KR20180018562A

KR20180018562A - 내연 기관용 전자 점화 시스템

Info

Publication number: KR20180018562A
Application number: KR1020177035962A
Authority: KR
Inventors: 파스퀘일 포르테; 스테파노 실바; 에우제니오 카루가티; 다비드 파일라
Original assignee: 엘도르 코포레이션 에쎄.피.아.
Priority date: 2015-05-14
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2018-02-21
Also published as: CN107636300A; EP3295018A1; US20180298872A1; JP2018514697A; BR112017024388A2; WO2016181242A1; JP6756739B2; US10400739B2; CN107636300B

Abstract

내연 기관용 전자 점화 시스템(15)이 서술된다. 상기 시스템은, 코일(2)을 포함하고, 상기 코일(2)은, 제1 단자 및 제2 단자를 갖는 1차 권선(2-1) 및 점화 플러그(3)에 연결된 2차 권선(2-2)을 가진다. 상기 시스템은, 또한, 상기 1차 권선에 직렬 접속되고 그리고 고전압 스위치의 개폐를 제어하기 위한 제어 신호(S_ctrl)를 전달하는 제어 단자(I4c)를 갖는 고전압 스위치(4)를 포함하고; 배터리 전압(V_batt)과 상기 1차 권선의 제1 단자 사이에 개재되며, 그리고 제1 스위치의 개폐를 제어하기 위한 제1 구동 신호(S1_drv)를 전달하는 제1 구동 단자(I1c)를 갖는 제1 스위치(10-1)를 포함하고; 상기 1차 권선의 제1 단자와 기준 전압 사이에 개재되며, 그리고 제2 스위치의 개폐를 제어하기 위한 제2 구동 신호(S2_drv)를 전달하는 제2 구동 단자(I2c)를 갖는 제2 스위치(10-2)와; 상기 1차 권선의 제2 단자와 상기 기준 전압 사이에 개재되며, 그리고 상기 제3 스위치의 개폐를 제어하기 위한 제3 구동 신호(S3_drv)를 전달하는 제3 구동 단자(I3c)를 갖는 제3 스위치(10-3)를 포함하고, 그리고 구동 유닛(5)을 포함한다. 상기 구동 유닛(5)은, 상기 1차 권선으로 에너지의 충전 단계(T_chg) 동안, 상기 고전압 스위치(4)를 폐쇄하기 위한 값을 갖는 상기 제어 신호(S_ctrl)를 생성하고; 상기 제1 스위치(10-1)를 폐쇄하기 위한 값을 갖는 상기 제1 구동 신호(S1_drv)를 생성하고; 상기 제2 스위치(10-2)를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제2 구동 신호(S2_drv)를 생성하고; 상기 제3 스위치(10-3)를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제3 구동 신호(S3_drv)를 생성하도록 구성된다. 상기 구동 유닛은, 또한, 상기 1차 권선으로부터 상기 2차 권선으로의 에너지 전달 단계(T_tr) 동안, 상기 고전압 스위치(4)를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제어 신호(S_ctrl)를 생성(t2)하고; 상기 제1 스위치(10-1)를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제1 구동 신호(S1_drv)를 생성(t3)하도록 구성된다. 상기 구동 유닛은, 또한, 상기 에너지 전달 단계에 후속하는 이온화 전류의 측정 단계(T_ion) 동안, 상기 고전압 스위치를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제어 신호를 생성하고; 상기 제1 스위치(10-1)를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제1 구동 신호를 생성하고; 상기 제2 스위치(10-2)를 폐쇄하기 위한 값을 갖는 상기 제2 구동 신호를 생성하며(t4); 그리고 상기 제3 스위치(10-3)를 폐쇄하기 위한 값을 갖는 상기 제3 구동 신호를 생성(t5)하도록 구성된다.

Description

내연 기관용 전자 점화 시스템

본 발명은, 일반적으로 예를 들어 자동차의 엔진과 같은 내연 기관용 전자 점화 시스템에 관한 것이다.

보다 상세하게는, 본 발명은 엔진의 실린더의 내부에 혼합 공기 연료의 연소 과정을 나타내는 파라미터들을 측정하기 위해 이온화 전류의 판독을 수행하는 전자 점화 시스템에 관한 것이다.

자동차용 내부 연소 엔진들은, 엔진 자체의 효율과 성능을 극대화하기 위해 내부 연소 과정을 분석하는 시스템들을 갖추고 있다.

연소실로부터 혼합 공기-연료의 연소 과정의 파라미터들을 나타내는 정보를 직접 얻기 위한 이온화 전류의 측정이 알려져있다.

특히, 점화 플러그의 전극들 사이의 스파크가 발생되고 그리고 혼합 공기-연료의 연소가 일어난 후에, 점화 플러그는 연소실에서 발생되는 이온 센서(통상적으로 CHO⁺, H₃0⁺, C₃H₃ ⁺, NO₂ ⁺타입)로서 사용된다.

따라서, 이온화 전류는, 점화 플러그의 전극들에 전위차를 인가하고 그리고 연소실에서 생성되는 이온들에 의해 생성된 전류를 측정함으로써 발생된다.

이온화 전류의 측정에 의해, 엔진 헤드에 손상을 줄 수 있는 연소실 내부의 압력값의 진동들("노크(knocking)" 진동들로 알려짐)이 존재함을 검출할 수 있다. 따라서, 상기 진동들을 실시간으로 검출하고 엔진 손상을 방지하기 위한 적시 적절한 동작을 수행할 필요가 있다.

이온화 전류의 판독 경로는 매우 높은값을 갖는 2차 권선의 인덕턴스의 존재로 인해 높은 임피던스 값을 가지며, 이는 진폭값이 매우 크기 때문에 이온화 전류값의 판독을 어렵게 한다.

미국 특허 공보 번호 2002/0050823-A1은 이온화 전류를 측정하기 위한 디바이스를 갖는 점화 시스템을 개시한다.

점화 시스템은, 이온화 전류의 측정 시간 길이 동안, 1차 권선 L1의 2개의 단자들을 서로 단락시키는 기능을 갖는 스위치(도 1의 S1 참조)를 포함한다.

출원인은 이 종래 기술이 다음과 같은 단점들을 갖는다는 것을 인식했다.

- MOSFET(S1)의 다이오드는 코일(1)의 동작 중에 도통하여, 정확한 동작을 방해한다;

- 2차 권선을 통과하는 전류 값을 0으로 설정하는 데 걸리는 시간이 너무 길어서 "노킹" 진동들을 감지하는데 지연을 초래할 수 있다;

- 복수의 점화 플러그들이 존재(통상적으로 4개)하면, 각각의 점화 플러그에 연결된 각각의 코일에 대한 스위치가 요구된다.

본 발명은, 청구항 1에 정의된 내연 기관용 전자 점화 시스템 및 종속 청구항 2 내지 8에 개시된 바람직한 실시예들에 관한 것이다.

본 출원인은 본 발명에 따른 전자 점화 시스템이 다음과 같은 이점들을 갖는다는 것을 인식했다:

- 이온화 전류를 판독하는 단계 동안 2차 권선의 인덕턴스를 효과적이고 신뢰성있게 감소시킴으로써, 이온화 전류를 판독하는데 유용한 신호의 진폭을 개선한다;

- 2차 권선의 동적 주파수 한계를 상향 시프트할 수 있게 한다;

- 스파크 발생의 종료시에 2차 권선 상의 잔류 에너지를 소산시킴으로써, 스파크 발생의 종료시에 노이즈들을 감소시키고 그리고 이온화 전류의 판독을 향상시킬 수 있다;

- 2차 권선을 통과하는 전류의 값을 0으로 설정하고 그리고 이온화 전류를 측정하는데 필요한 시간을 줄여주어 그 결과 "노킹(knocking)" 진동들의 존재를 즉시 검출할 수 있다;

- 하나보다 많은 점화 플러그가 존재하는 경우 사용된 전자 컴포넌트들의 수를 줄인다.

본 발명의 목적은 청구항 9에 정의된 코일을 제어하는 전자 디바이스를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 청구항 10에 정의된 내연 기관의 전자 점화 제어 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 청구항 11에 정의된 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들에 예로서 제공되는 바람직한 실시예 및 그 변형예들에 대한 다음의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1a는 1차 권선으로 에너지를 충전하는 단계 동안, 본 발명의 일 실시예에 따른 내연 기관용 전자 점화 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 1b는 1차 권선으로부터 2차 권선으로 에너지를 전달하는 초기 단계 동안, 본 발명의 실시예에 따른 전자 점화 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2a 내지 도 2b는 1차 권선으로부터 2차 권선으로의 에너지 전달 단계의 두 개의 추종 구성들 동안 본 발명의 실시예에 따른 전자 점화 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3은 이온화 전류의 측정 단계 동안 본 발명의 실시예에 따른 전자 점화 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 4는 점화 사이클 동안 본 발명의 실시예에 따른 전자 점화 시스템에서 생성된 신호들의 가능한 추세를 개략적으로 도시한다.

다음의 설명에서, 동일한 또는 유사한 블록들, 컴포넌트들 또는 모듈들이 본 발명의 상이한 실시예들에서 예시되더라도 동일한 수치 참조들로 도면들에 표시되어 있음을 알아야 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 내연 기관용 전자 점화 시스템 (15)이 도시되어 있다.

전자 점화 시스템(15)은, 예를 들어, 자동차, 오토바이 또는 트럭과 같은 임의의 차량에 장착될 수 있다.

상기 점화 시스템(15)은:

- 점화 코일(2);

- 점화 플러그(3);

- 제어 디바이스(1);

- 프로세싱 유닛(20)을 포함한다.

프로세싱 유닛(20)은 점화 코일(2)의 높은 작동 온도에 영향을 받지 않도록 내연 기관의 헤드로부터 충분히 멀리 위치된다.

