KR890001737B1 - 내연기관의 점화장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

내연기관의 점화장치

제1도는 본 발명에 따른 점화장치의 한 실시예를 나타내는 회로도.

제2(a)도 내지 제2(f)도는 제1도의 실시예의 작동을 설명하는 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 캠축 3, 8 : 펄스 발생기

9, 10 : 파정형 회로 11 : 진행각 제어회로

12 : 크랭크축 26 : 플립플럽

본 발명은 내연기관용 점화장치에 관계하며, 이 형식의 장치는 분배기를 사용하지 않는다.

분배기를 갖지 않는 점화장치의 다양한 형태가 종래기술로서 알려져 있으며, 예를들어 일본특허 제58-19853 및 일본특허 제58-57631호에 발표되었다. 일반적으로, 그런 종래기술의 점화장치에서 점화시기를 정밀하게 제어하기 위해, 기관의 크랭크축이 소정 회전각도에 도달한 것을 검출하여 점화신호 펄스를 발생시킨다.

이 회전각도의 검출은 크랭츠축에 직접 장착된 회전자를 갖는 펄스 발생변환기(이하의 본원발명의 설명과 특허청구의 범위에서는 펄스발생기로 표시한다)를 사용하여 실행된다.

기관의 각 실린더에 대하여 점화신호 펄스가 크랭크의 각 회전마다 한번씩 발생하여, 그에 의해 점화불꽃이 발생한다. 그 결과로, 소요의 점화불꽃에 대하여 하나의 잉여 점화불꽃이 발생한다. 즉 피스톤이 배기행전 직전의 상사점 부근에 있을때마다 점화불꽃이 발생된다.

이 잉여의 점화불꽃의 발생으로 점화코일에 부하가 많이 걸리고 그로 인해 열방사율이 커져야 한다. 이것은 고에너지 형태의 점화코일을 사용할때 더욱 현저하다. 즉 코일로부터 충분히 열을 발산하기 위해 점화코일의 크기를 크게 할 필요가 있다. 이것은 점화코일 시스템의 전체크기와 무게를 작게하는데 방해가 된다.

본원 발명의 목적은 분배기를 갖지 않는 종래기술의 점화장치에 있어서 앞에 기술한 바와 같이 잉여 점화불꽃등의 결점을 제거한 내연기관용 점화장치를 제공하는 것이며, 특히 내연기관의 크랭크축이 엔진 시동직후등 아주 낮은 회전속도로 회전할때 조차도 완전히 안정되게 작동하는 점화장치를 제공하는 것이다. 이 목적을 달성하기 위해, 본원 발명의 장치는 내연기관의 크랭크축이 소정의 회전각도로 회전하였는지를 검출하고 상응하는 크랭크축 위치펄스 발생을 위한 크랭크축 위치펄스 발생수단, 엔지의 캠축이 소정의 각도위치로 회전하였는지를 검출하고 해당하는 캠축 위치펄스를 발생하기 위한 캠축 위치펄스 발생수단, 점화 지령신호를 발생하기 위해 크랭크축 위치펄스를 전달받을수 있게 결합된 지령신호 발생수단, 및 점화 지령신호에 의하여 결정된 타이밍(timing)으로 고점화전압을 발생하기 위해 점화코일에 전류를 흘리거나 차단하는 점화회로로 구성되었다.

본원 장치는 점화 지령신호에 응답하여 점화회로의 작동을 가능하게 하는 제1작동상태와 점화회로 작동이 중지되게 하는 제2작동상태의 타이밍을 적합하게 제어하기 위하여 캠축 위치펄스와 크랭크축 위치펄스에 응답하는 인애이블(enabling)수단을 더 포함한다. 인애이블수단은 타이머수단을 가지며 그에 의해서 크랭크축 위치펄스에 응답한 후자의 제2작동상태는 단지 고정된 일정한 간격마다만 가능하다.

인에이블 수단은 크랭크축 위치펄스 및 캠축 위치펄스에 응답하여 점화회로를 선택적으로 중지 또는 작동하게 하기 위한 인에이블 신호 발생회로를 포함한다. 인애이블신호 발생회로는 각각의 캠축 위치펄스에 응답하여 제1작동상태로 하여, 점화회로가 고점화 전압을 발생할수 있게 한다.

그 다음으로 크랭크축 위치펄스가 발생하면, 제1인애이블 간격으로 지칭되는 간격후에, 인애이블 신호 발생회로는 제2작동상태로 되며, 이 작동상태에서는 점화회로에 의한 고점화 전압의 발생이 중지된다. 이 상태는 다음의 제1인애이블 간격이 시작될때까지 계속된다.

본원장치는 크랭크축 위치펄스를 인애이블 신호 발생회로로 전달하는 것을 제어하기 위한 즉, 선택적으로 이들 펄스에 의하여 인에이블신호 발생회로의 작동을 중지하거나 가능하게 하여 앞에서 기술한 제2의 작동상태로 하는 타이머 제어회로를 포함한다. 타이머 제어회로는 단지 각각의 크랭크축 위치펄스가 뒤따르는 고정된 기간의 시간간격동안만 제2의 인애이블 간격으로 지칭되는 인애이블 신호 발생회로에 크랭크축 위치펄스를 전송할수 있게 해준다.

이제 제1도를 참조하여 본 발명에 따르는 점화장치의 한 실시예를 설명한다.

설명을 간단히 하기 위해서 단기통 내연기관용 점화장치(도면에는 표시되지 않음)에 대하여 설명한다. 제2(a)도 내지 제2(f)도는 제1도의 회로작동을 설명하기 위한 파형도이다.

부호(1)은 내연기관의 캠축을 나타내고, 캠축은 그에 장착된 캠축 스프로켓(5)을 갖는다. 캠축(1)은 캠축스프로켓(5)을 크랭크축(12)에 장착된 크랭크축 스프로켓(6)에 연결하는 스프로켓 체인(4)에 의해서 내연기관의 크랭크축 회전속도의 1/2속도로 구동된다.

부호(2)는 캠축 펄스발생기(3)의 펄스발생기 회전자를 나타낸다. 또한 부호(7)는 크랭크축 펄스발생기(8)의 펄스발생기 회전자를 나타내며, 펄스발생기 회전자(2, 7)는 각각 캠축(1)과 크랭크축(12)에 직접 장착되었다.

캠축 펄스발생기(3)는 캠축(1)의 위치각도에 따라서 캠축 위치펄스를 발생시키고, 크랭크축 펄스발생기(8)는 크랭크축(12)의 위치각도에 따라서 크랭크축 위치펄스를 발생한다.

본 실시예에 있어서, 크랭크축 펄스발생기(8)는 최대 진행각(the maximum angle of advance)에 근접한 위치와 초기 점화위치에 크랭크축이 도달할때 서로 극성이 다른 한쌍의 펄스를 발생시킨다.

부호(9, 10)는 펄스발생기(3, 8)에서 출력되는 펄스를 증폭하고 파형을 정형하는 파 정형회로를 나타낸다. 또한, 파 정형회로(10)는 앞에 기술된 한쌍의 펄스로부터 최대 진행각 펄스와 초기 점화위치 펄스를 분리하여 부호(10a)와 부호(10b)로 각각 표시되는 서로 다른 출력신호 라인(line)으로 두개의 펄스열로 출력한다.

이것은 전자적 진행 제어회로(11)의 입력측에 연결된다. 또한 이것은 점화 지령신호를 발생하여 각각의 점화 작용과 고점화 전압을 실행하기 위해 점화코일에 전류를 공급하거나 중지하는 것을 제어하는 지령신호 발생회로를 구성한다.

전자적 진행 제어회로(11)의 형상과 작동은 예를들어 종래기술로 알려진 일본특허 제58-19853호 및 일본특허 제58-57631호에 기재된 바와 같은 회로와 비슷하게 할수 있으며, 이 회로에 대해서는 여기서 더이상 설명하지 않겠다.

제어회로(11)는 이후에 기술하는 바와 같이 점화를 발생하기 위해 점화코일의 1차코일의 전류의 흐름의 차단 및 개시를 제어하는 출력신호를 발생하기 위해 위에 기술한 최대진행각 및 초기 점화위치 펄스신호에 응답한다.

