JP6043261B2 - スパークプラグ - Google Patents
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Description
態様または適用例として実現することが可能である。
[態様]
軸線の方向に延びる中心電極と、
前記軸線の方向に延びる軸孔を有し、前記軸孔の先端側に前記中心電極が配置される絶縁体と、
前記軸孔内の前記中心電極より後端側に配置される抵抗体と、
前記軸孔内の前記抵抗体と前記中心電極との間の少なくとも一部に配置されるシール部と、
を備えたスパークプラグであって、
前記抵抗体の先端側を向く面のうちの前記絶縁体の内周面から離れた部分の後端を第2後端とし、前記軸線と前記第2後端とを含む断面上における前記シール部のうちの前記絶縁体の前記内周面と接する部分の後端を第1後端としたときに、
前記第2後端は前記第1後端よりも後端側に配置され、前記第2後端と前記絶縁体の前記内周面との間の径方向の最短距離は、0.5mm以上であり、
前記抵抗体の先端側の端部は、先端側に向かって突出する円筒状の壁部と、前記壁部に囲まれ前記壁部の先端面から後端側に向かって凹んだ底部と、を有し、
前記抵抗体の前記第2後端は、前記抵抗体の前記底部の表面に形成され、
前記中心電極の後端側の端部は、前記抵抗体の前記底部と前記壁部とに囲まれた領域内に配置されている、
スパークプラグ。
軸線の方向に延びる中心電極と、
前記軸線の方向に延びる軸孔を有し、前記軸孔の先端側に前記中心電極が配置される絶縁体と、
前記軸孔内の前記中心電極より後端側に配置される抵抗体と、
前記軸孔内の前記抵抗体と前記中心電極との間の少なくとも一部に配置されるシール部と、
を備えたスパークプラグであって、
前記抵抗体の先端側を向く面のうちの前記絶縁体の内周面から離れた部分の後端を第2後端とし、前記軸線と前記第2後端とを含む断面上における前記シール部のうちの前記絶縁体の前記内周面と接する部分の後端を第1後端としたときに、
前記第2後端は前記第1後端よりも後端側に配置され、前記第2後端と前記絶縁体の前記内周面との間の径方向の最短距離は、0.5mm以上である、
スパークプラグ。
適用例1に記載のスパークプラグであって、
前記第1後端と前記第2後端との間の前記軸線の方向の距離が、0.5mm以上である、スパークプラグ。
適用例1または2に記載のスパークプラグであって、
前記第2後端からの前記軸線の方向の距離が0.2mmの位置における前記軸線の方向と垂直な断面において、前記抵抗体に囲まれる部分の重心を通る直線に沿った長さの最小値は、1mm以上である、スパークプラグ。
適用例1から3のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
前記絶縁体の前記シール部を収容する部分の径方向の厚みが、1.1mm以上である、スパークプラグ。
適用例1から4のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
前記シール部の最大径は、3.0mm以下である、スパークプラグ。
適用例1から5のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
前記中心電極の後端が前記シール部で覆われている、スパークプラグ。
A1.スパークプラグの構成:
図1は、第1実施形態のスパークプラグ100の断面図である。図示されたラインCLは、スパークプラグ100の中心軸を示している。図示された断面は、中心軸CLを含む断面である。以下、中心軸CLのことを「軸線CL」とも呼び、中心軸CLと平行な方向を「軸線の方向」あるいは、単に「軸線方向」とも呼ぶ。中心軸CLを中心とする円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、中心軸CLを中心とする円の円周方向を「周方向」とも呼ぶ。図1における下方向を先端方向D1と呼び、上方向を後端方向D2とも呼ぶ。図1における先端方向D1側をスパークプラグ100の先端側と呼び、図1における後端方向D2側をスパークプラグ100の後端側と呼ぶ。これらの方向D1、D2は、いずれも、中心軸CLと平行である。また、先端方向D1は、後述する端子金具40から電極20、30に向かう方向である。
