KR101218081B1 - 압력 센서를 구비하는 예열 플러그 본체 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 본체(8)는 대응하는 엔진의 내부 나사에 상기 본체(8)를 나사결합하기 위해 외면에 나사(16)를 구비하고, 그리고 상기 본체(8)를 파지하기 위한 육각형 단면을 갖고 대응하는 내부 나사에 예열 플러그(2)를 나사결합하며 일반적으로 실린더 형태인 파지 영역(28)을 구비한다. 나사(16) 및 파지 영역 사이의 본체부의 외직경은 전체 높이를 따라 나사 부분(16)의 외직경과 적어도 동일하거나 외직경보다 크다. 본 발명은 내연 기관, 특히 디젤 엔진에 사용될 수 있다.

Description

압력 센서를 구비하는 예열 플러그 본체{BODY OF A GLOW PLUG PROVIDED WITH A PRESSURE SENSOR}
본 발명은 압력 센서를 포함하는 예열 플러그 본체에 관한 것이다.
내연 기관, 특히 디젤 엔진에서, 실린더 내의 압력값을 알면 실린더 내에서 연소의 진행을 보다 우수하게 제어할 수 있음이 알려져 있다. 이러한 정보는 특히 실린더 내로의 연료의 분사를 조절하는데 적합할 수 있다. 따라서, 이러한 압력을 알게 되면 엔진의 오염물질 배출을 감소시키고 엔진의 효율을 증가시키며 그에 따라 연료 소비를 줄일 수 있다.
예열 플러그 내에 압력 센서를 통합하면, 엔진 실린더 헤드 상의 특정 위치를 필요로 하지 않은 상태에서 이러한 압력을 측정할 수 있게 된다. 또한, 이러한 통합은 각 실린더에 추가의 보어 개구를 형성하지 않기 때문에 유리하다. 따라서, 유체 기밀에 대한 문제를 피할 수 있다.
이에 따라, 압전 센서를 갖는 예열 플러그의 헤드를 제공하는 것이 공지되어 있다. 예열 플러그 헤드는 실린더 헤드 외부에 위치되는 예열 플러그의 일부, 즉, 연소 챔버로 삽입되는 가열부에 대한 예열 플러그의 대향 단부를 의미한다. 종래 기술에 대한 해결책은 가압하는 예열 플러그의 본체, 및 코어의 상단부에 고정되는 너트 사이에 압력 센서를 위치시킬 것을 제안하며, 코어는 예열 플러그의 예열 전극으로 전기 에너지를 전달하고, 센서를 통과함으로써 본체 내외의 전극을 수용하는 핑거에 연장된다.
이러한 종래 기술의 예열 플러그는 연소 챔버 내에서 예열 플러그 핑거 상에 가해지는 압력을 측정할 수 있게 한다. 그러나 다른 신호들은 측정된 압력과 대응하는 신호와 중첩된다. 이들 외부 소음은 고려된 실린더의 연소 챔버 내의 대기압력을 우수하게 측정할 수 있도록 제거되어야 한다.
따라서, 본 발명은 압력 센서를 포함하는 종래 기술의 예열 플러그보다 연소 챔버 내의 대기 압력에 대응하지 않는 신호에 덜 민감한 예열 플러그를 제공하기 위한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 압력 센서를 포함하는 예열 플러그의 본체를 제공하며, 상기 본체는 엔진의 대응 태핑에 상기 본체를 고정되게 하는 나사를 갖고, 그리고 상기 대응 태핑에 상기 예열 플러그를 나사결합하기 위해 본체를 파지하는 것을 가능하게 하는 육각형 단면을 갖는 대체로 원통형상인 파지 영역을 갖는다.
본 발명에 따르면, 나사와 파지 영역 사이의 본체부의 외직경은 전체 길이를 따라 나사부의 외직경과 적어도 동일한 직경이다.
종래 기술의 예열 플러그에서, 파지 영역과 나사 영역 사이의 영역은 나사 영역 측면상에서 나사의 외직경보다 더 작은 직경이다. 일반적으로, 나사 영역에 인접한 영역의 직경은 사실상 나사 바닥의 나사 직경에 대응한다.
