JP2992771B2 - 内燃機関用スパークプラグ - Google Patents

内燃機関用スパークプラグ

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JP2992771B2
JP2992771B2 JP2412803A JP41280390A JP2992771B2 JP 2992771 B2 JP2992771 B2 JP 2992771B2 JP 2412803 A JP2412803 A JP 2412803A JP 41280390 A JP41280390 A JP 41280390A JP 2992771 B2 JP2992771 B2 JP 2992771B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関に使用され
るスパークプラグの中心電極に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、内燃機関の発達に伴って内燃機関
に使用するスパークプラグにおいては、火花放電による
中心電極の消耗を防止するために、貴金属よりなる細径
の中心電極を用いることが行なわれているが、貴金属よ
りなる中心電極を細径として放電電圧の低下を図ること
で、内燃機関の燃焼室内における混合気への着火性を高
めている。しかし、中心電極の放電面の放電位置が火花
放電に伴って絶えず異なる位置に移動することから放電
電圧のバラツキが大きく、十分な混合気への着火性を確
保することができず、この中心電極における放電電圧の
バラツキを解消するために中心電極の放電面において微
少な凹凸を設けること(特開昭57−145288号
等)が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭57−145288号等のように、外側電極の対向
する位置に放電面を有する中心電極において、この中心
電極の放電面に微少な凹凸を設けてなるものにおいて
は、この放電面において設けられた微少な凹凸により放
電電圧の低減効果が得られることを確認した。けれど
も、その中心電極の放電面の微少な凹凸を一定に設ける
ことが容易ではないことから、放電電圧の低減効果を要
求通りに得ることができない。更に中心電極に貴金属を
用いることで火花放電による貴金属電極の消耗を抑制す
ることは可能となるが、10万キロメートルというよう
な長期間に亘っての使用においては貴金属電極放電面に
設けられた微少な凹凸の平滑化を完全に防止することは
できず、放電電圧の低減効果を十分に維持することがで
きないという問題がある。
【0004】そこで、この発明は上記従来のものの持つ
問題を改善するものであり、放電電圧のバラツキを少な
くすると共に、この放電電圧の低減効果を長期間に亘っ
て得られるようにしてなるものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】そのために、貴金属電極
の放電状態を視覚化することによって、放電電圧と放電
位置についての関係を詳細に観察したところ、鏡面状と
した放電面においては放電位置が絶えず変化し、そのと
きの放電電圧が高くばらつくことを確認した。そこで、
軸状の中心電極の先端に放電面を有する貴金属電極が
けられたスパークプラグにおいて、前記貴金属電極の直
径をD、前記貴金属電極における前記中心電極軸方向の
最大の長さをLとした時に、D≦1.2mm,1.0m
m≦L≦1.5mmを満たすものとする。L<1.0m
mとすると貴金属電極が接合されるニッケル合金電極の
電界の影響が受け易い。またL>1.5mmとすると火
花放電を行なう貴金属電極が混合気の燃焼に伴って発生
する熱を多量に受け、ニッケル合金電極と貴金属電極と
の接合部における受熱温度が高まり、接合部の強度が低
下してしまうので好ましくない。そのため1.0mm≦
L≦1.5mmとして、電界強度の集中と接合部の強度
を維持し、D>1.2mmとすると放電電圧が高まると
共に、貴金属使用量の増加からコストの上昇を招いてし
まうので、D≦1.2mmとするものである。
【0006】そして、その貴金属電極の放電面に深さ
A、最大溝幅Wのスリットを少なくとも2本以上設けら
、そのスリットが、0.2mm≦A≦0.5mm、
0.05mm≦W≦0.15mmを満足するものとす
る。スリットの深さが0.2mm以下であると長期間の
走行によって消耗が生じ平滑化してしまう。また0.5
mm以下であるとするのは、10万キロメートル走行後
でもスリットは存在するが、火花放電による貴金属電極
自体の消耗が進行し、十分に耐久性が維持できなくなる
ためであり、スリットの溝幅Wを0.05mm以下とし
ないのは製作上困難であると共に、0.15mm以上と
しないのは貴金属電極の放電面の面積が減少してしまい
耐久性に問題がでてしまうからである。
【0007】また、放電面を有する貴金属電極側周の
記中心電極軸方向の部分においては、微少な凹凸に対応
するエッジ部を設けることにより、放電の起こり易い確
率を増すと共に放電位置を固定化し、放電電圧のばらつ
きを抑制することができることが判明した。そこで、
金属電極の直径をD、貴金属電極における前記中心電極
軸方向の最大長さをLとした時に、D≦1.2mm,
1.0mm≦L≦1.5mmを満たす貴金属電極の側周
中心電極軸方向において、放電面を有する貴金属先端
面から長さHの歯車状エッジ部を設ける。それと共に、
上記エッジ部の個数をN、エッジ部の貴金属電極径方向
の最大長さをZとした時に、長期間の走行による耗を
防止するために、0.2mm≦Hとし、エッジ部への放
電の集中効果を高めるために6≦N,0.05mm≦Z
を満足するものとしてなるものである。
【0008】
【作用】以上の構成を具えるので、先端径を細径化して
放電電圧を低下でき、更に貴金属電極の放電面に一定条
件の下で、10万キロメートルといった長期間走行によ
り消失することがない複数のスリットを設けて微少の凹
凸を生じさせ、貴金属電極の側周に複数の歯車状エッジ
を配設して、放電の起こり易い確率を増し放電位置を
固定化させるのと同様の効果が得られ、放電電圧のバラ
ツキを解消できる。
【0009】
【実施例】この発明を図に示す実施例により更に説明す
る。(1)は、この発明の実施例である内燃機関用スパ
ークプラグであり、この内燃機関用スパークプラグ
(1)は、軸孔(3)の先端にニッケル合金電極(5)
に貴金属電極(6)を接合してなる中心電極(4)を保
持する。これと共に、導電性ガラスシール(7)によっ
て挟持される抵抗体(8)及び端子電極(9)の一端を
前記軸孔(3)内に封着する絶縁体(2)と、この絶縁
体(2)の軸孔(3)先端に保持される中心電極(4)
の先端の対向する位置に外側電極(11)を具え、その
側周に内燃機関に装着する時に螺合させるネジ部(1
2)を有する主体金具(10)から構成されるものであ
る。
【0010】そして、図2〜図5に示すように、この絶
縁体(2)の軸孔(3)先端に保持され、外被をニッケ
ル合金で芯部を銅とした複合電極からなるニッケル合金
電極(5)の先端に先細の円錐台形(5a)と貴金属電
極(6)からなる軸状の中心電極(4)において、上記
貴金属電極(6)は、イリジウム又は白金−イリジウム
合金などの貴金属からなる。その軸状貴金属電極(6)
の直径をD、貴金属電極(6)の側周(13)における
中心電極軸方向の最大長さをLとした時に、D≦1.2
mm,1.0mm≦L≦1.5mmを満たすと共に、貴
金属電極(6)の放電面(14)に深さA、最大幅Wの
スリット(15)を少なくとも2本以上設け、そのスリ
ット(15)が、0.2mm≦A≦0.5mm,0.0
5mm≦W≦0.15mmを満足してなるものである。
【0011】一方、図6〜図7に示すように、貴金属電
極(6)の直径をD、貴金属電極(6)におけるその中
心電極軸方向の最大長さをLとした時に、D≦1.2m
m,1.0mm≦L≦1.5mmを満たす貴金属電極
(6) の側周(13)において、貴金属先端面から長さH
の歯車状エッジ部(16)を設けると共に、上記エッジ
部(16)の個数をN、エッジ部(16)の貴金属電極
(6)の径方向の最大長さをZとした時に,0.2mm
≦H,6≦N、0.05mm≦Zを満足してなるもので
ある。
【0012】この発明が以上の構成を具えるので、絶縁
体(2)の軸孔(3)先端に保持され、ニッケル合金電
極(5)と放電面(14)を有する貴金属電極(6)
先端にもつ中心電極(4)の上記貴金属電極(6)にお
いては、貴金属電極(6)の直径をD、前記貴金属電極
(6)の側周(13)の中心電極軸方向の最大長さをL
とした時に、放電面(14)の面積を十分に確保するた
めにD≦1.2mmとし、ニッケル合金電極(5)から
の電界の影響を防止する。そして、ニッケル合金電極と
貴金属電極(6)との接合面の接合強度を確保するため
に、貴金属電極(6)における中心電極軸方向の最大長
Lを1.0mm≦L≦1.5mmを満たすものとし
て、さらに貴金属電極(6)の放電面(14)に深さ
A、最大幅Wのスリット(15)を少なくとも2本以上
設ける。そのスリット(15)が、10万キロメートル
といった長期間走行による消耗と長期間走行により不必
要な残存を防止するために0.2mm≦A≦0.5mm
とし、更に製作上の容易性及び貴金属電極(6)の放電
面(14)を十分に確保するために0.05mm≦W≦
0.15mmを満足してなるものとするので、貴金属電
極(6)の先端径を細径化することにより放電電圧を低
下させることができる。更に貴金属電極(6)の放電面
(14)において一定条件の下で、10万キロメートル
といった長期間走行により消失することがない複数のス
リット(15)を設けることで凹凸を生じさせ、放電の
起こり易い確率を増し放電位置を固定化させるのと同様
の効果が得られるので、貴金属電極にスリットのないス
パークプラグに比べて図9に示すように、放電電圧のバ
ラツキを大幅に解消することができるものである。
【0013】なお、貴金属電極(6)の放電面(14)
において設けられるスリット(15)の深さAは0.3
mm程度、幅Wは、0.1mm程度が最適である。
【0014】又、貴金属電極(6)の直径をD、貴金属
電極(6)における中心電極軸方向の最大長さをLとし
た時に、D≦1.2mm,1.0mm≦L≦1.5mm
を満たす貴金属電極(6)の側周(13)において、貴
金属先端面から長さHの歯車状エッジ部(16)を設
け、上記エッジ部(1)の個数をN、エッジ部(
6)貴金属電極(6)の径方向の最大長さをZとし、
放電電圧の低減効果を確保するために0.2mm≦Hと
し、エッジ部(16)への放電の集中を促すために、6
≦N、0.05mm≦Zを満足してなるものとする。こ
の貴金属電極(6)の側周(13)に配設されたエッジ
部(16)において放電電圧を低減化させることがで
き、放電の集中を促進することが可能となるので、放電
の起こり易い確率を増し放電位置を固定化させ、同様に
図10に示すように、エッジ部のないスパークプラグに
比べて放電電圧のばらつきを大幅に解消することができ
るものである。
【0015】なお、放電電圧の測定は空気雰囲気下でゲ
ージ圧を、一平方センチメート当り6kgf、電源にフ
ルトランジスタ電源、周波数10Hz、試料としては火
花ギャップ1.05mm、Pt−20Ir合金の先端に
十字スリット(D=1.0mm、L=1.5mm、A=
0.2mm、W=0.1mm)及び歯車形状(H=0.
3mm、N=10、Z=0.1mm)を設けたものを用
い、1000発の放電を行い、そのデータをヒストグラ
ムにして示したものである。
【0016】更に、この発明の実施例である内燃機関用
スパークプラグ(1)の変形例として図8に示すよう
に、インコネル等によるニッケル合金電極(5)の先端
の円錐台形(5a)に直径Dの円柱径小部(5b)を形
成し、その径小部に凹部(17)を穿設し、その凹部
(17)より突出する。例えばPt−20%Ir合金か
らなる貴金属電極(6)を接合すると共に、円柱径小部
(5b)と貴金属電極(6)の突出量を請求項記載の貴
金属電極(6)の直径D≦1.2mm及びその貴金属電
極(6)における中心電極軸方向の最大長さ1.0mm
≦L≦1.5mmを確保した上で、貴金属電極(6)の
放電面(14)に複数のスリット(15)或はその貴金
属電極(6)の側周にエッジ部(16)を設けることに
より、同様の放電電圧低減効果を得ることができるもの
である。
【0017】
【発明の効果】以上のとおり、細径化した貴金属電極の
放電面或はその側周に対して10万キロメートルといっ
長期間の走行によっても消失しない微少な凹凸や、エ
ッジ部を設けることにより、放電の起こり易い確率を増
し放電位置の固定化と同様の効果が得られるので放電電
圧のばらつきを防止することができると共に放電電圧を
低減化し、更に長期間に亘たる耐久性を向上させること
ができる優れた効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例である内燃機関用スパークプ
ラグの部分断面図である。
【図2】その放電面にスリットを溝設した貴金属電極の
拡大正面図である。
【図3】上記貴金属電極の拡大側面図である。
【図4】放電面にスリットを溝設するその他の実施例の
貴金属電極の拡大正面図である。
【図5】上記貴金属電極の拡大側面図である。
【図6】貴金属電極の側周にエッジ部を設ける貴金属電
極の正面図である。
【図7】上記貴金属電極の拡大側面図である。
【図8】ニッケル合金電極に他の方法によりスリット等
を有する貴金属電極の拡大断面図である。
【図9】スリットを設けた電極の放電電圧特性図であ
る。
【図10】歯車を設けた電極の放電電圧特性図である。
【符号の説明】
1 内燃機関用スパークプラグ 2 絶縁体 3 軸孔 4 中心電極 5 ニッケル合金電極 6 貴金属電極 7 導電性ガラスシール 8 抵抗体 9 端子電極 10 主体金具 11 外側電極 12 ネジ部 13 貴金属電極の側周 14 放電面 15 スリット 16 エッジ部 17 凹部
───────────────────────────────────────────────────── 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)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】軸状の中心電極の先端に放電面を有する
    金属電極が設けられたスパークプラグにおいて、前記貴
    金属電極の直径をD,前記貴金属電極における前記中心
    電極軸方向の最大長さをLとした時に、D≦1.2m
    m,1.0mm≦L≦1.5mmを満たすと共に、前記
    貴金属電極の放電面に深さA、最大幅Wのスリット
    なくとも2本以上設けられ、そのスリットが、0.2m
    m≦A≦0.5mm,0.05mm≦W≦0.15mm
    を満足する内燃機関用スパークプラグ。
  2. 【請求項2】軸状の中心電極の先端に放電面を有する
    金属電極が設けられたスパークプラグにおいて、前記
    極の直径をD、前記貴金属電極における前記中心電極
    方向の最大長さをLとした時に、D≦1.2mm,1.
    0mm≦L≦1.5mmを満たすと共に、前記貴金属電
    極の側周に放電面からの前記中心電極軸方向の長さH
    した歯車状エッジ部を設け、かつ前記エッジ部の個数を
    N、前記エッジ部の前記貴金属電極径方向の最大長さ
    Zとした時に、0.2mm≦H,6≦N,0.05mm
    ≦Zを満足する内燃機関用スパークプラグ。
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