KR200193476Y1 - 스파크 플러그 구조체 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스파크 플러그 구조체가 벤트 패턴으로된 종래의 스파크 플러그의 상부 단부에서 배치된 점프 스파크 전극과 분리되고 대신에, 캡 부재는 스파크 플러그와 일체적으로 결합되어지면서, 캡 부재는 몇몇의 입구 및 출구와 채널을 가지고 형성되어지고, 묽은 혼합 가스의 양호한 연소가 얻어지고 탄화수소가 감소되어지며, 스파크 플러그가 스파크되어질때 압축비를 증가시키고 완전한 연소를 얻으면서 엔진 출력 마력을 증가시킬뿐만 아니라 스파크 플러그의 사용 수명을 연장시키기 위해서 순간적인 폭발이 실린더안에 오일 가스를 동시에 점화시키는 화염 빔을 생성하는 것을 특징으로 한다.

Description

스파크 플러그 구조체{A SPARK PLUG STRUCTURE}

본 고안은 자동차 및 오토바이에서 적용가능한 스파크 플러그 구조체에 관한 것이다. 캡 부재는 종래의 점화 전극대신에 스파크 플러그와 일체적으로 결합되어진다. 스파크 플러그가 스파크되면, 엔진 출력의 마력을 증가시키고 폐기 가스를 감소시키기 위하여 압축비를 증가시키고 완전 연소를 얻기 위하여 순간적인 폭발이 실린더안에 오일 가스를 동시에 점화시키기 위한 화염 빔을 발생시킨다.

일반적으로 자동차의 배기 튜브에서 방출되는 탄화수소(HC)는 가솔린의 주 성분이다. 연료에 포함되는 탄소는 연료 연소동안에 이산화탄소가 되고 수소 및 산소는 방출되어지는 수증기와 결합되어진다. 가솔린의 연소가 불완전 할 경우에는, 탄화수소가 잔류가스의 상태로 방출되어진다. 이것은 도 7에서 언급되어지는 이유로 발생되어지는데, 연소 챔버(A)에서 스파크 플러그(B)가 스파크된 후, 화염이 점차적으로 확장되어진다. 그러나, 실린더 벽 근처에 연소 챔버(A)의 온도는 상대적으로 낮아지고 실린더 벽 근처에 혼합 가스는 연소 온도에 도달하지 못한다. 따라서, 화염의 온도는 점차적으로 감소되어지고 실린더 벽에 도달하기전에 소멸되어진다. 화염이 소멸되어지는 이러한 혼합가스는 일반적으로 '퀀치 조네(quench jone)'라 불리어진다. 혼합가스의 연소속도(화염 발산)가 느려지면 엔진의 작동이 불안정해진다.

퀀치 조네(C)는 타지않은 혼합가스이다. 배기동안, 이러한 가스는 피스톤(D)에서 실린더밖으로 방출되어지고 많은 양의 탄화수소 및 오염된 배기가스를 포함한다. 더구나, 높은 RPM상태에서는, 스파크가 피스톤의 흡입/배기 작동동안에 가스 흐름 효과때문에 점화되지 않을 수 있다. 연소시간은 더 짧아지고 이것은 퀀치 조네(C)를 발생하기가 더 쉬워진다. 따라서, 엔진의 마력이 즉시 증가되지 않을 뿐만 아니라 폐기가스가 더 많이 생성되어진다.

탄화수소 및 탄소 산화물을 감소시키기 위해서는, 묽은 혼합가스가 적게 사용되는 것이 바람직하다. 그러나, 혼합가스가 너무 묽은 경우에는, 가스를 연소시키기가 쉽지않고 연소속도도 느려진다. 그래서, 일본 도요타주식회사는 도 11에 도시되는 난류 발생 포트(TGP를 개발하였고, TGP(F)는 연소 챔버(E)에서 발생되어진다. 연소절차는 아래와 같다.

1. 연소 챔버(E)의 피스톤(G)이 내려가면, 흡입 포트(H)는 혼합가스를 흡입하기 위하여 개방되어진다.

2. 피스톤(G)이 하사점으로 내려갈때, 흡입 포트는 폐쇄되고 피스톤(G)은 혼합 가스를 압축하기 위하여 위로 움직이기 시작한다.

3. 피스톤(G)이 상사점에서 가스를 압축하면, 연소 챔버(E)에서 연소가 발생되어진다. 분사구에 가까이 또는 구멍안에서 스파크(I)는 구멍안에 혼합가스를 연소시키기 위하여 스파크되어진다.

4. 그때, 도 12에서 도시되는 바와같이, 더욱 묽은 혼합가스가 탄화수소 또는 탄소 산화물을 감소시키기 위하여 더욱 잘 연소될 수 있도록 화염이 연소 챔버(E)안으로 분사되어진다.

TGP는 탄화수소 또는 일산화탄소를 감소시킬 수 있다. 그러나, 여기에서도 하기와 같은 몇몇의 단점이 존재한다.

1. 연소 챔버는 TGP와 함께 설계되어져야 한다. 이것은 엔진을 설계할때 고려되어야지 그 이후에는 고려될 수 없다. 이러한 설계는 거의 변경될 수 없고 제조비용도 증가될 수 있다.

2. TGP는 순간적인 폭발의 기능이 존재하지 않고 본 고안과 같이 실린더안에 혼합가스를 순간적이고 동시적으로 점화시키는 화염 공기 흐름을 발생시키지 않는다.

3. 압축비가 증가되거나 감소되지 않고 엔진의 출력 마력도 향상되지 않는다.

이러한 유형의 시스템의 정보는 1921년 4월 26일자로 알버트 이. 와트에게 특허권이 부여된 미국특허 제 1375807 호, 1996년 9월 10일자로 디에터 쿠너트에게 특허권이 부여된 미국특허 제 5554908 호, 1991년 1월 29일자로 로날드 디. 리차드슨에게 특허권이 부여된 미국특허 제 4987868 호, 1998년 3월 15일자로 마우리스 이. 린드세이에게 특허권이 부여된 미국특허 제 4730582 호, 1949년 10월 22일자로 버논 알. 토마스에게 특허권이 부여된 미국특허 제 2616406 호 및 1939년 9월자로 헤엘에게 특허권이 부여된 미국특허 제 2172844 호에 기술되어져 있다.

본 고안의 제 1 목적은 벤트 패턴(bent pattern)으로된 종래의 스파크 플러그의 상부 단부에서 배치되는 점프 스파크 전극을 분리한 스파크 플러그 구조체를 제공하는 것이다. 대신에, 캡 부재가 스파크 플러그와 일체적으로 결합되어진다. 엔진 주몸체의 변화없이, TGP는 탄화수소를 감소시키기 위하여 묽은 혼합가스를 매우 잘 연소시키도록 발생되어질 수 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 엔진의 출력마력을 증가시키고 폐기가스를 줄이며 완전 연소를 얻기 위해서, 캡 부재에서 발생하는 순간적인 폭발이 실린더안에 오일 가스를 동시에 점화시키도록 화염 빔을 생성하는 상기의 스파크 플러그 구조체를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 캡 부재가 스파크 플러그와 결합된후, 엔진의 출력마력을 증가시키는 압축비를 증가시키기 위해서 실린더의 내부 공간이 감소되는 상기의 스파크 플러그 구조체를 제공하는 것이다.

본 고안은 첨부된 도면과 하기의 실시예를 통해 더욱 잘 이해할 수 있다.

도 1은 본 고안의 조립 사시도;

도 2는 본 고안의 분해 조립 사시도;

도 3은 본 고안의 단면도;

도 4는 본 고안의 작동을 도시하는 부분 단면도;

도 5는 본 고안의 한 실시예를 도시하는 도면;

도 6은 본 고안의 또 다른 실시예를 도시하는 도면;

도 7은 본 고안의 실시예의 캡 부재의 정면도;

도 8은 본 고안의 실시예의 캡 부재의 단면도;

도 9는 본 고안의 또 다른 실시예를 도시하는 도면;

도 10은 종래의 스파크 플러그가 퀀치 조네(quench jone)를 발생시키는 것을 도시하는 도면;

도 11은 일본 도요타주식회사에 의해 개발되고 난류 발생 포트와 함께 배치되는 연소 챔버를 도시하는 도면; 및

도 12는 도 11에 따른 난류 발생 포트의 효과를 도시하는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 고안에 따라 스파크 플러그(1)는 벤트 패턴으로된 종래의 스파크 플러그의 상부 단부에서 배치되는 점프 스파크 전극과 분리된다. 대신에, 캡 부재(2)가 스파크 플러그와 일체적으로 결합되어진다. 캡 부재(2)는 도 1에 도시되는 바와같이 총알 머리와 같은 스파크 플러그를 형성하기 위하여 스파크 플러그(1)의 소켓(11)안으로 결합하기 위한 돌출된 링 섹션(21)을 구비하는 반구형의 캡이다. 캡 부재는 폭발 챔버로서 작용한다.

도 3을 참조하면, 스파크 플러그(1)의 점화 전극(12)이 캡 부재(2)의 내부 벽으로 밀폐되어진다. 캡 부재(2)의 반구형 단면은 자동차의 흡입/배기의 특징에 의해 수와 형상이 결정되는 몇몇의 입구 및 출구(22)를 가지고 형성되어진다. 도 5 또는 도 6에서 도시되는 바와같이, 캡 부재(2)는 다른 자동차의 흡입/배기 특징에 따라 입구 및 출구(22) 옆에서 몇몇의 오리피스(23)를 더 가지고 형성되어진다. 스파크 플러그(1)가 점화 챔버에서 스파크되어지면, 순간적인 폭발이 발생되어지고 발생된 화염 빔(화염 공기 흐름)은 완전 연소와 동시에 점화를 얻기 위해서 캡 부재(2)의 입구 및 출구(22)의 밖으로 분사되어지고 실린더안에 오일 가스를 점화시킨다. 따라서, 엔진의 출력 마력이 증가되어지고 폐기가스가 감소되어진다. 도 7 및 도 8을 참고하면, 캡 부재(24)의 내부 벽이 몇몇의 채널(24)을 가지고 형성되어진다. 입구와 출구(22) 및 오리피스(23)에 접촉되는 채널(24)의 단부는 점화 공간이 확장되고 점화시키는 동안에 점화 지점의 수를 증가시키기 위하여 몇몇의 팁(25)을 가지고 형성되어진다. 그래서, 스파크 플러그가 점화되지 않을 염려가 없고 점화에 필요한 전압은 스파크 플러그의 사용 수명을 연장시키기 위하여 감소되어진다.

도 9는 본 고안의 또 다른 실시예를 도시하는데, 스파크 플러그(1)는 캡 부재와 분리되어진다. 대신에, 스파크 플러그는 몇몇의 입구 및 출구(14)를 가지고 배치된 반구형 폭발 챔버(13)를 가지고 일체적으로 형성되어진다.

상기에서 기술된 설명과 도면은 본 고안의 범위를 제한하는 것이 아니라 본 고안의 어떤 실시예를 단지 설명하고 있음을 이해해야 한다. 또한 상기에서 기술된 설명 및 도면으로부터의 변경 및 유도는 본 고안의 범위에 포함됨을 알 수 있다.

상기 배열에 따라, 본 고안은 하기의 장점을 가진다.

1. TGP는 엔진의 주요 몸체를 변화시키지 않고 캡 부재(2)에서 생성되어질 수 있다. 가장 유익하고 경제적인 환경인, 묽은 혼합 가스의 양호한 연소가 탄화수소를 감소시키면서 얻어질 수 있다.

2. 스파크 플러그의 순간적인 폭발에 의해 발생된 화염 공기 흐름(화염 빔)은 엔진의 출력마력을 증가시키고 폐기가스를 감소시키면서 순간적인 폭발과 완전 연소의 목적을 얻을수 있도록 실린더안에서 오일 가스를 점화시킬 수 있다.

3. 캡 부재(2)와 결합된 후, 스파크 플러그의 두께는 증가되어지고 반면에 실린더의 내부 공간은 감소되어진다. 그래서, 캡 부재(2)의 체적이 압축비를 증가시키거나 또는 감소시키도록 변화되어지고 이것으로 엔진의 출력 마력을 증가시킨다.

4. 스파크 플러그는 자동차 엔진의 변경없이 쉽게 제조되어진다. 스파크 플러그는 어떤 자동차에서도 적용가능하다.

5. 스파크 플러그의 전극(12)이 스파크되면, 점프 스파크 플러그는 (도 4에 도시되는 바와같이)캡 부재(2)를 360°로 점화시키기 위하여 중앙에 위치되어진다. 그래서, 탄소가 축적되지 않고 연소가 더욱 완전하게 되어 자동차의 출발이 더욱 쉽게 된다.

6. 캡 부재(2)의 내부 벽은 스파크 플러그의 몇몇의 팁이 더해진 몇몇의 채널(24)을 가지고 형성되어진다. 팁은 점화공간을 확장시키고 점화하는 동안에 점화지점의 수를 증가시키도록 작용한다. 그래서, 스파크 플러그가 점화에 실패할 염려가 없고 점화에 필요한 전압은 스파크 플러그의 수명을 연장시키기 위하여 감소되어진다.

Claims (3)

1. 스파크 플러그와 스파크 플러그에 조립되는 캡 부재를 포함하고, 상기 캡 부재는 상기 스파크 플러그의 소켓안으로 삽입하기 위해서 캡 부재 단부에서 돌출하는 링 섹션을 가지고 형성되어지며, 스파크 플러그의 점화 전극은 캡 부재의 내부 벽에 밀폐되는 스파크 플러그 구조체에 있어서,

   상기 캡 부재의 내부벽은 몇몇의 채널과 몇몇의 입구 및 출구를 가지고 형성되어지며, 상기 입구 및 출구와 접촉되는 채널의 단부는 몇몇의 팁을 가지고 형성되어지며, 이것에 의해 스파크 플러그가 스파크되면, 엔진의 출력 마력을 증가시키고 완전 연소를 얻으면서 실린더안에 오일 가스를 연소시키기 위하여 화염 빔을 생성하는 순간적인 폭발이 캡 부재안에서 발생되고, 상기 팁이 점화공간을 확장하고 점화하는 동안에 점화 지점의 수를 증가시키도록 작용하여, 스파크 플러그가 점화에 결코 실패하지 않고 스파크 플러그의 사용 수명이 연장되는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그 구조체.
2. 제 1 항에 있어서,

   캡 부재는 스파크 플러그와 일체적으로 형성되는 폭발 챔버로서 작용하고, 폭발 챔버는 몇몇의 입구 및 출구를 가지고 형성되는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그 구조체.
3. 제 1 항에 있어서,

   입구 및 출구의 수와 형상은 자동차의 흡입/배기의 특징에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그 구조체.