1. 점화장치(ignition system)의 역할
가솔린이나 LPG 등의 연료를 사용하는 엔진에서 압축된 혼합기를 폭발적으로 연소시키기 위하여 점화 플러그로 점화하는 장치로서 시스템 전체를 점화계통이라고 부른다. 정확한 점화시기에 의한 방전으로 강한 불꽃을 얻는 것은 엔진에 필수적인 요소이다.
2. 점화장치 종류 : 현재는 전자제어식(Power TR식)과 직접 배전전식(DLI: Distributor Less Ignition)을 많이 사용한다.
3. 접접식 회로(point 식) 구성 원리
1) 1차회로 (primary, 저압, 12-250v , kam angle, dwell , 접점이 닫혀있음)
◆ 축전지 → 휴즈 → 점화 스위치 B-IG → 외부저항 → 점화코일(1차) CONDENSER → POINT → 접지
2) 2차회로 ( secendary, 고압, 25kv 이상, 접점이 열려있음, 상호 유도작용)
◆ 점화코일 2차측 → 중압고압선 → 배전기캡 중앙단자 (카아본 피스) → 로터 → 배전기캡 주변단자 →고압선 → 점화플러그 →방전(spark)
3) 1차저항 : 코일의 온도상승 방지
4) 점화코일
① 역할 : 12V의 저압을 고압(25,000V) 이상의 바꾸어주는 승압 변압기
② 자기유도 작용 : 코일에 흐르는 전류를 변화 시키면 그 변화를 방해 하면 방해 하는 방향으로 기전력이 발생하는 장치이며 코일 전류의 변화속도, 코일의 권수에 비례
③ 상호유도 작용 : 하나의 전기 회로에 자력선의 변화가 생길 때 그 변화를 방해 하려고 다른 전기회로에 기전력이 발생 하는 장치이며 기전력의 크기는 권수비에 비례한다
▶ 자동차 점화코일 : 1차코일과 2차코일의 권수비 60-100 : 1
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5) 배전기
① 1차전류 차단하여 고압 유도(단속기)
② 발생된 고압을 점화순서 대로 분배(로타, 배전기 캡)
③ 엔진 회전수에 따라 점화시시 조정( 원심진각장치, 진공진각장치)
6) 단속기 (POINT, 이그나이터, POWER T.R)
① 역할 : 1차전류 단속하여 2차전압 유도
② 단속기 접점 : 재질=백금,텅스텐. 간극=0.5mm 장력=400-500g
③ CAM ANGLE ( 캠각, 드웰각)( a-b, c-d, e-f, g-h)
④ 캠각이 클 때 : 접점간극이 적다, 점화시가 늦다. 차전류 흐르는 시간이 길다, 점화코일 과열
⑤ 캠각이 적을 때 : 접점간극이 크다, 점화시기가 빠르다, 1차전류 흐름시간이 짧다, 고속에서 실화의 원인
⑥ 채터링(chatering) 현상 : 접점의 걔폐 속도가 빠르면 접점이 불규칙 진동이 일어나는 현상, (1차전류감소 2차전압 낮아짐)
⑦캠각(접점식은 60%정도) = 360÷기통수 × 0.6
7) 축전기(condenser) : 단속기 접점과 병렬로 연결되어 전기량을 저장하며 단속기 접점을 보호 (자동차는 종이 축전기= 3×10-6Q )
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Q = CV Q =축전기에 저장되는 전하량 C = 비례상수 V = 가한 전압 ▶ 상대하는 금속판의 면적에 비례하고 ▶ 금속판 사이의 절연물 절연도에 비례하며, ▶ 금속판의 거리에 반비례 |
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8) 원심 진각기구 : 배전기 원심추가 회전속도가 빨라지면 원심력에 의하여 캠 판을 돌려 접점이 열리는 시기를 빠르게 함
9) 진공진각 기구 : 기관 배기다기관의 부압에 변화에 따라 진공진각 기구가 단속기판을 돌려 접점이 열리는 위치를 변화시켜 점화시기 조절한다
10) 옥탄 셀렉타 : 연료의 옥탄가에 따라 수동으로 조절하는 점화시기를 절하여 주는 기구
4. 점화시기(点火時期 : ignition timing)와 점화진각(Timing Adbance)
1) 점화시기 : 점화플러그에서 스파크 일어날 때 피스톤의 위치를 각으로 표시한 것(각:크랭크 핀 중심선과 수선이 이루는 각 )
2) 초기점화시기: 엔진이 공회전 일 때의 점화시기(상사점 전10도정도)
3) 점화진각 : 내연기관은 점화연소 시작하여 점화연소 끝나는 시간이 1/600sec 걸리고 최고의 압력을 얻으려고 하면 상사점 후 13도에서 점화 연소가 끝나야 한다. 연소 시간은 일정하고 피스톤 움직임 속도는 변화하므로 변화하는 양 만큼 플러그에서 스파크 시간을 앞당겨 주는 것을 점화진각이라 한다
4) BTDC(efore top dead center) : 상사점의 앞 부분. 상사점 전
5. T.V.R.S 게이블(Televison Radio Surpression Cable) : 전체에 10㏀의 저항주어 전파방해를 방지하는 케이블
6. 점화 플러그 (Ignition plug)
1) 역할 : 압축된 혼합기에 점화연소 하는 일을 한다
2) 구조 : 절연체(고순도 알루미나 자기) 단자, 리치( 나시길이), 육각부(렌치 자리), 나사부(나사지름 10,12,14,18mm) 전극(니켈-크롬합금, 니겔 망간합금, 간극:0.7-1mm)으로 구성
3) 자기청정온도 : 400-600℃
4) 구비조건
① 급격한 온도변화에 견딜 것 (2000℃)
② 고온 고압에서 기밀 유지할 것
③ 고전압에 대한 충분한 절연성이 좋을 것 (20,000-30,000v)
④ 사용조건에 따라 오염, 과열, 소손 등에 견딜 것
⑤ 내구성이 좋을 것 (전극재료 니겔 합급등)
⑥ 기계적 강도가 커야한다(45기압 이상)
⑦ 열 전도성이 좋을 것 ( 전극의 온도가 950℃ 넘지 않도록)
5) 플러그의 종류.기호
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플러그 기호 |
B(나사지름) P(자기돌출형) |
조임토크 |
나사길이 |
열 가 (5.6..) |
S |
R |
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A=18mm B=14mm C=10mm D=12mm |
3.5-4 m.kg 2.5-3 m.kg 1.5-2 m.kg 2-2.5 m.kg |
E = 19mm H = 12.7mm A = 12mm B = 9,5mm F = 레이퍼시트 |
냉형 (고속기관) (고열용) 중형 열형 (저속,오손) (저열용) |
표준형 |
저항 플러그 10 ㏀ |
6) 열가 : 수열면적(그림 B부의 공간넓이, 가스포겟) 방열경로(A의길이 : 사기 아래부 길이) 의 장단
7) 플러그 교환시기 : 보통 플러그20,000km, 백금 플러그 : 100,000km
7. 트랜지스터식 점화장치
1) 장점 : ① 저속 및 고속성능 향상(높은 2차전압 및 강한 아크)
②안정되고 정확한 점화시기 확보
③ 캠각 및 부수적인 전자제어 가능
④신뢰성이 커서 무정비 가능
2). 세미 트랜지스터식 원리(회로)
3). 풀 트랜지스터식 원리(회로)
* 신호 발전기(픽업, 시그널 로타) : 자속량과 크기와 기전력(+,-)의 방향을 바꾸어 주는 장치
8. 전자식 점화장치(HEI : High Energy Ignition) (Power TR식)
1) 구조 : 엔진의 회전상태, 부하, 온도 등을 검출하여 ECU 로 입력하면 ECU에서는 점화시기 자동조정 및 와 파워트랜지스터의 1차전류를 차단하여 폐자로 점화코일 에 고압 유도한다
2) 회로 및 구성
3) 크랭크각 센서 SLIT : 4개의 홈에서 얻어지면 엔진회전수 연산 및 크랭크축 압축 상사점 위치 검출
4) 1번 TDC 센서 SLIT : 1개의 홈에서 얻어지며 1번 실린더 대한 기초 신호를 식별하여 분사순서 결절하는데 사용
6) 파워 트랜지스터 : ECU에서 오는 신호에 따라 점화코일 1차전류 단속하여 고압유도
9. 직접 배전식(DLI : Distributor Less ignition) 점화장치
1) 역할 : 배전기를 없애고 점화코일 설치하여 점화코일 2개 이상을 설치하여 압축,배기행정 끝에 2개 실린더에 동시점화
2) 종류 : 코일 분배 동시 점화식. 코일 분배 독립 점화식, 다이오드 분배 동시 점화식
코일분배 동시 점화식 다이오드 분배 동시 점화식
3) 직접 배전식 점화장치 특징
① 고압 배전부가 없으므로 누전의 염려가 적다
② 아크가 생기는 에어 캡 이 줄어서 전파 장애가 적고 전압강하가 적어 에너지 손실이 적다
③ 진각의 폭에 제한을 받지 않는다
④ 실린더별로 점화시기 제어가 가능하다
⑤ 2차 고전압이 안정되고 여유있다
10. 축전기 방전식 점화장치(CDI : capacitor discharge ignition system)
◈ 축전지의 12v의 전원을 발전기(DC컨버터)에 의하여 300-400V의 교류로 전환 시킨 다음 일단 축전기에 저장한후 적당한 시기에 사이리스터를 이용하여 충전된 축전기를 일순간에 점화코일의 1차측에 방전시켜 그 방전 에너지로 고전압을 발생 시키는 방식이다
8. 자석 점화식
◈ 자석식 점화장치는 축전지 대신에 영구 자석을 이용한 교류발전기를 전원으로 하는 점화장치 ( 소형 2륜차나 농업용 기관에 많이 사용)(교류 발전기 자속 변화이용)