JP2004039634A

JP2004039634A - スパークプラグ、スパークプラグ絶縁体及びスパークプラグの製造方法

Info

Publication number: JP2004039634A
Application number: JP2003185182A
Authority: JP
Inventors: Heinz Geier; ハインツ　ガイアー; Rudolf Pollner; ルドルフ　ポルナー
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-06-29
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2004-02-05
Also published as: FR2843244B1; BRPI0302053B1; US6922007B2; DE10229338A1; US20050227567A1; BR0302053A; DE10229338B4; FR2843244A1; US7128630B2; US20040066126A1

Abstract

【課題】低い融点と同時に溶融した状態で高い安定性を有し、硬化した状態で釉薬を施した表面に良好に付着しかつスパークプラグの釉薬を施した構成要素の高い機械的安定性を保証する、スパークプラグのための鉛不含の釉薬を提供する。
【解決手段】セラミック成分を有するスパークプラグに、前記セラミック成分の表面を少なくとも部分的に、フッ化物０．６〜４質量％及び酸化亜鉛６〜１１．２質量％を含有する釉薬で被覆する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック成分を有し、その表面が少なくとも部分的に釉薬が被覆されているスパークプラグ、及びスパークプラグのセラミック成分が釉薬を備えているスパークプラグを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
釉薬は、セラミック表面を保護するために周知である。このような釉薬は、就中スパークプラグのための絶縁体においても使用され、この場合絶縁体セラミックは適当な釉薬により周囲の影響から保護されかつその表面は平滑化されかつ視覚的に好ましくなるべきである。過去にはこの目的のために鉛含有釉薬が使用されたが、鉛の使用は最近の開発の過程で環境保護の理由から回避される。
【０００３】
このような鉛不含の釉薬は、例えばＥＰ７８８２０４Ａ１から公知であり、該釉薬はホウケイ酸ガラスをベースとして構成されておりかつ同様に僅かな鉛含量を有する。付加的に、フッ化物がフッ化ナトリウム又はフッ化アルミニウムの形で含有されている。
【０００４】
釉薬の良好な加工性のための重要な基準は、就中その融点及び生成する溶融物の安定性である。十分に低い融点及び結晶化作用及び相分離に対する可能な限り高い安定性を有する釉薬が所望される。ＥＰ１１６８５４６Ａ１から、釉薬を安定化するために１０〜３０モル％の酸化亜鉛含量を有する釉薬が公知である。フッ化物含量は最高１モル％に制限されるが、フッ化物の添加は元来望ましくない。
【０００５】
【特許文献１】
ＥＰ７８８２０４Ａ１
【特許文献２】
ＥＰ１１６８５４６Ａ１
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、低い融点と同時に溶融した状態で高い安定性を有し、硬化した状態で釉薬を施した表面に良好に付着しかつスパークプラグの釉薬を施した構成要素の高い機械的安定性を保証する、スパークプラグのための鉛不含の釉薬を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、スパークプラグのセラミック成分がフッ化物０．６〜４質量％及び酸化亜鉛６〜１１．２質量％を含有する釉薬を有することにより解決される。釉薬中の前記の相互に調和したフッ化物と酸化亜鉛の含量により、該釉薬は低い熱膨張率及び９００℃未満の低い融点を有し、溶融物において特に良好な安定性を示しかつ有利にも硬化した状態で付加的に平滑な表面を形成する。
【０００８】
更に、同様に本発明による方法は、釉薬の熱膨張率を釉薬を施すべき表面に有利に適合させることが可能であり、それにより釉薬が冷却及び硬化後に圧縮応力下にあり、それによりスパークプラグの釉薬を施した構成要素の高い機械的強度が達成される。このことは、例えばスパークプラグで該釉薬を使用する際に釉薬を施した絶縁体の高いヘッド曲げ強さ（Ｋｏｐｆｂｉｅｇｅｆｅｓｔｉｇｋｅｉｔ）で証明される。
【０００９】
従属請求項に記載した手段により、本発明によるスパークプラグの有利な実施態様が可能である。
【００１０】
よって、スパークプラグの釉薬は、付加的にバリウム及び／又はストロンチウムを含有することができる。これらは釉薬の絶縁特性及び耐水性を著しく改良する。更に、アルカリ金属酸化物が含有されていてもよく、これらは釉薬の融点を更に低下させる。この場合には、酸化カリウムの含量が酸化ナトリウムの含量よりも少なくとも１．５倍大きい場合が特に有利である。
【００１１】
該釉薬は、特にスパークプラグの絶縁体のための表面被覆として好適である。それというのも、該釉薬は、環境の影響に対して極めて安定でありかつ良好な絶縁特性を有するからである。
【００１２】
【実施例】
以下に、図面に示したスパークプラグの実施例により本発明を詳細に説明する。
【００１３】
本発明によるスパークプラグ１０は、管状の金属ケーシング１３を有し、該ケーシング内にセラミック絶縁体２４が配置されている。絶縁体２４はその燃焼室側端部２７において中心電極２２を包囲しかつそれをケーシング１３に対して電気的に絶縁する。更に、該絶縁体は、中心電極２２への電圧の伝達に役立つコンタクトピン２０、及びその接続側端部２８に接続手段１１を有する。接続手段１１は、図示されていない外部電源に対する中心電極２２の電気的接触を保証する。接続手段は、概して接続ボルト１２を有し、該接続ボルトは付加的にその接続側端部にねじ山及び接続ナット１９を備えている。接続手段１１とコンタクトピン２０の間にはバーンオフ抵抗体２５が存在し、該バーンオフ抵抗体は、導電ガラスからなりかつ絶縁体２４内に配置されたスパークプラグ構成要素の強固な機械的固定を行うと共に燃焼圧に対するガスシール閉鎖部材としても機能する。絶縁体２４とケーシング１３の間に、スパークプラグ１０の内部を燃焼室に対してシールする内部シール面１７が存在する。
【００１４】
ケーシング１３には、単数又は複数の接地電極２１が溶接されている。該接地電極と中心電極２２の間でスパークが発生される。
【００１５】
ケーシング１３は、その外側に六角部分１４を有し、該六角部分はエンジンブロック内へのスパークプラグのねじ込みを可能にする。更に、外部シール面１６が設けられており、該シール面は燃焼室に対して周囲雰囲気をシールする。ケーシング１３上に形成されたねじ込みねじ山１８は、スパークプラグをエンジンブロック内で強固に固定するために役立つ。
【００１６】
絶縁体２４は、少なくともその周囲雰囲気に面する側に、鉛不含のホウケイ酸ガラスをベースとして構成された釉薬２６を有する。
【００１７】
しかしながら、絶縁体２４の別の部分面に釉薬を施すことも可能である。釉薬は、以下の基本組成を質量％で有する：
【００１８】
【表１】

【００１９】
前記の基本組成を有する釉薬の特性を、実施例として理解されるべき以下の釉薬で試験した。全ての数値データは、質量％に基づいている。個々の元素酸化物の量データは、カオリン及びベントナイトの相応する量の添加後を基準としている。この場合、基本釉薬１及び５に対して変動量のカオリンを添加して釉薬２〜４及び６〜９を形成した。その際、第１の基本釉薬１は比較的高い含量の酸化カルシウム及び酸化ストロンチウムを有し、それに対して第２の基本釉薬５は基本釉薬１よりも多くの酸化ナトリウム及び酸化カリウムを含有する。
【００２０】
【表２】

【００２１】
^１）：２０〜４００℃で測定し、ｌ／Ｋで示した熱膨張率；
^２）：ＤＩＮ　ＩＳＯ　１１５６５に基づき測定し、ニュートンにおける平均値で示したヘッド曲げ強さ。該測定は、試験すべきスパークプラグをその都度使用すべき標準スパークプラグにおいて確定された最大起動トルクで適当な試験ブロック内に固定することにより行う。絶縁体軸線に対して直角にかつスパークプラグの接続側末端部で５ｍｍ領域以内で、力を及ぼしかつ破壊まで上昇させる。該力の高さを、ヘッド曲げ強さの尺度として採用する；
^３）：釉薬の比抵抗が１Ｍオーム・ｃｍである、温度℃としてのＴＥ値。
【００２２】
両者の基本釉薬１及び５から出発して、熱膨張率は１０質量％より高いカオリン割合では相応するスパークプラグのヘッド曲げ強さを同時に上昇しながら低下することが観察される。３０質量％より高いカオリン含量は、カオリン３０質量％を含有する釉薬に対して相応する釉薬の特性の著しい改良を示さない。
【００２３】
釉薬の製造は、釉薬フリットを粉末として同様に粉末状のカオリン及び／又はベントナイトと混合し、その際カオリン及び場合によりベントナイトの含量を、焼き付けた釉薬が７×１０⁻ ^６ｌ／Ｋ未満の熱膨張率を有するように選択する。この場合、カオリンとは、実質的にカオリナイト含有粘土を意味し、該カオリナイトは鉱物アルミニウムヒドロキシケイ酸塩である。ベントナイトは、混合されたナトリウム／アルミニウム／マグネシウムヒドロキシケイ酸塩を含有する粘土材料である。
【００２４】
粉末状出発物質を水又は別の溶剤と有機結合剤を添加しながら混合しかつ釉薬を施すべき絶縁体２４にスプレー、ロール塗布又は浸漬により施す。この場合、釉薬の層厚は、有利には５〜４０μｍである。引き続き、８５０〜９００℃の温度で熱処理を行い、その際絶縁体２４は灼熱されかつ出発成分から釉薬が生成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるスパークプラグの１実施例の部分的に断面した側面図である。
【符号の説明】
１０　スパークプラグ、　１１　接続手段、　１２　接続ボルト、　１３　ケーシング、　１４　六角部分、　１６　外部シール面、　１７　内部シール面、１８　ねじ山、　１９　ねじ山及び接続ナット、　２０　コンタクトピン、　２１　接地電極、　２２　中心電極、　２４　セラミック絶縁体、　２５　バーンオフ抵抗体、　２６　釉薬、　２７　燃焼室側端部、　２８　接続側端部

Claims

セラミック成分を有し、その表面が少なくとも部分的に釉薬で被覆されているスパークプラグにおいて、前記釉薬がフッ化物０．６〜４質量％及び酸化亜鉛６〜１１．２質量％を含有することを特徴とするスパークプラグ。
釉薬が付加的にバリウム０．８〜６．８質量％及び／又はストロンチウム０．１〜３．６質量％を含有する、請求項１記載のスパークプラグ。
釉薬が二酸化ケイ素３７〜４６質量％を含有する、請求項１又は２記載のスパークプラグ。
釉薬が酸化ナトリウム及び酸化カリウムを含有し、その際酸化カリウムの含量が質量％において酸化ナトリウムの含量よりも少なくとも１．５倍高い、請求項１から３までのいずれか１項記載のスパークプラグ。
釉薬が酸化カリウム０．５〜４．５質量％を含有する、請求項１から４までのいずれか１項記載のスパークプラグ。
釉薬が鉄及びジルコニウムの酸化物不含である、請求項１から５までのいずれか１項記載のスパークプラグ。
釉薬が１Ｍオーム・ｃｍの比抵抗を有する温度が４００〜５２０℃である、請求項１から６までのいずれか１項記載のスパークプラグ。
請求項１から７までの少なくとも１項記載の釉薬を有することを特徴とするスパークプラグ絶縁体。
スパークプラグのセラミック成分が釉薬を備えている、特に請求項１から７までのいずれか１項記載のスパークプラグを製造する方法において、釉薬を製造するためにセラミック出発物質にカオリン及び／又はベントナイトを、焼き付けた釉薬の熱膨張率が７×１０⁻ ^６ｌ／Ｋ未満であるように加えることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
セラミック出発物質にベントナイト５質量％まで及び／又はカオリン１０〜３０質量％を加える、請求項９記載の方法。
セラミック出発物質をベントナイト及び／又はカオリンの添加後に９００℃未満の温度で溶融させる、請求項９又は１０記載の方法。