JPH1074575A - スパークプラグ - Google Patents
スパークプラグInfo
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- JPH1074575A JPH1074575A JP8335119A JP33511996A JPH1074575A JP H1074575 A JPH1074575 A JP H1074575A JP 8335119 A JP8335119 A JP 8335119A JP 33511996 A JP33511996 A JP 33511996A JP H1074575 A JPH1074575 A JP H1074575A
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Spark Plugs (AREA)
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Abstract
成分の酸化・揮発による消耗が起こりにくく、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3〜
50重量%(ただし50重量%は含まない)の範囲で含
有する金属により構成される。
Description
るスパークプラグに関する。
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、白金は高価である
ためチップ材料として安価なIr(イリジウム)を使用
する提案がなされている。
発火部をIrで構成した場合、Irは900〜1000
℃の高温域において酸化・揮発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った。
つつも、高温でのIr成分の酸化・揮発による消耗が起
こりにくく、ひいては市街地走行においても、高速走行
においても耐久性に優れたスパークプラグを提供するこ
とにある。
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、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、Irを主体としてRhを3
〜50重量%(ただし50重量%は含まない)の範囲で
含有する金属により構成されることを特徴とする。
発火部を、Irを主体として上記範囲のRhを含有する
合金で構成することで、高温でのIr成分の酸化・揮発
による消耗が効果的に抑制され、ひいては耐久性に優れ
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。
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。
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久性が低下す
る。この場合、発火部の消耗が起きる場所としては、中
心電極及び/又は接地電極に溶接されたチップの先端面
部分が第一に挙げられるが、Rh含有量が減少するとチ
ップの側面部でも消耗が進行することがある。このよう
な状況になると、火花放電のためのチップの通電断面積
が減少する結果、チップの先端面部に電界が集中しやす
くなり、消耗が加速度的に進行してプラグの寿命が急速
に尽きてしまうことにもつながる。従って、Rhの含有
量の調整は、チップの先端面部だけでなく、側面部にお
ける消耗もなるべく生じにくい範囲を選定することが望
ましいといえる。一方、Rhの含有量が50重量%以上
になると合金の融点が低下し、プラグの耐久性が同様に
低下する。以上のことから、Rhの含有量は前述の範囲
で調整するのがよく、望ましくは7〜30重量%、より
望ましくは15〜25重量%、最も望ましくは18〜2
2重量%の範囲で調整するのがよい。
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。
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。
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、Rhを3〜50重量%(50重量%を含まず)の範
囲で含有する合金により構成される。なお、合金中のR
hの含有量は、望ましくは7〜30重量%、より望まし
くは15〜25重量%、最も望ましくは18〜22重量
%の範囲で調整される。
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。
合、該溶解合金素材に対し圧延、鍛造、引き抜き、切
削、切断及び打抜きの少なくともいずれかの工程を含む
加工を施すことにより所定のチップ形状を得ることがで
きる。ここで、圧延、鍛造、あるいは打抜き等の加工
は、合金を所定の温度に昇温して行うことができる(い
わゆる熱間あるいは温間加工)。その加工温度は合金組
成にもよるが、例えば700℃以上とするのがよい。
り板状に加工し、さらにその板材を熱間打抜き加工によ
り所定の形状に打ち抜いてチップを形成する方法、ある
いは溶解合金を熱間圧延又は熱間鍛造により線状あるい
はロッド状に加工した後、これを長さ方向に所定長に切
断してチップを形成する方法等が採用できる。ここで、
チップ材質の主成分であるIrは単体金属としては延性
あるいは展性に乏しいが、Rhを添加することでその加
工性が改善され、例えば圧延ないし鍛造による板材、ロ
ッドあるいは線材等への加工がRhを添加しない場合と
比較して行いやすくなる。具体的には、圧延ないし鍛造
時に合金素材にクラック等の欠陥が生じにくくなり、ひ
いてはチップの製造効率及び材料歩留まりを向上させる
ことができる。なお、合金素材の加工性は、Rhの添加
量が増大するほど良好になる。
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。
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る
ので、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。
により、Rhを0〜60重量%の各種比率で含有し残部
が実質的にIrで構成された合金(ただし、Rh=0及
び60重量%は比較例)を用意し、これを熱間圧延によ
り板材に加工し、さらに該板材から放電加工により直径
0.7mm、厚さ0.5mmの円板状のチップを切り出し
た。なお、比較例として、Pt−13重量%Ir溶解合
金を用いたチップも作製した。そ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条件に
て行った。 条件A(連続高速運転を想定):6気筒ガソリンエンジ
ン(排気量3000cc)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6000rpmにて
300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3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。 条件B(市街地運転を想定):4気筒ガソリンエンジン
(排気量2000cc)にそれらプラグを取り付け、アイ
ドリング1分→エンジン回転数3500rpm、全開状
態で30分→エンジン回転数2000rpm、半開状態
で20分を1サイクルとして、1000時間運転し(中
心電極温度約780℃)、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4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。
が本発明の範囲に属するプラグについては、火花放電ギ
ャップgの増加が小さいのに対し、比較例(Rh60重
量%以上、及びPt−Ir合金)のプラグは火花放電ギ
ャップが著しく拡大していることがわかる。また、それ
よりも高負荷の条件Aにおいては、実施例と比較例との
間における火花放電ギャップ増加量の差がさらに顕著と
なっている。また、Rhの含有量範囲が3〜50重量%
から7〜30重量%へ、さらには15〜25重量%へと
変化するに伴い、ギャップ増加量が段階的に減少してお
り、特にRh含有量が15〜25重量%であるチップを
使用したプラグにおいては、厳しい運転条件にも拘わら
ず、非常に良好な耐久性を示していることがわかる。
金素材については、Rhを含有しないIr単体金属素材
と比較して、熱間圧延により板材形状に加工する際にク
ラックが発生しにくかった。
溶解することにより、Rhを15、18、20、22及
び25重量%の各比率で含有し残部が実質的にIrで構
成された合金を用意し、これをチップ材料として用いて
実施例1と同様のプラグを作製した。そして、これらプ
ラグに対し実施例1の条件Aよりもさらに厳しい下記条
件Cにて性能試験を行った。条件C:4気筒ガソリンエ
ンジン(排気量1600cc)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6250rp
mにて300時間連続運転し(中心電極温度約950
℃)、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5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。
〜22重量%であるチップを使用したプラグにおいて
は、Rh含有量が該範囲外にあるチップを使用したもの
に比べて、条件Bよりさらに厳しい条件Cにおいてもギ
ャップ増加量が小さく、より良好な耐久性を示している
ことがわかる。
図。
放電ギャップの拡大量との関係を示すグラフ(実施例
1:条件A)。
放電ギャップの拡大量との関係を示すグラフ(実施例
1:条件B)。
放電ギャップの拡大量との関係を示すグラフ(実施例
2:条件C)。
Claims (4)
- 【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、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、Irを主体としてRhを3〜50重量%
(ただし50重量%は含まない)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】 前記発火部を構成する合金は、Rhを7
〜30重量%の範囲で含有する請求項1記載のスパーク
プラグ。 - 【請求項3】 前記発火部を構成する合金は、Rhを1
5〜25重量%の範囲で含有する請求項1記載のスパー
クプラグ。 - 【請求項4】 前記発火部を構成する合金は、Rhを1
8〜22重量%の範囲で含有する請求項1記載のスパー
クプラグ。
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