JPS6123636B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は火花点火機関およびデイーゼル機関等
の内燃機関点火に使用される点火プラグの改良に
関する。

近年、内燃機関においては省エネルギー対策の
面から燃費の改善が切望されており、このため失
火の起こし易い希薄混合気でも着火が確実に行な
われる必要から、着火性に直接影響する点火プラ
グにおいて種々の研究、改良がなされている。

その一例として第１図に示すような点火プラグ
が提案されている。の点火プラグは、中心電極１
と接地電極２との間のスパークギヤツプを磁器絶
縁体３が包囲して小さな容積の放電空間４を形成
し、スパーク放電時に前記放電空間４内に生成す
るプラズマガスを噴出孔５より燃料―空気混合気
に噴出させるものである。

即ち、この点火プラグはスパーク放電によつて
混合気を直接に加熱直火する通常の点火プラグと
異なり、中心電極１と接地電極２間にスパークを
発生させて放電空間４内にイオン化により高温、
高エネルギーのプラズマガスを生成させ、このプ
ラズマガスの熱膨張による放電空間４内の圧力上
昇によつてプラズマガスを噴出孔５より混合気へ
噴出させ、この高温、高エネルギーのプラズマガ
ス噴流が希薄混合気でも確実に着火させることが
できるのであり、かゝる点火プラグを一般にプラ
ズマジエツト点火プラグと呼ばれている。

ところで、一般にかゝる点火プラグは放電空間
の容積を適当に選択することによりプラズマ効果
を最良に発揮させるように設計されている。しか
しこの放電空間の容積に依存して該空間の内面を
沿面とするスパークギヤツプ値が設定されてお
り、その値は通常点火プラグよりも大きく、１〜
４mmの範囲内に設定されているため放電々圧が著
しく高くなり、通常の点火電源を使用すると飛火
ミスが生じてプラズマ効果が損われるためにさら
に高電圧を発生する高性能の点火電源が要求さ
れ、かつそれに付随する部品にも一層耐電圧の向
上が要求されることからも、これら点火装置のコ
スト高騰は避けられなかつた。

さらに従来点火プラグは磁器絶縁体３が取付金
具６内に密着して保持されているため、熱特性が
冷え型に属し、低速、軽負荷運転等のカーボンを
発生し易い条件では磁器絶縁体の温度が低く、ス
パークギヤツプを形成する放電空間内の絶縁体内
壁が汚損されてスパーク放電が行なわれず、それ
故高エネルギーの重畳放電が無駄に放出される欠
点があつた。

本発明はこれら問題を有利に解決するため、磁
器絶縁体に発火脚部を設け、その発火脚部内部と
中心電極との間に背後電極効果を付加することに
よつてスパーク放電に至る放電々圧を大巾に低下
させることができ、かつ燃焼ガスが自由に出入す
る先端部が固定されない発火脚部の形成によつて
耐汚損性を向上させたプラズマジエツト点火プラ
グの提供を目的とする。

以下本発明を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す点火プラグで
あり、１はニツケル合金、タングステン合金等か
ら成るチツプ電極を放電部に備えた中心電極であ
り、この中心電極は高アルミナ質の磁器絶縁体３
の軸孔３ａ内に該軸孔の先端面３ｃより引込んで
公知の方法で固着されている。この磁器絶縁体３
は取付金具６のネジ部の内径６ａより細くしてガ
ス空間７を形成するように薄肉の発火脚部３ｂが
設けられ、このガス空間７内には燃焼ガスが自由
に出入するように発火脚部３ｂの先端３ｃは従来
のように接地電極を兼ねる取付金具６内に固定さ
れずに開放されている。これにより発火脚部の先
端部温度を高め耐汚損性をより向上することがで
きる。

４は磁器絶縁体３の軸孔３ａ内の上記中心電極
１と上記発火脚部３ｂの先端面３ｃとの間に形成
された小さな容積の放電空間であり、この放電空
間内には上記中心電極１との間に内壁を沿面とす
るスパークギヤツプ８を形成するため上記発火脚
部３ｂの周面側３ｄ内部および先端面３ｃに接地
電極用の導電体層２が形成されている。この導電
体層の周面側３ｄに埋設された一端は取付金具６
と電気的接続されており、その他端は先端面３ｃ
に露出して上記放電空間４を被い噴出孔５を形成
すると共に放電々極部を兼ねるように形成されて
いる。

上記絶縁体３は取付金具６の座面６ｂにパツキ
ン９を介して公知の方法で固定される。

こゝで導電体２の材料としては、Pt，Pdまた
はこれら合金等の貴金属粉末、或いはこれらにア
ルミナ、シリカ、ムライト、粘土等のセラミツク
粉末を添加した混合物、さらには上記貴金属粉末
にTiO₂，Cr₂O₃，Nb₂O₅，La₂O₅，LaCrO₃等の１
種以上の酸化物およびTiC，SiC，B₄C，Mo₂C等
の１種以上の炭化物を添加した混合物またはこれ
に上記セラミツク粉末を加えた混合物などが好適
に用いることができる。その好適な組合割合は、
例えば容量比にてPt20〜30％、Pd20〜30％、
TiO₂とTiC40〜60％およびセラミツク粉末０〜20
％から成る混合物が有利に使用できる。

そして具体的な導電体層の形成について例示す
ると、容量比にてPt粉末25％、Pd粉末25％、
TiO₂粉末30％、TiC粉末20％の混合物に有機バイ
ンダーとしてワニスを約１％適量添加混合してペ
ーストにし、これを予め成形されたアルミナ磁器
絶縁体３の発火脚部３ｂの周面側３ｄおよび先端
面３ｃに塗布し、次いでこの塗布面のうち先端面
３ｃおよび周面側３ｄの取付金具の接続部分を除
く周面にアルミナ磁器を被覆して埋め込め電極部
分を形成し、1600℃の大気中雰囲気化で焼成して
導電体層２を備える絶縁体３を製造する。

なお、先端面３ｃの放電々極部分の導電体層は
特に貴金属粉末を多量に混じて耐酸化性、耐火花
消耗性を贈強させることができる。

さらに本発明は第４図に示すように、磁器絶縁
体３の発火脚部３ｂの軸孔３ａの先端部に該軸孔
よりやゝ大きい先端孔３ｆを形成すると共に、こ
の先端孔３ｆ内にSiC，MoSi₂等の導電性セラミ
ツク電極部１２を嵌着する。この電極部の形成に
よつて放電々極部分の耐久性を向上させることが
できる。なお、この電極部１２には第２図に述べ
たと同様に発火脚部３ｂの周面側３ｄに埋め込み
電極が形成され、その一端は取付金具６と他端は
上記電極部１２と電気的に接続されている。

次に本発明のプラズマジエツト点火プラグは第
５図のプラズマジエツト点火装置として公知の電
源回路より、まず高電圧点火電源のブレーカポイ
ントBPを開いて点火コイルICの二次コイルに高
電圧を発生させ、これをシリーズギヤツプSGを
介して点火プラグPGの中心電極１と導電体層２
との間に印加すると、中心電極１と上記導電体層
との間に発火脚部３ｂの薄い肉厚を隔てゝ強い電
界が生成され、これによつて放電空間４の内面を
沿面とするスパークギヤツプ８をイオン化する背
後電極効果が生じて上記スパークギヤツプの放電
が低い電圧で放電することができる。次にこの先
行スパーク放電をトリガとして、低電圧の高エネ
ルギー点火電源（１ジユール以上）の高電圧電源
Ｅにより充電されたコンデンサＣの電荷を継続重
畳的に放出し、スパークギヤツプに高エネルギー
放電が行なわれプラズマが噴出される。

また、本発明は発火脚部の周面側３ｄの全面に
埋め込み電極の導電体層を形成することなく螺旋
状に形成しても背後電極効果が得られて同様な放
電々圧の低下が達成でき、しかも材料が節約され
てコスト低減が可能である。さらに中心電極の放
電部と導電体層との間の発火脚部３ｂの肉厚は
0.8〜20mmの範囲が耐電圧特性および背後電極効
果を有効に奏する上で望ましい。

以上述べたように本発明のプラズマジエツト点
火プラグは、(1) 磁器絶縁体に発火脚部を設けて
その発火脚部に放電電極部を除いて埋設された導
電体層を形成して中心電極との間に背後電極効果
を付加したことによつて放電電圧が大巾（約35
％）に低下することから、従来の点火電源を使用
しても飛火ミスが生じることなく、しかもこれに
付随する部品の耐電圧を特に考慮する必要がない
ことからも、これら点火装置の大巾なコスト低減
ができる。(2) また導電体層の大部分は絶縁体で
被覆されているため耐久性がすぐれる。(3) さら
に先端部が固定されない発火脚部を設けて燃焼ガ
スが自由に出入するガス空間を形成したことによ
つて絶縁体温度を高めて自己清浄作用を保ち、放
電空間内面にカーボン等が付着し難く耐汚損性が
向上でき、特に従来に較べて接地電極の熱容量を
小さくしたことからも耐汚損性を有利に向上させ
ることができる。(4) しかも発火脚部内部の導電
体層は高速、高負荷運転時における磁器絶縁体の
熱伝導性を高め、発火脚部の先端温度が低くなつ
て過早着火を有利に防止するなどの顕著な効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のプラズマジエツト点火プラグの
要部断面図、第２図は本発明の一実施例を示す同
様な点火プラグの要部断面図、第３図は第２図の
Ａ―Ａ切断による断面図、第４図は本発明の他の
実施例を示す同様な点火プラグの発火部断面図、
第５図はプラズマジエツト点火装置の回路図であ
る。 ２…導電体層、３…磁器絶縁体、３ｂ…発火脚
部、３ｃ…先端面、３ｄ…周面側、４…放電空
間、５…噴出孔、６…取付金具、６ａ…内径、８
…スパークギヤツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スパークギヤツプの周囲を磁器絶縁体で包囲
   して小さな容積の放電空間を形成し、スパーク放
   電時にこの放電空間内に生成するプラズマガスを
   前記放電空間に形成した噴出孔より燃料―空気混
   合気に噴出させるようにしたプラズマジエツト点
   火プラグにおいて、上記磁器絶縁体が取付金具の
   ネジ部の内径より細く先端部が固定されない発火
   脚部を形成すると共に、この発火脚部の周面側に
   一端が取付金具と電気的接続される接地電極用の
   導電体層が埋設され、その導電体層の他端が上記
   発火脚部の先端面または放電空間の先端内面に露
   出して形成したことを特徴とするプラズマジエエ
   ツト点火プラグ。 ２ 上記導電体層がPt，Pd，Pt―Pd合金等の貴
   金属粉末またはこれらとセラミツク粉末および／
   または金属酸化物、金属炭化物との混合物から成
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   プラズマジエツト点火プラグ。 ３ 上記発火脚部の周面の導電体層が螺旋状に形
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項および第２項記載のプラズマジエツト点火プ
   ラグ。