KR200343634Y1 - 점화 시스템 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 축전지로부터 입력되는 제1 직류 전압을 전압 제어 신호에 상응하는 제2 직류 전압으로 변환하여 출력하는 DC 전압 조절부, 제2 직류 전압을 미리 지정된 승압비에 따라 승압된 펄스 고전압을 2차측에 발생시키는 승압 코일부, 승압 코일부의 1차측을 온/오프하는 스윗칭부, 펄스 고전압을 점화 플러그에 전달하기 위한 결합부, 결합부에 접촉되어 펄스 고전압의 크기에 상응하는 측정값을 생성하는 전압 검출부, 점화 플러그 상태 정보를 표시하는 표시부 및 제2 직류 전압을 조절하기 위한 전압 제어 신호를 DC 전압 조절부로 전송하고, 미리 지정된 주파수의 구형파를 발진하여 스윗칭부를 제어하며, 점화 플러그 상태 정보가 표시되도록 하기 위해 측정값의 변동에 상응하는 상태 표시 제어 신호를 표시부로 전송하는 제어부를 포함하는 점화 시스템 검사 장치에 관한 것으로, 점화 플러그를 엔진에서 탈거하지 않고 엔진에 장착된 상태에서 전기적 방법으로 비정상 여부를 진단할 수 있어 진단의 정확도 향상 및 엔진과의 결합부 손상을 방지할 수 있다.

Description

점화 시스템 검사 장치{APPARATUS FOR EXAMINING IGNITION SYSTEM}

본 고안은 점화 시스템 검사 장치에 관한 것으로, 특히 점화 플러그를 탈거하지 않고 엔진에 장착된 상태에서 간극을 측정하고 카본 등에 의한 열화를 진단할 수 있는 점화 시스템 검사 장치에 관한 것이다.

자동차의 기관은 자동차가 주행하는데 필요한 동력을 발생하는 장치로서, 자동차용 기관으로는 가솔린 기관, 디젤 기관, LPG 기관 등이 많이 사용되고 있다. 기관은 본체와 윤활 시스템, 연료 시스템, 냉각 시스템, 흡배기 시스템, 시동 시스템, 점화 시스템 등 여러 부속 시스템으로 구성되어 있다.

도 1은 일반적인 점화 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 점화 시스템은 축전지(110), 점화 스위치(120), 점화코일(130), 배전기(140), 고압(high tension) 케이블(150), 점화 플러그(160)로 구성되고, 연소실 내의 압축된 혼합기를 전기 불꽃으로 점화하여 연소시키는 시스템이다.

축전지(110)는 일시에 많은 전류를 필요로 하는 시동 전류의 공급과, 기관이 정지된 상태에서 각종 전기 장치에 전류를 보내는 일을 한다.

점화코일(130)은 가솔린 기관의 점화에 필요한 높은 전압을 발생시키기 위한 일종의 변압기이다.

배전기(140)는 2차 코일의 고전압을 점화 코일(130)로부터 받아 점화 플러그(160)로 배전해 주는 고압 배전부, 1차 전류를 단속하는 저압 단속부, 점화 시기를 조정해 주는 진각부 및 구동부로 구성된다.

고압 케이블(150)은 점화 코일(130)에 의해 발생된 2차 코일의 고전압을 점화 플러그(160)로 전달하는 케이블이며, 자체 임피던스를 가지는 특수 케이블이다.

점화플러그(160)는 압축된 혼합 가스에 전기적인 아크를 일으켜서 착화, 연소시키는 역할을 한다. 점화 플러그(160)는 일반적으로 각 실린더에 1개씩 배치되고, 점화코일(130)에서 발생한 고압 전류를 중심 전극에 받아 접지 전극과의 간극에 스파크(불꽃)를 발생시켜 연소실 내에서 압축된 혼합 가스를 점화하는 작용을 한다.

자동자의 엔진은 연료 혼합 공기가 실린더에 주입되어 압축된 후 점화가 이루어져 연료 혼합 공기가 연소가 됨으로써 동작된다. 즉 혼합 공기를 주입하는 연료 시스템과 점화를 수행하는 점화 시스템이 정상적으로 작동하면 연료 혼합 공기는 연소되고 그 폭발력에 의해 엔진이 회전하게 되는 것이다. 따라서 연료 시스템과 점화 시스템에 문제가 없다면 엔진은 정상적으로 회전하고 출력을 발생시킨다. 점화 계통 등의 불량으로 인해 실화(miss fire) 등이 발생하면 엔진 부조(Engine Hunting) 현상이 발생할 수 있다.

