JP2005268222A - Ignition plug - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のための点火プラグであって、該点火プラグが、中心電極と、少なくとも1つの接地電極とを有しており、該接地電極が、プラグハウジングに結合されており、かつ火花距離を形成するために前記中心電極と協働するようになっている形式のものに関する。 The present invention is a spark plug for an internal combustion engine, the spark plug having a center electrode and at least one ground electrode, the ground electrode being coupled to the plug housing, and It relates to a type adapted to cooperate with the central electrode to form a spark distance.
この形式の点火プラグが、例えばドイツ連邦共和国特許公開第10201697号明細書につき公知であり、いわゆるオットー原理に基づき作動する、自動車の内燃機関で使用するために設計されている。 A spark plug of this type is known, for example, from German Offenlegungsschrift 10201697 and is designed for use in an internal combustion engine of a motor vehicle operating on the so-called Otto principle.
この公知の点火プラグは、金属の、ほぼ管状のプラグハウジングを有している。このプラグハウジングには、内燃機関のシリンダヘッドに固定するためのねじ、並びに内燃機関に組み込むための手段としてレンチ六角部が形成されている。ハウジングは、ほぼ回転対称的な電気絶縁体により貫通係合されおり、この電気絶縁体には、いわゆる中心電極が固定されており、この中心電極はプラグハウジングの燃焼室側の終端部に形成された接地電極と協働する。中心電極と接地電極とは火花距離を規定する。この火花距離は、燃焼室内に供給される燃料混合気を点火するために使用することができる。中心電極に対して側方に設置された接地電極は、湾曲して形成されており、わずかな構成サイズに基づき小さい曲げ半径を有している。電極を形成するために必要な曲げプロセスでは、亀裂又はこれに類するものが形成され得る。曲げプロセスは、接地電極の横断面の変化をもたらすこともあり得る。すなわち、材料の機械的な剛性に不利に作用するような材料損傷若しくは材料変化が形成される恐れがある。したがって、点火プラグの作動時に接地電極の「振動破損」が発生する危険性が高まる。曲げプロセスは接地電極の熱伝導性を改良する核の、電極母材からの剥離にもつながり、これにより、接地電極の熱伝導性全体が劣悪化する。 This known spark plug has a metal, generally tubular plug housing. The plug housing is formed with a screw for fixing to the cylinder head of the internal combustion engine and a wrench hexagonal portion as means for incorporation into the internal combustion engine. The housing is through-engaged by a substantially rotationally symmetric electrical insulator, and a so-called center electrode is fixed to the electrical insulator, and this center electrode is formed at the end of the plug housing on the combustion chamber side. Cooperate with the ground electrode. The center electrode and the ground electrode define the spark distance. This spark distance can be used to ignite the fuel mixture supplied into the combustion chamber. The ground electrode disposed laterally with respect to the center electrode is formed in a curved shape and has a small bending radius based on a slight configuration size. The bending process required to form the electrode can form a crack or the like. The bending process can also result in changes in the cross-section of the ground electrode. That is, material damage or material changes may be formed that adversely affect the mechanical stiffness of the material. Therefore, there is an increased risk of “vibration breakage” of the ground electrode when the spark plug is operated. The bending process also leads to detachment of the core that improves the thermal conductivity of the ground electrode from the electrode matrix, thereby degrading the overall thermal conductivity of the ground electrode.
前記点火プラグにほぼ対応して形成された、接地電極を備えた点火プラグにおいて、接地電極が屋根状に形成されており、ひいては中心電極を端面で覆っているものが、例えば欧州特許第1244189号明細書につき公知である。中心電極に対して傾斜して設置された接地電極を備えた点火プラグが、例えばドイツ連邦共和国特許公開第10205078号明細書につき公知である。 A spark plug provided with a ground electrode substantially corresponding to the spark plug, in which the ground electrode is formed in a roof shape, and the center electrode is covered with an end face, is, for example, European Patent No. 1244189. Known per specification. A spark plug with a ground electrode installed at an inclination with respect to the center electrode is known, for example, from German Offenlegungsschrift 10 20 5078.
特に直接噴射される、オットー原理に基づき作動する内燃機関では、接地電極を側方に、又は傾斜して設置することにより、燃焼室に形成されたガス流が、接地電極の配向とはほぼ無関係に、わずかにしか阻止されない。側方又は傾斜して設置された接地電極は、比較的わずかな長さを有しており、これにより、点火プラグの作動時に接地電極にわずかなピーク温度が形成され、ひいては電極の腐食による摩耗が制限されている。さらに、わずかな電極長さは、高い固有周波数につながる。
そこで本発明の課題は、従来技術の欠点を改良することである。 The object of the present invention is therefore to improve the drawbacks of the prior art.
この課題を解決した本発明の手段によれば、内燃機関のための点火プラグであって、この点火プラグが、中心電極と、少なくとも1つの接地電極とを有しており、この接地電極がプラグハウジングに結合されており、かつ火花距離を形成するために前記中心電極と協働するようになっている形式の内燃機関のための点火プラグが、軸線が中心電極に対してほぼ平行に整列されており、プラグハウジングに結合された支持部と、この支持部と材料接続的に結合された、火花距離を形成する機能部とを有する接地電極を備えている。 According to the means of the present invention for solving this problem, there is provided a spark plug for an internal combustion engine, wherein the spark plug has a center electrode and at least one ground electrode, and the ground electrode is a plug. A spark plug for an internal combustion engine of the type coupled to the housing and adapted to cooperate with the center electrode to form a spark distance is aligned with the axis substantially parallel to the center electrode. And a ground electrode having a support portion coupled to the plug housing and a function portion coupled to the support portion in a material connection manner for forming a spark distance.
このような点火プラグは、次のような利点を有している。すなわち、このようにして得られた、接地電極の複数部材による構成により、場合によっては損傷をもたらす曲げプロセスに接地電極が屈してしまうことなしに、中心電極に対する接地電極の機能に相応しい配置を達成することができる。むしろ機能部は、支持部の所定の位置にのみ溶接されればよい。これにより、上に述べた従来技術に比べて点火プラグの作動時の振動破損の危険性が低減される。 Such a spark plug has the following advantages. In other words, the structure of the ground electrode obtained in this way can achieve an arrangement suitable for the function of the ground electrode with respect to the center electrode without causing the ground electrode to bend during a bending process that may cause damage. can do. Rather, the functional part only needs to be welded to a predetermined position of the support part. This reduces the risk of vibration breakage during operation of the spark plug compared to the prior art described above.
接地電極の材料接続的な結合は、特に溶接又は硬ろう付け法の使用により行うことができる。 The material connection of the ground electrode can be effected in particular by the use of welding or hard brazing.
本発明による点火プラグの特別な構成では、接地電極の機能部と支持部とが、45°〜135°までの角度で、有利には約90°の角度で互いに整列されている。 In a special configuration of the spark plug according to the invention, the functional part and the support of the ground electrode are aligned with each other at an angle of 45 ° to 135 °, preferably at an angle of about 90 °.
機能部と支持部とは、支持部とプラグハウジングとの互いの結合若しくは溶接の前に既に互いに結合することができる。 The functional part and the support part can already be connected to each other before the support part and the plug housing are connected or welded together.
接地電極の耐摩耗性を改善するためには、機能部に特殊鋼エレメントが一体成形されていてよい。この特殊鋼エレメントは、特にピン状に形成されており、機能部の火花腐食を低減する。特殊鋼は、有利には、プラチナ、イリジウム、ロジウム及び/又はパラジウムを含有する合金から形成されている。 In order to improve the wear resistance of the ground electrode, a special steel element may be integrally formed in the functional part. This special steel element is formed in a pin shape in particular, and reduces the spark corrosion of the functional part. The special steel is advantageously formed from an alloy containing platinum, iridium, rhodium and / or palladium.
支持部と機能部とは、それぞれ有利には、合金、特にニッケル合金から形成されている。支持部のために使用される合金は、機能部のために使用される合金に対応しているか、又はこれとは異なっていてもよい。 The support part and the functional part are each advantageously made of an alloy, in particular a nickel alloy. The alloy used for the support part may correspond to or different from the alloy used for the functional part.
接地電極は次のように、すなわち、機能部が、支持部の、接地電極に向いていない方の側面に溶接されているように構成されていてよい。 The ground electrode may be configured as follows, that is, the functional portion is welded to the side surface of the support portion that does not face the ground electrode.
機能部と支持部との位置精度良い結合を保証されているように、機能部を、支持部との結合のために、支持部の切欠きに係合することができる。 The function part can be engaged with the notch of the support part for the connection with the support part so that the position part with high positional accuracy is guaranteed.
前記切欠きは、例えば支持部の、中心電極に向いていない方の側面に設けられた孔により形成されているか、又は支持部の、プラグハウジングに向いていない方の端面に配置されていてよい。 The notch may be formed by, for example, a hole provided in a side surface of the support portion that does not face the center electrode, or may be disposed on an end surface of the support portion that does not face the plug housing. .
接地電極において良好な熱伝導性を保証するためには、少なくとも支持部に核、例えば銅核が設けられていてよい。この銅核の熱伝導率は、支持部の母材の熱伝導率よりも高い。機能部に、特殊な高い熱伝導率により優れた核を設けることも可能である。しかしながら、このことは、場合によっては機能部と支持部とを結合する場合の高い製造手間に結びついてしまう。なぜならば、核が内燃機関の燃焼室内に形成される反応性の雰囲気にさらされることは不都合だからである。 In order to ensure good thermal conductivity in the ground electrode, at least the support may be provided with a nucleus, for example, a copper nucleus. The thermal conductivity of the copper core is higher than the thermal conductivity of the base material of the support portion. It is also possible to provide the functional part with an excellent nucleus due to its special high thermal conductivity. However, this sometimes leads to high manufacturing labor when the functional part and the support part are coupled. This is because it is inconvenient for the nucleus to be exposed to a reactive atmosphere formed in the combustion chamber of the internal combustion engine.
機能部と支持部とは、それぞれ被覆成形法により製造され、それぞれの用途に適した形状を有しているようにすることができる。したがって、支持部は、例えば長方形、台形、円錐形、円筒形、又は段付けされた形状によっても形成することができる。支持部は、ほぼS字形の曲げ部を備えており、この曲げ部に、場合によって設けられた、熱伝導率を改善する核が追従するようにすることもできる。 The functional part and the support part are each manufactured by a coating molding method, and can have a shape suitable for each application. Thus, the support can also be formed by a rectangular, trapezoidal, conical, cylindrical, or stepped shape, for example. The support part is provided with a substantially S-shaped bent part, and a nucleus for improving thermal conductivity, which is provided in some cases, can follow the bent part.
支持部と溶接結合により結合された機能部は、長方形、台形、円筒形又は円錐状の形状を有していてもよい。 The functional part connected to the support part by welding connection may have a rectangular, trapezoidal, cylindrical or conical shape.
接地電極の機能部と支持部とを結合するためには、抵抗溶接法、レーザ溶接法又ははんだ付け法をも使用することができる。 In order to connect the functional part of the ground electrode and the support part, resistance welding, laser welding, or soldering can also be used.
本発明に基づく対象の別の利点及び有利な構成が、図面、説明及び請求項から明らかである。 Further advantages and advantageous configurations of the object according to the invention are apparent from the drawings, the description and the claims.
図1には点火プラグ10が示されている。この点火プラグ10は、自動車の内燃機関(さらに図示しない)に組み込むために設計されている。点火プラグ10は、金属の、ほぼ管状のハウジング12を有している。このハウジング12は、二重六角部13の形の工具ショルダ並びに内燃機関のシリンダヘッドに取り付けるためのねじシャフトを有している。
A
プラグハウジング12は、電気絶縁体15により貫通係合されており、この電気絶縁体15の端面側終端部には、いわゆる中心電極16が固定されている。この中心電極16は、同様に内燃機関の燃焼室内に進入する接地電極18と協働する。この接地電極18はプラグハウジング12に結合されている。
The
前記中心電極16に向いていない方の終端部には、点火プラグ10は、点火コイルに接続するための接続コンタクト20を有している。
The
図2、図3及び図4に詳細に示した接地電極18は、中心電極16に対して側方に設置されており、ほぼ舌片状に形成された支持部20を有している。この支持部20は、中心電極18に対してほぼ平行に整列されており、プラグハウジング12に溶接されている。支持部20の、中心電極16に向いている側には、レーザ溶接法により機能部22が塗布されている。この機能部22は、接地電極18と中心電極16との間の火花距離を規定する。機能部22の軸線と支持部20の軸線とは、ほぼ90°の角度αと形成している。
The
機能部22の先端には、プラチナ含有合金からなる特殊鋼ピン24(図4に拡大して示す)が溶接されている。この場合に、特殊鋼ピン24の本実施例では、溶接プロセスが、連続的に放射されるディスク型レーザによりニッケル合金から成る機能層22に施される。溶接プロセスでは、特殊鋼ピンの特殊鋼合金と、機能部22のニッケル合金との間に溶接継ぎ目26が生じる。この溶接継ぎ目26は、ほぼ均質かつほぼ界面なしに形成されている。前記溶接継ぎ目26の外周は、0.35mm〜0.8mmまで、有利には0.5mmの高さHを有している。特殊鋼ピン24の対称軸線に向かって、溶接継ぎ目26は、特殊鋼ピン24の周全体にわたってほぼ円錐状に先細りしている。溶接継ぎ目26は、特殊鋼ピン24の対称軸線の領域では、0.03mm〜0.3mmまで、有利には0.15mmの高さhを有している。
A special steel pin 24 (enlarged in FIG. 4) made of a platinum-containing alloy is welded to the tip of the
機能部22と同じニッケル合金から製造されている支持部20は、熱伝導性を改良するために銅核28を有している。
The
支持部20は、ほぼ長方形の輪郭を有している。特殊鋼ピン24を備えた機能部22は、ほぼ円筒状、若しくは段付けされた円筒状の形状を有している。
The
図5及び図6には、点火プラグの接地電極18の択一的な構成が示されている。この点火プラグは、図1に詳しく示した点火プラグにほぼ対応している。接地電極18は支持部20を有しており、この支持部20は、点火プラグのハウジング12に溶接されており、ニッケル合金から成っており、このニッケル合金には、銅核28が埋め込まれている。
5 and 6 show an alternative configuration of the
機能部22を支持部20に固定するためには、支持部20が、中心電極に向いている方の側に孔30を有している。この孔30の直径は、機能部22の直径にほぼ対応しており、前記孔30の直径内に機能部22が挿入される。機械的な固定のためには、支持部20は機能部22の挿入後に側方で型押しされ、これにより、孔30の壁が機能部22に対して押圧される。次いで、支持部20と機能部22とは、レーザ溶接法により互いに結合される。この場合にレーザ放射線を、プラグハウジング12と結合された支持部20の側面に向けるか、又は支持部20の、プラグハウジング12に向いていない方の端面にも向けることができ、これにより、溶接継ぎ目32が支持部20と機能部22との間に形成される。
In order to fix the
図7及び図8には、点火プラグの接地電極18の別の択一的な構成が示されている。この点火プラグはここでも図1に示した点火プラグにほぼ対応している。接地電極18は支持部20を有しており、この支持部20は銅核28を備えており、プラグハウジング12に溶接されている。プラグハウジング12に向いていない方の端面には、前記支持部20は機能部22との結合前にはほぼ半円形の切欠き36を有している。この切欠き36には、支持部20との結合時に機能部20が挿入される。次いで、支持部20は、機能部20の機械的な固定のために側方で型押しされる。次いで機能部22は、レーザ溶接法により、溶接継ぎ目32を形成されて支持部20に溶接される。この場合には、レーザ放射線の照射は、あらかじめ組み付けられた接地電極18の、プラグハウジング12に向いていない方の端部に施される。
7 and 8 show another alternative configuration for the
前記実施例では、機能部22及び支持部20はできるだけ大きい面で溶接され、これにより、機能部22若しくは特殊鋼ピン24により形成された、接地電極18の火花面からプラグハウジング12への良好な熱流が保証される。
In the said Example, the
接地電極18と中心電極16との間の間隔を調節するためには、それぞれ接地電極18を中心電極16の方向へ曲げることができる。この場合に、曲げ角度は0°〜20°まで、有利には約10°であってよい。この場合に、接地電極18の傾斜は、支持部20とプラグハウジング12との間に形成される旋回軸線に関して行われる。
In order to adjust the distance between the
10 点火プラグ、 12 ハウジング、 13 二重六角部、 14 ねじシャフト、 15 電気絶縁体、 16 中心電極、 18 接地電極、 20 支持部、 22 機能部、 24 特殊鋼ピン、 26 溶接継ぎ目、 28 銅核、 30 孔、 32 溶接継ぎ目、 36 切欠き、
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