特許 7661781 内燃機関用のスパークプラグ

(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】2025-04-07

(45)【発行日】2025-04-15

(54)【発明の名称】内燃機関用のスパークプラグ

(51)【国際特許分類】

   H01T 13/39 20060101AFI20250408BHJP

   H01T 13/54 20060101ALI20250408BHJP

   C22C 19/03 20060101ALI20250408BHJP

   C22C 19/05 20060101ALI20250408BHJP

【ＦＩ】

H01T13/39

H01T13/54

C22C19/03 Z

C22C19/05 Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021083734

(22)【出願日】2021-05-18

(65)【公開番号】P2022177464

(43)【公開日】2022-12-01

【審査請求日】2024-02-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】堀 恭輔

【審査官】石井 茂

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１９４７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１００５５１２０（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０９１６０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２２Ｃ ５／００－２５／００

Ｃ２２Ｃ ２７／００－２８／００

Ｃ２２Ｃ ３０／００－３０／０６

Ｃ２２Ｃ ３５／００－４５／１０

Ｈ０１Ｔ ７／００－２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状の絶縁碍子（３）と、
該絶縁碍子の内周側に保持されると共に該絶縁碍子から先端側に突出した中心電極（４）と、
上記絶縁碍子を内周側に保持する筒状のハウジング（２）と、
上記中心電極との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成する接地電極（６）と、
上記放電ギャップが配される副燃焼室（５０）を覆うよう上記ハウジングの先端部に設けられたプラグカバー（５）と、を有し、
上記プラグカバーには、上記副燃焼室と外部とを連通させる噴孔（５１）が形成されており、
上記プラグカバーは、Ｎｉを主成分とすると共に、ＹとＴｉとをそれぞれ０．０１質量％以上含有し、
上記プラグカバーにおけるＹとＴｉとの合計の含有量は１．２１質量％以下であり、
上記プラグカバーは、Ｃｒを含有せず、
上記プラグカバーは、上記副燃焼室の外周側を覆う周壁部（５２）と、上記副燃焼室の先端側を覆う底壁部（５３）と、上記周壁部の先端と上記底壁部の外周とを曲面状に繋ぐ角部（５４）と、を有し、
上記プラグカバーは、ビッカース硬さが１２０ＨＶ未満である、内燃機関用のスパークプラグ（１）。

【請求項2】

上記プラグカバーは、ＹとＴｉとをそれぞれ０．０２質量％以上含有する、請求項１に記載のスパークプラグ。

【請求項3】

上記プラグカバーは、０．３～１．５質量％のＳｉを含有する、請求項１又は２に記載のスパークプラグ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関用のスパークプラグに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１に開示されているように、先端に副燃焼室を備えたスパークプラグが知られている。当該スパークプラグにおいて、副燃焼室を覆うプラグカバーには、噴孔が形成されている。これにより、噴孔を介して副燃焼室から主燃焼室に火炎を噴出させ、主燃焼室の混合気を燃焼させようとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－３５５１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載のスパークプラグにおいて、プラグカバーは、Ｃｒを所定の割合以上含む合金からなるため、加工性が悪くなりやすい。その一方で、プラグカバーの耐消耗性を確保する必要もある。

【0005】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、プラグカバーの耐消耗性を確保しつつ、加工性を向上させることができる内燃機関用のスパークプラグを提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、筒状の絶縁碍子（３）と、
該絶縁碍子の内周側に保持されると共に該絶縁碍子から先端側に突出した中心電極（４）と、
上記絶縁碍子を内周側に保持する筒状のハウジング（２）と、
上記中心電極との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成する接地電極（６）と、
上記放電ギャップが配される副燃焼室（５０）を覆うよう上記ハウジングの先端部に設けられたプラグカバー（５）と、を有し、
上記プラグカバーには、上記副燃焼室と外部とを連通させる噴孔（５１）が形成されており、
上記プラグカバーは、Ｎｉを主成分とすると共に、ＹとＴｉとをそれぞれ０．０１質量％以上含有し、
上記プラグカバーにおけるＹとＴｉとの合計の含有量は１．２１質量％以下であり、
上記プラグカバーは、Ｃｒを含有せず、
上記プラグカバーは、上記副燃焼室の外周側を覆う周壁部（５２）と、上記副燃焼室の先端側を覆う底壁部（５３）と、上記周壁部の先端と上記底壁部の外周とを曲面状に繋ぐ角部（５４）と、を有し、
上記プラグカバーは、ビッカース硬さが１２０ＨＶ未満である、内燃機関用のスパークプラグ（１）にある。

【発明の効果】

【0007】

上記スパークプラグにおいて、プラグカバーは、Ｃｒ（すなわち、クロム）を含有しない。また、プラグカバーは、Ｙ（すなわち、イットリウム）とＴｉ（すなわち、チタン）とをそれぞれ０．０１質量％以上含有すると共に、ＹとＴｉとの合計の含有量が１．２１質量％以下である。また、プラグカバーは、ビッカース硬さが１２０ＨＶ未満である。それゆえ、プラグカバーは、加工しやすいと共に、噴孔を介して副燃焼室から主燃焼室に噴出させる火炎によって消耗しにくい。その結果、プラグカバーの耐消耗性を確保しつつ、加工性を向上させることができる。

【0008】

以上のごとく、上記態様によれば、プラグカバーの耐消耗性を確保しつつ、加工性を向上させることができる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態１における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に沿った断面図であって、図２のI－I線矢視断面相当図。

【図2】図１のII－II線矢視断面相当図。

【図3】実施形態１における、スパークプラグが設置された内燃機関の断面図。

【図4】実験例１における、Ｎｉ合金のＣｒの含有量とビッカース硬さとの関係を示すグラフ。

【図5】実験例２における、プラグカバーのＹとＴｉとの含有量と、直径変化率との関係を示すグラフ。

【図6】実験例３における、プラグカバーのＳｉの含有量と、直径変化率が５％となるまでの内燃機関の運転時間との関係を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（実施形態１）
内燃機関用のスパークプラグに係る実施形態について、図１～図３を参照して説明する。
本形態の内燃機関用のスパークプラグ１は、図１、図２に示すごとく、筒状の絶縁碍子３と、中心電極４と、筒状のハウジング２と、接地電極６と、プラグカバー５と、を有する。中心電極４は、絶縁碍子３の内周側に保持されると共に絶縁碍子３から先端側に突出している。ハウジング２は、絶縁碍子３を内周側に保持する。接地電極６は、中心電極４との間に放電ギャップＧを形成する。プラグカバー５は、放電ギャップＧが配される副燃焼室５０を覆うようハウジング２の先端部に設けられている。プラグカバー５には、副燃焼室５０と外部とを連通させる噴孔５１が形成されている。

【0011】

プラグカバー５は、Ｎｉを主成分とすると共に、ＹとＴｉとをそれぞれ０．０１質量％以上含有する。プラグカバー５におけるＹとＴｉとの合計の含有量は１．２１質量％以下である。また、プラグカバー５におけるＣｒの含有量は１．０質量％未満である。

【0012】

本形態において、好ましくは、プラグカバー５におけるＣｒの含有量は０．５質量％以下である。プラグカバー５におけるＣｒの含有量は、例えば、０．１～０．５質量％とすることができる。また、プラグカバー５は、例えば、実質的にＣｒを含有しないものとすることができる。

【0013】

また、プラグカバー５は、ＹとＴｉとをそれぞれ０．０２質量％以上含有する。さらに、本形態において、プラグカバー５は、０．３～１．５質量％のＳｉ（すなわち、珪素）を含有する。

【0014】

また、プラグカバー５におけるＮｉの含有量は、例えば、９８質量％以上である。

【0015】

本形態のスパークプラグ１は、例えば、自動車等の内燃機関における着火手段として用いることができる。図３に示すごとく、ハウジング２の外周面に形成したネジ部２１を、シリンダヘッド７１のプラグホール７１１の雌ネジ部に螺合して、スパークプラグ１が内燃機関１０に取り付けられる。

【0016】

また、内燃機関１０は、シリンダ７０内を往復運動するピストン７４を備える。主燃焼室１０１は、ピストン７４の往復運動によって、容積変化する。内燃機関１０には、吸気ポート７２１及び排気ポート７３１が形成されており、それぞれ吸気弁７２又は排気弁７３が備えられている。

【0017】

そして、スパークプラグ１の軸方向Ｚの一端が、内燃機関１０の主燃焼室１０１に配置される。スパークプラグ１の軸方向Ｚにおいて、主燃焼室１０１に露出する側を先端側、その反対側を基端側というものとする。また、スパークプラグ１の軸方向Ｚを、適宜、プラグ軸方向Ｚともいう。また、図１、図２に示すごとく、スパークプラグ１の中心軸Ｃは、本形態において、中心電極４の中心軸でもある。

【0018】

プラグカバー５は、ハウジング２の先端部に溶接等によって接合されている。プラグカバー５は、ハウジング２と熱的に接触している。図３に示すごとく、スパークプラグ１が内燃機関１０に取り付けられた状態において、プラグカバー５は、副燃焼室５０を主燃焼室１０１と区画している。噴孔５１は、副燃焼室５０と主燃焼室１０１とを連通させている。

【0019】

副燃焼室５０は、図１に示すごとく、絶縁碍子３から先端側に突出した中心電極４の周辺における、ハウジング２の先端部の内周側の空間を含む。また、副燃焼室５０は、絶縁碍子３の外周面とハウジング２の内周面との間に形成された環状の空間であるポケット部５０１をも含む。

【0020】

また、本形態において、プラグカバー５は、周壁部５２と底壁部５３と角部５４とを有する。周壁部５２は、副燃焼室５０の外周側の一部を覆う略円筒形状の部分である。底壁部５３は、副燃焼室５０の先端側を覆う部分である。角部５４は、周壁部５２の先端と底壁部５３の外周とを曲面状に繋ぐ部分である。

【0021】

本形態において、プラグカバー５には、図１、図２に示すごとく、５つの噴孔５１が形成されている。角部５４には、４つの噴孔５１が形成されている。底壁部５３には、１つの噴孔５１が形成されている。

【0022】

角部５４に形成されている噴孔５１は、先端側へ向かうほどプラグ径方向の外側へ向かうように、プラグ軸方向Ｚに対して傾斜して開口している。図２に示すごとく、プラグ軸方向Ｚから見たとき、角部５４に形成されている噴孔５１は、プラグ周方向に等間隔で形成されている。なお、プラグ径方向とは、スパークプラグ１の中心軸Ｃに直交する平面上において、スパークプラグ１の中心軸Ｃを中心とする円の半径方向を意味する。また、プラグ周方向とは、スパークプラグ１の中心軸Ｃに直交する平面上において当該中心軸Ｃを中心とする円周方向をいうものとする。

【0023】

また、底壁部５３に形成されている噴孔５１は、その中心軸が、プラグ軸方向Ｚに沿うように、形成されている。

【0024】

本形態においては、図１に示すごとく、それぞれの噴孔５１の直径Ｄは、互いに略同じとなっている。それぞれの噴孔５１は、その中心軸に直交する断面形状が略円形状となるように形成されている。

【0025】

次に、プラグカバー５の製造方法について説明する。
本形態においては、Ｎｉ合金からなる板状の合金部材を冷鍛加工することにより、噴孔５１を形成する前のプラグカバーを形成する。当該合金部材は、Ｎｉを主成分とすると共に、ＹとＴｉとＳｉとを含有する。当該合金部材は、上述したプラグカバー５の組成と同様の組成である。

【0026】

次いで、冷鍛加工後のプラグカバーに対し、噴孔５１を開口することにより、本形態におけるプラグカバー５を製造することができる。そして、噴孔５１を開口したプラグカバー５を、ハウジング２の先端部に対し、溶接等によって接合することにより、本形態のスパークプラグ１を得ることができる。

【0027】

次に、本形態の作用効果を説明する。
上記スパークプラグ１において、プラグカバー５は、Ｃｒの含有量が１．０質量％未満である。また、プラグカバー５は、ＹとＴｉとをそれぞれ０．０１質量％以上含有すると共に、ＹとＴｉとの合計の含有量が１．２１質量％以下である。それゆえ、プラグカバー５は、加工しやすいと共に、噴孔５１を介して副燃焼室５０から主燃焼室に噴出させる火炎によって消耗しにくい。その結果、プラグカバー５の耐消耗性を確保しつつ、加工性を向上させることができる。

【0028】

Ｎｉを主成分とするプラグカバーにおいて、耐消耗性を向上させるために、Ｃｒを所定割合含有させることは、知られている。しかし、Ｃｒの含有量が多いと、プラグカバーの加工性が低下する。そこで、本願発明者らは、プラグカバーの耐消耗性と加工性との両立を図るべく、鋭意研究の結果、上記の組成にてプラグカバーを構成することを見出した。
まず、プラグカバーの耐消耗性の課題、及び消耗のメカニズムにつき、説明する。この説明においては、プラグカバーが、Ｃｒ、Ｙ、Ｔｉのいずれをも含まないと仮定した場合につき、説明する。ただし、符号は、敢えて、図１～図３に付したものを利用する。

【0029】

スパークプラグ１は、放電ギャップＧに放電を生じさせることにより、副燃焼室５０内の混合気を着火させ、火炎を形成する。そして、副燃焼室５０内にて生じた火炎を、噴孔５１を介して主燃焼室に噴出させる。これにより、主燃焼室内に火炎を伝搬させて混合気を燃焼させる。ここで、プラグカバー５の消耗によって、噴孔５１を介して副燃焼室５０から主燃焼室に噴出させる火炎ジェットの強さ又は向きが変わると、内燃機関における混合気の主燃焼期間が変化するおそれがある。そして、主燃焼期間が長すぎる場合、主燃焼室における未燃燃料の着火性が上昇し、ノッキング等の原因となる燃焼異常を引き起こすおそれがある。また、主燃焼期間が短すぎる場合、シリンダ内の圧力の急激な変化によって、ノイズが発生するおそれがある。そのため、主燃焼期間が所定の期間内に収まるよう、火炎ジェットの強さ及び向きを所定の範囲内とする必要がある。なお、本明細書において、「主燃焼期間」とは、例えば、内燃機関における質量燃焼割合が１０％から９０％になるまでの期間である。

【0030】

ここで、火炎ジェットの強さは、噴孔５１の開口面積Ｓと副燃焼室５０の容積Ｖとの比（以下、単にＳ／Ｖ比という。）に大きく影響される。それゆえ、噴孔５１の内周面５１１及びその付近の部分が消耗し、噴孔５１の開口面積Ｓが変化した場合、消耗前と比較し、Ｓ／Ｖ比が変化することとなる。そして、Ｓ／Ｖ比が変化すると、火炎ジェットの強さが変化するおそれがある。また、噴孔５１の内周面５１１及びその付近の部分の消耗が進みすぎると、火炎ジェットの向きが変化するおそれもある。そのため、噴孔５１の内周面５１１及びその付近の部分が消耗しすぎると、ノッキング等の原因となる燃焼異常、又はノイズが発生するおそれがある。

【0031】

また、内燃機関に設置されたスパークプラグ１は、噴孔５１を介して火炎ジェットを主燃焼室に噴出させると共に、噴孔５１を介して、比較的温度の低い混合気を主燃焼室から副燃焼室５０に導入する。そして、噴孔５１を介した火炎ジェットの噴出と混合気の導入とは、繰り返し行われる。つまり、噴孔５１の内周面５１１及びその付近の部位は、高温、かつ加熱と冷却とを繰り返す環境に晒され続けることになる。そのため、一般に、噴孔５１の内周面５１１及びその付近の部位は、比較的酸化による消耗を招きやすい部位でもある。

【0032】

より詳細には、プラグカバー５は、その表面に酸化被膜が形成されていることにより、酸化の進行を抑えている。しかし、加熱と冷却とを繰り返す噴孔５１の内周面５１１及びその付近の部位は、酸化被膜と、酸化被膜の内側のＮｉ合金との互いの線膨張係数の差により、酸化被膜に熱応力が発生しやすい。そのため、酸化被膜の割れ及び剥離が発生するおそれがある。そして、酸化被膜の剥離等が生じるとプラグカバー５の酸化が進み、噴孔５１の内周面５１１及びその付近の部位が消耗するおそれがある。

【0033】

また、噴孔５１の内周面５１１及びその付近の部位は、加熱と冷却とを繰り返すため、金属組織が変化しやすい。それゆえ、結晶粒界に不純物の偏析が生じ、結晶粒界での腐食が進むおそれがある。そのため、噴孔５１の内周面５１１及びその付近の部位が消耗するおそれがある。

【0034】

かかる問題に対して、プラグカバー５を構成するＮｉに、Ｃｒを含有させて、耐酸化性を向上させることが考えられるが、上述したように、加工性が低下するという新たな課題が生じる。

【0035】

そこで、本形態のスパークプラグ１において、プラグカバー５は、ＹとＴｉとをそれぞれ０．０１質量％以上含有する。プラグカバー５は、Ｙを含有することにより、酸化被膜と、酸化被膜の内側のＮｉ合金との密着性を強化することができる。そのため、酸化被膜の剥離等を抑制し、プラグカバー５の耐酸化性を向上させることができる。また、プラグカバー５は、Ｔｉを含有することにより、耐酸化性を向上させることができ、特に結晶粒界での腐食を抑制することができる。それゆえ、プラグカバー５における、噴孔５１の内周面５１１及びその付近の部位の消耗を抑えることができる。それゆえ、内燃機関に設置されたスパークプラグ１は、火炎ジェットの強さ及び向きが変化しにくい。それゆえ、ノッキング等の原因となる燃焼異常、及びノイズの発生を抑えることができる。その結果、スパークプラグ１の寿命を延ばすことができる。

【0036】

また、酸化被膜の剥離等を抑制するＹと、結晶粒界での腐食を抑制するＴｉとの双方を含有することにより、プラグカバー５の耐消耗性を確実に向上させることができる。それゆえ、スパークプラグ１の寿命を確実に延ばすことができる。

【0037】

また、一方で、プラグカバー５におけるＹとＴｉとの含有量が多くなり過ぎると、プラグカバー５の熱伝導率が低下しやすい。そして、熱伝導率が低下すると、プラグカバー５が高温となりやすく、ＹとＴｉとの耐酸化性向上効果が低くなりやすい。ここで、本形態のスパークプラグ１において、プラグカバー５は、ＹとＴｉとの合計の含有量が１．２１質量％以下である。それゆえ、プラグカバー５の熱伝導率は低下しにくい。それゆえ、プラグカバー５が高温となることを抑えることができる。その結果、プラグカバー５の耐消耗性を確実に確保することができる。

【0038】

また、プラグカバーを、コストをかけることなく、効率的に製造するためには、切削加工よりも冷鍛加工によって製造する方が望ましい。上述のように、Ｃｒは、耐酸化性を高める元素ではあるものの、プラグカバーを製造するための合金部材に所定の割合以上含有させると、合金部材を硬くさせやすい。そのため、合金部材がＣｒを所定の割合以上含む場合、冷鍛加工では、プラグカバーの製造時に割れが生じやすく、加工しにくい。また、切削加工では、効率的に製造しにくい。そこで、本形態のスパークプラグ１において、プラグカバー５は、Ｃｒの含有量を１．０質量％未満としている。それゆえ、プラグカバー５を冷鍛加工によって形成しやすい。その結果、プラグカバー５の加工性を向上させることができる。

【0039】

より好ましくは、プラグカバー５におけるＣｒの含有量は０．５質量％以下である。これにより、プラグカバー５を冷鍛加工によって一層形成しやすい。その結果、プラグカバー５の加工性を一層向上させることができる。

【0040】

また、プラグカバー５は、上述のように、耐酸化性を向上させるＹとＴｉとを含有する。それゆえ、耐酸化性を向上させるＣｒの含有量を抑制しても、プラグカバー５は酸化されにくい。その結果、プラグカバー５の耐消耗性を確保することができる。

【0041】

プラグカバー５は、ＹとＴｉとをそれぞれ０．０２質量％以上含有する。それゆえ、プラグカバー５は一層消耗しにくい。その結果、プラグカバー５の耐消耗性を効果的に確保することができる。

【0042】

また、プラグカバー５は、０．３～１．５質量％のＳｉを含有する。そして、Ｓｉは、耐酸化性に優れた元素である。それゆえ、高温下での耐酸化性を、より一層向上させることができる。それゆえ、プラグカバー５は、火炎ジェットによる消耗を、より一層抑制することができる。その結果、プラグカバー５の耐消耗性を、一層効果的に確保することができる。

【0043】

また、ＹとＴｉとＳｉとは、それぞれ上述のような少量の添加によって、プラグカバー５の耐酸化性を向上させることができる。それゆえ、プラグカバー５の熱伝導率の低下を抑えつつ、耐酸化性を向上させることができる。その結果、プラグカバー５の耐消耗性を効果的に確保することができる。

【0044】

以上のごとく、本形態によれば、プラグカバー５の耐消耗性を確保しつつ、加工性を向上させることができる内燃機関用のスパークプラグ１を提供することができる。

【0045】

（実験例１）
本例では、図４のグラフに示すごとく、基本組成を実施形態１におけるプラグカバーと同様とするＮｉ合金につき、Ｃｒの含有量とビッカース硬さとの関係を調べた。本例では、下記の表１に示すごとく、Ｃｒの含有量が互いに異なる４種類のＮｉ合金からなる試料を用意した。そして、各試料につき、ビッカース硬さ試験を行った。ビッカース硬さ試験には、Ｍｉｔｕｔｏｙｏ社製 ＨＭ－２００(マイクロビッカース硬さ試験機)を用いた。

【0046】

【表1】

【0047】

図４のグラフにおいて、丸印は、表１における試料１～４の測定結果をプロットしたものである。また、図４のグラフには、これらのプロットにおける近似直線を示した。なお、一般に、Ｎｉ合金は、ビッカース硬さが１２０ＨＶ以上の場合、冷鍛加工を行うと割れが生じやすく、加工性が悪くなりやすい。

【0048】

表１及び図４のグラフより、Ｃｒの含有量が少なくなるに従って、ビッカース硬さの値が小さくなることが分かる。この結果より、冷鍛加工によって、Ｎｉを主成分とする合金部材からプラグカバーを製造する際、合金部材のＣｒの含有量を少なくするほど、加工性を向上させることができると考えられる。

【0049】

また、図４のグラフに示す近似直線より、ビッカース硬さが１２０ＨＶ未満となるＣｒの含有量は、１．０質量％未満と推測された。この結果より、Ｎｉを主成分とする合金部材は、Ｃｒの含有量を１．０質量％未満とすることにより、冷鍛加工する際、加工性を向上させることができると考えられる。さらに、Ｃｒの含有量を０．５質量％以下とすることにより、加工性を充分に向上させることができると考えられる。

【0050】

（実験例２）
本例では、表２に示すごとく、基本構造及びプラグカバーの基本組成を実施形態１と同様とする複数のスパークプラグを用いて、プラグカバーの組成と、プラグカバーの加工性及び噴孔消耗性との関係を調べた。本例では、表２に示すごとく、プラグカバーにおけるＣｒ、Ｔｉ、Ｙのそれぞれの含有量が互いに異なる実施例１～７及び比較例１～１１のスパークプラグを用意した。また、実施例１～７及び比較例１～１１において、表２に示した組成以外の残部は、Ｎｉである。なお、表２中の「－」は、含有量が０．００１質量％未満であることを示す。

【0051】

【表2】

【0052】

本例において、加工性評価は、実験例１と同様に、ビッカース硬さ１２０ＨＶ未満を基準として評価した。そして、表２に示すごとく、ビッカース硬さが１２０ＨＶ未満の場合を「○」、１２０ＨＶ以上の場合を「×」にて示した。

【0053】

表２に示すように、Ｔｉ及びＹの含有量にかかわらず、Ｃｒの含有量が１．０質量％未満のとき、ビッカース硬さが１２０ＨＶ未満となった。具体的には、Ｃｒの含有量が０．５質量％以下のとき、ビッカース硬さが１２０ＨＶ未満となった。この結果より、Ｔｉ及びＹの含有量にかかわらず、Ｃｒの含有量を０．５質量％以下とすることにより、プラグカバーの加工性を確実に向上させることができると考えられる。

【0054】

また、本例において、噴孔消耗性の評価は、スパークプラグを設置した内燃機関を運転させる前と、所定の時間運転させた後とにおいて、それぞれ噴孔の直径を測定し、運転前に対する運転後の直径の変化率（以下、単に直径変化率という。）を求め、評価した。噴孔消耗性評価における内燃機関の運転条件は、スパークプラグを設置する内燃機関を、排気量が１．８Ｌである４気筒の４ストロークエンジンとし、スロットル全開、回転数を６５００ｒｐｍとした。また、噴孔の直径は、内燃機関を２０時間運転させる毎に、ピンゲージを用いて測定した。そして、スパークプラグ毎に、すべての噴孔における直径変化率を測定し、その平均値を評価に用いた。

【0055】

また、噴孔消耗性の評価は、スパークプラグの耐ノッキング性と耐ノイズ性との両立を考慮し、Ｓ／Ｖ比の変化率１０％未満を基準とした。そして、実施形態１のスパークプラグにおいては、直径変化率が５％のとき、Ｓ／Ｖ比の変化率が１０％となる。そのため、本例では、内燃機関を所定の時間運転させた後において、直径変化率が５％未満となるプラグカバーの組成を求めた。

【0056】

また、一般的な運転頻度から換算すると、乗用車が１０万ｋｍ走行したときの内燃機関の運転時間は３００時間となる。また、一般的な運転頻度から換算して、乗用車が１０万マイル走行したときの内燃機関の運転時間は４８０時間となる。したがって、表２に示すごとく、噴孔消耗性評価は、内燃機関を４８０時間運転させたとき、直径変化率が５％未満である場合を「◎」とした。また、噴孔消耗性評価は、内燃機関を３００時間運転させたとき、直径変化率が５％未満である場合を「○」とし、直径変化率が５％以上である場合を「×」とした。

【0057】

表２に示すごとく、Ｃｒの含有量が１．０質量％以上である比較例１を除き、プラグカバーにおけるＹとＴｉとの含有量のうち、少なくともどちらか一方の含有量が０．０１質量％未満である比較例２～６、９、１０は、噴孔消耗性評価が「×」となった。この結果より、ＹとＴｉとのうち、一方だけがプラグカバーに０．０１質量％以上含有していても、耐消耗性効果を充分に発揮できないと考えられる。また、ＹとＴｉとの合計の含有量が１．２１質量％を超える比較例５、７、８、１０、１１も、噴孔消耗性評価が「×」となった。また、ＹとＴｉとの双方を、プラグカバーに０．０１質量％以上含有する比較例７、８、１１であっても、ＹとＴｉとの合計の含有量が１．２１質量％を超えたとき、噴孔消耗性評価は「×」となった。これは、ＹとＴｉとの合計の含有量が多くなり過ぎたことによって、プラグカバーの熱伝導率が低下したためと考えられる。つまり、熱伝導率が低いとプラグカバーが高温になりやすいため、ＹとＴｉとの添加による耐酸化性効果が低くなったと考えられる。

【0058】

一方、ＹとＴｉとをそれぞれ０．０１質量％以上含有すると共に、ＹとＴｉとの合計の含有量が１．２１質量％以下の実施例１～７は、噴孔消耗性評価が「○」又は「◎」となった。また、特に、ＹとＴｉとをそれぞれ０．０２質量％含有する実施例４及び実施例７は、噴孔消耗性評価が「◎」となった。つまり、図５に示すごとく、ＹとＴｉとの含有量が、破線で示す三角の内側にある場合、噴孔消耗性評価は「◎」又は「○」になると考えられる。一方、破線で示す三角の外側の場合においては、耐消耗性は充分に確保できないと考えられる。

【0059】

（実験例３）
本例では、実験例２と同様に、基本構造及びプラグカバーの基本組成を実施形態１と同様とする複数のスパークプラグを用いて、プラグカバーの組成と、プラグカバーの加工性及び噴孔消耗性との関係を調べた。本例では、表３に示すごとく、プラグカバーにおけるＳｉ、Ｔｉ、Ｙのそれぞれの含有量が互いに異なる実施例２、５、８～１７のスパークプラグを用意した。その他の試験条件は、実験例２と同様である。

【0060】

【表3】

【0061】

加工性評価については、表３に示すように、Ｓｉの含有量にかかわらず、Ｃｒの含有量が０．５質量％のとき、ビッカース硬さが１２０ＨＶ未満となった。この結果より、Ｓｉの含有量にかかわらず、Ｃｒの含有量を０．５質量％以下とすることにより、プラグカバーの加工性を確実に向上させることができると考えられる。

【0062】

噴孔消耗性評価については、表３に示すように、Ｓｉを所定の割合含有させることにより、評価が向上することがわかる。具体的には、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｙのそれぞれの含有量が互いに同じである実施例５、１１～１３を比較したとき、Ｓｉの含有量が０．３質量％未満の実施例５では評価が「〇」であるのに対し、Ｓｉを０．３～１．５質量％含有する実施例１１～１３では評価が「◎」となった。また、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｙのそれぞれの含有量が互いに同じである実施例２、８～１０を比較したときも、同様の結果となった。つまり、図６のグラフに示すごとく、ＴｉとＹとの含有量が互いに同じであっても、Ｓｉを０．３～１．５質量％含むことにより、プラグカバーの耐消耗性を一層向上させることができると考えられる。これは、Ｓｉの耐酸化性効果によって、プラグカバーの耐消耗性が向上したためと考えられる。

【0063】

一方、表３に示すごとく、Ｓｉの含有量が１．５質量％を超える実施例１４～１７においては、噴孔消耗性評価が「○」となった。これは、Ｓｉの含有量が多くなり過ぎたことによって、プラグカバーの熱伝導率が低下したためと考えられる。つまり、熱伝導率が低いと、プラグカバーが高温になりやすいため、Ｓｉの添加による耐酸化性効果が低くなったと考えられる。

【0064】

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

【符号の説明】

【0065】

１…スパークプラグ、２…ハウジング、３…絶縁碍子、４…中心電極、５…プラグカバー、５０…副燃焼室、５１…噴孔、６…接地電極、Ｇ…放電ギャップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】