JPH10321342A - スパークプラグ - Google Patents
スパークプラグInfo
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- JPH10321342A JPH10321342A JP9368546A JP36854697A JPH10321342A JP H10321342 A JPH10321342 A JP H10321342A JP 9368546 A JP9368546 A JP 9368546A JP 36854697 A JP36854697 A JP 36854697A JP H10321342 A JPH10321342 A JP H10321342A
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- alloy
- spark
- spark plug
- center electrode
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
- H01T13/39—Selection of materials for electrodes
Landscapes
- Spark Plugs (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 発火部の合金組成がＩｒ−Ｒｈ系をベースと
しつつも、従来のＩｒ−Ｒｈ二元合金を使用したものと
比較して、高温でのＩｒ成分の酸化・揮発による発火部
の消耗が格段に起こりにくい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、絶
縁体２の外側に設けられた主体金具１と、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とを備え、それら中心電極３と接
地電極４との少なくとも一方にチップ３１ないし３２が
固着されて火花放電ギャップｇが形成される。そして、
該チップ３１ないし３２は、Ｉｒを主体としてＲｈを
０．１〜３５重量％の範囲で含有し、さらにＲｕ及びＲ
ｅの少なくともいずれかを合計で０．１〜１７重量％の
範囲で含有する合金により構成される。
しつつも、従来のＩｒ−Ｒｈ二元合金を使用したものと
比較して、高温でのＩｒ成分の酸化・揮発による発火部
の消耗が格段に起こりにくい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、絶
縁体２の外側に設けられた主体金具１と、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とを備え、それら中心電極３と接
地電極４との少なくとも一方にチップ３１ないし３２が
固着されて火花放電ギャップｇが形成される。そして、
該チップ３１ないし３２は、Ｉｒを主体としてＲｈを
０．１〜３５重量％の範囲で含有し、さらにＲｕ及びＲ
ｅの少なくともいずれかを合計で０．１〜１７重量％の
範囲で含有する合金により構成される。
Description
【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。
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）合金のチップを溶接して発火部
を形成したものが使用されているが、白金は高価であり
融点も１７６９℃程度であって耐火花消耗材料としては
十分ではないため、チップ材料としてより安価で融点も
２４５４℃程度と高いＩｒ（イリジウム）を使用する提
案がなされている。ところが、発火部をＩｒで構成した
場合、Ｉｒは９００〜１０００℃の高温域においては、
揮発性の酸化物を生じて消耗しやすい性質を有している
ため、そのまま電極発火部に使用すると、火花消耗より
も酸化揮発による消耗が問題となる欠点がある。従っ
て、市街地走行のような温度の低い条件であれば耐久性
はよいが、高速連続運転の場合には、耐久性が極端に低
下してしまう問題がある。
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）合金のチップを溶接して発火部
を形成したものが使用されているが、白金は高価であり
融点も１７６９℃程度であって耐火花消耗材料としては
十分ではないため、チップ材料としてより安価で融点も
２４５４℃程度と高いＩｒ（イリジウム）を使用する提
案がなされている。ところが、発火部をＩｒで構成した
場合、Ｉｒは９００〜１０００℃の高温域においては、
揮発性の酸化物を生じて消耗しやすい性質を有している
ため、そのまま電極発火部に使用すると、火花消耗より
も酸化揮発による消耗が問題となる欠点がある。従っ
て、市街地走行のような温度の低い条件であれば耐久性
はよいが、高速連続運転の場合には、耐久性が極端に低
下してしまう問題がある。
【０００３】そこで、チップを構成する合金に適当な元
素を添加して、Ｉｒの酸化揮発による消耗を抑さえる試
みがなされている。例えば、特開平９−７７３３号公報
には、Ｒｈを添加することによりＩｒ成分の酸化揮発を
抑さえ、チップの高温耐熱性と耐消耗性を改善したスパ
ークプラグが開示されている。
素を添加して、Ｉｒの酸化揮発による消耗を抑さえる試
みがなされている。例えば、特開平９−７７３３号公報
には、Ｒｈを添加することによりＩｒ成分の酸化揮発を
抑さえ、チップの高温耐熱性と耐消耗性を改善したスパ
ークプラグが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
