WO2016129625A1 - 内燃機関用のスパークプラグ - Google Patents
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- H01C7/001—Mass resistors
Definitions
- the present disclosure relates to a spark plug for an internal combustion engine having a resistor.
- the spark plug is introduced into a combustion chamber of an internal combustion engine such as a vehicle as an ignition means for igniting the air-fuel mixture.
- the spark plug has a cylindrical housing and a cylindrical insulator held inside the housing. Furthermore, the spark plug includes a center electrode that is held inside the insulator so that the tip portion protrudes, and a ground electrode that forms a spark discharge gap between the center electrode.
- radio noise is generated due to the spark discharge generated in the spark discharge gap, which may adversely affect peripheral devices.
- a resistor is disposed on the base end side of the center electrode.
- Patent Document 1 discloses the following registers as registers included in a spark plug in order to suppress radio noise.
- the resistance value of the region on the tip side (tip side region) from the center in the axial direction of the spark plug is higher than the region on the base end side (base end side region) from the center in the axial direction.
- Registers with values are disclosed.
- the resistivity of the resistor in the axial direction can be adjusted by appropriately adjusting the amount of carbon contained in the resistor in the axial direction. That is, in the resistor in the spark plug described in Patent Document 1, the carbon content in the tip end region is lower than that in the base end region.
- the carbon content of the entire register is designed from the viewpoint of ensuring the noise prevention performance of the register.
- the resistance of the resistor increases with the carbon oxidation as described above. There is concern that the value will rise.
- the present disclosure is intended to provide a spark plug for an internal combustion engine that can secure radio noise suppression performance and can suppress an increase in the electrical resistance value of a resistor.
- a tubular housing A cylindrical insulator held inside the housing; A center electrode held inside the insulator so that the tip protrudes; and A terminal fitting held inside the insulator so that the base end portion protrudes; A ground electrode that forms a spark discharge gap with the center electrode; Between the center electrode and the terminal metal fitting, disposed inside the insulator, a resistor containing carbon, and In the register, in the axial direction of the spark plug, the first region located on the tip side from the center has a higher carbon content than the second region located on the base side from the center.
- the first region on the distal end side has a higher carbon content than the second region on the proximal end side.
- the resistance value in the second region can be increased and the resistance value of the entire resistor can be adjusted to an appropriate value by lowering the carbon content in the second region on the base end side. it can. Therefore, in the spark plug of the present disclosure, it is possible to sufficiently suppress radio noise generated with spark discharge.
- a spark plug for an internal combustion engine that can secure radio noise suppression performance and can suppress an increase in the electrical resistance value of a resistor.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a spark plug for an internal combustion engine in the first embodiment.
- FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the carbon content and the resistance value in the first region.
- FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between the test time and the resistance value increase rate in Experimental Example 1.
- FIG. 4 is a cross-sectional view of a spark plug for an internal combustion engine in the second embodiment.
- FIG. 5 is an enlarged view of the periphery of the register in FIG.
- FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the values of the carbon content C1 and C2 and the evaluation of the register life of each sample in Experimental Example 3.
- the spark plug for an internal combustion engine in the present disclosure can be used for an internal combustion engine such as an automobile or a cogeneration.
- an internal combustion engine such as an automobile or a cogeneration.
- embodiments of a spark plug for an internal combustion engine according to the present disclosure will be described with reference to the drawings.
- the front end side the side where the spark plug is inserted into the combustion chamber of the internal combustion engine
- the opposite side will be described as the base end side.
- a spark plug 1 for an internal combustion engine according to the present embodiment includes a cylindrical housing 2, a cylindrical insulator 3, a center electrode 4, a terminal fitting 7, and a ground electrode 5. And a register 6.
- the insulator 3 is held inside the housing 2.
- the center electrode 4 is held inside the insulator 3 so that the tip portion protrudes.
- the terminal fitting 7 is held inside the insulator 3 so that the base end portion protrudes.
- a spark discharge gap G is formed between the ground electrode 5 and the center electrode 4.
- the resistor 6 is disposed inside the insulator 3 between the center electrode 4 and the terminal fitting 7 and contains carbon.
- the first region 61 on the tip side of the center in the axial direction X has a higher carbon content than the second region 62 on the base end side of the center in the axial direction X.
- the carbon content (% by weight) of the first region 61 can be in the range of 1.7 to 1.9% by weight.
- the carbon content (% by weight) of the second region 62 can be in the range of 1.1 to 1.3% by weight.
- the insulator 3 is made of an electrical insulator such as alumina.
- the insulator 3 is held inside a metal housing 2 made of an Fe-based alloy or the like.
- the insulator 3 has a plurality of regions having different outer diameters in the axial direction X, and an outer peripheral step 32 is formed between the regions.
- the housing 2 includes a plurality of regions having different inner diameters in the axial direction X, and an inner peripheral step portion 21 is formed between the regions.
- the insulator 3 has an outer peripheral step 32 supported by the inner peripheral step 21 of the housing 2 from the axial direction X and is held by the housing 2.
- the housing 2 has an attachment screw portion 22 for attaching the spark plug 1 to the internal combustion engine, and the distal end side of the attachment screw portion 22 is inserted into the combustion chamber of the internal combustion engine.
- the housing 2 mechanically fixes the insulator 3 held inside by caulking a part (joint portion) of the housing 2.
- the center electrode 4 is a cylindrical member made of a metal material such as a Ni-based alloy, and a metal material having excellent thermal conductivity such as Cu is disposed inside the center electrode 4.
- the center electrode 4 is held inside the insulator 3.
- the insulator 3 has a plurality of regions having different inner diameters in the axial direction X, and an inner peripheral step portion 31 is formed between the regions.
- the center electrode 4 includes a plurality of regions having different outer diameters, and an outer peripheral step 42 is formed between the regions.
- the outer peripheral step 42 is supported by the inner peripheral step 31 of the insulator 3 from the axial direction X and is held by the insulator 3.
- the tip of the center electrode 4 is exposed and protrudes from the tip side of the insulator 3.
- a ground electrode 5 is disposed on the front end side of the housing 2.
- the ground electrode 5 extends straight in the direction orthogonal to the axial direction X so as to go to the plug center axis.
- the ground electrode 5 is disposed so as to face the tip of the center electrode 4 in the axial direction X. As a result, a spark discharge gap G is formed between the center electrode 4 and the ground electrode 5.
- a resistor 6 is disposed from the base end side of the center electrode 4 through a glass seal 11.
- the glass seal 11 is made of copper glass produced by mixing copper powder (Cu) with glass.
- the register 6 is a cylindrical member formed by sintering a powdered resistance material mainly composed of glass mixed with carbon powder in a heating furnace. And in the register
- the register 6 has at least two uniform portions 8 having a uniform carbon content in the axial direction X.
- at least one uniform portion 8 is a tip side portion 81 disposed on the tip side of the register 6.
- the carbon content of the distal end portion 81 is higher than the carbon content of the other uniform portion 8 including the proximal end portion 82 disposed on the proximal end side of the register 6.
- the register 6 according to the present embodiment is composed of two uniform portions 8 including a distal end portion 81 and a proximal end portion 82.
- the distal end portion 81 that is one uniform portion 8 is disposed in the first region 61
- the proximal end portion 82 that is the other uniform portion 8 is disposed in the second region 62.
- the carbon content in each of the first region 61 and the second region 62 is uniform.
- the carbon content is different in the axial direction X across the boundary between the first region 61 and the second region 62 located in the center of the register 6.
- the electrical resistivity in the second region 62 is higher than that in the first region 61.
- a metal terminal fitting 7 made of an iron alloy or the like is disposed on the base end side of the register 6 through a glass seal 11.
- the terminal fitting 7 has a fitting body 71 and a terminal 72.
- the metal fitting body 71 is inserted and held inside the cylindrical insulator 3.
- the terminal 72 is disposed on the base end side of the metal fitting main body 71 so as to be exposed from the base end side of the insulator 3.
- the terminal 72 is connected to an ignition coil (not shown).
- the resistor 6 is taken out from the spark plug 1. Subsequently, in the present measuring method, the taken out resistor 6 is cut at the center position in the axial direction X to obtain the first region 61 and the second region 62. And in this measuring method, the obtained 1st field 61 and 2nd field 62 are grind
- EMIA registered trademark
- test result of each test piece by the above method is as follows.
- the carbon content of each of the three test pieces (from the first to the third) in order from the tip side of the register 6 is 2% by weight, and the remaining seven pieces (from the fourth to the tenth) It is assumed that the carbon content of each test piece was 1.5% by weight.
- the position between the third test piece and the fourth test piece from the front end side of the register 6 is the boundary position between the uniform portions 8. From such a result, in this confirmation method, the boundary position between the uniform parts 8 existing in the register 6 can be confirmed.
- test result of each test piece by the above method is as follows.
- the carbon content of each of the three test pieces in order from the front end side of the register 6 is 2% by weight, and the carbon content of the fourth test piece from the front end side is 1.7% by weight.
- the carbon content of each of the six test pieces from the fifth to the tenth is 1.5% by weight. In this case, it can be seen that the three test pieces from the first to the third and the six test pieces from the fifth to the tenth are part of different uniform portions 8. .
- the test piece closest to the test piece adjacent to the tip side of the register 6 the test piece closest to the test piece adjacent to the tip side It can be seen that the boundary between the uniform portions 8 is included in the positioned test piece. That is, in the case of this test result, among the 4th and 5th test pieces having different measurement values from the carbon content of the 3rd test piece from the 1st to the 3rd, it is adjacent to the tip side. It can be seen that the boundary between the uniform portions 8 is included in the fourth test piece located in the closest order to the three test pieces.
- the center electrode 4 is inserted into the cylindrical insulator 3, and a part of the tip of the center electrode 4 is disposed in a state of protruding from the tip side of the insulator 3.
- the material powder of the glass seal 11 is filled into the insulator 3 from the base end side of the insulator 3, and the filled material powder of the glass seal 11 is pressed in the axial direction X.
- the material powder of the register 6 is filled on the base end side of the material powder of the glass seal 11.
- Examples of the material powder of the register 6 include carbon powder, glass powder, and zirconia powder.
- As the material powder of the register 6, two types of material powders (first material powder and second material powder) having different carbon powder contents are prepared.
