KR19980038811A - 엔진 ecu에 의한 점화 플러그 이상/교체 경보 장치 및 방법 - Google Patents

엔진 ecu에 의한 점화 플러그 이상/교체 경보 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔진 ECU에 의한 점화 플러그 이상/교체 경보 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 점화 장치에 이그니션 코일의 2차 전압을 검출하는 수단과; 점화 플러그의 이상/교체를 경보하기 위한 수단을 더 포함하며, 시동 회수 및 이그니션 코일의 1차 출력 전압에 따른 2차 전압을 검출하여 점화에 필요한 1차 요구 전압이 기준값 보다 큰 회수를 카운트하고 일정 시동 회수 미만인 상태에서 점화에 필요한 1차 요구 전압이 기준값 이상인 경우가 일정 회수 이상이면 점화 플러그 이상 상태로 판단하고, 일정 시동 회수 이상에서 점화에 필요한 1차 요구 전압이 기준값 이상인 경우가 일정 회수 이상이면 점화 플러그 교체 상태로 판단하여 이를 경보함으로써 운전자로 하여금 현재의 점화 플러그의 상태를 쉽고 정확하게 알 수 있도록 하여 자동차 유지관리 및 정비에 편의성을 제공한 것이다.

Description

엔진 ECU에 의한 점화 플러그 이상/교체 경보 장치 및 방법
본 발명은 엔진 ECU에 의한 점화 플러그 이상/교체 경보 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 점화 장치에 이그니션 코일의 2차 전압을 검출하는 수단과 점화 플러그의 이상/교체를 경보하기 위한 수단을 더 구비하여, 시동 회수 및 이그니션 코일의 1차 출력 전압에 따른 2차 전압을 검출하여 점화에 필요한 1차 요구 전압이 기준값 보다 큰 회수를 카운트하고 일정 시동 회수 미만인 상태에서 점화에 필요한 1차 요구 전압이 기준값 이상인 경우가 일정 회수 이상이면 점화 플러그 이상 상태로 판단하고, 일정 시동 회수 이상에서 점화에 필요한 1차 요구 전압이 기준값 이상인 경우가 일정 회수 이상이면 점화 플러그 교체 상태로 판단하여 이를 경보함으로써 하여 운전자로 하여금 현재의 점화 플러그의 상태를 쉽고 정확하게 알 수 있도록 하여 자동차 유지관리 및 정비에 편의성을 제공한 것이다.
일반 적인 점화 장치는 도 1에 나타낸 바와 같이 구성된다.
엔진 ECU(20)는 점화 제어에 필요한 정보를 센서부(10)로부터 제공받아 이를 기초로 점화 시기를 연산하여 이그니션 모듈(30)에 점화 신호를 출력한다.
점화시기는 MAP 센서(Manifold Absolute Pressure sensor : 12)에서 검출된 흡기다기관 압력과, RPM 센서(14)에서 검출된 엔진 회전수와 크랭크각 센서(15)에서 검출된 크랭크 각도 등에 따라 최적이 되도록 결정되는데, 출력의 향상, 연비의 향상이나 배출 가스 대책 상으로도 유리하게 될 수 있도록 프로그램 된다.
점화 시기는 엔진 회전수와 흡기다기관 압력과의 관계로 정해진 기본 점화 진각도의 맵 데이터(map data)에 보정 진각·지각도를 첨가하여 결정된다.
이러한 점화 장치의 점화 플러그(50)에는 불완전 연소 등으로 인하여 혼합기 중의 카본이 부착된다. 부착된 카본은 고속도로 등에서 고속으로 주행하는 경우 실린더 내부 온도가 상당한 고온(예: 900℃)인 관계로 타서 없어지기도 하나 대개의 경우 고체화되어 점화 플러그(50)의 절연저항을 떨어뜨리게 되고 그 결과 점화에 필요한 1차 요구 전압이 높아지며 점화시 방전이 잘되지 않게 되어 출력이 저하되거나 심한 경우에는 시동이 자주 꺼지게 된다. 따라서 대개의 경우 일정거리(예: 20000∼40000㎞)를 주행한 후에는 점화 플러그(50)가 제 기능을 하는지 여부에 무관하게 교체하는데 이는 비 경제적이다.
한편 점화 플러그(50)에 이상이 있는 경우 역시 점화시 방전이 잘되지 않아 출력이 저하되는 등의 문제가 있으나 운전자로서는 이를 잘 알 수 없으므로 자동차 정비를 의뢰해야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 시동 회수 및 이그니션 코일의 1차 출력 전압에 따른 2차 전압을 검출하여 점화에 필요한 1차 요구 전압이 기준값 이상인 회수를 카운트하고, 일정 시동 회수 미만인 상태에서 점화에 필요한 1차 요구 전압이 기준값 이상인 경우가 일정 회수 이상이면 점화 플러그 이상 상태로 판단하고, 일정 시동 회수 이상에서 점화에 필요한 1차 요구 전압이 기준값 이상인 경우가 일정 회수 이상이면 점화 플러그 교체 상태로 판단하여 이를 경보함으로써 운전자로 하여금 현재의 점화 플러그의 상태를 쉽게 알 수 있게 하는 엔진 ECU에 의한 점화 플러그 이상/교체 경보 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명에서는 점화 장치에 이그니션 코일의 2차 전압을 검출하는 수단과; 점화 플러그의 이상/교체를 경보하기 위한 수단을 더 포함하며, 엔진 ECU에 의한 점화 플러그 이상/교체 경보 방법은 이그니션 스위치 온 여부를 판단하여 이그니션 스위치 온 회수를 카운트하는 과정과 이그니션 코일의 1차 출력 초기 전압의 설정 및 이그니션 코일의 1차 전압 출력과 2차 전압 검출 및 비교를 일정 회수 반복하기 위하여 루프 카운터를 설정하는 과정과; 이그니션 코일의 1차 전압을 출력한 다음 2차 전압을 검출하여 이를 기준이 되는 2차 점화 요구 전압과의 비교하여 검출된 2차 전압이 점화에 요구되는 2차 기준 전압보다 낮은 경우 1차 출력 전압을 단위 레벨 증가시켜 1차 전압 출력과 2차 전압의 검출 및 2차 기준 전압과의 비교를 일정 회수 반복하는 과정과; 상기 과정을 일정 회수 반복하는 동안 검출된 2차 전압이 2차 기준 전압 이상인 경우, 이그니션 코일의 1차 출력 전압이 점화에 요구되는 1차 기준 전압 이상인지를 판단하는 과정과; 상기 판단 결과 이그니션 코일의 1차 출력 전압이 1차 기준 전압 이상이면 점화 플러그 이상 카운터를 증가시키는 과정과; 이그니션 카운터와 점화 플러그 이상 카운터의 값을 이용하여 점화 플러그 이상/교체 여부를 판단하여 경보하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 1은 점화 장치의 블록 구성도
도 2는 본 발명의 엔진 ECU에 의한 점화 플러그 이상/교체 경보 장치를 포함하 는 점화 장치의 블록 구성도
도 3은 점화 1차 요구 전압과 주행거리와의 관계 특성도
도 4는 본 발명에 따른 점화 플러그 이상/교체 경보 방법의 제어 흐름도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 센서부 11 : 냉각 수온 센서
12 : MAP 센서 13 : 차속 센서
14 : RPM 센서 15 : 크랭크각 센서
16 : 산소 센서 20 : 엔진 ECU
30 : 이그니션 모듈 31 : 드라이버
40 : 이그니션 코일 50 : 점화 플러그
60 : 배터리 70 : 2차 전압 검출부
80 : 경보부 L1 : 1차 코일
L2 : 2차 코일 SW : 이그니션 스위치
본 발명의 엔진 ECU에 의한 점화 플러그 이상/교체 경보 장치의 구성은 도 2에 나타낸 바와 같다.
즉, 냉각 수온, 흡기다기관 압력, 차속, 엔진 회전수, 크랭크 각 및 산소 농도 등을 검출하는 센서들로 이루어진 센서부(10)와; 엔진을 전반적으로 제어하면서 센서부(10)로부터 입력되는 정보를 이용하여 점화 시기를 연산하여 이그니션 모듈(30)에 출력하는 엔진 ECU(20)와; 상기 엔진 ECU(20)의 점화 시기에 대한 제어 신호 출력에 대해 점화할 플러그를 결정(점화 순서를 결정)하여 그 점화 플러그에 고전압을 인가하기 위한 드라이버(31)에 구동 신호를 출력하여 이그니션 코일(40)의 1차 코일(L1)에 흐르는 전류의 통전 개시와 차단 시기를 제어하는 이그니션 모듈(30)과; 상기 이그니션 모듈(30)에 의해 1차 코일의 전류 통전 개시 및 차단이 제어됨으로써 2차 코일(L2)에 고전압을 유기시키는 이그니션 코일(40)과; 상기 이그니션 코일(40)에서 유기된 고전압으로 스파크를 발생케하여 실린더 내의 혼합기가 연소되도록 하는 점화 플러그(50) 및 전원을 공급하는 배터리(60)를 포함하여 구성되는 점화 장치에 있어서, 상기 이그니션 코일(40)의 2차 전압을 검출하는 2차 전압 검출부(70)와; 점화 플러그의 이상/교체 시기를 경보하는 경우 이를 운전자에게 알려 주는 경보부(80)를 더 포함하여 구성되며, 엔진 ECU(20)는 엔진의 제어와 점화 시기를 제어하는 외에 점화 플러그의 이상상태 및 교체시기를 판단하여 경보하는 기능을 더 포함한다.
이러한 구성을 갖는 점화 플러그 이상/교체 경보 장치의 작용 및 제어의 흐름을 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
엔진 ECU(20)는 이그니션 스위치(SW) 온 여부를 판단하여 온 이면 이그니션 카운터(ICNT)를 증가시키는 과정과; 이그니션 코일(40)의 1차 전압(V1) 초기값의 설정 및 이그니션 코일(40)의 1차 전압(V1) 출력과 2차 전압(V2) 검출 및 비교를 일정 회수 반복하기 위하여 루프 카운터(N)를 설정하는 과정과; 이그니션 코일(40)에 1차 전압(V1)을 출력한 다음 2차 전압(V2)을 검출하여 이를 기준이 되는 2차 점화 요구 전압(V2ref)과의 비교하여 검출된 2차 전압(V2)이 점화에 요구되는 2차 기준 전압(V2ref) 보다 낮은 경우 1차 출력 전압(V1)을 단위 레벨 증가시키면서 1차 전압(V1) 출력과 2차 전압(V2)의 검출 및 2차 기준 전압(V2ref)과의 비교를 일정 회수 반복하는 과정과; 상기 과정을 반복하는 동안 검출된 2차 전압(V2)이 2차 기준 전압(V2ref) 이상인 경우, 이그니션 코일(40)의 1차 출력 전압(V1)이 점화에 요구되는 1차 기준 전압(V1ref) 이상인지를 판단하는 과정과; 상기 판단 결과 이그니션 코일(40)의 1차 출력 전압(V1)이 1차 기준 전압(V1ref) 이상이면 점화 플러그 이상 카운터(SPCNT)를 증가시키는 과정과; 이그니션 카운터(ICNT)와 점화 플러그 이상 카운터(SPCNT)의 값을 이용하여 점화 플러그 이상/교체 여부를 판단하여 경보하는 과정을 수행함으로써 점화 플러그의 이상 상태 및 교체시기를 판단한다.
이를 상세하게 설명한다.
대개의 경우 일정 주행 거리(예: 20000㎞) 이상이 되면 점화 플러그(50)를 교체한다. 그 이유는 방전이 잘 이루어지지 않아 출력이 저하되는 문제가 있기 때문이다. 그러나 이것은 획일적이어서 실제로는 제기능을 하고 있는 점화 플러그(50)를 교체하는 경우도 발생하여 쓸데없이 자원을 낭비하는 경우도 많다.
도 3은 주행거리와 1차 점화 요구 전압과의 관계를 나타낸 것으로서, 대체로 주행 거리 20000㎞ 이상이 되면 1차 점화 요구 전압, 즉 이그니션 코일(40)의 1차 코일(L1)에 인가되는 전압이 14V 이상으로 높아지는 것을 알 수 있다.
본 발명은 이와 같은 특성을 이용하여 이그니션 코일(40)의 1차 전압에 따른 2차 전압을 검출하여 이것이 점화에 요구되는 일정 전압 이상이 되도록 하는 1차 전압이 기준값 이상인 회수를 카운트하여 점화 플러그의 이상 상태 및 교체 시기를 판단하는 것이다.
먼저 엔진 ECU(20)는 이그니션 스위치(SW)가 온 되었는지를 판단한다(S1). 즉, 운전자가 자동차를 운행하기 위하여 시동을 켰는지를 판단한다.
이그니션 스위치(SW)가 온 되었으면 이그니션 카운터(ICNT)를 1 증가 시킨다(S2). 흐름도에는 생략하였으나 이그니션 카운터(ICNT)는 자동차 출고시 및 점화 플러그(50) 교체시에 클리어(clear) 된다.
이어서 이그니션 코일(40)의 1차 코일(L1)에 출력할 초기 전압을 설정하고, 점화 플러그(50)의 이상 상태 및 교체 시기를 판단하기 위한 일련의 루프(loop)를 수행하기 위하여 루프 카운터(N)의 초기값을 설정한다(S3∼S4)
이상과 같은 초기 설정 과정이 끝나면, 이그니션 코일(40)의 1차 코일(L1)에 설정된 전압(V1)을 출력한 다음 2차 코일(L2)에 유기되는 전압(V2)을 검출하여 이것이 기준값(V2ref) 보다 작으면 이그니션 코일(40)의 1차 출력 전압(V1)을 단위 레벨 증가시키고 루프 카운터를 1 감소시키면서 루프 카운터 값이 0이 될 때 까지 반복한다(S5∼S10).
상세하게 설명하면, 이그니션 코일(40)의 1차 코일(L1)에 설정된 전압을 이그니션 모듈의 드라이버(31)를 통하여 출력하고(S5) 2차 전압 검출부(70)를 통해 점화 플러그(50)에 공급되는 2차 전압(V2)을 검출한다(S6). 이어서 검출된 2차 전압(V2)과 2차 기준 전압(V2ref)을 비교한다(S7).
상기 비교 결과 검출된 2차 전압(V2)이 2차 기준 전압(V2ref)보다 작으면 이그니션 코일(40)의 1차 출력 전압(V1)을 단위 레벨 증가(예: 1V)시킨 다음(S8) 루프 카운터를 1 감소시켜(S9) 루프 카운터(N)가 0 인지 판단하고(S10), 상기 판단 결과 루프 카운터(N)가 0이 아니면 상기 과정(S5∼S10)을 반복한다.
한편 검출된 2차 전압(V2)이 2차 기준 전압(V2ref) 이상, 즉 점화 플러그(50)의 방전에 요구되는 전압 이상이면 1차 출력 전압(V1)이 1차 기준 전압(V2ref) 이상인지를 판단한다(S11).
상기 판단 결과 1차 출력 전압(V1)이 1차 기준 전압(V1ref) 이상이거나 과정(S5∼S10)에서 루프 카운터가 0이 될 때까지 검출된 2차 전압(V2)이 2차 기준 전압(V2ref) 보다 작은 경우에는 점화 플러그(50)의 상태가 정상이 아닌 경우로 판단하여 점화 플러그 이상 카운터(SPCNT)를 1 증가 시키고 점화 플러그 이상 카운터(SPCNT)의 값을 기준값(SPCNTref)과 비교한다(S12∼S13).
비교 결과, 점화 플러그 이상 카운터(SPCNT)의 값이 기준값(SPCNTref) 이상이면 다시 이그니션 카운터(ICNT)의 값을 기준값(ICNTref)과 비교한다(S14).
비교 결과 이그니션 카운터(ICNT)의 값이 기준값(ICNTref) 보다 작으면 점화 플러그 이상상태로 판단하여 경보부(80)에 점화 플러그 이상 상태임을 표시하여 운전자에게 알린다(S15). 즉, 시동시 마다 시동회수 및 이그니션 코일(40)의 1차 전압(V1) 출력에 따른 2차 전압(V2)을 검출하여 점화에 요구되는 2차 전압을 발생시키는 1차 전압(V1)이 기준값(V1ref) 이상인 회수를 카운트하고, 기준 시동 회수(예: 1000회)가 되기도 전에 점화 플러그 이상 카운터(SPCNT)가 기준값(예: 100회) 보다 작으면 점화 플러그(50)를 장기간 사용한 결과 점화 플러그(50)에 카본(carbon) 등이 부착되어 점화에 요구되는 1차 전압이 높아진 것이 아니라 점화 플러그(50) 자체 이상/불량으로 판단하여 점화 플러그(50) 이상상태를 운전자에게 경보하는 것이다.
그러나 점화 플러그 이상 카운터(SPCNT)의 값이 기준값(SPCNTref) 이상이나 상기 비교(S14) 결과 이그니션 카운터(ICNT)의 값이 기준값(ICNTref) 이상인 경우, 이는 장기간 사용으로 인하여 점화에 요구되는 1차 전압(V1)이 높아진 것으로 점화 플러그를 교체해야 할 시기가 된 것으로 판단하여 경보부(80)에 점화 플러그 교체 시기임을 표시하여 운전자에게 알린다(S16). 이 때 경보부(80)로는 디스플레이 또는 램프를 이용할 수 있다.
이로써 운전자는 점화 플러그(50)의 이상상태 또는 교체시기를 인식하고 적절한 조치를 취할 수 있게 된다.
한편 상기 비교(S13) 결과 점화 플러그 이상 카운터(SPCNT)의 값이 기준값(SPCNTref) 보다 작은 경우에는 점화 플러그(50)가 정상 상태인 것으로 판단하여 점화 코일 이상/교체 경보 과정의 수행을 종료한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 시동 회수 및 이그니션 코일의 1차 전압 출력에 따른 2차 전압을 검출하여 점화에 필요한 1차 요구 전압이 기준값 보다 큰 회수를 카운트하고 일정 시동 회수 미만인 상태에서 점화에 요구되는 1차 전압이 기준값 이상인 경우가 일정 회수 이상이면 점화 플러그 이상 상태로 판단하고, 일정 시동 회수 이상에서 점화에 요구되는 1차 전압이 기준값 이상인 경우가 일정 회수 이상이면 점화 플러그 교체 시기로 판단하여 이를 경보함으로써 현재의 점화 플러그의 상태를 쉽고 정확하게 알 수 있고, 따라서 점화 플러그의 유지관리가 편리하며 점화 플러그 교체 경보가 발생할 때만 점화 플러그를 교체하면 되므로 일정 주행거리 마다 점화 플러그를 교체하지 않아도 되므로 경제적이다.
본 발명은 청구 범위에 기재되어 있는 바와 같이 엔진 ECU에 의한 점화 플러그 이상/교체 경보 장치 및 방법의 일 실시예에 관해서만 설명하였으나, 이에 한정하지 아니하며 당업자라면 여러 가지로 그 응용과 변형이 가능할 것이다.

Claims (3)

  1. 냉각 수온, 흡기다기관 압력, 차속, 엔진 회전수, 크랭크 각 및 산소 농도 등을 검출하는 센서들로 이루어진 센서부(10)와; 엔진을 전반적으로 제어하면서 센서부(10)로부터 입력되는 정보를 이용하여 점화 시기를 연산하여 이그니션 모듈(30)에 출력하는 엔진 ECU(20)와; 상기 엔진 ECU(20)의 점화 시기에 대한 제어 신호 출력에 대해 점화할 플러그를 결정(점화 순서를 결정)하여 그 점화 플러그에 고전압을 인가하기 위한 드라이버(31)에 구동 신호를 출력하여 이그니션 코일(40)의 1차 코일(L1)에 흐르는 전류의 통전 개시와 차단 시기를 제어하는 이그니션 모듈(30)과; 상기 이그니션 모듈(30)에 의해 1차 코일의 전류 통전 개시 및 차단이 제어됨으로써 2차 코일(L2)에 고전압을 유기시키는 이그니션 코일(40)과; 상기 이그니션 코일(40)에서 유기된 고전압으로 스파크를 발생케하여 실린더 내의 혼합기가 연소되도록 하는 점화 플러그(50) 및 전원을 공급하는 배터리(60)를 포함하여 구성되는 점화 장치에 있어서, 상기 이그니션 코일(40)의 2차 전압을 검출하는 2차 전압 검출부(70)와; 점화 플러그의 이상/교체 시기를 경보하는 경우 이를 운전자에게 알려 주는 경보부(80)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 ECU에 의한 점화 플러그 이상/교체 경보 장치.
  2. 이그니션 스위치(SW) 온 여부를 판단하여 온 이면 이그니션 카운터(ICNT)를 증가시키는 과정과; 이그니션 코일(40)의 1차 전압(V1) 초기값의 설정 및 이그니션 코일(40)의 1차 전압(V1) 출력과 2차 전압(V2) 검출 및 비교를 일정 회수 반복하기 위하여 루프 카운터(N)를 설정하는 과정과; 이그니션 코일(40)에 1차 전압(V1)을 출력한 다음 2차 전압(V2)을 검출하여 이를 기준이 되는 2차 점화 요구 전압(V2ref)과의 비교하여 검출된 2차 전압(V2)이 점화에 요구되는 2차 기준 전압(V2ref) 보다 낮은 경우 1차 출력 전압(V1)을 단위 레벨 증가시키면서 1차 전압(V1) 출력과 2차 전압(V2)의 검출 및 2차 기준 전압(V2ref)과의 비교를 일정 회수 반복하는 과정과; 상기 과정을 반복하는 동안 검출된 2차 전압(V2)이 2차 기준 전압(V2ref) 이상인 경우, 이그니션 코일(40)의 1차 출력 전압(V1)이 점화에 요구되는 1차 기준 전압(V1ref) 이상인지를 판단하는 과정과; 상기 판단 결과 이그니션 코일(40)의 1차 출력 전압(V1)이 1차 기준 전압(V1ref) 이상이면 점화 플러그 이상 카운터(SPCNT)를 증가시키는 과정과; 이그니션 카운터(ICNT)와 점화 플러그 이상 카운터(SPCNT)의 값을 이용하여 점화 플러그 이상/교체 여부를 판단하여 경보하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 ECU에 의한 점화 플러그 이상/교체 경보 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 이그니션 카운터(ICNT)와 점화 플러그 이상 카운터(SPCNT)의 값을 이용하여 점화 플러그 이상/교체 여부를 판단하여 경보하는 과정은 점화 플러그 이상 카운터(SPCNT)의 값을 기준값(SPCNTref)과 비교하는 단계와; 상기 비교 결과, 점화 플러그 이상 카운터(SPCNT)의 값이 기준값(SPCNTref) 이상이면 다시 이그니션 카운터(ICNT)의 값을 기준값(ICNTref)과 비교하는 단계와; 상기 비교 결과 이그니션 카운터(ICNT)의 값이 기준값(ICNTref) 보다 작으면 점화 플러그 이상상태로 판단하여 경보부(80)에 점화 플러그 이상 상태임을 표시하는 단계와; 점화 플러그 이상 카운터(SPCNT)의 값이 기준값(SPCNTref) 이상이고 상기 비교 결과 이그니션 카운터(ICNT)의 값이 기준값(ICNTref) 이상이면 점화 플러그를 교체해야 할 시기가 된 것으로 판단하여 경보부(80)에 점화 플러그 교체 시기임을 표시하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 ECU에 의한 점화 플러그 이상/교체 경보 방법.
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