JPH05152053A

JPH05152053A - 内燃機関用スパークプラグ

Info

Publication number: JPH05152053A
Application number: JP3339573A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Oshima; 崇文大島; Minoru Tanaka; 穣田中; Hiroyasu Ogura; 浩靖小倉
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1991-11-30
Filing date: 1991-11-30
Publication date: 1993-06-18
Anticipated expiration: 2018-03-10
Also published as: JP3383920B2

Abstract

(57)【要約】【目的】火花放電に伴う電波雑音防止効果を向上させ
ると共に、高温時においての安定した抵抗体の抵抗値を
確保しようとするものである。【構成】絶縁体の軸孔内に保持される端子電極及び貴
金属電極の各々前端部と後端部との間に、所定の要件を
満たした電気良導体部と高抵抗体部との積層構造からな
る焼結体を所定位置に封入することにより、放電部に接
近して抵抗体を配置できるので電波雑音防止効果を向上
させることができると共に、この焼結体が耐熱性に優れ
るものなので、高温となっても安定した抵抗値を確保す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関に装着され
るスパークプラグを構成する絶縁体の軸孔内の構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電波雑音防止効果を得るために絶
縁体の軸孔内に設置される抵抗体は、焼成された絶縁体
の軸孔の脚長部先端側に挿入された鍔付の中心電極、あ
るいは絶縁体の焼成と同時に軸孔先端に保持される中心
電極と、上記絶縁体の後端に保持される端子電極との間
に配置されている。これら抵抗体の電波雑音防止効果を
向上させるべく中心電極先端に近い位置、例えば軸孔先
端近傍、又は高温の燃焼ガスに曝される絶縁体脚長部内
に配置するために、特殊な耐熱性の高いガラスシール材
ににより電気導通を確保しながらガラスと導電性金属等
から構成されているガラスシール材又は抵抗体を含むガ
ラスシール材を配置してなるものである。

【０００３】

【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、鍔付の中心電極をガラスシール材に
よって固定するスパークプラグの場合、このガラスシー
ル材によって固定する中心電極の長さは少なくとも１０
ｍｍ以上あるので、電波雑音防止を目的とする抵抗体は
それより後方に配置され、抵抗体の電波雑音防止効果を
十分に得られないものである。

【０００４】また、従来のカーボン接触抵抗によるガラ
スシールタイプの抵抗体では、絶縁体の同時焼成と共に
中心電極を固定するスパークプラグにおいても、火花放
電部の近傍において、内燃機関を高回転で運転すると
（例えば、５０００ｒｐｍ×全開スロットル）、中心電
極先端部分が１０００℃近くまで上昇するのでＳｉＯ₂
−Ｂ₂ Ｏ₃ −Ｎａ₂ Ｏからなるホウケイ酸ガラスを主体
としたカーボン接触ガラスシール抵抗体では熱による軟
化を生じ、この結果空砲が発生し、或はガラスシールの
粘性の低下による抵抗値の不安定化や導通不良が起こる
おそれがあるので、抵抗体の位置を発火部近傍には配置
できず、抵抗体による電波雑音防止効果を十分に期待し
得ないものである。

【０００５】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、抵抗体による電波雑音防止
効果を向上させるべく、この抵抗体を電極先端の火花放
電部を近ずけようとするものである。また高温において
安定した抵抗値を有する抵抗体を備えたスパ−クプラグ
の提供にある。

【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、この発明は以下の様な構成を採用した。

【０００７】（１）．先端に貴金属電極を保持する絶縁
体の軸孔内において、この軸孔後端に保持される端子電
極の前端部と上記貴金属電極の後端部との間は、金属粉
末、セラミック粉末、カーボンブラック粉末、有機炭素
物質及びガラス粉末の混合物の焼結体で接続され、且つ
該焼結体は、電気抵抗値が１Ω以下の電気良導体部と電
気抵抗値が１００Ω〜１０ｋΩの高抵抗体部との積層構
造としてなる。

