JP3503075B2 - 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Info
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Description
して火花放電間隙を形成する外側電極が2本配置された
内燃機関用スパークプラグに関する。
て、図10、図11、図12に示すとおり、中心電極1
0の側面部と外側電極20との間でスパークギャップG
を形成したもの、さらに、中心電極10の側面部や外側
電極20の先端部の各発火部に、耐蝕性、耐火花消耗性
に優れた金属部材として貴金属合金12、21を有する
スパークプラグがある。この場合、中心電極10の発火
部となる貴金属合金12部分を中心電極10の側方に位
置した外側電極20に対向させるために、図10〜図1
2に示したとおり、中心電極10の先端面13位置を外
側電極20の先端の外端面22位置に対して中心電極1
0の軸方向に、僅かに突出した状態に配置するようにし
ている。
おいては、空気に対する燃料量をより薄くして空燃比
(A/F)を大きくする傾向にあり、このような場合に
おける内燃機関について、スパークプラグの形状、中心
電極と外側電極との配置関係等の差異による着火性につ
いて、本願発明者の実験、研究の結果、中心電極の側方
に2本の外側電極が位置する2極のスパークプラグにあ
っては、その中心電極の先端面位置は、外側電極の先端
の外端面位置に対して同等位置あるいはいくらか引き下
げた位置、すなわち、外側電極の先端に対して中心電極
の先端面位置を0.1mm〜0.4mm引き下げた方が
着火性がよいことを見出した。
も、失火しにくく、十分な着火性が得られる内燃機関用
スパークプラグを提供することを目的とする。
極はニッケル合金からなる中心電極の先端側面に対設さ
れた内燃機関用2極スパークプラグであって、前記中心
電極の発火部の先端面の位置を、前記中心電極に対向し
て火花間隙を形成する前記外側電極の先端の外端面に対
して、前記中心電極の軸方向に0.1〜0.4mmだけ
引き下げ、前記外側電極の放電面は前記中心電極の発火
部の先端側面を隔てて対向設置され、気中放電するスパ
ークギャップを形成してなることを特徴とする内燃機関
用2極スパークプラグである。また、前記中心電極の発
火部の先端縁を少なくとも覆うように貴金属部材が形成
されたことを技術的手段とする。
/F)を大きくする傾向にある内燃機関について、スパ
ークプラグの形状、中心電極と外側電極との配置関係等
の差異による火花放電割合、着火性等についての本願発
明者の実験、研究の結果、中心電極の側方に2本の外側
電極が位置する2極のスパークプラグにあっては、図2
及び図3に示すように、その中心電極の先端面位置は、
外側電極の先端の外端面位置に対して同等位置あるいは
幾らか引き下げた位置、すなわち、外側電極の先端の外
端面に対して中心電極の先端面位置を0.1〜0.4m
m引き下げた方が、外側電極の外端面側(A、B)での
火花放電割合が多くなり、火炎核は中心電極の消炎作用
を受け難く、不完全燃焼が生じ難くて、着火性が良いこ
とを見出した。本発明は、上記の実験、研究の結果に基
づいたもので、中心電極の発火部の先端面の位置を、外
側電極の先端の外端面に対して、中心電極の軸方向に
0.1〜0.4mmだけ引き下げて、中心電極の先端側
面と外側電極先端面との間で火花放電間隙を形成した。
この結果、空燃比(A/F)を大きくする傾向にある内
燃機関においても、着火ミス発生の頻度が少なく、優れ
た着火性を有するスパークプラグとすることができる。
くとも覆うように貴金属部材が形成したものでは、中心
電極の耐蝕性・耐火花消耗性が向上するため、中心電極
母材の消耗が低減し、火花放電に対する耐久性を向上さ
せることができる。
極の発火部の先端面の位置が外側電極の先端の外端面に
対して中心電極の軸方向に0.1〜0.4mmだけ引き
下げられているため、内燃機関において、燃料が薄く空
燃比が大きい場合であっても、着火性の低下が生じにく
い。請求項2の発明では、中心電極の先端縁が耐蝕性・
耐火花消耗性に優れた貴金属部材で覆われているため、
耐火花消耗性が優れた中心電極を有する内燃機関用スパ
ークプラグとすることができる。
る。図1に示す第1実施例の2極スパークプラグ1にお
いて、2は筒状の主体金具、30は主体金具2内に嵌め
込まれて固定される軸孔付の絶縁碍子であり、中心電極
10は絶縁碍子30の先端面31から突出状態で絶縁碍
子30の軸孔内に固定されている。
封入したニッケルを主にSi、Cr、Mnを含むニッケ
ル合金材、Ni−Cr−Fe合金(例えば、インコネル
600)からなり、適用されるスパークプラグに対応し
て直径が1.5〜2.5mmである。主体金具2は、低
