CN117642947A - 火花塞 - Google Patents
火花塞 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117642947A CN117642947A CN202280049823.6A CN202280049823A CN117642947A CN 117642947 A CN117642947 A CN 117642947A CN 202280049823 A CN202280049823 A CN 202280049823A CN 117642947 A CN117642947 A CN 117642947A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- discharge member
- mass
- electrode
- spark plug
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 31
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 10
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000007088 Archimedes method Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000009689 gas atomisation Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000929 Ru alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
- H01T13/39—Selection of materials for electrodes
Landscapes
- Spark Plugs (AREA)
Abstract
本发明提供一种能够降低放电构件的消耗而延长寿命的火花塞(10)。火花塞具备：第一电极(13)，具备放电构件(15)；以及第二电极(18)，隔着火花间隙(21)与放电构件对向，放电构件以Ru为主成分，并包含0.5质量％以上且30质量％以下的Ni或Co。
Description
技术领域
本发明涉及具备包含Ru的放电构件的火花塞。
背景技术
在专利文献1中公开了一种在具有具备放电构件的第一电极和隔着火花间隙与放电构件对向的第二电极的火花塞中具备由Ru的单质或Ru合金构成的放电构件的现有技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平5-54955号公报
发明内容
发明所要解决的课题
Ru在高温下氧化挥发显著，因此在现有技术中放电构件容易消耗，火花塞的寿命有可能较早耗尽。
本发明是为了解决该问题而完成的，其目的在于提供一种能够降低放电构件的消耗而延长寿命的火花塞。
用于解决课题的手段
为了实现该目的，本发明的火花塞具备：第一电极，具备放电构件；以及第二电极，与放电构件隔着火花间隙对向，放电构件以Ru为主成分，并包含0.5质量％以上且30质量％以下的Ni或Co。
发明效果
根据本发明的火花塞，能够降低放电构件的消耗，因此能够延长寿命。
附图说明
图1是一实施方式的火花塞的单侧剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。图1是一实施方式的火花塞10的以轴线O为界的单侧剖视图。在图1中，将纸面下侧称为火花塞10的前端侧，将纸面上侧称为火花塞10的后端侧。
如图1所示，火花塞10具备中心电极13(第一电极)以及接地电极18(第二电极)。绝缘体11将中心电极13与接地电极18绝缘。接地电极18与主体配件17连接。绝缘体11是由机械特性、高温下的绝缘性优异的氧化铝等形成的大致圆筒状的构件。绝缘体11设置有沿轴线O贯通的轴孔12。
中心电极13是沿着轴线O配置于轴孔12的棒状的电极。中心电极13具备母材14和设置于母材14的前端的放电构件15。母材14埋设有导热性优异的芯材。母材14的材料例如是Ni或以Ni为主成分的合金，芯材的材料例如是Cu或以Cu为主成分的合金。能够省略芯材。放电构件15的材料是以Ru为主成分的金属。放电构件15通过激光焊接、电阻焊接、扩散接合等固定于母材14。
端子配件16是连接高压电缆(未图示)的棒状的构件，前端侧配置于绝缘体11的轴孔12中。端子配件16在轴孔12中与中心电极13电连接。
主体配件17是向内燃机的螺纹孔(未图示)固定的大致圆筒状的金属制的构件。主体配件17由具有导电性的金属材料(例如低碳钢等)形成。主体配件17固定于绝缘体11的外周。在主体配件17连接有接地电极18。
接地电极18具备与主体配件17连接的母材19和设置于母材19的放电构件20。母材19埋设有导热性优异的芯材。母材19的材料是以Ni为主成分的合金，芯材的材料是Cu或以Cu为主成分的合金。能够省略芯材。放电构件20由耐火花消耗性比母材19高的Pt、Ir、Ru、Rh等贵金属、W、或者以贵金属、W为主成分的合金形成。放电构件20通过激光焊接、电阻焊接、扩散接合等固定于母材19。接地电极18隔着火花间隙21与中心电极13的放电构件15对向。
