KR20010086487A - 차량용 점화 고장 감지기 - Google Patents

차량용 점화 고장 감지기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 점화 고장 감지기에 관한 것이다.
본 발명은 전원 공급단(VB+)과 점화 플러그를 연결하는 전선(41)으로부터 일정한 거리만큼 떨어져 있고, 상기 점화 플러그로 인가되는 전류 변화에 따라서 저항값이 변동되는 자기 저항(40)과, 자기 저항(40)의 변동된 저항값에 대한 전압 신호가 입력되면 기준 전압(Vref)과 비교하고, 자기 저항(40)의 전압이 기준 전압(Vref)보다 크면 하이 신호를 출력하는 비교부(50)와, 비교부(50)의 하이 신호를 필터링하여 노이즈를 제거함과 동시에, 입력 하이 신호에 따른 일정 주기(T)의 펄스 신호를 출력하는 정시간 펄스 발생부(60), 및 정시간 펄스 발생부(60)의 펄스 신호가 베이스로 입력되면 스위칭됨과 동시에, 컬렉터를 통해 엔진 관리 시스템의 ECU(70)로 펄스 신호를 인가시키는 고장 감지용 트랜지스터(Q1)로 구성되며,
이에 따라서, 전원 공급단(VB+)과 점화 플러그 사이에 연결되어 있는 미세 저항(Ra)이 소손되거나 화재가 발생할 수 있는 종래의 문제점을 해소하고, 감지기 자체의 신뢰도를 향상시키며, 제품의 단가를 낮출 수 있다.

Description

차량용 점화 고장 감지기 { IGNITION FAILURE SENSOR FOR VEHICLES }
본 발명은 차량용 고장 감지기에 관한 것이며, 보다 상세히는 차량의 점화 플러그 고장 여부를 감지하여 차량의 엔진 관리 시스템(EMS)의 ECU에 전달하도록 된 차량용 점화 고장 감지기에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 차량용 점화 고장 감지기(IFS; Ignition Failure Sensor)는 전원 공급단(VB+)과 점화 플러그 사이에 설치되어 있는 0.01Ω 정도의 미세 저항(Ra)의 양단 전압을 비교부(10)의 기준 전압과 비교하고, 상기 미세 저항(Ra)의 양단 전압이 비교부(10)의 기준 전압 이상이라고 판별됨에 따라서 상기 비교부(10)로부터 하이 신호가 출력되면 정시간 펄스 발생부(20)가 일정 주기(T)의 펄스를 발생시키도록 되어 있다.
이때, 상기 비교부(10)의 기준 전압은 전압 분배 저항(Rb,Rc)에 의해 특정한 값으로 설정된다.
또한, 상기 정시간 펄스 발생부(20)가 일정 주기(T)의 펄스를 발생시키면 고장 감지용 트랜지스터(Q1)가 스위칭되고, 이에 따라서 상기 트랜지스터(Q1)의 컬렉터를 통해 엔진 관리 시스템의 ECU(30)로 펄스 신호가 입력된다.
상기와 같이 일정 주기(T)의 펄스가 정상적으로 입력되면 상기 ECU(30)는 현재 점화 플러그가 정상 상태임을 판별하고, 상기 펄스 신호가 일정 시간 동안 지속적으로 입력되지 않으면 현재 점화 플러그가 비정상 상태임을 판별한다.
