JP2010073313A - Spark plug - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はスパークプラグに関するもので、自動車用内燃機関に使用されるスークプラグに好適である。 The present invention relates to a spark plug, which is suitable for a spark plug used for an internal combustion engine for automobiles.
例えば自動車用内燃機関に使用されるスークプラグは添付した図9に示すように、中心電極4及び接地電極5にそれぞれ貴金属からなる中心電極チップ6、接地電極チップ7が固定されており、通常両電極チップ6、7間で火花を発生し混合気流に着火し燃焼させる。
For example, as shown in the attached FIG. 9, a soak plug used for an internal combustion engine for automobiles has a center electrode tip 6 and a
近年、燃費、排ガス規制が年を追うごとに強化されており、これらに対応するための手段として、内燃機関内の混合気流が高速化されており、この混合気流が図9に示すように接地電極5の側部側方向に高速気流として流れた状態では中心電極チップ6から出た火花Eは高速気流により流され接地電極5の屈曲部5c部分に着地してしまう。すなわち、火花Eは両電極チップ6、7間に発生しない。そのためこの火花Eにより着火した混合気の火炎は接地電極5の屈曲部5c付近に発生するため、火炎は燃え広がりにくく十分な燃焼を行うことができない。
In recent years, regulations on fuel consumption and exhaust gas have been strengthened every year, and as a means to meet these requirements, the mixed airflow in the internal combustion engine has been accelerated, and this mixed airflow is grounded as shown in FIG. In a state of flowing as a high-speed air flow in the side portion side direction of the
下記特許文献1にはその図2、図7、図8に中心電極チップ50に対向した接地電極チップ60の他に、接地電極チップ61を設けたスパークプラグが記載されているが、接地電極チップ61が接地電極40の方向ではなく、接地電極40と直交する方向に設けた構造であり、中心電極チップ50の軸線上にのみ配置され、中心電極チップ50より接地電極40の側部側には配置されていないため、高速気流が接地電極40方向に流れた状態の時にはやはり接地電極40に火花は着地する。 Patent Document 1 below describes a spark plug provided with a ground electrode chip 61 in addition to the ground electrode chip 60 facing the center electrode chip 50 in FIGS. 2, 7 and 8. 61 is not in the direction of the ground electrode 40 but in a direction orthogonal to the ground electrode 40, and is disposed only on the axis of the center electrode tip 50, and on the side of the ground electrode 40 from the center electrode tip 50. Since it is not arranged, when the high-speed air current flows in the direction of the ground electrode 40, the spark also lands on the ground electrode 40.
また、下記特許文献2には、その図10に接地電極4にギャップ4eを形成した構造のスパークプラグが記載されているが、図示されたギャップ4eの形成では不十分で、中心電極2から出た火花は接地電極4の屈曲部に着地し上記の問題を解決できない。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、中心電極チップ及び接地電極チップの少なくとも一方を複数本のチップで構成し、且つ、前記複数本の電極チップを前記接地電極の先端側から前記接地電極の側部側へ配列すると共に、当該複数本の電極チップをその長さが前記接地電極の先端側から前記接地電極の側部側へ行くに従い短く設定することにより、高速気流下でも前記中心電極チップから出た火花が前記接地電極の屈曲部に流されそうになっても、前記接地電極の側部側の接地電極チップで火花を捉えることで燃焼の悪化を抑制し、さらに高速気流のない条件下では常に前記接地電極の先端側の電極チップで火花が発生することで最良の燃焼を得ることができるスパークプラグを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and at least one of a center electrode tip and a ground electrode tip is constituted by a plurality of tips, and the plurality of electrode tips are arranged from the front end side of the ground electrode. While arranging to the side part side of the ground electrode and setting the length of the plurality of electrode tips as they go from the tip side of the ground electrode to the side part side of the ground electrode, Even if the spark from the center electrode tip is likely to flow to the bent portion of the ground electrode, the deterioration of combustion is suppressed by capturing the spark with the ground electrode tip on the side of the ground electrode, and the high-speed air flow It is an object of the present invention to provide a spark plug capable of obtaining the best combustion by always generating a spark at an electrode tip on the tip end side of the ground electrode under the condition where no ground is present.
請求項1に係る発明では、中心電極に中心電極チップ、接地電極に前記中心電極チップと対向して接地電極チップが電気的に固定されたスパークプラグであって、
前記中心電極チップ又は/及び接地電極チップを複数本のチップで構成し、
且つ、前記複数本の電極チップは前記接地電極の先端側から前記接地電極の側部側へ配列されると共に、当該複数本のチップはその長さが前記接地電極の先端側から前記接地電極の側部側へ行くに従い短く設定されていることを特徴とする。
The invention according to claim 1 is a spark plug in which a center electrode tip is electrically fixed to a center electrode and a ground electrode tip is electrically fixed to a ground electrode so as to face the center electrode tip,
The center electrode chip or / and the ground electrode chip is composed of a plurality of chips,
In addition, the plurality of electrode tips are arranged from the front end side of the ground electrode to the side portion side of the ground electrode, and the length of the plurality of tips is from the front end side of the ground electrode to the ground electrode. It is characterized by being set shorter as going to the side.
上記構成によれば、通常時は接地電極の先端側の両電極チップ間で火花を発生させることで最良の燃焼を得ることができ、高速気流下では中心電極チップから出た火花が接地電極の屈曲部に流されそうになっても接地電極の側部側の電極チップで火花を捉えることで燃焼の悪化を防ぐことができる。 According to the above configuration, in the normal state, the best combustion can be obtained by generating a spark between the two electrode tips on the tip side of the ground electrode. Under high-speed airflow, the spark emitted from the center electrode tip is Even if it is likely to be swept through the bent portion, it is possible to prevent deterioration of combustion by catching a spark with the electrode tip on the side of the ground electrode.
請求項2に係る発明では、前記複数本の電極チップはその横断面積が前記接地電極の先端側から前記接地電極の側部側へ行くに従い小さく設定されていることを特徴とする。
The invention according to
上記構成によれば、電極チップの横断面積を小さくすることにより、接地電極の側部側の両電極チップで火花が発生した場合でも接地電極の先端側の両電極チップで火花が発生した場合とほぼ同等の燃焼を得ることができる。 According to the above configuration, by reducing the cross-sectional area of the electrode tip, even when a spark is generated in both electrode tips on the side of the ground electrode, a spark is generated in both electrode tips on the tip side of the ground electrode. Nearly equivalent combustion can be obtained.
請求項3に係る発明では、前記複数本の電極チップは前記接地電極の先端側から前記接地電極の側部側へ一列に配列されていることを特徴とする。
The invention according to
上記構成によれば、構造を簡単にすることができるとともに、請求項1および2の効果をより高めることができる。
According to the above configuration, the structure can be simplified and the effects of
以下図1に基づき本発明の第1実施形態を説明する。本発明スパークプラグ1は、自動車用内燃機関に適用されるものであり、内燃機関の燃焼室を区画形成するエンジンヘッド(図示せず)に設けられたネジ穴に挿入されて固定されるようになっている。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The spark plug 1 of the present invention is applied to an internal combustion engine for automobiles, and is inserted into a screw hole provided in an engine head (not shown) that defines a combustion chamber of the internal combustion engine so as to be fixed. It has become.
スパークプラグ1は導電性の鉄鋼材料等よりなる円筒状の取付け金具2を有しており、この取付け金具2は図示しないエンジンブロックに固定するための取付けネジ部2aを備えている。取付け金具2の内部には、アルミナ等からなる絶縁体3が固定されており、この絶縁体3の上端部は取付け金具2の上端部より露出して延びるように設けられている。
The spark plug 1 has a
絶縁体3の軸孔には中心電極4が固定されており、この中心電極4は取付け金具2にたいして絶縁保持されている。中心電極4は例えば内材がCu等の熱伝導性に優れた金属材料、外材がNi基合金等の耐熱性及び耐食性に優れた金属材料により構成された円柱体で、その上端部が絶縁体3の上端部から露出して延びるように設けられている。
A
一方接地電極5はその側部5aで取付け金具2に溶接固定され、途中で曲げられて屈曲部5cを形成し、屈曲部5cに続く先端部5bが中心電極4と対向するように延びている。
On the other hand, the
中心電極4の上端部には、イリジウム等の貴金属よりなる中心電極チップ8が接合固定されている。この中心電極チップ8は複数本、本例では3本のピン形状の電極チップ8a、8b、8cで構成されている。本数は必要に応じ2本以上に設定すればよい。
A
複数本(3本)の中心電極チップ8a、8b、8cはその高さ(長さ)が中心電極4の位置から接地電極5の側部5a側に行くに従い短く設定され、また、その横断面積も中心電極4の位置から接地電極5の側部5a側に行くに従い小さく設定されている。更に、複数本(3本)の中心電極チップ8a、8b、8cは図1(c)に示すように、その配列状態が中心電極4の位置から接地電極5の側部5a側に行くに従い一列に配列されている。
The plurality (three) of
また、接地電極5の先端部5bにも上記中心電極チップ8a、8b、8cと同様に、且つ対向した位置に同数本(3本)の白金等の貴金属よりなる接地電極チップ9a、9b、9cが接合固定されている。
Similarly to the
この接地電極チップ9a、9b、9cもその高さ(長さ)は接地電極5の先端部5bの位置から側部5a側に行くに従い短く設定され、また、その横断面積も接地電極5の先端部5b側から側部5a側に行くに従い小さく設定されており、複数本(3本)の接地電極チップ9a、9b、9cは図1(b)に示すように、その配列状態が接地電極5の先端部5bの位置から側部5a側に行くに従い一列に配列されている。
The heights (lengths) of the
上記のように構成されるスパークプラグ1によれば、混合気流が通常の速度時は、火花Fはエアギャップの一番小さい中心電極チップ8aと接地電極9aの間で発生し、この状態で最良の燃焼が得られる。
According to the spark plug 1 configured as described above, when the mixed airflow is at a normal speed, the spark F is generated between the
混合気流が高速度で接地電極5の側部5a方向に流れる状態の時は、火花Gは接地電極5の側部5a側方向に流されるが、接地電極5の側部5a側に近い部分まで中心電極チップと接地電極チップが配置されているため5a部に火花が飛ぶことを防ぐことができ、また、中心電極チップの横断面と接地電極チップの横断面は接地電極5aの側部5aに近いほと小さくなり電極による燃焼ガスの冷却損失が少ないので、燃焼の悪化を最小限に留めることができる。
When the mixed airflow flows in the direction of the
上記第1実施形態における中心電極チップ8a、8b、8cと接地電極チップ9a、9b、9cの高さ、横断面積、配列位置の具体的数値例を記す。高さ、横断面積、配列位置の具体的数値は中心電極チップ8a、8b、8cと接地電極チップ9a、9b、9cは同じとし接地電極チップ9a、9b、9cについて記す。
Specific numerical examples of the height, cross-sectional area, and arrangement position of the
接地電極5の側部5a側に一番近い接地電極チップ9cの高さ(A)は0.4mm以上に設定することで燃焼の悪化を防ぐことができる。接地電極5の先端側の接地電極チップ9aの高さ(B)は0.6mm以上で耐消耗性(寿命)を確保し、1.0mm以下で耐熱性を確保することができる。また、各接地電極チップの段差(C)は0.15mm以上で接地電極5の先端側に近い電極チップで優先して火花を飛ばすことができる。
By setting the height (A) of the
接地電極チップ9a、9b、9cの総横断面積は0.4mm2以上で耐久性を確保しており、隣り合う電極チップの横断面積比は3:2すなわち9a:9b:9cは9:6:4に設定し各電極チップでの飛び火における燃焼を同等としている。
The total cross-sectional area of the
また、接地電極チップ9a、9b、9cの配列位置(D)すなわち接地電極5の側部5aから一番側部5a側の電極チップ9cまでの距離(D)は2mm以上で一番側部5a側の中心電極チップ8cと接地電極チップ9c間での飛火において十分な燃焼を確保している。
Further, the arrangement position (D) of the
次に図2〜図5により本発明の第2〜5実施形態を説明する。第2〜5実施形態では上記第1実施形態との相違点のみ説明する。 Next, second to fifth embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second to fifth embodiments, only differences from the first embodiment will be described.
図2に示す第2実施形態では、中心電極チップ8a、8b、8cのみの高さを同じ寸法にした例である。横断面積、配列位置の関係は上記第1実施形態の場合と同じである。
In the second embodiment shown in FIG. 2, only the
図3に示す第3実施形態では、接地電極チップ9a、9b、9cのみの高さを同じ寸法にした例である。横断面積、配列位置の関係は上記第1実施形態の場合と同じである。
The third embodiment shown in FIG. 3 is an example in which only the heights of the
第2、3実施形態では中心電極チップ及び接地電極チップの一方の高さを同じに設定しているから、上記第1実施形態で説明した場合と同様に、混合気流が通常速度の場では中心電極チップ8aと接地電極チップ9a間で,混合気流が高速度の場で、気流が接地電極5の先端側の5bから側部側の5cに流れる場合は中心電極チップ8bもしくは8cと接地電極チップ9bもしくは9cにより火花が5cに流れるのを防ぎ燃焼の悪化を抑制することができる。
In the second and third embodiments, since the height of one of the center electrode tip and the ground electrode tip is set to be the same, as in the case described in the first embodiment, the center of the mixed airflow is normal. When the mixed airflow is at a high speed between the
図4に示す第4実施形態では、中心電極チップ8を従来のように1本構造とし、接地電極チップ9を上記第1実施形態の場合と同じ構成すなわち接地電極チップ9a、9b、9cの高さ、横断面積、配列位置の関係は上記第1実施形態の場合と同じである。
In the fourth embodiment shown in FIG. 4, the
図5に示す第5実施形態では、接地電極チップ9を従来のように1本構造とし、中心電極チップ8を上記第1実施形態の場合と同じ構成すなわち中心電極チップ8a、8b、8cの高さ、横断面積、配列位置の関係は上記第1実施形態の場合と同じである。
In the fifth embodiment shown in FIG. 5, the
第4実施形態では中心電極チップを従来の1本構造に設定しており、上記第1実施形態で説明した場合と同様に、混合気流が通常速度の場では中心電極チップ8と接地電極チップ9a間で火花Fを飛ばし最良の燃焼を得ることができ,混合気流が高速度の場では接地電極チップ9bまたは9cにより火花Gが接地電極5の側部側5cに流れるのを防ぎ燃焼の悪化を抑制することができる。第5実施形態では接地電極チップを従来の1本構造に設定しており、上記第1実施形態で説明した場合と同様に、混合気流が通常速度の場では中心電極チップ8aと接地電極チップ9間で火花Fを飛ばし最良の燃焼を得ることができ,混合気流が高速度の場では中心電極チップ8bまたは8cにより火花Gが接地電極5の側部側5cに流れるのを防ぎ燃焼の悪化を抑制することができる。また、第4、5実施形態とも一方の電極チップは1本構造であるから、電極チップの製作加工が容易で安価となる。
In the fourth embodiment, the center electrode tip is set to a conventional single structure, and as in the case of the first embodiment, the
上記第1〜5実施形態における中心電極チップ8及び接地電極チップ9a、9b、9cの横断面形状は円形であったが、図6に示すように横断面形状を四角形にしてもよく、更には六角形、八角形等の多角形にしてもよい。この場合上記第1〜5実施形態の場合と同様に接地電極5の側部5a側に行くに従い横断面を小さく設定し、具体的な数値は上記第1実施形態で記載した値にすればよい。
The cross-sectional shape of the
図7、図8は接地電極チップ9a、9b、9cを接地電極5の先端部5bに溶接固定する製法の例を示す。
7 and 8 show an example of a manufacturing method in which the
図7では、同じ長さの3本の接地電極チップを作製し、接地電極5の先端部5bの中心電極対向面に深さが接地電極5の側部5a側に行くに連れ深い孔を穿け、各孔に上記接地電極チップを挿入し、その後溶接により上記各接地電極チップを接地電極5の先端部5bに固定し接地電極チップ9a、9b、9cを形成している。なお、この場合接地電極5の先端側5b位置する接地電極チップ9aに対応する上記孔は必ずしも孔を穿ける必要なない。また、上記各孔の深さは上記第1実施形態の数値例で記載した接地電極チップ9a、9b、9cの高さになるように設定すればよい。また、この製法は中心電極チップ8a、8b、8cを形成する場合にも適用できる。
In FIG. 7, three ground electrode chips having the same length are produced, and a deep hole is made in the surface facing the center electrode of the
図8では、同じ長さの3本の接地電極チップを片側で連結したE字状の接地電極チップ体を作製し、この接地電極チップ体の連結した部位を接地電極5の先端部5bの中心電極対向面に溶接により固定し、その後各接地電極チップが接地電極5の側部5a側に行くに連れ短くなるように先端側を切断し、接地電極チップ9a、9b、9cを形成している。この製法は中心電極チップ8a、8b、8cを形成する場合にも適用できる。この製法によれば溶接が1回で済み、作製時間を短縮することができる。
In FIG. 8, an E-shaped ground electrode chip body in which three ground electrode chips of the same length are connected on one side is produced, and the connected portion of the ground electrode chip body is the center of the
1 スパークプラグ
2 取付け金具
3 絶縁体
4 中心電極
5 接地電極
5a、5b、5c 接地電極5の側部、先端部、屈曲部
8 中心電極チップ
8a、8b、8c 中心電極チップ8を構成する各中心電極チップ
9 接地電極チップ
9a、9b、9c 接地電極チップ9を構成する各接地電極チップ
E、F、G 火花
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記中心電極チップ又は/及び接地電極チップを複数本の電極チップで構成し、
且つ、前記複数本の電極チップは前記接地電極の先端側から前記接地電極の側部側へ配列されると共に、当該複数本の電極チップはその長さが前記接地電極の先端側から前記接地電極の側部側へ行くに従い短く設定されていることを特徴とするスパークプラグ。 A spark plug in which a center electrode tip is fixed to the center electrode tip and a ground electrode tip is fixed to the ground electrode facing the center electrode tip,
The center electrode chip or / and the ground electrode chip is composed of a plurality of electrode chips,
The plurality of electrode tips are arranged from the front end side of the ground electrode to the side portion side of the ground electrode, and the length of the plurality of electrode tips from the front end side of the ground electrode is the ground electrode. The spark plug is characterized by being set shorter as it goes to the side.
3. The spark plug according to claim 1, wherein the plurality of electrode tips are arranged in a line from a tip end side of the ground electrode to a side portion side of the ground electrode.
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