JPH0676915A - 点火プラグ - Google Patents

点火プラグ

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JPH0676915A
JPH0676915A JP25373192A JP25373192A JPH0676915A JP H0676915 A JPH0676915 A JP H0676915A JP 25373192 A JP25373192 A JP 25373192A JP 25373192 A JP25373192 A JP 25373192A JP H0676915 A JPH0676915 A JP H0676915A
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JP
Japan
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layer
sintered body
enamel layer
ignition plug
metal fitting
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Pending
Application number
JP25373192A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuto Fukushima
立人 福島
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 点火プラグのポケット隙間に面する主体金具
の内周面に、絶縁破壊電圧の高い電気絶縁層を形成し、
火花の横飛びを確実に防止するとともに、火花ギャップ
の拡大、及び点火プラグの小型化、小径化を図る。 【構成】 主体金具5の内周面に形成された電気絶縁層
は、Na2OやK2Oなどのアルカリ成分を0.1〜3重
量%含有するホーロー層51と、その上に積層された電
気絶縁性焼結体40とからなる。ホーロー層は、上記特
定の組成範囲内で絶縁破壊電圧が極めて高く、また、主
体金具5の内周面及び電気絶縁性焼結体40との密着性
がよい。なお、2は中心電極を取り囲む碍子、6はシー
ル、50は主体金具5の棚部である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエンジンの点火プラグに
関し、特に、火花の横飛びを防止するための電気絶縁層
を備えた点火プラグに関する。
【0002】
【従来の技術】エンジンの点火プラグは、一般的に図8
に示すように、棒状の中心電極1、中心電極1の先端部
を残してその周りを覆う碍子2、碍子2の周りをポケッ
ト隙間3を置いて取り囲み、先端部に前記中心電極1に
対向する接地電極4を備えた主体金具5、及びポケット
隙間3の奥を閉じるシール6等から構成される。このよ
うな点火プラグにおいては、その使用にともない前記ポ
ケット隙間3内にカーボン粒子が侵入し、これがポケッ
ト隙間3に面している碍子2の表面に付着、堆積し、碍
子2の表面に沿い、該堆積カーボンによる導電経路が形
成される現象が起こる。
【0003】一方、近年の希薄燃焼化エンジンでは燃料
が希薄なため、点火プラグの電極間(中心電極1と接地
電極4)に存在する燃料液滴が少なく、良好な着火がな
されにくい傾向にあるが、このようなとき、一般的には
電極間距離(火花ギャップ)を広げることが効果的であ
ることが知られている。しかし、火花ギャップを広げる
と、火花が正規の電極間では飛ばず、中心電極1から上
記堆積カーボンを経由して主体金具5に向かって飛ぶ
(これを火花の横飛びという)傾向が強まり、この状態
ではアイドリングが不安定になるなど、性能が著しく低
下してしまう。
【0003】特に、高出力化の目的で給排気弁の多弁化
を図る場合、あるいは多点点火(1つのシリンダヘッド
内に複数の点火プラグを設置するもの)を図る場合に
は、設置場所の関係から点火プラグの小型化及び小径化
が強く要求されるため、中心電極1と主体金具5の距離
を十分取ることができなくなり、上記火花の横飛びが発
生しやすくなってくる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】点火プラグにおける火
花の横飛びを防止する手段としては、ポケット隙間3に
面する主体金具5の内周面に電気絶縁層を形成すること
が一応知られている(たとえば、実開昭56−3738
9号公報参照)が、本発明は、かかる電気絶縁層を材質
面及び構造面で改良し、絶縁破壊電圧の高い電気絶縁層
を形成し火花の横飛びを確実に防止するとともに、火花
ギャップの拡大、及び点火プラグの小型化、小径化に十
分対応可能な点火プラグを得ることを目的とするもので
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に関わる点火プラグは、先端部に接地電極を
備えた主体金具のポケット隙間に面する内周面に、電気
絶縁層として、アルカリ成分を0.1〜3重量%含有す
るホーロー層を備えることを特徴とするものである。ア
ルカリ成分は、一般式R2Oで表され、具体的にはNa2
OやK2Oが好適である。ホーロー層としては、焼成温
度の低いいわゆる含鉛ホウ硅酸ガラスが好適であるが、
これに限定されるものではなく他の無機ガラス質を使用
することもできる。
【0006】本発明に関わる電気絶縁層は、上記材質の
ホーロー層のみから構成されてもよく、また、他の適当
な材質の層と積層して構成してもよい。たとえば、ホー
ロー層の上層にセラミック焼結層を備えた電気絶縁層が
好適であり、場合によっては、セラミック焼結層の上層
にさらにガラス層を形成してもよい。
【0007】
【作用】本発明に関わるホーロー層は、アルカリ成分を
0.1〜3重量%含有することにより、高い絶縁破壊強
度を有する。アルカリ成分の含有量をこのように設定し
たのは、3%を越えると絶縁破壊強度が十分でなくな
り、加えてホーロー層の熱膨張率が高くなりすぎるため
であり、逆に、0.1%未満ではホーロー層と主体金具
内周面との密着性が十分確保されず、またSiO2等の
ホーロー原料に不純物として含まれるアルカリ成分総量
と区別できなくなるからである。
【0008】ホーロー層の上に電気絶縁性のセラミック
焼結層を積層するときは、本発明に関わる電気絶縁層は
一層高い絶縁破壊強度を有する。このとき、ホーロー層
は主体金具の内周面とセラミック焼結層の間で、両者の
接合手段としての役割も果たすことになる。さらに、セ
ラミック焼結層が緻密な材質でなく、気孔率が高いよう
なとき、その連通孔を通じて火花のリークが生ずる可能
性があるが、その上層にガラス層を形成することによ
り、リークを防止することができる。
【0009】
【実施例】以下、いくつかの実施例を示し、本発明の構
成及び作用をさらに詳細に説明する。なお、以下の図に
おいて、一部従来の点火プラグ(図8)と同一の番号を
用いている。
【0010】(実施例1)ここでは、ホーロー層の組成
と絶縁破壊強度の関係について説明する。本実施例にお
いては、ホーロー層の原料として焼成温度の低い含鉛ホ
ウ硅酸ガラスをベースとし、硝酸ナトリウム(NaNO
3)をアルカリ成分として加えた。表1に、その組成配
合量を示す。なお、NaNO3は焼成後Na2Oとなるの
で、表1においてはNa2Oとして記載し、その含有量
も焼成後のNa2Oの含有量を記載した。
【0011】
【表1】
【0012】まず、φ70mm×2.0mm厚の構造用
炭素鋼(JIS、S15C)円板を用意し、酸処理、水
洗、アルカリ中和、水洗の後、その表面に1μm厚の無
電解Niメッキを施した。次に、表1のA〜Gの組成の
原料を、それぞれ均一に混合、粉砕し、その粉末に対し
30〜50重量%の蒸留水を加え、攪はんして得たスリ
ップを上記円板試料に塗布、乾燥させた。これを、85
0℃に保っている大気電気炉に投入、3分間保持後取り
出して各試料を得た。円板上に形成されたホーロー層の
厚さは約0.3mmで、気泡等は認められなかった。
【0013】電気絶縁破壊電圧の測定は、図2に示すよ
うに、直流電圧発生装置10(max.60KV)を用
い、試料11のS15C側を接地し、ホーロー層12側
に電極13を押し付けて直流高電圧をかけることにより
試験した。その結果を図1に示す。
【0014】図1に示すように、試料C(Na2O含有
量1.5%)が最高の絶縁破壊電圧72KV/mmを示
し、Na2O含有量0.1〜3%で45KV/mm以上
の高い絶縁破壊電圧を示した。また、Na2O含有量が
0.1%に満たないときは、スリップ中の硝酸イオン
(当初NaNO3として添加した)が不足するためホー
ロー層の密着性が十分でなく、3%を越えるときはホー
ロー層の熱膨張率が大きくなりすぎ、加熱−冷却の繰り
返しによりホーロー層の剥離や割れが発生しやすくなる
という欠点がある。
【0015】含鉛ホウ硅酸ガラスについて測定された図
1の結果は、室温で測定されたものであるが、絶縁破壊
電圧の温度依存性はほとんどなく、500〜600℃で
測定しても絶縁破壊電圧が全体的に若干低下する程度で
ある。なお、図1に示されたNa2Oの効果は、ホーロ
ー原料の成分系が変化しても維持される。また、Na2
Oは、亜硝酸ナトリウム(NaNO2)として添加して
もよい。
【0016】(実施例2)ここでは、ホーロー層の上層
に絶縁性セラミック焼結体を積層した点火プラグについ
て説明する。本実施例においては、ホーロー層の原料と
して表1のCの組成のものを使用し、絶縁性セラミック
焼結体としてSi34を主体とする焼結体を使用した。
以下、その製造工程について、図3を参照して説明す
る。
【0017】絶縁性セラミック焼結体は、図3(a)に
示す工程に従い準備される。すなわち、(20)Si3
4粉末と焼結助剤の混合及び粉砕、(21)射出成形
及び脱脂、次いで、(22)これをN2ガス中で175
0℃×2Hr焼結し、図4に示す形状の厚さ0.5mm
のセラミック焼結体40とされる。このセラミック焼結
体40は、円筒状部41、フランジ部42、及び延長部
43から構成される。なお、フランジ部42は主体金具
5の端面をカバーする部分であり、延長部43は後述す
る電極4aの一部をカバーする部分である。
【0018】プラグ主体金具は、その材質をS15C
(前出)とし、図3(b)に示す工程に従い準備され
る。すなわち、(23)ネジ径10mmの主体金具5
(図5参照)に対し、(24)その先端に電極4aを抵
抗溶接し、(25)次の工程でスリップが塗布される部
位にショットブラストがかけられる。これは、表面に凹
凸を形成し、スリップのダレを防止するためである。
【0019】ホーロー用原料としては、図3(c)に示
すように、(26)実施例1で使用した原料C(表1参
照)が用いられ、(27)蒸留水40重量%が添加され
スリップとされる。
【0020】次ぎに、(28)セラミック焼結体40の
円筒状部41と延長部43の表面、及びフランジ部42
の下面に上記スリップを約0.2mm厚で塗布すると同
時に、(29)主体金具5の対応する部分にもスリップ
を約0.2mm厚で塗布し、(30)両者を図5に示す
ように組み付け、90℃×1Hr乾燥する。ここで、セ
ラミック焼結体40の円筒状部41の外径と、主体金具
5の内径とのクリアランスを0.2mmに設定したた
め、図6の拡大図に示すように、スリップの一部は余っ
て棚部50の奥の方まで流れている。そして、この部分
により、碍子2の表面に沿ってリークし、棚部50やシ
ール6に向かって飛ぼうとする火花を絶縁することがで
きる。
【0021】続いて、(31)主体金具5とセラミック
焼結体40を、850℃に加熱された大気炉中に3分間
投入して、スリップを焼成しホーロー層51とするとと
もに、主体金具5とセラミック焼結体40を該ホーロー
層51を介して一体的に結合し、(32)主体金具5の
電極4aの先端に電極4bをレーザービーム溶接し、火
花ギャップ1.3mmと1.6mmの点火プラグを作成
した。
【0022】以上の工程で得られた点火プラグと、電気
絶縁層を形成していない点火プラグ(火花ギャップ0.
7mmと1.0mm)について、放電試験を行ったとこ
ろ、本実施例のものはいずれも正常な火花の飛び方をし
たが、電気絶縁層を形成していないものは1.0mmの
ものが横飛火をした。なお、このときの試験条件は、常
温においてN2ガス雰囲気で圧力を大気圧から17気圧
まで変化させて放電電圧を変えたものである。
【0023】(実施例3)ここでは、電気絶縁層とし
て、ホーロー層の上層に絶縁性セラミック焼結体を積層
し、さらにその上にガラス層を積層した点火プラグにつ
いて説明する。本実施例においては、ホーロー層として
表1のCの組成のものを使用し、絶縁性セラミック焼結
体としてAl23−AlN焼結体を使用し、ガラス層と
してSiO2ガラスを使用した。
【0024】まず、Al23−AlN焼結体を実施例2
と同様の工程で得、その内周面にSiO2ガラス層を被
覆し、その他の工程は実施例2と全く同様にして点火プ
ラグを得た。Al23−AlN焼結体の気孔率は3%で
あった。
【0025】本実施例に関わる電気絶縁層の断面模式図
を図7に示す。Al23−AlN焼結体60は電気絶縁
性が高く、点火プラグの絶縁材料として好適であるが、
焼結性が劣るため気孔率が高く部分的に連通孔が存在
し、その部分を通じて火花のリークが生じやすいという
欠点がある。しかし、本実施例においては、その上層に
SiO2ガラス層61を被覆したので、気孔が塞がり、
実施例2と同様にリークの生じない点火プラグが得られ
た。
【0026】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、点
火プラグのポケット隙間に面する主体金具の内周面に、
絶縁破壊電圧の極めて高い電気絶縁層を形成できる。ま
