KR20090056892A - 내연기관용 스파크 플러그 - Google Patents

Abstract

냉열 사이클의 반복에 기인한 귀금속 팁의 탈락을 억제하고, 나아가서는 장기 수명화의 실현을 도모할 수 있는 내열기관용 스파크 플러그를 제공한다.

상기 스파크 플러그는 접지 전극을 구비하고, 접지 전극의 선단부에는, 귀금속 팁이 접합된다. 귀금속 팁은, 자신과 접지 전극이 서로 용해함으로써 형성된 용융부가 자신의 주위에 형성되는 것에 의해 접합된다. 귀금속 팁의 돌출 길이는 0.3㎜이상이 된다. 용융부에 관하여, 귀금속 팁측의 제 1 용융각을 S1(°)로 하는 동시에, 접지 전극측의 제 2 용융각을 S2(°)로 하고, 귀금속 팁측의 제 1 접촉각을 θ1(°)로 하는 동시에, 접지 전극측의 제 2 접촉각을 θ2(°)로 했을 때, 50≤S1＋S2≤120을 만족하는 동시에, θ1＞θ2를 만족한다.

Description

내연기관용 스파크 플러그{SPARK PLUG FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은, 내연기관에 사용되는 스파크 플러그에 관한 것이다.

내연기관용 스파크 플러그는, 내연기관(엔진)에 부착되어, 연소실내의 혼합기의 착화를 위해서 이용되는 것이다. 일반적으로, 스파크 플러그는, 축구멍을 가진 절연체와, 상기 축구멍에 삽입통과되는 중심 전극과, 절연체의 외주에 설치되는 주체 금구와, 주체 금구의 선단면에 설치되는 접지 전극을 포함한다. 스파크 방전 갭은 접지 전극과 중심 전극의 사이에서 형성된다.

또한, 내스파크 소모성 및 착화성의 향상을 목적으로 하여, 니켈 합금 등 내열내부식성 금속으로 이루어진 접지 전극의 선단 부분에, 백금 등의 귀금속 합금으로 이루어진 귀금속 팁이 접합되기도 한다. 귀금속 팁을 접지 전극에 접합할 때에는, 접지 전극과 귀금속 팁의 접합면 바깥 가장자리부를 따라서 레이저빔 등으로 용접을 행하는 기술이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 2 등 참조).

[특허 문헌 1] 일본 특허공개공보 2002-313524호

[특허 문헌 2] 일본 특허공개공보 제3460087호

그런데, 최근, 엔진의 고출력화를 도모하기 위해서, 고압축비의 엔진이 개발되는 경향이 있고, 이러한 엔진의 연소실 내에서, 귀금속 팁 및 접지 전극은, 보다 고온 조건하에 노출된다. 게다가, 접지 전극은 그 선단측일수록 방열 특성이 나쁘고, 접지 전극의 선단측에 보다 가까운 부위일수록 고온이 되기 쉽다. 이 때문에, 귀금속 팁과 접지 전극의 접합 부분의 계면에 있어서, 냉열 사이클의 반복에 기인한 변형이 발생해 버릴 우려가 있다. 나아가서는, 귀금속 팁과 접지 전극의 경계 부분 등에서 산화 스케일이나 크랙 등이 발생해 버려, 귀금속 팁이 접지 전극으로부터 탈락해 버리는 것이 우려된다.

또한 최근에는, 엔진의 소형화의 요청으로부터 스파크 플러그의 소형화가 도모되고 있으며, 주체 금구 자체가 지름이 작고 얇아지는 경향이 있으며, 상기 주체 금구의 선단에 설치되는 접지 전극에 대해서도, 주체 금구와의 접합 면적을 작게 하지 않을 수 없기 때문에, 사이즈를 보다 작게 하지 않을 수 없다. 그 결과, 접지 전극의 방열 성능이 보다 한층 저하해 버려, 상술한 문제점이 한층 현저해져 버릴 우려가 있다.

본 발명은 상기 사정에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은, 냉열 사이클의 반복에 기인한 귀금속 팁의 탈락을 억제하고, 나아가서는 장기 수명화의 실현을 도모할 수 있는 내연기관용 스파크 플러그를 제공하는 것에 있다.

이하, 상기 과제 등을 해결하는 데에 적합한 각 구성을 항을 나누어 설명한다.

제 1의 발명에 있어서, 본 구성의 스파크 플러그는,

축선방향으로 관통하는 축구멍을 가진 실린더 형상의 절연체와,

상기 축구멍에 삽입설치되고 축선방향을 따라 후단에서 선단까지 신장하는 중심 전극과,

상기 절연체의 외주에 설치되고 축선방향을 따라 선단에서 후단까지 신장하는 실린더 형상의 주체 금구와,

상기 주체 금구의 선단부에 설치된 후단으로부터 말단까지 신장하는 접지 전극과,

귀금속을 주성분으로 포함하고 접지 전극의 말단부의 측면에 결합된 후단 및 중심 전극의 선단부를 마주하는 말단면을 가진 귀금속 팁을 포함하고,

상기 귀금속 팁의 중심축선 방향에서 접지 전극의 말단부의 측면으로부터의 귀금속 팁의 돌출 길이는 0.3㎜ 이상이고,

상기 귀금속 팁은, 자신과 상기 접지 전극이 서로 용해함으로써 형성된 용융부를 통해 접지 전극에 접합되고,

상기 접지 전극의 세로 방향(longitudinal direction)을 따르는 동시에 상기 귀금속 팁의 중심축을 포함한 단면에 있어서,

상기 용융부 및 상기 귀금속 팁의 외표면간의 경계점을 제 1 경계점으로 하고,

상기 귀금속 팁의 중심축 방향에 있어서의 상기 접지 전극의 외형 연장선 및 상기 제 1 경계점간의 중점을 지나, 상기 귀금속 팁의 중심축에 직교하는 직선을 제 1 가상선으로 하고,