종래 기술의 본체에 대한 변형예는 예열 플러그와 결합된 압력 센서에 의해 실행된 압력 측정을 상당히 개선할 수 있다. 이는 연소 챔버 내의 압력 측정을 교란시키는 외부 신호의 일부가 예열 플러그 헤드의 진동으로부터 발생되는 것으로 알려져 있기 때문이다. 이러한 압력 측정의 개선은 예열 플러그 헤드의 진동을 제거함으로써가 아니라, 예열 플러그 헤드의 진동에 특정한 주파수를 변형시킴으로써 설명된다. 이에 따라, 압력 센서의 대역폭의 특정 주파수를 "배제"할 수 있으므로, 예열 플러그 헤드의 진동은 예열 플러그와 결합된 센서에 의해 산정된 압력 측정치를 교란시키지 않는다.
제 1 실시예에서, 나사와 파지 영역 사이, 및 나사에 인접한 본체부의 직경은 나사의 외직경과 실질적으로 동일하다.
나사와 파지 영역 사이의 예열 플러그 본체부는 예를 들면 원호 형태의 단면을 갖는 부착 영역에 의해 파지 영역에 연결된다.
변형 실시예에서, 나사와 파지 영역 사이의 본체부는 원추대형 부착 영역에 의해 파지 영역에 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 예열 플러그 본체는 예를 들면 강(steel)으로 제조된다.
또한, 본 발명은 압력 센서를 포함하는 예열 플러그에 관한 것으로, 상기 예열 플러그는 전술한 바와 같은 본체를 포함한다. 이러한 예열 플러그에서, 압력 센서는 예를 들면 파지 영역과 실질적으로 동일한 높이에 놓이는 본체의 하우징 내에 위치된다.
마지막으로, 본 발명은 내연 기관, 특히 디젤 엔진형 내연 기관에 관한 것으로, 상기 내연 기관은 전술한 바와 같은 예열 플러그를 포함한다. 이 내연 기관은 예를 들면, 하나 이상의 연소 챔버에서 내부에 경계가 정해지는 엔진 블록 및 실린더 헤드;를 포함하고, 상기 실린더 헤드 내에는 하나 이상의 탭 보어(tapped bore)가 형성되며, 유리하게 상기 나사 보어는 예열 플러그 본체의 나사를 수용하고, 상기 본체의 파지 영역은 상기 실린더 헤드의 외부에 배치된다.
본 발명의 세부사항 및 이점들은 첨부 도면에 대한 하기의 상세한 설명으로부터 보다 명확해질 것이다.
도 1은 엔진에 장착된 종래 기술의 예열 플러그를 나타내는 종방향 단면도,
도 2는 종래 기술의 따른 예열 플러그의 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 예열 플러그의 측면도이고,
도 4는 도 3의 예열 플러그의 변형예의 측면도이다.
도 1은 엔진 실린더 내의 압력을 측정할 수 있도록 압력 센서를 포함하는 종래 기술의 예열 플러그의 종방향 단면도를 나타낸다. 예열 플러그(2)는 디젤형 엔진(4), 보다 상세하게는 상기 엔진의 실린더 헤드(6)에 장착된다. 종래 기술의 글로 플로그는 본체(8), 핑거(10), 코어(12) 및 압력 센서(14)를 포함한다.
본체(8)는 나사결합에 의해 엔진(4)에 고정된다. 이를 위해, 실린더 헤드(6)는 실린더 헤드(6)를 통과하는 나사 보어와, 상기 엔진(4)의 연소 챔버 내부로의 개구를 포함한다. 본체(8)에 대하여, 본체(8)는 실린더 헤드(6) 내에 형성된 보어에 대응하는 타측면상에 나사(16)를 갖는다. 나사(16)가 실린더 헤드(6)의 나사 보어와 협력할 때, 예열 플러그(2)는 엔진(4) 내의 장착 위치에 존재하고, 본체(8)의 일부는 엔진(4)의 내측, 즉, 연소 챔버를 향하여 연장되는 반면, 본체(8)의 다른 부분은 엔진의 외측으로 연장된다.
본체(8)는 특히 핑거(10) 및 코어(12) 내에 수용되는 강(steel)으로 된 관형 본체이다. 핑거(10)는 연소 챔버 내부에서 관형 본체(8)로부터 돌출된다. 핑거(10)는 본체(8) 내부로 주름지며, 예열 전극(미도시)을 수용한다. 코어(12)는 핑거(10) 내에 놓인 전극에 전기 에너지를 전달하여 이러한 전극과 접촉하고, 본체(8) 내외에서 연장되는 핑거(10)에 연결되며, 핑거(10)의 자유 단부는 공급 도선에 전기 접속할 수 있다.
압력 센서는 압전 센서이다. 압력 센서는 전기 전도성 재료로 이루어진 두 개의 접속 소자(20)들 사이에 배치되는 압전 소자(18)를 포함하며, 절연 부재(22)에 의해 예열 플러그(2)의 나머지로부터 절연된다. 압력 센서(14)는 지지부(24)를 통해 본체(8)상에 작용하게 된다. 센서의 타측면은 코어(12)의 상단부에 고정된 너트(26)를 구비하게 된다. 또한, 압력 센서(14)가 제공되고 엔진 외부에 놓이는 예열 플러그(2)의 부분은 예열 플러그 헤드로 지칭된다. 이러한 헤드에서, 본체(8)는 실린더 헤드(6)에 예열 플러그(2)를 장착/분해하는데 사용되는 파지 영역(28)을 갖는다. 보통, 이러한 파지 영역(28)은 원통형이며, 단면이 6각형이다. 이에 따라, 스패너를 사용하여 실린더 헤드(6)의 외부로부터 접근하게 되면, 예열 플러그(2)의 장착 및 분해가 가능하다. 통상적으로 파지 영역(28)의 직경은 본체(8)의 나머지 부분의 직경보다 더 크다.
종래 기술의 예열 플러그를 도시하고 있는 도 1 및 도 2에서, 나사(16)를 구비하는 나사 영역 및 파지 영역(28) 사이에 본체(8)의 외직경 감소부(narrowing; 30)가 도시될 수 있다. 본 발명에 따른 예열 플러그 본체(8)는 이러한 감소부를 갖지 않는다.
따라서, 도 3 및 4의 예열 플러그에서, 본체(8)의 외직경은 나사(16)와 파지 영역(28) 사이에 놓인 전체 부분에 걸쳐 나사(16)의 외직경보다 더 크게 유지된다.
도 3의 실시예에서, 먼저 나사(16)와 파지 영역(28) 사이에 놓인 본체(8)부는 나사(16)에 인접하며 외직경이 나사(16)의 외직경에 대응하는 부분(32)을 갖는다. 이 영역(32)은 증가하는 직경이 증가하는 영역에 의해 파지 영역(28)에 연결되어 측면도 (또는 단면도)에서 곡률반경(R)을 갖는 선을 형성한다.
도 4의 실시예에서, 나사(16)를 포함하는 본체(8)의 나사 영역은 원추대 영역(34)을 거쳐 파지 영역(28)에 연결된다. 이러한 원추대 영역(34)은 나사(16)에 인접하여, 나사(16)의 외직경에 대응하는 외직경을 갖는 반면, 파지 영역(28)에 인접하여서는 원추대 영역(34)의 베이스가 파지 영역(28)의 직경에 대응하는 직경을 갖는다. 6각면을 갖는 파지 영역의 경우, 도시된 도면에서, 파지 영역(28)의 직경은 두 개의 대향하는 파지 영역의 각면을 분리하는 거리로서 생각된다.
예열 플러그의 본체(8)에 대한 변형예는 압력 센서(14)에 의해 이루어지는 측정을 상당히 개선할 수 있게 한다. 압력 센서(14)에 의해 압력을 측정하는 동안 외부 소음들 중 하나는 예열 플러그 헤드의 진동으로부터 발생한다. 본 발명에 의한 변형예는 외부 진동을 제거하는 것이 아니라 예열 플러그 헤드의 특정 진동 주파수를 변경할 수 있게 한다. 이러한 변형예는 압력 센서(14)의 대역폭 내에 특정 주파수가 더이상 존재할 수 없도록 한다. 이 때문에, 예열 플러그 헤드의 진동으로부터 발생하는 외부 신호가 압력 센서에 의한 측정을 교란시키지 않는다.
따라서, 압력 센서를 포함하는 예열 플러그의 본체를 약간 변형시킴으로써, 상기 센서에 의한 측정의 품질을 상당히 개선할 수 있다. 예열 플러그의 이러한 새로운 본체 형태는 예열 플러그 상에 장착되는 센서가 무엇이든지 비제한적인 예시에 의해 도 1에 나타내어진 유형의 압력 센서, 및 예열 플러그와 결합되는 다른 압력 센서에 적용한다.
본 발명은 비제한적인 예시에 의해 전술된 실시예들에 제한되지 않는다. 또한, 본 발명은 당업자가 이해할 수 있는 모든 변형예들에 관한 것이다.
이에 따라, 특히 본 발명은 나사의 외직경보다 예열 플러그 본체의 파지 영역 및 나사부 사이의 영역의 직경이 더 크게 유지되는 경우, 예열 플러그 본체의 파지 영역 및 나사부 사이의 영역에 대해 전술한 형태가 아닌 다른 형태인 주어진 임의의 특정 형태를 제공함으로써, 본 발명의 범주를 벗어나지 않을 것이다.

Claims (9)

  1. 압력 센서(14)를 포함하는 예열 플러그(2)의 본체(8)로서,
    엔진(4)의 대응하는 태핑 내로 상기 본체(8)를 고정하기 위한 나사(16)와, 그리고 상기 대응하는 태핑 내로 상기 예열 플러그(2)를 나사결합하기 위해 상기 본체(8)를 파지하는 것을 가능하게 하는 육각형 단면을 갖는 대체로 원통형인 파지 영역(28)을 상기 본체(8)가 그 외면(outer face)에 구비하는,
    예열 플러그 본체에 있어서,
    상기 나사(16) 및 상기 파지 영역(28) 사이의 본체의 부분의 외직경이 그 전체 높이에 걸쳐서 상기 나사(16)의 외직경과 같거나 상기 나사(16)의 외직경보다 큰 것을 특징으로 하는
    예열 플러그 본체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 나사(16) 및 상기 파지 영역(28)의 사이의 그리고 상기 나사(16)에 인접한 상기 본체의 부분의 직경이 상기 나사(16)의 외직경과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는
    예열 플러그 본체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 나사(16) 및 파지 영역(28) 사이의 상기 본체의 부분은 원호(R) 형태의 단면을 갖는 부착 영역에 의해 상기 파지 영역(28)에 부착되는 것을 특징으로 하는
    예열 플러그 본체.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 나사(16) 및 파지 영역(28) 사이의 상기 본체(8)의 부분은 원추대형 부착 영역(34)에 의해 상기 파지 영역에 부착되는 것을 특징으로 하는
    예열 플러그 본체.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    강으로 이루어진 것을 특징으로 하는
    예열 플러그 본체.
  6. 압력 센서(14)를 포함하는 예열 플러그(2)로서,
    제 1 항에 따른 본체(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    예열 플러그.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 압력 센서(14)가 실질적으로 상기 파지 영역(28)의 높이에 배치된 상기 본체(8)의 하우징 내에 위치되는 것을 특징으로 하는
    예열 플러그.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 따른 예열 플러그(2)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    내연 기관.
  9. 제 8 항에 있어서,
    하나 이상의 연소 챔버에서 내에 경계가 정해지는 실린더 헤드(6) 및 엔진 블록을 포함하고, 상기 실린더 헤드(6) 내에 하나 이상의 탭 보어(tapped bore)가 형성되며, 상기 탭 보어가 예열 플러그 본체(8)의 나사(16)를 수용하고, 상기 본체(8)의 파지 영역(28)이 상기 실린더 헤드(6)의 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는
    내연 기관.
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