JPH08339880A - 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
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- JPH08339880A JPH08339880A JP17018895A JP17018895A JPH08339880A JP H08339880 A JPH08339880 A JP H08339880A JP 17018895 A JP17018895 A JP 17018895A JP 17018895 A JP17018895 A JP 17018895A JP H08339880 A JPH08339880 A JP H08339880A
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Abstract
長寿命,高性能のスパークプラグを提供すること。 【構成】 絶縁碍子と,これに保持された中心電極と,
絶縁碍子を保持するハウジングと,これに設けられた接
地電極とよりなる。中心電極と接地電極との間には火花
ギャップを有し,また中心電極及び接地電極は,共にN
i基合金よりなると共にその放電部にそれぞれ貴金属チ
ップ62,63を配設してある。少なくとも一方の貴金
属チップ62,63は,Ir又はIr合金からなる芯材
621,631と,この周囲に熱処理により形成され
た,芯材と耐酸化性金属とよりなる拡散層622,63
2とを有してなる。耐酸化性金属は,Rh,Pt,P
d,Crの1種以上を含有している。
Description
ラグに関する。
気規制,希薄燃焼等の観点から,長寿命,高性能のスパ
ークプラグが求められている。これまで,スパークプラ
グの長寿命化に対しては,中心電極及び接地電極の放電
部にPt(白金)又はPt合金よりなる貴金属チップを
配設することにより,各電極の消耗を抑制する対策が採
られてきた。
火性等の向上に対しては,中心電極及び接地電極におけ
る放電部の先鋭化が図られ,放電部は従来よりも細径,
かつ長い形状となっている。そのため,上記放電部の熱
容量が小さくなって使用時の温度変化が従来よりも激し
くなる。それ故,放電部の耐熱性の要求はさらに高ま
り,従来よりもさらに高融点材料よりなる貴金属チップ
が求められている。
料であるIr(イリジウム)又はIr合金を上記貴金属
チップとして使用したスパークプラグが提案されてい
る。
パークプラグにおいては,次の問題がある。即ち,上記
貴金属チップとして用いるIr又はIr合金は,高融点
材料ではあるが,高温酸化雰囲気中において酸化物を生
成する。そして,この酸化物は脆く,剥離,脱落しやす
く,また1000℃近傍で揮発する。そのため,単にI
r又はIr合金を貴金属チップとして使用しても,Ir
又はIr合金の剥離,脱落或いは揮発によって,十分な
長寿命化を図ることは困難である。
等を防止する方法として,例えば特開平5−34315
6号公報に示されているごとく,PtパイプにIrの芯
材を挿入した状態で引き抜き加工する方法等によって,
Irの表面にPt膜を形成することが提案されている。
rの亀裂,剥離或いは脱落等が防止される。しかし,ス
パークプラグの使用温度は,急激な昇降を繰り返し,か
つ最高温度も非常に高い。そのため,上記の構成におい
ては,IrとPtとの熱膨張率の差により発生する熱応
力によってPt膜が亀裂,剥離或いは脱落してしまい,
上記効果が持続され難い。
いては,Ir又はIr合金よりなる内部芯の周囲に,N
i(ニッケル)合金からなる100μm以上の厚みの外
筒を配設し,さらに内部芯と外筒との間に中間層を有す
る貴金属チップが提案されている。これによれば,外筒
が上記内部芯から剥離等することを防止することがで
き,また貴金属チップと電極との接合信頼性を向上させ
ることができる。
が低く,また外筒厚みが100μm以上と厚いため,I
r又はIr合金による電極消耗防止効果が少ない。ま
た,内部芯の周囲に100μm以上の厚みの外筒を形成
する場合,それを例えばメッキ処理方法によって行った
としても,その処理時間が長くなり量産性に欠ける。ま
た,使用メッキ量が増加してコストアップにもつなが
る。
されたもので,高融点のIr又はIr合金を有効に用い
た,長寿命,高性能のスパークプラグを提供しようとす
るものである。
と,上記貫通孔に保持された中心電極と,上記絶縁碍子
を保持するハウジングと,該ハウジングに設けられた接
地電極とよりなり,上記中心電極と上記接地電極との間
には火花ギャップを有し,また上記中心電極及び上記接
地電極は,共にNi基合金よりなると共にその放電部に
それぞれ貴金属チップを配設してある内燃機関用スパー
クプラグにおいて,少なくとも一方の上記貴金属チップ
は,Ir又はIr合金からなる芯材と,該芯材の周囲に
熱処理により形成された,該芯材と耐酸化性金属とより
なる拡散層とを有してなり,かつ上記耐酸化性金属は,
Rh,Pt,Pd,Crの1種以上を含有していること
を特徴とする内燃機関用スパークプラグにある。
なくとも一方の上記貴金属チップは,Ir又はIr合金
からなる芯材と,該芯材の周囲に形成された上記拡散層
とを有していることである。上記Ir合金としては,例
えばIr−Rh,Ir−Pt,Ir−Pd,Ir−O
s,Ir−Ruがある。
により上記芯材の周囲を上記耐酸化性金属により被覆し
た後,800〜1100℃の加熱処理を加えることによ
り形成する。この際,上記耐酸化性金属は,拡散層の周
囲に残存してもよいし,全てが拡散層に変化してもよ
い。
Rh(ロジウム)のような耐酸化性,高融点の金属を用
いることができ,Rh単体であってもRhを含有する合
金であってもよい。またRhの他には,Pt,Pd(パ
ラジウム),Cr(クロム)等を用いることができ,こ
れらについても,単体もしくは合金として用いることが
できる。
記拡散層の厚さは,0.5〜50μmであることが好ま
しい。拡散層の厚さが0.5μm未満の場合には,Ir
の揮発消耗を防止する効果が著しく低下してしまうとい
う問題がある。一方,50μmを越える場合には,熱処
理時間が長くなり量産性に欠けるという問題がある。
てある上記貴金属チップは,円柱形状であって,その外
径をA,長さをBとした場合,0.5mm≦A≦2.0
mm,0.3mm≦B≦2.5mmの条件を満たすこと
が好ましい。上記外径Aが0.5mm未満の場合には,
貴金属チップによる耐消耗性効果があまり発揮されず,
電極の消耗が激しくなるという問題がある。一方,2.
