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点火システムは、熱機関によって燃料と空気の混合気に点火して燃焼を開始するために使われます。火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジンなど）では、点火システムは各燃焼行程の直前に火花を出して燃料と空気の混合気に点火します。ガスタービンエンジンやロケットエンジンでは、通常、始動時にのみ点火システムが使用されます。
ディーゼル エンジンは、圧縮熱を利用して燃料と空気の混合気を点火する圧縮着火方式を採用しているため、点火システムを使用しません。通常、ディーゼル エンジンには、寒冷時の始動を容易にするために燃焼室を予熱するグロープラグが付いています。
初期の自動車では、点火マグネトとトレブラーコイルシステムが使用されていましたが、これはディストリビューターベースのシステム（1912年に初めて使用）に取って代わられました。電子点火システム（1968年に初めて使用）は、20世紀末にかけて一般的になり、これらのシステムのコイルオンプラグバージョンは1990年代から広く普及しました。
磁気および機械システム
点火マグネトーシステム
点火マグネトー(高圧マグネトーとも呼ばれる) は、火花点火エンジン(ガソリン エンジンなど)で使用される古いタイプの点火システムです。マグネトーと変圧器を使用して、点火プラグ用の高電圧パルスを生成します。古い用語「高圧」は「高電圧」を意味します。
20 世紀初頭に多くの自動車で使用されていた点火マグネトーは、誘導コイル点火システムに大部分が置き換えられました。点火マグネトーの使用は現在、芝刈り機やチェーンソーなど、バッテリーのないエンジンに主に限定されています。また、現代のピストンエンジン航空機[要出典]でも(バッテリーがあっても) エンジンが電気システムに依存するのを避けるために使用されています。
誘導コイルシステム
バッテリーが自動車で一般的になるにつれ（電動スターターモーターの使用が増えたため）、マグネトーシステムは誘導コイルを使用するシステムに置き換えられました。1886年のベンツ・パテント・モトールヴァーゲンと1908年のフォード・モデルTは、トレムブラーコイル点火システムを使用していました。トレムブラーはコイルを通る電流を遮断し、点火のたびに一連の急速な火花を引き起こします。トレムブラーコイルは、エンジンサイクルの適切な時点で通電されます。モデルTでは、4気筒エンジンに各シリンダーごとにトレムブラーコイルがありました。[1]
ディストリビューターベースのシステム
改良された点火システムは、米国のデルコ社のチャールズ・ケタリングによって発明され、1912年のキャデラック車に導入されました。 [2]ケタリング点火システムは、単一の点火コイル、ブレーカーポイント、コンデンサ（ポイントが切断時にアーク放電するのを防ぐため）、ディストリビューター（点火コイルから正しいシリンダーに電気を送るため）で構成されていました。[3] [4] [5]ケタリングシステムは、低コストで比較的単純であったため、自動車業界で長年にわたり主要な点火システムとなりました。 [6] [要出典]
電子システム
最初の電子点火装置（冷陰極型）は1948年にデルコ・レミーによってテストされ、[7]、ルーカスは1955年にトランジスタ点火装置を発表し、 1962年にBRMとコベントリー・クライマックスの フォーミュラワンエンジンに使用されました。 [7]その年、アフターマーケットでEIの提供が開始され、オートライト・エレクトリック・トランジスタ201とタングソルEI-4（サイラトロン容量性放電）の両方が利用可能になりました。[8] ポンティアックは、ブレーカーのない磁気パルストリガーのデルコトロニックというオプションのEIを1963年モデルの一部に提供した最初の自動車メーカーになりました。これは一部のコルベットでも利用できました。[8]初の市販の全固体（SCR）容量性放電点火装置は、1963年にカナダのハイランドエレクトロニクス社によって製造されました。フォードは翌年インディアナポリスに出場したロータス25にフォード設計のブレーカーレスシステムを搭載し、1964年にフリートテストを実施し、1965年に一部のモデルでオプションのEIの提供を開始しました。この電子システムは、シェルビーアメリカンとホルマンアンドムーディが参戦したGT40に採用されました。フォード・モーター社のロバート・C・ホーグルは、1967年1月9日から13日までミシガン州デトロイトで開催されたSAE会議で、「マークII-GT点火および電気システム」、出版物番号670068を発表しました。1958年からクライスラー社のアール・W・マイヤーはEIに取り組み、1961年まで継続し、1963年と1964年に同社のNASCARヘミスにEIが採用されました。 [8]
静電容量放電（CD）を利用したプレスト・オー・ライトのCD-65は1965年に登場し、「前例のない50,000マイルの保証」が付いていた。 [8] （これは、1972年にAMC製品に導入され、1975年モデルで標準装備となったCDなしのプレスト・オー・ライトシステムとは異なる。） [8]同様のCDユニットは1966年にデルコから発売され、[7] 1967年モデルのオールズモビル、ポンティアック、GMC車でオプションとなった。 [8]また、1967年には、モトローラがブレーカーレスCDシステムを発表した。[8] 1965年に発表された最も有名なアフターマーケット電子点火装置は、組み立て済みまたはキットとして販売されたデルタマーク10静電容量放電点火装置であった。
フィアット・ディーノは1968年にEIを標準装備した最初の量産車となり、続いてジャガーXJシリーズ1 [9]が1971年に、クライスラー（1971年の試験後）が1973年に、フォードとGMが1975年にEIを採用しました。[8]
1967年、プレスト・オー・ライト社は、高回転走行時にディストリビューターのブレーカーポイントの負荷を軽減することを目的とした「ブラックボックス」点火アンプを製造し、ダッジ社とプリマス社の工場製スーパーストックコロネットおよびベルヴェデーレ ドラッグレーサーに使用されました。[8]このアンプは、車のファイアウォールの内側に取り付けられ、ユニットを冷却するために外気を供給するダクトを備えていました。[要出典]システムの残りの部分（ディストリビューターとスパークプラグ）は、機械システムの場合と同じです。機械システムと比較して可動部品がないため、信頼性が高く、サービス間隔が長くなります。
バリエーションのコイルオンプラグ点火では、各コイルが2つのプラグを扱い、シリンダーは360度位相がずれている（したがって、上死点（TDC）に同時に到達します）。4サイクルエンジンでは、1つのプラグが排気行程の終わりに火花を散らし、もう1つのプラグは通常の時間に点火することを意味します。いわゆる「無駄な火花」配置ですが、スパークプラグの消耗が早いことを除いて欠点はありません。ペアになるシリンダーは、4気筒配置では1/4と2/3、6気筒エンジンでは1/4、6/3、2/5、V8エンジンでは6/7、4/1、8/3、2/5です。[10]他のシステムでは、タイミング装置としてのディストリビューターを廃止し、クランクシャフトに取り付けられた磁気クランク角センサーを使用して、適切なタイミングで点火をトリガーします。
エンジン制御ユニット
現代の自動車エンジンは、点火システムや燃料噴射を含むさまざまなエンジン機能を制御する単一のデバイスであるエンジン制御ユニット（ECU）を使用しています。[11] [12]これは、燃料噴射と点火が別々のシステムとして動作していた以前のエンジンとは対照的です。
ガスタービンとロケットエンジン
ガスタービンエンジン（ジェットエンジンを含む）はコンデンサ放電点火を使用しますが[要出典]、点火システムは起動時または燃焼器の炎が消えたときにのみ使用されます。
ロケットエンジンの点火システムは、始動不良や爆発を防ぐために非常に重要です。ロケットでは、インジェクタープレートの表面に炎を当てる花火装置や、接触すると自然発火する自発火性推進剤が使用されることが多いです。 [要出典]
参照
ウィキメディア・コモンズには、点火システムに関連するメディアがあります。
参考文献
- ^ パターソン、ロン、コニフ、スティーブ（2003 年 11 月～12 月）。「モデル T フォードの点火システムとスパークタイミング」（PDF）。モデル T タイムズ。
- ^ 「電動セルフスターターの発明者、チャールズ・F・ケタリングが生まれる」。歴史。
- ^ ケタリング、チャールズF.（1912年9月3日）。「爆発モーターの点火装置」 。 2023年5月1日閲覧。
- ^ ケタリング、チャールズF.（1912年9月3日）。「点火システム」 。 2023年5月1日閲覧。
- ^ ケタリング、チャールズF.（1917年4月17日）。「点火システム」 。 2023年5月1日閲覧。
- ^ ホーソーン、ジョン・A.（1967年6月20日）。「点火システム」 。 2023年5月1日閲覧。
- ^ abc スーパーストリートカーズ、9/81、p.34。
- ^ abcdefghi スーパーストリートカーズ、1981年9月、35ページ。
- ^ 「新型ジャガーV12 - モータースポーツマガジンアーカイブ」。モータースポーツマガジン。2014年7月7日。
- ^ Northstarperformance.com、fixya.com、i.fixya.net
- ^ 「エンジン制御モジュールの仕組み」www.HowStuffWorks.com 2012年5月8日2023年4月29日閲覧。
- ^ 「ECUの仕組み」www.haltech.com . 2023年4月29日閲覧。