1. 트랜지스터 코일점화장치(Transistor Coil Ignition System)

트랜지스터 코일점화장치는 단속기 접점 또는 펄스 발생기, 컨트롤 유닛, 그리고 기계식 진각 장치를 갖춘 배전기로 구성된다. 기관의 최대회전속도에서도 높은 점화전압을 유지할 수 있으며, 트랜지스터 점화장치는 컨트롤 유닛의 구조에 따라 트랜지스터 코일점화장치와 트랜지스터 점화장치로 나눈다. 트랜지스터 코일점화장치는 컨트롤 유닛을 구성하는 부품들을 한 개의 판위에 서로 연결하여 한 개의 부품으로 몰드된 형식을 취하고 있다. 그리고 단속기 접점 또는 점화펄스 발생기를 이용하여 트랜지스터를 작동 시키면 트랜지스터가 점화 코일의 1차 전류를 단속(On-Off)한다.

1.1. 접점식 트랜지스터 점화장치

접점식 트랜지스터 점화장치의 배전기는 접점식 코일점화장치의 배전기와 같다. 그러나 접점이 트랜지스터 점화장치와 연동되므로, 단속기가 1차 전류를 단속할 필요가 없고, 단지 트랜지스터 점화장치의 제어전류만을 단속한다. 그리고 트랜지스터 점화장치는 그 자신이 전류증폭기 역할을 하며, 트랜지스터를 경유하여 1차 전류를 단속한다.

(1) 1차 전류를 크게 할 수 있다.

단속기 접점을 통과하는 1차 전류는 약 5A정도로 제한된다. 그러나 트랜지스터 점화장치의 단속기 접점에는 약 0.5A 정도의 제어전류만 통과한다. 1차 전류는 트랜지스터를 거쳐서 곧바로 접지되므로 1차 전류를 크게 할 수 있다.

(2) 단속기 수명이 연장된다.

단속기 접점에서 아크가 발생되지 않으므로 접점이 소손되지 않는다.

1.2. 무접점식 트랜지스터 점화장치

접점식 트랜지스터 점화장치에 기계식 단속기를 이용하지 않고 무접점식으로 제어한 것으로 접점이 없어 마모가 없고 수리가 불필요하다. 그리고 접점의 마모에 의한 점화 시기가 변화하거나 고속에서 채터링 현상 등이 없으므로 배전기에 기계적으로 이상이 없는 한, 엔진의 부하와 회전속도에 따라 정확한 점화시기가 보장된다. 점화펄스 발생기는 접점의 개폐 없이도 제어펄스를 발생시킨다. 그리고 제어펄스는 컨트롤 유닛에 전달되어 정해진 점화시기에 스파크를 발생시키게 된다. 점화펄스 발생기로는 홀 센서(Hall Sensor)와 유도 센서(Induction Sensor)가 사용된다.

(1) 홀 센서(Hall Sensor)

홀 센서는 홀 효과를 이용한 전자제어 스위치로서 점화펄스 발생기로 이용된다. 홀 효과(Hall Effect) 는 두 개의 영구자석 사이에 도체를 직각으로 설치하고 도체에 전류를 공급하면 도체 내에서 전자는 공급 전류와 자속의 방향에 대해 각각 직각 방향으로 굴절된다. 그렇게 되면 면 A1에서는 전자가 과잉되고 면 A2에서는 전자가 부족하여 면 A1과 A2를 가로 질러 전압이 발생된다. 이와 같은 현상을 홀 효과라 한다. 홀 전압의 크기는 자장의 세기에 좌우되며, 특히 반도체에서 현저하게 나타난다.

홀 센서의 원리와 발생 전압

(2) 유도 센서(induction sensor)

배전기 안에 설치되어 있으며, 영구자석과 코일이 감긴 철심은 스테이터를 형성하며, 배전기 축에는 펄스발생용 로터가 설치된다. 그리고 스테이터를 형성하는 철심과 펄스발생용 로터는 자화가 잘되는 금속으로 되어 있으며, 각각 기관의 실린더 수에 해당하는 톱니꼴의 돌기를 가지고 있다. 로터 돌기와 스테이터 돌기가 서로 마주 볼 때의 에어 갭(air gap)은 약 0.5mm 정도이다.

유도 센서의 원리와 전압파형

배전기축이 회전함에 따라 로터 돌기와 스테이터 돌기 사이의 에어 갭이 변화한다. 에어 갭의 변화에 대응하여 자속이 정기적으로 변화하면서 유도 코일에 교류 전압을 유기한다. 피크 전압은 엔진의 회전속도에 따라 변화하며, 저속에서는 약 0.5V, 고속에서는 약 100V 정도가 유기되며, 이 교류전압의 주파수는 스파크율과 일치한다. 로터 돌기와 스테이터 돌기가 마주보고 있을 때, 최대전압이 유기된다. 로터가 회전함에 따라 에어 갭은 커지고 유기되는 전압은 급격히 낮아진다. 펄스 발생기에서의 전압강하를 이용, 컨트롤 유닛은 점화불꽃을 발생시킨다.