KR200411142Y1 - 자동차 점화회로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동차의 엔진 효율을 향상시키기 위하여, 배터리와 점화코일 사이에 삽입되고, 배터리의 전압과 변압기에서 출력되는 전압을 정류하여 점화코일에 승압된 전압을 안정적으로 공급하는 점화회로에 관한 것이다.

본 고안인 자동차 점화회로는, 입력전원을 정류하는 정류부; 출력전압의 변화를 감지하는 감지부; 상기 정류부로부터 전원을 입력받고, 상기 감지부로부터 입력받는 전압의 크기에 따라 소정의 발진주파수를 생성하는 발진부; 상기 발진부의 발진주파수를 입력받아 변압기 1차측에 구형파를 전달하는 스위칭부; 상기 변압기의 2차측에 유기된 전압 및 상기 입력전원 전압을 정류하여 승압된 전압을 점화코일로 출력하는 출력부;를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 정류부의 입력측에는 키박스의 ON/OFF에 연동되어 상기 정류부에 배터리를 직접 연결하는 릴레이가 연결되는 것을 특징으로 하며, 상기 출력부는 상기 입력전원 전압을 정류하는 제1다이오드와, 상기 변압기의 2차측 출력전압을 정류하는 제2다이오드와, 상기 제1 및 제2다이오드의 출력전압을 정류하여 승압된 전압을 출력하는 코일 및 커패시터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

자동차, 점화회로, 발진기, 변압기, 점화코일, 배터리

Description

자동차 점화회로{IGNITION-CIRCUIT FOR CAR}

도 1 은 본 고안에 따른 자동차 점화회로의 회로도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 정류부 20 : 감지부

30 : 발진부 31 : 발진기

40 : 스위칭부 50 : 출력부

S : 릴레이 F : 퓨즈

D : 다이오드 C : 커패시터

T : 변압기 Q : 트랜지스터

L : 코일 PD, PT : 포토커플러

본 고안은 자동차의 엔진 효율을 향상시키기 위한 점화회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리와 점화코일 사이에 삽입되고, 배터리의 전압과 변압기에서 출력되는 전압을 정류하여 점화코일에 승압된 전압을 안정적으로 공급하는 점화회로에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 엔진의 점화는, 운전자가 키박스를 ON시키면 제너레이터를 통해 배터리가 약 14.7볼트의 전압을 출력하여 점화코일로 전달하고, 점화코일이 이 전압을 승압하여 약8000에서 9000볼트의 고전압을 점화플러그에 전달하면, 점화플러그라 스파크를 발생시킴으로서 이루어진다.

엔진의 효율은 점화플러그에 인가되는 전압의 크기와, 그 일정성(즉, 인가되는 전압의 크기에 변동이 없음)에 의해 좌우된다. 이와 같이 점화플러그에 인가되는 전압의 크기와 안정성을 위하여 사용되는 것이 점화회로이다.

종래의 점화회로에는 공개실용신안 제2000-5769호, 공개특허 제2001-45010호 등이 있다. 상기 공개실용신안은 엔진의 RPM에 상관없이 점화플러그에 인가되는 고전압을 유지시키고 정상전압 이상의 전압이 인가되는 경우 릴레이를 차단하는 것을 특징으로 하며, 상기 공개특허는 단속기와 점화코일의 1차코일 사이에 연결되어 점화코일에서 약 40,000~70,000볼트의 고전압을 발생시켜 점화플러그에 강한 스파크를 발생시키는 것을 특징으로 한다. 상기 공개특허의 경우 약 40,000~70,000볼트의 고전압을 이용하는데 이렇게 큰 전압을 정상적으로 수용할 수 있는 전선이 있는지 의문이다.

또한, 상기 공개특허는 40,000~70,000볼트로 승압을 시키려면 점화코일에 400~700볼트의 전압이 들어가야 하는데 구형차종(포인트 접점방식)에서는 사용이 가능하나 신형차종(DLI 방식)에서는 사용이 불가하다. 이는 현재 방식(DLI방식)에는 트랜지스터가 접점을 대신하여 사용되고 있는데 트랜지스터는 이 같은 높은 전압을 견딜 수 없기 때문이다.

