KR100241285B1

KR100241285B1 - 내연기관의 린번시스템

Info

Publication number: KR100241285B1
Application number: KR1019970017994A
Authority: KR
Inventors: 김정원
Original assignee: 김정원
Priority date: 1997-05-09
Filing date: 1997-05-09
Publication date: 2000-04-01
Also published as: KR19980082892A

Abstract

본 발명은 연소실에 공급되는 희박한 공연비를 갖는 혼합기에 맞게 스파크의 용량을 증대시켜 연소실의 내부에서 공기와 연료의 혼합기가 완전 연소되게 하며, 더 나아가서는 이로 인하여 유해한 배기가스가 저감되게 하는데 적합하게 이용될 수 있도록 하는 내연기관의 린번시스템에 관한 것이다. 즉 이는 내연기관의 린번시스템에서 스파크 발생장치를 중축의 단부로부터 소정길이까지 40°∼50°의 경사각으로 좁아지는 경사부가 연장되어있는 중심전극과, 인슐레이이터를 개재하여 중심전극과 절연된 금속쉘에서 아래쪽으로 연장되면서 중심전극과 1.8∼2.2㎜범위 내에서 이격되게 절곡되며 단부의 확장부에는 상협하광의 관통공이 천공되어있는 접지전극으로 구성된 내연기관의 린번 시스템에 관한 것이다.

Description

내연기관의 린번 시스템

본 발명은 내연기관의 린번 시스템(Lean Burn System)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연소실에 공급되는 90∼240 : 1의 희박한 공연비를 갖는 혼합기에 맞게 스파크의 용량을 증대시켜 연소실 내에서 공기와 연료의 혼합기가 완전 연소되게 하며, 더 나아가서는 혼합기 연소시 유해한 배기가스가 저감되게 하는데 적합하게 이용될 수 있도록 하는 내연기관의 린번 시스템에 관한 것이다.

내연기관을 대표하는 자동차 엔진은 연소실로 공기와 연료의 혼합기가 공급되게 하고, 그 혼합기가 엔진의 각 실린더 내에서 상/하 왕복운동되는 피스톤의 압축행정 말기에 스파크 플러그에 의해 점화 및 폭발되게 하므로서 동력을 얻고, 그 동력을 차륜으로 전달하여 차량이 구동되게 한다.

이러한 자동차의 내연기관은 연료 분사방식의 연료공급장치를 구비한다. 연료공급장치는 연소실과 연통된 흡기 매니폴드에 설치된 복수의 연료 인젝터들을 포함하며, 각 실린더에 설치된 인젝터들은 연료분배관에 모두 연결된다. 연료분배관은 신축성을 갖는 연료호스와 연료라인을 통해 연료탱크와 연결된다. 연료라인에 설치된 연료펌프, 연료 사이렌서 및 연료 필터는 연료에 포함된 불순물을 제거하고, 연료가 연료탱크로부터 인젝터로 운반되게 한다.

연료분배관에 의해 일정한 압력으로 유지된 연료는 인젝터를 통해, 공기와 연료의 혼합공간인 흡기 매니폴드로 분사되는데, 이때 공기와 연료는 대략 15 : 1의 비율(공연비)로 혼합되어 연소실로 공급된다. 공기와 연료의 혼합기는 연소실의 상부에 장치된 스파크 플러그의 점화에 의해 폭발적으로 연소된다.

본 발명자가 기출원한 특허출원 97-6353호에서는 엔진의 각 실린더로 보내지는 연료량을 극히 제한적으로 조절하여 초희박 공연비가 실현되게 하고, 그에 맞추어 스파크의 용량을 증대시켜 초희박한 공연비를 갖는 혼합기가 충분히 점화 및 폭발되어 완전 연소되게 할 수 있도록 하고 있는데, 제1도와 제2도에 도시된 연료공급 조절장치 (10)는 본 발명과 연계하여 자세하게 설명하기로 하고, 제3도와 제4도에 도시된 스파크 발생장치(31)를 개략적으로 살펴본다.

연소실(26)의 상부에는 개량된 스파크 플러그(31)가 설치된다. 이것은 연료공급 조절장치(10)와 연료분배관(20) 및 인젝터(23)를 통하여 분무화된 연료가 공기와 함께 혼합되어 연소실(26)로 공급된 상태에서, 이 혼합기가 완전하게 점화 및 폭발되게 한다.

스파크 발생장치 즉, 스파크 플러그(31)는 제4도에 도시된 바와 같이 전원이 공급되는 중축(318)이 터미널(312)로 이어져 중심전극(314)까지 연결되고, 그 중축 (318)의 외주에 결합된 인슐레이터(insulator)(310)와 기밀을 유지하게 설치된 구조로 이루어진다. 인슐레이터(310)의 둘레에는 금속 쉘(shell)(311)이 결합되는데, 이것은 나선이 형성된 바디(313)를 가지며, 그 바디(313)에서 아래쪽으로 연장되어 접지전극(315)이 설치된다. 접지전극(315)과 중심전극(314) 사이는 소정의 스파크갭만큼 서로 이격된다. 접지전극(315)의 단부에는 종래의 접지전극의 단부보다 2배 정도 큰 직경을 갖는 확장부(316)가 형성되어있다.

이러한 스파크 플러그(31)는 연소실(26)의 정상에 중심전극(314)과 접지전극 (315)이 위치되게 설치되는데, 스파크 플러그(31)는 연료공급 조절장치(10)와 인젝터 (23)에 의해서 미세하게 기화된 연료와 공기의 혼합기를 폭발적으로 점화시키기 위한 스파크를 만들며, 이것에 의해 폭발행정이 이루어지고, 이 다음에 다운 동작되는 피스톤이 구동되게 한다. 이 경우 스파크는 기존의 스파크 보다 대략 15에서 25배 더 큰 용량으로 발생된다. 따라서, 공기와 연료의 혼합기는 확장된 스파크의 접촉면적 및 용량에 의해 실제적으로 빠르게 점화 및 확산된다. 결과적으로, 확장된 스파크는 혼합기의 효율적인 연소와 연소확산을 제공하여 혼합기가 폭발적으로 점화되게 한다.

다시말해, 연료공급 조절장치(10)에 의해 제한되고 한정되게 공급된 연료는 스파크 플러그(31)에 의해 연소되면서 혼합기의 빠르고, 폭발적인 연소는 충분한 힘으로 다운 동작되는 피스톤을 구동한다. 따라서 연료의 공급이 극히 제한적으로 공급되는 것에도 불구하고, 엔진의 출력은 오히려 증대될 수 있다. 또한 제한된 연료에 의해 엔진은 종래보다 현저하게 낮은 온도에서 작동된다.

종래 기술에서 설명된 자동차 엔진에 있어서, 연소실에서의 연소효율은 출력에 막대한 영향을 미치고, 연료 소비율 및 배기가스 성분에 영향을 주게 된다. 즉, 공기와 연료의 혼합기는 피스톤의 압축 말기까지의 짧은 순간에 믹싱(Mixing) 및 압축되고, 스파크 플러그의 점화에 의해 가까운 곳이 먼저 착화된 후, 화염이 점차 전파됨에 따라 폭발적으로 연소된다. 이러한 엔진의 연소과정은 본질적으로 혼합기의 조성, 압력 및 가스의 유동과 난류에 의해 연소효율이 크게 좌우되는 바, 혼합기의 형성이 불량할 경우에는 이상연소로 인하여 엔진의 출력이 저하되고, 다량의 유해한 배기가스가 배출된다.

