점화 코일.
자동차 가솔린 엔진이 고속, 고압축비, 고출력, 저연비, 저배출 방향으로 발전함에 따라 기존의 점화 장치는 더 이상 사용 요구 사항을 충족할 수 없게 되었습니다. 점화 장치의 핵심 부품은 점화 코일과 스위칭 소자인데, 점화 코일의 에너지 효율을 높여 점화 플러그가 충분한 에너지의 스파크를 발생시킬 수 있도록 하는 것이 현대 엔진 작동에 적합한 점화 장치의 기본 조건입니다.
점화 코일 내부에는 일반적으로 1차 코일과 2차 코일, 두 세트의 코일이 있습니다. 1차 코일은 굵은 에나멜선(보통 0.5~1mm)을 약 200~500회 감아 사용하고, 2차 코일은 가는 에나멜선(보통 0.1mm)을 약 15,000~25,000회 감아 사용합니다. 1차 코일의 한쪽 끝은 차량의 저전압 전원(+)에 연결되고, 다른 쪽 끝은 스위칭 장치(차단기)에 연결됩니다. 2차 코일의 한쪽 끝은 1차 코일에 연결되고, 다른 쪽 끝은 고전압 출력선에 연결되어 고전압을 출력합니다.
자동차에서 점화 코일이 저전압을 고전압으로 변환할 수 있는 이유는 일반 변압기와 같은 구조를 가지고 있고, 1차 코일의 권선비가 2차 코일보다 크기 때문입니다. 하지만 점화 코일의 작동 방식은 일반 변압기와 다릅니다. 일반 변압기는 작동 주파수가 50Hz로 고정되어 있는 전력 주파수 변압기인 반면, 점화 코일은 펄스 방식으로 작동하여 펄스 변압기로 볼 수 있습니다. 점화 코일은 엔진 회전 속도에 따라 다양한 주파수로 에너지를 반복적으로 저장하고 방출합니다.
1차 코일에 전원이 공급되면 전류가 증가함에 따라 코일 주변에 강한 자기장이 생성되고, 이 자기장 에너지가 철심에 저장됩니다. 스위칭 장치가 1차 코일 회로를 차단하면 1차 코일의 자기장은 급격히 감소하고, 2차 코일은 높은 전압을 감지합니다. 1차 코일의 자기장이 사라지는 속도가 빠를수록, 전류 차단 순간의 전류가 클수록, 그리고 두 코일의 권선비가 클수록 2차 코일에 유도되는 전압이 높아집니다.
코일형
점화 코일은 자기 회로에 따라 개방형과 폐쇄형 두 가지로 나뉩니다. 기존의 점화 코일은 개방형으로, 철심에 0.3mm 두께의 규소강판을 적층하고, 이 철심 주위에 1차 코일과 2차 코일을 감습니다. 폐쇄형은 III형과 유사한 철심을 1차 코일 주위에 감고, 그 바깥쪽에 2차 코일을 감아 자기장을 형성합니다. 폐쇄형 점화 코일의 장점은 누설 자화가 적고, 에너지 손실이 적으며, 크기가 작다는 점입니다. 따라서 전자 점화 시스템에는 일반적으로 폐쇄형 점화 코일이 사용됩니다.
수치 제어 점화
현대 자동차의 고속 가솔린 엔진에는 마이크로프로세서로 제어되는 디지털 전자 점화 시스템이 채택되어 있습니다. 이 점화 시스템은 마이크로컴퓨터, 각종 센서 및 점화 액추에이터의 세 부분으로 구성됩니다.
실제로 최신 엔진에서는 연료 분사 및 점화 시스템이 동일한 ECU(엔진 제어 장치)에 의해 제어되며, 이 ECU는 여러 센서를 공유합니다. 이 센서들은 기본적으로 전자 제어식 연료 분사 시스템에 사용되는 센서들과 동일하며, 크랭크축 위치 센서, 캠축 위치 센서, 스로틀 위치 센서, 흡기 매니폴드 압력 센서, 노킹 방지 센서 등이 있습니다. 그중 노킹 방지 센서는 전자 제어식 점화 시스템(특히 배기가스 터보차저가 장착된 엔진)에 매우 중요한 센서로, 엔진의 노킹 발생 여부와 정도를 감지하여 ECU에 피드백 신호를 제공하고 점화 시기를 앞당기도록 지시합니다. 이를 통해 엔진의 노킹을 방지하고 연소 효율을 높일 수 있습니다.
디지털 전자 점화 시스템(ESA)은 구조에 따라 배전기식과 비배전기식(DLI) 두 가지 유형으로 나뉩니다. 배전기식 전자 점화 시스템은 하나의 점화 코일만을 사용하여 고전압을 발생시키고, 배전기가 점화 순서에 따라 각 실린더의 점화 플러그를 순차적으로 점화시킵니다. 점화 코일의 1차 코일의 온/오프 작동은 전자 점화 회로에서 담당하므로, 배전기는 차단 장치가 제거되고 고전압 분배 기능만 수행합니다.
2기통 점화
2기통 점화 방식은 두 개의 실린더가 하나의 점화 코일을 공유하는 방식이므로, 짝수 개의 실린더를 가진 엔진에만 사용할 수 있습니다. 4기통 엔진에서 두 실린더의 피스톤이 동시에 상사점(TDC)에 가까워지면(하나는 압축, 다른 하나는 배기), 두 개의 스파크 플러그가 같은 점화 코일을 공유하고 동시에 점화됩니다. 이때 하나는 고압 저온의 혼합 가스 속에서, 다른 하나는 저압 고온의 배기가스 속에서 점화되므로, 유효 점화는 불완전 점화가 됩니다. 따라서 두 스파크 플러그 전극 사이의 저항이 완전히 다르고, 생성되는 에너지도 다르기 때문에 유효 점화에 훨씬 더 많은 에너지가 발생하며, 이는 전체 에너지의 약 80%를 차지합니다.
별도 점화
분리 점화 방식은 각 실린더에 점화 코일을 할당하고, 점화 코일을 스파크 플러그 위에 직접 설치하여 고전압 배선을 제거합니다. 이 점화 방식은 캠축 센서 또는 실린더 압축 모니터링을 통해 정확한 점화를 구현하며, 실린더 수에 관계없이 모든 엔진, 특히 실린더당 4밸브 엔진에 적합합니다. 스파크 플러그 점화 코일 조합을 DOHC(듀얼 오버헤드 캠축) 엔진의 중앙에 장착할 수 있어 간극을 최대한 활용할 수 있습니다. 배전기와 고전압 배선이 없어 에너지 전도 손실과 누설 손실이 최소화되고 기계적 마모가 발생하지 않습니다. 또한 각 실린더의 점화 코일과 스파크 플러그가 일체형으로 조립되고 외부 금속 패키지가 전자기 간섭을 크게 줄여 엔진 전자 제어 시스템의 정상적인 작동을 보장합니다.
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