4種類の点火システムとその仕組み

ディストリビューターには多くの部品が含まれていますが、その中で最も重要なのは、エンジンに合わせて回転するローターと、ディストリビューターキャップに取り付けられた多数の「接点」です。イグニッションコイルからの電流がローターに供給されます。ローターが回転し、ローターの端が接点の1つに近づくと、電気がその接点にアーク放電します。そこから、電力はスパークプラグワイヤーを下って関連するスパークプラグに伝わり、各スパークプラグへの充電のタイミングが調整されます。

スパークプラグとそのワイヤー

点火ワイヤーとも呼ばれるスパークプラグワイヤーは、スパークプラグに電力を運ぶ絶縁ワイヤーであり、スパークプラグが最終的に燃焼を引き起こす火花を生成できるようにします。

スパークプラグは、中心に導電性金属の中心コアを備えた絶縁セラミックボディで構成されています。この金属製の中心コアと、スパークプラグの金属ベースに接地する電極の先端との間にギャップがあります。電気がアーク放電するか、そのギャップを飛び越えて火花を発生させます。

点火システムの重要性

重要な点は、イグニッションシステムが適切かつ正確に機能していないと、車の始動に問題が発生したり、まったく走行しなくなったりする可能性があるということです。

点火システムのスパークプラグの摩耗やコンポーネントの故障は、エンジンの性能に影響を与え、始動の困難、失火、電力不足、燃費の悪さ、さらには問題が時間内に解決されない場合の恒久的な損傷など、さまざまなエンジンの問題を引き起こします。また、点火システムの故障によって引き起こされるこれらのエンジンの問題は、車両内の他の重要なコンポーネントに損傷を与える可能性があることにも注意してください。

したがって、点火システムの定期的なメンテナンスは、エンジンの最適なパフォーマンスを確保し、スムーズで安全な運転を確保するために不可欠です。では、どれくらい定期的に十分ですか？少なくとも年に1回は、点火システムのコンポーネントを目視検査して摩耗や故障の兆候がないかどうかを確認し、必要に応じてすぐに交換する必要があります。

スパークプラグについては、必ず車両メーカーが推奨する間隔で点検および交換してください。繰り返しになりますが、点火システムの重要性を考えると、予防保守はエンジンの性能と寿命を最大化するための鍵です。

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4種類の点火システム：＃1ディストリビューターベースのブレーカーポイント点火（機械式）

歴史

最も古いタイプの点火システムは、従来のブレーカーポイント点火システムであり、機械式点火システムとも呼ばれます。自動車産業の初期から、特に1970年代まで使用されてきました。

これは、ディストリビューターベースのシステムと呼ばれる、ディストリビューターを使用する2種類の点火システムの1つです。以下でさらに説明する他の3種類の点火システムとは異なり、ブレーカーポイント点火システムは本質的に完全に機械的であるため、その2番目の名前です。

それらがどのように機能するかを学びましょう。次に、それに基づいて、このタイプの点火システムの結果として得られる長所と短所を確認します。機械式ブレーカーポイントシステムは最も初期の発明であり、それ以降のすべてのモデルの基礎となるため、このセクションではさらに詳しく説明します。このシステムがどのように機能するかをしっかりと理解し、後で改善されたシステムの長所と短所を確認する必要があります。

ディストリビューターベースの点火の簡単な説明

最初の2種類の点火システム、ブレーカーポイントシステムと電子システムは、他の2つのディストリビューターレスシステムとは対照的に、両方ともディストリビューターベースです。したがって、ディストリビューターベースのシステムがどのように機能するかの基本を学びましょう。

ディストリビューターは、機械的にタイミングを合わせて点火する密閉型の回転シャフトです。ディストリビューターの主な仕事は、イグニッションコイルからスパークプラグへの二次電流または高電圧電流を正しい点火順序で正しい時間ルーティングすることです。

完全に機械的なディストリビューターでは、ディストリビューターはギアでカムシャフトに接続し、カムシャフトによって回転します。内部では、ディストリビューターシャフトのマルチサイドカムが他のディストリビューターパーツを動かし、本質的にイグニッションコイルへの電力の流れを開始および停止する機械的なスイッチのように機能します。

コイルが十分な電圧を生成すると、コイルの上部とディストリビューターキャップの上部に移動します。そこでは、ディストリビューターシャフトに取り付けられた回転ディスクが、各スパークプラグワイヤーに順番に電流を分配します。電流はスパークプラグのワイヤーを通ってスパークプラグに流れ、点火を引き起こします。

ブレーカーポイント点火のしくみ

ディストリビューターベースのブレーカーポイント点火システムには、一次回路と二次回路の2つの電気回路があります。

イグニッションコイルは、一次巻線（一次コイル）と二次巻線（二次コイル）と呼ばれる鉄心に巻かれた2本のワイヤーコイルで構成されています。一次回路は、一次コイル、「ブレーカーポイント」、および自動車のバッテリーで構成されています。バッテリーの低電流でのみ動作し、ブレーカーポイントとイグニッションスイッチによって制御されます。

一方、二次回路は、コイルの二次巻線、外部コイルディストリビューターの高圧リードコイルワイヤー、スパークプラグ、スパークプラグリード、ディストリビューターローター、ディストリビューターキャップで構成されています。

イグニッションキーをオンにすると、一次コイルはバッテリーから低電圧の直流電流を受け取ります。この直流電流は、ディストリビューターのブレーカーポイントを通り、バッテリーに戻ります。この電流の流れは、点火コイルの周りに磁場を形成します。

ここで、「ブレーカーポイント」がどのように機能するかを説明します。

上記のように、ディストリビューターには、一次コイルの回路を接地する「ブレーカーポイント」が含まれています。このブレーカーポイントは、ディストリビューターシャフトに接続されたカムによって動かされるレバーによって地面に接続されています。

エンジンに合わせて回転するディストリビューターローターのおかげで、エンジンが回転すると、カムの高いポイントがブレーカーポイントを分離するまでディストリビューターシャフトカムが回転します。瞬時に、この突然の分離により、一次コイルを流れる電流が停止します。

これにより、一次コイルによって生成された磁場がコイルの周りで崩壊します。コンデンサーはエネルギーを吸収し、ブレーカーポイントが分離するたびにブレーカーポイント間の電気アーク放電を防ぎます。したがって、言い換えれば、コンデンサーは、二次コイルに高電圧サージを発生させるために必要な磁場の急速な崩壊に役割を果たします。

一次コイルの磁場のこのような突然の継続的な変化は、二次コイルを通り抜け、ローターとディストリビューターキャップ端子の間のギャップ、およびスパークプラグの電極間のギャップをジャンプするのに十分な高さの高電圧サージを生成します。システム全体のタイミングが適切であると仮定すると、火花は指定されたシリンダー内の混合気に正確な瞬間に到達し、そのシリンダー内で燃焼が発生します。

ディストリビューターがエンジンに合わせて回転し続けると、ローターとディストリビューターキャップ端子の間の電気的接触が遮断され、2次コイルへの電流の流れが停止します。同時に、ブレーカーポイントが再び閉じて一次回路が完成し、電流が再び一次コイルに流れるようになります。

この電流は再び一次コイルの周りに磁場を生成し、それは再び崩壊させられ、このサイクルが点火順序で次のシリンダーに対して繰り返されます。ブレーカーポイントシステムおよびそれ以降の電子システムでは、一次巻線と二次巻線で構成されるシングルコイルがすべてのシリンダーに電力を供給することに注意してください。

この「磁気誘導」プロセス全体は、時速90マイルで毎分約18,000回行われます。

ブレーカーポイント点火の概要：

長所

• 簡単なメンテナンス： これらの点火システムの機械的性質、およびこれらのシステムが最も長い間使用されてきたという事実により、診断と修理が比較的容易になります。

短所

• 内訳の可能性： ただし、それらは多数の機械的に可動な部品で構成されているため、摩耗、誤動作、故障の可能性も高くなります。
• エンジンパフォーマンスに影響を与える： これらのタイプの点火システムのこのような劣化の可能性は、時間の経過とともに最大火花エネルギーを減少させ、失火や排出量の増加などの頻繁なエンジンの問題を引き起こす可能性があります。

4種類の点火システム：＃2ディストリビューターベースの電子点火

歴史

完全に機械的なブレーカーポイント点火システムが70年以上使用された後、自動車業界は、より高い走行距離、より高い信頼性、および排出量の削減に対する要求に直面していました。メーカーは、機械的動作にあまり依存しない高エネルギー点火システム、つまり電子点火システムを考案しました。

以前のシステムのブレーカーポイントは故障して点火時期を台無しにし、エンジンの性能に悪影響を及ぼし、12,000マイルごとに交換する必要がありました。

この欠点に対処するために、後の電子点火システムにはまだディストリビューターがありますが、ブレーカーポイントとコンデンサーはトランジスタスイッチとして機能するピックアップコイルと、点火コイルを制御して高電圧を生成する電子制御モジュールに置き換えられています-電圧電流。

以前のブレーカーポイント点火システムと比較して、タイミングを制御するためにこのような電子スイッチを使用すると、可動部品が少なくなり、これらの電子点火システムの診断と修理が比較的簡単になります。また、エンジンの寿命全体にわたって一貫した高電圧スパークを生成することにより、ブレーカーポイントシステムの欠点を改善します。これは、エンジンの失火が少なく、合理的な排出量であることを意味します。

これらの電子システムは、従来のディストリビューターキャップとディストリビューターローターを使用して、スパークプラグに電流を分配する同じ仕事を実行します（したがって、ディストリビューターベースの点火システムでもあります）。

可動部品が少ないにもかかわらず、ディストリビューターも摩耗にさらされており、最終的には交換が必要になります。これにより、この点で後の点火システムがさらに改善されました。電子点火システムのもう1つの制限は、点火時期がメーカーの希望どおりに正確に制御されていないため、加速が遅くなり、燃料効率が低下することです。

電子点火のしくみ

初期のブレーカーポイント点火システムと同様に、電子システムには2つの点火コイルがあり、したがって2つの回路（一次回路と二次回路）があります。バッテリーから一次コイルのバッテリー端子までの一次回路の一部、および二次回路全体は変更されません。

イグニッションスイッチをオンにすると、バッテリーの低電圧電流がバッテリーからイグニッションスイッチを通って一次コイルに流れます。以前のシステムのブレーカーポイントの代わりに、センサーとして機能するピックアップコイルを通過するときに、多くの「歯」を持つアーマチュアと呼ばれるコンポーネントによって電流が中断され、継続的にオンに戻されます。

アーマチュアの各歯がピックアップコイルに近づくと、一次コイルを流れる電流をオフにするように電子モジュールに信号を送る電圧が生成されます。本質的に、このメカニズムはブレーカーポイントシステムのメカニズムと非常によく似ています。

電流が遮断されると、一次コイルの周囲の磁場が崩壊し、二次コイルに高電圧の噴出が発生します。これで、ブレーカーポイントシステムと同じように、電流が2次回路で動作します。電子モジュールのタイミング回路は、一次コイルの磁場が崩壊した後、電流を再びオンにし、発射シーケンスの各シリンダーに対してプロセス全体が繰り返されます。

電子点火の概要

長所：

• 故障する可能性が低い： ブレーカーポイントとコンデンサーが取り外されているため、電子システムの機械的な可動部品が少なくなり、故障する可能性が低くなります。
• 信頼できる ：ブレーカーポイント点火システムとは異なり、電子システムはエンジンの寿命全体にわたって一貫した高電圧の火花を生成できるため、エンジンの失火が少なく、適切な排出量が得られます。

短所：

• メンテナンス ：それでも、ディストリビューターは残っており、摩耗や破損が発生する可能性があり、交換が必要になり、修理費用が増加します。
• タイミング：点火時期は正確であるため、加速が遅くなり、燃費が悪くなります。

