JP2022087080A - Spark plug - Google Patents

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Ikuya Ando
亮平 秋吉
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Abstract

To provide a spark plug that can avoid premature wear even if Ta is added to an electrode member.SOLUTION: In the spark plug, an angle formed by a central forge flow line (15b) along the longitudinal direction of crystal grains that configure a precious metal tip (15), which is a central electrode tip, and a ground normal (16b), which is the normal of a ground discharge surface (16a), a surface on which a ground electrode 14 faces the precious metal tip (15), is 30 degrees or less.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本開示は、スパークプラグに関する。 This disclosure relates to spark plugs.

従来、スパークプラグにおいて、Ir(イリジウム)にRh(ロジウム)を3~30wt%添加したIrRh合金を、放電部の電極部材に用いたスパークプラグがある。このようなスパークプラグは、高温耐熱性に優れていると同時に、耐消耗性を向上させることができる。更なる耐摩耗性の向上を狙って、下記特許文献1に記載のスパークプラグが提案されている。 Conventionally, there is a spark plug in which an IrRh alloy obtained by adding 3 to 30 wt% of Rh (rhodium) to Ir (iridium) is used for an electrode member of a discharge portion. Such a spark plug is excellent in high temperature heat resistance and at the same time can improve wear resistance. The spark plug described in Patent Document 1 below has been proposed with the aim of further improving wear resistance.

特開2019-110114号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-110114

特許文献1では、IrRh合金に、Ta(タンタル)及びNb(ニオブ)の少なくとも一方が合計で0.3~7.5wt%添加された電極部材が、放電部に設けられているスパークプラグが開示されている。 Patent Document 1 discloses a spark plug in which an electrode member in which at least one of Ta (tantalum) and Nb (niobium) is added in a total amount of 0.3 to 7.5 wt% to an IrRh alloy is provided in a discharge portion. Has been done.

電極部材にTaを添加すると表層部が脆くなり、この脆くなった部分に放電アタックが発生すると表層部が早期消耗する可能性がある。表層部の早期消耗は、表層部以外の中心部の消耗も促進する可能性がある。 When Ta is added to the electrode member, the surface layer portion becomes brittle, and if a discharge attack occurs in the brittle portion, the surface layer portion may be consumed prematurely. Early wear of the surface layer may also promote wear of the central part other than the surface layer.

本開示は、電極部材にTaを添加しても早期消耗を回避できるスパークプラグを提供することを目的とする。 It is an object of the present disclosure to provide a spark plug that can avoid premature wear even if Ta is added to the electrode member.

本開示は、スパークプラグであって、電圧が印加されると放電する放電部を備え、放電部は、中心電極(13)と接地電極(14)が対向配置されることで形成されており、中心電極は、中心電極母材(13a)にIr,Rh,Taを含む中心電極チップ(15)が接合されることで形成され、中心電極チップを構成する結晶粒の長手方向に沿った中心鍛流線(15b)と、接地電極が中心電極チップに対向する面である接地放電面(16a)の法線である接地法線(16b)と、の成す角度が30°以内である。 The present disclosure is a spark plug, comprising a discharge portion that discharges when a voltage is applied, and the discharge portion is formed by arranging a center electrode (13) and a ground electrode (14) facing each other. The center electrode is formed by joining a center electrode tip (15) containing Ir, Rh, and Ta to the center electrode base material (13a), and is centrally forged along the longitudinal direction of the crystal grains constituting the center electrode tip. The angle formed by the streamline (15b) and the grounding normal line (16b), which is the normal line of the grounding discharge surface (16a) on which the grounding electrode faces the center electrode chip, is within 30 °.

本開示は、スパークプラグであって、電圧が印加されると放電する放電部を備え、放電部は、中心電極(13)と接地電極(14)が対向配置されることで形成されており、中心電極は、中心電極母材(13a)にIr,Pt,Taを含む中心電極チップ(15)が接合されることで形成され、中心電極チップを構成する結晶粒の長手方向に沿った中心鍛流線(15b)と、接地電極が中心電極チップに対向する面である接地放電面(16a)の法線である接地法線(16b)と、の成す角度が30°以内である。 The present disclosure is a spark plug, comprising a discharge portion that discharges when a voltage is applied, and the discharge portion is formed by arranging a center electrode (13) and a ground electrode (14) facing each other. The center electrode is formed by joining the center electrode tip (15) containing Ir, Pt, and Ta to the center electrode base material (13a), and the center electrode is forged along the longitudinal direction of the crystal grains constituting the center electrode tip. The angle formed by the streamline (15b) and the grounding normal line (16b), which is the normal line of the grounding discharge surface (16a) on which the grounding electrode faces the center electrode chip, is within 30 °.

中心鍛流線と接地法線との成す角度を30°以内とすることで、放電アタックによる消耗を低減することができる。 By setting the angle between the central forging line and the ground normal to within 30 °, it is possible to reduce wear due to discharge attack.

本開示によれば、電極部材にTaを添加しても早期消耗を回避できるスパークプラグを提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a spark plug that can avoid premature wear even if Ta is added to the electrode member.