0mmを越える場合には,着火性の悪化及び放電電圧の
上昇を招くという問題がある。
には,中心電極との接合安定性が低下するという問題が
あり,一方2.5mmを越える場合には,折損等の不具
合が発生するという問題がある。また,上記中心電極と
上記貴金属チップとは,溶接によって接合することが好
ましい。これにより,容易に接合することができる。
尚,溶接方法としては,例えばレーザー溶接,抵抗溶接
等がある。
てある上記貴金属チップは,円柱形状であって,その外
径をC,長さをDとした場合,0.5mm≦C≦1.7
mm,0.3mm≦D≦1.0mmの条件を満たすこと
が好ましい。上記外径Aが0.5mm未満の場合には,
貴金属チップによる耐消耗性効果が殆ど発揮されず,電
極の消耗が激しくなるという問題がある。一方,1.7
mmを越える場合には,接地電極との安定した接合性が
得られなくなる。
には,接地電極との接合安定性が低下するという問題が
あり,一方1.0mmを越える場合には,貴金属チップ
の温度上昇による消耗が著しくなるという問題がある。
また,上記接地電極と上記貴金属チップとは,溶接によ
って接合することが好ましい。これにより,容易に接合
することができる。尚,溶接方法としては,例えばレー
ザー溶接,抵抗溶接等がある。
においては,少なくとも一方の上記貴金属チップは,従
来のPt等よりも高融点のIr又はIr合金からなる芯
材を有する。そして,さらにその芯材の周囲には上記拡
散層を有する。そのため,Ir又はIr合金の高融点性
を十分に発揮して電極の消耗を抑制し,スパークプラグ
の長寿命化を図ることができる。
雰囲気においては約1000℃近辺で酸化揮発する。し
かしながら,本発明においては,Ir又はIr合金から
なる芯材の周囲に上記拡散層を有する。そのため,Ir
の酸化が抑制され,その酸化揮発も抑制される。それ
故,Ir本来の高融点性が発揮され,電極の消耗を抑制
することができる。
と,Rh,Pt,Pd,Cr等の高融点で耐酸化性に優
れた金属とから得られた拡散層である。そのため,拡散
層自体も優れた耐消耗性を発揮する。それ故,本発明に
おける貴金属チップは,従来よりもさらに耐消耗性に優
れる。
いることによって,放電部の先鋭化を図ることができ,
優れた着火性を維持することができる。したがって,本
発明によれば,高融点のIr又はIr合金を有効に用い
た,長寿命,高性能のスパークプラグを提供することが
できる。
プラグにつき,図1〜図6を用いて説明する。本例の内
燃機関用スパークプラグ10は,図4に示すごとく,貫
通孔41を有する絶縁碍子4と,上記貫通孔41に保持
された中心電極2と,上記絶縁碍子4を保持するハウジ
ング5と,該ハウジング5に設けられた接地電極3とよ
りなる。
は火花ギャップGを有する。また上記中心電極2及び上
記接地電極3は,共にNi基合金よりなると共にその放
電部にそれぞれ貴金属チップ62,63を配設してあ
る。上記貴金属チップ62,63は,図1〜図3に示す
ごとく,Ir又はIr合金からなる芯材621,631
と,該芯材621,631の周囲に熱処理により形成さ
れた,Ir又はIr合金と耐酸化性金属とよりなる拡散
層622,632とを有してなる。また,上記耐酸化性
金属は,Rh,Pt,Pd,Crの1種以上を含有して
いる。
の放電部に配設してある上記貴金属チップ62は円柱形
状であって,その外径A=1.0mm,長さB=1.5
mmである。そして,図3,図5に示すごとく,上記中
心電極2と上記貴金属チップ62とは,溶接部62にお
いてレーザー溶接により接合してある。
の放電部に配設してある上記貴金属チップ63は円柱形
状であって,その外径C=1.0mm,長さD=0.5
mmである。そして,上記接地電極3と上記貴金属チッ
プ63とは,抵抗溶接によって接合してある。
するに当たっては,まずIr又はIr合金よりなる芯材
の周囲をメッキ処理し,約10μm厚みの耐酸化性金属
により被覆する。次いで,1000℃において30分間
熱処理する。これにより,図1〜図3に示すごとく,I
r又はIr合金と耐酸化性金属とが相互に拡散し,拡散
層622,632が形成される。
には,上記耐酸化性金属の残存層623,633が残存
する。また,図3に示すごとく,上記拡散層622,6
32の厚みT2は約10μmであり,一方残存した耐酸
化性金属の残存層623,633の厚みT3は約5μm
