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자동차 전기장치 Motor vehicle electrical equipment

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작성자 월하 작성일17-09-29 17:08 조회25,507회 댓글0건

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cha-19.gif1. 개요

자동차에 필요한 전력은 엔진 출력의 일부로 발전되어 밧데리에 충전되고 필요에 따라 엔진, 조명, 계기 및 거주성에 필요한 각 계통에 분배되며 소모된 전력은 엔진회전으로 발전시켜 밧데리에 재보충하는 것이다. 즉 엔진 전기장치의 전력 순환은 다음과 같이 순환한다.
기동스위치(Starter Switch. Ignition Switch)를 돌린다.
밧데리에서 기동전동기(Starting Motor)에 전류를 보내 엔진의 Fly Wheel의 Ring Gear를 돌린다.
Fly Wheel은 Crank Shaft를 돌려 피스톤의 왕복운동으로 혼합기를 압축한다.
동시에 Cam Shaft 회전으로 점화코일(Ignition Coil)에 고전압이 흐르게 하고 그 전류를 배전기(Distributor) 상부의 로터(Rotor)에 의해 각 기통의 스파크플러그(Spark Plug)에 불꽃을 일으킨다.
이 불꽃으로 점화·폭발한 혼합기의 팽창력으로 피스톤을 누르면 엔진회전력이 발생한다.
이 회전력으로 발전기(Generator)를 돌려 발전하여 그때까지 소비된 전력을 밧데리에 보내준다.

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전기 계통도 (점화, 시동, 충전)
cha-36.gif1--1 배터리(축전지,Battery)

배터리의 구조는 전해액 가운데 +(양)와 -(음)의 극판을 넣은 습전지로 케이스내에 연판을 2매씩 마주보게 넣어 전해액(황산과 증류수)을 넣고 전류를 보내면 연판에서 화학작용을 일으켜 충전된다. 일반적으로 자동차용 배터리는 12V(일부 디젤차는 24V)가 대부분이다. 최근에는 고성능 배터리로서 증류수의 보충이 불필요하고 자기방전이 적어 장기간 정비가 불필요한 MF 배터리(Maintenance Free Battery)가 개발되어 사용이 일반화 되어 있다.

cha-36.gif1-2 기동장치(Starter, Starting Motor)

기동장치 또는 시동장치는 엔진 시동키(Starter Switch/Ignition Switch)를 돌려 밧데리에서 보내오는 전류로 기동장치를 회전시키면 Over Running Clutch에 연결된 Pinion(작은 기어)이 엔진의 Crank Shaft 에 연결한 Fly Wheel 바깥의 Ring Gear와 맞물려 회전되는 것으로 감속비는 약 10 : 1이다.

cha-36.gif1-3 점화장치(Ignition System)

점화장치는 연소실안에 압축된 혼합기를 전기 불꽃으로 적절한 시기에 점화하여 연소시키는 장치로 점화코일(Ignition Coil), 배전기(Distributor), 고압케이블(High Cable) 및 점화 플러그(Spark Plug) 등으로 구성되어 있다.

cha-36.gif(1) 점화코일, 배전기

플러그에 불꽃을 일으키려면 1만 볼트 이상의 고전압이 필요하지만 밧데리는 12볼트 밖에 안되므로 전압을 올리는 변압기로 1만볼트 이상 고전압을 가진 전류를 일으키는데 이를 점화코일이라고 하며 이 고전압전류는 배전기(Distributor)를 통해 각 기통에 보내져 스파크 플러그에서 불꽃을 일으킨다. 이와 같이 배전기는 실제 배전 뿐만 아니라 다음 3가지 기능을 가지고 있다.

