KR101522054B1 - 내연 엔진용 스파크 플러그 및 스파크 플러그 제조 방법 - Google Patents

내연 엔진용 스파크 플러그 및 스파크 플러그 제조 방법 Download PDF

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니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
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Abstract

장착 상태에 관계없이 충분한 내구성 및 우수한 가연성을 발휘하는 내연 엔진용 스파크 플러그 및 상기 스파크 플러그의 제조 방법이 제공된다. 스파크 플러그(1)는 중앙전극(5), 접지전극(27), 등을 포함한다. 중앙전극 귀금속 팁(31)은 중앙전극(5)의 선단부에 결합되며, 접지전극 귀금속 팁(32)은 상기 접지전극(27)의 중앙전극측 측표면(27s1)에 결합된다. 상기 접지전극 귀금속 팁(32)의 말단부(32t)는 상기 접지전극(27)의 말단 표면(27t)으로부터 0.1㎜ 내지 1.5㎜만큼 돌출된다. 상기 접지전극 귀금속 팁(32)의 중앙전극측 측표면(32s)은 중앙전극측 측표면(27s1)으로부터 0.15㎜ 내지 0.6㎜만큼 돌출된다. 상기 접지전극(27)은 챔퍼부(27m1 ~ 27m4)를 갖는다. 상기 접지전극(27)의 중심축(CL2)에 대하여 수직인 일 단면 내에서 얻어지는 상기 각 챔퍼부(27m1 ~ 27m4)의 두께 길이(a1, a2, c1, c2), 그리고 폭 길이(b1, b2, d1, d2)는 0.2㎜ 이상으로 설정된다.

Description

내연 엔진용 스파크 플러그 및 스파크 플러그 제조 방법{SPARK PLUG FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SPARK PLUG}
본 발명은 내연 엔진에 사용되는 스파크 플러그 뿐만 아니라 스파크 플러그 제조 방법에 관한 것이다.
자동차 엔진과 같은 내연 엔진용 스파크 플러그는, 예를 들면, 축방향으로 연장되는 중앙전극, 상기 중앙전극의 외측에 제공되는 절연체, 상기 절연체의 외측에 제공되는 원통형 금속쉘, 및 상기 금속쉘의 선단으로부터 연장되는 베이스 단부를 갖는 접지전극을 포함한다. 상기 접지전극은 단면에서 직사각형 형상을 가지며, 및 상기 접지전극의 말단의 내측 표면은 상기 중앙전극의 선단에 대향되도록 배열되므로, 상기 중앙전극의 선단과 상기 접지전극의 말단 사이에는 스파크 방전 갭이 형성된다. 스파크 마모 저항을 강화하기 위하여, 귀금속 합금으로 형성되는 팁(귀금속 팁)을 상기 중앙전극의 선단 및/또는 상기 접지전극의 말단에 용접하고자 가능한 시도가 이루어졌다.
파워 및 연료 소모를 강화하고 정비가 불필요한 성능을 실현하기 위하여, 최근에는 가연성 및 내구성을 모두 겸비한 스파크 플러그가 요구되고 있다. 따라서, 가연성을 강화하기 위한 시도로, 상기 접지전극의 말단의 부피를 비교적 감소시키면서, 비교적 작은 직경을 갖는 귀금속 팁을 중앙전극에 용접하고 상기 귀금속 팁을 상기 접지전극의 말단에 용접하기 위한 기술이 제안된 바 있다(참조; 예를 들면, 특허문헌 1 등).
특허문헌 1 : 일본국 특허등록 제3980279호
불가피하게도, 이러한 구성의 상기 전극들 사이에서 발생하는 스파크 방전에 비추어, 스파크 방전은 중앙전극 및 접지전극에 제공된 상기 귀금속 팁들 사이에 더하여 상기 중앙전극 상의 상기 귀금속 팁과 상기 접지전극(베이스 물질)의 사이에서도 발생될 수 있다. 상기 접지전극은 일반적으로 스파크 마모 저항에 있어서 상기 귀금속 팁보다 열등하므로, 상기 접지전극의 불균일한 마모 및, 더 나아가, 상기 접지전극 귀금속 팁의 제거 또한 유발될 수 있다. 이에 충분한 내구성이 실현될 수 없다는 것에 대한 우려가 있다.
만일 연료 분사 장치와 스파크 방전 갭 사이에 접지전극이 존재한다는 위치관계로 스파크 플러그가 부착되면, 분사된 연료는 상기 접지전극의 후측에 분사될 수 있다. 즉, 상기 접지전극의 존재는 공기-연료 혼합물의 공급을 저해하고, 이는 이어서 가연성을 열화시킬 수 있다. 이러한 이유로, 상기 기술을 사용함으로써 얻게 되는 가연성의 강화 효과는, 충분히 달성될 수가 없다.
본 발명은 이러한 상황을 고려하여 이루어진 것이며, 그의 목적은 부착 상태에 관계없이 충분한 내구성 및 가연성을 발휘하는 내연 엔진에 사용하기 위한 스파크 플러그 및 이러한 내연 엔진용 스파크 플러그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기에 적당한 구성을 각 항목별로 아래에 설명한다. 필요에 따라, 해당 구성 특유의 효과가 추가된다.
구성 1 : 본 구성의 내연 엔진용 스파크 플러그는: 축선 방향으로 연장되는 로드형상 중앙전극; 상기 중앙전극의 외주를 따라 제공되는 원통형인 절연체; 상기 절연체의 외주 둘레에 제공되는 원통형인 금속쉘; 접지전극의 말단이 상기 중앙전극을 향하여 구부러지도록 상기 금속쉘의 선단부로부터 연장되게 배열되는 접지전극; 상기 중앙전극의 선단에 결합되는 중앙전극 귀금속 팁; 및 중앙전극측에 위치된, 상기 접지전극의 측표면 부분의 중앙전극측 측표면 부분의 말단측에 결합되는 접지전극 귀금속 팁으로 이루어지며, 상기 접지전극 귀금속 팁의 말단부는 상기 축선을 향하여 상기 접지전극의 말단부로부터 돌출되며, 그리고 상기 접지전극 귀금속 팁의 중앙전극측의 측표면 부분은 상기 접지전극 귀금속 팁의 중앙전극측 측표면 부분으로부터 돌출되고, 여기에서, 상기 중앙전극 귀금속 팁과 상기 접지전극 귀금속 팁 사이에는 갭이 제공되고, 상기 접지전극 귀금속 팁은 축선 방향을 따라 상기 중앙전극의 외주 귀금속 팁의 연장인 가상 외주 내에 존재하며, 상기 접지전극의 말단 부분으로부터 상기 접지전극 귀금속 팁의 말단 부분까지의 최단거리는 0.5㎜ 내지 1.5㎜이고, 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면 부분으로부터 상기 접지전극 귀금속 팁의 중앙전극측 상기 측표면 부분까지의 최단 거리인 팁 측표면 돌출 길이는 0.15㎜보다 작지 않고 0.6㎜보다 크지 않으며; 상기 접지전극은 상기 중앙전극측 측표면 부분의 후측에 위치되는 후측 측표면 부분, 상기 중앙전극측 측표면 부분과 상기 후측 측표면 부분 사이에 위치되는 측표면 부분, 및 상기 각 측표면 부분의 인접한 측표면 부분들 사이에 형성되는 챔퍼부 및 곡면 부분 중 하나를 가지고, 상기 접지전극의 중심축에 대하여 수직인 일 단면 내에서, 상기 접지전극의 두께 방향을 따라 상기 챔퍼부의 두께 방향 길이는 0.2㎜ 이상이고, 상기 접지전극의 폭 방향을 따라 상기 챔퍼부의 폭 길이는 0.2㎜ 이상이며, 그리고 상기 접지전극의 중심축에 대하여 수직인 상기 단면 내에서 상기 곡면 부분의 곡률 반경은 0.2㎜ 이상이다.
구성 1에 의하면, 귀금속 합금으로 형성된 중앙전극 귀금속 팁은 상기 중앙전극에 대하여 제공되며, 귀금속 합금으로 형성된 접지전극 귀금속 팁은 상기 접지전극에 대하여 제공된다. 그러므로, 스파크 마모 저항을 강화하기 위한 시도를 할 수 있다.
또한, 구성 1에 의하면, 상기 접지전극의 측표면 부분들 사이에 챔퍼부 또는 곡면 부분이 제공된다. 상기 중앙전극측 측표면 부분에 인접한 챔퍼부(갭측 챔퍼부) 및 곡면 부분(갭측 곡면 부분)의 효과를 우선 설명한다. 상기 갭측 챔퍼부 또는 상기 갭측 곡면 부분이 제공된 결과, 전기장이 집중되기 쉬운 소위 각형 부분(에지 부분)이 상기 중앙전극측 측표면 부분과 상기 중앙전극측 측표면 부분에 인접한 양 측표면 부분들 사이에 형성되지 않는다. 그러므로, 상기 중앙전극 귀금속 팁과 상기 접지전극(베이스 물질) 사이의 스파크 방전 발생이 억제될 수 있고, 비교적 우수한 내구성을 발휘하는 귀금속 팁들 사이에서 스파크 방전의 발생이 쉽게 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 접지전극의 불균일한 마모를 억제할 수 있고 또한 내구성을 강화할 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 귀금속 팁들 사이에서 스파크 방전의 발생이 용이하게 이루어질 수 있으므로, 화염 핵이 발생하는 위치는 상기 접지전극으로부터 비교적 간격을 두고 떨어질 수 있다. 따라서, 화염 핵의 성장에 충분한 공간을 확보할 수 있고, 그렇지 않은 경우 상기 접지전극에 의하여 유발되는 상기 화염 핵의 열 방출을 억제할 수 있다. 결과적으로, 상기 화염 핵의 성장을 가속화하고, 및 가연성을 강화할 수 있다.
이제, 상기 후측 측표면 부분에 인접한 상기 챔퍼부(후측 챔퍼부) 및 곡면 부분(후측 곡면 부분)의 효과를 설명한다. 상기 접지전극이 연료 분사기와 스파크 방전 갭 사이에 위치되도록 상기 스파크 플러그가 장착될 때에도, 상기 후측 챔퍼부 또는 상기 후측 곡면 부분이 제공되기 때문에, 분사된 연료를 포함하는 혼합 공기는 상기 접지전극 주위를 지나 상기 귀금속 팁들 사이의 갭(스파크 방전 갭) 내부로 비교적 원만하게 흐른다. 그렇지 않은 경우 혼합 공기의 불충분한 공급에 의하여 유발될 수도 있는 가연성의 감소를 더욱 철저히 방지할 수 있다.
또한, 구성 1에 의하면, 상기 팁 말단 돌출 길이는 0.5㎜ 내지 1.5㎜로 설정된다. 구체적으로 말하자면, 상기 접지전극 귀금속 팁의 말단 부분은 상기 접지전극의 말단 부분으로부터 축 방향을 향하여 돌출되도록 제공된다. 따라서, 상기 접지전극이 상기 스파크 방전 갭으로부터 떨어져서 비교적 분리될 수 있으므로, 화염 핵의 성장을 위하여 더욱 큰 공간을 보장할 수 있다. 또한, 그렇지 않은 경우 상기 접지전극에 의하여 유발될 화염 핵의 열 방출을 더욱더 큰 범위로 억제할 수 있다. 결론적으로, 가연성을 더욱더 큰 범위로 강화할 수 있다.
상기 접지전극 귀금속 팁은 상기 접지전극의 말단 부분으로부터 돌출되는 구조로 되므로, 상기 중앙전극 귀금속 팁과 상기 접지전극 사이의 거리는 비교적 증가될 수 있고, 이는 이어서 상기 중앙전극 귀금속 팁과 상기 접지전극 사이의 스파크 방전 발생을 더욱 철저하게 방지한다. 그러므로, 상기 접지전극의 불균일한 마모 발생을 더욱더 큰 범위로 억제할 수 있고, 내구성 또한 더욱 강화할 수 있다.
구성 1에 의하면, 상기 팁 측표면 돌출 길이는 0.15㎜ 내지 0.6㎜로 설정된다. 구체적으로 말하자면, 상기 접지전극 귀금속 팁의 중앙전극측 측표면 부분은 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면 부분으로부터 돌출되는 구조로 된다. 그 결과, 상기 귀금속 팁들 사이에서 스파크 방전이 더욱 신뢰성 있게 유발될 수 있고, 그렇지 않은 경우 상기 접지전극에 의하여 유발되는 상기 화염 핵의 열 방출을 더욱 신뢰성 있게 억제할 수 있다. 결과적으로, 가연성 및 내구성 또한 강화할 수 있다.
구성 1의 채택 결과, 상기 각 부분에 의하여 얻어지는 효과는 복합적으로 작용하며, 및 상호 작용에 의하여 가연성 및 내구성에 있어서 도약적인 개선을 도모할 수 있다.
상기 팁 말단 돌출 길이가 0.5㎜ 미만일 때, 앞서 말한 효과를 충분히 얻을 수 있다. 한편, 상기 팁 말단 돌출 길이가 1.5㎜를 초과할 때에는, 상기 접지전극 귀금속 팁의 열 방출의 열화로 인하여 내구성이 감소될 수 있다.
상기 팁 측표면 돌출 길이가 0.15㎜ 미만일 때, 앞서 말한 효과를 충분히 얻을 수 없다. 한편, 상기 팁 측표면 돌출 길이가 0.6㎜을 초과할 때에는, 상기 접지전극이 상기 연소실의 중앙에 너무 가까워지므로, 상기 접지전극이 가열되게 된다. 그러므로, 상기 접지전극 귀금속 팁의 열 방출이 열화될 수 있고, 이는 이어서 내구성의 열화를 초래할 수 있다.
또한, 상기 접지전극의 중심축에 대하여 수직인 단면 내에서 상기 접지전극의 두께 방향으로 달성된 상기 챔퍼부의 두께 방향 길이가 0.2㎜ 미만이거나, 또는 상기 접지전극의 폭 방향으로 달성된 상기 챔퍼부의 폭 길이가 0.2㎜ 미만일 때에는, 상기 챔퍼부의 제공으로 인한 상기 효과를 충분히 얻지 못할 우려가 있다. 또한, 상기 만곡 부분의 곡률 반경이 상기 접지전극의 중심축에 대하여 수직인 단면 내에서 0.2㎜ 미만일 때에도, 상술한 바의 효과를 충분히 얻을 수 없다.
상기 접지전극의 말단 부분으로부터 상기 접지전극 귀금속 팁의 돌출이 유발될 때, 구성 1과 관련하여 설명한 바와 같이 상기 축선 내에서 상기 귀금속 팁의 돌출 유발이 가능한 경우 및 축선 방향을 따라 상기 중앙전극을 향하여 상기 귀금속 팁의 돌출 유발이 가능한 경우가 있다(예를 들면, 일본국 특허 제3702838호 등;에서 설명된 바와 같이). 그러나, 후자의 경우와 관련하여, 화염 핵의 성장의 가속화를 위하여 충분히 큰 스파크 방전 갭이 제공될 때, 상기 접지전극은 연소실의 중앙 부분을 향하여 비교적 크게 돌출되게 된다. 그러므로, 상기 접지전극은 열 접합과 같은 고장을 겪기 쉽다. 이러한 관점에서, 상기 접지전극이 연소실의 중앙 부분을 향하여 돌출되는 범위는 구성 1의 적용으로 인하여 비교적 감소될 수 있다. 그러므로, 상기 접지전극의 열 접합과 같은 고장의 발생을 방지할 수 있다. 이와 관련해서도, 내구성의 개선에 공헌한다고 말할 수 있다.
구성 2 : 본 구성의 내연 엔진용 스파크 플러그는 구성 1에 의한 스파크 플러그이며, 여기에서 상기 팁 측표면 돌출 길이는 0.3㎜ 이상이다.
구성 2에 의하면, 상기 팁 측표면 돌출 길이는 0.3㎜ 이상이다. 그 결과, 상기 귀금속 팁들 사이에서 스파크 방전의 발생을 더욱 신뢰성 있게 유발할 수 있다. 그렇지 않은 경우 상기 접지전극에 의하여 유발되는 화염 핵의 열 방출을 철저하게 방지할 수 있다. 구체적으로 말하자면, 구성 2를 채택함으로써 가연성 및 내구성을 더욱더 큰 범위로 증가시키는 것을 목표로 할 수 있다.
구성 3 : 본 구성의 내연 엔진용 스파크 플러그는 구성 1 또는 구성 2에 의한 스파크 플러그이며, 상기 팁 말단 돌출 길이는 1㎜ 이상이다.
구성 3에 의하면, 상기 접지전극의 말단 부분으로부터 상기 접지전극 귀금속 팁의 말단 부분까지의 팁 말단 돌출 길이는 1㎜ 이상이다. 그러므로, 상기 접지전극은 상기 스파크 방전 갭으로부터 더욱 분리될 수 있다. 따라서, 화염 핵의 성장을 위한 공간을 더욱 보장할 수 있고, 그렇지 않은 경우 상기 접지전극에 의하여 유발되는 화염 핵의 열 방출을 더욱 방지할 수 있다. 그 결과, 가연성을 더욱 강화하는 것을 도모할 수 있다.
또한, 상기 중앙전극 귀금속 팁과 상기 접지전극 사이의 거리 또한 구성 3의 채택에 의하여 더욱 증가될 수 있고, 이는 이어서 상기 중앙전극 귀금속 팁과 상기 접지전극 사이의 스파크 방전의 발생을 더욱 신뢰성 있게 방지할 수 있다. 그 결과, 상기 접지전극의 불균일한 마모를 더욱 억제할 수 있고, 내구성을 더욱 강화하는 것을 도모할 수 있다.
구성 4 : 본 구성의 내연 엔진용 스파크 플러그는 구성 1 내지 구성 3 중 어느 하나에 의한 스파크 플러그이며, 여기에서 상기 접지전극과 동일한 금속재를 포함하는 벌지 부분은, 상기 접지전극 귀금속 팁과 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면 부분과의 사이 경계 부분 중 상기 접지전극의 중심축 방향을 따라 위치된 적어도 일 부분을 커버하기 위하여 형성되고, 상기 접지전극의 말단 부분과 상기 가상 외주 사이의 최단거리인 내부 전극 거리는 -0.1㎜ 이상이고, 이때, 축선 방향 선단측으로부터 볼 때 상기 접지전극의 말단 부분을 기준으로, 상기 접지전극의 베이스 측을 향한 방향은 음의 방향이고 상기 접지전극의 베이스 측으로부터 멀어지는 방향은 양의 방향이며, 그리고 F≥0.1G가 만족되며, 이때, 상기 접지전극 귀금속 팁의 중앙전극측 측표면 부분이 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면 부분에 대하여 돌출되는 일 방향에서, F는 상기 접지전극 귀금속 팁의 상기 벌지 부분과 상기 중앙전극측 측표면 부분과의 사이에서 최단거리이고, G는 상기 갭의 최단거리이다.
구성 4에 의하면, 벌지 부분은 상기 접지전극 귀금속 팁과 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면 부분과의 사이 경계 부분 중 상기 접지전극의 중심축의 방향을 따라 위치된 적어도 일 부분을 커버하도록 형성된다. 그러므로, 상기 접지전극 귀금속 팁과 상기 접지전극 사이의 경계 부분으로의 산소 침입을 방지할 수 있고, 그렇지 않은 경우 상기 경계 부분에서 발생할 산소 스케일의 진행을 더욱 철저히 방지할 수 있다. 결과적으로, 상기 접지전극으로부터 상기 접지전극 귀금속 팁이 박리됨을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 상기 벌지 부분의 형성 결과로 상기 중앙전극 귀금속 팁과 상기 벌지 부분 사이에서 스파크 방전이 발생될 우려가 있다. 이러한 관점에서, 구성 4에 의하면, 상기 내부 전극 거리는 -0.1㎜ 이상으로 설정되고, 상기 접지전극 귀금속 팁의 중앙전극측에서 상기 벌지 부분과 상기 측표면 부분 사이의 최단거리(F)는 상기 갭(상기 스파크 방전 갭)의 최단거리(G)의 0.1배 이상인 크기의 비교적 큰 순서이다. 그 결과, 상기 중앙전극 귀금속 팁과 상기 벌지 부분 사이의 상기 갭은 충분히 크게 될 수 있고, 상기 중앙전극 귀금속 팁과 상기 벌지 부분 사이에서의 스파크 방전 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 결과적으로, 가연성 및 내구성을 더욱 강화하는 것을 도모할 수 있다.
상기 내부 전극 거리가 -0.1㎜ 미만일 때, 상기 벌지 부분과 중앙전극 귀금속 팁 사이의 거리는 충분히 크게 될 수 없고, 상기 효과도 충분히 얻을 수 없다.
구성 5 : 본 구성의 내연 엔진용 스파크 플러그는 구성 1 내지 구성 4 중 어느 하나에 의한 스파크 플러그이고, 여기에서 상기 접지전극의 말단 부분과 가상 외주 사이의 최단거리인 내부 전극 거리는 +0.1㎜ 내지 +0.8㎜이며, 이때, 축선 방향 선단측으로부터 볼 때 상기 접지전극의 말단 부분을 기준으로, 상기 접지전극의 베이스 측을 향한 방향은 음의 방향이고 상기 접지전극의 베이스 측으로부터 멀어지는 방향은 양의 방향이다.
구성 5에 의하면, 상기 중앙전극 귀금속 팁과 상기 접지전극 사이의 거리는 비교적 크게 될 수 있다. 그 결과, 화염 핵의 확산을 위하여 더욱더 큰 공간을 보장할 수 있고, 가연성을 더욱 강화하는 것을 도모할 수 있다.
상기 내부 전극 거리가 +0.8㎜를 초과할 때, 상기 접지전극의 부피 감소를 피할 수 없고, 이는 이어서 상기 접지전극 귀금속 팁의 열 방출에 대한 성능을 열화할 수 있다.
구성 6 : 본 구성의 내연 엔진용 스파크 플러그는 구성 5에 의한 스파크 플러그이고, 여기에서 상기 접지전극과 동일한 금속재를 포함하는 벌지 부분은 상기 접지전극 귀금속 팁과 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면 부분 사이의 경계 부분 중 상기 접지전극의 중심축 방향을 따라 위치된 적어도 일 부분을 커버하기 위하여 형성되며, 여기에서 F≥0.05G는 만족되고, 이때, 상기 접지전극 귀금속 팁의 중앙전극측 측표면 부분이 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면 부분에 대하여 돌출되는 일 방향에서, F는 상기 접지전극 귀금속 팁의 중앙전극측에서 상기 벌지 부분과 상기 측표면 부분 사이의 최단거리이고 G는 상기 갭의 최단거리이다.
구성 6에 의하면, 관계 F≥0.05G가 만족되고, 상기 접지전극 귀금속 팁의 중앙전극측 측표면 부분과 상기 벌지 부분 사이의 최단거리는, 구성 4에 비하여, 상대적으로 더욱 작게 될 수 있다. 구체적으로 말하자면, 상기 벌지 부분은 더욱 큰 높이로 형성될 수 있고, 상기 접지전극 귀금속 팁과 상기 접지전극 사이의 경계 부분에서 산화 스케일의 발전을 더욱 철저하게 방지할 수 있다. 한편, 상기 벌지 부분을 크게 형성한 결과, 상기 벌지 부분은 상기 접지전극 귀금속 팁의 중앙전극측 측표면 부분에 더욱 가깝게 되고, 이는 상기 벌지 부분과 상기 중앙전극 귀금속 팁 사이에서 스파크 방전의 발생에 대한 우려를 일으킨다. 그러나, 구성 6에 의하면, +0.1㎜ 이상의 순서의 충분히 큰 내부 전극 거리를 보장한다. 그러므로, 상기 벌지 부분과 중앙전극 귀금속 팁 사이에 충분한 거리를 보장할 수 있고, 상기의 우려를 제거할 수 있다.
구성 7 : 본 구성의 내연 엔진용 스파크 플러그는 구성 5 또는 구성 6에 의한 스파크 플러그이고, 여기에서 상기 중앙전극측 측표면 부분과 상기 중앙전극측 측표면 부분에 인접한 측표면 부분 사이에 형성되는 상기 챔퍼부 또는 상기 곡면 부분으로서의 갭측 챔퍼부 또는 갭측 곡면 부분의 폭은, 상기 후측 측표면 부분과 상기 후측 측표면 부분에 인접한 측표면 사이에 형성되는 상기 챔퍼부 또는 상기 곡면 부분으로서의 후측 챔퍼부 또는 후측 곡면 부분의 폭보다 더욱 작다.
구성 7에 의하면, 상기 갭측 챔퍼부(상기 갭측 곡면 부분)의 폭은 상기 후측 챔퍼부(상기 후측 곡면 부분)의 폭보다 더욱 작다. 따라서, 예를 들면, 상기 갭측 챔퍼부(상기 갭측 곡면 부분)의 폭 및 상기 후측 챔퍼부(상기 후측 곡면 부분)의 폭이 실질적으로 서로 동일한 경우와 비교할 때, 상기 접지전극을 더욱 두껍게 형성할 수 있고, 상기 접지전극의 기계적 강도(내구성) 강화를 도모할 수 있다. 상기 갭측 챔퍼부(상기 갭측 곡면 부분)의 폭이 더욱 커질수록, 상기 접지전극과 상기 중앙전극 귀금속 팁 사이에서의 스파크 방전 발생을 억제하는 효과는 더욱 우수해진다. +0.1㎜ 이상인 충분히 큰 내부 전극 거리가 보장되므로, 상기 접지전극과 상기 중앙전극 귀금속 팁 사이에서 스파크 방전의 발생을 억제하는 효과는 상기 갭측 챔퍼부(상기 갭측 곡면 부분)의 폭이 비교적 작을 때에도 충분하게 얻어진다.
구성 8 : 본 구성의 내연 엔진용 스파크 플러그는 구성 1 내지 구성 7 중 어느 하나에 의한 스파크 플러그이고, 여기에서 상기 접지전극 귀금속 팁은 각진 기둥의 형상을 갖는다.
구성 8에 관련하여 설명된 바와 같은 각진 기둥형의 상기 접지전극 귀금속 팁에 의하여, 상기 접지전극 귀금속 팁은 비교적 높은 전계 강도가 발전되는 각형 부분을 갖는다. 이러한 이유로, 상기 중앙전극 귀금속 팁과 상기 접지전극 귀금속 팁 사이에서의 스파크 방전의 발생은 더욱 용이하게 유발될 수 있다. 달리 말하자면, 상기 중앙전극 귀금속 팁과 상기 접지전극 사이에서 스파크 방전의 발생을 더욱 어렵게 하는 것이 가능하므로, 상기 접지전극의 불균일한 마모를 더욱 철저하게 방지할 수 있고, 내구성을 더욱 강화하는 것을 도모할 수 있다.
구성 9 : 본 구성의 내연 엔진용 스파크 플러그는 구성 1 내지 구성 8 중 어느 하나에 의한 스파크 플러그이고, 여기에서 상기 접지전극 귀금속 팁은 백금을 가장 많이 포함하며, 또한 2 질량% 내지 30 질량%의 니켈, 3 질량% 내지 40 질량%의 이리듐, 및 3 질량% 내지 45 질량%의 로듐 중 한 가지를 포함한다.
구성 9에 의하면, 상기 접지전극 귀금속 팁은 주성분으로서 백금을 포함하며, 또한 2 질량% 내지 30 질량%의 니켈, 3 질량% 내지 40 질량%의 이리듐, 및 3 질량% 내지 45 질량%의 로듐 중 임의의 것을 포함한다. 상기 접지전극 귀금속 팁의 강도를 더욱 강화할 수 있고, 이는 이어서 내구성을 더욱더 큰 범위로 강화할 수 있게 한다.
구성 10 : 본 구성의 내연 엔진용 스파크 플러그는 구성 1 내지 구성 9 중 어느 하나에 의한 스파크 플러그이고, 여기에서 상기 접지전극과 동일한 금속재를 포함하는 벌지 부분은 상기 접지전극 귀금속 팁과 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면 부분 사이의 경계 부분 중 상기 접지전극의 중심축 방향을 따라 위치된 적어도 일 부분을 커버하기 위하여 형성되고, 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면 부분을 기준으로 상기 벌지 부분의 높이는 0.1㎜ 이상이다.
구성 10에 의하면, 상기 벌지 부분은 0.1㎜ 이상의 높이가 보장되도록 형성된다. 그러므로, 상기 접지전극 귀금속 팁과 상기 접지전극 사이의 경계 부분에서의 산화 스케일의 발전(연결 부분)을 더욱 억제할 수 있고, 더 나아가, 상기 접지전극으로부터 상기 접지전극 귀금속 팁의 제거를 더욱 철저하게 방지할 수 있다.
구성 11 : 본 구성의 내연 엔진용 스파크 플러그는 구성 1 내지 구성 10 중 어느 하나에 의한 스파크 플러그이고, 여기에서 상기 접지전극과 동일한 금속재를 포함하는 벌지 부분은 상기 접지전극 귀금속 팁과 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면 부분 사이에서 상기 접지전극의 중심축 방향을 따라 연장되는 경계 부분을 커버하기 위하여 형성되고, 상기 중앙전극측 측표면 부분과 상기 중앙전극측 측표면 부분에 인접한 측표면 부분과의 사이에 형성되는 상기 벌지 부분과 상기 챔퍼부 또는 상기 곡면 부분과의 사이에서 상기 중앙전극측 측표면 부분의 폭 방향을 따라 최단거리는 0.2㎜ 이상으로 설정된다.
상술한 바와 같이, 상기 접지전극 귀금속 팁과 접지전극 사이 경계 부분의 산화를 방지하기 위하여 벌지 부분을 제공하는 것은 중요하다. 그러나, 상기 벌지 부분이 상기 챔퍼부 또는 상기 곡면 부분으로 연장되면, 상기 챔퍼부, 등의 제공으로 인한 상술한 바의 효과를 충분히 얻을 수 없다.
이러한 관점에서, 구성 11에 의하면, 상기 챔퍼부 또는 상기 곡면 부분과 상기 벌지 부분과의 사이에서 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면의 폭 방향을 따라 최단거리는 0.2㎜ 이상으로 설정된다. 상기 갭측 챔퍼부 등(상기 갭측 곡면 부분)과 상기 벌지 부분과의 사이에는 충분한 거리가 제공된다. 구체적으로 말하자면, 상기 벌지 부분이 상기 갭측 챔퍼부(상기 갭측 곡면 부분)로 연장됨을 더욱 철저하게 방지할 수 있고, 상기 갭측 챔퍼부(상기 갭측 곡면 부분)의 제공으로 인한 상술한 바의 효과를 더욱 신뢰성 있게 얻게 된다.
구성 12 : 이러한 구성의 스파크 플러그 제조 방법은 구성 1 내지 구성 11 중 어느 하나에 의한 상기 내연 엔진용 스파크 플러그의 제조 방법이며, 상기 방법은: 저항 용접에 의하여 접지전극을 접지전극 귀금속 팁에 결합하는 것으로 이루어지는 결합 공정을 포함하며, 상기 접지전극에 대하여 상기 접지전극 귀금속 팁의 상대 운동이 상기 접지전극의 말단측을 향하도록 규제하는 상대 운동 규제 수단이 상기 결합 공정에 이용됨을 특징으로 한다.
일반적으로, 저항 용접에 의하여 상기 접지전극 귀금속 팁을 상기 접지전극에 결합할 때, 이들은 다음과 같이 결합된다. 구체적으로 말하자면, 도 18에 나타낸 바와 같이, 상기 접지전극(27) 및 상기 접지전극 귀금속 팁(32)이 저항 용접용 한 쌍의 전극들(D1, D2)의 사이에 샌드위치되는 동안 상기 전극들(D1, D2)에 파워가 인가됨으로써, 상기 접지전극 귀금속 팁(32)이 상기 접지전극(27)에 결합된다. 구성 1 등과 관련하여 설명한 바와 같이, 상기 접지전극 귀금속 팁(32)의 말단 부분(32t)이 상기 접지전극(27)의 말단 부분(27t)으로부터 돌출되도록 상기 접지전극 및 상기 접지전극 귀금속 팁이 함께 결합될 때, 상기 접지전극 귀금속 팁(32)은, 결합 작업 동안, 상기 접지전극(27)의 말단(도면에서 외곽선 화살표의 방향으로)을 향하여 이동될 수 있다.
이러한 관점에서, 구성 12에 의하면, 그렇지 않은 경우 상기 결합 공정에서 발생하게 될, 상기 접지전극의 말단을 향한 상기 접지전극 귀금속 팁의 상대 운동은, 상기 상대 운동 규제 수단의 사용에 의하여 방지될 수 있다. 따라서, 상기 접지전극 귀금속 팁은 상기 접지전극 상의 적당한 위치에 더욱 신뢰성 있게 결합될 수 있다. 그 결과, 구성 1 등과 관련하여 설명한 바와 같은 효과를 내는 스파크 플러그를 큰 어려움 없이 제조하는 것이 가능하다.
상기 접지전극 귀금속 팁은 저항 용접 동안 상기 상대 운동 규제 수단을 가압하며, 이는 이어서 상기 접지전극 귀금속 팁의 부서짐에 대한 우려를 자아낸다. 그러나, 이러한 우려는 구성 9의 채택에 의하여 제거될 수 있다. 구체적으로 말하자면, 구성 12에 관련하여 설명된 상기 제조 방법을 채택하는 경우, 구성 9와 관련하여 설명된 물질 조성으로 상기 접지전극 귀금속 팁을 형성하는 것이 더욱 바람직하다고 말할 수 있다.
도 1은 일 실시예의 스파크 플러그의 구조를 나타내는 부분적인 정단면도
도 2는 상기 스파크 플러그의 선단 구조를 나타내는 부분적으로 확대된 정면도
도 3은 상기 스파크 플러그의 상기 선단 구조를 나타내는 부분적으로 확대된 측면도
도 4는 도 2에 나타낸 J-J선을 따라 취한 단면도
도 5는 또 다른 일 실시예의 접지전극의 단면 프로파일, 등을 나타내는 부분적으로 확대된 단면도
도 6은 접지전극 귀금속 팁, 중앙전극 귀금속 팁, 벌지 부분, 챔퍼부, 등 사이의 위치 관계를 나타내는 부분적으로 확대된 측면도
도 7은 본 실시예에서 상기 접지전극과 상기 접지전극 귀금속 팁 사이의 접합을 설명하기 위한 부분적으로 확대된 개략도
도 8은 챔퍼부의 존재 여부 조건이 서로 상이한 표본들의 가연성 평가 테스트 결과를 나타내는 그래프
도 9는 후측 챔퍼부의 존재 여부 조건이 서로 상이한 표본들의 가연성 평가 테스트 결과를 나타내는 그래프
도 10은 팁 말단 돌출 길이의 조건이 서로 상이한 표본들의 가연성 평가 테스트 결과를 나타내는 그래프
도 11은 상기 팁 말단 돌출 길이의 조건이 서로 상이한 표본들의 내구성 평가 테스트 결과를 나타내는 그래프
도 12는 팁 측표면 돌출 길이의 조건이 서로 상이한 표본들의 가연성 평가 테스트 결과를 나타내는 그래프
도 13은 상기 팁 측표면 돌출 길이의 조건이 서로 상이한 표본들의 내구성 평가 테스트 결과를 나타내는 그래프
도 14는 내부 전극 거리의 조건이 서로 상이한 표본들의 가연성 평가 테스트 결과를 나타내는 그래프
도 15는 상기 내부 전극 거리의 조건이 서로 상이한 표본들의 내구성 평가 테스트 결과를 나타내는 그래프
도 16은 F/G와 벌지 부분의 튀는 스파크 비율 사이의 관계를 나타내는 그래프
도 17은 또 다른 실시예의 챔퍼부의 폭을 설명하기 위한 상기 접지전극의 말단의 부분적으로 확대된 측면도
도 18은 종래 기술에 의한 접지전극과 접지전극 귀금속 팁 사이의 접합을 설명하기 위한 부분적으로 확대된 개략도
이하 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 도 1은 내연 엔진에 사용하기 위한 스파크 플러그(1)(이하, "스파크 플러그"로 칭함)를 나타내는 부분적인 정단면도이다. 도 1에서, 상기 스파크 플러그(1)의 축(CL1) 방향은 도면에서의 수직 방향으로 간주되며, 및 하측은 상기 스파크 플러그(1)의 선단이고 상측은 동일 부재의 베이스 단부인 것으로 간주하여 설명한다.
상기 스파크 플러그(1)는 절연체로서 기능하는 원통형 절연체(2), 상기 절연체를 지지하는 원통형 금속쉘(3), 등을 포함한다.
주지된 바와 같이, 상기 절연체(2)는 알루미나, 등을 소결함으로써 형성되며; 그리고, 상기 절연체의 외부 형태의 베이스 단부측에 형성되는 베이스 단부측 몸체 부분(10), 방사 방향으로 외향 돌출되도록 상기 베이스 단부측 몸체 부분(10)에 대하여 상기 외부 형태의 선단측에 형성되는 지름이 큰 부분(11), 상기 지름이 큰 부분(11)보다 더욱 작은 직경으로 되도록 상기 지름이 큰 부분(11)에 대하여 상기 외부 형태의 선단측에 형성되는 중간 몸체 부분(12), 및 상기 중간 몸체 부분(12)보다 더욱 작은 직경으로 되도록 상기 중간 몸체 부분(12)에 대하여 상기 외부 형태의 선단측에 형성되는 다리 부분(13)을 포함한다. 상기 절연체(2)에서, 상기 지름이 큰 부분(11), 상기 중간 몸체 부분(12), 및 상기 다리 부분(13)의 대부분은 상기 금속쉘(3) 내에 수용된다. 테이퍼진 스텝 부분(14)은 상기 다리 부분(13)과 상기 중간 몸체 부분(12) 사이의 연결부에 형성되고, 상기 절연체(2)는 상기 스텝 부분(14)에 의하여 상기 금속쉘(3)에 맞물림식으로 조여진다.
