KR101879304B1 - 글로우 플러그 - Google Patents

Abstract

중공이 형성된 금구; 상기 금구 내에 삽입되며, 발열체와 인가된 전압을 상기 발열체로 전달하는 이너폴을 포함하는 핀어셈블리; 상기 금구의 단부에 결합되는 압력센서모듈; 상기 금구 내에 수용되며 일단으로 상기 이너폴이 삽입되고 타단은 상기 압력센서모듈에 결합되는 이너튜브; 및 일단은 상기 발열체와 결합되고, 타단은 상기 이너튜브와 결합되는 연결튜브;를 포함하는 글로우 플러그를 제공한다.

Description

글로우 플러그{GLOW-PLUG}

본 발명은 디젤 기관에서 연료의 착화를 용이하게 하도록 연소실을 예열하는 글로우 플러그에 관한 것이다.

디젤 엔진은 스파크를 일으켜 강제로 불꽃을 점화시키는 방식 대신에, 혼합 연료를 압축시켜 자발적으로 점화 온도에 도달하여 연소되는 압축 착화 방식을 취하고 있다. 그러나, 공기를 압축하면 누설과 열 손실이 발생하기 때문에 압력 및 온도가 낮아져 시동이 어렵다. 이에 따라, 글로우 플러그가 압축 공기를 자체 점화 온도에 도달할 수 있도록 예열시키기 위하여 사용된다.

글로우 플러그는 엔진 실린더 내의 압력 변화에 따라 글러우 플러그의 축방향으로 상하 운동을 하는 발열체의 움직임에 의해 실린더 내의 압력을 측정할 수 있다. 이를 위해, 글로우 플러그에는 별도의 압력센서가 배치된다.

발열체는 연소압에 의해 가압되어 글로우 플러그의 축방향으로 이동된다. 이 때, 압력센서는 이런 이동에 의한 변위차를 감지하여 압력을 측정한다. 이를 위해, 종래 발열체와 압력센서 사이에는 변위차를 전달할 수 있는 이너튜브가 사용되었다.

한편, 종래 발열체는 메탈 타입이었으나 최근 배기 규제의 강화로 발열 온도가 높아져 메탈 타입에서 세라믹 타입으로 변경되는 추세에 있다. 그러나, 세라믹 타입의 발열체는 그 길이가 길어지면 생산 비용이 증가할 뿐만 아니라, 취성에 약하고 크랙의 발생 빈도가 증가한다는 문제점이 있다. 또한, 엔진 별로 발열체의 길이가 달라지는 바, 발열체에 대한 설계를 엔진의 종류에 따라 달리해야 하는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1311381호 (2013.09.23. 등록) 대한민국 등록특허 제10-1115006호 (2012.02.03. 등록) 대한민국 등록특허 제10-1150851호 (2012.05.22. 등록) 대한민국 등록특허 제10-1237886호 (2013.02.21. 등록)

본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 종래 엔진 별로 발열체를 달리 설계해야 했던 문제점을 해결할 수 있는 글로우 플러그를 제공하고자 한다.

또한, 세라믹 타입의 발열체에 대한 길이를 축소시켜, 생산 비용을 절감하고, 크랙의 발생 빈도를 낮추고자 한다.

본 발명의 실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 중공이 형성된 금구; 상기 금구 내에 삽입되며, 발열체와 인가된 전압을 상기 발열체로 전달하는 이너폴을 포함하는 핀어셈블리; 상기 금구의 단부에 결합되는 압력센서모듈; 상기 금구 내에 수용되며 일단으로 상기 이너폴이 삽입되고 타단은 상기 압력센서모듈에 결합되는 이너튜브; 및 일단은 상기 발열체와 결합되고, 타단은 상기 이너튜브와 결합되는 연결튜브;를 포함하는 글로우 플러그를 제공한다.

상기 발열체는 세라믹발열체이고, 상기 핀어셈블리는 상기 발열체의 외주면을 감싸는 발열체슬리브; 및 상기 발열체와 상기 이너폴 사이를 연결하는 코일스프링;을 더 포함할 수 있다.

