가솔린 엔진은 혼합기를 피스톤으로 압축시키고 혼합기를 전기불꽃으로 점화시켜, 혼합기를 연소시킴으로써 출력을 얻습니다. 혼합기의 연소에 의해서 발생된 압력은 피스톤을 아래로 밀어 내리고 그 힘에 의해서 엔진이 회전하게 됩니다. 이때, 동일한 양의 연료를 소모하더라도 전기불꽃을 언제 발생시키느냐에 따라 얻어지는 압력이 달라지므로, 최적의 점화위치(Ignition Timing)에서 충분한 에너지를 가지는 전기 불꽃을 만들어주는 것이 중요한 제어 항목이 됩니다.
점화장치는, 전기회로의 과도현상을 이용하여 10~35KV의 고전압을 발생시키는 점화코일과 이그나이터(Ignitor), 고전압을 엔진의 각기통으로 분배하는 배전기(Distributor), 전기불꽃이 직접적으로 생성되는 점화플러그, 그리고 배전기와 점화플러그를 연결하여 고전압을 전달하는 하이텐션 코드(High tension Cord)로 구성됩니다. 현재의 가솔린 엔진에서는 ECU에서 직접 고전압의 분배까지 제어하는 관계로 배전기가 없는 D.L.I.(Distributor-Less Ignition)시스템이 많이 사용되고 있습니다.
점화장치의 구동을 통하여 점화플러그에 전기 불꽃을 발생시키기 위해서는 먼저 점화코일의 1차 코일측에 전류를 통전시켜서 에너지를 축적시킨 다음에, 일정 시간이 경과한 후에 이 1차 코일 회로를 차단하면, 점화코일의 2차 코일측에 고전압이 유도됩니다. 이렇게 유도된 2차 코일측 고전압이 점화플러그에 전달되어 전기불꽃을 생성시키는 것입니다.
그러므로, 점화장치의 구동에 있어서 엔진의 운전 상태에 따라 제어가 요구되는 것은 1차 코일 전류의 통전시간 제어(Dwell Control)와 1차 코일전류의 차단타이밍 제어, 즉 1차 코일 전류를 차단하는 것에 의하여 2차 코일에 고전압을 발생시켜 점화용 불꽃이 발생하는 타이밍을 제어하는 점화시기 제어(Electronic Spark Advance Timing Control), 2가지가 있습니다.
왼쪽 그림에서와 같이 점화코일의 1차 코일전류는 통전이 개시됨에 따라 지수함수적으로 증가합니다. 그런데, 1차 코일 전류를 차단할 때 2차 코일측에서 유도되는 고전압의 크기는 1차 코일 전류의 크기에 따라 비례하기 때문에, 충분한 에너지를 가지고 있으며 안정적이고 신뢰할 수 있는 전기 불꽃을 만들기 위해서는 최소의 1차 코일 전류 수준을 초과해야 합니다. 한편, 1차 코일 전류가 포화되어 장시간동안 코일에 전류가 통전되면 발열로 인해 에너지의 손실이 있게 되고 또 열해(熱害)로 인해 코일이 손상될 가능성이 커집니다. 따라서, 이 두가지를 모두 고려하여 충분한 고전압을 확보할 수 있으면서 열해는 입지 않을 적정한 통전시간이 되도록 통전시간을 제어하는 것이 필요합니다. 이것을 통전시간 제어라고 합니다. 통전시간을 영어로는 드웰시간(Dwell Time)이라고 하고, 이 시간을 크랭크 축의 회전각으로 표현한 것을 드웰각(Dwell Angle)이라고 합니다.
위 그림에 표현된 1차 코일 전류의 변화는 배터리 전압에 의해서 영향을 받습니다. 배터리 전압이 낮으면 당연히 느리게 전류가 상승합니다. 따라서, 배터리 전압에 따라서도 통전시간을 제어하는데 배터리 전압이 낮으면 통전시간을 길게, 배터리 전압이 높으면 통전시간을 짧게 제어합니다.
