JP2000068030A - 点火プラグ、シリンダヘッド及び内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 異常燃焼を生じず、特性が揃い、更に薄い混
合気でも駆動でき、燃費の良い内燃機関、及びそれに適
する組み付け容易な点火プラグ及びシリンダヘッドを提
供。 【解決手段】 点火プラグ２０は、軸Ｏ方向に延びる中
心電極１と、絶縁体２と、主体金具３とを有するプラグ
本体１０と、絶縁体の先端側部２Ｆの径方向周囲を取り
囲む環状の先端側金具８とを備える。同金具は、先端側
面８ｄの外側電極延出部８ｅから延出し中心電極との間
にギャップを形成する外側電極１１を有し、ポンチ部８
ｃと係合溝６ｃとの係合で主体金具に対して軸Ｏの周り
に回動可能にする。更に、先端側金具の係合部８Ａに
は、キー突起８ｇを有し、外側電極延出部の周方向角度
と、キー突起との関係が、同一品番の点火プラグ２０に
ついて、何れの点火プラグも略同一としている。従って
キー溝を備えたプラグ取付孔を形成したシリンダヘッド
にプラグを容易に組み付けでき、外側電極の位置が揃
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃費の向上が可能
な内燃機関、これに用いる点火プラグ、シリンダヘッド
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、内燃機関、例えば、自動車用エン
ジン等の燃費向上のため、希薄燃焼（リーンバーン）
や、燃料直接噴射（ダイレクトインジェクション）によ
る内燃機関の駆動が行われるようになってきている。こ
のような内燃機関（以下、単にエンジンとも言う）にお
いては、点火プラグ（以下、単にプラグとも言う）の着
火性を向上させて、確実に混合気に着火させることが望
まれる。ところで、従来のエンジンにおいては、シリン
ダヘッドに形成するプラグ取付孔に形成した雌ネジ、お
よびプラグの主体金具の取付ネジ部に形成する雄ねじの
位相については、特に規定されていない。従って、プラ
グ取付孔にプラグをネジ込んだ場合に、シリンダ内に露
出する取付ネジ部の先端部に固着された外側電極の周方
向位置は、定まらない。つまり、シリンダヘッドとプラ
グとの組み合わせにより、外側電極の周方向位置は、３
６０度の範囲でいずれの位置にもなり得るようにされて
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
に、リーンバーンや燃料直接噴射による駆動の場合に
は、着火可能な濃い（燃料比率の高い）混合気の流れ
（スワール）が形成され、プラグの中心電極と外側電極
との間の放電領域を、そのスワールが通るように設計さ
れるため、外側電極の固着位置がスワールの上流側にあ
ると、濃い混合気が放電領域に流れ込みにくくなり、失
火となりやすい。従って、この場合には、Ａ／Ｆ（Ａｉ
ｒ／Ｆｕｅｌ）値が比較的小さい範囲でしか、エンジン
が駆動できず、燃費が低下する。

【０００４】例えば、図１３（ａ）に示すような４バル
ブエンジンＥにおいて、以下のような試験を行った。こ
のエンジンＥにおいて、図中右側の２つのバルブＩＮ
１，２を吸気（インテーク）側とし、左側２つのバルブ
ＥＸ１，２を排気（エグゾースト）側とする。このと
き、図中右側にから供給された矢印で示す混合気Ｍ１
は、バルブＩＮ１，２からシリンダＣ内に導かれて、図
中中央を矢印Ｍ２で示す左向きのスワールとなって流
れ、着火後、バルブＥＸ１，２を通じて矢印で示す排気
Ｎとなって排出される。なお、図１３（ａ）においては
プラグＰの記載は省略した。ただし、シリンダＣの中央
に記した×印が、点火プラグＰの放電領域である。これ
を、エンジンＥの横方向から見ると、図１３（ｂ）に示
すようであり、スワールＭ２が、シリンダヘッドＣＨに
取り付けられたプラグＰの中心電極ＰＩと外側電極ＰＯ
の間の放電領域を通るようにされている。

【０００５】このようなエンジンＥを用いて、外側電極
ＰＯの固着部ＰＯａの周方向位置を変えたプラグＰを用
いて限界Ａ／Ｆ値を測定した。まず、１極（外側電極Ｐ
Ｏが１つ）の点火プラグＰを用いた場合について説明す
る。図１４（ａ）に示すようにプラグＰの軸方向先端側
から見たときに、取付ネジ部先端部ＰＴｅの中心Ｏを通
るスワールＭ２の流線Ｌｍと、取付ネジ部先端部ＰＴｅ
との交点のうち、上流側の交点Ｓを基準として、反時計
方向に測ったときの取付ネジ部先端部ＰＴｅに固着され
た外側電極ＰＯの固着部ＰＯａの周方向位置を、角度θ
（ｄｅｇ）で示す。

