KR100615398B1 - 온도 및 압력 감지기능을 갖는 글로우 플러그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온도 및 압력 감지기능을 갖는 글로우 플러그에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진의 연소실을 가열함과 동시에 전기쇼트를 방지하면서 연소실의 조건을 감지할 수 있으며, 발열부와 하우징 간의 열전도성을 낮추어 발열선의 과열 및 이로 인한 발열선의 단선을 방지할 수 있는 온도 및 압력 감지기능을 갖는 글로우 플러그에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 중공의 하우징과; 외부로부터 전원을 인가받기 위해 상기 하우징의 일측 선단에 결합되는 전원인가부와; 상기 전원인가부로 부터 전압을 인가받아 엔진의 연소실을 가열하도록 상기 하우징의 타측 선단에 결합되며 세라믹 소결체에 발열선이 내포되어 이루어진 발열부;를 포함하여 구성되며, 상기 전원인가부는 절연체에 끼워져 상기 하우징에 결합되는 내연기관용 글로우 플러그에 있어서, 상기 글로우 플러그에는 상기 절연체의 측면으로부터 상기 하우징의 내벽면을 따라 그 길이방향으로 삽입로가 형성되고, 상기 삽입로를 따라서는 감지수단이 결합되고, 상기 감지수단은 그 일측이 연소실로 내입될 수 있도록 상기 하우징의 끝단부 보다 돌출되되, 절연물질로 피복되고, 상기 감지수단의 끝단은 상기 발열부의 표면에 브레이징(Brazing)방법과 아크(Arc)용접 또는 레이저(Laser)용접 중 선택되는 어느 하나의 접합방식으로 접합되며, 상기 감지수단의 발열부와 접합된 반대측의 끝단은 와이어와 연결되고, 상기 와이어에는 외부 장비와의 결합을 위한 커넥터가 결합되며, 상기 발열부와 절연체 사이에는 세라믹 절연본드가 충진되며, 상기 하우징은 발열부와의 결합된 측에서 상기 발열부와 간극을 형성하도록 그 내경이 상기 발열부의 외경 보다 상대적으로 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

디젤기관, 엔진, 연소실, 예열, 발열, 감지, 온도, 압력, 전압

Description

온도 및 압력 감지기능을 갖는 글로우 플러그{Glow Plug for Measuring Temperature or Pressure}

도 1은 본 발명에 따른 글로우 플러그를 나타낸 종단면도,

도 2는 도 1의 A-A'방향의 단면도.

<도면 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 전원인가부 11: 연결축

12: 고정너트 13: 삽입로

14: 감지수단(열전대) 15: 절연체

17: 절연제 20: 하우징

25: 간극 30: 발열부

31: 세라믹 소결체 32: 발열선

41: 와이어 42: 컨넥터

100: 본 발명에 따른 글로우 플러그

본 발명은 온도 및 압력 감지기능을 갖는 글로우 플러그에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진의 연소실을 가열함과 동시에 전기쇼트를 방지하면서 연소실의 조건을 감지할 수 있는 온도 및 압력 감지기능을 갖는 글로우 플러그에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관은 기관 내에서 연료의 연소가 이루어지며, 디젤기관과 가솔린기관으로 대분된다.

상기 디젤기관과 가솔린기관은 연료의 연소에 의한 연소가스의 팽창을 기계적인 일에 이용하는 기관이라는 공통점이 있으나, 사용되는 연료 외에 연료가 연소되는 과정에 있어서, 현저한 차이가 있는 바, 이를 설명하면 다음과 같다.

상기 가솔린기관은 연료로써 휘발유를 사용하며, 실린더 내에 충진된 혼합기에 스파크를 일으켜 연료를 연소시킨다.

상기 디젤기관은 연료로써 경유를 사용하며, 실린더 내로 공기를 압축하고 이 압축된 공기에 연료를 분사하여 연료를 연소시킨다.

즉, 상기 가솔린기관에서는 연료의 인화가 이루어지고, 상기 디젤기관에서는 연료의 착화가 이루어지는 것이다.

상기 디젤기관은 가솔린기관에 비하여 연소효율이 좋은 이점이 있지만, 통상적으로, 기관의 시동이 가솔린기관 보다 어렵다는 단점을 갖고 있다.

이는, 상술한 바와 같이, 상기 디젤기관은 기관 내에서 강제적으로 스파크를 일으켜 연료를 연소시키는 가솔린기관과는 달리, 기관 내에서 공기를 압축하여 이 공기의 온도가 높아지면 연료를 분사하여 착화시킴으로써, 상기 연료를 연소시킨다는 점에 기인한다.

따라서, 상기 디젤기관에서는 공기가 압축된다 하더라도 외부조건(예를 들어 온도)이 적절치 못하면 연료가 착화되지 못하여 시동이 곤란해지는 현상이 발생한다.

상기와 같은 디젤기관의 시동 곤란현상은 겨울철과 같이, 외기 온도가 낮을때 더욱 심화되는데, 이는 외기온도가 낮은 조건에서는 연료가 착화점에 쉽게 이르지 못하는데 기인한다. 즉, 낮은 온도에서는 압축공기의 온도가 쉽사리 상승하지 않아 연료가 분사되어도 이 연료가 착화되지 못하는 것이다.

상기와 같은 디젤기관의 시동 곤란성을 보완하고자 자동차 부품업계를 중심으로 디젤기관용 예열장치의 개발이 활발히 진행되어 왔다.

상기 예열장치 중 최근 각광을 받고 있으며, 연구가 활발히 진행되고 있는 것이 글로우 플러그이다.

상기 글로우 플러그는 기관 내에 분사되는 연료의 착화를 돕도록 미리 공기를 800℃ 에서 900℃ 까지 가열하는 장치이다.

상기 글로우 플러그의 기본구성은 하우징, 전원인가부, 발열부로 요약될 수 있다.

상기 전원인가부 및 발열부는 구조상으로 상기 하우징의 일측과 타측에 각각 결합된다.

실제, 상기 글로우 플러그가 디젤기관에 장착되는 구조에 있어서는, 상기 글로우 플러그 중 발열부 부분만이 기관의 연소실에 위치하게 된다.

상술한 바와 같이, 글로우 플러그는 발열부가 연소실로 내입되는 형태로 디 젤기관에 장착된다.

이는, 상기 글로우 플러그에 기관의 연소조건(예를 들어 온도나 압력 등)을 감지하기 위한 장치를 부가적으로 구성할 경우, 연소조건의 감지 및 출력이 가능함을 의미한다.

그런데, 상기와 같이 글로우 플러그에 감지장치 등을 부가적으로 설치하기 위해서는 상기 글로우 플러그의 전반적인 내구성과 추가 설치되는 장치로 인한 전기 쇼트 가능성을 고려하여 설치해야 하는 어려움이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하면서, 글로우 플러그에 감지장치를 설치할 경우, 그에 따른 효용성은 명확히 입증되는 바, 이를 실현하기 위한 디젤기관용 글로우 플러그의 개발이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 엔진 연소실을 가열함과 동시에 이 연소실의 조건을 감지할 수 있는 온도 및 압력 감지기능을 갖는 글로우 플러그를 제공하는데 있다.

더 나아가, 본 발명의 다른 목적은 본 발명의 다른 목적은 전기쇼트를 방지하면서 연소실의 조건을 감지할 수 있는 온도 및 압력 감지기능을 갖는 글로우 플러그를 제공하는데 있다.

아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 발열부와 하우징 간의 열전도성을 낮추어 발열선의 과열 및 이로 인한 상기 발열선의 단선을 방지할 수 있는 온도 및 압력감지기능을 갖는 글로우 플러그를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중공의 하우징과; 외부로부터 전원을 인가받기 위해 상기 하우징의 일측 선단에 결합되는 전원인가부와; 상기 전원인가부로 부터 전압을 인가받아 엔진의 연소실을 가열하도록 상기 하우징의 타측 선단에 결합되며 세라믹 소결체에 발열선이 내포되어 이루어진 발열부;를 포함하여 구성되며, 상기 전원인가부는 절연체에 끼워져 상기 하우징에 결합되는 내연기관용 글로우 플러그에 있어서, 상기 글로우 플러그에는 상기 절연체의 측면으로부터 상기 하우징의 내벽면을 따라 그 길이방향으로 삽입로가 형성되고, 상기 삽입로를 따라서는 감지수단이 결합되고, 상기 감지수단은 그 일측이 연소실로 내입될 수 있도록 상기 하우징의 끝단부 보다 돌출되되, 절연물질로 피복되고, 상기 감지수단의 끝단은 상기 발열부의 표면에 브레이징(Brazing)방법과 아크(Arc)용접 또는 레이저(Laser)용접 중 선택되는 어느 하나의 접합방식으로 접합되며, 상기 감지수단의 발열부와 접합된 반대측의 끝단은 와이어와 연결되고, 상기 와이어에는 외부 장비와의 결합을 위한 커넥터가 결합되며, 상기 발열부와 절연체 사이에는 세라믹 절연본드가 충진되며, 상기 하우징은 발열부와의 결합된 측에서 상기 발열부와 간극을 형성하도록 그 내경이 상기 발열부의 외경 보다 상대적으로 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

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상기와 같은 특징을 갖는 본 발명은 바람직한 실시예를 통해 보다 명확히 설명될 수 있을 것이다.

이하에서는 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 글로우 플러그를 나타낸 종단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A'방향의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 글로우 플러그(100)는 크게 중공의 하우징(20)과 외부로부터 전원을 인가받기 위해 상기 하우징(20)의 일측 선단에 결합되는 전원인가부(10)와 상기 전원인가부(10)로 부터 전압을 인가받아 엔진의 연소실(미도시)을 가열하도록 상기 하우징(20)의 타측 선단에 결합되는 발열부(30)로 구성된다.

상기 하우징(20)은 내부에 공간이 마련된 중공의 형상이며, 그 외측면은 엔진 등에 장착이 용이하도록 숫나사의 형상을 취하는 것이 바람직하다.

상기 전원인가부(10)는 봉형상으로 하우징과의 절연을 위해 절연체(15)에 끼워진 채로 상기 하우징(20)의 일측선단에 결합된다.

좀 더 상세히 설명하면, 상기 전원인가부(10)는 봉 형상을 취하며 일정부분이 상기 하우징(20)의 일측 선단 보다 외측방향으로 돌출되는 형태로 상기 하우징(20)으로 내입되는 연결축(11)과 상기 연결축(11)을 상기 하우징(20)에 고정시키기 위한 고정너트(12)로 구성되는데, 이때, 상기 연결축(11)은 상기 하우징(20)의 일측 선단에 고정된 절연체(15)를 관통하며, 상기 절연체(15) 보다 외측으로 돌출된 부분에서 고정너트(12)와 결합된다.

한편, 상기 발열부(30)는 금속튜브(Metal tube)(미도시)나 세라믹 소결체(31)에 발열선(32)이 내포됨으로써 이루어진다.

상기 발열부(30)는 하우징(20)의 타측 선단에 결합되는데 일정부분은 상기 하우징(20)으로 내입되어 상기 연결축(11)과 연결된다.

상기 발열부(30)와 연결축(11)의 연결은 상기 발열부(30)의 발열선(32)이 상 기 연결축(11)에 접합됨으로써 가능해 지는데, 이 접합된 부위가 보호될 수 있도록 상기 연결축(11)이 발열부(30)로 내입되어 발열선(32)과 접합되는 것이 바람직하다.

아울러, 본 발명에 따른 글로우 플러그에서(100)는 절연체(15)의 측면으로 부터 하우징(20)의 내벽면을 따라 그 길이방향으로 삽입로(13)가 형성되고, 상기 삽입로(13)를 따라서는 감지수단(14)이 결합된다.

상기 감지수단(14)으로서는 통상 사용되는 열전대(14)가 채택되어 사용될 수 있다.

상기 열전대(14)는 상기 삽입로(13)를 따라서 상기 절연체(15) 및 하우징(20)과 결합되고, 그 끝단은 와이어(41)와 연결되며, 상기 와이어(41)에는 외부 장비(미도시)와의 결합을 위한 커넥터(42)가 결합된다.

여기서, 상기 열전대(14)의 일측은 상기 발열부(30)와 함께 엔진 연소실로 내입될 수 있도록 상기 하우징(20)의 끝단부 보다 돌출되는 것이 바람직하며, 전기쇼트를 방지하도록 절연물질로 피복되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 열전대(14)의 일측 끝단은 상기 발열부(30)의 표면에 접합되는 것이 바람직한데 이는 상기 열전대(14)가 연소실의 고압력에 의해 구부러지거나 휘는 것을 방지하기 위함이다.

상기 열전대(14)가 발열부(30)의 표면에 접합되는데 있어서는 브레이징 방법, 아크(Arc)용접, 레이저(Laser)용접 등이 채택되어 활용되는 것이 바람직하나, 여타의 방법도 활용 가능함은 물론이다.
상기에서 도면상으로도 알 수 있듯, 상기 열전대(14)의 발열부(30)와 접합된 반대측의 끝단에 와이어(41)와 연결되며, 상기 와이어(41)에는 외부 장비와의 결합을 위한 커넥터(42)가 결합된 것이다.

아울러, 상기 하우징(20) 내의 발열부(30)와 절연체(15) 사이에는 절연제(17)가 충진되는 것이 바람직한데, 이는 상기 하우징(20) 내에서 상기 발열부(30)의 열로 인해 상기 열전대(14)의 피복이 녹는 것을 방지하기 위함이다.

여기서, 상기 절연제(17)는 세라믹 절연본드가 채택될 수 있는데, 이에 국한되는 것은 아니며, 발열부(30)로 부터의 열을 충분히 차단시킬 수 있으면 다른 재료를 사용해도 무방하다.

한편, 상기 하우징(20)은 발열부(30)와의 결합된 측에서 상기 발열부(30)와 간극(25)을 형성한다.

이때, 상기 간극(25)은 상기 하우징(20)과 발열부(30) 간에 형성되는 것으로써, 상기 하우징(20)의 내경이 상기 발열부(30)의 외경 보다 상대적으로 크게 형성되어 이루어 진다.

이하에서는, 본 발명의 작용 및 원리를 상기한 실시예를 바탕으로 설명한다.

본 발명에 따른 글로우 플러그(100)가 자동차 엔진(미도시)에 장착되면, 전원인가부(10)는 자동차의 전기장치로 부터 전압을 인가받는다.

인가된 전압은 발열부(30)로 이동되어 상기 발열부(30)는 엔진 연소실을 가열한다.

한편, 상기 발열부(30)와 함께 하우징(20)의 일측 끝단으로 부터 돌출되어 상기 연소실에 내입된 열전대(14)는 연소실의 온도를 측정하게 된다.

또한, 상기 열전대(14)는 와이어(41)와 컨넥터(42)를 통해 외부 디스플레이(미도시) 장치와 연결되어 연소실에서 측정된 온도가 표시된다.

이때, 상기 열전대(14)의 장착을 위해 구성된 삽입로(13)는 자동차의 진동에 의한 상기 열전대(14)의 이탈 및 유동을 방지하며, 절연체(15)와 발열부(30) 사이에 충진된 절연제(17)는 상기 발열부(30)로 부터 하우징(20) 내부로의 열전달을 차단하여 상기 열전대(14)의 피복이 녹는 것을 방지한다.

상기한 바에 의해, 본 발명에 따른 글로우 플러그(100)는 전기쇼트를 방지하면서 엔진 연소실을 예열함과 동시에 이 연소실의 온도를 측정할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 하우징(20)과 발열부(30) 간에 형성된 간극(25)은 상기 발열부(30)와 하우징(20) 간의 열전도성을 낮추어 발열선(32)의 과열 및 이로 인한 상기 발열선(32)의 단선을 방지한다.

한편, 본 발명에 입각하면 상기 실시예외에도 감지수단(14)으로서 상기 열전대(14) 대신 압력센서(미도시)가 채택되어 엔진 연소실의 압력을 측정할 수 있는 또 다른 실시예가 가능하다.

아울러, 비록 본 명세서 상에는 본 발명에 관해 한정된 실시예만을 보였으나, 상기 감지수단(14)과 절연제(17) 등의 종류를 달리하거나 그 구성을 일부 개량함으로써 이루어지는 다른 실시예들도 가능하며 이 또한 본 발명의 범위에 속함을 밝혀둔다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 발열부로 엔진의 연소실을 가열함은 물론 감지수단을 구비하여 연소실의 조건을 감지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 삽입로를 따라 감지수단을 견고하게 고정시키며, 발열부로 부터 하우징 내부로의 열전달을 효과적으로 차단하여 전기쇼트를 방지할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 본 발명은 발열부와 하우징 간의 열전도성을 낮추어 발열선의 과열 및 이로 인한 발열선의 단선을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 중공의 하우징과(20); 외부로부터 전원을 인가받기 위해 상기 하우징(20)의 일측 선단에 결합되는 전원인가부(10)와; 상기 전원인가부(10)로 부터 전압을 인가받아 엔진의 연소실을 가열하도록 상기 하우징(20)의 타측 선단에 결합되며 세라믹 소결체(31)에 발열선(32)이 내포되어 이루어진 발열부(30);를 포함하여 구성되며, 상기 전원인가부(10)는 절연체(15)에 끼워져 상기 하우징(20)에 결합되는 내연기관용 글로우 플러그(100)에 있어서,

   상기 글로우 플러그(100)에는 상기 절연체(15)의 측면으로부터 상기 하우징(20)의 내벽면을 따라 그 길이방향으로 삽입로(13)가 형성되고, 상기 삽입로(13)를 따라서는 감지수단(14)이 결합되고, 상기 감지수단(14)은 그 일측이 연소실로 내입될 수 있도록 상기 하우징(20)의 끝단부 보다 돌출되되, 절연물질로 피복되고, 상기 감지수단(14)의 끝단은 상기 발열부(30)의 표면에 브레이징(Brazing)방법과 아크(Arc)용접 또는 레이저(Laser)용접 중 선택되는 어느 하나의 접합방식으로 접합되며, 상기 감지수단(14)의 발열부(30)와 접합된 반대측의 끝단은 와이어(41)와 연결되고, 상기 와이어(41)에는 외부 장비와의 결합을 위한 커넥터(42)가 결합되며, 상기 발열부(30)와 절연체(15) 사이에는 세라믹 절연본드가 충진되며, 상기 하우징(20)은 발열부(30)와의 결합된 측에서 상기 발열부(30)와 간극(25)을 형성하도록 그 내경이 상기 발열부(30)의 외경 보다 상대적으로 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 온도 및 압력 감지기능을 갖는 글로우 플러그.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 감지수단(14)은 열전대(14)와 압력센서 중 선택되는 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 온도 및 압력 감지기능을 갖는 글로우 플러그.
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