배전기
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1. 개요
배전기는 내연 기관에서 점화 플러그에 고전압을 분배하여 연소실 내의 공기-연료 혼합물을 점화시키는 장치이다. 배전기는 회전하는 로터가 배전기 캡의 각 출력 접점을 지나갈 때 고전압 전기를 전달하는 방식으로 작동한다. 초기에는 기계식 접점을 사용했으나, 전자 제어 방식이 도입되면서 점화 시기를 정밀하게 조절할 수 있게 되었다. 배전기는 엔진 속도와 부하에 따라 점화 시기를 조절하는 진각 장치를 갖추고 있으며, 기계식, 진공식, 전자식 제어 방식을 사용해왔다. 2000년대 이후에는 각 실린더에 개별 점화 코일을 사용하는 직접 점화 방식이 널리 사용되면서 배전기의 사용은 줄어들었다.
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| 배전기 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 다른 이름 | 배전기 (配電器) |
| 용도 | 내연기관의 점화 시스템 부품 |
| 기능 | 점화 코일에서 나오는 고전압을 엔진의 각 스파크 플러그에 올바른 순서로 전달 |
| 관련 부품 | 점화 코일 스파크 플러그 콘덴서 |
| 작동 원리 | |
| 주요 구성 요소 | 디스트리뷰터 로터 (distributor rotor) 디스트리뷰터 캡 (distributor cap) 포인트 (points) 또는 전자 점화 모듈 (electronic ignition module) |
| 작동 방식 | 디스트리뷰터 로터가 회전하면서 디스트리뷰터 캡 내부의 단자들과 접촉 각 단자는 해당 실린더의 스파크 플러그와 연결 접촉 시 고전압 펄스가 해당 스파크 플러그로 전달되어 점화 발생 |
| 종류 | |
| 기계식 디스트리뷰터 (Mechanical distributor) | 캠 (cam)과 포인트 (points)를 사용하여 점화 시기를 제어 |
| 전자식 디스트리뷰터 (Electronic distributor) | 전자 센서와 모듈을 사용하여 점화 시기를 제어 |
| 디스트리뷰터리스 점화 시스템 (Distributorless ignition system, DIS) | 디스트리뷰터 없이 각 실린더에 직접 점화 코일을 연결하여 점화 시기를 제어 |
| 문제점 및 해결 방안 | |
| 일반적인 문제 | 습기 먼지 마모 |
| 문제 해결 방안 | 정기적인 점검과 교체 |
| 추가 정보 | |
| 참고 | 현대 엔진은 디스트리뷰터를 사용하지 않는 경우가 많음 (디스트리뷰터리스 점화 시스템 또는 컴퓨터 제어 점화 시스템 사용) |
2. 디자인 및 작동 원리
배전기는 여러 개의 실린더를 가진 화염 점화 기관에서, 점화 코일에서 발생시킨 고전압 점화 전류를 각 실린더의 점화 플러그에 점화 시기에 맞춰 적절한 타이밍으로 통전하는 장치이다. 배전기에는 점화 코일로부터 전류를 받는 센터 코드와, 각각의 점화 플러그로 전류를 보내는 플러그 코드가 연결되어 있다. 4기통 엔진의 경우, 점화 코일에 연결되는 1개와 각 실린더의 플러그로 전류를 보내는 4개, 총 5개의 플러그 코드가 연결되지만, 점화 코일을 내장한 배전기의 경우 각 실린더로의 4개만 연결된다.[1]
최근에는 각 실린더에 대응하는 점화 코일에서 각각 플러그 코드로 전력을 공급하는 구조보다, 플러그 캡의 선단에 직접 점화 코일을 배치하여 플러그 코드를 없앤 다이렉트 점화 방식이 주로 사용된다.
