KR0147752B1 - 내연기관에서 불발을 검출하기 위한 장치 - Google Patents

내연기관에서 불발을 검출하기 위한 장치

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KR0147752B1 KR1019950040160A KR19950040160A KR0147752B1 KR 0147752 B1 KR0147752 B1 KR 0147752B1 KR 1019950040160 A KR1019950040160 A KR 1019950040160A KR 19950040160 A KR19950040160 A KR 19950040160A KR 0147752 B1 KR0147752 B1 KR 0147752B1
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Abstract

본 발명의 목적은 제 2 측에서의 방전 전압이 변하는 기간에 오류 검출을 방지하여 정확한 불발 검출을 수행할수 있는 내연기관에서의 불발을 검출하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 제공되는 내연기관에서의 불발 검출장치는 스파크 플러그의 방전기간에 스파크 플러그에 충전전압을 인가하기 위해 전기적으로 충전되는 점화 코일의 제 1 측으로부터 바이어스전압이 공급되어 이온전류를 흐르게하는 캐패시터와, 캐패시터로부터 흐른 이온전류의 검출에 따라 불발이 발생했는지의 여부를 식별하는 불발 검출회로가 구비되며, 내연기관에서 불발 검출장치는 제 1 차코일의 한쪽 타단과 연산증폭기의 역전압력단자사이에 위치한 방전기간 검출 제너 다이오드를 포함하며, 이 방전 기간 검출 제너다이오드는 제너다이오드의 제너전압보다 낮고, 캐패시터에 충전되도록 전압을 셋팅하는 제너전압을 가지며, 제너 전압을 초과하여 흐르는 전류가 연산증폭기의 역전 입력 단자를 향해 흐르게 되는 방향에 접속된다.

Description

내연기관에서 불발을 검출하기 위한 장치
제 1 도는 본발명의 제 1 실시에에 따른 내연기관에서의 불발을 검출하기 위한 장치의 구조를 나타내는 회로도.
제 2 도는 제 1 도에 나타난 회로도의 동작을 설명하기 위한 각부의 파형을 나타내는 도면.
제 3 도는 본발명의 제 2 실시예에 따른 내연기관에서의 불발을 검출하기 위한 장치의 구조를 나타내기 위한 회로도.
제 4 도는 본발명의 제 3 실시에에 따른 내연기관에서의 불발을 검출하기 위한 장치의 구조를 나타내는 회로도.
제 5 도는 본발명의 제 4 실시에에 따른 내연기관에서의 불발을 검출하기 위한 장치의 구조를 나타내는 회로도.
제 6 도는 제 5 도에서 나타난 회로의 동작을 설명하는데 사용하기 위한 논리치표.
제 7 도는 내연기관에서의 불발을 검출하기 위한 종래장치의 구조를 나타내는 회로도.
제 8 도는 표류용량의 영향에 의해 일어나는 에러 검출을 방지하기위한 내연기관에서의 불발을 검출하기위한 장치의 회로도.
제 9 도는 제 8 도에서 나타난 회로도의 동작을 설명하기 위한 각부의 파형을 나타내는 도면이다.
본 발명은 내연기관의 연소실에 배열된 스파크 플러그에 흐르는 이온전류를 검출하여 내연기관에서의 불발을 검출하기 위한 장치에 관한 것 이다.
내연 기관에서는 연료와 공기의 혼합물이 압축되며, 혼합물이 연소실에 배열된 스파크 플러그에 고전압을 인가하여 발생되는 전기스파크에 의해 연소된다.
혼합물이 연소된지 않는 상태를 불발이라고 한다.
상술의 경우에서는, 내연기관에서 만족할만 출력이 얻어 지지 않고, 더 나쁜 경우 많은 양의 연료혼합물이 배기 기관으로 도입되어서 머플러등이 부식되는 문제가 발생한다.
그러므로, 불발상태를 검출해서 운전자에게 경고를 발하게 된다.
내연기관에서 불발을 검출하기 위한 장치에서는, 연소실에 배열된 스파크 플러그에 흐르는 이온 전류를 검출함으로서 불발을 검출하는 회로가 사용되어 왔다.
연소실에서 연소가 일어날 때, 연소실에서의 분자가 이온화된다.
전압이 스파크 플러그를 통해서 이온화 상태인 연소실에 인가될 때, 이온전류 라고하는 소전류가 흐른다.
만약 불발이 일어나며, 이온전류가 극단적으로 감소됨로써 불발의 발생이 이것을 검출함에 의해 식별될수 있다.
제 7 도는 예를 들면 일본 특허공개 4-191465호에 개시된 내연기관에서 불발을 검출하기 위한 상술의 형태의 종래장치를 설명하는 도면이다.
제 7 도를 참조해서, 참조부호(1)는 점화코일을 나타내며, 1a, 1b는 점화코일(1)의 제 1 차코일과 제 2 차코일을 각각 나타내며, 2는 제 2 차 코일(1b)의 네가티브단자에 접속되며, 연소실(20)에 배열된 스파크 플러그를 나타낸다.
제 1 차 코일(1a)는 전원(4)에 접속되는 포지티브단자와 전류를 스위치하는 트래지스터(5)의 콜렉터에 접속되는 네가티브단자를 구비한다.
트랜지스터(5)의 에미터는 접지와 연소를 제어하는 제어 유닛(도시되지 않음)에 의해 제어되는 베이스에 접속된다.
참조번호(8)는 불발검출회로, 9는 제 2 차 코일(1b)의 포지티브단자에 접속되는 캐패시터를 나타내고, 10은 제 2 차 코일(1b)의 포지티브단자와 캐패시터(9)에 충전되도록 전압을 설정하는 접지사이에 접속된 제너다이오드를 나타내고, 11은 캐패시터(9)의 저전위측과 접지사이에 접속되며, 캐패시터에 인접한 부분이 애노드에 접속되는 다이오드를 나타낸다.
참조부호(12)는 저항을 나타낸다.
상술의 구조를 가진 회로에서는 내연기관에 대한 점화시 제어유닛(도시되지 않음)에서 제어가 행해져 트랜지스터(5)가 온상태로 되었다가 급히 오프상태로 된다.
이때, 점화코일(1)에 흐르는 제 1 차 전류는 급히 감소해서 코일의 역기전력이 고전압을 발생한다.
일차측에 발생된 전압은 제 1 차코일(1a) 및 제 2 차 코일(2b)사이의 권선비에 따라 증폭되며, 증폭된 전압이 점화코일(1)의 제 2차측에 나타난다.
그 결과, 스파크 플러그(2)에는 예를들면 약 10-25KV가 인가된다.
제 7 도에 나타난 회로에서, 점화시의 에너지가 캐패시터(9)에 누적충전 되는데 사용되어서, 이온전류를 검출하는데 충분히 충전된다.
캐패시터에서 공급된 전압은 점화후 즉시 이온 전류를 검출하는데 사용된다.
점화시 전류는 제 7 도에서 나타난 화살표가 지시하는 방향으로 흘러서, 스파크 플러그(2)를 전기방전시킨다.
그래서, 연소실에서의 혼합물이 점화된다.
방전 전류가 캐패시터에 전기충전됨으로써, 캐패시터(9)는 제너다이오드에 의해 제한된 전압레벨로 충전된다.
화살표 2c에 의해 지시된 방향으로 흐르는 점화전류가 0 으로 감소할 때, 캐패시터(9)에서 유지된 전압이 스파크 플러그(2)에 인가된다.
이때, 연소실(20)에서 정상적으로 연소가 일어나면, 이온 전류는 화살표 2d가 지시하는 방향으로 저항(12)을 통해서 흐른다.
저항(12)는 전압을 강하하고, 이 강하전압이 검출 신호로서 불발이 일어났는지 아닌지를 식별한다.
만약 불발이 일어나면, 이온 전류의 흐름이 극단적으로 감소해서 이에 의해 출력으로 나타나는 전압은 거의없다.
또 내연기관에서 불발을 검출하기 위한 장치는 이이후에 설명하는 바와같이, 부유용량 등에 의해 불발검출이 되는 문제점이 있다.
즉, 불발검지 회로는 점화 코일등과 함께 엔진구조등에따라 다양한 방법으로 자동차의 엔진룸에 배치된다.
예를들면, 제 7 도에 나타난바와같이 점화코일(1)에서 스파크 플러그(2)까지의 길이가 긴경우에는 때로 약 2 정도이다.
배선길이가 길면, 부유 용량이 상술의 배선과 다른배선상 특히 또다른 가능을 가진 지면사이에서 생성된다.
지면에 대한 부유용량이 제 7 도에서 나타난회로의 경우에서 Cf [F](패러드)로 가정하면,
부유용량(Cf), 캐패시터(9)와 저항(12)으로 구성되는 직렬회로가 형성된다. 직렬회로의 동작은 부유용량(Cf)과 저항(12)의 각각의 저항값에 의해 판정되는 방전/충전 시간정수에 의해 상당히 영향을 받는다.
특히, 노이즈의 시간폭이 확대되는 문제가 발생한다.
특별히, 100마이크로초의 노이즈전류의 감퇴와 10 mA-1 μA 또는 적은 것이 부유용량(Cf)가 500pF (피코패러디)이고 저항(12)이 200kΩ이면 약 1 ms 의 시간주기를 요구하는 이온전류와 비교해서 노이즈전류파형이 약 10배 넓어지게한다.
그러므로, 노이즈가 이온전류로서 잘못 검출될 가능성이 있다.
상술의 문제점을 극복하기 위해, 저항(12)의 저항값을 감소 또는 부유용량을 감소시키는 것이 고려된다.
저항값이 감소되면 불발을 감출하는 감수성이 악화되어서 이온전류가 감소하는 저회전 영역에서 검출이 행해지지 않는 문제점이 나타난다.
부유용량의 감소는 검출회로가 배열된 장소와 배열방법을 매우 제한한다.
상술의 관점에서 내연기관에서 불발을 건출하는 회로는 부유용량에 의해 일어나는 오류 검출을 방지하고, 신뢰도를 향상시킬수 있는 것이 개시되어있다.(1994년 1월 28일에 출원된 일본특허공개를 참조).
제 8 도는 잘목된 검출할수 있는 상술의 내연기관에서 불발을 검출하는 장치와 같은 회로를 나타내는 구성도이다.
제 8 도를 참조해서, 제 7 도에 나타낸것과 같은 구성소자는 같은 도면부호를 부여하고, 그 설명은 여기서 생략한다.
신규한 도면부호에 대해 설명한다.
보면부호(2a,2b)는 점화코일(1)의 제 2 차코일(1b)의 양전극에서 발생되는 고전압을 이용해서 전기 불꽃을 생성하는 동시점화형의 스파크 플러그를 나타낸다.
도면부호(3)은 스파크 플러그(2b)에 음극이 연결되고, 불발검출회로(8)에서 캐패시터(9)의 포지티브 단자에 접속되며, 이온전류를 검출하는 전압저항 할 수 있는 다이오드를 나타낸다.
전류를 스위칭하기 위한 트랜지스터(5)의 콜렉터는 점화코일(1)의 제 1 차코일(1a)의 네가티브 단자와 저항기(6)과 고전압 다이오드(7)를 통해 같은곳에 접속되는 불발 검출회로(8)의 캐패시터에도 접속된다.
그래서, 포지티브 바이어스가 캐패시터(9)에 인가된어 충전전류가 저항(6)과 고전압 다이오드를 통해 점화코일(1a)에서 공급된다.
새도면부호(13)은 양극이 캐패시터(9)의 저전위측에 음극이 접지에 접속되는 다이오드(11)인 제 1 다이오드와 비교되는 제 2 다이오드를 나타낸다.
제 2 다이오드(11)는 캐패시터(9)의 저전위에 접속되는 음극과 접지되는 양극을 가진다.
도면부호(14)는 다이오드(11)의 양극에 접속되는 반전입력과 접지에 접속되는 비반전 입력을 가지는 연산증폭기(이이후 op-앰프라 한다)를 나타내고, 연산증폭기(14)는 반전 입출력사이에 접속된 귀환 저항(15)을 갖는다.
제 8 도에 나타난바와 같이, 내연기관에 대한 점화시간에서 제어유닛(도시되지않음)이 제어를 행해서 트랜지스터(5)가 온되어서, 재빨리 오프된다.
