KR930008802B1 - 내연기관 점화장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

내연기관 점화장치
제 1 도는 이 발명의 한 실시예에 의한 내연기관점화장치의 회로구성도.
제 2 도는 제 1 도에 표시한 회로구성에 있어서 각점의 동작파형.
제 3 도는 종래의 내연기관점화장치를 표시한 회로구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 전원 2 : 점화코일
3 : 점화장치 31 : 점화장치의 출력단자
32 : 점화장치의 어스단자 33 : 점화장치의 입력단자
301 : 파워트랜지스터 302 : 1차전류검출저항
303, 304, 305 : 저항 308 : 정전류제어회로
311~325 : 트랜지스터 351~359 : 저항
4 : 저항 5 : 트랜지스터
이 발명은 내연기관 점화장치, 특히 1차 전류제한에 관한 것이다. 종래의 점화장치로서는 제 3 도에 표시한 것이 있는데 도면에 있어서 1은 전원, 2는 점화코일, 3은 점화장치, 4,5는 점화장치 구동신호를 발생시키는 저항, 트랜지스터이다.
점화장치(3)는 출력단자(31), 어스단자(32), 입력단자(33)를 갖고 있으며 출력단자(31)는 점화코일(2)에 접속되며 어스단자(32)는 접지되고 입력단자(33)는 저항(4) 및 트랜지스터(5)에 접속되어 있다.
트랜지스터(5)의 온, 오프에 의하여 점화장치(3)의 입력단자(33)에 신호가 공급도어 트랜지스터(5)가 오프시에 전원(1)에 저항(4) 및 점화장치 내부의 저항(303)을 통하여 파워트랜지스터(301)의 베이스에 전류가 흐르며 파워트랜지스터(301)가 온되어 점화코일(2)의 1차전류가 흐른다.
1차 전류검출저항(302)은 파워트랜지스터(301)의 에미터와 어스간에 설치되어 있으며, 1차전류의 증가와 함께 1차전류 검출저항(302)에 발생하는 전압이 증가한다.
트랜지스터(307)는 베이스가 파워트랜지스터(301)의 1차전류검출저항(302)의 접속점에 저항(304)를 통하여 접속, 에미터가 접지, 콜렉터가 파워트랜지스터(301)의 베이스에 접속되며 또 트랜지스터(307)의 베이스와 에미터간에는 저항(305)과 트랜지스터(306)가 접속되어 있다. 1차전류 검출저항(302)에 발생하는 전압이 트랜지스터(307)의 온전압을 초과하면 저항(304)를 통하여 트랜지스터(307)의 베이스와 저항(305)에 전류가 흐른다. 트랜지스터(307)의 콜렉터는 베이스에 흐르는 전류를 전류 증폭시킨 전류만큼 파워트랜지스터(301)의 베이스에 유입하는 전류에서 흡입한다.
그런데 파워트랜지스터(301)의 베이스에 유입하는 유입전류, 1차전류검출저항(302)에 발생하는 전압, 트랜지스터(307)의 베이스에 유입하는 유입전류, 파워트랜지스터(301) 및 트랜지스터(307)의 전류증폭을 등에 의하여 정해지는 평형상태에 도달하였을 때 점화코일의 1차전류를 일정치로 제한한다.
트랜지스터(306)는 콜렉터와 베이스를 단락시키며 다이오드로서 동작한다. 이것은 전류제한치가 온도의 영향을 받지 않도록 하기 위하여 트랜지스터(307)의 베이스, 에미터간 전압의 온도변화를 트랜지스터(306)의 베이스 에미터간 전압의 온도변화로 보상하기 위한 목적으로 설치한 것이다.
상기 예와같이 점화코일의 1차전류를 제한함으로써 1차전류가 점화에 필요한 전류이상으로 되지 않도록 하여 작은 정격의 파워트랜지스터를 사용하도록 하는 것은 공지의 것이다. 그렇지만, 상기 종래예에서는, 전원전압의 변화에 따라 파워트랜지스터(301)의 베이스에 공급되는 전류도 변화하는데 대하여 점화코일의 1차전류가 일정하면 트랜지스터(307)가 흡입하는 전류치는 일정하기 때문에 전원전압의 변화에 대하여 일정한 전류제한치를 얻을 수 없다.
예컨데, 전원전압이 높아졌을 때에는 파워트랜지스터(301)의 베이스에 공급되는 전류가 증가하지만, 이 증가분을 트랜지스터(307)가 흡입하는데는 1차전류 검출저항에 발생하는 전압이 높아질 것, 즉 1차전류가 증가하는 것이 필요하게 된다.
따라서, 전원전압이 높을 때에는 큰 1차전류치로 회로가 평형되기 때문에 전류제한치가 높아진다. 반대로, 전원전압이 낮을 대는 전류제한치가 저하한다.
또 전류제한치의 온도 의존성을 적게하기 위하여 트랜지스터(306)를 설치하였지만, 이것으로서는 트랜지스터(307)의 베이스 에미터간 전압의 온도변화는 상쇄시킬 수 없거나, 1차전류 검출저항(302)은 통상적인 금속으로 형성되어 있기 때문에 저항치가 온도변화하는 등에 의하여 고온에서 전류제한치가 저하하고 저온에서 전류제한치가 높아진다.
전류제한치가 높아지면 큰 정격의 파워트랜지스터가 필요하게 도고 전류제한치가 낮아지면 점화 코일의 2차출력의 저하나 발열이 문제화된다.
이 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로써, 전원전압의 변화에 대하여 전류제한치를 일정하게 할 수 있음과 동시에 온도변화에 대하여도 전류제한치를 일정하게 할 수 있는 내연기관 점화장치를 얻는데 그 목적이었다.
이 발명에 관한 내연기관점화장치는 점화코일의 1차전류를 소정치로 제한하기 위하여 점화코일 1차전류 검출회로, 기준전압발생회로, 비교회로 및 제어회로를 구비하며 또 기준전압발생 회로에는 온도보상 기능을 갖게 한 것이다.
이 발명에 있어서는 전원전압 변동에 대하여 일정한 기준전압을 발생시키는 기준전압 발생회로에 새로운 온도보상 기능을 갖게하여 이 기준전압을 바탕으로하여 1차전류를 제어하므로 전압변동 및 온도변화에 영향을 받지 않는다.
이 발명의 한실시예는 제 1 도 및 제 2 도에 의하여 설명한다.
제 1 도에 있어서, 1은 전원, 2는 점화코일, 3은 본 발명의 점화장치이다. 5는 도시하지 않을 제어장치의 출력신호로 온, 오프하는 트랜지스터이며 콜렉터는 한쪽이 전원(1)에 접속되어 있는 저항(4) 및 점화장치(3)의 입력단자(33)에 접속되고 점화장치(3)의 구동신호를 공급한다. 점화장치(3)는 종래예와 같이 출력단자(31), 어스단자(32), 입력단자(33)를 갖고 있으며 출력단자(31)는 점화코일(2)의 1차단자에 접속되고 어스단자(32)는 접지되어 있다. 다음에 이 발명의 점화장치(3)의 내부에 관하여 설명한다. 입력단자(33)는 입력보호저항(303)을 통하여 파워트랜지스터(301)과 정전류제어회로(308)에 접속되며 출력단자(31)는 파워트랜지스터(301)의 콜렉터에 접속된다.
점화코일의 1차전류검출저항(302)은 파워트랜지스터(301)의 에미터와 어스간에 설치하여 그 양단에 접속된 저항(304)(305)에 의하여 분할된 점이 정전류 제어회로(308) 내부의 트랜지스터(313),(314),(315)(316)(317)(318)와 저항(353)으로 구성된 비교회로의 한쪽 입력단자에 저항(352)을 통하여 접속된다.
비교회로의 다른쪽 입력단자에는 트랜지스터(319)(320)(321)(322)와 저항(354)(355)(356)으로 구성된 기준전압 발생회로의 출력이 접속된다. 트랜지스터(325)와 저항(358)(359)은 기준전압발생회로 및 비교회로의 기동회로를 구성하며 트랜지스터(323)(324)와 저항(357)은 기준전압발생회로 및 비교회로가 동작한 후 기동회로를 오프시키기 위한 회로이다.
다음에 동작을 설명한다.
우선, 제 2a 도에 표시한 바와같이 트랜지스터(5)의 베이스전압 Low레벨이 되면 트랜지스터(5)가 오프하고 전원(1)에서 저항(4) 및 저항(303)을 통하여 파워트랜지스터(301)의 베이스에 전류가 흘러 파워트랜지스터(301)가 온된다. 이때 파워트랜지스터(301)의 베이스전압은 파워트랜지스터가 온일 때의 베이스에미터간 전압으로 된다. 제 2d 도에 표시한 바와같이 1차전류가 증가하면 1차전류 검출저항(302)에 발생하는 전압이 증가하며 파워트랜지스터의 베이스전압은 상기 베이스에미터간 전압에 1차전류 검출저항에 발생하는 전압이 가산된 전압으로 된다. 이 파워트랜지스터의 베이스저압 파형을 제 2b 도에 표시한다.
통상적으로, 점화장치에 사용되는 다링톤(darling ton) 접속된 파워트랜지스터의 베이스에미터간 전압은 1.5V정도이다.
파워트랜지스터가 온일 때의 베이스전압이 정전류 제어회로(308)에 인가되면 우선 트랜지스터(325)가 온되고 커렌트 밀러(current mirror)회로를 구성하는 트랜지스터(318)(319)(320)(323)의 베이스에 저항(358)을 통하여 흡입하며 커렌트미러회로를 구성하는 트랜지스터 온된다.
다음에 트랜지스터(320)의 콜렉터로부터의 전류에 의하여 트랜지스터(322)(321)가 온되면 양 트랜지스터 에미터전류비에 의하여 저항(356)에 전압이 발생하며 이 발생전압과 저항(356)에 의하여 커렌트미러회로의 전류가 설정된다. 또, 트랜지스터(323)에서 공급되는 전류에 의하여 저항(357)에 전압이 발생하며 트랜지스터(324)가 온되어 기동회로의 트랜지스터(325)가 오프된다.
일반적으로, 트랜지스터의 전류증폭은 충분히 크기 때문에 트랜지스터의 에미터전류는 콜렉터 전류와 같으며 또 트랜지스터(321)의 베이스에미터간에 접속된 저항(354)과 저항(355)의 합을 크게 설정하면 저항(355)에서 저항(356)으로 흐르는 전류는 트랜지스터(321)의 에미터전류에 비하여 작으며 트랜지스터(320)의 콜렉터에서 저항(354)에 흐르는 전류는 트랜지스터(320)의 콜렉터전류에 비하여 작아지기 때문에 트랜지스터(321)의 에미터전류는 저항(356)으로 흐르는 전류와 같으며 트랜지스터(322)의 에미터전류는 트랜지스터(320)의 콜렉터전류와 같아진다. 여기에서 저항(356)으로 흐르는 전류 I1은 트랜지스터(322)의 베이스, 에미터간 전압과 트랜지스터(321)의 베이스, 에미터간 전압의 차 △VBE와 저항(356)에 의하여 정해진다.
I1및 △VBE는 다음식으로 주어진다.
Figure kpo00001
Figure kpo00002
K=볼쯔만(Boltzmann)정수
T=절대온도
q=전자의 전하
(2) 식의 트랜지스터(321)과 트랜지스터(322)의 에미터전류 밀도비는 상기와 같이 저항(354)(355)을 설정하면 오차성분은 무시할 수 있으므로 다음식으로 부여된다.
Figure kpo00003
기준전압 발생회로에서 출력되는 기준전압 Vref는, 트랜지스터(321)의 베이스, 에미터간에 접속저항(354)와 저항(355)의 중간점에서 비교회로의 한쪽의 입력인 트랜지스터(317)의 베이스에 공급된다.
Vref는 제 2c 도의 파선으로 표시된 바와같이 다음식으로 주어진다.
Figure kpo00004
VBE(321) : 트랜지스터(321)의 베이스에미터간 전압, 기준전압 발생회로는 파워트랜지스터(301)의 베이스전압이 파워트랜지스터의 베이스전압≤VBE+VCE(320)‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (5)
VBE(322) : 트랜지스터(322)의 베이스에 미터간 전압, VBE(320) : 트랜지스터(320)의 콜렉터 에미터간 포화전압 혹은 파워트랜지스터의 베이스전압≤VBE+VCE(321)+VBE(319)‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (6)
VCE(321) : 트랜지스터(321)의 콜렉터, 에미터간 포화전압
VBE(319) : 트랜지스터(319)의 베이스에미터간 전압을 만족시키게 되면 작동한다. 일반적으로, 트랜지스터의 베이스, 에미터간 전압은 0.7V, 콜렉터, 에미터간 전압은 0.1V, △VBE＜ 0.25임으로 다링톤 접속의 파워트랜지스터가 온일때의 베이스전압은 반드시 동작한다.
기준전압 Vref는 (2)식 및 (4)식에서 명백한 바와같이 (4)식 우측변 제 1 항의 △VBE가 (+)의 온도변화율을 갖고 있는데 대하여 VBE(321)의 온도변화율은 통상 -2mV/℃이므로 (4)의 우측벽 제 2 항은 저항(354)와 저항(355)의 설정에 의하여(-)의 온도변화를 설정할 수 있어 종합적으로 Vref는 임의로 온도의 변화를 설정할 수 있다.
한편, 비교회로의 입력이 트랜지스터(314)의 베이스에는 1차전류 검출저하(302)에 발생된 전압을 저항(304)와 (305)로 분압되어 저항(352)을 통하여 입력된다. 트랜지스터(314)의 베이스전압 VB(314)는 제 2c 도의 실선과 같으며 다음식으로 주어진다.
Figure kpo00005
(7)식에서 표시되는 VB(314)가 (4)식에서 표시된 Vref를 초과하려면 비교회로의 출력인 트랜지스터(313)의 콜렉터와 트랜지스터(316)의 접속점에서 다링통 접속된 트랜지스터(312)(311)전류가 공급되어 파워트랜지스터의 베이스전류를 흡입한다.
따라서 (4)식에서 표시된 Vref와 (7)식에서 표시된 VB(314)가 동일하게 되는 곳에서 회로의 정형이 유지되어 점화코일의 1차전류를 정전류치로 제한한다.
이 비교회로는 파워트랜지스터(301)의 베이스전압이 파워트랜지스터의 베이스전압≤Vref+VCE(313)‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (8)
VCE(315) : 트랜지스터(315)의 베이스, 에미터간 포화전압
VBE(313) : 트랜지스터(313)의 콜렉터, 에미터간 전압을 만족시키게 되면 동작하므로 다링톤 접속의 파워트랜지스터가 온일 때의 베이스전압에서 반드시 동작한다.
또한 파워트랜지스터의 베이스전류를 흡입하는 트랜지스터의 동작전압은
VBE(311)+VBE(312)VCE(313)‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (9)
VBE(311) : 트랜지스터(311)의 베이스, 에미터간 전압
VBE(312) : 트랜지스터(312)의 베이스, 에미터간 전압
VCE(313) : 트랜지스터(313)의 콜렉터, 에미터간 포화전압이며 다온링통 접속의 파워트랜지스터가 온일 때의 베이스, 에미터간전압에 거의 동일하지만, 트랜지스터(311)(312)가 동작하는데 필요로 하는 것은 1차전류가 증가된 때이며 이때에는 제 2b 도에 표시한 바와같이 파워트랜지스터의 베이스전압이 증가하고 있기 때문에 (9)식에 표시한 전압보다 파워트랜지스터(301)의 베이스전압이 매우 높은 전압으로 된다. 따라서 정전류 제어회로(308)는 다링통 접속의 파워트랜지스터(301)의 베이스전압으로 동작하기 때문에 전원전압과 관계없이 전류제한치를 일정하게 할 수 있음과 동시에 온도변화율을 임의로 설정할 수 있는 기준 전압발생회로를 실현할 수 있으며 온도에서 관계없는 일정한 전류제한치로 할 수 있다.
이상과 같이 이 발명에 의하면 전원전압의 변화, 온도의 변화에 영향받지 않고 점화코일의 1차전류를 일정하게 제한할 수 있으므로 정격이 작은 파워트랜지스터를 사용할 수 있다. 또 발열의 증대를 초래하지 않기 때문에 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한 안정된 점화코일의 2차출력을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 점화코일의 1차전류를 단속시키는 트랜지스터를 가지며 상기 트랜지스터의 단속에 의하여 점화용 고전압을 발생시키는 것에 있어서, 온도 보상기능을 가진 기준전압 발생회로와, 상기 점화코일의 1차전류에 따라 전압을 발생시키는 1차전류 검출회로와, 상기 기준전압 발생회로에서 출력되는 기준전압과 상기 1차전류 검출 회로의 출력전압을 비교하는 비교회로와, 이 비교회로의 출력을 바탕으로 하여 상기 트랜지스터의 베이스전류를 제어하는 제어회로를 설치한 것을 특징으로 하는 내연기관 점화장치.
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