KR20110105240A

KR20110105240A - 다중 점화코일 및 점화플러그를 구비한 내연기관의 점화장치

Info

Publication number: KR20110105240A
Application number: KR1020100024380A
Authority: KR
Inventors: 최인후
Original assignee: 최인후
Priority date: 2010-03-18
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2011-09-26

Abstract

본 발명은 차량의 전원전압을 전장품으로 공급하는 배터리, 저전압을 고전압으로 승압시키는 점화코일, 점화순서에 맞추어 고전압을 분배하는 배전기, 점화 장치간에 접속되어 고전압을 흐르게 하는 하이텐션 케이블 등을 포함하여 엔진의 연소실에 불꽃을 형성하는 엔진의 점화장치에 있어서, 상기 연소실이 형성되는 실린더 헤드 측에 점화플러그를 독립구조로 최소 2개 이상 설치하고, 상기 점화플러그의 수에 따라 단속기 및 점화코일도 다중으로 형성하되, 상기 점화코일과 배전기, 상기 배전기와 점화플러그 간에는 하이텐션 케이블로 연결하여 동시 점화를 시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 점화코일 및 점화플러그를 구비한 내연기관의 점화장치에 관한 것이다.

Description

다중 점화코일 및 점화플러그를 구비한 내연기관의 점화장치{APPARATUS FOR CONTROLLING MULTIPLE IGNITION IN COLD STARTING OF AUTOMOBILE}

본 발명은 다중 점화코일 및 점화플러그를 구비한 내연기관의 점화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내연기관에 있어 점화플러그를 구비한 엔진의 실린더 헤드 측에 상기 점화플러그를 최소 2개 이상 다중으로 설치하고, 상기 점화플러그의 수에 따라 단속기 및 점화코일도 다중으로 형성하되, 상기 점화코일과 배전기, 배전기와 점화플러그 간에는 하이텐션 케이블로 연결하여 동시 점화를 시킴에 따라 혼합기가 전량 연소되는 시간을 짧게 하여 단위체적당 폭발압력을 높여줌으로써 엔진의 출력을 향상시키며, 이로 인해 연비가 좋아지도록 개선된 다중 점화코일 및 점화플러그를 구비한 내연기관의 점화장치에 관한 것이다.

일반적으로 점화장치는 연소실 내에서 압축된 혼합기에 점화시켜 연소 폭발을 일으키는 장치로, [도 1]에 도시된 바와 같이 배터리 전원으로 한 점화코일(10)의 1차전류를 엔진의 회전에 따라 단속기(Contact Point;21)로 단속시 전류를 차단할 때까지의 점화코일(10) 내의 자속변화에 의해 발생된 2차측 고전압을 배전기(20)에 의해 각 실린더의 점화플러그(30)로 배전하여 혼합기를 점화해서 연소를 발생시키게 된다.

또한, 상기 배전기(20) 내에는 진각 기구가 설치되어 엔진의 회전속도와 흡입 부압에 따라 1차전류의 차단시기를 변화시켜 최적의 시기에서 점화하여 점화불꽃을 발생시키는 것이다.

이처럼 종래에는 내연기관에서 엔진의 각 실린더마다 점화플러그(30)를 하나만 설치하여 사용함에 따라 고속으로 실린더 내부체적 변화가 발생되는 조건에서 혼합기를 연소시키기 위한 점화타이밍은 엔진의 피스톤이 상사점에 도달하기 전, 즉 크랭크 샤프트 각도가 5~15°일 때 점화를 먼저 해야 실린더에서 연소압력이 상사점을 지난 후 최대의 출력구간에서 전 연소가 가능한 구조로 되어 있다.

그러므로 [도 2]에 도시된 바와 같이, 점화 순간부터 엔진의 피스톤이 상사점에 도달하기 전 압축구간에서 혼합기의 점화가 먼저 진행되어 체적이 갑자기 팽창되는 구간에서 압축행정에 따르는 동력의 손실구간이 발생되는 문제점을 가지고 있으며, 엔진의 출력향상을 저해하는 원인으로 작용하여 연료소모량 대비 연소효율이 그다지 높지 못함에 따라 연비가 낮아지는 결점이 있었다.

따라서 종래에는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 [도 3] 내지 [도 4]에 도시된 바와 같이, "차량의 전원전압을 전장품으로 공급하는 배터리, 저전압을 고전압으로 승압시키는 점화 코일, 점화순서에 맞추어 고전압을 분배하는 배전기, 점화 장치간에 접속되어 고전압을 흐르게 하는 하이텐션 케이블등을 포함하여 엔진의 연소실에 불꽃을 형성하는 엔진의 점화장치에 있어서, 일단부가 상기 연소실 외부로 돌출 형성되며, 상기 하이텐션 케이블과 접속되어 상기 차량의 전원전압이 공급되는 단자와, 타단부가 상기 연소실내로 적어도 한 개 이상 돌출 형성되며, 상기 단자를 통해 고전압이 공급됨에 따라 연소실 내에서 불꽃을 발생시키는 불꽃 발생부와, 상기 단자와 불꽃 발생부를 연결하여 고전압을 흐르게 하는 심선과, 상기 심선의 표면에 형성되어 상기 심선의 표면과 차체가 접지되는 것을 방지하는 절연체가 일체형으로 형성함을 특징으로 하는 엔진의 점화장치용 멀티 플러그"가 개발된 바 있다.

그러나 상기한 종래의 멀티 플러그를 이용한 점화장치는 그 실행방법에 있어 하나의 점화코일에 연결되는 점화플러그 3개가 병렬로 설치되어 점화되는 구조로, 이를 과학적인 논리에 의거하여 해석하면, "전압(V)=전류(I)*저항(R)"의 공식을 적용할 때 점화코일에서 발생되는 전압은 일정하나 저항이 3개임에 따라 전류량은 3등분으로 공급되어 상대적으로 전류가 약하고, 또 고압의 전기를 점화플러그에 흘려주어도 전류가 부족하여 혼합기에 점화력이 떨어짐으로써 멀티 플러그를 설치한 효과를 기대할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 차량의 전원전압을 전장품으로 공급하는 배터리, 저전압을 고전압으로 승압시키는 점화코일, 점화순서에 맞추어 고전압을 분배하는 배전기, 점화 장치간에 접속되어 고전압을 흐르게 하는 하이텐션 케이블 등을 포함하여 엔진의 연소실에 불꽃을 형성하는 엔진의 점화장치에 있어서, 상기 연소실이 형성되는 실린더 헤드 측에 점화플러그를 독립구조로 최소 2개 이상 설치하고, 상기 점화플러그의 수에 따라 단속기 및 점화코일도 다중으로 형성하되, 상기 점화코일과 배전기, 상기 배전기와 점화플러그 간에는 하이텐션 케이블로 연결하여 동시 점화를 시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 점화코일 및 점화플러그를 구비한 내연기관의 점화장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이처럼 종래의 내연기관 엔진 등에서 하나의 점화플러그를 사용하여 혼합기의 연소가 가능토록 구성됨에 따라 연료효율이 30~35% 정도로 그다지 높지 못한 상태였으나, 본 발명은 점화코일 및 점화플러그를 다중으로 설치하여 점화장치를 구성함으로써 혼합기의 연소시간을 단축시키고 최대로 압축된 공간 연소거리와, 연소시간이 짧아진 구간에서 혼합기가 완전 연소될 수 있도록 하는 효과로, 압축된 실린더의 최소체적 위치에서 최대의 폭발력을 얻을 수 있도록 점화시기를 조정하여 내연기관의 열 효율이 향상되는 효과와 함께 궁극적으로 연료의 소모량 대비 고출력의 에너지를 얻음에 따라 연비가 절감되고, 자동차로 인한 대기환경오염의 주범인 녹스(NOX) 가스의 배출이 저감되는 효과를 가져와 환경친화적인 연소기술을 향상 발전시키는 효과를 가지게 된다.

도 1은 일반적인 점화장치를 도시한 회로도이다.
도 2는 도 1의 점화행정을 도시한 그래프이다.
도 3은 종래의 엔진에 장착된 멀티 플러그의 형상을 도시한 개략도이다.
도 4는 도 3의 멀티 플러그가 실린더 헤드에 결합된 상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 점화장치를 도시한 구조도이다.
도 6은 도 5의 개략적인 구조를 도시한 회로도이다.
도 7은 도 5의 점화플러그가 실린더 헤드에 결합된 상태를 도시한 단면도이다.

이하 첨부된 도면에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 다중 점화코일 및 점화플러그를 구비한 내연기관의 점화장치는 [도 5]에 도시된 바와 같이, 차량의 전원전압을 전장품으로 공급하는 배터리(110), 저전압을 고전압으로 승압시키는 점화코일(120), 점화순서에 맞추어 고전압을 분배하는 배전기(130), 점화 장치간에 접속되어 고전압을 흐르게 하는 하이텐션 케이블(132) 등을 포함하여 엔진의 연소실에 불꽃을 형성하는 엔진의 점화장치에 있어서, 상기 연소실이 형성되는 실린더(140) 헤드 측에 점화플러그(150)를 독립구조로 최소 2개 이상 설치하고, 상기 점화플러그(150)의 수에 따라 단속기(131) 및 점화코일(120)도 다중으로 형성하되, 상기 점화코일(120)과 배전기(130), 상기 배전기(130)와 점화플러그(150) 간에는 하이텐션 케이블(132)로 연결하여 동시 점화를 시키도록 구성된다.

상기 점화플러그(150)는 [도 7]에 도시된 바와 같이, 내연기관의 실린더(140) 헤드 측에 고압의 전류를 방전하기 위해 2개 이상 독립구조를 가지도록 형성된 단자(151)에 연결되는데, 이때 상기 점화플러그(150)는 실린더(140) 헤드 단면적의 크기에 따라 상기 점화플러그(150) 수량을 더 늘려 구성할 수도 있다.

단, 상기 점화플러그(150)가 3개 이상 다중으로 설치되는 경우에는 실린더(140) 헤드의 내구성을 저해하는 요인으로 작용할 수 있으므로, 통상적으로 상기 점화플러그(150)는 2개를 설치함이 바람직하다.

또한, 상기 점화플러그(150)에 고압의 전류량 저하없이 동시에 흘려 방전시키기 위한 배전기(130)의 접점 하나에 2개 이상의 하이텐션 케이블(132)로 점화플러그(150)에 각각 연결하여 동시 다중점화가 가능하도록 구성된다.

또한, 상기 실린더(140) 하나에 구비되는 점화플러그(150)의 수량만큼 점화코일(120)을 구비하여 하이텐션 케이블(132)로 배전기(130)에 연결하여 두개의 접점이 하나의 접점과 같이 동시작용이 가능한 접점을 이용하여 다중으로 점화코일(120)에 각각 연결되도록 구성된다.

또한, 본 발명은 동시 점화방식을 이용하여 1개의 실린더(140)에 2개의 점화플러그(150)를 구비하여 1개의 점화코일(120)로 동시점화하는 방식으로 구성할 수도 있다.

또한, 본 발명은 배터리 점화방식, 전자포인트 점화방식, 콘덴서 방전식 점화방식으로 구성할 수 있으며, 배전방식에 따라서 동시 점화방식, 독립 점화방식 등으로 구성할 수 있다.

또한, 본 발명은 점화코일(120)을 다중으로 구비하되, 하나의 배전기(130)를 구비한 접점 하나의 포인트에 고압전류의 다중방전이 가능토록 구성되며, 실린더(140) 헤드에 다중의 점화플러그(150)를 구비하여 엔진의 실린더(140) 내부에 공급된 혼합기가 고압으로 압축된 체적공간에서 고압의 전류를 방전시킬 수 있도록 하여 연료입자 간의 거리는 더욱 가까워지도록 하고, 혼합기의 전 연소시간을 반감시킴으로써 실린더(140)의 체적이 고속으로 변화되는 과정일지라도 단위체적당 폭발압력을 배가시켜 강력한 토르크를 얻을 수 있도록 구성될 수도 있다.

이처럼 상기한 구성을 갖는 본 발명 점화장치는 엔진의 실린더(140) 안으로 공급된 혼합기에 다중 점화를 위한 점화플러그(150)를 실린더(140) 헤드 측에 2개 이상 다중으로 구비하고, 고압전류에 의한 점화플러그(150)의 강력한 불꽃방전을 얻기 위해서 각각의 점화플러그(150)에 해당하는 점화코일(120)을 각각 구비하여 하이텐션 케이블(132)로 일측은 점화코일(120)에 타측은 배전기(130)에 연결한다.

또 상기 배전기(130)는 하나의 캠축(133)에 각각의 점화플러그(150)에 동시 방전이 가능토록 각각의 단속기(131)를 이단으로 구비하여 각 실린더(140) 헤드에서 2개 이상 다중으로 설치되는 점화플러그(150)에 동시 점화가 가능한 접점을 만들어 하이텐션 케이블(132)로 일측은 점화플러그(150)에 연결하고 타측은 배전기(130)에 연결한다.

이때 상기 실린더(140)의 피스톤이 상사점에 도달하면 점화하여 혼합기가 완전 연소되는 시간을 최대한 짧게 하여 실린더(140)의 단위체적당 압력을 크게 높일 수 있도록 함과 동시에 혼합기가 최대로 압축된 상태에서 점화가 진행됨에 따라 적은 양의 연료를 사용하여 엔진의 혼합기 폭발압력은 배가시켜 엔진의 출력을 최대로 높여주면, 연료소모량이 줄어드는 연비 절감효과가 크게 나타나고, 또 엔진의 친환경 연소기술을 향상, 발전시키는 효과를 갖게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
110: 배터리 120: 점화코일
130: 배전기 131: 단속기
132: 하이텐션 케이블 133: 캠축
140: 실린더 150: 점화플러그

Claims

차량의 전원전압을 전장품으로 공급하는 배터리(110), 저전압을 고전압으로 승압시키는 점화코일(120), 점화순서에 맞추어 고전압을 분배하는 배전기(130), 점화 장치간에 접속되어 고전압을 흐르게 하는 하이텐션 케이블(132) 등을 포함하여 엔진의 연소실에 불꽃을 형성하는 엔진의 점화장치에 있어서,
상기 연소실이 형성되는 실린더(140) 헤드 측에 점화플러그(150)를 독립구조로 최소 2개 이상 설치하고, 상기 점화플러그(150)의 수에 따라 단속기(131) 및 점화코일(120)도 다중으로 형성하되, 상기 점화코일(120)과 배전기(130), 상기 배전기(130)와 점화플러그(150) 간에는 하이텐션 케이블(132)로 연결하여 동시 점화를 시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 점화코일 및 점화플러그를 구비한 내연기관의 점화장치.
제1항에 있어서,
상기 1개의 실린더(140)에 2개의 점화플러그(150)를 구비하되, 상기 점화플러그(150)들은 각각 1개의 점화코일(120)로 동시 점화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 점화코일 및 점화플러그를 구비한 내연기관의 점화장치.
제1항에 있어서,
상기 1개의 배전기(130)에 각각 독립된 점화회로의 동시접점을 구성하여 시간차가 발생되지 않는 동시 다중점화가 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 다중 점화코일 및 점화플러그를 구비한 내연기관의 점화장치.