제 8도에 도시된 회로에서, 제어유닛(도시되지 않음)은 내연기관에 필요한 점화시간에 제어를 수행하여 온 상태의 트랜지스터(5)가 재빨리 오프된다.
이때, 점화 코일(1)에 흐르는 제 1 차전류는 급격히 감소하여 코일의 역 기전력이 고전압을 발생하게 된다. 1차로 발생된 전압은 1차 코일(1a)과
2차 코일(1b)사이의 코일비율에 따라 증폭된다. 그 결과로, 스파크 플러그2a가 대략 10KV - 25KV의 네가티브단자로 인가되며, 점화 코일(2b)은 10KV - 25KV의 포지티브단자로 인가된다.
제 8도에 도시된 회로에서, 저항기(6)와 고전압 다이오드(7)을 거쳐 점화 코일(1)의 제 1 측에서 캐패시터(9)로 흐르는 전류는 역 기전력으로 인해 고전압이 점화 코일(1)의 제 1 측에서 발생되는 기간동안 캐패시터(9)를 충전시키며, 상기 캐패시터(9)는 제너다이오드(10)에 의해 제한된 전압 레벨(예를 들면, 제너 다이오드(10)의 제너 전압:Vz = 50V)로 충전된다. 그리하여, 이온전류를 검출하기에 충분한 전하가 캐패시터(9)에 축적된다.
캐패시터(9)에 의해 충전된 전압에 따라, 점화코일(1)의 제 2 측을 거쳐 흐르는 이온전류가 검출된다.
제 9도는 제 8도에서 도시된 회로의 S1 및 S2의 파형도를 나타낸다. 파형 S1은 점화 코일(1)의 제 1 차코일(1a)에 흐르는 전류를 제어하는 트랜지스터(5)의 기본 전위를 나타내고 파형도 S2는 제 1 차코일(1a)의 네가티브단자 전위를 나타낸다.
트랜지스터(5)는 제 1 차코일(1a)에 전류가 흐르도록 하는 온(ON) 기간에 턴온되고 제 1 차코일(1a)에 전류가 흐르지 않는 오프 기간에 턴오프된다.
턴온 상태의 트랜지스터(5)가 턴오프될 때, 코일의 역 기전력은 제 1 차코일(1a)의 네가티브단자인 S2의 전압을 VH= 약 300 V로 증가시킨다. 증가된 전압은 트랜지스터(5)의 콜렉터와 에미터사이의 저항성 전압과 동일하다. 역기전력이 발생되는 기간에 저항기(6)와 고전압 다이오드(7)를 거쳐 캐패시터(9)에 전류가 흐른다. 그리하여, 캐패시터(9)는 제너다이오드(10)에 의해 제한되는 제너 전압 Vz(예를 들면, 50V)으로 충전되며, 점화 코일(1)의 제 1 차코일(1a)의 네가티브단자(S2)에 있는 전압V2은 제너 전압Vz의 값으로 감소한다. 더 엄밀하게는, 저항기(6)와 고전압 다이오드(7)의 전방 전압으로 인해 발생하는 전압감소의 추가적인 결과 값으로 감소한다.
점화 코일(1)의 제 1 차코일(1a)에서 발생된 고전압(VH)은 점화 코일(1)의 제 1 차코일(1a)과 제 2 차코일(1b)사이의 코일비율에 따라 증폭되며,
제 2 차코일(1b)의 네가티브단자에 접속된 스파크 플러그(2a)에 인가되어 스파크 플러그(2a)가 점화된다. 점화시간동안 화살표 2c가 지시하는 방향으로 전류가 흘러 스파크 플러그(2a)에 의해 스파크가 발생하고 방전된다. 그리하여, 연소실(20)의 혼합물은 점화된다. 캐패시터(9)가 완전히 충전된후, 캐패시터(9)에 축적된 전압은 스파크 플러그(2a)에 인가된다. 이때, 연소실(20)에서 연소가 행해지면, 점화 코일(1)의 제 2 측에 화살표 2d가 지시하는 방향으로 이온전류가 흐른다. 불발검출회로(8)에 의해 이온전류는 전압으로 전환된다. 전환된 전압이 임계치를 초과하는지의 여부에 따라, 불발의 발생여부가 식별된다. 즉, 불발이 발생하면, 다시말하여 연소가 행해지지 않는다면, 매우 적은 전류가 흐름으로써 실질적을 전압이 발생되지 않게 된다. 캐패시터(9)가 전원(4)의 바테리전압(Vbat)에 도달하기 위해 전력을 방전시키게 되면, 점화 코일(1)의 제 1 차코일(1a)의 끝단(S2)에 있는 전압은 점차적으로 감소하게 된다는 것을 알수 있다. 트랜지스터(5)가 턴오프상태로 졔어되면 전압은 0 이된다.
캐패시터(9)의 저전위측에서의 전압은 연산증폭기(14)와 저항기(15)로 구성된 역 증폭기의 역전 입력전압으로서, 연산증폭기(14)가 정상적으로 동작하는 경우 역전 입력전압과 비역전 입력전압은 동일하게 0 V를 발생한다. 연산증폭기(14)가 정상적으로 동작되지 않는 경우는 화살표 2c가 지시하는 방향으로 전류가 흐르는 경우와 화살표 2d가 지시하는 방향으로 흐르는 전류가 너무 많을 경우로 연산증폭기(14)의 출력은 포화상태가 된다. 화살표 2c가 지시하는 방향으로 전류가 흐르는 경우, 즉, 캐패시터(9)가 충전상태에 있는 경우, 저항기(6) 및 고전압 다이오드(7)을 거쳐 제 1 차코일(1a)에서 캐패시터(9)로 충전 전류가 흘러 캐패시터(9)의 저 전위측에 있는 전압은 제 1 다이오드(11)의 전방 전압(0.7V)이 된다. 화살표 2d가 지시하는 방향으로흐르는 전류가 너무 많아 연산증폭기(14)로부터의 출력이 포화상태가 되는 경우 제 2 다이오드(13)가 전도된다. 그리하여, 캐패시터(9)의 저 전위측에 있는 전압이 전방 전압에 대응하는 정도로 감소된다. 연산증폭기(14)가 정상적으로 동작되는 경우 저항기(15)의 전압 감소만큼 이온전류가 발생하여 접지 신호로 전환되며 상기 접지 신호는 전도된다.
