JPS62503134A - 内燃機関用の点火プラグ - Google Patents

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】 内燃機関用の点火プラグ 従来の技術 本発明は請求項の上位概念に記載の点火プラグを出発点としている。西ドイツ国 特許出願公開第２３６３８［］４号明細書に基づいて公知のこのような形式の点 火プラグはコンデンサを有しておシ、このコンデンサは点火プラグ内に組み込ま れていて、火花隙間に対して電気的に並列に配置されている。このコンデンサは 点火プラグの火花隙間の近くにおいて十分なエネルギを貯えるようになっておシ 、この結果点火プラグの火花隙間における火花発生時には火花のエネルギ豊富な 開始相が内燃機関における燃料・空気混合体の確実な点火を生せしめる。上に挙 げた西ドイツ国特許第２３６３８０４号明細書にはまた、付加的に前火花隙間を 有している形式の点火プラグが記載されており、この場合前火花隙間は同様に点 火プラグの内部に組み込まれていて、火花隙間と電気的に直列に位置している。

しかしながら前記西ドイツ国特許出願公開第２３６３８０４号明細書には、この ような点火プラグの経済的に実現可能かつ機能確実な構成に関してはなんら言及 されていない。

さらに西ドイツ国特許出願公開第３４０４０８１号明細書に開示された、コンデ ンサを組み込まれた点火プラグでは、複数の長手方向区分からまとめられた絶縁 体は、平均的な誘電率を有しているので、この点火プラグは２０〜１００ｐＦの 有利には３０〜８ｏｐＦの容量を有している。しかしながらこの場合この点火プ ラグのコンデンサは、内燃機関の電磁干渉を減じるもしくは抑えるという課題ひ いてはラジオ、テレビ及びこれに類したものにおける障害を回避するという課題 を有している。

発明の利点 これに対して、請求項に記載の特徴を備えた本発明による点火プラグは、それが 経済的に実現可能であり、内燃機関のすべての運転状態において薄い燃料・空気 混合体でさえも必要な耐用寿命にわたって確実に点火可能であるという利点を有 している。

従属項に記載した手段によって、請求項に記載の点火プラグの有利な改良が可能 である。例えば絶縁体を貫いて横方向に延びている分割面の間に、リング状の電 気絶縁要素が配置されており、該電気絶縁要素が各分割面にしっかりと接触して いて、この範囲において生じるすべての温度においてビム弾性的である材料から 成っていると特に有利である。これらの電気絶縁要素は例えばシリコンゴム又は 適当に調節されたエポキシ樹脂から成っていてもよい。さらに、絶縁体の分割面 が３０ミクロンよシも小さな表面荒さＲ３を有していると有利である。このこと は例えば上薬によって達成される。表面荒さＲ２というのは西ドイツの規格（Ｄ ＩＮ４７６８）によれば連続した５つの個別測定区間の個別荒さＺｌ−Ｚ５の中 間値であると理解することができる。絶縁体の組立てのこのような形式に基づい て、絶縁体長手方向区分を結合するのに高価な焼結装置は不要であり、しかも点 火プラグにおける電気エネルギの確実な蓄積が保証される。

電極の摩耗場合によっては火花案内路の摩耗を減じるためひいてはこのような点 火プラグの機能確実性並びに耐用寿命を改善するためには、誘電部材と該誘電部 材に作用結合された部材（接続ピン、メタルケーシング）との間に０．０１〜０ ．５０ｍｍ有利にはしがしながう０．０５〜０．３０　ｍｍのガス間隙が残され ていると有利であり、ガスとしては有利には空気が用いられる。

図　面 本発明の実施例は図面に示されており、以下の記載において詳説されている。図 面は拡大して示された本発明による点火プラグの縦断面図である。

実施例の記載 第１図に示された点火プラグ１０は、はぼ管状のメタルケーシング１１を有し、 このメタルケーシングは外側に、図示されていない機関ヘッドにこの点火プラグ １０を取シ付けるだめの手段としてねじ込みねじ山１２とスパナ係合６角形部分 １３とシールリング１４とを有している。メタルケーシング１１は燃焼室側の端 部範囲にフック状の接地電極１５を有しておシ、この接地電極は図示の実施例で は溶接されたワイヤとして構成されているが、しかしながらまた別の形式で構成 されていてもよい。すなわちただ１つの接地電極１５０代わりに使用例に応じて このような形式の複数の接地電極がメタルケーシング１１に取り付けられていて もよい。メタルケーシング１１はその長手方向孔１６に公知のように回転対称的 な電気絶縁体１７を有しており、この電気絶縁体は通常接続側においてメタルケ ーシング１１の貫通孔１６から突出している。電気絶縁体１７は複数の長手方向 区分に、つまり、接続側においてメタルケーシング１１から突出している絶縁体 ヘッド１７／１と、燃焼室側において絶縁体ヘッド１７／１に接続しているリン グ状の電気絶縁要素１７／２と、燃焼室側において電気絶縁要素１７／２に接続 している、コンデンサ１８の誘電部材１７／３と、誘電部材１７／３に燃焼室側 において接続している第２の電気絶縁要素１７／４と、第２の電気絶縁要素１Ｔ ／４に燃焼室側において接続している絶縁体シャツ）１７１５と、有利には燃焼 室側においてメタルケーシング１１から突出している絶縁体足部１７／６とに分 割されている。

絶縁体ヘッド１７／１は公知のように酸化アルミニウムから成っていて、その表 面にいわゆる沿面電流／ぐリヤとして複数の環状溝１９を有し、メタルケーシン グ１１の長手方向孔１６に対して同軸的に延びる貫通孔２０を備え、フランジ２ １として構成された燃焼室側の端部区分を有している。絶縁体ヘッド１７／１の 燃焼室から離れている端面は２２で示されており、絶縁体ヘッド１７／１の燃焼 室側の端面つまシ絶縁体１７の縦軸線に対して垂直に延びている端面ば、分割面 ２３として示されている。絶縁体ヘッド１７／１のこの分割面２３は、表面荒さ ＲＺが３０ミクロンよシも可能な限り小さい有利には５ミクロンよシも小さい表 面を有している。この小さな表面荒さは、４０ミクロン未満の層厚を有していて 例えばデュポン社の市販のガラスペーストＮｏ、９１３７から製造可能な上薬（ 図示せず）を表面に塗布することによって最もよく得られる。

２つの電気絶縁要素１７／２及び１７／４は、点火プラグ１０のこの範囲におい て生じるすべての温度においてゴム弾性的である材料から成っている。このよう な電気絶縁要素１７／２．１７／４は例えば、１闘の厚さと５０のショア硬度と を有するシリコンゴム製のリング状プレートから成っている。このような電気絶 縁要素１７／２．１７／４の厚さはしかしながらまた０、１〜２ｍｍの間でおっ てもよい。さらにまたシリコンゴムの代わりに、液状に、軟質に又は粘性に分割 面（例えば位置２３）に塗布されて絶縁体１７の分割された長手方向区分１７／ １〜１７１５がまとめられた後で後処理（例えば重合）される材料を用いること も可能である。このために適した材料は例えばエポキシ樹脂又はこれに類したも のであり、このような物質は弾性度が適当に調節されており、この物質には場合 によっては公知のように、絶縁体１７の分割された長手方向区分の互いに異なっ た熱膨張特性を補償するために充てん物質（例えば酸化アルミニウム、タルク、 シリケート）が添加されている。

電気絶縁要素１７／２には燃焼室側において誘電部材１７／３が接続しており、 との誘電部材はコンデンサの１構成要素であシ、管状の輪郭を備え、絶縁体ヘッ ド１７／１の貫通孔２０に対して同軸的に延びる貫通孔２０／１を有している。

誘電部材の燃焼室から離れている分割面２４／１は電気絶縁要素１７／２にしっ かりと接触していて、燃焼室側の分割面２４／２は第２の電気絶縁要素１７／４ にしつかシと載設している。誘電部材１７／３の両分割面２４／１．２４／２も 、絶縁体ヘッド１７／１の分割面２３について上で述べたような小さな表面荒さ Ｒ７Ｊをしていて、適当な上薬（図示せず）によって被覆されていてもよい。誘 電部材１７／３の周面２５は有利には、絶縁体ヘッド１７／１のフランジ２１の 直径よシも小さな直径を有しており、この周面２５並びに誘電部材１７／３の貫 通孔２０／１の表面には、電気接触を助成する表面被覆層（特別には示されてい ない）が設けられておシ、この表面被覆層は例えば銀・パラジウム合金から成っ ていて、１０ミクロンの厚さを有している。誘電部材１７／３は１００〜５００ の誘電率ε、を備えだ材料から成っている。適当な物質は例えば日本のムラタ社 から市場に出回ってお！ｌｌ（タイプＱＱ又はＵＦ）、例えばカルシウムチタネ ート、ストロンチウムチタネート、酸化ビスマス及びチタン酸鉛の混合物から成 っているか又は、カルシウムチタネートとストロンチウムチタネートとから成っ ている。この誘電部材１７／３の寸法は、完成した点火プラグ１０が１２０〜５ ００ｐＦの容量をしかしながら有利には２００〜４００ｐＦの容量を有している ように設定されている。

燃焼室側において誘電部材１７／３に接続している電気絶縁要素１７／４には、 次の部材として絶縁体シャツ）　１７１５が続いておシ、この絶縁体シャフトの 燃焼室から離れている端部区分はフランジとして構成されていて、絶縁体シャフ トには貫通孔２０／２が設けられている。貫通孔２０／２は点火プラグ１０の接 続側を向いだ肩部２７を有している。絶縁体シャフト１７１５はまた外側にリン グ状の段部２８を有し、この段部は燃焼室側に向けられていて、絶縁体足部１７ ／６への移行部を形成している。すなわち絶縁体シャツ）　１７１５はこのリン グ状の段部２８で内側のシールリング２９を介して、メタルケーシング１１の長 手方向孔１６内に位置する環状肩部３０に載設している。絶縁体シャツ）１７１ ５は絶縁体ヘッド１７／１同様主として焼結された酸化アルミニウム又はこれに 類した材料から成っている。

上において既に述べたように絶縁体ヘッド１７／１の貫通孔２０と誘電部材１７ ／３の貫通孔２０／１と絶縁体シャツｌ−１７１５における貫通孔２０／２とは 互いに同軸的に延びている。これらの貫通孔２０゜２０／１．２０／２の内部に は金属製の接続ビン３１が配置されておシ、この接続ピンは燃焼室から離れてい る端部区分に接続ねじ山３２を有し、燃料室から離れている側において絶縁体ヘ ッド１７／１から突出していて、燃焼室側の端部区分３１／１で絶縁体シャツ） １７１５の貫通孔２０／２に進入し、ドラム状の中央区分３１／２を有している 。この中央区分は、接続ピン３１の燃焼室から離れている範囲並びに燃焼室側の 範囲に比べて幾分大きな外径を有しており、接続ピン３１０両端部区分へのドラ ム状の中央区分３１／２の移行部は有利には円錐台形状に構成されていて、この 形状には絶縁体ヘッド１７／１の貫通孔２０並びに絶縁体シャツ）１７１５０貫 通孔２０／２も合わせられている。

絶縁体シャツ）　１７１５の貫通孔２０／２の、絶縁体足部１７／６によつ′て ほぼ形成されている範囲には、金属製の中心電極３３が配置されており、この中 心電極は燃焼室から離れているヘッド３３／１で絶縁体シャツ）１７１５の貫通 孔２０／２におけるリング状の肩２７に載設しておシ、中心電極３３の燃焼室近 くの端部には間隔つまり火花すきまをおいて単数又は複数の接地電極が対向して 位置している。

貫通孔２０／２をガス密にシールするため並びに接続ピン３１を中心電極３３と 電気接続するために、中心電極ヘッド３３／１と接続ぎン３１の燃焼室側の端部 区分３１／１との間には、例えば米国特許第３３６０６７６号明細書に基づいて 公知の導電性のガラス溶融物３５が入れられている。接続ピン３１の燃焼室側の 端部区分３１／１並びに中心電極ヘッド３３／１には、導電性のガラス溶融物３ ５のために有利な固定手段が設けられている（図示せず）。

接続−ン３１のドラム状の中央区分３１／２と誘電部材１７／３との間における 確実な電気接続のため並びに、誘電部材１７／３とメタルケーシング１１との間 における良好な電気接続のためにも、関与する面の間にはそれぞれコンタクトス リーブ３６／１もしくは３６／２が配置されておシ、このコンタクトスリーブは 例えば、小さな網目寸法（例えば２００〜５００ミクロン）の銅格子から成って いて、０．１〜０．５ｍｍの厚さを有している。コンタクトスリーブ３６／１も しくは３６／２はこの場合燃焼室側の電気絶縁要素１７／４に起立しておシ、こ の電気絶縁要素は誘電部材１７／３の燃焼室側の分割面２４／２と絶縁体シャツ ）　１７１５の燃焼室から離れている端面との間に配置されていて、この端面は 分割面３７と呼ばれている。

しかしながらまたこのフンタクトスリーブ３６／１゜３６／２の代わシに、関与 する部分の間の電気接続を助成する別の手段、例えば導電性の鋳造物質、グラフ ァイトパッケージ又はこれに類したものを使用することもできる。

しかしながら、誘、型部材１７／３と接続ピン３１もしくはメタルケーシング１ １との間における前記コンタクトスリーブ３６／１もしくは３６／２又は電気物 質の代わりに、所定幅のガス間隙を設けると、電極の接続のため及び場合によっ てはこのような点火プラグの火花案内路の摩耗のためにも著しく有利であること が判明した。つまりこのような処置によって、この点火プラグの長い耐用寿命と 機能確実性とが得られ、しかも製造コストが節減される。電極もしくは火花案内 路の摩耗が減じられる原因は、２次火花隙間として働く環状間隙において火花の グロー相及びアーク相中に転換されるエネルギにめることができ、このエネルギ によって中心電極３３と接地電極１５との間における主火花隙間３４の負荷が軽 減される。誘電部材１７／３と接続ぎン３１との間におけるガス間隙及び（又は ）誘電部材１７／３とメタルケーシング１１との間におけるガス間隙は、この場 合０．０１〜０．５０１１！Ｉｌｌの間有利にはしかしながら０．０５〜０．３ ０ｍｍの間の幅を有していることが望ましい。このような寸法の間隙は５０００ Ｖ〜５００Ｖの電圧範囲において導電性である。ガスとしては最も簡単な場合に は空気が適しているが、特殊な場合のためには別のガス（例えば窒素）を使用す ると有利である。この場合にはリング状の両電気絶縁要素１７／２．１７／４は 、ドラム状の中央区分３１／２及びメタルケーシング１１の長手方向孔１６に密 に接触するように構成されていなくてはならない。

メタルケーシング１１の燃焼室から離れている端部区分はフランジ縁部２．８と して構仄されており、絶縁体ヘッド１７／１のフランジ２１の燃焼室から離れて いる側に載設されたフランジリング３９を介して、絶縁体ヘッド１７／１を第１ の電気絶縁要素１７／２にしっかりと押し付け、この第１の電気絶縁要素は誘電 部材１７／３、第２の電気絶縁要素１７／４、絶縁体シャフト１７１５及び内側 のシールリング２９をメタルケーシング１１の長手方向孔１６における環状肩部 ３０に押し付けて、ひいてはこれらの部材をしつかシと結合するために役立つ。

上に記載の部材とメタルケーシング１１の長手方向孔との間における間隙をもガ ス密にするために、メタルケーシング１１にはさらに付加的に公知の熱収縮過程 （例えば米国特許第２１１１９１６号明細書参照）が施されておシ、これはメタ ルケーシング１１の熱収縮範囲４０において見られる。

この点火プラグ１０のコンデンサ１８はこれによって接続ぎン３１とコンデンサ 電極としてのメタルケーシング１１と誘電部材１７／３との間において形成され 、点火プラグ１０の火花隙間３４に対して並列に接続されており、このコンデン サ１８の必要な特性は前において既に記載された。

その都度の内燃機関の構成形式に応じて、接続ピン３１の端部区分３１／１に付 加的にもう１つの前火花隙間が組み込まれていても有利であり、この前火花隙間 は有利には、例えば米国特許第３７４２２８０号明細書から原理的には公知であ るように、密にカプセルに収容されている。

最後にもう１度特に述べると、電気絶縁要素１７／２゜１７／４に基づいて６つ のセラミック製の部材１７／１　。

１７／３．　１７１５を大型で高価な焼結装置において一緒に焼結することが省 かれ、このことはこれに関した点火プラグのだめの製造ラインのために著しく大 きな利点である。

国際調′−ｒＦ報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＦ、Ｅ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣ４（Ｒ ＥＰＯＲＴ　ＯＮ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．内燃機関用の点火プラグであつて、管状のメタルケーシングが設けられてい て、該メタルケーシングが内燃機関への組込みのための固定手段を備え、燃焼室 側の端部区分に有利には少なくとも１つの接地電極を保持し、かつ長手方向孔を 有しており、該長手方向孔によつて電気絶縁体の少なくとも１つの長手方向区分 がガス密に取り囲まれ、該長手方向区分が少なくとも部分的に、メタルケーシン グと作用結合されている誘電部材を形成し、かつ貫通孔を有しており、該貫通孔 が接続ピンを密に取り囲んでいて、該接続ピンが誘電部材と同様に作用結合され ていて、燃焼室側において中心電極と電気接続されており、該中心電極が火花隙 間を介して少なくとも１つの接地電極と作用結合されている形式のものにわいて 、絶縁体（１７）が複数の長手方向区分（１７／１〜１７／５）から成つていて 、これらの長手方向区分のうちの少なくとも１つの長手方向区分（１７／３）が 誘電部材であり、該誘電部材の寸法が、点火プラグ（１０）に１２０〜５００ｐ Ｆの容量を与えるように設定されていることを特徴とする、内燃機関用の点火プ ラグ。
2. ２．点火プラグが２００〜４００ｐＦの容量を有している、請求の範囲第１項記 載の点火プラグ。
3. ３．絶縁体（１７）を貫いて横方向に延びている分割面（２３，２４／１，２４ ／２，３７）の間に、リング状の電気絶縁要素（１７／２，１７／４）が配置さ れており、該電気絶縁要素が各分割面（２３，２４／１；２４／２，３７）にし つかりと接触していて、点火プラグ（１０）のこの範囲において生じるすベての 温度においてゴム弾性的である材料から成つている、請求の範囲第１項又は第２ 項記載の点火プラグ。
4. ４．リング状の電気絶縁要素（１７／２，１７／４）がシリコンゴムから成つて いる、請求の範囲第３項記載の点火プラグ。
5. ５．リング状の電気絶縁要素（１７／２，１７／４）が、絶縁体（１７）の分割 面（２３，２４／１，２４／２，３７）に液状に、軟質に又は粘性に塗布される 材料から成つており、該材料が、絶縁体（１７）の関与する長手方向区分（１７ ／１，１７／３，１７／５）がまとめられた後で場合によつては後処理を施され ている、請求の範囲第３項記載の点火プラグ。
6. ６．リング状の電気絶縁要素（１７／２，１７／４）がエポキシ樹脂から成つて おり、該エポキシ樹脂に場合によつては公知のように、絶縁体（１７）の関与す る長手方向区分（１７／１，１７／３，１７／５）の異なつた熱膨張特性を補償 するための充てん物質が添加されている、請求の範囲第５項記載の点火プラグ。
7. ７．絶縁体（１７）の関与する長手方向区分（１７／１，１７／３，１７／５） の分割面（２３，２４／１，２４／２，３７）が３０ミクロンよりも小さな表面 荒さ（ＲＺ）を有している、請求の範囲第３項から第６項までのいずれか１項記 載の点火プラグ。
8. ８．絶縁体（１７）の関与する長手方向区分（１７／１，１７／３，１７／５） の分割面（２３，２４／１，２４／２，３７）が有利には５ミクロンよりも小さ な表面荒さ（ＲＺ）を有している、請求の範囲第７項記載の点火プラグ。
9. ９．絶縁体（１７）の分割面（２３，２４／１，２４／２，３７）が上薬層を有 している、請求の範囲第３項から第８項までのいずれか１項記載の点火プラグ。
10. １０．接続ピン（３１）の中央区分（３１／２）と誘電部材（１７／３）との間 における環状間隙及び（又は）誘電部材（１７／３）とメタルケーシング（１１ ）との間における環状間隙が０．０１〜０．５０ｍｍの幅を有していて、ガスに よつてのみ満たされている、請求の範囲第１項から第９項までのいずれか１項記 載の点火プラグ。
11. １１．環状間隙の幅が０．０５〜０．３０ｍｍである、請求の範囲第１０項記載 の点火プラグ。