図1は、スパークプラグの半断面図である。FIG. 1 is a half cross-sectional view of a spark plug. 図2は、図1の部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 図3は、放電部の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of the discharge portion. 図4は、放電部の拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of the discharge unit. 図5は、放電部の拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of the discharge unit. 図6は、放電部の拡大図である。FIG. 6 is an enlarged view of the discharge portion. 図7は、放電部の拡大図である。FIG. 7 is an enlarged view of the discharge unit. 図8は、放電部の拡大図である。FIG. 8 is an enlarged view of the discharge portion. 図9は、試験結果を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the test results. 図10は、放電部の拡大図である。FIG. 10 is an enlarged view of the discharge unit. 図11は、試験結果を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the test results. 図12は、試験結果を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining the test results. 図13は、試験結果を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining the test results.

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same components are designated by the same reference numerals as possible in the drawings, and duplicate description is omitted.

図1に示されるように、スパークプラグ10は、ハウジング11を備えている。ハウジング11は、鉄等の金属材料によって形成された円筒状をなしている。ハウジング11の下部の外周には、ねじ部11aが形成されている。 As shown in FIG. 1, the spark plug 10 includes a housing 11. The housing 11 has a cylindrical shape formed of a metal material such as iron. A threaded portion 11a is formed on the outer periphery of the lower portion of the housing 11.

ハウジング11の内部には、円筒状の絶縁碍子12の下端部が同軸に挿入されている。絶縁碍子12は、アルミナ等の絶縁材料で成形されている。絶縁碍子12に対してハウジング11の上端部11bをかしめることにより、ハウジング11と絶縁碍子12とが一体に結合されている。絶縁碍子12の一端部である下部に、貫通孔12aが設けられている。貫通孔12aには、スパークプラグ用電極である中心電極13が挿入されて保持されている。 Inside the housing 11, the lower end of the cylindrical insulating insulator 12 is coaxially inserted. The insulating insulator 12 is formed of an insulating material such as alumina. By crimping the upper end portion 11b of the housing 11 with respect to the insulating insulator 12, the housing 11 and the insulating insulator 12 are integrally coupled. A through hole 12a is provided in the lower portion of the insulating insulator 12 at one end. A center electrode 13, which is a spark plug electrode, is inserted and held in the through hole 12a.

中心電極13は、耐熱性等に優れているNi合金を母材として、円柱状に形成されている。具体的には、中心電極13の内材が銅で形成され、外材がNi(ニッケル)基合金で形成されている。中心電極13の先端部13aは、絶縁碍子12の下部における下端から露出している。 The center electrode 13 is formed in a columnar shape using a Ni alloy having excellent heat resistance and the like as a base material. Specifically, the inner material of the center electrode 13 is made of copper, and the outer material is made of a Ni (nickel) -based alloy. The tip portion 13a of the center electrode 13 is exposed from the lower end of the lower portion of the insulating insulator 12.

中心電極13の先端部13aに対向する位置には、ハウジング11の下端面から一体的に湾曲して延びる接地電極14が配置されている。接地電極14もNi基合金によって形成されている。 At a position facing the tip end portion 13a of the center electrode 13, a ground electrode 14 extending integrally from the lower end surface of the housing 11 is arranged. The ground electrode 14 is also formed of a Ni-based alloy.

図2に示されるように、中心電極13の先端部13aと、これに対向する接地電極14の先端部14aと、によって、スパークプラグ10の放電部が構成されている。中心電極13の先端部13a及び接地電極14の先端部14aには、それぞれ貴金属チップ15,16が取り付けられている。貴金属チップ15は、中心電極13側に設けられているので中心電極チップに相当する。貴金属チップ16は、接地電極14側に設けられているので、接地電極チップに相当する。 As shown in FIG. 2, the discharge portion of the spark plug 10 is configured by the tip portion 13a of the center electrode 13 and the tip portion 14a of the ground electrode 14 facing the tip portion 13a. Precious metal chips 15 and 16 are attached to the tip portion 13a of the center electrode 13 and the tip portion 14a of the ground electrode 14, respectively. Since the precious metal chip 15 is provided on the center electrode 13 side, it corresponds to the center electrode chip. Since the precious metal chip 16 is provided on the ground electrode 14 side, it corresponds to the ground electrode chip.

貴金属チップ15,16は、レーザー溶接、または抵抗溶接等の接合加工により、それぞれ先端部13a,14aに接合されている。先端部13a,14aは、中心電極母材に相当する。図2においては、貴金属チップ15と先端部13aとが接合されている部分に、溶融部31,32が形成されている。溶融部31,32は、断面図としては離れて見えているが、貴金属チップ15の外周に沿って繋がっている。 The precious metal chips 15 and 16 are joined to the tip portions 13a and 14a, respectively, by a joining process such as laser welding or resistance welding. The tip portions 13a and 14a correspond to the center electrode base material. In FIG. 2, the molten portions 31 and 32 are formed in the portions where the precious metal chip 15 and the tip portion 13a are joined. Although the molten portions 31 and 32 are seen apart from each other in the cross-sectional view, they are connected along the outer circumference of the precious metal chip 15.

貴金属チップ15と貴金属チップ16との間に、火花ギャップ17が形成されている。火花ギャップ17において貴金属チップ15と貴金属チップ16との間で放電が行われ、火花が形成される。 A spark gap 17 is formed between the noble metal chip 15 and the noble metal chip 16. An electric discharge is performed between the noble metal chip 15 and the noble metal chip 16 in the spark gap 17, and a spark is formed.