상기의 회로 구조에서, 캐패시터(9)의 저전위측은 전류 변화와 관련하여 적은 전압 변화를 갖는다. 캐패시터(9)의 저 전위측에 있는 전압은 연산증폭기(14)가 정상일 경우는 일정하게 0 V이며, 정상적으로 동작하지 않을 경우는 다이오드의 전방 전압 계수가 된다. 즉, 캐패시터(9)의 저 전위측에서 확인된 검출회로의 임피던스는 매우 낮다. 상기의 동작은 이온전류의 전류/전압 전환 특성(검출 감도)의 저하없이 회로의 임피던스를 감소시키며 그 결과, 부유용량 및 회로의 임피던스로 인해 발생하는 오 동작에 대처하여 지속할수 있는 양이 크게 향상될수 있다.
특히, 부유용량이 약 200pF(피코패러디)이면 발생하는 종래의 오동작 발생비율과 비교하여, 유사한 검출감도를 유지하면서도 부유용량이 약 2000pF이면 동작이 수행될수 있으므로, 실질적으로 발생하는 부유용량과 관련하여 만족스러운 동작상의 여유를 얻을 수 있다.
그러나, 제 8도에 도시된 내연기관에서 불발을 검출하기 위한 장치는 다음과 같은 문제점을 갖는다.
즉, 이온전류를 검출하는 캐패시터(9)가 점화 코일(1)의 제 1 차코일(1a)로부터 공급되는 전류로 충전되기 때문에 캐패시터(9)는 제 2 측의 점화와 상관없이 전기적으로 충전된다는 것이다.
따라서, 스파크 플러그(2a)가 전기를 방전할 때 이온전류가 검출될수 있고, 제 2 측에 있는 방전 전압의 변화로 인해 때때로 검출 오류가 발생된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 불발검출을 정확히 수행하기 위해 점화 코일의 제 2 측에 방전된 전압이 변화되는 기간에 오검출을 방지할 수 있는 내연기관에서 불발을 검출하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 일단에 전원이 연결되고, 상기 내연기관의 점화기간에 스위치되도록 제어되는 스위치 장치가 타단에 연결되는 제 1 차 코일을 갖는 점화 코일과;
고전압으로 점화 혼합물에 인가될 때 내연기관의 연소실에 전하를 발생하기 위해 점화 코일의 제 2 코일측에 접속된 스파크 플러그와;
이온전류를 흐르게 하기 위해 스파크 플러그에 충전된 전압을 인가하는 점화코일의 제 1 차 코일로부터 전기적으로 충전되도록 바이어스 전압이 공급되는 캐패시터, 캐패시터의 저 전위측과 캐패시터에 공급된 충전전류의 방향의 접지면 사이에 접속된 제 1 다이오드, 캐패시터로부터 흐르는 이온전류 방향에 접속된 제 2 다이오드, 캐패시터의 고전위측과 캐패시터에 충전 전압을 셋팅하는 접지 사이에 접속된 충전 전압 셋팅 제너 다이오드, 캐패시터의 저전위측에 인접한 역전입력 단자를 구비한 연산증폭기, 접지인 비역전입력단자 및 역전입력 단자와 출력단자 사이에 접속된 피드백 저항기가 구비되고 이온 전류의 검출에 따라 불발 발생여부를 식별하기 위한 불발검출회로와;
불발 검출회로에 의한 오류검출을 방지하기 위해 스파크 플러그에서 전기를 방전시키는 기간에 연산증폭기로부터 출력의 전도를 방지하는 방전기간 검출부로 구성되는 내연기관에서 불발을 검출하기 위한 장치가 제공된다. 본 발명에 따른 내연기관에서 불발 검출장치는 상기의 방전기간 검출부를 구성하기 때문에 방전전압이 변화하는 기간에 불발의 오류 검출이 방지됨으로써 불발 검출의 정확성이 증가된다.
도면을 참조하여 본 발명의 일실시예가 설명될 것이다.
제 1 도는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 내연기관에서 불발검출장치를 보여주는 회로도로서, 참조부호 1-11과 13-15는 제 8도에 도시된 내연기관에서 불발검출장치에서의 부호와 동일한 구성을 보여준다.
참조부호 1은 전원(4)에 접속된 포지티브단자가 구비된 제 1 차 코일을 구성하는 점화 코일을 나타낸다.
제 1 차 코일의 네가티브측에는 내연기관의 점화기간에 스위치되는 트랜지스터(5)가 접속된다.
참조부호 1a 및 1b는 각각 점화 코일(1)의 제 1 차 코일 및 2차 코일을 나타낸다.
참조부호 2a 및 2b는 각각 점화코일(1)의 제 2 차 코일 (1b)의 네가티브 및 포지티브 측에서 발생된 고전압을 이용하여 전기 스파크를 일으키는 동시 점화 타입 스파크 플러그를 나타낸다.
참조부호 3은 이온전류를 검출하는 전압 저항 다이오드를 나타내며,
전압 저항 다이오드(3)는 스파크 플러그(2b)에 접속된 음극과 불발 검출회로(8)의 캐패시터(9)의 포지티브측에 접속된 양극으로 구성된다.
참조 부호 4는 전원을 나타내며 5는 트랜지스터로서, 콜렉터는 점화 코일(1)의 제 1 차코일(1a)의 네가티브측에 접속되고 에미터는 접지면에 접속되며 베이스는 연소를 제어하는 제어유닛(도시되지 않음)에 의해 제어되는 전류 스위치 장치로서 가능한다.
참조부호 6 및 7은 각각 점화 코일(1)의 제 1 차코일(1a)의 네가티브측에 접속된 직렬체를 형성하는 저항기 및 고전압 다이오드를 나타낸다.
점화 코일(1)의 제 1 차코일(1a)로부터 불발 검출 회로(8)의 캐패시터(9)에 포지티브 바이어스가 공급된다. 참조부호 20은 연소실을 나타낸다.
참조부호(8)은 캐패시터(9)로부터 흘러나오는 이온 전류의 검출에 따라 불발 발생여부를 식별하기 위한 불발검출회로를 나타낸다.
