JP2016167429A - Plasma jet plug - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、内燃機関において混合気に点火するためのプラズマジェットプラグに関する。 The present disclosure relates to a plasma jet plug for igniting an air-fuel mixture in an internal combustion engine.
内燃機関において混合気に点火するための点火プラグの1つとして、プラズマジェットプラグが知られている。プラズマジェットプラグでは、絶縁体で囲まれた放電空間(キャビティとも呼ぶ)の内部に、中心電極と接地電極との間のギャップが配置される。ギャップで火花(放電)が発生すると、キャビティ内の気体が励起されることによって、キャビティ内でプラズマが生成される。そして、生成されたプラズマがキャビティの外部に噴出することによって、混合気が点火される。 A plasma jet plug is known as one of spark plugs for igniting an air-fuel mixture in an internal combustion engine. In the plasma jet plug, a gap between the center electrode and the ground electrode is disposed in a discharge space (also referred to as a cavity) surrounded by an insulator. When a spark (discharge) occurs in the gap, the gas in the cavity is excited to generate plasma in the cavity. The air-fuel mixture is ignited by the generated plasma being ejected outside the cavity.
ところが、キャビティ内で放電を行うように構成された絶縁体と中心電極と接地電極とを採用する場合に、不具合が生じる場合があった。例えば、接地電極と絶縁体との接触に起因して絶縁体が破損する場合があった。 However, when the insulator, the center electrode, and the ground electrode configured to discharge in the cavity are employed, there may be a problem. For example, the insulator may be damaged due to contact between the ground electrode and the insulator.
本開示は、キャビティ内で放電を行うように構成された絶縁体と中心電極と接地電極とを採用する場合の不具合を抑制できる技術を開示する。 The present disclosure discloses a technique capable of suppressing problems in the case of employing an insulator, a center electrode, and a ground electrode configured to discharge in a cavity.
本開示は、例えば、以下の適用例を開示する。 For example, the present disclosure discloses the following application examples.
[適用例1]
軸線に沿って延びる軸孔を形成する内面を有する筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の前記軸孔の内部に配置される中心電極と、
前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、
前記主体金具に接続され、貫通孔を形成し、前記絶縁体の先端側に配置される、板状の接地電極と、
を備え、
前記中心電極の先端側の表面と、前記絶縁体の前記内面と、前記接地電極の後端側の表面と、によってキャビティが形成されるプラズマジェットプラグであって、
前記主体金具は、前記接地電極が前記絶縁体から先端側に離れた位置に配置された状態で、前記接地電極を後端側から支持する後支持部を有し、
前記プラズマジェットプラグは、前記主体金具に固定され、前記接地電極を先端側から支持する先支持部材を備える、
プラズマジェットプラグ。
[Application Example 1]
A cylindrical insulator having an inner surface forming an axial hole extending along the axis;
A center electrode disposed inside the shaft hole of the insulator;
A metal shell disposed on the outer periphery of the insulator;
A plate-like ground electrode connected to the metal shell, forming a through-hole, and disposed on a tip side of the insulator;
With
A plasma jet plug in which a cavity is formed by the surface on the front end side of the center electrode, the inner surface of the insulator, and the surface on the rear end side of the ground electrode;
The metal shell has a rear support portion that supports the ground electrode from the rear end side in a state where the ground electrode is disposed at a position away from the insulator toward the front end side,
The plasma jet plug includes a tip support member that is fixed to the metal shell and supports the ground electrode from the tip side.
Plasma jet plug.
この構成によれば、接地電極は、絶縁体から先端側に離れた位置で先支持部材と後支持部とに保持されるので、接地電極と絶縁体との接触に起因する絶縁体の破損を抑制できる。また、接地電極が絶縁体から離れた位置に配置されるので、絶縁体と接地電極とガスとが接する1つの位置であるトリプルジャンクションが形成されることを防止できる。従って、トリプルジャンクションのように接地電極の貫通孔から遠い位置で放電が生じることを、抑制できる。このように、キャビティ内で放電を行うように構成された絶縁体と中心電極と接地電極とを採用する場合の不具合を抑制できる。 According to this configuration, since the ground electrode is held by the front support member and the rear support portion at a position away from the insulator toward the front end side, damage to the insulator due to contact between the ground electrode and the insulator is prevented. Can be suppressed. Further, since the ground electrode is disposed at a position away from the insulator, it is possible to prevent a triple junction that is one position where the insulator, the ground electrode, and the gas are in contact with each other. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of discharge at a position far from the through hole of the ground electrode, such as a triple junction. As described above, it is possible to suppress problems in the case of employing the insulator, the center electrode, and the ground electrode configured to discharge in the cavity.
[適用例2]
適用例1に記載のプラズマジェットプラグであって、
前記先支持部材は、前記接地電極の先端側の表面の全体を覆っている、
プラズマジェットプラグ。
[Application Example 2]
A plasma jet plug according to application example 1,
The tip support member covers the entire surface on the tip side of the ground electrode;
Plasma jet plug.
この構成によれば、接地電極に燃焼ガスが接触することが抑制されるので、接地電極の消耗を抑制できる。 According to this configuration, since the combustion gas is prevented from coming into contact with the ground electrode, consumption of the ground electrode can be suppressed.
[適用例3]
適用例1または2に記載のプラズマジェットプラグであって、
前記主体金具は、後端側に向けて内径が小さくなる縮内径部を有し、
前記後支持部は、前記縮内径部の後端側の部分であり、
前記接地電極は、前記縮内径部に嵌め込まれている、
プラズマジェットプラグ。
[Application Example 3]
The plasma jet plug according to application example 1 or 2,
The metal shell has a reduced inner diameter portion whose inner diameter decreases toward the rear end side,
The rear support portion is a portion on the rear end side of the reduced inner diameter portion,
The ground electrode is fitted in the reduced inner diameter portion,
Plasma jet plug.
この構成によれば、縮内径部に嵌め込まれた接地電極は、縮内径部の後端側の部分である後支持部によって支持されるので、接地電極が後支持部からキャビティに向かって外れることを抑制できる。 According to this configuration, since the ground electrode fitted in the reduced inner diameter portion is supported by the rear support portion that is the portion on the rear end side of the reduced inner diameter portion, the ground electrode is detached from the rear support portion toward the cavity. Can be suppressed.
[適用例4]
適用例1または2に記載のプラズマジェットプラグであって、
前記後支持部は、第1内径を有する部分であり、
前記主体金具は、前記後支持部の先端側に接続され、前記第1内径よりも大きい第2内径を有する大内径部を有し、
前記接地電極の少なくとも一部は、前記大内径部に嵌め込まれている、
プラズマジェットプラグ。
[Application Example 4]
The plasma jet plug according to application example 1 or 2,
The rear support portion is a portion having a first inner diameter;
The metal shell has a large inner diameter portion connected to the front end side of the rear support portion and having a second inner diameter larger than the first inner diameter;
At least a part of the ground electrode is fitted into the large inner diameter portion,
Plasma jet plug.
この構成によれば、大内径部に嵌め込まれた接地電極は、大内径部の後端側に接続された後支持部によって支持されるので、接地電極が後支持部からキャビティに向かって外れることを抑制できる。 According to this configuration, since the ground electrode fitted in the large inner diameter portion is supported by the rear support portion connected to the rear end side of the large inner diameter portion, the ground electrode is detached from the rear support portion toward the cavity. Can be suppressed.
[適用例5]
適用例1から4のいずれか1項に記載のプラズマジェットプラグであって、
前記接地電極の外径は、前記絶縁体の先端での内径よりも大きい、
プラズマジェットプラグ。
[Application Example 5]
The plasma jet plug according to any one of Application Examples 1 to 4,
The outer diameter of the ground electrode is larger than the inner diameter at the tip of the insulator,
Plasma jet plug.
この構成によれば、接地電極ではなく主体金具で放電が生じることを抑制できる。 According to this configuration, it is possible to suppress the discharge from occurring in the metal shell instead of the ground electrode.
[適用例6]
適用例1から5のいずれか1項に記載のプラズマジェットプラグであって、
前記先支持部材は、前記主体金具のうちの前記先支持部材が固定された部分の材料と同じ材料で、形成されている、
プラズマジェットプラグ。
[Application Example 6]
The plasma jet plug according to any one of Application Examples 1 to 5,
The tip support member is formed of the same material as that of the portion of the metal shell to which the tip support member is fixed.
Plasma jet plug.
この構成によれば、先支持部材と主体金具との固定の強度を向上できる。 According to this configuration, the strength of fixing the tip support member and the metal shell can be improved.
[適用例7]
適用例1から6のいずれか1項に記載のプラズマジェットプラグであって、
前記先支持部材は、前記接地電極の前記貫通孔に連通する貫通孔を形成し、
前記先支持部材の前記貫通孔の先端側の端の内径は、後端側の端の内径よりも大きい、
プラズマジェットプラグ。
[Application Example 7]
The plasma jet plug according to any one of Application Examples 1 to 6,
The tip support member forms a through hole communicating with the through hole of the ground electrode;
The inner diameter of the end on the front end side of the through hole of the front support member is larger than the inner diameter of the end on the rear end side,
Plasma jet plug.
この構成によれば、キャビティから噴出するプラズマの勢いが先支持部材によって弱まることを抑制できる。 According to this structure, it can suppress that the momentum of the plasma which ejects from a cavity weakens with a tip support member.
なお、本明細書に開示の技術は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、プラズマジェットプラグ、プラズマジェットプラグを搭載する内燃機関、等の態様で実現することができる。 The technology disclosed in the present specification can be realized in various modes, for example, in a mode of a plasma jet plug, an internal combustion engine equipped with a plasma jet plug, or the like.
A.第1実施形態:
A−1.プラズマジェットプラグの全体構成:
図1は実施形態のプラズマジェットプラグ100の全体を示す図である。図1の軸線COより右側には、プラズマジェットプラグ100の外観が図示され、軸線COの左側には、軸線COを含む面で切断した断面図が示されている。図2は、プラズマジェットプラグ100の中心電極20近傍の断面図である。図1、図2の一点破線COは、プラズマジェットプラグ100の軸線を示している。軸線COに平行な方向(図1、図2の上下方向)を、「軸線COの方向」、あるいは、単に「軸線方向」とも呼ぶ。軸線COを中心とする円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、軸線COを中心とする円の周方向を、単に「周方向」とも呼ぶ。図1、図2における下方向を先端方向D1と呼び、上方向を後端方向D2とも呼ぶ。図1、図2における下側をプラズマジェットプラグ100の先端側と呼び、図1、図2における上側をプラズマジェットプラグ100の後端側と呼ぶ。
A. First embodiment:
A-1. Overall configuration of plasma jet plug:
FIG. 1 is a diagram illustrating an entire
プラズマジェットプラグ100は、絶縁体10(絶縁碍子とも呼ばれる)と、中心電極20と、接地電極30と、端子金具40と、主体金具50と、蓋部60と、を有している(図1)。
The
絶縁体10はアルミナ等を焼成して形成されている。絶縁体10は、軸線方向に沿って延び、絶縁体10を貫通する軸孔12を形成する内面11を有する略円筒形状の部材(筒状体)である。絶縁体10は、先端側から後端方向D2に向かって順番に並ぶ、脚長部13と、段部14と、先端側胴部17と、鍔部19と、後端側胴部18と、を有している。鍔部19は、絶縁体10のうちの外径が最も大きい部分である。脚長部13の外径は、先端側胴部17の外径よりも小さい。段部14の外径は、先端方向D1に向かって、徐々に小さくなる。
The
軸孔12のうち脚長部13の内面によって形成される部分は、電極収容孔15として形成されている(図2)。電極収容孔15の後端方向D2側には、先端方向D1側に向かって内径が小さくなる縮内径部10zが、形成されている。縮内径部10zよりも後端方向D2では、内径は、おおよそ一定である。
A portion of the
主体金具50(図1)は、導電性の金属材料(例えば、低炭素鋼材)で形成され、内燃機関のエンジンヘッド(図示省略)にプラズマジェットプラグ100を固定するための略円筒形状の部材(筒状体)である。主体金具50は、軸線COに沿って貫通する貫通孔59が形成されている。主体金具50は、絶縁体10の一部分(ここでは、後端側胴部18の先端側の一部と、鍔部19と、先端側胴部17と、脚長部13)の外周に配置される。このように、絶縁体10は、主体金具50の貫通孔59内に挿入され、そして、絶縁体10は、主体金具50に保持されている。
The metal shell 50 (FIG. 1) is formed of a conductive metal material (for example, a low carbon steel material), and a substantially cylindrical member (for fixing the
主体金具50は、プラグレンチが係合する工具係合部51(例えば、六角柱形状の部分)と、内燃機関に取り付けるための取付ネジ部52と、工具係合部51と取付ネジ部52との間に形成された鍔状の座部54と、を有している。
The
主体金具50の取付ネジ部52と座部54との間には、金属板を折り曲げて形成された環状のガスケット5が嵌め込まれている。ガスケット5は、プラズマジェットプラグ100が内燃機関に取り付けられた際に、プラズマジェットプラグ100と内燃機関のエンジンヘッドとの隙間を封止する。
An
主体金具50は、さらに、工具係合部51の後端側に設けられた薄肉の加締部53と、座部54と工具係合部51との間に設けられた薄肉の変形部58と、を有している。主体金具50における工具係合部51から加締部53に至る部位の内面と、絶縁体10の後端側胴部18の外周面との間に形成される環状の領域には、環状のリング部材6、7が配置されている。当該領域における2つのリング部材6、7の間には、タルク(滑石)9の粉末が充填されている。また、主体金具50の貫通孔59を形成する内面は、取付ネジ部52の軸方向の中央部で後端側から先端側に向かって縮径しており、これによって段状の内面を形成する係止部56が形成されている(図2)。係止部56と、絶縁体10の段部14との間には、板パッキン80が挟まれている。
The
プラズマジェットプラグ100の製造時には、加締部53(図1)の後端が径方向内側に折り曲げられ、加締部53は、先端側に押圧される。これにより、変形部58は、圧縮されて変形する。変形部58の圧縮変形によって、リング部材6、7およびタルク9を介し、絶縁体10が主体金具50内で先端側に向け押圧される。この結果、金属製の環状の板パッキン80(図2)を介して、主体金具50の係止部56の内面に、絶縁体10の段部14が押圧される。この結果、絶縁体10の段部14と、主体金具50の係止部56との間は、板パッキン80を挟んで封止される。この結果、内燃機関の燃焼室内のガスが、主体金具50と絶縁体10との隙間から外部に漏れることが、防止される。
At the time of manufacturing the
中心電極20(図2)は、軸線COに沿って延びる棒状の部材であり、絶縁体10の軸孔12の内部に配置されている。本実施形態では、中心電極20は、タングステン等の高融点金属で形成された一体成形品である。ただし、中心電極20の構成としては、他の種々の構成を採用可能である。例えば、母材と、母材内に埋設された芯材と、の2重構造を有する構成を採用してもよい。母材は、例えば、ニッケルまたはニッケルを主成分とする合金(インコネル600等(アルファベットのINCONELは登録商標))で形成される。主成分は、含有率(重量%)が最も高い成分を意味している。芯材は、例えば、母材を形成する材料よりも熱伝導性に優れる材料(例えば、銅または銅を主成分とする合金)で形成される。
The center electrode 20 (FIG. 2) is a rod-shaped member extending along the axis CO, and is disposed inside the
また、中心電極20は、頭部21と、頭部21よりも先端側に位置し、頭部21より外径が小さい脚部22と、を有している。中心電極20の脚部22は、絶縁体10の軸孔12のうちの電極収容孔15に収容され、中心電極20の頭部21は、軸孔12のうちの縮内径部10zから後端方向D2側の部分に収容されている。後述するように、端子金具40(図1)が軸孔12の後端側に挿入されることによって、頭部21は、縮内径部10zに向かって押圧される。この結果、頭部21の先端方向D1側の面と縮内径部10zの後端方向D2側の面とが密着する。そして、頭部21と縮内径部10zとの間は、周方向の全周に亘って、封止される。
The
中心電極20の脚部22は、先端を含む第1部分27と、頭部21に接続された第3部分29と、第1部分27と第3部分29とを接続する第2部分28と、を有している。第1部分27の外径は、第3部分29の外径よりも小さい。第2部分28の外径は、先端方向D1に向かって徐々に小さくなる。
The
接地電極30(図2)と蓋部60とは、重ねられた状態で、主体金具50の先端方向D1側の開口部500に、嵌め込まれている。接地電極30は、軸線COを中心とする貫通孔30iを有するO字形状の板部材(すなわち、円板部材)である。接地電極30は、放電に起因する消耗を抑制するために、高融点金属(例えば、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ハフニウム(Hf)、レニウム(Re)、これらの金属から選択された金属を主成分として含む合金など)を用いて形成されている。蓋部60は、軸線COを中心とする貫通孔60iを有するO字形状の円板部材である。蓋部60は、燃焼ガスによる酸化を抑制するために、良好な耐酸化性を有する材料(例えば、ニッケル、ニッケルとクロムとを含む合金、など)を用いて形成されている。蓋部60は、接地電極30の先端方向D1側に配置されている。接地電極30は、絶縁体10の先端面16から先端方向D1側に離れた位置で、主体金具50と蓋部60とに支持されている。
The ground electrode 30 (FIG. 2) and the
主体金具50の開口部500は、第1部分510と、第1部分510の先端方向D1側に形成された第2部分520と、で構成されている。第1部分510の内径は、後端方向D2に向かって徐々に小さくなる。図中の最小内径Di1Sは、第1部分510の後端方向D2側の端の内径であり、第1部分510の内径の最小値である。最大内径Di1Lは、第1部分510の先端方向D1側の端の内径であり、第1部分510の内径の最大値である。接地電極30の外径Do3は、最大内径Di1Lよりも若干小さく、最小内径Di1Sよりも大きい。接地電極30は、開口部500の第1部分510に、圧入されている。このように、接地電極30は、第1部分510(すなわち、主体金具50)に接触している。これにより、接地電極30は、電気的に主体金具50に接続される。また、第1部分510の軸線COの方向の厚さは、接地電極30の軸線COの方向の厚さと、おおよそ同じである。本実施形態では、接地電極30の全体が、第1部分510内に配置される。
The
第1部分510のうちの内径が接地電極30の外径Do3よりも小さい部分511は、第1部分510の後端方向D2側の部分であり、接地電極30を後端方向D2側から支持する(「後支持部511」とも呼ぶ)。本実施形態では、主体金具50のうちの開口部500を形成する部分は、絶縁体10の先端面16から先端方向D1側に離れている。従って、接地電極30は、絶縁体10の先端面16から先端方向D1側に離れた位置に配置された状態で、後支持部511に支持されている。
A
開口部500の第2部分520の内径Di2は、第1部分510の最大内径Di1Lよりも大きい。蓋部60の外径Do6は、第2部分520の内径Di2とおおよそ同じであり、第1部分510の最大内径Di1Lよりも大きい。蓋部60は、開口部500の第2部分520に、圧入されている。第2部分520の軸線COの方向の厚さは、蓋部60の軸線COの方向の厚さと、おおよそ同じである。本実施形態では、蓋部60の全体が、第2部分520内に配置される。そして、蓋部60の縁は、全周に亘って、レーザ溶接によって主体金具50に接合されている。蓋部60は、接地電極30を先端方向D1側から支持する。
The inner diameter Di2 of the
絶縁体10の電極収容孔15内には、中心電極20の先端方向D1側の面と、絶縁体10の内面11と、接地電極30の後端方向D2側の面と、によって囲まれるキャビティCVが形成されている。接地電極30と蓋部60との貫通孔30i、60iは、キャビティCVと、キャビティCVの外(蓋部60の先端方向D1側)とを、連通する。
In the
端子金具40(図1)は、軸線COに沿って延びる棒状の部材である。端子金具40は、導電性の金属材料(例えば、低炭素鋼)で形成され、その表面は、防食のための金属層(例えば、Ni層)がめっきなどによって形成されている。端子金具40は、軸線方向の所定位置に形成された鍔部42と、鍔部42より後端側に位置するキャップ装着部41と、鍔部42より先端側の脚部43と、を有している。端子金具40の後端を含むキャップ装着部41は、絶縁体10の後端側に露出している。端子金具40の先端を含む脚部43は、絶縁体10の軸孔12に挿入されている。キャップ装着部41には、高圧ケーブル(図示省略)が接続されたプラグキャップが装着され、火花を発生するための高電圧が印加される。
The terminal fitting 40 (FIG. 1) is a rod-like member extending along the axis CO. The
絶縁体10の軸孔12内において、端子金具40の脚部43と中心電極20との間の領域には、導電性シール4が配置されている。この導電性シール4を通じて、端子金具40と中心電極20とは、電気的に導通している。導電性シール4は、例えば、金属粒子とガラスなどのセラミックス粒子を含む組成物で形成されている。
In the
プラズマジェットプラグ100の図示しない点火装置は、中心電極20と接地電極30との間に電圧を印加することによって中心電極20と接地電極30との間のギャップで火花放電を生じさせ、さらに、プラズマを形成するための電力(例えば、高周波電力)を中心電極20と接地電極30との間に供給する。これにより、キャビティCV内で、プラズマ(例えば、高周波プラズマ)が形成される。キャビティCV内に形成されたプラズマが膨張し、キャビティCV内の圧力が高まると、キャビティCV内のプラズマは、火柱状に、接地電極30と蓋部60との貫通孔30i、60iから噴出される。噴出されたプラズマによって、内燃機関の燃焼室内の混合気が着火される。
The ignition device (not shown) of the
以上のように、接地電極30は、絶縁体10から先端方向D1側に離れた位置で、主体金具50の後支持部511と蓋部60とに挟まれることによって、保持され、そして、主体金具50に接続されている。従って、接地電極30と絶縁体10との接触に起因する絶縁体10の破損を抑制できる。また、仮に接地電極30が絶縁体10の先端面16に接触している場合には、キャビティCVの内面上で、絶縁体10と接地電極30とガスとが接する1つの位置であるトリプルジャンクションが形成される。このようなトリプルジャンクションが形成される場合、接地電極30のうちの中心電極20に近い部分(ここでは、貫通孔30iの近傍の部分)ではなく、トリプルジャンクションで放電が生じ得る。本実施形態では、接地電極30が絶縁体10から離れた位置に配置されているので、トリプルジャンクションが形成されることを防止できる。この結果、トリプルジャンクションのように接地電極30の貫通孔30iから遠い位置で放電が生じることを、抑制できる。このように、キャビティCV内で放電を行うように構成された絶縁体10と中心電極20と接地電極30とを採用する場合の不具合を抑制できる。
As described above, the
また、蓋部60の外径Do6は、接地電極30の外径Do3よりも大きい。蓋部60の貫通孔60iの内径Di6は、接地電極30の貫通孔30iの内径Di3と、同じである。このように、蓋部60は、接地電極30の先端方向D1側の表面の全体を覆っている。従って、燃焼室内の燃焼ガスは、主体金具50の外表面と蓋部60の先端方向D1側の表面とには容易に到達できるが、接地電極30の表面に到達することは困難である。従って、接地電極30が燃焼ガスによって酸化することを抑制できる。特に、タングステンなどの高融点金属に関しては、耐熱性は良好であるものの、耐酸化性能が低くて酸化され易い場合がある。本実施形態のように、接地電極30の先端方向D1側の表面の全体が蓋部60に覆われている場合には、接地電極30の燃焼ガスによる酸化が抑制されるので、高融点金属で形成された接地電極30の耐久性を向上できる。
The outer diameter Do6 of the
また、主体金具50の第1部分510は、後端方向D2に向けて内径が小さくなる部分である。接地電極30は、この第1部分510に嵌め込まれている。そして、第1部分510の後端方向D2側の部分である後支持部511が、接地電極30を後端方向D2側から支持している。従って、接地電極30が後支持部511からキャビティCVに向けて外れることを抑制できる。
Further, the
また、接地電極30の外径Do3は、絶縁体10の先端方向D1側の端での内径Dcよりも大きい。従って、絶縁体10の先端方向D1側の端において、主体金具50が絶縁体10の内面11よりも内周側に露出することを抑制できる。この結果、接地電極30ではなく主体金具50で放電が生じることを抑制できる。
In addition, the outer diameter Do3 of the
A−2.プラズマジェットプラグ100の製造方法:
まず、絶縁体10と中心電極20と端子金具40とを有する組立体が作成される。組立体の製造方法としては、公知の方法を採用可能である。次に、主体金具50に組立体が固定される。具体的には、主体金具50の貫通孔59内に、板パッキン80(図2)と、組立体と、リング部材7と、タルク9と、リング部材6とが配置され、そして、主体金具50の加締部53を内側に折り曲げるように加締めることによって、主体金具50に絶縁体10が固定される。そして、主体金具50の開口部500に接地電極30と蓋部60とが固定される。
A-2. Method for manufacturing plasma jet plug 100:
First, an assembly including the
図3は、接地電極30と蓋部60とを主体金具50に固定する手順を示す概略図である。これらの部材の固定は、図3(A)〜図3(D)の順に進行する。各図には、開口部500の近傍の軸線COを含む断面が、示されている。図3(A)は、主体金具50に絶縁体10が固定された状態の開口部500の近傍を示している。図3(B)に示すように、まず、接地電極30が、開口部500の第1部分510に圧入される。次に、図3(C)に示すように、蓋部60が、開口部500の第2部分520に嵌め込まれる。そして、図3(D)に示すように、蓋部60の縁と主体金具50との境界部分が、レーザLzによって溶接される。
FIG. 3 is a schematic view showing a procedure for fixing the
図3(D)には、溶融部536が示されている。溶融部536は、溶接時に溶融した部分である。本実施形態では、溶融部536は、接地電極30から離れた位置に形成されている。このように、主体金具50と蓋部60とは溶接されるが、接地電極30は、溶接されない。この理由は、以下の通りである。放電による接地電極30の消耗を抑制するためには、接地電極30の材料として、高融点金属を用いることが好ましい。また、燃焼ガスによる主体金具50の酸化を抑制するためには、主体金具50の材料として、良好な耐酸化性を有する材料を用いることが好ましい。通常は、良好な耐酸化性を有する材料の融点は、接地電極30の材料(ここでは、高融点金属)の融点よりも、低い。そして、特性の異なる2種類の材料の間では、融点の差が大きくなる場合がある。融点の差が大きい場合、接地電極30を直接的に主体金具50に溶接することが困難である。本実施形態では、接地電極30を直接的に主体金具50に溶接する代わりに、蓋部60を主体金具50に溶接し、そして、主体金具50の後支持部511と蓋部60とで接地電極30を挟むことによって、接地電極30を主体金具50に固定している。従って、主体金具50の材料とは異なる特性を有する材料を用いて接地電極30を形成する場合であっても、接地電極30を主体金具50に適切に固定できる。また、溶融部536に接地電極30の成分が混入することが防止されるので、溶接の強度が低下することを抑制できる。
FIG. 3D shows a
また、本実施形態では、蓋部60と開口部500の第2部分520との境界部分は、接地電極30の外周面よりも外周側に配置されている。従って、接地電極30から離れた位置で、主体金具50と蓋部60とを容易に溶接できる。
In the present embodiment, the boundary portion between the
また、蓋部60は、接地電極30から見て、中心電極20が配置された後端方向D2側とは反対の先端方向D1側に、配置されている。従って、蓋部60で放電は生じずに、接地電極30で放電が生じる。これにより、蓋部60の材料としては、主体金具50の材料と同様に、良好な耐酸化性を有する材料を用いることができる。この結果、主体金具50と蓋部60とを適切に溶接できる。
The
また、本実施形態では、主体金具50と蓋部60との溶接を適切に行うために、蓋部60は、主体金具50のうちの蓋部60と溶接される部分の材料と同じ材料を用いて形成されている。具体的には、主体金具50(図2)のうちの先端方向D1側の部分(ここでは、取付ネジ部52の先端方向D1側の一部分)である第1部分50pが、蓋部60の材料と同じ材料で形成されている。主体金具50の残りの部分である第2部分50qは、他の導電性の金属材料で形成されている。例えば、蓋部60と主体金具50の第1部分50pとは、ニッケルとクロムとを含む合金(例えば、インコネル600)で形成され、主体金具50の第2部分50qは、低炭素鋼で形成される。第1部分50pと第2部分50qとは、溶接(例えば、レーザ溶接、抵抗溶接、など)によって接続されている。このように、第1部分50pと第2部分50qとの間で材料を変えることによって、第1部分50pと蓋部60との溶接の強度が低下することを抑制できる。さらに、第2部分50qによる他の特性(例えば、第2部分50qの加工の容易さの向上)を実現できる。
In this embodiment, in order to appropriately weld the
A−3.評価試験:
蓋部60の貫通孔60iの内径と接地電極30の貫通孔30iの内径との間の大小関係と、耐久性と、の関係を評価するために、プラズマジェットプラグのサンプルを用いた評価試験が行われた。評価試験では、図1、図2、図3に示すプラズマジェットプラグ100のサンプルに加えて、以下に示すプラズマジェットプラグ100a、100bのサンプルも、評価された。まず、これらのサンプルについて説明し、次に、評価試験について説明する。
A-3. Evaluation test:
In order to evaluate the relationship between the inner diameter of the through hole 60i of the
図4(A)は、プラズマジェットプラグ100aの概略図である。図中には、図3(D)と同様に、開口部500の近傍の軸線COを含む断面が示されている。図3(D)のプラズマジェットプラグ100との差異は、図4(A)のプラズマジェットプラグ100aでは、蓋部60aの貫通孔60iaの内径Di6aが、接地電極30の貫通孔30iの内径Di3よりも小さい点だけである。このように、図4(A)のプラズマジェットプラグ100aでは、図3(D)のプラズマジェットプラグ100と同様に、接地電極30の先端方向D1側の面の全体が、蓋部60に覆われている。
FIG. 4A is a schematic view of the
図4(B)は、プラズマジェットプラグ100bの概略図である。図中には、図3(D)と同様に、開口部500の近傍の軸線COを含む断面が示されている。図3(D)のプラズマジェットプラグ100との差異は、図4(B)のプラズマジェットプラグ100bでは、蓋部60bの貫通孔60ibの内径Di6bが、接地電極30の貫通孔30iの内径Di3よりも大きい点だけである。このように、図4(B)のプラズマジェットプラグ100bでは、接地電極30の先端方向D1側の面のうちの貫通孔30iの近傍の部分が、蓋部60によって覆われずに、露出している。
FIG. 4B is a schematic diagram of the
次に、評価試験について説明する。図5は、評価試験の結果を示すグラフである。縦軸は、着火限界空燃比AFRを示している。このグラフは、3種類のサンプル100a、100、100bのそれぞれの、負荷試験前の第1着火限界空燃比AFR1と、負荷試験前の第2着火限界空燃比AFR2と、を示している(以下、単に「第1空燃比AFR1」「第2空燃比AFR2」とも呼ぶ)。
Next, the evaluation test will be described. FIG. 5 is a graph showing the results of the evaluation test. The vertical axis represents the ignition limit air-fuel ratio AFR. This graph shows the first ignition limit air-fuel ratio AFR1 before the load test and the second ignition limit air-fuel ratio AFR2 before the load test for each of the three types of
着火限界空燃比AFR(AFR1、AFR2)は、以下のように、測定された。サンプルを、直列4気筒の排気量が1600ccであるエンジンに、組み付けた。エンジンの運転条件を、回転速度=1600rpm、吸気圧=−320mmHg、点火タイミング=40度BTDC、に設定した。この運転条件下でエンジンを運転し、失火率を測定した。失火率としては、1つの気筒の1000回のサイクルにおける失火サイクル(着火できなかったサイクル)の数の割合を、採用した。そして、失火率が2%以上になるまで、空燃比(A/F)を徐々に上昇させた。そして、失火率が2%以上となった最小の空燃比を、着火限界空燃比AFRとして採用した。 The ignition limit air-fuel ratio AFR (AFR1, AFR2) was measured as follows. The sample was assembled in an engine having an in-line 4-cylinder displacement of 1600 cc. The engine operating conditions were set to rotational speed = 1600 rpm, intake pressure = −320 mmHg, and ignition timing = 40 degrees BTDC. The engine was operated under these operating conditions and the misfire rate was measured. As the misfire rate, the ratio of the number of misfire cycles (cycles that could not be ignited) in 1000 cycles of one cylinder was adopted. Then, the air-fuel ratio (A / F) was gradually increased until the misfire rate became 2% or more. The minimum air-fuel ratio with a misfire rate of 2% or more was adopted as the ignition limit air-fuel ratio AFR.
負荷試験は、以下の通りである。着火限界空燃比AFRの測定に用いたものと同じエンジンにサンプルを組み付けた。エンジンの運転条件を、回転速度=6000rpm、スロットル=全開、点火タイミング=MBT(トルク最大)、空燃比(A/F)=13.0、に設定した。この運転条件下で、エンジンを、100時間に亘って運転し続けた。この100時間の運転が、負荷試験である。 The load test is as follows. The sample was assembled in the same engine used for measurement of the ignition limit air-fuel ratio AFR. The engine operating conditions were set as follows: rotational speed = 6000 rpm, throttle = full open, ignition timing = MBT (maximum torque), air / fuel ratio (A / F) = 13.0. Under this operating condition, the engine continued to run for 100 hours. This operation for 100 hours is a load test.
図5に示すように、いずれのサンプル100a、100、100bに関しても、負荷試験前の第1空燃比AFR1は、おおよそ同じであった。また、2種類のサンプル100、100a(図3(D)、図4(A))では、負荷試験による着火限界空燃比AFRの低下量は、1未満であった。サンプル100b(図4(B))では、負荷試験による着火限界空燃比AFRの低下量は、4よりも大きかった。このようにサンプル100bの着火限界空燃比AFRの低下量が大きい理由は、以下の通りである。図4(B)のサンプル100bでは、接地電極30の先端方向D1側の面のうちの貫通孔30iの近傍の部分が、蓋部60によって覆われずに、露出している。従って、蓋部60bが消耗していない状態において、燃焼ガスは、接地電極30の貫通孔30iの近傍の部分に、容易に到達できる。この結果、負荷試験によって接地電極30の貫通孔30iの近傍が酸化によって消耗し、貫通孔30iの内径が大きくなる。貫通孔30iの内径が大きくなると、貫通孔30iから噴出するプラズマの勢いが弱くなる。従って、貫通孔30iからのプラズマが届く範囲が狭くなる。プラズマの届く範囲が狭くなると、着火性能が低下する。この結果、着火限界空燃比AFRが大幅に低下する。
As shown in FIG. 5, the first air-fuel ratio AFR1 before the load test was approximately the same for any of the
2種類のサンプル100、100a(図3(D)、図4(A))では、接地電極30の先端方向D1の面の貫通孔30iの近傍、ひいては、全体が、蓋部60によって覆われている。接地電極30の貫通孔30iの近傍の部分に燃焼ガスが到達することは難しく、接地電極30の酸化による消耗が抑制されている。従って、負荷試験による貫通孔30iの内径Di3の拡大量が小さく、負荷試験後であっても、貫通孔30iから噴出するプラズマの勢いが弱くなりにくい。この結果、負荷試験による着火限界空燃比AFRの低下が抑制される。
In the two types of
以上のように、接地電極30の先端方向D1側の面のうち貫通孔30iの近傍の部分を蓋部60によって覆うことによって、耐久性を向上できた。また、図3(D)、図4(A)のサンプル100、100aのように、接地電極30の先端方向D1側の面の全体を、蓋部60によって覆うことによって、接地電極30の表面に燃焼ガスが到達することが抑制される。従って、接地電極30の消耗を抑制できた。以上により、着火性能の低下を抑制できた。
As described above, the durability of the surface of the
B.第2実施形態:
図6は、別の実施形態のプラズマジェットプラグ100cの概略図である。図中には、図3(D)と同様に、主体金具50cの先端方向D1側の開口部500cの近傍の軸線COを含む断面が示されている。図中の下部には、開口部500cの近傍の部分拡大図が示されている。図3(D)のプラズマジェットプラグ100との差異は、2つある。第1の差異は、図3(D)の開口部500の第1部分510が、小径部511cと、小径部511cの先端方向D1側に形成された大径部512cと、に置換されている点である。第2の差異は、接地電極30cの外周側の縁が、小径部31cと、小径部31cの先端方向D1側に形成された大径部32cと、で構成されている点である。プラズマジェットプラグ100cの他の部分の構成は、図1、図2のプラズマジェットプラグ100の対応する部分の構成と、同じである(対応する要素と同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する)。
B. Second embodiment:
FIG. 6 is a schematic view of a
主体金具50cの開口部500cの大径部512cの内径Di12は、第2部分520の内径Di2と、同じである。小径部511cの内径Di11は、大径部512cの内径Di12よりも小さい。接地電極30cの大径部32cの外径Do32は、開口部500cの大径部512cの内径Di12とおおよそ同じであり、小径部511cの内径Di11よりも大きい。接地電極30cの小径部31cの外径Do31は、開口部500cの小径部511cの内径Di11とおおよそ同じである。接地電極30cは、開口部500cの小径部511cと大径部512cとに圧入されている。このように、接地電極30cは、小径部511cと大径部512cと(すなわち、主体金具50c)に接触している。これにより、接地電極30cは、電気的に主体金具50cに接続される。
The inner diameter Di12 of the
接地電極30cの小径部31cの軸線COの方向の厚さは、開口部500cの小径部511cの軸線COの厚さと、おおよそ同じである。接地電極30cの小径部31cの全体が、開口部500cの小径部511c内に配置される。また、接地電極30cの大径部32cの軸線COの方向の厚さは、開口部500cの大径部512cの軸線COの方向の厚さと、おおよそ同じである。接地電極30cの大径部32cの全体が、開口部500cの大径部512c内に配置される。開口部500cのうち、小径部511cは、接地電極30c(特に、大径部32c)を後端方向D2側から支持している。
The thickness in the direction of the axis CO of the
開口部500cの第2部分520には、蓋部60が嵌め込まれる。蓋部60の縁は、全周に亘って、レーザ溶接によって主体金具50cに接合されている。蓋部60は、接地電極30cを先端方向D1側から支持する。このように、接地電極30cは、主体金具50cの小径部511cと蓋部60とに挟まれることによって、主体金具50に接続されている。
The
このように、接地電極30cの大径部32cは、開口部500cの大径部512cに嵌め込まれ、そして、開口部500cの小径部511cによって後端方向D2側から支持されている。従って、接地電極30cが小径部511cからキャビティCVに向かって外れることを抑制できる。特に、開口部500cの小径部511cの内径Di11は、接地電極30cの大径部32cの外径Do32よりも小さい。従って、接地電極30cが開口部500cからキャビティCVに向かって外れることを、適切に抑制できる。
In this manner, the
また、本実施形態では、主体金具50cのうちの開口部500cを形成する部分は、絶縁体10の先端面16から先端方向D1側に離れている。接地電極30cは、絶縁体10の先端面16から先端方向D1側に離れた位置で、小径部511cに支持されている。従って、接地電極30cと絶縁体10との接触に起因する絶縁体10の破損を抑制できる。また、上述したトリプルジャンクションが形成されることが防止されているので、トリプルジャンクションのように接地電極30cの貫通孔30iから遠い位置で放電が生じることを、抑制できる。
Moreover, in this embodiment, the part which forms the
また、蓋部60は、接地電極30cの先端方向D1側の表面の全体を覆っている。従って、接地電極30cの酸化による消耗を抑制できる。
Moreover, the
また、接地電極30cの小径部31cの外径Do31は、絶縁体10の先端での内径Dcよりも大きい。従って、主体金具50cが絶縁体10の内面11よりも内周側に露出することを抑制できる。この結果、接地電極30cではなく主体金具50cで放電が生じることを抑制できる。
Further, the outer diameter Do31 of the
また、蓋部60は、図2の実施形態と同様に、主体金具50cのうちの蓋部60が固定された部分の材料と同じ材料で形成されている。従って、蓋部60と主体金具50cとの溶接の強度が低下することを抑制できる。
Moreover, the
図6中の溶融部536cは、溶接時に溶融した部分である。本実施形態では、溶融部536cは、接地電極30cから先端方向D1側に離れた位置に形成されている。従って、溶融部536cに接地電極30cの成分が混入することが防止されるので、溶接の強度が低下することを抑制できる。なお、接地電極30cから離れた溶融部536cを形成する方法としては、任意の方法を採用可能である。例えば、溶接時のレーザの照射時間を調整してもよく、レーザの強度を調整してもよい。
A melted
C.第3実施形態:
図7は、別の実施形態のプラズマジェットプラグ100dの概略図である。図中には、図3(D)と同様に、主体金具50dの先端方向D1側の開口部500dの近傍の軸線COを含む断面が示されている。図3(D)のプラズマジェットプラグ100との差異は、2つある。第1の差異は、図3(D)の開口部500の第2部分520が、第1部分510の最大内径Di1Lと同じ内径Di2dを有する第2部分520dに置換されている点である。第2の差異は、蓋部60dの外径Do6dが、接地電極30の外径Do3と同じである点である。プラズマジェットプラグ100dの他の部分の構成は、図1、図2、図3(D)のプラズマジェットプラグ100の対応する部分の構成と、同じである(対応する要素と同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する)。
C. Third embodiment:
FIG. 7 is a schematic view of a
接地電極30は、図2の実施形態と同様に、開口部500dの第1部分510に圧入されている。そして、第2部分520dに、蓋部60dが嵌め込まれている。蓋部60dの縁は、全周に亘って、レーザ溶接によって主体金具50dに接合されている。接地電極30dは、主体金具50dの後支持部511と蓋部60dとに挟まれることによって、主体金具50dに接続されている。
The
また、蓋部60dは、接地電極30の先端方向D1側の面の全体を、覆っている。従って、接地電極30の酸化による消耗を抑制できる。
The
図7中の溶融部536dは、溶接時に溶融した部分である。本実施形態では、溶融部536dは、接地電極30から先端方向D1側に離れた位置に形成されている。従って、溶融部536dに接地電極30の成分が混入することが防止されるので、溶接の強度が低下することを抑制できる。なお、接地電極30から離れた溶融部536dを形成する方法としては、任意の方法を採用可能である。例えば、溶接時のレーザの照射時間を調整してもよく、レーザの強度を調整してもよい。
A melted
また、本実施形態のプラズマジェットプラグ100dの構成は、上記の2つの差異を除いて、図3(D)のプラズマジェットプラグ100の構成と同じである。従って、プラズマジェットプラグ100dは、プラズマジェットプラグ100と同じ種々の利点を実現可能である。
Further, the configuration of the
D.第4実施形態:
図8は、別の実施形態のプラズマジェットプラグ100eの概略図である。図中には、図6と同様に、主体金具50eの先端方向D1側の開口部500eの近傍の軸線COを含む断面が示されている。図6のプラズマジェットプラグ100cとの差異は、2つある。第1の差異は、図6の開口部500cの第2部分520が、大径部512cの内径Di12よりも大きい内径Di2eを有する第2部分520eに置換されている点である。第2の差異は、蓋部60eの外径Do6eが、第2部分520eの内径Di2eとおおよそ同じであり、大径部512cの内径Di12よりも大きい点である。プラズマジェットプラグ100eの他の部分の構成は、図1、図2のプラズマジェットプラグ100(ひいては、図6のプラズマジェットプラグ100c)の対応する部分の構成と、同じである(対応する要素と同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する)。
D. Fourth embodiment:
FIG. 8 is a schematic view of a
接地電極30cは、図6の実施形態と同様に、開口部500eの小径部511cと大径部512cとに、圧入されている。蓋部60eは、開口部500eの第2部分520eに、圧入されている。そして、蓋部60eの縁は、全周に亘って、レーザ溶接によって主体金具50eに接合されている。蓋部60eは、接地電極30cを先端方向D1側から支持する。このように、接地電極30cは、主体金具50eの小径部511cと蓋部60eとに挟まれることによって、主体金具50eに接続されている。
The
また、蓋部60eは、接地電極30cの先端方向D1側の面の全体を、覆っている。従って、接地電極30cの酸化による消耗を抑制できる。
The
図8中の溶融部536eは、溶接時に溶融した部分である。本実施形態では、溶融部536eは、接地電極30cから離れた位置に形成されている。従って、溶融部536eに接地電極30cの成分が混入することが防止されるので、溶接の強度が低下することを抑制できる。また、本実施形態では、蓋部60eと開口部500eの第2部分520eとの境界部分は、接地電極30cの外周面よりも外周側に配置されている。従って、接地電極30cから離れた位置で、主体金具50eと蓋部60eとを容易に溶接できる。
A melted
また、本実施形態のプラズマジェットプラグ100eの構成は、上記の2つの差異を除いて、図6のプラズマジェットプラグ100cの構成と同じである。従って、プラズマジェットプラグ100eは、プラズマジェットプラグ100cと同じ種々の利点を実現可能である。
The configuration of the
E.第5実施形態:
図9は、別の実施形態の蓋部60fの概略図である。図中には、接地電極30の貫通孔30iと蓋部60fの貫通孔60ifとの軸線COを含む断面が示されている。図示するように、蓋部60fの貫通孔60ifの内径は、先端方向D1側に向かって徐々に大きくなる。貫通孔60ifの先端方向D1側の端の内径Di61は、貫通孔60ifの後端方向D2側の端の内径Di62よりも、大きい。従って、蓋部60fに起因する熱引きの影響が低減されることにより、貫通孔60ifを通って先端方向D1側に噴出するプラズマの勢いが、蓋部60fの貫通孔60ifの内周面によって弱まることを抑制できる。この結果、着火性の低下を抑制できる。
E. Fifth embodiment:
FIG. 9 is a schematic view of a
なお、蓋部60fの貫通孔60ifは、内径が先端方向D1側に向かって一定である部分を含んでもよく、内径が先端方向D1に向かってステップ状に大きくなる部分を含んでもよく、内径が先端方向D1に向かって曲線に沿って大きくなる部分を含んでもよい。一般的には、蓋部60fの貫通孔60ifの先端方向D1側の端の内径が、後端方向D2側の端の内径よりも大きいことが好ましい。そして、蓋部60fの貫通孔60ifは、内径が先端方向D1に向かって小さくなる部分を含まずに、内径が先端方向D1に向かって大きくなる部分を含むことが、さらに好ましい。このような構成によれば、蓋部60fの貫通孔60ifを通って先端方向D1側に噴出するプラズマの勢いが、蓋部60fの貫通孔60ifの内周面によって弱まることを抑制できる。なお、このような貫通孔60ifは、上述した任意の実施形態(図2、図4(A)、図4(B)、図6〜図8)に適用可能である。
The through hole 60if of the
F.変形例:
(1)接地電極と蓋部との構成としては、上記の構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、図6、図8の接地電極30cの小径部31cを省略してもよい。また、接地電極の外径は、主体金具の開口部のうちの接地電極が嵌め込まれる部分の内径よりも若干小さくてもよい。この場合、接地電極に大きな加重を印加せずに(すなわち、圧入せずに)、接地電極を主体金具の開口部に嵌め込むことができる。この場合も、接地電極は、主体金具と蓋部とに挟まれることによって、主体金具に電気的に接続される。同様に、蓋部の外径は、主体金具の開口部のうちの蓋部が嵌め込まれる部分の内径よりも若干小さくてもよい。この場合、蓋部に加重を印加せずに(すなわち、圧入せずに)、蓋部を主体金具の開口部に嵌め込むことができる。また、蓋部は、主体金具の先端方向D1側の開口部の内周側に嵌め込まれるのではなく、主体金具の先端方向D1側の端面上に固定されてもよい。主体金具と蓋部との固定方法としては、任意の方法を採用可能である。例えば、レーザ溶接、抵抗溶接、などの溶接を採用可能である。
F. Variations:
(1) As a configuration of the ground electrode and the lid portion, other various configurations can be adopted instead of the above configuration. For example, you may abbreviate | omit the
また、接地電極の外径は、絶縁体10の先端での内径Dcよりも小さくてもよい。いずれの場合も、接地電極の外径は、中心電極の先端の外径よりも大きいことが好ましい。この構成によれば、中心電極と接地電極との間で、適切に、放電を生じさせることができる。
Further, the outer diameter of the ground electrode may be smaller than the inner diameter Dc at the tip of the
また、図2には、主体金具50の貫通孔59の内径Di59が示されている。この内径Di59は、貫通孔59のうちの軸線COの方向の位置がキャビティCVと重なる部分の最大内径である。上記の各実施形態では、蓋部60、60a、60b、60d、60eの外径Do6、Do6d、Do6eは、主体金具50の貫通孔59の内径Di59よりも小さい。ここで、蓋部の外径が、主体金具50の貫通孔59の内径Di59よりも大きくてもよい。
Further, FIG. 2 shows an inner diameter Di59 of the through
また、上記の各実施形態では、接地電極30、30c、30dと蓋部60、60a、60b、60d、60eとの間に隙間が生じないように、接地電極30、30c、30dと蓋部60、60a、60b、60d、60eとが、重ねられている。ここで、接地電極と蓋部との間に隙間が生じていてもよい。この場合、少なくとも、接地電極と蓋部との内周側の境界部分(例えば、図2の貫通孔30i、60iの境界部分)おいて、全周に亘って、中心電極と蓋部とが接触していることが好ましい。さらに、蓋部の外周側の縁が、全周に亘って、主体金具に溶接されていることが好ましい。このような構成によれば、接地電極と蓋部との隙間に燃焼ガスが入ることが抑制されるので、接地電極の酸化を抑制できる。ただし、接地電極と蓋部との内周側の境界部分に隙間が生じていてもよい。
Further, in each of the above embodiments, the
(2)蓋部と主体金具との溶融部の構成としては、上記の構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、図3(D)、図4(A)、図4(B)、図8の実施形態では、溶融部536、536eは、蓋部60、60dの外周面の全体に亘って形成されているが、溶融部536、536eが、蓋部60、60dの外周面のうちの先端方向D1側の一部分のみに形成されていてもよい。また、溶接のためのレーザLzの方向としては、蓋部と主体金具との境界部分を溶接可能な任意の方向を採用可能である。例えば、図3(D)のように内周側に向かって軸線COに対して斜めに傾斜した方向を採用してもよい。これに代えて、軸線COに平行な方向を採用してもよく、外周側に向かって軸線COに対して斜めに傾斜した方向を採用してもよい。また、蓋部の外周側の縁の全周のうちの一部分のみが、主体金具に溶接されてもよい。例えば、蓋部の外周側の縁に沿って、互いに離れた複数の溶融部が、分散して形成されてもよい。また、溶融部が、接地電極に接触していてもよい。
(2) As a configuration of the melting portion between the lid portion and the metal shell, other various configurations can be adopted instead of the above configuration. For example, in the embodiments of FIGS. 3D, 4A, 4B, and 8, the melted
(3)主体金具の構成としては、上記の構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、第1部分50p(図2)と蓋部との間で、材料が異なっていてもよい。この場合も、第1部分50pと蓋部との間の融点の差が、第1部分50pと接地電極との間の融点の差よりも小さいことが好ましい。この構成によれば、主体金具の第1部分50pに直接的に接地電極を溶接する場合と比べて、主体金具と蓋部との溶接の強度を向上できる。また、第1部分50p(図2)と第2部分50qとの間で、材料が同じであってもよい。この場合には、第1部分50pと第2部分50qとが一体的に形成された部材を、主体金具として採用すればよい。
(3) As a configuration of the metal shell, other various configurations can be adopted instead of the above configuration. For example, the material may be different between the first portion 50p (FIG. 2) and the lid. Also in this case, it is preferable that the difference in melting point between the first portion 50p and the lid is smaller than the difference in melting point between the first portion 50p and the ground electrode. According to this structure, compared with the case where the ground electrode is directly welded to the first portion 50p of the metal shell, the welding strength between the metal shell and the lid can be improved. Further, the material may be the same between the first portion 50p (FIG. 2) and the
(4)中心電極の構成としては、上記の構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、外径が先端方向D1に向かって徐々に小さくなる第2部分28が省略されてもよい。また、第2部分28が省略されずに、第1部分27が省略されてもよい。一般的には、接地電極の貫通孔30iの近傍で放電を生じさせるために、中心電極の先端の外径が、絶縁体10の先端での内径Dcよりも小さいことが好ましい。また、中心電極の先端に、放電に対する耐久性の良好なチップが接続(例えば、溶接)されていてもよい。チップの材料としては、上記の高融点金属を採用可能である。
(4) As the configuration of the center electrode, other various configurations can be adopted instead of the above configuration. For example, the second portion 28 whose outer diameter gradually decreases in the distal direction D1 may be omitted. Further, the first portion 27 may be omitted without the second portion 28 being omitted. In general, it is preferable that the outer diameter of the tip of the center electrode is smaller than the inner diameter Dc of the tip of the
(5)プラズマジェットプラグの構成としては、上記の構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、キャビティの内径が、軸線COの方向の位置に応じて変化してもよい。 (5) As the configuration of the plasma jet plug, various other configurations can be adopted instead of the above configuration. For example, the inner diameter of the cavity may change according to the position in the direction of the axis CO.
以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment and a modification, embodiment mentioned above is for making an understanding of this invention easy, and does not limit this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and equivalents thereof are included in the present invention.
4...導電性シール、5...ガスケット、6、7...リング部材、9...タルク、10...絶縁体、10z...縮内径部、11...内面、12...軸孔、13...脚長部、14...段部、15...電極収容孔、16...先端面、17...先端側胴部、18...後端側胴部、19...鍔部、20...中心電極、21...頭部、22...脚部、27...第1部分、28...第2部分、29...第3部分、30、30c、30d...接地電極、30i...貫通孔、31c...小径部、32c...大径部、40...端子金具、41...キャップ装着部、42...鍔部、43...脚部、50、50c、50d、50e...主体金具、50p...第1部分、50q...第2部分、51...工具係合部、52...取付ネジ部、53...加締部、54...座部、56...係止部、58...変形部、59...貫通孔、60、60a、60b、60d、60e、60f...蓋部、60i、60ia、60ib、60if...貫通孔、80...板パッキン、100、100a、100b、100c、100d、100e...プラズマジェットプラグ、500、500c、500d、500e、510...第1部分、511...後支持部、511c...小径部、512c...大径部、520、520d、520e...第2部分、536、536c、536d、536e...溶融部、Di1S...最小内径、Di1L...最大内径、Di6a、Di6b、Di12、Di11、Di2d、Di2e、Di61、Di62、Di59、Dc、Di2、Di3、Di6...内径、Do32、Do31、Do6d、Do6e、Do3、Do6...外径、D1...先端方向、D2...後端方向、CO...軸線、CV...キャビティ、Lz...レーザ
4 ... conductive seal, 5 ... gasket, 6, 7 ... ring member, 9 ... talc, 10 ... insulator, 10z ... reduced inner diameter, 11 ... inner surface, 12 ... Shaft hole, 13 ... Leg length, 14 ... Step, 15 ... Electrode receiving hole, 16 ... Tip surface, 17 ... Tip body, 18 ... Rear End side body part, 19 ... buttocks, 20 ... center electrode, 21 ... head, 22 ... leg part, 27 ... first part, 28 ... second part, 29 ... 3rd part, 30, 30c, 30d ... Ground electrode, 30i ... Through-hole, 31c ... Small diameter part, 32c ... Large diameter part, 40 ... Terminal metal fitting, 41 .. .. cap mounting part, 42 .. collar part, 43 .. leg part, 50, 50c, 50d, 50e .. metal shell, 50p... First part, 50q .. second part, 51. ..Tool engagement part, 52 ... Mounting screw part, 53 ... Clamping part, 54 ... Seat part, 56 ... Locking part, 58 ... Deformation part, 59 ... Penetration Hole, 60, 60a, 60b,
Claims (7)
前記絶縁体の前記軸孔の内部に配置される中心電極と、
前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、
前記主体金具に接続され、貫通孔を形成し、前記絶縁体の先端側に配置される、板状の接地電極と、
を備え、
前記中心電極の先端側の表面と、前記絶縁体の前記内面と、前記接地電極の後端側の表面と、によってキャビティが形成されるプラズマジェットプラグであって、
前記主体金具は、前記接地電極が前記絶縁体から先端側に離れた位置に配置された状態で、前記接地電極を後端側から支持する後支持部を有し、
前記プラズマジェットプラグは、前記主体金具に固定され、前記接地電極を先端側から支持する先支持部材を備える、
プラズマジェットプラグ。 A cylindrical insulator having an inner surface forming an axial hole extending along the axis;
A center electrode disposed inside the shaft hole of the insulator;
A metal shell disposed on the outer periphery of the insulator;
A plate-like ground electrode connected to the metal shell, forming a through-hole, and disposed on a tip side of the insulator;
With
A plasma jet plug in which a cavity is formed by the surface on the front end side of the center electrode, the inner surface of the insulator, and the surface on the rear end side of the ground electrode;
The metal shell has a rear support portion that supports the ground electrode from the rear end side in a state where the ground electrode is disposed at a position away from the insulator toward the front end side,
The plasma jet plug includes a tip support member that is fixed to the metal shell and supports the ground electrode from the tip side.
Plasma jet plug.
前記先支持部材は、前記接地電極の先端側の表面の全体を覆っている、
プラズマジェットプラグ。 The plasma jet plug according to claim 1,
The tip support member covers the entire surface on the tip side of the ground electrode;
Plasma jet plug.
前記主体金具は、後端側に向けて内径が小さくなる縮内径部を有し、
前記後支持部は、前記縮内径部の後端側の部分であり、
前記接地電極は、前記縮内径部に嵌め込まれている、
プラズマジェットプラグ。 The plasma jet plug according to claim 1 or 2,
The metal shell has a reduced inner diameter portion whose inner diameter decreases toward the rear end side,
The rear support portion is a portion on the rear end side of the reduced inner diameter portion,
The ground electrode is fitted in the reduced inner diameter portion,
Plasma jet plug.
前記後支持部は、第1内径を有する部分であり、
前記主体金具は、前記後支持部の先端側に接続され、前記第1内径よりも大きい第2内径を有する大内径部を有し、
前記接地電極の少なくとも一部は、前記大内径部に嵌め込まれている、
プラズマジェットプラグ。 The plasma jet plug according to claim 1 or 2,
The rear support portion is a portion having a first inner diameter;
The metal shell has a large inner diameter portion connected to the front end side of the rear support portion and having a second inner diameter larger than the first inner diameter;
At least a part of the ground electrode is fitted into the large inner diameter portion,
Plasma jet plug.
前記接地電極の外径は、前記絶縁体の先端での内径よりも大きい、
プラズマジェットプラグ。 The plasma jet plug according to any one of claims 1 to 4,
The outer diameter of the ground electrode is larger than the inner diameter at the tip of the insulator,
Plasma jet plug.
前記先支持部材は、前記主体金具のうちの前記先支持部材が固定された部分の材料と同じ材料で、形成されている、
プラズマジェットプラグ。 A plasma jet plug according to any one of claims 1 to 5,
The tip support member is formed of the same material as that of the portion of the metal shell to which the tip support member is fixed.
Plasma jet plug.
前記先支持部材は、前記接地電極の前記貫通孔に連通する貫通孔を形成し、
前記先支持部材の前記貫通孔の先端側の端の内径は、後端側の端の内径よりも大きい、
プラズマジェットプラグ。 The plasma jet plug according to any one of claims 1 to 6,
The tip support member forms a through hole communicating with the through hole of the ground electrode;
The inner diameter of the end on the front end side of the through hole of the front support member is larger than the inner diameter of the end on the rear end side,
Plasma jet plug.
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