KR20060045753A - Ｖｃｔ 시스템에서 과도한 입력을 수용하기 위한 방법 및장치 - Google Patents

Ｖｃｔ 시스템에서 과도한 입력을 수용하기 위한 방법 및장치 Download PDF

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Abstract

회전 시스템의 동적 범위(dynamic range)를 측정하기 위해서 증가된 가요성(flexibility)을 제공하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 제 1 회전 부재를 제공하는 단계와; 제 1 회전 부재에 적합하게 결합된 제 2 회전 부재를 제공하는 단계와; 제 1 부재와 제 2 부재 각각의 원주방향을 따른 특성의 변화(variations)를 감지하기 위해서 배치되는 센서의 세트를 제공하는 단계와; 상기 센서에 의해서 감지된 정보를 수용하기 위한 컨트롤러를 제공하는 단계와; 상기 회전 부재의 회전 비율을 결정하는 단계와; 감지된 정보를 선택적으로 사용함으로써 회전의 다른 비율에서 감지된 정보의 다른 양이 사용되는 단계를 포함한다.
내연 기관, 캠샤프트, 크랭크샤프트, 컨트롤러, 센서

Description

ＶＣＴ 시스템에서 과도한 입력을 수용하기 위한 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR RECEIVING EXCESSIVE INPUTS IN A VCT SYSTEM}
도 1은 VCT 제어 시스템용 피드백 루프(feedback loop)의 도면.
도 2는 도 1의 제어 법칙의 일 실시예의 도면.
도 3은 4-밸브 엔진에 설치한 가변 캠 타이밍(variable cam timing(VCT)) 장치의 구조의 개략도.
도 4는 한 쌍의 서로 다른 치부 휠(tooth wheels)의 도면.
도 5는 스피드 지점 주위에서의 자기 이력 현상 밴드(hysteresis band)를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 치부 휠의 도면.
도 7a는 본 발명의 제 1 인덱스(index)(치부)를 갖는 치부 휠의 도면.
도 7b는 본 발명의 제 2 인덱스(누락(missing) 치부)를 갖는 치부 휠의 도면.
도 8은 본 발명의 공정도(flow chart).
본 출원은 2004년 4월 15일자로 제출한 미국 가 출원 제 60/562,452호, 제목 "VCT 시스템에서 과도한 입력을 수용하기 위한 방법 및 장치"에 개시된 발명을 청구한다. 미국 가 출원 35 USC §119(e) 하에서의 잇점은 본원에 청구되어 있으며, 상술된 출원은 본원에 참조로서 통합되어 있다.
본 발명은 VCT 시스템의 분야에 관한 것이다. 보다 특별하게는, 본 발명은 VCT 시스템에서 과도한 입력을 수용하기 위해서 인터룹트 스위칭(interrupt switching) 및 치부 스킵(tooth skipping)을 포함하는 방법에 관한 것이다.
내연 기관의 성능(performance)은 듀얼(dual) 캠샤프트의 사용으로서 향상될 수 있으며, 상기 캠샤프트 중 하나는 엔진의 다양한 실린더의 흡기 밸브(intake valve)를 작동시키고, 다른 하나는 배기(exhaust) 밸브를 작동시킨다. 통상적으로, 이러한 캠샤프트 중에 하나는 스프라켓(sprocket) 및 체인 드라이브 또는 벨트 드라이브를 통해서 엔진의 크랭크샤프트에 의해 구동되며, 이러한 캠샤프트 중에 다른 하나는 제 2 스프라켓 및 체인 드라이브 또는 제 2 벨트 드라이브를 통해서 제 1에 의해 구동된다. 또한, 양 캠샤프트는 체인 드라이브나 벨트 드라이브에 의해 동력이 발생된 단일 크랭크샤프트에 의해서 구동될 수 있다. 듀얼 캠샤프트를 갖는 엔진에서의 엔진 성능은 캠샤프트 중에 하나의 위치 관계를 변경함으로써 아이들의 질(idle quality), 연료 경제성, 감소된 배출이나 증가된 토크에 대하여 추가로 향상될 수 있으며, 일반적으로 상기 캠샤프트는 다른 캠샤프트와 크랭크샤프트에 대해서 엔진의 흡기 밸브를 작동시키며, 그로 인해 그 배기 밸브에 대한 흡기 밸브의 작동이나 상기 크랭크샤프트의 위치에 대한 그 밸브의 작동에 의해서 엔진 의 타이밍을 변경한다.
본원에 참조로서 모두 통합되어 있는 하기의 미국 특허에 의해 개시된 정보의 고려 사항(consideration)은 본 발명의 배경 기술을 탐구할 때 유용하다.
미국 특허 제 5,002,023호는 그 안에서 시스템 유압(hydraulics)이 한 실린더에서 다른 실린더로 유압 유체를 선택적으로 이동시키거나, 그 반대로 이동시키고, 그로 인해 크랭크샤프트에 대한 캠샤프트의 원주방향 위치를 어드밴스(advance)하거나 리타드(retard)하기 위해서 적절한 유압 유체 구성 요소를 갖는 한 쌍의 대향 작동(oppositely acting) 유압 실린더를 포함하는 본 발명의 분야내에서의 VCT 시스템을 설명한다. 상기 제어 시스템은 하나 또는 다른 대향 작동 실린더로부터의 유압 유체의 배기(exhaustion)가 그 중심 또는 널(null) 위치로부터 한 방향 또는 다른 방향으로 상기 밸브내에서 스풀(spool)을 이동시킴으로써 허용되는 제어 밸브를 사용한다. 스풀의 이동은 상기 스풀의 일 단부상의 제어 유압 압력(Pc)의 증가나 감소에 응답하여 발생하며, 이러한 단부상의 유압 힘과 다른 단부상의 대향하여 도입하는 기계적 힘 사이의 관계는 그 위에 작용하는 압축 스프링으로부터 발생한다.
미국 특허 제 5,107,804호는 본 발명의 분야내에서 VCT 시스템의 다른 타입을 설명하며, 여기에서 시스템 유압은 상술된 미국 특허 제 5,002,023호에 의해서 개시되는 대향 작용 실린더를 재배치하는 둘러 싸인(enclosed) 하우징내에서 로브(lobes)를 갖는 베인을 포함한다. 베인은 로브의 한 쪽에서 다른 쪽으로 하우징내에서 유압 유체를 이동시키고, 또는 그 반대로 이동시킴으로써 한 방향 또는 다른 방향으로 하우징에 대해서 상기 베인을 진동시키는 적절한 유압 흐름 구성 요소를 갖는 하우징에 응답하여 진동 가능하며, 작동은 크랭크샤프트에 대한 캠샤프트의 위치를 어드밴스하거나 리타드하기 위해서 효과적이다. 이러한 VCT 시스템의 제어 시스템은 그 위에 작용하는 동일한 타입의 힘에 응답하는 동일한 타입의 스풀 밸브를 사용하는, 미국 특허 제 5,002,023호에 발표된 것과 동일하다.
미국 특허 제 5,172,659호와 제 5,184,578호 모두는 스풀의 일 단부에 대해서 가압하는 유압 힘과 다른 단부에 대해서 가압하는 기계적 힘의 균형을 맞추기 위한 시도에 의해서 발생되는 상술된 타입의 VCT 시스템의 문제점을 설명한다. 미국 특허 5,172,659호와 5,184,578호 모두에 개시된 향상된 제어 시스템은 스풀의 양 단부상에서 유압 힘을 이용한다. 일 단부상의 유압 힘은 최대(full) 유압 압력(Ps)에서 엔진 오일 갤러리(gallery)로부터 유압 유체를 직접 적용하여 발생한다. 스풀의 다른 단부상의 유압 힘은 PWM 솔레노이드로부터 감소된 압력(Pc)에서 시스템 유압 유체에 응답하여 그 위에 작용하는 유압 실린더나 다른 힘의 멀티플라이어(multiplier)로부터 발생한다. 스풀의 각각의 대향 단부에서의 힘이 동일한 유압 유체에 기초한 원래의 유압이기 때문에, 유압 유체의 압력이나 점도(viscosity)의 변화는 자기-소멸(self-negating)될 것이며, 상기 스풀의 중심 위치나 널 위치에 영향을 주지 않을 것이다.
미국 특허 제 5,289,805호는 높은 비율의 내구력(robustness)을 갖는 작동을 트랙킹(tracking)하는 사전 결정된 세트 포인트를 산출하는 컴퓨터 실행에 적합한 향상된 제어 방법과 유압 PWM 스풀 위치 제어를 사용하는 향상된 VCT 방법을 제공 한다.
미국 특허 제 5,361,735호에서, 캠샤프트는 비-진동 회전을 위해서 단부에 고정된 베인을 갖는다. 또한, 상기 캠샤프트는 상기 캠샤프트에 대하여 회전할 수 있지만 상기 캠샤프트에 대해서 회전 가능한 풀리(pulley)를 구동시키는 타이밍 벨트를 수반한다. 상기 베인은 상기 풀리 각각의 대향 리세스부(recesses)에 수용되는 대향 로브를 구비한다. 상기 캠샤프트는 토크 펄스에 반응하여 변화하는 경향이 있으며, 상기 토크 펄스는 그 일반적인 작동 동안에 경험하며, 엔진 제어 유닛으로부터의 신호에 반응하는 제어 밸브의 밸브 바디내에서 스풀의 위치를 제어함으로써 리세스부로부터 엔진 오일의 흐름을 선택적으로 차단하거나 허용함으로써 어드밴스하거나 리타드하는 것을 허용한다. 상기 스풀은 양호하게는 스테퍼 모터(stepper motor) 타입인 전기 모터에 의해서 회전하게 되는 수단을 이동시키는 회전식 선형 이동(rotary linear motion)에 의해서 주어진 방향으로 작동된다.
