JP2014007071A - 点火プラグ - Google Patents

Abstract

【課題】プラグポケットに滞在する混合気に起因するプレイグニッションの発生を好適に抑制可能な点火プラグを提供する。
【解決手段】点火プラグ１Ａは碍子５と碍子５を収容するハウジング４Ａとを備えるとともに、ハウジング４Ａと碍子５との間にプラグポケットＰを有している。ハウジング４Ａは銅芯４ａと母材の部分とを有して構成されており、銅芯４ａはハウジング４ＡのうちプラグポケットＰの周囲に位置する部分に設けられている。このように構成されたハウジング４Ａは、母材を構成する第１の金属である炭素鋼と、ハウジング４ＡのうちプラグポケットＰの周囲に位置する部分の少なくとも一部を構成する第２の金属である銅合金とを有して構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は点火プラグに関する。

点火プラグを備える内燃機関ではプレイグニッションが発生することがある。これに対し、特許文献１では主体金具が銅合金またはアルミニウム合金からなるコイル一体型点火プラグが開示されている。特許文献１ではこれにより熱引きを良好にし、外側電極や主体金具が高温にならないようにすることで、プレイグニッションのおそれがない耐熱性の良好なコイル一体型点火プラグを実現するようにしている。

特開２０００−１３３４１１号公報

プレイグニッションにはハウジングと碍子との間に形成されるプラグポケットに滞在する混合気が受熱し、高温になることで発生する態様があることがわかってきた。この点、プラグポケットに滞在する混合気の温度を低下させるには、例えば特許文献１が開示するコイル一体型点火プラグのようにハウジングを銅合金またはアルミニウム合金で構成することが考えられる。

ところがこの場合には、ハウジングのうち碍子と接触する部分にも銅合金またはアルミニウム合金が用いられることになる。このためこの場合には、碍子からの熱伝導によりハウジングが高温になる結果、プラグポケットから熱を逃がすことができなくなる虞がある。

本発明は上記課題に鑑み、プラグポケットに滞在する混合気に起因するプレイグニッションの発生を好適に抑制可能な内燃機関の構造を提供することを目的とする。

本発明は碍子と、前記碍子を収容するハウジングとを備えるとともに、前記ハウジングと前記碍子との間にプラグポケットを有し、前記ハウジングが第１の金属を母材とするとともに、前記ハウジングのうち前記プラグポケットの周囲に位置する部分の少なくとも一部を前記第１の金属よりも熱伝導性が高い第２の金属で構成している点火プラグである。

本発明は前記第２の金属として銅或いは銅合金を軸線方向に沿って設けている構成とすることができる。

本発明は前記第２の金属が棒状の部材を構成しており、前記棒状の部材が前記ハウジングのうち前記プラグポケットの周囲に位置する部分に周方向に沿って複数設けられるとともに、軸方向に沿って延伸するように設けられており、さらに径方向において当該部分の内部に埋設されている構成とすることができる。

本発明によれば、プラグポケットに滞在する混合気に起因するプレイグニッションの発生を好適に抑制できる。

実施例１の点火プラグの要部を示す図である。 自着火の発生回数の一例を示す図である。 実施例２の点火プラグの要部を示す図である。 実施例３の点火プラグの要部を示す図である。 実施例４の点火プラグの要部を示す図である。

図面を用いて、本発明の実施例について説明する。

図１は点火プラグ１Ａの要部を示す図である。図１（ａ）は点火プラグ１Ａの断面図を示す。図１（ｂ）は点火プラグ１Ａの下面図（電極２、３側から軸方向に沿って見た図）を示す。図１（ａ）、図１（ｂ）では内燃機関（具体的にはシリンダヘッド１０）に設けた状態で点火プラグ１Ａの要部を示す。点火プラグ１Ａは中央電極２と接地電極３とハウジング４Ａと碍子５とを備えている。点火プラグ１Ａはガスケット６を介してシリンダヘッド１０に締結されている。中央電極２は軸方向に沿って延伸している。接地電極３はハウジング４Ａに設けられている。ハウジング４Ａは碍子５を収容している。碍子５は中央電極２の周囲に設けられている。ハウジング４Ａと碍子５との間にはプラグポケットＰが形成されている。プラグポケットＰは碍子５の周囲に形成されるとともに、燃焼室Ｃに開口している。

ハウジング４Ａは銅芯４ａと母材の部分とを有して構成されている。銅芯４ａは棒状の部材であり、ハウジング４ＡのうちプラグポケットＰの周囲に位置する部分に設けられている。銅芯４ａは当該部分に周方向に沿って均等に複数（ここでは２４個）設けられている。銅芯４ａそれぞれは当該部分の燃焼室Ｃ側の端部から軸方向に沿って延伸するように設けられるとともに、径方向において当該部分の内部に埋設されている。銅芯４ａはハウジング４Ａのうち少なくとも接地電極３が溶接されている部分の上部に埋設することができる。銅芯４ａは例えば加工によって母材に設置孔を形成するとともに、形成した設置孔に銅芯４ａを圧入することで母材に設けることができる。母材の部分はハウジング４Ａ本体を構成する部分となっている。具体的には母材の部分はハウジング４Ａのうち銅芯４ａで構成されている部分以外の部分となっている。

母材の部分は第１の金属である炭素鋼で構成されている。銅芯４ａは第２の金属である銅合金で構成されている。したがって、ハウジング４Ａは銅芯４ａと母材の部分とを有して構成されることで、母材を構成する第１の金属と、ハウジング４ＡのうちプラグポケットＰの周囲に位置する部分の少なくとも一部を構成する第２の金属とを有して構成されている。第１の金属を炭素鋼とし、第２の金属を銅合金とする点火プラグ１Ａでは、第２の金属に第１の金属よりも熱伝導性が高い金属が用いられている。第２の金属は銅であってもよい。

次に点火プラグ１Ａの主な作用効果について説明する。図２は自着火の発生回数の一例を示す図である。縦軸は自着火の発生回数、横軸は点火時期を示す。図２では所定の条件で内燃機関を運転し、点火を中止した際の自着火の発生回数を示す。図２では比較対象として点火プラグ１Ａ´の場合についても同時に示す。点火プラグ１Ａ´は銅芯４ａを特段備えない点と、これに伴いハウジング４Ａのうち銅芯４ａが設けられる部分を母材とするハウジングをハウジング４Ａの代わりに備える点以外、点火プラグ１Ａと実質的に同一のものとなっている。

図２に示すように、自着火の発生回数は点火時期を進角させるほど増加する。これに対し、点火プラグ１Ａでは母材を構成する炭素鋼よりも熱伝導性が高い銅合金でハウジング４ＡのうちプラグポケットＰの周囲に位置する部分の一部を構成することで、プラグポケットＰに滞在する混合気の温度低減を促進できる。また、ハウジング４ＡのうちプラグポケットＰの周囲に位置する部分の一部を銅合金で構成することで、銅合金と碍子５との接触も回避できる。結果、碍子５からの熱伝導も抑制できる。

このため、点火プラグ１ＡはプラグポケットＰに滞在する混合気に起因するプレイグニッションの発生を好適に抑制できる。結果、図２に示すように、点火プラグ１Ａは点火時期を進角させても点火プラグ１Ａ´よりも自着火の発生回数を減少させることができる。

点火プラグ１Ａは第２の金属として銅合金を軸線方向に沿って設けた構成であることで、ハウジング４ＡのうちプラグポケットＰの周囲に位置する部分から当該部分の上部（内燃機関に設けた状態で軸線方向において燃焼室Ｃ側とは反対側に位置する部分）への熱伝導を促進することもできる。

点火プラグ１Ａは具体的には第２の金属が銅芯４ａを構成しており、銅芯４ａがハウジング４ＡのうちプラグポケットＰの周囲に位置する部分に周方向に沿って複数設けられるとともに、軸方向に沿って延伸するように設けられており、さらに径方向において当該部分の内部に埋設されている構成とすることができる。