또한, 축홀(4)은 상기 절연체(2) 내부를 축(CL1)을 따라 관통하는 방식으로 상기 절연체(2) 내에 형성된다. 중앙전극(5)은 상기 축홀(4)의 선단측에 삽입되어 고정된다. 상기 중앙전극(5)은 전체적으로 로드 형상(컬럼 형상)을 가지며, 그의 선단측은 상기 절연체(2)의 선단으로부터 돌출된다. 더욱이, 상기 중앙전극(5)은 구리 또는 구리 합금으로 형성되는 내부층(5A) 및 주성분으로서 니켈(Ni)을 포함하는 Ni 합금으로 형성되는 외부층(5B)을 포함한다.
단자 전극(6)은 상기 절연체(2)의 베이스 단부로부터 돌출되면서 상기 축홀(4)의 베이스 단부측 내로 삽입되어 고정된다. 컬럼 형상 저항(7)은 상기 중앙전극(5)과 상기 단자 전극(6) 사이에서 상기 축홀(4) 내의 일 위치에 제공된다. 상기 저항(7)의 단부들은 도전성 유리 밀봉층(8)에 의하여 상기 중앙전극(5)에, 그리고 도전성 유리 밀봉층(9)에 의하여 상기 단자 전극(6)에 각각 전기적으로 접속된다.
또한, 상기 금속쉘(3)은 저탄소강과 같은 금속으로 원통형으로 형성된다. 상기 스파크 플러그(1)를 엔진 헤드에 장착하는 데에 사용되는 나사(외부 나사)(15)는 상기 금속쉘의 외주에 형성된다. 시트(seat)(16)는 상기 나사(15)의 베이스 단부측 외주에 형성되고, 및 링 개스킷(18)은 상기 나사(15)의 베이스 단부에 제공되는 나사 목부(17) 주위로 끼워 맞춤 된다. 더욱이, 상기 금속쉘(3)을 엔진 헤드에 조일 때, 엔진 헤드렌치와 같은 도구와의 맞물림에 사용하기 위한 것으로서 6각형 단면 프로파일을 갖는 도구 결합 부분(19)은 상기 금속쉘(3)의 베이스 단부측에 제공된다. 상기 절연체(2)를 지지하기 위한 크림핑 부분(20)은 상기 금속쉘(3)의 베이스 단부 부분에 제공된다.
상기 절연체(2)에 맞물림식으로 조여지는 테이퍼진 스텝(21)은 상기 금속쉘(3)의 내주에 제공된다. 상기 절연체(2)는 상기 베이스 단부측으로부터 상기 금속쉘(3)의 선단측으로 삽입된다. 상기 금속쉘(3)의 베이스 단부측에 제공되는 개구부는 상기 절연체의 스텝(14)이 상기 금속쉘(3)의 스텝(21)에 맞물림되어 조여진 채로 남아 있는 동안 방사 방향에서 내측으로 크림핑된다; 즉, 상기 크림핑 부분(20)이 형성됨으로써, 상기 절연체(2)가 조여진다. 환형 프레이트 패킹(22)은 상기 절연체의 스텝(14)과 상기 금속쉘(3)의 스텝(21)과의 사이에 샌드위치된다. 따라서, 연소실 내의 기밀성이 유지되고, 이에 상기 연소실의 내부에 노출된 상기 절연체(2)의 다리(13)와 상기 금속쉘(3)의 내주 사이의 갭으로 도입되는 공기 연료가 외측으로 유출됨을 방지하게 된다.
또한, 크림핑에 의하여 더욱 완벽한 기밀성을 달성하기 위하여, 환형 링 부재(23, 24)가 상기 금속쉘(3)의 베이스 단부측에서 상기 금속쉘(3)과 상기 절연체(2)의 사이에 위치되며, 상기 링 부재(23, 24) 사이의 공간은 활석 분말(활석 분필, 25)로 채워진다. 구체적으로 말하자면, 상기 금속쉘(3)은 상기 플레이트 패킹(22), 상기 링 부재(23, 24), 그리고 상기 활석(25)에 의하여 상기 절연체(2)를 지지한다.
Ni 합금, 등으로 형성되는 접지전극(27)은 상기 금속쉘(3)의 선단부(선단면, 26)에 결합된다. 더욱 구체적으로 말하자면, 상기 접지전극(27)의 베이스 단부 부분은 상기 금속쉘(3)의 선단부(26)에 용접되고, 상기 접지전극(27)의 말단측은 구부려진다. 또한, 상기 접지전극(27)은 외부층(27A) 및 내부층(27B)을 포함하는 2층 구조를 갖는다. 본 실시예에서, 상기 외부층(27A)은 Ni 합금 [예를 들면, 인코넬 600 또는 인코넬 601(모두 등록 상표임)]으로 형성된다. 한편, 상기 내부층(27B)은 열전도율에 있어서 상기 Ni 합금보다 우수한 금속인 구리 합금 또는 순수한 구리로 형성된다.
또한, 본 실시예에서, 귀금속 합금 [예를 들면, 백금(Pt) 합금, 이리듐(Ir) 합금, 등]으로 형성되는 컬럼형 중앙전극 귀금속 팁(31)은 상기 중앙전극(5)의 선단면에 용접된다. 더욱 구체적으로 말하자면, 상기 중앙전극 귀금속 팁(31)은 상기 중앙전극(5)을 구성하는 금속 조성 및 상기 중앙전극 귀금속 팁(31)을 구성하는 금속 조성을 함께 용융시켜 혼합한 결과로 형성되는 용융 부분(35)에 의하여 상기 중앙전극(5)에 결합된다.
각진 기둥형(본 실시예에서 직사각형 평행 6면체) 접지전극 귀금속 팁(32)은 상기 접지전극(27)에 결합된다. 더욱 구체적으로 말하자면, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 접지전극 귀금속 팁(32)은, 상기 접지전극 귀금속 팁(32) 일단의 일 부분이 매설되는 방식으로, 저항 용접에 의하여, 상기 중앙전극(5)에 대향되는 상기 접지전극(27) 상의 일 위치에 위치된 중앙전극측 측면(27s1)에 결합되고; 또한, 상기 축선(CL1)에 대향되는 상기 접지전극(27)의 말단부(27t)로부터 상기 축선(CL1)(도면에서 좌측)을 향하여 돌출된다. 더욱이, 상기 접지전극 귀금속 팁(32)은 상기 축선(CL1)을 따라 상기 중앙전극 귀금속 팁(31)의 외주(31g)로부터 연장되는 가상 외주(VG)의 내측에 위치되는 반면, 상기 접지전극(27)은 상기 가상 외주(VG)의 외측에 위치된다. 갭으로서의 스파크 방전 갭(33)은 상기 중앙전극 귀급속 팁(31)의 선단부와 상기 접지전극 귀금속 팁(32)의 상기 중앙전극에 대향되는 측표면 부분에 형성된다.
본 실시예에서, 상기 접지전극 귀금속 팁(32)은 주성분으로서 Pt를 포함하며 또한 2 질량% 내지 30 질량%의 Ni, 3 질량% 내지 40 질량%의 Ir, 및 3 질량% 내지 45 질량%의 로듐(Rh) 중 임의의 것을 포함하는 귀금속 합금(예를 들면, Pt-10Ir 합금, 등)으로 형성된다.
이제, 본 실시예에서, 상기 접지전극(27)과 상기 접지전극 귀금속 팁(32), 등 사이의 위치 관계를 설명한다. 본 실시예에서, 상기 접지전극(27)의 말단 부분(27t)으로부터 상기 접지전극 귀금속 팁(32)의 말단부(32t)까지의 최단거리인 팁 말단 돌출 길이(A)는 0.5㎜ 내지 1.5㎜(예를 들면, 1㎜)의 범위로 설정된다.
더욱이, 상기 접지전극(27)의 중앙전극측 측표면(27s1)으로부터 상기 중앙전극에 대향되는 상기 접지전극 귀금속 팁(32)의 측표면까지의 최단거리인 팁 측표면 돌출 길이(B)는 0.15㎜ 내지 0.6㎜(예를 들면, 0.3㎜)의 범위로 설정된다.
축선 방향(CL1)에서 상기 접지전극(27)의 말단측으로부터 볼 때 상기 접지전극(27)의 말단 부분(27t)을 기준으로 상기 접지전극(27)의 베이스에 근접하는 방향을 음의 방향으로, 그리고 축선 방향(CL1)에서 상기 접지전극의 말단측으로부터 볼 때 상기 접지전극(27)의 말단 부분(27t)을 기준으로 상기 접지전극(27)의 베이스로부터 멀어지는 방향을 양의 방향으로 제공하면, 상기 접지전극의 말단 부분(27)과 상기 가상 외주(VG) 사이의 최단거리인 내부 전극 거리(C)는 -0.1㎜ 내지 0.8㎜(예를 들면, +0.1㎜ 내지 0.8㎜)의 범위로 설정된다.
다음으로, 본 실시예의 상기 접지전극(27)의 측표면 형상을 상세히 설명한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 측표면(27s3) 및 측표면(27s4)은 상기 접지전극(27)의 중앙전극측 측표면(27s1)과 상기 중앙전극측 측표면(27s1)의 후측에 위치된 후측 측표면(27s2)과의 사이에 제공된다. 본 실시예에서, 상기 중앙전극측 측표면(27s1)의 표면과 상기 후측 측표면(27s2)의 표면 사이의 거리(달리 말하면, 상기 접지전극(27)의 두께)는; 예를 들면, 1.3㎜로 설정되고; 그리고, 상기 측표면(27s3)과 상기 측표면(27s4) 사이의 거리(달리 말하면, 상기 접지전극(27)의 폭)는; 예를 들면, 2.7㎜로 설정된다(이들 수치는 단순한 예이다).
또한, 제 1 챔퍼부(27m1)는 상기 인접한 측표면(27s1, 27s4) 사이에 형성되고; 제 2 챔퍼부(27m2)는 상기 인접한 측표면(27s1, 27s3) 사이에 형성되며; 제 3 챔퍼부(27m3)는 상기 인접한 측표면(27s3, 27s2) 사이에 형성되고; 그리고, 제 4 챔퍼부(27m4)는 상기 인접한 측표면(27s2, 27s4) 사이에 형성된다(상기 제 1 챔퍼부(27m1) 및 상기 제 2 챔퍼부(27m2)는 "갭측 챔퍼부"로 칭하며, 상기 제 3 챔퍼부(27m3) 및 상기 제 4 챔퍼부(27m4)는 "후측 챔퍼부"로 칭한다).
상기 접지전극(27)의 중심선(중심축)(CL2)에 대하여 수직인 일 단면 내에서, 상기 제 1 챔퍼부(27m1)는 상기 접지전극(27)의 두께 방향을 따라 얻은 0.2㎜ 이상(예를 들면, 0.4㎜)의 두께 방향 길이(a1) 및 상기 접지전극(27)의 폭 방향을 따라 얻은 0.2㎜ 이상(예를 들면, 0.4㎜)의 폭 길이(b1)를 갖도록 설정된다. 마찬가지로, 제 2 챔퍼부(27m2)는 상기 접지전극(27)의 두께 방향을 따라 얻은 0.2㎜ 이상(예를 들면, 0.4㎜)의 두께 방향 길이(a2) 및 상기 접지전극(27)의 폭 방향을 따라 얻은 0.2㎜ 이상(예를 들면, 0.4㎜)의 폭 길이(b2)를 갖도록 설정된다.
제 3 챔퍼부(27m3) 및 상기 제 4 챔퍼부(27m4)는 상기 접지전극(27)의 두께 방향을 따라 얻은 0.2㎜ 이상(예를 들면, 0.4㎜)의 두께 방향 길이(c1, c2), 및 상기 접지전극(27)의 폭 방향을 따라 얻은 0.2㎜ 이상(예를 들면, 0.4㎜)의 폭 길이(d1, d2)를 갖도록 설정된다. 본 실시예에서, 상기 두께 방향 길이(a1, a2)는 서로 동일하게 설정되고, 상기 폭 길이(b1, b2)는 서로 동일하게 설정된다. 더욱이, 상기 두께 방향 길이(c1, c2)는 서로 동일하게 설정되고, 상기 폭 길이(d1, d2)는 서로 동일하게 설정된다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 챔퍼부(27m1, 27m2, 27m3, 27m4) 중 적어도 하나(도면에서 제 2 챔퍼부(27m2) 및 제 3 챔퍼부(27m3)에 해당하는 부분)는 또한 곡면 형상을 갖는 곡면 부분(27r1, 27r2)으로 될 수 있다. 상기 중앙전극측 측표면 부분(27s1)에 인접한 상기 곡면 부분(갭측 곡면 부분)(27r1)은 상기 중심선(CL2)에 대하여 수직인 일 단면 내에서 0.2㎜ 이상(예를 들면, 0.4㎜)의 곡률 반경(RS)을 갖는 것으로 설정된다. 상기 후측 측표면 부분(27s2)에 인접한 상기 곡면 부분(후표면측 곡면 부분)(27r2)은 상기 중심선(CL2)에 대하여 수직인 일 단면 내에서 0.2㎜ 이상(예를 들면, 0.4㎜)의 곡률 반경(RB)을 갖는 것으로 설정된다. 상기 갭측 곡면 부분(27r1)의 곡률 반경(RS) 및 상기 후표면측 곡면 부분(27r2)의 곡률 반경(RB)은 서로 동일할 필요가 없다. 예를 들면, 동일한 도면에 나타낸 바와 같이, 상기 갭측 곡면 부분(27r1)의 곡률 반경(RS)은 상기 후표면측 곡면 부분(27r2)의 곡률 반경(RB)보다 더욱 작게 설정될 수도 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 상기 접지전극 귀금속 팁(32)은 저항 용접에 의하여 매설되는 방식으로 상기 접지전극(27)에 결합된다. 이러한 이유로, 도 6 및 기타 도면에 나타낸 바와 같이, 벌지 부분(41)은 상기 접지전극 귀금속 팁(32)의 측표면들과 상기 접지전극(27)의 중앙전극측 측표면(27s1) 사이의 경계에서 상기 중심축(CL2)을 따라 이어지는 적어도 상기 접지전극(27)의 부분들을 커버하도록 형성된다. 상기 벌지 부분(41)은 상기 접지전극(27)의 외부층(27)을 형성하는 Ni 합금과 동일한 금속재를 포함한다.
또한, 본 실시예에서, 상기 접지전극(27)의 중앙전극측 측표면(27s1)에 대한 상기 벌지 부분(41)의 높이(H)는 0.1㎜ 이상으로 설정된다. 상기 중앙전극(5)에 대향되는 상기 접지전극 귀금속 팁(32)의 측표면이 상기 접지전극(27)의 중앙전극측 측표면(27s1)에 대하여 돌출되는 일 방향에서, 상기 벌지 부분(41)과 상기 중앙전극(5)에 대향되는 상기 접지전극 귀금속 팁(32)의 측표면 사이의 최단거리를(F)로서 취하고, 상기 스파크 방전 갭(33)의 최단거리를(G)로서 취하여, 상기 스파크 플러그는 F≥0.05G를 만족하도록 형성된다.
상기 중앙전극측 측표면(27s1)의 폭 방향을 따라 얻은 상기 제 1 챔퍼부(27m1)와 상기 벌지 부분(41) 사이의 최단거리(W1)는 0.2㎜ 이상으로 설정된다. 또한, 상기 중앙전극측 측표면(27s1)의 폭 방향을 따라 얻은 제 2 챔퍼부(27m2)와 상기 벌지 부분(41) 사이의 최단거리(W2)는 0.2㎜ 이상으로 설정된다. 즉, 상기 벌지 부분(41)은 상기 제 1 챔퍼부(27m1) 및 제 2 챔퍼부(27m2) 각각에 도달하지 않도록 형성된다.
이제 상술한 바와 같이 구성된 상기 스파크 플러그(1)의 제조 방법을 설명한다. 우선, 상기 금속쉘(3)을 미리 가공한다. 구체적으로 말하자면, 냉간 단조에 의하여 컬럼형 금속재(철계 물질 및 스테인레스 물질; 예를 들면, S17C 및 S25C) 내에 관통홀을 형성함으로써, 개략적인 형상을 형성한다. 이어서 상기 물질을 가공하여 외부 형태를 다듬어 반제품 금속쉘을 얻는다.
다음으로, 상기 접지전극(27)을 미리 가공한다. 구체적으로 말하자면, 8각형 단면 프로파일을 갖는 다이스 홀이 제공된 다이스를 이용함으로써 Ni 합금 및 구리 합금을 포함하는 2층 구조의 와이어 로드를 신선한다. 이렇게 신선된 와이어 로드를 소정 길이로 절단하여, 상기 각 챔퍼부(27m1 ~ 27m4)를 갖는 상기 접지전극(27)을 얻는다. 상기 챔퍼부(27m1 ~ 27m4)는 또한 와이어 신선 작업 대신 가공 작업을 수행함으로써 형성할 수도 있다.
이어서, 상기 접지전극(27)을 상기 반제품 금속쉘의 선단면에 저항 용접한다. 용접 동안 소위 "새그(sag)"가 발생되므로, 상기 "새그"를 제거한 이후, 상기 반제품 금속쉘의 소정 부분에 압연을 통하여 상기 나사(15)를 형성한다. 상기 접지전극(27)이 용접되는 상기 금속쉘(3)은 이러한 방식으로 얻는다. 상기 접지전극(27)이 용접되는 상기 금속쉘(3)에 아연 또는 니켈 도금을 수행한다. 부식 저항을 강화하기 위하여, 상기 금속쉘(3)의 표면을 크롬으로 더욱 도금한다.
한편, 상기 절연체(2)를 상기 금속쉘(3)과 별도로 미리 성형한다. 예를 들면, 주성분으로서 알루미나를 포함하며 또한 바인더, 등을 포함하는 분말 물질을 이용하여 입상 성형 베이스 물질을 준비하고, 상기 입상 물질을 이용하여 고무 성형을 수행하여, 원통형 성형 요소를 얻는다. 상기 이렇게 얻어진 성형 요소를 가공하여 다듬는다. 이렇게 다듬어진 요소를 가마(kiln)에 투입하여 및 소결함으로써, 상기 절연체(2)를 얻는다.
상기 금속쉘(3) 및 상기 절연체(2)와는 별도로, 상기 중앙전극(5)을 미리 제작한다. 구체적으로 말하자면, Ni 합금을 단조하고, 열복사 특성을 강화하기 위하여, 구리 합금으로 형성된 상기 내부층(5A)을 상기 Ni 합금의 중앙에 제공한다. 다음으로, 상기 중앙전극 귀금속 팁(31)을 상기 중앙전극(5)의 선단면에 레이저 용접한다. 더욱 구체적으로 말하자면, 상기 중앙전극(5)의 선단면 및 상기 중앙전극 귀금속 팁(31)의 일 단면을 서로 적층한 후, 표면들 사이의 접촉 부분을 레이저 빔에 노출시킴으로써, 접합부(35)를 형성한다. 그리하여, 상기 중앙전극(5) 및 상기 중앙전극 귀금속 팁(31)을 함께 결합한다.
이렇게 하여 얻어진 상기 절연체(2), 상기 중앙전극(5), 상기 저항(7), 및 상기 단자 전극(6)을 유리 밀봉층(8, 9)으로 고정 및 밀봉한다. 상기 유리 밀봉층(8, 9)은 일반적으로 붕규산 유리 및 금속 분말을 함께 혼합함으로써 준비된다. 상기 절연체를 상기 가마 내에서 가열하면서, 상기 저항(7)이 샌드위치되도록 상기 이렇게 준비된 물질을 상기 절연체(2)의 축홀(4) 내에 붓고, 이어서 상기 준비된 물질을 상기 단자 전극(6)에 의하여 후방으로부터 가압함으로써, 상기 유리 밀봉층을 소성 및 경화된다. 이때에, 상기 절연체(2)의 베이스 단부측에서 상기 몸체(10)의 표면에 유약층을 동시에 소결할 수 있고, 또는 상기 유약층을 미리 형성할 수도 있다.
이어서, 상술한 바와 같이 상기 중앙전극(5) 및 상기 단자 전극(6)을 갖는 상기 절연체(2) 및 상기 접지전극(27)을 갖는 상기 금속쉘(3)을 함께 조립한다. 더욱 구체적으로 말하자면, 상기 금속쉘(3)의 베이스 단부측에 비교적 박형으로 형성되는 개구부를 방사 방향에 대하여 내측으로 크림핑한다; 즉, 상기 크림핑 부분(20)을 형성함으로써, 상기 절연체(2) 및 상기 금속쉘(3)을 서로 조이게 된다.
다음으로, 상기 접지전극 귀금속 팁(32)을 상기 접지전극(27)의 말단에 저항 용접한다. 더욱 구체적으로 말하자면, 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 접지전극 귀금속 팁(32)의 일단을 상기 접지전극(27)의 중앙전극측 측표면(27s1)의 말단 위로 놓고, 상기 접지전극(27) 및 상기 접지전극 귀금속 팁(32)을 한 쌍의 전극들(D1, D2) 사이에 샌드위치시킨다. 상기 전극들(D1, D2)에 파워를 인가함으로써, 상기 팁의 일 부분을 상기 전극 내에 매설하면서 상기 접지전극(27) 및 상기 접지전극 귀금속 팁(32)을 함께 결합한다. 이때, 상기 한 쌍의 전극들(D1, D2) 중에서, 상기 접지전극 귀금속 팁(32)을 지지하는 상기 전극(D2)에 상대 운동 규제 수단으로서 작용하는 수용 부분(RP)을 제공한다. 따라서, 상기 접지전극(27)의 말단측을 향한 상기 접지전극 귀금속 팁의 상대 운동(32)을 방지할 수 있고, 상기 접지전극 귀금속 팁(32)을 상기 접지전극(27) 상의 적당한 위치에 더욱 신뢰성 있게 결합할 수 있다. 상기 벌지 부분(41)은 상기 접지전극 귀금속 팁(32)의 저항 용접의 결과로 형성한다.
마지막으로, 상기 접지전극(27)를 구부림으로써, 상기 중앙전극(5) 상의 중앙전극 귀금속 팁(31)과 상기 접지전극(27) 상에 제공된 접지전극 귀금속 팁(32) 사이의 상기 스파크 방전 갭(33)에 대한 조정 작업을 수행한다.
이렇게 하여 상술한 바의 구성을 갖는 상기 스파크 플러그(1)를 일련의 공정을 통하여 제작한다.
다음으로, 본 실시예에 의하여 얻어지는 효과를 확인하기 위하여, 가연성 평가 테스트, 내구성 평가 테스트, 및 접지전극 튀어오르는 스파크 계수 측정 테스트(ground electrode flying spark count measurement)를 수행하였다. 상기 가연성 평가 테스트, 상기 내구성 평가 테스트, 및 상기 접지전극 튀어오르는 스파크 계수 측정 테스트에 대한 일반적인 설명은 아래와 같다. 구체적으로 말하자면, 가연성 평가 테스트에서, 팁 말단 돌출 길이 "A", 팁 측표면 돌출 길이 "B", 내부 전극 거리 "C", 갭측 챔퍼부 및 후측 챔퍼부의 존재, 및 상기 접지전극의 중심축에 대하여 수직인 일 단면 내에서 상기 후측 챔퍼부의 두께 방향 길이 "c", 및 폭 길이 "d"(곡면 부분이 제공될 때 곡면 부분의 곡률 반경 "rb")의 조건들을 다양하게 변경한 표본 스파크 플러그를 제작하였다. 상기 표본들 각각에 점화기를 장착하고, 상기 각 표본을 테스트 챔버 내에 배치하였다. 또한, 연료 분사 방향을 상기 접지전극의 횡측으로["방향 X";(도 3에서 외곽선 화살표의 방향)], 또는 상기 접지전극의 후 표면을 향한 방향 [방향 Y;(도 2에서 외곽선 화살표의 방향)]으로 취하였고, 소성 후 3ms가 경과된 때의 시점에서 얻어진 화염 핵의 부분을 측정하였다. 측정된 상기 화염 핵 부분이 70㎟ 이상일 때에는, 우수한 가연성을 발휘한 것으로 평가하여 상기 표본에 "○"를 부여하였다. 한편, 상기 화염 핵 부분이 70㎟ 미만일 때에는, 불충분한 가연성을 발휘한 것으로 평가하여 상기 표본에 "×"를 부여하였다.
내구성 평가 테스트는 아래와 같이 수행하였다. 상기 표본들 각각을 660cc의 피스톤 변위 및 5˚의 BTDC(Before Top Dead Center; 상사점전) 시간을 갖는 3기통 테스트 엔진에 일렬로 부착하였다. 상기 엔진을 10.7의 공기-연료 비율로 4000rpm에서 300시간 이상 구동한 후 상기 스파크 방전 갭이 증가되는 범위(갭 내에서의 증가량)를 측정하였다. 갭 내에서의 증가량이 0.2㎜ 미만일 때, 우수한 내구성을 발휘한 것으로 평가하여 상기 표본에 "○"를 부여하였다. 반대로, 갭 내에서의 증가량이 0.2㎜ 이상일 때, 열악한 내구성을 발휘한 것으로 평가하여 상기 표본에 "×"를 부여하였다.