図2は、絶縁体10と、絶縁体10の貫通孔12に収容された抵抗体70、72と第1シール部60、60と中心電極20と、を示す部分断面図である。図2(A)は、後述する距離Dcが比較的大きい場合を示し、図2(B)は、距離Dcが比較的小さい場合を示している。図中には、第1シール部60、62の近傍が示されている。図示された断面は、中心軸CLを含む断面である。図中では、中心電極20の断面が、電極母材21(図1)と芯材22とを区別せずに、示されている。
1)距離Dcは、第2後端E2と絶縁体10の内周面10iとの間の最短距離である(以下「最短距離Dc」とも呼ぶ)。図2(A)の断面は、中心軸CLと第2後端E2とを含む断面であるので、この断面上の第2後端E2と内周面10iとの間の最短距離が、最短距離Dcに対応する。
2)距離Ddは、第1後端E1と第2後端E2との間の中心軸CLと平行な距離である(以下「端間距離Dd」とも呼ぶ)。
5)外径Dgは、第1シール部60の最大径である。本実施形態では、第1シール部60の外径Dgは、絶縁体10の貫通孔12の内径と、同じである。
スパークプラグのサンプルを用いた評価試験について説明する。この評価試験は、スパークプラグの負荷寿命試験である。この評価試験では、実施形態のスパークプラグのサンプルに加えて、参考例のスパークプラグのサンプルも、評価されている。
評価結果R:運転時間の範囲
1 : 150時間未満
2 :150時間以上、200時間未満
3 :200時間以上、250時間未満
4 :250時間以上、300時間未満
5 :300時間以上、350時間未満
6 :350時間以上、400時間未満
7 :400時間以上、450時間未満
8 :450時間以上、500時間未満
9 :500時間以上、550時間未満
10 :550時間以上
1番〜7番のサンプルの間では、最短距離Dcが互いに異なっており、他のパラメータDd、De、Df、Dgは、それぞれ、同じである(Dd=0.50、De=1.00、Df=1.10、Dg=3.90)。これらのサンプルの評価結果Rが示すように、最短距離Dcが長いほど、評価結果Rが良かった。この理由は、最短距離Dcが長いほど、図3(B)で説明した第1経路EPaと第2経路EPbとを互いに遠ざけることができる、すなわち、電流を広い範囲に分散できるからだと推定される。また、1番〜7番のサンプルの評価結果Rは、いずれも、参考例のサンプルの評価結果よりも良かった。更に、最短距離Dcが0.50mm以上である2番〜7番のサンプルの評価結果R(8以上)は、最短距離Dcが0.25mmである1番のサンプルの評価結果R(2)と比べて、特に良かった。
2番、9番〜15番のサンプルの間では、端間距離Ddが互いに異なっており、他のパラメータDc、De、Df、Dgは、それぞれ、同じである(Dc=0.50、De=1.00、Df=1.10、Dg=3.90)。これらのサンプルの評価結果Rが示すように、端間距離Ddが長いほど、評価結果Rが良かった。この理由は、端間距離Ddが長いほど、図3(B)で説明した第1経路EPaと第2経路EPbとを互いに遠ざけることができる、すなわち、電流を広い範囲に分散できるからだと推定される。また端間距離Ddが0.50mm以上である2番、10番〜15番のサンプルの評価結果R(8以上)は、端間距離Ddが0.25mmである9番のサンプルの評価結果R(5)と比べて、特に良かった。
2番、16番〜21番のサンプルの間では、最小長さDeが互いに異なっており、他のパラメータDc、Dd、Df、Dgは、それぞれ、同じである(Dc=0.50、Dd=0.50、Df=1.10、Dg=3.90)。これらのサンプルの評価結果Rが示すように、最小長さDeが長いほど、評価結果Rが良かった。この理由は、以下のように推定される。すなわち、最小長さDeが長いことは、抵抗体70、72(図2)の先端面70s1、72s1のうち、第2後端E2の近傍に位置する部分(具体的には、第2後端E2から距離Dwの範囲内の部分)が、大きいことを、示している。第2後端E2の近傍に位置する部分は、図3(B)の第2経路EPbを実現可能である。従って、最小長さDeが長いほど、先端面70s1、72s1のうちの第2経路EPbを実現可能な部分が大きいので、放電時の電流を広い範囲に分散可能である。この結果、抵抗体70、72および第1シール部60、62における導電性能の低下を抑制できる。
1番、23番、26番のサンプルの間では、厚さDfが互いに異なっており、他のパラメータDc、Dd、De、Dgは、それぞれ、同じである(Dc=0.25、Dd=0.50、De=1.00、Dg=3.90)。これらのサンプルの評価結果Rは、以下の通りである。
23番:Df=1.00、評価結果R=4
1番:Df=1.10、評価結果R=2
26番:Df=4.20、評価結果R=1
このように、厚さDfが薄いほど、評価結果Rが良かった。この理由は、以下のように、推定される。すなわち、絶縁体10の厚さDfが薄い場合には、厚さDfが厚い場合と比べて、貫通孔12内の部材(例えば、第1シール部60、62と抵抗体70、72)の熱が逃げ易い(冷めやすい)。従って、厚さDfが薄いほど、抵抗体70、72および第1シール部60、62における導電性能の低下を抑制できる、と推定される。
23番:Dc=0.25、Df=1.00、評価結果R=4
24番:Dc=0.50、Df=1.00、評価結果R=8
1番:Dc=0.25、Df=1.10、評価結果R=2
2番:Dc=0.50、Df=1.10、評価結果R=8
26番:Dc=0.25、Df=4.20、評価結果R=1
27番:Dc=0.50、Df=4.20、評価結果R=6
このように、厚さDfに拘わらずに、最短距離Dcを0.25mmから0.50mmに増大させることによって、参考例と比べて良好な評価結果R(ここでは、6以上)を実現できた。特に、厚さDfが1.10mm以上である場合には、Dc=0.25mmであるサンプルの評価結果Rが2以下であったにも拘わらずに、最短距離Dcを0.50mmに増大させることによって、6以上の評価結果Rを実現できた。このように、厚さDfが1.10mm以上である場合には第1シール部60、62の温度が高くなりやすいにも拘わらずに、最短距離Dcを0.50mm以上に設定することによって、評価結果Rを適切に改善できた。
Df=1.00:dR=4 (23番、24番)
Df=1.10:dR=6 (1番、2番)
Df=4.20:dR=5 (26番、27番)
このように、厚さDfが1.10mm以上である場合には、評価結果Rの改善量dRは、5以上である。一方、厚さDfが1.00mmである場合には、評価結果Rの改善量dRは、4である。このように、厚さDfが1.10mm以上である場合には、評価結果Rを大幅に改善することができた。
1番、29番、31番、34番のサンプルの間では、外径Dgが互いに異なっており、他のパラメータDc、Dd、De、Dfは、それぞれ、同じである(Dc=0.25、Dd=0.50、De=1.00、Df=1.10)。これらのサンプルの評価結果Rは、以下の通りである。
34番:Dg=2.00、評価結果R=1
31番:Dg=3.00、評価結果R=1
29番:Dg=3.50、評価結果R=2
1番:Dg=3.90、評価結果R=2
このように、外径Dgが大きい方が、外径Dgが小さい場合と比べて、評価結果Rが若干良かった。この理由は、第1シール部60、62の外径Dgが大きいほど、第1シール部60、62が大きいので、放電時の電流が、第1シール部60、62上で、分散され易いからだと推定される。
34番:Dc=0.25、Dg=2.00、評価結果R=1
35番:Dc=0.50、Dg=2.00、評価結果R=8
31番:Dc=0.25、Dg=3.00、評価結果R=1
32番:Dc=0.50、Dg=3.00、評価結果R=8
29番:Dc=0.25、Dg=3.50、評価結果R=2
30番:Dc=0.50、Dg=3.50、評価結果R=8
1番:Dc=0.25、Dg=3.90、評価結果R=2
2番:Dc=0.25、Dg=3.90、評価結果R=8
このように、外径Dgに拘わらずに、最短距離Dcを0.25mmから0.50mmに増大させることによって、参考例と比べて良好な評価結果R(ここでは、8以上)を実現できた。
Dg=2.00:dR=7 (34番、35番)
Dg=3.00:dR=7 (31番、32番)
Dg=3.50:dR=6 (29番、30番)
Dg=3.90:dR=6 (1番、2番)
このように、外径Dgが3.00mm以下である場合には、評価結果Rの改善量dRは、「7」である。一方、外径Dgが3.00mmを超える場合には、評価結果Rの改善量dRは、「6」である。このように、外径Dgが3.00mm以下である場合には、外径Dgが3.00mmを超える場合と比べて、評価結果Rを大きく改善できた。従って、外径Dgが3.00mm以下であるような細いスパークプラグを用いる場合であっても、耐久性を向上できる。
図4は、別の参考例のスパークプラグ100xの説明図である。図中には、図2と同様の部分断面図が示されている。図2に示す第1実施形態との差異は、抵抗体70xの先端方向D1を向く面である先端面70xs1の形状が、後端方向D2側に向かって凹んだ凹形状(略鉢形状)である点と、抵抗体70xが中心電極20と接触せずに中心電極20から離れている点と、抵抗体70xと中心電極20との間には連続な1つの第1シール部60xが配置されている点と、だけである。スパークプラグ100xの他の構成は、図1に示す第1実施形態のスパークプラグ100の構成と、同じである。参考例のスパークプラグ100xの要素のうち、第1実施形態のスパークプラグ100の要素と同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する。
図5は、第2実施形態のスパークプラグ100zの説明図である。図中には、図2(A)と同様の部分断面図が示されている。図2(A)に示す第1実施形態との差異は、内シール部60bが省略されている点だけである。スパークプラグ100zの他の構成は、図1に示す第1実施形態のスパークプラグ100の構成と、同じである。第2実施形態のスパークプラグ100zの要素のうち、第1実施形態のスパークプラグ100の要素と同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する。
(1)実施形態のスパークプラグの耐久性の向上は、主に、最短距離Dcによってもたらされていると考えられる。また、スパークプラグの耐久性の更なる向上は、主に、端間距離Ddと最小長さDeとによってもたらされていると考えられる。従って、これらのパラメータDc、Dd、De以外の構成は、種々に変更可能である。例えば、図2では、抵抗体70、72の壁部70w、72wの先端面70ws1、72ws1が、中心軸CLと垂直な平面で示されている。しかし、先端面70ws1、72ws1は、中心軸CLに対して傾斜し得、また、曲面であり得る。また、図4に示す実施形態では、第1後端E1xは、中心電極20の頭部23の後端面23s2よりも後端方向D2側に配置されている。この代わりに、第1後端E1xが、頭部23の後端面23s2よりも、先端方向D1側に配置されてもよい。
Claims (7)
- 軸線の方向に延びる中心電極と、
前記軸線の方向に延びる軸孔を有し、前記軸孔の先端側に前記中心電極が配置される絶縁体と、
前記軸孔内の前記中心電極より後端側に配置される抵抗体と、
前記軸孔内の前記抵抗体と前記中心電極との間の少なくとも一部に配置されるシール部と、
を備えたスパークプラグであって、
前記抵抗体の先端側を向く面のうちの前記絶縁体の内周面から離れた部分の後端を第2後端とし、前記軸線と前記第2後端とを含む断面上における前記シール部のうちの前記絶縁体の前記内周面と接する部分の後端を第1後端としたときに、
前記第2後端は前記第1後端よりも後端側に配置され、前記第2後端と前記絶縁体の前記内周面との間の径方向の最短距離は、0.5mm以上であり、
前記抵抗体の先端側の端部は、先端側に向かって突出する円筒状の壁部と、前記壁部に囲まれ前記壁部の先端面から後端側に向かって凹んだ底部と、を有し、
前記抵抗体の前記第2後端は、前記抵抗体の前記底部の表面に形成され、
前記中心電極の後端側の端部は、前記抵抗体の前記底部と前記壁部とに囲まれた領域内に配置されている、
スパークプラグ。 - 請求項1に記載のスパークプラグであって、
前記シール部は、前記中心電極の後端側の端面と前記抵抗体の前記底部の表面とによって囲まれている部分を含む、
スパークプラグ。 - 請求項1または2に記載のスパークプラグであって、
前記第1後端と前記第2後端との間の前記軸線の方向の距離が、0.5mm以上である、スパークプラグ。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
前記第2後端からの前記軸線の方向の距離が0.2mmの位置における前記軸線の方向と垂直な断面において、前記抵抗体に囲まれる部分の重心を通る直線に沿った長さの最小値は、1mm以上である、スパークプラグ。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
前記絶縁体の前記シール部を収容する部分の径方向の厚みが、1.1mm以上である、
スパークプラグ。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
前記シール部の最大径は、3.0mm以下である、スパークプラグ。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
前記中心電極の後端が前記シール部で覆われている、スパークプラグ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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