点火プラグ絶縁体
【課題】高誘電強度で、高濃度で、光の通過を可能にする光学的性質を有する点火プラグ絶縁体を提供する。
【解決手段】点火プラグは、密度が約３．９５ｇ／ｃｍ3以上の絶縁体を備え、絶縁体は、少なくとも９９．５％のＡｌ2Ｏ3および、各々が約１０〜１０００ｐｐｍである、Ｙ2Ｏ3、ＭｇＯ、Ｌａ2Ｏ3遷移金属酸化物およびランタン系列の酸化物からなるグループから選択される少なくとも２つの材料を含み、前記絶縁体の多孔度は０．３％以下である。
【解決手段】点火プラグは、密度が約３．９５ｇ／ｃｍ3以上の絶縁体を備え、絶縁体は、少なくとも９９．５％のＡｌ2Ｏ3および、各々が約１０〜１０００ｐｐｍである、Ｙ2Ｏ3、ＭｇＯ、Ｌａ2Ｏ3遷移金属酸化物およびランタン系列の酸化物からなるグループから選択される少なくとも２つの材料を含み、前記絶縁体の多孔度は０．３％以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の参照
本願は、２００６年６月２３日に出願された米国仮出願番号６０／８１５，９４６の利益を主張するものであり、当該仮出願の全開示内容は、本願の開示内容の一部であるとみなされ、引用により本願に援用される。
【０００２】
発明の背景
この発明は、高誘電強度で、高濃度で、細粒状で、光の通過を可能にする光学的性質を有する点火プラグ絶縁体に関する。
【背景技術】
【０００３】
絶縁体３０に固定された外殻２０を有する例示的な点火プラグが図１に示される。中心電極５０および端子４０は、絶縁体３０の内部に少なくとも部分的に固定される。絶縁体３０は、荷電端子４０および中心電極５０を接地電極２２から絶縁する。絶縁体３０はまた、端子４０および中心電極５０を外部の電気的干渉から分離する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
メーカが内燃機関の複雑度を増して小型化し続けるにつれて、より小型で占有空間がより小さい点火プラグが強く必要とされている。現在、点火プラグのサイズ、特に点火プラグの直径は、プラグの稼動寿命にわたる絶縁体の必要な誘電強度のためにこれ以上小さくすることができない。誘電強度は、絶縁体の壁の必要な厚みに直接関連する。小型化を制限している別の要因は、点火プラグの１００，０００マイル、１５０，０００マイル、および１７５，０００マイルの稼動寿命を要求するなど、点火プラグの稼動寿命の延長を要求するメーカが増えていることである。所望の稼動寿命が延びるほど、必要な誘電強度は高くなる。これまで、点火プラグの稼動寿命または誘電強度を高めるための一般的な方法は、絶縁体の壁の厚みを増やすことであった。しかし、最新のエンジンにはより小型の点火プラグが現在要求されているため、より厚い壁の絶縁体の使用が不可能であるか、または制限される。
【０００５】
燃費および電力を向上させるためにカムシャフトの代わりに電気機械式弁アクチュエータを用いる最近の動きも、より薄くより小型の点火プラグに対する要求をさらに高めることが予想される。より高い誘電強度に対する要求は、最新の内燃機関の近年の発展および傾向によっても駆り立てられている。燃料経済性を向上させ性能を高めるため、エンジンはより高い圧縮で設計されつつあり、ターボチャージ搭載エンジンがより一般的になりつつある。スパークジャンプを起こすため、より高い圧縮下でのスパークギャップには、絶縁体のより高い電圧、したがってより高い誘電強度が必要である。したがって、壁の厚みを薄くして小型化しつつ誘電強度が増大した点火プラグ用の絶縁体が必要とされている。
【０００６】
最新の点火プラグは典型的に、特定の点火プラグメーカに特有の他の独自の添加剤が入ったアルミナ複合物から形成される。形成されると、独自の成分を有するアルミナは典型的に、白色で透明ではないセラミック絶縁体を形成する。実際、本願の発明者は、絶縁体が光の透過を可能にすることによって絶縁体が通常の照明下で燃焼チャンバ内のスパークを目に見えるように示す現在の点火プラグを１つも知らないし、ましてや太陽光の下で目に見えるように示す現在の点火プラグを１つも知らない。ガラスなどのアモルファス材料から形成されるこれまでの絶縁体の中には透明のものもあるが、これらの絶縁体は、最新の内燃機関が必要とする誘電強度を満たしておらず、これらの以前の透明な絶縁体には低い誘電強度要件の下でさえもはるかに厚い壁の厚みが必要とされたため、特に現在のサイズ要件を満たしていない。さまざまなエンジン問題を診断する際には、シリンダ内で発生しているスパークに問題があるかどうかを判断するためにシリンダ内を見る、または最低でも燃焼を見ることが望ましいであろう。現在、車両の電気着火、点火プラグワイヤ、または点火プラグに問題があるかどうかを判断するためには、特別な試験が必要である。したがって、高誘電強度で、絶縁体の直径を含む所望の機械的品質を有する点火プラグを維持しつつ、シリンダの燃焼チャンバ内で発生するスパークを見ることが望ましい。
【０００７】
絶縁体３０は従来は、焼成され、うわぐすりをかけられて、絶縁体３０の端子部１２上に滑らかな表面を与える。うわぐすりがけは、端子部１２上のうわぐすりをかけられていない絶縁体３０上で発生し得るフラッシュオーバーを防止するために必要である。製造コストおよび時間を削減するため、絶縁体にうわぐすりをかけないことが望ましいが、現在、付加的な処理工程なしでは、絶縁体の外面をフラッシュオーバーを防止するために必要な滑らかさを有するように作製することができず、したがってうわぐすりをかける必要がある。
【０００８】
絶縁体３０の焼成端部またはコアノーズ１４は典型的に、点火プラグのこの部分についてはフラッシュオーバーが一般に問題ではないため、うわぐすりがけ処理の費用のためにうわぐすりをかけられない。したがって、絶縁体３０の焼成端部またはコアノーズは従来は粗面を有し、これはシリンダ内の燃焼処理からの堆積物を引寄せ得、点火プラグの焼成に悪影響を及ぼし得る。正しく調整されていない、効率的に動作していない、または燃焼処理時にシリンダ内への漏油などの機械的な問題を有するエンジンでは、これらの堆積物は急速にかつ大量に蓄積して、最終的に低抵抗の中心電極５０と殻２０との間の導電管を生じさせ得る。その後に点火プラグギャップが飛び越され、これによってひいては、点火プラグが適切なスパークプロファイルを与えてシリンダ内のガスを効率的に発火させることができなくなる。２サイクルエンジンもまた、燃焼時にシリンダ内に存在する油のせいで堆積物を蓄積し得る。したがって、うわぐすりがけまたは他の最終仕上げ処理を必要としないより滑らかな表面を有する、点火プラグ絶縁体として使用するための材料を開発することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の要約
この発明は、高誘電強度で、良好な機械的性質、および点火プラグの焼成端から端子部への光の通過を可能にする光学的性質を有する点火プラグ絶縁体に関する。(１) チャンバ内のスパークおよび燃焼処理を光の透過を通じて見せることが可能な点火プラグ用の若干透明な絶縁体、ならびに(２) 高誘電強度で、より薄い点火プラグを可能にする良好な機械的性質を有する点火プラグ用の絶縁体は、他の微量な材料および金属酸化物を有する少なくとも９９％の多結晶Ａｌ2Ｏ3である絶縁体形成材料を用いて作成できることがわかった。そのような高純度のＡｌ2Ｏ3絶縁体を形成するため、金属酸化物は焼結補助剤および粒子成長抑制剤として作用する。
【００１０】
この発明のさらなる適用範囲が以下の詳細な説明、請求項、および図面から明らかになるであろう。しかし、詳細な説明および特定的な例は、本発明の好ましい実施例を示しているが、本発明の思想および範囲内のさまざまな変更および修正が当業者に明らかになるであろうことから、例示のためにのみ与えられることを理解すべきである。
【００１１】
この発明は、以下に与えられる詳細な説明、添付の請求項、および添付の図面からより十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】典型的な点火プラグの断面図である。
【図２】図１の点火プラグの絶縁体部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
好ましい実施例の詳細な説明
点火プラグ１０が図１の断面図に示される。点火プラグ１０は、絶縁体３０に固定された外殻２０を含み、当該外殻２０は接地電極２２を含む。点火プラグ１０は、その中に端子４０、導電性材料４６、封止材料４８、および中心電極５０が位置している絶縁体３０の中心ボア３２を有すると図示されているが、絶縁体を有する点火プラグまたは発火器のどのような構成もこの発明の絶縁体３０を用いてよい。点火プラグおよび点火プラグ絶縁体についての言及も一般に、発火器および発火用絶縁体を指す。中心電極５０は、接地電極２２に対向する先端５６を含む。図２にさらに図示されるように、絶縁体３０は焼成端１３と端子端１１との間に延在する。端子端１１から焼成端１３に向かって延在して、点火プラグ絶縁体３０は、端子部１２、大きな肩部１６、小さな肩部１８、および焼成端部またはコアノーズ１４を含む。絶縁体３０はさらに、中心ボア３２の内面３４と外面３６との間の壁のさまざまな厚みを有して形成される。内面３４はまた、カウンタボア座部３８を規定し、中心電極５０がこれに接している。図面に示され本明細書中に説明される点火プラグ絶縁体は、自動車のエンジンでの使用などの内燃機関で使用される典型的な点火プラグであるが、当業者であれば、絶縁体３０は所望の用途に依存してさまざまな形状、サイズ、および構成で形成され得ることを容易に認識するであろう。たとえば、いくつかの実施例では、肩部１６および１８は無くてもよい。
【００１４】
絶縁体３０は、約少なくとも９９重量％のＡｌ2Ｏ3、より好ましくは少なくとも９９．４重量％のＡｌ2Ｏ3を有する材料から形成される。絶縁体３０の所望の特性は、絶縁体３０を約９９．９７重量％以上のＡｌ2Ｏ3によって形成することによっても得ることができる。焼結処理を向上させるため、ならびに点火プラグの電気的および機械的性質や耐久性を向上させるため、点火プラグ絶縁体３０は、ＩＩＩＢ族遷移金属の酸化物、ランタン系列の酸化物、およびＭｇＯなどのさまざまな金属酸化物の１つ以上を含有する材料から作られる。これらの金属酸化物は典型的に、最大量が約１，０００ｐｐｍで個別にまたは化合されて存在する。所望の特性に依存して、金属酸化物は約５０から６７５ｐｐｍの量で、およびいくつかの場合では１００から６００ｐｐｍの量で存在し得る。例示的な金属酸化物は、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、およびＭｇＯを含む。ＩＩＩＢ族から選択される例示的な遷移金属酸化物は、Ｓｅ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、およびＬａ2Ｏ3を含む。ランタン系列の例示的な酸化物は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕの酸化物を含有する酸化物のグループから選択される金属酸化物を含む。下の表１は、例示的な絶縁体の組成、特に絶縁体に含まれるＡｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、および他の金属酸化物の量を示す例１〜８を与える。
【００１５】
【表１】
【００１６】
金属酸化物はＡｌ2Ｏ3絶縁体の焼成時に存在するため、絶縁体はいくつかの例ではアルミニウムを有する金属酸化物を含み得る。たとえば、金属酸化物の化学組成はＭ3Ａｌ5Ｏ12であり得、ＭはＳｅ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕを備えるグループからのものである。より一般に、金属酸化物の化学組成はＭxＡｌyＯzであり得、Ｍは上記のグループと同一であり、ｘは１より大きいか等しく、ｙは１より大きいか等しいが２より小さいか等しく、ｚは３より大きいか等しいが４より小さいか等しい。Ａｌ2Ｏ3の割合が金属酸化物およびいずれの他の不純物に対しても高いため、Ａｌ2Ｏ3からアルミニウムが金属酸化物に加わる。
【００１７】
上記の材料に従って形成された絶縁体３０は、厚み１．２７ｍｍの試料に対して完全正弦波形を有する６０Ｈｚ交流電圧電源を用いて測定されると、１ミリメートルあたり１７ｋＶ（ＲＭＳ）と等しいか少なくとも１７ｋＶの誘電強度を有することがわかった。絶縁体の厚みを減らすことによって点火プラグをより薄くするため、誘電強度は、厚み１．２７ｍｍの試料に対して完全正弦波形を有する６０Ｈｚ交流電圧電源を用いて測定されると、１ミリメートルあたり少なくとも１７ｋＶ、より好ましくは１７．５ｋＶ（ＲＭＳ）であることが望ましい。誘電強度が高まると、絶縁体３０の内面３４と外面３６との間の厚みを減らすことができ、それによって絶縁体３０をより薄い壁を有するように作製することができる。絶縁体が小さくなると点火プラグも小さくなり、それによって、点火プラグを囲む構成要素が増えてもよい空間ができる。高誘電強度によって、稼動寿命も長くなる。
【００１８】
上記の材料からなる点火プラグ１０の絶縁体３０はまた、半透明であるか透明であるかのいずれかであるという所望の性質も有する。点火プラグ内のＡｌ2Ｏ3は、透明であり得るガラス絶縁体の以前のアモルファス構造とは異なる多結晶構造を形成する。点火プラグの中には、一端から他端への光の移動を可能にするガラス製のものも以前にあったが、誘電強度の向上および小型化のために最新の点火プラグがガラスからセラミック材料に変わるにつれて、絶縁体の色合いは白くなり、透明ではなくなってきた。上記材料製の点火プラグ絶縁体３０は、焼成端１３から端子端１１または端子部１２への光の透過を可能にする。点火プラグ絶縁体３０の材料は、厚み１ｍｍの試料に対して約５０％以上の光透過を与えるよう選択された。上記の材料からなる絶縁体３０は、厚み１ｍｍの試料に対して８０％より高い光透過率を有し得ることがわかった。８０％＋の透過率は不要であるが、光透過が高いほど、燃焼チャンバ内のスパークおよび燃焼を容易に見ることができる。出願人は、コアノーズ部１４から端子部１２への所望の光透過を生成するためには、絶縁体の光透過率は厚み１ｍｍの試料に対して５０％より高いか等しいことが望ましいことを発見した。もちろん、上記の材料を用いれば、さらに高い光透過率を得ることができる。選択された材料に依存して、多結晶絶縁体３０は透明な、不透明なまたは半透明な品質を有し得る。
【００１９】
多孔度は光透過に影響を与えることが知られている。９５％のアルミナセラミック複合物からなる従来の点火プラグ絶縁体は、厚み１ｍｍの試料に対してほぼ４％の多孔度を含み、ほぼ５％以下の光透過を有するため、アルミナセラミックは白色または不透明である。点火プラグ絶縁体が高純度アルミナ（９９．５％より高いアルミナ）からなり、０．３％の多孔度を含む場合、光透過はほぼ５％以下に留まり、材料は不透明である。アルミナセラミックスの光学透過を大幅に増大させるには、多孔度が０．１％以下でなければならない。この発明に従って作製される点火プラグ絶縁体は、９９．９％純度の多結晶アルミナおよび０．１％より低い多孔度を有するので、厚み１ｍｍの試料に対して８０％を超える光透過を与える。
【００２０】
粒径もまた、光透過、特にインライン光透過に影響を及ぼす。焼結アルミナ内の粒子同士の間の界面によって、透過光が散乱する。これは、アルミナが複屈折材料である−アルミナの屈折率が結晶方位に依存して異なる−ためである。絶縁体内のアルミナの粒子は若干不規則に並ぶことになるため、光は１つの粒子から他の粒子に進む際に散乱することになる。これが、インライン光透過に影響を与える。アルミナの２つの試料の光透過は同一であり得るが、インライン光透過が高いほうの試料は、材料を通してより明確な像を示すことになる。相対的に、透明ガラス窓のインライン光透過は高いが、つや消しガラス窓のインライン光透過は低い。アルミナのインライン光透過は、粒径が減少するにつれて増加する。粒径が５ミクロンのアルミナについては、インライン光透過は典型的に５％より低くなる。粒径が２ミクロンの場合、インライン光透過は２０％まで高くなり得るが、この発明のように、インライン光透過は、粒径が１ミクロンより小さい場合は約５０％である。
【００２１】
点火プラグの用途によっては、高いインライン光透過が望ましいことがある。たとえば、エンジンシリンダ内のスパークおよび燃焼フロントのその後の展開の明確な像を得ることが望ましいことがある。他の場合では、低いインライン光透過が好まれることがある。たとえば、スパークおよび燃焼からの光を検出することが望ましいが、ガラス封止剤および端子などの点火プラグの内部構成要素が見えるのは利用者に対して見栄えが悪いことがある。この場合、低いインライン光透過が好まれるであろう。したがって、この発明は、粒径を修正することによって光透過を修正することができ、２０％または５％まで低下した低いインライン光透過を有することができる。
【００２２】
上記材料は、約３０ミクロンより小さいか等しい粒径を有することによって、焼結時に高い機械的強度を有するようにも選択される。機械的強度は、粒径が細かい材料ほど高い。たとえば、粒径が３０ミクロンの絶縁体の機械的強度は一般にほぼ３５０メガパスカルであるのに対して、粒径が１０ミクロンの絶縁体の機械的強度はほぼ４５０メガパスカルであり、粒径が１ミクロンより小さい場合、機械的強度は６００メガパスカルを超えることがある。
【００２３】
上記選択材料によって、点火プラグ絶縁体３０を、うわぐすりがけが不要な表面を有するように形成することも可能である。絶縁体３０が列挙された量の上記材料からなる場合に形成される表面の平均的な粗さは、うわぐすりがけなどの付加的な処理工程なしで０．４０μｍ以下である。典型的なうわぐすりをかけられていない先行技術の絶縁体の平均的な粗さは１．６μｍ以上であり、このため、ごみまたは他の汚染物が端子端上の絶縁体の表面に付着し得、端子から殻へのフラッシュオーバー電気スパークプラグ絶縁体を促進する。したがって、現在の絶縁体は、ごみまたは他の汚染物の付着を防止するためにうわぐすりがけが常に必要である。この発明の絶縁体３０の外面３６は、平均的な粗さが約０．４０μｍ以下であるという予期せぬ利点を有しているため、点火プラグにうわぐすりをかける必要がなくなり、望ましくないフラッシュオーバーの可能性が減る。列挙された量の上記選択材料を用いると、うわぐすりをかけられていない絶縁体を備える点火プラグの平均的な外面粗さは０．２０μｍ以下であり得、それによってフラッシュオーバーをさらに防止できることもわかった。
【００２４】
上記材料および上記量に従って作製された絶縁体は、誘電強度が高く、機械的強度が高い。このため点火プラグ絶縁体を、小さな肩部１８における外面３６と内面３４との間の厚みを約２．５４ｍｍより小さいか等しくして形成することができる。さらに、点火プラグを、内面３４と外面３６との間の厚みを約１．９ｍｍより小さいか等しくして、十分な誘電強度を有するように形成できること、およびさらに驚くべきことにこの厚みを、電流要求下の十分な誘電強度および機械的強度を維持しつつ約１．３ｍｍの厚みより小さいか等しい厚みまで減らすことができることがわかった。
【００２５】
点火プラグは、当該技術において周知の従来の態様で形成され得る。特に、点火プラグの絶縁体３０は、粒度がほぼ０．４ミクロン以下であるアルミナ粉末と水中の他の添加剤との懸濁液をまず調製することによって形成される。これらの添加剤は、ＭｇＯ、Ｙ2Ｏ3、ＭｇＡｌ2Ｏ4、および他の上記材料などの無機ドーパント、ならびにポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールおよびアクリルエマルションなどの有機結合剤を含む。懸濁液は次に噴射乾燥されて、平均顆粒サイズが５０から１００ミクロンの自由流動粉末を生成する。この噴射乾燥された粉末は次に、ほぼ２００メガパスカルの圧力でダイ内で平衡に圧迫されて、圧迫ブランクを形成する。圧迫ブランクの外面は研磨研削砥石を用いて成形されて、絶縁体の所望の外郭を形成する。絶縁体３０は次に摂氏１４５０から１８００度の温度にまで焼成されて、粉末を密な均質体に焼結する。高密度で実質的に孔のないセラミックを達成するため、酸素または水素などの真空のまたは制御された雰囲気で焼成することが望ましいことがある。絶縁体の形成処理は従来の方法と同様であるが、異なる開始材料、より高い圧力、および異なる焼成条件を用いる。
【００２６】
他の方法を用いてセラミック絶縁体を形成してもよい。たとえば、粉末は、汚染を回避するための高純度粉砕媒体を用いた振動ミルまたはアトリションミルなどの高エネルギミルによってスラリー内に分散されてもよい。高純度粉砕媒体を有するのであれば、ボールミルを用いてもよい。従来の点火プラグについては、ボールミルが用いられ、粉砕媒体は絶縁体材料と同様の組成、すなわち９０％から９５％のアルミナである。しかし、高純度で低多孔度の絶縁体を得るためには、大きすぎる微粒子を懸濁液からフィルタにかけるか、またはそうでなければ除去することが望ましい。従来の点火プラグについての懸濁液は、４５から５３ミクロンの篩を通して選別される。この発明の透明なアルミナを得るためには、繊維フィルタを用いて１０ミクロンを超える微粒子を除去することが望ましいことがある。大きな微粒子を除去するための別の方法は、それらを重力によって懸濁液から沈殿させることである。
【００２７】
焼成処理を、たとえば、結合剤が熱方法によって除去される従来の絶縁体の焼成処理の初期段階で変更してもよいが、この発明の透明なアルミナにおいては、結合剤除去のためのこの熱処理を、その後の高温焼結処理とは異なる雰囲気で行なうことが望ましいことがある。より具体的には、アルゴンまたは窒素などの不活性雰囲気で結合剤を除去して、結合剤の燃焼の結果として形成され得、かつ最終的なセラミック内に残り続けて絶縁体の光透過を低下させ得る安定した炭素化合物の形成を回避することが望ましいことがある。絶縁体はまた、射出成形または押出成形などの当業者に公知の他の方法によっても形成され得る。
【００２８】
上の説明は、この発明の例示的な実施例を開示および説明するものである。当業者であれば、そのような説明から、および添付の図面および請求項から、以下の請求項で規定されるような本発明の正当な思想および公平な範囲から逸脱することなくさまざまな変更、修正および変形がなされ得ることを容易に認識するであろう。
【技術分野】
【０００１】
関連出願の参照
本願は、２００６年６月２３日に出願された米国仮出願番号６０／８１５，９４６の利益を主張するものであり、当該仮出願の全開示内容は、本願の開示内容の一部であるとみなされ、引用により本願に援用される。
【０００２】
発明の背景
この発明は、高誘電強度で、高濃度で、細粒状で、光の通過を可能にする光学的性質を有する点火プラグ絶縁体に関する。
【背景技術】
【０００３】
絶縁体３０に固定された外殻２０を有する例示的な点火プラグが図１に示される。中心電極５０および端子４０は、絶縁体３０の内部に少なくとも部分的に固定される。絶縁体３０は、荷電端子４０および中心電極５０を接地電極２２から絶縁する。絶縁体３０はまた、端子４０および中心電極５０を外部の電気的干渉から分離する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
メーカが内燃機関の複雑度を増して小型化し続けるにつれて、より小型で占有空間がより小さい点火プラグが強く必要とされている。現在、点火プラグのサイズ、特に点火プラグの直径は、プラグの稼動寿命にわたる絶縁体の必要な誘電強度のためにこれ以上小さくすることができない。誘電強度は、絶縁体の壁の必要な厚みに直接関連する。小型化を制限している別の要因は、点火プラグの１００，０００マイル、１５０，０００マイル、および１７５，０００マイルの稼動寿命を要求するなど、点火プラグの稼動寿命の延長を要求するメーカが増えていることである。所望の稼動寿命が延びるほど、必要な誘電強度は高くなる。これまで、点火プラグの稼動寿命または誘電強度を高めるための一般的な方法は、絶縁体の壁の厚みを増やすことであった。しかし、最新のエンジンにはより小型の点火プラグが現在要求されているため、より厚い壁の絶縁体の使用が不可能であるか、または制限される。
【０００５】
燃費および電力を向上させるためにカムシャフトの代わりに電気機械式弁アクチュエータを用いる最近の動きも、より薄くより小型の点火プラグに対する要求をさらに高めることが予想される。より高い誘電強度に対する要求は、最新の内燃機関の近年の発展および傾向によっても駆り立てられている。燃料経済性を向上させ性能を高めるため、エンジンはより高い圧縮で設計されつつあり、ターボチャージ搭載エンジンがより一般的になりつつある。スパークジャンプを起こすため、より高い圧縮下でのスパークギャップには、絶縁体のより高い電圧、したがってより高い誘電強度が必要である。したがって、壁の厚みを薄くして小型化しつつ誘電強度が増大した点火プラグ用の絶縁体が必要とされている。
【０００６】
最新の点火プラグは典型的に、特定の点火プラグメーカに特有の他の独自の添加剤が入ったアルミナ複合物から形成される。形成されると、独自の成分を有するアルミナは典型的に、白色で透明ではないセラミック絶縁体を形成する。実際、本願の発明者は、絶縁体が光の透過を可能にすることによって絶縁体が通常の照明下で燃焼チャンバ内のスパークを目に見えるように示す現在の点火プラグを１つも知らないし、ましてや太陽光の下で目に見えるように示す現在の点火プラグを１つも知らない。ガラスなどのアモルファス材料から形成されるこれまでの絶縁体の中には透明のものもあるが、これらの絶縁体は、最新の内燃機関が必要とする誘電強度を満たしておらず、これらの以前の透明な絶縁体には低い誘電強度要件の下でさえもはるかに厚い壁の厚みが必要とされたため、特に現在のサイズ要件を満たしていない。さまざまなエンジン問題を診断する際には、シリンダ内で発生しているスパークに問題があるかどうかを判断するためにシリンダ内を見る、または最低でも燃焼を見ることが望ましいであろう。現在、車両の電気着火、点火プラグワイヤ、または点火プラグに問題があるかどうかを判断するためには、特別な試験が必要である。したがって、高誘電強度で、絶縁体の直径を含む所望の機械的品質を有する点火プラグを維持しつつ、シリンダの燃焼チャンバ内で発生するスパークを見ることが望ましい。
【０００７】
絶縁体３０は従来は、焼成され、うわぐすりをかけられて、絶縁体３０の端子部１２上に滑らかな表面を与える。うわぐすりがけは、端子部１２上のうわぐすりをかけられていない絶縁体３０上で発生し得るフラッシュオーバーを防止するために必要である。製造コストおよび時間を削減するため、絶縁体にうわぐすりをかけないことが望ましいが、現在、付加的な処理工程なしでは、絶縁体の外面をフラッシュオーバーを防止するために必要な滑らかさを有するように作製することができず、したがってうわぐすりをかける必要がある。
【０００８】
絶縁体３０の焼成端部またはコアノーズ１４は典型的に、点火プラグのこの部分についてはフラッシュオーバーが一般に問題ではないため、うわぐすりがけ処理の費用のためにうわぐすりをかけられない。したがって、絶縁体３０の焼成端部またはコアノーズは従来は粗面を有し、これはシリンダ内の燃焼処理からの堆積物を引寄せ得、点火プラグの焼成に悪影響を及ぼし得る。正しく調整されていない、効率的に動作していない、または燃焼処理時にシリンダ内への漏油などの機械的な問題を有するエンジンでは、これらの堆積物は急速にかつ大量に蓄積して、最終的に低抵抗の中心電極５０と殻２０との間の導電管を生じさせ得る。その後に点火プラグギャップが飛び越され、これによってひいては、点火プラグが適切なスパークプロファイルを与えてシリンダ内のガスを効率的に発火させることができなくなる。２サイクルエンジンもまた、燃焼時にシリンダ内に存在する油のせいで堆積物を蓄積し得る。したがって、うわぐすりがけまたは他の最終仕上げ処理を必要としないより滑らかな表面を有する、点火プラグ絶縁体として使用するための材料を開発することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の要約
この発明は、高誘電強度で、良好な機械的性質、および点火プラグの焼成端から端子部への光の通過を可能にする光学的性質を有する点火プラグ絶縁体に関する。(１) チャンバ内のスパークおよび燃焼処理を光の透過を通じて見せることが可能な点火プラグ用の若干透明な絶縁体、ならびに(２) 高誘電強度で、より薄い点火プラグを可能にする良好な機械的性質を有する点火プラグ用の絶縁体は、他の微量な材料および金属酸化物を有する少なくとも９９％の多結晶Ａｌ2Ｏ3である絶縁体形成材料を用いて作成できることがわかった。そのような高純度のＡｌ2Ｏ3絶縁体を形成するため、金属酸化物は焼結補助剤および粒子成長抑制剤として作用する。
【００１０】
この発明のさらなる適用範囲が以下の詳細な説明、請求項、および図面から明らかになるであろう。しかし、詳細な説明および特定的な例は、本発明の好ましい実施例を示しているが、本発明の思想および範囲内のさまざまな変更および修正が当業者に明らかになるであろうことから、例示のためにのみ与えられることを理解すべきである。
【００１１】
この発明は、以下に与えられる詳細な説明、添付の請求項、および添付の図面からより十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】典型的な点火プラグの断面図である。
【図２】図１の点火プラグの絶縁体部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
好ましい実施例の詳細な説明
点火プラグ１０が図１の断面図に示される。点火プラグ１０は、絶縁体３０に固定された外殻２０を含み、当該外殻２０は接地電極２２を含む。点火プラグ１０は、その中に端子４０、導電性材料４６、封止材料４８、および中心電極５０が位置している絶縁体３０の中心ボア３２を有すると図示されているが、絶縁体を有する点火プラグまたは発火器のどのような構成もこの発明の絶縁体３０を用いてよい。点火プラグおよび点火プラグ絶縁体についての言及も一般に、発火器および発火用絶縁体を指す。中心電極５０は、接地電極２２に対向する先端５６を含む。図２にさらに図示されるように、絶縁体３０は焼成端１３と端子端１１との間に延在する。端子端１１から焼成端１３に向かって延在して、点火プラグ絶縁体３０は、端子部１２、大きな肩部１６、小さな肩部１８、および焼成端部またはコアノーズ１４を含む。絶縁体３０はさらに、中心ボア３２の内面３４と外面３６との間の壁のさまざまな厚みを有して形成される。内面３４はまた、カウンタボア座部３８を規定し、中心電極５０がこれに接している。図面に示され本明細書中に説明される点火プラグ絶縁体は、自動車のエンジンでの使用などの内燃機関で使用される典型的な点火プラグであるが、当業者であれば、絶縁体３０は所望の用途に依存してさまざまな形状、サイズ、および構成で形成され得ることを容易に認識するであろう。たとえば、いくつかの実施例では、肩部１６および１８は無くてもよい。
【００１４】
