JP2000252039A - Spark plug for internal combustion engine - Google Patents
Spark plug for internal combustion engineInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の内燃機
関用スパークプラグに関し、特に長寿命であって、か
つ、安定した着火性を有する内燃機関用スパークプラグ
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spark plug for an internal combustion engine of an automobile or the like, and more particularly to a spark plug for an internal combustion engine having a long life and stable ignition performance.
【0002】[0002]
【従来技術】自動車等の内燃機関の点火に用いる一般的
な内燃機関用スパークプラグ(以下、単にスパークプラ
グともいう)は、筒状の主体金具と、中心貫通孔を有す
る絶縁体であって、主体金具内に嵌め込むことで保持さ
れてなる絶縁体と、中心貫通孔内に挿入され、周囲を絶
縁体で取り囲むことにより保持されてなる中心電極とを
備えてなる。さらに、中心電極の先端面と略平行に対向
するよう対向面を有する接地電極が、主体金具の先端縁
部に固着されてなる。その構成により、中心電極の先端
面と接地電極の対向面との両電極の間隙において、放電
ギャップが形成されている。2. Description of the Related Art A general spark plug for an internal combustion engine (hereinafter, simply referred to as a spark plug) used for ignition of an internal combustion engine of an automobile or the like is a cylindrical metal shell and an insulator having a central through hole. An insulator held by being fitted into the metal shell and a center electrode inserted into the center through hole and held by surrounding the insulator with the insulator are provided. Further, a ground electrode having an opposing surface so as to be substantially parallel to the front end surface of the center electrode is fixed to the front end edge of the metal shell. With such a configuration, a discharge gap is formed in a gap between the two electrodes, that is, the tip surface of the center electrode and the opposing surface of the ground electrode.
【0003】この放電ギャップでは、点火コイル等から
中心電極に高電圧が印加されることにより、火花放電が
なされる。そして燃焼室内に吸入された混合気中で火花
放電が発生し、放電ギャップにおいてこの混合気に着火
することにより火炎核が発生する。この放電ギャップで
発生した火炎核は、周囲の混合気に接触することにより
火炎を成長させ、混合気を燃焼させて燃焼室内に爆発を
引き起こす。[0003] In this discharge gap, a high voltage is applied to the center electrode from an ignition coil or the like, thereby causing a spark discharge. Then, a spark discharge is generated in the air-fuel mixture sucked into the combustion chamber, and the air-fuel mixture is ignited in the discharge gap to generate a flame kernel. The flame nuclei generated in the discharge gap contact the surrounding air-fuel mixture to grow a flame, burn the air-fuel mixture, and cause an explosion in the combustion chamber.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、放電ギ
ャップを形成する電極面である中心電極の先端面及び接
地電極の対向面は、一般には略平坦状に形成されてなる
ことから、放電ギャップで発生した火炎核は、この両電
極面と比較的大きな面積をもって接触してしまう。その
ため、火花放電により発生した火炎核は火炎を成長させ
る過程に際して、両電極面の冷却効果から吸熱されてし
まう可能性がある。その結果、発生した火炎核が火炎を
成長させることができずに混合気を燃焼させることがで
きないという、いわゆる消炎作用といわれる作用を生ず
ることになる。However, the tip surface of the center electrode, which is the electrode surface forming the discharge gap, and the opposing surface of the ground electrode are generally formed in a substantially flat shape. The flame nucleus contacts the two electrode surfaces with a relatively large area. Therefore, during the process of growing the flame, the flame nucleus generated by the spark discharge may endothermic due to the cooling effect of both electrode surfaces. As a result, an effect called a so-called quenching effect occurs, in which the generated flame nucleus cannot grow the flame and cannot burn the air-fuel mixture.
【0005】そこで、例えば特公昭59−33949号
公報には、中心電極の先端面に凹部を形成したスパーク
プラグが開示されている。前記公報のように、中心電極
の先端面に凹部を形成したものでは、中心電極の先端面
の略平坦状をした面の表面積が、凹部の形成により減少
されてなる。そのため、火炎核が火炎を成長させる過程
において、火炎核と中心電極の先端面との接触面積が減
少され、火炎核は中心電極の先端面から消炎作用を受け
にくく、着火ミス等の発生が低減されるものとなる。For example, Japanese Patent Publication No. Sho 59-33949 discloses a spark plug in which a concave portion is formed on the front end surface of a center electrode. As described in the above publication, in the case where the concave portion is formed on the distal end surface of the center electrode, the surface area of the substantially flat surface of the distal end surface of the central electrode is reduced by forming the concave portion. Therefore, in the process of growing the flame by the flame core, the contact area between the flame kernel and the tip of the center electrode is reduced, and the flame kernel is less likely to be extinguished by the flame from the tip of the center electrode, reducing the occurrence of ignition errors and the like. Will be done.
【0006】ところで、前記消炎作用の低減効果を持続
させるには、スパークプラグの使用による経時変化から
中心電極の消耗が進行していく中、その中心電極に形成
された凹部を長期に渡り残存させることが重要となる。
そのためには、前記公報技術の場合では、中心電極の先
端面から凹部をかなり深く、もしくは複数に及んで形成
しなければならない。しかしながら、中心電極の先端面
に凹部を形成すること自体、中心電極の寿命に寄与する
体積を縮小させることになり、スパークプラグの使用寿
命を短くしてしまう。従って、凹部を深く、もしくは複
数に及んで形成することになれば、なおのこと使用寿命
を短くしてしまう。また、中心電極の先端面に形成され
る凹部は、一般に切断刃等を用いて切削することにより
形成されるが、凹部を深くもしくは複数に及んで形成す
るためには、中心電極を相当量切削加工しなければなら
ず、加工工数が増し、製造コストや製造効率の点からも
優れるものとはいえない。Meanwhile, in order to maintain the effect of reducing the quenching action, the recess formed in the center electrode is left for a long period of time while the consumption of the center electrode progresses due to the aging with the use of the spark plug. It becomes important.
For that purpose, in the case of the above-mentioned publication technology, the concave portion must be formed considerably deeply or a plurality of times from the tip end surface of the center electrode. However, the formation of the concave portion on the front end face of the center electrode itself reduces the volume that contributes to the life of the center electrode, and shortens the service life of the spark plug. Therefore, if the recess is formed deeply or over a plurality of portions, the service life is further shortened. In addition, the concave portion formed on the front end surface of the center electrode is generally formed by cutting using a cutting blade or the like. However, in order to form the concave portion deeply or in a plurality, the center electrode is cut by a considerable amount. Processing must be performed, which increases the number of processing steps, and cannot be said to be excellent in terms of manufacturing cost and manufacturing efficiency.
【0007】また、例えば特開平3−225784号公
報には、中心電極の先端面に貴金属チップを接合し、中
心電極の先端面と貴金属チップとの接合面(チップ接合
面)近傍まで凹部を形成したスパークプラグが開示され
ている。前記公報技術のように、貴金属チップが接合さ
れた中心電極の先端面のチップ接合面近傍まで凹部を形
成することで、そのチップ接合面での熱応力を低減し貴
金属チップの脱落を抑制し、スパークプラグの長寿命化
を図ることが可能となる。[0007] For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-225784, a noble metal tip is joined to the tip surface of a center electrode, and a concave portion is formed near the joining surface (tip joining surface) between the tip surface of the center electrode and the noble metal tip. A disclosed spark plug is disclosed. As in the above-mentioned publication technology, by forming a concave portion near the tip bonding surface of the center electrode to which the noble metal tip is bonded, the thermal stress at the chip bonding surface is reduced, and the noble metal chip is prevented from falling off. It is possible to extend the life of the spark plug.
【0008】しかしながら、一般に貴金属チップは厚み
が非常に薄いため、前記公報技術のようにチップ接合面
近傍まで凹部を形成することによる消炎作用の低減はご
くわずかなものである。However, since the noble metal tip is generally very thin, the reduction of the flame-extinguishing effect by forming a concave portion near the chip joining surface as in the above-mentioned publication technology is very small.
【0009】ところで、スパークプラグはエンジンブロ
ック(シリンダヘッド)に組付け固定されてなるが、そ
の組付け固定方向によって、前記エンジンブロックに組
付けられた状態での接地電極の方向がまちまちになって
しまう。そして、燃焼室内部では、圧縮行程においてス
ワール(混合気流)が発生するために、接地電極の方向
によっては、そのスワールに対して放電ギャップ(中心
電極)が接地電極(接地電極固着部)の陰になってしま
う場合が生ずる。即ち、前記接地電極がスワールに対し
ての妨げとなり、スワールが放電ギャップで発生した火
炎核に対して有効に接触することができずに、火炎核の
成長を妨げてしまう可能性があった。特に、近年の希薄
燃焼方式や高圧縮燃焼方式を採用するエンジンでは、混
合気に着火しやすいことが円滑な運転を可能とするた
め、放電ギャップが接地電極の陰になってしまい、その
結果スワールが火炎核に対して有効に接触することがで
きなければ、着火が容易でなくなるために円滑な運転が
行えなくなってしまう。By the way, the spark plug is assembled and fixed to the engine block (cylinder head), and the direction of the ground electrode in the state of being assembled to the engine block varies depending on the fixing direction of the spark plug. I will. In the combustion chamber, swirl (mixed air flow) is generated during the compression stroke. Therefore, depending on the direction of the ground electrode, the discharge gap (center electrode) is shaded by the ground electrode (ground electrode fixing portion) with respect to the swirl. May occur. That is, the ground electrode hinders the swirl, and the swirl cannot effectively contact the flame nucleus generated in the discharge gap, which may hinder the growth of the flame nucleus. In particular, in recent engines employing lean-burn or high-compression combustion systems, it is easy to ignite the air-fuel mixture to enable smooth operation, so the discharge gap is shaded by the ground electrode, resulting in swirl. If they cannot effectively contact the flame nucleus, ignition will not be easy and smooth operation will not be possible.
【0010】そこで、前記特公昭59−33949号公
報、及び前記特開平3−225784号公報の構成で
は、接地電極の方向によっては、スワールを放電ギャッ
プで発生した火炎核に対して有効に接触させ、即ち、火
炎核を成長させることができない場合がある。さらに
は、中心電極の直径と同等あるいはそれ以上の幅を有す
る接地電極により放電ギャップが形成されている場合で
は、エンジンスタート時等の燃焼室の冷えた状態やアイ
ドリング等の軽負荷低回転時に、前記放電ギャップで発
生した火炎核が接地電極からも消炎作用を受けることも
懸念される。Therefore, in the configurations of Japanese Patent Publication No. 59-33949 and Japanese Patent Laid-Open Publication No. 3-225784, the swirl is effectively brought into contact with the flame nucleus generated in the discharge gap depending on the direction of the ground electrode. That is, the flame kernel may not be able to grow. Further, when a discharge gap is formed by a ground electrode having a width equal to or larger than the diameter of the center electrode, when the combustion chamber is cold when the engine is started or when the light load is low such as idling, It is feared that the flame nuclei generated in the discharge gap are also extinguished by the ground electrode.
【0011】以上のように、放電ギャップで発生した火
炎核が火炎を成長させる過程で、消炎作用、もしくは接
地電極によるスワールの妨げ(火炎核とスワールの接触
の妨げ)といった現象を受けると、火炎核が消失してし
まい着火ミスを生じ、スパークプラグの着火性の悪化を
招いてしまう。あるいは、火炎核の成長遅れによる着火
遅れが生じ、熱効率の低下を起こしてしまうという不具
合を生じる場合も考えられる。As described above, when the flame nucleus generated in the discharge gap undergoes a phenomenon such as a quenching effect or a swirl hindrance by the ground electrode (interference between the flame nucleus and the swirl) in the process of growing the flame, The nucleus disappears and an ignition error occurs, which causes deterioration of the ignition performance of the spark plug. Alternatively, it is conceivable that an ignition delay due to a delay in the growth of the flame nucleus occurs, causing a problem that the thermal efficiency is reduced.
【0012】本発明の目的は、前記問題点に鑑みてなさ
れたものであり、長寿命であって、かつ、中心電極及び
接地電極からの消炎作用を低減させ、さらには着火性に
ついても優れた性能を有する内燃機関用スパークプラグ
を提供することにある。An object of the present invention has been made in view of the above problems, and has a long life, a reduced quenching effect from a center electrode and a ground electrode, and excellent ignitability. It is to provide a spark plug for an internal combustion engine having high performance.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段、作用及び効果】その解決
するための手段は、筒状の主体金具と、中心貫通孔を有
し、前記主体金具内に保持される絶縁体と、前記中心貫
通孔内に挿入され、前記絶縁体に保持される中心電極
と、前記主体金具の先端縁部に固着され、前記中心電極
の先端面と対向する対向面を有してなる接地電極とを備
え、前記中心電極の前記先端面と前記接地電極とによっ
て放電ギャップが形成されてなる内燃機関用スパークプ
ラグであって、前記中心電極の前記先端面は、前記接地
電極に向かって断面積が漸増する凹部が形成され、か
つ、該先端面上に耐火花消耗性部材を有してなり、前記
接地電極の前記中心電極に対向する部分における最大幅
が前記中心電極の前記先端面の最大幅よりも狭小に形成
され、かつ、該接地電極の端縁部が前記耐火花消耗性部
材と対向する位置に配されてなることを特徴とする内燃
機関用スパークプラグである。Means for solving the problems, means and effects to solve the problem, include a cylindrical metal shell, an insulator having a center through hole, held in the metal shell, and the center through hole. A center electrode inserted into the hole and held by the insulator; and a ground electrode fixed to a leading edge of the metal shell and having a facing surface facing the leading surface of the center electrode, A spark plug for an internal combustion engine in which a discharge gap is formed by the tip end surface of the center electrode and the ground electrode, wherein the tip end surface of the center electrode has a recess whose cross-sectional area gradually increases toward the ground electrode. Is formed, and a spark erosion resistant member is provided on the front end surface, and the maximum width of the ground electrode at a portion facing the center electrode is smaller than the maximum width of the front end surface of the center electrode. And the grounding electrode Edge of a spark plug for an internal combustion engine characterized by comprising arranged at a position opposite to the spark wear resistant member.
【0014】かかる構成の内燃機関用スパークプラグで
は、接地電極と放電ギャップが形成されるべく中心電極
の先端面に、その接地電極に向かって断面積が漸増する
凹部が形成されてなることから、中心電極の略平坦状を
した面の表面積を最小限にすることができる。それよ
り、放電ギャップにおいて発生する火炎核が、火炎を成
長させるに際して、中心電極の先端面と接触する面積が
縮小され、その結果中心電極による消炎作用を低減する
ことができる。In the spark plug for an internal combustion engine having such a configuration, a concave portion whose cross-sectional area gradually increases toward the ground electrode is formed on the tip end surface of the center electrode so as to form a discharge gap with the ground electrode. The surface area of the substantially flat surface of the center electrode can be minimized. Accordingly, the area of the flame nucleus generated in the discharge gap in contact with the front end face of the center electrode when growing the flame is reduced, and as a result, the quenching effect of the center electrode can be reduced.
【0015】そして、中心電極の先端面上に、火花消耗
に対する耐久性に優れる、例えば白金、イリジウム、タ
ングステン、レニウム等の単体もしくは合金からなる耐
火花消耗性部材を有してなることから、火花放電が放電
ギャップにおいて長期に渡ってなされた場合にも、中心
電極の電極消耗を十分に抑制することができ、さらに長
期使用によっても中心電極に形成された凹部(凹部の形
状)についても十分に維持することができる。Since the center electrode has a spark erosion resistant member made of a simple substance or an alloy of platinum, iridium, tungsten, rhenium or the like, which is excellent in durability against spark erosion on the tip end surface of the center electrode. Even when the discharge is performed for a long time in the discharge gap, the electrode consumption of the center electrode can be sufficiently suppressed, and the concave portion (shape of the concave portion) formed in the center electrode can be sufficiently formed even after long-term use. Can be maintained.
【0016】また、凹部は接地電極に向かって断面積が
漸増するように形成されており、さらに接地電極におけ
る端縁部は、中心電極の先端面上に有した耐消耗性部材
の上縁部と外縁部の間にあたる先端部上に対向する位置
に配される。それにより、電界は、中心電極では凹部に
より形成された上縁部に集中されやすく、他方接地電極
では対向面の端縁部に集中されやすくなることから、こ
の両部間からなる放電ギャップで火花放電が発生しやす
くなる。従って、中心電極の中心部から隔たった部分
(面)の近傍の放電ギャップにおいて火炎核が発生しや
すく、また、中心電極の先端面に凹部が形成されてなる
ことから、火炎核がかなり大きくなった状態で中心電極
に接触することになるため、消炎作用を低減させること
ができる。The recess is formed so that its cross-sectional area gradually increases toward the ground electrode, and the edge of the ground electrode is formed by the upper edge of the wear-resistant member provided on the front end surface of the center electrode. And an outer edge portion, and is disposed at a position facing an upper end portion corresponding to the outer edge portion. As a result, the electric field is easily concentrated on the upper edge formed by the concave portion in the center electrode, and is easily concentrated on the edge of the opposing surface in the ground electrode. Discharge is likely to occur. Therefore, a flame nucleus is likely to be generated in the discharge gap near a portion (surface) separated from the center of the center electrode, and the flame nucleus becomes considerably large because a concave portion is formed on the tip end surface of the center electrode. Since it comes into contact with the center electrode in the state in which it is in a state of being extinguished, the quenching action can be reduced.
【0017】また、前記接地電極の前記中心電極に対向
する部分における最大幅が、前記中心電極の前記先端面
の最大幅よりも狭小に形成した前記構成のスパークプラ
グにすることにより、スパークプラグをエンジンのシリ
ンダーヘッドに組み付ける際に、接地電極の方向(スワ
ールに対する接地電極の方向)がまちまちになって組み
付け固定されても、放電ギャップ(中心電極)がスワー
ルに対して接地電極(接地電極固着部)の陰に隠れるこ
とが少なくなる。従って、スワールが放電ギャップ(中
心電極)に対して有効に接触することができるため、火
花放電により発生した火炎核は容易に成長しやすく、常
に良好かつ安定な着火性を得ることができ、希薄燃焼方
式や高圧縮燃焼方式を採用するエンジンについても円滑
な運転を可能とする。Further, the spark plug according to the present invention is configured such that a maximum width of a portion of the ground electrode facing the center electrode is smaller than a maximum width of the front end surface of the center electrode. When assembling to the engine cylinder head, even if the direction of the ground electrode (the direction of the ground electrode with respect to the swirl) varies and is fixed, the discharge gap (center electrode) is fixed to the ground electrode (the ground electrode fixing part) ) Less hiding behind. Therefore, since the swirl can effectively contact the discharge gap (center electrode), the flame nucleus generated by the spark discharge easily grows easily, and a good and stable ignitability can always be obtained, and the sparseness can be obtained. It enables smooth operation of engines that use the combustion system or the high compression combustion system.
【0018】さらに、前記内燃機関用スパークプラグに
おいて、前記耐火花消耗性部材を、白金、イリジウム、
ロジウムの少なくとも2種から選択され、かつ融点16
00℃以上を有する貴金属合金とするとよい。Further, in the spark plug for an internal combustion engine, the spark consumable member may be made of platinum, iridium,
Selected from at least two of rhodium and having a melting point of 16
It is preferable to use a noble metal alloy having a temperature of 00 ° C. or higher.
【0019】前記構成を有する内燃機関用スパークプラ
グでは、耐火花消耗性部材を白金、イリジウム、ロジウ
ムの少なくとも2種から選択されてなる貴金属合金から
形成することにより、中心電極の先端面に有される耐火
花消耗性部材の過昇温を防止し、かつ酸化揮発を抑制す
ることができるので、より信頼性の高いスパークプラグ
を得ることができる。また、前記耐火花消耗性部材が、
融点1600℃以上を有するよう構成されることによ
り、高熱環境下となる燃焼室に曝される中心電極の耐熱
性、耐久性(寿命)についても非常に優れたものとする
ことができる。In the spark plug for an internal combustion engine having the above structure, the spark consumable member is formed of a noble metal alloy selected from at least two of platinum, iridium and rhodium, so that the spark consumable member is provided on the end face of the center electrode. As a result, it is possible to obtain a spark plug with higher reliability because it is possible to prevent excessive temperature rise of the spark-resistant consumable member and to suppress oxidation and volatilization. Further, the spark-resistant consumable member,
By being configured to have a melting point of 1600 ° C. or higher, the heat resistance and durability (life) of the center electrode exposed to the combustion chamber under a high heat environment can be made extremely excellent.
【0020】また、前記内燃機関用スパークプラグにお
いて、耐火花消耗性部材の先端部は略平坦状であり、か
つ、前記接地電極の対向面と略平行状に形成するとよ
い。[0020] In the spark plug for an internal combustion engine, the tip of the spark consumable member may be substantially flat, and may be formed substantially parallel to the surface facing the ground electrode.
【0021】前記耐火花消耗性部材の先端部が略平坦状
に形成されることにより、その間隙によって形成される
放電ギャップの露出される両表面の凹凸(バラツキ)が
少なくなる。さらには、前記接地電極の対向面と略平行
状に形成されることになる。従って、放電ギャップのギ
ャップ長さは一様に設定されることになるため、電極が
消耗していっても放電ギャップが急激に増大することが
なく、所定の(スパークプラグの使用初期に予め設定し
た)放電電圧の値を長期に渡って維持することが可能と
なる。Since the tip of the spark consumable member is formed in a substantially flat shape, the unevenness of both exposed surfaces of the discharge gap formed by the gap is reduced. Further, it is formed substantially parallel to the surface facing the ground electrode. Therefore, since the gap length of the discharge gap is set uniformly, the discharge gap does not increase rapidly even when the electrodes are worn out, and the discharge gap does not suddenly increase. It is possible to maintain the value of the discharge voltage for a long period of time.
【0022】また、前記放電ギャップは、前記主体金具
の先端縁部に固着された前記接地電極の根本側部寄り
が、その反対側部寄りと比較して広い長さをもって形成
されているとよい。The discharge gap may be formed such that a portion closer to the root side of the ground electrode fixed to the leading edge of the metal shell has a wider length than a portion closer to the opposite side. .