- the first material powder having a relatively high carbon powder content is filled inside the insulator 3.
- the carbon powder content in the first material powder of the register 6 to be filled is, for example, in the range of 1.7 to 1.9 wt%.
- the second material powder having a relatively low carbon powder content is filled inside the insulator 3 from the base end side of the first material powder previously filled.
- the carbon powder content in the second material powder of the register 6 to be filled is, for example, in the range of 1.1 to 1.3 wt%.
- the filled material powder of the resistor 6 is pressurized in the axial direction X.
- the material powder of the glass seal 11 is further filled on the base end side of the material powder of the register 6.
- the terminal fitting 7 is inserted into the cylindrical insulator 3 from the metal fitting body 71 side, and the material powder of the glass seal 11 is pressurized in the axial direction X by the insertion of the metal fitting body 71. .
- the insulator 3 filled with the respective material powders of the glass seal 11 and the resistor 6 and having the center electrode 4 and the terminal fitting 7 inserted therein is heated in a heating furnace (for example, in an electric furnace).
- a heating furnace for example, in an electric furnace.
- the insulator 3 with which the center electrode 4, the resistor 6, the glass seal 11, and the terminal metal fitting 7 were equipped inside is obtained.
- the distal region 81 that is the uniform region 8 is provided in the first region 61
- the proximal region 82 that is the uniform region 8 having a lower carbon content than the distal region 81 is the first region 61.
- a register 6 provided in one area 61 is obtained.
- the function and effect of the spark plug 1 for the internal combustion engine according to this embodiment will be described.
- the first region 61 on the distal end side has a higher carbon content than the second region 62 on the proximal end side.
- FIG. 2 shows the relationship between the carbon content and the resistance value in the first region 61 of the register 6 according to this embodiment.
- the resistance value in the first region 61 changes easily with the change in the carbon content. For example, when the carbon content of the first region 61 is reduced from 1.3% by weight to 1.1% by weight, the increase in the resistance value in the first region 61 is large. On the other hand, in the register 6, when the carbon content rate in the first region 61 is high, the change in resistance value accompanying the change in the carbon content rate tends to be small. For example, even if the carbon content of the first region 61 is decreased from 1.9% by weight to 1.7% by weight, the increase in the resistance value in the first region 61 is small.
- the spark plug 1 according to the present embodiment can reduce the increase in the resistance value in the first region 61 due to the oxidation of carbon by increasing the carbon content of the first region 61. As a result, in the spark plug 1, it is possible to suppress an increase in resistance value over time of the entire resistor 6.
- the spark plug 1 can increase the resistance value in the second region 62 by lowering the carbon content of the second region 62. As a result, in the spark plug 1, the resistance value in the entire resistor 6 can be adjusted to an appropriate value. Therefore, the spark plug 1 can sufficiently suppress the radio noise generated with the spark discharge.
- the register 6 has at least two uniform portions 8 in the axial direction X having a uniform carbon content. Therefore, in this embodiment, it is possible to obtain a spark plug 1 that can be easily manufactured.
- the spark plug 1 for an internal combustion engine that can ensure the suppression performance of radio noise and can suppress the increase in the electrical resistance value of the register 6.
- Example 1 In this experimental example, in the spark plug, the carbon content in the entire register 6 was kept unchanged, and the carbon contents in the first region 61 and the second region in the register 6 were changed. In this experimental example, in the plurality of spark plugs, the carbon contents in the first region and the second region in the register 6 are changed so as to be different from each other in the spark plugs. This is an example of evaluating the rate.
- Sample 1 was a spark plug 1 having a resistor 6 of Example 1. That is, the sample 1 is the spark plug 1 using the resistor 6 in which the first region 61 has a higher carbon content than the second region 62.
- Sample 2 is a spark plug having the same basic configuration as that of the spark plug 1 of the first embodiment and using a register 6 having the same carbon content in the first region 61 and the second region.
- the sample 3 is a spark plug using the resistor 6 having the same basic configuration as the spark plug 1 of the first embodiment and having a second region 62 having a carbon content higher than that of the first region 61.
- a discharge test in which a discharge voltage of 20 ⁇ 5 kV is applied between the center electrode 4 and the ground electrode 5 with respect to the three spark plugs in a heating furnace at 350 ° C., and the discharge is repeated at a frequency of 60 Hz. Went.
- the electrical resistance value before and after the discharge test between the center electrode 4 and the terminal fitting 7 is measured, and the rate of increase in electrical resistance value (resistance value increase rate) after the discharge test with respect to before the discharge test is measured. Calculated.
- the test time for each sample (samples 1 to 3) was set to confirm that the rate of increase in resistance value exceeded 100%.
- the resistance value increase rate R c was calculated based on the following equation (1) using the electrical resistance value R 0 before the test and the electrical resistance value R 1 after the test.
- R c 100 ⁇ (R 1 ⁇ R 0 ) / R 0 (1)
- test results in this experimental example are shown in FIG.
- the horizontal axis represents the test time (unit: Hr)
- the vertical axis represents the resistance value increase rate R c (unit:%).
- the relationship between the test time and the resistance value increase rate R c in each sample is plotted as a graph.
- the result of the sample 1 is represented by a graph L1 in which circular marks are connected by lines.
- the result of Sample 2 is represented by a graph L2 in which square marks are connected by lines.
- the result of the sample 3 is represented by a graph L3 in which triangular marks are connected by lines.
- the register 6 has at least three uniform portions 8 in the axial direction X. That is, the register 6 according to the present embodiment has a distal end side portion 81 formed on the distal end side of the uniform portion 8 and a proximal end side portion 82 formed on the proximal end side. Further, the register 6 has an intermediate portion 83 formed between the distal end side portion 81 and the proximal end side portion 82. In the present embodiment, the length in the axial direction X is the same for each of the distal-side portion 81, the intermediate portion 83, and the proximal-side portion 82, but this is not restrictive.
- the carbon content of the distal end portion 81 is higher than the carbon content of the intermediate portion 83 and the proximal end portion 82. Further, the carbon content of the intermediate portion 83 is higher than the carbon content of the proximal end portion 82. Also in this embodiment, the register 6 has a carbon-containing region in which the first region 61 located on the distal end side with respect to the center in the axial direction X is more than the second region 62 located on the proximal end side with respect to the center. The rate is high.
- the carbon content in the first region 61 including the distal end side portion 81 and a portion on the distal end side of the intermediate portion 83 is equal to the proximal end of the proximal end portion 82 and the intermediate portion 83.
- the electrical resistivity in the second region 62 is higher than that in the first region 61.
- the first region 61 of the register 6 includes the tip side part 81 and the part on the tip side of the intermediate part 83 (two uniform parts 8) having different carbon contents.
- the second region 62 includes a base end side portion 82 and a base end side portion of the intermediate portion 83 (two uniform portions 8) having different carbon contents.
- the carbon content of the intermediate portion 83 is set higher than the carbon content of the proximal end portion 82, but the present invention is not limited to this. That is, the first region of the register 6 only needs to have a higher carbon content than the second region.
- FIG. 5 is an enlarged view around the register 6 in FIG.
- the total length L (unit: mm) of the register 6 in the axial direction X is shown in this experimental example.
- the ratio (La / L) of the length La (unit: mm) of the distal end side portion 81 to) was changed.
- the ratio (La / L) of the length La of the distal end side portion 81 to the total length L of the register 6 in the axial direction X is referred to as “length ratio”.
- This experimental example is an example in which the influence on the register lifetime when the length ratio (La / L) is changed is evaluated.
- the spark plug 1 having the same basic configuration as that of Example 1 was used.
- Table 1 nine spark plugs in which the length ratio (La / L) in the axial direction X is changed from 0.1 to 0.9 in units of 0.1. 1 (samples ⁇ 1 to ⁇ 9) were prepared.
- a comparative sample including a register 6 having a uniform portion 8 with a uniform carbon content over the entire length L was also prepared.
- the total length L of the register 6 of the comparative sample and each sample was 10 mm for all the samples.
- the inner diameter D of the insulator 3 at the position where the resistor 6 is disposed and the resistance value R of the entire resistor 6 are the same. That is, in each sample, the inner diameter D of the insulator 3 was 3 mm, and the resistance value R of the entire resistor 6 was 5 k ⁇ .
- the carbon content of the distal end side portion 81 that is, the ratio of the weight of carbon in the distal end side portion 81 to the total weight of the distal end side portion 81 is defined as the carbon content C1.
- the carbon content of the base end side portion 82 that is, the ratio of the weight of carbon in the base end side portion 82 to the total weight of the base end side portion 82 is defined as a carbon content C2.
- the carbon content C2 of the base end portion 82 is set to 1.5 wt%, and the resistance value of the entire resistor 6 is set to 5 k ⁇ .
- the carbon content C1 of the tip side portion 81 was adjusted.
- the ratio (C1 / C2) of the carbon content C1 to the carbon content C2 satisfies the condition of 1.1 or more (C1 / C2 ⁇ 1.1). Further, the ratio of the weight of carbon in the entire register 6 to the weight of the entire register 6 in the comparative sample was 1.5% by weight. In the following description, the ratio (C1 / C2) of the carbon content C1 to the carbon content C2 is referred to as “content ratio”.
- the test conditions of this experimental example were based on the resistor load life test in the standard of JIS B8031 (2006), and were set to be severer conditions.
- a discharge voltage of 35 kV higher than 20 ⁇ 5 kV which is the discharge voltage condition of the above standard, is applied between the center electrode 4 and the ground electrode 5,
- a discharge experiment was conducted in which discharge was repeated at a frequency of 100 Hz.
- each sample was placed in a heating furnace at 350 ° C., thereby making the conditions stricter than the above standard.
- the test time until the absolute value of the resistance value increase rate R c exceeded 30 was measured as the resistor life.
- Table 1 shows the measurement results (test results).
- the resistance value increase rate R c according to this experimental example is the increase rate of the electrical resistance value after the discharge test before the discharge test between the center electrode 4 and the terminal fitting 7 as in Experimental Example 1. .
- Evaluation S Register life is 60 hours or more
- Evaluation A Register life is 40 hours or more and less than 60 hours
- Evaluation B Register life is less than 40 hours
- a sample having a register life of 40 hours or more and less than 60 hours is used. Did not exist. Therefore, evaluation A is not shown in Table 1.