이러한 점을 감안하여 본 발명자는 기출원한 특허출원 97-6353호에서 연료공급 조절장치를 연료인젝터의 전단의 연료호스에 설치하여 초희박 공연비를 갖는 혼합기를 연소실에 공급하고, 중심전극과 접지전극의 구조를 변형하여 스파크의 량을 극대화하고 있고, 린번 엔진에서는 공연비가 갑작스럽게 변화되는 것에 대해, 이를 충분하게 점화 및 폭발시킬 수 있는 스파크 플러그를 창안하여 연소효율 및 엔진출력이 저하되는 문제점을 해결하고 있다.

또한, 분무상태로 분사되는 연료 및 혼합기의 연소효율은 스파크 플러그에 의해 결정되므로 완전연소가 실현되도록, 접지전극을 원형으로 형성하는 것으로 하여 스파크의 량을 증대시키고 있다.

더 나아가서는 자동차 엔진의 제한된 연소효율을 가지며, 연료 소비율이 높고, 일산화탄소, 이산화탄소, 탄화수소, 및 질소산화물과 같이 엔진에서 연소되지 못한 다량의 배기가스 성분이 공기중으로 배출되는 문제점을 해결 하였다.

이에 본 발명은 상술한 종래 기술(특허출원 97-6353호에서 밝힌 종랙기술)의 문제점을 해소하기 위해서 또다시 안출된 것으로서, 엔진의 각 실린더로 보내지는 연료량을 그히 제한적으로 조절하여 초희박 공연비를 갖도록 함은 물론이고, 이에 맞추어 스파크의 용량을 증대시켜 상기 공연비를 갖는 혼합기가 충분히 점화 및 폭발되어 완전 연소되게 하며, 결과적으로 유해한 배기가스가 저감될 수 있도록 하는 내연기관의 린번 시스템을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

제1도는 종래 내연기관의 린번 시스템에 있어 연료공급 조절장치 및 연료공급 장치를 도시한 개략 구성도.

제2도는 종래 연료공급 조절장치를 확대 도시한 투시도.

제3도는 종래 내연기관의 린번 시스템에 있어 스파크 발생장치 및 인젝터와 연관된 실린더 어셈블리를 도시한 개략 단면도.

제4도는 종래 내연기관의 린번 시스템을 구성하는 스파크 발생장치를 도시한 분해 사시도.

제5도는 본 발명에 따른 내연기관의 린번 시스템에 있어 스파크 발생장치의 일 실시예를 도시한 부분단면도.

제6도는 제5도의 요부 확대단면도.

제7도는 접지전극의 저면도.

제8도는 본 발명에 따른 내연기관의 린번 시스템에 있어 스파크 발생장치의 다른 실시예를 도시한 부분단면도.

제9도는 제8도의 요부 확대단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 연료공급 조절장치 22a : 연료라인

23 : 인젝터 24 : 연료탱크

26 : 연소실 31 : 스파크 발생장치

311 : 금속쉘 314 : 중심전극

315 : 접지전극 316 : 확장부

317 : 관통공 318 : 중축

319 : 경사부 320 : 연장단부

상기한 바와같은 목적을 달성하기위한 본 발명은 연료라인의 내경을 축소시켜 인젝터를 통하여 공기와 연료의 혼합공간으로 분사되는 연료량을 제한하되, 90∼240 : 1의 공연비를 갖는 혼합기가 연소실로 공급되게 하는 연료공급 조절장치가 인젝터와 연료탱크를 잇는 연료라인 상에 설치되고, 90∼240 : 1의 공연비를 갖는 혼합기가 완전 연소되도록 스파크 발생장치가 스파크 용량을 증가시키기 위해 방사상으로 확대 형성된 중심전극과 확장부를 갖는 접지 전극을 포함하여 구성된 내연기관의 린번 시스템에 있어서, 이 스파크 발생장치는 중축의 단부로부터 소정길이까지 40°∼50°의 경사각으로 좁아지는 경사부가 연장되어있는 중심전극과, 인슐레이터를 개재하여 중심전극과 절연된 금속 쉘에서 아래쪽으로 연장되면서 중심전극과 1.8∼2.2㎜범위내에서 이격되게 절곡되며 원형의 확장부에는 상협하광의 관통공이 천공되어있는 접지전극으로 구성되어짐을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다. 참고로 본 실시예를 설명함에 있어, 발명자가 기출원한 특허출원 97-6353호와 연계하여 본 실시예의 구성에 대해서는 설명한다.

