KR19990086760A - Vehicle ignition timing control device using Hall sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 홀센서를 이용한 차량의 점화시기 제어장치에 관한 것으로, 특히 스파크 플러그의 회로 라인에 홀 센서를 설치하고, 스파크를 위한 전원이 공급될 때 발생하는 고전압을 체크하여 압축상사점에 이르는 실린더를 판별하여, 이를 기초로 4개의 실린더에 공급되는 타이밍 순서를 잡도록 함으로써, 캠축에 변화를 주지않고 정확한 스파크 타이밍을 판별토록 하는 것을 특징으로 하는 홀 센서를 이용한 차량의 점화시기 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a ignition timing control device of a vehicle using a Hall sensor, in particular, the Hall sensor is installed in the circuit line of the spark plug, the cylinder reaching compression top dead center by checking the high voltage generated when the power for the spark is supplied And determining the timing sequence supplied to the four cylinders based on this, thereby determining an accurate spark timing without changing the camshaft.
Description
본 발명은 홀센서를 이용한 차량의 점화시기 제어장치에 관한 것으로, 특히 스파크 플러그의 회로 라인에 홀 센서를 설치하고, 스파크를 위한 전원이 공급될 때 발생하는 고전압을 체크하여 압축상사점에 이르는 실린더를 판별하여, 이를 기초로 4개의 실린더에 공급되는 타이밍 순서를 잡도록 함으로써, 캠축에 변화를 주지않고 정확한 스파크 타이밍을 판별토록 하는 것을 특징으로 하는 홀 센서를 이용한 차량의 점화시기 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a ignition timing control device of a vehicle using a Hall sensor, in particular, the Hall sensor is installed in the circuit line of the spark plug, the cylinder reaching compression top dead center by checking the high voltage generated when the power for the spark is supplied And determining the timing sequence supplied to the four cylinders based on this, thereby determining an accurate spark timing without changing the camshaft.
일반적으로 종래에는 점화시기를 결정하는 장치로 원심진각장치나 진공진각장치를 이용하였는바, 이는 엔진회전수의 변화 및 부하의 변화를 기구적 수단으로 감지하여 점화시기를 제어하는 점화시기 제어장치이다. 그러나 상기와 같이 원심진각장치나 진공진각장치를 이용시에는 기구적 구성이 매우 복잡함해짐은 물론 장시간 사용함에 따라 기구적 구성수단의 마모로 인하여 점화시기의 제어에 오차가 많이 발생하는 문제점이 발생하여, 최근에는 컴퓨터를 이용하여 점화시기를 제어하는 점화시기 제어장치로 대체되어 가고 있는 실정이다.In general, a centrifugal advance device or a vacuum advance device is used as a device for determining the ignition timing, which is an ignition timing control device that controls the ignition timing by detecting a change in engine speed and a load change by a mechanical means. . However, when using the centrifugal advance device or the vacuum advance device as described above, the mechanical configuration becomes very complicated, and as a result of the use of a long time, there is a problem that many errors occur in the control of the ignition timing due to the wear of the mechanical configuration means. Recently, the situation is being replaced by the ignition timing control device for controlling the ignition timing using a computer.
상기와 같이 컴퓨터를 이용하여 엔진의 점화시기를 제어하는 점화시기 제어장치의 구성을 살펴보면, 도 1에 나타낸 바와같이, 점화입력에 필요한 센싱 데이터의 입력을 검출하는 센서부(1)와, 상기 센서부(1)의 센서 입력을 기본으로하여 엔진부하(A/N)를 연산한후 점화시기 및 통전각을 제어하는 제어부(2)와, 상기 제어부(2)의 출력신호에 따라 점화코일(4)의 일차전류를 단속하는 파워트랜지스터(3)와, 상기 파워 트랜지스터(3)의 도통에 의해 고전압을 발생시키는 점화코일(4)과, 상기 점화코일(4)에 발생된 고전압을 점화 플러그(6)에 순서적으로 공급하는 배전기(5)와, 스파크를 발생하여 혼합기를 착화하는 점화 플러그(6)로 구성된다.Looking at the configuration of the ignition timing control device for controlling the ignition timing of the engine using a computer as described above, as shown in Figure 1, the sensor unit 1 for detecting the input of the sensing data required for the ignition input, and the sensor The control unit 2 which controls the ignition timing and the conduction angle after calculating the engine load A / N based on the sensor input of the unit 1, and the ignition coil 4 according to the output signal of the control unit 2. The power transistor 3 which interrupts the primary current of c), the ignition coil 4 which generates a high voltage by the conduction of the power transistor 3, and the high voltage generated in the ignition coil 4 are spark plugs 6 ) And a spark plug 6 for generating a spark to ignite the mixer.
이와같이 구성되는 종래의 점화시기 제어장치를 이용하여 점화시기를 결정하는 점화시기 제어방법을 도 2에서 나타낸 동작흐름도를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.The ignition timing control method for determining the ignition timing using the conventional ignition timing controller configured as described above will be described with reference to the operation flowchart shown in FIG. 2.
먼저 크랭크각 센서의 신호에 의해 엔진회전수를 측정하고, 흡입공기 유량계를 이용하여 공기량을 측정한 후 공기량(A)와 엔진회전수(N)사이의 비율 즉, 엔진부하(A/N)를 연산한 후 그 결과를 이용하여 최적의 점화시기(θADV)를 연산하고 그 결과가 점화계에 출력된다.First, the engine speed is measured by the signal of the crank angle sensor, and the air volume is measured by using an intake air flow meter. Then, the ratio between the air volume (A) and the engine speed (N), that is, the engine load (A / N) is measured. After the calculation, the optimum ignition timing θ ADV is calculated using the result, and the result is output to the ignition system.
이때 제어부(2)가 연산하는 점화시기를 식으로 표현하면 아래와 같다.In this case, the ignition timing calculated by the control unit 2 is expressed as follows.
θAVD= θB/ θW- θK, 여기서 θB는 기본진각을 나타내며, θW는 수온보정진각을 나타내며, θK는 노킹발생시의 점화시기 지연량을 나타낸다.θ AVD = θ B / θ W -θ K , where θ B represents the basic advance angle, θ W represents the water temperature compensation advance angle, and θ K represents the amount of ignition timing delay when knocking occurs.
이때, 운전상태에 따른 기본진각(θB)은 제어부(2)에 기억되어 있으며, 각 운전모드에 따라 엔진시동시는 최초점화시기로서 각 운전모드에 따라 엔진 시동시는 최초점화시기로서 5°BTDC(Before Top Dead Center 상사점전)에 고정되고, 통상운전시(시동시제외)는 크랭크각 센서신호를 계측한후 크랭크각 1°의 시간을 구하여 점화시기를 결정하며, 75°BTDC를 기준으로 점화시기를 계산하여 냉각수온에 대한 보정을 한다.At this time, the basic advance angle (θ B ) according to the operating state is stored in the control unit 2, and the initial ignition time when the engine is started according to each operation mode is 5 ° as the initial ignition time when the engine is started according to each operation mode. It is fixed to BTDC (Before Top Dead Center top dead center), and during normal operation (except when starting), the crank angle sensor signal is measured and the ignition timing is determined by determining the time of 1 ° crank angle.Based on 75 ° BTDC Calculate the ignition timing and correct the cooling water temperature.
상술한 바에 의하면 제어부가 점화시기를 정밀하게 계산하는 기초 자료를 크랭크각 센서와 수온 센서와 흡기 공기유량계 및 노킹센서로부터 입력받고 있으며, 센서의 데이터가 중요하게 작용하고 있음을 알 수 있다.According to the above, the control unit receives the basic data for precisely calculating the ignition timing from the crank angle sensor, the water temperature sensor, the intake air flow meter, and the knocking sensor, and the data of the sensor are important.
한편, 점화입력에 필요한 센서입력을 검출하는 센서부(1)는 도 3에 나타낸 바와같이, 실제로는 크랭크축과 캠축에 각각 설치되어 있으며, 도 4에 나타난 타이밍도와 같이 크랭크축이 2회전할 때 캠축이 1회전하는 것을 감지하여 플러그의 스파크 타이밍을 제어부에 출력한다.On the other hand, the sensor unit 1 for detecting the sensor input required for the ignition input is actually installed on the crankshaft and the camshaft, respectively, as shown in FIG. 3, and when the crankshaft rotates two times as shown in the timing diagram shown in FIG. It detects that the cam shaft rotates once and outputs the spark timing of the plug to the controller.
상기 도 3에서 캠축의 캠 스프라켓은 타이밍 밸트를 통해 크랭크축 풀리와 연결되며 캠 스프라켓의 외주는 크랭크축 풀리 외주의 2배이다. 또한 도 3에 나타낸 트리거 휠(12)은 크랭크축 타이밍 기어와 크랭크 저널 사이에 결합되는 구조로써 설명의 편의를 위하여 크랭크축을 생략하였다.In FIG. 3, the cam sprocket of the camshaft is connected to the crankshaft pulley through the timing belt, and the outer circumference of the cam sprocket is twice the outer periphery of the crankshaft pulley. In addition, the trigger wheel 12 shown in FIG. 3 is a structure coupled between the crankshaft timing gear and the crank journal, and the crankshaft is omitted for convenience of description.
여기서 상기 캠축 회전감지 센서(1a)는 캠의 돌출부(11)를 중심으로 감지되는 파형신호를 출력하고, 크랭크축 회전감지 센서(1b)는 크랭크축 전면에 설치되는 트리거 휠(12)의 톱니갯수에 따른 파형신호를 출력하여, 상기 캠축 회전감지 센서(1a)와 크랭크축 회전감지 센서(1b)의 정보를 제어부(2)에서 종합하여 플러그의 스파크 타이밍을 제어한다.Here, the camshaft rotation detection sensor 1a outputs a waveform signal detected around the protrusion 11 of the cam, and the crankshaft rotation detection sensor 1b has the number of teeth of the trigger wheel 12 installed at the front of the crankshaft. And outputs a waveform signal according to the control unit 2 to control the spark timing of the plug by integrating the information of the camshaft rotation sensor 1a and the crankshaft rotation sensor 1b.
이때, 2개의 센서를 반드시 사용해야 하는데, 왜냐하면 캠축의 돌출부(11)는 1회전을 감지하는 기능에 필요하고, 크랭크축의 트리거 휠(12)은 좀더 상세한 타이밍 타임을 제공해야 하는바, 캠축이 1회전할 때 크랭크축은 2회전하기 때문에 크랭크축의 트리거휠 감지센서(1b)로써는 캠축 1회전에 대비하여 현재의 크랭크축 회전이 최초의 회전인지 두 번째의 회전인지를 감지해 낼수가 없기 때문이다.At this time, two sensors must be used, because the projection 11 of the camshaft is necessary for the function of detecting one revolution, and the trigger wheel 12 of the crankshaft should provide a more detailed timing time. This is because the crankshaft rotates two times, so the trigger wheel sensor 1b of the crankshaft cannot detect whether the current crankshaft rotation is the first rotation or the second rotation in preparation for the camshaft rotation.
상기 크랭크축의 커넥팅 로드에 연결된 피스톤은 4행정을 하는바 압축 및 배기행정때 상사점이 나타나게 된다. 상기 도 4에서 캠 펄스의 파형과 크랭크 펄스의 파형이 만나는 지점이 바로 점화 타이밍을 의미한다. 그리고 크랭크 펄스에서는 이러한 주기가 한차례 더 반복되는데 이때는 배기행정을 동작중일때의 상사점을 의미할 수 있다.The piston connected to the connecting rod of the crankshaft has a four stroke bar so that top dead center appears during compression and exhaust stroke. In FIG. 4, the point where the waveform of the cam pulse and the waveform of the crank pulse meet each other means the ignition timing. In the crank pulse, the cycle is repeated one more time, which may mean top dead center when the exhaust stroke is in operation.
따라서 캠펄스에서는 점화 타이밍을 위한 출력신호가 필요하고, 아울러 크랭크 펄스를 통해 정밀한 압축 타이밍을 제공받아야 하므로, 결국 센서를 2개 사용해야 하기 때문에 비용이 상승하는 문제가 있었다.Therefore, the campulse requires an output signal for ignition timing, and the precise compression timing is provided through the crank pulse. Therefore, the cost increases because two sensors are used.
특히 2개의 센서를 사용하기 이전의 차량은 크랭크 축의 트리거 휠 센서만을 탑재하여 사용하고 있는데, 이러한 차량에 캠 센서부를 설치하기 위해서는 캠축 형상을 바꾸어야 하는 문제가 발생하고, 따라서 양산라인이 바뀌어야 하는등 불편함이 있는 것이다.In particular, the vehicle before using the two sensors is equipped with only the trigger wheel sensor of the crankshaft, but in order to install the cam sensor on such a vehicle, a problem arises in that the camshaft shape needs to be changed. There is a ham.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결코자 하는 것으로, 스파크 플러그의 회로 라인에 홀 센서를 설치하고 스파크를 위한 전원이 공급될 때 발생하는 고전압을 체크하여 압축상사점에 이르는 실린더를 판별하여, 이를 기초로 4개의 실린더에 공급되는 타이밍 순서를 잡도록 함으로써, 캠축에 변화를 주지않고 정확한 스파크 타이밍을 판별하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, by installing the Hall sensor on the circuit line of the spark plug and check the high voltage generated when the power supply for the spark is determined to determine the cylinder reaches compression top dead center, based on this By setting the timing sequence supplied to the four cylinders, the purpose is to determine the correct spark timing without changing the camshaft.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,As a means for achieving the above object,
본 발명은 동시에 유동하는 실린더 일개조의 스파크 플러그 회로단에 홀센서를 장착하고, 상기 홀센서의 감지전류를 분석하여 이를 근거로 압축 상사점에 이른 실린더를 판별하는 프로그램을 엔진전자 제어장치에 내장한 것이 특징이다.The present invention incorporates a Hall sensor in a spark plug circuit stage of a set of cylinders that flow simultaneously, and analyzes the sensing current of the Hall sensor to determine a cylinder that reaches a compression top dead center based on the program. It is characterized by one.
도 1은 일반적인 점화시기 제어장치의 구성을 보인 블록도.1 is a block diagram showing the configuration of a general ignition timing control device.
도 2는 일반적인 점화시기 제어방법을 보인 동작 흐름도.2 is an operation flowchart showing a general ignition timing control method.
도 3은 종래의 캠축 및 크랭크축에 설치하는 센싱장치를 보인 개략도.Figure 3 is a schematic view showing a sensing device installed on a conventional cam shaft and crank shaft.
도 4는 도 3에 의하여 발생되는 타이밍 상태도.4 is a timing state diagram generated by FIG.
도 5는 본 발명의 구성도.5 is a block diagram of the present invention.
도 6은 본 발명의 부분 상세 구성도.6 is a partial detailed configuration diagram of the present invention.
<도면의주요부분에대한부호의설명>Explanation of symbols on the main parts of the drawing
1a: 캠축 회전감지 센서 1b: 크랭크축 회전감지 센서1a: camshaft rotation sensor 1b: crankshaft rotation sensor
2: 제어부 11: 캠축 돌출부2: control unit 11: camshaft protrusion
12: 트리거 휠 13: 캠 스프라켓12: Trigger Wheel 13: Cam Sprocket
20: 홀 센서 21: 도체편20: Hall sensor 21: conductor piece
22: 홀 소자 23: 이그나이터22: Hall element 23: Igniter
24: 점화코일 회로라인24: Ignition coil circuit line
이하 도면을 참조로 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the drawings.
도 5는 본 발명의 구성블록도이고, 도 6은 본 발명의 홀센서부위 상세 구성도로써, 상사점이 같은 실린더의 스파크 플러그 연결 회로 주변에 장착되어 스파크 플러그로 향하는 전류에 상응한 자계를 발생시켜 2개의 실린더중 고전류가 전달되는 실린더를 감지하는 홀 센서(20)와; 상기 홀 센서(20)의 데이터를 근거로 압축 상사점의 실린더를 판별하여 이후 정해진 순서되로 이그나이터(23)를 통해 실린더에 점화신호를 출력하는 엔진전자 제어장치(30)를 포함하여 구성한다.FIG. 5 is a block diagram of the present invention, and FIG. 6 is a detailed block diagram of the hall sensor of the present invention, which is mounted around a spark plug connection circuit of a cylinder having a top dead center to generate a magnetic field corresponding to a current directed to the spark plug. A hall sensor 20 for sensing a cylinder to which a high current is transmitted among two cylinders; The engine electronic control device 30 is configured to determine the cylinder of compression top dead center based on the data of the hall sensor 20 and then output an ignition signal to the cylinder through the igniter 23 in a predetermined order.
상기와 같이 구성하는 본 발명은 동시에 상사점으로 향하는 실린더에 고전압을 제공하는 스파크 플러그 회로 주변에 홀 센서(20)를 장착하는바, 상기 홀 센서(20)는 2개의 도체편(21)과 홀 소자(22)로 이루어져 있다.The present invention configured as described above is equipped with a Hall sensor 20 around the spark plug circuit for providing a high voltage to the cylinder toward the top dead center at the same time, the Hall sensor 20 has two conductor pieces 21 and the hall The element 22 is comprised.
상기 도체편(21)은 스파크 플러그 회로의 주변을 둘러쌓아 스파크 플러그(6)에 제공되는 전류에 따른 자계를 발생하게 되며, 여기서 발생하는 자계는 도체편(21)의 주위를 회전하게 되고, 따라서 도체편(21)에 설치되는 홀 소자(22)를 감응시키게 되어 홀 소자(22)로부터 스파크 플러그를 통해 흐르는 전류에 상응하는 전류가 감지된다.The conductor piece 21 surrounds the periphery of the spark plug circuit to generate a magnetic field according to the current provided to the spark plug 6, and the magnetic field generated here rotates around the conductor piece 21, and thus The Hall element 22 provided in the conductor piece 21 is made to sense, so that a current corresponding to the current flowing through the spark plug from the Hall element 22 is sensed.
상기 홀 소자(22)에서 감지된 전류의 흐름은 엔진전자 제어장치(30)에 전달되게 되는바, 엔진전자 제어장치(30)는 전류가 강한쪽에 고전압이 인가된 것으로 판단하고 그에 해당하는 실린더의 피스톤이 상사점에 도달할시 이그나이터(23) 및 점화코일(4)을 통해 스파크 플러그(6)에 고전압을 인가하도록 제어한다.The flow of the current sensed by the Hall element 22 is transmitted to the engine electronic control device 30, the engine electronic control device 30 determines that a high voltage is applied to the strong current and the corresponding cylinder When the piston reaches the top dead center, it is controlled to apply a high voltage to the spark plug 6 through the igniter 23 and the ignition coil 4.
그리고 도 6을 통해 홀 센서부의 작동을 설명하고 있는바, 점화코일 회로라인(24)에 도체편을 2중으로 설치하고, 상기 도체편(21) 일단에 홀 소자(22)를 위치시킨다. 그러면 점화코일 회로라인(24)을 통과하는 전류에 의해 도체편(21)을 회전하는 자기장이 발생하고 상기 자기장에 의해 전류를 추출하여 점화코일 회로라인(24)중 전류가 강하게 전달되는 쪽을 인지하도록 한다.6, the operation of the hall sensor unit is described. The conductor piece is doubled in the ignition coil circuit line 24, and the hall element 22 is positioned at one end of the conductor piece 21. Then, a magnetic field for rotating the conductor piece 21 is generated by the current passing through the ignition coil circuit line 24, and the current is extracted by the magnetic field to recognize the direction in which the current in the ignition coil circuit line 24 is strongly transmitted. Do it.
상기에서 전류의 흐름이 강한쪽을 피스톤 상사점으로 판단하는 이유는 압축상태인 실린더에 강한 에너지의 흐름이 발생하고, 배기상태인 실린더에는 약한 에너지의 흐름이 발생하기 때문이며, 따라서 압축 상태인 실린더의 스파크 플러그에 전기적인 신호를 인가하여 연료를 점화시키도록 제어한다.The reason why the strong current flow is determined as the piston top dead center is because a strong energy flow occurs in the compressed cylinder and a weak energy flow occurs in the exhaust cylinder. An electrical signal is applied to the spark plug to control the fuel to ignite.
그리고 나머지 실린더는 최초 구성된 순서에 입각하여 제어하게 되는데, 예를 들어 첫 번째 실린더, 세 번째 실린더, 네 번째 실린더, 두 번째 실린더의 순서로 점화순서가 정해진 엔진은 첫 번째 실린더의 점화 타이밍을 판단하게 되면 이를 근거로 일정한 시간간격을 두고 상기한 순서되로 점화신호를 인가하면 된다.The rest of the cylinders are controlled based on the first configured order. For example, an engine whose sequencing order is the first cylinder, the third cylinder, the fourth cylinder, and the second cylinder determines the ignition timing of the first cylinder. If the ignition signal is applied in the above-described order with a predetermined time interval based on this.
물론 엔진에 따라 실린더를 점화시키는 순서는 차이가 있으며, 이러한 순서는 엔진전자 제어장치에 미리 입력되어 있기 때문에 최초 점화시기만을 정확히 판별하면 나머지 실린더는 점화순서에 입각하여 차례로 점화시키면 된다.Of course, the order of ignition of the cylinders differs depending on the engine, and since the order is pre-inputted in the engine electronic control unit, if only the initial ignition timing is correctly determined, the remaining cylinders may be sequentially fired based on the ignition sequence.
따라서 본 발명을 이용하게 되면, 종래 캠펄스에서 점화 타이밍을 위한 출력신호가 필요하고, 아울러 크랭크 펄스를 통해 정밀한 압축 타이밍을 제공받아야 하므로, 결국 센서를 2개 사용해야 하는 문제를 극복할 수 있고, 또한 2개의 센서를 사용하기 이전 차량에 센서부를 설치하기 위해서 필요한 캠축 형상 변경문제와 양산라인이 바뀌어야 하는 문제 등을 해결할 수 있다.Therefore, when using the present invention, the output signal for the ignition timing is required in the conventional cam pulses, and also must be provided with precise compression timing through the crank pulse, thus overcoming the problem of using two sensors, Before using two sensors, it is possible to solve the problem of changing the camshaft shape and mass production line required to install the sensor unit in the vehicle.
상술한 바와같이 본 발명은 스파크 플러그의 회로 라인에 홀 센서를 설치하고, 스파크를 위한 전원이 공급될 때 발생하는 고전압을 체크하여 압축상사점에 이르는 실린더를 판별하여, 이를 기초로 4개의 실린더에 공급되는 타이밍 순서를 잡도록 함으로써, 캠축에 변화를 주지않고 정확한 스파크 타이밍을 판별토록 하는 효과를 제공한다.As described above, the present invention installs a Hall sensor on the circuit line of the spark plug, checks the high voltage generated when the power for the spark is supplied, and determines the cylinder reaching compression top dead center. By arranging the timing to be supplied, the effect of determining the accurate spark timing without changing the camshaft is provided.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |