JPWO2009063914A1 - スパークプラグ - Google Patents
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Abstract
Description
まず、発火部を構成する中間部材の熱伝導率と、着火性との関係について確認するため、評価試験を行った。この評価試験を行うにあたって、Niを主体とし、熱伝導率を異ならせた8種の材料(N40,N35,N30,N25,N20,N15,N10,N5)を用意し、それら材料を用いて中間部材を作製した。各材料の組成を表1に示す。
さらに、貴金属部材の熱伝導率が実施例1と異なる場合についても確認を行った。ここでは、各材料N40〜N5を用いて作製した上記8種の中間部材に、Pt−10Ni(熱伝導率 27.8W/(m・K))から形成した貴金属部材を接合した8種の発火部のサンプルA21〜A28を作製した。なお、貴金属部材や中間部材の各寸法は上記と同一である。また評価基準としても、Pt−10Niを材料とする上記同様、貴金属部材のみからなる発火部のサンプルA29(現行品)を用意した。そして各サンプルA21〜A29を試験用のスパークプラグに接合し、実施例1と同一の評価試験を行った。この試験の結果を表3に示す。
次に、発火部を構成する中間部材の熱伝導率と、耐火花消耗性との関係について確認するため、評価試験を行った。この評価試験では、実施例2で作製したサンプルA21〜A29をそれぞれ排気量2.0L 4気筒のガソリンエンジンに組み付け、5000rpm WOT(スロットル全開)の条件で400時間のベンチ耐久試験を行った。そして耐久試験後に各サンプルの火花放電間隙GAPの大きさを測定し、初期の火花放電間隙GAPの大きさ(1.1mm)との差分(すなわち火花放電に伴う貴金属部材の消耗量)を求めた。この試験の結果を表4に示す。
次に、発火部を構成する中間部材の突出長さtと、着火性との関係について確認するため、評価試験を行った。この評価試験では、表1に示す材料N15(熱伝導率 15W/(m・K))を用い、外径Dnを0.75mm、突出長さtを0.1〜1.4mmの範囲で異ならせた5種類の中間部材を作製した。さらに、各中間部材に対応させて、発火部として作製したときの突出長さhが16mmとなるように自身の突出長さ(h−t)を異ならせた、外径Dpが0.7mmの貴金属部材を、Pt−10Ni(熱伝導率 27.8W/(m・K))を材料としてそれぞれ形成した。そして各中間部材と貴金属部材をそれぞれ接合して形成した5種の発火部のサンプルA31〜A35を、それぞれ、実施例1と同様の試験用のスパークプラグに接合した。このとき、各サンプルの火花放電間隙GAPの大きさを1.1mmに調整した。また、評価基準として、Pt−10Niを材料とし、外径Dpを0.7mm、突出長さhを1.6mmとした貴金属部材のみからなる発火部のサンプルA39(現行品)を用意し、同様に試験用のスパークプラグに接合した。そして各サンプルA31〜A35,A39を接合したスパークプラグに対し、実施例1と同内容、同条件で、着火性について評価するための試験を行った。この試験の結果を表5に示す。
次に、発火部を構成する中間部材の突出長さtと、耐火花消耗性との関係について確認するため、評価試験を行った。この評価試験では、実施例4で作製したサンプルA31〜A35,A39に加え、実施例4と同様に、中間部材の突出長さtを1.5mmとし、これにあわせて形成した貴金属部材を接合し、突出長さhを1.6mmとした発火部のサンプルA36を用意した。そして各サンプルを組み付けた試験用のスパークプラグをそれぞれ実施例3と同様に評価用のエンジンに組み付け、WOT(スロットル全開)で400時間の模擬走行による耐久試験を行った。そして耐久試験後に各サンプルの火花放電間隙GAPの大きさを測定し、初期の火花放電間隙GAPの大きさ(1.1mm)との差分(すなわち火花放電に伴う貴金属部材の消耗量)を求めた。この試験の結果を表6に示す。
次に、発火部を構成する中間部材の外径Dnと貴金属部材の外径Dpとの差分、Dn−Dpと、耐久性との関係について確認するため評価試験を行った。この評価試験では、Pt−10Rh(熱伝導率 27.8W/(m・K))を材料とし、外径Dpを0.7mm、突出長さ(h−t)を0.5mmに形成した貴金属部材を用意した。また、表1に示す材料N15(熱伝導率 15W/(m・K))を用い、外径Dnを0.5〜1.3[mm]の範囲で異ならせ、突出長さtを0.4mmとした5種類の中間部材を作製した。そしてこれら貴金属部材と突出部材とをレーザ溶接し、突出長さhが0.9mmで、外径差Dn−Dpを−0.2〜0.6[mm]の範囲で異ならせた発火部のサンプルA41〜A45を作製した。また評価基準として、Pt−10Niを材料とする貴金属部材のみからなり、外径が0.7mmで突出長さhが0.9mmの発火部のサンプルA49(現行品)を用意した。
さらに、Dn−Dpと、着火性との関係について確認するため評価試験を行った。この評価試験では、実施例6で作製したサンプルA41〜A46を組み付けた実施例1と同様の試験用のスパークプラグを用意した。また評価基準として、実施例3で用いた、Pt−10Niを材料とし、外径Dpを0.7mm、突出長さhを0.9mmとした貴金属部材のみからなる発火部のサンプルA29(現行品)を用意し、同様に試験用のスパークプラグに接合した。そして各サンプルA41〜A46,29を接合したスパークプラグに対し、実施例1と同内容、同条件で、着火性について評価するための試験を行った。この試験の結果を表8に示す。
次に、溶融部の外形形状と着火性との関係について確認するため、評価試験を行った。この評価試験では、試験を行う発火部のサンプルとして、上記実施例2で用いたサンプルA26(表3参照)と、このサンプルA26を大きさや組成の基礎とし、溶融部の外形形状を異ならせた3種類のサンプルA51,A52,A53を用意した。また、比較用に、実施例2で用いたサンプルA29(現行品:表3参照)を用意した。具体的に、各サンプルを作製するにあたり、貴金属部材301には同一のもの、すなわち、図6に示すように、Pt−10Ni(熱伝導率 27.8W/(m・K))を材料とし、外径をφ0.7mm、高さ(長さ)を0.5mmに形成したものを用いた。また、サンプルA26の中間部材302には、材料にN15(表1参照)を用い、外径をφ0.75mm、高さ(長さ)を0.4mmに形成し、接地電極305(図9参照)との接合面側を鍔広に形成したものを用いた。サンプルA51の中間部材312には、図8に示すように、上記の中間部材302において、貴金属部材301との接合面側を、その接合面から0.15mmにわたってφ0.6mmに縮径したものを用いた。また、サンプルA52の中間部材322には、図10に示すように、上記の中間部材302において、貴金属部材301との接合面側を、その接合面から0.15mmにわたってφ0.78mmに拡径したものを用いた。そして、サンプルA53の中間部材332には、図12に示すように、上記の中間部材302において、貴金属部材301との接合面側を、その接合面から0.15mmにわたってφ0.9mmに拡径したものを用いた。
次に、発火部の断面で、溶融部を含み、断面積が最小となる位置における断面の面積Syと、発火部の断面で、中間部材のみを含み、溶融部に最も近い位置における断面の面積Snとの比、Sy/Snと、貴金属部材の耐火花消耗性との関係について確認するため、評価試験を行った。この評価試験では、試験を行う発火部のサンプルとして、上記の実施例8で用いた、溶融部の外形形状が内側へ窪んだ弧状となったサンプルA26およびサンプルA51と、溶融部の外形形状がサンプルA51よりもさらに内側へ窪んだ弧状をなすサンプルA55とを用意した(実施例8と同様にサンプルA26を大きさや組成の基礎とした。)。作製した各サンプルA26,A51,A55の発火部をX線にて撮像し、取得した画像からそれぞれの断面積SyおよびSnを測定したところ、断面積Syについては順に、0.38,0.24,0.20[mm2]であり、断面積Snについては、いずれも0.44[mm2]であった。なお、発火部の断面積SyおよびSnを測定した位置について、その具体例を、上記実施例8で作製した発火部300,310,320,330それぞれの断面を示す図7,図9,図11,図13において、点線で示した。
Claims (6)
- 中心電極と、軸線方向に沿って延びる軸孔を有し、その軸孔の内部で前記中心電極を保持する絶縁碍子と、当該絶縁碍子を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、一端部が前記主体金具の先端面に接合され、他端部における自身の一側面が前記中心電極の先端部に向き合うように屈曲された接地電極と、当該接地電極の前記他端部における前記一側面上で、前記中心電極の前記先端部と対向する位置に接合され、前記一側面から前記中心電極へ向けて0.6〜1.6[mm]突出する発火部とを備え、
前記発火部が、
Niを主成分とし、前記一側面に接合され、前記中心電極に向けて突出する中間部材と、
貴金属を主成分とし、前記中間部材の突出先端に接合され、自身と前記中心電極の前記先端部との間で火花放電間隙を形成すると共に、自身と前記中間部材との接合によって形成される溶融部に隣接する部位の外径Dpが0.5〜1.2[mm]である貴金属部材と
を有するスパークプラグにおいて、
前記中間部材の熱伝導率が、前記貴金属部材の熱伝導率よりも低いことを特徴とするスパークプラグ。 - 前記中間部材の熱伝導率が10〜25[W/(m・K)]であることを特徴とする請求項1に記載のスパークプラグ。
- 前記中間部材の前記一側面からの突出方向における長さが0.2〜1.4[mm]であることを特徴とする請求項1または2に記載のスパークプラグ。
- 前記中間部材の接合前の外径をDnとしたときに、
−0.1≦Dn−Dp≦0.5
を満たすことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のスパークプラグ。 - 前記溶融部はレーザ溶接または電子ビーム溶接により形成され、
前記発火部の中心軸を通る前記発火部の断面の輪郭線のうち、前記溶融部の位置における前記輪郭線の形状が、直線状または前記中心軸側へ窪んだ弧状をなすことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のスパークプラグ。 - 前記中心軸に直交する前記発火部の断面で、前記溶融部が含まれる断面のうち、断面積が最小となる位置における前記発火部の断面の面積をSyとし、
前記中心軸に直交する前記発火部の断面で、前記中間部材のみが含まれる断面のうち、前記中心軸に沿う方向で最も前記溶融部に近い位置における前記発火部の断面の面積をSnとしたときに、
Sy/Sn≧0.55
を満たすことを特徴とする請求項5に記載のスパークプラグ。
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