JPH04149985A - Ignition plug - Google Patents

Ignition plug

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JPH04149985A
JPH04149985A JP27593690A JP27593690A JPH04149985A JP H04149985 A JPH04149985 A JP H04149985A JP 27593690 A JP27593690 A JP 27593690A JP 27593690 A JP27593690 A JP 27593690A JP H04149985 A JPH04149985 A JP H04149985A
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JP
Japan
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insulating member
cylindrical insulating
center electrode
alumina
long leg
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JP27593690A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuto Fukushima
立人 福島
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Abstract

PURPOSE:To achieve a high discharge characteristic, and make a dielectric breakdown difficult to occur by forming a cylindrical member for insulating both of a center electrode of an ignition plug and a circular electrode having a gap of ceramic consisting of a main component of alumina. CONSTITUTION:For a discharge gap 5 between an end part 4a of a center electrode 4 and a gap forming part 6a of a circular electrode 6, a thermal impact by quick heating/quick cooling is applied periodically to a leg part 1a in a combustion chamber. By covering the leg part 1a of a coating layer 20 of a higher heat conductivity than that of alumina, heat applied to it is transmitted through the layer 20 and an O-ring 12 to the electrode 6 to be emitted to the external. A thermal load applied to the part 1a is thus restricted, and the thermal resistance characteristic is improved, thereby the discharge characteristic is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、内燃機関の燃焼室に供給される混合気の着火
に用いられる点火プラグに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a spark plug used for igniting an air-fuel mixture supplied to a combustion chamber of an internal combustion engine.

(従来の技術) 内燃機関においては、その燃焼室に供給される混合気が
、点火プラグによる放電着火がなされて燃焼せしめられ
る。点火プラグは、通常ユ棒状体とされた中心電極と、
中心電極を包囲する筒状絶縁部材と、筒状絶縁部材に嵌
合せしめられ、筒状絶縁部材から外部に突出する中心電
極の一端部との間に放電ギャップを形成するギャップ形
成部が設けられた環状電極とを有して構成され、環状電
極が接地されるとともに中心電極にパルス電圧が印加さ
れて、中心電極と環状電極のギャップ形成部との間の放
電ギャップにおいて火花放電が行われるものとされる。
(Prior Art) In an internal combustion engine, an air-fuel mixture supplied to a combustion chamber is ignited by a spark plug and combusted. A spark plug has a center electrode, which is usually shaped like a rod, and
A gap forming part is provided to form a discharge gap between a cylindrical insulating member surrounding the center electrode and one end of the center electrode that is fitted into the cylindrical insulating member and projects outward from the cylindrical insulating member. The annular electrode is grounded and a pulse voltage is applied to the center electrode, so that spark discharge occurs in the discharge gap between the center electrode and the gap forming part of the annular electrode. It is said that

そして、例えば、環状電極がその外周面部に甥子溝が形
成されたものとなされて、内燃機関における燃焼室形成
部に捻し込まれることにより固定され、放電ギャップを
形成する中心電極の一端部と環状電極に設けられたギヤ
ノブ形成部とが燃焼室内に臨むものとされる。
For example, the annular electrode has a groove formed on its outer peripheral surface, and is fixed by being screwed into the combustion chamber forming part of the internal combustion engine, and one end of the center electrode forms the discharge gap. and a gear knob forming portion provided on the annular electrode face into the combustion chamber.

このような点火プラグにあっては、筒状絶縁部材におけ
るそれから突出する中心電極の一端部の周囲部分が、特
に、脚長部と称される部分とされ、その脚長部が、絶縁
耐圧特性に優れるとともに、耐熱衝撃特性に優れたもの
とされることが要求される。そこで、一般に、脚長部を
含む筒状絶縁部材の全体が、アルミナを主成分とする絶
縁材料によるセラミックスによって形成されるが、例え
ば、特開昭57−152689号公報にも示される如く
に、脚長部を含む筒状絶縁部材が、アルミナを主成分と
した絶縁材料によるセラミックスより一層耐熱衝撃特性
に優れた、窒化珪素を主成分とした絶縁材料によるセラ
ミックスによって形成されたものとされる点火プラグも
知られている。
In such a spark plug, the portion surrounding one end of the center electrode protruding from the cylindrical insulating member is particularly referred to as a long leg portion, and the long leg portion has excellent dielectric strength characteristics. At the same time, it is required to have excellent thermal shock resistance. Therefore, generally, the entire cylindrical insulating member including the long leg portion is formed of ceramics made of an insulating material containing alumina as a main component. There is also a spark plug whose cylindrical insulating member including the part is made of ceramics made of an insulating material mainly composed of silicon nitride, which has better thermal shock resistance than ceramics made of an insulating material mainly composed of alumina. Are known.

