KR101372877B1 - High voltage igniter and the ignition control method using the same - Google Patents

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이선엽
김태영
오승묵
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한국기계연구원
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    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
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    • H01T13/08Mounting, fixing or sealing of sparking plugs, e.g. in combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P13/00Sparking plugs structurally combined with other parts of internal-combustion engines

Abstract

안정적인 연소성능이 확보될 수 있으며 전극의 오염 방지를 통해 내구성을 향상시킬 수 있는 고전압 점화장치 및 이를 이용한 점화 제어방법에 관하여 개시한다.
본 발명인 고전압 점화장치의 일실시예에 따르면, 외경을 따라 절연체로 피복 형성되며, 절연체의 피복 길이에 비해 돌출된 선단 길이를 갖는 내부전극과, 절연체의 외경을 둘러 감싸 형성되는 외부전극과, 내부전극의 돌출된 선단의 노출 부위를 전체적으로 밀봉시키는 유전커버부재를 포함한다.
Disclosed are a high voltage ignition apparatus and a ignition control method using the same, which can ensure stable combustion performance and improve durability through preventing contamination of electrodes.
According to one embodiment of the high voltage ignition apparatus of the present invention, the inner electrode is formed along the outer diameter of the insulator, the inner electrode having a protruding tip length relative to the covering length of the insulator, the outer electrode formed surrounding the outer diameter of the insulator, and the inner And a dielectric cover member for sealing the exposed portion of the protruding tip of the electrode as a whole.

Description

고전압 점화장치 및 이를 이용한 점화 제어방법{HIGH VOLTAGE IGNITER AND THE IGNITION CONTROL METHOD USING THE SAME}HIGH VOLTAGE IGNITER AND THE IGNITION CONTROL METHOD USING THE SAME}

본 발명은 고전압 점화장치 및 이를 이용한 점화 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가솔린을 이용하는 희박연소엔진 또는 예혼합 압축착화엔진의 운전 시 안정적인 연소성능이 확보될 수 있는 동시에 전극의 오염이 방지되어 내구성이 향상될 수 있는 고전압 점화장치 및 이를 이용한 점화 제어방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a high voltage ignition apparatus and an ignition control method using the same, and more particularly, stable combustion performance can be secured during operation of a lean burn engine or a premixed compression ignition engine using gasoline, and contamination of the electrode can be prevented. The present invention relates to a high voltage ignition device capable of improving durability and an ignition control method using the same.

최근 화석연료 고갈에 따른 에너지 절약에 대한 요구와 온실가스 및 유해배출가스에 의한 대기 환경오염 문제가 시급히 해결해야할 사회적 이슈로 부각되고 있다. Recently, the demand for energy saving due to the depletion of fossil fuels and the air pollution caused by greenhouse gases and harmful emissions have emerged as social issues to be solved urgently.

이에 따라 자동차 엔진 기술분야에서는 엔진의 효율을 극대화시키고 온실가스 및 유해배출가스를 원천적으로 저감할 수 있는 신(新)연소 엔진기술의 개발에 박차를 가하고 있다. Accordingly, in the field of automotive engine technology, new combustion engine technology that can maximize the efficiency of engine and reduce greenhouse gas and harmful emission gas is spurred.

가솔린 및 가스연로를 사용하는 전기점화방식의 엔진의 경우, 기존의 흡기 포트 분사 방식의 높은 펌핑 손실과 압축비 저하, 그리고 희박 연소 구현의 한계 등의 문제를 해결하기 위하여 직접 분사 방식(Direct Injection)의 적용을 통해 연비 향상 및 배기 규제 대응을 위한 노력을 진행 중에 있다. In the case of an electric ignition engine using gasoline and gas fuel, the direct injection method is used to solve problems such as high pumping loss, lower compression ratio, and limitations of lean combustion. Efforts are underway to improve fuel efficiency and respond to emissions regulations.

특히, 가솔린을 이용하는 희박연소엔진 및 예혼합 압축착화엔진의 경우 열원 또는 점화원의 공급이 충분하지 못하여 실화 현상이 자주 발생되며 희박영역을 확장하기에 어려움이 있었다. In particular, in the case of a lean burn engine and a premixed compression ignition engine using gasoline, the supply of a heat source or an ignition source is not sufficient, so that a misfire occurs frequently and it is difficult to expand the lean area.

이러한 문제를 개선하기 위하여, 기존에 소개된 점화장치와 비교하여 더욱 안정적인 연소성능을 확보할 수 있으며, 연소실 내의 전극 오염 문제를 방지하여 내구성이 향상된 구조를 갖는 고전압 점화장치에 대한 개발이 절실히 요구되는 바이다.
In order to improve such a problem, it is possible to secure more stable combustion performance compared to the ignition apparatus introduced previously, and to develop a high voltage ignition apparatus having an improved durability structure by preventing electrode contamination problems in the combustion chamber. It is.

본 발명은 안정적인 연소성능이 확보될 수 있는 동시에 전극의 오염이 방지되어 내구성이 향상될 수 있는 고전압 점화장치 및 이를 이용한 점화 제어방법을 제공한다.
The present invention provides a high voltage ignition apparatus and an ignition control method using the same, which can ensure stable combustion performance and prevent electrode contamination, thereby improving durability.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned here can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명인 고전압 점화 장치의 실시예에 따르면, 외경을 따라 절연체가 피복 형성되며, 상기 절연체의 피복 길이에 비해 돌출된 선단 길이를 갖는 내부전극; 상기 절연체의 외경을 둘러 감싸 형성되는 외부전극; 및 상기 내부전극의 돌출된 선단의 노출 부위를 전체적으로 밀봉시키는 유전커버부재;를 포함한다.
According to an embodiment of the high-voltage ignition device of the present invention, the insulator is formed along the outer diameter, the internal electrode having a protruding tip length relative to the coating length of the insulator; An external electrode formed to surround the outer diameter of the insulator; And a dielectric cover member that seals the exposed portion of the protruding tip of the inner electrode as a whole.

상기 외부전극은 상기 내부전극에 비해 더 돌출된 선단 길이로 상기 절연체의 외경을 둘러 감싸는 동시에, 상기 외부전극의 내경과 상기 유전커버부재의 외면 둘레 사이에는 설정된 크기로 갭이 형성될 수 있다. The outer electrode may surround the outer diameter of the insulator with a protruding tip length than the inner electrode, and a gap may be formed between the inner diameter of the outer electrode and the outer circumference of the dielectric cover member.

이때, 상기 갭의 크기는 상기 절연체의 두께에 비해 1/8배로 이루어지며, 상기 유전커버부재의 두께는 상기 절연체의 두께에 비해 1/4배로 이루어질 수 있다.
At this time, the size of the gap is made of 1/8 times the thickness of the insulator, the thickness of the dielectric cover member may be made of 1/4 times the thickness of the insulator.

또한, 상기 외부전극의 선단에는 내경 방향으로 굽어 형성된 환형의 단차연결부가 마련될 수 있다. 이와 다른 실시예로서, 상기 외부전극의 선단에는 내경 방향으로 굽어 형성되며, 원주 방향을 따라 설정된 중심각만큼 상호 이격하여 배치된 사각형의 단차연결부가 복수개로 마련될 수 있다. In addition, the tip of the external electrode may be provided with an annular stepped connection portion bent in the inner diameter direction. As another embodiment, a plurality of rectangular stepped connection parts may be formed at the front end of the external electrode by bending in an inner diameter direction and spaced apart from each other by a center angle set along the circumferential direction.

또한, 상기 외부전극은 상기 내부전극에 비해 더 짧은 선단 길이로 상기 절연체의 외경을 둘러 감싸는 한편, 상기 유전커버부재는, 상기 절연체 및 상기 내부전극을 동시에 밀봉하는 제1커버부와, 상기 제1커버부에 비해 축소된 외경을 가지면서 선단 방향으로 덧대어 형성된 제2커버부가 다단으로 형성될 수 있다.
In addition, the outer electrode surrounds the outer diameter of the insulator with a shorter tip length than the inner electrode, while the dielectric cover member includes a first cover part for simultaneously sealing the insulator and the inner electrode, and the first cover part. The second cover part may be formed in multiple stages having a reduced outer diameter compared to the cover part and padded in the tip direction.

한편 본 발명인 고전압 점화 장치를 이용한 점화 제어방법의 실시예에 따르면, (a) 엔진의 회전수 및 부하를 판단하는 단계; (b) 사전 측정된 실린더 내부 압력 값을 이용하여 설정된 운전조건에서의 압력 조건을 예측하는 단계; (c) 상기 예측된 압력조건에서 플라즈마 점화의 안정성이 확보될 수 있는 전압을 인가하는 단계; 및 (d) 공연비센서를 이용하여 실화여부를 판정하는 단계;를 포함한다.
On the other hand, according to an embodiment of the ignition control method using the high voltage ignition device of the present invention, (a) determining the engine speed and load; (b) predicting the pressure condition at the set operating condition using the pre-measured in-cylinder pressure value; (c) applying a voltage at which the stability of plasma ignition can be ensured under the predicted pressure condition; And (d) determining whether misfire is performed using an air-fuel ratio sensor.

여기서, 상기 (c) 단계에서 인가되는 전압의 선정 방법은, 상기 고전압 점화장치에서의 상기 갭의 크기 및 상기 예측된 압력조건을 고려하여 상기 고전압 점화장치를 통해 플라즈마 방전이 일어날 수 있는 범위에서 정해질 수 있다. Here, the method of selecting the voltage applied in the step (c) is, in consideration of the size of the gap in the high voltage ignition device and the estimated pressure conditions in the range that can be plasma discharge through the high voltage ignition device can occur. Can be done.

또한, 상기 (d) 단계 이후에, (e) 상기 실화여부 판정 정보를 이용하여, 실화가 일어났을 경우 상기 인가된 전압을 상향 조정하는 단계; 및 (f) 상기 전압 조정 이후에 상기 공연비센서를 이용하여 실화여부를 재판정하는 단계;를 더 포함한다.
Further, after the step (d), (e) using the misfire determination information, adjusting the applied voltage upward when a misfire occurs; And (f) judging whether misfire occurs by using the air-fuel ratio sensor after the voltage adjustment.

본 발명에 의하면, 가솔린을 이용하는 희박연소엔진 또는 예혼합 압축착화엔진의 운전 시 안정적인 연소성능을 확보할 수 있다. According to the present invention, it is possible to ensure stable combustion performance during operation of a lean burn engine or a premixed compression ignition engine using gasoline.

더 구체적으로는, 열원 또는 점화원의 공급의 충분하지 못하여 빈번하게 발생되었던 실화 현상을 억제할 수 있으며 이와 동시에 희박영역을 확장시킬 수 있다. More specifically, it is possible to suppress the phenomena that frequently occurred due to insufficient supply of the heat source or the ignition source, and at the same time, expand the lean region.

또한, 플라즈마가 발생되는 전극이 연소실 내에 노출되어 전극 표면이 쉽게 오염될 수 있는 현상을 원천적으로 방지할 수 있다. In addition, it is possible to fundamentally prevent the phenomenon that the electrode generating plasma is exposed in the combustion chamber and the electrode surface can be easily contaminated.

이에 따라, 점화장치의 내구성이 개선되어 제품 경쟁력 및 신뢰성이 향상될 수 있다.
Accordingly, durability of the ignition device can be improved, and product competitiveness and reliability can be improved.

도 1은 본 발명인 고전압 점화장치의 제1실시예의 입체적인 형상 및 내부 구조를 간략히 도시한 도면.
도 2는 도 1의 P-P 단면을 확대 도시한 도면(도 2(a))과, 도 1의 고전압 점화장치의 제1실시예의 정면도(도 2(b)).
도 3은 본 발명인 고전압 점화장치 제2실시예의 입체적인 형상 및 내부 구조를 간략히 도시한 도면.
도 4는 도 3의 P'-P' 단면을 도시한 도면(도 4(a))과, 도 3의 고전압 점화장치의 제2실시예의 정면도(도 4(b)).
도 5는 본 발명인 고전압 점화장치의 제3실시예의 입체적인 형상 및 내부 구조를 간략히 도시한 도면.
도 6은 도 5의 P"-P" 단면을 도시한 도면(도 6(a))과, 도 5의 고전압 점화장치의 제3실시예의 정면도(도 6(b)).
도 7은 본 발명인 고전압 점화장치를 이용한 점화 제어방법의 일실시예에 따른 순서도.
도 8은 본 발명인 고전압 점화장치를 이용한 점화 제어방법을 이용한 엔진 운전조건에 따른 압력변화와 인가전압의 관계를 나타낸 그래프.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a simplified diagram showing the three-dimensional shape and internal structure of a first embodiment of a high voltage ignition apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the PP cross section of FIG. 1 (FIG. 2A) and a front view of the first embodiment of the high voltage ignition apparatus of FIG. 1 (FIG. 2B).
Figure 3 is a simplified view showing the three-dimensional shape and internal structure of the second embodiment of the high voltage ignition device of the present invention.
FIG. 4 is a view showing a P'-P 'cross section of FIG. 3 (FIG. 4A) and a front view of a second embodiment of the high voltage ignition apparatus of FIG. 3 (FIG. 4B).
FIG. 5 is a view schematically showing a three-dimensional shape and an internal structure of a third embodiment of the high voltage ignition apparatus of the present invention. FIG.
FIG. 6 is a view showing a P ″ -P ″ section of FIG. 5 (FIG. 6A) and a front view of a third embodiment of the high voltage ignition device of FIG. 5 (FIG. 6B).
Figure 7 is a flow chart according to an embodiment of the ignition control method using the high voltage ignition device of the present invention.
8 is a graph showing the relationship between the pressure change and the applied voltage according to the engine operating conditions using the ignition control method using the high voltage ignition device of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 여기에서 설명될 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
Brief Description of the Drawings The advantages and features of the present invention, and how to achieve them, will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited by the embodiments disclosed below but may be embodied in various different forms. The embodiments to be described herein are provided so that the disclosure of the present invention is complete and that those skilled in the art will fully understand the scope of the present invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 고전압 점화장치 및 이를 이용한 점화 제어방법에 관하여 자세히 설명하기로 한다. The high voltage ignition device and the ignition control method using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명인 고전압 점화장치의 구체적인 실시형태는 내부전극과, 외부전극 및 유전커버부재를 포함한다. 코로나 방전의 경우 전기장의 증가와 함께 brush corona, streamer corona, spark, arc의 형태로 진행한다. 방전 발생으로부터 arc로의 진행 과정 중, 방전과 함께 전자 사태가 발생하게 될 때 전기장의 차단을 통해 streamer가 상대편 전극에 도달하지 못하도록 하여 아크의 발생을 방지함으로써 저온 플라즈마를 형성한다. First, a specific embodiment of the high voltage ignition apparatus of the present invention includes an inner electrode, an outer electrode, and a dielectric cover member. In the case of corona discharge, it proceeds in the form of brush corona, streamer corona, spark, arc with increasing electric field. During the process of discharge from arc to arc, when an electron avalanche occurs with discharge, the low temperature plasma is formed by preventing the streamer from reaching the opposite electrode by blocking the electric field and preventing the generation of arc.

이때 인가되는 전압과 연소실 분위기 압력에 따라 플라즈마가 발생될 수 있는 내, 외부전극 간의 간극(이후, 이를 갭(gap, 도 2의 도면부호 G)이라 함)이 달라진다. 따라서 우선적으로는 일정한 갭을 갖는 점화장치를 구비하고서, 엔진의 운전조건에 따른 압력변화를 미리 측정하고 예측된 인가전압을 달리 설정해줌으로써, 안정적인 점화가 이루어질 수 있도록 한다. 특히, 본 발명인 고전압 점화장치의 경우 내부전극 및 외부전극 사이의 갭이 선단 부위 즉, 앞 쪽 끝단에 마련됨으로써 플라즈마의 발생이 수평으로 이루어질 수 있어 엔진의 효율적인 운전이 가능해질 수 있다.
In this case, a gap between the internal and external electrodes (hereinafter, referred to as a gap G in FIG. 2) in which the plasma may be generated varies according to the applied voltage and the combustion chamber atmosphere pressure. Therefore, a ignition device having a predetermined gap is first provided, and the pressure change according to the operating conditions of the engine is measured in advance, and the predicted applied voltage is set differently so that stable ignition can be achieved. In particular, in the high voltage ignition device of the present invention, since the gap between the internal electrode and the external electrode is provided at the front end portion, that is, the front end, the generation of plasma can be made horizontal, thereby enabling efficient operation of the engine.

고전압 점화장치의 제1실시예First embodiment of high voltage ignition device

도 1은 본 발명인 고전압 점화장치의 제1실시예의 입체적인 형상 및 내부 구조를 간략히 도시한 도면이며, 도 2는 도 1의 P-P 단면을 확대 도시한 도면(도 2(b))과 도 1에 도시된 고전압 점화장치의 제1실시예의 정면도(도 2(c))를 간략히 나타낸 것이다. 1 is a view schematically showing the three-dimensional shape and the internal structure of the first embodiment of the high voltage ignition apparatus of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of the PP cross section of FIG. 1 (FIG. 2B) and FIG. 1. The front view (Fig. 2 (c)) of the first embodiment of the high voltage ignition device is shown briefly.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 고전압 점화장치의 제1실시예(100)는, 내부전극(110)과 내부전극과의 사이에 길이 방향으로 절연체(120)가 개재되며 외곽을 감싸 형성되는 외부전극(130)과 내부전극의 돌출된 선단 부위의 노출을 밀봉하는 유전커버부재(150)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the first embodiment 100 of the high voltage ignition apparatus of the present invention includes an insulator 120 interposed in a length direction between an internal electrode 110 and an internal electrode, and is formed to surround an outside. The dielectric cover member 150 may be configured to seal the exposure of the external electrode 130 and the protruding tip portion of the internal electrode.

본 발명의 제1실시예에서의 내부전극(110)은 고전압 점화 장치의 중심선을 따라 배치되는 전극부재로서, 도시된 바와 같이 원형 단면의 봉재 형상을 가질 수 있는데, 이러한 단면 형상은 다른 형상으로 적절히 변경되어 실시되어도 무방하다.The internal electrode 110 according to the first embodiment of the present invention is an electrode member disposed along the centerline of the high voltage ignition device, and may have a rod shape having a circular cross section as shown in the figure. It may be changed and implemented.

내부전극(110)의 외경을 둘러 길이 방향으로는 절연체(120)가 피복 형성된다. 이러한 절연체(120)는 통상적으로 전선의 절연을 위하여 사용되는 '애자(??子)'가 이용된다. The insulator 120 is formed to cover the outer diameter of the internal electrode 110 in the longitudinal direction. Such an insulator 120 is typically used insulator (?? 子) used for the insulation of the wire.

절연체(120)가 마련된 길이 범위는 내부전극(110)의 돌출된 선단 길이에 비해 동등한 수준이거나 또는 이보다 짧은 길이로 형성될 수 있다. 도 2의 (a)를 참조하면 절연체(120)의 피복 길이에 비해 내부전극(110)의 돌출된 선단이 더 길게 형성된 모습을 확인할 수 있다. The length range in which the insulator 120 is provided may be equal to or shorter than the protruding tip length of the internal electrode 110. Referring to FIG. 2A, it can be seen that the protruding tip of the internal electrode 110 is formed longer than the covering length of the insulator 120.

한편, 내부전극(110)의 직경은 외부전극(130) 및 절연체(120)의 두께에 따라 적절히 선정되어 제작될 수 있다.
Meanwhile, the diameter of the internal electrode 110 may be appropriately selected and manufactured according to the thickness of the external electrode 130 and the insulator 120.

본 발명의 제1실시예에서의 외부전극(130)은, 상기 내부전극(110)을 둘러 감싸고 있는 절연체(120)의 외주면을 전체적으로 감싸 두른 형태로 배치된다. 즉, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 환형 단면을 갖는 파이프 형상으로 마련할 수 있다. The external electrode 130 in the first embodiment of the present invention is disposed in such a manner as to surround the entire outer circumferential surface of the insulator 120 surrounding the internal electrode 110. That is, as shown in (b) of Figure 2 it can be provided in a pipe shape having an annular cross section.

이러한 외부전극(130)의 경우, 전술한 내부전극(110)에 비해 더 돌출된 선단 길이를 가지며, 절연체(120)의 외주면에 밀착하여 둘러 감싸는 구조로 이루어진다. 이러한 구조는 이어서 설명되어야 할 유전커버부재(150)의 설명 시 더욱 상세히 다루기로 한다. The external electrode 130 has a tip length that protrudes more than the internal electrode 110 described above, and has a structure in which the external electrode 130 is in close contact with the outer circumferential surface of the insulator 120. This structure will be described in more detail in the description of the dielectric cover member 150 to be described later.

