JP6077091B2 - 点火プラグ - Google Patents
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Description
第1の検証では、接地電極30の母材の消耗を抑制または防止する観点から接地電極30における被覆部80の配置態様を検証した。図2は比較例としての、被覆部を備えない接地電極を備えるスパークプラグの先端部分を正面視した拡大部分断面図および拡大右側面図である。図3は実験例1としての、本実施形態に係るスパークプラグの先端部分を正面視した拡大部分断面図および拡大右側面図である。図4は実験例2としての、本実施形態に係るスパークプラグの先端部分を正面視した拡大部分断面図および拡大右側面図である。図5は実験例3としての、本実施形態に係るスパークプラグの先端部分を正面視した拡大部分断面図および拡大右側面図である。図6は実験例4としての、本実施形態に係るスパークプラグの先端部分を正面視した拡大部分断面図および拡大右側面図である。
・実験例2において、スパークプラグ100の接地電極30は、内側面30cの全て、すなわち、固定端(固定端部)31から自由端32の端部まで被覆部80を備えている。
・実験例3において、スパークプラグ100の接地電極30は、内側面30cの裏面をなす外側面30dを除く、固定端31から自由端32の端部まで被覆部80を備えている。
・実験例4において、スパークプラグ100の接地電極30は、自由端32の端部端面を除く全ての面に、固定端31から自由端32の端部にわたって被覆部80を備えている。なお、変形例として、自由端の端部端面に被覆部80が備えられていても良い。
貴金属または貴金属合金からなる被覆部80を備えることによって、接地電極母材の消耗が低減または防止されることは第1の検証において検証済みであるが、プラチナ(Pt)等の貴金属または貴金属合金は、温度上昇と共に触媒作用を発揮し、火花点火を伴うことなく混合気を着火させることが知られている。したがって、接地電極30を被覆部80によって覆うことによって、意図しない自着火(異常燃焼)が生じ、燃焼制御に支障が発生するという問題が生じる。そこで、第2の検証では、接地電極30の母材の消耗を抑制または防止しつつ、異常燃焼を抑制または防止する観点から接地電極30における被覆部80の配置態様を検証した。
・実験例6において、スパークプラグ100の接地電極30は、内側面30cの全て、および、外側面(側面)下側を除く外側面30d(側面30e)に被覆部80を備えている。すなわち、外側面30d(側面30e)のうち内側面30cに連なる領域30hに被覆部80が備えられている。なお、外側面30dのうち内側面30cに連なる領域30hとは、接地電極30を自由端32の側から目視した端面の幾何学重心30gから外側面30dを通り、かつ、内側面30cに平行な仮想線30fを引いた場合に、仮想線30fよりも内側面30c側の領域である。接地電極30の端面形状が、仮想線30fに対して線対称である場合には、側面30eにおける内側面30c側から、側面長さ(接地電極30の厚さ)の1/2の領域が連なる領域30hとなる。
・実験例7において、スパークプラグ100の接地電極30は、内側面30cの裏面をなす外側面30dを除く、固定端31から自由端32の端部まで被覆部80を備えている。
・実験例8において、スパークプラグ100の接地電極30は、自由端32の端面を除く全ての面に、固定端31から自由端32の端部にわたって被覆部80を備えている。
貴金属または貴金属合金からなる被覆部80を備えることによって、接地電極母材の消耗が低減または防止されることは第1の検証において検証済みであり、外側面30dのうち内側面30cに連なる領域30hを除く領域に被覆部80を備えないことにより、接地電極30を被覆部80によって覆ったとしても、接地電極母材の消耗を抑制・防止しつつ、異常燃焼を抑制または防止することは第2の検証において検証済みである。一般的に、混合気の着火は、面状の部分よりもエッジ部や先端部において生じやすいことが知られている。そこで、接地電極30の自由端32の端部側に被覆部80を備えることによる、意図しない自着火(異常燃焼)の発生について検証した。
・実験例10において、スパークプラグ100の接地電極30は、固定端31から中心電極対向部30b近傍に至る内側面30cおよび外側面30dのうち内側面30cに連なる領域30hに被覆部80を備えている。すなわち、接地電極30の自由端32の端部には被覆部80は備えられていない。
貴金属または貴金属合金からなる被覆部80を備えることによって、接地電極母材の消耗が低減または防止されることは第1の検証において検証済みであるが、火花による損傷を受けやすい部分、すなわち、ブレイクダウンが発生する部分は局部的に消耗が多くなる。そこで、第4の検証では、接地電極30におけるブレイクダウンが発生する部分(放電起点)の耐久性を向上させる観点から接地電極30における被覆部80の配置態様を検証した。
・実験例12において、スパークプラグ100の接地電極30は、固定端31から自由端32の端部にわたる内側面30cに厚さ100μmの被覆部80を備えている。
・実験例13において、スパークプラグ100の接地電極30は、内側面30cの裏面をなす外側面30dを除く、固定端31から自由端32の端部まで被覆部80を備えると共に、中心電極対向部30bに突状部81としての貴金属チップを備えている。突状部81は直径0.7mm、厚さ1mmの100%プラチナ(Pt)チップである。なお、被覆部80を備える態様における突状部81は、接地電極30のブレイクダウンを受けやすい部分における被覆部80の厚さを厚くするための構成である。