미국 특허 제 5,497,738호는 상기 VCT 시스템의 이전 실시예에 의해서 사용된 최대 유압 압력(Ps)에서 엔진 오일 갤러리로부터 직접 적용된 유압 유체에서 발생하는 스풀의 단부상의 유압 힘을 제거하는 제어 시스템을 설명한다. 벤트되는(vented) 스풀의 다른 단부상의 힘은 양호하게는 가변력 솔레노이드 타입인 전기기계적인 액추에이터로부터 발생하며, 이는 다양한 엔진 파라미터(parameters)들을 모니터하는 엔진 제어 유닛("ECU")으로부터 발생하는 전기 신호에 응답하는 벤트되는 스풀상으로 직접 작용한다. 상기 ECU는 캠샤프트와 크랭크샤프트 위치에 대응하는 센서로부터의 신호를 수용하며, 이러한 정보를 상대적인 위상각을 계산하기 위해서 사용한다. 어떠한 위상각 에러도 교정하는 폐쇄-루프 피드백 시스템이 양호하게도 사용된다. 가변력 솔레노이드의 사용은 느린(sluggish) 동적 응답의 문제점을 해결한다. 이러한 장치는 상기 스풀 밸브의 기계적 응답만큼 빠르도록, 그리고 종래의(최대 유압) 차압(differential pressure) 제어 시스템보다 확실히 훨씬 더 빠르도록 설계될 수 있다. 상기 보다 빠른 응답은 증가된 페쇄-루프 게인(gain)의 사용을 허용하여, 상기 시스템을 구성 요소의 내구력(tolerances)과 작동 환경에 대해서 덜 민감하게 한다.
미국 특허 5,657,725호는 작동(actuation)을 위하여 엔진 오일 압력을 사용하는 제어 시스템을 설명한다. 상기 시스템은 그것과 함께 비-진동으로 회전하기 위해서 그것의 일 단부에 고정되는 베인을 갖는 캠샤프트를 포함한다. 또한, 상기 캠샤프트는 상기 캠샤프트와 함께 진동할 수 있지만, 상기 캠샤프트와 함께 회전 가능한 하우징을 수반한다. 상기 베인은 각각의 하우징의 대향 리세스부에 수용되는 대향 로브를 구비한다. 상기 리세스부는 상기 베인과 하우징이 다른 것들에 대해서 진동하는 것을 허용하기 위해서 상기 로브보다 더 큰 원주방향 크기(extent)를 가지며, 따라서 상기 캠샤프트가 크랭크샤프트에 대한 위상을 변경시키는 것을 허용한다. 상기 캠샤프트는 그 일반적인 작동 동안에 경험하는 엔진 오일 압력 및/또는 캠샤프트 토크 펄스에 반응하는 방향을 변경시키는 경향이 있으며, 이는 엔진 제어 유닛으로부터 엔진 작동 상태를 나타내는 신호에 응답하여 스풀 밸브 바디내에서 스풀의 위치를 제어함으로써 상기 리세스부로부터 리턴 라인(return line)을 통해서 엔진 오일의 흐름을 선택적으로 차단하거나 허용함으로써 어드밴스하거 나 리타드하는 것이 허용된다. 상기 스풀은 엔진 제어 유닛으로부터의 신호에 응답하여 그 대향 단부상의 유압 부하(loads)를 제어함으로써 선택적으로 배치된다. 상기 베인은 반작용력(counteractive force)을 회전 동안에 상기 캠샤프트에 의해서 경험하게 되어 단일 방향으로(unidirectionally) 작용하는 마찰 토크에 제공하기 위해서 양극단(extreme) 위치로 바이어스(bias)될 수 있다.
미국 특허 6,247,434호는 엔진 오일에 의해서 작동하게 되는 멀티(multi)-위치의 가변 캠 타이밍 시스템을 설명한다. 상기 시스템내에서, 허브(hub)는 캠샤프트와 동시에 회전하기 위해서 캠샤프트에 고정되며, 하우징(housing)은 상기 허브를 둘러싸며 상기 허브 및 캠샤프트와 함께 회전 가능하고 회전의 사전 결정된 각도내에서 상기 허브 및 캠샤프트에 대해서 추가로 진동 가능하다. 구동하는 베인은 하우징내에 반경방향으로 배치되며, 상기 허브상의 외부 표면과 협력하고, 반면에 구동된 베인은 상기 허브에 반경방향으로 배치되고 하우징의 내부 표면과 협력한다. 오일 압력에 대한 로킹(locking) 장치는 상기 하우징과 허브 사이의 상대적인 이동을 방지한다. 제어 장치는 상기 허브에 대한 상기 하우징의 진동을 제어한다.
미국 특허 제 6,250,265호는 내연 기관을 위해서 로킹하는 액추에이터를 갖는 가변 밸브 타이밍 시스템을 설명한다. 상기 시스템은 상기 캠샤프트에 대한 진동이 아니고 캠샤프트와의 회전을 위해서 캠샤프트에 고정되는 베인을 갖는 캠샤프트를 포함하는 가변 캠샤프트 타이밍 시스템을 포함한다. 상기 베인은 그것으로부터 반경방향 외부로 돌출하여 원주방향으로 연장하는 다수의 로브를 구비하며 환형 (annular) 하우징에 의해서 둘러 싸이게 되고, 상기 하우징은 상기 로브중에 하나를 각각 수용하는 다수의 대응 리세스부를 구비하고 상기 베인과 캠샤프트에 대한 하우징의 진동을 허용하기 위해서 그 안에 수용되는 로브의 원주방향 크기보다 더 큰 원주방향 크기를 가지며, 반면에 상기 하우징은 상기 캠샤프트 및 베인과 함께 회전한다. 상기 베인 및 캠샤프트에 대한 하우징의 진동은 그 안에서 로브의 대향 측면상의 각각의 리세스부에서 가압된 엔진 오일에 의해서 작동되며, 이러한 리세스부에서의 상기 오일 압력은 그 작동 동안에 회전할 때에 캠샤프트에서의 토크 펄스로부터 일 부분을 얻게 된다. 환형 로킹 플레이트는 상기 캠샤프트 및 환형 하우징과 동축으로 위치하게 되며, 상기 로킹 플레이트가 상기 베인에 대한 원주방향 이동을 방지하기 위해서 상기 환형 하우징과 결합하는 제 1 위치와, 상기 베인에 대한 상기 환형 하우징의 원주방향 이동이 허용되는 제 2 위치 사이에서 상기 캠샤프트의 세로방향 중심 축을 따라 상기 환형 하우징에 대해서 이동 가능하다. 상기 로킹 플레이트는 그 제 1 위치를 향한 스프링에 의해서 바이어스되며, 엔진 오일 압력이 상기 스프링 바이어스 힘을 극복하기 위해서 충분히 높을 때에 상기 캠샤프트를 통해 안내하는 통로에 의해서 노출되며, 이는 단지 상기 환형 하우징과 베인의 상대적인 위치를 변경시키는 것이 요구되는 시간이다. 상기 로킹 플레이트의 이동은 폐쇄 루프 제어 시스템과 개방 루프 제어 시스템을 통해서 엔진 전기 제어 유닛에 의해서 제어된다.
미국 특허 제 6,263,846호는 베인-타입의 가변 캠샤프트 타이밍 시스템을 위한 제어 밸브 계획을 방법(strategy)한다. 상기 방법은 캠샤프트 및 상기 캠샤프 트와 함께 회전을 위해서 캠샤프트에 고정된 허브를 포함하는 내연 기관을 포함하며, 여기에서 하우징은 상기 허브를 둘러싸고 상기 허브 및 캠샤프트와 함께 회전 가능하며, 상기 허브 및 캠샤프트에 대해서 추가로 진동 가능하다. 구동하는 베인은 상기 하우징에 반경방향 안쪽으로 배치되며 상기 허브와 협력하고, 반면에 구동된 베인은 상기 하우징과 협력하기 위해서 상기 허브에 반경방향 바깥쪽으로 배치되며 또한 원주방향으로 교차하는 어드밴스 및 리타드 챔버를 형성하기 위해서 상기 구동하는 베인과 원주방향으로 교차한다. 상기 허브에 대한 하우징의 진동을 제어하기 위한 배치(configuration)는 전기적 엔진 제어 유닛과, 상기 전기적 엔진 제어 유닛에 반응하고 상기 어드밴스 챔버 내외에서(to and from) 엔진 오일 압력을 조절하는 어드밴스 제어 밸브를 포함한다. 상기 전기적 엔진 제어 유닛에 반응하는 리타드 제어 밸브는 상기 리타드 챔버 내외에서 엔진 오일 압력을 조절한다. 어드밴스 통로(passage)는 상기 어드밴스 제어 밸브와 어드밴스 챔버 사이에서 엔진 오일 압력을 전달하고, 반면에 리타드 통로는 상기 리타드 제어 밸브와 리타드 챔버 사이에서 엔진 오일 압력을 전달한다.
미국 특허 제 6,311,655호는 베인-장착 로킹-피스톤 장치를 갖는 멀티-피스톤 가변 캠 타이밍 시스템을 설명한다. 캠샤프트와 가변 캠샤프트 타이밍 시스템을 갖는 내연 기관에서, 로터는 캠샤프트에 고정되고, 설명된 캠샤프트에 대해서 진동 가능하지는 않지만 회전 가능하다. 하우징은 로터를 둘러싸고, 상기 로터 및 캠샤프트 모두에 대해서 회전 가능하고, 추가로 완전히 리타드된 위치와 완전히 어드밴스된 위치 사이에서 상기 로터 및 캠샤프트 모두에 대해서 진동 가능하다. 로 킹 배치는 상기 로터와 하우징 사이의 상대적인 이동을 방지하며, 상기 로터와 상기 하우징내에 장착되고, 완전히 리타드된 위치, 완전히 어드밴스된 위치 및 그 사이에서의 위치에서 다른 상기 로터 및 상기 하우징과 각각 해제 가능하게 결합 가능하다. 상기 로킹 장치는 그것의 일 단부를 종결시키는 키(key)를 갖는 로킹 피스톤과, 상기 로터를 상기 하우징에 서로 맞물리기(interlocking) 위해서 상기 로킹 피스톤상에 대향하는 키를 장착한 톱니(serration)를 포함한다. 제어 배치는 상기 하우징에 대한 상기 로터의 진동을 제어한다.
미국 특허 제 6,374,787호는 엔진 오일 압력에 의해서 작동되는 멀티-피스톤 가변 캠샤프트 타이밍 시스템을 설명한다. 허브는 상기 캠샤프트와 동시에 회전하기 위해서 캠샤프트에 고정되고, 하우징은 상기 허브를 제한하며 상기 허브 및 캠샤프트와 함께 회전 가능하고 회전의 사전 결정된 각도내에서 상기 허브 및 캠샤프트에 대해서 추가로 진동 가능하다. 구동하는 베인은 하우징내에 반경방향으로 배치되며 상기 허브상의 외부 표면과 협력하고, 반면에 구동된 베인은 상기 허브에 반경방향으로 배치되고 하우징의 내부 표면과 협력한다. 오일 압력에 대한 로킹 장치는 상기 하우징과 허브 사이의 상대적인 이동을 방지한다. 제어 장치는 상기 허브에 대한 상기 하우징의 진동을 제어한다.
미국 특허 제 6,477,999호는 그것과 함께 비-진동 회전하기 위해서 일 단부에 고정되는 베인을 갖는 캠샤프트를 설명한다. 또한, 상기 캠샤프트는 상기 캠샤프트와 함께 회전할 수 있지만 상기 캠샤프트에 대해서 진동 가능한 스프라켓(sprocket)을 수반한다. 상기 베인은 상기 스프라켓의 각각의 대향 리세스부에 수 용되는 대향 로브를 구비한다. 상기 리세스부는 상기 베인 및 스프라켓이 다른 것에 대해서 진동하는 것을 허용하기 위해서 상기 로브보다 더 큰 원주방향 크기를 갖는다. 상기 캠샤프트 위상은 펄스에 반응하여 변화하는 경향이 있으며, 상기 펄스는 그 일반적인 작동 동안에 경험하며, 제어 밸브의 밸브 바디내에서 스풀의 위치를 제어함으로써 리세스부로부터 가압된 유압 유체, 양호하게는 엔진 오일의 흐름을 선택적으로 차단하거나 허용함으로써 어드밴스하거나 리타드하는 것을 주어진 방향으로만 변경시키는 것을 허용하게 된다. 상기 스프라켓은 그것을 통해서 연장하는 통로를 가지며, 상기 통로는 상기 캠샤프트의 세로방향 회전 축으로부터 이격 배치되고 평행하게 연장한다. 핀은 상기 통로내에서 활주 가능하고 상기 핀의 자유 단부가 상기 통로를 지나 돌출하는 위치에서 스프링에 의해서 탄력있게(resiliently) 밀린다. 상기 베인은 사전 결정된 스프라켓에서 캠샤프트 방향으로 상기 통로와 함께 정렬되는 포켓(pocket)을 갖는 플레이트를 수반한다. 상기 포켓은 유압 유체를 수용하며, 상기 유체 압력이 그 일반적인 작동 레벨일 때에, 상기 핀의 자유 단부가 상기 포켓으로 진입하는 것을 유지하기 위해서 상기 포켓내에 상당한 압력이 존재할 수 있다. 그러나, 유압 압력의 낮은 레벨에서, 상기 핀의 자유 단부는 상기 포켓으로 진입할 수 있으며, 사전 결정된 방향으로 상기 캠샤프트와 스프라켓이 함께 고정(latch)될 수 있다.
미국 특허 출원 공개공보 제 20030230264호는 내연 기관의 가변 캠 타이밍을 위해서 보정하기 위한 방법이 제공되는 것을 설명한다. 상기 방법은 a) 주기적인 크랭크 펄스 신호를 제공하는 단계와; b) 주기적인 캠 펄스 신호를 제공하는 단계 와; c) 내연 기관 속도가 Z위상 값으로 일시적인 변화(volatile change)를 야기하는, 세그먼트(segment)를 결정하는 단계와; d) 서브-세그먼트로 상기 세그먼트를 분리하는 단계와; e) 상기 서브-세그먼트내에서 다수의 지점의 Z위상 값을 계산하는 단계를 포함한다.
회전 시스템의 동적 범위를 측정하기 위해서 증가된 가요성(flexibility)을 제공하는 방법이 본원에 포함되어 있다.
타이밍 벨트나 체인과 같은 커플링(coupling) 수단을 통해서 서로 각각을 실질적으로 조합하여 회전하는 회전 부재를 갖는 장치에 있어서, 컨트롤러는 상기 각각의 회전 부재의 원주방향 특성을 감지하는 센서의 세트로부터 업데이트를 수용하기 위해서 배치되며, 보다 낮은 회전 스피드에서 업데이트의 수를 증가시키고, 보다 높은 스피드에서 업데이트의 수를 감소시키기 위한 방법이 제공된다.
매입된(Embedded) 제어 VCT 시스템을 위한 입력-포착(Input-Capture) 방법의 세트가 제공되며, 그로 인해 한 세트의 센서로부터 발생되는 정보의 최적의 양이 컨트롤러에 공급된다.
매입된 마이크로프로세서(들)에 공급되는 정보의 업데이트 비율을 위한 가요성 수단이 제공되기 위한 방법과 장치가 제공된다.
접근하기 쉬운(accessible) 정보의 풀(pool) 중에 관련된 펄스 휠의 세트에 의해서 발생되는 정보를 선택하기 위한 방법과 장치가 제공된다.
회전 시스템의 동적 범위를 측정하기 위해서 증가된 가요성을 제공하는 방법 은 그 안에 존재하는 하드웨어가 변경될 필요가 없으며, 단지 컴퓨터 프로그램 산출만을 기계에 적용하기 위한 적합한 방법이 여러 엔진 스피드에서 마이크로컨트롤러를 위한 정보의 선택을 최적화하기 위해서 변경되는 것이 포함되어 있다.
따라서, 제 1 회전 부재를 제공하는 단계와; 제 1 회전 부재에 적합하게 결합된 제 2 회전 부재를 제공하는 단계와; 제 1 부재와 제 2 부재 각각의 원주방향을 따른 특성의 변화(variations)를 감지하기 위해서 배치되는 센서의 세트를 제공하는 단계와; 상기 센서에 의해서 감지된 정보를 수용하기 위한 컨트롤러를 제공하는 단계와; 상기 회전 부재의 회전 비율을 결정하는 단계와; 감지된 정보를 선택적으로 사용하여 회전의 다른 비율에서 감지된 정보의 다른 양이 사용되는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
본 섹션은 본 발명을 이해하기 위한 바람직한 실시예를 포함하는 본 발명의 설명이다. 상기 실시예는 단지 본 발명을 설명하는 것이 언급된다. 본 발명의 청구항 섹션은 법에 의해서 허여된 우선권에 기초하여 정의한다.
도 1을 참조하면, 종래 기술의 피드백 루프(feedback loop)(11)가 도시되어 있다. 본 발명이 다른 구조물 등에 적용할 수 있다는 것을 언급한다. 상기 피드백 루프(11)의 제어 목적은 널(null) 위치에서 스풀 밸브(spool valve)를 갖는 것이다. 다시 말해서, 상기 목적은 스풀(14)을 가지고 세트 포인트(12)에 의해서 주어진 위상각(phase angle)에서의 VCT 메카니즘이 이것의 널(null) 위치에 정지성으로 있을 수 있도록 페이저(phaser)(도시 생략)의 2개의 유체 고정 챔버 사이에서 흐르는 유체를 갖지 않는 것이다. 이러한 방법에서, 상기 VCT 메카니즘은 올바른 위상 위치에 존재하고 위상 변화율이 제로이다. 상기 VCT 메카니즘의 동적 상태(dynamic state)를 이용하는 제어 컴퓨터 프로그램 생산품(product)은 상기 상태를 달성하기 위해서 사용된다.
VCT 폐쇄-루프 제어 메카니즘은 캠샤프트 위상 변위(shift) θ0(16)를 측정하여 그것을 소정의 세트 포인트(12)와 비교함으로써 달성된다. 상기 VCT 메카니즘은 상기 페이저가 세트 포인트(12)에 의해서 결정되는 위치를 달성하기 위해서 차례로 조절된다. 제어 법칙(control law)(18)은 상기 세트 포인트(12)를 상기 위상 변위 θ0(16)와 비교한다. 상기 비교된 결과는 솔레노이드(solenoid)(20)에 명령을 지시하기 위한 기준으로서 피스톤의 상기 스풀(14)에 사용된다. 이러한 스풀(14)의 위치 결정은 상기 위상 에러(세트 포인트(12)와 위상 변위θ0(16) 사이의 차이)가 제로가 아닐때에 발생한다.
상기 스풀(14)은 상기 위상 에러가 음(negative)(리타드(retard))이면, 제 1 방향(예를 들면, 오른쪽)을 향해서 이동하게 되고, 상기 위상 에러가 양(positive)(어드밴스(advance))이면, 제 2 방향(예를 들면, 왼쪽)으로 이동하게 된다. 전류 위상 측정 구성(scheme)을 갖는 리타드는 보다 큰 값을 제공하고, 어드밴스는 작은 값을 야기하는 것이 언급된다. 상기 위상 에러가 제로일때에, 상기 VCT 위상은 상기 세트 포인드(12)와 같으므로, 상기 스풀(14)은 유체가 상기 스풀 밸브내에서 흐르지 않도록 상기 널 위치에 고정된다.
상기 VCT 시스템에서 캠샤프트와 크랭크샤프트 측정 펄스(pulses)(지속 시간이 매우 짧은 전류나 변조 전파)는 각각의 캠샤프트와 크랭크샤프트 펄스 휠(wheels)(22, 24)에 의해서 발생된다. 상기 크랭크샤프트(도시 생략)와 캠샤프트(또한 도시 생략)가 회전할 때에, 휠(22, 24)은 그것들을 따라서 회전한다. 상기 휠(22, 24)은 센서(sensors)에 의해서 발생되는 측정 펄스에 따라서 센서에 의해서 측정 및 감지되는 치부(teeth)를 구비한다. 상기 측정 펄스는 각각의 캠샤프트와 크랭크샤프트 측정 펄스 센서(22a, 24a)에 의해서 검출된다. 상기 감지된 펄스는 위상각 측정 장치(26)에 의해서 사용된다. 그 다음에, 측정 위상각 차이가 결정된다. 캠샤프트와 크랭크샤프트 사이의 위상각은 연속적인 크랭크-투-캠(crank-to-cam) 펄스로부터의 시간에 따라서 정해지고, 상기 시간에 의해서 전체 회전(revolution)을 위해 분할되며 360°까지 증가된다. 상기 측정된 위상각은 θ0(16)로서 표현될 수 있다. 이어서, 이러한 위상각은 원하는 스풀 위치에 도달하기 위해서 상기 제어 법칙(18)에 적용된다. 컨트롤러(10)는 제어 법칙(18)과 위상 측정(26)을 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 또한, 컨트롤러는 메모리(28)에 접근할 수 있으며, 이는 데이터 및 명령어(instructions)를 저장하기 위하여 사용된다. 메모리(28)는 상기 컨트롤러(10)의 내부나, 대안적으로는 상기 컨트롤러(10)의 외부에 존재할 수 있다.
폐쇄-루프(11)의 제어 법칙(18)은 본원에 참조로서 통합되어 있는 미국 특허 5,184,578호에 설명되어 있다. 상기 제어 법칙의 간소화된 도시는 도 2에 도시될 수 있다. 측정된 위상각(26)은 블럭(30)에서 상기 제어 법칙(18)에 처음에 적용되 며 PI(Proportional-Integral) 프로세스가 발생한다. PI 프로세스는 2개의 서브-프로세스의 결합(sum)이다. 제 1 서브-프로세스는 증폭(amplification)을 포함하고, 제 2 서브-프로세스는 통합(integration)을 포함한다. 측정된 위상은 블럭(32)에서 위상 보정(compensation)에 적용되며, 여기에서 제어 신호는 가변력(variable force) 솔레노이드와 액추에이터(actuator)를 구동시키기 위해서 보내지기 이전에 전체 제어 시스템 안정성을 증가시키기 위해서 조절된다.
도 3을 참조하면, 적합한 차량(도시 생략)에 장착된 4-밸브 엔진(40)에 설치되어 있는 가변 캠 타이밍(VCT) 장치의 구조가 개략적으로 도시되어 있다. 상기 엔진(40)은 흡기 캠 샤프트(41)와, 배기 캠 샤프트(42)와, 상기 흡기 캠 샤프트(41)에 장착된 제 2 작동 메카니즘으로서의 제 1 페이저(phaser)(43)(하기에서는 간단하게 "제 1 VCT"로 언급됨)와, 크랭크 샤프트(45)와, 상기 캠 샤프트(42)에 장착된 제 1 작동 메카니즘으로서 제 2 가변 밸브 타이밍 메카니즘(하기에 도시되지는 않지만 간단하게 "제 2 VCT"로 언급됨), 등을 구비한다.
상기 엔진(40)은 실린더 블럭(cylinder block)(도시 생략)과, 상기 실린더 블럭 상에 단단히 배치되는 실린더 헤드(head)(도시 생략)와, 상기 실린더 블럭의 하부 측에 고정되는 오일 팬(oil pan)(도시 생략)을 구비한다. 상기 오일 팬은 그 안에 오일을 저장하며, 상기 오일은 윤활유(lubricating oil)로서 상기 엔진(40)의 다양한 부분에 적용되며, 또한 유압(hydraulic) 제어 유체로서 상술된 VCT(43)에 적용된다. 상기 실린더 블럭은 연소실(50a)을 각각 구비하는 다수의 실린더(50)(단 하나만 도시됨)를 포함한다. 상기 크랭크 샤프트(45)는 상기 실린더 블럭과 베 어링 캡(bearing cap)(도시 생략)에 의해서 회전 가능하게 지지된다. 각각의 실린더(50)는 그 안에 피스톤(51)을 구비하며, 상기 피스톤은 커넥팅 로드(connecting rod)(52)를 통해서 상기 크랭크 샤프트에 연결된다. 상기 연소실(50a)내의 공기/연료 혼합물의 연소에 따라서, 상기 피스톤(51)은 위-아래(up-and-down) 방향으로 움직이며, 그로 인해 상기 크랭크 샤프트(45)가 회전한다.
상기 실린더 헤드는 각각의 실린더(50)에 대응하는 다수의 흡기 밸브(53)와 배기 밸브(54)를 포함한다. 또한, 상기 실린더 헤드는 상기 연소실(50a)과 각각 소통하는 흡기 포트(도시 생략)와 배기 포트(도시 생략)를 구비한다. 각각의 흡기 포트는 흡기 통로(passage)(도시 생략)에 연결되고, 각각의 배기 포트는 배기 통로(도시 생략)에 연결된다. 흡기 통로에 배치되는 스로틀 밸브(throttle valve)(도시 생략)는 흡기 통로를 통해서 상기 흡기 포트로부터 상기 연소실(50a)내로 도입되는 흡기 공기의 양을 조절한다.
크랭크 풀리(pulley)(39)는 상기 크랭크 샤프트(45)에 전방 단부 부분(도 3에서 좌측 단부 부분)이 부착되며, 캠 스프라켓(sprockets)(60, 68)은 상기 캠 샤프트(41, 42)에 각각의 전방 단부 부분이 부착된다. 타이밍 벨트(37)는 상기 크랭크 풀리(39)와 캠 스프라켓(60, 68)의 둘레에 감겨있다. 따라서, 토크는 상기 크랭크 풀리(39)와 타이밍 벨트(37)를 통해서 상기 크랭크 샤프트(45)로부터 캠 스프라켓(60, 68)까지 전달된다. 따라서, 상기 캠 스프라켓(60, 68)에 전달된 토크는 상기 캠 샤프트(41, 42)에 추가로 전달된다.
상기 흡기 및 배기 캠 샤프트(41, 42)는 다수의 한 쌍의 캠(57, 58)을 각각 구비한다. 각각 한 쌍으로 구성되는 상기 캠(57 또는 58)은 흡기 또는 배기 캠 샤프트(41 또는 42)를 따른 축방향으로 사전 결정된 거리에 의해서 서로 각각 떨어져서 이격 배치된다. 상기 캠(57, 58)은 각각의 캠 샤프트(41, 42)에 따라서 상기 흡기 및 배기 밸브(53, 54)를 상반되게(reciprocally) 구동시킨다. 상기 흡기 및 배기 밸브(53, 54)는 각각의 상기 캠(57, 58)의 상반된 이동에 따라서 상기 흡기 및 배기 포트를 개방하거나 폐쇄한다.
다른 엔진 스피드에서, 상기 크랭크 및 캠 샤프트는 다른 비율로 회전한다. 각각의 크랭크 및 캠 샤프트에 부착된 센서 휠은 다른 비율에서 상기 샤프트를 따라서 회전한다. 예를 들어 도 1을 다시 참조하면, 캠샤프트 및 크랭크샤프트 측정 펄스 센서(22a, 24a)는 캠샤프트 및 크랭크샤프트 펄스 휠(22, 24)의 회전과 구조에 기초하여 펄스를 발생시키고 감지한다. 알 수 있는 바와 같이, 보다 낮은 엔진 스피드에서, 보다 적은 펄스가 일 주기와 같은 고정된 시간 기간 주기 동안에 발생된다. 주기는 도 3에 도시된 관계와 같이 상기 크랭크 샤프트와 결합하는 하나 이상의 캠 샤프트를 갖는 크랭크 펄스와 캠 펄스 사이의 관계를 도시하기 위해서 어떠한 시간 간격에도 적합할 수 있다. 한편, 보다 높은 엔진 스피드에서, 보다 많은 펄스가 고정된 시간 주기 동안에 발생된다. 그러나 엔진 제어 유닛(ECU)이나 VCT 컨트롤러와 같은 컨트롤러는 일반적으로 펄스 정보의 최적의 수가 상기 고정된 시간 주기와 같은 사전 결정된 주기 동안에 요구되는 이러한 방법으로 설계되거나 배치된다. 다시 말해서, 낮은 엔진 스피드에서, 상기 컨트롤러는 센서가 제공할 수 것보다 많은 정보를 필요로 할 수 있거나, 대안적으로는 센서가 컨트롤러가 요 구하는 충분한 정보를 제공할 수 있다. 이것은 센서 휠이 보다 낮은 회전 비율에서 회전하기 때문이다. 그러나, 높은 엔진 스피드에서, 상기 센서 휠은 보다 높은 회전 비율에서 회전한다. 그러므로, 상기 센서는 컨트롤러에 의해서 요구되는 정보보다 많은 감지된 정보를 제공할 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 상기 문제점은 VCT 시스템에서(보다 높은 엔진 스피드에서) 필요하지 않은 정보를 처리하기 위해서 상기 컨트롤러에 의해서 사용되는 불필요한 처리 시간을 포함한다. 한편, 낮은 엔진 스피드에서, 적합한 컨트롤러가 처리하기에 충분하지 않은 정보가 상기 센서에 의해서 발생될 수 있다. 본 발명은 상기 딜레마(dilemma)를 해결하기 위한 한 세트의 방법을 제공한다. 다시 말해서, 본 발명은 정보의 최적의 양이 상기 컨트롤러에 제공되는 방법으로 상기 컨트롤러에 충분한 정보를 제공하기 위한 적어도 하나의 방법을 제공한다. 바로 앞 문장의 정보는 내연 기관의 상기 캠 샤프트(들)과 크랭크 샤프트상에서 함께 결합되어 적어도 2개의 샤프트상에 배치되는 펄스 휠에 의해서 발생될 정보로서 정의된다. 상기 정보의 최적의 양은 엔진 타이밍 체인과 같은 적합한 수단에 의해서 함께 결합되어 적어도 2개의 샤프트상에 배치되는 펄스 휠에 의해서 발생될 정보로부터 선택되는 정보의 선택된 양으로서 정의된다.
본 발명은 인터룹트 스위칭(Interrupt Switching)을 제공하며, 이는 한 세트의 매입된 마이크로프로세서와 같은 컨트롤러에 공급되는 정보의 비율을 업데이트하기 위한 가요성(flexible) 수단이며, 그로 인해 상기 컨트롤러가 효과적으로 작동되게 한다. 대부분의 마이크로프로세서는 그것에 관련되어 타이머에 기초한(timer-based) 인터룹트가 상승 펄스(rising pulse) 에지와, 하강 펄스(falling pulse) 에지, 또는 이 둘의 에지상에서 발생하는 것을 원하는지를 사용자에게 설명하기 위한 능력을 갖는다. 본 발명은 상기 마이크로프로세서의 배치를 스위칭하기 위한 방법과 장치를 제공하므로, 낮은 엔진 스피드에서, 보다 많은 펄스가 수용될 수 있으며, 또한, 높은 엔진 스피드에서, 선택 가능한 펄스들의 세트 중에서 보다 적은 펄스가 수용된다. 상기 펄스 에지는 펄스 휠에 의해서 야기되는 센서로부터 발생되는 펄스와 같은 전기 펄스 트레인(train)과 관련된 펄스로서 정의된다. 본 발명은 "네거티브(negative)" 구역과 동일하도록 보다 큰 "포지티브(positive)" 구역을 갖는 치부를 구비하는 펄스 휠을 사용한다. 이러한 선택은 단지 동등한 구역에서만 잇점이 있다는 것이 언급된다. 본 발명은 포지티브 및 네거티브 구역 사이에서 같지 않은 구역을 고려한다.
도 4를 참조하면, 제 1 치부 휠(70)과 제 2 치부 휠(72)이 제공된다. 제 1 치부 휠(70)은 펄스 휠을 도 1의 센서(22a)와 같은 캠 센서와 관련되어 캠 샤프트상에 부착할 수 있다. 유사하게는, 제 2 치부 휠(72)은 펄스 휠을 도 1의 센서(24a)와 같은 크랭크 센서와 관련되어 캠 샤프트상에 부착할 수 있다. 상술된 바와 같이, 우리는 가장 간단한 계산을 필요로 하는 실증 상황(exemplified situation)을 참조한다. 그러므로, 예시는 본 발명의 도면에 도시된 바와 같이 선택된 펄스-주기의 50%가 "포지티브"이고, 50%는 "네커티브"인 제 1 치부 휠(70)을 선택한다. 알 수 있는 바와 같이, 제 1 치부 휠(70)은 4개의 균등하게 분배된 치부를 포함하며, 원주방향으로 말하자면 여기에서의 돌출부(protuding portions)나 포지티브 구역은 비-돌출부나 네커티브 구역과 같다. 다시 말해서, 상기 제 1 치 부 휠(70)의 원주방향을 연결하는 아크부(arc)(74)는 제 1 치부 휠(70)의 윈주 방향을 또한 연결하는 아크부(76)와 같다.
이와 유사하게는, 제 2 치부 휠(72)을 위해서, 50%는 "포지티브"이고 50%는 "네커티브"인 펄스-주기는 본 발명의 도면에 도시된 바와 같이 선택된다. 알 수 있는 바와 같이, 제 2 치부 휠(72)은 2개의 균등하게 분배된 치부를 포함하며, 원주방향으로 말하자면 여기에서의 돌출부나 포지티브 구역은 비-돌출부나 네거티브 구역과 같다. 다시 말해서, 상기 제 2 치부 휠(72)의 원주방향을 연결하는 아크부(78)는 제 2 치부 휠(70)의 윈주 방향을 또한 연결하는 아크부(80)와 같다.
제 1 치부 휠(70)은 캠 샤프트상에 부착되는 펄스 휠이 될 수 있다. 제 2 치부 휠(72)은 크랭크 샤프트상에 부착되는 펄스 휠이 될 수 있다. 상기 크랭크 샤프트 및 캠 샤프트는 체인(도시 생략)과 같은 결합 수단을 통해서 관련되거나 함께 결합된다.
그러나, 본 발명에서, "포지티브" 대 "네거티브" 구역의 분배가 동등하지 않아야만하며, 또한 상기 펄스 휠의 원주방향 둘레를 동등하게 분배하지 않도록 상기 치부를 이격 배치하는 것이 고려된다. 상기 예시에서, 펄스 휠상에서 거의 동등한 "포지티브"와 "네커티브" 배치를 달성하기 위해서 노력하는 이유는 상기 컨트롤러에 데이터를 제공하기 위하여 보다 균등하게 분배되는 업데이트가 달성되는 중요성 때문이다.
치부의 포지티브 및 네거티브 진행(going) 에지가 서로 상당히 접근하는 경우에, 얻게될 잇점이 많지 않으며, 이는 2개의 업데이트가 상기 컨트롤러에서 하나 처럼 보일 만큼 너무 가깝기 때문이다.
균등하게 분배되고 균등하게 이격 배치되는 치부(50% + 50%)를 갖는 4-치부 휠 펄스(70)의 경우를 시험해 보자. 낮은 회전 스피드에서, 컨트롤러는 펄스 휠의 양 상승(rising) 및 하강(falling) 에지상에서 발생하도록 설정되며, 여기에서 양 상승 및 하강 에지의 정보는 상기 컨트롤러에 불필요한 하드쉽(hardship)을 발생하지 않고 상기 컨트롤러에 의해서 수용되어 사용될 수 있다. 4-치부 휠(70)의 예시에서, 8 업데이트/회전이 상기 컨트롤러에 제공된다. 우리가 고정된 주파수(frequency)에서 작동하는 상기 프로세서내에서 논리(logic)를 사용하는 경우에, 이는 제공된 폐쇄-루프 제어를 위한 보다 많은 주파수 업데이트를 제공할 수 있다. 회전 스피드가 증가함에 따라서, 상기 업데이트 비율은 비례적으로 증가하므로, 상기 컨트롤러는 상당히 높은 주파수 업데이트를 얻게된다. 대부분의 경우에, 이것은 상기 프로세서에 의해서 요구되는 것보다 많으며, 사실상 상기 컨트롤러와 관련된 컴퓨터 프로그램 산출의 능력에 대한 해결법(resolution)이 될 수 없다. 부가적으로, 너무 많은 컨트롤러의 시간이 이러한 업데이트의 조절을 조절하기 위하여 요구될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 단지 하강 에지(또는 상승 에지)상에서만 컨트롤러를 스위칭하는 것을 발생시키기 위한 방법 및 관련된 장치를 제공하며, 그로 인해 업데이트/회전의 수를 절반으로 감소시킨다. 최종(net) 결과는 단지 4개의 업데이트가 우리의 예시의 경우에서 상기 프로세서에 의해서 수용되는 것이다.
도 5를 참조하면, 양 에지와 단지 하강 에지 사이에서 발생하는 발생 변화(triggering transition)가 발생하는 초기(threshold)에서, 정확성을 유지하기 위 해서 컨트롤러 계산에 대한 어떠한 필요한 조절도 제공될 수 있다. 도시된 바와 같이, x-축은 엔진 스피드를 나타내고, y 축은 인터룹트(interrupts)의 수를 나타내며, 여기에서 상기 컨트롤러는 상기 센서로부터 선택한 정보를 수용한다.
지점(82)의 근처에서, 단지 2개의 인터룹트만이 감지된 정보를 수용하기 위해서 상기 컨트롤러에서 발생한다. 상당한 마진(margin)이 2개의 인터룹트와 4개의 인터룹트 사이에서 과도한(undue) 스위칭이나 토글링(toggling)을 방지하도록 제공되기 위해서 자기 이력 현상 밴드(hysteresis band)(84)가 지점(82)의 주변에 제공된다. 예를 들면, 지점(82)은 1,500 RPM의 엔진 스피드를 나타낼 수 있다. 라인 부분(line segments)(88)은 4 인터룹트 대 크랭크 회전을 수용하는 컨트롤러를 나타내며, 라인 부분(86)은 2 인터룹트 대 크랭크 회전을 수용하는 컨트롤러를 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 스피드의 범위(RPMs)를 갖는 몇몇 타입의 엔진을 위한 하나 이상의 자기 이력 현상 밴드를 사용하는 것을 고려한다.
본 발명은 필요하지 않은 컨트롤러에서 모든 적합한 인터룹트의 완전한 분리(또는 비-선택)을 허용하는 인터룹트 스위칭을 제공한다. 보다 높은 엔진 작동 스피드에서, 예를 들면, 상기 컨트롤러내로 입력하기 위한 감지된 정보의 입력 신호의 상승 에지가 없이 단지 하강 에지로만 작동함으로써 충분한 정보가 상기 컨트롤러에 제공된다. 다시 말해서, 입력 신호의 상승 에지는 상기 컨트롤러에 의해서 조절하기 위한 프로그램 산출의 실행을 인터룹팅하기 위해서 사용되지 않는다. 따라서, 컨트롤러 실행 밍 타이밍이 중요한 상황에서, 인터룹트 스위칭은 컨트롤러내에서의 효율성 뿐만 아니라 측정의 동적 범위를 제공할 수 있다.
예시와 같이, 매입된 VCT 시스템에서, 상기 캠샤프트상의 4-치부 펄스 휠이 선택될 수 있으며, 상기 캠샤프트상의 2-치부 펄스 휠도 선택될 수 있다. 양 펄스 휠은 "포지티브" 및 "네거티브" 치부 구역을 50%로 이격 배치하여 가지며, 상기 치부는 상기 펄스 휠의 원주방향 둘레에서 균등하게 이격 배치된다(도 4에 도시된 바와 같음). 엔진내의 상기 캠샤프트는 상기 크랭크샤프트 스피드의 1/2로 회전하기 때문에, 상기 캠샤프트 펄스 휠상에서 2배의 치부 수가 상기 크랭크샤프트와 캠샤프트 사이의 펄스 효율성을 동등하게 유지하기 위해서 사용된다. 위상 측정 방법을 위해서, 미국 특허 제 5,184,578호와 미국 특허 제 5,289,805호를 상세하게 언급한다. 미국 특허 제 5,184,578호와 미국 특허 제 5,289,805호 모두는 본원에 참조로서 통합되어 있다. 낮은 엔진 스피드에서, 상기 컨트롤러는 4 업데이트/크랭크-회전을 제공하기 위해서 상승 및 하강 에지 모두에서 인터룹트를 발생하도록 설정된다. 사전 정의된 스피드의 초기에서, 상기 컨트롤러는 2 업데이트/크랭크-회전, 또는 2개의 업데이트 대 크랭크 회전을 제공하기 위해서 단지 하강 에지에서만 발생하도록 스위치된다. 부가적으로, 상기 스피드의 초기에서, 위상 계산은 다른 업데이트 비율을 반영하기 위해서 다소 수정된다.
컨트롤러는 몇몇 치부 휠이 상기 컨트롤러에 의해서 전체적으로 무시되도록 추가로 수정되거나 향상될 수 있다. 다시 말해서, 적어도 하나의 치부는 전체적으로 무시되거나 스킵(skip)될 수 있다. 치부 스킵은 적당한 업데이트 비율을 위해서 필요한 보다 많은 치부를 갖는 펄스 휠의 사용을 포함하는 어떤것으로서 정의되며, 그로 인해 적어도 하나의 치부는 스킵되고 사용되지 않는다.
예시는 센서에 의해서 감지되도록 배치되고, 모든 치부상에서 인터룹트에 응답하도록 배치되는 8-치부 휠을 가지게 될 것이다. 그러나, 매입된 프로세서와 같은 컨트롤러의 프로그램 산출에서 최적 컨트롤러 시스템을 위해서 충분한 모든-다른 치부로부터의 타임 정보를 사용하는 것에만 잇점이 있을 수 있으며, 그로 인해 효과적인 4-치부 휠이 상기 컨트롤러에 의해서 인식되지만 사실상 8개의 치부가 상기 휠상에 존재한다.
상기의 내용은 도 6에 참조되어 도시될 수 있으며, 여기에서 8개의 치부 펄스 휠(90)이 도시되어 있다. 휠(90)상의 상기 치부는 계수적으로(numerically) 1개 내지 8개의 갯수이다. 알 수 있는 바와 같이, 모든 다른 치부가 스킵된다면, 그 결과는 단지 치부 번호(1, 3, 5, 7)만이 센서(92)에 의해서 감지될 컨트롤러에 의해서 제어(command)되는 것으로 달성될 것이다.
또한, 본 발명의 방법의 내구력(robustness)을 증가시키기 위해서, 1회/회전 또는 인덱스(index) 치부(추가된 치부나 누락(missing) 치부의 형태)를 더하는 것이 바람직하며, 이는 신규한 회전의 시작이 발생할 때에 트랙(track)을 유지할 수 있다. 이것은 우리가 올바른 치부를 스킵하는 것을 주기적으로 수정하기 위한 변화를 제공할 것이다. 이는 도 7a 내지 도 7b에 참조로서 도시될 수 있으며, 여기에서 8+1 치부 휠(94)과 8-1 치부 휠(96)이 도시되어 있다.
도 7a를 참조하면, 추가된 치부 +1 또는 9번 치부가 도시된 바와 같이 제공된다.
도 7b를 참조하면, 누락 치부는 6번 치부가 어떠한 치부도 자유로운 도 7a의 휠(94)에 배치되는 구역을 가짐으로써 제공된다.
본 발명은 치부 스킵과 인터룹트 스위칭을 모두 하나(unitary)로 통합하며, 그로 인해 컨트롤러가 2개의 회전하는 결합 가능한 부재를 갖는 시스템을 제어하는 최적의 상태를 달성하게 하며, 여기에서 각각의 부재는 적합한 타입의 센서에 의해서 감지될 수 있는 특성(characteristics)을 갖는다. 인터룹트 스위칭과 유사하게, 본 발명의 상기 치부 스킵 방법은 보다 낮은 회전 스피드에서 업데이트의 수를 증가시키고, 보다 높은 회전 스피드에서 업데이트의 수를 감소시키도록 사용될 수 있다. 이것은 업데이트의 주파수가 상기 컨트롤러에서의 해결법과 일치될 수 있기 때문에 잇점이 될 수 있으며, 그러므로 가장 정확하게 계산될 수 있다. 또한, VCT 시스템에 대한 산출(counting)을 위해서 의도되는 수 보다 많은 치부를 갖는 펄스 휠을 사용함으로써, 가요성은 치부 계산의 다양한 방법을 시도하기 위해서 제공된다. 예를 들면, 24-치부 휠을 사용함으로써, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12 또는 24 치부 대 회전을 산출할 수 있다. 이러한 조합 모두는 24개로 균등하게 분리한다. 산출된 치부의 수를 변경함으로써, 회전 시스템을 측정하는 동적 범위는 상기 프로세서내의 결정이 선택된 치부 사이의 공간이 최적화될 수 있는 어떠한 다른 스피드의 근처에서도 항상 최적화되기 때문에 연장된다.
알 수 있는 바와 같이, 인덱스 치부의 사용은 치부 스킵의 방법을 도울 수 있으며, 이는 치부 스킵 방법이 제공할 수 없는 일 특성이 마이크로컨트롤러에서 외부(extraneous) 인터룹트 진행을 분리시키는 능력이기 때문이다. 치부 스킵은 모든 경우에서 상기 마이크로컨트롤러에서 인터룹트를 발생하지만, 외부 펄스가 발 생될 때를 알리기 위한 소프트웨어 인터룹트 조정기(handler)를 필요로하며, 또한 정보를 버리기 위해서 필요할 것이다. 반대로, 필요한 치부가 발생할 때를 알리기 위해서 그리고 계산에서 적절하게 사용하기 위해서 필요할 수 있다. 그러므로, 인덱스 치부를 갖는 잇점은 여기에서 알 수 있으며, 이는 상기 마이크로컨트롤러가 올바른 치부를 버리는 것을 수정하기 위해서 상기 인덱스가 사용될 수 있기 때문이다. 동시성(synchronization) 문제가 발생하고, 상기 마이크로컨트롤러가 잘못된 치부를 산출하지 못한다면, 에러는 상기 계산내에서 발생할 것이다.
본 발명의 치부 스킵은 회전 시스템의 동적 범위를 측정하기 위하여 증가된 가요성을 추가로 제공한다. 상기 마이크로컨트롤러에서 여분의 인터룹트를 고려하지 못한 경우에, 치부 스킵은 개발(development) 작업에서 유용할 수 있다. 다시 말해서, 상기 휠의 다른 치부 세트를 선택함으로써 상기 시스템을 실험할 수 있다. 예를 들면, 4개의 치부 휠을 갖는 시스템 실행의 값을 구하는 것을 원하지만 그 위에 8개의 치부 휠을 갖는 엔진을 갖는다면, 상기 휠 상의 다른 치부를 스킵할 수 있으며, 상기 컨트롤러는 실제 4개의 치부 휠을 갖는 것과 같이 수행할 것이다. 또한, 인터룹트 스위칭의 하드웨어는 동일한 예시; 즉 3개의 에지를 갖는 4개의 치부 휠이 실험 목적을 위해서 단지 44개의 에지로 스위칭되어 적용될 수 있다.
가변 캠 타이밍(VCT)을 위한 매입된 컨트롤 시스템에 적용되는 이러한 예시는, 36-치부 휠이 상기 크랭크샤프트상에서 사용되며, 8-치부 휠은 각각의 캠샤프트상에서 사용된다. 또한, 1회/회전 인덱스 마크(mark)를 제공하기 위해서 상기 크랭크샤프트 휠상에 누락 치부가 존재한다. 36-치부 크랭크샤프트 펄스 휠으로부 터의 작업에서는, 효과적인 4 펄스/크랭크-회전을 달성하기 위해서 치부 스킵을 사용하였다. 우리는 1개의 치부를 산출하고, 이어서 다음 8개의 치부를 스킵하고, 이를 반복하며, 4 포지티브 산출 대 회전을 제공한다. 이러한 경우에, 우리는 상기 캠샤프트상의 어떠한 치부도 스킵하지 않는다. 위상 측정 방법의 상세한 설명을 위해서, 미국 특허 제 5,184,578호와 제 5,289,805호를 참조한다. 본 발명의 방법은 크랭크샤프트상의 4개의 치부와 캠샤프트상의 8개의 치부의 소정 형상을 제공한다. 최근의 몇몇 개발 작업에서, 우리는 2 치부/회전, 또는 단지 2개의 치부 대 회전을 산출하기 위한 우리의 잇점있는 능력을 사용하며, 따라서 우리는 보다 낮은 비율에서 업데이트 할 수 있다. 이러한 구성을 사용하는 한가지 잇점은 치부의 다른 조합을 산출하기 위해서 기계에 컴퓨터 프로그램 산출을 적용하기 위한 적합한 다른 방법만으로, 작동 펄스 휠이나 하드웨어를 변경하지 않고 다른 조합으로 작동할 수 있다는 것이다.
도 8을 참조하면, 컴퓨터 산출에서 실행하기 위한 적합한 방법을 도시하는 공정도(flow chart)(100)가 도시되어 있다. 상기 방법은 제 1 회전 부재를 제공하는 단계(102)와, 상기 제 1 회전 부재에 적합하게 결합된 제 2 회전 부재를 제공하는 단계(104)를 포함한다. 상기 방법은 상기 제 1 부재 및 제 2 부재 각각의 원주방향에 따른 특성들의 변화를 감지하기 위해서 배치된 센서들의 세트를 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 컨트롤러는 센서에 의해서 감지된 정보를 수용하기 위해서 사용된다. 결정은 회전 부재의 회전 비율에 따라서 만들어진다. 상기 방법은 감지된 정보를 선택적으로 사용하는 것을 제공하며, 그로 인해 감지된 정보의 다른 회전 수의 다른 비율이 사용된다.
다수의 지점들 각각에 관련된 실질적인 근처 지점들을 갖는 다수의 지점들의 각 지점은 회전 비율의 범위와 같이 근처를 형성한다. 상기 회전 비율의 범위는 엔진 스피드 세트가 될 수 있다. 그러므로, 상기 부재의 회전 비율상의 결정에 기초하여, 다른 접근법(approach)이 감지된 정보를 상기 컨트롤러에 공급하고 상기 컨트롤러가 사용된 상기 정보의 부분을 결정하도록 하며, 대안적으로는 그 안에서 상기 컨트롤러가 요구되지 않는 정보를 처리할 필요가 없도록 상기 컨트롤러에 공급하기 위한 정보의 부분만을 선택함으로써 정보를 최적으로 사용하도록 만들어진다.
상기 부재의 회전 비율에 기초한 제 1 또는 제 2 부재 각각의 원주방향상에서의 몇몇 특성의 선택적인 사용은 상기 컨트롤러가 최적의 정보 양을 처리하게 한다. 예를 들면, 회전 비율의 중간 레벨에서, 상기 컨트롤러는 모든 가능한 감지된 정보나, 또는 감지된 정보의 한가지 타입만을 사용하지 않도록 몇몇 감지된 정보만을 사용할 수 있다. 상기 정보는 센서 휠의 상승 에지나 하강 에지, 또는 상기 센서 휠의 몇몇 치부의 스킵과 같은 상기 회전 부재의 몇몇 특성들만을 나타낼 수 있다.
다른 특성에 있어서, 감지된 정보의 선택적인 사용은 상기 제 1 또는 제 2 부재의 원주방향상의 모든 특성들을 나타내는 모든 정보의 선택을 포함할 수 있다. 예를 들면, 낮은 엔진 스피드에서, 상기 컨트롤러는 상기 센서에 의해서 감지될 수 있는 이용 가능한 모든 정보를 필요로 할 수 있다.
또 다른 특성에 있어서, 감지된 정보의 선택적인 사용은 상기 제 1 또는 제 2 부재의 원주방향상의 일 특성을 나타내는 정보의 선택만을 포함할 수 있다. 다시 말해서, 상기 제 1 또는 제 2 부재의 원주방향상의 적어도 하나의 특성을 선택하는 것은 보다 높은 회전 비율을 위해서 사용될 수 있다.
인식될 수 있는 바와 같이, 인덱스 마크의 사용은 본 발명의 향상된 실행(상기 참조)을 위해서 필요하게 된다. 그러므로, 상기 제 1 부재의 원주방향상의 제 1 인덱스 지점을 제공함으로써, 그리고 상기 제 2 부재의 원주방향상의 제 2 인덱스 지점을 제공함으로써, 상기 컨트롤러는 상기 컨트롤러가 생각하는 치부가 실제 세계에서 실제로 치부인지를 결정하는 것과 같이 올바른 작동을 결정하는 것에서 보다 나은 또는 보다 많은 내구력(robust) 배치를 갖도록 배치된다.
부가적으로, 상기 컨트롤러는 모든 감지된 정보를 필요로 하지 않을 수 있다. 그러므로, 불필요한 정보가 상기 컨트롤러에 제공된다면, 최적 상태는 달성될 수 없을 것이다. 예를 들면, 보다 많은 시간이 몇몇 정보가 요구되는지 그렇지 않은지를 결정하는 것으로 상기 컨트롤러에 의해서 낭비될 수 있다. 따라서, 본 발명은 상기 부재의 다양한 회전 비율을 필요로하는 정보만을 컨트롤러에 제공하는 것을 고려한다. 이것은 상기 컨트롤러가 요구하는 감지된 정보만을 상기 컨트롤러에 제공하기 위해서 제 2 낮은 레벨 컨트롤러를 포함할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는 다른 회전 비율에서의 수용된 다른 부분 정보로서 재 프로그래밍(reprogrammed)될 수 있다. 다시 말해서, 상기 컨트롤러와 관련된 컴퓨터 프로그램 산출만을 변경함으로써, 관련된 하드웨어의 변경은 요구되지 않는다.
본 발명의 일 실시예는 예를 들면, 하기에 설명되어 있는 도 1 내지 도 2에 도시된 개략도와 같은 컴퓨터 시스템을 갖고 사용하기 위해서 프로그램 산출로서 수행된다. 상기 프로그램 산출의 프로그램(들)은 갖가지 신호 포함 매체(signal-bearing media)에 포함될 수 있는 실시예의 함수를 정의한다. 도시한 신호 포함 매체는, (i) 피롬(PROM)(programmable read-only memory), EPPOM 등과 같은 전자 회로에 짜 넣은(incircuit) 프로그래밍 가능한 장치에 영구적으로 저장된 정보와; (ii) 쓸 수 없는 저장 미디어(예를 들면 CD-ROM 드라이브에 의해서 읽을 수 있는 CD-ROM 디스크와 같은 컴퓨터내의 읽기 전용 메모리 장치)에 영구적으로 저장된 정보; (iii) 쓸 수 있는 저장 미디어(예를 들면, 디스켓 드라이브나 하드 디스크 드라이브내의 플로피 디스크(floppy disks))에 저장된 변경 가능한 정보; (iv) 무선 통신이나 자동차의 차량 컨트롤러를 포함하는 컴퓨터나 전화 네트워크를 통해서 통신 미디어들에 의해서 컴퓨터에 전달되는 정보를 포함하지만, 이것들에 제한되지는 않는다. 몇몇 실시예는 인터넷과 다른 네트워크로부터 다운로드된 정보를 특별히 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 표시를 전할 때에, 신호 포함 매체와 같은 본 발명의 실시예를 나타내는 본 발명의 기능을 지시한다.
일반적으로, 작동 시스템의 부분으로서, 또는 특정한 적용, 구성품, 프로그램, 모듈, 목적, 또는 지시의 순서로서 실행되던간에, 본 발명의 실시예를 실행하기 위해서 수행된 루틴은 본원에 "프로그램"으로 참조될 수 있다. 상기 컴퓨터 프로그램은 통상적으로 특정 컴퓨터로만 사용하도록 구성된 컴퓨터(native computer)에 의해서 기계를 판독 가능한 포맷(format)으로 번역될 수 있는 다수의 명령어 (instructions)로 이루어지며, 그러므로 실행 가능한 명령어로 이루어진다. 또한, 프로그램들은 상기 프로그램에 국부적으로 존재할 수 있는 변수(variables)나 데이터 체계(data structures)로 이루어지거나 메모리내에서 또는 저장 장치상에서 발견된다. 부가적으로, 하기에 설명되는 다양한 프로그램들은 본 발명의 특정한 실시예에서 실행되는 적용을 기초로하여 확인될 수 있다. 그러나, 어떠한 특별한 프로그램 명칭(nomenclature)도 편리함을 위해서만 사용되는 것을 허용한다는 것을 인식해야만 하며, 따라서 본 발명은 이러한 명칭에 의해서 확인 및/또는 의미하게 되는 어떠한 특정한 적용에서만 사용하는 것에 제한되지 않아야만 한다.
다음은 본 발명에 관련된 용어 및 개념들이다.
상기에 참조된 유압 유체 또는 유체는 작동 액체인 것이 언급된다. 작동 유체는 베인(vane) 페이저내에서 베인을 이동시키는 유체이다. 통상적으로, 작동 유체는 엔진 오일을 포함하지만, 유압 유체를 분리할 수 있다. 본 발명의 VCT 시스템은 캠 토크로 작동되는(Cam Torque Actuated(CTA)) VCT 시스템이 될 수 있으며, 여기에서 VCT 시스템은 상기 베인을 이동시키기 위해서 엔진 밸브를 개방하고 페쇄하는 힘에 의해서 발생되는 캠샤프트내의 토크 전도(reversals)를 사용한다. CTA 시스템의 제어 밸브는 어드밴스 챔버에서 리타드 챔버까지 베인을 이동시키는 유체 흐름을 허용하거나, 그 위치에서 베인을 로킹하는 흐름을 정지시킨다. 또한, 상기 CTA 페이저는 누출(leakage)로 인한 손실에 대해서 준비하기 위해서 오일 투입(input)이 있을 수도 있지만, 페이저를 이동시키기 위해서 엔진 오일 압력을 사용하지 않는다. 베인은 작동 유체에 작용하는 반경방향 구성요소(radial element)이 며, 챔버에 수용된다. 베인 페이저는 챔버내에서 이동하는 베인에 의해서 작동되는 페이저이다.
엔진당(per engine) 하나 이상의 캠샤프트가 존재할 수 있다. 상기 캠샤프트는 벨트, 체인, 기어 또는 다른 캠샤프트에 의해서 구동될 수 있다. 로브(loves)는 밸브를 밀기 위해서 캠샤프트상에 존재할 수 있다. 다중 캠샤프트 엔진에서, 대부분 배기 밸브를 위한 하나의 샤프트와, 흡기 밸브를 위한 하나의 샤프트를 종종 갖는다. "V" 타입 엔진은 일반적으로 2개의 캠샤프트(각 뱅크(bank)에 대해서 하나) 또는 4개(각 뱅크에 대해서 흡기와 배기)를 갖는다.
챔버는 그 안에서 베인이 회전하는 공간으로서 형성된다. 챔버는 어드밴스 챔버(밸브를 크랭크샤프트와 관련되어 이전에 개방한다)와 리타드 챔버(밸브를 크랭크샤프트와 관련되어 이후에 개방한다)로 분리될 수 있다. 체크 밸브는 유체 흐름을 단지 하나의 방향으로만 허용하는 밸브로서 형성된다. 폐쇄 루프는 일 특성을 다른 것에 응답하여 변경하는 제어 시스템으로서 형성되며, 이어서 상기 변경이 올바르게 만들어졌는지를 알아보기 위해서 체크하고 원하는 결과(예를 들면, ECU로부터의 명령에 응답하는 페이저 위치를 변경하기 위해서 밸브를 이동시키며, 그 다음에 실제 페이저 위치를 체크하고 밸브를 다시 올바른 위치로 이동시킨다)를 달성하기 위해서 상기 작동을 조절한다. 제어 밸브는 페이저에 대한 유체의 흐름을 제어하는 밸브이다. 상기 제어 밸브는 CTA 시스템의 페이저내에 존재할 수 있다. 제어 밸브는 오일 압력이나 솔레노이드(solenoid)에 의해서 작동될 수 있다. 크랭크샤프트는 피스톤으로부터 동력을 얻으며, 트랜스미션(transmission)과 캠샤프트 를 구동시킨다. 스풀 밸브는 스풀 타입의 제어 밸브로서 형성된다. 통상적으로, 상기 스풀은 보어에서 진행하며, 한 통로를 다른 통로에 연결한다. 대부분의 스풀은 페이저 로터(rotor)의 중심 축상에 위치하게 된다.
차압 제어 시스템(Differential Pressure Control System(DPCS))은 스풀의 각 단부상에서 작동 유체 압력을 사용하는 스풀 밸브를 이동시키기 위한 시스템이다. 상기 스풀의 일 단부는 다른 단부보다 더 길며, 단부상의 유체는 제어되며(일반적으로, 오일 압력상에서 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulated(PWM) 밸브)에 의해서), 전체 공급 압력은 상기 스풀의 다른 단부에 적용된다(그러므로 차압). 밸브 제어 유닛(Valve Control Unit(VCU))은 상기 VCT 시스템을 제어하기 위한 제어 회로이다. 통상적으로, 상기 VCU는 ECU로부터의 명령에 응답하여 작동한다.
구동된 샤프트는 동력을 수용하는 임의의 샤프트(VCT에서, 대부분 캠샤프트)이다. 구동하는 샤프트는 동력을 공급하는 임의의 샤프트(VCT에서, 대부분 크랭크샤프트, 그러나 다른 캠샤프트로부터 일 캠샤프트를 구동시킬 수 있다)이다. ECU는 자동차의 컴퓨터인 엔진 제어 유닛이다. 엔진 오일은 엔진에서 윤활제 구실을 하기 위해서 사용되는 오일이며, 압력은 제어 밸브를 통해서 페이저를 작동하기 위해서 탭(tapped)될 수 있다.
하우징은 챔버를 갖는 페이저의 외부 부분으로서 형성된다. 상기 하우징의 외부는 풀리(pulley)(타이밍 벨트를 위한), 스프라켓(sprocket)(타이밍 체인을 위한) 또는 기어(타이밍 기어를 위한)가 될 수 있다. 유압 유체는 유압 실린더에서 사용되는 임의의 특별한 종류의 오일이며, 브레이크 유체나 파워 스티어링 (steering) 유체와 유사하다. 유압 유체는 엔진 오일과 같은 것을 필요로 하지 않는다. 통상적으로, 본 발명은 "작동 유체"를 사용한다. 잠금 핀(lock pin)은 페이저를 위치에 로킹하기 위해서 배치된다. 일반적으로, 잠금 핀은 오일 압력이 페이저를 고정하기에 너무 낮거나, 엔진 시작시 또는 정지시에 사용된다.
오일 압력 작동(OPA) VCT 시스템은 통상적인 페이저를 사용하며, 여기에서 엔진 오일 압력은 베인의 한 쪽에 또는 상기 베인을 이동시키기 위한 다른 쪽에 적용된다.
개방 루프는 일 특성을 다른 것에 응답하여 상기 작동을 확인하기 위한 피드백(feedback)이 없이 변경(다시 말해서, 상기 ECU로부터의 명령에 응답하며 밸브를 이동시키는)하는 제어 시스템에서 사용된다.
위상은 캠샤프트와 크랭크샤프트(또는 페이저가 다른 캠에 의해서 구동된다면, 캠샤프트와 다른 캠샤프트)의 상대적인 각도 위치로서 형성된다. 페이저는 캠에 장착하는 전체 부분으로서 형성된다. 상기 페이저는 통상적으로 로터와 하우징 및 가능하다면 스풀 밸브와 체크 밸브로 구성된다. 피스톤 페이저는 내연기관의 실린더에서 피스톤에 의해서 작동되는 페이저이다. 로터는 캠 샤프트에 부착되는 페이저의 내부 부분이다.
펄스-폭 변조(PWM)는 전류나 유체 압력의 온/오프 펄스의 타이밍을 변경함으로써 다양한 동력이나 압력을 제공한다. 솔레노이드는 기계적 아암(arm)을 이동시키기 위해서 코일내에서 흐르는 전류를 사용하는 전기 액추에이터이다. 가변 동력 솔레노이드(VFS)는 작동 동력이 일반적으로 공급 전류의 PWM에 의해서 변결될 수 있는 솔레노이드다. VFS는 온/오프(모두 또는 없음) 솔레노이드에 대향한다.
스프라켓은 엔진 타이밍 체인과 같은 체인과 함께 사용되는 부재(member)이다. 타이밍은 피스톤이 형성된 피스톤(일반적으로, 상사 하사 중간(TDC))에 도달하는 시간과 다른 것들이 발생하는 시간 사이의 관계로서 형성된다. 예를 들면, VCT 또는 VVT 시스템에서, 타이밍은 일반적으로 밸브가 개방하거나 폐쇄될 때와 관련이 있다. 점화 타이밍은 스파크 플러그가 점화할 때와 관련이 있다.
토션 보조(Torsion Assist)(TA) 또는 토크 보조(Torque Assisted) 페이저는 오일 공급 라인에서의 체크 밸브(즉, 단일 체크 밸브 실시예) 또는 각각의 챔버에 대한 공급 라인에서의 체크 밸브(즉, 2개의 체크 밸브 실시예)를 돕는 OPA 페이저상의 변화(variation)이다. 상기 체크 밸브는 오일 시스템내로 다시 전달하는 토크 전도로 인해서 오일 압력 펄스를 차단하며, 토크 전도로 인해서 상기 베인이 후방으로 이동하는 것을 정지시킨다. 상기 TA 시스템에서, 전방 토크 효고로 인한 베인의 이동이 허용되며, 그러므로 상기 표현 "토션 어시스트"가 사용된다. 베인 이동 그래프는 계단 함수(step function)이다.
VCT 시스템은 페이저, 베어 밸브(들), 제어 밸브 액추에이터(들) 및 제어 회로를 포함한다. 가변 캠 타이밍(Variable Cam Timing)(VCT)은 물체가 아니고 프로세스이며, 엔진의 흡기 및/또는 배기 밸브를 구동시키는 하나 이상의 캠샤프트 사이의 각도 관계(위상)을 제어 및/또는 변경하기 위해서 인용한다. 또한, 상기 각도 관계는 캠 및 상기 크랭크 샤프트 사이의 위상 관계를 포함하며, 여기에서 상기 크랭크 샤프트는 상기 피스톤에 연결된다.
가변 밸브 타이밍(Variable Valve Timing)(VVT)은 밸브 타이밍을 변경하는 임의의 프로세스이다. VVT는 VCT와 연관될 수 있으며, 또는 상기 캠의 형태나 캠에 대한 캠 로브 또는 캠에 대한 밸크 액추에이터의 관계를 변경함으로써, 또는 전기나 유압 액추에이터를 사용하는 자체의 밸브를 각각 제어함으로써 이루어질 수 있다. 다시 말해서, 모든 VCT는 VVT이지만, 모든 VVT는 VCT가 아니다.
따라서, 본원에 설명된 본 발명의 실시예가 본 발명의 원리의 적용을 단지 설명한다는 것이 이해될 것이다. 본원에 참조로서 설명된 상세한 실시예는 청구의 범위를 제한하려고 의도되지 않았으며, 본 발명에서 본질적 요소라고 여겨지는 그 특성들은 자세히 설명하였다.
본 발명에 따른 회전 시스템의 동적 범위를 측정하기 위한 증가된 가요성을 제공하는 방법은 그 안에 존재하는 하드웨어가 변경될 필요가 없이 단지 컴퓨터 프로그램 산출을 기계에 적용하기 위하여 적합한 방법만이 여러 엔진 스피드에서 마이크로컨트롤러를 위한 정보의 선택을 최적화하기 위해서 변경되는 것이 포함되어 제공된다.

Claims (6)

  1. 다양한 엔진 스피드에서 컨트롤러에 보내진 정보의 양을 변경하는 방법에 있어서,
    a) 제 1 회전 부재의 원주방향상에서 제 1 리딩 에지(leading edge)와 제 2 트레일링(trailing) 에지를 갖는 적어도 하나의 돌출부(protrusion)를 감지하는 단계와;
    b) 상기 제 1 회전 부재에 부착된 제 2 회전 부재의 원주방향상에서 제 1 리딩 에지와 제 2 트레일링 에지를 갖는 적어도 하나의 돌출부를 감지하는 단계와;
    c) 상기 제 1 회전 부재의 돌출부를 나타내는 제 1 신호를 발생시키는 단계와;
    d) 상기 제 2 회전 부재의 돌출부를 나타내는 제 2 신호를 발생시키는 단계와;
    e) 컨트롤러에 상기 제 1 신호 및 제 2 신호를 보내는 단계와;
    f) 상기 제 1 회전 부재와 제 2 회전 부재의 회전 비율을 결정하여 발생된 상기 제 1 신호와 제 2 신호를 사용하여 상기 제 1 회전 부재와 제 2 회전 부재 사이의 위상(phase)을 발생시키는 단계와;
    g) 고정된 위상 측정에 대해서 상기 제 1 회전 부재와 제 2 회전 부재 사이의 위상차를 비교하는 단계와;
    h) 상기 제 1 회전 부재와 제 2 회전 부재 사이의 위상차를 변경하는 단계 와;
    i) 상기 리딩 에지와 트레일링 에지가 보고되는 회전의 임계 비율 초기(threshold rate)에 대하여 회전 비율을 비교하는 단계와;
    j) 상기 임계 회전 비율이 도달되는지를 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 임계 비율에 도달될 때에, 제 1 신호와 제 2 신호는 상기 제 1 회전 부재와 제 2 회전 부재의 돌출부의 상기 리딩 에지와 트레일링 에지를 위해서 발생되는 다양한 엔진 스피드에서 컨트롤러에 보내진 정보의 양을 변경하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 회전 부재는 캠샤프트이고, 상기 제 2 회전 부재크샤프트인 다양한 엔진 스피드에서 컨트롤러에 보내진 정보의 양을 변경하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 임계 회전 비율은 높은 엔진 스피드인 다양한 엔진 스피드에서 컨트롤러에 보내진 정보의 양을 변경하는 방법.
  4. 다양한 엔진 스피드에서 컨트롤러에 보내진 정보의 양을 변경하는 방법에 있어서,
    a) 제 1 회전 부재의 원주방향상에서 다수의 제 1 치부(teeth)를 감지하는 단계와;
    b) 상기 제 1 회전 부재에 부착된 제 2 회전 부재의 원주방향상에서 다수의 제 2 치부를 감지하는 단계와;
    c) 상기 제 1 회전 부재의 다수의 제 1 치부를 나타내는 제 1 신호를 발생시키는 단계와;
    d) 상기 제 2 회전 부재의 다수의 제 2 치부를 나타내는 제 2 신호를 발생시키는 단계와;
    e) 컨트롤러에 상기 제 1 신호와 제 2 신호를 보내는 단계와;
    f) 상기 제 1 회전 부재와 제 2 회전 부재의 회전 비율을 결정하여 발생된 상기 제 1 신호와 제 2 신호를 사용하여 상기 제 1 회전 부재와 제 2 회전 부재 사이의 위상을 발생시키는 단계와;
    g) 고정된 위상 측정에 대해서 상기 제 1 회전 부재와 제 2 회전 부재 사이의 위상차를 비교하는 단계와;
    h) 상기 제 1 회전 부재와 제 2 회전 부재 사이의 위상차를 변경하는 단계와;
    i) 상기 다수의 제 1 치부와 다수의 제 2 치부에서의 임계 회전 비율에 대하여 회전 비율을 비교하는 단계 및;
    j) 상기 임계 회전 비율에 도달되는지를 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 신호와 제 2 신호는 감지된 적어도 하나의 치부용으로 발생되며, 상기 제 1 회전 부재와 제 2 회전 부재의 감지된 적어도 하나의 다른 치부용으로 스킵(skipped)되며,
    상기 회전의 임계 비율이 도달될 때에, 다수의 제 1 치부와 다수의 제 2 치 부가 감지되고, 제 1 신호와 제 2 신호는 적어도 하나의 치부를 위하여 발생되고, 상기 제 1 회전 부재와 제 2 회전 부재의 적어도 하나의 다른 치부를 위하여 스킵되는 다양한 엔진 스피드에서 컨트롤러에 보내진 정보의 양을 변경하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 회전 부재는 캠샤프트이고, 상기 제 2 회전 부재는 크랭크샤프트인 다양한 엔진 스피드에서 컨트롤러에 보내진 정보의 양을 변경하는 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 임계 회전 비율은 높은 엔진 스피드인 다양한 엔진 스피드에서 컨트롤러에 보내진 정보의 양을 변경하는 방법.
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