WO2012081147A1 - スパークプラグ - Google Patents

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resistor
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center
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宝寿 福島
貴光 水野
柴田　勉
稔貴 本田
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Niterra Co Ltd
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NGK Spark Plug Co Ltd
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    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/40—Sparking plugs structurally combined with other devices
    • H—ELECTRICITY
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    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/40—Sparking plugs structurally combined with other devices
    • H01T13/41—Sparking plugs structurally combined with other devices with interference suppressing or shielding means

Definitions

  • the present invention relates to a spark plug, and particularly to a spark plug including a resistor.
  • the level of radio noise can be reduced by increasing the resistance value of a resistor disposed at a connection portion that electrically connects the center electrode of the spark plug and the terminal fitting.
  • the resistance value of the resistor is increased in order to reduce the radio noise level, the ignition energy may be reduced and the spark plug performance may be reduced.
  • JP-A-5-152053 Japanese Patent Laid-Open No. 11-233232 JP 2006-66086 A
  • the problem to be solved by the present invention is to reduce the level of radio noise generated from the spark plug while suppressing the deterioration of the flying performance.
  • the present invention can be configured as a spark plug manufacturing method, a spark plug resistor, a spark plug resistor manufacturing method, and the like in addition to the above-described configuration as a spark plug.
  • Application Example 1 An insulator having an axial hole along the axial direction, a center electrode provided on one end side of the axial hole, a terminal fitting provided on the other end side of the axial hole, and the axial hole
  • a spark plug having a connection portion for electrically connecting the center electrode and the terminal fitting, wherein the connection portion includes a resistor, and is closer to the center electrode than the center of the resistor in the axial direction.
  • a spark plug characterized in that a center electrode side resistance value, which is a resistance value, is larger than a terminal fitting side resistance value, which is a resistance value on the terminal fitting side from the center.
  • Application Example 4 The spark plug according to any one of Application Example 1 to Application Example 3, wherein the center electrode side resistance value is 1.0 k ⁇ or more larger than the terminal metal fitting side resistance value. And spark plug. *
  • Application Example 5 The spark plug according to any one of Application Example 1 to Application Example 4, wherein the terminal fitting side resistance value is 100 ⁇ or more.
  • the spark plug of Application Example 3 if the resistance value on the center electrode side is larger than the resistance value on the terminal fitting side by 0.5 k ⁇ or more, the level of radio noise can be effectively reduced.
  • the level of the radio noise can be more effectively reduced by making the center electrode side resistance value larger by 1.0 k ⁇ or more than the terminal metal fitting side resistance value.
  • the spark plug of Application Example 5 it is possible to reduce the level of radio noise if the terminal metal side resistance value is 100 ⁇ or more. For example, even if the resistance value of the resistor is small, it is possible to reduce the level of radio noise by increasing the length of the resistor.
  • the level of the radio noise is increased by making the center electrode side resistance value larger than the terminal metal fitting side resistance value. Can be more significantly reduced.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a spark plug 100 as an embodiment of the present invention.
  • the right side of the axis OO indicated by the one-dot broken line is a front view of the appearance
  • the left side of the axis OO is a cross-sectional view of the spark plug 100 cut along a cross section passing through the central axis of the spark plug 100.
  • the lower side in the axial direction OD of the spark plug 100 in FIG. 1 is described as the front end side of the spark plug 100
  • the upper side is described as the rear end side. *
  • the spark plug 100 includes an insulator 10 as an insulator, a metal shell 50, a center electrode 20, a ground electrode 30, and a terminal metal fitting 40.
  • the metal shell 50 is formed with an insertion hole 501 penetrating in the axial direction OD.
  • the insulator 10 is inserted and held in the insertion hole 501.
  • the center electrode 20 is held in the axial direction OD in the shaft hole 12 formed in the insulator 10.
  • the distal end portion of the center electrode 20 is exposed on the distal end side of the insulator 10.
  • the ground electrode 30 is joined to the tip of the metal shell 50.
  • the terminal fitting 40 is provided on the rear end side of the center electrode 20, and the rear end portion of the terminal fitting 40 is exposed on the rear end side of the insulator 10.
  • a high voltage cable (not shown) is connected to the terminal fitting 40 via a plug cap (not shown), and a high voltage is applied. *
  • the insulator 10 is formed by firing alumina or the like, and has a cylindrical shape in which an axial hole 12 extending in the axial direction OD is formed at the axial center.
  • a flange portion 19 having the largest outer diameter is formed substantially at the center in the axial direction OD, and a rear end side body portion 18 is formed on the rear end side.
  • a front end side body portion 17 having an outer diameter smaller than that of the rear end side body portion 18 is formed at the front end side from the flange portion 19, and further, at a front end side from the front end side body portion 17, the front end side body portion 17.
  • a long leg portion 13 having a small outer diameter is formed. The long leg portion 13 is reduced in diameter toward the tip side, and is exposed to the combustion chamber when the spark plug 100 is attached to the engine head 200 of the internal combustion engine.
  • the metal shell 50 is a cylindrical metal fitting for fixing the spark plug 100 to the engine head 200 of the internal combustion engine.
  • the metal shell 50 holds the insulator 10 so as to surround a portion from a part of the rear end side body part 18 to the leg long part 13. That is, the insulator 10 is inserted into the insertion hole 501 of the metal shell 50, and the front end and the rear end of the insulator 10 are exposed from the front end and the rear end of the metal shell 50, respectively.
  • the metal shell 50 is made of a low carbon steel material, and is subjected to a plating process such as nickel plating or zinc plating.
  • a hexagonal column-shaped tool engaging portion 51 with which a spark plug wrench (not shown) is engaged is provided at the rear end portion of the metal shell 50.
  • the metal shell 50 includes a mounting screw portion 52 formed with a screw thread that is screwed into a mounting screw hole 201 of the engine head 200 provided in the upper part of the internal combustion engine. *
  • a bowl-shaped seal portion 54 is formed between the tool engaging portion 51 and the mounting screw portion 52 of the metal shell 50.
  • An annular gasket 5 formed by bending a plate is fitted into a screw neck 59 between the mounting screw portion 52 and the seal portion 54.
  • the gasket 5 is crushed and deformed between the seat surface 55 of the seal portion 54 and the opening peripheral edge portion 205 of the attachment screw hole 201. Due to the deformation of the gasket 5, the space between the spark plug 100 and the engine head 200 is sealed, and airtight leakage in the internal combustion engine through the mounting screw hole 201 is prevented.
  • a thin caulking portion 53 is provided on the rear end side of the metal fitting 50 from the tool engaging portion 51.
  • a thin compression deformation portion 58 is provided between the seal portion 54 and the tool engagement portion 51 as in the caulking portion 53.
  • annular ring members 6 and 7 are interposed between the annular ring members 6 and 7. Further, talc (talc) 9 powder is filled between the ring members 6 and 7.
  • the compression deformation portion 58 is compressed and deformed by pressing the caulking portion 53 inward so as to be bent inward, and the compression deformation of the compression deformation portion 58 causes the ring members 6 and 7 and the talc 9 to be compressed.
  • the insulator 10 is pressed toward the distal end side in the metal shell 50 via the.
  • the stepped portion 15 of the insulator 10 is pressed to the stepped portion 56 formed at the position of the mounting screw portion 52 on the inner periphery of the metallic shell 50 via the annular plate packing 8.
  • the insulator 10 is integrated.
  • the airtightness between the metal shell 50 and the insulator 10 is maintained by the plate packing 8, and the outflow of combustion gas is prevented.
  • the talc 9 is compressed in the axial direction OD by this pressing, and the airtightness in the metal shell 50 is enhanced.
  • the center electrode 20 is provided at the tip of the shaft hole 12, and is formed inside the electrode base material 21 made of nickel such as Inconel (trade name) 600 or an alloy containing nickel as a main component from the electrode base material 21. Also, it is a rod-like electrode having a structure in which a core material 22 made of copper or an alloy containing copper as a main component is excellent in thermal conductivity.
  • the ground electrode 30 is made of a metal having high corrosion resistance. As an example, a nickel alloy is used. The proximal end of the ground electrode 30 is welded to the distal end surface of the metal shell 50. The tip of the ground electrode 30 is bent so as to face the tip surface of the center electrode 20 on the axis O in the axial direction OD. A spark gap in which spark discharge is generated is formed between the tip of the ground electrode 30 and the tip of the center electrode 20 described above. *
  • a connecting portion 2 that electrically connects the terminal fitting 40 and the center electrode 20 is disposed in the shaft hole 12 of the insulator 10.
  • the connecting portion 2 includes an upper sealing material 4a, a lower sealing material 4b, and a columnar resistor 3 sandwiched between these sealing materials.
  • the upper sealing material 4a and the lower sealing material 4b are well-known well-known glass sealing materials having a resistance value of less than 0.1 ⁇ , and include a metal powder such as copper, tin, or iron and a borosilicate glass powder.
  • the resistor 3 is, for example, a resistor having a resistance value of 1 ⁇ or more, and is formed from a material including zirconia powder, alumina powder, carbon black, glass powder, PVA binder, and the like.
  • the upper sealing material 4a, the lower sealing material 4b, and the resistor 3 are formed in the shaft hole 12 as follows, for example. That is, the center electrode 20 is inserted from the rear end side of the shaft hole 12, and from above, the material powder of the lower sealing material 4b is filled and pressed with a push rod. Further, the material powder of the resistor 3 is filled from above and pressed with a push rod. Furthermore, after filling the material powder of the upper sealing material 4a from above and pressing with the push rod, the terminal fitting 40 is inserted into the rear end of the shaft hole 12.
  • the terminal metal fitting 40 is pushed in, the material powder of the upper sealing material 4a in the axial hole 12, the lower sealing material 4b, and the resistor 3 is fuse
  • the upper seal material 4 a, the lower seal material 4 b, and the resistor 3 are solidified in the shaft hole 12, and the center electrode 20 and the terminal fitting 40 are fixed in the shaft hole 12.
  • a material powder with an appropriately adjusted amount of carbon black is filled in the shaft hole 12 stepwise to distribute the resistance value in the axial direction OD. Is caused. Specifically, the material powder that fills the tip end in the axial direction OD has a higher resistance value toward the tip end in the axial direction OD by lowering the mixing ratio of carbon black than the material powder that fills the rear end. It is trying to become. *
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a distribution of resistance values of the resistor 3.
  • an enlarged cross section around the connection part 2 (upper sealant 4a + resistor 3 + lower sealant 4b) of the spark plug 100 is shown.
  • the resistance value at each position in the axial direction OD of the connecting portion 2 is shown by a graph.
  • the horizontal axis of this graph indicates the position in the axial hole 12 along the axial direction OD
  • the vertical axis indicates the resistance value from the lower sealing material 4b positioned on the tip side in the axial direction OD to each position. Yes. *
  • the resistance value of the resistor 3 gradually increases from the lower seal material 4b to the upper seal material 4a in the axial direction OD. Further, the slope of the resistance value from the interface A between the lower sealing material 4 b and the resistor 3 to the center B of the resistor 3 and the distance C from the center B of the resistor 3 to the interface C between the upper sealing material 4 a and the resistor 3. The slope of the resistance value is different. Specifically, the former has a larger inclination and the latter has a smaller inclination.
  • the resistance body 3 has a resistance value (hereinafter referred to as “center electrode side resistance portion 3b”) from the center B to the interface A (hereinafter referred to as “center electrode side resistance value R1”) from the center B. It is larger than the resistance value (hereinafter referred to as “terminal fitting side resistance value R2”) of the portion up to the interface C (hereinafter referred to as “terminal fitting side resistance portion 3a”).
  • the “interface A” refers to a cross section located on the most distal side of the cross section occupied by the resistor 3 that accounts for 80% or more of the radial cross section of the shaft hole 12.
  • the positions of the interface A and the interface C can be determined by image analysis of the cross-sectional image of the connection portion 2.
  • the center electrode side resistance value R1 is about 3 k ⁇
  • the terminal fitting side resistance value R2 is about 2 k ⁇ . That is, the entire resistor 3 has a resistance value of about 5 k ⁇ .
  • the terminal fitting side resistance value R2 preferably has a resistance value of at least 100 ⁇ .
  • each resistance value of the center electrode side resistance part 3b and the terminal metal fitting side resistance part 3a can be measured as follows.
  • a silver paste is applied to each of the cross section at the interface A and the cross section at the interface C to measure the resistance value of the entire resistor 3, and then the polishing is performed from the center electrode 20 side to the center B.
  • silver paste is apply
  • the terminal fitting side resistance value R2 can be measured.
  • the resistance value R1 of the center electrode side can be obtained by subtracting the resistance value R2 of the terminal metal part from the resistance value of the entire resistor 3 measured prior to the measurement of the terminal metal side resistance value R2. it can.
  • polishing is performed from the center electrode 20 side to the center B.
  • the resistor 3 may be cut at the center B to separate the terminal metal part-side resistor 3a and the center electrode-side resistor 3b, and individually measure the resistance value.
  • FIG. 3 is a diagram showing evaluation results of radio noise according to the difference (R1 ⁇ R2) in resistance value between the center electrode side resistance portion 3b and the terminal metal fitting side resistance portion 3a for 35 samples of the spark plug 100.
  • FIG. Nos. 1 to 9 are obtained by adjusting the difference between the center electrode side resistance value R1 and the terminal metal fitting side resistance value R2 from 1.5 k ⁇ to ⁇ 1.5 k ⁇ while setting the resistance value of the entire resistor 3 to 2 k ⁇ .
  • Sample No. Nos. 10 to 18 are obtained by adjusting the difference between the center electrode side resistance value R1 and the terminal metal fitting side resistance value R2 from 4 k ⁇ to ⁇ 4 k ⁇ while setting the resistance value of the entire resistor 3 to 5 k ⁇ .
  • sample no. Nos. 19 to 35 are obtained by adjusting the difference between the center electrode side resistance value R1 and the terminal metal fitting side resistance value R2 from 6 k ⁇ to ⁇ 6 k ⁇ while setting the resistance value of the entire resistor 3 to 10 k ⁇ .
  • FIG. 3 shows the test results obtained by evaluating the radio noise performance of each sample based on a test called the box method defined by CISPR12. Specifically, compared with the sample whose difference between the center electrode side resistance value R1 and the terminal metal fitting side resistance value R2 is 0 ⁇ , the symbol with “ ⁇ ” is attached to the sample whose radio noise is reduced by 5 dB or more, Those with a drop of 2.5 dB or more were marked with “ ⁇ ”, and those with a drop of 1.5 dB or more were marked with “ ⁇ ”. In addition, “ ⁇ ” was given to those where the radio noise increased by 1.5 dB or more. According to the evaluation results of the samples shown in FIG.
  • the resistance of the center of the resistor 3 is greater than the resistance value R2 of the terminal metal fitting, regardless of whether the overall resistance value of the resistor 3 is 2 k ⁇ , 5 k ⁇ , or 10 k ⁇ . It was confirmed that if the value R1 is 0.5 k ⁇ or more, preferably 1.0 k ⁇ or more, the level of radio noise can be reduced more effectively than the sample having no difference in resistance value. Therefore, in the spark plug 100 of the present embodiment, the resistance value of the center electrode side resistance portion 3b of the resistor 3 is 0.5 k ⁇ or more, preferably 1.0 k ⁇ or more larger than the resistance value of the terminal fitting side resistance portion 3a. It was. *
  • FIG. 4 is a diagram showing the attenuation amount for each frequency of radio noise of each sample.
  • four typical samples (sample Nos. 23, 24, 27, and 30) were evaluated for each frequency based on the box method described above.
  • the amount of attenuation of the radio noise increased over the entire frequency range of 0 to 1000 MHz.
  • sample No. with a resistance difference of 1 k ⁇ is used.
  • sample No. 2 attenuated by 2.5 dB at the maximum in the vicinity of 400 to 600 MHz and the difference in resistance value is 2 k ⁇ .
  • FIG. 5 is a diagram showing the improvement rate of the radio noise performance according to the seal diameter D of the resistor 3 in the middle frequency region (100 MHz).
  • the seal diameter D (refer FIG. 2) which shows the diameter of the resistor 3 about five typical samples (sample No. 23, 24, 25, 26, 27) among the samples shown in FIG.
  • the rate of improvement in radio noise performance was obtained by changing the value.
  • Each value shown in FIG. 5 shows no difference between the center electrode side resistance value R1 and the terminal metal fitting side resistance value R2, and the sample No. with a seal diameter D of 3.9 mm.
  • the improvement rate of the attenuation rate with respect to the attenuation rate of 27 radio noises is shown. According to the evaluation results shown in FIG.
  • the resistance value of the resistor 3 arranged in the shaft hole 12 is distributed, and the resistance value of the center electrode side resistor 3b close to the spark gap is set on the terminal fitting side. It is larger than the resistance value of the resistance portion 3a. Therefore, the level of radio noise generated with spark discharge can be effectively suppressed. Moreover, since it is not necessary to change the whole resistance value of the resistor 3, it becomes possible to suppress that a flying performance falls. Conventionally, it is known that when the resistance value of the entire resistor 3 is increased, low frequency radio noise is suppressed, and when the length of the resistor 3 along the axial direction OD is increased, high frequency radio noise is suppressed. However, in the present embodiment, by making the resistance value of the center electrode side resistance portion 3b larger than the resistance value of the terminal metal fitting side resistance portion 3a, as shown in FIG. In addition, the level of radio noise can be reduced in a wide frequency range. *
  • the center electrode side resistance value R1 is set to 0.5 k ⁇ or more, preferably 1.0 k ⁇ or more larger than the terminal fitting side resistance value R2, and the terminal fitting side resistance value is set to 100 ⁇ or more.
  • the diameter of the resistor 3 is set to 2.9 mm or less, it is possible to more effectively reduce the level of radio noise.
  • connection portion 2 is configured such that the glass sealing materials (upper sealing material 4a and lower sealing material 4b) are arranged at both ends of the resistor 3, respectively.
  • the resistor 3 and the terminal fitting 40 are in direct contact with each other, and the resistor 3 and the center electrode 20 are in direct contact while omitting both the upper seal material 4a and the lower seal material 4b. It is.
  • the interface C can be a cross section on the most distal end side of the portion where the resistor 3 and the terminal fitting 40 are in contact with each other.
  • the interface A can be a cross section on the most rear end side of the portion where the resistor 3 and the center electrode 20 are in contact.
  • the resistor 3 has a substantially cylindrical shape, and the seal diameter is uniform in the axial direction OD.
  • the seal diameter is uniform between the terminal metal part side resistance part 3a and the center electrode side resistance part 3b, the center electrode side of the terminal metal part side resistance part 3a is not changed without changing the material of the resistor 3 as a whole.
  • the resistance value of the resistance portion 3b may be increased.

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Abstract

飛火性能が低下することを抑制しつつスパークプラグから発生する電波雑音のレベルを低減する。スパークプラグは、軸線方向に沿った軸孔を有する絶縁体と、前記軸孔の一端側に設けられた中心電極と、前記軸孔の他端側に設けられた端子金具と、前記軸孔内において前記中心電極と前記端子金具とを電気的に接続する接続部とを有している。このスパークプラグの接続部は抵抗体を含んでおり、軸線方向における抵抗体の中央より中心電極側の抵抗値である中心電極側抵抗値が、抵抗体の中央より端子金具側の抵抗値である端子金具側抵抗値よりも大きい。

Description

スパークプラグ
本発明は、スパークプラグに関し、特に、抵抗体を備えるスパークプラグに関する。
近年、内燃機関の高出力化に伴い、スパークプラグに印加される電圧が高くなっている。そのため、火花放電に伴い発生する電波雑音（点火ノイズ）のレベルも高くなる傾向にある。従来、このような電波雑音を低減するため種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１～３参照）。　
一般的には、スパークプラグの中心電極と端子金具とを電気的に接続する接続部に配置された抵抗体の抵抗値を大きくすることにより、電波雑音のレベルを低減することができる。しかし、電波雑音レベルを低減するために抵抗体の抵抗値を大きくすると、点火エネルギが低減し、スパークプラグの飛火性能が低下する可能性があった。
特開平５－１５２０５３号公報 特開平１１－２３３２３２号公報 特開２００６－６６０８６号公報
上述の問題を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、飛火性能が低下することを抑制しつつスパークプラグから発生する電波雑音のレベルを低減することである。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
また、本発明は、上述したスパークプラグとしての構成のほか、スパークプラグの製造方法やスパークプラグの抵抗体、スパークプラグの抵抗体の製造方法などとしても構成することが可能である。　
［適用例１］軸線方向に沿った軸孔を有する絶縁体と、前記軸孔の一端側に設けられた中心電極と、前記軸孔の他端側に設けられた端子金具と、前記軸孔内において前記中心電極と前記端子金具とを電気的に接続する接続部を有するスパークプラグであって、前記接続部は抵抗体を含み、前記軸線方向における前記抵抗体の中央より前記中心電極側の抵抗値である中心電極側抵抗値が、前記中央より前記端子金具側の抵抗値である端子金具側抵抗値よりも大きいことを特徴とするスパークプラグ。　
［適用例２］適用例１に記載のスパークプラグであって、前記軸線方向における前記抵抗体の中央より前記中心電極側を構成する材料の抵抗値が、前記中央より前記端子金具側を構成する材料の抵抗値よりも大きいことを特徴とするスパークプラグ。　
［適用例３］適用例１または適用例２に記載のスパークプラグであって、前記中心電極側抵抗値が前記端子金具側抵抗値よりも０．５ｋΩ以上大きいことを特徴とするスパークプラグ。　
［適用例４］適用例１から適用例３までのいずれか一項に記載のスパークプラグであって、前記中心電極側抵抗値が前記端子金具側抵抗値よりも１．０ｋΩ以上大きいことを特徴とするスパークプラグ。　
［適用例５］適用例１から適用例４までのいずれか一項に記載のスパークプラグであって、前記端子金具側抵抗値が１００Ω以上であることを特徴とするスパークプラグ。　
［適用例６］適用例１から適用例５までのいずれか一項に記載のスパークプラグであって、前記抵抗体は略円柱状であり、前記抵抗体の直径が、２．９ｍｍ以下であることを特徴とするスパークプラグ。
適用例１のスパークプラグでは、抵抗体の中心電極側の抵抗値を端子金具側の抵抗値よりも大きくするので、火花放電に伴って発生する電波雑音のレベルを効果的に抑制することが可能になる。また、抵抗体の抵抗値を全体として変化させる必要がないので、飛火性能が低下してしまうことを抑制することが可能になる。
適用例２のスパークプラグによれば、抵抗体の中心電極側と端子金具側とで異なる抵抗値を有する材料を用いることで、中心電極側と端子金具側とで異なる抵抗値を有する抵抗体を形成することができる。　
適用例３のスパークプラグによれば、中心電極側抵抗値を端子金具側抵抗値よりも０．５ｋΩ以上大きくすれば、効果的に電波雑音のレベルを低減することができる。
適用例４のスパークプラグによれば、中心電極側抵抗値を端子金具側抵抗値よりも１．０ｋΩ以上大きくすれば、より効果的に電波雑音のレベルを低減することができる。
適用例５のスパークプラグによれば、端子金具側抵抗値が１００Ω以上あれば電波雑音のレベルを低減させることが可能である。なお、例え、抵抗体の抵抗値が小さくても、抵抗体の長さを長くすることで、電波雑音のレベルを低減させることが可能である。
適用例６のスパークプラグによれば、抵抗体の直径が２．９ｍｍ以下と比較的小径な場合には、中心電極側抵抗値を端子金具側抵抗値よりも大きくすることで、電波雑音のレベルをより顕著に低減することができる。
本発明の実施形態としてのスパークプラグの部分断面図である。 抵抗体の抵抗値の分布の例を示す図である。 スパークプラグの各サンプルについて電波雑音の評価結果を示す図である。 各サンプルの電波雑音の周波数毎の減衰量を示す図である。 抵抗体のシール径に応じた電波雑音性能の向上率を示す図である。
図１は、本発明の実施形態としてのスパークプラグ１００の部分断面図である。図１において、一点破線で示す軸線Ｏ－Ｏの右側は、外観正面図を示し、軸線Ｏ－Ｏの左側は、スパークプラグ１００の中心軸を通る断面でスパークプラグ１００を切断した断面図を示している。以下では、図１におけるスパークプラグ１００の軸線方向ＯＤの下側をスパークプラグ１００の先端側、上側を後端側として説明する。　
スパークプラグ１００は、絶縁体としての絶縁碍子１０と、主体金具５０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０とを備える。主体金具５０には、軸線方向ＯＤに貫通する挿入孔５０１が形成されている。この挿入孔５０１には、絶縁碍子１０が挿入されて保持されている。中心電極２０は、絶縁碍子１０内に形成された軸孔１２内に軸線方向ＯＤに保持されている。中心電極２０の先端部は、絶縁碍子１０の先端側に露出している。接地電極３０は、主体金具５０の先端部に接合されている。端子金具４０は、中心電極２０の後端側に設けられ、端子金具４０の後端部は絶縁碍子１０の後端側に露出している。端子金具４０には高圧ケーブル（図示外）がプラグキャップ（図示外）を介して接続され、高電圧が印加される。　
絶縁碍子１０は周知のようにアルミナ等を焼成して形成され、軸中心に軸線方向ＯＤへ延びる軸孔１２が形成された円筒形状を有する。軸線方向ＯＤの略中央には外径が最も大きな鍔部１９が形成されており、それより後端側には後端側胴部１８が形成されている。鍔部１９より先端側には、後端側胴部１８よりも外径の小さな先端側胴部１７が形成され、さらにその先端側胴部１７よりも先端側に、先端側胴部１７よりも外径の小さな脚長部１３が形成されている。脚長部１３は先端側ほど縮径され、スパークプラグ１００が内燃機関のエンジンヘッド２００に取り付けられた際には、その燃焼室に曝される。　
主体金具５０は、内燃機関のエンジンヘッド２００にスパークプラグ１００を固定するための円筒状の金具である。主体金具５０は、絶縁碍子１０を、その後端側胴部１８の一部から脚長部１３にかけての部位を取り囲むようにして保持している。すなわち、主体金具５０の挿入孔５０１に絶縁碍子１０が挿入され、絶縁碍子１０の先端と後端がそれぞれ主体金具５０の先端と後端から露出するように構成されている。主体金具５０は低炭素鋼材より形成され、全体にニッケルメッキや亜鉛メッキ等のメッキ処理が施されている。主体金具５０の後端部には、スパークプラグレンチ（図示外）が係合する六角柱形状の工具係合部５１が設けられている。主体金具５０は、内燃機関の上部に設けられたエンジンヘッド２００の取付ネジ孔２０１に螺合するネジ山が形成された取付ネジ部５２を備えている。　
主体金具５０の工具係合部５１と取付ネジ部５２との間には、鍔状のシール部５４が形成されている。取付ネジ部５２とシール部５４との間のネジ首５９には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿されている。ガスケット５は、スパークプラグ１００をエンジンヘッド２００に取り付けた際に、シール部５４の座面５５と取付ネジ孔２０１の開口周縁部２０５との間で押し潰されて変形する。このガスケット５の変形により、スパークプラグ１００とエンジンヘッド２００間が封止され、取付ネジ孔２０１を介した内燃機関内の気密漏れが防止される。　
主体金具５０の工具係合部５１より後端側には薄肉の加締部５３が設けられている。また、シール部５４と工具係合部５１との間には、加締部５３と同様に薄肉の圧縮変形部５８が設けられている。工具係合部５１から加締部５３にかけての主体金具５０の内周面と絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間には、円環状のリング部材６，７が介在されており、さらに両リング部材６，７間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。製造時においては、加締部５３を内側に折り曲げるようにして先端側に押圧することにより圧縮変形部５８が圧縮変形し、この圧縮変形部５８の圧縮変形により、リング部材６，７およびタルク９を介し、絶縁碍子１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。この押圧により、主体金具５０の内周で取付ネジ部５２の位置に形成された段部５６に、環状の板パッキン８を介し、絶縁碍子１０の段部１５が押圧されて、主体金具５０と絶縁碍子１０とが一体にされる。このとき、主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は、板パッキン８によって保持され、燃焼ガスの流出が防止される。また、この押圧により、タルク９が軸線方向ＯＤに圧縮されて主体金具５０内の気密性が高められる。　
中心電極２０は、軸孔１２の先端に設けられており、インコネル（商標名）６００等のニッケルまたはニッケルを主成分とする合金から形成された電極母材２１の内部に、電極母材２１よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主成分とする合金からなる芯材２２を埋設した構造を有する棒状の電極である。　
接地電極３０は耐腐食性の高い金属から構成され、一例として、ニッケル合金が用いられる。この接地電極３０の基端は、主体金具５０の先端面に溶接されている。接地電極３０の先端部は、中心電極２０の先端面と、軸線Ｏ上で軸線方向ＯＤに対向するように屈曲されている。この接地電極３０の先端部と、前述した中心電極２０の先端部との間に、火花放電の生じる火花ギャップが形成される。　
絶縁碍子１０の軸孔１２内には、端子金具４０と中心電極２０とを電気的に接続する接続部２が配置されている。接続部２は、上シール材４ａと下シール材４ｂと、これらシール材に挟まれた円柱状の抵抗体３とを備えている。上シール材４ａと下シール材４ｂとは、抵抗値が０．１Ω未満の良導電性の周知のガラスシール材であり、銅やスズ、鉄等の金属粉末とホウケイ酸ガラス粉末とを含む材料から形成される。抵抗体３は、例えば、１Ω以上の抵抗値を有する抵抗であり、ジルコニア粉末、アルミナ粉末、カーボンブラック、ガラス粉末、ＰＶＡバインダー等を含む材料から形成される。上シール材４ａと下シール材４ｂと抵抗体３とは、例えば、次のようにして軸孔１２内に形成される。即ち、軸孔１２の後端側から中心電極２０を挿入し、その上から、下シール材４ｂの材料粉末を充填し、押し棒で押圧する。さらに、その上から抵抗体３の材料粉末を充填し、押し棒で押圧する。さらに、その上から上シール材４ａの材料粉末を充填し、押し棒で押圧した後、軸孔１２の後端に端子金具４０を差し込む。そして、絶縁碍子１０を加熱した後、端子金具４０を押し込み、軸孔１２内の上シール材４ａと下