- the absolute value of the resistance value increase rate R c after ignition of 1.3 ⁇ 10 7 times is required to be 30 or less.
- the ignition of 1.3 ⁇ 10 7 times corresponds to 40 hours when converted into time at a frequency of 100 Hz which is the test condition of this experimental example.
- the evaluation A and the evaluation B are distinguished with reference to the 40 hours.
- the test is performed under stricter test conditions than the JIS standard. For this reason, in this experimental example, the sample having the evaluation B does not necessarily satisfy the requirements of the JIS standard.
- Example 3 In this experimental example, similarly to Example 1, in the spark plug 1 including the resistor 6 having two uniform portions 8, the carbon content C1 of the distal end portion 81 and the carbon content C2 of the proximal end portion 82 are obtained. The carbon content ratio (C1 / C2) on the distal end side with respect to the proximal end side was changed.
- This experimental example is an example in which the influence on the register life at the time of changing the carbon content ratio (C1 / C2) was evaluated. In the present embodiment, description of the already explained terms such as the carbon content C1, the carbon content C2, and the register lifetime is omitted. Similarly, in other experimental examples to be described later, description thereof is omitted.
- the spark plug 1 having the same basic configuration as that of Example 1 was used.
- the length La of the distal end portion 81, the length Lb of the proximal portion 82, the total length L of the resistor 6, and the inner diameter D of the insulator 3 are the same, and the carbon content ratio (C1 / C2 ), 31 spark plugs 1 (samples ⁇ 1 to ⁇ 31) were prepared.
- the length La of the distal end portion 81 is 5 mm
- the length Lb of the proximal portion 82 is 5 mm
- the total length L of the resistor 6 is 10 mm
- the inner diameter D of the insulator 3 is It was 3 mm.
- Samples ⁇ 1 to ⁇ 3 have a resistance value R of the resistor 6 of 0.5 k ⁇ , and samples ⁇ 4 to ⁇ 7 have a resistance value R of 1 k ⁇ .
- Samples ⁇ 8 to ⁇ 13 had a resistance value R of 3 k ⁇ , and samples ⁇ 14 to ⁇ 19 had a resistance value R of 5 k ⁇ .
- Samples ⁇ 20 to ⁇ 26 had a resistance value R of 10 k ⁇ , and samples ⁇ 27 to ⁇ 31 had a resistance value R of 20 k ⁇ .
- FIG. 6 plots the relationship between the values of the carbon contents C1 and C2 and the evaluation of the register lifetime in each sample (samples ⁇ 1 to ⁇ 31) based on the test results shown in Table 2. . Specifically, a sample whose register life is 60 hours or more is plotted with a circular mark.
- any sample plotted in the area surrounded by the solid lines CL1, CL2, CL3 (within the numerical range of the first data area represented by three straight lines)
- the register life is evaluated as A or S. That is, from this experimental example, when the carbon content C1 of the distal end side portion 81 and the carbon content C2 of the proximal end side portion 82 are within the numerical range of the first data region (C1 / C2 ⁇ 1.1). , C1 ⁇ 3.5, C2 ⁇ 0.9), and it can be seen that the register life is 40 hours or more.
- condition [2] the condition of the numerical range of the first data area (C1 / C2 ⁇ 1.1, C1 ⁇ 3.5, C2 ⁇ 0.9) (the numerical conditions for the carbon content C1, C2) ) Is referred to as “condition [2]”. Therefore, it can be seen from this experimental example that the lifetime of the register 6 can be extended by satisfying the above condition [2] with the carbon content C1 and C2. Furthermore, in FIG. 6, all the register lifetimes of the samples plotted in the area surrounded by the solid line CL1 and the broken lines BL1 and BL2 (within the numerical range of the second data area represented by three straight lines) are evaluated as S. ing.
- condition [3] the condition of the numerical range of the second data area (C1 / C2 ⁇ 1.1, C1 ⁇ 3.0, C2 ⁇ 1.3) is referred to as “condition [3]”. Therefore, it can be seen from this experimental example that when the carbon contents C1 and C2 satisfy the above condition [3], the life of the register 6 can be further extended.
- the resistance value R satisfies the condition of a numerical range of 1 or more and 10 or less. It can be seen from Table 2 that it is 50 hours or more.
- condition [4] the above-described condition in the numerical range of 1 to 10 (1 ⁇ R ⁇ 10) (numerical condition for the resistance value R) is referred to as “condition [4]”. Therefore, from this experimental example, when the carbon contents C1 and C2 satisfy the above condition [2] and the resistance value R satisfies the above condition [4], the life of the resistor 6 is particularly prolonged. You can see.
- samples ⁇ 1 to ⁇ 3 the value of the carbon content ratio (C1 / C2) and the length ratio (La / L) in the axial direction X are fixed, and the value of the total length L of the register 6 is different from each other.
- Changed to Samples ⁇ 4 to ⁇ 6 and samples ⁇ 7 to ⁇ 9 were the same as samples ⁇ 1 to ⁇ 3. Specifically, in the samples ⁇ 1, ⁇ 4, and ⁇ 7, the total length L of the register 6 was set to 10 mm. In samples ⁇ 2, ⁇ 5 and ⁇ 8, the total length L of the register 6 was 5 mm. In samples ⁇ 3, ⁇ 6, and ⁇ 9, the total length L of the register 6 was set to 15 mm.
- the carbon content ratio (C1 / C2) on the distal end side with respect to the proximal end side was 1.3, and the length ratio (La / L) in the axial direction X was 0.1.
- the carbon content ratio (C1 / C2) was 1.3, and the length ratio in the axial direction X (La / L) was 0.7.
- the carbon content ratio (C1 / C2) was 1.1, and the length ratio (La / L) in the axial direction X was 0.5.
- the carbon content C1 of the distal end side portion 81 and the carbon content C2 of the proximal end portion 82 are the resistance values R of the respective samples. Adjustment was made so as to be 5 k ⁇ as described above.
- test conditions and the resistor life evaluation method of this experimental example are the same as those of Experimental example 2 and Experimental example 3.
- the test results in this experimental example are shown in Table 3.
- Example 5 In this experimental example, similarly to Experimental Example 4, the length ratio (La / L) condition [1] (0.1 ⁇ La / L ⁇ 0.7) and the carbon content ratios C1 and C2 [ 2] The inner diameter D of the insulator 3 was changed while satisfying all of (C1 / C2 ⁇ 1.1, C1 ⁇ 3.5, C2 ⁇ 0.9).
- This experimental example is an example in which the influence on the register life when the inner diameter D of the insulator 3 is changed is evaluated.
- each sample (samples ⁇ 1 to ⁇ 9) satisfying the above conditions [1] and [2] and having the inner diameter D of the insulator 3 changed between 2 to 4 mm. ⁇ 9) was prepared.
- the total length L of the resistor 6 and the resistance value R of the entire resistor 6 were the same. That is, in each sample, the total length L of the resistor 6 was 10 mm, and the resistance value R of the resistor 6 was 5 k ⁇ .
- Samples ⁇ 1 to ⁇ 3 each have a different carbon content ratio (C1 / C2) value and length ratio (La / L) in the axial direction X, and different values of the inner diameter D of the insulator 3. Changed to value.
- Samples ⁇ 4 to ⁇ 6 and samples ⁇ 7 to ⁇ 9 were the same as samples ⁇ 1 to ⁇ 3. Specifically, in samples ⁇ 1, ⁇ 4, and ⁇ 7, the inner diameter D of the insulator 3 was 3 mm. In samples ⁇ 2, ⁇ 5 and ⁇ 8, the inner diameter D of the insulator 3 was 2 mm. In samples ⁇ 3, ⁇ 6, and ⁇ 9, the inner diameter D of the insulator 3 was 4 mm.
- the carbon content ratio (C1 / C2) on the distal end side with respect to the proximal end side was 1.3, and the length ratio (La / L) in the axial direction X was 0.1.
- the carbon content ratio (C1 / C2) was 1.3, and the length ratio (La / L) in the axial direction X was 0.7.
- the carbon content ratio (C1 / C2) was 1.1, and the length ratio (La / L) in the axial direction X was 0.5.
- the carbon content C1 of the distal end portion 81 and the carbon content C2 of the proximal end portion 82 have the resistance value R of each sample of 5 k ⁇ as described above. Have been adjusted so that.
- Samples ⁇ 1, ⁇ 4, and ⁇ 7 in this experimental example are the samples ⁇ 1, ⁇ 4, and ⁇ 7 used in Experimental example 4.
- test conditions and the register life evaluation method of this experimental example are the same as those of Experimental Example 2 and Experimental Example 3, as in Experimental Example 4.
- the test results in this experimental example are shown in Table 4.
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Abstract
スパークプラグ1は、筒状のハウジング2、筒状の絶縁碍子3、中心電極4、端子金具7、接地電極5、及びレジスタ6を有する。絶縁碍子3は、ハウジング2の内側に保持される。中心電極4は、先端部を突出させ、絶縁碍子3の内側に保持される。端子金具7は、基端部を突出させ、絶縁碍子3の内側に保持される。接地電極5は、中心電極4との間に火花放電ギャップGを形成する。レジスタ6は、中心電極4と端子金具7との間において、絶縁碍子3の内側に配置され、カーボンを含有する。そして、レジスタ6は、スパークプラグ1の軸方向Xにおいて、先端側に位置する第1領域61が、基端側に位置する第2領域62に比べて、カーボン含有率が高い。
Description
本開示は、レジスタを有する内燃機関用のスパークプラグに関する。
スパークプラグは、混合気に着火するための着火手段として、車両等の内燃機関の燃焼室に導入される。スパークプラグは、筒状のハウジングと、ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子と、を有する。さらに、スパークプラグは、先端部が突出するように絶縁碍子の内側に保持された中心電極と、中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極と、を有する。
上記構成のスパークプラグでは、火花放電ギャップに生じる火花放電に伴って電波雑音が発生し、周辺機器に悪影響を及ぼすおそれがある。この電波雑音を抑制するために、中心電極の基端側には、レジスタが配置されている。
特許文献1には、電波雑音を抑制するために、スパークプラグが備えるレジスタとして、次のようなレジスタが開示されている。特許文献1には、スパークプラグの軸方向における中央よりも先端側の領域(先端側領域)の抵抗値を、軸方向における中央よりも基端側の領域(基端側領域)に比べて高い値としたレジスタが開示されている。軸方向におけるレジスタの抵抗率の調整は、レジスタが含有するカーボンの量を、軸方向において適宜調整することにより行うことができる。すなわち、特許文献1に記載のスパークプラグにおけるレジスタは、先端側領域のカーボン含有率が、基端側領域よりも低くなっている。
しかしながら、例えば過給エンジンや高圧縮比エンジン等の燃焼室に、レジスタを備えるスパークプラグを導入した場合には、燃焼室の内圧が高くなることに伴い、レジスタの先端側に充填されたガラスシールから、レジスタに酸素が供給されるという現象が懸念される。この場合には、レジスタの先端部付近に含有したカーボンが酸化して、抵抗値が上昇するおそれがある。しかも、燃焼室(放電部)に近いレジスタの先端側領域は、高温となりやすいため、カーボンの酸化が生じやすい。そして、レジスタの抵抗値が上昇した場合には、内燃機関の失火につながるおそれがある。
また、燃焼室の内圧が上昇することにより、スパークプラグの要求電圧が上昇し、容量放電電流が大きくなりやすい。その結果、レジスタにおける発熱が大きくなりやすく、レジスタ寿命の低下が懸念される。
また、燃焼室の内圧が上昇することにより、スパークプラグの要求電圧が上昇し、容量放電電流が大きくなりやすい。その結果、レジスタにおける発熱が大きくなりやすく、レジスタ寿命の低下が懸念される。
ただし、レジスタの先端部分にカーボンが充分に存在する場合には、上記のようなカーボンの酸化が生じたとしても、スパークプラグが機能する上で問題となるほどの、レジスタの抵抗値の上昇は生じにくい。
ところが、レジスタ全体のカーボン含有率は、レジスタの雑音防止性能を確保するという観点で設計される。そのうえで、特許文献1に記載のスパークプラグのように、レジスタの先端側領域のカーボン含有率が、基端側領域よりも低い場合には、上記のようなカーボンの酸化に伴って、レジスタの抵抗値が上昇することが懸念される。
本開示は、電波雑音の抑制性能を確保し、且つ、レジスタの電気抵抗値の上昇を抑制できる内燃機関用のスパークプラグを提供することを目的とする。
本開示における内燃機関用のスパークプラグの一態様は、
筒状のハウジングと、
該ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子と、
先端部が突出するように、上記絶縁碍子の内側に保持された中心電極と、
基端部が突出するように、上記絶縁碍子の内側に保持された端子金具と、
上記中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極と、
上記中心電極と上記端子金具との間において、上記絶縁碍子の内側に配置された、カーボンを含有するレジスタと、を有し、
該レジスタは、当該スパークプラグの軸方向において、中央よりも先端側に位置する第1領域が、中央よりも基端側に位置する第2領域に比べて、カーボン含有率が高い。
筒状のハウジングと、
該ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子と、
先端部が突出するように、上記絶縁碍子の内側に保持された中心電極と、
基端部が突出するように、上記絶縁碍子の内側に保持された端子金具と、
上記中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極と、
上記中心電極と上記端子金具との間において、上記絶縁碍子の内側に配置された、カーボンを含有するレジスタと、を有し、
該レジスタは、当該スパークプラグの軸方向において、中央よりも先端側に位置する第1領域が、中央よりも基端側に位置する第2領域に比べて、カーボン含有率が高い。
上記内燃機関用のスパークプラグが有するレジスタは、先端側の第1領域が、基端側の第2領域よりも、カーボン含有率が高い。これにより、本開示のスパークプラグでは、レジスタにおける抵抗値の経時的な上昇を抑制することができる。すなわち、本開示のスパークプラグでは、酸化が生じやすい先端側の第1領域におけるカーボン含有率を高くすることにより、カーボンの酸化によるレジスタにおける抵抗値の上昇を抑制することができる。
一方、本開示のスパークプラグでは、基端側の第2領域におけるカーボン含有率を低くすることにより、第2領域における抵抗値を大きくし、レジスタ全体の抵抗値を適切な値に調整することができる。それゆえ、本開示のスパークプラグでは、火花放電に伴って発生する電波雑音を充分に抑制することができる。
このように、本開示によれば、電波雑音の抑制性能を確保し、且つ、レジスタの電気抵抗値の上昇を抑制できる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。
本開示における内燃機関用のスパークプラグは、例えば、自動車やコージェネレーション等の内燃機関に用いることができる。
以下に、本開示における内燃機関用のスパークプラグの実施例について、図面を参照し説明する。なお、以降の説明では、スパークプラグの軸方向において、スパークプラグが内燃機関の燃焼室に挿入される側を先端側とし、その反対側を基端側として説明する。
以下に、本開示における内燃機関用のスパークプラグの実施例について、図面を参照し説明する。なお、以降の説明では、スパークプラグの軸方向において、スパークプラグが内燃機関の燃焼室に挿入される側を先端側とし、その反対側を基端側として説明する。
本実施例に係る内燃機関用のスパークプラグの構成の一例について、図1を用いて説明する。
図1に示すように、本実施例に係る内燃機関用のスパークプラグ1は、筒状のハウジング2と、筒状の絶縁碍子3と、中心電極4と、端子金具7と、接地電極5と、レジスタ6とを有する。絶縁碍子3は、ハウジング2の内側に保持されている。中心電極4は、先端部が突出するように、絶縁碍子3の内側に保持されている。端子金具7は、基端部が突出するように、絶縁碍子3の内側に保持されている。接地電極5は、中心電極4との間に火花放電ギャップGを形成する。レジスタ6は、中心電極4と端子金具7との間において、絶縁碍子3の内側に配置され、カーボンを含有する。レジスタ6は、軸方向Xにおける中央よりも先端側の第1領域61が、軸方向Xにおける中央よりも基端側の第2領域62に比べて、カーボン含有率が高い。本実施例では、例えば、第1領域61のカーボン含有率(重量%)を、1.7~1.9重量%の範囲とすることができる。また、本実施例では、第2領域62のカーボン含有率(重量%)を、1.1~1.3重量%の範囲とすることができる。
図1に示すように、本実施例に係る内燃機関用のスパークプラグ1は、筒状のハウジング2と、筒状の絶縁碍子3と、中心電極4と、端子金具7と、接地電極5と、レジスタ6とを有する。絶縁碍子3は、ハウジング2の内側に保持されている。中心電極4は、先端部が突出するように、絶縁碍子3の内側に保持されている。端子金具7は、基端部が突出するように、絶縁碍子3の内側に保持されている。接地電極5は、中心電極4との間に火花放電ギャップGを形成する。レジスタ6は、中心電極4と端子金具7との間において、絶縁碍子3の内側に配置され、カーボンを含有する。レジスタ6は、軸方向Xにおける中央よりも先端側の第1領域61が、軸方向Xにおける中央よりも基端側の第2領域62に比べて、カーボン含有率が高い。本実施例では、例えば、第1領域61のカーボン含有率(重量%)を、1.7~1.9重量%の範囲とすることができる。また、本実施例では、第2領域62のカーボン含有率(重量%)を、1.1~1.3重量%の範囲とすることができる。
絶縁碍子3は、アルミナ等の電気絶縁体からなる。絶縁碍子3は、Fe基合金等からなる金属製のハウジング2の内側に保持されている。絶縁碍子3には、軸方向Xにおいて、外径が互いに異なる複数の領域が存在し、各領域の間に外周段部32が形成されている。また、ハウジング2には、軸方向Xにおいて、内径が互いに異なる複数の領域が存在し、各領域の間に内周段部21が形成されている。絶縁碍子3は、外周段部32が、ハウジング2の内周段部21に軸方向Xから支承され、ハウジング2に保持されている。ハウジング2は、スパークプラグ1を内燃機関に取り付けるための取付ネジ部22を有し、取付ネジ部22の先端側が、内燃機関の燃焼室内に挿入される。ハウジング2は、当該ハウジング2の一部(接合部)をかしめることにより、内側に保持する絶縁碍子3を機械的に固定する。
中心電極4は、Ni基合金等の金属材料からなる円柱状の部材であり、中心電極4の内部には、Cu等の熱伝導性に優れた金属材料が配されている。中心電極4は、絶縁碍子3の内側に保持されている。絶縁碍子3には、軸方向Xにおいて、内径が互いに異なる複数の領域が存在し、各領域の間に内周段部31が形成されている。また、中心電極4には、外径が互いに異なる複数の領域が存在し、各領域の間に外周段部42が形成されている。中心電極4は、外周段部42が、軸方向Xから絶縁碍子3の内周段部31に支承され、絶縁碍子3に保持されている。中心電極4の先端は、絶縁碍子3の先端側から露出して突出している。
