KR102468570B1 - 자동차용 듀얼 점화코일 및 이의 제어방법 - Google Patents

자동차용 듀얼 점화코일 및 이의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 점화코일에 있어서, 자동차의 배터리전원이 전달되는 입력부(10)와, 입력된 차량의 배터리전압을 고전압으로 승압시키기 위한 제1변압기(21), 제2변압기(22)가 설치되는 하우징(20)과, 제1, 제2변압기(21)(22)와 일체로 구성되어 제1, 제2변압기(21)(22)를 개별제어하여 승압된 고전압이 출력되도록하는 제어부(40)와, 상기 제1, 제2변압기(21)(22)에 의해 승압된 전압이 출력되는 출력부(30)로 구성되어 하나의 실린더에 2개의 변압기를 설치하고 이를 통해 다중점화방식을 적용함에 따라 엔진의 출력 에너지를 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 듀얼 점화코일을 제어하기 위한 제어기가 일체화되어 구성됨에 따라 부품의 소형화가 가능한 효과가 있다.

Description

자동차용 듀얼 점화코일 및 이의 제어방법{DUAL IGNITION COIL FOR VEHICLE AND CONTROL METHOD}
본 발명은 자동차용 듀얼 점화코일 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
점화코일은 자동차 엔진의 제어기의 점화시기에 차량의 배터리 전압을 수십 KV의 높은 전압으로 승압, 스파크플러그에 고전압과 점화에너지를 공급하여 연소실의 혼합가스를 전기불꽃으로 점화 연소시키며, 엔진동작 상태에서는 항상 고전압을 공급해야 하므로 내구성이 중요한 엔진부품이다.
일반적인 점화코일은 실린더 하나당 고전압을 발생시킬 수 있는 변압기가 하나가 설치되는 것이며, 하나의 점화코일에 의해 고전압을 발생시키는 경우에는 출력을 향상시킬 수 있는 한계가 있어 연비개선의 효율이 떨어지는 것이다.
공개특허공보 제10-2011-0105240호, '다중 점화코일 및 점화플러그를 구비한 내연기관의 점화장치'
따라서 본 발명의 목적은 하나의 실린더에 2개의 변압기를 설치하여 다중점화방식으로 출력 에너지를 향상시킬 수 있도록 하는 자동차용 듀얼 점화코일 및 이의 제어방법을 제공하는데에 있다.
상기의 목적에 따른 본 발명은 자동차용 점화코일에 있어서, 자동차의 배터리전원이 전달되는 입력부(10)와, 입력된 차량의 배터리전압을 고전압으로 승압시키기 위한 제1변압기(21), 제2변압기(22)가 설치되는 하우징(20)과, 제1, 제2변압기(21)(22)와 일체로 구성되어 제1, 제2변압기(21)(22)를 개별제어하여 승압된 고전압이 출력되도록하는 제어부(40)와, 상기 제1, 제2변압기(21)(22)에 의해 승압된 전압이 출력되는 출력부(30)로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 자동차용 점화코일의 제어방법에 있어서, 제1, 제2변압기(21)(22)가 설치된 듀얼 점화코일의 작동모드를 설정하는 단계와, 자동차의 ECU의 제어하에 RPM 구간별로 작동모드가 자동으로 설정되도록 제어하되, 제1, 제2변압기(21)(22) 중에서 하나의 변압기만이 점화가 이루어지도록 설정하는 싱글모드(45)와, 제1, 제2변압기(21)(22)가 동시에 점화되도록 설정하는 동시점화 듀얼모드(46), 제1, 제2변압기(21)(22)가 순차적으로 점화가 반복되도록 설정하는 순차점화 듀얼모드(47) 중 어느 하나의 작동모드로 자동설정되게 제어하는 단계와, 제1, 제2변압기(21)(22)의 최초 한번의 점화로 인해 충분히 연소되지 못해 출력에너지가 부족할 경우 추가적으로 점화가 발생되어 출력을 향상시킬 수 있도록 변압기의 다중점화 횟수를 설정하는 단계와, 제1, 제2변압기(21)(22)에 전달된 전류가 고전압으로 승압되어 점화가 이루어지도록 하는 충전시간이 가변적으로 조절되게 설정하는 단계와, 제1, 제2변압기(21)(22)에 전류가 충전되어 점화가 이루어진 후 다음 점화타이밍까지 전류가 전달되지 않는 방전시간이 가변적으로 조절되게 설정하는 단계;로 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명은 