KR20200117882A - 세라믹 글로우 플러그의 저항 온도 특성 결정 방법 - Google Patents

세라믹 글로우 플러그의 저항 온도 특성 결정 방법 Download PDF

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Abstract

세라믹 글로우 플러그의 저항 온도 특성을 결정하기 위한 방법이 설명되는데, 글로우 플러그는 특정 전력으로 가열되며, 가열 전에 글로우 플러그가 노후화된 글로우 플러그인지 여부를 면저 결정하고, 글로우 플러그가 노후화된 글로우 플러그로 감지되지 않았다면, 글로우 플러그를 첫 번째 특정된 전력으로 가열하고 저항값은 처음으로 전력공급 될 공장에서 출고된 글로우 플러그를 가열할 때 최종 온도가 될 것으로 예상되는 온도와 연관되며, 또는 글로우 플러그가 노후화된 글로우 플러그로 감지되었다면, 글로우 플러그를 첫 번째 전력보다 낮은 감소된 전력으로 가열하고 이에 따라 얻어지는 저항 값은 처음으로 전력공급 될 공장에서 출고된 글로우 플러그를 가열할 때 예상되는 온도와 동일한 온도인 것으로 연관된다.

Description

세라믹 글로우 플러그의 저항 온도 특성 결정 방법{METHOD FOR DETERMINING THE RESISTANCE TEMPERATURE CHARACTERISTICS OF A CERAMIC GLOW PLUG}
본 발명은 세라믹 글로우 플러그의 저항 온도 특성을 결정하는 방법에 관한 것이다.
글로우 플러그는 현대의 제어 시스템에 의해 설정된 온도로 조절된다. 이를 위하여, 설정 저항은 저항 온도 특성에 의한 설정 온도값을 통해 결정되며, 글로우 플러그의 실제 저항은 폐쇄 루프 제어에 의해 설정 저항으로 조절된다. 다시 말해서, 전기 저항의 설정값은 저항 온도 특성에 의한 온도에 대한 설정값과 관련되며, 글로우 플러그로의 전력 공급은 전기 저항 및 이와 관련된 온도가 전기 저항의 설정값, 다시 말하면 온도의 설정 값에 따라 조정되도록 조절된다. 온도 조절의 특질은 저항 온도 특성의 정확도에 의해 제한된다. 따라서, 가능한 정확하게 사용되도록 글로우 플러그의 저항 온도 특성을 아는 것이 중요하다.
저항 온도 특성은 생산 공정으로 인하여 편차가 클 수 있기 때문에, 결과적으로 저항 온도 특성은 각각의 세라믹 글로우 플러그에 대하여 개별적으로 결정되어야 한다.
글로우 플러그의 저항 온도 특성을 결정하는 일반적인 방법은 엔진을 일정 시간 동안 정지 상태로 유지한 다음 글로우 플러그를 특정 시간, 예를 들어 약 1분동안, 일정한 특정된 전력으로 글로우 플러그가 평형 상태에 도달할 때까지 가열하는 것인데, 여기서의 온도는 엔진이 정지 상태인 동안의 출열과 열 방산에 의해 정해지므로, 적절한 측정에 의하여 향후 모든 사례에 알게 되거나 결정할 수 있게 한다.
이러한 방법은 글로우 플러그의 열 용량은 그 전기 저항과 비교하였을 때 상대적으로 작은 편차를 가진다는 사실에 기반하였을 때만 근거한다. 따라서, 설정된 전력을 공급하면, 출고시의 플러그는 동일한 온도로 비교적 정확하게 가열된다. 글로우 플러그의 제조자는 적절한 측정 및 테스트를 통해 각각의 제작된 시리즈에 대해 주어진 전력으로 최종 온도를 결정할 수 있다.
현대의 제어 시스템에는 일반적으로 플러그 교체를 감지하는 옵션이 있으므로, 글로우 플러그의 저항 온도 특성에 대하여 필요한 경우 새롭게 결정할 수 있다. 이러한 방법들은 예를 들어, DE 10 2013 108 628 B4, DE 10 2010 040 682 A1 및 US 7 886 587 B2 에 공지되어 있다.
