JP2014022182A - 内燃機関用のスパークプラグ - Google Patents

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Abstract

【課題】簡易な構成で中心電極と接地電極との対向面積を拡大し、長寿命化を図ることができる内燃機関用のスパークプラグを提供すること。
【解決手段】スパークプラグは、ハウジングと、絶縁碍子と、中心電極と、中心電極との間に火花放電ギャップGを形成する接地電極とを備えている。中心電極の先端部には、先端突出部42が設けられており、接地電極の対向部には、対向突出部52が設けられている。先端突出部42及び対向突出部52には、少なくとも、両者の突出方向X以外の方向において両者の間の最短距離Dで対向する互いに平行な非突出方向対向面492、592が設けられている。先端突出部42と対向突出部52とが非突出方向対向面492、592同士を含む最短距離Dで対向する部分の対向面積をA、両者が突出方向Xにおいて突出方向Xに直交する平面同士で対向したときの対向面積をBとした場合に、対向面積Aは、対向面積Bよりも大きい。
【選択図】図3

Description

本発明は、自動車等の内燃機関に用いられるスパークプラグに関する。
従来、自動車の内燃機関の燃焼室に導入される混合気に着火するための着火手段として、例えば、互いの間に火花放電ギャップを設けた中心電極と接地電極とを備えたスパークプラグが知られている。
スパークプラグにおいて、その寿命の要因は、火花放電ギャップが拡大することによる要求電圧の上昇にある。すなわち、繰り返し火花放電が行われることによって中心電極及び接地電極が消耗され、両者の間の火花放電ギャップが少しずつ拡大する。これに伴い、火花放電を発生させるために中心電極と接地電極との間に印加する電圧として要求される要求電圧が大きくなり、くすぶり等の絶縁碍子表面の絶縁抵抗の低下といった不可抗力的な現象が見られない範囲において、その要求電圧の値が所定の値を超えることにより、スパークプラグが寿命を迎えることとなる。
そこで、火花放電ギャップを形成する中心電極及び接地電極の構成を工夫してスパークプラグの長寿命化を図る方策として、様々な方策が考えられている。
例えば、特許文献1には、中心電極に対して複数の接地電極を対向させ、両者の対向面積(放電面積)を拡大することにより、火花放電ギャップの拡大を抑制するスパークプラグが開示されている。
特開2007−250257号公報
しかしながら、上記特許文献1のスパークプラグのように、中心電極に対向する接地電極の数を単純に増やし、中心電極と接地電極との対向面積を拡大する方策では、中心電極やその中心電極を保持するハウジングの寸法制約等により、その対向面積を容易に拡大することが困難となる場合もある。したがって、寸法制約等に左右されずに簡易な構成で中心電極と接地電極との対向面積を拡大することが可能な方策が望まれている。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、簡易な構成で中心電極と接地電極との対向面積を拡大し、長寿命化を図ることができる内燃機関用のスパークプラグを提供しようとするものである。
本発明の一の態様は、筒状のハウジングと、
該ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子と、
先端部が突出するように上記絶縁碍子の内側に保持された中心電極と、
該中心電極の上記先端部に対向する対向部を有し、該対向部と上記中心電極の上記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、
上記中心電極の上記先端部には、上記接地電極の上記対向部に向かって突出する先端突出部が設けられており、
上記接地電極の上記対向部には、上記中心電極の上記先端部に向かって突出すると共に、該先端部の上記先端突出部に対向する対向突出部が設けられており、
上記中心電極の上記先端突出部及び上記接地電極の上記対向突出部には、少なくとも、両者の突出方向以外の方向において該両者の間の最短距離で対向する互いに平行な非突出方向対向面が設けられており、
上記中心電極の上記先端突出部と上記接地電極の上記対向突出部とが上記非突出方向対向面同士を含む上記最短距離で対向する部分の対向面積をA、両者が上記突出方向において該突出方向に直交する平面同士で対向したときの対向面積をBとした場合に、上記対向面積Aは、上記対向面積Bよりも大きい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において、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部には、少なくとも、上記突出方向以外の方向において上記最短距離で対向する互いに平行な非突出方向対向面が設けられている。そして、両者が非突出方向対向面同士を含む上記最短距離で対向する部分の対向面積Aは、両者が上記突出方向において該突出方向に直交する平面同士で対向したときの対向面積Bよりも大きい。