그러나, 상기와 같은 종래의 점화 고장 감지기는 상기 점화 플러그와 연결되는 점화 코일(도시하지 않음)의 상태가 불량하거나 기타 외부 결선의 이상으로 인해 상기 점화 코일에 과전류가 발생하면, 상기 전원 공급단(VB+)과 점화 플러그 사이에 연결되어 있는 미세 저항(Ra)이 소손되거나 화재가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 상기 미세 저항을 사용하지 않고 전원 공급단과 점화 플러그를 연결하는 전선으로부터 일정한 거리만큼 떨어져 있는 자기 저항(Magneto Resistor)을 이용하여 차량의 점화 플러그 고장 여부를 감지하도록 된 차량용 점화 고장 감지기를 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 차량용 점화 고장 감지기는 전원 공급단과 점화 플러그를 연결하는 전선으로부터 일정한 거리만큼 떨어져 있고, 상기 점화 플러그로 인가되는 전류 변화에 따라서 저항값이 변동되는 자기 저항과, 상기 자기 저항의 변동된 저항값에 대한 전압 신호가 입력되면 기준 전압과 비교하고, 상기 자기 저항의 전압이 기준 전압과 크면 하이 신호를 출력하는 비교부와, 상기 비교부의 하이 신호를 필터링하여 노이즈를 제거함과 동시에, 입력 하이 신호에 따른 일정 주기의 펄스 신호를 출력하는 정시간 펄스 발생부, 및 상기 정시간 펄스 발생부의 펄스 신호가 베이스로 입력되면 스위칭됨과 동시에, 컬렉터를 통해 엔진 관리 시스템의 ECU로 펄스 신호를 인가시키는 고장 감지용 트랜지스터로 구성된다.
이에 따라서, 본 발명의 차량용 점화 고장 감지기는 상기 전원 공급단과 점화 플러그 사이에 연결되어 있는 미세 저항이 소손되거나 화재가 발생할 수 있는 종래의 문제점을 해소하고, 감지기 자체의 동작 속도 및 동작 온도 특성 등의 신뢰도를 향상시키며, 제품의 단가를 낮출 수 있도록 되어 있다.
도 1은 종래의 차량용 점화 고장 감지기를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 점화 고장 감지기를 도시한 구성도,
도 3은 도 2의 자기 저항이 설치된 상태를 도시한 구성도,
도 4는 도 2의 정시간 펄스 발생부를 도시한 회로도,
도 5는 정시간 펄스 발생부의 출력 특성을 도시한 파형도,
도 6은 전류 변화량에 대한 비교부의 입력 전압 환산 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 비교부 20: 정시간 펄스 발생부
30: ECU 40: 자기 저항
41: 전선 42: 스페이서
50: 비교부 60: 정시간 펄스 발생부
61: 하이 패스 필터 62: 제1 비교부
62a: 제1 비교기 63: 로우 패스 필터
64: 제2 비교부 64a: 제2 비교기
65: 출력 노이즈 제거부 70: ECU
R: 저항 C: 커패시터
D: 다이오드 Q1: 고장 감지용 트랜지스터
Q2: 반전 트랜지스터
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2와 도 3을 참조하면, 자기 저항(40)은 전원 공급단(VB+)과 점화 플러그를 연결하는 전선으로부터 일정한 거리(d)만큼 떨어져 있고, 상기 점화 플러그로인가되는 전류 변화에 따라서 저항값이 변동된다.
상기 자기 저항(40)의 저항값은 전원 공급단(VB+)과 점화 플러그를 연결하는 전선(41)에 흐르는 전류 변화에 따라서 전선(41) 주변의 자기장의 세기(H)가 변함에 따라서 변동된다.
비교부(50)는 상기 자기 저항(40)의 변동된 저항값에 대한 전압 신호가 입력되면 기준 전압(Vref)과 비교하고, 상기 자기 저항(40)의 전압이 기준 전압(Vref)보다 크면 하이 신호를 출력한다.
정시간 펄스 발생부(60)는 상기 비교부(50)의 하이 신호를 필터링하여 노이즈를 제거함과 동시에, 입력 하이 신호에 따른 일정 주기(T)의 펄스 신호를 출력한다.
고장 감지용 트랜지스터(Q1)는 상기 정시간 펄스 발생부(60)의 펄스 신호가 베이스로 입력되면 스위칭됨과 동시에, 컬렉터를 통해 엔진 관리 시스템의 ECU(70)로 펄스 신호를 인가시킨다.
도 4를 참조하면, 상기 정시간 펄스 발생부(60)의 하이 패스 필터(61)는 CR 미분 회로와 다이오드(D1)로 구성되고, 상기 비교부(50)의 하이 신호를 필터링하여저잡음 성분을 제거한다.
제1 비교부(62)는 기준 전압용 전압 분배 저항(R3,R4)과 제1 비교기(62a)로 구성되고, 상기 하이 패스 필터(61)의 출력 신호를 기준 전압과 비교하여, 입력 신호가 기준 전압 이상이라고 판별되면 일정 주기(T)의 펄스 신호를 출력한다.
로우 패스 필터(63)는 스피드 업 다이오드(D2)와 RC 적분 회로로 구성되고, 상기 제1 비교부(62)의 펄스 신호를 필터링하여 고잡음 성분을 제거한다.
제2 비교부(64)는 기준 전압용 전압 분배 저항(R7,R8)과 제2 비교기(64a)로 구성되고, 상기 로우 패스 필터(63)를 통해 입력되는 일정 주기(T)의 펄스 신호를 반전시켜 출력한다.
반전 트랜지스터(Q2)는 상기 제2 비교부(64)의 펄스 신호가 입력되면 스위칭하여 오픈 컬렉터를 통해 반전된 펄스 신호를 출력한다.
출력 노이즈 제거부(65)는 RC 적분 회로로 구성되고, 상기 반전 트랜지스터(Q2)의 펄스 신호를 필터링하여 노이즈를 제거한다.
상기와 같은 구성에 의해서 본 발명에 따른 차량용 점화 고장 감지기는 다음과 같이 작동한다.
상기 전원 공급단(VB+)과 점화 플러그를 연결하는 전선(41)에 흐르는 전류 변화에 따라서 전선(41) 주변의 자기장의 세기(H)가 변하면, 상기 자기 저항(40)의 저항값이 변동된다.
이에 따라서, 상기 비교부(50)에는 상기 자기 저항(40)의 변동된 저항값에대한 전압 신호가 입력되며, 이에 따라서 상기 비교부(50)는 입력 전압 신호를 기준 전압(Vref)과 비교한다.
만약, 상기 자기 저항(40)의 전압이 기준 전압(Vref)보다 크면 상기 비교부(50)는 5V 하이 신호를 출력한다.
예컨대, 상기 전선(41)에 10A의 전류가 흐를 때, 상기 자기 저항(40)의 저항값이 소정치로 변동됨에 따라서, 30mV의 전압이 상기 비교부(50)로 입력된다고 가정하고, 상기 비교부(50)의 기준 전압(Vref)이 30mV로 설정되었다고 가정하면, 상기 비교부(50)로 입력되는 전압 신호의 크기가 30mV 이상으로 판별될 경우, 상기 비교부(50)는 5V 하이 신호를 출력한다.
또한, 상기 비교부(50)의 5V 하이 신호가 상기 정시간 펄스 발생부(60)로 입력되면, 상기 정시간 펄스 발생부(60)는 입력 하이 신호에 대하여 포지티브 에지 원 샷(Positive edge one shot) 멀티 바이브레이터 기능을 다음과 같이 수행한다.
즉, 상기 하이 패스 필터(61)는 C1, R2에 의해 상기 비교부(50)의 하이 신호를 필터링하여 (+), (-) 에지를 먼저 취한 다음, 다이오드 D1에 의해 (-) 에지를 제거하여, 도 5의 (가)에 도시된 바와 같이 (+) 에지만 남은 신호를 출력한다.
이어서, 상기 제1 비교부(62)의 제1 비교기(62a)는 기준 전압용 전압 분배 저항 R3와 R4에 의해 설정된 소정의 기준 전압과, 상기 하이 패스 필터(61)의 출력신호를 비교하여, 상기 하이 패스 필터(61)의 출력 신호가 기준 전압 이상이라고 판별되면, 도 5의 (나)에 도시된 바와 같은 일정 주기(T)의 펄스 신호를 출력한다.
