JP2008053018A - 内燃機関用スパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】Ｉｒを主成分とする貴金属チップを備えるスパークプラグに関し、Ｉｒ特有の触媒反応に起因する孔食現象を抑制する。
【解決手段】スパークプラグ１の中心電極５先端には貴金属チップ３１が設けられ、接地電極２７先端には貴金属チップ３２が設けられ、両貴金属チップ３１，３２の隙間が火花放電間隙３３となっている。貴金属チップ３１，３２を構成するＩｒ合金にはＣｒ、Ｔｉ及びＢａのうち少なくとも一種が含まれる。貴金属チップ３１，３２は、Ｉｒを主成分とする原材料を一旦溶融してＩｒ合金を得、これを熱間鍛造し、熱間圧延し、線引き加工することで形成される。すなわち、Ｉｒ並びにＣｒやＴｉやＢａは、いずれも一旦溶融されて均一化されている。そのため、ＩｒがＣｒやＴｉやＢａの酸化膜で保護され、燃料がチップに直接当たるような場合であっても、Ｉｒ特有の触媒反応を効果的に抑制することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関に使用されるスパークプラグに関する。

従来、自動車エンジン等の内燃機関用のスパークプラグとして、例えば中心電極や接地電極の先端部に貴金属合金よりなるチップが溶接されたものがある。昨今では、上記チップを構成する素材として、イリジウム（Ｉｒ）を主成分とする貴金属合金を採用することが提案されている。

しかし、Ｉｒは、９００℃以上の高温域において酸化、揮発しやすいという性質を有しているため、そのままチップとして使用すると、火花消耗よりも酸化、揮発による消耗が問題となるおそれがある。そこで、銅（Ｃｕ）などを含有させた焼結材料で、チップを構成するという技術がある（例えば、特許文献１参照）。当該技術における焼結材料は、Ｉｒを主成分とするＩｒ系金属相に対し、Ｃｕなどの放熱金属相が混在した組織を有するものである。ここで、放熱金属相はＩｒ系金属相よりも熱伝導率が大きいため、結果として材料全体の熱伝導率が高められることとなる。そのため、高速・高負荷運転時においてもチップにおける放熱が促進され、チップの温度が上昇しにくくなり、結果としてＩｒ成分の酸化、揮発が抑制される。
特開平１１−４０３１４号公報

ところが、最近増加傾向にある直噴エンジンや、エタノールを燃料とするエンジンに、スパークプラグが取付けられるような場合においては、孔食と称される、えぐれるようにチップの側面が異常消耗するという現象が起こるおそれがある。このような孔食現象は、燃料が直接当たる方向で発生しやすい。すなわち、チップに燃料が直接当たるような条件下では、貴金属（ここではＩｒ）特有の触媒燃焼反応が起こりやすく、チップ自身が局部的に加熱されやすい。そして、当該加熱された部分において酸化が促進され、結果としてＩｒの酸化、揮発が増加してしまうのである。特に、エタノール等のアルコールが燃焼する場合においては、ガソリンが燃焼する場合よりも水蒸気がより多く生成されるため、Ｉｒの酸化がより進行しやすい傾向にある。

尚、上記特許文献１に記載された技術では、Ｉｒ系金属相や放熱金属相といった組織は、粉体又は粒体が焼結されることで構成されている。そのため、チップ化されたものであっても微視的にみれば個々に粉状又は粒状をなしており、全体としては、いわばポーラスなものである。従って、たとえ粉状又は粒状の放熱金属相が存在していたとしても、ポーラス状であるため、燃料が含まれる混合気が腐食性ガスとして接触する面積が大きく、耐食性の面では不利である。また、Ｉｒ系金属相と放熱金属相とが分離した状態にある、ともいえるため、Ｉｒ系金属相の触媒反応を抑制できない部分が生じ、上述した使用条件下における孔食現象の懸念は依然として払拭されるものではない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｉｒを主成分とする貴金属チップを備えるスパークプラグに関し、Ｉｒ特有の触媒反応に起因する孔食現象を抑制することのできる内燃機関用スパークプラグを提供することにある。

以下、上記課題等を解決するのに適した各構成を項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果等を付記する。

構成１．本構成のスパークプラグは、中心電極と、前記中心電極の外側に設けられた絶縁体と、前記絶縁体の外側に設けられた主体金具と、前記主体金具に接合され、先端部が前記中心電極の先端部と対向するように配置された接地電極とを備え、
前記中心電極の先端部及び前記接地電極の先端部間に火花放電間隙を有する内燃機関用スパークプラグであって、
前記中心電極の先端部及び前記接地電極の先端部のうち少なくとも一方には、貴金属チップが接合されており、
前記貴金属チップは、Ｉｒを主成分とする原材料を一旦溶融してＩｒ合金を得、これを熱間鍛造し、熱間圧延し、線引き加工することで形成され、かつ、前記Ｉｒ合金にはクロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）及びバリウム（Ｂａ）のうち少なくとも一種が含まれるようにしたことを特徴とする。

ここで、「主成分」とあるのは、材料中、最も質量比の高い成分を指すものであり、特に本発明においては５０質量％以上であることを意味する。

上記構成１によれば、中心電極の先端部及び接地電極の先端部のうち少なくとも一方に設けられた貴金属チップは、主成分をＩｒとしている。このように比較的融点の高い貴金属合金を用いることで、当該貴金属チップの消耗が抑制され、ひいては長寿命化が図られる。ところで、このようなスパークプラグが、最近増加傾向にある直噴エンジンや、エタノールを燃料とするエンジン等に用いられた場合、燃料がチップに直接当たるような場合があったり、エタノールにより腐食が促進されることも起こりうる。この点、構成１では、貴金属チップを構成するＩｒ合金にはＣｒ、Ｔｉ及びＢａのうち少なくとも一種が含まれている。しかも、貴金属チップは、上記従来技術で説明したような焼結材料ではなく、Ｉｒを主成分とする原材料を一旦溶融してＩｒ合金を得、これを熱間鍛造し、熱間圧延し、線引き加工することで形成されている。すなわち、Ｉｒ、並びに、Ｃｒ、Ｔｉ及びＢａのうち少なくとも一種は、いずれも一旦溶融されて均一化されている。そのため、ＩｒがＣｒ、Ｔｉ及びＢａのうち少なくとも一種の酸化膜で保護され、Ｉｒが直接外気に触れにくくなる。それ故、燃料がチップに直接当たるような場合であっても、Ｉｒ特有の触媒反応による腐食を効果的に抑制することができる。結果として、触媒反応に起因する孔食現象を防止することができる。

構成２．本構成のスパークプラグは、上記構成１において、前記貴金属チップに含まれるＣｒ、Ｔｉ及びＢａのうち少なくとも一種に関し、その総含有量が０．１質量％以上１質量％以下であることを特徴とする。

上述した作用効果をより確実なものとするためには、構成２のように、貴金属チップに含まれるＣｒ、Ｔｉ及びＢａのうち少なくとも一種の総含有量（Ｃｒ、Ｔｉ及びＢａのいずれもが含まれている場合は、それらトータルの含有量）が０．１質量％以上１質量％以下であることが望ましい。Ｃｒ、Ｔｉ及びＢａのうち少なくとも一種の総含有量が０．１質量％未満の場合には、ＣｒやＴｉやＢａの酸化膜が十分に形成されず、上記作用効果が十分に奏されずに触媒反応を起こしてしまうことが懸念される。一方、Ｃｒ、Ｔｉ及びＢａのうち少なくとも一種の総含有量が１質量％を超える場合には、耐火花消耗性が悪化してしまい、火花放電間隙の増加を招いてしまうおそれがある。

構成３．本構成のスパークプラグは、上記構成１又は２のいずれかにおいて、前記イリジウム合金には、さらに金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）のうち少なくとも一方が含まれるようにしたことを特徴とする。

