KR20030039310A

KR20030039310A - 점화플러그 및 연소실 구조

Info

Publication number: KR20030039310A
Application number: KR1020020069403A
Authority: KR
Inventors: 포겔만프레드; 헤르덴베르너; 뷔르펠게르노트; 간제르트클라우스-페터; 슈미팅어지몬; 바이스에듀아르트; 니체후베르트
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2001-11-10
Filing date: 2002-11-09
Publication date: 2003-05-17
Also published as: EP1311041A3; DE10155404A1; EP1311041A2; JP2003157952A

Abstract

본 발명은 튜브 형태의 금속 하우징(2)과, 하우징 내에 삽입된 절연체(4)와, 절연체 내에 배치된 로드 형태의 내부 도체 구조와, 연결 볼트(11)와, 전류 제한 저항(12)과, 코팅 접촉 핀(13)과, 중심 전극(5)과, 하우징(2)에 장착된 적어도 하나의 접지 전극(6)을 포함하는 점화 플러그(1)를 제공하며, 중심 전극(5) 및/또는 접지 전극(6)은 연소 혼합기를 소정의 불꽃 간극에 공급하기 위한 공급 영역(8, 9, 10)을 포함하며, 또한 본 발명은 점화 플러그와, 적어도 한 쌍의 분사 개구(22, 22')를 포함하는 분사 밸브를 포함하며, 혼합기 분무가 점화 플러그(1)를 둘러싸는 연소실 구조를 제공한다.

Description

점화 플러그 및 연소실 구조 {SPARK PLUG AND COMBUSTION CHAMBER ARRANGEMENT}

본 발명은 점화 플러그, 및 점화 플러그와 분사 밸브를 갖는 연소실 구조에 관한 것이다.

본 발명은 점화 장치와 연료 분사 시스템을 갖는 임의의 연소 개념에 사용 가능하나, 점화 플러그 및 분무식 연소 방법에 따른 가솔린-직분식에서 발생하는 문제점을 설명한다.

예를 들어, 독일 특허 제196 23 989호에는 청구 범위 제1항의 전제부에 따른 점화 플러그가 공지되어 있다.

상기 유형의 점화 플러그는 연소실 내에서 점화 가능한 혼합기의 분사 분무를 위한 불꽃 위치 또는 불꽃 간극에 대한 점화 플러그의 불완전한 구성 공차가 형공된다는 단점이 있다. 이로써, 규정된 최적의 장착 위치를 이미 벗어난 점화 플러그를 연소실 내에 장착하면, 불꽃 코어 형성과 혼합기 점화 시에 문제가 야기될 수 있는데, 이는 점화 플러그의 중심 전극과 접지 전극 사이의 불꽃 간극에 대한 연소 가능한 혼합기, 예를 들어 연료-공기-혼합기의 접근성이 방해를 받기 때문이다.

본 발명의 목적은 분사 분무에 대한 불꽃 위치의 민감성에 대한 점화 플러그의 불완전한 구성 공차로 인한 문제점을 개선하는 것이다.

청구 범위 제1항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 점화 플러그 및 청구항 제16항의 특징을 갖는 연소실 구조는 공지된 해결책에 반해, 점화 플러그의 장착 깊이가 인접한 분사 분무의 위치에 정확하게 일치되지 않아도 된다는 장점을 갖는다.

본 발명의 구상은 중심 및/또는 접지 전극이 중심 전극 및 접지 전극 사이의 불꽃 간극에서 연소 가능한 혼합기를 공급하기 위한 공급 영역을 포함한다는 것이다.

이로써, 연소 가능한 혼합기의 불꽃 간극에 대한 양호한 접근성 및 불꽃 간극의 주변으로부터 연소실 내로의 가능한 자유롭고 방해받지 않는 불꽃 전달이 보장된다.

또한, 본 발명은 상응하는 혼합기 분사 분무가 점화 플러그를 반경 방향으로 둘러싸도록, 그리고 혼합기 분무의 중심점이 중심 전극과 접지 전극 사이의 불꽃 간극 상부에 있도록, 점화 플러그 및 적어도 한쌍의 분사 개구가 마련된 분사 밸브가 배치되는 연소실 구조를 제공하는 것이다.

이를 통해, 점화 플러그의 장착 깊이 공차를 확장하는 다른 가능성이 제공된다.

청구항 제1항에 설명된 점화 플러그 및 청구항 제16항에 설명된 연소실 구조의 바람직한 실시예 및 구성이 종속 청구항에 기재된다.

양호한 일 실시예에 따르면, 공급 영역이 접지 전극 내의 불꽃 간극에 대한 혼합기의 증가된 접근을 위해 불꽃 영역의 높이에, 적어도 하나의 관통 보어, 관통슬릿, 리세스 형태의 관통 영역 등으로 구성된다.

다른 양호한 구성에 따르면, 접지 전극은 지붕형 전극으로 구성된다.

다른 양호한 구성에 따르면, 접지 전극은 중심 전극을 둘러싸는 특히 핀 형태의 포크 형태로 구성된다.

다른 양호한 구성에 따르면, 접지 전극은 절연체 및/또는 중심 전극을 덮기 위한 계단형 전극으로 구성된다.

다른 양호한 구성에 따르면, 접지 전극이 중심 전극의 연소실측 면에 보우(bow)로 구성된다.

다른 양호한 구성에 따르면, 접지 전극은 대략 링 형태로 구성되며 특히 계단형 중심 전극 또는 절연체를 둘러싼다. 링 형태의 접지 전극은 특히 지지 장치에 의해 하우징에 고정된다. 지지 장치는 불꽃 간극의 높이에 마찬가지로 관통 보어, 관통 슬릿, 리세스된 관통 영역 등을 포함한다.

다른 양호한 구성에 따르면, 점화 플러그는, 접지 전극이 분사 밸브와 접지 전극 사이에서 혼합기의 주 흐름 방향으로 배열되도록 장착될 수 있다.

다른 양호한 구성에 따르면, 중심 전극은 외부로 만곡되게 구성된다.

다른 양호한 구성에 따르면, 중심 및/또는 접지 전극의 단면은 원형, 정방형, 장방형, 삼각형 등으로 구성된다.

다른 양호한 구성에 따르면, 접지 전극과 중심 전극 사이의 간격은 대략 0.3mm 내지 0.6mm이다.

다른 양호한 구성에 따르면, 공급 영역은 접지 전극에 장착된 선회 영역으로서, 불꽃 간극의 높이에 불꽃 간극에 대한 혼합기의 증가된 접근을 위해 구성된다.

다른 양호한 구성에 따르면, 분사 밸브를 통해 분사된 두 혼합기 분무 사이의 각도는 바람직하게는 30°내지 60°이다.

다른 양호한 구성에 따르면, 분사 밸브는 여러 쌍의 분사 개구가 제공된 반원형 헤드를 포함하며, 상응하는 분사 개구를 향한 2개의 분무 쌍의 분무 층들 사이의 각도는 25° 내지 30°사이에 있다.

도1a는 점화 플러그와 분사 밸브를 갖는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연소실 구조의 하부 평면도.

도1b는 도1a의 제1 실시예에 따른 점화 플러그의 부분적인 전방 단면도.

도2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 점화 플러그의 부분적인 전방 단면도.

도3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 점화 플러그의 부분적인 전방 단면도.

도4a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 중심 전극의 측면도.

도4b는 도4a의 제4 실시예에 따른 점화 플러그의 하부 평면도.

도4c는 도4a와 도4b의 제4 실시예에 따른 점화 플러그의 하부 평면도.

도5a는 본 발명의 제5 실시예에 따른 점화 플러그의 하부 평면도.

도5b는 도5a의 제5 실시예에 따른 점화 플러그의 부분적인 전방 단면도.

도6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 점화 플러그의 하부 평면도.

도7은 본 발명의 제7 실시예에 다른 점화 플러그의 하부 평면도.

도8a는 본 발명의 제8 실시예에 따른 점화 플러그의 하부 평면도.

도8b는 도8a의 제8 실시예에 따른 점화 플러그의 부분적인 전방 단면도.

도9는 본 발명의 제9 실시예에 따른 점화 플러그의 부분적인 전방 단면도.

도10은 본 발명의 제10 실시예에 따른 점화 플러그의 부분적인 전방 단면도.

도11은 본 발명의 제11 실시예에 따른 점화 플러그의 부분적인 전방 단면도.

도12는 본 발명의 제12 실시예에 따른 점화 플러그의 부분적인 전방 단면도.

도13은 본 발명의 제13 실시예에 따른 점화 플러그의 부분적인 전방 단면도.

도14a는 본 발명의 제14 실시예에 따른 점화 플러그의 부분적인 하부 평면도.

도14b는 도14a의 제14 실시예에 따른 점화 플러그의 부분적인 전방 단면도.

도15a는 본 발명의 제15 실시예에 따른 점화 플러그의 하부 평면도.

도15b는 도15a의 제15 실시예에 따른 점화 플러그의 부분적인 전방 단면도.

도16은 본 발명의 실시예에 따른 분사 밸브의 전면도.

도17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연소실 구조.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 점화 플러그

2: 하우징

4: 절연체

5: 중심 전극

6: 접지 전극

7: 지지 장치

8: 보어/슬릿/리세스

11: 연결 볼트

20: 분사 밸브

도면에서 동일한 기능을 갖는 부품들은 동일한 부호로 표시된다.

도1a와 도1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 점화 플러그(1)의 부분적인 하부 및 전방 단면도를 도시한다.

예를 들어, 금속 튜브 형태의 점화 플러그(1) 하우징(2)에는 절연체(4)가 배치되며, 바람직하게는 하우징(2)과 절연체(4)의 회전 대칭축은 동일하다. 절연체(4)에는 연결 볼트(11, 도12 및 도13 참조)와 전류 제한 저항(12)과 코팅된 접촉핀(13)을 구비한 내부 도체 및 예를 들어 특수 합금 또는 백금 등으로 제조된 중심 전극(5)이 배치된다. 절연체(4)에 배치된 부품은 연결 볼트(11)로부터의 전압을 중심 전극(5)에 전달하는데 사용된다. 하우징(2)과 예를 들어 세라믹으로 된 절연체(4) 사이에는 보우(3)가 마련된다. 연결 볼트(11)는 바람직하게는 강철로 구성된다. 절연체(4) 내에서 연결 볼트(11)와 중심 전극(5)은 전도성 특수 용융제 내에서 절대적으로 밀폐되어 고정된다. 절연체는 페킹 및 예를 들어 플랜지형 링과 함께 강-플러그 하우징(2) 내로 장착되어 특수 공정을 통해 고압력으로 크림핑하고 수축된다.

또한 점화 플러그(1)는 점화 플러그(1)의 하우징에 예를 들어 용접된 접지 전극(6)을 포함한다. 접지 전극(6)은 마찬가지로 예를 들어 특수 합금으로 형성된다.

도1a 및 도1b에 도시된 바와 같이, 접지 전극(6)은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고리 또는 지붕 형태로 구성되며, 접지 전극(6)은 중심 전극(5)을 덮는다. 접지 전극(6)은 점화 플러그(1)의 축에 대해 평행으로 연장하여 용접된 부분(6a) 및 상기 축에 대해 횡으로 연장하는 지붕 형태 부분(6b)을 갖는다. 접지 전극(6)은 중심 전극(5)의 연소실측 면과 이에 상응하는 접지 전극(6)의 대향 면 사이의 불꽃 간극의 높이에 적어도 하나의 보어(8), 슬릿, 리세스 등을 포함한다. 이를 통해, 장착 위치에서, 접지 전극(6)이 분사 밸브(20)와 중심 전극(5) 사이에 위치하며 불꽃 간극이 방풍 영역 내에 위치하므로써 혼합기 흐름과 접촉되지 않을 수 있다.

점화 플러그(1)에 추가로 연소실 내에는 복수의 분사 개구(22, 22'; 23, 23')가 마련된, 양호하게는 반원형 헤드(21)를 포함하는 분사 밸브(20)가 제공된다(도16 및 도17 참조). 분사 밸브(20)로부터 유동하는 혼합기는 각각의 분사 분무(25)의 무게 중심점 분무를 통해 도면에 대표적으로 도시된다.

이로써, 점화 플러그(1)의 장착 위치에 따라 중심 전극(5)과 접지 전극(6) 사이의 불꽃 간극(a)에 대한 충분한 혼합기 흐름 및 신뢰성있는 혼합기 점화가 보장된다.

접지 전극(6)은 불꽃 간극(a)에 대한 혼합기 유입이 확실하도록, 평행으로 서로에 대한 간격을 갖는 2개의 전극으로 구성된다.

제1 실시예에서, 접지 전극(6)에 대한 축방향으로의 중심 전극(5)의 간격(a)은 절연체(4)와 점화 플러그(1)의 축에 대해 평행으로 연장하는 접지 전극(6)의 부분(6a) 사이의 간격(b)보다 약간 작다. 이로써, 간극(b)이 요구되는 점화 간격보다 크게 선택될 경우, 점화 구간(a)에서 혼합기의 점화 또는 발화가 수행된다.

도1b에 도시된 바와 같이, 중심 전극(5)은 절연체(4)에 비해 더 연장되어 연소실 측으로 돌출된다. 가능한 큰 구성 공차를 달성하기 위해, 열적으로 그리고 제조 기술적으로 허용되면, 점화 간극(a)은 가능한 한 플러그 하우징(2) 외부에서 멀리 위치한다. 이를 통해, 다수의 실린더를 구비한 엔진에서, 각각 인접한 분사 분무에 대한, 불꽃 간극의 다양한 구성 공차가 보상될 수 있고, 개별 실린더에서 점화 플러그(1)의 다양한 장착 깊이이에 대한 불꽃 간극에 대한 허용 공차의 비 민감성이 달성된다.

도1b에서 알 수 있는 바와 같이, 중심 전극(5)은 자유롭게 위치될 수 있으며, 즉, 절연체(4)에 의해 둘러싸이지 않는다.

도2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 점화 플러그(1)의 전방 부분 단면도이다. 본 실시예에서, 중심 전극(5)은 접촉 핀(13)의 연소실 측 단부에서 축방향으로 장착된, 양호하게는 핀 형태를 갖는다. 양호하게는, 중심 전극(5)은 백금으로 구성되며 용접에 의해 접촉 핀(13)에 장착된다. 중심 전극(5)은 중심 전극(5)과 접지 전극(6) 사이의 불꽃 간극에 대한 혼합기의 충분한 접근을 위해, 도2에 도시된 바와 같이 평행으로 연장하는 2개의 전극 또는 포크형 전극(6)에 의해 둘러싸인다. 이러한 경우에, 점화는 접촉 핀(13)과 접지 전극(6) 사이의 불꽃 간극(a)을 통한 축 방향으로 뿐만 아니라, 중심 전극(5)과 접지 전극(6) 사이의 불꽃 간극(b)을 통한 반경 방향으로도 수행된다.

각각 평행으로 연장하는 2개의 접지 전극 또는 포크형 접지 전극의 자유 영역은 혼합기를 각각의 불꽃 간극으로 공급하기 위한 공급 영역으로 사용된다. 접지 전극(6)은 혼합기 공급을 돕기 위해 추가로 보어, 슬릿, 리세스 등을 갖는다.

도3에는 점화 플러그(1)의 제3 실시예가 도시되며, 접지 전극(6)은, 접지 전극이 중심 전극(5) 및 절연체 전방면을 소정의 간격으로 덮도록 계단식으로 구성된다. 이러한 구성에서, 도3에 도시된 불꽃 간극(a)을 통한 축방향으로, 불꽃 간극(b)을 통한 반경 방향으로, 그리고 절연체(4)와 접지 전극(6)의 돌출부(6c) 사이의 불꽃 간극(c)을 통한 추가의 점화 과정이 수행된다.

바람직하게는, 접지 전극(6)이 각각의 불꽃 간극의 높이에서 보어(8) 슬릿, 리세스 등을 포함하므로써, 장착 위치와는 상관없이 상응하는 불꽃 간극에 충분한 혼합기 흐름이 보장된다.

또한, 본 실시예에 따르면, 불꽃 간극(b, c)에 대한 충분한 접근성을 위해, 중심 전극(5)은 불꽃 간극(b, c)의 높이에 마찬가지로 보어(10), 슬릿, 리세스 등을 포함한다.

평행으로 서로에 대한 간격을 갖는 절연체(4)의 부분과 접지 전극(4) 사이의 간격(d)은 간격 또는 불꽃 간극(a, b, c)보다 약간 더 크게 선택된다. 이로써, 간극(d)에서는 점화 또는 발화 과정이 형성되지 않는다.

도4a, 도4b 및 도4c는 본 발명의 제4 실시예를 도시한다. 도4a는 대략 V-형태의 리세스를 갖는 중심 전극(5)의 우측면도를 도시한다. 도4b 및 도4c는 제4 실시예에 따른 점화 플러그의 하부 및 전방면을 부분적인 단면으로 도시한다. 접지 전극(6)은, 연소실 측에서 중심 전극(5)에 의해 폐쇄되도록 만곡되어 구성된다. 본 발명에 따르면, 접지 전극(6)은 관련 불꽃 간극(a, b)의 높이에 보어(8) 슬릿, 리세스 등을 갖는다. 본 실시예에서, 간격(c)은 간격(a, b)보다 크기 때문에, 완전한 불꽃 형성이 불꽃 간극(a, b)에서 이미 이루어진다.

더 양호한 점화를 위해, 예를 들어 동일한 각도 간격을 갖는 다수의 접지 전극이 중심 전극(5) 주위에 배치될 수 있으며, 상기 접지 전극은 전체적으로 개선된 혼합기의 접근성을 위해 보어(8), 슬릿, 리세스 등을 갖는다. 이러한 유형의 대칭 구성의 장점은 점화 플러그(1)의 장착 방향에 대한 큰 구성 공차를 제공한다는 것이다.

이때, 점화는 불꽃 간극(a)을 거쳐 중심 전극에 대해 반경 방향으로, 그리고 불꽃 간극(b)을 거쳐 절연체(4)에 대해 축방향으로 수행된다. 절연체(4)는 바람직하게는 세라믹 등으로 구성된다.

본 발명의 제5 실시예는 도5a 및 도5b에 도시된다. 본 실시예에 따르면, 접지 전극(6)은 포크 형태로 구성되며 중심 전극(5)을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 이를 통해, 불꽃 간극에 대한 영역은 확장된다. 포크 형태의 접지 전극(6)을 둘러싸지 않는 포크 형태의 전극 영역은 상응하는 불꽃 간극에 대한 연소 가능한 혼합기의 안내에 사용된다. 또한, 포크 형태의 접지 전극(6)은 양호하게는 불꽃 장치의 높이에 구성된 보어(8), 슬릿, 리세스 등을 포함한다.

포크 형태의 아암의 횡단면은 장방형, 정방형, 원형, 삼각형 등일 수 있다. 이는 다른 실시예의 전극 횡단면에서도 유사하게 적용된다.

포크 형태의 접지 전극(6)에 의해 둘러싸이는 중심 전극(5)은 절연체의 반대쪽으로 연장된다. 점화는 접지 전극(6)과 중심 전극(5) 사이의 불꽃 간극(a)을 통해 반경 방향으로, 그리고 접지 전극(6)과 절연체(4) 사이의 불꽃 간극(b)을 통해 축방향으로 수행된다.

도6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 점화 플러그(1)의 하부 평면도를 도시한다. 접지 전극은 중심 전극(5)에서 통과하며 중심 전극(5) 및 절연체의 전방면에 대해 점화하는 서로 평행하게 구성된 2개의 접지 전극으로 구성된다. 상기 두 전극은 중심 전극(5)의 축에 대해 점화 플러그(1)의 하우징(2)에 양호하게는 점대칭적으로 용접되거나 또는 다른 접지 전극에 용접된다. 두 전극들 사이의 중간 영역(8)은 점화 가능한 혼합기의 불꽃 간극에 대한 개선된 접근성에 사용된다.

두 전극들은 중심 전극(5)의 동일한 측면 상에서 점화 플러그(1)의 하우징(2)에 축 대칭으로 고정된다. 마찬가지로, 접지 전극은 중심 전극(5)의 양 측면 상에 보우로서 점화 플러그(1)의 하우징에 고정된다. 접지 전극은 중심 전극(5) 내의 원호형 홈을 통해 바람직하게는 추가적으로 중심 전극(5)의 원형 횡단면에 적응된다.

상술한 바와 같이, 전극의 횡단면은 장방형, 정방형, 원형, 삼각형 등일 수있다.

도7의 실시예에 따르면, 접지 전극(6)은 플러그 하우징(2)의 직경을 횡으로 연장하는 보우로 구성된다. 중심 전극(5)은 절연체(4)의 전방면에 의해 간단하게 폐쇄된다. 두 보어(8) 대신에 보우에는 부분적으로는 자체 원형 부분에 또는 보우의 전체 영역에 슬릿이 형성될 수 있다.

폭이 확장된 개별 보우 대신에, 예를 들어 점화 플러그(1)의 하우징(2)의 일측에 용접되며 평행으로 서로에 대한 간격을 갖는 폭이 좁은 2개의 보우가 사용될 수 있다.

본 실시예에서 점화는 중심 전극(5)의 전방면과 접지 전극(6)의 대향 면 사이의 불꽃 간극(a)을 통해 수행된다.

도8a 및 도8b에 도시된 바와 같이 본 발명의 제8 실시예에 따르면, 접지 전극(6)은 링 형태로 구성되며, 바람직하게는 절연체(4)의 전방면으로 연장하여 절연체(4)로부터 연소실 측으로 돌출하는 중심 전극(5)을 둘러싼다.

링 형태의 접지 전극(6)은 바람직하게는 대향 배치된 링 지지부(7)에 의해 점화 플러그(1)의 하우징(2)에 용접된다. 접지 전극(6)은 바람직하게는 불꽃 간극(a, b)의 높이에, 불꽃 간극에 대한 혼합기의 양호한 접근을 위해 링 지지부(7) 방향으로 제공된 보어(8), 슬릿 등을 포함한다. 링 형태의 접지 전극(6)의 링 지지부는 바람직하게는 장착된 상태에서 연소 가능한 혼합기의 유동 방향에 평행으로 향하기 때문에, 불꽃 간극에 대한 혼합기 공급이 지지체에 의해 방해받지 않으며 경우에 따라서 발생하는 열 충격이 형성되지 않는다.

이때, 점화는 중심 전극(5)에 대한 불꽃 간극(a)을 통해 반경 방향으로, 그리고 세라믹 절연체(4)에 대한 불꽃 간극(b)을 통해 축방향으로 수행된다.

링 형태 접지 전극(6)의 횡단 프로파일은 바람직하게는 원형으로 구성된다.

도9는 본 발명의 제9 실시예에 따른 점화 플러그(1)의 전면을 부분적으로 단면으로 도시한다. 중심 전극(5)은 그 직경이 접촉면에서 절연체의 외부 직경과 동일한 헤드를 갖는다. 본 실시예에 따르면, 점화 플러그(1)의 하우징(2)은 접지 전극(6)의 기능을 인수하며, 점화 플러그의 단축된 접지 전극(6)에 의해 점화 불꽃은 중심 전극(5)의 네일 헤드로부터 절연체(4)를 거쳐 접지 전극(6) 또는 하우징(2)으로 연장된다. 네일 형태의 헤드가 없다면, 불꽃은 중심 전극(5)으로부터 접지 전극(6)으로 직접 전달되며, 절연체(4) 내의 홈 막힘이 야기된다. 이는 너무 적은 연소 혼합기 양에 의해 엔진이 정지될 수도 있는 것을 의미한다.

가열된 점화 플러그의 가변성을 위한 추가의 공기 유동 공간(3)을 마련하기 위해, 절연체(4) 시트는 연결 볼트(11) 방향으로 변위될 수 있다.

연장된 불꽃 간극에 의해, 가변적인 설치 공간과 높은 바이패스 민감성과 바람직한 회전 대칭이 달성된다.

도10에는 본 발명의 제10 실시예에 따른 점화 플러그(1)가 도시되며, 중심 전극(5)은 제9 실시예와 유사하게 네일 헤드 형태로 구성된다.

점화 플러그(1)의 하우징(2)과 중심 전극(5)의 네일 헤드 사이에는 링 지지부(7)에 의해 점화 플러그(1)의 하우징(2)에 고정된, 바람직하게는 링 형태의 접지 전극이 제공된다. 링 형태의 접지 전극(6)과 세라믹 절연체(4) 사이의 간격은 가능한 한 작게 유지되어야 하나, 절연체(4) 및 링 형태의 접지 전극(6)의 상이한 열 팽창성이 고려되도록 허용된다.

링 형태의 접지 전극(6)의 링 지지부(7)는 불꽃 간극에 대한 혼합기의 바람직한 접근성을 위해 보어, 슬릿, 리세스 등을 포함할 수 있다. 또한, 접지 전극(6)은 하나 또는 2개의 링 지지부를 갖는 반원형 링으로 구성될 수 있으며, 반 원형 링은 양호하게는 유동 방향의 측면에 위치한다.

따라서, 바람직하게는 회전 대칭, 바이패스 비민감성 및 가변적인 장착 깊이가 제공된다.

도11은 본 발명의 제11 실시예에 따른 점화 플러그(1)의 전면의 부분 단면도이다. 중심 전극(5)은 직각으로 구성되고 불꽃 간극이 점화 플러그(1)의 축의 외부에 위치하도록 반경 방향으로 굽혀진다. 접지 전극(6)은 점화 플러그(1)의 하우징에 바람직하게는 용접되며 점화 플러그(1)의 축에 대해 평행으로 설정된다.

접지 전극(6)은 바람직하게는 불꽃 위치의 높이에 보어, 슬릿, 리세스 등을 포함하는, 평행으로 안내되는 이중 접지 전극으로 구성될 수도 있다.

도11에 도시된 바와 같이, 중심 전극(5)은 바람직하게는 불꽃 간극의 높이에서 불꽃 구간에 대한 혼합기의 양호한 접근성을 위한 보어(10)를 갖는다. 이러한 유형의 공급 도움은 슬릿, 리세스 등에 의해서도 형성될 수도 있다.

본 발명의 제12 실시예에 따르면, 접지 전극(6)은 제1 실시예와 유사하게 지붕 형태로 구성되며 불꽃 간극에 대한 연소 혼합기의 바람직한 접근성을 위해, 바람직하게는 불꽃 간극의 높이에서 보어(8), 슬릿, 리세스 등을 포함한다.

본 실시예에 따르면, 중심 전극(5)은 절연체 세라믹(4) 내로 삽입되며, 이에 의해 점화 과정에서 연소 침전물을 제거시키는, 절연체(4)를 통한 공기 불꽃 점화가 발생된다. 이로써, 절연체(4)의 절연 특성이 유지된다. 중심 전극(5)은 절연체(4) 내로 삽입된 얇은 금속 핀을 통해 용접될 수 있다.

지붕 형태로 굽은 접지 전극(6) 대신에, 예를 들어 평행으로 구성된 2개의 접지 전극이 제공될 수 있다.

상술된 바와 같이, 연소 가능한 혼합기의 분무는 바람직하게는 점화 플러그 배열에 대한 불꽃 간극의 상부에서 수행되며, 이를 통해 점화 구간으로의 혼합기의 만족스런 공급을 위한 분무 분사의 부분 변위가 달성된다.

다른 실시예에 따르면, 도13에 도시된 바와 같이 중심 전극(5)은 네일 형태로 구성되며, 지붕 형태의 접지 전극(6)과 함께 불꽃 간극에 대한 충분한 접근성을 형성한다. 이 때, 네일 헤드 형태의 중심 전극(5)은 절연체(4)를 덮는다.

상기 실시예에 의해, 혼합기 분무는 그 이전의 실시예와 유사하게 부분적으로 변위되고, 점화 과정에 대한 불꽃 간극으로 안내된다. 도14a 및 도14b는 본 발명의 제14 실시예에 따른, 부분적으로 절단된 연소실 구조의 하부면도 및 정면도를 도시한다. 중심 전극(5)은 절연체(4)에 대향 연장되어 구성되며 절연체(4)의 전방면을 통해 연소실 측으로 핀 형태로 돌출한다. 이는 절연 세라믹(4)의 단축 또는 중심 전극(5)의 연장을 통해 달성된다.

접지 전극(6)은, 점화 플러그의 축에 대해 평행으로 하우징(2)에 용접되며 종심 전극(5)에 대해 연소실 측으로 연장되는, 예를 들어 첨각으로 서로 배치된 2개의 전극으로 구성된다. 또한, 두 전극은 바람직하게는, 전극 상으로 형성되는 혼합기 분무가 불꽃 간극으로 전환되도록, 반향면으로 하부에 배치되는 선회 영역(9)을 포함한다. 연소 혼합기는 바람직하게는 더 높은 혼합기 농도가 제공되는 유동 방향의 반대쪽에서 중심 전극(5)의 측면에서 점화된다.

불꽃 간극은 양호하게는 대략 분사되는 혼합기 분무의 하부에 위치하는데, 이는 직접 분사가 불꽃의 흩날림의 위험을 갖기 때문이다. 부분적인 전환 또는 변위에 의해, 불꽃 코어가 분사되는 혼합기 분무에 의해 "흩날림"없이 안정적인 발화가 달성된다.

불꽃 간극에 대한 혼합기 분무의 변위를 위한 선회 영역을 갖는, 접지 전극(6)의 다양한 구성이 가능하다.

예를 들어, 도15a 및 도15b에 도시된 바와 같이, 상술된 실시예와 관련된 접지 전극(6)은 중심 전극(5)의 전방면에 대해 평행으로 연장하는 추가의 선회 영역(9)을 포함하는데, 이는 접지 전극(6)이 지붕 형태로 연장하며, 네일 헤드 형태를 형성하는 중심 전극(5)을 둘러싸는 것을 의미한다. 이로써, 분사 분무는 다시 부분적으로 선회하여 불꽃 간극에 간접적으로 공급된다.

점화 플러그(1)의 장착 깊이 공차를 확장하기 위한 다른 가능성은 분사 밸브(20)의 변형 또는 분사 밸브(20) 및 점화 플러그(1)의 연소실 구조에 대한 변형이 될 수 있다.

도16에 도시된 바와 같이, 분사 밸브(20)는 바람직하게는, 분사 개구의 특수 배열이 제공된 반원형 헤드(21)를 갖는다. 분사 개구 횡단면은 점화 플러그에 오일이 과잉 공급되는 것을 방지하기 위해 가능한 한 작게 선택되어야 한다. 도17에 도시된 바와 같이, 분사 밸브(20) 및 점화 플러그(1)는 그 양 축이 서로 첨각을 형성하도록 배열되는 것은 바람직하다.

바람직하게는 분사 밸브(20)의 원형 헤드(21)는 여러 쌍의 분사 개구(22, 22'; 23, 23')를 가지며, 상기 분사 개구는 바람직하게는 한쌍의 분사 개구(22, 22')에 분사된 혼합기 분무(25)가 점화 플러그의 각 측면을 둘러싸고, 혼합기 분무의 무게 중심이 중심 전극(5)과 점화 플러그(1)의 접지 전극(6) 사이의 불꽃 간극의 상부에 놓이도록 배치된다.

점화 플러그(1)의 다양한 장착 위치 또는 구성 공간을 위해, 다양한 개구 쌍이 배열됨으로써, 적당한 혼합기 공급을 위해 상응하게 배열된 개구 쌍들이 다양한 장착 위치에 제공된다.

두 분사 개구(22, 22' 또는 23, 23')로부터 방출되는 혼합기 분무 사이의 각도(β)는 양호하게는 30°와 60°사이에 있는데, 즉 두 개구는 점화 플러그(1)를 둘러싸는 분무를 가지며, 이는 바람직하게는 상기 각도를 갖는 것을 의미한다.

개구(22, 22', 23, 23')로부터 방출되는 분무에 의해 삼각형으로 펼쳐지는 두 층 사이의 각도(α)는 바람직하게는 20°와 35°사이에 있다.

점화 플러그(1)에 대한 장착 깊이의 허용 공차 확장의 효과는 분사 개구(22, 22')의 분무가 각각 점화 플러그(1)의 좌우에 하나의 층으로 펼쳐지고, 상기 층은 점화 플러그(1)의 장착 깊이와는 비교적 무관하게, 점화 구간의 영역 내에서 생성된 혼합기의 신뢰성있는 점화 및 발화를 보장한다. 개구(23, 23')로 구성된 제2분무층을 향한 분무 쌍을 통해, 점화 플러그의 장착 깊이 공차는 추가로 확장될 수 있다.

최적의 점화 및 발화 조건을 위해, 점화 플러그(1)는 바람직하게는 가능한 한 전방으로 멀리 위치한 불꽃 위치를 갖는다. 또한, 분사 분무의 선회점 또는 분사 분무에 의해 생성된 혼합기의 무게 중심점은 불꽃 간극의 상부, 즉, 점화 플러그 하우징(2) 방향으로 놓인다. 이런 유형의 배치에서, 상응하는 점화 플러그 전극으로부터 불꽃 간극으로의 고유 속도에 의해 혼합기 분무의 적어도 일부는 변위되어 점화되며 발화된다. 이러한 방식의 변위는 상응하여 구성된 접지 전극(6) 및 중심 전극(5)에서도 수행될 수 있다. 바람직하게는, 전극의 변위 영역(9)은 직선이고 불꽃 간극의 영역 내에 구성된다. 접지 전극(6)에서 변위가 수행되면, 점화 플러그(1)의 종방향 축에 대한 불꽃 간극은 분사 밸브(20) 방향을 향한다. 이는 예를 들어 만곡된 중심 전극에 의해 달성될 수 있다. 따라서, 본 발명은 불꽃 간극으로의 혼합기의 부분 변위와 연소 가능한 혼합기가 분사 밸브의 고정된 설치 위치에서 점화 플러그의 장착 깊이와는 비교적 무관하게 발화될 수 있는 연소실 구조를 제공한다. 불꽃 간극과 플러그 하우징(2)의 하부 에지 사이의 간격이 크면 클수록, 점화 플러그의 장착 깊이에 대한 구성 공차도 크다. 이로써, 다수의 실린더를 갖는 엔진에서, 인접한 분사 분무에 대한 불꽃 위치의 상이한 구성 공차가 보상될 수 있으며, 이에 의해 각 실린더 내의 분사 밸브의 장착 깊이, 각 실리더 내의 점화 플러그의 다양한 장착 깊이 및 경우에 따라서 분사 밸브의 상이한 분무 각도 공차에 대한 불꽃 위치의 공차 민감성이 형성된다.

공차 보상을 위해, 중심 전극은 자유롭게 놓일 수 있는데, 즉, 절연체로 둘러싸이지 않는다. 그러나, 이러한 경우에는 균질 작동에서 가열 점화의 위험이 발생한다. 따라서, 중심 전극은 바람직하게는 절연체에 의해 보호된다.

본 발명이 상술된 양호한 실시예를 참조로 설명되었지만, 그에 한정되는 것이 아니라 다양하게 변형될 수 있다.

특히, 상술된 바와 같이, 전극의 전체 횡단면 프로파일은 원형, 장방형, 정방형, 삼각형 또는 이와 유사한 형태로 각각의 사용 목적에 상응하게 적용된다.

각각의 전극 또는 상응하는 지지체를 통해 혼합기 유입이 방해 받는 전체 위치에서, 관통 개구, 보어, 슬릿, 리세스 등이 전극 또는 전극의 지지체에 구성될 수 있다.

제안된 전극 형태는 내벽 안내식 및/또는 공기 안내식 연소 과정에 따른 흡기관 분사 엔진 또는 직분식 엔진에 직접 사용될 수 있다.

통상적으로, 점화 플러그 및 점화 장치는 예열 전류가 제어식 시이드형 예열 플러그에 의해 대체될 수 있다. 시이드형 예열 플러그의 요구 전류는 연료의 분사 지속 시간 및 냉각수 온도에 따라 제오 또는 조절된다. 시이드형 예열 플러그는 가능한 한 세라믹 재료로 제조되야 하며, 연소와 고열 연소 가스로부터 보호하기 위해 유입 개구를 갖는 원통형 보호 슬리브 내로 삽입 또는 나사 결합되야 한다.

펄스식 점화에 의해 바이패스 민감성은 더 감소될 수 있다. 펄스식 점화는 점화 펄스의 충전 과정으로부터의 다수의 순차 불꽃으로 구성된다. 하나 또는 2개의 불꽃이 바이패스를 가지면, 점화 가능한 연료-공기-혼합기가 제공되며 상응하는연소 혼합기가 발화되도록 제공된 불꽃 간극에서 다른 불꽃이 점핑된다.

하나 또는 2개의 접지 전극을 갖는 점화 플러그의 구성은 접지 전극이 중심 전극과 분사 밸브 선 상에, 즉 분무 확산 방향으로 놓이도록 구성된다. 단지 하나의 접지 전극이 제공되면, 이는 분사 밸브와 접지 전극 사이에 중심 전극이 놓이도록 분사 밸브와 중심 전극 사이에 놓인다.

바이패스 민감성의 증가를 위해, 접지 전극과 중심 전극 사이의 간격은 바람직하게는 0.3mm 내지 0.6mm 이다.

본 발명에 따르면, 연소 가능한 혼합기의 불꽃 간극에 대한 양호한 접근성과 불꽃 간극의 주변으로부터 연소실 내로의 자유롭고 방해받지 않는 불꽃 전달이 보장된다.

Claims

튜브 형태의 금속 하우징(2)과, 하우징(2) 내에 삽입된 절연체(4)와,

연결 볼트(11), 전류 제한 저항(12), 코팅 접촉핀(13) 및 중심 전극(5)을 포함하며 절연체(4) 내에 배치되는 로드 형태의 내부 도체 구조와,

하우징(2)에 장착된 적어도 하나의 접지 전극을 포함하는 점화 플러그(1)에 있어서,

중심 전극(5) 및/또는 접지 전극(6)은 연소 가능한 혼합기를 소정의 불꽃 간극에 공급하기 위한 공급 영역(8, 9, 10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
제1항에 있어서, 불꽃 간극에 대한 혼합기의 증가된 접근성을 위해, 접지 전극(6) 내에 제공된 적어도 하나의 보어(8), 관통 개구, 관통 슬릿, 리세스된 관통 영역 등으로서의 공급 영역은 불꽃 간극의 높이에 구성되는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
제1항 또는 제2항에 있어서, 접지 전극(6)은 지붕 형태 전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
제1항 또는 제2항에 있어서, 접지 전극(6)은, 특히 핀 형태로, 중심 전극(5)을 적어도 부분적으로 둘러싸는 포크 형태의 전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
제1항 또는 제2항에 있어서, 접지 전극(6)은 중심 전극(5) 및/또는 절연체(4)를 덮기 위한 적어도 하나의 계단을 포함하는 전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
제1항 또는 제2항에 있어서, 접지 전극(6)은 중심 전극(5)의 연소실 측 면 상에서 적어도 하나의 보우로 구성되는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 접지 전극(6)은 평행으로 서로에 대한 간격을 갖는 2개의 전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
제1항 또는 제2항에 있어서, 접지 전극(6)은 특히 핀 형태로, 중심 전극 또는 절연체(4)를 둘러싸는 대략 링 형태로 구성되며, 지지 장치(7)에 의해 하우징(2)에 고정되는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
제8항에 있어서, 지지 장치(7)는 불꽃 간극의 높이에 적어도 하나의 보어(8), 관통 개구, 관통 슬릿, 리세스된 관통 영역 등을 포함하는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 접지 전극(6)이 분사 밸브(20)와 중심 전극(5) 사이에서 혼합기의 주흐름 방향으로 배치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 중심 전극(5)이 분사 밸브(20)와 접지 전극(6) 사이에서 혼합기의 주흐름 방향으로 배치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
제1항 또는 제2항에 있어서, 중심 전극(5)이 외향 만곡되어 구성되는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 불꽃 간극에 대한 혼합기의 증가된 접근성을 위해, 중심 전극(5)이 불꽃 간극의 높이에 적어도 하나의 보어(10), 관통 개구, 관통 슬릿, 리세스된 관통 영역 등을 포함하는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 중심 전극(5) 및/또는 접지 전극(6)의 횡단면은 원형, 장방형, 정방형, 삼각형 등으로 구성되는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 접지 전극(6)과 중심 전극(5) 사이의 간격은 대략 0.3mm 내지 0.6mm인 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 접지 전극(6)에 제공된 선회 영역(9)으로서의 공급 영역은 불꽃 간극에 대한 혼합기의 증가된 접근성을 위해 불꽃 간극의 높이로 구성되는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
청구항 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따라 구성된 점화 플러그와, 분사 밸브와, 연소 가능한 적어도 2개의 혼합기 분무(25)를 연소실 내로 분사하기 위한 적어도 한 쌍의 분가 개구(22, 22')를 포함하며, 혼합기 분무(5)가 점화 플러그(1)를 반경 방향으로 둘러싸고, 혼합기 분무의 중심점이 점화 플러그(1)의 중심 전극(5)과 접지 전극(6) 사이에 놓이도록 두 분사 개구(22, 22')가 배치되는 연소실 구조.
제17항에 있어서, 두 분사 개구(22, 22')의 분사된 두 혼합기 분무(5) 사이의 각(β)은 바람직하게는 30°내지 60°인 것을 특징으로 하는 연소실 구조.
제17항 또는 제18항에 있어서, 점화 플러그(1)와 분사 밸브(20)의 축은 첨각(γ)을 형성하는 것을 특징으로 하는 연소실 구조.
제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 분사 밸브(20)는 여러 쌍의 분사 개구(22, 22'; 23, 23')가 제공된 반 원형 헤드(21)를 포함하며, 상응하는 분사 개구(22, 22'; 23, 23')를 향한 2개의 분무 쌍의 분무 층 사이의 각도(α)는 바람직하게는 25°와 30°사이에 있는 것을 특징으로 하는 연소실 구조.