JPH0241154B2 - - Google Patents
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- JPH0241154B2 JPH0241154B2 JP58106307A JP10630783A JPH0241154B2 JP H0241154 B2 JPH0241154 B2 JP H0241154B2 JP 58106307 A JP58106307 A JP 58106307A JP 10630783 A JP10630783 A JP 10630783A JP H0241154 B2 JPH0241154 B2 JP H0241154B2
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- Japan
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- electrode
- noble metal
- chip
- center electrode
- internal combustion
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
- H01T13/39—Selection of materials for electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
- H01T21/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Spark Plugs (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は自動車などの内燃機関に用いて好都合
な内燃機関用スパークプラグに関するものであ
る。
な内燃機関用スパークプラグに関するものであ
る。
従来この種のスパークプラグとして、中心電極
の火花放電端に、耐熱、耐消耗性の白金より成る
貴金属チツプを抵抗溶接法等で固定し、中心電極
の火花放電端の消耗を防ぐようになして長寿命化
を図つたものがある。
の火花放電端に、耐熱、耐消耗性の白金より成る
貴金属チツプを抵抗溶接法等で固定し、中心電極
の火花放電端の消耗を防ぐようになして長寿命化
を図つたものがある。
しかしながら、従来の上記スパークプラグによ
れば、貴金属チツプが脱落することが往々にして
現われるという問題を有している。
れば、貴金属チツプが脱落することが往々にして
現われるという問題を有している。
そこで、本発明者はその貴金属チツプの脱落の
傾向を調査したところ、貴金属チツプと中心電極
との接合部に亀裂及び酸化を生じており、この不
具合にて貴金属チツプが脱落していた。
傾向を調査したところ、貴金属チツプと中心電極
との接合部に亀裂及び酸化を生じており、この不
具合にて貴金属チツプが脱落していた。
このことは、貴金属チツプの白金と中心電極の
母材金属であるニツケルとの間の線膨張率の相違
による熱応力が大きく起因していると思われる。
母材金属であるニツケルとの間の線膨張率の相違
による熱応力が大きく起因していると思われる。
本発明は、上記の点に鑑み、中心電極と貴金属
チツプとの接合面ならびに細化発火部長さの関係
において、特に高温使用状態でこの接合面にかか
る熱応力を軽減でき、貴金属チツプの脱落を抑止
できる内燃機関用スパークプラグを提供すること
を目的とするものである。
チツプとの接合面ならびに細化発火部長さの関係
において、特に高温使用状態でこの接合面にかか
る熱応力を軽減でき、貴金属チツプの脱落を抑止
できる内燃機関用スパークプラグを提供すること
を目的とするものである。
以下本発明を具体的実施例により詳細に説明す
る。第1図、第2図において1はアルミナ磁器よ
りなる絶縁碍子で、中心に軸穴1aが設けてあ
る。2は炭素鋼よりなる中軸で、絶縁碍子1の軸
穴1aのうち上部に挿通してある。3は円筒状の
ハウジングで、耐熱、耐蝕性の金属で構成してあ
り、このハウジング3の内側にリング状気密パツ
キン4およびかしめリング5を介して上記絶縁碍
子1が固定してある。なおハウジング3には内燃
機関のシリンダブロツクに固定するためのネジ部
3aが設けてある。6は中心電極であり、母材金
属としてニツケル−クロム(Ni−Cr)合金もし
くはインコネル600(商品名)から構成してある。
7は貴金属チツプであり、中心電極6の先端に抵
抗溶接法により接合してある。7aは、接合面を
示している。この貴金属チツプ7は、白金合金、
例えば白金(Pt)70重量%乃至90重量%、イリ
ジウム(Ir)30重量%乃至10重量%から成つてい
る。8は耐熱、耐蝕性金属からなる接地電極で、
中心電極6と同様の母材金属で構成してある。9
は白金チツプ層で、接地電極8に抵抗溶接法によ
り接合されている。この白金チツプ層9は上記貴
金属チツプ7と同様のPt合金で構成してある。
10は絶縁碍子1の軸穴1a内に封着した導電性
ガラスシール層であり、銅粉末と低融点ガラスと
から構成されており、このシール層10で中軸2
と中心電極6とを電気的に接続すると共に、両者
を絶縁碍子1の軸穴1aに移動なきよう固定して
ある。なお、図中Gは火花放電ギラツプを示す。
る。第1図、第2図において1はアルミナ磁器よ
りなる絶縁碍子で、中心に軸穴1aが設けてあ
る。2は炭素鋼よりなる中軸で、絶縁碍子1の軸
穴1aのうち上部に挿通してある。3は円筒状の
ハウジングで、耐熱、耐蝕性の金属で構成してあ
り、このハウジング3の内側にリング状気密パツ
キン4およびかしめリング5を介して上記絶縁碍
子1が固定してある。なおハウジング3には内燃
機関のシリンダブロツクに固定するためのネジ部
3aが設けてある。6は中心電極であり、母材金
属としてニツケル−クロム(Ni−Cr)合金もし
くはインコネル600(商品名)から構成してある。
7は貴金属チツプであり、中心電極6の先端に抵
抗溶接法により接合してある。7aは、接合面を
示している。この貴金属チツプ7は、白金合金、
例えば白金(Pt)70重量%乃至90重量%、イリ
ジウム(Ir)30重量%乃至10重量%から成つてい
る。8は耐熱、耐蝕性金属からなる接地電極で、
中心電極6と同様の母材金属で構成してある。9
は白金チツプ層で、接地電極8に抵抗溶接法によ
り接合されている。この白金チツプ層9は上記貴
金属チツプ7と同様のPt合金で構成してある。
10は絶縁碍子1の軸穴1a内に封着した導電性
ガラスシール層であり、銅粉末と低融点ガラスと
から構成されており、このシール層10で中軸2
と中心電極6とを電気的に接続すると共に、両者
を絶縁碍子1の軸穴1aに移動なきよう固定して
ある。なお、図中Gは火花放電ギラツプを示す。
従来例では、白金製放電部層を中心電極および
接地電極の少なくとも一方の放電面に使用するこ
とにより、該電極の耐消耗性の大幅な向上を図つ
ている。しかし、放電部層は白金とイリジウムの
合金、もしくは白金とタングステンの合金、もし
くは白金とイリジウムに若干のNiを点火した合
金から成つていて単一のチツプで構成してあり、
その線膨張係数は約8〜9×10-6/℃であり、放
電部層とは約5×10-6/℃の差がある。ところ
が、点火プラグは高負荷、低負荷と種々の運転条
件で使用され、即ち高温、低温が繰返され、この
冷熱繰返しと線膨張差により放電部層と両電極と
の間でそれぞれ繰返し熱応力を受け、一般的には
第3図のa,bに示すように横亀裂及び接合面酸
化(以下接合面不具合という)が発生し、最後は
貴金属チツプ7が脱落する。なお、接地電極8側
の白金チツプ9は横亀裂が生じるが、接地電極8
は中心電極6より高温となるため、この電極自体
の消耗により白金チツプ9自体は脱落する。この
対策には種々の方法が考えられるが、非常に温度
が高くなるエンジンや、プラグの電極温度が高く
なる例えば第4図に示すような電極構成(従来よ
り3〜7mmほど突出したプラグ)には必ずしも有
効といえない。
接地電極の少なくとも一方の放電面に使用するこ
とにより、該電極の耐消耗性の大幅な向上を図つ
ている。しかし、放電部層は白金とイリジウムの
合金、もしくは白金とタングステンの合金、もし
くは白金とイリジウムに若干のNiを点火した合
金から成つていて単一のチツプで構成してあり、
その線膨張係数は約8〜9×10-6/℃であり、放
電部層とは約5×10-6/℃の差がある。ところ
が、点火プラグは高負荷、低負荷と種々の運転条
件で使用され、即ち高温、低温が繰返され、この
冷熱繰返しと線膨張差により放電部層と両電極と
の間でそれぞれ繰返し熱応力を受け、一般的には
第3図のa,bに示すように横亀裂及び接合面酸
化(以下接合面不具合という)が発生し、最後は
貴金属チツプ7が脱落する。なお、接地電極8側
の白金チツプ9は横亀裂が生じるが、接地電極8
は中心電極6より高温となるため、この電極自体
の消耗により白金チツプ9自体は脱落する。この
