JP4392130B2 - 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 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4392130B2 JP4392130B2 JP2001021521A JP2001021521A JP4392130B2 JP 4392130 B2 JP4392130 B2 JP 4392130B2 JP 2001021521 A JP2001021521 A JP 2001021521A JP 2001021521 A JP2001021521 A JP 2001021521A JP 4392130 B2 JP4392130 B2 JP 4392130B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- noble metal
- discharge
- metal portion
- spark plug
- internal combustion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Spark Plugs (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に使用されるスパークプラグに関する。
【0002】
【従来の技術】
GHP(Gas Heat Pump)や、コージェネレーション(ガス燃料を用いた大型発電機)等に用いられる大型のガスエンジンは、自動車のエンジンのように間欠的に運転するものではなく、常時連続的に運転されることが多いため、該エンジンに使用される内燃機関用スパークプラグは長寿命であることが特に要求される。このような要求に対して、スパークプラグの中心電極及び接地電極に設置される放電部に耐久性に優れた貴金属チップを使用するとともに、該放電部を形成する貴金属チップのチップ径を大きくして、放電部の容量を稼いだりすることが行なわれている。
【0003】
しかしながら、プラグの長寿命化対策としてのチップ径の拡大は、放電部の耐久性を向上させるには有効であるが、放電面の面積が大きくなるために電界強度が弱まって放電電圧の上昇を招きやすい。従って、該放電電圧の上昇を抑制する試みが多数行なわれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、放電電圧の上昇を抑制するために、放電面にエッジ部を設けるようにしたスパークプラグが、特開平4−242090号公報、特開平5−82235号公報あるいは特開平11−242980号公報等に開示されている。これらのスパークプラグにおいては、例えば十字状、I字状、Y字状あるいは曲線状の溝部が放電面上に形成され、エッジ部が予め設けられており、該エッジ部により電界強度の低下を抑え、放電電圧の上昇を抑制しようとするものである。しかしながら、このようなスパークプラグは、放電部の体積が放電面に形成される溝部の分だけ少なくなり寿命が短くなる。従って、長寿命を可能にするためには、放電部を予め大きめに形成する必要があり、点火性及びコストの観点から不利である。また、予め放電面にエッジ部を形成していても、長期間使用後はエッジ部が消耗し、放電電圧の上昇を抑制することができない。
【0005】
一方、特開平4−220982号公報には、放電部の外側部にローレット等を施して、エッジ部を設けるようにしたスパークプラグも開示されている。しかし、ローレット等の加工を硬度の比較的高い貴金属材料にてなる放電部の外側面に施すにあたり、放電部となる貴金属チップ自体の作製時に、具体的には粉末焼結あるいは線引きによる貴金属チップの作製時にその加工を取り入れることは困難であり、貴金属チップの作製後に研削や放電加工といった特殊な加工を行わざるをえずコストアップとなる。また、ローレット等を施す分だけ放電部の堆積が少なくなり、上記溝付きのスパークプラグと同様に、放電電圧の上昇を抑制できないという課題が残る。
【0006】
さらに、特開平2−207476号公報には、火花放電に対する耐消耗性が良好な材質にて放電部の中心部を形成し、その外周部を該中心部よりも酸化されやすい材質にて形成した内燃機関用スパークプラグが開示されている。該スパークプラグによれば、発火が繰り返される度に外周部を形成する材質の表面が酸化され、結果として放電電圧が低減することとなるが、外周部が消耗されると放電部は中心部のみとなるために放電電圧の低減が長期間にわたって得られないという課題が残る。
【0007】
本発明の目的は、放電部が貴金属にてなる内燃機関用スパークプラグにおいて、長期間使用しても放電電圧が低く抑えられるような従来とは異なる構造・機構の内燃機関用スパークプラグを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために、本発明の内燃機関用スパークプラグは、中心電極と、その中心電極の径方向周囲を取り囲んだ絶縁体と、その絶縁体の径方向周囲を取り囲んだ主体金具と、一端が主体金具に結合され、他端が前記中心電極と対向するように配置された接地電極と、これら中心電極と接地電極との少なくとも一方に固着されて火花放電ギャップを形成する放電部を備える内燃機関用スパークプラグであって、
前記放電部は、消耗速度が互いに異なる第一貴金属部と第二貴金属部との各構成部から形成されてなり、
前記第二貴金属部と比較して前記消耗速度が相対的に小である前記第一貴金属部が、前記放電面の外周縁部の少なくとも一部を含む形にて形成され、さらに、前記第二貴金属部が前記第一貴金属部と接する形にて形成されることにより、それら前記第一貴金属部と前記第二貴金属部の境界が前記放電面に露出していることを特徴とする。
【0009】
スパークプラグの放電部は、燃焼サイクル毎の火花放電の繰り返しに伴う消耗(火花消耗)や、貴金属合金の酸化揮発(酸化消耗)等により消耗する。この放電部の消耗は、スパークプラグの耐久性の観点からは、いささか望ましいものではなく、その改善が試みられてきた。しかしながら、本発明においては、このような放電部の消耗という改善すべき問題点を逆に積極的に利用することにより、スパークプラグの放電電圧を長期間にわたり低く抑えようとするものである。
【0010】
すなわち、上記本発明の構成によれば、放電部を消耗速度がお互いに異なる第一及び第二貴金属部にて形成し、これら貴金属部の境界が放電面に露出するようにする。これにより、プラグを常時連続的な運転がなされる内燃機関に使用した場合にも各貴金属部の消耗量に差が生じるため、使用途中から第一貴金属部よりも消耗速度が相対的に大である第二貴金属部が消耗し、第一貴金属部との境界にエッジ部が形成されることになる。従って、予め放電面に溝部等を形成したり、放電部の外周面にローレット等を施したりしなくても、プラグ使用途中に放電面に新たなエッジ部を形成することができ、さらに放電部の構成が消耗速度が相対的に異なるといっても耐久性に優れる貴金属を互いに用いていることも相俟って、放電電圧の上昇を長期間にわたって抑制することが可能となる。
【0011】
さらに、本発明のスパークプラグにおいては、第一貴金属部が、放電面の外周縁部の少なくとも一部を含むように形成されている。該構成により、放電部の外周縁部に予め形成されているエッジ部の消耗を抑制しつつ、使用途中からは第一貴金属部と第二貴金属部の境界に新たなエッジ部が形成されて、外周縁部のエッジ部と合わせてエッジ部が増加することになるので、より長期間にわたる放電電圧の低減を可能とする。それより、本発明の構成は、放電面の外周縁部のエッジ部を有効に活用しつつ、貴金属部の消耗速度の差を利用して放電面上に新たにエッジ部を形成するようにしているので、特開平2−207476号公報に開示されているスパークプラグとは異なる観点から放電電圧の低減を行うものであり、より長期間にわたって放電電圧の低減効果が得られる。なお、第一貴金属部は放電面の外周縁部の一部を含むように形成してもよいが、該外周縁部の全てを含むように形成することが耐久性の観点から望ましい。
【0012】
また、本発明のスパークプラグにおいては、放電面に露出する第一貴金属部の面積率が、放電面全面に対して50%以上とするのがよい。放電面に露出する面積率が50%以上となる程度に、消耗速度の小である第一貴金属部を形成すれば、放電部の全体的な消耗が抑制されて、十分な耐久性が確保されることになる。さらに、該面積率は望ましくは70%以上にするのがよい。一方、該面積率が90%を超えると、期待されるエッジ部形成の効果が十分に得られないことも考えられる。そのため、第一貴金属部の面積率は、望ましくは70〜90%とするのがよい。さらに、放電面に露出する第一貴金属部と第二貴金属部との境界の全周長が放電面の最大径の2倍以上とするのがよい。これにより、放電電圧低減に必要なエッジ部の長さが確保される。上記境界の全周長は、放電面の直径よりも望ましくは2.2倍以上であるのがよい。なお、本明細書中において「放電面の最大径」とは、放電面が円形状の場合はその直径のことをいい、放電面が円形状でない場合は、該放電面の外形線に対して、その内部を横切らないように各種位置関係にて外接平行線を引いたとき、間隔最大となる外接平行線の線間距離のことをいうものとする。
【0013】
上記第一貴金属部と第二貴金属部とは、放電面から厚さ方向において、少なくとも中間位置まで連続的に形成されているのがよい。具体的には、放電部の消耗がある程度進行しても、エッジ部が形成されるように放電面から厚さ方向において0.5mm以上は連続して形成されるようにする。火花放電が良好に行なわれる放電部の消耗限界は厚さ方向において0.3mm程度であるため、この位置まで放電部が消耗してもエッジ部が形成されるようにしておく。より望ましくは、上記第一貴金属部と第二貴金属部とが、放電面から厚さ方向において放電面とは反対側に位置する面まで連続的に形成されているのがよい。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図1は本発明のスパークプラグ100の一例を示した縦断面図であり、図2(a)はスパークプラグ100の放電部周辺の拡大図である。本発明の一例たる抵抗体入りスパークプラグ100は、筒状の主体金具1、先端部21が突出するようにその主体金具1の内側に嵌め込まれた絶縁体2、先端に形成された放電部31を突出させた状態で絶縁体2の内側に設けられた中心電極3、及び主体金具1に一端が溶接等により結合されるとともに、他端側が側方に曲げ返されて、その側面が中心電極3の先端部3aと対向するように配置された接地電極4等を備えている。また、接地電極4には上記放電部31に対向する放電部32が形成されており、それら放電部31と放電部32とに挟まれた隙間に火花放電ギャップgが形成される。