シール材４ｂと抵抗体３の材料粉末を溶融させ、その後冷却する。こうすることで、軸孔１２内において上シール材４ａと下シール材４ｂと抵抗体３とが凝固し、中心電極２０がおよび端子金具４０が軸孔１２内に固着される。　
本実施形態では、上記のように抵抗体３を形成する際に、カーボンブラックの分量を適宜調整した材料粉末を段階的に軸孔１２内に充填することで、軸線方向ＯＤにおいて抵抗値の分布を生じさせている。具体的には、軸線方向ＯＤの先端側に充填する材料粉末ほど、後端側に充填する材料粉末よりもカーボンブラックの混合率を低くすることで、軸線方向ＯＤの先端側ほど抵抗値が高くなるようにしている。　
図２は、抵抗体３の抵抗値の分布の例を示す図である。図２の下部には、スパークプラグ１００の接続部２（上シール材４ａ＋抵抗体３＋下シール材４ｂ）の周辺の拡大断面を示している。一方、図２の上部には、接続部２の軸線方向ＯＤにおける各位置の抵抗値をグラフにより示している。このグラフの横軸は軸線方向ＯＤに沿った軸孔１２内の位置を示しており、縦軸は、軸線方向ＯＤにおいて先端側に位置する下シール材４ｂから各位置までの抵抗値を示している。　
図２に示すように、本実施形態では、軸線方向ＯＤにおいて下シール材４ｂから上シール材４ａに至るまでに、抵抗体３の抵抗値が漸増している。また、下シール材４ｂと抵抗体３との界面Ａから抵抗体３の中心Ｂまでの抵抗値の傾きと、抵抗体３の中心Ｂから上シール材４ａと抵抗体３との界面Ｃまでの抵抗値の傾きが異なっている。具体的には、前者の方が傾きが大きく、後者の方が傾きが小さくなっている。つまり、抵抗体３は、その中心Ｂから界面Ａまでの部分（以下、「中心電極側抵抗部３ｂ」という）の抵抗値（以下、「中心電極側抵抗値Ｒ１」という）が、中心Ｂから界面Ｃまでの部分（以下、「端子金具側抵抗部３ａ」という）の抵抗値（以下、「端子金具側抵抗値Ｒ２」という）よりも大きくなっている。なお、本実施形態では、「界面Ａ」とは、軸孔１２の径方向断面の８０％以上を抵抗体３が占める断面のうち、最も先端側に位置する断面のことをいい、「界面Ｃ」は、軸孔１２の径方向断面の８０％以上を抵抗体３が占める断面のうち、最も後端側に位置する断面のことをいう。これら界面Ａおよび界面Ｃの位置は、接続部２の断面映像を画像分析することで決定することができる。図２に示した抵抗値の分布の例では、中心電極側抵抗値Ｒ１は、３ｋΩ程であり、端子金具側抵抗値Ｒ２は、２ｋΩ程である。つまり、抵抗体３全体で、５ｋΩ程の抵抗値を有している。なお、端子金具側抵抗値Ｒ２は、少なくとも１００Ω以上の抵抗値を有することが好ましい。　
抵抗体３の任意の断面の抵抗値を測定するには、まず、中心電極２０側および端子金具４０側より研磨を行い、それぞれ、目的の断面を出す。そして、それぞれの断面に銀ペーストを塗布し、断面間の抵抗値を測定する。こうすることで、抵抗体３の任意の断面の抵抗値を測定することができる。また、抵抗体３の中心Ｂは、中心電極２０側から界面Ａまで研磨を進めるとともに、端子金具４０側から界面Ｃまで研磨を進め、軸線Ｏ上における界面Ａと界面Ｃの中心の位置を求めることで決定することができる。また、中心電極側抵抗部３ｂと端子金具側抵抗部３ａとのそれぞれの抵抗値は、次のように測定することができる。すなわち、例えば、界面Ａにおける断面と界面Ｃとにおける断面とに銀ペーストをそれぞれ塗布して抵抗体３全体の抵抗値を測定し、その上で、中心電極２０側から中心Ｂまで研磨を行う。そして、中心Ｂにおける断面に銀ペーストを塗布して、残った抵抗体３（すなわち、端子金具側抵抗部３ａ）の両端における抵抗値を測定する。こうすることで、端子金具側抵抗値Ｒ２を測定することができる。また、この端子金具側抵抗値Ｒ２の測定に先立って測定しておいた抵抗体３全体の抵抗値から、この端子金具側抵抗値Ｒ２を差し引けば、中心電極側抵抗値Ｒ１を求めることができる。なお、ここでは、中心電極２０側から中心Ｂまで研磨を行うこととしたが、端子金具４０側から中心Ｂまで研磨を行うことで、中心電極側抵抗値Ｒ１と端子金具側抵抗値Ｒ２とを求めてもよい。その他にも、中心Ｂにおいて抵抗体３を切断して端子金具側抵抗部３ａと中心電極側抵抗部３ｂとを分離させ、それぞれ、個別に抵抗値を測定することとしてもよい。　
図３は、スパークプラグ１００の３５個のサンプルについて中心電極側抵抗部３ｂと端子金具側抵抗部３ａとの抵抗値の差（Ｒ１－Ｒ２）に応じた電波雑音の評価結果を示す図である。この図３に示すように、サンプルＮｏ．１～９は、抵抗体３全体の抵抗値を２ｋΩとしつつ、中心電極側抵抗値Ｒ１と端子金具側抵抗値Ｒ２との差を、１．５ｋΩ～－１．５ｋΩまで調整したものである。また、サンプルＮｏ．１０～１８は、抵抗体３全体の抵抗値を５ｋΩとしつつ、中心電極側抵抗値Ｒ１と端子金具側抵抗値Ｒ２との差を、４ｋΩ～－４ｋΩまで調整したものである。更に、サンプルＮｏ．１９～３５は、抵抗体３全体の抵抗値を１０ｋΩとしつつ、中心電極側抵抗値Ｒ１と端子金具側抵抗値Ｒ２との差を、６ｋΩ～－６ｋΩまで調整したものである。　
この図３には、各サンプルについて、ＣＩＳＰＲ１２で規定されたボックス法と呼ばれる試験に基づいて電波雑音性能の評価を行った試験結果を示している。具体的には、中心電極側抵抗値Ｒ１と端子金具側抵抗値Ｒ２と差が０Ωのサンプルと比較して、５ｄＢ以上、電波雑音が低下したものには「◎◎」という記号を付し、２．５ｄＢ以上低下したものには「◎」を、１．５ｄＢ以上低下したものには「○」を付した。その他、１．５ｄＢ以上、電波雑音が大きくなったものには、「×」を付した。図３に示した各サンプルの評価結果によれば、抵抗体３の全体の抵抗値が、２ｋΩ、５ｋΩ、１０ｋΩのいずれのサンプルであっても、端子金具側抵抗値Ｒ２よりも中心電極側抵抗値Ｒ１の方が、０．５ｋΩ以上、好ましくは、１．０ｋΩ以上大きければ、抵抗値の差がないサンプルよりも電波雑音のレベルを効果的に低減可能であることが確認された。よって、本実施形態のスパークプラグ１００では抵抗体３の中心電極側抵抗部３ｂの抵抗値を端子金具側抵抗部３ａの抵抗値よりも０．５ｋΩ以上、好ましくは、１．０ｋΩ以上、大きい値とした。　
図４は、各サンプルの電波雑音の周波数毎の減衰量を示す図である。ここでは、図３に示したサンプルのうち、代表的な４つのサンプル（サンプルＮｏ．２３，２４，２７，３０）について上述したボックス法に基づき周波数毎の評価を行った。図４に示した評価結果によれば、サンプルＮｏ．２３，２４のように端子金具側抵抗値Ｒ２よりも中心電極側抵抗値Ｒ１の方が大きければ、抵抗値の差がないサンプルＮｏ．２７よりも、０～１０００ＭＨｚの全周波数領域に亘って、電波雑音の減衰量が大きくなった。例えば、抵抗値の差が１ｋΩであるサンプルＮｏ．２４では、抵抗値の差がないサンプルＮｏ．２７と比較して、４００～６００ＭＨｚ付近で最大で２．５ｄＢ減衰し、抵抗値の差が２ｋΩであるサンプルＮｏ．２３では、最大で５ｄＢ減衰した。これに対して、端子金具側抵抗値Ｒ２よりも中心電極側抵抗値Ｒ１の方が小さいサンプルＮｏ．３０では、全周波数に亘って、抵抗値の差がないサンプルＮｏ．２７よりも電波雑音の減衰量は劣っていた。　
図５は、中周波数領域（１００ＭＨｚ）における抵抗体３のシール径Ｄに応じた電波雑音性能の向上率を示す図である。ここでは、図３に示したサンプルのうち、代表的な５つのサンプル（サンプルＮｏ．２３，２４，２５，２６，２７）について、抵抗体３の直径を示すシール径Ｄ（図２参照）を変化させて電波雑音性能の向上率を求めた。図５に示した各値は、中心電極側抵抗値Ｒ１と端子金具側抵抗値Ｒ２とに差がなくシール径Ｄが３．９ｍｍのサンプルＮｏ．２７の電波雑音の減衰率に対する減衰率の向上率を示している。図５に示した評価結果によれば、シール径Ｄが、２．９ｍｍ以下になれば、抵抗値の差が大きいサンプルほど、電波雑音性能の向上率が顕著に高まることが確認された。例えば、抵抗値の差がないサンプルＮｏ．２７においても、シール径を３．９ｍｍから２．９ｍｍまで細くするだけで、７％程度の向上が見られるが、抵抗値の差がサンプルＮｏ．２６のように、０．２ｋΩと比較的小さい場合でも、抵抗値の差がないサンプルＮｏ．２７に対して２倍以上の向上率となった。この評価結果に基づき、本実施形態のスパークプラグ１００における抵抗体３の直径（シール径Ｄ）は、２．９ｍｍ以下であることとした。　
以上で説明した本実施形態のスパークプラグ１００では、軸孔１２内に配置される抵抗体３の抵抗値に分布を持たせ、火花ギャップに近い中心電極側抵抗部３ｂの抵抗値を端子金具側抵抗部３ａの抵抗値よりも大きくしている。そのため、火花放電に伴って発生する電波雑音のレベルを効果的に抑制することが可能になる。また、抵抗体３の全体の抵抗値を変化させる必要がないため、飛火性能が低下してしまうことを抑制することが可能になる。また、従来は、抵抗体３全体の抵抗値を大きくすると低周波の電波雑音が抑制され、抵抗体３の軸線方向ＯＤに沿った長さを長くすると高周波の電波雑音が抑制されることが知られていたが、本実施形態では、中心電極側抵抗部３ｂの抵抗値を端子金具側抵抗部３ａの抵抗値よりも大きくすることで、図４に示したように、局所的な周波数領域ではなく、幅広い周波数領域において電波雑音のレベルを低減することが可能になる。　
また、本実施形態のスパークプラグ１００では、中心電極側抵抗値Ｒ１を端子金具側抵抗値Ｒ２よりも０．５ｋΩ以上、好ましくは、１．０ｋΩ以上大きくし、端子金具側抵抗値を１００Ω以上、抵抗体３の直径を２．９ｍｍ以下とすることにより、より効果的に電波雑音のレベルを低減させることが可能になる。　
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこのような形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることが可能である。例えば、以下のような変形が可能である。　
上記実施形態では、接続部２は、抵抗体３の両端にガラスシール材（上シール材４ａ、下シール材４ｂ）がそれぞれ配置される構成とした。これに対して、例えば、接続部２から上シール材４ａを省いて抵抗体３と端子金具４０とを直接接触させる構成や、下シール材４ｂを省いて抵抗体３と中心電極２０とを直接接触させる構成、あるいは、上シール材４ａと下シール材４ｂの両方を省いて抵抗体３と端子金具４０を直接接触させるとともに抵抗体３と中心電極２０とを直接接触させる構成とすることも可能である。上シール材４ａを省いた場合には、界面Ｃは、抵抗体３と端子金具４０とが接触する部分の最も先端側の断面とすることができる。下シール材４ｂを省いた場合には、界面Ａは、抵抗体３と中心電極２０とが接触する部分の最も後端側の断面とすることができる。　
上記実施形態では、抵抗体３の界面Ａから界面Ｃにかけて抵抗値が漸増している例を示したが、端子金具側抵抗部３ａよりも中心電極側抵抗部３ｂの方が抵抗値が高ければ、界面Ａから界面Ｃにかけて抵抗値が低下する部分があっても構わない。　
上記実施形態では、抵抗体３は、略円柱状であることとし、そのシール径は軸線方向ＯＤにおいて一律であるものとした。これに対して、端子金具側抵抗部３ａと中心電極側抵抗部３ｂとでシール径を異ならせることで、抵抗体３全体の材質を変化させることなく端子金具側抵抗部３ａよりも中心電極側抵抗部３ｂの方の抵抗値を大きくすることとしてもよい。
２…接続部

