KR100579283B1 - 점화 코일 진단방법 - Google Patents

Abstract

점화코일의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속하는 통전시간의 부족이 판단되는 경우 외기 온도와 점화코일의 1차측 단속 전압을 모니터링 하여 이로부터 점화 코일의 작동 상태를 진단하도록 하는 것으로,

엔진의 시동이 온을 유지하고 있는 상태에서 판독되는 운전정보를 분석하여 요구 통전시간과 실제 진행되는 통전시간을 추출하는 과정, 요구 통전시간에서 실제 진행되는 통전시간을 차 연산한 결과 값이 설정된 임계치 이상의 값을 갖는지 판단하는 과정, 차 연산한 결과 값이 임계치 이상의 값을 갖는 상태이면 통전시간 부족이므로 진단모드로 진입하여 외기 온도가 설정된 임계치 이하의 값을 유지하고 1차측 코일의 전압이 설정된 임계치 이상을 유지하고 있는지 판단하는 과정, 외기 온도가 설정된 임계치 이하이고, 1차측 코일의 전압이 설정된 임계치 이상이면 코일 저항 값의 감소에 따른 전류 및 전압의 보상으로 정상적인 통전시간 제어가 수행되고 있는 것으로 판단하는 과정, 외기 온도가 설정된 임계치 이상이고 1차측 코일의 전압이 설정된 임계치 이상이거나 외기 온도가 설정된 임계치 이하이고 1차측 코일의 전압이 설정된 임계치 이하인 경우 혹은 외기 온도가 설정된 임계치 이상이고 1차측 코일의 전압이 설정된 임계치 이상이면 실제 통전시간 부족에 의한 점화코일의 오동작으로 진단하여 오픈 루프 제어를 실행하는 과정을 포함한다.

점화코일, 통전시간, 자기진단, 외기온도

Description

점화 코일 진단방법{A DIAGNOSIS METHOD OF IGNITION COIL ON ENGINE}

도 1은 본 발명에 따른 점화 코일 진단 방법에 적용되는 시스템의 구성도.

도 2는 본 발명에 따라 점화 코일 진단을 실행하는 일 실시예의 흐름도.

본 발명은 엔진의 자기 진단(Self Diagnosis)에 관한 것으로, 더 상세하게는 점화코일내의 1차측 코일의 전류를 단속하는 통전시간의 부족으로 진단모드에 진입되면 외기 온도와 점화코일의 1차측 단속 전압을 모니터링 하여 이로부터 점화 코일의 작동 상태를 진단하도록 하는 점화코일의 진단방법에 관한 것이다.

각 기통 분사 방식에 적용되는 엔진에 적용되고 있는 점화코일은 파워 트랜지스터에 의해 1차측 코일의 전류가 단속되어 2차측 코일에 고전압이 유도되도록 함으로써, 2차측 코일에 연결되어 있는 점화 플러그에 불꽃 방전을 유도한다.

즉, 엔진 제어수단은 파워 트랜지스터를 통해 배터리의 전류가 점화코일의 1차측 코일에 흐르도록 유지하다가 파워 트랜지스터의 오프를 통해 1차측 코일의 전류를 단속함으로써, 2차측 코일에서 고전압이 유도되도록 한다.

상기와 같이 점화 코일의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속하는 시간(이하 통전시간[Dwell Time] 이라 한다,)은 엔진의 개발시점에서 엔진 회전수별/배터리의 전압별로 엔진의 요구 전압을 측정하여 엔진의 요구 전압 조건 이상이 만족되도록 맵 데이터로 설정한다.

따라서, 엔진제어수단은 설정된 맵 데이터를 기반으로 하는 통전시간으로 점화코일 내부의 1차측 코일 전류를 단속하며, 이와 동시에 1차측 코일의 전압을 모니터링 하여 설정된 기준 전압, 바람직하게는 350~400V 이상으로 올라가지 않도록 1차측 코일의 전류를 단속한다.

또한, 점화 코일은 특성상 온도에 따라 저항치가 변경되므로 그에 따라 흐르는 전류에 영향을 미치게 된다.

즉, 코일의 온도가 낮을수록 저항치는 낮아지고, 온도가 높을수록 저항치는 높아지게 된다.

따라서, 같은 엔진 회전수 및 배터리 전압의 조건이라도 온도에 따라 코일의 저항치가 변경되는데, 일 예를 들어 2000회전수/12V의 조건에서 코일의 온도가 -20℃인 경우 코일의 저항이 작아져 옴의 법칙에 따라 전류/전압이 증가되나, 30℃인 경우 코일의 저항이 -20℃ 보다 커져 전류/전압이 감소하게 된다.

그러므로, 점화 코일내의 1차측 코일에 대한 통전시간을 제어함에 있어 전 구간의 온도에 대하여 테이블을 설정할 수 없으므로, 극히 일부 온도의 조건에서 시험한 데이터를 기반으로 맵 테이블을 설정하고 있다.

그러나, 외기 온도가 -20 ~ -30℃를 유지하는 혹한지에서 운행하는 경우 점화코일의 온도가 낮아져서 엔진의 개발 시점에서 설정한 온도의 조건으로 통전시간 을 제어하는 경우 1차측 코일의 저항이 작아져 1차측 코일의 전류 및 전압이 상당히 높아지게 된다.

이때, 엔진제어수단에서는 1차측 코일의 전압을 모니터링 하여 전압이 설정된 기준 전압, 바람직하게는 300 ~ 400V 이상을 초과하는 경우 1차측 코일의 전류를 단속하여 과다 전압이 걸리지 않도록 하고 있다.

그러나, 온도가 낮아져 코일 저항이 낮아지게 되므로 결론적으로 2차측 코일에 유도되는 전압이 엔진 요구 전압(혼합기의 폭발이 일어날 수 있도록 요구되는 전압) 보다 높아지게 된다.

따라서, 종래의 엔진 제어수단에 설정되어 있는 점화 코일의 진단로직에는 점화 코일의 통전시간을 모니터링 하여 점화 코일의 작동에 있어 이상유무를 진단하도록 하고 있다.

즉, 엔진 회전수별/배터리 전압별에 따라 요구되는 통전시간과 실제 제어되는 점화 코일의 작동에 따른 통전시간을 비교하여 요구 통전시간 대비 실제 제어되는 통전시간이 설정된 임계값 보다 큰 상태를 유지하는 경우 점화 코일의 불량 작동으로 판단하여 엔진의 오픈 루프(Open Loop)로 제어시킴으로써, 실화가 발생되지 않도록 제어한다.

이상에서와 같이 종래의 차량에 설정되는 점화 코일의 진단로직은 요구되는 통전시간과 실제 제어되는 통전시간만을 비교함으로써, 차량이 운행되는 외기 온도의 조건에 따라 자기 진단에 오동작이 발생되는 문제점이 있다.

즉, 운행되는 지역의 온도 조건이 감안되지 않은 자기 진단에 의해 보다 안 정되고, 정확한 자기 진단이 실행되지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 엔진 회전수와 배터리 전압에 따른 요구 통전시간과 실제 제어되는 통전시간을 비교하고, 이에 외기 온도와 점화 코일내의 1차측 코일의 단속 전압을 모니터링 하여 온도 조건이 감안되는 통전시간이 보상 제어인지 실질적인 통전시간의 이상인지를 판단하도록 함으로써, 점화 코일의 자기 진단에 신뢰성을 제공하도록 한 것이다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 엔진의 시동이 온을 유지하고 있는 상태에서 판독되는 운전정보를 분석하여 요구 통전시간과 실제 진행되는 통전시간을 추출하는 과정; 상기 추출된 요구 통전시간에서 실제 진행되는 통전시간을 차 연산한 결과 값이 설정된 임계치 이상의 값을 갖는지 판단하는 과정; 상기 차 연산한 결과 값이 임계치 이상의 값을 갖는 상태이면 통전시간 부족이므로 진단모드로 진입하여 외기 온도가 설정된 임계치 이하의 값을 유지하고 1차측 코일의 전압이 설정된 임계치 이상을 유지하고 있는지 판단하는 과정; 상기 외기 온도가 설정된 임계치 이하이고, 1차측 코일의 전압이 설정된 임계치 이상이면 코일 저항 값의 감소에 따른 전류 및 전압의 보상으로 정상적인 통전시간 제어가 수행되고 있는 것으로 판단하는 과정; 상기에서 외기 온도가 설정된 임계치 이상이고 1차측 코일의 전압이 설정된 임계치 이상이거나 외기 온도가 설정된 임계치 이하이고 1차측 코일의 전압이 설정된 임계치 이하인 경우 혹은 외기 온도가 설정된 임계치 이상이고 1차측 코일의 전압이 설정된 임계치 이상이면 실제 통전시간 부족에 의한 점화코일의 오동작으로 진단하여 오픈 루프 제어를 실행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 점화코일 진단방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용되는 시스템은 점화 코일(10)과, 제어부(20) 및 파워 트랜지스터(30)로 구성된다.

상기 점화 코일(10)은 배터리(Batt)의 플러스 단자에 1차측 코일(Tr1)의 일단이 연결되고, 상기 1차측 코일(Tr1)의 다른 일단에 파워 트랜지스터(30)의 콜렉터 단자가 연결되며, 2차측 코일(Tr2)의 일측단자에 점화 플러그가 연결되고 다른 일측단자는 그라운드로 연결되며, 1차측 코일(Tr1)에 흐르는 전류가 단속되는 경우 2차측 코일(Tr2)로 고전압을 유도시켜 점화 플러그에서 불꽃 방전이 이루어지도록 한다.

제어부(20)는 엔진 회전수별/배터리 전압별 요구 통전시간이 맵 테이블로 설정되고, 검출되는 각종 운전 정보(스로틀 개도, 공기량, 엔진 회전수, 부하 등)에 따른 현재의 엔진 회전수와 배터리 전압에 따른 요구 통전시간을 산출하여 파워 트랜지스터(30)의 스위칭을 제어하며, 요구 통전시간과 실제 제어되는 통전시간의 비교와 운행되는 지역의 외기 온도의 조건과 점화 코일(10) 내의 1차측 코일(Tr1)의 전압으로부터 점화 코일에 대한 상태를 자기 진단한다.

파워 트랜지스터(30)는 베이스 단자가 상기 제어부(20)의 출력단과 연결되고, 콜렉터 단자는 점화코일(10)내의 1차측 코일(Tr1)의 일단에 연결되며, 에미터 단자가 그라운드로 연결되어 상기 제어부(20)에서 인가되는 트리거 신호에 의해 스 위칭 되어 점화코일(10)내의 1차측 코일(Tr1)의 전류를 단속하여 2차측 코일(Tr2)로 고전압을 유도하여 준다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 구성에서 점화코일의 진단을 실행하는 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.

엔진의 시동이 온을 유지하게 되면 제어부(20)는 엔진 회전수와 배터리 전압에 따른 통전시간을 엔진의 개발시점에서 설정한 맵 테이블로부터 추출한다.

이후, 추출된 통전시간으로 파워 트랜지스터(30)의 스위칭을 제어함으로써, 점화코일(10)내의 1차측 코일(Tr1)의 전류를 단속함으로써, 2차측 코일(Tr2)로 고전압을 유도시켜 점화 플러그를 통한 불꽃 방전으로 연소실내의 혼합기를 연소시켜준다.

상기와 같이 엔진의 시동이 온을 유지하고 있는 상태에서(S110) 제어부(20)는 제반적인 운전정보인 스로틀 개도, 공기량, 엔진 회전수, 부하, 배터리 전압, 점화코일(10)내의 1차측 코일(Tr1)의 전압, 운행되고 있는 현재 지역의 외기 온도 등을 판독한다(S120).

이후, 상기한 판독되는 현재의 엔진 회전수 및 배터리 전압에 대한 요구 통전시간을 설정된 맵 테이블로부터 추출하고 실제 진행되고 있는 통전시간을 추출한 다음 요구 통전시간에서 실제 진행되고 있는 통전시간을 차 연산한 결과 값이 설정된 임계치 이상을 유지하고 있는지를 판단한다(S130).

상기의 판단결과 차 연산된 결과 값이 임계치 이하의 값을 유지하고 있는 것으로 판단되면 정상적인 통전시간 제어가 수행되고 있는 것으로 판단하고, 차 연산 된 결과 값이 임계치 이상의 값을 유지하고 있는 것으로 판단되면 통전시간이 부족한 상태이므로 점화코일(10)의 진단모드로 진입한다.

상기 진단모드의 진입상태에서 검출되는 외기 온도가 설정된 임계치 이하의 값을 유지하고, 점화코일(10)내의 1차측 코일(Tr1)의 전압이 설정된 임계치 이상의 값을 유지하고 있는지를 판단한다(S140).

상기에서 외기 온도가 설정된 임계치 이하의 값을 유지하고 점화코일(10)내의 1차측 코일(Tr1)의 전압이 임계치 이상의 값을 유지하고 있는 것으로 판단되면 외기 온도의 영향으로 인한 점화코일(10)의 온도가 저하로 저항 값이 감소되어 전압/전류가 보상 제어되고 있는 상태로 점화코일(10)이 정상적으로 작동되고 있는 것으로 판단한다(S150).

그러나 상기 S140에서 외기 온도가 설정된 임계치 이상의 값을 유지하고 있는 상태에서 점화코일(10)의 1차측 코일(Tr1)의 전압이 설정된 임계치 이상의 값을 유지하고 있거나, 외기 온도가 설정된 임계치 이하의 값을 유지하고 있는 상태에서 점화코일(10)의 1차측 코일(Tr1)의 전압이 설정된 임계치 이하인 경우 혹은 외기 온도가 설정된 임계치 이상의 값을 유지하고 있는 상태에서 점화코일(10)의 1차측 코일(Tr1)의 전압이 설정된 임계치 이상의 값을 유지하는 것으로 판단되면 통전시간의 부족으로 인한 점화코일(10)의 오동작으로 진단하여(S160), 실화방지를 위한 모드로 진입함과 동시에 오픈 루프 제어를 수행한다(S170).

따라서, 예상치 못한 극 저온의 상황에서 1차측 코일의 전압이 과다 상승할 것을 우려하여 통전시간을 요구치 보다 작게 하더라도 코일의 저항이 온도의 영향으로 충분히 작아져 있는 상태이므로 2차측 코일의 전압이 엔진 요구 전압보다 충분히 상승되어지므로, 통전시간의 부족으로 판단하지 않고 점화코일의 정상 작동으로 판단한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 외기 온도의 조건과 1차측 코일의 전압 조건을 더 포함함으로써 점화 코일의 진단에 오 진단이 배제되어 안정성 및 신뢰성을 제공한다.

Claims (1)

1. 엔진의 시동이 온을 유지하고 있는 상태에서 판독되는 운전정보를 분석하여 요구 통전시간과 실제 진행되는 통전시간을 추출하는 과정;

   상기 추출된 요구 통전시간에서 실제 진행되는 통전시간을 차 연산한 결과 값이 설정된 임계치 이상의 값을 갖는지 판단하는 과정;

   상기 차 연산한 결과 값이 임계치 이상의 값을 갖는 상태이면 통전시간 부족이므로 진단모드로 진입하여 외기 온도가 설정된 임계치 이하의 값을 유지하고 1차측 코일의 전압이 설정된 임계치 이상을 유지하고 있는지 판단하는 과정;

   상기 외기 온도가 설정된 임계치 이하이고, 1차측 코일의 전압이 설정된 임계치 이상이면 코일 저항 값의 감소에 따른 전류 및 전압의 보상으로 정상적인 통전시간 제어가 수행되고 있는 것으로 판단하는 과정;

   상기에서 외기 온도가 설정된 임계치 이상이고 1차측 코일의 전압이 설정된 임계치 이상이거나 외기 온도가 설정된 임계치 이하이고 1차측 코일의 전압이 설정된 임계치 이하인 경우 혹은 외기 온도가 설정된 임계치 이상이고 1차측 코일의 전압이 설정된 임계치 이상이면 실제 통전시간 부족에 의한 점화코일의 오동작으로 진단하여 오픈 루프 제어를 실행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 점화코일 진단방법.

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