본 발명의 목적은 글로우 플러그의 저항 온도 특성을 보다 높은 정확도로 결정하는 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적은 청구항 제1항에 명시된 특징을 갖는 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 또 다른 특징들은 종속 청구항에 기재한다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 세라믹 글로우 플러그의 저항 온도 특성을 결정하는 방법으로서, 글로우 플러그를 특정 전력으로 가열하되, 글로우 플러그가 가열되기 전, 글로우 플러그가 노후화되었는지 여부를 먼저 판단하고, 만약 글로우 플러그가 노후화된 것으로 감지되지 않으면, 글로우 플러그를 최초 특정된 전력으로 가열하여 이에 따라 얻어지는 저항 값은 공장에서 출고된 글로우 플러그를 최초 전력으로 가열할 때의 최종 온도로 예상되는 온도와 관련시키고, 만약 글로우 플러그가 노후화된 것으로 감지되면, 글로우 플러그를 최초 전력보다 감소된 전력으로 가열하고 이에 따라 얻어지는 저항 값은 공장에서 출고된 글로우 플러그를 최초 전력으로 가열할 때 예상되는 온도와 동일한 온도로 관련시킨다.
상기에서, 감소된 전력은 상기 최초 전력보다 5 내지 15% 더 적게 되도록 하는 것이 바람직하다.
상기에서, 글로우 플러그가 노후화된 글로우 플러그인지를 결정하기 위하여, 초기 가열 과정 이전 측정되거나 또는 그 가열과정 중 측정된 전기 저항 값을 현재 측정된 전기 저항 값과 비교하도록 하는 것이 바람직하다.
상기에서, 임계값에 도달 할 때 여러 번의 가열 과정에서 드리프트(drift)가 관측되면, 글로우 플러그가 노후화된 것으로 간주하는 것이 바람직하다.
상기에서, 사전 가열과정중이나 그 전에 측정된 저항값과, 가열 중이나 그 전에 측정된 저항값의 편차가 최초 임계값을 초과하지만 두 번째 임계값보다 작다면 노후화된 글로우 플러그로 인식하고, 편차 두 번째 임계값을 또 초과하면 글로우 플러그의 교체 표시로 인식하여 출고 상태의 글로우 플러그로 교체함을 표시하도록 하는 것이 바람직하다.
상기에서, 상기 감소된 전력은 상기 최초 전력에 비해 더 많이 감소될수록, 상기 글로우 플러그에 대한 노후화가 심한 것으로 결정되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법은, 개별 글로우 플러그의 교체를 검출하기 위한 글로우 플러그의 교체를 검출하는 방법과 조합하여 특히 유효하게 사용될 수 있는데, 즉 엔진의 단일 글로우 플러그를 교체할 때 나머지 글로우 플러그는 교체되지 않아도 되는 것을 감지하여 따라서 그 특성을 수정할 필요가 없게 할 수 있는 것이다.
본 발명은 세라믹 글로우 플러그의 전기 저항이 노후화에 따라 증가한다는 사실에 기초한다. 전체 저항의 이러한 증가는 근본적으로 글로우 플러그 팁, 즉 진행 도체와 회복 도체 사이의 전이 지점에서의 전기 저항의 증가로 인해 발생한다. 글로우 팁 영역에서의 이러한 저항 증가의 결과로, 노후화된 글로우 플러그의 경우 점점 더 많은 비율의 전기 가열 전력이 글로우 플러그 팁에서 직접 소산되어, 글로우 플러그의 전력 소비가 동일하게 유지되는 경우에도 더 높은 온도에 도달하게 되는 것이다.
