KR20100132340A - 엔진의 점화 시스템 및 이의 제어방법 - Google Patents

엔진의 점화 시스템 및 이의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 엔진의 점화 시스템은, 점화코일에 공급되는 전류를 이용하여 연소실에 불꽃을 발생시키는 점화장치, 오프된 엔진을 시동하기 위한 시동신호를 감지하는 시동감지부, 엔진의 냉각수온을 검출하는 냉각수온감지부, 및 상기 시동신호가 감지되고 상기 냉각수온이 설정된 온도 미만인 경우, 시동 시작 후 설정된 시간 동안 상기 점화코일에 공급되는 전류의 드웰타임(dwell time)을 증가시키는 전원제어부를 포함한다.
따라서, 엔진의 온도가 낮은 경우, 시동 직후 드웰타임을 설정된 시간 동안 증가시킴으로써 연소특성을 안정화하여 시동안정성을 향상시킬 수 있다.
GDI, 점화, 시스템, 드웰타임, dwell, 점화코일

Description

엔진의 점화 시스템 및 이의 제어방법{IGNITION SYSTEM OF ENGINE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 엔진의 점화 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초기 시동안정성이 향상된 엔진의 점화 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 가솔린 직분사 엔진은, 배기가스를 저감시키기 위해서 연료가 희박한 상태에서 연소된다. 그러나, 희박 상태에서 연소의 안정성을 높이기 위해서는 점화코일에 고에너지가 인가되어야 한다.
점화코일의 에너지를 높이는 방법은, 코일 내부의 코아 면적을 늘리거나, 코일이 감긴 횟수를 증가시키는 것이나, 그 크기가 늘어나고 비용도 상승하는 문제점이 있다.
특히, 공기 중 연료가 희박한 상태에서 연소가 진행되기 때문에 엔진의 온도가 낮거나 시동초기에 시동 안정성이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으 로, 본 발명의 목적은 엔진의 온도가 낮은 상태에서 시동안정성이 향상된 엔진의 점화 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엔진의 점화 시스템은, 점화코일에 공급되는 전류를 이용하여 연소실에 불꽃을 발생시키는 점화장치, 오프된 엔진을 시동하기 위한 시동신호를 감지하는 시동감지부; 엔진의 냉각수온을 검출하는 냉각수온감지부, 및 상기 시동신호가 감지되고 상기 냉각수온이 설정된 온도 미만인 경우, 시동 시작 후 설정된 시간 동안 상기 점화코일에 공급되는 전류의 드웰타임(dwell time)을 증가시키는 전원제어부를 포함한다.
상기 설정된 시간은 10초 이내이고, 상기 설정된 온도는 섭씨 0도 이하인 것을 특징으로 한다.
초기 세팅된 드웰타임은 1.7ms 이고, 증가된 드웰타임은 2.4ms인 것을 특징으로 한다.
상기 시동감지부는, 스타트모터를 가동하기 위한 시동신호 또는 상기 스타트모터에 인가되는 전류를 감지하여 시동이 시작되는 것을 감지하고, 상기 전원제어부는, 이 감지시점부터 설정된 시간 동안 드웰타임을 증가시켜, 엔진을 시동시키는 것을 특징으로 한다.
점화코일에 공급되는 전류를 이용하여 연소실에 불꽃을 발생시키는 점화장치, 엔진의 냉각수온을 검출하는 냉각수온감지부; 및 상기 냉각수온이 설정된 온도 미만인 경우, 상기 엔진의 시동 후 설정된 시간 동안 상기 점화코일에 공급되는 전 류의 드웰타임(dwell time)을 증가시키는 전원제어부를 포함한다.
점화코일에 공급되는 전류를 이용하여 연소실에 불꽃을 발생시키는 점화장치를 포함하는 엔진의 점화 시스템을 제어하는 제어방법은, 상기 엔진을 초기 시동시키기 위한 시동신호를 감지하는 단계, 상기 냉각수온의 온도를 감지하는 단계, 및 상기 냉각수온이 설정된 온도 미만인 경우, 상기 엔진이 가동되기 시작하는 시점부터 설정된 시간 동안 상기 점화코일에 공급되는 전류의 드웰타임(dwell time)을 증가시키는 단계를 포함한다.
실린더 내부로 연료를 직접 분사하는 직분사인젝터, 상기 직분사인젝터에서 연료가 인젝션된 후, 점화코일에 공급되는 전류를 이용하여 연소실에 불꽃을 발생시키는 점화장치, 엔진의 냉각수온을 검출하는 냉각수온감지부, 및 상기 냉각수온이 설정된 온도 미만인 경우, 상기 엔진의 시동 후 설정된 시간 동안 상기 점화코일에 공급되는 전류의 드웰타임(dwell time)을 증가시키는 전원제어부를 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 엔진의 점화 시스템에 의하면, 엔진의 온도가 낮은 경우, 시동 직후 드웰타임을 설정된 시간 동안 증가시킴으로써 연소특성을 안정화하여 시동안정성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
