KR20010033597A - 1차 단락 스위치를 구비한 점화 시스템의 전력 조정 방법및 장치 - Google Patents

1차 단락 스위치를 구비한 점화 시스템의 전력 조정 방법및 장치 Download PDF

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Abstract

점화 전압을 형성하는 1차 및 2차 코일을 갖는 점화 코일 또는 점화 변압기를 구비하며, 1차 코일은 단락 스위치라 불리는 스위치에 의해 단락되고, 그의 2차 코일을 통해서 하나 이상의 점화 플러그에 의해 이온 전류가 측정될 수 있고, 1차 전류가 단락 스위치의 단락 단계에서 적당한 수단에 의해 측정 기술적으로 측정되어 제어 유닛에 전송되고, 측정 변수는 단락 스위치의 작동에 따라 함수 또는 필터링의 형태로 제어 유닛 내에서 특성으로 처리되어, 상기 처리된 특성에 의해 통전 시간 또는 점화각에 대한 전력 조정이 형성되는 엔진용 점화 장치에서 전력 조정을 위한 방법 및 장치가 제안된다.

Description

1차 단락 스위치를 구비한 점화 시스템의 전력 조정 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR REGULATING POWER IN IGNITION SYSTEMS WITH A PRIMARY-SIDE SHORT-CIRCUITING SWITCH}
1차 측 단락 스위치 장치를 통해 스파크 종료가 제어 실행된다. 이로써, 독일 특허 196 49 278호에 개시된 바와 같이, 이런 방법은 점화 시간이 단축된 점화 시스템을 그 기초로한다. 본 발명에 따른 방법은 예를 들어, npn-트랜지스터 또는 사이리스터(thyristor) 등의 다른 수단을 구비하여 1차 측 단락을 통해 점화를 단축시키는 다른 점화 시스템에서도 사용될 수 있다.
예를 들어 독일 특허 38 83 009호에 개시된 바와 같이, 이런 점화 시스템은 점화 코일 또는 점화 변압기의 2차 측을 통해 점화 플러그를 수단으로 연소실 내의 이온 전류를 측정하는 이온 전류 측정기와 연결된다.
점화의 차단 진행은 경우에 따라 이온 전류 측정을 방해할 수도 있는 약간의 자체 지속 시간을 필요로하고, 또한 점화 코일 내지 점화 변압기 및 단락 스위치는 잔여 전력을 통해 바람직하지 못하게 가열된다.
본 발명은 점화 코일의 1차 코일을 단락시키는 1차 측 단락 스위치를 구비한 엔진용 점화 시스템에 관한 것이다. 하나의 점화 코일이 각각 하나의 점화 플러그에 배치된 개별 점화 코일, 또는 하나의 점화 코일이 두 개의 점화 플러그에 배치된 중복 점화 코일이 사용될 수도 있다. 1차 측 단락 스위치를 통해 사용 가능한 다른 점화 시스템도 또한 생각할 수 있다. 이하에서는 개별 점화 코일만 설명되는데, 이는 중복 점화 코일이 유사한 방법으로 작동되기 때문이다.
이하, 본 발명의 실시예는 도면을 참조로 설명된다.
도1은 전력 조정기를 구비한 유도 점화 시스템의 실시예의 선도이다.
도2는 스파크 스위치의 제어를 위한 신호 및 점화 각 신호에 의한 시간적 상관 관계에서의 점화 코일의 1차 코일의 전류 IS의 신호 선도이다.
도3은 본 발명에 따른 방법의 실시예의 흐름도이다.
이런 이유로, 본 발명의 과제는
- 차단 전류를 통한 이온 전류 상의 장애를 최소화 하고,
- 단락 스위치 및 점화 변압기 내의 가열을 감소시키고,
- 전극의 마모를 최소로 유지시키고,
- 확실하고, 신속한 점화의 차단을 보장하는 것이다.
이런 과제는 독립 청구항의 특징에 의해 해결된다. 본 발명의 다른 유익한 구성은 종속 청구항에서 설명된다.
본 발명은 이온 전류의 획득과 관련된 것은 아니고, 이온 전류 측정과 관련된 장점들을 제공한다.
본 발명에 따라 상기 문제점들이 해결됨으로, 특히, 이온 전류 측정의 실행을 간단화하는 유익한 방법을 생각할 수 있다.
본 발명에 따른 해결은 상기의 단점들을 극복한다.
잔여 전력 비례 특성의 파악을 통해 통전 시간 또는 점화각에 대한 전력 제어를 위한 제어 변수가 제공된다.
본 발명에 따르면, 점화 전압을 형성하는 1차 및 2차 코일을 갖는 점화 코일 또는 점화 변압기를 구비하며, 1차 코일은 단락 스위치라 불리는 스위치에 의해 단락되고, 그의 2차 코일을 통해서 하나 이상의 점화 플러그에 의해 이온 전류가 측정될 수 있고, 1차 전류가 단락 스위치의 단락 단계에서 적당한 수단에 의해 측정 기술적으로 측정되어 제어 유닛에 전송되고, 측정 변수는 단락 스위치의 작동에 따라 함수 또는 필터링의 형태로 제어 유닛 내에서 특성으로 처리되어, 상기 처리된 특성에 의해 통전 시간 또는 점화각에 대한 전력 조정이 형성되는 엔진용 점화 장치에서 전력 조정을 위한 방법이 달성된다.
특성이, 너무 맣은 잔여 전력을 제시하면 통전 시간 또는 점화각은 감소된다. 특성이, 너무 적은 잔여 전력을 제시하면 통전 시간 또는 점화각은 증가된다.
일 실시예에서, 최대 1차 전류는 점화 종료의 달성 즉시 통전 시간 또는 점화각에 대한 잔여 전력 비례 특성으로 사용된다.
전계 효과 트랜지스터로써 실행되는 단락 스위치의 드레인-소스(drain-source)-저항은 1차 전류의 측정을 위한 수단으로써 사용될 수 있다.
1차 전류(Is)의 측정은 단락 회로 내의 저항을 통해 선택적으로 달성될 수 있다.
일 실시예에서, 통전 시간 또는 점화각에 대한 전력 조정은 비 정지 작동점에서 일치된다.
또한 통전 시간 또는 점화각에 대한 전력 조정은 전력이 하부 또는 상부 장벽(barrier)을 제한하는 일정한 시간 윈도(time window) 또는 각 윈도(angle window) 내에서만 변경될 수 있도록 실행될 수 있다.
통전 시간 또는 점화각의 한계는 특성 영역적으로 제어될 수 있고, 특성 영역은 적어도, 부하(L) 및/또는 회전수(n)에 따르고, 예를 들어 제어 유닛 내에 저장된다.
또한, 동적 진행의 제어를 위해 특성 영역의 특성은 분할되고, 특성 영역의 이탈 시에 실제 통전 시간 또는 점화각의 값은 저장되어 특성 영역 내로의 재 진입시에 이전에 저장된 값이 조정의 초기값으로 제공된다.
점화 시스템은 예를 들어, 점화 코일(1), 점화 트랜지스터(2) 및 점화 플러그(5) 등의 기술 분야에 상응되는 지금까지 공지된 구성 부품으로 구성되고, 플러그 폐쇄 방지 다이오드(D)가 점화 코일(1)의 제2 코일(L2)에 배치되는 지는 중요하지 않다.
점화 코일 계통에서 제2 코일(L2)의 저압측 단부에 점화 코일(1)과 함께 회로 접속점(3.1)을 형성하는 이온 전류 측정용 수단(3)이 배치된다.
단락 스위치(4)를 통해 점화 코일(1)의 1차 측은 단락될 수 있다. 단락 스위치(4)는 전계 효과 트랜지스터로써 유익하게 실행된다. 이는 점화 트랜지스터(2) 및 점화 코일(1)과 회로 접속점(5)을 형성한다.