構成３によれば、貴金属チップを構成するＩｒ合金には、さらにＡｕ及びＡｇのうち少なくとも一方が含まれている。しかも、貴金属チップは、上記従来技術で説明したような焼結材料ではなく、Ｉｒを主成分とする原材料を一旦溶融してＩｒ合金を得、これを熱間鍛造し、熱間圧延し、線引き加工することで形成されている。すなわち、Ｉｒ、並びに、Ａｕ及びＡｇのうち少なくとも一方は、いずれも一旦溶融されて均一化されており、ＩｒがＡｕやＡｇで保護される格好となる。それ故、燃料がチップに直接当たるような場合であっても、Ｉｒ特有の触媒反応を効果的に抑制することができる。結果として、触媒反応に起因する孔食現象を防止することができる。

構成４．本構成のスパークプラグは、上記構成３において、前記貴金属チップに含まれるＡｕ及びＡｇのうち少なくとも一方に関し、その総含有量が０．１質量％以上５質量％以下であることを特徴とする。

上述した作用効果をより確実なものとするためには、構成４のように、貴金属チップに含まれるＡｕ及びＡｇのうち少なくとも一方の総含有量（Ａｕ、Ａｇ双方ともに含まれる場合は双方トータルの含有量）が０．１質量％以上５質量％以下であることが望ましい。Ａｕ及びＡｇのうち少なくとも一方の総含有量が０．１質量％未満の場合には、ＡｕやＡｇを含有させることによる上記作用効果が十分に奏されないことが懸念される。一方、Ａｕ及びＡｇのうち少なくとも一方の総含有量が５質量％を超える場合には、耐火花消耗性が悪化してしまい、火花放電間隙の増加を招いてしまうおそれがある。

構成５．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記Ｉｒ合金は、ロジウム（Ｒｈ）を含有していることを特徴とする。

手段５によれば、貴金属チップにＲｈが含有される。当該Ｒｈの存在により、Ｉｒがさらに保護され高温条件下でのＩｒの酸化、揮発が抑制される。

構成６．本構成のスパークプラグは、上記構成５において、前記貴金属チップに含まれるＲｈの含有量が５質量％以下であることを特徴とする。

既述のとおり、Ｒｈが存在することで高温条件下でのＩｒの酸化、揮発の抑制が図られるのであるが、これは、Ｒｈが所定量以上含まれている場合においてより確実に奏される作用効果である。すなわち、Ｒｈの含有量が５質量％以下と比較的少ない場合には、ＲｈがＩｒ成分を十分に保護できず、微小なＲｈ成分の存在によって却ってＩｒの触媒活性が高められてしまうことが懸念される。これに対し、上記各構成のように、Ｉｒ合金に、Ｃｒ、Ｔｉ及びＢａのうち少なくとも一種が均質に含有されていることから、ＩｒがＣｒやＴｉやＢａで保護される。従って、構成６のようにＲｈの含有量が比較的少ない場合、特にＡｕやＡｇの添加によって、Ｉｒ特有の触媒反応を効果的に抑制することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。図１は、スパークプラグ１を示す一部破断正面図である。なお、図１では、スパークプラグ１の軸線Ｃ１方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。

スパークプラグ１は、長尺状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。

絶縁碍子２には、軸線Ｃ１に沿って軸孔４が貫通形成されている。そして、軸孔４の先端部側には中心電極５が挿入、固定され、後端部側には端子電極６が挿入、固定されている。軸孔４内における中心電極５と端子電極６との間には、抵抗体７が配置されており、この抵抗体７の両端部は導電性ガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。

中心電極５は、絶縁碍子２の先端から突出し、端子電極６は絶縁碍子２の後端から突出した状態でそれぞれ固定されている。また、中心電極５には、その先端に貴金属チップ３１が溶接により接合されている（これについては後述する）。

一方、絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成されたコルゲーション部１０と、軸線Ｃ１方向略中央部において径方向外向きに突出形成されたフランジ状の大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれより細径に形成され、内燃機関（エンジン）の燃焼室に曝される脚長部１３とを備えている。絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、脚長部１３を含む先端側は、筒状に形成された主体金具３の内部に収容されている。そして、脚長部１３と中胴部１２との連接部には段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。

主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ１をエンジンヘッドに取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。ねじ部１５の後端側の外周面には座部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３をエンジンヘッドに取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が設けられている。

