KR101444126B1 - A plasma igniter with a perforated metal electrode - Google Patents

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KR101444126B1
KR101444126B1 KR1020130028968A KR20130028968A KR101444126B1 KR 101444126 B1 KR101444126 B1 KR 101444126B1 KR 1020130028968 A KR1020130028968 A KR 1020130028968A KR 20130028968 A KR20130028968 A KR 20130028968A KR 101444126 B1 KR101444126 B1 KR 101444126B1
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김태영
이용규
김용래
박철웅
오승묵
강건용
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한국기계연구원
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    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/32—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation characterised by features of the earthed electrode
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P13/00—Sparking plugs structurally combined with other parts of internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02P9/00—Electric spark ignition control, not otherwise provided for
    • F02P9/002—Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression
    • F02P9/007—Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression by supplementary electrical discharge in the pre-ionised electrode interspace of the sparking plug, e.g. plasma jet ignition

Abstract

The present invention relates to a dielectric barrier discharge spark plug with a perforated metal electrode, more specifically, to a spark plug forming multiple flow holes on the external metal electrode to improve flow properties, to allow flames to spread in the multiple directions in a combustion chamber to not only increase the combustion speed but also enable new air to smoothly flow in to improve plasma generation efficiency and combustion stability.

Description

다공 금속 전극형 유전체 장벽 방전 점화 플러그{A plasma igniter with a perforated metal electrode}[0001] The present invention relates to a porous metal electrode type dielectric barrier spark plug,

본 발명은 다공 금속 전극형 유전체 장벽 방전 점화 플러그에 관한 것으로서, 외측의 금속 전극에 유동 특성을 향상시킬 수 있는 다수개의 유동홀이 형성됨으로써, 화염이 연소실 내의 여러 방향으로 퍼져 연소속도가 향상되도록 할 뿐만 아니라, 신기 유입이 원활하게 이루어지도록 하여 플라즈마 발생 효율 및 연소 안정성이 향상될 수 있는 점화 플러그에 관한 것이다.
The present invention relates to a porous metal electrode type dielectric barrier discharge spark plug, in which a plurality of flow holes are formed in an outer metal electrode to improve the flow characteristics, so that the flame spreads in various directions in the combustion chamber to improve the combustion speed In addition, the present invention relates to an ignition plug capable of smoothly introducing fresh air, thereby improving plasma generation efficiency and combustion stability.

엔진과 같은 내연기관에서 연료를 점화하기 위한 점화시스템에 적용되는 플라즈마 점화플러그에 있어서, 유전체 장벽 방전(DBD: Dielectric barrier discharge)을 통한 점화의 경우, 주변 유체를 개질하여 라디칼(Radical)을 발생시키고, 이때 발생한 라디칼은 연소 속도를 향상시키고 점화 지연을 짧게 하는데 도움을 준다는 장점이 있다.In a plasma ignition plug applied to an ignition system for igniting a fuel in an internal combustion engine such as an engine, in the case of ignition through a dielectric barrier discharge (DBD), a peripheral is reformed to generate a radical , The radicals generated at this time have the advantage of improving the combustion rate and shortening the ignition delay.

또한, 유전체 장벽 방전은 한 줄기의 강한 스트리머(Streamer) 형태의 아크(Arc) 방전과 달리, 여러 갈래의 플라즈마가 발생하여 희박 연소 가능성을 향상시키고, 적은 에너지만 소모한다.In addition, dielectric barrier discharge differs from arc discharge in the form of a single stream of streamers, which generates multiple paths of plasma to improve the lean burn potential and consume less energy.

이와 관련된 기술로는, Japan, COMODIA에 2012년 개시된 Taisuke Shiraishi의 "A Study on the Effect and Mechanism of Plasma Assisted Gasoline HCCI Combustion by Low Temperature Plasma" 문헌이 있다.The related technology is Taisuke Shiraishi's "A Study on the Effect and Mechanism of Plasma Assisted Gasoline HCCI Combustion by Low Temperature Plasma" in 2012, COMODIA, Japan.

한편, 유전체 장벽 방전 (DBD: Dielectric barrier discharge)을 통한 점화는 낮은 점화 에너지에 의해 연소 안정성이 떨어지며, 연소 안정성을 높이기 위해 전극 간에 가해지는 전위차를 크게 할 경우에는 유전체의 파손이 발생될 수도 있다는 단점이 있다.On the other hand, ignition through a dielectric barrier discharge (DBD) has a low combustion stability due to low ignition energy, and if the potential difference applied between the electrodes is increased to improve the combustion stability, the dielectric may be damaged .

또한, 유전체 장벽 방전을 이용한 종래의 동축형 (Coaxial) 점화 플러그(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 전극 사이 공간 한 쪽이 막혀있는 구조 때문에, 배기 및 신기의 배출 및 유입이 하나의 출입구에서 발생하며 이에 따라 유동이 매우 제한된다.1 and 2, a conventional coaxial ignition plug 10 using a dielectric barrier discharge has a structure in which one side space between the electrodes is closed, And thus the flow is very limited.

특히, 유전체 장벽 방전에 의한 코로나 생성은 주변 유체 성분에 큰 영향을 받는데, 상술한 바와 같은 동축형 점화 플러그의 유동 정체 특성은 플라즈마 생성 효율을 떨어뜨리게 된다.Particularly, generation of corona due to dielectric barrier discharge is greatly influenced by the peripheral fluid component, and the flow stagnation characteristics of the coaxial ignition plug as described above lowers the plasma generation efficiency.

이와 같은 특성은 플라즈마 생성에 악영향을 미쳐 전기 에너지 소모량을 증가시키며 동시에 연소 안정성을 저하시키고, 이에 따라 종래의 동축형 유전체 방전 점화 플러그는 연소가 시작되는 전극 간에 신기의 즉각적인 유입이 불가능하여 직접 분사식 엔진에 적용이 불가능하다.This characteristic adversely affects the plasma generation to increase the consumption of electric energy and at the same time to deteriorate the combustion stability. Therefore, the conventional coaxial dielectric discharge spark plug can not immediately enter the gap between the electrodes where combustion starts, .

다시 말해, 상기 점화 플러그는 유동 특성이 좋지 않아, 빠른 응답성이 요구되는 직접 분사식 엔진에 적용이 불가하여, 도 3과 같이 연료를 매니폴드에서 미리 섞어서 연소실로 넣어주는 Port fuel injection (PFI) 방식 방식에만 적용할 수 있었다.In other words, the spark plug can not be applied to a direct injection type engine in which the flow characteristic is poor and quick response is required, and a port fuel injection (PFI) method in which fuel is mixed in the manifold beforehand and injected into the combustion chamber Method only.

또, 유전체 장벽 방전을 이용한 동축형 점화 플러그는 점화시 화염 또한 연소실 한 방향으로 전파되기 때문에 연소 속도가 늦어지는 단점이 있다.
Further, the coaxial ignition plug using the dielectric barrier discharge has a disadvantage that the burning rate is delayed because the flame also propagates in one direction of the combustion chamber during ignition.

Taisuke Shiraishi, "A Study on the Effect and Mechanism of Plasma Assisted Gasoline HCCI Combustion by Low Temperature Plasma", 2012, COMODIA, JAPANTaisuke Shiraishi, "A Study on the Effect and Mechanism of Plasma Assisted Gasoline HCCI Combustion by Low Temperature Plasma", 2012, COMODIA, JAPAN

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 외측의 금속 전극에 유동 특성을 향상시킬 수 있는 다수개의 유동홀이 형성됨으로써, 화염이 연소실 내의 여러 방향으로 퍼져 연소속도가 향상되도록 할 뿐만 아니라, 신기 유입이 원활하게 이루어지도록 하여 플라즈마 발생 효율 및 연소 안정성이 향상될 수 있는 점화 플러그를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a metal electrode having a plurality of flow holes capable of improving the flow characteristics thereof so that the flame spreads in various directions in the combustion chamber, And to provide a spark plug capable of smoothly introducing a fresh air into the spark plug so that plasma generation efficiency and combustion stability can be improved.

즉, 본 발명은 종래의 유전체 장벽 방전을 이용한 동축형 점화 플러그에 있어서, 전극 사이 공간 한쪽이 막혀있는 구조로 인해, 연소 가스가 정체되고 신기 유입이 어려워, 직접 분사 엔진에 적용이 어려웠던 문제점을 해결하기 위해, 외측에 위치한 금속 전극에 다수개의 유동홀이 관통 형성되도록 함으로써, 유동 특성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
That is, the present invention solves the problem that the coaxial ignition plug using the conventional dielectric barrier discharge has a structure in which one of the spaces between the electrodes is clogged and the combustion gas stagnates and is difficult to flow into the direct injection engine A plurality of flow holes are formed in the metal electrode located on the outer side so as to improve flow characteristics.

본 발명의 점화 플러그는 차량의 내연 기관용으로, 다공 금속 전극형 유전체 장벽 방전 점화 플러그에 있어서, 중앙 전극인 축을 구비한 금속 재질의 제1전극; 상기 제1전극의 외주면을 감싸며, 비금속 재질의 유전체; 상기 유전체와 방사방향으로 일정 간격 이격되어 상기 제1전극과 동축 방향으로 형성되며, 다수개의 유동홀이 관통되어 형성되는 금속 재질의 원통형의 제2전극; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.The spark plug of the present invention is for an internal combustion engine of a vehicle, and is a porous metal electrode type dielectric barrier discharge spark plug comprising: a first electrode made of a metal material having an axis which is a center electrode; A dielectric of a non-metallic material surrounding the outer surface of the first electrode; A cylindrical second electrode formed in a coaxial direction with the first electrode and spaced apart from the dielectric in a radial direction by a plurality of flow holes; And a control unit.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 제2전극은 상기 유동홀이 원주방향 및 높이방향으로 일정간격 이격되어 다수개 형성될 수 있다.In addition, the second electrodes may be formed in a plurality of spaced-apart flow holes in the circumferential direction and the height direction.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 제2전극은 금속 와이어로 제작된 메쉬 형태의 금속판을 이용하여 원통형으로 제작될 수 있다.In addition, the second electrode according to an embodiment of the present invention may be formed into a cylindrical shape using a metal plate made of a metal wire.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 제2전극은 내주면에 돌출되어 형성되는 복수개의 돌기부를 포함하여 형성될 수 있다.In addition, the second electrode according to an embodiment of the present invention may include a plurality of protrusions protruding from the inner circumferential surface.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 제2전극은 높이방향으로 일측 단부가 내측으로 돌출되는 난류발생부를 포함하여 형성될 수 있다.In addition, the second electrode according to an embodiment of the present invention may include a turbulence generating part having one end protruding inward in the height direction.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 점화 플러그는 직접 분사식 엔진에 적용될 수 있다.
Also, the spark plug according to an embodiment of the present invention can be applied to a direct injection engine.

본 발명의 점화 플러그는 외측의 금속 전극에 유동 특성을 향상시킬 수 있는 다수개의 유동홀이 형성됨으로써, 화염이 연소실 내의 여러 방향으로 퍼져 연소속도가 향상되도록 할 뿐만 아니라, 신기 유입이 원활하게 이루어지도록 하여 플라즈마 발생 효율 및 연소 안정성이 향상될 수 있다는 장점이 있다.In the spark plug of the present invention, a plurality of flow holes are formed in the outer metal electrode to improve the flow characteristics, so that the flame spreads in various directions in the combustion chamber to improve the burning speed, So that the plasma generation efficiency and the combustion stability can be improved.

다시 말해, 본 발명의 점화플러그는 종래의 유전체 장벽 방전을 이용한 동축형 점화 플러그에 있어서, 전극 사이 공간 한쪽이 막혀있는 구조로 인해, 연소 후 배기 가스가 전극 사이에 정체되고, 흡입 행정에서 신기 유입이 어려워 직접 분사 엔진에 적용이 어려웠던 문제점을 해결하기 위해, 외측에 위치한 금속 전극에 다수개의 유동홀이 관통 형성되도록 함으로써, 유동 특성이 향상될 수 있다.In other words, the spark plug according to the present invention is a coaxial spark plug using a conventional dielectric barrier discharge. Due to the structure in which one of the spaces between the electrodes is clogged, the post-combustion exhaust gas stagnates between the electrodes, In order to solve the problem that it is difficult to apply to the direct injection engine due to its difficulty, a plurality of flow holes are formed in the metal electrode located on the outside, so that the flow characteristics can be improved.