상기 연결튜브는 일측이 상기 발열체슬리브의 내경 및 외경과 각각 동일한 크기를 갖는 파이프 형상이고, 상기 일측으로 상기 발열체가 삽입 끼움되면서 상기 발열체슬리브와 접합될 수 있다.

상기 연결튜브의 타측에는 상기 이너튜브가 삽입되어 끼움 결합되는 끼움홈이 형성될 수 있다.

상기 연결튜브는 금속 재질로 형성되어, 상기 발열체의 변위량 만큼 상기 이너튜브를 이동시킨다.

상기 연결튜브와 상기 발열체슬리브의 접합 부위는 레이저 용접되고, 상기 연결튜브와 상기 이너튜브의 결합 부위는 레이저 용접된다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.

일 실시예에 따른 글로우 플러그는 연결튜브를 사용하여 종래 엔진 별로 발열체의 길이를 달리 설계했던 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 연결튜브의 사용은 발열체를 엔진에 따른 구분 없이 공용품으로 사용할 수 있도록 한다.

또한, 연결튜브의 사용은 세라믹발열체의 총 길이를 축소시켜, 세라믹발열체의 크랙 발생 빈도를 낮추고, 세라믹발열체의 생산 비용을 절감하는 효과를 발생시킨다. 또한, 연결튜브의 사용은 엔진에 따라 상대적으로 가공이 편리한 연결튜브만을 설계 변경하면 해당 글로우 플러그를 제작할 수 있는 바, 생산 비용을 절감시킨다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 글로우 플러그의 사시도.
도 2는 도 1의 분해 사시도.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ＇방향 단면도.
도 4는 도 2의 연결튜브에 대한 사시도.
도 5는 도 3의 상측 부분 확대도.
도 6은 도 3의 하측 부분 확대도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 글로우 플러그의 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ＇방향 단면도이고, 도 4는 도 2의 연결튜브에 대한 사시도이며, 도 5는 도 3의 상측 부분 확대도이고, 도 6은 도 3의 하측 부분 확대도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면 글로우 플러그는 금구(10), 핀어셈블리(100), 압력센서모듈(200), 이너튜브(300), 연결튜브(400) 등을 포함한다. 금구(10)는 글로우 플러그의 바디에 해당되며, 엔진과 결합되는 부분이다. 금구(10)는 금속 재질이며, 축방향으로 중공이 형성되는 원통형 펜대 형상을 갖는다. 금구(10)는 금구상부(10a)와 금구하부(10b)로 구분될 수 있다. 금구하부(10b)는 엔진과 결합될 때 기밀성을 제공한다.

핀어셈블리(100)는 외부에서 인가되는 전원에 의해 발열을 한다. 핀어셈블리(100)는 발열체(110)와 인가된 전압을 발열체(110)로 전달하는 이너폴(130)과, 발열체(110)의 외주면을 감싸는 발열체슬리브(120)와, 발열체(110)와 이너폴(130) 사이를 연결하는 코일스프링(140)과, 발열체슬리브(120)와 금구하부(10b) 사이에 개재되어 기밀을 유지시키는 벨로우즈(20) 등을 포함한다.

발열체(110)는 연소실 내부에 열에너지를 제공한다. 일 실시예에 따른 발열체(110)는 세라믹발열체이고, 그 내부에는 금속코일이 배치된다. 이너폴(130)은 일단이 코일스프링(140)에 의해 발열체(110)와 연결되고, 타단이 외부 전원이 인가되는 단자(30)에 삽입되어 결합된다.

코일스프링(140)은 인가된 전압을 이너폴(130)로부터 발열체(110)로 전달한다. 한편, 코일스프링(140)은 연소실의 압력 변화에 따라 발생하는 핀어셈블리(100) 내의 움직임을 완충한다.

벨로우즈(20)는 얇은 금속 재질의 주름 잡힌 원통 형상으로, 압력이 가해지면 내부와 외부의 압력 차이에 의해 축방향으로 신축한다.

