KR100649282B1 - 시일드가 장착된 직접분사식 연소기관 및 이 직접분사식 연소기관성능의 개선방법 - Google Patents

시일드가 장착된 직접분사식 연소기관 및 이 직접분사식 연소기관성능의 개선방법 Download PDF

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Abstract

직접주입식 엔진이 연료흡입포트, 공기흡입포트 및 스파크 플러그 삽입개방부를 포함하는 연소실을 포함한다. 스파크 플러그는 점화전극, 접지전극 및 절연코아돌출부를 포함한다. 스파크 플러그는 점화전극, 접지전극 및 절연코아돌출부가 연소실측으로 연장되게 스파크 플러그 삽입개방부에 설치된다. 시일드가 연료흡입포트와 스파크 플러그 삽입개방부사이에 배치되어 점화전극과 접지전극사이에 형성된 스파크 갭으로 연료가 유동하는 것을 방지함이 없이 연료흡입포트로부터 절연코아돌출부로의 연료유동을 감소시킨다.

Description

시일드가 장착된 직접분사식 연소기관 및 이 직접분사식 연소기관성능의 개선방법{A DIRECT INJECTION COMBUSTION ENGINE AND A METHOD OF IMPROVING ENGINE PERFORMANCE}
일반적으로 점화플러그는 외통체와 절연코아를 포함하고 있다. 점화플러그의 점화단부에는 점화전극이 절연코아로부터 연장되어 있고 접지전극이 외통체로부터 연장되어 있다. 두 전극사이에는 점화 갭이 형성되어 있다. 내연기관에서, 이 갭에서 형성되는 점화가 연료와 공기의 혼합체를 발화시키는데 이용된다. 본 발명은 이러한 내연기관에 사용되는 점화플러그에 관한 것으로, 특히 시일드가 장착된 점화플러그 및 직접분사식 연소기관에 관한 것이다.
통상적인 2 행정 및 4 행정 내연기관에 있어서, 연료분사기 또는 기화기로부터의 가연성 연료는 흡입시 공기와 혼합된다. 흡입밸브 또는 흡입포트가 개방될 때, 연료와 공기로 구성되는 연료증기가 부압(負壓)에 의하여 연소실로 흡입되어 확산된다. 점화플러그에서의 점화는 연료증기를 발화시키고 연소실에서 신속히 팽창되어 피스톤을 작동시킨다.
종래의 연소기관을 최근에 개량한 것이 가솔린 직접분사식 (GDI) 기관이다. GDI 기관의 특징은 연료를 액체상태로 분사하는 것이다. 이러한 기관의 두번째 특징은 별도의 포트를 통하여 연료와 공기를 연소실에 주입하는 것이다. 이와 같이, 연료와 공기로 구성되는 연료증기를 분사하는 대신에, 가연성 연료가 연소실을 향하여 개방된 연료흡입포트를 통하여 액체상태로 압력을 받는 상태로 분사되고, 공기가 역시 연소실을 향해 개방된 공기흡입구를 통하여 주입된다.
연료는 액체상태에서 점화 갭의 방향으로 직접 분사된다. 이러한 분사는 연료흡입포트로부터 콘(즉, 스프레이 콘)의 형태로 확산되며 이러한 스프레이 콘의 종축선은 점화플러그의 점화 갭을 지난다. 소량의 연료가 기화되어 공기흡입포트를 통하여 연소실에 주입되는 공기와 혼합된다. 연소실의 전체를 가연성 연료증기로 채우려 하기 보다는 스프레이 콘의 중심 종축선을 점화플러그 갭으로 향하도록 함으로써 피스톤이 알맞게 작동되도록, 적은 양의 가연성 연료가 사용된다. 연료가 전체 연소실에 채워지도록 확산된 후에 연료를 점화시키는 대신에 연료가 점화플러그 갭을 둘러싸는 초기에 연료를 점화시킨다. 따라서, 소량의 연료가 사용되어 환경오염물질의 방출량이 줄어든다.
