JPWO2009133683A1 - スパークプラグ - Google Patents
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Abstract
Description
中心電極と、
前記中心電極と電気的に接続され、当該中心電極に外部電源からの電圧を印加するための端子部と、
先端側に、前記中心電極との間に火花放電のためのギャップを有するように配置された接地電極と、
前記接地電極を保持するとともに前記接地電極と電気的に接続され、自身の内側に前記中心電極を配置する主体金具と、
を備えたスパークプラグであって、
前記端子部と前記主体金具との間には、誘電率がアルミナより高い高誘電率部材が配置されていることを特徴とするスパークプラグ。
一般に、端子部と主体金具との間の静電容量は、端子部側へと流れる放電電流の電圧を減衰する方向に働くコンデンサとして機能する。上述の構成では、このコンデンサの静電容量が高誘電部材によって増大するので、放電電流の減衰量を増大させることができる。従って、スパークプラグにおける電波雑音の発生を抑制することができる。
適用例1記載のスパークプラグであって、
前記主体金具の内側に保持され、前記中心電極と前記端子部とを内側に保持する絶縁碍子を備え、
前記高誘電率部材は、前記絶縁碍子と前記主体金具との間に配置されていることを特徴とするスパークプラグ。
このスパークプラグによれば、絶縁碍子と主体金具との間に配置された高誘電率部材によって、スパークプラグにおける電波雑音の発生を抑制することができる。
適用例2記載のスパークプラグであって、
前記絶縁碍子は、自身の長手方向の略中央に自身の外径が他の部位に比べて大径の鍔部を有し、当該鍔部の後端側に、前記主体金具が当該絶縁碍子を保持するに際してその保持機能を補助する固定補助部材を備え、
当該固定補助部材は、前記高誘電率部材を少なくとも含有することを特徴とするスパークプラグ。
スパークプラグは従来から固定補助部材として滑石粉末が利用されている。この滑石粉末への混入物として、また滑石粉末にかえて、誘電率がアルミナより高い粉末部材を用いることができる。これにより、絶縁碍子と主体金具との固定性を維持するとともに、スパークプラグにおける電波雑音の発生を抑制することができる。
適用例2または適用例3記載のスパークプラグであって、
前記高誘電率部材は、前記絶縁碍子の外表面の被覆層として塗布されている、スパークプラグ。
スパークプラグは従来から絶縁碍子の強度を向上するために、その外表面を被覆する釉薬が塗布されている。この釉薬への混入物として、または、釉薬にかえて、アルミナより誘電率が高い部材を用いて、絶縁碍子の外表面に被覆層を形成することができる。これにより、絶縁碍子の強度を維持するとともに、スパークプラグにおける電波雑音の発生を抑制することができる。なお、当該被覆層は、絶縁碍子の最外表面に設けられていなくとも良く、当該被覆層の外側に重ねて他の被覆層が形成されるものとしても良い。
適用例1ないし適用例4のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記高誘電率部材は、ABO3型ペロブスカイト型酸化物(AサイトはCa,Sr,Ba,Pb,Laのうちの少なくとも1種類であり、BサイトはZr,Ti,Ce,Alのうちの少なくとも1種類)を含有することを特徴とするスパークプラグ。
適用例1ないし適用例4のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記高誘電率部材は、ジルコニウム(Zr)またはハフニウム(Hf)の酸化物を含有することを特徴とする、スパークプラグ。
中心電極と、
前記中心電極と電気的に接続され、当該中心電極に外部電源からの電圧を印加する端子部と、
先端側に、前記中心電極との間に火花放電のためのギャップを有するように配置された接地電極と、
前記接地電極を保持するとともに前記接地電極と電気的に接続され、自身の内側に前記中心電極を配置する主体金具と、
を備えたスパークプラグであって、
前記端子部と前記主体金具との間の静電容量が、16.0pF以上である、スパークプラグ。
一般に、端子部と主体金具との間の静電容量は、端子部側へと流れる放電電流の電圧を減衰する方向に働くコンデンサとして機能する。上述の構成では、このコンデンサの静電容量を16.0pF以上にすることにより、放電電流の減衰量を増大させることができる。従って、スパークプラグにおける電波雑音の発生を抑制することができる。
適用例7記載のスパークプラグであって、
前記静電容量が、18.0pF以上である、スパークプラグ。
このスパークプラグによれば、端子部と主体金具との間の静電容量をより高くしているため、さらに、電波雑音の発生を抑制できる。
適用例7または適用例8記載のスパークプラグであって、
前記静電容量が、29.0pF以上である、スパークプラグ。
このスパークプラグによれば、端子部と主体金具との間の静電容量をより高くしているため、さらに、電波雑音の発生を抑制できる。
適用例7ないし適用例9のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記静電容量が、36.0pF以上である、スパークプラグ。
このスパークプラグによれば、端子部と主体金具との間の静電容量をより高くしているため、さらに、電波雑音の発生を抑制できる。
