JP2006156110A - 内燃機関用のスパークプラグ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ネジ径M12以下の取付け用ネジ部21を設けた取付金具2と、取付金具2に挿嵌保持される絶縁碍子3と、絶縁碍子3に挿嵌保持される中心電極4と、電極先端部41との間に火花放電ギャップを形成する接地電極11とを備えた内燃機関用のスパークプラグ1。中心電極4は、主成分としてのNi又はFeにCr、Alの少なくとも1種を添加してなる耐酸化合金部42と、Cu、Cu合金、又はNi、若しくはこれらの複合材からなる良熱伝導金属部43とによって構成されている。少なくとも、先端側において絶縁碍子3から露出した中心電極4の露出部は、耐酸化合金部42によって構成されている。少なくとも、絶縁碍子3が取付金具2に係止固定される部分である碍子固定部22の軸方向位置において、中心電極4の外周面に良熱伝導金属部43が露出している。
【選択図】図1
Description
また、上記のごとく、中心電極9の細径化を図るためには、Cu芯91を細くする必要が生じ、熱伝導性が低下して、結果的に熱価が低下するという問題がある。また、Cu芯91を取り巻くNi合金母材92を薄くすることも考えられるが、Cuは熱膨張率が高いため、中心電極9の温度が上昇した際にNi合金母材92を押し広げてしまうという問題がある。
また、熱引きの改善策としては、一般に脚長(絶縁碍子の碍子先端から取付金具との固定部までの長さ)を短くすることが考えられる。しかし、この場合には、スパークプラグの耐くすぶり性が低下するという問題がある。
上記中心電極は、主成分としてのNi又はFeにCr、Alの少なくとも1種を添加してなる耐酸化合金部と、Cu、Cu合金、又はNi、若しくはこれらの複合材からなる良熱伝導金属部とによって構成されており、
少なくとも、先端側において上記絶縁碍子から露出した上記中心電極の露出部は、上記耐酸化合金部によって構成され、
少なくとも、上記絶縁碍子が上記取付金具に係止固定される部分である碍子固定部の軸方向位置において、上記中心電極の外周面に上記良熱伝導金属部が露出していることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグにある(請求項1)。
上記スパークプラグは、中心電極を、上記耐酸化合金部と上記良熱伝導金属部とによって構成している。そして、碍子固定部の軸方向位置において、中心電極の外周面に良熱伝導金属部が露出している。そのため、内燃機関の燃焼室から中心電極が受熱した熱を、効率的に絶縁碍子及び取付金具を伝わせて放熱することができる。
即ち、中心電極は、その先端部において受熱して高温となるが、その熱は中心電極を基端側へ向かって伝わる。そして、その大半は中心電極の外周の絶縁碍子に伝わり、更に、絶縁碍子から上記碍子固定部を通じて取付金具へ伝わり放熱される。
本明細書において、上記スパークプラグにおける、内燃機関の燃焼室に挿入する側を先端側とし、その反対側を基端側とする。
また、上記中心電極は、電極先端部にIr金属、Ir合金、Pt金属、Pt合金等の貴金属チップを接合することもできる。なお、貴金属チップを接合した場合には、本発明(請求項1)において示した「中心電極の露出部」には、上記貴金属チップの部分は含まないものとする。
また、上記ネジ径がM12(12mm)を超える場合には、スパークプラグの充分な小型化が困難となる。
この場合には、絶縁碍子の肉厚を確保することが容易となる。即ち、碍子固定部よりも先端側においては、絶縁碍子の直径は小さくなる。一方、電極固定部よりも基端側においては、中心電極の直径が大きくなり、絶縁碍子の内径は大きくなる。そのため、電極固定部を碍子固定部よりも基端側に配置することにより、絶縁碍子の肉厚を確保しやすい。
この場合には、充分な熱価を確保すると共に、中心電極の熱膨張を防ぐことができる。
上記良熱伝導金属部の露出開始位置が上記碍子先端部から5mm未満の位置である場合には、スパークプラグの使用によって、中心電極の熱膨張が生じ、火花放電ギャップが小さくなるおそれがある。一方、上記良熱伝導金属部の露出開始位置が上記碍子先端部から10mmを超えた位置である場合には、充分な熱価を得ることが困難となり、プレイグニッションを防止することが困難となるおそれがある。
この場合には、中心電極が熱膨張して火花放電ギャップが小さくなることを防ぐことができる。即ち、中心電極の熱膨張は、熱膨張係数の高い良熱伝導金属部の熱膨張が主である。そこで、上記のごとく、良熱伝導金属部の先端面が電極固定部よりも基端側に配置されていることにより、上記耐酸化合金部がストッパーとなって、良熱伝導金属部の先端側への膨張を抑制する。これにより、火花放電ギャップの縮小を抑制することができる。
この場合には、充分な熱価を確保すると共に、碍子先端部の強度を確保することができる。
碍子先端部からの上記良熱伝導金属部の先端面の位置が2mm未満の場合には、碍子先端部の強度を確保することが困難となるおそれがある。一方、碍子先端部からの上記良熱伝導金属部の先端面の位置が7mm未満の場合には、充分な熱価を得ることが困難となり、プレイグニッションを防止することが困難となるおそれがある。
本発明の実施例にかかる内燃機関用のスパークプラグにつき、図1〜図3を用いて説明する。
本例の内燃機関用のスパークプラグ1は、図1、図2に示すごとく、取付金具2と絶縁碍子3と中心電極4と接地電極11とを備えている。
また、図1に示すごとく、少なくとも、先端側において絶縁碍子3から露出した中心電極4の露出部401は、上記耐酸化合金部42によって構成されている。
そして、少なくとも、絶縁碍子3が取付金具2に係止固定される部分である碍子固定部22の軸方向位置において、中心電極4の外周面に良熱伝導金属部43が露出している。
電極固定部32は、絶縁碍子3の軸孔33において内径が変化することにより段部が形成された部分である。そして、この段状の電極固定部32に対して係止されるように、中心電極4にも外径が変化する部分である係止段部44が形成されている。
また、接地電極11にも、上記中心電極4の貴金属チップ45に対向するように、貴金属チップ115が溶接されている。この貴金属チップ115は、Ir金属、Ir合金、Pt金属、Pt合金等からなる。
また、上記碍子固定部22の軸方向位置における中心電極4の直径は、例えば、1.2〜2.2mmとすることができる。
なお、上記耐酸化合金部42は、上記貴金属チップ45を除いた中心電極4の露出部401に少なくとも配置されている。
上記スパークプラグ1は、中心電極4を、耐酸化合金部42と良熱伝導金属部43とによって構成している。そして、碍子固定部22の軸方向位置において、中心電極4の外周面に良熱伝導金属部43が露出している。そのため、内燃機関の燃焼室から中心電極4が受熱した熱を、効率的に絶縁碍子3及び取付金具2を伝わせて放熱することができる。
即ち、中心電極4は、その先端部において受熱して高温となるが、その熱は中心電極4を基端側へ向かって伝わる。そして、その大半は中心電極4の外周の絶縁碍子3に伝わり、更に、絶縁碍子3から碍子固定部22を通じて取付金具2へ伝わり放熱される。
本例は、図4に示すごとく、電極固定部320が、碍子固定部22よりも先端側に配置されたスパークプラグ1の例である。
該スパークプラグ1においては、良熱伝導金属部43は、電極固定部320よりも基端側に配置されている。
また、良熱伝導金属部43の先端面432は、碍子先端部31から2〜7mm基端側の位置に有する。即ち、碍子先端部31と良熱伝導金属部43の先端面432との軸方向距離Bが2〜7mmである。
その他は、実施例1と同様である。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
本例は、図5に示すごとく、良熱伝導金属部43を、CuとNiとの複合材により構成したスパークプラグ1の例である。
即ち、良熱伝導金属部43における外周部分433を純Cuにより構成し、該外周部分433の内側の芯部分434を純Niにより形成してある。上記外周部分433は、例えば0.1〜0.4mmの厚みを有する。
その他は、実施例1と同様である。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
本例は、図6に示すごとく、上記実施例1に示したスパークプラグ1につき、熱価の評価を行った例である。
即ち、図1〜3に示す構成のスパークプラグ1において、碍子先端部31と良熱伝導金属部43の露出開始部431との軸方向距離Aを4〜14mmの間で変更して、プレイグニッション評価を行った。
グル)によって表し、図6の縦軸が、プレイグニッションが発生し始める点火時期を表す。
上記エンジンには、6気筒、2Lのエンジンを用い、スロットル全開、回転数5600rpmにて運転して、上記の点火時期を徐々に早めながら試験を行った。
また、使用したスパークプラグ1の取付金具2のネジ径はM10である。
評価の結果を図6に示す。同図において、本発明のスパークプラグ1についての評価値を「●」にて示す。また、一点鎖線M14、M10は、それぞれネジ径M14、M10の従来構造のスパークプラグの評価値を示す。図8においても同様である。
一方、軸方向距離Aに関わらず、ネジ径M10とした従来の構成のスパークプラグに比べて充分に熱引きが優れていることも分かる。
本例は、図7に示すごとく、実施例1に示したスパークプラグにおいて、耐久後の中心電極の熱膨張を測定した例である。
即ち、図1〜3に示す構成のスパークプラグ1において、碍子先端部31と良熱伝導金属部43の露出開始部431との軸方向距離Aを4〜10mmの間で変更して、耐久試験前後の火花放電ギャップGの変化量を測定した。
また、使用したスパークプラグ1の取付金具2のネジ径はM10である。
評価結果を図7に「●」のプロットにて示す。同図より分かるように、上記軸方向距離Aが5mm以上であれば、火花放電ギャップGの縮小を防ぐことができる。
本例は、図8に示すごとく、上記実施例2に示したスパークプラグ1につき、熱価の評価を行った例である。
即ち、図4に示す構成のスパークプラグ1において、碍子先端部31と良熱伝導金属部43の先端面432との軸方向距離Bを3〜9mmの間で変更して、プレイグニッション評価を行った。
同図より分かるように、B=7mm以下であれば、従来のネジ径M14のスパークプラグよりも優れた熱引きを実現することができることが分かる。
11 接地電極
2 取付金具
21 取付け用ネジ部
22 碍子固定部
3 絶縁碍子
31 碍子先端部
4 中心電極
41 電極先端部
Claims (5)
- 外周にネジ径M12以下の取付け用ネジ部を設けた取付金具と、碍子先端部が突出するように上記取付金具に挿嵌保持される絶縁碍子と、電極先端部が上記碍子先端部から突出するように上記絶縁碍子に挿嵌保持される中心電極と、上記電極先端部との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを備えた内燃機関用のスパークプラグであって、
上記中心電極は、主成分としてのNi又はFeにCr、Alの少なくとも1種を添加してなる耐酸化合金部と、Cu、Cu合金、又はNi、若しくはこれらの複合材からなる良熱伝導金属部とによって構成されており、
少なくとも、先端側において上記絶縁碍子から露出した上記中心電極の露出部は、上記耐酸化合金部によって構成され、
少なくとも、上記絶縁碍子が上記取付金具に係止固定される部分である碍子固定部の軸方向位置において、上記中心電極の外周面に上記良熱伝導金属部が露出していることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。 - 請求項1において、上記中心電極が上記絶縁碍子に係止固定される部分である電極固定部は、上記碍子固定部よりも基端側に配置されていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
- 請求項2において、上記良熱伝導金属部は、上記碍子先端部から5〜10mm基端側の位置よりも基端側において、上記中心電極の外周面に露出していることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
- 請求項1において、上記中心電極が上記絶縁碍子に係止固定される部分である電極固定部は、上記碍子固定部よりも先端側に配置されており、上記良熱伝導金属部の先端面は、上記電極固定部よりも基端側に配置されていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
- 請求項4において、上記良熱伝導金属部は、該良熱伝導金属部の先端面を、上記碍子先端部から2〜7mm基端側の位置に有することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
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