JP2877035B2 - 内燃機関用スパークプラグ - Google Patents
内燃機関用スパークプラグInfo
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- JP2877035B2 JP2877035B2 JP7148649A JP14864995A JP2877035B2 JP 2877035 B2 JP2877035 B2 JP 2877035B2 JP 7148649 A JP7148649 A JP 7148649A JP 14864995 A JP14864995 A JP 14864995A JP 2877035 B2 JP2877035 B2 JP 2877035B2
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- combustion engine
- spark plug
- electrode
- noble metal
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
- H01T13/39—Selection of materials for electrodes
Landscapes
- Spark Plugs (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関用スパークプ
ラグ、およびその電極に用いる貴金属チップ材料に関す
るものである。
ラグ、およびその電極に用いる貴金属チップ材料に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、内燃機関用のスパークプラグにお
いては、長寿命化（耐消耗性向上）と高性能化（飛火性
と着火性の向上）がますます要求されている。そこで、
高融点材料（融点２４５４°Ｃ）であるＩｒ（イリジウ
ム）材を含む貴金属チップ材料の採用が、英国特許第４
７９５４０号明細書、米国特許第４７４３７９３号明細
書、特開昭５６ー３５３０５号公報、特開昭５７ー１３
０３８４公報、特開平３ー１１０７７９公報、特開平５
ー５４９５３公報等で提案されている。 ただ、特開平５
ー５４９５３公報においては、いまだ十分なＩｒ材の耐
揮発消耗性を得ることができなかった。 さらに、長寿命
化は発火部に貴金属チップを使用することにより改善さ
れ、高性能化は細径電極を使用することによって改善さ
れることが知られており、その貴金属チップ材としては
特開平２ー４９３８８号公報に開示されているような、
Ｉｒ（イリジウム）またはＩｒ（イリジウム）ーＰｔ
（白金）合金等が知られている。上記の英国特許第４７
９５４０号明細書、米国特許第４７４３７９３号明細
書、特開昭５６ー３５３０５号公報、特開昭５７ー１３
０３８４公報、及び特開平３ー１１０７７９公報では、
いかに、Ｉｒ材の耐揮発消耗性を向上させるかについて
の記載や示唆が全くなされていない。また、このＩｒ材
を含む電極材料としては、特許第１４８８９１号明細書
や米国特許第１８５０８１９号明細書にも、接点電極材
料として提案されている。
いては、長寿命化（耐消耗性向上）と高性能化（飛火性
と着火性の向上）がますます要求されている。そこで、
高融点材料（融点２４５４°Ｃ）であるＩｒ（イリジウ
ム）材を含む貴金属チップ材料の採用が、英国特許第４
７９５４０号明細書、米国特許第４７４３７９３号明細
書、特開昭５６ー３５３０５号公報、特開昭５７ー１３
０３８４公報、特開平３ー１１０７７９公報、特開平５
ー５４９５３公報等で提案されている。 ただ、特開平５
ー５４９５３公報においては、いまだ十分なＩｒ材の耐
揮発消耗性を得ることができなかった。 さらに、長寿命
化は発火部に貴金属チップを使用することにより改善さ
れ、高性能化は細径電極を使用することによって改善さ
れることが知られており、その貴金属チップ材としては
特開平２ー４９３８８号公報に開示されているような、
Ｉｒ（イリジウム）またはＩｒ（イリジウム）ーＰｔ
（白金）合金等が知られている。上記の英国特許第４７
９５４０号明細書、米国特許第４７４３７９３号明細
書、特開昭５６ー３５３０５号公報、特開昭５７ー１３
０３８４公報、及び特開平３ー１１０７７９公報では、
いかに、Ｉｒ材の耐揮発消耗性を向上させるかについて
の記載や示唆が全くなされていない。また、このＩｒ材
を含む電極材料としては、特許第１４８８９１号明細書
や米国特許第１８５０８１９号明細書にも、接点電極材
料として提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記Ｉｒ材
は高融点（２４５４℃）である長所を有しているが、そ
の反面、９００°Ｃを越えると、揮発消耗が急激に大き
くなる傾向にある。一方、Ｐｔ−Ｉｒ合金は、高温揮発
しにくいＰｔを添加することにより合金の揮発性を軽減
することができるが、その反面、Ｐｔの融点（１７６９
℃）がＩｒに比較し大幅に低いため、Ｐｔの添加量が増