글로우 플러그의 점진적인 노후화에 따른 저항 온도 특성 곡선의 변위는 새로운 제작 조건에서 원래 결정되어 있던 저항 온도 특성 곡선이 더 이상 유효하지 않다는 사실로 이어질 수 있다. 만약 엔진 실린더에 사용 가능한 저항 온도 특성 곡선이 더 이상 엔진 실린더에 장착된 글로우 플러그와 일치하지 않는 것으로 인식되면, 관련 글로우 플러그의 저항 온도 특성 곡선을 다시 결정해야 한다. 본 발명에 따르면, 노후화된 것으로 감지된 글로우 플러그는 공장에서 출고된 글로우 플러그 또는 노후화로 감지되지 않은 글로우 플러그와는 다른 방법으로 취급한다.
예를 들어, 특정된 최초 전력(예를 들어 33W)이 지정된 시간 동안 공장에서 출고된 글로우 플러그에 공급되면, 노후화된 것으로 감지된 글로우 플러그에는 감소된 전력(예를 들어 30W)만이 공급된다. 두 경우에서 얻어진 저항 값은 동일한 온도, 즉 특정 최초 전력이 공급될 때 공장에서 출고된 글로우 플러그에 도달한 온도와 관계된다. 노후화된 글로우 플러그의 경우 더 많은 비율의 전력이 글로우 플러그의 팁에서 직접 소산되기 때문에, 감소된 전력에서 노후화된 글로우 플러그는 최초 전력보다는 작지만, 그럼에도 불구하고 글로우 플러그 팁에서 동일한 최종 온도에 도달한다고 추측할 수 있다.
현대의 글로우 플러그 제어 방법은 일반적으로 예를 들어 DE 10 2013 108 628 B4, DE 10 2010 040 682 A1 또는 US 7 886 587 B2에 개시된 바와 같이 글로우 플러그에서 측정된 저항 값이 하나 또는 복수의 저장된 값과 일치하는지를 각각의 가열 과정 동안 확인한다. 일반적으로, 허용 수준을 초과하는 편차는 엔진 실린더, 즉 이후에 설치된 글로우 플러그에 대해 저장된 저항 온도 특성이 더 이상 유효하지 않는 것으로 해석하여, 글로우 플러그의 특성을 다시 정해야만 하는데, 즉 문제의 해당 글로우 플러그에 대한 저항 온도 특성을 결정해야만 하는 것이다.
이와 관련하여, 대다수의 가열과정 중 글로우 플러그의 저항 값에서 기준 이하의 편류가 발생됨으로 인해 노후화 플러그가 감지될 수 있는데, 상기와 같은 편류는 허용레벨을 초과하는 것이 된다. 이러한 저항 값의 기준이하 편류는 노후화 과정에서 대표적인 것이다. 이러한 편류를 관찰하기 위하여는, 특정 프로세스 동안 저항 측정이 기록되고 메모리에 저장되도록 하는 규정을 만들어, 일련의 저항 값이 분석되도록 함으로서 노후화된 글로우 플러그를 검출할 수 있다. 마찬가지로 특성화를 위한 많은 수요가 변경된 특성화 간에서 지금까지 수행된 리셋 사이클과 관련하여 저장될 수 있다. 만약 문제의 플러그가 여전히 허용된 저항 편류를 보여주지만, 10~40회의 리셋 사이클 내로 다시 특정되는 경우, 수명이 다한 것으로서 결함품으로 간주해야 한다.
이와 같이 노후화된 글로우 플러그를 검출하는 다른 방법은 예를 들어 글로우 플러그의 교체를 검출하기 위하여 전류 저항 값과 저장된 저항 값을 비교할 때 검출된 편차에 대한 두 개의 임계값을 제공하는 것이다. 만약 편차가 첫 번째 낮은 임계값만 초과한다면, 노후화된 글로우 플러그로 표시한다. 만약 편차가 두 번째로 높은 임계값을 초과한다면, 글로우 플러그를 공장 출고된 글로우 플러그 상태로 교체해야 하는 것으로 추정한다.
