JPH08315955A - 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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- JPH08315955A JPH08315955A JP8009984A JP998496A JPH08315955A JP H08315955 A JPH08315955 A JP H08315955A JP 8009984 A JP8009984 A JP 8009984A JP 998496 A JP998496 A JP 998496A JP H08315955 A JPH08315955 A JP H08315955A
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- electrode
- spark gap
- spark
- spark plug
- internal combustion
- Prior art date
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- Granted
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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
- H01T13/46—Sparking plugs having two or more spark gaps
- H01T13/467—Sparking plugs having two or more spark gaps in parallel connection
Landscapes
- Spark Plugs (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 放電電圧が低く、しかも着火性及び耐熱性に
優れた内燃機関用スパークプラグを提供すること。 【解決手段】 中心電極８と、該中心電極８と軸方向に
対向する幅Ａの第１接地電極１６とによって形成される
間隙をｇ1 とし、中心電極８と該中心電極８の側周面に
対向する幅Ｂの第２接地電極２１とによって形成される
間隙をｇ2 とするとき、０．５≦ΣＢn ／Ａ≦１．５の
関係を設定すると、スパークプラグの放電電圧を低減で
きると共に、耐熱性を良好に維持できる。また、−０．
１mm≦ｇ2−ｇ1 ≦０．４mmとするとスパークプラグの
着火性が良好となる。
優れた内燃機関用スパークプラグを提供すること。 【解決手段】 中心電極８と、該中心電極８と軸方向に
対向する幅Ａの第１接地電極１６とによって形成される
間隙をｇ1 とし、中心電極８と該中心電極８の側周面に
対向する幅Ｂの第２接地電極２１とによって形成される
間隙をｇ2 とするとき、０．５≦ΣＢn ／Ａ≦１．５の
関係を設定すると、スパークプラグの放電電圧を低減で
きると共に、耐熱性を良好に維持できる。また、−０．
１mm≦ｇ2−ｇ1 ≦０．４mmとするとスパークプラグの
着火性が良好となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用のスパ
ークプラグに関するものである。
ークプラグに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車などに使用される内燃機関
においては、環境問題あるいは地球資源問題に対するグ
ローバルな立場から、燃費低減が強力に推進されてきて
いる。その具体的手段として、特にガソリンエンジンで
は、高圧縮化、希薄混合気によるリーンバーン化等によ
り対応がなされてきている。しかしながら、これらの対
応は、スパークプラグの放電電圧を非常に高くする傾向
にある。放電電圧の上昇は、点火システムでの絶縁破壊
にたいする余裕度の縮小の他に、特にスパークプラグの
スパークギャップ以外の箇所での放電発生を引き起こし
易くし、そのためにアイドルが不安定になることも、予
測されるところである。そしてさらに、放電電圧の上昇
は、電極消耗によってさらに加速化されることから、放
電電圧の低いスパークプラグに対するニーズは大きい。
においては、環境問題あるいは地球資源問題に対するグ
ローバルな立場から、燃費低減が強力に推進されてきて
いる。その具体的手段として、特にガソリンエンジンで
は、高圧縮化、希薄混合気によるリーンバーン化等によ
り対応がなされてきている。しかしながら、これらの対
応は、スパークプラグの放電電圧を非常に高くする傾向
にある。放電電圧の上昇は、点火システムでの絶縁破壊
にたいする余裕度の縮小の他に、特にスパークプラグの
スパークギャップ以外の箇所での放電発生を引き起こし
易くし、そのためにアイドルが不安定になることも、予
測されるところである。そしてさらに、放電電圧の上昇
は、電極消耗によってさらに加速化されることから、放
電電圧の低いスパークプラグに対するニーズは大きい。
【０００３】このような、ニーズを満足するスパークプ
ラグとして、例えば、特開平５−３２６１０７号公報に
開示されるようなスパークプラグがある。該スパークプ
ラグは、放電電圧の低電圧化、及び電極消耗を抑制する
ために接地電極を複数本付設している。
ラグとして、例えば、特開平５−３２６１０７号公報に
開示されるようなスパークプラグがある。該スパークプ
ラグは、放電電圧の低電圧化、及び電極消耗を抑制する
ために接地電極を複数本付設している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ス
パークプラグは、第２接地電極の影響が十分配慮されて
いないため、より一層の放電電圧の低減と、耐摩耗性向
上を十分発揮することができないという問題点を有す
る。
パークプラグは、第２接地電極の影響が十分配慮されて
いないため、より一層の放電電圧の低減と、耐摩耗性向
上を十分発揮することができないという問題点を有す
る。
【０００５】そこで、本発明は、上記課題に対処するた
めに、複数の接地電極を備えたスパークプラグにおい
て、数々の実験結果に基づき、該接地電極の仕様を詳細
に検討することにより、放電電圧が低く、しかも着火性
ひいてはドライバビリティ、及び耐熱性に優れたスパー
クプラグを提供することを目的とするものである。
めに、複数の接地電極を備えたスパークプラグにおい
て、数々の実験結果に基づき、該接地電極の仕様を詳細
に検討することにより、放電電圧が低く、しかも着火性
ひいてはドライバビリティ、及び耐熱性に優れたスパー