貴金属チップ15,16は、共に円柱状に形成されている。例えば、貴金属チップ15の外径A=1.0mm、高さB=1.5mmである。貴金属チップ16の外径C=1.0mm、高さD=0.5mmである。 The precious metal chips 15 and 16 are both formed in a columnar shape. For example, the outer diameter A = 1.0 mm and the height B = 1.5 mm of the precious metal chip 15. The outer diameter C of the precious metal chip 16 is 1.0 mm, and the height D is 0.5 mm.

図1に戻り、中心電極13の上部には、周知のように中心軸18、端子部19が電気的に接続されている。端子部19には、火花発生用の高電圧を印加する外部回路が接続される。また、ハウジング11のねじ部11aの上端部には、内燃機関への取り付けに用いられるガスケット20が設けられている。 Returning to FIG. 1, the central shaft 18 and the terminal portion 19 are electrically connected to the upper portion of the central electrode 13 as is well known. An external circuit that applies a high voltage for generating sparks is connected to the terminal portion 19. Further, a gasket 20 used for attachment to an internal combustion engine is provided at the upper end of the threaded portion 11a of the housing 11.

貴金属チップ15,16は、高融点で耐消耗性に優れたIr(イリジウム)をベースに、Irの高温揮発性を抑制するために、Rh(ロジウム)を含むIrRh合金により形成されている。IrRh合金は、高温の大気又は酸化雰囲気において、結晶粒界からのIrの酸化揮発を抑制することができる。望ましくはRhを5~50wt%含むIrRh合金、さらに望ましくはRhを5~30wt%含むIrRh合金は、高温の大気又は酸化雰囲気において、結晶粒界からのIrの酸化揮発を抑制することができる。なお、IrRh合金において、Rh、Taを除く成分はIrである。 The precious metal chips 15 and 16 are formed of an IrRh alloy containing Rh (rhodium) in order to suppress high-temperature volatility of Ir based on Ir (iridium) having a high melting point and excellent wear resistance. The IrRh alloy can suppress the oxidative volatilization of Ir from the grain boundaries in a high temperature atmosphere or an oxidizing atmosphere. An IrRh alloy preferably containing 5 to 50 wt% Rh, and more preferably an IrRh alloy containing 5 to 30 wt% Rh, can suppress oxidative volatilization of Ir from grain boundaries in a high temperature atmosphere or an oxidizing atmosphere. In the IrRh alloy, the component excluding Rh and Ta is Ir.

図3を参照しながら、中心電極13側に設けられている貴金属チップ15と、接地電極14側に設けられている貴金属チップ16との配置関係を説明する。尚、接地電極14に貴金属チップ16が設けられていない場合も、貴金属チップ15と接地電極14の先端部14aとの間で同様な配置関係とすることができる。 With reference to FIG. 3, the arrangement relationship between the noble metal chip 15 provided on the center electrode 13 side and the noble metal chip 16 provided on the ground electrode 14 side will be described. Even when the noble metal chip 16 is not provided on the ground electrode 14, the same arrangement can be made between the noble metal chip 15 and the tip portion 14a of the ground electrode 14.

貴金属チップ15は、表層部151と、非表層部152とを備えている。貴金属チップ15は、熱間加工工程において、焼結体を熱間鍛造、熱間圧延及び熱間伸線の少なくともいずれかにより線状あるいはロッド状の素材に加工した後、これを長さ方向に所定長に切断して得ることができる。そのため、結晶粒子が繊維状に引き伸ばされている非表層部152と、結晶粒子が繊維状に引き伸ばされていない表層部151とが形成されている。本実施形態では、非表層部152の特に中央近傍の部分を中心チップ部153としている。 The precious metal chip 15 includes a surface layer portion 151 and a non-surface layer portion 152. In the hot working process, the precious metal chip 15 is made into a linear or rod-shaped material by at least one of hot forging, hot rolling, and hot wire drawing, and then the sintered body is processed in the length direction. It can be obtained by cutting to a predetermined length. Therefore, the non-surface layer portion 152 in which the crystal particles are stretched in a fibrous form and the surface layer portion 151 in which the crystal particles are not stretched in a fibrous form are formed. In the present embodiment, the portion of the non-surface layer portion 152 particularly near the center is referred to as the central chip portion 153.

中心チップ部153における結晶粒の長手方向に沿ったメタルフローラインを中心鍛流線15bとする。貴金属チップ16が貴金属チップ15に対向する面を接地放電面16aとする。接地放電面16aの法線を接地法線16bとする。 The metal flow line along the longitudinal direction of the crystal grains in the central tip portion 153 is defined as the central forging flow line 15b. The surface of the noble metal chip 16 facing the noble metal chip 15 is referred to as a ground discharge surface 16a. The normal line of the grounding discharge surface 16a is defined as the grounding normal line 16b.

図3に示される例では、貴金属チップ15が貴金属チップ16に対向する面である中心放電面15aと、貴金属チップ16が貴金属チップ15に対向する面である接地放電面16aとが平行になるように配置されている。この状態では、中心鍛流線15bと、接地法線16bとが平行になっている。 In the example shown in FIG. 3, the central discharge surface 15a on which the noble metal chip 15 faces the noble metal chip 16 and the ground discharge surface 16a on which the noble metal chip 16 faces the noble metal chip 15 are parallel to each other. Is located in. In this state, the central forging line 15b and the ground normal line 16b are parallel to each other.