第5の検証においては、被覆部の厚さと接地電極母材の消耗量、並びに被覆部の厚さと接地電極への密着性について検証した。検証に用いた被覆部の配置態様は、実験例3のスパークプラグと同様である。
第6の検証では、接地電極30の母材の消耗を抑制または防止する観点から接地電極30における被覆部80の配置態様をさらに検証した。比較例としては図2に示す、被覆部を備えない接地電極を備えるスパークプラグを用いた。図27は、第6の検証において用いられる、実験例14としての、本実施形態に係るスパークプラグの先端部分を正面視した拡大部分断面図である。図28は実験例14としての、本実施形態に係るスパークプラグの先端部分を模式的に示す拡大平面図である。図29は、図27示す本実施形態に係るスパークプラグのZ矢視図である。図30は本実施形態に係るスパークプラグの接地電極母材上における被覆部の定義を説明するための説明図である。
(1)T≧0.2mmのときにT≧D、(2)T<0.2mmのときにD≦0.2の関係が成立するよう配置されている複数の独立した層から構成されていても良く、この関係を満たす場合には、本実施形態における被覆部80に含まれる。
上記各実施例においては、内側面30cが平滑な接地電極30を用いて説明したが、接地電極はチップ部としての突出部を有していても良く、あるいは、溝部を有していても良い。
4…シール体
5…ガスケット
8…パッキン
10…絶縁碍子
10a…先端部
12…軸孔
13…脚長部
15…縮径部
17…先端側胴部
18…後端側胴部
19…中央胴部
20…中心電極
21…中心電極母材
22…電極チップ
22a…先端
25…芯材
30…接地電極
30a…絶縁体対向部
30b…中心電極対向部
30c…内側面
30d…外側面
30e…側面
30g…重心
30h…連なる領域
30f…仮想線
31…固定端
32…自由端
40…端子電極
50…主体金具
51…工具係合部
52…取付ネジ部
53…加締部
54…シール部
57…先端面
60…突出部
80…被覆部
81…突状部
82…層状部
83…第2の被覆部
100…スパークプラグ
150…シリンダヘッド
151…取付ネジ孔
OL…軸線
SG…火花ギャップ
SG1…中点
S1、S2…中心線
S10、S20…中心点
S11、S21…投写点
L1…仮想線
P1…仮想面
L11…第1の交線部
L20…第2の交線部
X1…交点
Claims (8)
- 軸孔を有する絶縁体と、
前記絶縁体の外周を覆う主体金具と、
前記絶縁体の前記軸孔内に配置される中心電極母材と、当該中心電極母材に接合されると共に前記絶縁体の先端部から露出する電極チップと、を有する中心電極と、
前記主体金具に固定されている固定端と、前記電極チップの先端から所定間隔だけ離間して配置される自由端とを有するニッケル合金からなる接地電極であって、前記中心電極および前記絶縁体に面する内側面と、前記中心電極に対向する中心電極対向部とを備える、接地電極と、を有する点火プラグであって、
前記内側面のうち、前記固定端の側における前記中心電極母材の外周から前記接地電極に延伸する仮想線と前記接地電極との交点を含む第1の交線部から、前記所定間隔の中点を通る前記先端の端面に平行な仮想面が前記接地電極と交差する第2の交線部にかけての領域を少なくとも覆う貴金属または貴金属合金からなる被覆部を備え、
前記被覆部の幅方向の寸法をA、前記接地電極の幅方向の寸法をB、前記電極チップの前記先端の幅をFとするとき、0.7F≦A≦Bの関係が成立し、前記自由端の側から前記接地電極、前記被覆部および前記電極チップを目視したとき、前記被覆部の幅方向に直交する中心線が前記電極チップの幅の範囲内にあり、
前記接地電極は、前記内側面の幅方向の一端と他端とを繋ぐ外側面をさらに有し、
前記被覆部は、前記外側面のうち前記内側面に連なる領域に備えられ、前記内側面の裏面としての外側面には備えない、点火プラグ。 - 請求項1に記載の点火プラグにおいて、
前記第1の交線部は、前記仮想線を含み、前記中心電極母材の外周に接し前記接地電極まで延伸する仮想面が前記接地電極と交差する交線部である、点火プラグ。 - 請求項1または2に記載の点火プラグにおいて、
前記接地電極は、前記自由端に、前記中心電極と対向する中心電極対向部を含み、
前記被覆部は、前記内側面のうち、前記固定端の側における前記絶縁体の先端部と対向する絶縁体対向部から前記中心電極対向部にかけての領域を少なくとも覆う、点火プラグ。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の点火プラグにおいて、
前記被覆部は、前記内側面の全てを覆う、点火プラグ。 - 請求項4に記載の点火プラグにおいて、
前記内側面に連なる領域は、前記接地電極を前記自由端の側から目視した端面の幾何学重心から前記外側面を通り、かつ、前記内側面に平行な仮想線を引いた場合に、当該仮想線よりも前記内側面の側の領域である、点火プラグ。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の点火プラグにおいて、
前記被覆部の厚さは3μm〜400μmである、点火プラグ。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の点火プラグにおいて、
前記中心電極対向部の領域を覆う前記被覆部の厚さは、前記中心電極対向部以外の他の領域を覆う前記被覆部の厚さより厚い、点火プラグ。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の点火プラグにおいて、
前記中心電極対向部の領域を覆う前記被覆部は、前記中心電極対向部以外の他の領域を覆う前記被覆部と異なる組成からなる、点火プラグ。
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