【0015】
絶縁体2は、例えばアルミナあるいは窒化アルミニウム等のセラミック焼結体により構成され、その内部には自身の軸方向に沿って中心電極3を嵌め込むための貫通孔6を有している。また主体金具1は、低炭素鋼等の金属により円筒状に形成されており、スパークプラグ100のハウジングを構成するとともに、その外周面には、プラグ100を図示しないエンジンブロックに取付けるためのねじ部7が形成されている。貫通孔6の一方の端部側に端子金具13が挿入・固定され、同じく他方の端部側に中心電極3が挿入・固定されている。また、該貫通孔6内において端子金具13と中心電極3との間に抵抗体15が配置されている。この抵抗体15の両端部は、導電性ガラスシール層16、17を介して中心電極3と端子金具13とにそれぞれ電気的に接続されている。なお、放電部31に対向する放電部32は省略する構成としてもよい。この場合には、放電部31と接地電極4との間で火花放電ギャップgが形成されている。
【0016】
放電部31は例えば、図2(b)に示すように円板上の貴金属チップ31’を中心電極3の先端部3aに重ねあわせ、さらにその接合面外周縁に沿ってレーザー溶接、電子ビーム溶接、抵抗溶接等により溶接部Wを形成してこれを固着するようにして形成される。また、接地電極4側に放電部32を形成する場合には、放電部32は中心電極2側の放電部31と対応する位置において、接地電極4に貴金属チップ32’を位置合わせし、その接合面外周縁部に沿って同様に溶接部W’を形成してこれを固着することにより形成される。
【0017】
図3(a)は、上記本発明の中心電極3付近を拡大した斜視図である。中心電極3の先端に形成されている放電部31は、第一貴金属部311及び該第一貴金属部311よりも相対的に消耗速度の大である第二貴金属部312とからなる貴金属チップ31’にて構成されている。放電部31は第一貴金属部311と第二貴金属部312との境界が放電面31tに露出する形態にて形成されているとともに、第一貴金属部311が放電面31tの外周縁部31aの全てを含む形態にて形成されている。
【0018】
また、図3(b)に示すように、放電面31tに露出する第一貴金属部311と第二貴金属部312との境界31eの全周長が放電面31tの直径(貴金属チップ31’のチップ径)Lの2倍以上となり、さらに、第一貴金属部311の放電面31tに露出する部分の面積率が放電面31tの面積に対して、50%以上となるように第一貴金属部311及び第二貴金属部312の寸法が選択されている。なお、本発明にかかるスパークプラグは、ガスエンジンに使用するために、耐久性を考慮して、その放電部31を構成する貴金属チップ31’のチップ径を1.2mm以上としている。また、放電部31は第一貴金属部311を主体として構成されており、第二貴金属部312がその端面312aを放電面31tに露出するように第一貴金属部311に包含される形態にて形成されている。さらに、第一貴金属部311に包含されてなる第二貴金属部312は、放電面31tに対して反対側に位置する面まで露出するように端面312aから連続的に形成されている。
【0019】
以下、上記構成のスパークプラグ100の作用について図を用いて説明する。すなわち、スパークプラグ100は、そのねじ部7において図示しないエンジンブロックに取り付けられ、燃焼室に供給される混合気の着火源として使用される。使用時においては、放電部31及び放電部32との間に放電電圧が印加されて、火花放電ギャップgに火花が生じる(各符号については図1を参照)。そして、燃焼サイクル毎の火花放電の繰り返しに伴う火花消耗や、酸化揮発よる酸化消耗等により放電部31が消耗することにより、放電面31tにエッジ部が形成されることになる。
【0020】
図4は、火花放電により、放電面31tが消耗し、エッジ部が形成される過程を説明した放電部31周辺の縦断面図である。つまり、(a)に示すように放電部31の放電面31tが面一の状態(初期状態)から火花放電が繰り返されると、放電面31tが局部的に高温になり、放電部31が溶解、離散し消耗する。このとき、本発明のスパークプラグ100においては、第一貴金属部311の消耗は第二貴金属部312における消耗よりも相対的に小となるので、図4(b)に示すように、これら貴金属部の境界31eにおいてエッジ部31fが形成されることになる。そして、スパークプラグ100の使用により、第二貴金属部312は第一貴金属部311と比較してより相対的に早く消耗していくので、エッジ部31fが消失することはない(図4(c)及び(d))。
【0021】
放電部31を構成する第一貴金属部311及び第二貴金属部312は図5のように形成することもできる。図5は、第一貴金属部311及び第二貴金属部312にて形成される放電部31の放電面の形態をいくつか示すものである。全ての放電面31tは略円状に形成されており、第一貴金属部311が放電面31tの外周縁部31aの全てを含む形態にて形成されるとともに、放電面31tに露出する第二貴金属部312がその第一貴金属部311に包含される形態にて形成されている。(a)は、第二貴金属部312の端面も円形に形成され、5つの第二貴金属部312が、1つは中心に、他の4つはその四方に分散されて配列している。また、(b)は、放電面31tに露出する第二貴金属部312の形状が十字状になっている。(c)では、露出面にI字状となる三本の第二貴金属部312が所定の間隔にて配列されている。さらに(d)においては、第二貴金属部312の露出面がドーナッツ状に形成されている。
【0022】
また、放電面31tに露出する第二貴金属部312は、図6(a)に示すように、放電面31tと反対側に位置する面まで連続的に形成されずに、放電面31tから厚さ方向の少なくとも中間位置まで連続的に形成するようにしてもよい。また、放電部31は図6(b)のようにすることも可能である。図6(b)においては、粒状の第二貴金属部312が第一貴金属部311に包含される形態にて放電面31t近傍に分散して形成されている。なお、この場合、第二貴金属部312は、放電面31tの消耗によりエッジ部が十分に形成されるだけの大きさを確保しておくのがよい。
【0023】
以上のような放電部に使用される第一貴金属部311及び第二貴金属部312は、基本的に良好な耐久性を有するものを使用するのがよい。その観点から、第一貴金属部311は融点が1600℃以上を有する一方で、第二貴金属部312は融点が1500℃以上を有する貴金属又は貴金属合金にてなるものが採用できる。これにより放電部31の耐久性が十分に確保されることとなる。また、これらのうちでも、第一貴金属部311及び/又は第二貴金属部312は、Ir、Pt及びRhのいずれかを主成分として含有する貴金属又は貴金属合金を使用するのがよく、さらに、上記のような主成分以外に、添加金属元素成分として、Ir、Pt、Pd、Rh、Re、Ru、W及びNiから選ばれる1種又は2種以上を含有するようにしてもよい。また、主成分としてIrを含有するとともに、Sr、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ti、Zr及びHfから選ばれる元素の酸化物(複合酸化物を含む)を含有するIr基合金とすることもできる。なお、本明細書中において、金属元素名の後に「基合金」と続けて記載する場合(例えばIr基合金)、その金属元素(Ir)の含有量が該合金中において最も多いことを示す。
【0024】
上記のような貴金属又は貴金属合金により第一貴金属部311及び/又は第二貴金属部312を構成する場合、スパークプラグ100の使用環境を考慮し、第一貴金属部311と第二貴金属部312の消耗速度が所望のものとなるようにこれら貴金属部の成分組成を適宜設定する必要がある。通常、中心電極3周辺の平均温度が750℃以下となるような場合、放電部31の消耗要因は火花放電による消耗が大半を占めることになる。従って、このような場合には、第一貴金属部311は第二貴金属部312よりも火花放電による消耗速度(以下、火花消耗速度ともいう)が小であるものにて形成するのがよい。具体的には、第一貴金属部311はIrを主成分として含有するIr基合金であって、第二貴金属部312はPtを主成分として含有するPt基合金である貴金属チップ31’が好適に使用される。
【0025】
PtはIrに比べて融点が低いため、Ir基合金にて形成される第一貴金属部311よりもPt基合金にて形成される第二貴金属部312のほうが火花放電により早く消耗する傾向にある。したがって、中心電極3周辺の平均温度が750℃以下となるような状況下にあっては、該構成を採用するのがエッジ部31fが効果的に形成されることになり好ましい。
【0026】
なお、上記のような火花消耗がより支配的な状況下にあっては、Irがより耐火花消耗性に優れていることから、第一貴金属部311のIr含有量を第二貴金属部312のIr含有量よりも多くすることも効果的であると考えられる。
【0027】
一方、近年においてはエンジンの高性能化の影響でスパークプラグの使用環境が高温になりつつあり、中心電極3周辺の平均温度が750℃を超える場合も珍しくなくなっている。このような状況下にあっては、放電部31の消耗要因も火花放電よりも、高温酸化揮発による消耗のほうが支配的となる場合もありえる。具体的には、Irは高温において酸化揮発されやすい貴金属成分であるが、該Irを主成分として含有するIr基合金を使用して放電部31を形成すると、火花放電よりも酸化揮発による消耗が放電部31全体の消耗の大半を占める場合がある。従って、酸化消耗の影響が大きいと考えられるこのような使用状況下では、第一貴金属部311は第二貴金属部312よりも酸化消耗速度が小であるものを使用するのがよい。例えば、第一貴金属部311は、Irを主成分として含有するとともに、Pt、Rh及びReの1種又は2種以上を含有するIr基合金であって、第二貴金属部312は純Irである貴金属チップ31’が好適に使用される。
【0028】
該構成によれば、耐酸化消耗性向上元素として、Pt、Rh及びReの1種又は2種以上を含有するようにしているので、第一貴金属部311の耐酸化消耗性は向上する。一方、第二貴金属部312は純Irにて形成されているので、酸化消耗を抑制するものが全くなく、第一貴金属部311よりも耐酸化消耗性が劣る。従って、中心電極3周辺の平均温度が750℃を超える高温となるような特異は環境では、第一貴金属部311よりも第二貴金属部312のほうがより早く消耗し、効果的にエッジ部31fが形成されることとなる。
【0029】
なお、第一貴金属部に含有する上記耐消耗性向上元素としては、Rhが特に効果的に使用でき、このとき、Rhの含有量を1〜49質量%とするのがよい。Rhの含有量が1質量%未満では、耐消耗性向上の効果が十分に得られず、ひいてはエッジ部の形成が十分に行なわれない。一方、49質量%を超えると、耐火花消耗性が悪化し、純Irにてなる第二貴金属部312よりも消耗速度が大となりやすい。
【0030】
以上、第一貴金属部311及び第二貴金属部312を構成する好適な成分の一例について説明したが、第一貴金属部311及び第二貴金属部312においては、その使用環境によっては、同一の組成にも拘わらず消耗速度が逆転する場合もありえる。そのため、スパークプラグ100の使用環境に応じて、その構成成分を適宜設定するのがよい。この場合、これら貴金属部を構成する成分は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、当事者の有する知識に基づき、適宜設定することが可能である。なお、どのような使用環境においても好適に使用できるように、第一貴金属部311は第二貴金属部312よりも火花消耗速度及び酸化消耗速度のいずれにおいても小であるのがより望ましいといえる。
【0031】
次に上記のような放電部31を形成する貴金属チップ31’の作製方法について説明する。
図7は、貴金属チップ31’の作製方法の一例を示したものである。まず、(a)のように第二貴金属部312となる第二貴金属合金312’を所望の形状となるように形成する。このときの第二貴金属合金312’の形成方法としては、所定の組成に配合・溶解した溶解合金に対して圧延・鍛造・切削・切断等の加工を施すことによって行うことができる。あるいは、第二貴金属合金312’を構成する金属粉末を所定の組成にて配合し、その原料粉末を所望の形状にプレス成形することにより得ることもできる。このとき得られた成形体は、そのまま使用してもよいし、焼結後使用するようにしてもよい。
【0032】
次に、(b)に示すように、所望の形状に形成された第二貴金属合金312’を放電部31に対応する形状のプレスダイ50のキャビティC内に配置する。そして、該キャビティCに第一貴金属部311の原料粉末として所望の組成に配合された第一貴金属粉末Pを充填する。このとき、成形後に第二貴金属部312の端面が、得られる貴金属チップ31’の放電面31tに露出するように、かつ第一貴金属部311が放電部31tの外周縁部31aの全てを含むように第二貴金属部312を配置した上で、第一貴金属部311を構成する第一貴金属粉末Pを充填するようにする。そして、(c)に示すように第一貴金属粉末Pの充填後、プレスパンチ60により該第一貴金属粉末Pを圧縮することにより(d)のような成形体65を得る。(d)に示すように形成された成形体65を適度な温度に焼成し、(e)に示す所望の貴金属チップ31’を形成することができる。なお、(c)の過程において、第一貴金属粉末Pを圧縮すると同時に加熱して、該第一貴金属粉末Pと第二貴金属合金312’とを焼成するホットプレス法を用いてもよい。
【0033】
また、貴金属チップ31’は図8のような方法でも作製することができる。まず、第一貴金属部311として用いられるインゴットに開口部を設ける。該開口部はインゴット作製時に対応する形状の金型等を用いて形成するようにしてもよいし、形成されたインゴットに切削加工等をして設けることも可能である。次に、第二貴金属部312として用いられる第二貴金属合金312’を線引き加工等により伸線し、図8(a)のように、インゴット55の開口部中に挿入する。そして、このような棒材70を熱間スエージングあるいは線引き等を繰り返して、図8(b)に示すような線材56を形成する。なお、この線材の直径寸法は、貴金属チップ31’のチップ径と対応したものとなっており、本実施例においては1.2mm以上となっている。次に、(c)のように、線材56を貴金属チップ31’として所望の厚さを有するように切断し、(d)の貴金属チップ31’を得る。該方法によれば、(d)に示すように第二貴金属部312が貴金属チップ31’の一方の端面から反対側の端面に連続して形成される形態となる。
【0034】
また、図9に示すように射出成形法により貴金属チップ31’を形成するようにしてもよい。まず、(a)のような形状の第二貴金属部312に対応する成形体57を成形し、該成形体57を(b)のような貴金属チップ31’の形状に対応する射出成形用金型58に配置する。このとき、形成後に第二貴金属部312の端面が、得られる貴金属チップ31’の放電面31tに露出するように、かつ第一貴金属部311が放電面31tの外周縁部31aの全てを含むように、成形体57を射出成形用金型58内に配置する。この状態において、射出成形用金型58のキャビティC’に第一貴金属部311を構成する合金粉末と有機バインダを含むコンパウンドKを溶融し、該コンパウンドKを射出成形用金型58のキャビティC’内に射出し、射出成形体IBを作製する(c)。この射出成形体IBを仮焼して有機バインダを除去した後、焼結して、貴金属チップ31’を作製する(d)。