図３は点火プラグ１Ｂの要部を示す図である。図３（ａ）、図３（ｂ）では図１（ａ）、図１（ｂ）と同様に点火プラグ１Ｂの要部を示す。点火プラグ１Ｂはハウジング４Ａの代わりにハウジング４Ｂを備える点以外、点火プラグ１Ａと実質的に同一である。ハウジング４Ｂは銅芯４ａの代わりに銅筒４ｂを備える点と、これに伴い母材の部分の形状が異なっている点以外、ハウジング４Ａと実質的に同一となっている。

銅筒４ｂは筒状の部材であり、銅芯４ａと同様に銅合金で構成されるとともに、ハウジング４ＢのうちプラグポケットＰの周囲に位置する部分に設けられている。一方、銅筒４ｂは当該部分のうちプラグポケットＰに隣接する部分に設けられている。銅筒４ｂの軸方向における長さはプラグポケットＰの軸方向における長さと同等に設定されている。したがって、銅筒４ｂは軸方向における各位置でプラグポケットＰに隣接している。

銅筒４ｂの外径はハウジング４ＢのうちプラグポケットＰの周囲に位置する母材の部分の内径と同等に設定されている。したがって、点火プラグ１Ｂでも点火プラグ１Ａと同様にハウジング４ＢのうちプラグポケットＰの周囲に位置する部分の一部が銅合金で構成されている。銅筒４ｂは例えば加工によって母材に設置部を形成するとともに、形成した設置部に銅筒４ｂを圧入することで母材に設けることができる。

次に点火プラグ１Ｂの主な作用効果について説明する。上述したように構成された点火プラグ１Ｂでも点火プラグ１Ａと同様にプラグポケットＰに滞在する混合気の温度低減を促進するとともに、碍子５からの熱伝導を抑制することができる。このため、点火プラグ１ＢはプラグポケットＰに滞在する混合気に起因するプレイグニッションの発生を好適に抑制できる。

図４は点火プラグ１Ｃの要部を示す図である。図４（ａ）、図４（ｂ）では図１（ａ）、図１（ｂ）と同様に点火プラグ１Ｃの要部を示す。点火プラグ１Ｃはハウジング４Ａの代わりにハウジング４Ｃを備える点以外、点火プラグ１Ａと実質的に同一である。ハウジング４Ｃは銅芯４ａの代わりに銅管４ｃを備える点と、これに伴い母材の部分の形状が異なっている点以外、ハウジング４Ａと実質的に同一となっている。

銅管４ｃはリング状の部材であり、銅芯４ａと同様に銅合金で構成されるとともに、ハウジング４ＣのうちプラグポケットＰの周囲に位置する部分に設けられている。一方、銅管４ｃは当該部分のうちプラグポケットＰに隣接する部分に設けられている。銅管４ｃは具体的には軸方向においてプラグポケットＰに隣接する母材の部分の中間部に設けられている。

銅管４ｃの軸方向における長さはプラグポケットＰの軸方向における長さよりも短く設定されている。また、銅管４ｃの内径はプラグポケットＰに隣接する母材の部分の内径よりも小さく設定されている。このため、銅管４ｃが設けられることで、ハウジング４ＣのうちプラグポケットＰに隣接する部分には段が形成されるようになっている。銅管４ｃの外径は母材に収容可能な範囲内でプラグポケットＰに隣接する母材の部分の内径よりも大きく設定されている。

上述したように銅管４ｃが設けられることで、点火プラグ１Ｃでも点火プラグ１Ａと同様にハウジング４ＣのうちプラグポケットＰの周囲に位置する部分の一部が銅合金で構成されている。この点、点火プラグ１Ｃによって示されるように第２の金属はプラグポケットＰに隣接する母材の部分よりも径方向内側に張り出していてもよい。銅管４ｃは例えば鋳込むことで母材に設けることができる。