상기 제 1 가상선과 상기 용융부의 외형선과의 교점을 제 1 교점으로 하고,

상기 제 1 가상선과, 상기 용융부 및 상기 귀금속 팁간의 경계선과의 교점을 제 2 교점으로 하고,

상기 제 1 경계점과 상기 제 1 교점을 지나는 직선을 제 1 직선으로 하고,

상기 제 1 경계점과 상기 제 2 교점을 지나는 직선을 제 2 직선으로 하고,

상기 제 1 직선과 상기 제 2 직선이 이루는 각(이하, '제 1 용융각'이라 한다)를 S1(°)로 하는 동시에,

상기 용융부 및 상기 접지 전극의 외표면간의 경계점을 제 2 경계점으로 하고,

상기 귀금속 팁의 중심축과 직교하는 방향에 있어서의 상기 귀금속 팁의 외형 연장선 및 상기 제 2 경계점간의 중점을 지나고, 상기 귀금속 팁의 중심축에 평행한 직선을 제 2 가상선으로 하고,

상기 제 2 가상선과 상기 용융부의 외형선과의 교점을 제 3 교점으로 하고,

상기 제 2 가상선과, 상기 용융부 및 상기 접지 전극간의 경계선과의 교점을 제 4 교점으로 하고,

상기 제 2 경계점과 상기 제 3 교점을 지나는 직선을 제 3 직선으로 하고,

상기 제 2 경계점과 상기 제 4 교점을 지나는 직선을 제 4 직선으로 하고,

상기 제 3 직선과 상기 제 4 직선이 이루는 각(이하, '제 2 용융각'이라 한다)을 S2(°)로 하고,

또한,

상기 제 1 직선과 상기 귀금속 팁의 외형 연장선이 이루는 각(이하, '제 1 접촉각'이라 한다)를 θ1(°)로 하는 동시에,

상기 제 3 직선과 상기 접지 전극의 외형 연장선이 이루는 각(이하, '제 2 접촉각'이라 한다)를 θ2(°)로 했을 때,

(ｉ) 50≤S1＋S2≤120을 만족하는 동시에,

(ｉｉ) θ1＞θ2를 만족하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 구성 1에 있어서, 접지 전극의 세로 방향을 따라서 신장하는 동시에 귀금속 팁의 중심축을 포함한 단면을 보았을 때, 귀금속 팁의 좌우 양측에 2개의 용융부가 존재하고 있다. 여기서, 각 용융부가, 좌우 양측에서 대칭 형상이며, 또한, 균등 사이즈이면, 어느 한쪽의 용융부에 관해서, S1, S2, θ1, θ2를 고려하면 좋다. 또한, 각 용융부가, 좌우 양측에서 비대칭 형상인 경우, 혹은, 균등 사이즈가 아닌 경우에는, 좌우 각 용융부에 대하여 각각 제 1 용융각, 제 2 용융각, 제 1 접촉각, 제 2 접촉각이 계측되어, 그들 좌우의 각도의 평균치가, 본 발명에서 설명하는 S1, S2, θ1, θ2가 된다.

상기 제 1의 발명에 의하면, 접지 전극의 선단 부분에 귀금속 팁이 접합되어 있기 때문에, 내스파크 소모성 및 착화성의 향상을 도모할 수 있다. 특히, 접지 전극의 말단부의 측면으로부터의 귀금속 팁의 축선방향에 있어서의 돌출 길이가 0.3 ㎜ 이상이기 때문에, 상기 작용 효과가 보다 한층 확실하게 발휘된다.

귀금속 팁은, 그 기단이 레이저 용접 또는 전자빔 용접에 의해 접합되어, 자신과 상기 접지 전극이 서로 용해함으로써 형성된 용융부가 자신의 주위에 형성되는 것에 의해 접합되어 있다. 그 때문에, 저항 용접 등으로 접합되는 경우에 비해, 접합 강도의 현저한 향상을 도모할 수 있다.

한편으로, 상술한 바와 같이, 접지 전극의 선단측일수록 방열이 나빠지는 경향이 있다. 이 때문에, 냉열 사이클의 반복에 의해, 귀금속 팁과 용융부와의 계면, 혹은, 용융부와 접지 전극과의 계면에 변형 응력이 가해져 버리는 것이 우려된다. 이러한 점에서, 상기 제 1의 발명에 의하면, 용융부에 관하여, 귀금속 팁측의 제 1 용융각을 S1(°)로 하는 동시에, 접지 전극측의 제 2 용융각을 S2(°)로 했을 때, 50≤S1＋S2≤120을 만족하고 있다. 따라서, 냉열 사이클이 반복되는 경우에도, 계면에 산화 스케일 등이 형성되어 버린다고 하는 사태가 일어나기 어렵고, 귀금속 팁의 탈락을 억제할 수 있다. 그 결과, 스파크 플러그의 장기 수명화의 실현을 도모할 수 있다.

한편, S1＋S2의 값이 50(°) 미만인 경우에는, 용융부의 양이 충분하다고는 할 수 없으므로, 냉열 사이클의 반복에 의해 산화 스케일이 형성되기 쉬워져 버린다. 한편, S1＋S2의 값이 120(°)을 넘는 경우에는, 용융부가 너무 커서, 상기 용융부가 부식 등에 의해 잘려나간다고 하는 문제가 일어나 버릴 우려가 있다.

일반적으로 레이저 용접 또는 전자빔 용접을 행할 때에는, 니켈 등을 주성분으로 하는 접지 전극이, 귀금속 팁보다 녹기 쉽다. 즉, 용융부를 구성하는 금속 성 분으로서는, 접지 전극의 성분 비율 쪽이 귀금속 팁의 성분 비율보다 많은 것이 일반적이다. 여기서, 접지 전극의 금속 성분보다도 귀금속 팁의 금속 성분 쪽이, 내부식성이 강하다고 하는 경향이 있기 때문에, 용융부의 내부식성이라고 하는 관점으로부터는, 되도록 많은 귀금속 팁의 금속 성분이 포함되어 있는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 이러한 점에서, 제 1의 발명에 따르면, 귀금속 팁측의 제 1 접촉각을 θ1(°)로 하는 동시에, 접지 전극측의 제 2 접촉각을 θ2(°)로 했을 때, θ1＞θ2를 만족하고 있다. 따라서, 용융부 내의 귀금속 팁이 용해된 양이 비교적 많아져, 내부식성의 현저한 향상을 도모할 수 있다. 그 결과, 귀금속 팁의 탈락을 보다 확실하게 억제할 수 있어 스파크 플러그의 장기 수명화의 실현을 더 한층 도모할 수 있다.

한편, 제 1 접촉각인 θ1이, 제 2 접촉각인 θ2 이하인 경우에는, 용융부 내의 귀금속 팁이 용해된 양이 충분하다고는 할 수 없으므로, 내부식성의 저하를 초래해 버릴 우려가 있다.

또한, 상기 제 1의 발명의 스파크 플러그의 장점을 향상시키기 위해서, 이하에 설명하는 제 2, 3의 발명을 채택할 수 있다.

제 2의 발명에서, 본 발명의 스파크 플러그는, 제 1의 발명에 기재된 내연기관용 스파크 플러그에 있어서, 1.1＜θ1/θ2≤2.0을 만족하는 것을 특징으로 한다.

제 3의 발명에서, 본 발명의 스파크 플러그는, 제 1 또는 제 2의 발명에 기재된 내연기관용 스파크 플러그에 있어서, 20≤S2＜S1≤70을 만족하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1의 발명에 의하면, 접지 전극의 선단 부분에 귀금속 팁이 접합되어 있기 때문에, 내스파크 소모성 및 착화성의 향상을 도모할 수 있다.

상기 제 2의 발명에 의하면, 1.1＜θ1/2≤2.0을 만족하고 있기 때문에, 용융부 내의 귀금속 팁이 용해된 양이 충분히 확보되게 되어, 내부식성의 향상을 실현할 수 있다. 한편, θ1/θ2가 1.1 이하인 경우에는, 용융부 내의 귀금속 팁이 용해된 양이 부족한 것이 염려된다. 또한, θ1/θ2가 2.0을 넘는 경우에는, 용융부 내의 귀금속 팁이 용해된 양이 너무 많아져서, 접지 전극과 용융부의 사이에 응력 변형이 발생할 우려가 늘어나고, 접지 전극과 용융부의 계면에서의 박리가 발생해 버리는 것이 우려된다.

상기 제 3의 발명에 의하면, 20≤S2＜S1≤70을 만족하고 있기 때문에, 용융부 내에서, 귀금속 팁측의 영역과 접지 전극측의 영역에서, 양호한 볼륨 밸런스가 확보된다. 결과적으로, 귀금속 팁의 접합 상태가 보다 한층 안정되므로, 귀금속 팁의 탈락을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명은 하나의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 도 1은, 스파크 플러그(1)를 나타내는 부분 파단 정면도이다. 한편, 도 1에서는, 스파크 플러그(1)의 축선 X방향을 도면에 있어서의 상하 방향으로 하고, 아래쪽을 스파크 플러그(1)의 선단측, 위쪽을 후단측으로 하여 설명한다.

스파크 플러그(1)는, 실린더 형상의 절연체(2), 이를 유지하는 실린더 형상의 주체 금구(3) 등으로 구성되는 것이다.

절연체(2)에는, 축선 X를 따라서 축구멍(4)이 관통 형성되어 있다. 그리고, 축구멍(4)의 선단부측에는 중심 전극(5)이 삽입, 고정되고, 후단부측에는 단자 전극(6)이 삽입, 고정되고 있다. 축구멍(4) 내에 있어서의 중심 전극(5)과 단자 전극(6)의 사이에는, 저항체(7)가 배치되어 있으며, 이 저항체(7)의 양단부는, 도전성의 유리 시일층(8,9)을 사이에 두고, 중심 전극(5)과 단자 전극(6)에 각각 전기적으로 접속되어 있다.

중심 전극(5)은, 절연체(2)의 선단으로부터 돌출하고, 단자 전극(6)은 절연체(2)의 후단으로부터 돌출한 상태로 각각 고정되어 있다. 또한, 중심 전극(5)에는, 그 선단에 귀금속 팁(31)이 용접에 의해 접합되어 있다(이에 대해서는 후술한다).

한편, 절연체(2)는, 주지하는 바와 같이 알루미나 등을 소성하여 형성되어 있으며, 그 외형부에 있어서, 후단측에 형성된 후단측 몸통부(10)와, 상기 후단측 몸통부(10)보다도 선단측에서 지름 방향 바깥 방향으로 돌출 형성된 대경부(11)와, 상기 대경부(11)보다도 선단측에서 이것보다 지름이 가늘게 형성된 중간몸통부(12)와, 상기 중간몸통부(12)보다 선단측에서 이것보다 지름이 가늘게 형성된 다리부(13)를 구비하고 있다. 절연체(2)중에서, 대경부(11), 중간몸통부(12), 및, 대부분의 다리부(13)는, 주체 금구(3)의 내부에 수용되어 있다. 그리고, 다리부(13)와 중간몸통부(12)의 연접부에는 테이퍼 형상의 단차부(14)가 형성되어 있으며, 상기 단차부(14)에서 절연체(2)가 주체 금구(3)에 걸어멈춤되어 있다.

주체 금구(3)는, 저탄소강 등의 금속에 의해 실린더 형상으로 형성되어 있으며, 그 외주면에는 스파크 플러그(1)를 엔진 헤드에 부착하기 위한 나사부(수나사부)(15)가 형성되어 있다. 또한, 나사부(15)의 후단측의 외주면에는 시트부(16)가 형성되고, 나사부(15) 후단의 나사목(screw neck)(17)에는 링형상의 개스킷(18)이 끼워넣어지고 있다. 주체 금구(3)의 후단측에는, 주체 금구(3)를 엔진 헤드에 부착할 때에 렌치 등의 공구를 걸어맞춤시키기 위한 단면이 육각 형상인 공구 걸어맞춤부(19)가 설치되는 동시에, 후단부에 있어서 절연체(2)를 유지하기 위한 크림핑부(crimping portion)(20)가 설치되어 있다.

또한, 주체 금구(3)의 내주면에는, 절연체(2)를 걸어멈춤하기 위한 테이퍼 형상의 단차부(21)가 설치되어 있다. 그리고, 절연체(2)는, 주체 금구(3)의 후단측으로부터 선단측을 향하여 삽입되고, 자신의 단차부(14)가 주체 금구(3)의 단차부(21)에 걸어멈춤된 상태에서, 주체 금구(3)의 후단측의 개구부를 지름 방향 안쪽으로 크림핑하는 것, 즉 상기 크림핑부(20)를 형성하는 것에 의해서 고정된다. 한편, 절연체(2) 및 주체 금구(3) 쌍방의 단차부(14,21) 사이에는, 링형상의 판패킹(22)이 개재되어 있다. 이에 따라, 연소실 내의 기밀성을 유지하여, 연소실 내에 노출되는 절연체(2)의 다리부(13)와 주체 금구(3)의 내주면의 갭에 들어가는 연료 공기가 외부로 누출되지 않도록 되어 있다.