부호(12)는 점화장치용 전원을 구성하는 차량용 축전지를 나타낸다. 축전지(12)의 전압은 점화스위치(13)를 통하여 회로에 안정된 전압을 공급하는 전압 안정화회로(14)에 공급된다.

부호(24)는 기관 시동스위치가 작동되었을때 출력신호를 발생하는 "기관시동 리세트(reset)" 회로를 나타내고, 이것은 OR 게이트(OR gate, 25) 를 통하여 플립플럽(26)의 리세트 입력에 공급되고, 후에 기술되는 바와 같이 플립플럽(26)의 초기상태를 결정한다.

이제까지 기술된 바와 같이 캠축 펄스발생기(3)의 출력인 캠축 위치펄스가 플립플럽(26)의 세트 입력(set input)에 공급된다.

파 정형회로(10)로 부터의 "초기 점화위치"펄스는 OR 게이트(25)를 통해 플립플럽(26)의 리세트 입력에 공급된다.

플립플럽(26)으로부터 그에 의해 발생된 출력신호는 반전기(27)에 의해서 반전되어, 반전신호가 다이오드(29)를 통하여 전달되어 진행각 제어회로(11)의 출력과 결합된다. 또한 이 출력은 다이오드(28)를 통해서 전달된다.

발생된 결합신호는 전력 트랜지스터(34)를 구동하는 구동 트랜지스터(driver transistor, 31)의 베이스에 공급된다. 그 다음으로, 플립플롭(26)이 세트상태로 있어서, 고논리 레벨출력이 발생하는 동안의 시간간격이 제1인애이블 간격으로 참조된다.

제항(30)은 구동 트랜지스터(31)의 베이스에 공급되는 전류를 안정화시키는 작용을 한다. 저항(32, 33)은 트랜지스터(34)에 베이스 전류를 공급하는 작용을 한다. 점화코일(35)의 1차코일은 트랜지스터(34)의 콜렉터와 키스위치(13)의 출력사이에 연결된다. 점화코일(35)의 2차코일은 점화플러그(36)에 연결된다.

제1인애이블 간격동안, 제2(c)도에서 보는 바와 같이 고레벨 출력(양전위)이 반전기(27)로 부터 발생되며, 구동 트랜지스터(31)가 포화된 작동상태를 유지하여, 트랜지스터(34)가 오프(off)상태를 유지하며, 제어회로(11)에 의하여 출력펄스가 발생될지라도 트랜지스터(34)에 아무 전류도 흐르지 않아 점화되지 않는다.

점화코일(35)에 의한 점화전압은 단지 제1인애이블 간격동안만 발생한다. 내연기관이 시동되면, 크랭크축(12)의 회전속도는 각 압축행정동안 감소되고 펄스발생기(8)의 출력펄스의 첨두치는 이에따라 감소된다.

그 결과로 파 정형회로의 펄스출력의 값은 회로의 작동에 적합한 충분히 높은 값은 아니다. 이 상태는 결국 기관의 배기행정동안 잉여 점화작동으로 대체된다.

기관의 저속 회전동안 이런것이 발생하지 않게 하기 위해, 제2인애이블 신호 발생회로(15)가 마련되었으며, 이는 경과된 시각의 기초로서 작동한다.

회로(15)에서, 트랜지스터(18)는 저항(16, 17)과 함께 캠축 펄스발생기(3)의 파정형회로의 출력펄스에 응답하여 콘데선(19)를 방전하기 위한 방전회로를 구성한다.

저항(20)을 통하여 콘덴서(19)가 충전되어, 콘덴서(19)를 가로질러 톱니파가 발생하며, 이것은 비교기(23)의 반전입력에 공급된다.

전압검출 드레시호울드 레벨이 두 저항(21, 22)의 연결부에 설정되어, 비교기(23)의 비반전입력에 가해진다. 비교기(23)는 비교기의 비반적입력에 가해지는 전위가 반전입력에 가해지는 전위보다 낮은 한은 비교기의 출력단자가 개회로상태를 유지하고, 비반전입력이 반전입력보다 전위가 높아지면 비교기의 출력단자가 접지전위에 폐회로(이 실시예에서는 저논리레벨 전위에 해당한다)가 되게 하는 형태이다.