図4,5は、中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角が30°以下であることが好ましいことを説明するための図である。図4に示されるように、中心電極13の先端部13aに対して貴金属チップ15を取り付ける際に、貴金属チップ15が傾いて取り付けられる場合がある。図5に示されるように、貴金属チップ15と貴金属チップ16との間にギャップGが形成され、貴金属チップ15と貴金属チップ16との間で放電が行われ、火花が形成される。ギャップGにおいて火花が発生する際に放電によるアタックが貴金属チップ15の最下端部、図5においては表層部151に向かう。 FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining that the angle formed by the central forging line 15b and the ground normal line 16b is preferably 30 ° or less. As shown in FIG. 4, when the noble metal tip 15 is attached to the tip portion 13a of the center electrode 13, the noble metal tip 15 may be attached at an angle. As shown in FIG. 5, a gap G is formed between the noble metal chip 15 and the noble metal chip 16, an electric discharge is performed between the noble metal chip 15 and the noble metal chip 16, and a spark is formed. When a spark is generated in the gap G, the attack due to the electric discharge goes to the lowermost end portion of the precious metal chip 15, and to the surface layer portion 151 in FIG.

後述するように、中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角が30°以下であることが好ましい。中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角がこの範囲内であれば、表層部151に対する放電のアタックが過剰にならず、貴金属チップ15の摩耗を低減させることができる。 As will be described later, it is preferable that the angle formed by the central forging line 15b and the ground normal line 16b is 30 ° or less. When the angle formed by the central forging line 15b and the grounding normal line 16b is within this range, the discharge attack on the surface layer portion 151 does not become excessive, and the wear of the precious metal chip 15 can be reduced.

図6に示されるように、中心電極13の先端部13aに対して貴金属チップ15を取り付ける際に、貴金属チップ15が傾いていない場合であっても、接地電極14側の貴金属チップ16が傾いている場合も想定される。この場合も、中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角が30°以下であることが好ましい。 As shown in FIG. 6, when the noble metal tip 15 is attached to the tip portion 13a of the center electrode 13, even if the noble metal tip 15 is not tilted, the noble metal tip 16 on the ground electrode 14 side is tilted. It is also assumed that there is. Also in this case, it is preferable that the angle formed by the central forging line 15b and the ground normal line 16b is 30 ° or less.

図7に示されるように、中心電極13の先端部13aに対して貴金属チップ15を取り付ける際に、貴金属チップ15が傾いており、接地電極14の先端部14aに対して貴金属チップを取り付ける際にも、貴金属チップ16が傾いている場合がある。この場合は、中心鍛流線15bと、貴金属チップ16を構成する結晶粒の長手方向に沿った接地鍛流線16cと、の成す角度が30°以内であることが好ましい。 As shown in FIG. 7, when the noble metal tip 15 is attached to the tip portion 13a of the center electrode 13, the noble metal tip 15 is tilted, and when the noble metal tip is attached to the tip portion 14a of the ground electrode 14. However, the precious metal chip 16 may be tilted. In this case, it is preferable that the angle formed by the central forging line 15b and the grounding forging line 16c along the longitudinal direction of the crystal grains constituting the noble metal chip 16 is within 30 °.

図8に示されるように、中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角が30°を超え、45°になると、表層部151の広い領域に放電アタックが向かうことになる。図9は、中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角の角度を変化させ、エンジン耐久試験を行った結果を示すものである。 As shown in FIG. 8, when the angle formed by the central forging line 15b and the ground normal line 16b exceeds 30 ° and reaches 45 °, the discharge attack is directed to a wide area of the surface layer portion 151. FIG. 9 shows the results of an engine durability test in which the angle formed by the central forging line 15b and the ground normal line 16b is changed.

中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角の角度が0°の試験サンプルAは、図3に例示したものに相当する。中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角の角度が30°の試験サンプルBは、図4,5,6,7に例示したものに相当する。中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角の角度が45°の試験サンプルCは、図8に例示したものに相当する。 The test sample A in which the angle between the central forging line 15b and the ground normal line 16b is 0 ° corresponds to that illustrated in FIG. The test sample B having an angle of 30 ° between the central forging line 15b and the ground normal line 16b corresponds to those illustrated in FIGS. 4, 5, 6 and 7. The test sample C having an angle of 45 ° between the central forging line 15b and the ground normal line 16b corresponds to the one illustrated in FIG.

エンジン耐久試験の試験条件は、2000cc 4気筒エンジンに試験用のスパークプラグ10を装着し、アイドリング1min保持後、5600r/minの1min保持を1サイクルとして、ギャップGの拡大量を200h(10万km走行相当)において確認した。 The test conditions for the engine durability test are a 2000cc 4-cylinder engine equipped with a spark plug 10 for testing, and after holding 1min of idling, holding 1min of 5600r / min as one cycle, and expanding the gap G to 200h (100,000km). Confirmed in (equivalent to running).

ギャップGの拡大量が0.2mmを超えると要求電圧が高くなり、碍子耐電圧など、他部品への影響が発生するため、ギャップGの拡大量が0.2mmをNGの境界値とした。図9に示されるように、中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角の角度が30°以下であれば、4気筒分の試験サンプルすべてにおいてギャップGの拡大量が0.2mm以下となった。一方、中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角の角度が35°以上であれば、4気筒分の試験サンプルすべてにおいてギャップGの拡大量が0.2mm以上となった。 When the expansion amount of the gap G exceeds 0.2 mm, the required voltage becomes high, which affects other parts such as the insulator withstand voltage. Therefore, the expansion amount of the gap G of 0.2 mm is set as the boundary value of NG. As shown in FIG. 9, if the angle between the central forging line 15b and the ground normal line 16b is 30 ° or less, the expansion amount of the gap G is 0.2 mm or less in all the test samples for four cylinders. became. On the other hand, if the angle between the central forging line 15b and the ground normal line 16b is 35 ° or more, the expansion amount of the gap G is 0.2 mm or more in all the test samples for four cylinders.