GDI 기관에 있어서, 연료는 속도에 따른 압축행정의 상이한 단계에서 연소실에 분사된다. 저속에서는 연료가 압축행정에서 느리게 분사되는 반면에 고속에서는 압축행정의 초기에 분사된다. 저속에서는 압축행정의 후기단계에 의한 연소실의 높은 압축력 때문에 점화 갭에서 분사된 스프레이 콘 형태의 연료는 연소실내로 신속히 확산되지 못한다. 대신에, 스프레이 콘 형태의 연료흐름패턴은 이러한 스프레이 콘의 형태가 점화 갭을 향하여 분사될 때 거의 변화되지 않는다. 고속에서는 연소실에서의 압축력이 낮아지고 상이한 연료흐름패턴을 나타낼 때에 연료가 분사된다. 이러한 차이로 연료는 연소실 전체에서 혼합된다.
2 행정 GDI 기관에서는 연료가 각 실린더 압축행정중에 분사되는 반면에 4 행정 GDI 기관에서는 교대하는 실린더 압축행정중에 분사된다.
비록 직접분사식(DI) 연소기관이 상기 언급된 바와 같이 가솔린을 사용하여 작동되나 알코올과 같은 다른 가연성 연료가 사용될 수 있다. 더욱이, 가연성 연료가 스프레이 콘 형태로 연소실에 분사되나 연료가 스트림형태 또는 다른 형태로 분사될 수 있다.
일반적인 관점에서, 본 발명은 연료흡입포트, 공기흡입포트, 점화 플러그 삽입개방부 및 삽입개방부에 삽입된 점화플러그가 형성된 연소실을 갖는 직접분사식 연소기관에 관한 것이다. 점화플러그는 점화전극, 접지전극 및 점화플러그가 삽입개방부에 삽입될 때 연소실측을 향해 연장되는 절연코아돌출부를 포함하고 있다. 시일드가 연료흡입포트와 개방부사이에 배치되어 있어서, 점화전극과 접지전극사이에 형성된 점화플러그 갭으로 연료가 분사되는 것을 방해하지 않으면서 연료흡입포트로부터 절연코아돌출부측으로 연료가 분사되는 것을 감소시킬 수 있는 구조로 되어 있다.
본 발명의 실시형태들은 다음과 같은 하나 이상의 특징을 포함한다. 예를 들어, 시일드는 연소실의 한 면에 영구적 또는 반영구적으로, 또는 나선결합방식으로 부착될 수 있다. 이러한 시일드는 연소실의 벽을 관통하는 나선통로를 통하여 이루어지는 것과 같이 연소실의 외부로부터 나선결합방식으로 삽입될 수 있다. 또한 이러한 시일드는 점화 플러그에 부착될 수 있으며 이는 로드의 형태 또는 절연코아돌출부의 원주둘레를 부분적으로 또는 완전히 둘러싸는 스커트의 형태로 이루어질 수 있다. 연료흡입포트로부터 점화플러그의 절연코아돌출부로 연료가 분사되는 것을 감소시킴으로써, 시일드는 절연코아에 퇴적되어 플러그의 수명을 단축시킬 수도 있는 오염물질로부터 절연코아를 보호한다. 시일드는 연소실의 헤드에 배치하는데 적당한 열특성을 갖는 니켈 또는 니켈합금과 같은 금속 또는 세라믹물질로 형성될 수 있다. 여러 실시형태에서, 시일드는 점화전극과 접지전극사이의 점화 갭에 연료가 도달하는 것을 방해할 정도로 길지는 않고 절연코아를 충분히 보호할 수 있을 정도의 길이만큼 연장되어 있다.
본 발명의 다른 관점은 접지전극이 연료흡입포트와 점화전극사이에 정렬될 때 연료흐름에 대하여 최소의 장애가 되도록 구성되는 접지전극의 구조에 있다. 접지전극은 원형 또는 비행기 날개와 유사한 유선형의 형태를 가질 수 있다. 이러한 형태는 접지전극이 연료주입포트의 전방에 정렬될 때 주입된 연료가 점화 갭에 도달하도록 분사연료의 증기부분이 접지전극의 근처까지 흐를 수 있도록 한다. 접지전극은 점화성능을 개선하고 귀금속을 점화면에 부착할 수 있도록 사각형의 점화면을 갖는다. 귀금속이 갭의 수명을 늘이고 점화플러그의 성능을 개선하기 위하여 점화면에 부착될 수 있다.
