JP4377177B2 - Spark plug for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関用スパークプラグ、特に、沿面接地電極と絶縁体との間では気中放電し、絶縁体と中心電極との間では絶縁体の先端部表面を経由した沿面放電形態で伝播する火花放電が発生する内燃機関用スパークプラグに関する。 The present invention relates to a spark plug for an internal combustion engine, in particular, in the form of creeping discharge between the creeping ground electrode and the insulator, and between the insulator and the central electrode via the tip of the insulator. The present invention relates to a spark plug for an internal combustion engine that generates a propagating spark discharge.
近年、エンジン性能の改良に伴い、内燃機関用スパークプラグには更なる長寿命化や耐汚損性向上等が求められている。例えば、耐汚損性を改善した内燃機関用スパークプラグとして、セミ沿面放電を生じさせるスパークプラグが知られている(例えば、特許文献1参照)。セミ沿面放電とは、沿面接地電極と絶縁体との間では気中放電し、絶縁体と中心電極との間では絶縁体の先端部表面を経由した沿面放電形態で伝播する火花放電のことをいう。一般に、内燃機関用スパークプラグは、低温環境下で長時間使用されると、いわゆる「燻り」や「かぶり」の状態となり、絶縁体の先端部表面がカーボンなどの導電性汚損物質で覆われて作動不良が生じやすくなる。これに対し、上記のように、セミ沿面放電を生じさせるスパークプラグは、絶縁体の先端部表面に沿う沿面放電によってカーボンなどの汚損物質を焼き切ることができるので、耐汚損性に優れている。 In recent years, along with improvements in engine performance, spark plugs for internal combustion engines are required to have a longer life and improved antifouling property. For example, a spark plug that generates semi-surface discharge is known as a spark plug for an internal combustion engine with improved fouling resistance (see, for example, Patent Document 1). Semi-creeping discharge is a spark discharge that propagates in the form of creeping discharge between the surface of the insulator and the center electrode, and the surface of the surface of the insulator is in the air. Say. In general, when a spark plug for an internal combustion engine is used for a long time in a low temperature environment, it becomes a so-called “buzz” or “cover” state, and the surface of the tip of the insulator is covered with a conductive fouling substance such as carbon. Malfunction is likely to occur. On the other hand, as described above, the spark plug that generates a semi-surface discharge has excellent anti-fouling property because it can burn off a fouling substance such as carbon by the surface discharge along the surface of the tip of the insulator.
ところで、特許文献1のセミ沿面放電型スパークプラグでは、沿面接地電極の先端が絶縁体先端部に対向しているため、沿面接地電極と絶縁体先端部との間の電界強度が過度に強くなる虞があった。従って、セミ沿面放電により、絶縁体が早期消耗し、あるいは貫通破壊してしまう危険性があった。
By the way, in the semi-surface discharge type spark plug of
これに対し、特許文献2の第1図に示されるセミ沿面放電型スパークプラグでは、沿面接地電極の先端が絶縁体先端部に対向することなく、さらに、絶縁体先端部の径方向外側にも存在することなく、沿面接地電極のうち中心電極側を向いて沿面接地電極の長手方向に延びる内側面と絶縁体先端部との間でセミ沿面放電ギャップ(沿面接地電極と絶縁体先端部との最短距離)を形成している。これにより、沿面接地電極と絶縁体先端部との間の電界強度が過度に強くならず、セミ沿面放電による絶縁体の早期消耗・貫通破壊を抑制するようにしている。 On the other hand, in the semi-surface discharge type spark plug shown in FIG. 1 of Patent Document 2, the tip of the creeping ground electrode does not face the insulator tip, and further on the radially outer side of the insulator tip. The semi-creeping discharge gap (creeping ground electrode and insulator) is formed between the inner surface of the creeping ground electrode facing the center electrode and extending in the longitudinal direction of the creeping ground electrode and the tip of the insulator. The shortest distance from the tip). As a result, the electric field strength between the creeping ground electrode and the tip of the insulator is not excessively increased, and the early consumption / penetration breakdown of the insulator due to the semi-creeping discharge is suppressed.
ところで、セミ沿面放電を生じさせるスパークプラグでは、セミ沿面放電による絶縁体の早期消耗・貫通破壊を抑制することの他、良好な耐汚損性や良好な着火性など、様々な条件を満たすことが求められている。これらの条件を満たすためには、沿面接地電極と他の部位との様々な位置関係(寸法関係)を調整する必要がある。これに対し、特許文献2の第1図に示されるセミ沿面放電型スパークプラグでは、沿面接地電極の寸法形状に関し、沿面接地電極は、単に絶縁体の先端から沿面接地電極の厚さもしくは太さに相当する長さだけ先端側に突出していれば良いとされているだけで、接地電極と他の部位との様々な位置関係(寸法関係)については不明であった。 By the way, spark plugs that generate semi-surface discharge satisfy various conditions such as good anti-fouling property and good ignitability in addition to suppressing early consumption and penetration failure of the insulator due to semi-surface discharge. It has been demanded. In order to satisfy these conditions, it is necessary to adjust various positional relationships (dimensional relationships) between the creeping ground electrode and other portions. On the other hand, in the semi-surface discharge type spark plug shown in FIG. 1 of Patent Document 2, regarding the size and shape of the surface ground electrode, the surface ground electrode is simply the thickness of the surface ground electrode from the tip of the insulator. Alternatively, it is only necessary to project to the tip side by a length corresponding to the thickness, and various positional relationships (dimensional relationships) between the ground electrode and other parts have not been known.
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、セミ沿面放電による絶縁体の早期消耗・貫通破壊を抑制しつつ、良好な耐汚損性、良好な着火性などを得ることができ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。 The present invention has been made in view of such a current situation, and is capable of obtaining good fouling resistance, good ignitability, and the like while suppressing early consumption / penetration breakdown of an insulator due to semi-surface discharge. An object is to provide a spark plug for an engine.
その解決手段は、軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、上記軸孔に挿設された中心電極であって、上記絶縁体の先端から突出する中心電極先端部を有する中心電極と、筒状の主体金具であって、上記絶縁体の周囲を取り囲み、自身の先端より上記絶縁体の一部が突出するように配置された主体金具と、上記主体金具の先端面に接合された1または複数の沿面接地電極であって、この沿面接地電極と上記中心電極先端部との間に生じさせる火花放電の放電経路の一部に、上記絶縁体のうち上記主体金具の先端よりも先端側に突出する絶縁体先端部の表面に沿う沿面放電経路を含むように、上記絶縁体先端部及び上記中心電極先端部に対する形態を定めてなる沿面接地電極と、を備える内燃機関用スパークプラグであって、上記沿面接地電極は、上記主体金具の先端面から上記中心電極側を向いて延びる滑らかな内側面であって、上記絶縁体の先端よりも上記軸線方向先端側まで延びる内側面を有し、上記沿面接地電極と上記絶縁体先端部との間隙のうち最短の間隙をセミ沿面放電ギャップとしたとき、上記沿面接地電極の内側面は、上記絶縁体先端部との間で上記セミ沿面放電ギャップをなす電極側ギャップ位置を含み、上記絶縁体の先端を起点とし、上記軸線方向先端側を正の方向、上記軸線方向基端側を負の方向としたとき、上記絶縁体の先端から上記電極側ギャップ位置までの上記軸線方向距離L1(mm)は、−0.8≦L1≦0.0の関係を満たす内燃機関用スパークプラグである。 The solution includes a cylindrical insulator having an axial hole penetrating in the axial direction, and a center electrode inserted into the axial hole, the center electrode having a center electrode tip protruding from the tip of the insulator. An electrode and a cylindrical metal shell, which surrounds the insulator and is arranged so that a part of the insulator protrudes from the tip of itself, and is joined to the tip surface of the metal shell One or a plurality of creeping ground electrodes formed on a portion of a discharge path of a spark discharge generated between the creeping ground electrode and the tip of the center electrode. An internal combustion engine comprising: a creeping ground electrode having a shape with respect to the insulator tip and the center electrode tip so as to include a creeping discharge path along a surface of the insulator tip protruding beyond the tip. Spark plug for engine The ground electrode has a smooth inner surface extending from the front end surface of the metal shell toward the center electrode side, and has an inner side surface extending from the front end of the insulator to the front end side in the axial direction. When the shortest gap among the gaps between the ground electrode and the insulator tip is defined as a semi-creeping discharge gap, the inner surface of the creeping ground electrode has the semi-creeping discharge gap between the insulator tip and the insulator. Including an electrode-side gap position, where the tip of the insulator is the starting point, the tip in the axial direction is the positive direction, and the base end in the axial direction is the negative direction. The axial distance L1 (mm) to the gap position is a spark plug for an internal combustion engine that satisfies a relationship of −0.8 ≦ L1 ≦ 0.0.
本発明の内燃機関用スパークプラグは、沿面接地電極が、主体金具の先端面から中心電極側を向いて延びる滑らかな内側面であって、絶縁体の先端よりも軸線方向先端側まで延びる内側面を有している。さらに、この内側面は、絶縁体先端部との間でセミ沿面放電ギャップをなす電極側ギャップ位置を含んでいる。換言すれば、セミ沿面放電ギャップは、沿面接地電極のうち滑らかな内側面と絶縁体先端部との間で形成される。このため、沿面接地電極と絶縁体先端部との間で電界強度が過度に強くならず、セミ沿面放電(沿面接地電極と絶縁体との間で気中放電し、絶縁体と中心電極との間では絶縁体先端部の表面に沿って沿面放電する火花放電をいう)による絶縁体の早期消耗、貫通破壊を抑制することができる。 In the spark plug for an internal combustion engine according to the present invention, the creeping ground electrode is a smooth inner surface extending from the front end surface of the metal shell toward the center electrode side, and extends from the front end of the insulator to the front end in the axial direction. It has a side. Further, the inner side surface includes an electrode side gap position that forms a semi-creeping discharge gap with the insulator tip. In other words, the semi-creeping discharge gap is formed between the smooth inner surface of the creeping ground electrode and the insulator tip. For this reason, the electric field strength is not excessively increased between the creeping ground electrode and the tip of the insulator, and semi-creeping discharge (air-discharge between the creeping ground electrode and the insulator is caused by Between the first and second insulators, which means spark discharge that creeps along the surface of the tip of the insulator), and can prevent early consumption and penetration breakdown of the insulator.
さらに、本発明の内燃機関用スパークプラグでは、絶縁体の先端を起点とし、軸線方向先端側を正の方向、軸線方向基端側を負の方向としたとき、絶縁体の先端から電極側ギャップ位置までの軸線方向距離L1(mm)が、−0.8≦L1≦0.0の関係を満たしている。L1を0.0mm以下とすることで、換言すれば、セミ沿面放電ギャップを絶縁体の先端よりも軸線方向基端側の位置に形成することで、絶縁体先端部の表面のうち比較的長い距離に亘って沿面放電させることができる。従って、カーボン等の付着によりスパークプラグが汚損した場合には、絶縁体先端部の表面のうち比較的広範囲に亘ってカーボン等の汚損物質を焼き切ることができるので、耐汚損性が良好となる。一方、L1を−0.8mm以上とすることで、換言すれば、セミ沿面放電ギャップを絶縁体の先端よりも軸線方向基端側に0.8mmを超えない範囲で形成することで、混合気への着火性を良好とすることができる。これは、沿面接地電極と絶縁体に挟まれた領域では、軸線方向基端側ほど混合気が希薄となる傾向にあるため、セミ沿面放電ギャップが軸線方向基端側に位置するほど混合気への着火性が低下する傾向にあることに基づいている。 Furthermore, in the spark plug for an internal combustion engine according to the present invention, when the tip of the insulator is the starting point, the tip in the axial direction is the positive direction, and the base end in the axial direction is the negative direction, the gap on the electrode side from the tip of the insulator The axial distance L1 (mm) to the position satisfies the relationship of −0.8 ≦ L1 ≦ 0.0. In other words, by setting L1 to 0.0 mm or less, the semi-creeping discharge gap is formed at a position closer to the base end side in the axial direction than the tip of the insulator, so that the surface of the tip of the insulator is relatively long. It is possible to cause creeping discharge over a distance. Therefore, when the spark plug is soiled due to adhesion of carbon or the like, the soiling material such as carbon can be burned out over a relatively wide area of the surface of the insulator tip, so that the soil resistance is good. On the other hand, when L1 is set to −0.8 mm or more, in other words, the semi-surface discharge gap is formed in a range not exceeding 0.8 mm on the proximal side in the axial direction from the distal end of the insulator. The ignitability can be improved. This is because, in the region sandwiched between the creeping ground electrode and the insulator, the air-fuel mixture tends to become leaner toward the proximal end in the axial direction, so the air-fuel mixture increases as the semi-creeping discharge gap is located closer to the proximal end in the axial direction. This is based on the fact that the ignitability tends to decrease.
なお、沿面接地電極の滑らかな内側面の形状としては、緩やかに屈曲して延びる曲面形状や真っ直ぐ延びる平滑面などが挙げられる。
また、本発明の内燃機関用スパークプラグとしては、例えば、中心電極との間で火花放電する電極として沿面接地電極のみを有するセミ沿面放電型スパークプラグが挙げられる。また、このセミ沿面放電型スパークプラグに、中心電極の先端との間で気中放電ギャップを形成する気中電極を組合わせたスパークプラグとしても良い。
Examples of the shape of the smooth inner surface of the creeping ground electrode include a curved surface shape that is gently bent and extended, and a smooth surface that extends straight.
Moreover, as a spark plug for internal combustion engines of this invention, the semi-surface discharge type spark plug which has only a surface ground electrode as an electrode which carries out a spark discharge between center electrodes is mentioned, for example. Moreover, it is good also as a spark plug which combined this semi-surface discharge type spark plug with the air electrode which forms an air discharge gap between the front-end | tips of a center electrode.
他の解決手段は、軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、上記軸孔に挿設された中心電極であって、上記絶縁体の先端から突出する中心電極先端部を有する中心電極と、筒状の主体金具であって、上記絶縁体の周囲を取り囲み、自身の先端より上記絶縁体の一部が突出するように配置された主体金具と、上記主体金具の先端面に接合された1または複数の沿面接地電極であって、この沿面接地電極と上記中心電極先端部との間に生じさせる火花放電の放電経路の一部に、上記絶縁体のうち上記主体金具の先端よりも先端側に突出する絶縁体先端部の表面に沿う沿面放電経路を含むように、上記絶縁体先端部及び上記中心電極先端部に対する形態を定めてなる沿面接地電極と、を備える内燃機関用スパークプラグであって、上記沿面接地電極は、上記主体金具の先端面から上記中心電極側を向いて延びる滑らかな内側面であって、上記絶縁体の先端よりも上記軸線方向先端側まで延びる内側面を有し、上記沿面接地電極と上記絶縁体先端部との間隙のうち最短の間隙をセミ沿面放電ギャップとしたとき、上記沿面接地電極の内側面は、上記絶縁体先端部との間で上記セミ沿面放電ギャップをなし、上記セミ沿面放電ギャップの寸法G2(mm)は、0.35≦G2≦0.80の関係を満たす内燃機関用スパークプラグである。 Another solution is a cylindrical insulator having an axial hole penetrating in the axial direction, and a central electrode inserted into the axial hole, the central electrode having a distal end protruding from the distal end of the insulator. A central electrode and a cylindrical metal shell, which surrounds the periphery of the insulator and is disposed so that a part of the insulator protrudes from the tip of itself; and on the tip surface of the metal shell One or a plurality of creeping ground electrodes bonded to each other, and the metal shell of the insulator is part of a discharge path of a spark discharge generated between the creeping ground electrode and the tip of the center electrode. A creeping ground electrode having a shape defined with respect to the insulator tip and the center electrode tip so as to include a creeping discharge path along the surface of the insulator tip protruding beyond the tip of the insulator. A spark plug for an internal combustion engine, wherein The ground electrode has a smooth inner surface extending from the front end surface of the metal shell toward the center electrode side, and has an inner side surface extending from the front end of the insulator to the front end side in the axial direction. When the shortest gap among the gaps between the ground electrode and the insulator tip is defined as a semi-creeping discharge gap, the inner surface of the creeping ground electrode has the semi-creeping discharge gap between the insulator tip and the insulator. None, the semi-surface discharge gap dimension G2 (mm) is a spark plug for an internal combustion engine that satisfies a relationship of 0.35 ≦ G2 ≦ 0.80.
本発明の内燃機関用スパークプラグは、セミ沿面放電ギャップ寸法G2(mm)が0.35≦G2≦0.80の関係を満たしている。0.35≦G2≦0.80とすることで、適切にセミ沿面放電ギャップでの火花放電を生じさせることができる。具体的には、G2を0.35mm以上とすることで、例えば、混合気中の燃料がセミ沿面放電ギャップに入り込んだり、あるいは、セミ沿面放電ギャップの位置でカーボンブリッジが生じることによって、失火する危険性が小さくなる。一方、G2を0.80mm以下とすることで、例えば、カーボン等の導電性汚損物質が、主体金具の筒内の絶縁体表面にまで付着した場合でも、主体金具の内周面と絶縁体汚損部分との間で火花放電してしまう危険性が小さく、適切にセミ沿面放電ギャップにおいて火花放電させることができる。 In the spark plug for an internal combustion engine of the present invention, the semi-surface discharge gap dimension G2 (mm) satisfies the relationship of 0.35 ≦ G2 ≦ 0.80. By setting 0.35 ≦ G2 ≦ 0.80, it is possible to appropriately cause a spark discharge in the semi-creeping discharge gap. Specifically, by setting G2 to 0.35 mm or more, for example, the fuel in the air-fuel mixture enters the semi-creeping discharge gap or a carbon bridge is generated at the position of the semi-creeping discharge gap, resulting in misfire. The risk is reduced. On the other hand, by setting G2 to 0.80 mm or less, for example, even when a conductive fouling substance such as carbon adheres to the insulator surface in the cylinder of the metal shell, the inner peripheral surface of the metal shell and the insulator fouling There is little risk of spark discharge between the parts, and spark discharge can be appropriately performed in the semi-creeping discharge gap.
なお、沿面接地電極の滑らかな内側面としては、請求項1と同様に、緩やかに屈曲して延びる曲面や真っ直ぐ延びる平滑面などが挙げられる。
また、本発明の内燃機関用スパークプラグとしては、請求項1と同様に、セミ沿面放電型スパークプラグや、このセミ沿面放電型スパークプラグに気中電極を組合わせたスパークプラグなどが挙げられる。
In addition, examples of the smooth inner surface of the creeping ground electrode include a curved surface that is gently bent and extends, a smooth surface that extends straight, and the like.
The spark plug for the internal combustion engine of the present invention includes a semi-surface discharge type spark plug, a spark plug in which an air electrode is combined with the semi-surface discharge type spark plug, and the like.
さらに、本発明の内燃機関用スパークプラグであって、絶縁体の先端から沿面接地電極の内側面のうち絶縁体先端部との間でセミ沿面放電ギャップをなす電極側ギャップ位置までの軸線方向基端側への距離をL1(mm)としたとき、0.0≦L1≦0.8の関係を満たす内燃機関用スパークプラグとするのが好ましい。このようにすることで、前述のように、耐汚損性が良好となると共に、混合気への着火性をも良好とすることができる。 Furthermore, in the spark plug for an internal combustion engine of the present invention, the axial direction from the tip of the insulator to the electrode-side gap position forming a semi-creeping discharge gap between the inner surface of the creeping ground electrode and the tip of the insulator When the distance to the base end side is L1 (mm), a spark plug for an internal combustion engine that satisfies the relationship of 0.0 ≦ L1 ≦ 0.8 is preferable. By doing so, as described above, the fouling resistance can be improved and the ignitability to the air-fuel mixture can also be improved.
また、軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、上記軸孔に挿設された中心電極であって、上記絶縁体の先端から突出する中心電極先端部を有する中心電極と、筒状の主体金具であって、上記絶縁体の周囲を取り囲み、自身の先端より上記絶縁体の一部が突出するように配置された主体金具と、上記主体金具の先端面に接合された1または複数の沿面接地電極であって、この沿面接地電極と上記中心電極先端部との間に生じさせる火花放電の放電経路の一部に、上記絶縁体のうち上記主体金具の先端よりも先端側に突出する絶縁体先端部の表面に沿う沿面放電経路を含むように、上記絶縁体先端部及び上記中心電極先端部に対する形態を定めてなる沿面接地電極と、を備える内燃機関用スパークプラグであって、上記沿面接地電極は、上記主体金具の先端面から上記中心電極側を向いて延びる滑らかな内側面であって、上記絶縁体の先端よりも上記軸線方向先端側まで延びる内側面を有し、上記沿面接地電極と上記絶縁体先端部との間隙のうち最短の間隙をセミ沿面放電ギャップとしたとき、上記沿面接地電極の内側面は、上記絶縁体先端部との間で上記セミ沿面放電ギャップをなし、上記中心電極は、上記絶縁体の先端の近傍に位置し、上記軸線方向先端側ほど縮径する縮径部と、上記縮径部から上記軸線方向基端側に延びる円筒形状の基端側部と、を有し、上記絶縁体の先端を起点とし、上記軸線方向先端側を正の方向、上記軸線方向基端側を負の方向としたとき、上記絶縁体の先端から上記縮径部と上記基端側部との間に形成される環状稜線までの上記軸線方向距離N(mm)は、N≧−0.5の関係を満たす内燃機関用スパークプラグとするのが好ましい。 Further, a tubular insulator having an axial hole penetrating in the axial direction, a center electrode which is inserted into the shaft hole, a center electrode having a center electrode leading end portion protruding from the tip of the insulator, A cylindrical metal shell, which surrounds the insulator and is disposed so that a part of the insulator protrudes from the tip of the metal shell, and 1 joined to the tip surface of the metal shell Or a plurality of creeping ground electrodes, and a part of a discharge path of a spark discharge generated between the creeping ground electrode and the tip of the center electrode, than the tip of the metal shell of the insulator. A spark for an internal combustion engine, comprising: a creeping ground electrode having a shape with respect to the insulator tip and the center electrode tip so as to include a creeping discharge path along a surface of the insulator tip protruding to the tip side. Plug, the creeping ground electrode is A smooth inner surface extending from the front end surface of the metal shell toward the center electrode side, the inner surface extending from the front end of the insulator to the front end side in the axial direction, and the creeping ground electrode and the When the shortest gap among the gaps with the insulator tip is the semi-creeping discharge gap, the inner surface of the creeping ground electrode forms the semi-creeping discharge gap with the insulator tip, and the center The electrode is located in the vicinity of the distal end of the insulator and has a reduced diameter portion that decreases in diameter toward the distal end side in the axial direction, and a cylindrical proximal end side portion that extends from the reduced diameter portion to the proximal side in the axial direction. Where the distal end of the insulator is the starting point, the distal end side in the axial direction is the positive direction, and the proximal end side in the axial direction is the negative direction. The axial distance to the annular ridgeline formed between the end side part (Mm) is preferably set to spark plug satisfies the relationship N ≧ -0.5.
この内燃機関用スパークプラグでは、絶縁体の先端を起点とし、軸線方向先端側を正の方向、軸線方向基端側を負の方向としたとき、絶縁体の先端から中心電極の縮径部と基端側部との間に形成される環状稜線までの軸線方向距離N(mm)が、N≧−0.5の関係を満たすようにしている。中心電極の環状稜線は角部となるため、その付近に電界が集中し、放電の端点(起点あるいは終点)となる傾向にある。このため、この環状稜線を絶縁体の先端より大きく基端側に位置させると、沿面放電せずに、絶縁体中を貫通して放電してしまう虞がある。これに対し、このスパークプラグでは、中心電極の環状稜線を、絶縁体の先端から軸線方向基端側に0.5mm離れた位置よりも軸線方向先端側に配置させている。これにより、この環状稜線付近の電界強度が強くなることで環状稜線を端点として火花放電が生じてしまった場合でも、火花放電が絶縁体を貫通することなく、適切に沿面放電させることができる。 In this spark plug for an internal combustion engine, when the front end of the insulator is the starting point, the front end side in the axial direction is the positive direction, and the base end side in the axial direction is the negative direction, the reduced diameter portion of the center electrode from the front end of the insulator The axial distance N (mm) to the annular ridge formed between the base end side portion satisfies the relationship of N ≧ −0.5. Since the annular ridge line of the center electrode is a corner, the electric field is concentrated in the vicinity thereof and tends to be an end point (start point or end point) of discharge. For this reason, if this annular ridge line is positioned larger than the distal end of the insulator on the base end side, there is a risk that the creeping discharge may occur and the electric discharge penetrate through the insulator. On the other hand, in this spark plug , the annular ridge line of the center electrode is arranged on the distal end side in the axial direction from the position 0.5 mm away from the distal end of the insulator to the proximal end side in the axial direction. As a result, even when a spark discharge occurs with the annular ridge line as an end point due to an increase in the electric field strength in the vicinity of the annular ridge line, it is possible to appropriately cause a creeping discharge without the spark discharge penetrating the insulator.
なお、絶縁体の先端から中心電極の環状稜線までの軸線方向距離N(mm)は、負の値(環状稜線が絶縁体の先端よりも軸線方向基端側に位置する場合)に限らず、正の値(環状稜線が絶縁体の先端よりも軸線方向先端側に位置する場合)であっても良い。
また、沿面接地電極の滑らかな内側面としては、請求項1と同様に、緩やかに屈曲して延びる曲面や真っ直ぐ延びる平滑面などが挙げられる。また、上述の内燃機関用スパークプラグとしては、請求項1と同様に、セミ沿面放電型スパークプラグや、このセミ沿面放電型スパークプラグに気中電極を組合わせたスパークプラグなどが挙げられる。
The axial distance N (mm) from the tip of the insulator to the annular ridge line of the center electrode is not limited to a negative value (when the annular ridge line is positioned closer to the proximal side in the axial direction than the tip of the insulator), It may be a positive value (when the annular ridge line is located on the tip side in the axial direction with respect to the tip of the insulator).
In addition, examples of the smooth inner surface of the creeping ground electrode include a curved surface that is gently bent and extended, a smooth surface that extends straight, and the like. As the spark plug for an internal combustion engine described above, the same as defined in
さらに、上記いずれかの内燃機関用スパークプラグであって、前記主体金具に固着され、前記中心電極の先端との間で気中放電ギャップを形成する気中電極を有する内燃機関用スパークプラグとすると良い。 Furthermore, any one of the above-described spark plugs for an internal combustion engine, wherein the spark plug for the internal combustion engine has an air electrode fixed to the metal shell and forming an air discharge gap with the tip of the center electrode. good.
本発明は、セミ沿面放電型スパークプラグに、中心電極の先端との間で気中放電ギャップを形成する気中電極を組合わせたスパークプラグについても適用することができる。このようなスパークプラグにおいても、セミ沿面放電による絶縁体の早期消耗、貫通破壊を抑制しつつ、良好な耐汚損性、良好な着火性などを得ることができる。 The present invention can also be applied to a spark plug in which a semi-surface discharge spark plug is combined with an air electrode that forms an air discharge gap with the tip of the center electrode. Also in such a spark plug, it is possible to obtain good fouling resistance, good ignition property, etc. while suppressing early consumption of the insulator due to semi-surface discharge and through breakage.