2. 1. 기본 구조
배전기는 엔진의 회전과 동기하여 구동되는 '''배전기 샤프트''', '''배전기 로터''', 회전하지 않고 고정된 원통형 '''배전기 캡'''으로 구성되어 있다.[1]- '''배전기 샤프트'''(Distributor Shaft): 엔진의 캠축 또는 크랭크축의 기어에 의해 구동되며, 종종 오일 펌프와 공유된다. 오버헤드 캠축 엔진에서는 캠축에 직접 부착되기도 한다. 크랭크축 2회전에 대해 배전기 샤프트는 1회전한다. 구형 배전기는 배전기 샤프트에 캠을 사용하여 접점 차단기(''포인트''라고도 함)를 작동시켰으나, 홀 효과 센서 또는 광학 센서를 사용하는 전자 제어 점화 코일 방식으로 대체되었다.[1]
- '''배전기 로터'''(Distributor Rotor): 회전하는 암(Arm) 구조로, 회전 중심에 입력 전극을 가지며, 단부에 출력 전극을 갖는다. 점화 코일로부터 브러시를 통해 지속적으로 고전압 전기를 받아, 로터의 팁이 각 실린더의 출력 접점에 가까워질 때 고전압 전기를 전달한다. 4행정 기관에서는 암이 1개이고, 2행정 기관에서는 180°의 위상차로 2개의 암이 있다.
- '''배전기 캡'''(Distributor Cap): 중심부에 입력 전극, 원통 내벽 주연에 실린더 수와 동일한 수의 출력 전극을 갖는다. 입력 전극은 점화 코일로부터의 전류를 배전기 로터로 전달하며, 배전기 로터와 항상 접촉하고 있다. 출력 전극은 회전하는 배전기 로터의 단부가 통과했을 때 점화 코일로부터의 전류를 받아 점화 플러그로 전달한다. 크랭크축 위상에 대한 통전 타이밍을 조절하기 위해, 배전기 캡 고정에는 로터 회전축에 대한 전극 위치를 조절할 수 있는 기능이 추가되어 있다. 배전기 캡은 내부 부품을 보호하고, 본체와의 접촉부에는 고무 재질의 O링으로 밀폐되어 수분 및 먼지 침투를 방지한다. 또한, 입력 전극과 출력 전극 사이를 절연하기 위해, 전극 이외의 부분은 절연성이 높은 플라스틱으로 만들어져 있다.
배전기는 하나의 점화 코일로 다수의 실린더에 배전이 가능하여, 비교적 저렴하게 다기통 엔진의 점화 시스템을 구축할 수 있지만, 전극에서 전력 손실이 발생하거나 전극이 경년 열화된다. 현재는 점화 시기를 캠각 센서 등으로 전자적으로 검출하여, 실린더 수와 동일한 수의 코일을 ECU로 제어하는 '''배전기-레스-점화'''('''DLI''') 방식이 일반화되었다.
2. 2. 작동 방식
배전기는 회전하는 '배전기 샤프트' 상단에 부착된 회전 암('로터')으로 구성된다. 로터는 로터 중앙의 브러시를 통해 점화 코일로부터 끊임없이 고전압 전기를 받는다. 로터가 회전함에 따라, 로터의 팁은 각 실린더의 출력 접점에 가깝게 지나간다(접촉하지는 않음). 전기가 흐르는 팁이 각 출력 접점을 지나갈 때, 고전압 전기는 작은 간극을 '뛰어넘을' 수 있다.[1] 이 전기의 폭발은 고압선을 통해 점화 플러그로 이동하여 연소실 내 공기-연료 혼합물을 점화시킨다.대부분의 오버헤드 밸브 엔진에서 배전기 샤프트는 캠축의 기어에 의해 구동되며, 종종 오일 펌프와 공유된다. 대부분의 오버헤드 캠축 엔진에서는 배전기 샤프트가 캠축에 직접 부착된다.
구형 배전기 디자인은 배전기 샤프트에 캠을 사용하여 접점 차단기(''포인트''라고도 함)를 작동시켰다. 접점을 열면 점화 코일에 높은 전자기 유도 전압이 발생한다.[1] 이 디자인은 점화 코일 충전의 타이밍을 제어하기 위해 센서(일반적으로 홀 효과 센서 또는 광학)가 있는 전자 제어 점화 코일에 의해 대체되었다.
배전기는 여러 개의 실린더를 가진 화염 점화 기관에서, 점화 코일에서 발생시킨 고전압 점화 전류를 각 실린더의 점화 플러그에, 점화 시기에 맞춰 적절한 타이밍으로 통전하는 장치이다. 배전기에는 점화 코일로부터 전류를 받는 센터 코드와, 각각의 점화 플러그로 전류를 보내는 플러그 코드가 연결되어 있다. 4기통 엔진의 경우, 점화 코일에 연결되는 1개와 각 실린더의 플러그로 전류를 보내는 4개, 총 5개의 플러그 코드가 연결되지만, 점화 코일을 내장한 배전기의 경우 각 실린더로의 4개만 연결된다.
배전기는 엔진의 회전과 동기하여 구동되는 '''배전기 샤프트'''(데스비 샤프트)와 '''배전기 로터'''(데스비 로터), 회전하지 않고 고정된 원통형의 '''배전기 캡'''(데스비 캡)으로 구성되어 있다. 데스비 샤프트로 전달되는 엔진의 회전은 크랭크축으로부터 기어 등을 통해 전달되는 경우 외에도, OHC 엔진에서는 캠축으로부터 전달되는 경우도 있으며, 크랭크축 2회전에 대해 데스비 샤프트는 1회전한다. 데스비 로터는 회전하는 암 구조로, 회전 중심에 입력 전극을 가지며, 단부에 출력 전극을 갖는다. 4행정 기관에서는 암이 1개이고, 2행정 기관에서는 180°의 위상차로 2개의 암이 있다. 데스비 캡은 중심부에 입력 전극을 가지고, 원통의 내벽 주연에 실린더 수와 동일한 수의 출력 전극을 갖는다. 입력 전극은 점화 코일로부터의 전류를 데스비 로터로 전달하며, 데스비 로터와는 항상 접촉하고 있다. 출력 전극은 회전하는 데스비 로터의 단부가 통과했을 때 점화 코일로부터의 전류를 받아 점화 플러그로 전달한다. 크랭크축의 위상에 대한 통전 타이밍을 조절할 수 있도록, 데스비 캡의 고정에는 로터의 회전축에 대한 전극 위치를 조절할 수 있는 기능이 추가되어 있다. 동시에 데스비 캡은 로터를 비롯한 내부 부품의 보호 부품으로서의 기능도 갖는다. 본체와의 접촉부에는 고무 재질의 O링으로 밀폐되어, 수분 침투나 먼지 침투를 방지하고 있다. 또한, 입력 전극과 출력 전극 사이를 절연하기 위해, 전극 이외의 부분은 절연성이 높은 플라스틱으로 만들어져 있다.
배전기는 하나의 점화 코일로 다수의 실린더에 배전이 가능하기 때문에, 비교적 저렴하게 다기통 엔진의 점화 시스템을 구축할 수 있는 반면, 전극에서 전력 손실이 발생하거나 전극이 경년 열화된다. 현재의 엔진에서는 점화 시기를 캠각 센서 등으로 전자적으로 검출하여, 실린더 수와 동일한 수의 코일을 ECU로 제어하여 배전기를 폐지한 '''배전기-레스-점화'''('''DLI''')라고 불리는 방식을 채용하는 것이 일반화되었다. 각 실린더에 대응하는 점화 코일에서 각각 플러그 코드로 전력을 공급하는 구조보다, 플러그 캡의 선단에 직접 점화 코일을 배치하여 플러그 코드를 폐지한 다이렉트 점화라고 불리는 구조가 주류이다.
3. 점화 시기 제어
배전기는 엔진 회전 속도나 스로틀 개도에 따라 점화 시기를 조절한다. 점화 타이밍을 빠르게 하는 것을 '''진각'''이라고 하며, 그 기구를 '''진각 장치'''라고 한다.
3. 1. 기계식 진각
오래된 배전기에서는 점화 시기를 조절하기 위해 주로 '''기계식 진각'''과 진공 진각을 사용한다. 기계식 진각은 배전기 샤프트에 부착된 힌지형 웨이트를 이용하여 엔진 속도(rpm)에 따라 점화 시기를 조절한다. 이 웨이트는 브레이커 포인트 장착 플레이트를 회전시켜 점화 시기를 앞당긴다.엔진 회전 속도가 높아지면 연소실의 팽창 속도는 빨라지지만, 혼합기의 화염 전파 속도는 공기 연료비가 같다면 일정하다. 변화하는 연소실 팽창 속도에 맞춰 화염 전파 타이밍을 최적화하기 위해 배전기 샤프트에는 조속기의 일종인 거버너가 장착된다. 거버너는 샤프트에 평행하게 장착된 한 쌍의 추로 구성되며, 엔진 회전 속도가 높아지면 원심력에 의해 바깥쪽으로 벌어져 접점 접촉 타이밍, 즉 점화 시기를 앞당긴다.
3. 2. 진공 진각
엔진 부하가 낮을 때(스로틀 개방 정도가 작을 때) 흡기 매니폴드 진공을 이용하여 점화 시기를 앞당긴다. 엔진 회전 속도에 비해 스로틀 개도가 작아지면 혼합기가 희박해지고, 공기-연료비가 약 11.5를 초과하면 혼합기가 희박해질수록 화염 전파 속도가 느려진다. 이러한 경우에도 연소실의 팽창 속도와 화염 전파 타이밍을 적절하게 유지하기 위해 스로틀 개도에 따른 진각을 수행하는 기구가 내장되어 있다.[1] 엔진 회전이 빠르고 스로틀 개도가 작으면 흡기 매니폴드에 발생하는 부압이 강해지며, 이 부압을 이용한 다이어프램 액추에이터에 의해 접점의 접촉 타이밍, 즉 점화 시기를 앞당긴다.[1]반대로, 진공 진각 장치와 동일한 방식으로 지각을 수행하는 경우도 있다. 1975년 규제 강화 시에는 점화 시기를 지각시키는 전용 다이어프램이 주행 시 점화 시기 제어를 수행하는 진공 진각 장치와 함께 사용되는 형태로 장착되었다.[1]
3. 3. 전자식 제어
현대의 전자식 연료 분사 엔진에 사용되는 대부분의 배전기는 진공 및 원심 시스템 대신 전자 장치를 사용하여 점화 시기를 조절한다. 이를 통해 엔진 속도 및 매니폴드 진공 외의 요소를 기반으로 점화 시기를 최적화할 수 있다.4. 배전기 캡
배전기 캡은 점화 코일에서 발생시킨 고전압 전류를 각 실린더의 점화 플러그로 분배하는 역할을 한다. 배전기 로터와 함께 작동하며, 고정된 원통형 부품으로 내부에 여러 전극을 가지고 있다.
배전기 캡은 점화 시기를 조절하고, 내부 부품을 보호하며, 수분이나 먼지의 침투를 막는 기능을 한다. 크랭크축의 위상에 대한 통전 타이밍을 조절하기 위해 로터 회전축에 대한 전극 위치를 조정할 수 있다.
4. 1. 구조 및 재질
배전기 캡은 중심부에 점화 코일로부터 전류를 받는 입력 전극이 있고, 원통 내벽 주연에 각 실린더로 전류를 보내는 출력 전극을 갖는다.[4] 입력 전극은 주로 흑연으로 만들어진 버튼 구조로, 배전기 로터와 항상 접촉하도록 스프링으로 눌려져 있다.[5] 출력 전극은 배전기 로터와 직접 접촉하지 않고 전력 전달을 수행하기 위해 구리 등 전도성이 높은 금속으로 만들어진다.[5]배전기 캡 자체는 주로 플라스틱이나 베이클라이트로 만들어져 다른 전극으로 전류가 잘못 흐르는 것을 방지한다.[4] 캡 외주부에는 리브(rib)가 설치된 복잡한 형상으로 되어 있다.[4] 배전기 캡과 본체 사이에는 수분 침입을 방지하는 O링이 배치되어 있으며, 환기구가 설치된 경우도 있다.[8]
4. 2. 유지 보수
배전기 캡의 측면 전극 접점은 배전기 로터와 직접 접촉하지 않고 통전하기 때문에, 전극 간에 발생하는 방전 불꽃으로 인해 전극이 소손되거나 카본 등이 퇴적되어 전도성이 손상되기 쉽다.[7] 이러한 이유로 정기적인 점검 및 교체가 필요하며, 세미트라식이나 풀트라식으로 이행한 후의 배전기에서도 적절한 정비를 하지 않으면 실화 등의 문제가 발생할 수 있다.[5]배전기 캡과 배전기 본체 사이에는 습기 침입을 방지하는 O링이 배치되어 있으며, 환기구가 설치되어 있는 경우도 있다.[8] 배전기 샤프트에도 엔진으로부터의 유분 침입을 방지하는 오일 씰이 설치되어 있지만, 이러한 고무 부품이 열화됨으로써 배전부에 수분이나 유분이 침입하여 문제가 발생하는 경우도 있다.
5. 1차 회로 제어
과거의 배전기는 점화 코일에 1차 전압을 발생시키는 회로를 기계적으로 개폐하는 '''접점'''(포인트) 방식을 사용했다. 접점이 내장된 배전기는 '''포인트식 배전기'''라고 불리며, 점화 장치 전체는 '''포인트식 점화 장치''' 또는 '''기계 제어식 점화 장치'''라고 불린다. 기계적인 접점은 마모되므로 틈새 조정 및 정기적인 교환이 필요하여, 마모 부품이 적고 신뢰성이 높은 비접촉식 배전기가 주류가 되었다.[1]
5. 1. 포인트 방식 (기계 제어식)
캠에 의해 작동하는 접점을 이용하여 점화 코일의 1차 전류를 단속한다. 접점은 데스비 샤프트에 설치된 캠에 의해 암을 왕복시키고, 암 선단부의 접점을 단속하는 기구이다.
5. 2. 세미 트랜지스터 방식
세미 트랜지스터 방식(통칭 '''세미 트라''') 배전기는 포인트식 배전기의 접점을 전기 스위치로 대체한 방식이다. 자성을 띤 비접촉 포인트가 배전기 동축에 기통 수만큼 있으며, 비접촉 포인트가 픽업을 통과할 때의 전자기 유도로 점화 코일의 1차 전압을 제어한다. 포인트의 마모나 소손이 없어짐으로써 신뢰성이 크게 향상되었지만, 배전기 캡의 접점과의 접촉 부분의 마모에 의한 점화 시기 변화의 문제는 여전히 존재했기 때문에, 후에 풀 트랜지스터 방식으로 이행하게 되었다.5. 3. 풀 트랜지스터 방식
풀 트랜지스터 방식(통칭 '''풀트라''') 배전기는 세미트라 방식이나 포인트 방식의 캠에 의한 접점 기구를 완전히 폐지하고, 회전각 센서와 이그나이터에 의해 이그니션 코일의 개폐 제어를 하는 방식이다. 배전기 캡 이외의 기계적인 접점이 없어졌기 때문에 배전기 중에서는 가장 신뢰성이 높다. 현재에도 다이렉트 이그니션을 채용하지 않은 엔진에 사용되는 경우가 있으며, 구형 차량의 복원용으로 포인트 방식이나 세미트라 방식에서 교체용으로도 판매되고 있다.6. 직접 점화 (Direct Ignition)
현대 자동차 엔진에서는 점화 시기를 캠각 센서 등으로 전자적으로 검출하여, 실린더 수와 동일한 수의 코일을 ECU로 제어하는 '''배전기-레스-점화'''('''DLI''') 방식을 채택하여 배전기를 사용하지 않는 것이 일반화되었다. 더 나아가, 각 실린더에 대응하는 점화 코일을 배치하여 플러그 코드를 없앤 다이렉트 점화 방식이 주류가 되었다.
6. 1. 코일 온 플러그 (Coil-on-Plug)
2000년대 초반부터 많은 자동차는 각 실린더의 점화 플러그 바로 위에 작은 점화 코일이 위치하는 '코일 온 플러그(coil-on-plug)' '''직접 점화''' 시스템을 사용해 왔다. 이 설계를 통해 고전압 전기가 각 코일과 점화 플러그 사이의 작은 거리에만 존재하게 된다.6. 2. 장점
2000년대 초반부터 많은 자동차는 각 실린더의 점화 플러그 바로 위에 작은 점화 코일이 있는 '코일 온 플러그(coil-on-plug)' '''직접 점화''' 시스템을 사용해 왔다. 이 설계를 통해 고전압 전기가 각 코일과 점화 플러그 사이의 짧은 거리에만 존재하게 된다.7. 역사
최초로 대량 생산된 전기 점화 장치는 1910년 캐딜락 모델 30에 도입된 델코 점화 시스템이었다. 1921년, 아서 애트워터 켄트는 ''유니스파커'' 점화 시스템을 발명했다.[2]
1980년대와 1990년대에 이르러, 배전기는 전자 점화 시스템으로 대부분 대체되었다.
8. 이그니션 코일 내장 배전기
점화 코일을 내장한 배전기는 각 실린더로 플러그 코드가 4개만 연결된다. 혼다 ZC형, B형, D형 엔진, 토요타 Y형, RZ형 엔진 등 일부 엔진에서 사용되었다. 이러한 방식은 고전압 손실이 적고 점화 불꽃이 강하다는 장점이 있었다. 그러나 배기가스 규제 강화 및 연비 향상을 위한 기술 발전으로 인해 현재는 사용되지 않는다.
9. 쇠퇴와 현재
현재는 배전기 방식은 거의 사용되지 않으며, 대부분의 자동차는 '''배전기-레스-점화'''(DLI, Distributor-Less Ignition) 또는 다이렉트 점화 방식을 채택하고 있다. DLI는 점화 시기를 캠각 센서 등으로 전자적으로 검출하여, 실린더 수와 동일한 수의 코일을 ECU로 제어하는 방식이다. 다이렉트 점화는 플러그 캡 선단에 직접 점화 코일을 배치하여 플러그 코드를 없앤 구조가 주류이다.
참조
[1]
웹사이트
How the ignition system works
http://www.howacarwo[...]
2016-02-12
[2]
웹사이트
Cadillac History {{!}} Kanter Car Tales
http://kanter-car-ta[...]
2016-02-12
[3]
문서
スバル・EN型エンジン搭載車の一部など
[4]
웹사이트
ディストリビューター構造 実願平4-45339
http://www.rdnavi.co[...]
2011-12-17
[5]
웹사이트
Auto and Truck Repair and Advice
http://www.econofix.[...]
2011-12-17
[6]
웹사이트
Pictures images of distributor cap
http://www.trustmyme[...]
2011-12-17
[7]
웹사이트
マッハIII ピンポイント整備入門 - 電装編その1 - KAのディストリビューター周りのメインテナンス
http://www.machclub.[...]
2011-12-17
[8]
웹사이트
ディストリビューター換気孔キャップ構造 実願平4-28115
http://www.rdnavi.co[...]
2011-12-17
[9]
문서
トヨタはIIA（Integrated Ignition Assembly）と称した
[10]
웹사이트
リコール 国-0438-0 点火コイルの不具合
http://carinf.mlit.g[...]
国土交通省
2010-06-20
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