また、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するための段部２１が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって固定される。なお、絶縁碍子２及び主体金具３双方の段部１４，２１間には、円環状の板パッキン２２が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に曝される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料空気が外部に漏れないようにしている。

さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間にはタルク（滑石）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及びタルク２５を介して絶縁碍子２を保持している。

また、主体金具３の先端面２６には、略Ｌ字状をなす接地電極２７が接合されている。すなわち、接地電極２７は、前記主体金具３の先端面２６に対しその基端部が溶接されるとともに、先端側が曲げ返されて、その側面が中心電極５の先端部（貴金属チップ３１）と対向するように配置されている。当該接地電極２７には、前記貴金属チップ３１に対向するようにして貴金属チップ３２が設けられている。そして、これら貴金属チップ３１，３２間の隙間が火花放電間隙３３となっている。

図２に示すように、中心電極５は、銅又は銅合金からなる内層５Ａ及びニッケル（Ｎｉ）合金からなる外層５Ｂからなる。また、接地電極２７は、ニッケル（Ｎｉ）合金等で構成されている。

中心電極５は、その先端側が縮径されるとともに、その先端面が平坦に形成されている。ここに円柱状をなす上記貴金属チップ３１を重ね合わせ、さらにその接合面外縁部に沿ってレーザ溶接、電子ビーム溶接、抵抗溶接等により溶接部Ｂ１を形成してこれを固着することにより貴金属チップ３１が接合されている。また、これに対向する貴金属チップ３２は、接地電極２７の所定位置上に貴金属チップ３２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Ｂ２を形成してこれを固着することにより接合される。なお、貴金属チップ３１及びこれに対向する貴金属チップ３２のうちいずれか一方（のチップ）を省略する構成としてもよい。この場合には、貴金属チップ３１と接地電極２７の本体との間、あるいは対向する貴金属チップ３２と中心電極５の本体部との間で火花放電間隙３３が形成される。

本実施形態において、前記貴金属チップ３１，３２は、イリジウム（Ｉｒ）を主成分としており、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）及びバリウム（Ｂａ）のうち少なくとも一種が含まれている。特に、貴金属チップ３１，３２に含まれるＣｒ、Ｔｉ及びＢａのうち少なくとも一種の総含有量が０．１質量％以上１質量％以下とされ、さらにＣｒやＴｉやＢａは原子レベルで均質にＩｒ中に存在している。また、貴金属チップ３１，３２には、金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）のうち少なくとも一方が含有されていてもよい。この場合、貴金属チップ３１，３２に含まれるＡｕ及びＡｇのうち少なくとも一方の総含有量が０．１質量％以上５質量％以下とされ、ＡｕやＡｇも、原子レベルで均質にＩｒ中に存在している。さらに、貴金属チップ３１，３２には、ロジウム（Ｒｈ）が含まれていてもよい。当該Ｒｈの存在により、高温条件下でのＩｒの酸化、揮発が抑制されうる。尚、当該Ｒｈが所定量（例えば１０質量％）以上含まれている場合においては、Ｉｒの酸化、揮発の抑制効果がより確実に奏されるのであるが、本実施形態では、Ｒｈの含有量が５質量％以下と比較的少量であっても差し支えない。これは上記のように、Ｉｒ合金にＣｒ、Ｔｉ及びＢａが均質に含有されており、Ｉｒがこれらの酸化膜で保護されるからである。

次に、これら貴金属チップ３１，３２の製造方法について説明する。まず、主成分をＩｒとするインゴットを用意し、所定の組成となるように各合金成分（本実施形態では、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｂａ等）を配合・溶融し、当該溶融合金に関し再度インゴットを形成し、その後、当該インゴットについて熱間鍛造、熱間圧延（溝ロール圧延）を施す。その後、線引き加工を施すことで、棒状素材を得た後、それを所定長に切断することで、円柱状の貴金属チップ３１，３２を得る。

次に、上記のように構成されてなるスパークプラグ１の製造方法について説明する。まず、主体金具３を予め加工しておく。すなわち、円柱状の金属素材（例えばＳ１７ＣやＳ２５Ｃといった鉄系素材やステンレス素材）を冷間鍛造加工により貫通孔を形成し、概形を製造する。その後、切削加工を施すことで外形を整え、主体金具中間体を得る。