適用例7ないし適用例10のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記静電容量が、58.0pF以下である、スパークプラグ。
このスパークプラグによれば、効果的に電波雑音の発生を抑制することができる。
適用例7ないし適用例11のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記端子部と前記主体金具との間に誘電率がアルミナより高い部材が配置されることにより、前記静電容量が増大されている、スパークプラグ。
このスパークプラグによれば、端子部と主体金具との間に配置される部材の誘電率を増大させることにより、端子部と主体金具との間の静電容量を増大させることができる。従って、スパークプラグにおける電波雑音の発生を抑制できる。
A.第1実施形態:
B.第2実施形態:
C.第3実施形態:
D.第4実施形態:
E.変形例:
図1は本発明の一実施形態としてのスパークプラグの構成を示す概略図である。スパークプラグ100は、絶縁碍子10と、中心電極20と、接地電極30と、主体金具40と、端子金具50とを備える。このスパークプラグ100は、内燃機関の燃焼室に取り付けられ、互いにギャップGPを有するように配置された2つの電極(中心電極20,接地電極30)の間で火花放電を発生させる。
(i)当該固定補助部材の体積を計測する。具体的には、スパークプラグをX線撮影した複数の断面画像を用いて、固定補助部材の断面を測定し、その体積を計算により求めるものとしても良い。また、スパークプラグおよび固定補助部材を実際に切断することにより、固定補助部材の体積を求めるものとしても良い。
(ii)固定補助部材の重量を測定する。具体的には、スパークプラグを分解して、固定補助部材を取り出し、その重量を測定するものとしても良い。
(iii)上記(i),(ii)の計測結果を用いて、固定補助部材を構成する粉体の充填密度を算出する。
(iv)誘電率を測定するための測定用サンプルを作成する。具体的には、上記(iii)において算出された充填密度から、その充填圧を算出し、別途準備した固定補助部材と同様の組成を有する原料粉末を当該充填圧でプレス成形して作成する。なお、原料粉末は、同じ種類の複数のスパークプラグを分解して収集した固定補助部材の粉末を用いるものとしても良い。
(v)作成された測定用サンプルの誘電率を、JIS R1627(1996年)に準じて、平行導体板型誘電体共振器法によって測定する。
この測定方法により、固定補助部材の誘電率を特定することが可能である。
図4(A)は、本発明の第2実施形態としてのスパークプラグ100Bの構成を示す概略断面図である。図4(A)は、絶縁碍子10の外表面に高誘電率被覆層90が設けられている点以外は図2(A)とほぼ同じである。図4(B)は、スパークプラグ100Bの等価回路200を示す回路図であり、図2(B)とほぼ同じである。
図5(A)は、本発明の第3実施形態としてのスパークプラグ100Cの構成を示す概略断面図である。図5(A)は、絶縁碍子10に換えて高誘電率絶縁碍子10Cが用いられている点以外は、図4(A)とほぼ同じである。図5(B)は、スパークプラグ100Cの等価回路200を示す回路図であり、図4(B)とほぼ同じである。
図6は、本発明の第4実施形態としてのスパークプラグによる電波雑音の抑制効果を説明するための説明図である。この第4実施形態では、実施例としての6種類のスパークプラグと、比較例としての2種類のスパークプラグを想定し、それぞれのスパークプラグについて、シミュレーションにより予測される電波雑音の減衰量を算出した。 図6には、その算出結果を示した表が示されている。具体的には、この表には、各比較例および各実施例のスパークプラグにおける第1ないし第3のコンデンサ211,213,215の各静電容量Cu,Cg,Crと、第1と第2の抵抗202,205の各抵抗値rg,Rrとが示されている。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記実施形態において、高誘電率固定補助部材81や、高誘電率被覆層90、高誘電率絶縁碍子10Cとして高誘電率部材が用いられていたが、他の部位に高誘電率部材が用いられるものとしても良い。高誘電率部材は、第2の導電部CP2と主体金具40との間に用いられていれば良く、例えば、線パッキン82,83が高誘電率部材によって構成されるものとしても良い。このように構成した場合は、高誘電率固定補助部材81は省略されても良い。また、上記第2実施形態において、高誘電率固定補助部材81が省略されて高誘電率被覆層90のみが設けられるものとしても良く、上記第3実施形態において、高誘電率固定補助部材81や高誘電率被覆層90が省略されるものとしても良い。
上記実施形態において、高誘電率部材としてBaTiO3を採用していたが、他の高誘電率部材を採用するものとしても良い。具体的な高誘電率部材としては、ABO3型のペロブスカイト型酸化物(AサイトはCa,Sr,Ba,Pb,Laのうちの少なくとも1種類であり、BサイトはZr,Ti,Ce,Alのうちの少なくとも1種類)又はジルコニウム(Zr)やハフニウム(Hf)の酸化物が好ましい。