가솔린 직분사(GDI: gasoline direct injection) 엔진은 MPI(multi point injection) 엔진과는 다르게, 직분사 인젝터를 이용하여 연소실로 연료를 직접 분사한다.
특히, 연료가 희박한 상태이므로 점화코일에 높은 에너지가 인가 되어야 하고, 추운 겨울에 엔진의 온도가 낮은 경우, 엔진의 시동안정성이 저하되는 경우가 많다.
본 발명의 실시예에서는 냉각수 온도가 낮은 경우에 하드웨어를 변경하지 않고, 점화코일에 인가되는 전류의 드웰타임(dwell time)을 설정된 시간 동안 증가시킴으로써 점화코일에 인가되는 에너지를 높인다.
일반적으로, 드웰타임(Dwell time)은 점화에 필요한 전기적 에너지를 확보하기 위한 1차측 코일에 인가되는 통전시간을 의미하고, 이 통전시간이 길어지면 충전되는 에너지의 양이 많아져서, 회로의 단속시 유도되는 2차코일측의 유도 전압이 높아진다. 따라서, 혼합가스가 안정적으로 점화되는데 유리하다. 그러나, 드웰타임이 길어지면 점화계 부품의 내구수명을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 점화 시스템에서 드웰타임과 점화코일의 전류수치를 나타내는 그래프이다.
도 1을 참조하면, 가로축은 드웰타임을 나타내고, 세로축은 드웰타임에 따른 1차 전류의 크기를 나타내며, 드웰타임이 길어질수록 1차 전류의 값은 증가한다.
점화코일은 용량에 따라서, 제1점화코일(에너지용량 30mJ), 제2점화코일(에너지용량 40mJ), 및 제3점화코일(에너지용량 60mJ) 가 있으며, 상기 제1점화코일은 드웰타임이 1.7ms일 때 1차측 전류크기는 6A이고, 드웰타임이 2.4ms로 증가하는 경우 1차측 전류크기는 10A이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 점화 시스템에서 점화코일의 전류수치와 점화코일의 에너지수치를 나타내는 그래프이다.
도 2를 참조하면, 가로축은 1차 전류치를 나타내고, 세로축은 점화코일의 에너지값은 증가하게 된다.
제1점화코일(에너지용량 30mJ)의 1차 전류치가 6A인 경우, 발생되는 에너지는 30mJ이고, 1차 전류치가 10A인 경우, 발생되는 에너지는 39mJ이다.
전술한 바와 같이, 점화코일의 하드웨어(코일수 또는 코어의 면적)을 변경시키지 않고, 점화코일에서 발생되는 에너지를 증가시킬 수 있다. 다만, 점화코일에서 과도하게 높은 열이 발생되지 않도록 드웰타임을 제한할 필요가 있다.
본 발명의 실시예에서는, 냉각수의 온도가 설정된 온도(예를 들어, 섭씨 0도)보다 낮은 경우에만, 시동이 시작된 후 설정된 시간(약 10초 이내) 동안 드웰타임을 증가시켜, 엔진이 원활하게 시동되도록 한다. 실제로, 엔진의 회전수와 기통수를 고려하여 드웰타임은 3ms까지 가능하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 점화 시스템을 제어하기 위한 플로우차트이다.
도 3을 참조하면, 제0단계(S10)에서, 엔진의 점화 시스템을 제어하는 것이 시작되고, 제1단계(S11)에서, 냉각수온이 감지되고 감지된 냉각수온이 설정된 온도이하인지 판단된다.
아울러, 상기 제1단계(S11)에서, 시동신호(start signal)를 감지하는데, 상기 시동신호는 스타트모터를 작동시키기 위한 시동신호 또는 스타트모터에 인가되는 전류를 이용할 수 있다.
상기 제1단계(S11)에서, 냉각수온이 설정된 온도 이하이고 시동신호가 감지되면, 제2단계(S12)에서, 드웰타임이 증가된 맵이 적용되고, 점화코일에는 높은 에너지가 발생된다.
제3단계(S13)에서, 상기 시동신호가 감지된 후, 설정된 시간이 경과되었는지 판단된다.
상기 제3단계(S13)에서 설정된 시간이 경과하면, 제4단계(S14)에서는 기존의 드웰타임이 적용된 맵이 실행된다.
본 발명의 실시예에서, 냉각수의 상기 설정된 온도는 섭씨 0도로 설정될 수 있고, 상기 설정된 시간은 점화코일의 열화를 방지하기 위해서 10초 이내로 설정되는 것이 바람직하다.
겨울철 엔진의 온도가 낮은 경우, 엔진이 가동되지 않는 문제가 발생하며, 본 발명은 점화코일에 인가되는 드웰타임을 증가시킴으로써 이러한 문제점을 해소한다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 점화 시스템에서 드웰타임과 점화코일의 전류수치를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 점화 시스템에서 점화코일의 전류수치와 점화코일의 에너지수치를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 점화 시스템을 제어하기 위한 플로우차트이다.