続いて、主体金具中間体の先端面に、ニッケル（Ｎｉ）系合金（例えばインコネル系合金等）からなる接地電極２７が抵抗溶接される。当該溶接に際してはいわゆる「ダレ」が生じるので、その「ダレ」を除去した後、主体金具中間体の所定部位にねじ部１５が転造によって形成される。これにより、接地電極２７の溶接された主体金具３が得られる。接地電極２７の溶接された主体金具３には、亜鉛メッキ或いはニッケルメッキが施される。尚、耐食性向上を図るべく、その表面に、さらにクロメート処理が施されることとしてもよい。

さらに、接地電極２７の先端部には、上述した貴金属チップ３２が、抵抗溶接やレーザ溶接等により接合される。尚、溶接をより確実なものとするべく、当該溶接に先だって溶接部位のメッキ除去が行われたり、或いは、メッキ工程に際し溶接予定部位にマスキングが施されたりする。また、当該貴金属チップ３２の溶接を、後述する組付けの後に行うこととしてもよい。

一方、前記主体金具３とは別に、絶縁碍子２を成形加工しておく。例えば、アルミナを主体としバインダ等を含む原料粉末を用い、成形用素地造粒物を調製し、これを用いてラバープレス成形を行うことで、筒状の成形体が得られる。得られた成形体に対し、研削加工が施され整形される。そして、整形されたものが焼成炉へ投入され焼成される。焼成後、種々の研磨加工を施すことで、絶縁碍子２が得られる。

また、前記主体金具３、絶縁碍子２とは別に、中心電極５を製造しておく。すなわち、Ｎｉ系合金が鍛造加工され、その中央部に放熱性向上を図るべく銅合金からなる内層５Ａが設けられる。そして、その先端部には、上述した貴金属チップ３１が、抵抗溶接やレーザ溶接等により接合される。

そして、上記のようにして得られた絶縁碍子２及び中心電極５と、抵抗体７と、端子電極６とが、ガラスシール層８，９によって封着固定される。ガラスシール層８，９としては、一般的にホウ珪酸ガラスと金属粉末とが混合されて調整されており、当該調整されたものが抵抗体７を挟むようにして絶縁碍子２の軸孔４内に注入された後、後方から前記端子電極６が押圧された状態とした上で、焼成炉内にて焼き固められる。尚、このとき、絶縁碍子２の後端側のコルゲーション部１０表面には釉薬層が同時に焼成されることとしてもよいし、別工程で釉薬層が形成されることとしてもよい。

その後、上記のようにそれぞれ作製された中心電極５及び端子電極６を備える絶縁碍子２と、接地電極２７を備える主体金具３とが組付けられる。より詳しくは、比較的薄肉に形成された主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって固定される。

そして、最後に、接地電極２７を屈曲させることで、中心電極５の先端に設けられた貴金属チップ３１及び接地電極２７に設けられた貴金属チップ３２間の前記火花放電間隙３３を調整する加工が実施される。

このように一連の工程を経ることで、上述した構成を有するスパークプラグ１が製造される。

次に、本実施形態によって奏される作用効果を確認するべく、各種条件を変更することで種々のサンプルを作製し、種々の評価を試みた。その実験結果を以下に記す。

先ずサンプルとしては、いずれも主成分をＩｒとし、他の成分の含有割合の異なる各種サンプルを作製した（サンプル１〜１６）。そして、各サンプルを用いて、触媒反応試験、及び、耐火花消耗試験を行った。その評価結果を表１に示す。