上記実施形態において、高誘電率固定補助部材81は、粉体プレス成形体によって構成されていたが、高誘電率固定補助部材81は粉体プレス成形体でなくとも良い。ただし、高誘電率固定補助部材81を粉体プレス成形体とすることにより、高誘電率固定補助部材81は、スパークプラグ100における緩衝材としての機能も、より効果的に発揮することが可能となる。
上記第2実施形態及び第3実施形態において、絶縁碍子10B,10Cの外表面には、釉薬層11に重ねて高誘電率被覆層90が設けられていた。しかし、釉薬層11に換えて、釉薬にAl2O3より誘電率が高い部材を混入した高誘電率釉薬層を設けることによって絶縁碍子の外表面の誘電率を高くするものとしても良い。
10C…高誘電率絶縁碍子
11…釉薬層
12…軸孔
12b…段差
13…(挿入)開口部
14…(挿入)開口部
15…鍔部
15w…壁面
16…端子側筒部
17…電極側筒部
18…先端筒部
19…段差
20…絶縁碍子
20…中心電極
21…先端部
30…接地電極
40…主体金具
40e…端部
41…加締部
42…ネジ部
43…先端部
44…工具係合部
50…端子金具
60a…第1のシール部
60b…第2のシール部
70…抵抗体
80…固定補助部
81…高誘電率固定補助部材
82,83…線パッキン
90…高誘電率被覆層
100,100B,100C…スパークプラグ
200…等価回路
201…交流電源
202…第1の抵抗
203…第1のアース経路
205…第2の抵抗
207…第2のアース経路
211…第1のコンデンサ
213…第2のコンデンサ
215…第3のコンデンサ
220…外部ケーブル
CP1…第1の導電部
CP2…第2の導電部
G0,G0a…比較例のグラフ
GE1…第1の接地電極
GE2…第2の接地電極
GP…火花ギャップ
Is…放電電流
Claims (12)
- 中心電極と、
前記中心電極と電気的に接続され、当該中心電極に外部電源からの電圧を印加する端子部と、
先端側に、前記中心電極との間に火花放電のためのギャップを有するように配置された接地電極と、
前記接地電極を保持するとともに前記接地電極と電気的に接続され、自身の内側に前記中心電極を配置する主体金具と、
を備えたスパークプラグであって、
前記端子部と前記主体金具との間には、誘電率がアルミナより高い高誘電率部材が配置されていることを特徴とするスパークプラグ。 - 請求項1記載のスパークプラグであって、
前記主体金具の内側に保持され、前記中心電極と前記端子部とを内側に保持する絶縁碍子を備え、
前記高誘電率部材は、前記絶縁碍子と前記主体金具との間に配置されていることを特徴とするスパークプラグ。 - 請求項2記載のスパークプラグであって、
前記絶縁碍子は、自身の長手方向の略中央に自身の外径が他の部位に比べて大径の鍔部を有し、当該鍔部の後端側に、前記主体金具が当該絶縁碍子を保持するに際してその保持機能を補助する固定補助部材を備え、
当該固定補助部材は、前記高誘電率部材を少なくとも含有することを特徴とするスパークプラグ。 - 請求項2または請求項3記載のスパークプラグであって、
前記高誘電率部材は、前記絶縁碍子の外表面の被覆層として塗布されている、スパークプラグ。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記高誘電率部材は、ABO3型ペロブスカイト型酸化物(AサイトはCa,Sr,Ba,Pb,Laのうちの少なくとも1種類であり、BサイトはZr,Ti,Ce,Alのうちの少なくとも1種類)を含有することを特徴とするスパークプラグ。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記高誘電率部材は、ジルコニウム(Zr)またはハフニウム(Hf)の酸化物を含有することを特徴とする、スパークプラグ。 - 中心電極と、
前記中心電極と電気的に接続され、当該中心電極に外部電源からの電圧を印加する端子部と、
先端側に、前記中心電極との間に火花放電のためのギャップを有するように配置された接地電極と、
前記接地電極を保持するとともに前記接地電極と電気的に接続され、自身の内側に前記中心電極を配置する主体金具と、
を備えたスパークプラグであって、
前記端子部と前記主体金具との間の静電容量が、16.0pF以上である、スパークプラグ。 - 請求項7記載のスパークプラグであって、
前記静電容量が、18.0pF以上である、スパークプラグ。 - 請求項7または請求項8記載のスパークプラグであって、
前記静電容量が、29.0pF以上である、スパークプラグ。 - 請求項7ないし請求項9のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記静電容量が、36.0pF以上である、スパークプラグ。 - 請求項7ないし請求項10のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記静電容量が、58.0pF以下である、スパークプラグ。 - 請求項7ないし請求項11のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記端子部と前記主体金具との間に誘電率がアルミナより高い部材が配置されることにより、前記静電容量が増大されている、スパークプラグ。
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