JPS6062083A

JPS6062083A - 内燃機関の点火プラグ

Info

Publication number: JPS6062083A
Application number: JP16751583A
Authority: JP
Inventors: 浜井　九五
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-09-13
Filing date: 1983-09-13
Publication date: 1985-04-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、内燃機関の点火プラグ、特に、長距離放電
形点火プラグの改良に関する。

［従来技術］一般に、点火プラグは絶縁した中心電極と接地した側方
電極からなる放電電極を燃焼室に臨ませ栓体及び碍子部
分くセラミックス等の絶縁体）を外部に出し、高電圧に
より電極に火花を飛ばし混合気を着火燃焼さＩ゛るもの
である。この種、点火プラグのうちで、着火性を向上し
、稀薄燃焼を指向するものとして、長距離放電形点火プ
ラグが知られている。（昭和５２年５月自動車技術会講
演会論文前刷集Ｎ０１７７１第５９〜第６２頁参照）こ
の従来の長距離放電形の点火プラグを第１図にＪ：り説
明する。

図において、１は点火プラグ本体、２は周囲が複数の電
極からなる接地電極、３はセラミックス等の薄肉の絶縁
体、４は中心電極、５は微小空間ギ１７ツプ、６は側面
ギャップである。中心電極４は薄肉の絶縁体３により囲
われ、これに対し、その周囲に接地電極２が微小空間ギ
ャップ５を隔てて配置されている。また沿面ギャップ６
は絶縁体３の長手１ｉ向に大きく形成されている。中心
電極及び接地電極は放電による消耗が少い合金例えばニ
ッケル合金が用いられる。又、１２はガス空間で、絶縁
体３の下方本体部分がカーボンで１１６１着された場合
これを燃１、自己浄化機能を果すと共に、過早着火を生
じない程瓜の焼は具合となる熱価をもつにう構成されて
いる。

いま、中心電極４に負の電圧が印加されると、中心電極
と接地電極との間隙が狭いため強い電界が生じ、微小空
間ギレップ５に複数のコロナ（正性）が背後電極効果に
より発生ずる。中心電極４（，１絶縁されているので、
前記コロナは絶縁体３の表面に沿っ−（土がし、中心電
極４の放電アーク脚部分２０に向つ゛Ｃ進展し、そこに
発生しているコ１１〕（Ｑ性）に達すると火花放電に至
る。

即ら、この点火プラグの特徴は、微小空間ギヤツノ蛋）
と沿面ギ１１ツブからなり、沿面ギャップは、１′、■
に、中心°市極がセラミックスの背後電極となっ−Ｃ放
電電圧を低下できるため、大きくとることができ、これ
により長℃１放電距離が得られる点に有る。

このように、放電距離が長いため、混合気と放電の接触
確率が高く着火性に優れている。また、微小空間ギャッ
プが一般のプラグＪ：り小さいため、圧縮圧やｆｌｕ合
気密度の影響を受りに＜り、沿面ギャップのｔＩｉ電安
電性定性り低い破壊電圧で放電開始ができるものである
。

しかしながら、このような従来の点火プラグを実際に、
稀薄燃燗内燃機関に使用づると、以下のような性能上の
問題点が発生した。ずなわら、第１に、稀薄混合気を円
滑に着火けしめるため高エネルギ電源を使用すると、接
地電１ｉ１ｉが複数（゛あるのに中心電極が１個ひある
ため、中心電極の電食による消耗が激しいことである。

通常のプラグは電極が１個ずつの対であるため、双方均
等に消耗するが、艮距１１１ｔｌｉ電形プラグは中心電
極のみの消耗が激しく、極めてアンバランスである。

第２に、稀薄燃焼の為、それだけ燃焼湿度が低く自己浄
化性能に劣り、このため、主どして暖気運、転中絶縁体
がカーボンに汚損され易いことである。絶縁体がカーボ
ンで汚Ｊ（１されると、放電路がガス空間内にも入りこ
み、それだけ良くなって有効な放電路中の電流密度が低
下し、カーボン焼切り効果を減少さける結果、ミス点火
に至るものである。

「発明の目的」この発明は、稀薄燃焼機関において、長距離放電形点火
プラグを使用づる場合、高エネルギ電源を用いＣ−ｂ中
心電極が消耗しないようにすることを主要目的とし、更
に、暖気運転中、絶縁体がカーホンに汚損されても点火
ミスしないようにすることをＦｌ＝Ｉ加的目的とするも
のである。

［発明の構成］この発明は、接地電極が中心電極に対し薄肉の絶縁体ど
微小空間ギ１７ツプを隔てて配置され、かつ、火花放電
路どなる沿面ギ１７ツブが大きく形成され−（いる点火
プラグにおいて、中心電極の放電）７−り脚部分をイリ
ジウム、金パラジウム、白金、ｙ、；　Ｌ、　＜は、タ
ングステン等の金属又は合金からなる耐食性材料で覆っ
たことを要旨とし、併せＣ１接地電極が中心電極の軸方
向において２個有り、そのうちの１個が他の接地電極よ
りガス空間側に位置する円筒状接地電極であり、かつ、
その微小空間ギレップが他の微小空間ギ１？ツブと同等
か、又は、それにり小さいことを附加的要旨とりるもの
である。

［作用］中心電極が耐電食性材わ１で覆われているので、その放
電アーク脚部分から、周ｆｕｌｌの複数接地電極；こ向
ってその数だｉノのコロナ放電しても、中心電極が酸化
されず、その耐久性を増り゛ものである。

この結果、接地電極との消耗の４＼ランスがとれること
になる。また、円筒状の接地電極であるので、ガス空間
が遮断され、当該接地７１４！’１１より内方のカーボ
ン汚損が防止される結果、沿面放電路の電流密度の増加
により暖気運転中等における汚損カーボンを焼切り点火
ミスを回避りるものである。

［実施例（１）］第２図において、中心電極４の先端部周囲、即ら放電ア
ーク脚部分が耐電食性材料７で覆われている。その他は
、従来と同一である。

耐電食１１月材料としては、イリジウム（Ｉｒ）、金パ
ラジウム（Ａｕと１０％Ｐｄの合金で白金の代用品どな
るもの）、白金（Ｐｔ）、若しくは、タングステン（Ｗ
）のうちいずれかの金属又は合金が適当Ｃあり、あるい
は、これらの合金でもにい。これら月わ１は高価である
ので、中心電極の放電アーク脚部分を覆うにう、好まし
くは、絶縁体上面２１より若干内部まで入りこんだ部分
を覆うように覆る。もちろん、耐電食性月利と中心電極
材料にニッケル合金）とは良く密着するように転ｊ点、
圧入又はろうイリ（）その他の方法で接合リ−るものど
りる。

このＪ：うに、中心電極４が耐電食性材１３１．７で覆
われているので、中心電極４から接地電極２に向って複
数の放電アークが発生しても、中心電極がＴｉ極による
消耗即ち酸化がされず、その耐久性を増りものである。

に実施例（２）］第３図において、中心電極４は前実施例と同゛様に先端
部を耐電食性材１７で覆われ、更に、中心にこの中心電
極の金属材料であるニッケル合金よりも熱伝導率の大き
い金属、例えば銅又はその合金等の材料１０を転造その
他の方法により入れて埋設したものである。

又、接地電極２のほかに、もう１個の円筒状接地電極１
゛１を軸方向においてガス空間１２の側に位置づるよう
に、かつ、本体１と一体的に中心に向って突出して設け
、これにより、絶縁体３との間の微小空間ギ１？ツブ８
を他の微小空間ギャップ５と同等か、又はそれより小と
ツる。従って、この円筒状接地型ｔｉ１１により形成さ
れる沿面ギトップ９は伯の沿面ギャップ６にり人きくな
るが、これは両接地電極を接近さけて同等にしたもので
もよい。

以上のような構成により、中心電極の耐久１！ｌは前実
施例と同様に増加するほか、その中心に熱伝導率の大き
い金属材料１０が埋設されているので、放電などによる
加熱を当該金属材料１０の熱伝導により外部に逃がし耐
電食性材料７の耐熱条件を緩和することができる。

また、接地電極は通常の接地電極２のほかに、円筒状接
地電極１１を設（プ、２重接地電極としたのぐ、通常Ｉ
ｔ？又はカーボン汚損時にもかかわらず、放電路はｉ１
２合気に着火可能性の高い点火プラグ先端のレラミック
ス即ち絶縁体部分にとることかできる。

即ち、円筒状接地電極１１がない場合には、絶縁体３の
表面がカーボン汚損により放電の火花がカーボン下にも
ぐってガス空間１２の放電路まで長い距離を飛ぶために
放電密度が小さくなるが、この実施例のように円筒状接
地電極１１を、設けるとこれにより、ガス空間１２を遮
断する結果この円筒状接地電極１１より内方のガス空間
にはカーボンが剛着し難くなり、この為カーボン汚損時
の放電路の最大値は円筒状設置ｆ１２極１１と中心電極
４までの沿面ギャップ９となり、従ってその放電路中の
エネルギ密度、又は電流密度を短い距離の範■１で活用
でき、暖気等において、カーボン焼切りによる回復を図
ることができるものである。

なお、点火線の絶縁体が自己浄化温度（３００〜８００
℃）になっている通常の場合は、カーボン汚損がないの
で、ギ１７ツブ６による放電が行なわれる。

以上のように、円筒状接地電極１１による微小空間ギャ
ップ８は他の微小空間ギＩ７ツブ５と同等か、又はこれ
より小さくし、必ず、この空間ギャップ１１までで放電
が終り、イれＪ、り内方に３［：展しないようにり゛る
。

［実施例（３）］第４図におい−Ｃ１中心電極４叫前実施例と同様に、耐
電食性月利７で覆われ、かつ、中心に熱伝尋率人なる金
属材料１０を埋設しであるが、接地電極は異なるものと
なっている。

即ち、絶縁体３に対し微小空間ギｔ・ツブ５を形成する
接地電極１３は電界強度を増した先端の細い複数の針状
電極からなり、先端は温度上昇による酸化即ち、電食消
耗を防ぐ耐電食性金属材料のチップ１４を取付ける。こ
の場合耐電食性金属祠料は中心電極用のものと同一の材
料とする。

また、円筒状接地電極１５は本体１と別体に形成、嵌合
固着し、この内径部分と絶縁体３との間に微小空間ギャ
ップ８を形成する。これらのギャップ８及び５、更に沿
面ギャップ９及び６の関係は前実施例と同様である。

更に、円筒状接地電極１５は複数個のガス連絡孔１９を
穿ち、また、前述の細い剣状電極１３を複数個上面周囲
に植設するを可とする。

この実施例の場合、良熱伝導性の金属材料１０がある！
こめ、中心電極４と耐電食性材料７が耐熱条件の低下に
より冷却し過ぎて絶縁体３にカーボンが剛着しても、ガ
ス連絡孔１９がらガス空間１２ど燃焼室とが連通して熱
ガスを往来させるため、剛着７Ｊ−ボンを焼切り、自己
浄化作用を果すものである。

以上により、本実施例は中心電極の温度が過上がりるの
を防ぐと共に、絶縁体セラミックスの温度を自己浄化温
度範囲に保持し、また、円筒状接地電極の温度を高める
ことができ、鼠１状電極と相まって、それらの放電電圧
を低下りることができるものである。

［実施例（４）］第５図において、本体１と一体の円筒状接地電極１７は
絶縁体３に対し空間ギャップが零になるようその表面と
接触づる接地電極先端１８をもつ。

また、沿面ギャップ１６は他の沿面ギ１７ツブ６より充
分長いものとし、更に複数のガス連絡孔１９を本体１に
穿つ。

この場合は、カーボン汚損時に、接地電極光９ｉ：１８
がセラミックス表面に接触しているので、絶対に、放電
路がガス空間１２に通らない。従って、カーボン汚損時
には沿面ギヤツブ十〇にて、まＩこ、通常時は沿面ギャ
ップ６にて放電が行なわれ着火を容易にする。又、ガス
連絡孔１９によりセラミックスの温度を上げ自己浄化作
用を果１ことができる。

［発明の効果］以上説明してぎたように、この発明によれば、その構成
を中心電極はもとより接地電極も耐電食性金属材わ１を
とりｆｊけたこと、また、ガス空間内までカーボン下に
もぐった放電が行なわないよう点火プラグ本体の先端に
円筒状の第２の接地電極を段番ノたことどしたため、点
火プラグの長寿命即ちメンテナスフリー化が得られ、ま
た、カーボン汚損を電極密度を上げて焼切り易くしたた
め、フ１−ストアイドル時の暖気中の回転数を低くでき
、実用性燃費を向上Ｊることができる。更に、正常、異
常時共、放電路は混合気石火可能性の高い点火プラグ先
端にしか飛ばないため、ミス点火によるエンストを防止
できるという効果が得られる。

Ｊ：だ、低温始動時などの濃混合気使用時のエンストを
防止でき、リーン燃焼機関などに高点火工ネル：１゛電
源と組合Ｕた場合、稀薄燃焼時の機関燃焼のリイクル変
動を抑制し安定燃焼を行なわしめカーノック又はトルク
１ナージのないスムーズな運転が可能となる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の長距離放電形点火プラグの一部…ｉ面を
含む主要部正面図、第２図〜第５図はこの発明−による
点火プラグの実施例を承り主要部断面図である。（図面の主要な部分を表わ１７１号の説明）１・・・点
火プラグ本体　２・・・接地電極（複数）３・・・絶縁
体（セラミックス）４・・・中心電極５．８・・・微小空間ギＩｌツブ６．９．１６・・・沿面ギャップ７．１４・・・Ｎｒｌ電食性材料１０・・・伝導重大なる金属材料１１．１５．１７・・・円筒状接地電極１２・・・ガス
空間　１３・・・細い接地電極１８・・・接触接地電極
先端１９・・・ガス連絡孔（複数個）２０・・・放電アーク脚部分２１・・・絶縁体上筺第１図ＩＺ０２図　第３ＩＸＪ第４図Ｕ第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　接地電極が中心電極に対し薄肉の絶縁体と微小
空間ギ１７ツプを隔てて配置され、かつ、火花放電路と
なる側面ギャップが大きく形成されている点火プラグに
おいて、中心電極の放電アーク脚部分をイリジウム、金
パラジウム、白金若しくは、タングステン等の金属又は
合金からなる耐電食性材わ１で覆うことを特徴とする内
燃機関の点火プラグ。
（２）接地電極が中心電極の軸方向において２個有りそ
のうちの１個が、他の接地電極よりガス空間側に位置す
る円筒状接地電極であり、かつ、その微小空間ギレツブ
が他の微小空間ギャップと同等か又はそれより小さいこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の
点火プラグ。