但し、触媒反応試験については、当該試験用のサンプルとして、直径０．６ｍｍで長さ１５０ｍｍの線材を用意した。そして、当該線材の両端に電極を取付け、通電加熱を行い、何もしない基本状態において、線材の温度が、基準温度たる９００℃となるようにした。その状態において、アルコールランプを、その芯の部分がサンプル線材の中心近傍に位置するように設置した。かかる状態においては、アルコールランプの芯の部分からアルコール（エタノール）が揮発する。アルコールが到達した部分において、触媒反応が起こる場合には、サンプル線材の温度が著しく上昇する筈であり、触媒反応がさほど起こらない場合には、サンプル線材の温度がさほど上昇しない筈である。ここでは、所定時間後における基準温度からの昇温分を評価することとした（例えば、表１において「１２０℃」とあるのは、９００℃からの昇温分が１２０℃という意味であり、実際の温度は「１０２０℃」であったことを意味する）。そして、「１００℃」以上の昇温があった場合に、触媒反応が起こったものとして「×」の評価を下すこととし、昇温が「１００℃」未満で済んだ場合には、触媒反応がさほど起こらないものとして「○」の評価を下すこととしている。

また、耐火花消耗性試験については、上記実施形態に記載した円柱状の貴金属チップを具備するスパークプラグのサンプルを用意し、窒素雰囲気下で１秒間に６０回の頻度で点火試験を５００時間実施した（但し、燃料は噴射せず、初期の火花放電間隙を１．１ｍｍとした）。そして、初期の火花放電間隙に対する試験後の火花放電間隙の増加分を測定した。但し、当該試験においては、中心電極に設けられる貴金属チップを、この度の各サンプルにおける成分比率とし、接地電極側の貴金属チップについては、消耗を考慮しなくてもよい白金を主成分とするものを用いた。

表１に示すように、ＣｒやＴｉやＢａを含有しないサンプル（サンプル１〜４）に関しては、たとえ白金（Ｐｔ）やＲｈを含有していたとしても、触媒反応が起こりやすくなってしまうことがわかる。

これに対し、０．１質量％以上１質量％以下のＣｒやＴｉやＢａを含有してなるサンプル（サンプル５、６，９，１０，１３）については、温度上昇が抑えられ触媒反応を効果的に抑制でき、しかも、耐火花消耗性にも優れることが明らかとなった。これは、Ｉｒが均質に含有されてなるＣｒやＴｉやＢａの酸化膜で保護される格好となっているからであり、燃料（ここではエタノール）がチップに直接当たるような場合であっても、Ｉｒ特有の触媒反応を効果的に抑制できているものと考えられる。

一方、ＣｒやＴｉやＢａを含有していたとしても、その含有量が１質量％を超えるサンプル（サンプル７，１１、１４）については、耐火花消耗性が低下してしまい、火花放電間隙の増大を招いたしまう結果となった。これは、Ｉｒ成分の減少に伴い、火花消耗が起こりやすくなったことが原因と考えられる。しかしながら、触媒反応の抑制効果は認められた。

また、Ｒｈを含有してなるサンプルについても実験を行った（サンプル８，１２）。これらのサンプルにおいても、０．１質量％以上１質量％以下のＣｒやＴｉを含有してなり、やはり温度上昇が抑えられ触媒反応を効果的に抑制でき、しかも、耐火花消耗性にも優れることが明らかとなった。これは、上記同様、ＣｒやＴｉ（やＢａ）の酸化膜で保護される格好となっているからであると考えられる。

ここで、Ｒｈが存在することで高温条件下でのＩｒの酸化、揮発の抑制が図られるということは従来知られているが、これは、Ｒｈが所定量以上（例えば１０質量％以上）含まれている場合においてより確実に奏される作用効果である。すなわち、Ｒｈの含有量が５質量％以下と比較的少ない場合には、ＲｈがＩｒ成分を十分に保護できず、微小なＲｈ成分の存在によって却ってＩｒの触媒活性が高められてしまうことが懸念される（サンプル３）。これに対し、サンプル８，１２を参酌すれば明らかなように、Ｒｈの含有量が比較的少ない場合であっても、ＩｒがＣｒやＴｉ（やＢａ）の酸化膜で保護される格好となり、Ｉｒ特有の触媒反応を効果的に抑制できることがわかった。

また、ＡｕやＡｇを含有してなるサンプルについても実験を行った（サンプル１５，１６）。これらのサンプルにおいても、０．１質量％以上１質量％以下のＣｒやＴｉを含有してなり、やはり温度上昇が抑えられ触媒反応を効果的に抑制でき、しかも、耐火花消耗性にも優れることが明らかとなった。すなわち、ＩｒがＣｒやＴｉ（やＢａ）の酸化膜で保護されることもさることながら、ＩｒがＡｕやＡｇに対し密に触れ合ったものとなり、ＩｒがＡｕやＡｇで保護される格好となっていることから、より効果的に触媒反応を抑制できるもの考えられる。但し、上記作用効果をより確実なものとするためには、Ａｕ及びＡｇのうち少なくとも一方の総含有量が０．１質量％以上５質量％以下であることが望ましい。表１中では示されていないが、Ａｕ及びＡｇのうち少なくとも一方の総含有量が５質量％を超える場合には、耐火花消耗性が悪化してしまい、火花放電間隙の増加を招いてしまうおそれがある。

なお、上述した実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。

（ａ）上記実施形態では、中心電極５に設けられる貴金属チップ３１、及び、接地電極２７に設けられる貴金属チップ３２いずれについても、Ｉｒを主成分とし、Ｃｒ、Ｔｉ及びＢａのうち少なくとも一種が含有されている構成としているが、中心電極５に設けられる貴金属チップ３１、接地電極２７に設けられる貴金属チップ３２のいずれか一方のみが、Ｉｒを主成分とし、ＣｒやＴｉやＢａが含有されている構成としてもよい。但し、噴射燃料による孔食現象を抑制するという観点からは、中心電極５側の貴金属チップ３１について、上記組成を具備しているのが望ましい。

（ｂ）上記実施形態における中心電極５は、その先端側が縮径されているものであるが、かならずしも縮径されていなくてもよく、全体として棒状（円柱状）をなしていても何ら差し支えない。また、中心電極５は、内層５Ａ及び外層５Ｂからなる２層構造を具備しているが、１層からなっていても差し支えない。

（ｃ）Ｒｈが含有される場合の含有量については、特に限定されるものではないが、Ｉｒの機能を存分に発揮させるという観点においては、３０質量％以下であることが望ましく、２０質量％以下であることがより望ましい。

（ｄ）スパークプラグのタイプについては、上記実施形態のものに特に限定されるものではない。従って、例えば２乃至４本の接地電極を具備するタイプに具現化することもできる。

本実施形態のスパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。 スパークプラグの部分拡大断面図である。

符号の説明

１…スパークプラグ、２…絶縁碍子、３…主体金具、５…中心電極、２７…接地電極、３１…貴金属チップ、３２…貴金属チップ、３３…火花放電間隙。

Claims (6)

1. 中心電極と、
   前記中心電極の外側に設けられた絶縁体と、
   前記絶縁体の外側に設けられた主体金具と、
   前記主体金具に接合され、先端部が前記中心電極の先端部と対向するように配置された接地電極とを備え、
   前記中心電極の先端部及び前記接地電極の先端部間に火花放電間隙を有する内燃機関用スパークプラグであって、
   前記中心電極の先端部及び前記接地電極の先端部のうち少なくとも一方には、貴金属チップが接合されており、
   前記貴金属チップは、イリジウムを主成分とする原材料を一旦溶融してイリジウム合金を得、これを熱間鍛造し、熱間圧延し、線引き加工することで形成され、かつ、前記イリジウム合金にはクロム、チタン及びバリウムのうち少なくとも一種が含まれるようにしたことを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。
2. 前記貴金属チップに含まれるクロム、チタン及びバリウムのうち少なくとも一種に関し、その総含有量が０．１質量％以上１質量％以下であ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。
3. 前記イリジウム合金には、さらに金及び銀のうち少なくとも一方が含まれるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関用スパークプラグ。
4. 前記貴金属チップに含まれる金及び銀のうち少なくとも一方に関し、その総含有量が０．１質量％以上５質量％以下であることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関用スパークプラグ。
5. 前記イリジウム合金は、さらにロジウムを含有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関用スパークプラグ。
6. 前記貴金属チップに含まれるロジウムの含有量が５質量％以下であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関用スパークプラグ。
   

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