JP2902161B2 - スパークプラグおよびその中心電極の製造方法 - Google Patents
スパークプラグおよびその中心電極の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、スパークプラグの中
心電極の熱引きの向上に関わり、特に自動車レース用エ
ンジンに好適なスパークプラグの熱価の向上に関する。
心電極の熱引きの向上に関わり、特に自動車レース用エ
ンジンに好適なスパークプラグの熱価の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車エンジンなどのガソリン機関で
は、性能向上のため、高負荷、高速運転から低負荷、低
速運転に到る広い運転条件（ワイドレンジ）で、スパー
クプラグの先端部の過熱によるプレイグニッションが防
止できる、いわゆる熱価の高いスパークプラグが望まれ
ている。この熱価増大のためには、中心電極の熱引きを
良くし、中心電極先端部の温度の過昇温を防止できる構
造にするだけでなく、絶縁碍子の先端部の熱引きを良く
することが有効である。従来のスパークプラグは、Ｎｉ
合金製母材に熱電導性に優れたＣｕ芯を入れた中心電極
を使用し、燃焼室に露出した中心電極の先端部表面から
受ける熱をＣｕ芯を介して中心電極の後端側に逃がす、
いわゆる熱引きにより中心電極先端の過昇温を防いでい
た。また高速、高負荷運転では、絶縁碍子の先端部の温
度は、中心電極先端部より高温になり、プレイグニッシ
ョンの原因になりやすい。このため、従来は、絶縁碍子
の脚長部の長さを短くすることにより熱価を大きくして
いた。
は、性能向上のため、高負荷、高速運転から低負荷、低
速運転に到る広い運転条件（ワイドレンジ）で、スパー
クプラグの先端部の過熱によるプレイグニッションが防
止できる、いわゆる熱価の高いスパークプラグが望まれ
ている。この熱価増大のためには、中心電極の熱引きを
良くし、中心電極先端部の温度の過昇温を防止できる構
造にするだけでなく、絶縁碍子の先端部の熱引きを良く
することが有効である。従来のスパークプラグは、Ｎｉ
合金製母材に熱電導性に優れたＣｕ芯を入れた中心電極
を使用し、燃焼室に露出した中心電極の先端部表面から
受ける熱をＣｕ芯を介して中心電極の後端側に逃がす、
いわゆる熱引きにより中心電極先端の過昇温を防いでい
た。また高速、高負荷運転では、絶縁碍子の先端部の温
度は、中心電極先端部より高温になり、プレイグニッシ
ョンの原因になりやすい。このため、従来は、絶縁碍子
の脚長部の長さを短くすることにより熱価を大きくして
いた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに母材であり、
中心電極の表面を形成するＮｉ合金は、熱伝導性が悪い
ため、Ｃｕ芯に熱が伝達されるまでに時間がかかる。レ
ース用自動車エンジンなど更に高性能が要求されるエン
ジンに適用したとき、中心電極及び絶縁碍子の先端部の
温度が高くなりすぎ、充分な耐プレイグニッションを有
さない。この発明の目的は、中心電極先端部の温度と、
絶縁碍子先端の温度をともに低く維持でき、これにより
熱価が大きく、かつ耐火花消耗性の良好なスパークプラ
グおよびその中心電極の製造方法の提供にある。
中心電極の表面を形成するＮｉ合金は、熱伝導性が悪い
ため、Ｃｕ芯に熱が伝達されるまでに時間がかかる。レ
ース用自動車エンジンなど更に高性能が要求されるエン
ジンに適用したとき、中心電極及び絶縁碍子の先端部の
温度が高くなりすぎ、充分な耐プレイグニッションを有
さない。この発明の目的は、中心電極先端部の温度と、
絶縁碍子先端の温度をともに低く維持でき、これにより
熱価が大きく、かつ耐火花消耗性の良好なスパークプラ
グおよびその中心電極の製造方法の提供にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的達
成のため、つぎの構成を採用した。 （１）筒状主体金具に、軸穴を有する絶縁碍子を嵌め込
み、該軸穴に中心電極を嵌着してなるスパークプラグに
おいて、中心電極は、径小に形成した純ＮｉまたはＮｉ
合金製母材の先端部の外周を、０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ
の厚さを有するＣｕまたはＡｇを主体とする良熱伝導性