図10(A)に示されるように、中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角の角度が35°以上となり、45°といった角度になると、放電アタックによって表層部151が脱落する。表層部151が脱落すると、図10(B)に示されるように、非表層部152にささくれ現象が連鎖的に発生し、貴金属チップ15が消耗する。結果として、貴金属チップ15と貴金属チップ16との間のギャップGAがギャップGBに拡大する。従って、中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角の角度を30°以下とすることで、貴金属チップ15の消耗を抑制することができる。 As shown in FIG. 10A, the angle between the central forging line 15b and the ground normal line 16b is 35 ° or more, and when the angle is 45 °, the surface layer portion 151 falls off due to the discharge attack. When the surface layer portion 151 falls off, as shown in FIG. 10B, a hangnail phenomenon occurs in a chain on the non-surface layer portion 152, and the precious metal chip 15 is consumed. As a result, the gap GA between the noble metal chip 15 and the noble metal chip 16 expands to the gap GB. Therefore, by setting the angle between the central forging line 15b and the grounding normal line 16b to 30 ° or less, the consumption of the precious metal tip 15 can be suppressed.

図11には、中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角の角度を30°とした場合であって、アスペクト比を変化させた試験結果を示す。アスペクト比とは、定められた断面上の視野にて観察される結晶粒子の外形線に対し、粒子内部を横切らない平行接線対の組を各種位置関係にて引いたときに、それら接線対の組における最大間隔と最小間隔との比として規定する。 FIG. 11 shows the test results in which the angle between the central forging line 15b and the ground normal line 16b is 30 ° and the aspect ratio is changed. The aspect ratio is the tangent pair of parallel tangent pairs that do not cross the inside of the particle when drawn in various positional relationships with respect to the outline of the crystal particles observed in the field of view on the defined cross section. It is specified as the ratio of the maximum interval to the minimum interval in a set.

エンジン耐久試験の試験条件は、2000cc 4気筒エンジンに試験用のスパークプラグ10を装着し、アイドリング1min保持後、5600r/minの1min保持を1サイクルとして、ギャップGの拡大量を200h(10万km走行相当)において確認した。 The test conditions for the engine durability test are a 2000cc 4-cylinder engine equipped with a spark plug 10 for testing, and after holding 1min of idling, holding 1min of 5600r / min as one cycle, and expanding the gap G to 200h (100,000km). Confirmed in (equivalent to running).

図11に示されるように、アスペクト比が6以上であれば、ギャップの拡大量が全数0,2mm以下となり、ギャップの拡大による他部品への影響が抑制できることを確認できた。 As shown in FIG. 11, when the aspect ratio is 6 or more, the total number of gaps expanded is 0.2 mm or less, and it was confirmed that the influence of the gap expansion on other parts can be suppressed.

本実施形態におけるスパークプラグは、電圧が印加されると放電する放電部を備える。放電部は、中心電極13と接地電極14が対向配置されることで形成されている。中心電極13は、中心電極母材としての先端部13aにIr,Rh,Taを含む中心電極チップとしての貴金属チップ15が接合されることで形成され、貴金属チップ15を構成する結晶粒の長手方向に沿った中心鍛流線15bと、接地電極が中心電極チップに対向する面である接地放電面16aの法線である接地法線16bと、の成す角度が30°以内である。 The spark plug in the present embodiment includes a discharge unit that discharges when a voltage is applied. The discharge portion is formed by arranging the center electrode 13 and the ground electrode 14 so as to face each other. The center electrode 13 is formed by joining a noble metal chip 15 as a center electrode chip containing Ir, Rh, and Ta to a tip portion 13a as a center electrode base material, and is formed in the longitudinal direction of crystal grains constituting the noble metal chip 15. The angle formed by the central forging line 15b along the line and the grounding normal line 16b, which is the normal line of the grounding discharge surface 16a on which the grounding electrode faces the center electrode chip, is within 30 °.

中心鍛流線15bと接地法線16bとの成す角度を30°以内とすることで、放電アタックによる消耗を低減することができる。 By setting the angle formed by the central forging line 15b and the grounding normal line 16b within 30 °, it is possible to reduce the consumption due to the discharge attack.

接地電極14は、接地電極母材としての先端部14aにIr,Rh,Taを含む接地電極チップとしての貴金属チップ16が接合されることで形成され、接地放電面16aは貴金属チップ16に形成されている。本実施形態では、接地電極14の先端部14aに貴金属チップ16が設けられている例を説明したため、接地放電面16aは貴金属チップ16に形成されている。しかしながら、貴金属チップ16を設けなくてもよく、その場合は先端部14aが貴金属チップ15に対向する面が接地放電面となり、その接地放電面の法線が接地法線となる。 The ground electrode 14 is formed by joining a noble metal chip 16 as a ground electrode chip containing Ir, Rh, and Ta to a tip portion 14a as a ground electrode base material, and a ground discharge surface 16a is formed on the noble metal chip 16. ing. In the present embodiment, since the example in which the noble metal chip 16 is provided at the tip portion 14a of the ground electrode 14, the ground discharge surface 16a is formed on the noble metal chip 16. However, it is not necessary to provide the noble metal chip 16, and in that case, the surface of the tip portion 14a facing the noble metal chip 15 becomes the ground discharge surface, and the normal line of the ground discharge surface becomes the ground normal line.