4種類の点火システム：＃3ディストリビューターレス点火

歴史

電子点火システムの欠点は、それらがまだディストリビューターを持っていることであり、それは摩耗しやすいです。さらに、ディストリビューターは水分を蓄積する傾向があり、始動の問題を引き起こします。ディストリビューターは、エンジンに合わせて回転するため、エンジン出力も必要です。したがって、ディストリビューターがないということは、エンジンの抗力が少なくなり、効率が上がることを意味します。

メーカーは解決策を考え出しました。完全に機械的なディストリビューターを取り外して、摩耗しないソリッドステートスイッチと交換することです。

そうすることで信頼性が向上しましたが、ソリッドステートスイッチは、カムシャフトによって機械的に回転しているディストリビューターシャフトからマーチングオーダーを受け取りました。また、ディストリビューターシャフトは摩耗しやすく、約120,000マイル後に問題が発生する傾向があります。

摩耗や破損は常に適切な点火時期を妨げるため、1980年代初頭から、メーカーは機械式ディストリビューターを完全に取り外して、ディストリビューターなしの点火システムを導入しました。これらのシステムは、ブレーカーポイントおよび電子点火システムとは大きく異なります。点火コイルはスパークプラグの真上に配置され、スパークプラグのワイヤーが不要になり、システムは完全に電子化されています。

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ディストリビューターレスイグニッションの仕組み

3番目のタイプの点火システムはディストリビューターレスで、廃棄スパーク点火システムとも呼ばれます。このシステムは、従来のトラブルブリーディングディストリビューターの代わりに、複数の点火コイルを使用します。シリンダーごとに1つのコイル、またはシリンダーのペアごとに1つのコイルです。

電流をスパークプラグに「分配」するディストリビューターがなければ、スパークプラグはコイルから直接点火されます。スパークプラグのタイミングは、電子点火モジュールとエンジンコンピューターによって制御されます。

このシステムは、エンジンセンサーを使用してクランクシャフトの位置とカムシャフトの位置を決定します。これらのセンサーは、両方のシャフトの位置を継続的に監視し、その情報をエンジンコンピューターに配信します。

クランクシャフトポジションセンサーはクランクシャフトの前部、または一部の車両ではフライホイールの近くに取り付けられ、カムシャフトポジションセンサーはカムシャフトの端の近くに取り付けられています。

2つのシャフトの位置に基づいて、電子点火モジュールが適切な点火コイルをトリガーし、関連するスパークプラグを直接点火します。このシステムはまた、ペアのシリンダーの1つに「廃棄スパーク」を使用し、同時に上死点にある2つのピストンをペアにします： 1つは圧縮行程の終わりに、もう1つは排気行程の終わりにあります。

以前のシステムとのもう1つの大きな違いは、以前のシステムでは一次巻線と二次巻線で構成されるシングルコイルを使用して特定の順序ですべてのシリンダーに電力を供給していましたが、ディストリビューターレス点火システムでは異なるコイル設定を採用していることです。複数のイグニッションコイルパックを使用しており、それぞれが2つのシリンダーに対してスパークを生成します。つまり、各コイルをより長くオンにすることができます。

したがって、この土壌設定は、最大30,000ボルトのより強力な磁場と、より近代的な車両の典型的なより希薄な混合気に点火するために必要なより強力でより高温の火花を発生させることができます。

これらのシリンダーの各スパークプラグは、1つのコイルからの高電圧を使用して同時に点火します。これにより、より正確な点火時期が可能になり、エンジン効率が向上し、排出量が減少します。

ディストリビューターなしの点火の概要

長所：

• 信頼できる ：エンジンの寿命全体にわたって一貫した高電圧を生成できます。
• 正確な点火時期： 一定の距離を過ぎると摩耗しやすいディストリビューターが取り外されるため、点火時期を正確に制御でき、排出量を削減できます。
• 故障する可能性が低い： システムが電子化されたため、可動部品がないためです。

短所：

• より費用のかかるメンテナンス： ただし、可動部品がないということは、機械式点火システムよりも診断がはるかに難しく、問題が発生した場合の修理に費用がかかることも意味します。
• より高価な部品： ディストリビューターレスシステムでは、発射メカニズムを容易にするために、二重のプラチナスパークプラグが必要です。

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4種類の点火システム：＃4コイルオンプラグ点火

歴史

コイルオンプラグ点火システムは、ディストリビューターレスシステムで開発されたすべての有利な電子制御を備えています。また、ディストリビューターレスシステムと同様に、コイルオンプラグシステムは、各スパークプラグの上部に直接点火コイルを配置して、スパークプラグを直接点火することからこの名前が付けられました。

各スパークプラグには、直接点火するための専用コイルが真上に配置されているため、高電圧スパークプラグのワイヤーは完全に取り外されています。これにより、システムの効率が向上します。これは、スパークプラグワイヤによってアンペア数と電圧の損失が大きくなるだけでなく、ケーブルが脂っこくなったり摩耗したりすると、ケーブル間の汚染やクロスファイアが発生する可能性があるためです。

ここでのもう1つの大きな改善点は、2つのシリンダーが1つのコイルを共有する代わりに、各コイルが1つのシリンダーだけにサービスを提供するようになったことです。これは、各コイルを2倍長く「オン」にして、最大の磁場を発生させることができることを意味します。

その結果、コイルオンプラグ点火システムは、ディストリビューターレスシステムの最大30,000ボルトと比較して、40,000〜50,000ボルトを生成でき、より高温で強力なスパークにより、より希薄な混合気をより効率的に燃焼させ、最大化することができます。エンジンの効率。

現在、ブレーカーポイント、ディストリビューター、コンデンサー、スパークプラグワイヤーはありません。可動部品がないということは、コイルオンプラグ点火システムが故障する可能性が低く、信頼性が高く、修理の頻度が少ないことを意味します。

欠点としては、可動部品がないため、実際に問題が発生した場合、従来のシステムよりも診断が難しく、修理に費用がかかる可能性があることに注意してください。ただし、前述のように、修理の頻度は低くなります。

また、イグニッションコイルはスパークプラグの上に配置されているため、ボンネット下のエンジンのクリーニング中に脱脂剤や水による損傷にさらされる可能性が高いため、クリーニングを開始する前に、それぞれをプラスチックで包んで保護してください。

コイルオンプラグ点火のしくみ

すべての点火システムの中で最も洗練されたこのシステムは、さまざまなセンサーからの入力に基づいて、エンジンコントロールユニットを使用して点火時期を制御し、最適な精度、より高い電圧、より強く、より高温の点火を実現します。

ディストリビューターレスシステムと同様に、コイルオンプラグシステムはエンジンセンサーを使用してシャフトの位置を認識します。この情報に基づいて、エンジンコントロールユニットは適切な点火コイルをトリガーします。これにより、関連するシリンダー内の関連するスパークプラグが点火順序で直接点火されます。

コイルオンプラグ点火の概要

長所：

• エンジン効率： 新しい車両でより希薄な混合気を効率的に燃焼させることができる、一貫した高電圧でより高温でより強い火花を生成できます。
• 正確な点火時期： これにより、最適なエンジン効率と低排出量が可能になります。
• あまり頻繁でない修理： スパークプラグワイヤーが取り外されたため、可動部品が不足しているためです。

短所：

• 修理 ：可動部品がないということは、トラブルシューティングが難しく、修理に費用がかかることを意味します。

技術の進歩が継続的な改善につながるため、点火システムは今日では想像を絶する機能で改善され続けます。それでも、4種類のイグニッションシステムはすべてメンテナンスと修理が簡単で、時代の車両に最適です。

貴重な車両の重要なコンポーネントとそれらがどのように機能するかについて詳しくは、包括的なメンテナンスのヒントの記事をご覧ください。