【０００６】すると、図１４（ｂ）に示すように、θ＝
−３０〜＋３０の範囲を除けば、限界Ａ／Ｆ値はほぼ一
定（ａ１）であったが、θ＝−３０〜＋３０の範囲で
は、限界Ａ／Ｆ値が低下し、θ＝０では、限界Ａ／Ｆ値
＝ａ２にまで低下する。即ち、この範囲では、比較的リ
ッチな（濃い）混合気でないと作動しないことが判る。
これは、外側電極ＰＯの固着部ＰＯａがスワールＭ２の
上流側にあるために、中心電極ＰＩと外側電極ＰＯとの
間の放電領域を、スワールＭ２が通ることが妨げられた
ためと解される。従って、あらゆる角度θ、即ち、外側
電極ＰＯの固着部ＰＯａがどの周方向位置の場合であっ
ても、このエンジンＥを動作可能とするためには、限界
Ａ／Ｆ値としてａ２の値までしか用いることができない
こととなる。なお、上記限界Ａ／Ｆ値の測定方法として
は、以下の方法によった。即ち、プラグＰを取り付けて
角度θを測定しておき、その後、エンジンＥを作動さ
せ、徐々に混合気を薄くしてＡ／Ｆ値を上昇させる。す
ると、プラグＰが失火して、エンジンＥの回転数が変動
し始めるので、その回転数変動が１０％となったときの
Ａ／Ｆ値を限界Ａ／Ｆ値とした。これを、プラグＰを取
り替えることにより、色々な角度θについて測定を行っ
て、図１４（ｂ）に示すグラフを得た。

【０００７】同様に、互いに１８０度異なる位置に固着
された２つの外側電極ＰＯ１，２を有する２極の点火プ
ラグＰを用いた場合について測定した。なお、角度θの
決め方は、１極の場合と同様である。即ち、図１５
（ａ）に示すようにプラグＰの軸方向先端側から見たと
きに、取付ネジ部先端部ＰＴｅの中心Ｏを通るスワール
Ｍ２の流線Ｌｍと、取付ネジ部先端部ＰＴｅとの交点の
うち、上流側の交点Ｓを基準として、取付ネジ部先端部
ＰＴｅに固着された外側電極ＰＯの固着部ＰＯａ（図１
５（ａ）では、ＰＯ１ａ）の周方向位置を角度θ（ｄｅ
ｇ）で示す。

【０００８】すると、図１５（ｂ）に示すように、θ＝
−３０〜＋３０およびθ＝＋１５０〜＋２１０（＝−１
５０〜−２１０）の範囲を除けば、限界Ａ／Ｆ値はほぼ
一定（ａ３）であったが、θ＝−３０〜＋３０および＋
１５０〜＋２１０の範囲では、限界Ａ／Ｆ値が低下し、
θ＝０および１８０では、限界Ａ／Ｆ値＝ａ４まで低下
する。即ち、この範囲では、比較的リッチな（濃い）混
合気でないと作動しないことが判る。従って、あらゆる
角度θ、即ち、外側電極ＰＯ１，２の固着部ＰＯ１ａ，
ＰＯ２ａがどの周方向位置の場合であっても、このエン
ジンＥを動作可能とするためには、限界Ａ／Ｆ値として
ａ４の値までしか用いることができないこととなる。こ
こで、プラグＰの外側電極ＰＯの位置を所望の位置に調
整するため、プラグＰの締め付けトルクを調整する方法
が考えられるが、プラグの締め付けにおいては、適正な
締め付けトルクが定められており（例えば、ISO1919:19
88(E)等）、必ずしも、すべての場合に調整できるとは
限らない。また、トルク不足や過締め付けの場合には、
プラグの機能を果たし得ない場合も生じる。

【０００９】これに対し、特開平４−２２８８７６号公
報に記載の発明では、中央電極とこれを包囲する絶縁体
とを有する中央電極素子と、環状体とこれから突出する
接地電極とを有する接地電極素子と、シリンダヘッドの
プラグ収納ボアにプラグを収納するためシリンダヘッド
および絶縁体と係合するクランプ手段と、を有する点火
プラグ組立体、および接地電極を収納する軸方向スロッ
トを備えるシリンダブロックと上記点火プラグ組立体を
備えるエンジンが記載されている。このものには、接地
電極を軸方向スロットに収納することにより、燃焼室内
で側部（接地）電極を所定の方位で位置決めし、その状
態でシリンダヘッドに組み付けられた点火プラグ組立体
を備えるエンジンが示されている。

【００１０】しかし、上記発明では、接地電極素子と中
央電極素子、さらにはクランプ手段とが別体からなるた
め、エンジンへの点火プラグ組立体の組み付けが面倒で
ある。また、細長い接地電極を軸方向スロット内に収納
することで位置決めをしているので、接地電極について
の熱引きが悪く、これに流入した熱が滞留するので接地
電極が過熱して異常燃焼を生じる不具合がある。

【００１１】本発明は、上記した問題点に鑑みてなされ
たものであって、異常燃焼を生じることがなく、特性の
揃った内燃機関、さらには薄い混合気（高いＡ／Ｆ値）
でも駆動でき、燃費の良い内燃機関、およびそれに適す
る組み付け容易な点火プラグおよびシリンダヘッドを提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】その解決
手段は、シリンダヘッドに形成したプラグ取付孔に装着
するための点火プラグであって、軸方向に延びる中心電
極と、上記中心電極の径方向周囲を取り囲んで、上記中
心電極を固定する絶縁体と、上記絶縁体の径方向周囲を
取り囲んで、上記絶縁体を固定する主体金具と、を有す
るプラグ本体と、上記絶縁体の先端側部の径方向周囲を
取り囲む環状の先端側金具であって、上記先端側金具の
先端側面のうち外側電極延出部から延出して上記中心電
極との間に所定間隔のギャップを形成する１または複数
の外側電極を有し、上記主体金具に対して上記軸の周り
に回動可能に係合しており、上記先端側金具の外周が、
上記プラグ取付孔のうち先端側金具と対応する先端側金
具対応部と、１箇所または複数箇所でのみ嵌合する嵌合
位置制限形状とされており、上記軸を中心とした上記外
側電極延出部の周方向角度と、上記嵌合位置制限形状と
された先端側金具の外周形状との関係が、同一品番の点
火プラグを見たとき、いずれの点火プラグについても略
同一とされている先端側金具と、を備えることを特徴と
する点火プラグである。