본 발명의 유리한 개선점으로서, 감소된 전력은 공장에서 출고된 글로우 플러그의 저항 온도 특성이 결정되는 최초 전력보다 5 내지 15% 더 적도록 제공된다. 이러한 전력 감소는, 저항 온도 특성 곡선에서 상당한 변화를 나타내지만 여전히 사용할 수 있는, 노후화된 글로우 플러그의 가치가 있음을 입증한다. 글로우 플러그의 저항 온도 특성을 결정할 때, 노후화된 것으로 감지되는 모든 글로우 플러그에 대해 동일한 방식으로 처리할 수 있는데, 예를 들어 공장에서 출고된 글로우 플러그의 저항 온도 특성이 결정되는 최초 전력보다 10% 낮은 전력으로 가열할 수 있다. 다른 가능한 방법은 노후화 정도를 통해 글로우 플러그를 구별하는 것인데, 예를 들어 특성화 절차에서 첫 번째 노후화 단계에 도달한 글로우 플러그는 5% 감소된 전력으로 가열하고, 두 번째 노후화 단계에 도달한 글로우 플러그는 15% 감소된 전력으로 가열하는 것이다.
본 발명의 방법은, 개별 글로우 플러그의 교체를 검출하기 위한 글로우 플러그의 교체를 검출하는 방법과 조합하여 특히 유효하게 사용될 수 있는데, 즉 엔진의 단일 글로우 플러그를 교체할 때 나머지 글로우 플러그는 교체되지 않아도 되는 것을 감지하여 따라서 그 특성을 수정할 필요가 없게 할 수 있는 것이다.
바람직하게는 특성화 과정 동안 모든 플러그가 재특성화되는 것은 아니다. 비록 특성화 과정 중에는 모든 플러그가 활성화되더라도, 이전 값을 수정하지는 않는다. 따라서 하나 또는 복수의 개별 플러그의 이러한 특정되고 개선된 특성화는 시스템의 다른 플러그를 보호하는데, 이는 더 이상 노후화로 진행하는 공장 출고 플러그의 값에 도달하지 않고 따라서 과부하에도 이르지 않게 된다.
본 발명의 또 다른 특징은, 하나의 플러그가 고장나더라도 나머지 시스템은 계속 올바르게 작동할 수 있는 이점이 있다. 종래의 방법에서는, 특성화 될 수 없는 하나의 플러그가 전체 시스템의 고장으로 이어질 수 있는데, 예를 들어 기준 값을 가지는 글로우 플러그가 DE 10 2013 108 628 B4의 공지된 방법을 사용하여 결함이 있는 경우나, 또는 플러그가 가상의 신규 글로우 플러그로 반복해서 분류됨으로서 시스템이 영구적으로 재특성화되는 것이 이에 해당할 것이다. 통상적인 시스템은 적어도 특성화할 수 없는 적어도 하나의 플러그가 종종 전체 시스템의 후속 재특성화화 함께 비상 점화 기능을 가져오기 때문에, 두 경우에 있어서 올바르게 작동하지 않는다.
이와는 대조적으로, 본 발명의 방법은 시스템에서 플러그의 검출과 기능에 있어서 안정적인 작동이 가능하여, 엔진의 최대 시동 능력을 보장하게 한다.
여기서, 초기화 절차, 즉 특성화 절차를 위한 가열 동안 글로우 플러그의 교체가 발생하였는지에 대한 추가적인 점검이 이루어질 수 있다. 상기의 절차 중 글로우 플러그가 다시 감지되면, 특성화 절차는 필요하지 않다. 그러한 소위 “치유” 또는 비검출이 하나 이상의 실린더에서 더 자주 또는 더 짧은 간격으로 발생하는 경우, 해당 글로우 플러그는 노후화가 심하여 수명이 다한 것이다. 시스템은 이를 감지하고 결함으로 보고할 수 있다.
글로우 플러그가 노후화되는 것을 최대한 방지하기 위하여, 약간의 드리프트가 감지되면 관련 글로우 플러그의 먼저번의 특성 값이 유지될 수 있다. 이로 인하여 글로우 플러그의 부하가 적어진다는 긍정적인 효과를 볼 수 있다. 최대 온도의 약간의 손실이 허용되더라도, 플러그는 사용 수명 동안 최대로 보호된다. 글로우 플러그의 노후화는 항상 저항 증가로 이어지므로, 1,200℃에 대한 저항은 절대 감소되지 않는다(플러그 또는 엔진 공급 라인이 변경된 결과 제외). 1,200℃에서의 최대 저항을 유지함으로서 과부하 위험은 최소화될 수 있다.