次に点火プラグ１Ｃの主な作用効果について説明する。上述したように構成された点火プラグ１Ｃでも点火プラグ１Ａと同様にプラグポケットＰに滞在する混合気の温度低減を促進するとともに、碍子５からの熱伝導を抑制することができる。このため、点火プラグ１ＣはプラグポケットＰに滞在する混合気に起因するプレイグニッションの発生を好適に抑制できる。

点火プラグ１Ｃは第２の金属で構成されている部材である銅管４ｃが鋳込むことで母材に設けられる構成とすることで、当該部材の設置に加工を要しない分、製造容易化を図ることもできる。

図５は点火プラグ１Ｄの要部を示す図である。図５（ａ）、図５（ｂ）では図１（ａ）、図１（ｂ）と同様に点火プラグ１Ｄの要部を示す。点火プラグ１Ｄはハウジング４Ａの代わりにハウジング４Ｄを備える点以外、点火プラグ１Ａと実質的に同一である。ハウジング４Ｄは銅芯４ａの代わりに銅筒４ｄを備える点と、これに伴い母材の部分の形状が異なっている点以外、ハウジング４Ａと実質的に同一となっている。

銅筒４ｄは筒状の部材であり、銅芯４ａと同様に銅合金で構成されるとともに、ハウジング４ＤのうちプラグポケットＰの周囲に位置する部分に設けられている。一方、銅筒４ｄは当該部分全体を構成するように設けられている。銅筒４ｄの軸方向における長さはプラグポケットＰの軸方向における長さと同等に設定されている。このように銅筒４ｄが設けられることで、点火プラグ１Ｄではハウジング４ＤのうちプラグポケットＰの周囲に位置する部分が銅合金で構成されている。銅筒４ｄはハウジング４Ｄのうち燃焼室Ｃ側の部分に配置されている。銅筒４ｄは例えば接合によって母材に設けることができる。

次に点火プラグ１Ｄの主な作用効果について説明する。上述したように構成された点火プラグ１Ｄでも点火プラグ１Ａと同様にプラグポケットＰに滞在する混合気の温度低減を促進するとともに、碍子５からの熱伝導を抑制することができる。このため、点火プラグ１ＤはプラグポケットＰに滞在する混合気に起因するプレイグニッションの発生を好適に抑制できる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば第２の金属はアルミニウム合金など銅合金以外の金属であってもよい。また例えば本発明はハウジングが第１および第２の金属のほかにさらに他の金属を有して構成されることを必ずしも妨げない。他の金属は例えば第１の金属とともに或いは単独で碍子から第２の金属への伝熱を妨げることが可能な位置に設けることができる。この場合、他の金属は第１の金属よりも熱伝導性が低い金属とすることができる。他の金属は例えば第２の金属とともに或いは単体でプラグポケットに滞在する混合気の温度低減を促進可能な位置に設けることもできる。この場合、他の金属は第１の金属よりも熱伝導性が高い金属とすることができる。

点火プラグ １Ａ、１Ａ´、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ
中央電極 ２
接地電極 ３
ハウジング ４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ
銅芯 ４ａ
銅筒 ４ｂ、４ｄ
銅管 ４ｃ
碍子 ５

Claims (3)

1. 碍子と、前記碍子を収容するハウジングとを備えるとともに、前記ハウジングと前記碍子との間にプラグポケットを有し、
   前記ハウジングは、母材を構成する第１の金属と、前記ハウジングのうち前記プラグポケットの周囲に位置する部分の少なくとも一部を構成し、前記第１の金属よりも熱伝導性が高い第２の金属とを有して構成されている点火プラグ。
2. 請求項１記載の点火プラグであって、
   前記第２の金属として銅或いは銅合金を軸線方向に沿って設けている点火プラグ。
3. 請求項２記載の点火プラグであって、
   前記第２の金属が棒状の部材を構成しており、
   前記棒状の部材が前記ハウジングのうち前記プラグポケットの周囲に位置する部分に周方向に沿って複数設けられるとともに、軸方向に沿って延伸するように設けられており、さらに径方向において当該部分の内部に埋設されている点火プラグ。

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