JPH03101086A

JPH03101086A - 内燃機関用スパークプラグ

Info

Publication number: JPH03101086A
Application number: JP1236861A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Oshima; 崇文大島
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1989-09-14
Filing date: 1989-09-14
Publication date: 1991-04-25
Also published as: DE69016542D1; EP0418055A1; DE69016542T2; EP0418055B1; US5101135A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、内燃機関に使用されるスパークプラグに関
する。

（従来の技術）近年、内燃機関の高性能化に伴って、スパークプラグに
対しては高回転域における燃料への確実な着火性能及び
この燃料への着火によるＷＡＲ耗性が要求されており、
この要求に対してニッケル合金からなる中心電極の先端
放電部に白金、イリジラム合金或は白金合金からなるチ
ップを用いることが行われている。

（考案が解決しようとする課題）しかしながら、上記従来のものにおいて、ニッケル合金
からなる中心電極の先端放電部に、白金、イリジウム合
金或は白金合金からなるチップを使用するものにおいて
は、高回転域における燃料への確実な着火やこの着火に
よる中心電極の先端放電部における火花消耗は十分に達
成することができるが、その結果内燃機関に使用される
スパークプラグが必要とする火花放電電圧が短い走行距
離で上昇し着火ミスが生じる。

又、ニッケル合金からなる中心電極の先端放電部にイリ
ジウム合金からなるチップを電気溶接したものにおいて
は、ニッケル合金とイリジウム合金との線膨張係数の差
が大きいことから、加熱及び冷却の繰り返しとなる火花
放電部においては、長期間の使用により繰り返される加
熱、冷却による熱応力の発生によって、イリジウム合金
からなるチップが剥離してしまい、内燃機関に損傷等を
与えてしまう恐れがあった。

そこで、この発明は上記従来のものの持つ欠点を改善す
るものであり、高回転域（４０〜６０ｋｍ／ｈ）におい
ても確実な着火性能を有し、耐火花消耗性に優れたスパ
ークプラグを提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段）そのために、外側電極と対向する中心電極の先端の火花
放電部を、上記中心電極の先端の径をＡ、内部芯のイリ
ジウム或はイリジウム合金の径をＢ、更に外筒のニッケ
ル合金の肉厚をＣとした時に、Ａｓ２．５１．０．２≦
Ｂ≦０．８ｍｍ、　　Ｃ≧０．１１の条件を満足させて
なるイリジウム或はイリジウム合金からなる内部芯とこ
れに接合するニッケル合金の外筒からなる円柱状クラッ
トチップとしたり、この円柱状クラッドチップの内部芯
に使用するイリジウム合金の線膨張係数を７．０〜＋３
．ＯＸ　１０−６、融点を１９００℃以上とし、更に添
加合金元素の含有量が７０ｗｔ％以下とし、或は外筒と
内部芯の間に線膨張係数が７．０〜１３．ＯＸ　１０−
６であり、その厚さが５０μｍ以上である中間層を少な
くとも１つ以上設け、更に、上記中間層を中間層の有す
る線膨張係数に従って外筒方向に向かって大きくするよ
うに積層させてなるものである。

（作用）上記構成を具えるので、中心電極の先端の火花放電部を
イリジウ１１或はイリジウム合金の内部芯とこの外側面
に接合するニッケル合金の外筒からなる円柱状クラッド
チップとし、更にその寸法を規定することによりて、ニ
ッケル合金からなる中心電極と火花放電部の材質との線
膨張係数の差を小さくすることができるので、中心電極
との接合部に生じる熱応力を緩和することができ、更に
内部芯に用いるイリジウム合金の融点を１９００℃以上
のものとすることで、高温時における火花消耗性の低下
を防止すると共に、外筒と内部芯の間に線膨張係数が７
．０〜１３．ＯＸ　１０−６である中間層を少なくとも
１つ以上設け、その厚さを５０μｍ以上とすることによ
って、高温によって発生する外筒と内部芯との間の熱応
力を緩和するので、火花放電部の剥離を防止することが
できる。

（実施例）この考案を図に示す実施例により更に説明する。

（１）は、この発明の実施例である内燃機関用スパーク
プラグであり、この内燃機関用スパークプラグ（１）は
、一体に形成する外側電極（４）を有し、側部には内燃
機関に取り付ける場合に使用するネジ部（５）を周設す
る主体金具（２）と、上記主体金具（２）に一体に形成
される外側電極（４）と対設して、火花間隙（６）を形
成するように、先端に火花放電部（８）を接合するニッ
ケル合金からなる中心電極（７）を保持してなる絶縁体
（３）から構成される。

そして、この中心電極（７）の火花放電部（８）は、イ
リジウム或はイリジウム合金（例えば、７５！Ｉ　ｒ　
−２５＄Ｐ　を合金、７５ＸＩ　ｒ−２５χＮｉ合金等
が考えられる。）の内部芯（９）とその内部芯（９）の
外側面を被覆するニッケル合金の外筒（１０）からなる
円柱状クラッドチップを接合し゛、第２〜３図に示すよ
うに、その寸法を中心電極（７）の先端の径をＡ、内部
芯（９）のイリジウム或はイリジウム合金の径を阻更に
外筒（１ｏ）のニッケル合金の肉厚をＣとした時に、Ａ
ｓ２．５ｍｍ、　０．２≦Ｂ≦０．８ｍｍ、　Ｃ≧０．
１ｍｍの条件を満足させてなるものである。

この発明が以上の構成を具えることから、ニッケル合金
からなる中心電極（７）の先端に接合される火花放電部
（８）をイリジウム或はイリジウム合金の内部芯（９）
とこの外側面に接合するニッケル合金の外筒（１ｏ）か
らなる円柱状クラッドチップとし、更にその寸法を中心
電極（７）の先端の径をＡ、内部芯（９）のイリジウム
或はイリジウム合金の径をＢ、更に外筒（１０）のニッ
ケル合金の肉厚をＣとした時に、Ａｓ２．５１．０．２
≦Ｂ≦０．８ｍｍ、　Ｃ≧０．１ｍｍの条件を満足させ
てなるものとすることによって、上記火花放電部（８）
の円柱形状クラッドチップを構成する内部芯（９）の外
側面に接合される外筒（１０）が、長時間走行等により
生じる中心電極（７）と火花放電部（８）との間の熱応
力を、中心電極（７）と火花放電部（８）の材質の有す
る線膨張係数の差にッケル合金の線膨張係数は１３．５
Ｘ　１０−６　　イリジウムの場合には６．８Ｘ　１０
−６であり、現行のＰＬ−２０Ｔｒの場合は９．３Ｘ　
１Ｏ−６）が大きくかつ熱応力が大きくても（熱応力（
σ）はσ＝ｋ・Δ′１゛・Δαで表わされ、Δαは構成
部材の線膨張係数の差である。）、イリジウムの内芯部
（９）をニッケル合金の外筒（１０）で取り囲み、ニッ
ケル合金の外筒（１０）とニッケル合金の中心電極（７
）とをＣ＝０．１ｍｍ以上として溶接することによって
接合の信頼性を向上することができ、熱応力に起因して
発生した火花放電部の剥離等を防止することができる。

更に内部芯（９）に用いるイリジウム合金の融点を１９
００℃以上のものとすることで、高回転運転成は長時間
走行によって、内部芯が突出する断面形状となっている
中心電極（７）の先端の火花放電部（８）が、高温とな
ってもその火花放電部（８）における火花消耗性の低下
を防止することができる。

なお、更に中心電極（７）の先端に接合される火花放電
部（８）は、第４図に示すように、その円柱状クラット
チップを構成する外筒（１ｏ）の上側周部（Ｍ）を切削
除去し、断面凸形状とし、内部芯（９）の先端を露出さ
せて、火花消耗を少なくし燃料への着火性を向上させる
ことが可能となる。又、外側電極（４）との間に火花間
隙（６）を形成する内部芯の径（Ｂ）は、点火による火
花消耗をイリジウム合金等の使用によって最小限のもの
とすることができるので、０．２≦Ｂ≦０．８ｍｍとい
う細径でも十分に実用に耐え得るものとなるものである
。

一方、第５図及び第６図に示すものは、この発明のその
他の実施例であり、中心電極（７）の先端の火花放電部
（８）を構成する円柱状クラッドチップの外筒（１０）
と内部芯（９）の間に線膨張係数が７．０〜１３．ＯＸ
　１０−６である中間Ｎ　（１１）を少なくとも１つ以
上設け、その厚さを５０μｍ以上としてなるものであり
、この中間層（１１）によって、高回転走行或は長時間
走行による高温によって、外筒（１０）と内部芯（９）
との間に発生する熱応力を、その線膨張係数の差を小さ
くすることによって緩和することが可能であるので、火
花放電部（８）の剥離等を有効に防止することができ、
更にこの中間層（１１）を、中間層（１１）を構成する
材質の有する線膨張係数の大きさに従い径方向に積層さ
せることによって、熱応力の発生を抑えることができ、
この熱応力に起因する火花放電部（８）の剥離を更に有
効に防止することができるものである（第５図及び第６
図）。

このとき、外筒（１０）と内部芯（９）の間に設けられ
る中間層（１１）の材質としては、Ｐｔ−Ｉｒ合金。Ｐ
ｔ−Ｎｉ合金或はＩｒ−Ｎｉ合金を用いることができる
。

（発明の効果）以上のとおり、中心電極の先端の火花放電部として、イ
リジウム或はイリジウム合金からなる内部芯とニッケル
合金からなる外筒から構成される円柱状クラッドチップ
をニッケル合金からなる中心電極に溶接することによっ
て、上記チップがニッケル合金同士の溶接となり、高温
使用下でのチツブの剥離性を改善され、更にこのクラッ
ドチップを構成する内部芯と外筒の間に熱応力緩和層を
設けることによって、長時間走行或は高回転走行によっ
て火花放電部が高温となり、熱応力が上記中心電極と火
花放電部の間に生じても、剥離を防ぐことが可能になる
と共に、イリジウム合金によって耐火花消耗性が一層向
上するので、長期間にわたってのメインテナンスを省略
することができる長寿命化させ、更には火花放電部剥離
による内燃機関の損傷等の危険を低減させることができ
る優れた効果を有するものである。

上方からの正面図、第６図は外筒と内部芯の間に複数の
中間層を積層させたものとそれら中間層に対応する線膨
張係数値を示すものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）．外側電極と対向する中心電極の先端の火花放電
部を、イリジウム或はイリジウム合金からなる内部芯と
これに接合するニッケル合金の外筒からなる円柱状クラ
ッドチップとした上、上記中心電極の先端の径をＡ、内
部芯のイリジウム或はイリジウム合金の径をＢ、更に外
筒のニッケル合金の肉厚をＣとした時に、Ａ≦１．５ｍ
ｍ、０．２≦Ｂ≦０．８ｍｍ、Ｃ≧０．１ｍｍの条件を
満足させてなる内燃機関用スパークプラグ。
（２）．円柱状クラッドチップの内部芯に使用するイリ
ジウム合金の線膨張係数を７．０〜１３．０×１０＾−
＾６、融点を１９００℃以上とし、更に添加合金元素の
含有量が７０ｗｔ％以下としてなる請求項（１）．記載
の内燃機関用スパークプラグ。
（３）．外筒と内部芯から構成される円柱状クラッドチ
ップにおいて、上記外筒と内部芯の間に線膨張係数が７
．０〜１３．０×１０＾−＾６であり、その厚さが５０
μｍ以上である中間層を少なくとも１つ以上設けてなる
請求項（１）．又は（２）．記載の内燃機関用スパーク
プラグ。
（４）、中間層を積層させてなる時に、上記中間層の線
膨張係数を外筒方向に向かうに従って大きくしてなる請
求項（１）．、（２）．又は（３）．記載の内燃機関用
スパークプラグ。