【0035】
また、本発明の貴金属チップ31’には、より一層の放電電圧低減のために、図10(a)(b)に示すような溝部を形成することも可能である。すなわち(a)に示すように、貴金属チップ31’の放電面31tとして使用される主表面に断面V字状の溝部40を直線状に形成したり、あるいは、(b)のように放電面31tに十字状の溝部67を形成したりしてもよい。こうすれば、貴金属チップ31’の全容量は減少するが、放電面が消耗したときに生じるエッジ部の効果はより大きなものとなる。なお、本発明のスパークプラグにおいては、放電電圧低減のために、その他公知の構成を採用するようにしてもよいことはいうまでもない。
【0036】
【実験例】
本発明の効果を調べるために、以下の実験を行った。
まず、図8にて説明した方法により、貴金属チップ31’を作製した。該貴金属チップ31’の成分は、第一貴金属部311として、Ir−5質量%Pt合金を採用し、第二貴金属部312は純Irとした。ここで、貴金属チップ31’の作製工程において、第一貴金属部311に包含される第二貴金属部312の本数及び直径を表1のように変化させたものをいくつか作製した(実施例)。これらの貴金属チップ31’のチップ径は、いずれも1.4mmとした。
【0037】
そして、これらの貴金属チップ31’を図1に示すスパークプラグ100の中心電極3側に放電部31としてレーザー溶接によりそれぞれ接合させた。さらに、接地電極4側には放電部32として白金(Pt)チップを火花放電ギャップgが0.4mmとなるように接合させた。また、比較例として、Ir−5質量%Pt合金にてチップ径が1.2mmの貴金属チップを作製し、同様にスパークプラグ100の中心電極3側に放電部31として接合した。接地電極4側の放電部32には、上記実施例のスパークプラグと同様に、白金(Pt)チップを火花放電ギャップgが0.4mmとなるように接合させている。
【0038】
次に、上記のスパークプラグ100を、12気筒コージェネレイションエンジンに取付け、エンジン回転数1200rpmで中心電極が負となる極性にて2000時間運転を行った。そして該運転後の放電電圧を測定した。以上の結果を表1に示す。なお、表1には放電面に露出する第一貴金属部と第二貴金属部との境界の周長(以下、単に境界の周長ともいう)のチップ径に対する倍率も同様に示している。
【0039】
【表1】
【0040】
表1より、放電部31を第一貴金属部311と第二貴金属部312といった消耗速度の異なる複数の貴金属部で構成した本発明のスパークプラグ100は、上記試験のような長期間の運転後でも放電電圧の増加を抑制することが可能となる。さらに、放電面31tにおける第一貴金属部311と第二貴金属部312との境界の周長のチップ径に対する倍率が増加するに従い、放電電圧低減の効果が得られやすくなり、該倍率が2倍以上となるとより一層の効果が得られることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスパークプラグを示す正面部分断面図。
【図2】その要部を拡大して示す断面図。
【図3】放電部周辺及び放電部を形成する貴金属チップを拡大して示す模式図。
【図4】放電部の消耗によりエッジ部が形成される様子を説明する図。
【図5】放電面の変形例をいくつか示す模式図。
【図6】第二貴金属部の放電面への露出形態をいくつか示す模式図。
【図7】放電部を構成する貴金属チップの形成方法の一例を示す概略図。
【図8】図7とは異なる貴金属チップの形成方法を示す概略図。
【図9】図7及び8とは異なる貴金属チップの形成方法を示す概略図。
【図10】貴金属チップの変形例を示す概略図。
【符号の説明】
100 スパークプラグ
1 主体金具
2 絶縁体
3 中心電極
4 接地電極
31、32 放電部
31’、32’ 貴金属チップ
31t 放電面
311 第一貴金属部
312 第二貴金属部
31e 境界
31f エッジ部
Claims (14)
- 中心電極と、その中心電極の径方向周囲を取り囲んだ絶縁体と、その絶縁体の径方向周囲を取り囲んだ主体金具と、一端が主体金具に結合され、他端が前記中心電極と対向するように配置された接地電極と、これら中心電極と接地電極との少なくとも一方に固着されて火花放電ギャップを形成する放電部を備える内燃機関用スパークプラグであって、
前記放電部は、消耗速度が互いに異なる第一貴金属部と第二貴金属部との各構成部から形成されてなり、
前記第二貴金属部と比較して前記消耗速度が相対的に小である前記第一貴金属部が、前記放電面の外周縁部の少なくとも一部を含む形にて形成され、さらに、前記第二貴金属部が前記第一貴金属部と接する形にて形成されることにより、それら前記第一貴金属部と前記第二貴金属部の境界が前記放電面に露出していることを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。 - 前記放電面に露出する前記第一貴金属部の面積率が、前記放電面全面に対して50%以上となる請求項1に記載の内燃機関用スパークプラグ。
- 前記放電面における前記第一貴金属部と前記第二貴金属部との境界の全周長が前記放電面の最大径の2倍以上となる請求項1又は2に記載の内燃機関用スパークプラグ。
