JP6400049B2 - Spark plug - Google Patents
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Description
本明細書は、内燃機関等において燃料ガスに点火するための点火プラグに関する。 The present specification relates to a spark plug for igniting a fuel gas in an internal combustion engine or the like.
従来から、内燃機関に用いられる点火プラグとして、中心電極と接地電極との間の間隙(火花放電ギャップ)において火花放電を行う点火プラグが用いられている。このような点火プラグにおいて、接地電極チップの形状は、様々なものが知られている。例えば、特許文献1には、接地電極チップの放電面が、中心電極チップの放電面に対して傾斜している構成が開示されている。 Conventionally, as an ignition plug used in an internal combustion engine, an ignition plug that performs a spark discharge in a gap (spark discharge gap) between a center electrode and a ground electrode has been used. In such a spark plug, various types of ground electrode tips are known. For example, Patent Document 1 discloses a configuration in which the discharge surface of the ground electrode tip is inclined with respect to the discharge surface of the center electrode tip.
ここで、内燃機関の燃費向上や排気ガスの浄化のために、混合気の希薄化や再循環されるガス(EGRガス)の増加が図られており、これに伴う火炎伝播速度の低下を補うために、内燃機関の燃焼室内のガス流の流速が速くなる傾向にある。この結果、例えば、点火プラグの間隙に発生した火花が、ガス流に吹き流される現象(以下、吹き流れとも呼ぶ)を考慮する必要性が増している。上記技術の接地電極チップは、火花の吹き流れが十分考慮されていないので、火花の吹き流れが発生した場合に、例えば、火花が安定せずに、点火プラグの着火性能が低下する可能性があった。 Here, in order to improve the fuel efficiency of the internal combustion engine and to purify the exhaust gas, the mixture is diluted and the amount of recirculated gas (EGR gas) is increased, and the accompanying decrease in the flame propagation speed is compensated. For this reason, the flow velocity of the gas flow in the combustion chamber of the internal combustion engine tends to increase. As a result, for example, there is an increasing need to consider a phenomenon in which sparks generated in the gap between the spark plugs are blown into the gas flow (hereinafter also referred to as blowing flow). The ground electrode tip of the above technology does not sufficiently consider the flow of sparks, so when a spark flow occurs, for example, the spark may not be stable and the ignition performance of the spark plug may be reduced. there were.
本明細書は、点火プラグにおいて、火花の吹き流れが発生した場合に、点火プラグの着火性能を向上する技術を開示する。 The present specification discloses a technique for improving the ignition performance of a spark plug when a spark blow occurs in the spark plug.
本明細書に開示される技術は、例えば、以下の適用例として実現することが可能である。 The technology disclosed in the present specification can be realized as, for example, the following application examples.
[適用例1]貫通孔を有する絶縁体と、
第1放電面を有し、前記貫通孔の先端側に保持される中心電極と、
前記絶縁体の径方向の周囲に配置され、前記絶縁体を保持する主体金具と、
前記主体金具の先端部に接合される第2端部と、前記第2端部よりも前記中心電極に近い第1端部と、を有する棒状の接地電極本体と、
前記接地電極本体の前記第1端部における前記第1放電面と対向する前記接地電極本体の特定側面に接合され、前記第1放電面と対向する第2放電面を有する接地電極チップと、
を備える点火プラグであって、
前記第2放電面の重心を通り、かつ、前記第2放電面と垂直で、かつ、前記接地電極本体の軸線と平行な断面を特定断面とするとき、前記第2放電面の重心を通り、かつ、前記第2放電面と垂直で、かつ、前記特定断面との間の鋭角が45度以内である任意の断面において、
前記接地電極チップの2つの側面のうち、前記第2放電面の重心より前記第1端部側の側面を第1側面とし、前記第2端部側の側面を第2側面とし、
前記第1側面の前記第2放電面側の端と前記特定側面側の端とを結ぶ直線と、前記第2放電面と垂直な直線Lと、の間の鋭角を、前記第1側面の傾斜角Aとし、
前記第2側面の前記第2放電面側の端と前記特定側面側の端とを結ぶ直線と、前記直線Lと、の間の鋭角を、前記第2側面の傾斜角Bとするとき、
前記第1側面の前記特定側面側の端は、前記第1側面の前記第2放電面側の端より前記第1端部側に位置し、
(A/2)>Bを満たす、点火プラグ。
Application Example 1 An insulator having a through hole;
A center electrode having a first discharge surface and held on a tip side of the through hole;
A metal shell that is disposed around a radial direction of the insulator and holds the insulator;
A rod-shaped ground electrode body having a second end joined to the tip of the metal shell, and a first end closer to the center electrode than the second end;
A ground electrode chip having a second discharge surface that is bonded to a specific side surface of the ground electrode body facing the first discharge surface at the first end of the ground electrode body, and that faces the first discharge surface;
A spark plug comprising:
Passing through the center of gravity of the second discharge surface, and passing through the center of gravity of the second discharge surface when the specific cross section is perpendicular to the second discharge surface and parallel to the axis of the ground electrode body, And in an arbitrary cross section perpendicular to the second discharge surface and having an acute angle of 45 degrees or less with respect to the specific cross section,
Of the two side surfaces of the ground electrode chip, the side surface on the first end side from the center of gravity of the second discharge surface is the first side surface, and the side surface on the second end side is the second side surface,
An acute angle between a straight line connecting the second discharge surface side end of the first side surface and the specific side surface end and a straight line L perpendicular to the second discharge surface is an inclination of the first side surface. Let angle A,
When the acute angle between the straight line L connecting the end on the second discharge surface side of the second side surface and the end on the specific side surface and the straight line L is an inclination angle B of the second side surface,
An end of the first side surface on the specific side surface is positioned closer to the first end portion than an end of the first side surface on the second discharge surface side,
A spark plug satisfying (A / 2)> B.