なお、気中放電ギャップとは、中心電極の先端と気中電極との間隙のうち最短の間隙をいう。また、着火性と耐久性を向上するため、中心電極の先端及び気中電極のうち中心電極の先端と対向する位置の少なくともいずれかに、貴金属チップを設けるようにしても良い。中心電極の先端に貴金属チップを設けた場合、中心電極の先端は貴金属チップの先端となり、さらに、気中電極に貴金属チップを設けた場合は、気中放電ギャップは両電極の貴金属チップ同士の最短距離となる。この貴金属チップとしては、例えば、Pt,Ir,Rhなどの貴金属を主成分とする合金が挙げられる。 The air discharge gap refers to the shortest gap among the gaps between the tip of the center electrode and the air electrode. In order to improve ignitability and durability, a noble metal tip may be provided at at least one of the tip of the center electrode and the air electrode facing the tip of the center electrode. When the noble metal tip is provided at the tip of the center electrode, the tip of the center electrode is the tip of the noble metal tip, and when the noble metal tip is provided on the air electrode, the air discharge gap is the shortest distance between the noble metal tips of both electrodes. Distance. As this noble metal tip, for example, an alloy containing a noble metal such as Pt, Ir, Rh or the like as a main component can be cited.
さらに、上記の内燃機関用スパークプラグであって、前記沿面接地電極の先端は、前記中心電極の先端より前記軸線方向基端側に位置してなる内燃機関用スパークプラグとすると良い。 Further, in the above-mentioned spark plug for an internal combustion engine, the tip of the creeping ground electrode may be a spark plug for an internal combustion engine that is positioned on the proximal side in the axial direction from the tip of the center electrode.
本発明の内燃機関用スパークプラグは、セミ沿面放電型スパークプラグに、中心電極の先端との間で気中放電ギャップを形成する気中電極を組合わせたスパークプラグにおいて、沿面接地電極の先端を、中心電極の先端より軸線方向基端側に位置させている。このため、気中放電ギャップにおいて火花放電した場合の火炎の拡がりが、沿面接地電極によって妨げられる虞がない。従って、気中放電ギャップにおいて火花放電した際の混合気への着火性を良好とすることができる。 The spark plug for an internal combustion engine according to the present invention is a spark plug in which a semi-surface discharge type spark plug is combined with an air electrode that forms an air discharge gap with the tip of the center electrode. Is positioned on the proximal side in the axial direction from the tip of the center electrode. For this reason, there is no possibility that the spread of the flame when spark discharge occurs in the air discharge gap is hindered by the creeping ground electrode. Therefore, it is possible to improve the ignitability of the air-fuel mixture when spark discharge occurs in the air discharge gap.
さらに、上記いずれかの内燃機関用スパークプラグであって、前記セミ沿面放電ギャップの寸法G2(mm)は、0.35≦G2≦0.80の関係を満たし、且つ前記気中放電ギャップの寸法G1(mm)は、0.5≦G1≦1.1の関係を満たす内燃機関用スパークプラグとすると良い。 Furthermore, in any of the above-described spark plugs for an internal combustion engine, the semi-surface discharge gap dimension G2 (mm) satisfies a relationship of 0.35 ≦ G2 ≦ 0.80, and the air discharge gap dimension. G1 (mm) is preferably a spark plug for an internal combustion engine that satisfies the relationship of 0.5 ≦ G1 ≦ 1.1.
本発明の内燃機関用スパークプラグは、セミ沿面放電型スパークプラグに、中心電極の先端との間で気中放電ギャップを形成する気中電極を組合わせたスパークプラグにおいて、セミ沿面放電ギャップ寸法G2(mm)を0.35≦G2≦0.80とした場合に、気中放電ギャップ寸法G1(mm)が0.5≦G1≦1.1の関係を満たしている。G1を0.5mm以上とすることで、気中放電ギャップにおいて火花放電した際、混合気への着火性を良好とすることができる。具体的には、G1を0.5mm以上とすることで、気中放電ギャップに十分な混合気を介在させることができると共に、この混合気に着火するための十分な火花放電を生じさせることができる。 The spark plug for an internal combustion engine of the present invention is a spark plug in which a semi-surface discharge type spark plug is combined with an air electrode that forms an air discharge gap with the tip of a center electrode. When (mm) is 0.35 ≦ G2 ≦ 0.80, the air discharge gap dimension G1 (mm) satisfies the relationship of 0.5 ≦ G1 ≦ 1.1. By setting G1 to 0.5 mm or more, when spark discharge occurs in the air discharge gap, the ignitability of the air-fuel mixture can be improved. Specifically, by setting G1 to 0.5 mm or more, a sufficient air-fuel mixture can be interposed in the air discharge gap, and a sufficient spark discharge for igniting this air-fuel mixture can be generated. it can.
一方、G1を1.1mm以下とすることで、気中放電ギャップを経由する放電経路の放電電圧が高くなりすぎないようにし、適切に気中放電ギャップを経由する火花放電を生じさせることができる。具体的には、例えば、気中放電ギャップを経由する放電経路の放電電圧が高すぎることで、汚損していない(絶縁体先端部の表面にカーボン等が付着していない)状況でもセミ沿面放電ギャップにおいて火花放電が生じてしまい、着火性が低下する危険性を小さくできる。あるいは、気中放電ギャップ及びセミ沿面放電ギャップのいずれにおいても火花放電が生じることなく、絶縁体を貫通する放電が生じてしまう危険性を小さくできる。 On the other hand, by setting G1 to 1.1 mm or less, the discharge voltage of the discharge path passing through the air discharge gap can be prevented from becoming too high, and a spark discharge can be appropriately generated via the air discharge gap. . Specifically, for example, the discharge voltage of the discharge path through the air discharge gap is too high, so that the semi-surface discharge is not contaminated (carbon is not attached to the surface of the insulator tip). It is possible to reduce the risk that spark discharge occurs in the gap and the ignitability is lowered. Alternatively, the risk of a discharge penetrating the insulator can be reduced without causing a spark discharge in any of the air discharge gap and the semi-surface discharge gap.
さらに、上記いずれかの内燃機関用スパークプラグであって、前記気中電極は、前記主体金具に固着され前記軸線方向先端側に延びる基端部、この基端部から延設されて上記主体金具の径方向内側に屈曲する屈曲部、及びこの屈曲部から延設されて前記中心電極と上記軸線方向に対向する位置まで延びる先端部を備える気中電極本体部と、上記気中電極本体部の上記先端部に直接あるいは間接に固着され、上記中心電極の先端との間で前記気中放電ギャップを形成する貴金属チップと、を有し、上記気中電極本体部の上記先端部のうち上記中心電極側を向く先端部内側面から、上記貴金属チップのうち前記気中放電ギャップを形成するチップ側ギャップ位置までの上記先端部内側面に垂直な方向への距離をH(mm)としたとき、H≧0.1の関係を満たす内燃機関用スパークプラグとすると良い。 Furthermore, in any one of the above-described spark plugs for an internal combustion engine, the air electrode is fixed to the metal shell and extends to the axial front end side, and extends from the base end portion to extend the metal shell. An air electrode main body portion including a bent portion that is bent radially inward, and a distal end portion that extends from the bent portion and extends to a position facing the central electrode in the axial direction, and the air electrode main body portion. A noble metal tip fixed directly or indirectly to the tip portion and forming the air discharge gap with the tip of the center electrode, and the center of the tip portion of the air electrode body portion When a distance in a direction perpendicular to the inner surface of the tip portion from the inner surface of the tip portion facing the electrode side to the tip side gap position of the noble metal tip forming the air discharge gap in the noble metal tip is defined as H (mm), H ≧ 0.1 It may be a spark plug for an internal combustion engine that satisfies the relationship.
本発明の内燃機関用スパークプラグは、気中電極本体部の先端部に、中心電極の先端との間で気中放電ギャップを形成する貴金属チップを設けている。このため、着火性と耐久性(耐火花消耗性)が良好となる。さらに、気中電極本体部の先端部内側面からチップ側ギャップ位置までの先端部内側面に垂直な方向への距離をH(mm)とすると、H≧0.1の関係を満たすようにしている。換言すれば、気中放電ギャップを気中電極本体部の先端部内側面から0.1mm以上離れた位置に設けるようにしている。これにより、気中放電ギャップにおいて火花放電した場合の火炎の拡がりが、気中電極本体部の先端部によって妨げられ難くなる。従って、気中放電ギャップにおいて火花放電した際の混合気への着火性を良好とすることができる。 In the spark plug for an internal combustion engine of the present invention, a noble metal tip that forms an air discharge gap with the tip of the center electrode is provided at the tip of the air electrode main body. For this reason, ignitability and durability (spark wear resistance) are improved. Furthermore, when the distance in the direction perpendicular to the inner surface of the tip from the inner surface of the tip of the air electrode main body to the tip side gap position is H (mm), the relationship of H ≧ 0.1 is satisfied. In other words, the air discharge gap is provided at a position separated by 0.1 mm or more from the inner surface of the distal end portion of the air electrode main body. This makes it difficult for flame spread when spark discharge occurs in the air discharge gap to be hindered by the tip of the air electrode main body. Therefore, it is possible to improve the ignitability of the air-fuel mixture when spark discharge occurs in the air discharge gap.
なお、貴金属チップの固着形態としては、例えば、気中電極本体部の先端部内側面上に直接固着した形態が挙げられる。あるいは、気中電極本体部の先端部内側面と貴金属チップとの間に他の貴金属チップ等を介在させる形態で、貴金属チップを設けるようにしても良い。あるいは、気中電極本体部に設けた凹部内に貴金属チップを配置し、少なくとも貴金属チップの先端が気中電極本体部の先端部内側面から突出する形態としても良い。
貴金属チップとしては、例えば、Pt,Ir,Rhなどの貴金属を主成分とする合金が挙げられる。
In addition, as a fixed form of a noble metal tip, the form fixed directly on the inner surface of the front-end | tip part of an air electrode main body part is mentioned, for example. Alternatively, the noble metal tip may be provided in a form in which another noble metal tip or the like is interposed between the inner surface of the distal end portion of the air electrode main body and the noble metal tip. Or it is good also as a form which arrange | positions a noble metal chip | tip in the recessed part provided in the air electrode main-body part, and the front-end | tip of a noble metal main body part protrudes from the inner surface of the front-end | tip part at least.
As the noble metal tip, for example, an alloy containing a noble metal such as Pt, Ir, Rh or the like as a main component can be cited.
さらに、上記いずれかの内燃機関用スパークプラグであって、前記主体金具の先端外径は10.1mm以下である内燃機関用スパークプラグとすると良い。 Furthermore, any of the above-described spark plugs for an internal combustion engine, wherein the metal shell has a tip outer diameter of 10.1 mm or less.
近年、内燃機関の高出力化に伴って燃焼室内における吸気及び排気バルブの大型化や4バルブ化が検討され、また、エンジンが小型化される傾向から、内燃機関用スパークプラグは小型化を望まれている。しかし、セミ沿面放電型スパークプラグ等の沿面放電するスパークプラグでは、小型化(小径化)するほど絶縁体の肉厚は薄くなる傾向にある。このため、絶縁体の早期消耗・貫通破壊の問題は、特に、主体金具のネジ径をM12以下(主体金具の先端外径を10.1mm以下)とした場合に深刻となる。 In recent years, as the output of internal combustion engines has increased, the intake and exhaust valves in combustion chambers have been increased in size and four valves have been studied. In addition, because of the trend toward smaller engines, it is hoped that spark plugs for internal combustion engines will be smaller. It is rare. However, in a spark plug that performs creeping discharge, such as a semi-creeping discharge type spark plug, the thickness of the insulator tends to be thinner as the size is reduced (smaller diameter). For this reason, the problem of premature wear and penetration breakage of the insulator becomes particularly serious when the screw diameter of the metal shell is M12 or less (the outer diameter of the tip of the metal shell is 10.1 mm or less).
これに対し、本発明の内燃機関用スパークプラグは、主体金具の先端外径を10.1mm以下(ネジ径がM12以下の主体金具の先端外径に相当する)としても、沿面接地電極と絶縁体先端部との間の電界強度が過度に強くならず、セミ沿面放電による絶縁体の早期消耗、貫通破壊を抑制することができる。
なお、主体金具の先端外径とは、主体金具の先端角部に形成された面取り部を除いた先端の外径をいい、本発明は、主体金具の外側面に取付ネジ部が形成されていない、いわゆるネジなしプラグについても適用できる。
On the other hand, the spark plug for an internal combustion engine of the present invention has a creeping ground electrode and an outer diameter of the metal shell, even if the tip outer diameter of the metal shell is 10.1 mm or less (corresponding to the tip outer diameter of the metal shell having a screw diameter of M12 or less) The strength of the electric field between the front end of the insulator does not become excessively high, and the early consumption of the insulator due to semi-surface discharge and penetration damage can be suppressed.
Note that the outer diameter of the front end of the metal shell means the outer diameter of the front end excluding the chamfered portion formed at the front end corner of the metal shell, and the present invention has a mounting screw portion formed on the outer surface of the metal shell. It can also be applied to a so-called screwless plug.
さらに、上記いずれかの内燃機関用スパークプラグであって、前記沿面接地電極は、前記主体金具の先端面から延び前記軸線方向先端側ほど前記中心電極に近づく形態の基端部を有する内燃機関用スパークプラグとすると良い。 Furthermore, in any one of the spark plugs for an internal combustion engine, the creeping ground electrode has a base end portion that extends from a front end surface of the metal shell and approaches the center electrode toward the front end side in the axial direction. It is better to use a spark plug.
従来の内燃機関用スパークプラグ(特許文献2,Fig.1参照)の沿面接地電極は、その基端部が主体金具の先端面から軸線方向に延びる形状であった。このため、沿面接地電極のうち中心電極側を向いて沿面接地電極の長手方向に延びる内側面と絶縁体先端部との間でセミ沿面放電ギャップを形成するために、一旦沿面接地電極を中心電極側に屈曲させて、絶縁体先端部に近づける必要があった。
これに対し、本発明の内燃機関用スパークプラグでは、沿面接地電極の基端部を、主体金具の先端面から延び、軸線方向先端側ほど中心電極に近づく形態としている。従って、沿面接地電極を中心電極側に屈曲させることなく、沿面接地電極の内側面と絶縁体先端部との間でセミ沿面放電ギャップを形成することができる。このため、沿面接地電極の形成が容易となり、低コストとなる。
A creeping ground electrode of a conventional spark plug for an internal combustion engine (see Patent Document 2, FIG. 1) has a shape in which the base end portion extends in the axial direction from the front end surface of the metal shell. For this reason, in order to form a semi-creeping discharge gap between the inner surface of the creeping ground electrode facing the center electrode side and extending in the longitudinal direction of the creeping ground electrode and the tip of the insulator, the creeping ground electrode is temporarily Has to be bent toward the center electrode side to approach the tip of the insulator.
On the other hand, in the spark plug for an internal combustion engine of the present invention, the base end portion of the creeping ground electrode extends from the front end surface of the metal shell and approaches the center electrode toward the front end side in the axial direction. Therefore, a semi-creeping discharge gap can be formed between the inner surface of the creeping ground electrode and the tip of the insulator without bending the creeping ground electrode toward the center electrode. For this reason, it is easy to form the creeping ground electrode, and the cost is reduced.
さらに、本発明の内燃機関用スパークプラグでは、上記のように沿面接地電極の基端部を中心電極に近づけるために屈曲させる必要がないため、沿面接地電極のセミ沿面放電ギャップ付近の形状を特許文献2(Fig.1)の形状と同一にする場合は、スパークプラグの軸線方向及び径方向のそれぞれについて沿面接地電極の長さを短縮することができる。反対に、沿面接地電極を特許文献2(Fig.1)と同じ軸線方向長さにする場合には、特許文献2(Fig.1)の形状よりも緩やかなカーブを描かせこの部分での電界集中を緩和するなど、適切なセミ沿面放電が生じるように、適切な形状を選択する選択範囲を広げることができる。 Furthermore, in the spark plug for an internal combustion engine of the present invention, it is not necessary to bend the base end portion of the creeping ground electrode so as to approach the center electrode as described above, so the shape of the creeping ground electrode in the vicinity of the semi-creeping discharge gap Can be made the same as the shape of Patent Document 2 (FIG. 1), the length of the creeping ground electrode can be shortened in each of the axial direction and the radial direction of the spark plug. On the other hand, if the creeping ground electrode has the same axial length as that of Patent Document 2 (FIG. 1), draw a gentler curve than the shape of Patent Document 2 (FIG. 1). The selection range for selecting an appropriate shape can be expanded so as to generate an appropriate semi-surface discharge, such as relaxation of electric field concentration.
特に、本発明の内燃機関用スパークプラグは、M12以下の小径プラグについて好適となる。具体的には、以下のような理由による。スパークプラグは、小型化(小径化)するほど、主体金具のうち沿面接地電極が固着される固着面と絶縁体先端部との径方向距離は短くなる。また、主体金具の先端からの絶縁体及び中心電極の突出量が小さくなる傾向にある。このため、特許文献2(Fig.1)のように2カ所で屈曲する形態の沿面接地電極では、スパークプラグの軸線方向及び径方向のそれぞれについて沿面接地電極の長さを小さくするには限界があり、M12以下の小径プラグに適用することは困難であった。これに対し、本発明のスパークプラグでは、上述のように、沿面接地電極について中心電極側に屈曲する部分を削減できる分、スパークプラグの軸線方向及び径方向のそれぞれについて沿面接地電極の長さを小さくすることができるので、M12以下の小径プラグについても適切なセミ沿面放電ギャップを形成することができる。 In particular, the spark plug for an internal combustion engine of the present invention is suitable for a small diameter plug of M12 or less. Specifically, for the following reason. As the spark plug becomes smaller (smaller in diameter), the radial distance between the fixing surface of the metal shell to which the creeping ground electrode is fixed and the tip of the insulator becomes shorter. Further, the amount of protrusion of the insulator and the center electrode from the tip of the metal shell tends to be small. For this reason, in a creeping ground electrode that is bent at two locations as in Patent Document 2 (FIG. 1), in order to reduce the length of the creeping ground electrode in the axial direction and the radial direction of the spark plug, respectively. There was a limit and it was difficult to apply to a small diameter plug of M12 or less. On the other hand, in the spark plug of the present invention, as described above, the length of the creeping ground electrode in each of the axial direction and the radial direction of the spark plug can be reduced by reducing the portion bent to the center electrode side of the creeping ground electrode. Therefore, an appropriate semi-creeping discharge gap can be formed even for a small-diameter plug of M12 or less.
なお、沿面接地電極の基端部は、主体金具の先端面から延び、軸線方向先端側ほど中心電極に近づく形態を有していれば良い。例えば、主体金具の先端面を軸線方向先端側ほど軸線から遠くなる斜面とし、この斜面から垂直に延びる直線形状の基端部が挙げられる。また、主体金具の先端面を、特許文献2(Fig.1)と同様に軸線方向に垂直な面とするが、沿面接地電極のうち主体金具の先端面と接合する接合端面を基端部の延びる方向に対し斜めにして接合するようにしても良い。また、基端部は直線形状に限らず、湾曲形状としても良い。 The base end portion of the creeping ground electrode only needs to extend from the distal end surface of the metal shell and have a form closer to the center electrode toward the distal end side in the axial direction. For example, the front end surface of the metal shell is a slope that is farther from the axis toward the tip in the axial direction, and a linear base end portion that extends perpendicularly from the slope can be used. Further, the distal end surface of the metal shell is a surface perpendicular to the axial direction as in Patent Document 2 (FIG. 1), but the joint end surface that joins the distal surface of the metal shell among the creeping ground electrodes is the base end portion. They may be joined obliquely with respect to the extending direction. Further, the base end portion is not limited to a linear shape, and may be a curved shape.
以下、本発明にかかる実施例1〜4について説明する。 Examples 1 to 4 according to the present invention will be described below.
実施例1の内燃機関用スパークプラグ100は、図1に示すように、沿面接地電極110、中心電極120、主体金具130、絶縁体140、及び気中電極150を備えている。この内燃機関用スパークプラグ100は、主体金具130の外側面に形成されているネジ部130bを利用して図示しないエンジンのシリンダヘッドに取り付けられ、使用に供される。
As shown in FIG. 1, the
ここで、内燃機関用スパークプラグ100の先端側部分(図1のB部)の拡大図を図2に示すと共に、内燃機関用スパークプラグ100ついて詳細に説明する。絶縁体140はアルミナからなり、軸線C方向に貫通する軸孔140bを有する筒状体である。主体金具130は、外側面に呼びがM10のネジ部130bが形成された筒状の金属体であり、絶縁体140の周囲を間隙を設けて取り囲んでいる。さらに、主体金具130の先端面132は、軸線C方向先端側(図2中下方向)ほど軸線Cから遠くなる傾斜を有している。なお、本実施例1では、主体金具130の先端外径Dは、8.5mmとなっている。
Here, an enlarged view of the front end side portion (B portion in FIG. 1) of the
中心電極120は、絶縁体140の軸孔140bに挿設され、その先端部121が絶縁体140の先端141bより先端側に突出するように固設された軸状金属体である。この中心電極120は、絶縁体140の先端141bの近傍に位置し軸線C方向先端側ほど縮径する縮径部123と、この縮径部123から軸線C方向基端側に延びる円筒形状の基端側部124とを有している。ここで、この縮径部123と基端側部124との間に形成される環状の稜線を環状稜線125(縮径部123と基端側部124との境界線に相当し、図2中破線で示す)とする。また、絶縁体140の先端141bを起点とし、軸線C方向先端側(図2中下方向)を正の方向、軸線C方向基端側(図2中上方向)を負の方向としたとき、絶縁体140の先端141bから中心電極120の環状稜線125までの距離をN(mm)とする。
The
このような中心電極120を構成する電極母材の金属体としては、Ni耐熱合金、Fe耐熱合金等が挙げられる。また、これら電極母材内にCuまたはCu合金からなる良熱伝導性金属芯が封入されていても良い。なお、内燃機関用スパークプラグ100では、中心電極120の先端に円盤状の貴金属チップ122がレーザ溶接によって固設されている。この貴金属チップ122は、例えば、Pt,Ir,Rhなどの貴金属を主成分とする合金によって形成される。ここで、絶縁体140の先端141bから中心電極120の先端120b(本実施例1では、貴金属チップ122の先端に相当する)までの軸線C方向先端側への距離をJ(mm)とする。
Examples of the metal body of the electrode base material constituting the
沿面接地電極110は、例えば、Ni耐熱合金やFe耐熱合金からなる金属体であり、中心電極120を間に挟んで対向する位置に2つ設けられている。具体的には、沿面接地電極110は、主体金具130の先端面132に固着された直線形状の基端部111と、軸線C方向に延びる直線形状の先端部112とを有している。このような沿面接地電極110のうち主体金具130の先端面132から中心電極120側を向いて延びる内側面114は、滑らかな面を構成している。
The creeping
ここで、沿面接地電極110と絶縁体先端部141との間隙のうち最短の間隙をセミ沿面放電ギャップといい、このセミ沿面放電ギャップの寸法をG2(mm)とする。また、絶縁体140の先端141bを起点とし、軸線C方向先端側を正の方向、軸線C方向基端側を負の方向としたとき、絶縁体140の先端141bから沿面接地電極110の先端113(本実施例1では、先端が先端面と一致する)までの軸線方向距離をL2(mm)とする。同様に、絶縁体140の先端141bから沿面接地電極110のうち絶縁体先端部141との間でセミ沿面放電ギャップをなす電極側ギャップ位置110gまでの軸線方向距離をL1(mm)とする。
Here, the shortest gap among the gaps between the creeping
沿面接地電極110の基端部111は、直線形状を有しており、この基端部111のうち主体金具130の先端面132と接合する接合端面116が、基端部111の延長方向を向いている(換言すれば、接合端面116が、基端部111の軸線に垂直となっている)。そして、沿面接地電極110の接合端面116が先端面132と接する形態で先端面132に対し垂直に固着されている。これにより、沿面接地電極110の基端部111が軸線C方向先端側(図2中下方向)ほど中心電極120に近づく形態となっている。
The
ところで、従来の内燃機関用スパークプラグ(特許文献2,Fig.1参照)の沿面接地電極は、基端部が主体金具の先端面から軸線方向に延びる形状であった。このため、沿面接地電極の内側面と絶縁体先端部との間でセミ沿面ギャップを形成するために、一旦沿面接地電極を中心電極側に屈曲させて、絶縁体先端部に近づけていた。これに対し、本実施形態の内燃機関用スパークプラグ100では、上述のように、沿面接地電極110の基端部111が軸線C方向先端側ほど中心電極120に近づく形態となっているので、沿面接地電極110を中心電極120側に屈曲させることなく、沿面接地電極110の内側面114と絶縁体先端部141との間で、適切なセミ沿面ギャップ寸法G2を確保することができる。このため、沿面接地電極110の形成が容易となり、低コストとなる。
By the way, the creeping ground electrode of the conventional spark plug for an internal combustion engine (see Patent Document 2, FIG. 1) has a shape in which the base end portion extends in the axial direction from the front end surface of the metal shell. For this reason, in order to form a semi-creeping gap between the inner surface of the creeping ground electrode and the tip of the insulator, the creeping ground electrode was once bent toward the center electrode and brought closer to the tip of the insulator. . On the other hand, in the
特に、スパークプラグを小型化(小径化)するほど、主体金具130の先端面132と絶縁体先端部141との径方向距離は短くなる。また、主体金具130の先端131からの絶縁体140及び中心電極120の突出量が小さくなる傾向にある。このため、特許文献2(Fig.1)のように2カ所で屈曲する形態の沿面接地電極では、スパークプラグの軸線方向及び径方向のそれぞれについて沿面接地電極の長さを小さくするには限界があり、M12以下の小径プラグに適用することは困難であった。
In particular, as the spark plug is made smaller (smaller in diameter), the radial distance between the
これに対し、本実施形態の内燃機関用スパークプラグ100では、沿面接地電極110を中心電極120に近づけるために屈曲させる必要がないため、特許文献2(Fig.1)に比して、スパークプラグの軸線C方向及び径方向のそれぞれについて沿面接地電極110の長さを短縮することができる。従って、本実施形態の内燃機関用スパークプラグ1
00は、主体金具130の先端外径Dを8.5mm(ネジ径がM10の主体金具の先端外径に相当する)としても、適切なセミ沿面ギャップ寸法G2を確保することができる。
On the other hand, in the
00 can secure an appropriate semi-creeping gap dimension G2 even if the outer diameter D of the
気中電極150は、図3に示すように、気中電極本体部155と貴金属チップ152とを有している。このうち、気中電極本体部155は、金属体であり、主体金具130の先端面132に固着され軸線C方向先端側に延びる基端部154、この基端部154から延設されて主体金具130の径方向内側に屈曲する屈曲部153、及びこの屈曲部153から延設されて中心電極120と軸線C方向に対向する位置まで延びる先端部151を有している。なお、本実施例1では、気中電極本体部155の先端部151は、軸線C方向に対し直交する方向に延びている。
As shown in FIG. 3, the
貴金属チップ152は、例えば、Pt,Ir,Rhなどの貴金属を主成分とする合金からなり、気中電極本体部155の先端部151のうち中心電極120の先端120bと略対向する位置に、抵抗溶接あるいはレーザ溶接によって固設されている。これによって、中心電極120の先端120bと気中電極150の貴金属チップ152との間で、気中放電ギャップが形成される。なお、この気中放電ギャップの寸法をG1(mm)とする。また、気中電極本体部155の先端部151のうち中心電極120側を向く先端部内側面151bから貴金属チップ152のうち気中放電ギャップを形成するチップ側ギャップ位置152bまでの先端部内側面151bに垂直な方向への距離(本実施例1では、先端部内側面151bからの貴金属チップ152の突出量に相当する)をH(mm)とする。
The
このような内燃機関用スパークプラグ100に関し、前述した寸法値H(mm),N(mm),L1(mm),L2(mm),G1(mm),G2(mm)の適切な寸法範囲を調査すべく、サンプルを用意して火花放電試験を行った。
まず、絶縁体140の先端141bから沿面接地電極110の先端113までの距離L2(mm)の適切な寸法範囲を調査すべく、J(mm),H(mm),N(mm),L1(mm),G2(mm),G1(mm)の値が同一で、L2(mm)の値のみが異なる4種類のサンプルを用意した。具体的には、J=1.5(mm),H=0.1(mm),N=−0.3(mm),L1=−0.3(mm),G2=0.35(mm),G1=2.0(mm)とし、L2のみL2=−0.2,−0.1,0.0,0.1(mm)の4種類とした。なお、本試験では、気中放電ギャップにおいて気中放電させないようにするために、G1=2.0(mm)と大きな値に設定している。
With respect to such a
First, in order to investigate an appropriate dimension range of the distance L2 (mm) from the
このような4種類のサンプルをそれぞれ、排気量2000ccのエンジンに取付け、エンジン回転数3500rpmで5時間の連続運転を行い、L2(mm)と火花放電による絶縁体140の貫通破壊との関係を調査した。この試験結果を表1に示す。表1では、貫通破壊が生じたものを×、生じなかったものを○で表示している。なお、4種類のサンプルの放電電圧は、それぞれ30kV程度としている。
Each of these four types of samples was attached to an engine with a displacement of 2000 cc, and continuously operated for 5 hours at an engine speed of 3500 rpm, and the relationship between L2 (mm) and the penetration failure of the
表1に示すように、L2(mm)を負の値、具体的にはL2=−0.2,−0.1(mm)に設定した2つのサンプルでは、絶縁体140の貫通破壊が生じてしまった。これに対し、L2(mm)を0以上の値、具体的にはL2=0.0,0.1(mm)に設定した2つのサンプルでは、絶縁体140の貫通破壊が生じなかった。ところで、本試験で用いたサンプルでは、図2に示すように、沿面接地電極110の先端113の軸線方向位置と内側面114の先端の軸線方向位置とが一致しており、内側面114は滑らかに形成されている。換言すれば、沿面接地電極110の滑らかな内側面114は、沿面接地電極110の先端113の軸線方向位置まで延びている。
As shown in Table 1, in two samples in which L2 (mm) is set to a negative value, specifically, L2 = −0.2, −0.1 (mm), the penetration failure of the
従って、本試験結果より、L2(mm)を0以上の値、換言すれば、沿面接地電極110の滑らかな内側面114を絶縁体の先端よりも軸線方向先端側まで延ばし、この内側面114が電極側ギャップ位置110gを含むようにすることで、絶縁体140の貫通破壊を抑制することができるといえる。これは、沿面接地電極110の滑らかな内側面114が電極側ギャップ位置110gを含むようにすることで、換言すれば、滑らかな内側面114と絶縁体先端部141との間でセミ沿面放電ギャップを形成することで、沿面接地電極110と絶縁体先端部141との間の電界強度が過度に強くならないためと考えられる。
Therefore, from this test result, L2 (mm) is a value of 0 or more, in other words, the smooth
さらに、L2(mm)の適切な寸法範囲を調査すべく、J(mm),H(mm),N(mm),L1(mm),G2(mm),G1(mm)の値を同一とし、L2(mm)の値のみが異なる7種類のサンプルを用意した。具体的には、J=1.5(mm),H=0.1(mm),N=−0.3(mm),L1=−0.3(mm),G2=0.5(mm),G1=0.9(mm)とし、L2のみL2=0.0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0(mm)の7種類とした。 Furthermore, in order to investigate an appropriate dimension range of L2 (mm), the values of J (mm), H (mm), N (mm), L1 (mm), G2 (mm), and G1 (mm) are the same. Seven types of samples differing only in the value of L2 (mm) were prepared. Specifically, J = 1.5 (mm), H = 0.1 (mm), N = −0.3 (mm), L1 = −0.3 (mm), G2 = 0.5 (mm) ), G1 = 0.9 (mm), and only L2 is L2 = 0.0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 (mm) did.
このような7種類のサンプルをそれぞれ、排気量2000ccのエンジンに取付け、A/F(空燃比)をリーン側から推移させ、アイドリング(エンジン回転数700rpm)の条件で着火性の試験を行った。本試験では、上記エンジン条件で、HCスパイクが2分あたり3回発生したときのA/Fの値を着火限界と判断し、このときのA/Fの値とL2(mm)との関係を調査した。この試験結果を図4のグラフに示す。 Each of these seven types of samples was attached to an engine with a displacement of 2000 cc, A / F (air-fuel ratio) was shifted from the lean side, and an ignitability test was performed under idling conditions (engine speed 700 rpm). In this test, the A / F value when the HC spike occurs 3 times per 2 minutes under the above engine conditions is determined as the ignition limit, and the relationship between the A / F value and L2 (mm) at this time is determined. investigated. The test results are shown in the graph of FIG.
図4に示すように、L2(mm)=0.0,0.5,1.0,1.5(mm)に設定した4つのサンプルでは、着火限界におけるA/Fの値が共に16.8と高い値を示し、極めて良好な着火性を得ることができた。ところが、L2が1.5mmより大きくなると、具体的にはL2=2.0,2.5,3.0(mm)に設定した3つのサンプルでは、A/Fの値が16.5,16.0,15.0と次第に低下してしまった。すなわち、L2を1.5mmより大きくすると、着火性が低下してしまった。 As shown in FIG. 4, in the four samples set to L2 (mm) = 0.0, 0.5, 1.0, 1.5 (mm), the A / F value at the ignition limit is 16. The value was as high as 8 and extremely good ignitability could be obtained. However, when L2 is larger than 1.5 mm, specifically, in the three samples set to L2 = 2.0, 2.5, 3.0 (mm), the value of A / F is 16.5, 16 It gradually decreased to 0.0, 15.0. That is, when L2 is larger than 1.5 mm, the ignitability is lowered.
ところで、本試験で用いたサンプルでは、上記のように、絶縁体140の先端141bから中心電極120の先端120bまでの軸線C方向先端側への距離J=1.5(mm)としている。従って、本試験結果より、沿面接地電極110の先端113を、中心電極120の先端120bよりも軸線C方向先端側(図2中下方向)に位置させると、着火性が低下してしまうといえる。反対に、沿面接地電極110の先端113を、中心電極120の先端120bより軸線C方向基端側に位置させることで、混合気への着火性を良好にできるといえる。これは、気中放電ギャップにおいて火花放電した場合の火炎の拡がりが、沿面接地電極1110によって妨げられないためであると考えられる。
By the way, in the sample used in this test, as described above, the distance J from the
次に、絶縁体140の先端141bから電極側ギャップ位置110gまでの軸線C方向距離L1(mm)の適切な寸法範囲を調査すべく、J(mm),H(mm),N(mm),L2(mm),G2(mm),G1(mm)の値を同一とし、L1(mm)の値のみが異なる4種類のサンプルを用意した。具体的には、J=1.5(mm),H=0.1(mm),N=−0.2(mm),L2=0.5(mm),G2=0.5(mm),G1=1.0(mm)とし、L1のみL1=−0.2,−0.1,0.0,0.1(mm)の4種類とした。
Next, in order to investigate an appropriate dimension range of the distance L1 (mm) in the axis C direction from the
このような4種類のサンプルをそれぞれ、排気量2000ccのエンジンに取付け、JIS D 1606に規定に基づいて、くすぶり汚損試験を行った。本試験では、JIS D 1606に規定されている所定の運転パターンを1サイクルとし、それぞれのサンプルについて、絶縁抵抗が10MΩに到達するまでのサイクル数を調査した。この試験結果を表2に示す。 Each of these four types of samples was attached to an engine with a displacement of 2000 cc, and a smoldering fouling test was conducted according to JIS D 1606. In this test, a predetermined operation pattern defined in JIS D 1606 was set as one cycle, and the number of cycles until the insulation resistance reached 10 MΩ was investigated for each sample. The test results are shown in Table 2.
表2に示すように、L1(mm)を正の値、具体的にはL2=0.1(mm)に設定したサンプルでは、7サイクル経過後に絶縁抵抗が10MΩに到達してしまった。これに対し、L1(mm)を0.0mm以下、具体的にはL2=−0.2,−0.1,0.0(mm)に設定した3つのサンプルでは、絶縁抵抗が10MΩに到達するまでに、8サイクル運転することができた。従って、本試験結果より、L1(mm)を0.0mm以下とすることで、換言すれば、セミ沿面放電ギャップG2を絶縁体140の先端141bよりも軸線C方向基端側の位置に形成することで、絶縁抵抗の低下を抑制、すなわち耐汚損性を良好にできるといえる。
As shown in Table 2, in the sample in which L1 (mm) was set to a positive value, specifically, L2 = 0.1 (mm), the insulation resistance reached 10 MΩ after 7 cycles. In contrast, in the three samples where L1 (mm) is set to 0.0 mm or less, specifically, L2 = −0.2, −0.1, 0.0 (mm), the insulation resistance reaches 10 MΩ. Until then, it was able to operate for 8 cycles. Therefore, from this test result, by setting L1 (mm) to 0.0 mm or less, in other words, the semi-creeping discharge gap G2 is formed at a position closer to the proximal end side in the axis C direction than the
この試験結果の要因は、次のように考えられる。L1を0.0mm以下とすることで、換言すれば、セミ沿面放電ギャップG2を絶縁体140の先端141bよりも軸線C方向基端側の位置に形成することで、絶縁体先端部141の表面のうち比較的長い距離に亘って沿面放電させることが可能となる。従って、カーボン等の付着によりスパークプラグが汚損した場合には、絶縁体先端部141の表面のうち比較的広範囲に亘ってカーボン等の汚損物質を焼き切ることができるので、耐汚損性が良好となる。
The factors of this test result are considered as follows. In other words, by setting L1 to 0.0 mm or less, the semi-surface discharge gap G2 is formed at a position closer to the base end side in the direction of the axis C than the
さらに、L1(mm)の適切な寸法範囲を調査すべく、J(mm),H(mm),N(mm),L2(mm),G2(mm)の値については変更することなく、L1のみL1=−1.5,−1.0,−0.5,0.0,0.5(mm)とした5種類のサンプルを用意した。なお、本試験では、気中放電ギャップにおいて気中放電させないようにするために、G1=2.0(mm)と大きな値に設定している。 Further, in order to investigate an appropriate dimension range of L1 (mm), the values of J (mm), H (mm), N (mm), L2 (mm), and G2 (mm) are not changed, and L1 Only 5 samples were prepared with L1 = −1.5, −1.0, −0.5, 0.0, 0.5 (mm). In this test, G1 = 2.0 (mm) is set to a large value so as not to cause air discharge in the air discharge gap.
このような5種類のサンプルをそれぞれ、排気量2000ccのエンジンに取付け、A/F(空燃比)をリーン側から推移させ、アイドリング(エンジン回転数700rpm)の条件で着火性の試験を行った。本試験では、上記エンジン条件で、HCスパイクが2分あたり3回発生したときのA/Fの値を着火限界と判断し、このときのA/Fの値とL2(mm)との関係を調査した。この試験結果を図5のグラフに示す。 Each of these five types of samples was attached to an engine with a displacement of 2000 cc, A / F (air-fuel ratio) was shifted from the lean side, and an ignitability test was performed under idling conditions (engine speed 700 rpm). In this test, the A / F value when the HC spike occurs 3 times per 2 minutes under the above engine conditions is determined as the ignition limit, and the relationship between the A / F value and L2 (mm) at this time is determined. investigated. The test results are shown in the graph of FIG.
図5に示すように、L1=−1.5,−1.0(mm)に設定したサンプルでは、着火限界におけるA/Fの値が14.5,15.0と低かったが、L1=−0.5,0.0,0.5(mm)と大きくなるにしたがって、着火限界におけるA/Fの値が16.0,16.5,16.8と高い値を示し、良好な着火性を得ることができた。このように、本試験では、L1(mm)の値が大きくなるにしたがって、換言すれば、セミ沿面放電ギャップG2を軸線C方向基端側に配置するほど、着火限界におけるA/Fの値が上昇し、着火性が向上することがわかった。特に、図5のグラフより、L1=−0.8(mm)以上で着火限界におけるA/Fの値が15.5以上となり、着火性が良好となることがわかった。 As shown in FIG. 5, in the sample set to L1 = −1.5, −1.0 (mm), the A / F value at the ignition limit was as low as 14.5 and 15.0, but L1 = As the value increases to -0.5, 0.0, 0.5 (mm), the A / F values at the ignition limit show high values of 16.0, 16.5, 16.8, and good ignition I was able to get sex. In this way, in this test, as the value of L1 (mm) increases, in other words, as the semi-creeping discharge gap G2 is arranged closer to the base end side in the axis C direction, the value of A / F at the ignition limit increases. It was found that the ignitability improved. In particular, from the graph of FIG. 5, it was found that when L1 = −0.8 (mm) or more, the A / F value at the ignition limit is 15.5 or more, and the ignitability is improved.
