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スパークプラグの構造

スパークプラグの構造

スパークプラグの上部には、点火システムにconnectための端子が付いています。

正確な端子構造は、スパークプラグの用途によって異なります。ほとんどの乗用車のスパークプラグワイヤはプラグの端子にスナップ式ですが、一部のワイヤにはナットの下でプラグに固定されるスペードコネクタが付いています。
これらの用途に使用されるプラグは、多くの場合、端子の端が細いねじ付きシャフトのナットとしての 2 つの役割を果たすため、どちらのタイプの接続にも使用できます。

スパークプラグに必要な部品です。

ピッチ直径

スパークプラグの直径はネジ山全体で測定されます。各径のスパークプラグのピッチは以下のとおりです。この情報は、点火プラグ用にシリンダーヘッドにタップ穴を開ける場合に役立ちます。

M8×1.0mm
M10×1.0mm
M12×1.25mm
M14×1.25mm
M18×1.5mm
M22×1.5mm

リブ

スパークプラグの高電圧端子と接地された金属ケースとの間の表面を長くすることにより、リブの物理的形状は電気絶縁を向上させ、端子から金属ケースへの絶縁体表面に沿った電気エネルギーの漏洩を防止するように機能する。経路が分断されて長くなると、汚れや湿気が存在する場合でも、電気は点火プラグの表面に沿ってより多くの抵抗に遭遇します。

インシュレータ

絶縁体の主要部分は磁器で作られています。その主な機能は、高電圧を絶縁しながら中心電極を機械的にサポートすることです。

これは、特にアクセスしにくいプラグを備えた現代のエンジンにおいて、より容易にアクセスできるようにするためにシリンダーヘッドの上に端子を延長するという二次的な役割を果たします。

リブ

絶縁体チップ

プラグの金属本体から燃焼室に突き出ている中心電極までの部分である絶縁体の先端は、電気絶縁を維持しながら高温に耐える必要があります。電極の過熱を防ぐために、電極は優れた熱伝導率も提供する必要があります。主絶縁体の磁器が不十分であるため、650°Cおよび60,000 Vに耐えるように設計された焼結酸化アルミニウムセラミックが使用されます。絶縁体の正確な組成と長さによって、プラグの熱範囲が決まります。短い絶縁体は「より冷たい」プラグです。「より高温の」プラグは、環状の溝でその長さの大部分にわたって絶縁体を隔離することにより、金属本体への長い経路で作られています。特に航空機の古いスパークプラグは、中心電極の張力によって圧縮された、雲母の積み重ねられた層で作られた絶縁体を使用していました。 1930年代の有鉛ガソリンの開発に伴い、雲母への鉛の堆積が問題になり、スパークプラグの清掃が必要になる間隔が短くなり、焼結酸化アルミニウムはこれに対抗するためにドイツのシーメンスによって開発されました。

シール

スパークプラグは、取り付け時にエンジンの燃焼室も密閉するため、燃焼室からの漏れがありません。シールは通常、セラミックと金属のケースの両方を濡らすろう付け組成物がないため、多層ろう付けを使用して作成され、そのため中間合金が必要となります。

金属ケース

スパークプラグの金属ケース（または多くの人が「ジャケット」と呼ぶ）は、プラグを締め付けるトルクに耐え、絶縁体から熱を奪いシリンダーヘッドに伝える役割を果たし、点火プラグのアースとして機能します。火花は中心電極を通って側面電極に伝わります。アースの役割を果たすため、点火中に触れると危険です。

中心電極

中心電極は内部ワイヤと通常はセラミック直列抵抗を介して端子に接続されており、火花による無線ノイズの放射を低減します。先端は、銅、ニッケル鉄、クロム、または貴金属の組み合わせで作ることができます。 1970 年代後半、エンジンの開発は、固体ニッケル合金中心電極を備えた従来のスパークプラグの「熱範囲」では要求に対応できない段階に達しました。高速走行の要求に応えるのに十分な「冷えた」プラグは、都市部のアイドリングストップ状態によって生じた炭素堆積物を焼き切ることができず、このような状態では汚れが発生し、エンジンが失火する可能性があります。

同様に、街中でスムーズに走行できる程度に「熱い」プラグでも、高速道路で長時間の高速走行に対応する必要があると実際に溶けて、エンジンに重大な損傷を引き起こす可能性があります。スパークプラグメーカーが考案したこの問題に対する答えは、固体ニッケル合金よりも効果的に先端から燃焼熱を逃がす中心電極でした。

この課題のために選ばれた材料は銅であり、銅芯中心電極の製造方法は Floform によって作成されました。

中心電極は通常、プラグの中で最も熱い（通常）部分であるため、電子（カソード）を排出するように設計されたものです。高温の表面からの蒸気の放出を増加させるのと同じ物理法則により、高温の表面から電子が放出されやすくなります (熱電子放出を参照)。さらに、電子は電界強度が最大の場所で放出されます。これは、表面の曲率半径が最も小さいところからのiです。平坦な表面ではなく、鋭利な点またはエッジから発生します (コロナ放電を参照)。尖った電極から電子を引き出すのが最も簡単ですが、尖った電極はわずか数秒で腐食してしまいます。代わりに、電子は電極の端の鋭いエッジから放出されます。これらのエッジが侵食されると、火花は弱くなり、信頼性が低くなります。

かつては、スパークプラグを取り外し、手動または専用のサンドブラスト装置を使用して端の堆積物をきれいにし、電極の端をやすりで削って鋭いエッジを復元するのが一般的でしたが、スパークプラグが単にはるかに長い間隔で交換されました。貴金属高温電極（イトリウム、イリジウム、プラチナ、タングステン、またはパラジウムなどの金属、およびプロサックな銀または金を使用）の開発により、より鋭いエッジを持つが、そうではない小さなセンターワイヤーの使用が可能になりまり溶けるか腐食します。小さい方の電極は、火花と初期火炎エネルギーからの熱の吸収も少なくなります。ある時点で、ファイアストンは、放射能がギャップ内の空気をイオン化し、火花の形成を容易にするという疑わしい理論の下で、先端にポロニウムを含むプラグを販売していました。

側面電極、または接地電極:rn 側面電極は高ニッケル鋼製で、金属ケースの側面に溶接されています。側面電極も非常に熱くなります (特に突き出た鼻栓では)。

一部の設計では、熱伝導を高めるために、この電極に銅のコアが設けられています。

中心電極と重ならないように、複数の側面電極を使用することもできる。