Claims (7)

  1. 점화코일에 공급되는 전류를 이용하여 연소실에 불꽃을 발생시키는 점화장치;
    오프된 엔진을 시동하기 위한 시동신호를 감지하는 시동감지부;
    엔진의 냉각수온을 검출하는 냉각수온감지부; 및
    상기 시동신호가 감지되고 상기 냉각수온이 설정된 온도 미만인 경우, 시동 시작 후 설정된 시간 동안 상기 점화코일에 공급되는 전류의 드웰타임(dwell time)을 증가시키는 전원제어부; 를 포함하는 엔진의 점화 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 설정된 시간은 10초 이내이고, 상기 설정된 온도는 섭씨 0도 이하인 것을 특징으로 하는 엔진의 점화 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    초기 세팅된 드웰타임은 1.7ms 이고, 증가된 드웰타임은 2.4ms인 것을 특징으로 하는 엔진의 점화 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 시동감지부는,
    스타트모터를 가동하기 위한 시동신호 또는 상기 스타트모터에 인가되는 전류를 감지하여 시동이 시작되는 것을 감지하고,
    상기 전원제어부는, 이 감지시점부터 설정된 시간 동안 드웰타임을 증가시켜, 엔진을 시동시키는 것을 특징으로 하는 엔진의 점화 시스템.
  5. 점화코일에 공급되는 전류를 이용하여 연소실에 불꽃을 발생시키는 점화장치;
    엔진의 냉각수온을 검출하는 냉각수온감지부; 및
    상기 냉각수온이 설정된 온도 미만인 경우, 상기 엔진의 시동 후 설정된 시간 동안 상기 점화코일에 공급되는 전류의 드웰타임(dwell time)을 증가시키는 전원제어부; 를 포함하는 엔진의 점화 시스템.
  6. 점화코일에 공급되는 전류를 이용하여 연소실에 불꽃을 발생시키는 점화장치를 포함하는 엔진의 점화 시스템을 제어하는 제어방법은,
    상기 엔진을 초기 시동시키기 위한 시동신호를 감지하는 단계;
    상기 냉각수온의 온도를 감지하는 단계; 및
    상기 냉각수온이 설정된 온도 미만인 경우, 상기 엔진이 가동되기 시작하는 시점부터 설정된 시간 동안 상기 점화코일에 공급되는 전류의 드웰타임(dwell time)을 증가시키는 단계; 를 포함하는 엔진의 점화 시스템.
  7. 실린더 내부로 연료를 직접 분사하는 직분사인젝터;
    상기 직분사인젝터에서 연료가 인젝션된 후, 점화코일에 공급되는 전류를 이용하여 연소실에 불꽃을 발생시키는 점화장치;
    엔진의 냉각수온을 검출하는 냉각수온감지부; 및
    상기 냉각수온이 설정된 온도 미만인 경우, 상기 엔진의 시동 후 설정된 시간 동안 상기 점화코일에 공급되는 전류의 드웰타임(dwell time)을 증가시키는 전원제어부; 를 포함하는 가솔린 직분사 엔진의 점화 시스템.
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