JP6657977B2 - 内燃機関用のスパークプラグ - Google Patents

Description

本発明は、レジスタを有する内燃機関用のスパークプラグに関する。

自動車等の内燃機関の燃焼室に導入される混合気に着火するための着火手段として、スパークプラグがある。スパークプラグとしては、筒状のハウジングと、ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子と、先端部が突出するように絶縁碍子の内側に保持された中心電極と、中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極と、を有するものがある。

かかる構成のスパークプラグにおいては、火花放電ギャップに生じる火花放電に伴って電波雑音が発生し、周辺機器に悪影響を及ぼすおそれがある。この電波雑音を抑制するため、中心電極の基端側には、レジスタが配される。

電波雑音をより抑制すべく、スパークプラグに配置するレジスタとして、軸方向における中央よりも先端側の領域（先端側領域）の抵抗値を、軸方向における中央よりも基端側の領域（基端側領域）の抵抗値よりも高くしたものが特許文献１に開示されている。軸方向におけるレジスタの抵抗率の調整は、レジスタのカーボンの量を軸方向において適宜調整することにより行うことができる。すなわち、特許文献１に記載のスパークプラグにおけるレジスタは、先端側領域のカーボンの含有率が、基端側領域のカーボンの含有率よりも低くなっている。

特開２０１２−１２９１３２号公報

しかしながら、過給エンジンや高圧縮比エンジンなど、燃焼室の内圧が高くなることに伴い、レジスタの先端側に充填されたガラスシールからレジスタに酸素が供給されるという現象が懸念される。この場合、レジスタの先端部付近に含有したカーボンが酸化して、抵抗値が上昇するおそれが考えられる。しかも、燃焼室（放電部）に近いレジスタの先端側領域は、高温となりやすいため、カーボンの酸化がより生じやすい。そして、レジスタの抵抗値が上昇すると、内燃機関の失火につながるおそれがある。
また、燃焼室の内圧が上昇することにより、スパークプラグの要求電圧が上昇し、容量放電電流が大きくなりやすい。その結果、レジスタにおける発熱が大きくなりやすく、レジスタの寿命の低下が懸念される。

ただし、レジスタの先端部分にカーボンが充分に存在すれば、上記のようなカーボンの酸化が生じたとしても、スパークプラグの機能上問題となるほどの、レジスタの抵抗値の上昇は生じにくい。

ところが、レジスタ全体のカーボン含有率は、レジスタの雑防性能の確保の観点から、設計されることとなる。そのうえで、上述の特許文献１に開示されたスパークプラグのように、レジスタの先端側領域のカーボン含有率が、基端側領域のカーボン含有率よりも低い場合には、上述のカーボンの酸化に伴ってレジスタの抵抗値が上昇することが懸念される。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、電波雑音の抑制性能を確保しつつ、レジスタの電気抵抗値の上昇を抑制することができる内燃機関用のスパークプラグを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、筒状のハウジングと、
該ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子と、
先端部が突出するように上記絶縁碍子の内側に保持された中心電極と、
基端部が突出するように上記絶縁碍子の内側に保持された端子金具と、
上記中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極と、
上記中心電極と上記端子金具との間において上記絶縁碍子の内側に配置されたカーボンを含有するレジスタと、を有し、
該レジスタは、軸方向における中央よりも先端側の第１領域が、軸方向における中央よりも基端側の第２領域よりも、カーボンの含有率が高く、
上記レジスタは、カーボンの含有率が一様である一様部位を少なくとも軸方向の２か所に有し、少なくとも一つの一様部位は上記レジスタの先端に配された先端側部位であり、該先端側部位のカーボンの含有率は、他の一様部位のカーボンの含有率よりも高いことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグにある。

上記内燃機関用のスパークプラグにおいて、レジスタは、第１領域が第２領域よりもカーボンの含有率が高い。これにより、経時的なレジスタの抵抗値の上昇を抑制することができる。すなわち、酸化されやすいレジスタの第１領域のカーボンの含有率を高くすることにより、カーボンの酸化によるレジスタの抵抗値の上昇を抑制することができる。

一方、第２領域のカーボンの含有率を低くすることにより、第２領域における抵抗値を大きくして、レジスタ全体の抵抗値を適切な値に調整することができる。それゆえ、火花放電に伴って発生する電波雑音を充分に抑制することができる。

以上のごとく、本発明によれば、電波雑音の抑制性能を確保しつつ、レジスタの電気抵抗値の上昇を抑制することができる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。

実施例１における、内燃機関用のスパークプラグの半断面図。 実施例１における、第１領域の、カーボン含有率と抵抗値との関係を示す線図。 実験例１における、試験時間と抵抗値上昇率との関係を示す線図。 実施例２における、内燃機関用のスパークプラグの半断面図。 図１の、レジスタ周辺を拡大して表した図。 実験例３における、各試料のカーボン含有率Ｃ１及びＣ２の値と、レジスタ寿命の評価とを表した図。

内燃機関用のスパークプラグは、例えば、自動車、コージェネレーション等の内燃機関に用いるものとすることができる。
また、本明細書において、軸方向における、スパークプラグが内燃機関の燃焼室に挿入される側を先端側、その反対側を基端側として説明する。

（実施例１）
内燃機関用のスパークプラグの実施例につき、図１、図２を用いて説明する。
本例の内燃機関用のスパークプラグ１は、図１に示すごとく、筒状のハウジング２と、ハウジング２の内側に保持された筒状の絶縁碍子３と、中心電極４と、端子金具７と、接地電極５と、レジスタ６とを有する。中心電極４は、先端部が突出するように絶縁碍子３の内側に保持されている。端子金具７は、基端部が突出するように絶縁碍子３の内側に保持されている。接地電極５は、中心電極４との間に火花放電ギャップＧを形成する。レジスタ６は、中心電極４と端子金具７との間において絶縁碍子３の内側に配置され、カーボンを含有する。レジスタ６は、軸方向Ｘにおける中央よりも先端側の第１領域６１が、軸方向Ｘにおける中央よりも基端側の第２領域６２よりも、カーボンの含有率が高い。本例において、例えば第１領域６１のカーボン含有率を１．７〜１．９重量％とし、第２領域６２のカーボン含有率を１．１〜１．３重量％とすることができる。

アルミナ等の電気絶縁体からなる絶縁碍子３は、Ｆｅ基合金等の金属製のハウジング２の内側に保持されている。絶縁碍子３には、軸方向Ｘにおいて外径が互いに異なる複数の領域が存在し、それらの間に外周段部３２が形成されている。ハウジング２には内径が互いに異なる複数の領域が存在し、それらの間に内周段部２１が形成されている。絶縁碍子３は、その外周段部３２において、ハウジング２の内周段部２１に軸方向Ｘから支承された状態にて、ハウジング２に保持されている。また、ハウジング２は、スパークプラグ１を内燃機関に取り付けるための取付ネジ部２２を有し、この取付ネジ部２２から先端側が内燃機関の燃焼室内に挿入される。ハウジング２は、その一部をかしめることにより、絶縁碍子３に機械的に固定されている。

中心電極４は、Ｎｉ基合金等の金属材料からなる円柱体であり、内部にＣｕ等の熱伝導性に優れた金属材料が配されている。中心電極４は、絶縁碍子３の内側に保持されている。絶縁碍子３には、軸方向Ｘにおいて内径が互いに異なる複数の領域が存在し、それらの間に内周段部３１が形成されている。中心電極４には外径が互いに異なる複数の領域が存在し、それらの間に外周段部４２が形成されている。中心電極４は、その外周段部４２において、絶縁碍子３の内周段部３１に軸方向Ｘから支承された状態にて、絶縁碍子３に保持されている。中心電極４の先端は、絶縁碍子３の先端から露出して突出している。

ハウジング２の先端には、接地電極５が配設されている。接地電極５は、軸方向Ｘに直交する方向において、プラグ中心軸に向かうように真っ直ぐ延びている。そして、接地電極５は、軸方向Ｘにおいて中心電極４の先端と対向している。これにより、中心電極４と接地電極５との間に、火花放電ギャップＧが形成されている。

中心電極４の基端側であって、絶縁碍子３の内側には、ガラスシール１１を介してレジスタ６が配置されている。ガラスシール１１は、ガラスに銅粉（Ｃｕ）を混入させてなる銅ガラスからなる。

レジスタ６は、カーボン粉末を混合したガラスを主成分とする粉末状の抵抗材を炉内で焼結させた円柱状の部材である。そして、レジスタ６の第１領域６１におけるカーボンの含有率（重量％）は、第２領域におけるカーボンの含有率（重量％）よりも高い。

レジスタ６は、カーボンの含有率が一様である一様部位８を少なくとも軸方向Ｘの２か所に有する。少なくとも一つの一様部位８は、レジスタ６の先端に配された先端側部位８１である。先端側部位８１のカーボンの含有率は、他の一様部位８のカーボンの含有率よりも高い。

本例において、レジスタ６は、２つの一様部位８（先端側部位８１及び基端側部位８２）からなる。そして、第１領域６１と一方の一様部位８である先端側部位８１とが一致し、第２領域６２と他方の一様部位８である基端側部位８２とが一致する。つまり、本例において、第１領域６１と第２領域６２とは、それぞれカーボンの含有率が一様となっており、軸方向Ｘにおけるレジスタ６の中央である第１領域６１と第２領域６２との境界を挟んでカーボンの含有率が互いに異なっている。これに伴い、レジスタ６は、第２領域６２における電気抵抗率が、第１領域６１における電気抵抗率よりも高い。

