KR20080001285A - 내연기관의 연소 촉진장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 내연기관으로부터 높은 연소효율과 아울러 고 출력을 이끌어낼 수 있게 한 내연기관의 연소 촉진장치를 제공함에 있다.
이러한 본 발명은 내연기관의 연소실 내에 내열성과 열전도성이 우수한 초내열합금으로 이루어진 연소촉진용 유도체를 설치하여, 폭발행정 시 발생하는 고온을 연소촉진용 유도체로 하여금 흡수하게 하며, 이러한 고열 흡수는 연소촉진용 유도체를 항시 예열 상태를 유지하게 하여 불쏘시게(불꽃을 발생하는 촉진제 기능) 작용을 하게 한다. 그 결과 배기 행정 이후에 재차 유입되는 혼합가스의 온도를 급상승시켜 열팽창을 수반한 폭발력을 증강시킴에 의해 높은 출력을 얻을 수 있게 한다.
점화플러그, 중심전극, 접지전극, 폭발력, 점화유도체, 열팽창, 완전연소

Description

내연기관의 연소 촉진장치{Combustion enhancing apparatus of internal combustion engine}
도 1은 가솔린용 내연기관에 구비되는 일반적인 점화플러그의 구조를 나타낸 사시도이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 가솔린용 내연기관에 구비되는 점화플러그의 구조를 나타낸 사시도이고,
도 3은 도 2표시의 점화플러그에 대한 요부 구성을 나타낸 도면이고,
도 4는 도 2표시의 점화플러그에 대한 제1변형예를 보인 사시도이고,
도 5는 도 2표시의 점화플러그에 대한 제2변형예를 보인 사시도이고,
도 6은 도 5표시의 점화플러그에 대한 요부 구성을 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 디젤용 내연기관에 구비되는 글로우 플러그를 나타낸 사시도이고,
도 8은 도 7표시의 글로우 플러그에 대한 구조를 보인 단면도이고,
도 9는 도 8표시의 "A"부 확대도이고,
도 10은 도 9표시의 I-I선 단면도이고,
도 11은 도 9표시의 글로우 플러그가 설치된 내연기관을 보인 도면이고,
도 12는 도 11표시에서의 내연기관에 설치되어 혼합기를 공급하는 노즐의 선 단부를 나타낸 도면이고,
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 디젤용 내연기관에 구비되는 인젝터를 나타낸 사시도이고,
도 14는 도 13표시의 인젝터에 대한 구조를 보인 단면도이고,
도 15는 도 14표시의 "B"부 확대도이고,
도 16은 도 13표시의 인젝터가 설치된 내연기관을 보인 도면이고,
도 17은 본 발명의 제4실시예에 따른 내연기관에 구비되는 피스톤을 나타낸 사시도이고,
도 18은 도 17표시의 피스톤이 내연기관에 설치된 상태를 나타낸 도면이고,
도 19는 도 17표시의 피스톤에 대한 요부 구성을 나타낸 확대 단면도이고,
도 20은 본 발명의 제4실시에에 대한 변형예를 나타낸 사시도이고,
도 21은 도 20표시의 변형예에 대한 요부 구성을 나타낸 확대 단면도이고,
도 22는 도 20표시의 변형예에 대한 요부 구성을 설명하기 위한 부분 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 - 점화플러그 100a - 글로우 플러그
100b - 인젝터 200a,200b,200c - 연소촉진용 유도체
본 발명은 내연기관의 연소 촉진장치에 관한 것으로, 특히 내연기관의 연소실 내에는 내열성과 열전도성이 우수한 초내열합금으로 이루어진 연소 촉진용 유도체를 설치한 내연기관의 연소 촉진장치에 관한 것이다.
일반적으로 내연기관은 연료의 종류에 따라 가솔린 혹은 디젤용 내연기관으로 나뉘어 진다. 먼저, 가솔린용 내연기관은 밸브기구를 통해 유입된 혼합기(공기+연료)를 점화장치에 의해 점화시켜 연소 후 폭발하면서 얻어지는 폭발력을 이용하여 피스톤의 직선운동을 커넥팅로드를 거쳐 크랭크축의 회전운동으로 전환하여 소망하는 구동력을 얻는 다는 것은 주지된 사실이다. 이 때문에 가솔린용 내연기관에서는 혼합기를 점화하여 연소시키기 위해 점화플러그가 설치된다. 점화플러그는 점화코일에서 발생한 고압전류를 중심전극에 받아 접지전극과의 간극에 스파크(불꽃)를 발생시켜 연소실 내에서 압축된 혼합기를 점화, 연소시키는 작용을 한다. 이와 같이 스파크가 발생될 때 상기 점화플러그는 고온(약 2000℃)과 고압(40㎏f/㎠)에 달하게 되고, 또 1만 볼트 이상 되는 고전압을 전극부의 간극에 도입시켜야 하므로 내열성, 절연성, 기밀성이 우수하여야 함은 물론 화학적으로도 안정되어야만 한다. 또 엔진의 회전상태에 따라 전극부의 온도 또한 항상 적절히 유지되어야만 한다.
이러한 가솔린용 내연기관에 구비되는 일반적인 점화플러그의 구조를 도 1에 표시하였다.