対策には種々の方法が考えられるが、非常に温度
が高くなるエンジンや、プラグの電極温度が高く
なる例えば第4図に示すような電極構成(従来よ
り3〜7mmほど突出したプラグ)には必ずしも有
効といえない。
そこで、本発明は電極温度が上昇した場合にも
上記接合面不具合が生じないようにするものであ
る。そのためには、熱応力を減ずる必要がある。
この熱応力を減ずるため発火部形状を考慮し、接
合面7aにかかる熱応力分布を変化させ、接合面
7aに集中した熱応力を中心電極母材金属6aに
分散させたことを特徴としている。ここで、貴金
属チツプ7は、Pt90重量%乃至70重量%とIr10重
量%乃至30重量%の合金、もしくはこの合金組成
に2重量%乃至5重量%のNiが添加された合金
から構成してある。発火部は先端が細化してあ
り、この細化長さlと接合面7a位置、すなわち
貴金属チツプ厚さtが、前記接合面不具合に多大
な影響を与えることが判明した。第5図a〜cに
その関係を示す。この評価方法としては、4サイ
クル、2600c.c.、水冷ガソリンエンジンにて、1分
W.O.T→1分アイドル運転を100時間実施する方
法であり、その時の接合面不具合を示したもので
ある。実験に供したプラグは中心と接地の両電極
に貴金属チツプを接合したもので、中心側は
Pt80wt%−Ir20wt%、接地側はPt90wt%−
Ni10wt%の組成である。評価時におけるプラグ
の電極温度が常用使用域の最高値である750℃及
び、プラグ使用限界温度である900℃となるよう
にしてある。縦軸は接合面不具合深さ(第5図b
のa+b)で、横軸は貴金属チツプ厚さtに対す
る細化発火部長さlを表わしている。第5図aに
おいて、マイナス表示は、細化発火部長さlがチ
ツプ厚さtより小さく、1は、一致していること
を示し、プラスは長さlがチツプ厚さtより大き
いことを示している。
上記接合面不具合が生じないようにするものであ
る。そのためには、熱応力を減ずる必要がある。
この熱応力を減ずるため発火部形状を考慮し、接
合面7aにかかる熱応力分布を変化させ、接合面
7aに集中した熱応力を中心電極母材金属6aに
分散させたことを特徴としている。ここで、貴金
属チツプ7は、Pt90重量%乃至70重量%とIr10重
量%乃至30重量%の合金、もしくはこの合金組成
に2重量%乃至5重量%のNiが添加された合金
から構成してある。発火部は先端が細化してあ
り、この細化長さlと接合面7a位置、すなわち
貴金属チツプ厚さtが、前記接合面不具合に多大
な影響を与えることが判明した。第5図a〜cに
その関係を示す。この評価方法としては、4サイ
クル、2600c.c.、水冷ガソリンエンジンにて、1分
W.O.T→1分アイドル運転を100時間実施する方
法であり、その時の接合面不具合を示したもので
ある。実験に供したプラグは中心と接地の両電極
に貴金属チツプを接合したもので、中心側は
Pt80wt%−Ir20wt%、接地側はPt90wt%−
Ni10wt%の組成である。評価時におけるプラグ
の電極温度が常用使用域の最高値である750℃及
び、プラグ使用限界温度である900℃となるよう
にしてある。縦軸は接合面不具合深さ(第5図b
のa+b)で、横軸は貴金属チツプ厚さtに対す
る細化発火部長さlを表わしている。第5図aに
おいて、マイナス表示は、細化発火部長さlがチ
ツプ厚さtより小さく、1は、一致していること
を示し、プラスは長さlがチツプ厚さtより大き
いことを示している。
数字は、長さlの寸法を示し、チツプ厚さtに
対する割合で示したものである。常用域において
は(プラグ温度は750℃まで)、lは0.7t以上であ
れば良好な品質が得られるが、プラグ使用限界で
ある900℃の高温度においては、若干の酸化は避
けたいが、細化発火部長さlは、1.1t以上であれ
ば同一な品質が得られることが判明した。但し、
lが1.5tを超える寸法では、第6図に示す如く母
材金属6aの基部A(細化発火部の付根)に応力
酸化が認められた。なお、第5図aは細化発火部
直径が1.0mmのときのものである。
対する割合で示したものである。常用域において
は(プラグ温度は750℃まで)、lは0.7t以上であ
れば良好な品質が得られるが、プラグ使用限界で
ある900℃の高温度においては、若干の酸化は避
けたいが、細化発火部長さlは、1.1t以上であれ
ば同一な品質が得られることが判明した。但し、
lが1.5tを超える寸法では、第6図に示す如く母
材金属6aの基部A(細化発火部の付根)に応力
酸化が認められた。なお、第5図aは細化発火部
直径が1.0mmのときのものである。
第7図は、細化発火部の直径と接合面不具合と
の関係を検討した結果である。評価は前記900℃
における運転条件とし、細化発火部長さlは、
1.2tとした。細化発火部の直径は、0.5mm〜2.0mm
までとした。結果は1.5mm以下では、良好な品質
が得られ、1.5mmを超えると接合面不具合が増加
傾向にあることが判明した。なお、中心電極6の
基準直径(胴部直径)は2.5mmで、細化発火部直
径と貴金属チツプの直径とは同一寸法とした。な
お、本実験に供したプラグは前記第5図で示した
ものと同じものである。
の関係を検討した結果である。評価は前記900℃
における運転条件とし、細化発火部長さlは、
1.2tとした。細化発火部の直径は、0.5mm〜2.0mm
までとした。結果は1.5mm以下では、良好な品質
が得られ、1.5mmを超えると接合面不具合が増加
傾向にあることが判明した。なお、中心電極6の
基準直径(胴部直径)は2.5mmで、細化発火部直
径と貴金属チツプの直径とは同一寸法とした。な
お、本実験に供したプラグは前記第5図で示した
ものと同じものである。
次に、接地電極8に設ける白金チツプ層9は、
該電極8の母材であるNi合金の線膨張率に近似
させるとともに耐消耗性の両面を狙つて、Niの
含有量を5重量%乃至60重量%にするのがよく、
より好ましくは5重量%乃至20重量%がよい。こ
の白金チツプ層9において、Niの含有量が増す
と、却つて酸化による消耗が進行する。ちなみ
に、接地電極8は中心電極6に比較して約100℃
程度温度が高く、白金チツプ層9中のNiの酸化
の進行度合が中心電極6側より速いため、白金チ
ツプ層9におけるNiの含有量は少なめがよい。
該電極8の母材であるNi合金の線膨張率に近似
させるとともに耐消耗性の両面を狙つて、Niの
含有量を5重量%乃至60重量%にするのがよく、
より好ましくは5重量%乃至20重量%がよい。こ
の白金チツプ層9において、Niの含有量が増す
と、却つて酸化による消耗が進行する。ちなみ
に、接地電極8は中心電極6に比較して約100℃
程度温度が高く、白金チツプ層9中のNiの酸化
の進行度合が中心電極6側より速いため、白金チ
ツプ層9におけるNiの含有量は少なめがよい。
本発明は上述の実施例に限定されず、以下のご
とく種々の変形が可能である。
とく種々の変形が可能である。
(1) 接地電極8が正極性となる点火回路を用いた
場合には、この接地電極8の方に中心電極6で
用いた発火部形状を採用すればよい。
場合には、この接地電極8の方に中心電極6で
用いた発火部形状を採用すればよい。
(2) 中心電極6と接地電極8との両方に、前述の
細化発火部を設けてもよい。
細化発火部を設けてもよい。
以上述べたように本発明においては、高温使用
における貴金属チツプの脱落或は貴金属チツプを
有する細化発火部の脱落が抑止されるので、特に
高温使用において耐久性の優れたスパークプラグ
を提供することができる。
における貴金属チツプの脱落或は貴金属チツプを
有する細化発火部の脱落が抑止されるので、特に
高温使用において耐久性の優れたスパークプラグ
を提供することができる。
第1図は本発明の一実施例を示す半断面図、第
2図は第1図の要部を拡大して示す断面図、第3
図a,bは本発明の説明に供するもので、中心電
極から貴金属チツプが脱落する原因を示す模式
図、第4図は本発明の説明に供するプラグの他の
例の半断面図、第5図aは本発明の説明に供する
特性図、第5図b〜eは第5図aの特性図の説明
に供する中心電極部分の断面図、第6図は本発明
の説明に供する中心電極部分の断面図、第7図は
本発明の説明に供する特性図である。 6……中心電極、7……貴金属チツプ、8……
接地電極。
2図は第1図の要部を拡大して示す断面図、第3
図a,bは本発明の説明に供するもので、中心電
極から貴金属チツプが脱落する原因を示す模式
図、第4図は本発明の説明に供するプラグの他の
例の半断面図、第5図aは本発明の説明に供する
特性図、第5図b〜eは第5図aの特性図の説明
に供する中心電極部分の断面図、第6図は本発明
の説明に供する中心電極部分の断面図、第7図は
本発明の説明に供する特性図である。 6……中心電極、7……貴金属チツプ、8……
接地電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 中心電極および接地電極の少なくとも一方の
発火部に、その電極材料と熱膨張係数の異なる耐
消耗性の優れた貴金属チツプを接合し、発火部が
細化されている内燃機関用スパークプラグであつ
て、前記細化発火部長さが前記貴金属チツプ厚さ
の1.1〜1.5倍の範囲にあることを特徴とする内燃
機関用スパークプラグ。 2 前記貴金属チツプは、70重量%乃至90重量%
の白金、および30重量%乃至10重量%のイリジウ
ムを含んでいることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の内燃機関用スパークプラグ。 3 前記貴金属チツプの直径は1.5mm以下である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の内
燃機関用スパークプラグ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58106307A JPS59230282A (ja) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | 内燃機関用スパ−クプラグ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58106307A JPS59230282A (ja) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | 内燃機関用スパ−クプラグ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59230282A JPS59230282A (ja) | 1984-12-24 |
JPH0241154B2 true JPH0241154B2 (ja) | 1990-09-14 |
Family
ID=14430337
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58106307A Granted JPS59230282A (ja) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | 内燃機関用スパ−クプラグ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59230282A (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57180886A (en) * | 1981-04-30 | 1982-11-08 | Nippon Denso Co | Spark plug for internal combustion engine |
JPS57182990A (en) * | 1981-05-07 | 1982-11-11 | Nippon Denso Co | Method of producing spark plug for internal combustion engine |
JPS5838482A (ja) * | 1981-08-31 | 1983-03-05 | 日本特殊陶業株式会社 | スパ−クプラグ用中心電極の加工方法 |
-
1983
- 1983-06-13 JP JP58106307A patent/JPS59230282A/ja active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57180886A (en) * | 1981-04-30 | 1982-11-08 | Nippon Denso Co | Spark plug for internal combustion engine |
JPS57182990A (en) * | 1981-05-07 | 1982-11-11 | Nippon Denso Co | Method of producing spark plug for internal combustion engine |
JPS5838482A (ja) * | 1981-08-31 | 1983-03-05 | 日本特殊陶業株式会社 | スパ−クプラグ用中心電極の加工方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS59230282A (ja) | 1984-12-24 |
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