JPH077695B2 - 内燃機関用スパークプラグ - Google Patents
内燃機関用スパークプラグInfo
- Publication number
- JPH077695B2 JPH077695B2 JP17866188A JP17866188A JPH077695B2 JP H077695 B2 JPH077695 B2 JP H077695B2 JP 17866188 A JP17866188 A JP 17866188A JP 17866188 A JP17866188 A JP 17866188A JP H077695 B2 JPH077695 B2 JP H077695B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulator
- spark plug
- aluminum nitride
- internal combustion
- combustion engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は内燃機関用スパークプラグに係わり、少なくと
も燃焼室側に露出する脚長部に良熱伝導率の窒化アルミ
ニウムを用いたスパークプラグに関する。
も燃焼室側に露出する脚長部に良熱伝導率の窒化アルミ
ニウムを用いたスパークプラグに関する。
＜従来の技術＞ 従来のスパークプラグ用絶縁体の材質はアルミナが用い
られており、このため燃焼ガスに対する耐酸化性は良好
であるが、熱伝導率が悪く、高温の燃焼ガスによりホッ
トスポットが絶縁体先端に生じてプレイグニッション発
生の起点となっていた。そこで本発明者等は高熱伝導率
の窒化アルミニウムを少なくとも燃焼室に露出する脚長
部に形成して耐プレイグニッション性を改善し、これに
伴って耐汚損性を向上させることができることを先に提
案した。
られており、このため燃焼ガスに対する耐酸化性は良好
であるが、熱伝導率が悪く、高温の燃焼ガスによりホッ
トスポットが絶縁体先端に生じてプレイグニッション発
生の起点となっていた。そこで本発明者等は高熱伝導率
の窒化アルミニウムを少なくとも燃焼室に露出する脚長
部に形成して耐プレイグニッション性を改善し、これに
伴って耐汚損性を向上させることができることを先に提
案した。
＜発明が解決しようとする問題点＞ ところが、かかる窒化アルミニウムは酸化雰囲気中であ
る燃焼ガス中に長時間さらされると、表面が酸化されや
せ細る不具合が生じた。これは窒化アルミニウムの結晶
は六方晶系ウルツアイ型であり、α−アルミナはTrigon
alコランダム型であるため結晶の整合性がなり、また線
膨張係数はAlNが45×10-7（100〜500℃）、Al2O3が73×
10-7（100〜500℃）と異なるため窒化アルミニウムがア
ルミナに完全に酸化されると剥離が生じ、ぼろぼろと表
面が剥がれて細くなるからである。
る燃焼ガス中に長時間さらされると、表面が酸化されや
せ細る不具合が生じた。これは窒化アルミニウムの結晶
は六方晶系ウルツアイ型であり、α−アルミナはTrigon
alコランダム型であるため結晶の整合性がなり、また線
膨張係数はAlNが45×10-7（100〜500℃）、Al2O3が73×
10-7（100〜500℃）と異なるため窒化アルミニウムがア
ルミナに完全に酸化されると剥離が生じ、ぼろぼろと表
面が剥がれて細くなるからである。
本発明の目的は窒化アルミニウム表面の酸化を防止し、
耐久性の優れた窒化アルミニウムから成る絶縁体を備え
たスパークプラグの提供にある。
耐久性の優れた窒化アルミニウムから成る絶縁体を備え
たスパークプラグの提供にある。
本発明の他の目的は燃焼室に露出する脚長部に窒化アル
ミニウムと他の部分がアルミナから成る絶縁体で分割構
成された絶縁体を高融点ガラスによって接合力を強固と
なしたスパークプラグの提供にある。
ミニウムと他の部分がアルミナから成る絶縁体で分割構
成された絶縁体を高融点ガラスによって接合力を強固と
なしたスパークプラグの提供にある。
＜問題点を解決するための手段＞ 上記目的を達成するため本発明は熱伝導率が少なくとも
60w/mk以上の性能を有する窒化アルミニウム焼結体から
成るスパークプラグ絶縁体において、その絶縁体表面を
少なくとも１μｍ〜30μｍのアルミナ薄膜で形成したこ
とを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。また、燃焼
室に露出する脚長部に熱伝導率が少なくとも60w/mk以上
の性能を有する窒化アルミニウム焼結体から成る下部絶
縁体とその他の部分をアルミナ焼結体から成る上部絶縁
体で構成するスパークプラグにおいて、前記窒化アルミ
ニウムの表面に１〜30μｍのアルミナ薄膜を形成した
後、前記上部絶縁体と高融点ガラスを用いて接合したこ
とを特徴とする内燃機関用スパークプラグである。
