KR200166692Y1 - Spark plug structure of engine - Google Patents
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Abstract
본 고안은 엔진의 점화플러그 구조에 관한 것으로서, 연소실의 압력 변화에 따라 발생되는 변위로 점화플러그의 중심전극과 접지전극의 사이로 고전압을 인가하는 상태가 전환되도록 하는 압력스위치수단을 포함하여 구성된 엔진의 점화플러그 구조를 제공함으로써, 연소실에서는 항상 최적의 압력상태에서 점화가 이루어지도록 하여 엔진은 최적의 연소작용 확보로 그 효율이 향상되게 되며, 별도로 각 연소실의 점화플러그에 전기를 배분하는 배전기가 별도로 요구되지 않으므로 엔진의 구조가 간단해지고 부품수가 저감되어 엔진의 생산 원가를 절감할 수 있도록 하는 효과가 있다.The present invention relates to a structure of an ignition plug of an engine, comprising a pressure switch means for switching a state in which a high voltage is applied between a center electrode and a ground electrode of a ignition plug by a displacement generated by a change in pressure of a combustion chamber. By providing the spark plug structure, the combustion chamber is always ignited at the optimum pressure, so that the engine improves its efficiency by securing the optimum combustion action, and separately requires a distributor that distributes electricity to the spark plug of each combustion chamber. Therefore, the structure of the engine is simplified and the number of parts is reduced, thereby reducing the production cost of the engine.
Description
본 고안은 내연기관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가솔린을 연소시키는 내연기관의 연소실에 전기적인 힘으로 불꽃을 점화하도록 하는 점화플러그에 관한 것이다.The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly, to an ignition plug for igniting a spark by an electric force in a combustion chamber of an internal combustion engine that burns gasoline.
일반적으로 내연기관은 연소실에서 고온 고압으로 압축된 연료를 연소시켜 동력을 얻도록 하는 것으로서, 상기 내연기관 중 현재 대중화되어 많이 사용되고 있는 것으로는 가솔린을 연소시키는 가솔린 기관과, 경유를 연소시키는 디젤기관으로 대별된다.In general, an internal combustion engine is to obtain power by burning fuel compressed at high temperature and high pressure in a combustion chamber. Among the internal combustion engines, the most popular ones are gasoline engines for burning gasoline and diesel engines for burning diesel. It is rough.
여기서, 상기 가솔린 기관을 실린더와 실린더 헤드 및 상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤의 사이에 형성되는 연소실에서 연료를 고온 고압의 상태로 압축시킨 후 전기적인 불꽃점화에 의해 연소시키고, 상기 연소과정에서 발생된 폭발력을 상기 피스톤에 연결된 커넥팅 로드를 통해 크랭크 샤프트를 회전시킴으로써 열에너지를 기계적인 회전력으로 변환하여 얻는 장치이다.Here, in the combustion chamber formed between the cylinder and the cylinder head and the piston reciprocating in the cylinder, the gas is compressed to a state of high temperature and high pressure, and then burned by electric spark ignition, and generated in the combustion process. It is a device obtained by converting the thermal energy into mechanical rotational force by rotating the crankshaft through the connecting rod connected to the piston.
즉, 가솔린 엔진의 실린더 헤드에는 제1도에 도시된 바와 같이 연소실(50)에서 연소될 연료를 제공하기 위한 흡기 밸브(51)와, 흡입된 혼합기에 불꽃을 점화하기 위한 점화플러그(52)와, 연소된 가스를 배출하기 위하여 마련된 배기 밸브(53)가 형성되어 있는 바, 상기한 흡기 밸브(51) 및 배기 밸브(53)는 크랭크 샤프트에 연결된 밸브 개폐 기구에 의해 개폐가 이루어지도록 되어 있으며, 상기 점화플러그(52)는 점화코일에서 발생된 고압 전류에 의해 전기 불꽃을 발생시킬 수 있도록 되어 있는 것이다.That is, the cylinder head of the gasoline engine has an intake valve 51 for providing fuel to be burned in the combustion chamber 50, as shown in FIG. 1, an ignition plug 52 for igniting a flame in the sucked mixer; In addition, the exhaust valve 53 provided to discharge the burned gas is formed, the intake valve 51 and the exhaust valve 53 is opened and closed by a valve opening and closing mechanism connected to the crankshaft, The spark plug 52 is to generate an electric spark by the high voltage current generated in the ignition coil.
