KR200238139Y1 - 수소엔진차량의점화장치 - Google Patents

Abstract

수소 엔진 차량에서 차량의 구동력을 얻기 위하여 흡입되는 수소를 연소시키기 위한 불꽃 방전을 일으키는 점화장치에 관한 것으로, 파워 트랜지스터와 점화 코일, 점화 플러그로 이루어진 일반적인 점화 장치에서, 점화 코일과 점화 플러그 사이에 저항과 엔진 제어부의 제어신호에 따라 스위칭 되는 파워 트랜지스터를 직렬로 접속한 방전장치를 병렬로 형성하여 접지 되게 한다. 이렇게 하여 점화 플러그에 의한 불꽃 방전 후 점화 코일의 2차 코일에 잔류하는 에너지를 방전시킴으로써 이후 행정에서 2차 코일의 잔류 에너지에 의한 비정상적인 불꽃 방전을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 그에 따라 수소 엔진에서의 비정상적인 연소가 방지하여 차량의 운행성 및 안정성을 향상시킬 수 있다.

Description

수소 엔진 차량의 점화장치

본 고안은 수소 엔진 차량에서 차량의 구동력을 얻기 위하여 흡입되는 수소를 연소시키기 위한 불꽃 방전을 일으키는 점화장치에 관한 것이다.

일반적으로 수소 엔진 차량은 가솔린이나 디젤 엔진 차량과는 달리 차량의 구동력을 얻기 위한 연료로 수소 가스를 사용하는 것이다.

이러한 수소 엔진 차량에서 흡입되는 수소 가스를 연소시키기 위하여 불꽃 방전을 발생하는 점화장치는 일반적인 가솔린 엔진 차량에서와 같은 것으로 그 동작을 간단히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 엔진 제어부에서 크랭크 각 신호에 따라 점화시기를 설정한 후, 그에 따른 소정의 제어신호로 파워 트랜지스터를 "온" 하여 점화코일에 전원을 인가한다.

그러면, 점화코일의 1차 코일과 2차 코일에 의한 전자유도작용과 상호유도작용에 의해 2차 코일에는 높은 전압이 발생한다.

그리고, 이렇게 발생된 높은 전압은 배전기를 통해 수소 가스가 흡입된 연소실의 점화플러그에 가해져서 불꽃 방전을 일으킴으로써 흡입된 수소 가스를 연소시켜 차량을 구동할 수 있게 한다.

이와 같은 수소 엔진에서는 연소 과정 중에 생기는 생성물 중에는 이온들이 적게 포함되어 있기 때문에 점화가 일어난 이후에도 점화 코일 측에 많은 에너지가 잔류하게 된다.

따라서, 다음 행정에서 수소 가스가 흡입될 때 점화코일의 1차 코일에 전원을 인가할 경우 2차 코일의 잔류 에너지에 의해 실제 점화 시기 이전에 2차 코일에 높은 전압이 유기 되어 점화플러그에서 불꽃 방전을 일으키는 백 파이어(back fire)를 유발하므로 수소 엔진의 비정상적인 연소가 발생하여 차량의 운행성 및 안정성을 저해하게 된다.

본 고안은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 수소 엔진 차량의 점화장치에서 불꽃 방전 후 점화 코일의 2차 코일에 에너지가 잔류하는 것을 방지하여 백 파이어를 방지함으로써 수소 엔진의 비정상적인 연소를 방지하여 차량의 운행성 및 안정성을 향상시키는 데 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 수소 엔진 차량의 점화장치를 개략적으로 도시한 회로도이고,

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 수소 엔진 차량의 점화장치의 동작을 나타낸 신호 파형도이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 엔진 제어부의 신호에 따라 스위칭 되어 배터리의 전원에 따른 소정의 전기적인 신호를 출력하는 제 1파워 트랜지스터와;

상기 제 1파워 트랜지스터의 전기적인 신호에 따라 1차 코일과 2차 코일에 의한 전자유도작용에 의해 고전압을 발생하는 점화 코일과;

상기 점화 코일의 고전압에 의해 불꽃 방전을 일으키는 점화 플러그로 이루어진 수소 엔진 차량의 점화 장치에 있어서,

상기 점화 플러그에 의한 불꽃 방전 이후 상기 점화 코일에 잔류하는 에너지를 방전시키는 방전수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 본 고안에서 상기 방전수단은 저항과 엔진 제어부의 제어신호에 따라 스위칭 되는 제 2파워 트랜지스터가 직렬로 접속된 것을 특징으로 한다,

또한, 상기 본 고안에서 상기 방전수단은 상기 점화 코일과 점화 플러그 사이에서 병렬로 형성되어 접지 되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 고안에 따른 바람직한 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 고안은 제 1파워 트랜지스터(TR1)와, 점화 코일(IC), 점화 플러그(9), 방전부(10)로 이루어진다.

제 1파워 트랜지스터(TR1)는 엔진 제어부의 신호에 따라 스위칭 "온" 되며, 그에 따라 배터리(B) 전원에 의한 소정의 전기적인 신호를 출력한다.

점화 코일(IC)은 제 1파워 트랜지스터(TR1)의 전기적인 신호에 따라 1차 코일과 2차 코일의 전자유도작용에 의해 2차 코일에 높은 전압이 유기 되어 그에 따른 소정의 전기적인 신호를 출력한다.

점화 플러그(9)는 점화 코일(IC)의 2차 코일에 의한 높은 전압에 의해 불꽃 방전을 일으킨다.

방전부(10)는 저항(R)과 제 2파워 트랜지스터(TR2)가 직렬로 이루어지며, 점화 코일(IC)과 점화 플러그(9) 사이에서 병렬로 접속되어 접지 되어 있는 것으로, 점화 플러그(9)에서의 불꽃 방전 후 엔진 제어부의 신호에 따라 스위칭 "온" 되어 점화 코일(IC)의 2차 코일에 잔류하는 에너지를 방전시킨다.

이와 같이 구성된 본 고안에 따른 일 실시예인 수소 엔진 차량의 점화장치를 첨부된 도 2를 참조하여 그 동작과정에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

수소 엔진 차량의 운행중 엔진 제어부는 검출되는 크랭크 각 신호를 분석하여 점화 시기(t2)를 설정하고, 그에 따라 점화 통전시간(t1)을 결정한 후 점화 통전시간(t1)이 되면, 소정의 제어신호를 출력하여 제 1파워 트랜지스터(TR1)를 스위칭 "온" 시킨다.

그러면, 제 1파워 트랜지스터(TR1)는 배터리(B) 전원에 따른 소정의 전기적인 신호를 출력하여 점화 코일(IC)의 1차 코일에 인가한다.

이때, 점화 코일(IC)의 1차 코일과 2차 코일 사이에서 전자유도작용에 의해 2차 코일에는 높은 전압이 유기 된다.

이후, 점화 시기(t2)가 되면 엔진 제어부는 소정의 제어신호를 출력하여 제 1파워 트랜지스터(TR1)를 스위칭 "오프" 시키면 점화 코일(IC)의 2차 코일에 유기된 높은 전압에 의해 점화 플러그(9)에서 불꽃 방전이 되어 흡입된 수소 가스를 연소시킨다.

그러면, 연소실내의 수소 가스에 화염이 전파되어 연소실 압력이 최고점이 되기 전의 점화 TDC에서 완전 연소가 되어 차량의 구동력을 얻는다.

이후, 일정 시간이 경과하여 연소실 압력이 최고점을 경과하여 수소 가스의 완전 연소가 이루어지면(t3) 엔진 제어부는 소정의 제어신호로 방전부(10)의 제 2파워 트랜지스터(TR2)를 스위칭 "온"시킨다.

그러면, 점화 코일(IC)의 2차 코일에 잔류된 에너지는 방전부(10)의 저항(R)에 의해 방전된다.

이후, 다음 행정에서 상기와 같은 동작에 의해 제 1파워 트랜지스터(TR1)의 스위칭 "온"에 따라 점화 코일(IC)에 전원이 인가되어도 2차 코일에 잔류하는 에너지가 없기 때문에 초기와 같이 설정된 시간에 전자유도작용에 의한 2차 코일의 높은 전압에 의해 점화 플러그(9)에서 정확한 불꽃 방전이 발생하여 흡입되는 수소 가스를 연소시킨다.

이와 같이 본 고안은 수소 엔진 차량에서 점화 플러그에 의한 불꽃 방전 후 점화 코일의 2차 코일에 잔류하는 에너지를 방전시킴으로써 이후 행정에서 2차 코일의 잔류 에너지에 의한 비정상적인 불꽃 방전을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 그에 따라 수소 엔진에서의 비정상적인 연소가 방지하여 차량의 운행성 및 안정성을 향상시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 엔진 제어부의 신호에 따라 스위칭 되어 배터리의 전원에 따른 소정의 전기적인 신호를 출력하는 제 1파워 트랜지스터와;

   상기 제 1파워 트랜지스터의 전기적인 신호에 따라 1차 코일과 2차 코일에 의한 전자유도작용에 의해 고전압을 발생하는 점화 코일과;

   상기 점화 코일의 고전압에 의해 불꽃 방전을 일으키는 점화 플러그로 이루어진 수소 엔진 차량의 점화 장치에 있어서,

   저항과 엔진 제어부의 제어신호에 따라 스위칭 되는 제2파워 트랜지스터가 직렬로 접속되어 상기 점화플러그에 의한 불꽃 방전 이후 상기 점화 코일에 잔류하는 에너지를 방전시키는 방전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 엔진 차량의 점화장치.