JP2007080833A - スパークプラグ - Google Patents
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Abstract
【課題】 Ir等を主成分とする高融点金属チップを使用した、取付ねじ部の外径Dが12mm以下のスパークプラグにおいて、横飛び防止及び絶縁破壊等の不具合解消を図る。
【解決手段】 絶縁体2の先端部分における上記厚さCを1.1mm以上とすることで、絶縁体2の先端部分における耐電圧が高くなり、絶縁破壊等に強度を高めることができる。また、ガスボリューム幅Eの値を適切に設定することで、中心電極3と主体金具1との間の横飛び発生を極めて効果的に防止することができる。また、Irを主成分とする高融点金属チップにて発火部31を構成したスパークプラグでは、中心電極の外径Aを2.0mm以下に細くして多少熱引きが悪くなっても、発火部31の消耗はそれほど進行しない。その結果、中心電極3が細くなる分だけ主体金具1の内側のスペースが増大するので、火花の横飛び防止上極めて有効である。
【選択図】 図2
【解決手段】 絶縁体2の先端部分における上記厚さCを1.1mm以上とすることで、絶縁体2の先端部分における耐電圧が高くなり、絶縁破壊等に強度を高めることができる。また、ガスボリューム幅Eの値を適切に設定することで、中心電極3と主体金具1との間の横飛び発生を極めて効果的に防止することができる。また、Irを主成分とする高融点金属チップにて発火部31を構成したスパークプラグでは、中心電極の外径Aを2.0mm以下に細くして多少熱引きが悪くなっても、発火部31の消耗はそれほど進行しない。その結果、中心電極3が細くなる分だけ主体金具1の内側のスペースが増大するので、火花の横飛び防止上極めて有効である。
【選択図】 図2
Description
本発明は内燃機関の着火用に使用されるスパークプラグに関する。
自動車エンジン等の内燃機関の着火用に使用されるスパークプラグにおいては、エンジンの高出力化や燃費向上の目的で、燃焼室内の温度も高くなる傾向にあり、また着火性向上のために、スパークプラグの発火部を燃焼室内部に突き出させるタイプのエンジンも多く使用されるようになってきている。このような状況では、スパークプラグの発火部が高温にさらされるので、その火花消耗が進みやすくなる。そこで、発火部の耐火花消耗性向上のために、電極の先端にPtやIr等を主体とする貴金属チップを溶接したタイプのものが多数提案されている。
ところで最近は、エンジンヘッドの構造は複雑化する傾向にあり、スパークプラグが取り付けられるバルブ周辺のスペースも減少している。そのため、スパークプラグの主体金具の取付ねじ部の外径を12mm以下にした小型のスパークプラグの需要が増えてきている。このように取付ねじ部が小径化した場合、主体金具内に絶縁体あるいは中心電極を組み付けるためのスペースは否応なく縮小され、結果として絶縁体の厚み等も、取付ねじ部径の大きいスパークプラグと比較して十分に確保することが困難となる。近年、エンジン性能の向上等のため火花放電電圧は上昇する傾向にあり、厚みが不足した部分において絶縁体の耐電圧が不十分となり、絶縁破壊等のトラブルが生じやすくなる問題がある。
また、主体金具の内径が縮小すると、絶縁体外面と主体金具内面との間に形成される隙間(ガスボリュームとも称される)が小さくなり、中心電極あるいは絶縁体と主体金具との間で飛火する、いわゆる横飛びが発生しやすくなる問題がある。このような横飛びが発生する原因についてはさまざまな考察がなされているが、例えば特開平9−2192274号公報には、中心電極に固着する貴金属チップの材質によっても横飛び発生の難易に差があり、特に貴金属チップがIrを主体に構成されている場合に横飛びが発生しやすくなる旨が記されている。そして、該公報には、Ir系チップを使用したスパークプラグにおいて、横飛発生を抑制するために各部の寸法を次のように規定する提案がなされている。
すなわち、火花ギャップの幅をA(本明細書ではD)、ガスボリューム幅をB(本明細書ではE)、絶縁体の主体金具からの出寸法をC(本明細書ではF)、取付ねじ部の外径をD(本明細書ではM)、チップ先端径をG(本明細書ではB)、チップの中心電極先端面からの突出高さをHとして:
D≦12mm
(10/9)×A≦B;
A≧0.9mm;
B≦1.5mm;
1.0mm≦C≦3.0mm;
10mm≦D≦12mm;
0.6mm≦G≦0.9mm;
0.3mm≦H≦1.0mm。
また、中心電極の外径Fは、熱引き低下による発火部の耐消耗性悪化を招かないように、2.0mm以上にすることが望ましいとしている。
D≦12mm
(10/9)×A≦B;
A≧0.9mm;
B≦1.5mm;
1.0mm≦C≦3.0mm;
10mm≦D≦12mm;
0.6mm≦G≦0.9mm;
0.3mm≦H≦1.0mm。
また、中心電極の外径Fは、熱引き低下による発火部の耐消耗性悪化を招かないように、2.0mm以上にすることが望ましいとしている。
しかしながら、本発明者らが鋭意検討した結果、取付ねじ部の外径Dが12mm以下のスパークプラグにおいては、上記のような寸法規定では横飛びを必ずしも確実に防止できるには至らないことが判明した。また、本発明者らの検討によれば、横飛び防止には絶縁体の厚みも重要な因子として関与していることもわかったが、上記の公報においては、横飛び防止を考慮した絶縁体の厚み規定に関する開示は全くなされていない。また、外径Dが12mm以下のスパークプラグにおいて絶縁体の厚みを適切に規定することは、前記した絶縁破壊を防止する観点においても極めて重要であるが、上記公報においてはこの点に関しても何一つ言及していない。
本発明の課題は、Ir等を主成分とする高融点金属チップを使用した、取付ねじ部の外径Dが12mm以下のスパークプラグにおいて、従来とは異なる観点から横飛び防止あるいは絶縁破壊等の不具合解消を図り、ひいては小型でしかも信頼性及び耐久性に優れたスパークプラグを提供することにある。
本発明のスパークプラグは、下記の要件を必須要件として含む。すなわち、軸状に形成されて先端に、単体の融点がPtよりも高い金属元素を主成分とする高融点金属チップが固着された中心電極と、その外側を覆う軸状の絶縁体と、両端が開放する筒状に形成され、中心電極の外側に配置される主体金具と、その主体金具に基端側が結合されるとともに先端側が側方に曲げ返されて側面が中心電極先端の高融点金属チップと対向し、該高融点金属チップとの間に火花ギャップを形成する接地電極とを備え、
中心電極の軸線方向において火花ギャップの形成される側を前方側、これと反対側を後方側として、主体金具の前端側外周面には取付ねじ部が形成されるとともに、その取付ねじ部の外径をMとしたときに、M≦12mmとされる。
中心電極の軸線方向において火花ギャップの形成される側を前方側、これと反対側を後方側として、主体金具の前端側外周面には取付ねじ部が形成されるとともに、その取付ねじ部の外径をMとしたときに、M≦12mmとされる。