そのため、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部に非突出方向対向面を設けるという簡易な構成によって、中心電極と接地電極との対向面積(放電面積)を容易に拡大することができる。これにより、火花放電によって中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部が消耗することによる火花放電ギャップの拡大を抑制し、スパークプラグの長寿命化を図ることができる。
また、簡易な構成で中心電極と接地電極との対向面積を拡大することができるため、対向面積を拡大するために中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状が複雑となったり、体格(外径等)が大きくなったりすること等を防止することができる。
このように、簡易な構成で中心電極と接地電極との対向面積を拡大し、長寿命化を図ることができる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。
実施例1における、スパークプラグの構造を示す一部断面説明図。 図1のII−II線矢視断面図。 図2のIII−III線矢視断面において、(a)中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状を示す断面図、(b)対向面を示す断面図。 実施例2における、(a)中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状を示す断面図、(b)対向面を示す断面図。 実施例2における、(a)中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状を示す断面図、(b)対向面を示す断面図。 実施例2における、(a)中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状を示す断面図、(b)対向面を示す断面図。 実施例2における、(a)中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状を示す断面図、(b)対向面を示す断面図。 実施例2における、(a)中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状を示す断面図、(b)対向面を示す断面図。 実施例2における、(a)中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状を示す断面図、(b)対向面を示す断面図。 実施例3における、スパークプラグの構造を示す正面図。 図10のXI−XI線矢視断面図。 実施例3における、中心電極及び接地電極の構成を示す断面図。 実施例3における、中心電極及び接地電極の構成を示す断面図。 実施例4における、スパークプラグの構造を示す一部断面説明図。 図14のXV−XV線矢視断面図。 図15のXVI−XVI線矢視断面において、(a)中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状を示す断面図、(b)対向面を示す断面図。 実施例5における、対向面積Aとプラグ寿命との関係を示すグラフ。 実施例6における、対向面積比A/Bとプラグ寿命との関係を示すグラフ。 実施例1〜6における、スパークプラグの構造を示す一部断面説明図。 実施例1〜6における、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状を示す断面図。
上記スパークプラグにおいては、内燃機関の燃焼室へ挿入される側を先端側(軸方向先端側)とする。
また、上記スパークプラグは、上述のとおり、上記中心電極の上記先端部との間に上記火花放電ギャップを形成する上記接地電極を備えている。この接地電極は、中心電極に対して1つ設けられていてもよいし、複数設けられていてもよい。
また、上記対向面積Aは、上記中心電極の上記先端突出部と上記接地電極の上記対向突出部とが上記非突出方向対向面同士を含む上記最短距離で対向する部分の面積である。すなわち、中心電極の先端突出部が接地電極の対向突出部に対して非突出対向面を含む最短距離で対向する面積であり、接地電極の対向突出部が中心電極の先端突出部に対して非突出対向面を含む最短距離で対向する面積である。両者の面積は同じである。
また、上記対向面積Bも、上記対向面積Aと同様の考え方である。
また、上記対向面積Bは、上記対向面積Aである中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部に対して、その中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部両者の外形を変化させることなく、両者が突出方向において該突出方向に直交する平面同士で対向したときの対向面積である。
また、上記中心電極の上記先端突出部及び上記接地電極の上記対向突出部のうちの一方には、他方に向かって突出する突起部が設けられており、該突起部には、他方に対して上記最短距離で対向する角部が設けられている構成とすることができる(請求項2)。
この場合には、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部のうちの一方に設けられた突起部の角部から他方に向けて火花放電が起こりやすくなり、火花放電に必要な電圧である要求電圧を低減することができる。これにより、火花放電による電極消耗を抑制することができ、長寿命化をさらに図ることができる。
また、上記突起部は、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部のうち、負極側としたほうに設ける。例えば、接地電極を正極側、中心電極を負極側に設定し、中心電極から接地電極に向かって火花が飛ぶ場合、中心電極の先端突出部に突起部を設ける。こうすることで、上述した効果を有効に発揮することができる。
また、上記中心電極の上記先端突出部及び上記接地電極の上記対向突出部のうちの一方に設けられた上記突起部は、上記角部を含む少なくとも一部が他方によって外周全体に渡って覆われている構成とすることができる(請求項3)。
この場合には、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部のうちの一方に設けられた突起部の角部から他方に向けて火花放電がさらに起こりやすくなり、火花放電に必要な電圧である要求電圧をより一層低減することができる。これにより、火花放電による電極消耗をさらに抑制することができ、長寿命化をより一層図ることができる。
また、上記対向面積Aは、上記対向面積Bの1.25倍以上であることが好ましい(請求項4)。
この場合には、簡易な構成で中心電極と接地電極との対向面積を拡大し、長寿命化を図るという上述の効果を有効に発揮することができる。
また、上記対向面積Aは、上記対向面積Bの1.75倍以下であることが好ましい。
例えば、上記対向面積Aが上記対向面積Bの1.75倍を超える場合には、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状が複雑となったり、体格(外径等)の大型化につながったり、製造自体が困難となったりする等のおそれがある。
(実施例1)
上記内燃機関用のスパークプラグにかかる実施例について、図を用いて説明する。
図1〜図3に示すごとく、本例のスパークプラグ1は、筒状のハウジング2と、ハウジング2の内側に保持された筒状の絶縁碍子3と、先端部41が突出するように絶縁碍子3の内側に保持された中心電極4と、中心電極4の先端部41に対向する対向部51を有し、対向部51と中心電極4の先端部41との間に火花放電ギャップGを形成する接地電極5とを備えている。
中心電極4の先端部41には、接地電極5の対向部51に向かって突出する先端突出部42が設けられており、接地電極5の対向部51には、中心電極4の先端部41に向かって突出すると共に、先端部41の先端突出部42に対向する対向突出部52が設けられている。
同図に示すごとく、接地電極5の対向突出部52及び中心電極4の先端突出部42には、少なくとも、両者の突出方向X以外の方向において両者の間の最短距離Dで対向する互いに平行な非突出方向対向面492、592が設けられている。
中心電極4の先端突出部42と接地電極5の対向突出部52とが非突出方向対向面492、592同士を含む最短距離Dで対向する部分の対向面積をA、両者が突出方向Xにおいて突出方向Xに直交する平面490、590(図19、図20)同士で対向したときの対向面積をBとした場合に、対向面積Aは、対向面積Bよりも大きい。
以下、これを詳説する。
図1に示すごとく、スパークプラグ1において、筒状のハウジング2の外周には、取付用ネジ部21が設けられている。スパークプラグ1は、ハウジング2の取付用ネジ部21をエンジンの燃焼室の壁部に設けられたネジ孔(図示略)に螺合させることによって装着される。
また、ハウジング2の内側には、筒状の絶縁碍子3が挿通保持されている。絶縁碍子3の内側には、中心電極4が保持されている。中心電極4は、その先端部41を絶縁碍子3よりも先端側に突出させて保持されている。また、中心電極4の先端部41には、後述する接地電極5の対向部51に向かって突出する先端突出部42が設けられている。
また、ハウジング2の先端面201には、接地電極5が接合されている。接地電極5は、ハウジング2の先端面201から中心電極4に沿って延び、途中で内側に折り曲げられ、中心電極4の先端部41に対向する対向部51を形成している。接地電極5の対向部51には、中心電極4の先端部41に向かって突出すると共に、先端部41の先端突出部42に対向する対向突出部52が設けられている。
また、中心電極4の先端突出部42と接地電極5の対向突出部52との間には、火花放電ギャップGが形成されている。すなわち、両者の間に所定の間隔を設けることにより、火花放電ギャップGが形成されている。
また、中心電極4の先端突出部42及び接地電極5の対向突出部52は、例えば、イリジウム合金等の貴金属チップによって構成されており、互いに略同径の略円柱状に形成されている。中心電極4の先端突出部42及び接地電極5の対向突出部52の外径は、例えば、2〜5mmの範囲内で設定することができる。
図2、図3(a)に示すごとく、中心電極4の先端突出部42には、その基準面420から接地電極5の対向突出部52に向かって先端側に突出する凸状の突起部43が設けられている。なお、基準面420は、突出方向Xに直交する平面である。
また、突起部43は、中心電極4の先端突出部42の外周面422同士の間をつなぐように径方向に形成されている。また、突起部43は、径方向に直交する断面が四角形状である。また、突起部43には、その先端面431と側面432とが成す角部44が設けられている。突起部43の幅は、例えば、中心電極4の先端突出部42及び接地電極5の対向突出部52の外径を2.4mmとした場合、0.8〜1mmの範囲内で設定することができる。
一方、接地電極5の対向突出部52には、その基準面520から先端側に窪んだ凹溝状の凹部53が設けられている。なお、基準面520は、突出方向Xに直交する平面であり、中心電極4の先端突出部42の基準面420に対して平行な面である。
また、凹部53は、接地電極5の対向突出部52の外周面522同士の間をつなぐように径方向に形成されている。また、凹部53内には、中心電極4における先端突出部42の突起部43の一部が配置されている。また、凹部53の形状は、中心電極4における先端突出部42の突起部43の形状(四角形状)に対応する形状となっている。
図3(b)に示すごとく、中心電極4の先端突出部42及び接地電極5の対向突出部52は、両者の間の最短距離D(図3(a))で対向する対向面49、59(図3(b)において太線で示した部分)を有する。本例において、中心電極4の先端突出部42の対向面49は、先端突出部42の基準面420の一部、突起部43の先端面431、突起部43の側面432の一部である。また、接地電極5の対向突出部52の対向面59は、対向突出部52の基準面520、凹部53の内壁面531の一部である。また、最短距離Dは、例えば、0.2〜0.5mmの範囲内で設定することができる。
また、中心電極4の先端突出部42の対向面49及び接地電極5の対向突出部52の対向面59は、両者の突出方向Xにおいて両者の間の最短距離Dで対向する互いに平行な突出方向対向面491、591と、両者の突出方向X以外の方向において最短距離Dで対向する互いに平行な非突出方向対向面492、592を有する。
また、中心電極4における先端突出部42の突起部43の角部44は、接地電極5における対向突出部52の凹部53の内壁面531に対して最短距離Dで対向している。
また、中心電極4の先端突出部42と接地電極5の対向突出部52との対向面積Aは、対向面積Bよりも大きい。また、対向面積Aは、対向面積Bの1.25倍以上であり、1.75倍以下である。本例において、対向面積Aは、対向面積Bの1.5倍である。
ここで、対向面積Aは、中心電極4の先端突出部42と接地電極5の対向突出部52とが非突出方向対向面492、592同士を含む最短距離Dで対向する部分、すなわち突出方向対向面491、591及び非突出方向対向面492、592の対向面積である。
また、対向面積Bは、図19、図20に示すごとく、スパークプラグ9における中心電極4の先端突出部42と接地電極5の対向突出部52との外形を変化させることなく、両者が突出方向Xにおいて突出方向Xに直交する平面490、590同士で対向したときの対向面積である。
次に、中心電極4の先端突出部42及び接地電極5の対向突出部52の製造方法について、図1を参照しながら説明する。
一例としては、イリジウム合金等からなる略円柱状の貴金属部材を中心電極4の先端部41と接地電極5の対向部51との間に配置し、貴金属部材の一端を中心電極4の先端部41に、他端を接地電極5の対向部51に溶接する。次いで、貴金属部材をワイヤカット等の切断加工によって切断する。このとき、火花放電ギャップGとなる部分を切断する。
これにより、図1に示すごとく、中心電極4の先端突出部42及び接地電極5の対向突出部52が形成される。また、両者の間に火花放電ギャップGが形成される。
また、他の例としては、イリジウム合金等からなる略円柱状の貴金属部材を中心電極4の先端部41と接地電極5の対向部51とにそれぞれ溶接し、この貴金属部材をそれぞれ中心電極4の先端突出部42と接地電極5の対向突出部52とする。このとき、両者の間に所定の間隔を設ける。
これにより、図1に示すごとく、中心電極4の先端突出部42及び接地電極5の対向突出部52が形成される。また、両者の間に火花放電ギャップGが形成される。
なお、これ以外の方法を用いて中心電極4の先端突出部42及び接地電極5の対向突出部52を製造することもできる。
次に、本例のスパークプラグ1における作用効果について説明する。
本例のスパークプラグ1において、中心電極4の先端突出部42及び接地電極5の対向突出部52には、少なくとも、突出方向X以外の方向において最短距離Dで対向する互いに平行な非突出方向対向面492、592が設けられている。そして、両者が非突出方向対向面492、592同士を含む最短距離Dで対向する部分の対向面積Aは、両者が突出方向Xにおいて突出方向Xに直交する平面490、590同士で対向したときの対向面積Bよりも大きい。
そのため、中心電極4の先端突出部42及び接地電極5の対向突出部52に非突出方向X対向面492、592を設けるという簡易な構成によって、中心電極4と接地電極5との対向面積(放電面積)を容易に拡大することができる。これにより、火花放電によって中心電極4の先端突出部42及び接地電極5の対向突出部52が消耗することによる火花放電ギャップGの拡大を抑制し、スパークプラグ1の長寿命化を図ることができる。
また、簡易な構成で中心電極と接地電極との対向面積を拡大することができるため、対向面積を拡大するために中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状が複雑となったり、体格(外径等)が大きくなったりすること等を防止することができる。
また、本例において、中心電極4の先端突出部42及び接地電極5の対向突出部52のうちの一方(先端突出部42)には、他方(対向突出部52)に向かって突出する突起部43が設けられており、突起部43には、他方(対向突出部52)に対して最短距離Dで対向する角部44が設けられている。そのため、中心電極4の先端突出部42に設けられた突起部43の角部44から接地電極5の対向突出部52に向けて火花放電が起こりやすくなり、火花放電に必要な電圧である要求電圧を低減することができる。これにより、火花放電による電極消耗を抑制することができ、長寿命化をさらに図ることができる。
また、対向面積Aは、対向面積Bの1.25倍以上である。そのため、簡易な構成で中心電極4と接地電極5との対向面積を拡大し、長寿命化を図るという上述の効果を有効に発揮することができる。
また、対向面積Aは、対向面積Bの1.75倍以下である。そのため、中心電極4の先端突出部42及び接地電極5の対向突出部52における形状の複雑化、体格(外径等)の大型化等を防止することができる。
このように、本例によれば、簡易な構成で中心電極4と接地電極5との対向面積を拡大し、長寿命化を図ることができる内燃機関用のスパークプラグ1を提供することができる。
(実施例2)
本例は、図4〜図9に示すごとく、中心電極4の先端突出部42及び接地電極5の対向突出部52の形状を変更した例である。
図4(a)、(b)に示す例において、中心電極4の先端突出部42には、凸状の突起部43が2つ設けられている。また、接地電極5の対向突出部52には、凹溝状の凹部53が2つ設けられている。
図5(a)、(b)に示す例において、中心電極4の先端突出部42には、凸状の突起部43が2つ設けられている。突起部43は、径方向に直交する断面が台形状である。また、接地電極5の対向突出部52には、中心電極4の先端突出部42の突起部43の形状(台形状)に対応する形状を有する凹溝状の凹部53が2つ設けられている。
図6(a)、(b)に示す例において、中心電極4の先端突出部42には、凸状の突起部43が3つ設けられている。突起部43は、径方向に直交する断面が三角形状である。また、接地電極5の対向突出部52には、中心電極4の先端突出部42の突起部43の形状(三角形状)に対応する形状を有する凹溝状の凹部53が3つ設けられている。
なお、図6に示す例では、中心電極4の先端突出部42及び接地電極5の対向突出部52には、基準面420、520(図4、図5等参照)が設けられていない。
図7(a)、(b)に示す例において、中心電極4の先端突出部42の先端面421は、凸面状に形成されている。また、接地電極5の対向突出部52の先端面521は、中心電極4の先端突出部42の先端面421に対応するように凹面状に形成されている。
図8(a)、(b)の例においては、中心電極4の先端突出部42の先端面421は、凸面及び凹面からなる波型形状に形成されている。また、接地電極5の対向突出部52の先端面521は、中心電極4の先端突出部42の先端面421に対応するように凹面及び凸面からなる波型形状に形成されている。
図9(a)、(b)に示す例において、中心電極4の先端突出部42の先端面421及び接地電極5の対向突出部52の先端面521は、突出方向Xに対して所定の角度で傾斜した互いに平行な平面である。
なお、図7〜図9に示す例では、中心電極4の先端突出部42には、突起部43(図4〜図6等参照)や角部44(図4〜図6等参照)が設けられていない。また、接地電極5の対向突出部52には、凹部53(図4〜図6等参照)が設けられていない。
上述したいずれの例においても、その他の基本的な構成及び作用効果は、実施例1と同様である。
(実施例3)
本例は、図10〜図13に示すごとく、中心電極4に対して複数の接地電極5を設けた例である。
図10、図11に示す例は、中心電極4に対して2つの接地電極5(5a、5b)を設けた例である。
同図に示すごとく、ハウジング2の先端面201には、2つの接地電極5a、5bが接合されている。2つの接地電極5a、5bの対向部51は、スパークプラグ1の軸方向に直交する方向において、二方から中心電極4の先端部41に向かって設けられている。
同図に示すごとく、四角柱状である中心電極4の先端部41には、4つの側面413が設けられている。そのうち、2つの側面413には、接地電極5a、5bの対向部51に向かって突出する2つの先端突出部42が設けられている。
また、接地電極5a、5bの対向部51には、中心電極4の先端部41に向かって突出すると共に、先端部41の先端突出部42に対向する2つの対向突出部52が設けられている。
図12に示す例は、中心電極4に対して3つの接地電極5(5a〜5c)を設けた例である。
同図に示すごとく、ハウジング2(図10)の先端面201(図10)には、3つの接地電極5a〜5cが接合されている。3つの接地電極5a〜5cの対向部51は、スパークプラグ1(図10)の軸方向に直交する方向において、三方から中心電極4の先端部41に向かって設けられている。
同図に示すごとく、三角柱状である中心電極4の先端部41には、3つの側面413が設けられている。3つの側面413には、接地電極5a〜5cの対向部51に向かって突出する3つの先端突出部42が設けられている。
また、接地電極5a〜5cの対向部51には、中心電極4の先端部41に向かって突出すると共に、先端部41の先端突出部42に対向する3つの対向突出部52が設けられている。
図13に示す例は、中心電極4に対して4つの接地電極5(5a〜5d)を設けた例である。
同図に示すごとく、ハウジング2(図10)の先端面201(図10)には、4つの接地電極5a〜5dが接合されている。4つの接地電極5a〜5dの対向部51は、スパークプラグ1(図10)の軸方向に直交する方向において、四方から中心電極4の先端部41に向かって設けられている。
同図に示すごとく、四角柱状である中心電極4の先端部41には、4つの側面413が設けられている。4つの側面413には、接地電極5a〜5dの対向部51に向かって突出する4つの先端突出部42が設けられている。4つの先端突出部42は、一体的に形成されている。
また、接地電極5a〜5dの対向部51には、中心電極4の先端部41に向かって突出すると共に、先端部41の先端突出部42に対向する4つの対向突出部52が設けられている。
上述したいずれの例においても、その他の基本的な構成及び作用効果は、実施例1と同様である。
(実施例4)
本例は、図14〜図16に示すごとく、中心電極4の先端突出部42及び接地電極5の対向突出部52の形状を変更した例である。
本例において、同図に示すごとく、中心電極4の先端突出部42には、その基準面420から中心部分を先端側に突出させた略円柱状の突起部43が設けられている。本例において、突起部43の外径は、例えば、0.8〜1mmの範囲内で設定することができる。
また、接地電極5の対向突出部52には、その基準面520から先端側に略円柱状に窪んだ凹部53が設けられている。
また、中心電極4の先端突出部42の突起部43は、角部44を含む少なくとも一部が接地電極5の対向突出部52によって外周全体に渡って覆われている。
その他の基本的な構成は、実施例1と同様である。
本例の場合、中心電極4の先端突出部42及び接地電極5の対向突出部52のうちの一方(先端突出部42)に設けられた突起部43は、角部44を含む少なくとも一部が他方(対向突出部52)によって外周全体に渡って覆われている。そのため、中心電極4の先端突出部42に設けられた突起部43の角部44から接地電極5の対向突出部52に向けて火花放電がさらに起こりやすくなり、火花放電に必要な電圧である要求電圧をより一層低減することができる。これにより、火花放電による電極消耗をさらに抑制することができ、長寿命化をより一層図ることができる。
その他の基本的な作用効果は、実施例1と同様である。
(実施例5)
本例は、スパークプラグの寿命(プラグ寿命)について評価したものである。
本例では、表1に示すごとく、対向面積Aが対向面積Bの1.25倍(A/B=1.25)であるスパークプラグ(試験体S11〜S14)を準備した。また、比較として、対向面積Aと対向面積Bとが同じ(A/B=1)であるスパークプラグ(試験体S21〜S24)を準備した。各試験体の対向面積A、B及び対向面積比A/Bは、同表に示すとおりである。
そして、各スパークプラグについて、対向面積A及び対向面積Bを変化させた場合にプラグ寿命がどのように変化するかを調べた。
Figure 2014022182
次に、表1に示すごとく、準備したスパークプラグ(試験体S11〜S14、S21〜S24)の構成について説明する。
試験体S11〜S14は、1つの中心電極に対して1つの接地電極を設けた構成であり、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状が図9に示す例と同様の形状のスパークプラグである。ただし、対向面積Aが対向面積Bの1.25倍(A/B=1.25)となるように、中心電極の先端突出部の先端面及び接地電極の対向突出部の先端面の傾斜角を調整している。
試験体S21〜S24は、1つの中心電極に対して1つの接地電極を設けた構成であり、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状や構成が図19に示す例と同様のスパークプラグである。
次に、プラグ寿命の評価方法について説明する。
プラグ寿命の評価は、まず、エンジンベンチにスパークプラグを装着する。次いで、スパークプラグの中心電極と接地電極との間に電圧を印加し、火花放電ギャップにおいて火花放電を繰り返し発生させる。火花放電の条件は、圧力:0.6MPa、放電回数:60Hz、点火エネルギー:110mJとする。そして、火花放電ギャップ以外の部分で火花放電を開始した時点又は一定放電電圧を超えた時点をプラグ寿命とし、その時間を測定する。
次に、プラグ寿命の評価結果を図17に示す。同図において、横軸は対向面積B(mm2)、縦軸はプラグ寿命(時間)である。また、同図では、各試験体について2点プロットしてある。
同図から、試験体S11〜S14は、対向面積Bが同じであれば、試験体S21〜S24に比べて対向面積A及び対向面積比A/Bが大きいため、プラグ寿命が長くなっていることがわかる。また、全体として、対向面積Bが大きくなるほど、すなわち対向面積Aが大きくなるほどプラグ寿命が長くなっていることがわかる。
以上の結果から、スパークプラグの中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部に非突出方向対向面を設け、対向面積Aを対向面積Bよりも大きくしたことにより、簡易な構成で中心電極と接地電極との対向面積を拡大し、長寿命化を図ることができることがわかった。また、対向面積Aが大きくなるほどプラグ寿命が長くなることも確認できた。
(実施例6)
本例は、スパークプラグの寿命(プラグ寿命)について評価したものである。
本例では、表2に示すごとく、対向面積Bが6.6mm2であるスパークプラグ(試験体S31〜S34)と、対向面積Bが27mm2であるスパークプラグ(試験体S41〜S44)とを準備した。各試験体の対向面積A、B及び対向面積比A/Bは、同表に示すとおりである。
そして、各スパークプラグについて、対向面積Aを調整して対向面積比A/Bを変化させた場合にプラグ寿命がどのように変化するかを調べた。
なお、プラグ寿命の評価方法は、実施例5と同様である。
Figure 2014022182
次に、表2に示すごとく、準備したスパークプラグ(試験体S31〜S34、S41〜S44)の構成について説明する。
試験体S31〜S34は、1つの中心電極に対して1つの接地電極を設けた構成であり、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状や構成が図3に示す例と同様のスパークプラグである。
試験体S41〜S44は、1つの中心電極に対して3つの接地電極を設けた構成であり、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状や構成が図12に示す例と同様のスパークプラグである。
次に、プラグ寿命の評価結果を図18に示す。同図において、横軸は対向面積比A/B、縦軸はプラグ寿命(時間)である。また、同図では、各試験体について2点プロットしてある。
同図から、対向面積Aが同じ試験体同士で比較した場合、対向面積比A/Bが1を超える試験体S32〜S34は、対向面積比A/Bが1である試験体S31に比べてプラグ寿命が長くなっていることがわかる。また、対向面積比A/Bが1を超える試験体S42〜S44は、対向面積比A/Bが1である試験体S41に比べてプラグ寿命が長くなっていることがわかる。また、全体として、対向面積比A/Bが大きくなるほどプラグ寿命が長くなっていることがわかる。
また、上述した実施例5の図17と本例の図18とを比較すると、対向面積Aが8.3mm2、対向面積Bが6.6mm2、対向面積比A/Bが1.25である試験体S32は、同様の条件である試験体S11に比べてプラグ寿命が長くなっていることがわかる。また、対向面積Aが33.8mm2、対向面積Bが27mm2、対向面積比A/Bが1.25である試験体S42は、同様の条件である試験体S13に比べてプラグ寿命が長くなっていることがわかる。
すなわち、図17及び図18から、中心電極の先端突出部に突起部を設け、その突起部に角部を設けた試験体S32、S42は、中心電極の先端突出部に突起部や角部を設けていない試験体S11、S13に比べてプラグ寿命がさらに長くなっていることがわかる。
以上の結果から、スパークプラグの対向面積比A/Bをより高くすることにより、簡易な構成で中心電極と接地電極との対向面積を拡大し、長寿命化を図るという効果を有効に発揮することができることがわかった。
また、スパークプラグの中心電極の先端突出部に突起部を設け、その突起部に角部を設けることにより、長寿命化をさらに図ることができることがわかった。
1 スパークプラグ
2 ハウジング
3 絶縁碍子
4 中心電極
41 先端部(中心電極の先端部)
42 先端突出部
490 平面
492 非突出方向対向面(先端突出部の非突出方向対向面)
5 接地電極
51 対向部
52 対向突出部
590 平面
592 非突出方向対向面(対向突出部の非突出方向対向面)
D 最短距離
G 火花放電ギャップ
X 突出方向

Claims (4)

  1. 筒状のハウジング(2)と、
    該ハウジング(2)の内側に保持された筒状の絶縁碍子(3)と、
    先端部(41)が突出するように上記絶縁碍子(3)の内側に保持された中心電極(4)と、
    該中心電極(4)の上記先端部(41)に対向する対向部(51)を有し、該対向部(51)と上記中心電極(4)の上記先端部(41)との間に火花放電ギャップ(G)を形成する接地電極(5)とを備え、
    上記中心電極(4)の上記先端部(41)には、上記接地電極(5)の上記対向部(51)に向かって突出する先端突出部(42)が設けられており、
    上記接地電極(5)の上記対向部(51)には、上記中心電極(4)の上記先端部(41)に向かって突出すると共に、該先端部(41)の上記先端突出部(42)に対向する対向突出部(52)が設けられており、
    上記中心電極(4)の上記先端突出部(42)及び上記接地電極(5)の上記対向突出部(52)には、少なくとも、両者の突出方向(X)以外の方向において該両者の間の最短距離(D)で対向する互いに平行な非突出方向対向面(492、592)が設けられており、
    上記中心電極(4)の上記先端突出部(42)と上記接地電極(5)の上記対向突出部(52)とが上記非突出方向対向面(492、592)同士を含む上記最短距離(D)で対向する部分の対向面積をA、両者が上記突出方向(X)において該突出方向(X)に直交する平面(490、590)同士で対向したときの対向面積をBとした場合に、上記対向面積Aは、上記対向面積Bよりも大きいことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ(1)。
  2. 請求項1に記載のスパークプラグ(1)において、上記中心電極(4)の上記先端突出部(42)及び上記接地電極(5)の上記対向突出部(52)のうちの一方には、他方に向かって突出する突起部(43)が設けられており、該突起部(43)には、他方に対して上記最短距離(D)で対向する角部(44)が設けら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(1)。
  3. 請求項1又は2に記載のスパークプラグ(1)において、上記中心電極(4)の上記先端突出部(42)及び上記接地電極(5)の上記対向突出部(52)のうちの一方に設けられた上記突起部(43)は、上記角部(44)を含む少なくとも一部が他方によって外周全体に渡って覆わ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(1)。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のスパークプラグ(1)において、上記対向面積Aは、上記対向面積Bの1.25倍以上であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ(1)。
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