JPH0350393B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は内燃機関に用いられるスパークプラ
グに関し、詳細には機関の燃焼改善を図るために
火花ギヤツプ部分を燃焼室の中心部近くに突出し
た型のスパークプラグの発火部の改良に関する。

従来、火花ギヤツプ部分を突出した突出し型ス
パークプラグは第１図に示すように取付金具１の
内壁１ａとの間に隙間２（通称ガスボリユーム）
を設けて該取付金具１の端面１ｂより約1.5〜３
mm突出した磁器絶縁体３の発火脚部３ａを設け、
この発火脚部の先端面３ｂより裸出する中心電極
４の先端部４ａと対向する外側電極５との間に火
花ギヤツプ６を形成したものである。かかる構成
で取付金具１の端面１ｂから中心電極４の先端面
４ｂまでの突出し寸法Ｅを６〜15mmと長くするこ
とによつて燃焼し易い混合気に点火できて燃焼時
間が短縮することができ、また更に着火性を向上
するため火花ギヤツプの大きさを従来の0.7〜0.8
mmよりも大きくすることが検討されている。しか
しながら火花ギヤツプを大きくすると要求電圧が
高くなり、かつ電極が消耗した場合火花ギヤツプ
が広くなつてこの傾向が一層助長されるため突出
し型スパークプラグは次の問題を生じることが判
明した。即ち中心電極４と外側電極５との間の正
規の火花ギヤツプ６での火花放電以外に他の部分
で横飛び放電し、着火機能が著しく損われる欠点
があつた。その横飛び放電する位置は (イ) 絶縁体３の発火脚部３ａの先端側面３ｃと外
側電極５の内側面５ａとの隙間Ｂで飛火し易
い。特にこの傾向は機関の希薄混合気の場合、
或はガソリン車よりも要求電圧が高くなる
LPG車において発生し易くなる。

(ロ) 発火脚部３ａの胴部側面３ｄと取付金具１の
端面内壁１ｃの隙間Ｃにおいて、絶縁体発火脚
部の表面にカーボンが付着して絶縁抵抗が低下
したとき発火脚部表面を沿つて前記隙間Ｃで飛
火し易くなる。

これら(イ)と(ロ)に生じる火花ギヤツプ６以外の放
電は混合気の点火に寄与するが、いずれも突出し
寸法Ｅよりも著しく引込んだ位置となるため着火
性の面から望ましくなかつた。またかかる突出し
型スパークプラグは外側電極自体が被覆されてい
なくて燃焼室内の奥深く突出するため中心電極よ
りも過熱し、これが熱点となつてプレイグニツシ
ヨンを誘発する恐れがあつた。

本発明は上記問題を解決するためになされたも
のであつて隙間Ｂ，Ｃを火花ギヤツプＡの大きさ
によつて設定し、かつ取付金具の端面から発火脚
部の先端面までの突出し寸法Ｅによつて設定する
ことにより火花が火花ギヤツプ以外で横飛びする
現象を抑制し、また横飛びした場合でも満足すべ
き着火性を有し、更に外側電極の断面積（Ｓ）／
長さ(L)をその熱伝導によつて設定して耐熱性を高
めた突出し型スパークプラグの提供を目的とする
ものである。

以下本発明を図面の実施例によつて詳述する。

第２図は本発明の一実施例を示す突出し型スパ
ークプラグの発火部の要部断面図であり、従来の
第１図と同一部分は同一符号で示す。１は取付金
具、３は磁器絶縁体、４は中心電極であり、中心
電極４の先端部を裸出して固着した絶縁体３は取
付金具１の内腔内に配され、発火脚部３ａが前記
取付金具の端面１ａより突出して公知の仕様によ
つて封鎖固定されている。５は前記取付金具１の
端面１ｂに溶接された外側電極であり、その電極
の内方側面５ａの先端５ｂと前記中心電極４の先
端面４ａとの間に火花ギヤツプ６が形成されたス
パークプラグである。

本発明において火花ギヤツプの大きさをＡとし
た場合、火花ギヤツプ３ａの先端側面３ｃと外側
電極５の内方側面５ａとの隙間Ｂは1.2A以上、
発火脚部３ａの胴部側面３ｄと取付金具１の端面
内壁１ｃとの隙間Ｃは1.3A以上とし、取付金具
１の端面１ｂから発火脚部１ａの先端面３ｂまで
の突出し寸法Ｄは中心電極４の先端面４ａの突出
し寸法Ｅに対しＥ／３以上に設定し、更に外側電
極の断面積をＳ、その長さをＬとしたとき、外側
電極の熱伝導率が0.03〜1.0cal／cm・sec℃のニツ
ケル合金を使用した場合、Ｓ／Ｌ＞0.21に設定し
たものである。

これら寸法に限定する理由は以下によるもので
ある。即ち第３図及び第４図に示すように、突出
し寸法Ｅを10mm、Ｄを４mm及び火花ギヤツプＡを
1.1mmを代表して火花ギヤツプＡに対し隙間Ｂ，
Ｃをそれぞれ変更し、火花が火花ギヤツプ以外で
横飛びする放電開始電圧の放電特性を調べた。な
おこの実験には絶縁体発火脚部の表面にカーボン
付着により絶縁抵抗が10MΩ以下に低下した状態
のスパークプラグを多数用意し、またテストはプ
ラグを火花試験機に装着し、常温、常温下でプラ
グ発火部に４Kg／cm²の圧力を加えた場合の隙間
Ｂ，Ｃの放電特性にて比較した。更に図中Ｘは正
規の火花ギヤツプ（0.8mm）の放電電圧、Ｙは長
時間使用して火花ギヤツプＡが1.4mmに拡大した
ときの放電電圧で一般に有効寿命の限界と判断さ
れる最大値である。その結果、有効寿命の限界と
するＹを基準にして隙間Ｂは第３図に示すように
火花ギヤツプＡの大きさに対し1.2倍以上、また
Ｃは第４図に示すように同じく1.3倍以上に設定
すると横飛び放電が大巾に減少させることができ
る。

また第５図には突出し寸法Ｅを10mm、火花ギヤ
ツプＡを1.1mm、隙間Ｂを1.1mm以下、ＣをＡ×14
mmとし、かつ突出し寸法ＤをそれぞれＥ／５、
Ｅ／３として前記隙間Ｂと前記火花ギヤツプを等
電位としてこれら両ギヤツプで併発したものと上
記寸法のうちＢをＡ×1.3mmに変更してＤがＥ／
３のものを用いて火花ギヤツプのみで放電させる
スパークプラグを用意する。実験には４サイク
ル、６気筒、2000c.c.のエンジンを用いてアイドリ
ング（650rpm）で運転し、空燃費と相関する排
気中のCo、CO₂、HCの濃度の合計と着火ミス発
生回数との関係を調べた。その結果、同図に示す
ように火花ギヤツプＡのみで確実に着火したとき
に近い状態としてＤは少なくともＥ／３以上が好
ましいことが確かめられた。

更に第６図には外側電極の熱伝導率が異なる材
料を用意してＥ＝10mm、Ｄ＝４mm、Ａ＝1.0mm、
Ｂ＝Ａ×1.3mm、Ｃ＝Ａ×1.4mmの構成のスパーク
プラグに接合し、上記と同一エンジンで5500rpm
×４／４の条件で点火時期を変更してプレイグニ
ツシヨン発生による耐熱性の比較を行つた。なお
Ｚは一般四輪車用に使用するための耐熱性の限界
ラインであつて、Ｚラインを基準として上方は耐
熱性が高く下方は耐熱性不足から実用不可を示
す。その結果Ｓ／ＬのＴ値は外側電極の熱伝導率
が0.06〜1.0cal／cm・sec℃のニツケル合金例えば
Ni−Si−Mn、Ni−Si−Mn−Cr、Ni−Si−Mn
−Cr−Al合金等の材料はＴ＞0.21が必要であり、
又外側電極の耐久性を特に向上するため耐酸化
性、耐腐食性にすぐれた材料であるインコネル等
の熱伝導率が0.03〜0.05cal／cm・sec℃の場合、
Ｔ＞0.25が耐熱性の上から必要である。換言する
と外側電極の長さが著しく長くなつた場合には外
側電極の熱伝導率（材料）によつてＴ値を適宜選
択する必要がある。

このように各寸法を限定することによつて、プ
ラグが汚損した場合でも隙間Ｂ及びＣでの放電を
回避して仮にＢで放電した場合でも着火性劣化の
影響が少なく着火性のすぐれたものとすることが
でき、外側電極を熱伝導率によつてＳ／Ｌを選択
することから耐プレイグニツシヨンを高めること
ができる。

第７図は本発明の他の実施例の突出し型スパー
クプラグの発火部を示したもので中心電極４の先
端部４ａを絶縁体３の発火脚部３ａの先端面３ｂ
より裸出して保持し、この絶縁体を取付金具１の
内腔内に同様に固定されている。前記中心電極４
の先端縁４ｃ（第７図イ）又は先端部側面４ｄ（第
７図ロ）に取付金具１の端面１ｂに突設された外
側電極１５の内方側面１５ａ又は先端面１５ｂが
対設して火花ギヤツプ１６がそれぞれ形成された
スパークプラグである。かかるスパークプラグに
も第２図で述べた本発明の各寸法条件が適用さ
れ、火花の横飛び放電を有利に阻止すると共に外
側電極によるプレイグニツシヨンを防止するよう
構成することができる。

第８図は更に本発明の他の実施例を示したもの
で、第２図に示した本発明の突出し型スパークプ
ラグに中心電極４と外側電極５の間の火花ギヤツ
プを形成する火花放電面にP₁又はその合金等の
貴金属チツプ１７，１８をそれぞれ接合したもの
であり、かかる貴金属チツプを備えることによつ
てメンテナンスフリーに有効だけでなく、火花ギ
ヤツプの消耗が少なる分だけ火花ギヤツプが広く
でき、この拡大の火花ギヤツプにおける火花の横
飛び放電阻止に有効に対処することができると共
に外側電極によるプレイグニツシヨンを防止して
耐久性のすぐれたスパークプラグとすることがで
きる。また第７図のスパークプラグにも貴金属チ
ツプを同様に設けることができる。

以上の如く、本発明の突出し型スパークプラグ
は隙間Ｂ，Ｃを火花ギヤツプの大きさに基づいて
それぞれＢ＞1.2A、Ｃ＞1.3Aとし、かつ発火脚
部の先端面の突出し寸法Ｄを中心電極の先端面ま
での突出し寸法Ｅに対しＤ＞Ｅ／３としたことに
より火花が火花ギヤツプ以外で横飛び放電する現
象を有効に阻止でき、着火性のすぐれたスパーク
プラグとすることができる。またカーボン汚損に
よつて生じる絶縁体表面に沿つて隙間Ｃでの火花
放電を防止すると共にこれに代つて隙間Ｂで飛火
した場合においても着火性の劣化を大巾に少なく
することができる。更にかかる突出し型スパーク
プラグの外側電極によるプレイグニツシヨンの劣
化をその電極の熱伝導率によつてＳ／Ｌを一定以
上とすることで解決することから容易にかつ安価
に製作でき、耐久性のすぐれた突出し型スパーク
プラグが得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の突出し型スパークプラグの発火
部の要部断面図、第２図は本発明の一実施例を示
す突出し型スパークプラグの発火部の要部断面
図、第３〜第６図は本発明の特性を示したもの
で、第３図及び第４図は隙間Ｂ，Ｃの大きさと横
飛び放電特性の関係を示すグラフ、第５図は突出
し寸法Ｄでの着火性の影響を示すグラフ、第６図
は外側電極の熱伝導率に対する耐熱性の結果を示
すグラフ、第７図及び第８図は本発明の他の実施
例を示す突出し型スパークプラグの発火部の要部
断面図である。 １……取付金具、１ａ……内壁、１ｂ……端
面、３……絶縁体、３ａ……発火脚部、３ｂ……
先端面、３ｃ……先端側面、３ｄ……胴部側面、
４……中心電極、４ａ……先端部、４ｂ……先端
面、５，１５……外側電極、６，１６……火花ギ
ヤツプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 取付金具の内壁との間に隙間を設けて該取付
   金具の端面より突出した磁器絶縁体の発火脚部と
   この発火脚部の先端面より裸出する中心電極と該
   中心電極の先端部と対向する外側電極との間に火
   花ギヤツプを形成した突出し型スパークプラグに
   おいて、火花ギヤツプの大きさをＡとし、かつ発
   火脚部の先端側面と外側電極との間の隙間をＢ、
   取付金具の端面内壁と発火脚部の胴部側面との隙
   間をＣ、取付金具の端面と発火脚部の先端面との
   突出し寸法をＤ及び取付金具の端面から中心電極
   の先端面の突出し寸法をＥとしたとき、Ｂ＞
   1.2A、Ｃ＞1.3Aとし、かつＤの突出し寸法をＤ
   ＞Ｅ／３に設定し、更に外側電極の火花放電部の
   断面積をＳ、その電極の取付金具の端面からの長
   さＬとしたとき、前記外側電極に熱伝導率0.03〜
   0.1cal／cm・Sec℃のニツケル合金を使用した場
   合、Ｓ／Ｌ＞0.21の条件を満足するように設定し
   たことを特徴とする突出し型スパークプラグ。