도 1표시와 같이, 기존의 점화플러그(10)는 전극(electrode)부, 절연체(insulator)(16), 중심축(11) 및 셀(shell)(18)을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 전극부는 중심축(11)의 선단에 설치된 중심전극(12)과 상기 중심전극(12)과 소정의 간극을 갖도록 상기 셀(18)의 하단에 설치된 접지전극(14)으로 구성되어, 상기 중심전극(12)과 접지전극(14)의 사이 간극에서 스파크가 발생되어 연소실 내의 혼합기를 연소시키게 된다. 이와 같은 전극부의 상기 중심전극(12)과 접지전극(14)의 간극은 축전지 점화식일 때는 0.7∼1.0㎜, 마그네트 점화식일 때는 0.5∼0.7㎜을 갖도록 설치된다.
또한, 상기 절연체(16)는 세라믹으로 만들어지며, 전극선단부에서 발생되는 다량의 열을 실린더 헤드로 방출하는 경로이므로 이 경로의 길고 짧음에 따라서 점화플러그의 방열정도가 좌우되는 중요한 부분이다.
그리고 상기 셀(18)은 절연체(16)를 보호하는 부분과, 실린더 헤드의 태핑 홀(tapping hole)에 설치되는 하측의 나사부(전극부측으로 위치)와, 렌치(wrench)를 끼우기 위한 상측의 평면부분으로 되어 있으며 탄소강으로 만들어진다.
이와 같이 구성되는 점화플러그(10)는 오랜 기간동안 사용한 경우나 또는 전부하(full throttle)시 과다 혼합기가 유입되어 점화플러그(10)가 젖는 경우, 중심전극(12)과 접지전극(14)의 사이에서 발생된 불꽃 파형의 범위가 작게 한정되어 있기 때문에 불완전 연소되는 혼합기의 양이 증가하여 대기 중으로 방출되는 유해가스의 양이 증가됨과 아울러 출력이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 종래 점화플러그(10)는 도 1표시와 같이 중심전극(12)이 수직으로 설치되어 있어 엔진 내부의 열 표면 마찰 부위가 돌출되어 카본 퇴적물이 쉽게 형성되어 착화의 장애 요인이 되었다. 그리고 접지전극(14)은 중심전극(12)의 상부로 "ㄱ"자 형상으로 설치되어 엔진중심부로 돌출되어 있어, 중심전극(12)과 접지전 극(14)의 소염(小炎) 현상을 가져오는 기능저하의 원인이 되었다.
따라서 기존의 점화플러그(10)는 연료의 불완전 연소로 인한 차량의 성능 저하, 배기가스의 증가, 과도한 연료 낭비, 소음 증가, 연소실내의 카본 고착에 의한 내연기관의 수명 단축, 주변 부품의 내구성 저하 등을 초래하게 된다.
한편, 디젤용 내연기관은 밸브기구에 의해 실린더 내부에 공기를 흡입, 압축하여 얻어진 고온 고압의 공기에 노즐 또는 인젝터를 통해 연료를 분사하는 것에 의해 연료가 자기 착화하여 연소가 이루어지고 폭발을 하며, 이 폭발 힘을 이용하여 크랭크축의 회전운동을 통해 필요한 회전력을 얻게 됨은 일반화 된 기술이다.
이러한 디젤용 내연기관 또한 원활한 시동성을 확보하기 위한 예열수단으로서 글로우 플러그가 설치되어 있지만, 글로우 플러그는 노즐 또는 인젝터와 인접되게 연소실의 상부에 위치되게 설치하여 연소실의 내부를 예열하는 기능을 갖고 있을 뿐, 연료의 연소 효율을 향상시키지는 못하고 있다.
본 발명의 목적은 소음의 극소화로 인한 정숙성 향상, 출력과 연비의 향상, 및 유해 배기가스인 CO(일산화탄소), HC(탄화수소), NOX(질소산화물)을 저감하여 환경오염을 방지할 수 있는 친환경 특성을 갖게 한 내연기관의 연소 촉진장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예는, 내연기관의 연소실 내로 유 입되는 혼합기를 점화시키기 위한 점화플러그; 상기 점화플러그의 상단부 일측을 상부로 돌출되게 형성하여 그 돌출되는 부위에 이리듐(Ir)의 재질로 이루어진 접지전극을 상부로 돌출되게 설치하며, 상기 접지전극과 소정 간극을 유지할 수 있게 점화플러그의 중심부에서 상기 접지전극 측으로 경사지도록 중심전극을 설치하여 스파크를 발생할 수 있게 한 전극부; 및 상기 전극부에 인접되도록 점화플러그의 일단에 설치되어 상기 전극부의 상부로 소정 간격을 이루게 형성한 수평부와 상기 수평부로부터 절곡 형성되어 상기 점화플러그의 일단에 고정되는 수직부로 이루어진 내열성과 열전도성이 우수한 초내열합금의 재질로 된 연소촉진용 유도체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연소촉진용 유도체에는 예열된 열이 점화플러그로 흡수되지 않도록 상기 수직부에 삼각형상으로 이루어진 예열 차단공을 형성한 것을 특징으로 한다.
상기 연소촉진용 유도체에는 점화플러그의 점화와 동시에 예열됨과 아울러 점차적으로 내연기관의 연소실 내부로 유입되는 연료유입량과 비례하여 예열될 수 있게 상기 수평부에 길이 방향으로 길게 예열 촉진용 구멍을 형성한 것을 특징으로 한다.
상기 중심전극은 60ㅀ~80ㅀ 범위의 경사각을 이루게 설치됨을 특징으로 한다.
상기 초내열합금은 니켈강, 크롬강, 니켈-크롬강, 백금(Pt)강, 이리듐(Ir)강, 오스뮴(Os)강 중에서 하나로 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 내연기관의 연소실 내 로 유입되는 혼합기를 점화시키기 위한 점화플러그; 상기 점화플러그의 중심부에 수직하게 설치되며 상단은 양측으로 돌출되는 수평봉을 갖는 중심전극을 구비하며, 상기 수평봉의 양단과 소정 간극을 유지할 수 있게 점화플러그의 상단부 양측을 상부로 돌출되게 형성하여 그 돌출 형성되는 부위에 이리듐(Ir)의 재질로 이루어진 접지전극을 상부로 돌출되게 설치하여 점화플러그의 양측에서 스파크를 발생할 수 있게 한 전극부; 및 상기 전극부에 인접되도록 점화플러그의 일단에 설치되어 상기 전극부의 상부로 소정 간격을 이루게 형성한 수평부와 상기 수평부로부터 절곡 형성되어 상기 점화플러그의 일단에 고정된 수직부로 이루어진 내열성과 열전도성이 우수한 초내열합금의 재질로 된 연소촉진용 유도체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예는, 내연기관의 연소실 내로 유입되는 연료를 예열시키기 위한 글로우 플러그; 및 상기 글로우 플러그의 선단으로 연장되게 설치되며 일측면이 폐쇄된 원통형상을 이루게 형성함과 아울러 외주면에는 다수개의 미세공들이 형성된 몸체와 상기 몸체의 내부로 형성된 지지바로 이루어진 내열성과 열전도성이 우수한 초내열합금의 재질로 된 예열촉진용 유도체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예는, 내연기관의 연소실 내로 연료를 유입시키기 위한 노즐; 및 상기 노즐의 선단으로 소정 간격을 이루게 설치되어 지지부에 의해 연결된 링 형상의 몸체로 이루어진 내열성과 열전도성이 우수한 초내열합금의 재질로 된 예열촉진용 유도체를 포함하는 것을 특징으로 한 다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예는, 내연기관의 연소실 내로 연료를 분사시키기 위한 인젝터; 및 상기 인젝터의 선단으로 설치되는 원판 형상의 몸체와 상기 몸체의 외측면에 형성한 홈부로 이루어진 내열성과 열전도성이 우수한 초내열합금의 재질로 된 예열촉진용 유도체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예는, 내연기관의 연소실 내로 유입되는 혼합기를 압축시키기 위한 피스톤; 및 상기 피스톤의 상면으로 소정 간격을 이루게 설치된 링 형상의 몸체와 상기 몸체의 외주면에서 하부로 돌출 형성되어 상기 실린더의 상면에 고정되는 지지다리로 이루어진 내열성과 열전도성이 우수한 초내열합금의 재질로 된 연소촉진용 유도체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 몸체는 표면에 미세공들이 형성된 원판 형상으로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 가솔린용 내연기관에 구비되는 점화플러그의 구조를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2표시의 점화플러그에 대한 요부 구성을 나타낸 도면이다.
도면 부호 (100)은 가솔린용 내연기관에 구비되는 점화플러그를 나타낸 것이다. 이 점화플러그(100)는 내연기관의 연소실 내에 설치되어 연소실 내의 혼합기를 연소시키는 것으로, 기존의 점화플러그와 유사한 구성으로 이루어지며, 기존의 점화플러그와 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하고 본 발명의 특징만을 설명한다.
본 발명의 제1실시예 따르면, 상기 점화플러그(100)에 구비되는 전극부(110)의 구성이 기존의 점화플러그와 상이한 구조를 갖는다. 즉, 상기 전극부(110)는 점화플러그(100)의 상단부 일측을 상부로 돌출되게 형성하여 그 돌출 형성되는 부위에 접지전극(114)을 설치하고 상기 접지전극(114)에 소정 간극을 갖도록 점화플러그(100)의 중심부에서 상기 접지전극(114) 측으로 소정 경사각을 이루게 중심전극(112)을 설치하여, 순간적으로 방전되는 고압전류를 받아 스파크를 발생시킨다.
상기 중심전극(112)의 경사각은 60ㅀ~80ㅀ 중 어느 하나의 경사각을 이루도록 설치됨이 좋다. 상기 접지전극(114)은 이리듐(Ir)의 소재로 이루어짐이 좋다.
또한, 상기 접지전극(114)은 전극부위의 방향과 기존의 크기와 달리 아주 낮게 설치되어 내부의 열 마찰을 최소화하여 접지전극 소염을 방지할 수 있으며, 열 표면이 적어 카본 퇴적물이 형성되지 않아 플러그의 내구성과 착화 성능이 매우 우수한 기능을 가짐으로서 매우 향상된 출력을 높이는 기능을 갖는다.
이러한 본 발명의 접지전극(114)은, 기존의 접지전극이 "ㄱ"자 형으로 실린더 내부로 높게 돌출되게 설치됨에 의해 소염과 카본 퇴적물이 형성되어 점화의 장애가 되어 착화상태를 저하시키는 원인 및 표면이 넓어 열 마찰이 크게 되어 내마모성이 약한 단점 등을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 중심전극(112)이 소정 경사각을 이루게 형성됨에 의해 중심 전극(112)과 접지전극(114)의 표면에 카본 형성 퇴적물을 연소 폭발 시에 카본 탈착을 시키는 효과를 가짐으로 향상된 점화성능을 크게 개선할 수 있다.
특히, 상기 중심전극(112)은 점화플러그(100)의 중앙부에서 접지전극(114) 방향으로 경사를 이루게 설치됨으로 일정 방향으로 불꽃 형성을 이룰 뿐만 아니라, 점화플러그(100)의 중앙부위에서 접지방향으로 낮게 설치되어 열의 마찰부위를 최소화하여 소염방지 및 커본 퇴적물이 형성되지 못하는 장점을 갖는다.
그리고 상기 중심전극(112)을 소정 경사를 이루게 형성함에 의해 얻을 수 있는 효과는, 상기 접지전극(114)이 실린더 내부로 높게 돌출되는 기존의 문제점을 개선하여 오랜 기간동안 지속적인 점화의 기능을 갖게 함으로서 내구성과 내마모성이 크게 향상되어 플러그 성능을 크게 향상시켜 안정된 점화 방전을 얻을 수 있다.
도면 부호 (200)는 연소촉진용 유도체를 나타낸 것이다. 이러한 연소촉진용 유도체(200)는 본 발명의 특징을 이루는 부분으로, 상기 연소촉진용 유도체(200)는 상기 전극부(110)의 상부로 소정 간격을 이루게 설치된 수평부(202)와 상기 수평부(202)로부터 절곡 형성되어 상기 점화플러그(100)의 일단에 설치된 수직부(204)로 이루어진다.
이와 같은 연소촉진용 유도체(200)는 내열성과 열전도성이 우수한 초내열합금으로 이루어져, 내연기관의 연소실 내에 진행되는 폭발 행정 시 순간적으로 발생하는 고온을 흡수하여 배기 행정 이후에 다시 유입되는 혼합가스의 온도를 급상승시킴에 의해 스파크 강도를 증대시켜 열팽창을 수반한 폭발력을 증강시킬 수 있게 상기 전극부(110)의 상부로 인접되게 설치된다.
또한, 상기 연소촉진용 유도체(200)는 연소실 내부의 고열(1200℃ 이상)에도 상기 유도체(20)의 물성이 변형되지 않고 수명이 긴 재료를 선택해야 한다. 따라서 상기 연소촉진용 유도체(200)는 점화플러그(100)의 온도 및 열 변형에 강하고 내식성에 강한 재질 즉, 니켈강, 크롬강, 니켈-크롬강, 백금(Pt).이리듐(Ir).오스뮴(Os) 강으로 구성되는 합금강 중에서 선택한 어느 하나의 재질로 이루어짐이 바람직하다.
이와 같은 재질로 이루어지는 본 발명의 상기 연소촉진용 유도체(200)는 스파크 발생부 주위에서 시작하는 폭발에 의해 그 온도가 급속히 올라가게 되고 일정시간 동안 온도를 유지하면서 주위의 혼합기로 열을 방출하는 역할을 하므로, 크게 발열기능과 함께 열섬(heat island) 등의 효과를 가진다.
본 발명의 제1실시예에 따르면, 상기 연소촉진용 유도체(200)에 의해 상기 연소촉진용 유도체(200)에 인접한 주변의 온도를 항상 다른 부분의 온도보다 높게 유지하게 되므로, 스파크 발생부 주변의 혼합기가 항상 일정 온도 이상으로 예열된다. 따라서 상기 점화플러그(100)의 전극부 주위, 즉 스파크 발생부 주위의 혼합기를 항상 소정 온도로 예열시켜 다른 주변보다 온도를 높게 유지하여 혼합기의 폭발력을 증강시킬 수 있다.
또한, 상기 연소촉진용 유도체(200)가 중심전극(112)과 접지전극(114)의 양전극 상부에 인접되게 설치되므로 폭발 행정 시 순간적으로 발생하는 고온으로 인해 유도체가 예열되어 유입되는 혼합기의 미연소 연료를 연소시켜 연소 성능을 극대화 하여 연료상승과 고출력을 얻을 수 있다.
도면 부호 (210)은 예열 차단공을 나타낸 것이다. 상기 예열 차단공(210)은 연소촉진용 유도체(200)에 예열된 열이 점화플러그(100)로 흡수되지 않도록 상기 점화플러그(100)의 일단으로 인접하는 위치의 상기 수직부(204)에 설치한다. 이러한 예열 차단공(210)은 삼각형상의 구멍(212)으로 형성됨이 바람직하다.
이와 같은 예열 차단공(210)에 의해 예열된 연소촉진용 유도체(200)가 점화플러그(100)로 열이 흡수되지 않는 한계를 갖도록 함으로서, 예열된 상기 연소촉진용 유도체(200)의 열 유동을 막아줌으로서 연소촉진용 유도체(200)가 최대한 발열되게 하여 연소를 가중시키는 기능과 아울러 예열의 극대화를 갖게 하는 기능을 가진다.
도 4는 도 2표시의 점화플러그에 대한 제1변형예를 보인 사시도이다.
도 4에 나타낸 제1변형예는, 위에서 설명한 상기 연소촉진용 유도체(200)에 예열 촉진용 구멍(220)이 더 형성된 구성만이 위 실시예와 상이할 뿐, 그 밖의 다른 구성은 모두 동일하다. 즉, 상기 점화플러그(100)의 상단부 일측을 상부로 돌출되게 형성하여 그 돌출 형성되는 부위에 설치한 접지전극(114)과 상기 접지전극(114) 측으로 경사지게 점화플러그(100)의 중심부에 설치한 중심전극(112)으로 이루어진 전극부(110) 및 상기 전극부(110)에 인접되게 설치되는 수평부(202)와 수직부(204)로 이루어진 연소촉진용 유도체(200)의 구성은 동일하며, 상기 연소촉진용 유도체(200)에 예열 촉진용 구멍(220)이 더 형성된 구성만이 상이하다.
도면 표시와 같이, 상기 예열 촉진용 구멍(220)은 점화플러그(100)의 점화와 동시에 예열됨과 아울러 점차적으로 내연기관의 연소실 내부로 유입되는 연료유입 량과 비례하여 예열될 수 있게 좌우 대칭구조를 갖는 장공(222)으로 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 예열 촉진용 구멍(220)은 상기 연소촉진용 유도체(200)가 점화플러그의 점화와 동시에 예열되며, 점차적으로 내연기관의 연소실 내부로 유입되는 연료유입량과 비례하여 예열될 수 있도록 좌우 대칭형 구조를 갖는 장공(222)으로 이루어짐에 의해 연소의 유동성을 강화시켜 불 연소 미세연료를 연소시킴으로 완전연소 작용으로 인해 연료효율을 향상시킴과 아울러 연소 가스를 방지하는 기능을 갖는다.
도 5는 도 2표시의 점화플러그에 대한 제2변형예를 보인 사시도이고, 도 6은 도 5표시의 점화플러그에 대한 요부 구성을 나타낸 도면이다.
도 5 ~도 6에 나타낸 제2변형예는, 위에서 설명한 점화플러그(100)에 구비되는 전극부(110)의 구성에 차이점이 있는 것으로, 상기 전극부(110)는 점화플러그(100)의 중심에 수직하게 설치되며 상단부에는 외측으로 돌출되는 수평봉(112a)을 갖는 중심전극(112)과 상기 수평봉(112)의 양단부에 소정 간극을 갖도록 설치된 2개의 접지전극(114a,114b)으로 이루어진다. 상기 접지전극(114a,114b)은 점화플러그의 상단부에 양측에 상부로 돌출 형성하여 그 돌출 형성된 부위에 각각 접지전극(114a,114b)을 설치한다. 또한, 상기 점화플러그(100)에는 위에서 설명한 연소촉진용 유도체(200)가 설치된다.
이러한 제2변형예는 상기 점화플러그(100)의 전극부(110)를 이루는 접지전극(114a,114b)이 중심전극(112)의 양측으로 배열 설치됨에 의해 점화플러그(100)에서 스파크 발생시 상기 점화플러그(100)의 양측에서 스파크가 발생되므로 점화 성 능이 향상된다. 또한, 상기 연소촉진용 유도체(200)에 의해 연소 성능을 더욱 향상되는데, 이러한 연소촉진용 유도체(200)에 대해서는 이미 위에서 설명하였다.
이러한 본 발명의 제2변형예와 같이, 상기 접지전극(114a,114b)을 중심전극(112)의 양측으로 배치되게 설치하게 되면, 엔진의 시동시 2군데서 점화가 발생됨에 의해 점화성능이 향상되며, 고열을 접지전극(114a,114b)을 통해 각각 플러그 본체로 흡수하고, 소염작용을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상 설명과 같은 본 발명의 제1실시예 및 여러 변형예들에 따르면, 상기 점화플러그(100)의 전극부(110)에 인접되게 상기 연소촉진용 유도체(200)를 설치한 구조와, 상기 전극부(110)의 중심전극(112)을 소정 경사각을 이루게 설치한 구조에 의해, 점화플러그의 스파크 발생부 주위를 항상 예열시켜 유입되는 혼합기를 완전 연소하여 정해진 배기량에서 점화플러그의 점화성능을 보다 더 향상시키고 그에 따라 더 향상된 연소 효율을 얻을 수 있다.
따라서 본 발명은 동일 배기량 대비, 소음의 극소화, 엔진의 부드러움과 정숙성 향상, 출력과 연비의 향상, 그리고 환경적 요인으로서 유해 배기가스인 CO(일산화탄소), HC(탄화수소), NOX(질소산화물)의 저감에 따른 환경 보호를 이룰 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 디젤용 내연기관에 구비되는 글로우 플러그를 나타낸 사시도이고, 도 8은 도 7표시의 글로우 플러그에 대한 구조를 보인 단면도이고, 도 9는 도 8표시의 "A"부 확대도이고, 도 10은 도 9표시의 I-I선 단면 도이고, 도 11은 도 7표시의 글로우 플러그가 설치된 내연기관을 보인 도면이고, 도 12는 도 11표시에서의 내연기관에 설치되어 혼합기를 공급하는 노즐의 선단부를 나타낸 도면이다.
도면 부호 (100a)는 디젤용 내연기관에 구비되는 글로우 플러그를 나타낸 것이다. 이 글로우 플러그(100a)는 내연기관의 연소실 내에 설치되어 원활한 시동성을 확보하기 위한 예열수단으로서, 상기 글로우 플러그(100a)에 의해 연소실의 내부를 예열하게 된다. 이러한 글로우 플러그(100a)는 이미 잘 알려져 있는 구성이며, 본 발명의 제2실시예에서는 상기 글로우 플러그(100a)의 선단으로 연장되게 연소촉진용 유도체(200a)가 설치된다.
본 발명의 제2실시예에 따른, 상기 연소촉진용 유도체(200a)는 위에서 설명한 제1실시예의 연소촉진용 유도체와 형상 모양만이 상이할 뿐, 작용 효과는 동일하다. 즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 연소촉진용 유도체(200a)는 내열성과 열전도성이 우수한 초내열합금의 재질로서 일측면이 폐쇄된 원통형상을 이루게 형성함과 아울러 외주면에는 다수개의 미세공(234)들이 형성된 몸체(232)와 상기 몸체(232)의 내부로 형성된 지지바(236)로 이루어진다.
또한, 상기 연소촉진용 유도체는, 도 11과 도 12에 도시한 내연기관의 내부로 혼합기를 공급하는 노즐(101)의 선단에 설치할 수 있다. 즉, 상기 노즐(10)에 구비되는 연료분사구(101a)에 위치되게 설치할 수 있다. 이와 같이 노즐(101)의 선단에 설치되는 연소촉진용 유도체(201a)는 상기 노즐(101)의 선단으로 설치되며 내열성과 열전도성이 우수한 초내열합금의 재질로서 소정 간격을 이루게 형성됨과 아 울러 지지부에 의해 연결된 링 형상의 몸체로 이루어진다.
이러한 제2실시예에 따른 연소촉진용 유도체(200a,201a)에 의한 작용 효과는 위에서 설명한 제1실시예와 동일하다. 즉, 상기 연소촉진용 유도체(200a,201a)에 의해 글로우 플러그(100a)의 선단부 주위 및 노즐(101)의 선단부 주위를 항상 예열시켜 유입되는 혼합기를 완전 연소하여 정해진 배기량에서 연소 효율을 향상시킬 수 있다.
따라서 본 발명의 제2실시예 역시 동일 배기량 대비, 소음의 극소화, 엔진의 부드러움과 정숙성 향상, 출력과 연비의 향상, 그리고 환경적 요인으로서 유해 배기가스인 CO(일산화탄소), HC(탄화수소), NOX(질소산화물)의 저감에 따른 환경 보호를 이룰 수 있다.
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 디젤용 내연기관에 구비되는 인젝터를 나타낸 사시도이고, 도 14는 도 13표시의 인젝터에 대한 구조를 보인 단면도이고, 도 15는 도 14표시의 "B"부 확대도이고, 도 16은 도 13표시의 인젝터가 설치된 내연기관을 보인 도면이다.
도면 부호 (100b)는 디젤용 내연기관에 구비되는 인젝터를 나타낸 것이다. 이 인젝터(100b)는 내연기관의 연소실 내에 설치되어 연료를 분사시키기 위한 것으로서, 상기 인젝터(100b)에 의해 연소실의 내부에 연료를 분사하게 된다. 이러한 인젝터(100b)는 이미 잘 알려져 있는 구성이며, 본 발명의 제3실시예에서는 상기 인젝터(100b)의 선단으로 연소촉진용 유도체(200b)가 설치된다.
본 발명의 제3실시예에 따른, 상기 연소촉진용 유도체(200b)는 위에서 설명한 실시예들의 연소촉진용 유도체와 형상 모양만이 상이할 뿐, 작용 효과는 동일하다. 즉, 본 발명의 제3실시예에 따른 연소촉진용 유도체(200b)는 상기 인젝터(100b)의 선단으로 설치되며 내열성과 열전도성이 우수한 초내열합금의 재질로서 원판 형상을 이루게 형성하며 외측면에는 상하로 단턱(244)을 형성한 몸체(242)로 이루어진다.
이러한 제3실시예에 따른 연소촉진용 유도체(200b)에 의한 작용 효과는 위에서 설명한 실시예들과 동일하다. 즉, 상기 연소촉진용 유도체(200b)에 의해 인젝터(100b)의 선단부 주위를 항상 예열시켜 유입되는 혼합기를 완전 연소하여 정해진 배기량에서 연소 효율을 향상시킬 수 있다.
따라서 본 발명의 제3실시예 역시 동일 배기량 대비, 소음의 극소화, 엔진의 부드러움과 정숙성 향상, 출력과 연비의 향상, 그리고 환경적 요인으로서 유해 배기가스인 CO(일산화탄소), HC(탄화수소), NOX(질소산화물)의 저감에 따른 환경 보호를 이룰 수 있다.
도 17은 본 발명의 제4실시예에 따른 내연기관에 구비되는 피스톤을 나타낸 사시도이고, 도 18은 도 17표시의 피스톤이 내연기관에 설치된 상태를 나타낸 도면이고, 도 19는 도 17표시의 피스톤에 대한 요부 구성을 나타낸 확대 단면도이다.
도면 부호 (300)은 가솔린용 혹은 디젤용 내연기관에 구비되는 피스톤을 나타낸 것이다. 상기 피스톤(300)은 이미 잘 알려져 있는 바와 같이 내연기관의 연소 실 내에 유입된 혼합기를 압축하기 위한 것으로서, 본 발명의 제4실시예는 상기 피스톤(300)의 상면에 연소촉진용 유도체(200c)가 설치된다.
본 발명의 제4실시예에 따른, 상기 연소촉진용 유도체(200c)는 위에서 설명한 실시예들의 연소촉진용 유도체와 형상 모양 및 설치위치 만이 상이할 뿐, 작용 효과는 동일하다. 즉, 본 발명의 제4실시예에 따른 연소촉진용 유도체(200c)는 피스톤(300)의 상면에 설치되는 것이다.
이러한 본 발명의 제4실시예에 따른 연소촉진용 유도체(200c)는, 내열성과 열전도성이 우수한 초내열합금의 재질로서 링 형상을 이루게 형성한 몸체(252)와 상기 몸체(252)의 소정 부위에서 하부로 돌출 형성되어 상기 피스톤(300)의 상면에 고정할 수 있게 한 지지다리(254)로 이루어져, 상기 피스톤(300)의 상면에 설치된다. 상기 연소촉진용 유도체(200c)를 피스톤(300)의 상면에 고정하기 위한 방법으로는 도 19에 나타낸 바와 같이 상기 피스톤의 제작시 상기 연소촉진용 유도체(200c)가 피스톤(300)의 상면에 일체형으로 함몰되는 형태로 하여 고정한다.
도 20은 본 발명의 제4실시에에 대한 변형예를 나타낸 사시도이고, 도 21은 도 20표시의 변형예에 대한 요부 구성을 나타낸 확대 단면도이고, 도 22는 도 20표시의 변형예에 대한 요부 구성을 설명하기 위한 부분 사시도이다.
도면 표시와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 변형예는 위 실시예에서 상기 연소촉진용 유도체(200c)의 형상만이 상이할 뿐, 그 밖의 다른 구성은 모두 동일하다. 즉, 상기 연소촉진용 유도체(200c)는 내열성과 열전도성이 우수한 초내열합금의 재질로서 중심부에는 관통공(252a)이 형성되며 표면에는 미세공(252b)들이 형성된 원판 형상으로 이루어진 몸체(252)와 상기 몸체(252)로부터 하부로 절곡 형성되어 상기 피스톤(300)의 상면에 고정할 수 있게 한 지지다리(254)로 이루어져, 상기 피스톤(300)의 상면에 설치된다.
상기 지지다리(254)를 몸체(252)로부터 하부로 절곡 형성하기 위해서는 도 22에 나타낸 바와 같이 상기 몸체(252)의 중간부를 "ㄷ"형상으로 절개하여 하부로 절곡하여 형성할 수 있다.
이러한 연소촉진용 유도체(200c)를 피스톤(300)의 상면에 고정하기 위한 방법으로는 위에서 설명한 바와 같이 피스톤(300)의 제작시 상기 연소촉진용 유도체(200c)가 피스톤(300)의 상면에 일체형으로 함몰되는 형태로 고정한다.
이와 같은 제4실시예 및 변형예에 따른 상기 연소촉진용 유도체(200c)의 작용 효과는, 위에서 설명한 실시예들과 동일하다. 즉, 상기 연소촉진용 유도체(200c)에 의해 연소실 내의 상부를 항상 예열시켜 유입되는 혼합기를 완전 연소하여 정해진 배기량에서 연소 효율을 향상시킬 수 있다.
따라서 본 발명의 제4실시예 역시 동일 배기량 대비, 소음의 극소화, 엔진의 부드러움과 정숙성 향상, 출력과 연비의 향상, 그리고 환경적 요인으로서 유해 배기가스인 CO(일산화탄소), HC(탄화수소), NOX(질소산화물)의 저감에 따른 환경 보호를 이룰 수 있다.
또한, 위에서 설명한 본 발명의 여러 실시예들은 LPG용 내연기관, 대형 선박용 내연기관, 화력 발전소, 2사이클용 내연기관 등에 모두 적용하여 출력이 매우 향상되고 배기가스의 유해물질 배출이 현저히 줄어들어 대기 오염을 줄이는 환경성과 연소효율 상승에 따른 연비 절약으로 에너지를 절약할 수 있으며 차량의 수명이 연장된다고 하는 경제적인 이득을 얻을 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 내연기관의 폭발 행정 시 순간적으로 발생하게 되는 고열을 흡수하여 항시 예열 상태로 있다가 그 열을 주위로 발산하여 연소 작용을 함에 의해, 소음의 극소화로 인한 정숙성을 향상시킴은 물론 출력과 연비를 향상시키고, 유해 배기가스인 CO(일산화탄소), HC(탄화수소), NOX(질소산화물)을 저감하여 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 내연기관의 연소실 내로 유입되는 혼합기를 점화시키기 위한 점화플러그;
    상기 점화플러그의 상단부 일측을 상부로 돌출되게 형성하여 그 돌출되는 부위에 이리듐(Ir)의 재질로 이루어진 접지전극을 상부로 돌출되게 설치하며, 상기 접지전극과 소정 간극을 유지할 수 있게 점화플러그의 중심부에서 상기 접지전극 측으로 경사지도록 중심전극을 설치하여 스파크를 발생할 수 있게 한 전극부; 및
    상기 전극부에 인접되도록 점화플러그의 일단에 설치되어 상기 전극부의 상부로 소정 간격을 이루게 형성한 수평부와 상기 수평부로부터 절곡 형성되어 상기 점화플러그의 일단에 고정되는 수직부로 이루어진 내열성과 열전도성이 우수한 초내열합금의 재질로 된 연소촉진용 유도체를 포함하는 내연기관의 연소 촉진장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 연소촉진용 유도체에는 예열된 열이 점화플러그로 흡수되지 않도록 상기 수직부에 삼각형상으로 이루어진 예열 차단공을 형성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 연소 촉진장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 연소촉진용 유도체에는 점화플러그의 점화와 동시에 예열됨과 아울러 점차적으로 내연기관의 연소실 내부로 유입되는 연료유입량과 비례하여 예열될 수 있게 상기 수평부에 길이 방향으로 길게 예열 촉진용 구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 연소 촉진용 플러그.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 중심전극은 60ㅀ~80ㅀ 범위의 경사각을 이루게 설치됨을 특징으로 하는 내연기관의 연소 촉진용 플러그.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 초내열합금은 니켈강, 크롬강, 니켈-크롬강, 백금(Pt)강, 이리듐(Ir)강, 오스뮴(Os)강 중에서 하나로 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관의 연소 촉진용 플러그.
  6. 내연기관의 연소실 내로 유입되는 혼합기를 점화시키기 위한 점화플러그;
    상기 점화플러그의 중심부에 수직하게 설치되며 상단은 양측으로 돌출되는 수평봉을 갖는 중심전극을 구비하며, 상기 수평봉의 양단과 소정 간극을 유지할 수 있게 점화플러그의 상단부 양측을 상부로 돌출되게 형성하여 그 돌출 형성되는 부위에 이리듐(Ir)의 재질로 이루어진 접지전극을 상부로 돌출되게 설치하여 점화플러그의 양측에서 스파크를 발생할 수 있게 한 전극부; 및
    상기 전극부에 인접되도록 점화플러그의 일단에 설치되어 상기 전극부의 상부로 소정 간격을 이루게 형성한 수평부와 상기 수평부로부터 절곡 형성되어 상기 점화플러그의 일단에 고정된 수직부로 이루어진 내열성과 열전도성이 우수한 초내열합금의 재질로 된 연소촉진용 유도체를 포함하는 내연기관의 연소 촉진장치.
  7. 내연기관의 연소실 내로 유입되는 연료를 예열시키기 위한 글로우 플러그; 및
    상기 글로우 플러그의 선단으로 연장되게 설치되며 일측면이 폐쇄된 원통형상을 이루게 형성함과 아울러 외주면에는 다수개의 미세공들이 형성된 몸체와 상기 몸체의 내부로 형성된 지지바로 이루어진 내열성과 열전도성이 우수한 초내열합금의 재질로 된 예열촉진용 유도체를 포함하는 내연기관의 연소 촉진장치.
  8. 내연기관의 연소실 내로 연료를 유입시키기 위한 노즐; 및
    상기 노즐의 선단으로 소정 간격을 이루게 설치되어 지지부에 의해 연결된 링 형상의 몸체로 이루어진 내열성과 열전도성이 우수한 초내열합금의 재질로 된 예열촉진용 유도체를 포함하는 내연기관의 연소 촉진장치.
  9. 내연기관의 연소실 내로 연료를 분사시키기 위한 인젝터; 및
    상기 인젝터의 선단으로 설치되는 원판 형상의 몸체와 상기 몸체의 외측면에 형성한 홈부로 이루어진 내열성과 열전도성이 우수한 초내열합금의 재질로 된 예열촉진용 유도체를 포함하는 내연기관의 연소 촉진장치.
  10. 내연기관의 연소실 내로 유입되는 혼합기를 압축시키기 위한 피스톤; 및
    상기 피스톤의 상면으로 소정 간격을 이루게 설치된 링 형상의 몸체와 상기 몸체의 외주면에서 하부로 돌출 형성되어 상기 실린더의 상면에 고정되는 지지다리로 이루어진 내열성과 열전도성이 우수한 초내열합금의 재질로 된 연소촉진용 유도 체를 포함하는 내연기관의 연소 촉진장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 몸체는 표면에 미세공들이 형성된 원판 형상으로 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관의 연소 촉진장치.
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