JPH0992432A - 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

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JPH0992432A
JPH0992432A JP27072295A JP27072295A JPH0992432A JP H0992432 A JPH0992432 A JP H0992432A JP 27072295 A JP27072295 A JP 27072295A JP 27072295 A JP27072295 A JP 27072295A JP H0992432 A JPH0992432 A JP H0992432A
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spark
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Kazumi Kawamura
和巳 川村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスエンジンに使用される中心電極の先端面
及び接地電極の放電面の貴金属チップにおける発汗現象
を抑制して失火等の原因となるブリッジの形成を妨げる
と共に、放電電圧を低減化してスパークプラグの耐久性
を向上させる。 【解決手段】 中心電極(3)の先端面(6)の貴金属
チップ(9)の先端外周縁(11)において所定寸法の
面取り部(12)を形成することで、貴金属チップ
(9)の先端外周縁(11)における火花放電の集中を
防止して、貴金属チップの消耗を防止すると共に、この
火花放電の集中を防止することが局部的な温度上昇によ
る貴金属チップの発汗現象を抑制することで、スパーク
ギャップ間でのブリッジの形成を妨げるものとなるの
で、失火等を解消することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関、特に
燃料として天然ガス、都市ガス或はLPGガス等の気体
燃料を使用するガスエンジンのスパークプラグの構造に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、内燃機関、特に燃料として天然ガ
ス、都市ガス或はLPGガス等の気体燃料を使用するガ
スエンジンにおいては、その使用態様のため長時間に渡
っての連続運転がなされることが多く、従ってこの長時
間に渡っての連続運転を可能とする使用態様に対応する
ためにも、上記ガスエンジンの保守点検の間隔を長くす
る必要があり、そのためこのガスエンジンにおいて使用
されるスパークプラグには、十分な耐久性が要求される
ものであった。そのため、耐久性を十分に確保してスパ
ークプラグとしての長寿命化を図るために、その性質上
高圧縮比であると共に、燃料として天然ガス、都市ガス
或はLPGガス等の気体燃料を使用するものであるから
スパークプラグとしての放電電圧が高いので、燃焼室内
での燃焼に伴って生じる高温状態に起因して中心電極の
先端面の消耗が厳しく、この中心電極の消耗に対応する
べく、中心電極の先端面において貴金属チップを使用し
てなるものが一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の内燃機関、特に燃料として天然ガス、都市ガス或は
LPGガス等の気体燃料を使用するガスエンジンのスパ
ークプラグの場合では、耐久性を十分に確保し火花放電
を行うに当たっての放電電圧を低減化するために、中心
電極の先端面と、この中心電極の先端面に対向する位置
に配置される接地電極の放電面との間で形成されるスパ
ークギャップを、ガソリンエンジンに比べて小さく設定
すると、確かにスパークギャップの縮小による放電電圧
の低減を図ることができるものであるが、中心電極の先
端面と、この中心電極の先端面に対向する位置に配置さ
れる接地電極の放電面との間で形成されるスパークギャ
ップを小さく設定することは、中心電極及び接地電極に
よる消炎作用の影響を受けることとなるので、上記ガス
エンジンの燃料として使用される天然ガス、都市ガス或