【００１３】上記発明によれば、先端側金具が、主体金
具に対し軸周りに回動可能に係合し、しかもその外周が
嵌合位置制限形状とされているので、シリンダヘッドの
プラグ取付孔に点火プラグを装着したとき、先端側金具
が軸周りに回動することにより先端側金具対応部と嵌合
させることがでる。しかも、先端側金具の位置を１箇所
又は複数箇所に制限することができる。また、先端側金
具は主体金具に係合しているので、点火プラグをプラグ
取付孔に装着するに際し、先端側金具とプラグ本体とが
一体として扱って装着できるため、プラグの組付けが容
易になる。また、外側電極が先端側金具から延出してい
るので、外側電極を細長く軸線方向に延ばした形状にす
る必要が無く、従って、熱引きも良好となるから、異常
燃焼も生じない。しかも、先端側金具のうち外側電極が
延出する外側電極延出部の周方向角度と先端側金具の外
周形状との関係が、同一品番の点火プラグを見たとき、
いずれの点火プラグについても略同一とされているの
で、同一品番の点火プラグを用いた場合には、外側電極
延出部の位置を揃えることができる。従って、シリンダ
ヘッドに形成するプラグ取付孔の形状をいずれのシリン
ダヘッドについても一定にしておけば、外側電極延出
部、従って外側電極の周方向角度を一定にすることがで
き、外側電極とスワールとの関係を常に一定とすること
ができるから、内燃機関の特性を揃えることができる。
さらに、外側電極がスワールの流れを妨げない位置に来
るように嵌合位置制限形状を設定しておけば、高い空燃
比で内燃機関を駆動することができ、燃費を良好にする
ことができる。

【００１４】ここで、外側電極は、中心電極と所定間隔
のギャップを保つようにすればよく、例えば、外側電極
の側面と中心電極の先端側端部と対向するように位置さ
せても、中心電極の周囲と外側電極の先端とが対向する
ようにしても良い。また、先端側金具の先端側面から延
出していれば良く、先端側面に溶接等により固着して形
成されたものでも、先端側金具を一体で形成されたもの
でも良い。先端側金具を主体金具に対し軸の周りに回動
可能に係合させる手法としては、プラグ装着の際、先端
側金具が主体金具から外れずに、かつ回動可能に係合す
る手法ならばいずれの方法であっても良いが、例えば、
主体金具に環状に形成した溝に係合する突起を数カ所
（例えば３箇所）形成するようにポンチかしめを行う手
法や、同様な溝に係合するピンを先端側金具に適数箇所
打ち込む手法、また先端側金具の基端側端部を曲げるよ
うにかしめて同様な溝と係合するようにした手法などが
挙げられる。

【００１５】嵌合位置制限形状は、プラグ取付孔の先端
側金具対応部に先端側金具を挿入した際に、その軸を中
心として回転させて、１箇所または複数箇所でのみ互い
に嵌合するものであればいずれの形状であっても良い。
例えば、先端側金具対応部に軸線方向に延びるキー溝
を、先端側金具にこれにはまるキー突起（条でも突起で
も良い）を形成するものや、この逆に、先端側金具対応
部にキー突起を、先端側金具にキー溝を形成するもの、
あるいは、先端側金具に切り欠きを、先端側金具対応部
にこれに対応する形状を形成するもの、先端側金具対応
部の内周および先端側金具の外周を、それぞれ六角孔や
四角孔形状、卵形状、楕円形状にしたもの等が挙げられ
る。なお、プラグとシリンダヘッドとの間のシールをす
るためのプラグ座面は、具体的には、プラグ座面を軸に
垂直な平面としたフラットシート型とし、あるいは、プ
ラグ座面を軸に対して傾斜したテーパ面としたコニカル
シート型としても良い。フラットシート型の場合には、
ガスケットをプラグ座面とシリンダヘッドの座面との間
に介在させると良い。

【００１６】さらに、この点火プラグであって、前記先
端側金具に形成した嵌合位置制限形状は、前記プラグ取
付孔の先端側金具対応部に形成したキー溝に対応するキ
ー突起を備える形状であることを特徴とする点火プラグ
とすると良い。

【００１７】上記発明の如く、先端側金具にキー突起を
備える形状とするのは容易であり、安価にプラグを形成
できる。また、シリンダヘッドのプラグ取付孔にキー溝
を形成するのも容易であるから、内燃機関全体としても
安価にできる。

【００１８】さらに他の解決手段は、軸方向に延びる中
心電極と、上記中心電極の径方向周囲を取り囲んで、上
記中心電極を固定する絶縁体と、上記絶縁体の径方向周
囲を取り囲んで、上記絶縁体を固定する主体金具と、を
有するプラグ本体と、上記絶縁体の先端側部の径方向周
囲を取り囲み、上記主体金具に対して上記軸の周りに回
動可能に係合している環状の先端側金具を備える点火プ
ラグを取り付けるためのプラグ取付孔を備えるシリンダ
ヘッドであって、上記プラグ取付孔は、上記点火プラグ
の上記先端側金具に対応する先端側金具対応部を備え、
上記先端側金具対応部が、上記点火プラグを上記プラグ
取付孔に挿入しつつ上記先端側金具をその軸を中心とし
て回転させたとき、上記先端側金具と１箇所または複数
箇所でのみ嵌合する嵌合位置制限形状とされており、上
記嵌合位置制限形状とされた上記先端側金具対応部が、
同一品番のシリンダヘッドを見たとき、いずれのシリン
ダヘッドについても略同一とされていることを特徴とす
るシリンダヘッドである。

