KR20180053394A - 자동차를 위한 캠 샤프트 센서의 자동 교정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 센서(10)의 출력 신호에서의 변동의 감소를 허용하는, 자동차를 위한 캠 샤프트 센서(10)의 자동 교정 방법에 관한 것이다. 이러한 목적을 위하여, 상기 방법은 각각의 타깃(14) 회전 시에, 각각의 톱니(D1, D2, D3)의 신규 최대값(Bmax1', Bmax2', Bmax3')을 이전의 타깃 회전(14)으로부터의 상기 동일한 톱니(D1, D2, D3)의 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3)에 비교하는 것을 제안한다. 스위칭 임계값(S1d' S2a', S2d', S3a', S3d')은 이러한 것이 이전의 타깃 회전(14)의 최대값(Bmaxl, Bmax2, Bmax3)과 다르면(사전 결정된 기준에 따라서) 오직 신규 최대값(Bmaxl', Bmax2', Bmax3')으로만 계산된다. 더욱이, 본 발명은 스위칭 임계값(S1d', S2a', S2d', S3a', S3d')을 계산하기 위하여, 자기장(B)의 단일 최소값, 즉 타깃 회전(14)에서의 절대 최소값(Bmin)을 사용하는 것을 제안한다.

Description

자동차를 위한 캠 샤프트 센서의 자동 교정 방법
본 발명은 자동차를 위한 캠 샤프트 센서를 자동으로 교정하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 자동차 엔진 캠 샤프트의 단부에 장착된 기어 휠(toothed wheel)(또한 타깃으로서 지칭됨)의 "진원도 이탈(out-of-roundness)"을 자동으로 결정하는 것은 중요한 문제이다.
캠 샤프트 센서는 엔진 연소 사이클에서 다양한 실린더의 위치를 결정하도록, 즉 각각의 실린더가 흡기 단계, 압축 단계, 연소 단계 또는 배기 단계 중 어느 단계에 있는지를 결정하도록 자동차에서 사용된다. 이러한 센서는 일반적으로 자기장 발생기(예를 들어: 영구 자석), 자기장을 검출하는 수단(예를 들어, 홀 효과 셀, 자기 저항 MR 셀, 거대 자기 저항 GMR 셀 등), 및 자기장을 검출하는 수단에 의해 수신된 신호를 처리하기 위한 전자 회로를 포함한다. 능동 센서로서 지칭되는 이러한 센서는 처리를 위한 중앙 프로세서에 디지털 신호를 전달한다.
자기장 발생기는 또한 남극과 북극의 교대를 보이는 자성 재료로 만들어진 타깃일 수 있다. 이러한 경우에, 센서는 사용된 검출 수단에 따라 영구 자석을 통합할 수 있거나 또는 통합하지 않을 수 있다. 이후에, 남극과 북극은 자성 타깃(magnetic target)의 톱니와 골(trough)에 비유될 것이다.
공지된 방식으로, 캠 샤프트 센서는 캠 샤프트에 부착된 타깃과 관련된다. 이러한 타깃은 그 주변이 톱니 형상인 디스크의 형태를 취한다. 이러한 톱니는 자동차의 엔진 연소 사이클에서 실린더들의 위치의 인코딩(그 자체가 공지됨)을 수행하도록 동일한 높이이지만, 상이한 간격(골) 및 길이를 가진다.
센서에 존재하는 자기장을 검출하는 수단은 상기 수단을 통과하는 타깃의 톱니의 통과를 검출하고, 결과적인 신호는 그 자체로 공지된 방식으로 엔진 연소 사이클에 대한 각각의 신호의 위치를 결정하는 것을 가능하게 한다.
엔진 사이클에서 각각의 실린더의 위치를 결정하기 위하여, 타깃의 회전(revolution) 동안 캠 샤프트 센서에 의해 감지되는 자기장에서의 변화의 곡선이 관찰된다. 이러한 곡선은 각각이 타깃의 하나의 톱니에 대응하는 일련의 혹(hump)을 보인다. 각각 혹들 사이의 간격 및 각각의 지속 기간을 측정하는 것에 의해, 엔진 연소 사이클에 대한 각각의 실린더의 위치를 결정하는 것이 가능하다. 그러므로, 이러한 것을 수행하기 위하여, 타깃의 기계적 파면(mechanical wavefront)의 위치에 대해 센서에 의해 발성된 신호의 전기적 파면(electrical wavefront)의 위치의 정밀도를 보장하는 것이 중요하다. 그 전기적 파면의 각각이 톱니의 기계적 파면의 통과를 나타내기 때문에, 대상물은 센서와 타깃이 서로로부터 가변적으로 분리된다는 사실에 의해 유발되는 신호의 위상 변위를 최소화하도록 감소하는 것이다. 센서에 의해 발생된 전기 신호는 기계 신호가 그 진폭에 비례하는 사전 결정된 스위칭 임계값(predetermined switching threshold)을 교차할 때 상태(고 또는 저)를 변경한다. 이러한 것을 행하기 위하여, 이러한 스위칭 임계값은, 톱니를 한정하는 각각의 파면이 통과하는 순간을 결정하기 위하여 고정된다(이는 진폭의 75%에서, 대부분의 기존 타깃에 대하여 전기적/기계적 파면들 사이의 정밀도와 관련하여 최적에 대응한다). 그러므로, 감지된 자기장의 제1 최대 및 제1 최소가 검출되자마자, 이러한 진폭의 75%에 대응하는 스위칭 임계값이 결정되고, 자기장의 측정된 값이 이러한 임계값 아래로 강하하는지가 검출되는 하강 전면(falling front)이 있고, 반대로 자기장의 측정된 값이 이러한 스위칭 임계값 위로 상승하는지가 검출되는 상승 전면(rising front)이 있는 것으로 고려된다(또는 그 반대).
