KR100401611B1 - 차량의 이그나이터 과열 방지 제어장치 및 방법 - Google Patents

차량의 이그나이터 과열 방지 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 외부적인 요건으로 이그나이터가 과열되면 자동으로 드웰 타임을 감소시켜 이그나이터의 과열을 저감시킬 수 있는 차량의 이그나이터 과열 방지 제어장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 차량의 점화 제어장치에 있어서, 1차 코일에 공급되는 전류에 유도되어 2차 코일에 고전압이 발생되는 점화코일과, 상기 점화코일의 1차 코일에 흐르는 전류를 단속하는 이그나이터와; 상기 이그나이터의 온도를 검출하는 온도 감지부와, 상기 차량의 점화 제어 동작을 전반적으로 제어하며, 상기 검출된 이그나이터 온도가 미리 설정된 온도 이상이면 드웰 타임(Dwell Time)을 저감시키도록 상기 이그나이터로 구동 제어신호를 공급하는 제어부를 포함하여 구성한다.

Description

차량의 이그나이터 과열 방지 제어장치 및 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING IGNITER OVER HEAT PREVENTION OF VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 점화장치에 관한 것으로서, 특히 차량의 이그나이터 과열 방지 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량의 점화장치의 구성을 도시한 회로도이다. 도 2는 도 1에 도시된 점화장치의 각 구성 부분별 신호 파형을 도시한 도면이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 종래의 차량 점화장치는 통상적으로, 차량의 제어부(ECU)(20)에서 출력되는 신호가 이그나이터(Igniter)(30)(파워 트랜지스터)의 베이스 단자로 직접 공급되었고, 상기 제어부(20)로부터 신호를 공급받은 이그나이터(30)에서 전원(10)의 전압을 이용하여 온/오프 신호를 점화코일(40)의 1차측으로 전송하게 되면 점화코일(40)의 1차 코일에 흐르는 전류는 점화코일(40)의 2차측으로 공급되면서 높은 전압으로 유도된다. 즉, 엔진의 동작 상태를 검출하여 제어부(20)내에 입력하면 제어부(20)에서 점화시기를 연산하여 점화코일(40)의 1차 전원단을 제어하는 신호를 이그나이터(30)로 보내줌으로써 점화코일(40)이 작동하여 2차 고전압을 발생하게 된다. 이 고전압은 점화 플러그(50)를 통해 각 실린더의 혼합기에 공급되어 최적의 점화시기에 점화됨으로써 동력을 발생하게 된다.
이때 이그나이터(30)는 점화코일(40)에 릴레이 기능을 하여 제어부(20)의 점화시기 제어시 점화코일(40)의 스위칭 기능을 하여 2차 전압을 공급하는 기능을 한다. 이그나이터(30)는 NPN방식의 파워 트랜지스터를 사용하며, 이미터, 콜렉터, 베이스 단으로 구성된다. 그리고 도 1에 도시된 바와 같이 제어부(20)내에 구성되는 트랜지스터는 소전류를 제어하기 위한 기능을 하여 오픈 콜렉터 방식을 쓰고 이그나이터(30)는 점화코일(40)에 공급되는 전류를 제어하기 위한 오픈 이미터 방식을 사용한다.
