JP2015138724A - スパークプラグ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スパークプラグは、中心電極と;中心電極との間に間隙を形成する電極チップと、電極チップが接合された電極母材とを有する接地電極とを備える。電極チップは、電極母材における基端部から先端部へとに広がる平坦な母材面から、中心電極に向けて突出し;電極母材における電極チップの周囲に、電極母材の成分と電極チップの成分とを含有する溶融部が形成され;電極チップより基端部側には、母材面より窪んだ凹部が形成されている。
【選択図】図3
Description
A−1.スパークプラグの構成
図1は、スパークプラグ10の部分断面を示す説明図である。図1には、スパークプラグ10の軸心である軸線CAを境界として、軸線CAより紙面左側にスパークプラグ10の外観形状が図示され、軸線CAより紙面右側にスパークプラグ10の断面形状が図示されている。本実施形態の説明では、スパークプラグ10における図1の紙面下側を「先端側」といい、図1の紙面上側を「後端側」という。
図2は、スパークプラグ10の先端側を示す説明図である。図2における上段の図2(A)は、中心電極100および接地電極400を+X軸方向から見た部分拡大図である。図2における下段の図2(B)は、接地電極400の先端側を−Z軸方向から見た部分拡大図である。図3は、接地電極400の先端側を切断した断面を示す説明図である。図3の断面は、図2(B)の矢視F3−F3から見た接地電極400の部分断面である。
図5は、スパークプラグ10の着火性を評価した結果を示すグラフである。図5の評価試験では、試験者は、電極チップ450の先端径ODcおよび凹部460の有無が異なる複数のスパークプラグ10を試料として用意し、各試料の着火性を評価した。試験者は、先端径ODcが異なる5種類の電極チップ450ごとに、凹部460を有する試料と、凹部460を有しない試料とを作製し、合計10種類の試料を用意した。
・材質:インコネル601
・先端側における断面寸法(X軸方向の長さ):2.7mm
・先端側における断面寸法(Z軸方向の長さ):1.3mm
・材質:白金(Pt)を主成分とし20質量%のイリジウム(Ir)を含有する合金
・形状:円柱
・先端径ODc:0.6mm、0.7mm、1.0mm、1.4mm、1.7mm
・溶接前における軸心CAc方向の長さ:1.1mm
・溶接後における母材面411からの突出量:1.0mm
・幅Lc:0.7mm
・深さDc:0.4mm
手順1:観察窓が設けられた燃焼室に試料を装着。
手順2:燃焼室にプロバンガスを導入。
手順3:試料に通電することによってプロパンバスに着火し、高速度カメラを用いて観察窓から火炎核をシュリーレン撮影。
手順4:シュリーレン撮影による画像を解析することによって、火炎核の基点を中心に半径3.0mmの円に火炎核が到達するまでに要する時間である火炎到達時間を測定。
手順5:各試料ごとに手順2〜4を5回実施。
手順6:先端径ODcが0.6mmである凹部460を有しない試料を基準試料とし、この基準試料の火炎到達時間の平均値に対する各試料の火炎到達時間の比率である火炎到達時間比率Rtを算出。
以上説明した実施形態によれば、電極チップ450より母材面414側には、母材面411より窪んだ凹部460が形成されている。この形態によれば、電極チップ450より母材面414側において、火炎核と接地電極400との接触を凹部460によって遅延させている間に、火炎核の広がりを促進できる。その結果、スパークプラグ10の着火性を向上させることができる。
図6は、第2実施形態のスパークプラグ10における接地電極402の先端側を切断した断面を示す説明図である。第2実施形態のスパークプラグ10は、接地電極400に代えて接地電極402を備える点を除き、第1実施形態と同様である。第2実施形態の接地電極402は、溶融部430によって角部459cが消失している点を除き、第1実施形態の接地電極400と同様である。第2実施形態では、張出部459における−Z軸方向を向く面は、露出している。第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に、スパークプラグ10の着火性を向上させることができる。
図7は、第3実施形態のスパークプラグ10における接地電極403の先端側を切断した断面を示す説明図である。第3実施形態のスパークプラグ10は、接地電極400に代えて接地電極403を備える点を除き、第1実施形態と同様である。第3実施形態の接地電極403は、凹部460が電極母材410から溶融部430にわたって形成されている点を除き、第1実施形態の接地電極400と同様である。第3実施形態の凹部460のうち電極母材410に形成されている部分は、電極母材410に電極チップ450をレーザ溶接する前に予め形成されていた部分である。第3実施形態では、基点Bは、電極チップ450より−Y軸方向に広がる母材面411の+Y軸方向側の端点である。第3実施形態によれば、第1実施形態と同様に、スパークプラグ10の着火性を向上させることができる。
図8は、第4実施形態のスパークプラグ10における接地電極404の先端側を切断した断面を示す説明図である。第4実施形態のスパークプラグ10は、接地電極400に代えて接地電極404を備える点を除き、第1実施形態と同様である。第4実施形態の接地電極404は、レーザ溶接によって張出部459が完全に消失している点を除き、第1実施形態の接地電極400と同様である。第4実施形態によれば、第1実施形態と同様に、スパークプラグ10の着火性を向上させることができる。
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
90…内燃機関
100…中心電極
101…先端面
107…側面
190…端子金具
200…絶縁体
290…軸孔
300…主体金具
310…端面
400,402,403,404…接地電極
410…電極母材
411,412,413,414,415,416…母材面
430…溶融部
431…露出面
433…境界面
450…電極チップ
451…チップ面
453…チップ面
459…張出部
459c…角部
460…凹部
910…内壁
920…燃焼室
Claims (6)
- 中心電極と、
前記中心電極との間に間隙を形成する電極チップと、前記電極チップが接合された電極母材とを有する接地電極と、を備えるスパークプラグであって、
前記電極チップは、前記電極母材における基端部から先端部へと広がる平坦な母材面から、前記中心電極に向けて突出し、
前記電極母材における前記電極チップの周囲に、前記電極母材の成分と前記電極チップの成分とを含有する溶融部が形成され、
前記電極チップより前記基端部側には、前記母材面より窪んだ凹部が形成されていることを特徴とするスパークプラグ。 - 前記凹部は、前記溶融部に位置する、請求項1に記載のスパークプラグ。
- 前記先端部から前記基端部に向かう前記電極母材の長手方向に対して平行に前記電極チップの軸心を通る仮想面で切断した前記接地電極の断面において、前記母材面に対する前記凹部の深さは、前記長手方向に平行な前記凹部の幅より浅い、請求項1または請求項2に記載のスパークプラグ。
- 前記電極チップは、前記凹部に向けて張り出した張出部を有する、請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のスパークプラグ。
- 前記張出部は、前記溶融部から突き出た角部を有する、請求項4に記載のスパークプラグ。
- 前記電極チップの先端径は、1.0mm以上である、請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のスパークプラグ。
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