そして、その請求項1の構成においては、絶縁体の前端部分が主体金具の先端側開口部から突出して配置され、その主体金具の先端側開口端面に対応する位置における絶縁体の厚さをCとしたときに、
C≧1.1mm;
となっていることを特徴とする。
C≧1.1mm;
となっていることを特徴とする。
絶縁体先端部分における上記厚さCを1.1mm以上とすることで、絶縁体先端部分における耐電圧が高くなり、M≦12mmの小型スパークプラグにおいて、絶縁破壊等に対する強度を高めることができる。
他方、絶縁体から中心電極の先端部が突出して配置されている場合、横飛び発生を防止するためには、その突出側の絶縁体端面に対応する位置における中心電極の外径をAとして、1.4mm≦A≦2.0mmとなっていることが望ましい。例えば前記した公報の技術では、中心電極の外径を上記のように細くすると、電極の冷却効率(いわゆる熱引き)が低下するため、電極の耐消耗性を確保するためには、中心電極の外径Aは2.0mm以上が望ましいとしていた。しかしながら、このような発想は、電極消耗の抑制のためには、中心電極はなるべく太くして熱引きをよくする方がよいという、スパークプラグ技術の伝統的な考え方に束縛されたものであり、中心電極の先端に固着されているのが高融点で消耗しにくい材質のチップであるということを明らかに見落としているのである。
本発明者らは、上記公報の技術では省みられていなかった中心電極の外径について鋭意検討した結果、耐熱性の高い高融点金属チップ、例えば後述するIrを主成分とする高融点金属チップにて発火部を構成したスパークプラグの場合、中心電極の外径Aを上記のように2.0mm以下に細くして多少熱引きが悪くなっても、発火部の消耗はそれほど進行しないことを見い出した。その結果、中心電極が細くなる分だけ主体金具の内側に、前記した絶縁体厚さCあるいは隙間幅Eを確保するためのスペースが増大するので、火花の横飛び防止上極めて有効である。また、中心電極径が細くなることで、中心電極先端部体積が減少して、着火により生じた炎の熱を奪いにくくなり着火性が向上する。さらに、中心電極の外径Aの縮小により絶縁体の厚さCを増すことができれば、絶縁体の絶縁強度の向上にも寄与する。
なお、上記Aの値が1.4mm未満になると、中心電極の熱引きが悪くなり、発火部(高融点金属チップ)の耐消耗性の不足を招く場合がある。他方、Aの値が2.0mmを超えた場合には、主体金具と中心電極との間に確保できる絶縁体厚さCあるいは隙間幅Eを確保するためのスペースが不足し、横飛び発生あるいは絶縁体の厚み減少による絶縁強度不足につながる場合がある。なお、Aの値は、望ましくは1.4mm〜1.9mm(請求項3)、さらに望ましくは1.4〜1.8mmとなっているのがよい。
また、本発明のスパークプラグにおいては、中心電極の先端に固着される高融点金属チップの外径をBとしたときに、0.4mm≦B≦1.0mmとなっているのがよい。Bが1.0mmを超えると、着火により生じた炎の熱が高融点金属チップにより奪われ、着火性が低下する場合がある。また、Bが0.4mm未満になると、高融点金属チップにより形成される発火部の耐消耗性が不十分となる場合がある。なお、Bは、より望ましくは0.4〜0.8mmとするのがよい。
また、絶縁体は、前端部が周方向の段部により縮径されて該段部が絶縁体側係合部とされ、主体金具に対し後方側開口部から挿入されるとともに、絶縁体側係合部が、取付ねじ部内において主体金具の内面から突出する金具側係合部とリング状のパッキンを介して係合させることができる。そのパッキンの軸線方向前端内縁に対応する絶縁体厚さをGとした場合、G≧1.5mmとなっていることが望ましい(請求項4)。絶縁体は、一般にはパッキンとの係合部が段付面に形成され、パッキンの軸線方向前端内縁位置(以下、パッキン内縁位置という)は、この段付面形成により谷底となる部分において電界集中を受けやすい傾向にある。そして、絶縁体は、この段付面を境に先端側が縮径して薄肉となる構造を有しているので、電界集中しやすい上記部分は特に貫通破壊等を起こしやすくなる。そこで、上記のように、この部分における絶縁体厚さGを1.5mm以上に確保することで、絶縁体の絶縁強度を効果的に高めることができる。
Gの値が1.5mm未満では、上記位置での絶縁体の貫通破壊等が発生しやすくなる場合がある。他方、外径Mが12mm以下(あるいはM12以下)の取付ねじ部の場合には、金具先穴径は、接地電極の肉厚確保のためφ7.6が限界であり、このようにGを広げる工夫をしても、Gの値が2mmを超えると中心電極径が相対的に小さくなり、発火部の耐消耗性低下につながる場合がある。Gの値は、望ましくは1.55〜1.8mmとするのがよい。
なお、主体金具の取付ねじ部の外径Mが12mm以下である場合、ガスボリューム幅Eと絶縁体厚みCを確保するためのスペースを考慮すれば、主体金具の先端開口端面における内径寸法は7.2mmよりも大きくすることが望ましい。この場合、火花ギャップの間隔をD、ガスボリューム幅をE、絶縁体の主体金具の先端側開口端面からの出寸法をFとすれば、0.8mm≦D≦1.4mm、E≧1.3mm、1.0mm≦F≦4.0mmとなっていることが、横飛びを防止する上で望ましい。なお、本明細書では、ガスボリューム幅Eは、主体金具の内面と絶縁体外面との間に形成された環状の隙間の、主体金具の先端側開口端面内縁における幅として定義する。
ギャップ間隔Dが1.4mm以上になると、放電電圧が高くなり過ぎて電源の負担が大きくなり、電源回路系の寿命低下につながる場合がある。他方、Dが0.8mm未満では、着火性が低下する場合がある。なお、Dの値は、より望ましくは0.9〜1.1mmとするのがよい。
また、絶縁体の主体金具の先端側開口端面からの出寸法Fが1.0mm未満では、火花の横飛びが発生しやすくなる場合があり、逆にFが4.0mmを超えると、プラグの発火部が過熱箇所となって火花発生前に混合気に着火する、いわゆるプレイグニッションを引き起こしやすくなる場合がある。上記出寸法Fは、望ましくは1.0〜3.0mmとするのがよい。
なお、本発明においてガスボリューム幅Eは、火花ギャップの大きさDよりも大きく設定することが、横飛び発生をより効果的に防止する上で望ましい。また、EをDよりも大きく設定することで、例えば貫通破壊強度向上等の目的で絶縁体の厚さCを大きく設定するに伴い、ガスボリューム幅Eが相対的に減少する場合においても、横飛び発生に及ぼす影響を小さくすることができる。ガスボリューム幅Eは、具体的には1.3mm以上に設定するのがよい。ガスボリューム幅Eが1.3mm未満になると、横飛び発生確率が高くなる場合がある。他方、ガスボリューム幅Eが1.8mmを超えると、絶縁体厚さCあるいは中心電極外径Aを十分に確保できなくなる場合がある。Cが不足した場合には絶縁体の絶縁強度低下につながり、Aが不足した場合には、発火部の耐消耗性低下につながる。なお、ガスボリューム幅Eは、より望ましくは1.5mm以上、さらに望ましくは1.6mm以上とするのがよい。
