KR100920412B1 - 기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크 및 캠 포지션 검출장치 및 이를 구비하는 개조된 불꽃점화 엔진 - Google Patents

Abstract

기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크포지션 및 캠포지션을 검출하기 위한 크랭크 및 캠 포지션 검출장치로서, 상기 기계식 플런저형 압축착화 엔진의 플런저펌프가 탈거된 위치에 장착되고, 타이밍벨트와 연동되어 회전되고, 제1피감지부 및 제2피감지부가 형성되는 타겟휠과, 상기 타겟휠에 형성된 상기 제1피감지부를 센싱하여 크랭크포지션을 검출하는 크랭크포지션센서와, 상기 타겟휠에 형성된 상기 제2피감지부를 센싱하여 캠포지션을 검출하는 캠포지션센서를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크 및 캠 포지션 검출장치를 제공한다. 바람직하게, 상기 타겟휠은, 상기 타이밍벨트에 의하여 회전되는 상기 기계식 플런저형 압축착화 엔진의 플런저펌프풀리와 결합되어, 상기 플런저펌프풀리를 매개하여 상기 타이밍벨트와 연동되어 회전된다. 또한, 본 발명은, 상기 기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크 및 캠 포지션 검출장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 불꽃점화 엔진을 제공한다.

Description

기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크 및 캠 포지션 검출장치 및 이를 구비하는 개조된 불꽃점화 엔진{DEVICE FOR DETECTING POSITIONS OF A CRANK AND A CAM IN A SPARK INGNITION ENGINE INTO WHICH A COMPRESSION IGNITION ENGINE IS CONVERTED AND A SPARK IGNITION ENGINE HAVING THE SAME}

본 발명은 크랭크 및 캠 포지션 검출장치 및 이를 구비하는 불꽃점화 엔진에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크 및 캠 포지션 검출장치 및 이를 구비하는 불꽃점화 엔진에 관한 것이다.

날로 심각해지는 대기오염으로 시정장애 현상과 폐질환 등의 인체에 대한 질환문제가 발생함에 따라 대기질을 개선하기 위한 각종 오염물질 저감 대책들이 강구되고 있다.

신규 제작차에 대한 대책으로는 배출허용기준을 강화하거나 저공해자동차를 보급하는 방향으로 접근하면 쉽게 해결되지만, 현재 운행중인 차량에 대해서는 배출가스를 저감시키기 위한 방안을 특별히 강구하지 않으면 안되는 실정이다. 이에 대한 방안으로 기존의 압축착화 엔진을 불꽃점화 엔진으로 개조하는 것이 주목을 받고 있다.

도 1은 종래의 기계식 플런저형 압축착화 엔진의 타이밍 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.

종래의 기계식 플런저펌프를 사용하는 디젤 엔진으로 대표되는 압축착화 엔진의 타이밍 시스템은 타이밍벨트(10), 캠샤프트풀리(31), 플런저펌프풀리(41) 및 크랭크샤프트풀리(21)를 포함한다. 이 밖에도, 워터펌프풀리(51), 타이밍벨트텐셔너(61) 및 타이밍벨트아이들러(71)를 포함한다.

일반적인 4행정 1사이클 엔진에서는, 엔진의 4행정에 의하여 크랭크샤프트(23)가 2회전되고, 그 회전력은 크랭크샤프트풀리 및 타이밍벨트를 통하여 전달되어, 캠샤프트풀리 및 플런저펌프풀리를 1회전시키고, 이에 의하여 캠샤프트(33) 및 플런저펌프(43)가 구동된다. 타이밍벨트텐셔너는 타이밍벨트의 장력을 조정한다. 타이밍벨트아이들러는 풀리의 랩 앵글(Wrap Angle)을 크게 한다.

종래의 기계식 플런저펌프를 사용하는 기계식 플런저형 압축착화 엔진을 불꽃점화 엔진(LPG, CNG, 가솔린 엔진, 등)으로 개조하기 위해서는, 다양한 구성장치의 개조가 병행되어야 한다. 그 중, 연료분사 및 점화 시기 및 순서 제어를 위하여, 크랭크 포지션 검출장치 및 캠 포지션 검출장치가 요구되나, 종래의 기계식 플런저형 압축착화 엔진은 그러한 검출장치가 없어, 검출장치의 추가 장착이 요구된다.

크랭크 포지션 검출장치는 엔진의 회전수 및 크랭크샤프트의 위치를 감지하여 연료분사 시기 및 점화 시기 등의 기준 신호를 제공한다. 크랭크샤프트의 위치 를 검출하는 방법은 여러가지 방법이 있지만 현재 주로 사용되는 방법은 마그네틱 픽업(Magnetic Pick-up)과 타겟휠(Target Wheel)을 이용한 마그네틱 타입과 발광 다이오드(LED) 및 수광 다이오드(Photo Diode) 등으로 구성된 광학식(Optical) 타입이 있으며, 최근에는 디지털 파형이 출력되도록 홀 IC(Hall IC)와 타겟휠을 이용한 홀 (Hall Effect) 타입이 있다.

도 2는 종래의 마그네틱 타입 크랭크 포지션 검출장치 및 출력 신호를 개략적으로 보여주는 도면이다.

마그네틱 타입 크랭크 포지션 검출장치는 크랭크샤트트에 장착된 타겟휠(25)에 여러 개의 돌기(차종마다 다르며 일반적으로 6도 간격으로 설치한 60개의 돌기중 2개는 삭제하여 참조점으로 사용)를 설치하고 돌기 가까이 센서(27)를 장착한다. 여기서, 60의 숫자는 단순히 전형적인 실시예를 예시하기 위함이고, 엔진 제어 방식에 따라 돌기의 갯수는 다를 수 있다.

엔진이 회전함에 따라 크랭크샤프트에 같이 장착된 타겟휠이 회전하고, 이에 따라 센서내의 자속이 변화하며 전압 신호를 발생한다. 이 때 돌기와 센서 사이의 간격이 매우 중요하다. 즉, 규정 간극보다 작을 경우는 정상적인 출력 신호보다 높은 전압이 발생하여 고속운전상태에서 불안정한 상태를 발생시킬 수 있고, 규정 간극보다 큰 경우는 정상적인 출력 신호보다 낮은 출력 전압을 발생하여 크랭킹시에 문제가 발생할 수 있다. 따라서 크랭크포지션센서(CKP) 장착시에는 규정 토크와 간극을 정확히 준수하는 것이 매우 중요하다.

도 3은 도 2의 크랭크 포지션 검출장치의 타겟휠(25)을 보여주는 도면이다.

타겟휠은 그 원주 방향을 따라 등분하여 돌기가 60개가 형성되되, 이웃하는 두 개가 합쳐지거나 (롱 투스) 또는 제거된 (미싱 투스) 구조를 갖는다. 롱 투스 또는 미싱 투스를 참고점으로 정하면 정상적인 돌기 58개와 구분이 가능하므로, 엔진 제어 시스템은 크랭크 포지션을 알 수 있게 된다.

도 4는 종래의 옵티컬 타입 크랭크 포지션 검출장치 및 출력 신호를 개략적으로 보여주는 도면이다.

광학식 크랭크 포지션 검출장치는 엔진의 회전속도를 광센서를 이용하여 검출하는 것으로 LED와 Photo Diode 및 빛 통과용 슬릿(Slit)이 형성된 타겟휠으로 구성되어 있다. 또한 1번 실린더 TDC를 검출 하기 위한 센서도 같이 내장 되어 있다. LED는 전원을 공급받으면 빛을 발생시키고 Photo Diode는 빛을 받으면 전압을 발생한다. 따라서, 크랭크샤프트와 동기되어 회전하는 타겟휠에 의하여 엔진이 회전하면 슬릿의 수만큼 Pulse 신호를 발생한다. 이 Pulse 신호로부터 엔진 회전수를 계측하는 것이다.

자동차 엔진에서는 CKPS를 옵티컬 타입, 마그네틱 타입 및 홀 타입 모두를 사용했지만 최근에는 직접점화시스템이 사용됨에 따라 배전기가 사라지면서 옵티컬 타입 CKPS도 사라지고 대부분 마그네틱 타입과 홀 타입 CKPS를 사용한다.

캠 포지션 검출장치는 엔진 제어 시스템에 1번 실린더의 상사점(No1 TDC)을 알려주는 장치로, 전자 점화시스템(DLI)의 점화순서와 인젝터의 연료분사 순서를 결정하며 최근에 일반화되고 있는 가변 캠샤프트 시스템(CVVT)에서도 사용되는 중 요한 기능을 한다.

캠포지션센서(CMPS)는 시스템 메이커나 자동차 메이커에 따라 1번 TDC 센서나 페이즈 센서(Phase Sensor), CAS(Camshaft Angle Sensor)라고 부르기도 하지만 모두 1번 실린더의 상사점을 검출하는 기능을 가지고 있다.

자동차용 엔진으로 많이 사용되는 4행정 4실린더 형식에서는 크랭크샤프트가 2회전하여 하나의 사이클(흡입/압축/폭발/배기)을 완성하는 동안에 캠샤프트는 1회전하므로 CKPS의 참고점만으로는 1번과 4번 실린더가 상사점(TDC)에 있다는 것을 알 수 있지만 어떤 실린더가 1번실린더인지 또는 4번 실린더인지 구분할 수가 없다.

CMPS 시그널은 캠샤프트가 1회전하는 동안에 하나의 시그널을 발생하도록 하여 캠샤프트의 위치가 1번 실린더 압축 상사점(4번은 배기 상사점)에 있을 때 시그널이 나타나도록 하면 ECM은 CKPS의 참고점 시그널과 CMPS 시그널이 동시에 나타나는 지점이 1번 실린더 압축 상사점이라는 것을 확인하여 이미 정해진 점화순서나 인젝터 분사순서에 의해 각 실린더의 위치를 알 수 있어 정확한 제어가 가능하게 되는것이다.

하지만 그룹분사나 그룹점화, 기계식 점화 분배(배전기식) 시스템에서는 CMPS를 사용하지 않기도 하며 CMPS를 사용한다고 해도 CKPS 참고점 시그널과 CMPS 시그널이 모든 시스템에서 동시에 나타나지 않을 수도 있다. 자동차 메이커나 엔진제어 시스템 메이커, 엔진형식에 따라 CKPS 참고점 시그널과 CMPS 시그널이 동시에 나타날 수 도 있고 CMPS 시그널이 CKPS 참고점 전이나 후에 나타날 수 도 있으며 CKPS 참고점 시그널과 CMPS 시그널의 간격이 CKPS 시그널 몇 개 차이인가도 설계시에 정해지므로 해당 엔진의 제원을 확인하여야 한다.

고정식 캠샤프트에서는 CKPS 참고점 시그널과 CMPS 시그널의 간격(위상)은 항상 고정되어 있지만 최근에 많이 사용하고 있는 CVVT(CVVT/가변 캠샤프트 시스템)형식에서는 엔진회전수나 부하에 따라 수시로 변화되기 때문에 역시 해당 엔진의 제원을 확인하거나 샘플작업하여 비교하는 것이 가장 확실한 방법이다.

점화시스템의 형식이 DLI 형식이면서 그룹점화 형식이고 연료의 분사방법이 그룹분사이거나 연료 분사 방법이 그룹분사이면서 배전기를 이용한 점화형식이라면 1번과 4번 실린더의 구분이 무의미하므로 CMPS 시그널이 없어도 가능하지만 지구환경 문제로 자동차의 연료사용량과 배출가스 규제가 점점 엄격해지는 현실적인 문제로 그룹분사나 그룹점화 형식보다는 성능이 우수한 독립식을 사용하므로 최근의 엔진은 모두 CMPS를 사용한다.

CMPS 시그널을 검출하는 방법으로는 주로 디지털로 출력되는 옵티컬 타입과 홀 타입을 이용할 수 있다. 엔진의 속도가 일정할 때 캠샤프트의 속도는 크랭크샤프트 속도의 절반이고 크랭크샤프트의 위치를 알기 위한 CKPS 시그널은 각 실린더당 1개(최소 4개)가 필요하지만 1번 실린더의 TDC를 확인하는 CMPS 시그널은 1개만 필요하므로 속도가 빠른 CKPS에는 마그네틱 타입 센서를 사용하고 상대적으로 속도가 낮은 CMPS에는 옵티컬 타입이나 홀 타입 센서를 사용한다.

옵티컬 타입과 홀 타입 CMPS 시그널은 모두 디지털로 출력되지만 시그널의 출력형태는 타킷휠의 모양에 따라 다르게 나타난다. 옵티컬 타입은 대부분 원판에 뚫린 직사각형의 긴 홈(슬롯/슬릿)을 설치하고 빛을 내는 발광 다이오드(LED)와 슬롯, 포토 다이오드(또는 포토 TR)가 일직선상에 위치할 때 전압이 발생(시그널)된다. 옵티컬 타입 CMPS는 CKPS와 함께 사용되는 경우가 많은데 하나의 타킷휠에 최소 4개 이상의 CKPS용 슬롯과 1개 이상의 CMPS용 슬롯이 동시에 설치된다.

옵티컬 타입 CMPS는 대부분 배전기에 CKPS와 동시에 설치되는 형식이 많지만 최신의 엔진은 구동손실과 전압강하, 내구성등 불리한 점이 많은 배전기 타입의 기계식 점화시스템 대신 점화전압이 높고 점화전류를 조절하기 쉬워 성능이 우수한 배전기가 없는 직접점화방식(DLI) 형식을 사용하므로 최근에는 사용되지 않고 있다.

도 5는 종래의 홀 타입 캠 포지션 검출장치의 타겟휠과 출력 신호를 개략적으로 보여주는 도면이다.

홀 타입 CMPS는 최근에 많이 발전된 반도체 기술로 인하여 많은 장점이 있어 최근에 만들어지는 엔진은 대부분 홀 타입 CMPS를 사용한다.

홀 타입에서는 캠샤프트에 홈을 파거나(오목형) 홈을 돌출시키거나 홈을 파서 핀으로 박아 돌출된 부분을 이용하는 형식(볼록형/핀형), 캠샤프트의 원형 부분을 원주의 반만 크게 만드는 형식(반달형)이 있으며 타킷휠의 형상에 따라 시그널의 모양도 다르게 나타난다.

일반 형식(고정식 캠샤프트)의 엔진에서는 CKPS 와 CMPS 시그널은 엔진회전수에 상관없이 항상 같은 위치에서 나타나지만 최근에 많이 적용되는 CVVT 시스템이 적용된 엔진에서는 CKPS 와 CMPS 시그널이 항상 같은 위치에 있는 것이 아니고 엔진회전수와 부하에 따라 다르게 나타난다.

CMPS 기능은 첫째로 1번 실린더 상사점을 확인하는 것이다. CMPS 시그널은 엔진 제어 시스템에 1번 실린더의 압축 상사점(TDC)을 알려 정확한 분사시점과 점화시점을 결정하도록 도와준다.

두번째 기능은 엔진회전수를 확인하는 것이다. 실린더수에 따라 크랭크 샤프트의 회전수와 캠샤프트의 회전수(1번 실린더 TDC가 나타나는 숫자)는 일정한 관계를 가지므로 CMPS 시그널로 엔진의 회전수를 확인할 수 있어 엔진회전수를 확인하는 주 신호로 CKPS 시그널을 사용하고 보조 신호로 CMPS 시그널을 이용한다.

세번째 기능은 캠샤프트의 가변량(움직임)을 확인한다. CKPS 시그널과 CMPS 시그널을 비교하면 1번 실린더 내부에서 움직이는 피스톤의 위치를 알수 있으므로 가변 캠샤프트 시스템인 CVVT 시스템에서 수행한 캠샤프트의 회전량(가변각도)을 확인할 수 있다. 캠샤프트 위치 센서(CMP)는 1번 실린더의 압축행정 상사점을 감지하는 것으로 각 실린더를 판별하여 연료 분사 및 점화 순서를 결정하는데 사용한다.

크랭크 포지션 검출장치 및 캠 포지션 검출장치는 일반적으로 Flywheel 및 캠샤프트 부위에 위치하게 된다. 또한 크랭크 포지션 검출장치 및 캠 포지션 검출장치는 각각 크랭크샤프트 및 캠샤프트에 결합되어 있으므로 크랭크 포지션 검출장치의 타겟휠은 엔진 1회전마다 1회 회전하게 되며 캠 포지션 검출장치의 타겟휠은 엔진 2회전마다 1회 회전하게 된다.

종래의 기계식 플런저형 압축착화 엔진, 즉 구형 디젤 엔진을 불꽃점화 엔진으로 개조함에 있어, 크랭크 포지션 검출장치 및 캠 포지션 검출장치의 장착 공간을 확보할 수 없는 공간적인 제약이 문제점으로 발생한다. 이에 따라, 일부 엔진에서는 플런저펌프를 탈거하고 그 자리에 캠 포지션 검출장치를 장착하고, 크랭크 포지션 검출장치는 크랭크샤프트에 장착하는 방법으로 이를 해결하고 있다.

그러나, 크랭크샤프트에 이러한 여유 공간을 확보할 수 없는 또 다른 형식의 일부 구형 디젤 엔진에서는, 크랭크 포지션 검출장치 및 캠 포지션 검출장치의 장착 공간을 확보하는 것이 엔진 개조를 위하여 해결되어야 하는 난제로 남아 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 기술적 배경하에서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 구형 기계식 플런저형 압축착화 엔진을 불꽃점화 엔진으로 개조함에 있어서, 연료분사 및 점화 시기 및 순서를 제어할 수 있도록, 크랭크 및 캠 포지션 검출장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은, 크랭크 및 캠 포지션 검출장치를 제공함에 있어서, 전체적인 장치구성을 간소화할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 현재 사용되는 엔진제어 시스템과 호환될 수 있도록 크랭크 및 캠 포지션 검출장치를 설계함으로써, 엔진제어 시스템의 불필요한 변경을 최소화하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 엔진, 즉 크랭크샤프트 및 캠샤프트에 대한 크랭크포지션센서 및 캠포지션센서의 정확한 상대 위상을 확보할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 조립 시, 크랭크 및 캠 포지션 검출장치의 각 구성부품의 가공 및 조립 오차를 보상할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크포지션 및 캠포지션을 검출하기 위한 크랭크 및 캠 포지션 검출장치로서, 상기 기계식 플런저형 압축착화 엔진의 플런저펌프 가 탈거된 위치에 장착되고, 타이밍벨트와 연동되어 회전되고, 제1피감지부 및 제2피감지부가 형성되는 타겟휠과, 상기 타겟휠에 형성된 상기 제1피감지부를 센싱하여 크랭크포지션을 검출하는 크랭크포지션센서와, 상기 타겟휠에 형성된 상기 제2피감지부를 센싱하여 캠포지션을 검출하는 캠포지션센서를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크 및 캠 포지션 검출장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 타겟휠은, 상기 타이밍벨트에 의하여 회전되는 상기 기계식 플런저형 압축착화 엔진의 플런저펌프풀리와 결합되어, 상기 플런저펌프풀리를 매개하여 상기 타이밍벨트와 연동되어 회전된다.

또한, 본 발명은, 상기 기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크 및 캠 포지션 검출장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 불꽃점화 엔진을 제공한다.

상기한 구성에 따르면, 본 발명은 구형 기계식 플런저형 압축착화 엔진을 불꽃점화 엔진으로 개조함에 있어서, 크랭크 및 캠 포지션 검출장치를 제공함으로써, 연료분사 및 점화 시기 및 순서를 제어할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은, 크랭크포지션센서 및 캠포지션센서를 동일한 타켓휠에 대하여 장착함으로써, 전체적인 장치구성을 간소화할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은, 현재 사용되는 엔진제어 시스템과 호환될 수 있도록 크랭크 및 캠 포지션 검출장치를 설계함으로써, 엔진제어 시스템의 불필요한 변경을 최 소화할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 타겟휠 및 센서플레이트에 상대위치조정용홀을 두어, 엔진, 즉 크랭크샤프트 및 캠샤프트에 대한 크랭크포지션센서 및 캠포지션센서의 정확한 상대 위상을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명은 하우징 또는 센서플레이트에 조립용 슬롯홀을 형성하여, 조립 시, 크랭크 및 캠 포지션 검출장치의 각 구성부품의 가공 및 조립 오차를 보상할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 개조된 불꽃점화 엔진의 타이밍 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도시한 바와 같이, 도 6의 타이밍 시스템은 배기 캠샤프트풀리(31a), 흡기 캠샤프트풀리(31b), 타이밍벨트텐셔너, 플런저펌프풀리(41), 타이밍벨트아이들러, 크랭크샤프트풀리(21) 및 타이밍벨트텐셔너(61)를 포함한다. 여기서, 도 1과 달리, 캠샤프트풀리가 두 개가 구비되는 것, 등은 엔진 제원에 따른 것으로 본 발명과는 직접적인 관련이 없다. 또한, 플런저펌프풀리는 원 압축착화 엔진의 플런저펌프풀리가 그대로 사용될 수 있음을 강조하기 위하여, 원 부품 명칭을 그대로 사용하는 것이다. 개조된 엔진에서 기능상으로는 크랭크 및 캠 포지션 검출용 풀리로 명칭할 수도 있을 것이다.

본 발명에서는, 크랭크포지션센서 및 캠포지션센서를 동일한 타켓휠에 대하 여 장착하여 전체적인 장치 구성을 간소화함으로써, 디젤 엔진을 LPG 엔진, 등으로 개조하는 경우와 같이 크랭크포지션센서 및 캠포지션센서의 장착공간이 마련되어 있지 않은 경우에도 센서들을 장착할 수 있어 매우 효과적이다.

본 발명의 크랭크 및 캠 포지션 검출장치(100)는, 기계식 플런저형 압축착화 엔진의 플런저펌프가 탈거된 위치에 장착된다. 도면에서 플런저펌프풀리(41)의 뒤쪽, 즉 원 구형 압축착화 엔진에서 플런저펌프가 장착되는 위치에 크랭크 및 캠 포지션 검출장치(100)가 장착됨을 보여주고 있다. 이때 플런저펌프풀리는 캠샤프트풀리와 동일한 투스를 가지고 있어 엔진 2회전 당 1회전을 하게 된다.

또한 본 장치는 차량 탑재성을 고려하여 전체적인 크기를 플런저펌프 수준으로 조정하였으며 이를 위하여 크랭크포지션센서의 장착위치를 조정하여 타켓휠의 직경을 풀런저펌프 수준으로 줄여도 투스의 인식이 원활하도록 조절하였다.

도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 타겟휠(110)을 개략적으로 보여주는 도면이다.

기존 크랭크 및 캠 포지션 검출 신호는 각각 Flywheel이나 캠 샤프트에 설치되어 엔진 2회전(4행정기준 1싸이클)에 각각 2회 및 1회 검출되므로 이러한 규칙을 지키기 위하여 플런저펌프풀리(41)에 장착되는 본 장치의 타켓휠(110)에는 크랭크 포지션 검출용 투스를 2 set 적용하여 플런저펌프풀리 1회전시(엔진 2회전시)에도 크랭크 포지션 검출용 신호가 2세트 검출되도록 하였다.

도 7의 타겟휠(110)은 타이밍 벨트(10)와 연동되어 회전된다. 구체적으로는, 타겟휠은, 타이밍벨트에 의하여 회전되는 기계식 플런저형 압축착화 엔진의 플런저 펌프풀리와 결합된다. 따라서, 타겟휠은, 플런저펌프풀리를 매개하여 타이밍벨트와 연동되어 회전된다.

타겟휠에는 제1피감지부와 제2피감지부가 형성된다. 제1피감지부는 크랭크 포지션 검출에 이용된다. 제2피감지부는 캠 포지션 검출에 이용된다. 제1피감지부는 돌기, 오목홈, 관통홀, 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 제2피감지부 또한, 돌기, 오목홈, 관통홀, 등 다양한 형태를 가질 수 있다.

도 7에서는 제1피감지부로서, 2세트의 돌기(111a)가 타겟휠(110)에 형성된 실시예를 보여준다. 1세트는, 타겟휠의 반원주 방향을 따라 등분하여 돌기가 60개가 형성되되 두 개가 제거된 구조를 갖는다. 즉, 58개가 돌기가 1세트를 이룬다. 따라서, 타겟휠(110)에는 2세트의 돌기(111a), 즉, 총 116개의 돌기(111a)가 형성된다. 또한, 제2피감지부로, 1개의 관통홀(113a)이 형성된다.

도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 타겟휠(110)과 크랭크포지션센서(120) 및 캠포지션센서(130)를 개략적으로 보여주는 도면이다.

크랭크포지션센서는 제1피감지부를 센싱하여 크랭크포지션을 검출한다. 캠포지션센서는 제2피감지부를 센싱하여 캠포지션을 검출한다. 크랭크포지션센서 및 캠포지션센서로는 홀 타입 센서 또는 마그네틱 타입 센서가 사용된다.

도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 크랭크 및 캠 포지션 검출장치의 출력 신호를 개략적으로 보여주는 도면이다.

4행정 엔진은 크랭크샤프트 2회 회전 및 캠샤프트 1회 회전을 1 싸이클로 하므로 1 싸이클동안 크랭크 신호는 2세트, 캠 신호는 1세트(1회) 나타나게 된다. 제1피감지부의 미싱투스후 첫번째 정상투스의 falling edge와 제2피감지부의 신호가 일치하는 각도에서 114도(Siemens의 경우) 이후의 위치를 1번 실린더의 TDC 위치로 약속하게 되며, 이 약속은 동일한 엔진제어 시스템을 사용하는 경우에는 항상 지켜진다.

도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 검출장치에 있어서, 제2바디에 크랭크포지션센서 및 캠포지션센서를 고정하기 전 모습을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 11은 크랭크포지션센서 및 캠포지션센서가 고정된 제2바디를 제1바디에 고정하기 전 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.

본 발명의 검출장치는 제1바디(140)와 제2바디(150)를 구비할 수 있다. 제2바디는 제1바디에 고정된다. 제1바디(140)는 타겟휠(110)을 회전 가능하게 지지하는 하우징이다. 제2바디(150)는 기지정된 위치에 크랭크포지션센서 및 캠포지션센서가 고정되는 센서플레이트이다.

타겟휠과 제2바디가 기지정된 상대위치에 있을 때, 타겟휠과 제2바디는 각각, 대응되는 위치에 상대위치조정용홀(117, 157)을 갖는다. 본 장치에 장착된 타켓휠과 센서들간의 정확한 상대위치를 맞추기 위하여 풀리용 키(163)와 제1바디(140)를 별도로 제작된 조립용 지그에 장착한 후, 타켓휠과 제2바디에 있는 상대위치조정용홀에 상대위치조정용핀(미도시)을 삽입하여 상대위치를 맞추면 그 순간의 타켓휠과 센서들의 위치가 1번 실린더의 피스톤이 상사점에 위치한 조건과 일치하게 된다. 그 때, 제2바디를 제1바디에 고정한다. 따라서 본 장치에서는 상대위치조정용홀을 이용하여 타켓휠과 센서들간의 상대위치를 정밀하고 용이하게 맞출 수 있다.

타겟휠과 제2바디가 전술한 기지정된 상대위치에 있을 때, 제1바디와 제2바디는 각각, 대응되는 위치에 조립홀(149, 159)을 구비한다. 이때, 제1바디에 구비된 조립홀 또는 제2바디에 구비된 조립홀은 슬롯홀일 수 있다. 도 11에서는 제2바디에 구비된 조립홀(159)이 슬롯홀인 실시예를 보여준다. 따라서, 본 장치는 가공 및 조립 오차에 의하여 발생될 수 있는 타켓휠과 센서들간의 상대위치의 어긋남을 정밀하고 용이하게 보상할 수 있다. 즉 타켓휠과 제2바디에 있는 상대위치조정용홀을 일치시킬 경우, 가공 및 조립오차가 존재하면 볼트 조립홀(149, 159)이 일치하지 않게 되므로 조립성 확보를 위하여 제2바디에 슬롯홀을 적용하였다.

제1바디와 제2바디가 반드시 상기와 같은 나사 체결 방식에 의하여 상호 고정되는 것은 아니다. 예컨대, 클램프 방식, 등 다양한 방식에 의하여 상호 고정될 수 있다.

도 12 내지 도 15는 본 발명의 제2실시예 내지 제5실시예에 따른 타겟휠을 개략적으로 보여주는 도면이다.

전술한 바와 같이, 제1피감지부 및 제2피감지부는 돌기, 오목홈, 관통홀, 등 다양한 형태를 가질 수 있다.

도 12에서 타겟휠은, 그 외주면에 복수 개의 돌기를 구비하되, 그 중 한 개는 더 크게 돌출된다. 여기서, 더 크게 돌출되는 부위가 제2감지부에 해당된다. 크랭크포지션센서는 복수 개의 돌기를 센싱하고, 캠포지션센서는 더 크게 돌출된 부위를 센싱하게 된다.

도 13에서는 관통홀 형태의 제1피감지부를 보여준다.

도 14에서 제2피감지부는 타겟휠의 일면에 제공되는 돌기이다. 이때, 타겟휠은 타겟휠의 축심을 기준으로 제2피감지부와 반대되는 위치의 타겟휠의 타면에 편심방지용돌기를 구비한다.

도 15에서는 제1피감지부와 제2피감지부가 타겟휠의 축방향을 따라 서로 이격된 위치에 구비될 수 있음을 보여준다.

도 1은 종래의 기계식 플런저형 압축착화 엔진의 타이밍 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 2는 종래의 마그네틱 타입 크랭크 포지션 검출장치 및 출력 신호를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 3은 도 2의 크랭크 포지션 검출장치의 타겟휠을 보여주는 도면이다.

도 4는 종래의 옵티컬 타입 크랭크 포지션 검출장치 및 출력 신호를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 5는 종래의 홀 타입 캠 포지션 검출장치의 타겟휠과 출력 신호를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 개조된 불꽃점화 엔진의 타이밍 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 타겟휠을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 타겟휠과 크랭크포지션센서 및 캠포지션센서를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 크랭크 및 캠 포지션 검출장치의 출력 신호를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 검출장치에 있어서, 제2바디에 크랭크포지션센서 및 캠포지션센서를 고정하기 전 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 검출장치에 있어서, 크랭크포지션센서 및 캠포지션센서가 고정된 제2바디를 제1바디에 고정하기 전 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 12 내지 도 15는 본 발명의 제2실시예 내지 제5실시예에 따른 타겟휠을 개략적으로 보여주는 도면이다.

Claims (12)

1. 기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크포지션 및 캠포지션을 검출하기 위한 크랭크 및 캠 포지션 검출장치로서, 상기 기계식 플런저형 압축착화 엔진의 플런저펌프가 탈거된 위치에 장착되고,

   타이밍벨트와 연동되어 회전되고, 제1피감지부 및 제2피감지부가 형성되는 타겟휠과,

   상기 타겟휠에 형성된 상기 제1피감지부를 센싱하여 크랭크포지션을 검출하는 크랭크포지션센서와,

   상기 타겟휠에 형성된 상기 제2피감지부를 센싱하여 캠포지션을 검출하는 캠포지션센서를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크 및 캠 포지션 검출장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 타겟휠은, 상기 타이밍벨트에 의하여 회전되는 상기 기계식 플런저형 압축착화 엔진의 플런저펌프풀리와 결합되어, 상기 플런저펌프풀리를 매개하여 상기 타이밍벨트와 연동되어 회전되는 것을 특징으로 하는 기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크 및 캠 포지션 검출장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 타겟휠은 엔진 2회전 당 1회전하는 것을 특징으로 하는 기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크 및 캠 포지션 검출장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1피감지부는, 2세트의 돌기, 오목홈 또는 관통홀인 것을 특징으로 하는 기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크 및 캠 포지션 검출장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 1세트는, 상기 타겟휠의 반원주 방향을 따라 등분하여 상기 돌기, 오목홈 또는 관통홀이 60개가 형성되되 이웃하는 두 개가 합쳐지거나 제거된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크 및 캠 포지션 검출장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제2피감지부는, 돌기, 오목홈 또는 관통홀인 것을 특징으로 하는 기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크 및 캠 포지션 검출장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제2피감지부는 상기 타겟휠의 일면에 제공되는 돌기이고,

   상기 타겟휠은, 상기 타겟휠의 축심을 기준으로 상기 제2피감지부와 반대되는 위치의 상기 타겟휠의 타면에, 편심방지용돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크 및 캠 포지션 검출장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 타겟휠은, 그 외주면에 복수 개의 돌기를 구비하되, 그 중 한 개는 더 크게 돌출되고,

   상기 크랭크포지션센서는 상기 복수 개의 돌기를 센싱하고, 상기 캠포지션센서는 더 크게 돌출된 부위를 센싱하는 것을 특징으로 하는 기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크 및 캠 포지션 검출장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 타겟휠은 그 축방향을 따라 서로 이격된 위치에 상기 제1피감지부 및 상기 제2피감지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크 및 캠 포지션 검출장치.
10. 제1항에 있어서,

    제1바디와 상기 제1바디에 고정되는 제2바디를 추가적으로 구비하고,

    상기 제1바디는 상기 타겟휠을 회전 가능하게 지지하고,

    상기 제2바디는 상기 크랭크포지션센서 및 상기 캠포지션센서가 기지정된 위치에 고정되고,

    상기 타겟휠과 상기 제2바디가 기지정된 상대위치에 있을 때, 상기 타겟휠과 상기 제2바디는 각각, 대응되는 위치에 상대위치조정용홀을 갖는 것을 특징으로 하는 기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크 및 캠 포지션 검출장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 타겟휠과 상기 제2바디가 상기 기지정된 상대위치에 있을 때, 상기 제1바디와 제2바디는 각각, 대응되는 위치에 조립홀을 구비하되, 상기 제1바디에 구비된 조립홀 또는 상기 제2바디에 구비된 조립홀은 슬롯홀인 것을 특징으로 하는 기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크 및 캠 포지션 검출장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진의 크랭크 및 캠 포지션 검출장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 기계식 플런저형 압축착화 엔진으로부터 개조된 불꽃점화 엔진.

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