KR100351392B1 - 내연기관용점화플러그 - Google Patents

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Abstract

두 점화 경로(FB 1, FB 2)를 형성하는 내연 기관용 점화 플러그가 제안되어 있다. 이들 두 점화 경로는, 전극으로부터 전극으로 점프하는 순수 공기 점화와, 중심 전극으로부터 발생하여 절연체를 따라 크리핑한 뒤 절연체와 접지 전극 사이의 최소 거리를 갖는 위치에서 점프하는 크리피지 점화이다. 여기서 점화 플러그는 하우징을 구성하며 절연체에 의해 둘러싸이는 중심 전극이 배열되어 있는 원통형 금속 튜브를 포함한다. 금속 튜브상에 장착된 접지 전극은 벤딩되어, 회전 대칭 종축 방향으로 연장하는 접지 전극 부분에 대해 둔각의 벤딩각(7+μ)를 갖는 벤딩부가 형성된다(제 1 도).

Description

내연 기관용 점화 플러그
종래의 기술
본 발명은 특허청구의 범위 제1항의 포괄적 형태를 갖는 내연 기관용 점화 플러그에 관한 것이다. 이러한 점화 플러그는 EP 0 470 688 에 공지되어 있다. 상기 공지된 점화 플러그에는, 관형(tubular) 세라믹 절연체가 그 안에 배열되어 있는 원목형 금속 튜브가 제공되어 있다. 상기 세라믹 절연체는 원통형 금속 튜브로부터 둘출되어 있으며 점화 플러그의 중심 전극을 내포하는데, 상기 중심 전극의 단부는 관형 절연체로부터 약간 나와 있다. 또한, L 형태로 굽어진 다수의 접지 전극이 점화 플러그의 하우징을 구성하는 원통형 금속 튜브상에 장착되어 있다. 이들 L 형태의 접지 전극 각각은, 수직 및 측면 부분으로 구성된다. L 형 접지 전극은 각 접지 전극에 대해 90 °의 벤딩 각도를 일으킨다. 따라서, 각 접지 전극의 측면 부분의 내부 표면은 절연체 단부의 표면에 평행하다.
발명의 장점
청구범위 제1항의 특징적 구조를 갖는 본 발명에 따른 점화 플러그는, 상술된 바와는 달리, 둔각의 벤딩 각도 및 그에 따른 보다 작은 정도의 변형의 결과로, 진동에 영향을 받지 않고 기계적으로 보다 안정된 장점을 갖는다. 또한, 중심 전극의 외부 표면에 평행하게 배열된 접지 전극의 단부 섹션은 직각으로 벤딩된 접지 전극의 단부 섹션보다 큰 표면을 가지므로 보다 큰 불꽃 방출 표면이 제공된다. 하우징상으로의 접지 전극 장착과 접지 전극이 중심 전극에 할당되는 위치 사이의 구조적 요구 거리는, 둔각의 벤딩 각도를 갖는 접지 전극인 경우에, 직각의 벤딩 각도를 갖는 접지 전극의 경우 보다 짧은 종방향 길이를 갖는 접지 전극으로 측정될 수 있으므로, 접지 전극의 길이는 직각의 벤딩 각도를 갖는 접지 전극에 비해 짧아진다. 따라서 요구되는 재료의 양이 절감된다.
종속항에 특정된 수단에 의해 독립항에 특정된 점화 플러그의 장점적 개량 및 개선이 가능하다. 특히, 절연체와 상기 절연체에 대항하는 접지 전극의 내부와의 사이에 있는 공간에 대한 전극 공간의 비의 결과로 두 점화 경로의 형성이 보장되어 연소성 연료/공기 혼합물의 보다 신뢰성 있는 점화가 제공된다는 장점을 갖는다. 또한, 외주 표면과 중심 전극 또는 절연체의 단부 표면 사이의 에지부에 모따기를 갖는 절연체 또는 중심 전극을 제공하는 것이 유리한데, 이는 이렇게 하여 경사지게 위치된 접지 전극이 절연체 및 중심 전극상의 모따기 표면에 평행하게 절연체를 향하는 내부 표면을 갖도록 정렬될 수 있기 때문이다. 이렇게 하여, 절연체와 접지 전극 사이의 거리가 매우 정밀하게 결정될 수 있다.
양호한 실시예에 대한 상세한 설명
제 1 도는 전극의 배열을 갖는 점화 플러그의 단부 섹션에 대한 측면도이다. 양호한 설명을 위해, 점화 플러그의 반쪽만 단면으로 도시되어 있다. 점화 플러그는 점화 플러그의 하우징을 구성하는 원통형 금속 튜브(1)를 포함한다. 원통형 금속 튜브(1)내에는 핀 형상의 중심 전극(3)이 중심에 배열되어 있는 관형 절연체(2)가 있다. 원통형 금속 튜브(1), 절연체(2) 및 중심 전극(3)은, 그 회전 대칭 종축이 서로 겹치도록 배열되어 있다. 원통형 금속 튜브(1)의 단부에는 적어도 2 개의 접지 전극이 장착되어 있으며, 상기 접지 전극(4)은 원통형 금속 튜브(1) 방향으로 연장된 후 절연체 및 중심 전극 쪽으로 굽어져 있다. 접지 전극의 벤딩된 부분(5)은 접지 전극의 종축 방향으로 연장하는 부분에 대해 둔각으로 굽어져 있다. 회전 대칭 종축 방향으로 연장하는 접지 전극의 부분과 접지 전극의 벤딩 부분 사이의 각은 100 내지 150 °이다. 제 1 도에서, 회전 대칭 종축 방향으로 연장하는 접지 전극의 부분과 접지 전극의 벤딩점을 지나 축방향으로 연장하는 축 사이의 직각은참조 부호 7 로 표시되어 있다. 이 직각은 앞서 사용된 벤딩 각이다. 참조 부호 μ 는 직각의 벤딩각(7)을 이루지 못하는 각도를 나타낸다. 여기서 μ는 10 과 60 ° 사이의 각이다. 따라서, 둔각의 벤딩 각은 직각(7)과 μ의 합이다. 도시된 점화 플러그는 소위 공기-표면(air-surface) 갭 점화 플러그로서, 하나가 공기 점화이고 다른 하나는 크리피지(creepage) 점화인 두 점화 경로가 형성됨을 의미한다. 공기 점화는 중심 전극과 접지 전극 사이를 점프하며 크리피지 점화는 중심 전극으로부터 나와 절연체의 표면 위로 크리핑(creeping)되어 절연체와 접지 전극 사이의 최소 거리에서 절연체로부터 접지 전극으로 양호하게 점프한다. 두 점화 경로의 형성을 위해, 중심 전극과 각 접지 전극 사이의 공간이 접지 전극 내측과 절연체 사이의 최소 거리 보다 크거나 최소거리와 같게 되는 것이 유리하다. 이러한 공간은 갭 사이즈로 지칭되며, 제 1 도에서 참조 부호 a 로 표시되어 있다. 이러한 갭 사이즈(a)는 항상 접지 전극과 절연체 사이의 거리가 최소인 지점에서 측정된다. 또한 전극 공간은, 절연체와 절연체를 향한 접지 전극의 내측 사이의 최소 거리(a)와 절연체 상의 크리피지 점화의 크리피지 경로(S)의 합보다 작다. 이것은, 두개의 점화 경로가 형성될 수 있도록 보장하는데, 제 1 점화 경로는 접지 전극의 단부 섹션과 중심 전극 사이에 형성되어 중심 전극으로부터 점화 불꽃이 발생되고, 제 2 점화 경로는 절연체에서 크리핑되어 접지 전극으로 점프한다.
제 2 도는 제 1 도에 따른 점화 플러그의 전극과 동일한 형상을 도시하고 있다. 본 도면에서, 점화 플러그상에 형성된 점화 경로와 마모 영역(VS)이 개략적으로 도시되어 있다. 따라서, 한편으로는 점화 불꽃이 각 전극 사이로, 즉 중심 전극과 접지 전극 사이의 점화 경로(FS 1)로 점프하고, 다른 한편으로는 제 2 점화 경로(FB 2)가 형성되어, 점화 불꽃이 중심 전극으로부터 발산되어 절연체를 따라 크리핑하고 그뒤 접지 전극중 하나로 점프한다. 이 과정에서, 불꽃은 절연체와 접지 전극 사이의 거리가 최소인 점에서 절연체로부터 접지 전극으로 점프한다. 이 거리는 갭 사이즈이므로 점화 경로(FB 2)는 절연체 상의 크리피지 경로(S)와 갭 사이즈(a)로 형성된다. 점화 경로(FB 2)는 크리피지 점화 경로를 형성한다. 점화 불꽃이 떠나서 전극으로 들어가는 표면은 매우 심한 마모가 발생되게 된다.
제 3 도에서, 제 1 도에 도시된 본 발명에 따른 점화 플러그 전극의 형상이 평면도로 도시되어 있다. 여기서, 접지 전극의 단부 섹션이 모든 위치에서 중심 전극으로부터 동일한 거리로 떨어져 있도록 구조되어 있음을 알 수 있다. 따라서, 제 3 도의 접지 전극의 단부 섹션은 원형 리세스(recess)를 갖는다.
제 4 도는 제 1 도의 형상과 대체로 상응하는 접지 전극의 배열을 도시한다. 제 1 도와 상이한 점은 도시된 측면도로부터 알 수 있다. 여기서, 절연체가 외부 원주 표면과 절연체의 표면 사이의 에지부에 모따기 부분(10)을 가짐이 명백히 나타나 있다. 접지 전극은 절연체를 향하는 접지 전극의 내측이 절연체의 모따기 부분(10)에 평행하게 연장되도록 위치된다.
제 5 도는 본 발명에 따른 접지 전극의 위치에 대한 제 3 실시예를 도시한다. 본 점화 플러그에 있어서, 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 절연체의 외부로 돌출하는 중심 전극의 부분은 모따기 부분(11)을 가지므로 중심 전극은 뾰족하게 되고 중심 전극의 원통형 부분은 절연체의 외부로 여전히 돌출되고 오직 돌출되는부분만 모따기 부분을 갖는다. 절연체와 중심 전극을 향하는 접지 전극의 내측은 절연체의 모따기 부분(10)과 중심 전극의 모따기 부분(11)에 평행하다.
제 6 도는 본 발명에 따른 점화 플러그의 제 4 실시예를 도시한다. 본 점화 플러그 또한 측면도로 도시되어 있다. 본 점화 플러그에 있어서, 제 5 도의 점화 플러그와 유사하게, 절연체의 외부로 돌출하는 중심 전극의 부분은 모따기 부분(11)을 갖는다. 그러나, 모따기 부분(11)은 절연체의 외부로 돌출하는 중심 전극의 전 부분에 걸쳐 연장되므로 원뿔형 윤곽이 형성된다. 여기서, 절연체와 중심 전극을 향하는 접지 전극의 내측은 절연체의 모따기 부분(10)과 중심 전극의 모따기 부분(11)에 평행하다.
결론적으로, 전극 공간(EA)은 갭 사이즈(a) 보다 크거나 같으며, 갭 사이즈(a)와 크리피지 경로(S)의 합 보다 작으므로 다음 관계가 성립된다:
a ＜ EA ＜ a + S
제 1 도는 본 발명에 따른 접지 전극의 배열을 갖는 점화 플러그의 단부도.
제 2 도는 도시된 점화 경로를 갖는 본 발명에 따른 점화 플러그의 단부도.
제 3 도는 제 1 도의 점화 플러그의 평면도.
제 4 도는 본 발명에 따른 점화 플러그의 제 2 실시예를 도시한 도면.
제 5 도는 본 발명에 따른 점화 플러그의 제 3 실시예를 도시한 도면.
제 6 도는 본 발명에 따른 점화 플러그의 제 4 실시예 를 도시한 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호
1 : 원통형 금속 튜브 2 : 절연체
3 : 중심 전극 4 : 접지 전극