만약 오래되어 고장나서 글로우 플러그의 제어장치만 교체하고 플러그는 유지되는 경우, 이전 값 없는 재특성화가 반드시 필요하다. 이에 따라 시스템이 어떤 것이 노후화되고 새로 설치된 새로운 플러그인지 감지할 수 없게 되는데, 플러그에 대한 설치 히스토리가 없기 때문이다. 기존의 특성화 절차를 사용하면, 모든 플러그가 새로운 것인 것으로 재프로그래밍된다. 여기서 정비사는 엔진에서 어떤 플러그가 노후화되었는지 아니면 새것인지를 결정할 수 있어야 한다. 만약 그것이 노후화된 플러그라면, 이는 테스터에 의해 수행되어 “사용된 플러그에 대한 특성화 절차” 로 이어져야 한다. 모든 플러그가 교체된 경우, 이는 테스터에 의해 수행되어 “새 플러그에 대한 특성화 절차” 로 이어져야 한다.

Claims (6)

  1. 세라믹 글로우 플러그의 저항 온도 특성을 결정하는 방법으로서, 글로우 플러그를 특정 전력으로 가열하되,
    글로우 플러그가 가열되기 전, 글로우 플러그가 노후화되었는지 여부를 먼저 판단하고,
    만약 글로우 플러그가 노후화된 것으로 감지되지 않으면, 글로우 플러그를 최초 특정된 전력으로 가열하여 이에 따라 얻어지는 저항 값은 공장에서 출고된 글로우 플러그를 최초 전력으로 가열할 때의 최종 온도로 예상되는 온도와 관련시키고,
    만약 글로우 플러그가 노후화된 것으로 감지되면, 글로우 플러그를 최초 전력보다 감소된 전력으로 가열하고 이에 따라 얻어지는 저항 값은 공장에서 출고된 글로우 플러그를 최초 전력으로 가열할 때 예상되는 온도와 동일한 온도로 관련시킴을 특징으로 하는, 세라믹 글로우 플러그의 저항 온도 특성을 결정하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 감소된 전력은 상기 최초 전력보다 5 내지 15% 더 적은 것을 특징으로 하는, 세라믹 글로우 플러그의 저항 온도 특성을 결정하는 방법.
  3. 제 1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 글로우 플러그가 노후화된 글로우 플러그인지를 결정하기 위하여, 초기 가열 과정 이전 측정되거나 또는 그 가열과정 중 측정된 전기 저항 값을 현재 측정된 전기 저항 값과 비교하는 것을 특징으로 하는, 세라믹 글로우 플러그의 저항 온도 특성을 결정하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 임계값에 도달 할 때 여러 번의 가열 과정에서 드리프트(drift)가 관측되면, 글로우 플러그가 노후화된 것으로 간주함을 특징으로 하는, 세라믹 글로우 플러그의 저항 온도 특성을 결정하는 방법.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 사전 가열과정중이나 그 전에 측정된 저항값과, 가열 중이나 그 전에 측정된 저항값의 편차가 최초 임계값을 초과하지만 두 번째 임계값보다 작다면 노후화된 글로우 플러그로 인식하고, 편차 두 번째 임계값을 또 초과하면 글로우 플러그의 교체 표시로 인식하여 출고 상태의 글로우 플러그로 교체함을 표시하는 것을 특징으로 하는, 세라믹 글로우 플러그의 저항 온도 특성을 결정하는 방법.
  6. 제 1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감소된 전력은 상기 최초 전력에 비해 더 많이 감소될수록, 상기 글로우 플러그에 대한 노후화가 심한 것으로 결정됨을 특징으로 하는, 세라믹 글로우 플러그의 저항 온도 특성을 결정하는 방법.
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