점화신호

[Корея]

점화신호는 ECU에 TR(일명 IC 또는 파워 TR)베이스로 가는 신호로 이 신호에 의해 ECU에서는 통전을 시켜 그 통전 시간 동안에 전류를 증가시키다가 점화 신호가 끝나는 순간에 점화가 되는 것입니다.
이 점화 신호의 폭이 통전 시간이 되는 것으로 이 시간이 길면 길수록 전류는 크게 흐른다고 보면 되는 것입니다.
점화 신호가 발생을 할 때는 신호가 발생하는 시간 동안 전류가 증가를 하며 이 시간이 점화 1,2차 파형에서는 통전 시간이 되는 것이며 신호가 끝나는 시점이 바로 점화가 되는 순간으로 이 때 점화 파형의 피크 전압이 나타나는 시점이기도 합니다.
전자 제어 시스템(ECU)마다 점화 신호가 나오는 동안에 전류의 증가가 다른데, 이 점화될 때의 전류는 해당 지역에서 저온 시동이나 기타 여러 조건을 고려하여 시험을 통해 결정이 되는데 ECU에서 점화 신호 폭을 조절을 하는데 이 발생되는 전류는 현대/기아는 통상 6±0.5[A], GM대우 차량은 8~10[A]등 타사 차량에 비해 상당히 많은 전류를 흐르게 합니다.
이러한 점화 전류는 클수록 연소에 유리하지만 점화 계통(특히 TR등)의 내구성이 많이 요구되어 가능한 적당한 범위로 제한을 하는데 GM대우 차량의 TR이 타사 차량에 비해 상당히 크고 내구성이 좋은 것은 통전 전류를 많이 흐르게 하는 것과 무관하지는 않습니다.
점화 신호의 간극은 대부분 ECU에서 결정을 하며 그 폭의 결정은 전류를 맞추기 위함으로 같은 조건에서는 점화 신호의 간격에 따라 전류의 증가가 변합니다.
점화 계통의 1차 코일에 전원이 통하는 시간이 통전시간이 되는데, 이 시간이 길면 길수록 전류가 커집니다.
즉 1차 코일에 전원이 통하는 시간이 길면 전류가 높아져 점화에너지(E=VA : 전압*전류)가 커져서 매우 강력한 스파크 에너지(불꽃)을 낼 수 있어 연소실에 연소도 매우 안정되게 됩니다.
그런데 문제는 전류가 커질수록 전기 에너지가 커지는 것인데, 너무 크게 되면 점화 계통의 코일(또는 파워TR)의 내구성이 많이 떨어지게 됩니다.
만약 이그니션 코일(또는 파워TR)의 내구성이 충분하다면 전류을 크게 즉 통전 시간을 길게 할 수 있을 것입니다.
그러나 실제로 요즘은 파워TR이 ECU내부에 내장이 되면서 내구성을 높이려면 부품 금액이 많이 들게 되므로 결국 전류는 똑 같이 어느 기준치(통상 6A) 만큼 올리기는 하되 가능한 짧은 시간 안에 원하는 전류가 나오게 합니다.
그래서 전류 발생이 통전 시간에 따라 매우 급격하게 변하므로 통전시간이 매우 정확하지 않아 약간만 차이가 발생하면 통전 되는 전류는 매우 많이 변하게 되어 결국 점화 성능에 영향을 주게 됩니다.
그러면 여기에서 메이커(제작사)는 어떻게 대응하는가?
그냥 나오는 그대로 할 것인가, 아니면 뭔가 대책을 세울 것인가.....
메이커 마다 대책을 하는 경우가 있고, 없는 경우도 있는데 대책은 큰 전류가 흐르지 않도록 합니다.
즉 과도한 전류가 흐르게 되면 차단하여 일정한 전류만 흐르게 하고 너무 적게 흐르는 전류에 대해서는 대책을 별도로 강구하지 않습니다.
전류가 너무 빠르게 상승이 되면 통전 시간에 따라 전류의 크기가 달라지게 되므로 이를 방지하기 위해 과대하게 흐르면 일정 전류 이상이 흐르면 제한을 주게 됩니다.
이 방법은 결국 과대한 전류가 나오지 않도록 하는 것이지만 이 방법은 전류를 빠르게 하는 목적이 "면적을 적게 하여 점화 계통에서 소화해야 하는 양"을 적게 하는 것인데 그 목적에 어긋나게 됩니다.
그리고 전류가 너무 적게 나오는 방법은 되지 않습니다.
결국은 최종적으로 사용하는 방법이 원하는 전류가 나오도록 정확하게 통전 시간을 알아내서 ECU내부에 입력을 시키고 그 시간 만큼 통전을 시키도록 합니다.
이 통전 시간은 일부 전자제어 메이커에서는 ECU내부에서 연산 처리를 통해 자동적으로 통전 시간을 정하기도 하며, 대부분은 배터리 전압에 따라, 일부는 배터리 전압과 엔진 회전수(RPM)에 따라 통전시간을 입력하는 방식이 있습니다.
즉 ECU는 배터리 전압을 읽고 통전을 시켜주는 시간을 결정하는 것입니다.
참고로 ECU에 전원 공급선이 여러 개 가 존재하는 경우가 있습니다.
각 전원 공급은 목적이 따로 있으며 그 중에서 배터리 전압을 인식하는 전원 선이 배터리 전압 보정을 하기 위해 사용하는 선입니다.
만약 ECU에 연결된 배터리 전압선에 저항이 많이 걸리거나 노이즈가 많이 발생하여 ECU에서 읽는 배터리 전압이 변화한다면 어떻게 될 것인가?
결국 점화 코일에 통전되는 시간이 자주 바뀌게 되어 점화에너지도 바뀌게 되고 결국 각 기통간에 연소실에 방전되는 점화 불꽃도 불 규칙해집니다.
이러한 현상은 ECU로 가는 전원선 중간에 여러 가지를 연결하여 전원을 사용하는 경우 특히 더운 여름에 열이 많이 받는 경우 특히 심합니다.
그러면 이런 현상은 차에 어떠한 영향을 줄까?
우선 이론적으로 순간 순간 통전되는 시간이 차이가 나서 결국 흐르는 전류가 차이가 생기고 이것은 점화 할 때의 전기 에너지(E=VA : 전압*전류)에 약간씩 차이를 주어 연소 상태가 고르지 않게 합니다.
그래서 엔진 진동을 일으키게 하며 엔진의 소리가 거칠게 됩니다.
노크 센서가 달린 차량에서는 금새 알 수 있는데, 그 이유는 노크 센서의 시그널이 엔진 진동에 따라 발생하는데 ECU는 이 시그널을 노킹이 발생하였다고 판정하여 점화 시기를 지각(Retard)합니다.
ECU에서는 노크센서 시그널의 주파수를 분석하여 실제 엔진에서 노킹이 나는 주파수(통상 8~13KHz)의 범위만 시그널을 받아들여 분석을 하는데, 각 기통별로 폭발력이 차이가 나서 생기는 진동도 노킹으로 많이 인식을 합니다.

[Toney]

역 기전력은 e=-L di/dt 입니다. 여기서 L(점화코일 인덕턴스 값)은 상수가 되며, dt(변화 시간)와 di(변화 전류)입니다.
여기서 역 기전력이 점화 전압입니다. 헌데 카레아 님의 말씀은 전류가 자동차의 로드 상태에서 전압이 변화 하기 때문에 전류값이 변화하여 코일 전압이 변화하기 때문에 코일 제어를 외부에서 하는 경우 같은 차종이라도 경우에 따라서 운전자가 느끼든 아니든 일률적이지 않기 때문에 문제가발생 할 수 있다는 말씀 같군요.

[Toney]

해서 요즘의 터보 튜닝시 점화 지각,진각은 순정 ECU의 점화 맵 테이블로 조정하는 것으로 알고 있습니다.
점화 값을 외부에서 조정하는 튜닝 ECU는 H 일본 업체 것인데 지금은 거의 사용하지 않는 이유가 있지 않겠습니까.