クプラグを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の内燃機関用スパークプラグは、貫通孔を有
する絶縁碍子と、前記貫通孔の一端に保持された中心電
極と、前記貫通孔の他端に備えられ前記中心電極と電気
的に導通された電圧伝達手段と、前記絶縁碍子を保持す
るハウジングと、一端が前記ハウジング一端面に電気的
に導通されるとともに、他端が前記中心電極の先端部と
の間で第１のスパークギャップを形成する第１接地電極
と、一端が前記ハウジングに電気的に導通されるととも
に、他端が前記中心電極の側面との間で第２のスパーク
ギャップを形成する第２接地電極とからなり、前記第１
接地電極の幅をＡ、第２接地電極の幅をＢとし、前記第
１のスパークギャップの間隙をｇ1 、前記第２のスパー
クギャップの間隙をｇ2 とするとき、 ０．５≦ΣＢｎ／Ａ≦１．５ （但し、ｎは第２接地電
極の数） −０．１mm≦ｇ2 −ｇ1 ≦０．４mm の関係を満たすことを特徴とするものである。
に、本発明の内燃機関用スパークプラグは、貫通孔を有
する絶縁碍子と、前記貫通孔の一端に保持された中心電
極と、前記貫通孔の他端に備えられ前記中心電極と電気
的に導通された電圧伝達手段と、前記絶縁碍子を保持す
るハウジングと、一端が前記ハウジング一端面に電気的
に導通されるとともに、他端が前記中心電極の先端部と
の間で第１のスパークギャップを形成する第１接地電極
と、一端が前記ハウジングに電気的に導通されるととも
に、他端が前記中心電極の側面との間で第２のスパーク
ギャップを形成する第２接地電極とからなり、前記第１
接地電極の幅をＡ、第２接地電極の幅をＢとし、前記第
１のスパークギャップの間隙をｇ1 、前記第２のスパー
クギャップの間隙をｇ2 とするとき、 ０．５≦ΣＢｎ／Ａ≦１．５ （但し、ｎは第２接地電
極の数） −０．１mm≦ｇ2 −ｇ1 ≦０．４mm の関係を満たすことを特徴とするものである。
【０００７】そして、前記第１接地電極の先端部、又は
中心電極の先端部の少なくとも一方には貴金属または貴
金属合金からなる先端電極が設置されている。
中心電極の先端部の少なくとも一方には貴金属または貴
金属合金からなる先端電極が設置されている。
【０００８】また、前記中心電極及び前記第１設置電極
に貴金属または貴金属合金からなる先端電極が設置され
てなる内燃機関用スパークプラグにおいて、第１のスパ
ークギャップｇ1 と第２のスパークギャップとは ０．１mm≦ｇ2 −ｇ1 ≦０．４mm の関係を満たしている。
に貴金属または貴金属合金からなる先端電極が設置され
てなる内燃機関用スパークプラグにおいて、第１のスパ
ークギャップｇ1 と第２のスパークギャップとは ０．１mm≦ｇ2 −ｇ1 ≦０．４mm の関係を満たしている。
【０００９】さらに、第１のスパークギャップｇ1 と第
２のスパークギャップｇ2 とは、 ０．２mm≦ｇ2 −ｇ1 ≦０．４mm の関係を満たしている。
２のスパークギャップｇ2 とは、 ０．２mm≦ｇ2 −ｇ1 ≦０．４mm の関係を満たしている。
【００１０】そして、第２のスパークギャップは、 ｇ2 ≧０．９mm の関係を満たし、また、第２のスパークギャップは、 ｇ2 ≧１．１mm の関係をも満たしている。
【００１１】さらに、前記第１電極の先端部には白金ま
たは白金合金、イリジウム又はイリジウム合金からなる
先端電極が設置され、また、中心電極の先端部はイリジ
ウムまたはイリジウム合金線にて形成されている。ま
た、前記第１電極の先端部には白金または白金合金、イ
リジウム又はイリジウム合金からなる先端電極が設置さ
れ、また、中心電極の先端部は白金又は白金合金にて形
成されている。
たは白金合金、イリジウム又はイリジウム合金からなる
先端電極が設置され、また、中心電極の先端部はイリジ
ウムまたはイリジウム合金線にて形成されている。ま
た、前記第１電極の先端部には白金または白金合金、イ
リジウム又はイリジウム合金からなる先端電極が設置さ
れ、また、中心電極の先端部は白金又は白金合金にて形
成されている。
【００１２】また、上記課題を解決するために、本発明
の内燃機関用スパークプラグは、貫通孔を有する絶縁碍
子と、前記貫通孔の一端に保持された中心電極と、前記
貫通孔の他端に備えられ前記中心電極と電気的に導通さ
れた電圧伝達手段と、前記絶縁碍子を保持するハウジン
グと、一端が前記ハウジング一端面に電気的に導通され
るとともに、他端が前記中心電極の先端部との間で第１
のスパークギャップを形成する第１接地電極と、一端が
前記ハウジングに電気的に導通されるとともに、他端が
前記中心電極の側面との間で第２のスパークギャップを
形成する第２接地電極とからなり、前記第１接地電極の
幅をＡ、第２接地電極の幅をＢとするとき、 ０．５≦ΣＢｎ／Ａ≦１．５ （但し、ｎは第２接地電
極の数） の関係を満たすとともに、第１のスパークギャップのみ
で火花放電を生じるように、第１のスパークギャップと
第２のスパークギャップの間隙の関係が満たされている
ことを特徴とするものである。
の内燃機関用スパークプラグは、貫通孔を有する絶縁碍
子と、前記貫通孔の一端に保持された中心電極と、前記
貫通孔の他端に備えられ前記中心電極と電気的に導通さ
れた電圧伝達手段と、前記絶縁碍子を保持するハウジン
グと、一端が前記ハウジング一端面に電気的に導通され
るとともに、他端が前記中心電極の先端部との間で第１
のスパークギャップを形成する第１接地電極と、一端が
前記ハウジングに電気的に導通されるとともに、他端が
前記中心電極の側面との間で第２のスパークギャップを
形成する第２接地電極とからなり、前記第１接地電極の
幅をＡ、第２接地電極の幅をＢとするとき、 ０．５≦ΣＢｎ／Ａ≦１．５ （但し、ｎは第２接地電
極の数） の関係を満たすとともに、第１のスパークギャップのみ
で火花放電を生じるように、第１のスパークギャップと
第２のスパークギャップの間隙の関係が満たされている
ことを特徴とするものである。
【００１３】そして、本発明においては、請求項１の構
成とすることにより、スパークギャップを特定すること
により、第２接地電極を設けることにより、中心電極周
囲の等電位面を収れんさせ、電界を強くさせることがで
きるので、中心電極と第１接地電極により構成される第
１のスパークギャップのみで容易に火花放電を生じさせ
ることができる。さらに、本発明においては、第１接地
電極の幅と第２接地電極の幅とを所定の関係とすること
により、従来の第２接地電極の幅よりも狭い第２接地電
極を採用することにより、第２接地電極のエッジ効果に
より、電界強度をさらに強くすることができる。
