JP4933106B2 - スパークプラグおよびそのスパークプラグを備えた内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、対向する中心電極との間で火花放電を行う接地電極にのみ貴金属チップを接合した内燃機関用のスパークプラグおよびそのスパークプラグを備えた内燃機関に関するものである。

従来、内燃機関には点火のためのスパークプラグが用いられている。一般的なスパークプラグは、軸孔内の先端側で中心電極を保持し、後端側で接続端子を保持した絶縁碍子と、その絶縁碍子の胴部の周囲を取り囲んで保持する主体金具と、この主体金具の先端に一端が溶接され、他端が中心電極の先端に対向し火花放電ギャップを形成する接地電極とから構成されている。

近年、エンジン出力の向上に伴い燃焼室内の温度が高温となったことから、スパークプラグの電極には高温耐食性や耐酸化性が求められている。また、着火時の火花放電による電極の消耗を低減するため、耐火花消耗性も求められている。こうしたことから、中心電極と接地電極との互いの対向面には耐火花消耗性向上のための貴金属チップがそれぞれ形成されている（例えば特許文献１参照。）。

ところで、このようなスパークプラグが内燃機関に組み付けられ使用される場合、一般的には中心電極側を負極、接地電極側を正極として通電され、火花放電が行われる。しかし内燃機関によっては通電の効率性を高めるため、組み付けられたスパークプラグの正極と負極とを気筒毎に入れ替えて通電を行うものもある。火花放電による電極の消耗は、正極側の電極よりも負極側の電極の方が激しい。このため、こうした内燃機関には、中心電極側の耐火花消耗性を高めたスパークプラグと、接地電極側の耐火花消耗性を高めたスパークプラグとの２種類のスパークプラグが使用され、気筒毎の極性に合わせて選択的に組み付けられているものがある。
特開２００３−１９７３４７号公報

しかしながら、例えばスパークプラグ交換時のヒューマンエラー等により誤った極性のスパークプラグが組み付けられてしまう場合もあり、正規の気筒に組み付けられなかったスパークプラグでは電極の異常消耗を招く虞があった。そこで、特許文献１に記載のスパークプラグのように、中心電極および接地電極の双方に貴金属チップを形成し、両電極の耐火花消耗性を向上させたスパークプラグを用いれば、どちらの極性の気筒に対しても同一のスパークプラグを組み付けることができ有効である。しかし、極性によって本来消耗の激しくない電極にも貴金属チップを形成することとなるため、スパークプラグの製造コストが高くなってしまうという問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、極性の異なる気筒に対し極性を問わず組み付けられ、かつ、耐火花消耗性向上のための貴金属チップの使用量を減らすことができるスパークプラグおよびそのスパークプラグを備えた内燃機関を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のスパークプラグは、ニッケルを含有する中心電極と、前記中心電極の軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔の内部で前記中心電極を保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の径方向周囲を取り囲み、前記絶縁碍子を保持する主体金具と、主成分としてニッケルを含有し、一端部が前記主体金具に接合され、他端部が前記中心電極と対向する接地電極と、白金またはイリジウムを主成分とし、前記接地電極の他端部に接合された貴金属チップとを備え、前記中心電極と前記貴金属チップとの間で火花放電を行うスパークプラグであって、前記中心電極のニッケル含有量は、９６重量％以上であり、かつ、前記接地電極のニッケル含有量は、７８．５重量％以下であることを特徴とする。

また、請求項２に係る発明のスパークプラグは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記中心電極の先端部の外径をφ１．５ｍｍ以上とすることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明の内燃機関は、請求項１または２に記載のスパークプラグと、前記スパークプラグが組み付けられ、前記スパークプラグの前記中心電極側が正極、前記接地電極側が負極となるように、前記スパークプラグに放電電圧を印加して、駆動を行う気筒とを備えている。

請求項１に係る発明のスパークプラグでは、貴金属チップが形成された接地電極のニッケル含有量よりも、貴金属チップが形成されていない中心電極のニッケル含有量が多くなるように構成することができる。これにより、中心電極の耐火花消耗性を向上させることができるので、耐火花消耗性の高い貴金属チップを中心電極に接合する必要がない。また、スパークプラグが内燃機関に組み付けられた際には中心電極よりも接地電極の方が熱負荷が大きいが、接地電極のニッケル含有量を中心電極のニッケルの含有量よりも少なくすれば、耐酸化性や高温耐食性の高い成分の含有量を増やすことができる。さらに、接地電極に貴金属チップを接合することで、耐火花消耗性を向上させることができる。このように中心電極および接地電極の耐火花消耗性を向上させたスパークプラグは、中心電極側が負極となる負極性の気筒や、中心電極側が正極となる正極性の気筒のいずれに組み付けても優れた耐火花消耗性を発揮することができる。すなわち、正負両極性の気筒に使用可能なスパークプラグにおいて、貴金属チップは接地電極のみに使用すればよいため、製品コストを低減しつつ、スパークプラグの長寿命化を図ることができる。

