[ 자동차 상식 ] 점화 플러그의 올바른 이해...2/3부 [ Correct understanding of spark plugs... 2/3 ]

안녕 하십니까? 엄 박사 입니다..^^

저번 포스팅( 점화 플러그의 올바른 이해 1부 )에 이어..

2번째 시간 입니다..

목차

1. 점화 플러그의 열 방출 경로

2. 자기 청정 온도

( Self Cleaning Temperature : Selb streinigungs temperratur)

3. 열가 ( Heat range : Warmewert )

4. 점화 플러그의 열가와 온도 특성

자동차 기관은 부하, 압축비, 배기량, 내부 냉각효과, 혼합비, 그리고 연료 소비율 등에 따라 구별이 됩니다..

그러므로 모든 기관에 똑같은 형식의 점화 플러그를 사용할수가 없습니다. 따라서 각 기관의 서로 다른 운전 조건에 적합한 점화 플러그를 사용 해야만 합니다..

점화 플러그의 중요한 요소로는....

전극간극, 연소실 내에서의 설치위치, 열가 등이 있습니다..

(1) 점화 플러그의 열 방출 경로

연소 가스로 부터 점화 플러그에 전달 된 열은 밑의 사진에서와 같이 실린더 헤드, 셀(Sell), 그리고 절연체를 통하여 다시 발산 됩니다. 점화 플러그의 나사부를 통해 실린더 헤드로 약 81%, 노출 된 금속부분(Sell)을 통해 대기로 약13%, 노출 된 절연체로 부터 대기로 약 6%가 방출 됨을 보이고 있습니다..


열 전도가 잘 되어 전극부의 온도가 너무 낮아도,

반대로 열전도가 느려 전극부의 온도가 너무 높아도 문제가 됩니다..

(2) 자기청정 온도

( Self Cleaning Temperature : Selb streinigungs temperratur)

전극부의 온도가 400°c 이하가 되면 연소실에 노출 된 절연체에 카본 등이 퇴적 되어 밑의 그림과 같이 분류(Shunt path )를 형성하여 전압강하를 유발 시키며, 심하면 실화의 원인이 됩니다..

그리고 850°c 이상이 되면 조기점화 현상을 유발 시키게 됩니다.. 따라서 전극부분 자체의 온도에 의해 퇴적물을 태워 연소실에 노출된 절연체와 전극을 깨끗하게 하면서도 조기점화 등을 일으키지 않은 온도범위 ( 400 ~ 850°c )를 자기청정 온도라 한다.

(3) 열가 ( Heat range : Warmewert )

점화 플러그의 열부하 용량의 척도로써 기관의 특성과 일치 되어야 합니다..

열가는 전극부의 온도가 운전 중 450°c 이상의 자기청정 온도에 빨리 도달하고, 내구성 측면에서 전부하 운전 시에도 850°c를 초과하지 않도록 선택 되어야 합니다.. 그리고, 점화 플러그와 기관의 손상을 방지하기 위해 충분한 열가 여유를 유지 해야만 합니다..

최근의 엔진 기관에서는 점화 플러그에서의 온도는 더 이상 가장 중요한 평가 기준이 이젠 아니게 되었습니다..

이제는 이온(ion)전류의 크기에 의해 결정되는 점화 확률 계수( Ignition probability factor )가 중요한 평가 요소로 고려 되고 있는데.. 이 이온 전류 측정법은 점화시점( Firing point )을 기준으로 하여, 연소 과정에서 조기점화( Pre-ignition )와 후점화 ( Post-ignition ) 사이에서 최적 열가를 결정 합니다..

적절한 열가는 조기점화 경향성이 뚜렷하게 나타나는 그러한 정밀하게 조정 된 조건하에서 기관을 운전 하면서 기준 점화시점 과 조기 점화 간의 시차에 근거하여 결정을 합니다. 불완전 연소는 특히 기관이 정상작동 온도에 도달하기 전에, 외기 온도가 낮은 조건 하에서 그리고 재시동 후에 자주 발생 합니다.

이러한 조건 하에서는 중심 전극과 절연체 팁(Tip)에서의 온도가 좀 처럼 150°c 이상 상승하지 않습니다. 이러한 상태가 지속됨에 따라 미연소 가스 HC와 윤활유 잔유물은 점화 플러그의 차가운 부분에 퇴적물을 형성하게 됩니다..

실화의 위험으로 부터 벗어나기 위해서는 점화 플러그가 최소한 400°c 이상으로 가열 되어야만 합니다. 이 온도에 도달하면절연체 선단에 퇴적 된 탄화물이 연소, 제거가 됩니다. 점화 플러그의 작동 범위는 이 온도를 하한 기준으로 하여 결정이 됩니다..


점화 플러그의 열가는 숫자 ( EX : 2 ~ 10 )로 표시 되며, 열가 번호가 높으면 열형 플러그, 낮으면 냉형 플러그, 그리고 중간 열가에 해당하면 중형 플러그 ( Medium Plug )라 합니다..

① 열형 플러그 ( Hot Plug : HeiBe Kerze )

열형 플러그 즉, 고열가 ( 7 ~ 10 ) 플러그 란? 연소실에 노출된 절연체의 길이가 길어 열을 흡수하는 표면적이 넓은 반면에방출 경로가 길어 열방출이 느린 플러그를 말 합니다.

② 냉형 플러그 ( Cold Plug : Kalte Kerze )

냉형 플러그 즉, 저열가 ( 2 ~ 4 ) 플러그 란? 연소실에 노출된 절연체의 길이가 짧아 열을 흡수하는 면적이 좁은 반면에 방출 경로는 짧아 열 방출이 빠른 플러그를 말 합니다..

※ 중요사항 (제가 왜 헷갈렸는지 여기서 나옵니다..)

한참 투스카니가 유행이던 시절 저도.. 소비자의 입장에서..

여러 튜닝들을 많이 해봤습니다..

점화 플러그니, 핫 이즈나마니, 엔진튜닝, 머플러, 외장, NOS, 써스펜션, GT윙, 걸윙 등등...

엔진의 출력을 높여 놓은 터라..

그때 당시 열가 6이였던 순정 품을 열가 7~8로 상향 조정하여 탔었는데..;

( 엔진의 고출력을 지향할수록 열가의 숫자는 높은 줄로만 알고 있었죠..)

지금은 독일의 BMW를 소유 하고 있습니다..


BMW는 BOSCH 사의 점화 플러그를 채택을 하고 있습니다...

밑의 사진에서 보시면 아시겠지만,

NGK 와 BOSCH 사 와간의 열가 식별 코트를 보시면 정 반대 입니다..

그렇게 말하면 즉, 모든 플러그의 열가 코드의 숫자가 높을수록...

냉형 플러그가 아니란 말이 됩니다..

이걸 모르면 여기서 실수가 나오게 됩니다..

튜닝업에 종사를 하시는 면서도...

이러한 부분을 잘 모르시는 분들이 많습니다..

(거의 한차종 튜닝만 하시기 때문이라 사료 됩니다..)

저 또한 너무 한쪽으로만 생각을 했던건 아닌지..
살짝 안위한 생각을 한거 같습니다..^^

(4) 점화 플러그의 열가와 온도 특성

동일 기관에 열가가 서로 다른 점화 플러그를 장착,
전부하 운전하여 점화 플러그의 온도 변화를 측정한 것입니다..

여기서 고열가 플러그는 저열가 플러그에 비해 기관의 저출력 범위에서도 쉽게 자기 청정온도 범위를 초과하는 것을, 반면에 저열가 플러그는 저출력 범위에서는 자기 청정 온도에 도달되지 않는 것을 알 수 있습니다.

즉, 오손에 대한 저항력은 열형이, 조기점화에 대한 저항력은...

냉형이 각각 큼을 알수 있습니다..

일반적으로 고출력, 고속기관에서는 냉형 플러그를,
저출력 저속기관에서는 열형을 주로 사용 합니다.


점화 플러그를 장기간 사용 후 빼내어 절연체와 전극상태를 보면, 열가가 정확시 선택 되었는지를 판별 할 수 있습니다.


열가가 기관의 특성과 일치할 경우에는 절연체는 회백색에서 약간 블그스레한 갈색까지, 전극은 엷은 갈색을 띄는 것이 정상 입니다.

① 고열가 ( 열형 ) 플러그

절연체 팁의 길이가 길어 열을 많이 흡수하고 방출을 적게 한다.

② 중열가 ( 중형 ) 플러그

열형 플러그에 비해 절연체 팁의 길이가 짧고, 절연체 팁의 길이가 짧을수록 열의 흡수는 적게, 방출은 많이 한다.

③ 저열가 ( 냉형 ) 플러그

절연체의 팁이 짧으므로 열의 흡수는 적고 방출은 쉽게 이루어진다.

오늘은 여기까지 입니다..^^

흠.. 포스팅을 준비 하면서.. 쭈욱~ 이렇게 공부도 할겸 다시 읽어 보니..

생각 보단 많이 헷갈리네요..ㅎ

점화 플러그에 대한 정보를 찾아 보면서..
( 정비서적, NAVER, 블로그 및 카페 자료 등등 )


서로 다른 잘못 된 정보들이 너무 난문하고, 많은 거 같습니다.

심지어는 어떤 정보가 정확한 정보인지도 잘 모르겠네요..;;

정비서적과.. 네이버의 자료도.. 틀린 부분이 너무 많아..쩝..;;

지금까지 제가 뭘 알고 있었던 건가 하는 의문도 좀 듭니다..;;

지금 제가 포스팅 한 정보들은..

나름 여러 자료들을 비교 분석 후..

그 많은 정보들 중 팩트라 생각되어 지는 부분을 편집하여...

재 구성 하였습니다..

포스팅 하면서 다시 금 공부하게 되네요..^^

데헷~♡

오늘도 좋은 하루 되시지 말입니다.. 이상..

나공대 Motors 의 엄 박사 였습니다..^^

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본 POSTING 은 STEEMIT의 문서작성(이미지 삽입) 특성상... 이미지 자료들은 NAVER 자료실에서.. 인용 하였으며, 포스팅 내용의 전개와 실시간 상황의 내용 전달을 위하여... 이모티콘 이미지는.. 본인(엄박사)의 NAVER 블로그(나공대모터스)에 있는 포스팅 내용을 주체로.. 발췌 하였습니다..

제 블로그를 방문해 주시는 여러 이웃님들께..

항상 좋은 일만 가득 하셨으면 좋겠습니다...^^

감사합니다...^^