【０００８】（２）．絶縁体の軸孔内において積層構造
を成す電気良導体部が少なくとも貴金属電極の後端部及
び端子電極の前端部の直近に配置されてなる。

【０００９】（３）．絶縁体の軸孔内において積層構造
を成す高抵抗体部の少なくとも一部が絶縁体脚長部内に
配置されてなる。

【００１０】（４）．貴金属電極の後端部及び端子電極
の前端部の直近に配置されてなる電気良導体部のうち、
少なくとも貴金属電極の後端部の直近に配置される電気
良導体部には、アルミノ珪酸ガラスとニッケル粉末、或
はこれにシリカガラスを添加した混合粉末の焼結体から
なる。

【００１１】（５）．絶縁体の軸孔内において積層構造
を成す高抵抗体部を、その抵抗素材としてホウケイ酸ガ
ラス粉末を０〜９０ｗｔ％、セラミック粉末を９．９〜
９９．９ｗｔ％、カーボンブラック及び有機炭素物質の
単体、若しくはそれらの混合物を０．１〜２０ｗｔ％、
及びＡｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ａｇ
の金属粉末のいずれか単体又は混合物を０．１〜１０ｗ
ｔ％とする混合物からなるものとすると共に、この抵抗
素材を構成する混合物の重量割合がガラス素材を含めた
全体の重量の１０〜８０％であり、且つ上記ガラス素材
を平均粒径１００〜６００ミクロンのアルミナ珪酸ガラ
スの単体、若しくはシリカガラス及びホウケイ酸ガラス
の混合物からなるものとし、当該ガラス素材が全体重量
の２０〜９０％としてなる。

【００１２】

【作用】請求項１について、積層構造として抵抗体の位
置を火花放電部となる貴金属電極先端に近づけることに
なり、抵抗体の実質的な長さが長くなるため１００Ω以
上１０ＫΩ未満の低い抵抗値であっても、優れた雑音防
止性能が得られる（図１参照）。

【００１３】請求項２について、電気良導体部は端子電
極と絶縁体、貴金属電極と絶縁体と固着力を有して封着
されるため、接触抵抗値を安定させることができる。

【００１４】請求項３について、抵抗体は火花放電位置
に近い程雑音防止効果は良くなるので、少なくとも絶縁
体脚長部内に封入する。特に絶縁体脚長部及び脚長外の
上方部分の両者にあると抵抗体の長さが長められ、その
効果をより増加することができる。

【００１５】請求項４について、貴金属電極と直接接触
する電気良導体部は高温に曝されることにあるため、ガ
ラス自身の耐熱性が要求される。高軟化点のアルミノケ
イ酸ガラス単体又はこれにシリカガラスを微量添加した
混合ガラスとし、かつ金属粉末にも融点の高いニッケル
粉末とし、貴金属電極との反応も少なく、酸化も起こり
難く安定である。

【００１６】請求項５について、絶縁体の脚長部に封入
される高抵抗体部のガラス組成は、従来のホウケイ酸ガ
ラスは耐熱不足であるため、ベ−スガラスとして高良導
体部と同じアルミノケイ酸ガラスを用い、更に高温特性
を得るためにシリカガラスとの混合物、また作業性を改
善するためにホウケケイ酸ガラスを添加して調整する。
また雑音防止効果を向上するために粒径は大きい方が良
く、１００〜６００ミクロンとする。

【００１７】また、抵抗素材としては、抵抗値を制御す
るカ−ボンブラック或は有機炭素物質の単体、若しくは
それらの混合物０．１〜２０ｗｔ％添加する。０．１ｗ
ｔ％より少ないと抵抗値が大きくなりすぎ、２０ｗｔ％
を越えると抵抗値が小さくなりすぎるので好ましくな
い。更にこれら炭素物質の酸化を抑制するため、酸素と
の親和力の比較的強いＡｌ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｓｎ，
Ｚｎ，Ａｇ，Ｆｅ等の金属を０．１〜１０ｗｔ％添加す
る。１０ｗｔ％より多く添加すると抵抗値が小さくなる
ので好ましくない。その上、抵抗値制御剤のカ−ボン等
を分散させるためにセラミック粉末或はホウケイ酸ガラ
スの単体或は混合体を添加する。

【００１８】そして、これら抵抗素材を前記ガラス粉末
と混合する割合は、１０〜８０ｗｔ％が抵抗値を安定し
て雑音防止効果が優れ、絶縁体の脚長部内に封入され、
高温の燃焼ガスに曝されて高温となる高抵抗体部の耐熱
性を向上させることができる。

