점화 타이밍
Ignition timing |
스파크 점화 내연기관에서 점화 타이밍은 압축 스트로크의 끝 부근에 있는 연소실의 스파크가 해제되는 타이밍을 현재 피스톤 위치 및 크랭크축 각도와 비교하여 참조합니다.
스파크 타이밍을 앞당기거나 지연시켜야 하는 이유는 스파크가 발생하는 순간 연료가 완전히 연소되지 않기 때문입니다.연소 가스는 팽창하는 데 일정 시간이 걸리고 엔진의 각도 또는 회전 속도는 연소 및 팽창이 발생하는 기간을 연장하거나 단축할 수 있습니다.대부분의 경우, 각도는 상사점(BTDC)보다 앞서가는 특정 각도로 설명됩니다.스파크 BTDC를 전진시킨다는 것은 연소실이 최소 크기에 도달하기 전에 스파크가 통전된다는 것을 의미합니다. 엔진의 파워 스트로크의 목적은 연소실을 강제로 팽창시키는 것이기 때문입니다.상부 사점(ATDC) 후에 발생하는 스파크는 배기 스트로크 전에 추가 스파크를 필요로 하거나 지속적인 스파크를 필요로 하지 않는 한 일반적으로 역생산적입니다(스파크 낭비, 백파이어, 엔진 노크 등을 발생).
올바른 점화 타이밍을 설정하는 것은 엔진 성능에서 매우 중요합니다.엔진 사이클에서 너무 빨리 또는 너무 늦게 발생하는 스파크는 종종 과도한 진동과 엔진 손상의 원인이 됩니다.점화 타이밍은 엔진 수명, 연비, 엔진 출력 등 여러 변수에 영향을 미칩니다.또한 많은 변수가 최적의 타이밍에 영향을 미칩니다.엔진 컨트롤 유닛에 의해 실시간으로 제어되는 최신 엔진은 컴퓨터를 사용하여 엔진의 RPM 및 부하 범위 전반에 걸쳐 타이밍을 제어합니다.기계식 디스트리뷰터를 사용하는 구형 엔진은 엔진의 RPM 및 부하 범위 전체에서 점화 타이밍을 설정하기 위해 관성(회전 추와 스프링 사용)과 매니폴드 진공에 의존합니다.
초기 자동차는 운전 조건에 따라 운전자가 컨트롤을 통해 타이밍을 조정해야 했지만, 이제는 자동화가 되었습니다.
특정 엔진의 적절한 점화 타이밍에 영향을 미치는 요인은 많습니다.여기에는 흡기 밸브 또는 연료 인젝터의 타이밍, 사용되는 점화 시스템의 유형, 점화 플러그의 유형 및 상태, 연료의 내용물과 불순물, 연료 온도 및 압력, 엔진 속도 및 부하, 공기 및 엔진 온도, 터보 부스트 압력 또는 흡기 압력, 점화 장치에 사용되는 구성 요소가 포함됩니다.시스템 및 점화 시스템 구성 요소의 설정.일반적으로 주요 엔진 변경 또는 업그레이드는 엔진의 [1]점화 타이밍 설정을 변경해야 합니다.
배경
기계적으로 제어되는 가솔린 내연기관의 스파크 점화 시스템은 디스트리뷰터라고 하는 기계적 장치로 구성되어 있으며, 점화 스파크를 피스톤 위치에 따라 크랭크축 각도(TDC)로 트리거하고 각 실린더에 분배합니다.
스파크 타이밍은 피스톤 위치를 기준으로 기계적 진각 없이 정적(초기 또는 베이스) 타이밍을 기준으로 합니다.디스트리뷰터의 원심 타이밍 어드밴스 메커니즘은 엔진 속도가 증가할수록 스파크가 더 빨리 발생하도록 합니다.또한 이러한 엔진의 대부분은 원심 진각과는 별개로 가벼운 부하 및 감속 중에 타이밍을 앞당기는 진공 진각을 사용합니다.이는 일반적으로 자동차 사용에 적용됩니다. 선박용 가솔린 엔진은 일반적으로 유사한 시스템을 사용하지만 진공 진전은 없습니다.
1963년 중반, 포드는 새로운 427 FE V8에 트랜지스터화된 점화장치를 제공하였다.이 시스템은 PNP 트랜지스터를 사용하여 점화 전류의 고전압 전환을 수행하고, 더 높은 전압의 점화 스파크를 허용하며, 차단기 지점의 아크 마모로 인한 점화 타이밍의 변동을 줄임으로써 매우 낮은 전류만 점화 지점을 통과시켰습니다.이렇게 장착된 엔진은 밸브 커버에 "427-T"라고 적힌 특수 스티커를 부착했습니다. AC 델코의 Delcotron Transistor Control Magnetic Pulse Ignition System은 1964년부터 많은 제너럴 모터스 차량에 옵션으로 장착되었습니다.Delco 시스템은 전류 전환을 위한 자속 변화를 사용하여 기계적 포인트를 완전히 제거하여 포인트 마모 우려를 사실상 없앴습니다.1967년 페라리와 피아트 다이노스는 마그네티 마렐리 다이노플렉스 전자 점화 장치를 장착했고, 모든 포르쉐 911은 B시리즈 1969 모델부터 전자 점화 장치를 장착했다.1972년 크라이슬러는 일부 생산 차량에 자기 트리거 방식의 무의미한 전자 점화 시스템을 표준 장비로 도입하고 1973년까지 이를 표준 장비로 포함시켰다.
점화 타이밍의 전자 제어는 몇 년 후인 1975-76년에 크라이슬러의 컴퓨터 제어 "린 번" 전자 스파크 어드밴스 시스템이 도입되면서 도입되었습니다.1979년에는 Bosch Motronic 엔진 관리 시스템을 통해 점화 타이밍과 연료 공급을 동시에 제어하는 기술이 발전했습니다.이러한 시스템은 최신 엔진 관리 시스템의 기초를 형성합니다.
점화 타이밍 설정
| 이 섹션은 확인을 위해 추가 인용문이 필요합니다.(2022년 1월 (이를에 대해 설명합니다) |
"타이밍 어드밴스(Timing advance)"는 압축 스트로크가 종료되기 전에 스파크 플러그가 연소실의 혼합기를 점화하기 위해 점화되는 상사점(BTDC) 전 도수를 말합니다.지연 타이밍은 연료 점화가 제조업체가 지정한 시간보다 늦게 발생하도록 타이밍을 변경하는 것으로 정의할 수 있습니다.예를 들어 제조사가 지정한 타이밍을 처음에 12도 BTDC로 설정하고 11도 BTDC로 조정한 경우 지연이라고 합니다.브레이커 포인트가 있는 고전적인 점화 시스템에서 기본 타이밍은 테스트 라이트를 사용하여 정적으로 설정하거나 타이밍 마크 및 타이밍 라이트를 사용하여 동적으로 설정할 수 있다.
공기-연료 혼합물을 연소하는 데 시간이 걸리기 때문에 타이밍이 앞당겨져야 합니다.피스톤이 TDC에 도달하기 전에 혼합물을 점화하면 피스톤이 TDC에 도달한 직후 혼합물이 완전히 연소됩니다.혼합물이 올바른 시간에 점화되면 피스톤이 TDC에 도달한 후 얼마 지나지 않아 실린더 내의 최대 압력이 발생하여 점화 혼합물이 실린더 아래로 가장 큰 힘으로 피스톤을 밀어내립니다.혼합물이 완전히 연소되는 시간은 [citation needed]약 20도 ATDC입니다.이를 통해 엔진의 전력 생산 잠재력을 극대화할 수 있습니다.점화 스파크가 피스톤 위치에 비해 너무 높은 위치에서 발생할 경우 급속 연소 혼합물이 압축 행정에서 계속 위쪽으로 이동하는 피스톤을 실제로 밀어 노킹(핑킹 또는 핑킹) 및 엔진 손상을 일으킬 수 있습니다. 이러한 현상은 일반적으로 낮은 RPM에서 발생하며, 점화 전 또는 심각한 경우라고 합니다.폭발.스파크가 피스톤 위치에 비해 너무 늦게 발생하는 경우, 피스톤이 파워 스트로크 시 실린더에서 이미 너무 멀리 떨어진 후에 최대 실린더 압력이 발생합니다.이로 인해 전력 손실, 과열 경향, 높은 배출량 및 미연소 연료가 발생합니다.
엔진 속도가 증가함에 따라 점화 타이밍이 점점 더 빨라져야 공연비가 완전히 연소될 수 있습니다.엔진 속도(RPM)가 증가함에 따라 혼합물을 연소할 수 있는 시간은 감소하지만 연소 자체는 동일한 속도로 진행되므로 제시간에 완료하려면 더 일찍 시작해야 합니다.높은 엔진 속도에서 체적 효율성이 떨어지면 점화 타이밍을 더 앞당겨야 합니다.주어진 엔진 속도에 대해 올바른 타이밍을 앞당기면 올바른 크랭크축 각도 위치에서 최대 실린더 압력을 달성할 수 있습니다.자동차 엔진의 타이밍을 설정할 때 일반적으로 공장 타이밍 설정은 엔진 베이의 스티커에 나와 있습니다.
점화 타이밍은 또한 더 적은 진각(혼합물이 더 빨리 연소됨)을 필요로 하는 부하가 더 많은 엔진의 부하(더 큰 스로틀 개방, 따라서 공기: 연료비)에 따라 달라집니다.또한 온도가 낮은 엔진의 온도에 따라 달라지기 때문에 더 높은 진보를 할 수 있습니다.혼합물이 연소되는 속도는 연료 유형, 공기 흐름의 난류 양(실린더 헤드 및 밸브트레인 시스템 설계에 따라 연결됨) 및 공연비에 따라 달라집니다.연소속도는 옥탄가 등급과 관련이 있다는 것은 일반적인 속설이다.
동력계 튜닝
동력계를 사용하여 엔진 출력을 모니터링하면서 점화 타이밍을 설정하는 것도 점화 타이밍을 올바르게 설정하는 한 가지 방법입니다.타이밍을 앞당기거나 지연시킨 후에는 일반적으로 그에 상응하는 출력 변화가 발생합니다.최대 출력을 위해 타이밍을 조정하는 동안 엔진을 일정한 속도와 부하로 유지할 수 있으므로 부하 유형 동력계가 이를 위한 최선의 방법입니다.
노크 센서를 사용하여 올바른 타이밍을 찾는 것도 엔진을 튜닝하는 데 사용되는 한 가지 방법입니다.이 방법에서는 노크가 발생할 때까지 타이밍을 앞당긴다.그런 다음 타이밍이 1도 또는 2도 지연되어 설정됩니다.이 방법은 동력계를 사용한 튜닝보다 열등합니다. 왜냐하면 특히 피크 토크를 전달하기 위해 많은 진도가 필요하지 않은 최신 엔진에서 점화 타이밍이 지나치게 빨라지기 때문입니다.과도하게 전진하면 조건(연료 품질, 온도, 센서 문제 등)이 변경되면 엔진이 핑 및 폭발하기 쉽습니다.주어진 엔진 부하/rpm에 대해 원하는 출력 특성을 달성한 후 스파크 플러그를 검사하여 엔진 폭발 징후가 있는지 확인해야 합니다.이러한 징후가 있는 경우 점화 타이밍이 없을 때까지 지연되어야 합니다.
부하 유형 동력계에서 점화 타이밍을 설정하는 가장 좋은 방법은 피크 토크 출력에 도달할 때까지 타이밍을 천천히 진행하는 것입니다.일부 엔진(특히 터보 또는 슈퍼차지)은 노킹(핑 또는 경미한 폭발)을 시작하기 전에 지정된 엔진 속도에서 최대 토크에 도달하지 못합니다.이 경우 엔진 타이밍은 이 타이밍 값("노크 한계"라고 함)보다 약간 낮게 지연되어야 합니다.점화 타이밍이 변경됨에 따라 엔진 연소 효율 및 체적 효율이 변화합니다. 즉, 점화 스위치가 변경됨에 따라 연료량도 변경되어야 합니다.점화 타이밍이 바뀔 때마다 최대 토크를 공급하도록 연료도 조정됩니다.
기계식 점화 시스템
기계적 점화 시스템은 기계식 스파크 분배기를 사용하여 정확한 시간에 올바른 스파크 플러그에 고전압 전류를 분배합니다.엔진의 초기 타이밍 어드밴스 또는 타이밍 리타임을 설정하기 위해 엔진을 공회전시키고 디스트리뷰터를 조정하여 공회전 속도에서 엔진에 가장 적합한 점화 타이밍을 달성합니다.이 프로세스를 '베이스 어드밴스 설정'이라고 합니다.베이스 어드밴스를 지나 타이밍 어드밴스를 늘리는 방법에는 두 가지가 있습니다.이러한 방법에 의해 달성된 진전은 총 타이밍 진각 수를 달성하기 위해 기본 진각 수에 더해진다.
기계적 타이밍 어드밴스
엔진 속도가 증가함에 따라 타이밍의 기계적 진전도 증가합니다.이것은 관성의 법칙을 사용함으로써 가능하다.디스트리뷰터 내부의 웨이트 및 스프링은 실제 엔진 위치에 대해 타이밍 센서 샤프트의 각도 위치를 변경함으로써 엔진 속도에 따라 타이밍 진행에 영향을 줍니다.이러한 유형의 타이밍 진행은 원심 타이밍 진행이라고도 합니다.기계적 진각의 양은 디스트리뷰터가 회전하는 속도에만 의존합니다.2 스트로크 엔진에서는 엔진 RPM과 동일합니다.4 스트로크 엔진에서는 이것은 엔진 RPM의 절반입니다.도수와 분배기 RPM의 관계는 간단한 2차원 그래프로 그릴 수 있습니다.
가벼운 무게 또는 무거운 스프링을 사용하여 낮은 엔진 RPM에서 타이밍 진각을 줄일 수 있습니다.무거운 무게 또는 가벼운 스프링을 사용하여 낮은 엔진 RPM에서 타이밍을 앞당길 수 있습니다.일반적으로 엔진 RPM 범위의 어느 지점에서 이러한 중량이 이동 한계에 도달하면 원심 점화 진각의 양이 해당 RPM 이상으로 고정됩니다.
진공 타이밍 어드밴스
점화 타이밍을 전진(또는 지연)하는 데 사용되는 두 번째 방법은 진공 타이밍 전진이라고 합니다.이 방법은 거의 항상 기계적인 타이밍 진행과 더불어 사용됩니다.일반적으로 연비와 주행성을 높입니다. 특히 희박 혼합물에서 그렇습니다.또한 보다 완전한 연소를 통해 엔진 수명을 늘려 실린더 벽면 윤활(피스톤 링 마모)을 씻어낼 미연소 연료를 줄이고 윤활유 희석(베어링, 캠축 수명 등)을 줄입니다.진공 진각은 매니폴드 진공 소스를 사용하여 디스트리뷰터의 위치 센서(접점, 홀 효과 또는 광학 센서, 릴럭터 스테이터 등) 장착 플레이트를 디스트리뷰터 샤프트에 대해 회전시킴으로써 타이밍을 저중간 엔진 부하 조건에서 전진시킵니다.와이드 오픈 스로틀(WOT)에서는 진공 진폭이 감소하여 기계적 진각 외에 타이밍 진각이 베이스 진각으로 돌아갑니다.
진공 진전의 한 원천은 스로틀 본체 또는 카뷰레터의 벽에 위치한 작은 개구부입니다. 스로틀 플레이트 가장자리의 약간 업스트림에 가깝습니다.이것을 포팅 진공이라고 합니다.여기서 개구부가 생기는 효과는 유휴 상태에서는 진공이 거의 없거나 전혀 없기 때문에 약진이 거의 또는 전혀 발생하지 않는다는 것입니다.다른 차량에서는 흡기 매니폴드에서 직접 진공을 사용합니다.이렇게 하면 공회전 시 엔진 진공이 완전(따라서 완전 진공 상태가 됩니다.일부 진공 전진 장치에는 액추에이터 멤브레인 양쪽에 하나씩 두 개의 진공 연결부가 있으며, 매니폴드 진공 및 좌현 진공에 모두 연결됩니다.이 장치는 점화 타이밍을 앞당기거나 지연시킵니다.
일부 차량에서는 엔진이 뜨겁거나 차가울 때 온도 감지 스위치가 진공 어드밴스 시스템에 매니폴드 진공을 인가하고 정상 작동 온도에서 포팅 진공이 인가됩니다.이는 배기 가스 컨트롤 버전이며, 포팅 진공으로 카뷰레터를 조정하여 보다 희박한 공회전 혼합물을 만들 수 있습니다.높은 엔진 온도에서 상승된 진각 엔진 속도는 냉각 시스템이 보다 효율적으로 작동할 수 있도록 해 줍니다.저온에서 진보를 통해 농축된 워밍업 혼합물이 더 완전히 연소되어 냉간 엔진 작동이 개선되었습니다.
전기 또는 기계 스위치를 사용하여 특정 조건에서 진공 진각을 방지하거나 변경할 수 있습니다.초기 배기 가스 전자 장치는 산소 센서 신호 또는 배기 가스 관련 장비의 작동과 관련하여 일부 기능을 사용할 수 있습니다.또한 희박 연소 엔진으로 인한 폭발을 방지하기 위해 특정 기어에서 진공의 일부 또는 전부를 막는 것이 일반적이었다.
컴퓨터 제어 점화 시스템
신형 엔진은 일반적으로 컴퓨터 점화 시스템을 사용합니다.컴퓨터에는 엔진 속도와 엔진 부하를 모두 조합한 스파크 진행 값이 포함된 타이밍 맵(조회 테이블)이 있습니다.컴퓨터는 점화 코일에 점화 플러그를 점화하기 위해 타이밍 맵에 지정된 시간에 신호를 보냅니다.OEM(Original Equipment Manufacturer)의 컴퓨터는 대부분 수정할 수 없기 때문에 타이밍 진행 곡선을 변경할 수 없습니다.엔진 설계에 따라 전반적인 타이밍 변경이 가능합니다.애프터마켓 엔진 컨트롤 유닛에서는 튜너가 타이밍 맵을 변경할 수 있습니다.이를 통해 다양한 엔진 용도에 따라 타이밍을 앞당기거나 늦출 수 있습니다.노크 센서는 연료 품질 변화를 허용하기 위해 점화 시스템에서 사용할 수 있습니다.
참고 문헌
- 하트먼, J. (2004)엔진 관리 시스템 조정 및 수정 방법모터북
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ Julian Edgar. "Getting the Ignition Timing Right".