また、中心電極のニッケル含有量を９６重量％以上とすることで、中心電極に貴金属チップを設けずとも確実に中心電極の耐火花消耗性を向上することができる。一方で、スパークプラグが内燃機関に組み付けられた際に、中心電極よりも熱負荷が大きい接地電極のニッケル含有量を減らし、ニッケル以外の成分の含有量を増やすことができ耐酸化性や高温耐食性の向上を図ることができる。また、ニッケル含有量が少なくなったことから懸念される耐火花消耗性は、貴金属チップを設けることにより向上することができる。そして、その接地電極のニッケル含有量を７８．５重量％以下とすることで、接地電極と貴金属チップとの溶接性を向上させることができる。

また、請求項２に係る発明のスパークプラグのように、中心電極の、特に先端部の外径をφ１．５ｍｍ以上とすれば、一般市場から望まれている耐久性を確保することが容易となり、好ましい。なお、その有効性については、後述する評価試験にて説明する。

また、請求項３に係る発明の内燃機関では、スパークプラグの中心電極側が正極、接地電極側が負極となるように、スパークプラグに放電電圧を印加することができる。上記構成のスパークプラグは、その中心電極に外部電源からの正極性が接続されて使用されることが望ましく、そのような極性を有する気筒を備えた内燃機関に用いられることが好適である。

以下、本発明を具体化したスパークプラグおよびそのスパークプラグを備えた内燃機関の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態のスパークプラグ１００の構造について説明する。図１は、スパークプラグ１００の部分断面図である。なお、軸線Ｏ方向において、絶縁碍子１０の軸孔１２内で中心電極２０が保持されている側をスパークプラグ１００の先端側として説明する。

図１に示すように、スパークプラグ１００は、概略、絶縁碍子１０と、絶縁碍子１０の長手方向略中央部に設けられ、この絶縁碍子１０を保持する主体金具５０と、絶縁碍子１０の軸孔１２内に軸線方向に保持された中心電極２０と、主体金具５０の先端面５７に一端部（基部３２）を溶接され、他端部（先端部３１）が中心電極２０の先端部２２に対向する接地電極３０と、中心電極２０の後端部に設けられた端子金具４０とから構成されている。

まず、このスパークプラグ１００の絶縁体を構成する絶縁碍子１０について説明する。絶縁碍子１０は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成され、軸線Ｏ方向に軸孔１２を有する筒状の絶縁部材である。軸線Ｏ方向の略中央には外径が最も大きな鍔部１９が形成されており、これより後端側には後端側胴部１８が形成されている。また、鍔部１９より先端側には後端側胴部１８より外径の小さな先端側胴部１７が形成され、さらにその先端側胴部１７よりも先端側に、先端側胴部１７よりも外径の小さな脚長部１３が形成されている。脚長部１３は先端側ほど縮径されており、スパークプラグ１００が内燃機関２００の各気筒２１０，２２０（図３参照）に組み付けられた際には、それらの燃焼室２１１，２２１に曝される。

次に、中心電極２０について説明する。中心電極２０は後述する表１の材料ｃに示すようなニッケル（Ｎｉ）含有率の高い合金からなる電極母材２１の中心部に、放熱促進のための銅、あるいは銅合金などで構成された芯材２３が埋設された棒状の電極である。中心電極２０の先端部２２は絶縁碍子１０の先端面から突出しており、先端側に向かって径小となるように形成されている。また、中心電極２０は、軸孔１２の内部に設けられたシール体４および抵抗体３を経由して、上方の端子金具４０に電気的に接続されている。そして端子金具４０には高圧ケーブル（図示外）がプラグキャップ（図示外）を介して接続され、高電圧が印加されるようになっている。

次に、主体金具５０について説明する。主体金具５０は絶縁碍子１０を保持し、内燃機関２００（図３参照）にスパークプラグ１００を固定するためのものである。主体金具５０は、絶縁碍子１０の鍔部１９近傍の後端側胴部１８から、鍔部１９、先端側胴部１７、および脚長部１３を取り囲むようにして絶縁碍子１０を保持している。主体金具５０は低炭素鋼材で形成され、図示外のスパークプラグレンチが嵌合する工具係合部５１と、内燃機関上部に設けられたエンジンヘッド２１２，２２２（図３参照）に螺合するねじ部５２とを備えている。

また、主体金具５０の工具係合部５１と、絶縁碍子１０の後端側胴部１８との間には環状のリング部材６，７が介在されており、さらに両リング部材６，７の間にはタルク（滑石）９の粉末が充填されている。工具係合部５１の後端側には加締め部５３が形成されており、この加締め部５３を加締めることにより、リング部材６，７およびタルク９を介して絶縁碍子１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。これにより、主体金具５０の内周に形成された段部５６に、絶縁碍子１０の先端側胴部１７と脚長部１３との間の段部１５が板パッキン８０を介して支持されて、主体金具５０と絶縁碍子１０とが一体となる。主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密は板パッキン８０によって保持され、燃焼ガスの流出が防止される。また、主体金具５０の中央部には鍔部５４が形成されており、ねじ部５２の後端部側（図１における上部）近傍、すなわち鍔部５４の座面５５にはガスケット５が嵌挿されている。

次に、接地電極３０について説明する。接地電極３０は、耐腐食性の高い金属から構成され、一例として、インコネル（商標名）６００または６０１等のＮｉ合金が用いられる。この接地電極３０は自身の長手方向の横断面が略長方形を有しており、基部３２が主体金具５０の先端面５７に溶接されている。また、接地電極３０の先端部３１は、中心電極２０の先端部２２に対向するように屈曲されている。この中心電極２０に対向する側の面である接地電極３０の内面３３は、中心電極２０の軸線方向に略直交している。この内面３３には、プラチナ（Ｐｔ）またはイリジウム（Ｉｒ）を主成分とする柱状の貴金属チップ９１が抵抗溶接され、この貴金属チップ９１と、中心電極２０の先端部２２との間で火花放電ギャップが形成されている。

このような構成のスパークプラグ１００が図３に示すような内燃機関２００に組み付けられた場合、火花放電ギャップを形成する中心電極２０および接地電極３０は、各気筒２１０，２２０の各燃焼室２１１，２２１内に露出される。特に接地電極３０は各燃焼室２１１，２２１内に突き出した状態で使用されるため、中心電極２０よりも熱負荷が高くなる。このため、本実施の形態では接地電極３０の母材に含有するＮｉの量を中心電極２０よりも少なくし、耐食性や耐酸化性など電極に求められる性能を実現できる成分を、より多く含有している。そして、耐火花消耗性については貴金属チップ９１を設けることによって実現している。一方で、中心電極２０は接地電極３０よりも熱負荷が小さいため、母材に含有するＮｉの量を接地電極３０よりも多くすることで、貴金属チップを設けずとも耐火花消耗性を高めることのできる構成としている。

より具体的には、後述する評価試験の結果に基づき、中心電極２０のＮｉ含有量を９６重量％以上、かつ、接地電極３０のＮｉ含有量を７８．５重量％以下と規定している。中心電極２０のＮｉ含有量が９６重量％未満であると、特に中心電極２０側を負極として火花放電を行った際に、火花消耗が大きくなってしまう。一方、接地電極３０のＮｉ含有量が７８．５重量％より多くなると、接地電極３０と貴金属チップ９１との接合性に劣り、貴金属チップ９１が接地電極３０から脱落する虞がある。

もっとも、中心電極２０のＮｉ含有量を１００重量％とすればよいものでもなく、上記した耐食性や耐酸化性を高めるために不可避である成分を含有させることが望ましく、これら不可避成分の含有量を考慮すれば、中心電極のＮｉ含有量は９８．５重量％以下とすることが好ましい。また、接地電極３０についても、少なくとも５６重量％以上のＮｉを含有することが好ましい。これは、耐酸化性の低下や、耐熱合金としての性能が損なわれてしまうことを回避するためである。

また、上記した耐食性や耐酸化性など電極に求められる性能を実現できる成分としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）などの成分が挙げられる。Ｓｉは、高温での耐食性や耐火花消耗性を向上させる作用がある。Ａｌは、電極の表面に酸化膜を形成し、高温での耐食性を高める作用がある。Ｍｎは、材料の調製中の溶解時や溶接時に脱酸作用や脱硫作用があることが知られている。ＣｒやＦｅは、電極表面に酸化膜を形成し、耐食性を向上させる作用がある。Ｎｄは、電極表面の粒成長を抑制する作用がある。

