KR0154318B1 - 스파크점화 엔진 - Google Patents

스파크점화 엔진

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KR0154318B1
KR0154318B1 KR1019930700848A KR930700848A KR0154318B1 KR 0154318 B1 KR0154318 B1 KR 0154318B1 KR 1019930700848 A KR1019930700848 A KR 1019930700848A KR 930700848 A KR930700848 A KR 930700848A KR 0154318 B1 KR0154318 B1 KR 0154318B1
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프랭크 에프. 립스키
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Abstract

본 발명은 점화플러그가 필요없이 각 연소실내에 한정되지 않은 개수로 스파크원이 합체된 스파크점화엔진(10)에 관한 것으로, 이 스파크 점화엔진(10)을 실린더 조립체와(12) 실린더헤드조립체(24)사이에 배치되어 고정된 편평한 회로모듈(38)을 갖추고, 이 회로모듈(38)은 전기절연기판(58)과, 1쌍의 전극부재(42), 연소실(26)내에서 연료의 스파크점화를 위해 고전압단속전기신호를 발생시키는 펄스기(22)에 전극부재(42)를 연결시키도록 전기절연기판(58)에 배선된 전기회로(50), 실린더조립체(12)와 헤드조립체(24)에 전기절연기판(58)을 연결시키는 제1 및 제2시일(72)을 갖추며, 또한 내연기관(10)의 스파크플러그 대용으로 사용될 수 있는 키트는 회로 모듈(38)과 스파크플러그대용의 분사조립체를 갖추고 있다.

Description

[발명의 명칭]
스파크점화엔진
[발명의 배경]
본 발명은 가솔린이나 이와 유사한 연료를 사용하는, 동력본체나 이밖의 다른 기계의 엔진같은 스파크점화내연엔진에 관한 것이다.
일반적으로 스파크점화엔진은 적절한 압축비를 갖고, 디젤엔진같은 압축점화방식보다는 전기아크방식을 사용하여 점화하여 온 바, 상기한 스파크점화엔진은 디젤엔진보다는 비교적 생산단가가 낮으면서 고출력산출이 가능하고 소음이 적으며 운전성이 좋기는 하지만 기존의 스파크점화엔진은 그 생산단가가 높고 종종 고장이 발생해서 교체해 주어야만 하는 스파크플러그를 사용해야만 하는 결정적인 결함이 있을 뿐만 아니라 예컨대 다음과 같은 문제점을 안고 있었다.
1. 연소실에 하나 또는 다수의 스파크플러그의 공기흡입구나 배기구가 근접설치되어 밸브트레인부품과 연결되어 있으므로 인해 그 냉각이 어렵고;
2. 밸브지역이 스파크플러그가 차례로 차지하는 공간으로 인해 제한되므로 밸브의 흡배기효율이 제한되며;
3. 스파크플러그개구부를 설치해야 하므로 연소실내에 분사노즐이나 이와 유사한 다른 개구부를 설치하기가 어렵고;
4. 실린더마다 한쌍의 스파크쌍의 한지점이나 최상점에서만 점화가 시작되므로 연소가 효과적이지 못한 동시에 바람직하지 않은 대기오염물을 발생시키는 한편;
5. 근접설치된 밸브와 스파크플러그의 냉각을 위한 적절한 준비가 갖춰진 연소실을 형성하여야 하는 설비의 복잡성으로 인해 엔진이 비교적 고가인 문제점이 있다.
이제까지 상기한 문제점을 스파크일렉트로드를 각 실린더외주에 설치하고 헤드개스켓이나 특별 제작된 실린더링내에 삽입된 컨덕터를 사용하여 개선하려는 시도가 있어 온 바, 그 예로는 미국특허출원 제2,775,234호와 제2,948,824호, 제2,904,610호 내지 제4,330,732호가 있지만 상기한 방법들 모두 종래의 장치에서와 마찬가지의 배치와 두꺼운 헤드개스킷 등의 사용 및/또는 고가의 생산단가와 낮은 신뢰성 내지 짧은 수명등으로 경제성이 없었다.
따라서 종래의 스파크점화엔진보다 생산단가가 낮고 대기오염물질을 발생하지 않으면서 신뢰성이 높고 내구성이 좋으며 유지가 용이한 스파크점화엔진이 요구되어 왔다.
[발명의 요약]
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로써 각 연소실내에 스파크 원천의 수가 비교적 제한되지 않으며, 기존의 스파크플러그를 필요로 하지 않는 스파크점화엔진에 관한 것이다.
