デルコ点火システム

デルコ点火システムは、ケタリング点火システム、ポイントアンドコンデンサー点火、ブレーカーポイント点火とも呼ばれ、チャールズ・F・ケタリングが発明した誘導放電点火システムの一種です。1912年のキャデラック^[1]で初めて市販され、デルコによって製造されました。時が経つにつれて、すべての自動車およびトラックメーカーによってスパーク点火、つまりガソリンエンジンに広く使用されるようになりました。今日でも、コイルオンプラグ、コイルニアプラグ、およびディストリビューターレス点火のコイルパックで広く使用されています。^[2] 自動車で使用されている代替システムはコンデンサ放電点火で、現在は主にアフターマーケットのアップグレードシステムとして使用されています。^[3]電子点火は、ポイント（機械式スイッチ）をトランジスタなどの電子スイッチに置き換えたケタリング誘導点火の一般的な用語でした。^[4]

初回始動時には、蓄電池がイグニッション スイッチ (上の図では「コンタクタ」と呼ばれています) を介して接続されます。エンジンが始動すると、エンジン駆動のオルタネーターまたは発電機が電力を供給します。

ブレーカー ポイント (図では「コンタクト ブレーカー」と呼ばれています) は、ディストリビューター シャフトのカムによって開閉される電気スイッチです。このポイントは、エンジン サイクルの大部分の間閉じられ、電流が点火コイルを流れるようにタイミングが調整されており、スパークが必要なときに瞬間的に開きます。

点火コイルは変圧器です。ポイントが閉じているとき、一次巻線（初期の文献では低圧巻線と呼ばれていました）はバッテリー電圧に接続されます。コイルのインダクタンスにより、この回路の電流は徐々に増加します。この電流によりコイル内に磁場が生成され、一定量のエネルギーが蓄えられます。ポイントが開くと、磁場を維持する電流が止まり、磁場が消滅します。蓄えられたエネルギーは、起電力として 2 つの巻線に戻されます。一次巻線の巻き数は少なく、ファラデーの電磁誘導の法則により、 250 ボルト程度の電圧スパイクが発生します。^{[5]二次巻線の巻き数は一次巻線の 100 倍程度であるため、25,000 ボルト程度の電圧スパイクが発生します。この電圧は、}スパークプラグの電極間で火花を飛ばすのに十分な高さです。どちらの極性の電圧スパイクも使用できますが、スパークプラグの中心に負極性のパルスを印加すると、最も効率的に火花が発射されます。これにより、スパークプラグの寿命も長くなります。

ポイント間にはコンデンサ（以前のテキストではコンデンサと呼ばれていました）が接続されています。コンデンサは、ポイントが開いたときに一次コイルで発生する電圧スパイクを吸収します。これにより、ポイント上の新しく開いた接点で電気アークが形成されるのを防ぎ、これらの接点の急速な腐食を防ぎます。

ディストリビューターのローターはカムシャフトに合わせて回転します。スパークプラグが点火するタイミングになると、ローター (上の図のディストリビューター内に示されている青いバー) がディストリビューター キャップの中心電極をスパークプラグ ワイヤに接続された電極に接続します。これは、ポイントが開き、コイルが中心電極に高電圧を供給するのと同時に発生します。

この図にはバラスト抵抗器は示されていませんが、これはケタリングの特許に含まれていました。^[6] これは一次回路に配置されています。一次巻線のインダクタンスは、一次巻線を流れる電流が、火花を生成するのに十分なエネルギーを供給するのに必要なレベルまで増加できる速度を制限します。一次巻線のインダクタンスを下げると電流の増加が速くなりますが、最大電流が高くなり、ポイントの寿命が短くなり、コイルの加熱が増加します。一次巻線と直列に配置されたバラスト抵抗器は、電流に比例した電圧降下を生成します。ポイントが最初に閉じているときは電流が低いため、抵抗器全体の電圧降下も低く、バッテリー電圧の大部分がコイル全体に作用します。電流が蓄積されると、抵抗器全体の電圧降下が増加し、コイル全体のバッテリー電圧が低下して最大電流が制限されます。

ケタリングのイグニッションでは、始動位置にあるときにイグニッション スイッチがバラスト抵抗器をバイパスすることがよくありました。始動中にバッテリー電圧が低下し、この抵抗器をバイパスするとコイルにかかる電圧が高くなり、より多くのエネルギーを供給できるようになります。

この設計の問題の 1 つは、適切なサイズのコンデンサを使用しても、ポイントでアークが発生することです。アークが発生すると、ポイントが「焼ける」ことになります。これにより、ポイントの接点に抵抗が生じ、一次電流が減少し、結果としてスパークの強度が低下します。2 つ目の問題は、ディストリビュータカムに乗ってポイントを開く機械式カム フォロワー ブロックに関係します。ブロックは時間の経過とともに摩耗し、ポイントの開き具合 (「ポイント ギャップ」) が減少し、点火タイミングとポイントが閉じている時間の割合の両方にそれに応じた変化が生じます。古い車両の調整では、通常、ポイントとコンデンサを交換し、ギャップを工場仕様に設定します。3 つ目の問題は、ディストリビュータ キャップとローターに関係します。これらのコンポーネントの表面に導電性の「スニーク パス」 (「トラッキング」とも呼ばれます) が発生することがあります。このパスを横切ってコイルの二次電圧が電流 (多くの場合、アークの形) を発生させ、スパーク プラグをバイパスします。スニーク パスが発生した場合、唯一の解決策はキャップとローターを交換することです。 4 番目の問題は、エンジンのスパーク プラグの 1 つ以上が「汚れ」たときに発生する可能性があります。スパーク プラグの内部絶縁体に堆積物を形成する燃焼副産物によって引き起こされる汚れは、二次電圧が火花を発生させるのに十分な高さまで上昇する前にコイルのエネルギーを消散させる導電経路を作成します。いわゆる容量性放電点火システムは、はるかに短い上昇時間でコイル電圧を作成し、汚れが多少あるスパーク プラグ間で火花を発生させることができます。

電子点火システムは、デルコ点火システムのコンポーネントの一部またはすべてをソリッドステートおよび/または光学デバイスに置き換え、より高い電圧とより信頼性の高い点火を実現します。