60w/mk以上の性能を有する窒化アルミニウム焼結体から
成るスパークプラグ絶縁体において、その絶縁体表面を
少なくとも１μｍ〜30μｍのアルミナ薄膜で形成したこ
とを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。また、燃焼
室に露出する脚長部に熱伝導率が少なくとも60w/mk以上
の性能を有する窒化アルミニウム焼結体から成る下部絶
縁体とその他の部分をアルミナ焼結体から成る上部絶縁
体で構成するスパークプラグにおいて、前記窒化アルミ
ニウムの表面に１〜30μｍのアルミナ薄膜を形成した
後、前記上部絶縁体と高融点ガラスを用いて接合したこ
とを特徴とする内燃機関用スパークプラグである。
＜作用および発明の効果＞ 本発明は上述構成のようにAlN表面に予め緻密なAl2O
3（非晶質など）を生成させるため、燃焼ガスからの酸
素の進行が防げるのでAl2O3（Tragonalコランダム型）
への変態が抑えられAl2O3膜の剥がれも防ぐことがで
き、長時間使用においても酸化を防止して優れた耐久性
を有することができる。また分割絶縁体構造においては
同様にAlN表面にAl2O3薄膜を形成しているため上記効果
を奏するとともに更に濡れ性がよく接合を一層強固とす
ることができ、絶縁体が安定して保持することができ
る。
3（非晶質など）を生成させるため、燃焼ガスからの酸
素の進行が防げるのでAl2O3（Tragonalコランダム型）
への変態が抑えられAl2O3膜の剥がれも防ぐことがで
き、長時間使用においても酸化を防止して優れた耐久性
を有することができる。また分割絶縁体構造においては
同様にAlN表面にAl2O3薄膜を形成しているため上記効果
を奏するとともに更に濡れ性がよく接合を一層強固とす
ることができ、絶縁体が安定して保持することができ
る。
＜実施例＞ 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
第１図は本発明の第１の発明を示すスパークプラグの要
部断面図であり、１は機関取付ねじ1aをを備えた主体金
具、２は熱伝導率が少なくとも60w/mk以上を有する窒化
アルミニウム焼結体から成る絶縁体であり、この絶縁体
２はその軸孔2a内に段部2bで区分された先端孔2cを有
し、この先端孔2cには鍔を有する中心電極３が挿入され
て前記段部2bで係止され導電性ガラスシール材４又は抵
抗体を介して端子電極５と共に一体に加熱封着されてい
る。この絶縁体２は前記主体金具１の内腔内に挿入され
て段座1bに配されたパッキン６を介して後端縁1cが公知
の加締めによって固定されている。７は前記主体金具１
の端面に突設された外側電極であり、前記中心電極３の
先端面との間に火花間隙を形成したスパークプラグであ
る。
部断面図であり、１は機関取付ねじ1aをを備えた主体金
具、２は熱伝導率が少なくとも60w/mk以上を有する窒化
アルミニウム焼結体から成る絶縁体であり、この絶縁体
２はその軸孔2a内に段部2bで区分された先端孔2cを有
し、この先端孔2cには鍔を有する中心電極３が挿入され
て前記段部2bで係止され導電性ガラスシール材４又は抵
抗体を介して端子電極５と共に一体に加熱封着されてい
る。この絶縁体２は前記主体金具１の内腔内に挿入され
て段座1bに配されたパッキン６を介して後端縁1cが公知
の加締めによって固定されている。７は前記主体金具１
の端面に突設された外側電極であり、前記中心電極３の
先端面との間に火花間隙を形成したスパークプラグであ
る。
本発明のAlN絶縁体にはその表面にAl2O3の薄膜10が形成
されている。その薄膜の製作方法としては大気中気温
（1000〜1300℃）に放置して予備酸化によって非晶質の
Al2O3膜を形成するか、その他CVD等によってアルミナコ
ートすることができる。
されている。その薄膜の製作方法としては大気中気温
（1000〜1300℃）に放置して予備酸化によって非晶質の
Al2O3膜を形成するか、その他CVD等によってアルミナコ
ートすることができる。
実施例１ 先端からパッキン７までの長さである脚長20.0mmのAlN
絶縁体に予備酸化によってAl2O3薄膜を形成した第１表
に示す各試料を用いて2000cc6気筒エンジンで5500rpm×
4/4の条件で100時間の耐久テスト後のAlNの酸化進行度
合いをEPMAで測定した。その結果は第１表で示すように
膜厚が１μｍ以上ではAlNが酸化されて生成されたAl2O3
の厚さが順次少くなり酸化抑制の効果が十分達成でき
る。
絶縁体に予備酸化によってAl2O3薄膜を形成した第１表
に示す各試料を用いて2000cc6気筒エンジンで5500rpm×
4/4の条件で100時間の耐久テスト後のAlNの酸化進行度
合いをEPMAで測定した。その結果は第１表で示すように
膜厚が１μｍ以上ではAlNが酸化されて生成されたAl2O3
の厚さが順次少くなり酸化抑制の効果が十分達成でき