レジスタ６の基端側には、ガラスシール１１を介して例えば鉄合金等からなる金属製の端子金具７が配置されている。端子金具７は、絶縁碍子３内に挿通されて保持された金具本体７１と、金具本体７１の基端側において絶縁碍子３から露出し、点火コイル（図示略）と接続されるターミナル７２とを有している。

次に、第１領域６１及び第２領域６２のそれぞれのカーボンの含有率の測定方法の一例について説明する。
まず、スパークプラグ１から、レジスタ６を取り出す。そして、レジスタ６を、軸方向Ｘの中央位置で切断し、第１領域６１と第２領域６２を得る。そして、得られた第１領域６１及び第２領域６２を、それぞれ粉砕して測定器で測定する。測定器としては、例えば株式会社堀場製作所製の商品であるＥＭＩＡを用いることができる。

次に、レジスタ６に一様部位８が存在するか否かを確認する方法、及び、一様部位８同士の境界位置の確認方法の一例について説明する。
まず、レジスタ６を軸方向Ｘに１０等分に切断し、１０個の試験片を作成する。そして、各試験片のカーボンの含有率を、上記測定器で測定する。そして、軸方向Ｘに隣接する試験片同士のカーボンの含有率の値が同じであれば、それらの試験片は共に１つの一様部位８の少なくとも一部を構成していると確認できる。

そして、例えば、先端側から３個の各試験片のカーボン含有率が、いずれも２重量％であり、他の７個の各試験片のカーボン含有率が、いずれも１．５重量％であったとする。この場合は、先端側から３個目の試験片と、４個目の試験片との境界が、一様部位８同士の境界位置であると確認できる。

また、例えば、先端側から３個の各試験片のカーボン含有率が、いずれも２重量％であり、先端側から４個目の試験片のカーボン含有率が１．７重量％であり、５個目の試験片から１０個目の試験片までの６つの試験片のカーボン含有率が、いずれも１．５重量％であったとする。この場合は、カーボン含有率の値が、その先端側に隣接した試験片のカーボン含有率と異なる値となる試験片（すなわち、上記４個目の試験片及び上記５個目の試験片）のうち、最先端に配された試験片（すなわち、上記４個目の試験片）に、一様部位８同士の境界が含まれていると確認できる。

次に、本例の内燃機関用のスパークプラグ１の製造方法の一例につき、説明する。
まず、筒状の絶縁碍子３内に、中心電極４を挿入し、その先端の一部を絶縁碍子３の先端から突出させた状態にて配置する。そして、絶縁碍子３の内側に、その基端側からガラスシール１１の材料粉末を充填し、これを軸方向Ｘに加圧する。次いで、ガラスシール１１の材料粉末の基端側に、レジスタ６の材料粉末を充填する。レジスタ６の材料粉末としては、カーボン粉末、ガラス粉末、ジルコニア粉末等がある。そして、レジスタ６の材料粉末としては、カーボン粉末の含有率を互いに異ならせた２種類の材料粉末を用意する。

そして、まず、カーボン粉末の含有率が比較的高い材料粉末を、絶縁碍子３の内側に充填する。この材料粉末におけるカーボン粉末の含有率は、例えば１．７〜１．９重量％とすることができる。次いで、その基端側から、比較的カーボン粉末の含有率の低い材料粉末を、絶縁碍子３の内側に充填する。この材料粉末におけるカーボン粉末の含有率は、１．１〜１．３重量％とすることができる。

その後、レジスタ６の材料粉末を軸方向Ｘに加圧する。次いで、その基端側に、さらにガラスシール１１の材料粉末を充填する。次いで、絶縁碍子３内に、端子金具７を、金具本体７１側から挿入しつつ、金具本体７１においてガラスシール１１の材料粉末を軸方向Ｘに加圧する。

次に、中心電極４、レジスタ６の材料粉末、ガラスシール１１の材料粉末、端子金具７が挿入された絶縁碍子３を電気炉内で加熱する。これにより、中心電極４、レジスタ６、ガラスシール１１、端子金具７が内側に挿入された絶縁碍子３が得られる。このとき、第１領域６１は一様部位８である先端側部位８１となり、第２領域６２は一様部位８であって、かつ、先端側部位８１よりもカーボン含有率が低い基端側部位８２となったレジスタ６が得られる。

そして、中心電極４、レジスタ６、ガラスシール１１、端子金具７が内側に挿入された絶縁碍子３を、接地電極５を備えるハウジング２内に保持させることにより、本例のスパークプラグ１が得られる。

次に、本例の作用効果につき説明する。
内燃機関用のスパークプラグ１において、レジスタ６は、第１領域６１が第２領域６２よりもカーボンの含有率が高い。これにより、経時的なレジスタ６の抵抗値の上昇を抑制することができる。すなわち、酸化されやすいレジスタ６の第１領域６１のカーボンの含有率を高くすることにより、カーボンの酸化によるレジスタ６の抵抗値の上昇を抑制することができる。

ここで、図２のグラフに、レジスタ６の第１領域６１におけるカーボン含有率と、第１領域６１における抵抗値との関係の概略を示す。

図２から分かるように、第１領域６１のカーボン含有率が低いと、カーボン含有率の変化に伴う抵抗値の変化が大きくなりやすい。例えば、第１領域６１のカーボン含有率が１．３重量％から１．１重量％に減少したとすると、抵抗値の上昇は大きい。これに対し、第１領域６１のカーボン含有率が高いと、カーボン含有率の変化に伴う抵抗値の変化が小さくなりやすい。例えば、第１領域６１のカーボン含有率が１．９重量％から１．７重量％に減少しても、抵抗値の上昇は小さい。

つまり、第１領域６１のカーボン含有率を高くすると、カーボンの酸化による第１領域６１の抵抗値の上昇を小さくすることができる結果、経時的なレジスタ６全体の抵抗値の上昇も抑制することができる。

また、第２領域６２のカーボンの含有率を低くすることにより、第２領域６２における抵抗値を大きくして、レジスタ６全体の抵抗値を適切な値に調整することができる。それゆえ、火花放電に伴って発生する電波雑音を充分に抑制することができる。

また、レジスタ６は、カーボンの含有率が一様である一様部位８を少なくとも軸方向Ｘの２か所に有する。それゆえ、製造容易な内燃機関用のスパークプラグ１を得ることができる。

以上のごとく、本例によれば、電波雑音の抑制性能を確保しつつ、レジスタの電気抵抗値の上昇を抑制することができる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。

（実験例１）
本例は、レジスタ６全体におけるカーボンの含有率を不変に保ちつつ、レジスタ６における第１領域６１のカーボンの含有率と第２領域６２のカーボンの含有率とを種々変更したスパークプラグにつき、電気抵抗値の変化率を評価した例である。

具体的には、以下の３種類のスパークプラグ（試料１〜試料３）を用意した。試料１は、実施例１に示したレジスタ６を有するスパークプラグ１とした。すなわち、試料１は、第１領域６１が第２領域６２よりもカーボンの含有率が高いレジスタ６を用いたスパークプラグ１である。試料２は、基本構成を実施例１のスパークプラグ１と同じくしつつ、レジスタ６については、第１領域６１のカーボンの含有率と第２領域６２のカーボンの含有率とが等しいものを用いたスパークプラグである。試料３は、基本構成を実施例１のスパークプラグ１と同じくしつつ、レジスタ６については、第２領域６２が第１領域６１よりもカーボンの含有率が高いものを用いたスパークプラグである。

そして、上記３種類のスパークプラグを、３５０℃の加熱炉内において、周波数６０Ｈｚにて、中心電極４と接地電極５との間に放電電圧２０±５ｋＶをかけ、放電を繰り返す放電試験を行った。そして、放電試験前後における中心電極４と端子金具７との間の電気抵抗値を測定し、放電試験前の電気抵抗値に対する放電試験後の電気抵抗値の上昇率（抵抗値上昇率）を算出した。各試料における試験時間は、抵抗値上昇率が１００％を超えたことを確認するまでとした。なお、抵抗値上昇率Ｒ_cは、試験前の電気抵抗値Ｒ₀、試験後の電気抵抗値Ｒ₁から下記の式（１）に基いて算出した。
Ｒ_c＝１００×（Ｒ₁−Ｒ₀）／Ｒ₀・・・（１）

試験結果を図３に示す。図３において、横軸は試験時間[Ｈｒ]、縦軸は抵抗値上昇率[％]を表す。そして、このグラフ中に、各試料における試験時間と抵抗値上昇率との関係をそれぞれプロットした。試料１の結果については円形のプロット（符号Ｌ１を付した線にてつないだプロット）、試料２の結果については四角形のプロット（符号Ｌ２を付した線にてつないだプロット）、試料３の結果については三角形のプロット（符号Ｌ３を付した線にてつないだプロット）にて表した。

図３から分かるように、いずれの試料も、試験時間の経過に従い、抵抗値上昇率が徐々に上昇する傾向にある。また、図３から分かるように、試料２、試料３と比較して、試料１は、試験時間の経過に従う抵抗値上昇率の上昇が抑制されていることが分かる。

（実施例２）
本例は、図４に示すごとく、レジスタ６が、軸方向Ｘの３か所に一様部位８を有する例である。すなわち、本例において、レジスタ６は、先端部に形成された一様部位８である先端側部位８１と、基端部に形成された一様部位８である基端側部位８２と、先端側部位８１と基端側部位８２との間に形成された中間部位８３とを有する。本例においては、先端側部位８１と中間部位８３と基端側部位８２とは、軸方向Ｘにおける長さが同じであるが、これに限られるものではない。

先端側部位８１のカーボン含有率は、中間部位８３、基端側部位８２のそれぞれのカーボン含有率よりも高い。本例において、中間部位８３のカーボン含有率は、基端側部位８２のカーボン含有率よりも高い。そして、本例においても、レジスタ６は、軸方向Ｘにおける中央よりも先端側の第１領域６１が、軸方向Ｘにおける中央よりも基端側の第２領域６２よりも、カーボンの含有率が高い。つまり、先端側部位８１と中間部位８３の先端側の一部とを含む第１領域６１におけるカーボン含有率は、中間部位８３の基端側の一部と基端側部位８２とを含む第２領域６２におけるカーボンの含有率よりも高い。これに伴い、レジスタ６は、第２領域６２における電気抵抗率が、第１領域６１における電気抵抗率よりも高い。

このように、本例においては、第１領域６１は、カーボンの含有率が互いに異なる２か所の一様部位８（先端側部位８１及び中間部位８３）を含み、第２領域６２は、カーボンの含有率が互いに異なる２か所の一様部位８（中間部位８３及び基端側部位８２）を含む。

その他は、実施例１と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
本例においても、実施例１と同様の作用効果を有する。

なお、本例においては、中間部位のカーボン含有率を基端側部位のカーボン含有率よりも高くしたが、これに限られない。すなわち、第１領域が第２領域よりもカーボンの含有率が高ければよい。

（実験例２）
本例は、図５に示すごとく、実施例１と同様に２つの一様部位８を有するレジスタ６を備えたスパークプラグ１において、軸方向Ｘにおけるレジスタ６の全長Ｌに対する先端側部位８１の長さＬａの比Ｌａ／Ｌを種々変更したときの、レジスタ６の寿命への影響を評価した例である。

本例においては、基本構成を実施例１と同様としつつ、以下の表１に示すごとく、Ｌａ／Ｌを０．１〜０．９まで、０．１刻みで変更した９つの試料α１〜試料α９を用意した。さらに、比較対象として、全長にわたりカーボンの含有率が一様なレジスタを有する比較試料も用意した。以下の表１に示すごとく、各試料のレジスタ６の全長Ｌは、いずれの試料も１０ｍｍとした。

また、表１に示すごとく、いずれの試料も、軸方向Ｘにおけるレジスタ６が配された位置における絶縁碍子３の内径Ｄ、レジスタ６全体の抵抗値Ｒ、を同じにした。すなわち、いずれの試料も、絶縁碍子３の内径Ｄを３ｍｍ、レジスタ６全体の抵抗値Ｒを５ｋΩとした。

ここで、先端側部位８１のカーボンの含有率、すなわち先端側部位８１全体の重量に対する先端側部位８１のカーボンの重量の割合をカーボン含有率Ｃ１、基端側部位８２のカーボンの含有率、すなわち基端側部位８２全体の重量に対する基端側部位８２のカーボンの重量の割合をカーボン含有率Ｃ２とする。そして、試料α１〜試料α９において、カーボン含有率Ｃ２を１．５重量％としつつ、レジスタ６全体の抵抗値が５ｋΩとなるようにカーボン含有率Ｃ１を調整した。ここで、試料α１〜試料α９は、いずれも、Ｃ１／Ｃ２≧１．１を満たしている。また、比較試料のレジスタ全体の重量に対するレジスタ全体のカーボンの重量の割合は、１．５重量％とした。

本例の試験条件は、ＪＩＳ Ｂ８０３１（２００６年）の規格の抵抗体負荷寿命試験を基にし、それよりも厳しい条件とした。
本例においては、各試料を、中心電極４と接地電極５との間に、上記規格の放電電圧の条件である２０±５ｋＶよりも高い放電電圧３５ｋＶをかけ、周波数１００Ｈｚで放電を繰り返した。また、本例においては、各試料を３５０℃の加熱炉内に配置することによって、上記規格よりも一層厳しい条件とした。そして、抵抗値上昇率Ｒ_cの絶対値が３０を超えるまでの試験時間を、レジスタ寿命として測定した。その結果を表１に示す。なお、抵抗値上昇率Ｒ_cは、実験例１と同様、中心電極４と端子金具７との間における、放電試験前の電気抵抗値に対する放電試験後の電気抵抗率の上昇率である。

表１及び後述する表２〜表４において、「評価」の欄に示したＳ、Ａ、Ｂの記号は、それぞれ評価の参考として、以下の基準にて付した。
Ｓ：レジスタ寿命が６０時間以上
Ａ：レジスタ寿命が４０時間以上６０時間未満
Ｂ：レジスタ寿命が４０時間未満
なお、レジスタ寿命が４０時間以上６０時間未満となる試料が存在しなかったため、表１の評価に、Ａの評価は表れていない。

上記のＪＩＳ規格においては、１．３×１０⁷回点火した後の抵抗値上昇率Ｒ_cの絶対値が３０以下となることを要求している。ここで、１．３×１０⁷回点火は、本例の試験条件である周波数１００Ｈｚで、時間に変換すると４０時間に相当する。この４０時間を参考に上記の評価Ａと評価Ｂとの区別をしている。ただし、上述したように、本例の試験条件は、ＪＩＳ規格よりも厳しい条件にて行っているため、必ずしもＢの評価となるものがＪＩＳ規格を満たさないものではない。

表１から、Ｌａ／Ｌが０．１≦Ｌａ／Ｌ≦０．７の関係を満たすとき、レジスタ寿命は６０時間以上となることが分かる。それゆえ、Ｌａ／Ｌが０．１≦Ｌａ／Ｌ≦０．７の関係を満たすことにより、特にレジスタ６の長寿命化を図ることができることが分かる。

一方、表１から、Ｌａ／Ｌ＞０．７とすると、レジスタ寿命が４０時間未満となることが分かる。これは、次の理由によるものと考えられる。Ｌａ／Ｌが０．７を超えると、スパークプラグの製造時において、レジスタの材料粉末を軸方向Ｘに加圧する際、その加圧力がレジスタの基端側から先端側まで充分に作用しにくくなる。これにより、レジスタの特に先端面付近の密度が小さくなりやすくなる。そのため、先端側部位の電気抵抗率が、先端面付近において局所的に高くなる結果、通電時のジュール熱の発生が促進されてレジスタ寿命が短くなっているものと考えられる。

（実験例３）
本例は、実施例１と同様に２つの一様部位８を有するレジスタ６を備えたスパークプラグ１において、カーボン含有率Ｃ１、カーボン含有率Ｃ２、及びＣ１／Ｃ２を種々変更したときの、レジスタ寿命への影響を評価した例である。
なお、カーボン含有率Ｃ１、カーボン含有率Ｃ２、レジスタ寿命等、すでに説明した用語については、重複する説明を省略する。以下の実験例においても同じである。

本例においては、基本構成を実施例１と同様としたスパークプラグ１において、互いに、長さＬａ、長さＬｂ、全長Ｌ、内径Ｄを同じにしつつ、Ｃ１／Ｃ２を種々変更した試料β１〜試料β３１の３１個の試料を用いた。いずれの試料も、長さＬａを５ｍｍ、長さＬｂを５ｍｍ、全長Ｌを１０ｍｍ、内径Ｄを３ｍｍとした。また、Ｌａ／Ｌは、すべて０．５である。なお、Ｌａ／Ｌ＝０．５は、実験例２において示した、レジスタ６の長寿命化において好ましい範囲である０．１≦Ｌａ／Ｌ≦０．７の範囲内にある。

試料β１〜試料β３はレジスタ６の抵抗値Ｒを０．５ｋΩとし、試料β４〜試料β７は抵抗値Ｒを１ｋΩとし、試料β８〜試料β１３は抵抗値Ｒを３ｋΩとし、試料β１４〜試料β１９は抵抗値Ｒを５ｋΩとし、試料β２０〜試料β２６は抵抗値Ｒを１０ｋΩとし、試料β２７〜試料β３１は抵抗値Ｒを２０ｋΩとしている。そして、各試料におけるＣ１、Ｃ２の値は、各試料の抵抗値Ｒが上記のものとなるよう調整されている。

本例の試験条件及びレジスタ寿命の評価方法は、実験例２と同様である。結果を表２、及び図６に示す。図６においては、レジスタ寿命が６０時間以上となったものを丸記号でプロットしており、レジスタ寿命が４０時間以上６０時間未満となったものをひし形記号でプロットしており、レジスタ寿命が４０時間未満となったものを三角記号でプロットしている。すなわち、図６における丸記号でプロットしたものは評価がＳとなるものであり、ひし形記号でプロットしたものは評価がＡとるものであり、三角記号でプロットしたものは評価がＢとなるものである。また、図６において、実線ＣＬ１はＣ２＝（１／１．１）×Ｃ１の直線、実線ＣＬ２はＣ１＝３．５の直線、実線ＣＬ３はＣ２＝０．９の直線、破線ＢＬ１はＣ１＝３の直線、破線ＢＬ２はＣ２＝０．９の直線、をそれぞれ示している。

図６において、実線ＣＬ１、実線ＣＬ２、及び実線ＣＬ３に囲まれた領域にプロットされたデータは、いずれも評価がＡ又はＳとなっている。すなわち、Ｃ２≦（１／１．１）×Ｃ１、Ｃ１≦３．５、Ｃ２≧０．９、の関係を満たすと、レジスタ寿命が４０時間以上となることが分かる。よって、Ｃ１／Ｃ２≧１．１、Ｃ１≦３．５、Ｃ２≧０．９、の関係を満たすことにより、レジスタ６の長寿命化を図ることができることが分かる。さらに、図６において、実線ＣＬ１、破線ＢＬ１、及び破線ＢＬ２に囲まれた領域にプロットされたデータは、すべて評価がＳとなっている。すなわち、Ｃ１／Ｃ２≧１．１を満たすことに加えて、Ｃ１≦３、Ｃ２≧１．３をさらに満たすと、レジスタ寿命が６０時間以上となることが分かる。よって、この場合には、レジスタ６の長寿命化を一層図ることができることが分かる。

また、Ｃ１／Ｃ２≧１．１、Ｃ１≦３．５、Ｃ２≧０．９、の関係を満たすことに加え、抵抗値Ｒが、１≦Ｒ≦１０を満たせば、レジスタ寿命が５０時間以上となることが表２から分かる。それゆえ、Ｃ１／Ｃ２≧１．１、Ｃ１≦３．５、Ｃ２≧０．９、１≦Ｒ≦１０を満たせば、特にレジスタ６の長寿命化を図ることができることが分かる。

一方、Ｃ１＞３．５の試料は、レジスタ寿命がすべて４０時間未満となったことが表２、図６から分かる。これは、先端側部位のカーボン含有率Ｃ１を増やしすぎると、先端側部位と基端側部位との境界面において接触抵抗が局所的に過大となる結果、通電時のジュール熱の発生が促進されてレジスタ寿命が短くなっているものと考えられる。

（実験例４）
本例は、実験例２で示した数値範囲０．１Ｌ≦Ｌａ≦０．７Ｌ、及び、実験例３で示した数値範囲、Ｃ１／Ｃ２≧１．１、Ｃ１≦３．５、Ｃ２≧０．９、のすべてを満たしながら、全長Ｌを種々変更させたときのレジスタ寿命への影響を評価した例である。

表３に示すごとく、０．１Ｌ≦Ｌａ≦０．７Ｌ、Ｃ１／Ｃ２≧１．１、Ｃ１≦３．５、Ｃ２≧０．９、の関係を満たしつつ、互いに、全長Ｌを５〜１５ｍｍの間において変化させた試料γ１〜試料γ９を用意した。試料γ１〜試料γ９は、互いに同じ内径Ｄを有する。すなわち、試料γ１〜試料γ９は、いずれも、内径Ｄが３ｍｍである。また、試料γ１〜試料γ９は、いずれも、レジスタ６の抵抗値Ｒが５ｋΩである。

試料γ１〜試料γ３、試料γ４〜試料γ６、試料γ７〜試料γ９は、それぞれ、Ｃ１／Ｃ２の値、及びＬａ／Ｌの値を固定しつつ、レジスタ６の全長Ｌの値を種々変更させている。具体的には、試料γ１、試料γ４、試料γ７の全長Ｌを１０ｍｍとし、試料γ２、試料γ５、試料γ８の全長Ｌを５ｍｍとし、試料γ３、試料γ６、試料γ９の全長Ｌを１５ｍｍとしている。さらに、試料γ１〜試料γ３のＣ１／Ｃ２を１．３、Ｌａ／Ｌを０．１とし、試料γ４〜試料γ６のＣ１／Ｃ２を１．３、Ｌａ／Ｌを０．７とし、試料γ７〜試料γ９のＣ１／Ｃ２を１．１、Ｌａ／Ｌを０．５としている。また、各試料のＣ１、Ｃ２の値は、各試料の抵抗値Ｒが上述の５ｋΩとなるよう調整した。

本例の試験条件及び評価方法は、実験例２及び実験例３と同様である。結果を表３に示す。

表３から、０．１Ｌ≦Ｌａ≦０．７Ｌ、Ｃ１／Ｃ２≧１．１、Ｃ１≦３．５、Ｃ２≧０．９の関係を満たせば、全長Ｌを５〜１５ｍｍの間において変更させても、レジスタ寿命が４０時間以上となり、長寿命化を図ることができることが分かる。なお、試料γ１〜試料γ３、試料γ４〜試料γ６、試料γ７〜試料γ９、を見ると、全長Ｌを長くするほど、レジスタ寿命が長くなる傾向も分かる。

（実験例５）
本例は、実験例４と同様、０．１Ｌ≦Ｌａ≦０．７Ｌ、Ｃ１／Ｃ２≧１．１、Ｃ１≦３．５、Ｃ２≧０．９、のすべてを満たしながら、内径Ｄを種々変更させたときのレジスタ寿命への影響を評価した例である。

表４に示すごとく、０．１Ｌ≦Ｌａ≦０．７Ｌ、Ｃ１／Ｃ２≧１．１、Ｃ１≦３．５、Ｃ２≧０．９、の関係を満たしつつ、互いに、内径Ｄを２〜４ｍｍの間において変化させた試料δ１〜試料δ９を用意した。試料δ１〜試料δ９は、互いに同じ全長Ｌを有する。すなわち、試料δ１〜試料δ９は、いずれも、全長Ｌが１０ｍｍである。さらに、試料δ１〜試料δ９は、いずれも、レジスタ６の抵抗値Ｒが５ｋΩである。

試料δ１〜試料δ３、試料δ４〜試料δ６、試料δ７〜試料δ９は、それぞれ、Ｃ１／Ｃ２の値、及びＬａ／Ｌの値を固定しつつ、内径Ｄの値を種々変更させている。具体的には、試料δ１、試料δ４、試料δ７の内径Ｄを３ｍｍとし、試料δ２、試料δ５、試料δ８の内径Ｄを２ｍｍとし、試料δ３、試料δ６、試料δ９の内径Ｄを４ｍｍとしている。さらに、試料δ１〜試料δ３のＣ１／Ｃ２を１．３、Ｌａ／Ｌを０．１とし、試料δ４〜試料δ６のＣ１／Ｃ２を１．３、Ｌａ／Ｌを０．７とし、試料δ７〜試料δ９のＣ１／Ｃ２を１．１、Ｌａ／Ｌを０．５としている。なお、各試料のＣ１、Ｃ２の値は、各試料の抵抗値Ｒが上述の５ｋΩとなるよう調整した。また、試料δ１は実験例４で用いた試料γ１であり、試料δ４は試料γ４であり、試料δ７は試料γ７である。

本例の試験条件、評価方法は実験例３と同様である。結果を表４に示す。

表４から、０．１Ｌ≦Ｌａ≦０．７Ｌ、Ｃ１／Ｃ２≧１．１、Ｃ１≦３．５、Ｃ２≧０．９の関係を満たせば、内径Ｄを２〜４ｍｍの間において変更させても、レジスタ寿命が４０時間以上となり、長寿命化を図ることができることが分かる。なお、試料δ１〜試料δ３、試料δ４〜試料δ６、試料δ７〜試料δ９、を見ると、内径Ｄを大きくするほど、レジスタ寿命が長くなる傾向にあることも分かる。

１ 内燃機関用のスパークプラグ
２ ハウジング
３ 絶縁碍子
４ 中心電極
５ 接地電極
６ レジスタ
６１ 第１領域
６２ 第２領域
Ｇ 火花放電ギャップ
Ｘ 軸方向

Claims (3)

1. 筒状のハウジング（２）と、
   該ハウジング（２）の内側に保持された筒状の絶縁碍子（３）と、
   先端部が突出するように上記絶縁碍子（３）の内側に保持された中心電極（４）と、
   基端部が突出するように上記絶縁碍子（３）の内側に保持された端子金具（７）と、
   上記中心電極（４）との間に火花放電ギャップ（Ｇ）を形成する接地電極（５）と、
   上記中心電極（４）と上記端子金具（７）との間において上記絶縁碍子（３）の内側に配置されたカーボンを含有するレジスタ（６）と、を有し、
   該レジスタ（６）は、軸方向（Ｘ）における中央よりも先端側の第１領域（６１）が、軸方向（Ｘ）における中央よりも基端側の第２領域（６２）よりも、カーボンの含有率が高く、
   上記レジスタ（６）は、カーボンの含有率が一様である一様部位（８）を少なくとも軸方向（Ｘ）の２か所に有し、少なくとも一つの一様部位（８）は上記レジスタ（６）の先端に配された先端側部位（８１）であり、該先端側部位（８１）のカーボンの含有率は、他の一様部位（８）のカーボンの含有率よりも高いことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ（１）。
2. 上記レジスタ（６）は、上記先端側部位（８１）と、該先端側部位（８１）の基端側に配された上記一様部位（８）である基端側部位（８２）と、の２つの上記一様部位（８）を有し、上記先端側部位（８１）の軸方向（Ｘ）の長さをＬａ、上記先端側部位（８１）のカーボン含有率をＣ１重量％、上記基端側部位（８２）のカーボン含有率をＣ２重量％、上記レジスタ（６）の軸方向（Ｘ）の長さをＬ、としたとき、０．１Ｌ≦Ｌａ≦０．７Ｌ、Ｃ１／Ｃ２≧１．１、Ｃ１≦３．５、Ｃ２≧０．９、の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用のスパークプラグ（１）。
3. 上記Ｃ１及び上記Ｃ２は、Ｃ１≦３、Ｃ２≧１．３、を満たすことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用のスパークプラグ（１）。

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