고속엔진 ‘냉형’ 반대일때 ‘열형’사용

점화 플러그
절연체·전극 구성, 내열성·내부식성 강해야

가솔린 엔진의 점화장치는 압축된 혼합 가스를 전기불꽃으로 가장 적절한 시기에 점화시키는 것으로 점화 불꽃은 점화코일에서 발생해 고압케이블을 통해 각 실린더에 설치된 불꽃 방전기인 점화 플러그(spark plug)를 통해 방전한다.

이 점화 플러그는 구조가 간단하고 작은 부품이지만 고온·고압의 가혹한 조건에서 사용되기 때문에 그 기능의 양부는 기관의 성능에 직접적인 영향을 미치는 중요한 부품으로 셀, 절연체 및 전극으로 구성되며, 고온에 견디는 내열성과 장시간 사용해도 전극의 소모가 적고 내부식성이 강해야 한다.

점화 플러그의 셀은 전극과 절연체를 조합해 플러그를 구성하는 금속부분으로 아래쪽은 실린더 헤드의 플러그 구멍에 끼우는 나사로 돼 있으며 위쪽에는 렌치가 끼워지는 6각형으로 돼 있는 아연 도금된 구조용 탄소강을 사용한다.

절연체는 점화 플러그의 수명을 결정하는 것으로 고온에서도 절연성과 기계적 강도를 유지하고, 전극부에서 받은 열을 방출시키는 부분으로 내열성 및 열전도성이 좋아야 한다.

전극은 불꽃 방전을 형성하는 가장 중요한 부분으로 절연된 중심 전극과 접지된 접지 전극으로 돼 있으며 높은 열에 견딜 수 있는 니켈-크롬강이 사용되며, 불꽃 방전이 되는 전극 사이의 틈은 0.6~1mm 정도이다.

점화 플러그는 불꽃이 방전되는 발화부의 온도가 너무 낮으면 카본이 부착돼 점화가 잘되지 않아 실화가 일어난다. 너무 높으면 정상적인 점화 이전에 불꽃이 방전되는 조기 점화 등 이상연소가 발생하므로 적정 온도인 400~800℃정도가 되는 자기 청정 온도를 유지해야 한다.

이 온도는 엔진의 형식, 압축비, 회전 속도, 부하 및 연료의 종류에 따라 다르기 때문에 한 종류의 점화 플러그로 모든 기관에 사용할 수 없으므로 열 방출이 좋은 플러그와 나쁜 플러그를 엔진의 운전 조건에 맞춰서 적절한 것을 사용해야 한다.

일반적으로 열 방출 정도를 수치로 나타낸 것을 ‘열가’라고 하며, 열 방출이 좋은 점화 플러그는 열가가 높은 냉형(8~13), 열 방출이 나쁜 것을 열가가 낮은 열형(2~7)이라고 부르며, 제조회사에 따라 표시방법이 다르지만 예를 들어 점화 플러그에 ‘BPS7ES’라고 되어 있으면 7이 열가가 된다. 따라서 점화 플러그를 선정할 때는 크기가 같다고 똑같은 것이 아니므로 고출력, 고속엔진에는 냉각효과가 큰 냉형 점화 플러그, 반대일때는 열형 점화 플러그를 사용해야 하며, 열가가 맞지 않으면 연비와 출력이 떨어지므로 주의해야 한다.
<제공: 김연수 교수 한국폴리텍대학 달성캠퍼스 자동차학과(자동차정비기능장)>

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