(発明が解決しようとする課題) アルミナを主成分とした絶縁材料によるセラミックスは
、窒化珪素を主成分とした絶縁材料によるセラミックス
に比して耐熱衝撃特性においては劣るが、反面、比抵抗
が大であり、また、絶縁耐圧特性において優れている。
(Problem to be solved by the invention) Ceramics made of an insulating material mainly composed of alumina have inferior thermal shock resistance compared to ceramics made of an insulating material mainly composed of silicon nitride, but on the other hand, they have a high specific resistance. It also has excellent dielectric strength characteristics.

従って、脚長部を含む筒状絶縁部材がアルミナを主成分
とする絶縁材料によるセラミックスによって形成された
点火プラグにあっては、筒状絶縁部材の耐熱衝撃特性に
おいては、脚長部を含む筒状絶縁部材が窒化珪素を主成
分とした絶縁材料によるセラミックスによって形成され
たものとされる点火プラグに及ばないが、脚長部を含む
筒状絶縁部材が窒化珪素を主成分とした絶縁材料による
セラミックスによって形成されたものとされる点火プラ
グに比して、より優れた放電特性が得られるとともに、
環状電極と中心電極との間に印加されるパルス電圧が比
較的高いものとされても、筒状絶縁部材が絶縁破壊を生
じ難いという利点が得られる。
Therefore, in the case of a spark plug in which the cylindrical insulating member including the long leg portion is formed of ceramics made of an insulating material containing alumina as a main component, the thermal shock resistance of the cylindrical insulating member includes the cylindrical insulation member including the long leg portion. Although this is not as good as a spark plug whose members are made of ceramics made of an insulating material mainly composed of silicon nitride, the cylindrical insulating member including the long leg part is made of ceramics made of an insulating material mainly composed of silicon nitride. In addition to providing superior discharge characteristics compared to spark plugs that are said to have
Even if the pulse voltage applied between the annular electrode and the center electrode is relatively high, there is an advantage that the cylindrical insulating member is unlikely to cause dielectric breakdown.

しかしながら、内燃機関における高出力化及び高回転化
に伴って、点火プラグにおける筒状絶縁部材、特に、脚
長部に課せられる熱負荷は、益々増大せしめられる傾向
にあり、このような観点がらして、脚長部を含む筒状絶
縁部材がアルミナを主成分とする絶縁材料によるセラミ
ックスによって形成された点火プラグは、脚長部の耐熱
衝撃特性に不安があるものとされることになる。
However, with the increase in output and rotation speed in internal combustion engines, the thermal load imposed on the cylindrical insulating member of the spark plug, especially the long leg portion, tends to increase more and more. In spark plugs in which the cylindrical insulating member including the long leg portion is formed of ceramics using an insulating material containing alumina as a main component, the thermal shock resistance of the long leg portion is considered to be unstable.

斯かる点に鑑み、本発明は、脚長部を含む筒状絶縁部材
がアルミナを主成分とする絶縁材料によるセラミックス
によって形成されて、優れた放電特性が得られるととも
に高圧パルス電圧が印加されるもとにおいても絶縁破壊
が生じ難い利点が得られるものとされ、しかも、筒状絶
縁部材における脚長部が、その耐熱衝撃特性が向上せし
められて、課せられた熱負荷による損傷を受は難いもの
とされる点火プラグを提供することを目的とする。
In view of this, the present invention provides a structure in which the cylindrical insulating member including the long leg portions is formed of ceramics made of an insulating material containing alumina as a main component, so that excellent discharge characteristics can be obtained and high pulse voltage can be applied. In addition, the long legs of the cylindrical insulating member have improved thermal shock resistance and are unlikely to be damaged by the imposed thermal load. The purpose is to provide spark plugs that are

(課題を解決するための手段) 上述の目的を達成すべく、本発明に係る点火プラグは、
棒状体を成すべく形成された中心電極と、アルミナを主
成分とする絶縁材料によるセラミックスによって形成さ
れ、中心電極を少なくともその一端部を外部に突出させ
て包囲する筒状絶縁部材と、筒状絶縁部材に嵌合し、筒
状絶縁部材から外部に突出する中心電極の一端部との間
に放電ギャップを形成するギャップ形成部が設けられた
環状電極とを有し、筒状絶縁部材におけるそれから突出
する中心電極の一端部の周囲部分、即ち、脚長部が、ア
ルミナより高い熱伝導率ををした絶縁材料による被覆層
により覆われたものとされて、構成される。
(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above-mentioned object, a spark plug according to the present invention has the following features:
A center electrode formed to form a rod-shaped body, a cylindrical insulating member made of ceramic made of an insulating material containing alumina as a main component and surrounding the center electrode with at least one end protruding outside, and a cylindrical insulating member. an annular electrode that is fitted into the member and is provided with a gap forming part that forms a discharge gap between one end of the center electrode that protrudes from the cylindrical insulating member to the outside; The peripheral portion of one end of the center electrode, that is, the long leg portion is covered with a coating layer made of an insulating material having higher thermal conductivity than alumina.

