KR101229962B1 - 압력측정 글로우 플러그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤엔진의 내부에 삽입되는 플러그 바디(3,4)와, 플러그 바디 (3,4)내에 배열되는 가열로드(1) 및 초기 장력이 부여된 상태로 가열로드(1)와 플러그 바디(3,4) 사이에 배열되며 실린더의 연소실 내부 압력에 의해서 동작되는 압력센서로 이루어진다.

상기 가열로드(1)는 실린더의 연소실 압력을 압력센서(7)로 전달하고, 플러그 바디(3,4)에 대하여 축방향을 따라 슬라이딩에 의해 이동되도록 배열된다. 상기 가열로드(1)와 플러그 바디(3,4) 사이에 벨로우즈형 부재(2)로 이루어진 씨일이 구비된다.

압력측정 글로우 플러그, 디젤엔진, 플러그 바디

Description

압력측정 글로우 플러그{PRESSURE-MEASURING GLOW PLUG}

도1은 본 발명에 따른 디젤엔진용 압력측정 글로우 플러그의 일실시예에 대한 종단면도.

도2는 도1의 벨로우즈형 부재가 씨일로 사용된 부위에 대한 확대도.

((도면의 주요부분에 대한 부호의 설명))

1. 가열로드 2. 벨로우즈형 부재

3,4. 플러그 바디 7. 압력센서

본 발명은 청구항1의 전제부에 기재된 바의 디젤엔진용 압력측정 글로우 플러그에 관한 것이다.

압력측정(pressure-measuring) 또는 압력게이지 글로우 플러그 등의 경우, 연소실 압력은 플러그 바디의 결합 위치나 강도에 영향을 받거나 관계됨이 없이 가열로드를 통해서 직접 압력센서로 전달된다. 글로우 플러그의 통상적인 모든 기능들은 그대로 유지된다.

압력측정 글로우 플러그에서는 가열로드와 플러그 바디 사이에 씰링(기밀)이 이루어지도록 하는 것이 바람직한 바, 이때 상기 씰링은 금속재 멤브레인이나 엘라스토머 씨일이 사용된다.

그러나, 씨일로서의 금속재 멤브레인은 스프링 특성이 경직되고 또한 스프링의 행정거리가 적기 때문에 멤브레인 고정부재에 하중으로 작용하게 되는 단점이 있다. 한편, 엘라스토머 씨일은 온도에 민감하다는 사실이 단점으로 지적되고 있다.

본 발명에 따르면, 앞서 밝힌 바와 같은 형태의 압력측정 글로우 플러그에서 가열로드와 플러그 바디 사이에 벨로우즈형(bellows-like)의 씨일이 제공된다.

벨로우즈형 씨일은, 연소실 내부의 압력에 대하여 가열로드로부터 플러그 바디에 이르기까지의 영역에서 압력측정 글로우 플러그의 완벽한 기밀(absolute tightness)이 이루어지도록 한다는 장점이 있다.

본 발명에 따른 벨로우즈형의 씨일에 대한 스프링 특성은 주름부의 형태나 주름 층수를 조절함으로써 더욱 더 향상시킬 수가 있다.

벨로우즈 형태의 씨일이 다중층 구조를 띰에 따라 적은 스프링 레이트 (spring rate: 스프링을 1인치 압축시키는데 필요로 하는 힘)와 소정의 압력 하중이 보장된다.

그 외에도 예열동작중에 발생하는 열적부하나 엔진부하 상태의 변화에 따라 압력센서로 가해지는 영향이 최소화되도록 하는 이점이 있다.

청구항2 및 청구항3에는 본 발명에 따른 압력측정 글로우 플러그의 바람직한 구조가 청구되고 있다.

본 발명에 따른 최선의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다.

도1은 본 발명에 따른 디젤엔진용 압력측정 글로우 플러그의 실시예에 대한 종단면도이고, 도2는 도1의 벨로우즈형 부재가 씨일로 사용된 부위에 대한 확대도이다.

도1에 도시된 바와같이, 디젤엔진용 압력측정 글로우 플러그는 기본적으로 플러그 바디(3,4)와, 플러그 바디(3,4)에 대하여 축방향의 슬라이딩 이동이 가능하도록 글로우 플러그 내부에 배열되는 금속이나 세라믹 재질의 가열로드(1)와, 가열로드(1)와 플러그 바디(3,4) 사이의 센서유니트(5)에 의해 초기 장력이 부여된 상태로 장착되어 가열로드(1)로부터 전달되는 실린더 연소실의 압력에 의해 작동되는 압력센서(7)로 이루어진다.

가열로드(1)는 플러그 바디(3,4)에 대하여 축방향을 따라 슬라이딩 이동이 가능하도록 배열되어 연소실의 압력변화에 따라 축방향의 이동이 이루어지게 되고, 그와 같은 가열로드(1)의 축방향 이동의 결과로 압력센서(7)가 구동된다.

도1에 도시되고, 특히 도2에 자세히 표현되고 있듯이, 가열로드(1)는 연장관을 통해서 압력센서(7)에 기계적으로 견고하게 연결되어 있고, 가열로드(1)와 글로우 플러그 바디(3,4) 사이에 배열된 씰링 부재로서의 벨로우즈(2)에 의해서 플러그 바디(3,4) 내부에서 가열로드(1)가 마찰저항이 없이 축방향을 따라 이동이 가능하게 된다.

도2에 도시된 바와 같이, 벨로우즈(2)는 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 가열로드(1)에 기계적으로 연결되는 데, 그 연결수단의 구체적인 예로는 벨로우즈(2)의 실린더부 단부면을 가열로드(1)의 원통형 외주면에 필렛 용접하는 방식이나 벨로우즈(2)의 실린더부를 직접 가열로드(1) 외주면상에 용접 (through-weld)하는 방식이 적용될 수 있을 것이다. 벨로우즈의 실린더부는 가열로드에 연결함에 있어서는 상기 방식 이외에 레이저 용접, 크림핑 (crimping), 스웨이징(swaging), 땜납(soldering) 및 압착(press-fit) 등이 사용될 수 있다.

도면에 도시된 실시예에서, 플러그 바디(3,4)는 두 부분, 즉 상부 바디(3)와 하부 바디(4)로 이루어지며, 이들 두 부재는 서로 기계적으로 연결되어 있다. 하부 바디(4)는 실링 콘(sealing cone)이 구비된 상태로 연소실측에 형성되며, 상기 실링콘에 의해 글로우 플러그는 실린더 헤드의 연소 압력으로부터 기밀이 이루어지게 된다.

연결부측에서 벨로우즈(2)는 상부 바디(3)에 연결된다. 벨로우즈(2)의 상기 연결부 역시도 상부 바디(3)의 축 외주면상에 끼워져서 연결되도록 원통형으로 설계되도록 하는 것이 가능하다. 그 외에도 앞서 살펴본 바의 벨로우즈(2)를 가열로드(1)에 연결할 때와 마찬가지의 연결방식이 적용될 수 있을 것이다.

도시된 바와 같이, 선단부의 실링은 금속 재질의 벨로우즈 등과 같은 벨로우즈형 부재로 구성된다. 따라서 가열로드(1)가 직선적인 이동경로를 다라서 이동하는 것이 보장된다. 이에 더하여, 가열로드(1)는 플러그 바디(3,4)로부터 열적으로 격리되어 있고, 벨로우즈(2)에 의해 플러그 바디(3,4) 내부에서 탄성적으로 지지된다. 또한 벨로우즈(2)에 의해 초기 장력이 작용하게 된다.

도시된 바의 압력측정 글로우 플러그의 동작과정을 설명하면 아래와 같다.

연소압력이나 피스톤의 압축 압력의 결과로, 가열로드(1)가 축방향을 따라 센서부재(7)쪽으로 이동되는 데, 이때 가열로드(1)의 단부상에는 압전소자나 와이어 스트레인 게이지 또는 그와 유사한 측정 요소로 이루어진 센서부재(7)가 연결되어 있다. 이와 같은 가열로드(1)의 변위에 기인하여, 가열로드(1)는 일정한 힘으로 센서부재(7)를 누르게 되고, 그와 같이 센서부재에 가해지는 힘이나 장력의 변화는 전자적인 평가과정을 통해 측정신호로 변환된다.

본 발명에 따른 벨로우즈(2)는 약한 스프링 특성, 즉 상대적으로 긴 길이의 변화에 대해 적은 스프링 저항력을 나타내기 때문에 센서부재에 미치는 열적 부하에 따른 영향이 극히 적다. 압력측정 글로우 플러그의 예열동작중이거나 보다 정확하게는 하중이나 속도가 변화되는 경우에, 가열로드(1)는 센서부재와 연소실 실링에서의 두 접촉점 사이에서 연속적으로 가열이 이루어지게 되어, 혹시 과도하게 경직된(stiff) 연소실 실링과 과도하게 큰 장력이 센서부재로 전달되어 잘못된 측정을 초래할 수도 있는 가능성이 배제된다. 연소실 실링이 너무 경직되는 경우, 즉 적은 변위에 대해서도 높은 스프링 저항력을 보이는 경우에는 센서에서 측정가능한 변화가 일어나지 않아서 결과적으로는 측정신호가 생성되지 않는다.

본 발명에서는 씰링이 다층 벨로우즈 형상으로 설계됨으로서, 적은 스프링 레이트와 적정한 압축하중이 동시에 얻어지게 된다. 본 발명의 장점은, 연소 압력에 대하여 보다 나은 밀봉상태가 달성되고, 적은 스프링 상수로 말미암아 측정범위내에서의 직진성이 확보되며, 측정신호에 미치는 영향이 줄어들며, 열적 영향의 결과로 센서 부재에 미치는 장력이 적고, 실링이 열적으로 민감하지 않음과 아울러 씨일 부재의 제조가 간편하게 이루어질 수 있다는 데 있다.

Claims (3)

1. 디젤엔진의 내부에 삽입되는 플러그 바디와,

   플러그 바디내에 배열되는 가열로드 및

   초기 장력이 부여된 상태로 가열로드 일측 단부상의 플러그 바디 내부에 배열되며 실린더의 연소실 내부 압력에 의해서 동작되는 압력센서로 이루어지며,

   상기 가열로드는 실린더의 연소실 압력을 압력센서로 전달하고,

   가열로드는 플러그 바디에 대하여 축방향을 따라 슬라이딩하도록 배열되어 연소실의 압력변화에 따라 플러그 바디에 대한 가열로드의 상대적인 축방향 이동이 수행됨으로서 압력센서의 동작이 이루어지는 디젤엔진용 압력측정 글로우 플러그에 있어서;

   가열로드와 플러그 바디 사이에 스프링 특성을 갖는 벨로우즈형 부재로 이루어진 씨일이 구비됨을 특징으로 하는 압력측정 글로우 플러그.
2. 제1항에 있어서, 상기 벨로우즈형 부재는 다층 금속재 벨로우즈인 것을 특징으로 하는 압력측정 글로우 플러그.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 플러그 바디는 서로 기계적으로 결합된 상부 바디와 하부 바디의 두 부분으로 이루어지며, 벨로우즈형 부재는 하부 바디 영역에 배열됨과 아울러 상부 바디의 연결단부측에 접속됨을 특징으로 하는 압력측정 글로 우 플러그.

Images