전술한 바와 같이 점화플러그에 인가되는 전압은 일정크기를 갖는 고전압이 계속 유지되는 것이 바람직한데, 상기 공개실용과 공개특허에는 이를 위한 수단이 없다.

자동차에 오디오, 안개등, 무드등과 같이 전력을 소모하는 기기가 많거나, 공회전 또는 급가속하는 경우에는 배터리가 일정 크기의 전압을 계속 유지하면서 출력할 수 없다. 이와 같이 배터리의 출력전압이 변동되는 경우 점화플러그에 유기되는 고전압도 변동될 수밖에 없다. 또한, 자동차를 오래사용하면 점화장치에 사용된 전선의 선간전압이 증가하고, 이로 인해 점화플러그에 유기되는 전압의 크기는 그만큼 작아지게 된다. 그러면 엔진의 효율이 떨어지는 것은 당연하다. 상기 공개실용신안 및 공개특허도 이러한 문제를 갖고 있다.

본 고안은 상기한 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 점화플러그에 고전압을 유기시키는 점화코일에 승압된 일정 크기의 전압을 공급하여 엔진 효율을 향상시키고 완전연소를 유발시켜 연비를 절감할 수 있는 점화회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 점화회로를 구성하는 발진기, 변압기 등이 파손되더라도 배터리의 전압을 점화코일에 전달할 수 있도록 하여 차량이 주행 중에 정지되는 일이 발생하지 않도록 한 점화회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안인 자동차 점화회로는,

입력전원을 정류하는 정류부;

출력전압의 변화를 감지하는 감지부;

상기 정류부로부터 전원을 입력받고, 상기 감지부로부터 입력받는 전압의 크기에 따라 소정의 발진주파수를 생성하는 발진부;

상기 발진부의 발진주파수를 입력받아 변압기 1차측에 구형파를 전달하는 스위칭부;

상기 변압기의 2차측에 유기된 전압 및 상기 입력전원 전압을 합하고 정류하여 승압된 전압을 점화코일로 출력하는 출력부;를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 정류부의 입력측에는 키박스의 ON/OFF에 연동되어 상기 정류부에 배터리를 직접 연결하는 릴레이가 연결되어 있는 것을 특징으로 하며,

상기 출력부는 상기 입력전원 전압을 정류하는 제1다이오드와, 상기 변압기의 2차측 출력전압을 정류하는 제2다이오드와, 상기 제1 및 제2다이오드의 출력전압을 정류하여 승압된 전압을 출력하는 코일 및 커패시터를 포함하여 이루어진 것 을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 고안을 상세히 설명하도록 한다.

도1은 본 고안에 따른 자동차 점화회로의 회로도이다.

도면을 보면 입력전원(Vin)측에 릴레이(S)가 연결되어 있다. 이는 점화회로를 배터리(보다 정확하게는 제너레이터)에 직접연결하기 위한 것이다. 점화회로는 배터리로부터 입력전원을 얻게 되는데, 국내의 자동차 대부분은 운전자가 키박스를 ON시키면, 배터리의 출력전압 12볼트는 제너레이터를 통해 약 14.7볼트로 승압되고, 이 승압된 전압이 점화회로의 입력전원(Vin)이 된다. 즉, 배터리의 출력전압은 제너레이터, 키박스를 거쳐 점화회로에 입력된다. 이와 같이 배터리의 출력전압(보다 정확하게는 제너레이터의 출력전압)이 키박스를 거쳐 점화회로로 입력되는 경우 선간 전압강하 만큼 전압이 드랍되어 점화회로로 입력되게 되는데, 상기 선간 전압강하의 크기는 노후된 차량일수록 커지게 된다. 이 같은 선간 전압강하에 의해 출력전압의 안정성이 영향을 받지 않게 하기 위해 키박스의 ON/OFF에 연동되는 릴레이(S)를 연결한 것이다. 그리고 상기 릴레이(S)에는 정상작동 여부를 표시하기 위한 발광다이오드가 연결되는 것이 바람직하다.