상기 제1 비교부(62)로부터 출력되는 펄스 신호는 상기 로우 패스 필터(63)의 스피드 업 다이오드(D2)를 빨리 충전시키고, R6과 C2에 의해 느리게 방전되어 도 5의 (다)에 도시된 바와 같이 필터링된 신호를 상기 제2 비교부(64)로 인가시킨다.
이때, 상기 제2 비교부(64)의 제2 비교기(64a)는 기준 전압용 전압 분배 저항 R7과 R8에 의해 설정된 소정의 기준 전압과 상기 로우 패스 필터(63)의 출력 신호를 비교하여, 상기 로우 패스 필터(63)의 출력 신호가 기준 전압 이상이라고 판별되면, 도 5의 (라)에 도시된 바와 같이 상기 로우 패스 필터(63)를 통해 입력되는 일정 주기(T)의 펄스 신호를 반전시켜 출력한다.
상기와 같이 제2 비교부(64)에 의해 반전된 펄스 신호가 상기 반전 트랜지스터(Q2)의 베이스로 인가되면, 상기 반전 트랜지스터(Q2)는 스위칭하여 상기 제2 비교부(64)의 펄스 신호를 도 5의 (마)에 도시된 파형으로 다시 반전시킨 후, 컬렉터를 통해 출력한다.
상기 반전 트랜지스터(Q2)에 의해 반전됨으로써 원상 복귀된 펄스 신호는, 최종적으로 출력 노이즈 제거부(65)의 R12와 C3로 구성된 RC 적분 회로에 의해 필터일되어 노이즈가 제거된 후, 상기 고장 감지용 트랜지스터(Q1)의 베이스로 인가된다.
상기와 같이 정시간 펄스 발생부(60)의 출력 노이즈 제거부(65)로부터 출력되는 펄스 신호가 상기 고장 감지용 트랜지스터(Q1)의 베이스로 인가되면, 상기 고장 감지용 트랜지스터(Q1)는 컬렉터를 통해 상기 엔진 관리 시스템의 ECU(70)로 펄스 신호를 인가시킨다.
따라서, 상기 ECU(70)는 일정 주기(T)의 펄스 신호가 정상적으로 입력되면 현재 점화 플러그가 정상 상태임을 판별하고, 상기 펄스 신호가 일정 시간 동안 지속적으로 입력되지 않으면(예컨대, 로우 상태가 일정 시간 이상 지속되면) 현재 점화 플러그가 비정상 상태임을 판별한다.
한편, 상기 정시간 펄스 발생부(60)로부터 출력되어 최종적으로 상기 엔진 관리 시스템의 ECU(70)로 입력되는 펄스 신호의 주기(T)는, 상기 제1 비교부(62)와 제2 비교부(64)의 기준 전압을 변경하거나, 상기 하이 패스 필터(61)의 RC 미분 회로를 구성하는 R2와 C1 값을 변경하거나, 상기 로우 패스 필터(63)의 RC 적분 회로를 구성하는 R6과 C2의 값을 변경함으로써, 조정할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 자기 저항(40)에 스페이서(42)를 장착하면, 상기 전선(41)에 흐르는 전류 변화에 대응하는 자기장 세기(H)의 변화에 따른 자속 쇄교량이 증가하여 상기 자기 저항(40)이 전선(41) 주변에서 변하는 자기장 세기(H)를 더욱더 민감하게 감지할 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 점화 고장 감지기에 있어서, 상기 전선(41)의 전류 변화량에 따른 상기 자기 저항(40)의 저항값 변동에 대한 상기 비교부(50)의 입력 전압을 환산하면, 도 6에 도시된 그래프와 같이 나타난다.
즉, 도 6에 도시된 그래프는 상기 전선(41)의 전류 변화량에 대하여 상기 비교부(50)로 입력되는 전압을 환산한 그래프이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 점화 고장 감지기는 상기 미세 저항을 사용하지 않고 전원 공급단과 점화 플러그를 연결하는 전선으로부터 일정한 거리만큼 떨어져 있는 자기 저항을 이용하여 차량의 점화 플러그 고장 여부를 감지하도록 되어 있기 때문에, 상기 전원 공급단과 점화 플러그 사이에 연결되어 있는 미세 저항이 소손되거나 화재가 발생할 수 있는 종래의 문제점을 해소하고, 감지기 자체의 동작 속도 및 동작 온도 특성 등의 신뢰도를 향상시키며, 제품의 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 차량용 점화 고장 감지기를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가가능할 것이다.

Claims (3)

  1. 전원 공급단(VB+)과 점화 플러그를 연결하는 전선(41)으로부터 일정한 거리만큼 떨어져 있고, 상기 점화 플러그로 인가되는 전류 변화에 따라서 저항값이 변동되는 자기 저항(40)과,
    상기 자기 저항(40)의 변동된 저항값에 대한 전압 신호가 입력되면 기준 전압(Vref)과 비교하고, 상기 자기 저항(40)의 전압이 기준 전압(Vref)보다 크면 하이 신호를 출력하는 비교부(50)와,
    상기 비교부(50)의 하이 신호를 필터링하여 노이즈를 제거함과 동시에, 입력 하이 신호에 따른 일정 주기(T)의 펄스 신호를 출력하는 정시간 펄스 발생부(60), 및
    상기 정시간 펄스 발생부(60)의 펄스 신호가 베이스로 입력되면 스위칭됨과 동시에, 컬렉터를 통해 엔진 관리 시스템의 ECU(70)로 펄스 신호를 인가시키는 고장 감지용 트랜지스터(Q1)
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 점화 고장 감지기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 정시간 펄스 발생부(60)는
    CR 미분 회로와 다이오드(D1)로 구성되고, 상기 비교부(50)의 하이 신호를필터링하여 저잡음 성분을 제거하는 하이 패스 필터(61)와,
    기준 전압용 전압 분배 저항(R3,R4)과 제1 비교기(62a)로 구성되고, 상기 하이 패스 필터(61)의 출력 신호를 기준 전압과 비교하여, 입력 신호가 기준 전압 이상이라고 판별되면 일정 주기(T)의 펄스 신호를 출력하는 제1 비교부(62)와,
    스피드 업 다이오드(D2)와 RC 적분 회로로 구성되고, 상기 제1 비교부(62)의 펄스 신호를 필터링하여 고잡음 성분을 제거하는 로우 패스 필터(63)와,
    기준 전압용 전압 분배 저항(R7,R8)과 제2 비교기(64a)로 구성되고, 상기 로우 패스 필터(63)를 통해 입력되는 일정 주기(T)의 펄스 신호를 반전시켜 출력하는 제2 비교부(64)와,
    상기 제2 비교부(64)의 펄스 신호가 입력되면 스위칭하여 오픈 컬렉터를 통해 반전된 펄스 신호를 출력하는 반전 트랜지스터(Q2), 및
    RC 적분 회로로 구성되고, 상기 반전 트랜지스터(Q2)의 펄스 신호를 필터링하여 노이즈를 제거하는 출력 노이즈 제거부(65)
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 점화 고장 감지기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 자기 저항(40)에는 상기 전원 공급단(VB+)과 점화 플러그를 연결하는 전선(41)에 흐르는 전류 변화에 대응하는 자기장 세기(H)의 변화에 따른 자속 쇄교량을 증가시켜, 상기 자기 저항(40)이 전선(41) 주변에서 변하는 자기장 세기(H)를 더욱더 민감하게 감지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는차량용 점화 고장 감지기.
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