る。
実施例２ 上記耐久テスト後の試料Ａ〜Ｅを用いて1600cc、４気筒
エンジンで耐プレイグニッション性を測定した。その結
果は第２表に示すようにAl2O3の膜厚の影響は殆どなく
特に本発明のC,D,E各試料はAl2O3膜のないＦ試料に近似
した値を示した。また従来のAl2O3絶縁体で脚長20.0mm
のBPR4EYプラグよりもはるかに高く、しかもBPR6EYプラ
グ（脚長14mm）以上の耐熱性を示した。
エンジンで耐プレイグニッション性を測定した。その結
果は第２表に示すようにAl2O3の膜厚の影響は殆どなく
特に本発明のC,D,E各試料はAl2O3膜のないＦ試料に近似
した値を示した。また従来のAl2O3絶縁体で脚長20.0mm
のBPR4EYプラグよりもはるかに高く、しかもBPR6EYプラ
グ（脚長14mm）以上の耐熱性を示した。
次に本発明の第２の発明について述べる。第２図はその
絶縁体の製作方法を示した半断面図であり絶縁体20は熱
伝導率が少なくとも60w/mk以上のAlN焼結体で焼結室に
露出する脚長部21及びダイヤ部22に段部23を設けた径小
部24から成る下部絶縁体25と前記径小部24と嵌合するAl
2O3から成る上部絶縁体26で分割構成され、両絶縁体は
高融点ガラス27で接合されている。そして前記下部絶縁
体25は予め大気中1000〜1300℃に放置して１〜30μｍの
Al2O3層28を形成した後、径小部24に前記高融点ガラス2
7を載置して前記上部絶縁体26を嵌合し、両者を加熱し
て接合される。しかる後この絶縁体20の軸孔内に第１図
と同様に中心電極３を配して導電性ガラスシール材４を
介して端子電極５と共に封着され、この絶縁体組付体を
主体金具１に固定してスパークプラグを形成する。
絶縁体の製作方法を示した半断面図であり絶縁体20は熱
伝導率が少なくとも60w/mk以上のAlN焼結体で焼結室に
露出する脚長部21及びダイヤ部22に段部23を設けた径小
部24から成る下部絶縁体25と前記径小部24と嵌合するAl
2O3から成る上部絶縁体26で分割構成され、両絶縁体は
高融点ガラス27で接合されている。そして前記下部絶縁
体25は予め大気中1000〜1300℃に放置して１〜30μｍの
Al2O3層28を形成した後、径小部24に前記高融点ガラス2
7を載置して前記上部絶縁体26を嵌合し、両者を加熱し
て接合される。しかる後この絶縁体20の軸孔内に第１図
と同様に中心電極３を配して導電性ガラスシール材４を
介して端子電極５と共に封着され、この絶縁体組付体を
主体金具１に固定してスパークプラグを形成する。
なお、AlN絶縁体を予備酸化させる膜厚は厚すぎるとAlN
から剥離が生じ易くなり、また薄すぎると表面に均一に
酸化され難いので、１〜30μｍ膜厚が適当である。第３
表は接合に用いるガラスは高融点のもので線膨張係数が
AlNとAl2O3の間の値を有するもので、軟化点500℃以
上、線膨張係数34〜80×10-7／℃が必要であり、そのガ
ラス組成は第３表の物性のものが好適である。
から剥離が生じ易くなり、また薄すぎると表面に均一に
酸化され難いので、１〜30μｍ膜厚が適当である。第３
表は接合に用いるガラスは高融点のもので線膨張係数が
AlNとAl2O3の間の値を有するもので、軟化点500℃以
上、線膨張係数34〜80×10-7／℃が必要であり、そのガ
ラス組成は第３表の物性のものが好適である。
実施例３ AlN絶縁体25を予備酸化して10μｍのAl2O3膜を形成して
上部絶縁体26と接合した本発明のものと予備酸化しなく
て上部絶縁体と接合した従来のものを用いて接合強度を
比較した。その関係は第３図に示すように本発明のAl2O
3膜を形成したものが接合強度が著しく向上することが
できる。これに分割構造の絶縁体が実用化できコスト面
でも有用である。
上部絶縁体26と接合した本発明のものと予備酸化しなく
て上部絶縁体と接合した従来のものを用いて接合強度を
比較した。その関係は第３図に示すように本発明のAl2O
3膜を形成したものが接合強度が著しく向上することが
できる。これに分割構造の絶縁体が実用化できコスト面
でも有用である。
なお、本発明は上記実施例だけに限定されず絶縁体の軸
孔の中心電極３は上述のガラスシール封着構造の代りに
鍔上部が延長されると共に軸孔との隙間にセラミック粉
末のシール材を充填した構造のものであってもよい。
孔の中心電極３は上述のガラスシール封着構造の代りに
鍔上部が延長されると共に軸孔との隙間にセラミック粉
末のシール材を充填した構造のものであってもよい。
第１図は本発明の第１の発明の実施例のスパークプラグ
の要部断面図、第２図は本発明の第２の発明の実施例を
示す絶縁体の製作法を示す半断面図、第３図は本発明の
接合と従来の接合における接合面積と接合強度の関係を
示すグラフである。 2,20……絶縁体、10,28……Al2O3層、25……下部絶縁
体、26……上部絶縁体、27……ガラス
の要部断面図、第２図は本発明の第２の発明の実施例を
示す絶縁体の製作法を示す半断面図、第３図は本発明の
接合と従来の接合における接合面積と接合強度の関係を
示すグラフである。 2,20……絶縁体、10,28……Al2O3層、25……下部絶縁
体、26……上部絶縁体、27……ガラス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−95629（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−15588（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−163582（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】熱伝導率が少なくとも60w/mk以上の性能を
有する窒化アルミニウム焼結体から成るスパークプラグ
絶縁体において、その絶縁体表面に少なくとも１μｍ〜
30μｍのアルミナ薄膜を形成したことを特徴とする内燃
機関用スパークプラグ。 - 【請求項２】燃焼室に露出する脚長部に熱伝導率が少な
くとも60w/m以上の性能を有する窒化アルミニウム焼結
体から成る下部絶縁体とその他の部分をアミルナ焼結体
から成る上部絶縁体で構成するスパークプラグにおい
て、前記窒化アルミニウムの表面に１〜30μｍのアルミ
ナ薄膜を形成した後、前記上部絶縁体と高融点ガラスを
用いて接合したことを特徴とする内燃機関用スパークプ
ラグ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17866188A JPH077695B2 (ja) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | 内燃機関用スパークプラグ |
| EP89306218A EP0349183B1 (en) | 1988-06-21 | 1989-06-20 | A spark plug |
| CA000603341A CA1326617C (en) | 1988-06-21 | 1989-06-20 | Spark plug structure |
| DE89306218T DE68910198T2 (de) | 1988-06-21 | 1989-06-20 | Zündkerze. |
| US07/369,114 US4949006A (en) | 1988-06-21 | 1989-06-21 | Spark plug structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17866188A JPH077695B2 (ja) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | 内燃機関用スパークプラグ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0227684A JPH0227684A (ja) | 1990-01-30 |
| JPH077695B2 true JPH077695B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=16052360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17866188A Expired - Lifetime JPH077695B2 (ja) | 1988-06-21 | 1988-07-18 | 内燃機関用スパークプラグ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077695B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2119337A1 (en) | 2008-05-13 | 2009-11-18 | Honda Motor Co., Ltd. | Riding lawn mower |
-
1988
- 1988-07-18 JP JP17866188A patent/JPH077695B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2119337A1 (en) | 2008-05-13 | 2009-11-18 | Honda Motor Co., Ltd. | Riding lawn mower |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0227684A (ja) | 1990-01-30 |
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