次に、高融点金属チップは、Ir、W、Re及びMoのいずれかを主成分に構成することができる。これらの金属元素はいずれも、単体の融点がPtよりも高く、中心電極の温度が上昇しやすい環境下においても、発火部の耐消耗性を良好なものとすることができる。
高融点金属チップをIrを主体に構成する場合、Irが高温域において酸化・揮発しやすい性質を有しているため、そのまま発火部に使用すると、火花消耗よりも酸化・揮発による消耗が問題となる欠点がある。そこで、高融点金属チップを、Irを主成分として、Pt、Rh、Ru、Pd及びReの1種または2種以上を添加したIr合金を主体に構成することで、このようなIrの酸化揮発を効果的に抑制することができ、発火部の耐消耗性を良好なものとすることができる。
具体的な材質としては、下記のものを例示できる。
(1)Irを主体としてRhを3〜50重量%(ただし50重量%は含まない)の範囲で含有する合金を使用する。該合金の使用により、高温でのIr成分の酸化・揮発による発火部の消耗が効果的に抑制され、ひいては耐久性に優れたスパークプラグが実現される。
(1)Irを主体としてRhを3〜50重量%(ただし50重量%は含まない)の範囲で含有する合金を使用する。該合金の使用により、高温でのIr成分の酸化・揮発による発火部の消耗が効果的に抑制され、ひいては耐久性に優れたスパークプラグが実現される。
上記合金中のRhの含有量が3重量%未満になるとIrの酸化・揮発の抑制効果が不十分となり、発火部が消耗しやすくなるためプラグの耐久性が低下する。一方、Rhの含有量が50重量%以上になると合金の融点が低下し、プラグの耐久性が同様に低下する。以上のことから、Rhの含有量は前述の範囲で調整するのがよく、望ましくは7〜30重量%、より望ましくは15〜25重量%、最も望ましくは18〜22重量%の範囲で調整するのがよい。
(2)Irを主体としてPtを1〜20重量%の範囲で含有する合金を使用する。該合金の使用により、高温でのIr成分の酸化・揮発による発火部の消耗が効果的に抑制され、ひいては耐久性に優れたスパークプラグが実現される。なお、上記合金中のPtの含有量が1重量%未満になるとIrの酸化・揮発の抑制効果が不十分となり、発火部が消耗しやすくなるためプラグの耐久性が低下する。一方、Ptの含有量が20重量%以上になると合金の融点が低下し、プラグの耐久性が同様に低下する。
(3)Irを主体としてRhを0.1〜35重量%の範囲で含有し、さらにRuを0.1重量%以上含有する合金を使用する。これにより、高温でのIr成分の酸化・揮発による発火部の消耗がさらに効果的に抑制され、ひいてはより耐久性に優れたスパークプラグが実現される。Rhの含有量が0.1重量%未満になるとIrの酸化・揮発の抑制効果が不十分となり、発火部が消耗しやすくなるためプラグの耐消耗性が確保できなくなる。一方、Rhの含有量が35重量%を超えると、Ruを含有する合金の融点が低下して耐火花消耗性が損なわれ、プラグの耐久性が同様に確保できなくなる。それ故、Rhの含有量は上記範囲で調整される。
一方、Ruの含有量が0.1重量%未満になると、該元素の添加によるIrの酸化・揮発による消耗を抑制する効果が不十分となる。なお、Ruの含有量の上限は、発火部の火花消耗抑制効果の必要レベルに応じて、例えば17重量%程度のまでの範囲で適宜調整される。
Ruが合金中に含有されることにより発火部の耐消耗性が改善される原因の一つとして、例えばこの成分の添加により、合金表面に高温で安定かつ緻密な酸化物皮膜が形成され、単体の酸化物では揮発性が非常に高かったIrが、該酸化物皮膜中に固定されることが推測される。そして、この酸化物皮膜が一種の不動態皮膜として作用し、Ir成分の酸化進行を抑制するものと考えられる。また、Rhを添加しない状態では、Ruを添加しても合金の高温での耐酸化揮発性はそれほど改善されないことから、上記酸化物皮膜はIr−Ru−Rh系等の複合酸化物であり、これが緻密性ないし合金表面に対する密着性においてIr−Ru系の酸化物皮膜より優れたものとなっていることも考えられる。
また、Ruの添加により、さらに次のような重要な効果を達成することができる。すなわち、Ruを合金中に含有させることにより、Ir−Rh二元合金を使用する場合と比較して、Rh含有量を大幅に削減しても耐消耗性を十分に確保でき、ひいては高性能のスパークプラグをより安価に構成できるようになる。この場合、Rhの含有量は0.1〜3重量%となっているのがよい。
(4)Irを主体としてPt、Re及びPdの少なくともいずれかを合計で1〜30重量%の範囲で含有し、さらにRhを1〜49重量%の範囲で含有した合金を使用する。Irを主体として上記範囲のPt、ReないしPdを含有する合金により構成することで、高温でのIr成分の酸化・揮発による消耗が効果的に抑制さるとともに、合金がさらに上記範囲のRhを含有することにより、その加工性が劇的に改善される。チップとしては、原料を所定の組成となるように配合・溶解して得られる溶解合金に対し所定の加工を施して形成されたものが使用できる。なお、ここでいう「加工」とは、圧延、鍛造、切削、切断及び打抜きの少なくともいずれかを単独で、又は複数を組み合わせてなされるものを意味するものとする。
Rhの含有量が1重量%未満になると、合金の加工性改善効果が十分に達成できなくなり、例えば加工中に割れやクラックなどが生じやすくなって、チップを製造する際の材料歩留まりの低下につながる。また、熱間打抜き加工等によりチップを製造する場合は、打抜き刃等の工具の消耗あるいは損傷が生じやすくなり、製造効率が低下する。一方、49重量%を越えると合金の融点が低下し、プラグの耐久性低下を招く。それ故、Rhの含有量は前述の範囲で調整するのがよく、望ましくは2〜20重量%の範囲で調整するのがよい。特に、PdないしPtの合計含有量が5重量%以上である場合には合金がさらに脆くなり、所定量以上のRhを添加しないと、加工によるチップ製造が極めて困難となる。この場合、Rhは2重量%以上、望ましくは5重量%以上、さらに望ましくは10重量%以上添加するのがよい。なお、Rhの含有量が3重量%以上である場合には、Rhは加工性の改善だけでなく、高温でのIr成分の酸化・揮発の抑制に対しても効果を生ずる場合がある。
PtないしPdの合計含有量が1重量%未満になるとIrの酸化・揮発の抑制効果が不十分となり、チップが消耗しやすくなるためプラグの耐久性が低下する。一方、含有量が30重量%以上になると合金の融点が低下し、プラグの耐久性が同様に低下したり(例えばPd単独添加の場合)、あるいは高価なPtないしPdの含有量が増大してチップの材料コストが増大する割には、チップの消耗抑制効果がそれほど期待できなくなる問題が生ずる。以上のことから、PtないしPdの合計含有量は前述の範囲で調整するのがよく、望ましくは3〜20重量%の範囲で調整するのがよい。
また、高融点金属チップを上記のIr合金をベースとして構成する場合に、Irの酸化揮発を防止する目的で、Y、Zr、Si、La、W、Ni及びCrから選ばれる1種又は2種以上の元素の酸化物、炭化物、窒化物及びホウ化物の1種又は2種以上を配合することができる。例えば、元素周期律表の3A族(いわゆる希土類元素)及び4A族(Ti、Zr、Hf)に属する金属元素の酸化物(複合酸化物を含む)を0.1〜15重量%の範囲内で含有させることができる。これにより、Ir成分の酸化・揮発による消耗がさらに効果的に抑制される。上記酸化物の含有量が0.1重量%未満になると、当該酸化物添加によるIrの酸化・揮発防止効果が十分に得られなくなる。一方、酸化物の含有量が15重量%を超えると、チップの耐熱衝撃性が低下し、例えばチップを電極に溶接等により固着する際に、ひびわれ等の不具合を生ずることがある。なお、上記酸化物としては、Y2O3が好適に使用されるが、このほかにもLa2O3、ThO2、ZrO2等を好ましく使用することができる。
以下、本発明のいくつかの実施の形態を図面を用いて説明する。
図1及び図2に示す本発明の一例たる抵抗体入りスパークプラグ100は、筒状の主体金具1、先端部が突出するようにその主体金具1に嵌め込まれた絶縁体2、発火部31を突出させた状態で絶縁体2の内側に設けられた中心電極3、及び主体金具1に一端が結合され、発火部31(中心電極3)の側面と対向するように配置された接地電極4等を備えている。接地電極4は、その先端面が発火部31の側面とほぼ平行に対向するように曲げられており、発火部31と対向する位置に対向発火部32が形成されている。そして、これら発火部31と対向発火部32との間が火花ギャップgとなっている。一方、接地電極4の基端側は、主体金具1に対して溶接等により固着・一体化されている。また、主体金具1は炭素鋼等で形成され、図1に示すように、発火部31側の外周面には機関への取付け用のねじ部12が形成されている。このねじ部の外径Mは、例えば8〜12mmである。
図1及び図2に示す本発明の一例たる抵抗体入りスパークプラグ100は、筒状の主体金具1、先端部が突出するようにその主体金具1に嵌め込まれた絶縁体2、発火部31を突出させた状態で絶縁体2の内側に設けられた中心電極3、及び主体金具1に一端が結合され、発火部31(中心電極3)の側面と対向するように配置された接地電極4等を備えている。接地電極4は、その先端面が発火部31の側面とほぼ平行に対向するように曲げられており、発火部31と対向する位置に対向発火部32が形成されている。そして、これら発火部31と対向発火部32との間が火花ギャップgとなっている。一方、接地電極4の基端側は、主体金具1に対して溶接等により固着・一体化されている。また、主体金具1は炭素鋼等で形成され、図1に示すように、発火部31側の外周面には機関への取付け用のねじ部12が形成されている。このねじ部の外径Mは、例えば8〜12mmである。
中心電極3及び接地電極4の本体部3a及び4aはインコネル(英国Inco社の商標名)等のNi合金で構成されている。一方、上記発火部31及び対向発火部32は、単体の融点がPtよりも高い金属元素を主成分とする高融点金属、例えばIr合金にて構成される。高融点金属の具体的な材質については、すでに詳細に説明済みなので、ここでは繰り返さない。また、絶縁体2はアルミナ等のセラミックス焼成体で構成されている。
図2に示すように、中心電極3の本体部3aは先端側が縮径されるとともにその先端面が平坦に構成され、ここに上記発火部31を構成する円板状の高融点金属チップを重ね合わせ、さらにその接合面外縁部に沿ってレーザー溶接、電子ビーム溶接、抵抗溶接等により溶接部Wを形成してこれを固着することにより発火部31が形成される。また、対向発火部32は、発火部31に対応する位置において接地電極4に同様のチップを位置合わせし、その接合面外縁部に沿って同様に溶接部Wを形成してこれを固着することにより形成される。なお、対向発火部32を省略する構成としてもよい。なお本明細書でいう「発火部」とは、接合されたチップのうち、溶接による組成変動の影響を受けていない部分(例えば、溶接により接地電極ないし中心電極の材料と合金化した部分を除く残余の部分)を指すものとする。
図2において、主体金具1の先端側開口端面に対応する位置における絶縁体2の厚さをCとしたときに、C≧1.1mmとされている。絶縁体2の端面に対応する位置における中心電極3の外径をAとして、1.4mm≦A≦2.0mm(望ましくは1.4mm≦A≦1.9mm、さらに望ましくは1.4mm≦A≦1.8mm)とされている。発火部31を構成する高融点金属チップの外径をBとして、0.4mm≦B≦1.0mm(望ましくは0.4mm≦B≦0.8mm)とされている。
また、火花ギャップgのギャップ間隔をDとして、0.8mm≦D≦1.4mm(望ましくは0.8mm≦D≦1.1mm)とされている。また、主体金具1の内面と絶縁体2の外面との間に形成された環状の隙間Kの、主体金具1の先端側開口端面内縁における幅(ガスボリューム幅)をEとして、E≧1.3mm(望ましくはE≧1.5mm、さらに望ましくはE≧1.6mm)とされている。さらに、絶縁体2の主体金具1の先端側開口端面からの出寸法をFとして、1.0mm≦F≦4.0mm(望ましくは1.0mm≦F≦3.0mm)とされている。以上の各部の数値範囲の臨界的意味については、すでに詳細に説明済みなので、ここでは繰り返さない。
絶縁体2の軸方向には貫通孔6が形成されており、その一方の端部側から端子金具13が挿入・固定され、同じく他方の端部側から中心電極3が挿入・固定されている。また、該貫通孔6内において端子金具13と中心電極3との間に抵抗体15が配置されている。図3に示すように、絶縁体2の軸方向中間には、周方向外向きに突出する突出部2eが例えばフランジ状に形成されている。そして、絶縁体2には、中心電極3(図1)の先端に向かう側を前方側として、該突出部2eよりも後方側がこれよりも細径に形成された本体部2bとされている。一方、突出部2eの前方側にはこれよりも細径の第一軸部2gと、その第一軸部2gよりもさらに細径の第二軸部2iがこの順序で形成されている。なお、本体部2bの外周面には釉薬2dが施され、当該外周面の後端部にはコルゲーション2cが形成されている。また、第一軸部2gの外周面は略円筒状とされ、第二軸部2iの外周面は先端に向かうほど縮径する略円錐面状とされている。
また、中心電極3の軸断面径は抵抗体15の軸断面径よりも小さく設定されている。そして、絶縁体2の貫通孔6は、中心電極3を挿通させる略円筒状の第一部分6aと、その第一部分6aの後方側(図面上方側)においてこれよりも大径に形成される略円筒状の第二部分6bとを有する。図1に示すように、端子金具13と抵抗体15とは第二部分6b内に収容され、中心電極3は第一部分6a内に挿通される。中心電極3の後端部には、その外周面から外向きに突出して電極固定用凸部3aが形成されている。そして、上記貫通孔6の第一部分6aと第二部分6bとは、第一軸部2g内において互いに接続しており、その接続位置には、中心電極3の電極固定用凸部3aを受けるための凸部受け面6cがテーパ面あるいはアール面状に形成されている。
さらに、図2に示すように、第一軸部2gと第二軸部2iとの接続部2hの外周面は段付面(段部)とされ、図1に示すように、これが主体金具1の内面に形成された金具側係合部としての凸条部1cとリング状のパッキン63を介して係合することにより、軸方向の抜止めがなされている。他方、主体金具1の後方側開口部内面と、絶縁体2の外面との間には、フランジ状の突出部2eの後方側周縁と係合するリング状の線パッキン62が配置され、そのさらに後方側にはタルク等の充填層61を介してリング状のパッキン60が配置されている。そして、絶縁体2を主体金具1に向けて前方側に押し込み、その状態で主体金具1の開口縁をパッキン60に向けて内側に加締めることにより加締め部1dが形成され、主体金具1が絶縁体2に対して固定されている。
図2に示すように、パッキン60の軸線方向前端内縁位置に対応する絶縁体2の厚さをGとして、2mm≧G≧1.5mm(望ましくは1.55mm≧G≧1.8mm)とされている。該Gの数値範囲の臨界的意味については、すでに詳細に説明済みなので、ここでは繰り返さない。
図3は絶縁体2の一例を示すものである。その各部の寸法を以下に例示する。
・全長L1:約60mm。
・第一軸部2gの長さL2:約10mm(ただし、係止用突出部2eとの接続部2fを含まず、第二軸部2iとの接続部2hを含む)。
・第二軸部2iの長さL3:約12mm。
・本体部2bの外径D1:約10mm。
・係止用突出部2eの外径D2:約13mm。
・第一軸部2gの外径D3:約7.4mm。
・第二軸部2iの基端部外径D4:5.3mm。
・第二軸部2iの先端部外径D5(ただし、先端面外周縁にアールないし面取が施される場合は、中心軸線Oを含む断面において、該アール部ないし面取部の基端位置における外径を指す):4.3mm。
・貫通孔6の第二部分6bの内径D6:4mm。
・貫通孔6の第一部分6aの内径D7:2.1mm。
・第一軸部2gの肉厚t1:1.7mm。
・第二軸部2iの基端部肉厚t2(中心軸線Oと直交する向きにおける値):1.6mm。
・第二軸部2iの先端部肉厚t3((中心軸線Oと直交する向きにおける値;ただし、先端面外周縁にアールないし面取りが施される場合は、中心軸線Oを含む断面において、該アール部ないし面取部の基端位置における肉厚を指す):1.1mm。
・第二軸部2iの平均肉厚tA((t1+t2)/2):1.35mm。
・全長L1:約60mm。
・第一軸部2gの長さL2:約10mm(ただし、係止用突出部2eとの接続部2fを含まず、第二軸部2iとの接続部2hを含む)。
・第二軸部2iの長さL3:約12mm。
・本体部2bの外径D1:約10mm。
・係止用突出部2eの外径D2:約13mm。
・第一軸部2gの外径D3:約7.4mm。
・第二軸部2iの基端部外径D4:5.3mm。
・第二軸部2iの先端部外径D5(ただし、先端面外周縁にアールないし面取が施される場合は、中心軸線Oを含む断面において、該アール部ないし面取部の基端位置における外径を指す):4.3mm。
・貫通孔6の第二部分6bの内径D6:4mm。
・貫通孔6の第一部分6aの内径D7:2.1mm。
・第一軸部2gの肉厚t1:1.7mm。
・第二軸部2iの基端部肉厚t2(中心軸線Oと直交する向きにおける値):1.6mm。
・第二軸部2iの先端部肉厚t3((中心軸線Oと直交する向きにおける値;ただし、先端面外周縁にアールないし面取りが施される場合は、中心軸線Oを含む断面において、該アール部ないし面取部の基端位置における肉厚を指す):1.1mm。
・第二軸部2iの平均肉厚tA((t1+t2)/2):1.35mm。
図1及び図2のスパークプラグ100において、各部の寸法を上記のように調整することにより、どのような効果が達成されるかについては「課題を解決するための手段及び発明の効果」の欄においてすでに説明している。また、効果を検証するために行った各種実験の結果については、後に詳しく説明する。
なお、図4に示すように、中心電極3は、基端側部分を先端側部分よりも大径に形成することができる。これにより、中心電極3の熱引きが向上し、発火部の耐消耗性をさらに良好なものとすることができる。なお、この図では、基端側部分が先端側部分よりも大径となるように、電極外周面をテーパ面上に形成しているが、外周面に段部を形成することで、径の略一様な大径の基端部と小径の先端部とを形成するようにしてもよい。
例えば絶縁体2の端面に対応する位置における中心電極の外径をAとする一方、中心電極3の基端部の、前記パッキン63の軸線方向前端内縁に対応する位置における外径をA’として、A’≧1.3Aとすることが望ましい。A’が1.3A未満になると、中心電極の基端部大径化による熱引き改善の効果が十分に達成できなくなる場合がある。
本発明の効果を確認するために、以下の各種実験を行った。
(実施例1)
図1及び図2に示す形状のスパークプラグの各種試験品を以下のように用意した。まず、絶縁体2の材質として焼結アルミナセラミックを、中心電極3の材質としてインコネル600を、発火部31,32を形成するための高融点金属チップの材質として1.7重量%Y2O3を1.7重量%分散させたIrを、それぞれ選定した。なお、各高融点金属チップの厚さは0.5mmとした。また、図2に示す各部の寸法を以下のように設定した:
M:12mm(取付ねじ部内径は7.2mm);
A:1.9mm;
B:1.0mm;
C:1.0mm、1.1mm、1.2mm(いずれかの値に設定);
D:1.1mm;
E:1.65mm、1.55mm、1.45mm(上記Cの値にそれぞれ対応);
F:2.0mm;
G:1.5mm、1.6mm、1.7mm(上記Cの値にそれぞれ対応);
H:1.5mm。
(実施例1)
図1及び図2に示す形状のスパークプラグの各種試験品を以下のように用意した。まず、絶縁体2の材質として焼結アルミナセラミックを、中心電極3の材質としてインコネル600を、発火部31,32を形成するための高融点金属チップの材質として1.7重量%Y2O3を1.7重量%分散させたIrを、それぞれ選定した。なお、各高融点金属チップの厚さは0.5mmとした。また、図2に示す各部の寸法を以下のように設定した:
M:12mm(取付ねじ部内径は7.2mm);
A:1.9mm;
B:1.0mm;
C:1.0mm、1.1mm、1.2mm(いずれかの値に設定);
D:1.1mm;
E:1.65mm、1.55mm、1.45mm(上記Cの値にそれぞれ対応);
F:2.0mm;
G:1.5mm、1.6mm、1.7mm(上記Cの値にそれぞれ対応);
H:1.5mm。
上記の各種試験品を、各条件毎に5個ずつ用意し、それぞれ排気量660cc、4気筒のDOHC型試験用ガソリンエンジンに取り付け、エンジン回転数5500rpm、インテークマニホルド内の圧力がゲージ圧にて+550mmHgとなる条件(作為的にブレークダウン電圧を高めるために、過給を行っている:他の実施例では、このゲージ圧は0mmHgである)にて100時間連続運転した。試験終了後に絶縁体先端部に貫通破壊が生じたかどうかを目視確認し、5個中の貫通破壊発生率により評価を行った。以上の結果を表1に示す。
また、同様のスパークプラグを、排気量2000cc、6気筒のDOHC型試験用ガソリンエンジンに取り付け、エンジン回転数700rpmのアイドリング状態にて運転を行うとともに、接地電極4を除去した参照用プラグで横飛び波形を計測し、試験プラグでテストを行った時に、参照用プラグと同じ波形が出たら「横飛び」と判定し、1000発計測した中で何回この波形が表れるかを調べることにより横飛び発生率を調べた。結果を表2に示す。
すなわち、絶縁体2の先端部の厚さCの値を1.1mm以上とすることで、貫通破壊が発生しにくくなっていることがわかる。また、横飛びも発生していないことがわかる。
(実施例2)
図1及び図2に示す形状のスパークプラグの各種試験品を以下のように用意した。絶縁体2、中心電極3及び高融点金属チップの材質選定は、実施例1と同様である。また、高融点金属チップの厚さは0.5mmである。そして、図2に示す各部の寸法を以下のように設定した:
M:12mm(取付ねじ部内径は7.2mm);
A:1.2mm、1.4mm、1.6mm(いずれかの値に設定);
B:0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm(いずれかの値に設定);
C:1.6mm、1.5mm、1.4mm(上記Aの値にそれぞれ対応);
D:1.1mm;
E:1.4mm;
F:2.0mm;
G:2.1mm、2.0mm、1.9mm(上記Aの値にそれぞれ対応);
H:1.5mm。
図1及び図2に示す形状のスパークプラグの各種試験品を以下のように用意した。絶縁体2、中心電極3及び高融点金属チップの材質選定は、実施例1と同様である。また、高融点金属チップの厚さは0.5mmである。そして、図2に示す各部の寸法を以下のように設定した:
M:12mm(取付ねじ部内径は7.2mm);
A:1.2mm、1.4mm、1.6mm(いずれかの値に設定);
B:0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm(いずれかの値に設定);
C:1.6mm、1.5mm、1.4mm(上記Aの値にそれぞれ対応);
D:1.1mm;
E:1.4mm;
F:2.0mm;
G:2.1mm、2.0mm、1.9mm(上記Aの値にそれぞれ対応);
H:1.5mm。
上記の各種試験品を2500cc、6気筒のDOHC型試験用エンジンに取り付け、平均時速155kmの10万km走行に相当する条件として、エンジン回転数4500rpm、スロットル全開状態にて650時間連続運転した。運転終了後、中心電極3側の発火部31のチップの厚さ減少量を測定した。この結果を図5に示す。また、グラフ中のプロット点の数値を表3に示す。なお、チップ厚さ減少量が0.2mm以下のものを合格と判定する。
すなわち、中心電極径Aが1.4mm未満、あるいはチップ径Bが0.3mm未満では、チップ厚さ減少量が大きく、発火部の耐消耗性が損なわれていることがわかる。主に、中心電極の熱引きが悪化することが原因と考えられる。
(実施例3)
図1及び図2に示す形状のスパークプラグの各種試験品を以下のように用意した。絶縁体2、中心電極3及び高融点金属チップの材質選定は、実施例1と同様である。また、高融点金属チップの厚さは0.5mmである。そして、図2に示す各部の寸法を以下のように設定した:
M:12mm(取付ねじ部内径は7.2mm);
A:1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm(いずれかの値に設定);
B:1.0mm;
C:1.25mm、1.20mm、1.15mm、1.10mm(上記Aの値にそれぞれ対応);
D:1.4mm;
E:1.5mm;
F:0mm、1.0mm、2.0mm(いずれかの値に設定);
G:2.0mm、1.9mm、1.8mm、1.7mm(上記Aの値にそれぞれ対応);
H:1.5mm。
図1及び図2に示す形状のスパークプラグの各種試験品を以下のように用意した。絶縁体2、中心電極3及び高融点金属チップの材質選定は、実施例1と同様である。また、高融点金属チップの厚さは0.5mmである。そして、図2に示す各部の寸法を以下のように設定した:
M:12mm(取付ねじ部内径は7.2mm);
A:1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm(いずれかの値に設定);
B:1.0mm;
C:1.25mm、1.20mm、1.15mm、1.10mm(上記Aの値にそれぞれ対応);
D:1.4mm;
E:1.5mm;
F:0mm、1.0mm、2.0mm(いずれかの値に設定);
G:2.0mm、1.9mm、1.8mm、1.7mm(上記Aの値にそれぞれ対応);
H:1.5mm。
上記の各種試験品を排気量2000cc、6気筒のDOHC型試験用ガソリンエンジンに取り付け、エンジン回転数700rpmのアイドリング状態にて運転を行うとともに、実施例1と同様にして調横飛び発生率を調べた。結果を図6に示す(図中の各プロット点の数値を表4に示す)。
すなわち、ガスボリューム幅Eを固定した状態で、中心電極径Aを2.0mm未満に小さくすると、横飛び発生率を減少できることがわかる。中心電極径Aの縮小に伴い、絶縁体先端部の厚さCを大きく確保できることが理由として考えられる。
(実施例4)
図1及び図2に示す形状のスパークプラグの各種試験品を以下のように用意した。絶縁体2、中心電極3及び高融点金属チップの材質選定は、実施例1と同様である。また、高融点金属チップの厚さは0.5mmである。そして、図2に示す各部の寸法を以下のように設定した:
M:12mm(取付ねじ部内径は7.2mm);
A:1.9mm;
B:1.0mm;
C:0.95mm、1.05mm、1.15mm、1.25mm(いずれかの値に設定);
D:1.4mm;
E:1.7mm、1.6mm、1.5mm、1.4mm;
F:0mm、1.0mm、2.0mm(いずれかの値に設定);
G:2.0mm、1.9mm、1.8mm、1.7mm(上記Cの値にそれぞれ対応);
H:1.5mm。
図1及び図2に示す形状のスパークプラグの各種試験品を以下のように用意した。絶縁体2、中心電極3及び高融点金属チップの材質選定は、実施例1と同様である。また、高融点金属チップの厚さは0.5mmである。そして、図2に示す各部の寸法を以下のように設定した:
M:12mm(取付ねじ部内径は7.2mm);
A:1.9mm;
B:1.0mm;
C:0.95mm、1.05mm、1.15mm、1.25mm(いずれかの値に設定);
D:1.4mm;
E:1.7mm、1.6mm、1.5mm、1.4mm;
F:0mm、1.0mm、2.0mm(いずれかの値に設定);
G:2.0mm、1.9mm、1.8mm、1.7mm(上記Cの値にそれぞれ対応);
H:1.5mm。
上記の各種試験品を排気量2000cc、6気筒のDOHC型試験用ガソリンエンジンに取り付け、エンジン回転数700rpmのアイドリング状態にて運転を行うとともに、実施例1と同様にして横飛び発生率を調べた。結果を図7に示す(図中の各プロット点の数値を表5に示す)。
すなわち、中心電極径Aを固定して、ガスボリューム幅Eを増大してゆくと、ガスボリューム幅Eが1.5mm以上で横飛び発生が起こりにくくなっていることがわかる。
(実施例5)
図1及び図2に示す形状のスパークプラグの各種試験品を以下のように用意した。絶縁体2、中心電極3及び高融点金属チップの材質選定は、実施例1と同様である。また、高融点金属チップの厚さは0.5mmである。そして、図2に示す各部の寸法を以下のように設定した:
M:12mm(取付ねじ部内径は7.2mm);
A:1.9mm;
B:0.8mm、1.0mm、1.2mm(いずれかの値に設定);
C:1.45mm;
D:0.7mm、0.8mm、1.1mm、1.4mm(いずれかの値に設定);
E:1.8mm;
F:2.0mm;
G:2.15mm;
H:1.5mm。
図1及び図2に示す形状のスパークプラグの各種試験品を以下のように用意した。絶縁体2、中心電極3及び高融点金属チップの材質選定は、実施例1と同様である。また、高融点金属チップの厚さは0.5mmである。そして、図2に示す各部の寸法を以下のように設定した:
M:12mm(取付ねじ部内径は7.2mm);
A:1.9mm;
B:0.8mm、1.0mm、1.2mm(いずれかの値に設定);
C:1.45mm;
D:0.7mm、0.8mm、1.1mm、1.4mm(いずれかの値に設定);
E:1.8mm;
F:2.0mm;
G:2.15mm;
H:1.5mm。
上記の各種試験品を排気量2000cc、6気筒のOHC型試験用ガソリンエンジンに取り付け、混合気の空燃比を徐々に減少させながらエンジン回転数700rpmのアイドリング状態にて運転を行うとともに、着火ミス発生率が1%以上となる空燃比を限界空燃比として決定した。結果を図8に示す(図中の各プロット点の数値を表6に示す)。なお、限界空燃比が16.5以上のものを合格と判定したる。
すなわち、ギャップ幅Dが0.8mm未満になると、チップ径をかなり小さくしても限界空燃比を16.5以上とできず、着火性が低下していることがわかる。また、チップ径Bが1.0mmを超えると、ギャップ幅を大きくしても限界空燃比を16.5以上とできず、着火性が低下していることがわかる。
(実施例6)
図1及び図2に示す形状のスパークプラグの各種試験品を以下のように用意した。絶縁体2、中心電極3及び高融点金属チップの材質選定は、実施例1と同様である。また、高融点金属チップの厚さは0.5mmである。そして、図2に示す各部の寸法を以下のように設定した:
M:12mm(取付ねじ部内径は7.2mm);
A:1.9mm;
B:1.0mm;
C:1.2mm;
D:1.1mm;
E:1.45mm;
F:2.0mm;
G:1.4mm、1.5mm、1.6mm(いずれかの値に設定);
H:1.5mm。
図1及び図2に示す形状のスパークプラグの各種試験品を以下のように用意した。絶縁体2、中心電極3及び高融点金属チップの材質選定は、実施例1と同様である。また、高融点金属チップの厚さは0.5mmである。そして、図2に示す各部の寸法を以下のように設定した:
M:12mm(取付ねじ部内径は7.2mm);
A:1.9mm;
B:1.0mm;
C:1.2mm;
D:1.1mm;
E:1.45mm;
F:2.0mm;
G:1.4mm、1.5mm、1.6mm(いずれかの値に設定);
H:1.5mm。
上記の各種試験品を、各条件毎に5個ずつ用意し、それぞれ排気量660cc、4気筒のDOHC型試験用ガソリンエンジンに取り付け、エンジン回転数5500rpm、インテークマニホルド内の圧力がゲージ圧にて+550mmHgとなる条件(実施例1と同様)にて100時間連続運転した。試験終了後に絶縁体先端部に貫通破壊が生じたかどうかを目視確認し、5個中の貫通破壊発生率により評価を行った。以上の結果を表7に示す。
すなわち、パッキン位置における絶縁体厚さGを1.5mm以上とすることで、貫通破壊が発生しにくくなっていることがわかる。
(実施例7)
図4に示す形状のスパークプラグの各種試験品を以下のように用意した。絶縁体2、中心電極3及び高融点金属チップの材質選定は、実施例1と同様である。また、高融点金属チップの厚さは0.5mmである。そして、図4に示す各部の寸法を以下のように設定した:
M:12mm(取付ねじ部内径は7.2mm);
A:1.4mm;
A’:1.2A、1.3A、1.4A(いずれかの値に設定);
B:0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm(いずれかの値に設定);
C:1.5mm;
D:1.1mm;
E:1.4mm;
F:2.0mm;
G:4.8mm、4.9mm、5.1mm(上記A’の値にそれぞれ対応);
H:1.5mm。
図4に示す形状のスパークプラグの各種試験品を以下のように用意した。絶縁体2、中心電極3及び高融点金属チップの材質選定は、実施例1と同様である。また、高融点金属チップの厚さは0.5mmである。そして、図4に示す各部の寸法を以下のように設定した:
M:12mm(取付ねじ部内径は7.2mm);
A:1.4mm;
A’:1.2A、1.3A、1.4A(いずれかの値に設定);
B:0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm(いずれかの値に設定);
C:1.5mm;
D:1.1mm;
E:1.4mm;
F:2.0mm;
G:4.8mm、4.9mm、5.1mm(上記A’の値にそれぞれ対応);
H:1.5mm。
上記の各種試験品を2500cc、6気筒のDOHC型試験用エンジンに取り付け、平均時速155kmの10万km走行に相当する条件として、エンジン回転数4500rpm、スロットル全開状態にて650時間連続運転した。運転終了後、中心電極側の発火部31のチップの厚さ減少量を測定した。この結果を図9に示す。また、グラフ中のプロット点の数値を表8に示す。なお、チップ厚さ減少量が0.2mm以下のものを合格と判定する。
すなわち、中心電極基端部径A’を1.3A以上とすることで、チップ厚さ減少量が小さくなり、発火部の耐消耗性が向上していることがわかる。主に、中心電極の熱引きが改善されたことが原因と考えられる。
1 主体金具
2 絶縁体
3 中心電極
4 接地電極
6 貫通孔
31 発火部(高融点金属チップ)
60 パッキン
100 スパークプラグ
2 絶縁体
3 中心電極
4 接地電極
6 貫通孔
31 発火部(高融点金属チップ)
60 パッキン
100 スパークプラグ
Claims (10)
- 軸状に形成されて先端に、Irを主成分とする高融点金属チップが固着された中心電極と、その外側を覆う軸状の絶縁体と、両端が開放する筒状に形成され、前記中心電極の外側に配置される主体金具と、その主体金具に基端側が結合されるとともに先端側が側方に曲げ返されて側面が中心電極先端の前記の高融点金属チップと対向し、該高融点金属チップとの間に火花ギャップを形成する接地電極とを備え、
前記中心電極の軸線方向において火花ギャップの形成される側を前方側、これと反対側を後方側として、前記主体金具の前端側外周面には取付ねじ部が形成されるとともに、その取付ねじ部の外径をMとし、
また、前記絶縁体の前端部分は前記主体金具の先端側開口部から突出して配置され、その主体金具の先端側開口端面に対応する位置における前記絶縁体の厚さをCとしたときに、
M≦12mm;
C≧1.1mm;
となっていることを特徴とするスパークプラグ。 - 前記絶縁体から前記中心電極の先端部が突出して配置され、その突出側の絶縁体端面に対応する位置における前記中心電極の外径をAとする一方、前記高融点金属チップの外径をBとして、
1.4mm≦A≦2.0mm;
0.4mm≦B≦1.0mm;
となっている請求項1記載のスパークプラグ。 - 軸状に形成されて先端に、単体の融点がPtよりも高い金属元素を主成分とする高融点金属チップが固着された中心電極と、その外側を覆う軸状の絶縁体と、両端が開放する筒状に形成され、前記中心電極の外側に配置される主体金具と、その主体金具に基端側が結合されるとともに先端側が側方に曲げ返されて側面が中心電極先端の高融点金属チップと対向し、該高融点金属チップとの間に火花ギャップを形成する接地電極とを備え、
前記中心電極の軸線方向において火花ギャップの形成される側を前方側、これと反対側を後方側として、前記主体金具の前端側外周面には取付ねじ部が形成されるとともに、その取付ねじ部の外径をMとし、
また、前記絶縁体から前記中心電極の先端部が突出して配置され、その突出側の絶縁体端面に対応する位置における前記中心電極の外径をAとしたときに、
M≦12mm;
1.4mm≦A≦1.9mm;
となっていることを特徴とするスパークプラグ。 - 軸状に形成されて先端に、Irを主成分とする高融点金属チップが固着された中心電極と、その外側を覆う軸状の絶縁体と、両端が開放する筒状に形成され、前記中心電極の外側に配置される主体金具と、その主体金具に基端側が結合されるとともに先端側が側方に曲げ返されて側面が中心電極先端の高融点金属チップと対向し、該高融点金属チップとの間に火花ギャップを形成する接地電極とを備え、
前記中心電極の軸線方向において火花ギャップの形成される側を前方側、これと反対側を後方側として、前記主体金具の前端側外周面には取付ねじ部が形成されるとともに、その取付ねじ部の外径をMとし、
また、前記絶縁体は、前端部が周方向の段部により縮径されて該段部が絶縁体側係合部とされ、前記主体金具に対し後方側開口部から挿入されるとともに、前記絶縁体側係合部が、前記取付ねじ部内において前記主体金具の内面から突出する金具側係合部とリング状のパッキンを介して係合するようになっており、そのパッキンの軸線方向前端内縁に対応する絶縁体厚さをGとして、
M≦12mm;
G≧1.5mm;
となっていることを特徴とするスパークプラグ。 - 前記主体金具の先端開口端面における内径寸法が7.2mmよりも大きく、
前記絶縁体の前端部分は前記主体金具の先端側開口部から突出して配置され、その主体金具の内面と前記絶縁体外面との間には環状の隙間が形成されており、前記主体金具の先端側開口端面内縁における該隙間の幅をE、前記絶縁体の前記主体金具の先端側開口端面からの出寸法をFとし、また、前記火花ギャップの間隔をDとして、
0.8mm≦D≦1.4mm;
E≧1.3mm;
1.0mm≦F≦4.0mm;
となっている請求項1ないし4のいずれかに記載のスパークプラグ。 - 軸状に形成されて先端に、Irを主成分とする高融点金属チップが固着された中心電極と、その外側を覆う軸状の絶縁体と、両端が開放する筒状に形成され、前記中心電極の外側に配置される主体金具と、その主体金具に基端側が結合されるとともに先端側が側方に曲げ返されて側面が中心電極先端の高融点金属チップと対向し、該高融点金属チップとの間に火花ギャップを形成する接地電極とを備え、
前記中心電極の軸線方向において火花ギャップの形成される側を前方側、これと反対側を後方側として、前記主体金具の前端側外周面には取付ねじ部が形成されるとともに、その取付ねじ部の外径をMとし、
また、前記絶縁体の前端部分は前記主体金具の先端側開口部から突出して配置され、その主体金具の内面と前記絶縁体外面との間には環状の隙間が形成されており、前記主体金具の先端側開口端面内縁における該隙間の幅をEとして、
M≦12mm;
E≧1.6mm;
となっていることを特徴とするスパークプラグ。 - 前記中心電極は、前記絶縁体から前記中心電極の先端部が突出して配置され、その突出側の絶縁体端面に対応する位置における前記中心電極の外径をAとする一方、該中心電極の基端部が前記先端部よりも大径に形成されており、
また、前記絶縁体は、前端部が周方向の段部により縮径されて該段部が絶縁体側係合部とされ、前記主体金具に対し後方側開口部から挿入されるとともに、前記絶縁体側係合部が、前記取付ねじ部内において前記主体金具の内面から突出する金具側係合部とリング状のパッキンを介して係合するようになっており、前記中心電極の基端部の、前記パッキンの軸線方向前端内縁に対応する位置における外径をA’として、
A’≧1.3A;
となっている請求項1ないし6のいずれかに記載のスパークプラグ。 - 前記高融点金属チップは、Ir、W、Re及びMoのいずれかを主成分に構成されている請求項1ないし7のいずれかに記載のスパークプラグ。
- 前記高融点金属チップはIrを主成分として、Pt、Rh、Ru、Pd及びReの1種または2種以上を添加したIr合金を主体に構成されている請求項8記載のスパークプラグ。
- 前記高融点金属チップには、前記Ir合金をベースとしてこれに、Y、Zr、Si、La、W、Ni及びCrから選ばれる1種又は2種以上の元素の酸化物、炭化物、窒化物及びホウ化物の1種又は2種以上を配合したものである請求項9記載のスパークプラグ。
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