외부전극(130)은 내부전극(110)과 함께 동일 또는 유사한 전극 소재로 제작될 수 있으며, 특정 소재로 제한될 필요가 없다. The external electrode 130 may be made of the same or similar electrode material together with the internal electrode 110, and need not be limited to a specific material.

한편, 종래의 경우 내부전극(110)의 선단이 연소실 내에 그대로 노출되는 구조로 이루어져 있어, 반복된 점화 작용에 따라 사용시간이 늘어날수록 오염 발생이 심해지는 문제가 있었는데, 이러한 오염 발생을 방지하는 구성으로서 유전커버부재(150)가 포함된다.
Meanwhile, in the related art, the tip of the internal electrode 110 is exposed as it is in the combustion chamber. As a result of repeated ignition, there is a problem in that contamination occurs as the use time increases, which prevents the occurrence of contamination. As a dielectric cover member 150 is included.

유전커버부재(150)는 내부전극(110)의 돌출된 선단의 노출 부위를 전체적으로 밀봉시키는 절연체(또는 유전체) 부재로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 내부전극(110)의 선단 돌출 부위를 캡 형상으로 덮는 구조를 갖는다. 더 구체적으로는 유전커버부재(150)는 내부전극(110)의 외경을 감싸 형성되는 절연체(110)의 끝단과 원형으로 연결되어 내부전극(110)의 노출을 완벽히 차단시키는 구조로 이루어질 수 있다. 그리고 유전커버부재(150)의 재질로는 세라믹, 알루미나 등의 유전체가 이용될 수 있다. 여기서, 유전체는 주어진 조건에서 일정 수준 이상의 전압이 인가될 때 극성을 띠며 전기가 통할 수 있는 재질을 통칭한다. The dielectric cover member 150 is an insulator (or dielectric) member that seals the exposed portion of the protruding tip of the internal electrode 110 as a whole. As shown in FIG. 1, the dielectric cover member 150 caps the protruding portion of the internal electrode 110. It has a structure that covers the shape. More specifically, the dielectric cover member 150 may be formed in a structure that completely connects the end of the insulator 110 formed around the outer diameter of the internal electrode 110 to completely block the exposure of the internal electrode 110. As the material of the dielectric cover member 150, a dielectric such as ceramic or alumina may be used. Here, the dielectric is a general term for a material that is polar and electrically conductive when a voltage of a predetermined level or more is applied in a given condition.

도 2의 (a)를 참조하면, 내부전극(110), 절연체(120), 외부전극(130) 및 유전커버부재(150)의 단면 구조를 확인할 수 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따르면 외부전극(130)은 내부전극에 비해 더 돌출된 선단 길이로 절연체(120)의 외경을 둘러 감싸도록 형성된다.Referring to FIG. 2A, cross-sectional structures of the internal electrode 110, the insulator 120, the external electrode 130, and the dielectric cover member 150 may be confirmed. As shown, according to the first embodiment of the present invention, the external electrode 130 is formed to surround the outer diameter of the insulator 120 with the tip length protruding more than the internal electrode.

그리고 유전커버부재(150)는 내부전극(110)의 선단 돌출 부위를 밀봉시키도록 절연체(120)의 끝단에 원형으로 덧대어 형성된다. In addition, the dielectric cover member 150 is formed by applying a circular shape to the end of the insulator 120 to seal the protruding portion of the internal electrode 110.

이때, 외부전극(130)의 내경과 유전커버부재(150)의 외면 둘레 사이에는 설정된 크기로 갭(gap)(G)이 형성되며, 이들 사이에서 안정적인 점화가 일어나게 된다. 다만 종래와 달리 내부전극(110)과 외부전극(130)이 연소실 내에서 점화 작용을 일으킬 때에도 내부전극(110)의 노출부위가 완벽히 밀봉되게 되므로, 내부전극(110)의 오염 발생 문제는 미연에 차단된다. In this case, a gap G is formed between the inner diameter of the external electrode 130 and the outer circumference of the dielectric cover member 150 to a predetermined size, and stable ignition occurs between them. Unlike the conventional method, since the exposed portion of the internal electrode 110 is completely sealed even when the internal electrode 110 and the external electrode 130 cause ignition in the combustion chamber, the problem of contamination of the internal electrode 110 is not yet disclosed. Is blocked.

이때, 갭(G)은 사용자에 의해 선정될 수 있는 중요한 변수 중 하나로서, 이러한 갭(G)은 엔진의 회전수 및 부하를 판단하고, 해당 운전조건에서의 압력조건이 예측되고, 예측된 압력조건에서 플라즈마 방전이 일어날 수 있는 요구 인가전압이 결정되는 과정에 선행되어 사용자에 의해 설정될 수 있다.At this time, the gap (G) is one of the important variables that can be selected by the user, the gap (G) determines the number of revolutions and load of the engine, the pressure conditions in the corresponding operating conditions are predicted, the estimated pressure The condition can be set by the user prior to the process of determining the required applied voltage at which the plasma discharge can occur.

예를 들어, 내부전극(110)과 외부전극(130) 사이의 갭(G)이 0.5mm로 결정된 경우, 분위기 압력조건이 4bar라고 할 때 요구 인가전압은 9.0kV 이상으로 정해질 수 있으며, 이와 같은 관계 속에서 안정적인 점화 성능이 확보될 수 있는 것이다. For example, when the gap G between the internal electrode 110 and the external electrode 130 is determined to be 0.5 mm, the required applied voltage may be determined to be 9.0 kV or more when the atmospheric pressure condition is 4 bar. In the same relationship, stable ignition performance can be secured.

이처럼, 본 발명의 실시예에서의 갭(G)의 크기는 반복적인 실험을 통해 획득된 결과를 통해 정해질 수 있는 것으로 도 8에는 갭(G)의 크기가 0.5mm 부터 2.0mm까지의 범위 내에서 0.5mm 단위로 구분 획득된 압력조건(Chamber Pressure)과 인가전압(Plasma onset Voltage) 간의 상관 그래프가 예시적으로 나타나 있다.Thus, the size of the gap (G) in the embodiment of the present invention can be determined through the results obtained through repeated experiments in Figure 8 the size of the gap (G) in the range from 0.5mm to 2.0mm The correlation graph between the obtained pressure condition (Chamber Pressure) and the applied voltage (Plasma onset Voltage) divided by 0.5mm is shown as an example.

갭(G)의 크기는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 절연체(120)의 두께(b)와도 관계가 있을 수 있으며, 유전커버부재(150)의 두께(a) 역시 절연체(120)의 두께(b)와 관계가 성립될 수 있다. 즉, 갭(G)의 크기는 절연체의 두께(b)에 비해 1/8배가 될 수 있으며, 유전커버부재의 두께(a)는 절연체의 두께(b)에 비해 1/5배로 이루어질 수 있다. The size of the gap G may be related to the thickness b of the insulator 120, as shown in FIG. 2A, and the thickness a of the dielectric cover member 150 is also the insulator 120. The relationship with the thickness (b) of can be established. That is, the size of the gap G may be 1/8 times the thickness b of the insulator, and the thickness a of the dielectric cover member may be 1/5 times the thickness b of the insulator.

구체적인 예로서, 절연체(120)의 두께는 4mm 이상이 될 수 있으며, 유전커버부재(150)의 두께는 1mm 정도가 될 수 있으며, 갭(G)의 크기는 0.5mm가 될 수 있다. As a specific example, the thickness of the insulator 120 may be 4 mm or more, the thickness of the dielectric cover member 150 may be about 1 mm, and the size of the gap G may be 0.5 mm.

그리고 도 2의 (b)는 본 발명인 고전압 점화 장치의 제1실시예의 선단 부위를 정면에서 바라본 정면도이다.
And (b) of FIG. 2 is a front view which looked at the front-end | tip part of 1st Example of the high voltage ignition apparatus of this invention.

고전압 점화장치의 제2실시예Second embodiment of high voltage ignition device

도 3은 본 발명인 고전압 점화장치 제2실시예의 입체적인 형상 및 내부 구조를 간략히 도시한 도면이며, 도 4는 도 3의 P'-P' 단면을 도시한 도면(도 4(a))과, 도 3에 도시된 고전압 점화장치의 제2실시예의 정면도(도 4(b))를 간략히 나타낸 것이다. 3 is a view schematically showing the three-dimensional shape and the internal structure of the second embodiment of the high voltage ignition device of the present invention, and FIG. 4 is a view showing a P'-P 'cross section of FIG. 3 (FIG. 4A), and FIG. The front view (Fig. 4 (b)) of the second embodiment of the high voltage ignition device shown in Fig. 3 is shown briefly.

본 발명인 고전압 점화장치의 제2실시예(200)는 전술한 제1실시예와 달리 외부전극(230)의 선단 부위에 내부전극 방향으로 꺾임 형성된 단차연결부(270)가 더 구비되는 점에 특징이 있다. 그 외의 구성 요소는 모두 동일하거나 유사한 경우로서, 제1실시예와의 차이점만을 설명하기로 한다.
Unlike the first embodiment described above, the second embodiment 200 of the high voltage ignition device according to the present invention is characterized in that the stepped connection part 270 is bent at the front end portion of the external electrode 230 in the direction of the inner electrode. have. All other components are the same or similar, and only differences from the first embodiment will be described.

도 3을 참조하면, 도시된 본 발명의 고전압 점화장치의 제2실시예(200)는 내부전극(210)과 내부전극과의 사이에 길이 방향으로 절연체(220)가 개재되며 외곽을 감싸 형성되는 외부전극(230)과 내부전극의 돌출된 선단 부위의 노출을 밀봉하는 유전커버부재(250)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the second embodiment 200 of the high voltage ignition apparatus of the present invention illustrated is formed with an insulator 220 interposed in the length direction between an internal electrode 210 and an internal electrode and wrapped around an outer portion thereof. The dielectric cover member 250 may be configured to seal the exposure of the external electrode 230 and the protruding tip portion of the internal electrode.

이때, 외부전극(230)의 경우, 선단 부위가 내부전극(210)을 향하여 직각 방향으로 꺾여 형성되는 단차연결부(도 4의 도면부호 270)를 더 포함한다. 이러한 형상은 도 4의 (a)를 참조하면 더욱 명확하게 이해할 수 있다. In this case, the external electrode 230 further includes a stepped connection part (reference numeral 270 of FIG. 4) formed by bending a tip portion of the external electrode 230 at a right angle to the internal electrode 210. Such a shape can be more clearly understood with reference to FIG. 4A.

도 4의 (a)를 참조하면, 단차연결부(270)의 기본적인 형태를 확인할 수 있다.Referring to Figure 4 (a), it can be seen the basic form of the stepped connection portion 270.

그리고 도 4의 (b)는 본 발명인 고전압 점화장치의 제2실시예(200)의 선단을 정면에서 바라본 정면도이다. 도시된 바와 같이, 단차연결부(270)의 기본적인 형태는 내경 방향으로 직각으로 굽어 형성되며 정면 모습은 환(環)형의 모습을 띠고 있다. 4 (b) is a front view of the front end of the second embodiment 200 of the high voltage ignition apparatus of the present invention. As shown, the basic shape of the stepped connection portion 270 is formed to be bent at a right angle in the inner diameter direction and the front shape has an annular shape.

도 4의 (c)는 단차연결부의 변형된 형태로서, 그 구체적인 형상은 외부전극의 선단에서 내경 방향으로 굽어 형성되되, 원주 방향을 따라 설정된 중심각만큼 상호 이격하여 복수 배치된 사각형의 단차연결부(270′)의 형상을 띠고 있다. 이는 전술된 제1실시예에 비해 점화 특성을 조금 더 고려한 실시예이다. 4 (c) is a modified form of the stepped connection portion, the specific shape is formed by bending in the inner diameter direction from the tip of the external electrode, a plurality of rectangular stepped connection portion 270 disposed to be spaced apart from each other by the center angle set along the circumferential direction ′). This is an embodiment in which ignition characteristics are slightly considered in comparison with the first embodiment described above.

도 4의 (c)에 도시된 변형된 단차연결부(270′)의 경우, 서로 간에 45도의 중심각을 두고 이격 배치된 형태로 되어 있으며, 전체 개수는 8개로 나타나 있으나 이는 바람직한 하나의 예시적 형태에 불과할 뿐 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
In the case of the modified stepped connection portion 270 ′ shown in FIG. 4 (c), the stepped portion 270 ′ is spaced apart from each other at a center angle of 45 degrees, and the total number thereof is shown as eight, but this is in one exemplary embodiment. Only the present invention is not limited thereto.

고전압 점화장치의 제3실시예Third embodiment of high voltage ignition device

도 5는 본 발명인 고전압 점화장치의 제3실시예의 입체적인 형상 및 내부 구조를 간략히 도시한 도면이며, 도 6은 도 5의 P"-P" 단면을 도시한 도면(도 6(a))과, 도 5에 도시된 고전압 점화장치의 제3실시예의 정면도(도 6(b))를 간략히 나타낸 도면이다. FIG. 5 is a view schematically showing the three-dimensional shape and the internal structure of the third embodiment of the high voltage ignition apparatus of the present invention, and FIG. 6 is a view showing the P ″ -P ″ cross section of FIG. 5 (FIG. Fig. 6 is a schematic front view (Fig. 6 (b)) of the third embodiment of the high voltage ignition device shown in Fig. 5.

본 발명인 고전압 점화장치의 제3실시예(300)는 전술한 제1실시예, 제2실시예와 다른 구조를 갖는다. 도 5를 참조하면, 도시된 본 발명의 고전압 점화장치의 제3실시예(300)는 내부전극(310)과 내부전극과의 사이에 길이 방향으로 절연체(320)가 개재되며 외곽을 감싸 형성되는 외부전극(330)을 포함하며, 내부전극의 돌출된 선단 부위의 노출을 밀봉하도록 유전커버부재(350)를 포함한다. The third embodiment 300 of the high voltage ignition apparatus of the present invention has a structure different from that of the first and second embodiments described above. Referring to FIG. 5, the third embodiment 300 of the high voltage ignition apparatus of the present invention illustrated is formed with an insulator 320 interposed in the length direction between an inner electrode 310 and an inner electrode and wrapped around an outer portion thereof. It includes an external electrode 330, and includes a dielectric cover member 350 to seal the exposure of the protruding tip portion of the internal electrode.

다만, 앞서, 도 1 내지 도 4를 통해 설명되었던 제1실시예 및 제2실시예와 달리, 외부전극(330)은 내부전극에 비해 더 짧은 선단 길이로 절연체(320)의 외경을 둘러 감싸는 구조로 이루어져 있다. 그리고 유전커버부재(350)는 복층 구조, 즉 다단 구조로 형성될 수 있다. 여기서, 다단으로 구분한 까닭은 구조적인 측면에서 설명의 편의를 위해 나눈 것일 뿐, 서로 다른 구성 및 부재로 이해되어서는 아니 된다. However, unlike the first and second embodiments described above with reference to FIGS. 1 to 4, the external electrode 330 has a structure surrounding the outer diameter of the insulator 320 with a shorter tip length than the internal electrode. Consists of The dielectric cover member 350 may be formed in a multilayer structure, that is, a multistage structure. Here, the division into multiple stages is only divided for convenience of explanation in terms of structure, and should not be understood as different configurations and members.

유전커버부재(350)는 도시된 바와 같이 절연체(320)와 내부전극(310)을 동시에 밀봉하는 제1커버부(350a)와, 제1커버부(350a)에 비해 축소된 외경을 가지면서 선단 방향으로 덧대어 형성된 제2커버부(350b)가 다단으로 형성될 수 있다.As shown, the dielectric cover member 350 has a first cover portion 350a for simultaneously sealing the insulator 320 and the internal electrode 310, and has a reduced outer diameter compared to the first cover portion 350a. The second cover part 350b formed to be padded in the direction may be formed in multiple stages.

즉, 유전커버부재의 제1커버부(350a)는 절연체(320)를 밀봉하여 외부전극(330)의 끝단까지 원형 단면으로 밀봉시키는 형태로 이루어져 있으며, 유전커버부재의 제2커버부(350b)는 상기 제1커버부(350a)의 원주면을 따라 내부전극(310)의 선단 돌출 부위를 완벽하게 밀봉시키는 두께로 덧대어 형성되는 구조로 되어 있다. 이에 따라 내부전극과 외부전극 간의 점화 작용 시 내부전극(310)이 연소실 내에서 오염됨에 따라 내구성이 저하되는 문제를 해결할 수 있다. That is, the first cover part 350a of the dielectric cover member is formed to seal the insulator 320 and to seal the end of the external electrode 330 in a circular cross section, and the second cover part 350b of the dielectric cover member. The pad is formed to have a thickness that completely seals the tip protruding portion of the internal electrode 310 along the circumferential surface of the first cover portion 350a. Accordingly, the internal electrode 310 is contaminated in the combustion chamber during the ignition action between the internal electrode and the external electrode, thereby reducing the durability.

이와 같은 본 발명인 고전압 점화장치의 제1, 2, 3실시예들에 따르면, 가솔린을 이용하는 희박연소엔진 또는 예혼합 압축착화엔진의 운전 시 안정적인 연소성능을 확보할 수 있는데, 특히 열원 또는 점화원을 충분하게 공급해 줄 수 있어 실화 현상 발생을 방지할 수 있다. 그리고 내구성의 향상을 기대할 수 있다.
According to the first, second, and third embodiments of the high voltage ignition apparatus of the present invention as described above, it is possible to ensure stable combustion performance when operating a lean burn engine or a premixed compression ignition engine using gasoline, in particular, a heat source or an ignition source is sufficient. It can be supplied so that the misfire phenomenon can be prevented. And the improvement of durability can be expected.

다음으로, 본 발명인 고전압 점화장치를 이용한 점화 제어방법의 일실시예에 대하여 살펴보기로 한다.
Next, an embodiment of the ignition control method using the high voltage ignition device of the present invention will be described.

도 7은 본 발명인 고전압 점화장치를 이용한 점화 제어방법의 일실시예에 따른 순서도이다.
7 is a flow chart according to an embodiment of the ignition control method using a high voltage ignition device of the present invention.

엔진의 회전수 및 부하 판단 단계(Engine speed and load determination stages ( S100S100 ))

본 발명인 고전압 점화장치를 이용한 점화 제어방법 중 기본적으로 선행되어야 하는 단계로서, 엔진의 회전수 및 부하를 판단하는 작업이 수행된다.
In the ignition control method using the high voltage ignition apparatus of the present invention, the steps to be basically preceded, the operation of determining the rotational speed and load of the engine is performed.

압력조건 예측단계(Pressure condition prediction step ( S200S200 ))

본 단계에서는 미리 측정된 실린더 내부의 압력 값으로부터 엔진 운전조건에서의 연소실 내 분위기 압력조건(즉, Chamber Pressure)을 예측한다. 이때 연소실 내의 압력조건 예측 작업은 연소압력센서를 장착하여 관찰한다. In this step, the atmospheric pressure condition (ie, chamber pressure) in the combustion chamber under the engine operating condition is predicted from the pre-measured pressure value in the cylinder. At this time, the pressure condition prediction work in the combustion chamber is observed by mounting the combustion pressure sensor.

만일의 경우를 대비하여, 주어진 운전조건에서의 연소실 압력을 직접 측정하여 엔진컨트롤유닛(ECU)에 운전조건 별 연소실 압력 데이터를 미리 저장함으로써, 경우에 따라 압력센서가 장착되지 않은 통상의 상용엔진에서의 연소실 압력까지도 예측할 수 있다
In case of emergency, by directly measuring the combustion chamber pressure under the given operating conditions and storing the combustion chamber pressure data for each operating condition in the engine control unit (ECU) in advance. Can even predict the combustion chamber pressure

전압 결정 및 인가단계(Voltage determination and application step S300S300 ))

본 단계에서는 앞서 수행된 압력조건 예측단계(S200)를 통해 연소실 내 분위기 압력조건이 예측되면, 해당 압력조건에서 안정적인 플라즈마 점화가 일어날 수 있는 전압 값을 결정하고 이를 인가하는 작업을 수행한다. In this step, when the atmospheric pressure condition in the combustion chamber is predicted through the pressure condition prediction step (S200), the operation of determining and applying a voltage value capable of generating stable plasma ignition under the pressure condition is performed.

구체적인 예로서, 먼저 내부전극과 외부전극 사이의 갭(도 2의 (a)의 도면부호 G)의 크기를 점화 조건에 맞게 사용자가 결정한다. As a specific example, first, the user determines the size of the gap (reference G in FIG. 2A) between the internal electrode and the external electrode according to the ignition conditions.

이후, 도 8의 그래프를 통해 나타난 바와 같이, 선정된 갭 크기에 따라 연소실 내의 분위기 압력조건에서 플라즈마 방전이 일어날 수 있는 요구 인가전압을 결정한다. 그 다음으로 상기 결정된 전압을 인가한다. Thereafter, as shown in the graph of FIG. 8, the required applied voltage at which the plasma discharge can occur under the atmospheric pressure condition in the combustion chamber is determined according to the selected gap size. Next, the determined voltage is applied.

반복적인 실험을 통해 확인한 바로는, 갭의 크기가 0.5mm로 결정되었을 경우, 4 bar의 압력조건일 때에는 전압 값이 9 kV이상에서 안정적인 플라즈마 방전이 구현될 수 있었다. 이와 다른 조건의 경우에도 도 8의 그래프를 통해 갭의 크기, 압력조건에 따라 인가되어야 할 전압 값을 적절히 결정할 수 있다. 이러한 작업은 엔진컨트롤유닛(ECU)에서 결정하는 데, 엔진컨트롤유닛에서 결정된 인가전압이 점화코일 또는 이에 상응하는 전원장치에 의해 고전압 점화장치로 인가될 때 플라즈마 방전이 발생한다.
As a result of repetitive experiments, when the gap size was determined to be 0.5mm, stable plasma discharge could be realized at a voltage value of 9 kV or more under a pressure condition of 4 bar. In the case of other conditions, the graph of FIG. 8 may appropriately determine the voltage value to be applied according to the gap size and the pressure condition. This operation is determined by the engine control unit (ECU), and plasma discharge occurs when the applied voltage determined by the engine control unit is applied to the high voltage ignition device by the ignition coil or a corresponding power supply.

실화여부 판정 단계(S400)Misfire determination step (S400)

본 단계에서는 상기 수행된 전압의 인가 후 공연비센서를 이용하여 실화여부를 판정한다. In this step, it is determined whether misfire is performed by using the air-fuel ratio sensor after the application of the performed voltage.

구체적인 예로서, 지르코니아 또는 티타니아 타입의 일반 산소센서를 이용할 경우, 만일 안정적인 연소가 일어나지 않을 때 잉여 산소량이 증가함에 따라 0.5V 이하의 값이 지속적으로 출력된다. 이를 통해 실화 여부를 판정할 수 있다. 이와 다른 예로서 광역 산소센서를 이용할 경우 1V이상의 전압이 지속적으로 출력되어 실화 여부를 판정할 수 있다. As a specific example, when using a general oxygen sensor of zirconia or titania type, a value of 0.5 V or less is continuously output as the amount of surplus oxygen increases when stable combustion does not occur. Through this, it is possible to determine whether the misfire. As another example, when a wide-range oxygen sensor is used, a voltage of 1 V or more is continuously output to determine whether misfire occurs.

상기의 실화여부 판정 단계(S400) 이후에는 실화여부 판정 단계(S400)를 통해 획득된 정보를 이용하여, 실화가 발생된 경우와 그렇지 않은 경우로 나누어진다. 여기서, 실화가 발생되었다고 판정된 경우에만 그 다음 단계가 이어서 수행될 수 있다.
After the misfire determination step (S400), it is divided into a case in which misfire occurs and a case in which misfire occurs using the information obtained through the misfire determination step (S400). Here, the next step can then be performed only if it is determined that misfire has occurred.

실화 발생 시 전압 상향 조정 단계(S500)Step of adjusting the voltage when misfire occurs (S500)

본 단계는 전술된 실화여부 판정 단계(S400)를 통해 획득된 정보를 이용하여 실화가 발생되었다고 판정된 경우에 이어서 수행되는 과정으로서, 실화가 발생되었다고 판정되었다면 이전 단계인 전압 인가(S300)에서 결정되었던 전압에 문제가 있었다고 판단하고 이전 단계에서 결정된 전압에 비해 전압을 상향 조정해준다.
This step is a process that is performed after it is determined that misfire has occurred using the information obtained through the misfire determination step S400 described above, and if it is determined that misfire has occurred, the process is determined in the previous step of applying voltage (S300). It is determined that there was a problem with the voltage, and then adjusts the voltage up compared to the voltage determined in the previous step.

실화여부 재판정 단계(S600)True facts trial stage (S600)

본 단계는 앞서 실화가 발생된 경우 전압을 상향 조정하였음에도 불구하고 실화가 재차 발생되는지 여부를 재차 판정하는 단계로서, 앞서 실화여부 판정 단계(S400)와 동일한 작업이 공연비센서를 이용하여 반복 수행된다.
This step is a step of determining again whether or not the misfire occurs again, even though the voltage has been adjusted upward when the misfire has occurred previously, and the same operation as the misfire determination step S400 is performed repeatedly using the air-fuel ratio sensor.

이와 같은 전술된 단계가 순차적으로 수행됨에 따라 고전압 점화장치를 이용한 안정적인 점화성능을 확보할 수 있게 된다.As the above-described steps are sequentially performed, it is possible to secure stable ignition performance using the high voltage ignition device.

상술한 바와 같이, 본 발명인 고전압 점화장치 및 이를 이용한 점화 제어방법에 따르면, 가솔린을 이용하는 희박연소엔진 또는 예혼합 압축착화엔진의 운전 시 안정적인 연소성능을 확보할 수 있다. As described above, according to the high voltage ignition device and the ignition control method using the same, it is possible to ensure stable combustion performance during operation of the lean burn engine or the premixed compression ignition engine using gasoline.

그 구체적인 효과로서, 열원 또는 점화원의 공급이 충분하지 못하여 종래에 빈번하게 발생되었던 실화 현상을 억제할 수 있으며, 희박영역을 확장시킬 수 있다. As a specific effect, it is possible to suppress the misfire phenomenon which has frequently occurred in the past due to insufficient supply of a heat source or an ignition source, and to expand the lean area.

그리고 플라즈마가 발생되는 전극이 연소실 내에 노출되어 전극 표면이 쉽게 오염될 수 있는 현상을 원천적으로 방지할 수 있다. 그에 따른 결과로서, 점화장치의 내구성이 개선되어 제품 경쟁력 및 신뢰성이 향상될 수 있다. In addition, it is possible to fundamentally prevent a phenomenon in which the plasma generating electrode is exposed in the combustion chamber and the surface of the electrode may be easily contaminated. As a result, the durability of the ignition device can be improved to improve product competitiveness and reliability.

특히, 전극간의 외부 측 끝단에 위치하여 플라즈마의 발생이 수평으로 이루어지는 구조로 되어 있어, 내구성 확보는 물론 엔진의 효율적인 운전이 가능해질 수 있다. In particular, since the plasma is generated horizontally at the outer end between the electrodes, it is possible to ensure the durability and efficient operation of the engine.

그리고 이러한 고전압 점화장치를 이용할 때 엔진의 운전조건에 따라 압력변화를 미리 예측하여 인가전압을 달리 설정하여 점화를 제어함으로써, 보다 안정적인 점화 특성을 확보할 수 있다.
And when using such a high voltage ignition device to predict the pressure change in accordance with the operating conditions of the engine in advance to control the ignition by setting the applied voltage differently, it is possible to ensure a more stable ignition characteristics.

이상에서 본 발명에 따른 고전압 점화장치 및 이를 이용한 점화 제어방법에 관한 바람직한 실시예에 관하여 살펴보았다. The above has been described with respect to a preferred embodiment of a high voltage ignition device and an ignition control method using the same according to the present invention.

전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 이 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
It is to be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims rather than by the foregoing description, All changes or modifications that come within the scope of the equivalent concept are to be construed as being included within the scope of the present invention.

G: 갭
100, 200, 300: 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 점화 장치
110, 210, 310: 내부전극
120, 220, 320: 절연체
130, 230, 330: 외부전극
150, 250, 350: 유전커버부재
270, 270′: 단차연결부
350a: 제1커버부 350b: 제2커버부
G: gap
100, 200, 300: high voltage ignition device according to an embodiment of the present invention
110, 210, 310: internal electrode
120, 220, 320: insulator
130, 230, 330: external electrode
150, 250, 350: dielectric cover member
270, 270 ': step connection
350a: first cover part 350b: second cover part

Claims (9)

외경을 따라 절연체가 피복 형성되며, 상기 절연체의 피복 길이에 비해 돌출된 선단 길이를 갖는 내부전극;
상기 절연체의 외경을 둘러 감싸 형성되는 외부전극; 및
상기 내부전극의 돌출된 선단의 노출 부위를 전체적으로 밀봉시키는 유전커버부재;를 포함하는 고전압점화장치.
An inner electrode covering the outer diameter and having an end length protruding from the covering length of the insulator;
An external electrode formed to surround the outer diameter of the insulator; And
And a dielectric cover member for sealing the exposed portion of the protruding tip of the inner electrode as a whole.
청구항 1에 있어서,
상기 외부전극은 상기 내부전극에 비해 더 돌출된 선단 길이로 상기 절연체의 외경을 둘러 감싸는 동시에, 상기 외부전극의 내경과 상기 유전커버부재의 외면 둘레 사이에는 설정된 크기로 갭이 형성되어 있는 고전압 점화장치.
The method according to claim 1,
The external electrode surrounds the outer diameter of the insulator with a tip length that protrudes more than that of the inner electrode, and a high voltage ignition device having a predetermined size is formed between the inner diameter of the outer electrode and the outer circumference of the dielectric cover member. .
청구항 2에 있어서,
상기 갭의 크기는 상기 절연체의 두께에 비해 1/8배로 이루어지며, 상기 유전커버부재의 두께는 상기 절연체의 두께에 비해 1/4배로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고전압 점화장치.
The method according to claim 2,
The gap is 1/8 times larger than the thickness of the insulator, and the thickness of the dielectric cover member is a high voltage ignition device, characterized in that made of 1/4 times the thickness of the insulator.
청구항 1에 있어서,
상기 외부전극의 선단에는 내경 방향으로 굽어 형성된 환형의 단차연결부가 마련되어 있는 고전압 점화장치.
The method according to claim 1,
A high voltage ignition device having an annular stepped connection portion formed at an end of the external electrode by bending in an inner diameter direction.
청구항 1에 있어서,
상기 외부전극의 선단에는 내경 방향으로 굽어 형성되며, 원주 방향을 따라 설정된 중심각만큼 상호 이격하여 배치된 사각형의 단차연결부가 복수개로 마련되어 있는 고전압 점화장치.
The method according to claim 1,
A high voltage ignition device having a plurality of rectangular stepped connection portions formed at the front end of the external electrode by bending in an inner diameter direction and spaced apart from each other by a center angle set in the circumferential direction.
청구항 1에 있어서,
상기 외부전극은 상기 내부전극에 비해 더 짧은 선단 길이로 상기 절연체의 외경을 둘러 감싸는 한편,
상기 유전커버부재는,
상기 절연체 및 상기 내부전극을 동시에 밀봉하는 제1커버부와, 상기 제1커버부에 비해 축소된 외경을 가지면서 선단 방향으로 덧대어 형성된 제2커버부가 다단으로 형성되어 있는 고전압 점화장치.
The method according to claim 1,
The outer electrode surrounds the outer diameter of the insulator with a shorter tip length than the inner electrode,
The dielectric cover member,
And a first cover portion for simultaneously sealing the insulator and the internal electrode, and a second cover portion formed in the leading direction while having a reduced outer diameter compared to the first cover portion.
청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서의 고전압 점화장치를 이용한 점화 제어방법으로서,
(a) 엔진의 회전수 및 부하를 판단하는 단계;
(b) 사전 측정된 실린더 내부 압력 값을 이용하여 설정된 운전조건에서의 압력조건을 예측하는 단계;
(c) 상기 압력 조건예측 단계에서 예측된 압력조건에서 플라즈마 점화의 안정성이 확보될 수 있는 전압을 인가하는 단계; 및
(d) 공연비센서를 이용하여 실화여부를 판정하는 단계;를 포함하는 고전압 점화장치를 이용한 점화 제어방법.
An ignition control method using the high voltage ignition device according to any one of claims 1 to 6,
(a) determining the engine speed and load;
(b) predicting a pressure condition at a set operating condition using a pre-measured in-cylinder pressure value;
(c) applying a voltage capable of ensuring stability of the plasma ignition under the pressure conditions predicted in the pressure condition prediction step; And
(d) determining whether misfire is performed using an air-fuel ratio sensor.
청구항 7에 있어서,
상기 (c) 단계에서 인가되는 전압의 선정 방법은,
상기 고전압 점화장치에서의 상기 외부전극의 내경과 상기 유전커버부재의 외면 둘레 사이에 형성된 갭의 크기 및 상기 예측된 압력조건을 고려하여 상기 고전압 점화장치를 통해 플라즈마 방전이 일어날 수 있는 범위에서 선정되는 고전압 점화장치를 이용한 점화 제어방법.
The method of claim 7,
The method of selecting a voltage applied in the step (c),
In consideration of the size of the gap formed between the inner diameter of the external electrode of the high voltage ignition device and the outer circumference of the dielectric cover member and the predicted pressure condition, a plasma discharge may be generated through the high voltage ignition device. Ignition control method using high voltage ignition device.
청구항 7에 있어서,
상기 (d) 단계 이후에,
(e) 상기 실화여부 판정 단계에서 획득된 실화여부 판정 정보를 이용하여, 실화가 일어났을 경우 상기 전압 인가 단계에서 결정된 전압을 상향 조정하는 단계; 및
(f) 상기 전압 상향 조정 단계에서 전압 조정 이후에 상기 공연비센서를 이용하여 실화여부를 재판정하는 단계;를 더 포함하는 고전압 점화장치를 이용한 점화 제어방법.
The method of claim 7,
After the step (d)
(e) adjusting the voltage determined in the voltage applying step when the misfire has occurred, using the misfire determination information obtained in the misfire determination step; And
(f) judging whether or not misfire by using the air-fuel ratio sensor after the voltage adjustment in the voltage upward adjustment step.
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