【００１９】

【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）は軸孔（３）先端に貴金属電極（４）（例えば、
白金電極、或は白金にＹ₂ Ｏ₃、ＴｈＯ₂ 、ＺｒＯ₂ 、
Ｌａ₂ Ｏ₃ などの酸化物分散強化白金電極等）を絶縁体
と同時焼成によって保持し、その軸孔（３）の後端にお
いて端子電極（５）を固持する絶縁体（２）と、この絶
縁体（２）を保持しネジ部（８）の先端に上記中心電極
（４）に対向する位置に接地電極（７）を配置してなる
主体金具（６）から構成されている。

【００２０】そして、先端に貴金属電極（４）を保持す
る絶縁体（２）の軸孔（３）内において、この軸孔
（３）の後端に保持される端子電極（５）の前端部
（９）と上記貴金属からなる中心電極（４）の後端部
（１０）との間の空間（１１）に、金属粉末、セラミッ
ク粉末、カーボンブラック粉末、有機炭素物質及びガラ
ス粉末の混合物の焼結体からなり、電気抵抗値が１Ω以
下の電気良導体部（１２）、（１５）と電気抵抗値が１
００Ω〜１０ｋΩの高抵抗体部（１３）、（１６）から
なる積層構造としてなるものである。

【００２１】更に、絶縁体（２）の軸孔（３）内におい
て積層構造を成す電気良導体部（１２）、（１５）が少
なくとも貴金属電極（４）の後端部（１０）と端子電極
（５）の前端部（９）の直近に配置すると共に、絶縁体
（２）の軸孔（３）内において積層構造を成す高抵抗体
部（１３）の少なくとも一部が絶縁体脚長部（１４）内
に配置されてなるものである。

【００２２】また、貴金属電極（４）の後端部（１０）
の直近に配置される電気良導体部（１２）には、耐熱性
を有するアルミノ珪酸ガラスとニッケル粉末、或はこれ
にシリカガラスを添加した混合粉末の焼結体からなるも
のとし、絶縁体（２）の脚長部（１４）の軸孔（３）内
において積層構造を成す高抵抗体部（１３）を、ホウケ
イ酸ガラス粉末を０〜９０ｗｔ％、セラミック粉末を
９．９〜９９．９ｗｔ％、カーボンブラック及び有機炭
素物質の単体、若しくはそれらの混合物を０．１〜２０
ｗｔ％、及びＡｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆ
ｅ、Ａｇの金属粉末のいずれか単体又は混合物を０．１
〜１０ｗｔ％とする混合物からなるものとすると共に、
この高抵抗体部（１３）を構成する混合物の重量割合が
ガラス素材を含めた全体の重量の１０〜８０％であり、
且つ上記ガラス素材を平均粒径１００〜６００ミクロン
のアルミナ珪酸ガラスの単体、若しくはシリカガラス及
びホウケイ酸ガラスの混合物からなるものとし、当該ガ
ラス素材が全体重量の２０〜９０％としてなるものであ
る。

【００２３】更に上記高抵抗体部（１３）には、従来よ
り公知の、例えばホウ珪酸ガラス粉末とＣｕ、Ｎｉ、Ｆ
ｅなどの金属粉末を混合したシ−ル性を有する電気良導
体部（１５）に挟まれて、例えばホウ珪酸ガラス粉末、
セラミック粉末（Ａｌ₂ Ｏ₃、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、ＴｉＯ₂ 、
ＳｉＣなど）、カ−ボンブラック及び有機炭素物質、金
属粉末（Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆｅな
ど）の混合物からなる高抵抗体部（１６）を充填して端
子電極（５）と共に加熱封着されている。

