JPH04133281A

JPH04133281A - スパークプラグ

Info

Publication number: JPH04133281A
Application number: JP25620990A
Authority: JP
Inventors: Kozo Amano; 天野　孝三; Takafumi Oshima; 崇文大島
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1990-09-25
Filing date: 1990-09-25
Publication date: 1992-05-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、燃焼火焔を検出して燃焼状態が把握できるス
パークプラグに関するや［従来の技術］自動車技術、Ｖｏ　１．２］、、、ＮｃｉｌＯ１１９６
７には、以下の技術が開示されている。

燃焼室内に電位差を与えた電極を設け、該電極に燃焼火
焔が到達したときに電極間にはイオン電流が流れ、この
イオン電流により燃焼室の燃焼状態が把握できる。

［発明が解決しようとする課題］しかるに、上記技術のものは電極表面の酸化の進行で電
極間抵抗の増大を招き、燃焼火焔の検知ができる境界値
を短時間で越えてしまい、耐久性に劣るという欠点を有
する。

本発明の目的は、燃焼火焔を検出できるスパークプラグ
の耐久性向上にある。

［課題を解決するための手段］上記課題を解決するため、本発明は、先端に外側電極を
突設した筒状主体金具と、該主体金具に嵌め込まれて固
定される軸孔付の絶縁体と、先端部を前記絶縁体の先端
面から突出するように前記軸孔に挿設され、前記外側電
極との間で火花放電を行う中心電極とを備えてなり、該
中心電極と前記外側電極との間に燃焼火焔が存在すると
きに流れるイオン電流に基づいて燃焼状態を把握するス
パークプラグにおいて、前記中心電極の先端部を絶縁体
の先端面から３ｍｍ以上突出させるとともに、少なくと
も前記火花放電に寄与しない中心電極の先端部分を、貴
金属無垢材もしくは、先端部分の外周を少なくとも１層
以上の貴金属または貴金属合金、で覆う構成を採用した
。

［作用および発明の効果１燃焼火焔は電気導電性を有するので、中心電極と外側電
極との間に燃焼火焔が存在すると、両者の間にはイオン
電流が流れる。このイオン電流を検出すれば燃焼室内の
燃焼状態が把握できる。尚、突出長が３ｍｍ未満では、
燃焼ガスに晒される部分が少ないので、イオン電流が多
く流れず、燃焼状態の把握が困難になる。

中心電極が燃焼室内に大きく突出しているので、この突
出した中心電極の外周は燃焼ガスにより酸化されやすい
状態にある。しかし、少なくとも、火花放電に寄与しな
い部分の中心電極の外周を貴金属で被覆しているので、
上記部分の表面の酸化が抑制でき、外側電極と中心電極
との間の電極間抵抗の増大を緩慢にすることができる。

よって、長期間、安定して燃焼火焔の検出ができる。

［実施例］つぎに、本発明の第１実施例を第１図に基づき説明する
。

第１図に示すごとく、スパークプラグＡは、筒状主体金
具１と、該主体金具１に嵌め込まれて固定される軸孔２
１付の棒状絶縁体２と、先端部３１を７ｍｍ突出して軸
孔２１に挿着される中心電極３とを備えてなる。

筒状主体金具１は、低炭素鋼で形成され、先端面１１に
略Ｊ字状の外側電極１２を溶接している。

この外側電極１２先端の中心電極３対向面には白金合金
（Ｐｔ−２０％Ｉｒ）１３が固着されている。

棒状絶縁体２は、アルミナ等のセラミック焼結体で形成
されている。

中心電極３は、ニッケル合金製の中軸３２と、火花放電
部である白金合金（Ｐｔ−２０％Ｉｒ）３３を先端に接
合した先端径小の貴金属被覆電極３４（火花放電に寄与
しない）とを先端面１１より後方位１の軸孔２１内で抵
抗溶接してなる。

貴金属被覆電極３４（外径２．５ｍｍ）は、インコネル
６００（商標）の外周を厚さ０．２ｍｍの白金合金（Ｐ
ｔ−２０％Ｉｒ）３５で被覆してなる。

本実施例のスパークプラグＡは、っぎの作用効果を奏す
る。

（あ）エンジンに装着して１００時間使用した状態では
、本発明品は第８図に示すように、電極間抵抗は、初期
値の値がら僅がしが増大してぃなかった。

尚、白金合金３５を外周に被覆させなかった従来品の場
合、約２時間の使用でイオン電流の検出感度が著しく劣
化した。

くい）中心電極３の先端部３１を長＜　（７ｍｍ＞突出
しているので燃焼ガスに晒される面積が増し、また、貴
金属被覆電極３４の温度も上がる。このため、電極間の
電気抵抗が減少し、イオン電流の検出感度が大きくなる
。

くう）スパークプラグＡを車載のエンジンに装着すれば
、イオン電流の検出により各サイクルの燃焼が完結した
が否かが検知でき、失火センサとして機能する。

つぎに、本発明の第２実施例を第２図に基づき説明する
。

本実施例のスパークプラグＢは、外側電極１４を２本備
え、中心電極４にニッケル合金製）の突出部（長さ５ｍ
ｍ〜ｌＯｍｍ）４１の外周にｐｔ−２０％Ｎｉの１次被
覆層（Ｈさ０．１ｍｍ〜０゜４ｍｍ）４２、その外側に
Ｐｔ−２０％Ｉｒの２次被覆層（厚さ０．１ｍｍ〜０．
４ｍｍ＞４３を形成してなる。また、火花放電部４４は
、被覆層４２．４３を形成した突出部４５（外径２ｍｍ
〜３ｍｍ）の途中に位置している。尚、突出部４１と１
次被覆層４２との間、１次被覆層４２と２次被覆層４３
との間には高温熱処理による５μｍ〜５０μｍの拡散層
が形成されている。

本実施例のスパークプラグＢはつぎの作用効果を奏する
。

（え）２次被覆層４３は極めて酸化し難く、電極間抵抗
の増大は緩慢である。尚、１次被覆層４２は、突出部４
１にニッケル合金）と２次被覆層４３（Ｐｔ−２０％Ｉ
ｒ）との熱膨張差に起因する剥離を抑制する。

（お）火花放電部４４が突出部４５の途中にあるので、
外側電極１４が長くならず、外側電極１４の切損が防止
できる。

つぎに、本発明の第３実施例を第３図、第４図に基づき
説明する。

本実施例のスパークプラグＣにおいて、中軸５１は、ニ
ッケル合金５２に銅５３を担持した複合電極である。こ
の中軸５１に後述する貴金属被覆電極５４（突出長８ｍ
ｍ）が抵抗溶接されている。

貴金属被覆電極（外径２．５ｍｍ、貴金属被覆厚０．２
ｍｍ）５４は、第４図に示すように、白金パイプ（Ｐｔ
−Ｉｒ、Ｐｔ−Ｎｉ、Ｐｔ等）５６にニッケル合金（イ
ンコネル６００等）５５製の中実丸棒を装入して、冷間
伸線と熱拡散とを繰返して所定形状にしたものである。

（か）被覆電極５４の貴金属（元白金パイプ５６）は極
めて酸化し難いので電極間抵抗の増大は緩慢である。尚
、貴金属被覆電極５４は伸線熱処理により接合部に拡散
層が形成されるので熱履歴を受けても貴金属は容易に剥
離しない。

（き）銅５３により貴金属被覆電極５４の突出部が異常
昇温せず、ブレイグニションが起こらない。

つぎに、本発明の第４実施例を第５図に基づき説明する
。

本実施例は、上記第３実施例の貴金属被覆電極５４を、
第５図に示す２層構造の貴金属被覆電極６に変更したも
のである。

貴金属被覆電極６（外径２．５ｍｍ、貴金属被覆厚合計
０．３ｍｍ）は、第５図に示すように、白金外側パイプ
（Ｐｔ−２０％Ｉ　ｒ）６１＝白金内側パイプ（Ｐｔ−
２０％Ｎ１）６２、インコネル６００６３を鉄製のカプ
セル６４に封入し、熱間静水圧押出し後、冷間伸線して
三層クラッドとしたものである。

