CN1174430A - 内燃机用火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内燃机用火花塞,其中,固定支承于绝缘体2的中心电极7等由熔化合金形成,在该熔化合金中相对于Ir至少混入1～20wt%的Pt。由于在该中心电极中Ir和Pt均匀分布地合金化,所以即使对混合气点火使上述电极达到800℃以上的高温区域,该电极中发生的IrO₃的挥发也能均匀并且缓慢地进行,所以可确实抑制电极处的火花消耗,从而提高火花塞1的耐久性。

Description

内燃机用火花塞

本发明涉及一种构成装于内燃机的火花塞的电极。

过去，作为构成装于内燃机的火花塞的电极，为了抑制在内燃机燃烧室内向混合气进行火花放电导致的电极消耗，提高电极的耐久性，由Pt- 15～30wt％Ir的合金形成电极(日本专利公报特公平2-58756号)得以实用化；另外，为了进一步抑制火花放电导致的中心电极消耗并提高耐久性，也提出了多种由Ir或在Ir中添加Y₂O₃的烧结合金形成电极的方案并得以实用化。

在如特公平2-58756号公报那样由Pt-15～30wt％Ir的合金形成上述现有电极的场合，以及由Ir或在Ir中添加Y₂O₃的合金形成电极的场合，使用于通常的内燃机中时，例如固定支承于绝缘体的中心电极的前端部中轴温度约为800℃，在该中轴温度区域，由于在形成中心电极的合金材料中存在大量的耐火花消耗性良好的Ir，所以可抑制火花放电导致的中心电极消耗。但是近年来内燃机的高输出功率化使得内燃机燃烧室内混合气的燃烧所产生的热量增大，从而使前端露出在该燃烧室内的上述中心电极的中轴温度显著上升，当其温度达到850℃以上的高温时，该中心电极的火花放电在中心电极形成的IrO₃的挥发性明显高于同样形成的PtO₂的挥发性。因此，在上述中心电极的中轴温度在850℃以上的高温区域时，IrO₃的挥发性比Pt或Pt-20wt％Ir优先，中心电极的耐火花消耗性反而降低，其耐久性也同时存在下降的危险。

为此，提出了这样一种方案，即，将Ir或Ir-Pt的粉末混合烧结，作为中心电极的放电电极使用(特开昭61-88479号、特开昭63-257193号等)，但在烧结形成的中心电极的放电电极中，如图4所示，由于Ir与Pt没有均匀分布地进行合理化，而仅是Ir的部分或仅是Pt的部分在放电电极中偏布，所以在如上所述的中心电极中轴温度处于850℃以上高温区域的场合，在上述电极中随着火花放电形成的IrO₃的挥发优先于在Pt或Pt合金中同样地形成的PtO₂的挥发性，结果，在电极中火花消耗不均匀地发生，仅残留下多孔状的Pt，不能充分确保电极等所要求的耐久性。

本发明就是为了改善上述现有技术存在的问题而作出的。其目的在于通过简单的构造，提高电极处火花放电过程中的耐火花消耗性，充分提高内燃机用火花塞的耐久性。

为此，在本发明中，用相对于Ir至少含有1～20wt％Pt的熔化合金，形成用于构成内燃机用火花塞的中心电极和/或接地电极。

另外，在构成内燃机用火花塞的中心电极和/或接地电极的前端面，接合放电电极头，该放电电极头由相对于Ir含有至少1～20wt％Pt的熔化合金形成。

图1为本发明第1实施例的内燃机用火花塞的局部断面图。

图2为本发明第2实施例的内燃机用火花塞的重要部位放大断面图。

图3为在本发明全开耐久试验(相当于40小时、行走距离约6万公里)中火花间隙消耗量(mm)与Pt混合量(wt％)对应关系的测定结果，其中中轴温度设为800℃或900℃。

图4为示出现有Pt-Ir粉末烧结合金的电极消耗机理的示意图。

在实施本发明时，构成内燃机用火花塞的电极或电极前端面接合的放电电极头由熔化合金形成，该熔化合金相对Ir至少含有1～20wt％Pt。在由该熔化合金形成的电极或放电电极头中，由于与Ir和Pt的烧结合金不同，Ir和Pt不是偏布，而是均匀分布地合金化，所以，在内燃机燃烧室内向混合气进行火花放电时产生的Ir原子的氧化以及该氧化物在高温区域的挥发所造成的火花消耗，与现有产品相比更为均匀，而且由于抑制了仅Ir部分优先挥发的不均匀火花消耗，所以可提高火花塞的耐久性。

下面根据图示的实施例进一步说明本发明。标号1为本发明实施例的内燃机用火花塞，该内燃机用火花塞1由绝缘体2和主体接头8构成；该绝缘体2由导电性玻璃密封材料5使带凸缘的中心电极7凸出来并将其固定支承，该导电性密封材料5在轴孔3内与端子电极4一起夹持电阻6并对其进行加热、密封；该主体接头8将上述绝缘体2保持于内部，并在固定支承于上述绝缘体2的中心电极7与凸设于其环状端面9的接地电极10之间形成火花间隙11。

在本发明的第1实施例的内燃机用火花塞1中，固定支承于构成该内燃机用火花塞1的绝缘体2的轴孔3内的中心电极7由熔化合金形成，该熔化合金中相对于Ir至少含有1～20wt％的Pt。

由于在构成本发明第1实施例的内燃机用火花塞1的绝缘体2的轴孔3内中心电极7具有以上构成，并且固定支承于构成内燃机用火花塞1的绝缘体2的轴孔3内的中心电极7由相对Ir至少含有1～20wt％Pt的熔化合金形成，所以在由该合金形成的中心电极7中，Ir和Pt不是偏布而是均匀分布并合金化，在内燃机燃烧室内向混合气进行火花放电产生的、形成中心电极7的Ir原子的氧化以及该氧化物在高温区域的挥发造成的火花消耗比现有产品更均匀，并可抑制仅是Ir原子优选挥发的不均匀火花消耗，所以可提高火花塞1的耐久性。而且，不用说也可将形成上述中心电极7的上述Ir-Pt熔化合金用于接地合金10。另外，也可将中心电极7插入未烧成的绝缘体2内，与绝缘体2同时烧成，从而将其固定支承。

图2所示为本发明第2实施例的内燃机用火花塞1’，在本发明第2实施例的内燃机用火花塞1’中，中心电极17固定支承在构成内燃机用火花塞1’的绝缘体2的轴孔3内，该中心电极17由复合电极材料构成，该复合电极材料的外皮为Ni合金而在内部封入Cn或Cu合金等，在该中心电极17形成的小直径前端面17a接合放电电极头12，该放电电极头12由熔化合金形成，该熔化合金中相对Ir至少含有1～20wt％的Pt。

在本发明第2实施例的内燃机用火花塞1’中，在其绝缘体2的轴孔3内固定支承的中心电极17的前端面17a具有放电电极头12，该放电电极头12由相对于Ir至少含有1～20wt％Pt的熔化合金形成，所以，与上述本发明的第1实施例一样，在Ni合金构成的接地电极20与固定支承在绝缘体2的中心电极17前端的放电电极头12之间形成火花间隙11，在该火花间隙11中对混合气进行点火的场合，由于该放电电极头12由相对Ir至少含有1～20wt％Pt的熔化合金形成，所以向混合气进行火花放电所产生的、形成放电电极头12的Ir原子的氧化以及该氧化物在高温区域的挥发导致的火花消耗地现有产品更均匀，即可以抑制仅仅是Ir的氧化物IrO₃的优先挥发的不均匀火花消耗，提高火花塞1’的耐久性。

另外，与第1实施例一样，也可以将第2实施例所使用的电极材料，即上述Ir-Pt熔化合金用于与中心电极17、放电电极头12相向的接地电极20前端内面20a的放电电极头13，也可以用作中心电极17和接地电极20两方的电极材料或作为放电电极头12、13。

为了确认本发明的效果，针对中心电极17的放电电极头12的直径为0.7mm的第二实施例中的内燃机用火花塞1’，将中轴温度设定为800℃或900℃，安装于2000cc的发动机，进行5000rpm×全开耐久试验(400小时、行走距离约相当6万公里)，测定火花间隙消耗量(mm)与Pt混合量(wt％)的对应关系。结果表明，如图3所示那样，当Pt相对于Ir的混合量为1～30wt％(在1～20wt％的范围尤其有效)时可抑制火花间隙的消耗量，由此明确地确认了本发明的效果。

在本发明的各实施例中，固定支承于构成内燃机用火花塞的绝缘体的中心电极或接合于中心电极前端面的放电电极头，用相对于Ir至少含有1～20wt％Pt的熔化合金形成。其原因在于，如Pt混合量(wt％)在20(wt％)以上，在中心电极或放电电极头处的火花消耗的抑制效果如考虑制造费用等则并不能希望过大幅度地将其提高，所以将Pt混合量(wt％)的上限设为20wt％。

如上所述，通过由相对于Ir至少含有1～20wt％的Pt的熔化合金形成电极或接合于电极前端面的放电电极头，可以使向混合气进行火花放电所产生的其火花消耗变得均匀且缓慢，所以可确实地抑制中心电极等的火花消耗，确实地对混合气点火，并可由该火花消耗的抑制作用获得显著提高火花塞自身的耐久性的优良效果。

Claims (3)

1.一种内燃机用火花塞，其特征在于：至少构成火花隙(11)的绝缘发火部分和接地发火部分之一是由熔化合金形成，该熔化合金含有99～80wt％的Ir和1～20wt％的Pt。

2.如权利要求1所述的内燃机用火花塞，其特征在于，所述绝缘发火部分是中心电极(7，17)，所述接地发火部分是接地电极(10、20)。

3.如权利要求1所述的内燃机用火花塞，其特征在于，所述绝缘发火部分是接合在中心电极(17)的前端面(17a)上的放电电极头(12)，所述接地发火部分是接合在接地电极(20)的前端面(20a)上的放电电极头(13)。

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