이러한 방식으로 진행하는 것에 의해, 전면의 검출 순간이 최적화된다. 그러나, 이러한 방법은 모든 톱니가 동일한 높이를 가지며 기하학적 형태(센서 및 타깃)에서 결함이 없다는 것을 전제로 한다. 그런데, 센서는 캠 샤프트 상의 타깃 위치 설정 및 타깃의 기하학적 형태에 민감한 결점을 가진다.
비용 상의 이유로, 사전 결정된 치수 및 사전 결정된 간격의 톱니가 장비된 단순한 금속 조각들인 타깃은 대량 생산되고, 종종 불완전한 기하학적 형태를 보인다. 특히, 톱니는 항상 타깃의 중심에 대해 동일한 높이를 가지지 않는다. 이러한 결함은 "진원도 이탈"로서 지칭된다. 이는 타깃의 각각의 톱니의 상부 부분이 캠 샤프트 상에 중심을 두는 동일한 원에 위치되지 않는다는 영향을 가진다. 그러므로, "진원도 이탈"이라는 용어는 이러한 문제를 설명하도록 사용된다. 캠 샤프트 상에서의 타깃 장착의 진원도 이탈은 타깃의 제조시에 이러한 진원도 이탈에 더해질 수 있다. 또한 센서와 타깃 사이의 공기 갭에 의한 결함이 있으며, 이러한 결함은 시간과 함께 변하고 온도에 민감하다.
물론, 캠 샤프트 센서가 이를 지나치는 톱니의 통과에 의해 생성된 자기장에서의 변화를 측정하기 때문에, 하나의 톱니가 다른 톱니보다 낮으면(또는 높으면), 이러한 톱니와 센서 사이의 간격은 다른 톱니와 비교하여 변하며, 검출된 자기장에서의 변화로 이어진다. 이러한 자기장의 변화는 취해진 측정치를 손상시킬 수 있거나(기계적 파면에 대한 전기적 파면의 위치 설정의 정밀도를 손상시키거나), 또는 센서에 의해 해석하는데 한층 더 실패할 수 있다(톱니의 비검출, 스위칭 임계값 아래에 있는 자기장). 캠 샤프트 센서에 의해 전달된 신호는 잘못된 것이며, 엔진 사이클에서 각각의 실린더의 위치의 정확한 결정이 변질되거나 또는 심지어 불가능하다.
"진원도 이상" 및/또는 "공기 갭 결함"의 현상을 완화시키기 위하여, 이러한 "진원도 이탈" 및/또는 이러한 "공기 갭 결함"을 고려하도록 자기장 검출 수단을 교정하며, 그러므로 엔진 사이클에서 각각의 실린더의 위치를 결정하는 중앙 프로세서에 수정된 측정치(보다 양호한 전기적/기계적 파면 정밀도 및 톱니의 비검출의 위험성의 제거)를 전달하는 것이 종래 기술에서 공지되었다.
이를 위해, 스위칭 임계값은 각각의 신규 톱니의 최대 및 최소의 통과 후에, 센서를 지나치는 톱니의 각각의 통과 시에 자기장의 신규 진폭에 따라서 다시 계산된다.
그러므로, 스위칭 임계값은 톱니의 각각의 통과 후에, 자기장에 대해 측정된 최종 최대 및 최종 최소에 따라서 다시 계산된다. 그러나, 종래 기술의 캠 샤프트 센서를 자동으로 교정하는 이러한 방법은: 실질적으로 스위칭 임계값이 다시 계산되고 각각의 톱니에 대해 상이하고, 아울러, 센서 및 그 그 진폭 시퀀스로부터의 노이즈가 측정된 자기장에 더해지기 때문에, 센서 출력 신호에서 "지터(jitter)"로서 지칭되는 외란(disturbance)을 발생시킨다는 주요 결점을 가진다. 그 결과, 신호는 반복적이지 않고, 타깃의 각각의 회전과 함께 약간 변한다. 이러한 신호의 비반복성은 상기된 바와 같이, "진원도 이탈" 및/또는 "공기 갭 결함"을 완화시키기 위한 시도에서 센서의 자동 교정에 의해 유발되어, 자기 신호의 측정치에 존재하는 전자 노이즈와 결합된다.
센서로부터의 출력 신호에서의 변화("지터")는 예를 들어 VVT(가변 밸브 타이밍(Variable Valve Timing)) 시스템에 의해 제어될 때 캠 샤프트 타이밍이 검출되는 것을 방해할 수 있다.
본 발명은 이러한 결점을 완화시키는 것을 가능하게 하는 캠 샤프트를 자동으로 교정하기 위한 방법을 제안한다. 이러한 특정 예에서, 본 발명에 따른 교정 방법은, 타깃의 "진원도 이탈" 및 센서와 타깃 사이의 공기 갭의 "공기 갭 결함"이 결정되고 수정되는 것을 여전히 허용하는, 종래 기술의 것보다 더욱 안정한 출력 신호를 캠 샤프트 센서가 전달하는 것을 가능하게 한다.
본 발명은 적어도 하나의 캠 샤프트, 이러한 캠 샤프트와 관련된 톱니형 코딩된 타깃(toothed coded target), 및 센서 가까이에서 상기 타깃의 톱니의 통과에 의해 유도된 자기장 변화를 검출하도록 상기 타깃 가까이에 배치된 자기장 센서를 포함하는 자동차 엔진의 캠 샤프트 센서를 자동으로 교정하는 방법으로서, 상기 센서는 자기장의 진폭에 의존하는 사전 결정된 스위칭 임계값에 따라서 상기 타깃의 톱니 및 골을 나타내는 전기 신호를 전달하며, 상기 방법은 상기 자기장의 값을 연속적으로 측정하는 것으로 이루어지며, 상기 방법은,
Figure pct00001
타깃의 제1 회전 동안,
- 단계 1: 각각의 톱니에 대한 자기장의 최대값과 최소값을 측정하는 단계,
- 단계 2: 상기 톱니에 대한 자기장의 진폭을 계산하고, 계산된 진폭에 따라서 각각의 톱니에 대한 스위칭 임계값을 계산하는 단계를 포함하며,
상기 방법은 다음의 단계들을 추가로 포함한다는 점에서 주목할만하다:
- 단계 3: 상기 타깃의 완전한 회전(full revolution)에 걸친 상기 자기장에 대한 절대 최소값을 측정하는 단계,
- 단계 4: 상기 최대값과 상기 절대 최소값을 메모리에 저장하는 단계,
Figure pct00002
이어서, 상기 타깃의 각각의 추가의 회전에 대해서,
- 단계 5: 각각의 톱니에 대한 상기 자기장의 신규 최대값과, 상기 타깃의 완전한 회전에 걸친 신규 절대 최소값을 측정하고 저장하는 단계,
- 단계 6: 상기 신규 최대값과 상기 동일한 톱니와 관련된 상기 타깃의 이전의 회전에 대해 메모리에 저장된 상기 최대값 사이의 차이의 절대값과 상기 동일한 톱니에 대한 상기 최대값과 상기 타깃의 이전의 회전에 대한 상기 절대 최소값 사이의 차이의 절대값을 비교하는 단계,
- 상기 신규 최대값과 상기 타깃의 이전의 회전으로부터의 상기 최대값 사이의 차이의 상기 절대값이 상기 최대값과 상기 타깃의 이전의 회전에 대한 상기 절대 최소값 사이의 차이의 상기 절대값의 백분율보다 크면.
즉,
Figure pct00003
이면,
(식 중,
K가 0.003 내지 0.1(즉, 0.3% 내지 10%)로 구성된 인자이며,
Bmaxi가 주어진 톱니에 대한 상기 타깃의 이전의 회전 동안 메모리에 저장된 자기장의 최대값이며;
Bmaxi'가 동일한 주어진 톱니에 대한 상기 타깃의 추가의 회전에 대한 상기 자기장의 신규 최대값이며;
Bmin이 상기 타깃의 이전의 회전 동안 메모리에 저장된 상기 자기장의 절대 최소값임);
이어서,
Figure pct00004
단계 7: 상기 신규 최대값과 이전의 회전으로부터 메모리에 저장된 상기 절대 최소값으로 스위칭 임계값을 계산하고, 상기 타깃의 이전의 회전으로부터 메모리에 저장된 상기 최대값을 상기 신규 최대값으로 대체하는 단계,
그 밖에,
Figure pct00005
단계 8: 상기 타깃의 이전의 회전으로부터 메모리에 모두 저장된 상기 최대값과 상기 절대 최소값으로 스위칭 임계값을 계산하는 단계,
Figure pct00006
단계 9: 상기 타깃의 각각의 신규 회전에 대해 단계 5 내지 8을 반복하는 단계.
그러므로, 스위칭 임계값들은 타깃의 각각의 신규 회전에 대한 톱니의 각각의 통과에 대해 다시 계산되지 않는다. 타깃의 1 회전으로부터의 자기장의 신규 최대값은 톱니마다(tooth by tooth), 타깃의 이전 회전으로부터의 최대값과 비교된다. 스위칭 임계값은 신규 최대값이 타깃의 이전 회전의 최대값과 다른 경우에만(상기된 사전 한정된 기준에 따라서), 이러한 비교의 결과에 따라서 업데이트된다. 아울러, 스위칭 임계값을 계산하기 위하여, 고려되는 유일한 파라미터는 종래 기술에서와 같이 각각의 톱니에 대한 최소값보다는 자기장의 단일 최소값, 즉 절대 최소값이다.
본 발명의 방법은 센서 출력 신호에서의 변화(지터)를 상당히 감소시키는 것을 가능하게 한다.
바람직하게는, 타깃의 제1 회전은 캠 샤프트 센서에 전원이 인가될 때마다 수행된다.
본 발명은 또한 자동차 엔진의 캠 샤프트 센서에 관한 것이며, 상기 엔진은 적어도 하나의 캠 샤프트, 이러한 캠 샤프트와 결합된 톱니형 코딩된 타깃, 및 상기 센서 가까이에서 상기 타깃의 톱니의 통과에 의해 유도된 자기장 변화를 검출하도록 상기 타깃 가까이에 배치된 자기장 센서를 포함하며, 상기 센서는 자기장의 값을 연속적으로 측정하고 상기 자기장의 진폭에 의존하는 사전 결정된 스위칭 임계값에 따라서 상기 타깃의 톱니와 골을 나타내는 전기 신호를 전달하며, 상기 센서는:
Figure pct00007
톱니의 각각의 통과에 대한 자기장의 최대값과 최소값을 측정하기 위한 수단,
Figure pct00008
각각의 톱니에 대한 자기장의 진폭을 계산하고 상기 스위칭 임계값을 계산하기 위한 수단을 포함하며,
상기 센서는 다음을 추가로 포함한다는 점에서 주목할 만하다:
Figure pct00009
상기 타깃의 하나의 완전한 회전에 걸친 상기 자기장에 대한 절대 최소값을 측정하기 위한 수단,
Figure pct00010
상기 톱니와 관련된 최대값과 상기 타깃이 완전한 회전에 걸친 절대 최소값을 메모리에 저장하기 위한 수단,
Figure pct00011
각각의 톱니에 대하여, 신규 최대값과 상기 톱니와 관련된 상기 타깃의 이전의 회전에 대해 메모리에 저장된 최대값 사이의 차이의 절대값과, 상기 톱니에 대한 최대값과 상기 타깃의 이전의 회전에 대한 절대 최소값 사이의 차이의 절대값을 비교하기 위한 수단,
Figure pct00012
상기 비교의 결과에 따라서 스위칭 임계값을 계산하는 수단.
본 발명은 상기된 바와 같은 캠 샤프트 센서를 포함하는 임의의 자동차에 도한 적용된다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은, 비제한적인 예에 의해 첨부 도면을 참조하여 제공되는 다음의 설명을 읽는 것에 의해 더욱 명백해질 것이다:
- 도 1은 캠 샤프트 센서 및 그 관련된 타깃을 도시하는 개략 단면도;
- 도 2는 타깃의 제1 회전 동안 타깃과 관련된 센서에 의해 감지된 자기장에서의 변화의 곡선의 예를 도시한 도면;
- 도 3은 타깃의 제1 회전 후의 회전 동안 타깃과 관련된 센서에 의해 감지된 자기장에서의 변화의 곡선의 예를 도시한 도면.
도 1 내지 도 3에 도시되고 설명된 실시예에 따라서, 캠 샤프트 센서(10)는 강자성 요소(11) 및 자기장 검출 수단(12)(예를 들어 홀 효과 센서)을 포함한다. 이러한 센서(10)는 중앙 프로세서(13)에 디지털 신호를 전달한다.
이러한 센서(10)와 관련된 타깃(14)은 캠 샤프트(16)에 견고하게 부착된 금속 디스크(15)의 형태를 취한다. 이러한 타깃은, 그 주변에서, 상이한 높이(h1, h2, h3) 및 가변 길이(l1 내지 l3)의 복수의 톱니(D1, D2, D3)(도시된 예에서는 3개) 및 가변 간격(골)(s1 내지 s3)을 가진다. 이러한 가변 길이 및 가변 간격은 그 자체로 공지된 방식으로 코딩을 구성한다.
센서(10)에 타깃(14)을 추가하는 조립 작업 방식은 다음에 설명된다.
타깃(14)이 캠 샤프트(16)에 의해 회전적으로 구동될 때(도 1에서 화살표(F)), 센서(10)는 이를 지나쳐 움직이는 톱니(D1, D2, D3) 및 그 간격(s1, s2, s3)의 길이(l)를 나타내는 자기장(B)의 일련의 변화를 감지한다. 그러므로, 예를 들어 타깃의 제1 회전 동안 얻어진 곡선이 도 2에 도시된다.
이러한 도 2에서, 가로축은 0°에서 360°까지 변하는 엔진 사이클의 각도(α)를 나타내고, 세로축은 감지된 자기장(공기 갭의 함수로서 정상된 자기장)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 그 기하학적 형태에서 작은 결함을 보인다. 이 때문에, 각각의 톱니(D1, D2, D3)가 통과함에 따라서 센서(10)에 의해 감지되는 최대 자기장은 3개의 톱니 각각에 대해 변하고, 각각의 값(Bmax1, Bmax2, Bmax3)을 채택한다. 마찬가지로, 각각의 톱니(D1, D2, D3)가 통과함에 따라서 센서(10)에 의해 감지되는 최소 자기장은 3개의 톱니 각각에 대해 변하고, 각각의 값(Bmin1, Bmin2, Bmin3)을 채택한다. 이러한 도 2는 3개의 톱니(D1, D2, D3)의 통과를 도시하며, 첫 번째 2개의 톱니(D1, D2)는 비교적 근접하게 이격되고, 제1 톱니(D1)는 제2 톱니(D2)보다 넓고, 제3 톱니(D3)의 통과는 비교적 좁고 제2 톱니(D2)로부터 더욱 떨어져 있다. 이러한 것은 사실상 도 1에 도시된 타깃(14)의 기하학적 형태에 대응한다.
감지된 자기장(B)이 톱니의 통과 동안 자기장의 진폭에 비례하여 사전 결정된 스위칭 임계값 위로 상승하거나 또는 아래로 강하하자마자(예를 들어, (Bmax1-Bmin1)의 75%), 톱니 전면(tooth front)의 통과를 검출하는 것은 공지된 실시이다.
임계값은 도 2에서 점선으로 구현된다. 제1 톱니(D1)가 통과한 후에, 제2 톱니의 상승 전면에 대한 스위칭 임계값(S2a)은 다음의 수학식을 사용하여 계산된다:
S2a = 0.75*(Bmax1-Bmin1)
그런 다음, 제2 톱니의 통과시의 자기장(B)의 최대값(Bmax2)이 교차된 후에, 제2 톱니(D2)의 하강 전면(falling front)에 대한 신규 스위칭 임계값(S2d)이 계산된다:
S2d = 0.75*(Bmax2-Bmin1)
이러한 공정은 자기장(B)의 신규 최대값 또는 신규 최소값이 측정되었을 때 각각 톱니의 통과에 대해 반복된다.
각각의 톱니에 대한 자기장(B)의 최대값과 최소값이 그 최종 기록된 최대값과 최소값에 대응한다는 것을 유의하여야 한다.
예를 들어, 제2 톱니의 상승 전면에 대한 스위칭 임계값(S2a)을 계산하기 위하여, 자기장(B)의 최종 기록된 최대값 및 최소값, 즉 Bmax1 및 Bmin1, 즉 제1 톱니(D1)의 통과 후의 자기장(B)의 최대값 및 최소값을 고려하는 것은 중요하다.
유사하게, 제2 톱니의 하강 전면에 대한 스위칭 임계값(S2d)을 계산하기 위하여, 최종 기록된 최대값 및 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.
간략화를 위해, 톱니에 대한 스위칭 임계값을 계산하기 위해 고려된 최종 측정된 최대값 또는 최소값은 여기에서 "상기 톱니(Di)와 관련된 "최대값(Bmaxi)" 및/또는 최소값(Bmini)"으로서 지칭될 것이다.
그러나, 캠 샤프트(16)와 관련된 타깃(14)은 시간에 따라 변하는 기하학적 불완전성을 보일 수 있다. 특히, 타깃(14)은 시간 경과에 따라 또는 온도와 함께 증가하는 "공기 갭"을 보일 수 있다. 이 경우에, 타깃(14)이 회전적으로 구동될 때, 제1 회전 이후의 회전 동안, 센서(10)를 지나치는 그 톱니(D1, D2, D3)의 통과는 도 3에 도시된 바와 같이 자기장(B)에서의 변화를 유발한다. 도 2와 유사한 방식으로, 이러한 곡선은 가로축에서 엔진 사이클의 각도(α)를 나타내고, 세로축에서 센서(10)에 의해 감지된 공기 갭의 함수로서 정상화된 자기장(B)을 나타낸다.
이러한 경우에, 각각의 톱니(D1, D2, D3)에 대해 감지되는 자기장(B)의 신규 최대값(Bmax1', Bmax2', Bmax3')은 타깃(14)의 제1 회전 동안 이러한 각각의 동일한 톱니(D1, D2, D3)에 의해 감지된 자기장의 최대값과 동일하지 않다는 것을 유의하여야 한다(도 2 참조). 특히, 제1 톱니(D1)는 신규 최대값(Bmax1')이 검출되고, 제2 톱니(D2)는 신규 최대값(Bmax2')이 검출되고, 제3 톱니(D3)는 신규 최대값(Bmax3')이 검출된다. 각각의 톱니(D1, D2, D3)의 통과 시에 센서(10)에 의해 감지되는 자기장(B)의 최소값들에 대해서도 동일하다고 할 수 있다. 각각의 톱니(D1, D2, D3)에 대한 자기장(B)의 신규 최소값(Bmin1', Bmin2', Bmin3')은 동일한 톱니에 대하여, 타깃(14)의 제1 회전 동안 측정된 자기장(B)의 최소값(Bmin1, Bmin2, Bmin3)과 동일하지 않다.
도 2 및 도 3에 도시된 예에 대하여:
Figure pct00013
Bmax1'<Bmax1,
Figure pct00014
Bmin1'> Bmin1,
Figure pct00015
Bmax2'= Bmax2,
Figure pct00016
Bmin2'≪ Bmin2,
Figure pct00017
Bmax3'≪ Bmax3,
Figure pct00018
Bmin3'= Bmin3.
이전에 설명된 바와 같이, 자기장(B)의 신규 최대값(Bmax1', Bmax2', Bmax3') 또는 신규 최소값(Bmin1', Bmin', Bmin3')이 상기 톱니(D1, D2, D3)에 대해 측정되었으면, 톱니(D1, D2, D3)의 각각의 통과 시에 스위칭 임계값을 계산하는 것이 종래 기술로부터 공지되었다.
여기에서 "신규 최대값"이 의미하는 것은 모든 결합된 톱니에 대한 타깃(14)의 완전한 1 회전에 걸친 자기장(B)의 절대 최대값보다는 각각의 톱니(D1, D2, D3)의 자기장(B)의 최대값(즉, 이 예에서, 3개의 모든 결합된 톱니에 대한 자기장의 최대값)이다.
유사하게, "신규 최소값"이 의미하는 것은 모든 결합된 톱니에 대해, 타깃(14)의 완전한 1 회전에 걸친 자기장(B)의 절대 최소값, 즉, 3개의 모든 톱니(D1, D2, D3)가 통과된 후에 타깃의 1 회전에 걸친 자기장(B)의 절대 최소값보다는 각각의 톱니(D1, D2, D3)의 자기장(B)의 최소값이다.
그러나, 이러한 교정 방법은 센서(10)로부터의 출력 신호에서 외란을 발생시키고, 이는 바람직하지 않다.
본 발명은 센서(10)로부터의 출력 신호가 종래 기술의 신호보다 적은 외란을 보이는 "평활화되는" 것을 허용하는 교정 방법을 제안한다.
이를 위해, 본 발명의 방법은 각각의 톱니(D1, D2, D3)에 대한 타깃(14)의 제1 회전 동안, 각각의 상기 톱니(D1, D2, D3)에 대한 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3) 및 최소값(Bmin1, Bmin2, Bmin3)을 측정하는 것을 제안한다(단계 1).
다음으로, 상기 톱니(D1, D2, D3)에 대한 자기장의 진폭은 각각의 톱니(D1, D2, D3)에 대해 측정된 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3) 및 최소값(Bmin1, Bmin2, Bmin3)의 함수로서 계산되며, 그러므로 스위칭 임계값은 계산된 진폭의 함수로서 계산된다(단계 2).
즉:
Ai = Bmaxi-Bmini,
그리고,
Si = k × Ai
식 중,
Si는 스위칭 임계값이며,
k는 0이 아닌 인자(예를 들어 0.75와 동등한),
Ai는 톱니(Di)에 대한 자기장의 진폭이고,
Bmaxi는 톱니(Di)의 최대값이며,
Bmini는 톱니(Di)의 최소값이다.
스위칭 임계값을 계산하는 이러한 방법은 종래 기술로부터 공지되어 있다.
본 발명은 타깃(14)의 제1 회전에 걸친 자기장(B)에 대한 절대 최소값(Bmin)을 측정하는 것(단계 3)을 또한 제안한다. 그런 다음, 제4 단계에서, 각각의 톱니(D1, D2, D3)와 관련된 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3)과 타깃(14)의 제1 회전의 자기장(B)의 절대 최소값(Bmin)이 메모리에 저장된다(단계 4).
그런 다음, 타깃(14)의 각각의 후속 회전 동안, 그리고 각각의 톱니(D1, D2, D3)에 대해, 본 발명의 자동 교정 방법은 다음 단계를 포함한다: 제5 단계(단계 5) 동안, 각각의 톱니(D1, D2, D3)에 대해, 자기장(B)의 신규 최대값(Bmax1', Bmax2', Bmax3') 및 신규 절대 최소값(Bmin')이 측정되고 메모리에 저장된다. 그런 다음, 각각의 톱니(D1, D2, D3)에 대하여, 신규 최대값(Bmax1', Bmax2', Bmax3')은 타깃의 이전의 회전 동안, 즉 이러한 예에서, 타깃(14)의 제1 회전 동안 메모리에 저장되고 그 동일한 상기 톱니(D1, D2, D3)와 관련된 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3)에 대해 비교된다(단계 6).
타깃(14)의 이전의 회전으로부터의 신규 최대값(Bmax1', Bmax2', Bmax3')과 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3) 사이의 차이가 절대값의 조건에서, 상기 톱니에 대한 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3)과 타깃(14)의 이전의 회전 동안 측정된 자기장(B)의 절대 최소값(Bmin) 사이의 차이의 백분율보다 크면, 또는, 즉,
Figure pct00019
이고,
식 중,
K가 0.003 내지 0.1(즉, 0.3% 내지 10%),
Bmaxi가 주어진 톱니(Di)에 대한 타깃(14)의 이전 회전(이 예에서, 타깃의 제1 회전) 동안 메모리에 저장된 자기장의 최대값,
Bmaxi'가 동일한 주어진 톱니(Di)에 대한 타깃(14)의 추가의 회전 동안의 자기장의 신규 최대값,
Bmin이 타깃(14)의 이전의 회전(이 예에서, 타깃의 제1 회전) 동안 메모리에 저장된 자기장의 절대 최소값이면,
각각의 톱니(D1, D2, D3)에 대해, 스위칭 임계값은 상기 톱니(D1, D2, D3)와 관련된 신규 최대값(Bmaxi') 및/또는 (단계 7)(및 타깃(14)의 이전의 회전 동안 메모리에 저장된 절대 최소값(Bmin))을 사용하여 계산되고, 저장된 값(Bmax1, Bmax2, Bmax3)은 신규 측정된 최대값(Bmax1', Bmax2', Bmax3')으로 대체된다. 또한, 스위칭 임계값은 상기 톱니(D1, D2, D3)와 관련된 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3)과 타깃(14)의 이전의 회전 동안 메모리에 저장된 절대 최소값(Bmin)을 사용하여 계산되고(단계 8), 저장된 값(Bmax1, Bmax2, Bmax3)은 변하지 않고 유지된다.
그런 다음, 다음 단계(단계 9)에서, 단계 5 내지 8이 타깃(14)의 각각의 신규 회전에 대해 반복된다.
도 3에 도시된 예에 대하여:
Figure pct00020
타깃의 제1 회전에 걸친 Bmin(도 2 참조)은 Bmin2와 같으며(Bmin=Bmin2);
Figure pct00021
Bmax1' < Bmax1, |Bmax1-Bmax1| < K × |Bmax1-Bmin|이며, 타깃의 제1 회전 후의 회전의 제1 톱니의 하강 전면에 대한 신규 스위칭 임계값(S1d')이, 제1 톱니(D1)와 관련된 타깃(14)의 제1 회전의 자기장(B)의 저장된 최대값(Bmax1) 및 최소값(Bmin3)(타킷(14)의 각 회전에 대해서, 제1 톱니(D1)를 선행하는 톱니는 제3 톱니(D3)임)의 함수로서 계산되며 제1 톱니의 하강 전면에 대한 타깃(14)의 제1 회전의 스위칭 임계값(S1d)과 동등하다(S1d'=S1d)는 효과에 의해, 메모리에 저장된 값(Bmax1)은 변경되지 않고; Bmax1'로 대체되지 않으며,
Figure pct00022
Bmax2'= Bmax2, 타깃(14)의 제1 회전 후의 회전 동안 제2 톱니의 하강 전면 대한 신규 스위칭 임계값(S2d')이 타깃(14)의 제1 회전의 제2 톱니의 하강 전면의 스위칭 임계값(S2d)과 동일하다(S2d'=S2d)는 효과에 의해, 메모리에 저장된 값(Bmax2)은 변경되지 않고, Bmax2'로 대체되지 않으며,
Figure pct00023
Bmax3'≪ Bmax3, 여기에서 |Bmax3-Bmax3'| > K * |Bmax3-Bmin|이므로, 타깃의 제1 회전 후의 회전에 대한 스위칭 임계값(S3d')은 Bmin 및 Bmax3'의 함수로 계산되며; 메모리에 저장된 값(Bmax3)이 업데이트되고 Bmax3'으로 대체된다.
그러므로, 본 발명에 따른 교정 방법에 따라서, 스위칭 임계값의 값은, 상기 톱니(D1, D2, D3)와 관련된 자기장(B)의 신규 최대값(Bmax1', Bmax2', Bmax3')이 타깃(14)의 이전의 회전 동안 측정된 그 동일한 상기 톱니(D1, D2, D3)와 관련된 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3)과 다른 경우에만 각각의 톱니(D1, D2, D3)의 통과 시에 변경된다. 두 값 사이의 차이는 스위칭 임계값의 값이 변경되기 위하여, 사전 결정된 값보다 높아야 하며, 각각의 톱니(D1, D2, D3)에 대한 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3) 및 타깃(14)의 이전의 회전으로부터의 자기장(B)의 절대 최소값(Bmin)에 기초하여 계산된다.
타깃(14)의 주어진 회전에 걸친 스위칭 임계값을 계산하기 위해 사용되는 최소값에 대하여, 이러한 것은 이전의 회전으로부터의 절대 최소값(Bmin)이다.
그러므로, 본 발명의 교정 방법은 센서(10)의 출력 신호에서의 외란을 상당히 감소시키는 것을 가능하게 한다.
아울러, 자기장(B)의 최대값이 타깃(14)의 이전 회전 동안 측정되고 메모리에 저장된 최대값에 대해 타깃(14)의 각각의 신규 회전에서 비교되기 때문에, "진원도 이탈"이 느리게 나타나면(최소 및 최대값에서 슬로우 드리프트(slow drift)), 이러한 것은 검출되고 수정될 것이다.
본 발명은 또한 다음과 같은 것을 포함하는 캠 샤프트 센서(10)에 관한 것이다:
Figure pct00024
톱니(D1, D2, D3)의 각각의 통과에 대하여 자기장(B)에 대한 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3) 및 최소값(Bmin1, Bmin2, Bmin3)을 측정하기 위한 수단,
Figure pct00025
각각의 톱니의 자기장의 진폭을 계산하고 스위칭 임계값을 계산하기 위한 수단,
Figure pct00026
타깃(14)의 완전한 1 회전에 걸친 자기장에 대한 절대 최소값(Bmin)을 측정하기 위한 수단,
Figure pct00027
상기 톱니(D1, D2, D3)와 관련된 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3), 및 타깃(14)의 완전한 회전에 걸친 절대 최소값(Bmin)을 메모리에 저장하기 위한 수단,
Figure pct00028
각각의 톱니(D1, D2, D3)에 대하여, 신규 최대값(Bmax1', Bmax2', Bmax3')과 상기 톱니(D1, D2, D3)와 관련된, 타깃(14)의 이전의 회전에 대해 메모리에 저장된 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3)의 차이의 절대값을 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3)과 타깃(14)의 이전의 회전에 대한 절대 최소값(Bmin) 사이의 차이의 절대값을 비교하기 위한 수단,
Figure pct00029
비교의 결과에 따라서 스위칭 임계값(S1d, S2a, S2d, S3a, S3d, S1d', S2a', S2d', S3a', S3d')을 계산하는 수단.
측정 수단, 메모리 저장 수단, 자기장(B)의 진폭을 계산하기 위한 수단, 비교 수단 및 스위칭 임계값을 계산하는 수단은 예를 들어 센서(10)에 통합된 소프트웨어 수단이다.
그러므로, 본 발명은 캠 샤프트 센서의 출력 신호에서의 외란을 감소시키는 동시에, "진원도 이탈"이 나타나자마자 검출하고 수정하는 독창적인 방법을 제공한다.

Claims (2)

  1. 적어도 하나의 캠 샤프트(16), 상기 캠 샤프트(16)와 관련된 톱니형 코딩된 타깃(toothed coded target)(14), 및 센서(10) 가까이에서 상기 타깃(14)의 톱니(D1, D2, D3)의 통과에 의해 유도된 자기장 변화를 검출하도록 상기 타깃(14) 가까이에 배치된 자기장 센서(10)를 포함하는 자동차 엔진의 캠 샤프트 센서(10)를 자동으로 교정하는 방법으로서, 상기 센서(10)가 자기장(B)의 진폭에 의존하는 사전 결정된 스위칭 임계값(S)에 따라서 상기 타깃(14)의 톱니(D1, D2, D3) 및 골(S1, S2, S3)을 나타내는 전기 신호를 전달하며, 상기 방법은 상기 자기장의 값을 연속적으로 측정하는 것으로 이루어지며, 상기 방법은,
    Figure pct00030
    타깃(14)의 제1 회전 동안,
    - 단계 1: 각각의 톱니(D1, D2, D3)에 대한 상기 자기장(B)의 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3)과 최소값(Bmin1, Bmin2, Bmin3)을 측정하는 단계,
    - 단계 2: 상기 톱니에 대한 자기장의 진폭을 계산하고, 계산된 진폭에 따라서 각각의 톱니에 대한 스위칭 임계값(S1d, S2a, S2d, S3a, S3d)을 계산하는 단계를 포함하며,
    - 단계 3: 상기 타깃(14)의 완전한 회전에 걸친 상기 자기장(B)에 대한 절대 최소값(Bmin)을 측정하는 단계,
    - 단계 4: 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3)과 절대 최소값(Bmin)을 메모리에 저장하는 단계,
    Figure pct00031
    이어서, 상기 타깃(14)의 각각의 추가의 회전에 대해서,
    - 단계 5: 각각의 톱니(D1, D2, D3)에 대한 상기 자기장의 신규 최대값(Bmax1', Bmax2', Bmax3')과, 상기 타깃(14)의 완전한 회전에 걸친 신규 절대 최소값(Bmin')을 측정하고 저장하는 단계,
    - 단계 6: 상기 신규 최대값(Bmax1', Bmax2', Bmax3')과 상기 동일한 톱니(D1, D2, D3)와 관련된 상기 타깃(14)의 이전의 회전에 대해 메모리에 저장된 상기 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3) 사이의 차이의 절대값과 상기 동일한 톱니(D1, D2, D3)에 대한 상기 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3)과 상기 타깃(14)의 이전의 회전에 대한 상기 절대 최소값(Bmin) 사이의 차이의 절대값을 비교하는 단계,
    - 상기 신규 최대값(Bmax1', Bmax2', Bmax3')과 상기 타깃(14)의 이전의 회전으로부터의 상기 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3) 사이의 차이의 상기 절대값이 상기 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3)과 상기 타깃(14)의 이전의 회전에 대한 상기 절대 최소값(Bmin) 사이의 차이의 상기 절대값의 백분율보다 크면,
    즉,
    Figure pct00032
    이면
    (식 중,
    K가 0.003 내지 0.1(즉, 0.3% 내지 10%)로 구성된 인자이며,
    Bmaxi가 주어진 톱니(Di)에 대한 상기 타깃(14)의 이전의 회전 동안 메모리에 저장된 자기장의 최대값이며;
    Bmaxi'가 동일한 주어진 톱니(Di)에 대한 상기 타깃(14)의 추가의 회전에 대한 상기 자기장의 신규 최대값이며;
    Bmin이 상기 타깃의 이전의 회전 동안 메모리에 저장된 상기 자기장의 절대 최소값임);
    이어서,
    Figure pct00033
    단계 7: 상기 신규 최대값(Bmax1', Bmax2', Bmax3')과 이전의 회전으로부터 메모리에 저장된 상기 절대 최소값(Bmin)으로 스위칭 임계값(S1d', S2a', S2d', S3a', S3d')을 계산하고, 상기 타깃(14)의 이전의 회전으로부터 메모리에 저장된 상기 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3)을 상기 신규 최대값(Bmax1', Bmax2', Bmax3')으로 대체하는 단계,
    그 밖에,
    Figure pct00034
    단계 8: 상기 타깃(14)의 이전의 회전으로부터 메모리에 모두 저장된 상기 최대값(Bmax1, Bmax2, Bmax3)과 상기 절대 최소값(Bmin)으로 스위칭 임계값을 계산하는 단계,
    Figure pct00035
    단계 9: 상기 타깃(14)의 각각의 신규 회전에 대해 단계 5 내지 8을 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차 엔진의 캠 샤프트 센서를 자동으로 교정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 타깃(14)의 제1 회전은 전원이 상기 캠 샤프트 센서(10)에 적용될 때마다 수행되는 것을 특징으로 하는, 자동차 엔진의 캠 샤프트 센서를 자동으로 교정하는 방법.
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