KR100674641B1 - 점화 플러그 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 엔진의 압축 행정시 화염 전파 효율성 제고에 큰 영향을 미치는 전극 사이의 공간부로 와류를 형성하는 혼합기가 공급되어 점화시 화염 전파 효율성이 좋아지고 폭발력 형상에 따른 연소 효율이 크게 향상되며, 전극에 잔류하는 카본의 탈락성을 좋게하고 중심 전극이 고르게 마모되는 개선된 구조의 점화 플러그를 제공하는데 있다.

이를 위해 본 발명은 방전 점화를 위한 축심전극과, 그 축심전극과는 스파크 형성 공간을 두고 대면하여 배치되면서 그 방전단부가 거의 중심원공을 가지는 환상부로 형성된 측면 접지 전극을 포함하여 구성되는 점화플러그에 있어서,

상기 환상부의 내측에는 압축 행정시 압축되는 가스가 상기 중심원공을 통해 스파크 형성 공간에 도달하게 될 때 혼합가스에 와류를 형성하게 되는 복수개의 나선 돌기가 상기 중심 원공을 향해 돌출되어 있는 것을 특징으로 한다.

점화 플러그, 측면 접지 전극, 중심원공, 나선 돌기, 테이퍼 구멍

Description

점화 플러그{Lighting plug}

도 1은 본 발명에 의한 점화 플러그의 전극 부분을 확대하여 나타낸 정단면도

도 2는 본 발명에 의한 점화 플러그의 측면 접지 전극을 나타낸 저면도

도 3은 종래 구조의 점화 플러그

도 4와 도 5는 또다른 종래 구조의 점화 플러그

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 점화 플러그 2 : 축심 전극

3 : 요철부 4 : 측면접지전극

5 : 중심원공 6 : 환상부

7 : 나선돌기 8 : 방전면

d₁ : 소직경부 d₂ : 대직경부

T : 테이퍼내면 D : 축심전극직경

본 발명은 점화 플러그에 관한 것으로, 특히 엔진내에서 사용되는데 있어서 화염 전파 효율 및 연소 효율을 크게 향상시킬 수 있도록 개선된 점화 플러그에 관한 것이다.

일반적으로 점화 플러그(11)의 측면 접지 전극(12)은 도 3에 도시하는 것과 같이 축심 방향과 직교하듯이 L자형으로 절곡시켜져 있어 축심전극(13)과 직선적으로 대면하는 방전단부(14)가 장방형으로 형성되어 있었다.

그런데 점화플러그에서 방전 점화가 일어나게 될 때, 불꽃이 축심전극(13)과 그 바로 아래 접지전극(12)의 방전단부(14)간에 불꽃이 튀게 되며, 이에따라 양극 사이에 형성하는 공간(15)에 있는 혼합가스가 불꽃에 의해 연소되어 실린더내의 압축된 혼합 가스를 폭발시키게되는데, 상기 폭발에 의해 급속기류는 방전단부(14)에 의해 차단되기 쉽고 따라서 연소실내의 공기 연소 혼합 가스에 대한 연소 전파 효과가 좋지 못한 단점이 있었다.

더구나 양전극의 대면 공간에 잔류 카본이 정체 하게 되면 양측 전극 표면(13)(14)에 카본이 입자상으로 부터 체인상으로 누적되기 쉽고, 이로 인해 양측 전극(13)(14)간에 쇼트를 일으키거나 또는 전압을 인가하더라도 볼꽃이 튀지 않는 등의 결과를 초래하게 되며, 이에따라 여러가지 문제를 발생시키게 되는바, 이는 엔진 정지를 가져오는 원인이 되거나 가스가 연소되지 않은 상내로 배기관 내로 배출되는 현상을 불러 일으키게 되며, 또 상기 미연소가스가 배기관내로 배출되므로써 백파이어(Back fire) 현상이 종종 일어나는 등 이상 현상과 연소 효율 저하를 가져오는 원인이 되고 있다.

또 일정한 사용 횟수에 달하면 축심전극(13)의 선단부인 방전 집중 부위에는 부식에 따른 크랙이 발생하여 결손 현상이 일어나게 되고, 불균등한 마모로 인해 점화 플러그의 사용 수명을 단축시키는 원인으로도 작용하고 있다.

이러한 점을 개선코자 도 4 및 도 5에 도시하는 것과 같이 방전 점화를 위한 축심전극(21)과, 그 축심전극(21)과는 스파크 공간(22)을 두고 대면하여 배치되면서 그 방전단부(23)가 거의 중심원구멍(24)을 갖도록 환상으로 형성되어 있는 측면 접지 전극(25)으로 구성되는 점화 플러그(26)가 제안된 바 있으며, 그 점화 플러그(26)의 환상방전단부(23)에 일부가 개방된 캡(27)으로 형성하고, 환상방전단부(23)의 환상내측면부에 다수개의 돌기(28)가 구비된 원형으로 형성하므로써 점화플러그가 방전 점화를 할때 폭발가스의 고속 흐름이 접지 전극(25)의 방전 단부(23)중 중심원구멍(24)을 지남에 따라 잔류 카본을 상기 양측 전극(21)(25)사이의 공간(22)으로부터 신속히 제트 분사시켜 날려주므로써 상기 잔류 카본을 전극의 방전 표면에 누적시킴이 없이 사용 효율을 제고하고 수명을 연장시키며, 또 측면 접지전극(25)에 있어 점화 및 폭발 연소시 발생하는 열량을 환상방전단부(23)로부터 용이하게 발산토록 하고, 스파크의 발생 경로를 증가시킬 수 있도록 되어 있다.

그러나 환상방전단부(23)를 갖는 상기한 점화 플러그는 카본이 전극 표면에 누적되는 현상을 어느 정도 차단하게 되는 효과는 있으나, 양측 전극(21)(25) 사이의 스파크 형성 공간(22)에 존재하는 압축된 혼합가스가 고르게 혼합되어 있지 아니할 경우 화염 전파 속도 및 연소 효율이 낮아지는 단점이 있는바, 이는 점화 플러그에서 방전되는 불꽃 자체는 혼압가스의 고른 혼합에는 아무런 영향을 미치지 못한다는 점에 기인하며, 환상방전단부(23) 내측에 형성된 돌기(28)들도 단순 돌출물로 형성되어 있어 직선적으로 전파되는 불꽃과 화염으로 인해 카본의 탈락 성능에 한계를 가지고 있다는 문제점이 지적되고 있다.

이에 본 고안은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 엔진의 압축 행정시 화염 전파 효율성 제고에 큰 영향을 미치는 전극 사이의 공간부로 와류를 형성하는 혼합기가 공급되어 점화시 화염 전파 효율성이 좋아지고 폭발력 형상에 따른 연소 효율이 크게 향상되며, 전극에 잔류하는 카본의 탈락성을 좋게하고 중심 전극이 고르게 마모되는 개선된 구조의 점화 플러그를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 점화 플러그는 방전 점화를 위한 축심전극과, 그 축심전극과는 스파크 형성 공간을 두고 대면하여 배치되면서 그 방전단부가 거의 중심원공을 가지는 환상부로 형성된 측면 접지 전극을 포함하여 구성되는 점화플러그에 있어서,

상기 환상부의 내측에는 압축 행정시 압축되는 가스가 상기 중심원공을 통해 스파크 형성 공간에 도달하게 될 때 혼합가스에 와류를 형성하게 되는 복수개의 나선 돌기가 상기 중심 원공을 향해 돌출되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 중심원공은 상측(스파크 형성공간측)에서 하측으로 갈수록 직경이 증가하는 테이퍼 구멍인 것을 특징으로 한다.

이와같은 본 발명에 의하면 엔진의 압축 행정시 압축되는 가스가 나선형 돌기의 안내를 받아 와류를 형성하면서 스파크 형성 공간에 도달하게 되며, 또 스파크 형성 공간으로 갈수록 점차 중심 원공의 직경이 감소되므로 혼합 가스의 압축 심화 현상이 와류 형상과 맞물려 혼합가스의 고른 혼합이 크게 촉진된다.

그리고 점화시에는 테이퍼 구멍을 통해 연소가 확산되면서 동시에 나선형의 화염 전파를 가져와 강력한 폭발력을 가져오게 된다.

이하에 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 점화 플러그의 전극 부분을 나타낸 정단면도이고, 도 2는 동상 측면 접지 전극의 저면도이다.

본 발명을 설명함에 있어서 전극 부분을 제외한 종래와 동일한 부분들은 종래기술을 참조하는 것으로 한다.

점화 플러그(1)의 축심전극(2)의 저면부에는 방전 효과를 높이기 위해 너얼링 절삭 가공에 의해 작은 모래 입자들이 돌출된 것과 같이 울퉁불퉁한 요철부(3)가 형성되고, 이와 대향하여 축심전극(2)의 축하방에 설치된 측면 접지 전극(4)의 방전단부는 상기 축심전극(2)의 연장선 방향으로 만나는 부분의 공간을 둘러싸듯이 중심원공(5)을 구비하는 환상부(6)가 형성되어 있으며, 축심전극(2)과 측면접지전극(4)의 방전단부인 환상부(6)는 스파크 형성공간(7)을 두고 서로 일정 간격만큼 상기한 이격 상태하에 있다.

그리고 상기 환상부(6)의 중심원공(5)의 직경은 상기 축심전극(2)의 직경보다 약간 작게 형성되며, 이 중심원공(5)은 전체 벽두께에 대하여 동일 직경으로 형 성할 수도 있으나 도시한 것과 같이 깔대기 형상의 테이퍼공으로 형성하는 것이 훨씬 더 바람직하다.

그리하여 이 중심원공(5)은 축심전극(2)측에 위치하는 상측부분(즉 스파크 형성 공간에 접하는 부분)은 소직경부(d₁)로 형성되고, 하부(연소실측)로 갈수록 점차 직경이 증대하여 하단면이 대직경부(d₂)를 형성하게 되는 테이퍼 구멍으로 되어 있다.

상기한 중심원공(5)의 내측의 테이퍼면(T)에는 복수개의 나선돌기(7)들이 돌출되어 마치 건물 벽면에 설치된 환풍기의 날개를 연상시키도록 비틀려진 형상을 취하고 있다.

그리고 상기 테이퍼형 중심원공(5)의 소직경부(d₁)는 축심전극(2)의 직경(D)에 대하여 대략 ⅔ 크기로 형성되며, 이와같이 소직경부(d₁)를 축심전극(2) 보다 작게 형성하는 것은 축심전극(2)에서 방전을 일으켜 불꽃이 튈때 방전면(8)에 부딪혀 방전 형상을 더욱 촉진토록 하기 위함이다.

이와같은 본 발명은 엔진의 압축 행정이 진행되는 동안 압축되는 가스가 연소실 상단인 점화 플러그(1)측으로 밀려들게 되는데, 이때 혼합되는 압축가스가 테이퍼형 중심원공(5)의 안내를 받아 더욱 압축되어 수렴되는 흐름을 가짐과 함께, 나선돌기(7)에 충돌하여 극심한 와류(회오리 바람)를 형성하면서 축심전극(2)과의 사이에 존재하는 스파크 형성 공간(7)으로 밀려들게 된다.

이에따라 스파크 형성 공간(7)에 유입되는 압축가스는 연료와 연소용 공기가 고르게 혼합될 뿐 아니라 연료의 미립화가 크게 향상되게 되는 것이다.

압축 행정이 끝나고 점화 플러그(1)가 작동하면, 대전 상태에 있는 양측 전극(2)(4)사이에서 불꽃이 일어나 압축가스의 점화가 일어나게 되며, 이때 화염 전파 경로는 점차 넓어지는 테이퍼공(5)의 안내를 받아 실린더 내에서 넓게 확산되게 될 뿐 아니라 역시 나선 돌기(7)에 의해 나선으로 선회하면서 폭발이 일어나 확산되므로써 종래에 비해 폭발력이 강화되는 것이다.

한편, 나선돌기(7)나 중심원공(5)의 테이퍼내면(T) 및 방전면(8)등에 퇴적되는 카본 잔류물은 압축 및 점화에 의한 폭발시 강하게 발생되는 혼합기 및 연소 가스의 와류 현상에 의해 쉽게 탈거되어져 측면 접지 전극(4)에 카본이 퇴적되는 것이 방지된다.

이상과 같은 본 발명은 축심 전극에 대향되는 측면 접지 전극의 방전단부를 중심 원공을 가지는 환상부로 형성하고, 그 환상부의 내측면에 중심 원공을 향해 돌출하는 복수개의 나선 돌기를 형성하는 것에 의해서 압축되는 가스가 나선돌기를 통해 와류를 형성하여 스파크 형성 공간에 유입되므로써 혼합가스의 고른혼합 및 미립화를 가져와 점화시 화염 전파 효율이 좋아지고 완전 연소를 촉진하여 연소효율이 크게 향상되는 효과가 있게 된다.

또 압축시 및 점화시 나선 돌기를 통해 강력한 와류가 형성되므로써 전극에 잔류하는 카본 잔류물이 쉽게 탈락하게 되어 카본의 침적으로 인한 스파크의 불안정을 방지하고 축심 전극과 측면 접지 전극이 고르게 마모되어 스파크 플러그의 사 용 수명을 향상하게 되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 방전 점화를 위한 축심전극과, 그 축심전극과는 스파크 형성 공간을 두고 대면하여 배치되면서 그 방전단부가 거의 중심원공을 가지는 환상부로 형성된 측면 접지 전극을 포함하여 구성되는 점화플러그에 있어서,

   상기 환상부의 내측에는 압축 행정시 압축되는 가스가 상기 중심원공을 통해 스파크 형성 공간에 도달하게 될 때 혼합가스에 와류를 형성하도록 유도하게 되는 복수개의 나선 돌기가 상기 중심 원공을 향해 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 중심 원공은 하부로 갈수록 점차 직경이 증가하는 테이퍼 형상인 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 중심 원공의 상부측 직경은 상기 축심 전극 직경의 대략 ⅔인 것을 특징으로 하는 점화 플러그.

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