【0023】かかる構成の内燃機関用スパークプラグで
は、その放電ギャップにおいて、主体金具の先端縁部に
固着された接地電極の根本側部寄りが、その反対側部寄
りと比較して広い長さをもって形成されているので、そ
の反対側部寄りにおいて正規の放電ギャップの長さを設
定した場合に、放電ギャップに混合気の流入(吹き抜
け)のためのスペースを根元側部寄りにおいて大きく設
けることが可能となり、混合気の流入をよりスムーズに
行うことが可能となる。その結果、火炎核の成長がより
一層促進され、より高効率で良好かつ安定な着火性を得
やすくなる。In the spark plug for an internal combustion engine having such a configuration, in the discharge gap, a portion closer to the root side of the ground electrode fixed to the leading edge of the metal shell has a wider length than a portion closer to the opposite side. When the length of the regular discharge gap is set near the opposite side, a large space for inflow (blowing) of the air-fuel mixture can be provided in the discharge gap near the base side. Thus, the mixture can be more smoothly flowed. As a result, the growth of the flame nucleus is further promoted, and more efficient, favorable and stable ignitability can be easily obtained.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】(実施形態1)以下、本発明の実
施の形態について図面を参照しつつ説明する。図1は、
本発明の第1の実施形態にかかる内燃機関用スパークプ
ラグ100を示した一部断面全体図である。この内燃機
関用スパークプラグ100は、軸方向(図中上下方向)
に延び、耐熱性、耐蝕性に優れたニッケル合金からなる
略円柱状をした中心電極1と、この周囲を取り囲む絶縁
体(絶縁碍子)2と、その絶縁体を保持し炭素鋼(JI
S−G3507)からなる主体金具3とを有する。この
中心電極1は途中部分に抵抗体(図示せず)を備えてお
り、その頭部は点火コイル等と接続される接続端子5と
連結されている。そして、中心電極1の先端面には、後
述するV字形状の凹部(図1においては、図示されてい
ない)が形成されている。また主体金具3には、エンジ
ンブロック(シリンダーヘッド)に組付け固定するため
のネジ(雄ネジ)部3bが形成されている。そして、そ
の主体金具3の先端縁部3aには接地電極4が溶接によ
り固着され、接地電極4の先端は中心電極1の先端面6
aの中心部に向かって延び、中心電極の先端面6aと対
向面4aを有するように略L字状に曲げ返され、所定の
放電ギャップを形成している。(Embodiment 1) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG.
FIG. 1 is an overall partial cross-sectional view showing a spark plug 100 for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. The spark plug 100 for an internal combustion engine has an axial direction (vertical direction in the drawing).
, A substantially cylindrical center electrode 1 made of a nickel alloy having excellent heat resistance and corrosion resistance, an insulator (insulator) 2 surrounding the center electrode, and a carbon steel (JI) holding the insulator.
S-G3507). The center electrode 1 has a resistor (not shown) at an intermediate portion, and its head is connected to a connection terminal 5 connected to an ignition coil or the like. Further, a V-shaped concave portion (not shown in FIG. 1) to be described later is formed on the tip end surface of the center electrode 1. Further, the metal shell 3 is formed with a screw (male screw) portion 3b for assembling and fixing to the engine block (cylinder head). A ground electrode 4 is fixed to the front edge 3a of the metal shell 3 by welding, and the front end of the ground electrode 4 is
a, which is bent back into a substantially L-shape so as to have a front end surface 6a of the center electrode and an opposing surface 4a to form a predetermined discharge gap.
【0025】ついで、図2(a)、(b)に、図1で示
した本実施形態の内燃機関用スパークプラグ100の主
要部である中心電極1の先端における拡大図を示す。本
実施形態では、前記中心電極1の先端面6aが後述する
ように略平坦状に形成されており、さらにその先端面6
aには、接地電極4の対向面4aに向かって断面積が漸
増するV字形状の凹部7が形成されている。ここで、V
字形状の凹部7は90度の溝角度をもって形成されてお
り、このような形状に形成することにより電極(中心電
極1)の消耗が進行してく中、先端面6aの表面積が次
第に大きくなるので、電極の消耗が凹部7の形成によっ
て早期に起きていってしまうことを極力抑制することが
できる。Next, FIGS. 2A and 2B are enlarged views at the tip of the center electrode 1 which is a main part of the spark plug 100 for an internal combustion engine of the embodiment shown in FIG. In the present embodiment, the front end surface 6a of the center electrode 1 is formed in a substantially flat shape as described later.
A is formed with a V-shaped recess 7 whose sectional area gradually increases toward the facing surface 4a of the ground electrode 4. Where V
The U-shaped concave portion 7 is formed with a groove angle of 90 degrees. By forming such a shape, the surface area of the tip end surface 6a gradually increases while the consumption of the electrode (center electrode 1) progresses. In addition, it is possible to suppress as much as possible that the consumption of the electrode occurs early due to the formation of the concave portion 7.
【0026】そして、凹部5を除く中心電極1の先端面
6a上には、耐火花消耗性部材6を有してなる。この耐
火花消耗性部材6は、火花消耗に対する耐久性に優れる
白金、イリジウム、ロジウム、パラジウム、金、銀、ル
テニウム、レニウム、タングステン、モリブデン、ジル
コニウム、ハフニウム、オスミニウム等の単体もしくは
それらの合金といった材質から構成されるものである。
なお、前記耐火花消耗性部材6としては、特に、白金、
イリジウム、またはロジウムの少なくとも2種から選択
された貴金属合金であり、かつ、融点が1600℃以上
である貴金属合金からなるものが好ましい。そのような
材質(即ち、貴金属合金)により耐火花消耗性部材6を
構成することで、酸化揮発の抑制に優れ、かつ耐熱性に
非常に優れたスパークプラグを構成することができる
(本実施形態では、前記貴金属合金により耐火花消耗性
部材6を構成してなる)。なお、前記耐火花消耗性部材
6は、矩形状、ディスク状、キャップ状等必要とされる
多様な形状に対応することができるが、本実施形態では
ディスク状をした耐火花消耗性部材6を有してなる。因
みに、本実施形態における各種寸法としては、中心電極
の先端面の径(幅)dは2.5mmΦであり、耐火花消
耗性部材の厚みeは0.4mmとした。On the tip end surface 6a of the center electrode 1 except for the recess 5, a spark consumable member 6 is provided. The spark erosion resistant member 6 is made of a material such as platinum, iridium, rhodium, palladium, gold, silver, ruthenium, rhenium, tungsten, molybdenum, zirconium, hafnium, osmium or the like, which is excellent in durability against spark erosion, or an alloy thereof. It is composed of
In addition, as the said spark consumable member 6, especially platinum,
A noble metal alloy selected from at least two of iridium and rhodium, and a noble metal alloy having a melting point of 1600 ° C. or more is preferable. By configuring the spark consumable member 6 with such a material (that is, a noble metal alloy), a spark plug excellent in suppression of oxidation and volatilization and extremely excellent in heat resistance can be configured (this embodiment). Then, the noble metal alloy constitutes the spark consumable member 6). In addition, the spark-resistant consumable member 6 can correspond to various required shapes such as a rectangular shape, a disk shape, and a cap shape. Have. Incidentally, as the various dimensions in the present embodiment, the diameter (width) d of the tip end surface of the center electrode was 2.5 mmΦ, and the thickness e of the spark consumable member was 0.4 mm.
【0027】ついで、中心電極1に凹部5を形成する方
法について、第3図(a)〜(c)を参照しつつ説明す
る。まず、第3図(a)に示すように、中心電極1の先
端と同径(2.5mmΦ)のディスク状をした耐火花消
耗性部材6を中心電極の先端部分上に配した上で、第3
図(b)に示すように、例えば抵抗溶接によってその先
端面1a上に接合する。そして、第3図(c)に示すよ
うに、切断刀(図示しない)を用いて耐火花消耗性部材
6の先端面6a上から、深さ(図中上下方向)約0.8
mm、幅約1.5mmのV字形状の凹部7を形成する。
その際、凹部7は、前述したように90度の溝角度をも
った形状を有するように形成する。Next, a method for forming the concave portion 5 in the center electrode 1 will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (c). First, as shown in FIG. 3A, a disk-shaped spark consumable member 6 having the same diameter (2.5 mmΦ) as the tip of the center electrode 1 is arranged on the tip of the center electrode. Third
As shown in FIG. 2B, the joint is made on the tip end surface 1a by, for example, resistance welding. Then, as shown in FIG. 3 (c), using a cutting knife (not shown), a depth (vertical direction in the figure) of about 0.8 from the top surface 6a of the spark consumable member 6 is formed.
A V-shaped recess 7 having a width of about 1.5 mm and a width of about 1.5 mm is formed.
At this time, the concave portion 7 is formed so as to have a shape having a groove angle of 90 degrees as described above.
【0028】ついで、本実施形態の接地電極について図
4を参照しつつ説明する。本実施形態では、中心電極1
の先端面6aの径(幅)d2.5mmΦよりも0.5m
m狭小な幅wをもった、即ち、2.0mmの幅wをもっ
た接地電極4が設けられている(因みに、接地電極4の
厚みは1.5mmである)。なお、この接地電極4は、
前述したように、主体金具3の先端縁部に固着されてお
り、その先端は、耐火花消耗性部材6を有しかつV字形
状の凹部7が形成された中心電極1の先端面6aに向か
って延び、該中心電極1の先端面6aと対向面4aを形
成するように略L字状に曲げ返されて、放電ギャップを
形成している。また、接地電極の対向面4aの縁端部4
bは、凹部7を除いた中心電極1の先端面6a上に対向
する位置に配されるようにして形成されている。因み
に、接地電極4は、中心電極の先端面6aにV字形状の
凹部5を形成した後に略L字状に曲げ返され、放電ギャ
ップを形成する。Next, the ground electrode of this embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the center electrode 1
0.5m than the diameter (width) d2.5mmΦ of the tip surface 6a of
The ground electrode 4 having a width w that is narrower by m, that is, a width w of 2.0 mm is provided (the thickness of the ground electrode 4 is 1.5 mm). Note that this ground electrode 4 is
As described above, the metal shell 3 is fixed to the front edge of the metal shell 3, and the front end of the metal shell 3 is attached to the front end face 6 a of the center electrode 1 having the spark consumable member 6 and the V-shaped recess 7 formed therein. The center electrode 1 is bent back into a substantially L-shape so as to form the front end surface 6a and the opposing surface 4a to form a discharge gap. Further, the edge 4 of the facing surface 4a of the ground electrode
“b” is formed so as to be disposed at a position facing the front end surface 6a of the center electrode 1 excluding the concave portion 7. Incidentally, the ground electrode 4 is bent back into a substantially L-shape after forming the V-shaped concave portion 5 on the tip end surface 6a of the center electrode to form a discharge gap.
【0029】ところで、前述したように、接地電極4の
縁端部4bを中心電極1の先端面6a上の対向する位置
に形成することで、電界は、中心電極1では凹部5によ
り形成された上縁部6b及び外縁部6cに集中しやす
く、他方接地電極4では対向面4aの端縁部4bに集中
しやすくなることから、この両部間からなる放電ギャッ
プにおいて、火花放電が発生しやすくなる。即ち、飛火
経路を、図5のように確実に中心電極の外縁部6c(即
ち、耐火花消耗性部材6の外縁部6c)寄りに設定する
ことが可能となる。その結果、その近傍で火炎核が発生
しやすくなり、火炎の成長過程においては、V字形状の
凹部7によって略平坦状の部分が減少した先端部6bの
みとの接触となる。その結果、前述したような構成の接
地電極を配することにより、火炎核は中心電極1から消
炎作用をほとんど受けることがなく、消炎作用を低減す
ることができる。By the way, as described above, by forming the edge 4b of the ground electrode 4 at a position facing the front end surface 6a of the center electrode 1, an electric field is formed by the recess 5 in the center electrode 1. Since it is easy to concentrate on the upper edge portion 6b and the outer edge portion 6c, and on the other hand, the ground electrode 4 easily concentrates on the edge portion 4b of the facing surface 4a. Become. That is, the spark path can be reliably set near the outer edge 6c of the center electrode (that is, the outer edge 6c of the spark erosion-resistant member 6) as shown in FIG. As a result, a flame nucleus is likely to be generated in the vicinity thereof, and in the process of growing the flame, the V-shaped recess 7 comes into contact with only the tip portion 6b whose substantially flat portion is reduced. As a result, by arranging the ground electrode having the above-described configuration, the flame nucleus hardly receives the quenching action from the center electrode 1, and the quenching action can be reduced.
【0030】さらに、前記耐火花消耗性部材は、本実施
形態においては前述したようにディスク状を有してなる
ことから、耐火花消耗性部材6の先端面(即ち、中心電
極の先端面のこと)6aが略平坦状に配されることにな
り、前記接地電極4と対向する対向面4aに対して略平
行状に配されることになる。従って、その両電極面6
a、4a(両面)によって形成される放電ギャップにお
ける露出する電極面は、凹凸(バラツキ)が少なく、か
つ、放電ギャップのギャップ長さが一様に配されること
になることから、飛火電圧のバラツキをより少なくする
ことが可能となり、良好かつ安定した着火性を提供する
ことが可能となる。Further, in the present embodiment, since the spark consumable member has a disk shape as described above in the present embodiment, the tip surface of the spark consumable member 6 (that is, the tip surface of the center electrode). That is, 6a is arranged in a substantially flat shape, and is arranged substantially in parallel with the facing surface 4a facing the ground electrode 4. Therefore, both electrode surfaces 6
The exposed electrode surface in the discharge gap formed by the a and 4a (both surfaces) has little unevenness (variation) and the gap length of the discharge gap is uniformly distributed. Variation can be further reduced, and good and stable ignitability can be provided.
【0031】(実施形態2)ついで、第2の実施形態に
ついて、図6を参照しつつ説明する。本実施形態の内燃
機関用スパークプラグ200は、中心電極1の先端面6
a(即ち、耐火花消耗性部材6の先端部のこと)と接地
電極4の対向面4aとによって形成される放電ギャップ
において、主体金具3の先端縁部3aに固着された前記
接地電極4の根本側部寄りの放電ギャップGaが、その
反対側部寄りの放電ギャップGbと比較して広い長さを
もって形成されるように曲げ返された構造をしてなるス
パークプラグ200である。その際、放電ギャップGb
が正規(所定)の放電ギャップの長さを有するように設
定されることが重要である。かかる構成により、接地電
極に妨げられることなく流入される混合気(スワール)
に対して、通常中心電極の先端面と接地電極の対向面と
の長さが一定でかつ狭小に形成される放電ギャップと比
較して、混合気の流入(吹き抜け)のためのスペースが
大きく形成されることになる。従って、混合気の流入
(吹き抜け)がより一層円滑に行われることになり、放
電ギャップで発生した火炎核の成長がより一層促進され
る。(Embodiment 2) Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. The spark plug 200 for an internal combustion engine according to the present embodiment includes a front end surface 6 of the center electrode 1.
a (that is, the tip of the spark consumable member 6) and the opposing surface 4 a of the ground electrode 4, the discharge gap of the ground electrode 4 fixed to the tip edge 3 a of the metal shell 3. The spark plug 200 has a structure in which the discharge gap Ga near the root side is bent back so as to be formed with a wider length than the discharge gap Gb near the opposite side. At that time, the discharge gap Gb
It is important that is set to have a regular (predetermined) discharge gap length. With this configuration, the air-fuel mixture (swirl) that flows into the ground electrode without hindrance
In contrast, compared to a discharge gap in which the tip surface of the center electrode and the opposing surface of the ground electrode are generally constant and narrow, a larger space for inflow (blow-through) of the air-fuel mixture is formed. Will be done. Therefore, the inflow (blow-through) of the air-fuel mixture is performed more smoothly, and the growth of the flame kernel generated in the discharge gap is further promoted.
【0032】以上において、本発明を実施形態に即して
説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるも
のでなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して
適用できることはいうまでもない。例えば、前記第1の
実施形態では、ディスク状の耐火花消耗性部材を中心電
極の先端面に抵抗溶接した上で、V字形状の凹部を形成
した一例を示した(図3参照)が、第7図(a)〜
(c)に示すように、中心電極1の先端面6aの外縁部
6bより、即ち後工程において凹部5が形成されない先
端面6a上の位置に、白金、イリジウム、またはロジウ
ムの少なくとも2種から選択された貴金属合金であっ
て、かつ融点が1600℃以上である貴金属合金からな
る粒状物8を配して行ってもよい。この方法としては、
その粒状物8の上部からYAGレーザ等のレーザを照射
することで粒状物8を溶融させて、先端面6a上に溶融
された耐火花消耗性部材6’を形成し、切断刀(図示し
ない)を用いて溶融された耐火花消耗性部材6’を除く
中心電極1の先端面6a上から、深さ約0.8mm、幅
約1.5mmのV字形状の凹部7を形成する方法が挙げ
られる。このような方法で耐火花消耗性部材6’を形成
することによって、高価な貴金属合金を中心電極1の先
端面6aに配する構造にあって、貴金属合金自体に切断
刀等で加工及び切断を施す必要性がないので、スパーク
プラグのコストダウンに寄与することができる。In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it can be said that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof. Not even. For example, in the first embodiment, an example is shown in which a disk-shaped spark consumable member is resistance-welded to the front end surface of the center electrode and then a V-shaped recess is formed (see FIG. 3). Fig. 7 (a)-
As shown in (c), at least two kinds of platinum, iridium, and rhodium are selected from the outer edge 6b of the front end surface 6a of the center electrode 1, that is, the position on the front end surface 6a where the concave portion 5 is not formed in a later step. Alternatively, a granular material 8 made of a noble metal alloy having a melting point of 1600 ° C. or more may be provided. This includes:
By irradiating a laser such as a YAG laser from above the granular material 8, the granular material 8 is melted to form a fused spark-resistant consumable member 6 'on the tip surface 6a, and a cutting knife (not shown) A method of forming a V-shaped recess 7 having a depth of about 0.8 mm and a width of about 1.5 mm from the top surface 6a of the center electrode 1 excluding the spark consumable member 6 'melted by using Can be By forming the spark consumable member 6 'by such a method, an expensive noble metal alloy is arranged on the front end face 6a of the center electrode 1, and the noble metal alloy itself is processed and cut with a cutting knife or the like. Since there is no need to apply the spark plug, it is possible to contribute to cost reduction of the spark plug.
【0033】また、前述の第1及び2の実施形態から得
られる内燃機関用スパークプラグにおいて、図8に示す
ように、凹部7を元の中心電極1の先端面(耐火花消耗
部材5を含む)の径(幅)よりも20%程度外方へ拡開
させて、中心電極1(耐火花消耗性部材6)の先端面6
aとその先端面6aと対向する接地電極4とにより放電
ギャップが形成したスパークプラグを構成してもよい。
あるいは、凹部の形状については、V字形状に限定され
ず、U字形等に形成されたスパークプラグであっても何
等構わない。In the spark plug for an internal combustion engine obtained from the first and second embodiments, as shown in FIG. 8, the concave portion 7 is formed at the tip end surface of the original center electrode 1 (including the spark consumable member 5). ) Is expanded outward by about 20% from the diameter (width) of the center electrode 1 (spark consumable member 6).
a and a ground electrode 4 opposed to the front end surface 6a may form a spark plug in which a discharge gap is formed.
Alternatively, the shape of the recess is not limited to the V-shape, and a spark plug formed in a U-shape or the like may be used.
【0034】さらに、接地電極の対向面上に、中心電極
の先端面上に有されてなる耐火花消耗性部材と同材質よ
りなる部材を溶接させ、接地電極の、耐熱性、耐久性、
即ち寿命を向上させた構造をしたスパークプラグであっ
てもよい。Further, a member made of the same material as the spark consumable member provided on the front end surface of the center electrode is welded on the opposite surface of the ground electrode, and the heat resistance, durability,
That is, a spark plug having a structure with an improved life may be used.
【0035】[0035]
【実施例】本発明の効果を確認するため、以下の実験を
行った。 (実施例1)第1の実施形態に示した、中心電極1にV
字形状の凹部7が形成され、かつ、耐火花消耗性部材6
を有してなる内燃機関用スパークプラグ100を、先に
例示した寸法及び材質により作製し、そのスパークプラ
グ100の寿命について評価を行った。ここでは、その
寿命の評価にあたり実際のスパークプラグ100の中心
電極1の電極消耗量の変化を調べること、即ち走行距離
に対する放電ギャップの増加量の変化を観察することに
より判断(評価)をした。因みに、放電ギャップの長さ
は1.1mmに設定することにより評価を行った。ま
た、第1の実施形態のスパークプラグ100の寿命を評
価する上で、中心電極の先端面に耐火花消耗性部材を有
さずに、単にその実施形態と同形状(同寸法)の凹部を
有するスパークプラグを作製し、同条件のもと比較評価
した(なお、比較対象となるスパークプラグにおける放
電ギャップの長さについても1.1mmに設定する)。
この結果を横軸に走行距離を、縦軸に放電ギャップの増
加量をとった図9(a)に示す。EXAMPLES The following experiments were conducted to confirm the effects of the present invention. (Example 1) V is applied to the center electrode 1 shown in the first embodiment.
And a spark consumable member 6
The spark plug 100 for an internal combustion engine having the above was manufactured with the dimensions and materials exemplified above, and the life of the spark plug 100 was evaluated. Here, in evaluating the life, a judgment (evaluation) was made by examining the change in the amount of electrode wear of the center electrode 1 of the actual spark plug 100, that is, observing the change in the increase in the discharge gap with respect to the traveling distance. Incidentally, the evaluation was performed by setting the length of the discharge gap to 1.1 mm. In evaluating the life of the spark plug 100 according to the first embodiment, a concave portion having the same shape (same dimension) as that of the first embodiment is simply provided without a spark consumable member on the tip end surface of the center electrode. A spark plug having the same was manufactured and comparatively evaluated under the same conditions (the length of the discharge gap in the spark plug to be compared was also set to 1.1 mm).
The results are shown in FIG. 9A in which the horizontal axis represents the traveling distance and the vertical axis represents the increase in the discharge gap.
【0036】この図9(a)から明らかのように、耐火
花消耗性部材を有さずに、V字形状の凹部のみを単に有
するスパークプラグ(即ち、比較対象となったスパーク
プラグ)では放電ギャップの長さに大きな増加(変化)
がみられたのに対して、第1の実施形態のスパークプラ
グでは放電ギャップの増加(変化)がほぼ半減した。そ
の結果から、第1の実施形態のスパークプラグ100
は、耐火花消耗性部材6を有していることにより凹部7
を有するスパークプラグであっても、その使用の寿命を
長く維持し、かつ凹部7(凹部の形状)を長期に渡って
維持し得るスパークプラグであることがわかる。As apparent from FIG. 9 (a), a spark plug having only a V-shaped recess without a spark consumable member (that is, a spark plug to be compared) discharges. Large increase (change) in gap length
In contrast, in the spark plug of the first embodiment, the increase (change) in the discharge gap was almost halved. From the result, the spark plug 100 according to the first embodiment is shown.
Is provided with the concave portion 7 by having the spark consumable member 6.
It can be seen that even a spark plug having the following characteristics can maintain the service life of the spark plug for a long time and can maintain the concave portion 7 (shape of the concave portion) for a long period of time.
【0037】さらに、本実施例より、第1の実施形態の
ような構成をした内燃機関用スパークプラグ100で
は、前述したように放電ギャップの増加(変化)がほと
んどみられないことより、放電ギャップにおける放電電
圧(要求電圧)についても、ほとんど変化せずにほぼ一
定に維持していることがわかる。即ち、スパークプラグ
の使用初期に予め設定した放電電圧(要求電圧)につい
ても長期に渡って維持され得ることがわかる。Further, according to the present embodiment, in the spark plug 100 for an internal combustion engine having the configuration as in the first embodiment, the increase (change) in the discharge gap is hardly observed as described above. It can be seen that the discharge voltage (required voltage) at is also kept substantially constant with little change. That is, it can be seen that the discharge voltage (required voltage) preset in the early stage of use of the spark plug can be maintained for a long time.
【0038】(実施例2)また、第1の実施形態のスパ
ークプラグ100において、接地電極4の幅w(2.0
mm)を中心電極1の先端面6aの径(幅)d(2.5
mmΦ)と比して狭小に形成したことにおける、接地電
極4の各組付け固定方向が、混合気の流れ(スワール)
に及ぼす着火性の影響の関係について評価を行った(放
電ギャップ長は1.1mmとする)。また、第2の実施
形態のスパークプラグ200において、接地電極4の幅
w(2.0mm)を中心電極の先端面の径(幅)d
(2.5mmΦ)と比して狭小に形成し、かつ、主体金
具3の先端縁部3aに固着された接地電極4の根本側部
寄りの中心電極との放電ギャップ長Gaを0.9mmと
し、その反対側部寄りの放電ギャップ長Ga(正規の放
電ギャップ長)を1.1mmに形成したスパークプラグ
200についても、前述と同条件にて評価を行った。こ
れらの評価にあたっては、直列6気筒の2000cc、
DOHC4サイクルガソリンエンジンに、第1の実施形
態のスパークプラグ100、及び第2の実施形態のスパ
ークプラグ200、さらには中心電極の先端面に耐火花
消耗性部材を有さずに、単に同形状(同寸法)の凹部を
有し、接地電極の幅wと中心電極の先端面の径(幅)d
の長さが同寸法に設定されたスパークプラグ(比較対象
となるスパークプラグ、放電ギャップ長1.1mmとす
る)を組付け固定し、詳細には図9(b);(a)〜
(d)に示すような接地電極の方向となるようにそれぞ
れ組付けた上で、アイドリング条件下、その着火限界と
なる空燃比(A/F)を求め、着火性を比較(評価)し
た。その結果を、横軸に接地電極の方向(a)〜(d)
を、縦軸に着火限界をとった図9(b)に示す。Example 2 In the spark plug 100 of the first embodiment, the width w (2.0
mm) is the diameter (width) d (2.5 mm) of the distal end surface 6a of the center electrode 1.
mmΦ), the direction in which each of the grounding electrodes 4 is fixed when formed to be narrower than that of
Was evaluated for the effect of ignitability (discharge gap length was 1.1 mm). In the spark plug 200 according to the second embodiment, the width w (2.0 mm) of the ground electrode 4 is set to the diameter (width) d of the front end surface of the center electrode.
(2.5 mmΦ), and the discharge gap length Ga with the center electrode near the root side of the ground electrode 4 fixed to the front edge 3 a of the metal shell 3 is 0.9 mm. The spark plug 200 having a discharge gap length Ga (regular discharge gap length) of 1.1 mm near the opposite side was also evaluated under the same conditions as described above. In these evaluations, in-line 6 cylinder 2000cc,
The DOHC four-cycle gasoline engine has the same shape without having the spark plug 100 of the first embodiment, the spark plug 200 of the second embodiment, and the spark consumable member on the front end surface of the center electrode. (The same dimension), the width w of the ground electrode and the diameter (width) d of the tip surface of the center electrode.
(The spark plug to be compared, the discharge gap length is assumed to be 1.1 mm) with the same length set in the same size, and fixed.
After assembling them so as to be in the direction of the ground electrode as shown in (d), the air-fuel ratio (A / F), which is the ignition limit, was obtained under idling conditions, and the ignitability was compared (evaluated). The results are plotted on the horizontal axis with the direction of the ground electrode (a) to (d).
FIG. 9B in which the ignition limit is set on the vertical axis.
【0039】この結果から、一定の流れを有する混合気
流(スワール)のもと、中心電極の先端面に耐火花消耗
性部材を有さずに、単に同形状をした凹部を有し、接地
電極の幅wが中心電極の先端面の径(幅)dの長さが同
等に設定されたスパークプラグ(即ち、比較対象となっ
たスパークプラグ)では、特に図9(b)における
(d)の接地電極の方向では、他の方向をもって組付け
られたものと比較して、着火性に大きな差異がみられ
た。一方、接地電極4の幅wを中心電極1の先端面6a
の径(幅)dよりも狭小に形成した第1の実施形態のス
パークプラグ100では、接地電極4が図9(b);
(a)〜(d)に示したどの方向に組付けられた場合で
も、着火性の差にバラツキが少々みられる程度であっ
た。そして、接地電極4の幅wを中心電極1の先端面6
aの径(幅)dと比して狭小に形成し、かつ、主体金具
3の先端縁部3aに固着された接地電極4の根本側部寄
りの中心電極1との放電ギャップ長Gaを、その反対側
部寄りの放電ギャップ長Gb(正規の放電ギャップ長)
より大きく形成した第2のスパークプラグ200では、
接地電極4が図9(b);(a)〜(d)に示したどの
方向に組付けられた場合でも、着火性の差にバラツキが
ほとんどみられず、第1の実施形態のスパークプラグ1
00よりも着火性が優れていた。From this result, it is found that, under a mixed gas flow (swirl) having a constant flow, the center electrode has a concave portion having the same shape without having a spark consumable member on the tip end surface, and has a ground electrode. In particular, in the case of the spark plug in which the width w of the center electrode is set to be equal in the length (diameter) d of the tip surface of the center electrode (that is, the spark plug to be compared), in particular, in FIG. In the direction of the ground electrode, a great difference was observed in the ignitability as compared with the one assembled in another direction. On the other hand, the width w of the ground electrode 4 is set to the tip surface 6a of the center electrode 1.
In the spark plug 100 according to the first embodiment formed to be smaller than the diameter (width) d of FIG.
In any of the directions shown in (a) to (d), the difference in the ignitability was slightly different. Then, the width w of the ground electrode 4 is set to the tip surface 6 of the center electrode 1.
The discharge gap length Ga between the center electrode 1 near the root side of the ground electrode 4, which is formed to be smaller than the diameter (width) d of a and is fixed to the leading edge 3 a of the metal shell 3, Discharge gap length Gb near the opposite side (regular discharge gap length)
In the second spark plug 200 formed larger,
Even when the ground electrode 4 is assembled in any of the directions shown in FIGS. 9B and 9A to 9D, there is almost no variation in the difference in ignitability, and the spark plug of the first embodiment is not changed. 1
The ignitability was better than 00.
【0040】従って、第1及び第2の実施形態のスパー
クプラグ100、200は、エンジンブロック(シリン
ダーヘッド)に組み付け固定され、接地電極4の方向が
まちまちになった状態であっても、放電ギャップ(中心
電極)がスワールに対して接地電極4の陰に隠れてない
構造であることがわかる。即ち、放電ギャップで発生し
た火炎核が、接地電極4の妨げを受けずにスワールに対
して有効に接触し、かつ成長することができ、安定な着
火性を得やすいスパークプラグであることがわかる。さ
らに、第2実施形態のスパークプラグ200の構造を図
ることにより、スワールの流入(吹き抜け)が接地電極
4の方向に関係なく、スムーズに行うことができ、より
高い着火性を有するスパークプラグとして提供すること
ができる。Therefore, the spark plugs 100 and 200 according to the first and second embodiments are fixed to the engine block (cylinder head) and fixed even when the direction of the ground electrode 4 varies. It can be seen that the (center electrode) has a structure that is not hidden behind the ground electrode 4 with respect to the swirl. That is, it is understood that the flame nucleus generated in the discharge gap can effectively contact and grow with the swirl without being hindered by the ground electrode 4, and is a spark plug that easily obtains stable ignitability. . Furthermore, by providing the structure of the spark plug 200 of the second embodiment, it is possible to smoothly carry in the swirl (blow-through) regardless of the direction of the ground electrode 4 and to provide a spark plug having higher ignitability. can do.
【図1】第1の実施形態にかかる内燃機関用スパークプ
ラグの一部断面全体図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional overall view of an internal combustion engine spark plug according to a first embodiment.
【図2】第1の実施形態にかかる内燃機関用スパークプ
ラグの要部拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of the spark plug for an internal combustion engine according to the first embodiment.
【図3】第1の実施形態にかかる内燃機関用スパークプ
ラグの中心電極の先端面上に配される耐火花消耗性部材
の形成、及び、V字形状の凹部の形成方法についての説
明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a method of forming a spark-resistant consumable member disposed on a front end surface of a center electrode of the spark plug for an internal combustion engine according to the first embodiment, and a method of forming a V-shaped recess. is there.
【図4】第1の実施形態にかかる内燃機関用スパークプ
ラグの中心電極と接地電極との関係を示した要部拡大断
面図である。FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part showing a relationship between a center electrode and a ground electrode of the spark plug for an internal combustion engine according to the first embodiment.
【図5】第1の実施形態(図4)の内燃機関用スパーク
プラグの飛火経路についての説明図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a spark path of a spark plug for an internal combustion engine according to the first embodiment (FIG. 4).
【図6】第2の実施形態にかかる内燃機関用スパークプ
ラグの要部拡大断面図である。FIG. 6 is an enlarged sectional view of a main part of a spark plug for an internal combustion engine according to a second embodiment.
【図7】第1実施形態の図3に示した内燃機関用スパー
クプラグの中心電極の先端面上に配される耐火花消耗性
部材の形成、及び、V字形状の凹部の形成方法について
の別方法についての説明図である。FIG. 7 shows a method of forming a spark-resistant consumable member disposed on a front end surface of a center electrode of the spark plug for an internal combustion engine shown in FIG. 3 of the first embodiment, and a method of forming a V-shaped concave portion. It is explanatory drawing about another method.
【図8】凹部を介して元の中心電極の先端面の径(幅)
よりも外方へ拡開した内燃機関用スパークプラグにおけ
る要部拡大断面図である。FIG. 8 shows the diameter (width) of the front end face of the original center electrode via the recess.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the spark plug for an internal combustion engine that is further expanded outward.
【図9】実験例1における走行距離に対する放電ギャッ
プの増加量の関係を示すグラフ(a)、及び、実験例2
におけるスパークプラグ(接地電極)の各組付け固定方
向が混合気の流れ(スワール)に及ぼす着火性の影響の
関係を示すグラフ(b)である。FIG. 9 is a graph (a) showing the relationship between the travel distance and the increase amount of the discharge gap in Experimental Example 1, and Experimental Example 2;
7B is a graph (b) showing the relationship between the influence of ignitability on the flow (swirl) of the air-fuel mixture by the direction in which each of the spark plugs (ground electrodes) is attached and fixed in FIG.
100、200 内燃機関用スパークプラグ 1 中心電極 2 絶縁体 3 主体金具 4 接地電極 6、6’ 耐火花消耗性部材 6a 先端面 7 凹部 DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS 100, 200 Spark plug for internal combustion engine 1 Center electrode 2 Insulator 3 Metal shell 4 Ground electrode 6, 6 'Spark-resistant wear-resistant member 6a Tip surface 7 Recess
Claims (4)
と、 前記中心貫通孔内に挿入され、前記絶縁体に保持される
中心電極と、 前記主体金具の先端縁部に固着され、前記中心電極の先
端面と対向する対向面を有してなる接地電極とを備え、 前記中心電極の前記先端面と前記接地電極とによって放
電ギャップが形成されてなる内燃機関用スパークプラグ
であって、 前記中心電極の前記先端面は、前記接地電極に向かって
断面積が漸増する凹部が形成され、かつ、該先端面上に
耐火花消耗性部材を有してなり、 前記接地電極の前記中心電極に対向する部分における最
大幅が、前記中心電極の前記先端面の最大幅よりも狭小
に形成され、かつ、該接地電極の端縁部が前記耐火花消
耗性部材と対向する位置に配されてなることを特徴とす
る内燃機関用スパークプラグ。1. A cylindrical metal shell, an insulator having a center through-hole and held in the metal shell, and a center electrode inserted into the center through-hole and held by the insulator. A ground electrode fixed to a leading edge of the metallic shell and having a facing surface facing the leading surface of the center electrode, wherein a discharge gap is formed by the leading surface of the center electrode and the ground electrode. A spark plug for an internal combustion engine formed, wherein the tip end surface of the center electrode is formed with a concave portion whose cross-sectional area gradually increases toward the ground electrode, and a spark consumable member is provided on the tip end surface. The maximum width of a portion of the ground electrode facing the center electrode is formed to be smaller than the maximum width of the front end surface of the center electrode, and the edge portion of the ground electrode is Arrange it at the position facing the spark consumable member. A spark plug for an internal combustion engine characterized by being made.
ウム、またはロジウムの少なくとも2種から選択されて
なる合金によって形成され、かつ、融点1600℃以上
を有する貴金属合金からなることを特徴とする請求項1
に記載の内燃機関用スパークプラグ。2. The spark erosion resistant member is made of an alloy selected from at least two of platinum, iridium, and rhodium, and is made of a noble metal alloy having a melting point of 1600 ° C. or higher. Claim 1
A spark plug for an internal combustion engine according to claim 1.
坦状であり、かつ、前記接地電極の対向面と略平行状に
形成されてなることを特徴とする請求項1または2に記
載の内燃機関用スパークプラグ。3. The device according to claim 1, wherein a tip portion of the spark consumable member has a substantially flat shape and is formed substantially parallel to a surface facing the ground electrode. The spark plug for an internal combustion engine according to the above.
端縁部に固着された前記接地電極の根本側部寄りが、そ
の反対側部寄りと比較して広い幅をもって形成されてな
ることを特徴とする請求項1〜3に記載の内燃機関用ス
パークプラグ。4. The discharge gap is formed such that a portion closer to a root side of the ground electrode fixed to a leading edge portion of the metal shell has a wider width than a portion closer to the opposite side. The spark plug for an internal combustion engine according to claim 1.
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- 1999-02-26 JP JP11052011A patent/JP2000252039A/en active Pending
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