KR20100064080A - 스파크 갭 가변형 스파크 플러그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스파크 갭 가변형 스파크 플러그에 관한 것으로, 연소실 온도의 변화에 따라 스파크 갭이 자연스럽게 작아지거나 커지게 하여 착화 안정성을 향상시킬 수 있고, 스파크 플러그의 소형화 추세에 부응하는 냉각성능 향상으로 내구성의 증대를 도모할 수 있도록 접지전극의 내측은 열전도가 높고 열팽창 계수가 큰 물질인 구리 또는 구리합금으로 이루어지고, 접지전극의 외측은 열팽창 계수가 작지만 고온 내구성이 우수한 물질인 니켈 혹은 니켈합금으로 이루어진다.

스파크 플러그, 스파크 갭, 중심전극, 접지전극

Description

스파크 갭 가변형 스파크 플러그{Spark plug with variable spark gap}

본 발명은 스파크 플러그에 관한 것으로, 특히 접지전극의 내측과 외측이 각각 열팽창 계수가 서로 상이한 물질로 만들어져 연소실 내부의 온도 변화에 따라 스파크 갭이 가변되도록 스파크 갭 가변형 스파크 플러그에 관한 것이다.

종래 스파크 플러그는 내연기관의 실린더헤드에 장착되어, 배터리를 접속한 1차 코일을 단속하여 2차 코일에서 발생한 고압전류를 스파크 플러그의 중심전극으로 유도해서 실린더에 맞춤된 접지전극 사이에 스파크를 일으켜 연료를 점화하는 기능을 주로 한다.

상기와 같은 종래의 스파크 플러그는 도 1에 도시된 바와 같이, 중심전극(1)과 접지전극(2)으로 이루어진 전극과, 상기 중심전극(1)을 감싸는 절연체(3), 상기 절연체를 보호하는 부분과 설치용 나사 부분 및 렌치를 끼우기 위한 평면 부분으로 이루어진 셀(4)을 구비하고 있다.

그리고 상기 중심전극(1)과 접지전극(2) 사이에는 일정한 크기의 스파크 갭(a)이 형성되어 있다.

또한 상기 스파크 플러그는 점화 코일에서 만들어 낸 고전압을 전달받아 실 린더내에서 연료에 불꽃을 발생시켜 직접적으로 폭발을 이끌어내 엔진이 구동되게 함에 따라 대단히 가혹한 조건 하에서 작동하고 있으므로, 내열성과 내식성, 방열성, 열전도성, 전기 절연성 등이 요구되는 불꽃 방전성능과 전극 소모가 적어야 하는 특성을 가져야 한다.

또한 스파크 플러그는 상온의 흡입가스와 2,000 내지 2,500℃의 연소가스의 반복적인 온도 변화에 견딜 수 있어야 하고, 20,000 내지 30,000V의 고전압에 견딜 수 있어야 하며, 가솔린과 연소가스에 의한 화학적인 부식에 대응할 수 있어야 하고, 50kg/cm2의 폭발 압력에 견딜 수 있어야 하는 특성이 요구된다.

최근에는 스파크 플러그가 소형화 추세에 있는 바, 이러한 소형화 추세는 엔진 연소실을 콤팩트하게 설계할 수 있고, 실린더 헤드의 냉각수 통로를 용이하게 확보할 수 있게 하여 엔진의 출력을 상승시키는 효과를 얻게 된다.

그런데 스파크 플러그를 소형화할 경우에 연소실의 높은 온도를 빠르게 접지전극을 통해 외부로 방출시키기가 어렵게 되는 문제점이 발생하게 된다. 그리고 스파크 플러그의 소형화로 인해 전극은 대략 60도 정도로 온도가 상승하게 되고, 이로 인해 전극의 소모가 촉진될 뿐만 아니라 심할 경우에는 전극이 손상되는 문제점이 발생하게 된다. 이러한 온도 상승을 해소하기 위해 중심전극과 접지전극에 귀금속을 부착하여 전극의 마모를 완화시켜 내구성의 향상을 도모하고, 접지전극의 모재 내부에 도 2에 도시한 보아 같이 열전도가 높은 물질(6)을 삽입하여 열전달 효과를 높임으로서 전극의 온도를 저감시키는 방법을 사용하고 있었지만, 이러한 방법은 스파크 플러그의 제조비용을 상승시키는 문제점이 있었다.

또한 종래의 스파크 플러그는 그 스파크 갭(a)의 연소실 내부의 온도와 무관하게 항상 일정하게 유지되고 있어서 착화 안정성이 양호하지 못하다고 하는 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 연소실 온도의 변화에 따라 스파크 갭이 자연스럽게 작아지거나 커지게 하여 착화 안정성과 내구성을 향상시킬 수 있고, 스파크 플러그의 소형화 추세에 부응하는 냉각성능 향상으로 내구성의 증대를 도모할 수 있도록 한 스파크 갭 가변형 스파크 플러그를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중심전극의 외측은 열전도가 높고 열팽창 계수가 큰 물질인 구리 또는 구리합금으로 이루어지고, 중심전극의 외측은 열팽창 계수가 작지만 고온 내구성이 우수한 물질인 니켈 혹은 니켈합금으로 이루어진다.

본 발명에 따른 스파크 갭 가변형 스파크 플러그에 의하면, 중심전극의 외측이 열전도가 높고 열팽창 계수가 큰 물질로 이루어지는 반면에 중심전극의 내측은 열팽창 계수가 작고 고온 내구성이 우수한 물질로 이루어져, 기존의 냉각성능 향상을 위해 구리 등을 사용한 스파크 플러그와 비교해서 동등 혹은 그 이상의 냉각 효 과로 내구성 향상을 도모할 수 있고, 연소실 내부의 온도가 저온일 때는 스파크 갭이 커지는 반면에 연소실 내부의 온도가 고온일 때에는 스파크 갭이 작아져서 착화 안정성과 내구성을 동시에 향상시킬 수 있는 등의 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 3에는 연소실 온도가 상대적인 저온일 때의 본 발명에 따른 스파크 갭 가변형 스파크 플러그가 일부 절개되어 도시되어 있는 바, 즉 중심전극(11)과 접지전극(12)으로 이루어진 전극과, 상기 중심전극(11)을 감싸는 절연체, 상기 절연체를 보호하는 부분과 설치용 나사 부분 및 렌치를 끼우기 위한 평면 부분으로 이루어진 셀을 구비하는 점에서는 종래의 구성과 동일하다.

그러나 본 발명에서는 상기 중심전극(11)이 열팽창 계수가 서로 다른 물질로 이루어진 점에 그 특징이 있다.

즉 상기 중심전극(11)의 외측(11a)은 열전도가 높고 열팽창 계수가 큰 물질, 예컨대 구리 또는 구리 합금으로 이루어지고, 중심전극의 내측(11b)은 열팽창 계수가 상대적으로 작지만 고온 내구성이 우수한 물질, 예컨대 니켈 혹은 니켈 합금으로 이루어진다.

이에 따라 종래의 냉각성능 향상을 위해 접지전극의 모재 내부에 열전도가 우수한 구리 등의 물질을 넣었을 때의 스파크 플러그와 비교하면 동등 혹은 그 이상의 열전달에 의한 냉각 효과의 향상을 도모할 수 있게 된다.

그리고 엔진이 저부하 운전 조건, 즉 연소실 온도가 상대적으로 낮을 경우에 는 스파크 갭(b)이 상대적으로 크게 형성되어 착화 안정성이 향상되게 된다.

그러나 도 4에 도시한 바와 같이 엔진이 고부하 운전 조건, 즉 연소실 온도가 상대적으로 높게 되면 중심전극의 외측(11a)이 열팽창으로 인해 스파크 갭(c)이 도 3의 저온일 때와 비교하여 상대적으로 작은 갭을 가지면서 착화 안정성을 확보한 상태로 마모가 작게 진행되어 내구성도 동시에 향상되게 되는 것이다.

따라서 엔진의 고부하 운전 조건에서는 작은 스파크 갭을 유지하는 반면에 저부하 운전 조건에서는 큰 갭을 유지하여 내구성 및 착화 안정성의 향상을 동시에 도모할 수 있게 되는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 스파크 플러그의 상세도,

도 2는 종래 다른 실시예에 따른 스파크 플러그의 요부 상세도,

도 3은 본 발명에 따른 스파크 플러그의 엔진 저부하 운전 영역에서의 스파크 갭의 설명도,

도 4는 본 발명에 따른 스파크 플러그의 엔진 고부하 운전 영역에서의 스파크 갭의 설명도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-중심전극 2-접지전극

3-절연체 4-셀

11-중심전극 12-접지전극

Claims (3)

1. 중심전극의 외측은 열전도가 높고 열팽창 계수가 큰 물질로 이루어지고, 중심전극의 내측은 열팽창 계수가 상대적으로 작은 물질로 이루어진 스파크 갭 가변형 스파크 플러그.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 중심전극의 외측이 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스파크 갭 가변형 스파크 플러그.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 중심전극의 내측이 니켈 혹은 니켈 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스파크 갭 가변형 스파크 플러그.

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