따라서 본 발명은 이동가능한 적어도 하나의 피스톤을 갖춘 실린더부재와; 연소실을 형성하면서 유체가 피스톤과 연결되는 헤드부재를 구비하고 이 해드부재는 상기 실린더부재에 이동가능하게 결합되면서; 흡입공기가 연소실안으로 들어가 피스톤에 의해 가압되고 나서 피스톤에 의해 배기가스형태로 연소실로부터 방출되는 가스흐름조절부재를 갖추고; 상기 연소실안으로 연료를 조절가능하게 들여보내는 연료흐름부재를 구비하여 연료를 흡입된 공기와 혼합함과 더불어; 피스톤의 운동과 일치하는 간헐적인 전기신호를 고압으로 축적하는 펄스장치와; 상기한 실린더부재와 헤드부재사이에 얹혀 장착된 절연판을 갖춘 평면회로모듈; 한쌍의 전극부재; 기판위에 전극부재를 펄스부재에 연결하여 연소실내에서 연료점화스파크를 발생하는 금박전도트레이스를 구비한 회로부재; 상기 기판을 실린더나 헤드부재중의 하나에 밀봉결합하는 제1밀봉부재; 실린더부재나 헤드부재중 다른 하나에 상기 기판을 밀봉결합하는 제2밀봉부재를 갖추는 바, 여기서 금박은 그 두께가 거의 0.010인치보다 적은 부재이면서, 금박전도트레이스는 종래의 헤드개스킷위치에 직접 사용할 수 있도록 충분히 얇은 회로모듈을 사용할 수 있는 것이 바람직하다.
여기서 상기 회로모듈은 다수의 전극부재쌍을 구비할 수 있고, 각 일렉트로드쌍은 제1전극부재와 제2전극부재를 구비하는 바, 각 전극부재들은 동일평면에 위치하고 있으며, 금박전도트레이스로 회로모듈의 회로층 형성이 가능하고, 상기 회로부재는 절연재도 갖추어 적어도 하나의 제1,2전극부재가 실린더부재와 헤드부재로부터 전기적으로 독립될 수 있게 되어있다.
바람직하기로 상기 전극부재는 모듈을 용이하게 제조하기 위해 저단가 전기적 제품생산방법으로 콘덕터부재에 일체로 형성되는데, 연소실과 피스톤사이에 개구부가 형성되며, 상기 전극부재는 절연기판에 지지되게 연결되면서 절연기판을 유해하게 이온화시키지 않고 효과적인 전기점화를 조장시킬 수 있도록 개구부재로 뻗어 일치되며, 바람직하기로 이 전극들은 고온의 점화온도에서 모듈의 내구성을 향상시키기 위해 개구부내로 뻗어있는 전극의 소정부위를 덮어주는 얇은 전도성 도장물에 의해 피복되어 있으며, 상기 전도성 도장물로서는 니켈과 백금이 포함된다.
엔진은 다수의 실린더로 이루어지게 되며 실린더부는 다수의 피스톤을 가지게 되고, 실린더헤드부는 그와 대응하는 다수의 연소실을 포함하게 될 뿐만 아니라 회로모듈을 바람직하게는 연소효율을 향상시키기 위해 각 연소실과 관련되는 다수의 전극부품의 쌍들을 갖추고, 최소한 각 전극쌍들의 한개의 전극은 각각의 실린더에 연속전기점화를 위해 다른 실린더의 전극들로부터 전기적으로 절연된 각 실린더와 관련되며, 각 연소실의 전극쌍들은 평행하게 연결되어진다.
바람직하기로는 절연기판에 상호의존적으로 전극부품과 기판에 연결되고 개구부속으로 뻗도록 연소실과 피스톤사이의 안쪽구멍이 형성되고, 엔진은 또한 실린더수단과 헤드수단사이에서 회로모듈이 고정부에 의해 실린더수단과 헤드수단중의 어느 하나의 전극을 전기적으로 연결시키는 수단이 구비될 수 있다.
바람직하게는 절연되는 도장물은 엔진의 접지되는 부분으로부터 전도체 부품의 전기적 절연을 향상시키기 위하여 먼저 밀봉수단으로 형성되고, 절연도장물은 섬유질의 세라믹을 포함할 수 있으며, 밀봉수단은 절연기판과 연결되는 단단하면서 밀봉될 수 있는 금속성 링부재를 포함할 수 있고, 그 링부재는 실린더수단과 헤드수단사이의 클램핑에 의해서 변형되는 한편, 상기 링부재는 회로모듈의 회로층부를 형성하여 비드부의 베이스를 이루는 트레이스부와 비드를 갖출 수 있다.
엔진은 스파크플러그와 플러그개구부를 밀봉시키는 플러그부재를 수용할 수 있는 헤드수단의 외측으로부터 연소실쪽을 향해 개구된 플러그개구부를 갖추고, 상기 플러그부재는 바람직하기로 연소실내로 연료를 공급하기 위한 주분사수단을 갖추며, 이 플러그부재는 또한 연소실내로 예비연료를 공급하기 위한 예비분사수단과 연소실내의 연료압을 지시하기 위한 스트레인신호를 발생시키는 스트레인감지수단을 갖추고 있다.