【００２４】この発明は以上の構成を具えるので、絶縁
体（２）の軸孔（３）内において端子電極（５）の前端
部（９）と貴金属からなる中心電極（４）の後端部（１
０）との間の空間（１１）に、電気抵抗値が１Ω以下の
電気良導体部（１２）、（１５）と電気抵抗値が１００
Ω〜１０ｋΩの高抵抗体部（１３）、（１６）との積層
構造とした焼結体を内封し、更に積層構造を成す電気良
導体部（１２）が少なくとも貴金属電極（４）の後端部
（１０）及び端子電極（５）の前端部（９）の直近に配
置し、また絶縁体（２）の軸孔（３）内において積層構
造を成す高抵抗体部（１３）の少なくとも一部が絶縁体
脚長部（１４）内に配置することにより、抵抗体の位置
を火花放電部となる貴金属からなる中心電極（４）先端
に近づけることとなり、１００Ω以上の低い抵抗値であ
っても、有効に電波雑音防止性能を得られることがで
き、絶縁体（２）の軸孔（３）内において積層構造を成
す電気良導体部（１２）が少なくとも貴金属電極（４）
の後端部（１０）及び端子電極（５）の前端部（９）の
直近に配置することで、それらの部分との接触抵抗値が
小さくなり抵抗値が安定し、更に長期間にわたる火花放
電による経時劣化を防止できるので、性能を安定させる
ことができる。

【００２５】また、貴金属電極（４）と直接接触する電
気良導体部（１２）は、高温の燃焼ガスに曝される絶縁
体脚長部（１４）内に配置されることとなるので必然的
に高温となり、この電気良導体部（１２）を、例えばＳ
ｉＯ₂−Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＲＯ系等であって、軟化点が８０
０〜１０００℃例えばＳｉＯ₂ ５４ｗｔ％、Ａｌ₂ Ｏ₃
２２．５ｗｔ％、ＣａＯ７ｗｔ％、ＭｇＯ６．５ｗｔ
％、ＢａＯ４ｗｔ％、Ｐ₂ Ｏ₅ ６ｗｔ％（Ｘ−１）のア
ルミノ珪酸ガラスとニッケル粉末、或はこれにシリカガ
ラスを添加した混合粉末の焼結体からなるものとし、絶
縁体（２）の脚長部（１４）の軸孔（３）内において積
層構造を成す高抵抗体部（１３）を、例えばＢａＯ−Ｂ
₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系、ＢａＯ−Ｂ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −Ｒ
₂ Ｏ（ＲＯ）系、Ｂ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系、又はＢ₂ Ｏ₃
−ＳｉＯ₂ −Ｒ₂ Ｏ系であって、その軟化点が３００〜
７００℃で粒径１５０μｍＳｉＯ₂ ５１ｗｔ％、Ｂ₂ Ｏ
₃ ２９ｗｔ％、Ｌｉ₂ Ｏ４ｗｔ％、ＢａＯ１６ｗｔ％
（Ｘ−２）のホウケイ酸ガラス粉末を０〜９０ｗｔ％、
例えばジルコニア、アルミナ、チタニア、溶融シリカ、
炭化珪素又は窒化珪素等のセラミック粉末を９．９〜９
９．９ｗｔ％、カーボンブラック及び、例えばデキスト
リン、メチルセルロース等の糖質、又はポリエチレング
リコール、ポリビニルアルコール等の脂肪族炭化水素等
の有機炭素物質の単体、若しくはそれらの混合物を０．
１ｗｔ％以下であっては抵抗値が大きくなり、２０ｗｔ
％以上では抵抗値が小さくなりすぎることから、０．１
〜２０ｗｔ％、及びＡｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｆｅ、Ａｇの金属粉末のいずれか単体又は混合物を
抵抗値の減少を防止すべく０．１〜１０ｗｔ％とする混
合物からなるものとすることで、軟化点を上昇させるこ
とができるものである。

【００２６】そして、高抵抗体部（１３）のガラス組成
を、この高抵抗体部（１３）を構成する混合物の重量割
合がガラス素材を含めた全体の重量の１０〜８０％であ
り、且つ上記ガラス素材を平均粒径１００〜６００ミク
ロンのアルミナ珪酸ガラスの単体、若しくはシリカガラ
ス及びホウケイ酸ガラスの混合物からなるものとし、当
該ガラス素材が全体重量の２０〜９０％とすることで、
絶縁体脚長部（１４）内に内封され、高温の燃焼ガスに
曝されて高温となる高抵抗体部（１３）の耐熱性を向上
させることができる。

【００２７】そこで、種々の組成による高抵抗体部（１
３）を作成し、この高抵抗体部（１３）として絶縁体脚
長部（１４）内に封入する実施例（試料Ｎｏ．１〜１
０）（図３）について、火花耐久性を確認したところ、
抵抗素材の重量割合がこの発明の範囲外であるＮｏ１と
Ｎｏ５を除いて火花耐久性は良好であった。また、電気
良導体部（１２）の抵抗値を１Ω以下とすると共に高抵
抗体部（１３）を１００Ω〜１ＫΩに亘って形成し、か
つ従来の高抵抗体部（１６）の抵抗値を４〜４．５ＫΩ
として全体の抵抗値を４．８〜５ＫΩに形成したこの発
明のスパ−クプラグＮｏ１１〜１４と、比較として電気
良導体部（１２）及び高抵抗体部（１３）の抵抗値を０
Ωとして従来の高抵抗体部（１６）のみを５ＫΩとした
比較スパ−クプラグＮｏ１５を用いて、雑音電界強度を
テストしたところ、図４に示すように、この発明スパ−
クプラグＮｏ１１〜１４は顕著な雑音防止効果を示すこ
とが確認された。

【００２８】

【発明の効果】以上のとおり、所定の条件を満たす高抵
抗体部及び電気良導体部の積層構造からなる抵抗体を絶
縁体の脚長部内に封入することにより、電波雑音防止効
果を向上させることができると共に、高軟化点の材料の
使用を可能とすることで、高回転時における抵抗値の変
化を抑制し、安定した電波雑音防止効果を維持すること
ができる優れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例である内燃機関用スパークプ
ラグの一部縦断正面図である。

【図２】図１に示す内燃機関用スパークプラグの要部拡
大断面図である。

【図３】ガラス組成、抵抗体組成と火花耐久性の関係を
示す図である。

【図４】図４は雑音電界強度を示すグラフである。

【符号の説明】

１内燃機関用スパークプラグ２絶縁体３軸孔４貴金属電極５端子電極６主体金具７接地電極８ネジ部９（端子電極の）前端部１０（中心電極の）後端部１１空間１２電気良導体部（第１）１３高抵抗体部（第１）１４絶縁体脚長部１５電気良導体部（第２）１６高抵抗体部（第２）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端に貴金属電極を保持する絶縁体の軸
孔内において、この軸孔後端に保持される端子電極の前
端部と上記貴金属電極の後端部との間は、金属粉末、セ
ラミック粉末、カーボンブラック粉末、有機炭素物質及
びガラス粉末の混合物の焼結体で接続され、且つ該焼結
体は電気抵抗値が１Ω以下の電気良導体部と電気抵抗値
が１００Ω〜１０ｋΩの高抵抗体部との積層構造として
なる内燃機関用スパークプラグ。
【請求項２】絶縁体の軸孔内において積層構造を成す
電気良導体部が少なくとも貴金属電極の後端部及び端子
電極の前端部の直近に配置されてなる請求項１記載の内
燃機関用スパークプラグ。
【請求項３】絶縁体の軸孔内において積層構造を成す
高抵抗体部の少なくとも一部が絶縁体脚長部内に配置さ
れてなる請求項１記載の内燃機関用スパークプラグ。
【請求項４】貴金属電極の後端部及び端子電極の前端
部の直近に配置されてなる電気良導体部のうち、少なく
とも貴金属電極の後端部の直近に配置される電気良導体
部には、アルミノ珪酸ガラスとニッケル粉末、或はこれ
にシリカガラスを添加した混合粉末の焼結体からなるも
のとする請求項２記載の内燃機関用スパークプラグ。
【請求項５】絶縁体の軸孔内において積層構造を成す
高抵抗体部を、その抵抗素材としてホウケイ酸ガラス粉
末を０〜９０ｗｔ％、セラミック粉末を９．９〜９９．
９ｗｔ％、カーボンブラック及び有機炭素物質の単体、
若しくはそれらの混合物を０．１〜２０ｗｔ％、及びＡ
ｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ａｇの金属
粉末のいずれか単体又は混合物を０．１〜１０ｗｔ％と
する混合物からなるものとすると共に、この抵抗素材を
構成する混合物の重量割合がガラス素材を含めた全体の
重量の１０〜８０％であり、且つ上記ガラス素材を平均
粒径１００〜６００ミクロンのアルミナ珪酸ガラスの単
体、若しくはシリカガラス及びホウケイ酸ガラスの混合
物からなるものとし、当該ガラス素材が全体重量の２０
〜９０％としてなる請求項３記載の内燃機関用スパーク
プラグ。