加するに従い耐消耗性の悪化が顕著になってくる。その
ため高性能化（飛火性と着火性の向上）のための有効な
手段である、電極の細径化に限界がでてくる。
は高融点（２４５４℃）である長所を有しているが、そ
の反面、９００°Ｃを越えると、揮発消耗が急激に大き
くなる傾向にある。一方、Ｐｔ−Ｉｒ合金は、高温揮発
しにくいＰｔを添加することにより合金の揮発性を軽減
することができるが、その反面、Ｐｔの融点（１７６９
℃）がＩｒに比較し大幅に低いため、Ｐｔの添加量が増
加するに従い耐消耗性の悪化が顕著になってくる。その
ため高性能化（飛火性と着火性の向上）のための有効な
手段である、電極の細径化に限界がでてくる。
【０００４】ところで、近年の内燃機関の性能向上に際
して、プラグに対しては、ますます熱負荷が厳しくなる
傾向にあり、より一層耐消耗性に優れた貴金属合金が求
められるようになってきており、高融点合金を検討し、
耐消耗性を向上させることが急務となっている。そこ
で、本発明は、上記の如き状況に対応して、高温耐熱性
に優れ、耐消耗性にも優れた貴金属チップを放電部に接
合したスパークプラグを提供することを目的とするもの
である。
して、プラグに対しては、ますます熱負荷が厳しくなる
傾向にあり、より一層耐消耗性に優れた貴金属合金が求
められるようになってきており、高融点合金を検討し、
耐消耗性を向上させることが急務となっている。そこ
で、本発明は、上記の如き状況に対応して、高温耐熱性
に優れ、耐消耗性にも優れた貴金属チップを放電部に接
合したスパークプラグを提供することを目的とするもの
である。
【０００５】また、本発明の他の目的は、高温耐熱性に
優れ、かつ耐消耗性にも優れた、スパークプラグ電極用
の貴金属チップを提供することを目的とするものであ
る。
優れ、かつ耐消耗性にも優れた、スパークプラグ電極用
の貴金属チップを提供することを目的とするものであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、種々の貴金属合金材を鋭意検討した結果、以
下の技術的手段を採用する。請求項１記載の発明では、
貫通孔（２ａ）を有した絶縁碍子（２）と、前記貫通孔
（２ａ）の一端に保持された中心電極（３）と、前記絶
縁碍子（２）を保持するハウジング（１）と、前記ハウ
ジング（１）の先端面に前記中心電極（３）と対向する
ように設けられた接地電極（４）と、前記中心電極
（３）と前記接地電極（４）とによって形成される火花
ギャップ（７）とを備え、前記中心電極（３）および／
または前記接地電極（４）の先端部の放電部位に貴金属
チップ（５、６）を接合した内燃機関用スパークプラグ
において、前記貴金属チップ（５、６）は、ＩｒーＲｈ
合金を９０ｗｔ％以上包含してなり、Ｒｈ添加量が３ｗ
ｔ％〜３０ｗｔ％の範囲であることを特徴とする。
するため、種々の貴金属合金材を鋭意検討した結果、以
下の技術的手段を採用する。請求項１記載の発明では、
貫通孔（２ａ）を有した絶縁碍子（２）と、前記貫通孔
（２ａ）の一端に保持された中心電極（３）と、前記絶
縁碍子（２）を保持するハウジング（１）と、前記ハウ
ジング（１）の先端面に前記中心電極（３）と対向する
ように設けられた接地電極（４）と、前記中心電極
（３）と前記接地電極（４）とによって形成される火花
ギャップ（７）とを備え、前記中心電極（３）および／
または前記接地電極（４）の先端部の放電部位に貴金属
チップ（５、６）を接合した内燃機関用スパークプラグ
において、前記貴金属チップ（５、６）は、ＩｒーＲｈ
合金を９０ｗｔ％以上包含してなり、Ｒｈ添加量が３ｗ
ｔ％〜３０ｗｔ％の範囲であることを特徴とする。
【０００７】請求項２記載の発明では、請求項１に記載
の内燃機関用スパークプラグにおいて、前記ＩｒーＲｈ
合金を９５〜９９．５ｗｔ％包含してなることを特徴と
する。 請求項３記載の発明では、請求項１に記載の内燃
機関用スパークプラグにおいて、前記ＩｒーＲｈ合金の
みからなることを特徴とする。請求項４記載の発明で
は、貫通孔（２ａ）を有した絶縁碍子（２）と、前記貫
通孔（２ａ）の一端に保持された中心電極（３）と、前
記絶縁碍子（２）を保持するハウジング（１）と、前記
ハウジング（１）の先端面に前記中心電極（３）と対向
するように設けられた接地電極（４）と、前記中心電極
（３）と前記接地電極（４）とによって形成される火花
ギャップ（７）とを備え、前記中心電極（３）および／
または前記接地電極（４）の先端部の放電部位に貴金属
チップ（５、６）を接合した内燃機関用スパークプラグ
において、前記貴金属チップ（５、６）は、少なくとも
ＩｒおよびＲｈを必須の元素として包含する合金からな
り、Ｉｒ添加量が最大であり、Ｒｈ添加量が２番目の添
加量であり、さらに、Ｒｈ添加量が３ｗｔ％〜３０ｗｔ
％の範囲であることを特徴とする。請求項５記載の発明
では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の内燃機
関用スパークプラグにおいて、前記貴金属チップ（５、
６）を構成するＩｒーＲｈ合金に、周期律表の３Ａ族の
酸化物または４Ａ族の酸化物のいずれか一方を０．５ｗ
ｔ％〜５ｗｔ％添加することを特徴とする。
の内燃機関用スパークプラグにおいて、前記ＩｒーＲｈ
合金を９５〜９９．５ｗｔ％包含してなることを特徴と
する。 請求項３記載の発明では、請求項１に記載の内燃
機関用スパークプラグにおいて、前記ＩｒーＲｈ合金の
みからなることを特徴とする。請求項４記載の発明で
は、貫通孔（２ａ）を有した絶縁碍子（２）と、前記貫
通孔（２ａ）の一端に保持された中心電極（３）と、前
記絶縁碍子（２）を保持するハウジング（１）と、前記
ハウジング（１）の先端面に前記中心電極（３）と対向
するように設けられた接地電極（４）と、前記中心電極
（３）と前記接地電極（４）とによって形成される火花
ギャップ（７）とを備え、前記中心電極（３）および／
または前記接地電極（４）の先端部の放電部位に貴金属
チップ（５、６）を接合した内燃機関用スパークプラグ
において、前記貴金属チップ（５、６）は、少なくとも
ＩｒおよびＲｈを必須の元素として包含する合金からな
り、Ｉｒ添加量が最大であり、Ｒｈ添加量が２番目の添
加量であり、さらに、Ｒｈ添加量が３ｗｔ％〜３０ｗｔ
％の範囲であることを特徴とする。請求項５記載の発明
では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の内燃機
関用スパークプラグにおいて、前記貴金属チップ（５、
６）を構成するＩｒーＲｈ合金に、周期律表の３Ａ族の
酸化物または４Ａ族の酸化物のいずれか一方を０．５ｗ
ｔ％〜５ｗｔ％添加することを特徴とする。
【０００８】請求項６記載の発明では、請求項５に記載
の内燃機関用スパークプラグにおいて、前記周期律表の
３Ａ族の酸化物はＹ2 Ｏ3 であることを特徴とする。請
求項７記載の発明では、請求項５に記載の内燃機関用ス
パークプラグにおいて、前記周期律表の４Ａ族の酸化物
はＺｒＯ2 であることを特徴とする。請求項８記載の発
明では、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の内燃
機関用スパークプラグにおいて、前記中心電極（３）の
放電部位に配置される貴金属チップ（５）は外径をＡと
し、高さをＢとした円柱形状からなり、 ０．５ｍｍ≦Ａ≦２．０ｍｍ ０．３ｍｍ≦Ｂ≦２．５ｍｍ 上記寸法条件を満たしていることを特徴とする。
の内燃機関用スパークプラグにおいて、前記周期律表の
３Ａ族の酸化物はＹ2 Ｏ3 であることを特徴とする。請
求項７記載の発明では、請求項５に記載の内燃機関用ス
パークプラグにおいて、前記周期律表の４Ａ族の酸化物
はＺｒＯ2 であることを特徴とする。請求項８記載の発
明では、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の内燃
機関用スパークプラグにおいて、前記中心電極（３）の
放電部位に配置される貴金属チップ（５）は外径をＡと
し、高さをＢとした円柱形状からなり、 ０．５ｍｍ≦Ａ≦２．０ｍｍ ０．３ｍｍ≦Ｂ≦２．５ｍｍ 上記寸法条件を満たしていることを特徴とする。
【０００９】請求項９記載の発明では、請求項１ないし
８のいずれか１つに記載の内燃機関用スパークプラグに
おいて、前記接地電極（４）の放電部位に配置される貴
金属チップ（６）は外径をＣとし、高さをＤとした円柱
形状からなり、 ０．５ｍｍ≦Ｃ≦１．７ｍｍ ０．３ｍｍ≦Ｄ≦１．０ｍｍ 上記寸法条件を満たしていることを特徴とする。
８のいずれか１つに記載の内燃機関用スパークプラグに
おいて、前記接地電極（４）の放電部位に配置される貴
金属チップ（６）は外径をＣとし、高さをＤとした円柱
形状からなり、 ０．５ｍｍ≦Ｃ≦１．７ｍｍ ０．３ｍｍ≦Ｄ≦１．０ｍｍ 上記寸法条件を満たしていることを特徴とする。
【００１０】請求項１０記載の発明では、請求項１ない
し９のいずれか１つに記載の内燃機関用スパークプラグ
において、前記中心電極（３）はＮｉ合金を母材として
構成されており、この中心電極（３）先端の放電部位に
前記貴金属チップ（５）がレーザー溶接または抵抗溶接
によって接合されていることを特徴とする。請求項１１
記載の発明では、請求項１ないし１０のいずれか１つに
記載の内燃機関用スパークプラグにおいて、前記接地電
極（４）はＮｉ合金を母材として構成されており、この
接地電極（４）の放電部位に前記貴金属チップ（６）が
レーザー溶接又は抵抗溶接によって接合されていること
を特徴とする。なお、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。
し９のいずれか１つに記載の内燃機関用スパークプラグ
において、前記中心電極（３）はＮｉ合金を母材として
構成されており、この中心電極（３）先端の放電部位に
前記貴金属チップ（５）がレーザー溶接または抵抗溶接
によって接合されていることを特徴とする。請求項１１
記載の発明では、請求項１ないし１０のいずれか１つに
記載の内燃機関用スパークプラグにおいて、前記接地電
極（４）はＮｉ合金を母材として構成されており、この
接地電極（４）の放電部位に前記貴金属チップ（６）が
レーザー溶接又は抵抗溶接によって接合されていること
を特徴とする。なお、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【発明の作用効果】請求項１〜１１記載の発明によれ
ば、中心電極、接地電極の放電部を形成する貴金属チッ
プとして、従来使用されていた、ＩｒないしはＩｒーＰ
ｔ合金に対して、高融点であるＩｒのメリットを生かし
つつ、Ｉｒの高温揮発性を防止するために、Ｐｔより更
に融点の高いＲｈ（融点は１９６０°Ｃ）を添加するこ
とにより、高温耐熱性に優れていると同時に、耐消耗性
を向上させることができる。また、耐消耗性向上の利点
をより有効に活用するため、前記貴金属チップを細径化
することにより、放電電圧低減、着火性向上等の性能向
上を図ることができる。
ば、中心電極、接地電極の放電部を形成する貴金属チッ
プとして、従来使用されていた、ＩｒないしはＩｒーＰ
ｔ合金に対して、高融点であるＩｒのメリットを生かし
つつ、Ｉｒの高温揮発性を防止するために、Ｐｔより更
に融点の高いＲｈ（融点は１９６０°Ｃ）を添加するこ
とにより、高温耐熱性に優れていると同時に、耐消耗性
を向上させることができる。また、耐消耗性向上の利点
をより有効に活用するため、前記貴金属チップを細径化
することにより、放電電圧低減、着火性向上等の性能向
上を図ることができる。
【００１４】また、耐消耗性向上の利点をより有効に活
用するため、前記貴金属チップを細径化することによ
り、放電電圧低減、着火性向上等の性能向上を図ること
ができる。
用するため、前記貴金属チップを細径化することによ
り、放電電圧低減、着火性向上等の性能向上を図ること
ができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図１は本発明の一実施例を示す内燃機関用スパー
クプラグの半断面であり、図２にその要部詳細を示す。
この内燃機関用スパークプラグは、鉄等の金属材料によ
って構成された円環状のハウジング１を備えており、こ
のハウジング１の下方部の外周にはねじ部１ａが形成さ
れている。
する。図１は本発明の一実施例を示す内燃機関用スパー
クプラグの半断面であり、図２にその要部詳細を示す。
この内燃機関用スパークプラグは、鉄等の金属材料によ
って構成された円環状のハウジング１を備えており、こ
のハウジング１の下方部の外周にはねじ部１ａが形成さ
れている。
【００１６】また、ハウジング１の内部には、アルミナ
等の絶縁材料で成形された筒状の絶縁碍子２の下端部が
同軸的に挿入され、ハウジング１の上端部１ｂをかしめ
ることにより、この両者１、２は一体に結合されてい
る。そして、この絶縁碍子２の貫通孔２ａ（中空部）の
一端（下端）側には、中心電極３が挿入され、保持され
ている。
等の絶縁材料で成形された筒状の絶縁碍子２の下端部が
同軸的に挿入され、ハウジング１の上端部１ｂをかしめ
ることにより、この両者１、２は一体に結合されてい
る。そして、この絶縁碍子２の貫通孔２ａ（中空部）の
一端（下端）側には、中心電極３が挿入され、保持され
ている。
【００１７】この中心電極３は、耐熱性等に優れている
Ｎｉ合金を母材として構成されており、具体的には中心
電極３の内材（中心材）が銅で構成され、外材（外皮
材）がＮｉ（ニッケル）基合金によって構成された円柱
体で構成されている。この中心電極３の先端部３ａは絶
縁碍子２の下端から露出されるようになっている。さら
に、この中心電極３の先端部３ａに対向する位置には、
ハウジング１の端面から一体的に湾曲して延出された接
地電極４が配置されている。この接地電極４もＮｉ基合
金によって構成されている。これら中心電極３の先端部
３ａ及びこれに対向する接地電極４の放電部位には、貴
金属チップ５、６がレーザー溶接、または抵抗溶接等の
接合手段にて接合され、この両者５、６の間に火花ギャ
ップ７が形成されている。
Ｎｉ合金を母材として構成されており、具体的には中心
電極３の内材（中心材）が銅で構成され、外材（外皮
材）がＮｉ（ニッケル）基合金によって構成された円柱
体で構成されている。この中心電極３の先端部３ａは絶
縁碍子２の下端から露出されるようになっている。さら
に、この中心電極３の先端部３ａに対向する位置には、
ハウジング１の端面から一体的に湾曲して延出された接
地電極４が配置されている。この接地電極４もＮｉ基合
金によって構成されている。これら中心電極３の先端部
３ａ及びこれに対向する接地電極４の放電部位には、貴
金属チップ５、６がレーザー溶接、または抵抗溶接等の
接合手段にて接合され、この両者５、６の間に火花ギャ
ップ７が形成されている。
【００１８】中心電極３の上端側には、周知のように中
