特許 7223851 点火プラグ抵抗素子および点火プラグ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-08

(45)【発行日】2023-02-16

(54)【発明の名称】点火プラグ抵抗素子および点火プラグ

(51)【国際特許分類】

   H01T 13/20 20060101AFI20230209BHJP

【ＦＩ】

H01T13/20 C

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2021531228

(86)(22)【出願日】2019-11-26

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-31

(86)【国際出願番号】 EP2019082534

(87)【国際公開番号】W WO2020120121

(87)【国際公開日】2020-06-18

【審査請求日】2021-07-21

(31)【優先権主張番号】102018221690.8

(32)【優先日】2018-12-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】591245473

【氏名又は名称】ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100177839

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 玲児

(74)【代理人】

【識別番号】100172340

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 始

(74)【代理人】

【識別番号】100182626

【弁理士】

【氏名又は名称】八島 剛

(72)【発明者】

【氏名】カシヤノフ，エレーヌ

(72)【発明者】

【氏名】ラインシュ，ベネディクト

(72)【発明者】

【氏名】ボナ，コリンナ

(72)【発明者】

【氏名】ヌーファー，シュテファン

(72)【発明者】

【氏名】ブラウン，フーベルトゥス

(72)【発明者】

【氏名】キュンツェル，カールステン

【審査官】高橋 学

(56)【参考文献】

【文献】特開平０２－２３９５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－０２０４０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｔ １３／００－１３／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

点火プラグ抵抗素子において、少なくとも１つの無機アモルファス酸化物（９）と、最大１５の相対的な絶縁誘電率を有する少なくとも１つの第１の無機結晶性酸化物（１０）とを含有し、
さらに少なくとも１つの第２の無機結晶性酸化物（１１）を含有しており、前記第２の無機結晶性酸化物（１１）がＺｒＯ _２ ，ＴｉＯ _２ ，ＨｆＯ _２ およびこれらの混合物より選択されていて、
第１の無機結晶性酸化物（１０）および第２の無機結晶性酸化物（１１）の総含有量が、それぞれ点火プラグ抵抗素子（８）の総質量に対して、２０質量％以上１００質量％未満である、点火プラグ抵抗素子。

【請求項2】

前記第１の無機結晶性酸化物（１０）が、ＺｎＯ，ＳｎＯ_２およびこれらの混合物より選択されている、請求項１記載の点火プラグ抵抗素子。

【請求項3】

前記無機アモルファス酸化物（９）が、ガラスである、請求項１または２記載の点火プラグ抵抗素子。

【請求項4】

前記無機アモルファス酸化物（９）が、ホウケイ酸ガラスである、請求項１から３までのいずれか１項記載の点火プラグ抵抗素子。

【請求項5】

さらに少なくとも１つの無機非酸化物材料（１２）を含有しており、前記無機非酸化物材料（１２）がカーボン、グラファイト、カーバイド、金属およびこれらの混合物より選択されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の点火プラグ抵抗素子。

【請求項6】

前記カーバイドが、炭化ケイ素、炭化タングステン、炭化鉄、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化バナジウム、炭化ニオブ、炭化タンタル、炭化モリブデンおよびこれらの混合物より選択されていて、ならびに／または前記金属が、鉄、タングステン、チタン、銅、銀およびこれらの混合物より選択されている、請求項５記載の点火プラグ抵抗素子。

【請求項7】

第１の無機結晶性酸化物（１０）および第２の無機結晶性酸化物（１１）の総含有量が、それぞれ点火プラグ抵抗素子（８）の総質量に対して、４０乃至８０質量％である、請求項１から６までのいずれか１項記載の点火プラグ抵抗素子。

【請求項8】

無機アモルファス酸化物（９）の含有量が、それぞれ点火プラグ抵抗素子（８）の総質量に対して、０質量％を超え８０質量％までである、請求項１から７までのいずれか１項記載の点火プラグ抵抗素子。

【請求項9】

無機アモルファス酸化物（９）の含有量が、それぞれ点火プラグ抵抗素子（８）の総質量に対して、１０乃至３０質量％である、請求項１から８までのいずれか１項記載の点火プラグ抵抗素子。

【請求項10】

点火プラグ抵抗素子において、少なくとも１つの無機アモルファス酸化物（９）と、最大１５の相対的な絶縁誘電率を有する少なくとも１つの第１の無機結晶性酸化物（１０）とを含有し、
無機アモルファス酸化物（９）の含有量が、それぞれ点火プラグ抵抗素子（８）の総質量に対して、１０乃至３０質量％である、点火プラグ抵抗素子。

【請求項11】

無機非酸化物材料（１２）の含有量が、それぞれ点火プラグ抵抗素子（８）の総質量に対して、０質量％を超え２０質量％までである、請求項５から１０までのいずれか１項記載の点火プラグ抵抗素子。

【請求項12】

無機非酸化物材料（１２）の含有量が、それぞれ点火プラグ抵抗素子（８）の総質量に対して、０質量％を超え１０質量％までである、請求項５から１１までのいずれか１項記載の点火プラグ抵抗素子。

【請求項13】

それぞれ点火プラグ抵抗素子（８）の総質量に対して、０＜ｘ＜０．９９^＊ｃ，０＜ｙ＜ｃおよび０＜ｚ＜ｃ、この場合、ｃ＝２０乃至１００質量％であり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝ｃである、ｘ質量％ＺｒＯ_２，ｙ質量％ＺｎＯおよびｚ質量％ＳｎＯ_２を含有する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の点火プラグ抵抗素子。

【請求項14】

点火プラグ抵抗素子において、少なくとも１つの無機アモルファス酸化物（９）と、最大１５の相対的な絶縁誘電率を有する少なくとも１つの第１の無機結晶性酸化物（１０）とを含有し、
それぞれ点火プラグ抵抗素子（８）の総質量に対して、０＜ｘ＜０．９９ ^＊ ｃ，０＜ｙ＜ｃおよび０＜ｚ＜ｃ、この場合、ｃ＝２０乃至１００質量％であり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝ｃである、ｘ質量％ＺｒＯ _２ ，ｙ質量％ＺｎＯおよびｚ質量％ＳｎＯ _２ を含有する、点火プラグ抵抗素子。

【請求項15】

それぞれ点火プラグ抵抗素子（８）の総質量に対して、０＜ｘ＜０．９９^＊ｃ，０＜ｙ＜ｃおよび０＜ｚ＜ｃ、この場合、ｃ＝４０乃至８０質量％であり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝ｃである、ｘ質量％ＺｒＯ_２，ｙ質量％ＺｎＯおよびｚ質量％ＳｎＯ_２を含有する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の点火プラグ抵抗素子。

【請求項16】

点火プラグにおいて、請求項１から１５までのいずれか１項記載の点火プラグ抵抗素子（８）を含有する、点火プラグ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、点火プラグ抵抗素子、および改善された電磁適合性つまり電磁両立性（ＥＭＣ）を有する点火プラグに関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関の燃焼室内に配置された点火プラグは、点火プラグの電磁両立性を改善するために、１乃至１４ｋΩの比電気抵抗を有している。この場合、一般的に、接続側が中心電極の脚部に接続していて、セラミック材料、正確にはガラスから成っている抵抗素子が使用される。しかしながら、このような従来の抵抗素子は、点火プラグの耐用年数で見て十分な電気的安定性を有していない。

【発明の概要】

【発明の効果】

【0003】

これに対して、本発明による点火プラグ抵抗素子は、電磁放射線の低い放射を特徴としており、ひいては同程度の電気的絶縁つまり同程度の高さの電気抵抗において、より高い電磁両立性を特徴としている。

【0004】

これは、本発明によれば、点火プラグ抵抗素子が、少なくとも１つの無機アモルファス酸化物と、最大１５の相対的な絶縁誘電率を有する少なくとも１つの第１の無機結晶性酸化物とを含有していることによって得られる。この場合、無機アモルファス酸化物は、非結晶性マトリックスを形成し、この非結晶性マトリックス内に第１の無機結晶性酸化物が埋め込まれている。つまり、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって区別することができる２つの相が存在する。無機結晶性酸化物は、電磁放射線を低下させひいては点火プラグの電磁両立性を改善する最大１５、特に最大１２の相対的な絶縁誘電率を有していることが分かった。この場合、相対的な絶縁誘電率は、絶縁インピーダンス分光学を用いてＡＳＴＭ Ｄ２１４９－１３に従って測定される。この場合、第１の無機結晶性酸化物の割合が多ければ多い程、点火プラグ抵抗素子の電磁両立性は高くなる。

【0005】

従属請求項は、本発明の有利な実施態様を示す。

【0006】

好適な１実施態様によれば、第１の無機結晶性酸化物が、ＺｎＯ，ＳｎＯ_２およびそれらの混合物より選択されている。ＺｎＯ，ＳｎＯ_２は、相対的な絶縁誘電率のために非常に低い値、つまりＺｎＯ：８およびＳｎＯ_２：１２を有している。従って、これらの酸化物を使用することによって、電磁放射線の放出が減少されることにより非常に高い電磁両立性が得られる。その他の無機酸化物、例えばＡｌ_２Ｏ_３は、やはり同様に低い相対的な誘電率を有しているが、ＺｒＯ_２，ＺｎＯ，ＳｎＯ_２と比較して比較的低い電子伝導率に基づいて、あまり有利ではない。従って、特にＡｌ_２Ｏ_３は使用されない。

【0007】

好適には、無機アモルファス酸化物としてガラス、特にホウケイ酸ガラスが使用される。何故ならば、ガラスは非常に安定していて、電気的に良好な絶縁性を有しているからである。ガラスは、第１の無機アモルファス酸化物のために非常に良好なマトリックスを形成する。以上の理由から、ガラスは、好適にはリチウム－ホウケイ酸ガラスまたはリチウム－カルシウム－ホウケイ酸ガラスである。

【0008】

ガラスの特に好適な組成（この組成の総質量に対する量的なデータ）は次の通り：
ＳｉＯ_２：３５乃至６５質量％
Ｂ_２Ｏ_３：２０乃至５５質量％
ＬｉＯ_２：０．５乃至１０質量％
Ｎａ_２＋Ｋ_２Ｏ：最大２質量％
ＣａＯ：０乃至１５質量％
ＳｒＯ：０乃至１５質量％
ＢａＯ：０乃至１０質量％
ＭｇＯ：０乃至１５質量％
Ａｌ_２Ｏ_３：０乃至１５質量％
ＰｂＯ：０乃至５質量％

【0009】

点火プラグ抵抗素子の電気抵抗を改善するために、好適には第２の無機結晶性酸化物が含まれている。この場合、第２の無機結晶性酸化物は、第１の無機結晶性酸化物と同様に無機アモルファス酸化物のマトリックス内に埋め込まれている。特に好適には、第２の無機結晶性酸化物は、ＺｒＯ_２，ＴｉＯ_２，ＨｆＯ_２およびこれらの混合物より選択されている。

【0010】

さらに好適には、点火プラグ抵抗素子は、少なくとも１つの無機非酸化物材料を含有しており、この場合、無機非酸化物材料が特に、カーボン、グラファイト、カーバイド、金属およびこれらの混合物より選択されている。無機非酸化物材料は、比較的高い導電率を有しているので、無機非酸化物材料に対する無機結晶性酸化物の混合比によって、点火プラグ抵抗素子の抵抗値およびひいては点火プラグの抵抗値も特に簡単に調整することができる。

【0011】

非常に良好な安定性に基づいて、カーバイドは好適には、炭化ケイ素、炭化タングステン、炭化鉄、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化バナジウム、炭化ニオブ、炭化タンタル、炭化モリブデンおよびこれらの混合物より選択されていて、ならびに／または前記金属が、鉄、タングステン、チタン、銅、銀およびこれらの混合物もしくは合金より選択されている。

【0012】

点火プラグ抵抗素子の電磁両立性は、同時に高い電気抵抗を有している場合に、好適にはさらに、第１の無機結晶性酸化物および第２の無機結晶性酸化物の総含有量が、それぞれ点火プラグ抵抗素子の総質量に対して、２０質量％以上１００質量％未満、特に４０乃至８０質量％であることによって、さらに改善することができる。

【0013】

別の好適な実施態様によれば、ここでは“ａ”で示された、無機アモルファス酸化物の含有量は、それぞれ点火プラグ抵抗素子の総質量に対して、０質量％を超え８０質量％まで、特に１０乃至３０質量％である、

【0014】

点火プラグ抵抗素子の抵抗値の適合を改善するために、ここでは“ｎ”で示された、無機非酸化物材料の含有量は、それぞれ点火プラグ抵抗素子の総質量に対して、０質量％を超え２０質量％まで、特に０質量％を超え１０質量％までである。

【0015】

特に良好な、つまり安定した、電磁的に高い両立性を有する、無機結晶性酸化物との組み合わせは、ＺｒＯ_２、ＺｎＯおよびＳｎＯ_２から成る組み合わせである。この場合、特に質量分率はこれらの酸化物に次のように配分される：ｘ質量％ＺｒＯ_２，ｙ質量％ＺｎＯおよびｚ質量％ＳｎＯ_２において、それぞれ点火プラグ抵抗素子の総質量に対して、０＜ｘ＜０．９９^＊ｃ，０＜ｙ＜ｃおよび０＜ｚ＜ｃであり、この場合、ｃ＝２０乃至１００質量％、特に４０乃至８０質量％であって、またｘ＋ｙ＋ｚ＝ｃである。

【0016】

好適な形式で、点火プラグ抵抗素子は、少なくとも１つの第１の無機結晶性酸化物、少なくとも１つの第２の無機結晶性酸化物、少なくとも１つの無機アモルファス酸化物および少なくとも１つの非酸化物材料の他に、その他の成分を含有していない。従って、ａ＋ｃ＋ｎ＝１００が適用される。

【0017】

同様に本発明によれば、少なくとも１つの前記開示された点火プラグ抵抗素子を含有する点火プラグについても記載される。高い電磁両立性および持続的に安定している、点火プラグ抵抗素子の高い電気抵抗に基づいて、本発明による点火プラグは、低い電磁放射を特徴としている。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施例による点火プラグの部分断面図である。

【図2】本発明の第２実施例による点火プラグ抵抗素子の概略的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に本発明の実施例を添付の図面を用いて詳しく説明する。

【0020】

図面には、本発明の主要な特徴のみが示されている。その他のすべての特徴は、見やすくするために省かれている。さらに、同じ構成部分には同じ符号が付けられている。

【0021】

図１に示されているように、第１実施例による点火プラグ１は、接地電極２および中心電極３を有している。碍子４は、中心電極３が公知の形式で碍子４から僅かに突き出すように設けられている。碍子４自体は部分的にハウジング５によって包囲されている。符号６は電気的な接続ナットを示す。電気的な接続ナット６から導電性の接続部が、接続ピン７および点火プラグ抵抗素子８を介して中心電極３まで設けられている。

【0022】

図２に詳細が示されている点火プラグ抵抗素子８は、電気抵抗のための値が同じ程度に良好であって機械的安定性が高い場合に、点火プラグ１の電磁両立性を改善する。これによって、点火プラグ１のための低い電磁放射も得られる。

【0023】

図２は、図１に示した点火プラグ抵抗素子８の概略的な断面図である。点火プラグ抵抗素子８は、少なくとも１つの無機アモルファス酸化物９と、最大１５の相対的な絶縁誘電率を有する少なくとも１つの第１の無機結晶性酸化物１０とを有している。この場合、無機アモルファス酸化物９は、ガラス状マトリックスを形成し、このガラス状マトリックス内に第１の無機結晶性酸化物１０が埋め込まれている。第１の無機結晶性酸化物１０は特に、ＺｎＯまたはＳｎＯ_２またはこれらの混合物である。

【0024】

さらに、点火プラグ抵抗素子８は少なくとも１つの第２の無機結晶性酸化物１１を有しており、この場合、この第２の無機結晶性酸化物１１は、特にＺｒＯ_２，ＴｉＯ_２，ＨｆＯ_２およびこれらの混合物より選択されている。

【0025】

好適な形式で、第１の無機結晶性酸化物１０はＺｎＯとＳｎＯ_２との混合物、第２の無機結晶性酸化物１１はＺｒＯ_２であって、第１の無機結晶性酸化物１０および第２の無機結晶性酸化物１１の質量分率は次の通りである：ｘ質量％ＺｒＯ_２，ｙ質量％ＺｎＯおよびｚ質量％ＳｎＯ_２において、それぞれ点火プラグ抵抗素子８の総質量に対して、０＜ｘ＜０．９９^＊ｃ，０＜ｙ＜ｃ、０＜ｚ＜ｃであって、この場合、ｃ＝２０乃至１００質量％、特に４０乃至８０質量％であり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝ｃである。

【0026】

さらに、点火プラグ抵抗素子８は少なくとも１つの無機非酸化物材料１２を有しており、この場合、無機非酸化物材料１２は特に、カーボン、グラファイト、カーバイド、金属およびこれらの混合物より選択されている。この場合、無機非酸化物材料１２の含有量は、それぞれ点火プラグ抵抗素子８の総質量に対して、特に０質量％を超え２０質量％まで、特に０質量％を超え１０質量％までである。

【0027】

点火プラグ抵抗素子８は、良好な電気抵抗において、非常に高い電磁両立性を特徴とする。

【符号の説明】

【0028】

２ 接地電極
３ 中心電極
４ 碍子
５ ハウジング
６ 電気的な接続ナット
７ 接続ピン
８ 点火プラグ抵抗素子
９ 無機アモルファス酸化物
１０ 第１の無機結晶性酸化物
１１ 第２の無機結晶性酸化物
１２ 無機非酸化物材料

【図1】

【図2】