炭素綱で製造され、その先端面に外側電極20が溶接さ
れている。また、主体金具2の先端外周には、ガスケッ
トを介して内燃機関のシリンダヘッドに装着するための
ねじ2aが螺刻されている。L字状を呈する外側電極2
0は、中心電極10と同じ材料のニッケル合金材(例え
ば、インコネル600)で形成され、放電面が中心電極
10の発火部の先端側面を隔てて対向配置され、気中放
電するスパークギャップGを形成している。
ラミックで製造され、パッキンを介して座面を主体金具
2の段部に係止し、主体金具2の六角頭部(図示なし)
を加絞めることにより、主体金具2の開口から先端が突
出するように主体金具2内に固定される。
1において、中心電極10の先端面13の位置と外側電
極20の先端の外端面22の位置とは、先端面13の位
置が、中心電極10の軸方向に引き下がった位置に配置
され、先端面13の位置と外側電極20の先端の外端面
22の位置との距離Lが、0.1〜0.4mm程度にな
るようにしてある。
て説明する。まず、図2に示すように、机上の火花試験
機を用いて負極性放電の火花放電割合について、中心電
極10の先端面13の位置と外側電極20の先端の外端
面22の位置との関係を調べた。すなわち、図2は、ス
パークギャップG1.0mm、また加圧チャンバー内の
エア圧力4kgf/cm2 、放電回数として50発/1
分飛火させたときの外側電極の放電位置を、先端の外端
面A、中央部B及び下端面Cにおける放電状態を求めた
ものである。その結果、Lが0.1mmから−0.4m
mの中心電極が引き下がった位置のとき、A、Bでの放
電割合が多く、火炎核は中心電極による消炎作用を受け
難く、不完全燃焼を生じ難く着火性が向上する。一方、
Lが正の中心電極が突き出した場合は、B、Cの位置の
放電割合がLが負の中心電極が引き下がった場合に比べ
て増し、消炎作用を受け易く、不完全燃焼を生じ易い。
また、中心電極を引き下げ過ぎた場合は、放電位置が下
がるため着火性が低下する。
る着火ミスの頻度について、同じく中心電極10の先端
面13の位置と外側電極20の先端の外端面22の位置
との関係を調べたところ、燃料が空気に対して薄い、す
なわち、空燃比が大きい場合においても、着火性が低下
しにくいような関係として、上記の位置関係の条件が得
られたことによるものである。すなわち、上記の位置関
係の条件は、空燃比A/Fがそれぞれ15.0、15.
5、16.0の場合についての着火ミスの頻度が、特に
低い範囲としては、0.1〜0.4mmである。なお、
図3は、スパークギャップGが1.0mmの2極スパー
クプラグを、4サイクル2000cc、6気筒エンジン
に装着して、3分間のアイドリングを行った場合の失火
回数を測定したものである。
実施例の2極スパークプラグ1は、良熱伝導性の銅を内
部に封入したニッケルを主にSi、Cr、Mnを含むニ
ッケル合金材(例えば、Ni−3Si−3Cr−0.5
Mn合金、インコネル600)からなる中心電極母材1
00の先端面101にイリジウム合金あるいは白金・イ
リジウム合金等の耐蝕性・耐火花消耗性に優れた円板形
状の貴金属部材40を、レーザ溶接等によって溶融接合
して中心電極10を形成したもので、中心電極10の先
端縁11に貴金属部材40が配された状態で、上記実施
例と同様に、中心電極10の先端面13の位置と外側電
極20の先端の外端面22の位置とは、先端面13の位
置が、中心電極10の軸方向に引き下がった位置に配置
され、先端面13の位置と外側電極20の先端の外端面
22の位置との距離Lが、0.1〜0.4mm程度にな
るようにしてある。この実施例では、耐蝕性・耐火花消
耗性が上記の第1実施例に比べて著しく向上する。
実施例の2極スパークプラグ1は、図6に示すとおり、
良熱伝導性の銅を内部に封入したニッケルを主にSi、
Cr、Mnを含むニッケル合金材からなる中心電極母材
100の先端部に径小部102を形成し、径小部102
に白金・ニッケル合金、白金・イリジウム合金等の耐蝕
性・耐火花消耗性に優れた環状の貴金属部材40を嵌め
込み、中心電極母材100と貴金属部材40とを同時に
塑性加工によって目的の径まで絞り込み、中心電極10
としたものであり、上記実施例と同様に、中心電極10
の先端面13の位置と外側電極20の先端の外端面22
の位置とは、先端面13の位置が、中心電極10の軸方
向に引き下がった位置に配置され、先端面13の位置と
外側電極20の先端22の位置との距離Lが、0.1〜
0.4mm程度になるようにしてある。この実施例にお
いても、上記第2実施例と同様に、耐蝕性・耐火花消耗
性が著しく優れる。
材(Pt−20%Ir合金)40を有する第2、第3実
施例の2極スパークプラグ1について、中心電極10の
先端面13の位置を、外側電極20の先端の外端面22
の位置に対して、0.3mmだけ引き下げた場合につい
