점화 코일의 기능과 원리
자동차의 점화 코일은 자동차 점화 시스템의 핵심 부품입니다.
자동차의 점화 코일은 주로 차량 배터리에서 공급되는 저전압(일반적으로 12볼트)을 고전압(일반적으로 수만 볼트)으로 변환하여 엔진 실린더 내 연료 혼합물을 점화시키는 스파크를 발생시키는 역할을 합니다. 점화 코일은 전자기 유도 원리를 기반으로 작동하며, 저전압을 고전압으로 변환하여 엔진의 정상적인 작동과 원활한 연소를 보장합니다. 자동차의 점화 코일은 주로 점화 코일과 스위치 장치로 구성됩니다.
점화 코일이 차량의 저전압 전기를 고전압으로 변환할 수 있는 이유는 일반 변압기와 형태가 같고, 1차 코일과 2차 코일의 권선비가 크기 때문입니다. 하지만 점화 코일의 작동 방식은 일반 변압기와 다릅니다. 일반 변압기는 연속적으로 작동하는 반면, 점화 코일은 간헐적으로 작동합니다. 점화 코일은 엔진 속도에 따라 다양한 주파수로 에너지를 반복적으로 저장하고 방출합니다.
1차 코일이 전원에 연결되면 전류가 증가함에 따라 코일 주변에 강한 자기장이 발생하고, 철심은 이 자기장 에너지를 저장합니다. 스위치 장치가 1차 코일 회로를 차단하면 1차 코일의 자기장은 급격히 감소하고, 2차 코일에는 매우 높은 전압이 유도됩니다. 1차 코일의 자기장이 사라지는 속도가 빠를수록, 전류 차단 순간의 전류가 클수록, 그리고 두 코일의 권선비가 클수록 2차 코일에 유도되는 전압은 더 높아집니다.
점화 코일은 자기 회로에 따라 개방형 자기 코일과 폐쇄형 자기 코일의 두 가지 유형으로 분류됩니다.
개방형 자기 회로 점화 코일
개방 회로 점화 코일은 일반적으로 원통형 구조입니다. 여러 장의 실리콘 강판을 쌓아 막대 모양의 코어를 만들고, 이 코어의 바깥쪽에 1차 코일과 2차 코일을 각각 감습니다. 2차 코일은 직경 0.05~1mm의 에나멜선으로 20,000~30,000회 감습니다. 1차 코일은 직경 0.5~1mm의 굵기로 2차 코일보다 굵으며, 150~300회 감습니다. 1차 코일은 2차 코일의 바깥쪽에 감겨 있으므로 2차 코일에서 발생하는 자속 변화는 1차 코일에서 발생하는 자속 변화와 동일합니다. 1차 코일과 2차 코일의 감는 방향은 같습니다. 2차 코일의 시작단은 고전압 출력 커넥터에 연결하고, 끝단은 1차 코일의 시작단 및 하우징의 "+" 단자에 연결합니다. 1차 코일의 끝부분은 하우징의 "I" 단자와 점화기 내부의 전력 트랜지스터 컬렉터에 연결됩니다. 점화기는 1차 코일의 전류를 켜고 끄는 것을 제어합니다.
폐쇄형 자기 회로 점화 코일
폐쇄형 자기 회로 점화 코일의 코어는 밀폐되어 있으며, 모든 자속은 코어 내부를 통과합니다. 코어의 자기 투과율은 공기의 약 1만 배에 달합니다. 따라서 개방형 자기 회로 점화 코일이 폐쇄형 자기 회로 점화 코일과 동일한 자속을 생성하려면 1차 코일의 기전력(암페어턴)이 상대적으로 커야 합니다. 즉, 1차 코일의 권선 수와 전선 직경이 커야 합니다. 1차 코일의 권선 수가 많으면 동일한 권선비를 얻기 위해 2차 코일의 권선 수도 늘려야 하므로 개방형 회로 점화 코일의 소형화는 불가능합니다. 반면, 폐쇄형 자기 회로 점화 코일은 자기 저항이 낮아 코일의 기전력을 효과적으로 줄이고 점화 코일을 소형화할 수 있습니다. 현재 폐쇄형 자기 회로 점화 코일은 상당히 소형화되어 점화기와 일체형으로 제작되거나 점화 플러그와 통합될 수도 있습니다. 점화 플러그를 통해 실린더 내부의 가연성 압축 가스를 점화하는 방식입니다. 기존의 점화 코일은 개방형 자성 방식입니다. 코어는 약 0.3mm 두께의 실리콘 강판을 쌓아 만들고, 1차 코일과 2차 코일을 이 코어 주위에 감습니다. 폐쇄형 자성 방식은 3형식 철심을 사용하여 1차 코일을 감고, 그 바깥쪽에 2차 코일을 감습니다. 자력선은 철심을 통해 폐쇄형 자회로를 형성합니다. 폐쇄형 자성 점화 코일의 장점은 자성 누설이 적고, 에너지 손실이 적으며, 크기가 작다는 것입니다. 따라서 폐쇄형 자성 점화 코일은 전자 점화 시스템에 널리 사용됩니다.
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