압력센서모듈(200)은 글로우 플러그가 엔진에 설치되면 실린더 내의 연소실 압력을 측정할 수 있도록 한다. 압력센서모듈(200)은 금구(10)의 단부에 결합되어 연소실 내에 노출되는 발열체(110)가 압력 변화에 따라 글로우 플러그의 축방향으로 이동되는 경우 그 변위량을 감지하여 연소실 압력을 측정한다.

압력센서모듈(200)은 그 내부에 배치되는 탄성체의 변형을 검출하여 압력을 측정한다. 예를 들어, 압력센서모듈(200)은 가압되어 압축되면 압축되는 양에 비례하여 변형게이지의 전기 저항값이 변화하는 것을 검출하고 이를 통해 압력을 측정하는 변형게이지식 로드셀일 수 있다.

구체적으로, 압력센서모듈(200)은 센서헤드(210), 센서부(220) 등을 포함한다. 센서헤드(210)는 금구(10)의 단부에 배치되며 금구(10)의 축방향으로 왕복 이동된다. 그리고, 센서부(220)는 센서헤드(210)에 결합되어 발열체(110)의 변위량을 감지한다. 이를 위해, 센서부(220) 내에는 탄성편 등이 배치되어 있다.

이너튜브(300)는 금속 재질 예를 들어, 스테인리스로 형성되며 원형파이프 형태를 갖는다. 그 결과, 이너튜브(300)는 연소압에 의한 발열체(110)의 변위량을 그대로 압력센서모듈(200)로 전달할 수 있다. 이는, 이너튜브(300)가 특히 변형률이 낮은 금속 재질로 형성되기 때문에 가능하다

구체적으로, 이너튜브(300)는 글로우 플러그의 조립 시에 금구(10) 내에 수용되며 일단으로 이너폴(130)이 삽입되고 타단은 압력센서모듈(200)에 결합된다. 또한, 이너튜브(300)를 통해 삽입되는 이너폴(130)과 외부 전원이 인가되는 단자(30)는 압력센서모듈(200) 내부에서 끼움 결합된다.

연결튜브(400)는 발열체(110)와 이너튜브(300) 사이를 연결한다. 즉, 연결튜브(400)는 일단이 발열체(110)와 결합되고, 타단은 이너튜브(300)와 결합된다. 연결튜브(400)는 금속 재질 예를 들어, 스테인리스로 형성되며 원형파이프 형태를 갖는다. 연결튜브(400)는 형상의 변형률이 낮아 연소압에 의한 발열체(110)의 변위량 만큼 이너튜브(300)를 그대로 밀어 이동시킨다.

그 결과, 압력센서모듈(200)은 연소압에 따라 발열체(110)가 이동하면 그 변위량에 해당되는 거리만큼 금구(10)의 축방향으로 이동될 수 있다.

구체적으로, 연결튜브(400)는 일측과 타측이 서로 다른 형상을 갖는다. 연결튜브(400)의 일측은 발열체슬리브(120)의 내경 및 외경과 각각 동일한 크기를 갖는 파이프 형상이다. 그 결과, 연결튜브(400)는 일측으로 발열체(110)가 삽입 끼움되면서 발열체슬리브(120)와 접합된다. 이와 같이, 발열체(110)가 삽입되는 구조는 작업자가 연결튜브(400)와 발열체슬리브(120) 사이를 접합할 때 용이하게 동심을 맞출 수 있도록 한다. 이 때, 연결튜브(400)와 발열체슬리브(120)의 접합 부위는 레이저로 용접되어 고정된다.

반면, 연결튜브(400)의 타측에는 이너튜브(300)가 삽입되어 끼움 결합되는 끼움홈(410)이 형성되어 있다. 그 결과, 작업자는 연결튜브(400)와 이너튜브(300) 사이를 결합할 때 용이하게 동심을 맞출 수 있다. 또한, 연결튜브(400)와 이너튜브(300)의 접합 부위는 레이저로 용접되어 고정된다.

또한, 연결튜브(400)는 일측과 타측으로 각각 삽입되는 결합 구조를 통해 발열체, 연결튜브(400), 이너튜브(300)를 일직선으로 배열 결합시킬 수 있다. 이는, 발열체(110)에 의한 변위량을 금구의 축방향과 일치되도록 하여 압력센서모듈(200)의 측정 정확성을 보다 향상시킨다.

