JPH077696B2 - 内燃機関用スパークプラグ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 産業上の利用分野 本発明は内燃機関用スパークプラグの絶縁体に窒化アル
ミニウムを使用したものの改良に係り、特に高温絶縁耐
力に優れたスパークプラグの構成に関するものである。

(2) 従来の技術 従来スパークプラグの絶縁体材料としては通常アルミナ
が最も多用されている。ところがガソリン機関等では燃
料や潤滑油の分解などから生じる炭素が絶縁体に付着し
てその絶縁抵抗が消失し、両極間の火花放電が行われな
くなることや絶縁体が一定温度以上になるとプリイグニ
ションを招く等の問題がある。従って絶縁体は前記の炭
素を焼除する自己清浄温度以上で且つプリイグニション
を起さない温度以下に保持されることが望ましくその温
度範囲は450〜550程度、上限1000℃程度であることが知
られているが従来のアルミナ素材料よりなる絶縁部材で
はこの条件を満足することが困難であった。

これらの問題を解消するため特公昭55−46634号公報が
提示された。この公報に記載されたスパークプラグは窒
化アルミニウムを母材とする構成の絶縁体を具えること
により前記アルミナ系材料からなる絶縁部材を有するも
のに比し耐熱衝撃性や熱伝導率の性能が高く理想的なス
パークプラグであるとしている。すなわちプラグ先端部
の過熱（850〜1000℃以上）が生じ難くプリイグニショ
ンが発生しない。また自己清浄温度（450〜550℃）に達
する時間が10〜15％短縮できるので自己清浄温度は充分
に確保できくすぶりに伴う絶縁部材の炭素や油による汚
損や絶縁抵抗低下、失火及び再始動困難等を防止でき
る。また熱膨張率が小さく熱伝導率は大きく各種強度も
大きいのでシリンダ等内の高圧ガス漏洩防止手段として
有効な加熱かしめ圧を大きくとり確実に行えることやノ
ッキング時の衝撃や修理の際に打撃作用に良好に対処で
きる。またシリンダ等内において燃料添加剤例えば４エ
チル鉛の分解に伴い酸化鉛が絶縁体に付着するが化学反
応性が極めて小さいので酸化鉛等により反応等が起らず
破損、摩耗及び失火障碍となる絶縁不良等の各種影響を
防止できるなどの優れた利点があるとしている。

(3) 発明が解決しようとする問題点 しかしながら窒化アルミニウムを絶縁体の材料としたス
パークプラグは上記のように各種のすぐれた利点を具備
するがその絶縁耐力は高温になるほど極端に低下し700
℃附近では従来のアルミナの約1/2程度の耐電圧しかな
く従って貫通不具合を生ずるという問題点があった。

(4) 問題点を解決するための手段 本発明はこの問題を解決するための提案であって貫通不
具合を生じ易い場所に窒化アルミニウムより高耐電圧の
材料のアルミナを内蔵させた二重構造の脚長部としたも
のである。すなわち高温絶縁耐力が窒化アルミニウムよ
り優れたアルミナの円柱体の軸芯に中心電極として貴金
属線を配設し一体焼結して中間電極を形成するとともに
該中間電極を窒化アルミニウム絶縁体の脚長部内腔に封
着一体とするものである。この中間電極はアルミナを主
成分とするペースト状セメントを介して前記窒化アルミ
ニウム絶縁体の脚長部内腔に封着してなり、また中心電
極はその先端部を除き後半の大部分を導電性セラミック
部材で形成して先端の貴金属線中心電極に接合してなる
ものであり、更に、中間電極は未焼成の窒化アルミニウ
ム絶縁体の脚長部内腔に挿入して一体に同時焼成するも
のである。

(5) 発明の作用 本発明は上記の如く絶縁体脚長部の貫通不具合の生じ易
い中間電極に高耐電圧材のアルミナを汚損の生じ易い外
殻部に窒化アルミニウム材を用いた二重構造に形成した
ものであるが、今その両材料の特性を比較すれば次表の
如くなる。

この表に示すように窒化アルミニウムはアルミナに比し
優れた熱伝導性及び耐熱衝撃性は示すが高温での耐電圧
がアルミナの1/2程度しかなく従ってアルミナの中間電
極絶縁層を細径の電気伝導性電極の周辺に設けることで
耐電圧不足分をカバーしようとする対策である。