또한, 상기 접지전극 튀어오르는 스파크 계수 측정 테스트는 아래와 같이 평가하였다. 구체적으로 말하자면, 상기 갭측 챔퍼부의 두께 방향 길이 "A", 상기 갭측 챔퍼부의 폭 길이 "B", 및 상기 갭측 곡면 부분의 곡률 "rs"의 조건들을 다양하게 변경한 각 표본에 점화기를 부착하였다. 상기 표본들을 석영 유리로 형성되어 내부를 볼 수 있도록 된 챔버 내에 위치시켜, 상기 챔버의 내부 압력을 0.4Mpa로 유지시키면서 전기적 방전을 수행하였다. 전기적 방전을 촬영하였고, 상기 중앙전극 귀금속 팁과 상기 접지전극 사이에서 100 방전 당 발생된 튀어오르는 스파크의 수(접지전극 튀어오르는 스파크 계수)를 상기 촬영된 영상에 기초하여 측정하였다. 평상시, 전기적 방전은 상기 중앙전극 귀금속 팁과 상기 접지전극 귀금속 팁 사이의 가장 작은 갭 내에서 발생된다. 그러나, 상기 접지전극이 전계 강도가 강화된 에지, 등을 포함할 때에는, 상기 중앙전극 귀금속 팁과 상기 접지전극 사이의 비교적 큰 갭 내에서 전기적 방전이 발생되며, 이는 가연성의 열화 또는 상기 접지전극의 불균일한 마모를 유발할 수 있다. 따라서, 상기 접지전극 튀어오르는 스파크 계수가 0일 때에는, 우수한 가연성을 발휘하며 상기 접지전극의 불균일한 마모를 유발하는 매우 작은 전위를 갖는 것으로 평가하여 상기 표본에 "○"를 부여하였다. 한편, 상기 접지전극 튀어오르는 스파크 계수가 1 이상이면, 열악한 가연성을 발휘하거나 상기 접지전극의 불균일한 마모를 유발하는 전위를 갖는 것으로 평가하여 상기 표본에 "×"를 부여하였다.
표 1 및 도 8 내지 도 15는 상기 가연성 평가 테스트 및 상기 내구성 평가 테스트의 결과를 나타낸다.
표 1에 제공된 테스트에서, 상기 갭측 챔퍼부가 "존재함"으로 분류될 때, 상기 갭측 챔퍼부의 상기 두께 방향 길이 "A" 및 상기 폭 길이 "B"는 모두 0.4㎜로 설정된다. 또한, 상기 후측 챔퍼부가 "존재함"으로 분류될 때, 상기 두께 방향 길이 "c" 및 상기 폭 길이 "d"는 모두 0.4㎜로 설정된다.
도 8의 그래프는 상기 챔퍼부의 존재 여부만이 서로 상이한 표본에 대하여 주목할 때 얻어진 상기 가연성 평가 테스트의 결과를 나타낸다. 도 9의 그래프는 상기 연료 분사 방향의 차이로 인하여 유발되는 가연성의 변화에 주목하면서 상기 후측 챔퍼부의 존재 여부만이 서로 상이한 표본에 대하여 얻어진 결과를 나타낸다. 또한, 도 10 및 도 11의 그래프는 상기 값 "A"이 서로 상이한 표본에 주목할 때 얻어지는 상기 가연성 평가 테스트 및 상기 내구성 평가 테스트의 결과를 나타낸다. 도 12 및 도 13의 그래프는 상기 값 "B"만이 서로 상이한 표본에 주목할 때 얻어진 상기 두 가지 평가 테스터의 결과를 나타낸다. 도 14 및 도 15의 그래프는 상기 값 "C"만이 서로 상이한 표본에 주목할 때 얻어지는 상기 두 가지 평가 테스터의 결과를 나타낸다.
표본
번호		 A
(㎜)		 B
(㎜)		 C
(㎜)		 챔퍼부 가연성
(㎟)		 가연성
평가		 내구성
[갭 증가량](㎜)		 내구성
평가		 연료
분사 방향
갭측 후측
1 1 0.3 0.3 무 무 66 × 0.13 ○ ×
2 0.5 0.3 0.1 무 무 68 × 0.11 ○ ×
3 0.5 0.3 0.4 무 무 69 × 0.14 ○ ×
4 1 0.3 0.3 유 유 75 ○ 0.123 ○ ×
5 0.5 0.3 0.1 유 유 74 ○ 0.11 ○ ×
6 0.5 0.3 0.4 유 유 75 ○ 0.14 ○ ×
7 0.5 0.3 0.1 유 유 73 ○ 0.11 ○ Y
8 0.5 0.3 0.1 유 무 75 ○ 0.11 ○ ×
9 0.5 0.3 0.1 유 무 68 × 0.11 ○ Y
10 0 0.3 -0.7 유 유 49 × 0.090 ○ ×
11 0.2 0.3 -0.5 유 유 59 × 0.093 ○ ×
12 0.5 0.3 -0.2 유 유 70 ○ 0.101 ○ ×
13 0.6 0.3 -0.1 유 유 72 ○ 0.104 ○ ×
14 0.7 0.3 0 유 유 73 ○ 0.107 ○ ×
15 0.8 0.3 0.1 유 유 74 ○ 0.111 ○ ×
16 1.3 0.3 0.6 유 유 76 ○ 0.150 ○ ×
17 1.5 0.3 0.8 유 유 76 ○ 0.189 ○ ×
18 1.6 0.3 0.9 유 유 76 ○ 0.213 × ×
19 0.5 0.15 0.1 유 유 70 ○ 0.10 ○ ×
20 0.5 0 0.1 유 유 65 × 0.09 ○ ×
21 0.5 0.6 0.1 유 유 76 ○ 0.15 ○ ×
22 0.5 1 0.1 유 유 77 ○ 0.22 × ×
챔퍼부의 존재 여부가 상이한 표본들(표본 1 내지 6)을 고려할 때, 표 1 및 도 8의 그래프는 열악한 가연성을 발휘하는, 챔퍼부를 갖지 않는 표본(표본 1 내지 3) 및 우수한 가연성을 발휘하는 챔퍼된 표본(표본 4 내지 6)을 나타낸다. 이에 대하여 생각할 수 있는 이유는, 상기 챔퍼부의 제공으로 상기 중앙전극 귀금속 팁과 상기 접지전극 사이에서 튀어오르는 스파크의 수가 비교적 감소되고 이어서 상기 접지전극으로부터 화염 핵의 발생 위치를 비교적 분리되게 한다는 것이다.
표 1 및 도 9의 그래프는, 상기 갭측 챔퍼부 및 상기 후측 챔퍼부를 모두 갖는 표본들(표본 5 및 7)이 상기 연료 분사 방향의 조건에 있어서 및 가연성이 열화되기 쉬운 환경에서 상기 표본들이 방향 Y로 배향될 때에도, 상기 갭측 챔퍼부만을 갖는 표본들(표본 8 및 9)에 비하여, 우수한 가연성을 발휘할 수 있음을 나타낸다. 구체적으로 말하자면, 가연성을 강화하기 위하여, 상기 접지전극은 갭측 챔퍼부 및 후측 챔퍼부를 모두 포함해야 한다고 말할 수 있다.
더욱이, 표 1 및 도 10의 그래프에 나타낸 바와 같이 값 "A"(값(C)의 변화는 값(A)의 변화로부터 기인한다)의 조건만이 서로 상이한 표본들(표본 4 및 10 내지 18)에 주목하면, 0.5㎜ 이상의 값(A)을 갖는 표본들(표본 4 및 12 내지 18)은 우수한 가연성을 발휘하는 것으로 확인된다. 이에 대하여 생각할 수 있는 이유는, 상기 접지전극이 상기 스파크 방전 갭으로부터 비교적 분리될 수 있으므로, 화염 핵의 성장을 위하여 더욱 큰 공간을 확보할 수 있고, 그렇지 않은 경우 상기 접지전극에 의하여 유발되는 화염 핵의 열 방출을 더욱더 큰 범위로 방지할 수 있다는 것이다.
한편, 내구성의 관점에서 상기 표본들을 평가할 때, 값 "A"이 1.5㎜를 초과하는 표본 18은 표 1 및 도 11의 그래프에 나타낸 바와 같이 불충분한 내구성을 발휘하는 것으로 이해된다. 이에 대하여 생각할 수 있는 이유는 상기 접지전극 귀금속 팁의 열 방출에 대한 성능의 열화이다.
이상의 결과로부터, 가연성 및 내구성 모두에서 우수한 기능을 발휘하도록 하기 위하여는 상기 값 "A"을 0.5㎜ 내지 1.5㎜의 범위로 설정하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다. 도 10은 0.6㎜ 이상의 값 "A"을 갖는 표본들(표본 4 및 12 내지 17)이 더욱더 우수한 가연성을 발휘하며 1.0㎜ 이상의 값 "A"을 갖는 표본들(표본 4 및 16 내지 17)이 특히 우수한 가연성을 나타냄을 보여준다. 따라서, 가연성의 강화라는 관점에서 볼 때, 상기 값 "A"을 0.6㎜ 이상으로 설정하는 것이 바람직하고, 상기 값(A)을 1.0㎜ 이상으로 설정하는 것이 더욱 바람직하다고 말할 수 있다.
값 "B"의 조건만이 서로 상이한 표본들(표본 5 및 19 내지 22)을 고려하면, 0.15㎜ 이상의 값 "B"을 갖는 표본들(표본 5, 19, 21, 및 22)은 표 1 및 도 12의 그래프에 나타낸 바와 같이 우수한 가연성을 발휘하는 것으로 이해된다. 이에 대하여 생각할 수 있는 이유는 스파크 방전이 상기 귀금속 팁들 사이에서 더욱 신뢰성 있게 유발될 수 있고, 상기 그렇지 않은 경우 상기 접지전극에 의하여 유발되는 화염 핵의 열 방출을 더욱 철저하게 방지할 수 있다는 것이다.
도 12의 그래프에 나타낸 바와 같이, 상기 값 "B"이 증가됨에 따라 가연성을 더욱 강화할 수 있다고 말할 수 있다. 따라서, 가연성의 강화라는 관점으로부터, 상기 값 "B"을 0.3㎜ 이상으로 설정하는 것이 더욱 바람직하다고 말할 수 있다. 그러나, 도 13의 그래프에 나타낸 바와 같이, 상기 값 "B"의 증가로 내구성이 감소될 우려가 있다. 그러므로, 내구성의 열화를 방지하기 위해서는, 상기 값 "B"을 0.8㎜ 이하로 설정하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다. 내구성의 열화를 더욱 철저하게 방지하기 위해서는, 상기 값 "B"을 0.6㎜ 이하로 설정하는 것이 더욱 바람직하다고 말할 수 있다.
또한, 값 "C"의 조건만이 서로 상이한 표본들(표본 5, 6, 및 12)을 고려할 때, 표 1 및 도 14의 그래프에 나타낸 바와 같이, 상기 각 표본들이 우수한 가연성을 가지며 0.1㎜ 이상의 값 "C"를 갖는 표본들(표본 5 및 6)이 상당히 우수한 가연성을 발휘한다는 것이 분명해졌다. 따라서, 가연성을 더욱더 큰 범위로 강화하기 위해서는, 상기 값 "C"을 0.1㎜ 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 더욱이, 도 14의 그래프에 나타낸 바와 같이, 상기 값(C)의 증가로써 가연성이 강화된다는 사실을 고려하면, 상기 값(C)을 0.2㎜ 이상으로 설정하는 것이 더욱 바람직하다고 말할 수 있다. 그러나, 도 15의 그래프에 나타낸 바와 같이, 상기 값(C)이 증가됨에 따라 내구성이 열화될 우려가 있다. 이러한 이유로, 상기 값(C)을 0.8㎜ 이하로 설정하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다.
표 2는 상기 후측 챔퍼부의 두께 방향 길이 "c" 및 상기 폭 길이 "d" 또는 상기 만곡 부분의 곡률 반경 "rb" 조건을 특히 변경한 표본들에 대하여 상기 연료 분사 방향이 "방향 Y"로 설정된 동안 상기 가연성 평가 테스트를 수행할 때 얻어진 결과를 나타낸다. 상기 테스트에서, 상기 값들 "A", "B", "C", "a" 및 "b"은 표본 5의 대응 부분과 동일하게 하였다(즉, "A"=0.5㎜, "B"=0.3㎜, "C"=0.1㎜, "a"=0.4㎜, 및 "b"=0.4㎜). 곡면 부분을 제공할 경우, 곡면 부분은 제 3 챔퍼부 및 상기 제 4 챔퍼부에 해당하는 위치들에 제공하였다.
표본 번호 c(㎜) d(㎜) rb(㎜) 가연성 가연성 평가 연료 분사 방향
7 0.4 0.4 - 73 ○ Y
9 0 0 0 68 × Y
23 0.2 0.2 - 70 ○ Y
24 - - 0.2 70 ○ Y
25 0.4 0.3 - 71 ○ Y
26 0.3 0.4 - 72 ○ Y
27 0.15 0.4 - 69 × Y
28 - - 0.15 69 × Y
29 - - 0.3 71 ○ Y
30 - - 0.4 72 ○ Y
표 2는 0.2㎜ 이상의 값들 "c" 및 "d" 또는 값 "rb"을 갖는 표본들(표본 7, 23 내지 26, 29, 및 30)이 상기 연료 분사 방향이 "방향 Y"일 때에도 우수한 가연성을 달성할 수 있다는 것을 보여준다. 이에 대하여 생각할 수 있는 이유는 상기 후측 챔퍼부를 제공한 결과로 혼합 공기가 상기 접지전극 주위를 지나 상기 스파크 방전 갭 내로 흐르기가 더욱 용이하게 된다는 것이다. 0.3㎜ 이상의 값들 "c" 및 "d" 또는 값 "rb"을 갖는 표본들(표본 7, 25, 26, 29, 및 30)이 0.2㎜의 상기 값들 "c" 및 "d" 또는 값 "rb"을 갖는 표본들(표본 23 및 24)보다 훨씬 강화된 가연성을 발휘한다는 것은 명백하다. 따라서, 가연성을 더욱 강화한다는 관점으로부터, 상기 값들 "c" 및 "d" 또는 값 "rb"을 0.3㎜ 이상으로 설정하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다.
다음으로, 접지전극 튀어오르는 스파크 계수 측정 테스트의 결과를 표 3에 제공한다. 상기 테스트에서, 상기 값들 "A", "B", "C", "c" 및 "d"은 상기 표본 5의 대응 부분들과 같게 하였다. 곡면 부분을 제공할 경우, 곡면 부분은 상기 제 1 챔퍼부 및 제 2 챔퍼부에 해당하는 위치들에 제공하였다.
표본 번호 c(㎜) d(㎜) rs(㎜) 접지전극 튀어오르는
스파크의 수(횟수)		 튀어오르는
스파크의 수 평가
2 0 0 0 10 ×
5 0.6 0.3 - 0 ○
31 0.2 0.2 - 0 ○
32 - - 0.2 0 ○
33 0.6 0.15 - 3 ×
34 0.3 0.3 - 0 ○
35 0.15 0.3 - 8 ×
36 - - 0.15 6 ×
37 - - 0.3 0 ○
표 3에 나타낸 바와 같이, 상기 갭측 챔퍼부 및 상기 곡면 부분의 크기 조건이 서로 상이한 표본들(표본 2, 5, 및 31 내지 37)을 고려할 때, 0.2㎜ 이상의 값들 "c" 및 "d" 또는 값 "rb"을 갖는 상기 표본들(표본 5, 31, 32, 34, 및 37)은 상기 접지전극으로부터 스파크 방전을 유발하지 않으며 극히 우수한 내구성 및 가연성을 발휘할 수 있음이 확인된다. 이에 대하여 생각할 수 있는 이유는 상기 중앙전극측 측표면과 상기 중앙전극측 측표면에 인접하게 위치되는 양 측표면들 사이에 전기장이 집중되기 쉬운 각형 부분(에지)의 형성이 방지될 수 있고, 더 나아가, 상기 중앙전극 귀금속 팁과 상기 접지전극 사이의 스파크 방전의 발생이 방지될 수 있다는 것이다. 상기 측표면들 사이에서 각형 부분(에지)의 형성을 더욱 철저하게 방지하기 위한 관점으로부터, 상기 값들 "c" 및 "d" 또는 값 "rb"을 더욱 크게 함이 바람직하다. 그러므로, 가연성을 더욱 강화하기 위해서는, 상기 값들 "c" 및 "d" 또는 값 "rb"을 0.3㎜ 이상으로 설정하는 것이 더욱 바람직하다고 말할 수 있다.
다음으로, 내부 전극 거리를 -0.1㎜ 또는 0.1㎜로 설정하였고, 다양하게 변경한 비율(F/G)을 갖는 표본 스파크 플러그들을 제작하였고, 여기에서 상기 비율은, 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면 귀금속 팁이 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면으로부터 돌출되는 방향에 대하여, 스파크 방전 갭의 최단거리 "G" 대 상기 벌지 부분과 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면 귀금속 팁 사이의 최단거리 "F"에 대한 비율이다. 상기 표본들 각각을 석영 유리로 형성되어 내부를 볼 수 있도록 된 챔버 내에 위치시켜, 상기 챔버의 내부 압력을 0.4 Mpa로 유지시키면서 전기적 방전을 수행하였다. 이때에 수행한 전기적 방전을 촬영하였고, 상기 중앙전극 귀금속 팁과 상기 벌지 부분 사이에서 100 방전 당 발생된 튀어오르는 스파크의 비율(벌지 부분 튀어오르는 스파크 비율)을 상기 촬영된 영상에 기초하여 측정하였다. 도 16은 "F/G"와 상기 벌지 부분 튀어오르는 스파크 비율 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도면에서, 내부 전극 거리가 -0.1㎜로 설정된 표본들의 테스트 결과는 원형으로 표시되며, 내부 전극 거리가 0.1㎜로 설정된 표본들의 테스트 결과는 삼각형으로 표시된다.
도 16에 나타낸 바와 같이, 내부 전극 거리가 -0.1㎜로 설정된 표본들에 관련하여, 상기 F/G가 0.1 이상의 값으로 설정될 때, 벌지 부분 튀어오르는 스파크 비율은 0%로 되므로, 상기 벌지 부분에 대한 스파크 방전의 발생이 방지되며, 내부 전극 거리가 0.1㎜로 설정된 표본들에 관련하여, 상기 F/G가 0.05 이상의 값으로 설정될 때, 벌지 부분 튀어오르는 스파크 비율은 0%로 되므로, 상기 벌지 부분에 대한 스파크 방전의 발생이 방지된다는 것이 명백해졌다. 이에 대하여 생각할 수 있는 이유는 상기 중앙전극 귀금속 팁과 상기 벌지 부분 사이의 갭이 충분한 크기로 형성된다는 것이다.
다음으로, 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면을 기준으로 상기 벌지 부분의 높이 "H" 조건을 다양하게 수정하여 직선형 로드형상 표본 접지전극들을 제작하였다. 상기 표본들에 대하여 데스크 버너 평가 테스트를 수행한다 [1000 사이클의 작업을 수행하는 테스트, 각 사이클은: 접지전극 귀금속 팁이 1050℃에 도달하도록 버너에 의하여 2분 동안 표본을 가열하고; 상기 이렇게 가열된 표본 서서히 냉각되도록 1분 동안 서서히 냉각하는 것을 포함함]. 이렇게 테스트된 표본들 각각의 단면을 관찰하여, 상기 접지전극과 상기 접지전극 귀금속 팁 사이의 경계 부분의 길이 대 산화 스케일의 발전이 전혀 없는 경계 부분의 영역(접합)의 길이에 대한 비율을 측정하였다. 표 4는 벌지 부분의 높이와 연결 비율 사이의 관계를 나타낸다.
높이 H 접합 비율
0.05㎜ 34%
0.1㎜ 52%
0.2㎜ 63%
0.3㎜ 70%
표 4는 벌지 부분을 갖는 각 표본들의 접합 비율이 30%를 초과하여, 상기 산화 스케일의 발전이 억제되는 우수한 효과를 발휘함을 보여준다. 이에 대하여 생각할 수 있는 이유는 상기 벌지 부분의 형성 결과로 상기 접지전극과 상기 접지전극 귀금속 팁 사이의 상기 경계 부분 내로 산소가 침입됨이 효과적으로 억제된다는 것이다. 특히, 높이 "H"가 0.1㎜ 이상인 벌지 부분을 갖는 표본들의 접합 비율은 명백하게 50%를 초과하며, 높이 "H"가 0.2㎜ 이상인 벌지 부분을 갖는 표본들의 접합 비율은 명백하게 60%를 초과한다. 산화 스케일의 발전을 억제하는 보다 우수한 효과를 낸다는 관점으로부터, 상기 벌지 부분의 높이 "H"를 0.1㎜ 이상으로 설정하는 것이 더욱 바람직하다고 말할 수 있고, 상기 벌지 부분의 높이 "H"를 0.2㎜ 이상으로 설정하는 것이 더 더욱 바람직하다고 말할 수 있다.
앞선 테스트 결과로부터, 충분한 내구성을 발휘하고 부착 상태에 관계없이 우수한 가연성을 달성하기 위해서는, 팁 말단 돌출 길이를 0.5㎜ 내지 1.5㎜의 범위로 설정하는 것, 팁 측표면 돌출 길이를 0.15㎜ 내지 0.6㎜의 범위로 설정하는 것, 갭 측 및 후 측 모두에 챔퍼부(만곡 부분)를 제공하는 것, 및 상기 챔퍼부 각각의 두께 방향 및 폭 길이 및 상기 만곡 부분의 방사상 곡률을 0.2㎜ 이상으로 설정하는 것이 필요하다고 말할 수 있다.
또한, 상기 팁 말단 돌출 길이를 0.6㎜ 이상으로 설정하고 상기 챔퍼부 각각의 두께 방향 길이 및 폭 길이를 0.3㎜ 이상으로 설정함으로써 더욱 우수한 가연성을 실현할 수 있다고 말할 수 있다.
더욱이, 상기 접지전극과 상기 접지전극 귀금속 팁 사이의 접합부에서 산화 스케일의 발전을 억제한다는 관점으로부터, 벌지 부분의 제공은 중요하다고 말할 수 있고; 특히, 상기 벌지 부분의 높이를 0.1㎜ 이상으로 설정하는 것은 매우 중요하다고 말할 수 있다.
한편, 상기 벌지 부분과 상기 중앙전극 귀금속 팁 사이에서 스파크 방전의 발생 억제에 대한 관점으로부터 및 또한 가연성 및 내구성의 강화라는 관점으로부터, 상기 내부 전극 거리를 -0.1㎜ 이상으로 설정하고 "F/G"를 0.1㎜ 이상(상기 내부 전극 거리를 0.1㎜ 이상으로 설정할 때 "F/G"를 0.05로 설정)으로 설정하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다.
이제 본 실시예의 상기 스파크 플러그에 대한 제조 방법을 설명한다. 상기 접지전극 귀금속 팁의 상대 운동(32)은 수용부(RP) 제공의 결과로 규제 가능한 반면, 상기 접지전극 귀금속 팁(32)의 부서짐과 같은 문제점에 대한 우려가 있다. 반대로, 본 실시예의 상기 접지전극 귀금속 팁(32)은 주성분으로서 Pt를 포함하며 또한 질량% 내지 30 질량%의 니켈, 3 질량% 내지 40 질량%의 Ir, 및 3 질량% 내지 45 질량%의 Rh 중 임의의 것을 포함하는 귀금속 합금(예를 들면, Pt-10Ir 합금, 등)으로 형성된다. 그러므로, 상기 접지전극 귀금속 팁(32)은 충분한 강도를 발휘하며, 저항 용접, 등의 동안 유발되기도 하는 상기 접지전극 귀금속 팁(32)의 부서짐에 대한 우려를 제거할 수 있다. 구체적으로 말하자면, 본 실시예의 상기 스파크 플러그 제조 방법을 채택하면, 상기 앞서 말한 조성으로 이루어지는 귀금속 합금으로부터 상기 접지전극 귀금속 팁(32)을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명은 본 실시예의 설명에 한정되지 않으며, 예를 들면, 후술되는 방식으로 실행될 수도 있다. 과정상의 문제로서, 후술되지 않은 또 달리 적용된 예 및 수정예 또한 실현 가능하다.
(a) 본 실시예에서, 상기 접지전극(27)의 말단면(27t) 및 상기 가상 외주(VG) 사이의 내부 전극 거리(C)는 -0.1㎜ 내지 0.8㎜로 설정된다; 그러나, 상기 내부 전극 거리(C)는 이 범위 내의 수치에 한정되지 않는다. 따라서, 예를 들면, 상기 내부 전극 거리(C)는 0.1㎜ 이상으로 설정될 수도 있다.
(b) 본 실시예에서, 상기 챔퍼부(27m0, 27m2)의 두께 방향 길이(a1, a2)는 서로 동일하게 형성되며, 동일 부재의 상기 폭 길이(b1, b2) 또한 서로 동일하게 형성된다. 그러나, 상기 두께 방향 길이(a1, a2)는 서로 상이하게 형성될 수도 있고, 및 상기 폭 길이(b1, b2) 또한 서로 상이하게 형성될 수 있다. 상기 챔퍼부(27m3, 27m4)의 두께 방향 길이(c1, c2)는 서로 동일하게 이루어지며, 동일 부재의 폭 길이(d1, d2) 또한 서로 동일하게 이루어진다. 그러나, 상기 두께 방향 길이(c1, c2)는 서로 상이하게 될 수도 있고, 상기 폭 길이(d1, d2) 또한 서로 상이하게 될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 도 17에 나타낸 바와 같이, 상기 중앙전극(5)에 대향되는 상기 챔퍼부(27m1, 27m2)의 폭(MW1, MW2) 또한 상기 후측 챔퍼부(27m3, 27m4)의 폭(MW3, MW4)보다 작아지도록 설정될 수 있다. 이 경우, 상기 챔퍼부(27m1, 27m2)가 상기 챔퍼부(27m3, 27m4)와 폭의 조건에 있어서 필수적으로 동일하게 되도록 설정되는 경우와 비교할 때, 상기 접지전극(27)은 더욱 두껍게 형성될 수 있고 상기 접지전극(27)의 기계적 강도(내구성)를 강화할 수 있게 된다. 도면에 나타낸 상기 구성을 채택하는 경우, 상기 챔퍼부(27m1, 27m2)의 제공으로 인하여 상기 접지전극(27)과 상기 중앙전극 귀금속 팁(31) 사이에서 스파크 방전의 발생을 억제하는 효과가 충분하게 나타나도록 비교적 큰 내부 전극 거리(C)(예를 들면, +0.1㎜ 이상)를 보장하는 것이 바람직하다.
(c) 상기 접지전극 귀금속 팁(32)의 조성은 본 실시예와 관련하여 설명된 바의 조성에 한정되지 않는다. 따라서, 예를 들면, 상기 접지전극 귀금속 팁(32)은 또한 주성분으로서 Ir을 포함하는 귀금속 합금으로도 형성할 수 있다.
(d) 본 실시예에서, 상기 접지전극 귀금속 팁(32)의 형상은 직사각형 평행 6면체이다. 그러나, 상기 형상은, 예를 들면, 6각형 단면 프로파일을 갖는 각진 기둥 형상으로 될 수도 있다. 또한, 상기 접지전극 귀금속 팁(32)의 형상은 각진 기둥 형상에 한정되지 않으며, 예를 들면; 컬럼형 등으로 될 수도 있다.
(e) 본 실시예는 상기 접지전극(27)이 상기 금속쉘(3)의 선단면에 결합되는 경우의 구체화를 제공한다. 본 발명은 또한 접지전극이 상기 금속쉘의 일 부분을 치핑(chipping)함으로써 형성되는 경우에도 적용가능하다(또는 상기 금속쉘에 먼저 용접된 선단 장비의 일 부분)(예를 들면, 일본국 특허공개공보 제2006-236906호, 등). 더욱이, 상기 접지전극(27)은 또한 상기 금속쉘(3)의 선단부(26) 측표면에 결합될 수도 있다.
(f) 본 실시예에서, 상기 도구 결합 부분(19)은 6각형 단면 프로파일을 갖도록 형성된다. 그러나, 상기 도구 결합 부분(19)은 이러한 형상에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 도구 결합 부분은 또한 Bi-HEX(변형된 12각형) 형상 [ISO22977:2005(E)], 등으로 형성될 수도 있다.
1 - 내연 엔진용 스파크 플러그 2 - 절연 몸체로서 작용하는 절연체
3 - 금속쉘 4 - 축홀
5 - 중앙전극 26 - 금속쉘의 선단부
27 - 접지전극 27m1 - 제 1 챔퍼부
27m2 - 제 2 챔퍼부 27m3 - 제 3 챔퍼부
27m4 - 제 4 챔퍼부 27r1, 27r2 - 곡면 부분
27s1 - 중앙전극측 측표면 27s2 - 후측 측표면
27s3, 27s4 - 측표면 27t - 접지전극의 말단 부분
31 - 접지전극 귀금속 팁 31g - 접지전극 귀금속 팁의 외주
32 - 접지전극 귀금속 팁
32t - 접지전극 귀금속 팁의 말단 부분
33 - 갭으로서 작용하는 스파크 방전 갭
41 - 벌지 부분
a1, a2, c1, c2 - 챔퍼부의 두께 방향 길이
b1, b2, d1, d2 - 챔퍼부의 폭방향 길이
a - 팁 말단 돌출 길이 b - 팁 측 돌출 길이
c - 내부 전극 거리 cl1 - 축선
cl2 - 접지전극의 중심선
rp - 상대 운동 규제 수단으로 작용하는 수용 부분
VG - 가상 외주

Claims (12)

  1. 축선 방향으로 연장되는 로드형상 중앙전극;
    상기 중앙전극의 외주 둘레에 제공되는 원통형인 절연체;
    상기 절연체의 외주 둘레에 제공되는 원통형인 금속쉘;
    접지전극의 말단이 상기 중앙전극을 향하여 구부러지도록 상기 금속쉘의 선단부로부터 연장되게 배열되는 접지전극;
    상기 중앙전극의 선단에 결합되는 중앙전극 귀금속 팁; 및
    중앙전극측에 위치된, 상기 접지전극의 측표면 부분의 중앙전극측 측표면 부분의 말단측에 결합되는 접지전극 귀금속 팁으로 이루어지며,
    상기 접지전극 귀금속 팁의 말단부는 상기 축선을 향하여 상기 접지전극의 말단부로부터 돌출되며, 그리고
    상기 접지전극 귀금속 팁의 중앙전극측의 측 표면 부분은 상기 접지전극 귀금속 팁의 중앙전극측 측표면 부분으로부터 돌출되고,
    여기에서, 상기 중앙전극 귀금속 팁과 상기 접지전극 귀금속 팁 사이에는 갭이 제공되고, 상기 접지전극 귀금속 팁은 축선 방향을 따라 상기 중앙전극의 외주 귀금속 팁의 연장인 가상 외주 내에 존재하며,
    상기 접지전극의 말단 부분으로부터 상기 접지전극 귀금속 팁의 말단 부분까지의 최단거리는 0.5㎜ 내지 1.5㎜이고,
    상기 접지전극의 중앙전극측 측표면 부분으로부터 상기 접지전극 귀금속 팁의 중앙전극측 상기 측표면 부분까지의 최단 거리인 팁 측표면 돌출 길이는 0.15㎜보다 작지 않고 0.6㎜보다 크지 않으며;
    상기 접지전극은 상기 중앙전극측 측표면 부분의 후측에 위치되는 후측 측표면 부분, 상기 중앙전극측 측표면 부분과 상기 후측 측표면 부분 사이에 위치되는 측표면 부분, 및 상기 각 측표면 부분의 인접한 측표면 부분들 사이에 형성되는 챔퍼부 및 곡면 부분 중 하나를 가지고,
    상기 접지전극의 중심축에 대하여 수직인 일 단면 내에서, 상기 접지전극의 두께 방향을 따라 상기 챔퍼부의 두께 방향 길이는 0.2㎜ 이상이고, 상기 접지전극의 폭 방향을 따라 상기 챔퍼부의 폭 길이는 0.2㎜ 이상이며, 그리고 상기 접지전극의 중심축에 대하여 수직인 상기 단면 내에서 상기 곡면 부분의 곡률 반경은 0.2㎜ 이상임을 특징으로 하는 내연 엔진용 스파크 플러그.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 팁 측표면 돌출 길이는 0.3㎜ 이상임을 특징으로 하는 내연 엔진용 스파크 플러그.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 팁 말단 돌출 길이는 1㎜ 이상임을 특징으로 하는 내연 엔진용 스파크 플러그.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 접지전극과 동일한 금속재를 포함하는 벌지 부분은, 상기 접지전극 귀금속 팁과 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면 부분과의 사이 경계 부분 중 상기 접지전극의 중심축 방향을 따라 위치된 적어도 일 부분을 커버하기 위하여 형성되고,
    상기 접지전극의 말단 부분과 상기 가상 외주 사이의 최단거리인 내부 전극 거리는 -0.1㎜ 이상이고, 이때, 축선 방향 선단측으로부터 볼 때 상기 접지전극의 말단 부분을 기준으로, 상기 접지전극의 베이스 측을 향한 방향은 음의 방향이고 상기 접지전극의 베이스 측으로부터 멀어지는 방향은 양의 방향이며, 그리고
    F≥0.1G가 만족되며, 이때, 상기 접지전극 귀금속 팁의 중앙전극측 측표면 부분이 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면 부분에 대하여 돌출되는 일 방향에서, F는 상기 접지전극 귀금속 팁의 상기 벌지 부분과 상기 중앙전극측 측표면 부분과의 사이에서 최단거리이고, G는 상기 갭의 최단거리임을 특징으로 하는 내연 엔진용 스파크 플러그.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 접지전극의 말단 부분과 상기 가상 외주 사이의 최단거리인 내부 전극 거리는 +0.1㎜ 내지 +0.8㎜이며, 이때, 축선 방향 선단측으로부터 볼 때 상기 접지전극의 말단 부분을 기준으로, 상기 접지전극의 베이스 측을 향한 방향은 음의 방향이고 상기 접지전극의 베이스 측으로부터 멀어지는 방향은 양의 방향임을 특징으로 하는 내연 엔진용 스파크 플러그.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 접지전극과 동일한 금속재를 포함하는 벌지 부분은, 상기 접지전극 귀금속 팁과 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면 부분과의 사이 경계 부분 중 상기 접지전극의 중심축 방향을 따라 위치된 적어도 일 부분을 커버하기 위하여 형성되고, 그리고
    F≥0.05G가 만족되며, 이때, 상기 접지전극 귀금속 팁의 중앙전극측 측표면 부분이 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면 부분에 대하여 돌출되는 일 방향에서, F는 상기 접지전극 귀금속 팁의 상기 벌지 부분과 상기 중앙전극측 측표면 부분 사이의 최단거리이고, G는 상기 갭의 최단거리임을 특징으로 하는 내연 엔진용 스파크 플러그.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 중앙전극측 측표면 부분과 상기 중앙전극측 측표면 부분에 인접한 측표면 부분 사이에 형성되는 상기 챔퍼부 또는 상기 곡면 부분으로서의 갭측 챔퍼부 또는 갭측 곡면 부분의 폭은, 상기 후측 측표면 부분과 상기 후측 측표면 부분에 인접한 측표면 사이에 형성되는 상기 챔퍼부 또는 상기 곡면 부분으로서의 후측 챔퍼부 또는 후측 곡면 부분의 폭보다 더욱 작음을 특징으로 하는 내연 엔진용 스파크 플러그.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 접지전극 귀금속 팁은 각진 기둥 형상을 가짐을 특징으로 하는 내연 엔진용 스파크 플러그.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 접지전극 귀금속 팁은 백금을 가장 많이 포함하며, 또한 2 질량% 내지 30 질량%의 니켈, 3 질량% 내지 40 질량%의 이리듐, 및 3 질량% 내지 45 질량%의 로듐 중 한 가지를 포함함을 특징으로 하는 내연 엔진용 스파크 플러그.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 접지전극과 동일한 금속재를 포함하는 벌지 부분은 상기 접지전극 귀금속 팁과 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면 부분과의 사이 경계 부분 중 상기 접지전극의 중심축 방향을 따라 위치된 적어도 일 부분을 커버하기 위하여 형성되고, 그리고
    상기 접지전극의 중앙전극측 측표면 부분을 기준으로 상기 벌지 부분의 높이는 0.1㎜ 이상임을 특징으로 하는 내연 엔진용 스파크 플러그.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 접지전극과 동일한 금속재를 포함하는 벌지 부분은 상기 접지전극 귀금속 팁과 상기 접지전극의 중앙전극측 측표면 부분 사이에서 상기 접지전극의 중심축 방향을 따라 연장되는 경계 부분을 커버하기 위하여 형성되고, 그리고
    상기 중앙전극측 측표면 부분과 상기 중앙전극측 측표면 부분에 인접한 측표면 부분 사이에 형성되는 상기 벌지 부분과 상기 챔퍼부 또는 상기 곡면 부분과의 사이에서, 상기 중앙전극측 측표면 부분의 폭 방향을 따라 최단거리는 0.2㎜ 이상으로 설정됨을 특징으로 하는 내연 엔진용 스파크 플러그.
  12. 저항 용접에 의하여 상기 접지전극을 상기 접지전극 귀금속 팁에 결합하는 결합 공정으로 이루어지며,
    상기 접지전극에 대한 상기 접지전극 귀금속 팁의 상대 운동이 상기 접지전극의 말단측을 향하도록 규제하는 상대 운동 규제 수단이 상기 결합 공정에 이용됨을 특징으로 하는, 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 의한 내연 엔진용 스파크 플러그의 제조 방법.
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