【００１９】上記発明によれば、プラグ取付孔のうち先
端側金具対応部が嵌合位置制限形状とされているので、
これに適合する先端側金具を有するプラグを装着すれ
ば、プラグとシリンダヘッドの関係が一義的に決まる。
このため、先端側金具における外側電極の周方向位置を
各プラグについて一定としておけば、シリンダヘッドに
プラグを組み付けたとき、外側電極の位置を一定にする
ことができる。従って、外側電極とスワールとの関係を
常に一定とすることができるから、内燃機関の特性を揃
えることができる。さらに、外側電極がスワールの流れ
を妨げない位置に来るように嵌合位置制限形状を設定し
ておけば、高い空燃比で内燃機関を駆動することがで
き、燃費を良好にすることができる。

【００２０】さらに他の解決手段は、プラグ取付孔を備
えるシリンダヘッドと、点火プラグと、を備える内燃機
関であって、上記点火プラグは、軸方向に延びる中心電
極と、上記中心電極の径方向周囲を取り囲んで、上記中
心電極を固定する絶縁体と、上記絶縁体の径方向周囲を
取り囲んで、上記絶縁体を固定する主体金具と、を有す
るプラグ本体と、上記絶縁体の先端側部の径方向周囲を
取り囲む環状の先端側金具であって、上記先端側金具の
先端側面のうち外側電極延出部から延出して上記中心電
極の先端側端部との間に所定間隔のギャップを形成する
１または複数の外側電極を有し、上記主体金具に対して
上記軸の周りに回動可能に係合する先端側金具と、を備
え、上記先端側金具の外周と、プラグ取付孔のうち先端
側金具と対応する先端側金具対応部とは、互いに１箇所
または複数箇所でのみ嵌合する嵌合位置制限形状とされ
ており、上記点火プラグの上記軸を中心とした上記外側
電極延出部の周方向角度と、上記嵌合位置制限形状とさ
れた上記先端側金具の外周形状との関係が、同一品番の
点火プラグを見たとき、いずれの点火プラグについても
略同一とされ、上記嵌合位置制限形状とされた上記シリ
ンダヘッドの先端側金具対応部が、同一品番のシリンダ
ヘッドを見たとき、いずれのシリンダヘッドについても
略同一とされ、上記点火プラグが、上記シリンダヘッド
のプラグ取付孔に嵌合して固定されていることを特徴と
する内燃機関である。

【００２１】上記発明によれば、内燃機関においてプラ
グの外側電極延出部、従って外側電極の周方向角度を一
定にすることができ、外側電極とスワールとの関係を常
に一定とすることができるから、内燃機関の特性を揃え
ることができる。さらに、外側電極がスワールの流れを
妨げない位置に来るように設定しておけば、高い空燃比
で内燃機関を駆動することができ、燃費を良好にするこ
とができる。また、外側電極が先端側金具から延出して
いるので、熱引きが良好となり異常燃焼を生じない。

【００２２】

【発明の実施の形態】（実施形態１）本発明の第１の実
施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実
施形態にかかる点火プラグ２０の部分破断断面図であ
る。点火プラグ２０は、外側電極８ａが１つのみ形成さ
れた、いわゆる１極タイプの点火プラグであり、図中上
下方向に延びる中心電極１とその周囲を取り囲む絶縁体
２とその図中下部を保持する主体金具３とからなるプラ
グ本体１０と、その先端側に回動可能に係合して装着さ
れた先端側金具８と、を有する。例示するこのプラグ２
０は、抵抗入りプラグであり、中心電極１の途中部分に
抵抗体１ｂを備え、中心電極１の先端側の先端側中心電
極１ａが金属からなる。主体金具３は、基端側（図中上
方）に位置する六角カシメ部４、中間部５、および先端
側に位置する結合部６を備える。六角カシメ部４はカシ
メ部４Ａ、六角部４Ｂ、およびこれより先端側に位置す
る第二カシメ部４Ｃを備える。結合部６のうち基端側の
基端側部６Ａの外周には、雄ネジ（例えばＭ１４Ｓ）６
ｎが形成されている。一方、この結合部６の先端側の先
端側部６Ｂの側面には、環状に係合溝６ｃが形成されて
いる。先端側部６Ｂの先端側面６ｄは、シール面であ
り、先端側金具８との間にリング状ガスケット９を介在
させてシールを行う。

【００２３】また、先端側金具８は略環状で、基端側の
係合部８Ａおよび先端側の先端環状部８Ｂからなる。こ
のうち係合部８Ａは、その外周に適数箇所（例えば３箇
所）ポンチ加工により内周面が膨らむようにされたポン
チ部８ｃにより、上記係合溝６ｃと係合し、プラグ本体
１０に対し、図中上下方向の中心軸Ｏの周りに回動可能
に装着されている。また、この係合部８Ａの外周には、
後述するシリンダヘッド３０のプラグ取付孔３１に形成
するキー溝３１Ｃに対応する形状のキー突起８ｇが形成
されている。一方、先端環状部８Ｂは、絶縁体２（脚部
２ｅ）の先端側部２Ｆを取り囲み、リング状の先端面８
ｄのうちの外側電極延出部８ｅからは、略Ｌ字状の外側
電極１１が延出している。また、先端側金具８の係合部
８Ａと先端環状部８Ｂとの間に、軸Ｏに垂直な面をなす
ように形成されたフラットシートタイプのプラグ座面８
ｓは、リング状のガスケット１２が装着されており、後
述するように、プラグ取付孔３１にこのプラグ２０を装
着した場合に、シールを行うようにされている。

【００２４】先端面８ｄから延出する外側電極１１は、
具体的には外側電極延出部８ｅにおいて、先端面８ｄに
溶接・固着され、略Ｌ字状に曲げられながら軸Ｏの中心
に向かって延び、先端側中心電極１ａと所定寸法の放電
ギャップを形成するようにされている。さらに、この外
側電極１１（外側電極延出部８ｅ）と上記したキー突起
８ｇとは、軸Ｏを挟んで逆側、つまり周方向角度にして
１８０度異なる位置関係になるように、外側電極１１が
固着されている。さらに、絶縁体２を詳細に見ると、コ
ルゲーション２ｉが形成された頭部２ａ、主体金具３に
よってカシメられたカシメ部２ｂ、最も径大とされた胴
部２ｃ、この胴部２ｃより径小とされた中間部２ｄ、最
も先端（下端）に位置する脚部２ｅからなる。また、プ
ラグ２０の基端側には、中心電極に接続する端子１３装
着されている。

【００２５】この点火プラグ２０は、図２に示すよう
に、絶縁体２に主体金具３を固着したプラグ本体１０の
先端側（図中下方）に、内部にガスケット９をはめ込ん
だ先端側金具８を被せ、係合部８Ａの外周のうち３箇所
をポンチでかしめて、係合溝６ｃとポンチ部８ｃとを係
合させて形成する。このようにすることで、先端側金具
８は、プラグ本体１０に対し中心軸Ｏの周りに回動可能
でありながら、プラグ本体１０と一体に取り扱うことが
できるようになる。

【００２６】ついで、本実施形態のエンジン５０に装着
するシリンダヘッド３０に形成するプラグ取付孔３１の
うち、プラグ２０と螺合部分近傍の形状について説明す
る。シリンダヘッド３０は、燃焼室面３０ａに形成した
プラグ取付孔３１を備える。このプラグ取付孔３１のう
ち、大径の結合孔３１Ａには、プラグ２０の基端側部６
Ａ（図１参照）に形成した雄ネジ６ｎに適合する雌ネジ
３１Ａｎが形成され、小径の挿通孔３１Ｂは、プラグ２
０の先端側金具８の先端側環状部８Ｂが挿通可能な径と
されている。また、結合孔３１Ａと挿通孔３１Ｂの間に
は、軸に垂直なヘッド座面３１ｓを備える。また、結合
孔３１Ａには、その外周に軸線方向に沿ったキー溝３１
Ｃが形成されており、前記した先端側金具８のキー突起
８ｇをこのキー溝３１Ｃ内に収納することにより、先端
側金具８の周方向位置が決まるようにされている。

【００２７】従って、図４に示すように、キー溝３１Ｃ
内にキー突起８ｇが収納されるように位置合わせして、
シリンダヘッド３０の結合孔３１Ａ（雌ネジ３１Ａａ）
にプラグ２０（雄ネジ６ｎ）を螺合させると、キー突起
８ｇの周方向位置が決まることにより、外側電極１１
（外側電極延出部８ｅ）の位置も決まる。この際、先端
側金具８は、プラグ本体１０の主体金具３に回動可能に
係合しているので、プラグ２０の先端側をプラグ取付孔
３１に挿入して螺合してゆけば良く、先端側金具８のみ
を別個に取り扱う必要が無いから、通常のプラグと同様
に、プラグレンチ等を用いて容易にシリンダヘッド３０
にプラグ２０を取り付けることができる。また、図４お
よび図５（ａ）から容易に理解できるように、外側電極
１１に流入した熱は、先端側金具８から主体金具３を通
してシリンダヘッド３０に放出されるから、外側電極１
１が過熱して異常燃焼を生じることがない。

【００２８】このようにして、シリンダヘッド３０を備
えるエンジン５０に、プラグ２０を組み付けた状態にお
いて、スワールＭ２と外側電極１１との関係について見
ると、以下のようになる。即ち、図５（ａ）に示すよう
に、シリンダ５３の軸方向に沿って上下動するピストン
５４を備えるエンジン５０において、インテークバルブ
５１から燃焼室５５に入った混合気が、スワールＭ２と
なって図示するように流れた場合を考える。ここで、図
５（ｂ）に示すように、プラグ２０の先端側（図中下
方）から見たときに、スワールＭ２がプラグ２０の中心
軸Ｏを通る流線Ｌｍ上（または流線Ｌｍの延長上）に、
前記キー突起８ｇの中心Ｔが位置するようにキー溝３１
Ｃを形成しておくと、基準線ＯＴと流線Ｌｍとが重なり
合う。従って、上記したようにうに、プラグ１０の外側
電極延出部８ｅ（その中心をＡとする）は、キー突起８
ｇと軸Ｏについて反対側（１８０度）の位置にあるの
で、基準線ＯＴを基準とした外側電極延出部８ｅの角度
θ１（＝∠ＳＯＡ）＝１８０度となる。このように、同
一品番のプラグ２０およびシリンダヘッド３０の任意の
組み合わせにおいて、外側電極１１の位置が同じになる
ので、常に同様な限界空燃比までエンジン５０を駆動で
きることが判る。

