JPH1022050A - スパークプラグ - Google Patents

スパークプラグ

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Publication number
JPH1022050A
JPH1022050A JP18834596A JP18834596A JPH1022050A JP H1022050 A JPH1022050 A JP H1022050A JP 18834596 A JP18834596 A JP 18834596A JP 18834596 A JP18834596 A JP 18834596A JP H1022050 A JPH1022050 A JP H1022050A
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JP
Japan
Prior art keywords
spark plug
center electrode
metal component
oxidation
weight
Prior art date
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Pending
Application number
JP18834596A
Other languages
English (en)
Inventor
Wataru Matsutani
渉 松谷
Koji Okazaki
浩二 岡崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP18834596A priority Critical patent/JPH1022050A/ja
Publication of JPH1022050A publication Critical patent/JPH1022050A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発火部が、Irよりもさらに融点の高い金属
からなるチップで構成され、より耐久性に優れたスパー
クプラグを提供する。 【解決手段】 スパークプラグ100は、中心電極3
と、その中心電極3の外側に設けられた絶縁体2と、一
方の端部側から中心電極3を突出させた状態で、絶縁体
2の外側に設けられた主体金具1と、その主体金具1に
一端が結合され、他端側が中心電極3と対向するように
配置された接地電極4と、それら中心電極3と接地電極
4との少なくとも一方に固着されて火花放電ギャップg
を形成する発火部31及び32とを備え、それら発火部
31及び32が、融点が2500℃以上の金属、具体的
にはW、Ta、Re、Osの1種又は2種以上を主成分
とする合金からなるチップにより構成される。なお、こ
れら合金には、酸化抑制金属成分として所定量のRhが
添加される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関に使用され
るスパークプラグに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車エンジン等の内燃機関用の
スパークプラグとして、耐火花消耗性向上のために電極
の先端にPt(白金:融点1769℃)合金のチップを
溶接して、これを発火部としたものが使用されている
が、それよりもさらに融点の高いIr(イリジウム:融
点2443℃)を使用して、プラグの長寿命化を図る提
案がなされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
エンジンの高出力化に伴いプラグの使用温度域はさらに
上昇する傾向にある。また、燻り汚損防止の観点から、
プラグの放電電圧を下げるためにチップの断面積を小さ
くする要求もあり、この場合はチップ体積が減少するた
めに、発火部の寿命に関する条件はますます厳しいもの
となっている。このようなことから、Ir系のチップを
使用したものよりもさらに耐久性に優れたプラグに対す
る要望が高まっている。
【0004】本発明は、発火部が、Irよりもさらに融
点の高い金属からなるチップにより構成され、より耐久
性に優れたスパークプラグを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】上述の課
題を解決するために本発明のスパークプラグは、中心電
極と、その中心電極の外側に設けられた絶縁体と、一方
の端部側から中心電極を突出させた状態で、絶縁体の外
側に設けられた主体金具と、その主体金具に一端が結合
され、他端側が中心電極と対向するように配置された接
地電極と、それら中心電極と接地電極との少なくとも一
方に固着されて火花放電ギャップを形成する発火部とを
備え、その発火部が、融点が2500℃以上の金属から
なるチップにより構成されたことを特徴とする。
【0006】発火部を構成するチップの材質として、上
記合金を使用することにより、例えば従来のIrを主体
とするチップを使用したものよりもさらに耐久性に優れ
たスパークプラグが実現される。
【0007】上記チップを構成する金属としては、具体
的には、W(タングステン)、Ta(タンタル)、Re
(レニウム)、Os(オスミウム)の1種又は2種以上
を主成分とするものを使用することができる。
【0008】上記金属を使用する場合、W、Ta、Re
及びOsは、高温で酸化を受けやすい性質を有している
ため、Rh等の酸化抑制金属成分を含有させたものを使
用することがより望ましい。
【0009】例えば酸化抑制金属成分としてRhを使用
する場合、その含有量が0.1重量%未満になると酸化
抑制効果が十分に達成できなくなるので、Rhは0.1
重量%以上、望ましくは5重量%以上の範囲で含有させ
るのがよい。また、W、Ta、Re及びOsを主体とす
る金属は、Rhの含有量が増大するほど融点が低下する
ので、Rhは合金の融点が2500℃を下回らない範囲
で添加する必要がある。
【0010】一方、酸化抑制金属成分は、上記主成分と
なる金属成分(以下、ベース金属成分という)に対する
固溶限を超えない範囲で含有させることが望ましい。酸
化抑制金属成分がベース金属成分に対する固溶限を超え
て含有された場合、両成分の間で脆弱な金属間化合物が
形成され、発火部の火花に対する耐久性や耐衝撃性に問
題を生ずることがある。また、金属間化合物が形成され
なくとも、配化抑制金属成分が固溶限を超えて含有され
た場合には、共晶反応や包晶反応等により多相組織が形
成され、腐食の進行が早まる等の問題が生ずることがあ
る。なお、金属間化合物の形成量が一定以下で、発火部
の耐久性等に及ぼす影響が小さい場合、あるいは多相組
織形成によるチップの耐食性に及ぼす影響が小さい場合
には、酸化抑制金属成分の含有量が上記固溶限を多少超
えた値となっていても差しつかえない。
【0011】例えば酸化抑制金属成分としてRhを使用
する場合、ベース金属成分の種類によって、その含有量
を下記のように調整することが望ましい。 ベース金属成分がWを主成分するものである場合:R
hの含有量を15重量%以下、望ましくは2重量%以下
とする。 ベース金属成分がTaを主成分するものである場合:
Rhの含有量を10重量%以下、望ましくは5重量%以
下とする。 ベース金属成分がReを主成分するものである場合:
Rhの含有量を30重量%以下、望ましくは10重量%
以下とする。 ベース金属成分がOsを主成分するものである場合:
Rhの含有量を30重量%以下、望ましくは10重量%
以下とする。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施の
形態を図面を用いて説明する。図1に示す本発明の一例
たるスパークプラグ100は、筒状の主体金具1、先端
部21が突出するようにその主体金具1の内側に嵌め込
まれた絶縁体2、先端に形成された発火部31を突出さ
せた状態で絶縁体2の内側に設けられた中心電極3、及
び主体金具1に一端が溶接等により結合されるとともに
他端側が側方に曲げ返されて、その側面が中心電極3の
先端部と対向するように配置された接地電極4等を備え
ている。また、接地電極4には上記発火部31に対向す
る発火部32が形成されており、それら発火部31と、
対向する発火部32との間の隙間が火花放電ギャップg
とされている。
【0013】絶縁体2は、例えばアルミナあるいは窒化
アルミニウム等のセラミック焼結体により構成され、そ
の内部には自身の軸方向に沿って中心電極3を嵌め込む
ための孔部6を有している。また、主体金具1は、低炭
素鋼等の金属により円筒状に形成されており、スパーク
プラグ100のハウジングを構成するとともに、その外
周面には、プラグ100を図示しないエンジンブロック
に取り付けるためのねじ部7が形成されている。
【0014】次に、図2に示すように、中心電極3及び
接地電極4の本体部3a及び4aはNi合金等で構成さ
れている。一方、上記発火部31及び対向する発火部3
2は、融点が2500℃以上の金属材料、具体的には、
W、Ta、Re、Osのいずれかを主成分とするベース
金属成分に対し、酸化抑制金属成分としてのRhを0.
1重量%以上、かつそれらベース金属成分に対する固溶
限以下の範囲で含有させた材料からなるチップとされて
いる。Rhの含有量は、例えば、ベース金属成分がWを
主成分するものである場合は0.1〜2重量%の範囲
で、Taを主成分とするものである場合はは0.1〜5
重量%の範囲で、Reを主成分するものである場合は
0.1〜10重量%の範囲で、Osを主成分するもので
ある場合は0.1〜10重量%以下の範囲でそれぞれ調
整される。なお、ベース金属成分は、W、Ta、Re、
Osの2種以上を主成分とするものを用いてもよい。
【0015】これら発火部は、例えば表記組成となるよ
うに各合金成分を配合・溶解することにより得られる溶
解材、又は合金粉末あるいは所定比率で配合された金属
単体粉末を成形・焼結することにより得られる焼結材か
らなるチップとして構成することができる。
【0016】図2に示すように、中心電極3の本体部3
aは先端側が縮径されるとともにその先端面が平坦に構
成され、ここに円板状に形成された上記チップを重ね合
わせ、さらにその接合面外縁部に沿ってレーザー溶接、
電子ビーム溶接、抵抗溶接等により溶接部Wを形成して
これを固着することにより発火部31が形成される。ま
た、対向する発火部32は、発火部31に対応する位置
において接地電極4にチップを位置合わせし、その接合
面外縁部に沿って同様に溶接部Wを形成してこれを固着
することにより形成される。なお、発火部31及び対向
する発火部32のいずれか一方を省略する構成としても
よい。この場合には、発火部31又は対向する発火部3
2及び接地電極4又は中心電極3との間で火花放電ギャ
ップgが形成される。
【0017】以下、スパークプラグ100の作用につい
て説明する。すなわち、スパークプラグ100は、その
ねじ部7においてエンジンブロックに取り付けられ、燃
焼室に供給される混合気への着火源として使用される。
ここで、その火花放電ギャップgを形成する発火部31
及び対向する発火部32が前述の合金からなるチップで
構成されることで発火部の耐久性が増大し、長期に渡っ
て火花放電ギャップgが拡大せず、プラグ100の寿命
を伸ばすことができる。
【0018】
【実施例】W、Ta、Re及びOsをそれぞれベース金
属成分とし、これに所定量のRhを配合・溶解すること
により、各々Rhを0.5〜5重量%含有し、残部が上
記ベース金属成分で構成された合金を用意し、これを用
いて直径0.7mm、厚さ0.5mmの円板状のチップを作
製した。なお、比較例として、Pt−13重量%Ir溶
解合金、及びIr中にY23を1.7重量%分散させた
焼結合金のチップも作製した。そして、これらチップを
用いて、図1に示すスパークプラグ100の発火部31
及び対向する発火部32を形成するとともに(火花放電
ギャップgの幅1.1mm)、各プラグの性能試験を以下
のようにして行った。すなわち、6気筒ガソリンエンジ
ン(排気量2800cc)にそれらプラグを取り付け、ス
ロットル全開状態、エンジン回転数5000rpmにて
800時間まで運転し、各時間毎のプラグの火花放電ギ
ャップgの拡大量を測定した。その結果を図3に示す。
【0019】すなわち、比較例のプラグについては、火
花放電ギャップgの増加が著しいのに対し、実施例のプ
ラグについては火花放電ギャップの拡大が少ないことが
わかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスパークプラグを示す正面部分断面
図。
【図2】その要部を示す拡大断面図。
【図3】各組成のチップを使用したプラグにおける、エ
ンジン運転時間と火花放電ギャップの拡大量との関係を
示すグラフ。
【符号の説明】
1 主体金具 2 絶縁体 3 中心電極 4 接地電極 31 発火部(チップ) 32 対向する発火部(チップ) g 火花放電ギャップ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中心電極と、その中心電極の外側に設け
    られた絶縁体と、一方の端部側から前記中心電極を突出
    させた状態で、前記絶縁体の外側に設けられた主体金具
    と、その主体金具に一端が結合され、他端側が前記中心
    電極と対向するように配置された接地電極と、それら中
    心電極と接地電極との少なくとも一方に固着されて火花
    放電ギャップを形成する発火部とを備え、 その発火部が、融点が2500℃以上の金属からなるチ
    ップにより構成されたことを特徴とするスパークプラ
    グ。
  2. 【請求項2】 前記チップを構成する金属は、W、T
    a、Re、Osの1種又は2種以上を主成分とするもの
    である請求項1記載のスパークプラグ。
  3. 【請求項3】 前記チップを構成する合金には、Rh等
    の酸化抑制金属成分が含有されている請求項2記載のス
    パークプラグ。
  4. 【請求項4】 前記酸化抑制金属成分は、前記主成分と
    なる金属成分に対する固溶限を超えない範囲で含有され
    ている請求項3記載のスパークプラグ。
  5. 【請求項5】 前記チップを構成する合金は、Wを主成
    分とし、前記酸化抑制金属成分としてのRhを2重量%
    以下の範囲で含有するものである請求項4記載のスパー
    クプラグ。
  6. 【請求項6】 前記チップを構成する合金は、Taを主
    成分とし、前記酸化抑制金属成分としてのRhを5重量
    %以下の範囲で含有するものである請求項4記載のスパ
    ークプラグ。
  7. 【請求項7】 前記チップを構成する合金は、Osを主
    成分とし、前記酸化抑制金属成分としてのRhを10重
    量%以下の範囲で含有するものである請求項4記載のス
    パークプラグ。
  8. 【請求項8】 前記チップを構成する合金は、Reを主
    成分とし、前記酸化抑制金属成分としてのRhを10重
    量%以下の範囲で含有するものである請求項4記載のス
    パークプラグ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009537067A (ja) * 2006-05-12 2009-10-22 エナーパルス,インク. 複合スパークプラグ
US8672721B2 (en) 2006-07-21 2014-03-18 Enerpulse, Inc. High power discharge fuel ignitor
US9640952B2 (en) 2012-01-27 2017-05-02 Enerpulse, Inc. High power semi-surface gap plug

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