火花塞10例如通过以下那样的方法制造。首先，将中心电极13插入到绝缘体11的轴孔12。接着，将端子配件16插入到轴孔12，确保端子配件16与中心电极13的导通之后，将预先连接有接地电极18的主体配件17组装于绝缘体11的外周。将接地电极18压曲而在中心电极13与接地电极18之间制作火花间隙21，得到火花塞10。
放电构件15以Ru为主成分，并包含0.5质量％以上且30质量％以下的Ni或Co。优选的是，放电构件15以Ru为主成分，并包含5质量％以上且25质量％以下的Ni或Co。Ru是高熔点金属，因此成为放电构件15的主成分。主成分是指构成放电构件15的元素中的含量最多的元素。Ru的含量相对于构成放电构件15的全部成分的总量优选为50质量％以上，更优选为60质量％以上或70质量％以上。
放电构件15除了Ru、Ni、Co以外，还可以包含其他金属元素。其他金属元素例如可列举铂族元素(Rh、Pd、Os、Ir、Pt)、Cr。其他金属的含量例如为3质量％以下。
放电构件15除了Ru、Ni、Co、其他金属元素以外，还可以包含Y2O3、Al2O3等氧化物。氧化物的含量例如为8质量％以下。
Ni、Co是用于降低Ru的氧化消耗的元素。Ni、Co具有比Ru更难以氧化的性质。Ni的含量相对于放电构件15的质量为0.5质量％以上且30质量％以下，优选为5质量％以上且30质量％以下，或者为0.5质量％以上且25质量％以下，更优选为5质量％以上且25质量％以下。当Ni的含量小于0.5质量％时，Ru的氧化消耗几乎不降低。当Ni的含量超过30质量％时，放电构件15的熔点大幅降低，观察到放电构件15的耐火花消耗性降低的倾向。
Co的含量相对于放电构件15的质量为0.5质量％以上且30质量％以下，优选为5质量％以上且30质量％以下，或者为0.5质量％以上且25质量％以下，更优选为5质量％以上且25质量％以下。当Co的含量小于0.5质量％时，Ru的氧化消耗几乎不降低。当Co的含量超过30质量％时，放电构件15的熔点大幅降低，观察到放电构件15的耐火花消耗性降低的倾向。
放电构件15也可以包含Ni和Co这两者。当在放电构件15中包含Ni和Co这两者的情况下，Ni和Co的合计含量相对于放电构件15的质量为0.5质量％以上且30质量％以下，优选为5质量％以上且30质量％以下，或者为0.5质量％以上且25质量％以下，更优选为5质量％以上且25质量％以下。当Ni和Co的合计含量小于0.5质量％时，Ru的氧化消耗几乎不降低。当Ni和Co的合计含量超过30质量％时，放电构件15的熔点大幅降低，观察到放电构件15的耐火花消耗性降低的倾向。
放电构件15通过对包含Ru及Ni(或Co)的金属粉末进行成形并对所得到的成形体进行烧结的粉末冶金而得到。当通过粉末冶金制作放电构件15时，能够将放电构件15形成为圆板、圆锥台、椭圆柱、三棱柱或四棱柱等多棱柱等任意的形状。
金属粉末的成形体通过烧结而产生致密化和晶粒生长。烧结温度与放电构件15的密度之间存在相关性。为了提高耐火花消耗性，放电构件15的密度优选为95％以上。放电构件15的密度通过阿基米德法测定。
为了降低放电构件15的氧化消耗，放电构件15优选溶解氧量少。为了降低放电构件15的溶解氧量，优选原料的金属粉末中包含的氧量少。通过将原料的金属真空熔解并利用惰性气体气雾化法制作金属粉末，能够降低金属粉末的氧量。
实施例
通过实施例对本发明更详细地进行说明，但本发明并不限定于该实施例。
(样品的制作)
试验者将以各种比例混合Ru、Ni的金属而成的混合物、以及以各种比例混合Ru、Co的金属而成的混合物真空熔解，通过惰性气体气雾化法得到各种金属粉末。将得到的金属粉末放入模具中，进行压缩而得到圆柱状的成形体后，将成形体在还原气氛中在约2000℃下进行烧结，得到Ru与Ni的比例、Ru与Co的比例不同的35种放电构件。
另外，试验者将混合了Y2O3的粉末和金属粉末而成的混合物放入模具中，进行压缩而得到圆柱状的成形体后，将成形体在还原气氛中在约2000℃下烧结，得到包含Y2O3的2种放电构件。
放电构件的化学成分使用波长分散型X射线分光器(WDS)进行测定。测定的条件设为加速电压：20kV、光束直径：20μm、测定时间：峰顶10秒。得到的放电构件为直径0.8mm、厚度0.6mm的圆柱状。得到的放电构件的密度(基于阿基米德法)为95％以上。
试验者制作将放电构件分别接合于母材的中心电极，与上述实施方式同样地得到在中心电极的放电构件与接地电极之间设置有火花间隙的No.1-37的火花塞的样品。样品的火花间隙的大小为0.75mm。
(试验)
试验者将各样品安装于发动机，在中心电极与接地电极之间产生火花放电，进行使发动机以5000rpm的转速工作120小时的试验。在一次火花放电中从点火线圈向各样品供给的能量为300mJ。试验时的空燃比为10.5，发动机的燃烧室的压力为62kPa，放电构件的温度为700℃。放电构件的温度通过在开始试验之前，使用开设有到达放电构件附近的孔的火花塞而在放电构件附近的母材的前端附近配置热电偶的测温接点而进行测定。
在试验后，使用三维形状测定机测定各样品的放电构件的消耗量(mm3)，基于消耗量将No.1-37的样品分为A至C这3个等级。对于A，消耗量小于0.297mm3，对于B，消耗量为0.297mm3以上且小于0.511mm3，对于C，消耗量为0.511mm3以上。A的基准值的0.297mm3是使用包含5质量％的Pt且余量由Ir构成的放电构件进行相同的试验时的消耗量。C的基准值的0.511mm3是使用包含32质量％的Ir且余量由Pt构成的放电构件进行相同的试验时的消耗量。将No.1-37的样品的放电构件的化学成分、放电构件的消耗量、基于消耗量的判定记载于表1以及表2。
[表1]
[表2]
如表1所示，No.6-14、23-31被判定为A，No.3-5、15-17、20-22、32-34被判定为B，No.1、2、18、19、35被判定为C。判定为A或B的No.3-17、20-34的消耗量比包含32质量％的Ir且余量由Pt构成的放电构件的消耗量少。判定为A的No.6-14、23-31的消耗量比包含5质量％的Pt且余量由Ir构成的放电构件的消耗量少。可知：由于No.3-17、20-34以推定埋藏量比Ir、Pt多的Ru为主成分，因此与以Ir、Pt为主成分的放电构件相比能够降低原料费。而且还可知：与以Ir、Pt为主成分的放电构件相比能够提高原料的供给稳定性。
当对判定为A或B的No.3-17和判定为C的No.1、2、18进行比较时，No.3-17的Ni的含量为0.5-30质量％，No.1、2、18的Ni的含量小于0.5质量％或超过30质量％。可知：以Ru为主体且在0.5-30质量％的范围内包含Ni的放电构件与以除此以外的比例在Ru中包含Ni的放电构件相比，能够降低消耗量。
当对判定为A的No.6-14和判定为B的No.3-5、15-17进行比较时，No.6-14的Ni的含量为5-25质量％，No.3-5、15-17的Ni的含量小于5质量％或超过25质量％。可知：以Ru为主体且在5-25质量％的范围内包含Ni的放电构件能够进一步降低消耗量。
当对判定为A或B的No.20-34和判定为C的No.19、35进行比较时，No.20-34的Co的含量为0.5-30质量％，No.19、35的Co的含量小于0.5质量％或超过30质量％。可知：以Ru为主体且在0.5-30质量％的范围内包含Co的放电构件与以除此以外的比例在Ru中包含Co的放电构件相比，能够降低消耗量。
当对判定为A的No.23-31和判定为B的No.20-22、32-34进行比较时，No.23-31的Co的含量为5-25质量％，No.20-22、32-34的Co的含量小于5质量％或超过25质量％。可知：以Ru为主体且在5-25质量％的范围内包含Co的放电构件能够进一步降低消耗量。
如表2所示，在No.36中，将No.9的放电构件的Ru的6质量％置换为Y2O3，在No.37中，将No.24的放电构件的Ru的6质量％置换为Y2O3。No.36、37也与No.9、24同样地判定为A。可知：包含Y2O3的放电构件也能够降低消耗量。
以上，基于实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够容易地推测在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种改良变形。
在实施方式中，对放电构件15接合于母材14的情况进行了说明，但未必限定于此。当然也可以在母材14与放电构件15之间夹设中间材料。
在实施方式中，对设置于中心电极13的放电构件15与设置于接地电极18的放电构件20对向的情况进行了说明，但未必限定于此。当然也可以省略接地电极18的放电构件20。
在实施方式中，作为第一电极，例示了中心电极13，作为第二电极，例示了接地电极18，但未必限定于此。当然也可以将接地电极18设为第一电极并将中心电极13设为第二电极。在该情况下，以Ru为主成分且以0.5-30质量％的比例包含Ni的放电构件20固定于接地电极18的母材19。也可以在母材19与放电构件20之间夹设中间材料。
在将接地电极18设为第一电极的情况下，不限于在接地电极18的母材19中的朝向中心电极13侧的面固定放电构件20。只要在放电构件20与中心电极13之间形成火花间隙21，则也可以在母材19的任意面固定放电构件20。当然也可以省略中心电极13的放电构件15。
在实施方式中，对使接合于主体配件17的接地电极18的母材19压曲的情况进行了说明。但是，未必限定于此。当然也可以使用直线状的母材来代替使用压曲的母材19。在该情况下，使主体配件17的前端侧沿轴线方向延伸，将直线状的母材与主体配件17接合，使母材与中心电极13对向。接地电极18的数量也适当设定。
在实施方式中，对以放电构件20与中心电极13在轴线方向上对向的方式配置接地电极18的情况进行了说明。但是，未必限定于此，接地电极18与中心电极13的位置关系能够适当设定。作为接地电极18与中心电极13的其他位置关系，例如可列举以中心电极13的侧面与接地电极18的放电构件20对向的方式配置接地电极18等。
标号说明
10火花塞
13中心电极(第一电极)
15放电构件
18接地电极(第二电极)
21火花间隙。
Claims (2)
1.一种火花塞，具备：第一电极，具备放电构件；以及第二电极，与所述放电构件隔着火花间隙对向，
所述放电构件以Ru为主成分，并包含0.5质量％以上且30质量％以下的Ni或Co。
2.根据权利要求1所述的火花塞，
所述放电构件包含5质量％以上且25质量％以下的Ni或Co。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021126835 | 2021-08-02 | ||
| JP2021-126835 | 2021-08-02 | ||
| PCT/JP2022/027443 WO2023013371A1 (ja) | 2021-08-02 | 2022-07-12 | スパークプラグ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117642947A true CN117642947A (zh) | 2024-03-01 |
Family
ID=85155947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202280049823.6A Pending CN117642947A (zh) | 2021-08-02 | 2022-07-12 | 火花塞 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPWO2023013371A1 (zh) |
| CN (1) | CN117642947A (zh) |
| DE (1) | DE112022003783T5 (zh) |
| WO (1) | WO2023013371A1 (zh) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10005559A1 (de) * | 2000-02-09 | 2001-08-23 | Bosch Gmbh Robert | Metallegierung mit Ruthenium und Zündkerze mit dieser Legierung |
| JP7068758B2 (ja) * | 2019-02-27 | 2022-05-17 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
-
2022
- 2022-07-12 CN CN202280049823.6A patent/CN117642947A/zh active Pending
- 2022-07-12 DE DE112022003783.0T patent/DE112022003783T5/de active Pending
- 2022-07-12 WO PCT/JP2022/027443 patent/WO2023013371A1/ja active Application Filing
- 2022-07-12 JP JP2023506570A patent/JPWO2023013371A1/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE112022003783T5 (de) | 2024-06-06 |
| JPWO2023013371A1 (zh) | 2023-02-09 |
| WO2023013371A1 (ja) | 2023-02-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3902756B2 (ja) | スパークプラグ | |
| US7449823B2 (en) | Spark plug with specific electrode material | |
| US8575829B2 (en) | Spark plug including high temperature performance electrode | |
| US8274203B2 (en) | Electrode material for a spark plug | |
| KR101870060B1 (ko) | 스파크 플러그 | |
| KR101580363B1 (ko) | 스파크 플러그 | |
| KR101513325B1 (ko) | 내연 엔진용 스파크 플러그 | |
| JP2011003545A (ja) | スパークプラグ | |
| CN111247706B (zh) | 内燃机用的火花塞 | |
| KR101445464B1 (ko) | 스파크 플러그 | |
| WO2012094359A2 (en) | Ruthenium-based electrode material for a spark plug | |
| JP2004235040A (ja) | スパークプラグ及びその製造方法 | |
| JP2015053196A (ja) | 点火プラグ | |
| CN117642947A (zh) | 火花塞 | |
| US9948068B2 (en) | Spark plug | |
| CN115038803B (zh) | 火花塞用贵金属电极头、火花塞用电极和火花塞 | |
| JP6312723B2 (ja) | スパークプラグ | |
| JP6897503B2 (ja) | 固体電解質、その製造方法、ガスセンサ | |
| JP6859926B2 (ja) | 固体電解質、その製造方法、ガスセンサ | |
| KR101841374B1 (ko) | 스파크 플러그 | |
| JP2018098084A (ja) | 点火プラグ | |
| JP2005108821A (ja) | スパークプラグ | |
| JP2021039911A (ja) | スパークプラグ | |
| JP2004273218A (ja) | スパークプラグの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |