KR102498708B1 - 점화코일 및 그 작동방법 - Google Patents

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우스텐하겐 딜크
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보그와르너 루트비히스부르크 게엠바흐
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Abstract

점화코일 및 점화코일의 작동방법을 개시한다. 본 발명은 점화코일의 작동방법으로서, 점화코일의 변압기로 1차 전압 펄스를 인가하여 2차 전압 펄스를 발생시키고; 1차전류, 1차전압, 2차전류 및/또는 2차전압을 측정하되, 1차전류, 1차전압, 2차전압 및/또는 2차전류의 진로를 측정하여, 기능불량이 감지되면 후속 1차 전압 펄스에서 에러신호를 발생시키고, 상기 에러신호는 이전 1차 전압 펄스 중에 기능불량이 발생한 것을 나타내어 기능불량으로 취급하는 점화코일의 작동방법을 제공한다.

Description

점화코일 및 그 작동방법{METHOD FOR OPERATING AN IGNITION COIL AND IGNITION COIL}
본 발명은 점화코일 및 점화코일의 작동방법에 관한 것이다.
점화코일은 변압기를 내포하고 있는데, 1차 전압 펄스를 공급하여 스파크 플러그용 2차 전압 펄스를 발생시킨다. 또한 통상적으로 점화코일에는 컨트롤 및 모니터링유닛이 있어서 변압기를 제어하게 된다. 상기의 컨트롤 및 모니터링유닛은 또한 작동 중 서로 연통하는 엔진컨트롤 유닛과 연결된다. 또한 점화코일은 상기와 같은 일을 하도록 신호 입, 출력단을 구비하게 된다.
본 발명은 점화코일 작동 중에 가능한 개선을 통해 엔진 컨트롤 유닛을 개선할 수 있는 중요한 작동정보를 제공할 수 있음을 보여준다.
본 발명은 점화코일의 작동불량을 줄일 수 있는 점화코일 및 그 점화코일의 작동방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여,
점화코일의 작동방법으로서, 점화코일의 변압기로 1차 전압 펄스를 인가하여 2차 전압 펄스를 발생시키고;
1차전류, 1차전압, 2차전류 및/또는 2차전압을 측정하되, 1차전류, 1차전압, 2차전압 및/또는 2차전류의 진로를 측정하여, 기능불량이 감지되면 후속 1차 전압 펄스에서 에러신호를 발생시키고, 상기 에러신호는 이전 1차 전압 펄스 중에 기능불량이 발생한 것을 나타내어 기능불량으로 취급하는 점화코일의 작동방법을 제공한다.
상기에서, 에러신호의 지속시간은, 1차전압, 1차전류, 2차전압 및/또는 2차전류의 진로를 평가하여 확인하고 기능불량으로 취급한다.
상기에서, 에러신호는 출력단쪽에서 발생되고, 여기서 상기 진단신호펄스는 1차 전압 펄스중에서 발생되며, 상기 진단신호펄스는 1차전류가 첫 번째 예정된 값에 도달하자마자 시작되고, 상기 진단신호펄스는 1차전류가 두 번째 예정된 값에 도달하자마자 끝나며, 두 번째 예정된 값은 첫 번째 예정된 값보다 큰 값으로 하는 것이 바람직하다.
상기에서, 에러신호는 1차전류가 첫 번째 예정값에 도달하기 전에 시작되어 끝나도록 하는 것이 바람직하다.
상기에서, 에러신호의 시작은 1차전압이 예정값으로 증가하면서 개시되는 것이 바람직하다.
상기에서, 펄스는 에러신호로 한다.
