JP2000068032A

JP2000068032A - スパ―クプラグ

Info

Publication number: JP2000068032A
Application number: JP11124504A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Suzuki; 隆博鈴木; Kazuya Iwata; 和也岩田; Yoshihiro Matsubara; 佳弘松原
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-03-03
Anticipated expiration: 2019-04-30
Also published as: EP0964490A3; US6229253B1; DE69924786D1; EP0964490B1; DE69924786T2; JP3140006B2; EP0964490A2

Abstract

(57)【要約】【目的】「くすぶり」に強く、かつ、長寿命で着火性
に優れたスパークプラグを実現する。【構成】平行接地電極１１と中心電極２の先端面との
間に主気中ギャップ（Ａ）が形成されており、セミ沿面
接地電極１２の端面１２Ｃと中心電極２の側周面２Ａと
の間にセミ沿面ギャップ（Ｂ）が形成されており、端面
１２Ｃと絶縁碍子１の側周面１Ｅとの間にセミ沿面碍子
ギャップ（Ｃ）が形成されている。そして、絶縁碍子１
の下端面１Ｄの高さ位置と、セミ沿面接地電極１２の端
面１２Ｃの上端縁１２Ｂの高さ位置との段差Ｅが、Ｅ≦
＋０．７ｍｍであり、セミ沿面ギャップ（Ｂ）の距離Ｂ
が主気中ギャップ（Ａ）の距離Ａより大であり、セミ沿
面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃが主気中ギャップ（Ａ）
の距離Ａより小となるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の着火装
置として用いられるスパークプラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスパークプラグは、絶縁碍子の下
端面から下方に突出するようにされた中心電極と、この
中心電極に対向して配設され一端が主体金具に接合され
た平行接地電極とを備え、中心電極と平行接地電極との
間の気中ギャップに火花放電させて燃料混合ガスに着火
するものが一般的である。また、気中ギャップでの着火
性を向上させるため、特開平５−３２６１０７号公報及
び特開平７−１３０４５４号公報には、中心電極の端面
に対向する平行接地電極の他に、中心電極の側周面に対
向した補助接地電極を設けたものが提案されている。こ
れらの補助接地電極は補助接地電極と中心電極との間の
ギャップに飛火させることが目的ではなく、補助接地電
極の存在により平行接地電極と中心電極の間の電界分布
を改善し、より低い放電電圧で平行接地電極と中心電極
の間のギャップに飛火させ着火性を向上させようとする
ものである。このため、これらのスパークプラグは構造
的に見て、補助接地電極の端面の端縁が必ずしも絶縁碍
子の下端面の近傍に位置するものではなかった。さら
に、特開平９−１９９２６０号公報には、中心電極の端
面に対向する平行接地電極の他に、絶縁碍子の下端面の
近傍に補助接地電極を設けたものが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平５−３２６１０７号公報及び特開平７−１３０４５
４号公報に記載の従来のスパークプラグはいずれも、い
わゆる「くすぶり」に弱いという問題点があった。内燃
機関が所定温度で所定回転数以上で回っている定常運転
時は、スパークプラグの絶縁碍子の下方部分である脚長
部は適度に焼け、燃焼室内部の絶縁碍子の下端面近傍の
表面温度は５００゜Ｃ程度に上昇する。このため、絶縁
碍子の表面に付着したカーボンは焼き浄められて絶縁碍
子の表面は清浄に保たれる。このため「くすぶり」は生
じない。しかしながら、内燃機関の温度が極端に低く、
回転数も低い低負荷の場合は、絶縁碍子の表面の温度が
上がらず絶縁碍子の表面に燃焼によるカーボンが付着蓄
積して、いわゆる「くすぶり」の状態になる。これがさ
らに進むと、中心電極と接地電極との絶縁が低下して火
花放電が不能になり、エンジンストールにいたる。ま
た、上記特開平９−１９９２６０号公報記載の従来のス
パークプラグは、平行接地電極若しくは補助接地電極か
ら中心電極までの距離（主気中ギャップ若しくはセミ沿
面ギャップ）、及び補助接地電極の端面から絶縁碍子の
側周面までの距離（セミ沿面碍子ギャップ）の関係は明
らかにされていない。

【０００４】さらに、特開昭５９−７１２７９号公報に
は絶縁碍子の側周面に対向して接地電極を配設したセミ
沿面プラグが開示されている。このプラグでは、火花が
絶縁碍子の表面に沿って走るため絶縁碍子の表面に付着
したカーボンは焼き切られ、「くすぶり」の問題はあま
り生じない。しかし、火花が絶えず絶縁碍子の表面に沿
って走るため絶縁碍子表面が火花による損傷を受ける、
いわゆる「チャネリング」の問題が生じる。このため、
スパークプラグの寿命が短いという問題点があった。

【０００５】そこで、本発明は、「くすぶり」に強く、
かつ、長寿命で着火性にも優れたスパークプラグを提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のうち請求項１記載の発明は、中心貫通孔を
有する絶縁碍子と、前記中心貫通孔に保持され前記絶縁
碍子の下端面から下方に突出するようにされた中心電極
と、前記絶縁碍子を保持する主体金具と、その主体金具
に一端が接合され他端が前記中心電極の先端面に対向す
るように配設された平行接地電極とを備え、前記平行接
地電極と前記中心電極の先端面とにより主気中ギャップ
（Ａ）を形成したスパークプラグにおいて、前記主体金
具に一端が接合され他端が前記中心電極の側周面若しく
は前記絶縁碍子の側周面に対向するように配設された単
数若しくは複数のセミ沿面接地電極を備え、前記セミ沿
面接地電極の他端の端面と、この端面と対向する前記中
心電極の側周面との間にセミ沿面ギャップ（Ｂ）が形成
されており、かつ、前記セミ沿面接地電極の端面と、こ
の端面と対向する前記絶縁碍子の側周面との間にセミ沿
面碍子ギャップ（Ｃ）が形成されており、前記絶縁碍子
の下端面の高さ位置と、前記セミ沿面接地電極の端面の
上端縁の高さ位置との段差Ｅは、Ｅ≦＋０．７（単位は
ｍｍ、また、＋はセミ沿面接地電極の端面の上端縁が絶
縁碍子の下端面から下に離れる方向を意味する）であ
り、前記セミ沿面ギャップ（Ｂ）の距離Ｂが前記主気中
ギャップ（Ａ）の距離Ａより大であり、前記セミ沿面接
地電極の端面及び前記絶縁碍子を前記絶縁碍子の中心軸
に沿って切断した場合に、前記絶縁碍子の前記下端面を
示す線を外方へ延長した第１の延長線と、前記絶縁碍子
のセミ沿面ギャップ（Ｂ）部近傍の側周面を示す線を前
記下端面の方向へ延長した第２の延長線と、前記セミ沿
面接地電極の端面を示す線を下方へ延長した第３の延長
線とを描いた場合に、前記第１および第２の延長線の交
点から前記第１および第３の延長線の交点までの距離
（以下、セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃと称す
る）が前記主気中ギャップ（Ａ）の距離Ａより小である
ことを特徴とする。ここで、スパークプラグの上下位置
関係は中心電極の先端面が下となるようにして記載し
た。

【０００７】このように形成すると、セミ沿面ギャップ
（Ｂ）の距離Ｂより主気中ギャップ（Ａ）の距離Ａの方
が小さい（Ａ＜Ｂ）から、「くすぶり」の状態ではない
正常時には、平行接地電極との間の主気中ギャップ
（Ａ）で火花放電が生じる。ここで、主気中ギャップ
（Ａ）の距離Ａよりセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離
Ｃは小さく（Ｃ＜Ａ）、かつ、絶縁碍子の下端面の高さ
位置と、セミ沿面接地電極の端面の上端縁の高さ位置と
の段差Ｅは、Ｅ≦＋０．７（単位はｍｍ）である。従っ
て、絶縁碍子の下端面が燃焼により生じたカーボンによ
り汚損された「くすぶり」の状態になると、セミ沿面接
地電極の端縁と中心電極の側周面の間に、絶縁碍子の下
端面の沿面を経由して火花放電が生じる（以下、セミ沿
面放電と称する）。セミ沿面放電の火花はセミ沿面碍子
ギャップ（Ｃ）を飛んだ後、絶縁碍子の表面に沿って走
る。何回かセミ沿面放電を繰り返すと絶縁碍子の下端面
に堆積したカーボンが焼き切られて絶縁碍子の表面は清
浄な状態に戻り、再び絶縁碍子表面の絶縁が回復して
「くすぶり」が解消され、火花放電はセミ沿面ギャップ
（Ｂ）から主気中ギャップ（Ａ）に戻る。

【０００８】従って、この発明は次の効果を奏する。こ
の発明のスパークプラグでは、殆どの時間において平行
接地電極との間の主気中ギャップ（Ａ）で火花放電が生
じ、絶縁碍子の表面がカーボンにより汚損された「くす
ぶり」の状態の時にのみセミ沿面接地電極との間のセミ
沿面ギャップ（Ｂ）でセミ沿面放電が生じて燃焼室の混
合ガスに着火する。殆どの時間を主気中ギャップ（Ａ）
での火花放電で混合ガスに着火するから着火性に優れ
る。また、セミ沿面放電は絶縁碍子の表面に堆積したカ
ーボンを焼き切る自己清浄作用を備えるから、このスパ
ークプラグは「くすぶり」に極めて強い。さらに、セミ
沿面放電が生じる頻度は低くその放電時間が極く短時間
で終了するから火花による「チャネリング」の作用は弱
くなり、チャネリングは殆ど発生しない。このため、こ
のスパークプラグの寿命は十分に長い。

【０００９】ここで、請求項２記載の発明のように、前
記主気中ギャップ（Ａ）の距離Ａ、前記セミ沿面ギャッ
プ（Ｂ）の距離Ｂ及び前記セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）
の距離Ｃは、Ａ≦（０．８（Ｂ−Ｃ）＋Ｃ）（単位はｍ
ｍ）であることを特徴とすることができる。このように
形成すると、スパークプラグが「くすぶり」の状態では
ない正常時において、主気中ギャップ（Ａ）での飛火率
が５０％以上となる。従って、正常時には主気中ギャッ
プ（Ａ）で飛火することとなり、着火性やチャネリング
の面で有利になる。

【００１０】ここで、請求項３記載の発明のように、前
記セミ沿面ギャップ（Ｂ）の距離ＢがＢ≦２．２であり
（単位はｍｍ、以下同じ）、前記セミ沿面碍子ギャップ
（Ｃ）の距離Ｃが０．４≦Ｃ≦（Ａ−０．１）であるこ
と（Ａは主気中ギャップ（Ａ）の距離）を特徴とするこ
とができる。このように形成すると、絶縁碍子の表面が
「くすぶり」の状態になった時にセミ沿面接地電極と中
心電極の間で、より確実に、セミ沿面放電を生じさせる
ことができる。セミ沿面ギャップ（Ｂ）の距離Ｂが２．
２ｍｍより大きいと、セミ沿面接地電極と中心電極の間
で放電が生ぜず中心電極と主体金具の絶縁碍子取り付け
部付近との間で絶縁碍子の脚長部表面に沿って放電す
る、いわゆるフラッシュオーバーが発生する確率が高く
なる。また、セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃが
０．４ｍｍより小さいとセミ沿面接地電極と絶縁碍子の
間にカーボンによるブリッジが生じ放電不能になる確率
が高くなる。一方、前記セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の
距離Ｃが主気中ギャップ（Ａ）の距離Ａの０．１ｍｍよ
り大きくなると、「くすぶり」時においても、セミ沿面
接地電極との間のセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）で放電す
るより、平行電極との間の主気中ギャップ（Ａ）で放電
してしまう確率が高くなる。

【００１１】ここで、請求項４記載の発明のように、前
記絶縁碍子の下端面の高さ位置と、前記セミ沿面接地電
極の端面の上端縁の高さ位置との段差Ｅは、Ｅ≦＋０．
５であること（単位はｍｍ、また、＋はセミ沿面接地電
極の端面の上端縁が絶縁碍子の下端面から下に離れる方
向を意味する）を特徴とすることができる。このように
形成すると、セミ沿面放電の火花による絶縁碍子表面の
火花清浄作用を効果的に維持することができる。絶縁碍
子の下端面の高さ位置とセミ沿面接地電極の端面の端縁
の高さ位置との段差Ｅが＋０．５ｍｍより大きいと、セ
ミ沿面放電の火花が絶縁碍子の下端面に密着せず、絶縁
碍子表面の火花清浄作用の効果が低下する。なお、この
段差Ｅが、−方向（即ち、セミ沿面接地電極の端面の上
端縁が絶縁碍子の下端面から上に離れる方向）に拡大し
ていった場合には、平行接地電極を持たないスパークプ
ラグでは放電電圧の増大をきたす場合がある。しかし、
本発明のように平行接地電極を併せ持つプラグでは、こ
の平行接地電極により正常時における放電電圧が決定さ
れるため上述のような放電電圧の増大はない。また、こ
の場合にはセミ沿面接地電極の断面積を３ｍｍ²以下に
すると良い。このように形成することによって、セミ沿
面碍子ギャップ（Ｃ）において、低温始動時のブリッジ
の発生を抑制することができる。

【００１２】ここで、請求項５記載の発明のように、前
記段差Ｅは、Ｅ≦−０．７であること（単位はｍｍ）を
特徴とすることができる。このように形成すると、セミ
沿面放電の火花による絶縁碍子表面の火花清浄作用をさ
らに効果的に維持することができる。

【００１３】ここで、請求項６記載の発明のように、前
記中心電極の前記絶縁碍子の下端面からの突き出し量Ｈ
は、１．０≦Ｈ≦４．０であること（単位はｍｍ、以下
同じ）を特徴とすることができる。このように形成する
と、セミ沿面放電による中心電極の電極消耗を小さく抑
制することができる。また、平行接地電極との間の主気
中ギャップ（Ａ）での火花放電による着火性と、セミ沿
面接地電極のセミ沿面放電による着火性との乖離を小さ
くすることができ、放電電極の変化に伴う着火性の変化
による内燃機関のトルク変動を極力抑制することができ
る。中心電極の突き出し量Ｈが１．０ｍｍより小さいと
中心電極側周の電極消耗が大きくなる。一方、中心電極
の突き出し量Ｈが4．０ｍｍより大きいとセミ沿面放電
による着火性が主気中ギャップ（Ａ）での着火性に比べ
て低下し、両者の着火性が乖離して好ましくない。ま
た、中心電極の温度が高くなり過ぎ、プレイグニッショ
ンを生ずる確率が高くなる。なお、着火性の乖離を更に
少なくし、また、中心電極の温度上昇を更に抑えるため
には、Ｈ≦２．０であることが望ましい。

【００１４】ここで、請求項７記載の発明のように、前
記中心電極の先端径は前記絶縁碍子の下端面から突き出
した根本部分に比べて縮径されており、先端部分の中心
電極先端径Ｄ１は０．４≦Ｄ１≦１．６であり（単位は
ｍｍ、以下同じ）、絶縁碍子の下端面から突き出した根
本部分の中心電極元径Ｄ２は、（Ｄ１＋０．３）≦Ｄ２
であることを特徴とすることができる。このように中心
電極の先端径Ｄ１を小径にすると、中心電極と平行接地
電極との放電電圧が低くなり主気中ギャップ（Ａ）での
着火性が向上する。中心電極先端径Ｄ１が０．４ｍｍよ
り小さくなると、中心電極の先端部に貴金属を用いても
火花による消耗が大きくなり実用的でない。また、中心
電極先端径Ｄ１が１．２ｍｍより大きくなると放電電圧
低下の作用が顕著でなくなる。また、根本部分の中心電
極元径Ｄ２を中心電極先端径Ｄ１より太くしておくと
「くすぶり」時にセミ沿面ギャップ（Ｂ）で飛火し易く
なり、正常時には主気中ギャップ（Ａ）で飛火し易くな
る。さらに、中心電極元径Ｄ２がある程度太いと熱引き
の作用が良くなり、中心電極の先端部の過熱を防止す
る。中心電極元径Ｄ２が（Ｄ１＋０．３）ｍｍ以上にな
ると上記の効果があると考えられる。

【００１５】ここで、請求項８記載の発明のように、前
記中心電極元径Ｄ２は、２．０≦Ｄ２であること（単位
はｍｍ、以下同じ）を特徴とすることができる。このよ
うに中心電極元径を太く形成することによって、中心電
極の先端部の過熱を更に効果的に防止することができる
と共に、セミ沿面ギャップ（Ｂ）において放電した場合
における中心電極の消耗を抑制することができる。ま
た、中心電極元径Ｄ２を太くすることで電界の集中が緩
和されることから、正常時におけるセミ沿面ギャップ
（Ｂ）への火花発生割合を低減することができる。な
お、中心電極に使用する材料として、ニッケルを主成分
とするものが望ましく、この含有量は８５重量％以上か
らなる良熱伝導性合金であることが更に望ましい。この
ようにニッケル含有量を多くすることによって熱引きが
更に良くなるとともに、セミ沿面ギャップ（Ｂ）におい
て放電した場合における中心電極の消耗を更に抑制する
ことができる。また、セミ沿面ギャップ（Ｂ）を一定に
した場合に、主気中ギャップ（Ａ）を広くしていくと、
セミ沿面ギャップ（Ｂ）における放電が多くなる。中心
電極の消耗を考えると太くするほど望ましいが、主気中
ギャップ（Ａ）の大きさにも関係するものと考えられ
る。現状においてこの両者の関係は明確ではないが、中
心電極元径Ｄ２は主気中ギャップ（Ａ）の距離Ａの２倍
程度以上に設定することが望ましい。

【００１６】ここで、請求項９記載の発明のように、前
記中心電極の先端部が、白金合金、イリジウム合金等の
融点が１６００℃以上の貴金属により構成されているこ
とを特徴とすることができる。このように形成すると、
中心電極の火花放電に対する耐摩耗性が向上し、スパー
クプラグの寿命が長くなる。この場合には特に上述した
ニッケル含有量を８５重量％以上の中心電極材料を用い
ることが望ましい。これによって中心電極先端部の熱引
きを確保し、特に高温における酸化消耗が多いイリジウ
ム合金の温度を下げることができるため、貴金属の消耗
に非常に有利になる。

【００１７】ここで、請求項１０記載の発明のように、
前記セミ沿面接地電極は、直棒状であって、前記主体金
具の下端面にこのセミ沿面接地電極の側面が接合されて
いることを特徴とすることができる。セミ沿面接地電極
は、絶縁碍子の下端面近傍に位置するため、絶縁碍子の
主体金具下端面からの出寸法が少ない場合には、以下の
ような問題を生ずる場合がある。即ち、主体金具下端面
のセミ沿面接地電極を溶接等によって接合しているが、
その接合部の極く近傍において中心電極側に向けて略Ｌ
字状に折り曲げる必要がある。このため、曲げる部分の
曲率を小さくせざるを得ず、折れや割れ等の製造上の不
具合を生ずる場合がある。従って、本発明のように形成
することで、このような問題点を解消することができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態につい
て図面を参照し説明する。図１は第１の実施の形態に係
るスパークプラグの部分断面図である。周知のように、
アルミナ等からなる絶縁碍子１は、その上部に沿面距離
を稼ぐためのコルゲーション１Ａを、下部に内燃機関の
燃焼室に曝される脚長部１Ｂを備え、その軸中心には中
心貫通孔１Ｃを備えている。中心貫通孔１Ｃの下端に
は、インコネル等のニッケル合金からなる中心電極２が
保持され、中心電極２は絶縁碍子１の下端面から下方に
突出するようにされている。中心電極２は中心貫通孔１
Ｃの内部に設けられたセラミック抵抗３を経由して上方
の端子ナット４に電気的に接続されている。端子ナット
４には図示しない高圧ケーブルが接続され高電圧が印加
される。上記絶縁碍子１は主体金具５に囲まれ支持され
ている。主体金具５は低炭素鋼材で形成され、スパーク
プラグレンチと嵌合する６角形部５Ａと、ねじ部５Ｂと
を備えている。主体金具５はそのかしめ部５Ｃにより絶
縁碍子１にかしめられ、主体金具５と絶縁碍子１が一体
にされる。かしめによる密閉を完全なものとするため、
主体金具５と絶縁碍子１との間に板状のパッキング部材
６とワイヤ状のシール部材７、８が介在され、シール部
材７、８の間にはタルク（滑石）９の粉末が充填されて
いる。また、ねじ部５Ｂの上端にはガスケット１０が嵌
挿されている。

【００１９】主体金具５の下端にニッケル合金からなる
平行接地電極１１が溶接により接合されている。平行接
地電極１１は中心電極２の先端面と軸方向に対向し、中
心電極２と平行接地電極１１とで主気中ギャップ（Ａ）
を形成している。ここまでは従来のスパークプラグと同
じである。この実施の形態に係るスパークプラグでは平
行接地電極１１とは別に、２本のセミ沿面接地電極１
２、１２を備えている。セミ沿面接地電極１２はニッケ
ル合金からなり、その一端が主体金具５の下端に溶接に
より接合され、他端の端面１２Ｃが中心電極２の側周面
２Ａ若しくは脚長部１Ｂの側周面１Ｅに対向するように
配設されている。２本のセミ沿面接地電極１２はそれぞ
れ平行接地電極１１から９０゜ずれた位置に配設され、
セミ沿面接地電極１２どうしは１８０゜ずれた位置に配
設されている。各セミ沿面接地電極１２の端面１２Ｃと
中心電極１２の側周面２Ａとの間でセミ沿面ギャップ
（Ｂ）をそれぞれ形成しており、各セミ沿面接地電極１
２の端面１２Ｃと脚長部１Ｂの側周面１Ｅとの間でセミ
沿面碍子ギャップ（Ｃ）をそれぞれ形成している。

【００２０】図２（ａ）はスパークプラグの中心電極
２、平行接地電極１１、セミ沿面接地電極１２の近傍を
拡大して示す部分断面図であり、図２（ｂ）はセミ沿面
接地電極１２を拡大して示す説明図である。中心電極２
の先端面と平行接地電極１１との間の主気中ギャップ
（Ａ）の距離をＡ、中心電極２の側周面２Ａとセミ沿面
接地電極１２の端面１２Ｃとの間のセミ沿面ギャップ
（Ｂ）の距離をＢ、セミ沿面接地電極１２と絶縁碍子１
を中心軸３０に沿って切断した場合に、絶縁碍子１の下
端面１Ｄを示す線を外方へ延長した第１の延長線３１
と、絶縁碍子１のセミ沿面ギャップ（Ｂ）部近傍の側周
面１Ｅを示す線を下端面１Ｄの方向へ延長した第２の延
長線３２と、セミ沿面接地電極１２の端面１２Ｃを示す
線を下方へ延長した第３の延長線３３とを描き、第１の
延長線３１および第２の延長線３２の交点Ｐ１から、第
１の延長線３１および第３の延長線３３の交点Ｐ２まで
の距離をセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃとする
と、Ａ＜Ｂ、Ｃ＜Ａの関係がある。このように設定する
ことにより、絶縁碍子１の表面の絶縁が高い正常時には
平行接地電極１１との間の主気中ギャップ（Ａ）で放電
させ、絶縁碍子１の表面の絶縁が低下した「くすぶり」
時にはセミ沿面接地電極１２との間のセミ沿面ギャップ
（Ｂ）で放電させることができる。絶縁碍子１の下端面
１Ｄとセミ沿面接地電極１２の端面１２Ｃの上端縁１２
Ｂとの段差をＥ、絶縁碍子１の主体金具５の下端面５Ｄ
からの突き出し量をＦ、中心電極２の絶縁碍子１の下端
面１Ｄからの突き出し量をＨとする。また、本実施の形
態では絶縁碍子１の突き出し量Ｆは３．０ｍｍとし、中
心電極２の元径Ｄ２を２．０ｍｍとした。なお、セミ沿
面接地電極１２には、幅が２．２mmで厚さが１．３mmの
ものを用いており、平行接地電極１１には、幅が１．５
mmで厚さが２．８mmのものを用いている。また、平行接
地電極１１は、その先端部の温度を低減させ、火花消耗
を抑えるために銅芯入りのものを用いても良い。

【００２１】絶縁碍子１の下端面１Ｄの高さ位置と、セ
ミ沿面接地電極１２の端面１２Ｃの上端縁１２Ｂの高さ
位置との段差Ｅには、セミ沿面接地電極１２の高さ位置
により、図２（ａ）に示すようにセミ沿面接地電極１２
の上端縁１２Ｂおよび下端縁１２Ａ（図２（ｂ））が絶
縁碍子１の下端面１Ｄよりも上方にある場合と、図３に
示すようにセミ沿面接地電極１２の上端縁１２Ｂのみが
絶縁碍子１の下端面１Ｄよりも上方にある場合と、図４
に示すようにセミ沿面接地電極１２の上端縁１２Ｂが絶
縁碍子１の下端面１Ｄよりも下方にある場合との３つの
場合がある。いずれにしても、セミ沿面接地電極１２の
端面１２Ｃの上端縁１２Ｂおよび下端縁１２Ａの一方
が、絶縁碍子１の下端面１Ｄの近傍の高さ位置にあるこ
とが好ましい。すなわち、段差Ｅは小さい方が好まし
い。セミ沿面放電は鋭角で電界の集中するセミ沿面接地
電極１２の上端縁１２Ｂおよび下端縁１２Ａから火花が
飛ぶと考えられるから、上端縁１２Ｂおよび下端縁１２
Ａから飛ぶ火花を絶縁碍子１の下端面１Ｄに近づけ、絶
縁碍子１の表面に堆積したカーボンを焼き切る自己清浄
作用を強めるためである。

【００２２】（Ｂ≦２．２（単位はｍｍ）とする根拠）
図５はセミ沿面ギャップ（Ｂ）の距離Ｂと放電電圧との
関係を示すグラフ図である。セミ沿面ギャップ（Ｂ）の
距離Ｂと放電電圧との関係を評価するために、エンジン
を使用してアイドリングからスロットルを全開してレー
シングを行って、放電電圧を観察するアイドル→レーシ
ング試験を行った。なお、スパークプラグは、平行接地
電極１１を主体金具５の溶接部から切断したものを使用
した。また、使用エンジンは直列４気筒１．６リッター
である。セミ沿面ギャップ（Ｂ）の距離Ｂが２．２ｍｍ
を超えると放電電圧が２５ＫＶを超え、セミ沿面接地電
極１２と中心電極２との間で放電が発生する前に、中心
電極２から主体金具５の絶縁碍子１の脚長部１Ｂの根本
近傍に飛火する、いわゆるフラッシュオーバーが発生す
る可能性が出てくる。このため、セミ沿面ギャップ
（Ｂ）の距離Ｂは２．２ｍｍ以下であることが必要であ
る。

【００２３】（Ａ≦（０．８（Ｂ−Ｃ）＋Ｃ）、０．４
≦Ｃ≦（Ａ−０．１）、（単位はｍｍ）とする根拠）図
６は縦軸に主気中ギャップ（Ａ）の距離Ａ、横軸にセミ
沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃをとり、主気中ギャッ
プ（Ａ）及びセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）での飛火率が
それぞれ５０％となる点をプロットした飛火率５０％の
グラフ図である。飛火率の評価は、主気中ギャップ
（Ａ）及びセミ沿面ギャップ（Ｂ）を観察できる窓を設
けたチャンバー内にスパークプラグを装着して、飛火の
方向を観察する机上試験によって行った。なお、「くす
ぶり」の状態のスパークプラグは、予め汎用エンジン等
を用いて５〜１０ＭΩに絶縁抵抗値を低下させた試料を
用意した。図中で直線１０１はセミ沿面ギャップ（Ｂ）
における絶縁碍子１の下端面１Ｄの部分、即ち、セミ沿
面ギャップ（Ｂ）の距離Ｂとセミ沿面碍子ギャップ
（Ｃ）の距離Ｃとの差（Ｂ−Ｃ）が１．０ｍｍの場合、
直線１０１’は同じく（Ｂ―Ｃ）が１．２ｍｍの場合、
１０１”は同じく（Ｂ―Ｃ）が０．８ｍｍの場合におい
て、スパークプラグが「くすぶり」の状態ではない正常
時に測定した飛火率５０％の直線である。また、直線１
０２はスパークプラグが「くすぶり」の状態での飛火率
５０％の直線である。なお、「くすぶり」の状態におい
てはセミ沿面ギャップ（Ｂ）の距離Ｂの大小にかかわら
ず、同じ直線で表される。従って、例えば、前述した
（Ｂ−Ｃ）が１．０ｍｍの場合には、直線１０１より左
側の領域ＡＡは正常時にもセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）
で飛火する領域であり、直線１０１より右側の領域ＢＢ
及びＣＣは正常時に主気中ギャップ（Ａ）で飛火する領
域である。一方、直線１０２より左側の領域ＡＡ及びＢ
Ｂは「くすぶり」時にセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）で飛
火する領域であり、直線１０２より右側の領域ＣＣは
「くすぶり」時にも主気中ギャップ（Ａ）で飛火する領
域である。それ故、正常時に主気中ギャップ（Ａ）で飛
火し、「くすぶり」時にセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）で
飛火する領域は２つの直線１０１、１０２に挟まれた領
域ＢＢである。

【００２４】直線１０１は、Ｃ＝Ａ−０．８、（単位は
ｍｍ、以下同じ）で表され、直線１０２は、Ｃ＝Ａ−
０．１、で表されるから直線１０１、１０２に挟まれた
領域ＢＢは次の式（１）で表される。Ａ−０．８≦Ｃ≦Ａ−０．１・・・（１）また、前述した（Ｂ―Ｃ）を１．２ｍｍとした場合のデ
ータを直線回帰した直線１０１’は、Ｃ＝Ａ−０．９６
で表され、（Ｂ―Ｃ）を０．８ｍｍとした場合のデータ
を直線回帰した直線１０１”はＣ＝Ａ−０．６４で表さ
れる。従って、この３種類の直線１０１、１０１’、１
０１”を比較すると、セミ沿面ギャップ（Ｂ）を考慮し
た正常時の主気中ギャップ（Ａ）での飛火率が５０％以
上となるためには、次の式（２）の条件が必要であるこ
とが分かる。Ａ≦０．８（Ｂ−Ｃ）＋Ｃ・・・（２）

【００２５】一方、セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離
Ｃが余りに小さいと、いわゆる、プレデリバリ汚損に弱
いことが判明した。プレデリバリ汚損（Pre delivery f
ouling）とは車の組立工場からディーラまでの間、新車
を搬送する際に、極く短い距離ずつ何回も運転されるの
でスパークプラグの温度が上昇せず「くすぶり」の状態
になり、スパークプラグの絶縁抵抗が低下する汚損をい
う。プレデリバリ汚損を評価するため、ＪＩＳＤ１６
０６の低負荷適合性試験で規定されているように、−
１０゜Ｃの低温試験室に自動車を置き、低速で数回寸動
させる所定の運転パターンを１サイクルとして１０サイ
クルの運転を行い、各サイクルの中程と終わりのスパー
クプラグの絶縁抵抗値を測定する方法が取られる。図７
は、セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃの異なるスパ
ークプラグでのプレデリバリ汚損テストのテスト例を示
す。図中で、□はＣ＝０．４ｍｍ、○はＣ＝０．６ｍ
ｍ、△はＣ＝０．８ｍｍの２極セミ沿面スパークプラグ
での絶縁抵抗測定値である。エンジンは直列６気筒２．
５リッターを用いた。Ｃ＝０．４ｍｍでは６サイクルで
カーボンブリッジが発生し、放電不能となってエンジン
ストールに至っている。

【００２６】図８は、上述のプレデリバリ汚損テストを
何度か行い、カーボンブリッジが発生しエンジンストー
ルに至りＮ／Ｇとなる大略の確率を、セミ沿面碍子ギャ
ップ（Ｃ）の距離Ｃを横軸に示したものである。図から
明らかなようにセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃが
０．４ｍｍより小さくなるとＮ／Ｇとなる確率が急速に
増加している。従って、セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の
距離Ｃは単位をｍｍとして次の式（３）を満たすことが
必要になる。０．４≦Ｃ・・・（３）式（１）及び式（３）の条件から、セミ沿面碍子ギャッ
プ（Ｃ）の距離Ｃは少なくとも次の式（４）を満たすこ
とが好ましい。０．４≦Ｃ≦Ａ−０．１・・・（４）

【００２７】（Ｅ≦＋０．７、好ましくはＥ≦＋０．
５、（単位はｍｍ）とする根拠）絶縁碍子１の下端面１
Ｄとセミ沿面接地電極１２の上端縁１２Ｂとの段差Ｅは
＋０．７ｍｍ以下、好ましくは＋０．５ｍｍ以下である
と良い。ここで、＋はセミ沿面接地電極１２の端面１２
Ｃの上端縁１２Ｂが絶縁碍子１の下端面１Ｄから下に離
れる方向を意味する。これをテストするため、図２
（ａ）に示すような段差Ｅが−（マイナス）寸法のもの
と、図４に示すような段差Ｅが＋（プラス）寸法のもの
とについて、前記のプレデリバリ汚損テストを実施し
た。使用エンジンは直列４気筒１．８リッターである。
その結果、次の表１に示すテスト結果を得た。表中にお
いて、◎は１２サイクルの運転後もスパークプラグが１
０MΩ以上の絶縁抵抗値を維持したものを示し、○は１
０サイクルの運転後もスパークプラグが１０ＭΩ以上の
絶縁抵抗値を維持したものを示し、△は絶縁抵抗値は１
０ＭΩ以下に低下したが、なお、１０サイクルの運転が
可能であったものを示し、×は８サイクルにてエンジン
の始動が不能になったものを示す。

【表１】本テストにおいて１０サイクルの運転が可能となるため
には、上記の表１から明らかなように、段差Ｅは＋０．
７ｍｍ以下（Ｅ≦＋０．７）であれば良く、＋０．５ｍ
ｍ以下（Ｅ≦＋０．５）が好ましい。段差Ｅが＋０．７
ｍｍより大きくなるとプレデリバリ耐汚損性が低下する
のは、段差Ｅが大きくなるとセミ沿面接地電極１２から
の火花が絶縁碍子１の下端面１Ｄから離れ、セミ沿面放
電によりカーボンを焼き切る自浄作用が低下するためで
あると考えられる。

【００２８】（１．０≦Ｈ≦４．０、（単位はｍｍ）と
する根拠）第１に、中心電極２の絶縁碍子１の下端面１
Ｄからの突き出し量Ｈは１．０ｍｍ以上であること
（１．０≦Ｈ）が好ましい。中心電極２の突き出し量Ｈ
が小さいスパークプラグでセミ沿面接地電極１２からの
セミ沿面放電が生ずると、その火花は中心電極２の側周
面２Ａのうち絶縁碍子１の下端面１Ｄの近傍に集中し、
この近傍が消耗する。中心電極２の絶縁碍子１の下端面
１Ｄからの突き出し量Ｈが１．０ｍｍ以上である場合に
は、図９（ａ）に示すように、中心電極２の側周面２Ａ
がくびれるように消耗する。しかし、中心電極２の絶縁
碍子１の下端面１Ｄからの突き出し量Ｈが１．０ｍｍ未
満であると、図９（ｂ）に示すように、中心電極２の端
面に向かって徐々に細くなるように消耗する。

【００２９】ここで、中心電極２の側周面２Ａの消耗量
の最大値をΔｄとする。１スパーク当たりに消耗する電
極の体積はほぼ一定であると考えられているため、図９
（ｂ）に示すように消耗した場合の最大消耗量Δｄは図
９（ａ）に示すように消耗した場合の最大消耗量Δｄよ
り大きくなる。最大消耗量Δｄと突き出し量Ｈとの関係
を調べるため、突き出し量Ｈの異なるスパークプラグを
用意し、それぞれにセミ沿面接地電極１２からのセミ沿
面放電を４×１０⁷回（４千万回）行って火花耐久性を
調べた。その結果を図１０に示す。図１０から明らかな
ように、突き出し量Ｈが０．５ｍｍでは最大消耗量Δｄ
は０．３７ｍｍ、突き出し量Ｈが０．７ｍｍでは最大消
耗量Δｄは０．３３ｍｍ、突き出し量Ｈが１．０ｍｍで
は最大消耗量Δｄは０．３０ｍｍであり、これ以上突き
出し量Ｈを大きくしても最大消耗量Δｄはほぼ一定とな
った。従って、最大消耗量Δｄを小さくするため中心電
極２の突き出し量Ｈは１．０ｍｍ以上であること（１．
０≦Ｈ）が好ましい。なお、本試験に使用したスパーク
プラグは、平行接地電極１１を主体金具５との溶接面に
て切断した試料を用いた。これによって、常にセミ沿面
ギャップ（Ｂ）で飛火させて、消耗量を調べた。また、
本試験は、主気中ギャップ（Ａ）及びセミ沿面ギャップ
（Ｂ）を観察できる窓を設けたチャンバー内に前述した
スパークプラグを装着して机上試験によって行った。試
験を行った点火装置には、火花放電エネルギ約７０ｍＪ
の一般的なフルトランジスタ式点火装置を用いた。

【００３０】次に、中心電極２の絶縁碍子１の下端面１
Ｄからの突き出し量Ｈは４．０ｍｍ以下であること（Ｈ
≦４．０）が好ましい。この理由は２つある。第１の理
由は主気中ギャップ（Ａ）での放電とセミ沿面ギャップ
（Ｂ）での放電とによる着火性に余り大きな乖離を出さ
ないためである。図１１は中心電極２の主体金具５の端
面５Ｄからの出寸法を一定にした場合における、中心電
極２の突き出し量Ｈと着火限界となる空燃比（Ａ／Ｆ）
との関係を示すグラフ図である。着火限界となる空燃比
（Ａ／Ｆ）は失火率が１％となる空燃比（Ａ／Ｆ）で示
した。曲線１０３は主気中ギャップ（Ａ）でのスパーク
による着火限界空燃比を示し、曲線１０４はセミ沿面ギ
ャップ（Ｂ）でのスパークによる着火限界空燃比を示
す。使用したエンジンは直列６気筒２リッターのもので
あり、７００ｒｐｍのアイドル運転で測定した。また、
スパークプラグの中心電極２の主体金具５の端面５Ｄか
らの出寸法（Ｆ＋Ｈ）は６．０ｍｍであり、セミ沿面ギ
ャップ（Ｂ）の距離Ｂは１．７ｍｍとした。主気中ギャ
ップ（Ａ）での主放電では本質的に中心電極２の突き出
し量Ｈの影響を受けないため、曲線１０３は平坦な直線
を示す。これに対してセミ沿面放電での放電では突き出
し量Ｈの増加に伴い火花位置が燃焼室の壁面に近づいて
くるから着火性が低下し、曲線１０４は右肩下がりの曲
線を示す。主放電での着火性とセミ沿面放電での着火性
とに大きな乖離があると、主気中ギャップ（Ａ）での放
電からセミ沿面ギャップ（Ｂ）での放電に切り替わった
際にエンジンのトルクに変動を生じ好ましくない。着火
性の乖離を許容範囲に止めるため、中心電極２の突き出
し量Ｈは４．０ｍｍ以下であること（Ｈ≦４．０）が好
ましい。

【００３１】第２の理由は中心電極２の過熱によるプレ
イグニッションを防ぐためである。図１２は中心電極２
の突き出し量Ｈと中心電極２の温度との関係を示すグラ
フ図である。絶縁碍子１の突き出し量Ｆは３．０ｍｍで
あり、熱価５番のスパークプラグを用いた。中心電極２
の突き出し量Ｈが大きくなると絶縁碍子１による熱引き
が悪くなり中心電極２の先端の温度が高くなる。突き出
し量Ｈが５．０ｍｍになると中心電極２の先端の温度は
８５０゜Ｃを超え、プレイグニッションの可能性が出て
くる。従って、中心電極２の突き出し量Ｈは４．０ｍｍ
以下であること（Ｈ≦４．０）が好ましい。以上述べた
理由により、中心電極２の絶縁碍子１の下端面１Ｄから
の突き出し量Ｈは、１．０≦Ｈ≦４．０、（単位はｍ
ｍ）であることが好ましい。

【００３２】次に本発明の第２の実施の形態について図
面を参照して説明する。本実施の形態では、上記第１の
実施の形態に比して中心電極２の先端部の形状以外は変
更ないので説明を省略し、異なる部分のみ説明する。図
１３はスパークプラグの中心電極２’、平行接地電極１
１、セミ沿面接地電極１２の近傍を拡大して示す部分断
面図である。中心電極２’の先端径は絶縁碍子１の下端
面１Ｄから突出した根本部分に比べて縮径されている。
中心電極２’の先端径をＤ１、元径をＤ２とする。縮径
された中心電極２’の先端部は白金合金からなるチップ
２１がレーザー溶接により接合されて構成されている。
なお、本実施の形態では中心電極２’の絶縁碍子１の下
端面１Ｄからの突き出し量Ｈを２．０ｍｍとし、中心電
極２’が縮径を始める始点２２の絶縁碍子１の下端面１
Ｄからの突き出し量Ｊを０．６ｍｍとした。

【００３３】（０．４≦Ｄ１≦１．６、（単位はｍｍ）
とする根拠）中心電極２’の先端径Ｄ１は０．４ｍｍ以
上であり１．６ｍｍ以下であることが好ましい。先端径
Ｄ１は０．４ｍｍより小さいと、中心電極２’の先端部
分に白金合金やイリジウム合金を用いても火花による電
極消耗が大きくなり実用的でなくなる。

【００３４】図１４は中心電極先端径Ｄ１と主気中ギャ
ップ（Ａ）でのスパーク確率との関係を示すグラフ図で
ある。曲線１０５は「くすぶり」時ではない正常時の主
気中ギャップ（Ａ）でのスパーク確率を示している。ス
パークプラグには中心電極の元径Ｄ２が２．６ｍｍ、主
気中ギャップ（Ａ）の距離Ａが１．１ｍｍ、セミ沿面ギ
ャップ（Ｂ）の距離Ｂが１．４ｍｍのものを用いた。中
心電極２’の径が大きくなるに従って放電電圧が増加す
るため、正常時には中心電極先端径Ｄ１が１．６ｍｍを
超すと主気中ギャップ（Ａ）でのスパーク確率が１００
％から下がり、放電するギャップの場所が主気中ギャッ
プ（Ａ）かセミ沿面ギャップ（Ｂ）か不安定になる。以
上の理由により中心電極２’の先端径Ｄ１は０．４ｍｍ
以上１．６ｍｍ以下であること（０．４≦Ｄ１≦１．
６）が好ましい。

【００３５】（（Ｄ１＋０．３）≦Ｄ２、（単位はｍ
ｍ）とする根拠）「くすぶり」時にはセミ沿面ギャップ
（Ｂ）で飛火し、正常時には主気中ギャップ（Ａ）で安
定して飛火するためには、中心電極２’の根本部分の中
心電極元径Ｄ２は先端径Ｄ１より太い方が良い。また、
中心電極元径Ｄ２が太い方が中心電極先端部からの熱引
きが良くなり中心電極先端部の過熱を防ぐ。このため、
中心電極元径Ｄ２は（中心電極先端径Ｄ１＋０．３ｍ
ｍ）より大であることが好ましいと判断した。中心電極
元径Ｄ２の上限は絶縁碍子１の下端付近で絶縁のため必
要とされる絶縁碍子１の厚さにより必然的に決められ
る。

【００３６】（２．０≦Ｄ２、（単位はｍｍ）とする根
拠）中心電極の先端部の過熱を更に効果的に防止すると
共に、セミ沿面ギャップ（Ｂ）において放電した場合に
おける中心電極の消耗を抑制するためには、中心電極元
径Ｄ２を太くすることが望ましい。また、中心電極元径
Ｄ２を太くすることで電界の集中が緩和されることか
ら、正常時におけるセミ沿面ギャップ（Ｂ）への火花発
生割合を低減することができる。これをテストするた
め、主気中ギャップ（Ａ）の距離Ａを１．０ｍｍ、セミ
沿面放電ギャップ（Ｂ）の距離Ｂを１．５ｍｍ、セミ沿
面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃを０．５ｍｍとし、中心
電極元径Ｄ２を種々変化させた試料を用いて、エンジン
に装着し、６０００ｒｐｍ×ＷＯＴ（全開）耐久試験を
行った後の中心電極側面の消耗量の最大値Δｄによって
評価を行った。なお、使用したエンジンは直列６気筒２
リッターであり、試験条件は６０００ｒｐｍ×ＷＯＴ
（スロットル全開）４００時間である。また、試験を行
った点火装置には、火花放電エネルギ約７０ｍＪの一般
的なフルトランジスタ式点火装置を用いた。その結果、
次の表２に示すテスト結果を得た。表中において、◎は
最大消耗量Δｄが０．３５ｍｍ未満のものを示し、○は
最大消耗量Δｄが０．３５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下のも
のを示し、△は最大消耗量Δｄが０．５ｍｍを超えるも
のを示す。

【表２】Ｄ２寸法最大消耗量Δｄ１．５ △ １．７５ ○ ２．０ ◎ ２．２５ ◎ ２．５ ◎ 上記の表２から明らかなように、中心電極元径Ｄ２は
２．０ｍｍ以上（２．０≦Ｄ２）であることが好まし
い。中心電極元径Ｄ２が太くなると中心電極消耗量の最
大値Δｄが減少するのは、１スパーク当たりに消耗する
電極の体積はほぼ一定であると考えられていることと、
中心電極元径Ｄ２を太くすることで電界の集中が緩和さ
れることから、セミ沿面ギャップ（Ｂ）への火花発生割
合を低減することができるためであると考えられる。

【００３７】次に本発明の第３および第４の実施の形態
について図面を参照して説明する。本実施の形態では、
上記第１及び第２の実施の形態に比してセミ沿面接地電
極１２の形状以外は変更ないので説明を省略し、異なる
部分のみ説明する。図１５はスパークプラグの中心電極
２、平行接地電極１１、セミ沿面接地電極１２’及び主
体金具５下端の近傍を拡大して示す第３実施形態の部分
断面図である。セミ沿面接地電極１２’は直棒状に形成
されており、その側面が主体金具５の下端面５Ｄに抵抗
溶接されている。また、図１６はスパークプラグの中心
電極２、平行接地電極１１、セミ沿面接地電極１２’及
び主体金具５下端の近傍を拡大して示す第４実施形態の
部分断面図である。主体金具５の下端部に内径側に膨出
した膨出部５Ｅが形成されることにより、下端面５Ｄが
幅広状に形成されており、絶縁碍子１との間で補助ギャ
ップ（Ｋ）が設けられている。そして、その幅広状に形
成された下端面５Ｄに直棒状のセミ沿面接地電極１２’
が抵抗溶接されている。このように形成することによっ
て、セミ沿面接地電極１２’を主体金具端面の接合部の
極く近傍において中心電極２側に向けて略Ｌ字状に折り
曲げる必要がないため、折れや割れ等の製造上の不具合
を生じない。

【００３８】（総合テスト）本発明に係るスパークプラ
グの効果をテストするため、一般のスパークプラグ（形
式ＰＦＲ６Ｇ−１１）と、セミ沿面スパークプラグ（形
式ＢＫＲ６ＥＫＵＣ）と、本発明に係る第１及び第２の
実施の形態のスパークプラグを用いて「くすぶり」試験
と「チャネリング」試験とを行った。「くすぶり」試験
では、４サイクル汎用エンジンで単気筒４４０ｃｃのも
のを用い、チョーク半開でアイドリング運転を行うとい
う過酷な運転を行った。その結果、一般のスパークプラ
グでは５分間の運転で「くすぶり」のためエンジンスト
ールに至った。セミ沿面スパークプラグでは一般のスパ
ークプラグより長時間の運転に耐えたが、それでも１５
分間の運転で「くすぶり」のためエンジンストールに至
った。これに対して本発明に係る第１及び第２の実施の
形態のスパークプラグでは２０分間運転しても問題なく
運転を続けた。セミ沿面スパークプラグよりも本発明に
係るスパークプラグの方が良い理由は、本発明に係るス
パークプラグでは正常時には主気中ギャップ（Ａ）で飛
火するため燃焼状態が良く、「くすぶり」の原因となる
不完全燃焼を生ずる量が少ないからと考えられる。

【００３９】「チャネリング」試験では、圧力０．８Ｍ
Ｐａ（メガパスカル）の環境下でフルトランジスタ電源
にて１００Ｈｚで１００時間の連続スパーク耐久テスト
を行った。通常の燃焼室の点火直前の圧力は０．４ＭＰ
ａ程度であるから、圧力は加重している。この結果、セ
ミ沿面スパークプラグでは絶縁碍子の表面に大きなチャ
ネリング痕が残り、その深さは最大０．４ｍｍに達し
た。これに対して、一般のスパークプラグと本発明に係
る第１及び第２の実施の形態のスパークプラグでは何ら
チャネリング痕が検出できなかった。

【００４０】（その他の実施の形態）以上説明した各実
施の形態ではセミ沿面接地電極１２を２極としたが、セ
ミ沿面接地電極は単極であっても良いし３極以上の多極
としても良い。しかしながら、単極では絶縁碍子の端面
の全周に渡って火花でカーボンを焼き切るのが難しく、
火花清浄性が悪くなるので、セミ沿面接地電極は２極か
ら３極が好ましいと考える。また、絶縁碍子の先端内部
において中心電極の縮径（いわゆるサーモ）されていな
いスパークプラグについて説明したが、１段または２段
以上に縮径されているスパークプラグであっても良い。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、主なる
放電を行う平行接地電極の他に、絶縁碍子の下端面の近
傍にセミ沿面接地電極を備えるものであるから、絶縁碍
子の表面がカーボンで汚損された「くすぶり」時にはセ
ミ沿面接地電極からのセミ沿面放電によりカーボンを焼
き切る自己清浄作用を有し、なおかつ、主たる放電は平
行接地電極で行われるから、「くすぶり」に極めて強
く、高着火性を有し、「チャネリング」が殆ど発生せず
長寿命であるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係るスパークプラグの部分
断面図である。

【図２】図２（ａ）は第１の態様のスパークプラグの電
極近傍を拡大して示す部分断面図であり、図２（ｂ）は
セミ沿面接地電極１２を拡大して示す説明図である。

【図３】第２の態様のスパークプラグの電極近傍を拡大
して示す部分断面図である。

【図４】第３の態様のスパークプラグの電極近傍を拡大
して示す部分断面図である。

【図５】セミ沿面ギャップ（Ｂ）の距離Ｂと放電電圧と
の関係を示すグラフ図である。

【図６】縦軸に主気中ギャップ（Ａ）の距離Ａ、横軸に
セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃをとり、主気中ギ
ャップ（Ａ）及びセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）での飛火
率がそれぞれ５０％となる点をプロットした飛火率５０
％のグラフ図である。