た、電気絶縁層を多層とするときも十分な密着性を確保
することができ、絶縁破壊電圧の高い所定厚の電気絶縁
層を安定して形成することができる。したがって、火花
の横飛びを確実に防止することができるとともに、火花
ギャップの拡大、及び点火プラグの小型化、小径化に対
応可能な点火プラグを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】含鉛ホウ硅酸ガラスホーロー層の電気絶縁破壊
電圧とNa2O含有量の関係を示すグラフである。
【図2】電気絶縁破壊電圧の測定方法を説明する図であ
る。
【図3】実施例2の点火プラグ製造工程を説明するブロ
ック図である。
【図4】絶縁性セラミック焼結体の斜視図である。
【図5】絶縁性セラミック焼結体と主体金具の組み付け
状態を説明するための半断面図である。
【図6】ホーロー層と絶縁性セラミック焼結体を備えた
主体金具の棚部付近の拡大断面図である。
【図7】実施例3で得られた電気絶縁層の断面模式図で
ある。
【図8】従来の点火プラグの半断面図である。
【符号の説明】
1 中心電極 2 碍子 3 ポケット隙間 4 接地電極 5 主体金具 6 シール 10 直流電圧発生装置 11 試料 12、51 ホーロー層 40、60 セラミック焼結体 50 棚部 61 ガラス層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端部に接地電極を備えた主体金具のポ
    ケット隙間に面する内周面に、アルカリ成分を0.1〜
    3重量%含有するホーロー層を備えることを特徴とする
    点火プラグ。
  2. 【請求項2】 ホーロー層の上層にセラミック焼結層を
    備えることを特徴とする請求項1に記載の点火プラグ。
  3. 【請求項3】 セラミック焼結層の上層にガラス層を形
    成したことを特徴とする請求項2に記載の点火プラグ。
JP25373192A 1992-08-27 1992-08-27 点火プラグ Pending JPH0676915A (ja)

Priority Applications (1)

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JP25373192A JPH0676915A (ja) 1992-08-27 1992-08-27 点火プラグ

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JP25373192A JPH0676915A (ja) 1992-08-27 1992-08-27 点火プラグ

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JPH0676915A true JPH0676915A (ja) 1994-03-18

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ID=17255360

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JP25373192A Pending JPH0676915A (ja) 1992-08-27 1992-08-27 点火プラグ

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10438776B2 (en) 2015-07-15 2019-10-08 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Electrode assembly for a dielectric barrier discharge plasma source and method of manufacturing such an electrode assembly

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US10438776B2 (en) 2015-07-15 2019-10-08 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Electrode assembly for a dielectric barrier discharge plasma source and method of manufacturing such an electrode assembly

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