KR100435959B1 - 냉시동성 개선을 위한 글로우 플러그의 위치 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 엔진의 냉간 시동시에만 글로우 플러그가 하강하여 하단부가 피스톤에 의해 형성된 연소실내에 위치하게 되므로써 압축 공기를 가열하여 냉시동성을 향상하며, 엔진의 웜업 완료시엔 상승하여 연소실로부터 벗어나므로써 인젝터로 부터 분사되는 연료와의 간섭 현상을 없애 연소 특성의 저하 및 배기가스 악화를 방지하며, 또 열화에 의한 내구성 저하를 방지할 수 있는 냉시동성 개선을 위한 글로우 플러그의 위치제어장치를 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 피스톤 상면에 요홈의 연소실이 형성되고, 이 연소실내의 공기를 가열하도록 실린더헤드에 설치되는 글로우 플러그와, 그 연소실내에 연료를 분사하는 인젝터를 포함하는 디젤엔진에 있어서,
상기 글로우 플러그는 액츄에이터에 접속되어, 엔진의 냉간시동시에는 그의 하단의 공기가열부가 연소실내에 위치하도록 액츄에이터에 의해 하강 제어되며, 엔진의 웜업시에는 연소실을 벗어나도록 상승 제어되는 것을 특징으로 한다.

Description

냉시동성 개선을 위한 글로우 플러그의 위치제어장치{Location control apparatus of glow plug}
본 발명은 냉시동성 개선을 위한 글로우 플러그(glow plug)의 위치 제어 장치에 관한 것이다.
디젤엔진의 경우 혹한기의 냉시동성을 개선하기 위하여 연소실에 도입하는 공기를 가열시켜 연료와의 고른 혼합을 촉진하기 위한 방안으로 흡기매니폴드에 공기 가열을 위한 에어히팅 장치를 설치하거나 또는 전기적 발열에 의해 인젝터로부터 연료가 분사되는 피스톤의 연소실내를 직접 가열하게 되는 글로우 플러그(glow plug)를 설치하고 있다.
그런데 최근에는 냉시동성 개선에 있어 보다 더 효율이 뛰어난 글로우 플러그를 주로 채용하고 있다.
도 4에 글로우 플러그(20)의 설치 상태를 나타내었는바 실린더 헤드에 연료분사인젝터(21)와 함께 설치된 글로우플러그(20)의 하단발열부(22)가 피스톤(23) 상면에 오목한 W자형 단면으로 형성된 연소실(24)내에까지 연장되어 있어, 엔진 시동시 연소실(24)내에 위치하는 하단발열부(22)가 전기적으로 발열되어 연소실(24)내의 공기를 가열하게 되므로써 인젝터(21)로부터 분사되는 연료가 가열된 공기에 의해 무화가 촉진되어 완전 연소가 일어나 배기가스 배출량을 감소시키게 되는 것이다.
그러나 도시한 것과 같은 종래 글로우 플러그(20)의 고정 설치 구조에 의하면 다음과 같은 부작용이 일어나고 있다.
엔진 시동후 웜업이 끝나면 글로우 플러그(20)에 의한 공기 예열은 더이상 요구되지 않는 반면, 글로우 플러그(20)의 하단 발열부(22)가 연소실(22)내에 위치하고 있어 인젝터(21)로부터 연소실(24)내에 방사상으로 연료가 분사될때 분사되는 연료가 글로우 플러그(20)에 충돌하여 무화되는 것이 방해되므로 불안전 연소 특성을 보이게 되며, 이에따라 배기가스도 악화되는 문제가 제기되고 있다.
또 다른 문제점으로는 엔진 웜업 후에도 글로우 플러그(20)의 하단발열부(22)가 계속 연소실(24)내에 위치하게 되어 고온의 연소열에 지속적으로 노출되므로써 열에 의한 글로우 플러그(20)의 내구성 저하를 유발하고 있다.