心軸８、端子部９が電気的に接続されており、この端子
部９には火花発生用の高電圧を印加する外部回路が接続
されるようになっている。また、ハウジング１のねじ部
１ａの上端部にはエンジンへの取り付け時のシール用ガ
スケット１０が設けられている。ところで、本発明は上
記した貴金属チップ５及び貴金属チップ６の合金材料を
特徴とするものであって、この両貴金属チップ５、６の
少なくともいずれか一方は高融点で耐消耗性にすぐれた
Ｉｒ（イリジウム）をベースに、Ｉｒの高温揮発性を防
止するために、Ｒｈ（ロジウム）を添加したＩｒーＲｈ
合金から構成している。
心軸８、端子部９が電気的に接続されており、この端子
部９には火花発生用の高電圧を印加する外部回路が接続
されるようになっている。また、ハウジング１のねじ部
１ａの上端部にはエンジンへの取り付け時のシール用ガ
スケット１０が設けられている。ところで、本発明は上
記した貴金属チップ５及び貴金属チップ６の合金材料を
特徴とするものであって、この両貴金属チップ５、６の
少なくともいずれか一方は高融点で耐消耗性にすぐれた
Ｉｒ（イリジウム）をベースに、Ｉｒの高温揮発性を防
止するために、Ｒｈ（ロジウム）を添加したＩｒーＲｈ
合金から構成している。
【００１９】本発明者は、上記ＩｒーＲｈ合金からなる
貴金属チップ５、６の耐消耗性について実験したとこ
ろ、図３に示す評価結果が得られた。図３はＩｒ及びＩ
ｒと代表的な白金族貴金属（Ｐｔ．Ｐｄ．Ｒｈ）との合
金についてエンジン耐久試験を実施し、そのチップ消耗
量（火花ギャップ７の拡大量）を測定し、その測定結果
を示したものである。
貴金属チップ５、６の耐消耗性について実験したとこ
ろ、図３に示す評価結果が得られた。図３はＩｒ及びＩ
ｒと代表的な白金族貴金属（Ｐｔ．Ｐｄ．Ｒｈ）との合
金についてエンジン耐久試験を実施し、そのチップ消耗
量（火花ギャップ７の拡大量）を測定し、その測定結果
を示したものである。
【００２０】試験条件は４サイクル４気筒２０００ＣＣ
のエンジンを用いて、全負荷４０００ｒｐｍにて連続運
転し、火花ギャップ７の拡大量を調査した。供試プラグ
は中心電極３、接地電極４とも同材質の貴金属チップ
５、６を用いた。まず、中心電極側３の貴金属チップ５
は、Ｉｒ１００％、Ｉｒー１０ｗｔ％Ｐｄ、Ｉｒ
ー１０ｗｔ％Ｐｔ、Ｉｒー１０ｗｔ％Ｒｈを評価し
た。また、このとき、チップサイズは全て外径Ａ＝１．
０ｍｍ、高さＢ＝１．５ｍｍに統一した。
のエンジンを用いて、全負荷４０００ｒｐｍにて連続運
転し、火花ギャップ７の拡大量を調査した。供試プラグ
は中心電極３、接地電極４とも同材質の貴金属チップ
５、６を用いた。まず、中心電極側３の貴金属チップ５
は、Ｉｒ１００％、Ｉｒー１０ｗｔ％Ｐｄ、Ｉｒ
ー１０ｗｔ％Ｐｔ、Ｉｒー１０ｗｔ％Ｒｈを評価し
た。また、このとき、チップサイズは全て外径Ａ＝１．
０ｍｍ、高さＢ＝１．５ｍｍに統一した。
【００２１】一方、接地電極４の貴金属チップ６は、中
心電極３の貴金属チップ５と同材質からなり、そのチッ
プサイズは全て外径Ｃ＝１．０ｍｍ、高さＤ＝０．５ｍ
ｍに統一した。その結果、図３に示す如く、Ｉｒに他の
貴金属を添加した方が、チップ消耗量が減少し、耐消耗
性を改善できる傾向を持つことが分かった。その中で
も、特に、Ｒｈ添加は耐消耗性が優れ、寿命を延長させ
ることができる。
心電極３の貴金属チップ５と同材質からなり、そのチッ
プサイズは全て外径Ｃ＝１．０ｍｍ、高さＤ＝０．５ｍ
ｍに統一した。その結果、図３に示す如く、Ｉｒに他の
貴金属を添加した方が、チップ消耗量が減少し、耐消耗
性を改善できる傾向を持つことが分かった。その中で
も、特に、Ｒｈ添加は耐消耗性が優れ、寿命を延長させ
ることができる。
【００２２】上記のようにＩｒ１００％の場合に耐消耗
性の改善効果が小さくなる理由は、Ｉｒ１００％は高融
点にもかかわらず、１０００℃近辺にてＩｒＯ3 の酸化
物となり、この酸化物は揮発性を有するため、消耗量が
多くなるのである。そこで、Ｉｒに高温揮発しにくい貴
金属を添加することにより、揮発消耗を防止することが
でき、Ｐｔ（融点１７６９℃）、Ｐｄ（融点１５５２
℃）に比べ、特に、Ｒｈの融点は１９６０℃と高く、添
加の効果が大きいと考えられる。
性の改善効果が小さくなる理由は、Ｉｒ１００％は高融
点にもかかわらず、１０００℃近辺にてＩｒＯ3 の酸化
物となり、この酸化物は揮発性を有するため、消耗量が
多くなるのである。そこで、Ｉｒに高温揮発しにくい貴
金属を添加することにより、揮発消耗を防止することが
でき、Ｐｔ（融点１７６９℃）、Ｐｄ（融点１５５２
℃）に比べ、特に、Ｒｈの融点は１９６０℃と高く、添
加の効果が大きいと考えられる。
【００２３】ところで、上記試験では、中心電極３側の
貴金属チップ５のサイズは 外径Ａ＝１．０ｍｍ、高さ
Ｂ＝１．５ｍｍに設定したが、外径Ａは０．５ｍｍから
２．０ｍｍの範囲が望ましい。すなわち、外径Ａが０．
５ｍｍより細径では著しく耐消耗性が悪化し、長寿命プ
ラグとして成立しなくなる。一方、外径Ａが２．０ｍｍ
を越えると、着火性の悪化及び放電電圧の上昇等に伴
い、性能向上の効果が少なくなる。
貴金属チップ５のサイズは 外径Ａ＝１．０ｍｍ、高さ
Ｂ＝１．５ｍｍに設定したが、外径Ａは０．５ｍｍから
２．０ｍｍの範囲が望ましい。すなわち、外径Ａが０．
５ｍｍより細径では著しく耐消耗性が悪化し、長寿命プ
ラグとして成立しなくなる。一方、外径Ａが２．０ｍｍ
を越えると、着火性の悪化及び放電電圧の上昇等に伴
い、性能向上の効果が少なくなる。
【００２４】また、高さＢは０．３ｍｍから２．５ｍｍ
の範囲が望ましい。すなわち、貴金属チップ５の安定し
た溶接性を得るためには、高さＢとして少なくとも０．
３ｍｍ以上は必要となり、また材料強度から高さＢが
２．５ｍｍを越えると、貴金属チップ５の折損等の不具
合が発生する傾向にある。一方、接地電極４側の貴金属
チップ６のサイズは、外径Ｃ＝１．０ｍｍ、高さＤ＝
０．５ｍｍで実施したが、外径Ｃは０．５ｍｍから１．
７ｍｍの範囲が望ましい。すなわち、外径Ｃが０．５ｍ
ｍより細径では著しく耐消耗性が悪化し、長寿命プラグ
として成立しなくなる。一方、外径Ｃが１．７ｍｍを越
えると、接地電極４の母材に対して、チップ６が大きす
ぎて、安定した溶接性が得られなくなる。また、高さＤ
は０．３ｍｍから１．０ｍｍの範囲が望ましい。すなわ
ち、チップ６の安定した溶接性を得るためには高さＤと
して０．３ｍｍ以上は必要となり、また高さＤが１．０
ｍｍを越えると、チップ温度上昇による消耗が著しくな
る傾向にある。
の範囲が望ましい。すなわち、貴金属チップ５の安定し
た溶接性を得るためには、高さＢとして少なくとも０．
３ｍｍ以上は必要となり、また材料強度から高さＢが
２．５ｍｍを越えると、貴金属チップ５の折損等の不具
合が発生する傾向にある。一方、接地電極４側の貴金属
チップ６のサイズは、外径Ｃ＝１．０ｍｍ、高さＤ＝
０．５ｍｍで実施したが、外径Ｃは０．５ｍｍから１．
７ｍｍの範囲が望ましい。すなわち、外径Ｃが０．５ｍ
ｍより細径では著しく耐消耗性が悪化し、長寿命プラグ
として成立しなくなる。一方、外径Ｃが１．７ｍｍを越
えると、接地電極４の母材に対して、チップ６が大きす
ぎて、安定した溶接性が得られなくなる。また、高さＤ
は０．３ｍｍから１．０ｍｍの範囲が望ましい。すなわ
ち、チップ６の安定した溶接性を得るためには高さＤと
して０．３ｍｍ以上は必要となり、また高さＤが１．０
ｍｍを越えると、チップ温度上昇による消耗が著しくな
る傾向にある。
【００２５】次に、図３に示す試験において、ＩｒにＲ
ｈを添加した合金の耐消耗性が良いという結果が得られ
たので、Ｒｈ添加合金について詳細に耐消耗性に関する
評価を行った。評価条件、テストプラグの貴金属チップ
サイズ等は図３に示す仕様と全く同じで行い、Ｒｈ添加
量を各種に変えた１４のチップ材料について消耗量を調
査した結果を図４の表に示す。
ｈを添加した合金の耐消耗性が良いという結果が得られ
たので、Ｒｈ添加合金について詳細に耐消耗性に関する
評価を行った。評価条件、テストプラグの貴金属チップ
サイズ等は図３に示す仕様と全く同じで行い、Ｒｈ添加
量を各種に変えた１４のチップ材料について消耗量を調
査した結果を図４の表に示す。
【００２６】図４は、４００Ｈのエンジン運転後におけ
るチップ消耗量（ギャップ拡大量）を示したものであ
り、その結果、Ｒｈ添加量が１．０ｗｔ％以上あれば、
チップ消耗量が０．１８ｍｍ以下となり、耐消耗性が大
幅に向上することがわかる。なお、Ｒｈ添加量が増加す
るほど、もろく、端部が欠けやすくなる傾向にあるた
め、スパークプラグ放電部の貴金属チップ材としては、
Ｒｈ添加量は６０ｗｔ％が上限である。
るチップ消耗量（ギャップ拡大量）を示したものであ
り、その結果、Ｒｈ添加量が１．０ｗｔ％以上あれば、
チップ消耗量が０．１８ｍｍ以下となり、耐消耗性が大
幅に向上することがわかる。なお、Ｒｈ添加量が増加す
るほど、もろく、端部が欠けやすくなる傾向にあるた
め、スパークプラグ放電部の貴金属チップ材としては、
Ｒｈ添加量は６０ｗｔ％が上限である。
【００２７】また、さらに周期律表の３Ａ族Ｙの酸化物
（Ｙ2 Ｏ3 ）、４Ａ族Ｚｒの酸化物（ＺｒＯ2 ）を０．
５〜５ｗｔ％添加することにより、耐消耗性を一層向上
できることがＮＯ．１１〜ＮＯ．１４のチップ材料から
分かる。なお、ＩｒにＲｈを添加する方法として、溶解
法と焼結法があるが、どちらの方法にて作成した試料に
おいても、耐消耗性に及ぼす効果に大差ないことを確認
している。
（Ｙ2 Ｏ3 ）、４Ａ族Ｚｒの酸化物（ＺｒＯ2 ）を０．
５〜５ｗｔ％添加することにより、耐消耗性を一層向上
できることがＮＯ．１１〜ＮＯ．１４のチップ材料から
分かる。なお、ＩｒにＲｈを添加する方法として、溶解
法と焼結法があるが、どちらの方法にて作成した試料に
おいても、耐消耗性に及ぼす効果に大差ないことを確認
している。
【００２８】また、前述の実施例では、中心電極３およ
び接地電極４の放電部位にそれぞれ貴金属チップ５、６
を接合しているが、例えば中心電極３のみに貴金属チッ
プ５を接合し、接地電極４には貴金属チップ６を接合し
ないタイプのスパークプラグにも本発明を適用できる。
び接地電極４の放電部位にそれぞれ貴金属チップ５、６
を接合しているが、例えば中心電極３のみに貴金属チッ
プ５を接合し、接地電極４には貴金属チップ６を接合し
ないタイプのスパークプラグにも本発明を適用できる。
【図１】本発明の一実施例を示す内燃機関用スパークプ
ラグの半断面図である。
ラグの半断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】各種貴金属チップの消耗量評価結果を示すグラ
フである。
フである。
【図４】Ｒｈ添加量を各種に変えた貴金属チップ材料の
消耗量を示す表である。
消耗量を示す表である。
１…金属ハウジング、２…絶縁碍子、３…中心電極、４
…接地電極、５、６…貴金属チップ、７…火花ギャッ
プ。
…接地電極、５、６…貴金属チップ、７…火花ギャッ
プ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀部 県司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−130384（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−110779（ＪＰ，Ａ) 特許148891（ＪＰ，Ｃ２) 米国特許1850819（ＵＳ，Ａ) 英国特許479540（ＧＢ，Ｂ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01T 13/39 C22C 5/04
Claims (11)
- 【請求項１】 貫通孔を有した絶縁碍子と、 前記貫通孔の一端に保持された中心電極と、 前記絶縁碍子を保持するハウジングと、 前記ハウジングの先端面に前記中心電極と対向するよう
に設けられた接地電極と、 前記中心電極と前記接地電極とによって形成される火花
ギャップとを備え、 前記中心電極および／または前記接地電極の先端部の放
電部位に貴金属チップを接合した内燃機関用スパークプ
ラグにおいて、 前記貴金属チップは、ＩｒーＲｈ合金を９０ｗｔ％以上
包含してなり、Ｒｈ添加量が３ｗｔ％〜３０ｗｔ％の範
囲であることを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項２】 前記貴金属チップは、前記ＩｒーＲｈ合
金を９５〜９９．５ｗｔ％包含してなることを特徴とす
る請求項１に記載の内燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項３】 前記貴金属チップは、前記ＩｒーＲｈ合
金のみからなることを特徴とする請求項１に記載の内燃
機関用スパークプラグ。 - 【請求項４】 貫通孔を有した絶縁碍子と、 前記貫通孔の一端に保持された中心電極と、 前記絶縁碍子を保持するハウジングと、 前記ハウジングの先端面に前記中心電極と対向するよう
に設けられた接地電極と、 前記中心電極と前記接地電極とによって形成される火花
ギャップとを備え、 前記中心電極および／または前記接地電極の先端部の放
電部位に貴金属チップを接合した内燃機関用スパークプ
ラグにおいて、 前記貴金属チップは、少なくともＩｒおよびＲｈを必須
の元素として包含する合金からなり、Ｉｒ添加量が最大
であり、Ｒｈ添加量が２番目の添加量であり、 さらに、Ｒｈ添加量が３ｗｔ％〜３０ｗｔ％の範囲であ
ることを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項５】 前記貴金属チップを構成するＩｒーＲｈ
合金に、周期律表の３Ａ族の酸化物または４Ａ族の酸化
物のいずれか一方を０．５ｗｔ％〜５ｗｔ％添加するこ
とを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載
の内燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項６】 前記周期律表の３Ａ族の酸化物はＹ 2 Ｏ
3 であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関用
スパークプラグ。 - 【請求項７】 前記周期律表の４Ａ族の酸化物はＺｒＯ
2 であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関用
スパークプラグ。 - 【請求項８】 前記中心電極の放電部位に配置される貴
金属チップは外径をＡとし、高さをＢとした円柱形状か
らなり、 ０．５ｍｍ≦Ａ≦２．０ｍｍ ０．３ｍｍ≦Ｂ≦２．５ｍｍ 上記寸法条件を満たしていることを特徴とする請求項１
ないし７のいずれか１つに記載の 内燃機関用スパークプ
ラグ。 - 【請求項９】 前記接地電極の放電部位に配置される貴
金属チップは外径をＣとし、高さをＤとした円柱形状か
らなり、 ０．５ｍｍ≦Ｃ≦１．７ｍｍ ０．３ｍｍ≦Ｄ≦１．０ｍｍ 上記寸法条件を満たしていることを特徴とする請求項１
ないし８のいずれか１つに記載の 内燃機関用スパークプ
ラグ。 - 【請求項１０】 前記中心電極はＮｉ合金を母材として
構成されており、この中心電極先端の放電部位に前記貴
金属チップがレーザー溶接または抵抗溶接によって接合
されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれ
か１つに記載の内燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項１１】 前記接地電極はＮｉ合金を母材として
構成されており、この接地電極の放電部位に前記貴金属
チップがレーザー溶接又は抵抗溶接によって接合されて
いることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１
つに記載の内燃機関用スパークプラグ。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7148649A JP2877035B2 (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | 内燃機関用スパークプラグ |
| GBGB9612207.2A GB9612207D0 (en) | 1995-06-15 | 1996-06-11 | Spark plug for internal combustion engine |
| US08/663,528 US6094000A (en) | 1995-06-15 | 1996-06-13 | Spark plug for internal combustion engine |
| DE29624444U DE29624444U1 (de) | 1995-06-15 | 1996-06-14 | Zündkerze für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung |
| DE19623795A DE19623795C2 (de) | 1995-06-15 | 1996-06-14 | Zündkerze für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung |
| CN96102284A CN1056019C (zh) | 1995-06-15 | 1996-06-14 | 内燃机用的火花塞 |
| KR1019960021673A KR100292083B1 (ko) | 1995-06-15 | 1996-06-15 | 내연기관용스파크플러그 |
| GB9612834A GB2302367B (en) | 1995-06-15 | 1996-06-17 | Spark plug for internal combustion engine |
| US08/933,838 US6262522B1 (en) | 1995-06-15 | 1997-09-19 | Spark plug for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7148649A JP2877035B2 (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | 内燃機関用スパークプラグ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH097733A JPH097733A (ja) | 1997-01-10 |
| JP2877035B2 true JP2877035B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=15457533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7148649A Expired - Lifetime JP2877035B2 (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | 内燃機関用スパークプラグ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6094000A (ja) |
| JP (1) | JP2877035B2 (ja) |
| KR (1) | KR100292083B1 (ja) |
| CN (1) | CN1056019C (ja) |
| DE (1) | DE19623795C2 (ja) |
| GB (1) | GB9612207D0 (ja) |
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