開示されたスパークプラグにおいてチップ材料として使
用されているＩｒ−Ｒｈ合金は、内燃機関の高速・高負
荷連続運転に耐えうるだけの酸化揮発による消耗を抑え
るためには、Ｒｈの含有量をかなり多くしなければなら
ない。しかしながら、ＲｈはＩｒと比べて数倍高価であ
り、しかも融点は１９７０℃程度とＩｒよりもかなり低
いため、含有量を多くし過ぎるとチップの材料コストが
高騰するばかりでなく、耐火花消耗性も十分ではなくな
るという問題がある。すなわち、近年では、内燃機関の
性能向上に伴いプラグの使用条件はますます厳しくなる
傾向にあり、チップをＩｒ−Ｒｈ二元合金により構成し
た場合には、Ｒｈの含有量を相当に増やすと、運転条件
によっては耐火花消耗性を必ずしも十分に確保できない
場合がある。
開示されたスパークプラグにおいてチップ材料として使
用されているＩｒ−Ｒｈ合金は、内燃機関の高速・高負
荷連続運転に耐えうるだけの酸化揮発による消耗を抑え
るためには、Ｒｈの含有量をかなり多くしなければなら
ない。しかしながら、ＲｈはＩｒと比べて数倍高価であ
り、しかも融点は１９７０℃程度とＩｒよりもかなり低
いため、含有量を多くし過ぎるとチップの材料コストが
高騰するばかりでなく、耐火花消耗性も十分ではなくな
るという問題がある。すなわち、近年では、内燃機関の
性能向上に伴いプラグの使用条件はますます厳しくなる
傾向にあり、チップをＩｒ−Ｒｈ二元合金により構成し
た場合には、Ｒｈの含有量を相当に増やすと、運転条件
によっては耐火花消耗性を必ずしも十分に確保できない
場合がある。
【０００５】なお、上記公報の実施例には、Ｉｒ−Ｒｈ
二元合金をベースとして、これにＰｔ、Ｎｉといった第
三金属成分を、Ｉｒを置換する形で添加した合金でチッ
プを構成したときの、プラグの耐久性試験の結果が開示
されている。しかしながら、該結果によれば耐久試験後
のチップの消耗量は、ＰｔないしＮｉを添加しない合金
を用いた場合よりも却って大きくなっており、Ｉｒ−Ｒ
ｈ二元合金の耐消耗性を改善する結果にはなっていな
い。
二元合金をベースとして、これにＰｔ、Ｎｉといった第
三金属成分を、Ｉｒを置換する形で添加した合金でチッ
プを構成したときの、プラグの耐久性試験の結果が開示
されている。しかしながら、該結果によれば耐久試験後
のチップの消耗量は、ＰｔないしＮｉを添加しない合金
を用いた場合よりも却って大きくなっており、Ｉｒ−Ｒ
ｈ二元合金の耐消耗性を改善する結果にはなっていな
い。
【０００６】本発明の第一の課題は、発火部の材料とし
てＩｒ−Ｒｈ系合金を使用しつつも、従来のＩｒ−Ｒｈ
二元合金を使用したものと比較して、高温でのＩｒ成分
の酸化・揮発による発火部の消耗が格段に起こりにく
く、ひいては市街地走行においても、高速走行において
も優れた耐久性を確保することができるスパークプラグ
を提供することにある。また、第二の課題は、上記第一
の課題を解決しつつ、さらに、高価なＲｈの含有量を上
記従来のスパークプラグよりも少なく抑さえることがで
き、より安価で耐久性を確保できるスパークプラグを提
供することにある。
てＩｒ−Ｒｈ系合金を使用しつつも、従来のＩｒ−Ｒｈ
二元合金を使用したものと比較して、高温でのＩｒ成分
の酸化・揮発による発火部の消耗が格段に起こりにく
く、ひいては市街地走行においても、高速走行において
も優れた耐久性を確保することができるスパークプラグ
を提供することにある。また、第二の課題は、上記第一
の課題を解決しつつ、さらに、高価なＲｈの含有量を上
記従来のスパークプラグよりも少なく抑さえることがで
き、より安価で耐久性を確保できるスパークプラグを提
供することにある。
【０００７】
【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の第一の構
成は、中心電極と、その中心電極の外側に設けられた絶
縁体と、絶縁体の外側に設けられた主体金具と、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、
Ｉｒを主体としてＲｈを０．１〜３５重量％の範囲で含
有し、さらにＲｕ及びＲｅの少なくともいずれかを合計
で０．１〜１７重量％の範囲で含有する合金により構成
されることを特徴とする。
題を解決するために本発明のスパークプラグの第一の構
成は、中心電極と、その中心電極の外側に設けられた絶
縁体と、絶縁体の外側に設けられた主体金具と、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、
Ｉｒを主体としてＲｈを０．１〜３５重量％の範囲で含
有し、さらにＲｕ及びＲｅの少なくともいずれかを合計
で０．１〜１７重量％の範囲で含有する合金により構成
されることを特徴とする。
【０００８】また、本発明のスパークプラグの第二の構
成は、中心電極と、その中心電極の外側に設けられた絶
縁体と、絶縁体の外側に設けられた主体金具と、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、
Ｉｒを主体としてＲｈを０．１〜３５重量％の範囲で含
有し、さらにＲｕを０．１〜１７重量％の範囲で含有す
る合金により構成されることを特徴とする。
成は、中心電極と、その中心電極の外側に設けられた絶
縁体と、絶縁体の外側に設けられた主体金具と、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、
Ｉｒを主体としてＲｈを０．１〜３５重量％の範囲で含
有し、さらにＲｕを０．１〜１７重量％の範囲で含有す
る合金により構成されることを特徴とする。
【０００９】本発明者は、火花放電ギャップを形成する
発火部を、Ｉｒを主体として上記組成範囲のＲｈを含有
し、さらにＲｕ及びＲｅの少なくともいずれかを上記組
成範囲で含有する合金で構成することで、高温でのＩｒ
成分の酸化揮発による消耗が、前記従来技術に開示され
たＩｒ−Ｒｈ二元合金を使用した場合と比較してさらに
効果的に抑制され、ひいてはより耐久性に優れたスパー
クプラグが実現されることを見い出したのである。
発火部を、Ｉｒを主体として上記組成範囲のＲｈを含有
し、さらにＲｕ及びＲｅの少なくともいずれかを上記組
成範囲で含有する合金で構成することで、高温でのＩｒ
成分の酸化揮発による消耗が、前記従来技術に開示され
たＩｒ−Ｒｈ二元合金を使用した場合と比較してさらに
効果的に抑制され、ひいてはより耐久性に優れたスパー
クプラグが実現されることを見い出したのである。
【００１０】なお、上記発火部は、表記組成の金属から
なるチップを、接地電極及び／又は中心電極に対し溶接
により接合して形成することができる。この場合、本明
細書でいう「発火部」とは、接合されたチップのうち、
溶接による組成変動の影響を受けていない部分（例え
ば、溶接により接地電極ないし中心電極の材料と合金化
した部分を除く残余の部分）を指すものとする。
なるチップを、接地電極及び／又は中心電極に対し溶接
により接合して形成することができる。この場合、本明
細書でいう「発火部」とは、接合されたチップのうち、
溶接による組成変動の影響を受けていない部分（例え
ば、溶接により接地電極ないし中心電極の材料と合金化
した部分を除く残余の部分）を指すものとする。
【００１１】上記合金中のＲｈの含有量が０．１重量％
未満になるとＩｒの酸化・揮発の抑制効果が不十分とな
り、発火部が消耗しやすくなるためプラグの耐消耗性が
確保できなくなる。一方、Ｒｈの含有量が３０重量％を
超えると、ＲｅないしＲｕを含有する合金の融点が低下
して耐火花消耗性が損なわれ、プラグの耐久性が同様に
確保できなくなる。それ故、Ｒｈの含有量は上記範囲で
調整される。
未満になるとＩｒの酸化・揮発の抑制効果が不十分とな
り、発火部が消耗しやすくなるためプラグの耐消耗性が
確保できなくなる。一方、Ｒｈの含有量が３０重量％を
超えると、ＲｅないしＲｕを含有する合金の融点が低下
して耐火花消耗性が損なわれ、プラグの耐久性が同様に
確保できなくなる。それ故、Ｒｈの含有量は上記範囲で
調整される。
【００１２】一方、ＲｕないしＲｅの合計含有量が０．
１重量％未満になると、これら元素の添加によるＩｒの
酸化揮発による消耗を抑制する効果が不十分となり、例
えばＩｒ−Ｒｈ二元系合金を使用した場合に対する優位
性が失われる。また、ＲｕないしＲｅの合計含有量が１
７重量％を超えると、発火部が却って火花消耗しやすく
なり、プラグの十分な耐久性が確保できなくなる。それ
故、Ｒｕ及びＲｅの合計含有量は上記範囲で調整され、
望ましくは０．１〜１３重量％、さらに望ましくは０．
５〜１０重量％の範囲で調整するのがよい。
１重量％未満になると、これら元素の添加によるＩｒの
酸化揮発による消耗を抑制する効果が不十分となり、例
えばＩｒ−Ｒｈ二元系合金を使用した場合に対する優位
性が失われる。また、ＲｕないしＲｅの合計含有量が１
７重量％を超えると、発火部が却って火花消耗しやすく
なり、プラグの十分な耐久性が確保できなくなる。それ
故、Ｒｕ及びＲｅの合計含有量は上記範囲で調整され、
望ましくは０．１〜１３重量％、さらに望ましくは０．
５〜１０重量％の範囲で調整するのがよい。
【００１３】なお、Ｒｕ及びＲｅはいずれか一方のみを
単独で添加してもよく（例えば本発明の第二の構成では
Ｒｕのみを添加する形となる）、両者を複合して添加し
てもいずれでもよい。
単独で添加してもよく（例えば本発明の第二の構成では
Ｒｕのみを添加する形となる）、両者を複合して添加し
てもいずれでもよい。
【００１４】Ｒｕ及び／又はＲｅを合金に添加すること
により発火部の耐消耗性が改善される原因の一つとし
て、例えばこれら成分の添加により、合金表面に高温で
安定かつ緻密な酸化物皮膜が形成され、単体の酸化物で
は揮発性が非常に高かったＩｒが、該酸化物皮膜中に固
定されることが推測される。そして、この酸化物皮膜が
一種の不動態皮膜として作用し、Ｉｒ成分の酸化進行を
抑制するものと考えられる。また、後述の実験データに
示す通り、Ｒｈを添加しない状態では、Ｒｕ及び／又は
Ｒｅを添加しても合金の高温での耐酸化揮発性はそれほ
ど改善されないことから、上記酸化物皮膜はＩｒ−Ｍ−
Ｒｈ系等の複合酸化物（ただしＭはＲｕ及びＲｅの１種
又は２種以上。以下同じ）であり、これが緻密性ないし
合金表面に対する密着性においてＩｒ−Ｍ系の酸化物皮
膜より優れたものとなっていることも考えられる。
により発火部の耐消耗性が改善される原因の一つとし
て、例えばこれら成分の添加により、合金表面に高温で
安定かつ緻密な酸化物皮膜が形成され、単体の酸化物で
は揮発性が非常に高かったＩｒが、該酸化物皮膜中に固
定されることが推測される。そして、この酸化物皮膜が
一種の不動態皮膜として作用し、Ｉｒ成分の酸化進行を
抑制するものと考えられる。また、後述の実験データに
示す通り、Ｒｈを添加しない状態では、Ｒｕ及び／又は
Ｒｅを添加しても合金の高温での耐酸化揮発性はそれほ
ど改善されないことから、上記酸化物皮膜はＩｒ−Ｍ−
Ｒｈ系等の複合酸化物（ただしＭはＲｕ及びＲｅの１種
又は２種以上。以下同じ）であり、これが緻密性ないし
合金表面に対する密着性においてＩｒ−Ｍ系の酸化物皮
膜より優れたものとなっていることも考えられる。
【００１５】なお、Ｒｕ及び／又はＲｅの合計含有量が
増え過ぎると、Ｉｒ酸化物の揮発よりはむしろ下記のよ
うな機構により火花消耗が進行するようになるものと推
測される。すなわち、形成される酸化物皮膜の緻密性あ
るいは合金表面に対する密着力が低下し、該合計含有量
が１７重量％を超えると特にその影響が顕著となる。そ
して、スパークプラグの火花放電の衝撃が繰返し加わる
と、形成されている酸化物皮膜が剥がれ落ちやすくな
り、それによって新たな金属面が露出して火花消耗が進
行しやすくなるものと考えられる。
増え過ぎると、Ｉｒ酸化物の揮発よりはむしろ下記のよ
うな機構により火花消耗が進行するようになるものと推
測される。すなわち、形成される酸化物皮膜の緻密性あ
るいは合金表面に対する密着力が低下し、該合計含有量
が１７重量％を超えると特にその影響が顕著となる。そ
して、スパークプラグの火花放電の衝撃が繰返し加わる
と、形成されている酸化物皮膜が剥がれ落ちやすくな
り、それによって新たな金属面が露出して火花消耗が進
行しやすくなるものと考えられる。
【００１６】また、Ｒｕ及び／又はＲｅの添加により、
さらに次のような重要な効果を達成することができる。
すなわち、Ｒｕ及び／又はＲｅを合金中に含有させるこ
とにより、Ｉｒ−Ｒｈ二元合金を使用する従来のスパー
クプラグと比較して、Ｒｈ含有量を大幅に削減しても耐
消耗性を十分に確保でき、ひいては高性能のスパークプ
ラグをより安価に構成できるようになる。そして、本発
明のスパークプラグの第三の構成は、発火部の合金組成
以外は第一の構成と同様であるが、発火部を構成する合
金のＲｈの含有量が、第一の構成よりも少ない０．１〜
３重量％の範囲で調整される。なお、ＲｕとＲｅとは、
第一の構成と同様に、その少なくともいずれかが合計で
０．１〜１７重量％の範囲で含有される。
さらに次のような重要な効果を達成することができる。
すなわち、Ｒｕ及び／又はＲｅを合金中に含有させるこ
とにより、Ｉｒ−Ｒｈ二元合金を使用する従来のスパー
クプラグと比較して、Ｒｈ含有量を大幅に削減しても耐
消耗性を十分に確保でき、ひいては高性能のスパークプ
ラグをより安価に構成できるようになる。そして、本発
明のスパークプラグの第三の構成は、発火部の合金組成
以外は第一の構成と同様であるが、発火部を構成する合
金のＲｈの含有量が、第一の構成よりも少ない０．１〜
３重量％の範囲で調整される。なお、ＲｕとＲｅとは、
第一の構成と同様に、その少なくともいずれかが合計で
０．１〜１７重量％の範囲で含有される。
【００１７】すなわち、Ｉｒ−Ｒｈ二元合金を使用する
前述の特開平９−７７３３号公報には、発火部たるチッ
プに含有されるＲｈの量は、１〜６０重量％の範囲で調
整され、望ましくは３〜３０重量％の範囲で調整される
旨が開示されている。そして、その実施例にも示されて
いるように、Ｉｒ−Ｒｈ二元合金の場合、Ｒｈの含有量
が１重量％未満の組成においてはチップの耐消耗性が明
らかに不足し、１〜３重量％の範囲においても必ずしも
最上の耐消耗性は確保されていない。しかしながら、Ｒ
ｕ及び／又はＲｅを添加することにより、従来、十分な
耐消耗性の確保は困難とみなされていた上記組成範囲に
おいて、前記二元合金を使用した従来のスパークプラグ
に匹敵するか、又はそれ以上の耐消耗性を確保できるよ
うになる。
前述の特開平９−７７３３号公報には、発火部たるチッ
プに含有されるＲｈの量は、１〜６０重量％の範囲で調
整され、望ましくは３〜３０重量％の範囲で調整される
旨が開示されている。そして、その実施例にも示されて
いるように、Ｉｒ−Ｒｈ二元合金の場合、Ｒｈの含有量
が１重量％未満の組成においてはチップの耐消耗性が明
らかに不足し、１〜３重量％の範囲においても必ずしも
最上の耐消耗性は確保されていない。しかしながら、Ｒ
ｕ及び／又はＲｅを添加することにより、従来、十分な
耐消耗性の確保は困難とみなされていた上記組成範囲に
おいて、前記二元合金を使用した従来のスパークプラグ
に匹敵するか、又はそれ以上の耐消耗性を確保できるよ
うになる。
【００１８】なお、発火部の酸化消耗特性の評価方法と
しては各種考えられるが、本発明においては一つの目安
として、該発火部を構成する合金により直径０．７mm、
厚さ０．５mmの円板状の試験片を作製し、これを大気中
にて１１００℃で３０時間保持した後の試験片の重量減
少値（以下、酸化減量という）を採用するものとする。
そして、発火部の合金の組成は、上記酸化減量が２０％
以下となるように選定するのがよい。酸化減量が２０％
を超えると、発火部の耐消耗性を確保できなくなる場合
がある。なお、合金の組成は、上記酸化減量が、望まし
くは１０％以下、さらに望ましくは５％以下となるよう
に設定するのがよい。
しては各種考えられるが、本発明においては一つの目安
として、該発火部を構成する合金により直径０．７mm、
厚さ０．５mmの円板状の試験片を作製し、これを大気中
にて１１００℃で３０時間保持した後の試験片の重量減
少値（以下、酸化減量という）を採用するものとする。
そして、発火部の合金の組成は、上記酸化減量が２０％
以下となるように選定するのがよい。酸化減量が２０％
を超えると、発火部の耐消耗性を確保できなくなる場合
がある。なお、合金の組成は、上記酸化減量が、望まし
くは１０％以下、さらに望ましくは５％以下となるよう
に設定するのがよい。
【００１９】また、上記発火部を構成する合金には、元
素周期律表の３Ａ族（いわゆる希土類元素）及び４Ａ族
（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）に属する金属元素の酸化物（複合
酸化物を含む）を０．１〜１５重量％の範囲内で含有さ
せることができる。これにより、Ｉｒ成分の酸化・揮発
による消耗がさらに効果的に抑制される。上記酸化物の
含有量が０．１重量％未満になると、当該酸化物添加に
よるＩｒの酸化・揮発防止効果が十分に得られなくな
る。一方、酸化物の含有量が１５重量％を超えると、チ
ップの耐熱衝撃性が低下し、例えばチップを電極に溶接
等により固着する際に、ひびわれ等の不具合を生ずるこ
とがある。なお、上記酸化物としては、Ｙ2Ｏ3が好適に
使用されるが、このほかにもＬａ2Ｏ3、ＴｈＯ2、Ｚｒ
Ｏ2等を好ましく使用することができる。
素周期律表の３Ａ族（いわゆる希土類元素）及び４Ａ族
（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）に属する金属元素の酸化物（複合
酸化物を含む）を０．１〜１５重量％の範囲内で含有さ
せることができる。これにより、Ｉｒ成分の酸化・揮発
による消耗がさらに効果的に抑制される。上記酸化物の
含有量が０．１重量％未満になると、当該酸化物添加に
よるＩｒの酸化・揮発防止効果が十分に得られなくな
る。一方、酸化物の含有量が１５重量％を超えると、チ
ップの耐熱衝撃性が低下し、例えばチップを電極に溶接
等により固着する際に、ひびわれ等の不具合を生ずるこ
とがある。なお、上記酸化物としては、Ｙ2Ｏ3が好適に
使用されるが、このほかにもＬａ2Ｏ3、ＴｈＯ2、Ｚｒ
Ｏ2等を好ましく使用することができる。
【００２０】
【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、図２に示すように、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。
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、図２に示すように、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。
【００２１】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。
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。
【００２２】次に、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３２は、Ｉｒを主体と
してＲｈを０．１〜３５重量％、望ましくは０．１〜３
重量％の範囲で含有し、さらにＲｕ及びＲｅの少なくと
もいずれか（例えばＲｕ）を合計で、０．１〜１７重量
％、望ましくは０．１〜１３重量％、より望ましくは
０．５〜１０重量％の範囲で含有する合金により構成さ
れる。
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３２は、Ｉｒを主体と
してＲｈを０．１〜３５重量％、望ましくは０．１〜３
重量％の範囲で含有し、さらにＲｕ及びＲｅの少なくと
もいずれか（例えばＲｕ）を合計で、０．１〜１７重量
％、望ましくは０．１〜１３重量％、より望ましくは
０．５〜１０重量％の範囲で含有する合金により構成さ
れる。
【００２３】図３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、ここに上記発火部を構成する合金組成からなる
円板状の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、これらチップは、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成分
粉末を成形・焼結することにより得られる焼結材により
構成することができる。
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、ここに上記発火部を構成する合金組成からなる
円板状の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、これらチップは、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成分
粉末を成形・焼結することにより得られる焼結材により
構成することができる。
【００２４】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３２と接地電極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。
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３２と接地電極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。
【００２５】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が前述の合金で構成されること
で、Ｉｒの酸化・揮発による発火部の消耗が抑制され、
加えて融点の高い材料を有効に使用できることによって
耐火花消耗性も改善される。これにより、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。
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が前述の合金で構成されること
で、Ｉｒの酸化・揮発による発火部の消耗が抑制され、
加えて融点の高い材料を有効に使用できることによって
耐火花消耗性も改善される。これにより、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。
【００２６】
（実施例１）所定量のＩｒ、Ｒｈ、Ｒｅ及びＲｕを配合
・溶解することによりＩｒを主体としてＲｈとＲｅ又は
Ｒｕとを各種組成で含有する合金を作製し、これを直径
０．７mm、厚さ０．５mmの円板状のチップに加工した。
そして、それらチップを試験片とし、大気中にて１１０
０℃で３０時間保持した後の各試験片の重量減少を測定
した。その結果を図４〜図６に示す。まず、図４は、Ｒ
ｅ及びＲｕを含有しない、Ｉｒ−Ｒｈ二元合金を用いた
場合の試験片の酸化減量と、Ｒｈ含有量との関係を示し
ている。Ｒｈを３重量％以上添加した場合は、酸化減量
の値が比較的小さく、スパークプラグの発火部として使
用可能であることが示唆されているが、３重量％未満の
範囲では酸化減量は急速に大きくなっており、発火部と
しての耐消耗性に問題が生ずることを示している。
・溶解することによりＩｒを主体としてＲｈとＲｅ又は
Ｒｕとを各種組成で含有する合金を作製し、これを直径
０．７mm、厚さ０．５mmの円板状のチップに加工した。
そして、それらチップを試験片とし、大気中にて１１０
０℃で３０時間保持した後の各試験片の重量減少を測定
した。その結果を図４〜図６に示す。まず、図４は、Ｒ
ｅ及びＲｕを含有しない、Ｉｒ−Ｒｈ二元合金を用いた
場合の試験片の酸化減量と、Ｒｈ含有量との関係を示し
ている。Ｒｈを３重量％以上添加した場合は、酸化減量
の値が比較的小さく、スパークプラグの発火部として使
用可能であることが示唆されているが、３重量％未満の
範囲では酸化減量は急速に大きくなっており、発火部と
しての耐消耗性に問題が生ずることを示している。
【００２７】次に、図５は、Ｒｈの含有量を１重量％に
固定したときの、試験片の酸化減量と、ＲｅないしＲｕ
含有量との関係を示している。ＲｅとＲｕとは、合金に
対してそれぞれ単独で添加したが、酸化減量とそれらの
含有量との関係は両者でほとんど差は生じなかった。図
５にはその結果を重ね合わせた形で示している。すなわ
ち、ＲｅとＲｕとを添加しない場合（図４でＲｈ＝１重
量％に対応）は、酸化減量がほぼ１００％に近い大きな
値を示しているのに対し、ＲｅないしＲｕを微量添加し
ただけで酸化減量は急速に小さくなり、添加量が０．５
重量％以上では２０％以下、１重量％以上では１０％以
下と大幅に減少していることがわかる。これは、図４に
示すＩｒ−Ｒｈ二元合金の試験結果において、Ｒｈ含有
量を２０重量％以上に増大させた場合に匹敵するか、あ
るいはそれをしのぐ良好なレベルであり、該合金でスパ
ークプラグの発火部を構成すれば、プラグの温度が上昇
する高速・高負荷運転状態においても発火部の消耗が抑
制され、プラグの耐久性が高められることが示唆されて
いる。なお、ＲｅないしＲｕの含有量が１０重量％を超
えると酸化減量は増大に転じ、さらに含有量が１７重量
％を超えると、発火部の耐消耗性に問題を生じうる４０
％程度にまで酸化減量が大きくなっている。
固定したときの、試験片の酸化減量と、ＲｅないしＲｕ
含有量との関係を示している。ＲｅとＲｕとは、合金に
対してそれぞれ単独で添加したが、酸化減量とそれらの
含有量との関係は両者でほとんど差は生じなかった。図
５にはその結果を重ね合わせた形で示している。すなわ
ち、ＲｅとＲｕとを添加しない場合（図４でＲｈ＝１重
量％に対応）は、酸化減量がほぼ１００％に近い大きな
値を示しているのに対し、ＲｅないしＲｕを微量添加し
ただけで酸化減量は急速に小さくなり、添加量が０．５
重量％以上では２０％以下、１重量％以上では１０％以
下と大幅に減少していることがわかる。これは、図４に
示すＩｒ−Ｒｈ二元合金の試験結果において、Ｒｈ含有
量を２０重量％以上に増大させた場合に匹敵するか、あ
るいはそれをしのぐ良好なレベルであり、該合金でスパ
ークプラグの発火部を構成すれば、プラグの温度が上昇
する高速・高負荷運転状態においても発火部の消耗が抑
制され、プラグの耐久性が高められることが示唆されて
いる。なお、ＲｅないしＲｕの含有量が１０重量％を超
えると酸化減量は増大に転じ、さらに含有量が１７重量
％を超えると、発火部の耐消耗性に問題を生じうる４０
％程度にまで酸化減量が大きくなっている。
【００２８】また、図５には、Ｒｈを添加しない場合の
試験結果を破線で示しているが、酸化減量の大幅な改善
は見られない。このことは、合金の酸化揮発による消耗
性を向上させる効果が、ＲｈとＲｅないしＲｕとが複合
添加されることではじめて達成され、それら元素の添加
効果が一体不可分に結びついていることを示すものであ
る。
試験結果を破線で示しているが、酸化減量の大幅な改善
は見られない。このことは、合金の酸化揮発による消耗
性を向上させる効果が、ＲｈとＲｅないしＲｕとが複合
添加されることではじめて達成され、それら元素の添加
効果が一体不可分に結びついていることを示すものであ
る。
【００２９】一方、図６は、Ｒｈの含有量を３０重量％
に固定して同様の試験を行なった場合の、結果を示すも
のである。ＲｅないしＲｕの添加量を例えば０．５〜１
０重量％の範囲で設定した合金は、それらを添加しない
Ｉｒ−Ｒｈ二元合金に比べて、酸化減量の値が１／３〜
１／４程度に小さくなっていることがわかる。
に固定して同様の試験を行なった場合の、結果を示すも
のである。ＲｅないしＲｕの添加量を例えば０．５〜１
０重量％の範囲で設定した合金は、それらを添加しない
Ｉｒ−Ｒｈ二元合金に比べて、酸化減量の値が１／３〜
１／４程度に小さくなっていることがわかる。
【００３０】（実施例２）所定量のＩｒ、Ｒｈ、Ｒｅ及
びＲｕを配合・溶解することによりＩｒを主体としてＲ
ｈとＲｅ又はＲｕとを各種組成で含有する合金を作製
し、これを直径０．７mm、厚さ０．５mmの円板状のチッ
プに加工した。
びＲｕを配合・溶解することによりＩｒを主体としてＲ
ｈとＲｅ又はＲｕとを各種組成で含有する合金を作製
し、これを直径０．７mm、厚さ０．５mmの円板状のチッ
プに加工した。
【００３１】なお、合金中のＲｕないしＲｅの添加条件
は、ＲｕないしＲｅの合計含有量を１０重量％又は０．
５重量％のいずれかに固定するとともに、それぞれＲｕ
単独添加、Ｒｅ単独添加及びＲｕ−Ｒｅの複合添加の、
都合６種類のいずれかに設定し、各条件毎にＲｈ含有量
を０〜４０重量％の各種値で設定した（ただし０重量％
は比較例）。また、比較のため、Ｒｅ及びＲｕをいずれ
も添加せず、Ｒｈ含有量を０〜４０重量％各種値で設定
した合金のチップも合わせて作製した。
は、ＲｕないしＲｅの合計含有量を１０重量％又は０．
５重量％のいずれかに固定するとともに、それぞれＲｕ
単独添加、Ｒｅ単独添加及びＲｕ−Ｒｅの複合添加の、
都合６種類のいずれかに設定し、各条件毎にＲｈ含有量
を０〜４０重量％の各種値で設定した（ただし０重量％
は比較例）。また、比較のため、Ｒｅ及びＲｕをいずれ
も添加せず、Ｒｈ含有量を０〜４０重量％各種値で設定
した合金のチップも合わせて作製した。
【００３２】そして、このチップを用いて図１及び図２
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を形成した。ただし、火花放電ギャップｇの
幅は１．１mmに設定した。そして、これらプラグの性能
試験を以下の条件にて行った。すなわち、６気筒ガソリ
ンエンジン（排気量３０００cc）にプラグを取り付け、
スロットル全開状態、エンジン回転数５５００ｒｐｍに
て４００時間連続運転し（中心電極温度約９００℃）、
運転終了後のプラグの火花放電ギャップｇの拡大量を測
定した。図７は、その結果を合金中のＲｈの含有量と火
花放電ギャップ増加量との関係で示したものである。
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を形成した。ただし、火花放電ギャップｇの
幅は１．１mmに設定した。そして、これらプラグの性能
試験を以下の条件にて行った。すなわち、６気筒ガソリ
ンエンジン（排気量３０００cc）にプラグを取り付け、
スロットル全開状態、エンジン回転数５５００ｒｐｍに
て４００時間連続運転し（中心電極温度約９００℃）、
運転終了後のプラグの火花放電ギャップｇの拡大量を測
定した。図７は、その結果を合金中のＲｈの含有量と火
花放電ギャップ増加量との関係で示したものである。
【００３３】すなわち、Ｒｅ及び／又はＲｕを含有させ
た合金で発火部を構成したものは、それらの含有量を
０．５重量％及び１０重量％のいずれに設定した場合に
おいても、Ｒｕ単独添加、Ｒｅ単独添加及びＲｕ−Ｒｅ
の複合添加の別によらず、ＲｅないしＲｕを含有しない
Ｉｒ−Ｒｈ二元合金で発火部を構成したものと比較し
て、いずれのＲｈ含有量においてもこれとほぼ同等か、
あるいはそれ以上の耐消耗性を示している。例えば、Ｒ
ｅ及び／又はＲｕの合計含有量が０．５重量％の条件で
は、Ｒｈが５〜３５重量までの広い組成範囲で、良好な
耐消耗性能が安定的に得られていることがわかる。ま
た、Ｒｈ含有量が５重量％未満の範囲においては、二元
合金を使用したものでは耐消耗性が急速に低下している
のに対し、Ｒｅ及び／又はＲｕを含有する合金を使用し
たものは、良好な耐消耗性を示していることがわかる。
た合金で発火部を構成したものは、それらの含有量を
０．５重量％及び１０重量％のいずれに設定した場合に
おいても、Ｒｕ単独添加、Ｒｅ単独添加及びＲｕ−Ｒｅ
の複合添加の別によらず、ＲｅないしＲｕを含有しない
Ｉｒ−Ｒｈ二元合金で発火部を構成したものと比較し
て、いずれのＲｈ含有量においてもこれとほぼ同等か、
あるいはそれ以上の耐消耗性を示している。例えば、Ｒ
ｅ及び／又はＲｕの合計含有量が０．５重量％の条件で
は、Ｒｈが５〜３５重量までの広い組成範囲で、良好な
耐消耗性能が安定的に得られていることがわかる。ま
た、Ｒｈ含有量が５重量％未満の範囲においては、二元
合金を使用したものでは耐消耗性が急速に低下している
のに対し、Ｒｅ及び／又はＲｕを含有する合金を使用し
たものは、良好な耐消耗性を示していることがわかる。
【図１】本発明のスパークプラグを示す正面断面図。
【図２】その発火部側の正面部分断面図。
【図３】図２の要部を示す拡大断面図。
【図４】実施例１において、Ｉｒ−Ｒｈ二元合金試験片
を用いた場合の、試験片中のＲｈ含有量と酸化減量との
関係を示すグラフ。
を用いた場合の、試験片中のＲｈ含有量と酸化減量との
関係を示すグラフ。
【図５】同じく、Ｒｈを１重量％含有するＩｒ−Ｒｈ−
Ｒｅ系合金試験片ないしＩｒ−Ｒｈ−Ｒｕ系合金試験片
を用いた場合の、試験片中のＲｅ又はＲｕの含有量と酸
化減量との関係を示すグラフ。
Ｒｅ系合金試験片ないしＩｒ−Ｒｈ−Ｒｕ系合金試験片
を用いた場合の、試験片中のＲｅ又はＲｕの含有量と酸
化減量との関係を示すグラフ。
【図６】同じく、Ｒｈを３０重量％含有するＩｒ−Ｒｈ
−Ｒｅ系合金試験片ないしＩｒ−Ｒｈ−Ｒｕ系合金試験
片を用いた場合の、試験片中のＲｅ又はＲｕの含有量と
酸化減量との関係を示すグラフ。
−Ｒｅ系合金試験片ないしＩｒ−Ｒｈ−Ｒｕ系合金試験
片を用いた場合の、試験片中のＲｅ又はＲｕの含有量と
酸化減量との関係を示すグラフ。
【図７】発火部を構成する各種合金中のＲｈ含有量と、
火花放電ギャップの増加量との関係を示すグラフ。
火花放電ギャップの増加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 (5)
- 【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、前記絶縁体の外側に設けられた主体金
具と、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、Ｉｒを主体としてＲｈを０．１〜３５重
量％の範囲で含有し、さらにＲｕ及びＲｅの少なくとも
いずれかを合計で０．１〜１７重量％の範囲で含有する
合金により構成されることを特徴とするスパークプラ
グ。 - 【請求項２】 中心電極と、その中心電極の外側に設け
られた絶縁体と、前記絶縁体の外側に設けられた主体金
具と、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、Ｉｒを主体としてＲｈを０．１〜３５重
量％の範囲で含有し、さらにＲｕを０．１〜１７重量％
の範囲で含有する合金により構成されることを特徴とす
るスパークプラグ。 - 【請求項３】 中心電極と、その中心電極の外側に設け
られた絶縁体と、前記絶縁体の外側に設けられた主体金
具と、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、Ｉｒを主体としてＲｈを０．１〜３重量
％の範囲で含有し、さらにＲｕ及びＲｅの少なくともい
ずれかを合計で０．１〜１７重量％の範囲で含有する合
金により構成されることを特徴とするスパークプラグ。 - 【請求項４】 前記発火部を構成する合金は、Ｒｕ及び
Ｒｅの少なくともいずれかを合計で０．１〜１３重量％
の範囲で含有する請求項１ないし３のいずれかに記載の
スパークプラグ。 - 【請求項５】 前記発火部を構成する合金は、Ｒｕ及び
Ｒｅの少なくともいずれかを合計で０．５〜１０重量％
の範囲で含有する請求項１ないし４のいずれかに記載の
スパークプラグ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36854697A JP3672718B2 (ja) | 1997-03-18 | 1997-12-25 | スパークプラグ |
| EP98301619A EP0866530B1 (en) | 1997-03-18 | 1998-03-05 | Spark plug |
| DE69800238T DE69800238T2 (de) | 1997-03-18 | 1998-03-05 | Zündkerze |
| US09/040,851 US5998913A (en) | 1997-03-18 | 1998-03-18 | Spark plug with iridium-rhodium alloy discharge portion |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8591797 | 1997-03-18 | ||
| JP9-85917 | 1997-03-18 | ||
| JP36854697A JP3672718B2 (ja) | 1997-03-18 | 1997-12-25 | スパークプラグ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10321342A true JPH10321342A (ja) | 1998-12-04 |
| JP3672718B2 JP3672718B2 (ja) | 2005-07-20 |
Family
ID=26426924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36854697A Expired - Lifetime JP3672718B2 (ja) | 1997-03-18 | 1997-12-25 | スパークプラグ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5998913A (ja) |
| EP (1) | EP0866530B1 (ja) |
| JP (1) | JP3672718B2 (ja) |
| DE (1) | DE69800238T2 (ja) |
Cited By (2)
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| WO2012116062A2 (en) * | 2011-02-22 | 2012-08-30 | Federal-Mogul Ignition Company | Electrode material for a spark plug |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3075528B2 (ja) | 1998-09-22 | 2000-08-14 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ及び内燃機関用点火システム |
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| DE10027651C2 (de) | 2000-06-03 | 2002-11-28 | Bosch Gmbh Robert | Elektrode, Verfahren zu deren Herstellung und Zündkerze mit einer derartigen Elektrode |
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