JP2805322B2 - Spark plug for internal combustion engine - Google Patents
Spark plug for internal combustion engineInfo
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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関
する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a spark plug used for an internal combustion engine.
(従来の技術) 従来、内燃機関に使用されるスパークプラグにおいて
は、中心電極は熱伝導性に優れたCu芯を封入したNi或は
Ni合金からなるものが一般的であるが、発火による中心
電極先端の摩耗を低下させるために、上記中心電極の先
端に耐摩耗性及び耐腐食性に優れた貴金属、例えばPt或
はPt合金からなるチップを接合することが提案されてい
る。(Prior Art) Conventionally, in a spark plug used for an internal combustion engine, a central electrode is made of Ni or Ni encapsulated with a Cu core having excellent heat conductivity.
It is generally made of Ni alloy, but in order to reduce the wear of the center electrode tip due to ignition, the tip of the center electrode is made of a noble metal with excellent wear resistance and corrosion resistance, such as Pt or Pt alloy. It has been proposed to join different chips.
(発明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、中心電極が
熱伝導性に優れたCu芯を封入したNi或はNi合金からなる
ものの場合、長期間にわたっての使用に対して、燃料の
着火によって発生する熱及び燃料の材質によって腐食が
起こり易い上、火花消耗性が高いことから、確実な着火
を維持しにくいものである。そのため、中心電極の先端
に耐火花消耗性及び耐腐食性に優れたPt或はPt合金から
なるチップを接合することが行われているが、中心電極
の先端に接合するPt或はPt合金からなるチップの直径
が、同径のNi或はNi合金からなる中心電極のものと比較
して、耐腐食性に優れていることから、その表面が酸化
されにくく、初期における放電電圧が高くなり、電源能
力によってはこの放電電圧の上昇によって、発火が十分
にできないこととなり、正常な燃焼を確保することがで
きない欠点がある。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と共に、放電電圧が低減化させる
ことにより、確実な着火性を確保しようとするものであ
る。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above-mentioned conventional one, when the center electrode is made of Ni or Ni alloy encapsulating a Cu core having excellent thermal conductivity, it is difficult to use for a long time. Corrosion is likely to occur due to the heat generated by the ignition of the fuel and the material of the fuel, and it is difficult to maintain reliable ignition because of high spark consumption. Therefore, a tip made of Pt or Pt alloy having excellent spark erosion resistance and corrosion resistance has been joined to the tip of the center electrode, but the tip made of Pt or Pt alloy joined to the tip of the center electrode has been used. The diameter of the chip is superior to that of the center electrode made of Ni or Ni alloy of the same diameter, so that the surface is hardly oxidized because the corrosion resistance is excellent, and the initial discharge voltage becomes high, Depending on the power supply capability, this increase in the discharge voltage makes it impossible to ignite sufficiently, and has a drawback that normal combustion cannot be ensured. In view of the above, the present invention is intended to improve the drawbacks of the above-described prior art and to secure a reliable ignition performance by reducing the discharge voltage.
(課題を解決するための手段) そのために、中心電極の先端及びその中心電極の先端
に対向する外側電極の双方、あるいはいずれか一方に、
Niメッキ或はNi合金メッキによって、全周に被覆してな
るPt合金チップを接合し、更には、Niメッキ或はNi合金
メッキによって被覆してなるPt合金チップに拡散処理を
施すことによって、上記PtもしくはPt合金とメッキ層の
間に拡散層を設けてなるものである。(Means for Solving the Problems) For that purpose, a tip of the center electrode and / or an outer electrode opposed to the tip of the center electrode are provided with:
The Ni plating or Ni alloy plating is used to join the Pt alloy chip coated on the entire circumference, and furthermore, the Pt alloy chip coated by Ni plating or Ni alloy plating is subjected to a diffusion treatment, A diffusion layer is provided between Pt or a Pt alloy and a plating layer.
(作用) 上記構成を具えるもので、中心電極の先端及びその中
心電極の先端に対向する外側電極の双方、あるいはいず
れか一方に接合、固着されるPt合金チップの少なくとも
放電側の表面が、Niメッキ或はNi合金メッキによって被
覆されているもので、初期においてこの表面が酸化さ
れ、放電電圧を低くすることが可能となるものであり、
更にNiメッキ或はNi合金メッキに対して、拡散処理を施
すことにより、そのPtとの接合強度を向上させ、特に電
解メッキを行うことにより通常Niメッキ或はNi合金メッ
キに使用される無電解メッキを行うときに添加されるP
(リン)或はB(ホウ素)による低融点層の発生を防止
することができる。(Effect) With the above configuration, at least the surface on the discharge side of the Pt alloy chip bonded and fixed to both or any one of the center electrode tip and the outer electrode facing the center electrode tip, It is coated by Ni plating or Ni alloy plating, this surface is oxidized in the initial stage, it is possible to lower the discharge voltage,
Furthermore, the diffusion strength is applied to Ni plating or Ni alloy plating to improve the bonding strength with Pt.Electroless plating is usually used for electroless plating which is usually used for Ni plating or Ni alloy plating. P added when plating
The formation of a low-melting-point layer due to (phosphorus) or B (boron) can be prevented.
(実施例) この発明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、セラミックからなる絶縁体(2)の軸孔(9)内に
端子電極(10)、ガラスシール(11)を共に封入し、そ
の先端に、Ni:90〜95%にSi,Cr,Al及びMnを添加したNi
合金か、Ni:70〜75%,Cr:14〜18%,Fe:7〜10%の合金
(通称INC600)からなる中心電極(3)を保持し、この
中心電極(3)に対向する位置に外側電極(8)を具え
る主体金具(7)から構成されるものである。そして、
絶縁体(2)に保持される中心電極(3)の先端、或は
中心電極(3)に対向する位置に設けられる外側電極
(8)の双方、あるいはいずれか一方に、PtもしくはPt
合金(12)の全周に厚さ50〜200μmのNiメッキ或はNi
合金メッキよりなるメッキ層(5)によって被覆してな
るPt合金チップ(4)(特にPt−10〜30%Ir合金等)を
抵抗溶接等によって接合、固着したり、更には、Ptもし
くはPt合金(12)の外周にNiメッキ或はNi合金メッキに
よりなるメッキ層(5)によって被覆してなるPt合金チ
ップ(4)に対して拡散処理を施すことによって、上記
Pt合金チップのメッキ層(5)とPtもしくはPt合金(1
2)間に、厚さ10〜30μmの拡散層(6)を設けてなる
ものである。(Example) The present invention will be further described with reference to an example shown in the drawings.
(1) is a spark plug for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
The terminal electrode (10) and the glass seal (11) are sealed together in the shaft hole (9) of the insulator (2) made of ceramic, and Ni, 90-95% of Si, Cr, Al And Ni with Mn added
A center electrode (3) made of an alloy or an alloy of Ni: 70 to 75%, Cr: 14 to 18%, and Fe: 7 to 10% (commonly known as INC600) is held at a position opposed to the center electrode (3). And a metal shell (7) having an outer electrode (8). And
Pt or Pt is applied to the tip of the center electrode (3) held by the insulator (2) or the outer electrode (8) provided at a position facing the center electrode (3), or both of them.
Ni plating or Ni with a thickness of 50 to 200 μm all around the alloy (12)
A Pt alloy chip (4) (especially Pt-10-30% Ir alloy, etc.) coated with a plating layer (5) made of alloy plating is joined and fixed by resistance welding or the like, and further, Pt or Pt alloy By performing a diffusion treatment on the Pt alloy chip (4), which is covered with a plating layer (5) made of Ni plating or Ni alloy plating on the outer periphery of (12),
Pt alloy chip plating layer (5) and Pt or Pt alloy (1
2) A diffusion layer (6) having a thickness of 10 to 30 μm is provided between them.
このため、このPt合金チップ(4)の表面には、卑金
属であるNiメッキ或はNi合金メッキよりなるメッキ層
(5)が存在するから,火花放電により、そのメッキ層
(5)の表面に酸化物を生成することとなるので、この
酸化物の生成に伴って初期の放電電圧を低下させること
ができ、更にPt合金チップ(4)のPt合金(12)は通常
Pt−10〜30%Ir合金であることから、経時劣化による酸
化によってPt合金チップ(4)自体の表面にも凹凸が生
じるので、同様に放電電圧を低下させることができるも
のである。すなわち、第4図に示すように、プラグの火
花ギャップを0.5mmとして燃料に都市ガス6C(H250%以
下)を用いて、4サイクル、6気筒2000CCエンジンで、
アイドリング1000〜1100rpm時の放電電圧を多数のプラ
グについて測定したもので、その結果、中心電極の先端
にPt−Ir合金チップ(直径1.1φ×厚さ0.4mm)を用いて
従来プラグは放電電圧が高く且つ不安定であるのに対
し、Niメッキを施したこの発明プラグは放電電圧が低く
て著しく安定することができた。For this reason, since a plating layer (5) made of base metal Ni plating or Ni alloy plating exists on the surface of the Pt alloy chip (4), the surface of the plating layer (5) is formed by spark discharge. Since an oxide is generated, the initial discharge voltage can be reduced along with the generation of the oxide, and the Pt alloy (12) of the Pt alloy chip (4) is usually
Since the Pt alloy is a Pt-10 to 30% Ir alloy, the surface of the Pt alloy chip (4) itself has irregularities due to oxidation due to aging, so that the discharge voltage can be similarly reduced. That is, as shown in FIG. 4, a 4-cycle, 6-cylinder 2000CC engine using city gas 6C (H 2 50% or less) as a fuel with the spark gap of the plug being 0.5 mm,
The discharge voltage at the time of idling 1000-1100rpm was measured for many plugs. As a result, the discharge voltage of the conventional plug was reduced by using a Pt-Ir alloy tip (diameter 1.1φ x thickness 0.4mm) at the tip of the center electrode. While the plug was high and unstable, the Ni-plated plug of the present invention had a low discharge voltage and was extremely stable.
なお、Niメッキ或はNi合金メッキよりなるメッキ層
(5)の厚さは、50μm以下であると放電電圧低減効果
の持続時間が短くなり、200μm以上であると、プラグ
ギャップ間の距離が大きくなり、放電電圧が上昇して耐
久性が著しく低下するので、50〜200μmが適当であ
り、メッキ方法も700〜950℃で1時間以上拡散処理等の
熱処理を施すので、通常Niメッキ或はNi合金メッキに使
用される無電解メッキを行うときの含有するP(リン)
或はB(ホウ素)により、電極材料としての機能を劣化
させ低融点化合物層が粒界に拡散して形成するものであ
り、これを防止するために、電解メッキを施すものが最
適である。When the thickness of the plating layer (5) made of Ni plating or Ni alloy plating is 50 μm or less, the duration of the discharge voltage reduction effect is short, and when it is 200 μm or more, the distance between plug gaps is large. Since the discharge voltage is increased and the durability is remarkably reduced, 50 to 200 μm is appropriate, and the plating method is performed at 700 to 950 ° C. for 1 hour or more by heat treatment such as diffusion treatment. P (phosphorus) contained in electroless plating used for alloy plating
Alternatively, the function as an electrode material is deteriorated by B (boron), and a low melting point compound layer is diffused and formed at a grain boundary. In order to prevent this, an electrolytic plating is optimal.
(発明の効果) 以上のとおり、発火部に使用されるPt合金チップの表
面に非金属メッキを施すことによって放電電圧を低下さ
せることが可能となり、初期時における着火性を確実に
することができると共に、耐久性をも向上させることが
できる優れた効果を有するものである。(Effects of the Invention) As described above, it is possible to lower the discharge voltage by applying non-metal plating to the surface of the Pt alloy chip used for the ignition portion, and to ensure the ignitability at the initial stage. In addition, it has an excellent effect of improving the durability.
第1図は、この発明の実施例である内燃機関用スパーク
プラグの部分断面図、第2図は、第1実施例の要部拡大
断面図、第3図(イ)及び(ロ)は、第1実施例及び第
2実施例のPt合金チップの要部拡大断面図、第4図は放
電電圧の測定結果を示すグラフである。 1……内燃機関用スパークプラグ、2……絶縁体、3…
…中心電極、4……Pt合金チップ、5……メッキ層、6
……拡散層、7……主体金具、8……外側電極、9……
軸孔、10……端子電極、11……ガラスシールFIG. 1 is a partial sectional view of a spark plug for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of the first embodiment, and FIGS. FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part of the Pt alloy chip of the first embodiment and the second embodiment, and FIG. 4 is a graph showing a measurement result of a discharge voltage. 1 ... spark plug for internal combustion engine, 2 ... insulator, 3 ...
... Center electrode, 4 ... Pt alloy tip, 5 ... Plating layer, 6
... Diffusion layer, 7 ... Metal shell, 8 ... Outer electrode, 9 ...
Shaft hole, 10 ... Terminal electrode, 11 ... Glass seal
Claims (2)
対向する外側電極の双方、あるいはいずれか一方に、厚
さ50〜200μmのNiメッキ或はNi合金メッキによって全
周に被覆してなるPt合金チップを接合してなる内燃機関
用スパークプラグ。1. A method in which both or one of a front end of a center electrode and an outer electrode facing the front end of the center electrode is coated with Ni plating or Ni alloy plating having a thickness of 50 to 200 μm all around. Spark plug for internal combustion engines, made by joining Pt alloy tips.
てなるPt合金チップを、700〜950℃で1時間以上拡散処
理を施すことによって、上記PtもしくはPt合金とメッキ
層の間に厚さ10〜30μmの拡散層を設けてなる請求項
(1).記載の内燃機関用スパークプラグ。2. A Pt alloy chip coated by Ni plating or Ni alloy plating is subjected to a diffusion treatment at 700 to 950 ° C. for 1 hour or more, so that a thickness between the Pt or Pt alloy and the plating layer is increased. Claim (1) wherein a diffusion layer of 10 to 30 µm is provided. The spark plug for an internal combustion engine according to the above.
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