그러므로, 경우에 따라서는 점화 시스템의 비정상 여부를 확인할 필요가 있게 된다. 예를 들어, 점화 플러그는 플러그 간극과 카본 도포에 의한 임피던스 증가가 문제가 될 수 있다. 엔진 내부에 위치하는 점화 플러그의 간극에는 물리적 힘이 가해지지 않으므로 간극의 변화는 없으나 오랫동안 방전을 계속하면 중심 전극이 타들어가고 이로 인해 간극이 넓어지는 현상을 가져오며 결과적으로 점화력이 약화된다. 또한 불완전 연소나 연소 불량은 플러그 양극에 이물질을 끼게 하여 점화력을 감소시킨다. 이외에도 점화 플러그가 엔진에 장착되기 이전에 간극에 물리적 힘이 가해진 경우도 점화 플러그의 비정상 동작의 원인이 된다.

그러나, 가솔린 기관 등의 내연 기관에 사용되는 불꽃 점화 장치의 회로 부품인 점화 플러그(Spark plug)는 내열 니켈 합금제의 방전 전극이 연강제 나사부의 실린더 벽에 고정되는 구조로 되어있어 외부에서는 육안으로 간극을 검사할 수 없도록 되어 있다. 따라서, 엔진 속에 위치한 점화 플러그의 간극을 육안 검사하기 위해서는 점화 플러그를 엔진에서 탈거해야 한다. 또한 점화 코일의 고압 누설이나 고압 케이블의 고압 누설을 판단할 수 있도록 하는 객관적인 검사 기준이 존재하지 않아 정비사의 육감 판정에 의존하고 있다.

이와 같이 종래 기술에 따른 점화 시스템 검사 방법은 엔진에 장착되어있는 점화 플러그를 탈거한 상태에서 육안 검사를 진행하도록 되어 있어, 점화 플러그를 탈거하는 과정에서 엔진과 점화 플러그의 접촉 지점에 손상이 가해지는 문제점이 있었으며, 또한 객관적인 검사 결과를 제공해주지 못하는 문제점도 있었다. 그뿐 아니라 플러그를 탈거 및 장착하는 인력의 시간적 낭비가 심하여 정비업소의 수익률을 저하시키는 원인이 되기도 하였다.

또한, 점화 코일과 고압 케이블에 대한 검사시에도 정비사의 육감 판정에 의하고 있었으므로 정확한 데이터에 의한 비정상 여부 검사가 이루어질 수 없고, 또한 객관적인 데이터를 제시받지 못한 차주로 하여금 의심의 원인이 되는 문제점도 있었다.

따라서, 본 고안은 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 점화 플러그를 엔진에서 탈거하지 않고 엔진에 장착된 상태에서 전기적 방법으로 비정상 여부(예를 들어, 간극의 확장, 카본 등에 의한 열화)를 진단할 수 있어 진단의 정확도 향상 및 엔진과의 결합부 손상을 방지할 수 있는 점화 시스템 검사 장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 점화 코일의 절연체 열화를 전기 전자적 방법에 따른 객관적 검사 기준에 의해 정확히 진단할 수 있도록 하는 점화 시스템 검사 장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 고압 케이블의 임피던스 경시 변화에 의한 방전 누설을 전기전자적 방법에 의해 정확히 진단할 수 있도록 하는 점화 시스템 검사 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 점화 시스템의 구성을 나타낸 도면.

도 2는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 점화 시스템 검사 장치의 블록 구성도.

도 3은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 점화 시스템 검사 방법을 나타낸 순서도.

도 4는 본 고안의 바람직한 다른 실시예에 따른 시료 코일의 비정상 여부를 검사하기 위한 점화 시스템 검사 장치의 블록 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

220 : 점화 시스템 검사 장치 225 : 제어부

230 : DC 전압 조절부 235 : 스윗칭부

240 : 승압 코일부 245 : 결합부

250 : 전압 검출부 255 : LED 표시부

410 : 제1 절환부 420 : 제2 절환부

430 : 절환 연동부

상술한 목적들을 달성하기 위하여, 본 고안의 일 측면에 따르면, 차량의 점화 시스템의 비정상 여부를 검사하는 장치에 있어서, 축전지로부터 입력되는 제1 직류 전압을 전압 제어 신호에 상응하는 크기의 제2 직류 전압으로 변환하여 출력하는 DC 전압 조절부, 상기 제2 직류 전압을 미리 지정된 승압비에 따라 승압된 펄스 고전압을 2차측에 발생시키는 승압 코일부, 상기 승압 코일부의 1차측을 온(On) 또는 오프(Off)하기 위한 스윗칭 동작을 수행하는 스윗칭부, 상기 펄스 고전압을 점화 플러그(Spark Plug)에 전달하기 위한 결합부, 상기 결합부에 접촉되어 상기 펄스 고전압의 크기에 상응하는 측정값을 생성하는 전압 검출부, 점화 플러그 상태 정보를 표시하는 표시부 및 상기 제2 직류 전압을 조절하기 위한 상기 전압 제어 신호를 상기 DC 전압 조절부로 전송하고, 미리 지정된 주파수의 구형파를 발진하여 상기 스윗칭부를 제어하며, 상기 점화 플러그 상태 정보가 표시되도록 하기 위해 상기 측정값의 변동에 상응하는 상태 표시 제어 신호를 상기 표시부로 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 점화 시스템 검사 장치가 제공된다.