그러나, 여름철이나 급경사시 또는 차량의 과부하시 엔진 룸 온도는 크게 상승하게된다. 이때 점화장치도 과열되는데 특히 이그나이터(30)는 히트 싱크부(방열판)가 있음에도 불구하고 과열온도(약 120도 이상)에 도달하여 내부소자가 타서 필드 클레임에 주원인이 되고 있다. 과열온도에 영향을 미치는 요소는 크게 두 가지로 분류되는데 첫 번째 요소는 상기 설명에 의거한 외부적 요인(엔진 룸 과열)에의해 영향을 미치고, 나머지 다른 요소는 내부적 요인 즉, 제어부에서 제어하는 전류요소에 관계된다. 이 전류는 제어부내에 프로그래밍 되어 있는 드웰 타임(Dwell Time)이라는 요소에 의해 결정되어 지는데 배터리 전압별로 파트를 나누어서 저장되어 있다. 즉, 도 2에 도시된 드웰 타임이 길면(보통 3-4ms)그 면적에 비례하여 전류량이 커져 이그나이터의 온도 상승에 결정적인 영향을 주어 부품 파손의 주원인이 되어 차량의 엔진에 점화가 일어나지 않는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 외부적인 요건으로 이그나이터가 과열되면 자동으로 드웰 타임을 감소시켜 이그나이터의 과열을 저감시킬 수 있는 차량의 이그나이터 과열 방지 제어장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 점화 제어장치에 있어서, 1차 코일에 공급되는 전류에 유도되어 2차 코일에 고전압이 발생되는 점화코일과, 상기 점화코일의 1차 코일에 흐르는 전류를 단속하는 이그나이터와; 상기 이그나이터의 온도를 검출하는 온도 감지부와, 상기 차량의 점화 제어 동작을 전반적으로 제어하며, 상기 검출된 이그나이터 온도가 미리 설정된 온도 이상이면 드웰 타임(Dwell Time)을 저감시키도록 상기 이그나이터로 구동 제어신호를 공급하는 제어부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 1차 코일에 공급되는 전류에 유도되어 2차 코일에 고전압이 발생되는 점화코일과, 상기 점화코일의 1차 코일에 흐르는 전류를 단속하는 이그나이터를 구비하는 차량의 점화 제어방법에 있어서, 상기 이그나이터의 온도를 검출하는 과정과, 상기 검출된 이그나이터 온도가 미리 설정된 온도 이상이면 정상모드에서 자동으로 이그나이터 보호 설정 모드로 전환되어 드웰 타임을 저감시키도록 상기 이그나이터로 구동 제어신호를 공급하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량의 점화장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 점화장치의 각 구성 부분별 신호 파형을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 이그나이터 과열 방지 제어장치의 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 이그나이터 과열 방지 제어장치의 동작을 도시한 제어 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 이그나이터(120) 과열 방지 제어장치의 구성을 도시한 도면이다. 먼저, 점화코일(130)은 실린더 내에 압축된 혼합기를 연소할 수 있는 높은 전압을 발생시키도록 점화 플러그(140)에 고전압을 공급한다. 점화 플러그(140)는 상기 점화코일(130)로부터 공급되는 고전압에 의해서 점화 플러그(140) 단자의 중심 전극과 접지 전극 사이에서 불꽃 방전을 일으켜 압축된 혼합가스를 점화시킨다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예는 차량의 점화 제어장치에 있어서, 1차 코일(132)에 공급되는 전류에 유도되어 2차 코일(134)에 고전압이 발생되는 점화코일(130)과, 상기 점화코일(130)의 1차 코일(132)에 흐르는 전류를 단속하는 이그나이터(120)와; 상기 이그나이터(120)의 온도를 검출하는 온도 감지부(150)와, 상기 차량의 점화 제어 동작을 전반적으로 제어하며, 상기 검출된 이그나이터(120) 온도가 미리 설정된 온도 이상이면 드웰 타임(Dwell Time)을 저감시키도록 상기 이그나이터(120)로 구동 제어신호를 공급하는 제어부(110)를 포함하여 구성한다.
상기 이그나이터(120)에는 도 3에 도시된 바와 같이 히트 싱크부(122)가 구비되며, 상기 히트 싱크부(122)에 써멀 커플(Thermal Couple)단자를 형성하여 상기 온도 감지부(150)와 연결된다. 이그나이터(120)는 NPN방식의 파워 트랜지스터이며 이미터, 베이스, 콜렉터 단으로 구성된다. 상기 이그나이터(120)는 점화코일(130)에 공급되는 전류를 제어하기 위한 오픈 이미터 방식을 사용한다.
