JP4965422B2 - Spark plug - Google Patents
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Description
本発明は、中心電極チップを溶接した中心電極と、外側電極チップを溶接した外側電極とを備える内燃機関用のスパークプラグに関する。 The present invention relates to a spark plug for an internal combustion engine comprising a center electrode welded to a center electrode tip and an outer electrode welded to an outer electrode tip.
従来より、着火性及び耐久性を両立して向上させるために、外側電極基材に円柱状の外側電極チップを溶接した外側電極を有するスパークプラグが知られている。しかし、このような形態の外側電極では、外側電極チップを溶接しているために、外側電極の全長が長くなりがちで、使用時の熱負荷が大きくなると共に、振動に対する折損強度も低下する。このため、特許文献1に開示されたスパークプラグのように、外側電極に銅芯を封入したり、特許文献2に開示されたスパークプラグのように、主体金具の先端部分を先端側に長く延ばした形態としたり、外側電極の断面積を増やすことで、外側電極の熱引きと強度を向上させることが考えられている。 Conventionally, in order to improve both ignitability and durability, a spark plug having an outer electrode in which a cylindrical outer electrode tip is welded to an outer electrode base material is known. However, since the outer electrode tip is welded to the outer electrode in such a form, the entire length of the outer electrode tends to be longer, the heat load during use is increased, and the breaking strength against vibration is also reduced. For this reason, as in the spark plug disclosed in Patent Document 1, a copper core is sealed in the outer electrode, or as in the spark plug disclosed in Patent Document 2, the distal end portion of the metal shell is extended to the distal end side. It has been considered to improve the heat extraction and strength of the outer electrode by adopting a different form or increasing the cross-sectional area of the outer electrode.
近年の内燃機関は、低燃費、低エミッションのために、高着火性能が求められると共に高出力の両立を目指しており、高圧縮比の内燃機関等が開発され、スパークプラグが受ける熱量は更に増加する傾向にある。また、スパークプラグに対する小径化の要求により、外側電極の大きさも小さくする必要があるため、益々、外側電極の耐熱性及び耐折損性が厳しくなる傾向にある。この問題を解決するためには、外側電極の長さを短くすることが最も効果的である。しかし、外側電極を短くできる従来の多極電極型のスパークプラグやセミ沿面型のスパークプラグは、外側電極が長くなる平行電極型のスパークプラグに比して、着火性が劣ることが判っている。 Recent internal combustion engines are required to have high ignition performance and high output for low fuel consumption and low emissions, and high compression ratio internal combustion engines, etc. have been developed, and the amount of heat received by spark plugs further increases. Tend to. Further, since the size of the outer electrode needs to be reduced due to the demand for reducing the diameter of the spark plug, the heat resistance and breakage resistance of the outer electrode tend to become increasingly severe. In order to solve this problem, it is most effective to shorten the length of the outer electrode. However, it has been found that conventional multipolar electrode type spark plugs and semi-creeping type spark plugs that can shorten the outer electrode are less ignitable than parallel electrode type spark plugs that have a longer outer electrode. .
着火性を向上させるためには、中心電極基材及び外側電極基材に、これよりも細径の貴金属チップを溶接して中心電極及び外側電極を形成することが考えられる。このような形態とすることで、各電極の火炎核への消炎作用を抑制できると共に、飛火位置を各電極の先端部分(貴金属チップ)にある程度安定させることができる。しかし、中心電極における外側電極との飛火は、先端部分をなす貴金属チップにだけでなく、中心電極基材に貴金属チップを溶接したことにより形成される溶接部にも生じる場合があり、着火性が低下するおそれがある。 In order to improve the ignitability, it is conceivable to form a center electrode and an outer electrode by welding a noble metal tip having a smaller diameter to the center electrode substrate and the outer electrode substrate. By setting it as such a form, while being able to suppress the flame-extinguishing effect | action to the flame nucleus of each electrode, a spark position can be stabilized to some extent at the front-end | tip part (noble metal tip) of each electrode. However, the sparks with the outer electrode in the center electrode may occur not only in the noble metal tip forming the tip portion but also in the welded portion formed by welding the noble metal tip to the center electrode base material, and the ignitability is May decrease.
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、外側電極の耐熱性及び耐折損性を確保しつつ、着火性を向上させることができるスパークプラグを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this present condition, Comprising: It aims at providing the spark plug which can improve ignitability, ensuring the heat resistance and breakage resistance of an outer electrode.
その解決手段は、軸線を有する筒状の主体金具と、前記主体金具の径方向内側に挿通された筒状の絶縁体と、前記絶縁体の径方向内側に挿通された中心電極であって、前記絶縁体の絶縁体先端面から軸線方向先端側に突出する中心電極突出部を有し、この中心電極突出部は、軸線方向基端側に位置する中心電極基材突出部、及び、この中心電極基材突出部の軸線方向先端側に位置し、この中心電極基材突出部よりも細く、この中心電極基材突出部に溶接された柱状の中心電極チップを含む、中心電極と、前記主体金具から延びる外側電極基材の基材先端部に、これよりも細い柱状の外側電極チップを溶接してなる外側電極であって、前記外側電極チップのチップ先端面が、前記中心電極チップの外周面と火花放電ギャップを隔てて離間してなる一又は複数の外側電極と、を備えるスパークプラグであって、前記外側電極から、前記中心電極基材突出部と前記中心電極チップとの溶接部までの最短距離を最短距離F(mm)とし、前記火花放電ギャップの長さをギャップ長AD(mm)としたとき、F≧AD×1.05を満たす形態としてなり、前記溶接部の前記軸線上の中央点を含み、前記軸線に直交する前記溶接部の横断面において、この横断面における前記溶接部の図心を求め、この図心を中心とした中心角15度毎の各々の範囲について、この図心を中心とし、前記溶接部の外周に接する最大の円の半径Rmaxと、この図心を中心とし、前記溶接部の外周に接する最小の円の半径Rminとの差分D(=Rmax−Rmin)を求め、各差分Dの平均を前記溶接部の周方向段差Da(μm)としたとき、Da≦9を満たす形態としてなるスパークプラグである。 The solution includes a cylindrical metal shell having an axis, a cylindrical insulator inserted radially inward of the metal shell, and a center electrode inserted radially inward of the insulator, The insulator has a center electrode protrusion that protrudes from the insulator front end surface toward the axial front end, and the center electrode protrusion includes a central electrode base material protrusion positioned on the axial base end side, and the center A center electrode, which is located on the front end side in the axial direction of the electrode base protrusion, is thinner than the center electrode base protrusion, and includes a columnar center electrode tip welded to the center electrode base protrusion, and the main body An outer electrode formed by welding a columnar outer electrode tip thinner than the outer electrode base to the base end of the outer electrode base extending from the metal fitting, wherein the tip end surface of the outer electrode tip is the outer periphery of the center electrode tip The surface and the spark discharge gap A spark plug including one or a plurality of outer electrodes, wherein the shortest distance from the outer electrode to a welded portion between the central electrode base protrusion and the central electrode tip is a shortest distance F (mm), when the length of the spark discharge gap and gap length AD (mm), Ri Do as a form satisfying F ≧ AD × 1.05, it includes a central point of the axis of the weld, perpendicular to the axis In the transverse cross section of the welded portion, the centroid of the welded portion in the transverse cross section is obtained, and for each range of every 15 degrees of the central angle centered on the centroid, A difference D (= Rmax−Rmin) between the radius Rmax of the largest circle in contact with the outer periphery and the radius Rmin of the smallest circle in contact with the outer periphery of the welded portion with the centroid as the center is obtained. The circumferential step of the weld When the difference is Da (μm), the spark plug is configured to satisfy Da ≦ 9 .
本発明のスパークプラグでは、外側電極を、その外側電極チップのチップ先端面が中心電極チップの外周面と火花放電ギャップを隔てて離間してなる形態とし、火花放電経路を一般的な軸線方向から径方向としている。即ち、横放電型のスパークプラグとしている。このようにすることで、外側電極の長さを軸線方向及び径方向のいずれも短くできるので、使用時の外側電極の温度を低減できると共に、耐折損強度を向上させることできる。従って、外側電極の耐熱性及び耐折損性を向上させることができる。 In the spark plug of the present invention, the outer electrode has a shape in which the tip end surface of the outer electrode tip is separated from the outer peripheral surface of the center electrode tip with a spark discharge gap, and the spark discharge path is from a general axial direction. The radial direction. That is, it is a transverse discharge type spark plug. By doing in this way, since the length of an outer side electrode can be shortened both in an axial direction and a radial direction, while being able to reduce the temperature of the outer side electrode at the time of use, breakage strength can be improved. Therefore, the heat resistance and breakage resistance of the outer electrode can be improved.
また、外側電極基材にこれよりも細い外側電極チップを溶接して外側電極を構成すると共に、中心電極基材突出部にこれよりも細い中心電極チップ溶接して中心電極(中心電極突出部)を構成しているので、横放電型のスパークプラグでありながら、火炎核への消炎作用を低減できると共に、火炎核の成長を阻害し難くなるので、着火性を向上させることができる。その理由は、外側電極の先端部分及び中心電極の先端部分が細くなることにより、火炎核よりも温度の低い外側電極及び中心電極が、火炎核が拡がる際の障害物になり難くなるためと考えられる。 Further, an outer electrode is formed by welding an outer electrode tip thinner than this to the outer electrode substrate, and a center electrode tip (center electrode protruding portion) is welded to the center electrode substrate protruding portion by welding a thinner center electrode tip. Therefore, while it is a transverse discharge type spark plug, it is possible to reduce the extinguishing action on the flame nuclei and to hardly inhibit the growth of the flame nuclei, thereby improving the ignitability. The reason for this is that the outer electrode and the center electrode, which have a lower temperature than the flame kernel, are less likely to become obstacles when the flame kernel spreads because the tip portion of the outer electrode and the tip portion of the center electrode become thinner. It is done.
