점화 플러그: 단순한 불꽃 그 이상
스파크 점화 엔진에서 스파크 플러그의 본질은 분명해 보입니다. 이것은 가장 중요한 부분이 점화 스파크가 점프하는 두 개의 전극인 간단한 장치입니다. 현대 엔진에서 점화 플러그가 새로운 기능을 얻었다는 것을 아는 사람은 거의 없습니다.
최신 엔진은 거의 전적으로 전자적으로 제어됩니다. 제어 장치, 
일반적으로 "컴퓨터"로 알려진 장치 작동에 대한 일련의 데이터를 수집합니다(우선 여기서 크랭크축의 속도, 가속 페달을 "누르는" 정도, 대기압 및 흡기 매니 폴드, 냉각수, 연료 및 공기의 온도, 촉매 변환기로 청소하기 전후의 배기 시스템의 배기 가스 구성),이 정보를 메모리에 저장된 정보와 비교하여 명령을 내립니다. 공기 댐퍼의 위치뿐만 아니라 점화 및 연료 분사 과정을 제어하기 위한 시스템. 사실은 개별 작동 주기에 대한 인화점과 연료량은 엔진 작동의 매 순간에 효율성, 경제성 및 환경 친화성 측면에서 최적이어야 합니다.
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엔진의 올바른 작동을 제어하는 데 필요한 데이터 중에는 폭발 연소의 유무에 대한 정보도 있습니다. 피스톤 위의 연소실에 이미 있는 공기-연료 혼합물은 점화 플러그에서 연소실의 가장 먼 곳까지 빠르게 그러나 점차적으로 연소되어야 합니다. 혼합물이 완전히 점화되면, 즉 "폭발"하면 엔진의 효율성(즉, 연료에 포함된 에너지를 사용하는 능력)이 급격히 떨어지고 동시에 중요한 엔진 구성 요소에 대한 부하가 증가하여 실패로 이어질 수 있습니다. 따라서 일정한 폭발 현상을 허용해서는 안 되며, 반면에 순간 점화 설정 및 연료-공기 혼합물의 조성은 연소 과정이 이러한 폭발에 비교적 근접하도록 해야 합니다.
따라서 몇 년 동안 현대 엔진에는 소위 장착되었습니다. 센서를 노크. 기존 버전에서 이것은 실제로 엔진 블록에 나사로 고정되어 일반적인 폭발 연소에 해당하는 주파수의 진동에만 반응하는 특수 마이크입니다. 센서는 노킹 가능성에 대한 정보를 엔진 컴퓨터에 보내고, 엔진 컴퓨터는 노킹이 발생하지 않도록 점화점을 변경하여 반응합니다.
그러나 폭발 연소의 감지는 다른 방식으로 수행할 수 있습니다. 이미 1988년에 스웨덴 회사인 Saab는 9000 모델에서 SDI(Saab Direct Ignition)라고 하는 분배기 없는 점화 장치의 생산을 시작했습니다. 이 솔루션에서 각 점화 플러그에는 실린더 헤드에 내장된 자체 점화 코일과 "컴퓨터 "는 제어 신호만 공급합니다. 따라서 이 시스템에서는 각 실린더마다 점화점이 다를 수 있습니다(최적).
그러나 이러한 시스템에서 더 중요한 것은 점화 스파크를 생성하지 않을 때 각 스파크 플러그가 사용되는 용도입니다(스파크 지속 시간은 작동 주기당 불과 수십 마이크로초이며, 예를 들어 6000rpm에서 하나의 엔진 작동 주기는 XNUMX분의 XNUMX초입니다). 동일한 전극을 사용하여 이들 사이에 흐르는 이온 전류를 측정할 수 있음이 밝혀졌습니다. 여기에서는 피스톤 위의 전하가 연소되는 동안 연료와 공기 분자가 스스로 이온화되는 현상을 이용하였다. 분리된 이온(음전하를 가진 자유 전자)과 양전하를 가진 입자는 연소실에 배치된 전극 사이에 전류를 흐르게 하고 이 전류를 측정할 수 있습니다.
챔버의 표시된 가스 이온화 정도에 유의하는 것이 중요합니다. 
연소는 연소 매개변수에 따라 달라집니다. 주로 현재 압력과 온도. 따라서 이온 전류 값에는 연소 과정에 대한 중요한 정보가 포함됩니다.
Saab SDI 시스템에서 얻은 기본 데이터는 노킹 및 가능한 오발에 대한 정보를 제공하고 필요한 점화 타이밍을 결정하는 데도 사용되었습니다. 실제로, 이 시스템은 기존의 노크 센서가 있는 기존 점화 시스템보다 더 신뢰할 수 있는 데이터를 제공하고 더 저렴했습니다.
현재 각 실린더에 개별 코일이 있는 이른바 무분포 시스템이 널리 사용되며 많은 회사에서 이미 이온 전류 측정을 사용하여 엔진의 연소 과정에 대한 정보를 수집하고 있습니다. 이에 적합한 점화 시스템은 가장 중요한 엔진 공급업체에서 제공합니다. 또한 이온 전류를 측정하여 엔진의 연소 과정을 평가하는 것이 엔진 성능을 실시간으로 연구하는 중요한 방법이 될 수 있음이 밝혀졌습니다. 이를 통해 부적절한 연소를 직접 감지할 수 있을 뿐만 아니라 피스톤 위의 실제 최대 압력의 크기와 위치(크랭크축의 회전 각도로 계산)도 결정할 수 있습니다. 지금까지 직렬 엔진에서는 이러한 측정이 불가능했습니다. 이 데이터 덕분에 적절한 소프트웨어를 사용하면 훨씬 더 넓은 범위의 엔진 부하와 온도에서 점화 및 분사를 정확하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라 장치의 작동 매개변수를 특정 연료 속성에 맞게 조정할 수 있습니다.