이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 엔진의 냉간 시동시에만 글로우 플러그가 하강하여 하단부가 피스톤에 의해 형성된 연소실내에 위치하게 되므로써 압축 공기를 가열하여 냉시동성을 향상하며, 엔진의 웜업 완료시엔 상승하여 연소실로부터 벗어나므로써 인젝터로 부터 분사되는 연료와의 간섭 현상을 없애 연소 특성의 저하 및 배기가스 악화를 방지하며, 또 열화에 의한 내구성 저하를 방지할 수 있는 냉시동성 개선을 위한 글로우 플러그의 위치제어장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 피스톤 상면에 요홈의 연소실이 형성되고, 이 연소실내의 공기를 가열하도록 실린더헤드에 설치되는 글로우 플러그와, 그 연소실내에 연료를 분사하는 인젝터를 포함하는 디젤엔진에 있어서,
상기 글로우 플러그는 액츄에이터에 접속되어, 엔진의 냉간시동시에는 그의하단의 공기가열부가 연소실내에 위치하도록 액츄에이터에 의해 하강 제어되며, 엔진의 웜업시에는 연소실을 벗어나도록 상승 제어되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 냉시동성 개선을 위한 글로우 플러그의 위치제어장치로서 냉간시동시의 상태를 나타내는 도면
도 2는 동상 글로우 플러그 위치 제어장치의 엔진 웜업 완료시의 상태를 나타내는 도면
도 3은 엔진냉각수온과 글로우 플러그의 작동시간 관계를 나타낸 도표
도 4는 종래기술
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 피스톤 2 : 실린더헤드
3 : 연소실 4 : 글로우 플러그
5 : 가이드 6 : 액츄에이터
7 : 플런저 8 : 전자석흡인부
9 : 리턴스프링 10 : 리테이너
11 : 인젝터 12 : 냉각수온센서
13 : 전자제어장치
이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 냉시동성 개선을 위한 글로우 플러그의 위치 제어 장치로서 냉간시동시의 상태를 나타내는 도면이고, 도 2는 동상 위치제어장치의 엔진 웜업시의 상태를 나타내는 도면이다.
도면중 부호 1은 피스톤이고, 부호 2는 실린더 헤드이다.
피스톤(1)의 상부에는 요홈의 연소실(3)이 형성되어 있고, 연소실(3)의 상부로 글로우 플러그(4)가 가이드(5)의 안내를 따라 축방향으로의 이동이 가능하게 실린더헤드(2)에 설치되어 있다.
글로우 플러그(4)의 상부에는 액츄에이터(6)가 접속되어 있으며, 액츄에이터(6)는 글로우 플러그(4)에 연결되는 플런저(7)와, 전자석흡인부(8) 및 플런저 복귀를 위한 리턴스프링(9)으로 구성되어 있다.
상기 리턴스프링(9)은 플런저(7) 상단에 형성된 리테이너(10)와 전자석흡인부(8)와의 사이에 탄발되는 압축스프링으로서 전자석흡인부(8)가 전자석화되어 플런저(7)를 흡인하여 강제 하강시키게 되면, 상기 리턴스프링(9)이 압축되면서 내부에 복원 탄성력을 축적하게 되며, 전자석흡인부(8)의 자력이 소거되면 리턴스프링(9)의 탄성력에 의해 플런저(7)를 상승시키게 된다.
상기 액츄에이터(6)는 전기적으로 온.오프 제어되는 솔레노이드로 구성하였으나 왕복 직선 운동이 가능한 유압 실린더로 구성하여도 무방하다.
여기서 미설명 부호 11은 인젝터(11)로서 압축행정 말기에 연소실(3)내에 연료를 분사하게 된다.
이하에 본 발명의 작동 과정에 대하여 설명한다.
