JP2020053175A - Ignition plug - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、点火プラグに関するものである。 The present invention relates to a spark plug.
従来から、内燃機関に、点火プラグが用いられている。また、点火によって発生する電波ノイズを抑制するために、絶縁体の貫通孔内において、中心電極と端子金具との間にコイルを含む接続部を設ける技術が提案されている（例えば、特許文献１）。 Conventionally, an ignition plug has been used in an internal combustion engine. In addition, in order to suppress radio noise generated by ignition, a technology has been proposed in which a connection portion including a coil is provided between a center electrode and a terminal in a through hole of an insulator (for example, Patent Document 1). ).
しかしながら、コイル自身の構成について十分に工夫がなされているとは言えなかった。このために、電波ノイズの減衰性能を向上する余地があった。 However, it could not be said that the configuration of the coil itself was sufficiently devised. For this reason, there is room for improving the attenuation performance of radio noise.
本発明の目的は、点火プラグにおいて、コイルを含む接続部による電波ノイズの減衰性能を向上できる技術を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the attenuation performance of radio wave noise by a connection portion including a coil in a spark plug.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following application examples.
［適用例１］軸線方向に延びる貫通孔を有する絶縁体と、
前記絶縁体の外周に配置された主体金具と、
前記貫通孔の先端側に少なくとも一部が挿入された中心電極と、
前記貫通孔の後端側に少なくとも一部が挿入された端子金具と、
前記貫通孔内で、前記中心電極と前記端子金具とを電気的に接続する接続部と、
を備える点火プラグであって、
前記接続部は、
１種以上の鉄含有酸化物を含有する母材と、
前記母材に埋設され、導電性の材料で形成された螺旋状のコイルと、
を備え、
前記コイルのピッチの平均値をＰａとし、前記コイルのピッチの標準偏差をσとするとき、σ／Ｐａ≦０．２を満たすことを特徴とする、点火プラグ。
[Application Example 1] An insulator having a through hole extending in an axial direction,
A metal shell disposed on the outer periphery of the insulator;
A center electrode at least partially inserted at the tip side of the through-hole,
Terminal fittings at least partially inserted on the rear end side of the through hole,
In the through-hole, a connection portion for electrically connecting the center electrode and the terminal fitting,
A spark plug comprising:
The connection unit is
A matrix containing one or more iron-containing oxides;
A spiral coil embedded in the base material and formed of a conductive material,
With
A spark plug characterized by satisfying σ / Pa ≦ 0.2, where Pa is an average value of the coil pitch and σ is a standard deviation of the coil pitch.
コイルのピッチのばらつきが大きいほど、インピーダンスの周波数特性は緩やかになる。すなわち、コイルのピッチのばらつきが大きいほど、インピーダンスのピーク値は小さくなり、ピーク値の半分のインピーダンスを有する周波数の幅は大きくなる。上記構成によれば、コイルのピッチの平均値Ｐａと標準偏差σとは、（σ／Ｐａ）≦０．２を満たすので、コイルのピッチのばらつきが十分に小さくなる。この結果、インピーダンスのピーク値を十分に高くして、コイルを含む接続部による電波ノイズの減衰性能を向上できる。 The greater the variation in coil pitch, the more gentle the frequency characteristics of the impedance. That is, as the variation in the coil pitch is larger, the peak value of the impedance is smaller, and the width of the frequency having half the impedance of the peak value is larger. According to the above configuration, since the average value Pa and the standard deviation σ of the coil pitch satisfy (σ / Pa) ≦ 0.2, the variation in the coil pitch becomes sufficiently small. As a result, the peak value of the impedance can be made sufficiently high, and the performance of attenuating radio noise by the connection portion including the coil can be improved.
［適用例２］適用例１に記載の点火プラグであって、
前記母材は、
前記コイルに接するとともに前記コイルの径方向内側に配置され、１種以上の鉄含有酸化物を含有する棒状の芯部と、
前記コイルに接するとともに前記コイルの径方向外側を被覆し、１種以上の鉄含有酸化物を含有する筒状の外筒部と、
を備えることを特徴とする、点火プラグ。
Application Example 2 The spark plug according to application example 1,
The base material is
A rod-shaped core portion that is arranged in contact with the coil and radially inside the coil and contains one or more iron-containing oxides,
A cylindrical outer cylinder portion that contacts the coil and covers the outside in the radial direction of the coil, and contains one or more iron-containing oxides,
A spark plug, comprising:
この構成によれば、母材は、芯部と外筒部との２個の部材で構成されるので、母材が１個の部材で構成される場合よりも製造時に母材内にクラックが発生することを抑制できる。 According to this configuration, since the base material is composed of the two members of the core portion and the outer cylindrical portion, cracks are more likely to occur in the base material during manufacturing than when the base material is composed of one member. The occurrence can be suppressed.
［適用例３］適用例２に記載の点火プラグであって、
前記芯部の直径をＤ１（単位：ｍｍ）とし、前記外筒部の径方向の厚さをＤ２（単位：ｍｍ）とするとき、
０．１５≦（Ｄ２／Ｄ１）≦０．９２を満たすことを特徴とする、点火プラグ。
Application Example 3 The spark plug according to application example 2,
When the diameter of the core is D1 (unit: mm) and the thickness of the outer cylinder in the radial direction is D2 (unit: mm),
A spark plug characterized by satisfying 0.15 ≦ (D2 / D1) ≦ 0.92.
この構成によれば、鉄含有酸化物で形成された芯部の直径Ｄ１と、鉄含有酸化物で形成された外筒部の厚さＤ２と、が０．１５≦（Ｄ２／Ｄ１）≦０．９２を満たすので、コイルを含む接続部による電波ノイズの減衰性能を向上できる。さらに、接続部は、芯部と外筒部とを備えるので、芯部と外筒部とが１個の部材で構成される場合よりも製造時に接続部内にクラックが発生することを抑制できる。したがって、コイルを含む接続部による電波ノイズの減衰性能を向上するとともに、接続部内のクラックを低減できる。 According to this configuration, the diameter D1 of the core portion formed of the iron-containing oxide and the thickness D2 of the outer cylindrical portion formed of the iron-containing oxide satisfy 0.15 ≦ (D2 / D1) ≦ 0. .92, it is possible to improve the attenuating performance of the radio noise by the connecting portion including the coil. Further, since the connection portion includes the core portion and the outer cylinder portion, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the connection portion at the time of manufacturing as compared with the case where the core portion and the outer cylinder portion are formed of one member. Therefore, it is possible to improve the attenuating performance of the radio noise by the connecting portion including the coil and reduce the crack in the connecting portion.
［適用例４］適用例２〜３のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記外筒部の気孔率は、前記芯部の気孔率よりも高いことを特徴とする、点火プラグ。
Application Example 4 The spark plug according to any one of Application Examples 2 to 3,
The porosity of the outer cylinder portion is higher than the porosity of the core portion.
この構成によれば、製造時に接続部にクラックが発生することを抑制できる。 According to this configuration, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the connection portion during manufacturing.
［適用例５］適用例４に記載の点火プラグであって、
前記外筒部の気孔率は、２０％以下であることを特徴とする、点火プラグ。
Application Example 5 The spark plug according to application example 4, wherein
The porosity of the outer cylindrical portion is not more than 20%.
この構成によれば、外筒部材が緻密であるので、接続部による電波ノイズの減衰性能をさらに向上できる。 According to this configuration, since the outer cylindrical member is dense, the performance of attenuating radio noise by the connection portion can be further improved.
［適用例６］適用例１〜５のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記コイルは、カーボンとカーボン化合物から選択される１種以上の材料を主成分とする材料で形成された線材と、前記線材を被覆する金属製の被覆部と、を備えることを特徴とする、点火プラグ。
Application Example 6 The spark plug according to any one of Application Examples 1 to 5,
The coil is characterized by comprising a wire formed of a material containing at least one material selected from carbon and a carbon compound as a main component, and a metal covering portion that covers the wire. Spark plug.
この構成によれば、線材が酸素と触れることを抑制できるので、線材の劣化を抑制できるので、線材の耐久性、ひいては、接続部の耐久性を向上できる。 According to this configuration, the contact of the wire with oxygen can be suppressed, so that the deterioration of the wire can be suppressed, so that the durability of the wire and, consequently, the durability of the connection portion can be improved.
［適用例７］適用例６に記載の点火プラグであって、
前記被覆部は、ＮｉとＮｉＢとから選択される１種以上の材料を主成分とする材料で形成されていることを特徴とする、点火プラグ。
Application Example 7 The spark plug according to application example 6, wherein
The spark plug according to claim 1, wherein the covering portion is formed of a material mainly containing at least one material selected from Ni and NiB.
この構成によれば、Ｎｉが有する磁性によって、接続部による電波ノイズの減衰性能をさらに向上できる。 According to this configuration, due to the magnetism of Ni, the attenuation performance of radio wave noise by the connection portion can be further improved.
［適用例８］適用例１〜５のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記コイルは、ＮｉとＮｉＢとから選択される１種以上の材料を主成分とする材料で形成されていることを特徴とする、点火プラグ。
Application Example 8 The spark plug according to any one of Application Examples 1 to 5,
The spark plug according to claim 1, wherein the coil is formed of a material mainly containing at least one material selected from Ni and NiB.
この構成によれば、Ｎｉが有する磁性によって、接続部による電波ノイズの減衰性能をさらに向上できる。 According to this configuration, due to the magnetism of Ni, the attenuation performance of radio wave noise by the connection portion can be further improved.
［適用例９］適用例２〜５のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記芯部と前記外筒部との少なくとも一方のＣｕの含有率は、酸化物（ＣｕＯ）換算値で、０．５重量％以上、７重量％以下であることを特徴とする、点火プラグ。
Application Example 9 The spark plug according to any one of Application Examples 2 to 5,
The spark plug according to claim 1, wherein the content of Cu in at least one of the core and the outer cylinder is 0.5% by weight or more and 7% by weight or less in terms of oxide (CuO).
この構成によれば、０．５重量％以上のＣｕを添加することで、製造時の焼成温度を低下させても芯部や外筒部を緻密化することができる。製造時の焼成温度を低下させることによって、コイルの劣化を抑制することで、電波ノイズの減衰性能を向上できる。過度に多量のＣｕが添加されると、芯部や外筒部の透磁率が低下して、電波ノイズの減衰性能が低下するが、Ｃｕの含有率が７重量％以下であれば、透磁率の低下を抑制できる。したがって、Ｃｕの含有率を、０．５重量％以上７重量％以下とすることで、接続部による電波ノイズの減衰性能をさらに向上できる。 According to this configuration, by adding 0.5% by weight or more of Cu, it is possible to densify the core and the outer cylinder even if the firing temperature during production is lowered. By lowering the firing temperature at the time of manufacturing, the deterioration of the coil is suppressed, so that the attenuation performance of radio noise can be improved. When an excessively large amount of Cu is added, the magnetic permeability of the core and the outer cylinder decreases, and the attenuation performance of radio wave noise decreases. However, when the Cu content is 7% by weight or less, the magnetic permeability decreases. Can be suppressed. Therefore, by setting the content of Cu to be 0.5% by weight or more and 7% by weight or less, the attenuation performance of the radio noise by the connection portion can be further improved.
［適用例１０］適用例１〜９のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記接続部は、前記貫通孔内で、前記主体金具の後端の位置を前記軸線方向に跨って配置され、
前記コイルは、前記主体金具の後端よりも先端側の先端部分と、前記主体金具の後端よりも後端側の後端部分と、を有し、
前記コイルの巻数に対する前記後端部分の巻数の比率は、７０％以上８７％以下であることを特徴とする、点火プラグ。
Application Example 10 The spark plug according to any one of application examples 1 to 9,
The connection portion is disposed in the through-hole so as to straddle a position of a rear end of the metal shell in the axial direction,
The coil has a tip portion closer to the front end than the rear end of the metal shell, and a rear end portion closer to the rear end than the rear end of the metal shell,
The ratio of the number of turns of the rear end portion to the number of turns of the coil is 70% or more and 87% or less.
後端部分の巻数の比率が大きいほど、コイルを含む接続部のインピーダンスのピークが位置する周波数は、低周波側にシフトする。上記構成によれば、後端部分の巻数の比率が、７０％以上８７％以下であることによって、接続部のインピーダンスのピークが位置する周波数を、適切な周波数とすることができる。この結果、コイルを含む接続部による電波ノイズの減衰性能を向上できる。 As the ratio of the number of turns at the rear end portion increases, the frequency at which the peak of the impedance of the connection portion including the coil is located shifts to the lower frequency side. According to the above configuration, since the ratio of the number of turns at the rear end portion is equal to or greater than 70% and equal to or less than 87%, the frequency at which the peak of the impedance of the connection portion is located can be set to an appropriate frequency. As a result, it is possible to improve the performance of attenuating the radio noise by the connecting portion including the coil.
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、点火プラグや点火プラグを用いた点火装置、その点火プラグを搭載する内燃機関等の態様で実現することができる。 The present invention can be realized in various aspects, for example, in an aspect of an ignition plug, an ignition device using the ignition plug, an internal combustion engine equipped with the ignition plug, and the like.
Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．点火プラグの構成：
図１は、第１実施形態の点火プラグ１００の断面図である。図１の断面は、点火プラグ１００の軸線ＡＸを含む断面である。軸線ＡＸと平行な方向を「軸線方向」とも呼ぶ。軸線ＡＸを中心とする円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、軸線ＡＸを中心とする円の円周方向を「周方向」とも呼ぶ。軸線ＡＸと平行な方向のうち、図１における下方向を先端方向ＤＦと呼び、上方向を後端方向ＤＲとも呼ぶ。先端方向ＤＦは、後述する端子金具４０から電極２０、３０に向かう方向である。また、図１における先端方向ＤＦ側を点火プラグ１００の先端側と呼び、図１における後端方向ＤＲ側を点火プラグ１００の後端側と呼ぶ。
A. First embodiment:
A-1. Configuration of spark plug:
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
点火プラグ１００は、絶縁体１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０と、主体金具５０と、第１シール部６０と、抵抗体７０と、第２シール部７５と、ノイズフィルタ２００と、第３シール部８０と、先端側パッキン８と、タルク９と、第１後端側パッキン６と、第２後端側パッキン７と、を備えている。
The
絶縁体１０は、軸線ＡＸに沿って延びて絶縁体１０を貫通する貫通孔１２を有する略円筒状の部材である。絶縁体１０は、アルミナなどの絶縁性のセラミックスを焼成して形成されている。絶縁体１０は、先端側から後端側に向かって順番に並ぶ、脚部１３と、第１縮外径部１５と、先端側胴部１７と、鍔部１９と、第２縮外径部１１と、後端側胴部１８と、を有している。
The
鍔部１９は、絶縁体１０の最大外径部分である。鍔部１９よりも先端側の第１縮外径部１５の外径は、後端側から先端側に向かって、徐々に小さくなる。絶縁体１０の第１縮外径部１５の近傍（図１の例では、先端側胴部１７）には、後端側から先端側に向かって内径が徐々に小さくなる縮内径部１６が形成されている。鍔部１９よりも後端側の第２縮外径部１１の外径は、先端側から後端側に向かって、徐々に小さくなる。
The
絶縁体１０の貫通孔１２の先端側には、中心電極２０が挿入されている。中心電極２０は、軸線ＡＸに沿って延びる棒状の部材である。中心電極２０は、電極母材２１と、電極母材２１の内部に埋設された芯材２２と、を有している。電極母材２１は、例えば、ニッケルを主成分として含む合金（例えば、ＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１）を用いて形成されている。芯材２２は、電極母材２１よりも熱伝導率が高い材料（例えば、銅を含む合金）で形成されている。
A
また、中心電極２０の外観形状に着目すると、中心電極２０は、先端方向ＤＦ側の端を形成する脚部２５と、脚部２５の後端側に設けられた鍔部２４と、鍔部２４の後端側に設けられた頭部２３と、を有している。頭部２３と鍔部２４とは、貫通孔１２内に配置され、鍔部２４の先端方向ＤＦ側の面は、絶縁体１０の縮内径部１６によって、支持されている。脚部２５の先端側の部分は、絶縁体１０の先端側で、貫通孔１２の外に露出している。
Focusing on the outer shape of the
絶縁体１０の貫通孔１２の後端側には、端子金具４０が挿入されている。端子金具４０は、導電材料（例えば、低炭素鋼等の金属）を用いて形成されている。端子金具４０の表面には、防食のための金属層が形成され得る。例えば、Ｎｉ層がメッキで形成される。端子金具４０は、鍔部４２と、鍔部４２より後端側の部分を形成するキャップ装着部４１と、鍔部４２より先端側の部分を形成する脚部４３と、を有している。キャップ装着部４１は、絶縁体１０の後端側で、貫通孔１２の外に露出している。脚部４３は、絶縁体１０の貫通孔１２に挿入されている。
At the rear end side of the through
絶縁体１０の貫通孔１２内において、端子金具４０と中心電極２０との間には、電気的なノイズを抑制するための抵抗体７０が配置されている。抵抗体７０は、例えば、１ＫΩ以上の抵抗値（例えば、５ＫΩ）を有し、後述するノイズフィルタ２００とともに火花発生時の電波ノイズを低減する機能を有する。抵抗体７０は、例えば、主成分であるガラス粒子と、ガラス以外のセラミック粒子と、導電性材料と、を含む組成物で形成されている。
In the through
絶縁体１０の貫通孔１２内において、抵抗体７０と端子金具４０との間には、電波ノイズを低減するためのノイズフィルタ２００が配置されている。ノイズフィルタ２００の詳細は、後述する。
In the through
貫通孔１２内において、抵抗体７０と中心電極２０との間は、抵抗体７０と中心電極２０とに接触する導電性の第１シール部６０が配置されている。抵抗体７０とノイズフィルタ２００との間には、抵抗体７０とノイズフィルタ２００とに接触する導電性の第２シール部７５が配置されている。ノイズフィルタ２００と端子金具４０との間には、ノイズフィルタ２００と端子金具４０とに接触する導電性の第３シール部８０が配置されている。シール部６０、７５、８０は、導電性を有する材料、例えば、Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系等のガラス粒子と金属粒子（Ｃｕ、Ｆｅなど）とを含む組成物で形成されている。
In the through
中心電極２０と端子金具４０とは、抵抗体７０とノイズフィルタ２００とシール部６０、７５、８０とを介して、電気的、かつ、物理的に接続される。以下、貫通孔１２内で、中心電極２０と端子金具４０とを接続する複数の部材６０、７０、７５、２００、８０の全体を、「接続部ＣＴ」とも呼ぶ。
The
主体金具５０は、軸線ＡＸに沿って延びて主体金具５０を貫通する貫通孔５９を有する略円筒状の部材である。主体金具５０は、例えば、低炭素鋼材などの金属材料を用いて形成されている。主体金具５０の表面には、Ｎｉメッキなどの防食のための金属層が形成され得る。主体金具５０の貫通孔５９には、絶縁体１０が挿入され、主体金具５０は、絶縁体１０の外周に固定されている。主体金具５０の先端側では、絶縁体１０の先端（本実施形態では、脚部１３の先端側の部分）が、貫通孔５９の外に露出している。主体金具５０の後端側では、絶縁体１０の後端（本実施形態では、後端側胴部１８の後端側の部分）が、貫通孔５９の外に露出している。
The
主体金具５０は、先端側から後端側に向かって順番に並ぶ、胴部５５と、座部５４と、変形部５８と、工具係合部５１と、加締部５３と、を有している。座部５４は、鍔状の部分である。座部５４の先端方向ＤＦ側の胴部５５の外径は、座部５４の外径よりも、小さい。胴部５５の外周面には、内燃機関（例えば、ガソリンエンジン）の取付孔に螺合するためのネジ部５２が形成されている。座部５４とネジ部５２との間には、金属板を折り曲げて形成された環状のガスケット５が嵌め込まれている。
The
主体金具５０は、変形部５８よりも先端方向ＤＦ側に配置された、縮内径部５６を有している。縮内径部５６の内径は、後端側から先端側に向かって、徐々に小さくなる。主体金具５０の縮内径部５６と、絶縁体１０の第１縮外径部１５と、の間には、先端側パッキン８が挟まれている。先端側パッキン８は、例えば、鉄などの金属材料を用いて形成されたＯリングである。
The
主体金具５０の変形部５８は、径方向外側（軸線ＡＸから離れる方向）に向かって中央部が突出するように、変形している。変形部５８の後端側には、工具係合部５１が設けられている。工具係合部５１の形状は、プラグレンチが係合する形状（例えば、六角柱）である。工具係合部５１の後端側には、工具係合部５１よりも肉厚が薄い加締部５３が設けられている。加締部５３は、絶縁体１０の第２縮外径部１１よりも後端側に配置され、主体金具５０の後端（すなわち、後端方向ＤＲ側の端）を形成する。加締部５３は、径方向の内側に向かって屈曲されている。
The
主体金具５０の後端側では、主体金具５０の内周面と、絶縁体１０の外周面と、の間に、環状の空間ＳＰが形成されている。本実施形態では、この空間ＳＰは、主体金具５０の加締部５３および工具係合部５１と、絶縁体１０の第２縮外径部１１および後端側胴部１８と、に囲まれた空間である。この空間ＳＰ内の後端側には、第１後端側パッキン６が配置され、この空間ＳＰ内の先端側には、第２後端側パッキン７が配置されている。本実施形態では、これらの後端側パッキン６、７は、例えば、鉄などの金属材料を用いて形成されたＣリングである。空間ＳＰ内における２つの後端側パッキン６、７の間には、タルク（滑石）９の粉末が充填されている。
On the rear end side of the
点火プラグ１００の製造時には、加締部５３が内側に折り曲がるように加締められる。そして、加締部５３が先端方向ＤＦ側に押圧される。これにより、変形部５８が変形し、パッキン６、７とタルク９とを介して、絶縁体１０が、主体金具５０内で、先端側に向けて押圧される。先端側パッキン８は、第１縮外径部１５と縮内径部５６との間で押圧され、そして、主体金具５０と絶縁体１０との間をシールする。以上により、内燃機関の燃焼室内のガスが、主体金具５０と絶縁体１０との間を通って外に漏れることが、抑制される。また、主体金具５０が、絶縁体１０に、固定される。
When the
接地電極３０は、主体金具５０の先端（すなわち、先端方向ＤＦ側の端）に接合されている。本実施形態では、接地電極３０は、棒状の電極である。接地電極３０は、主体金具５０から先端方向ＤＦに向かって延び、軸線ＡＸに向かって曲がって、先端部３１に至る。先端部３１は、中心電極２０の先端面２０ｓ１（先端方向ＤＦ側の表面２０ｓ１）との間でギャップｇを形成する。また、接地電極３０は、主体金具５０に、電気的に導通するように、接合されている（例えば、レーザ溶接）。接地電極３０は、接地電極３０の表面を形成する母材３５と、母材３５内に埋設された芯部２１０と、を有している。母材３５は、例えば、インコネルを用いて形成されている。芯部２１０は、母材３５よりも熱伝導率が高い材料（例えば、純銅）を用いて形成されている。
The
Ａ−２．ノイズフィルタ２００の構成
図２は、ノイズフィルタ２００の断面図である。図２の断面は、図１と同様に軸線ＡＸを含む断面である。ノイズフィルタ２００は、螺旋状のコイル２２０と、コイル２２０の径方向内側に配置された棒状の芯部２１０と、コイル２２０の径方向外側を被覆する筒状の外筒部２３０と、を備えている。換言すれば、ノイズフィルタ２００は、芯部２１０と外筒部２３０とから成る母材ＭＭと、母材ＭＭに埋設されたコイル２２０と、を備えている。芯部２１０とコイル２２０と外筒部２３０とは、それぞれ、別部材である。
A-2. FIG. 2 is a sectional view of the
コイル２２０は、芯部２１０の外周面に沿って、芯部２１０の先端から後端まで螺旋城に巻き回された導電性の線材２２２から構成される。線材２２２は、例えば、純金属、合金、カーボン、カーボン化合物、酸化物導電材のいずれかである。例えば、金属または合金としては、Ｐｔ，Ｚｎ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｓｎ，Ｃｕのうち一種以上の元素を含む金属又は合金、具体例としては、純Ｐｔ、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）、インコネル（Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金）、センダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金）、純ＮｉやＮｉＢ、あるいは、ＮｉとＮｉＢとの合金が用いられる。カーボンまたはカーボン化合物としては、例えば、純カーボン（Ｃ）、ＴｉＣ、ＷＣ、ＳｉＣ、ＴａＣが用いられる。酸化物導電材としては、例えば、ＳｒＣｏＯ３、(Ｌａ,Ｓｒ)ＭｎＯ３が用いられる。
The
線材２２２がカーボン、カーボン化合物を用いて形成される場合には、線材２２２は、純金属や合金などの金属製の被覆部２２１（図２）によって被覆され得る。被覆部２２１には、例えば、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉのうち一種以上の元素を含む金属又は合金が用いられる。特に、被覆部２２１には、純ＮｉやＮｉＢ、あるいは、ＮｉとＮｉＢとの合金が用いられ得る。被覆部２２１は、無電解めっき、電解めっきによって形成される。被覆部２２１の膜厚は、例えば、５μｍ以上１０μｍ以下の範囲とされる。線材２２２が、純金属、合金、酸化物導電材のいずれかで形成される場合は、被覆部２２１は設けられない。
When the
線材２２２の直径ｄ（線径とも呼ぶ）は、例えば、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲とされる。コイル２２０のピッチＰｃ（図２）は、例えば、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲とされる。コイル２２０のピッチＰｃの平均値を平均ピッチＰａとし、ピッチＰｃの標準偏差をσとする。平均ピッチＰａと標準偏差σの測定方法は、以下のとおりである。
The diameter d (also referred to as a wire diameter) of the
ノイズフィルタ２００のうち、先端側の除外部分Ｘｆと後端側の除外部分Ｘｒを除いた中央部分を測定対象部分ＣＡとする。先端側の除外部分Ｘｆは、ノイズフィルタ２００の先端を含み、ノイズフィルタ２００の全長Ｌ（コイル長とも呼ぶ）の１０％分の長さ（Ｌ／１０）を有する部分である。後端側の除外部分Ｘｒは、ノイズフィルタ２００の後端を含み、コイル長Ｌの１０％分の長さ（Ｌ／１０）を有する部分である。点火プラグ１００をＸ線透過観察装置によって撮影して、Ｘ線透過画像を得る。Ｘ線透過画像の測定対象部分ＣＡにて、軸線ＡＸと垂直な方向の両端（図２の左右の端）における互いに隣接する線材２２２の間の距離をピッチＰｃとして測定する。測定数は、少なくとも５０箇所以上とする。１枚のＸ線透過画像では、測定数が５０箇所に達しない場合には、軸線ＡＸを中心に９０度だけ点火プラグ１００を回転させて撮影したＸ線透過画像を追加で撮影し、２枚のＸ線透過画像において５０箇所以上のピッチＰｃを測定する。５０以上の測定されたピッチＰｃの平均値を平均ピッチＰａとして算出し、５０以上の測定されたピッチＰｃの標準偏差を、標準偏差σとして算出する。
The central portion of the
線材２２２の先端は、ノイズフィルタ２００の先端に露出しており、第２シール部７５（図１）と接触している。線材２２２の後端は、ノイズフィルタ２００の後端に露出しており、第３シール部８０（図１）と接触している。これによって、線材２２２の先端は、第２シール部７５、抵抗体７０、第１シール部６０を介して中心電極２０と電気的に接続される。線材２２２の後端は、第３シール部８０を介して端子金具４０と電気的に接続される。
The tip of the
芯部２１０と外筒部２３０とは、磁性体であり、いずれも鉄含有酸化物を用いて形成されている。鉄含有酸化物は、例えば、広義のフェライト、具体例としては、ＮｉＦｅ２Ｏ４、（Ｎｉ，Ｚｎ）Ｆｅ２Ｏ４、ＣａＦｅ２Ｏ４、（Ｍｎ，Ｚｎ）Ｆｅ２Ｏ４、ＭｎＦｅ２Ｏ４、ＣｏＦｅ２Ｏ４、ＢａＦｅ１２Ｏ１９、ＭｇＦｅ２Ｏ４、（Ｃｏ，Ｚｎ）Ｆｅ２Ｏ４、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２、（Ｎｉ，Ｚｎ，Ｃｕ）Ｆｅ２Ｏ４、（Ｎｉ，Ｃｕ）Ｆｅ２Ｏ４、（Ｍｎ，Ｚｎ，Ｃｕ）Ｆｅ２Ｏ４、（Ｃａ，Ｚｎ）Ｆｅ２Ｏ４のうち、一種以上の酸化物が用いられる。芯部２１０を形成する材料と外筒部２３０を形成する材料とは、同じであっても良いし、異なっていても良い。
The
芯部２１０は、軸線ＡＸに沿って延びる円柱形状を有している。芯部２１０の外周面は、コイル２２０に接触している。芯部２１０は、多孔体である。芯部２１０の全体積に占める空孔の割合を気孔率ＡＲｉ（単位は％）とする。
The
外筒部２３０は、軸線ＡＸに沿って延びる円筒形状を有している。外筒部２３０の外周面は、コイル２２０に接触している。外筒部２３０は、多孔体である。外筒部２３０の全体積に占める空孔の割合を気孔率ＡＲｏ（単位は％）とする。
The
芯部２１０の軸線方向の長さと、外筒部２３０の軸線方向の長さとは、ほぼ等しい。芯部２１０と外筒部２３０の軸線方向の長さ（ノイズフィルタ２００の長さ）は、例えば、５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲とされる。
The axial length of the
なお、コイル２２０（線材２２２、被覆部２２１）、芯部２１０、外筒部２３０について例示された材料が用いられる場合に、必ずしも１００％が例示された材料で形成される必要はなく、不純物等の他の成分を含んでも良い。コイル２２０（線材２２２、被覆部２２１）、芯部２１０、外筒部２３０は、例示された材料を主成分とする材料で形成されることが好ましい。例示された材料を主成分とするとは、例示された材料の含有量（単位は、重量％）が最も多いことを意味する。例えば、本実施形態では、芯部２１０や外筒部２３０には、後述するように焼成温度を低くするためにＣｕやＣｕＯが添加されても良い。
When the materials exemplified for the coil 220 (the
ここで、図２に示すように、芯部２１０の直径をＤ１（単位：ｍｍ）とし、外筒部２３０の径方向の厚さをＤ２（単位：ｍｍ）とする。芯部２１０の直径Ｄ１と、外筒部２３０の厚さＤ２と、の測定方法は、以下のとおりである。
Here, as shown in FIG. 2, the diameter of the
図３は、芯部２１０の直径Ｄ１と外筒部２３０の厚さＤ２との測定について説明する図である。図３には、図２と同様に、ノイズフィルタ２００を軸線ＡＸを含む面で切断した断面が示されている。まず、ノイズフィルタ２００を、軸線ＡＸを含む面で切断する。該切断面のうち、ノイズフィルタ２００を軸線方向に３等分した中央部分ＣＰ（長さ（Ｌ／３）の中央部分（図３））を鏡面研磨する。鏡面研磨された中央部分ＣＰから、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて１視野で観察できる領域ＥＡを撮影してＳＥＭ画像を得る。領域ＥＡは、線材２２２の断面が２０個以上含まれるように、設定される。領域ＥＡのＳＥＭ画像を画像解析することによって、領域ＥＡ内の芯部２１０の面積Ｓ１と、領域ＥＡの軸線方向の長さＬ１（図３）と、を算出する。画像解析には、Soft imaging System GmbH社製のAnalysis Fiveを用いた。算出された面積Ｓ１を長さＬ１で除することによって、芯部２１０の直径Ｄ１を算出する（Ｄ１＝（Ｓ１／Ｌ１））。
FIG. 3 is a diagram illustrating measurement of the diameter D1 of the
領域ＥＡ内のノイズフィルタ２００全体の面積Ｓを算出する。算出された面積Ｓを上述した長さＬ１で除することによって、ノイズフィルタ２００の全体の直径Ｄ（図３）を算出する（Ｄ＝（Ｓ／Ｌ１））。さらに、以下のように線材２２２の直径ｄを算出する。先ず領域ＥＡ中の線材２２２の本数ｎ（ｎは２以上の整数）と、領域ＥＡ中の線材２２２の全ての面積Ｓ２と、を画像解析により算出する。Ｓ２をｎで除することで、線材２２２の１本当たり平均断面積Ｓ３を求める。Ｓ３＝π×（ｄ／２）２の式を用いて、直径ｄを算出する。なお、直径ｄは、線材２２２が被覆部２２１によって被覆されている場合には、被覆部２２１を含む直径である。ノイズフィルタ２００の全体の直径Ｄ、芯部２１０の直径Ｄ１、線材２２２の直径ｄと、を用いて、Ｄ２＝｛Ｄ−Ｄ１−（２×ｄ）｝／２の式に従って、外筒部２３０の厚さＤ２を算出する。
The area S of the
図１、図２には、主体金具５０の後端の位置ＴＰが図示されている。ノイズフィルタ２００は、貫通孔１２内において主体金具５０の後端の位置ＴＰを軸線方向に跨いで配置されている。すなわち、ノイズフィルタ２００のうち、後端側の一部は、主体金具５０の後端の位置ＴＰよりも後端側に位置し、先端側の一部は、主体金具５０の後端の位置よりも先端側に位置している。これによって、ノイズフィルタ２００は、適切に電波ノイズを減衰できる。その理由を説明する。
1 and 2 show the position TP of the rear end of the
主体金具５０によって外周が覆われている軸線方向の範囲、すなわち、位置ＴＰよりも先端側では、導電性の主体金具５０と、貫通孔１２内の導電物（例えば、部材２０、６０、７０、５７、２００）とが、誘電体である絶縁体１０を挟んで対向しているのでコンデンサとして機能する。すなわち、この範囲では、キャパシンタス成分が発生する。このために、この範囲では、ノイズ電流（すなわち、交流成分）は、絶縁体１０を流れる。一方で、主体金具５０によって外周が覆われていない軸線方向の範囲、すなわち、位置ＴＰよりも後端側では、ほぼ全てのノイズ電流は、貫通孔１２内の導電物を流れる。このために、仮にノイズフィルタ２００の全体が位置ＴＰよりも先端側にあると、ノイズ電流がノイズフィルタ２００に流れないので、ノイズフィルタ２００は電波ノイズを減衰できない。このために、電波ノイズがノイズフィルタ２００に流れるように、ノイズフィルタ２００の少なくとも一部は、位置ＴＰよりも後端側に位置する必要がある。このために、本実施形態では、ノイズフィルタ２００は、貫通孔１２内において位置ＴＰを軸線方向に跨いで配置されている。
In the axial range in which the outer periphery is covered by the
ノイズフィルタ２００のうち、主体金具５０の後端の位置ＴＰよりも先端側の部分を先端部分ＦＰとし、主体金具５０の後端の位置ＴＰよりも後端側の部分を後端部分ＲＰとする。ここで、コイル２２０の巻数Ｎｔに対する後端部分ＲＰの巻数Ｎｒの比率（単位は％）を後端巻数比ＴＲとする（ＴＲ＝（Ｎｒ／Ｎｔ）×１００）。
In the
後端巻数比ＴＲは、例えば、以下のように算出できる。ノイズフィルタ２００を含む点火プラグ１００を、軸線ＡＸを含む面で切断する。該切断面を鏡面研磨して光学顕微鏡で観察し、該切断面に現れた線材２２２の断面の個数を数えることで、コイル２２０の巻数Ｎｔと、後端部分ＲＰの巻数Ｎｒと、を特定する。特定されたコイル２２０の巻数Ｎｔと、後端部分ＲＰの巻数Ｎｒと、を用いて、上記の式より後端巻数比ＴＲを算出する。
The rear end turn ratio TR can be calculated, for example, as follows. The
上述した芯部２１０の気孔率ＡＲｉの測定方法は、以下のとおりである。上述した鏡面研磨された中央部分ＣＰから、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて、芯部２１０における２００μｍ×２００μｍの矩形領域を１０カ所に亘って撮影して１０個のＳＥＭ画像を得る。撮影は、加速電圧１５ｋＶ、作動距離１０〜１２ｍｍの条件で行われる。ＳＥＭ画像をSoft imaging System GmbH社製のAnalysis Fiveを用いて画像解析することによって、緻密部と気孔部とを区別する二値化画像を作成する。具体的には、ＳＥＭ画像のうちの二次電子像と反射電子像と確認し、反射電子像における結晶粒界を示す部分（濃色の境界）にラインを引き、結晶粒界の位置を明確にする。反射電子像の結晶粒界のエッジが維持されるレベルで、反射電子像に平滑化処理を施す。平滑化後の反射電子像の各画素を画素の明るさごとにカウントし、横軸に明るさ、縦軸に画素数（頻度）を取ったヒストグラムを作成する。ヒストグラムには、緻密部に対応するピークと、気孔部に対応するピークと、が現れるので、２個のピークの中間の明るさを二値化の閾値に設定する。設定された閾値を用いて、反射電子像を二値化して二値化画像を得る。二値化画像において、緻密部の面積Ｓｍと気孔部の面積Ｓａとをそれぞれ算出し、画像全体の面積（Ｓｍ＋Ｓａ）に占める気孔部の面積Ｓａを芯部２１０の気孔率ＡＲｉとして算出した（ＡＲｉ＝｛Ｓａ／（Ｓｍ＋Ｓａ）｝×１００）。
The method for measuring the porosity ARi of the core 210 described above is as follows. Using the SEM (scanning electron microscope), a rectangular region of 200 μm × 200 μm in the
外筒部２３０の気孔率ＡＲｏは、芯部２１０の気孔率ＡＲｉと同様の方法によって算出される。
The porosity ARo of the
外筒部２３０の材料（例えば、鉄含有酸化物の種類）およびＣｕの含有率（単位：重量％）は、上述した鏡面研磨された中央部分ＣＰの表面において外筒部２３０の部分を構成する元素の種類と量とを、電子線微小分析（Electron Probe Micro Analysis：ＥＰＭＡ）によって、分析することで測定される。芯部２１０のＣｕの含有率（単位：重量％）についても同様の方法によって測定される。
The material (for example, the type of the iron-containing oxide) and the Cu content (unit:% by weight) of the outer
線材２２２が金属製の被覆部２２１で被覆されているか否かは、例えば、上述した鏡面研磨された中央部分ＣＰにおいて線材２２２の表面部分を構成する元素の種類と量とを、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）によって、分析することで判定できる。
Whether or not the
Ａ−３．製造方法
図４、図５を参照してノイズフィルタ２００の製造方法を中心に、点火プラグ１００の製造方法について説明する。図４は、製造方法のフローチャートである。図５は、製造方法の説明図である。
A-3. Manufacturing Method A method of manufacturing the
Ｓ１０では、公知の方法で作製された鉄含有酸化物の粉末を用いて棒状体を形成する。具体的には、鉄含有酸化物の粉末と、バインダーと、を混合して得られる混合物を、金型を用いて棒状体に成形する。このとき、混合物に占める鉄含有酸化物の粉末が高いほど、完成される芯部２１０の気孔率ＡＲｉが低くなる。
In S10, a rod is formed using an iron-containing oxide powder produced by a known method. Specifically, a mixture obtained by mixing the powder of the iron-containing oxide and the binder is formed into a rod-shaped body using a mold. At this time, the porosity ARi of the completed
Ｓ２０では、棒状体を鉄含有酸化物の種類に応じた温度で焼成する。焼成には、例えば、電気炉が用いられる。このとき、焼成温度が高いほど、完成される芯部２１０の気孔率ＡＲｉが低くなる。
In S20, the rod is fired at a temperature corresponding to the type of the iron-containing oxide. For firing, for example, an electric furnace is used. At this time, as the firing temperature is higher, the porosity ARi of the completed
Ｓ３０では、焼成された棒状体を研磨加工して、所定の寸法の芯部２１０を作製する（図５（Ａ））。
In S30, the baked rod is polished to produce a
Ｓ３５では、芯部２１０の外周面に、線材２２２を巻き付けるためのガイド溝ＧＣを形成する（図５（Ｂ））。ガイド溝ＧＣは、芯部２１０の外周面に螺旋状に形成された１本の溝である。ガイド溝ＧＣは、例えば、ＮＣ旋盤を用いて形成される。
In S35, a guide groove GC for winding the
Ｓ４０では、外周面に線材２２２を巻き付けて芯部２１０の外周面に接するコイル２２０を形成する（図５（Ｃ））。線材２２２は、芯部２１０の外周面に形成されたガイド溝ＧＣに沿って巻き付けられる。このように、予めガイド溝ＧＣを形成し、該ガイド溝ＧＣに沿って線材２２２を巻き付けることによって、コイル２２０のピッチＰｃのばらつきを低減することができる。換言すれば、コイル２２０のピッチＰｃの標準偏差σを低減することができる。
In S40, the
Ｓ５０では、鉄含有酸化物のシートをコイル２２０の外周に筒状に巻き付ける。鉄含有酸化物のシートは、鉄含有酸化物の粉末と、バインダーと、を混合して得られる混合物を、ドクターブレード法などの公知の方法で成形して得られる。このとき、混合物に占める鉄含有酸化物の粉末が高いほど、完成される外筒部２３０の気孔率ＡＲｏが低くなる。
In S50, a sheet of the iron-containing oxide is wound around the
Ｓ６０では、鉄含有酸化物のシートを、鉄含有酸化物のシートが巻き付けられたコイル２２０および芯部２１０とともに加熱することで、鉄含有酸化物のシートを焼成する。これによって、ノイズフィルタ２００が完成する（図５（Ｄ））。焼成には、例えば、電気炉が用いられる。このとき、焼成温度が高いほど、完成される芯部２１０および外筒部２３０の気孔率ＡＲｉ、ＡＲｏが低くなる。
In S60, the iron-containing oxide sheet is fired by heating the iron-containing oxide sheet together with the
Ｓ７０では、絶縁体１０の貫通孔１２内に、他の部材とともに、ノイズフィルタ２００を配置する（図５（Ｅ））。具体的には、まず、絶縁体１０の貫通孔１２の後端方向ＤＲ側の開口１４から、中心電極２０を挿入する。図１で説明したように、中心電極２０は、絶縁体１０の縮内径部１６によって支持されることによって、貫通孔１２内の所定位置に配置される。次に、第１シール部６０、抵抗体７０、第２シール部７５のそれぞれの材料粉末６０Ｐ、７０Ｐ、７５Ｐが貫通孔１２内に開口１４から順次に投入される。投入された粉末材料は、開口１４から挿入される棒を用いて圧縮成形される。次に、ノイズフィルタ２００と、第３シール部８０の粉末材料８０Ｐとが、貫通孔１２内に開口１４から順次に投入される。
In S70, the
Ｓ８０では、絶縁体１０を加熱しつつ、開口１４から端子金具４０を貫通孔１２に挿入する。絶縁体１０は、各材料粉末に含まれるガラス成分の軟化点よりも高い所定温度まで加熱される。端子金具４０は、絶縁体１０が所定温度に加熱された状態で、挿入される。この結果、各材料粉末が圧縮および焼結されて、シール部６０、７５、８０と、抵抗体７０と、が形成される。また、ノイズフィルタ２００が第３シール部８０と第２シール部７５との間に固定される。
In S80, the terminal fitting 40 is inserted into the through
その後、絶縁体１０の外周に主体金具５０を組み付け、主体金具５０に接地電極３０を固定する。さらに、接地電極３０を屈曲して、ギャップｇが形成されて、点火プラグを完成させる。
Thereafter, the
本実施形態の点火プラグ１００では、平均ピッチＰａと、コイル２２０のピッチＰｃの標準偏差σとは、σ／Ｐａ≦０．２を満たす。この結果、コイルを含む接続部による電波ノイズの減衰性能を向上できる。
In the
その理由を説明する。図６は、σ／Ｐａと、電波ノイズの減衰性能と、の関係を示すグラフである。図６のグラフは、横軸に電波ノイズの周波数を取り、縦軸に電波ノイズの減衰量を取っている。σ／Ｐａが変化すると、インピーダンスの周波数特性が変化する。具体的には、コイル２２０のピッチＰｃのばらつきが大きいほど、インピーダンスの周波数特性は緩やかになる。すなわち、コイルのピッチＰｃのばらつきが大きいほど、インピーダンスのピーク値は小さくなり、ピーク値の半分のインピーダンスを有する周波数の幅（半値幅）は大きくなる。コイルのピッチＰｃのばらつきが大きいほど、標準偏差σや、（σ／Ｐａ）が大きくなる。このために、例えば、図６に示すように、（σ／Ｐａ）が大きいほど、電波ノイズの減衰量のピークが小さくなり、電波ノイズの減衰量の半値幅が大きくなる。（σ／Ｐａ）が過度に大きいと、電波ノイズの減衰量のピークが過度に小さくなり、ノイズフィルタ２００は十分に電波ノイズを減衰することができない。したがって、電波ノイズを効果的に減衰できるように、コイル２２０のピッチＰｃのばらつきを管理することが好ましいと考えられる。後述する評価試験によって、（σ／Ｐａ）≦０．２を満たせば、電波ノイズを効果的に減衰できることが見いだされた。このように、（σ／Ｐａ）≦０．２を満たすようにすれば、コイル２２０を含むノイズフィルタ２００による電波ノイズの減衰性能を向上できる。
The reason will be described. FIG. 6 is a graph showing the relationship between σ / Pa and the attenuation performance of radio noise. In the graph of FIG. 6, the horizontal axis indicates the frequency of the radio noise, and the vertical axis indicates the attenuation of the radio noise. When σ / Pa changes, the frequency characteristics of the impedance change. Specifically, the greater the variation in the pitch Pc of the
さらに、本実施例では、ノイズフィルタ２００の母材ＭＭは、芯部２１０と外筒部２３０とを備える。すなわち、母材ＭＭは、芯部２１０と外筒部２３０との２個の部材で構成されるので、母材ＭＭが１個の部材で構成される場合よりも製造時に母材ＭＭ内にクラックが発生することを抑制できる。
Further, in the present embodiment, the base material MM of the
本実施形態の点火プラグ１００では、外筒部２３０の気孔率ＡＲｏは、芯部２１０の気孔率ＡＲｉよりも高いことが好ましい。この結果、製造時に接続部にクラックが発生することをさらに抑制できる。例えば、図４のＳ６０の焼成の際に、外筒部２３０の熱膨張率と、コイル２２０（線材２２２）の熱膨張率と、の差に起因して、コイル２２０と外筒部２３０との境界にクラックが発生し得る。また、図４のＳ８０のシール部６０、７５、８０の圧縮・焼結時には、上述した熱膨張率の差や端子金具４０によって加えられる圧力によって、コイル２２０と外筒部２３０との境界や外筒部２３０の内部にクラックが発生し得る。外筒部２３０の気孔率ＡＲｏを高くすることで、コイル２２０と外筒部２３０との境界や、外筒部２３０の内部に発生する応力を吸収することができるのでクラックの発生を抑制できる。なお、芯部２１０の気孔率ＡＲｉも高くすると、コイル２２０内に配置される磁性体の体積が低下して電波ノイズの減衰性能が低下し得るが、外筒部２３０の気孔率ＡＲｏだけを高くすることで電波ノイズの減衰性能の低下を抑制できる。
In the
本実施形態の点火プラグ１００では、さらに、外筒部２３０の気孔率ＡＲｏは、芯部２１０の気孔率ＡＲｉよりも高く、かつ、外筒部２３０の気孔率ＡＲｏは、２０％以下であることが好ましい。外筒部２３０の気孔率ＡＲｏが過度に大きいと、外筒部２３０の全体の強度、および、微細構造の強度が低下して、ノイズフィルタ２００の耐久性、および、耐衝撃性が低下する。外筒部２３０の気孔率ＡＲｏは、２０％以下であれば、外筒部２３０の全体の強度、および、微細構造の強度の低下を抑制して、ノイズフィルタ２００の耐久性、および、耐衝撃性の低下を抑制できる。
In the
さらに、本実施形態の点火プラグ１００では、線材２２２が、カーボンとカーボン化合物から選択される１種以上の材料を主成分とする材料で形成される場合に、線材２２２を被覆する金属製の被覆部２２１（図２）を備えることが好ましい。カーボンとカーボン化合物は、酸素に触れることで酸化されて劣化する。線材２２２（コイル２２０）が劣化すると、電波ノイズの減衰性能が低下する。線材２２２が被覆部２２１によって被覆されていれば、線材２２２が酸素と触れることを抑制できるので、線材２２２の劣化を抑制できるので、線材２２２の耐久性、ひいては、ノイズフィルタ２００の耐久性を向上できる。
Further, in the
さらに、本実施形態の点火プラグ１００では、被覆部２２１が設けられる場合に、被覆部２２１は、ＮｉとＮｉＢとから選択される１種以上の材料を主成分とする材料で形成されていることが好ましい。この場合には、Ｎｉが有する磁性によって、ノイズフィルタ２００による電波ノイズの減衰性能をさらに向上できる。
Furthermore, in the
さらに、本実施形態の点火プラグ１００では、コイル２２０（線材２２２）は、ＮｉとＮｉＢとから選択される１種以上の材料を主成分とする材料で形成されていることが好ましい。この場合には、Ｎｉが有する磁性によって、ノイズフィルタ２００による電波ノイズの減衰性能をさらに向上できる。
Furthermore, in the
さらに、本実施形態の点火プラグ１００では、芯部２１０と外筒部２３０との少なくとも一方のＣｕの含有率は、酸化物（ＣｕＯ）換算値で、０．５重量％以上、７重量％以下であることが好ましい。０．５重量％以上のＣｕを添加することで、図４のＳ６０での焼成温度を低下させても芯部２１０や外筒部２３０を緻密化することができる。製造時の焼成温度を低下させることによって、コイル２２０（線材２２２）の劣化を抑制することで、ノイズフィルタ２００による電波ノイズの減衰性能を向上できる。過度に多量のＣｕが添加されると、芯部２１０や外筒部２３０の透磁率が低下して、電波ノイズの減衰性能が低下するが、Ｃｕの含有率が７重量％以下であれば、透磁率を抑制できる。したがって、Ｃｕの含有率を、０．５重量％以上７重量％以下とすることで、ノイズフィルタ２００による電波ノイズの減衰性能をさらに向上できる。
Further, in the
さらに、本実施形態の点火プラグ１００では、芯部２１０の直径Ｄ１と、外筒部２３０の径方向の厚さＤ２とは、０．１５≦（Ｄ２／Ｄ１）≦０．９２を満たすことが好ましい。こうすれば、コイル２２０を含むノイズフィルタ２００による電波ノイズの減衰性能を向上できる。さらに、ノイズフィルタ２００は、芯部２１０と外筒部２３０とを備えるので、芯部２１０と外筒部２３０とが１個の部材で構成される場合よりも製造時にノイズフィルタ２００にクラックが発生することを抑制できる。したがって、ノイズフィルタ２００による電波ノイズの減衰性能を向上するとともに、ノイズフィルタ２００内のクラックを低減できる。
Furthermore, in the
より詳しくは、コイル２２０の内側および外側に磁性体である鉄含有酸化物が存在すると、コイル２２０のリアクタンスが増大するので、電波ノイズの減衰性能が向上する。芯部２１０の直径Ｄ１と、外筒部２３０の径方向の厚さＤ２と、はともに大きいほど電波ノイズの減衰性能が向上するが、ノイズフィルタ２００は、絶縁体１０の貫通孔１２内に配置される。このために、（Ｄ１＋２×Ｄ２）が貫通孔１２の径を越えることはできない。このために、Ｄ１とＤ２との比をどの程度に設定すれば良いかを評価すべく、後述する評価試験が行われ、電波ノイズの減衰性能を向上できる（Ｄ２／Ｄ１）の範囲は、０．１５≦（Ｄ２／Ｄ１）≦０．９２であることが見いだされた。（Ｄ２／Ｄ１）が０．１５未満であると、外筒部２３０の厚さＤ２が過度に小さいために外筒部２３０による電波ノイズの減衰性能の向上が見込めないと考えられる。また、（Ｄ２／Ｄ１）が０．９５より大きいと、芯部２１０の直径Ｄ１が過度に小さいために芯部２１０による電波ノイズの減衰性能の向上が見込めないと考えられる。これに対して、０．１５≦（Ｄ２／Ｄ１）≦０．９２を満たす場合には、芯部２１０と外筒部２３０との両方の寄与によって電波ノイズの減衰性能が向上すると考えられる。
More specifically, when an iron-containing oxide, which is a magnetic substance, exists inside and outside the
さらに、本実施形態の点火プラグ１００では、後端巻数比ＴＲは、７０％以上８７％以下であることが好ましい。こうすれば、コイル２２０を含むノイズフィルタ２００による電波ノイズの減衰性能を向上できる。
Furthermore, in the
その理由を説明する。図７は、後端巻数比ＴＲと、電波ノイズの減衰性能と、の関係を示すグラフである。図７のグラフは、横軸に電波ノイズの周波数を取り、縦軸に電波ノイズの減衰量を取っている。後端巻数比ＴＲが変化すると、上述したキャパシタンス成分と直列になるインダクタンス成分と、キャパシタンス成分と並列になるインダクタンス成分と、のバランスが変化するために、端子金具４０と中心電極２０との間のインピーダンス特性が変化する。具体的には、インピーダンスのピークの位置が、後端巻数比ＴＲが大きくなるほど、低周波数側にシフトする。この結果、図７のグラフに示すように、電波ノイズの減衰量のピークの位置が、後端巻数比ＴＲが大きくなるほど、低周波数側にシフトする。すなわち、後端巻数比ＴＲの大きさによって、効果的に減衰できる電波ノイズの周波数が異なる。点火プラグ１００で発生する主たる電波ノイズの周波数は、３０〜１００ＭＨｚである。このために、この範囲の周波数の電波ノイズを効果的に減衰できるように、後端巻数比ＴＲを調整することが好ましいと考えられる。後述する評価試験によって、後端巻数比ＴＲを７０％以上８７％以下とすれば、３０〜１００ＭＨｚの範囲の電波ノイズを効果的に減衰できることが見いだされた。したがって、後端巻数比ＴＲを７０％以上８７％以下とすれば、コイル２２０を含むノイズフィルタ２００による電波ノイズの減衰性能を向上できる。
The reason will be described. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the rear end turns ratio TR and the attenuation performance of radio noise. In the graph of FIG. 7, the horizontal axis indicates the frequency of the radio noise, and the vertical axis indicates the attenuation of the radio noise. When the rear end turns ratio TR changes, the balance between the inductance component in series with the above-described capacitance component and the inductance component in parallel with the capacitance component changes. The impedance characteristic changes. Specifically, the position of the impedance peak shifts to the lower frequency side as the rear end turns ratio TR increases. As a result, as shown in the graph of FIG. 7, the peak position of the attenuation amount of the radio noise shifts to the lower frequency side as the rear end turns ratio TR increases. That is, the frequency of the radio noise that can be effectively attenuated differs depending on the magnitude of the rear end turns ratio TR. The frequency of the main radio noise generated by the
Ｂ．第１評価試験：
Ｂ−１．点火プラグのサンプルの構成
点火プラグの複数種類のサンプルを用いた第１評価試験について説明する。以下に示す表１、表２には、各サンプルのそれぞれの構成を示している。
B. First evaluation test:
B-1. Configuration of Spark Plug Sample A first evaluation test using a plurality of types of spark plug samples will be described. Tables 1 and 2 below show the respective configurations of each sample.
この評価試験では、互いに構成が異なる２５種類のサンプルが、評価された。２５種類のサンプルの間では、表１、２に示すように、コイル２２０と、芯部２１０と、外筒部２３０と、の構成の少なくとも一方が互いに異なっている。サンプル１〜２０は、上記実施形態のサンプルであり、サンプル２１〜２５は、比較のための比較サンプルである。
In this evaluation test, 25 types of samples having different configurations were evaluated. As shown in Tables 1 and 2, at least one of the configurations of the
コイル２２０の線材２２２の材料には、Ｐｔ、Ｃ、ＴｉＣ、(Ｌａ,Ｓｒ)ＭｎＯ３、インコネル、Ｍｏ、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＴａＣ、Ｎｉのいずれかが用いられた。線材２２２の直径ｄ（線径）は、０．１〜０．５ｍｍに設定された。サンプル１０〜１６では、線材２２２はカーボンまたはカーボン化合物を用いて形成され、線材２２２は膜厚８μｍの被覆部２２１で被覆された。被覆部２２１の材料には、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉのいずれかが用いられた。他のサンプルでは、被覆部２２１は設けられていない。
As the material of the
芯部２１０の材料には、表１、２に示すように上述した鉄含有酸化物のいずれかが用いられた。芯部２１０の気孔率ＡＲｉは、５〜１３％に設定された。気孔率ＡＲｉは、上述した方法によって測定された。サンプル１８〜２０では、芯部２１０にＣｕが添加された。サンプル１８〜２０のＣｕの含有率は、酸化物（ＣｕＯ）換算値で、０．５重量％、７重量％、２．５重量％とされた。他のサンプルでは、芯部２１０にＣｕは添加されていない。なお、Ｃｕの含有率は、上述したＥＰＭＡ分析によって測定された。芯部２１０の直径Ｄ１は、１．３〜２ｍｍに設定された。芯部２１０の直径Ｄ１は、図４のＳ３０の研磨加工によって調整された。
As shown in Tables 1 and 2, any of the iron-containing oxides described above was used as the material of the
外筒部２３０の材料には、表１、２に示すように上述した鉄含有酸化物のいずれかが用いられた。外筒部２３０の気孔率ＡＲｏは、１１〜３１％の範囲で芯部２０１の気功率ＡＲｉより高くなるように設定された。気孔率ＡＲｏは、図４のＳ５０で用いられる混合物（シート）に占める鉄含有酸化物の粉末の割合と、Ｓ６０での焼成温度と、を調整することによって変更された。気孔率ＡＲｏは、上述した方法によって測定された。サンプル１８〜２０では、外筒部２３０にＣｕが添加された。サンプル１８〜２０のＣｕの含有率は、酸化物（ＣｕＯ）換算値で、０．５重量％、７重量％、２．５重量％とされた。他のサンプルでは、外筒部２３０にＣｕは添加されていない。なお、Ｃｕの含有率は、上述したＥＰＭＡ分析によって測定された。外筒部２３０の厚さＤ２は、０．１５〜１．２ｍｍに設定された。外筒部２３０の厚さＤ２は、図４のＳ５０で用いられる混合物（シート）の厚さによって調整された。
As shown in Tables 1 and 2, any of the iron-containing oxides described above was used as the material of the outer
表１、２に示すように、コイル２２０の全体の巻数Ｎｔは、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４９、５４、５８、５９、６３、６６、７０、７２、８３のいずれかに設定された。コイル長Ｌは、１５．８ｍｍ、１６．８ｍｍ、１６．９ｍｍ、１７ｍｍ、１７．１ｍｍ、１７．２ｍｍ、１７．３ｍｍ、１７．４ｍｍ、１９．７ｍｍ、２０ｍｍ、２１ｍｍ、２３ｍｍ、２３．１ｍｍ、２３．２ｍｍのいずれかに設定された。コイル２２０の平均ピッチＰａは、２４９μｍ、２７４μｍ、２７６μｍ、３２０μｍ、３２２μｍ、３４４μｍ、３５０μｍ、３７０μｍ、３７１μｍ、３８５μｍ、３８９μｍ、３９０μｍ、３９１μｍ、３９２μｍ、４００μｍ、４１０μｍ、４５０μｍのいずれかに設定された。コイル２２０の標準偏差σは、１７μｍ、２０μｍ、２１μｍ、２３μｍ、２４μｍ、２５μｍ、２７μｍ、３０μｍ、３４μｍ、５０μｍ、７５μｍ、７９μｍ、９０μｍ、１００μｍ、１０４μｍのいずれかに設定された。平均ピッチＰａと標準偏差σとは、上述した方法で測定された。表１、２には、さらに、測定された平均ピッチＰａと標準偏差σとに基づいて算出された（σ／Ｐａ）が示されている。
As shown in Tables 1 and 2, the total number of turns Nt of the
なお、各サンプルにおいて、絶縁体１０の貫通孔１２の径は、ノイズフィルタ２００の直径｛Ｄ１＋（２×Ｄ２）｝に応じて、ノイズフィルタ２００を挿入できるサイズとされ、およそ３ｍｍとされた。
In each sample, the diameter of the through-
なお、芯部２１０および外筒部２３０にＣｕが添加されたサンプル１８〜２０では、図４のＳ２０およびＳ６０での焼成の温度が、他のサンプルよりも低くされている。上述したように、Ｃｕを添加することで、Ｃｕを添加しない場合と比較して、焼成の温度を低くしても芯部２１０および外筒部２３０を緻密に形成できるためである。例えば、サンプル１８〜２０の焼成温度は、摂氏１０００度以下であり、他のサンプルの焼成温度は、摂氏１１００度以上とされた。
In
Ｂ−２．試験の内容とその結果
第１評価試験として、ノイズ試験と、耐衝撃性試験と、を行った。その結果は、各サンプル１〜２５について表３に示すとおりである。
B-2. Test Contents and Results As a first evaluation test, a noise test and an impact resistance test were performed. The results are as shown in Table 3 for each of the samples 1 to 25.
ノイズ試験では、ＪＡＳＯ Ｄ００２−２（日本自動車技術会伝送規格Ｄ−００２−２）の「自動車−電波雑音特性−第２部：防止器の測定方法」に記載のボックス法に従って、各サンプルのノイズの減衰量（単位はｄＢ）を測定した。なお、ボックス法における信号発生器および電圧計としてネットワークアナライザーを使用した。電圧１５０ｍＶにて、３０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、１００ＭＨｚの３つの周波数について、ノイズの減衰量を測定した。表３の数値は、ノイズの減衰量の絶対値である。絶対値が大きいほど、ノイズの減衰量が大きく、ノイズの減衰性能が優れている。 In the noise test, the noise of each sample was measured in accordance with the box method described in "Automobile-Radio noise characteristics-Part 2: Measurement method of preventer" of JASO D002-2 (Transmission Standard D-002-2 of the Japan Automobile Engineers Association). (In dB) was measured. Note that a network analyzer was used as a signal generator and a voltmeter in the box method. At a voltage of 150 mV, the amount of noise attenuation was measured at three frequencies of 30 MHz, 60 MHz, and 100 MHz. The numerical values in Table 3 are the absolute values of the noise attenuation. The larger the absolute value, the larger the amount of noise attenuation, and the better the noise attenuation performance.
「耐久前」は、後述する耐久試験を行う前のノイズ試験の結果を示し、「耐久後」は、耐久試験を行った後のノイズ試験の結果を示している。耐久試験は、室温において、１０ｋＶの放電電圧で、点火プラグのサンプルに２００時間放電させる試験である。このような耐久試験によってノイズフィルタ２００の劣化が進行し、ノイズの減衰量が減少し得る。
“Before endurance” indicates the result of a noise test before the endurance test described below, and “after endurance” indicates the result of the noise test after the endurance test. The durability test is a test in which a spark plug sample is discharged for 200 hours at a discharge voltage of 10 kV at room temperature. Such a durability test may cause the deterioration of the
耐久前の３０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、１００ＭＨｚのノイズの減衰量の基準値をそれぞれ２５ｄＢ、３０ｄＢ、３５ｄＢとし、耐久後の３０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、１００ＭＨｚのノイズの減衰量の基準値をそれぞれ１５ｄＢ、２０ｄＢ、２５ｄＢとして、ノイズの減衰量を評価した。 The reference values of the attenuation of the noise of 30 MHz, 60 MHz, and 100 MHz before the endurance are 25 dB, 30 dB, and 35 dB, respectively, and the reference values of the attenuation of the noise of 30 MHz, 60 MHz, and 100 MHz after the endurance are 15 dB, 20 dB, and 25 dB, respectively. The amount of noise attenuation was evaluated.
表１、表２に示すように、（σ／Ｐａ）≦０．２を満たす実施形態のサンプル１〜２０のノイズの減衰量は、耐久前、耐久後の両方で、全ての周波数について、基準以上であった。サンプル１〜２０のノイズの減衰量は、線材２２２の材料、外筒部２３０の気孔率、Ｃｕ含有率、コイル長Ｌ、コイルの巻数Ｎｔがいずれであっても、耐久前、耐久後の両方で、全ての周波数について、基準以上であった。
As shown in Tables 1 and 2, the noise attenuation of Samples 1 to 20 of the embodiment satisfying (σ / Pa) ≦ 0.2 is the reference value for all frequencies before and after endurance. That was all. Regardless of the material of the
これに対して、（σ／Ｐａ）≦０．２を満たさない比較サンプル２１〜２３、２５のノイズの減衰量は、耐久前、耐久後の両方で、少なくとも１つの周波数について、基準を下回った。また、芯部２１０と外筒部２３０の材料にＺｒＯ２を用いた比較サンプル２４のノイズの減衰量は、（σ／Ｐａ）≦０．２を満たしているにも関わらずに、耐久前、耐久後の両方で、少なくとも１つの周波数について、基準を下回った。
On the other hand, the noise attenuation of the comparative samples 21 to 23 and 25 that do not satisfy (σ / Pa) ≦ 0.2 was lower than the standard for at least one frequency both before and after endurance. . In addition, the noise attenuation amount of the
以上の結果から、芯部２１０および外筒部２３０の材料に鉄含有酸化物を用い、かつ、（σ／Ｐａ）≦０．２を満たすことで、ノイズフィルタ２００による電波ノイズの減衰性能を向上できることが見いだされた。
From the above results, by using an iron-containing oxide for the material of the
さらに、ノイズフィルタ２００の耐久性の評価値として、耐久後と耐久前との減衰量の変化量ΔＮ（単位はｄＢ）を算出した。変化量ΔＮは、耐久前の３０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、１００ＭＨｚのノイズの減衰量を、それぞれ、Ａ３０、Ａ６０、Ａ１００とし、耐久後の３０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、１００ＭＨｚのノイズの減衰量を、それぞれ、Ｂ３０、Ｂ６０、Ｂ１００とすると、以下の式で算出される。
ΔＮ＝｛（Ｂ３０−Ａ３０）＋（Ｂ６０−Ａ６０）＋（Ｂ１００−Ａ１００）｝／３
表１、表２に示すように、変化量ΔＮは、いずれも負の値である。これは、耐久後は、ノイズフィルタ２００の劣化によって、ノイズの減衰量が低下するためである。変化量ΔＮの絶対値が小さいほど、ノイズの減衰量の低下幅が小さく、ノイズフィルタ２００の耐久性が高いことを示している。
Further, as an evaluation value of the durability of the
ΔN = {(B30-A30) + (B60-A60) + (B100-A100)} / 3
As shown in Tables 1 and 2, the variation ΔN is a negative value. This is because the
表１、表２に示すように、実施形態のサンプル１〜２０のうち、外筒部２３０の気孔率ＡＲｏが２０％以下であるサンプル５〜２０では、変化量ΔＮの絶対値が、４．３以下であった。これに対して、実施形態のサンプル１〜２０のうち、外筒部２３０の気孔率ＡＲｏが２０％より大きなサンプル１〜４では、変化量ΔＮの絶対値が、７．３以上であった。
As shown in Tables 1 and 2, among Samples 1 to 20 of the embodiment, in
以上の結果から、実施形態の点火プラグ１００において、外筒部２３０の気功率ＡＲｏを芯部２１０の気功率ＡＲｉよりも高くし、かつ、外筒部２３０の気孔率ＡＲｏを２０％以下とすることによって、ノイズフィルタ２００の耐久性の低下を抑制できることが解った。
From the above results, in the
さらに、サンプル６〜２０のうち、線材２２２を金属製の被覆部２２１で被覆したサンプル１０〜１６では、変化量ΔＮの絶対値が、１．３以下であった。また、サンプル５〜２０のうち、線材２２２がＮｉで形成されたサンプル１７〜２０では、変化量ΔＮの絶対値が、１．３以下であった。これに対して、サンプル５〜２０のうち、被覆部２２１を設けておらず、線材２２２がＮｉとは異なる材料で形成されたサンプル５〜９では、変化量ΔＮの絶対値が、４以上であった。
Further, among
以上の結果から、線材２２２を金属製の被覆部２２１で被覆することで、ノイズフィルタ２００の耐久性を向上できることが解った。なお、線材２２２がＮｉで形成される場合には、被覆部２２１がなくても耐久性に優れているのは、Ｎｉが酸化による劣化が発生し難い材料であるためであると考えられる。
From the above results, it was found that the durability of the
さらに、表１、表２に示すように、線材２２２を金属製の被覆部２２１で被覆したサンプル１０〜１６のうち、被覆部２２１をＮｉで形成したサンプル１４〜１６のノイズの減衰量は、耐久前、耐久後の両方で、全ての周波数について、被覆部２２１をＮｉ以外の金属で形成したサンプル１０〜１３よりも大きかった。例えば、耐久前の３０ＭＨｚのノイズの減衰量は、サンプル１４〜１６では３８以上であるのに対して、サンプル１０〜１３では、３３以下であった。また、耐久後の３０ＭＨｚのノイズの減衰量は、サンプル１４〜１６では３６以上であるのに対して、サンプル１０〜１３では、３３以下であった。
Further, as shown in Tables 1 and 2, among
以上の結果から、被覆部２２１をＮｉで形成することによって、ノイズフィルタ２００による電波ノイズの減衰性能をさらに向上できることが解った。なお、この減衰性能の向上は、Ｎｉが有する磁性に起因すると考えられる。このことから、被覆部２２１は、純Ｎｉに限らず、Ｎｉを主成分とする材料や、ＮｉＢを主成分とする材料や、ＮｉとＮｉＢとの合金で形成されても良いと推定できる。すなわち、一般的に言えば、被覆部２２１は、ＮｉとＮｉＢとから選択される１種以上の材料を主成分とする材料で形成されることで、減衰性能を向上できると推定できる。
From the above results, it was found that by forming the covering
さらに、表１、表２に示すように、線材２２２がＮｉで形成されたサンプル１７〜２０のうち、芯部２１０および外筒部２３０に０．５重量％以上７重量％以下のＣｕが添加されたサンプル１８〜２０のノイズの減衰量は、耐久前、耐久後の両方で、全ての周波数について、芯部２１０および外筒部２３０にＣｕが添加されていないサンプル１７よりも大きかった。例えば、耐久前の３０ＭＨｚのノイズの減衰量は、サンプル１８〜２０では４１以上であるのに対して、サンプル１７では、３８であった。また、耐久後の３０ＭＨｚのノイズの減衰量は、サンプル１８〜２０では４０以上であるのに対して、サンプル１７では、３７であった。
Further, as shown in Tables 1 and 2, of the
以上の結果から、芯部２１０および外筒部２３０に０．５重量％以上７重量％以下のＣｕを添加することによって、ノイズフィルタ２００による電波ノイズの減衰性能をさらに向上できることが解った。なお、この減衰性能の向上は、Ｃｕを添加することで芯部２１０および外筒部２３０の焼成の温度を低下させたことに起因すると考えられる。このことから、線材２２２がＮｉで形成される場合に限らず、線材２２２がいずれの材料で形成される場合であっても、芯部２１０および外筒部２３０の焼成の温度を低下させれば、線材２２２の劣化を抑制できると考えられる。したがって、芯部２１０および外筒部２３０に０．５重量％以上７重量％以下のＣｕを添加することによって、線材２２２がいずれの材料で形成される場合であっても、電波ノイズの減衰性能をさらに向上できると考えられる。
From the above results, it was found that the addition of 0.5% by weight or more and 7% by weight or less of Cu to the
次に耐衝撃性試験について説明する。耐衝撃性試験は、ＪＩＳ Ｂ８０３１：２００６の７．４の規定に準じて実施された。具体的には、各サンプルを耐衝撃性試験装置に取り付け、衝呈（振動振幅）を２２ｍｍに設定して、毎分４００回の衝撃を６０分間に亘ってサンプルに衝撃を加えた。その後、各サンプルの中心電極２０と端子金具４０との間の電気的な導通を確認した。各サンプルにつき２０個ずつ耐衝撃性試験を行い、導通が確認できないサンプルの割合（単位：％）をＮＧ率として算出した。なお、耐衝撃性試験は、実施形態のサンプル１〜２０について実施し、比較サンプル２１〜２５については実施しなかった。
Next, the impact resistance test will be described. The impact resistance test was carried out in accordance with JIS B8031: 2006, 7.4. Specifically, each sample was attached to an impact resistance test apparatus, the impact (vibration amplitude) was set to 22 mm, and the impact was applied to the sample 400 times per minute for 60 minutes. Thereafter, electrical continuity between the
表３に示すように、実施形態のサンプル１〜２０のうち、外筒部２３０の気孔率ＡＲｏが２０％以下であるサンプル５〜２０では、ＮＧ率が、５％以下であった。これに対して、実施形態のサンプル１〜２０のうち、外筒部２３０の気孔率ＡＲｏが２０％より大きなサンプル１〜４では、ＮＧ率が、１０％以上であった。
As shown in Table 3, among Samples 1 to 20 of the embodiment,
以上の結果から、実施形態の点火プラグ１００において、外筒部２３０の気孔率ＡＲｏを芯部２１０の気孔率ＡＲｉよりも高くし、かつ、外筒部２３０の気孔率ＡＲｏを２０％以下とすることによって、ノイズフィルタ２００の耐衝撃性の低下を抑制できることが解った。
From the above results, in the
Ｃ．第２評価試験：
Ｃ−１．点火プラグのサンプルの構成
点火プラグの複数種類のサンプルを用いた第２評価試験について説明する。以下に示す表４は、各サンプルのそれぞれの構成を示している。
C. Second evaluation test:
C-1. Configuration of Spark Plug Sample The second evaluation test using a plurality of types of spark plug samples will be described. Table 4 below shows the configuration of each sample.
この評価試験では、互いに構成が異なる５種類のサンプル２６〜３０が、評価された。５種類のサンプル２６〜３０の間では、表４に示すように、コイル２２０と、芯部２１０と、外筒部２３０と、の構成の少なくとも一方が互いに異なっている。
In this evaluation test, five types of samples 26 to 30 having different configurations were evaluated. As shown in Table 4, among the five types of samples 26 to 30, at least one of the configurations of the
コイル２２０の線材２２２の材料には、Ｐｔ、ＳＵＳ３０４、Ｃ、ＴｉＣ、インコネルのいずれかが用いられた。線材２２２の直径ｄ（線径）は、０．１ｍｍまたは０．２ｍｍに設定された。サンプル２６〜３０のいずれにおいても線材２２２は、被覆部２２１で被覆されていない。
Any of Pt, SUS304, C, TiC, and Inconel was used as the material of the
芯部２１０の材料には、表４に示すように上述した鉄含有酸化物のいずれかが用いられた。芯部２１０の気孔率ＡＲｉは、５〜１３％に設定された。気孔率ＡＲｉは、上述した方法によって測定された。サンプル２６〜３０のいずれにおいても、芯部２１０にＣｕは添加されていない。芯部２１０の直径Ｄ１は、１．３ｍｍ、１．７ｍｍ、２ｍｍのいずれかに設定された。芯部２１０の直径Ｄ１は、図４のＳ３０の研磨加工によって調整された。芯部２１０の直径Ｄ１は、上述した方法で測定された。
As shown in Table 4, any of the iron-containing oxides described above was used as the material of the
外筒部２３０の材料には、表４に示すように上述した鉄含有酸化物のいずれかが用いられた。外筒部２３０の気孔率ＡＲｏは、５〜１８％に設定された。気孔率ＡＲｏは、図４のＳ５０で用いられる混合物（シート）に占める鉄含有酸化物の粉末の割合と、Ｓ６０での焼成温度と、を調整することによって変更された。気孔率ＡＲｏは、上述した方法によって測定された。サンプル２６〜３０のいずれにおいても、外筒部２３０にＣｕは添加されていない。外筒部２３０の厚さＤ２は、０．２ｍｍ、０．４ｍｍ、０．４５ｍｍ、１．２ｍｍのいずれかに設定された。外筒部２３０の厚さＤ２は、図４のＳ５０で用いられる混合物（シート）の厚さによって調整された。外筒部２３０の厚さＤ２は、上述した方法で測定された。
As shown in Table 4, any of the iron-containing oxides described above was used as the material of the
表４には、さらに、外筒部２３０の径方向の厚さＤ２を芯部２１０の直径Ｄ１で除した値（Ｄ２／Ｄ１）が示されている。表４に示すように、サンプル２６〜３０の（Ｄ２／Ｄ１）は、いずれも０．１５≦（Ｄ２／Ｄ１）≦０．９２を満たしている。ここで、表１のサンプル１〜４の（Ｄ２／Ｄ１）は、０．０９、１．０９、０．０８、１．１８であり、いずれも０．１５≦（Ｄ２／Ｄ１）≦０．９２を満たしていない。
Table 4 further shows a value (D2 / D1) obtained by dividing the radial thickness D2 of the outer
なお、５種類のサンプル２６〜３０では、平均ピッチＰａは、約３８０μｍ、標準偏差σは、約３０μｍにそれぞれ設定された。したがって、５種類のサンプル２６〜３０では、（σ／Ｐａ）は、約０．０８であり、（σ／Ｐａ）≦０．２を満たす。なお、サンプル２６〜３０において、コイル長は、１７ｍｍ、絶縁体１０の貫通孔１２の径は、ノイズフィルタ２００の直径｛Ｄ１＋（２×Ｄ２）｝に応じて、ノイズフィルタ２００を挿入できるサイズとされた。
In the five types of samples 26 to 30, the average pitch Pa was set to about 380 μm, and the standard deviation σ was set to about 30 μm. Therefore, for the five types of samples 26 to 30, (σ / Pa) is about 0.08, which satisfies (σ / Pa) ≦ 0.2. In the samples 26 to 30, the coil length is 17 mm, and the diameter of the through
Ｃ−２．試験の内容とその結果
第２評価試験として、第１評価試験と同様のノイズ試験を行った。その結果は、各サンプル２６〜３０について表５に示すとおりである。
C-2. Test Contents and Results As a second evaluation test, a noise test similar to the first evaluation test was performed. The results are as shown in Table 5 for each of the samples 26 to 30.
表５に示すように、０．１５≦（Ｄ２／Ｄ１）≦０．９２を満たす実施形態のサンプル２６〜３０のノイズの減衰量は、耐久前、耐久後の両方で、全ての周波数について、０．１５≦（Ｄ２／Ｄ１）≦０．９２を満たさないサンプル１〜４（表１、表３）よりも大きかった。例えば、耐久前の３０ＭＨｚのノイズの減衰量は、サンプル２６〜３０では３２以上であるのに対して、サンプル１〜４では、２７以下であった。また、耐久後の３０ＭＨｚのノイズの減衰量は、サンプル２６〜３０では２４以上であるのに対して、サンプル１〜４では、１９以下であった。 As shown in Table 5, the noise attenuation amount of the samples 26 to 30 of the embodiment satisfying 0.15 ≦ (D2 / D1) ≦ 0.92 is as follows for all frequencies before and after endurance. It was larger than Samples 1 to 4 (Tables 1 and 3) that did not satisfy 0.15 ≦ (D2 / D1) ≦ 0.92. For example, the amount of attenuation of the 30 MHz noise before the endurance was 32 or more in Samples 26 to 30, whereas it was 27 or less in Samples 1 to 4. Further, the attenuation of the 30 MHz noise after the durability was 24 or more in the samples 26 to 30, whereas it was 19 or less in the samples 1 to 4.
以上の結果から、０．１５≦（Ｄ２／Ｄ１）≦０．９２を満たすことで、ノイズフィルタ２００による電波ノイズの減衰性能をさらに向上できることが見いだされた。
From the above results, it has been found that by satisfying 0.15 ≦ (D2 / D1) ≦ 0.92, the performance of attenuating radio noise by the
Ｄ．第３評価試験：
Ｄ−１．点火プラグのサンプルの構成
点火プラグの複数種類のサンプルを用いた第３評価試験について説明する。以下に示す表６は、各サンプルのそれぞれの構成を示している。
D. Third evaluation test:
D-1. Configuration of Spark Plug Sample A third evaluation test using a plurality of types of spark plug samples will be described. Table 6 below shows each configuration of each sample.
この評価試験では、互いに構成が異なる３種類のサンプル３１〜３３が、評価された。３種類のサンプル３１〜３３の間では、表６に示すように、コイル２２０と、芯部２１０と、外筒部２３０と、の構成が互いに異なっている。
In this evaluation test, three types of
コイル２２０の線材２２２の材料には、インコネル、ＷＣ、(Ｌａ,Ｓｒ)ＭｎＯ３のいずれかが用いられた。線材２２２の直径ｄ（線径）は、０．１〜０．５ｍｍに設定された。サンプル３１〜３３のいずれにおいても線材２２２は、被覆部２２１で被覆されていない。
Any of Inconel, WC, and (La, Sr) MnO 3 was used as the material of the
芯部２１０の材料には、表６に示すようにＭｎＦｅ２Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ４、（Ｍｎ,Ｚｎ）Ｆｅ２Ｏ４のいずれかが用いられた。芯部２１０の気孔率ＡＲｉは、５〜１３％に設定された。気孔率ＡＲｉは、上述した方法によって測定された。サンプル３１〜３３のいずれにおいても、芯部２１０にＣｕは添加されていない。芯部２１０の直径Ｄ１は、１．３〜２ｍｍに設定された。
As shown in Table 6, any one of MnFe 2 O 4 , Fe 2 O 4 , and (Mn, Zn) Fe 2 O 4 was used as the material of the
外筒部２３０の材料には、表６に示すように上述した鉄含有酸化物のいずれかが用いられた。外筒部２３０の気孔率ＡＲｏは、２２％または２７％に設定された。気孔率ＡＲｏは、図４のＳ５０で用いられる混合物（シート）に占める鉄含有酸化物の粉末の割合と、Ｓ６０での焼成温度と、を調整することによって変更された。気孔率ＡＲｏは、上述した方法によって測定された。サンプル３１〜３３のいずれにおいても、外筒部２３０にＣｕは添加されていない。外筒部２３０の厚さＤ２は、０．１５〜１．２ｍｍに設定された。
As shown in Table 6, any of the above-described iron-containing oxides was used as the material of the
表６に示すように、コイル２２０の全体の巻数Ｎｔは、５５、６８、４６のいずれかに設定された。後端部分ＲＰの巻数Ｎｒは、４８、５２、３１のいずれかに設定された。表６には、さらに、コイル２２０の全体の巻数Ｎｔと、後端部分ＲＰの巻数Ｎｒと、に基づいて算出された後端巻数比ＴＲが示されている。表４に示すように、サンプル３１〜３３の後端巻数比ＴＲは、いずれも７０％以上８７％以下である。ここで、表６のサンプル１〜４の後端巻数比ＴＲは、５６％、２４％、５３％、２６％であり、いずれも７０％以上８７％以下の範囲外（７０％未満または８７％より大きい）である。
As shown in Table 6, the total number of turns Nt of the
なお、サンプル３１〜３３では、平均ピッチＰａは、約３８０μｍ、標準偏差σは、約３０μｍにそれぞれ設定された。したがって、３種類のサンプル３１〜３３では、（σ／Ｐａ）は、約０．０８であり、（σ／Ｐａ）≦０．２を満たす。なお、サンプル３１〜３３では、コイル長Ｌは、巻数Ｎｔに応じて調整された。サンプル３１〜３３において、絶縁体１０の貫通孔１２の径は、ノイズフィルタ２００の直径｛Ｄ１＋（２×Ｄ２）｝に応じて、ノイズフィルタ２００を挿入できるサイズとされ、およそ３ｍｍとされた。
In
Ｄ−２．試験の内容とその結果
第１評価試験として、第１評価試験と同様のノイズ試験を行った。その結果は、各サンプル３１〜３３について表７に示すとおりである。
D-2. Test Contents and Results As a first evaluation test, a noise test similar to the first evaluation test was performed. The results are as shown in Table 7 for each of the
表７に示すように、後端巻数比ＴＲが７０％以上８７％以下である実施形態のサンプル３１〜３３のノイズの減衰量は、耐久前、耐久後の両方で、全ての周波数について、基準を上回った。サンプル３１〜３３のノイズの減衰量は、耐久前、耐久後の両方で、全ての周波数について、後端巻数比ＴＲが７０％未満、または、８７％より大きいサンプル１〜４よりも大きかった。例えば、耐久前の３０ＭＨｚのノイズの減衰量は、サンプル３１〜３３では３２以上であるのに対して、サンプル１〜４では、２７以下であった。また、耐久後の３０ＭＨｚのノイズの減衰量は、サンプル３１〜３３では２５以上であるのに対して、サンプル１〜４では、１９以下であった。
As shown in Table 7, the amount of noise attenuation of the
以上の結果から、後端巻数比ＴＲが７０％以上８７％以下とすることで、点火プラグにおいて、ノイズフィルタ２００による電波ノイズの減衰性能をさらに向上できることが見いだされた。
From the above results, it has been found that when the rear end turns ratio TR is 70% or more and 87% or less, the attenuation performance of radio noise by the
Ｃ．変形例
（１）図１の点火プラグ１００では、接続部ＣＴは、抵抗体７０を含んでいる。これに代えて、接続部ＣＴは、抵抗体７０を含んでいなくても良い。この場合には、接続部ＣＴは、第３シール部８０とノイズフィルタ２００と第２シール部７５とで構成される。そして、第２シール部７５は、ノイズフィルタ２００と中心電極２０とに接触する。
C. Modification (1) In the
（２）図１の点火プラグ１００では、接続部ＣＴにおいて、抵抗体７０が先端側に位置し、ノイズフィルタ２００が後端側に位置している。これに代えて、抵抗体７０が後端側に位置し、ノイズフィルタ２００が先端側に位置しても良い。
(2) In the
（３）上記実施例では、ノイズフィルタ２００の母材ＭＭは、互いに別部材である芯部２１０と外筒部２３０とから構成されている。これに代えて、母材ＭＭは、１個の部材で構成され、該１個の部材の内部に線材２２２が埋設されていても良い。
(3) In the above embodiment, the base material MM of the
（４）上記実施形態では、芯部２１０と外筒部２３０とは共に多孔体であるが、芯部２１０と外筒部２３０の一方または両方は、緻密（気孔率が０）であっても良い。
(4) In the above embodiment, both the
（５）図１の点火プラグ１００の構成は、一例であり、種々の構成を採用可能である。例えば、中心電極２０のうちのギャップｇを形成する部分に、貴金属チップを設けても良い。また、接地電極３０のうちのギャップｇを形成する部分に、貴金属チップを設けてもよい。貴金属チップの材料としては、イリジウムや白金等の貴金属を含む合金を採用可能である。
(5) The configuration of the
また、図１の点火プラグ１００では、接地電極３０の先端部３１が、中心電極２０の先端方向Ｄ１側を向く面である先端面２０ｓ１と対向して、ギャップｇを形成している。この代わりに、接地電極３０の先端部が、中心電極２０の外周面と対向して、ギャップを形成してもよい。
Further, in the
また、図１の点火プラグ１００に代えて、主体金具５０の先端側に、ギャップｇを覆うとともに貫通孔が設けられたキャップを設けたプレチャンバ−プラグが採用されても良い。
Further, instead of the
以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。 As described above, the present invention has been described based on the embodiment and the modified examples. However, the above-described embodiment of the present invention is for facilitating understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The present invention can be modified and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and the present invention includes equivalents thereof.
５…ガスケット、６…第１後端側パッキン、７…第２後端側パッキン、８…先端側パッキン、９…タルク、１０…絶縁体、１１…第２縮外径部、１２…貫通孔、１３…脚部、１４…開口、１５…第１縮外径部、１６…縮内径部、１７…先端側胴部、１８…後端側胴部、１９…鍔部、２０…電極、２０…中心電極、２１…電極母材、２２…芯材、２３…頭部、２４…鍔部、２５…脚部、３０…接地電極、３１…先端部、３５…母材、３６…芯部、４０…端子金具、４１…キャップ装着部、４２…鍔部、４３…脚部、５０…主体金具、５１…工具係合部、５２…ネジ部、５３…加締部、５４…座部、５５…胴部、５６…縮内径部、５８…変形部、５９…貫通孔、６０…第１シール部、７５…第２シール部、８０…第３シール部、１００…点火プラグ、２００…ノイズフィルタ、２１０…芯部、２２０…コイル、２２１…被覆部、２２２…線材、２３０…外筒部
Claims (10)
前記絶縁体の外周に配置された主体金具と、
前記貫通孔の先端側に少なくとも一部が挿入された中心電極と、
前記貫通孔の後端側に少なくとも一部が挿入された端子金具と、
前記貫通孔内で、前記中心電極と前記端子金具とを電気的に接続する接続部と、
を備える点火プラグであって、
前記接続部は、
１種以上の鉄含有酸化物を含有する母材と、
前記母材に埋設され、導電性の材料で形成された螺旋状のコイルと、
を備え、
前記コイルのピッチの平均値をＰａとし、前記コイルのピッチの標準偏差をσとするとき、σ／Ｐａ≦０．２を満たすことを特徴とする、点火プラグ。 An insulator having a through hole extending in an axial direction;
A metal shell disposed on the outer periphery of the insulator;
A center electrode at least partially inserted at the tip side of the through-hole,
Terminal fittings at least partially inserted on the rear end side of the through hole,
In the through-hole, a connection portion for electrically connecting the center electrode and the terminal fitting,
A spark plug comprising:
The connection unit is
A matrix containing one or more iron-containing oxides;
A spiral coil embedded in the base material and formed of a conductive material,
With
A spark plug characterized by satisfying σ / Pa ≦ 0.2, where Pa is an average value of the coil pitch and σ is a standard deviation of the coil pitch.
前記母材は、
前記コイルに接するとともに前記コイルの径方向内側に配置され、１種以上の鉄含有酸化物を含有する棒状の芯部と、
前記コイルに接するとともに前記コイルの径方向外側を被覆し、１種以上の鉄含有酸化物を含有する筒状の外筒部と、
を備えることを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to claim 1, wherein
The base material is
A rod-shaped core portion that is arranged in contact with the coil and radially inside the coil and contains one or more iron-containing oxides,
A cylindrical outer cylinder portion that contacts the coil and covers the outside in the radial direction of the coil, and contains one or more iron-containing oxides,
A spark plug, comprising:
前記芯部の直径をＤ１（単位：ｍｍ）とし、前記外筒部の径方向の厚さをＤ２（単位：ｍｍ）とするとき、
０．１５≦（Ｄ２／Ｄ１）≦０．９２を満たすことを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to claim 2, wherein
When the diameter of the core is D1 (unit: mm) and the thickness of the outer cylinder in the radial direction is D2 (unit: mm),
A spark plug characterized by satisfying 0.15 ≦ (D2 / D1) ≦ 0.92.
前記外筒部の気孔率は、前記芯部の気孔率よりも高いことを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to claim 2, wherein:
The porosity of the outer cylinder portion is higher than the porosity of the core portion.
前記外筒部の気孔率は、２０％以下であることを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to claim 4, wherein
The porosity of the outer cylindrical portion is not more than 20%.
前記コイルは、カーボンとカーボン化合物から選択される１種以上の材料を主成分とする材料で形成された線材と、前記線材を被覆する金属製の被覆部と、を備えることを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to claim 1, wherein:
The coil is characterized by comprising a wire formed of a material containing at least one material selected from carbon and a carbon compound as a main component, and a metal covering portion that covers the wire. Spark plug.
前記被覆部は、ＮｉとＮｉＢとから選択される１種以上の材料を主成分とする材料で形成されていることを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to claim 6, wherein
The spark plug according to claim 1, wherein the covering portion is formed of a material mainly containing at least one material selected from Ni and NiB.
前記コイルは、ＮｉとＮｉＢとから選択される１種以上の材料を主成分とする材料で形成されていることを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to claim 1, wherein:
The spark plug according to claim 1, wherein the coil is formed of a material mainly containing at least one material selected from Ni and NiB.
前記芯部と前記外筒部との少なくとも一方のＣｕの含有率は、酸化物（ＣｕＯ）換算値で、０．５重量％以上、７重量％以下であることを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to claim 2, wherein:
The spark plug according to claim 1, wherein the content of Cu in at least one of the core and the outer cylinder is 0.5% by weight or more and 7% by weight or less in terms of oxide (CuO).
前記接続部は、前記貫通孔内で、前記主体金具の後端の位置を前記軸線方向に跨って配置され、
前記コイルは、前記主体金具の後端よりも先端側の先端部分と、前記主体金具の後端よりも後端側の後端部分と、を有し、
前記コイルの巻数に対する前記後端部分の巻数の比率は、７０％以上８７％以下であることを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to claim 1, wherein:
The connection portion is disposed in the through-hole so as to straddle a position of a rear end of the metal shell in the axial direction,
The coil has a tip portion closer to the front end than the rear end of the metal shell, and a rear end portion closer to the rear end than the rear end of the metal shell,
The ratio of the number of turns of the rear end portion to the number of turns of the coil is 70% or more and 87% or less.
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| JP7501256B2 (en) | 2020-09-09 | 2024-06-18 | 株式会社デンソー | Spark plug |
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