또한, 본 발명의 점화 플러그는 외측에 위치한 금속 전극에 형성된 유동홀의 경계면에 전기 에너지가 집중되어 점화에 유리한 강한 플라즈마가 형성됨에 따라, 추가적인 형상 가공 없이 연소 안정성을 향상시킬 수 있으며, 점화시 발생된 화염이 유동홀을 통해 분출되어 연소실 여러 방향으로 전파될 수 있어 연소 속도가 빨라질 수 있다는 장점이 있다.In addition, since the spark plug of the present invention has a strong plasma favorable for ignition due to the concentration of electric energy at the interface of the flow hole formed in the metal electrode located outside, the combustion stability can be improved without further shape processing, The flame can be ejected through the flow hole and propagated in various directions of the combustion chamber, thereby improving the combustion rate.

아울러, 본 발명의 점화 플러그는 외측에 위치한 금속 전극의 단부에 내측으로 돌출형성되는 난류발생부로 인해, 전극 사이에서의 난류 강도를 증가시킬 수 있어 연소 특성이 향상될 수 있다는 장점이 있다.
In addition, the spark plug of the present invention has an advantage that the turbulence intensity between the electrodes can be increased and the combustion characteristics can be improved due to the turbulence generating part formed inwardly protruding from the end of the metal electrode located outside.

도 1 및 도 2는 종래의 점화 플러그를 나타낸 사시도 및 단면도.
도 3은 종래의 점화 플러그가 적용되는 PFI 시스템에 적용된 상태를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 점화플러그를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 점화플러그의 일부를 절개하여 나타낸 부분 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 점화플러그를 나타낸 부분 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 또 다른 점화플러그를 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 또 다른 점화플러그를 나타낸 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 또 다른 점화플러그를 나타낸 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 또 다른 점화플러그를 나타낸 단면도.1 and 2 are a perspective view and a sectional view showing a conventional ignition plug;
3 is a schematic view showing a state applied to a PFI system to which a conventional spark plug is applied.
4 is a perspective view of an ignition plug according to the present invention.
5 is a partial perspective view showing an incision of a part of an ignition plug according to the present invention.
6 is a partial cross-sectional view of an ignition plug according to the present invention.
7 is a perspective view of another spark plug according to the present invention;
8 is a perspective view of another spark plug according to the present invention.
9 is a sectional view of another spark plug according to the present invention.
10 is a cross-sectional view of another spark plug according to the present invention.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 다공 금속 전극형 유전체 장벽 방전 점화 플러그를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
Hereinafter, the porous metal electrode type dielectric barrier discharge spark plug according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시예 1.Example 1.

실시예 1에서는 도 4를 참고로 본 발명에 따른 점화 플러그(1)의 기본적인 형태에 대해 설명한다.In Embodiment 1, a basic form of the spark plug 1 according to the present invention will be described with reference to Fig.

본 발명에 따른 유전체(200) 장벽 방전을 이용한 점화 플러그(1)는 차량의 내연 기관용으로, 크게 제1전극(100), 유전체(200) 및 제2전극(300)을 포함하여 형성된다.A spark plug 1 using a barrier 200 discharge according to the present invention is formed for the internal combustion engine of a vehicle and includes a first electrode 100, a dielectric 200 and a second electrode 300.

상기 제1전극(100)은 중앙 전극인 축을 구비한 금속 재질로, 일반적으로 양극 전극을 의미한다.The first electrode 100 is a metal material having an axis that is a center electrode, and generally refers to an anode electrode.

상기 제1전극(100)은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 크롬, 구리, 니켈 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있으며, 금속봉 형태로 형성될 수 있다.The first electrode 100 may be made of stainless steel, aluminum, chromium, copper, nickel, or a combination thereof, and may be formed in the form of a metal rod.

상기 유전체(200)는 상기 제1전극(100)의 외주면을 감싸도록 형성되며, 비금속 재질로 절연 특성을 갖는다. The dielectric 200 is formed to surround the outer circumferential surface of the first electrode 100 and has an insulating property with a non-metallic material.

이 때, 상기 유전체(200)는 알루미나 및 실리카 등으로 제작될 수도 있으며, 칼슘 마그네슘, 지르코늄 또는 붕소의 적어도 하나의 옥사이드로 구성될 수도 있다.At this time, the dielectric 200 may be made of alumina, silica, or the like, and may be composed of at least one oxide of calcium magnesium, zirconium, or boron.