（＜）外周のＰｔ−２０％Ｉｒ（元白金外側バイブロ１
）は極めて酸化し難いので電極間抵抗の増大は緩慢であ
る。尚、内周のＰｔ−２０％Ｎｉ（厚さ０．１ｍｍ）が
Ｐｔ−２０％Ｉｒとインコネル６００６３の応力緩衝層
として働くので、外周のｐｔ−２０％Ｉｒは容易に剥が
れない。

つぎに、本発明の第５実施例を第６図に基づき説明する
。

本実施例では、銅７１を担持させたインコネル６００７
２の、少なくとも、燃焼室突出し部分７０（先端面１１
からの突出部分）の外周に１００μｍのｐｔ鍍金７３を
施し、１０００℃の熱処理を行って合金拡散層７４を形
成し、中心電極７としている。

くけ）外周のｐｔは極めて酸化し難いので電極間抵抗の
増大は緩慢である。尚、熱処理により鍍金は容易に剥が
れない。

つぎに、本発明の第６実施例を第７図に基づき説明する
。

本実施例のスパークプラグＥは、上記第１実施例の貴金
属被覆電極３４を、第７図に示すＰｔ無垢材８１に変更
したものである。尚、このＰｔ無垢材８１は銅８２を担
持したインコネル６００８３に溶接され、中心電極８を
構成している。

（こ）Ｐｔ無垢材８１により電極間抵抗の増大は全プラ
グ中、最も良好に抑制された。但し、材料代がかさむ欠
点がある。

本発明は、上記実施例以外に、つぎの実施態様を含む。

ａ、中心電極は３ｍｍ以上突出すれば良いが、好ましい
長さの範囲は５ｍｍ〜７ｍｍである。尚、１０ｍｍを越
えて突出させることは、ピストン等に当たるので避ける
べきである。

ｂ、少なくとも、火花放電に寄与しない部分の中心電極
の外周を貴金属で被覆するということは、第２、第３、
第４、第５実施例の様に、火花放電に寄与する部分も貴
金属で被覆（１重、多重）しても良く、また、第６実施
例の様に全体を無垢にしても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例にかかるスパークプラグの
要部片側断面図である。第２図は本発明の第２実施例にかかるスパークプラグの
要部片側断面図である。第３図は本発明の第３実施例にかかるスパークプラグの
要部片側断面図、第４図はそのスパークプラグに用いる
貴金属被覆電極の製造工程図である。第５図は本発明の第４実施例にかかるスパークプラグに
用いる貴金属被覆電極の製造工程図である。第６図は本発明の第５実施例にかかるスパークプラグの
要部片側断面図およびそのスパークプラグに用いる中心
電極の製造工程図である。第７図は本発明の第６実施例にかかるスパークプラグの
要部片側断面図である。第８図は、第１実施例におけるスパークプラグおよび従
来品の、使用時間と電極間抵抗との関係を示したグラフ
である。図中　１・・・筒状主体金具　２・・・棒状絶縁体（絶
縁体）　３．４・・・中心電極　１１・・・先端面　１
２．１４・・・外側電極　２１・・・軸孔　３１・・・
先端部　３５・・・白金合金（貴金属合金）　４２・・
１次被覆層（貴金属合金）４３・・・２次被覆層（貴金
属合金）７３・・・ｐｔ鍍金（貴金属）　８１・・・ｐ
ｔ無垢材（貴金属無垢材）

Claims

【特許請求の範囲】１）先端に外側電極を突設した筒状主体金具と、該主体
金具に嵌め込まれて固定される軸孔付の絶縁体と、先端部を前記絶縁体の先端面から突出するように前記軸
孔に挿設され、前記外側電極との間で火花放電を行う中
心電極とを備えてなり、該中心電極と前記外側電極との間に燃焼
火焔が存在するときに流れるイオン電流に基づいて燃焼
状態を把握するスパークプラグにおいて、前記中心電極の先端部を絶縁体の先端面から３ｍｍ以上
突出させるとともに、少なくとも前記火花放電に寄与し
ない中心電極の先端部分を、貴金属無垢材もしくは、先
端部分の外周を少なくとも１層以上の貴金属または貴金
属合金、で覆うことを特徴とするスパークプラグ。