て、耐久時間に対する消耗状態を示すスパークギャップ
Gの大きさを、中心電極10の先端縁に貴金属部材40
を有しない上記第1実施例の2極スパークプラグ1のス
パークギャップGの大きさについて、4サイクル、6気
筒、2000ccエンジンを用いて5000rpm×4
/4条件でテストした結果を、図7に示す。ここで明ら
かなとおり、第2、第3実施例のものでは、中心電極1
0の発火部に貴金属部材40が配されているため消耗の
程度が小さいが、中心電極10の先端縁に貴金属部材4
0が位置しない第1実施例では、中心電極10が早く消
耗するため、スパークギャップGが大きくなりやすいと
ともに、消耗の程度が大きい。これは、スパークギャッ
プGの大きさに応じて、火花放電に必要な要求電圧(放
電電圧)が大きくなるため、消耗が激しくなるためであ
る。なお、Lの大きさを+0.1mm、−0.1mm、
−0.6mmについても耐久テストを実施したが、消耗
量は引き下がった方が若干多い傾向が認められるが、そ
の差は少ない。
ラグ1における耐久時間に対する要求電圧(火花試験機
のエア圧力4kgf/cm2 で測定)の変化をそれぞれ
示す。以上のとおり、第2、第3実施例では、中心電極
10の先端面13に貴金属部材40が配され、消耗が小
さいため、スパークギャップGの大きさが大きくなりに
くいため、第1実施例に比べて要求電圧が高くならな
い。従って、第1実施例に比べて、第2、第3実施例で
は、長期に亙って安定した着火性能を確保できる。
施例は、セミ沿面スパークプラグ1Aの例を示したもの
で、上記各実施例と同様に、中心電極10の先端面13
の位置と外側電極20の先端の外端面22の位置とは、
先端面13の位置が、中心電極10の軸方向に引き下が
った位置に配置され、先端面13の位置と外側電極20
の先端の外端面22の位置との距離Lが、0.1〜0.
4mm程度になるようにしてある。
の部分断面図である。
て、外側電極の外端面A、中央部B及び下端面Cの放電
状況をしらべたグラフである。
心電極の先端面の位置と外側電極の先端の位置との関係
を空燃比をパラメータとして示した測定図である。
の部分断面図である。
の部分断面図である。
ける中心電極の製造工程を示す工程図である。
ークプラグにおける耐久時間に対するスパークギャップ
の大きさを示した耐久性能図である。
ークプラグにおける耐久時間に対する要求電圧の変化を
示した要求電圧特性図である。
ラグの部分断面図である。
す部分斜視図である。
示す部分斜視図である。
示す部分斜視図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 2本の外側電極はニッケル合金からなる
中心電極の先端側面に対設された内燃機関用2極スパー
クプラグであって、 前記中心電極の発火部の先端面の位置を、前記中心電極
に対向して火花間隙を形成する前記外側電極の先端の外
端面に対して、前記中心電極の軸方向に0.1〜0.4
mmだけ引き下げ、前記外側電極の放電面は前記中心電
極の発火部の先端側面を隔てて対向設置され、気中放電
するスパークギャップを形成してなることを特徴とする
内燃機関用2極スパークプラグ。 - 【請求項2】 前記中心電極の発火部の先端縁を少なく
とも覆うように貴金属部材が形成されたことを特徴とす
る請求項1記載の内燃機関用スパークプラグ。
Priority Applications (1)
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JP08074094A JP3503075B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | 内燃機関用スパークプラグ |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP08074094A JP3503075B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | 内燃機関用スパークプラグ |
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Family Applications (1)
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JP7388642B2 (ja) * | 2020-02-05 | 2023-11-29 | 株式会社豊田自動織機 | 燃焼器 |
-
1994
- 1994-04-19 JP JP08074094A patent/JP3503075B2/ja not_active Expired - Fee Related
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