제1도와 제3도에서 내연기관(1)은 연료 분사방식의 연료공급장치(2)를 구비한다. 연료공급장치(2)는 연소실(26)과 연통된 흡기 매니폴드(27)에 설치된 복수의 연료 인젝터(23)들을 포함하며, 각 실린더에 설치된 인젝터(23)들은 연료분배관(20)에 모두 연결되어 연료분사장치(3)를 구성한다. 연료분배관(20)은 신축성을 갖는 연료호스 (22)와 연료라인(22a)을 통해 연료탱크(24)와 연결된다.

연료라인(22a), 연료호스(22), 및 연료분배관(20)은 연료탱크(24)의 연료를 인젝터(23)로 운반되게 한다. 연료라인(22a)에는 연료탱크(24)로부터 인젝터(23)로 연료를 펌핑하는 연료펌프(25)와, 이 연료펌프(25)에 의해 펌핑된 연료의 파동을 방지하는 연료 사이렌서(25a) 및 연료에 포함된 불순물을 제거하는 연료 필터(21)를 포함한다. 연료호스(22)는 대략 8㎜의 내부 직경을 갖는다.

여기서, 연료공급 조절장치(10)는 연료분배관(20)의 입구쪽 단부(20a)에서 가까운 위치에 배치되며, 연료호스(22)의 내부에 결합된다. 따라서 연료는 연료분배관 (20) 및 인젝터(23)로 보내지기 전에 연료공급 조절장치(10)를 통과한다. 연료공급 조절장치(10)는 8㎜의 연료호스(22)와 연료분배관(20)의 사이에서 연료의 흐름을 제한하고 한정하는 노즐로서 작동된다.

제2도에서 연료공급 조절장치(10)는 연료의 입구쪽 엔드부(11a)와 출구쪽 엔드부(11b)를 포함하는 바디(11)를 구비한다. 바디(11)의 연료 입구쪽 엔드부(11a)와 출구쪽 엔드부(11b)는 각각 대략 8㎜의 직경으로 형성되고, 전체 길이는 대략 55∼65㎜의 범위로 형성된다.

바디(11)의 내부에 형성된 연료의 통로(12)는 연료의 입구쪽 엔드부(11a)에서 출구쪽 엔드부(11b)까지 관통 형성된다. 연료 통로(12)는 입구쪽 엔드부(11a)에서 출구쪽 엔드부(11b)의 가까운 곳까지 동일 크기의 대구경으로 형성된 구멍(13)을 포함한다. 대구경의 구멍(13)은 바디(11)의 전체 길이에 대하여 대략 90∼95%를 차지한다. 또한 연료 통로(12)는 대구경의 구멍(13)에서 급격하게 직경이 축소되는 원뿔체부 (14)와, 그 원뿔체부(14)에 연결된 관 모양의 소구경 구멍(15)을 포함하여 이루어진다. 소구경의 구멍(15)은 바디(11)의 출구쪽 엔드부(11b)까지 연장되고, 그 길이는 대략 2.5∼3.5㎜의 범위로 형성된다. 또한, 상기한 원뿔체부(14)의 경사각(β)는 115∼120°의 범위로 형성된다.

연료통로(12)를 구성하는 대구경의 구멍(13)의 직경은 대략 4∼6㎜의 범위로 형성되며, 소구경의 구멍(15)의 직경은 대략 0.5㎜에서 1.5㎜의 범위까지 형성된다.

여기서, 소구경의 구멍(15)의 직경은 내연기관(1)의 사이즈에 따라 정하여지는데, 본 발명자에 의해 다수에 걸친 시험의 결과로서 후술하는 바람직한 데이터가 얻어진다. 예를들어, 4실린더 엔진은 0.5∼0.75㎜의 직경이 제공된다. 그리고, DOHC를 포함하는 4실린더 및 V형 6실린더의 엔진은 0.75㎜, 1㎜, 1.25㎜의 직경이 제공된다. 또한, 8실린더 V형 엔진의 경우에는 1.25∼1.5㎜의 직경이 제공된다.

이러한 연료공급 조절장치(10)는 바디(11)의 외부 직경이 연료호스(22)의 내부 직경과 동일하게 형성되어, 그 연료호스(22)의 내부에 긴밀하게 결합된다.

연료공급 조절장치(10)는 연료호스(22)의 단부로부터 소정의 길이를 절취하여 그 사이에 안전하게 결합되고, 바디(11)의 출구쪽 엔드부(11b)가 연료분배관(20)의 입구쪽 엔드부(20a)에 접촉되게 연결된다. 이 상태에서, 연료공급 조절장치(10)와 연료분배관(20)은 연료호스(22)의 테두리에 결합되는 클램프에 의해 견고하게 고정된다. 따라서, 연료공급 조절장치(10)는 바디(11)의 입구쪽 엔드부(11a)에 형성된 대구경의 구멍(13)을 통하여 연료호스(22)로부터 연료가 공급되고, 그 연료가 바디(11)의 출구쪽 엔드부(11b)에 형성된 소구경의 구멍(15)을 통하여 연료분배관(20)으로 분출되게 한다.

또한 연료공급 조절장치(10)는 내연기관에 사용되는 연료호스에 장착될 수 있는 크기로 만들어지며, 연료분배관(20)과 가능한 가까운 위치에 우선적으로 삽입된다. 하지만 연료공급 조절장치(10)는 연료분배관(20)의 입구쪽 엔드부(20a)에서 대략 10㎝내에 위치될 수 있으며, 이 경우 최대의 성능이 발휘될 수 있다.

이상에서와 같이, 연료호스(22)로부터 연료분배관(20)을 향하여 분사되고 인젝터(23)로 공급되는 연료의 양은 본 실시예의 연료공급 조절장치(10)에 의해 실제적으로 한정되고 제한된다. 또한, 연료공급 조절장치(10)를 통하여 연료분배관(20)으로 배출되는 연료는 실제적으로 분무상태로 분사된다.

연료분배관(20)을 거쳐 인젝터(23)로 보내진 연료는 각 실린더에 연결된 흡기 매니폴드(27)로 분사되고, 다시 공기와 함께 혼합되어 각 실린더의 연소실(26)로 공급된다. 인젝터(23)는 전자제어유닛(ECU)에 의해 듀티제어되어 소정시간 동안 개폐되는 것으로, 더욱 미세하게 분무화된 연료를 만들기 위해 흡기 매니폴드(27)로 연료가 분사되게 한다.

실제적으로 엔진의 운전중에 연료공급 조절장치(10)를 통하면서 한정되고 제한되며 미세하게 분무화된 연료는, 에어 필터(27a)로부터 공급된 공기와 90∼240 : 1의 범위의 공연비로 혼합된다. 따라서 내연기관의 린번시스템은 종래의 15∼21 : 1의 공연비보다 상당히 높은 공연비를 제안한다.

또한 연소실(26)의 상부에는 본 실시예에 의해 개량된 스파크 플러그(31)가 설치된다. 이것은 연료공급 조절장치(10)와 연료분배관(20) 및 인젝터(23)를 통하여 분무화된 연료가 공기와 함께 혼합되어 연소실(26)로 공급된 상태에서, 그 혼합기를 실제적으로 완전하게 점화 및 폭발되게 한다.

제5도 내지 제7도에 가장 잘 도시된 바와 같이, 본 실시예의 스파크 발생장치 즉, 스파크 플러그(31)는 전원이 공급되는 중축(318)이 터미널(terminal)(312)로 이어져 중심전극(314)까지 연결되고, 그 중축(318)의 외주에 결합된 인슐레이터 (insulator)(310)와 기밀을 유지하게 설치된 구조로 이루어진다. 인슐레이터 (310)의 둘레에는 금속 쉘 (311)이 결합되는데, 이것은 나선이 형성된 바디(313)를 가지며, 그 바디 (313)에서 아래쪽으로 연장되어 접지전극(315)이 설치된다. 접지전극(315)과 중심 전극(314)은 소정의 스파크 갭에 의해 서로 이격된다. 스파크 갭은 대략 1.8∼2.2㎜의 범위로 형성된다.

또한 대략 2.0∼2.4㎜의 범위의 직경을 갖는 중심전극(314)은 그 단부로부터 내측방향으로 소정길이까지 40°∼50°의 경사각을 갖는 경사부(319)가 형성된 구조로 이루어진다. 이 경우 원뿔상의 경사부(319)는 중축(312)의 단부로 압착 및 결합된 상태로 결합될 수 있으며, 또한 중축(318)과 일체로 형성될 수도 있다.

종래 스파크 플러그의 경우 중심전극의 직경은 대략 2.3㎜로 형성되거나 혹은 중심전극보다 대략 1.52배에서 2.83배가 더 큰 직경을 갖는 확장부로 형성된다. 여기서, 중심전극(314)은 재질에 한정되지 않지만, 본 실시예의 바람직한 효과를 얻기 위해 백금 혹은 니켈 합금으로 제조되는 것이 유리하다.

그리고 접지전극(315)은 'L'자 모양으로 형성되며, 중심전극(314)의 경사부 (319)로부터 소정의 갭으로 이격된 단부에 상형하광의 관통공(317)을 갖는 확장부 (316)가 형성되어 있다. 여기서, 확장부(316)는 대략 5.5∼7.5㎜의 범위를 갖는 직경 또는 폭으로 형성되고, 이 확장부(316)에 천공된 관통공(317)의 상측내경은 2.2∼3.0㎜의 범위를 갖으며, 하측내경은 3.5∼4.5㎜의 범위를 갖는다.

본 실시예의 스파크 플러그(31)는 연소실(26)의 정상에 중심전극(314)과 접지전극(315)이 위치되게 설치된다. 스파크 플러그(31)는 미세하게 기화된 연료와 공기의 혼합기를 폭발적으로 점화시키기 위해, 스파크 갭의 수평방향으로 스파크를 발생함과 동시에 관통공을 통해서 스파크를 만들며, 이것에 의해 폭발 행정에 의해 다운 동작되는 피스톤을 구동되게 한다. 이 경우 본 실시예에 의해 생성되는 스파크는 종래의 스파크 보다 대략 15에서 25배 더 큰 용량으로 발생된다. 따라서, 공기와 연료의 혼합기는 확장된 스파크의 접촉면적 및 용량에 의해 실제적으로 빠르게 점화 및 확산된다. 결과적으로, 확장된 스파크는 혼합기의 효울적인 연소와 연소 확산을 제공하여, 상기 혼합기의 100%가 폭발적으로 점화되게 한다.

다시 말해 본 발명자가 기출원한 연료공급 조절장치(10)에 의해 제한되고 한정된 연료는 본 실시예의 스파크 플러그(31)에 의해 거의 완전하게 연소된다. 혼합기의 빠르고, 폭발적인 연소는 충분한 힘으로 다운 동작되는 피스톤을 구동한다. 따라서, 연료의 공급이 극히 제한적으로 공급되는 것에도 불구하고, 엔진의 출력은 오히려 증대될 수 있다. 또한, 제한된 연료의 양에 의해 본 실시예의 엔진은 종래보다 현저하게 낮은 온도에서 작동된다.

본 발명에 따른 스파크 발생장치의 다른 실시예는 제8도와 제9도에 도시한 것처럼, 경사부(319)의 단부에 직경이 0.8∼1.2㎜가 되는 연장단부(320)를 추가로 형성함으로서 스파크 플러그(31)의 스파크량이 증대되도록 한다.

이상에서 설명된 것에 의거하여 연료공급 조절장치(10)와 본 실시예의 스파크 발생장치(31)를 갖는 내연기관의 린번 시스템의 작용은 다음과 같이 설명될 수 있다.

연료탱크(24)에 저장된 연료는 연료라인(22a)으로 먼저 공급되고, 연료펌프 (25)에 의해 발생되는 파동이 완화된 상태에서, 불순물을 제거하기 위해 연료 필터 (21)로 통과된다. 이 연료는 8㎜의 직경을 갖는 연료호스(22)를 거쳐 공급되고, 연료분배관(20)의 엔드부(20a)에 근접되게 배치된 연료공급 조절장치(10)를 통하면서 펌핑되며, 이것에 의해 연료의 흐름 및 양이 제한되고 한정된다.

이 연료가 연료공급 조절장치(10)로 통과될 때, 소구경의 구멍(15)으로부터 연료분배관(20)의 입구쪽 엔드부(20a)쪽으로 분무된다. 또한, 제한 및 한정된 연료는 인젝터(23)로 송출 및 분무된다.

각 실린더에 해당되는 인젝터(23)를 통해 흐르는 연료는 다시 분무화되고, 흡기 매니폴드(27)로 분사된다. 미세하게 분무화된 연료는 공기와 함께 대략 90∼240 : 1의 범위, 바람직하게는 150 : 1의 공연비로서 혼합되며, 피스톤(30)의 하강 동작시 발생되는 부압에 의해 연소실(26)로 공급된다.

이때, 본 실시예에 의해 용량이 증대된 스파크 플러그(31)는 정해진 시간동안 확장된 스파크를 발생시킨다. 따라서, 상기 혼합기는 폭발적이고 완전하게 점화된다.

이상에서 설명된 본 발명의 구성 및 작용을 보다 구체적으로 나타내기 위해, 차량의 실제 주행테스트에 의한 연료 소모율과 배기가스의 테스트 결과를 아래에서 표시한다.

테스트는 동일한 양의 연료가 주입된 차량에서, 본 발명의 린번시스템이 장착된 상태와 미장착된 상태를 비교 측정하므로서 결정된 것이며, 주행 테스트 후 잔류된 연료를 동일 조건에서 측정한 결과이다.

[테스트1]

가. 테스트 차량 : 세피아 1,500CC, 5단 기어식, SOHC

나. 주행 도로 상태 :

도시지역 : 서울 서초구 잠원동∼강남지역 일대∼시내∼잠원동(평균속도 : 60㎞/h)

고속도로 : 경부선 서울∼부산∼마산∼대구∼서울(평균속도 : 102㎞/h)

다. 테스트 주관사 : Y.T.N(News Cable TV)

라. 연료 소모율 측정 결과표

[테스트2]

가. 테스트 차량 : 엘란트라 1,500CC, 5단 기어식, DOHC

나. 주행 도로 상태 :

다. 테스트 주관사 : Y.T.N(News Cable TV)

라. 연료 소모율 측정 결과표

이상에서 설명된 테스트 결과에 의거하여, 본 발명은 종래 일반적인 차량에 비해 연소 소모율이 대략 131.8%에서 150.8%까지 더 효울적인 것을 알 수 있다. 또한 본 발명에 의한 배기가스의 유해성분은 본인의 선발명에서도 완전연소에 가까이 현저히 저감되었듯이 본발명도 마찬가지이다.

한편으로, 본 발명은 상술한 전자제어에 의한 연료 분사방식 뿐아니라, 기화기식 자동차 엔진에서도 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.

보다 구체적으로, 연료공급장치로서 기화기를 이용할 때, 연료공급 조절장치는 기화기의 입구 가까이에 위치된 연료호스에 설치되고, 기화기의 상류 및 하류의 사이에 배치된다. 일반적으로, 기화기는 니들 밸브, 플로트실, 플로트, 메인 제트, 에어 브리더, 메인 노즐, 작은 벤튜리, 큰 벤튜리, 초크 밸브, 드로틀 밸브, 에어 벤트, 그리고 가속 펌프를 구비하여 이루어진다(벤튜리식 기화기).

연료호스를 통해 공급된 연료는 연료공급 조절장치를 거치면서 흐름이 제한되고 한정되며, 또한 분무화된다. 연료공급 조절장치는 액체 연료를 미세한 입자로 분무화시키며, 이것들을 기화기로 보낸다. 미세화된 연료는 기화기를 통과하며 메인 노즐에 의해 더욱 미세화된 입자로 배출된다. 메인 노즐에서 공연비는 대략 90∼240 : 1의 범위에서 형성된다. 다시, 미세화된 연료와 공기의 혼합기는 큰 벤튜리속으로 분무되고, 드로틀 밸브를 통과하여 연소실로 공급된다.

연소실에는 본 발명에 의한 스파크 발생장치가 장치되어 있고, 스파크 플러그는 연소실에서 확장된 스파크를 형성하고, 상기한 공연비의 혼합기가 폭발적이고 완전하게 점화되게 한다.

이상에서와 같이 본 발명은 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소한다. 즉, 본 발명은 엔진의 각 실린더로 보내지는 연료량을 극히 제한적으로 조절하여 초희박 공연비가 실현되게 하고, 그에 맞추어 스파크 플러그의 스파크 용량을 증대시킴으로써, 초희박한 공연비를 갖는 혼합기가 충분히 점화 및 폭발되어 완전 연소되어 실제적으로 연소 효율 및 연비가 향상되고, 연료 소모율이 저감되는 효과를 얻을 수 있으며, 또한 엔진의 출력이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

한편으로, 본 발명은 혼합기가 완전 연소되고, 낮은 온도에서의 작동되는 것에 기인하여, 배기가스의 유해성분을 저감시키는 효과를 얻을 수 있다. 따라서 추가적으로 설치해야만 했던 촉매컨버터의 용량을 줄이거나 제거하는 실용성도 얻을 수 있다.

더 나아가서 본 발명은 혼합기의 완전연소로 배기가스 및 그와 유사한 것에 의해 엔진이 오염되지 않기 때문에 수명이 향상되는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

Claims

연료라인(22a)의 내경을 축소시켜 인젝터(23)를 통하여 공기와 연료의 혼합공간으로 분사되는 연료량을 제한하되, 90∼240 : 1의 공연비를 갖는 혼합기가 연소실 (26)로 공급되게 하는 연료공급 조절장치(10)가 인젝터(23)와 연료탱크(24)를 잇는 연료라인(22a) 상에 설치되고, 90∼240 : 1의 공연비를 갖는 혼합기가 완전 연소되도록 스파크 발생장치(31)가 스파크 용량을 증가시키기 위해 방사상으로 확대 형성된 중심전극(314)과 확장부(316)를 갖는 접지 전극(315)을 포함하여 구성된 내연기관의 린번시스템에 있어서, 이 스파크 발생장치(31)는 중축(318)의 단부로부터 소정길이까지 40°∼50°의 경사각으로 좁아지는 경사부(319)가 연장되어있는 중심전극(314)과; 인슐레이터(310)를 개재하여 중심전극(314)과 절연된 금속쉘(311)에서 아래쪽으로 연장되면서 중심전극(314)과 1.8∼2.2㎜범위내에서 이격되게 절곡되며 원형의 확장부(316)에는 상협하광의 관통공(317)이 천공되어있는 접지전극(315)으로 구성되어짐을 특징으로 하는 내연기관의 린번시스템.
제1항에 있어서, 이 경사부(319)의 단부에는 중축(318)의 직경보다 작은 직경을 갖는 연장단부(320)가 형성되어짐을 특징으로 하는 내연기관의 린번 시스템.