KR19990038767A - 화염전파 및 노크위치 측정장치 - Google Patents

화염전파 및 노크위치 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피스톤의 상단에 매설된 다수개의 이온 프로브로 피스톤의 상면에 가해지는 화염 및 이온전류를 측정하여 연소실 내에서의 화염 전파특성 및 노크위치를 측정할 수 있도록 하는 것으로, 이는 연소실 내에 유입되는 혼합기와 이로부터 배출되는 배기가스를 단속하게 되는 흡기밸브와 배기밸브가 설치된 실린더 헤드와, 연소실 내를 왕복하는 피스톤을 커넥팅 로드에 의해 크랭크 샤프트와 결합되어서 피스톤의 직선 운동을 실린더 블록을 포함하여 구성된 엔진에 있어서, 상부에 다수개의 이온 프로브가 구성되어서 연소실 내의 이온전류를 감지하도록 실린더 헤드와 실린더 블록 사이에 결합된 중간 블록 내에 내입되는 피스톤과, 이 피스톤의 저부에 결합된 커넥팅 로드와 실린더 블록에 내입된 피스톤을 연결하여 주는 서포터와, 이 이온 프로브에서 출력되는 이온전류를 인가받아 연소실 내에서의 화염 전파특성과 노크위치를 검출하게 되는 처리수단으로 구성된 화염전파 및 노크위치 측정장치에 관한 것이다.

Description

화염전파 및 노크위치 측정장치
본 발명은 연소실 내의 화염전파 및 노크위치 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피스톤의 상단에 매설된 다수개의 이온 프로브(ion probe)로 피스톤의 상면에 가해지는 화염 및 이온전류를 측정하여 연소실 내에서의 화염 전파특성 및 노크위치를 측정할 수 있도록 하는 화염전파 및 노크위치 측정장치(flame velocity and knock position determination system)에 관한 것이다.
연소실 내의 화염 전파특성을 측정하는 종래의 측정장치는 실린더 헤드(cylinder head)에 흡기밸브과 배기밸브가 각각 구성되고, 이에 연하여 하방으로 투명재질의 실린더 블록(cylinder block)에 의해 연소실이 형성되며, 또한 이 연소실 내에는 크랭크 샤프트(crank shaft)와 연결되는 피스톤(piston)이 내입되어있다.
이와같이 구성된 측정장치의 연소실에는 캠축의 회전으로 흡기밸브와 흡기밸브가 개폐되면서 혼합기가 흡입되거나 혹은 연소가 완료된 배기가스가 배출되게 된다. 이에따라 측정자는 점화 플러그(spark plug)에서 발화되어 연소실 내에 충진된 혼합기를 통해 전파되는 점화 플러그의 불꽃, 즉 화염의 전파특성을 확인할 수 있다.
물론, 흡기밸브와 배기밸브가 개폐되면서 연소실 내에 유입되는 혼합기의 유입상태와 배기가스의 배출상태를 확인할 수 있는 것이다.
또한, 이러한 엔진(engine)의 측면, 즉 투명재질로 이루어진 실린더 블록의 측면에 CCD나 비디오 카메라(camera)를 설치하고 혼합기를 통해 전파되는 화염의 전파특성을 촬영하게 되면, 화염의 전파특성을 육안으로 측정할 수 있을뿐만 아니라 화염의 전파특성을 기록하여 이를 보다 정확하고 세밀하게 측정/분석할 수 있는 것이다.
그러나 연소실 내의 혼합기를 통해 전파되는 화염의 전파특성을 투명재질로이루어진 실린더 블록을 통해서 측정하기 때문에 연소실 내의 전면에 거쳐 화염의 전파특성을 측정하지 못한다는 결점이 있다. 즉, 연소실의 측면에서만 화염의 전파특성을 측정하므로 화염의 전파특성을 정확하게 측정하지 못함은 물론이고, 연소실 내에서의 노크위치를 확인하지 못한다는 결점이 있다.
이에 본 발명은 상기한 바와같은 종래의 결점을 해결하기위해서 제안된 것으로, 피스톤의 상부에 다수개의 이온 프로브를 설치하고, 이를 이용하여 연소실 내의 이온전류를 측정함으로써, 화염의 전파특성과 노크위치를 확인할 수 있도록 된 화염전파 및 노크위치 측정장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 화염전파 및 노크위치 측정장치를 도시한 개략도.
도 2는 본 발명을 달성하기위한 구성 블록도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 이온 프로브 2 : 이온전류 증폭기
3 : A/D 변환기 4 : 처리부
5 : 출력부 6 : 배기밸브
7 : 흡기밸브 8 : 실린더 헤드
9 : 연소실 10 : 중간 블록
11, 15 : 물자켓 12, 16 : 커넥팅 로드
13 : 서포트 14 : 호스
17 : 실린더 블록 18, 24 : 피스톤
19, 22 : 커버 20, 21 : 링키지
22 : 인출공
상기한 바와같은 목적을 달성하기위한 본 발명은 연소실 내에 유입되는 혼합기와 이로부터 배출되는 배기가스를 단속하게 되는 흡기밸브와 배기밸브가 설치된 실린더 헤드와, 연소실 내를 왕복하는 피스톤을 커넥팅 로드(conneting rod)에 의해 크랭크 샤프트와 결합되어서 피스톤의 직선 운동을 실린더 블록을 포함하여 구성된 엔진에 있어서, 상부에 다수개의 이온 프로브가 구성되어서 연소실 내의 이온전류를 감지하도록 실린더 헤드와 실린더 블록 사이에 결합된 중간 블록 내에 내입되는 피스톤과, 이 피스톤의 저부에 결합된 커넥팅 로드와 실린더 블록에 내입된 피스톤을 연결하여 주는 서포터(supporter)와, 이 이온 프로브에서 출력되는 이온전류를 인가받아 연소실 내에서의 화염 전파특성과 노크위치를 검출하게 되는 제어수단으로 구성되어짐을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 구성을 예시도면과 함께 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 화염전파 및 노크위치 측정장치를 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명을 달성하기위한 구성 블록도이다.
연소실(9) 내에 충진된 혼합기를 통해 전파되는 화염의 전파특성과 착화시 발생되는 노크위치를 검출하기위한 엔진은 도 1에서와 같이, 흡기밸브(7)와 배기밸브(6)를 갖는 실린더 헤드(8)의 하단으로 블록 내에 물자켓(11)이 형성된 중간 블록(10)과, 연소실(9) 내의 배기가스를 배출하기위한 호스(14)가 연결된 커버(19), 그리고 물자켓(15)을 갖는 실린더 블록(17)이 순차적으로 결합되어있다.
중간 블록(10)에 내입되어서 상부에 다수개의 이온 프로브(1)가 형성된 피스톤(24)의 하단에는 커넥팅 로드(12)가 힌지 결합되고, 이 커넥팅 로드(12)의 하단에는 서포터(13)가 플랜지 결합되는 한편, 이 서포터(13)의 하단에는 커넥팅 로드(16)와 힌지 결합된 피스톤(18)이 플랜지 결합되어있다.
그리고, 커넥팅 로드(12)의 중간에는 다단의 링키지(20)(21)가 힌지 결합되어서 중간 블록(10)의 측면에 형성된 인출공(23)을 통해서 중간 블록(10)의 측면에 나사 결합된 커버(22)에 힌지 결합되고, 다수개의 이온 프로브(1)에 연결되는 전송라인은 이 링키지(20)(21)에 고정되어서 외부로 인출되도록 한다. 즉, 중간 블록(10) 내에서 전송라인이 단선되는 것을 방지한다.
이때 중간 블록(10)의 측면에 형성된 인출공(23)은 링키지(20)(21)가 커넥팅 로드(12)의 상하 운동에 연동되게 작동 가능하도록 중간 블록(10)의 외측보다 내측의 직경이 크게 형성되어있다.
이렇게 외부로 인출된 전송라인은 이온전류를 증폭하는 이온전류 증폭기(2)가 연결되고, 이 이온전류 증폭기(2)는 아날로그의 이온전류를 디지털로 변환하는 A/D 변환기(3)가 연결되며, 이 A/D 변환기(3)에서 출력되는 이온전류를 인가받은 처리부(4)는 이온전류에 의해 연소실(9)에 충진된 혼합기를 통해서 전파되는 화염의 전파상태와 착화시 발생되는 노크위치를 판단할 수 있도록 구성되어있다. 이때 처리부(4)에는 화염의 전파상태와 노크위치를 출력하기위한 출력부(5)가 접속되어있다.
이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명한다.
흡기밸브(7)가 열리면서 연소실(9) 내에 혼합기가 유입된 후 점화 플러그의 동작으로 착화되면, 점화 플러그에서 발생된 화염이 혼합기를 통해서 연소실(9) 내로 전파되게 된다. 이에따라 연소실(9) 내부공기가 팽창되면서 피스톤(24)과 커넥팅 로드(12), 서포트(13) 그리고 피스톤(18)을 통해서 커넥팅 로드(16)에 전달되어 크랭크 샤프트가 회전 운동하게 된다.
그리고, 피스톤(24)의 상부에 형성된 이온 프로브(1)에 의해 감지되는 이온전류는 전송라인을 통해서 이온전류 증폭기(2)에 인가된 후 증폭되어서 A/D 변환기(3)에 공급되게 된다. 이렇게 A/D 증폭기(2)에 의해 증폭된 이온전류를 인가받은 처리부(4)는 연소실(9) 내의 혼합기를 통해서 전파되는 화염의 전파특성과 피스톤(24)의 상면에서 일어나는 노크현상의 위치를 확인할 수 있는 것이다.
이상에서와 같이 본 발명은 피스톤의 상면에 다수개의 이온 프로브를 설치하여 착화시 발생되는 이온전류를 감지하고, 이를 분석하여 화염의 전파특성과 노크현상이 일어나는 위치를 확인함으로써, 엔진의 변경을 최소화하면서 양질의 화염의 전파특성에 대한 데이터와 노크현상이 일어나는 위치에 대한 데이터를 얻을 수 있는 것이다.

Claims (6)

  1. 연소실 내에 유입되는 혼합기와 이로부터 배출되는 배기가스를 단속하게 되는 흡기밸브와 배기밸브가 설치된 실린더 헤드와, 연소실 내를 왕복하는 피스톤을 커넥팅 로드에 의해 크랭크 샤프트와 결합되어서 피스톤의 직선 운동을 실린더 블록을 포함하여 구성된 엔진에 있어서,
    상부에 다수개의 이온 프로브가 구성되어서 연소실 내의 이온전류를 감지하도록 실린더 헤드와 실린더 블록 사이에 결합된 중간 블록 내에 내입되는 피스톤과;
    이 피스톤의 저부에 결합된 커넥팅 로드와 실린더 블록에 내입된 피스톤을 연결하여 주는 서포터;
    이 이온 프로브에서 출력되는 이온전류를 인가받아 연소실 내에서의 화염 전파특성과 노크위치를 검출하게 되는 처리수단으로 구성되어짐을 특징으로 하는 화염전파 및 노크위치 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서, 중간 블록의 측면에는 이를 관통되는 인출공이 형성되고, 이 인출공을 감싸면서 커버가 중간블록의 측면에 고정되며, 이 커버와 커넥팅 로드를 연결하는 다단의 링키지가 힌지 결합되는 한편, 이온 프로브에 연결된 전송라인이 링키지에 고정되면서 처리수단을 연결되어짐을 특징으로 하는 화염전파 및 노크위치 측정장치.
  3. 제 2항에 있어서, 중간 블록의 측면에 형성된 인출공은 커버에 힌지 결합된 다단의 링키지가 커넥팅 로드의 상하운동에 연동되어서 작동 가능하도록 중간 블록의 외측보다 내측의 반경이 크게 형성되어짐을 특징으로 하는 화염전파 및 노크위치 측정장치.
  4. 제 1항에 있어서, 실린더 블록과 중간 블록 내에는 냉각수가 순환되는 물자켓이 형성되어서 연소시 발생되는 연소열을 냉각하도록 함을 특징으로 하는 화염전파 및 노크위치 측정장치.
  5. 제 1항에 있어서, 이 중간블록과 실린더 블록의 사이에는 가스를 배출하기위한 호스가 측면에 연결된 커버가 연결되어짐을 특징으로 하는 화염전파 및 노크위치 측정장치.
  6. 제 1항에 있어서, 이 서포트의 양단에 결합되는 커넥팅 로드와 피스톤이 각각 플랜지 이음되어짐을 특징으로 하는 화염전파 및 노크위치 측정장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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