金属層で被覆し、前記径小部を含む母材芯部にＣｕ芯を
配し、かつ前記母材の先端に貴金属チップを溶接して形
成され、前記良熱伝導性金属層で被覆した部分が、絶縁
碍子の先端から突出して嵌着されたことを特徴とする。 （２）中心電極の製造方法は、一端に径大部と他端に径
小部を有する円柱状のＣｕ製円柱体と、先端部を径小と
すると共に先端が前記円柱体の径小部と嵌合する有底の
径小孔とを備えたＮｉ合金製管と、前記Ｃｕ製円柱体と
前記Ｎｉ合金製管を外嵌し、かつ前記Ｎｉ合金製管の先
端部にＣｕまたはＡｇを主体とする良熱伝導性金属パイ
プを嵌合した嵌合体を形成し、この嵌合体を複数工程の
圧造を行って伸長し、この先端部に貴金属チップを溶接
すると共に先端をテーパー加工し、後端に鍔部の加工を
施してなる。
成のため、つぎの構成を採用した。 （１）筒状主体金具に、軸穴を有する絶縁碍子を嵌め込
み、該軸穴に中心電極を嵌着してなるスパークプラグに
おいて、中心電極は、径小に形成した純ＮｉまたはＮｉ
合金製母材の先端部の外周を、０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ
の厚さを有するＣｕまたはＡｇを主体とする良熱伝導性
金属層で被覆し、前記径小部を含む母材芯部にＣｕ芯を
配し、かつ前記母材の先端に貴金属チップを溶接して形
成され、前記良熱伝導性金属層で被覆した部分が、絶縁
碍子の先端から突出して嵌着されたことを特徴とする。 （２）中心電極の製造方法は、一端に径大部と他端に径
小部を有する円柱状のＣｕ製円柱体と、先端部を径小と
すると共に先端が前記円柱体の径小部と嵌合する有底の
径小孔とを備えたＮｉ合金製管と、前記Ｃｕ製円柱体と
前記Ｎｉ合金製管を外嵌し、かつ前記Ｎｉ合金製管の先
端部にＣｕまたはＡｇを主体とする良熱伝導性金属パイ
プを嵌合した嵌合体を形成し、この嵌合体を複数工程の
圧造を行って伸長し、この先端部に貴金属チップを溶接
すると共に先端をテーパー加工し、後端に鍔部の加工を
施してなる。
【０００５】
【発明の作用、効果】この発明では、中心電極の先端部
の外周面に熱伝導性に優れた金属層を有するので、燃焼
室から中心電極の露出面および碍子の露出面に伝わった
熱は、金属層を介して迅速に中心電極の後端側及び絶縁
碍子の後端側に伝達される。これにより、Ｎｉ合金製母
材の中心にＣｕ芯を設けたのみの従来のスパークプラグ
に比較し、熱引きが早くでき、中心電極及び絶縁碍子の
先端部の温度を低く維持できる。よって従来のスパーク
プラグでは達成できない高熱価プラグでワイドレンジな
スパークプラグが得られる。
の外周面に熱伝導性に優れた金属層を有するので、燃焼
室から中心電極の露出面および碍子の露出面に伝わった
熱は、金属層を介して迅速に中心電極の後端側及び絶縁
碍子の後端側に伝達される。これにより、Ｎｉ合金製母
材の中心にＣｕ芯を設けたのみの従来のスパークプラグ
に比較し、熱引きが早くでき、中心電極及び絶縁碍子の
先端部の温度を低く維持できる。よって従来のスパーク
プラグでは達成できない高熱価プラグでワイドレンジな
スパークプラグが得られる。
【０００６】
【実施例】図１は、この発明にかかるスパークプラグを
示し、先端面にＬ字形の外側電極１１が溶接された筒状
の主体金具１内に、軸穴２１付き絶縁碍子２を嵌め込
み、その段座１２にパッキン１５を介して絶縁碍子２の
座面２３を係止し、頭部１４を加締めにより絶縁碍子２
が固定されている。絶縁碍子２において、軸穴２１の先
端側軸穴２２には中心電極４が挿入され、先端部４Ａが
絶縁碍子２の先端より突出すると共に径大の鍔部４Ｂが
軸穴２２の段部に当接し、導電性ガラスシール３３、モ
ノシリック抵抗体３２及び端子３１を備えた中軸３が一
体に加熱封着されている。そして、主体金具１の先端に
ねじ部１３が螺刻され、ガスケット１６を介して図示し
ないシリンダヘッドに固着される。
示し、先端面にＬ字形の外側電極１１が溶接された筒状
の主体金具１内に、軸穴２１付き絶縁碍子２を嵌め込
み、その段座１２にパッキン１５を介して絶縁碍子２の
座面２３を係止し、頭部１４を加締めにより絶縁碍子２
が固定されている。絶縁碍子２において、軸穴２１の先
端側軸穴２２には中心電極４が挿入され、先端部４Ａが
絶縁碍子２の先端より突出すると共に径大の鍔部４Ｂが