상기 릴레이(S)에는 순간적인 과전류에 의해 점화회로가 파손되는 것을 방지하기 위한 퓨즈(F)가 연결되어 있다. 그리고 상기 퓨즈(F)에는 제너레이터를 통해 배터리에서 출력되는 전압을 깨끗한 직류전압으로 정류하기 위한 정류부(10)가 연 결되어 있다. 상기 정류부(10)는 입력전원(Vin)에 병렬연결된 다이오드(D1) 및 다수의 커패시터(C1~C4)로 이루어지며, 상기 커패시터로는 일반 커패시터(C1~C3)와 맥류의 평활화 효율이 우수한 전해커패시터(C4)를 사용하였다.

상기 정류부(10)를 통해 정류된 전압은 상기 발진부(30)의 발진기(31)로 입력된다. 그리고 상기 발진기(31)는 감지부(20)로부터 입력되는 전압의 크기에 따라 발진주파수를 조절하여 발진한다. 상기 발진기(31)는 0~500KHz의 주파수로 발진한다. 출력측 전압(Vout)이 기준치보다 낮을 경우에는 주파수를 높여 출력전압(Vout)을 상승시키고, 기준치에 도달한 경우 그 때의 주파수를 계속 유지하여 출력전압(Vout)을 일정하게 유지시키게 된다. 실험결과 출력전압이 16.5~17.0볼트일 때, 보다 바람직하게는 16.8볼트일 때 좀더 높고 안정된 전압이 점화플러그로 들어가 자동차의 성능은 물론이고 완전 연소를 유발시켰다. 따라서 상기 발진기(31)는 출력전압 16.8볼트를 기준전압으로 설정되어 작동된다.

그리고 상기 발진기(31)를 보호하기 위한 저항(R4~R7)과 커패시터(C6,C7)가 접지와 연결되어 있다.

상기 발진부(30)의 발진주파수는 스위칭부(40)의 트랜지스터(Q)로 입력된다. 상기 트랜지스터(Q)는 입력되는 발진주파수에 따라 스위칭(ON/OFF)함으로서 구형파를 생성하고 이를 변압기(T)의 1차측으로 전달한다. 상기 트랜지스터(Q)로는 n채널의 MOSFET을 사용하였으며, 소스측을 발진기(31)에 연결하고 드레인측을 변압기(T) 에 연결하였다. 그리고 소스측에는 저항(R5,R6)을 접지에 연결하고 게이트측에는 다이오드(D2)를 접지에 연결하여 MOSFET을 보호하였다. 상기 MOSFET은 소형, 저전력, 그리고 속도가 빠른 장점을 갖는다.

상기 스위칭부(40)에서 생성되는 구형파는 변압기(T)의 권선비에 따라 소정 크기의 전압으로 승압(또는 강압)되어 변압기(T)의 2차측에 유기되고, 상기 변압기(T)의 출력전압은 상기 출력부(50)를 통해 정류되어 직류전압으로 된다. 그리고 상기 출력부(50)는 상기 변압기(T)의 출력전압뿐만 아니라 입력전원(Vin)의 전압도 함께 정류하여 출력을 한다. 즉, 출력부(50)는 상기 변압기(T)와 연결되고, 입력전원(Vin)과도 연결되어 이들의 전압을 합하고 정류하여 승압된 직류전압을 출력한다. 도면을 참조하면 출력부(50)의 입력전원(Vin)에는 제1다이오드(D6)가 직력 연결되어 있고 변압기(T)의 2차측에는 제2다이오드(D7)가 직렬 연결되어 있으며, 상기 제1 및 제2다이오드(D6,D7)에서 정류되어 출력되는 각 전압은 코일(L) 및 커패시터(C11~C13)를 통해 합해지고 정류되어 소정크기의 직류전압(Vout)으로 출력된다.

출력부(50)의 바람직한 출력전압이 16.8볼트이고, 입력전원(Vin)에 의해 입력되는 전압이 약 14.7볼트이므로, 통상 변압기(T)의 출력전압은 2~3볼트가 된다. 그러나 입력전원(Vin)에 의해 입력되는 전압이 떨어지는 경우에는 변압기(T)의 출력전압은 떨어진 만큼 상승하게 된다.

본 고안에서 이와 같이 출력부(50)의 입력 전압으로 변압기(T)의 출력전압 외에 별도로 입력전원(Vin)의 전압을 이용하는 것은 변압기(T), 발진기(31) 등이 파손되는 경우에도 코일(L)이 끊어지지 않는 이상 점화코일에 전원이 공급되도록 함으로서, 자동차가 주행 중에 정지되는 일이 발생되지 않도록 하기 위함이다.

상기 감지부(20)는 출력부(50)의 출력전압의 변화를 감지하고, 이를 상기 발진부(30)의 발진기(31)에 전달한다. 상기 감지부(20)는 상기 출력부(50)의 커패시터(C11~C13)와 병렬로 연결되어 있으며, 출력부(50)의 전압크기에 따라 발산되는 빛의 양이 조절되는 포토다이오드(PD)와 상기 포토다이오드(PD)에서 발산되는 빛에 의해 작동하여 상기 발진기(31)로 신호를 보내는 포토트랜지스트(PT)가 결합된 포토커플러를 포함하여 이루어진다.

이상에서 본 고안을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 회로도를 갖는 자동차 점화회로에 대해 설명하였으나 본 고안은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 고안의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

상기한 바와 같이 본 고안은 점화회로에서 출력되어 점화코일로 입력되는 전압이 배터리의 출력전압보다 높게 승압된 전압이며, 또한 그 크기가 일정하게 유지되므로, 점화플러그에 좀더 높고 안전된 전압이 유기되어 자동차의 성능이 향상되 고, 연료의 완전연소를 유발시켜 연비를 향상시켜 주행거리를 늘리게 되고 유독가스의 배출을 줄이게 되는 효과가 있다.

또한, 점화회로의 변압기나 발진기 등의 부품이 파손된 경우에도 점화코일에 전압은 공급되므로 주행 중에 자동차가 정지하는 일은 발생되지 않아 안전하다.

Claims (6)

1. 입력전원을 정류하는 정류부(10);

   출력전압의 변화를 감지하는 감지부(20);

   상기 정류부(10)로부터 전원을 입력받고, 상기 감지부(20)로부터 입력받는 전압의 크기에 따라 소정의 발진주파수를 생성하는 발진부(30);

   상기 발진부(30)의 발진주파수를 입력받아 변압기(T) 1차측에 구형파를 전달하는 스위칭부(40);

   상기 변압기(T)의 2차측에 유기된 전압 및 상기 입력전원 전압을 합하고 정류하여 승압된 전압을 점화코일로 출력하는 출력부(50);를 포함하여 이루어진 자동차 점화회로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 정류부(10)의 입력측에는 키박스의 ON/OFF에 연동되어 상기 정류부(10)에 배터리를 직접 연결하는 릴레이(S)가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 점화회로.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 출력부(50)는 상기 입력전원 전압을 정류하는 제1다이오드(D6)와, 상기 변압기(T)의 2차측 출력전압을 정류하는 제2다이오드(D7)와, 상기 제1 및 제2다이오드(D6,D7)의 출력전압을 합하고 정류하여 승압된 전압을 출력하는 코일(L) 및 커패시터(C11,C12,C13)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 점화회로.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 감지부(20)에서 출력전압을 감지하고 이를 상기 발진부(30)로 전달하는 것은 포토다이오드(PD)와 포토트랜지스터(PT)가 결합된 포토커플러인 것을 특징으로 하는 자동차 점화회로.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 스위칭부(40)에서 구형파를 생성하는 것은 상기 발진부(30)의 발진기 출력측에 소스가 연결되고, 상기 변압기(T) 드레인이 연결되어 있는 n채널의 MOSFET(Q)인 것을 특징으로 하는 자동차 점화회로.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 출력부(50)에서 출력되어 점화코일로 입력되는 전압은 16.5볼트 내지 17볼트 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자동차 점화회로.

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