絶縁体３０は、約少なくとも９９重量％のＡｌ2Ｏ3、より好ましくは少なくとも９９．４重量％のＡｌ2Ｏ3を有する材料から形成される。絶縁体３０の所望の特性は、絶縁体３０を約９９．９７重量％以上のＡｌ2Ｏ3によって形成することによっても得ることができる。焼結処理を向上させるため、ならびに点火プラグの電気的および機械的性質や耐久性を向上させるため、点火プラグ絶縁体３０は、ＩＩＩＢ族遷移金属の酸化物、ランタン系列の酸化物、およびＭｇＯなどのさまざまな金属酸化物の１つ以上を含有する材料から作られる。これらの金属酸化物は典型的に、最大量が約１，０００ｐｐｍで個別にまたは化合されて存在する。所望の特性に依存して、金属酸化物は約５０から６７５ｐｐｍの量で、およびいくつかの場合では１００から６００ｐｐｍの量で存在し得る。例示的な金属酸化物は、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、およびＭｇＯを含む。ＩＩＩＢ族から選択される例示的な遷移金属酸化物は、Ｓｅ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、およびＬａ2Ｏ3を含む。ランタン系列の例示的な酸化物は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕの酸化物を含有する酸化物のグループから選択される金属酸化物を含む。下の表１は、例示的な絶縁体の組成、特に絶縁体に含まれるＡｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、および他の金属酸化物の量を示す例１〜８を与える。
【００１５】
【表１】
【００１６】
金属酸化物はＡｌ2Ｏ3絶縁体の焼成時に存在するため、絶縁体はいくつかの例ではアルミニウムを有する金属酸化物を含み得る。たとえば、金属酸化物の化学組成はＭ3Ａｌ5Ｏ12であり得、ＭはＳｅ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕを備えるグループからのものである。より一般に、金属酸化物の化学組成はＭxＡｌyＯzであり得、Ｍは上記のグループと同一であり、ｘは１より大きいか等しく、ｙは１より大きいか等しいが２より小さいか等しく、ｚは３より大きいか等しいが４より小さいか等しい。Ａｌ2Ｏ3の割合が金属酸化物およびいずれの他の不純物に対しても高いため、Ａｌ2Ｏ3からアルミニウムが金属酸化物に加わる。
【００１７】
上記の材料に従って形成された絶縁体３０は、厚み１．２７ｍｍの試料に対して完全正弦波形を有する６０Ｈｚ交流電圧電源を用いて測定されると、１ミリメートルあたり１７ｋＶ（ＲＭＳ）と等しいか少なくとも１７ｋＶの誘電強度を有することがわかった。絶縁体の厚みを減らすことによって点火プラグをより薄くするため、誘電強度は、厚み１．２７ｍｍの試料に対して完全正弦波形を有する６０Ｈｚ交流電圧電源を用いて測定されると、１ミリメートルあたり少なくとも１７ｋＶ、より好ましくは１７．５ｋＶ（ＲＭＳ）であることが望ましい。誘電強度が高まると、絶縁体３０の内面３４と外面３６との間の厚みを減らすことができ、それによって絶縁体３０をより薄い壁を有するように作製することができる。絶縁体が小さくなると点火プラグも小さくなり、それによって、点火プラグを囲む構成要素が増えてもよい空間ができる。高誘電強度によって、稼動寿命も長くなる。
【００１８】
上記の材料からなる点火プラグ１０の絶縁体３０はまた、半透明であるか透明であるかのいずれかであるという所望の性質も有する。点火プラグ内のＡｌ2Ｏ3は、透明であり得るガラス絶縁体の以前のアモルファス構造とは異なる多結晶構造を形成する。点火プラグの中には、一端から他端への光の移動を可能にするガラス製のものも以前にあったが、誘電強度の向上および小型化のために最新の点火プラグがガラスからセラミック材料に変わるにつれて、絶縁体の色合いは白くなり、透明ではなくなってきた。上記材料製の点火プラグ絶縁体３０は、焼成端１３から端子端１１または端子部１２への光の透過を可能にする。点火プラグ絶縁体３０の材料は、厚み１ｍｍの試料に対して約５０％以上の光透過を与えるよう選択された。上記の材料からなる絶縁体３０は、厚み１ｍｍの試料に対して８０％より高い光透過率を有し得ることがわかった。８０％＋の透過率は不要であるが、光透過が高いほど、燃焼チャンバ内のスパークおよび燃焼を容易に見ることができる。出願人は、コアノーズ部１４から端子部１２への所望の光透過を生成するためには、絶縁体の光透過率は厚み１ｍｍの試料に対して５０％より高いか等しいことが望ましいことを発見した。もちろん、上記の材料を用いれば、さらに高い光透過率を得ることができる。選択された材料に依存して、多結晶絶縁体３０は透明な、不透明なまたは半透明な品質を有し得る。
【００１９】
多孔度は光透過に影響を与えることが知られている。９５％のアルミナセラミック複合物からなる従来の点火プラグ絶縁体は、厚み１ｍｍの試料に対してほぼ４％の多孔度を含み、ほぼ５％以下の光透過を有するため、アルミナセラミックは白色または不透明である。点火プラグ絶縁体が高純度アルミナ（９９．５％より高いアルミナ）からなり、０．３％の多孔度を含む場合、光透過はほぼ５％以下に留まり、材料は不透明である。アルミナセラミックスの光学透過を大幅に増大させるには、多孔度が０．１％以下でなければならない。この発明に従って作製される点火プラグ絶縁体は、９９．９％純度の多結晶アルミナおよび０．１％より低い多孔度を有するので、厚み１ｍｍの試料に対して８０％を超える光透過を与える。
【００２０】
粒径もまた、光透過、特にインライン光透過に影響を及ぼす。焼結アルミナ内の粒子同士の間の界面によって、透過光が散乱する。これは、アルミナが複屈折材料である−アルミナの屈折率が結晶方位に依存して異なる−ためである。絶縁体内のアルミナの粒子は若干不規則に並ぶことになるため、光は１つの粒子から他の粒子に進む際に散乱することになる。これが、インライン光透過に影響を与える。アルミナの２つの試料の光透過は同一であり得るが、インライン光透過が高いほうの試料は、材料を通してより明確な像を示すことになる。相対的に、透明ガラス窓のインライン光透過は高いが、つや消しガラス窓のインライン光透過は低い。アルミナのインライン光透過は、粒径が減少するにつれて増加する。粒径が５ミクロンのアルミナについては、インライン光透過は典型的に５％より低くなる。粒径が２ミクロンの場合、インライン光透過は２０％まで高くなり得るが、この発明のように、インライン光透過は、粒径が１ミクロンより小さい場合は約５０％である。
【００２１】
点火プラグの用途によっては、高いインライン光透過が望ましいことがある。たとえば、エンジンシリンダ内のスパークおよび燃焼フロントのその後の展開の明確な像を得ることが望ましいことがある。他の場合では、低いインライン光透過が好まれることがある。たとえば、スパークおよび燃焼からの光を検出することが望ましいが、ガラス封止剤および端子などの点火プラグの内部構成要素が見えるのは利用者に対して見栄えが悪いことがある。この場合、低いインライン光透過が好まれるであろう。したがって、この発明は、粒径を修正することによって光透過を修正することができ、２０％または５％まで低下した低いインライン光透過を有することができる。
【００２２】
上記材料は、約３０ミクロンより小さいか等しい粒径を有することによって、焼結時に高い機械的強度を有するようにも選択される。機械的強度は、粒径が細かい材料ほど高い。たとえば、粒径が３０ミクロンの絶縁体の機械的強度は一般にほぼ３５０メガパスカルであるのに対して、粒径が１０ミクロンの絶縁体の機械的強度はほぼ４５０メガパスカルであり、粒径が１ミクロンより小さい場合、機械的強度は６００メガパスカルを超えることがある。
【００２３】
上記選択材料によって、点火プラグ絶縁体３０を、うわぐすりがけが不要な表面を有するように形成することも可能である。絶縁体３０が列挙された量の上記材料からなる場合に形成される表面の平均的な粗さは、うわぐすりがけなどの付加的な処理工程なしで０．４０μｍ以下である。典型的なうわぐすりをかけられていない先行技術の絶縁体の平均的な粗さは１．６μｍ以上であり、このため、ごみまたは他の汚染物が端子端上の絶縁体の表面に付着し得、端子から殻へのフラッシュオーバー電気スパークプラグ絶縁体を促進する。したがって、現在の絶縁体は、ごみまたは他の汚染物の付着を防止するためにうわぐすりがけが常に必要である。この発明の絶縁体３０の外面３６は、平均的な粗さが約０．４０μｍ以下であるという予期せぬ利点を有しているため、点火プラグにうわぐすりをかける必要がなくなり、望ましくないフラッシュオーバーの可能性が減る。列挙された量の上記選択材料を用いると、うわぐすりをかけられていない絶縁体を備える点火プラグの平均的な外面粗さは０．２０μｍ以下であり得、それによってフラッシュオーバーをさらに防止できることもわかった。
【００２４】
上記材料および上記量に従って作製された絶縁体は、誘電強度が高く、機械的強度が高い。このため点火プラグ絶縁体を、小さな肩部１８における外面３６と内面３４との間の厚みを約２．５４ｍｍより小さいか等しくして形成することができる。さらに、点火プラグを、内面３４と外面３６との間の厚みを約１．９ｍｍより小さいか等しくして、十分な誘電強度を有するように形成できること、およびさらに驚くべきことにこの厚みを、電流要求下の十分な誘電強度および機械的強度を維持しつつ約１．３ｍｍの厚みより小さいか等しい厚みまで減らすことができることがわかった。
【００２５】
点火プラグは、当該技術において周知の従来の態様で形成され得る。特に、点火プラグの絶縁体３０は、粒度がほぼ０．４ミクロン以下であるアルミナ粉末と水中の他の添加剤との懸濁液をまず調製することによって形成される。これらの添加剤は、ＭｇＯ、Ｙ2Ｏ3、ＭｇＡｌ2Ｏ4、および他の上記材料などの無機ドーパント、ならびにポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールおよびアクリルエマルションなどの有機結合剤を含む。懸濁液は次に噴射乾燥されて、平均顆粒サイズが５０から１００ミクロンの自由流動粉末を生成する。この噴射乾燥された粉末は次に、ほぼ２００メガパスカルの圧力でダイ内で平衡に圧迫されて、圧迫ブランクを形成する。圧迫ブランクの外面は研磨研削砥石を用いて成形されて、絶縁体の所望の外郭を形成する。絶縁体３０は次に摂氏１４５０から１８００度の温度にまで焼成されて、粉末を密な均質体に焼結する。高密度で実質的に孔のないセラミックを達成するため、酸素または水素などの真空のまたは制御された雰囲気で焼成することが望ましいことがある。絶縁体の形成処理は従来の方法と同様であるが、異なる開始材料、より高い圧力、および異なる焼成条件を用いる。
【００２６】
他の方法を用いてセラミック絶縁体を形成してもよい。たとえば、粉末は、汚染を回避するための高純度粉砕媒体を用いた振動ミルまたはアトリションミルなどの高エネルギミルによってスラリー内に分散されてもよい。高純度粉砕媒体を有するのであれば、ボールミルを用いてもよい。従来の点火プラグについては、ボールミルが用いられ、粉砕媒体は絶縁体材料と同様の組成、すなわち９０％から９５％のアルミナである。しかし、高純度で低多孔度の絶縁体を得るためには、大きすぎる微粒子を懸濁液からフィルタにかけるか、またはそうでなければ除去することが望ましい。従来の点火プラグについての懸濁液は、４５から５３ミクロンの篩を通して選別される。この発明の透明なアルミナを得るためには、繊維フィルタを用いて１０ミクロンを超える微粒子を除去することが望ましいことがある。大きな微粒子を除去するための別の方法は、それらを重力によって懸濁液から沈殿させることである。
【００２７】
焼成処理を、たとえば、結合剤が熱方法によって除去される従来の絶縁体の焼成処理の初期段階で変更してもよいが、この発明の透明なアルミナにおいては、結合剤除去のためのこの熱処理を、その後の高温焼結処理とは異なる雰囲気で行なうことが望ましいことがある。より具体的には、アルゴンまたは窒素などの不活性雰囲気で結合剤を除去して、結合剤の燃焼の結果として形成され得、かつ最終的なセラミック内に残り続けて絶縁体の光透過を低下させ得る安定した炭素化合物の形成を回避することが望ましいことがある。絶縁体はまた、射出成形または押出成形などの当業者に公知の他の方法によっても形成され得る。
【００２８】
上の説明は、この発明の例示的な実施例を開示および説明するものである。当業者であれば、そのような説明から、および添付の図面および請求項から、以下の請求項で規定されるような本発明の正当な思想および公平な範囲から逸脱することなくさまざまな変更、修正および変形がなされ得ることを容易に認識するであろう。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグであって、
密度が約３．９５ｇ／ｃｍ3以上の絶縁体を備え、
前記絶縁体は、少なくとも９９．５％のＡｌ2Ｏ3および、各々が約１０〜１０００ｐｐｍである、Ｙ2Ｏ3、ＭｇＯ、Ｌａ2Ｏ3遷移金属酸化物およびランタン系列の酸化物からなるグループから選択される少なくとも２つの材料を含み、前記絶縁体の多孔度は０．３％以下である、点火プラグ。
【請求項２】
コアノーズおよび端子部を有する多結晶絶縁体を備える点火プラグであって、
前記絶縁体は、前記コアノーズから前記端子部への光の透過を可能にし、
前記絶縁体の多孔度は、０．３％以下であり、９９．９重量％より多いアルミナならびに、ＭｇＯ、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3およびランタン系列の酸化物からなるグループから選択される少なくとも１つの材料を含み、密度が３．９５ｇ／ｃｍ3以上である、点火プラグ。
【請求項３】
点火プラグであって、
うわぐすりをかけられていない絶縁体を備え、
前記絶縁体は、少なくとも９９．５重量％のＡｌ2Ｏ3を含み、外面を有し、前記外面の平均的な粗さは０．４０マイクロメートル以下であり、密度は３．９５ｇ／ｃｍ3以上であり、誘電強度は、１ミリメートルあたり約１７キロボルト（ＲＭＳ）であり、
前記絶縁体は、光の通過を可能にし得る、点火プラグ。
【請求項４】
点火プラグであって、
少なくとも９９．５重量％のＡｌ2Ｏ3を含む絶縁体を備え、
前記絶縁体はコアノーズと端子部との間に大きな肩部および小さな肩部を含み、
前記小さな肩部における絶縁体の厚みは、２．５４ｍｍより小さく、前記絶縁体の誘電強度は１ミリメートルあたり１７キロボルト（ＲＭＳ）以上である、点火プラグ。
【請求項５】
うわぐすりをかけられていない絶縁体を備える点火プラグであって、
前記絶縁体は外面を有し、前記外面の平均的な粗さは０．２０マイクロメートル以下であり、密度は３．９５ｇ／ｃｍ3以上であり、多孔度は０．３％以下であり、光の通過を可能にし得る、点火プラグ。
【請求項６】
点火プラグであって、
少なくとも９９．０重量％のＡｌ2Ｏ3、ＭｇＯならびに、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3遷移金属酸化物およびランタン系列の酸化物からなるグループから選択される少なくとも１つを含み、
前記絶縁体の密度は３．９５ｇ／ｃｍ3以上であり、多孔度は０．３％以下である、点火プラグ。
【請求項７】
前記絶縁体は外面を有し、前記外面の平均的な粗さは０．２０マイクロメートル以下である、請求項６に記載の点火プラグ。
【請求項８】
前記絶縁体の誘電強度は１ミリメートルあたり１７キロボルト（ＲＭＳ）以上である、請求項６に記載の点火プラグ。
【請求項９】
前記絶縁体は少なくとも９９．５重量％のＡｌ2Ｏ3を含む、請求項６に記載の点火プラグ。
【請求項１】
点火プラグであって、
密度が約３．９５ｇ／ｃｍ3以上の絶縁体を備え、
前記絶縁体は、少なくとも９９．５％のＡｌ2Ｏ3および、各々が約１０〜１０００ｐｐｍである、Ｙ2Ｏ3、ＭｇＯ、Ｌａ2Ｏ3遷移金属酸化物およびランタン系列の酸化物からなるグループから選択される少なくとも２つの材料を含み、前記絶縁体の多孔度は０．３％以下である、点火プラグ。
【請求項２】
コアノーズおよび端子部を有する多結晶絶縁体を備える点火プラグであって、
前記絶縁体は、前記コアノーズから前記端子部への光の透過を可能にし、
前記絶縁体の多孔度は、０．３％以下であり、９９．９重量％より多いアルミナならびに、ＭｇＯ、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3およびランタン系列の酸化物からなるグループから選択される少なくとも１つの材料を含み、密度が３．９５ｇ／ｃｍ3以上である、点火プラグ。
【請求項３】
点火プラグであって、
うわぐすりをかけられていない絶縁体を備え、
前記絶縁体は、少なくとも９９．５重量％のＡｌ2Ｏ3を含み、外面を有し、前記外面の平均的な粗さは０．４０マイクロメートル以下であり、密度は３．９５ｇ／ｃｍ3以上であり、誘電強度は、１ミリメートルあたり約１７キロボルト（ＲＭＳ）であり、
前記絶縁体は、光の通過を可能にし得る、点火プラグ。
【請求項４】
点火プラグであって、
少なくとも９９．５重量％のＡｌ2Ｏ3を含む絶縁体を備え、
前記絶縁体はコアノーズと端子部との間に大きな肩部および小さな肩部を含み、
前記小さな肩部における絶縁体の厚みは、２．５４ｍｍより小さく、前記絶縁体の誘電強度は１ミリメートルあたり１７キロボルト（ＲＭＳ）以上である、点火プラグ。
【請求項５】
うわぐすりをかけられていない絶縁体を備える点火プラグであって、
前記絶縁体は外面を有し、前記外面の平均的な粗さは０．２０マイクロメートル以下であり、密度は３．９５ｇ／ｃｍ3以上であり、多孔度は０．３％以下であり、光の通過を可能にし得る、点火プラグ。
【請求項６】
点火プラグであって、
少なくとも９９．０重量％のＡｌ2Ｏ3、ＭｇＯならびに、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3遷移金属酸化物およびランタン系列の酸化物からなるグループから選択される少なくとも１つを含み、
前記絶縁体の密度は３．９５ｇ／ｃｍ3以上であり、多孔度は０．３％以下である、点火プラグ。
【請求項７】
前記絶縁体は外面を有し、前記外面の平均的な粗さは０．２０マイクロメートル以下である、請求項６に記載の点火プラグ。
【請求項８】
前記絶縁体の誘電強度は１ミリメートルあたり１７キロボルト（ＲＭＳ）以上である、請求項６に記載の点火プラグ。
【請求項９】
前記絶縁体は少なくとも９９．５重量％のＡｌ2Ｏ3を含む、請求項６に記載の点火プラグ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−１２４８９（Ｐ２０１３−１２４８９Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１８８５３１（Ｐ２０１２−１８８５３１）
【出願日】平成２４年８月２９日（２０１２．８．２９）
【分割の表示】特願２００９−５１６６４３（Ｐ２００９−５１６６４３）の分割
【原出願日】平成１９年６月１５日（２００７．６．１５）
【出願人】（５９９０５８３７２）フェデラル−モーグル コーポレイション (234)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月２９日（２０１２．８．２９）
【分割の表示】特願２００９−５１６６４３（Ｐ２００９−５１６６４３）の分割
【原出願日】平成１９年６月１５日（２００７．６．１５）
【出願人】（５９９０５８３７２）フェデラル−モーグル コーポレイション (234)
【Ｆターム（参考）】
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