각 캠축 위치펄스가 파정형회로(9)로 부터 회로(15)에 입력된 후에, 파정형회로(10)의 출력라인(10b)은 고정된 시간간격이 경과될때까지 즉 콘데선(19)의 전압이 드레시호울드 레벨까지 상승할 때까지 접지전위(그에 의해서 OR 게이트(25)를 통해 플립플럽(26)의 리세트단자에 "초기 점화위치" 펄스신호가 입력되는 것을 저지한다)에 연결되고, 그 상태를 유지할 것이다.

이런 방법으로, 점화작동은 캠축 펄스발생기(3)의 각 출력에 이어지는 고정된 시간간격동안만 가능하다.

이제 제1도의 회로작동이 제2(a)도 내지 제2(d)도를 참조하여 더 자세히 설명하겠다.

제2(a)도는 크랭크축 펄스발생기(8)에 의해 발생된 크랭크축 위치펄스를 나타낸다. 이 신호의 양 진행 펄스(positive-going pulse)는 초기 점화위치에 해당하며 음 진행펄스(negative-going pulse)는 최대진행각에 해당한다.

제2(b)도는 크랭크축(3)의 출력펄스를 나타낸다. 이들 각 펄스는 내연기관의 흡입행정동안 발생된다. 이들 각각의 펄스가 발생되는 지점은 기관이 고속 회전할때 점화작동을 개시하기 위해 트랜지스터(34)에 의한 도통이 시작되어야 하는 지점보다 앞서는 지점과 바로 앞에 진행하는 초기 점화 위치펄스가 크랭크축 펄스발생기(8)에 의해서 발생되는 지점에 이어지는 점 사이에 있어야 한다.

제2(c)도는 플립플럽(26)의 출력신호를 나타낸다. 이 신호는 제2의 인애이블 간격동안 고논리 레벨(즉 제1인애이블 간격을 설정한다)에서만 세트될수 있으며, 그것은 이제까지 기술된 바와 같이 회로(15)에 의해서 결정된다.

비교기의 출력(23)이 개회로상태 즉 캠축 펄스발생기(3)의 각 출력펄스에 이어지는 고정시간 간격동안 유지되는 부동상태에 있다.

제2(f)도는 점화코일(36)의 1차코일에 흐르는 전류를 나타내며, 진행 제어회로의 출력신호 즉 구동트랜지스터(13)가 개회로상태로 있어서 출력 트랜지스터(31)가 온(on) 즉 도통상태로 세트되어 있는 동안 제어회로(11) 출력의 저논리레벨 상태에 의하여 개시 또는 종료된다.

이것은 플립플럽(26)의 출력이 고논리레벨, 즉 제2인애이블 간격내에서 발생하는 제1인애이블 간격동안에만 발생될수 있다. 이런 상태는 점화개시에 적당한 타이밍 즉 기관의 압축행정동안에만 발생될수 있다.

만약 기관의 회전속도가 너무 느려 크랭크축 펄스발생기(8)의 출력펄스가 충분히 강하지 않아 플립플럽(26)이 진행하는 캠축 펄스발생기 출력펄스에 의하여 세트된 후에 플립플럽(26)이 리세트된다면, 플립플럽(26)은 크랭크축 펄스발생기(8)의 다음 출력펄스가 플립플럽(26)을 리세트하게 하는 충분히 높은 레벨로 발생할때까지 세트상태(고논리 레벨 출력이 그에 의해 발생된다)를 유지할 것이다.

하여튼 이런 경우에 있어서, 캠축 펄스발생기 출력펄스에 응답하여 제어회로(11)에 의해서 발생된 잉여 출력 신호는 점화작동이 개시되지 않게 하고, 비교기(23)는 앞에 기술한 바와 같이 파 정형회로(10)의 리세트 펄스를 플립플럽(26)에 전송하는 것을 중지하는 기능, 즉 잉여 출력신호가 제2의 인에이블 간격동안 발생되지 않게 하는 기능을 한다.

