KR100326815B1 - 내연기관의 완전연소를 위한 전압강화 장치 - Google Patents

Abstract

자동차등에 장착되는 내연기관의 완전연소를 위한 전압강화 장치가 개시된다. 점화 코일에서 얻어진 고전압을 배전기를 사용하여 점화플러그에 선택적으로 공급하는 구조를 가지는 내연기관의 전압강화 장치는, 상기 점화 코일의 2차측 권선의 출력단과 상기 배전기의 입력단사이에 연결되는 도전성 파이프와, 상기 도전성 파이프와 일체로 고전압 증폭 및 평활용 전압강화 장치로서의 기능을 수행하기 위해 상기 파이프의 외경에 소정의 횟수로 감겨진 도전막 코팅된 유전체 필름을 구비함에 의해, 배전기를 통해 분배되는 전압이 스파크 플러그에 충분히 안정하게 공급된다.

Description

내연기관의 완전연소를 위한 전압강화 장치 {voltage boosting device of ignition apparatus in automobile}

본 발명은 내연기관의 점화장치계통에 관한 것으로, 특히 내연기관의 완전연소를 촉진하기 위한 전압강화 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차등에 장착되어 동력원을 제공하는 내연기관은 연소실의 혼합 가스를 연소시키기 위해 점화장치를 가지고 있다. 특히 가솔린 또는 가스를 연료로 사용하는 내연기관에 있어서 배터리의 충전상태나 내부 점화조건의 변동에 무관하게 항상 일정한 고전압을 생성하여 배전기를 통해 스파크 플러그에 공급하는 것이 중요하다. 그러나, 배터리에서 출력되는 전류를 받아 약 20,000볼트의 고전압을 생성하여 배전기를 통해 스파크 플러그에 제공될 수 있게 함으로써, 내연기관을 동작시켜주는 점화(이그니션) 코일의 동작은 배터리의 성능저하에 따라 제 기능을 다하지 못하게 된다. 이는 배터리의 성능이 저하될수록 공급받는 전류가 불안정하고 전압의 기복이 있으므로, 점화코일에서도 정격적인 고전압이 나오지 않기 때문이다. 이 경우에, 상기 점화코일에서 발생되는 고압펄스 전압은 도 2와 같이 불규칙하게 발생된다. 따라서, 배전기(디스트리뷰터)를 통한 전기배분이 일정치 않게 되어 불완전 연소가 일어나면 유해한 매연가스등이 많이 발생한다. 결국, 이는 환경공해에 치명적인 영향을 주고 있을 뿐 아니라 가솔린등의 연료 소모를 많게 하면서도 엔진의 효율을 부족하게 하여, 스타트시 무겁게 출발하는 등 차량의 효율시 운행에 지장을 주는 요인이 된다.

상기한 바와 같이, 종래에는 점화코일에서 생성되어 배전기를 통해 분배되는 전류가 스파크 플러그에 매우 불안정한 전압으로서 공급되기 때문에 내연기관의 운동효율을 극대화 시키지 못하는 결과를 초래하는 문제점이 있었다. 따라서, 안정한 전류를 제공하여 완전연소를 촉진할 수 있는 전압강화 장치가 필요하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해소 할 수 있는 내연기관의 전압강화 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 배터리의 충전상태나 내부 점화조건의 변동에 무관하게 항상 일정한 고전압을 생성하여 배전기를 통해 스파크 플러그에 공급되게 할 수 있는 내연기관의 전압강화 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 완전연소를 촉진하여 연료절감 및 공해물질인 매연제거를 행할 수 있는 내연기관의 전압강화 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적도 차량의 효율적 운행을 제공할 수 있는 전압강화 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라, 점화 코일에서 얻어진 고전압을 배전기를 사용하여 점화플러그에 선택적으로 공급하는 구조를 가지는 내연기관의 전압강화 장치는, 상기 점화 코일의 2차측 권선의 출력단과 상기 배전기의 입력단사이에 연결되는 도전성 파이프와; 상기 도전성 파이프와 일체로 고전압 증폭 및 평활용 전압강화 장치로서의 기능을 수행하기 위해 상기 파이프의 외경에 소정의 횟수로 감겨진 도전막 코팅된 유전체 필름을 구비함을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전압강화 장치가 적용된 점화장치의 개략적 회로구성도

도 2는 통상적인 고전압 펄스의 신호파형도

도 3은 본 발명의 효과에 따라 안정된 고전압 펄스의 신호파형도

도 4 및 도 5는 도 1내의 전압강화 장치의 상세구성도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

5 : 배터리 7 : 점화코일

9 : 이그나이터 10 : 전압강화 장치

12 : 배전기 14 : 스파크 플러그

100: 도전성 파이프 200: 폴리에스터 필름

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 전압강화 장치가 적용된 점화장치의 개략적 회로구성도이다. 도 1을 참조하면, 전압강화 장치(이하 고전압 커패시터라 칭함)(10)가 점화 코일(7)의 2차측 권선(L2)의 출력단과 배전기(12)의 입력단사이에 연결되는 것이 보여진다. 따라서, 시동스위치(SW1)가 온되면 배터리(5)의 전압이 저항(R)을 통해 점화코일(7)의 1차측 권선(L1)을 통해 턴온상태로 되어 있는 트랜지스터 (Q1)을 통해 접지로 흐르게 된다. 일정한 시간 후에 이그나이터((9)내의 상기 트랜지스터 (Q1)가 턴오프되면 상기 1차측 권선(L1)을 통해 흐르던 전류의 흐름이 차단되고, 이에 따라 2차측 권선(L2)에는 권선비에 따른 역기전력이 발생된다. 이 경우에 상기 1차측 권선(L1)에 유기되는 전압은 미도시된 전압 컨버터를 통해 약 500볼트 정도이며 상기 2차측 권선(L2)에 유기되는 전압은 약 2만볼트 정도가 된다. 그런데, 종래에는 상기 배터리(5)나 상기 회로장치의 특성변동등에 기인하여 상기 점화 코일(7)에서 생성되는 전압이 도 2의 그래프 (20)와 같이 불안정하고 정격에 비해 미약한 경우가 흔히 발생되는데, 본 발명에서는 상기 전압강화 장치(10)가 점화 코일(7)의 2차측 권선(L2)의 출력단과 배전기(12)의 입력단사이에 연결되어 고전압 증폭 및 평활작용을 하여 도 3과의 그래프(21)의 전압신호를 만들어 상기 배전기(12)의 입력단에 제공되게 하는 것이다.

도 1에서, 배터리(5)는 약 12볼트로 충전상태를 유지하기 위해서 최소한 14.1볼트의 전압은 받아야 하나, 차량에 있어 배터리 최고의 전압은 달리 부하가 없는 상태에서 13.9볼트에 불과하고, 여기에 히터나 등화장치 등의 전기적 부하가 추가되었을 때 전압은 13.7볼트로 떨어짐으로 저충전된 상태의 계속으로 성능은 급속히 저하될 수 있다. 따라서, 상기 점화 코일(7)에서 생성되는 전압이 도 2의 그래프(20)와 같이 불안정하고 정격에 비해 미약한 경우가 흔히 발생되는 것으로 알려져 있다. 도 1에서 이그나이터(9)의 동작은 배전기(12)내의 픽업부(12-1)의 픽업코일(PC)과 마그넷(ME)의 작용에 응답하여 상기 점화코일에 흐르는 전류를 단속하는 기능을 하여 2차권선에 역기전력이 유기되게 하는 역할을 하며, 도면에서는 보호용 제너다이오드 (ZD)와 트랜지스터를 간략히 도시하였을 뿐이고, 진공진각, 원심진작등의 각종 진각장치와 연결되어 있음을 이해하여야 한다. 또한, 케이블(CA)은 고전압 공급용 케이블이며 내부심선과 절연성 고무로 구성되고, 배전기(12)는 로터(RO)의 회전에 따라 접촉되는 단자(N1-N4)중의 하나를 통해 고전압을 제공하여 선택된 스파크 플러그(14)에 스파크가 일어나게 한다. 상기한 도 1의 구조는 본 발명에 따른 장치(10)가 점화장치계통에 적용되는 부분을 보인 것에 불과하며 점화장치내부의 각 구조는 여러 가지 다른 형태로 변경될 수 있다.

이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여, 도 1내의 전압강화 장치의 상세구성을 설명하기로 한다.

도 1내의 전압강화 장치(10)는 내연기관의 운동효율을 극대화시키기 위하여 점화코일에 의해 생성된 펄스전압을 증폭 및 평활하는 고압콘덴서로서 기능한다. 즉, 점화코일과 배전기사이에 전압강화 장치(10)를 설치하여 안정적인 고전압을 스파크 플러그에 인가해 주어 연소효율을 극대화 시킨다. 이에 따라 내연기관의 가동력을 향상시키고 배기 가스의 매연이 감소되는 것이다. 도 4를 참조하면, 스테인레스 스틸 파이프(100)와, 상기 파이프(100)의 외경에 미리 설정된 횟수로 감겨지며 도전막이 얇게 코팅되어진 폴리에스터 필름(200)의 권취구조가 보여진다. 여기서, 상기 파이프(100)의 내경은 7밀리미터, 외경은 8밀리미터, 길이는 70밀리미터가 바람직하다. 상기 폴리에스터 필름(200)의 권취 횟수는 상기 파이프(100)의 외경에 따라 다르지만 외경이 8밀리미터 인 경우에 80회가 바람직하다. 상기 폴리에스터 필름(200)의 두께는 약 25미크론으로 하며, 상기 코팅되는 도전막의 두께는 알루미늄 박인 경우에 약 5미크론정도로 하여, 전체 막의 두께는 30미크론정도가 좋다. 상기 폴리에스터 필름(200)의 폭은 약 40밀리미터로 하고, 상기 코팅되는 도전막의 폭은 약 34밀리미터로 하는 것이 좋다. 그러나, 상기한 치수들은 실시예의 경우에 예를 들어 설명한 것일 뿐, 사안이 다른 경우에 다양한 변화와 변경이 가능하게 됨을 유의하여야 한다. 상기 파이프(100)는 스테인레스 스틸 파이프로 예를 들었으나 황동이나 기타 전기전도성이 좋은 타의 재질로 대치할 수 있음은 물론이다. 상기한 구조에 의해 상기 파이프(100)와 상기 도전막 코팅된 폴리에스터 필름(200)의 일체구조가 고전압 증폭 및 평활용 전압강화 장치로서의 기능을 수행하게 된다. 도 5는 상기 도 4를 절단선 X-X'로 절단한 단면을 보여준다. 상기 스테인레스 스틸 파이프(100)의 일단은 상기 점화코일의 출력측에 연결되고 타단은 상기 배전기의 입력단에 타단이 연결된 고전압 케이블의 일단과 접촉적으로 밀착 연결된다.

상기한 구성에 따라, 점화코일에서 출력되는 전압의 최대레벨로 충전 및 평활하고 일정레벨이하로 떨어지는 고전압을 점화코일로부터 수신한 경우에 이를 충전된 레벨까지 증폭하여 출력하므로, 안정적인 고전압을 점화 플러그에 가해 연소효율을 극대화 시켜 내연기관의 가동력을 향상시키고 배기 가스의 매연을 감소시키게 된다.

상기한 본 발명은 도면에 따라 설명되고 예를들어 한정되었지만 사안에 따라 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변화와 변경이 가능함은 물론이다.

상기한 본 발명의 장치에 따르면, 차량의 시동시 파워감이 좋으며 연소율 향상으로 연료절감의 효과가 있다. 또한, 엔진의 파워가 증가되며, 배기시 유해가스의 배출량이 적어지는 이점을 갖는다.

Claims (4)

1. 점화 코일에서 얻어진 고전압을 배전기를 사용하여 점화플러그에 선택적으로 공급하는 구조를 가지는 내연기관의 전압강화 장치에 있어서:

   상기 점화 코일의 2차측 권선의 출력단과 상기 배전기의 입력단사이에 연결되는 도전성 파이프와;

   상기 도전성 파이프와 일체로 고전압 증폭 및 평활용 전압강화 장치로서의 기능을 수행하기 위해 상기 파이프의 외경에 소정의 횟수로 감겨진 도전막 코팅된 유전체 필름을 구비함을 특징으로 하는 내연기관의 전압강화 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 도전성 파이프는 스테인레스 스틸 또는 구리계열 합금 파이프임을 특징으로 하는 내연기관의 전압강화 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 유전체 필름은 알루미늄박 코팅된 폴리에스터 필름임을 특징으로 하는 내연기관의 전압강화 장치.
4. 점화 코일의 2차측에서 얻어진 고전압을 배전기를 사용하여 점화플러그에 선택적으로 공급하는 구조를 가지는 내연기관에서의 전압강화 방법에 있어서:

   상기 점화 코일의 2차측 권선의 출력단과 상기 배전기의 입력단사이에 스테인레스 스틸 파이프를 연결하고, 상기 파이프의 외경에 전도성이 양호한 도전막이 코팅된 폴리에스터 필름을 미리 설정된 횟수로 감아, 상기 파이프와 상기 폴리에스터 필름의 일체구조가 고전압 증폭 및 평활용 전압강화 장치로서의 기능을 수행토록 한 것을 특징으로 하는 방법.