従って、L1を−0.8mm以上とすることで、換言すれば、セミ沿面放電ギャップG2を絶縁体140の先端141bよりも軸線C方向基端側に0.8mmを超えない範囲で形成することで、混合気への着火性を良好とすることができるといえる。これは、沿面接地電極110と絶縁体140に挟まれた領域では、軸線C方向基端側ほど混合気が希薄となる傾向にあるため、セミ沿面放電ギャップG2が軸線C方向基端側に位置するほど混合気への着火性が低下する傾向にあるためと考えられる。
以上で説明したように、L1(mm)を0.0mm以下とすることで耐汚損性を良好にでき、−0.8mm以上とすることで混合気への着火性を良好とすることができた。従って、−0.8≦L1≦0.0の関係を満たすことで、耐汚損性を良好にできると共に、着火性をも良好にできるといえる。
Therefore, by setting L1 to be −0.8 mm or more, in other words, the semi-surface discharge gap G2 is formed in a range not exceeding 0.8 mm on the base end side in the axis C direction from the
As explained above, the fouling resistance can be improved by setting L1 (mm) to 0.0 mm or less, and the ignitability to the air-fuel mixture can be improved by setting it to -0.8 mm or more. It was. Therefore, it can be said that by satisfying the relationship of −0.8 ≦ L1 ≦ 0.0, the fouling resistance can be improved and the ignitability can be improved.
次に、セミ沿面放電ギャップ寸法G2(mm)の適切な寸法範囲を調査すべく、J(mm),H(mm),N(mm),L2(mm),L1(mm),G1(mm)の値が同一で、G2(mm)の値のみが異なる5種類のサンプルを用意した。具体的には、J=1.5(mm),H=0.1(mm),N=−0.2(mm),L2=0.5(mm),L1=−0.3(mm),とし、G2のみG2=0.30,0.35,0.40,0.45,0.50(mm)の5種類とした。なお、本試験では、気中放電ギャップにおいて気中放電させないようにするために、G1=2.0(mm)と大きな値に設定している。 Next, J (mm), H (mm), N (mm), L2 (mm), L1 (mm), G1 (mm) are investigated in order to investigate an appropriate dimension range of the semi-creeping discharge gap dimension G2 (mm). ) Values were the same, and five types of samples differing only in G2 (mm) values were prepared. Specifically, J = 1.5 (mm), H = 0.1 (mm), N = −0.2 (mm), L2 = 0.5 (mm), L1 = −0.3 (mm) ), And only G2, five types of G2 = 0.30, 0.35, 0.40, 0.45, 0.50 (mm) were used. In this test, G1 = 2.0 (mm) is set to a large value so as not to cause air discharge in the air discharge gap.
このような5種類のサンプルをそれぞれ、排気量2000ccのエンジンに取付け、JIS D 1606に規定に基づいて、くすぶり汚損試験を行った。本試験では、JIS D 1606に規定されている所定の運転パターンを1サイクルとし、それぞれのサンプルについて、絶縁抵抗が10MΩに到達するまで運転を行った。その後、それぞれのサンプルについて、セミ沿面放電ギャップの位置でのカーボンブリッジの有無を調査した。この試験結果を表3に示す。表3では、カーボンブリッジが生じたものを×、生じなかったものを○で表示している。なお、本試験は、室温−10℃の温度条件下で行っている。 Each of these five types of samples was attached to an engine with a displacement of 2000 cc, and a smoldering fouling test was carried out based on JIS D 1606. In this test, a predetermined operation pattern defined in JIS D 1606 was set as one cycle, and each sample was operated until the insulation resistance reached 10 MΩ. Thereafter, each sample was examined for the presence of a carbon bridge at the semi-creeping discharge gap. The test results are shown in Table 3. In Table 3, the case where the carbon bridge was generated is indicated by x, and the case where the carbon bridge was not generated is indicated by ◯. In addition, this test is performed on the temperature conditions of room temperature-10 degreeC.
表3に示すように、G2=0.30(mm)に設定したサンプルでは、カーボンブリッジが生じてしまった。これに対し、G2を0.35mm以上、具体的にはG2=0.35,0.40,0.45,0.50(mm)に設定した4つのサンプルでは、カーボンブリッジが生じなかった。従って、本試験結果より、G2を0.35mm以上とすることで、セミ沿面放電ギャップの位置でのカーボンブリッジの発生を抑制することができ、ひいては失火の危険性を小さくできるといえる。 As shown in Table 3, in the sample set to G2 = 0.30 (mm), a carbon bridge occurred. On the other hand, carbon bridges did not occur in the four samples in which G2 was set to 0.35 mm or more, specifically G2 = 0.35, 0.40, 0.45, 0.50 (mm). Therefore, from this test result, it can be said that by setting G2 to 0.35 mm or more, the occurrence of carbon bridges at the semi-creeping discharge gap position can be suppressed, and the risk of misfire can be reduced.
さらに、G2(mm)の適切な寸法範囲を調査すべく、J(mm),H(mm),N(mm),L2(mm),L1(mm)の値については変更することなく、G2=0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0(mm)とした6種類のサンプルを用意した。なお、本試験では、G1=0.9(mm)に設定している。 Further, in order to investigate an appropriate dimension range of G2 (mm), the values of J (mm), H (mm), N (mm), L2 (mm), and L1 (mm) are not changed, and G2 Six types of samples with 0.5 = 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0 (mm) were prepared. In this test, G1 is set to 0.9 (mm).
このような6種類のサンプルをそれぞれ、絶縁抵抗が100MΩの燻った状態で、排気量2000ccのエンジンに取付け、0.2MPaの加圧下で火花放電試験を行った。本試験では、このときのリーク発生率(%)を調査した。なお、本試験でのリークとは、セミ沿面放電ギャップにおいて火花放電することなく、例えば、主体金具の内周面と絶縁体汚損部分との間で火花放電してしまう現象をいう。この試験結果を表4に示す。 Each of these six types of samples was mounted on a 2000 cc engine with an insulation resistance of 100 MΩ, and a spark discharge test was performed under a pressure of 0.2 MPa. In this test, the leak rate (%) at this time was investigated. In addition, the leak in this test refers to a phenomenon in which, for example, a spark discharge occurs between the inner peripheral surface of the metal shell and the insulator fouling portion without causing a spark discharge in the semi-surface discharge gap. The test results are shown in Table 4.
表4に示すように、G2=0.5,0.6,0.7,0.8(mm)に設定した4つのサンプルでは、リークが発生することなく、セミ沿面放電ギャップにおいて適切に火花放電した。これに対し、G2が0.80mmを超えたサンプル、具体的にはG2=0.90,1.00(mm)に設定した2つのサンプルでは、リークが発生してしまった。具体的には、リーク発生率(%)がそれぞれ5%、15%となり、G2が大きくなるにしたがってリーク発生率(%)も上昇した。従って、本試験の結果より、G2を0.80mm以下とすることで、スパークプラグが燻った状態(例えば、カーボン等の導電性汚損物質が、主体金具の筒内の絶縁体表面にまで付着した状態)となっても、リークしてしまう(例えば、主体金具の内周面と絶縁体汚損部分との間で火花放電してしまう)危険性が小さく、適切にセミ沿面放電ギャップにおいて火花放電させることができるといえる。
以上より、0.35≦G2≦0.80とすることで、適切にセミ沿面放電ギャップでの火花放電を生じさせることができるといえる。
As shown in Table 4, in the four samples set to G2 = 0.5, 0.6, 0.7, 0.8 (mm), there is no leakage, and sparks are appropriately generated in the semi-creeping discharge gap. Discharged. On the other hand, leakage occurred in the sample in which G2 exceeded 0.80 mm, specifically, in the two samples set to G2 = 0.90 and 1.00 (mm). Specifically, the leak rate (%) was 5% and 15%, respectively, and the leak rate (%) increased as G2 increased. Therefore, from the result of this test, by setting G2 to 0.80 mm or less, the spark plug is in a state of being rolled (for example, conductive fouling substances such as carbon adhere to the insulator surface in the cylinder of the metal shell. State), the risk of leakage (for example, spark discharge between the inner peripheral surface of the metal shell and the contaminated part of the insulator) is small, and spark discharge is appropriately performed in the semi-surface discharge gap. It can be said that it is possible.
From the above, it can be said that by setting 0.35 ≦ G2 ≦ 0.80, it is possible to appropriately cause a spark discharge in the semi-creeping discharge gap.
次に、絶縁体140の先端141bから中心電極120の環状稜線125までの軸線C方向距離N(mm)の適切な寸法範囲を調査すべく、J(mm),H(mm),L2(mm),L1(mm),G2(mm),G1(mm)の値が同一で、N(mm)の値のみが異なる4種類のサンプルを用意した。具体的には、J=1.5(mm),H=0.1(mm),L2=0.0(mm),L1=−0.3(mm),G2=0.35(mm),G1=2.0(mm)とし、NをN=−0.7,−0.5,−0.3,−0.1(mm)の4種類とした。なお、本試験では、気中放電ギャップにおいて気中放電させないようにするために、G1=2.0(mm)と大きな値に設定している。
Next, J (mm), H (mm), and L2 (mm) are investigated in order to investigate an appropriate dimension range of the distance N (mm) in the axis C direction from the
このような4種類のサンプルをそれぞれ、排気量2000ccのエンジンに取付け、エンジン回転数3500rpmで5時間の連続運転を行い、N(mm)と絶縁体140の貫通破壊との関係を調査した。この試験結果を表5に示す。表5では、貫通破壊が生じたものを×、生じなかったものを○で表示している。なお、4種類のサンプルの放電電圧は、それぞれ30kV程度としている。
Each of these four types of samples was attached to an engine with a displacement of 2000 cc, and continuously operated for 5 hours at an engine speed of 3500 rpm, and the relationship between N (mm) and penetration failure of the
表5に示すように、N=−0.7(mm)に設定したサンプルでは、絶縁体140の貫通破壊が生じてしまった。これは、次のような理由によるものと考えられる。中心電極120の環状稜線125は角部となっているため、その付近に電界が集中し、放電の端点(起点あるいは終点)となり易い。従って、この環状稜線125を絶縁体140の先端141bより大きく軸線方向基端側に位置させると、絶縁体先端部141の表面に沿った沿面放電よりも絶縁体140を貫通する放電が生じやすくなるためと考えられる。
As shown in Table 5, in the sample set to N = −0.7 (mm), the penetration failure of the
これに対し、N(mm)を−0.5以上の値、具体的にはN=−0.5,−0.3,−0.1(mm)に設定した3つのサンプルでは、絶縁体140の貫通破壊が生じなかった。従って、本試験結果より、N≧−0.5、換言すれば、中心電極120の環状稜線125を、絶縁体140の先端141bから軸線方向基端側に0.5mm離れた位置よりも軸線方向先端側に配置させることで、絶縁体140の貫通破壊を抑制することができるといえる。これは、環状稜線125の位置が、絶縁体140の先端141bよりも軸線方向基端側であっても、比較的絶縁体140の先端141bに近い位置であるため、中心電極120の環状稜線125を起点に火花放電が生じても、火花放電が絶縁体140を貫通することなく、適切に沿面放電させることができると考えられる。
On the other hand, in three samples in which N (mm) is set to a value of −0.5 or more, specifically, N = −0.5, −0.3, and −0.1 (mm), the
次に、0.35≦G2≦0.80とした場合に、気中放電ギャップG1(mm)の適切な寸法範囲を調査すべく、J(mm),H(mm),L2(mm),L1(mm),G2(mm),N(mm)の値が同一で、G1(mm)の値のみが異なる5種類のサンプルを用意した。具体的には、J=1.5(mm),H=0.1(mm),L2=0.0(mm),L1=−0.3(mm),N=−0.2(mm)とし、G1をG1=0.3,0.5,0.7,0.9,1.1(mm)の5種類とした。なお、本試験では、0.35≦G2≦0.80の好適範囲からG2=0.5(mm)を選択している。 Next, when 0.35 ≦ G2 ≦ 0.80, J (mm), H (mm), L2 (mm), in order to investigate an appropriate size range of the air discharge gap G1 (mm), Five types of samples having the same values of L1 (mm), G2 (mm), and N (mm) but different values of G1 (mm) were prepared. Specifically, J = 1.5 (mm), H = 0.1 (mm), L2 = 0.0 (mm), L1 = −0.3 (mm), N = −0.2 (mm) ), And G1 has five types of G1 = 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 1.1 (mm). In this test, G2 = 0.5 (mm) is selected from a suitable range of 0.35 ≦ G2 ≦ 0.80.
このような5種類のサンプルをそれぞれ、排気量2000ccのエンジンに取付け、A/F(空燃比)をリーン側から推移させ、アイドリング(エンジン回転数700rpm)の条件で着火性の試験を行った。本試験では、上記エンジン条件で、HCスパイクが2分あたり3回発生したときのA/Fの値を着火限界と判断し、このときのA/Fの値とL2(mm)との関係を調査した。この試験結果を図6のグラフに示す。 Each of these five types of samples was attached to an engine with a displacement of 2000 cc, A / F (air-fuel ratio) was shifted from the lean side, and an ignitability test was performed under idling conditions (engine speed 700 rpm). In this test, the A / F value when the HC spike occurs 3 times per 2 minutes under the above engine conditions is determined as the ignition limit, and the relationship between the A / F value and L2 (mm) at this time is determined. investigated. The test results are shown in the graph of FIG.
図6に示すように、G1=0.3(mm)に設定したサンプルでは、着火限界におけるA/Fの値が15.0と低かったが、G1=0.5,0.7,0.9(mm)と大きくなるにしたがって、着火限界におけるA/Fの値が、15.5,16.0,17.0と上昇し、良好な着火性を得ることができた。また、G1=1.1(mm)に設定したサンプルでは、G1=0.9(mm)に設定したサンプルに比して着火限界におけるA/Fの値が低下したが、A/F=15.5と着火性は良好であった。この試験結果より、0.5≦G1≦1.1とすることで、着火限界におけるA/Fの値が15.5以上となり、着火性を良好にできることがわかった。 As shown in FIG. 6, in the sample set to G1 = 0.3 (mm), the A / F value at the ignition limit was as low as 15.0, but G1 = 0.5, 0.7, 0. As the value increased to 9 (mm), the A / F value at the ignition limit increased to 15.5, 16.0, 17.0, and good ignitability could be obtained. Further, in the sample set to G1 = 1.1 (mm), the A / F value at the ignition limit was lower than that of the sample set to G1 = 0.9 (mm), but A / F = 15 .5 and the ignitability was good. From this test result, it was found that by setting 0.5 ≦ G1 ≦ 1.1, the A / F value at the ignition limit became 15.5 or more, and the ignitability could be improved.
これは、次のような理由によるものと考えられる。G1を0.5mm以上とすることで、気中放電ギャップに十分な混合気を介在させることができると共に、この混合気に着火するための十分な火花放電を生じさせることができるためと考えられる。一方、G1を1.1mm以下とすることで、気中放電ギャップを経由する放電経路の放電電圧が高くなりすぎないようにし、適切に気中放電ギャップを経由する火花放電を生じさせることができるためと考えられる。 This is considered due to the following reasons. It is considered that by setting G1 to 0.5 mm or more, a sufficient air-fuel mixture can be interposed in the air discharge gap, and a sufficient spark discharge for igniting this air-fuel mixture can be generated. . On the other hand, by setting G1 to 1.1 mm or less, the discharge voltage of the discharge path passing through the air discharge gap can be prevented from becoming too high, and a spark discharge can be appropriately generated via the air discharge gap. This is probably because of this.
次に、気中電極本体部155の先端部内側面151bからチップ側ギャップ位置152bまでの先端部内側面151bに垂直な方向への距離H(mm)の適切な寸法範囲を調査すべく、J(mm),N(mm),L2(mm),L1(mm),G2(mm),G1(mm)の値が同一で、H(mm)の値のみが異なる5種類のサンプルを用意した。具体的には、J=1.5(mm),N=−0.2(mm),L2=0.5(mm),L1=−0.3(mm),G2=0.5(mm),G1=0.8(mm)とし、HをH=0,0.05,0.10,0.15,0.20(mm)の5種類とした。
Next, in order to investigate an appropriate dimensional range of the distance H (mm) in the direction perpendicular to the tip
このような5種類のサンプルをそれぞれ、排気量2000ccのエンジンに取付け、A/F(空燃比)をリーン側から推移させ、アイドリング(エンジン回転数700rpm)の条件で着火性の試験を行った。本試験では、上記エンジン条件で、HCスパイクが2分あたり3回発生したときのA/Fの値を着火限界と判断し、このときのA/Fの値とL2(mm)との関係を調査した。この試験結果を図7のグラフに示す。 Each of these five types of samples was attached to an engine with a displacement of 2000 cc, A / F (air-fuel ratio) was shifted from the lean side, and an ignitability test was performed under idling conditions (engine speed 700 rpm). In this test, the A / F value when the HC spike occurs 3 times per 2 minutes under the above engine conditions is determined as the ignition limit, and the relationship between the A / F value and L2 (mm) at this time is determined. investigated. The test results are shown in the graph of FIG.
図7に示すように、H=0,0.05(mm)に設定した2つのサンプルでは、着火限界におけるA/Fの値が15.3と低かったが、H=0.10,0.15,0.20(mm)の3つのサンプルでは、着火限界におけるA/Fの値が、16.8,16.9,17.0と高い値を示し、良好な着火性を得ることができた。従って、本試験結果より、H≧0.1とすることで、換言すれば、気中放電ギャップを気中電極本体部155の先端部内側面151bから0.1mm以上離れた位置に設けるようにすることで、混合気への着火性を良好にできるといえる。これは、H≧0.1とすることで、気中放電ギャップにおいて火花放電した場合の火炎の拡がりが、気中電極本体部155の先端部151によって妨げられ難くなるためと考えられる。
As shown in FIG. 7, in the two samples set at H = 0, 0.05 (mm), the A / F value at the ignition limit was as low as 15.3, but H = 0.10, 0. In the three samples of 15, 0.20 (mm), the A / F values at the ignition limit are as high as 16.8, 16.9, 17.0, and good ignitability can be obtained. It was. Therefore, from this test result, by setting H ≧ 0.1, in other words, the air discharge gap is provided at a position 0.1 mm or more away from the
本実施例1の内燃機関用スパークプラグ100は、次のようにして製造する。
まず、主原料にアルミナを使用し、高温で所定の形状に焼成することによって絶縁体140を形成する。また、鋼材を使用し、所定の形状に塑性加工することによって略円筒状の主体金具130を形成する。次いで、この主体金具130の先端側を切削加工し、軸線C方向先端側ほど軸線Cから遠くなる傾斜となる先端面132を形成する(図2参照)。
The
First, the
一方、Ni耐熱合金からなる直線棒状の沿面接地電極110を2つ、気中電極150を1つ用意する。なお、沿面接地電極110のうち主体金具130の先端面132と接合する接合端面116は、直線棒状の沿面接地電極110の延長方向を向くように形成する(換言すれば、接合端面116は、沿面接地電極110の軸線に垂直に形成する)(図8参照)。また、気中電極150のうち主体金具130の先端面132と接合する接合端面156は、直線棒状の気中電極150の延長方向に対し斜めに形成している(図9参照)。詳細には、気中電極150の延長方向を軸線C方向に一致させたときに、接合端面156の傾斜が主体金具130の先端面132の傾斜と一致するようにしている。また、気中電極150の先端部152には、貴金属チップ152をレーザ溶接によって固着しておく。
On the other hand, two straight rod-shaped
次いで、図8に示すように、電気抵抗溶接によって、2つの沿面接地電極110を、軸線Cを間に挟んで対向するように主体金具130の先端面132に固着する。このとき、沿面接地電極110は、軸線C方向先端側ほど中心電極120に近づく形態となる。次いで、電気抵抗溶接によって、気中電極150を、主体金具130の先端面132のうち2つの沿面接地電極110が固着された固着面132bから90度ずれた位置に固着する(図8(b)参照)。このとき、気中電極150は、図9に示すように、軸線C方向に延びる形態で主体金具130の先端面132に固着される。
Next, as shown in FIG. 8, the two creeping
次いで、沿面接地電極110の先端部112が軸線Cから遠ざかるよに沿面接地電極110を屈曲させ、沿面接地電極110の先端部112を軸線C方向に延びる形状にする。
その後、呼びがM10のネジ部130bを主体金具130の外側面に形成する。次いで、絶縁体140、中心電極120、沿面接地電極110及び気中電極150が固着された主体金具130等を組み付ける。次いで、気中電極150の先端部151がの軸線C方向に対し垂直に延びるように、気中電極150を屈曲させる。このようにして、図1に示すような、内燃機関用スパークプラグ100が完成する。
Next, the creeping
Thereafter, a
次に、実施例2の内燃機関用スパークプラグ400ついて説明する。本実施例2の内燃機関用スパークプラグ400は、図10に示すように、実施例1の内燃機関用スパークプラグ100と比較して、沿面接地電極及び気中電極の形状が異なり、その他の部分については同様である。
Next, the internal combustion
実施例1の内燃機関用スパークプラグ100では、沿面接地電極110の基端部111は、軸線C方向先端側ほど中心電極120に近づく形態で、直線形状を有していた(図2参照)。これに対し、本実施例2の内燃機関用スパークプラグ400では、図10(a)に示すように、沿面接地電極410の基端部411は、湾曲形状となっているが、軸線C方向先端側ほど中心電極120に近づく形態を有している。このため、本実施例2の内燃機関用スパークプラグ400でも、沿面接地電極410を中心電極120側に屈曲させることなく、沿面接地電極410の内側面414と絶縁体先端部141との間で、適切なセミ沿面ギャップG2を形成することができる。このように、沿面接地電極の基端部は、その形状に拘わらず、軸線方向先端側ほど中心電極に近づく形態とすることで、沿面接地電極を中心電極側に屈曲させることなく、沿面接地電極の内側面と絶縁体先端部との間で、適切なセミ沿面ギャップを形成することができる。
In the
また、実施例1の内燃機関用スパークプラグ100では、図3に示すように、気中電極本体部155の先端部151を、軸線C方向に直交する方向に延びるようにした。これに対し、本実施例2の内燃機関用スパークプラグ400では、図10(b)に示すように、気中電極450の先端部451を、軸線C方向に対し斜めに延びるようにしている。このようにすることで、気中電極450の先端部451は、中心電極120の先端120bの角部との間で気中放電ギャップを形成することとなる。このため、気中放電ギャップ付近の電界強度が強くなり、気中放電ギャップでの火花放電が良好となる。
Further, in the
さらに、実施例1の内燃機関用スパークプラグ100では、図3に示すように、気中電極150の先端部151に貴金属チップ152を設けていた。これに対し、本実施例2の内燃機関用スパークプラグ400では、図10に示すように、気中電極450の先端部451に貴金属チップ152が設けられていない。このように、高価な貴金属チップ152を削減することで、本実施例2の内燃機関用スパークプラグ400は低コストとなる。
このような本実施例2の内燃機関用スパークプラグ400においても、H(mm),N(mm),L1(mm),L2(mm),G1(mm),G2(mm)について、実施例1の内燃機関用スパークプラグ100と同様な寸法範囲とすることで、絶縁体140の貫通破壊を抑制し、また、着火性を良好とすることができる。
Further, in the
Also in the
次に、実施例3の内燃機関用スパークプラグ300について説明する。本実施例3の内燃機関用スパークプラグ300は、図11に示すように、実施例1の内燃機関用スパークプラグ100と比較して、沿面接地電極の形状が異なり、その他の部分については同様である。
Next, a
実施例1の内燃機関用スパークプラグ100では、沿面接地電極110は1カ所だけ屈曲した形態で、沿面接地電極110の先端部112を軸線C方向に延びる形状とした(図2参照)。これに対し、本実施例3の内燃機関用スパークプラグ300では、実施例1の内燃機関用スパークプラグ100と同様に沿面接地電極310は1カ所だけ屈曲した形態であるが、沿面接地電極310の先端部312は、軸線C方向先端側ほど中心電極120に近づく形態となっている。しかしながら、実施例1の内燃機関用スパークプラグ100と同様に、沿面接地電極310の先端部312を、仮想沿面接地電極310kの仮想先端部312kに比して中心電極120から遠くに位置させているので、適切なセミ沿面ギャップG2を形成することができる(図11参照)。なお、仮想沿面接地電極とは、沿面接地電極を基端部の延長方向に直線状に延ばしたと仮定した場合の沿面接地電極をいう。
In the
このような本実施例3の内燃機関用スパークプラグ300においても、H(mm),N(mm),L1(mm),L2(mm),G1(mm),G2(mm)について、実施例1の内燃機関用スパークプラグ100と同様な寸法範囲とすることで、絶縁体140の貫通破壊を抑制し、また、着火性を良好とすることができる。
Also in the
次に、実施例4の内燃機関用スパークプラグ500について説明する。本実施例4の内燃機関用スパークプラグ500は、図12に示すように、実施例1の内燃機関用スパークプラグ100と比較して、主体金具の先端面及び沿面接地電極の形状が異なり、その他の部分については同様である。
Next, a
実施例1の内燃機関用スパークプラグ100では、主体金具130の先端面132を軸線C方向先端側ほど軸線Cから遠くなる斜面とし、この先端面132から基端部111が垂直に延びるように沿面接地電極110を固着した(図2参照)。これにより、沿面接地電極110の基端部111を軸線C方向先端側ほど中心電極120に近づく形態とした。
これに対し、本実施例4の内燃機関用スパークプラグ500では、図12に示すように、主体金具530の先端面532を軸線Cに垂直な面とするが、沿面接地電極510の接合端面516を基端部511の延びる方向に対し斜めに形成し、沿面接地電極510の基端部511を軸線C方向先端側ほど中心電極120に近づく形態としている。
In the
On the other hand, in the
このように、本実施例4の内燃機関用スパークプラグ500においても、実施例1の内燃機関用スパークプラグ100と同様に、沿面接地電極の基端部を軸線C方向先端側ほど中心電極120に近づく形態としているので、沿面接地電極510を中心電極120側に屈曲させることなく、沿面接地電極510の内側面514と絶縁体先端部141との間でセミ沿面ギャップG2を形成することができる。
このような本実施例4の内燃機関用スパークプラグ500においても、H(mm),N(mm),L1(mm),L2(mm),G1(mm),G2(mm)について、実施例1の内燃機関用スパークプラグ100と同様な寸法範囲とすることで、絶縁体140の貫通破壊を抑制し、また、着火性を良好とすることができる。
As described above, in the
Also in the
以上において、本発明を実施例1〜4に即して説明したが、本発明は、上記実施例1〜4に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施例1〜4の内燃機関用スパークプラグ100,300,400,500では、主体金具130のネジ部130bの呼び径がM10のスパークプラグを用いた。しかし、本発明はM10のスパークプラグに限定されるものではない。さらに言えば、M12以下のもの、例えば、M12,M8の主体金具を有する内燃機関用スパークプラグに対して特に有効となる。
また、本発明は、主体金具の外側面に取付ネジ部が形成さていない、いわゆるネジなしプラグについても適用することができる。
In the above, the present invention has been described with reference to the first to fourth embodiments. However, the present invention is not limited to the first to fourth embodiments, and can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof. Needless to say.
For example, in the spark plugs 100, 300, 400, 500 for the internal combustion engine of Examples 1 to 4, a spark plug having a nominal diameter M10 of the threaded
The present invention can also be applied to a so-called screwless plug in which a mounting screw portion is not formed on the outer surface of the metal shell.
また、実施例1〜4のの内燃機関用スパークプラグ100,300,400,500では、沿面接地電極110,310,410,510を2つ設け、さらに気中電極150,450を設けたスパークプラグとした。しかし、気中電極を設けることなく、沿面接地電極のみを有するセミ沿面放電型スパークプラグとしても良い。また、沿面接地電極は1または複数であれば良く、例えば、沿面接地電極を3つあるいは4つ設けるようにしても良い。
また、実施例1〜4のの内燃機関用スパークプラグ100,300,400,500では、絶縁体140の先端141bから中心電極120の環状稜線125までの軸線C方向距離N(mm)を負の値(環状稜線125を絶縁体140の先端141bよりも軸線C方向基端側に配置)とした。しかし、正の値(環状稜線125を絶縁体140の先端141bよりも軸線C方向先端側に配置)としても、絶縁体140の貫通破壊を抑制することができる。
Further, in the spark plugs 100, 300, 400, 500 for the internal combustion engines of the first to fourth embodiments, two sparking
Further, in the spark plugs 100, 300, 400, 500 for the internal combustion engine of Examples 1 to 4, the axial C direction distance N (mm) from the
100,300,400,500 内燃機関用スパークプラグ
110,310,410,510 沿面接地電極
110g,310g,410g,510g 電極側ギャプ位置
111,311,411,511 沿面接地電極の基端部
112,312,412 沿面接地電極の先端部
114,314,414,514 沿面接地電極の内側面
120 中心電極
120b チップ側ギャップ位置
121 中心電極先端部
122,152 貴金属チップ
123 中心電極の縮径部
124 中心電極の基端側部
125 中心電極の環状稜線
130,530 主体金具
140 絶縁体
141 絶縁体先端部
141b 絶縁体の先端
150,450 気中電極
155,455 気中電極本体部
151b 気中電極本体部の先端部内側面
C 軸線
D 主体金具の先端外径
G1 気中放電ギャップ寸法
G2 セミ沿面放電ギャップ寸法
H 気中電極本体部の先端部内側面からチップ側ギャップ位置までの先端部内側面に垂直
な方向への距離
J 絶縁体の先端から中心電極の先端までの軸線C方向先端側への距離
L1 絶縁体の先端から電極側ギャップ位置までの軸線方向距離
L2 絶縁体の先端から沿面接地電極の先端までの軸線方向距離
N 絶縁体の先端から環状稜線までの軸線方向距離
100, 300, 400, 500 Spark plug for internal combustion engine 110, 310, 410, 510 Creeping ground electrode 110g, 310g, 410g, 510g Electrode side gap position 111, 311, 411, 511 Base end 112 of creeping ground electrode , 312, 412 Creeping ground electrode tip 114, 314, 414, 514 Creeping ground electrode inner surface 120 Center electrode 120 b Tip side gap position 121 Center electrode tip 122, 152 Precious metal tip 123 Reduced diameter portion of center electrode 124 Base electrode side end portion 125 Center electrode annular ridge 130, 530 Metal shell 140 Insulator 141 Insulator tip 141b Insulator tip 150, 450 Air electrode 155, 455 Air electrode main body 151b Air electrode Inner side surface C of the tip of the main body Axis D Outer diameter G1 of the metal shell Dimension G2 Semi-surface discharge gap dimension H Distance in the direction perpendicular to the inner surface of the tip from the inner surface of the tip of the aerial electrode body to the tip-side gap position J Axis C direction from the tip of the insulator to the tip of the center electrode Distance L1 to tip side Axial direction distance L2 from tip of insulator to electrode side gap position Axial direction distance N from tip of insulator to tip of creeping ground electrode Axial direction distance from tip of insulator to annular ridge line
Claims (8)
上記軸孔に挿設された中心電極であって、上記絶縁体の先端から突出する中心電極先端部を有する中心電極と、
筒状の主体金具であって、上記絶縁体の周囲を取り囲み、自身の先端より上記絶縁体の一部が突出するように配置された主体金具と、
上記主体金具の先端面に接合された1または複数の沿面接地電極であって、この沿面接地電極と上記中心電極先端部との間に生じさせる火花放電の放電経路の一部に、上記絶縁体のうち上記主体金具の先端よりも先端側に突出する絶縁体先端部の表面に沿う沿面放電経路を含むように、上記絶縁体先端部及び上記中心電極先端部に対する形態を定めてなる沿面接地電極と、
を備える内燃機関用スパークプラグであって、
上記沿面接地電極は、上記主体金具の先端面から上記中心電極側を向いて延びる滑らかな内側面であって、上記絶縁体の先端よりも上記軸線方向先端側まで延びる内側面を有し、
上記沿面接地電極と上記絶縁体先端部との間隙のうち最短の間隙をセミ沿面放電ギャップとしたとき、上記沿面接地電極の内側面は、上記絶縁体先端部との間で上記セミ沿面放電ギャップをなす電極側ギャップ位置を含み、
上記絶縁体の先端を起点とし、上記軸線方向先端側を正の方向、上記軸線方向基端側を負の方向としたとき、上記絶縁体の先端から上記電極側ギャップ位置までの上記軸線方向距離L1(mm)は、−0.8≦L1≦0.0の関係を満たす
内燃機関用スパークプラグ。 A cylindrical insulator having an axial hole penetrating in the axial direction;
A center electrode inserted into the shaft hole, the center electrode having a center electrode tip protruding from the tip of the insulator;
A cylindrical metal shell that surrounds the insulator and is arranged so that a part of the insulator protrudes from its tip;
One or a plurality of creeping ground electrodes joined to the front end surface of the metal shell, and a part of a discharge path of a spark discharge generated between the creeping ground electrode and the center electrode front end portion, Of the insulator, a shape with respect to the insulator tip and the center electrode tip is defined so as to include a creeping discharge path along the surface of the insulator tip protruding beyond the tip of the metal shell. A surface ground electrode;
A spark plug for an internal combustion engine comprising:
The creeping ground electrode is a smooth inner surface extending from the front end surface of the metal shell toward the center electrode side, and has an inner side surface extending from the front end of the insulator to the front end side in the axial direction.
When the shortest gap among the gaps between the creeping ground electrode and the insulator tip is a semi-creeping discharge gap, the inner surface of the creeping ground electrode is in contact with the insulator tip. Including the electrode side gap position forming the discharge gap,
The axial distance from the distal end of the insulator to the electrode-side gap position when the distal end of the insulator is a starting point, the distal end side in the axial direction is a positive direction, and the proximal end side in the axial direction is a negative direction. L1 (mm) is a spark plug for an internal combustion engine that satisfies a relationship of −0.8 ≦ L1 ≦ 0.0.
上記軸孔に挿設された中心電極であって、上記絶縁体の先端から突出する中心電極先端部を有する中心電極と、
筒状の主体金具であって、上記絶縁体の周囲を取り囲み、自身の先端より上記絶縁体の一部が突出するように配置された主体金具と、
上記主体金具の先端面に接合された1または複数の沿面接地電極であって、この沿面接地電極と上記中心電極先端部との間に生じさせる火花放電の放電経路の一部に、上記絶縁体のうち上記主体金具の先端よりも先端側に突出する絶縁体先端部の表面に沿う沿面放電経路を含むように、上記絶縁体先端部及び上記中心電極先端部に対する形態を定めてなる沿面接地電極と、
を備える内燃機関用スパークプラグであって、
上記沿面接地電極は、上記主体金具の先端面から上記中心電極側を向いて延びる滑らかな内側面であって、上記絶縁体の先端よりも上記軸線方向先端側まで延びる内側面を有し、
上記沿面接地電極と上記絶縁体先端部との間隙のうち最短の間隙をセミ沿面放電ギャップとしたとき、上記沿面接地電極の内側面は、上記絶縁体先端部との間で上記セミ沿面放電ギャップをなし、
上記セミ沿面放電ギャップの寸法G2(mm)は、0.35≦G2≦0.80の関係を満たす
内燃機関用スパークプラグ。 A cylindrical insulator having an axial hole penetrating in the axial direction;
A center electrode inserted into the shaft hole, the center electrode having a center electrode tip protruding from the tip of the insulator;
A cylindrical metal shell that surrounds the insulator and is arranged so that a part of the insulator protrudes from its tip;
One or a plurality of creeping ground electrodes joined to the front end surface of the metal shell, and a part of a discharge path of a spark discharge generated between the creeping ground electrode and the center electrode front end portion, Of the insulator, a shape with respect to the insulator tip and the center electrode tip is defined so as to include a creeping discharge path along the surface of the insulator tip protruding beyond the tip of the metal shell. A surface ground electrode;
A spark plug for an internal combustion engine comprising:
The creeping ground electrode is a smooth inner surface extending from the front end surface of the metal shell toward the center electrode side, and has an inner side surface extending from the front end of the insulator to the front end side in the axial direction.
When the shortest gap among the gaps between the creeping ground electrode and the insulator tip is a semi-creeping discharge gap, the inner surface of the creeping ground electrode is in contact with the insulator tip. No discharge gap,
The spark plug for an internal combustion engine, wherein the semi-surface discharge gap dimension G2 (mm) satisfies a relationship of 0.35 ≦ G2 ≦ 0.80.
前記主体金具に固着され、前記中心電極の先端との間で気中放電ギャップを形成する気中電極を有する
内燃機関用スパークプラグ。 A spark plug for an internal combustion engine according to claim 1 or 2 ,
A spark plug for an internal combustion engine having an air electrode fixed to the metal shell and forming an air discharge gap with a tip of the center electrode.
前記沿面接地電極の先端は、前記中心電極の先端より前記軸線方向基端側に位置してなる
内燃機関用スパークプラグ。 A spark plug for an internal combustion engine according to claim 3 ,
A spark plug for an internal combustion engine, wherein a tip of the creeping ground electrode is positioned closer to a base end side in the axial direction than a tip of the center electrode.
前記セミ沿面放電ギャップの寸法G2(mm)は、0.35≦G2≦0.80の関係を満たし、且つ
前記気中放電ギャップの寸法G1(mm)は、0.5≦G1≦1.1の関係を満たす
内燃機関用スパークプラグ。 A spark plug for an internal combustion engine according to claim 3 or 4 ,
The semi-surface discharge gap dimension G2 (mm) satisfies a relationship of 0.35 ≦ G2 ≦ 0.80, and the air discharge gap dimension G1 (mm) is 0.5 ≦ G1 ≦ 1.1. A spark plug for internal combustion engines that satisfies this relationship.
前記気中電極は、
前記主体金具に固着され前記軸線方向先端側に延びる基端部、この基端部から延設されて上記主体金具の径方向内側に屈曲する屈曲部、及びこの屈曲部から延設されて前記中心電極と上記軸線方向に対向する位置まで延びる先端部を備える気中電極本体部と、
上記気中電極本体部の上記先端部に直接あるいは間接に固着され、上記中心電極の先端との間で前記気中放電ギャップを形成する貴金属チップと、を有し、
上記気中電極本体部の上記先端部のうち上記中心電極側を向く先端部内側面から、上記貴金属チップのうち前記気中放電ギャップを形成するチップ側ギャップ位置までの上記先端部内側面に垂直な方向への距離をH(mm)としたとき、H≧0.1の関係を満たす
内燃機関用スパークプラグ。 A spark plug for an internal combustion engine according to any one of claims 3 to 5 ,
The air electrode is
A base end portion fixed to the metal shell and extending toward the axial front end side, a bent portion extending from the base end portion and bending radially inward of the metal shell, and extending from the bent portion to the center An air electrode main body comprising a tip extending to a position facing the electrode in the axial direction;
A noble metal tip that is directly or indirectly fixed to the tip of the air electrode main body and forms the air discharge gap with the tip of the center electrode;
A direction perpendicular to the inner surface of the tip from the inner surface of the tip of the air electrode main body facing the center electrode to the tip side gap position of the noble metal tip forming the air discharge gap. A spark plug for an internal combustion engine that satisfies a relationship of H ≧ 0.1 when the distance to is H (mm).
前記主体金具の先端外径は10.1mm以下である
内燃機関用スパークプラグ。 A spark plug for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6 ,
A spark plug for an internal combustion engine, wherein the outer diameter of the metal shell is 10.1 mm or less.
前記沿面接地電極は、前記主体金具の先端面から延び前記軸線方向先端側ほど前記中心電極に近づく形態の基端部を有する
内燃機関用スパークプラグ。 A spark plug for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7 ,
The creeping ground electrode is a spark plug for an internal combustion engine that has a base end portion that extends from a front end surface of the metal shell and is closer to the center electrode toward the front end side in the axial direction.
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