한편, 최소한 하나의 피스톤이 이동될 수 있도록 장착된 실린더조립체와, 이 실린더조립체에 착탈가능하게 연결되면서 피스톤과 함께 연료연소실을 형성하도록 된 실린더헤드조립체, 연소실내에 피스톤에 의해서 압축되는 흡입공기를 연소실내로 흡입시키면서 피스톤에 의해 배출가스로서 연소실로부터 공기를 배출시키는 가스유동제어장치, 상기 흡입공기와 혼합된 공기를 연소실내로 조절하여 공급하는 연료유동제어장치, 상기 피스톤의 운동에 동기적으로 부합하는 고전압단속전기신호를 발생시키는 펄스기를 갖춘 내연기관의 스파크플러그대용으로 사용될 수 있는 킷트가 구비되어 있다.
또한, 상기 킷트는 엔진의 각 스파크플러그대용으로 사용될 수 있는 하나의 플러그부재와, 상기 실린더헤드조립체사이에서 조여져 배열되면서 전기절연기판을 갖춘 편평한 회로모듈, 한쌍의 전극부재, 상기 연소실내에서 연료를 스파크점화시키기 위한 펄스기에 전극부재를 연결시키는 회로수단, 상기 실린더조립체와 실린더헤드조립체중 어느 하나에 절연기판을 밀봉되게 연결시키는 제1밀봉수단과, 상기 실린더조립체중 다른 하나에 절연기판을 밀봉되게 연결시키는 제2밀봉수단을 갖추고 있고, 상기 플러그부재에 의해 하나 또는 다수의 분사유니트와 압력세서 및 연소를 조장시키는 초음파트렌스듀서가 제공되게 된다.
[도면의 간단한 설명]
본 발명의 형상들이나 효용성은 첨부되는 도면들과 수반되는 설명 및 청구항에 의해 명확해질 것이다.
제1도는 본 발명에 따른 스파크점화엔진의 부분단면상태도.
제2도는 제1도의 2-2선 단면도.
제3도는 제2도 3부위 내부의 상세설명도.
제4도는 제3도의 4-4선 단면도.
제5도는 제2도와 같이 본 발명 엔진의 또다른 형상을 나타낸 단면도.
제6도는 본 발명 엔진의 또다른 형상을 보여주고 있는 제4도 6부위내의 단면 상세도.
제7도는 제1과 같이 본 발명 엔진의 또다른 형상을 나타낸 단면도.
제8도는 본 발명 엔진의 또 다른 형상을 보여주고 있는 제7의 8부위내의 단면 상세도이다.
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 통상의 스파크플러그를 사용을 배재한 스파트 점화엔진과 직결된 것으로 도면 제1도 내지 제4도에 언급된 바와같이 엔진(10)은 하나의 블럭 또는 실린더조립체(12)는 1개 또는 그 이상의 피스톤(14)들을 갖추어 상응된 실린더(16)들내를 미끄럼이동하게 되며, 상기 피스톤(14)는 작동을 위해 통상의 크랭크샤프트(도시안됨)와 연결되어 있다.
또 상기 크랭크샤프트는 직접 또는 간접으로 점화 디스트리뷰터(22)의 디스트리뷰터 축(20)과 기어연결되고 상기 실린더조립체(1)을 덮고 있는 실린더헤드(24)는 내부에 다수개의 연소실(26)을 갖추고, 이 연소실(26)들은 각각 흡기포트(28), 연료공급수단(30), 흡기밸브(32), 배기밸브(34), 배기포트(36)와 연결되어 있다.
본 발명에 따른 회로모듈(38)은 실린더조립체(12)와 실린더헤드(24) 사이에 일반 헤드볼트(40)나 이와 유사한 고정수단에 의해 장착되어서 그 내부에 전극(42)이 내설되어 있으며, 이 전극(42)은 다수개의 상기 회로모듈(38)상 실린더 개방부(44)쪽까지 연장되고, 상기 실린더 개방부(44)들은 실린더(16)들중 1개와 각기 대응되는 한편, 상기 회로모듈(38)의 형상에 있어서, 상기 전극(42)들은 1쌍으로 접지전극(46)와 열전극(48)을 내포하고 있는 1쌍으로 배열되어 있다.
또한 제2도에서와 같이 회로모듈(38)은 열전극(48)과 와이어 하네스(52)를 통해 디스트리뷰터(22)에 전기적으로 연결되기 위해 복수개의 금박전도트레이스(50)이 결합되어 있으며, 이를 위해 또 회로모듈(38)은 와이어하네스(52)의 끝단소켓조립체(56)와 짝을 이루는 끝단 플러그부(54)는 실린더조립체(12)와 실린더헤드(24)사이로부터 연장된다.
