KR20140144666A

KR20140144666A - 캠축 위치 센서 휠 및 캠축 위치를 결정하기 위한 방법과 장치

Info

Publication number: KR20140144666A
Application number: KR1020140070206A
Authority: KR
Inventors: 카르스텐 데링어; 파울 슈툭커르트; 랄프 드레셔; 울리히-미햐엘 네프쳐
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2013-06-11
Filing date: 2014-06-10
Publication date: 2014-12-19
Also published as: CN104234768B; DE102013210838A1; US20140360254A1; CN104234768A

Abstract

본 발명은, 원주 상에 불균일한 각도 간격으로 복수의 투쓰를 가지며, 적어도 원주의 0°, 90°, 120°, 180°, 240° 및 270°지점에 각각 하나의 투쓰 플랭크를 가지는 캠축 위치 센서 휠에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 캠축 위치를 검출하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명에서 캠축 위치 센서 휠은 하나 이상의 실린더를 가진 4행정 엔진의 캠축에 연결되어 함께 회전하며, 캠축 위치 센서는 캠축 위치 센서 휠의 투쓰 플랭크의 위치를 검출하도록 설치된다. 이러한 장치를 이용하여 캠축의 위치를 결정하기 위해, 캠축의 회전마다 그리고 엔진의 실린더마다 캠축 위치 센서 휠의 네거티브 투쓰 플랭크의 위치에만, 또는 캠축 위치 센서 휠의 포지티브 투쓰 플랭크 또는 네거티브 투쓰 플랭크의 위치에 하나의 캠축 위치가 할당된다.

Description

캠축 위치 센서 휠 및 캠축 위치를 결정하기 위한 방법과 장치{CAMSHAFT POSITION SENSOR WHEEL AND METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING A CAMSHAFT POSITION}

본 발명은 캠축 위치 센서 휠에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 캠축 위치 센서 휠을 포함하는, 캠축 위치를 검출하기 위한 장치에 관한 것이다. 그 외에도, 본 발명은 본 발명에 따른 장치를 이용하여 캠축 위치를 결정하기 위한 2가지 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 계산 장치에서 실행될 경우 본 발명에 따른 방법의 모든 단계들을 실시하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 끝으로, 본 발명은 상기 프로그램이 컴퓨터 또는 제어 장치에서 실행될 경우 상기 방법을 실시하도록 기계 판독 가능한 캐리어에 저장되는 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.

분사 제어가 기계적으로 엔진 위치에 결합되어 있지 않은 엔진은 크랭크축의 크랭크 각도 센서에 추가로 캠축에서 위상 트랜스듀서를 필요로 하며, 이를 이용하면 다음 순서로서 상사점(OT)에 도달하는 엔진 실린더들 중 어느 것이 작동 사이클에 위치하는지가 확인될 수 있다. 추가로, 캠축 조정을 포함하는 엔진의 경우, 크랭크축과 관련해 캠축 위치 센서 휠들의 원주에 형성된 투쓰들(teeth)의 등거리 투쓰 플랭크들(tooth flank)의 위치 비교에 의해 캠축의 현재 위치가 결정된다. 빠른 시동이 가능한 디젤 엔진 및 가솔린 엔진에서 이용되는 현재 통상적인 센서 휠의 경우에 캠축 회전 당 이들 투쓰 플랭크 중 4개가 이용된다. 그럼으로써 4기통 엔진의 경우 실린더마다 하나의 캠축 위치 정보가 이용된다. 그러나 3기통, 6기통 또는 8기통 엔진의 경우에는 캠축 위치 정보들이 동일하게 분포되어 있지 않으며, 이는 계산된 캠축 위치의 정확성과, 실린더의 충전, 그리고 엔진의 배기 가스에 부정적 영향을 미친다. 다른, 소위 Z+1-캠축 위치 센서 휠들은 실린더마다 하나의 투쓰와 위상 정보를 전송하기 위한 추가의 투쓰를 이용한다. 그러므로 이러한 센서 휠들은 이들의 투쓰 수와 관련하여, 사용될 엔진에 맞추어 각자 조정되어야 한다.

자신의 원주에 불균일한 각도 간격으로 복수의 투쓰를 가지는 본 발명에 따른 캠축 위치 센서 휠은 적어도 자신의 원주의 0°, 90°, 120°, 180°, 240° 및 270°지점에 각각 하나의 투쓰 플랭크를 갖는다.