여기서, 상기 점화플러그(52)의 작동을 보다 상세히 살펴보면 제2도에 도시된 바와 같은 점화장치에서 점화스위치(60)를 닫으면 배터리(또는 발전기)(61)의 전류가 단속기의 접점(62)으로 흐르고, 이때 상기 접점(62)이 닫힌 상태이면 전류는 접점(62)이 열리는 순간 흐르던 전류는 차단되고 급격한 자력선 변화는 2차코일(64)에 고전압(10,000~30,000Ⅴ)을 발생시켜, 상기와 같은 고전압이 배전기(65)에 의해 각 실린더에 설치된 점화플러그(52)에 제공됨으로써, 점화플러그(52)는 순서에 따라 전극에서 불꽃을 발생시키게 되는 것이다.Here, when the operation of the spark plug 52 in more detail, when the ignition switch 60 is closed in the ignition device as shown in FIG. 2, the current of the battery (or generator) 61 is connected to the contact point 62 of the interrupter. In this case, when the contact 62 is closed, the current is blocked when the contact 62 is opened, and the sudden change in the magnetic line causes high voltage (10,000 to 30,000 V) to the secondary coil 64. The same high voltage is provided to the spark plug 52 provided in each cylinder by the distributor 65, so that the spark plug 52 generates sparks at the electrodes in the order.
한편, 엔진은 보통 다수의 실린더를 하나의 실린더 블록에 형성하고 각 연소실(50)에서 발생되는 동력을 조화롭게 조절하여 크랭크 샤프트로 안정된 회전력을 인출해낼 수 있도록 해야하는 바, 이는 엔진이 공기와 연료가 혼합된 혼합기를 흡입하여 흡입행정, 압축행정, 폭발행정, 배기행정에 이르는 일련의 과정을 수행할 때, 실질적으로 엔진에서 동력을 발생시키는 행정인 폭발행정에 크게 좌우되며, 특히 상기 폭발정의 연료 연소 개시시점인 점화시기가 엔진의 조화로운 작동 및 효율적인 운전이 가능하도록 하는 주요 요소로서 작용한다.On the other hand, the engine usually has to form a number of cylinders in one cylinder block and harmoniously regulate the power generated in each combustion chamber 50 to draw a stable rotational force to the crankshaft, which is a mixture of air and fuel In the case of performing a series of processes, such as suction stroke, compression stroke, explosion stroke, and exhaust stroke, by inhaling the mixed mixer, it is highly dependent on the explosive stroke, which is an administrative stroke that generates power from the engine. The ignition timing, which is the starting point, acts as a major factor to enable the harmonious operation and efficient operation of the engine.
상기한 바와 같은 점화시기는 상기 배전기(65)에 의해서 조절되는 바, 상기 배전기(65)에서는 다양한 운전상태에서 지속적으로 엔진과 동기하여 그 운전상태에 적합한 점화시기를 제공할 수 있도록 엔진 크랭크 샤프트의 회전각에 대한 정보를 직접 배전기(65)의 구동축에 전달받아 기계적인 방법에 의하여 점화시기를 진각 또는 지각시키는 점화시기 조절작용을 하게 된다.As described above, the ignition timing is controlled by the distributor 65. In the distributor 65, the engine crankshaft of the engine crankshaft may be provided so as to provide a suitable ignition timing in synchronization with the engine in various operating states. The information on the rotation angle is directly transmitted to the drive shaft of the distributor 65 to perform an ignition timing adjustment function for advancing or retarding the ignition timing by a mechanical method.
그런데, 상기한 바와 같은 배전기(65)는 일괄된 기계적 작동에 의해 엔진을 이루고 있는 다수의 연소실(50)에 설치된 각각의 점화플러그(52)에 점화에 필요한 전원을 제공하도록 되어 있으므로 각 연소실(50)마다 조금씩 다른 상황에서 필요로 하는 최적의 점화시기를 적절히 제공하기는 곤란하여 엔진 효율의 극대화를 꾀하기 어려운 문제점을 가지고 있으며, 상기한 바와 같은 배전기(65)의 설치로 있한 엔진의 구조 복잡화 및 엔진의 제작 원가 상승의 문제점이 상존하고 있는 실정이다.However, the distributor 65 as described above is to provide the power required for ignition to the respective spark plugs 52 installed in the plurality of combustion chambers 50 constituting the engine by collective mechanical operation, each combustion chamber 50 It is difficult to properly provide the optimum ignition timing required in a slightly different situation for each), and it is difficult to maximize the efficiency of the engine. The complexity of the engine and the engine structure due to the installation of the distributor 65 as described above There is a problem of rising production costs.
따라서, 본 고안은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 별도의 배전기를 요구하지 않아 엔진의 구조를 보다 간단히 하고 연소실에서 필요로 하는 최적의 점화시기를 자동적으로 제공할 수 있도록 하여 엔진의 효율을 극대화할 수 있도록 하는 엔진의 점화플러그 구조를 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been devised to solve the above problems, and does not require a separate distributor so that the structure of the engine can be simplified and the engine can be automatically provided with the optimum ignition timing required by the combustion chamber. The purpose is to provide a spark plug structure of the engine to maximize the efficiency of the.
제1도는 일반적인 가솔린 엔진의 구조도,1 is a structural diagram of a general gasoline engine,
제2도는 일반적인 엔진 점화계통의 구성도,2 is a configuration diagram of a general engine ignition system,
제3도는 본 고안에 따른 엔진의 점화플러그 구조도,3 is a structure of the spark plug of the engine according to the present invention,
제4도는 본 고안에 따른 점화플러그가 설치된 엔진의 작동을 흡기행정-압축행정-폭발행정-배기행정 순으로 차례로 도시한 도면이다.4 is a view showing the operation of the engine with the spark plug according to the present invention in the order of intake stroke-compression stroke-explosion stroke-exhaust stroke.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 몸체 2 : 접지전극1 body 2 grounding electrode
3 : 중심전극 4 : 가이드 실린더3: center electrode 4: guide cylinder
5 : 코일 스프링 6, 7 : 전기접점5: coil spring 6, 7: electrical contact
8 : 도체부 9 : 압력링8: conductor part 9: pressure ring
9a : 외주벽 51 : 흡기 밸브9a: outer wall 51: intake valve
53 : 배기 밸브 P : 피스톤53: exhaust valve P: piston
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 엔진의 점화플러그 구조는 몸체의 하단부에 절곡 설치된 접지전극, 그 몸체의 중심에 상측으로 도체부를 두고 연소실내의 압력이 작용하도록 연통 설치되는 가이드 실린더, 접지전극과 인접된 위치를 유지하면서 가이드 실린더에 상하 직선운동 가능하게 설치되고 연소실의 압력이 소정압력으로 상승될 경우 상승되어 전기접점를 통해 도체부와 접촉되는 중심전극, 몸체와 중심적극 사이에 설치되어 중심전극이 연소실 압력을 전달받는 반대반향으로 중심전극을 가압하는 코일 스프링으로 구성되고, 중심전극의 상단외주면에는 코일 스프링의 하단부를 지지하는 부도체로 이루어진 압력링이 외측으로 돌출되게 부착되는 것을 특징으로 한다.The spark plug structure of the engine according to the present invention for achieving the object as described above is installed in the ground electrode bent to the lower end of the body, the guide cylinder which is installed in communication with the pressure in the combustion chamber with the conductor portion upward in the center of the body , Installed in the guide cylinder while maintaining the position adjacent to the ground electrode to move up and down linearly, and when the pressure in the combustion chamber is raised to a predetermined pressure is installed between the center electrode, the body and the center pole which is in contact with the conductor through the electrical contact The center electrode is composed of a coil spring pressurizing the center electrode in the opposite direction to receive the combustion chamber pressure, the pressure ring made of a non-conductor for supporting the lower end of the coil spring is attached to protrude outward on the upper outer peripheral surface of the center electrode It is done.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 종래 기술과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, and the same elements as in the prior art will be described with the same reference numerals.
제3도는 본 고안에 따른 엔진의 점화플러그 구조를 도시한 것으로서, 엔진의 연소실에 설치되는 몸체(1)에 접지전극(2)이 설치되어 있고, 몸체(1)의 중심부에 중심전극(3)이 형성된 바, 연소실의 압력 변화에 따라 발생되는 변위로 중심전극(3)과 접지전극(2)의 사이로 고전압을 인가하는 상태를 전환하는 압력스위치수단(10)이 포함된 상태로 구성되어 있다.3 is a view illustrating a spark plug structure of an engine according to the present invention, wherein a ground electrode 2 is installed in a body 1 installed in a combustion chamber of an engine, and a center electrode 3 in a central portion of the body 1. The bar is configured to include a pressure switch means 10 for switching a state in which a high voltage is applied between the center electrode 3 and the ground electrode 2 by the displacement generated by the pressure change of the combustion chamber.
여기서, 압력스위치수단(10)은 몸체(1)의 하단부에서 직선운동이 가능하도록 된 중심전극(3)과, 그 중심전극(3)의 직선운동을 가이드하여 몸체(1)에 지지하며 일측이 개방되어 연소실내의 압력을 중심전극(3)에 제공하도록 된 가이드 실린더(4)와, 몸체(1)와 중심전극(3) 사이에 설치되어 중심전극(3)이 연소실 압력을 전달 받는 반대반향으로 중심전극(3)을 가압하는 코일 스프링(5)과, 중심전극(3)이 연소실 압력에 의해 몸체(1) 쪽으로 밀착될 때 고전압을 중심전극(3)으로 제공할 수 있도록 몸체(1)와 중심전극(3) 사이에 설치된 전기접접(6,7)으로 구성되어 있다.Here, the pressure switch means 10 is supported by the center electrode (3) and the linear movement of the center electrode (3) to enable a linear movement at the lower end of the body (1) to support the body (1) A guide cylinder 4 which is opened to provide pressure in the combustion chamber to the center electrode 3, and is installed between the body 1 and the center electrode 3 so that the center electrode 3 receives the combustion chamber pressure in the opposite direction. The coil spring 5 for pressurizing the center electrode 3 and the body 1 to provide a high voltage to the center electrode 3 when the center electrode 3 is in close contact with the body 1 by the combustion chamber pressure. And electrical contacts 6, 7 provided between the center electrode 3 and the center electrode 3.
물론, 몸체(1)측의 전기접점(6)으로는 고전압의 원활한 제공상태가 지속적으로 확보될 수 있도록 몸체(1)의 중심부를 관통하는 도체부(7)가 직접 연결되어 있다.Of course, the electrical contact 6 on the side of the body 1 is directly connected to the conductor portion 7 penetrating the center of the body 1 so that a smoothly provided state of high voltage can be secured continuously.
그리고, 중심전극(3)의 상단 외주면에는 코일 스프링(5)의 하단부를 지지하는 부도체로 이루어진 압력링(9)이 외측으로 돌출되게 부착되어 있고, 압력링(9)의 외곽에는 가이드 실린더(4)의 내주면과 일정 간격을 유지하는 외주벽(9a)이 하측중심에 공간부(9b)를 갖도록 하부로 돌출 형성되어 있다. 이에 따라, 코일 스프링(5)은 중심전극(3)과 직접 접촉하지 않게 되어 도체부(8)의 전기가 코일 스프링(5)을 통해 중심전극(3)으로 도통되는 것을 차단하게 된다.In addition, a pressure ring 9 made of a non-conductor for supporting the lower end of the coil spring 5 is attached to the outer circumferential surface of the upper end of the center electrode 3 so as to protrude outward, and the guide cylinder 4 is disposed outside the pressure ring 9. The outer circumferential wall 9a, which maintains a constant distance from the inner circumferential surface of the c), protrudes downward to have the space portion 9b at the lower center. Accordingly, the coil spring 5 is not in direct contact with the center electrode 3 to block the electricity of the conductor portion 8 from being conducted to the center electrode 3 through the coil spring 5.
또한, 중심전극(3)을 탄성 지지하는 코일 스프링(5)의 탄성력은 연소실에서 점화가 시작되어야할 시점에 중심전극(3)의 전기접점(7)이 몸체(1)측의 전기접점(6)에접촉될 수 있도록 실험에 의하여 적절하게 설정하도록 한다.In addition, the elastic force of the coil spring 5 which elastically supports the center electrode 3 is such that the electrical contact 7 of the center electrode 3 is the electrical contact 6 on the body 1 side when the ignition should be started in the combustion chamber. Set appropriately by experiment so that it can be contacted.
상기한 바와 같이 구성된 본 고안의 작용을 제4도를 참조하여 4사이클 가솔린엔진의 각 행정별 작동으로 설명하면 다음과 같다.The operation of the present invention configured as described above will be described with reference to FIG. 4 by operation of each cycle of the four-cycle gasoline engine.
제4도는 엔진의 흡입행정으로부터 압축행정, 폭발행정 및 배기행정이 차례로 도시된 것으로서, 최초 흡기행정시 연소실의 흡기 밸브(51)는 개방되고 배기 밸브(53)는 폐쇄된 상태에서 피스톤(P)은 크랭크 샤프트의 회전력에 의해 커넥팅 로드에 의해 이끌려 하강하면서 연소실내에 부압을 형성하여 엔진의 흡기계를 통해 공기와 연료가 혼합된 혼합기를 연소실내부로 흡입한다.4 shows a compression stroke, an explosion stroke, and an exhaust stroke sequentially from the intake stroke of the engine. In the initial intake stroke, the intake valve 51 of the combustion chamber is opened and the exhaust valve 53 is closed with the piston P Is drawn by the connecting rod by the rotational force of the crankshaft and descends to form a negative pressure in the combustion chamber, and sucks the air and fuel mixed mixer into the combustion chamber through the intake system of the engine.
이때, 연소실 내부는 부압상태이므로 점화플러그의 중심전극(3)은 압력링(9)을 통한 코일 프스링(5)의 탄성력에 의해 하측으로 탄성지지되어 접지전극(2)과 접촉되어 있는 상태로서, 중심전극(3)에는 전기가 공급되지 않는다.At this time, since the inside of the combustion chamber is in a negative pressure state, the center electrode 3 of the spark plug is elastically supported downward by the elastic force of the coil spring ring 5 through the pressure ring 9 and is in contact with the ground electrode 2. No electricity is supplied to the center electrode 3.
상기와 같은 흡기행정이 종료되면 흡기 밸브(51)는 배기 밸브(53)와 함께 연소실을 폐쇄한 상태가 되고 피스톤(P)은 크랭크 샤프트의 회전력을 커넥팅 로드를 통해 전달받아 상승하면서 흡입된 혼합기를 압축시키는 압축행정이 시작되는 바, 상시한 바와 같은 압축행정이 진행됨에 따라서, 연소실의 내부 압력이 상승되므로 점화플러그의 중심전극(3)은 압력링(9)의 외주벽(9a)을 통해 가이드 실린더(4)의 일측으로 제공되는 연소실의 상승되는 압력에 의해 코일 스프링(5)의 힘을 이기고 상측으로 이동하기 시작하여 전기접점(6,7)이 서로 접촉되는 상태까지 진행된다.When the intake stroke as described above is completed, the intake valve 51 is in a state in which the combustion chamber is closed together with the exhaust valve 53, and the piston P receives the rotational force of the crankshaft through the connecting rod and ascends the inhaled mixer. As the compression stroke starts to compress, as the compression stroke proceeds as usual, the internal pressure of the combustion chamber is increased so that the center electrode 3 of the spark plug is guided through the outer circumferential wall 9a of the pressure ring 9. The rising pressure of the combustion chamber provided to one side of the cylinder 4 overcomes the force of the coil spring 5 and starts to move upwards until the electrical contacts 6 and 7 come into contact with each other.
상기한 바와 같이 전기접점(6,7)이 접촉되면 도체부(7)를 통해 제공되는 고전압은 중심전극(3)으로 제공되어 접지전극(2)과 중심전극(3) 사이에 전기불꽃을 발생시키게 되는 바, 전기불꽃은 압축된 혼합기에 점화되어 폭발이 일어나게 함으로써 피스톤(P)을 하강시키는 동력을 발생시키는 폭발행정이 개시되도록 한다.As described above, when the electrical contacts 6 and 7 are in contact with each other, the high voltage provided through the conductor portion 7 is provided to the center electrode 3 to generate an electric flame between the ground electrode 2 and the center electrode 3. The electrical flame causes the explosion stroke to be ignited in the compressed mixer, causing the explosion to occur, thereby generating an explosive stroke which generates power to lower the piston P.
따라서, 피스톤(P)은 상기와 같이 발생된 폭발력으로 하강하면서 커넥팅 로드를 통해 크랭크 샤프트를 회전시키게 되며, 이때 중심전극(3)은 피스톤(P)이 하강함에 따라서 연소실 압력이 저하되므로 코일 스프링(5)의 탄성력이 연소실 압력을 이기게 되어 전기접점(6,7)이 상호 이격되면서 접지전극(2) 쪽으로 하강하게 되어 더 이상 중심전극(3)에 전기가 공급되지 않는다.Therefore, the piston P rotates the crankshaft through the connecting rod while descending with the explosive force generated as described above. At this time, the center electrode 3 has a coil spring (B) as the combustion chamber pressure decreases as the piston P descends. The elastic force of 5) overcomes the combustion chamber pressure so that the electrical contacts 6 and 7 are spaced apart from each other and are lowered toward the ground electrode 2 so that no more electricity is supplied to the center electrode 3.
상기와 같이 피스톤(P)의 하강이 끝나고 다시 상승이 시작되면 연소실의 배기 밸브(53)가 개방되어 피스톤(P)의 계속적인 상승과 함께 연소된 가스를 배출시키는 배기행정이 이루어진다.As described above, when the lowering of the piston P ends and the rising starts again, the exhaust valve 53 of the combustion chamber is opened to exhaust the combustion gas with the continuous raising of the piston P.
물론, 상기한 바와 같은 배기행정 이후에는 배기 밸브(53)가 닫히고 흡기 밸브(51)가 개방된 상태에서 피스톤(P)이 다시 하강하면서 새로운 혼합기를 연소실로 흡입하는 흡기행정이 시작되어 상기한 바와 같은 일련의 행정을 다시 차례로 수행함으로써 엔진의 지속적인 운전상태가 확보된다.Of course, after the exhaust stroke as described above, while the exhaust valve 53 is closed and the intake valve 51 is opened, the piston P is lowered again to start the intake stroke to suck the new mixer into the combustion chamber. By performing the same series of strokes again and again, the engine continues to run.
따라서, 엔진의 연소실에서는 점화시기가 중심전극(3)이 이동되어 전기접점(6,7)이 접촉되는 순간으로 결정되며, 여기서 중심전극(3)의 전기접점(6,7)이 접촉되는 시점은 미리 실험에 의해 결정된 최적의 연소실 압력이 형성될 때로 정해져 있으므로 연소실에서는 항상 최적의 압력상태에서 점화가 이루어지게 되므로 엔진은 최적의 연소작용이 확보되어 그 효율이 향상되며, 별도로 각 연소실의 점화플러그에 전기를 배분하는 배전기가 요구되지 않으므로 엔진의 구조가 간단해지고 부품수가 저감되어 엔진의 생산 원가를 절감할 수 있도록 하는 효과가 있다.Therefore, in the combustion chamber of the engine, the ignition timing is determined at the moment when the center electrodes 3 are moved and the electrical contacts 6 and 7 are in contact with each other, where the electrical contacts 6 and 7 of the center electrodes 3 are in contact. Since the optimum combustion chamber pressure determined by the experiment is established in advance, the ignition is always performed at the optimum pressure state in the combustion chamber, so that the engine achieves the optimum combustion action and the efficiency is improved. Since a distributor for allocating electricity is not required, the structure of the engine is simplified and the number of parts is reduced, thereby reducing the production cost of the engine.
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