KR100215509B1 - 가솔린엔진의 점화플러그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가솔린엔진의 점화플러그에 관한 것으로 종래의 점화플러그의 제원은 통상 엔진 및 차량의 제원이 확장되면 여기에 적합한 특성을 갖춘 점화플러그를 적용하는 방식이어서 어느 특성을 갖는 하나의 점화플러그만으로 엔진의 전영역에 대처하므로 점화플러그를 통한 엔진성능의 향상에는 그 한계가 있다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 예시도면 도 3 에서와 같이 점화플러그(10) 하나의 몸체에 서로 다른 발화부인 방전단(14)(16)과 접지전극(22)(22')이 설치되며 방전단을 갖는 중심전극(18)(18')으로의 단속제어는 ECU가 수행하므로 ECU는 차량의 주행상태에 적합한 단속제어를 수행하여 최적의 점화가 수행되고 이로 인해 최적의 연소효율이 기대되는 것이다.

Description

가솔린엔진의 점화플러그

본 발명은 가솔린엔진의 점화플러그에 관한 것으로 더욱 상세하게는 서로 다른 특성을 갖는 점화플러그가 하나의 점화플러그에 조합된 가솔린엔진의 점화플러그에 관한 것이다.

통상 점화지연이라는 유도기간을 거쳐 급격한 발열반응이 발생되는 압축착화 기관인 디젤엔진과는 달리 가솔린엔진은 전기불꽃의 방전에 의하여 열에너지가 활성원소에 공급됨으로써 점화에 기여되는 불꽃점화기관이다.

다시말하면, 가솔린엔진은 압축된 혼합기 속에 강제점화인 불꽃점화를 일으켜 고온의 가스핵을 형성시키고 이러한 가스핵이 성장하여 자기전파능력이 있는 화염면이 확립되는 것이다.

이러한 불꽃점화를 발생시키는 것이 점화장치 중의 점화플러그이며, 점화장치는 현재 전자제어 연료분사장치의 제어계통인 EUC(Electronic Control Unit)에 의해 점화시기의 제어를 받고 있다.

즉, 실린더내 혼합기의 화염전파속도는 엔진운전조건에 따라서 변하고 화염전파시간에 대응하는 크랭크축 회전각도는 회전속도에 따라 변하므로 운전조건에 따라서 점화시기를 제어하는 일이 필요하다.

이러한 운전조건에 따른 점화시기 제어장치를 진각장치라 하며 현재에는 점화진각장치가 별도로 설치되어 있지 않고, ECU에 회전수와 흡기부압의 소정된 각 값에 대한 계산된 점화진각값이 롬에 기억되어 실제회전수와 흡기부압에 대해 ECU가 점화장치의 단속을 제어하는 것이다.

점화장치는 배터리로부터의 저전압을 고전압으로 변환시키는 변압기인 점화코일과 각 점화플러그에 전압을 인가하는 배전기인 파워트랜지스터 유니트 등으로 구성되며, ECU가 파워 트랜지스터로 유니트를 제어하여 진각수행과 함께 점화플러그로의 단속을 제어하고 있다.

예시도면 도 1 은 ECU의 제어에 의해 최종적으로 불꽃점화를 일으키는 점화플러그를 나타낸 설명도로서, 점화플러그(1)의 중심을 관통하는 플러스전극인 중심전극(2)의 주의를 세라믹인 절연가이서(3)가 절원시키고, 엔진의 실린더헤드에 접촉되는 나사부에 마이너스전극인 접지전극(4)이 설치되어 두 전극(2) (4)간에 점화를 발생시키는 구조로 되어 있다.

이러한 점화플러그는 치수치형상과 열가에 따라 많은 종류가 있으며 엔진의 특성과 사용조건에 일치되는 것을 선택할 필요가 있다.

즉, 연소효율의 증대를 위해 간과할 수 없는 것이 점화성능 향상을 통한 연소효율의 증대이기 때문에 점화플러그(1)의 성능이 미비할 경우 엔진의 실화 및 배기가스마다 발생의 원인이 되어 엔진의 출력에 까지 중요한 영향을 미치게 된다.

이러한 점화플러그(1)의 성능은 통상 열가(Heating Rate)라는 값으로 표시되며, 열가는 배터리로부터 1, 2차 코일을 거쳐 점화플러그에 인가되는 전압성능외에도 고온, 고압의 연소실내에서 점화플러그(1)가 받는 열과 이에 대한 방출능력을 나타내며, 점화플러그(1)의 성능은 이러한 열가에 따라 종류가 다양하여 고속형 및 저속형엔진에 따라 각각 그 성능이 다른 것들이 존재되는 것이다.

그 예로서 예시도면 도 2 에 도시된 바와 같이 발화부(5) 즉, 중심전극(2)의 방전단(6)의 형상과 이러한 방전단(6)으로부터 접지전극(4)간의 간극인 점화갭, 또한 접지전극(4)의 형상 등에 따라 각기 다른 특성을 갖는 점화플러그가 존재한다.

도 2 (a)는 돌출형 점화플러그로서 전극마모를 최소화하며 실화방지에 효과적이다.

또한, 도 2 (c)는 V형 점화플러그로서 전극마모가 경감되고 고속형 엔진에 적합하며, (d)는 자기돌출형 점화플러그로서 안전한 화염핵 성장과 더불어 중저속형 엔진에 적합하다.

그러나, 이러한 점화플러그(1)의 제원은 통상 엔진 및 차량의 제원이 확장되면 여기에 적합한 특성을 갖춘 점화플러그를 적용하는 방식이어서 상술된 바와 같이 어느 특성을 갖는 하나의 점화플러그만으로 엔진의 전영역에 대처하므로 점화플러그를 통한 엔진성능의 향상에는 그 한계가 있다는 문제점이 있었다.

즉, 도 2 (d)와 같이 자기돌출형 점화플러그가 장착되어 중저속구간에서 최적의 기능을 발휘한다 하더라도 단지 중저속 주행구간이 많아 이에 적합한 점화플러그로서 선택되어진 것이기 때문에 고속주행시에는 최적의 연소효율이 기대될 수 없다.

또한, 반대로 도 2 (c)와 같은 V형 점화플러그가 장착되면 고속주행시에는 최적의 점화수행을 제공하지만 중저속구간에서 최적의 연소효율이 기대될 수 없는 것이다.

이에 본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로 발화부의 특성이 조합된 가솔린엔진의 점화플러그를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

이를 위한 본 발명은 점화플러그 하나의 몸체에 서로 다른 발화부인 방전단 과접지전극이 설치되면 방전단을 갖는 중심전극으로의 단속제어는 ECU가 수행하므로 ECU는 차량의 주행상태에 적합한 단속제어를 수행하여 최적의 점화가 수행되고 이로 인해 최적의 연소효율이 기대되는 것이다.

도 1 은 종래 점화플러그의 단면설명도,

도 2 (a) (b) (c)는 종래 점화플러그 발화부의 외관설명도,

도 3 은 본 발명에 따른 점화플러그의 단면설명도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 점화플러그 12 : 절연가이서

14, 16 : 방전단 18, 18' : 중심전극

20 : 나사부 22, 22' : 접지적극

이하 첨부된 예시도면과 함께 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 점화플러그(10)의 절연가이서(12)에 서로 다른 방전단(14) (16)을 갖는 중심전극(18) (18')이 분리 내설되고, 나사부(20)에 상기 방전단(14) (16)에 적합한 접지전극(22)(22')이 분리 형성된 구조인 가솔린엔진의 점화플러그이다.

예시도면 도 3 은 본 발명의 실시예를 나타낸 설명도이다.

본 발명은 서로 다른 특성을 갖는 점화플러그가 하나의 점화플러그로 조합되었다.

즉, 전기된 바와 같이 열가에 따른 발화부의 형상에 따라 점화플러그의 특성이 결정되어지는 바, 본 발명은 이러한 발화부인 방전단(14) (16)과 접지전극(22) (22')이 하나의 점화플러그(10)내에 조합된 것이다.

도시된 발화부는 도 2 (c)의 V형 점화플러그와 (d)의 자기돌출형 점화플러그의 발화부가 조합된 것이며, 조합된 발화부는 엔진의 영역에 따라 독자적으로 발화된다.

즉, 발화부에서 방전으로 인한 화염핵형성은 결과적으로 ECU의 단속제어이므로 각각의 방전단(14) (16)이 차량 엔진의 중, 저속과 고속영역에 따라 독자적으로 발화되는 것이다.

이를 위해 각각의 방전단(14) (16)은 절연가이서(12)내에서 분리된 중심전극(18) (18')의 하단에 형성된 것이며, 분리된 중심전극(18)(18')으로서의 단속은 ECU가 수행하는 것이다.

ECU는 전기된 바와 같이 전자제어 연료분사장치의 제어계통부분의 핵심으로 차량의 각 상태를 감지하는 각종센서가 연결되고 이에 따라 각각의 상태에 적합한 분사 및 점화시기제어를 수행하고 있다.

따라서, ECU가 차속센서나 엔진회전수 센서 등으로부터 엔진의 중저속과 고속구간을 분리하여 각기 다른 중심전극(18) (18')으로 단속제어와 이에 따른 점화가 수행되는 것이다.

또한, 상기 V형과 자기돌출형 점화플러그의 조합외에도 홈형과 V형 점화플러그의 조합, 또는 돌출형과 홈형 점화플러그의 조합용 엔진의 주행상태에 적합한 여러가지 조합이 가능하다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따르면 서로 발화부의 특성이 조합된 점화 플러그가 형성되어 엔진의 운전영역별로 특성에 적합한 발화부가 점화됨으로써 엔진의 성능이 향상되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 점화플러그(10)의 절연가이서(12)에 서로 다른 방전단(14) (16)을 갖는 중심전극(18) (18')이 분리 내설되고, 나사부(20)에 상기 방전단(14) (16)에 적합한 접지전극(22)(22')이 분리 형성된 구조인 가솔린엔진의 점화플러그.