(作 用) 上述の如くに構成される本発明に係る点火プラグにおい
ては、筒状絶縁部材がアルミナを主成分とする絶縁材料
によるセラミックスによって形成されることにより、優
れた放電特性が得られるとともに、環状電極と中心電極
との間に高圧パルス電圧が印加されるもとにおいても絶
縁破壊が生じ難いものとされ、しかも、筒状絶縁部材に
おける脚長部が、筒状絶縁部材を形成するセラミックス
の主成分であるアルミナより高い熱伝導率を有した絶縁
材料、例えば、窒化アルミニウム、窒化硼素及び酸化ベ
リリウムのうちのいずれかによる被覆層により覆われた
ものとされることにより、筒状絶縁部材における脚長部
に加えられる熱が被覆層を通じ、さらには、環状電極を
通じて外部に効率良く放散され、筒状絶縁部材における
脚長部が、それに課せられる熱負荷に起因する損傷を受
ける事態が回避される。従って、本発明に係る点火プラ
グは、脚長部を含む筒状絶縁部材がアルミナを主成分と
する絶縁材料によるセラミックスによって形成されるこ
とにより良好な放電特性及び絶縁耐圧特性が得られると
ともに、耐熱衝撃特性が向上せしめられるものとされる
(Function) In the spark plug according to the present invention configured as described above, since the cylindrical insulating member is formed of ceramics made of an insulating material containing alumina as a main component, excellent discharge characteristics can be obtained and , it is said that dielectric breakdown is unlikely to occur even when a high voltage pulse voltage is applied between the annular electrode and the center electrode, and furthermore, the long legs of the cylindrical insulating member are made of ceramic that forms the cylindrical insulating member. By being covered with a coating layer made of an insulating material having higher thermal conductivity than alumina, which is the main component, for example, aluminum nitride, boron nitride, or beryllium oxide, the cylindrical insulating member is The heat applied to the long leg portions is efficiently dissipated to the outside through the coating layer and further through the annular electrode, thereby avoiding damage to the long leg portions of the cylindrical insulating member due to the heat load imposed thereon. Therefore, in the spark plug according to the present invention, the cylindrical insulating member including the long leg portion is formed of ceramics made of an insulating material containing alumina as a main component, so that good discharge characteristics and dielectric strength characteristics are obtained, and thermal shock resistance is achieved. It is believed that the characteristics can be improved.

(実施例) 第2図は、本発明に係る点火プラグの一例を示す。(Example) FIG. 2 shows an example of a spark plug according to the present invention.

第2図に示される点火プラグは、アルミナ(Aj220
3)を主成分とする絶縁材料によるセラミックスによっ
て筒状に形成され、一方の端部側が脚長部1aとされた
筒状絶縁部材1と、筒状絶縁部材1の他方の他端に蝮合
せしめられ、パルス電圧発生部に接続される電極端子部
3と、棒状体を成すべく形成されて、その一端部4aを
筒状絶縁部材1における脚長部1aから外部に突出させ
た状態で筒状絶縁部材1により包囲されるとともに、そ
の他端部4bを電極端子部3に係合させた中心電極4と
、筒状絶縁部材1に嵌合し、筒状絶縁部材1における脚
長部1aから外部に突出する中心電極4の一端部4aと
の間に放電ギヤ・ンプ5を形成するギャップ形成部6a
が一端部に設けられた環状電極6とを有して構成されて
いる。中心電極4は調合金製とされており、筒状絶縁部
材1における脚長部1aから外部に突出する一端部4a
を含む部分の表面が、耐熱性の鉄/ニッケル/クロム合
金であるインコネルの層4Cにより覆われている。
The spark plug shown in Figure 2 is made of alumina (Aj220
A cylindrical insulating member 1 is formed into a cylindrical shape by ceramics made of an insulating material mainly composed of 3), and has a long leg portion 1a on one end side, and a cylindrical insulating member 1 is fitted to the other end of the cylindrical insulating member 1. The electrode terminal part 3 is connected to the pulse voltage generating part, and the cylindrical insulating member 1 is formed to form a rod-shaped body, with one end 4a of the rod-shaped body protruding outward from the long leg part 1a of the cylindrical insulating member 1. The center electrode 4 is surrounded by the member 1 and has its other end 4b engaged with the electrode terminal portion 3, and the center electrode 4 is fitted into the cylindrical insulating member 1 and protrudes outward from the long leg portion 1a of the cylindrical insulating member 1. A gap forming portion 6a forming a discharge gear pump 5 between one end portion 4a of the center electrode 4 and one end portion 4a of the center electrode 4
and a ring-shaped electrode 6 provided at one end. The center electrode 4 is made of a prepared alloy, and has one end 4a projecting outward from the long leg portion 1a of the cylindrical insulating member 1.
The surface of the portion including the is covered with a layer 4C of Inconel, which is a heat-resistant iron/nickel/chromium alloy.