그리고 상기 회로모듈(38)의 복수 실린더형상은 통상적으로 엔진(10)의 각 실린더(16)용 열전극(48)의 분리격리된 전도통로와, 이 실린더(16)들 각각에 상응되도록 50A, 50B, 50C, 50D으로 묘사된 금박전도트레이스(50)들을 갖추고 있으며, 나아가서 전극들(42)의 다수쌍들은 다수의 스파크원들에 의한 바람직스럽지 못한 배기열을 줄이고 엔진효율의 향상을 위해 개방부(42) 각각에 대하여 이격되며, 이 전극들(42)는 스파크원들이 조기점화 디토네이션과 밀접한 지역에 밀착되어 야기되는 조기점화 디토네이션을 피하기 위해 연소실(26)의 외각 인접부위에 위치된다.
제3도 및 제4도에서와 같이 상기 모듈(38)은 1개의 기판(58)과, 60A, 60B, 60C로 묘사된 1개 이상의 회로층(60)들을 포함하고 있으며, 이 회로층(60)들은 금박전도트레이스(50)이 수용된 복제 회로로 형성되어 실린더조립체(12)와 실린더헤드(24) 사이로 연장되어 있다.
여기서 사용된 인쇄회로함은 전도물질을 에칭되거나 선택적으로 도포하는 것과 같은 그래픽수단들에 의해 절연기판 상에 형성되는 금박 전도성 형태를 의미하며, 1개의 층으로 제한되지 않고 다수층의 회로기판을 포함하는 한편, 금박황은 거의 0.010인치보다 얇은 두께를 갖는 물질을 의미한다.
또 제3도에서와 같이 회로층(60A)은 기판(58)내에서 전기적으로 절연되기 위해 복수층 인쇄회로기판에 주지된 통상의 방법으로 기판(58)의 첫번째 회로층(62)상에 형성되어지되, 이 첫번째 회로층(62)에는 기판(58)내에서 전기적으로 절연되기 위해 복수층 복체회로기판에 주지된 통상의 방법으로 두번째 회로층(64)이 형성되어 있다.
또 기판(58)제조에 사용되는 적합재질로는 상업성이 있는 FR4열 지연중합체등이 유용하고 금박전도트레이스(50)는 구리의 도포 또는 에칭등에 의해 형성된다.
제1도 내지 제4도에 묘사된 바처럼 회로모듈(38)의 형상예에 있어서, 전극부재(42)들은 금박전도트레이스(50)와 전기접촉되게 회로기판(58)내에 접합된 불연속부재들로 형성되어지며, 상기 전극부재(42)들은 니켈, 플레티늄, 텅스텐등과 같은 적절한 고온·물질로 제조될 수 있으며, 금박전도트레이스(50)들은 플러그부(54)내부로 연장되어 각각 다수의 링트레이스(66)와 전기적 연결이 이루어지고, 이 링트레이스(66)는 통상적으로 아일렛과 같이 평판관통구멍에 의해 형성되는 중공공급부(68)에 의해서 플러그부(54)의 대향면으로 연장되어진다.
모듈(38)은 부품들이 헤드보울트(40)를 매개로 동시에 조여졌을 때 실린더조립체(12)에 헤드(24)를 연결시키기 위한 1쌍의 외층(72)을 갖추도록 형성되있는 바, 이 외층(72)은 바람직하기로 전기적으로 실린더조립체(12) 및 헤드(24)로 부터 트레이스(50A-B)의 전기절연성을 향상시키기 위한 절연물질로 형성되게 되고, 상기 외층(72)의 재질로는 고온밀봉재로써 알려져 있고 상업적으로 융용하게 이용되고 있는 섬유질 세라믹이 적당하다.
제4도에 도시된 바와 같이, 중공피드(68)에는 조형적으로 버튼부재(94)로서 형성된 접지전극(46)과 관련된 결합체가 충진되어 있고, 상기 버튼부재(74)가 실린더조립체(12)와 헤드(24)를 접촉시키기 위해 외층(92)의 바깥쪽으로 연장형성되어 있어, 상기 모듈(38)이 엔진(10)에 조립되면 외층(72)과 동일한 높이로 납작하게 된다.
한편, 제1도 내지 제3도에 도시된 것과 같이 전도트레이스(5)는 와이어 하네스(52)의 접지리드(76)를 통해 외부접지에 접지전극(46)을 전기적으로 연결시키기 위해 1개의 접지트레이스(50G)를 갖추고 있고, 이 접지트레이스(50G)는 상기 모듈(38)이 엔진(10)에 장착되기 전이나 장착된 뒤의 시험과정에 상기 접지를 매개로 모듈(38)로부터 용이하게 접지시킬 수 있도록 하며 상기 배선(50G)의 또 다른 사용은 접지체로서 엔진(10)에 의해 동력을 받는 운반수단에 임의의 접지전류통로를 피하는 것과 같이 엔진접지 또는 통상의 샤시와 독립되는 배전기(22)(또는 다른 점화회로 성분)로 복귀되도록 하는 것이다.
제5도에 도시된 바와 같이, 모듈(38)의 또 다른 형상에 접지트레이스(50G)와 적어도 다수의 접지패드(70)의 일부를 이루는 1개 또는 1개 이상의 링트레이스(78)가 갖추어지고, 이 링트레이스(78)는 실린더개구부(44) 각각에 인접되도록 연장되어 상기 전도트레이스(50)과 마찬가지 방법으로 형성되는 한편, 상기 각각의 링트레이스(78)는 상기한 엔진(10)에 전극(46)이 접지된 버튼부재(74)에 대항되도록 하는 연속적인 비드부재(80)에 적절한 베이스와, 기판(58)과 실린더조립체(12) 또는 헤드(24)사이에 튼튼하고 효율적인 시일등을 제공한다.
바람직하기로 각각의 개구부(44)는 1쌍의 링트레이스(78)와 기판(58)의 대향되는 쪽을 밀봉시키기 위해 상응하는 비드부재(80)를 갖추고 있다.
이러한 형상에 있어서, 외층(72)은 통상적인 물통로 또는 오일통로 등을 밀봉시키게 됨과 더불어 트레이스(50A-D)를 위한 전기절연을 향상시키게 된다.
그리고 통상 상기 비드부재(80)는 대략 외층(72)과 동일한 높이로 형성되면서 바람직하기로는 제5도에 도시된 것과 같이 약간 돌출된 상태로 되도록 하며, 조립품(12)과 헤드(24)사이에서 약간 평형하게 조여서, 연소압력에 대하여 기판(58)을 효율적으로 밀봉되도록 하는바, 이 비드부재(80)의 적절한 재료로 납 또는 주석의 합금이나 땜납을 사용할 수 있다.
제6도를 참조하면, 제6도의 회로모듈(38)의 대체구성은 링트레이스(78) 및 접지전극(46)과 전기적으로 분리된 비드부재(bead member;80)를 갖추고서, 접지 트레이스(50C)가 실린더 어셈블리(12) 및 헤드(24)와 분리되어 접지되도록 해 준다.
이를 위해, 링트레이스(78)는 각 접지전극(46)에 대한 접지패드(70)와, 관련된 실린더 개구부(44) 및 상기 접지패드(70)와 연결된 접지트레이스(50C)사이를 통과하게 된다.
제6도에 도시된 바와 같이, 전극(42)은 회로층(60A)의 관련된 컨덕터 트레이스(50)와 일체적으로 형성되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 제1기판층(62)이 제6도에서 82로 나타낸 바와 같이 그 형성시에 전극(42)을 지지하기 위한 개구부(44)내에서 일시적으로 확장되게 된다. 전극(42)이 형성되면, 상기 일시확장부(82)는 상술한 인쇄회로공정에서와 마찬가지로 기계로 절단하는 등에 의해 제거되게 된다.
보호도전코팅(84)이 전자 플레이팅하는 등에 의해 개구부(44)내에서 각 전극(42)에 가해지게 된다.
또한, 적절한 도전코팅(84)용 재료는 엔진(10)내에서 연소시의 고온에 견딜 수 있는 니켈 및 백금을 포함하고, 상기 기판(58)에 인접한 코팅(84)의 선단을 보호할 수 있도록 피복하기 위해 도전코팅(84)에 이어서 외층(72)을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 금박 컨덕터는, 회로모듈(38)이 대단히 얇게 만들어지게 해주며 예컨대, 모듈(38)의 동작표준이 만들어진 후 테스트되므로서 기판(58)이 0.06인치의 총두께를 갖게 되는 바, 이것은 두께면에서도 충분한 축소가 가능하다는 것을 의미하는 것이다.
제7도를 참조하면, 헤드(24)는 제1도에 도시된 바와 같이 연소실(26)로의 스파크 플러그 개구부없이 86으로 나타낸 그러한 개구부를 갖추고서 구성할 수가 있는 바, 헤드는 제7도에서 24'로 나타내어진 개구부(86)를 갖추게 되고, 제1도의 구성에 있어서는 헤드(24)가 플러그 개구부(86)의 존재에 의해 간단화되므로서 저가 생산을 촉진하게 된다. 더 중요하게는, 개구부(86)가 존재함으로써 연소실(26)로부터의 열전달이 향상되어, 엔진(10)의 체적효율이 증가함에 따라 포트(28,36)뿐만 아니라 밸브(32,34)가 전형적으로 확장되게 된다. 제7도의 구성에 있어서는, 종래의 스파크 플러그(도시되지 않음)를 헤드(24')내에서 분리·설치할 수가 있지만, 플러그 개구부(86)는 연소실(26)내에서 스파크 플러그의 파손 및/또는 전위의 열스파트(hot spot)를 회피하기 위해 유체플러그부재(88)에 의해 닫히는 것이 바람직하다.
또 제8도를 참조하면 헤드(24')의 종래 스파크 플러그 구멍(86)은 관련 연소실(26)으로 돌출하는 인젝터 어셈블리(90)를 설치하는데 이용할 수 있다. 그리고 제8도에 나타낸 바와 같이 인젝터 어셈블리(9)는 연소실(26)로 직접 연료를 주입하기 위한 메인 인젝터(92)를 포함하여 이루어지는데, 이 인젝터의 타이밍은 밸브(32,34)의 동작에 의해 제한받지 않는다. 상기 메인 인젝터(92)는 본 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 알려진 장치이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
그러나 본 발명은 상술한 회로 모듈에 의해 스파크 플러그의 변위에 따라 종래 구성의 스파크점화엔진에 유용한 직접 연료주입의 잇점을 제공한다. 그리고 인젝터 어셈블리는 예비 유체를 연소실(26)로 주입하기 위한 예비 주입기(94)를 포함하는 것이 바람직하다. 여기서 예비 유체는 물을 포함할 수 있는데, 이러한 예비 유체는 냉각기능을 하고 프리이그니션이나 폭발(노킹)과 같은 것을 저감시키는 것으로 알려져 있으며, 예비 유체는 산화질소를 포함할 수 있는데, 이러한 예비 유체는 배기오염을 줄이는 것으로 알려져 있다. 또 인젝터 어셈블리(90)는 스트레인신호(98)를 제어시스템(100)에 인가하기 위한 스트레인 센서(96)와 결합될 수 있는데, 제어시스템(100)은 예컨대 연소실(26)내의 감지된 압축부하에 응답해서 분사기(22) 및 연료이송수단(30)의 동작을 자동적으로 조절한다. 그리고 제어시스템(100)은 예컨대 연료혼합에 의해 폭발 및 프리이그니션을 피하는데 사용될 수 있으며, 상기 인젝터 어셈블리(98)는 적합한 파워 오실레이터(104)에 의해 동작하는 초음파 변환기(102)를 포함해서 구성될 수 있는 바, 이러한 구성에서는 연소실(26)로 초음파를 방사함에 따라 연소효율을 향상시킬 수 있음과 더불어 배기오염을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명이 상기 바람직한 특정 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명은 여러가지로 변형해서 실시할 수 있다. 예컨대 연소실(26)중 하나와 결합된 전극부재(42) 쌍중 적어도 일부를 직렬로 접속해도 되고, 또 스태거(stagger)된 스파크 간극을 제공하기 위해 분리된 컨덕터 트레이스(50)를 하나의 실린더(16)중 핫전극(48)의 서브세트에 접속해도 되며, 금박 컨덕터 트레이스(50)의 적어도 일부를 금박 시이트를 절단기로 잘라서 형성해도 된다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위의 요지 및 범주는 상술한 바람직한 실시예의 설명에 한정될 필요는 없다.

Claims (32)

  1. 이동가능한 적어도 1개의 피스톤을 갖는 실린더부재와, 피스톤에 연결되어 연소실을 형성하면서 실린더부재에 이동가능하게 연결되는 헤드부재, 피스톤에 의하여 연소실로 유입된 흡입공기를 압축시키고 배기가스를 이 연소실로 부터 방출시키는 가스흐름조절부재, 흡입공기에 혼합되어 연소실로 유입되는 연료를 조절하는 연료흐름부재, 상기 피스톤 운동에 동기하는 고압의 단속전류를 발생시키는 펄스장치 및, 실린더부재와 헤드부재에 고정위치사이에 장착된 플레너 회로모듈로 이루어지되, 상기 회로모듈은 전기전열 회로기판과, 1쌍의 전극부재, 상기 연소실내에 연료의 스파크 점화를 위하여 펄스수단에 전극부재를 연결하기 위한 회로기판상에 다수개의 금박전도트레이스를 구비한 회로부재, 상기 실린더부재와 헤드부재에 연결된 회로기판을 밀봉하기 위한 제1시일부재 및, 다른 실린더부재와 헤드부재에 연결된 회로기판을 밀봉하기 위한 제2시일부재로 이루어진 스파크점화엔진.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회로모듈에는 1쌍으로된 전극부재들이 다수개가 구비된 것을 특징으로 하는 스파크 점화엔진.
  3. 제2항에 있어서, 상기 각쌍의 전극부재는 동일한 평면에 위치한 제1전극부와 제2전극부로 이루어진 것을 특징으로 하는 스파크점화엔진.
