JP2001155838A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃えかすに起因する故障がなく、優れた低温
スタート性能を有するスパークプラグを提供する。 【解決手段】 電気絶縁性のセラミック絶縁体（１）
と、金属製のスパークプラグ本体（２）と、接地電極
（３）と、前記セラミック絶縁体（１）に形成された孔
（５）の中央に配される中心電極（４）とを備えたスパ
ークプラグにおいて、中心電極（４）の点火側の端部領
域の外周上に、側方突端部（１０）が、中心電極（４）
を環状に包囲するように設けられる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気絶縁性のセラ
ミック絶縁体と、金属製のスパークプラグ本体と、接地
電極と、前記セラミック絶縁体に形成された孔の中央に
配される中心電極とを備えたスパークプラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の普及したスパークプラグは空気に
よって満たされた火花間隙を有する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】こうした従来のスパー
クプラグでは付着物による故障がしばしば発生する。こ
うした故障として、導電性の燃えかす（炭素）により引
き起こされる絶縁体基部の分路抵抗の低下に起因するス
パークプラグの故障があり、再スタート及び低温スター
トにおいて問題が生じる。

【０００４】こうした従来技術の課題を鑑み、本発明の
目的は、著しく改善された低温スタート特性を有するス
パークプラグであって、上記に述べたような問題点が大
幅に低減したスパークプラグを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、電気絶縁性のセラミック絶縁体と、金属
製のスパークプラグ本体と、接地電極と、前記セラミッ
ク絶縁体に形成された孔の中央に配される中心電極とを
備えたスパークプラグにおいて、中心電極の点火側の端
部領域の外周上に、側方突端部が、中心電極を環状に包
囲するように設けられることをその要旨とする。

【０００６】この場合、後述するように、前記側方突端
部は１５°〜９０°のピッチαを有するように上記のス
パークプラグを構成することが可能である。

【０００７】また、前記側方突端部は前記中心電極のジ
ャケットの材料にて形成してもよい。

【０００８】前記側方突端部が外周上に配された中心電
極の前記点火側の端部領域は、その端子側の領域から遠
ざかる方向にテーパ付けされていてもよい。

【０００９】この場合、絶縁体に形成された前記孔の直
径Ｄ１と、テーパ付けされた前記中心電極の端部領域に
前記側方突端部を加えた部分の直径Ｄ２と、テーパ付け
された前記中心電極の端部領域の直径Ｄ３と、テーパが
設けられていない前記中心電極の領域の直径Ｄ５との関
係が次の条件を満たすようにスパークプラグを構成して
もよい。条件は、 Ｄ２＝Ｄ１−（０．３〜１．０）ｍｍ Ｄ３＝Ｄ１−（０．５〜１．５）ｍｍ Ｄ５＝Ｄ１−（０．０５〜０．１）ｍｍ である。

【００１０】また、前記テーパ付けする代わりに、前記
側方突端部が外周上に配された前記中心電極の端子側の
領域において、前記孔の直径が、該孔の端子側の領域よ
りも大きくされるように本発明のスパークプラグを構成
してもよい。

【００１１】さらに、テーパ付けされた前記中心電極の
点火側の端部領域は前記孔にほぼ取り囲まれ、この端部
領域に設けられた前記側方突端部は、前記絶縁体の基部
の前記スパークプラグ本体からの突出量Ａの約１／２Ａ
の突出量で突出する位置に形成されるように本発明のス
パークプラグを構成することも可能である。

【００１２】また、前記中心電極には、表面全体に貴金
属強化部材を備えた直径０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの点火
先端部を設けることが可能である。

【００１３】この場合、貴金属合金は白金合金またはイ
リジウム合金を用いることが可能である。

【００１４】また、前記絶縁体の基部と前記スパークプ
ラグ本体のガス抜き空間を形成する孔との間に形成され
る間隙Ｓは、前記接地電極と前記中心電極との間の点火
間隙Ｚの少なくとも１．５倍に相当する幅を有するよう
に本発明のスパークプラグを構成してもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明を図１及び図２に基づき以
下に詳細に説明する。

【００１６】図１に示される本発明によるスパークプラ
グの実施形態は、電気絶縁性のセラミック絶縁体１、金
属製のスパークプラグ本体２、接地電極３、及び、前記
セラミック絶縁体１に形成された孔５の中央に配される
中心電極４を備える。この位置において中心電極４は、
好ましくは絶縁体の孔内で溶融されたガラスである導電
性のシーリング材６によって固定されている。

【００１７】この実施形態の好適な場合においては、中
心電極４は、熱伝導性の高い材料、例えば好ましくは銅
などにて形成された芯８とニッケル合金製のジャケット
７とを備えてなる。

【００１８】前記絶縁体の基部１１は点火側すなわち燃
焼空間側でスパークプラグ本体２から突出し、中心電極
４の燃焼空間側領域を包囲する。この領域において、中
心電極４には、端子側にて近接する中心電極領域から遠
ざかる方向にテーパ付けされている。この中心電極４の
テーパが設けられた領域内であり、かつ絶縁体に形成さ
れた孔５の燃焼空間側の端部領域内において、中心電極
４を環状に囲む突端部１０が設けられている。この側方
突端部１０は、本実施形態の場合には、かえり状に形成
され、約１５°〜約９０°のピッチαを有する。この突
端部１０は中心電極４のジャケット７上に成形されるか
あるいはジャケット７を変形させて成形される。

【００１９】この実施形態では、中心電極４の燃焼空間
側の領域にテーパが設けられているが、同じ目的のため
に別の実施形態ではこの領域にはテーパを設けずに、中
心電極４を取り囲んでいる絶縁体の孔５の領域の径が端
子側の孔の領域におけるよりも大きくなるように構成す
ることも可能である。

【００２０】本発明によるスパークプラグのこの実施形
態では、好ましくは中心電極４には貴金属強化部材９が
設けられる。貴金属強化部材９は、中心電極の先端部の
直径にほぼ対応する約０．５ｍｍ〜約１．５ｍｍの直径
を有し、好ましくは白金合金またはイリジウム合金から
なる。

【００２１】同様に、絶縁体基部１１とスパークプラグ
本体２のガス抜き空間１２の孔径との間の間隙Ｓは、接
地電極３と中心電極４との間の点火間隙Ｚの少なくとも
１．５倍の大きさの幅を有する。

【００２２】図２に示されるように、中心電極４のテー
パが設けられた燃焼空間側領域上に形成された側方突端
部１０は、孔５内のほぼ中央に配置される。図中、Ｄ１
は絶縁体の孔５の直径を、Ｄ２は内方の中心電極領域に
側方突端部１０を含めた直径を、Ｄ３は中心電極４のテ
ーパが付けられた燃焼空間側の領域の直径を、Ｄ４は貴
金属強化部材を備えた中心電極４の最前部にあたる先端
部の直径を、Ｄ５は中心電極４の端子側の領域の直径を
示すものである。ここで以下の関係が成り立つことが好
ましい。

【００２３】Ｄ２＝Ｄ１−（０．３〜１．０）ｍｍ Ｄ３＝Ｄ１−（０．５〜１．５）ｍｍ Ｄ５＝Ｄ１−（０．０５〜０．１）ｍｍ 本発明において請求されるように、中心電極４は、所定
の方法にてその形状が幾何学的に形成され、絶縁体に形
成された孔５内に配置されるので、スパークプラグの極
めて低温におけるスタート動作や酸素／燃料比λ＜１．
０であるエンジン動作において、中心電極４とスパーク
プラグ本体２との間の絶縁体基部の絶縁部分に分路抵抗
（分路抵抗は１００ＭΩよりも小さい。）が生じない。

【００２４】本発明による中心電極４の幾何学的形状
は、中心電極のジャケット７の外周にを取り囲む先鋭な
突端部１０を有するものとなっていることにより、局所
的な電界ピーク値が大きくなり、付着物が付着した絶縁
体先端部とあいまって、不均一な強い電界を生じる。こ
の電界はいわゆるコロナ放電と呼ばれる部分的放電が起
きるための条件である。エンジンの動作の際には、中心
電極４と接地電極３との間の点火間隙の絶縁が破壊され
る前に、中心電極の先鋭突端部１０と絶縁体に形成され
た孔５との間において指向性を有する予備放電が生じ
る。

【００２５】コロナ放電を安全に生じさせるために、中
心電極４の先鋭突端部１０と絶縁体に形成された孔５と
の間には少なくとも約０．１５ｍｍの間隙が設けられ
る。このような構造的に引き起こされる予備放電によっ
て安全な部分放電が行われる。ブラシ状の青味がかった
放電形状を有する部分放電から発達する放電通路によっ
て、絶縁体に形成された孔５の付着物が除かれ、煤粒子
によって覆われた絶縁体基部１１の導電体ストリップが
スパークプラグ本体２の接地電位に断続される。

【００２６】本発明のスパークプラグについて汚れ（付
着物）試験を行った。サイクル数は必要な２５以上に達
し、これにより、信頼度の高いエンジンスタート、所定
の負荷を受ける際のエンジンの信頼度の高い加速性能、
及び良好なガス供給のための必要条件が満たされた。従
来の中心電極及び幾何学的配置構成を有するスパークプ
ラグはこの試験において５〜８サイクル後に故障し、高
信頼度のエンジンスタート、高信頼度のエンジン加速、
及び充分な負荷受容を得ることはできないという結果を
示した。

【００２７】

【発明の効果】したがって本発明によるスパークプラグ
は、優れた低温スタート特性を有するとともに故障の原
因となる付着物に対して高い耐性を有する。また、燃焼
空間側の電流流路の、分路に対する耐性が高いことによ
り、絶縁体基部上での寄生放電が防止され、燃料／空気
混合物の点火が最適に行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスパークプラグの一実施形態を示
す部分縦断面図。

【図２】図１のスパークプラグの絶縁体基部の燃焼空間
側の領域における部分断面図。

【符号の説明】

１…セラミック絶縁体 ２…スパークプラグ本体 ３…接地電極 ４…中心電極 ５…セラミック絶縁体に形成された孔 ６…導電性シーリング材 ７…ジャケット ８…芯 ９…貴金属強化部材 １０…突端部 １１…絶縁体基部 １２…ガス抜き空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596055006 Ｍｏｅｒｉｋｅｓｔｒａｓｓｅ 155, 71636 Ｌｕｄｗｉｇｓｂｕｒｇ，Ｇｅｒ ｍａｎｙ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気絶縁性のセラミック絶縁体（１）
   と、金属製のスパークプラグ本体（２）と、接地電極
   （３）と、前記セラミック絶縁体（１）に形成された孔
   （５）の中央に配される中心電極（４）とを備えたスパ
   ークプラグにおいて、中心電極（４）の点火側の端部領
   域の外周上に、側方突端部（１０）が、中心電極（４）
   を環状に包囲するように設けられることを特徴とするス
   パークプラグ。
2. 【請求項２】 前記側方突端部（１０）は１５°〜９０
   °のピッチαを有することを特徴とする請求項１に記載
   のスパークプラグ。
3. 【請求項３】 前記側方突端部（１０）は前記中心電極
   （４）のジャケット（７）の材料にて形成されることを
   特徴とする請求項１または２に記載のスパークプラグ。
4. 【請求項４】 前記側方突端部（１０）が外周上に配さ
   れた中心電極（４）の前記点火側の端部領域は、その端
   子側の領域から遠ざかる方向にテーパ付けされているこ
   とを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
   スパークプラグ。
5. 【請求項５】 絶縁体に形成された前記孔（５）の直径
   Ｄ１と、テーパ付けされた前記中心電極の端部領域に前
   記側方突端部（１０）を加えた部分の直径Ｄ２と、テー
   パ付けされた前記中心電極の端部領域の直径Ｄ３と、テ
   ーパが設けられていない前記中心電極の領域の直径Ｄ５
   との関係が次の条件、 Ｄ２＝Ｄ１−（０．３〜１．０）ｍｍ Ｄ３＝Ｄ１−（０．５〜１．５）ｍｍ Ｄ５＝Ｄ１−（０．０５〜０．１）ｍｍ を満たすことを特徴とする請求項４に記載のスパークプ
   ラグ。
6. 【請求項６】 前記側方突端部（１０）が外周上に配さ
   れた前記中心電極（４）の端子側の領域において、前記
   孔（５）の直径が、該孔の端子側の領域よりも大きくさ
   れていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１
   項に記載のスパークプラグ。
7. 【請求項７】 テーパ付けされた前記中心電極（４）の
   点火側の端部領域は前記孔（５）にほぼ取り囲まれ、こ
   の端部領域に設けられた前記側方突端部（１０）は、前
   記絶縁体の基部（１１）の前記スパークプラグ本体
   （２）からの突出量Ａの約１／２Ａの突出量で突出する
   位置に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５
   のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
8. 【請求項８】 前記中心電極（４）には、表面全体に貴
   金属強化部材（９）を備えた直径０．５ｍｍ〜１．５ｍ
   ｍの点火先端部が設けられていることを特徴とする請求
   項１乃至７のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
9. 【請求項９】 前記貴金属合金は白金合金またはイリジ
   ウム合金であることを特徴とする請求項８に記載のスパ
   ークプラグ。
10. 【請求項１０】 前記絶縁体の基部（１１）と前記スパ
    ークプラグ本体（２）のガス抜き空間（１２）を形成す
    る孔との間に形成される間隙Ｓは、前記接地電極（３）
    と前記中心電極（４）との間の点火間隙Ｚの少なくとも
    １．５倍に相当する幅を有することを特徴とする請求項
    １乃至９のいずれか１項に記載のスパークプラグ。