JPH0945459A - 内燃機関用温度測定スパークプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中心電極内に封入、保持されるシース型熱電
対による中心電極の温度測定を正確なものとすると共
に、スパークプラグ自体の耐熱性をも向上させる。 【解決手段】 中心電極（６）の有底孔（１４）内に、
外皮材（１０）を中心電極（６）の中芯（８）と同材質
の銅材とするシース型熱電対（９）を収容すると共に、
このシース型熱電対（９）と有底孔（１４）内壁との間
に形成される微小間隙（１１）に銀ロー材又はリン銅ロ
ー材（１２）を充填して一体とすることにより、中心電
極から絶縁体を経由して主体金具を介しての熱放散を補
うことで、上記中心電極における熱引きを確実に行っ
て、中心電極の蓄熱効果を抑制して上記熱電対による温
度測定をより正確にし、更に一般のスパークプラグと同
等に耐熱性を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の燃焼
室内での混合気の燃焼によって発生する熱を測定できる
ように、中心電極内にシース型熱電対を収容する内燃機
関、特にガソリンエンジン用の温度測定スパークプラグ
の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の燃焼室内での混合気の
燃焼によって発生する熱を測定できるように、中心電極
内にシース型熱電対を収容する内燃機関、特にガソリン
エンジン用の温度測定スパークプラグは、スパークプラ
グを構成すると共に、その先端を接地電極との間の火花
放電により混合気の燃焼を行うために内燃機関の燃焼室
内に突出させてなる外皮がニッケル合金の中芯を銅材と
する複合の中心電極内に、外皮材をＳＵＳ材（強化ステ
ンレス鋼）とするシース型熱電対を、その先端部をアル
ゴン溶接によって一体に溶接すると共に、これら中心電
極とシース型熱電対をガラスシ−ルによって封入、保持
してなるものが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のものにおいて、内燃機関用スパークプラグを構成
すると共に、その先端を混合気への火花放電を行うため
に内燃機関の燃焼室内に突出させてなる中心電極内に、
外皮材をＳＵＳ材（強化ステンレス鋼）とするシース型
熱電対を、その先端部をアルゴン溶接によって一体に溶
接することによって封入、保持してなるものの場合は、
中心電極と、この中心電極の中芯内に穿設された有底孔
内に封入、保持されるシース型熱電対とは、中心電極の
先端部で一体に溶接されている以外は、完全に一体に接
触するものとはならない、すなわち中心電極の中芯の有
底孔内壁と、その中心電極内に封入、保持されるシース
型熱電対との間に生じる部分的な微小間隙によって、中
心電極から、中心電極の有底孔内に封入、保持されるシ
ース型熱電対との間での熱伝導性が低下することとな
り、内燃機関の燃焼室内において混合気として燃焼した
燃料により発生する熱を受けたスパ−クプラグの中心電
極の温度を正確に測定することができなくなる欠点があ
る。

【０００４】更に、中心電極はシース型熱電対を封入、
保持するために中芯内に穿設された有底孔により、中心
電極を構成する熱伝導率のきわめて高い銅材の中芯の体
積が著しく減少してしまうため、内燃機関の燃焼室内に
おいて、燃焼した混合気により発生した熱を受けた中心
電極から絶縁体を経由して主体金具等への熱伝導性が著
しく低下すると共に、シース型熱電対もそのシース型熱
電対を構成する外皮材であるＳＵＳ材（強化ステンレス
鋼）の有する熱伝導性の低さ及び上述した中心電極の孔
とシース型熱電対との間に生じる微小の間隙を原因とし
て中心電極からの主体金具等を介しての熱放散、すなわ
ち中心電極の熱引きが阻害されるため、中心電極の有底
孔内に封入、保持されるシース型熱電対における温度測
定に当たって、測定温度が実際の温度よりも高温側にシ
フトしてしまい、正確な温度測定が困難となる上、中心
電極の熱引きの低下に起因する中心電極の蓄熱により、
プレイグニッションの発生を招き、内燃機関において使
用するスパークプラグとしての耐熱性が著しく低下させ
る問題がある。

【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、内燃機関の温度測定用スパ
ークプラグにおける中心電極内に収容されるシース型熱
電対の測定温度の精度を向上させると共に、特にこのス
パークプラグを構成する中心電極の熱伝導性を改善し、
スパ−クプラグの耐熱性を向上させようとするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのために、主体金具内
に固持される絶縁体とこの絶縁体の軸孔の先端内に外皮
がニッケル合金で中芯が中空銅材とする中心電極を保持
し、かつ前記中心電極の中芯の軸方向に設ける先端を閉
鎖した有底孔内に、シース型熱電対を収容すると共に、
前記軸孔内で前記中心電極と前記シース型熱電対をガラ
スシ−ルによって封着してなる温度測定スパ−クプラグ
において、このシース型熱電対の外皮材を銅材とすると
共に、前記中心電極の前記有底孔の内壁と、前記シース
型熱電対との間に形成される微小間隙に銀ロー材又はリ
ン銅ロー材を充填し一体としてなるものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】上記構成を具えるので、実施にあ
たり、中心電極の有底孔の内壁と、この有底孔内に封
入、保持されるシース型熱電対との間に形成される微小
間隙に対して、銀ロー材又はリン銅ロー材を充填し一体
とした上で、上記シース型熱電対の外皮材を、熱伝導率
の良い中心電極の中芯と同材質の銅材とすることによっ
て、内燃機関の燃焼室内に突出して混合気の燃焼により
発生する熱は、中心電極より、この中心電極内のシース
型熱電対へ効率よく伝達されるものとなって、熱電対は
中心電極の温度をより正確に測定することができるよう
になると共に、更にこの中心電極の熱は、中心電極の中
芯と同材質の銅材の外皮材よりなるから、中心電極内に
有底孔を穿設して熱電対を収容することで、体積自体が
減少し熱伝導性が低下した中心電極の中芯における主体
金具等への熱伝導性、すなわち熱放散を補うこととなる
ので、中心電極の熱放散を確実に向上させて、中心電極
自体の熱引きの悪さに起因するプレイグニッション等を
も防止してスパ−クプラグの耐熱性をも向上させること
ができるものである。

【０００８】

【実施例】この発明を図１〜図４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
関用温度測定スパークプラグであり、この内燃機関用温
度測定スパークプラグ（１）は、内燃機関に取り付ける
際にプラグ孔に螺合するネジ部（２ａ）を設けた主体金
具（２）と、この主体金具（２）内に絶縁体（３）が固
着されると共に、絶縁体（３）の軸孔（４）の先端に、
ニッケル合金の外皮（７）内に銅材よりなる中芯（８）
を有する鍔体の中心電極を配し、軸孔（４）内に中心電
極（６）、シース型熱電対（９）及び端子電極（１５）
を導電性のガラスシ−ル（１６）により加熱封着し、燃
焼室内に突出する中心電極（６）の先端に対向して火花
間隙を形成するように主体金具（２）の先端に接合され
た接地電極（５）から構成されるものである。

【０００９】そして、上記内燃機関用温度測定スパーク
プラグ（１）を構成する主体金具（２）内に固持される
絶縁体（３）の軸孔（４）の先端内に、ニッケル合金の
外皮（７）で中芯（８）を銅材とする中心電極（６）を
保持し、上記中心電極（６）の中芯（８）の軸方向に設
ける先端を閉鎖した有底孔（１４）内にシース型熱電対
（９）を収容すると共に、その先端（１３）をアルゴン
溶接によりシース型熱電対（９）の先端と有底孔（１
４）の底部で接合し、更にこの中心電極（６）の有底孔
（１４）内に収容されるシース型熱電対（９）の外皮材
（１０）を、上記中心電極（６）の中芯（８）と同材質
の銅材とすると共に、この中心電極（６）の有底孔（１
４）の内壁と、この有底孔（１４）内に収容されるシー
ス型熱電対（９）との間に形成される微小間隙（１１）
に対して銀ロー材又はリン銅ロー材（１２）を充填し一
体としてなるものである。なお、前記ロー材（１２）の
充填は、例えば予めシース型熱電対（９）の外側にフラ
ックスを塗布して中心電極（６）の有底孔（１４）内に
嵌合した後加熱し、ロー材（１２）を軟化溶融させて封
着することができる。

【００１０】この発明の実施例である内燃機関用温度測
定スパークプラグ（１）は、以上の構成を具えるので、
内燃機関の燃焼室内に突出して、混合気の燃焼によって
発生する熱を上記スパークプラグ（１）を構成する中心
電極（６）が受熱した場合には、この内燃機関の燃焼室
内に突出する中心電極（６）の有底孔（１４）の内壁
と、この有底孔（１４）内に収容されるシース型熱電対
（９）との間に形成される微小間隙（１１）に対して、
銀ロー材又はリン銅ロー材（１２）を充填することによ
り、中心電極（６）に設ける有底孔（１４）の内壁と、
シース型熱電対（９）を一体とすることができるので、
中心電極（６）から混合気の燃焼によって発生する熱が
均一に効率よく、この中心電極（６）の軸孔（１４）内
に封入、保持されるシース型熱電対（９）に伝達される
ものとなり、正確に中心電極（６）の温度を測定するこ
とができる。なお、中心電極（６）は通常ニッケル合金
例えば比較的熱伝導性が良いＭｎ，Ｃｒ，Ａｌなどの添
加金属が１０重量％以下と残部ＮｉからなるＮｉ合金等
の耐熱性合金より形成される。

【００１１】また、前記のとおり、上記中心電極（６）
の有底孔（１４）内において、中心電極（６）の有底孔
（１４）の内壁と一体になるシース型熱電対（９）の外
皮材（１０）を、熱伝導率の良い中心電極（６）の中芯
（８）と同材質の銅材とすることによって、内燃機関の
燃焼室内に突出して混合気の燃焼により発生する熱を受
熱した場合には、この中心電極（６）より、この中心電
極（６）の有底孔（１４）内に収容されるシース型熱電
対（９）へ効率よく伝達されるものとなるため、上記シ
ース型熱電対（９）は、中心電極（６）の温度をより正
確に測定することができるようになるものである。

【００１２】一方、この中心電極（６）が受けた熱は、
シース型熱電対（９）を構成する中心電極（６）の中芯
（８）と同材質の銅材の外皮材（１０）にを介して良好
に伝導するものとなるから、中心電極（６）に対して有
底孔（１４）を設けることによって、中心電極（６）の
中芯（８）の体積が減少し熱伝導性が低下しても、中心
電極（６）における主体金具（２）等への熱伝導性、す
なわち熱放散を補うこととなるので、中心電極（６）の
熱放散を確実に向上させて、中心電極（６）における蓄
熱による温度測定への影響を排除し、中心電極（６）内
に収容されるシース型熱電対（９）の中心電極（６）の
温度測定を正確なものとすると同時に、上記中心電極
（６）自体の熱引きの向上によって中心電極（６）に蓄
積される熱に起因するプレイグニッション等をも防止す
ることができるものとなり、スパークプラグ（１）とし
ての耐熱性を向上させることができる。

【００１３】そこで、この発明の実施例である内燃機関
用温度測定スパークプラグ（１）についての効果を確認
するために、一般のスパークプラグ（温度測定用熱電対
を内蔵しないもの）、従来の内燃機関用温度測定スパー
クプラグ（中心電極に設ける有底孔（１４）はφ１ｍｍ
とし、ＳＵＳ材とするシース型熱電対（９）を封入した
もの）、及びこの発明の実施例に至るまでの様々な改良
例（改良例１：中心電極に設ける有底孔（１４）を、φ
１ｍｍからφ０．５ｍｍとして、その削除する体積を減
じ、かつ、ＳＵＳ材のシース型熱電対を使用したもの、
改良例２：中心電極内に収容される外皮材（１０）をＳ
ＵＳ材とするシース型熱電対（９）との間に形成される
微小間隙（１１）に対して銀ロー材を充填するもの）と
の間で、指示温度の正確さ及びスパークプラグの熱価の
正確さについて測定した。なお、絶縁体の燃焼室内に露
出する脚部の長さは１４ｍｍで比較する。

【００１４】その結果は図３に示すように、スパ−クプ
ラグの熱価については一般のスパ−クプラグの値を１０
０％とした場合に、従来の内燃機関用温度測定スパ−ク
プラグ、改良例１及び２の温度測定スパ−クプラグはい
ずれも１００％以下の値を示して熱価が低下する。これ
に対し、この発明の実施例１及び実施例２の温度測定ス
パ−クプラグはシース型熱電対（９）の外皮材（１０）
に中心電極（６）の中芯（８）と同質材の銅材を用いる
と共に、中心電極（６）の中芯（８）の有底孔（１４）
とシース型熱電対（９）との間に形成される微少間隙
（１１）内に銀ロー材（実施例１）又はリン銅ロー材
（実施例２）を充填したことにより、温度測定熱電対を
内蔵しない一般スパ−クプラグと同等の熱価を示すこと
が確認された。

【００１５】また、この発明の実施例１及び実施例２の
温度測定スパ−クプラグの指示温度は一般のスパ−クプ
ラグと熱価が同等となるだけ低くなり、一般のスパ−ク
プラグの温度を温度測定スパ−クプラグによって正確に
測定することができる。これに対し、この発明の実施例
１及び実施例２の指示温度を１００％としたとき、従来
の内燃機関用温度測定スパ−クプラグ、改良例１及び改
良例２はほぼ熱価に比較して指示温度は高くなり、一般
のスパ−クプラグの指示温度を正確に測定することが困
難であることが理解される。

【００１６】図６は、この発明の他の実施例である内燃
機関用温度測定スパ−クプラグ（１）を示したものであ
る。この温度測定スパ−クプラグ（１）は上述の実施例
と相違するところは、絶縁体（３）の軸孔（４）の先端
内に中心電極（６）を配すると共に、この中心電極
（６）及びシース型熱電対（９）をリング部材（１７）
を介してガラスシース（１６）にて加熱封着し、更に絶
縁体（３）の軸孔（４）の後端内壁に形成した雌ネジ部
（４ａ）と端子電極（１５）の先端に形成した雄ネジ部
（１５ａ）を設け、これら部分に接着剤を介して端子電
極（１５）を螺着した構成のものである。その他の部分
は上記実施例の図１と同じ構成である。そして上記のよ
うに、端子電極（１５）をリング部材（１７）と分割す
る構成により、穴明け加工が容易なる利点を有し、また
絶縁体の脚部の長さが異なるスパ−クプラグにも端子電
極（１５）及びリング部材（１７）を共通化して使用で
きる効果を有する。

【００１７】なお、中心電極（６）の中芯（８）内の有
底孔（１４）は、上述のように先端を閉鎖した中芯
（８）内に穿設によって形成するか、あるいは中芯
（８）内の軸方向に貫通孔を設け、この貫通孔内にシー
ス型熱電対（９）を挿入して先端に外皮（７）と同質材
のニッケル合金の蓋体を配し、アルゴン溶接、レーザー
溶接でシース型熱電対の先端と一体に接合してもよい。

【００１８】

【発明の効果】以上のとおり、スパークプラグを構成す
る中心電極内にシース型熱電対を収容してなる内燃機関
用温度測定スパークプラグにおいて、このシース型熱電
対を構成する外皮材を中心電極の中芯と同質材の銅材と
し、かつ中心電極の有底孔の内壁とシース型熱電対との
間に形成される微少間隙に銀ロー材又は銅ロー材を充填
することにより、中心電極の熱電導性を補償、すなわち
中心電極の体積減少に伴う熱引きの低下を補って一般の
スパークプラグと同等の熱価とすることで、中心電極内
のシース型熱電対における中心電極の蓄熱効果による測
定誤差を解消し、より正確な中心電極の温度測定を可能
とした上で、中心電極自体の熱引きの向上によるプレイ
グニッションの発生を防止してスパークプラグの耐熱性
を高め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温度測定ス
パークプラグの断面図である。

【図２】上記スパークプラグの要部拡大断面図である。

【図３】上記スパ−クプラグを構成する中心電極の要部
拡大断面図である。

【図４】図２におけるＡ−Ａ拡大断面図である。

【図５】この発明の実施例と、従来の内燃機関用温度測
定スパークプラグ及び、この発明の実施例に至るまでの
改良例１及び改良例２について、指示温度の正確さ及び
熱価についての比較実験の結果を示すものである。

【図６】この発明の他の実施例である内燃機関用温度測
定スパ−クプラグの断面図である。

【符号の説明】

１ 内燃機関用温度測定スパークプラグ ２ 主体金具 ３ 絶縁体 ４ 軸孔 ５ 接地電極 ６ 中心電極 ７ ニッケル合金の外皮 ８ 中芯 ９ シース型熱電対 １０ 外皮材 １１ 微小間隙 １２ 銀ロー材又はリン銅ロー材 １３ 先端 １４ 有底孔 １５ 端子電極 １６ ガラスシ−ル １７ リング部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｔ 15/00 Ｈ０１Ｔ 15/00 Ｚ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主体金具内に固持される絶縁体とこの絶
   縁体の軸孔の先端内に、外皮がニッケル合金で中芯が中
   空銅材とする中心電極を保持し、かつ前記中心電極の中
   芯の軸方向に設ける先端面を閉鎖した有底孔内に、シー
   ス型熱電対を収容すると共に、前記軸孔内で前記中心電
   極と前記シース型熱電対をガラスシ−ルによって封着し
   てなる温度測定スパ−クプラグにおいて、このシース型
   熱電対の外皮材を銅材とした上、前記中心電極の前記有
   底孔の内壁と、前記シース型熱電対との間に形成される
   微小間隙に銀ロー材又はリン銅ロー材を充填し一体とし
   てなる内燃機関用温度測定スパークプラグ。