엔진이 구동되어 냉각수온센서(12)로부터 검출된 냉각수온이 기준치, 예를 들면 영하 5℃보다 낮게 검출되면 전자제어장치(13)는 액츄에이터(6)의 전자석흡인부(8)에 전원을 공급하여 여자시키게 되며, 이에따라 전자석흡인부(8)가 플런저(7)를 흡인하여 플런저(7)와 글로우 플러그(4)가 하강하게 된다(도 1 참조).
이와같이하여 글로우 플러그(4) 하단의 공기가열부(14)가 연소실(3)내에 위치하게 되면, 도 3에서와 같이 냉각수온에 따라 예열시간(t1)과 후열시간(t2)의 발열 시간을 조절하여 글로우 플러그(4)를 발열시키게 된다.
글로우 플러그(4)의 발열이 시작되면 연소실(3)의 찬 공기가 가열되어 활발한 분자운동을 하여 인젝터(11)로부터 분사되는 연료의 무화가 촉진되는 것이다.
대략 도 3에서와 같은 글로우 플러그(4)의 작동 시간이 경과하면 엔진의 웜업이 완료되어 냉각수온센서(12)로부터 정상적인 냉각수온(80℃전후)이 검출되며, 이 신호를 받아 전자제어장치(13)는 액츄에이터(6)를 오프시켜 전자석흡인부(8)의 자력을 소거되도록 하므로써 플런저(7)와 글로우 플러그(4)는 리턴스프링(9)에 의해 상승하게 되며, 이에따라 글로우 플러그(4) 하단의 공기 가열부(14)가 연소실(3)로부터 벗어나 실린더헤드(2)로 몰입되어 연소실(3)에 노출된 부위가 최소화되어지게 된다(도 2 참조).
이와같이하여 글로우 플러그(4)가 상승한 상태에서는 인젝터(11)로부터 분사되는 연료가 글로우 플러그(4)에 의해 간섭받게 되는 일이 없어져 연료 효율에 나쁜 영향을 미치지 않게 되는 것이다.
이상과 같은 본 발명은 엔진의 냉간 시동시 연소실을 예열하는 글로우 플러그를 액츄에이터 작동에 의해 승하강 이동하게 만들어 냉간시동시에만 글로우 플러그가 하강하여 연소실내에 위치토록 한 후 엔진의 웜업 완료시에는 상승시켜 연소실로부터 벗어나도록 하는 것에 의해서 웜업 상태하에서 인젝터로부터 분사되는 연료가 글로우 플러그에 의해 간섭되지 않도록 하므로써 연료 무화의 방해 요인을 제거하여 연소효율을 높이고 배기가스 악화를 방지하며, 고온에 노출되는 부위가 줄어들어 내구성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 피스톤 상면에 요홈의 연소실이 형성되고, 이 연소실내의 공기를 가열하도록 실린더헤드에 설치되는 글로우 플러그와, 그 연소실내에 연료를 분사하는 인젝터를 포함하는 디젤엔진에 있어서,
    상기한 글로우 플러그(4)의 상부측에는 엔진의 냉간시동시에는 그의 하단의 공기가열부가 연소실내에 위치되고 엔진의 웜업시에는 연소실을 벗어나도록 상승 제어하기 위한 액츄에이터(6)가 접속되어지되, 상기한 액츄에이터(6)는 상기 글로우 플러그(4)의 상단에 연결되는 플런저(7)와, 전원공급시 자화되어 상기 플런저(7)를 하강시키는 전자석흡인부(8)와, 상기 플런저(7)를 상승시키는 방향으로 탄발하는 리턴스프링(9)으로 형성되어지며,
    상기한 글로우 플러그(4)의 도중 외주연에는 상기한 액츄에이터(6)의 제어에 의해서 상하이동되는 상기 글로우 플러그(4)의 상하방향 이동을 안내하기 위한 원통형상의 가이드(5)가 형성된 것을 특징으로 하는 냉시동성 개선을 위한 글로우 플러그의 위치 제어장치.
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