하나의 실린더에 2개의 변압기를 설치하고 이를 통해 다중점화방식을 적용함에 따라 엔진의 출력 에너지를 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 듀얼 점화코일을 제어하기 위한 제어기가 일체화되어 구성됨에 따라 부품의 소형화가 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자동차용 듀얼 점화코일의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자동차용 듀얼 점화코일의 하우징의 구성을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자동차용 듀얼 점화코일의 제어구성을 설명하는 블록도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제어부의 상세 제어구성을 설명하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 에에 따른 자동차용 듀얼 점화코일의 작동구성을 설명하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 자동차용 듀얼 점화코일의 제어방법을 설명하는 흐름도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
설명에 앞서, 일반적인 점화코일의 작동구성은 설명을 생략하거나 간략하게 하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자동차용 듀얼 점화코일을 설명하기 위한 전체구성도이고, 도 2는 제1, 제2변압기(21)(22)가 설치되는 형태를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 자동차용 듀얼 점화코일의 구성을 개략적으로 설명하는 블록도이다.
본 발명의 자동차용 듀얼 점화코일은 자동차의 배터리전원이 전달되는 입력부(10)와, 입력된 차량의 배터리을 고전압으로 승압시키기 위한 제1변압기(21), 제2변압기(22)가 설치되는 하우징(20)과, 제1, 제2변압기(21)(22)와 일체로 구성되어 제1, 제2변압기(21)(22)를 개별제어하면서 ECU의 제어신호에 의해 충전과 방전이 이루어지도록 제어하는 제어부(40)와, 상기 제1, 제2변압기(21)(22)에 의해 승압된 전압이 출력되는 출력부(30)로 구성된다.
상기 입력부(10)는 차량의 배터리전압을 점화코일에 입력하는 커넥터이며, 입력된 차량의 배터리전압을 제1, 제2변압기(21)(22)에 의해 고전압으로 승압시켜 전달함으로써 스파크가 발생되도록 한다.
상기 하우징(20)의 구성을 보면, 제1, 제2변압기(21)(22)가 분리설치될 수 있는 제1, 제2챔버(23)(24)가 형성되고, 상기 제1, 제2변압기(21)(22)는 제어부(40)에 각각 설치될 수 있다.
즉, 하나의 제어부(40)에 2개의 제1, 제2변압기(21)(22)가 일체화되어 형성되는 것이며, 하나의 입력부(10)에 의해 입력된 전압이 제1, 제2변압기(21)(22)로 전달되면서 고전압으로 승압되며, 승압된 고전압을 출력부(30)를 통해 출력하게여 점화가 되는 것이다.
도 4는 본 발명의 제어부(40)에 의한 제1, 제2변압기(21)(22)의 제어구성을 설명하는 블록도이다.
본 발명의 제어부(40)는 제1, 제2변압기(21)(22)로 구성된 듀얼 점화코일의 충전 및 방전 타이밍 제어를 통해 작동모드를 설정하는 작동모드설정부(41)와, 제1, 제2변압기(21)(22)에 의한 점화시 최초 한번의 점화로 연소에 충분한 출력에너지가 부족한 경우 추가적으로 점화가 이루어지는 다중점화 횟수를 설정하는 다중점화설정부(42)와, 점화시기에 맞게 변압기에 전류가 흐르도록 하여 고전압이 발생되는 충전시간을 가변적으로 설정하는 충전시간설정부(43)와, 점화 후 다음 점화시기까지 대기하는 시간동안 전류가 흐르지 않도록 하여 고전압이 발생되지 않는 방전시간을 가변적으로 설정하는 방전시간설정부(44)로 구성된다.
상기 작동모드설정부(41)는 제1, 제2변압기(21)(22)로 구성된 점화코일의 작동모드를 설정하게 되며, 싱글모드(45), 동시점화 듀얼모드(46), 순차점화 듀얼모드(47)로 작동되도록 설정하게 된다.
이를 설명하면, 제1, 제2변압기(21)(22) 중 어느 하나의 변압기만 점화되도록 설정하는 싱글모드(45)와, 제1, 제2변압기(21)(22)가 동시에 점화되도록 설정하는 동시점화 듀얼모드(46)와, 제1, 제2변압기(21)(22)가 시간간격을 두고 순차적으로 점화되도록 설정하는 순차점화 듀얼모드(47)로 구성될 수 있다.
상기 싱글모드(45)는 제1, 제2변압기(21)(22) 중에서 하나의 변압기만 점화되도록 설정하되, 이때 두개의 변압기 중 하나는 항상 점화될 수 있도록 제어하며, 싱글모드(45) 작동시에도 다중점화는 이루어지는 것이 바람직하다.
자동차의 엔진구동시 특정 구간에서는 하나의 변압기에 의한 점화만으로도 최대의 연비를 확보할 수 있는 것이며, 이런 경우 2개의 변압기가 모두 작동하게 되면 에너지 낭비가 발생하게 되는 것임에 따라 싱글모드(45)로 점화가 이루어지도록 제어하는 것이다.
본 발명에서는 엔진의 출력향상을 위해 1, 제2변압기(21)(22)가 듀얼모드로 작동되도록 설정하게 되며, 동시점화 듀얼모드(46)와 순차점화 듀얼모드(47)는 완전연소가 어려운 저 RPM 구간이나 고부하 구간에서 높은 출력을 요구됨에 따라 듀얼모드로 점화가 이루어지도록 제어할 수 있으며, ECU의 제어하에 RPM 구간별로 작동모드가 자동으로 설정되도록 제어하게 된다.
상기 동시점화 듀얼모드(46)는 제1, 제2변압기(21)(22)에 의해 동시에 점화가 이루어지도록 하여 동시점화에 의해 엔진의 출력이 향상되고 연소실의 압축된 혼합가스가 완전연소될 수 있어 연비개선의 효과가 있는 것이다.
상기 순차점화 듀얼모드(47)는 동시점화 듀얼모드(46)에서 충전, 방전시 불연속적으로 점화가 이루어지는 단점을 개선하기 위한 것으로 제1, 제2변압기(21)(22)가 순차적으로 연속점화가 이루지도록 함으로써 출력이 연속적으로 이루어지도록 한다.
이를 위해 제1, 제2변압기(21)(22)가 시간간격을 두고 순차적으로 점화되도록 설정하게 되며, 도 5에 도시한 바와 같이 제1변압기(21)가 충전되어 점화된 후 방전시간에 제2변압기(22)가 점화됨으로써 연속적인 점화가 이루어질 수 있는 것입니다.
순차점화 듀얼모드(47)는 동시점화 듀얼모드(46)에 비해 출력의 최대값은 낮을 수 있으나 출력이 연속적으로 이루어지는 장점이 있는 것이며, 듀얼모드에서의 동시점화와 순차점화는 엔진의 특정과 RPM, 부하조건 등에 따라 ECU의 제어신호에 의해 자동으로 설정되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 제1변압기(21)가 충전되어 점화된 후 방전시간에 제2변압기(22)가 충전되어 점화되도록 함으로써 순차적으로 점화되는 제1변압기(21)와 제2변압기(22) 사이의 점화지연시간 간격을 설정하는 점화지연시간설정부(48)가 구성될 수 있다.
상기 점화지연시간설정부(48)는 제1변압기(21)에 전류가 흘러 충전된 후 점화가 이루어지고 난 뒤 방전시간에 제2변압기(22)에 전류가 흘러 충전된 후 점화가 이루어지는 지연시간 간격을 설정함으로써 제1변압기(21)와 제2변압기(22) 사이의 점화간격을 조절하게 되는 것이다.
다시 도 4를 참조하면, 상기 다중점화설정부(42)는 제1, 제2변압기(21)(22)에 의한 점화횟수를 설정하는 것으로, 최초의 점화 발생 후 추가적으로 점화가 발생되는 횟수를 설정하게 된다.
최초 한번의 점화로 충분한 연소에너지가 발생되지 못할 경우 추가적으로 점화가 발생되도록 하는 횟수를 설정하게 되며, 이는 높은 에너지 출력을 위해 설정함으로써 자동차 엔진의 연비개선 및 출력향상이 이루어지게 된다.
또한, 다중점화 횟수는 보다 많은 다중점화 횟수가 설정될수록 출력향상의 장점이 있는 것이나 제1, 제2변압기(21)(22)에 입력되는 에너지도 많아지는 것임에 따라 다중점화가 필요한 구간을 RPM 별로 구분하여 설정한 후 자동으로 설정될 수 있도록 제어하는 것이 좋다.
상기 충전시간설정부(43)는 제1, 제2변압기(21)(22)에 전류가 흐르도록 하여 점화가 이루어지는 충전시간을 설정하게 되며, 설치된 변압기의 특성, 엔진의 특성, RPM, 부하조건 등에 따라 충전시간이 가변적으로 조절되도록 설정하게 된다.
상기 방전시간설정부(44)는 제1, 제2변압기(21)(22)가 점화되고 난 후 다음 점화시기 까지 전류가 흐르지 않는 방전시간을 설정하게 되며, 설치된 변압기의 특성, 엔진의 특성, RPM, 부하조건 등에 따라 방전시간이 가변적으로 조절되도록 설정하게 된다.
이하에서는 도 6을 참조하여 본 발명의 자동차용 듀얼 점화코일의 제어방법을 설명한다.
먼저, 제1, 제2변압기(21)(22)가 설치된 듀얼 점화코일의 작동모드를 설정하게 되며, 듀얼 점화코일이 싱글모드(45) 설정, 동시점화 듀얼모드(46) 설정, 순차점화 듀얼모드(47) 설정으로 작동되게 제어하게 된다.
이때 제1, 제2변압기(21)(22)의 작동모드는 ECU의 제어하에 RPM 구간별로 작동모드가 자동으로 설정되도록 제어할 수 있다.
싱글모드(45) 설정은 제1, 제2변압기(21)(22) 중에서 하나의 변압기만이 점화가 이루어지도록 설정하며, 동시점화 듀얼모드(46) 설정은 제1, 제2변압기(21)(22)가 동시에 점화되도록 설정하며, 순차점화 듀얼모드(47) 설정은 제1, 제2변압기(21)(22)가 순차적으로 점화가 반복되도록 설정하게 된다.
이때 순차점화 듀얼모드(47) 설정으로 제1, 제2변압기(21)(22)가 작동하도록 제어된 경우에는 제1변압기(21)와 제2변압기(22)가 순차적으로 점화되는 시간간격인 점화지연시간을 설정하게 되며, 제1, 제2변압기(21)(22)의 점화가 순차적으로 발생되도록 함으로써 연속적인 출력이 가능해지는 효과가 있는 것이다.
제1, 제2변압기(21)(22)의 작동모드를 설정한 후에는 변압기의 다중점화 횟수를 설정하게 되며, 최초 한번의 점화로 인해 충분히 연소되지 못해 출력에너지가 부족할 경우 추가적으로 점화가 발생되도록 하여 출력을 향상시키게 된다.
다음으로, 제1, 제2변압기(21)(22)에 전달된 전류가 고전압으로 승압되어 점화가 이루어지도록 하는 충전시간과, 제1, 제2변압기(21)(22)에 전류가 충전되어 점화가 이루어진 후 다음 점화타이밍까지 전류가 전달되지 않는 방전시간을 설정하게 된다.
상기 충전시간과 방전시간은 변압기의 특성, 엔진의 특성, RPM, 부하조건 등에 따라 충전시간이 가변적으로 조절되도록 설정할 수 있는 것이다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
(10)-- 입력부
(20)-- 하우징 (21)-- 제1변압기
(22)-- 제2변압기 (23)-- 제1챔버
(24)-- 제2챔버
(30)-- 출력부
(40)-- 제어부 (41)-- 작동모드설정부
(42)-- 다중점화설정부 (43)-- 충전시간설정부
(44)-- 방전시간설정부 (45)-- 싱글모드
(46)-- 동시점화 듀얼모드 (47)-- 순차점화 듀얼모드
(48)-- 지연시간설정부

Claims (5)

  1. 자동차용 점화코일에 있어서,
    자동차의 배터리전원이 전달되는 입력부(10)와,
    입력된 차량의 배터리전압을 고전압으로 승압시키기 위한 제1변압기(21), 제2변압기(22)가 설치되는 하우징(20)과,
    제1, 제2변압기(21)(22)와 일체로 구성되어 제1, 제2변압기(21)(22)를 개별제어하여 승압된 고전압이 출력되도록하는 제어부(40)와,
    상기 제1, 제2변압기(21)(22)에 의해 승압된 전압이 출력되는 출력부(30)로 구성되며,
    제어부(40)는 제1, 제2변압기(21)(22)로 구성된 듀얼 점화코일의 충전 및 방전 타이밍 제어를 통해 작동모드를 설정하는 작동모드설정부(41)와,
    제1, 제2변압기(21)(22)에 의한 점화시 최초 한번의 점화로 연소에 충분한 출력에너지가 부족한 경우 추가적으로 점화가 이루어지는 다중점화 횟수를 설정하는 다중점화설정부(42)와,
    점화시기에 맞게 변압기에 전류가 흐르도록 하여 고전압이 발생되는 충전시간을 가변적으로 설정하는 충전시간설정부(43)와,
    점화 후 다음 점화시기까지 대기하는 시간동안 전류가 흐르지 않도록 하여 고전압이 발생되지 않는 방전시간을 가변적으로 설정하는 방전시간설정부(44)로 구성됨을 특징으로 하는 자동차용 듀얼 점화코일.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    작동모드설정부(41)는 제1, 제2변압기(21)(22) 중 어느 하나의 변압기만 점화되도록 설정하는 싱글모드(45)와,
    제1, 제2변압기(21)(22)가 동시에 점화되도록 설정하는 동시점화 듀얼모드(46)와,
    제1, 제2변압기(21)(22)가 시간간격을 두고 순차적으로 점화되도록 설정하는 순차점화 듀얼모드(47)로 구성됨을 특징으로 하는 자동차용 듀얼 점화코일.
  4. 자동차용 점화코일의 제어방법에 있어서,
    제1, 제2변압기(21)(22)가 설치된 듀얼 점화코일의 작동모드를 설정하는 단계와,
    자동차의 ECU의 제어하에 RPM 구간별로 작동모드가 자동으로 설정되도록 제어하되, 제1, 제2변압기(21)(22) 중에서 하나의 변압기만이 점화가 이루어지도록 설정하는 싱글모드(45)와, 제1, 제2변압기(21)(22)가 동시에 점화되도록 설정하는 동시점화 듀얼모드(46), 제1, 제2변압기(21)(22)가 순차적으로 점화가 반복되도록 설정하는 순차점화 듀얼모드(47) 중 어느 하나의 작동모드로 자동설정되게 제어하는 단계와,
    제1, 제2변압기(21)(22)의 최초 한번의 점화로 인해 충분히 연소되지 못해 출력에너지가 부족할 경우 추가적으로 점화가 발생되어 출력을 향상시킬 수 있도록 변압기의 다중점화 횟수를 설정하는 단계와,
    제1, 제2변압기(21)(22)에 전달된 전류가 고전압으로 승압되어 점화가 이루어지도록 하는 충전시간이 가변적으로 조절되게 설정하는 단계와,
    제1, 제2변압기(21)(22)에 전류가 충전되어 점화가 이루어진 후 다음 점화타이밍까지 전류가 전달되지 않는 방전시간이 가변적으로 조절되게 설정하는 단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 자동차용 듀얼 점화코일의 제어방법.
  5. 제4항에 있어서,
    제1, 제2변압기(21)(22)를 순차점화 듀얼모드(47) 설정하는 단계에서,
    제1변압기(21)와 제2변압기(22)가 순차적으로 점화되는 시간간격인 점화지연시간을 설정하여 제1, 제2변압기(21)(22)의 점화가 연속적으로 이루어져 순차적으로 발생되도록 함으로써 연속적인 출력이 가능해지도록 설정하는 단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 자동차용 듀얼 점화코일의 제어방법.
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