ハウジング2の先端側には、接地電極5が配置されている。接地電極5は、軸方向Xに直交する方向において、プラグ中心軸に向かうように真っ直ぐ延びている。そして、接地電極5は、軸方向Xにおいて、中心電極4の先端と対向するように配置されている。これにより、中心電極4と接地電極5との間には、火花放電ギャップGが形成される。
絶縁碍子3の内側には、中心電極4の基端側から、ガラスシール11を介してレジスタ6が配置されている。ガラスシール11は、ガラスに銅粉(Cu)を混入し生成した銅ガラスからなる。
レジスタ6は、カーボン粉末を混合したガラスを主成分とする粉末状の抵抗材を、加熱炉内で焼結させて形成した円柱状の部材である。そして、レジスタ6では、第1領域61のカーボン含有率が、第2領域よりも高くなるように形成されている。
レジスタ6は、カーボン含有率が一様である一様部位8を、軸方向Xにおいて、少なくとも2つ有している。そのうち、少なくとも1つの一様部位8は、レジスタ6の先端側に配置された先端側部位81である。先端側部位81のカーボン含有率は、レジスタ6の基端側に配置された基端側部位82を含む他の一様部位8のカーボン含有率よりも高い。
本実施例に係るレジスタ6は、先端側部位81及び基端側部位82の2つの一様部位8からなる。そして、本実施例に係るレジスタ6では、一方の一様部位8である先端側部位81が第1領域61に配置され、他方の一様部位8である基端側部位82が第2領域62に配置されている。つまり、本実施例に係るレジスタ6では、第1領域61及び第2領域62の各領域におけるカーボン含有率が一様となっている。そして、本実施例に係るレジスタ6では、軸方向Xにおいて、当該レジスタ6の中央に位置する、第1領域61と第2領域62との境界を挟んで、カーボン含有率が異なっている。これにより、本実施例に係るレジスタ6では、第2領域62における電気抵抗率が、第1領域61よりも高くなる。
レジスタ6の基端側には、ガラスシール11を介して、鉄合金等からなる金属製の端子金具7が配置されている。端子金具7は、金具本体71及びターミナル72を有している。金具本体71は、筒状の絶縁碍子3の内部に挿通されて保持されている。ターミナル72は、絶縁碍子3の基端側から露出するように、金具本体71の基端側に配置されている。ターミナル72は、点火コイル(図示略)と接続される。
次に、本実施例に係るレジスタ6において、第1領域61及び第2領域62の各領域におけるカーボン含有率(重量%)の測定方法の一例について説明する。
本測定方法では、まず、スパークプラグ1から、レジスタ6を取り出す。続いて、本測定方法では、取り出されたレジスタ6を、軸方向Xの中央の位置で切断し、第1領域61と第2領域62とを得る。そして、本測定方法では、得られた第1領域61及び第2領域62を、それぞれ粉砕し、各領域のカーボン含有率を測定器で測定する。なお、測定器としては、例えば、株式会社堀場製作所製の分析装置であるEMIA(登録商標)を用いる。
本測定方法では、まず、スパークプラグ1から、レジスタ6を取り出す。続いて、本測定方法では、取り出されたレジスタ6を、軸方向Xの中央の位置で切断し、第1領域61と第2領域62とを得る。そして、本測定方法では、得られた第1領域61及び第2領域62を、それぞれ粉砕し、各領域のカーボン含有率を測定器で測定する。なお、測定器としては、例えば、株式会社堀場製作所製の分析装置であるEMIA(登録商標)を用いる。
次に、本実施例に係るレジスタ6において、一様部位8が存在するか否かの確認方法の一例について説明する。また、一様部位8同士(先端側部位81及び基端側部位82)の境界位置の確認方法の一例について説明する。
本確認方法では、まず、取り出されたレジスタ6を、軸方向Xに10等分に切断し、10個の試験片を作成する。続いて、本確認方法では、各試験片のカーボン含有率を、上記測定器で測定する。そして、本確認方法では、軸方向Xに隣接する試験片同士の測定値を比較する。その結果、同じ測定値となった複数の試験片は、同一の一様部位8の一部であることが分かる。このような結果から、本確認方法では、レジスタ6に一様部位8が存在するか否かを確認できる。
本確認方法では、まず、取り出されたレジスタ6を、軸方向Xに10等分に切断し、10個の試験片を作成する。続いて、本確認方法では、各試験片のカーボン含有率を、上記測定器で測定する。そして、本確認方法では、軸方向Xに隣接する試験片同士の測定値を比較する。その結果、同じ測定値となった複数の試験片は、同一の一様部位8の一部であることが分かる。このような結果から、本確認方法では、レジスタ6に一様部位8が存在するか否かを確認できる。
また、上記方法による各試験片の試験結果が、次の通りであったとする。例えば、レジスタ6の先端側から順に3個(1番目から3番目まで)の各試験片のカーボン含有率は、いずれも2重量%であり、残り7個(4番目から10番目まで)の各試験片のカーボン含有率は、いずれも1.5重量%であったとする。この場合には、レジスタ6の先端側から3番目の試験片と、4番目の試験片との間の位置が、一様部位8同士の境界位置であることが分かる。このような結果から、本確認方法では、レジスタ6に存在する一様部位8同士の境界位置を確認できる。
また、上記方法による各試験片の試験結果が、次の通りであったとする。例えば、レジスタ6の先端側から順に3個の各試験片のカーボン含有率は、いずれも2重量%であり、先端側から4番目の試験片のカーボン含有率は1.7重量%であったとする。さらに、5番目から10番目までの6個の各試験片のカーボン含有率は、いずれも1.5重量%であったとする。この場合には、1番目から3番目までの3個の試験片と、5個目から10個目までの6個の試験片とは、異なる一様部位8の一部同士であることが分かる。よって、本試験結果の場合には、レジスタ6の先端側に隣接する試験片のカーボン含有率と異なる測定値となった試験片のうち、先端側に隣接する試験片に対して最も近い順番に位置する試験片に、一様部位8同士の境界が含まれていることが分かる。すなわち、本試験結果の場合には、1番目から3番目までの3個の各試験片のカーボン含有率と異なる測定値となった4番目及び5番目の試験片のうち、先端側に隣接する3個の試験片に対して最も近い順番に位置する4番目の試験片に、一様部位8同士の境界が含まれていることが分かる。
次に、本実施例に係る内燃機関用のスパークプラグ1の製造方法の一例について説明する。
本製造方法では、まず、筒状の絶縁碍子3の内部に、中心電極4を挿入し、中心電極4の先端の一部を、絶縁碍子3の先端側から突出させた状態で配置する。続いて、本製造方法では、絶縁碍子3の内側に、当該絶縁碍子3の基端側から、ガラスシール11の材料粉末を充填し、充填したガラスシール11の材料粉末を軸方向Xに加圧する。続いて、本製造方法では、ガラスシール11の材料粉末の基端側に、レジスタ6の材料粉末を充填する。レジスタ6の材料粉末としては、例えば、カーボン粉末、ガラス粉末、ジルコニア粉末等がある。なお、レジスタ6の材料粉末としては、カーボン粉末の含有率が互いに異なる2種類の材料粉末(第1材料粉末及び第2材料粉末)を用意する。
本製造方法では、まず、筒状の絶縁碍子3の内部に、中心電極4を挿入し、中心電極4の先端の一部を、絶縁碍子3の先端側から突出させた状態で配置する。続いて、本製造方法では、絶縁碍子3の内側に、当該絶縁碍子3の基端側から、ガラスシール11の材料粉末を充填し、充填したガラスシール11の材料粉末を軸方向Xに加圧する。続いて、本製造方法では、ガラスシール11の材料粉末の基端側に、レジスタ6の材料粉末を充填する。レジスタ6の材料粉末としては、例えば、カーボン粉末、ガラス粉末、ジルコニア粉末等がある。なお、レジスタ6の材料粉末としては、カーボン粉末の含有率が互いに異なる2種類の材料粉末(第1材料粉末及び第2材料粉末)を用意する。
そして、本製造方法では、カーボン粉末の含有率が比較的高い第1材料粉末を、絶縁碍子3の内側に充填する。このとき充填するレジスタ6の第1材料粉末におけるカーボン粉末の含有率は、例えば、1.7~1.9重量%の範囲とする。続いて、本製造方法では、先に充填した第1材料粉末の基端側から、カーボン粉末の含有率が比較的低い第2材料粉末を、絶縁碍子3の内側に充填する。このとき充填するレジスタ6の第2材料粉末におけるカーボン粉末の含有率は、例えば、1.1~1.3重量%の範囲とする。
その後、本製造方法では、充填したレジスタ6の材料粉末を軸方向Xに加圧する。続いて、本製造方法では、レジスタ6の材料粉末の基端側に、さらにガラスシール11の材料粉末を充填する。続いて、本製造方法では、筒状の絶縁碍子3の内部に、金具本体71側から端子金具7を挿入し、金具本体71の挿入によって、ガラスシール11の材料粉末を軸方向Xに加圧する。
そして、本製造方法では、ガラスシール11及びレジスタ6の各材料粉末が充填され、中心電極4及び端子金具7が挿入された絶縁碍子3を、加熱炉内(例えば電気炉内)で加熱する。これにより、本製造方法では、中心電極4、レジスタ6、ガラスシール11、及び端子金具7が、内側に備えられた絶縁碍子3が得られる。また、本製造方法では、一様部位8である先端側部位81が第1領域61に備えられ、先端側部位81よりもカーボン含有率が低い一様部位8である基端側部位82が第1領域61に備えられたレジスタ6が得られる。
そして、本製造方法では、中心電極4、レジスタ6、ガラスシール11、及び端子金具7が、内側に備えられた絶縁碍子3を、接地電極5を備えるハウジング2の内部に保持させる。これにより、本実施例に係る内燃機関用のスパークプラグ1が得られる。
次に、本実施例に係る内燃機関用のスパークプラグ1の作用効果について説明する。
本実施例に係る内燃機関用のスパークプラグ1が有するレジスタ6は、先端側の第1領域61が、基端側の第2領域62よりも、カーボン含有率が高い。これにより、本実施例に係るスパークプラグ1では、レジスタ6における抵抗値の経時的な上昇を抑制することができる。すなわち、本実施例に係るスパークプラグ1では、酸化が生じやすい先端側の第1領域61におけるカーボン含有率を高くすることにより、カーボンの酸化によるレジスタ6の抵抗値の上昇を抑制することができる。
本実施例に係る内燃機関用のスパークプラグ1が有するレジスタ6は、先端側の第1領域61が、基端側の第2領域62よりも、カーボン含有率が高い。これにより、本実施例に係るスパークプラグ1では、レジスタ6における抵抗値の経時的な上昇を抑制することができる。すなわち、本実施例に係るスパークプラグ1では、酸化が生じやすい先端側の第1領域61におけるカーボン含有率を高くすることにより、カーボンの酸化によるレジスタ6の抵抗値の上昇を抑制することができる。
図2には、本実施例に係るレジスタ6の第1領域61における、カーボン含有率と抵抗値との関係が示されている。
図2に示すように、レジスタ6では、第1領域61におけるカーボン含有率が低いと、カーボン含有率の変化に伴う抵抗値の変化が大きくなりやすい。例えば、第1領域61のカーボン含有率が、1.3重量%から1.1重量%に減少した場合、第1領域61における抵抗値の上昇は大きい。これに対し、レジスタ6では、第1領域61におけるカーボン含有率が高いと、カーボン含有率の変化に伴う抵抗値の変化が小さくなりやすい。例えば、第1領域61のカーボン含有率が、1.9重量%から1.7重量%に減少しても、第1領域61における抵抗値の上昇は小さい。
つまり、本実施例に係るスパークプラグ1は、第1領域61のカーボン含有率を高くすることにより、カーボンの酸化による第1領域61における抵抗値の上昇を小さくすることができる。その結果、スパークプラグ1では、レジスタ6全体における抵抗値の経時的な上昇を抑制することができる。
また、本実施例に係るスパークプラグ1は、第2領域62のカーボン含有率を低くすることにより、第2領域62における抵抗値を大きくすることができる。その結果、スパークプラグ1では、レジスタ6全体における抵抗値を適切な値に調整することができる。それゆえ、スパークプラグ1では、火花放電に伴って発生する電波雑音を充分に抑制することができる。
また、本実施例に係るレジスタ6は、カーボン含有率が一様である一様部位8を、軸方向Xにおいて、少なくとも2つ有している。それゆえ、本実施例では、製造容易なスパークプラグ1を得ることができる。
このように、本実施例によれば、電波雑音の抑制性能を確保し、且つ、レジスタ6の電気抵抗値の上昇を抑制することができる内燃機関用のスパークプラグ1を提供することができる。
(実験例1)
本実験例では、スパークプラグにおいて、レジスタ6全体におけるカーボン含有率を不変に保ち、且つ、レジスタ6における第1領域61及び第2領域の各カーボン含有率を変更した。本実験例は、複数のスパークプラグにおいて、レジスタ6における第1領域及び第2領域の各カーボン含有率を、スパークプラグ同士で異なるように変更し、変更した各スパークプラグについて、電気抵抗値の変化率を評価した例である。
本実験例では、スパークプラグにおいて、レジスタ6全体におけるカーボン含有率を不変に保ち、且つ、レジスタ6における第1領域61及び第2領域の各カーボン含有率を変更した。本実験例は、複数のスパークプラグにおいて、レジスタ6における第1領域及び第2領域の各カーボン含有率を、スパークプラグ同士で異なるように変更し、変更した各スパークプラグについて、電気抵抗値の変化率を評価した例である。
具体的には、本実験例では、以下の3個のスパークプラグ(試料1~3)を用意した。試料1は、実施例1のレジスタ6を有するスパークプラグ1とした。すなわち、試料1は、第1領域61が、第2領域62よりも、カーボン含有率が高いレジスタ6を用いたスパークプラグ1である。試料2は、実施例1のスパークプラグ1と基本構成を同じくし、且つ、第1領域61及び第2領域のカーボン含有率が等しいレジスタ6を用いたスパークプラグである。試料3は、実施例1のスパークプラグ1と基本構成を同じくし、且つ、第2領域62が、第1領域61よりも、カーボン含有率が高いレジスタ6を用いたスパークプラグである。
本実験例では、350℃の加熱炉内において、上記3個のスパークプラグに対し、中心電極4と接地電極5との間に放電電圧20±5kVを印加し、周波数60Hzで放電を繰り返す放電試験を行った。そして、本実験例では、中心電極4と端子金具7との間における放電試験前後の電気抵抗値を測定し、放電試験前に対する放電試験後の電気抵抗値の上昇率(抵抗値上昇率)を算出した。各試料(試料1~3)における試験時間は、抵抗値上昇率が100%を超えたことを確認するまでとした。なお、抵抗値上昇率Rcは、試験前の電気抵抗値R0及び試験後の電気抵抗値R1を用いた下記の式(1)に基づいて算出した。
Rc=100×(R1-R0)/R0・・・(1)
Rc=100×(R1-R0)/R0・・・(1)
本実験例における試験結果を図3に示す。図3において、横軸は、試験時間(単位:Hr)を表し、縦軸は、抵抗値上昇率Rc(単位:%)を表す。また、図3には、各試料(試料1~3)における試験時間と抵抗値上昇率Rcとの関係が、グラフとしてプロットされている。具体的には、試料1の結果については、円形のマークを線でつないだグラフL1により表されている。試料2の結果については、四角形のマークを線でつないだグラフL2により表されている。試料3の結果については、三角形のマークを線でつないだグラフL3により表されている。
本実験例における試験結果について説明する。図3に示すように、本実験例からは、いずれの試料も、試験時間の経過に伴い、抵抗値上昇率Rcが徐々に高くなる傾向があることが分かる。また、本実験例からは、試料2,3と比較して、試料1は、試験時間の経過に伴う抵抗値上昇率Rcが抑制されていることが分かる。
本実施例に係る内燃機関用のスパークプラグの構成の一例について図4を用いて説明する。図4に示すように、本実施例に係る内燃機関用のスパークプラグ1は、レジスタ6が、軸方向Xにおいて、少なくとも3つの一様部位8を有している。すなわち、本実施例に係るレジスタ6は、一様部位8の先端側に形成された先端側部位81と、基端側に形成された基端側部位82とを有する。さらに、レジスタ6は、先端側部位81と基端側部位82との間に形成された中間部位83とを有している。本実施例では、先端側部位81、中間部位83、及び基端側部位82の各部位における軸方向Xの長さを同じとしているが、これに限らない。
先端側部位81のカーボン含有率は、中間部位83及び基端側部位82の各カーボン含有率よりも高い。また、中間部位83のカーボン含有率は、基端側部位82のカーボン含有率よりも高い。そして、本実施例においても、レジスタ6は、軸方向Xにおいて、中央よりも先端側に位置する第1領域61が、中央よりも基端側に位置する第2領域62に比べて、カーボン含有率が高い。つまり、本実施例に係るレジスタ6では、先端側部位81と中間部位83の先端側の一部とを含む第1領域61におけるカーボン含有率が、基端側部位82と中間部位83の基端側の一部とを含む第2領域62よりも高い。これにより、本実施例に係るレジスタ6では、第2領域62における電気抵抗率が、第1領域61よりも高くなる。
このように、本実施例に係るレジスタ6の第1領域61は、カーボン含有率が互いに異なる先端側部位81及び中間部位83の先端側の一部(2つの一様部位8)を含む。また、第2領域62は、カーボン含有率が互いに異なる基端側部位82及び中間部位83の基端側の一部(2つの一様部位8)を含む。
その他の構成については、実施例1と同様である。なお、本実施例の説明において用いた符号のうち、実施例1の説明において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例1と同様の構成要素等を表す。よって、本実施例では、その説明を省略する。
このように、本実施例においても、上記構成により、実施例1と同様の作用効果を有する。
このように、本実施例においても、上記構成により、実施例1と同様の作用効果を有する。
本実施例では、中間部位83のカーボン含有率を、基端側部位82のカーボン含有率よりも高くしたが、これに限らない。すなわち、レジスタ6の第1領域が、第2領域よりも、カーボン含有率が高ければよい。
(実験例2)
本実験例について図5を用いて説明する。図5は、図1におけるレジスタ6周辺の拡大図である。図5に示すように、本実験例では、実施例1と同様に、2つの一様部位8を有するレジスタ6を備えたスパークプラグ1において、軸方向Xにおけるレジスタ6の全長L(単位:mm)に対する先端側部位81の長さLa(単位:mm)の比(La/L)を変更した。なお、以降の説明では、便宜上、軸方向Xにおけるレジスタ6の全長Lに対する先端側部位81の長さLaの比(La/L)を「長さ比」という。本実験例は、長さ比(La/L)の変更時におけるレジスタ寿命への影響を評価した例である。
本実験例について図5を用いて説明する。図5は、図1におけるレジスタ6周辺の拡大図である。図5に示すように、本実験例では、実施例1と同様に、2つの一様部位8を有するレジスタ6を備えたスパークプラグ1において、軸方向Xにおけるレジスタ6の全長L(単位:mm)に対する先端側部位81の長さLa(単位:mm)の比(La/L)を変更した。なお、以降の説明では、便宜上、軸方向Xにおけるレジスタ6の全長Lに対する先端側部位81の長さLaの比(La/L)を「長さ比」という。本実験例は、長さ比(La/L)の変更時におけるレジスタ寿命への影響を評価した例である。
具体的には、本実験例では、実施例1と基本構成が同じスパークプラグ1を用いた。そして、本実験例では、以下の表1に示すように、軸方向Xの長さ比(La/L)を0.1~0.9まで、0.1単位で変更した9個のスパークプラグ1(試料α1~α9)を用意した。さらに、本実験例では、比較対象として、全長Lにわたりカーボン含有率が一様な一様部位8を有するレジスタ6を備えた比較試料も用意した。
なお、比較試料及び各試料(試料α1~α9)のレジスタ6の全長Lは、いずれの試料も10mmとした。また、各試料では、軸方向Xにおいて、レジスタ6が配置された位置における絶縁碍子3の内径D、及び、レジスタ6全体の抵抗値Rを同じくした。すなわち、各試料では、絶縁碍子3の内径Dを3mm、レジスタ6全体の抵抗値Rを5kΩとした。
便宜上、以降の説明では、先端側部位81のカーボン含有率、すなわち先端側部位81全体の重量に対する先端側部位81におけるカーボンの重量の割合を、カーボン含有率C1とする。また、基端側部位82のカーボンの含有率、すなわち基端側部位82全体の重量に対する基端側部位82におけるカーボンの重量の割合を、カーボン含有率C2とする。そして、本実験例では、各試料(試料α1~α9)において、基端側部位82のカーボン含有率C2を1.5重量%とし、且つ、レジスタ6全体の抵抗値が5kΩとなるように、先端側部位81のカーボン含有率C1を調整した。ここで、各試料では、いずれも、カーボン含有率C2に対するカーボン含有率C1の比(C1/C2)が、1.1以上の条件(C1/C2≧1.1)を満たしている。また、比較試料におけるレジスタ6全体の重量に対するレジスタ6全体のカーボンの重量の割合は、1.5重量%とした。なお、以降の説明では、カーボン含有率C2に対するカーボン含有率C1の比(C1/C2)を「含有比」という。
本実験例の試験条件は、JIS B8031(2006年)の規格における抵抗体負荷寿命試験を基にし、それよりも厳しい条件とした。
本実験例では、各試料(試料α1~α9)に対し、中心電極4と接地電極5との間に、上記規格の放電電圧の条件である20±5kVよりも高い放電電圧35kVを印加し、周波数100Hzで放電を繰り返す放電実験を行った。このとき、各試料を350℃の加熱炉内に配置することによって、上記規格よりも厳しい条件とした。そして、本実験例では、抵抗値上昇率Rcの絶対値が30を超えるまでの試験時間を、レジスタ寿命として測定した。表1には、その測定結果(試験結果)が示されている。なお、本実験例に係る抵抗値上昇率Rcは、実験例1と同様に、中心電極4と端子金具7との間における、放電試験前に対する放電試験後の電気抵抗値の上昇率である。
本実験例では、各試料(試料α1~α9)に対し、中心電極4と接地電極5との間に、上記規格の放電電圧の条件である20±5kVよりも高い放電電圧35kVを印加し、周波数100Hzで放電を繰り返す放電実験を行った。このとき、各試料を350℃の加熱炉内に配置することによって、上記規格よりも厳しい条件とした。そして、本実験例では、抵抗値上昇率Rcの絶対値が30を超えるまでの試験時間を、レジスタ寿命として測定した。表1には、その測定結果(試験結果)が示されている。なお、本実験例に係る抵抗値上昇率Rcは、実験例1と同様に、中心電極4と端子金具7との間における、放電試験前に対する放電試験後の電気抵抗値の上昇率である。
表1及び後述する表2~4において、「評価」の欄に示すS,A,Bの記号は、レジスタ寿命への影響の評価を表す参考情報として、以下の基準に基づき、対応する各試料に付した。
評価S:レジスタ寿命が60時間以上
評価A:レジスタ寿命が40時間以上60時間未満
評価B:レジスタ寿命が40時間未満
なお、本実験例では、レジスタ寿命が40時間以上60時間未満となる試料が存在しなかった。そのため、表1には、評価Aが示されていない
評価S:レジスタ寿命が60時間以上
評価A:レジスタ寿命が40時間以上60時間未満
評価B:レジスタ寿命が40時間未満
なお、本実験例では、レジスタ寿命が40時間以上60時間未満となる試料が存在しなかった。そのため、表1には、評価Aが示されていない
上記JIS規格では、1.3×107回点火した後における抵抗値上昇率Rcの絶対値が、30以下となることを要求している。ここで、1.3×107回の点火は、本実験例の試験条件である周波数100Hzで、時間に変換すると40時間に相当する。本実験例では、この40時間を参考に、上記の評価Aと評価Bとを区別している。ただし、上述したように、本実験例では、上記JIS規格よりも厳しい試験条件で行っている。そのため、本実験例では、評価Bとなった試料が、必ずしも上記JIS規格の要求を満たしていないとは限らない。
本実験例における試験結果について説明する。表1に示すように、本実験例からは、軸方向Xの長さ比(La/L)が、0.1以上0.7以下の数値範囲内の場合、レジスタ寿命は、60時間以上となることが分かる。なお、以降の説明では、便宜上、上述した、0.1以上0.7以下の数値範囲(0.1≦La/L≦0.7)の条件(軸方向Xの長さ比に対する数値条件)を「条件[1]」という。よって、本実験例からは、長さ比(La/L)が、上記条件[1]を満たすことにより、特にレジスタ6の長寿命化が図れることが分かる。
一方、表1に示すように、本実験例からは、軸方向Xの長さ比(La/L)が、0.7より大きい場合(La/L>0.7)、レジスタ寿命は、40時間未満となることが分かる。これは、次の理由によるものと考えられる。長さ比(La/L)が0.7を超える場合には、スパークプラグ1の製造時において、レジスタ6の材料粉末を軸方向Xに加圧する際、その加圧力がレジスタ6の基端側から先端側まで充分に作用しにくくなる。これにより、レジスタ6では、先端面付近の密度が特に小さくなりやすくなる。そのため、先端側部位81の電気抵抗率は、先端面付近において局所的に高くなる。その結果、通電時におけるジュール熱の発生が促進されて、レジスタ寿命が短くなっているものと考えられる。
(実験例3)
本実験例では、実施例1と同様に、2つの一様部位8を有するレジスタ6を備えたスパークプラグ1において、先端側部位81のカーボン含有率C1、基端側部位82のカーボン含有率C2、及び、基端側に対する先端側のカーボンの含有比(C1/C2)を変更した。本実験例は、カーボンの含有比(C1/C2)の変更時におけるレジスタ寿命への影響を評価した例である。
なお、本実施例では、カーボン含有率C1、カーボン含有率C2、及びレジスタ寿命等のすでに説明した用語について、その説明を省略する。後述する他の実験例においても同様に、その説明を省略する。
本実験例では、実施例1と同様に、2つの一様部位8を有するレジスタ6を備えたスパークプラグ1において、先端側部位81のカーボン含有率C1、基端側部位82のカーボン含有率C2、及び、基端側に対する先端側のカーボンの含有比(C1/C2)を変更した。本実験例は、カーボンの含有比(C1/C2)の変更時におけるレジスタ寿命への影響を評価した例である。
なお、本実施例では、カーボン含有率C1、カーボン含有率C2、及びレジスタ寿命等のすでに説明した用語について、その説明を省略する。後述する他の実験例においても同様に、その説明を省略する。
具体的には、本実験例では、実施例1と基本構成が同じスパークプラグ1を用いた。そして、本実験例では、先端側部位81の長さLa、基端側部位82の長さLb、レジスタ6の全長L、絶縁碍子3の内径Dを同じくし、カーボンの含有比(C1/C2)を、互いに変更した31個のスパークプラグ1(試料β1~β31)を用意した。各試料(試料β1~β31)では、先端側部位81の長さLaを5mm、基端側部位82の長さLbを5mm、レジスタ6の全長Lを10mm、及び、絶縁碍子3の内径Dを3mmとした。また、各試料において、軸方向Xの長さ比(La/L)は、すべて0.5とした。なお、長さ比(La/L)の0.5は(La/L=0.5)、実験例2において示した、レジスタ6の長寿命化において好ましい条件[1](0.1≦La/L≦0.7)の数値範囲内の値である。
また、試料β1~β3は、レジスタ6の抵抗値Rを0.5kΩとし、試料β4~β7は、抵抗値Rを1kΩとした。試料β8~β13は、抵抗値Rを3kΩとし、試料β14~β19は、抵抗値Rを5kΩとした。試料β20~β26は、抵抗値Rを10kΩとし、試料β27~β31は、抵抗値Rを20kΩとした。そして、本実験例では、各試料(試料β1~β31)における、先端側部位81のカーボン含有率C1の値、及び、基端側部位82のカーボン含有率C2の値が、各試料の抵抗値Rが上記の値となるように調整した。
本実験例の試験条件及びレジスタ寿命の評価方法は、実験例2と同様である。本実験例における試験結果を図6及び表2に示す。図6において、横軸は、先端側部位81のカーボン含有率C1(単位:重量%)を表し、縦軸は、基端側部位82のカーボン含有率C2(単位:重量%)を表す。また、図6には、表2に示す試験結果に基づいて、各試料(試料β1~β31)における、カーボン含有率C1,C2の値と、レジスタ寿命の評価との関係が、プロットされている。具体的には、レジスタ寿命が60時間以上となった試料を円形のマークでプロットしている。レジスタ寿命が40時間以上60時間未満となった試料をひし形のマークでプロットしている。レジスタ寿命が40時間未満となった試料を三角形のマークでプロットしている。すなわち、図6における、円形のマークでプロットした試料は、レジスタ寿命が評価Sである。ひし形のマークでプロットした試料は、レジスタ寿命が評価Aである。三角形のマークでプロットした試料は、レジスタ寿命が評価Bである。また、図6には、複数の直線が示されている。各線は、以下の条件式を表す線である。
実線CL1:C2=(1/1.1)×C1
実線CL2:C1=3.5
実線CL3:C2=0.9
破線BL1:C1=3.0
破線BL2:C2=1.3
実線CL1:C2=(1/1.1)×C1
実線CL2:C1=3.5
実線CL3:C2=0.9
破線BL1:C1=3.0
破線BL2:C2=1.3
本実験例における試験結果について説明する。図6に示すように、本実験例からは、実線CL1,CL2,CL3に囲まれた領域(3つの直線で表される第1データ領域の数値範囲内)にプロットされた試料は、いずれも、レジスタ寿命が評価A又は評価Sとなっている。すなわち、本実験例からは、先端側部位81のカーボン含有率C1と、基端側部位82のカーボン含有率C2とが、第1データ領域の数値範囲内の場合(C1/C2≧1.1,C1≦3.5,C2≧0.9)、レジスタ寿命は、40時間以上となることが分かる。なお、以降の説明では、便宜上、上記第1データ領域の数値範囲(C1/C2≧1.1,C1≦3.5,C2≧0.9)の条件(カーボン含有率C1,C2に対する数値条件)を「条件[2]」という。よって、本実験例からは、カーボン含有率C1,C2が、上記条件[2]を満たすことにより、レジスタ6の長寿命化が図れることが分かる。さらに、図6において、実線CL1、破線BL1,BL2に囲まれた領域(3つの直線で表される第2データ領域の数値範囲内)にプロットされた試料は、レジスタ寿命がすべて評価Sとなっている。すなわち、本実験例からは、先端側部位81のカーボン含有率C1と、基端側部位82のカーボン含有率C2とが、第2データ領域の数値範囲内の場合(C1/C2≧1.1,C1≦3.0,C2≧1.3)、レジスタ寿命は、60時間以上となることが分かる。なお、以降の説明では、便宜上、上記第2データ領域の数値範囲(C1/C2≧1.1,C1≦3.0,C2≧1.3)の条件を「条件[3]」という。よって、本実験例からは、カーボン含有率C1,C2が、上記条件[3]を満たす場合には、レジスタ6の長寿命化がより一層図れることが分かる。
また、本実験例からは、カーボン含有率C1,C2が、上記条件[2]を満たすことに加え、抵抗値Rが、1以上10以下の数値範囲の条件を満たすことにより、レジスタ寿命は、50時間以上となることが、表2からも分かる。なお、以降の説明では、便宜上、上述した、1以上10以下の数値範囲(1≦R≦10)の条件(抵抗値Rに対する数値条件)を「条件[4]」という。よって、本実験例からは、カーボン含有率C1,C2が、上記条件[2]を満たし、且つ、抵抗値Rが、上記条件[4]を満たす場合には、特にレジスタ6の長寿命化が図れることが分かる。
一方、本実験例からは、カーボン含有率C1が3.5より大きい(C1>3.5)試料は、レジスタ寿命が、すべて40時間未満となることが、図6及び表2から分かる。これは、次の理由によるものと考えられる。先端側部位81のカーボン含有率C1を増やしすぎた場合には、先端側部位81と基端側部位82との境界面において、接触抵抗が局所的に過大となる。その結果、通電時におけるジュール熱の発生が促進されて、レジスタ寿命が短くなっているものと考えられる。
(実験例4)
本実験例では、実験例2で示した、長さ比(La/L)の数値条件である条件[1](0.1≦La/L≦0.7)、及び、実験例3で示した、カーボン含有率C1,C2の数値条件である条件[2](C1/C2≧1.1,C1≦3.5,C2≧0.9)のすべてを満たす状態で、レジスタ6の全長Lを変更した。本実験例は、レジスタ6の全長Lの変更時におけるレジスタ寿命への影響を評価した例である。
本実験例では、実験例2で示した、長さ比(La/L)の数値条件である条件[1](0.1≦La/L≦0.7)、及び、実験例3で示した、カーボン含有率C1,C2の数値条件である条件[2](C1/C2≧1.1,C1≦3.5,C2≧0.9)のすべてを満たす状態で、レジスタ6の全長Lを変更した。本実験例は、レジスタ6の全長Lの変更時におけるレジスタ寿命への影響を評価した例である。
具体的には、本実験例では、上記条件[1]及び[2]を満たし、レジスタ6の全長Lを、5~15mmの間において、互いに変更した9個のスパークプラグ1(試料γ1~γ9)を用意した。各試料(試料γ1~γ9)では、絶縁碍子3の内径D、及び、レジスタ6全体の抵抗値Rを同じくした。すなわち、各試料では、絶縁碍子3の内径Dを3mm、レジスタ6の抵抗値Rを5kΩとした。
試料γ1~γ3は、カーボンの含有比(C1/C2)の値、及び、軸方向Xの長さ比(La/L)の値を固定し、レジスタ6の全長Lの値を、それぞれ異なる値に変更した。試料γ4~γ6、試料γ7~γ9についても、試料γ1~γ3と同じくした。具体的には、試料γ1,γ4,γ7は、レジスタ6の全長Lを10mmとした。試料γ2,γ5,γ8は、レジスタ6の全長Lを5mmとした。試料γ3,γ6,γ9は、レジスタ6の全長Lを15mmとした。さらに、試料γ1~γ3は、基端側に対する先端側のカーボンの含有比(C1/C2)を1.3、軸方向Xの長さ比(La/L)を0.1とした。試料γ4~γ6は、カーボンの含有比(C1/C2)を1.3、軸方向Xの長さ比(La/L)を0.7とした。試料γ7~γ9は、カーボンの含有比(C1/C2)を1.1、軸方向Xの長さ比(La/L)を0.5とした。また、本実験例では、各試料(試料γ1~γ9)における、先端側部位81のカーボン含有率C1、及び、基端側部位82のカーボン含有率C2の値が、各試料の抵抗値Rが上述の5kΩとなるように調整した。
本実験例の試験条件及びレジスタ寿命の評価方法は、実験例2及び実験例3と同様である。本実験例における試験結果を表3に示す。
本実験例における試験結果について説明する。表3に示すように、本実験例からは、軸方向Xの長さ比(La/L)が、上記条件[1]を満たし、且つ、カーボン含有率C1,C2が、上記条件[2]を満たす場合、レジスタ寿命は、40時間以上となることが分かる。そして、上記条件[1]及び[2]を満たす場合には、レジスタ6の全長Lを5~15mmの間において変更させても、40時間以上となり、レジスタ6の長寿命化が図れることが分かる。なお、試料γ1~γ3、試料γ4~γ6、試料γ7~γ9の各結果を見ると、本実験例からは、レジスタ6の全長Lを長くするほど、レジスタ寿命が長くなる傾向も分かる。
(実験例5)
本実験例では、実験例4と同様に、長さ比(La/L)の条件[1](0.1≦La/L≦0.7)、及び、カーボン含有率C1,C2の条件[2](C1/C2≧1.1,C1≦3.5,C2≧0.9)のすべてを満たす状態で、絶縁碍子3の内径Dを変更した。本実験例は、絶縁碍子3の内径Dの変更時におけるレジスタ寿命への影響を評価した例である。
本実験例では、実験例4と同様に、長さ比(La/L)の条件[1](0.1≦La/L≦0.7)、及び、カーボン含有率C1,C2の条件[2](C1/C2≧1.1,C1≦3.5,C2≧0.9)のすべてを満たす状態で、絶縁碍子3の内径Dを変更した。本実験例は、絶縁碍子3の内径Dの変更時におけるレジスタ寿命への影響を評価した例である。
具体的には、本実験例では、上記条件[1]及び[2]を満たし、絶縁碍子3の内径Dを、2~4mmの間において、互いに変更した9個のスパークプラグ1(試料δ1~δ9)を用意した。各試料(試料γ1~γ9)では、レジスタ6の全長L、及び、レジスタ6全体の抵抗値Rを同じくした。すなわち、各試料では、レジスタ6の全長Lを10mm、レジスタ6の抵抗値Rを5kΩとした。
試料δ1~δ3は、カーボンの含有比(C1/C2)の値、及び、軸方向Xの長さ比(La/L)の値を固定し、絶縁碍子3の内径Dの値を、それぞれ異なる値に変更した。試料γ4~γ6、試料γ7~γ9についても、試料γ1~γ3と同じくした。具体的には、試料δ1,δ4,δ7は、絶縁碍子3の内径Dを3mmとした。試料δ2,δ5,δ8は、絶縁碍子3の内径Dを2mmとした。試料δ3,δ6,δ9は、絶縁碍子3の内径Dを4mmとした。さらに、試料δ1~δ3は、基端側に対する先端側のカーボンの含有比(C1/C2)を1.3、軸方向Xの長さ比(La/L)を0.1とした。試料δ4~δ6は、カーボンの含有比(C1/C2)を1.3、軸方向Xの長さ比(La/L)を0.7とした。試料δ7~δ9は、カーボンの含有比(C1/C2)を1.1、軸方向Xの長さ比(La/L)を0.5とした。なお、各試料(試料γ1~γ9)における、先端側部位81のカーボン含有率C1、及び、基端側部位82のカーボン含有率C2の値は、各試料の抵抗値Rが上述の5kΩとなるように調整されている。また、本実験例の試料δ1,δ4,δ7は、実験例4で用いた試料γ1,γ4,γ7である。
本実験例の試験条件及びレジスタ寿命の評価方法は、実験例4と同様に、実験例2及び実験例3と同様である。本実験例における試験結果を表4に示す。
本実験例における試験結果について説明する。表4に示すように、本実験例からは、軸方向Xの長さ比(La/L)が、上記条件[1]を満たし、且つ、カーボン含有率C1,C2が、上記条件[2]を満たす場合、レジスタ寿命は、40時間以上となることが分かる。そして、上記条件[1]及び[2]を満たす場合には、絶縁碍子3の内径Dを2~4mmの間において変更させても、40時間以上となり、レジスタ6の長寿命化が図れることが分かる。なお、試料δ1~δ3、試料δ4~δ6、試料δ7~δ9の各結果を見ると、本実験例からは、絶縁碍子3の内径Dを大きくするほど、レジスタ寿命が長くなる傾向にあることも分かる。
1 内燃機関用のスパークプラグ
2 ハウジング
3 絶縁碍子
4 中心電極
5 接地電極
6 レジスタ
61 第1領域
62 第2領域
7 端子金具
8 一様部位
81 先端側部位
82 基端側部位
G 火花放電ギャップ
X 軸方向
2 ハウジング
3 絶縁碍子
4 中心電極
5 接地電極
6 レジスタ
61 第1領域
62 第2領域
7 端子金具
8 一様部位
81 先端側部位
82 基端側部位
G 火花放電ギャップ
X 軸方向
Claims (4)
- 内燃機関用のスパークプラグ(1)であって、
筒状のハウジング(2)と、
該ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子(3)と、
先端部が突出するように、前記絶縁碍子の内側に保持された中心電極(4)と、
基端部が突出するように、前記絶縁碍子の内側に保持された端子金具(7)と、
前記中心電極との間に火花放電ギャップ(G)を形成する接地電極(5)と、
前記中心電極と前記端子金具との間において、前記絶縁碍子の内側に配置された、カーボンを含有するレジスタ(6)と、を有し、
該レジスタは、当該スパークプラグの軸方向(X)において、中央よりも先端側に位置する第1領域(61)が、中央よりも基端側に位置する第2領域(62)に比べて、カーボン含有率が高い、内燃機関用のスパークプラグ。 - 前記レジスタは、
前記カーボン含有率が一様である一様部位(8)を、前記軸方向(X)において、少なくとも2つ有し、
そのうち、少なくとも1つの前記一様部位は、前記レジスタの先端側に配置された先端側部位(81)であり、
該先端側部位のカーボン含有率は、他の一様部位のカーボン含有率よりも高い、請求項1に記載の内燃機関用のスパークプラグ。 - 前記レジスタは、
前記先端側部位と、前記レジスタの基端側に配置された前記一様部位である基端側部位(82)と、の2つの前記一様部位を有し、
前記先端側部位の前記軸方向の長さ[mm]をLa、前記先端側部位のカーボン含有率[重量%]をC1、前記基端側部位のカーボン含有率[重量%]をC2、前記レジスタの軸方向の長さ[mm]をL、としたとき、
前記L,前記La,前記C1,前記C2が、
以下の条件式[1],[2]
0.1≦La/L≦0.7・・・[1]
C1/C2≧1.1,C1≦3.5,C2≧0.9・・・[2]
を満たす値である、請求項2に記載の内燃機関用のスパークプラグ。 - 前記C1及び前記C2は、
以下の条件式[3]
C1≦3.0,C2≧1.3・・・[3]
を満たす値である、請求項3に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
PCT/JP2016/053906 WO2016129625A1 (ja) | 2015-02-12 | 2016-02-10 | 内燃機関用のスパークプラグ |
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JPH05152053A (ja) * | 1991-11-30 | 1993-06-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 内燃機関用スパークプラグ |
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DE102010063752A1 (de) | 2010-12-21 | 2012-06-21 | Robert Bosch Gmbh | Zündkerze für hohe Belastungen |
-
2016
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DE112016000742B4 (de) | 2022-06-02 |
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