점화장치중 점화플러그에 불꽃이 일어나는 원리가 뭐에요~?

1.......기본적인원리

가솔린 엔진은 혼합기를 연소실에 흡입, 압축하여 가장 적절한 시기에 스파크
플러그로 점화하여 폭발시키는데 혼합기에 불꽃을 일으키는 장치를 점화장치라 합니다.
자동차용 엔진에는 12V배터리 점화방식을 사용합니다.
최근에는 배기가스 규제의 강화에 따라 엔진은 점화장치에 보다 고정도화와 확실한
착화성을 요구하게 되었습니다.
이러한 요구를 만족하기 위해 전자기술에 의한 점화방식으로 발전하고 있습니다.
1. 개요
- 이그니션 스위치를 ON으로 하면 배터리에서 스위치를 거쳐 1차 코일을 거쳐
디스트리뷰터 단속기의 포인트에서 어스로 전류가 흐릅니다.
이 회로를 점화장치의 1차 회로라 하고 보통 12V, 3 ~ 6A의 전류가 흐릅니다.
- 엔진이 회전하면 디스트리뷰터의 캠이 회전하며, 포인트를 개폐하여 이그니션
코일에 흐르는 전류를 단속합니다.
- 포인트가 열리는 순간 1차 코일과 2차 코일의 상호유도작용에 의해 2차 코일에 20000 ~ 40000V의 고전압이 발생됩니다.
- 이 고전압의 전기는 2차 코일에서 하이텐션 코드를 통하여 디스트리뷰터의 배전부로 통해 각 스파크 플러그에 전기를 보내게 됩니다.
- 스파크 플러그에서는 이러한 고전압이 가해지면 전극 사이에 강한 불꽃이 발생해
혼합기에 점화됩니다.
2. 구조
- 점화코일(이그니션 코일)
이그니션 코일은 일종의 변압기로 철심 주위에 1차, 2차, 2개의 코일을 감아 케이스에 넣어져 있습니다. 1차 코일은 0.4 ~ 1.0mm정도의 선을 100 ~ 500회 정도 감은 것이고,
2차 코일은 0.1mm이하의 가는 선을 15000 ~ 50000회 감은 것입니다.
1차 코일은 전류가 크고 열이 잘 발생하기 때문에 그 방열 방법에 따라 2차 코일의
외측 또는 내측에 감기어 있습니다.
- 디스트리뷰터(배전기)
이그니션 코일에 흐르는 1차 전류를 단속하는 기구와 이그니션 코일의 2차측 고전압을
엔진의 각 실린더에 분배하는 배전기구, 엔진 회전속도나 부하에 따라 점화시기를
결정하는 진각기구, 구동기구등으로 구성되어 있습니다.
- 점화시기 조정기구
엔진의 회전속도, 부하, 혼합비등에 따라 최적의 점화시기가 변하기 때문에 원심,
진공 진각장치로 점화시기를 자동 조정합니다.
3. 반도체식 점화장치
점화장치는 고전압으로 인해 전류를 단속하는 포인트가 소손됩니다.이로인해 1차
전류를 크게 하는데 한계가 있습니다.또 배출가스를 줄이고 촉매의 용손을 방지하기
위해 트랜지스터를 이용한 점화장치를 많이 사용합니다.
4. 점화 플러그(스파크 플러그)
점화코일로부터 전압이 전달되어 불꽃을 방전하는 기구입니다.







2.저전압에서..고전압이발생하는원리


점화장치는 1차 코일과 2차 코일이 있죠.. 점화장치의 원리는 유도 전압을 이용 한 것인데요.
1차코일에 흐러던 전류를 끊어 버리면 2차 코일에 엄청난 유도전압이 형성 됩니다.
2차코일에 유도 되는 고전압은 1차코일의 권수비(구리선이 감겨있는 수)와 2차 코일의 권수비, 그리고 드월각에 의해서 결정 됩니다.
1차 코일에 흐르는 전류를 끊어주고 이어주는 역활을 하는 것이 흔히 말하는 배전기라는 곳에서 합니다.
요즘은 ecu에서 제어를 하는 것도 있습니다. 파워TR을 통해서 말입니다.
2차코일에 고전압이 유도 되는이유는 "유도전압" 을 공부하시면 금방 이해 되실껍니다.
그리고 절연체라고 하셨는데요 절연체는 전기가 누설되지 않도록 하는 것 입니다.
스파크 플러그를 통과하는 고전압이 만약 절연체가 없으면 엔진헤드와 실린더 벽을 통해서 어스 되어 버리겠죠. 스파크가 발생하지 않도록 말이죠.
그걸 방지하기 위하여 절연체를 두어 전기의 누설을 막는 것입니다.
점화장치의 구정으로는요.
접점식 점화장치와, 트랜지스터 코일 점화장치, 전자식 점화장치, 전전자식 점화장치, 축전기 방전식 점화장치 등이 있는데요.
구성하는 것들이 모두 다르기 때문에 일일이 열거하기가 좀 힘드네요.^^
예를 들어 접점식 코일 점화장치의 구성부품은요 "점화코일, 점화.시동스위치, 벨러스트 저항, 단속기, 축전기, 배전기구, 원심식 진각기구, 진공식 진각기구, 스파크 플러그, 고압케이블"로 구성되어 있습니다.





3.시동모터..발전기..배전기

엔진은 스스로 자기기동을 하지 못하기 때문에 외력에 의해 크랭크 축을 회전시켜 주어야 하며 시동 가능한 회전수는 엔진의 배기량, 압축압력, 마찰력등에 의해 결정됩니다.
기동전동기(시동모터)의 작동 원리는 일반 직류모터와 같이 도체에 전기가 흐르면 플레밍의 왼손법칙에 따르는 방향의 힘을 받습니다.
직류 전동기는 계자 코일과 전기자 코일의 접속 방법에 따라 직권, 분권, 복권으로 구분하는데
자동차 시동용으로는 직권전동기가 사용됩니다. 분권 전동기는 전동팬 모터, 히터팬 모터에 사용되며
복권전동기는 윈드 실드 와이퍼 모터에 저속과 고속의 2단으로 작동하게 되어 있습니다.

발전기란 운행중 자동차와 각종 전기 장치에 전력을 공급하는 전원인 동시에 축전기의 충전전류를 공급하는 장치이다. DC충전장치와 AC충전장치가 있는데 요즘에 DC충전장치는 거의 쓰의지 않고 있습니다.
발전기는 전동의 반대로 생각하면 됩니다. 자계 내에 놓인 도체를 움직이면 플레밍의 오른손 법칙에 의하여 전류가 발생되는 것입니다.
일반적으로 자동차에는 3상 교류 발전기에 정류용 실리콘 다이오드를 이용하여 직류출력을 얻는 발전기로 내구성이 우수하고 저속 충전 성능이 양호하기 때문에 많이 사용됩니다.

결론적은 시동장치는 전기를 이용해 크랭크 축을 회전시켜 주는 것이고, 발전기는 자동차에 시동이 걸려 크랭크 축이 회전을 시작하면 그 힘을 이용해 전기를 발생시키는 것입니다.

접점 점화장치란 배전기를 이용한 점화장치를 일반적으로 말합니다. 배전기 내부를 보면 배전기는 캠축과 연결되어 있는데 캠 축에 설치된 러빙 블록이 단속기암을 밀어올리고 스프링에 의해 제자리로 돌아오는 과정을 거치 접점 포인트의 간극이 조절되어 전화 순서에 맞게 전압을 분배합니다.
[그림으로 설명하면 좋겠습니다만 여건이 않되네요.. 말로하려니...쩝쩝]

배전기는 말 그대로 전기를 배분하는 장치를 말합니다. 배전기가 하는 역활을 알면 이해가 더 쉬울거빈다. 배전기는 점화코일의 1차 전류를 단속하고 점화코일의 발생 고전압을 점화 순서에 맞게 분배 하며 엔진의 회전속도, 부하 상태에 맞춰 점화시기를 알맞게 변경하는 역활을 합니다.

요즘은 무배전기식 즉 반도체 점화장치를 많이 사용하는데 1차 전류를 트랜지스터로 단속시키는 트랜지스터 점화장치와 축전기의 방전 전류를 점화 코일의 1차 측에 흐르게 하는 축전기 방전식 점화장치가 있으며, 단속기 접점을 이용한 접점식과 접점을 이용하지 않는 무접점식이있습니다.
특징으로는 저속 고속 성능이 안전 향상되고 기계식 단속기구가 없으므로 신뢰성이 좋고 점화시기 및 캠각 제어를 정확하게 할수 있습니다.

추가로 반트랜지스터식과 전드랜지스터식에 대해서 알아보면 반트랜지스터식은 배전기를 이용한 배전방식식과 흡사하지만 트랜지스터 유닛을 설치하여 접점의 보호 작용을 하는 것이고 전 트랜지스터식은 접점 대신 점화시기 검출용 픽업을 사용하여 전기적으로 점화 신호를 얻도록 한 방식입니다.