상기 제2전극(300)은 음극 전극으로서, 상기 유전체(200)와 방사방향으로 일정 간격 이격되어 상기 제1전극(100)과 동축 방향으로 형성되며, 특히, 외주면에 다수개의 유동홀(400)이 관통되어 형성되는 것을 특징으로 한다.The second electrode 300 is a cathode electrode. The second electrode 300 is spaced apart from the dielectric 200 by a predetermined distance in the radial direction. The second electrode 300 is coaxially formed with the first electrode 100. As shown in Fig.

이 때, 상기 제2전극(300)은 스테인리스 스틸, 바리움 알루미네이트 등의 금속 재질로 형성될 수 있다. In this case, the second electrode 300 may be formed of a metal such as stainless steel or barium aluminate.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2전극(300)은 내부가 중공되어 원통형으로 형성되고, 상기 제1전극(100)을 감싸며 형성되는 상기 유전체(200)와 일정간격 이격되어 형성된다.As shown in FIG. 3, the second electrode 300 is hollow and has a cylindrical shape. The second electrode 300 is spaced apart from the dielectric 200, which surrounds the first electrode 100.

상기 제1전극(100) 및 상기 유전체(200) 사이에 형성되는 공간에서는 코로나 방전에 의한 플라즈마가 발생될 수 있다.In the space formed between the first electrode 100 and the dielectric 200, plasma generated by the corona discharge may be generated.

본 발명의 점화 플러그(1)에 적용되는 유전체(200) 장벽은 양극과 음극, 두 전극 사이에 전기저항을 높임과 동시에, 전자 및 이온 등의 전기 에너지 전송 캐리어가 전극의 일정 영역에 집중되는 것을 방지하고, 넓은 면으로 골고루 분포될 수 있도록 하여 전기 에너지를 분산시키는 역할을 하게 된다.The barrier of the dielectric 200 applied to the spark plug 1 of the present invention is a barrier to increase the electrical resistance between the anode and the cathode and concentrate the electric energy transfer carriers such as electrons and ions in a certain region of the electrode And distribute the electric energy evenly distributed over a wide area.

이 때, 양극 전극인 상기 제1전극(100)은 전기 에너지가 전극 모서리에 집중되는 것을 최대한 억제할 수 있도록 부드럽게 가공된 금속봉 형태이되, 상기 유전체(200)에 의해 감싸지도록 형성되는 것이 바람직하다.In this case, the first electrode 100, which is an anode electrode, is preferably formed in a soft-processed metal rod shape so as to minimize the concentration of electrical energy at the edge of the electrode, and is formed to be surrounded by the dielectric 200.

이에 따라, 본 발명의 점화 플러그(1)는 유전체(200) 장벽 방전에 의한 코로나에 의해 여러 갈래의 플라즈마가 발생될 수 있으며, 이에 따라 희박 연소 가능성을 향상시키고, 적은 에너지만 소모할 수 있다.Accordingly, the spark plug 1 according to the present invention can generate plasma for various purposes by the corona due to the barrier discharge of the dielectric 200, thereby improving the lean burn possibility and consuming less energy.

특히, 본 발명의 점화 플러그(1)는 종래의 유전체(200) 장벽 방전을 이용한 동축형 점화 플러그(1)에 있어서, 제2전극(300)에 의해 한쪽이 막혀있는 구조로 인해, 연소 후 배기 가스가 전극 사이에 정체되고, 공기가 연소실 내로 흡입되는 흡입 행정에서 신기 유입이 원활하지 못해 직접 분사 엔진에 적용이 어려웠던 문제점을 해결하기 위해, 외측에 위치한 금속 전극에 다수개의 유동홀(400)이 관통 형성되도록 함으로써, 유동 특성이 향상될 수 있다.Particularly, in the spark plug 1 of the present invention, in the coaxial ignition plug 1 using the conventional dielectric 200 barrier discharge, due to the structure in which one side is blocked by the second electrode 300, In order to solve the problem that the gas is stagnated between the electrodes and the air is not sucked into the combustion chamber in an inhale stroke due to insufficient flow of the fresh air into the combustion chamber, a plurality of flow holes 400 are formed in the metal electrode So that the flow characteristics can be improved.

다시 말해, 본 발명의 점화 플러그(1)는 상기 유동홀(400)을 통해 배기가스 배출 및 신기 유입이 원활하도록 하여 효율적인 플라즈마 생성 및 연소 안정성 향상을 도모할 수 있도록 하며, 이를 통해 연료 및 공기가 미리 혼합될 필요가 없어 직접 분사식 엔진에도 적용이 가능하다.In other words, the ignition plug 1 of the present invention facilitates the exhaust gas discharge and the inflow of fresh air through the flow hole 400, thereby enabling efficient plasma generation and improvement of combustion stability, It does not need to be pre-mixed and can be applied to a direct injection engine.

물론, 본 발명의 점화 플러그(1)는 직접 분사식 엔진(DI : direct injection)뿐만 아니라, PFI (Port fuel injection) 시스템에 모두 적용 가능하다.
Of course, the ignition plug 1 of the present invention can be applied not only to a direct injection engine (DI) but also to a PFI (Port fuel injection) system.

실시예 2.Example 2.

실시예 2에서는 도 4 내지 7을 참고로, 상기 유동홀(400)의 다양한 실시예에 대해 설명한다.In Embodiment 2, various embodiments of the flow hole 400 will be described with reference to FIGS.

먼저, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2전극(300)에는 상기 유동홀(400)이 원주방향 및 높이방향으로 일정간격 이격되어 다수개 형성될 수 있다.4 and 5, a plurality of the flow holes 400 may be formed in the second electrode 300 at predetermined intervals in the circumferential direction and the height direction.

물론, 상기 유동홀(400)은 규칙적인 간격으로 형성되지 않고, 불규칙적으로 형성될 수도 있으며, 그 형태 역시, 원형 또는 다각형으로 얼마든지 다양하게 변경 실시가 가능하다.Of course, the flow holes 400 may not be formed at regular intervals but may be formed irregularly, and the shape of the flow holes 400 may be circular or polygonal.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 점화 플러그(1)는 연소실 내의 배기가스를 배기하는 배기 행정 시, 상기 유동홀(400)을 통해 배기가스가 원활하게 배출되며, 흡기구를 통해 연소실 내로 신기를 흡입시키는 흡입 행정 시, 신기 유입이 여러 방향으로 빠르게 이루어지도록 할 수 있어 플라즈마 점화 시, 플라즈마 발생 효율과 연소 효율을 향상시킬 수 있다.As shown in Fig. 6, the ignition plug 1 of the present invention smoothly discharges the exhaust gas through the flow hole 400 during an exhaust stroke of exhausting the exhaust gas in the combustion chamber, It is possible to rapidly introduce the incoming gas in various directions during the suction stroke in which the plasma is ignited, thereby improving plasma generation efficiency and combustion efficiency in plasma ignition.

또한, 본 발명의 점화 플러그(1)는 직접 분사식 엔진에서 플러그 주변으로 분사된 연료가 상기 유동홀(400)을 통해 상기 제2전극(300) 및 유전체(200) 사이 공간으로 유입되어 연소가 가능하며, 분사된 연료의 유동에 의해 일시적으로 유입된 연료의 일부가 상기 제2전극(300) 외부로 빨려 나가게 되어 압력이 감소됨에 따라, 플라즈마 점화 가능성이 향상될 수 있다.In addition, the ignition plug 1 of the present invention allows the fuel injected into the vicinity of the plug in the direct injection type engine to flow into the space between the second electrode 300 and the dielectric 200 through the flow hole 400, And a part of the fuel temporarily absorbed by the flow of the injected fuel is sucked out of the second electrode 300, so that the possibility of plasma ignition can be improved as the pressure is reduced.

또, 본 발명의 점화 플러그(1)는 상기 유동홀(400)의 경계 부분에 전기 에너지가 집중되며, 이 영역에서 강한 플라즈마 발생에 의한 점화가 이루어지게 되고, 이 때 발생된 화염(flame)은 인접한 유동홀(400)을 통해 분출되어 연소실 내 여러 방향으로 빠르게 전파됨에 따라, 연소 속도가 향상될 수 있다.In the spark plug 1 of the present invention, electrical energy is concentrated at the boundary portion of the flow hole 400, and ignition is caused by generation of strong plasma in this region, and the flame generated at this time is As the fuel is ejected through the adjacent flow holes 400 and rapidly propagates in various directions in the combustion chamber, the burning rate can be improved.

이 때, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제2전극(300)은 금속 와이어로 제작된 메쉬 형태의 금속판을 말아서 원통형으로 제작될 수도 있다.In this case, as shown in FIG. 7, the second electrode 300 may be formed into a cylindrical shape by rolling a mesh-shaped metal plate made of a metal wire.

이 외에도, 상기 유동홀(400)은 다양한 방법으로 형성될 수 있으며, 상기 제2전극(300) 상에 홀이 다수개 관통되어 형성되기만 한다면, 얼마든지 다양하게 변경 실시가 가능하다.
In addition, the flow holes 400 may be formed in various ways, and various modifications may be made as long as a plurality of holes are formed on the second electrode 300.

실시예 3.Example 3.

실시예 3에서는 도 8 내지 10에 도시된 상기 제2전극(300)의 다양한 형태에 대해 설명한다.In Embodiment 3, various forms of the second electrode 300 shown in Figs. 8 to 10 will be described.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2전극(300)은 높이방향으로 일측 단부가 내측으로 돌출되는 난류발생부(310)를 포함하여 형성될 수 있다.As shown in FIG. 8, the second electrode 300 may include a turbulent flow generating part 310 having one end protruding inward in the height direction.

이 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 점화 플러그(1)는 상기 난류발생부(310)가 위치한 영역에 연료가 집중되고, 텀블(tumble) 유동 발생으로 전극 사이에서의 난류 강도가 증가되어 연소 특성이 향상되며, 이를 통해 초희박 연소에 유리해질 수 있다.In this case, as shown in FIG. 9, the ignition plug 1 of the present invention has the turbulence intensity between the electrodes due to the concentration of fuel in the region where the turbulence generation portion 310 is located and the generation of tumble flow So that the combustion characteristics can be improved, which can be advantageous for super lean burn.

다시 설명하면, 도 8 및 도 9에 도시된 점화 플러그(1)는 상기 유동홀(400)을 통해 신기 유입 및 배기 배출이 활발하게 일어나게 되며, 이를 통해 상기 난류발생부(310)에 위치한 영역에 집중된 연료 및 가스에서 텀블 유동과 같은 강한 난류가 발생됨으로써, 화염 전파 속도 및 연소 특성이 향상될 수 있다.The spark plug 1 shown in FIGS. 8 and 9 actively flows in and out through the flow hole 400, and through the flow hole 400, Strong turbulence, such as tumble flow, is generated in the concentrated fuel and gas, thereby improving the flame propagation velocity and combustion characteristics.

또 다른 실시예로, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제2전극(300)은 내주면에 돌출되어 형성되는 복수개의 돌기부(410)를 포함하여 형성될 수 있다.10, the second electrode 300 may include a plurality of protrusions 410 protruding from an inner circumferential surface thereof.

도 10의 점화 플러그(1)는 상기 유동홀(400)과 마찬가지로, 상기 돌기부(410)에 전기 에너지가 집중되어 플라즈마가 특정 영역에서 강하게 발생되도록 유도할 수 있으며, 이를 통해, 빠른 연소 속도를 얻을 수 있다.
In the spark plug 1 of FIG. 10, as with the flow holes 400, electrical energy is concentrated on the protrusions 410 to induce plasma to be strongly generated in a specific region, thereby achieving a fast burning speed .

본 발명의 특징에 대해 다시 한 번 정리하면,To summarize the features of the present invention once again,

본 발명의 점화 플러그(1)는 제2전극(300)에 유동 특성을 향상시킬 수 있는 다수개의 유동홀(400)이 형성됨으로써, 화염이 연소실 내의 여러 방향으로 퍼져 연소속도가 향상되도록 할 뿐만 아니라, 신기 유입이 원활하게 이루어지도록 하여 플라즈마 발생 효율 및 연소 안정성이 향상될 수 있다.The spark plug 1 according to the present invention has the second electrode 300 formed with a plurality of flow holes 400 capable of improving flow characteristics so that the flame spreads in various directions in the combustion chamber to improve the combustion speed , It is possible to smoothly introduce the incoming gas, and the plasma generation efficiency and combustion stability can be improved.

또한, 본 발명의 점화 플러그(1)는 제2전극(300)에 형성된 유동홀(400)의 경계면에 전기 에너지가 집중되어 점화에 유리한 강한 플라즈마가 형성됨에 따라, 추가적인 형상 가공 없이 연소 안정성이 향상될 수 있으며, 점화시 발생된 화염이 유동홀(400)을 통해 분출되어 연소실 여러 방향으로 전파될 수 있어 연소 속도가 빨라질 수 있다.In addition, since the spark plug 1 of the present invention has a strong plasma favorable for ignition due to the concentration of electric energy at the interface of the flow hole 400 formed in the second electrode 300, the combustion stability can be improved without further shape processing And the flame generated at the time of ignition can be ejected through the flow hole 400 and propagated in various directions of the combustion chamber, so that the combustion rate can be increased.

아울러, 본 발명의 점화 플러그(1)는 제2전극(300)의 단부에 내측으로 돌출형성되는 난류발생부(310)로 인해, 전극 사이에서의 난류 강도를 증가시킬 수 있어 연소 특성이 향상될 수 있다는 장점이 있다.
In addition, the spark plug 1 according to the present invention can increase the turbulence intensity between the electrodes due to the turbulence generation part 310 protruded inward at the end of the second electrode 300, thereby improving the combustion characteristics There is an advantage that it can be.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.

1 : 점화 플러그
100 : 제1전극
200 : 유전체
300 : 제2전극 310 : 난류발생부
400 : 유동홀 410 : 돌기부1: Spark plug
100: first electrode
200: Dielectric
300: second electrode 310: turbulent flow generator
400: flow hole 410: projection

Claims (6)

차량의 내연 기관용으로, 직접 분사식 엔진 또는 PFI(Port fuel injection) 시스템에 적용되며, 유전체 장벽 방전을 이용한 다공 금속 전극형 유전체 장벽 방전 점화 플러그에 있어서,
중앙 전극인 축을 구비한 금속 재질의 제1전극;
상기 제1전극의 외주면을 감싸며, 비금속 재질의 유전체;
상기 유전체와 방사방향으로 일정 간격 이격되어 상기 제1전극과 동축 방향으로 형성되며, 다수개의 유동홀이 관통되어 형성되는 금속 재질의 원통형의 제2전극; 을 포함하여 형성되어,
상기 유전체에 의해 여러 갈래의 플라즈마가 발생되되, 상기 유동홀의 경계면에 전기 에너지가 집중되어 플라즈마 세기를 강화시키는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
1. A porous metal electrode type dielectric barrier discharge spark plug for an internal combustion engine of a vehicle, which is applied to a direct injection engine or a PFI (Port Fuel Injection) system, and which uses a dielectric barrier discharge,
A first electrode made of a metal material having an axis which is a center electrode;
A dielectric of a non-metallic material surrounding the outer surface of the first electrode;
A cylindrical second electrode formed in a coaxial direction with the first electrode and spaced apart from the dielectric in a radial direction by a plurality of flow holes; Respectively,
Wherein a plurality of forked plasma are generated by the dielectric, and electric energy is concentrated on the interface of the flow holes to enhance the plasma intensity .
제 1항에 있어서,
상기 제2전극은
상기 유동홀이 원주방향 및 높이방향으로 일정간격 이격되어 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
The method according to claim 1,
The second electrode
Wherein a plurality of the flow holes are formed in the circumferential direction and the height direction at a predetermined interval.
제 1항에 있어서,
상기 제2전극은
금속 와이어로 제작된 메쉬 형태의 금속판을 이용하여 원통형으로 제작되는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
The method according to claim 1,
The second electrode
Characterized in that the spark plug is manufactured in a cylindrical shape using a metal plate made of a metal wire.
제 1항에 있어서,
상기 제2전극은
내주면에 돌출되어 형성되는 복수개의 돌기부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
The method according to claim 1,
The second electrode
And a plurality of protrusions protruding from the inner circumferential surface.
제 1항에 있어서,
상기 제2전극은
높이방향으로 일측 단부가 내측으로 돌출되는 난류발생부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 점화 플러그.
The method according to claim 1,
The second electrode
And a turbulence generating part having one end protruding inward in the height direction.
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