はLPGガス等の気体燃料への着火性を低下させる欠点
がある。
【0004】このため、中心電極の先端面と、この中心
電極の先端面に対向する位置に配置される接地電極の放
電面との間で形成されるスパークギャップを小さく設定
することによって発生する燃料として使用される天然ガ
ス、都市ガス或はLPGガス等の気体燃料への着火性を
低下させる欠点を解消するために、中心電極の消耗を防
止するために使用される中心電極の先端面の貴金属チッ
プの径を小さくして、電極による消炎作用の影響を少な
くすると共に、火花エネルギーの集中を行って燃料とし
て使用する気体燃料への着火性を改善しようとすること
が考えられるが、中心電極の先端面の貴金属チップの径
を小さくすることで火花エネルギーにより、上記貴金属
チップの温度が著しく高くなることから、中心電極の消
耗防止のために使用される貴金属チップの消耗をかえっ
て促進させるものとなる。
【0005】更に、中心電極の先端面の及び接地電極の
放電面の貴金属チップにおいては、この火花放電に伴っ
て発生するスパッタリング原子の拡散において、一旦拡
散したスパッタリング原子中の貴金属原子においては酸
化が少ないため、その大部分が再び中心電極の先端面及
び接地電極の放電面に付着し、更にこのことが繰り返さ
れることによって発汗粒を形成する発汗現象が、特に負
極性となる中心電極の先端面に具えられるプラチナ系の
貴金属チップの先端外周縁において発生し易いものであ
り、この発汗現象によって形成される発汗粒が成長する
ことにより、火花放電を行う中心電極の先端面と、この
中心電極の先端面と対向する位置に配置される接地電極
の放電面との間に形成されるスパークギャップにおいて
ブリッジが形成され易くなるため、最終的にスパークギ
ャップ間においてブリッジが形成された場合には、この
ブリッジを介して中心電極と接地電極との直接的な電気
的導通が起こるものとなって、中心電極の先端面と接地
電極の放電面との間での火花放電が行われることがなく
なり、ガスエンジンにおいて燃料として使用される天然
ガス、都市ガス或はLPGガス等の気体燃料への失火の
原因となる問題がある。
【0006】そこで、この発明は上記従来のものの持つ
欠点等を改善するものであり、内燃機関、特に燃料とし
て天然ガス、都市ガス或はLPGガス等の気体燃料を使
用するガスエンジンのスパークプラグにおいて、その耐
久性を向上させるべく、火花放電による発汗現象により
生じる気体燃料に対する失火等の不具合を防止しようと
するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】そのために、絶縁体に固
持される中心電極の先端面と、この中心電極の先端面に
対向する位置において配置される接地電極との間にスパ
ークギャップを形成した上で、上記スパークギャップを
形成する中心電極の先端面及び中心電極の先端面に対向
する位置に配置される接地電極の放電面に互いに対向す
るように貴金属チップを配設すると共に、前記中心電極
の貴金属チップの先端外周縁に、曲率(R)或は幅
(C)が0.05〜0.2mmである面取り部を形成し
てなるものである。
【0008】更に、上記ガスエンジンに使用されるスパ
ークプラグにおいて、前記スパークギャップを0.3〜
0.5mmとするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】上記の構成を具えるので、実施に
あたりスパークギャップを形成する中心電極の先端面及
び中心電極の先端面に対向する位置に配置される接地電
極の放電面に互いに対向するように貴金属チップを配設
した上で、中心電極の貴金属チップの少なくともいずれ
か一方の先端外周縁に面取り部を形成することによっ
て、中心電極の貴金属チップの先端外周縁における火花
放電エネルギーの集中を防止し、更にこの火花放電の集
中を防止することにより中心電極の貴金属チップの局部
的な温度上昇を抑え、特に貴金属チップの外周縁におけ
る発汗現象を抑制するものとなるので、発汗粒によるブ
リッジの形成が妨げられるものとなり、燃焼室内での天
然ガス、都市ガス或はLPGガス等の気体燃料に対する
失火を防止し、耐久性をも向上させることができる。
【0010】また、上記中心電極の先端面の放電面に具
えられる貴金属チップの先端外周縁に、面取り部を形成
すると共に、接地電極の貴金属チップとの間のスパーク
ギャップを0.3〜0.5mmと小さく設定することと
しても、上記中心電極の先端面と接地電極の放電面に具
えられる貴金属チップの先端外周縁に形成される面取り
部により、貴金属チップの先端外周縁における集中的な
火花放電が防止されると共に、この火花放電の集中を防
止することで火花放電に伴うスパークギャップ間でのブ
リッジの形成が妨げられるものとなるので、上記スパー
クギャップの設定を小さくして、低い放電電圧として
も、スパークギャップ間での火花放電が可能となり、ス
パークプラグ自体の耐久性を向上させることができるも
のである。
【0011】
【実施例】この発明を図に示す実施例により更に説明す
る。(1)は、この発明の実施例である内燃機関、特に
天然ガス、都市ガス或はLPGガス等の気体燃料を使用
するガスエンジン用スパークプラグであり、この内燃機
関用スパークプラグ(1)は、先端に銅芯を耐熱性のニ
ッケル合金で被覆した複合の中心電極(3)を保持する
絶縁体(2)と、この絶縁体(2)を固持すると共に、
絶縁体(2)において保持される中心電極(3)の先端
に対向する位置にニッケル合金からなる接地電極(5)
を配設してなる主体金具(4)から構成される。
【0012】そして、この内燃機関用スパークプラグ
(1)においては、内燃機関用スパークプラグ(1)を
構成する絶縁体(2)に固持される中心電極(3)の先
端面(6)と、この中心電極(3)の先端面(6)に対
向する位置において配置される接地電極(5)の放電面
(7)との間にスパークギャップ(8)を形成するた
め、中心電極(3)の先端面(6)及び接地電極(5)
の放電面(7)に互いに対向するように、例えばプラチ
ナ(Pt)又はプラチナ(Pt)−イリジウム(Ir)
合金、プラチナ(Pt)−ニッケル(Ni)合金等の貴
金属チップ(9)、(10)を配設してスパークギャッ
プ(8)を形成すると共に、中心電極(3)の貴金属チ
ップ(9)の先端外周縁(11)において、曲率(R)
或は幅(C)0.05〜0.2mmの面取り部(12)
を形成してなるものである。この実施例において面取り
部(12)は、負極性が印加されるために火花の電極消
耗が大きい中心電極(3)側の貴金属チップ(9)に施
せば、発汗現象を抑制できるものとなる。
【0013】この発明の実施例であるガスエンジン等の
内燃機関用スパークプラグ(1)は、以上の構成を具え
るものであるので、スパークギャップ(8)を形成する
中心電極(3)の先端面(6)及び中心電極(3)の先
端面(6)に対向する位置に配置される接地電極(5)
の放電面(7)に互いに対向するように貴金属チップ
(9)、(10)を配設すると共に、中心電極(3)の
貴金属チップ(9)の先端外周縁(11)において面取
り部(12)を形成することによって、中心電極(3)
の先端面(6)の貴金属チップ(9)と、この中心電極
(3)の先端面(6)に対向する位置に配置される接地
電極(5)の放電面(7)の貴金属チップ(10)との
間で火花放電が行われても、中心電極(3)側の先端外
周縁(11)における火花放電のエネルギーが集中する
ことを防止することができ、更にこの火花放電の集中を
防止することで、局部的な火花放電の集中による温度上
昇を抑えることができるものとなるので、火花放電を行
う中心電極(3)の先端面(6)の貴金属チップ(9)
の先端外周縁(11)における発汗現象を抑制すること
ができるものとなり、中心電極(3)側の前記火花放電
に伴う発汗現象、すなわち、火花消耗におけるスパッタ
リング原子の拡散により飛散する際、酸化の少ない貴金
属の原子は中心電極(3)の表面に再付着し、次の放電
時の熱で溶解、凝着し発汗粒となる現象によって形成さ
れる発汗粒によるスパークギャップ(8)間に生ずるの
ブリッジの形成が妨げられるものとなり、ガスエンジン
の燃焼室内での天然ガス、都市ガス或はLPGガス等の
気体燃料に対する失火を防止すると共に、スパークプラ
グ(1)の耐久性をも向上させることができる。
【0014】また、上記絶縁体(2)に固持される中心
電極(3)の先端面(6)に具えられる貴金属チップ