成とすることにより、スパークギャップを特定すること
により、第２接地電極を設けることにより、中心電極周
囲の等電位面を収れんさせ、電界を強くさせることがで
きるので、中心電極と第１接地電極により構成される第
１のスパークギャップのみで容易に火花放電を生じさせ
ることができる。さらに、本発明においては、第１接地
電極の幅と第２接地電極の幅とを所定の関係とすること
により、従来の第２接地電極の幅よりも狭い第２接地電
極を採用することにより、第２接地電極のエッジ効果に
より、電界強度をさらに強くすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態であ
る内燃機関用スパークプラグの半断面概略図であり、図
２（ａ）は、該スパークプラグの要部拡大正面図であ
り、図２（ｂ）は、該スパークプラグの要部拡大側面図
である。図において、内燃機関用スパークプラグ１は、
貫通孔２を有し、アルミナ等からなる絶縁碍子３と、銅
等の金属性リング４及びパッキン５を介して上記絶縁碍
子３を内部に固定保持する低炭素鋼等の金属製ハウジン
グ６とから構成される。上記貫通孔２の先端には、貴金
属又は貴金属合金からなる先端電極７を備えたニッケル
合金等の耐熱耐食材料からなる中心電極８が保持され、
上記貫通孔２の後端には、鉄等の金属材料からなる端子
電極１０が保持されている。また、絶縁碍子３に内封さ
れた導電性ガラス１１及び抵抗体１２は上記中心電極８
及び端子電極１０間に挾持されている。上記ハウジング
６には、ネジ部１３が設けられ、且つ該ハウジング先端
面１５には、ニッケル合金等の耐熱耐食材料からなる湾
曲した第１接地電極１６が固定されている。該第１接地
電極１６の先端部１７には、白金等の貴金属または貴金
属合金からなる先端電極１８が設置され、該先端電極１
８の先端面１８ａは、上記中心電極８に備えられた先端
電極７の先端電極面７ａと軸方向に対向して間隙ｇ1を
有する第１のスパークギャップ２０を形成している。さ
らに、上記ハウジング先端面１５には、上記第１接地電
極１６よりも小さな一対の湾曲した第２接地電極２１が
各々第１接地電極１６から９０度離れた位置に対向して
固定されている。そして、該第２接地電極２１の先端面
２１ａは、上記中心電極８の側周面８ａに対向して配置
されており、間隙ｇ2 を有する第２のスパークギャップ
２２を形成している。また、夫々、上記第１接地電極１
６は幅Ａを、第２接地電極２１は幅Ｂを有する。
参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態であ
る内燃機関用スパークプラグの半断面概略図であり、図
２（ａ）は、該スパークプラグの要部拡大正面図であ
り、図２（ｂ）は、該スパークプラグの要部拡大側面図
である。図において、内燃機関用スパークプラグ１は、
貫通孔２を有し、アルミナ等からなる絶縁碍子３と、銅
等の金属性リング４及びパッキン５を介して上記絶縁碍
子３を内部に固定保持する低炭素鋼等の金属製ハウジン
グ６とから構成される。上記貫通孔２の先端には、貴金
属又は貴金属合金からなる先端電極７を備えたニッケル
合金等の耐熱耐食材料からなる中心電極８が保持され、
上記貫通孔２の後端には、鉄等の金属材料からなる端子
電極１０が保持されている。また、絶縁碍子３に内封さ
れた導電性ガラス１１及び抵抗体１２は上記中心電極８
及び端子電極１０間に挾持されている。上記ハウジング
６には、ネジ部１３が設けられ、且つ該ハウジング先端
面１５には、ニッケル合金等の耐熱耐食材料からなる湾
曲した第１接地電極１６が固定されている。該第１接地
電極１６の先端部１７には、白金等の貴金属または貴金
属合金からなる先端電極１８が設置され、該先端電極１
８の先端面１８ａは、上記中心電極８に備えられた先端
電極７の先端電極面７ａと軸方向に対向して間隙ｇ1を
有する第１のスパークギャップ２０を形成している。さ
らに、上記ハウジング先端面１５には、上記第１接地電
極１６よりも小さな一対の湾曲した第２接地電極２１が
各々第１接地電極１６から９０度離れた位置に対向して
固定されている。そして、該第２接地電極２１の先端面
２１ａは、上記中心電極８の側周面８ａに対向して配置
されており、間隙ｇ2 を有する第２のスパークギャップ
２２を形成している。また、夫々、上記第１接地電極１
６は幅Ａを、第２接地電極２１は幅Ｂを有する。
【００１５】そして、高電圧は、上記端子電極１０と上
記ハウジング６との間に印加され、該端子電極１０、導
電性ガラス１１、抵抗体１２から構成される電圧伝達手
段によって第１、または、第２スパークギャップ２０，
２２に伝達される。
記ハウジング６との間に印加され、該端子電極１０、導
電性ガラス１１、抵抗体１２から構成される電圧伝達手
段によって第１、または、第２スパークギャップ２０，
２２に伝達される。
【００１６】次に、放電電圧が低く、しかも着火性、ひ
いてはドライバビリティ、及び耐熱性に優れたスパーク
プラグを創出するために、まず、放電電圧評価用供試ス
パークプラグを用意した。該スパークプラグは、第１接
地電極１６の幅Ａを２．８mm及び２．４mmとし、第２接
地電極２１の幅Ｂを０．５mmから２．５mmとした。さら
に、第１のスパークギャップｇ1 を１．１mm、第２のス
パークギャップｇ2 を１．３mmとした。また、バリ等の
影響を排除するため、中心電極８の先端電極面７ａの周
辺、及び第１、第２接地電極１６，２１の先端面１８
ａ，２１ａの周辺を研削し、放電電圧を測定した。測定
結果を図３に示す。実験方法については、４気筒１８０
０ccのエンジンを使用し、一般に放電電圧が高くなる、
アイドリングからスロットルを全開にするレーシング条
件で行い、１０回実施中の最高値をプロットした。放電
電圧については、図３から理解できるように、第１接地
電極１６の幅Ａが２．８mmにおいても２．４mmにおいて
も、ほぼ同結果となり、ΣＢn ／Ａの値が小さくなるほ
ど放電電圧が低下する傾向にあり、特に、ΣＢn ／Ａ＝
１．５以下において放電電圧が低下する効果が顕著であ
る。これは、第２接地電極２１により、強磁界部位を中
心電極８近傍に集中させる効果を、特に、該第２接地電
極２１の幅Ｂを細くすることにより、更に高めることが
できたためである。但し、ΣＢｎは各第２接地電極の幅
の和であり、ｎは第２接地電極の数を表わす。従って、
例えば、第２接地電極が３個あれば、ΣＢｎ＝Ｂ1 ＋Ｂ
2 ＋Ｂ3となる。
いてはドライバビリティ、及び耐熱性に優れたスパーク
プラグを創出するために、まず、放電電圧評価用供試ス
パークプラグを用意した。該スパークプラグは、第１接