上記構成によれば、第2放電面の重心を通り、かつ、第2放電面と垂直で、かつ、特定断面との間の鋭角が45度以内である任意の断面において、第1側面の特定側面側の端は、第1側面の第2放電面側の端より第1端部側に位置しているので、火花の吹き流れが発生した場合に、第1端部側に吹き流れた火花放電が第1側面に沿って移動しやすくなり、火花放電が接地電極本体に不連続的に移動することを抑制できる。この結果、火花放電の安定性が向上する。さらに、第1側面の傾斜角Aと、第2側面の傾斜角Bとは、(A/2)>Bを満たすので、火花の吹き流れが発生した場合に、吹き流れた火花が、接地電極本体の第2端部側に広がることを抑制できる。この結果、接地電極本体による消炎作用を抑制できる。したがって、火花の吹き流れが発生した場合に、点火プラグの着火性能を向上できる。 According to the above configuration, the first side surface is specified in any cross section that passes through the center of gravity of the second discharge surface, is perpendicular to the second discharge surface, and has an acute angle within 45 degrees with the specific cross section. Since the end on the side surface is located closer to the first end portion than the end on the second discharge surface side of the first side surface, the spark that has flowed to the first end portion side when a spark blowing flow has occurred. It becomes easy for the discharge to move along the first side surface, and it is possible to suppress the spark discharge from moving discontinuously to the ground electrode body. As a result, the stability of the spark discharge is improved. Furthermore, since the inclination angle A of the first side surface and the inclination angle B of the second side surface satisfy (A / 2)> B, when a spark blown flow occurs, the blown spark is converted into the ground electrode. It can suppress spreading to the 2nd end part side of a main part. As a result, the flame extinguishing action by the ground electrode body can be suppressed. Therefore, the ignition performance of the spark plug can be improved when a spark blowing flow occurs.
[適用例2]適用例1に記載の点火プラグであって、
前記特定断面において、
前記第2側面の傾斜角Bは、0度である、点火プラグ。
[Application Example 2] The spark plug according to Application Example 1,
In the specific cross section,
The spark plug having an inclination angle B of the second side surface of 0 degree.
上記構成によれば、火花放電の吹き流れが発生した場合に、吹き流れた火花放電が、接地電極本体の第2端部側に広がることをより効果的に抑制できる。 According to the said structure, when the blowing flow of spark discharge generate | occur | produces, it can suppress more effectively that the discharged spark discharge spreads to the 2nd edge part side of a ground electrode main body.
なお、本明細書に開示される技術は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、点火プラグや点火プラグを用いた点火装置、その点火プラグを搭載する内燃機関や、その点火プラグを用いた点火装置を搭載する内燃機関等の態様で実現することができる。 The technology disclosed in the present specification can be realized in various modes. For example, an ignition device using an ignition plug or an ignition plug, an internal combustion engine equipped with the ignition plug, or an ignition plug thereof This can be realized in an aspect of an internal combustion engine or the like equipped with an ignition device using the.
A.実施形態:
A−1.点火プラグの構成:
図1は本実施形態の点火プラグ100の断面図である。図1の一点破線は、点火プラグ100の軸線COを示している。軸線COと平行な方向(図1の上下方向)を軸線方向とも呼ぶ。軸線COを中心とし、軸線と垂直な面上の円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、当該円の周方向を、単に「周方向」とも呼ぶ。図1における下方向を先端方向FDと呼び、上方向を後端方向BDとも呼ぶ。図1における下側を、点火プラグ100の先端側と呼び、図1における上側を点火プラグ100の後端側と呼ぶ。
A. Embodiment:
A-1. Spark plug configuration:
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
点火プラグ100は、内燃機関に取り付けられ、内燃機関の燃焼室内の燃焼ガスに着火するために用いられる。絶縁体10と、中心電極20と、接地電極30と、端子金具40と、主体金具50と、を備える。
The
絶縁体10はアルミナ等を焼成して形成されている。絶縁体10は、軸線方向に沿って延び、絶縁体10を貫通する貫通孔である軸孔12を有する略円筒形状の部材である。絶縁体10は、鍔部19と、後端側胴部18と、先端側胴部17と、段部15と、脚長部13と、を備えている。後端側胴部18は、鍔部19より後端側に位置し、鍔部19の外径より小さな外径を有している。先端側胴部17は、鍔部19より先端側に位置し、鍔部19の外径より小さな外径を有している。脚長部13は、先端側胴部17より先端側に位置し、先端側胴部17の外径よりも小さな外径を有している。脚長部13は、点火プラグ100が内燃機関(図示せず)に取り付けられた際には、その燃焼室に曝される。段部15は、脚長部13と先端側胴部17との間に形成されている。
The
主体金具50は、導電性の金属材料(例えば、低炭素鋼材)で形成され、内燃機関のエンジンヘッド(図示省略)に点火プラグ100を固定するための円筒状の金具である。主体金具50は、軸線COに沿って貫通する挿入孔59が形成されている。主体金具50は、絶縁体10の径方向の周囲(すなわち、外周)に配置される。すなわち、主体金具50の挿入孔59内に、絶縁体10が挿入・保持されている。絶縁体10の先端は、主体金具50の先端より先端側に突出している。絶縁体10の後端は、主体金具50の後端より後端側に突出している。
The
主体金具50は、点火プラグレンチが係合する六角柱形状の工具係合部51と、内燃機関に取り付けるための取付ネジ部52と、工具係合部51と取付ネジ部52との間に形成された鍔状の座部54と、を備えている。取付ネジ部52の呼び径は、例えば、M8(8mm(ミリメートル))、M10、M12、M14、M18のいずれかとされている。
The
主体金具50の取付ネジ部52と座部54との間には、金属板を折り曲げて形成された環状のガスケット5が嵌挿されている。ガスケット5は、点火プラグ100が内燃機関に取り付けられた際に、点火プラグ100と内燃機関(エンジンヘッド)との隙間を封止する。
An
主体金具50は、さらに、工具係合部51の後端側に設けられた薄肉の加締部53と、座部54と工具係合部51との間に設けられた薄肉の圧縮変形部58と、を備えている。主体金具50における工具係合部51から加締部53に至る部位の内周面と、絶縁体10の後端側胴部18の外周面との間に形成される環状の領域には、環状のリング部材6、7が配置されている。当該領域における2つのリング部材6、7の間には、タルク(滑石)9の粉末が充填されている。加締部53の後端は、径方向内側に折り曲げられて、絶縁体10の外周面に固定されている。主体金具50の圧縮変形部58は、製造時において、絶縁体10の外周面に固定された加締部53が先端側に押圧されることにより、圧縮変形する。圧縮変形部58の圧縮変形によって、リング部材6、7およびタルク9を介し、絶縁体10が主体金具50内で先端側に向け押圧される。金属製の環状の板パッキン8を介して、主体金具50の取付ネジ部52の内周に形成された段部56(金具側段部)によって、絶縁体10の段部15(絶縁体側段部)が押圧される。この結果、内燃機関の燃焼室内のガスが、主体金具50と絶縁体10との隙間から外部に漏れることが、板パッキン8によって防止される。
The
中心電極20は、軸線方向に延びる棒状の中心電極本体21と、中心電極チップ29と、を備えている。中心電極本体21は、絶縁体10の軸孔12の内部の先端側の部分に保持されている。中心電極本体21は、電極母材21Aと、電極母材21Aの内部に埋設された芯部21Bと、を含む構造を有する。電極母材21Aは、例えば、ニッケル(Ni)またはNiを主成分とする合金(例えば、NCF600、NCF601)を用いて形成されている。芯部21Bは、電極母材21Aを形成する合金よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主成分とする合金、本実施形態では、銅で形成されている。
The
また、中心電極本体21は、軸線方向の所定の位置に設けられた鍔部24(フランジ部とも呼ぶ。)、鍔部24よりも後端側の部分である頭部23(電極頭部)と、鍔部24よりも先端側の部分である脚部25(電極脚部)と、を備えている。鍔部24は、絶縁体10の軸孔12内に形成された段部16に支持されている。脚部25の先端部分、すなわち、中心電極本体21の先端は、絶縁体10の先端より先端側に突出している。
The center electrode
中心電極チップ29は、略円柱形状を有する部材であり、中心電極本体21の先端(脚部25の先端)に、例えば、レーザ溶接を用いて、接合されている。中心電極チップ29の先端面は、後述する接地電極チップ39との間で火花ギャップを形成する第1放電面295である。中心電極チップ29は、高融点の貴金属を主成分とする材料で形成されている。中心電極チップ29は、例えば、イリジウム(Ir)や白金などの貴金属や、当該貴金属を主成分とする合金が用いて、形成されている。
The
接地電極30は、主体金具50の先端に接合された接地電極本体31と、詳細は後述する接地電極チップ39と、を備えている。接地電極本体31は、断面が四角形の棒状体である。接地電極本体31は、両端面として、接合端面312と、接合端面312の反対側に位置する自由端面311と、を有している。接合端面312は、主体金具50の先端面50Aに、例えば、抵抗溶接によって、接合されている。これによって、主体金具50と接地電極本体31とは、電気的に接続される。接地電極本体31の接合端面312の近傍は、軸線COの方向に延びており、自由端面311の近傍は、軸線COと垂直な方向に延びている。棒状の接地電極本体31は、中央部分において、約90度だけ湾曲している。自由端面311は、接合端面312より中心電極20(中心電極チップ29)に近い位置にある。すなわち、接地電極本体31の第2端部31B(接合端面312側の端部)は、主体金具50の先端部(先端面50A)に接合されている。そして、接地電極本体31の第1端部31A(自由端面311側の端部)は、第2端部31Bよりも中心電極20(中心電極チップ29)に近い。
The
接地電極本体31は、例えば、NiまたはNiを主成分とする合金(例えば、NCF600、NCF601)を用いて形成されている。接地電極本体31は、耐腐食性の高い金属(例えば、NiまたはNi合金)で形成された母材と、熱伝導性が高い金属(例えば、銅)を用いて形成され、母材に埋設された芯部と、を含む2層構造を有しても良い。
The ground electrode
端子金具40は、軸線方向に延びる棒状の部材である。端子金具40は、導電性の金属材料(例えば、低炭素鋼)で形成され、端子金具40の表面には、防食のための金属層(例えば、Ni層)がめっきなどによって形成されている。端子金具40は、軸線方向の所定位置に形成された鍔部42(端子顎部)と、鍔部42より後端側に位置するキャップ装着部41と、鍔部42より先端側の脚部43(端子脚部)と、を備えている。端子金具40のキャップ装着部41は、絶縁体10より後端側に露出している。端子金具40の脚部43は、絶縁体10の軸孔12に挿入されている。キャップ装着部41には、高圧ケーブル(図示外)が接続されたプラグキャップが装着され、火花放電を発生するための高電圧が印加される。
The
絶縁体10の軸孔12内において、端子金具40の先端(脚部43の先端)と中心電極20の後端(頭部23の後端)との間には、火花発生時の電波ノイズを低減するための抵抗体70が配置されている。抵抗体70は、例えば、主成分であるガラス粒子と、ガラス以外のセラミック粒子と、導電性材料と、を含む組成物で形成されている。軸孔12内において、抵抗体70と中心電極20との隙間は、導電性シール60によって埋められている。抵抗体70と端子金具40との隙間は、導電性シール80によって埋められている。導電性シール60、80は、例えば、B2O3−SiO2系等のガラス粒子と金属粒子(Cu、Feなど)とを含む組成物で形成されている。
In the
A−2. 接地電極30の接地電極チップ39近傍の構成:
接地電極30の接地電極チップ39近傍の構成について、さらに、説明する。図2は、点火プラグ100の先端近傍を特定の平面で切断した特定断面CFAを示す図である。接地電極チップ39の後端面は、中心電極チップ29の第1放電面295(図1)と対向する第2放電面395である。本実施形態では、第1放電面295と第2放電面395とは互いに平行であり、点火プラグ100の軸線COと垂直な面である。第1放電面295と第2放電面395との間の間隙(火花ギャップとも呼ぶ)は、燃焼ガスに着火するための火花放電が発生する部位である。
A-2. Configuration near the
The configuration in the vicinity of the
図2の特定断面CFAは、第2放電面395の重心GC1を通り、かつ、第2放電面395と垂直で、かつ、棒状の接地電極本体31の軸線と平行な断面である。本実施形態では、第2放電面395の重心GC1を通り、かつ、第2放電面395と垂直な線は、点火プラグ100の軸線COと一致するので、図2の断面CFAは、点火プラグ100の軸線COを含み、かつ、棒状の接地電極本体31の軸線と平行な断面である、とも言うことができる。
2 is a cross section that passes through the center of gravity GC1 of the
図3は、接地電極チップ39の第2放電面395の近傍を、後端方向BDから先端方向FDに向かって見た図である。図3の一点破線は、図2の特定断面CFAを示している。第2放電面395の重心GC1から、第2放電面395に沿って自由端面311に向かう方向、すなわち、図2、図3の右方向を、第1方向D1とする。第2放電面395の重心GC1から、第2放電面395に沿って自由端面311から離れる方向、すなわち、第1方向D1の反対方向を、第2方向D2とする。
FIG. 3 is a view of the vicinity of the
接地電極本体31の自由端面311と交差する4つの側面のうち、第1放電面295と対向する側面を、特定側面315とする。自由端面311と交差する4つの側面のうち、特定側面315と交差する2つの側面、すなわち、図3の上下方向に位置する側面を、側面313、314とする。そして、第2放電面395の重心GC1から、側面313に向かう方向、すなわち、図3の下方向を、第3方向D3とし、第3方向D3の反対方向を、第4方向D4とする。
Of the four side surfaces intersecting the
接地電極チップ39は、接地電極本体31の自由端面311の近傍において、すなわち、第1端部31Aにおいて、特定側面315に接合されている。具体的には、接地電極チップ39の第2放電面395とは反対側の底面393は、接地電極本体31の特定側面315に抵抗溶接されている。
The
接地電極チップ39は、第2放電面395と、底面393と、第2放電面395および底面393と交差する側面392と、を有する円錐台形状を有している(図2、図3)。第2放電面395と底面393とは、円形であり、第2放電面395の外径は、底面393の外径より小さい(図3)。このために、接地電極チップ39は、円錐台形状を有している。
The
底面393の外径は、接地電極本体31の第4方向D4の幅H1と同一である。底面393の第4方向D4の端は、接地電極本体31の側面314に達し、底面393の第3方向D3の端は、接地電極本体31の側面313に達している。底面393の第1方向D1の端は、接地電極本体31の自由端面311に達している。
The outer diameter of the
重心GC1を通り、かつ、第2放電面395と垂直な断面には、2つの側面392が現れる。例えば、図2の特定断面CFAには、重心GC1より第1端部31A側(第1方向D1側)の第1側面3921aと、重心GC1より第2端部31B側(第2方向D2側)の第2側面3922aと、が現れる。このような断面に現れる2つの側面の傾斜角は、当該側面の第2放電面395側の端と当該側面の特定側面315側の端とを結ぶ直線と、第2放電面395と垂直な直線Lと、の間の鋭角である、と定義できる。
Two side surfaces 392 appear in a cross section passing through the center of gravity GC1 and perpendicular to the
例えば、図2の特定断面CFAにおいて、第1側面3921aの傾斜角Aaは、第1側面3921aの第2放電面395側の端Pauと特定側面315側の端Pabと結ぶ直線と、第2放電面395と垂直な直線Lと、の間の鋭角である。そして、第2側面3922aの傾斜角Baは、第2側面3922aの第2放電面395側の端Pbuと特定側面315側の端Pbbと結ぶ直線と、第2放電面395と垂直な直線Lと、の間の鋭角である。図2の例では、第1側面3921aの傾斜角Aaは、約40度であり、第2側面3922aの傾斜角Baは、0度である。
For example, in the specific cross section CFA of FIG. 2, the inclination angle Aa of the
ここで、第2放電面395と垂直な方向(すなわち、軸線COの方向)に沿って見た場合に、第2放電面395の重心GC1は、底面393の重心GC2に対して、第2方向D2にずれている(図3)。このために、側面392の傾斜角は、周方向の位置によって異なる。図3において、第2放電面395の重心GC1(軸線CO)から見て第2方向D2にある点P0の周方向の位置を0度の位置とし、第2放電面395の重心GC1から見て第1方向D1にある点P1の周方向の位置を180度の位置とする。側面392の傾斜角は、0度の位置で最小値となり、180度の位置で最大値となる。側面392の傾斜角は、周方向の位置が、0度の位置から180度の位置に向かうに従って、順次に大きくなる。
Here, when viewed along a direction perpendicular to the second discharge surface 395 (that is, the direction of the axis CO), the center of gravity GC1 of the
例えば、上述した図2の特定断面CFAの第1側面3921aの傾斜角Aaは、180度の位置における側面392の傾斜角であるから、側面392の最大の傾斜角である。また、第2側面3922aの傾斜角Baは、0度の位置における側面392の傾斜角であるから、側面392の最小の傾斜角である。
For example, the inclination angle Aa of the
図3には、重心GC1を通り、かつ、第2放電面395と垂直な断面のうち、特定断面CFAとの間の鋭角が45度である2つの断面CFB、CFCが、1点破線で示されている。
In FIG. 3, two cross-sections CFB and CFC that pass through the center of gravity GC1 and are perpendicular to the
図4は、断面CFB、CFCを示す図である。図4(A)の断面CFBにおいても、図2の特定断面CFAと同様に、重心GC1より第1端部31A側(第1方向D1側)の第1側面3921bと、重心GC1より第2端部31B側(第2方向D2側)の第2側面3922bと、が現れる。図4(A)の断面CFBにおいて、第1側面3921bの傾斜角Abは、第1側面3921bの第2放電面395側の端Pcuと特定側面315側の端Pcbと結ぶ直線と、第2放電面395と垂直な直線Lと、の間の鋭角である。そして、第2側面3922bの傾斜角Bbは、第2側面3922bの第2放電面395側の端Pduと特定側面315側の端Pdbと結ぶ直線と、第2放電面395と垂直な直線Lと、の間の鋭角である。
FIG. 4 is a diagram showing cross sections CFB and CFC. Also in the cross-section CFB of FIG. 4A, as in the specific cross-section CFA of FIG. 2, the
同様に、図4(B)の断面CFCにおいても、重心GC1より第1端部31A側(第1方向D1側)の第1側面3921cと、重心GC1より第2端部31B側(第2方向D2側)の第2側面3922cと、が現れる。図4(B)の断面CFBにおいて、第1側面3921cの傾斜角Acは、第1側面3921cの第2放電面395側の端Peuと特定側面315側の端Pebと結ぶ直線と、第2放電面395と垂直な直線Lと、の間の鋭角である。そして、第2側面3922cの傾斜角Bcは、第2側面3922cの第2放電面395側の端Pfuと特定側面315側の端Pfbと結ぶ直線と、第2放電面395と垂直な直線Lと、の間の鋭角である。
Similarly, also in the cross section CFC of FIG. 4B, the
図4の例では、第1側面3921b、3921cの傾斜角Ab、Acは、約30度であり、第2側面3922b、3921cの傾斜角Bcは、約5度である。 In the example of FIG. 4, the inclination angles Ab and Ac of the first side surfaces 3921b and 3921c are about 30 degrees, and the inclination angle Bc of the second side surfaces 3922b and 3921c is about 5 degrees.
本実施形態では、第2放電面395の重心GC1を通り、かつ、第2放電面395と垂直で、かつ、特定断面CFAとの間の鋭角が45度以内である任意の断面、すなわち、図3においてハッチングされた領域を通る任意の断面において、第1側面の傾斜角Aと、第2側面の傾斜角Bと、は、(A/2)>Bを満たす。すなわち、第1側面の傾斜角Aは、第2側面の傾斜角Bの2倍より大きい。
In the present embodiment, any cross section that passes through the center of gravity GC1 of the
例えば、図2の特定断面CFAでは、第1側面3921aの傾斜角Aaと、第2側面3922aの傾斜角Baと、は、(Aa/2)>Baを満たす。図4(A)の断面CFBでは、第1側面3921bの傾斜角Abと、第2側面3922bの傾斜角Bbと、は、(Ab/2)>Bbを満たす。図4(B)の断面CFCでは、第1側面3921cの傾斜角Acと、第2側面3922cの傾斜角Bcと、は、(Ac/2)>Bcを満たす。
For example, in the specific cross section CFA of FIG. 2, the inclination angle Aa of the
また、本実施形態では、第2放電面395の重心GC1を通り、かつ、第2放電面395と垂直で、かつ、特定断面CFAとの間の鋭角が45度以内である任意の断面において、第1側面の特定側面315側の端は、第1側面の第2放電面395側の端よりも、第1端部31A側(第1方向D1側)、すなわち、重心GC1から見て径方向の外側に位置している。
In the present embodiment, in any cross section that passes through the center of gravity GC1 of the
例えば、図2の特定断面CFAにおいて、第1側面3921aの特定側面315側の端Pabは、第1側面3921aの第2放電面395側の端Pauよりも、第1端部31A側(第1方向D1側)に位置している。
For example, in the specific cross section CFA of FIG. 2, the end Pab on the
例えば、図4の断面CFB、CFCにおいて、第1側面3921b、3921cの特定側面315側の端Pcb、Pebは、第1側面3921b、3921cの第2放電面395側の端Pcu、Peuよりも、第1端部31A側(第1方向D1側)に位置している。
For example, in the cross-sections CFB and CFC of FIG. 4, the ends Pcb and Peb on the
なお、図2の特定断面CFAでは、第2側面3922aの傾斜角Baは0である。したがって、第2側面3922aの特定側面315側の端Pbbと、第2側面3922aの第2放電面395側の端Pbuと、は、径方向の位置が同じである。一方、図4の断面CFB、CFCにおいて、第2側面3922b、3922cの特定側面315側の端Pdb、Pfbは、第2側面3922b、3922cの第2放電面395側の端Pdu、Pfuよりも、第2端部31B側(第2方向D2側)、すなわち、径方向の外側に位置している。
In the specific cross section CFA in FIG. 2, the inclination angle Ba of the
以上説明した本実施形態によれば、第2放電面395の重心GC1を通り、かつ、第2放電面395と垂直で、かつ、特定断面CFAとの間の鋭角が45度以内である任意の断面において、第1側面(例えば、3921a、3921b、3921c)の特定側面315側の端(例えば、Pab、Pcb、Peb)は、第1側面(例えば、3921a、3921b、3921c)の第2放電面395側の端(例えば、Pau、Pcu、Peu)より第1端部31A側(すなわち、径方向の外側)に位置している。このために、火花の吹き流れが発生した場合に、第1端部31A側に吹き流れた火花放電が第1側面に沿って移動しやすくなり、火花放電が接地電極本体31に不連続的に移動することを抑制できる。
According to the present embodiment described above, an arbitrary angle that passes through the center of gravity GC1 of the
図5は、実施形態の火花放電の吹き流れについて説明する図である。図5には、図2と同様に、特定断面CFAの断面図が示されている。内燃機関の燃費向上や排気ガスの浄化のために、混合気の希薄化やEGRガスの増加が図られており、これに伴う火炎伝播速度の低下を補うために、内燃機関の燃焼室内のガス流の流速が速くなる傾向にある。点火プラグ100の火花放電ギャップ近傍にも、タンブル流やスワール流などの様々な方向のガス流が生じ得る。
FIG. 5 is a diagram for explaining the flow of spark discharge according to the embodiment. FIG. 5 shows a cross-sectional view of the specific cross-section CFA as in FIG. In order to improve the fuel efficiency of the internal combustion engine and purify the exhaust gas, the air-fuel mixture is diluted and the EGR gas is increased. To compensate for the decrease in the flame propagation speed, the gas in the combustion chamber of the internal combustion engine The flow velocity tends to increase. Gas flow in various directions such as a tumble flow and a swirl flow can also occur near the spark discharge gap of the
図5には、このようなガス流によって、火花放電が吹き流される様子が図示されている。経路E1は、火花放電が発生した直後の火花放電の経路を示している。発生した火花放電は、ガス流によって流される(火花放電の吹き流れ)ので、火花放電の経路は、例えば、時間の経過とともに経路E2〜E4へと変化していく。図5に示すように、火花放電は、接地電極チップ39の第2放電面395の端において、第2放電面395と側面392とがなす角度θが90度を超えて大きいほど、当該第2放電面395の端から側面392へと、連続的にスムーズに火花放電の経路が移動しやすい。連続的に火花放電が移動するとは、一旦、火花放電の消滅(火花放電の吹き消えとも呼ぶ)が発生した後に、火花放電が再発生する現象(多重放電とも呼ぶ)が発生することなく、火花放電が移動すること、を意味する。本実施形態では、第1側面(例えば、3921a、3921b、3921c)の特定側面315側の端(例えば、Pab、Pcb、Peb)は、第1側面(例えば、3921a、3921b、3921c)の第2放電面395側の端(例えば、Pau、Pcu、Peu)より第1端部31A側(すなわち、径方向の外側)に位置している。このために、第2放電面395と第1側面との間の角度が、90度を超えて大きくなるので、第1端部31A側に吹き流れた火花放電が第1側面(例えば、図5の3921a)に沿って移動しやすくなる。この結果、吹き流れた火花放電が安定し、第1側面(例えば、図5の3921a)の方向(すなわち、第1端部31A側)に広がりやすくなる。
FIG. 5 illustrates how the spark discharge is blown by such a gas flow. A path E1 indicates the path of the spark discharge immediately after the spark discharge is generated. Since the generated spark discharge is caused to flow by the gas flow (spark discharge flow), the path of the spark discharge changes, for example, to paths E2 to E4 with the passage of time. As shown in FIG. 5, at the end of the
図6は、比較形態の火花放電の吹き流れについて説明する図である。図6の例では、比較例について、図5の特定断面CFAに相当する断面図が示されている。比較形態では、第1側面3921xの傾斜角は、0度である。すなわち、第1側面3921xの特定側面315側の端Pxbは、第1側面3921xの第2放電面395側の端Pxuと、径方向の位置が同じである。比較形態のその他の構成は、実施形態と同一である。比較形態では、実施形態と比較して、第1端部31A側に吹き流れた火花放電が第1側面3921xにスムーズに移動できず、例えば、上述した多重放電が発生して、火花放電が不連続となってしまう。具体的には、図6の例で示すように、吹き流れた火花放電の経路は、第1放電面295と第2放電面395とを結ぶ経路Ex1、Ex2から、第1放電面295と接地電極本体31の特定側面315と結ぶ経路Ex5へと、移動する。火花放電が不連続となると、火花放電が安定せず、吹き流れた火花放電の伸長が十分に発生せずに、着火性能が低下し得る。また、火花放電の発生時には、電極の消耗量が大きいので、多重放電が発生すると、電極の耐消耗性が低下し得る。本実施形態によれば、このような不都合を抑制できる。
FIG. 6 is a diagram for explaining the blowing flow of the spark discharge of the comparative form. In the example of FIG. 6, a cross-sectional view corresponding to the specific cross-section CFA of FIG. 5 is shown for the comparative example. In the comparative embodiment, the inclination angle of the
さらに、本実施形態によれば、第2放電面395の重心GC1を通り、かつ、第2放電面395と垂直で、かつ、特定断面CFAとの間の鋭角が45度以内である任意の断面において、第1側面(例えば、3921a、3921b、3921c)の傾斜角A(例えば、Aa、Ab、Ac)と、第2側面(例えば、3922a、3922b、3922c)の傾斜角B(例えば、Ba、Bb、Bc)とは、(A/2)>Bを満たす。このために、火花の吹き流れが発生した場合に、吹き流れた火花が、接地電極本体31の第2端部31B側に広がることを抑制できる。この結果、接地電極本体31による消炎作用、すなわち、火花放電の熱エネルギーが接地電極本体31に吸収されることを抑制できる。
Furthermore, according to the present embodiment, any cross section that passes through the center of gravity GC1 of the
この理由を説明する。火花放電は、傾斜角が小さな側面と比較して、傾斜角が大きな側面へ移動しやすい。上述したように、傾斜角が大きいほど、火花放電がスムーズに移動できるからである。本実施形態によれば、(A/2)>Bを満たすことで、吹き流れによって火花放電が、第2端部31B側、すなわち、重心GC1から見て、0度の周方向の位置を中心とした±45度の範囲に、移動することが抑制される。そして、(A/2)>Bを満たすことで、吹き流れによって火花放電が、第1端部31A側、すなわち、重心GC1から見て、180度の周方向の位置を中心とした±45度の範囲に、移動することを促進できる。この結果、火花放電が、接地電極本体31に衝突することを抑制できるので、接地電極本体31による消炎作用を抑制できる。
The reason for this will be explained. The spark discharge is easily moved to a side surface having a large inclination angle as compared to a side surface having a small inclination angle. This is because, as described above, the spark discharge can move more smoothly as the tilt angle increases. According to the present embodiment, by satisfying (A / 2)> B, the spark discharge is caused by the blowing flow to center on a position in the circumferential direction of 0 degrees as viewed from the
なお、接地電極本体31の第2端部31Bは、重心GC1から見て、0度の周方向の位置を中心とした±30度の範囲に、おおよそ位置している。このために、接地電極本体31の第2端部31Bが位置する±30度の範囲より若干広い±45度の範囲で、上述した(A/2)>Bを満たすこととされている。これによって、火花放電が、接地電極本体31に衝突することを、適切に抑制できる。
The
以上の説明から解るように、本実施形態によれば、火花放電の安定性を向上できるとともに、接地電極本体31による消炎作用を抑制できるので、点火プラグ100の着火性能を向上できる。
As can be seen from the above description, according to the present embodiment, the stability of spark discharge can be improved and the flame extinguishing action by the
さらに、本実施形態によれば、図2の特定断面CFAにおいて、第2側面3922aの傾斜角Baは、0度である。このために、火花放電の吹き流れが発生した場合に、吹き流れた火花放電が、接地電極本体31の第2端部31B側(第2方向D2側)に広がることをより効果的に抑制できる。この結果、点火プラグ100の着火性能をより向上できる。
Furthermore, according to the present embodiment, the inclination angle Ba of the
さらに、本実施形態によれば、図2の特定断面CFAにおける第1側面3921aの傾斜角Aaは、側面392の最大の傾斜角である。このために、火花放電の吹き流れが発生した場合に、吹き流れた火花放電が、接地電極本体31の第1端部31A側に広がることを効果的に促進できる。この結果、点火プラグ100の着火性能をより向上できる。
Furthermore, according to the present embodiment, the inclination angle Aa of the
B.変形例:
(1)図7は、変形例の接地電極30bの断面図である。図7には、図4(A)の断面CFBに相当する断面が示されている。上記実施形態では、接地電極チップ39は、抵抗溶接によって、接地電極本体31に接合されているが、変形例では、接地電極チップ39は、例えば、レーザ溶接によって、接地電極本体31に接合されている。このために、図7の接地電極30bでは、接地電極本体31の特定側面315と、接地電極30の底面393と、の境界部分に溶接部35が形成されている。溶接部35は、溶接前の接地電極チップ39の一部分と、接地電極本体31の一部分と、が溶融・凝固した部分である。このために、溶接部35は、接地電極チップ39の成分と、接地電極本体31の成分と、を含んでいる。溶接部35は、接地電極チップ39と接地電極本体31とを接合する接合部、とも言うことができ、接地電極チップ39と接地電極本体31とを接合するビード、とも言うことができる。
B. Variation:
(1) FIG. 7 is a cross-sectional view of a modified
変形例の接地電極30bにおいても、断面CFBのような重心GC1を通り、かつ、第2放電面395と垂直な断面には、2つの側面が現れる。2つの側面の傾斜角は、実施形態と同様に、当該側面の第2放電面395側の端と当該側面の特定側面315側の端とを結ぶ直線と、第2放電面395と垂直な直線Lと、の間の鋭角である、と定義できる。例えば、図7の断面CFBにおいて、第1側面3921bの傾斜角Abは、実施形態と同様に、第1側面3921bの第2放電面395側の端Pcuと特定側面315側の端Pcbと結ぶ直線と、第2放電面395と垂直な直線Lと、の間の鋭角である。そして、第2側面3922bの傾斜角Bbは、第2側面3922bの第2放電面395側の端Pduと特定側面315側の端Pdbと結ぶ直線と、第2放電面395と垂直な直線Lと、の間の鋭角である。
Also in the
変形例においても実施形態と同様に、本実施形態では、第2放電面395の重心GC1を通り、かつ、第2放電面395と垂直で、かつ、特定断面CFAとの間の鋭角が45度以内である任意の断面(例えば、図7の断面CFB)において、第1側面の傾斜角Aと、第2側面の傾斜角Bと、は、(A/2)>Bを満たすことが好ましい。こうすれば、点火プラグの着火性能を向上できる。
Also in the modified example, similar to the embodiment, in the present embodiment, the acute angle between the
(2)上記実施形態では、断面CFBのような重心GC1を通り、かつ、第2放電面395と垂直な断面に現れる2つの側面(例えば、図2の第1側面3921aおよび第2側面3922a)は、直線状である。これに限らず、断面に現れる2つの側面は、一部または全部が曲線であっても良い。例えば、2つの側面は、径方向の外側に凸の曲線であっても良いし、径方向の内側に凸の曲線であっても良い。この場合であっても、側面の傾斜角は、実施形態と同様に、当該側面の第2放電面側の端と当該側面の特定側面側の端とを結ぶ直線と、第2放電面と垂直な直線Lと、の間の鋭角である。
(2) In the above embodiment, two side surfaces (for example, the
(3)接地電極チップ39の形状は、様々な形状が採用され得る。図8は、変形例の接地電極30c〜30eの断面図である。図8(A)には、変形例の接地電極30cについて、図2の特定断面CFAに相当する断面が示されている。図8(A)の接地電極30cでは、第2側面3922aの特定側面315側の端は、第2側面3922aの第2放電面395側の端よりも第2端部31B側(第2方向D2側)に位置している。このために、第2側面3922aの傾斜角Baは、0度ではない。
(3) Various shapes can be adopted as the shape of the
図8(B)には、変形例の接地電極30dについて、図2の特定断面CFAに相当する断面が示されている。図8(B)の接地電極30dでは、第2側面3922aの特定側面315側の端は、第2側面3922aの第2放電面395側の端よりも第1端部31A側(第1方向D1側)に位置している。このために、第2側面3922aの傾斜角Baは、0度ではない。
FIG. 8B shows a cross section corresponding to the specific cross section CFA of FIG. 2 for the
図8(C)には、変形例の接地電極30eについて、後端方向BDから先端方向FDに向かって見た図が示されている。図8(C)の接地電極30eでは、第2放電面395の形状および底面393の形状は、第4方向D4の長さが第1方向D1の長さより短い楕円形である。
FIG. 8C illustrates a modification of the
(4)点火プラグ100において、接地電極30、主体金具50、中心電極20、絶縁体10等の材質、寸法は、様々に変更可能である。例えば、主体金具50の材質は、亜鉛めっきまたはニッケルめっきされた低炭素鋼でも良いし、めっきがなされていない低炭素鋼でも良い。また、絶縁体10の材質は、アルミナ以外の様々な絶縁性セラミックスでもよい。
(4) In the
以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment and a modification, embodiment mentioned above is for making an understanding of this invention easy, and does not limit this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and equivalents thereof are included in the present invention.
5...ガスケット、6...リング部材、8...板パッキン、9...タルク、10...絶縁体、12...軸孔、13...脚長部、15...段部、16...段部、17...先端側胴部、18...後端側胴部、19...鍔部、20...中心電極、21...中心電極本体、21A...電極母材、21B...芯部、23...頭部、24...鍔部、25...脚部、29...中心電極チップ、30、30b〜30e...接地電極、31...接地電極本体、35...溶接部、39...接地電極チップ、40...端子金具、41...キャップ装着部、42...鍔部、43...脚部、50...主体金具、50A...先端面、51...工具係合部、52...取付ネジ部、53...加締部、54...座部、56...段部、58...圧縮変形部、59...挿入孔、60...導電性シール、70...抵抗体、80...導電性シール、100...点火プラグ、295...第1放電面、311...自由端面、31A...第1端部、312...接合端面、31B...第2端部、315...特定側面、392...側面、393...底面、395...第2放電面、3921a〜3921c...第1側面、3922a〜3922c...第2側面 5 ... Gasket, 6 ... Ring member, 8 ... Plate packing, 9 ... Talc, 10 ... Insulator, 12 ... Shaft hole, 13 ... Leg length, 15 .. Step part, 16 ... Step part, 17 ... Front end side body part, 18 ... Rear end side body part, 19 ... Gutter part, 20 ... Center electrode, 21 ... Center electrode Main body, 21A ... electrode base material, 21B ... core, 23 ... head, 24 ... buttock, 25 ... leg, 29 ... center electrode tip, 30, 30b- 30e ... ground electrode, 31 ... ground electrode body, 35 ... weld, 39 ... ground electrode tip, 40 ... terminal fitting, 41 ... cap mounting part, 42 ... 42 Part, 43 ... leg part, 50 ... metal shell, 50A ... tip surface, 51 ... tool engaging part, 52 ... mounting screw part, 53 ... caulking part, 54. .. Seat part, 56 ... Step part, 58 ... Compression deformation part, 59 ... Insertion hole, 60 ... Conductive seal, 70 ... Resistor, 80 ... Conductive seal, 100 ... spark plug, 295. .. First discharge surface, 311 ... Free end surface, 31A ... First end, 312 ... Join end surface, 31B ... Second end, 315 ... Specific side surface, 392 ... Side surface, 393 ... bottom surface, 395 ... second discharge surface, 3921a to 3921c ... first side surface, 3922a to 3922c ... second side surface
Claims (2)
第1放電面を有し、前記貫通孔の先端側に保持される中心電極と、
前記絶縁体の径方向の周囲に配置され、前記絶縁体を保持する主体金具と、
前記主体金具の先端部に接合される第2端部と、前記第2端部よりも前記中心電極に近い第1端部と、を有する棒状の接地電極本体と、
前記接地電極本体の前記第1端部における前記第1放電面と対向する前記接地電極本体の特定側面に接合され、前記第1放電面と対向する第2放電面を有する接地電極チップと、
を備える点火プラグであって、
前記第2放電面の重心を通り、かつ、前記第2放電面と垂直で、かつ、前記接地電極本体の軸線と平行な断面を特定断面とするとき、前記第2放電面の重心を通り、かつ、前記第2放電面と垂直で、かつ、前記特定断面との間の鋭角が45度以内である任意の断面において、
前記接地電極チップの2つの側面のうち、前記第2放電面の重心より前記第1端部側の側面を第1側面とし、前記第2端部側の側面を第2側面とし、
前記第1側面の前記第2放電面側の端と前記特定側面側の端とを結ぶ直線と、前記第2放電面と垂直な直線Lと、の間の鋭角を、前記第1側面の傾斜角Aとし、
前記第2側面の前記第2放電面側の端と前記特定側面側の端とを結ぶ直線と、前記直線Lと、の間の鋭角を、前記第2側面の傾斜角Bとするとき、
前記第1側面の前記特定側面側の端は、前記第1側面の前記第2放電面側の端より前記第1端部側に位置し、
(A/2)>Bを満たす、点火プラグ。 An insulator having a through hole;
A center electrode having a first discharge surface and held on a tip side of the through hole;
A metal shell that is disposed around a radial direction of the insulator and holds the insulator;
A rod-shaped ground electrode body having a second end joined to the tip of the metal shell, and a first end closer to the center electrode than the second end;
A ground electrode chip having a second discharge surface that is bonded to a specific side surface of the ground electrode body facing the first discharge surface at the first end of the ground electrode body, and that faces the first discharge surface;
A spark plug comprising:
Passing through the center of gravity of the second discharge surface, and passing through the center of gravity of the second discharge surface when the specific cross section is perpendicular to the second discharge surface and parallel to the axis of the ground electrode body, And in an arbitrary cross section perpendicular to the second discharge surface and having an acute angle of 45 degrees or less with respect to the specific cross section,
Of the two side surfaces of the ground electrode chip, the side surface on the first end side from the center of gravity of the second discharge surface is the first side surface, and the side surface on the second end side is the second side surface,
An acute angle between a straight line connecting the second discharge surface side end of the first side surface and the specific side surface end and a straight line L perpendicular to the second discharge surface is an inclination of the first side surface. Let angle A,
When the acute angle between the straight line L connecting the end on the second discharge surface side of the second side surface and the end on the specific side surface and the straight line L is an inclination angle B of the second side surface,
An end of the first side surface on the specific side surface is positioned closer to the first end portion than an end of the first side surface on the second discharge surface side,
A spark plug satisfying (A / 2)> B.
前記特定断面において、
前記第2側面の傾斜角Bは、0度である、点火プラグ。 The spark plug according to claim 1,
In the specific cross section,
The spark plug having an inclination angle B of the second side surface of 0 degree.
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