【図７】プレデリバリ汚損テストの測定例を示すグラフ
図である。

【図８】セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃとプレデ
リバリ汚損テストＮ／Ｇとの関係を示すグラフ図であ
る。

【図９】図９（ａ）および図９（ｂ）は、中心電極の消
耗状態を示す説明図である。

【図１０】中心電極の突き出し量Ｈと最大消耗量Δｄと
の関係を示すグラフ図である。

【図１１】中心電極の突き出し量Ｈと着火限界となる空
燃費（Ａ／Ｆ）との関係を示すグラフ図である。

【図１２】中心電極の突き出し量Ｈと中心電極の先端の
温度とを示すグラフ図である。

【図１３】第２の実施の形態に係るスパークプラグの電
極近傍を拡大して示す部分断面図である。

【図１４】中心電極先端径Ｄ１と主気中ギャップ（Ａ）
でのスパーク確率との関係を示すグラフ図である。

【図１５】第３の実施の形態に係るスパークプラグの電
極近傍を拡大して示す部分断面図である。

【図１６】第４の実施の形態に係るスパークプラグの電
極近傍を拡大して示す部分断面図である。

【符号の説明】

１絶縁碍子１Ｄ絶縁碍子の下端面１Ｅ絶縁碍子の側周面２中心電極２′ 中心電極２Ａ中心電極の側周面５主体金具５Ｄ主体金具の下端面１１平行接地電極１２セミ沿面接地電極１２’ セミ沿面接地電極１２Ａ下端縁１２Ｂ上端縁１２Ｃセミ沿面接地電極の端面３０中心軸３１第１の延長線３２第２の延長線３３第３の延長線（Ａ）主気中ギャップＡ主気中ギャップの距離（Ｂ）セミ沿面ギャップＢセミ沿面ギャップの距離（Ｃ）セミ沿面碍子ギャップＣセミ沿面碍子ギャップの距離Ｄ１中心電極先端径Ｄ２中心電極元径Ｅ段差Ｆ絶縁碍子の突き出し量Ｈ中心電極の突き出し量Ｐ１第１および第２の延長線の交点Ｐ２第１および第３の延長線の交点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中心貫通孔を有する絶縁碍子と、前記中
心貫通孔に保持され前記絶縁碍子の下端面から下方に突
出するようにされた中心電極と、前記絶縁碍子を保持す
る主体金具と、その主体金具に一端が接合され他端が前
記中心電極の先端面に対向するように配設された平行接
地電極とを備え、前記平行接地電極と前記中心電極の先
端面とにより主気中ギャップ（Ａ）を形成したスパーク
プラグにおいて、前記主体金具に一端が接合され他端が
前記中心電極の側周面若しくは前記絶縁碍子の側周面に
対向するように配設された単数若しくは複数のセミ沿面
接地電極を備え、前記セミ沿面接地電極の他端の端面
と、この端面と対向する前記中心電極の側周面との間に
セミ沿面ギャップ（Ｂ）が形成されており、かつ、前記
セミ沿面接地電極の端面と、この端面と対向する前記絶
縁碍子の側周面との間にセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）が
形成されており、前記絶縁碍子の下端面の高さ位置と、
前記セミ沿面接地電極の端面の上端縁の高さ位置との段
差Ｅは、Ｅ≦＋０．７（単位はｍｍ、また、＋はセミ沿
面接地電極の端面の上端縁が絶縁碍子の下端面から下に
離れる方向を意味する）であり、前記セミ沿面ギャップ
（Ｂ）の距離Ｂが前記主気中ギャップ（Ａ）の距離Ａよ
り大であり、前記セミ沿面接地電極の端面及び前記絶縁
碍子を前記絶縁碍子の中心軸に沿って切断した場合に、
前記絶縁碍子の前記下端面を示す線を外方へ延長した第
１の延長線と、前記絶縁碍子のセミ沿面ギャップ（Ｂ）
部近傍の側周面を示す線を前記下端面の方向へ延長した
第２の延長線と、前記セミ沿面接地電極の端面を示す線
を下方へ延長した第３の延長線とを描いた場合に、前記
第１および第２の延長線の交点から前記第１および第３
の延長線の交点までの距離（以下、セミ沿面碍子ギャッ
プ（Ｃ）の距離Ｃと称する）が前記主気中ギャップ
（Ａ）の距離Ａより小であること、を特徴とするスパー
クプラグ。
【請求項２】前記主気中ギャップ（Ａ）の距離Ａ、前
記セミ沿面ギャップ（Ｂ）の距離Ｂ及び前記セミ沿面碍
子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃは、Ａ≦（０．８（Ｂ−Ｃ）
＋Ｃ）（単位はｍｍ）であることを特徴とする請求項１
記載のスパークプラグ。
【請求項３】前記セミ沿面ギャップ（Ｂ）の距離Ｂが
Ｂ≦２．２であり（単位はｍｍ、以下同じ）、前記セミ
沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃが０．４≦Ｃ≦（Ａ−
０．１）であること（Ａは主気中ギャップ（Ａ）の距
離）を特徴とする請求項１または２記載のスパークプラ
グ。
【請求項４】前記絶縁碍子の下端面の高さ位置と、前
記セミ沿面接地電極の端面の上端縁の高さ位置との段差
Ｅは、Ｅ≦＋０．５であること（単位はｍｍ、また、＋
はセミ沿面接地電極の先端面の上端縁が絶縁碍子の下端
面から下に離れる方向を意味する）を特徴とする請求項
１ないし３のいずれかに記載のスパークプラグ。
【請求項５】前記段差Ｅは、Ｅ≦−０．７であること
（単位はｍｍ）を特徴とする請求項４記載のスパークプ
ラグ。
【請求項６】前記中心電極の前記絶縁碍子の下端面か
らの突き出し量Ｈは、１．０≦Ｈ≦４．０であること
（単位はｍｍ、以下同じ）を特徴とする請求項１ないし
５のいずれかに記載のスパークプラグ。
【請求項７】前記中心電極の先端径は前記絶縁碍子の
下端面から突き出した根本部分に比べて縮径されてお
り、先端部分の中心電極先端径Ｄ１は０．４≦Ｄ１≦
１．６であり（単位はｍｍ、以下同じ）、絶縁碍子の下
端面における中心電極元径Ｄ２は、（Ｄ１＋０．３）≦
Ｄ２であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれ
かに記載のスパークプラグ。
【請求項８】前記中心電極元径Ｄ２は、２．０≦Ｄ２
であること（単位はｍｍ、以下同じ）を特徴とする請求
項７記載のスパークプラグ。
【請求項９】前記中心電極の先端部が、白金合金、イ
リジウム合金等の融点が１６００℃以上の貴金属により
構成されていることを特徴とする請求項１ないし８のい
ずれかに記載のスパークプラグ。
【請求項１０】前記セミ沿面接地電極は、直棒状であ
って、前記主体金具の下端面にこのセミ沿面接地電極の
側面が接合されていることを特徴とする請求項１ないし
９のいずれかに記載のスパークプラグ。