점화코일로서, 제1측 및 제2측부가 구비되는 변압기; 신호출력단; 그리고 상기 변압기를 제어하고 또한 스파크 플러그에 2차 전압 펄스를 발생시키기 위해, 1차 전압 펄스를 변압기의 제1측부로 인가하는 컨트롤 및 모니터링 유닛으로 구성되고, 상기 컨트롤 및 모니터링 유닛은 1차전류, 1차전압, 2차전압 및/또는 2차전류의 진로를 모니터링하기 위해 구성되는 센서를 구비하고,
상기 컨트롤 및 모니터링유닛은 1차전류, 1차전압, 2차전압 및/또는 2차전류의 진로를 모니터링하여 기능불량을 검출하게 구성되어서, 기능불량이 감지되면 뒤이은 1차 전압 펄스기간 중 신호검출단상에 에러신호를 발생시키고, 상기 에러신호는 앞선 1차 전압 펄스 중에 기능불량이 발생했음을 나타내어 기능불량으로 취급하는 점화코일을 제공한다.
상기에서, 에러신호의 시기는 기능불량으로 취급되며, 이는 컨트롤 및 모니터링 유닛으로 확인할 수 있다.
상기에서, 컨트롤 및 모니터링유닛은 1차 전압 펄스 과정 중 신호출력단상에서 진단신호펄스를 발생시키고, 상기 진단신호펄스는 1차전류가 제1예정시작값에 도달하자마자 시작되고, 1차전류가 제1예정시작값보다 큰 제2예정시작값에 도달하자마자 종료되는 것이 바람직하다.
상기에서, 컨트롤 및 모니터링 유닛은 1차 전압 펄스 인가 중 작동불량이 감지되지 않는 경우에만 진단신호펄스를 발생시는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 점화코일의 작동 중 불량상태를 획기적으로 줄일 수 있는 효과를 기대한다.
도 1은 개방된 하우징을 구비하는 점화코일의 개략도.
도 2는 점화코일의 정상작동에 따른 1차 및 2차전류의 진로와 신호출력단에서의 퍼텐셜을 보여주는 개략도.
도 3은 장애와 점화코일의 후속 작동 사이클에 대한 1차전류 및 신호출력단 상의 퍼텐셜의 진로를 보여주는 개략도.
도 4는 또 다른 장애와 점화코일의 후속 작동 사이클에 대한 1차전류 및 신호출력단 상의 퍼텐셜의 진로를 보여주는 개략도.
도 5는 또 다른 장애와 점화코일의 후속 작동 사이클에 대한 1차전류 및 신호출력단 상의 퍼텐셜의 진로를 보여주는 개략도.
본 발명에 의하면 1차전류, 1차전압, 2차전류 및/또는 2차전압이 점화코일의 작동 중 측정되고 감시된다. 상기에서 기능불량이 감지되면, 후속되는 1차 전압 펄스 중에 에러신호가 발생되고, 상기 에러신호는 앞선 1차 전압 펄스기간 중에 기능불량이 발생했음을 나타내어 기능불량으로 취급한다.
작동불량은 1차전압, 2차전압, 1차전류 및/또는 2차전류의 진로를 평가하여 결정할 수도 있다. 예를 들어, 예정된 진로나 진로범위에서 1차전류나 1차전압 또는 2차전류나 2차전압의 진로가 이탈됨을 감지하여 작동불량을 판단할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 엔진 컨트롤 유닛에 대한 가능한 작동불량은 발생이 되어도 점화코일의 동일 작동 사이클에서는 알려지지 않는다. 대신에 작동불량은 차후 1차 전압 펄스 과정인, 점화코일의 차후 작동 사이클에서만 엔진 컨트롤 유닛과 연통하게 된다. 이러한 모니터링은 아주 적은 비용의 하드웨어로서 간단하게 실현할 수가 있다.
따라서, 발생할 수 있는 위와 같은 에러에 대한 기본적인 정보를 부가적인 변속채널이나 데이터라인을 필요로 하지 않고 에러신호를 엔진 컨트롤 유니트로 전송할 수가 있으면 바람직할 것이다.
본 발명의 또 다른 특징은, 에러신호는 어느 1차 전압 펄스 기간 중 모니터링 신호 펄스가 발생되는 동일 신호 출력단 상에서 발생되는 것이다. 상기 모니터링 신호 펄스는 1차전류가 첫 번째 예정된 임계값에 도달하자마자 시작되고, 첫 번째 예정된 시작값보다 큰 두 번째 예정된 임계값에 1차전류가 도달하면 멈추게 된다.
따라서 신호출력단 또는 신호라인은 에러신호를 전송하는데 사용되게 할 뿐만 아니라, 1차전류 속도가 증가하는 정상 작동 중 점화코일 작동에 대한 중요정보를 연통하도록 엔진 컨트롤 유니트와 연결된다. 상기의 정보는 필요한 점화시간을 정밀하게 특정지을 수 있게 하도록 하는데 있어서 엔진 컨트롤 유니트에도 중요한 것이 된다.
모니터링 신호 펄스는 에러신호와 무관하게 발생될 수 있는데, 즉 에러신호와 모니터링 신호 펄스 모두가 1차 전압 펄스 과정중 발생된다. 에러신호는 모니터링 신호펄스의 전이나 후, 또는 모니터링 신호 펄스의 전 및 후 모두, 또는 그 양을 통합하여 모니터링 신호펄스로 보내진다.
그러나, 바람직하게는 모니터링 신호 펄스는 앞선 1차 전압 펄스 중 기능불량이 감지되지 않을 때에만 발생한다. 기능불량이 발생하면, 엔진 컨트롤 유닛과 연통하는 상기 모니터링 신호 펄스는 1차전류가 빠르게 증가하더라도 중요하지 않게 된다.
따라서, 점화코일의 이어지는 사이클에서 기능불량이 발생하면, 상기의 모니터링 신호 펄스는 에러신호를 위해 없어질 수도 있다.
모니터링 신호 펄스와 에러신호를 쉽게 주별하기 위해, 에러신호를 1차전류가 처음 임계값 값에 도달하기 전에 시작하고 종료시킴이 바람직하다. 이렇게 하면 에러신호는 모니터링 신호 펄스보다 먼저 점화코일의 작동 사이클에서 발생하게 된다. 이렇게 함으로서, 엔진 컨트롤 유닛은 점화코일의 작동 사이클에서 서로 다른 펄스가 얼마나 빨리 또는 얼마나 늦게 발생하는지를 감지한다.
또한, 에러신호들과 모니터링 신호 펄스는 펄스 지속시간을 근거하여 기본적으로 구별되는데, 1차전류가 첫 번째 예정 임계값에서 두 번째 예정 임계값으로 증가하는 존속시간은 엔진 컨트롤 유닛으로 정밀하게 알려지지 않고, 이 존속기간은 항상 한정되고 알려진 범위 내에 있기 때문이다.
이하에서는 바람직한 실시예와 첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 하우징(1)을 개방하였을 때의 점화코일을 개략적으로 나타낸 도면이다. 상기 하우징(1) 내에는 변압기(2)가 장착되고, 상기 변압기(2)는 컨트롤 및 모니터링유닛(3)으로 제어된다. 본 도면의 구현예에서 상기 컨트롤 및 모니터링유닛(3)은 하우징(1)내에 배치되며 회로가 배열된 회로기판으로 구성된다.
상기 하우징(1)에는 컨넥터(4)가 연결되어 있어서, 이를 통해 점화코일은 예를 들어 차량의 전기시스템 등의 1차 전압 공급원과 전기적으로 연결된다. 상기 컨넥터(4)는 그 접점을 갖는 신호입력부와 또 다른 접점을 갖는 신호출력부를 부가적으로 형성할 수도 있다. 상기 신호입출력부는 엔진 컨트롤 유닛과 분리된 컨넥터와 연결시키기 위해 하우징의 다른 위치에 장착될 수도 있다.
점화코일용 제2전압펄스는 점화코일의 변압기(2)로 제1전압펄스를 인가함으로서 발생된다. 상기 점화코일의 컨트롤 및 모니터링 유닛(3)은 적절한 센서로 제1전류 및 제2전류 또는 제1전압 및 제2전압의 진로를 모니터한다.
도 2에서, 1차전류(1₁) 및 2차전류(1₂)의 진로를 점화코일의 에러-프리운전에 대해 개략적으로 나타냈다. 또한, 점화코일의 포텐셜 출력(S)상의 포텐셜을 나타냈다. 도 2에서, 각각의 신호커브는 상기 점화코일의 2가지 작동 사이클에 대한 구획이다. 동작펄스가 시작되면, 제1전압펄스는 점화코일의 변압기로 공급된다. 상기 1차전압펄스는 도 2에서와 같이 대응되는 1차전류펄스를 일으키게 된다. 상기 1차전류펄스는 2차전류펄스(1₂)를 바로 뒤따르게 하고, 이는 점화코일과 연결된 스파크 플러그로 전달된다. 1차전류(1₁)의 증가가 점화시간의 정확한 조절에 중요하다. 따라서, 진단신호펄스(D)를 신호출력단(S)에 발생시키는데, 예를 들어 3A와 같이 설정된 1차시작값에 1차전류(1₁)가 도달하자마자 시작되게 하고, 예를 들어 6A와 같이 2차시작값에 1차전류(1₁)가 도달하자마자 종료시킨다.
따라서, 점화코일의 신호출력단상의 상기와 같은 진단신호펄스(D)의 폭은 엔진 컨트롤 유닛에 대해 1차전류(1₁)의 증가율을 나타낸다.
도 3은 도 2의 점화코일의 2 작동사이클에 대한 1차전류(1₁) 및 2차전류(1₂)의 진로에 대응되는 것을 나타낸 것인데, 여기서는 제1작동사이클에서 기능 불량이 생긴 것을 나타낸 것이다.
상기와 같은 기능불량은, 예정된 시간이 지났음에도 불구하고 2차전류(1₂)가 예정된 시점 상에 남아 있어서 너무 느리게 감쇄가 일어나기 때문에 2차전류(1₂)의 진로 상에서 발생하게 된다. 이와 같은 기능불량은 스파크가 발생되지 않음을 뜻한다. 따라서 점화코일의 후속 작동 사이클에서는 전압펄스 또는 전류펄스등의 상태인 신호출력단(S)에서 에러신호(F)가 발생하게 된다. 상기의 불완전 작동사이클에서 발생되는 진단신호 펄스는 생략된다.
상기의 에러신호(F)는 진단신호펄스(D)보다 상당히 짧고 진단신호펄스(D)와는 확연히 구분할 수 있다. 또한 에러신호(F)는 점화코일의 작동 사이클 중에 일찍 발생되고, 특히 에러신호(F)는 1차전류(1₁)가 최초 시작값에 도달할 때는 이미 멈추게 된다.
도 4는 또 다른 에러가 발생하는 경우의 신호진로를 예로 나타낸 것이다. 도 4에서의 에러는, 예를 들어 불확실한 방전으로 인해 스파크가 일어나지 않아서 첫 번째 1차 전압펄스 후 너무 빨리 2차전류(1₂)가 감쇠되어 일어난다. 따라서 이어지는 1차전압펄스(1₁)에서는 에러신호(F)가 발생되고 진단신호펄스는 나타나지 않는다.
도 5에서는 또 다른 에러를 개략적으로 나타냈는데, 이 에러에서는 1차전압펄스가 너무 길어서 1차전류(1₁)가 너무 길게 되도록 높게 되어 점화코일 변압기의 활성화가 길게 되는 현상이 나타나게 된다. 이렇게 되는 경우 계속되는 1차전압 펄스에서 진단신호펄스(D)는 나타나지 안혹, 대신에 에러신호(F)가 나타나게 된다.
상기 도면을 참조하여 설명한 에러들은 차등길이펄스나 펄스 시퀀스 등으로, 엔진 컨트롤 유니트에 대한 차등길이 에러신호로 나타날 수 있다. 펄스의 차등길이가 20㎲ 내로 확실하게 감지할 수 있다면, 펄스 길이의 작은 차이만으로도 에러에 따른 차등길이로 에러신호펄스에 대비하는 것이 충분하다. 예를 들어, 200㎲ 내지 300㎲ 범위의 에러신호펄스의 최소펄스길이를 선택하면 에러원인을 20㎲ 이상의 펄스길이 차등으로 코드화할 수 있을 것이다
1 : 하우징. 2 : 변압기.