軸穴２２の段部に当接し、導電性ガラスシール３３、モ
ノシリック抵抗体３２及び端子３１を備えた中軸３が一
体に加熱封着されている。そして、主体金具１の先端に
ねじ部１３が螺刻され、ガスケット１６を介して図示し
ないシリンダヘッドに固着される。
【０００７】中心電極４は、図２に示すごとく、直径
２．５ｍｍの円柱状を呈し、先端部が直径１．２ｍｍの
径小部４１となっている純ＮｉまたはＮｉ合金製母材４
０と、母材４０の前記径小部４１の外周を被覆するＣｕ
またはＡｇを主体とする良熱伝導金属層４２と、母材４
０の軸心部に埋設されたＣｕ芯４３とからなる。Ｃｕ芯
４３の先端部４４は、母材４０の径小部４１にあわせて
径小（断面積０．２ｍｍ 2 ）となっており、前記金属層
４２と軸方向位置が重なるように設けられている。また
母材４０の先端は、テーパーが付けられ、先端面にＰ
ｔ、ＩｒまたはＡｕ−Ｐｄ、Ｐｔ−Ｉｒなどからなる貴
金属チップ５が抵抗溶接されている。
２．５ｍｍの円柱状を呈し、先端部が直径１．２ｍｍの
径小部４１となっている純ＮｉまたはＮｉ合金製母材４
０と、母材４０の前記径小部４１の外周を被覆するＣｕ
またはＡｇを主体とする良熱伝導金属層４２と、母材４
０の軸心部に埋設されたＣｕ芯４３とからなる。Ｃｕ芯
４３の先端部４４は、母材４０の径小部４１にあわせて
径小（断面積０．２ｍｍ 2 ）となっており、前記金属層
４２と軸方向位置が重なるように設けられている。また
母材４０の先端は、テーパーが付けられ、先端面にＰ
ｔ、ＩｒまたはＡｕ−Ｐｄ、Ｐｔ−Ｉｒなどからなる貴
金属チップ５が抵抗溶接されている。
【０００８】このスパークプラグでは、中心電極４の絶
縁碍子２から突出した部分（中心電極先端部）および絶
縁碍子２の先端部は、燃焼室に露出しているため、燃焼
熱に晒され高温となる。露出面から中心電極４および絶
縁碍子２に伝わった熱は、一部は貴金属チップ５および
母材４０の先端面に伝導し、大部分は金属層４２に伝導
する。金属層４２は熱伝導性が高いため、受熱は迅速に
中心電極後端に熱引きされると共に絶縁碍子２の軸穴２
２にも伝達され、更に絶縁碍子２の座面２３、パッキン
１５を介し、主体金具１の段座１２を経由してねじ部１
３及びガスケット１６よりシリンダーヘッド側に放熱さ
れる。又、熱の一部は、中軸３や絶縁碍子２の頭部より
放熱される。このため金属層４２は、比較的低温に保た
れ、この結果、前記チップ５や母材４０の先端面及び絶
縁碍子２の先端部の受熱も、低温に保たれている金属層
４２に円滑に伝達され、過昇温が有効的に防止される。
縁碍子２から突出した部分（中心電極先端部）および絶
縁碍子２の先端部は、燃焼室に露出しているため、燃焼
熱に晒され高温となる。露出面から中心電極４および絶
縁碍子２に伝わった熱は、一部は貴金属チップ５および
母材４０の先端面に伝導し、大部分は金属層４２に伝導
する。金属層４２は熱伝導性が高いため、受熱は迅速に
中心電極後端に熱引きされると共に絶縁碍子２の軸穴２
２にも伝達され、更に絶縁碍子２の座面２３、パッキン
１５を介し、主体金具１の段座１２を経由してねじ部１
３及びガスケット１６よりシリンダーヘッド側に放熱さ
れる。又、熱の一部は、中軸３や絶縁碍子２の頭部より
放熱される。このため金属層４２は、比較的低温に保た
れ、この結果、前記チップ５や母材４０の先端面及び絶
縁碍子２の先端部の受熱も、低温に保たれている金属層
４２に円滑に伝達され、過昇温が有効的に防止される。
【０００９】更に金属層４２は、中心電極４の先端部４
Ａ及び絶縁碍子２の先端の温度を効率よく低下させるた
めには、金属層４２は０．２ｍｍから０．８ｍｍの厚さ
を有するこが望ましい。厚さ０．２ｍｍ以下では熱引き
の効果が少なく、また０．８ｍｍ以上とすると、母材４
０が補足なるため中心電極４の高温時における機械的強
度が小さくなりすぎ、かつチップ５を抵抗溶接する際の
溶接強度も損なわれる。 またＣｕ芯４３の先端部４４
は断面積が０．１ｍｍ2 以上であることが、上記熱引き
を円滑に行なうために必要である。
Ａ及び絶縁碍子２の先端の温度を効率よく低下させるた
めには、金属層４２は０．２ｍｍから０．８ｍｍの厚さ
を有するこが望ましい。厚さ０．２ｍｍ以下では熱引き
の効果が少なく、また０．８ｍｍ以上とすると、母材４
０が補足なるため中心電極４の高温時における機械的強
度が小さくなりすぎ、かつチップ５を抵抗溶接する際の
溶接強度も損なわれる。 またＣｕ芯４３の先端部４４
は断面積が０．１ｍｍ2 以上であることが、上記熱引き
を円滑に行なうために必要である。
【００１０】この中心電極４は、図３に示す方法で製造
される。図３のＡに示すように、一端に径大部と他端に
径小部６１ａを有する円柱状のＣｕ製円柱体６１と、先
端部６２ａを径小とすると共に先端が円柱体６１の径小
部６１ａと嵌合する有底の径小孔６２ｂとを備えたＮｉ
合金製管６２と、Ｃｕ製円柱体６１とＮｉ合金製管６２
とを嵌合し、かつＮｉ合金製管６２の先端部６２ａにＣ
ｕまたはＡｇを主体とする良熱伝導性金属のパイプ６３
を嵌合した嵌合体６４を形成する。この嵌合体６４を複
数工程の圧造を行って図３のＢに示すように伸長し、先
端面に貴金属チップ５を抵抗溶接した後、先端をテーパ
ー加工し、更に後端に鍔部４Ｂの加工を施し、図３のＣ
に示すように、中心電極４を製造する。なお、クラッド
材を用いることで、当初より図３のＢの構造のものを得
ることも可能である。
される。図３のＡに示すように、一端に径大部と他端に
径小部６１ａを有する円柱状のＣｕ製円柱体６１と、先
端部６２ａを径小とすると共に先端が円柱体６１の径小
部６１ａと嵌合する有底の径小孔６２ｂとを備えたＮｉ
合金製管６２と、Ｃｕ製円柱体６１とＮｉ合金製管６２
とを嵌合し、かつＮｉ合金製管６２の先端部６２ａにＣ
ｕまたはＡｇを主体とする良熱伝導性金属のパイプ６３
を嵌合した嵌合体６４を形成する。この嵌合体６４を複
数工程の圧造を行って図３のＢに示すように伸長し、先
端面に貴金属チップ５を抵抗溶接した後、先端をテーパ
ー加工し、更に後端に鍔部４Ｂの加工を施し、図３のＣ
に示すように、中心電極４を製造する。なお、クラッド
材を用いることで、当初より図３のＢの構造のものを得
ることも可能である。
【００１１】次に、母材４０に純Ｎｉを用い、外周にＡ
ｇを被覆した中心電極４を、脚部長さ６ｍｍとした絶縁
碍子２に創設し、先端面から１．５ｍｍ突出した図１に
示す本発明スパークラグで、かつ金属層４２の厚み
（ｔ）種々変更したものを用意する。更に比較用とし
て、従来型スパークプラグであるＳｉ、Ｃｒ、Ａｌを５
重量％以内含有したＮｉ合金の母材で被膜されたＣｕ芯
を封入した中心電極を同様に絶縁碍子に配設する。そし
て、２サイクルエンジン、９０００ｒｐｍ×４／４（全
負荷）の条件で、耐熱テストを行った結果を図４に示
す。本発明のスパークプラグは、従来型スパークプラグ
に比べて、中心電極４及び絶縁碍子２の先端部の熱引き
がよく、温度を低減するための耐プレイグニション性が
向上する。特に金属層４２の厚みを０．２ｍｍ以上とす
ることで従来型スパークプラグより耐プレイグニション
性を高くすることができる。
ｇを被覆した中心電極４を、脚部長さ６ｍｍとした絶縁
碍子２に創設し、先端面から１．５ｍｍ突出した図１に
示す本発明スパークラグで、かつ金属層４２の厚み
（ｔ）種々変更したものを用意する。更に比較用とし
て、従来型スパークプラグであるＳｉ、Ｃｒ、Ａｌを５
重量％以内含有したＮｉ合金の母材で被膜されたＣｕ芯
を封入した中心電極を同様に絶縁碍子に配設する。そし
て、２サイクルエンジン、９０００ｒｐｍ×４／４（全
負荷）の条件で、耐熱テストを行った結果を図４に示
す。本発明のスパークプラグは、従来型スパークプラグ
に比べて、中心電極４及び絶縁碍子２の先端部の熱引き
がよく、温度を低減するための耐プレイグニション性が
向上する。特に金属層４２の厚みを０．２ｍｍ以上とす
ることで従来型スパークプラグより耐プレイグニション
性を高くすることができる。
【００１２】このように、この発明のスパークプラグ
は、中心電極４の先端部及び絶縁碍子２の先端部の熱引
きがよく、温度の過昇温が避けられるので、プレイグニ
ッションが生じにくく、ワイドレンジの性能が得られ
る。なおこの発明の中心電極４は、上記のごとく絶縁碍
子２の脚部の短いスパークプラグにおいてプレイグニッ
ション防止効果が顕著であるが、通常のスパークプラグ
においても絶縁体先端の降温効果が大きいなど熱価の増
大に有効である。
は、中心電極４の先端部及び絶縁碍子２の先端部の熱引
きがよく、温度の過昇温が避けられるので、プレイグニ
ッションが生じにくく、ワイドレンジの性能が得られ