프로세싱 유닛(20)은 "전자 제어 유닛(eletronic control unit)"으로 일반적으로 표시되는 단일 컴포넌트이다.

제어 디바이스(1) 및 코일(2)은 대신에 엔진 헤드 부근에 위치되고 그리고 엔진 헤드의 높은 작동 온도를 견딜 수 있도록 설계된다.

점화 플러그(3)는 점화 코일(2)의 2차 권선(2-2)에 접속된다. 특히, 점화 플러그(3)는 2차 권선(2-2)에 연결된 제1 전극을 포함하고 그리고 접지 기준 전압에 연결된 제2 전극을 포함한다.

점화 플러그(3)는 전극들의 단부들에 스파크를 발생시키는 기능을 갖고 그리고 스파크는 내연 기관의 실린더에 함유된 혼합 공기-연료를 연소시킬 수 있다.

점화 시스템(15)은 하기의 3가지 작동 단계들에 따라 동작한다:

- 증가 추세로 1차 권선(2-1)을 흐르는 1차 전류(I_pr)에 의해 1차 권선(2-1)으로 에너지 전하가 수행되는 충전 단계;

- 1차 권선(2-1)으로부터 2차 권선(2-2)으로 에너지의 전달이 수행되어 점화 플러그(3)의 전극들에 스파크를 발생시켜 내연 기관의 실린더 내부에 함유된 혼합 공기/연료를 연소시키는 에너지 전달 단계;

- 이온화 전류(I_ion)의 판독이 수행되는 이온화 전류의 측정 단계.

이온화 전류의 측정 단계는 화학 단계 및 후속하는 열 단계를 더 포함한다.

제어 디바이스(1)는,

- 구동 유닛(5);

- 고전압 스위치(4);

- 제1 스위치(10-1);

- 제2 스위치(10-2);

- 제3 스위치(10-3);

- 전류 측정 회로(6)를 포함한다.

바람직하게는, 제어 디바이스(1)는 케이싱 내에 둘러싸인 단일 컴포넌트이다.

점화 코일(2)은 1차 권선(2-1), 2차 권선(2-2), 및 1차 권선(2-1)과 2차 권선(2-2)을 유도 결합하기 위한 자기 코어(2-3)를 갖는다.

1차 권선(2-1)은 제1 스위치(10-1) 및 제2 스위치(10-2)에 연결된 제1 단자를 포함하고, 1차 권선(2-1)은 제3 스위치(10-3) 및 고전압 스위치(4)에 연결되고 그리고 1차 전압(V_pr)을 발생시키는 제2 단자를 더 포함한다.

또한, 이하에서, "1차 권선(2-1)의 단부들에서의 전압 강하"는 1차 권선(2-1)의 제1 단자와 제2 단자 사이의 전위차를 나타낼 것이다.

2차 권선(2-2)은 점화 플러그(3)에 연결되고; 특히, 2차 권선(2-2)은 점화 플러그(3)의 제1 전극에 연결되고 그리고 2차 전압(V_sec)을 발생시키는 제1 단자를 포함하며, 그리고 전류 측정 회로(6)를 통해 접지 기준 전압에 연결되는 제2 단자를 포함한다.

하기에서, 1차 권선(2-1)을 통해 흐르는 전류를 나타내기 위해 "1차 전류(I_pr)"가 사용될 것이고 그리고 1차 권선(2-1)에서 2차 권선(2-2)으로의 에너지 전달 단계 동안 2차 권선(2-2)을 통해 흐르는 전류를 나타내기 위해 "2차 전류(I_sec)"가 사용될 것이다.

고전압 스위치(4)는 1차 권선(2-1)에 직렬로 연결된다.

특히, 고전압 스위치(4)는, 1차 권선(2-1)의 제2 단자에 연결되고 그리고 제3 스위치(10-3)에 연결된 제1 단자(I4i)를 포함하며, 접지 기준 전압에 연결된 제2 단자(I4o)를 포함하며, 구동 유닛(5)에 연결된 제어 단자(I4c)를 포함한다.

고전압 스위치(4)는, 제어 단자(I4c) 상에서 수신된 제어 신호(S_ctrl)의 값의 함수로서 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 스위칭 가능하다.

바람직하게는, 고전압 스위치(4)는, 단자(I4i)와 일치하는 컬렉터 단자를 갖고, 단자(I4o)와 일치하는 이미터 단자를 가지며 그리고 단자(I4c)와 일치하는 게이트 단자를 갖는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)형 트랜지스터로 구동된다. 따라서, 이 경우 1차 전압(V_pr)은 IGBT 트랜지스터(4)의 컬렉터 단자의 전압과 동일하다.

특히, IGBT 트랜지스터(4)는, 폐쇄될 때 포화 영역에서 동작하고 그리고 개방될 때 차단 영역에서 동작된다.

IGBT 트랜지스터(4)는 200V보다 높은 전압값들로 동작한다.

대안으로, 고전압 스위치(4)는 전계 효과 트랜지스터(MOSFET, JFET) 또는 2개의 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)들로 구현될 수 있다.

제2 스위치(10-2) 및 제3 스위치(10-3)의 세트는, 에너지 전달 단계의 끝에서 1차 권선(2-1)의 단자들을 기준 전압(V_ref)(예를 들어, 접지 기준 전압)으로 연결하는 기능을 갖고, 이는 이후에 더 상세하게 설명될 것이다.

제1 스위치(10-1)는 배터리 전압(V_batt)으로부터 1차 권선(2-1)쪽으로 높은 값의 전류 피크의 존재하에서 점화 시스템(15)을 보호하는 추가 기능을 갖는다. 이 경우, 구동 유닛(5)은 제1 스위치(10-1)를 개방하기 위해 제1 구동 신호(S1_drv)를 발생시킨다.

제1 스위치(10-1), 제2 스위치(10-2) 및 제3 스위치(10-3)는 1차 권선(2-1)의 단자들에 연결된다.

특히, 제1 스위치(10-1)는 1차 권선(2-1)에 직렬로 연결된다.

제1 스위치(10-1)는, 배터리 전압(V_batt)을 수신하도록 구성되는 제1 단자 (I1i)를 포함하고, 1차 권선(2-1)의 제1 단자에 연결된 제2 단자(I1o)를 포함하며, 그리고 제1 구동 신호(S1_drv)를 수신하도록 구성되는 구동 단자(I1c)를 포함한다.

제1 스위치(10-1)는, 제1 구동 신호(S1_drv)의 값의 함수로서 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 스위칭 가능하다.

바람직하게는, 제1 스위치(10-1)는, 포화 전압(Vds_sat)(예를 들면, 0.1V)을 갖고 그리고 단자(I1i)와 일치하는 소스 단자를 갖고, 단자(I1o)와 일치하는 드레인 단자를 가지며, 구동 단자(I1c)와 일치하는 게이트 단자를 갖는 p 채널 증가형(enhancement) MOSFET 트랜지스터로 구현된다.

특히, MOSFET 트랜지스터(10-1)는, 폐쇄될 때 포화 영역에서 동작하고 그리고 개방될 때 차단 영역에서 동작된다. MOSFET 트랜지스터(10-1)가 차단 영역에서 동작할 때, 드레인 단자와 소스 단자 사이의 전압 강하(Vds1)는 매우 작은 값(즉, 약 0)이다.

MOSFET 트랜지스터(10-1)는 40V보다 높은 전압값으로 동작한다.

대안으로, 제1 스위치(10-1)는 전계 효과 트랜지스터(JFET)의 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)로 구현된다.

제2 스위치(10-2)는, 제1 스위치(10-1)의 제2 단자에 연결되고 그리고 1차 권선(2-1)의 제1 단자에 연결된 제1 단자(I2i)를 포함하고, 접지 기준 전압에 연결된 제2 단자(I2o)를 포함하며 그리고 제2 구동 신호(S2_drv)를 수신하도록 구성된 구동 단자(I2c)를 포함한다.

제2 스위치(10-2)는, 제2 구동 신호(S2_drv)의 값의 함수로서 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 스위칭 가능하다.

바람직하게는, 제2 스위치(10-2)는, 포화 전압(Vds_sat)(예를 들면, 0.1V)을 갖고 그리고 단자(I2i)와 일치하는 드레인 단자를 갖고, 단자(I2o)와 일치하는 소스 단자를 가지며, 구동 단자(I2c)와 일치하는 게이트 단자를 갖는 n 채널 증가형 MOSFET 트랜지스터로 구현된다.

특히, MOSFET 트랜지스터(10-2)는, 폐쇄될 때 포화 영역에서 동작하고 그리고 개방될 때 차단 영역에서 동작된다. MOSFET 트랜지스터(10-2)가 차단 영역에서 동작할 때, 드레인 단자와 소스 단자 사이의 전압 강하(Vds2)는 매우 작은 값(즉, 약 0)이다.

MOSFET 트랜지스터(10-2)는 40V보다 높은 전압값들로 동작한다.

대안으로, 제2 스위치(10-2)는 전계 효과 트랜지스터(JFET)로 구현된다.

제3 스위치(10-3)는, 1차 권선(2-1)의 제2 단자에 연결된 제1 단자(I3i)를 포함하고, 접지 기준 전압에 연결된 제2 단자(I3o)를 포함하며 그리고 제3 구동 신호(S3_drv)를 수신하도록 구성된 구동 단자(I3c)를 포함한다.

제3 스위치(10-3)는, 제3 구동 신호(S3_drv)의 값의 함수로서 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 스위칭 가능하다.

바람직하게는, 제3 스위치(10-3)는, 포화 전압(Vds_sat)(예를 들면, 0.1V)을 갖고 그리고 단자(I3i)와 일치하는 드레인 단자를 갖고, 단자(I3o)와 일치하는 소스 단자를 가지며, 구동 단자(I3c)와 일치하는 게이트 단자를 갖는 n 채널 증가형 MOSFET 트랜지스터로 구현된다.

특히, MOSFET 트랜지스터(10-3)는, 폐쇄될 때 포화 영역에서 동작하고 그리고 개방될 때 차단 영역에서 동작된다. MOSFET 트랜지스터(10-3)가 차단 영역에서 동작할 때, 드레인 단자와 소스 단자 사이의 전압 강하(Vds3)는 매우 작은 값(즉, 약 0)이다.

MOSFET 트랜지스터(10-3)는 500V보다 높은 전압값으로 동작한다.

대안으로, 제3 스위치(10-3)는 전계 효과 트랜지스터(JFET)로 구현된다.

본 발명의 설명을 위해, 제2 스위치(10-2)의 제2 단자 및 제3 스위치(10-3)는 접지 기준 전압에 연결되는 것으로 간주되지만, 보다 일반적으로, 제2 스위치 (10-2)의 제2 단자 및 제3 스위치(10-3)는 배터리 전압(V_batt)과 상이한 기준 전압(V_ref)에 연결될 수 있음이 관측된다.

예를 들어, 배터리 전압(V_batt)의 값이 12V라고 가정하면, 기준 전압(V_ref)의 값은 8.2 V, 5 V 또는 3.3 V 일 수 있는 공급 전압(VCC)와 같다.

전류 측정 회로(6)는 이온화 전류의 측정 단계 동안 흐르는 이온화 전류(I_ion)의 값을 측정하는 기능을 갖는다.

전류 측정 회로(6)는 2차 권선(2-2)의 제2 단자와 접지 기준 전압 사이에 연결된다.

구동 유닛(5)은 고전압 스위치(4), 제1 스위치(10-1), 제2 스위치(10-2) 및 제3 스위치(10-3)의 동작을 제어하는 기능을 갖는다.

구동 유닛(5)은 예를 들어 마이크로 제어기이다.

구동 유닛(5)은 하나의 값에서 다른 값으로의 전이(예를 들어, 고 논리값에서 저 논리값으로의 전이 또는 그 역)를 갖는 점화 신호(S_ac)를 수신하도록 구성된 입력 단자를 포함하고, 그리고 점화 신호(S_ac)의 값의 함수로서 고전압 스위치(4)의 개방 또는 폐쇄를 구동하기 위한 제어 신호(S_ctrl)를 발생시키도록 구성된 제1 출력 단자를 포함한다.

특히, 구동 유닛(5)은, 제1 값(예를 들어, 논리 하이 값)을 갖는 점화 신호(S_ac)를 수신하고 그리고 고전압 스위치(4)의 폐쇄를 구동하기 위한 제1 값(예를 들어, 제로보다 높은 전압값)을 갖는 제어 신호(S_ctrl)를 생성하도록 구성된다.

더욱이, 구동 유닛(5)은 제2 값(예를 들어, 논리 로우 값)을 갖는 점화 신호 (S_ac)를 수신하고, 고전압 스위치(4)의 개방을 구동하기 위해 제2 값(예를 들어, 전압값 0)을 갖는 제어 신호(S_ctrl)를 생성하도록 구성되며, 그에 따라 1차 권선(2-1)을 통해 흐르는 전류(I_pr)를 급격히 차단한다. 이것은, 전형적으로 200 내지 450V의 피크 값들을 갖고 그리고 수 마이크로 초들의 시간 길이를 갖는, 짧은 시간 길이를 갖는 1차 권선(2-1)의 제2 단자 상에 전압 펄스를 초래한다.

결과적으로, 1차 권선(2-1)에 저장된 에너지는 2차 권선(2-2)에 전달되고; 특히, 점화 플러그(3)의 전극들 사이에서 스파크를 개시하기에 충분한 고전압 펄스가 2차 권선(2-2)의 제1 단자상에서, 통상적으로 15 내지 50 kV에서 발생된다.

더욱이, 구동 유닛(5)은, 제1 스위치(10-1)의 개방 및 폐쇄를 구동하기 위해 제1 구동 신호(S1_drv)를 생성하도록 구성된 제2 출력 단자를 포함하고, 제2 스위치(10-2)의 개방 및 폐쇄를 구동하기 위해 제2 구동 신호(S2_drv)를 생성하도록 구성된 제3 출력 단자를 포함하며, 그리고 제3 스위치(10-3)의 개방 및 폐쇄를 구동하기 위해 제3 구동 신호(S3_drv)를 생성하도록 구성된 제4 출력 단자를 포함한다.

특히, 에너지 전달 단계의 끝에서 1차 권선(2-1)의 단자들을 기준 전압 (V_ref)(특히, 접지 기준 전압)을 향해 적절하게 연결하기 위해, 구동 유닛(5)은 제1 스위치(10-1)를 개방하기 위한 제1 구동 신호(S1_drv), 제2 스위치(10-2)를 폐쇄하기 위한 제2 구동 신호(S2_drv) 및 제3 스위치(10-3)를 폐쇄하기 위한 제3 구동 신호(S3_drv)를 발생시키도록 구성되며, 이는 다음에서 보다 상세하게 설명될 것이다.

상기 1차 권선(2-1)의 단자들의 상기 적절한 연결은 이온화 전류(I_ion)를 판독하는 단계 동안 2차 권선(2-2)의 인덕턴스를 효과적이고 신뢰성있게 감소시키는 바, 이는 2차 권선(2-2)에 의해 나타나는 등가 임피던스가 1차 권선(2-1)에서 기준 전압(V_ref)을 향한 실질적으로 저항성 경로에 의해서만 결정되기 때문이다. 이러한 방식으로, 이러한 방식으로 이온화 전류(I_ion)의 판독을 위해 사용 가능한 신호의 진폭이 개선된다.

더욱이, 1차 권선(2-1)의 단자들의 이러한 적절한 연결은, 잔류 에너지가 1차 권선(2-1) 상의 열로 변환됨에 따라, 스파크의 생성의 종료시에 2차 권선(2-2) 상의 잔여 에너지를 방산할 수 있게 한다.

더욱이, 1차 권선(2-1)의 단자들의 상기 적절한 연결은 2차 권선(2-2)의 동력의 주파수 한계를 상향 이동시키는 것을 허용한다.

간략함을 위해, 제1 구동 신호(S1_drv), 제2 구동 신호(S2_drv), 제3 구동 신호(S3_drv) 및 제어 신호(S_ctrl)의 적절한 전압값들을 생성하는데 필요한 임의의 구동 회로들에 대한 표시는 없고; 상기 구동 회로들은, 예를 들어, 구동 유닛(5)의 내부에 포함될 수 있음을 알 수 있다.

특히, 제1 스위치(10-1), 제2 스위치(10-2) 및 제3 스위치(10-3)가 각각의 MOSFET 트랜지스터들로 구현되는 경우, 제1 구동 신호(S1_drv), 제2 구동 신호(S2_drv) 및 제3 구동 신호(S3_drv)는 0V의 저 논리값을 가지며 그리고 배터리 전압(V_batt = 12V)과 동일한 고 논리값을 갖는 논리 신호들이다.

마찬가지로, 고전압 스위치(4)가 IGBT 트랜지스터로 구현되는 경우, 제어 신호(V_ctrl)는 0V의 저 논리값을 가지며 그리고 공급 전압(VCC)(예를 들어, VCC = 5V)과 동일한 고 논리값을 갖는 논리 신호이다.

더욱이, 구동 유닛(5)은 이온화 전류(I_ion)의 값을 처리하는 기능을 갖는다.

특히, 구동 유닛(5)은 이온화 전류(I_ion)의 값을 수신하도록 구성된 제2 입력 단자를 포함한다.

유리하게는, 구동 유닛(5)은 2차 전류(I_sec)를 수신하도록 구성된 제3 입력 단자를 포함하고, 에너지 전달 단계 동안 2차 전류의 값이 전류 임계 값(I_th)의 값에 도달했음을 검출하도록 구성되며, 그리고 제3 스위치(10-3)의 폐쇄 구동을 위한 제3 구동 신호(S3_drv)를 생성하도록 구성된다: 이는, 2차 권선(2-2) 상의 잔류 에너지가 1차 권선(2-1) 상의 열의 형태로 방산되기 때문에 2차 전류(I_sec)의 값을 순간적으로 0으로 설정할 수 있도록 한다. 결과적으로, 스파크 발생 종료시의 진동들이 감소되고, 2차 전류(I_sec)를 0으로 설정하는데 필요한 시간이 단축된다.

또한, 전류 임계치(I_th)의 사용은 2차 권선(2-2) 상의 잔여 에너지를 소멸시키는 시간을 정확하게 제어할 수 있게 한다.

바람직하게는, 전류 임계값(I_th)의 값은 2차 전류(I_sec)의 최대값 (Isec_max)의 퍼센티지이고, 상기 퍼센티지의 값은 0.1 % 내지 5% 사이에 포함된다.

전류 측정 회로(6)는 구동 유닛(5)의 내부에 집적될 수 있고; 이 경우 2차 권선(2-2)의 제2 단자는, 2차 전류(I_sec)를 수신하도록 구성된 입력 단자(제2 입력 단자 및 제3 입력 단자 대신에)를 포함하는 구동 유닛(5)에 연결됨을 알 수 있다.

프로세싱 유닛(20)은, 정확한 순간에 점화 플러그(3)의 단부들에서 스파크를 발생시키기 위해, 점화 코일(2)의 작동을 제어하는 기능을 갖는다.

특히, 1차 권선(2-1)의 제1 충전 단계를 종료하고, 그리고 1차 권선(2-1)에서 2차 권선(2-2)으로의 제2 에너지 전달 단계를 활성화시키기 위해, 프로세싱 유닛(20)은 제1 값에서 제2 값으로(예를 들어, 저 논리값에서 고 논리값으로)의 전이를 갖는 점화 신호(S_ac)를 생성하도록 구성된 출력 단자를 포함하고, 이는 도 1a 내지 도 1b를 참조하여 이하에서보다 상세히 설명될 것이다.

구동 유닛(5), 프로세싱 유닛(20) 및 전류 측정 회로(6)는, 배터리 전압 V_batt(예를 들어, VCC는 3.3V, 5V 또는 8.2V와 같음) 이하의 공급 전압 VCC가 공급된다.

도 1a를 참조하면, 1차 권선(2-1)으로의 에너지 충전 단계 동안 전자 점화 시스템(15)을 개략적으로 도시한다.

충전 단계 동안 스위치들(4 및 10-1)이 폐쇄되는 반면, 스위치들(10-2 및 10-3)은 개방되는 것을 볼 수 있다. 이 구성에서, 전류는 배터리 전압(V_batt)에서 스위치(10-1), 제1 1차 권선(2-1) 및 스위치(4)를 횡단하여 접지쪽으로 흐르며(I_chg)(도 1a 참조); 따라서, 상기 전류 흐름(I_chg)의 값은 1차 권선(2-1)에 흐르는 1차 전류(I_pr)의 값과 동일하다.

도 1b를 참조하면, 1차 권선(2-1)으로부터 2차 권선(2-2)으로의 에너지 전달의 초기 단계 동안 전자 점화 시스템(15)이 도시된다.

에너지 전달의 초기 단계에서, 스위치(10-1)는 폐쇄되는 반면, 스위치(10-2, 10-3 및 4)는 개방됨을 알 수 있다. 이 구성에서, 전류 흐름(I_tr)은 점화 플러그(3), 2차 권선(2-2) 및 전류 측정 회로(6)를 통해 흐른다(도 1b 참조).

도 1b, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 이들은 1차 권선(2-1)으로부터 2차 권선 (2-2)으로의 에너지 전달 단계의 3개의 연속적인 구성들 동안 전자 점화 시스템 (15)을 나타낸다.

에너지 전달 단계에서 하기의 3개의 연속적인 구성들이 존재한다는 것이 관찰될 수 있다:

- 스위치들(10-2, 10-3, 4)은 개방되는 반면, 스위치(10-1)가 폐쇄되는 제1 구성(도 1b 참조): 이 구성에서, 전류 흐름(I_tr)은 점화 플러그(3), 2차 권선(2-2) 및 전류 측정 회로(6)를 통해 흐른다(도 1b 참조).

- 스위치들(10-1, 10-2, 10-3, 4)이 개방되는 제2 구성(도 2a 참조): 이 구성에서, 전류 흐름(I_tr)은 점화 플러그(3), 2차 권선(2-2) 및 전류 측정 회로(6)를 통해 흐른다(도 2a 참조).

- 스위치들(10-1, 10-3, 4)은 개방되는 반면 스위치(10-2)가 폐쇄되는 제3 구성(도 2b 참조): 이 구성에서, 전류 흐름(I_tr)은 점화 플러그(3), 2차 권선(2-2) 및 전류 측정 회로(6)를 통해 흐른다(도 2b 참조).

도 3을 참조하면, 이온화 전류(I_ion)의 측정 단계 동안 전자 점화 시스템 (15)을 도시한다.

스위치들(10-1 및 4)은 개방되는 반면, 스위치들(10-2, 10-3)은 폐쇄되어 있음을 알 수 있다: 이 구성에서, 소산하는 전류 흐름(I_ik)은 스위치(10-2), 1차 권선(2-1) 및 스위치(10-3)(도 3 참조)를 통해 작은 값들(예를 들어, 250-500 mA 정도)을 갖는 진동하는 추세로 흐르고 또한 이온화 전류(I_ion)는 전류 측정 회로(6), 2차 권선(2-2) 및 점화 플러그(3)를 통해 흐른다(도 3 참조).

1차 권선(2-1)을 통한 소산 전류의 흐름(I_ik)의 존재는 2차 배선(2-2)을 흐르는 2차 전류(I_sec)의 값을 순간적으로 영으로 설정하게 하는바, 이는 2차 권선(2-2) 상의 잔류 에너지(도 4의 전류 피크(P1) 참조)가 1차 권선(2-1) 상의 열로서 소산되기 때문이다. 이러한 방식으로, 진동들은 스파크의 생성의 종료시에 감소되고, 2차 전류(I_sec)를 0으로 설정하기 위해 취한 시간이 감소된다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 점화 신호(S_ac), 제어 신호(S_ctrl), 제1 구동 신호(S1_drv), 제2 구동 신호(S2_drv), 제3 구동 신호(S3_drv), 1차 전류(I_pr), 2차 전류(I_sec) 및 이온화 전류(I_ion)의 가능한 추세를 도시한다.

본 발명의 설명을 위해, 도 4는, 이온화 전류(I_ion)의 신호로부터 2차 전류(I_sec)의 신호가 분리되는 것을 도시하고 있지만, 실제로, 이것은 전자 점화 시스템(15)의 2개의 상이한 동작 단계들인, 시간 길이(T_tr)를 갖는 에너지 전달 단계 및 시간 길이(T_ion)를 갖는 이온화 전류의 측정 단계 각각 동안 2차 권선(2-2)을 통해 흐르는 전류이다.

도 4에 표시된 신호들은 비례가 아니고, 그리고 설명의 내용이 신호들에서 도출된 값들보다 우선한다.

도 4는 t1과 t10 사이에 포함된 점화 사이클을 도시하고, 따라서 신호들의 추세는 제1 점화 사이클에 후속하는 제2 점화 사이클 및 연속 점화 사이클들에서 유사하게 반복된다.

전자 점화 시스템(15)의 하기의 3개의 작동 단계들을 관찰할 수 있다.

- 1차 권선(2-1)의 충전 단계는 시간 길이(T_chg)를 가지며 시점 t1과 t2 사이에 포함된다.

- 1차 권선(2-1)으로부터 2차 권선(2- 2)으로의 에너지 전달 단계는 시간 길이(T_tr)를 가지며 그리고 시점 t2와 t5 사이에 포함된다: 이들 순간들에서 점화 플러그(3)의 전극 단부들에서 스파크가 발생한다.

- 이온화 전류의 측정 단계는 시간 길이(T_ion)을 가지며 그리고 순간 t5와 t10 사이에 포함된다: 이들 순간들에서 이온화 전류(I_ion)의 판독이 수행된다.

충전 단계(t1과 t2 사이의 시점들) 동안, 스위치들(4 및 10-1)은 폐쇄되고, 스위치들(10-2 및 10-3)은 개방되고, 1차 전류(I_pr)는 널 값(null value)에서 최대값(Ipr_max)까지 증가하는 추세를 가지며, 2차 전류(I_sec)의 값은 실질적으로 널이며 그리고 이온화 전류는 널(null)이다.

에너지 전달 단계(t2와 t5 사이에 포함된 시간 간격) 동안, 1차 전류(I_pr)는 실질적으로 널이며, 2차 전류(I_sec)는 시점 t2에서 최대값 펄스(lsec_max)를 갖고, 그리고 이후 최대값(Isec_max)에서 실질적으로 널값으로 감소하는 추세를 보인다.

또한, 에너지 전달 단계 동안, 스위치(4)는 개방되고, 스위치(10-1)는 시점 t3에서 폐쇄 상태에서 개방 상태로 스위칭되고, 스위치(10-2)는 시점 t4에서 개방에서 폐쇄로 스위칭되며, 후속하여, 스위치(10-3)는 시점 t5에서 개방에서 폐쇄로 스위칭된다.

특히, 에너지 전달 단계는 다음을 포함하는 것으로 관찰될 수 있다:

- 시점 t2와 t3 사이에 포함되는 제1 시간 간격에서, 스위치(4)가 개방되고, 스위치(10-1)가 폐쇄되고, 스위치들(10-2, 10-3)이 개방되며, 이는 도 1b에 도시된 스위치들의 구성에 대응한다.

- 시점 t3과 t4 사이에 포함되는 제2 시간 간격에서, 스위치들(10-1, 10-2, 10-3 및 4)이 개방되고, 이는 도 2a에 도시된 스위치들의 제1 구성에 대응한다.

- 시점 t4와 t5 사이에 포함된 제3 시간 간격에서, 스위치들(10-1, 10-3 및 4)은 개방되는 반면에 스위치(10-2)는 폐쇄되며, 이는 도 2b에 도시된 스위치들의 제 2 구성에 대응한다.

이온화 전류의 측정 단계 동안(t5와 t10 사이에 포함된 시간 간격), 스위치 (10-1 및 4)는 개방되고, 스위치들(10-2 및 10-3)은 폐쇄된다.

시점 t5와 t6 사이에서, 1차 전류(I_pr)는 매우 작은 값들(예를 들어, 250 내지 500mA 정도)을 갖는 진동하는 추세를 가지며, 이는 도 4에서 펄스(11)에 의해 개략적으로 도시되어 있다.

시점 t6 이후에, 1차 전류(I_pr)는 널 값들을 갖는다.

t5와 t10 사이에서 포함되는 시점들에서, 2차 전류(I_sec)는 널이다.

또한, t5와 t10 사이에서 포함되는 시점들에서, 이온화 전류(I_ion)는 2차 권선(2-2)을 통해 흐른다. 특히, 이온화 전류(I_ion)는, t5와 t6 사이에 포함된 시점들에서, 제1 전류 피크(P1)를 가지며, 이후에 시점 t6에서 화학 단계가 시작하고, 시점들 t6과 t7 사이에 제2 전류 피크(P2)가 존재하며, 이어서, 시점 t7에서, 열 단계가 시작되고, 여기에서, 널 값에 도달할 때까지 진동하는 추세를 갖는다.

제1 전류 피크(P1)는 시점 t6에서 종결되고, 여기서 1차 전류(I_pr)의 펄스 (11)는 널 값에 도달한다: 이러한 방식으로, 2차 권선(2-2) 상에 존재하는 잔류 에너지는 스파크 발생의 종료시에 소산됨을 알 수 있다.

(에너지 전달 단계에서 이온화 전류의 측정 단계로의 전이를 발생시키는) 시점 t5에서, 2차 전류(I_sec)의 값이 전류 임계치(I_th)의 값에 도달할 때, 2차 전류(I_sec)는 0보다 약간 큰 값으로부터 널 값으로의 급격한 전이를 겪음을 관찰할 수 있다. 이것은 시간 간격(통상적으로 100 마이크로 초 내지 500 마이크로 초 사이에 포함됨)만큼 이온화 전류(I_ion)의 판독을 예상할 수 있게 하며, 이는 이온화 전류의 측정 단계 중 화학 단계에서 발생하는 이온화 전류(I_ion)의 제2 피크(P2)의 값을 판독하게 한다. 이러한 방식으로, 에너지 전달 단계에서 일어난 연소 상태를 나타내는 추가 데이터가 검출될 수 있다.

또한, 전류 임계치(I_th)의 사용은 2차 전류(I_sec)의 값을 0으로 설정하는 시점 t5을 정밀하게 제어하여 2차 권선(2-2)상의 잔류 에너지를 소멸시킨다.

시점들 t1과 t10 사이에 포함된 점화 사이클에서의 점화 시스템(15)의 작동은 도 1a 내지 도 1b, 도 2a 내지 도 2b, 도 3 및 도 4를 참조하여 하기에서 서술될 것이다.

작동에 대한 설명을 위해, 다음과 같은 가정들이 고려된다.

- 기준 전압(V_ref)은 접지 기준 전압과 동일하고;

- 배터리 전압 V_batt = 12V이고;

- 공급 전압 VCC = 5V이고;

- 제1 스위치(10-1)는 폐쇄 위치에 있을 때 드레인 단자와 소스 단자 사이에서 전압 강하(Vds1)를 갖는 p 채널 MOSFET 트랜지스터로 구현되고, Vds1의 값은 매우 작고 그리고 0V에서 근사될 수 있으며;

- 제2 스위치(10-2) 및 제3 스위치(10-3)는 각각 n 채널 MOSFET들로 구현되고;

- 고전압 스위치(4)는 IGBT 트랜지스터로 구현되고;

- 제어 신호(S_ctrl)는 전압 신호이고;

- 점화 신호(S_ac) 및 제어 신호(S_ctrl)는, 저 논리값이 0V이고 그리고 고 논리값이 전원 전압(VCC = 5V)과 동일한 논리값들을 가지며;

- 제1 구동 신호(S1_drv), 제2 구동 신호(S2_drv) 및 제3 구동 신호 (S3_drv)는, 저 논리값이 0V이고 그리고 고 논리값이 배터리 전압(V_batt = 12V) 인 논리값들을 가지며;

- 코일(2)의 권선비는 N과 동일하다.

t0와 t1 사이에 포함된 시점들(t1을 제외함)에서, 프로세싱 유닛(20)은 스파크가 점화 플러그(3) 상에 생성될 수 없음을 나타내는 저 논리값을 갖는 점화 신호(S_ac)를 생성한다.

구동 유닛(5)은, 저 논리값을 갖는 점화 신호(Sac)를 수신하고 그리고 IGBT 트랜지스터(4)의 제어 단자에, IGBT 트랜지스터(4)를 개방으로 유지하는 저 논리값을 갖는 제어 전압 신호(S_ctrl)를 생성한다.

더욱이, 구동 유닛(5)은, 제1 스위치(10-1)를 폐쇄된 상태로 유지하는 저 논리값을 갖는 제1 구동 신호(S1_drv)를 생성하고, 제2 스위치(10-2)를 개방 상태로 유지하는 저 논리값을 갖는 제2 구동 신호(S2_drv)를 생성하며, 그리고 제3 스위치(10-3)를 개방 상태로 유지하는 저 논리값을 갖는 제3 구동 신호(S3_drv)를 생성한다.

IGBT 트랜지스터(4)가 개방되어 있기 때문에, 1차 권선(2-1)에는 어떤 전류도 흐르지 않고, 따라서 1차 전류(I_pr)는 널 값을 가진다. 결과적으로, 1차 전압(V_pr)은 V_batt-Vds1 = 12V-Vds1과 동일한 값을 가지고, 1차 권선(2-1)의 단부들에서의 전압 강하는 널이고 그리고 2차 전류(I_sec)는 널 값을 갖는다.

시점 t1에서, 프로세싱 유닛(20)은 저 논리값에서 고 논리값(공급 전압 VCC와 동일함)으로의 전이를 갖는, 점화 단계의 시작을 나타내는 점화 신호(S_ac)를 생성한다.

구동 유닛(5)은, 고 논리값과 동일한 점화 신호(S_ac)를 수신하고, 그리고 IGBT 트랜지스터(4)의 제어 단자 상에서 IGBT 트랜지스터(4)를 폐쇄하는 고 논리값과 동일한 값을 갖는 제어 전압 신호(S_ctrl)를 생성한다(도 1a의 구성 참조).

더욱이, 구동 유닛(5)은 제1 스위치(10-1)를 폐쇄된 상태로 유지하는 저 논리값을 갖는 제1 구동 신호(S1_drv)를 생성하고, 제2 스위치(10-2)를 개방 상태로 유지하는 저 논리값을 갖는 제2 구동 신호(S2_drv)를 생성하며 그리고 제3 스위치 (10-3)를 개방 상태로 유지하는 저 논리값을 갖는 제3 구동 신호(S3_drv)를 생성한다(도 1a의 구성 참조).

제1 스위치(10-1) 및 IGBT 트랜지스터(4)가 폐쇄되기 때문에, 1차 전류(I_pr)가 배터리 전압(V_batt)에서 제1 스위치(10-1), 1차 권선(2-1) 및 IGBT 트랜지스터(4)를 거쳐 접지 기준 전압으로 흐르기 시작하는 동안 1차 권선(2-1)에서 에너지 충전 단계가 시작된다.

1차 전압(V_pr)은 값(V_batt-Vds1)에서 포화 전압값(Vds_sat)으로의 전이를 가지며, 1차 권선(2-1)의 제1 단자의 전압은 V_batt-Vds1과 동일하게 유지되고, 따라서, 1차 권선(2-1)의 단자들에서 전압 간하는 널 값에서 값(V_batt-Vds1-Vds_sat)로의 전이를 갖는다; 더욱이, 2차 전압(V_sec)은 널 값에서 값 N*(V_batt-Vds1-Vds_sat)로 전이를 갖는다.

t1과 t2 사이에서 포함된 시점들(t2 제외)에서의 동작은 다음과 같은 차이점들이 있는 시점 t1에서 설명한 동작과 유사하다.

특히:

- 제어 전압 신호(S_ctrl)는 IGBT 트랜지스터(4)를 폐쇄 상태로 유지하는 고 논리값(공급 전압 VCC와 동일함)과 동일한 값을 유지하고;

- 제1 구동 신호(S1_drv)는 제1 스위치(10-1)를 폐쇄 상태로 유지시키는 저 논리값을 유지하고;

- 제2 구동 신호(S2_drv) 및 제3 구동 신호(S3_drv)는, 제2 스위치(10-2) 및 제3 스위치(10-3)를 개방 상태로 유지하는 저 논리값을 유지하고;

- 1차 권선(2-1)을 통해 흐르는 1차 전류(Ipr)는 1차 권선(2-1)으로 에너지를 계속 충전하는 증가하는 추세를 가지고;

- 1차 권선(2-1)의 제1 단자의 전압은 V_batt-Vds1과 동일하게 유지되고;

- 1차 전압(Vpr)은 1차 전류(Ipr)가 증가함에 따라 증가하는 추세를 갖고;

- 1차 권선(2-1)의 단부들에서의 전압 강하는 감소하는 추세를 가지며;

- 2차 전압(V_sec)은 값 N*(V_batt-Vds1)에서 값 N*(V_batt-Vds1-Vds_sat)으로 감소하는 추세를 가지며, 권선비 N의 값보다 적은 1차 전압(V_pr)의 추세를 따르는 추세를 갖는다.

시점 t2에서, 프로세싱 유닛(20)은 고 논리값(공급 전압(VCC)과 동일함)으로부터 점화 단계의 종료 및 1차 권선(2-1)에서 2차 권선(2-2)으로 에너지 전달 단계의 시작을 나타내는 저 논리값으로의 전이를 갖는 점화 신호(S_ac)를 발생시킨다.

구동 유닛(5)은 저 논리값과 동일한 점화 신호(S_ac)를 수신하고, 그리고 IGBT 트랜지스터(4)의 제어 단자 상에서 IGBT 트랜지스터(4)를 개방하는 저 논리값을 갖는 제어 전압 신호(S_ctrl)를 생성한다(도 1b의 구성 참조).

더욱이, 구동 유닛(5)은 제1 스위치(1O-1)를 폐쇄 상태로 유지하는 저 논리값을 낮은 제1 구동 신호(S1_drv)를 생성하고, 제2 스위치(10-2)를 개방 상태로 유지하는 저 논리값을 갖는 제2 구동 신호(S2_drv)를 생성하고, 그리고 제3 스위치(10-3)를 개방 상태로 유지하는 저 논리값을 갖는 제3 구동 신호(S3_drv)를 생성한다(도 1b의 구성 참조).

IGBT 트랜지스터(4)가 개방되기 때문에, 1차 권선(2-1)을 통해 배터리 전압 (Vbatt)으로부터 지면쪽으로 흐르는 전류(I_chg)가 갑자기 차단되고, 따라서 (1차 권선(2-1)에 이전에 저장된) 에너지는 2차 권선(2-2)에 전달되기 시작한다.

결과적으로, 1차 전압(V_pr)은 높은 값(통상적으로 200V 내지 450V) 및 짧은 시간 길이(통상적으로 수 마이크로 초)의 펄스를 가지며, 1차 전류(I_pr)는 최대값(Ipr_max)에서 널 값으로 급격히 감소하고, 2차 전류(I_sec)는 값(Isec_max)의 펄스를 가지며, 그리고 2차 전압(V_sec)은 점화 플러그(3)의 전극들의 단부들에서 스파크를 개시하는 매우 높은값(예를 들어, 30KV)의 펄스를 갖는다.

단순화를 위해, 1차 전류(I_pr)는, 시점 t2에서 최대값(Ipr_max)으로부터 널 값으로 순간적 전이를 갖는 것으로 가정되었지만, 실제로, 전이는, 예를 들어, 2 마이크로 초와 15 마이크로 초 사이에 지속되는 시간 간격에서 발생한다. 이 경우, 2차 전압(V_sec)의 절대값은 최대값을 향해 높은 기울기로 증가하는 추세를 가지고, 그리고 스파크는, 2차 전압(V_sec)의 절대값이 최대값에 도달할 때 (그 결과, 1차 전류(I_pr)가 널 값에 도달할 때) 발생한다.

t2와 t3 사이에 포함된 시점들(t3 제외)에서, 점화 플러그(3)의 전극들 사이의 스파크가 유지되고, 따라서, 혼합 공기 연료의 연소가 계속된다.

동작은 시점 t2에서 서술된 것과 유사하며, 따라서, IGBT 트랜지스터(4), 제1 스위치(10-1), 제2 스위치(10-2) 및 제3 스위치(10-3)의 위치들은 시점 t2에서 지시된 위치들과 동일하다.

결과적으로, 1차 전류(I_pr)의 값은 0과 동일하게 유지되는 반면, 2차 전류는 최대값(Isec_max)으로부터 감소하는 추세를 갖는다.

시점 t3에서, 점화 플러그(3)의 전극들 사이의 스파크가 유지되고, 따라서 혼합 공기 연료의 연소가 계속된다.

프로세싱 유닛(20)은 저 논리값을 갖는 점화 신호(S_ac)를 계속 생성하고, 그리고 구동 유닛(5)은 IGBT 트랜지스터(4)를 개방 상태로 유지하는 저 논리값을 갖는 제어 전압 신호(S_ctrl)를 계속 생성한다(도 2a의 구성 참조).

또한, 구동 유닛(5)은 제1 스위치(10-1)를 개방하는 저 논리값에서 고 논리값으로의 전이를 갖는 제1 구동 신호(S1_drv)를 생성하고, 제2 스위치(10-2)를 개방 상태로 유지하는 저 논리값을 갖는 제2 구동 신호(S2_drv)를 생성하며 그리고 제3 스위치(10-3)를 개방으로 유지하는 저 논리값을 갖는 제3 구동 신호(S3_drv)를 생성한다(도 2a의 구성 참조).

먼저, IGBT 트랜지스터(4)가 개방되고(시점 t2), 이후(시점 t3) 제1 스위치(10-1)가 개방됨을 관찰할 수 있다. 즉, 제어 신호(S_ctrl) 및 제1 구동 신호 (S1_drv)는 동일한 순간에 스위칭되지 않는다: 이러한 방식으로, 먼저 제1 스위치(10-1) 및 이후 IGBT 트랜지스터(4)가 (상이한 개방 지연들로 인해) 잘못 개방되는 것을 피할 수 있다.

IGBT 트랜지스터(4) 및 제1 스위치(1O-1)가 개방되기 때문에, 1차 전류(I_pr)는 널 값을 유지한다.

또한, 2차 전류(I_sec)는 계속 감소 추세를 갖는다.

t3과 t4 사이(t4는 제외)에 포함된 시점들에, 점화 플러그(3)의 전극들 사이의 스파크가 유지되고, 그 결과 혼합 공기 연료의 연소가 계속된다.

동작은 시점 t3에서 서술된 것과 유사하며, 따라서, IGBT 트랜지스터(4), 제1 스위치(10-1), 제2 스위치(10-2) 및 제3 스위치(10-3)의 위치들은 시점 t3에서 지시된 위치들과 동일하다.

결과적으로, 1차 전류(I_pr)는 널 값을 유지하고 그리고 2차 전류(I_sec)는 계속하여 감소하는 추세를 갖는다.

시점 t4에서, 점화 플러그(3)의 전극들 사이의 스파크가 유지되고, 따라서, 혼합물 공기 연료의 연소가 계속된다.

프로세싱 유닛(20)은 저 논리값을 갖는 점화 신호(S_ac)를 계속 생성하고 그리고 구동 유닛(5)은 IGBT 트랜지스터(4)를 개방 상태로 유지하는 저 논리값을 갖는 제어 전압 신호(S_ctrl)를 계속 생성한다(도 2b의 구성 참조).

또한, 구동 유닛(5)은, 제2 스위치(10-2)를 폐쇄하는, 저 논리값에서 고 논리값으로의 전이를 갖는 제2 구동 신호(S2_drv)를 생성하고, 제1 스위치(10-1)를 개방 상태로 유지하는 저 논리값을 갖는 제1 구동 신호(S1_drv)를 계속 생성하며 그리고 제3 스위치(10-3)를 개방으로 유지하는 저 논리값을 갖는 제3 구동 신호 (S3_drv)를 계속 생성한다(도 2b의 구성 참조).

IGBT 트랜지스터(4), 제1 스위치(10-1) 및 제3 스위치(10-3)가 개방되어 있기 때문에, 1차 전류(I_pr)는 널 값을 유지한다.

또한, 2차 전류(I_sec)는 계속 감소하는 추세를 갖는다.

t4와 t5 사이(t5 제외)에 포함된 시점들에서, 점화 플러그(3)의 전극들 사이의 스파크가 유지되어 혼합 공기 연료의 연소가 계속된다.

동작은 시점 t4에서 서술된 것과 유사하며, 따라서, IGBT 트랜지스터(4), 제1 스위치(10-1), 제2 스위치(10-2) 및 제3 스위치(10-3)의 위치들은 시점 t4에서 지시된 위치들과 동일하다.

시점 t5에서, 구동 유닛(5)은 2차 전류(I_sec)가 전류 임계값(I_th)의 값에 도달했음을 검출하고, 그리고 제3 스위치(10-3)를 폐쇄하는 고 논리값과 동일한 제3 구동 신호(S3_drv)를 생성한다(도 3 참조).

제2 스위치(10-2) 및 제3 스위치(10-3)는 상이한 폐쇄 지연들을 가질 수 있으므로, 구동을 최적화하기 위해, 먼저, 제2 스위치(1O-2)가 폐쇄되고(시점 t4), 그리고 이후 제3 스위치(10-3)가 폐쇄된다(시점 t5).

더욱이, 구동 유닛은 제1 스위치(10-1)를 개방 상태로 유지하는 고 논리값과 동일한 제1 구동 신호(S1_drv)를 계속 생성하고, 제2 스위치(10-2)를 폐쇄 상태로 유지하는 고 논리값과 동일한 제2 구동 신호(S2_drv)를 계속 생성하며, 그리고 IGBT 트랜지스터(4)를 개방 상태로 유지하는 저 논리값과 동일한 제어 신호(S_ctrl)를 계속 발생시킨다(도 3 참조).

제1 스위치(10-1)는 개방되고, 제2 스위치(10-2) 및 제3 스위치(10-3)는 폐쇄되며, 그리고 IGBT 트랜지스터(4)는 개방되기 때문에, 작은 값들(예를 들어, 약 250mA 내지 500㎃)을 갖는 소산 전류(I_ik)는 스위치(10-2), 1차 권선(2-1) 및 스위치(10-3)를 통해 흐르기 시작한다: 1차 권선(2-1)을 통해 흐르는 소산 전류(I_ik)의 흐름(도 4의 펄스(I1) 참조)은 순간적으로 2차 권선(2-2)을 흐르는 2차 전류(I_sec)의 값을 0으로 설정하는바, 이는 2차 권선(2-2) 상의 잔류 에너지(도 4의 제1 피크(P1) 참조)는 1차 권선(2-1) 상에서 열로 변환되기 때문이다.

시점 t6에서, 2차 전류(I_sec)의 값이 널 값을 가지기 때문에 이온화 전류의 측정을 시작할 수 있고, 그리고 혼합 공기-연료의 연소 중에 발생된 이온에 이어서 점화 플러그의 전극들에서 발생된 전류의 기여도를 측정하는 것이 가능하다.

따라서, 시점 t6에서 전류 측정 회로(6)는 2차 권선(2-2)을 통해 흐르는 전류(I_ion)의 세기를 측정한다.

구동 유닛(5)은 이온화 전류(I_ion)의 값을 수신하고, 그리고 함수로서 t2와 t5 사이에 포함된 시점들에서 발생한 혼합 공기 연료의 연소 과정을 나타내는 파라미터들을 생성한다.

특히, t6과 t7 사이에 포함된 시점들에서, 이온화 전류의 측정 단계 중 화학 단계 동안 생성되는 이온들에 의해 생성된 전류를 나타내는 이온화 전류(I_ion)의 값의 제2 피크(P2)가 측정된다.

이어서, t7과 t10 사이에 포함된 시점들에서, 이온화 전류의 측정 단계 중 열적 단계 동안 생성되는 이온들에 의해 생성된 전류를 나타내는 이온화 전류(I_ion)의 세기가 측정된다.

예를 들어, 열적 단계 동안의 이온화 전류(I_ion)의 추세는 실린더 내부의 압력값의 추세를 나타내고, 혼합 공기 연료의 연소가 발생하고 그에 따라 "노크 (knock)" 진동들의 존재를 검출할 수 있게 한다.

시점 t10에서, 제1 점화 사이클이 종료되고 그리고 제2 점화 사이클이 시작된다.

제2 점화 사이클의 시작시(특히, 시점 t11)에, 구동 유닛(5)은 제1 스위치(10-1)를 폐쇄하는, 고 논리값에서 저 논리값으로의 전이를 갖는 제1 구동 신호(S1_drv)를 생성한다: 이러한 방식으로, 점화 시스템(15)은 IGBT 트랜지스터(4)를 폐쇄함으로써 1차 권선(2-1)에서 에너지 충전 단계를 다시 시작할 준비가 된다.

본 발명을 설명하기 위한 목적으로, 2차 권선(2-2)은, 점화 플러그(3)에 연결된 제1 단자 및 전류 측정 회로(6)를 통해 접지 쪽으로 연결된 제2 단자를 갖는 것으로 고려되는 케이스가 관측된다; 대안으로, 본 발명은, 2차 권선(2-2)이 배터리 전압(V_batt)에 연결되는 제1 단자 및 전류 측정 회로(6)를 통해 점화 플러그(3)에 접속되는 제2 단자를 갖고 그리고 추가로, 점화 플러그(3)는 접지 기준 전압 쪽으로 연결되는 다른 전극을 갖는 경우에 또한 적용가능하다.

본 발명의 변형에 따라, 전자 점화 시스템(15)은:

- 내연 기관의 실린더 상에 각각 장착된 복수의 점화 플러그들;

- 각각의 코일이 복수의 플러그 중 각각의 점화 플러그에 연결된 각각의 복수의 점화 코일들;

- 각각의 스위치가 복수의 코일들 중 각각의 코일의 1차 권선에 직렬로 연결된 각각의 복수의 고-전압 스위치들을 포함한다.

이 경우, 점화 시스템(1)은, 복수의 점화 코일들의 복수의 1차 권선들에 연결된 제1 스위치(10-1), 제2 스위치(10-2) 및 제3 스위치(10-3)를 포함한다.

즉, 복수의 코일들의 모든 1차 권선의 단자들의 기준 전압(V_ref)을 향한 접속을 수행하기 위해, 단일의 제1 스위치(10-1), 단일의 제2 스위치(10-2) 및 단일의 제3 스위치(10-3)를 사용하는 것이 가능하다.

본 발명의 변형예에서, 도 4에 도시된 이온화 전류(I_ion)는 내연 기관의 복수의 실린더들의 각 실린더에 관련된다.

본 발명의 목적은 전자 디바이스(1)가 코일(2)을 제어하는 것이다.

전자 제어 디바이스(1)는:

- 코일의 1차 권선(2-1)에 직렬로 연결되고 그리고 고전압 스위치의 개폐를 제어하기 위한 신호(S_ctrl)를 전달하는 제어 단자(I4c)를 갖는 고전압 스위치 (4);

- 배터리 전압(V_batt)과 1차 권선의 제1 단자 사이에 개재되고 그리고 제1 스위치의 개폐를 제어하기 위한 제1 구동 신호(S1_drv)를 전달하는 제1 구동 단자 (I1c)를 갖는 제1 스위치(10-1);

- 1차 권선의 제1 단자와 기준 전압 사이에 개재되고 그리고 제2 스위치의 개폐를 제어하기 위한 제2 구동 신호(S2_drv)를 전달하는 제2 구동 단자(I2c)를 갖는 제2 스위치(10-2);

- 1차 권선의 제2 단자와 기준 전압 사이에 개재되고 그리고 제3 스위치의 개폐를 제어하기 위한 제3 구동 신호(S3_drv)를 전달하는 제3 구동 단자(I3c)를 갖는 제3 스위치(10-3);

- 구동 유닛(5)을 포함하고,

상기 구동 유닛(5)은, 1차 권선으로 에너지의 충전 단계 동안,

고전압 스위치(4)를 폐쇄하기 위한 값을 갖는 제어 신호(S_ctrl)를 생성하고;

제1 스위치(10-1)를 폐쇄하기 위한 값을 갖는 제1 구동 신호(S1_drv)를 생성하고;

제2 스위치(10-2)를 개방하기 위한 값을 갖는 제2 구동 신호(S2_drv)를 생성하고;

제3 스위치(10-3)를 개방하기 위한 값을 갖는 제3 구동 신호(S3_drv)를 생성하도록 구성되며;

상기 구동 유닛은, 또한, 상기 코일의 1차 권선으로부터 2차 권선으로의 에너지의 전달 단계 동안,

고전압 스위치(4)를 개방하기 위한 값을 갖는 제어 신호(S_ctrl)를 생성(t2)하고;

제1 스위치(10-1)를 개방하기 위한 값을 갖는 제1 구동 신호(S1_drv)를 생성(t3)하도록 구성되며;

상기 구동 유닛(5)은, 또한, 상기 에너지 전달 단계에 후속하는 이온화 전류의 측정 단계 동안,

고전압 스위치(4)를 개방하기 위한 값을 갖는 제어 신호를 생성하고;

제1 스위치(10-1)를 개방하기 위한 값을 갖는 제1 구동 신호를 생성하고;

제2 스위치(10-2)를 폐쇄하기 위한 값을 갖는 제2 구동 신호를 생성하며;

제3 스위치(10-3)를 폐쇄하기 위한 값을 갖는 제3 구동 신호를 생성하도록 구성된다.

바람직하게, 기준 전압의 값은 접지 기준 전압이다.

바람직하게, 전자 제어 디바이스(1)의 구동 유닛(5)은, 또한, 에너지 전달 단계의 끝에서, 2차 권선(2-2)을 흐르는 2차 전류(I_sec)의 값이 전류 임계치(I_th)의 값과 같음을 검출하도록 구성되며 그리고 그로부터 제3 스위치(10-3)를 폐쇄하기 위한 값을 갖는 제3 구동 신호(S3_drv)를 생성하도록 구성된다.

내연 기관의 전자 점화를 제어하는 것이 본 발명의 방법의 목적이다.

본 발명의 방법은:

a) 점화 플러그(3)에 연결된 1차 권선(2-1) 및 2차 권선(2-2)을 가지며 그리고 1차 권선(2-1)에 직렬 연결된 고전압 스위치(4)를 제공하는 코일(2)을 제공하는 단계;

b) 배터리 전압(V_batt)과 1차 권선(2-1)의 제1 단자 사이에 제1 스위치(10-1)를 삽입하는 단계;

c) 1차 권선의 제1 단자와 기준 전압 사이에 제2 스위치(10-2)를 삽입하는 단계;

d) 1차 권선의 제2 단자와 상기 기준 전압 사이에 제3 스위치(10-3)를 삽입하는 단계;

e) 1차 권선(2-1)으로 에너지 충전 단계 동안, 고전압 스위치(4) 및 제1 스위치(10-1)를 닫고 그리고 제2 스위치(10-2) 및 제3 스위치(10-3)를 개방하는 단계;

f) 1차 권선(2-1)으로부터 2차 권선(2-2)으로의 에너지의 전달 단계 동안, 고전압 스위치(4)를 개방하고, 제1 스위치(10-1)를 개방하고 그리고 제2 스위치(10-2)를 폐쇄하는 단계;

g) 이온화 전류의 측정 단계 동안, 제3 스위치(10-3)를 폐쇄하는 단계를 포함한다.

Claims

내연 기관용 전자 점화 시스템(15)에 있어서,
- 코일(2) - 상기 코일(2)은,

제1 단자 및 제2 단자를 갖는 1차 권선(2-1);

점화 플러그(3)에 연결된 2차 권선(2-2)을 가지며 - 과;
- 상기 1차 권선에 직렬로 연결되고 그리고 고전압 스위치의 개폐를 제어하기 위한 신호(S_ctrl)를 전달하는 제어 단자(I4c)를 갖는 고전압 스위치(4)와;
- 배터리 전압(V_batt)과 상기 1차 권선의 제1 단자 사이에 개재되며, 그리고 제1 스위치의 개폐를 제어하기 위한 제1 구동 신호(S1_drv)를 전달하는 제1 구동 단자(I1c)를 갖는 제1 스위치(10-1)와;
- 상기 1차 권선의 제1 단자와 기준 전압 사이에 개재되며, 그리고 제2 스위치의 개폐를 제어하기 위한 제2 구동 신호(S2_drv)를 전달하는 제2 구동 단자(I2c)를 갖는 제2 스위치(10-2)와;
- 상기 1차 권선의 제2 단자와 상기 기준 전압 사이에 개재되며, 그리고 상기 제3 스위치의 개폐를 제어하기 위한 제3 구동 신호(S3_drv)를 전달하는 제3 구동 단자(I3c)를 갖는 제3 스위치(10-3)와;
- 구동 유닛(5)을 포함하고,
상기 구동 유닛(5)은, 상기 1차 권선으로 에너지의 충전 단계(T_chg) 동안,

상기 고전압 스위치(4)를 폐쇄하기 위한 값을 갖는 상기 제어 신호(S_ctrl)를 생성하고;

상기 제1 스위치(10-1)를 폐쇄하기 위한 값을 갖는 상기 제1 구동 신호(S1_drv)를 생성하고;

상기 제2 스위치(10-2)를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제2 구동 신호(S2_drv)를 생성하고;

상기 제3 스위치(10-3)를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제3 구동 신호(S3_drv)를 생성하도록 구성되며;
상기 구동 유닛은, 또한, 상기 1차 권선으로부터 상기 2차 권선으로의 에너지 전달 단계(T_tr) 동안,

상기 고전압 스위치(4)를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제어 신호(S_ctrl)를 생성(t2)하고;

상기 제1 스위치(10-1)를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제1 구동 신호(S1_drv)를 생성(t3)하도록 구성되며;
상기 구동 유닛(5)은, 또한, 상기 에너지 전달 단계에 후속하는 이온화 전류의 측정 단계(T_ion) 동안,

상기 고전압 스위치(4)를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제어 신호를 생성하고;

상기 제1 스위치(10-1)를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제1 구동 신호를 생성하고;

상기 제2 스위치(10-2)를 폐쇄하기 위한 값을 갖는 상기 제2 구동 신호를 생성(t4)하며;

상기 제3 스위치(10-3)를 폐쇄하기 위한 값을 갖는 상기 제3 구동 신호를 생성(t5)하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
내연 기관용 전자 점화 시스템.
제1항에 있어서,
상기 기준 전압의 값은,
- 접지 기준 전압;
- 상기 배터리 전압(V_batt)보다 작은 공급 전압(VCC) 중 하나인 것을 특징으로 하는
내연 기관용 전자 점화 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 구동 유닛은, 또한, 상기 에너지 전달 단계의 끝(t5)에서,

2차 권선(2-2)을 흐르는 2차 전류(I_sec)의 값이 전류 임계치(I_th)의 값과 같음을 검출하고;

상기 제3 스위치(10-3)를 폐쇄하기 위한 값을 갖는 상기 제3 구동 신호(S3_drv)를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
내연 기관용 전자 점화 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동 유닛은, 또한,
- 상기 에너지 전달 단계의 제1 시간 간격(t2, t3) 동안,

상기 고전압 스위치를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제어 신호(S_ctrl)를 생성하고;

상기 제1 스위치(10-1)를 폐쇄하기 위한 값을 갖는 상기 제1 구동 신호를 생성하고;

상기 제2 스위치(10-2)를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제2 구동 신호를 생성하고;

상기 제3 스위치(10-3)를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제3 구동 신호를 생성하도록 구성되며;
- 에너지 전달 단계의 제1 시간 간격에 후속하는 제2 시간 간격(t3, t4) 동안,

상기 고전압 스위치(4)를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제어 신호(S_ctrl)를 생성하고;

상기 제1 스위치(10-1)를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제1 구동 신호를 생성하고;

상기 제2 스위치를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제2 구동 신호를 생성하고;

상기 제3 스위치를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제3 구동 신호를 생성하도록 구성되며;
- 에너지 전달 단계의 제2 시간 간격에 후속하는 제3 시간 간격(t4, t5) 동안,

상기 고전압 스위치를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제어 신호를 생성하고;

상기 제1 스위치를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제1 구동 신호를 생성하고;

상기 제2 스위치를 폐쇄하기 위한 값을 갖는 상기 제2 구동 신호를 생성하며;

상기 제3 스위치를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제3 구동 신호를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
내연 기관용 전자 점화 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전류 임계치(I_th)의 값은 상기 2차 권선을 통해 흐르는 전류의 최대값의 퍼센티지이고, 상기 퍼센티지의 값은 0.1% 내지 5% 사이에 포함되는 것을 특징으로 하는
내연 기관용 전자 점화 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온화 전류의 측정 단계 동안, 상기 2차 권선을 통해 흐르는 이온화 전류(I_ion)의 값을 측정하는 측정 회로(6)를 더 포함하고,
상기 이온화 전류는, 상기 에너지 전달 단계에서 상기 점화 플러그에 의해 발생되는 상기 스파크에 의해 혼합 공기 연료의 연소 과정 중에 생성된 이온들에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는
내연 기관용 전자 점화 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 제1 스위치는, 상기 제1 구동 신호인 게이트 단자를 갖는 p 채널 MOSFET 트랜지스터로 구현되며;
- 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치는, 상기 제2 구동 신호 및 상기 제3 구동 신호인 각각의 게이트 단자들을 갖는 n 채널 MOSFET 트랜지스터들로 구현되며;
- 상기 고전압 스위치는, 제어 단자인 상기 게이트 단자를 갖는 IGBT 트랜지스터인 것을 특징으로 하는
내연 기관용 전자 점화 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 1차 권선으로 에너지의 충전 단계의 시작을 표시하는 제1 값을 갖고 그리고 상기 1차 권선에서 상기 2차 권선으로 에너지의 전달 단계의 시작을 표시하는 제2 값을 갖는 점화 신호(Sac)를 발생시키는 프로세싱 유닛(2)을 더 포함하고,
상기 구동 유닛은, 또한, 상기 점화 신호를 수신하고, 그리고 함수로서 상기 제어 신호, 상기 제1 구동 신호, 상기 제2 구동 신호 및 상기 제3 구동 신호를 생성하도록 구성되며, 그리고
상기 고전압 스위치, 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치 및 상기 구동 유닛은 단일 컴포넌트로 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는
내연 기관용 전자 점화 시스템.
코일(2)을 제어하기 위한 전자 디바이스(1)에 있어서,
- 상기 코일의 1차 권선(2-1)에 직렬로 연결되고 그리고 고전압 스위치의 개폐를 제어하기 위한 신호(S_ctrl)를 전달하는 제어 단자(I4c)를 갖는 고전압 스위치(4);
- 배터리 전압(V_batt)과 상기 1차 권선의 제1 단자 사이에 개재되고 그리고 제1 스위치의 개폐를 제어하기 위한 제1 구동 신호(S1_drv)를 전달하는 제1 구동 단자 (I1c)를 갖는 제1 스위치(10-1);
- 상기 1차 권선의 제1 단자와 기준 전압 사이에 개재되고 그리고 제2 스위치의 개폐를 제어하기 위한 제2 구동 신호(S2_drv)를 전달하는 제2 구동 단자 (I2c)를 갖는 제2 스위치(10-2);
- 상기 1차 권선의 제2 단자와 기준 전압 사이에 개재되고 그리고 제3 스위치의 개폐를 제어하기 위한 제3 구동 신호(S3_drv)를 전달하는 제3 구동 단자(I3c)를 갖는 제3 스위치(10-3);
- 구동 유닛(5)을 포함하고,
상기 구동 유닛(5)은, 1차 코일로 에너지의 충전 단계(T_chg) 동안,

상기 고전압 스위치(4)를 폐쇄하기 위한 값을 갖는 제어 신호(S_ctrl)를 생성하고;

상기 제1 스위치(10-1)를 폐쇄하기 위한 값을 갖는 제1 구동 신호(S1_drv)를 생성하고;

상기 제2 스위치(10-2)를 개방하기 위한 값을 갖는 제2 구동 신호(S2_drv)를 생성하고;

상기 제3 스위치(10-3)를 개방하기 위한 값을 갖는 제3 구동 신호(S3_drv)를 생성하도록 구성되며;
상기 구동 유닛은, 또한, 상기 코일의 1차 권선으로부터 2차 권선으로의 에너지의 전달 단계(T_tr) 동안,

상기 고전압 스위치(4)를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제어 신호(S_ctrl)를 생성(t2)하고;

상기 제1 스위치(10-1)를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제1 구동 신호(S1_drv)를 생성(t3)하도록 구성되며;
상기 구동 유닛은, 또한, 상기 에너지 전달 단계에 후속하는 이온화 전류의 측정 단계(T_ion) 동안,

상기 고전압 스위치(4)를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제어 신호를 생성하고;

상기 제1 스위치(10-1)를 개방하기 위한 값을 갖는 상기 제1 구동 신호를 생성하고;

상기 제2 스위치(10-2)를 폐쇄하기 위한 값을 갖는 상기 제2 구동 신호를 생성(t4)하며;

상기 제3 스위치(10-3)를 폐쇄하기 위한 값을 갖는 상기 제3 구동 신호를 생성(t5)하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
코일을 제어하기 위한 전자 디바이스.
내연 기관의 전자 점화를 제어하는 방법으로서,
a) 점화 플러그에 연결된 1차 권선(2-1) 및 2차 권선(2-2)을 가지며 그리고 상기 1차 권선에 직렬로 연결된 고전압 스위치(4)를 제공하는 코일(2)을 제공하는 단계;
b) 배터리 전압(V_batt)과 상기 1차 권선(2-1)의 제1 단자 사이에 제1 스위치(10-1)를 삽입하는 단계;
c) 상기 1차 권선의 제1 단자와 기준 전압 사이에 제2 스위치(10-2)를 삽입하는 단계;
d) 상기 1차 권선의 제2 단자와 상기 기준 전압 사이에 제3 스위치(10-3)를 삽입하는 단계;
e) 상기 1차 권선으로 에너지의 충전 단계(T_chg) 동안, 상기 고전압 스위치 및 상기 제1 스위치를 폐쇄하고(t1) 그리고 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 개방하는 단계;
f) 상기 1차 권선으로부터 상기 2차 권선으로의 에너지의 전달 단계(T_tr) 동안, 상기 고전압 스위치를 개방하고(t2), 상기 제1 스위치(10-1)를 개방하고(t3) 그리고 상기 제2 스위치(10-2)를 폐쇄(t4)하는 단계;
g) 이온화 전류의 측정 단계(T_ion) 동안, 상기 제3 스위치(10-3)를 폐쇄(t5)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
내연 기관의 전자 점화를 제어하는 방법
컴퓨터 프로그램이 적어도 하나의 컴퓨터상에서 실행될 때, 제10항에 따른 상기 방법의 단계들 e), f), g)를 수행하도록 구성된 소프트웨어 코드 부분들을 포함하는 컴퓨터 프로그램.