実施例1: 図面を参照して実施例を説明すると第１図はスパークプ
ラグ絶縁体要部の縦断面図、第２図は第１図Ａ−Ａ水平
断面図、第３図(a)−(c)はその中間電極の製造工程を示
す断面図である。図において１は窒化アルミニウムから
なる絶縁体、２は貴金属線の中心電極、３は中間電極を
形成するアルミナ部材、５は中間電極、６はペースト状
アルミナセメント、７は導電性ガラスシール、８は抵抗
体である。第３図(a)に示すように軸芯に透孔４を具え
た円筒状のアルミナ部材３を押出成形し、仝図(b)に示
すように貴金属線２例えば白金合金線を前記透孔４に装
入し、上下の両端を夫々アルミナ部材の両端から突出さ
せる。次で仝図(c)に示すようにアルミナ部材の下端を
テーパー加工する。これを同時に焼成して仝図(d)に示
す中間電極を形成する。次で仝図(e)に示すようにアル
ミナ部分及び貴金属線の側面にアルミナのペースト状セ
メントを塗布し、これを窒化アルミニウムの焼結体の絶
縁体１の内腔に装入する。該セメント乾燥後接合して第
１図に示すような脚長部が形成される。

実施例2.: 工程順に断面図とした第４図(a)〜(d)に示すように仝図
(a)は第３図(a)と仝様アルミナ部材でその下端内，外に
テーパー加工を施す。(b)は貴金属線の一部を導電性セ
ラミック例えば二珪化モリブデン2aで代替し、貴金属Ir
線2bと突合せ溶接接合して中心電極２を形成する工程を
示す。これをアルミナ部材３の透孔4aに装入して同時焼
成して中間電極５を形成する。コストの低下に資するも
のである。以下前例仝様にして脚長部が形成される。

実施例3: 第５図は要部の縦断面図、第６図は水平断面図である
が、貴金属の中心電極(2)としてIr合金を用いた以外は
第３図(a)〜(e)と同様の工程で製作した中間電極５を生
素地の窒化アルミニウム絶縁体１の内腔に装入後同時焼
成したもので窒化アルミニウムの焼結収縮力で中間電極
５を保持することができる。

発明の効果： 本発明は熱伝導性、機械的強度、耐熱衝撃性において優
れているが高温耐電圧性能で劣る窒化アルミニウムをス
パークプラグ絶縁体の外殻部材とし、その脚長部内腔に
窒化アルミニウムより高温耐電圧性能のすぐれたアルミ
ナ部材から成る中間電極を内蔵させて二重構造としたも
のであるから窒化アルミニウム単体の絶縁体から成るス
パークプラグに比して高温耐電圧性能が向上し、高温で
の貫通不具合を防止し、表面的には窒化アルミニウムの
耐汚損効果を得、内部的には高温耐電圧効果が得られる
スパークプラグを提提供できるのである。また中心電極
の一部を導電性セラミック部材で代替することによりコ
スト低下をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明スパークプラグの一実施例要部の縦断面
図、第２図はそのＡ−Ａ断面図、第３図(a)〜(e)は仝じ
く絶縁体脚長部の製作順序を示す工程図、第４図(a)〜
(d)は仝じく別の実施例の工程図、第５図はアルミナセ
メントを用いることなく中間電極を直接生素地の窒化ア
ルミニウム絶縁体内腔に装入して焼結した脚長部断面
図、第６図はその水平断面図である。 １……窒化アルミニウム絶縁体、２……中心電極、３…
…アルミナ部材、４……透孔、５……中間電極、６……
ペースト状アルミナ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高温絶縁耐力が窒化アルミニウムよりすぐ
   れたアルミの円柱体の軸芯に中心電極として貴金属線を
   配設して一体焼結してなる中間電極を形成し、この中間
   電極を窒化アルミニウム絶縁体の脚長部内腔に封入一体
   とした内燃機関用スパークプラグ。
2. 【請求項２】請求項（１）記載の窒化アルミニウムの絶
   縁体と中間電極は、アルミナを主成分とするペースト状
   セメントで封着接合されていることを特徴とする内燃機
   関用スパークプラグ。
3. 【請求項３】請求項（１）記載の中心電極は先端部分を
   貴金属線で形成し、他の大部分は導電性セラミック部材
   で形成し、両者を接合して成ることを特徴とする内燃機
   関用スパークプラグ。
4. 【請求項４】請求項（１）及び（３）記載の中間電極
   は、未焼成の窒化アルミニウム絶縁体の脚長部内腔に挿
   入して一体に同時焼成して成る内燃機関用スパークプラ
   グ。