또한, 단락 회로(IS)에는 예를 들어, 도1에서 측정 저항(7)으로써 실행되는 단락 전류 측정 수단이 배치된다. 측정 저항(7)은 단락 스위치(4)와 함께 회로 접속점(6)을 형성하고, 점화 코일(1)과 함께 회로 접속점(8)을 형성한다.
배터리 전압(Ubat)의 점화 코일로의 공급은 회로 접속점(6) 또는 접속점(8)에서 실행될 수 있다.
또한 기술적으로 간단히 실행될 수 있는 다양성으로써, 단락 스위치의 궤도 저항(track tesistor)을 정밀 진입 저항(precision resistor)으로 사용하는 가능성도 생각할 수 있다. 그 결과로, 회로 접속점(6)과 회로 접속점(8)은 서로 합체될 수 있다.
단락 전류 신호는 신호선(9)을 통해 측정 수단으로부터 제어 유닛(10)으로 전송된다. 제어 유닛(1)에서 함수 또는 특성 형성을 통해 데이터가 얻어진다. 이런 데이터에 따라 점화 트랜지스터의 통전 시간은 변경된다. 통전 시간의 새로운 선택은 신호선(11)을 통해 점화 트랜지스터(2)에 전송 가능하다. 단락 스위치(4) 는 신호선(12)을 통해 제어 유닛(10)에 의해 조작된다. 또한 제어 유닛(10)에는 엔진의 작동 변수에 대한 다른 신호들이 전송된다. 이런 작동 변수는 센서(12, 13)로부터 제공된 예를 들어, 회전수(n) 및 흡입 공기량(L)이다.
도2는 다양한 신호들의 시간적 흐름을 도시한다. 먼저, 시스템에서 점화 트랜지스터(2)가 큰 폭의 통전 시간으로 작동된다. 통전 시간(t1)은 제어 유닛으로부터 주어진다. 시간(t1)의 경과 후에 점화 트랜지스터(2)는 고 임피던스로 전환되고, 스파크가 실행된다. 바람직한 스파크 종료를 위해 단락 스위치(4)는 폐쇄되고, 스파크 종료는 달성된다. 1차 전류는 최대값으로 매우 빠르게 증가되고, 시간(t2)에서 지수적으로 감소된다. 스파크 종료를 위해 아직 존재하는 전력은 1차 전류 회로의 저항으로 분산된다. 1차 전류 관측부는 신호선(9)을 통해 현재 단락 전류를 제공한다. 최대 단락 전류는 이하 수식에 따라 상응되는 과잉 잔여 전력으로 환산된다.
E = 1/2 L1* S 2
L1은 점화 코일의 1차 코일의 자기 유도 계수.
Is는 단락 전류 (도1 참조).
s는 최대 단락 전류.
시스템의 전력 평형은 이하와 같이 형성된다.
Eprim= EFunkenkopf+ EFunkenbrennen+ ERest
EPrim는 1차 측에 제공되는 전력.
EFunkenkopf는 플러그 헤드에서 손실된 전력.
EFunkenbrennen는 연소를 위해 필요한 전력.
ERest는 단락 스위치의 폐쇄시에도 사용 가능하고, 열로 전환되는 전력.
1차 측에 제공된 전력은 이하와 같이 사용된다. 우선, 점화 전압의 필요에 따라, 플러그 헤드에서의 다양한 전력이 방전된다. 그 다음, 연소 전압의 필요에 따라, 다양한 전력이 스파크 연소 중에 요구된다. 이런 과정의 진행 중에 코일 및 철심에서 추가의 손실이 발생된다. 플러그 헤드의 전력은 부하 및 점화 각에 상당히 따르나, 스파크 연소를 위한 전력은 부하 및 추가적인 연소실 내의 와류에 따른다. 전체적으로 보면, 점화 불꽃을 위해 필요한 전력은 부하, 점화각 및 회전수에 따른다. 또한, 필요 전력은 통계적인 변동에 의해 가동되기 때문에 제어를 위해서는 단락 전류를 기초로하는 필터링된 특성만 적용될 수 있다.
제어의 원칙은 요구된 스파크 종료가 달성된 직후에 잔여 전력의 파악 및 제어 유닛(6)을 통해 잔여 전력 비례 특성으로 변환되는 것이다. 아직 많은 잔여 전력이 있다면 점화각 또는 통전 시간은 동일한 작동점에서 단축된다. 이는 즉시로 발생되지 않기 때문에 측정된 값에 의해 예를 들어, 저역 필터링 또는 평균값 형성이 제어 유닛 내에서 달성될 수 있다. 또는 반대로, 적어도 요구 잔여 전력이 없다면 통전 시간 또는 점화각이 증가된다.
저항을 불필요한 높은 전압으로부터 보호하기 위해, 1차 측 전류 관측을 위한 저항은 회로 접속점(2)과 연결되지 않는 전류 회선의 분기에 유익하게 접속된다.
다른 다양성은 전계 효과 트랜지스터(FET)로써 실행되는 단락 스위치의 궤도 저항을 정밀 진입 저항으로 사용하는 것이다.
도3은 제어를 구체적으로 설명한다. 제1 단계에서 단락 스위치(4)의 작동에 이어 제2 단계에서 1차 전류(단락 전류)가 측정된다. 제3 단계에서는 1차 전류의 함수로써 잔여 전력량 또는 특성의 형성을 나타낸다. 특성 형성은 필터링 및 평균화를 포함한다. 제4 단계에서 잔여 전력은 소정의 표준값으로 제어된다.
또한, 도시된 바와 같이 제4.1 단계 내지 제4.3 단계에서는 제3 단계에서 형성된 특성이 임계값과 비교된다.
특성이 임계값 이상이고, 많은 잔여 전력을 제시하면, 제4.2 단계 이후에 통전 시간 또는 점화각의 증가는 달성된다. 다른 경우로써, 제4.3 단계에서 통전 시간 또는 점화각이 증가된다.

Claims (18)

  1. 점화 전압을 형성하는 1차 및 2차 코일을 갖는 점화 코일 또는 점화 변압기를 구비하며, 1차 코일은 단락 스위치라 불리는 스위치에 의해 단락되고, 그의 2차 코일을 통해서 하나 이상의 점화 플러그에 의해 이온 전류가 측정될 수 있는 엔진용 점화 장치에서 전력 조정을 위한 방법에 있어서,
    1차 전류가 단락 스위치의 단락 단계에서 적당한 수단에 의해 측정 기술적으로 측정되어 제어 유닛에 전송되고, 측정 변수는 단락 스위치의 작동에 따라 함수 또는 필터링의 형태로 제어 유닛 내에서 특성으로 처리되어, 상기 처리된 특성에 의해 통전 시간 또는 점화각에 대한 전력 조정이 형성되는 것을 특징으로 하는 전력 조정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 특성이, 너무 많은 잔여 전력을 제시하면 통전 시간 또는 점화각은 감소되고, 너무 적은 잔여 전력을 제시하면 통전 시간 또는 점화각은 증가되는 것을 특징으로 하는 전력 조정 방법.
  3. 제1항 및 제2항에 있어서, 최대 1차 전류는 플러그의 종료 직후 통전 시간 또는 점화각에 대한 전력 조정을 위한 잔여 전력 비례 특성으로써 사용되는 것을 특징으로 하는 전력 조정 방법.
  4. 제1항, 제2항 및 제3항에 있어서, 1차 전류의 측정을 위한 수단은 전계 효과 트랜지스터로써 실행되는 단락 스위치의 드레인-소스-저항인 것을 특징으로 하는 전력 조정 방법.
  5. 제1항, 제2항 및 제3항에 있어서, 1차 전류의 측정을 위한 수단(IS)은 단락 회로 내의 저항인 것을 특징으로 하는 전력 조정 방법.
  6. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 통전 시간 또는 점화각에 대한 전력 조정은 비정지 작동점에서 일치되는 것을 특징으로 하는 전력 조정 방법.
  7. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 통전 시간 또는 점화각에 대한 전력 조정은 상부 또는 하부 장벽에 의해 제한되는 일정한 시간 윈도 또는 각 윈도 내에서만 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 전력 조정 방법.
  8. 제7항에 있어서, 통전 시간 또는 점화각의 한계는 특성 영역적으로 제어될 수 있고, 특성 영역은 적어도, 부하 및/또는 회전수에 따르고, 예를 들어 제어 유닛 내에 저장되는 것을 특징으로 하는 전력 조정 방법.
  9. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 동적 진행의 제어를 위해 특성 영역의 특성은 분할되고, 특성 영역의 이탈 시에 실제 통전 시간 또는 점화각의 값은 저장되어 특성 영역 내로의 재 진입시에 이전에 저장된 값이 조정의 초기값으로 제공되는 것을 특징으로 하는 전력 조정 방법.
  10. 점화 전압을 형성하는 1차 및 2차 코일을 갖는 점화 코일 또는 점화 변압기를 구비하며, 1차 코일은 단락 스위치라 불리는 스위치에 의해 단락되고, 그의 2차 코일을 통해서 하나 이상의 점화 플러그에 의해 이온 전류가 측정될 수 있는 엔진용 점화 장치에서 전력 조정을 위한 장치에 있어서,
    1차 전류가 단락 스위치의 단락 단계에서 적당한 수단에 의해 측정 기술적으로 측정되어 제어 유닛에 전송되고, 측정 변수는 단락 스위치의 작동에 따라 함수 또는 필터링의 형태로 제어 유닛 내에서 특성으로 처리되어, 상기 처리된 특성에 의해 통전 시간 또는 점화각에 대한 전력 조정이 형성되는 것을 특징으로 하는 전력 조정 장치.
  11. 제1항에 있어서, 특성이, 너무 많은 잔여 전력을 제시하면 통전 시간 또는 점화각은 감소되고, 너무 적은 잔여 전력을 제시하면 통전 시간 또는 점화각은 증가되는 것을 특징으로 하는 전력 조정 장치.
  12. 제1항 및 제2항에 있어서, 최대 1차 전류는 플러그의 종료 직후 통전 시간 또는 점화각에 대한 전력 조정을 위한 잔여 전력 비례 특성으로써 사용되는 것을 특징으로 하는 전력 조정 장치.
  13. 제1항, 제2항 및 제3항에 있어서, 1차 전류의 측정을 위한 수단은 전계 효과 트랜지스터로써 실행되는 단락 스위치의 드레인-소스-저항인 것을 특징으로 하는 전력 조정 장치.
  14. 제1항, 제2항 및 제3항에 있어서, 1차 전류의 측정을 위한 수단(Is)은 단락 회로 내의 저항인 것을 특징으로 하는 전력 조정 장치.
  15. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 통전 시간 또는 점화각에 대한 전력 조정은 비정지 작동점에서 일치되는 것을 특징으로 하는 전력 조정 장치.
  16. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 통전 시간 또는 점화각에 대한 전력 조정은 상부 또는 하부 장벽에 의해 제한되는 일정한 시간 윈도 또는 각 윈도 내에서만 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 전력 조정 장치.
  17. 제7항에 있어서, 통전 시간 또는 점화각의 한계는 특성 영역적으로 제어될 수 있고, 특성 영역은 적어도, 부하 및/또는 회전수에 따르고, 예를 들어 제어 유닛 내에 저장되는 것을 특징으로 하는 전력 조정 장치.
  18. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 동적 진행의 제어를 위해 특성 영역의 특성은 분할되고, 특성 영역의 이탈 시에 실제 통전 시간 또는 점화각의 값은 저장되어 특성 영역 내로의 재 진입시에 이전에 저장된 값이 조정의 초기값으로 제공되는 것을 특징으로 하는 전력 조정 장치.
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