종래의 점화플러그는 접지전극이 연료주입포트로부터 갭으로의 연료흐름경로가 방해받지 않도록 플러그가 정렬될 때, 직접분사식 연소기관에서 최적의 상태로 기능을 수행한다. 원형 또는 유선형 접지전극은 연소기관의 성능에 대한 플러그 정렬의 영향을 감소시키는 저렴하고 효과적인 수단을 제공한다. 더욱이 원형 또는 유선형 접지전극은 보호 시일드가 구비되어 점화플러그의 성능을 더욱 향상시킨다.
본 발명은 또한 연소기관의 성능을 개선하는 기술을 제공한다. 일반적인 한 관점에서, 연료주입포트와 점화플러그의 절연코아돌출부사이에 배치된 시일드는 점화 갭에 영향을 줄 수 있고 플러그의 수명에 영향을 줄 수도 있는 퇴적물형성과 같은 오염물질로부터 절연코아를 보호한다. 시일드는 실린더 헤드에 부착되거나 점화플러그에 구성부품으로 될 수 있다,
삭제
본 발명을 첨부도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 A 는 원형 접지전극을 갖는 점화플러그의 측면도,
도 1 B 는 도 1 A 의 점화플러그의 배면도,
도 2 A - 2 C 는 사각형, 원형 및 유선형의 로드를 보인 사시도.
도 3 은 접지전극의 점화면을 형성하는데 이용되는 프레스를 보인 측면도,
도 4 A 와 4 B 는 각각 사각형 및 원형의 접지전극을 갖는 점화플러그에서 연료주입포트로부터의 연료분사상태를 보인 절개저면도,
도 5 A 는 직접분사식 연소기관의 헤드에 설치된 도 1 A 의 점화플러그를 보인 측면도,
도 5 B 는 직접분사식 연소기관의 헤드에 설치된 도 1 A 의 점화플러그에 퇴적물이 쌓인 것을 보인 측면도,
도 5 C 는 직접분사식 연소기관에 설치되는 짧은 절연코아돌출부를 갖는 점화플러그를 보인 측면도,
도 5 D 는 직접분사식 연소기관에 설치된 점화플러그와 보호 시일드를 보인 측면도,
도 5 E 는 점화플러그의 최적한 정렬상태를 보인 것으로 직접분사식 연소기관의 헤드에 설치된 점화플러그와 보호 시일드를 보인 측면도,
도 5 F 는 점화플러그의 정렬상태가 적합하지 못한 것을 보인 것으로 직접분사식 연소기관의 헤드에 설치된 도 5E 의 점화플러그와 보호 시일드를 보인 측면도,
도 6 A 는 보호 시일드를 갖는 점화플러그의 사시도,
도 6 B 는 도 6 A 에서 보인 점화플러그의 배면도,
도 6 C 는 도 6 A 의 점화플러그의 전극과 시일드를 보인 정면도,
도 7 은 직접분사식 연소기관의 헤드에 설치된 도 6 A 의 점화플러그를 보인 측면도이다.
도 1 A, 1 B 및 2 A - 2 C 에 나타낸 바와 같이, 점화플러그(100)는 외통체(105)와 절연코아(110)를 포함하고 있다. 절연코아(110)는 중앙공(115)을 통하여 외통체(105)내로 연장되어 있다. 절연코아(110)는 점화단부(125)에 점화전극(120)을 포함하고 있으며 점화플러그(100)의 대향단부는 단자단부(130)를 포함하고 있다. 점화전극(120)은 외통체(105)로부터 연장된 절연코아돌출부(133)로부터 연장되어 있다. 외통체(105)는 외통체(105)로부터 연장되고 점화전극(120)에 인접하여 끝나는 접지전극(135)을 포함하고 있다. 점화 갭(137)이 점화전극(120)과 접지전극(135)사이에 형성되어 있다. 접지전극(135)은 L - 형 핀의 형태이다. 예를 들어, 접지전극(135)은 외통체(105)에 용접된 다음 L - 형으로 만곡되는 금속 로드(200)로 형성되어 있다. 또한 외통체(105)는 나선부(140)를 포함하고 있다.
도 2 A - 2 C 에서 보인 바와 같이, 금속 로드(200)는 단면이 사각형(도 2 A), 원형(도 2 B) 또는 유선형(도 2 C)의 형태를 가질 수 있다. 금속 로드(200)는 니켈로 제작될 수 있다. 일반적으로, 접지전극(135)의 전도단부(145)는 점화의 양을 증가시키기 위하여 사각단면을 갖는다. 접지전극(135)이 원형 또는 유선형 금속 로드로 구성될 때, 전도단부(145)는 로드의 일부분이 외통체(105)에 용접된 다음 만곡된 후에 평면상으로 가공된다. 예를 들어, 도 3 에 나타낸 바와 같이 외통체(105)는 전도단부(145)가 상측 아버(300)와 하측 아버(305)사이에 놓이도록 프레스에 배치된다. 그리고 전도단부(145)는 예를 들어 두께가 0.045 인치이고 폭이 0.105 인치가 되게 프레스 가공된다. 사각단면과 그 표면은 전도단부(145)에 귀금속패드를 취부하는데 용이하도록 되어 있다. 이러한 귀금속패드는 점화플러그의 수명이 연장될 수 있도록 한다. 접지전극(135)의 나머지 연장부(150)는 프레스 가공되지 않고 본래의 원형 또는 유선형의 형태 그대로 남아 있다. 점화플러그(100)에서, 연장부(150)의 종축선은 절연코아돌출부(133)의 종축선과 평행하다. 그러나, 종축선을 갖지 않은 연장부(150)는 절연코아돌출부의 종축선과 평행하지 않을 수 있다.
도 4 A 에 나타낸 바와 같이, 점화플러그(100)가 직접분사식 연소기관(도시하지 않았음)의 연소실(도시하지 않았음)에 설치되어 있다. 액체 스프레이 콘(400)의 형태로 가연성 연료는 점화 갭(137)의 방향으로 연료분사기(405)로부터 분사된다. 접지전극의 연장부(150)는 사각형의 형태를 이루고 있다. 연장부(150)의 사각형태는 점화 갭(137)을 향하여 직접 분사되는 스프레이 콘(400)의 액체 및 증기를 차단한다.
도 4 B 에서도, 점화플러그(100)가 직접분사식 연소기관(도시하지 않았음)의 연소실(도시하지 않았음)에 설치되어 있다. 연료분사기(405)로부터 연료가 스프레이 콘(400)의 형태로 점화전극(120)의 방향으로 분사된다. 접지전극의 연장부 (150)는 원형의 형태이다. 원형의 연장부(150)는 점화 갭(137)을 향하여 직접 분사되는 연료는 차단하나 증기는 차단하지 않는다.
도 5 A 에서는, 점화플러그(100)가 직접분사식 연소기관의 연소실(505)의 헤드 (500)에 나선결합으로 설치되어 있다. 연료흡입포트(510)는 연소실(505)을 향하여 개방되어 있다. 연료분사기(405)는 갭(137)의 방향으로 연료를 스프레이 콘(400)의 형태로 분사한다. 스프레이 콘(400)의 형태로 분사된 연료의 일부는 절연코아돌출부(133)에 퇴적된다.
도 5 B 에서는, 점화플러그(100)가 긴 절연코아돌출부(133), 접지전극(135), 점화전극(120) 및 점화플러그(137)를 포함하고 있다. 연료분사기(405)는 갭(137)의 방향으로 연료를 스프레이 콘(400)의 형태로 분사하고 있다. 스프레이 콘(400)의 종축선(515)은 연소기관의 성능을 개선토록 갭(137)을 향한다. 스프레이 콘(400)은 장시간에 걸쳐 긴 절연코아돌출부(133)에 분사되어 퇴적물(520)이 절연코아돌출부(133)의 표면에 형성되고 이로 인해 플러그(100)를 오염시켜 성능이 떨어지도록 한다.
도 5 C 에서는, 점화플러그(525)가 짧은 절연코아돌출부(530), 접지전극(135), 점화전극(120) 및 점화 갭(137)을 포함하고 있다. 절연코아돌출부(530)에 퇴적물이 형성되는 것을 방지하기 위하여, 연료분사기(405)는 스프레이 콘(400)의 변부부분(535)만이 점화 갭(137)을 향하도록 스프레이 콘(400)의 형태로 연료를 분사한다. 스프레이 콘(400)의 나머지부분은 점화플러그(525)의 점화 갭(137)으로 향하지 않고 있다. 비록 이러한 구조가 퇴적물의 형성을 줄일 수는 있으나, 스프레이 콘(400)의 대부분이 점화 갭(137)의 부근으로 향하지 않으므로 연소기관의 성능이 떨어진다.
도 5 D 에서는, 점화플러그(100)가 긴 절연코아돌출부(133), 접지전극(135), 점화전극(120) 및 점화플러그(137)를 포함하고 있다. 시일드(545)가 절연코아돌출부(133)에 인접하여 있으며 그 길이는 절연코아돌출부(133)와 점화전극(120)의 접속부(550)에 인접하여 끝난다. 길이는 시일드의 성능을 최적화하기 위하여 길게 또는 짧게 변화될 수 있다. 시일드(545)는 연소기관의 헤드나 점화플러그(100)에 부착될 수 있다. 시일드(545)는 나선공(도시하지 않았음)을 통하여 헤드의 외측으로부터 나선결합으로 삽입되거나 적절하게 힘을 가하여 결합될 수 있다.
연료분사기(405)는 갭(137)의 방향으로 연료를 스프레이 콘(400)의 형태로 분사한다. 스프레이 콘(400)의 종축선(515)은 스프레이 콘의 중심을 이루어야 하고 연소기관의 성능을 개선하기 위하여 연료분사기(405)로부터 갭(137)을 지나야 한다. 스프레이 콘(400)의 부분(555)은 시일드(545)에 의하여 긴 절연코아돌출부(133)에 분사되는 것이 차단된다. 이에 따라 절연코아돌출부(133)의 표면에 형성되는 퇴적물이 감소된다. 그러나 상기 언급된 바와 같이 스프레이 콘(400)의 대부분은 점화 갭(137)에 도달하므로 절연코아돌출부(133)의 퇴적물형성을 방지하는 시일드(545)를 이용하여도 연소기관의 성능은 떨어지지 않는다.
도 5 D 는 점화플러그(100)에 대한 최적의 정렬상태를 보이고 있다. 도 5 D 와 같이 정렬되었을 때, 접지전극(135)은 연료분사기(405)로부터 갭(137)으로 향하는 스프레이 콘(400)의 형태로 연료가 분사되는 것을 방해하지 않는다. 그러나, 이러한 최적의 정렬상태는 고도의 인덱싱공정이나 기술을 사용하지 않고서는 이루어질 수 없다.
도 5 E 에서는, 점화플러그(100)가 직접분사식 연소기관 연소실(505)의 헤드(500)에 나선결합으로 장착되어 있다. 연료흡입포트(510)는 연소실(505)을 향하여 개방되어 있다. 연료분사기(405)는 갭(137)의 방향으로 연료의 스프레이 콘(400)의 형태로 분사한다. 연소실(505)의 헤드(500)에는 시일드(545)가 장착되어 있다. 이 시일드는 절연코아돌출부 (133)에 대한 스프레이 콘(400)형태의 연료 흐름을 차단하여 절연코아돌출부(133)에 접촉하는 연료의 양을 감소시킴으로서 퇴적물의 형성을 방지하거나 줄인다. 시일드(545)는 연소실에 배치하기에 적합한 열특성을 갖는 금속 또는 세라믹으로 제작된다. 예를 들어, 시일드(545)는 니켈 또는 니켈합금으로 제작될 수 있다. 시일드(545)는 헤드(500)에 영구적으로 부착되거나 나선결합으로 부착될 수 있다. 아울러, 시일드(545)는 나선공을 통하여 헤드의 외부로부터 나선결합으로 삽입되거나 적당한 압력을 가하여 삽입될 수 있다. 도 5 E 는 또한 연료분사기(405)로부터의 스프레이 콘(400)형태의 연료분사에 대하여 점화플러그(100)의 최적의 정렬상태를 보이고 있다. 이러한 정렬상태는 점화전극(120)이 접지전극(135)과 연료분사기(405)사이의 경로에 있을 때 최적의 상태가 된다.
도 5 F 는 접지전극(135)이 연료흡입포트(510)로부터 접화전극(120)으로 향하는 스프레이 콘(400)형태의 연료 흐름을 방해하는 점화플러그(100)의 적합치 않은 배치상태를 보인 것이다. 상기 언급된 바와 같이, 원형 또는 유선형의 접지전극(135)이 연료흡입포트(510)에 대하여 접지전극이 접합하게 정렬되어 있지 않아서 연료흐름의 차단을 완화시킨다.
도 6 A - 6 C 에서는, 점화플러그(600)가 외통체(605)와 절연코아(610)를 포함하고 있고, 외통체(605)는 보호 시일드(615)와 접지전극(620)을 포함하고 있다. 시일드(615)는 금속 로드로서 외통체에 부착될 수 있다. 시일드(615)의 직경은 접지전극(620)의 직경과 유사하다. 다른 실시형태에서, 시일드(615)는 절연코아돌출부(625)를 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 시일드는 180° 원호를 이루거나 절연코아돌출부(625)를 완전히 둘러싸는 스커트일 수 있다. 시일드(615)는 점화플러그의 점화 갭에 대한 연료의 스프레이 콘형태의 증기의 흐름에 간섭함이 없이 연료의 스프레이 콘형태의 흐름이 절연코아돌출부(625)에 접촉하는 것을 방지하는(또는 이와 같이 접촉하는 연료의 양을 줄일 수 있는) 충분한 거리를 두고 외통체(605)로부터 연장된 구조로 되어 있다. 절연코아돌출부에 접촉하는 연료는 점화플러그에 퇴적되어 이를 오염시킬 것이다.
접지전극(620)은 외통체(605)로부터 연장되어 점화전극(630)에 인접하여 끝난다. 점화 갭(633)은 점화전극(630)과 접지전극(620)사이에 형성되어 있다. 접지전극(620)은 L - 형 핀의 형태를 이루고 있다. 접지전극(620)은 외통체(605)에 용접되고 L - 형으로 만곡되는 금속 로드(200)로 제작될 수 있다. 접지전극(620)의 전도단부(635)는 점화량을 개선하기 위하여 평면상으로 되어 있고 접지전극(620)의 나머지부분은 원형이거나 유선형으로 되어 있다. 또한 외통체(605)는 나선부(645)를 포함하고 있다.
절연코아(610)는 중앙공(650)을 통하여 외통체(605)내로 연장되어 있다. 절연코아(610)는 점화단부(655)와 점화플러그(600)의 대향단부측에 단자단부(660)를 포함하고 있다. 점화전극(630)은 외통체(605)로부터 연장된 절연코아돌출부(625)로부터 돌출되어 있다.
도 7 에 나타낸 바와 같이, 점화플러그(600)는 직접분사식 연소기관의 연소실(705) 헤드(700)에 나선결합되어 있다. 연료흡입포트(710)는 헤드(700)를 향해 개방되어 있다. 연료분사기(715)는 점화전극(630)을 향하여 액체연료를 스프레이 콘(720)의 형태로 분사한다. 시일드(615)는 스프레이 콘(720)형태의 액체부분이 절연코아돌출부(625)에 접촉하는 것을 방지할 수 있는 구조로 되어 있다. 절연코아(625)에 접촉하는 스프레이 콘(720)의 액체량 감소는 점화플러그를 오염시키는 퇴적물을 감소시킨다.
이와 같이 본 발명은 시일드가 연료흡입포트와 개방부사이에 배치되고 점화전극과 접지전극사이에 형성된 점화 갭으로 연료가 분사되는 것을 방해하지 않고도 연료흡입포트로부터 절연코아돌출부측으로 연료가 분사되는 것을 감소시킬 수 있다.

Claims (33)

  1. 다음으로 구성된 것을 특징으로 하는 직접분사식 연소기관 :
    연료흡입포트, 공기흡입포트 및 점화플러그 삽입개방부를 포함하고 있는 연소실 ;
    점화단부, 점화전극, 접지전극, 및 나선부 형성의 외통체의 점화단부를 지나서 연장되어 있는 절연코아돌출부를 구비한 나선부 형성의 외통체를 포함하되, 점화플러그 삽입개방부에 설치됨으로써 점화전극, 접지전극, 및 절연코아돌출부가 연소실내로 연장되도록 된 점화플러그 ; 및
    연료실의 벽에 부착되고 연료흡입포트와 점화플러그 삽입개방부사이에 위치하며 연료흡입포트로부터 절연코아돌출부로의 연료분사를 줄이도록 구성되되, 연료흡입포트로부터 나와 점화전극과 접지전극 사이에 형성된 점화 갭으로 향하는 연료의 분사를 직접 방해하지 않고 연소실 내로 연장된 절연코아돌출부 부분을 포함하며, 절연코아돌출부를 보호하기에는 충분한 길이를 가지지만 연료의 흐름이 점화플러그의 점화 갭에 도달하는 것을 방지할 정도의 과도한 길이로 되어 있지는 않는 시일드.
  2. 제 1 항에 있어서, 시일드가 연소실의 한 면에 영구적으로 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 직접분사식 연소기관.
  3. 제 1 항에 있어서, 시일드가 연소실의 한 면에 나선결합으로 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 직접분사식 연소기관.
  4. 제 1 항에 있어서, 나선통로가 연소실의 벽을 통하여 연소실의 외측과 내측사이에 관통되어 있고, 시일드가 이 통로에 나선결합으로 삽입되어 있으며, 시일드의 일정 길이가 나선통로로부터 연소실의 내부로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 직접분사식 연소기관.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 시일드(545)가 로드(200)로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 직접분사식 연소기관.
  7. 제 1 항에 있어서, 시일드가 연소실의 헤드에 배치하기에 적합한 열특성을 가진 금속 또는 세라믹물질로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 직접분사식 연소기관.
  8. 제 7 항에 있어서, 시일드가 니켈 또는 니켈합금으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 직접분사식 연소기관.
  9. 삭제
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  11. 제 1 항에 있어서, 접지전극이 둥근 형상을 가짐을 특징으로 하는 직접분사식 연소기관.
  12. 제 7 항에 있어서, 접지전극이 유선형(air foil)의 형상을 가짐을 특징으로 하는 직접분사식 연소기관.
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  23. 공기흡입포트, 연료흡입포트 및 점화플러그 삽입개방부를 구비한 연소실을 포함하는 직접분사식 연소기관을 제공하는 단계 ; 나선부 형성의 외통체의 점화단부를 지나 연소실 내로 연장되어 있는 점화단부, 점화전극, 접지전극, 및 절연코아돌출부를 구비한 나선부 형성의 외통체를 포함하는 점화플러그를 점화플러그 삽입개방부 내에 삽입하는 단계 ; 연료흡입포트와 점화플러그 삽입개방부의 중심사이에 시일드를 설치하되, 이 시일드는 연소실의 한 면에 부착되고 연료흡입포트로부터 절연코아돌출부로 향하는 연료의 분사량이 점화전극과 접지전극 사이에 형성된 점화플러그 갭으로 연료가 직접 분사되는 것을 방해하지 않고 감소되도록 구성되며, 절연코아돌출부를 보호하기에는 충분한 길이를 가지지만 연료의 흐름이 점화플러그의 점화 갭에 도달하는 것을 방지할 정도의 과도한 길이로 되어 있지는 않는 단계를 포함함을 특징으로 하는 직접분사식 연소기관의 성능개선방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 시일드를 배치하는 단계는 시일드를 연소실의 한 면에 영구적으로 장착하는 것을 포함함을 특징으로 하는 연소기관성능의 개선방법.
  25. 제 23 항에 있어서, 시일드를 배치하는 단계는 시일드를 연소실의 한 면에 나선결합으로 장착하는 것을 포함함을 특징으로 하는 직접분사식 연소기관성능의 개선방법.
  26. 제 23 항에 있어서, 나선통로는 연소실의 벽을 통하여 연소실의 외측과 내측사이에 관통되고, 시일드를 배치하는 단계는 이 통로를 통해 시일드를 나선결합으로 삽입하여 시일드의 일정 길이가 통로로부터 연소실의 내부로 연장되는 것을 포함함을 특징으로 하는 직접분사식 연소기관성능의 개선방법.
  27. 삭제
  28. 제 1 항에 있어서, 시일드는 둥근 외형을 가지는 시일드 동체를 포함함을 특징으로 하는 직접분사식 연소기관.
  29. 제 6 항에 있어서, 시일드는 유선형의 외형을 가지는 시일드 동체를 포함함을 특징으로 하는 직접분사식 연소기관.
  30. 제 6 항에 있어서, 시일드는 절연코아돌출부의 원주둘레의 일부를 둘러싸고 있음을 특징으로 하는 직접분사식 연소기관.
  31. 제 30 항에 있어서, 시일드는 절연코아돌출부의 전체 원주둘레를 둘러싸고 있음을 특징으로 하는 직접분사식 연소기관.
  32. 제 31 항에 있어서, 시일드는 직사각형의 외형을 가지는 시일드 동체를 포함함을 특징으로 하는 직접분사식 연소기관.
  33. 제 32 항에 있어서, 시일드는 예각을 형성하는 두 면을 가지는 시일드 동체를 포함함을 특징으로 하는 직접분사식 연소기관.
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