る。なおこの発明の中心電極４は、上記のごとく絶縁碍
子２の脚部の短いスパークプラグにおいてプレイグニッ
ション防止効果が顕著であるが、通常のスパークプラグ
においても絶縁体先端の降温効果が大きいなど熱価の増
大に有効である。
【図１】この発明のスパークプラグの断面図である。
【図２】中心電極の断面図である。
【図３】中心電極の製造工程図である。
【図４】この発明の耐熱性実験結果を示すグラフであ
る。
る。
１ 主体金具 ２ 絶縁碍子 ３ 中軸 ４ 中心電極 ４０ 中心電極母材 ４２ 良熱伝導性金属層 ４３ Ｃｕ芯
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01T 13/00 - 13/56
Claims (2)
- 【請求項１】 筒状主体金具に、軸穴を有する絶縁碍子
を嵌め込み、該軸穴に中心電極を嵌着してなるスパーク
プラグにおいて、 中心電極は、径小に形成した純ＮｉまたはＮｉ合金製母
材の先端部の外周を、０．２ｍｍ〜０．８ｍｍの厚さを
有するＣｕまたはＡｇを主体とする良熱伝導性金属層で
被覆し、前記径小部を含む母材芯部にＣｕ芯を配し、か
つ前記母材の先端に貴金属チップを溶接して形成され、
前記良熱伝導性金属層で被覆した部分が、絶縁碍子の先
端から突出して嵌着されたことを特徴とするスパークプ
ラグ。 - 【請求項２】 一端に径大部と他端に径小部を有する円
柱状のＣｕ製円柱体と、先端部を径小とすると共に先端
が前記円柱体の径小部と嵌合する有底の径小孔とを備え
たＮｉ合金製管と、前記Ｃｕ製円柱体と前記Ｎｉ合金製
管を外嵌し、かつ前記Ｎｉ合金製管の先端部にＣｕまた
はＡｇを主体とする良熱伝導性金属パイプを嵌合した嵌
合体を形成し、この嵌合体を複数工程の圧造を行って伸
長し、この先端面に貴金属チップを溶接すると共に先端
をテーパー加工し、後端に鍔部の加工を施してなる中心
電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16540891A JP2902161B2 (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | スパークプラグおよびその中心電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16540891A JP2902161B2 (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | スパークプラグおよびその中心電極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0513143A JPH0513143A (ja) | 1993-01-22 |
| JP2902161B2 true JP2902161B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=15811846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16540891A Expired - Fee Related JP2902161B2 (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | スパークプラグおよびその中心電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2902161B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6528929B1 (en) | 1998-11-11 | 2003-03-04 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug with iridium-based alloy chip |
-
1991
- 1991-07-05 JP JP16540891A patent/JP2902161B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0513143A (ja) | 1993-01-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |