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KR100307264B1 - 내연기관용스파크플러그 - Google Patents

내연기관용스파크플러그 Download PDF

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    • H01T13/20Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
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Abstract

간단한 구조에 의해 중심전극 및 접지전극의 불꽃방전에 따라 불꽃 소모를 억제하고, 스파크플러그의 내구성을 향상시키고자 하는 것이다.
그 해결수단으로는 절연체(2)에 고정유지되는 중심전극(7)등을 lr에 대해 최소한 Pt를 1∼20wt% 혼합하는 용해합금에 의해 형성하는 것으로 이 중심전극중에 있어서 lr 및 Pt는 균일하게 분포하여 합금화되는 것으로 되므로 혼합기로의 착화에 따라 상기 전극이 800℃ 이상의 고온도영역으로 되어도 이 전극에 있어서 발생하는 lr03의 휘발이 균일하게 또한 완만하게 행해지게 되므로 전극에서의 불꽃 소모를 확실하게 억제할 수 있는 결과, 스파크플러그(1)의 내구성도 향상시킬 수 있게 된다.

Description

내연기관용 스파크플러그
제 1도는 본 발명의 제 1실시예인 내연기관용 스파크플러그의 부분단면도.
제 2도는 본 발명의 제 2실시예인 내연기관용 스파크플러그의 요부확대단면도.
제 3도는 본 발명의 중심축 온도를 800℃ 또는 900℃로 한 경우의 전개(全開)내구시험(40시간, 주행거리 약 6만 킬로에 상당)에서의 Pt의 혼합량(wt%)에 대한 불꽃갬 소모량(mm)을 측정한 결과.
제 4도는 종래의 Pt-lr 분말의 소결 합금에 있어서 전극소모의 메카니즘을 도시한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 내연기관용 스파크플러그 1' : (제 2실시예의)내연기관용 스파크플러그
2 : 절연제 3 : 축구멍 4 : 단자전극
5 : 유리 씰재 6 : 저항체
7, 17 : 중심전극 8 : 주체금구(金具)
9 : 고리모양 단면 10, 20 : 점지전극
11 : 불꽃갭 12 : (중심전극의) 방전칩
13 : (접지전극의)방전칩 17a : (중심전극의)선단면
20a : (접지전극의) 선단내면
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 내연기관에 장착하는 스파크플러그를 구성하는 전극에 관한 것이다.
종래 내연기관에 장착하는 스파크플러그를 구성하는 전극은, 내연기관의 연소실내에서의 혼합기로의 불꽃방전에 따른 전극의 소모를 억제하고, 그 내구성을 향상시키기 위해 이 전극을 Pt-15-30wt%lr의 합금으로 형성한 것(일본국 특공평 2-58756호)이 실용화되고 있고 또한 불꽃방전에 따른 중심전극의 소모를 억제하면서 내구성도 향상시키는 것을 목적으로 하여 전극을 lr 혹은 lr에 대해 Y2O3를 첨가하여 이루어지는 소결 합금으로 형성한 것도 다수 제안되고 또한 실용화되고 있다.
그러나 상기 종래의 전극을 일본국 특공평 2-58756호와 같이 Pt-15-30wt%lr의 합금으로 형성한 것외에 전극을 lr 혹은 lr에 대해 Y2O3를 첨가하여 이루어지는 합금으로 형성된 것의 경우, 통상의 내연기관에서의 사용에 있어서는 예를들면 절연체에 고정유지되는 중심전극의 선단부의 중심축 온도는 약 800℃이고, 이 중심축 온도영역에 있어서 중심전극을 형성하는 합금재에는 내(耐)불꽃 소모성에 뛰어난 lr이 많이 존재하므로 불꽃방전에 따른 중심전극의 소모는 억제되지만 최근의 내연기관에서 고출력화에 따라, 또한 내연기관의 연소실내에서의 혼합기의 연소에 따라 발생하는 열이 증대하므로, 이 연소실내에 선단을 노출하는 상기 중심전극의 중심축 온도는 현저하게 상승하고 그 온도도 약 850℃ 이상의 높은 온도가 되면 이 중심전극의 불꽃 방전에 따라 중심전극에서 형성되는 lrO3의 휘발성이, 마찬가지로 형성되는 Pt2의 휘발성에 비해 현저하게 높으므로 상기 중심전극의 중심축 온도가 850℃ 이상의 고온도영역일때에는 lrO3의 휘발이 Pt 혹은 Pt-20wt%lr 보다도 우위가 되고 중심전극의 내불꽃 소모성이 오히려 저하하게 되어 그 내구성도 동시에 저하시킬 염려가 있다.
그때문에 lr 혹은 lr-Pt의 분말을 혼합 소결하여 중심전극의 방전전극으로서 이용하는 것(일본국 특개소 61-88479)호, 일본국 특개소 63-257193호 등)이 제안되고 있지만 소결하여 형성되는 중심전극의 방전전극에 있어서는 제 4도에 도시하는 바와 같이 lr과 Pt가 균일하게 분포하여 합금화되어 있지 않고, lr만의 부분 혹은 Pt만의 부분이 방전전극 중에 편재하게 되므로 상술한 바와 같이 중심전극의 중심측 온도가 850℃ 이상의 고온도영역으로 된 경우에는 상기 전극에 있어서, 불꽃방전에 따라 형성되는 lrO3의 휘발이 Pt 혹은 Pt 합금등에 있어서 마찬가지로 형성되는 PtO2의 휘발성에 비해 우위가 되는 결과, 전극에 있어서는 불꽃 소모가 불균일하게 발생하고 포라스한 Pt만이 남겨지게 되어 전극등에 요구되는 내구성을 충분히 확보할 수 없다는 문제점이 있다.
그래서 본 발명은 상기 종래의 것이 갖는 문제점을 개선하여, 간단한 구조에 의해 전극에서의 불꽃방전에 따른 내불꽃 소모성을 확실하게 억제시키고 내연기관용 스파크플러그로서의 내구성을 충분히 향상시키고자 하는 것이다.
그 때문에 내연기관용 스파크플러그를 구성하는 중심전극 또는 접지전극을 lr에 대해 최소한 Pt를 1∼20wt% 함유하는 용해합금에 의해 형성하여 이루어지는 것이다.
또한 내연기관용 스파크플러그를 구성하는 중심전극 또는 접지전극의 선단면에 있어서 lr에 대해 최소한 Pt를 1∼20wt% 함유하는 용해합금에 의해 형성된 방전칩을 접합하여 이루어지는 것으로 하고 또한 상기 내연기관용 스파크플러그를 구성하는 전극 또는 전극의 선단면에 접합되는 방전칩을 lr에 대해 Pt를 1∼20wt 함유하는 용해합금에 의해 형성되는 것이다.
본 발명은 실시하는데 있어서 내연기관용 스파크플러그를 구성하는 전극 또는 전극의 선단면에 접합되는 방전칩을 lr에 최소한 Pt를 1∼20wt% 함유하는 용해합금에 의해 형성하는 것으로 이 용해합금에 의해 형성되는 전극 또는 방전칩중에서는 lr과 Pt의 소결 합금과 다른 lr과 Pt가 편재하지 않고 균일하게 분포하여 합금화되므로 내연기관의 연소실내에서의 혼합기로의 불꽃방전에 따라 발생하는 lr원자의 산화 및 그 산화물의 고온도영역에서의 휘발에 의한 불꽃 소모도 종래의 것에 비해 균일하게 불꽃 소모가 되고 lr부분만 우선하여 휘발하게 되는 불균일한 불꽃 소모가 억제되므로 스파크플러그로서의 내구성을 향상시킬수 있다.
본 발명을 도면에 도시하는 실시예에 의해 다시 설명한다. (1)은 본 발명의 실시예인 내연기관용 스파크플러그이며, 이 내연기관용 스파크플러그(1)는 그 축구멍(3)안에 있어서 단자전극(4)과 함께 저항체(6)를 협지하면서 가열, 봉착하는 도전성의 유리 씰재(5)에 의해 테두리부의 중심전극(7)을 돌출하여 고정유지하는 절연체(2)와, 상기 절연체(2)를 내부에 유지함과 동시에 상기 절연체(2)에 고정유지되는 중심전극(7)과 그 고리문양 단면(9)에 돌설되는 접지전극(10)과의 사이에서 불꽃 툼(11)을 형성하여 이루어지는 주체금구(8)로 구성되는 것이다.
그리고 본 발명의 제 1실시예인 내연기관용 스파크플러그(1)에 있어서는 이내연기관용 스파크플러그(1)를 구성하는 절연체(2)의 축 구멍(3)안에 있어서 고정유지되는 중심전극(7)을 lr에 대해 최소한 Pt를 1∼20wt% 함유하는 용해합금에 의해 형성하여 이루어지는 것이다.
본 발명의 제 1실시예인 내연기관용 스파크플러그(1)를 구성하는 절연체(2)의 축 구멍(3)안에 중심전극(7)은 상기의 구성을 갖추므로 내연기관용 스파크플러그(1)을 구성하는 절연체(2)의 축 구멍(3)안에 고정유지되는 중심전극(7)이 lr에 대해 최소한 Pt를 1∼20wt% 함유하는 용해합금에 의해 형성되는 것이므로 이 용해 합금에 의해 형성되는 중심전극(7)에서는 lr과 Pt가 편재하지 않고 균일하게 분포하는 데다가 합금화되는 것으로 내연기관의 연소실내에서 혼합기로의 불꽃방전에 따라 발생하는 중심전극(7)을 형성하는 lr원자의 산화 및 그 산화물이 고온도영역에서의 휘발에 의한 불꽃 소모도 종래의 것에 비해 균일한 불꽃소모가 되고,lr원자만 우선하여 휘발하는 불균일한 불꽃 소모가 억제되게 되므로 스파크플러그(1)로서의 내구성도 향상시킬 수 있다. 또한 상기 중심전극(7)을 형성하여 이루어지는 상기 lr-Pt 용해합금을 접지전극(10)에 있어서 사용할 수 있는 것은 말할 것도 없다. 또한 중심전극(7)은 미소성의 절연체(2)안에 끼워설치하고 절연체(2)와 동시 소성에 의해 고정유지할 수 있다.
또한 제 2도에 있어서 도시한 것은 본 발명의 제 2실시예인 내연기관용 스파크플러그(1')이고, 본 발명의 제 2실시예인 내연기관용 스파크플러그(1')에서는 내연기관용 스파크플러그(1')를 구성하는 절연체(2)의 축 구멍(3)안에 있어서 고정유지되는 외피가 Ni합금으로 이루어지고 내부에 Cu, Cu 합금등을 봉입한 복합전극재로 이루어지는 중심전극(17)의 작은 지름으로 형성한 선단면(17a)에 있어서 lr에 대해 최소한 Pt가 1∼20wt% 함유하는 용해합금에 의해 형성되는 방전칩(12)을 접합하여 이루어지는 것이다.
본 발명의 제 2실시예인 내연기관용 스파크플러그(1)에 있어서 그 절연체(2)의 축 구멍(3)안에 고정유지되는 중심전극(17)의 선단면(17a)으로 lr에 대해 최소한 Pt를 1∼20wt% 함유하는 용해합금에 의해 형성하여 이루어지는 방전칩(12)을 갖춘것이므로 상술한 본 발명의 제 1실시예와 마찬가지로 Ni합금으로 이루어지는 접지전극(20)과 절연체(2)에 고정유지되는 중심전극(17)의 선단의 방전칩(12)과의 사이에서 형성되는 불꽃틈(11)에 있어서 혼합기로의 착화를 행한 경우, 이방전칩(12)을 lr에 대해 최소한 Pt를 1∼20wt% 함유하는 용해합금에 의해 이루어지는 것으로 하고 있으므로 혼합기로의 불꽃방전에 따라 발생하는 방전칩(12)을 형성하는 lr원자의 산화 및 그 산화물의 고온도영역에서의 휘발에 의한 불꽃소모도 종래의 것에 비해 균일한 불꽃 소모가 되는, 즉 lr의 산화물인 lrO3만이 우선하여 휘발하는 불균일한 불꽃 소모가 억제되는 것으로 되어 스파크플러그(1')로서의 내구성도 향상시킬 수 있다.
또한 제 2실시예에 있어서 사용되는 전극재료, 즉 상기 lr-Pt 용해합금을 중심전극(17), 방전칩(12)에 대향하는 접지전극(20)의 선단내면(20a)에 방전칩(13)을 이용할 수 있는 것은 제 1실시예와 마찬가지이고, 중심전극(17)과 접지전극(20)의 양쪽에 전극재료로서 혹은 방전칩(12), (13)으로서 이용될 수 있는 것도 마찬가지이다.
그래서 본 발명의 효과를 확인하기 위해 중심전극(17)의 방전칩(12)의 직경응 0.7㎜
Figure kpo00001
로 한 제 2실시예에 있어서 내연기관용 스파크플러그(1')에 대해 중심축 온도를 800℃ 또는 900℃로 설정하여 2000㏄ 엔진에 장착하여 5000rom X 전개내구시험(400시간, 주행거리 약 6만킬로에 상당)에서의 Pt의 혼합량(wt%)에 대한 불꽃에 대한 불꽃갭 소모량(㎜)을 측정한 바, 제 3도에 도시하는 바와 같이 lr에 대한 Pt의 혼합량을 1∼30wt%(특히 현저한 효과로서는 1∼20wt%의 범위)에서 불꽃갭의 소모량이 억제되는 것을 판명하여 본 발명의 효과가 명백하게 확인되었다.
또한 본 발명의 각 실시예에 있어서 내연기관용 스파크플러그를 구성하는 절연체에 고정유지되는 중심전극 혹은 중심전극의 선단면에 접합되는 방전칩을 lr에 대해 최소한 Pt를 1∼20wt% 함유하는 용해합금에 의해 형성된 것으로 한것은 Pt의 혼합량(wt%)이 20(wt%)이상이 되면 중심전극 혹은 방전칩에서의 불꽃 소모의 억제효과에 있어서 제조원가의 면등도 고려하면 그만큼 대폭적인 향상이 되지 않으므로 Pt의 혼합량(wt%)을 20wt%를 상한으로서 하고 있는 것이다.
이상과 같이 전극 또는 전극의 선단면에 접합하는 방전칩을 lr에 대해 최소한 Pt 혹은 Rh를 1∼20wt% 함유하는 용해합금에 의해 형성하는 것으로 혼합기로의 불꽃방전에 따라 발생하는 그것들의 불꽃 소모가 균일하게 또한 완만하게 일어나므로 중심전극등의 불꽃 소모를 확실하게 억제하여 혼합기로의 착화를 확실한 것으로 할 수 있음과 동시에 이 불꽃 소모의 억제에 의한 스파크플러그 자체의 내구성을 현저하게 향상시킬 수 있는 뛰어난 효과를 갖는 것이다.

Claims (3)

  1. 절연된 스파크부분과 접지된 스파크부분중 최소한 1개 이상이 (a)lr 99-80wt% 및 (b)Pt, 1∼20wt% 함유하여 구성된 용해합금으로 이루어지고, 상기 절연된 스파크부분과 접지된 스파크부분 사이에는 불꽃 틈(11)이 형성되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 스파크플러그.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 절연된 스파크부분 및 상기 접지된 스파크부분이 각각 중앙전극(7, 17) 및 접지전극(10, 20)인 것을 특징으로 하는 내연기관용 스파크플러그.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 절연된 스파크부분 및 접지된 스파크부분이 각각 중앙전극(17)의 선단면(17a)에 접합된 방전칩(12) 및 접지전극(20)의 선단내면(20a)에 접합된 방전칩(13)인 것을 특징으로 하는 내연기관용 스파크플러그.
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