(9)の先端外周縁(11)において図3に示すように
0.2mm以下の面取り部(12)を形成することで、
この貴金属チップ(9)の先端外周縁(11)の面取り
部(12)により、放電電圧の増加を抑えて貴金属チッ
プ(9)の先端外周縁(11)において集中的に発生し
易い火花放電を防止すると共に、中心電極(3)の貴金
属チップ(9)における局部的な温度上昇を抑えること
で発汗現象を抑制するものとなるので、この発汗現象に
伴って発生するブリッジの形成を妨げることができる。
更に面取り部(12)を施したスパ−クプラグ(1)の
耐久性を確認したところ、図4に示すように面取り部
(12)の寸法は0.05〜0.2mmの範囲でブリッ
ジが生ずることなく、充分に耐久性を有することができ
る。そして、0.2mmより大きいと放電電圧が高くな
るとと共に、耐久性能においても、電極消耗が大きく、
スパークギャップが拡大し、失火を生じ易くなるもので
ある。
【0015】そこで、この発明の実施例であるガスエン
ジンに使用される内燃機関用スパークプラグ(1)につ
いて、貴金属チップ(9)に直径が1.0mmのプラチ
ナ−20%イリジウム合金を使用し、スパークギャップ
を0.3mm、加圧力8kg/cm・cmの条件下で面
取り寸法(C)の値に対する放電電圧との関係(図3参
照)及び、1000rpm×100%負荷、燃料にメタ
ンガス、スパークギャップ0.3mmの条件下で、貴金
属チップ(9)に直径が1.0mmのプラチナ−20%
イリジウム合金に使用して面取り寸法(C)に対する不
具合発生までの運転時間との関係(図4参照)を実機に
装着して試験したところ、その効果が十分に確認され
た。
【0016】
【発明の効果】以上のとおり、中心電極の先端面の放電
面において具えられる貴金属チップの先端外周縁に曲率
(R)或は幅(C)0.05〜0.2mmの面取り部を
形成することによって、中心電極側の火花放電の集中を
防止して、貴金属チップの発汗現象を抑制することによ
り、失火の原因となるスパークギャップ間でのブリッジ
の形成を妨げると共に、局部的な温度上昇による貴金属
チップの摩耗を抑制することができるので、スパ−クプ
ラグを一般の値より小さく、0.3〜0.5mmとして
スパークプラグの耐消耗性をも含めた耐久性を著しく向
上させることが可能となる優れた効果を有するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例である内燃機関用スパークプ
ラグの部分断面図である。
【図2】この発明の実施例である内燃機関用スパークプ
ラグの要部拡大断面図である。
【図3】貴金属チップの先端外周縁における面取り部の
面取り寸法に対する放電電圧の変化を示した図である。
【図4】貴金属チップの先端外周縁における面取り部の
面取り寸法に対する不具合発生まで運転時間との関係を
示した図である。
【符号の説明】
1 内燃機関用スパークプラグ 2 絶縁体 3 中心電極 4 主体金具 5 接地電極 6 (中心電極の)先端面 7 (接地電極の)放電面 8 スパークギャップ 9 中心電極の貴金属チップ 10 接地電極の貴金属チップ 11 先端外周縁 12 面取り部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁体に固持される中心電極の先端面
    と、この中心電極の先端面に対向する位置において配置
    される接地電極との間にスパークギャップを形成した上
    で、前記スパークギャップを形成する中心電極の先端面
    及び中心電極の先端面に対向する位置に配置される接地
    電極の放電面に互いに対向するように貴金属チップを配
    設すると共に、前記中心電極の貴金属チップの先端外周
    縁に、曲率(R)或は幅(C)が0.05〜0.2mm
    である面取り部を形成してなる内燃機関用スパークプラ
    グ。
  2. 【請求項2】 前記スパークギャップを0.3〜0.5
    mmとしてガスエンジンに用いてなる請求項1記載の内
    燃機関用スパークプラグ。
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