ところで、中心電極２０の先端部２２の外径は、貴金属チップ９１の外径よりも大きい方が好ましい。上記したように中心電極２０はＮｉを多く含有するため耐火花消耗性が高いものの、ＰｔやＩｒを主成分とする貴金属チップ９１の方が耐火花消耗性は高い。

このように、中心電極２０や貴金属チップ９１を接合した接地電極３０の材質（特にＮｉの含有量）を上記のように構成すれば、図３に示すように、スパークプラグ１００を中心電極側が正極となる正極性の気筒２１０や、中心電極側が負極となる負極性の気筒２２０のいずれに組み付けても優れた耐火花消耗性を発揮することができる。

［実施例１］
このように、中心電極２０のＮｉ含有量を接地電極３０のＮｉ含有量よりも多くしたことによる効果を確認するため評価試験を行った。

評価試験では、組成の異なる５種類の電極材料（表１参照）を準備し、これらの材料を用いて中心電極や接地電極を形成し、評価試験を行うための１１種のスパークプラグのサンプル（表２参照）を作製した。表１に示すように、材料ａはＮｉを９６重量％含有し、ＳｉとＣｒをそれぞれ１．２重量％、Ｍｎを１．６重量％含有する合金である。同様に、材料ｂは、Ｎｉ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅをそれぞれ７８．５，０．５，１４，１．０，６（重量％）含有する合金からなり、材料ｃは、Ｎｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｎｄをそれぞれ９８．５，０．５，０．８，０．２（重量％）含有する合金からなる。また、材料ｄは、Ｎｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅをそれぞれ５６，０．５，１．７，２５，１．０，１５．８（重量％）含有する合金からなる。そして材料ｅは、Ｎｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅをそれぞれ９１，１．５，０．５，２，２，３（重量％）含有する合金からなる。

そして表２に示すように、サンプル１番のスパークプラグは、材料ａから形成した中心電極と、材料ｂから形成した接地電極とを用いて作製した。同様に、サンプル２番〜１１番のスパークプラグは、それぞれ、材料ｄ，ｄ，ａ，ａ，ａ，ａ，ｅ，ｃ，ａ，ａから形成した中心電極と、材料ａ，ｂ，ａ，ｂ，ｂ，ｂ，ｂ，ｂ，ｅ，ｄから形成した接地電極とを用いて作製した。なお、中心電極はその先端部の外径がφ１．５ｍｍとなるように作製し、接地電極は長手方向に対する断面が１．５ｍｍ×２．８ｍｍとなるように作製した。また、サンプル５番，６番のスパークプラグの中心電極には、先端部の先端面に貴金属チップを抵抗溶接した。同様にサンプル１番〜４番，６番，８番〜１１番の接地電極にも、先端部の内面に貴金属チップを抵抗溶接した。この貴金属チップはＰｔ−２０Ｎｉからなるφ０．７ｍｍ×０．３ｍｍの円形板状のものを使用した。

こうして作製した１１種類のスパークプラグのサンプルに対し、耐火花消耗性の試験と溶接性の試験を行った。

まず、耐火花消耗性の試験では各サンプルのスパークプラグを２本ずつ作製し、いずれのサンプルも火花放電ギャップの大きさが１．０５ｍｍとなるように接地電極の曲げの度合いを調整した。このとき、各サンプルそれぞれ絶縁碍子の先端面からの中心電極の先端面（貴金属チップを設けた場合はその先端面）の突出量と、接地電極の内面（中心電極に対向する側の面）からの貴金属チップの先端面までの寸法（貴金属チップを設けなかった場合は接地電極の厚み）を測定した。次に各サンプルごとに、一方のスパークプラグは中心電極側が正極性となるように、また他方のスパークプラグは中心電極側が負極性となるようにして、０．４ＭＰａの大気雰囲気下で６０Ｈｚの火花放電を１００時間実施した後、火花放電ギャップの増加量をそれぞれ測定した。そして各サンプル毎に、上記一方の極性（中心電極側が正極性）のスパークプラグと、他方の極性（中心電極側が負極性）のスパークプラグとの火花放電ギャップの増加量の比較を行った。その結果、上記一方および他方の極性のスパークプラグともに、火花放電ギャップの増加量が０．１ｍｍ未満であれば、そのサンプルは耐火花消耗性に優れるとして「○」と評価した。また、上記一方もしくは他方のいずれかの極性のスパークプラグの火花放電ギャップの増加量が０．１ｍｍ以上となれば、そのサンプルは耐火花消耗性に劣るとして「×」と評価した。

耐火花消耗性の評価試験の結果、スパークプラグの中心電極について、サンプル１番，４番〜７番，９番〜１１番は「○」と評価され、サンプル２番，３番，８番については「×」と評価された。また、接地電極について、サンプル１番〜４番，６番，８番，９番，１１番は「○」と評価され、サンプル５番，７番，１０番については「×」と評価された。

次に、溶接性の評価試験は、中心電極に貴金属チップを抵抗溶接したサンプル５番，６番のスパークプラグと、接地電極に貴金属チップを抵抗溶接したサンプル１番〜４番，６番，８番〜１１番のスパークプラグとに対して行った。

図２に例示するように、接地電極３０の内面３３に抵抗溶接した貴金属チップ９１を接地電極３０ごとバーナーで加熱し、９００℃を２分間保持し、その後１分間の自然冷却を行った。これを１サイクルとして１０００サイクル行った後、各サンプルを、柱軸を通る断面で接地電極３０ごと切断し、拡大鏡を用いて両者の溶接面の観察を行った。そして溶接面において、貴金属チップ９１の柱軸と直交する方向における剥離の生じた部分９３の長さＢ１，Ｂ２（切断面において剥離の生じている最大の長さ）を測定した。

これを、あらかじめ測定しておいた貴金属チップ９１の外径Ａと比較し、（Ｂ１＋Ｂ２）／Ａ×１００（％）で示される割合が５０％未満であれば、溶接性に優れるとして「○」と評価した。同様に、上記割合が５０％以上であれば、溶接性に劣り貴金属チップの脱落が生ずる虞があるとして「×」と評価した。

なお、サンプル５番，６番については中心電極の先端部の先端面に貴金属チップが接合されている。この貴金属チップに対しても同様に上記の方法で、溶接性の評価試験と、その結果に対する評価とを行った。

溶接性の評価試験の結果、中心電極に貴金属チップを接合したサンプル５番，６番はいずれも「×」と評価された。また、接地電極に貴金属チップを接合したサンプル１番，３番，６番，８番，９番，１１番は「○」と評価され、サンプル２番，４番，１０番については「×」と評価された。

これら耐火花消耗性および溶接性の評価試験の結果をもとに、各サンプルに対して総合評価を行った。そして、ひとつでも「×」と評価されたサンプルでは、正負両極性のスパークプラグとして使用するには不適であるとして、総合評価を「×」と評価した。また、ひとつも「×」のつかなかったサンプルでは、正負両極性のスパークプラグとして使用するのに適しているとして、総合評価を「○」と評価した。この結果、サンプル１番，９番，１１番は「○」と評価された。また、サンプル２番〜８番，１０は「×」と評価された。この結果を表２に示す。

耐火花消耗性および溶接性の評価試験の結果より、中心電極の材料を異ならせたサンプル１番，３番，８番，９番の比較により、中心電極のＮｉ含有量が９６重量％未満となると、中心電極の火花消耗が大きくなり、耐火花消耗性に劣ることがわかった。一方で、接地電極の材料を異ならせたサンプル１番，４番，１０番，１１番の比較により、接地電極のＮｉ含有量が７８．５重量％より多くなると貴金属チップに剥離が生じ、溶接性に劣ることがわかった。このことは、中心電極および接地電極それぞれのＮｉ含有量が上記条件を満たさないサンプル２番の評価試験の結果からも確認できた。

また、サンプル１番，５〜７番をそれぞれ比較すると、Ｎｉ含有量が９６重量％以上の中心電極に貴金属チップを接合しても溶接性に劣ることが確認できた。さらに、Ｎｉ含有量が７８．５重量％の接地電極に貴金属チップを設けなかった場合、接地電極は火花消耗性に劣ることが確認できた。

そして、サンプル１番，９番，１１番より、Ｎｉ含有量が９６重量％以上の中心電極と、Ｎｉ含有量が７８．５重量％以下で貴金属チップを接合した接地電極とを組み合わせたスパークプラグであれば、正負いずれの極性の気筒に組み付けても、スパークプラグとしての性能を発揮することができることがわかった。

［実施例２］
次いで、中心電極の先端部の外径による耐久性への影響度について検証した。比較検証は、実施例１にて行った評価試験にて良好な結果を示したサンプル１番のスパークプラグを用い、その中心電極の先端部の外径をφ１．５ｍｍとしたものの他に、φ１．１ｍｍ，φ１．７ｍｍ，φ２．５ｍｍ，φ３．０ｍｍとしたものを用意し、５種類のサンプルを作製した。そして各サンプルについて、中心電極側が負極性となるようにして０．６ＭＰａの大気雰囲気下で６０Ｈｚの火花放電を行った。この試験では机上火花試験機を用い、５万マイル走行相当の火花放電を行った。そして試験後に、各サンプルの放電電圧について測定した。その結果、使用した電源の出力（３６ｋＶ（図４において一点鎖線で示す。））に対して２割以上の余裕度を有するもの（すなわち、試験後に２９ｋＶ（図４において二点鎖線で示す。）以下にて火花放電が可能なもの）は、耐久性の大幅な低下が見られなかったとして「良」と評価した。

図４のグラフにその結果を示すように、中心電極の先端部の外径をφ１．１ｍｍとしたものは、試験後に火花放電のために要する要求電圧が３２ｋＶであったのに対し、φ１．５ｍｍ，φ１．７ｍｍ，φ２．５ｍｍ，φ３．０ｍｍとしたものはそれぞれ、２８ｋＶ，２６ｋＶ，２４ｋＶ，２４ｋＶとなった。これより、中心電極の先端部の外径が小さくなると耐久性が低下し、火花放電に伴う電極の消耗により火花放電間隙が大きくなって火花放電のための要求電力が高くなることがわかった。従って、中心電極先端部の外径をφ１．５ｍｍ以上とすることが、耐久性を確保する上で、より有効であることが確認された。

なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、中心電極２０や接地電極３０の含有するＮｉ以外の成分やその含有量は一例にすぎず、Ｎｉの含有量について、本実施の形態で説明した条件を満たせばよい。また、貴金属チップ９１は抵抗溶接により接地電極３０に接合したが、レーザ溶接により行ってもよい。また、中心電極の先端部の外径を、必ずしも先端側に向かって径小となるように形成する必要はない。もちろん、例えばスパークプラグ１００の大きさや形状など、火花放電に直接関係しない事項は適宜変更が可能である。

また、中心電極の先端部の外径については、大きくすればするほど耐久性が向上する反面、成長過程の火炎核の熱が奪われやすくなり、着火性の低下が懸念される。この場合、中心電極の外径を接地電極の幅よりも大きくすることが、着火性の低下を抑制する上で有効である。特に、中心電極の先端部の外径をφ２．０ｍｍ以上とした場合に、より有効であることが確認されている。

本発明は正負いずれの極性の気筒にも組み付け可能なスパークプラグおよびそのスパークプラグを備えた内燃機関に用いることができる。

スパークプラグ１００の部分断面図である。 溶接性の評価試験の方法を説明するための例を示す図である。 気筒２１０，２２０に組み付けられたスパークプラグ１００を示す部分断面図である。 スパークプラグに対し５万マイル走行相当の火花放電を行った後における中心電極の先端部の外径と火花放電の要求電圧との関係を示したグラフである。

１０ 絶縁碍子
１２ 軸孔
２０ 中心電極
２２ 先端部
３０ 接地電極
３１ 先端部
３２ 基部
５０ 主体金具
９１ 貴金属チップ
１００ スパークプラグ
２００ 内燃機関
２１０，２２０ 気筒

Claims (3)

1. ニッケルを含有する中心電極と、
   前記中心電極の軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔の内部で前記中心電極を保持する絶縁碍子と、
   前記絶縁碍子の径方向周囲を取り囲み、前記絶縁碍子を保持する主体金具と、
   主成分としてニッケルを含有し、一端部が前記主体金具に接合され、他端部が前記中心電極と対向する接地電極と、
   白金またはイリジウムを主成分とし、前記接地電極の他端部に接合された貴金属チップと
   を備え、前記中心電極と前記貴金属チップとの間で火花放電を行うスパークプラグであって、
   前記中心電極のニッケル含有量は、９６重量％以上であり、かつ、前記接地電極のニッケル含有量は、７８．５重量％以下であることを特徴とするスパークプラグ。
2. 前記中心電極の先端部の外径をφ１．５ｍｍ以上とすることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
3. 請求項１または２に記載のスパークプラグと、
   前記スパークプラグが組み付けられ、前記スパークプラグの前記中心電極側が正極、前記接地電極側が負極となるように、前記スパークプラグに放電電圧を印加して、駆動を行う気筒と
   を備えたことを特徴とする内燃機関。

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