전류를 각 기통의 Spark Plug에 순서대로 보내는 본래 의미의 배전기능
밧데리에서 점화코일로 보내지는 전류를 접점으로 단속하는 회로차단(변압)기능
엔진회전상태나 혼합기의 연소상태에 따라 Spark Plug에 보내는 고전압의 타이밍을 절묘하게 변화시키는 점화진각 조절기능
cha-36.gif( 2) 점화플러그

점화플러그는 전극, 절연체, 중심축 및 쉘로 구성되어 있는데 내열성, 내식성, 방열성, 열전도성, 전기 절연성 등이 요구되는 불꽃 방전성능과 전극소모가 적어야 하는 특성을 가져야 한다.

cha-36.gif(3) 첨단점화장치

가솔린기관의 점화장치로 오랜 역사를 가진 접점식 점화장치는 1970년대부터 무접점식으로 서서히 바뀌어 대부분의 자동차가 무접점식을 채택하고 있다. 이 방식은 개폐하는 접점이 없는 것으로 Full Transistor 또는 축전기 점화식(Condenser)이라고 하는데 밧데리전압을 콘덴서에 비축하여 12V를 450V까지 2차 코일로 고전압화하는 것이다.

cha-36.gif(4) 충전장치
자동차에는 기관의 기동장치나 점화장치의 전장품을 비롯하여 램프류, 에어컨장치 등 많은 전기장치가 있으며, 이러한 전기장치에 전력을 공급하는 전원으로 축전지와 발전기가 있다.

발전기(Generator)는 벨트로 기관과 연결되어 구동되며, 그 발전량은 기관의 회전수에 따라 다르고 발전량이 부하량보다 적은 경우에는 축전지가 전원이 되어 일시 방전한다. 그리고 발전량이 부하량보다 많은 경우에는 발전기만으로 모든 전기장치에 전력을 공급하고, 축전지도 발전기에 의해 충전된다.

발전기와 함께 사용하는 전압 조정기(Voltage Regulator)는 발전기의 계자 코일에 흐르는 전류(계자 전류)를 제어하여, 발전기의 출력 전압을 제어한다. 그리하여 각 전기장치에 알맞는 전력을 공급하고 또 축전지에 규정용량으로 충전하는 기능을 가지고 있으며, 특히 발전기와 전압 조정기는 축전지를 충전하는 기능을 가졌기 때문에 충전장치(Charging System)라고도 부른다. 발전기에서 발생하는 교류전기를 직류로 바꾸는 정류방식에 따라 직류 발전기(DC Generator 또는 Dynamo)와 교류 발전기(Alternator 또는 Generator)로 분류된다.

자동차용 발전기는 주로 교류 발전기를 쓰고 있다. 직류발전기를 쓰는 경우도 있지만 교류 발전기쪽이 경량·소형으로 고속회전에 견디고 공회전시나 저속회전시에도 충분히 발전되는 특징이 있다. 또한 교류전기를 직류로 변화시키는 정류기에 실리콘 다이오드를 쓰고 있는데 일정 방향의 전류만 흘리는 성질을 가지고 있어 레귤레이터등의 보조기기가 필요 없다. 다만 교류 발전기용 조정기(Regulator)는 필요하다.

cha-4.gif 2.냉난방 장치

냉난방장치는 모든 기후와 주행 조건에서 자동차에 승차한 사람에게 쾌적한 환경을 갖게 하고 또 유리창의 성애제거 등을 통해 운전자의 시계를 확보하여 안전하고 쾌적한 운전을 할 수 있게 하는 것이다. 승차한 사람에게 쾌적한 환경은 적당한 온도와 습도 그리고 깨끗한 공기를 유지하여야 하며 그 장치로서 난방, 냉방, 제습, 가습, 송풍, 환기장치가 있고 시계를 좋게하여 안전성을 확보하기 위하여 유리에 성애가 끼는 것을 방지하는 Window Defroster가 있다.

자동차에 사용되는 난방장치(Heater)는 차실내에 따뜻한 공기를 공급하고 앞면의 유리가 습기로 인하여 흐려지는 것을 방지하는 장치(Defroster)도 겸하게 되어 있다. 난방장치의 종류는 기관에서 발생하는 열을 이용하는 것과 기관이외의 열원을 사용하는 것이 있으며 그 열원에 따라 온수식, 연소식 등이 있지만 차종에 따라 채용방식이 다르다.

자동차용 냉방장치(Air-Con.)는 액체가 증발할 때 주위의 열을 흡수하는 현상을 이용하여 냉방작용을 하며 동시에 제습과 공기여과기를 두어 실내 공기속의 먼지도 제거하고 있다. 에어콘의 작동원리는 열역학 개념인데, 이는 열이 항상 온도가 높은 데에서 낮은 데로 이동하며 액체에서 기체로 바뀌기 위해서는 많은 열이 필요하고 기체를 압축하면 기체의 온도와 압력이 상승한다는 것이다. 이와같은 법칙은 냉방사이클에도 적용된다. 냉방 사이클은 냉매(자동차는 대부분 R-12/CF₂Cl₂, Freon Gas)가 순환을 계속 반복하여 냉방작용을 하는데 주요 기능부품으로 압축기(Compressor), 응축기(Condensor), 증발기(Evaporator), 팽창밸브(Expansion Valve) 등이 있다.

cha-4.gif 3.등화장치

자동차 등화장치(Lightion System)는 그 기능면에서 2가지로 구분할 수 있다. 그것은 대상물을 잘 보는 것을 목적으로 하는 조명기능과 다른 차나 기타 도로 이용자에게 자기차의 주행상태를 알리는 것을 목적으로 하는 신호기능이다. 전조등이나 안개등은 조명을 목적으로 한 것이고 방향지시등, 후미등, 제동등 따위는 신호를 목적으로 한 것들이다. 이 신호기능을 가진 램프류는 구조상 일체로 된 것이 많으며 이것을 조합등(Combination Lamp)이라고 한다.

cha-4.gif 4.계기장치

자동차용 계기는 자동차의 주행상태와 각 장치의 작동에 관한 정보를 정확하게 운전석에 전달 표시하여 운전자에게 알려 자동차를 안전하게 운행하고 정비 및 점검을 예고하여 사고를 미연에 방지하게 하는 장치이다. 그 표시방법은 지침식계기와 표시등이 있으며 최근에는 전자회로를 이용한 전기식미터, 발광다이오드, 형광 표지판등의 새로운 형식을 채용한 숫자표시(Digital)나 바-그래프(Bar-Graph) 표시를 쓰고 있다. 자동차용 계기에는 다음과 같은 것이 있다.
속도계(Speed Meter)
적산거리계(Total Counter)
구간거리계(Trip Counter)
운행기록계(Tachograph)
속도 경보장치(Speed Warning Device)
기관회전계(Engine Tachometer)
수온계(Water Temperature Gauge)
유압계(Oil Pressure Gauge)
연료계(Fuel Meter)
전류계(Ammeter)

cha-4.gif 5.기타장치

cha-36.gif5-1 경음기(Horn)

경음기는 다른 자동차나 보행자에게 주의를 주고자 할 때 사용하며 버스나 트럭 등 대형 차량에서 사용하는 공기식과 현재 일반차량에서 많이 사용하는 전기식이 있다.

cha-36.gif5-2 윈드시일드 와이퍼(Wind Shield Wiper)

윈드시일드 와이퍼는 비 또는 눈이 올 때 운전자의 시계가 방해되지 않도록 유리를 닦아내는데 전기식 와이퍼는 동력을 발생하는 모터, 동력을 전달하는 링크, 유리를 닦는 와이퍼 블레이드(Wiper Blade), 세척액을 분출시키는 펌프식의 윈도우 와셔(Window Washer)가 있다.

cha-36.gif5-3 기타 각종 모터류

각종 기구의 조작을 전기식 모터로 하기 위하여 Door Window, Antenna, Trunk, Seat Adjuster, Back Mirror, Door Lock, Sun Roof 등에 각종 모터가 있다.

cha-36.gif5-4 음향기기

음향기기는 AM/FM Radio, Cassette, CD Player, Speaker, Mini Television 등이 있다.


 

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