상기 온도 감지부(150)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 이그나이터(120)의 히트 싱크부(122)와 제어부(110)사이에 연결되어 이그나이터(120)의 히트 싱크부(122) 온도를 검출한다. 상기 온도 감지부(150)는 가변저항(152)을 내장하여 이그나이터(120)의 히트 싱크부(122) 온도를 검출하고, 온도에 따라 검출된 저항값에 해당하는 신호를 제어부(110)로 공급한다.
제어부(110)는 각종 센서로부터 공급되는 신호에 의해 연료 분사시기와 분사량을 제어하며, 이그나이터(120)로부터 점화코일(130)의 1차 코일(132)에 흐르는 전류의 공급을 단속하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 이그나이터(120) 과열 방지 제어 동작을 수행한다. 상기 제어부(110)는 상기 온도 감지부(150)로부터 입력되는 신호를 감지하기 위한 풀업 저항(112)이 내장되며, 상기 제어부(110)내에 구성되는 트랜지스터(114)는 소전류를 제어하기 위한 기능을 하도록 오픈 콜렉터 방식이다.
상기 제어부(110)는 상기 온도 감지부(150)를 통해 검출되는 이그나이터(120)의 히트 싱크부(122) 온도가 120도 이상이면 정상모드에서 자동으로 이그나이터 보호 설정 모드로 제어동작을 전환한다.이그나이터 보호 설정 모드로 전환되면, 제어부(110)는 상기 이그나이터(120)에 공급되는 전류값을 감소시키도록 상기 이그나이터(120)로 구동 제어신호를 공급한다.이와 같은 제어동작에 따라 상기 제어부(110)에 미리 설정된 드웰 타임을 감소된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 이그나이터(120) 과열 방지 제어장치의 동작을 도시한 제어 흐름도이다. 도 3과 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 이그나이터(120) 과열 방지장치의 제어 동작을 상세히 설명한다.
먼저, 제어부(110)는 정상모드 상태에서 각각의 센서(미도시됨) 예를 들어 공기 유량 센서, 대기압 센서, 차속 센서 등 여러 가지 센서로부터 엔진의 회전수나 부하, 온도 등에 대한 신호를 받아들인 후 신호를 검색하고 저장되어 있는 데이터와 비교하게 된다. 신호를 검색하고 저장되어 있는 데이터와 비교를 마친 제어부(110)는 신호를 이그나이터(120)의 베이스 단으로 공급하게된다. 상기 제어부(110)로부터 신호를 공급받은 이그나이터(120)는 도통되며, 상기 이그나이터(120)가 도통됨에 따라 전원(100)의 전압이 점화코일(130)의 1차 코일(132)로 흐르게 된다. 1차 코일(132)에 전류가 흐르게 되면 2차 코일(134)에는 고압의 2차 전압이 유도된다. 상기 점화코일(130)의 2차 코일(134)에 유도된 고전압은 점화 순서에 따라 점화 플러그(140)에 분배된다. 점화 플러그(140)는 중심 전극과 접지 전극 사이에서 불꽃 방전을 일으켜 압축된 혼합가스를 점화시킨다.
이러한 정상모드 제어 동작 상태에서 제어부(110)는 (202)단계에서 온도 감지부(150)를 통해 이그나이터(120)의 히트 싱크부(122) 온도가 미리 설정된 온도범위 내에 있는지를 검출한다. 제어부(110)는 (202)과정에서 이그나이터(120)의 온도가 미리 설정된 온도(120도) 이상이면 (204)단계로 진행하여 이그나이터(120) 보호설정모드로 전환한다. 이어서, 제어부(110)는 (206)단계와 (208)단계로 각각 진행하여 온도 감지부(150)로부터 공급된 신호에 따라 드웰 타임을 제어한다. 이때 제어부(110)는 드웰 타임을 저감시키도록 상기 이그나이터(120)로 구동 제어신호를 공급한다.
한편, 제어부(110)는 전술한 (202)과정에서 상기 검출된 이그나이터(120)의 온도가 미리 설정된 온도 이하이면 (210)단계로 진행하여 이그나이터(120) 보호 설정 모드에서 자동으로 정상모드로 전환한다. 이어서 상기 제어부(110)는 (212)단계로 진행하여 미리 설정된 드웰 타임으로 이그나이터(120)를 구동시킨다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예는 정상모드시 초기 설정된 드웰 타임으로 차량의 점화시기를 제어하다가 엔진 룸 온도가 올라가거나 기타의 이유로 이그나이터(120) 히트 싱크부(122)가 120도 이상 올라갈 때 온도 감지부(150)는 제어부(110)로 신호를 보낸다. 이때 제어부(110)는 이그나이터(120) 보호설정모드로 전환한다. 이어서, 설정된 드웰 타임을 짧게 하도록 이그나이터(120)에 공급되는 전류값을 떨어뜨린다. 이때 이그나이터(120)에 공급되는 전류값은 점화 플러그(140)의 점화성능에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 감소시키도록 설정됨을 유의해야 한다. 이와 같은 일련의 동작으로 제어부(110)는 이그나이터(120)의 과열시 온도에 따른 저항값을 인식하여 초기 설정된 드웰 타임을 감소시키고, 이그나이터(120)로 공급되는 전류값을 감소시킴으로써 이그나이터(120)의 과열을 방지한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 이그나이터 과열 방지 제어장치 및 방법은 외부적인 요건으로 이그나이터가 과열되면 자동으로 드웰 타임을 감소시켜 이그나이터의 과열을 저감시킴으로써 이그나이터의 파손을 미연에 방지할 수 있으며, 보다 안정된 점화 제어 동작을 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 차량의 점화 제어장치에 있어서,
    1차 코일에 공급되는 전류에 유도되어 2차 코일에 고전압이 발생되는 점화코일과;
    히트 싱크부가 구비되고, 상기 히트 싱크부에 써멀 커플(Thermal Couple)단자를 형성하여 상기 온도 감지부와 연결하며, 상기 점화코일의 1차 코일에 흐르는 전류를 단속하는 이그나이터와;
    상기 이그나이터의 온도를 검출하는 온도 감지부와;
    상기 차량의 점화 제어 동작을 전반적으로 제어하며, 상기 검출된 이그나이터 온도가 미리 설정된 온도 이상이면 드웰 타임(Dwell Time)을 저감시키도록 상기 이그나이터로 구동 제어신호를 공급하는 제어부를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 차량의 이그나이터 과열 방지 제어장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 온도 감지부는 내부에 가변저항을 구비하며, 검출된 온도에 따른 저항값에 해당하는 신호를 제어부로 신호를 공급하는 것을 특징으로 하는 차량의 이그나이터 과열 방지 제어장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제어부는 상기 온도 감지부로부터 입력되는 신호를 감지하기 위한 풀업 저항이 내장되며, 상기 온도 감지부를 통해 검출되는 이그나이터의 히트 싱크부 온도가 120도 이상이면 정상모드에서 자동으로 이그나이터 보호설정모드로 전환되어 상기 이그나이터에 공급되는 전류값을 감소시키도록 상기 이그나이터로 구동 제어신호를 공급하므로써 상기 제어부에 미리 설정된 드웰 타임을 감소시킴을 특징으로 하는 차량의 이그나이터 과열 방지 제어장치.
  5. 1차 코일에 공급되는 전류에 유도되어 2차 코일에 고전압이 발생되는 점화코일과, 상기 점화코일의 1차 코일에 흐르는 전류를 단속하는 이그나이터를 구비하는 차량의 점화 제어방법에 있어서,
    상기 이그나이터의 온도를 검출하는 과정과,
    상기 검출된 이그나이터 온도가 미리 설정된 온도 이상이면 정상모드에서 자동으로 이그나이터 보호설정모드로 전환되어 드웰 타임을 저감시키도록 상기 이그나이터로 구동 제어신호를 공급하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 이그나이터 과열 방지 제어방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 검출된 온도가 미리 설정된 온도 이하이면 이그나이터 보호 설정 모드에서 자동으로 정상모드로 전환되어 미리 설정된 드웰 타임으로 이그나이터를 구동시키는 과정을 더 부가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 이그나이터 과열 방지 제어방법.
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