【００２９】ところで、１極のプラグの場合には、図１
４（ｂ）のグラフで示されるように、スワールＭ２の流
線Ｌｍ（基準線ＯＴ）を基準とすると、外側電極延出部
８ｅまでの周方向角度θが、±３０度の範囲を除く範囲
では、薄い混合気（限界Ａ／Ｆ値ａ１まで）でエンジン
を駆動できた。従って、本例のθ１＝１８０度の場合に
も、薄い混合気でエンジン５０を駆動できる。外側電極
延出部８ｅから延びる外側電極１１が、スワールＭ２の
流れを妨げないので、外側電極１１と中心電極１との間
の放電領域での放電で、確実にスワールＭ２に着火させ
ることができるからである。従って、本実施形態では、
薄い混合気（高い限界Ａ／Ｆ値）でもエンジン５０を駆
動することができ、燃費を向上させることができる。

【００３０】ここで、外側電極延出部８ｅの位置、即ち
外側電極延出部８ｅの中心Ａの位置は、本実施形態のよ
うに、θ１＝１８０度でなくとも良いことは明らかであ
る。即ち、例えば、図５（ｂ）に示すθ２，θ３の場合
ように、流線Ｌｍを中心とした±３０度の範囲を除く周
方向角度範囲、つまり、Ｕ１−Ｏ−Ｕ２で示される範囲
外の先端面８ｄに、外側電極延出部８ｅが位置する場合
ならば、同様に、薄い混合気でエンジン５０を駆動でき
る。従って、例えば、キー溝３１Ｃの位置を上記と同様
にした場合、キー突起８ｇがキー溝３１Ｃに填るように
するのであるから、プラグ２０において、キー突起８ｇ
（中心Ｔ）と外側電極延出部８ｅ（中心Ａ）とがなす角
∠ＴＯＡを、±３０度の範囲外の角度とすれば良い。さ
らには、シリンダヘッド３０のキー溝３１Ｃを図５
（ｂ）に比較して、軸Ｏを中心に回転させた位置に形成
しても良い。その場合にも、結局、外側電極延出部８ｅ
が、流線Ｌｍを中心とした±３０度の範囲を除く周方向
角度範囲に位置するようにしておけばよい。

【００３１】（実施形態２）ついで、第２の実施の形態
について説明する。本実施形態にかかるプラグ１２０と
シリンダヘッド１３０は、プラグ１２０とプラグ取付孔
１３１との間でシールを行うためのプラグ座面等の形状
が、上記実施形態１と異なるだけで、他は同様であるの
で同様な部分についての説明を省略する。図６に示すプ
ラグ１２０では、先端側金具８の係合部８Ａと先端環状
部８Ｂとの間に形成されるプラグ座面１０８ｓは、先端
側が細い円錐面をなすコニカルシートタイプの座面とさ
れ、ガスケット１２は装着されていない。一方、図７に
示すシリンダヘッド１３０に形成されたプラグ取付孔１
３１も、結合孔３１Ａと挿通孔３１Ｂの間には、上記プ
ラグ座面１０８ｓに適合する角度の円錐面をなすヘッド
座面１３１ｓを備える。

【００３２】上記プラグ１２０をシリンダヘッド１３０
に装着した場合も両者間でシールをすることができる。
しかも、先端側金具８が回動可能にプラグ本体１０（主
体金具３）に係合しているので、プラグ１２０をプラグ
取付孔１３１に容易に装着することができる。このもの
では、ガスケット１２が不要であるので、部品点数を減
少させることができる。また、上記実施形態１と同様に
内燃機関を構成でき、同様に外側電極１１とスワールと
の位置関係を規制できるので、同品番のプラグ１２０及
びシリンダヘッド１３０を用いた場合には、常に同様な
限界空燃比までエンジンを駆動できる。また、外側電極
延出部８ｅとキー突起８ｇおよびキー溝３１Ｃの関係を
適当角度に設定することにより、外側電極１１をスワー
ルＭ２の流れを妨げない位置から延出させることによ
り、さらに、薄い混合気までエンジンを駆動することが
でき、燃費を向上させることができる。

【００３３】（実施形態３，４，５）上記実施形態１，
２では、主体金具３（先端側部６Ｂ）と先端側金具８と
の間のシールは、両者間に挟まれたリング状ガスケット
９で行った。しかし、図８に示す実施形態３にかかるプ
ラグ２２０のように、先端側部６Ｂの先端側面６ｄの外
周側を円錐面状のシール面２０６ｓとし、対応する先端
側金具８の内周面にも円錐面状のシール面２０８ｓを形
成することで、コニカルシートタイプのシールを行って
も良い。この場合には、リング状ガスケット９が不要に
なるので、部品点数を減らすことができる。なお、図８
に示すプラグ２２０では、プラグ座面８ｓは軸Ｏに垂直
な面とし、ガスケット１２を装着したが、上記実施形態
２に示すプラグ１２０（図６参照）と同様に、テーパ状
のコニカルシート型のプラグ座面１０８ｓを形成するよ
うにしても良い。この場合には、プラグ取付孔もテーパ
状のヘッド座面１３１ｓ（図７参照）にすることはいう
までもない。

【００３４】その他、上記実施形態１〜３では、プラグ
本体１０（主体金具３の先端側部６Ｂ）と先端側金具８
との係合は、先端側部６Ｂに設けた環状の係合溝６ｃと
係合部８Ａに設けたポンチ部８ｃとを係合させることに
より、回動可能に係合させた。しかし、例えば、下記実
施形態４，５に示す構造によっても良い。即ち、図９に
示す実施形態４にかかる点火プラグ３２０では、先端側
金具８の係合部８Ａにピン３０８ｃを適数箇所（例えば
３箇所）打ち込んで、主体金具３の係合溝６ｃとピン３
０８ｃとを係合させる。また、図１０に示す実施形態５
にかかる点火プラグ４２０では、先端側金具８の係合部
８Ａの基端側端縁（図中上端縁）４０８ｃを内側に曲げ
るようにしてかしめ、主体金具３の係合溝６ｃと基端側
端縁４０８ｃとを係合させる。上記各実施形態では、主
体金具３の先端側部６Ｂを、先端側金具８の係合部８Ａ
で包囲するようにした。しかし、図示しないが、これと
は逆に、主体金具の先端側部が先端側金具の係合部を包
囲するようにしても良く、このようにした場合にも、両
者を係合させるのに、主体金具の先端側部に対するポン
チ加工やピンの打ち込み、端縁の曲げカシメ加工等を用
いることができる。

【００３５】（実施形態６）さらに、上記実施形態１〜
５では、先端側金具８にキー突起８ｇを設け、プラグ取
付孔３１にキー溝３１Ｃを設けたものを示したが、回動
可能な先端側金具の周方向角度を１または複数の所定角
度に規制できるように、先端側金具の外周が、嵌合位置
制限形状とされていればよいのであるから、他の形状で
あっても良い。例えば、図１１に示す実施形態６にかか
るプラグ５２０は、先端側金具８の係合部８Ａに、キー
突起に代えてキー溝５０８ｇを備える。一方、これに対
応して、図１２に示すシリンダヘッド５３０では、プラ
グ取付孔５３１のうち結合孔３１にキー突起５３１Ｃを
備える。このようにしても、プラグ５２０の先端側金具
８とシリンダヘッド５３０のプラグ取付孔５３１とを嵌
合させることができ、前記実施形態１と同様にエンジン
を駆動することができる。なお、嵌合位置制限形状とし
ては、その他にも、先端側金具８に切り欠きを設け、プ
ラグ取付孔の対応する部分をこの切り欠きに適合する形
状とするものや、先端側金具８の外周を楕円、たまご
型、多角形（六角形、四角形等）にし、プラグ取付孔の
対応する部分を、同様に楕円孔、たまご型孔、多角形孔
等にするものも挙げられる。

【００３６】以上において、本発明を実施形態に即して
説明したが、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で、適宜変更して適
用できることはいうまでもない。例えば、上記の各実施
形態では、１極タイプのプラグを用いて説明したが、２
極あるいはそれ以上の極数としても良く、同様な効果が
得られることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１にかかる点火プラグの形状を示す部
分破断断面図である。

【図２】実施形態１にかかる点火プラグにおいてプラグ
本体と先端側金具とを分離した状態を示す説明図であ
る。

【図３】実施形態１にかかるシリンダヘッドの部分拡大
平面図および部分拡大断面図である。

【図４】図１に示す点火プラグを図３に示すシリンダヘ
ッドに組み付けた状態を示す部分破断断面図である。

【図５】（ａ）は図１に示す点火プラグを図３に示すシ
リンダヘッドに組み付けた状態におけるエンジンの部分
破断断面図、（ｂ）はキー溝と外側電極及びスワールの
関係を説明する説明図である。

【図６】実施形態２にかかる点火プラグの形状を示す部
分破断断面図である。

【図７】実施形態２にかかるシリンダヘッドの部分拡大
平面図および部分拡大断面図である。

【図８】実施形態３にかかり、主体金具と先端側金具と
の間のシールをテーパーシートタイプのシールで行う点
火プラグの形状を示す部分破断断面図である。

【図９】実施形態４にかかり、主体金具に形成した環状
の係合溝と先端側金具との係合を先端側金具に打ち込ん
だピンで行う点火プラグの形状を示す部分破断断面図で
ある。

【図１０】実施形態５にかかり、主体金具に形成した環
状の係合溝と先端側金具との係合を先端側金具の基端側
端縁の曲げカシメで行う点火プラグの形状を示す部分破
断断面図である。

【図１１】実施形態６にかかる先端側金具にキー溝を設
けた点火プラグの形状を示す部分破断断面図である。

【図１２】実施形態６にかかるシリンダヘッドの部分拡
大平面図および部分拡大断面図である。

【図１３】エンジンおよび点火プラグと混合気の流れ
（スワール）の関係を示す説明図である。（ａ）はシリ
ンダの下方から見た状態、（ｂ）は点火プラグとスワー
ルとの関係を示す。

【図１４】１極点火プラグとスワールとの関係を説明す
る説明図であり、（ａ）はスワールと外側電極との角度
θを説明する説明図であり、（ｂ）は角度θを変えた場
合に、限界Ａ／Ｆ値の変化を示すグラフである。

【図１５】２極点火プラグとスワールとの関係を説明す
る説明図であり、（ａ）はスワールと外側電極との角度
θを説明する説明図であり、（ｂ）は角度θを変えた場
合に、限界Ａ／Ｆ値の変化を示すグラフである。