更に、本発明のスパークプラグでは、外側電極から中心電極の溶接部までの最短距離F(mm)と、火花放電ギャップのギャップ長AD(mm)とが、F≧AD×1.05を満たす形態としている。これにより、外側電極から中心電極の溶接部までの距離が長くなるので、外側電極から中心電極の溶接部への飛火を抑制できる。従って、スパークプラグの着火性を更に向上させることができる。
更に、本発明のスパークプラグでは、中心電極の溶接部の上記周方向段差Da(μm)を、Da≦9としている。このように溶接部の周方向段差Daを小さくすることで、従来の溶接部よりも溶接部における電界強度が低くなるために、溶接部での飛火には、従来よりも更に高い電圧が必要となるので、溶接部での飛火が生じ難くなる。従って、溶接部への飛火を更に抑制でき、着火性を更に向上させることができる。
Furthermore, in the spark plug of the present invention, the shortest distance F (mm) from the outer electrode to the welded portion of the center electrode and the gap length AD (mm) of the spark discharge gap satisfy F ≧ AD × 1.05. It is said. Thereby, since the distance from the outer electrode to the welded portion of the center electrode becomes longer, it is possible to suppress flying from the outer electrode to the welded portion of the center electrode. Therefore, the ignitability of the spark plug can be further improved.
Furthermore, in the spark plug of the present invention, the circumferential step Da (μm) of the welded portion of the center electrode is Da ≦ 9. By reducing the circumferential step Da of the welded portion in this way, the electric field strength at the welded portion becomes lower than that of the conventional welded portion, and therefore, a higher voltage than before is required for sparks at the welded portion. As a result, it is difficult for sparks to occur at the weld. Therefore, flying to the welded portion can be further suppressed, and the ignitability can be further improved.
なお、「最短距離F」は、前述のように、外側電極から中心電極の溶接部までの最短距離である。従って、「最短距離F」は、外側電極のうちの外側電極チップを起点として計測する場合もあれば、外側電極のうちの外側電極基材を起点として計測する場合もある。
「中心電極チップ」及び「外側電極チップ」は、それぞれ柱状であればよく、例えば、円柱状、四角柱などの角柱状、楕円柱状などの形態が挙げられる。
また、「中心電極チップ」及び「外側電極チップ」の材質は、耐久性や着火性などを考慮して適宜変更できる。中でも、Ptを70重量%以上含むPt合金、または、Rhを添加したIr合金により形成すると、使用に伴って生じるチップの消耗量を抑制できるので、耐久性を特に向上させることができる。
The “shortest distance F” is the shortest distance from the outer electrode to the welded portion of the center electrode as described above. Therefore, the “shortest distance F” may be measured from the outer electrode tip of the outer electrode as a starting point, or may be measured from the outer electrode substrate of the outer electrode as a starting point.
The “center electrode tip” and the “outer electrode tip” may be columnar, and examples thereof include a columnar shape, a rectangular column shape such as a quadrangular column, and an elliptical column shape.
In addition, the materials of the “center electrode tip” and the “outer electrode tip” can be appropriately changed in consideration of durability, ignitability, and the like. In particular, when formed from a Pt alloy containing 70% by weight or more of Pt or an Ir alloy to which Rh is added, the amount of chip wear that occurs with use can be suppressed, and the durability can be particularly improved.
また、「外側電極」は、上記のように、外側電極基材の基材先端部に、これよりも細い柱状の外側電極チップを溶接したものである。このような形態としては、例えば、接地電極基材の基材先端部のうち、その先端面をなす基材先端面の所定位置に、柱状の外側電極チップが中心電極に向かって突出する形態で接合された接地電極が挙げられる。また、例えば、接地電極基材の基材先端部のうち、その周囲を構成する側面(基材先端面に繋がる側面)の所定位置に、柱状の外側電極チップが基材先端面を超えて突出する形態で接合された接地電極が挙げられる。 Further, as described above, the “outer electrode” is formed by welding a columnar outer electrode tip that is thinner than the outer electrode base to the base end portion of the outer electrode base. As such a form, for example, a columnar outer electrode tip protrudes toward the center electrode at a predetermined position on the front end surface of the base electrode of the ground electrode base material. A bonded ground electrode may be mentioned. In addition, for example, the columnar outer electrode tip protrudes beyond the base end surface at a predetermined position on the side surface (side surface connected to the base end surface) of the base end portion of the ground electrode base material. A ground electrode joined in such a form.
更に、上記のスパークプラグであって、F≧AD×1.25を満たしてなるスパークプラグとすると良い。 Furthermore, the spark plug is preferably a spark plug satisfying F ≧ AD × 1.25.
本発明のスパークプラグでは、更にF≧AD×1.25を満たす形態としているので、外側電極から中心電極の溶接部までの距離が更に長くなるため、外側電極から中心電極の溶接部への飛火を更に効果的に抑制できる。従って、スパークプラグの着火性をより一層向上させることができる。 In the spark plug of the present invention, since F ≧ AD × 1.25 is further satisfied, the distance from the outer electrode to the weld of the center electrode is further increased. Can be more effectively suppressed. Therefore, the ignitability of the spark plug can be further improved.
更に、上記のスパークプラグであって、Da≦7を満たす形態としてなるスパークプラグとすると良い。 Furthermore, the spark plug is preferably a spark plug configured to satisfy Da ≦ 7.
本発明のスパークプラグでは、更にDa≦7としている。このように周方向段差Daを更に小さくすることで、溶接部への飛火を更に抑制できるので、着火性をより一層向上させることができる。 In the spark plug of the present invention, Da ≦ 7 is further satisfied. In this way, by further reducing the circumferential step Da, it is possible to further suppress the sparks to the welded portion, so that the ignitability can be further improved.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図1に、本実施形態に係るスパークプラグ100を示す。また、図2に、スパークプラグ100のうち、中心電極130及び接地電極(外側電極)140付近を側方から見た図を示し、また、図3に、中心電極130及び接地電極140等を軸線AX方向先端側(以下、単に先端側とも言う。)から基端側に見た図を示す。また、図4に、接地電極140を径方向内側から径方向外側に見た図を示す。このスパークプラグ100は、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられて使用に供される内燃機関用のスパークプラグである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a
スパークプラグ100は、図1に示すように、筒状の主体金具110と、筒状の絶縁体120と、中心電極130と、接地電極140とを備える。
このうち主体金具110は、低炭素鋼からなり、軸線AX方向に延びる筒状をなす。この主体金具110は、径大なフランジ部110fと、これより軸線AX方向基端側(以下、単に基端側とも言う。図1中、上方。)に位置し、スパークプラグ100をシリンダーヘッドに取り付ける際に工具を係合させる横断面六角形状の工具係合部110hと、更にその基端側に位置し、絶縁体120を主体金具110に加締め固定するための加締部110jとを有する。また、フランジ部110fの先端側(図1中、下方)には、フランジ部110fより細径で、外周にスパークプラグ100をシリンダーヘッドにネジ止めするための取付ねじ部110gが形成された金具先端部110sを有する。
As shown in FIG. 1, the
Among these, the
絶縁体120は、アルミナ系セラミックからなり、軸線AX方向に延びる筒状をなす。この絶縁体120は、主体金具110の径方向内側に挿通され、先端側に位置する絶縁体突出部120sが、主体金具110の金具先端面110scから先端側に突出すると共に、基端側に位置する絶縁体基端部120kが、主体金具110の加締部110jから基端側に突出した状態で、主体金具110に保持されている。先端側に位置する絶縁体突出部120sの主体金具110の金具先端面110scからの突出長さZ(図2参照)は、1.0mm以上(具体的には2.0mm)である。
また、この絶縁体120の先端側の径方向内側には、中心電極130が挿通されている。また、この絶縁体120の基端側の径方向内側には、高電圧を中心電極130に導くための端子金具150が挿入されている。
The
A
中心電極130は、絶縁体120の径方向内側に挿通され、先端側に位置する中心電極突出部130sが絶縁体120の絶縁体先端面120scから先端側に突出した状態で、絶縁体120に保持されている。中心電極突出部130sの主体金具110の金具先端面110scからの突出長さT(図2参照)は、3.5mm以上(具体的には5.0mm)である。
The
この中心電極130は、図2及び図3に示すように、基材である棒状の中心電極基材131に、これよりも細径の円柱状をなす中心電極チップ133を同軸に溶接したものである。中心電極突出部130sは、中心電極基材131の一部をなし、中心電極突出部130sのうちの基端側部分(図2、下方)を構成する中心電極基材突出部131tと、この中心電極基材突出部131tの先端側(図2、上方)に位置し、この中心電極基材突出部131tに同軸に溶接された中心電極チップ133とからなる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
このうち中心電極基材突出部131tは、基端側に位置し径大な円柱状をなす第1円柱部131pと、この先端側に位置し先端側ほど径小な円錐台状をなす円錐台部131qとを有する。中心電極基材131は、Niを主成分とするNi合金からなる。
一方、中心電極チップ133は、中心電極基材131(中心電極基材突出部131t)から先端側(図2、上方)に向かって突出し、中心電極130の先端部分をなす円柱状の中心電極先端部130ssを形成している。この中心電極チップ133は、Ptを70重量%以上含むPt合金からなる。なお、中心電極チップ133は、Rhを添加したIr合金により形成してもよい。
この中心電極チップ133と中心電極基材131(中心電極基材突出部131t)とは、レーザ溶接されているので、中心電極チップ133と中心電極基材突出部131tとの間には、中心電極チップ133と中心電極基材突出部131tとが互いに溶融混合して固化した円錐台状の溶接部135が形成されている。
Among these, the center electrode base
On the other hand, the
Since the
接地電極140は、図2〜図4に示すように、四角柱を屈曲させた基材である接地電極基材(外側電極基材)141に、これよりも細径で円柱状をなす接地電極チップ(外側電極チップ)143を溶接したものである。
このうち接地電極基材141は、Niを主成分とするNi合金からなる。この接地電極基材141は、その基材基端部141kが主体金具110の金具先端面110scに接合されており、基材先端部141sが径方向内側に向けて屈曲され、その基材先端面141scが径方向内側を向いている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
Among these, the
接地電極チップ143は、中心軸BXを有する円柱状をなし、接地電極基材141の基材先端面141scの中央にレーザ溶接で接合され、径方向内側に向かって突出している。そして、接地電極チップ143のチップ先端面143scが、中心電極先端部130ss(中心電極チップ133)の外周面130ssnと火花放電を生じさせる火花放電ギャップGを隔てて離間している。基材先端面141scからチップ先端面143scまでの接地電極チップ143のチップ長さを長さC(mm)とすると、0.3≦C≦1.6を満たしている(具体的にはC=0.9mm)。また、この接地電極チップ143は、Ptを70重量%以上含むPt合金からなる。なお、接地電極チップ143は、Rhを添加したIr合金により形成してもよい。
The
ここで、このスパークプラグ100において、図5に示すように、火花放電ギャップGの長さをギャップ長AD(mm)とする。また、接地電極140(本実施形態では具体的には接地電極チップ143)から、中心電極130の溶接部135までの最短距離を最短距離F(mm)とする。このようなギャップ長AD(mm)及び最短距離F(mm)について、本実施形態のスパークプラグ100は、F≧AD×1.05を満たし、更には、F≧AD×1.25を満たす形態としている。なお、長さAD(mm)及び最短距離F(mm)の具体的な数値については後述する。
Here, in the
次いで、溶接部135の軸線AX上の中央点Wを含み、軸線AXに直交する溶接部135の横断面を見る。図6に、この横断面(図5におけるH−H断面)を示す。また、図7に、図6において破線で示したJ部分を含む拡大図を示す。
次に、この横断面における溶接部135の図心P(断面の重心)を求める。
そして、この図心Pを中心とした中心角15度毎の各々の範囲について、図心Pを中心とし、溶接部135の外周135nに接する最大の円ET1の半径Rmaxと、図心Pを中心とし、溶接部135の外周135nに接する最小の円ET2の半径Rminをそれぞれ求める。そして、これらの差分D(=Rmax−Rmin)を求める。
更に、全部で24個(360度/15度=24)の各差分Dの平均を求めて溶接部135の周方向段差Da(μm)とする。
このような周方向段差Da(μm)について、本実施形態のスパークプラグ100は、Da≦9を満たし、更には、Da≦7を満たしている。なお、周方向段差Da(μm)の具体的な数値は後述する。
Next, a cross section of the welded
Next, the centroid P (the center of gravity of the cross section) of the welded
Then, for each range of the central angle 15 degrees around the centroid P, the radius Rmax of the maximum circle ET1 that is in contact with the
Furthermore, the average of each difference D of 24 pieces (360 degrees / 15 degrees = 24) in total is obtained and set as a circumferential step Da (μm) of the welded
With respect to such a circumferential step Da (μm), the
以上で説明したように、このスパークプラグ100では、接地電極140を、接地電極チップ143のチップ先端面143scが、径方向内側を向いて、中心電極先端部130ssの外周面130ssnと火花放電ギャップGを隔てて離間してなる形態とし、火花放電経路を径方向に形成した横放電型のスパークプラグとしている。このようにすることで、接地電極140の長さを軸線AX方向及び径方向のいずれも短くできるので、接地電極140の使用時の温度を低減できると共に、耐折損強度を向上させることできる。従って、接地電極140の耐熱性及び耐折損性を向上させることができる。
As described above, in the
また、接地電極基材141にこれよりも細径の接地電極チップ143を溶接して接地電極140を構成すると共に、中心電極基材131に中心電極チップ133を溶接して中心電極130を構成している。このため、横放電型のスパークプラグでありながら、火炎核への消炎作用を低減できると共に、火炎核の成長を阻害し難くなるので、着火性を向上させることができる。接地電極140及び中心電極130の先端部分が細径の接地電極チップ143及び中心電極チップ133であることにより、火炎核よりも温度の低い接地電極140(接地電極チップ143)及び中心電極130(中心電極チップ133)が、火炎核が拡がる際の障害物になり難くなるためと考えられる。
Further, a
更に、本実施形態のスパークプラグ100では、接地電極140から中心電極130の溶接部135までの最短距離F(mm)と、火花放電ギャップGのギャップ長AD(mm)とが、F≧AD×1.05を満たし、更には、F≧AD×1.25を満たす形態としている。これにより、接地電極140から中心電極130の溶接部135までの距離が長くなるので、接地電極140から中心電極130の溶接部135への飛火を効果的に抑制できる。従って、スパークプラグ100の着火性を大幅に向上させることができる。
Furthermore, in the
また、中心電極130の溶接部135の前記周方向段差Da(μm)を、Da≦9とし、更には、Da≦7としている。このため、従来の溶接部よりも溶接部135における電界強度が低くなるために、溶接部135での飛火には、従来よりも更に高い電圧が必要となるので、溶接部135での飛火が生じ難くなる。従って、溶接部135への飛火を更に効果的に抑制でき、着火性をより一層向上させることができる。
Further, the circumferential step Da (μm) of the welded
なお、このスパークプラグ100は、次の方法により製造できる。即ち、中心電極基材131に中心電極チップ133をレーザ溶接して中心電極130を形成する。そして、この中心電極130を別途用意した絶縁体120に組み付けると共に、端子金具150等も絶縁体120に組み付け、ガラスシールを行う。
次に、主体金具110を用意し、主体金具110に棒状の接地電極基材141(接地電極チップ143が接合されておらず、屈曲加工もされていない状態の接地電極基材141)を接合する。その後、この接地電極基材141を接合した主体金具110に、中心電極130等を組み付けた絶縁体120を組み付け、加締め等を行う。
次に、主体金具110に接合された接地電極基材141に、接地電極チップ143をレーザ溶接して接地電極140を形成する。その後は、接地電極140を径方向内側に曲げて所定形状とし、中心電極130との間に火花放電ギャップGを形成すれば、スパークプラグ100が完成する。
The
Next, the
Next, the
次いで、本実施形態のスパークプラグ100の効果を検証するために行った様々な試験の結果について説明する。
(試験1)
この試験1では、火花放電ギャップGのギャップ長AD(mm)を、0.3mm、0.6mm、0.9mm及び1.2mmとすると共に、接地電極から中心電極の溶接部までの最短距離F(mm)を変更した多数のスパークプラグを用意した。そして、各スパークプラグについて、溶接部への飛火率を調べて、着火性を評価した。その結果を図8のグラフに示す。
Next, the results of various tests performed to verify the effect of the
(Test 1)
In Test 1, the gap length AD (mm) of the spark discharge gap G is set to 0.3 mm, 0.6 mm, 0.9 mm, and 1.2 mm, and the shortest distance F from the ground electrode to the welded portion of the center electrode. A number of spark plugs with different (mm) were prepared. And about each spark plug, the ignition rate to a welding part was investigated, and ignitability was evaluated. The result is shown in the graph of FIG.
溶接部への飛火率は、次のように求めた。即ち、加圧チャンバーにスパークプラグを取り付け、高速カメラにて飛火状況を撮影し、飛火位置を調べた。これを各スパークプラグについて、1000サンプル行った。試験条件は、圧力0.4MPa、繰り返し周波数15Hz、大気雰囲気下とした。 The ratio of fire to the weld was determined as follows. In other words, a spark plug was attached to the pressurized chamber, and the situation of the fire was photographed with a high-speed camera, and the position of the fire was examined. This was performed for 1000 samples for each spark plug. The test conditions were a pressure of 0.4 MPa, a repetition frequency of 15 Hz, and an air atmosphere.
この結果によると、火花放電ギャップGのギャップ長ADの大きさに拘わらず、F/ADの比が1.05よりも小さくなると、溶接部135での飛火率が急激に高くなり、飛火率が20%を超えるようになる。一方、F/ADの比が1.05以上では、溶接部での飛火率が十分に小さくなる。更に、F/ADの比が1.25以上になると、溶接部での飛火が見られなくなる。このことから、F/AD≧1.05とすることにより、更には、F/AD≧1.25とすることにより、中心電極チップで安定した飛火が行われるようになり、着火性が大きく向上することが判る。
According to this result, regardless of the size of the gap length AD of the spark discharge gap G, when the F / AD ratio is smaller than 1.05, the spark rate at the welded
(試験2)
この本試験2では、F/ADの比を1.025、1.05、1.1及び1.2とすると共に、前述の周方向段差Da(μm)を変更した多数のスパークプラグを用意した。そして、各スパークプラグについて、溶接部での飛火率を調べて、着火性を評価した。溶接部での飛火率は、上記試験1と同様に調査した。その結果を図9のグラフに示す。
(Test 2)
In this test 2, many spark plugs were prepared in which the F / AD ratio was 1.025, 1.05, 1.1, and 1.2, and the above-described circumferential step Da (μm) was changed. . And about each spark plug, the ignition rate in a welding part was investigated, and ignitability was evaluated. The flying ratio at the welded portion was investigated in the same manner as in Test 1 above. The result is shown in the graph of FIG.
この結果によると、F/ADの比が1.025のスパークプラグでは、周方向段差Daが小さくなるに連れて、溶接部での飛火率も小さくなるものの、飛火率が10%を超えている。
これに対し、F/ADの比が1.05、1.1及び1.2の各スパークプラグでは、周方向段差Daを9μm以下とすることにより、溶接部への飛火率が5%以下に収まり、着火性が向上している。更に、これらのスパークプラグでは、周方向段差Daを7μm以下とすることにより、溶接部への飛火が見られなくなり、着火性が大きく向上している。
このことから、周方向段差Da(μm)を、Da≦9、更には、Da≦7とすることで、溶接部135への飛火を更に効果的に抑制でき、着火性が大きく向上すると言える。
According to this result, in the spark plug having an F / AD ratio of 1.025, the spark ratio at the welded portion decreases as the circumferential step Da decreases, but the spark ratio exceeds 10%. .
On the other hand, in each spark plug having F / AD ratios of 1.05, 1.1 and 1.2, by setting the circumferential step Da to 9 μm or less, the rate of fire to the welded portion is 5% or less. The ignitability is improved. Furthermore, in these spark plugs, by setting the circumferential step Da to 7 μm or less, no sparks are seen at the welded portion, and the ignitability is greatly improved.
From this, it can be said that by setting the circumferential step Da (μm) to Da ≦ 9 and further Da ≦ 7, it is possible to more effectively suppress the sparks to the welded
(変形形態)
次いで、上記実施形態の変形形態について説明する。なお、上記実施形態と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。この変形形態では、接地電極240の形態が、上記実施形態の接地電極140の形態と異なる。それ以外は基本的に上記実施形態と同様である。図10に、本変形形態に係るスパークプラグ200のうち、中心電極130及び接地電極240付近の側面図を示す。また、図11(a)に、接地電極240のうちの接地電極基材241の横断面図(図10におけるY−Y断面)を示し、図11(b)に、径方向内側から径方向外側に見た接地電極240の先端付近の正面図を示す。なお、図11(a)では、図中、上方が径方向外側、図中、下方が径方向内側になる。また、図11(b)では、図中、上方が先端側、図中、下方が基端側になる。
(Deformation)
Next, modifications of the above embodiment will be described. Note that description of the same parts as those in the above embodiment is omitted or simplified. In this modification, the form of the
本変形形態に係るスパークプラグ200の接地電極240は、基材である接地電極基材241と、これに溶接された接地電極チップ243とからなる。
このうち接地電極基材241は、その基材基端部241kが主体金具110の金具先端面110scに接合されており、基材先端部241sが径方向内側に向けて屈曲され、その基材先端面241scが径方向内側を向いている。この接地電極基材241は、図11(a)に示すように、横断面が概略半円形状(かまぼこ状)をなす。
The
Of these, the ground
接地電極チップ243は、接地電極基材241よりも細い(断面積が小さい)角柱状をなす。この接地電極チップ243は、接地電極基材241のうち基材先端部241sの基材先端面241sc及び基端側側面241sdに、抵抗溶接で接合されている。この接地電極チップ243は、接地電極基材241の基材先端面241scを超えて径方向内側に向かって突出している。そして、接地電極チップ243のチップ先端面243scが、中心電極先端部130ssの外周面130ssnと火花放電を生じさせる火花放電ギャップGを隔てて離間している。
The
このような形態の接地電極240を有するスパークプラグ200においても、上記実施形態のスパークプラグ100と同様に、接地電極240の耐熱性及び耐折損性を確保しつつ、着火性を向上させることができる。また、その他、上記実施形態と同様な部分は、上記実施形態と同様な作用・効果を奏する。
In the
以上において、本発明を実施形態及び変形形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態等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、上記実施形態等では、スパークプラグ100等に接地電極140,240を1つ設けたものを例示したが、接地電極140,240を複数設けてもよい。
In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments and modifications. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and the like, and can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof. Needless to say.
For example, in the above-described embodiment and the like, the
100 スパークプラグ
110 主体金具
110sc 金具先端面
120 絶縁体
120s 絶縁体突出部
120sc 絶縁体先端面
130 中心電極
130s 中心電極突出部
130ss 中心電極先端部
130ssn 外周面
131 中心電極基材
131t 中心電極基材突出部
133 中心電極チップ
135 溶接部
135n 外周
140 接地電極(外側電極)
141 接地電極基材(外側電極基材)
143 接地電極チップ(外側電極チップ)
143sc チップ先端面
150 端子金具
AX 軸線
BX 中心軸
G 火花放電ギャップ
AD ギャップ長
F 最短距離
P 図心
ET1 最大の円
ET2 最小の円
Rmax (最大の円の)半径
Rmin (最小の円の)半径
DESCRIPTION OF
141 Ground electrode substrate (outer electrode substrate)
143 Ground electrode tip (outer electrode tip)
143sc
Claims (3)
前記主体金具の径方向内側に挿通された筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の径方向内側に挿通された中心電極であって、
前記絶縁体の絶縁体先端面から軸線方向先端側に突出する中心電極突出部を有し、
この中心電極突出部は、軸線方向基端側に位置する中心電極基材突出部、及び、この中心電極基材突出部の軸線方向先端側に位置し、この中心電極基材突出部よりも細く、この中心電極基材突出部に溶接された柱状の中心電極チップを含む、中心電極と、
前記主体金具から延びる外側電極基材の基材先端部に、これよりも細い柱状の外側電極チップを溶接してなる外側電極であって、前記外側電極チップのチップ先端面が、前記中心電極チップの外周面と火花放電ギャップを隔てて離間してなる一又は複数の外側電極と、
を備えるスパークプラグであって、
前記外側電極から、前記中心電極基材突出部と前記中心電極チップとの溶接部までの最短距離を最短距離F(mm)とし、
前記火花放電ギャップの長さをギャップ長AD(mm)としたとき、
F≧AD×1.05を満たす形態としてなり、
前記溶接部の前記軸線上の中央点を含み、前記軸線に直交する前記溶接部の横断面において、
この横断面における前記溶接部の図心を求め、
この図心を中心とした中心角15度毎の各々の範囲について、この図心を中心とし、前記溶接部の外周に接する最大の円の半径Rmaxと、この図心を中心とし、前記溶接部の外周に接する最小の円の半径Rminとの差分D(=Rmax−Rmin)を求め、
各差分Dの平均を前記溶接部の周方向段差Da(μm)としたとき、
Da≦9を満たす形態としてなる
スパークプラグ。 A cylindrical metal shell having an axis,
A cylindrical insulator inserted inside the metal shell in the radial direction;
A central electrode inserted radially inward of the insulator,
A center electrode protrusion protruding from the insulator front end surface of the insulator toward the front end in the axial direction;
The central electrode protrusion is positioned on the axial base end side of the central electrode base material, and the axial end of the central electrode base material protrusion is narrower than the central electrode base protrusion. A center electrode including a columnar center electrode tip welded to the center electrode base material protrusion, and
An outer electrode formed by welding a columnar outer electrode tip that is thinner than a base end of an outer electrode base extending from the metal shell, wherein the tip end surface of the outer electrode tip is the center electrode tip One or a plurality of outer electrodes spaced apart from each other with a spark discharge gap therebetween,
A spark plug comprising:
The shortest distance F (mm) is the shortest distance from the outer electrode to the welded portion of the central electrode base material protrusion and the central electrode tip,
When the length of the spark discharge gap is the gap length AD (mm),
Ri Do a form satisfying F ≧ AD × 1.05,
In the cross section of the weld that includes a center point on the axis of the weld and is orthogonal to the axis,
Find the centroid of the weld in this cross section,
For each range of 15 degrees centered on this centroid, the radius Rmax of the largest circle that touches the outer periphery of the welded portion centered on the centroid and the welded portion centered on the centroid A difference D (= Rmax−Rmin) from the radius Rmin of the smallest circle in contact with the outer periphery of
When the average of each difference D is the circumferential step Da (μm) of the weld,
A spark plug configured to satisfy Da ≦ 9 .
F≧AD×1.25を満たす形態としてなる
スパークプラグ。 The spark plug according to claim 1,
A spark plug configured to satisfy F ≧ AD × 1.25.
Da≦7を満たす形態としてなる
スパークプラグ。 The spark plug according to claim 1 or 2 , wherein
A spark plug configured to satisfy Da ≦ 7.
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