤 요소 (7) 에 대해 배치되는 방식으로 전류를 공급받는다. 대략 t=1.16 s 에서, 즉 엔진 시동 후 이미 40 ms 에서, 기준 위치가 검출되며 위상각 신호가 기준값에 세팅된다. 그런 후 상기 위상각 신호는 설정 위상각 신호에 조절된다. 시점 t=1.4 s 에서부터 위상각은 기준 회전각 위치와 관련하여 제어된다.
크랭크 샤프트 (5) 에 대한 왕복 피스톤 내연기관의 캠 샤프트 (3) 의 회전각 위치를 조정하기 위한 방법에서, 크랭크 샤프트는 3축 기어를 통해 캠 샤프트 (3) 와 연결된다. 상기 3축 기어는 크랭크 샤프트에 고정된 구동 샤프트, 캠 샤프트에 고정된 종동 샤프트 및 전동기 (4) 에 의해 구동되는 조정 샤프트를 구비한다. 크랭크 샤프트 (5) 의 회전각 변경시 상태가 변하는 크랭크 샤프트 센서 신호가 검출된다. 또한, 조정 샤프트의 회전 위치의 변경시 상태가 변하는 조정 샤프트 센서 신호가 검출된다. 기준 회전각 값으로부터 시작하여, 상기 크랭크 샤프트 센서 신호 및/또는 상기 조정 샤프트 센서 신호의 상태 변경시 위상각 신호가 추적되며, 제공된 설정 위상각 신호에 조절된다. 그런 후 내연기관의 점화가 스위치 오프되고 및/또는 크랭크 샤프트 (5) 의 회전속도가 소정의 최저 회전속도값 아래로 내려진다. 크랭크 샤프트 (5) 및/또는 캠 샤프트 (3) 가 아직 회전하는 동안, 전동기 (4) 는, 크랭크 샤프트 (5) 에 대해 캠 샤프트 (3) 가 소정의 기준 위치 방향으로 비틀어지는 방식으로 전류를 공급받는다. 내연기관의 다음 시동시 캠 샤프트 (3) 와 크랭크 샤프트 (5) 는 상기 기준 위치에 상응하여 배치되며, 이는 센서의 도움으로 검출된다. 위상각 신호는 기준값에 세팅되며, 그런 후 설정 위상각 신호에 조절된다.

Claims (7)

  1. 크랭크 샤프트 (5) 는 조정 기어 (1) 를 통해 캠 샤프트 (3) 와 구동 연결되며, 상기 조정 기어는 크랭크 샤프트에 고정된 구동 샤프트, 캠 샤프트에 고정된 종동 샤프트 및 전동기 (4) 와 구동 연결되는 조정 샤프트를 구비한 3축 기어로서 형성되고, 크랭크 샤프트 (5) 가 비틀어지며 크랭크 샤프트 (5) 의 회전각 변경시 상태가 변하는 크랭크 샤프트 센서 신호가 검출되고, 조정 샤프트가 비틀어지며 조정 샤프트의 회전 위치의 변경시 상태가 변하는 조정 샤프트 센서 신호가 검출되고, 기준 회전각 위치에 배정된 기준 회전각 값으로부터 시작하여 위상각 신호가 상기 크랭크 샤프트 센서 신호 및/또는 상기 조정 샤프트 센서 신호의 상태 변경시 추적되며, 상기 위상각 신호는 제공된 설정 위상각 신호에 조절되고, 내연기관의 점화가 스위치 오프되며 및/또는 크랭크 샤프트 (5) 의 회전속도가 소정의 최저 회전속도값 아래로 내려지는, 크랭크 샤프트 (5) 에 대한 왕복 피스톤 내연기관의 캠 샤프트 (3) 의 회전각 위치를 조정하기 위한 방법에 있어서, 점화가 스위치 오프될 때 및/또는 크랭크 샤프트 (5) 의 최저 회전속도값에 미달한 후 전동기 (4) 는 - 크랭크 샤프트 (5) 및/또는 캠 샤프트 (3) 가 아직 회전하는 동안 - 크랭크 샤프트 (5) 에 대해 캠 샤프트 (3) 가 소정의 기준 위치 방향으로 비틀어지는 방식으로 전류를 공급받는 것을 특징으로 하는, 크랭크 샤프트에 대한 왕복 피스톤 내연기관의 캠 샤프트의 회전각 위치를 조정하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 점화가 스위치 오프될 때 및/또는 최저 회전속도값에 미달한 후 상기 기준 위치의 검출시 전동기 (4) 의 전류 공급은 상기 기준 위치를 유지하기 위해 유지 전류 공급으로 바뀌는 것을 특징으로 하는, 크랭크 샤프트에 대한 왕복 피스톤 내연기관의 캠 샤프트의 회전각 위치를 조정하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 크랭크 샤프트 (5) 와 캠 샤프트 (3) 가 정지했거나 또는 크랭크 샤프트 (5) 가 최저 회전속도값에 다시 도달하면, 상기 유지 전류 공급이 종료되는 것을 특징으로 하는, 크랭크 샤프트에 대한 왕복 피스톤 내연기관의 캠 샤프트의 회전각 위치를 조정하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 샤프트와 멈춤 요소 (6) 가 연결되며 캠 샤프트 (3) 와 대응 멈춤 요소 (7) 가 연결되고, 상기 멈춤 요소 (6) 는 상기 기준 위치에서 상기 대응 멈춤 요소 (7) 에 기대며, 위상각 신호의 변경 속도가 측정되고, 상기 기준 위치의 도달은 상기 변경 속도의 양적 감소를 근거로 검출되는 것을 특징으로 하는, 크랭크 샤프트에 대한 왕복 피스톤 내연기관의 캠 샤프트의 회전각 위치를 조정하기 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유지 전류 공급시 전동기 (4) 의 도움으로 토크가 상기 조정 샤프트에 제공되며, 상기 토크는 상기 멈춤 요소 (6) 를 상기 대응 멈춤 요소 (7) 에 대해 배치하는 것을 특징으로 하는, 크랭 크 샤프트에 대한 왕복 피스톤 내연기관의 캠 샤프트의 회전각 위치를 조정하기 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 컨트롤 장치가 설정 위상각 신호를 발생시키고 크랭크 샤프트 (5) 의 회전속도가 소정의 경계값을 초과하는 동안은 위상각 신호의 제어는 점화의 스위치 오프 후 및/또는 최저 회전속도값에 미달한 후 계속되며, 그런 후 크랭크 샤프트 (5) 에 대해 캠 샤프트 (3) 가 전동기 (4) 의 도움으로 상기 기준 위치 방향으로 비틀어지는 것을 특징으로 하는, 크랭크 샤프트에 대한 왕복 피스톤 내연기관의 캠 샤프트의 회전각 위치를 조정하기 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 점화의 스위치 오프 전에 및/또는 크랭크 샤프트 (5) 의 회전속도가 최저 회전속도값 아래로 내려지기 전에, 크랭크 샤프트 (3) 의 소정의 기준 회전각 위치에 도달할 때 크랭크 샤프트 센서 신호 내에는 기준 마크가 발생되며, 상기 기준 마크의 발생시 회전각 측정 신호가 상기 기준 회전각 위치에 배정된 값에 세팅되고, 상기 회전각 측정 신호는 크랭크 샤프트 센서 신호의 상태 변경의 발생시 추적되며, 위치 측정 신호가 위치 측정 신호 시작값에 세팅되고, 조정 샤프트 센서 신호의 상태 변경의 매 발생시 상기 위치 측정 신호가 추적되며, 캠 샤프트 (3) 의 소정의 회전각 위치에 도달할 때 캠 샤프트 기준 신호가 발생되고, 상기 캠 샤프트 기준 신호의 발생시 상기 회전각 측정 신호 및 상기 위치 측정 신호의 각각 존재하는 측정값들이 결정되며, 이 측정값들과 기어 특성값을 갖고 위상각 신호를 위한 값이 검출되는 것을 특징으로 하는, 크랭크 샤프트에 대한 왕복 피스톤 내연기관의 캠 샤프트의 회전각 위치를 조정하기 위한 방법.
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