연결튜브(400)의 사용은 종래 엔진 별로 발열체(110)의 길이를 달리하여 설계했던 문제점을 해결한다. 즉, 연결튜브(400)의 사용은 발열체(110)를 엔진에 따른 구분 없이 공용품으로 사용할 수 있도록 한다. 한편, 세라믹발열체는 그 길이가 길어지면 세라믹 재질의 특성상 취성에 약하고, 크랙의 발생 빈도가 높다는 단점을 갖는다.

따라서, 연결튜브(400)의 사용은 세라믹발열체의 총 길이를 축소시켜, 세라믹발열체의 생산 단가를 절감하는 효과를 갖는다. 또한, 연결튜브(400)의 사용은 엔진에 따라 다른 글로우 플러그에 대응하여 상대적으로 가공이 편리한 연결튜브(400)만을 설계 변경하는 것으로 대응 가능하게 한다.

한편, 이너튜브(300)의 타단은 센서헤드(210)에 삽입되어 끼움 결합된다. 그리고, 이너튜브(300)와 센서헤드(210)가 삽입 끼움 결합되는 부위에는 절연와셔(500)가 더 설치된다. 절연와셔(500)는 이너폴(130)과 이너튜브(300) 사이의 절연을 확보한다. 또한, 절연와셔(500)는 단자(30)와 이너튜브(300) 사이의 절연을 확보한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

10: 금구 100: 핀어셈블리
200: 압력센서모듈 110: 발열체
120: 발열체슬리브 130: 이너폴
140: 코일스프링 210: 센서헤드
220: 센서부 300: 이너튜브
400: 연결튜브 410: 끼움홈
500: 절연와셔

Claims (7)

1. 중공이 형성된 금구;
   상기 금구 내에 삽입되고, 인가된 전압을 전달하는 이너폴, 상기 인가된 전압에 의해 발열하는 발열체와 상기 발열체의 외주면을 감싸는 발열체슬리브를 포함하는 핀어셈블리;
   상기 금구의 단부에 결합되는 압력센서모듈;
   상기 금구 내에 수용되며 일단으로 상기 이너폴이 삽입되고 타단은 상기 압력센서모듈에 결합되는 이너튜브; 및
   일단은 상기 발열체슬리브의 내경 및 외경과 각각 동일한 크기로 형성되어 상기 발열체를 내부로 수용하고, 타단은 상기 이너튜브와 결합되는 연결튜브;를 포함하고,
   상기 연결튜브의 일단으로 상기 발열체가 수용되는 경우,
   상기 연결튜브의 일단과 상기 발열체슬리브의 일단이 접합되어, 상기 발열체, 상기 연결튜브 및 상기 이너튜브가 동일선상에 배치되는 글로우 플러그.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 발열체는 세라믹발열체이고,
   상기 핀어셈블리는 상기 발열체의 외주면을 감싸는 발열체슬리브; 및
   상기 발열체와 상기 이너폴 사이를 연결하는 코일스프링;을 더 포함하는 글로우 플러그.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 연결튜브의 타측에는 상기 이너튜브가 삽입되어 끼움 결합되는 끼움홈이 형성되는 글로우 플러그.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 연결튜브는 금속 재질로 형성되어, 상기 발열체의 변위량 만큼 상기 이너튜브를 이동시키는 글로우 플러그.
   
6. 제 4항에 있어서,
   상기 연결튜브와 상기 발열체슬리브의 접합 부위는 레이저 용접되고, 상기 연결튜브와 상기 이너튜브의 결합 부위는 레이저 용접되는 글로우 플러그.
7. 제1항에 있어서,
   상기 압력센서모듈은
   상기 금구의 축방향으로 왕복이동이 가능한 센서헤드; 및
   상기 센서헤드에 결합되어 상기 발열체의 변위량을 감지하는 센서부;를 포함하고,
   상기 이너튜브와 상기 센서헤드 사이에 배치되는 절연와셔;를 더 포함하는 글로우 플러그.
   

Images