또한, 크림핑에 의한 밀폐를 보다 완전하게 하기 위해서, 주체 금구(3)의 후단측에서는, 주체 금구(3)와 절연체(2)의 사이에 둥근 형상의 링 부재(23,24)가 개 재되고, 링 부재(23,24) 사이에는 탈크(활석)(25)의 분말이 충전되어 있다. 즉, 주체 금구(3)는, 판패킹(22), 링 부재(23,24) 및 탈크(25)를 개재하여 절연체(2)를 유지하고 있다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 주체 금구(3)의 선단면(26)에는, 대략 L자 형상을 이루는 접지 전극(27)이 접합되어 있다. 즉, 접지 전극(27)은, 상기 주체 금구(3)의 선단면(26)에 대해 그 후단부가 용접되는 동시에, 선단측이 되접혀, 그 측면이 중심 전극(5)의 선단부(귀금속 팁(31))와 대향하도록 배치되어 있다. 상기 접지 전극(27)에는, 상기 귀금속 팁(31)에 대향하도록 하여 귀금속 팁(32)이 접합되어 있다. 그리고, 이들 귀금속 팁(31,32) 사이의 갭이 스파크 방전 갭(33)이 되고 있다. 한편, 본 실시형태에 있어서, 상기 귀금속 팁(31,32)은, 공지의 귀금속 재료(예를 들면, Pt－Ir합금, Pt－Rh합금 등)를 주성분으로 하여 구성되어 있다. 본 실시형태에서, 부재(예를 들어, 귀금속 팁(31))에 포함되는 주성분은 부재 중에 50중량% 이상 포함되는 성분을 말한다.

중심 전극(5)은, 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 내층(5A)과, 니켈(Ni) 합금으로 이루어진 외층(5B)에 의해 구성되어 있다. 또한, 접지 전극(27)은, Ni합금으로 구성되어 있다.

중심 전극(5)은, 그 선단측이 지름이 축소되는 동시에, 전체적으로 막대 형상(원기둥 형상)을 이루고, 그 선단면이 평탄하게 형성되어 있다. 여기에 원기둥 형상을 이루는 상기 귀금속 팁(31)을 겹쳐 맞추어, 그 접합면 바깥가장자리부를 따라서 레이저 용접, 전자빔 용접, 혹은 저항 용접 등을 더 실시하는 것에 의해, 귀 금속 팁(31)과 중심 전극(5)이 접합되고 있다.

한편, 귀금속 팁(31)에 대향하는 귀금속 팁(32)은, 접지 전극(27)의 소정 위치상에 위치 맞춤된 다음, 그 접합면 바깥가장자리부를 따라서 레이저빔 혹은 전자빔(본 실시형태에서는 레이저빔)으로 용접되고 있다. 이에 따라, 귀금속 팁(32)에 포함된 귀금속 재료와 접지 전극(27)에 포함된 Ni합금이 서로 용융한 용융부(34)가 형성되고, 상기 용융부(34)를 개재하여 접지 전극(27)과 귀금속 팁(32)이 접합된 상태가 되어 있다. 본 실시형태에서는, 귀금속 팁(32)의 축선 X방향에 있어서의 돌출 길이가 0.3㎜ 이상이 되도록 설정되어 있다.

한편, 상기 레이저빔에 의한 용접에 앞서, 귀금속 팁(32)의 기단측의 일부를, 저항 용접 등에 의해서 접지 전극(27)에 매설시키는 것으로 해도 좋다. 또한, 중심 전극(5)측의 귀금속 팁(31)을 생략하는 구성으로 해도 좋다. 이 경우에는, 귀금속 팁(32)과 중심 전극(5)의 선단부의 사이에 스파크 방전 갭(33)이 형성된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 접지 전극(27)의 세로 방향에 따르는 동시에 귀금속 팁(32)의 중심축 Y를 포함한 단면에 있어서, 용융부(34) 및 귀금속 팁(32)의 외표면간의 경계점을 제 1 경계점(K1)으로 하고, 중심축 Y 방향에 있어서의 상기 접지 전극(27)의 외형 연장선(L6) 및 상기 제 1 경계점(K1)간의 중점 C1을 지나, 상기 중심축 Y에 직교하는 직선을 제 1 가상선(L7)으로 하고, 상기 제 1 가상선(L7)과 용융부(34)의 외형선과의 교점을 제 1 교점(P1)으로 하고, 제 1 가상선(L7)과 상기 용융부(34) 및 귀금속 팁(32)간의 경계선과의 교점을 제 2 교점(P2)으로 하고, 제 1 경계점(K1)과 제 1 교점(P1)을 통과하는 직선을 제 1 직선(L1)으로 하고, 제 1 경계점(K1)과 제 2 교점(P2)을 통과하는 직선을 제 2 직선(L2)로 한다.

이러한 경우에 있어서, 상기 제 1 직선(L1)과 제 2 직선(L2)이 이루는 각(이하, '제 1 용융각'이라 한다)을 S1(°)로 한다(도 4 참조).

또한, 용융부(34) 및 접지 전극(27)의 외표면간의 경계점을 제 2 경계점(K2)로 하고, 중심축 Y와 직교하는 방향에 있어서의 상기 귀금속 팁(32)의 외형 연장선(L5) 및 상기 제 2 경계점(K2)간의 중점(C2)를 지나, 상기 중심축 Y에 평행한 직선을 제 2 가상선(L8)로 하고, 상기 제 2 가상선(L8)과 용융부(34)의 외형선과의 교점을 제 3 교점(P3)로 하고, 제 2 가상선(L8)과 상기 용융부(34) 및 접지 전극(27)간의 경계선과의 교점을 제 4 교점(P4)로 하고, 제 2 경계점(K2)과 제 3 교점(P3)을 통과하는 직선을 제 3 직선(L3)로 하고, 제 2 경계점(K2)과 제 4 교점(P4)를 통과하는 직선을 제 4 직선(L4)로 한다.

이러한 경우에 있어서, 상기 제 3 직선(L3)과 제 4 직선(L4)이 이루는 각(이하, '제 2 용융각'이라 한다)을 S2(°)로 한다(도 5 참조).

또한, 제 1 직선(L1)과 귀금속 팁(32)의 외형 연장선(L5)이 이루는 각(이하, '제 1 접촉각'이라 한다)를 θ1(°)로 한다(도 6 참조). 이와 함께, 상기 제 3 직선(L3)과 접지 전극(27)의 외형 연장선(L6)이 이루는 각(이하, '제 2 접촉각'이라 한다)를 θ2(°)로 한다(도 7 참조). 그리고, 본 실시형태에서는, 이 경우에 있어서, 50≤S1＋S2≤120을 만족하는 동시에, θ1＞θ2를 만족하도록, 레이저 용접이 이루어지고 있다.

다만, 도 3∼도 7에서는, 제 1 용융각인 S1, 제 2 용융각인 S2, 제 1 접촉각 인 θ1, 제 2 접촉각인 θ2로서, 본래 의도하는 각의 맞꼭지각이 각각 표기되고 있다. 또한, 도 3∼도 8에서는, 도면이 번잡해지는 것을 피하기 위해서 해칭을 넣는 것을 생략하는 동시에, 용융부(34)에 대해서는 점 패턴을 넣기로 한다.

아울러, 본 실시형태에서는, 1.1＜θ1/θ2≤2.0을 만족하고 있다. 게다가 본 실시형태에서는, 20≤S2＜S1≤70도 만족하고 있다.

한편, 접지 전극(27)의 세로 방향에 따르는 동시에 귀금속 팁(32)의 중심축 Y를 포함한 단면을 보았을 때, 귀금속 팁(32)의 좌우 양측에 2개의 용융부(34)가 존재하게 된다. 여기서, 각 용융부(34)가, 도 3∼도 7에 도시한 바와 같이, 좌우 양측으로 대칭 형상이며, 또한, 균등 사이즈이면, 어느 한쪽의 용융부(34)에 관해서, S1, S2, θ1, θ2를 고려하면 좋다. 또한, 각 용융부(34)가, 좌우 양측으로 비대칭 형상인 경우, 혹은, 균등 사이즈가 아닌 경우에는, 좌우 각 용융부(34)에 대해서 각각 제 1 용융각, 제 2 용융각, 제 1 접촉각, 제 2 접촉각이 계측되어, 그들 좌우의 각도의 평균치가, 본 실시형태에 설명하는 S1, S2, θ1, θ2이 된다.

다음에, 상기와 같이 구성되어 이루어진 스파크 플러그(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 먼저, 주체 금구(3)를 미리 가공해 둔다. 즉, 원기둥 형상의 금속 소재(예를 들면 S17C나 S25C와 같은 철계 소재나 스테인리스 소재)를 냉간 단조 가공에 의해 관통구멍을 형성하여, 개략적인 형태를 제조한다. 그 후, 절삭 가공을 실시하는 것에 의해 외형을 정돈하여 주체 금구 중간체를 얻는다.

계속해서, 주체 금구 중간체의 선단면에, Ni합금(예를 들면 INCONEL(단, 상표명)계 합금 등)로 이루어진 접지 전극(27)이 저항 용접된다. 상기 용접시에는 소 위 '늘어짐(sag)' 이 발생하므로, 그 '늘어짐'을 제거한 후, 주체 금구 중간체의 소정 부위에 나사부(15)가 전조에 의해서 형성된다. 이에 따라, 접지 전극(27)이 용접된 주체 금구(3)를 얻을 수 있다. 한편, 후술하는 귀금속 팁(32)을 접지 전극(27)에 설치한 후에, 접지 전극(27)을 주체 금구 중간체에 용접하는 것으로 해도 좋다. 접지 전극(27)이 용접된 주체 금구(3)에는, 아연 도금 혹은 니켈 도금이 실시된다. 한편, 내식성 향상을 도모하기 위해서, 그 표면에, 크로메이트 처리가 더 실시되는 것으로 해도 좋다.

게다가 접지 전극(27)의 선단부에는, 상술한 귀금속 팁(32)이 접합된다. 보다 상세하게는, 접지 전극(27)의 소정 부위에 귀금속 팁(32)을 위치 결정(혹은 일시 고정)한다. 그리고, 레이저 조사수단에 대해서, 귀금속 팁(32)의 중심축 Y를 회전축으로 하여 귀금속 팁(32)을 상대 회전시키면서, 접지 전극(27)과 귀금속 팁(32)의 접합면 바깥가장자리부에 대해서 레이저빔이 간헐적으로 조사된다. 이에 따라, 귀금속 팁(32)의 선단측에서 보아 둥근 형상으로 이어지는 다수의 용융 스팟(용융부(34))이 형성되고, 접지 전극(27)과 귀금속 팁(32)이 접합된다. 한편, 레이저빔의 조사시에는, 상술한 바와 같이, S1, S2, θ1, θ2가 상기 범위내가 되도록, 레이저의 조사 각도, 조사 위치, 조사 에너지, 펄스폭을 적절히 조정하면서 조사가 실행된다.

또한, 보다 신뢰성 있게 용접을 실시하기 위해서, 상기 용접에 앞서 용접 부위의 도금이 제거하거나 혹은, 도금 공정시에 용접 예정 부위에 마스킹이 실시되거나 한다. 또한, 상기 귀금속 팁(32)의 용접을, 후술하는 조합후에 행하도록 하여도 좋다.

한편, 상기 주체 금구(3)와는 별도로, 절연체(2)를 성형 가공해 둔다. 예를 들면, 알루미나를 주체로 하고 바인더 등을 포함한 원료 분말을 이용하여 성형용 소지 조립물을 조제하고, 이것을 이용하여 러버 프레스(rubber press) 성형을 행함으로써, 실린더 형상의 성형체가 얻어진다. 얻어진 성형체에 대해, 연삭가공이 실시되어 정형된다. 그리고, 정형된 것이 소성로에 투입되어 소성되는 것에 의해, 절연체(2)가 얻어진다.

또한, 상기 주체 금구(3), 절연체(2)와는 별도로, 중심 전극(5)을 제조해 둔다. 즉, Ni합금이 단조 가공되어, 그 중앙부에 방열성 향상을 도모하기 위해서 구리합금으로 이루어진 내층(5A)이 설치된다. 그리고, 그 선단부에는, 상술한 귀금속 팁(31)이 저항 용접이나 레이저 용접 등에 의해 접합된다.

그리고, 상기와 같이 하여 얻어진 절연체(2) 및 중심 전극(5)과, 저항체(7)와, 단자 전극(6)이, 유리 시일층(8,9)에 의해서 봉착 고정된다. 유리 시일층(8,9)으로서는, 일반적으로 붕규산 유리와 금속 분말이 혼합되어 조제되고 있으며, 상기 조제된 것이 저항체(7)를 끼우도록 하여 절연체(2)의 축구멍(4)내에 주입된 후, 후방으로부터 상기 단자 전극(6)이 눌러진 상태로 한 다음, 소성로내에서 소결된다. 한편, 이 때, 절연체(2)의 후단측 몸통부(10) 표면에는 유약층이 동시에 소성되는 것으로 해도 좋고, 사전에 유약층이 형성되는 것으로 해도 좋다.

그 후, 상기와 같이 각각 제작된 중심 전극(5) 및 단자 전극(6)을 구비한 절연체(2)와 접지 전극(27)을 구비한 주체 금구(3)가 조립부착된다. 보다 상세하게 는, 비교적 얇게 형성된 주체 금구(3)의 후단측의 개구부를 지름 방향 안쪽에 크림핑하는 것, 즉 상기 크림핑부(20)를 형성하는 것에 의해서 고정된다.

그리고, 마지막으로, 접지 전극(27)을 굴곡시키는 것에 의해, 중심 전극(5)의 선단에 설치된 귀금속 팁(31) 및 접지 전극(27)에 설치된 귀금속 팁(32)간의 상기 스파크 방전 갭(33)을 조정하는 가공이 실시된다.

이와 같이 일련의 공정을 거치는 것에 의해, 상술한 구성을 가진 스파크 플러그(1)가 제조된다.

다음에, 본 실시형태에 의해서 발휘되는 작용 효과를 확인하기 위해, 다음과 같은 시험을 행했다. 즉, 귀금속 팁(32)의 샘플로서 백금을 주성분으로 하고, 로듐을 함유해서 이루어진 합금(Pt－20Rh)으로 이루어지고, 직경 0.7㎜, 높이 0.8㎜의 원기둥 형상인 것을 준비하고, 또한, 접지 전극(27)의 샘플(니켈계 합금)로서, INCONEL 601(단, 상표명)을 준비했다. 그리고, S1, S2, θ1, θ2가 소정의 값이 되도록, 레이저의 조사 각도, 조사 위치, 조사 에너지, 펄스폭을 적절히 조정하면서 조사를 행하고, 레이저 용접을 실시하여, 평가 샘플을 제작했다. 다만, 이 때의 용융부의 용해 깊이(도 4의 부호 D에 해당)가, 각 평가 샘플에 관하여 모두 0.25㎜가 되도록 하였다.

그리고, 상기 각 평가 샘플에 대해서, "버너 냉열 시험", "제1의 실기 냉열 내구 시험", 및 "제2의 실기 냉열 내구 시험"을 실시했다. 보다 상세하게는, "버너 냉열 시험"으로서 가열시에 귀금속 팁 온도가 1100℃이 되도록 버너를 세트한 다음, 곧은 막대 형상의 평가 샘플을 2분간 가열하고, 그 후 1분간 서냉하는 처리를 1사이클로 하고, 이것을 1000사이클 실시했다. 그 결과, 크랙이 일절 발생하지 않은 경우에는, ○의 평가를, 귀금속 팁의 박리에 크게 영향을 주지 않는 정도의 작은 크랙이 발생한 경우에는, △의 평가를, 큰 크랙이 발생한 경우 혹은 귀금속 팁의 박리가 발생한 경우에는, ×의 평가를 각각 내리기로 하였다.

또한, "제1의 실기 냉열 내구 시험" 및 "제2의 실기 냉열 내구 시험"은, 상기 "버너 냉열 시험"보다 가혹한 조건하에서의 시험으로서, 상기 각 평가 샘플을 이용하여 스파크 플러그 샘플을 제작한 다음의 시험이다. 특히, "제1의 실기 냉열 내구 시험"에 있어서는, 직렬 6기통 배기량 2000cc의 엔진에 스파크 플러그 샘플을 장착하고, 전개 엔진 회전수 5000rpm(이 때의 접지 전극 온도가 약 1000℃)가 되도록 설정하고, 1분간 전개에서의 운전을 행한 후, 1분간 아이들링 회전수(약 700rpm)에서의 운전을 행하는 처리를 1사이클로 하고, 이것을 1000사이클 실시했다. 따라서 상기의 사이클 테스트를 받은 샘플들을 상기한 것처럼 평가하였다. 또한, 이와 함께, 기타, '잘려나감' 등의 중대한 결함이 없는지에 대해서도 확인하였다.

또한, "제2의 실기 냉열 내구 시험"은, 상기 "제1의 실기 냉열 내구 시험"보다 가혹한 조건하에서의 시험이다. 즉, "제2의 실기 냉열 내구 시험"에 있어서는, 직렬 4기통 배기량 2000cc의 엔진에 스파크 플러그 샘플을 장착하고, 전개 엔진 회전수 6500rpm(이 때의 접지 전극 온도가 약 1050℃)가 되도록 설정하여, 1분간 전개에서의 운전을 행한 후, 1분간의 엔진 정지를 실시하는 처리를 1사이클로 하고, 이것을 1000사이클 실시했다. 따라서 상기의 사이클 테스트를 받은 샘플들을 상기 한 것처럼 평가하였다. 또한, 이와 함께, 기타 중대한 결함이 없는지에 대해서도 확인하였다. 다만, 상기 각 시험에 관하여, "버너 냉열 시험"에서 ×의 평가가 내려진 샘플에 대해서는, 원칙적으로 "제1의 실기 냉열 내구 시험"을 행하지 않기로 하고, "제1의 실기 냉열 내구 시험"에서 ×의 평가가 내려진 샘플, 혹은 중대한 결함이 확인된 샘플에 대해서는, 원칙적으로 "제2의 실기 냉열 내구 시험"을 행하지 않기로 하였다(일부 예외 있음).

상기 각 시험 결과를 표 1에 나타낸다.

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 50≤S1＋S2≤120, θ1＞θ2, 1.1＜θ1/θ2≤2.0 및 20≤S2＜S1≤70를 만족하고 있는 샘플 1, 3, 4에 대해서는, "버너 냉열 시험", "제1의 실기 냉열 내구 시험", 및 "제2의 실기 냉열 내구 시험"의 어느 시험에 있어서나, 크랙이 발생하지 않고, 뛰어난 내박리성을 구비하는 것이 명백해졌다.

이에 대해, S1＋S2가 50 미만인 샘플 2(S1＋S2=46)에 대해서는, 3개의 시험중에서 가장 시험 조건이 느슨한 "버너 냉열 시험"에서 큰 크랙이 발생해 버리고, 또한, "제1의 실기 냉열 내구 시험"에서, 귀금속 팁의 탈락이 일어나 버렸다. 게다가 샘플 6(S1＋S2=38, 또한, S2=16)에 대해서도, "버너 냉열 시험"에서 큰 크랙이 발생하고 귀금속 팁의 박리가 일어나 버렸다.

이러한 점으로부터, S1＋S2가 50 미만인 경우에는, 용융부의 양이 충분하다고는 할 수 없고, 냉열 사이클의 반복에 의해 산화 스케일이 형성되어 버려, 귀금속 팁의 박리 등이 일어나 버린 것이라고 생각된다.

반대로, S1＋S2가 120을 넘는(=142)의 샘플 9에 대해서는, "버너 냉열 시험"에서 작은 크랙이 발생해 버리고, 또한, "제1의 실기 냉열 내구 시험"에서, 용융부의 잘려나감이 일어나 버렸다. 이것은, 용융부가 너무 커서, 상기 용융부가 부식 등에 의해 잘려나가 버린 것이라고 생각된다.

또한, θ1≤θ2의 관계를 만족하는 샘플 12, 13, 14에 대해서도, "버너 냉열 시험"에서 큰 크랙이 발생해 버렸다. 이것은, 용융부 내의 귀금속 팁이 용해된 양이 불충분하여, 내부식성의 저하를 초래해 버린 것이 원인이라고 생각된다.

다음에, 50≤S1＋S2≤120을 만족하고, θ1＞θ2를 만족하는 샘플에 대하여 언급한다. 50≤S1＋S2≤120을 만족하고, θ1＞θ2를 만족하는 샘플에 대해서는, "버너 냉열 시험"에 있어서, 모두 ○의 평가가 내려지고 있으며, 적어도 이러한 조건을 만족함으로써, 내박리성의 향상이 도모된다고 할 수 있다. 그러나, 상기 조건을 만족하는 경우에도, θ1/θ2의 값이 2.0을 넘어 버리는 샘플 5(θ1/θ2=2.36)에 대해서는, "제1의 실기 냉열 내구 시험"에서, 작은 크랙이 발생해 버렸다. 또한, 반대로 θ1/θ2의 값이 1.1을 밑도는 샘플 10에 대해서도, "제1의 실기 냉열 내구 시험"에서, 작은 크랙이 발생해 버렸다. 전자(샘플 5)의 경우에는, 용융부 내의 귀금속 팁이 용해한 양이 오히려 너무 많아져서, 접지 전극과 용융부의 사이에서 응력 변형이 발생하기 쉬워져 버려, 접지 전극과 용융부의 계면에서의 크랙이 발생한 것이라고 생각된다. 한편, 후자(샘플 10)의 경우에는, 용융부 내의 귀금속 팁이 용해한 양이 약간 부족한 것이 원인이라고 생각된다.

또한, 20≤S2＜S1≤70을 만족하지 않는 샘플 7, 8, 11(샘플 7은, S2＞S1이고, 샘플 8은, S1＞70이며, 샘플 11은, S2＜20)에 대해서, 모두 "제1의 실기 냉열 내구 시험"에서는 크랙이 발생하지는 않지만, "제2의 실기 냉열 내구 시험"에서, 작은 크랙이 발생해 버렸다. 이들 경우에는, 사용상으로는 문제가 없기는 하지만, 용융부중에서, 귀금속 팁측의 영역과 접지 전극측의 영역에서, 볼륨 밸런스가 약간 무너지게 되어, 결과적으로, "제2의 실기 냉열 내구 시험"에서, 작은 크랙이 발생해 버린 것이라고 생각된다.

한편, 상기 실시형태의 기재 내용에 한정되지 않고, 예를 들면 다음과 같이 실시해도 좋다. 물론, 이하에서 예시하지 않은 다른 응용예, 변경예도 당연히 가능하다. 예를 들어, 본 발명은 이하와 같이 구체화 될 수 있다.

(a) 상기 실시형태에서는, 용융부(34)는, 귀금속 팁(32)의 중심축 Y를 넘지 않도록 형성되어 있지만, 단면에서 보아 좌우의 용융부(34) 중의 적어도 한쪽이 상기 중심축 Y를 넘어서까지 형성되는 것으로 해도 좋다. 또한, 단면에서 보아 좌우의 용융부(34)가 도 8에 도시된 바와 같이 연결되어 있어도 좋다.

(b) 상기 실시형태에서는, 각 용융부(34)가 상기 구성을 구비하고 있지만, 접지 전극(27)의 선단측의 용융부는 후단측의 용융부에 비해 고온이 되기 쉬운 경향이 있기 때문에, 각 용융부(34)중의 특히 접지 전극(27)의 선단측의 용융부가 상기 구성을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

(c) 상기 실시형태에서는, 접지 전극(27)이 Ni합금으로 구성되어 있는 경우에 대하여 구체화되어 있지만, 접지 전극(27)이 내층 및 외층으로 이루어진 2층 구조를 구비하고 있어도 아무런 지장이 없다. 이 경우, 적어도 외층이 Ni합금으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

(d) 귀금속 팁(31,32)을 구성하는 소재에 대해서도, 특별히 한정되는 것은 아니다. 따라서, 상기 실시형태에서 예시한 Pt－Ir합금, Pt－Rh합금 이외에도, 예를 들면 이리듐을 주성분으로 하는 귀금속을 이용해도 좋다.

(e) 상기 실시형태에서는, 특별히 언급하고 있지 않지만, 최근의 스파크 플러그의 소형화의 요청을 감안하면, 접지 전극(27)으로서 그 선단 부분의 단면적이 비교적 작은(예를 들면, 2.0㎟이상 3.5㎟ 이하) 것을 이용하는 것으로 해도 좋다. 이렇게 단면적이 비교적 작은 경우에는, 접지 전극(27)의 방열 성능이 저하해 버리기 때문에, 접지 전극(27)이 보다 고온이 되어 버리기 쉽고, 나아가서는 귀금속 팁(32)에 가해지는 열응력의 밸런스가 한층 무너지기 쉬워져 버리는 것이 우려된다. 이러한 점에서, 상기 구성을 채택함으로써, 열응력의 밸런스의 붕괴를 안정적으로 억제할 수 있다. 즉, 접지 전극(27)이 보다 고온이 되기 쉬운 조건하에서, 상기 구성으로 하는 것에 의한 작용 효과가 한층 효과적으로 발휘된다.

(f) 상기 실시형태에서는, 주체 금구(3)의 선단에, 접지 전극(27)이 접합되는 경우에 대하여 구체화하고 있지만, 주체 금구의 일부(또는, 주체 금구에 미리 용접되어 있는 선단 금구의 일부)를 깎아내도록 하여 접지 전극을 형성하는 경우에 대해서도 적용이 가능하다(예를 들면, 일본 특허공개공보 2006-236906호 등).

(g) 상기 실시형태에서는, 공구 걸어맞춤부(19)는 단면이 육각 형상으로 되어 있지만, 공구 걸어맞춤부(19)의 형상에 관해서는, 이러한 형상으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, Bi-HEX(변형 12각) 형상(ISO22977：2005(E))등으로 되어 있어도 좋다.

도 1은 하나의 실시형태에 있어서의 스파크 플러그를 도시한 부분 파단 정면도이다.

도 2는 스파크 플러그의 선단 부분을 나타내는 부분 파단 정면도이다.

도 3은 S1을 특정하기 위한 각종 경계점, 교점, 직선, 가상선을 설명하는 도면으로, 귀금속 팁, 용융부 및 접지 전극을 도시한 모식도이다.

도 4는 S1을 설명하기 위해, 귀금속 팁, 용융부 및 접지 전극을 도시한 모식도이다.

도 5는 S2을 설명하기 위해, 귀금속 팁, 용융부 및 접지 전극을 도시한 모식도이다.

도 6은 θ1을 설명하기 위해, 귀금속 팁, 용융부 및 접지 전극을 도시한 모식도이다.

도 7은 θ2을 설명하기 위해, 귀금속 팁, 용융부 및 접지 전극을 도시한 모식도이다.

도 8은 용융부의 변형예를 도시한 모식도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 내연기관용 스파크 플러그 2 : 절연체

3 : 주체 금구 4 : 축구멍

5 : 중심 전극 26 : 주체 금구의 선단면

27 : 접지 전극 32 : 귀금속 팁

33 : 스파크 방전 갭 34 : 용융부

X : 축선 Y : 중심축

Claims (3)

1. 축선방향으로 관통하는 축구멍을 가진 실린더 형상의 절연체와,

   상기 축구멍에 삽입설치되고 축선방향을 따라 후단에서 선단까지 신장하는 중심 전극과,

   상기 절연체의 외주에 설치되고 축선방향을 따라 선단에서 후단까지 신장하는 실린더 형상의 주체 금구와,

   상기 주체 금구의 선단부에 설치된 후단부터 말단까지 신장하는 접지 전극과,

   귀금속을 주성분으로 포함하고 접지 전극의 말단부의 측면에 결합된 후단 및 중심 전극의 선단부를 마주하는 말단면을 가진 귀금속 팁을 포함하는 내연기관용 스파크 플러그로서,

   상기 귀금속 팁의 중심축선 방향에서 접지 전극의 말단부의 측면으로부터의 귀금속 팁의 돌출 길이는 0.3㎜ 이상이고,

   상기 귀금속 팁은, 자신과 상기 접지 전극이 서로 용해함으로써 형성된 용융부를 통해 접지 전극에 접합되며,

   상기 접지 전극의 세로 방향(longitudinal direction)을 따르는 동시에 상기 귀금속 팁의 중심축을 포함한 단면에 있어서,

   상기 용융부 및 상기 귀금속 팁의 외표면간의 경계점을 제 1 경계점으로 하고,

   상기 귀금속 팁의 중심축 방향에 있어서의 상기 접지 전극의 외형 연장선 및 상기 제 1 경계점간의 중점을 지나, 상기 귀금속 팁의 중심축에 직교하는 직선을 제 1 가상선으로 하고,

   상기 제 1 가상선과 상기 용융부의 외형선과의 교점을 제 1 교점으로 하고,

   상기 제 1 가상선과, 상기 용융부 및 상기 귀금속 팁간의 경계선과의 교점을 제 2 교점으로 하고,

   상기 제 1 경계점과 상기 제 1 교점을 지나는 직선을 제 1 직선으로 하고,

   상기 제 1 경계점과 상기 제 2 교점을 지나는 직선을 제 2 직선으로 하고,

   상기 제 1 직선과 상기 제 2 직선이 이루는 각을 제 1 용융각 S1(°)로 하는 동시에,

   상기 용융부 및 상기 접지 전극의 외표면간의 경계점을 제 2 경계점으로 하고,

   상기 귀금속 팁의 중심축과 직교하는 방향에 있어서의 상기 귀금속 팁의 외형 연장선 및 상기 제 2 경계점간의 중점을 지나고, 상기 귀금속 팁의 중심축에 평행한 직선을 제 2 가상선으로 하고,

   상기 제 2 가상선과 상기 용융부의 외형선과의 교점을 제 3 교점으로 하고,

   상기 제 2 가상선과, 상기 용융부 및 상기 접지 전극간의 경계선과의 교점을 제 4 교점으로 하고,

   상기 제 2 경계점과 상기 제 3 교점을 지나는 직선을 제 3 직선으로 하고,

   상기 제 2 경계점과 상기 제 4 교점을 지나는 직선을 제 4 직선으로 하고,

   상기 제 3 직선과 상기 제 4 직선이 이루는 각을 제 2 용융각 S2(°)로 하고,

   또한,

   상기 제 1 직선과 상기 귀금속 팁의 외형 연장선이 이루는 각을 제 1 접촉각 θ1(°)로 하는 동시에,

   상기 제 3 직선과 상기 접지 전극의 외형 연장선이 이루는 각을 제 2 접촉각 θ2(°)로 했을 때,

   (ｉ) 50≤S1＋S2≤120, 및

   (ｉｉ) θ1＞θ2를 만족하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 스파크 플러그.
2. 제 1 항에 있어서, 1.1＜θ1/θ2≤2.0을 만족하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 스파크 플러그.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 20≤S2＜S1≤70을 만족하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 스파크 플러그.

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