이상적으로는 엔진의 각 실린더에 대해 캠축 회전 당 적어도 1회 캠축의 위치가 결정된다. 이는 본 발명에 따른 캠축 위치 센서 휠을 이용할 경우 1개, 2개, 3개 또는 4개의 실린더를 가진 4행정 엔진에 대해 가능하다. 바람직하게는 캠축 위치 센서 휠이 자신의 원주의 60°지점과 300°지점에서도 각각 하나의 투쓰 플랭크를 갖는다. 이는 6기통 엔진을 위해서도 각 실린더에 대해 캠축 회전 당 캠축의 위치 결정을 가능하게 한다. 매우 바람직하게는 캠축 위치 센서 휠이 자신의 원주의 45°, 135°, 225° 및 315°지점에도 각각 하나의 투쓰 플랭크를 갖는다. 이는 8기통 엔진을 위해서도 각 실린더에 대해 캠축 회전당 1회 캠축의 위치를 결정하는 것을 가능하게 한다.

캠축의 위치를 검출하기 위해 제공되는 본 발명에 따른 장치는 본 발명에 따른 캠축 위치 센서 휠을 포함한다. 이는 하나 이상의 실린더를 가진 4행정 엔진의 캠축과 연결되어 함께 회전한다. 캠축 위치 센서는 캠축 위치 센서 휠의 투쓰 플랭크의 위치를 검출하도록 설치된다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서 캠축 위치 센서는 캠축 위치 센서 휠의 네거티브 투쓰 플랭크의 위치만을 검출하도록 설치된다. 이 경우, 캠축 위치 센서 휠은 펄스 발생기 휠로서 사용된다. 본 발명에 따른 장치의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는 캠축 위치 센서가 캠축 위치 센서 휠의 포지티브 투쓰 플랭크와 네거티브 투쓰 플랭크의 위치를 검출하도록 설치된다. 이 실시예에서 캠축 위치 센서 휠은 세그먼트 센서 휠로서 사용된다.

캠축 위치 센서 휠이 펄스 발생기 휠로서 사용되면, 캠축의 회전 당 그리고 엔진의 실린더마다 캠축의 위치를 결정하기 위한 방법에서 캠축 위치 센서 휠의 네거티브 투쓰 플랭크(negative tooth flank)의 한 지점에 하나의 캠축 위치가 할당된다. 캠축 위치 센서 휠을 이용한 위상 부호화가 가능하도록, 바람직하게는 캠축 위치 센서 휠의 또 다른 네거티브 투쓰 플랭크들에 각각 하나의 캠축 위상이 할당된다. 이를 위해 캠축 위치 센서 휠은, 1기통 엔진, 2기통 엔진, 3기통 엔진 또는 4기통 엔진에서, 그리고 경우에 따라서는 6기통 엔진 또는 8기통 엔진에서도 캠축의 위치 결정을 위해 사용될 수 있는 투쓰 플랭크들 외에, 추가의 네거티브 투쓰 플랭크들을 가질 수 있다.

캠축 위치 센서 휠이 세그먼트 센서 휠로서 사용되는 경우, 캠축의 회전 당 그리고 엔진의 실린더마다 캠축의 위치를 결정하기 위한 방법에서 캠축 위치 센서 휠의 포지티브 또는 네거티브 투쓰 플랭크의 위치에 하나의 캠축 위치가 할당된다. 캠축 위치 센서 휠에 의한 위상 부호화를 가능하도록 하기 위해, 바람직하게는 캠축 위치 센서 휠의 포지티브 투쓰 플랭크와 네거티브 투쓰 플랭크 사이의 하나 이상의 간격에 하나의 캠축 위상이 할당된다.

본 발명에서 네거티브 투쓰 플랭크란, 캠축 위치 센서 휠의 회전 방향으로 더 높은 레벨로부터 더 낮은 레벨로의 전환이 이루어지는, 캠축 위상 센서 휠의 원주에 형성된 투쓰 플랭크를 말한다. 캠축 위치 센서 휠의 회전 방향으로 더 낮은 레벨로부터 더 높은 레벨로의 전환이 이루어지는 투쓰 플랭크를 포지티브 투쓰 플랭크라 칭한다. 본 발명에 따른 방법에서 캠축 위치 또는 캠축 위상이 할당되는 투쓰 플랭크들을 활성 투쓰 플랭크라 칭할 수 있다.

본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은, 상기 프로그램이 계산 장치 또는 제어 장치에서 실행될 경우 본 발명에 따른 방법의 모든 단계들을 실시한다. 기존의 제어 장치에서 본 발명에 따른 방법을 구현하려는 목적으로 상기 제어 장치의 구조적 변경을 수행할 필요가 없도록 하기 위해, 상기 프로그램이 컴퓨터 또는 제어 장치에서 실행될 경우, 기계 판독 가능한 캐리어에 저장된, 본 발명에 따른 방법을 실시하는 데 사용되는 프로그램 코드를 포함하는 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.

본 발명의 실시예들은 도면에 개략적으로 도시되어 있으며, 하기의 설명에서 상술된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 캠축의 위치를 검출하기 위한 장치에 관한 도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법에서 캠축 위치 센서 휠의 투쓰 플랭크들에 할당된 캠축 각도들 및 크랭크축 각도들에 관한 도이다.
도 3은 본 발명의 여러 실시예들에서 캠축 위치 센서 휠의 원주에 형성된 투쓰들에 관한 개략도이다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따라 캠축의 위치를 검출하기 위한 장치의 일부가 개략적으로 도시되어 있다. 직렬 엔진으로서 구현되어 있는 내연기관(1)은 4개의 실린더(11, 12, 13, 14)를 가지고 있다. 이 실린더들(11, 12, 13, 14)에 2개의 가변 캠축(2)이 할당되어 있다. 이들 캠축(2) 각각에 하나의 캠축 위치 센서 휠(3)이 배치되고, 상기 센서 휠은 캠축(2)과 연결되어 함께 회전한다. 상기 캠축 위치 센서 휠은 자신의 원주에 불균일한 각도 간격으로 복수의 투쓰(31, 32, 33, 34)를 갖는다. 이들 투쓰(31, 32, 33, 34) 각각은 포지티브 투쓰 플랭크(311)와 네거티브 투쓰 플랭크(312)를 갖는다. 캠축 위치 센서(4)는 캠축 위치 센서 휠(3)의 일측 투쓰 플랭크(311, 312)의 위치를 검출하도록 설치되어 있다. 검출된 정보를 캠축 위치 센서(4)가 제어 장치(5)에 전송한다.

엔진(1)의 각 실린더(11, 12, 13, 14)에 대해 캠축 회전 당 적어도 1회 캠축(2)의 위치를 결정할 수 있도록, 상이한 수의 실린더를 가진 엔진(1)에 대해 하기의 조건들이 제시된다.

1기통 엔진은 캠축 회전 당, 즉 매 720°의 크랭크축 각도마다 최소 1회 캠축 위치 정보를 필요로 한다.

2기통 엔진은 캠축 회전 당, 즉 매 360°의 크랭크축 각도마다 최소 2회 캠축 위치 정보를 필요로 한다.

3기통 엔진은 캠축 회전 당, 즉 매 240°의 크랭크축 각도마다 최소 3회 캠축 위치 정보를 필요로 한다.

4기통 엔진은 캠축 회전 당, 즉 매 180°의 크랭크축 각도마다 최소 4회 캠축 위치 정보를 필요로 한다.

6기통 엔진은 캠축 회전 당, 즉 매 120°의 크랭크축 각도마다 최소 6회 캠축 위치 정보를 필요로 한다.

8기통 엔진은 캠축 회전 당, 즉 매 90°의 크랭크축 각도마다 최소 8회 캠축 위치 정보를 필요로 한다.

도 2에는 1기통 엔진, 2기통 엔진, 3기통 엔진, 4기통 엔진, 6기통 엔진 및 8기통 엔진(1)에서 사용될 수 있기 위해서 캠축 위치 센서 휠(3)이 어떤 투쓰 플랭크 위치를 가져야 하는지가 도시되어 있다. 4행정 엔진(1)의 경우, (도시되어 있지 않은) 크랭크축의 2회전 당 캠축(2)은 1회전을 수행하기 때문에, 360°의 캠축 각도(NW)는 표현상 720°의 크랭크축 각도(KW)에 상응한다.

도 3에는 본 발명의 상이한 실시예들에 따른 캠축 위치 센서 휠들의 플랭크들의 분포가 개략적으로 도시되어 있다. 여기서, 캠축 위치 센서 휠들(a 내지 c)은 앞서 언급한 모든 실린더 수를 포함하는 엔진(1)을 위해 펄스 발생기 휠로서 사용될 수 있다. 이 경우, 캠축 위치 센서 휠(a)은 위상 부호화 없는 베이스 펄스 발생기 휠로서 기능한다. 이 경우, 캠축(2)의 회전마다, 그리고 엔진(1)의 실린더마다 하나의 캠축 위치가 캠축 위치 센서 휠(3)의 네거티브 투쓰 플랭크의 위치에 할당된다. 펄스 발생기 휠로서의 캠축 위치 센서 휠(3)에 의한 위상 부호화도 달성되어야 하는 경우, 실시예 (b)와 (c)에서 캠축 위치 센서 휠의 또 다른 네거티브 투쓰 플랭크들이 제공될 수 있으며, 이들 투스 플랭크에 각각 하나의 캠축 위상이 할당된다. 이 경우, 실시예 (b)에서 위상 부호화는 실시예 (a)의 투쓰 플랭크들 사이의 긴 세그먼트들 내에서 추가 투쓰 플랭크들에 의해 이루어진다. 실시예 (c)에서 위상 부호화는 캠축 위치 센서(4)의 센서 신호에 비대칭 펄스 휴지기를 야기하는 투쓰 플랭크들의 배치를 통해 이루어진다.

실시예 (d)는 앞서 언급한 실린더 수 모두를 포함하는 엔진(1)에 대해 이용될 수 있는, 레벨과 세그먼트 길이로써 위상 부호화하는 세그먼트 센서 휠에 대한 투쓰 플랭크 분포를 보여주고 있다. 캠축의 위치를 결정하기 위해 캠축(2)의 회전 마다 그리고 엔진(1)의 실린더마다 캠축 위치 센서 휠(3)의 포지티브 및 네거티브 투쓰 플랭크의 위치에 캠축 위치가 할당된다. 위상 부호화를 위해 적어도 캠축 위치 센서 휠의 포지티브 투쓰 플랭크와 네거티브 투쓰 플랭크 사이의 간격에 하나의 캠축 위상이 할당된다.

실시예 (e)는, 실시예 (d)에 따른 세그먼트 센서 휠의 투쓰 플랭크 분포를 간소화한 버전으로서, 투쓰 플랭크의 개수가 더 적고, 1기통, 2기통, 3기통, 4기통, 또는 6기통 엔진(1)에서 사용하기에만 적합하며, 8기통 엔진에는 적합하지 않다.

Claims

원주 상에 불균일한 각도 간격으로 복수의 투쓰(31, 32, 33, 34)를 가지는 캠축 위치 센서 휠(3)에 있어서,
적어도 원주의 0°, 90°, 120°, 180°, 240° 및 270°지점에 각각 하나의 투쓰 플랭크(311, 312)를 갖는 것을 특징으로 하는 캠축 위치 센서 휠(3).
제1항에 있어서, 캠축 위치 센서 휠은 원주의 60°및 300°지점에 각각 하나의 투쓰 플랭크(311, 312)를 갖는 것을 특징으로 하는, 캠축 위치 센서 휠.
제2항에 있어서, 캠축 위치 센서 휠은 원주의 45°, 135°, 225°및 315°지점에 각각 하나의 투쓰 플랭크(311, 312)를 갖는 것을 특징으로 하는, 캠축 위치 센서 휠.
캠축(2)의 위치를 검출하기 위한 장치이며, 하나 이상의 실린더(11, 12, 13, 14)를 포함하는 4행정 엔진(1)의 캠축(2)에 연결되어 함께 회전하는, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 캠축 위치 센서 휠(3) 및 이 캠축 위치 센서 휠(3)의 투쓰 플랭크(311, 312)의 위치를 검출하도록 설치된 캠축 위치 센서(4)를 포함하는, 캠축의 위치를 검출하기 위한 장치.
제4항에 있어서, 캠축 위치 센서(4)는 캠축 위치 센서 휠(3)의 네거티브 투쓰 플랭크(311)의 위치만을 검출하도록 설치되는 것을 특징으로 하는, 캠축의 위치를 검출하기 위한 장치.
제4항에 있어서, 캠축 위치 센서(4)는 캠축 위치 센서 휠(3)의 포지티브 투쓰 플랭크 및 네거티브 투쓰 플랭크(311, 312)의 위치를 검출하도록 설치되는 것을 특징으로 하는, 캠축의 위치를 검출하기 위한 장치.
제5항에 따른 장치를 이용하여 캠축(2)의 위치를 결정하기 위한 방법이며, 상기 방법에서는 캠축(2)의 회전마다, 그리고 엔진(1)의 실린더(11, 12, 13, 14)마다 캠축 위치 센서 휠(3)의 네거티브 투쓰 플랭크(311)의 위치에 하나의 캠축 위치가 할당되는, 캠축의 위치를 결정하기 위한 방법.
제7항에 있어서, 캠축 위치 센서 휠(3)의 추가 네거티브 투쓰 플랭크들(311)에 각각 하나의 캠축 위상이 할당되는 것을 특징으로 하는, 캠축의 위치를 결정하기 위한 방법.
제6항에 따른 장치를 이용하여 캠축(2)의 위치를 결정하기 위한 방법이며, 상기 방법에서는 캠축(2)의 회전마다, 그리고 엔진(1)의 실린더(11, 12, 13, 14)마다 캠축 위치 센서 휠(3)의 포지티브 투쓰 플랭크 또는 네거티브 투쓰 플랭크(311, 312)의 위치에 하나의 캠축 위치(2)가 할당되는, 캠축의 위치를 결정하기 위한 방법.
제9항에 있어서, 캠축 위치 센서 휠(3)의 포지티브 투쓰 플랭크와 네거티브 투쓰 플랭크(311, 312) 사이의 하나 이상의 간격에 하나의 캠축 위상이 할당되는 것을 특징으로 하는, 캠축의 위치를 결정하기 위한 방법.
프로그램이 계산 장치 또는 제어 장치(5)에서 실행될 경우, 제7항에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 저장되어 있는, 기계 판독 가능한 캐리어.