本実施形態では、中心鍛流線15bと、接地電極チップとしての貴金属チップ16を構成する結晶粒の長手方向に沿った接地鍛流線16cと、の成す角度が30°以内とすることができる。 In the present embodiment, the angle formed by the central forging stream line 15b and the grounding forging line 16c along the longitudinal direction of the crystal grains constituting the noble metal chip 16 as the ground electrode tip can be within 30 °. ..

本実施形態では、中心鍛流線15b及び/又接地鍛流線15cを形成する結晶粒のアスペクト比が6以上であることが好ましい。 In the present embodiment, it is preferable that the aspect ratio of the crystal grains forming the central forging line 15b and / or the grounding forging line 15c is 6 or more.

上記説明では、貴金属チップ15,16は、高融点で耐消耗性に優れたIr(イリジウム)をベースに、Irの高温揮発性を抑制するために、Rh(ロジウム)を含むIrRh合金により形成されたものを用いた。貴金属チップ15,16の材料はこれに限られず、高融点で耐消耗性に優れたIr(イリジウム)をベースに、Irの高温揮発性を抑制するために、Pt(プラチナ)を含むIrPt合金により形成されたものを用いてもよい。
IrPt合金は、高温の大気又は酸化雰囲気において、結晶粒界からのIrの酸化揮発を抑制することができる。望ましくはPtを5~50wt%含むIrPt合金、さらに望ましくはPtを5~30wt%含むIrPt合金は、高温の大気又は酸化雰囲気において、結晶粒界からのIrの酸化揮発を抑制することができる。なお、IrPt合金において、Pt、Taを除く成分はIrである。
In the above description, the precious metal chips 15 and 16 are formed of an IrRh alloy containing Rh (rhodium) in order to suppress high-temperature volatility of Ir based on Ir (iridium) having a high melting point and excellent wear resistance. Was used. The materials for the precious metal chips 15 and 16 are not limited to this, and are based on Ir (iridium), which has a high melting point and excellent wear resistance, and in order to suppress the high-temperature volatility of Ir, an IrPt alloy containing Pt (platinum) is used. The formed one may be used.
The IrPt alloy can suppress the oxidative volatilization of Ir from the grain boundaries in a high temperature atmosphere or an oxidizing atmosphere. An IrPt alloy containing 5 to 50 wt% of Pt, and more preferably an IrPt alloy containing 5 to 30 wt% of Pt, can suppress the oxidative volatilization of Ir from the grain boundaries in a high temperature atmosphere or an oxidizing atmosphere. In the IrPt alloy, the component excluding Pt and Ta is Ir.

IrPt金属を用いてエンジン耐久試験を行った結果を図12に示す。図12は、中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角の角度を変化させ、エンジン耐久試験を行った結果を示すものである。 FIG. 12 shows the results of an engine durability test using IrPt metal. FIG. 12 shows the results of an engine durability test in which the angle formed by the central forging line 15b and the ground normal line 16b is changed.

中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角の角度が0°の試験サンプルAは、図3に例示したものに相当する。中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角の角度が30°の試験サンプルBは、図4,5,6,7に例示したものに相当する。中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角の角度が45°の試験サンプルCは、図8に例示したものに相当する。 The test sample A in which the angle between the central forging line 15b and the ground normal line 16b is 0 ° corresponds to that illustrated in FIG. The test sample B having an angle of 30 ° between the central forging line 15b and the ground normal line 16b corresponds to those illustrated in FIGS. 4, 5, 6 and 7. The test sample C having an angle of 45 ° between the central forging line 15b and the ground normal line 16b corresponds to the one illustrated in FIG.

エンジン耐久試験の試験条件は、2000cc 4気筒エンジンに試験用のスパークプラグ10を装着し、アイドリング1min保持後、5600r/minの1min保持を1サイクルとして、ギャップGの拡大量を200h(10万km走行相当)において確認した。 The test conditions for the engine durability test are a 2000cc 4-cylinder engine equipped with a spark plug 10 for testing, and after holding 1min of idling, holding 1min of 5600r / min as one cycle, and expanding the gap G to 200h (100,000km). Confirmed in (equivalent to running).

ギャップGの拡大量が0.2mmを超えると要求電圧が高くなり、碍子耐電圧など、他部品への影響が発生するため、ギャップGの拡大量が0.2mmをNGの境界値とした。図12に示されるように、中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角の角度が30°以下であれば、4気筒分の試験サンプルすべてにおいてギャップGの拡大量が0.2mm以下となった。一方、中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角の角度が35°以上であれば、4気筒分の試験サンプルすべてにおいてギャップGの拡大量が0.2mm以上となった。 When the expansion amount of the gap G exceeds 0.2 mm, the required voltage becomes high and the influence on other parts such as the insulator withstand voltage occurs. Therefore, the expansion amount of the gap G of 0.2 mm was set as the boundary value of NG. As shown in FIG. 12, if the angle between the central forging line 15b and the ground normal line 16b is 30 ° or less, the expansion amount of the gap G is 0.2 mm or less in all the test samples for four cylinders. became. On the other hand, if the angle between the central forging line 15b and the ground normal line 16b is 35 ° or more, the expansion amount of the gap G is 0.2 mm or more in all the test samples for four cylinders.

図10(A)に示されるように、中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角の角度が35°以上となり、45°といった角度になると、放電アタックによって表層部151が脱落する。表層部151が脱落すると、図10(B)に示されるように、非表層部152にささくれ現象が連鎖的に発生し、貴金属チップ15が消耗する。結果として、貴金属チップ15と貴金属チップ16との間のギャップGAがギャップGBに拡大する。従って、中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角の角度を30°以下とすることで、貴金属チップ15の消耗を抑制することができる。 As shown in FIG. 10A, the angle between the central forging line 15b and the ground normal line 16b is 35 ° or more, and when the angle is 45 °, the surface layer portion 151 falls off due to the discharge attack. When the surface layer portion 151 falls off, as shown in FIG. 10B, a hangnail phenomenon occurs in a chain on the non-surface layer portion 152, and the precious metal chip 15 is consumed. As a result, the gap GA between the noble metal chip 15 and the noble metal chip 16 expands to the gap GB. Therefore, by setting the angle between the central forging line 15b and the grounding normal line 16b to 30 ° or less, the consumption of the precious metal tip 15 can be suppressed.

図13には、中心鍛流線15bと接地法線16bの成す角の角度を30°とした場合であって、アスペクト比を変化させた試験結果を示す。アスペクト比とは、定められた断面上の視野にて観察される結晶粒子の外形線に対し、粒子内部を横切らない平行接線対の組を各種位置関係にて引いたときに、それら接線対の組における最大間隔と最小間隔との比として規定する。 FIG. 13 shows the test results in which the angle between the central forging line 15b and the ground normal line 16b is 30 ° and the aspect ratio is changed. The aspect ratio is the tangent pair of parallel tangent pairs that do not cross the inside of the particle when drawn in various positional relationships with respect to the outline of the crystal particles observed in the field of view on the defined cross section. It is specified as the ratio of the maximum interval to the minimum interval in a set.

エンジン耐久試験の試験条件は、2000cc 4気筒エンジンに試験用のスパークプラグ10を装着し、アイドリング1min保持後、5600r/minの1min保持を1サイクルとして、ギャップGの拡大量を200h(10万km走行相当)において確認した。 The test conditions for the engine durability test are a 2000cc 4-cylinder engine equipped with a spark plug 10 for testing, and after holding 1min of idling, holding 1min of 5600r / min as one cycle, and expanding the gap G to 200h (100,000km). Confirmed in (equivalent to running).

図13に示されるように、アスペクト比が6以上であれば、ギャップの拡大量が全数0,2mm以下となり、ギャップの拡大による他部品への影響が抑制できることを確認できた。 As shown in FIG. 13, when the aspect ratio is 6 or more, the total number of gaps expanded is 0.2 mm or less, and it was confirmed that the influence of the gap expansion on other parts can be suppressed.

本実施形態におけるスパークプラグは、電圧が印加されると放電する放電部を備える。放電部は、中心電極13と接地電極14が対向配置されることで形成されている。中心電極13は、中心電極母材としての先端部13aにIr,Pt,Taを含む中心電極チップとしての貴金属チップ15が接合されることで形成され、貴金属チップ15を構成する結晶粒の長手方向に沿った中心鍛流線15bと、接地電極が中心電極チップに対向する面である接地放電面16aの法線である接地法線16bと、の成す角度が30°以内である。 The spark plug in the present embodiment includes a discharge unit that discharges when a voltage is applied. The discharge portion is formed by arranging the center electrode 13 and the ground electrode 14 so as to face each other. The center electrode 13 is formed by joining a noble metal chip 15 as a center electrode chip containing Ir, Pt, and Ta to a tip portion 13a as a center electrode base material, and is formed in the longitudinal direction of crystal grains constituting the noble metal chip 15. The angle formed by the central forging line 15b along the line and the grounding normal line 16b, which is the normal line of the grounding discharge surface 16a on which the grounding electrode faces the center electrode chip, is within 30 °.

中心鍛流線15bと接地法線16bとの成す角度を30°以内とすることで、放電アタックによる消耗を低減することができる。 By setting the angle formed by the central forging line 15b and the grounding normal line 16b within 30 °, it is possible to reduce the consumption due to the discharge attack.

接地電極14は、接地電極母材としての先端部14aにIr,Pt,Taを含む接地電極チップとしての貴金属チップ16が接合されることで形成され、接地放電面16aは貴金属チップ16に形成されている。本実施形態では、接地電極14の先端部14aに貴金属チップ16が設けられている例を説明したため、接地放電面16aは貴金属チップ16に形成されている。しかしながら、貴金属チップ16を設けなくてもよく、その場合は先端部14aが貴金属チップ15に対向する面が接地放電面となり、その接地放電面の法線が接地法線となる。 The ground electrode 14 is formed by joining a noble metal chip 16 as a ground electrode chip containing Ir, Pt, and Ta to a tip portion 14a as a ground electrode base material, and a ground discharge surface 16a is formed on the noble metal chip 16. ing. In the present embodiment, since the example in which the noble metal chip 16 is provided at the tip portion 14a of the ground electrode 14, the ground discharge surface 16a is formed on the noble metal chip 16. However, it is not necessary to provide the noble metal chip 16, and in that case, the surface of the tip portion 14a facing the noble metal chip 15 becomes the ground discharge surface, and the normal line of the ground discharge surface becomes the ground normal line.

