KR101251692B1 - 압축비 가변형 스파크 플러그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축비 가변형 스파크 플러그에 관한 것으로, 엔진의 연소실을 향하도록 실린더블록에 장착되는 스파크 플러그에서 중심 전극과 접지 전극사이의 빈 공간을 메우거나 빈 공간 그 자체를 활용하여 연소실의 용적을 가변시켜 압축비를 용이하게 조절할 수 있도록 함으로써, 구조가 간단하여 용이하면서 저렴하게 구성할 수 있고, 엔진의 운전 영역에 따라 연비 향상과 노킹 방지를 동시에 추구할 수 있도록 중심 전극을 감싸는 애자와 실린더블록에 장착되는 접지 전극의 나사부 사이에 엔진의 연소실과 연통하는 빈 공간이 형성되고, 상기 빈 공간을 메우거나 확장시키는 피스톤이 스프링과 오일압력에 의해 이동되게 설치된 구조로 이루어진다.

스파크 플러그, 피스톤, 스프링, 오일챔버

Description

압축비 가변형 스파크 플러그{Spark plug for variable compression rate}

본 발명은 가변 압축비용 스파크 플러그에 관한 것으로, 특히 중심 전극과 접지 나사부 사이의 빈 공간을 이용하여 연소실의 압축비를 가변시켜 저부하에서 연비향상과 고부하에서의 노킹을 방지할 수 있도록 한 압축비 가변형 스파크 플러그에 관한 것이다.

종래 차량의 압축비 가변 시스템은 실린더 보어와 크랭크 케이스와의 수평 이동에 의해 피스톤 중심과 크랭크 중심의 오프셋 량을 변경시키게 되어 있지만, 이러한 방안에서는 엔진이 저속 혹은 중속으로 운전될 경우에 마찰 감소로 연비를 상승시키는 효과가 있는 반면에 피스톤의 속도가 빨라지는 엔진의 고속 운전 영역에서는 오히려 마찰 증가로 그 효과가 반감되는 결점이 있었다.

또한 시스템의 구성이 복잡해져 차량의 중량 및 원가 상승을 초래한다는 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 엔진의 연소실을 향 하도록 실린더블록에 장착되는 스파크 플러그에서 중심 전극과 접지 전극사이의 빈 공간을 메우거나 빈 공간 그 자체를 활용하여 연소실의 용적을 가변시켜 압축비를 용이하게 조절할 수 있도록 함으로써, 구조가 간단하여 용이하면서 저렴하게 구성할 수 있고, 엔진의 운전 영역에 따라 연비 향상과 노킹 방지를 동시에 추구할 수 있도록 한 압축비 가변형 스파크 플러그를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중심 전극을 감싸는 애자와 실린더블록에 장착되는 접지 전극의 나사부 사이에 엔진의 연소실과 연통하는 빈 공간이 형성되고, 상기 빈 공간을 메우거나 확장시키는 피스톤이 스프링과 오일압력에 의해 이동되게 설치된 구조로 이루어진다.

바람직하기로는 상기 나사부가 형성된 스파크 플러그 하우징의 내부에는 상기 피스톤이 이동가능하게 삽입되고, 상기 피스톤의 외주면과 상기 하우징 내주면 사이에 상기 피스톤에 상기 오일압력을 가하는 오일챔버가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 피스톤의 상부에 스프링시트가 일체로 형성되어 상기 스프링이 안착되고, 상기 스프링시트에는 하방으로 돌출한 스톱퍼가 일체로 형성되며, 상기 스톱퍼가 닿아서 상기 피스톤의 하강 운동을 저지하는 스톱퍼면이 상기 하우징의 내부에 돌출되게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 오일챔버에는 오일을 공급하거나 드레인시키는 오일공급/드레인수단과, 차속과 노크 여부 및 엔진의 부하를 감지하여 상기 오일공급/드레인수단을 제어하 는 제어수단이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 압축비 가변형 스파크 플러그에 의하면, 엔진의 부하와 차속 및 노킹의 발생 여부에 따라 엔진이 저부하 운전 중일 때에는 스파크 플러그의 중심 전극과 접지 전극사이의 빈 공간을 피스톤으로 메워서 엔진이 고압축비로 운전되게 함으로써 연비의 향상을 도모할 수 있고, 엔진이 고부하로 운전될 때에는 상기 피스톤을 후퇴시켜 상기 빈 공간을 연소실로 확장시킴으로써 엔진이 저압축비로 운전되게 하여 노킹을 효과적으로 방지할 수 있고, 구조가 간단하여 차량의 중량 및 원가 절감을 도모할 수 있는 등의 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 압축비 가변형 스파크 플러그의 단면도로서 엔진이 저부하로 운전될 때의 상태가 도시되어 있는 바, 즉 스파크 플러그(1)는 실린더블록에 나사로 체결되는 접지 전극(2)과, 이 접지 전극과 소정 갭을 두고서 배치된 중심 전극(3)을 구비하고 있고, 상기 접지 전극(2)을 실린더블록에 장착하기 위해 구비된 나사부(2a)의 내주면과 상기 중심 전극(3)을 감싸는 애자(3a)와의 사이에 소정 용량의 빈 공간(4)이 형성되어, 이 빈 공간(4)이 엔진의 부하에 따라 보조 연소실로 활용되게 된다.

상기 빈 공간(4)에는 피스톤(5)이 상하로 이동가능하게 설치되어, 상기 빈 공간을 메우거나 확장시키게 되고, 상기 피스톤(5)의 상부에는 스프링(6)이 내장되 어서 상기 피스톤(5)을 항상 하방으로 눌러서 상기 빈 공간을 메워주는 역할을 하게 된다.

상기 피스톤(5)의 상부에는 상기 스프링(6)의 일단이 안착되도록 스프링시트(5a)가 일체로 확장되게 형성되고, 상기 스프링(6)의 타단은 스파크 플러그의 하우징(1a)의 내부에 삽입되어 안착된다.

상기 스프링시트(5a)에는 스톱퍼(5b)가 하방으로 돌출하도록 일체로 형성되고, 상기 스톱퍼(5b)가 맞닿아서 피스톤(5)의 하강 운동이 저지되게 하는 스톱퍼면(1b)이 상기 나사부(2a)의 끝면에 형성되게 된다.

또한 상기 하우징(1a)의 내부에는 하우징(1a)의 내주면과 상기 피스톤(5)의 외주면 및 상기 스톱퍼면과의 사이에 소정 크기의 빈 공간이 형성되면서 이 빈 공간이 오일챔버(7)의 역할을 하게 되고, 상기 오일챔버(7)에는 오일의 유출입구가 형성되면서 상기 오일챔버로 오일을 공급하거나 드레인시키는 별도의 오일공급/드레인수단이 상기 오일챔버와 연결된다.

상기 오일공급/드레인수단을 제어하기 위해 별도의 제어수단이 오일공급/드레인수단과 접속되고, 상기 제어수단에는 차속센서와 노크센서가 그 입력단에 접속되어 상기 제어수단이 차속과 노크 발생 여부를 실시간으로 검출할 뿐만 아니라 엔진의 부하도 감지하게 된다.

이에 따라 엔진이 고부하로 운전될 때에는 노킹을 방지하는 것이 바람직한 데, 상기 제어수단이 적절한 제어신호를 상기 오일공급/드레인수단에 인가하여 상기 오일챔버(7)에 도 1에 도시한 바와 같이 오일이 공급되게 하면, 상기 오일챔버 내의 오일의 압력에 의해 상기 피스톤(5)이 위로 상승하면서 상기 스프링(6)을 압축시키고, 이로 인해 상기 빈 공간(4)은 피스톤(5)의 후퇴량만큼 그 용적이 확장되게 되며, 이렇게 확장된 빈 공간은 엔진의 보조 연소실 역할을 하게 됨으로써, 엔진이 저압축비 모드로 운전되어 노킹을 효과적으로 방지하게 되는 것이다.

한편 도 2에는 엔진이 고압축비 모드로 운전될 때의 스파크 플러그의 단면이 도시되어 있는 바, 즉 엔진이 저부하로 운전될 때에는 압축비를 높게 하여 연비의 향상을 도모하는 것이 바람직한 바, 상기 제어수단이 엔진의 저부하 운전을 감지하게 되면, 상기 오일공급/드레인수단에 제어신호를 인가하여 상기 오일챔버(7)내의 오일이 외부로 드레인되게 하고, 상기와 같이 오일이 드레인되면 오일챔버내의 오입압력이 낮아져서 상기 피스톤은 스프링의 탄성력에 의해 하강하게 된다.

상기 피스톤이 하강운동을 하는 과정에 피스톤(5)의 스톱퍼(5b)가 스톱퍼면(1b)에 닿게 되면 피스톤의 하강운동이 저지되고, 상기 피스톤(5)이 하강하면서 상기 빈 공간(4)을 메워주게 되어, 보조 연소실이 소멸되게 됨으로써, 엔진이 고압축비로 운전되면서 연비를 향상시키게 되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 압축비 가변형 스파크 플러그가 엔진의 고부하 운전 영역에서의 저압축비 모드로 작동될 때의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 압축비 가변형 스파크 플러그가 엔진의 저부하 운전 영역에서의 고압축비 모드로 작동될 때의 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-스파크 플러그 2-접지 전극

3-중심 전극 4-빈 공간

5-피스톤 6-스프링

7-오일챔버

Claims (4)

1. 중심 전극(3)을 감싸는 애자(3a)와 실린더블록에 장착되는 접지 전극(2)의 나사부(2a) 사이에 엔진의 연소실과 연통하는 빈 공간(4)이 형성되고, 상기 빈 공간(4)을 메우거나 확장시키는 피스톤(5)이 스프링(6)과 오일압력에 의해 이동되게 설치된 압축비 가변형 스파크 플러그.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 나사부(2a)가 형성된 스파크 플러그 하우징(1a)의 내부에는 상기 피스톤(5)이 이동가능하게 삽입되고, 상기 피스톤(5)의 외주면과 상기 하우징(1a) 내주면 사이에 상기 피스톤에 상기 오일압력을 가하는 오일챔버(7)가 형성된 것을 특징으로 하는 압축비 가변형 스파크 플러그.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 피스톤(5)의 상부에 스프링시트(5a)가 일체로 형성되어 상기 스프링(6)이 안착되고, 상기 스프링시트(5a)에는 하방으로 돌출한 스톱퍼(5b)가 일체로 형성되며, 상기 스톱퍼(5b)가 닿아서 상기 피스톤(5)의 하강 운동을 저지하는 스톱퍼면(1b)이 상기 하우징의 내부에 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 압축비 가변형 스파크 플러그.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 오일챔버(7)에는 오일을 공급하거나 드레인시키는 오일공급/드레인수단과, 차속과 노크 여부 및 엔진의 부하를 감지하여 상기 오일공 급/드레인수단을 제어하는 제어수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 압축비 가변형 스파크 플러그.

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