여기서, 상기 측정값은 상기 점화 플러그의 간극에 스파크가 발생하지 않을 때(즉, 전류가 흐르지 않는 경우)의 펄스 고전압에 비하여 스파크가 발생할 때(즉, 전류가 흐르는 경우)의 펄스 고전압이 크게 감소된다. 일정비율의 승압 코일 1차의 전압을 0볼트에서부터 서서히 상승하면 코일 2차에 유기된 펄스 고전압이 승압비에 상응하여 서서히 상승하다가 간극 조건에 부합하는 전압에 이르면 스파크가 일어나 전류가 흐르게 되고 이때 나타나는 펄스 전압의 감쇠를 전압검출부가 스파크 개시점을 감지하여 상기 제2 직류 전압 또는 상기 펄스 고전압의 크기에 상응하여 상기 점화 플러그의 간극 상태를 표시하도록 하기 위한 것일 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 전압 제어 신호를 이용하여 상기 제2 직류 전압의 크기를 서서히 증가시키거나, 서서히 감소시키거나 또는 미리 지정된 제2 직류 전압의 크기로 변동시킬 수 있다.

본 고안의 바람직한 일 실시예에 따르면, 차량의 점화 시스템의 비정상 여부를 검사하는 장치에 있어서-여기서, 상기 점화 시스템은 시료 코일, 시료 케이블 및 시료 플러그를 포함하고, 시료 코일, 시료 케이블 및 시료 플러그의 순으로 결합됨-, 축전지로부터 입력되는 제1 직류 전압을 전압 제어 신호에 상응하는 크기의 제2 직류 전압으로 변환하여 차량 내부의 상기 시료 코일로 전달하는 DC 전압 입력부-여기서, 상기 시료 코일은 상기 제2 직류 전압을 미리 지정된 승압비로 승압하여 펄스 고전압을 생성하고, 상기 펄스 고전압을 상기 시료 케이블로 전달함-, 상기 시료 케이블과 접촉되어 상기 펄스 고전압의 크기에 상응하는 측정값을 생성하는 전압 검출부, 상기 시료 코일의 상태 정보를 표시하는 표시부 및 상기 시료코일의 상태 정보가 표시되도록 하기 위해 상기 측정값의 변동에 상응하는 상태 표시 제어 신호를 생성하여 상기 표시부로 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 점화 시스템 검사 장치가 제공된다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 점화 시스템 검사 장치의 블록 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 고안에 따른 점화 시스템 검사 장치(220)는 제어부(225), DC 전압 조절부(230), 스윗칭부(235), 승압 코일부(240),결합부(245), 전압 검출부(250) 및 LED 표시부(255)를 포함한다.

제어부(225)는 DC 전압 조절부(230)로 전압 제어 신호를 전달하여 DC 전압 조절부(230)에 의한 출력 전압값이 제어되도록 하고, 일정한 주파수의 구형파를 발진하여 스윗칭부(230)를 제어한다. 또한, 전압 검출부(250)에 의해 검출된 전압값(또는 방전 개시점에서의 1차 직류 전압)을 판별하여 LED 제어 신호를 LED 표시부(255)로 전달한다. LED 표시부(255)로 전달되는 LED 제어 신호는 점화 플러그(160)의 방전 개시점의 전압값에 상응하여 미리 지정된 LED(예를 들어, Green LED, Yellow LED, Red LED 중 어느 하나)가 발광되도록 하기 위한 제어 신호이다.

DC 전압 조절부(230)는 축전지(210 - 차량 내부에 장착된 축전지 또는 독립된 축전지)로부터 입력되는 직류 12V의 전압을 제어부(225)로부터 수신되는 전압 제어 신호에 상응하는 출력 전압값으로 변경하여 승압 코일부(240)로 전달한다.

스윗칭부(235)는 제어부(225)로부터 전달되는 스위칭 신호에 상응하여 승압 코일부(240)의 1차 코일을 온(On)/오프(Off)하는 스윗칭 동작을 수행한다. 스윗칭부(235)의 동작에 의해 승압 코일부(240)의 1차측에는 DC 전압 조절부(230)에 의해 변경된 1차 전압이 구형파 형태로 유입된다.

승압 코일부(240)는 DC 전압 조절부(230)에 의해 변경되어 입력된 DC 전압값(즉, 0V ~ 12V 중 어느 하나의 값)을 미리 지정된 승압비에 따라 승압된 고전압을 2차측에 발생시키는 기능을 수행한다. 승압비는 필요에 따라 다양하게 적용할 수 있으나, 이하에서는 승압비가 300000/12V인 경우(즉. 2500배로 승압)를 가정하여 설명한다.

결합부(245)는 승압 코일부(240)에 의해 승압된 2차측 전압(이하, '펄스 고전압'이라 칭함)을 점화 플러그(160)에 전송한다. 예를 들어, 자체 임피던스를 가지는 특수 케이블인 고압(high tension) 케이블(150), 점화 플러그(160) 등과 결합될 수 있는 연결 접점일 수 있다. 또한 승압 코일부(240)와 결합부(245)는 승압 코일부(240)에서 승압된 펄스 고전압을 전달할 수 있도록 고압 케이블을 통해 결합된다.

전압 검출부(250)는 결합부(245)를 통해 2차 유기 전압을 점화 플러그(160)에 전송하는 과정에서 결합부(245)를 통해 전달되는 펄스 고전압의 크기를 측정하여 제어부(225)로 측정값 정보를 전달하는 기능을 수행한다. 전압 검출부(250)는 펄스 고 전압의 크기를 측정하기 위해 예를 들어, 클램프 미터(Clamp meter) 등과 같은 형태로 구성될 수 있다. 또한, 전압 검출부(250)는 전압 검출부(250)에 의해 측정된 측정값 정보가 아날로그 데이터 형태인 경우 이를 제어부(225)에서 인식할 수 있는 디지털 데이터 형태로 변환하는 ADC(Analogue to Digital Convert)를 더 포함할 수 있다.

LED표시부(255)는 제어부(225)로부터 전달되는 LED 제어 신호에 상응하는 LED가 발광되도록 하여 외부에서 점화 플러그(160)의 상태(즉, 정상 또는 비정상)를 인식할 수 있도록 한다. 물론, LED 표시부(255)는 정상 또는 비정상을 나타내는 텍스트를 표시하기 위한 액정 표시부 등의 형태로 구현될 수도 있다.

도 3은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 점화 시스템 검사 방법을 나타낸 순서도이다.

본 고안에 따른 점화 시스템 검사 장치는 점화 플러그의 간극에 따라 방전이 일어나는 전압의 크기가 상이함을 이용하여 점화 플러그의 정상 동작 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 점화 플러그의 간극이 표준 간극인 1mm인 경우에 방전이 발생하는 전압의 크기보다 간극이 1.3mm인 경우의 방전이 발생하는 전압의 크기가 더 크다. 따라서, 점화 플러그를 엔진으로부터 탈거하지 않더라도 어떤 크기의 전압 상태에서 방전이 발생했는지를 판단할 수 있다면 당해 점화 플러그의 간극의 정도를 식별할 수 있는 것이다.

도 3을 참조하여 점화 시스템 검사 방법을 설명하기 전에 점화 시스템 검사 결과를 표시하기 위한 측정 테이블을 하기와 같이 가정하기로 한다. 물론 하기의 측정 테이블은 승압비, 간극의 기준 크기 등의 다양한 조건에 상응하여 변동될 수 있음은 물론이다.

상태	구분	간극의 크기	1차 직류 전압의 크기	2차 유기 전압의 크기	LED 색상
정상	표준	1mm	6V	15kV	Green
	유효범위	1mm 초과1.2mm 이하	6V 초과7.2V 이하	15kV 초과18kV 이하	Yellow
		0.8mm 이상1mm 미만	4.8V 이상6V 미만	12kV 이상15kV 미만
비정상	-	1.2mm 초과0.8mm 미만	7.2V 초과4.8V 미만	18kV 초과12kV 미만	Red

도 3을 참조하면, 단계 310에서 점화 시스템 검사 장치(220)는 미리 지정된 전압(예를 들어, 0V ~ 12V 중의 어느 하나)에 상응하는 1차 직류 전압을 발생시킨다. 이 경우, 제어부(225)는 DC 전압 조절부(230)로 전압 제어 신호를 전달하여 DC 전압 조절이 이루어지도록 하고, 또한 일정한 주파수의 구형파 발진을 통해 스윗칭부(235)의 스윗칭 동작을 지시(예를 들어, 파워 TR의 베이스 제어)한다.

단계 315에서 점화 시스템 검사 장치(220)의 승압 코일부(240)는 1차측에 입력된 구형파 형태의 직류 전압을 미리 지정된 승압비로 승압하여 고전압의 2차 유기 전압 즉 펄스 고전압을 발생시킨다. 예를 들어, 승압비를 30kV/12V라 하고 1차측에 입력된 직류 전압이 1V라 하면 승압 코일부(240)에 의해 승압된 펄스 고전압은 2500V가 된다.

그리고, 단계 320에서 점화 시스템 검사 장치(220)는 단계 315를 통해 생성된 펄스 고전압을 결합부(245)를 통해 점화 플러그(160)에 입력한다. 펄스 고전압은 결합부(245)와 점화 플러그(160)를 연결하는 고압 케이블(예를 들어, 정상임이 판명된 고압 케이블)을 통해 전달된다.

이후, 단계 325에서 점화 시스템 검사 장치(220)의 제어부(225)는 전압 검출부(250)에 의해 측정되어 입력되는 전압 측정값을 이용하여 펄스 고전압의 크기에 변동이 있는지 여부를 지속적으로 감시한다.

단계 330에서 점화 시스템 검사 장치(220)는 단계 325를 통한 펄스 고전압의 크기를 감시하는 도중 피크 전압 강하가 발생했는지 여부를 판단한다. 즉, 점화 시스템 검사 장치(220)는 종전의 측정값(즉, n-1회차의 측정값)과 금번 측정값(즉, n회차의 측정값)을 비교함으로써 전압 강하가 발생했는지 여부를 판단한다.

만일 전압 강하가 발생하지 않았다면, 단계 335에서 제어부(225)는 1차 직류 전압을 미리 지정된 크기만큼 증가하기 위한 전압 제어 신호를 DC 전압 조절부(230)로 전송하고 단계 310으로 다시 진행한다. 즉, 본 고안에 따른 점화 시스템 검사 장치(220)는 점화 플러그(160)의 간극에 스파크가 발생했음이 인식될 때까지 1차 직류 전압을 0V ~ 12V까지 서서히 증가시키며, 또한 이에 따라 펄스 고전압도 서서히 증가하게 된다.

또한 만일 전압 강하가 발생하였다면 점화 플러그(160)의 간극에 스파크가 발생한 것으로서, 점화 시스템 검사 장치(220)의 제어부(225)는 전압 검출부(250)에 의해 검출된 전압 강하 직전의 펄스 고전압의 크기(또는 전압 강하가 발생한 시점의 1차 직류 전압의 크기)를 인식한다. 즉, 점화 플러그(160)의 간극에서 스파크가 발생(즉, 방전이 시작)되면 방전 전류 부하에 의해 전류가 흐르기 때문에 펄스 고전압의 피크 전압은 떨어진다. 즉, 제어부(225)가 스윗칭부(235)를 이용하여 1차 직류 전압을 펄스 파형으로 제어하면서 동시에 DC 전압 조절부(230)를 이용하여 승압 코일부(240)에 입력되는 1차 직류 전압을 0V부터 서서히 증가하면 임의의 전압에서 점화 플러그(160)는 방전을 개시하게 되는 것이다.

단계 345에서 점화 시스템 검사 장치(220)의 제어부(225)는 인식된 펄스 고전압의 크기에 상응하는 LED 제어 신호를 생성하여 LED 표시부(255)로 전달한다. 물론, 2차 유기 전압의 피크 전압이 떨어진 시점에서의 1차 직류 전압의 크기에 상응하는 LED 제어 신호를 생성할 수도 있다. 상술한 측정 테이블에서 보여지는 바와 같이 본 고안에 따른 점화 시스템 검사 장치(220)는 1차 직류 전압의 크기 또는 펄스 고전압의 크기를 이용할 수도 있고, 양자를 함께 이용함으로써 상호 검증의 용도로서 활용할 수도 있다.

이후, 단계 350에서 점화 시스템 검사 장치(220)의 LED 표시부(255)는 수신된 LED 제어 신호에 상응하는 LED를 점등시킨다. 예를 들어, 상술한 측정 테이블에서 가정한 바와 같이 방전 개시점에서의 펄스 고전압이 15kV(또는 1차 직류 전압이 6V)라면 제어부(225)는 LED 표시부(255)로 Green LED를 점등하도록 하는 LED 제어 신호를 전송할 것이다. 또한, 방전 개시점에서의 펄스 고전압이 16.5kV(또는 1차 직류 전압이 6.6V)라면 제어부(225)는 LED 표시부(255)로 Yellow LED를 점등하도록 하는 LED 제어 신호를 전송할 것이다. 또한, 방전 개시점에서의 펄스 고전압이 25kV(또는 1차 직류 전압이 10V)라면 제어부(225)는 LED 표시부(255)로 Red LED를 점등하도록 하는 LED 제어 신호를 전송할 것이다. 이와 같이, 정비사 또는 차주는 점화 플러그(160)를 엔진에서 탈거하여 확인하지 않더라도, LED 표시부(255)를 통해 점등되는 LED의 색상만을 보더라도 당해 점화 플러그(160)의 상태를 판단할 수 있다.

LED 표시부(255) 대신에 텍스트를 표시할 수 있는 액정 표시부가 구비된 경우라면, 제어부(225)는 상태 표시 신호를 액정 표시부로 전송하고, 액정 표시부는 수신한 상태 표시 신호에 상응하는 상태 정보(예를 들어, 플러그 간극의 치수, 정상 또는 비정상 등)를 텍스트 또는 이미지 형태로 디스플레이할 수도 있다.

이와 같이 방전 개시점에서의 펄스 고전압은 점화 플러그(160)의 간극에 따라 변화된다. 즉, 간극이 넓으면 방전 개시점의 펄스 고전압이 높고 간극이 좁으면 방전 개시점의 펄스 고전압이 낮다. 따라서, 실험에 의해 정상적 간극일때의 방전 개시점에서의 1차 직류 전압(또는 2차 유기 전압)이 몇 볼트인지 측정하여 기준점으로 정하고 이 전압과 전압 강하가 발생한 시점에서의 전압을 비교함으로써 간극의 정상 여부를 판별할 수 있다. 상술한 측정 테이블에서와 같이 점화 플러그(160)의 정상 간극인 1±0.2mm일 때의 방전 개시 DC 전압을 기준 전압으로 설정할 수 있다.

이제까지 본 고안에 따른 점화 시스템 검사 장치를 설명함에 있어, 점화 플러그(160)의 비정상 여부를 검사하는 방법을 중심으로 설명하였다.

그러나, 본 고안에 따른 점화 시스템 검사 장치는 점화 시스템 내의 점화 플러그(160 - 이하, '시료 플러그'라 칭함)의 정상 여부 판단 외에도 점화 코일(130)이나 고압 케이블(150)의 정상 여부에 대한 판단도 가능하다. 즉, 점화 플러그(160)의 정상 여부 검사, 고압 케이블(150 - 이하, '시료 케이블'이라 칭함)의 정상 여부 검사 및 점화 코일(130 - 이하 '시료 코일'이라 칭함)의 정상 여부 검사의 순으로 진행할 수 있다. 이하 이에 대해 간략히 설명한다.

먼저, 시료 케이블(150)의 비정상 여부를 검사하는 방법을 설명한다.

고압 케이블(즉, 시료 케이블, 150)은 자체 임피던스를 가지도록 특별히 제작된 케이블이다. 탄소 특수합성 재료를 사용하여 임피던스를 형성한 제품이라 열악한 사용 환경으로 인한 경시 변화가 심하게 나타난다. 시료 케이블(150)의 경시 변화는 케이블 피복 밖으로 아크 방전을 일으키는 등 고압의 누설이 나타나 점화 플러그(160)의 점화 전압과 전류를 상실하게 만든다. 그러나, 아직까지 시료 케이블(150)의 비정상 여부를 데이터에 의하여 판단할 수 있는 진단 방법이나 진단 기기가 존재하지 않았다. 그러나, 본 고안에 따른 점화 시스템 검사 장치(220)를 이용하면, 먼저 시료 플러그(160)의 검사를 수행한 후 시료 플러그(160)가 정상인 상태에서 결합부(245)를 시료 케이블(150)의 다른 일단(즉, 시료 플러그(160)와 연결되지 않은 다른 일단)에 연결하고 최대 전압을 인가함으로써 발생하는 전압 강하의 크기를 이용하여 비정상 여부를 판단할 수 있다.

다음으로, 시료 코일(130)의 비정상 여부를 검사하는 방법에 대해서는 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 본 고안의 바람직한 다른 실시예에 따른 시료 코일의 비정상 여부를 검사하기 위한 점화 시스템 검사 장치의 블록 구성도이다.

도 4를 참조하면, 본 고안에 따른 점화 시스템 검사 장치(220)는 제어부(225), DC 전압 조절부(230), 스윗칭부(235), 전압 검출부(250), LED 표시부(255), 제1 절환부(410), 제2 절환부(420) 및 절환 연동부(430)를 포함한다.

제1 절환부(410)와 제2 절환부(420)는 선택 스위치 등의 형태로 구성된다. 즉, 제1 절환부(410)는 DC 전압 조절부(230)와 시료 코일(130) 또는 승압 코일부(240)간의 연결을 담당하고, 제2 절환부(420)는 스윗칭부(235)와 시료 코일(130) 또는 승압 코일부(240)간의 연결 여부를 담당한다. 따라서, 제1 절환부(410)가 DC 전압 조절부(230)와 승압 코일부(240)가 연결되도록 하고, 또한 제2 절환부(420)가 스윗칭부(235)와 승압 코일부(240)가 연결되도록 한 경우에는 앞서 설명한 도 2와 유사하게 된다. 따라서, 본 고안에 따른 점화 시스템 검사 장치 및 방법은 점화 플러그(160) 또는 시료 케이블(150)의 비정상 여부를 검사할 수 있게 된다. 그러나, 점화 플러그(160)와 시료 케이블(150)이 정상인 검사 결과하에서, 제1 절환부(410)가 DC 전압 공급을 위해 DC 전압 조절부(230)와 시료 코일(130)의 1차측에 연결되도록 하고, 또한 제2 절환부(420)가 스윗칭 신호의 입력을 위해 스윗칭부(235)와 시료 코일(130)의 1차측에 연결되도록 한 경우에는 시료 코일(130)을 통해 승압된 펄스 고전압이 시료 케이블(150)을 통해 시료 플러그(160)로 전달되며, 이 과정에서 시료 코일(130)의 정상 여부를 검사할 수 있게 된다. 또한, 시료 플러그(160)만의 정상 여부를 검사한 후, 정상으로 판정된 시료 플러그(160)에 시료 케이블(150) 및 시료 코일(130)을 연결하여 검사한 경우, 오류(예를 들어, 기준치 이상의 전압 강하)가 발생한 경우에는 시료 케이블(150) 또는 시료 코일(130)에 문제가 있다고 판단할 수도 있다.

그리고, 절환 연동부(430)는 제1 절환부(410)와 제2 절환부(420)가 검사 대상이 무엇인가에 따라 함께 변동될 수 있도록 하기 위한 것이다. 절환 연동부(430)는 정비사가 검사 대상에 따라 선택할 수 있도록 하는 선택 스위치일 수 있다. 또한, 절환 연동부(430)는 제어부(225)의 제어에 의해 복수의 절환부의 연결 상태를 동시에 변동시킬 수도 있다. 예를 들어, 시료 코일(130), 시료 케이블(150) 및 점화 플러그(160)가 본 고안에 따른 점화 시스템 검사 장치(220)에 연결된 상태에서, 제어부(225)가 점화 플러그(160)가 정상이라는 판단을 하면 자동으로 절환 연동부(430)로 절환 제어 명령을 전송하여 제1 절환부(410) 및 제2 절환부(420)가 시료 코일(130)( 및/또는 시료 케이블(150))의 정상 여부를 검사하기 위한 상태로 전환되도록 할 수 있다.

점화 코일(즉, 시료 코일, 130)은 일종의 승압 트랜스포머라고 할 수 있다. 그러나, 2차측 코일의 선간 간격이 평행 협소 간격이기 때문에 권선간 방전이 발생하기 쉽다. 따라서, 권선간 방전을 방지하기 위한 절연 방법으로 절연 오일에 함침한 습식 코일이 있었으나 재료가 발달한 지금은 절연 에폭시 종류가 개발되어 절연 에폭시에 함침 건조한 건식 코일이 사용되고 있다.

시료 코일(130)은 사용 환경이 엔진 룸 내의 고온과 저온의 반복 때문에 절연체의 열화가 쉽게 일어나 경시 변화(經時 變化)가 많이 발생한다. 코일의 열화는 권선간 방전을 일어나게 하여 시료 플러그(160)에 충분한 방전 전압과 전류를 공급하지 못하는 결과를 낳고 따라서 실화의 원인이 되기도 한다. 그러나, 시료 코일(130)의 불량을 모니터할 수 있는 수단이 아직 개발되어 있지 못하여 차량 정비에 많은 어려움을 주고 있었다.

그러나, 도 4에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 점화 시스템 검사 장치(220)를 이용하면, DC 전압 조절부(230) 및 스위칭부(235)와 차량 내부의 시료 코일(130)의 1차측을 연결하여 최대 전압을 인가한 후 전압 검출부(250)에 의해 측정되어 제공되는 전압 변화를 참조하기만 하면 시료 코일(130)(및/또는 시료 케이블(150))의 비정상 여부를 쉽게 판단할 수 있는 장점을 가진다.

또한, 상술한 과정을 통해 본 고안에 따른 점화 시스템 검사 장치(220)는 시료 플러그(160), 시료 케이블(150) 및 시료 코일(130)의 정상 여부를 순차적으로 판단하여 판단 결과를 LED 표시부(255)를 통해 제공할 수 있는 것이다. 물론, LED 표시부(255) 대신에 액정 표시부가 이용되는 경우에는 예를 들어, "1. 점화 플러그 - 정상, 2. 고압 케이블 - 정상, 3. 점화 코일 - 비정상" 등과 같은 검사 결과를 한꺼번에 제시할 수도 있다.

이제까지 점화 플러그 등의 점화 시스템의 정상 또는 비정상 여부를 판단하기 위해 DC 전압 조절부(230)에 출력하는 1차측 직류 전압을 서서히 증가시키는 방법을 중심으로 설명하였다.

그러나, 본 고안에 따른 점화 시스템 검사 장치 및 방법은 1차측 직류 전압을 서서히 감소시키는 방법이나 1차측 직류 전압을 미리 지정된 전압만으로 인가하는 방법 등에 의해서도 점화시스템의 비정상 여부를 판단할 수도 있다.

예를 들어, 1차측 직류 전압을 서서히 감소시키는 방법을 이용하는 경우는 1차측 직류 전압이 최고 전압(예를 들어, 12V)으로 인가되고 점화 플러그(160)에 방전이 발생한 상태에서 1차측 직류 전압을 점화 플러그(160)에 방전이 발생하지 않는 순간까지 서서히 감소시킨다. 그리고, 방전이 발생하지 않는 순간(즉, 제어부(225)에서 펄스 고전압의 크기가 갑자기 변동한 것을 감지한 시점)의 1차 직류 전압 또는 펄스 고전압의 크기를 이용하여 점화 플러그(160)의 간극의 크기를 측정한다.

또한, 1차 직류 전압으로 미리 지정된 전압만을 인가하는 방법도 당해 점화 시스템의 정상 또는 비정상 여부만을 신속하게 판단하기 위한 방법으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 1차 직류 전압으로 인가되는 전압은 기준 전압값, 유효범위 한계 전압값만으로 제한할 수 있다. 즉, 먼저 기준 전압값(예를 들어, 간극이 1mm인 경우 방전되는 전압값)을 인가하여 방전이 발생하는지 여부를 판단한 후, 방전이 일어나지 않으면 유효범위 한계 최고 전압값을 인가하여 점화 플러그(160) 간극의 크기가 유효범위에 포함되었는지를 판단하는 것이다.

본 고안에 따른 점화 시스템 검사 장치는 점화 플러그를 엔진에서 탈거하지 않고 엔진에 장착된 상태에서 전기적 방법으로 비정상 여부(예를 들어, 간극의 확장, 카본 등에 의한 열화)를 진단할 수 있어 진단의 정확도 향상 및 엔진과의 결합부 손상을 방지할 수 있다.

또한, 불필요한 플러그 탈거 및 장착 작업을 하지않아 시간손실을 방지한다.

또한, 본 고안은 점화 코일의 절연체 열화를 전기 전자적 방법에 따른 객관적 검사 기준에 의해 정확히 진단할 수 있다.

또한, 본 고안은 고압 케이블의 임피던스 경시 변화에 의한 방전 누설을 전기전자적 방법에 의해 정확히 진단할 수 있다.

상기에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 차량의 점화 시스템의 비정상 여부를 검사하는 장치에 있어서,

   축전지로부터 입력되는 제1 직류 전압을 전압 제어 신호에 상응하는 크기의 제2 직류 전압으로 변환하여 출력하는 DC 전압 조절부;

   상기 제2 직류 전압을 미리 지정된 승압비에 따라 승압된 펄스 고전압을 2차측에 발생시키는 승압 코일부;

   상기 승압 코일부의 1차측을 온(On) 또는 오프(Off)하기 위한 스윗칭 동작을 수행하는 스윗칭부;

   상기 펄스 고전압을 점화 플러그(Spark Plug)에 전달하기 위한 결합부;

   상기 결합부에 접촉되어 상기 펄스 고전압의 크기에 상응하는 측정값을 생성하는 전압 검출부;

   점화 플러그 상태 정보를 표시하는 표시부;

   상기 제2 직류 전압을 조절하기 위한 상기 전압 제어 신호를 상기 DC 전압 조절부로 전송하고, 미리 지정된 주파수의 구형파를 발진하여 상기 스윗칭부를 제어하며, 상기 점화 플러그 상태 정보가 표시되도록 하기 위해 상기 측정값의 변동에 상응하는 상태 표시 제어 신호를 상기 표시부로 전송하는 제어부

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 점화 시스템 검사 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 측정값은 상기 점화 플러그의 간극에 스파크가 발생한 시점에서 감소되고, 상기 상태 표시 제어 신호는 상기 스파크가 발생한 시점에서의 상기 제2 직류 전압 또는 상기 펄스 고전압의 크기에 상응하여 상기 점화 플러그가 정상 또는 비정상 상태임을 표시하도록 하기 위한 것

   을 특징으로 하는 점화 시스템 검사 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 전압 제어 신호를 이용하여 상기 제2 직류 전압의 크기를 서서히 증가시키거나, 서서히 감소시키거나 또는 미리 지정된 제2 직류 전압의 크기로 변동시키기는 것

   을 특징으로 하는 점화 시스템 검사 장치.
4. 직류 전압을 미리 지정된 승압비로 승압하여 펄스 고전압을 생성하는 시료 코일, 상기 시료 코일로부터 상기 펄스 고전압을 전달받는 시료 케이블, 시료 플러그를 포함하고, 상기 시료 코일, 상기 시료 케이블 및 상기 시료 플러그의 순으로 결합된 차량의 점화 시스템의 비정상 여부를 검사하는 장치에 있어서,

   축전지로부터 입력되는 제1 직류 전압을 전압 제어 신호에 상응하는 크기의 제2 직류 전압으로 변환하여 차량 내부의 상기 시료 코일로 전달하는 DC 전압 입력부;

   상기 시료 케이블과 접촉되어 상기 펄스 고전압의 크기에 상응하는 측정값을 생성하는 전압 검출부;

   상기 시료 코일의 상태 정보를 표시하는 표시부;

   상기 시료코일의 상태 정보가 표시되도록 하기 위해 상기 측정값의 변동에 상응하는 상태 표시 제어 신호를 생성하여 상기 표시부로 전송하는 제어부

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 점화 시스템 검사 장치.