KR101314761B1 - 자동차 내연기관용 스파크 플러그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 형상에 있어서 실질적으로 연장된, 자동차 내연기관용 스파크 플러그(1)에 관한 것으로, 중앙 전극(3)이라 불리는 내부 전극(D)과 중앙 전극(3)을 감싸는 본체(2, base)라 불리는 외부 전극인 두 개의 동축 전극들, 중앙 전극(3)과 본체(2) 사이에 개재되며 절연체(4)라 불리는 환상 숄더(5, annular shoulder)를 갖는 전기적 절연성 환상 블럭(annular block)을 구비한다. 본 발명은 절연체(4)가 숄더(5)에 위치한 환상 그루브(8)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차 내연기관용 스파크 플러그{Spark plug for motor vehicle internal combustion engine}

본 발명은 자동차의 내연기관용 스파크 플러그에 관한 것으로, 본질적으로 연장된 일반적인 형상을 가지고 있으며,

- 두 개의 동축 전극들로서, 중앙 전극이라 불리는 축을 가진 내부 전극과, 중앙 전극을 감싸는 본체(body)라 불리는 외부 전극,

- 중앙 전극과 본체 사이에 위치하고, 환상 형상을 가지며 환상 숄더(annular shoulder)를 갖는 절연체라 불리는 전기적 절연성 블록을 구비한다.

플라즈마-생성 플러그들은 고주파 멀티-스파크 점화 시스템들로서, 제어-점화 엔진들에 있어서 최상 품질의 점화 조건들을 제공할 수 있으며, 동시에 오염물질 방출을 특히 희박 혼합물(lean-mixture)과 관련하여 절감할 수 있다. 반면, 그것들은 오염되기 쉬운데, 특히 추울 때 오염되기 쉽다.

모든 플러그들과 같이, 그것들은 열 범위(heat range)에 의하여 분류될 수 있다. 이 열 범위는 엔진 작동의 특정 순간에서의 그것들의 열적 반응을 고려한다. 그것은 특히, 어떠한 "조기 점화(pre-ignition)"을 유발하지 않으면서 열분해에 의해 오염을 제거하기에 충분히 높은 온도를 견딜 수 있는 그것들의 능력을 나타낸다.

공개 공보 FR 2,859,830, FR 2,859,869 및 FR 2,859,831는 오염을 방지하기에 충분하도록 신속히 온도가 상승하지 않기 때문에 냉간 플러그라고 불리는 멀티-스파크 플러그를 개시하고 있다. 그러한 플러그들에 있어서는 사실 절연체 상에 탄소가 퇴적되는 축적이 관찰되어 왔는데, 이는 중앙 전극의 팁(tip)과 본체 사이에 요구되는 절연성을 상당히 낮춘다. 이러한 불충분한 절연성으로는 플러그의 고전압 공급이 너무 낮아, 요구되는 스파크-생성 "섬락(閃絡, flashover)"을 유발할 수 없다.

탄소를 포함하는 퇴적물의 형성을, 특히 추울 때, 방지하기 위하여, 연소 챔버 내의 환경에 노출된 플러그의 절연체 상에서 절연체의 온도를 증가시켜 열분해 현상에 의해 퇴적물의 분쇄를 증진시키는 노력이 이루어질 수 있는데, 그 효율은 절연체의 열 저항을 포함하여 플러그 결합체의 열 저항에 의존한다.

절연체의 온도를 증가시키기 위해 통상적으로 취해지는 방법들은, 그것들이 매우 높은 작동 온도(operating temperature)에 도달할 때, 플러그들 상에서의 "조기 점화(pre-ignition)" 발생에 의해 제한된다.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명은 멀티-스파크 플러그의 열 범위를 조정하여 엔진이 여전히 차가울 때 그것이 매우 뜨거운 플러그인 것과 같이 반응하고 엔진이 뜨거울 때는 그것이 미온인 플러그인 것과 같이 반응하도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 절연체의 표면 온도를 높이면서 동시에 그것의 전기적 절연 특성을 유지하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 위하여, 본 발명은 상술한 바와 같은 타입의 플러그를 제공하는데, 절연체가 환상 그루브를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 그루브는 숄더 상에 위치한다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 그루브는 직사각형 단면을 갖는다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 그루브는 삼각형 단면을 갖는다.

이하 본 발명의 다른 특징들 및 효과들을 첨부된 도면들을 참조하여 실시예들의 설명에서 설명한다.

도 1은 종래의 멀티-스파크 플러그의 부분 단면도이다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 멀티-스파크 플러그의 부분 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 멀티-스파크 플러그의 부분 단면도이다.

동일 또는 유사한 구성요소들은 동일한 참조번호를 갖는다.

도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 멀티 스파크 플러그(1)는 두 개의 동축 플라즈마-생성 전극들을 구비한다. 본체(2)라 불리는 외측 전극은 접지에 연결되기 위한 것이다. 그것은 중심 전극(3)이라 불리는 내측 전극을 감싸는데, 중심 전극(3)은 본질적으로 실리콘 형상으로서 대칭축(D)을 가지며 고전압 전극으로 작동한다. 전극들(2,3)의 재료는 니켈 합금과 같은 도전성 재료로부터 선택된다.

절연체(4)라 불리는 전기적 절연성 블록이 본체(2)와 중심 전극(3) 사이에 위치한다. 본체(2)는, 플러그(1)가 피팅된 내연기관의 실린더 헤드에 최인접한 본체의 하부 부분의 외측면 상에, 플러그(1)를 실린더 헤드에서 죄며 그 자리에 홀딩하고 위치시키는 적절한 수단을 갖는다(예컨대, 도 1에 도시된 것과 같은 쓰레드(thread)). 절연성 물질은 세라믹으로부터 선택될 수 있다.

절연체(4)는 본체(2)의 전체 환상 외측면(6)을 덮는 환상 숄더(5)를 갖는다. 숄더(5)는, 가스 혼합물을 통과하여, 중심 전극(3)과 본체 사이의 거리를 증가시켜 중심 전극(3)과 본체(2) 사이에서의 아크의 생성을 방지한다.

본 발명의 실시예에 관계없이, 숄더(5)는 환상 그루브(8)를 갖는다.

제1실시예에 따르면, 도 2에 도시된 것과 같이, 환상 그루브(8)는 직사각형 단면을 갖는다.

제2실시예에 따르면, 도 3에 도시된 것과 같이, 환상 그루브(8)는 삼각형 단면을 갖는다.

이와 같은 방식으로, 열 저항이 절연체의 중심에서 생성되고 이는 절연체(4)의 표면 온도를 증가시킨다. 이 그루브(8)의 크기는 그루브가 닫히지(closed) 않도록 계산되는데, 그루브가 닫힌다면 이는 표면 온도의 비-상승(non-elevation)을 초래할 것이다.

높이(h)는 절연체(4) 내에 열원(heat source)을 더한다. 높이(h)는 절연체로 들어오는 열 유동(flow)의 분포를 변화시키는 열 수집 면적(heat collecting area)에 따라 변한다.

그루브(8)의 깊이(p)는 시스템의 열 저항이 조정되는 것을 가능하게 한다. 사실, (축(D)을 따라) 종방향 열 전도도에서의 변화들은 축방향에서의 온도 경사(temperature gradients)를 변화시키는 것을 가능하게 하며 따라서 온도 분포들을 변화시키는 것을 가능하게 한다.

그루브(8)의 형상은 도 2 및 도 3에 도시되어 있으나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 절연체의 표면 온도를 상승시키기 위해 다른 형상이 선택될 수 있음은 물론이다.

그루브(8)는 절연체(4)에서 제한(restriction)을 생성하며 따라서 그것의 종방향 열 전도도를 감소시킨다. 나아가 그루브(8)는 더 작은 체적에 대해 절연체(4)의 노출된 면적을 증가시킨다. 이 면적은 플러그에 의해 생성된 화염에 완전히 노출되어, 화염으로부터 절연체(4)로의 더 큰 열 유동에 이르게 하며 따라서 절연체(4)의 더 큰 가열에 이르게 한다. 그루브(8)는 따라서 검댕(soot)의 퇴적을 방지하지는 않지만 절연체의 온도를 상승시켜 열분해에 의한 검댕의 청소를 가능하게 한다.

오염이 방지되거나 오염이 자동으로 청소되도록 하는 자동차 내연기관용 스파크 플러그 제조분야에 이용할 수 있다.

Claims (4)

1. 기본적으로 전체가 가늘고 긴(elongated) 형상을 가지고 있으며,

   - 두 개의 동축 전극들로서, 중앙 전극(3)이라 불리는 축(D)을 가진 내부 전극과, 중앙 전극(3)을 감싸는 본체(body)(2)라 불리는 외부 전극; 및

   - 중앙 전극(3)과 본체(2) 사이에 위치하고, 환상 형상을 가지며 환상 숄더(annular shoulder)(5)를 갖는 절연체(4)라 불리는 전기적 절연성 블록을 구비하며,

   절연체(4)가 숄더(5) 상에 위치한 환상 그루브(8)를 구비하며,

   상기 내부 전극의 일부분은 상기 절연성 블록으로부터 후방으로 돌출되며, 상기 절연성 블록은 상기 외부 전극보다 더 후방으로 연장되어서, 상기 절연성 블록의 환상 숄더는 상기 외부 전극의 저부면을 커버하게 되는 것을 특징으로 하는 자동차의 내연기관용 스파크 플러그(1).
2. 제1항에 있어서,

   그루브(8)가 절연체(4)에서의 열 저항인 것을 특징으로 하는 자동차의 내연기관용 스파크 플러그(1).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   그루브(8)가 직사각형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 자동차의 내연기관용 스파크 플러그(1).
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   그루브(8)는 삼각형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 자동차의 내연기관용 스파크 플러그(1).

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