이런 경우에는 출력 트랜지스터(34)(즉 배기행정중)에 잉여 점화전류가 흐르지 않는다.

이것은 기관의 시동스위치가 일시적으로 작동되었다가 복귀되어 기관속도가 매우 낮을때 일지라도 사실이다.

앞의 설명으로 부터, 비록 기관의 회전속도가 매우 낮거나 기관을 시동한 직후일지라도, 본원발명에 따른 점화장치는 매우 안정된 작동을 하며, 동력의 낭비가 없고 배기과정동안 유사 점화불꽃의 발생으로 점화코일이 가열되는 일이 없다는 것을 알수있을 것이다. 또한 이런 점화장치는 매우 간단한 구조를 가질수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다.

앞에서 기술한 바와 같은 본원발명에 따른 점화장치의 기능을 수행하기 위해 여러가지 다양한 형태의 회로가 사용될 수 있다.

비록 본원 발명이 특정의 실시예를 기초로 하여 설명되었지만, 특허청구의 범위에 기재된 발명의 기술적사상의 범위를 넘지 않는 범위에서, 이 실시예에 대한 다양한 변경과 변형을 쉽게 실시할수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 크랭크축과 크랭크축에 의해서 회전되게 크랭크축에 연결된 캠축을 갖고 상기 크랭크축이 소정각도를 회전하였는지를 검출하고 상기 검출에 따라서 크랭크축 위치신호를 발생시키기 위한 크랭크축 위치신호 발생수단, 상기 캠축이 소정각도를 회전하였는지를 검출하고 상기 검출에 따라서 캠축 위치신호를 발생시키기 위한 캠축 위치신호 발생수단, 상기 크랭크축 위치신호를 받기 위해 결합되고 상기 크랭크축 위치신호에 응답하여 점화 지령신호를 발생하기 위한 지령신호 발생수단, 상기 점화 지령신호에 응답하여 고점화 전압을 발생하기 위한 점화회로수단, 상기 점화회로수단을 제어하기 위해 결합되고, 상기 크랭크축 위치신호와 상기 캠축 위치신호를 받기 위해 결합되고, 상기 점화회로수단에 의한 상기 고점화 전압의 발생을 가능하게 하는 상기 캠축 위치신호에 의하여 제1작동상태로 세트하고, 상기 점화회로 수단에 의한 상기 고점화 전압의 발생이 중지하는 상기 크랭크축 위치신호를 응답하여 제2작동상태로 리세트하기에 적합한 인애이블 신호 발생회로 수단, 및 상기 크랭크축 위치신호를 상기 인애이블신호 발생회로 수단에 전송하는 것을 제어하기에 적합하고, 각각의 상기 크랭크축 위치신호에 이어지는 고정된 기간의 시간간격동안만 상기 크랭크축 위치신호에 의해 상기 인애이블신호 발생회로 수단이 제2작동상태로 리세트하는 것을 가능하게 하기 위해 상기 크랭크축 위치신호에 응답하는 타이머 제어회로 수단을 특징으로 하는 내연기관용 점화장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 내연기관이 시동이 개시되었을때 신호를 발생하는 수단, 및 상기 고점화 전압발생을 중지하는 상기 인애이블신호 발생회로수단의 제2작동상태를 설정하기 위해 상기 인애이블신호 발생회로수단에 상기 신호를 가하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 점화장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 인애이블신호 발생회로 수단이 상기 캠축 위치신호 및 상기 크랭크축 위치신호의 각각에 의하여 세트 및 리세트되는 플립플럽으로 구성된 것을 특징으로 하는 점화장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 타이머 제어회로수단이 콘덴서, 상기 콘덴서의 충전전류의 공급원, 상기 캠축 위치신호의 각각에 응답하여 상기 콘덴서를 방전하기 위한 회로, 및 상기 방전의 결과로 상기 콘덴서 양단의 전압이 소정의 드레시호울드 전압보다 낮아지는지를 검출하고 상기 크랭크축 위치신호를 상기 콘덴서 전압이 상기 드레시호울드 수준이하인 동안만 상기 인애이블신호 발생회로 수단으로 전송하는 것을 가능하게 하기 위한 비교기 회로수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 점화장치.

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