3 : 컨트롤 및 모니터링유닛. 4 : 컨넥터.

Claims (10)

  1. 점화코일의 작동방법으로서,
    점화코일의 변압기(2)로 1차 전압 펄스를 인가하여 2차 전압 펄스를 발생시키고;
    1차전류(1₁), 1차전압, 2차전류(1₂) 및/또는 2차전압을 측정하되, 1차전류(1₁), 1차전압, 2차전압 및/또는 2차전류(1₂)의 진로를 측정하여, 기능불량이 감지되면 후속 1차 전압 펄스에서 에러신호(F)를 발생시키고, 상기 에러신호는 이전 1차 전압 펄스 중에 기능불량이 발생한 것을 나타내어 기능불량으로 취급함을 특징으로 하는 점화코일의 작동방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에러신호(F)의 지속시간은, 1차전압, 1차전류(1₁), 2차전압 및/또는 2차전류(1₂)의 진로를 평가하여 확인하고 기능불량으로 취급함을 특징으로 하는 점화코일의 작동방법.
  3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에러신호(F)는 출력단(S)쪽에서 발생되고, 1차 전압 펄스중에는 진단신호펄스(D)가 발생되며, 상기 진단신호펄스는 1차전류(1₁)가 첫 번째 예정된 값에 도달하자마자 시작되고, 상기 진단신호펄스(D)는 1차전류(1₁)가 두 번째 예정된 값에 도달하자마자 끝나며, 두 번째 예정된 값은 첫 번째 예정된 값보다 큰 값임을 특징으로 하는 점화코일의 작동방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 에러신호(F)는 1차전류가 첫 번째 예정값에 도달하기 전에 시작되어 끝나는 것임을 특징으로 하는, 점화코일의 작동방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 에러신호(F)의 시작은 1차전압이 예정값으로 증가하면서 개시됨을 특징으로 하는 점화코일의 작동방법.
  6. 제 3항에 있어서, 펄스는 에러신호(F)임을 특징으로 하는 점화코일의 작동방법.
  7. 점화코일로서, 제1측 및 제2측부가 구비되는 변압기(2); 신호출력단(S); 그리고 상기 변압기(2)를 제어하고 또한 스파크 플러그에 2차 전압 펄스를 발생시키기 위해, 1차 전압 펄스를 변압기(2)의 제1측부로 인가하는 컨트롤 및 모니터링 유닛(3)으로 구성되고, 상기 컨트롤 및 모니터링 유닛(3)은 1차전류(1₁), 1차전압, 2차전압 및/또는 2차전류(1₂)의 진로를 모니터링하기 위해 구성되는 센서를 구비하고,
    상기 컨트롤 및 모니터링유닛(3)은 1차전류(1₁), 1차전압, 2차전압 및/또는 2차전류(1₂)의 진로를 모니터링하여 기능불량을 검출하게 구성되어서, 기능불량이 감지되면 뒤이은 1차 전압 펄스기간 중 신호검출단(S)상에 에러신호(F)를 발생시키고, 상기 에러신호(F)는 앞선 1차 전압 펄스 중에 기능불량이 발생했음을 나타내어 기능불량으로 취급함을 특징으로 하는 점화코일.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 에러신호(F)의 시기는 기능불량으로 취급되며, 이는 컨트롤 및 모니터링 유닛(3)으로 확인함을 특징으로 하는 점화코일.
  9. 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨트롤 및 모니터링유닛(3)은 1차 전압 펄스 과정 중 신호출력단(S)상에서 진단신호펄스(D)를 발생시키고, 상기 진단신호펄스(D)는 1차전류(1₁)가 제1예정시작값에 도달하자마자 시작되고, 1차전류(1₁)가 제1예정시작값보다 큰 제2예정시작값에 도달하자마자 종료됨을 특징으로 하는 점화코일.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 컨트롤 및 모니터링 유닛(3)은 1차 전압 펄스 인가 중 작동불량이 감지되지 않는 경우에만 진단신호펄스(D)를 발생시킴을 특징으로 하는 점화코일.
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