筒状絶縁部材1における脚長部1aより中央側の部分の
内面とそれにより包囲された中心電極4の外面との間に
はシール部材9が配され、また、筒状絶縁部材1におけ
る脚長部1aより中央例の部分の外面とそれに嵌合する
環状電極6の他端部の内面との間にはシール部材10が
配されている。
A sealing member 9 is disposed between the inner surface of the portion of the cylindrical insulating member 1 closer to the center than the long leg portion 1a and the outer surface of the center electrode 4 surrounded by the inner surface of the portion of the cylindrical insulating member 1 that is closer to the center than the long leg portion 1a. A sealing member 10 is disposed between the outer surface of the more central portion and the inner surface of the other end of the annular electrode 6 that fits therein.

また、筒状絶縁部材Iにおける脚長部1aの基部を成す
傾斜面部1bとそれを包囲する環状電極6における傾斜
内面部6bとの間にはOリング12が配されている。さ
らに、環状電極6における筒状絶縁部材1の脚長部1a
を包囲する部分の外周部には螺子部6cが設けられてお
り、その螺子部6cにはガスケット14が嵌装されてい
る。
Further, an O-ring 12 is disposed between the inclined surface portion 1b forming the base of the long leg portion 1a of the cylindrical insulating member I and the inclined inner surface portion 6b of the annular electrode 6 surrounding it. Furthermore, the long leg portion 1a of the cylindrical insulating member 1 in the annular electrode 6
A threaded portion 6c is provided on the outer periphery of the portion surrounding the gasket 14, and a gasket 14 is fitted into the threaded portion 6c.

そして、筒状絶縁部材1における脚長部1aは、第1図
において拡大図示される如く、筒状絶縁部材1を形成す
るセラミックスの主成分であるアルミナと同程度の比抵
抗を有するとともにアルミナより高い熱伝導率を有した
絶縁材料がプラズマ蒸着されて形成された、膜厚が、例
えば、20μmとされる薄膜の被覆層20により覆われ
たものとされている。斯かる被覆層20を形成する絶縁
材料としては、例えば、窒化アルミニウム(A/!N)
As shown in an enlarged view in FIG. 1, the leg portions 1a of the cylindrical insulating member 1 have a resistivity comparable to that of alumina, which is the main component of the ceramic forming the cylindrical insulating member 1, and higher than alumina. It is covered with a thin coating layer 20 having a thickness of, for example, 20 μm, which is formed by plasma deposition of an insulating material having thermal conductivity. The insulating material forming the coating layer 20 is, for example, aluminum nitride (A/!N).
.

窒化硼素(BN)、及び、酸化ベリリウム(BeO)の
いずれかが選択される。窒化アルミニウム。
Either boron nitride (BN) or beryllium oxide (BeO) is selected. Aluminum nitride.

窒化硼素、及び、酸化へリリウムについての熱伝導率及
び熱膨張係数は、アルミナの熱伝導率及び熱膨張係数と
共に、下記の表−Aに示される。
The thermal conductivity and coefficient of thermal expansion for boron nitride and helium oxide are shown in Table A below, along with the thermal conductivity and coefficient of thermal expansion for alumina.

表−A なお、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化硼素、及び、
酸化ベリリウムについての比抵抗は、いずれも10I4
Ω・1以上である。
Table-A In addition, alumina, aluminum nitride, boron nitride, and
The specific resistance of beryllium oxide is 10I4
It is Ω・1 or more.

このように設けられる被覆層20は、その一端部が筒状
絶縁部材1における脚長部1aの基部を成す傾斜面部l
b上において0リング12に接触せしめられている。
The covering layer 20 provided in this manner has one end formed on the inclined surface portion l forming the base of the long leg portion 1a of the cylindrical insulating member 1.
b is brought into contact with the O-ring 12.

上述の如くに構成される点火プラグは、その環状電極6
における筒状絶縁部材1の脚長部1aを包囲する部分の
外周部に設けられた螺子部6Cが、内燃機関における燃
焼室形成部分に捻じ込まれて固定され、中心電極4の一
端部4aと環状電極6に設けられたギャップ形成部6a
との間に形成される放電ギャップ5が燃焼室内に臨む状
態におかれる。そして、環状電極6が内燃機関における
燃焼室形成部分を通じて電気的に接地された状態とされ
たもとで、中心電極4にその他端部4bが係合する電極
端子部3を通じてパルス電圧発生部からの高圧パルス電
圧が印加され、それにより、放電ギャップ5において火
花放電が生じる状態とされる。
The spark plug configured as described above has its annular electrode 6
A threaded portion 6C provided on the outer periphery of a portion surrounding the long leg portion 1a of the cylindrical insulating member 1 is screwed into and fixed to the combustion chamber forming portion of the internal combustion engine, and is connected to one end portion 4a of the center electrode 4 in an annular shape. Gap forming part 6a provided in electrode 6
The discharge gap 5 formed between the two faces into the combustion chamber. Then, while the annular electrode 6 is electrically grounded through the combustion chamber forming part of the internal combustion engine, high voltage from the pulse voltage generator is applied through the electrode terminal part 3 whose other end 4b engages with the center electrode 4. A pulse voltage is applied, thereby creating a state in which a spark discharge occurs in the discharge gap 5.

斯かるちとで、中心電極4の一端部4aと環状電極6に
設けられたギャップ形成部6aとの間に形成される放電
ギャップ5が燃焼室内に臨む状態におかれることにより
、筒状絶縁部材lの脚長部1aが、内燃機関において周
期的に行われる作動行程による急加熱/急冷却によって
熱衝撃が加えられる部分とされるが、脚長部1aは、ア
ルミナより高い熱伝導率を有した絶縁材料による被覆層
20によって覆われたものとされていることにより、そ
れに及ぼされる熱が、被覆層20からその一端部が接続
されたOリング12を通じて環状電極6に効率良く伝達
され、環状電極6から外部に発散される。それにより、
筒状絶縁部材1の脚長部1aは、課せられる熱負荷が抑
制されるものとされ、耐熱衝撃特性が向上せしめられる
ことになる。
In this way, the discharge gap 5 formed between the one end 4a of the center electrode 4 and the gap forming part 6a provided on the annular electrode 6 faces into the combustion chamber, so that the cylindrical insulating member The long leg portion 1a of the l is assumed to be the part to which thermal shock is applied due to rapid heating/quick cooling during the periodic operation stroke of an internal combustion engine, but the long leg portion 1a is made of an insulating material having higher thermal conductivity than alumina. By being covered with the covering layer 20 made of material, the heat applied thereto is efficiently transmitted from the covering layer 20 to the annular electrode 6 through the O-ring 12 to which one end is connected, and the annular electrode 6 is emitted to the outside. Thereby,
The long leg portions 1a of the cylindrical insulating member 1 are designed to suppress the thermal load imposed on them, thereby improving thermal shock resistance.

このような本発明に係る点火プラグについての耐熱衝撃
特性の向上は、本出願人による実験によって確認されて
おり、以下に、本出願人により行われた実験及びその結
果について述べる。
Such an improvement in the thermal shock resistance of the spark plug according to the present invention has been confirmed through experiments conducted by the present applicant, and the experiments conducted by the present applicant and their results will be described below.

斯かる実験にあたっては、本発明に係る点火プラグとし
て、アルミナを主成分とする絶縁材料によるセラミック
スによって形成された筒状絶縁部材における脚長部が、
その長さが3mm、5mm及び9aonとされるととも
に、厚さが20μmとされた窒化アルミニウムの被覆層
によって覆われた、3種の点火プラグPAI、PA2及
びPA3が用意され、また、比較サンプルとして、アル
ミナを主成分とする絶縁材料によるセラミックスによっ
て形成された筒状絶縁部材における脚長部が、その長さ
が3mm、5ma+及び9IIIIfiとされ、表面に
被覆層が設けられないものされた3種の点火プラグPs
i。
In such an experiment, as the spark plug according to the present invention, the long leg portion of the cylindrical insulating member made of ceramics made of an insulating material containing alumina as a main component was
Three types of spark plugs PAI, PA2, and PA3 were prepared with lengths of 3 mm, 5 mm, and 9 aon, and were covered with an aluminum nitride coating layer with a thickness of 20 μm. The lengths of the long legs of the cylindrical insulating members made of ceramics made of insulating material mainly composed of alumina are 3mm, 5ma+, and 9IIIfi, and the coating layer is not provided on the surface. Spark plug Ps
i.

PS2及びPS3が用意された。そして、点火プラグP
AL〜PA3及びPsi−PS3の夫々における筒状絶
縁部材における脚長部に対して、30秒間のプロパンガ
ス・バーナによる加熱とそれに続<60秒間の送風冷却
とを連続5サイクル繰り返す熱衝撃テストが、各点火プ
ラグの筒状絶縁部材における脚長部に亀裂が生じるまで
行われた。そして、二〇熱衝撃テストにおける加熱量(
プロパンガスの供給量を熱量に換算した値)は、連続す
る5サイクルにつき、最初の1サイクルでは、3゜5K
ca l /eginとされ、その後の4サイクルでは
、0゜5Kca l /sinづつ増加せしめられるも
のとされた。
PS2 and PS3 were prepared. And spark plug P
A thermal shock test was conducted on the long leg portion of the cylindrical insulating member of each of AL-PA3 and Psi-PS3 by repeating 5 consecutive cycles of heating with a propane gas burner for 30 seconds followed by cooling with air for <60 seconds. The testing was continued until a crack appeared in the long leg portion of the cylindrical insulating member of each spark plug. And the amount of heating in the 20 thermal shock test (
The value calculated by converting the amount of propane gas supplied into heat value is 3°5K in the first cycle for 5 consecutive cycles.
cal/egin, and was to be increased by 0°5 Kcal/sin in the subsequent four cycles.

その結果、第3図(縦軸:筒状絶縁部材における脚長部
に亀裂が生じたときまでに加えられた熱量CA、横軸横
軸状筒状絶縁部材ける脚長部の長さし)にあられされる
如くの実験結果が得られた。
As a result, the results shown in Figure 3 (vertical axis: amount of heat CA applied until cracks appeared in the long leg portion of the cylindrical insulating member, horizontal axis: length of the long leg portion of the horizontal axis of the cylindrical insulating member) The experimental results were obtained as shown below.

第3図において、点a、b及びCが、夫々、点火プラグ
PAL、PA2及びPA3についての結果をあられし、
また、点a’、b”及びC″が、夫々、点火プラグPs
i、PS2及びPS3についての結果をあられしている
。斯かる第3図から、点火プラグPAI、PA2及びP
A3についてそれらの筒状絶縁部材における脚長部に亀
裂が生じたときまでに加えられた熱量は、夫々、点火プ
ラグPsi、PS2及びPS3についてそれらの筒状絶
縁部材における脚長部に亀裂が生じたときまでに加えら
れた熱量に比して著しく大なるものとされており、従っ
て、本発明に係る点火プラグとして用意された点火プラ
グPAL、FA2及びPA3が、夫々、比較サンプルと
して用意された点火プラグPsi、PS2及びSA3に
比して、耐熱衝撃特性の大幅な向上が図られたものとさ
れていることが分かる。
In FIG. 3, points a, b and C show the results for spark plugs PAL, PA2 and PA3, respectively;
In addition, points a', b'' and C'' are respectively the spark plug Ps
i, PS2 and PS3. From such FIG. 3, spark plugs PAI, PA2 and P
The amount of heat applied to A3 until a crack occurs in the long leg portion of the cylindrical insulating member is the amount of heat applied until the long leg portion of the cylindrical insulating member cracks for spark plugs Psi, PS2, and PS3. Therefore, the spark plugs PAL, FA2, and PA3 prepared as spark plugs according to the present invention are the spark plugs prepared as comparison samples. It can be seen that the thermal shock resistance was significantly improved compared to Psi, PS2 and SA3.

また、点火プラグPAI、PA2及びPA3の夫々の場
合、筒状絶縁部材における脚長部を覆う、表−Aに示さ
れる如くにアルミナに比して極めて高い熱伝導率を有す
る窒化アルミニウムの被覆層が、筒状絶縁部材における
脚長部に及ぼされる熱を効果的に環状電極側に伝達して
、筒状絶縁部材における脚長部の温度上昇を抑制するこ
とも、上述の熱衝撃テストにあたって行われた、点火プ
ラグPAL、PA2.PA3.Psl、PS2及びPS
3の各々の筒状絶縁部材における脚長部の表面部分の温
度測定によって確認された。
In addition, in the case of each of the spark plugs PAI, PA2, and PA3, a coating layer of aluminum nitride, which has extremely high thermal conductivity compared to alumina, covers the long leg portion of the cylindrical insulating member, as shown in Table A. In the above-mentioned thermal shock test, the heat applied to the long leg portion of the cylindrical insulating member was effectively transmitted to the annular electrode side to suppress the temperature rise of the long leg portion of the cylindrical insulating member. Spark plug PAL, PA2. PA3. Psl, PS2 and PS
This was confirmed by measuring the temperature of the surface portion of the long leg portion of each of the cylindrical insulating members of No. 3.

さらに、上述の熱衝撃テストを通して、点火プラグPA
I、PA2及びPA3の夫々について、筒状絶縁部材に
おける脚長部を覆う窒化アルミニウムの被覆層の剥離は
認められなかった。これは、前記の表−Aに示される如
く、窒化アルミニウムの熱膨張係数とアルミナの熱膨張
係数とに大差がなく、かつ、窒化アルミニウムの被覆層
が高い熱伝導率を有していて熱応力が生じ難いものとな
るからである。
Furthermore, through the thermal shock test described above, the spark plug PA
For each of I, PA2, and PA3, no peeling of the aluminum nitride coating layer covering the long leg portion of the cylindrical insulating member was observed. This is because, as shown in Table A above, there is not much difference between the coefficient of thermal expansion of aluminum nitride and the coefficient of thermal expansion of alumina, and the coating layer of aluminum nitride has high thermal conductivity. This is because it is difficult for this to occur.

第4図は、本発明に係る点火プラグの他の例における部
分を示す。第4図に示される例は、第1図及び第2図に
示される例における被覆層20に代えて、3層被覆層2
5が設けられたものに相当する。
FIG. 4 shows parts of another example of the spark plug according to the present invention. The example shown in FIG. 4 has a three-layered covering layer 20 instead of the covering layer 20 in the example shown in FIGS. 1 and 2.
5 is provided.

第4図に示される本発明に係る点火プラグの例の筒状絶
縁部材lにおける脚長部1aに設けられた3層被覆層2
5は、例えば、脚長部1aの表面上に設けられた窒化ア
ルミニウム層25A、窒化アルミニウム層25A上に積
層されたアルミナ層25B、及び、アルミナ層25B上
に積層された窒化アルミニウム層25Cから成っている
。そして、これらの窒化アルミニウム層25A、アルミ
ナ層25B、及び、窒化アルミニウム層25Cは、全体
として、筒状絶縁部材1を形成するセラミックスの主成
分であるアルミナに比して大なる熱伝導率を有するもの
とされる。
The three-layer coating layer 2 provided on the long leg portion 1a of the cylindrical insulating member l of the example of the spark plug according to the present invention shown in FIG.
5 consists of, for example, an aluminum nitride layer 25A provided on the surface of the long leg portion 1a, an alumina layer 25B laminated on the aluminum nitride layer 25A, and an aluminum nitride layer 25C laminated on the alumina layer 25B. There is. The aluminum nitride layer 25A, the alumina layer 25B, and the aluminum nitride layer 25C as a whole have higher thermal conductivity than alumina, which is the main component of the ceramic forming the cylindrical insulating member 1. be taken as a thing.

このような3層被覆層25にあっては、筒状絶縁部材1
における脚長部1aにその外部から及ぼされる熱が、最
外側位1をとる窒化アルミニウム層25Cの熱伝達効果
により低減され、さらに、中間位置をとるアルミナ層2
5Bによって断熱され、斯かる断熱により昇温されたア
ルミナ層25Bの熱が、最内側位置をとる窒化アルミニ
ウム層25Aの熱伝達効果により低減されて、脚長部1
aの温度上昇は殆ど生じないことになる。従って、斯か
る場合における点火プラグの耐熱衝撃特性は、さらに向
上せしめられたものとされる。
In such a three-layer coating layer 25, the cylindrical insulating member 1
The heat applied from the outside to the long leg portion 1a is reduced due to the heat transfer effect of the aluminum nitride layer 25C which takes the outermost position 1, and the alumina layer 2 which takes the middle position
5B, and the heat of the alumina layer 25B, whose temperature has increased due to such insulation, is reduced by the heat transfer effect of the aluminum nitride layer 25A, which takes the innermost position, and the long leg portion 1
This means that almost no temperature rise occurs at point a. Therefore, the thermal shock resistance of the spark plug in such a case is said to be further improved.

なお、第4図の例においては、3層被覆層25が、最外
側位置及び最内側位置に、夫々、窒化アルミニウム層2
5C及び25Aが配されたものとされているが、最外側
位置における窒化アルミニウム層25C及び最内側位置
における窒化アルミニウム層25Aの夫々に代えて、窒
化硼素で成る層、あるいは、酸化ベリリウムで成る層が
配されたものとされてもよい。
In the example shown in FIG. 4, the three-layer coating layer 25 includes aluminum nitride layers 2 at the outermost and innermost positions, respectively.
5C and 25A, but instead of the aluminum nitride layer 25C at the outermost position and the aluminum nitride layer 25A at the innermost position, a layer made of boron nitride or a layer made of beryllium oxide is used. may be arranged.

(発明の効果) 以上の説明から明らかな如く、本発明に係る点火プラグ
にあっては、中心電極とギャップ形成部が設けられた環
状電極とを絶縁すべく中心電極を包囲する脚長部を含む
筒状絶縁部材が、アルミナを主成分とする絶縁材料によ
るセラミックスによって形成されることにより、優れた
放電特性が得られるとともに、環状電極と中心電極との
間に高圧パルス電圧が印加されるもとにおいても絶縁破
壊が生し難いものとされ、しかも、筒状絶縁部材におけ
る脚長部が、筒状絶縁部材を形成するセラミックスの主
成分であるアルミナより高い熱伝導率を有した絶縁材料
、例えば、窒化アルミニウム。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, the spark plug according to the present invention includes a long leg portion surrounding the center electrode to insulate the center electrode from the annular electrode provided with the gap forming portion. Since the cylindrical insulating member is made of ceramic made of an insulating material containing alumina as its main component, excellent discharge characteristics can be obtained, and a high voltage pulse voltage can be applied between the annular electrode and the center electrode. The long legs of the cylindrical insulating member are made of an insulating material that is said to be less likely to cause dielectric breakdown, and has a higher thermal conductivity than alumina, which is the main component of the ceramic that forms the cylindrical insulating member, for example, Aluminum nitride.

窒化硼素及び酸化ベリリウムのうちのいずれかによる被
覆層により覆われたものとされることにより、筒状絶縁
部材における脚長部に加えられる熱が被覆層を通じ、さ
らには、環状電極を通じて外部に効率良く放散され、筒
状絶縁部材における脚長部が、それに課せられる熱負荷
に起因する損傷を受ける事態が回避される。従って、本
発明に係る点火プラグは、脚長部を含む筒状絶縁部材が
アルミナを主成分とする絶縁材料によるセラミックスに
よって形成されることにより良好な放電特性及び絶縁耐
圧特性が得られることに加えて、耐熱衝撃特性の向上が
図られるものとされることになる。
By being covered with a coating layer made of either boron nitride or beryllium oxide, the heat applied to the long leg portion of the cylindrical insulating member is efficiently transferred to the outside through the coating layer and further through the annular electrode. This prevents the long legs of the cylindrical insulating member from being damaged due to the thermal load imposed thereon. Therefore, in the spark plug according to the present invention, the cylindrical insulating member including the long leg portion is formed of ceramics made of an insulating material containing alumina as a main component, so that in addition to obtaining good discharge characteristics and dielectric strength characteristics, , the thermal shock resistance is expected to be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る点火プラグの一例における主要部
を示す部分断面図、第2図は本発明に係る点火プラグの
一例を示す断面図、第3図は本発明に係る点火プラグの
一例における比較実験結果を示すグラフ、第4図は本発
明に係る点火プラグの他の例における主要部を示す断面
図である。 図中、1は筒状絶縁部材、1aは脚長部、4は中心電極
、5は放電ギャップ、6は環状電極、6aはギャップ形
成部、12は0リング、20は被覆層、25は3層被覆
層である。 第1 図 第4図 (rryn)
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the main parts of an example of the spark plug according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the spark plug according to the present invention, and FIG. 3 is an example of the spark plug according to the present invention. FIG. 4 is a sectional view showing the main parts of another example of the spark plug according to the present invention. In the figure, 1 is a cylindrical insulating member, 1a is a long leg part, 4 is a center electrode, 5 is a discharge gap, 6 is an annular electrode, 6a is a gap forming part, 12 is an 0 ring, 20 is a covering layer, and 25 is a 3-layer It is a covering layer. Figure 1 Figure 4 (rryn)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 棒状体を成すべく形成された中心電極と、アルミナ
を主成分とする絶縁材料によるセラミックスによって形
成され、上記中心電極を少なくともその一端部を外部に
突出させて包囲する筒状絶縁部材と、該筒状絶縁部材に
嵌合し、上記筒状絶縁部材から外部に突出する上記中心
電極の一端部との間に放電ギャップを形成するギャップ
形成部が設けられた環状電極とを有して構成され、 上記筒状絶縁部材における該筒状絶縁部材 から突出する上記中心電極の一端部の周囲部分が、アル
ミナより高い熱伝導率を有した絶縁材料による被覆層に
より覆われたことを特徴とする点火プラグ。 2 筒状絶縁部材における該筒状絶縁部材から突出する
上記中心電極の一端部の周囲部分を覆う被覆層が、窒化
アルミニウム、窒化硼素及び酸化ベリリウムのうちのい
ずれかで形成されたことを特徴とする請求項1記載の点
火プラグ。
[Scope of Claims] 1. A center electrode formed to form a rod-shaped body, and a cylinder made of ceramic made of an insulating material containing alumina as a main component, surrounding the center electrode with at least one end thereof protruding outside. an annular electrode provided with a gap forming part that forms a discharge gap between a cylindrical insulating member and one end of the center electrode that fits into the cylindrical insulating member and projects outside from the cylindrical insulating member; A surrounding portion of one end of the center electrode protruding from the cylindrical insulating member in the cylindrical insulating member is covered with a coating layer made of an insulating material having higher thermal conductivity than alumina. A spark plug characterized by: 2. The cylindrical insulating member is characterized in that the coating layer covering the peripheral portion of one end of the center electrode protruding from the cylindrical insulating member is formed of any one of aluminum nitride, boron nitride, and beryllium oxide. The spark plug according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018503958A (en) * 2015-01-29 2018-02-08 フラム・グループ・アイピー・エルエルシー Spark plug insulator with anti-fouling coating and method for minimizing fouling

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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