  4. 제3항에 있어서, 상기 금박전도트레이스는 회로모듈의 적어도 1개의 회로층에 형성되고, 이 회로수단에는 실린더부재와 헤드부재으로 부터 제1,2전극 부재를 절연시키는 절연물질이 구비된 것을 특징으로 하는 스파크점화엔진.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전극부재가 금박전도트레이스에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 스파크점화엔진.
  6. 제5항에 있어서, 상기 절연회로기판은 연소실과 피스톤 사이의 개구부에 부착되며, 전극부재는 이 절연회로기판에 연결지지되면서 개구부로 연장되게 이루어진 것을 특징으로 하는 스파크점화엔진.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전극부재에는 도전물질이 코팅되되, 이 도전물질이 개구부로 연장된 전극들의 일부에 코팅된 것을 특징으로 하는 스파크점화엔진.
  8. 제7항에 있어서, 상기 도전물질이 니켈로 이루어진 것을 특징으로 하는 스파크점화엔진.
  9. 제7항에 있어서, 상기 도전물질이 백금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스파크점화엔진.
  10. 제2항에 있어서, 상기 실린더부재와 대응되는 실린더들 내에 다수개의 피스톤을 갖추고, 헤드부재는 대응되는 다수개의 연소실을 갖추며, 회로모듈에는 각각의 연소실에 관계된 1쌍의 전극부재가 다수개 구비된 것을 특징으로 하는 스파크점화엔진.
  11. 제10항에 있어서, 상기 어느 한개의 실린더에 관련된 각각의 1쌍 전극들을 갖춘 적어도 1개의 전극은 다른 실린더의 전극들로 부터 전기적으로 절연된 것을 특징으로 하는 스파크점화엔진.
  12. 제2항에 있어서, 상기 어느 한개의 연소실에 관련된 전극쌍들은 서로 평행하게 연결된 것을 특징으로 하는 스파크점화엔진.
  13. 제1항에 있어서, 상기 절연회로기판은 연소실과 피스톤 사이의 개구부에 설치되며, 전극부재들은 이 절연회로기판에 연결지지되어 개구부로 연장된 것을 특징으로 하는 스파크점화엔진.
  14. 제1항에 있어서, 상기 회로모듈에 설치되어 적어도 1개의 실린더부재와 헤드부재에 1개의 전극들이 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 스파크점화엔진.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1시일부재는 절연물질로 코팅된 것을 특징으로 하는 스파크점화엔진.
  16. 제15항에 있어서, 상기 절연물질은 섬유성의 세라믹으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스파크점화엔진.
  17. 제15항에 있어서, 상기 제1시일부재는 회로기판에 밀봉 연결되어진 금속강체의 링부재로 이루어지되, 이 링부재는 실린더부재와 헤드부재사이에 안착되어지는 것을 특징으로 하는 스파크점화엔진.
  18. 제17항에 있어서, 상기 링부재는 비드부와 트레이스부로 이루어지되, 이 트레이스부는 회로 모듈의 회로층으로서 형성되어 비드부를 위하여 베이스에 설치되는 것을 특징으로 하는 스파크점화엔진.
  19. 제1항에 있어서, 상기 헤드부재의 바깥쪽으로부터 스파크플러그를 설치 하기 위하여 연소실내에는 플러그개구부가 형성되고, 플러그부재는 이 플러그개구부에 막혀지게 밀봉되어진 것을 특징으로 하는 스파크점화엔진.
  20. 제19항에 있어서, 상기 플러그부재는 연소실내로 연료를 분사시키는 주분사수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 스파크점화엔진.
  21. 제19항에 있어서, 상기 플러그부재는 연소실로 보조연료를 분사시키는 예비분사수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 스파크점화엔진.
  22. 제19항에 있어서, 상기 플러그부재는 스트레인 신호를 제공하는 스트레인감지수단을 갖추되, 이 스트레인 신호는 연소실 내의 유체압력을 나타내도록 된 것을 특징으로 하는 스파크점화엔진.
  23. 최소한 하나이상의 피스톤이 이동될 수 있도록 장착된 실린더와, 이 실린더에 착탈될 수 있도록 부착되면서 상기 피스톤과 함께 연료 연소실을 형성하는 실린더헤드, 상기 피스톤에 의해 압축되는 흡입공기를 상기 연소실내로 흡입시키면서 상기 피스톤을 매개로 연소실로 부터 배출가스로서 공기를 배출시키기 위한 가스유동제어장치, 상기 연소실내로 흡입된 공기를 연료와 혼합시키기 위한 연료유동제어장치, 상기 피스톤의 운동에 상응하여 고전압단속전기신호를 발생시키는 펄스기를 갖춘 내연기관에; 이 내연기관의 각 스파크플러그를 밀봉가능하게 대체시키기 위한 하나의 플러그부재와, 상기 실린더와 실린더헤드 사이를 고정시키는 플레인 회로모듈을 갖춤과 더불어; 상기 회로모듈에 전기절연기판과, 1쌍의 전극부재, 연소실내에서 연료를 스파크 점화시키기 위해 상기 전극부재를 펄스기에 연결시키도록 회로기판에 다수개의 금박전도트레이스가 장착된 회로수단, 상기 실린더와 실린더헤드중 어느 하나에 회로기판을 밀봉연결시키는 제1시일수단, 상기 실린더와 실린더헤드중 다른 하나에 회로기판을 연결시키는 제2시일수단이 구비되어 스파크플러그로서 사용될 수 있도록 된 키트.
  24. 제23항에 있어서, 상기 회로모듈의 다수쌍의 전극부재가 구비된 것을 특징으로 하는 키트.
  25. 제23항에 있어서, 상기 각 쌍의 전극부재가 동일한 평면상에 배치된 제1전극부재 및 제2전극부재를 갖춘 것을 특징으로 하는 키트.
  26. 제25항에 있어서, 상기 전도부재에 의해 회로모듈에 최소한 하나의 외층이 형성되고, 상기 회로수단에는 최소한 하나의 전극부재를 실린더와 실린더헤드로 부터 전기전열시키는 절연부재가 갖춰진 것을 특징으로 하는 키트.
  27. 제24항에 있어서, 상기 실린더가 다수개의 피스톤을 갖춤과 더불어 상기 실린더헤드가 다수개의 상응하는 연소실을 갖추며, 상기 회로모듈이 각 연소실에 설치되는 다수쌍의 전극쌍 전극부재를 갖춘 것을 특징으로 하는 키트.
  28. 제24항에 있어서, 상기 어느 하나의 연소실에 관련되는 최소한 몇 쌍의 전극이 평행하게 연결된 것을 특징으로 하는 키트.
  29. 제23항에 있어서, 상기 연소실과 피스톤사이에서 절연기판에 하나의 개구부가 형성되면서 상기 전극부재가 개구부내로 뻗어 절연기판에 의해 지지되게 연결된 것을 특징으로 하는 키트.
  30. 제23항에 있어서, 상기 제1밀봉수단이 절연기판에 밀봉적으로 견고하게 연결된 금속링과 절연코팅을 갖추고, 상기 금속링이 실린더와 실린더헤드 사이에서 조여져 변형되도록 된 것을 특징으로 하는 키트.
  31. 제30항에 있어서, 상기 링부재가 트레이스부와 비드부를 갖춤과 더불어, 상기 트레이스부가 회로모듈의 회로층부로 형성되어 비드부의 베이스를 이루도록 된 것을 특징으로 하는 키트.
  32. 다수개의 피스톤이 각기 장착된 실린더수단과, 이 실린더수단에 착탈될 수 있도록 부착되면서 상기 피스톤과 함께 연료연소실을 형성하는 실린더수단, 상기 피스톤에 의해 압축되는 흡입공기를 상기 연소실내로 흡입시키면서 상기 피스톤을 매개로 연소실로 부터 배출가스로서 공기를 배출시키기 위한 가스유동수단, 상기 연소실내로 흡입된 공기와 연료의 혼합을 제어하는 연료유동제어수단, 상기 피스톤의 운동에 상응하여 고전압단속전기신호를 발생시키는 펄스기, 상기 실린더수단과 헤드수단사이에 고정된 편평한 회로모듈을 갖춤과 더불어; 이 회로모듈이 연소실과 피스톤사이에서 형성된 다수개의 개구부를 구비한 전기절연기판과; 상기 개구부내로 뻗어 전기절연기판에 지지되게 연결되면서 하나의 평면내에 배치된 제1전극부재와 제2부재를 갖춘 각 전극쌍이 해당하는 연소실에 배치된 다수쌍의 전극부재; 회로모듈의 회로층을 형성하는 다수개의 금박전도트레이스와, 상기 실린더수단과 헤드수단으로 부터 제1전극부재 및 제2전극부재중 하나의 부재를 전기적으로 절연시키는 절연부재 및, 각 실린더에 관련하는 각 전극상에서 최소한 하나의 전극이 다른 실린더의 전극으로 부터 전기적으로 절연된 회로수단; 상기 전기절연기판을 실린더수단이나 헤드수단 중의 하나에 밀봉연결시킴과 더불어 상기 전기절연기판에 밀봉되게 고정된 금속링부재와 전기절연코팅을 갖추고, 상기 금속링부재가 실린더수단과 헤드수단 사이에서 조여져 변형되면서 트레이스부와 비드부를 갖춤과 더불어 이 트레이스부가 회로모듈의 회로층부로 형성되어 비드부의 베이스를 이루도록 된 제1시일수단; 상기 전기절연기판을 실린더수단과 헤드수단중의 다른 하나에 밀봉 연결시키는 제2시일수단을 갖춘 내연기관.
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