Claims (5)

  1. 관형 절연체에 의해 둘러싸인 핀 형상의 직선 중심 전극이, 원통형 금속 튜브, 중심 전극 및 절연체의 회전 대칭 종축이 일치하도록 중심에 배열되어 있는 원통형 금속 튜브를 포함하며, 회전 대칭 종축쪽으로 굽어진 적어도 두개의 접지 전극이 상기 원통형 금속 튜브 상에 장착된 내연 기관용 점화 플러그에 있어서,
    상기 접지 전극(4)의 벤딩부(5)와 상기 회전 대칭 종축 방향으로 연장하는 부분이 100 ° 내지 150 ° 사이의 각도(7+μ)를 이루는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 점화 플러그.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중심 전극(3)과 접지 전극의 단부 섹션 사이의 전극 공간(EA)은 절연체를 향하는 접지 전극의 내측과 절연체 사이의 최소 거리(a) 보다 크거나 같으며, 절연체를 향하는 접지 전극의 내측과 절연체 사이의 최소 거리(a)와 절연체상의 크리피지 점화의 크리피지 경로(S)의 합 보다 작은 것을 특징으로 하는 내연 기관용 점화 플러그.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 절연체의 외부 표면과 절연체 단부(6) 표면 사이의 에지부는 모따기 부분(10)을 가지며, 상기 접지 전극의 내측은 상기 절연체의 모따기 부분(10)에 평행한 것을 특징으로 하는 내연 기관용 점화 플러그.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 절연체(2)의 외부로 돌출하는 중심 전극의 부분은 모따기 부분(11)을 가지므로 상기 중심 전극이 원뿔형상으로 절연체로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 점화 플러그.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 접지 전극의 내측은 상기 중심 전극의 모따기 부분(11)에 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 점화 플러그.
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