である。
62,63における耐酸化性金属の違いによる耐消耗性
の違いを,火花耐久試験により評価した。耐酸化性金属
としては,Rh,Pt,Pd,Crを用い,中心電極2
における貴金属チップ62と接地電極における貴金属チ
ップ63とは,同種類の耐酸化性金属を用いて同じ構成
とした。上記中心電極2及び接地電極3における芯材6
21,631は純Irを用いた。また,比較のために,
上記と同じIr合金のみからなり拡散層及び耐酸化性金
属の残存層を有しない貴金属チップを備えたスパークプ
ラグも評価した。
力容器中にスパークプラグをセットして600℃に加熱
し,100Hzで200時間,火花放電させて行った。
そして,その時の火花ギャップG(図4)の拡大量を測
定し,耐消耗性を評価した。その結果を図6に示す。図
6は,横軸に耐酸化性金属の種類をとり,縦軸に火花ギ
ャップGの拡大量をとった。
大量は,拡散層を有しない場合(C1)が最も多く,拡
散層を有する場合(E1〜E4)は全てこれより良好で
あった。特に,Rhを耐酸化性金属として用いた場合
(E1)には,拡散層を有しない場合(C1)に比べ
て,火花ギャップ拡大量が半分以下であり,非常に優れ
た特性を示した。次いで,Cr(E2),Pt(E
3),Rd(E4)の順に効果があった。
T2を約10μmとしたが,0.5〜50μmの範囲に
おいて変化させた場合にも,本例と同様の効果が得られ
る。
中心電極2に配設した貴金属チップ62に代えて,芯材
651の周囲に拡散層652のみを有し,その周囲には
耐酸化性金属の残存が認められない貴金属チップ65を
用いた。この拡散層652の厚みT2は,約10μmで
ある。また,接地電極3における貴金属チップ(図示
略)も,上記中心電極2における貴金属チップ65と同
様の構成とした。その他は,実施例1と同様である。
酸化性金属が残存していないが,実施例1と同様の効果
が得られる。なお,本例においては,上記拡散層652
の厚みを約10μmとしたが,これを0.5〜50μm
の範囲において変化させた場合にも,本例と同様の効果
が得られる。
チップの斜視図。
示す説明図。
明図。
チップの斜視図。
Claims (4)
- 【請求項1】 貫通孔を有する絶縁碍子と,上記貫通孔
に保持された中心電極と,上記絶縁碍子を保持するハウ
ジングと,該ハウジングに設けられた接地電極とよりな
り,上記中心電極と上記接地電極との間には火花ギャッ
プを有し,また上記中心電極及び上記接地電極は,共に
Ni基合金よりなると共にその放電部にそれぞれ貴金属
チップを配設してある内燃機関用スパークプラグにおい
て,少なくとも一方の上記貴金属チップは,Ir又はI
r合金からなる芯材と,該芯材の周囲に熱処理により形
成された,該芯材と耐酸化性金属とよりなる拡散層とを
有してなり,かつ上記耐酸化性金属は,Rh,Pt,P
d,Crの1種以上を含有していることを特徴とする内
燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項2】 請求項1において,上記芯材の周囲に形
成されている上記拡散層の厚さは,0.5〜50μmで
あることを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項3】 請求項1又は2において,上記中心電極
の上記放電部に配設してある上記貴金属チップは円柱形
状であって,その外径をA,長さをBとした場合, 0.5mm≦A≦2.0mm,0.3mm≦B≦2.5
mm の条件を満たし,また,上記中心電極と上記貴金属チッ
プとは,溶接によって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。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項において,
上記接地電極の上記放電部に配設してある上記貴金属チ
ップは円柱形状であって,その外径をC,長さをDとし
た場合, 0.5mm≦C≦1.7mm,0.3mm≦D≦1.0
mm の条件を満たし,また,上記接地電極と上記貴金属チッ
プとは,溶接によって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。
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