참조부호(9)는 저항기(6) 및 고전압 다이오드(7)를 거쳐 제 1 차코일(1a)의 네가티브측과 제 1 차코일(1a)로부터 바이어스 전압을 받아 전기적으로 방전될 수 있도록 전압 저항 다이오드(3)를 거쳐 제 2 차코일(1b)의 포지티브측에 접속된 캐패시터를 나타낸다.
스파크 플러그가 전기를 방전하면, 캐패시터(9)는 충전 전압을 스파크 플러그에 인가하여 이온전류를 점화 코일(1)의 제 2 측에 흐르게 한다.
참조번호 (10)은 예를 들면 50V의 제너 다이오드(Vz)의 충전전압을 셋팅하는 제너다이오드를 나타내며 제너다이오드(10)은 캐패시터(9)의 고전위측과 전압을 캐패시터(9)에 충전되도록 세트시키기 위한 접지사이에 접속된다.
참조번호(11)은 캐패시터(9)의 저 전위측과 충전 전류가 캐패시터(9)에 공급되는 방향에 있는 접지사이에 접속된 제 1 다이오드를 나타내며 캐패시터(9)의 저 전위측에 인접하게 위치하도록 접속된다.
참조부호 (13)은 캐패시터(9)의 저 전위측과 이온전류가 흐르는 방향의 접지사이에 접속된 제 2 다이오드를 나타내며 음극이 캐패시터(9)의 저전위측에 인접하여 위치되도록 접속된다.
참조부호 (14)는 캐패시터(9)의 저전위측에 접속된 역전입력단자, 접지에 접속된 비역전 입력단자 및 역저 입력단자와 출력단자사이에 접속된 피드백 저항기(15)가 구비된 연산증폭기를 나타낸다.
참조 부호(16)은 점화 코일(1)의 제 1 차코일(1a)의 네가티브측에 접속된 저항기를 나타낸다. 참조부호(17)은 저항기(16)의 타단과 연산 증폭기의 역전 입력단자(캐패시터(9)의 저전위측)사이에 위치한 방전기간 검출 제너다이오드를 나타내며 충전 전압을 셋팅하는 제너다이오드(10)의 제너 전압보다 낮은 20 - 30V로 고정된 제너전압을 구성한다. 방전기간 검출 제너다이오드(17)는 제너전압에 흐르는 전류를 연산증폭기의 역전입력단자로 흐르게 하는 방향에 접속된다.
제 2 측 방전 전기간 검출부에서 발생된 저항기(16)와 제너다이오드(17)는 스파크 플러그가 불발검출회로(8)에 의해 수행된 불발의 검출오류를 방지하기위해 전류를 방전하는 기간에 연산증폭기로부터 발생된 출력의 전도를 방지한다.
제 1 도에 도시된 회로 동작도가 제 2 도에 도시된 파형도를 참조하여 설명된다.
제 2 도는 제 1 도에 도시된 회로의 S1 - S3의 파형도로서, S1은 점화 코일(1)의 제 1 측상의 전류를 제어하는 트랜지스터(5)의 베이스전위를 나타내며, S2는 점화 코일(1)의 제 1 차코일(1a)의 네가티브 단자에 있는 전위를 나타내며 S3은 S점화 코일(1)의 제 2 차코일(1b)의 네가티브단자에 접속된 스파크 플러그(2a)의 접속단에 있는 전위를 나타낸다.
제 1 차코일(1a)을 통해 전류를 흐르게 하는 온(ON)기간에 트랜지스터(5)가 턴온되며, 점화코일(1a)을 통해 흐르는 전류가 차단되는 오프(OFF)기간에 턴오프된다.
턴온 상태에 있는 트랜지스터(5)가 턴오프될 때, 코일의 역 기전력은 S2의 전압, 즉, 제 1 차코일(1a)의 네가티브단자인 S2의 전압을 대략 VH= 300V로 증가시키며, 그 전압은 트랜지스터(5)의 콜렉터와 에미터사이에 있는 저항성 전압과 동일하다.
이때, 저항기(6)과 고전압 다이오드(7)을 통해 캐패시터(9)에 전류가 흘러 제너다이오드(10)에 의해 제한된 전압(V2)으로 충전된다.
S2에서 발생된 고 전압은 점화 코일(1)의 제 1 차코일(1a)과 제 2 차코일(1b)사이의 코일비율에 따라 증폭된다.
그리하여, 제 2 차코일(1b)의 네가티브단자에 접속된 스파크 플러그(2a)의 접속단(S3)에 있는 전위는 30KV로 증가되어 스파크 플러그(2a)에서 스파크가 발생됨으로써 방전이 발생된다.
그에따라, 연소실(20)의 혼합물이 점화된다.
상기 방전기간동안, 실질적으로 제너다이오드(10)에 의해 제한된 전압(Vz)은 캐패시터(9)에 유지되어 S2에 있는 점화 고 전압(VH)이 급속히 낮아져서 제너다이오드(10)에 의해 제한된 전압(Vz)에 도달된다.
그 결과, S3에 있는 전압이 낮아져 화살표(2c)가 지시하는 방향으로 흐르는 전류를 0으로 감소시킨다.
그리하여, 캐패시터(9)에서 유지된 전압(Vz)이 스파크 플러그(2a)에 인가되어 화살표(2d)가 지시하는 방향으로 이온전류를 흐르게 할수 있게 된다.
제 2 측에 방전이 발생되는 기간동안 이온전류가 검출될수 있으므로 제 2 측에서의 방전 전압의 변화로 인해 검출오류가 발생될 수 있다.
그러나, 제 1 도에 도시된 회로에서, 제 1 차코일(1a)의 네가티브측에 있는 전압, 즉, S2에 있는 전압은 실질적으로 제너다이오드(10)의 제너 전압 Vz = 50V로 제너다이오드(17)의 제너 전압을 초과하는 전압이다.
따라서, 제너전류는 저항기(16)을 통해 흘러 연산증폭기(14)의 역전입력단자측(캐패시터(9)의 저전위측)에 도달한다. 그 결과, 제 2 측이 전기를 장전하는 기간동안 연산증폭기는 출력을 발생시키지 않게됨으로써, 제 2 측이 전기를 방전하는 기간동안 이온전류의 검출리 방지되어 불발검출회로(8)에 의해 수행된 검출오류가 방지된다.
결과적으로, 제 2 측의 방전 전압이 변화되는 기간동안에 오류검출이 방지될수 있으므로 고도의 정확성을 갖는 내연기관에서 불발검출장치가 얻어질수 있다.
즉, 불발검출회로를 포함하는 내연기관에서 불발 검출장치는 방전기간검출부가 구비된 구조를 포함하는 캐패시터가 제 2 측의 점화와 상관없이 제 1 측으로부터 충전되며, 상기 방전기간검출부는 스파크가 방전을 수행하는 기간에 불발검출회로의 연산증폭기로부터 출력의 전도를 방지한다.
따라서, 방전전압이 변화하는 기간동안 불발의 오류 검출이 방지될수 있다. 그리하여, 방전전압이 변화하는 동안 불발의 오류 검출을 방지할수 있고 고도의 정확성을 나타내는 내연기관에서 불발검출장치가 얻어질수 있다.
특히, 제 1 차 코일의 타단과 연산증폭기의 역전입력단자사이에 위치한 상기의 방전기간검출부로서 기능하는 방전기간검출제너다이오드가 구비되며, 이 방전기간검출제너다이오드는 제너다이오드를 셋팅하는 충전전압의 제너전압보다 낮은 제너전압을 포함한다.
방전기간검출제너다이오드는 접속되어 제너전압의 잉여전류를 연산증폭기의 역전입력단자로 흐르게 한다.
그 결과, 방전기간동안 이온전류의 검출이 방지되어 불발검출회로에서 행해진 오류검출이 방지된다.
그리하여, 방전전압이 변화하는 기간에 오류검출은 방지될수 있다.
제 3 도는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 내연기관에서의 불발을 검출하는 장치를 나타내는 회로도이다.
제 3 도를 참조하여, 참조부호 1 - 11과 13 - 15는 제 1 실시예에 따른 참조부호와 동일한 구성을 나타내므로 그 설명은 생략한다.
참조부호 18 및 19는 전력원(4)의 전력공급전압을 분할하기 위해 전력원(4)과 접지사이에 연결된 전력-공급-전압분할저항기를 나타낸다.
참조부호 20 및 21은 제 1 측의 전압을 분할하기위해 점화 코일(1)의 제 1 차코일(1a)의 네가티브단자와 접지사이에 연결된 제 1 측전압분할저항기를 나타낸다.
상기 전압분할저항기(18 -21)와 비교기(22)는 불발검출회로(8)에 의해 행해진 오류 검출을 방지하기위해 스파크 플러그가 전기를 방전하는 기간에 연산증폭기(14)로부터 출력의 전도를 방지하는 제 2 측 방전전압 검출부를 형성한다.
이와같이 구성된 회로에서, 제 1 차코일(1a)의 네가티브단자 전압이 전력공급전압(VBAT)보다 높은 기간에, 즉, 제 2 측에 대한 방전기간에, 비교기(22)로부터의 출력레벨은 증가되며 하이레벨 신호를 연산증폭기(14)의 역전입력측에 공급된다.
그 결과 연산증폭기(14)로부터의 출력은 전도되지 않게 되며 제 2 측에 대한 방전기간동안 이온전류의 검출이 방지된다.
따라서, 불발검출회로(8)에 의해 행해진 오류 검출이 방지되고, 제 1 실시예와 유사한 효과가 얻어질수 있다.
제 2 실시예에따른 회로는 제 1 실시예에서 이용된 제너다이오드가 없는 비교기와 저항기로 이루어진 방전기간 검출부로 구성된다.
따라서, 불발검출회로(8)가 모놀리스(monilithic)(IC)로 구성되는 경우, 방전기간 검출부는 모놀리스(IC)에서 완전하게 형성될수 있다.
즉, 제 1 실시예에 따른 방전기간 검출부의 방전기간 검출제너다이오드(17)의 제너 전압(20 -30V)은 불발검출회로(8)의 충전전압셋팅 제너다이오드(10)의 제너 전압(50V)과 구별된다.
따라서, 불발검출회로(8)가 모놀리스(IC)로 구성되는 경우, 제 1 실시예는 불충분한 적은 전압 저항 차에 직면하게 됨으로써, 외부로부터 방전기간 검출부를 제공받아야 하는 필요성을 야기한다.
제 2 실시예에 따라 불발검출회로(8)가 모놀리스(IC)로 구성되는 경우, 방전기간 검출부는 모놀리스(IC)에서 완전하게 형성될수 있다.
그리하여, 설비면에서 중요한 효과를 얻을수 있다.
즉, 방전기간 검출부로서 기능하는 비교기가 구비되어 제 1 차 코일에서 발생된 제 1 측의 전압과 전원의 전력 공급 전압을 비교부(comparison)에 인가하여 제 1 측의 전압이 전력공급 전압보다 높을 경우 연산증폭기의 역전입력 단자에 하이레벨 신호를 공급하게 한다.
따라서, 불발검출회로가 모놀리스(IC)로 구성되는 경우 전압 저항 차의 발생 문제가 방지될수 있다.
그 결과 설비면에서 중요한 효과를 얻을수 있다.
[제 3 실시예]
제 4 도는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 내연기관에서의 불발을 검출하기 위한 장치를 도시한 회로도로서, 참조부호 1 - 11 및 13 - 15는 제 1 실시예와 동일한 구성이므로 그 설명을 생략한다.
참조부호 23 - 25는 전원(4)의 전력공급전압을 분할하는 전력공급전압 분할 저항기를 나타낸다.
참조부호 26 - 28은 제 1 측의 전압을 분할하는 제 1 측 전압 분할 저항기를 나타낸다.
참조부호 29 - 30은 제 1 측의 전압이 전력공급전압보다 높을 경우 하이레벨 신호를 전송하기 위해, 상기의 전압 분할 저항기에 의해 분할된 제 1 측의 전압 및 전력공급전압을 비교부(comparison)에 인가하는 비교기를 나타낸다. 참조부호 31은 연산증폭기(14)의 역전입력단자에 구해진(obtained) 논리합을 표시하는 출력을 공급하기 위해 비교기(29. 30)으로부터 발생된 출력의 논리합을 구하기 위한 논리합 장치를 나타낸다.
상기의 전력공급 전압 분할 저항기(23-25), 제 1 측 전압 분할저항기(26-28), 비교기(29, 30) 및 논리합 장치(31)는 스파크 플러그에 의해 불발검출회로의 오류 검출이 방지되도록 방전기간동안 연산증폭기(14)로부터의 출력의 전도를 방지하는 방전기간 검출부를 형성한다.
이와같이 구성된 회로는 비교기(29, 30)에서의 비교결과를 표시하는 양출력이 로우레벨이고 또다는 출력이 하이레벨일지라도 하이레벨신호가 연산증폭기(14)의 역전입력단자에 인가되는 구조를 갖는다.
따라서, 트랜지스터(5)가 턴온되는 기간에 전력공급전압의 변화를 방지할수 있으며 또한 방전기간동안 이온전류가 검출되지 않게 된다.
그 결과, 정확성이 우수한 검출장치가 획득될수 있다.
즉, 방전기간 검출부는 제 1 차 코일에서 발생된 제 1 측 전압을 복수의 전압으로 분할하는 복수의 제 1 측 전압 분할저항기와, 전원의 전력공급전압을 복수의 전압으로 분할하는 복수의 전력공급전압과, 제 1 측 전압이 전력공급전압보다 높을 경우 하이레벨신호를 전송하기 위해 전압분할저항기에 의해 분할된 제 1 측전압과 전력공급전압을 비교부(comparison)에 각각 인가하는 복수의 비교기와 연산증폭기의 역전입력단자에 논리합출력을 공급하기 비교기로부터 발생된 출력의 논리합을 구하는 논리합 장치를 구성한다. 따라서, 비교기로부터 비교결과를 나타내는 양출력이 로우레벨이고 한 출력이 하이레벨이면 연산증폭기의 역전입력단자에 하이레벨신호가 인가될 수 있다.
그 결과 제 1 차 코일에 접속되어 점화기간에 스위치되는 스위치장치가 스위치온 되는 기간동안 전력공급전압의 변화가 방지된다.
또한, 방전기단동안 이온전류가 검출되지 않게된다. 그리하여, 고도의 정확성을 갖는 검출장치가 얻어질수 있다.
[제 4 실시예]
제 5 도는 본발명의 제 4 실시예에 따른 내연기관에서 불발을 검출하기 위한 장치를 나타낸 회로도이다.
제 5 도에서 참조부호 1-11과 13-15는 제 1 실시예와 동일한 구성을 가지므로 그 설명이 생략된다.
참조부호 32는 연산증폭기(14)로부터의 출력이 제 1 셋트값보다 클 경우 츨력신호인 하이레벨신호를 전송하기 위해 연산증폭기(14)와 제 1 셋트 값 V1(예를 들면 5V)으로부터의 출력을 비교부(comparison)에 인가하는 제 1 비교기를 나타낸다. 참조부호 33은 캐패시터(9)의 고전위측 전압이 제 2 셋트전압보다 클 경우 출력신호인 하이레벨신호를 전송하기 위해 캐패시터(9)의 고전위측 전압과 제 2 셋트값 (예를 들면, 제 1 실시예에 따른 제너다이오드 17의 제너전압과 유사한 20V - 30V)을 비교부(comparison)에 인가하는 제 2 비교기를 나타낸다.
참조부호 34는 제 1 비교기(32)로부터 발생된 출력중에서 역전출력을 구하는 인버터를 나타낸다.
참조부호 35는 인버터(3$) 및 제 2 비교기(33)로부터 발생된 출력중에서 논리합을 구하는 논리합장치를 나타낸다.
상기의 제 1 비교기(32), 제 2 비교기(33), 인버터(34) 및 논리합장치(35)는 불발검출회로(8)에 의해 수행된 오류검출을 방지하기 위해 스파크 플러그의 방전기간에 연산증폭기(14)로부터발생된 출력의 전도를 방지하는 방전기간검출부를 형성한다.
제 5 도에 도시된 회로에서, 제 2 비교기(33)로부터 발생된 출력 B의 레벨이 제 2 측의 방전시기동안 하이이면 논리합장치(35)로부터 발생된 출력 OUT의 레벨은 제 6 도에 도시된 논리값 표에 표시된 바와같이 증가한다.
제 6 도에서 A는 제 1 비교기(32)로부터 발생된 출력을 나타내며 B는 제 2 비교기의 출력을, OUT은 논리합장치의 출력을 나타낸다.
그리하여, 방전기간동안 전압의 변화로 발생하는 불발의 오류 검출은 방지될 수 있고 검출장치의 정확성이 획득될수 있다.
제 5 도에 도시된 방전기간 검출부의 회로구조는 저항기등이 없는 논리장치와 비교기만을 구성하기 때문에 전력의 소모를 상당히 감소시킬수 잇다.
불발검출회로가 모놀리스(IC)로 구성된 경우 방전기간검출부는 모놀리스(IC)에서 쉽게 집적 형성될수 있다.
즉, 방전기간검출부는 연산증폭기로부터의 출력이 제 1 셋트값보다 클 경우 하이레벨 신호를 전송하기 위해 연산증폭기로부터의 출력과 제 1 셋트값을 비교부(comparison)에 인가하는 제 1 비교기와, 캐패시터의 고전위측 전압이 제 2 셋트값보다 클 경우 하이레벨신호를 전송하기 위해 캐패시터의 고전위측 전압 및 제 2 셋트값을 비교부(comparison)에 인가하는 제 2 비교기와, 제 1 비교기로부터 발생된 출력중에서 역전출력을 구하는 인버터와, 인버터로부터 발생된 출력과 제 2 비교기로부터 발생된 출력중에서 논리합을 구하는 논리합장치를 구성한다.
따라서, 제 2 비교기로부터 발생된 출력이 방전기간동안 하이일 경우 논리합장치로부터 발생된 출력의 레벨은 증가한다.
그러므로 방전기간동안 전압의 변화로 발생하는 불발의 오류검출은 방지될수 있다.
따라서, 고도의 정확성을 갖춘 검출장치가 획득될수 있다.
방전기간검출부의 회로는 저항기등이 없는 비교기와 논리장치만을 구성하기 때문에 불발검출회로는 모놀리스(IC)를 구성함으로써 방전기간 검출부가 모놀리스(IC)에서 쉽게 집적 형성될수 있다.
또한, 전력 소모를 상당히 줄일 수 있다.

Claims (9)

  1. 내연기관에서 불발을 검출하기 위한 장치에 있어서: 일단에전원이 연결되고, 상기 내연기관의 점화기간에 스위치되도록 제어되는 스위치 장치가 타단에 연결되는 제 1 차 코일을 갖는 점화 코일과; 고전압으로 점화혼합물에 인가될 때 상기 내연기관의 연소실에서 방전을 발생시키기위해 상기 점화코일의 제 2 코일측에 접속된 스파크 플러그와; 이온전류를 흐르게 하기 위해 스파크 플러그에 충전된 전압을 인가하는 점화코일의 제 1 차 코일로부터 전기적으로 충전되도록 바이어스 전압이 공급되는 캐패시터, 캐패시터의 저 전위측과 캐패시터에 공급된 충전전류의 방향의 접지면 사이에 접속된 제 1 다이오드, 캐패시터로부터 흐르는 이온전류 방향에 접속된 제 2 다이오드, 캐패시터의 고전위측과 캐패시터에 충전전압을 셋팅하는 접지 사이에 접속된 충전 전압 셋팅 제너 다이오드, 캐패시터의 저전위측에 인접한 역전입력 단자를 구비한 연산증폭기, 접지안 비역전입력단자 및 역전입력 단자와 출력단자 사이에 접속된 피드백 저항기가 구비되고 이온 전류의 검출에 따라 불발 발생여부를 식별하기 위한 불발 검출회로와; 불발 검출회로에 의한 오류검출을 방지하기 위해 스파크 플러그에서 전기를 방전시키는 기간에 연산증폭기로부터 출력의 전도를 방지하는 방전기간 검출부로 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관에서 불발을 검출하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 방전기간검출부는 상기 제 1 차 코일과 상기 연산증폭기의 상기 역전 입력단자 사이에 위치하고, 상기 충전전압 셋팅 제너다이오드의 제너전압보다 적은 제너전압을 가지며, 상기 제너전압을 초과하여 흐르는 전류가 상기 연산증폭기의 상기 역전 입력단자를 향해 흐르도록 하는 방향에 접속된 방전기간 검출제너다이오드로 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관에서 불발 검출장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 방전기간 검출부는 제 1 측에서의 전압이 상기 전력공급전압보다 클 경우, 상기 연산증폭기의 상기 역전입력 단자에 하이 레벨 신호를 제공하기 위해 상기 제 1 차코일에서 발생된 제 1 측의 전압과 상기 전원의 전력공급전압을 비교부에 인가하는 비교기로 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관에서의 불발 검출장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 방전기간 검출부는 상기 제 1 차 코일에서 발생된 제 1 측 전압을 복수의 전압으로 분할하는 복수의 제 1 측 저압 분할 저항기와, 전원의 전력공급 전압을 복수의 전압으로 분할하는 복수의 전력공급전압과, 제 1 측 전압이 전력공급 전압보다 클경우 하이레벨 신호를 전송하기 위해 상기 전압분할저항기 및 전력공급 전압에 의해 분할된 제 1 측 전압과 전력공급전압을 각각 비교부에 인가하는 복수의 비교기와, 상기 연산증폭기의 상기 역전입력단자에 논리합 출력을 공급하기 위해 상기 비교기로부터 출력된 논리합을 구하는 논리합 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관에서의 불발 검출장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 방전기간 검출부는 상기 연산증폭기로부터 발생된 출력이 상기 제 1 셋트값보다 클 경우 하이 레벨신호를 전송하기 위해 상기 연산 증폭기 및 제 1 셋트값으로부터 발생된 출력을 비교부에 인가하는 제 1 비교기와, 고전위측 전압이 상기 제 2 셋트값보다 클 경우 하이레벨 신호를 전송하기 위해 상기 캐패시터의 고전위측 전압 및 제 2 셋트값을 비교부에 인가하는 제 2 비교기와, 상기 제 1 비교기로부터 출력된 역전출력을 구하는 인버터와, 상기 인버터로부터 출력된 출력과 상기 제 2 비교기로부터 출력된 출력의 논리합을 구하는 논리합 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관에서의 불발 검출장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 스파크 플러그는 상기 점화 코일의제 2 차 코일의 네거티브 전극 측 및 포지티브 전극 측에 각각 위치하여 각 전극에서 발생된 전압을 이용하여 전기 스파크를 점화하는 동시 점화 타입의 스파크 플러그로 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관에서의 불발 검출장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 캐패시터는 고전위측이 저항기 및 다이오드를 통해 상기 점화코일의 제 1 차 코일의 네가티브 전극측에 연결되고, 전압 저항성 다이오드를 통해 상기 점화 코일의 제 2 차 코일의 포지티브 전극측에 연결되며, 저전위측은 제 1 및 2 다이오드를 통하여 상기 접지에 연결되는 것을 특징으로 하는 내연기관에서의 불발 검출장치.
  8. 제 2 항에 있어서, 불발 검출장치는 또한 상기 방전기간 검출 다이오드와 상기 점화 코일의 제 1 차 코일의 타단 사이에 위치한 저항기로 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관에서의 불발 검출장치.
  9. 제 3 항에 있어서, 불발검출장치는 또한 상기 전원과 상기 접지사이에 연결되어 전력 공급 전압을 분할하는 전압 분할 저항기와, 상기 점화 코일의 제 1 차 코일의 타단과 상기 접지사이에 연결되어 제 1 측 전압을 분할하는 전압 분할 저항기를 구성하며, 상기 비교기는 상기 전압 분할 저항기 및 제 1 측 저압에 의해 분할된 전력공급전압을 비교부에 인가하는 것을 특징으로 하는 내연기관에서의 불발 검출장치.
KR1019950040160A 1994-11-08 1995-11-07 내연기관에서 불발을 검출하기 위한 장치 KR0147752B1 (ko)

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