1. 점화장치 개요
전기 점화 장치
1. 자동차 전기시스템의 구조와 작동방법을 설명할 수 있다.
2. 점화장치의 구성과 작동원리를 설명할 수 있다.
3. 시동시스템과 충전시스템의 구조와 작동원리를 설명할 수 있다.
6 장
1. 자동차 전기 시스템 2. 점화장치
1) 접점식 점화장치
O 점화플러그 전압파형, O 점화 진각 2) 기계적 점화 진각 배전기식 전자 점화장치
O 픽업 코일 배전기
3) 전자 점화 진각 배전기식전자 점화장치
O 전자 점화 진각, O 홀효과 배전기 O 광다이오드 배전기 4) 무 배전기 전자 점화장치
O 웨이스트 스파크 방법 O 크랭크 축 위치 센서 O 직접 점화 장치 3.시동시스템
1)시동모터의 구성과 작동 2)오버러닝 클러치 4. 충전 시스템
1) 목적 장치 구성 2)발전기의 기본원리 3) 발전기의 구성 4) 전압 조정기
충전 장치 (Charging Systems)
시동 장치(Starting Systems)
점화 장치 (Ignition Systems)
축전 장치(Battery Systems) 발전기에서 전기를 발생시켜 배터리에 저장한다 .
시동 모터를 회전시켜 엔진을 시동시킨다 .
실린더 내의 연료와 공기의 혼합가스를 점화한다.
충전 상태를 유지시키고 전기 장치에 전원을 공급한다.
조명 장치(Lighting Systems) 실 내외 조명과 신호등을
작동 한다.
점화 플러그 배분기
점화 코일 시동
스위치
시동 모터 헤드 라이트 배터리
발전기
경음기
릴레이
자동차 전기 시스템
O 전기 장치는 발전기에서 전기를 발생시켜 배터리에 저장한 뒤에 전기 전자 부품에 전기를 공급 O 전기를 이용 엔진을 시동시키며, 혼합가스를 점화하고, 배터리를 충전된 상태로 유지시킴
점화 장치 개요
점화 장치는 엔진의 연소실에 있는 공기와 연료의 혼합기체를 점화시키는 것이다
점화 플러그의 스파크에 의해 발생한 불꽃이 혼합 기체를 점화
점화 장치 란?
혼합 기체가 연소하며 실린더를 아래로 밀어내는 압력이 발생
그 힘으로 피스톤을 하강시켜 동력을 발생
점화 장치의 종류
배터리를 고전압 발생의 에너지원으로 사용하며 일차 회로의 전류 단속은 접점을 이용하여 2차 코일에 고전압을 발생시킨다
1 차 코일의 전류를 차단하여 제어하는데 전자적 스위치를 이용하며 유도된 2 차 코일의 고전압을 이용하여 점화플러그에 점화를 일으킨다
기계적인 배전부를 없애고 전자 제어부에 의하여 고전압을 배전하는 전자 배전 방식으로 점화시기를 전자적으로 계산하여 전자진각을 이용하기 때문에 내구 성이 강하고 진각 폭에 제한이 없다
접점 점화장치 (contact point ignition system)
전자 점화장치 (electronic ignition system)
무 배전기 점화장치(distributorless ignition system)
점화 장치 개요
(1)
(2)
(3)
점화 스위치 점화 코일
배전기 고전압 케이블
점화 플러그 배터리
전기의 흐름을 점화장치에 연결하고 차단한다
전자유도 작용으로 배터리의 저압 전류를 만 볼트 이상의 고압전류로 승압
연소실내에서 고전압을 방전에 의해 불꽃을 발생시켜 혼합기를 점화시킴 고전압을 점화순서에 따라 각 실린더에 점화 플러그에 적절한 시기에 배분
점화코일의 고전압을 각 실린더 점화플러그로 운반한다
12V 의 저 전압을 1차 회로에 공급한다
점화장치의 구성
점화 스위치
점화 코일 배터리
고전압 케이블 스파크 플러그
배전기
점화 장치 개요
접점식 점화장치
접점식 점화장치 (contact point ignition system)
일차 회로의 전류 단속을 접점을 이용하여 점화코일에서 전기유도 작용에 의해 승압시키고 이 고전압을 점화플러그에 보내서 불꽃방전을 시켜 혼합기에 점화한다
점화플러그 배터리
고전압 케이블 배전기
단속기
원심진각장치
점화스위치
진공진각장치
점화코일
접점식 점화장치의 구조
점화플러그 배터리 고전압 케이블
배전기 단속기 원심진각장치
점화스위치 진공진각장치
점화코일 전자유도 작용에 의해 저압전류를 고압전류로 바꾸며 1차 코일과 2차 코일로 되어 있다
캠의 회전에 의해 접점을 열어 점화코일의 1차 전류를 차단한다 점화코일에서 유기된 고압 전류를 각 점화플러그에 분배한다 중심 전극과 접지 전극 틈에서 불꽃을 발생시켜 혼합기를 점화
저 전압인 12V 전류를 1차 회로에 공급한다 고전압인 만 V이상의 전류가 흐르는 전선이다
엔진 속도 증가에 따라 원심력을 이용하여 점화시기를 진각시킴 흡기메니폴드의 진공압력에 따라 점화시기를 진각시킴
전기의 흐름을 점화장치에 연결하고 차단한다
점화 스파크 형성 과정
접점이 열리게 되면 전류가 멈추고 자계가 급속히 감소하면서 이차 코일에 고전압을 유도하게 되고 유도된 고전압이 배전기에서 점화순서에 따라 각 실린더에 점화 플러그에 공급된다
일차회로 점화 스위치가 on되고 접점이 닫혀 있을 때는 전류는 점화 코일내의 일차 코일로 흘러 그 주위에 자계를 형성한다
이차회로
접점 점화장치의 회로도 점화 스위치
점화 코일
배전기
점화플러그 일차 회로(저전압)
이차회로(고전압)
배터리 단속기
일차회로
이차회로
이차회로(고전압) 일차 회로(저전압)
점화 스파크 형성 과정
저 전압 단자 고 전압 단자
이차코일 일차코일
철심
철심 주위에 코일이 약 2000회 정도 감겨 있음 철심 주위에 코일이 200-300회 감겨 있음
이차측의 유도된 고전압 연결 단자 일차측 회로 저 연결 단자
코일이 감겨지는 중심
점화 코일(ignition coil) 구조와 작동
점화 코일은 일차코일의 저 전압을 이차코일에서 25,000V 이상의 고전압으로 올리는 승압용 변압기이다.
고전압 단자 (high voltage
terminal) 저 전압 단자
(low voltage terminal)
철심
(iron core)
일차코일 (primary winding) 이차코일
(secondary winding)
저 전압 단자 (low voltage
terminal)
배전기 캡 : 고전압의 누전을 막고 배전기를 보호한다
중앙단자 : 점화코일의 2차 코일에서 생기는 고전압이 보내진다 바깥단자 : 각 실린더의 점화플러그와 연결되어 있다
회전자 : 회전하며 중앙단자의 고전압을 점화순서에 따라 바깥단자에 전달 진공 진각 장치 : 엔진의 회전속도와 부하에 따라 점화시기를 조절하는 장치
배전기(distributor) 구조
배전기에서 점화순서에 따라 각 실린더의 점화 플러그에 고전압을 배분한다
진공 진각 장치
회전자
배전기 캡 중앙단자
바깥단자
2차 코일에서 유도된 고전압 을 점화 플러그에 보내어 준다. 배전기 캡 내부 의 회전자는 배전기 축의 꼭대기에 있으며 배전기의 축은 엔진의 크랭크 축에 서 나선형의 기어를 통해 회전한다.
배전기의 작동
배전기(distributor) 작동
2차 점화코일의 고전압
접점이 열리게 되면 이차 코일에 고전압을 유도한다
회전자
중앙단자 2차 코일에서 배전기 캡의 중앙 단자쪽으로 고전압을 보낸다
바깥 단자
회전자가 돌아갈 때 다른 한쪽 끝은 바깥 단자에 근접하여 지나간다 고전압은 회전자에서 바깥단자 사이의 작은 틈을 건너뛴다.
고전압 케이블 바깥 단자와 실린더의 점화 플러그에 연결되어 고전압을 운반한다.
점화플러그 고전압을 방전에 의해 불꽃을 발생시켜 혼합기를 점화시킨다
배전기(distributor)의 작동
회전자
바깥 단자 중앙 단자
고전압 케이블 점화 플러그
2차 코일
2차 점화코일
중앙단자 회전자
바깥 단자
고전압 케이블 점화플러그
캠(cam)
접점 (contact point) 단속기 암 (breaker arm)
단속기 판
( breaker plate) 컨덴서
(condenser)
단속기암
캠 접점 배터리
점화스위치
점화코일컨덴서 일차코일
일차 전류 흐름
단속기 작동에 의한 일차 회로의 전류 흐름
O 점화코일내의 1차 전류는 배전기의 단속기암과 접점를 경유하여 접지로 흐르고 있다.
O 캠의 회전으로 접점이 열려 1차 코일의 전류가 단속되면 2차 코일에 고전압이 발생된다
단속기의 구조와 작동
단속기의 접점은 고속 스위치로서 접점이 열리고 닫혀 일차측의 회로의 흐름을 단속한다 . 접점에 콘덴서가 연결되어 있는데 이것은 자계의 붕괴를 활성화시켜 접점이 타서 파손되는 것을 막아준다
접점식 점화장치
전류는 일차측 회로와
점화코일의 일차코일을 흐른다
일차측 회로의 전류의 흐름이 멈추고 이차측 회로에 고전압을 만들어 낸다
접점 (contact point)
단속기 암 (breaker arm)
캠(cam)
O 엔진이 공회전할 때 점화시기는 피스톤이 상사점 전 8도에 점화되도록 맞추어져 있다.
O 엔진의 속도가 빨라지거나 부하가 증가하면 점화시기는 더 빨리 일어나야 한다.
O 피스톤은 상사점에 도달할 때 연소 압력이 최대가 되도록 하여 엔진의 출력을 증가시킨다
점화 진각 (spark advance)
엔진 속도와 엔진 부하의 증가에 따라 더 빠른 점화시기가 주어서.
피스톤이 상사점 후 15도 CA 통과할 때 최대의 연소 압력을 가지게
점화 진각의 목적
한다점화 진각의 방법
엔진의 부하에 따라 점화시기를 앞당긴다 (흡기메니폴드의 진공압을 이용)
엔진의 속도에 따라 점화시기를 앞당긴다 (원심추의 원심력을 이용)
원심 진각 (centrifugal advance)
진공 진각 (vaccum advance)
원심 진각 장치의 작동
스프링은 진 각추를 조임
진각이 없음 엔진 속도가 낮을 때
엔진속도 1000 rpm
피스톤이 상사점 전 8 도 일 때 점화된다
엔진의 속도가 증가함에 따라 차단기의 캠을 앞쪽으로 밀어 점화시기를 더 빨라지게 한다
원심력이 스프링의 힘을 이기고 진각추를 바깥쪽 으로 이동시킨다.
캠을 앞쪽 으로 밀어 낸다
엔진속도가 빠를 때 엔진속도 4000 rpm
피스톤이 상사점 전 28도 일 때 점화된다
진각
스로틀 밸브가 부분적으로 열렸을 때 희박 혼합기가 공급되므로 연소에 필요한 시간을 더 많이 주기 위해서 점화시기를 진각시킨다
스로틀 밸브가 닫혀있을 때
피스톤이 상사점 전 8도 일 때 점화된다
흡기 메니폴드 진공압
스로틀밸브 닫힘
진공 진각 장치의 작동
스로틀 밸브가 열려 있을 때
흡기 메니폴드 진공압 스로틀밸브 부분 열림 피스톤이
상사점 전 20도 일 때 점화된다
다이어프램 격판이 진공압에 의해 당겨짐
단속기판을 돌 려서진각 시킨다
단속기판
(beaker Plate) 다이어프램
(diaphragm) 진각 캠
(advance cap) 진공 진각장치
(vacuum advance unit) 기화기
(carburetor)
흡기 메니폴드 내의 진공압 진각 추
(advance weight)
진각스프링
(advance spring) 진각 캠
(advance cap)
원심진각장치와 진공 진각 장치
진각 곡선
흡기 메니폴드의 진공은 거의 영으로 됨 진공 진 각은 없게 되고 원심 진각만 존재함
차속도64km/h일 때 총진 각
엔진 속도 총진 각
진공 진 각
원심 진 각 64 km/h 진
각 각 도
원심 진 각과 진공 진 각이 결합되어 총진각(total advance)이 된다.
차 속도 64km/h 일 때
원심 진 각( 15도) + 진공 진 각( 15 도)
= 총진 각 (30 도)
스로틀 밸브가 완전 개방 시
O 점화 플러그는 세라믹 절연체와 외부에 금속 쉘이 있고 절연체의 중심 부분은 점화 코일 의 고압 전류를 운반하는 중심 전극으로 되어 있다.
O 스파크 간극이 넓을수록 더 높은 전압이 필요하다.
점화플러그( spark plug)
점화플러그의 구조
전기가 통하지 않는 세라믹 절연체 사용
점화 코일로 부터 고전압 전류가 공급된다 간극 사이를 고전류가 통과하며 스파크를 발생
( 0.9 – 2.03 mm)
방전된 전류가 접지로 흐르게 한다
단자
(terminal) 절연체 (insulation) 중심전극 (center electrode)
접지전극 (ground electrode) 스파크 간극
(spark gap) 절연체
중심 전극 스파크 간극
접지전극
A-B : 접점이 열리면 일차측에 흐르는 전류를 차단자계는 급속히 감소되고
1 .이차측에는 갑작스러운 고전압이 인가된다. 이것이 점화 플러그에 스파크가 발생 하 게 하는 점화 전압이다.
B-C: 스파크를 처음 만들 때보다 스파크를 유지하는 데 필요한 전압이 더 적기 때문에 B와 C사이에서는 전압이 급격하게 떨어진다.
C-D: 스파크는 C에서 D까지 계속된다. 이것을 스파크 라인(spark line)또는 연소 시간 (burn time)이라고 하며 크랭크 축의 회전에서 약 20˚정도 또는 1-2msec 정도 된다.
D-E: . 남은 에너지는 D에서 E까지 전압 리플(ripple)이나 오실레이션을 야기시킨다.
E-F: E점에서 접점이 닫히고 일차측 전류가 다시 흐르기 시작한다. E점에서 F점까지가 드웰 구간(dwell section)이다. 드웰은 접점이 닫히고 일차측에 전류가 흐르는 시간의 간격
이다.
점화플러그의 전압 파형
A B
C D E F
점화라인
스파크라인
일차전류시작
일차전류정지
점화시기 중간시기 드웰(dwell)시기
점화플러그의 열가 (heat range)
열가는 점화 플러그가 열을 연소실에서 실린더 헤드로 전달하는 정도를 나타낸다.
점화플러그( spark plug)
실린더 헤드 냉각수
조기점화가 일어나고 플러그와 피스톤이 손상될 수 있다 ( 850 ~ 900도 이하)
플러그에 탄소,오일 기타의 침전물이 부착되어 누전된다 (480~530도 이상) 천천히 열전달
절연체길이가 길다
빨리 열전달 절연체 길이가 짧다
열형 플러그 냉형 플러그
점화플러그의 선단부 온도가 뜨거우면
점화플러그의 선단부 온도가 차거우면
O 접점 점화 방식은 접점이 타서 없어지거나 닳게 된다
O 접점의 간격을 바꿔서 점화 시간을 변화시키거나 스파크 에너지가 감소 점화가 잘 이루어지지 않는다
O 전자 점화 장치은 트랜지스터와 반도체 소자가 일차측 전류를 차단하고 흐르게 하는 전자 스위치로 작동된다.
전자 점화장치 (electronic ignition system)
1) 기계적 점화 진각 배전기 점화장치 2) 전자 점화 진각 배전기 점화장치.
3) 무 배전기 점화장치(Distributorless Ignition System: DIS) 기계적 원심 진각과 진공 진각이 있는 배전기의 사용
전자 점화 진각이 있는 배전기를 이용
배전기가 없이 다중 점화 코일이 있는 점화 장치를 이용 4) 무 배전기 직접 점화 장치
배전기와 점화 케이블이 없이 점화 코일과 점화 플러그가 직접 연결된 장치 전자식
점화장치 필요성
전자식 점화장치의 종류
전자 점화장치
O 전자 점화 방식은 접점 점화 방식과 작동 방법과 구조가 비슷하며 원심 진각과 진공 진각 사용 O 차이점으로 전자 점화 방식은 일차측 전류를 제어하기 위하여 기계적 스위치인 접점 방식 대신
에 전자식 스위치를 사용한다는 점이다.
배전기 (distributor)
접점
(contact point) 점화 코일
(ignition coil) 점화 스위치
(ignition switch) 배터리
(battery)
픽업코일 (pickup coil)
배전기 (distributor)
릴럭터 (reluctor)
기계적 스위치인 접점을 사용
전자적 스위치인 픽업 코일과 릴럭터를 사용
전자 점화 방식과 접점 점화 방식의 차이점
픽업 코일과 릴럭터가 있는 배전기와 전자제어 모듈 내에 트렌지스터가 내장
전자 점화장치 ( 트렌지스터식)
점화 코일 (ignition coil)
릴럭터 (reluctor)
배전기 (distributor)
점화 스위치 (ignition switch) 배터리
(battery)
전자제어모듈 (electronic control Module)
픽업코일 (pickup coil)
전자 점화 장치 (트렌지스터식) 의 구성
트렌지스터 (transister)
픽업 코일 배전기의 구조
계자극은 자석이 픽업 코일의 권선 주위에 자계를 생성하여. 릴럭터 의 톱니를 지나가면서 자계 가 픽업 코일을 통과하게 만들고, 픽업 코일 안에 낮은 전압 펄스가 만들어지게 한다.
이 전압 펄스가 점화 모듈의 일차측 회로를 열라는 신호를 보낸다
계자 극
(pole-piece) 픽업 코일
(pickup coil)
릴럭터 (reluctor)
진공진각장치 (vacuum advance Unit)
픽업 코일 영구자석과 픽업 코일로 이루어져 픽업코일은 계자 극이라 불리는 브래킷의 확장 부분에 감겨 있다.
릴럭터 릴럭터 의 톱니를 지나가면서 픽업 코일 안에 낮은 전압 펄스가 만들어지게 한다.
전자 점화장치
릴럭터 (reluct or) 픽업 코일 (pickup coil)
진공진각장치 (vacuum advance Unit)
회전자 (rotor) 배전기 캡 (distributor cap)
하우징 (housing)
원심진각장치 (centrifugal Advance unit)
판(plate)
픽업 코일 배전기의 구조
픽업 코일 내의 점화신호의 발생
엔진의 실린더와 동수의 돌기부를 갖는 릴럭터 를 회전시키면 에어 갭이 변화하여 픽업 코일을 통과하는 자속량이 변화하고 이로 인한 유도 기 전력이 발생하게 된다.
유도 기전력으로는 자속이 증가하는 방향 으로(+) 전압이 감소하는 방향으로는(-) 전압이 발생하는 교류신호의 파형이 나타 나고 이것을 점화의 신호로 이용한다
전자 점화장치( 트렌지스터 방식)
O 트렌지스터의 스위치 작용과 증폭작용에 의해 점화코일의 일차회로을 단속하는 방식
세미 트랜지스터 방식(semi-transistor)
O 단속기를 사용하며 접점이 닫으면 트렌지스터가 통전되어 1차 코일에 전류가 흐른다 O 접점을 트랜지스터의 입력신호 전류인 베이스 전류로 사용하여 1차 전류를 단속한다 풀 트랜지스터 방식(full-transistor)
O 단속를 전기적 단속하도록 무 접점화한 신호발생기인 릴렉터와 픽업코일을 사용한다 O 단속신호를 이그나이토로 보내어 트랜지스터에 의해 1차 전류를 단속한다
O 베이스에서 이미터로 오는 입력신호로 베이스전류를 흐르게 하면 출력전류가 컬렉터에서 이미터로 흐른다 O 컬렉터의 전류는 베이스 전류에 비례하여 증폭작용이 있기 때문에 작은 신호로 전류로 베이스 전류를 단속시 키면 출력이 큰 컬렉터 전류로 단속되어 전자 스위칭 작용을 한다
트랜지스터의 작동
베이스
이미터 컬렉터
베이스 전류 (입력신호)
컬렉터 전류 (출력신호)
전자 점화 장치는 접점 점화 장치보다 더 높은 47,000V 전압을 만들어 낸다 .
고 에너지 점화 장치 (high energy ignition: HEI)
회전자 (rotor)
배전기 캡 (distributor cap)
진공진각장치 (vacuum advance Unit)
원심진각장치 (centrifugal Advance unit) 점화모듈
(ignition Module) 배전기의 캡과 회전자는 더 크며,
점화 플러그의 단자는 더 높고 멀리 떨어져 있다.
전자 점화장치
고 에너지 점화( HEI ) 장치의 특징
배전기와 점화 코일, 이차측 회로가 높은 전압에 견딜 수 있어야 한다
전자 점화 진각
전자 점화장치 ( 전자진각 배전기)
전자 제어 장치와 배전기를 장착한 차량은 전자 점화 진각이 사용된다.
전자 점화 진각 (electronic spark advanec) 이란?
여러 종류의 입력 센서를 기초로 해서 점화 모듈과 ECM이 점화시기를 제어한다 1)
공기 유량 센서
실린더 헤드 온도 센서 스로틀 밸브 개도 센서
차속 센서 점화 스위치
노크 센서
피스톤 위치 흡입 공기량 엔진 온도 스로틀 밸브 위치
차량 속도 시동 신호 엔진 노킹
전자 엔진 제어 장치
점화 모듈
(ignition Module) (파워트랜지스터) (Electronic
Spark Timing:
EST) E C M
점화 신호
배전기 캡 (distributor cap)
점화 코일 (ignition coil)
점화모듈 (ignition Module) 회전자 (rotor)
배터리 (battery)
전자제어장치 (electronic control Module: ECM)
점화픽업 입력 (profile ignition
pickup:PIP)
전자 점화장치 ( 전자진각 배전기)
전자 점화장치( 전자 진각 배전기) 의 구성
여러 센서의 입력을 기초로 점화 진각을 계산하여 점화 출력신 호를 만들어 낸다
배터리 점화 코일
배전기 점화모듈 전자제어장치 (ECM)
ECM이 함께 점화 시기를 제어한다 저 전압 전류를 1차 회로에 공급한다
전자유도 작용에 의해 저압전류를 고압전류로 바꾼다
점화코일에서 유기된 고압 전류를 각 점화플러그에 분배한다
프로파일 점화 픽업 (profile ignition
pickup:PIP) 점화 모듈
(ignition Module )
ECM (electronic control Module)
점화 출력신호를 만들어 낸다. 이것은 점화 장치에 보내져 적절한 시기에 점화 플러그의 스파크가 발생하도록 일차측 회로를 개방한다.
각각의 실린더가 상사점 (TDC)에 가까워지면 점화 모듈에 신호를 보낸다.
점화 모듈은 PIP의 정보를 ECM과 공유하고 . ECM이 함께 점화 시기 를제어한다
배터리 점화코일 동기신호
대기압 메니폴드 진공압
냉각수온도
5-15초 후 1200 rpm 이상
신호변환기 HEI 모듈 7단자
픽업
코일 기준(rpm)
E C M
전자 점화 시기
전자 점화 장치의 작동
점화 모듈과 ECM의 회로도
전자 점화장치 ( 전자진각 배전기)
전자 점화 진각 배전기는 2 차 코일의 고전압을 각 실린더에 분배하는 기능과 크랭크 각도를 검출하는 기능을 가지고 있다
홀 효과는 전류가 흐르는 얇은 반도체에 자계가 통과할 때 반도체의 가장자리에서 전압이 발생하는 현상이다
홀 효과(hall effect) 란?
전자 점화 진각 배전기
홀효과 센서 (hall effect
Sensor) 영구자석 (permanent Magnet) 로터(rotor)
셔터 (shuttter)
공극 (window)
홀 효과 스위치 (hall effect switch) 배전기
홀 스위치 배전기는 윈도우와 셔터를 가지고 있는 로터를 가지고 있으며 셔터 는 영구자석과 홀 효과 스위치 사이의 공극을 통과하며 홀 전압을 발생시킨다
셔터가 공극 사이에존재하지 않을 때
자계는 홀효과 센서 위에 작용한다.
이 때 낮은 전압의 신호를 점화 모듈 에 보낸다.
셔터가 공극 안으로들어갈 때
자계는 끊어지게 된다. 이것이 홀 전압을 꺼서 점화 모듈의 일차측을 닫는다.
전자 점화장치 ( 전자진각 배전기)
홀 전압에 의한 고전압 발생과정
1. 셔터가 공극에서 벗어나는 순간 홀 전압이 나타난다
2. ECM은 이 신호를 이용하여 적정한 점화 발생 시간을 결정한다 3. 점화 모듈이 일차측을 차단하게 만든다
4. 이차회로의 고저압 발생시켜 점화플러그에서 방전된다
두 개의 발광 다이오드와 두 개의 포토 다이오드는 슬롯이 나 있는 원판 위의 반대편에 장착되어 있다. 이 원판은 배전기의 축과 같이 회전한다.
광 다이오드 (optical photodiode) 배전기
전자 점화장치 ( 전자진각 배전기)
배전기 안에 있는 포토-광학센서 내부의 집적회로는 이 전압을 on-off 펄스로 전환하여 ECM에 엔진의 속도와 크랭크 축의 위치를 알려준다
슬롯이 발광 다이오드 밑을 지나갈 때 광선이 포토 다이오드를 비추면 ON이 되고 슬롯이 빛을 가리면 OFF 되어 교류전압를 발생한다
광 다이오드 배전기의 작동
배전기 캡 (distributor cap)
회전자 (rotor) 발광 다이오드
(light emitting Diode)
포토 다이오드 (photodiode)
포토광학 센서장치 (photo-optic Sensing unit)
원판 (disk)
원판 (disk)
외부 슬롯 (outer slot) 내부 슬롯
(inner slot) 포토광학
센서장치 (photo-optic Sensing unit)
광 다이오드 배전기의 구조
전자 점화장치 ( 전자진각 배전기)
O 전자 점화 진각을 갖는 고 에너지 배전기는 전자 점화 시기를 ECM에 의해서 제어됨 O 센서의 정보에 의해 최상이 점화 시기를 계산하여 배전기의 구조를 단순화시킴
O 전자 제어장치의 신호에 따라 파워 트랜지스터로 일차 코일의 전류를 차단하여 이차 코일의 전압을 47000 V 이상의 고전압이 이차 코일에 유도됨
전자 점화 진각을 갖는 고 에너지 (HEI) 배전기
픽업 코일 상부에 홀 효과 스위치를 가지고 있는 고전압용 배전기 배전기 축
(distributor Shaft)) 셔터
(shuttter)
점화모듈 (ignition Module)
홀효과 센서 (hall effect Sensor)
컨넥터 (connecter)
전자 점화장치 ( 전자진각 배전기)
무 배전기 점화장치
코일 팩 (coil pack) 점화케이블
(spark cable)
크랭크축 센서 (crank sensor)
캠축 센서 (cam sensor)
전자제어모듈 (ECU)
점화모듈(ignition Module)
점화 코일 코일 팩에 점화 코일이 있고 이차측 권선의 끝은 점화플러그에 연결 점화 모듈
크랭크 축 센서 캠 축 센서
점화 모듈은 점화 순서를 결정하고 점화할 코일을 선택한다 크랭크 축의 속도와 피스톤의 위치를 점화 모듈에 알려준다.
실린더 위치를 확인하는 센서
점화케이블 점화코일과 점화플러그를 연결하는 고전압용 전선
O 배전기가 없어 움직이는 부분이 적고 배전기 갭과 회전자에 붙어 있는 고전압 로터가 없음 O 점화 장치의 보수 횟수와 부품의 조정 횟수도 줄일 수 있고, 점화시기의 정확성을 더 높힘
무 배전기 점화장치(distributorless ignition system :DIS)의 특징
센서들의 정보와 크랭크 축의 위치 정보를 점화 모듈에 전달하면 점화 모듈은 점화 순서를 결정 하고, 점화할 코일을 선택한다
점화 코일은 동시에 두 개의 점화 플러그에 점화를 일으키며, 일차측 권선이 오픈 될 때 ECM은 점화 모듈에 신호를 보낸다. 이차측에서 인가된 고전압는 두 개의 플러그에 점화한다
V-6엔진 무 배전기 점화장치 회로도 무 배전기 점화장치 작동
홀효과 캠센서 홀효과 크랭크센서 공극
(window)
캠축 기어
점화모듈
BC R C 엔진ECM의 신호
1차코일 2차코일
1번째 점화 2번째 점화 3번째 점화 코일 팩
( 점화코일)
무 배전기 점화장치
O 짝을 이루는 두 개의 실린더 내의 점화 플러그를 하나의 점화 코일로 점화시킨다
O 1번 실린더가 압축 행정의 끝에서 점화하여 혼합기를 점화시켜 폭발행정이 시작한다.
O 실린더 4번은 배기 행정으로 스파크는 점화에 사용되지 못한다 웨이스트 스파크 방법(waste-spark method)
한 개의 점화코일이 동시에 두 개의 점화 플러그를 점화시키는 방식
무 배전기 점화장치
압축행정 배기행정
점화코일 하나의 점화 코일로 두개의
점화 플러그를 점화시킨다
점화됨 점화되지 않음
슬롯이 있는 타이밍 디스크가 크랭크 축과 함께 회전한다. 각각의 슬롯이 픽업 코일 의 끝 부분에서 발생하는 자기장을 지나갈 때 전압이 픽업 코일에 유기되어 동기 펄스 를 발생한다.
크랭크 축 위치 센서 (crankshaft position sensor)
크랭크 축 센서는 크랭크 축의 속도와 피스톤의 위치를 점화모듈에 알려준다
점화모듈
(ignition Module)
이중코일 (dual coil) 전자제어장치
( ECM)
타이밍 디스크 (timing disk)
픽업 코일 크랭크 축 센서
무 배전기 점화장치
크랭크 센서의 구조 픽업 코일
(pickup coil)
영구 자석
(permanent magnet) 계자극
(pole piece)
픽업 코일은 영구 자석에서 나온 계자극 주위에 감겨져 있다.
무 배전기 점화장치
크랭크축 센서의 구조
홀 효과 크랭크 축 센서
홀효과 스위치를 이용하여 전압을 on-off시키고 이 전압에서 펄스를 만들어 낸다
홀효과
센서 트랜지스터
기준 전압
접지
크랭크축 일 회전 자석 인터렙트 링 펄스 파형
홀 효과 크랭크센서
크랭크 축 위치 센서 (crankshaft position sensor)
무 배전기 점화장치
O 캠축 센서는 1번 피스톤의 위치를 확인하는 전압 펄스를 제공한다.
O 점화 장치는 캠 센서의 신호를 각 점화 사이클의 시작으로 인식한다.
O 엔진 작동 과정에서 한 사이클 동안에 점화 플러그가 한번 점화하게 된다
캠 축 위치 센서 (camshaft position sensor)
크랭크축 센서와 캠 축 센서의 파형
크랭크 축 센서 캠 축 센서
크랭크 축이 두 번 회전할 때 크랭크 축 센서는 엔진이 있는 실린더의 수 만큼 펄스를 보낸다
크랭크 축이 두 번 회전할 때 캠 축 센서는 하나의 펄스를 보낸다.
무 배전기 점화장치
O 점화 케이블이 없이 점화 코일과 점화 플러그가 직접 연결된 장치이다 O 알루미늄 커버 아래에 점화 장치와 두 개의 코일이 있다.
O 고전압 케이블이 없고 몰드된 하우징 내에 점화 코일과 점화 플러그가 직접 부착됨 O 케이블이 없으므로 전압 손실이 없이 이차측 전압이 모두 점화 플러그에 전달된다.
무 배전기 직접 점화 장치(direct ignition system : DIS ) 의 특징
점화모듈 (ignition
Module)
점화 코일(ignition coil)
하우징 (housing)
리테이너 (retainer) 커버 (cover) 하우징
(housing)
점화 플러그 (spark plug)
크랭크축 센서(crank sensor)
무 배전기 점화장치
O 일차측 에너지를 커페시터에 저장함 O 스파크는 일차측 회로가 닫힐 때 발생함
O 충전되어 있던 커페시터의 점화 코일을 통해 방전함
커페시터 방전 점화 장치
( capacitor-discharge ignition: CDI )
커페시터 (capacitor)
점화 코일 (ignition coil)
스파크 플러그 (spark plug)
커페시티 방전장치
점화 카트리지 (ignition cartridge)
크랭크축 센서(crank sensor)
전자제어 모듈(ECU) 배터리
(battery)
각 실린더마다 커페시터,점화 코일,점화플러 그가 있다
MAP 센서
시동 장치의 구성
시동 모터 솔레노이드 시동 스위치 구동 클러치
전기를 회전력으로 바꾸어 크랭크축을 회전시켜 엔진을 시동시킨다.
시동 모터의 피니언 기어와 플라이휠의 링 기어를 연결한다.
배터리 시동 장치에 전기를 공급한다.
접점의 개패을 통하여 시동 모터에 흐르는 전류를 단속한다.
시동회로에 전기가 흐르게 한다.
배터리
시동 스위치
솔레노이드
시동 모터 구동 클러치
시동 시스템
저 전류 회로 고 전류 모터 회로 배터리
(Battery)
시동 스위치 (ignition switch)
릴레이 (relay)
플라이 휠 링 기어 (ring gear)
시동 모터 (starting Motor)
피니언 기어 (pinion Gear)
시동 장치의 구조
시동모터의 작동 원리
O 전기자 코일의 양쪽에 작용하는 전자력의 방향이 반대가 되어 전기자 코일의 중심 을 축으로 하여 회전한다.
O 전류가 흐르면 전기자 코일과 계자 권선은 반대되는 자계를 형성하여 전기자를 회전시키는 힘으로 작용한다.
계자 권선 (field winding)
배터리 (Battery) 정류자
(commutator) 브러시
(brush)
전기자 코일 (armature coil) 브러시
(brush)
계자 철심 (pole shoe) 정류자
(commutator)
계자 철심 (pole shoe)
시동 모터의 구성
전기자 (armature)
전류가 흐르는 도체들을 포함하는 회전 부분으로 전기자 축, 전기자 철심, 전기자 코일 , 정류자 등으로 구성되어 있다
정류자
(commutator)
전기자 축 (armature
shaft)
전기자 철심
홈 절연체
전기자 코일 전기자 철심
홈 절연체
회전부
계자 권선 (field coil) 프레임
(frame)
고정부 계자 (field frame)
전기자를 회전시키기 위하여 자장을 형성하는 계자 철심 과 계자 코일 이 있다
계자 코일 (field coil)
시동 모터의 구성
시동 모터의 구조
전기자(armature) 계자 권선(field winding)
솔레노이드 스위치 (solenoid switch) 오버러닝 클러치
(overrunning clutch)
계자 권선
(field winding) 전기자
(armature )
계자 철심 (pole shoe) 계자 브러시
(field brush) 접지 브러시 (ground brush)
솔레노이드 (solenoid)
플런저 (plunger) 구동 단자
(terminal)
접점 판 (contact Disk)
변환레버 (shift lever)
피니언 (pinion) 오버러닝 클러치 (overrunning clutch)
전기자가 회전하면 클러치는 토크를 플라이 휠의 링 기어에 전달한다.
엔진이 시동되면 피니언 기어는 전기자보다 빨리 회전하게 되어 클러치는 풀린다
오버러닝 클러치
토크를 한 방향으로만 전달하고 다른 방향으로는 자유롭게 회전하게 한다.
오버러닝 클러치의 작동
롤러 (roller) 롤러 스프링 (roller spring)
피니언 (pinion)
쉘 (shell)
피니언 컬러 (pinion collar) 롤러
(roller)
쉘 (shell)
피니언 (pinion) 압축 스프링
(compression spring)
솔레노이드 스위치 (solenoid switch)
O 접점의 개패을 통하여 시동 모터에 흐르는 전류를 단속한다.
O 플런저의 구동에 의해 시동 모터의 피니언 기어와 플라이휠의 링 기어를 연결한다.
역 할
피니언 기어 구동 레버 연결부
홀드인 코일 (hold in coil)
풀인 코일
(pull in coil) 접점 판
(contact Disk)
모터 구동 단자 (terminal)
전원 단자 리턴 스프링 솔레노이드
철심 (solenoid)
플런저 (plunger)
시동 장치의 회로
O 솔레노이드 스위치가 작동하면 구동 레버가 움직여서 피니언을 이동시키고 피니언과 링 기어가 연결된다.
O 직류 시동 모터의 회전력이 플라이휠을 회전시켜 엔진을 시동한다.
