JPS59951B2 - 内燃機関用スパ−クプラグ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐熱性が従来とほぼ同等であって、耐汚損性が
従来に比べて良好な内燃機関用スパークプラグに関する
ものである。

従来周知の内燃機関用スパークプラグは例えば第１図に
示すごとく、内燃機関への取付用のハウジングに接地電
極が溶接等により固着され、またハウジングの内側に中
心電極２を備えた絶縁体１を絞め等により固着し、中心
電極２と接地電極との間にスパークギャップを形成し、
このスパークギャップに火花を飛ばすことにより混合気
に着火させる構造であった。

さらに混合気に直接さらされる絶縁体の脚部１ａと中心
電極２との間隙は空間のままか、あるいはセラミック粉
末、セメント、発泡ガラス等の充填材を充填していたも
のもある。

しかしながら、前記構造を有するスパークプラグは過濃
混合気による無負荷または軽負荷運転条件下では、絶縁
体１のうち内燃機関の燃焼室内に露出する脚部１ａの表
面に付着する、カーボン、オイル等の導電物の堆積によ
り絶縁抵抗が底下し、スパークギャップにスパークする
ことなく燃料に着火しなくなるという欠点があり、スパ
ークプラグがこのような状態となるのは特に冬期でチョ
ーク全閉、始動、短距離走行を繰り返される結果として
発生するものが大部分を占めている。

前記の導電物が堆積するのは、前記の使用状態では絶縁
体１の脚部１ａの温度が下がりすぎるためである。

この改良には脚部１ａの温度が下がりにくい構造のスパ
ークプラグ即ち低熱価スパークプラグの使用が望ましい
が、このプラグでは早期点火（プレイグニツシヨン）が
問題となり、あらゆる使用条件に耐えることは出来ない
。

本発明は絶縁体の脚部の表面に、この脚部にカーボン等
の導電物が堆積するような低温域では熱伝導率が小さく
、早期点火を生じるような高温域では前記低温域に比し
熱伝導率が犬となる無機質の膜を形成することを特徴と
するものである。

そして、本発明によれば、上記特性を有する無機質の膜
により、絶縁体の脚部にカーボン等の導電物が堆積する
ような低温域では絶縁体の脚部への熱放散が減少して脚
部の温度が上昇し、絶縁体の脚部に堆積したカーボン等
の導電物を焼失でき、また早期点火を生じるような高温
域では絶縁体の脚部からの熱放散が増大して脚部の温度
は下降し早期点火を生じることはなく、従来と同程度の
耐熱性を有し、従って本発明プラグは低温域から高温域
まで広い温度に亘って使用できる。

以下本発明を実施例により説明する。

第２図において、第２図はスパークプラグの発火部を示
すもので、絶縁体１のうち内燃機関Ｅの燃焼室Ｃ内に裸
出する脚部１ａには中心電極２が保持されている。

絶縁体１の外周囲にバッキングワッシャ３を介して固着
したハウジング４には接地電極５が溶接等により固着し
である。

接地電極５と中心電極２との間にはスパークギャップ６
が形成しである。

ハウジング４は内燃機関Ｅのシリンダブロック７に螺合
されるネジ部４ａが設けである。

８は中軸で、この中軸８と中心電極２とは導電性ガラス
シール９により電気的に導通している。

１０は本発明における無機質の膜であり、この膜１０は
絶縁体１の脚部１ａの表面に形成しである。

ここにおいて、無機質の膜１０の形成方法と、その膜１
０による作用効果を表１にまとめて記載した。

表１において、従来のプラグＡおよび従来のプラグＢは
第１図の構造を有し、プラグＡは熱価の低いプラグを示
しており、プラグＢはプラグＡより熱価の高いプラグを
示している。

また、表１中において、使用温度範囲の下限とは絶縁体
１の脚部１ａに堆積したカーボンを焼失できる、内燃機
関Ｅの燃焼室Ｃ内の温度を示し、使用温度範囲の上限と
は早期点火が発生する、内燃機関Ｅの燃焼室Ｃ内の温度
を示しており、それぞれの温度は試験プラグと並列に設
置した測温プラグにより測定した。

なお、絶縁体１の脚部１ａに無機質の膜１０を形成し、
あらかじめこの膜１０の表面に低速運転によってカーボ
ンを付着させ、カーボンを付着させた状態で内燃機関Ｅ
に取付けて上記使用温度範囲を測定した。

表１における硅酸ソーダ（硅酸ナトリウム）はＪ ＩＳ
Ｉ ４０８−６６に定める１号〜３号の硅酸ソーダを用
いた。

また、表１において、塗布剤の塗布範囲における脚部１
ａ全面とは第２図の一点鎖線Ｘで示す範囲をいい、脚部
１ａ先端より３朋。

４ｍｒＩＬとは第２図の破線Ｙで示す範囲をいう。

表１から理解されるように、例えば実施例番号１−１〜
実施例番号１−５の比較において、実施伊幡号１−１の
従来のプラグＡにおいては、絶縁体１の脚部１ａに堆積
したカーボンを焼失できる下限温度は１４５℃であるの
に対し、例えば実施例番号１−２の本発明プラグのごと
く、絶縁体１の脚部１ａの表面に膜１０を形成したもの
においては堆積したカーボンを焼失できる下限温度は１
１５℃であり、この本発明プラグは従来のプラグＡでは
カーボン汚損により失火してしまうような低温度でも使
用できることがわかる。

つまり、耐汚損性が良好である。

また、この実施例番号１−２の本発明プラグは、早期点
火を生じる上限温度は５６８°Ｇであり、従来のプラグ
Ａの早期点火を生じる上限温度５７０℃とほぼ同じであ
って、従来プラグＡとほぼ同程度の耐熱性を有している
ことがわかる。

実施例番号１−３〜実施例番号１−５の本発明プラグに
おいても従来のプラグＡに比べて使用可能な下限温度は
低く優れており、かつ使用可能な上限温度は従来のプラ
グＡと同等である。

また、同様なことは、実施例番号２−１〜実施例番号２
−８のプラグの比較についてもいえる。

以上の説明から理解されるごとく、絶縁体１の脚部１ａ
の表面に形成した膜１０は、内燃機関Ｅの燃焼室Ｃ内の
温度が脚部１ａにカーボンの堆積を生じせしめるような
低温度では温度に対する熱伝導率が小さい特性を有し、
かつ燃焼室Ｃ内の温度が早期点火を生じせしめるような
高温域では低温域に比べて温度に対する熱伝導率が大き
い特性を有していることがわかる。

。つまり、本発明プラグにおいては、内燃機関Ｅ
の燃焼室Ｃ内の温度が脚部１ａにカーボン、オイル等の
導電物が堆積するような低温域では、脚部１ａの表面に
形成した膜１０の熱伝導率は小さく、脚部１ａへの熱放
散に抵抗を与えることになって脚部１ａの温度が上昇し
、脚部１ａにカーボン、オイル等の導電物が堆積しても
この導電物を焼失することができる。

一方、内燃機関Ｅの燃焼室Ｃ内の温度が早期点火を生じ
るような高温域では、膜１０の熱伝導率は大きく、脚部
１ａへの熱放散を促進させることになって脚部１ａの温
度は下降し、膜１０が形成してあっても従来プラグと同
等の耐熱性を保つことができる。

また、表１から理解されるように、膜１０の材料である
塗布剤中の硅酸ソーダの濃度が薄くても、濃い場合に比
べれば若干効果が落ちるが、従来のプラグに比べれば使
用可能な下限温度は低く優れており、かつ使用可能な上
限温度は従来のプラグとほぼ同等である。

例えば、従来のプラグＡと実施例番号１−２および１−
４の本発明プラグとの比較、従来のプラグＢと実施例番
号２−２および２−４の本発明プラグとの比較をみれば
わかる。

更に、例えば実施例番号２−２の本発明プラグと実施例
番号２−６の本発明プラグとの比較かられかるごとく、
膜１０の材料である塗布剤中に主成分である硅酸ソーダ
の他に塩化鉛を加えた複合組成物では、使用可能な下限
温度がより一層低くなることがわかる。

同様なことは硫酸鉛を含む塗布剤を塗布して膜１０を形
成した実施例番号２−７の本発明プラグについてもいえ
る。

塗布剤の脚部１ａへの塗布範囲によっても効果は若干具
なる。

実施例番号１−３と１−５とを比較すればわかる。

なお、硅酸ソーダを主体とする脚部１０は、高温下にお
いて長時間使用しても脚部１ａの表面から剥離すること
はないことを確認した。

また、本発明者らの確認実験によれば、例えば実施例番
号１−３の本発明プラグのごとく、塗布剤を脚部１ａに
塗布して、乾燥後に高温下で脚部１ａを熱処理すると膜
１０はガラス質化して脚部１ａの表面に強固に固着し、
振動等の機械的衝撃によっても膜１０は容易に剥離しな
いことがわかった。

従って、乾燥後の熱処理は有益である。

また、絶縁体１の脚部１ａの表面に形成する膜１０は厚
さが増すに従って効果がよくなるが、膜１０を上記表１
のどとく硅酸ソーダで構成すると、硅酸ソーダは結晶水
を含んでいるため、膜１０の厚さを増すために硅酸ソー
ダの量が多くなれば乾燥時の結晶水の飛散が多くなるの
で、膜１０の表面は細孔が沢山形成され、見栄が悪い。

膜１０の厚みが０．２ｍｍ以下となるように前記塗布剤
の塗布量を調整すれば、膜１０の表面に細孔が形成され
ることはない。

次に、実車試験による結果を第３図に示す。

第３図は、プラグの脚部１ａの表面に形成する膜１０の
材料である塗布剤の種類ならびに従来プラグに対するカ
ーボン焼失車速、過早刻点火点の関係を示している。

この第３図において、塗布剤の硅酸ソーダはＪＩＳの１
号のものを使用し、塗布剤の塗布範囲は第２図のＸの範
囲とした。

なお、従来のプラグは表１のプラグＡと同じものを用い
た。

カーボン焼失車速の測定はあらかじめカーボンを付着さ
せ、４サイクル４気筒１２００ＣＣの内燃機関を塔載し
た自動車を用いて平坦路で一定車速で走行し、カーボン
が焼失する車速をカーボン焼失車速とした。

また、過早刻点火点については、前記内燃機関の点火時
期を標準時期（ＳＴＤ）よりクランクアンプルで＋５度
づつ進角させ、前記内燃機関の発生用力が急激に低下（
過早期点火現象）した時における進角点を過早刻点火点
とした。

第３図から明白なごとく、プラグの脚部１ａに塗布剤を
塗布したプラグ即ち、膜１０を形成したプラグにおいて
は、従来のプラグに比べて、カーボン焼失車速は格段に
低いことがわかる。

つまり、車速の比較的低い低温度でもカーボンを焼失で
きることを意味している。

また、過早刻点火点については従来のプラグと同等であ
り、耐熱性の面では従来のプラグとほとんど変わらない
ことがわかる。

なお、本発明においては以下に示すごとく種々変形可能
である。

（１） 絶縁体１の脚部１ａの表面に形成する膜１０
の材質は硅酸ソーダを主体としたものに限定されるもの
ではなく、硅酸ソーダよりなる膜と同程度の特性が得ら
れるような膜材質であれば何でもよい。

（２）前記のごとき塗布剤を絶縁体１の脚部１ａに塗布
しやすくするため、塗布剤の形態は水溶液であってもよ
いし、アルコール等の有機溶剤に溶けた状態であっても
よい。

（３）前記のごとき塗布剤中の膜形成物質つまり例えば
前記のごとき硅酸ソーダの中にアンモニア基、水酸基等
、加熱により消失する物質が含まれていてもよい。

（４）前記のごとき塗布剤中に、塗布しやすくするため
、有機糊剤を加えても加熱させて焼失させれば問題はな
い。

（５）プラグの導電性ガラスシール９を溶着する際の溶
着時の温度は一般に７５０°Ｃ〜９５０℃であるため、
あらかじめ絶縁体１の脚部１ａに前記のごとき塗布剤を
塗布すれば、溶着時の高温度により乾燥、熱処理工程を
省略できる。

以上本発明プラグによれば、絶縁体１の脚部１ａの表面
に膜１０を形成することによって、従来と同等の耐熱性
を保持しつつ、カーボン等の導電物による耐汚損性を従
来に比べて大幅に改善できる。

よって幅広い使用条件に本発明プラグは使用可能である
。

なお、上記膜１０は剥離することがなく、上記の効果を
再現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来プラグの要部部分を示す断面図、第２図は
本発明プラグの一実施例を内燃機関に取付けた状態にお
ける要部断面図、第３図は本発明プラグの一実施例にお
ける効果を説明するための特性図である。 １・・・・・・絶縁体、１ａ・・・・・・脚部、２・・
・・・・中心電極、４・・・・・・ハウジング、５・・
・・・・接地電極、１０・・・・・・膜、Ｅ・・・・・
・内燃機関、Ｃ・・・・・・燃焼室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中心電極を保持した絶縁体と、この絶縁体の外周面
   に配置され接地電極を有するハウジングとを具備した内
   燃機関用スパークプラグにおいて、前記絶縁体のうち内
   燃機関の燃焼室内に裸出する脚部の表面に、前記燃焼室
   内の温度が前記脚部にカーボン等の導電部の堆積を生じ
   せしめるような低温域では熱伝導率が小さく、前記燃焼
   室内の温度が早期点火を生じせしめるような高温域では
   前記低温域に比し熱伝導率が犬となる無機質の膜を形成
   してなることを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。 ２ 前記膜は硅酸ソーダのみからなることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の内燃機関用スパークプラグ
   。 ３ 前記膜は主成分とする硅酸ソーダと添加物との複合
   組成物からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の内燃機関用スパークプラグ。 ４ 前記添加物は硫酸鉛であることを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載の内燃機関用スパークプラグ。 ５ 前記添加物は塩化鉛であることを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載の内燃機関用スパークプラグ。