地電極１６の幅Ａを２．８mm及び２．４mmとし、第２接
地電極２１の幅Ｂを０．５mmから２．５mmとした。さら
に、第１のスパークギャップｇ1 を１．１mm、第２のス
パークギャップｇ2 を１．３mmとした。また、バリ等の
影響を排除するため、中心電極８の先端電極面７ａの周
辺、及び第１、第２接地電極１６，２１の先端面１８
ａ，２１ａの周辺を研削し、放電電圧を測定した。測定
結果を図３に示す。実験方法については、４気筒１８０
０ccのエンジンを使用し、一般に放電電圧が高くなる、
アイドリングからスロットルを全開にするレーシング条
件で行い、１０回実施中の最高値をプロットした。放電
電圧については、図３から理解できるように、第１接地
電極１６の幅Ａが２．８mmにおいても２．４mmにおいて
も、ほぼ同結果となり、ΣＢn ／Ａの値が小さくなるほ
ど放電電圧が低下する傾向にあり、特に、ΣＢn ／Ａ＝
１．５以下において放電電圧が低下する効果が顕著であ
る。これは、第２接地電極２１により、強磁界部位を中
心電極８近傍に集中させる効果を、特に、該第２接地電
極２１の幅Ｂを細くすることにより、更に高めることが
できたためである。但し、ΣＢｎは各第２接地電極の幅
の和であり、ｎは第２接地電極の数を表わす。従って、
例えば、第２接地電極が３個あれば、ΣＢｎ＝Ｂ1 ＋Ｂ
2 ＋Ｂ3となる。
【００１７】次に、前記放電電圧のときと同仕様のスパ
ークプラグを用いて、耐熱性実験を実施した。耐熱性の
評価を実施した結果を図４に示す。評価方法としては、
全負荷６０００rpm にてエンジンを運転しつつ点火時期
を進め、プレイグニッションが発生する点火時期を調査
した。図４は、第１接地電極１６の幅Ａ＝２．８mmと一
定として第２接地電極２１の幅Ｂを変更していったとき
の結果を示したものである。その結果、ΣＢn ／Ａの値
が大きくなるに従い、プレイグニッションが発生する点
火時期は徐々に低下し、耐熱性が悪化する傾向にあり、
特に、ΣＢn ／Ａの値が１．５を越えると、耐熱性が悪
化する傾向が顕著になってくる。
ークプラグを用いて、耐熱性実験を実施した。耐熱性の
評価を実施した結果を図４に示す。評価方法としては、
全負荷６０００rpm にてエンジンを運転しつつ点火時期
を進め、プレイグニッションが発生する点火時期を調査
した。図４は、第１接地電極１６の幅Ａ＝２．８mmと一
定として第２接地電極２１の幅Ｂを変更していったとき
の結果を示したものである。その結果、ΣＢn ／Ａの値
が大きくなるに従い、プレイグニッションが発生する点
火時期は徐々に低下し、耐熱性が悪化する傾向にあり、
特に、ΣＢn ／Ａの値が１．５を越えると、耐熱性が悪
化する傾向が顕著になってくる。
【００１８】以上の結果より、放電電圧が低く且つ耐熱
性に優れたスパークプラグとしては、ΣＢn ／Ａの値を
１．５以下にすることが必要であることを見い出した。
一方、第２接地電極２１の幅Ｂは、高温の燃焼ガスによ
る耐食性を考慮すると、０．７５mm以上が望ましく、ま
た、第１接地電極１６の幅Ａは、消炎作用増大による着
火性能低下の点からすると３．０mm以下が望ましいこと
から、総合的にみて、ΣＢn ／Ａの値は０．５以上とす
ることが望ましい。
性に優れたスパークプラグとしては、ΣＢn ／Ａの値を
１．５以下にすることが必要であることを見い出した。
一方、第２接地電極２１の幅Ｂは、高温の燃焼ガスによ
る耐食性を考慮すると、０．７５mm以上が望ましく、ま
た、第１接地電極１６の幅Ａは、消炎作用増大による着
火性能低下の点からすると３．０mm以下が望ましいこと
から、総合的にみて、ΣＢn ／Ａの値は０．５以上とす
ることが望ましい。
【００１９】次に、着火性向上策について検討した結果
を説明する。着火性を向上させるためには、上記第１の
スパークギャップ２０に限定してスパークを発生させる
必要がある。そこで、第１のスパークギャップ２０の間
隙ｇ1 を０．８mmから１．４mmまで０．１mm毎に変更
し、また、第２のスパークギャップ２２の間隙ｇ2 も
０．８mmから１．６mmまで０．１mm毎に変更したスパー
クプラグを試作し、可視化できる気密容器内に空気を封
入したエンジン模擬ベンチにおいてスパークプラグの放
電状況を観察した。尚、第１接地電極１６の幅Ａは２．
８mm、第２接地電極２１の幅Ｂは１．４mmとし、且つ、
気密容器内の圧力は通常のエンジン運転条件での放電電
圧と略等しくなる条件である４kg／cm2 で実施した。実
施結果を図５に示す。図中、○印で示した点は、第１の
スパークギャップ20で飛火し且つ第２接地電極２１によ
る放電電圧の低減効果のある領域を表わしたものであ
る。図５の内容からも判明するところであるが、第２の
スパークギャップｇ2 と第１のスパークギャップｇ1 と
の差（ｇ2 −ｇ1 ）は、−０．１mmより大きければ、常
時、第１のスパークギャップｇ1 で飛火することが判明
した。即ち、中心電極８の先端電極面７ａからの方が、
中心電極８の側周面８ａよりもエッジ効果のため電界強
度が強く、たとえ、第１のスパークギャップｇ1 が第２
のスパークギャップｇ2 より０．１mm大きくても、第１
のスパークギャップｇ1 で飛火することが判明した。ま
た、図５において、△印で示した点は、第１のスパーク
ギャップｇ1に対して第２のスパークギャップｇ2 が大
きすぎるため、第２接地電極２１による放電電圧低減効
果がほとんどみられない領域を示している。
を説明する。着火性を向上させるためには、上記第１の
スパークギャップ２０に限定してスパークを発生させる
必要がある。そこで、第１のスパークギャップ２０の間
隙ｇ1 を０．８mmから１．４mmまで０．１mm毎に変更
し、また、第２のスパークギャップ２２の間隙ｇ2 も
０．８mmから１．６mmまで０．１mm毎に変更したスパー
クプラグを試作し、可視化できる気密容器内に空気を封
入したエンジン模擬ベンチにおいてスパークプラグの放
電状況を観察した。尚、第１接地電極１６の幅Ａは２．
８mm、第２接地電極２１の幅Ｂは１．４mmとし、且つ、
気密容器内の圧力は通常のエンジン運転条件での放電電
圧と略等しくなる条件である４kg／cm2 で実施した。実
施結果を図５に示す。図中、○印で示した点は、第１の
スパークギャップ20で飛火し且つ第２接地電極２１によ
る放電電圧の低減効果のある領域を表わしたものであ
る。図５の内容からも判明するところであるが、第２の
スパークギャップｇ2 と第１のスパークギャップｇ1 と
の差（ｇ2 −ｇ1 ）は、−０．１mmより大きければ、常
時、第１のスパークギャップｇ1 で飛火することが判明
した。即ち、中心電極８の先端電極面７ａからの方が、
中心電極８の側周面８ａよりもエッジ効果のため電界強
度が強く、たとえ、第１のスパークギャップｇ1 が第２
のスパークギャップｇ2 より０．１mm大きくても、第１
のスパークギャップｇ1 で飛火することが判明した。ま
た、図５において、△印で示した点は、第１のスパーク
ギャップｇ1に対して第２のスパークギャップｇ2 が大
きすぎるため、第２接地電極２１による放電電圧低減効
果がほとんどみられない領域を示している。
【００２０】以上より、放電部位を第１のスパークギャ
ップｇ1 に限定して着火性を向上させることにより、エ
ンジンのトルク変動を抑制するとともに、第２接地電極
２１による放電電圧低減効果を発揮させることができる
第１、第２のスパークギャップｇ1 ，ｇ2 の関係とし
て、 −０．１mm≦ｇ2 −ｇ1 ≦０．４mm の関係を見い出した。ここで、中心電極及び第１接地電
極に貴金属または貴金属合金からなる先端電極が設置さ
れてなるスパークプラグにおいては、一般的に走行距離
１０万km以上の耐久寿命が必要とされ、その時のチップ
消耗によるｇ1 の拡大を考慮すると望ましくは ０．１mm≦ｇ2 −ｇ1 ≦０．４mm の関係を満足する必要がある。
ップｇ1 に限定して着火性を向上させることにより、エ
ンジンのトルク変動を抑制するとともに、第２接地電極
２１による放電電圧低減効果を発揮させることができる
第１、第２のスパークギャップｇ1 ，ｇ2 の関係とし
て、 −０．１mm≦ｇ2 −ｇ1 ≦０．４mm の関係を見い出した。ここで、中心電極及び第１接地電
極に貴金属または貴金属合金からなる先端電極が設置さ
れてなるスパークプラグにおいては、一般的に走行距離
１０万km以上の耐久寿命が必要とされ、その時のチップ
消耗によるｇ1 の拡大を考慮すると望ましくは ０．１mm≦ｇ2 −ｇ1 ≦０．４mm の関係を満足する必要がある。
【００２１】前記プラグにおいて低温始動性について検
討した結果を説明する。始動時において、燃焼にいたる
前のクランキング時には、噴射された微粒燃料が電極に
付着し、それが堆積すると、ギャップ間をブリッジ（橋
絡）する様に付着する場合がある。この傾向は、特に、
第２スパークギャップｇ2 間で顕著に見られ、大幅に始
動性が悪化し、始動不良にいたる場合がある。そこで、
第２スパークギャップを各種変更して始動性を評価し、
最適値を求めた。図６は一般の寒冷地に相当する−１５
℃の低温試験室において評価した結果を示す。供試エン
ジンは、４気筒２０００℃の乗用車用エンジン単体で行
った。プラグは第１実施形態に示すプラグにおいて第１
スパークギャップｇ1 を０．８mmに固定し、第２スパー
クギャップｇ2 を０．８mmから１．２mmまで０．１mmづ
つ変更した。尚、第２接地電極幅は２．０mm、第１接地
電極幅は２．８mmで実施した。図６より、第２のスパー
クギャップｇ2 が、０．９mm以上では始動性は全く問題
なかった。一方ｇ2 を０．８mmと小さくすると始動性が
大幅に悪化した。これは前述した様に、第２のスパーク
ギャップｇ2 が小さいと、クランキング途中に燃料のブ
リッジ（橋絡）が生じる場合があり、該ブリッジ（橋
絡）により失火が生起し、始動性の悪化にいたったもの
と推定される。よって一般の寒冷地を想定した場合、ｇ
2 ≧０．９mmの関係を満たす必要がある。
討した結果を説明する。始動時において、燃焼にいたる
前のクランキング時には、噴射された微粒燃料が電極に
付着し、それが堆積すると、ギャップ間をブリッジ（橋
絡）する様に付着する場合がある。この傾向は、特に、
第２スパークギャップｇ2 間で顕著に見られ、大幅に始
動性が悪化し、始動不良にいたる場合がある。そこで、
第２スパークギャップを各種変更して始動性を評価し、
最適値を求めた。図６は一般の寒冷地に相当する−１５
℃の低温試験室において評価した結果を示す。供試エン
ジンは、４気筒２０００℃の乗用車用エンジン単体で行
った。プラグは第１実施形態に示すプラグにおいて第１
スパークギャップｇ1 を０．８mmに固定し、第２スパー
クギャップｇ2 を０．８mmから１．２mmまで０．１mmづ
つ変更した。尚、第２接地電極幅は２．０mm、第１接地
電極幅は２．８mmで実施した。図６より、第２のスパー
クギャップｇ2 が、０．９mm以上では始動性は全く問題
なかった。一方ｇ2 を０．８mmと小さくすると始動性が
大幅に悪化した。これは前述した様に、第２のスパーク
ギャップｇ2 が小さいと、クランキング途中に燃料のブ
リッジ（橋絡）が生じる場合があり、該ブリッジ（橋
絡）により失火が生起し、始動性の悪化にいたったもの
と推定される。よって一般の寒冷地を想定した場合、ｇ
2 ≧０．９mmの関係を満たす必要がある。
【００２２】次に図７に極寒冷地に相当する−３０℃の
温度の低温試験室において評価した結果を示す。供試エ
ンジンおよびプラグは前記のもので実施した。その結果
第２スパークギャップｇ2 は１．１mm以上にしないと始
動性が悪化することがわかった。温度が−１５℃の試験
よりも第２スパークギャップｇ2 を広くしないと始動性
が確保できない理由としては、温度が−３０℃では燃料
の霧化が悪く、燃料粒径も大きいため、より電極表面に
付着しやすく、又、燃料ブリッジ（橋絡）発生の頻度が
ふえるためと思われる。よって極寒冷地の始動性を確保
するためにはｇ2 ≧１．１mmの関係を満たす必要があ
る。−１５℃、−３０℃の温度における始動試験におい
て、第１スパークギャップを１．２mmまで広げて同様な
評価を行ったが、結果は同じであった。
温度の低温試験室において評価した結果を示す。供試エ
ンジンおよびプラグは前記のもので実施した。その結果
第２スパークギャップｇ2 は１．１mm以上にしないと始
動性が悪化することがわかった。温度が−１５℃の試験
よりも第２スパークギャップｇ2 を広くしないと始動性
が確保できない理由としては、温度が−３０℃では燃料
の霧化が悪く、燃料粒径も大きいため、より電極表面に
付着しやすく、又、燃料ブリッジ（橋絡）発生の頻度が
ふえるためと思われる。よって極寒冷地の始動性を確保
するためにはｇ2 ≧１．１mmの関係を満たす必要があ
る。−１５℃、−３０℃の温度における始動試験におい
て、第１スパークギャップを１．２mmまで広げて同様な
評価を行ったが、結果は同じであった。
【００２３】図８は、本発明の第２実施形態を示す要部
拡大正面図である。本実施形態においては、中心電極８
の先端、及び第１接地電極１６に貴金属又は貴金属合金
チップを配置していない点が第１実施形態と相違するこ
とろである。しかし、第１実施形態のスパークプラグと
同様に試作して実験を実施したところ、第１実施形態の
効果と同様の効果を得ることができた。そして、中心電
極先端部および接地電極先端部に貴金属または貴金属合
金チップが設置されていないスパークプラグにおいて
は、一般的に走行距離５万km以上の耐久寿命が必要とさ
れ、その時の電極消耗によるｇ1 の拡大を考慮すると望
ましくは ０．２mm≦ｇ2 −ｇ1 ≦０．４mm の関係を満足する必要がある。
拡大正面図である。本実施形態においては、中心電極８
の先端、及び第１接地電極１６に貴金属又は貴金属合金
チップを配置していない点が第１実施形態と相違するこ
とろである。しかし、第１実施形態のスパークプラグと
同様に試作して実験を実施したところ、第１実施形態の
効果と同様の効果を得ることができた。そして、中心電
極先端部および接地電極先端部に貴金属または貴金属合
金チップが設置されていないスパークプラグにおいて
は、一般的に走行距離５万km以上の耐久寿命が必要とさ
れ、その時の電極消耗によるｇ1 の拡大を考慮すると望
ましくは ０．２mm≦ｇ2 −ｇ1 ≦０．４mm の関係を満足する必要がある。
【００２４】図９は、本発明の第３実施形態を示す要部
拡大正面図である。本実施形態においては、中心電極８
のうち、碍子３の燃焼室側端部より突き出した中心電極
先端部８′を耐熱貴金属であるイリジウムまたはイリジ
ウム合金線にて形成し、また、第１接地電極１６の先端
電極１８には、第１実施例と同様に白金チップを使用し
ている。そして、第１実施形態のスパークプラグと同様
に試作して実験を実施したところ、第１実施形態の効果
と同様の効果を得ることができた。
拡大正面図である。本実施形態においては、中心電極８
のうち、碍子３の燃焼室側端部より突き出した中心電極
先端部８′を耐熱貴金属であるイリジウムまたはイリジ
ウム合金線にて形成し、また、第１接地電極１６の先端
電極１８には、第１実施例と同様に白金チップを使用し
ている。そして、第１実施形態のスパークプラグと同様
に試作して実験を実施したところ、第１実施形態の効果
と同様の効果を得ることができた。
【００２５】
【発明の効果】本発明においては、請求項１の構成とす
ることにより、スパークギャップを特定することによ
り、第２接地電極を設けることにより、中心電極周囲の
等電位面を収れんさせ、電界を強くさせることができる
ので、中心電極と第１接地電極により構成される第１の
スパークギャップのみで容易に火花放電を生じさせるこ
とができる。さらに、本発明においては、第１接地電極
の幅と第２接地電極の幅とを所定の関係とすることによ
り、従来の第２接地電極の幅よりも狭い第２接地電極を
採用することにより、第２接地電極のエッジ効果によ
り、電界強度をさらに強くすることができる。
ることにより、スパークギャップを特定することによ
り、第２接地電極を設けることにより、中心電極周囲の
等電位面を収れんさせ、電界を強くさせることができる
ので、中心電極と第１接地電極により構成される第１の
スパークギャップのみで容易に火花放電を生じさせるこ
とができる。さらに、本発明においては、第１接地電極
の幅と第２接地電極の幅とを所定の関係とすることによ
り、従来の第２接地電極の幅よりも狭い第２接地電極を
採用することにより、第２接地電極のエッジ効果によ
り、電界強度をさらに強くすることができる。
【００２６】請求項７の内燃機関用スパークプラグにお
いては、寒冷地における低温始動性を、また、請求項８
の内燃機関用スパークプラグにおいては、極寒冷地にお
ける低温始動性をも向上させることができる。
いては、寒冷地における低温始動性を、また、請求項８
の内燃機関用スパークプラグにおいては、極寒冷地にお
ける低温始動性をも向上させることができる。
【図１】本発明の第１実施例である内燃機関用スパーク
プラグの半断面概略図である。
プラグの半断面概略図である。
【図２】本発明の第１実施例である内燃機関用スパーク
プラグの要部拡大図であり、図２（ａ）は要部拡大正面
図、図２（ｂ）は要部拡大側面図である。
プラグの要部拡大図であり、図２（ａ）は要部拡大正面
図、図２（ｂ）は要部拡大側面図である。
【図３】本発明における実験１の評価結果を示すグラフ
である。
である。
【図４】本発明における実験２の評価結果を示すグラフ
である。
である。
【図５】本発明における実験３の評価結果を示すグラフ
である。
である。
【図６】本発明における第１実施例を一般の寒冷地に相
当する−１５℃の温度の低温試験室において評価した結
果を示すグラフである。
当する−１５℃の温度の低温試験室において評価した結
果を示すグラフである。
【図７】本発明における第１実施例を極寒冷地に相当す
る−３０℃の温度の低温試験室において評価した結果を
示すグラフである。
る−３０℃の温度の低温試験室において評価した結果を
示すグラフである。
【図８】本発明の第２実施例である内燃機関用スパーク
プラグの要部拡大正面図である。
プラグの要部拡大正面図である。
【図９】本発明の第３実施例である内燃機関用スパーク
プラグの要部拡大正面図である。
プラグの要部拡大正面図である。
１…内燃機関用スパークプラグ ２…貫通孔 ３…絶縁碍子 ６…ハウジング ８…中心電極 １０…端子電極 １１…導電性ガラス １２…抵抗体 １６…第１接地電極 ２０…第１のスパークギャップ ２１…第２接地電極 ２２…第２のスパークギャップ
Claims (9)
- 【請求項１】 貫通孔を有する絶縁碍子と、前記貫通孔
の一端に保持された中心電極と、前記貫通孔の他端に備
えられ前記中心電極と電気的に導通された電圧伝達手段
と、前記絶縁碍子を保持するハウジングと、一端が前記
ハウジング一端面に電気的に導通されるとともに、他端
が前記中心電極の先端部との間で第１のスパークギャッ
プを形成する第１接地電極と、一端が前記ハウジングに
電気的に導通されるとともに、他端が前記中心電極の側
面との間で第２のスパークギャップを形成する第２接地
電極とからなり、 前記第１接地電極の幅をＡ、第２接地電極の幅をＢと
し、前記第１のスパークギャップの間隙をｇ1 、前記第
２のスパークギャップの間隙をｇ2 とするとき、 ０．５≦ΣＢｎ／Ａ≦１．５ （但し、ｎは第２接地電
極の数） −０．１mm≦ｇ2 −ｇ1 ≦０．４mm の関係を満たすことを特徴とする内燃機関用スパークプ
ラグ。 - 【請求項２】 前記第１接地電極の先端部、又は中心電
極の先端部の少なくとも一方に貴金属または貴金属合金
からなる先端電極が設置されていることを特徴とする請
求項１記載の内燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項３】 前記中心電極及び前記第１設置電極に貴
金属または貴金属合金からなる先端電極が設置されてな
る内燃機関用スパークプラグにおいて、 第１のスパークギャップｇ1 と第２のスパークギャップ
とは ０．１mm≦ｇ2 −ｇ1 ≦０．４mm の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至２項のい
ずれか１項記載の内燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項４】 第１のスパークギャップｇ1 と第２のス
パークギャップｇ2とは、 ０．２mm≦ｇ2 −ｇ1 ≦０．４mm の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至２のいず
れか１項記載の内燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項５】 第２のスパークギャップは、 ｇ2 ≧０．９mm の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいず
れか１項記載の内燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項６】 第２のスパークギャップは、 ｇ2 ≧１．１mm の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいず
れか１項記載の内燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項７】 前記第１電極の先端部には白金または白
金合金、イリジウム又はイリジウム合金からなる先端電
極が設置され、また、中心電極の先端部はイリジウムま
たはイリジウム合金線にて形成されてなる請求項１乃至
４のいずれか１項記載の内燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項８】 前記第１電極の先端部には白金または白
金合金、イリジウム又はイリジウム合金からなる先端電
極が設置され、また、中心電極の先端部は白金又は白金
合金にて形成されてなる請求項１乃至４のいずれか１項
記載の内燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項９】 貫通孔を有する絶縁碍子と、前記貫通孔
の一端に保持された中心電極と、前記貫通孔の他端に備
えられ前記中心電極と電気的に導通された電圧伝達手段
と、前記絶縁碍子を保持するハウジングと、一端が前記
ハウジング一端面に電気的に導通されるとともに、他端
が前記中心電極の先端部との間で第１のスパークギャッ
プを形成する第１接地電極と、一端が前記ハウジングに
電気的に導通されるとともに、他端が前記中心電極の側
面との間で第２のスパークギャップを形成する第２接地
電極とからなり、 前記第１接地電極の幅をＡ、第２接地電極の幅をＢとす
るとき、 ０．５≦ΣＢｎ／Ａ≦１．５ （但し、ｎは第２接地電
極の数） の関係を満たすとともに、第１のスパークギャップのみ
で火花放電を生じるように、第１のスパークギャップと
第２のスパークギャップとの間隙の関係が満たされてい
ることを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00998496A JP4100725B2 (ja) | 1995-03-16 | 1996-01-24 | 内燃機関用スパークプラグ |
| GB9605122A GB2298898B (en) | 1995-03-16 | 1996-03-11 | Spark plug for internal combustion engine |
| DE19610087A DE19610087C2 (de) | 1995-03-16 | 1996-03-14 | Zündkerze für einen Verbrennungsmotor |
| US08/616,567 US5693999A (en) | 1995-03-16 | 1996-03-15 | Multiple gap spark plug for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5756395 | 1995-03-16 | ||
| JP7-57563 | 1995-03-16 | ||
| JP00998496A JP4100725B2 (ja) | 1995-03-16 | 1996-01-24 | 内燃機関用スパークプラグ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08315955A true JPH08315955A (ja) | 1996-11-29 |
| JP4100725B2 JP4100725B2 (ja) | 2008-06-11 |
Family
ID=26344826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00998496A Expired - Lifetime JP4100725B2 (ja) | 1995-03-16 | 1996-01-24 | 内燃機関用スパークプラグ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5693999A (ja) |
| JP (1) | JP4100725B2 (ja) |
| DE (1) | DE19610087C2 (ja) |
| GB (1) | GB2298898B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007047893A1 (de) | 2007-01-10 | 2008-07-24 | Denso Corp., Kariya | Zündkerze zum Sicherstellen erhöhter Zündfähigkeit von Treibstoff |
| WO2014189079A1 (ja) * | 2013-05-23 | 2014-11-27 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
| US8981633B2 (en) | 2011-04-25 | 2015-03-17 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug and production method therefor |
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| US6013973A (en) * | 1997-10-24 | 2000-01-11 | Sato; Jun | Spark plug having a sub-combustion chamber for use in fuel ignition systems |
| US6495948B1 (en) | 1998-03-02 | 2002-12-17 | Pyrotek Enterprises, Inc. | Spark plug |
| JP3574012B2 (ja) * | 1998-09-25 | 2004-10-06 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
| JP2006114476A (ja) * | 2004-09-14 | 2006-04-27 | Denso Corp | 内燃機関用のスパークプラグ |
| US20060082276A1 (en) * | 2004-10-14 | 2006-04-20 | Havard Karina C | Ignition device having noble metal fine wire electrodes |
| US7557496B2 (en) * | 2005-03-08 | 2009-07-07 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug which can prevent lateral sparking |
| DE102007053428A1 (de) | 2007-11-09 | 2009-05-14 | Robert Bosch Gmbh | Zündkerze mit langer Lebensdauer |
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| US3719851A (en) * | 1971-06-28 | 1973-03-06 | Gen Motors Corp | Dual mode spark plug |
| JPS4985428A (ja) * | 1972-12-22 | 1974-08-16 | ||
| JPS5936390B2 (ja) * | 1981-03-31 | 1984-09-03 | 株式会社デンソー | 内燃機関用スパ−クプラグ |
| JPS6081784A (ja) * | 1983-10-11 | 1985-05-09 | 日本特殊陶業株式会社 | スパ−クプラグ |
| JPH01264187A (ja) * | 1988-04-12 | 1989-10-20 | Ryohei Kashiwabara | 点火栓の速燃焼装置 |
| JP3010234B2 (ja) * | 1990-08-08 | 2000-02-21 | 日本特殊陶業株式会社 | 外側電極を多極化したスパークプラグ |
| JP3011249B2 (ja) * | 1992-05-22 | 2000-02-21 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
| JP3500664B2 (ja) * | 1993-08-19 | 2004-02-23 | 株式会社デンソー | 内燃機関用スパークプラグ |
| JP3368635B2 (ja) * | 1993-11-05 | 2003-01-20 | 株式会社デンソー | スパ−クプラグ |
| JPH07142147A (ja) * | 1993-11-19 | 1995-06-02 | Nippondenso Co Ltd | スパークプラグ |
-
1996
- 1996-01-24 JP JP00998496A patent/JP4100725B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-11 GB GB9605122A patent/GB2298898B/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-14 DE DE19610087A patent/DE19610087C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-15 US US08/616,567 patent/US5693999A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007047893A1 (de) | 2007-01-10 | 2008-07-24 | Denso Corp., Kariya | Zündkerze zum Sicherstellen erhöhter Zündfähigkeit von Treibstoff |
| US8981633B2 (en) | 2011-04-25 | 2015-03-17 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug and production method therefor |
| WO2014189079A1 (ja) * | 2013-05-23 | 2014-11-27 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
| JP5730447B1 (ja) * | 2013-05-23 | 2015-06-10 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
| US9368944B2 (en) | 2013-05-23 | 2016-06-14 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9605122D0 (en) | 1996-05-08 |
| GB2298898A (en) | 1996-09-18 |
| DE19610087C2 (de) | 2000-06-15 |
| US5693999A (en) | 1997-12-02 |
| GB2298898B (en) | 1998-09-30 |
| DE19610087A1 (de) | 1996-09-19 |
| JP4100725B2 (ja) | 2008-06-11 |
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