本実施形態では、中心鍛流線15bと、接地電極チップとしての貴金属チップ16を構成する結晶粒の長手方向に沿った接地鍛流線16cと、の成す角度が30°以内とすることができる。 In the present embodiment, the angle formed by the central forging stream line 15b and the grounding forging line 16c along the longitudinal direction of the crystal grains constituting the noble metal chip 16 as the ground electrode tip can be within 30 °. ..

本実施形態では、中心鍛流線15b及び/又接地鍛流線15cを形成する結晶粒のアスペクト比が6以上であることが好ましい。 In the present embodiment, it is preferable that the aspect ratio of the crystal grains forming the central forging line 15b and / or the grounding forging line 15c is 6 or more.

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 The present embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the present disclosure is not limited to these specific examples. Those skilled in the art with appropriate design changes to these specific examples are also included in the scope of the present disclosure as long as they have the features of the present disclosure. Each element included in each of the above-mentioned specific examples, its arrangement, conditions, a shape, and the like are not limited to those exemplified, and can be appropriately changed. The combinations of the elements included in each of the above-mentioned specific examples can be appropriately changed as long as there is no technical contradiction.

10:スパークプラグ
11:ハウジング
11a:ねじ部
11b:上端部
12:絶縁碍子
13:中心電極
13a:先端部
14:接地電極
14a:先端部
15:貴金属チップ
16:貴金属チップ
17:火花ギャップ
18:中心軸
19:端子部
20:ガスケット
10: Spark plug 11: Housing 11a: Threaded portion 11b: Upper end portion 12: Insulator 13: Center electrode 13a: Tip portion 14: Ground electrode 14a: Tip portion 15: Noble metal chip 16: Noble metal chip 17: Spark gap 18: Center Shaft 19: Terminal 20: Gasket

Claims (6)

スパークプラグであって、
電圧が印加されると放電する放電部を備え、
前記放電部は、中心電極(13)と接地電極(14)が対向配置されることで形成されており、
前記中心電極は、中心電極母材(13a)にIr,Rh,Taを含む中心電極チップ(15)が接合されることで形成され、
前記中心電極チップを構成する結晶粒の長手方向に沿った中心鍛流線(15b)と、前記接地電極が前記中心電極チップに対向する面である接地放電面(16a)の法線である接地法線(16b)と、の成す角度が30°以内である。
It ’s a spark plug,
It has a discharge section that discharges when a voltage is applied.
The discharge portion is formed by arranging the center electrode (13) and the ground electrode (14) so as to face each other.
The center electrode is formed by joining a center electrode tip (15) containing Ir, Rh, and Ta to a center electrode base material (13a).
Grounding is the normal of the central forging line (15b) along the longitudinal direction of the crystal grains constituting the center electrode chip and the grounding discharge surface (16a) on which the grounding electrode faces the center electrode chip. The angle formed by the normal line (16b) is within 30 °.
請求項1に記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、接地電極母材(14a)にIr,Rh,Taを含む接地電極チップ(16)が接合されることで形成され、
前記接地放電面は前記接地電極チップに形成されている。
The spark plug according to claim 1.
The ground electrode is formed by joining a ground electrode tip (16) containing Ir, Rh, and Ta to a ground electrode base material (14a).
The ground discharge surface is formed on the ground electrode chip.
スパークプラグであって、
電圧が印加されると放電する放電部を備え、
前記放電部は、中心電極(13)と接地電極(14)が対向配置されることで形成されており、
前記中心電極は、中心電極母材(13a)にIr,Pt,Taを含む中心電極チップ(15)が接合されることで形成され、
前記中心電極チップを構成する結晶粒の長手方向に沿った中心鍛流線(15b)と、前記接地電極が前記中心電極チップに対向する面である接地放電面(16a)の法線である接地法線(16b)と、の成す角度が30°以内である。
It ’s a spark plug,
It has a discharge section that discharges when a voltage is applied.
The discharge portion is formed by arranging the center electrode (13) and the ground electrode (14) so as to face each other.
The center electrode is formed by joining a center electrode tip (15) containing Ir, Pt, and Ta to a center electrode base material (13a).
Grounding is the normal of the central forging line (15b) along the longitudinal direction of the crystal grains constituting the center electrode chip and the grounding discharge surface (16a) on which the grounding electrode faces the center electrode chip. The angle formed by the normal line (16b) is within 30 °.
請求項3に記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、接地電極母材(14a)にIr,Pt,Taを含む接地電極チップ(16)が接合されることで形成され、
前記接地放電面は前記接地電極チップに形成されている。
The spark plug according to claim 3.
The ground electrode is formed by joining a ground electrode tip (16) containing Ir, Pt, and Ta to a ground electrode base material (14a).
The ground discharge surface is formed on the ground electrode chip.
請求項2又は4に記載のスパークプラグであって、
前記中心鍛流線と、前記接地電極チップを構成する結晶粒の長手方向に沿った接地鍛流線(16c)と、の成す角度が30°以内である。
The spark plug according to claim 2 or 4.
The angle formed by the central forging line and the grounding streamline (16c) along the longitudinal direction of the crystal grains constituting the ground electrode tip is within 30 °.
請求項1から5のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
前記中心鍛流線及び/又は前記接地鍛流線を形成する結晶粒のアスペクト比が6以上である。
The spark plug according to any one of claims 1 to 5.
The aspect ratio of the crystal grains forming the central forging line and / or the grounding forging line is 6 or more.
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