- 前記第一貴金属部と前記第二貴金属部とが、前記放電面から厚さ方向における少なくとも中間位置まで連続的に形成されている請求項1ないし3のいずれかに記載の内燃機関用スパークプラグ。
- 前記第一貴金属部と前記第二貴金属部とが、前記放電面から厚さ方向において該放電面と反対側に位置する面まで連続的に形成されている請求項4に記載の内燃機関用スパークプラグ。
- 前記放電面は円形状であり、その直径が1.2mm以上である請求項1ないし5のいずれかに記載の内燃機関用スパークプラグ。
- 前記第一貴金属部は融点が1600℃以上を有する一方で、前記第二貴金属部は融点が1500℃以上を有する貴金属又は貴金属合金にてなる請求項1ないし6のいずれかに記載の内燃機関用スパークプラグ。
- 前記第一貴金属部は前記第二貴金属部よりも火花放電による消耗速度が小である請求項1ないし7のいずれかに記載の内燃機関用スパークプラグ。
- 前記第一貴金属部は前記第二貴金属部よりも酸化消耗速度が小である請求項1ないし8のいずれかに記載の内燃機関用スパークプラグ。
- 前記第一貴金属部及び/又は前記第二貴金属部は、Ir、Pt及びRhのいずれかを主成分として含有してなる請求項1ないし9のいずれかに記載の内燃機関用スパークプラグ。
- 前記第一貴金属部及び/又は前記第二貴金属部は、添加元素成分として、Ir、Pt、Pd、Rh、Re、Ru、W及びNiから選ばれる1種又は2種以上を含有する請求項10に記載の内燃機関用スパークプラグ。
- 前記第一貴金属部及び/又は前記第二貴金属部は、主成分としてIrを含有するとともに、Sr、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ti、Zr及びHfから選ばれる元素の酸化物(複合酸化物を含む)を含有するIr基合金にて形成されている請求項1ないし11のいずれかに記載の内燃機関用スパークプラグ。
- 前記第一貴金属部はIrを主成分として含有するIr基合金であって、前記第二貴金属部はPtを主成分として含有するPt基合金である請求項1ないし12のいずれかに記載の内燃機関用スパークプラグ。
- 前記第一貴金属部は、Irを主成分として含有するとともに、Pt、Rh及びReの1種又は2種以上を含有するIr基合金であって、前記第二貴金属部は純Irである請求項10に記載の内燃機関用スパークプラグ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001021521A JP4392130B2 (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | 内燃機関用スパークプラグ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001021521A JP4392130B2 (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | 内燃機関用スパークプラグ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002231411A JP2002231411A (ja) | 2002-08-16 |
JP4392130B2 true JP4392130B2 (ja) | 2009-12-24 |
Family
ID=18887072
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001021521A Expired - Fee Related JP4392130B2 (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | 内燃機関用スパークプラグ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4392130B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4311047A1 (de) | 2022-07-22 | 2024-01-24 | Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG | Zündkerzenelektrode mit additiv gefertigter platingruppenmetallspitze |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4220308B2 (ja) | 2003-05-29 | 2009-02-04 | 株式会社デンソー | スパークプラグ |
US7533643B2 (en) * | 2006-12-07 | 2009-05-19 | Contour Hardening, Inc. | Induction driven ignition system |
JP4930201B2 (ja) * | 2007-06-01 | 2012-05-16 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の点火プラグ |
JP2009016255A (ja) * | 2007-07-06 | 2009-01-22 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | プラグ材料及びその製造方法 |
JP2010061924A (ja) * | 2008-09-02 | 2010-03-18 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の点火装置 |
JP5289932B2 (ja) * | 2008-12-26 | 2013-09-11 | 石福金属興業株式会社 | スパークプラグの電極チップ及びその製造方法 |
KR101569573B1 (ko) | 2013-10-16 | 2015-11-16 | 주식회사 포스코 | 스파크 로드 및 이를 이용한 소둔로의 점화장치 |
-
2001
- 2001-01-30 JP JP2001021521A patent/JP4392130B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4311047A1 (de) | 2022-07-22 | 2024-01-24 | Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG | Zündkerzenelektrode mit additiv gefertigter platingruppenmetallspitze |
EP4312326A1 (de) | 2022-07-22 | 2024-01-31 | Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG | Zündkerzenelektrode mit additiv gefertigter platingruppenmetallspitze |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002231411A (ja) | 2002-08-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5068347B2 (ja) | スパークプラグ | |
WO2002080321A1 (fr) | Bougie d'allumage | |
JP4402046B2 (ja) | スパークプラグ | |
JP3902756B2 (ja) | スパークプラグ | |
JP5414896B2 (ja) | スパークプラグ | |
EP3306762B1 (en) | Sparkplug | |
JP2004031300A (ja) | スパークプラグ | |
JP4392130B2 (ja) | 内燃機関用スパークプラグ | |
JP2015230744A (ja) | スパークプラグ用の電極チップ及びスパークプラグ | |
JP5809673B2 (ja) | 点火プラグ | |
JP4291540B2 (ja) | スパークプラグ | |
CN105745798B (zh) | 火花塞 | |
JP4294909B2 (ja) | スパークプラグ | |
JPH05159857A (ja) | 気体燃料機関用スパークプラグ | |
CN115038803A (zh) | 火花塞用贵金属电极头、火花塞用电极和火花塞 | |
JP4368100B2 (ja) | スパークプラグ | |
JP4485084B2 (ja) | スパークプラグ | |
JP2002198158A (ja) | スパークプラグの製造方法及びスパークプラグ | |
JP2005285464A (ja) | スパークプラグの製造方法 | |
JP5750490B2 (ja) | スパークプラグ | |
JPH05159854A (ja) | スパークプラグの中心電極 | |
JP4409815B2 (ja) | 内燃機関用スパークプラグ | |
JP2005108821A (ja) | スパークプラグ | |
JP2002260819A (ja) | スパークプラグ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070402 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090903 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090910 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091009 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121016 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121016 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121016 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131016 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |