JP2017183107A - 内燃機関用のスパークプラグ - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、燃焼室内においては、例えばスワール流やタンブル流といった混合気の気流が形成されており、この気流が火花放電ギャップにおいても適度に流れることにより、着火性を確保することができる。
また、同じく特許文献1に記載の「複数の薄い板状部材によって接地電極をハウジングに接合した構成」では、接地電極の形状が複雑になり、製造工数も増加し、製造コストが高くなるという問題がある。
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の内側に保持された中心電極(4)と、
上記ハウジングに接続されると共に上記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(5)と、を有し、
上記接地電極は、上記ハウジングの先端部(21)から先端側に立設する立設部(51)と、該立設部の先端から上記中心電極側へ屈曲して斜め先端側へ延びる傾斜部(52)とを備え、
上記立設部は、該立設部と上記中心電極との並び方向の寸法をtとし、上記並び方向とプラグ軸方向との双方に直交する幅方向の寸法をwとしたとき、w/t≦1、w≦1.9mm、t≦2.3mm、を満たし、
かつ、プラグ軸方向に対する上記傾斜部の傾斜角度θは、30°≦θ≦60°、を満たす、内燃機関用のスパークプラグ(1)にある。
その結果、内燃機関へのスパークプラグの取付姿勢に関わらず、放電火花を充分に引き伸ばし、着火性を充分に確保することができる。
また、上記スパークプラグにおいては、接地電極を特に複雑な形状とする必要もない。また、接地電極を特に細くする必要もないため、その強度を確保するための特別な構造も必要ない。それゆえ、簡易な構造にて着火性に優れたスパークプラグを得ることができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
内燃機関用のスパークプラグの実施形態につき、図1〜図7を用いて説明する。
本実施形態のスパークプラグ1は、図1〜図3に示すごとく、筒状のハウジング2と、筒状の絶縁碍子3と、中心電極4と、接地電極5と、を有する。
絶縁碍子3は、ハウジング2の内側に保持されている。中心電極4は、先端部41が突出するように絶縁碍子3の内側に保持されている。接地電極5は、ハウジング2に接続されると共に中心電極4との間に火花放電ギャップGを形成する。
接地電極5は、図1に示すごとく、立設部51と傾斜部52とを備えている。立設部51は、ハウジング2の先端部21から先端側に立設する部位である。傾斜部52は、立設部51の先端から中心電極4側へ屈曲して斜め先端側へ延びる部位である。
さらに、図1に示すごとく、プラグ軸方向Zに対する傾斜部52の傾斜角度θは、30°≦θ≦60°、を満たす。
突出部53は、例えば白金合金からなる貴金属チップを、対向面521に接合することにより形成されている。すなわち、接地電極5は、ニッケル合金からなる接地電極母材50と、貴金属チップからなる突出部53とを有する。貴金属チップは、接地電極母材50に対して、溶接されている。
本実施形態のスパークプラグ1は、例えば、自動車等の車両用の内燃機関に用いられる。
上記内燃機関用のスパークプラグ1において、接地電極5の立設部51の各寸法が、w/t≦1、w≦1.9mm、t≦2.3mm、を満たし、かつ、傾斜部52の傾斜角度θが、30°≦θ≦60°、を満たす。これにより、内燃機関に対するスパークプラグ1の取付姿勢によって、火花放電ギャップGへ向かう燃焼室内の気流が妨げられる現象を抑制することができる。つまり、接地電極5の立設部51が、火花放電ギャップGに対して気流の上流側となる位置に配置された場合においても、火花放電ギャップGにおける気流を確保することができる。
本例においては、表1に示すごとく、接地電極5の立設部51における寸法比w/tと着火性との関係について評価した。
すなわち、実施形態1に示したスパークプラグ1を基本構造としつつ、立設部51の寸法w及びtを種々変更した試料を用意し、各試料の着火性を評価した。
この基準試料の着火性との比較において、各試料の着火性の評価を行った。つまり、立設部51の幅wが同じ基準試料の着火性との比較において、各試料の評価を行った。
なお、この試験における内燃機関の条件としては、排気量1800cc、エンジン回転数2000rpm、図示平均有効圧0.28MPaである。そして、燃焼変動率(すなわち、図示平均有効圧の変動率)が3%となる空燃比をリーン限界A/Fとした。また、リーン限界A/Fは、各試料につき5回の試験を行って得られた値の平均値とした。
接地電極5の傾斜角度θは、45°とした。火花放電ギャップGの寸法は、1.05mmとした。接地電極5の突出部53を構成する貴金属チップは、直径0.7mm、長さ1.0mmの円柱形状とした。中心電極4の先端部41を構成する貴金属チップは、直径0.6mm、長さ0.8mmの円柱形状とした。ハウジング2の取付ネジ部のネジ径はM12とした。ハウジング先端面からの中心電極4のプラグ軸方向Zの突き出し寸法は4.0mmとした。
本例においては、表4に示すごとく、接地電極5の傾斜部52の傾斜角度θと、着火性との関係について評価した。
すなわち、実施形態1に示したスパークプラグ1を基本構造としつつ、傾斜角度θを種々変更した試料を用意し、各試料の着火性を評価した。
この基準試料の着火性との比較において、各試料の着火性の評価を行った。つまり、幅w及び比w/tが同じ基準試料の着火性との比較において、各試料の評価を行った。
評価結果を、表4に示す。表4において、A、B、C、Dは、それぞれ実験例1と同様の評価基準による。すなわち、Dは、同じ幅w及び比w/tの基準試料と、リーン限界A/Fが同等(すなわち基準試料のリーン限界A/Fとの差が0.05未満)であるものを示す。Cは、同じ幅w及び比w/tの基準試料に対して、リーン限界A/Fが0.05以上、0.1未満向上しているものを示す。Bは、同じ幅w及び比w/tの基準試料に対して、リーン限界A/Fが0.1以上、0.4未満向上しているものを示す。Aは、同じ幅w及び比w/tの基準試料に対して、リーン限界A/Fが0.4以上向上しているものを示す。
本例においては、図8、図9に示すごとく、実施形態1に示したスパークプラグについて、内燃機関に対する取付姿勢によって、リーン限界A/Fがどのように変化するかを調べた。
また、比較試料として、次の試料2、試料3、試料4を用意した。試料2は、傾斜角度θ=90°とし、立設部51の幅w及び厚みtを、w=2.6mm、t=1.3mmとした。試料3は、傾斜角度θ=45°、立設部51の幅w及び厚みtを、w=2.6mm、t=1.3mmとした。試料4は、傾斜角度θ=90°とし、立設部51の幅w及び厚みtを、w=1.7mm、t=1.9mmとした。
なお、各試料において、接地電極5の長手方向に直交する断面の形状は、立設部51から傾斜部52に至るまで、略一定の形状である。
すなわち、スパークプラグを所定の向きに配置したそれぞれの状態で、エンジン回転数2000rpmにてエンジンを運転する。そして、図示平均有効圧Pmiが0.28MPaの条件の下、A/F(空燃比)の値を徐々に変化させながら燃焼圧センサーの出力より燃焼変動率(図示平均有効圧Pmiの変動率)を測定し、リーン限界A/Fを調べる。このリーン限界A/Fについては、実験例1と同様である。
また、試料4についての測定結果は、試料2、試料3についての測定結果に比べて、β
=0°におけるリーン限界A/Fが多少高い。それゆえ、立設部51の寸法比w/tを1以下とすることにより、取付角度β=0°のときの着火性の向上を多少は望めるともいえる。しかし、β=0°においてリーン限界A/Fが大きく落ち込むことに変わりはない。これに対して、試料1は、取付角度β=0°におけるリーン限界A/Fの落ち込みを大きく抑制できている。
2 ハウジング
21 (ハウジングの)先端部
3 絶縁碍子
4 中心電極
41 (中心電極の)先端部
5 接地電極
51 立設部
52 傾斜部
G 火花放電ギャップ
Claims (3)
- 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の内側に保持された中心電極(4)と、
上記ハウジングに接続されると共に上記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(5)と、を有し、
上記接地電極は、上記ハウジングの先端部(21)から先端側に立設する立設部(51)と、該立設部の先端から上記中心電極側へ屈曲して斜め先端側へ延びる傾斜部(52)とを備え、
上記立設部は、該立設部と上記中心電極との並び方向の寸法をtとし、上記並び方向とプラグ軸方向との双方に直交する幅方向の寸法をwとしたとき、w/t≦1、w≦1.9mm、t≦2.3mm、を満たし、
かつ、プラグ軸方向に対する上記傾斜部の傾斜角度θは、30°≦θ≦60°、を満たす、内燃機関用のスパークプラグ(1)。 - w/t≦0.9を更に満たす、請求項1に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
- 上記接地電極は、上記傾斜部における上記中心電極側を向いた対向面(521)から突出した突出部(53)を有し、該突出部と上記中心電極の先端部との間に、上記火花放電ギャップが形成されている、請求項1又は2に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
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