피니언 (pinion) 변환 레버 (shift lever)
접점 판
(contact Disk) 풀인 코일
(pull in coil) 홀드인 코일
(hold in coil) 플런저 (plunger)
오버러닝 클러치 (overrunning
clutch) 시동 모터 (starting Motor)
배터리 (Battery)
시동 스위치 (ignition switch)
엔진 시동
O 시동스위치 작동하면 풀인 코일과 홀드인 코일에 전류가 흐름
O 풀인 코일에 흐르는 전류가 계자 코일을 경유하여 전기자 코일로 흘러 전기자를 완만하게 회전시키며 피니언과 링기어를 물림
O링기어와 피니언기어가 물리면 강력한 회전력으로 시동모터가 회전함
플런저
(plunger) 풀인 코일과 홀드인 코일에 전류 흐름
오버러닝 클러치 (overrunning clutch)
시동 모터
(starting Motor) 플라이 휠
링 기어 (ring gear)
피니언 (pinion)
접점 판 (contact Disk) 변환 레버가 피
니언을 밀어 링 기어와 맞물림
풀인 코일의 전자력으로 플런저를 당김
1. 풀인 코일의 전자력에 의해 플런저를 당기고 플런저와 연결된 변환 레버가 피니언을 밀어 플라이휠 링 기어와 맞물리게 함
솔레노이드 스위치 작동
피니언 기어와 링기어 맞물림
시동 모터 작동 의한 시동
2. 접점 판 접점과의 접촉으로 계자 코일과 전기자 코일에 큰 전류가 흘러 강력한 회전력으로 피니언은 링기어를 회전시켜 엔진 시동시킴
3. 엔진 시동 후에는 고속 회전으로 오버러닝 클러치가 작동하여 피니언을 공 회전 시킴
엔진 시동
4. 시동스위치가 열려 있으면 플런저는 원래 위치로 돌아오고 브레이크 장치가 작동하여 시동모터는 정지한다
오버러닝 클러치 작동
플런저 귀한 시동모터 정지
1. 배터리에 전기를 저장한다.
2. 엔진이 작동하는 동안 전기를 계속 충전하여 점화, 신호등, 라디오, 그 외 다른 전기 전자 장치를 작동한다.
충전 장치 (Charging system)
발전압 조정기
(voltage regulator) 배터리 (Battery) 발전기(Alternator)
충전 장치의 구성
엔진의 회전력을 전기 에너지로 변환하는 장치
과도하게 높은 전압을 발생하는 것을 막아줌
발생한 전기 에너지를 저장
발전기
(Alternator) 발전압 조정기
(voltage regulator)
배터리 (Battery) 신호램프
전기 초크
릴레이 (relay)
발전기의 기본 원리
폐곡선 발전기 회전하는 막대자석은 움직이는 자계를 만듬 막대 자석
고정자 루프 자계의 회전
부하 회로
전기 흐름
도체 내부에 전자의 흐름을 유도한다.
도체 주위에서
막대 자석을 움직이면 도선을 정지하고
자계의 자력선을 끊는 방향으로 자계를 움직이면 도선에는 기전력이 유도된다
유도 기전력의 원리
전류 증가 조건
1.자계의 세기를 증가 2.회전 자계의 속도 증가 3.루프의 감은 수 증가
엔진 크랭크 축으로 부터 벨트를 통하여 크랭크 축 회전 속도의 2-3배 속도 로 발전기를 돌린다.
발전기의 구조
발전기는 엔진의 기계적 에너지 를 전기 에너지 로 바꾸는 에너지 변환 장치 이다.
슬립 링 (slip ring)
회전자 (rotor)
고정자 (stator)
팬 (fan)
내부 팬 (fan) 팬
(fan)
벤트 (vent) PLIS단자
배터리 단자
발전기의 구성
회전자(rotor)
회전자 코일은 중앙 철심 위에 감겨있고 양쪽에서 회전자 코일을 감싸는 여러 개의 돌기부가 있는 회전자 코어가 있다 .
전류가 흐를 때 코일은 전자석이 되며 회전자가 돌아감에 따라 전류는 회전하는 자계를 만들어 낸다. 전류는 슬립 링에 달려 있는 두 개의 브러시를 통하여 흐른다.
슬립 링 (slip ring)
자극
(pole piece)) 브러시
(brush)
회전자 코일 (rotor coil) 자계
(magnetic Field) 회전자 축
(rotor shaft)
회전자 코어 (rotor core)
고정자 (stator)
고정자는 얇은 철판을 중첩하여 만든 고정자 코어와 세 개의 코일이 독립적으로 감겨져 있은 고정자 코일로 구성되어 있다
고정자 안에서 자화된 회전자가 회전하면 고정자 코일에 삼상 교류가 발생한다
고정차 코어 (stator core)
고정자 코일 (stator coil)
삼상 교류 발생
정류기는 발전기 내부에 6-다이오드가 집합을 이루고 있다.
고정자의 루프는 Y 결선을 형성하는 세 개의 세트로 연결되어 있어서 직류를 만든다.
교류의 정류 ( rectifier)
자동차의 모든 전자 장비는 직류 전류가 필요하므로 발전기에서 발생한 교류는 직류로 바뀌어야 한다.
Y 결선 고정자 (Y-connected stator)
6-다이오드 정류기 (six-diode
rectifier)
다이오드(diode) 란
전류의 방향을 한 방향으로만 흐르게 하고, 반대 방향으로는 흐를 수 없게 하는 전류의
한 방향 체크 밸브이다.
교류의 정류 파형
3상 교류를 정류한 후의 출력 파형
정류 전압 파형 3상 교류 발전기 고정자의 전압파형
정류
전압 조정기 (voltage regulator)
전압조정기는 발전기가 과도한 전압을 발생시키는 것을 방지해 준다.
접점식 전압 조정기 트랜지스터식 전압 조정기 접점식
전압 조정기
트랜지스터식 전압 조정기
회전자의 회전 속도가 증가하면 출력 전압이 높아지고 솔레노이드 코일의 전압이 상승하여 접점이 떨어져 전류가 저항을 통과하므로
출력 저항이 떨어진다.
기계적 접점 대신 트랜지스터 스위칭을 접점으로 사용하여 전압을 조정한다 .
