JP3010234B2 - 外側電極を多極化したスパークプラグ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電極消耗を抑制するため、外側電極を複数
本にしたスパークプラグに関する。

［従来の技術］ 従来より、特開昭51−95540号公報、特開昭53−95443
号公報に示されるように、外側電極を多極化したスパー
クプラグが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、従来の、外側電極を多極化したスパークプ
ラグはつぎのような欠点がある。

毎サイクルの混合気の流入に基づく冷却効果が外側電
極の多極化に伴い低下するので、通常のスパークプラグ
と同じ耐熱性を確保するためには、脚長を0.5mm〜2mm短
くする必要がある。また、気中ギャップ間を混合気が触
れ、火災柱を形成する機会が、外側一極スパークプラグ
に比べ低下するので、着火性が多少悪い。

この様な理由により、特に従来のスパークプラグは脚
長を短くする分だけ汚損に弱いという欠点を有する。

本発明の目的は、耐汚損性に優れた、外側電極を多極
化したスパークプラグの提供にある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を採用
した。

（１）筒状の主体金具と、前端部を裸出して前記主体金
具に嵌め込まれる軸孔付きの絶縁体と、発火部を突出し
て前記絶縁体の軸孔に嵌め込まれる中心電極と、前記発
火部の側面と平行に対向する先端面、前記絶縁体の前端
面と平行に配される先端内周部を有し、後端を前記主体
金具の先端部に固着した複数の外側電極とを備えてな
る、外側電極を多極化したスパークプラグにおいて、各
外側電極の先端内周部と、前記絶縁体の前端面との間隔
ｂを、0.3mm〜1.2mmにし、かつ前記外側電極の先端面が
前記絶縁体の前端面の縁より内側に来るように配し、前
記発火部の側面と前記外側電極の先端面との間の気中ギ
ャップの隙間をａ、前記前端面より後部に位置する前記
絶縁体の外周面と前記外側電極との距離をｃとした場
合、（a/2）≦ｂ≦（3a/2）、ｃ＞ａを満足し、絶縁体
表面が清浄な場合には電気気中ギャップで、絶縁体表面
が汚損して絶縁抵抗が低下すると前記絶縁体の前記前端
面と前記外側電極の前記先端内周部との間で火花放電を
生じるようにした。

（２）筒状の主体金具と、前端部を裸出して前記主体金
具に嵌め込まれる軸孔付きの絶縁体と、発火部を突出し
て前記絶縁体の軸孔に嵌め込まれる中心電極と、前記発
火部の側面と平行に対向する先端面、前記絶縁体の前端
面と平行に配される先端内周部を有し、後端を前記主体
金具の先端部に固着した複数の外側電極とを備えてな
る、外側電極を多極化したスパークプラグにおいて、各
外側電極の先端内周部と、前記絶縁体の前端面との間隔
ｂを0.3mm〜1.2mmにし、かつ前記外側電極の先端面が前
記絶縁体の前端面の縁より外側に来るように配し、前記
発火部の側面と前記外側電極の先端面との間の気中ギャ
ップの隙間をａ、前記前端面より後部に位置する前記絶
縁体の外周面と前記外側電極との距離をｃ、前記外側電
極と前記絶縁体の前端面縁との距離をｄとした場合、
（a/2）≦ｄ≦（3a/2）、ｃ＞ａを満足し、絶縁体表面
が清浄な場合には前記気中ギャップで、絶縁体表面が汚
損して絶縁抵抗が低下すると前記絶縁体の前記前端面と
前記外側電極の前記先端内周部との間で火花放電を生じ
るようにした。

［作用および発明の効果］ （請求項１について） 外側電極の先端内周部と、絶縁体の前端面またはその
延長平面との間隔ｂを、0.3mm〜1.2mmにした。このた
め、絶縁体の裸出量が多くなり冷却効果が増大するので
耐熱性が確保される。よって、脚長は短かくする必要が
なく、または極僅か短くするだけでよい。

また、燻りにより絶縁抵抗が低下すると、絶縁体の前
端面を火花が走って外側電極に到達し火花による自己清
浄が成される。なお、間隔ｂが0.3mm未満であるとセミ
沿面放電を起こし、チャンネリング等が発生し易くな
る。1.2mmを越えると、上記冷却効果や自己清浄の効果
が劣るようになる。

絶縁体表面が清浄な場合、前端面と外側電極との間に
火花が飛ぶ放電電圧は気中ギャップの放電電圧の1/2〜3
/4である。従って、気中ギャップで火花を飛ばすには
（a/2）≦ｂにする必要がある。

絶縁体表面が汚損状態の場合、前端面は導電体と同様
になる。理論的にはｂ≦ａ、ｃ＞ａであるが、偏心を考
慮し、ｂ≦（3a/2）、ｃ＞ａであれば、絶縁体の前端面
と外側電極の先端内周部との間で火花放電し、前端面は
火花により自己清浄する。

（請求項２について） 絶縁体表面が清浄な場合、前端面と外側電極との間に
火花が飛ぶ放電電圧は気中ギャップの放電電圧の1/2〜3
/4である。従って、気中ギャップで火花を飛ばすには
（a/2）≦ｄにする必要がある。

絶縁体表面が汚損状態の場合、前端面は導電体と同様
になる。理論的にはｄ≦ａ、ｃ＞ａであるが、偏心を考
慮し、ｄ≦（3a/2）、ｃ＞ａであれば、絶縁体の前端面
と外側電極の先端内周部との間まで火花放電し、前端面
は火花により自己清浄する。

［実施例］ 本発明の第１実施例（請求項２に対応）を第１図〜第
３図に基づき説明する。

第１図、第２図に示すごとく、外側三極スパークプラ
グＡは、筒状の主体金具１と、前端部（脚長部）21を裸
出して主体金具１に嵌め込まれる軸孔22付きの絶縁体２
と、発火部31を突出して絶縁体２の軸孔22に嵌め込まれ
る中心電極３と、発火部31の側面と平行に対向する先端
面41、絶縁体２の前端面23と平行に配される先端内周部
42を有し、後端43を主体金具１の先端部11に溶接した三
本の外側電極４とを備えてなる。

主体金具１は、低炭素鋼で形成され、外周に機関への
取次けねじ（M14×1.25）を形成したねじ部12、プラグ
レンチが嵌まる六角部13、中胴部14（直径19.5mm）を有
する。

絶縁体２は、アルミナを主体とするセラミック焼結体
である。この絶縁体２の脚長は14mmであり、前端部21を
2.5mm裸出（但しグラフ52品）している。また、前端面2
3の直径は5.1mmである。

中心電極３は、ニッケル合金で形成されている。この
中心電極３の直径は2.5mm、発火部31の外側と外側電極
４の先端面41との間の気中ギャップｇの隙間ａは0.8mm
である。

外側電極４は、断面略Ｌ字状を呈し、先端内周部42と
前端面23との間隔ｂを0.7mm（但しグラフ52品）にして
いる。また、前端面23より後部に位置する絶縁体２の外
周面24と外側電極４との距離ｃは1.5mmである、さら
に、外側電極４の先端面41は絶縁体２の前端面23の縁25
より内側である。

つぎに、外側三極スパークプラグＡのプレデリバリ汚
損試験について第３図とともに述べる。

発明品（グラフ51、52、53）は、間隔ｂが1.2mm、0.7
mm、0.3mmのものである。また、比較品（グラフ50）
は、前端部21の裸出長が1.5mm、外側電極４の先端内周
部42と絶縁体２の前端面23との間隔ｂを2mmにしたもの
である。

上記スパークプラグを第３図の（ｂ）に示す、冬季寒
冷地の走行をシュミレイトした走行パターンを１サイク
ルとして、これを10サイクル行って試験した。

つぎに、本発明の外側の三極スパークプラグＡの作用
効果を述べる。

（ア）上記汚損試験の結果、比較品は６サイクルで始動
不良を起こした。一方、発明品（グラフ51、52、53）
は、絶縁体表面が清浄な場合は、気中ギャップｇで火花
が飛び、絶縁体表面が汚損して絶縁抵抗が低下して来る
と、前端面23と先端内周部42との間で火花放電が起こ
り、火花による自己清浄が働いて付着カーボンを焼き切
ることができ、始動不良は起らなかった。

（イ）前端部21を少なくとも2.5mm裸出しているので冷
却効果が増大し、同じ脚長寸法の外側一極スパークプラ
グと同等の耐熱性が得られた。

（ウ）別の耐久試験により、外側三極スパークプラグＡ
は、電極消耗に関して外側一極スパークプラグの約1.7
倍の耐久性を示すことが判明した。

つぎに、本発明の第２実施例（請求項２に対応）を第
４図に基づき説明する。

外側三極スパークプラグＢは、小型の為、径小の絶縁
体２を用いており、外側電極４の先端面41が絶縁体２の
前端面23の縁25より外側である。また、発火部31の側面
と外側電極４の先端面41との気中ギャップの隙間ａは0.
8mm、前端面23より後部に位置する絶縁体の外周面24と
外側電極４との距離ｃは1.5mm、外側電極４と前端面縁2
5との距離ｄは0.7mm、および前端面23との間隔ｂは0.7m
mである。

外側三極スパークプラグＢも同様の効果を奏する。

本発明は上記実施例以外に次の実施態様を含む。

（あ）火花による自己清浄作用を効果的に行うには、外
側電極を三極以上にするのが好ましいが、二極の場合で
も効果は十分である。

（い）偏心によるばらつきがなければ、以下の範囲が最
良の性能となる。

請求項１のｂの範囲（a/2）≦ｂ≦ａ 請求項２のｄの範囲（a/2）≦ｄ≦ａ

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、本発明にかかる外側三極スパークプ
ラグの第１実施例を示す。 第１図はそのスパークプラグの要部拡大図、第２図はそ
のスパークプラグの全体説明図、第３図はプレデリバリ
汚損試験の説明図である。 第４図は本発明にかかる外側三極スパークプラグの第２
実施例を示し、そのスパークプラグの要部拡大図であ
る。 図中１……主体金具、２……絶縁体、３……中心電極、
４……外側電極、11……先端部、21……前端部、22……
軸孔、23……前端面、24……外周面、25……縁、31……
発火部、41……先端面、42……先端内周部、43……後
端、ａ……隙間、ｂ……間隔、ｃ、ｄ……距離、ｇ……
気中ギャップ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−232679（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−133685（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−153492（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−50394（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭56−43993（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状の主体金具と、 前端部を裸出して前記主体金具に嵌め込まれる軸孔付き
   の絶縁体と、 発火部を突出して前記絶縁体の軸孔に嵌め込まれる中心
   電極と、 前記発火部の側面と平行に対向する先端面、前記絶縁体
   の前端面と平行に配される先端内周部を有し、後端を前
   記主体金具の先端部に固着した複数の外側電極とを備え
   てなる、外側電極を多極化したスパークプラグにおい
   て、 各外側電極の先端内周部と、前記絶縁体の前端面との間
   隔ｂを、0.3mm〜1.2mmにし、かつ、 前記外側電極の先端面が前記絶縁体の前端面の縁より内
   側に来るように配し、前記発火部の側面と前記外側電極
   の先端面との間の気中ギャップの隙間をａ、前記前端面
   より後部に位置する前記絶縁体の外周面と前記外側電極
   との距離をｃとした場合、 （a/2）≦ｂ≦（3a/2）、ｃ＞ａを満足し、 絶縁体表面が清浄な場合には前記気中ギャップで、絶縁
   体表面が汚損して絶縁抵抗が低下すると前記絶縁体の前
   記前端面と前記外側電極の前記先端内周部との間で火花
   放電を生じることを特徴とする外側電極を多極化したス
   パークプラグ。
2. 【請求項２】筒状の主体金具と、 前端部を裸出して前記主体金具に嵌め込まれる軸孔付き
   の絶縁体と、 発火部を突出して前記絶縁体の軸孔に嵌め込まれる中心
   電極と、 前記発火部の側面と平行に対向する先端面、前記絶縁体
   の前端面と平行に配される先端内周部を有し、後端を前
   記主体金具の先端部に固着した複数の外側電極とを備え
   てなる、外側電極を多極化したスパークプラグにおい
   て、 各外側電極の先端内周部と、前記絶縁体の前端面との間
   隔ｂを、0.3mm〜1.2mmにし、かつ 前記外側電極の先端面が前記絶縁体の前端面の縁より外
   側に来るように配し、前記発火部の側面と前記外側電極
   の先端面との間の気中ギャップの隙間をａ、前記前端面
   より後部に位置する前記絶縁体の外周面と前記外側電極
   との距離をｃ、前記外側電極と前記絶縁体の前端面縁と
   の距離をｄとした場合、 （a/2）≦ｄ≦（3a/2）、ｃ＞ａを満足し、 絶縁体表面が清浄な場合には前記気中ギャップで、絶縁
   体表面が汚損して絶縁抵抗が低下すると前記絶縁体の前
   記前端面と前記外側電極の前記先端内周部との間で火花
   放電を生じることを特徴とする外側電極を多極化したス
   パークプラグ。