【符号の説明】

２０，１２０，２２０，３２０，４２０，５２０ 点火
プラグ ３０，１３０，５３０ シリ
ンダヘッド ５０ エン
ジン １ 中心
電極 ２ 絶縁
体 ２Ｆ 先端
側部 ３ 主体
金具 ４ 六角
カシメ部 ５ 中間
部 ６ 結合
部 ６Ａ 基端
側部 ６Ｂ 先端
側部 ６ｃ 係合
溝 ６ｎ 雄ネ
ジ ８ 先端
側金具 ８Ａ 係合
部 ８Ｂ 先端
環状部 ８ｃ ポン
チ部 ８ｅ 外側
電極延出部 ８ｇ キー
突起 ８ｓ，１０８ｓ プラ
グ座面 １０ プラ
グ本体 １１ 外側
電極 １２ ガス
ケット ３１ プラ
グ取付孔 ３１Ａ 結合
孔 ３１Ｂ 挿通
孔 ３１Ｃ キー
溝 ３１ｓ ヘッ
ド座面 Ｏ 軸 Ｍ２ スワ
ール Ｌｍ 流線

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｔ 13/32 Ｈ０１Ｔ 13/32

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダヘッドに形成したプラグ取付孔に
   装着するための点火プラグであって、 軸方向に延びる中心電極と、 上記中心電極の径方向周囲を取り囲んで、上記中心電極
   を固定する絶縁体と、 上記絶縁体の径方向周囲を取り囲んで、上記絶縁体を固
   定する主体金具と、 を有するプラグ本体と、 上記絶縁体の先端側部の径方向周囲を取り囲む環状の先
   端側金具であって、 上記先端側金具の先端側面のうち外側電極延出部から延
   出して上記中心電極との間に所定間隔のギャップを形成
   する１または複数の外側電極を有し、 上記主体金具に対して上記軸の周りに回動可能に係合し
   ており、 上記先端側金具の外周が、上記プラグ取付孔のうち先端
   側金具と対応する先端側金具対応部と、１箇所または複
   数箇所でのみ嵌合する嵌合位置制限形状とされており、 上記軸を中心とした上記外側電極延出部の周方向角度
   と、上記嵌合位置制限形状とされた先端側金具の外周形
   状との関係が、同一品番の点火プラグを見たとき、いず
   れの点火プラグについても略同一とされている先端側金
   具と、を備えることを特徴とする点火プラグ。
2. 【請求項２】請求項１に記載の点火プラグであって、 前記嵌合位置制限形状は、前記プラグ取付孔の先端側金
   具対応部に形成したキー溝に対応するキー突起を備える
   形状であることを特徴とする点火プラグ。
3. 【請求項３】軸方向に延びる中心電極と、上記中心電極
   の径方向周囲を取り囲んで、上記中心電極を固定する絶
   縁体と、上記絶縁体の径方向周囲を取り囲んで、上記絶
   縁体を固定する主体金具と、を有するプラグ本体と、上
   記絶縁体の先端側部の径方向周囲を取り囲み、上記主体
   金具に対して上記軸の周りに回動可能に係合している環
   状の先端側金具を備える点火プラグを取り付けるための
   プラグ取付孔を備えるシリンダヘッドであって、 上記プラグ取付孔は、上記点火プラグの上記先端側金具
   に対応する先端側金具対応部を備え、 上記先端側金具対応部が、上記点火プラグを上記プラグ
   取付孔に挿入しつつ上記先端側金具をその軸を中心とし
   て回転させたとき、上記先端側金具と１箇所または複数
   箇所でのみ嵌合する嵌合位置制限形状とされており、 上記嵌合位置制限形状とされた上記先端側金具対応部
   が、同一品番のシリンダヘッドを見たとき、いずれのシ
   リンダヘッドについても略同一とされていることを特徴
   とするシリンダヘッド。
4. 【請求項４】プラグ取付孔を備えるシリンダヘッドと、 点火プラグと、を備える内燃機関であって、 上記点火プラグは、 軸方向に延びる中心電極と、 上記中心電極の径方向周囲を取り囲んで、上記中心電極
   を固定する絶縁体と、 上記絶縁体の径方向周囲を取り囲んで、上記絶縁体を固
   定する主体金具と、 を有するプラグ本体と、 上記絶縁体の先端側部の径方向周囲を取り囲む環状の先
   端側金具であって、 上記先端側金具の先端側面のうち外側電極延出部から延
   出して上記中心電極の先端側端部との間に所定間隔のギ
   ャップを形成する１または複数の外側電極を有し、 上記主体金具に対して上記軸の周りに回動可能に係合す
   る先端側金具と、 を備え、 上記先端側金具の外周と、プラグ取付孔のうち先端側金
   具と対応する先端側金具対応部とは、互いに１箇所また
   は複数箇所でのみ嵌合する嵌合位置制限形状とされてお
   り、 上記点火プラグの上記軸を中心とした上記外側電極延出
   部の周方向角度と、上記嵌合位置制限形状とされた上記
   先端側金具の外周形状との関係が、同一品番の点火プラ
   グを見たとき、いずれの点火プラグについても略同一と
   され、 上記嵌合位置制限形状とされた上記シリンダヘッドの先
   端側金具対応部が、同一品番のシリンダヘッドを見たと
   き、いずれのシリンダヘッドについても略同一とされ、 上記点火プラグが、上記シリンダヘッドのプラグ取付孔
   に嵌合して固定されていることを特徴とする内燃機関。