　　３…抵抗体

　　３ａ…端子金具側抵抗部

　　３ｂ…中心電極側抵抗部

　　４ａ…上シール材

　　４ｂ…下シール材

　　５…ガスケット

　　６…リング部材

　　８…板パッキン

　　９…タルク

　　１０…絶縁碍子

　　１２…軸孔

　　１３…脚長部

　　１５…段部

　　１７…先端側胴部

　　１８…後端側胴部

　　１９…鍔部

　　２０…中心電極

　　２１…電極母材

　　２２…芯材

　　３０…接地電極

　　４０…端子金具

　　５０…主体金具

　　５１…工具係合部

　　５２…取付ネジ部

　　５３…加締部

　　５４…シール部

　　５５…座面

　　５６…段部

　　５８…圧縮変形部

　　５９…ネジ首

　　１００…スパークプラグ

　　２００…エンジンヘッド

　　２０１…取付ネジ孔

　　２０５…開口周縁部

　　５０１…挿入孔

Claims (6)

  1. 軸線方向に沿った軸孔を有する絶縁体と、前記軸孔の一端側に設けられた中心電極と、

    前記軸孔の他端側に設けられた端子金具と、前記軸孔内において前記中心電極と前記端子金具とを電気的に接続する接続部を有するスパークプラグであって、

    　前記接続部は抵抗体を含み、

    　前記軸線方向における前記抵抗体の中央より前記中心電極側の抵抗値である中心電極側抵抗値が、前記中央より前記端子金具側の抵抗値である端子金具側抵抗値よりも大きいことを特徴とするスパークプラグ。
  2. 請求項１に記載のスパークプラグであって、

    　前記軸線方向における前記抵抗体の中央より前記中心電極側を構成する材料の抵抗値が、前記中央より前記端子金具側を構成する材料の抵抗値よりも大きいことを特徴とするスパークプラグ。
  3. 請求項１または請求項２に記載のスパークプラグであって、

    　前記中心電極側抵抗値が前記端子金具側抵抗値よりも０．５ｋΩ以上大きいことを特徴とするスパークプラグ。
  4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のスパークプラグであって、

    　前記中心電極側抵抗値が前記端子金具側抵抗値よりも１．０ｋΩ以上大きいことを特徴とするスパークプラグ。
  5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のスパークプラグであって、

    　前記端子金具側抵抗値が１００Ω以上であることを特徴とするスパークプラグ。
  6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のスパークプラグであって、

    　前記抵抗体は略円柱状であり、前記抵抗体の直径が、２．９ｍｍ以下であることを特徴とするスパークプラグ。
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