JP2002313523A - ガスエンジン用点火プラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 着火性能及び耐久性に優れたガスエンジン用
点火プラグを提供する。 【解決手段】 主燃焼室に連通する副燃焼室を備えた副
室式希薄燃焼方式のガスエンジンにおける副燃焼室に対
して配置されるガスエンジン用点火プラグであって、間
隔を隔てて対向配置される中心電極体Ｅｃの中心電極１
及び接地電極体Ｅｇの接地電極２が、イリジウムを主成
分として含む材料にて形成され、中心電極１における接
地電極２に対向する対接地電極対向面１ａに、凹入状態
で溝１Ａが形成され、中心電極１の径をＤ１、接地電極
２の径をＤ２、溝１Ａの幅をＷ、溝１Ａの深さをＨとす
ると、 Ｄ１＞１．５ｍｍ、Ｄ１÷１５＜Ｗ＜Ｄ１÷５、Ｈ＞Ｄ
１÷５、Ｄ２＞０．９×Ｄ１、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、主燃焼室に連通す
る副燃焼室を備えた希薄燃焼式のガスエンジンにおける
前記副燃焼室に対して配置されるガスエンジン用点火プ
ラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスエンジン用点火プラグとして、従
来、間隔を隔てて対向配置される中心電極体の中心電極
及び接地電極体の接地電極を、イリジウムを主成分とし
て含む材料にて形成し、中心電極における接地電極に対
向する対接地電極対向面に、凹入状態で溝を形成し、そ
の溝の幅Ｗ及び深さＨを、夫々、Ｗ＞０、Ｈ＞０に設定
したものがあった（例えば、特開平１１−２４２９８０
号公報参照）。つまり、中心電極と接地電極との間の火
花放電は、中心電極の対接地電極対向面に存在する角部
が火花放電の起点となり易いことから、対接地電極対向
面に溝を形成して、その溝における対接地電極対向面に
連なる角部も、中心電極における対接地電極対向面の周
縁部の角部と同様に、火花放電の起点となるように作用
させるようにして、火花発生の発生箇所を増やして、着
火性能を向上しようとするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ガスエンジ
ンには、主燃焼室に連通する副燃焼室を備えた副室式希
薄燃焼方式のガスエンジンがあるが、そのような副室式
希薄燃焼方式のガスエンジンにおいては、点火プラグ
は、副燃焼室内の混合気に点火すべく、副燃焼室に対し
て配置される。副室式希薄燃焼方式のガスエンジンは、
圧縮比が高く、空気過剰率が大きい希薄混合気を燃焼さ
せる必要があり、しかも、副燃焼室は気流が速くて空燃
比のバラツキが大きくて、着火性が変わり易いことか
ら、ガスエンジン用点火プラグを副室式希薄燃焼方式の
ガスエンジンに用いる場合においては、一般のガスエン
ジンに用いる場合に比べて、高温雰囲気（例えば、８０
０°Ｃ以上）に曝されると共に、火花放電のための要求
電圧が高くなることから、着火性能の向上に加えて、耐
久性の向上が望まれる。

【０００４】しかしながら、従来のガスエンジン用点火
プラグを、このような副室式希薄燃焼方式のガスエンジ
ン用として用いると、以下に説明するように、耐久性の
面で問題があった。即ち、中心電極の対接地電極対向面
に溝を形成するものの、その溝の条件は、単に、幅Ｗ＞
０、及び、深さＨ＞０に設定してあるだけであるので、
幅Ｗが狭すぎたり、深さＨが浅すぎたりする場合は、火
花放電の起点となって火花放電を促進させるという溝の
火花放電促進作用が低下してくる。つまり、運転に伴っ
てイリジウムが析出するという、所謂、発汗現象によ
り、溝の両側の縁部がつながって、火花放電促進作用が
低下するので、着火性能が悪くなる。又、深さＨが浅す
ぎる場合は、運転に伴って電極が消耗する（揮発によ
る）ことにより、溝自体がなくなってしまうことにな
り、この場合も、火花放電促進作用が低下して、着火性
能が悪くなる。一方、幅Ｗが広すぎると、中心電極自体
の体積が少なくなることから、運転に伴う中心電極の消
耗が速くなって、放電ギャップが広がる速さが速くなる
ので、運転時間経過に伴う要求電圧の上昇率が大きくな
って、要求電圧が上限に達するのが速くなって、寿命が
短くなる。ちなみに、幅Ｗを広くするのに伴って、中心
電極の径を大きくして、幅Ｗを広くすることによる体積
の減少を抑制することが想定されるが、中心電極の径を
大きくするほど要求電圧が高くなるので、実用的なもの
ではない。

【０００５】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、着火性能及び耐久性に優れたガ
スエンジン用点火プラグを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】〔請求項１記載の発明〕
請求項１に記載の特徴構成は、間隔を隔てて対向配置さ
れる中心電極体の中心電極及び接地電極体の接地電極
が、イリジウムを主成分として含む材料にて形成され、
前記中心電極における前記接地電極に対向する対接地電
極対向面に、凹入状態で溝が形成され、前記中心電極の
径をＤ１、前記接地電極の径をＤ２、前記溝の幅をＷ、
前記溝の深さをＨとすると、 Ｄ１＞１．５ｍｍ、 Ｄ１÷１５＜Ｗ＜Ｄ１÷５、 Ｈ＞Ｄ１÷５、 Ｄ２＞０．９×Ｄ１、 となるように構成されていることにある。即ち、本発明
の発明者らは、ガスエンジン用点火プラグにおいて、着
火性能及び耐久性の両方を向上すべく、鋭意研究した結
果、中心電極における接地電極に対向する対接地電極対
向面に、凹入状態で溝を形成し、中心電極の径をＤ１、
接地電極の径をＤ２、溝の幅をＷ、溝の深さをＨとする
と、 Ｄ１＞１．５ｍｍ、 Ｄ１÷１５＜Ｗ＜Ｄ１÷５、 Ｈ＞Ｄ１÷５、 Ｄ２＞０．９×Ｄ１、 となるように構成することにより、着火性能及び耐久性
の両方を向上することができることを見出した。つま
り、中心電極の材料として、高融点のイリジウムを主成
分とする材料を採用すると共に、中心電極の径Ｄ１をＤ
１＞１．５ｍｍに設定して、中心電極の径Ｄ１を一般
（例えば、１ｍｍ程度）よりも大きくすることにより、
運転に伴う中心電極の消耗を抑制しながら、中心電極の
径を大きくすることにより要求電圧が高くなる傾向とな
るのを、中心電極の対接地電極対向面に溝を形成して、
その溝の火花放電促進作用により火花放電を起こし易く
して、要求電圧が高くなるのを抑制している。又、接地
電極の材料として、高融点のイリジウムを主成分とする
材料を採用することにより、接地電極の耐久性を向上し
ながら、接地電極の径Ｄ２をＤ２＞０．９×Ｄ１に設定
することにより、中心電極の対接地電極対向面に形成し
た溝の火花放電促進作用により、要求電圧が高くなるの
を抑制しながら、中心電極と接地電極との対向面積を広
くして、火花が発生する範囲を広くしているのである。
又、溝の幅Ｗを、Ｄ１÷１５＜Ｗ＜Ｄ１÷５に設定する
ことにより、溝の幅Ｗが狭すぎることによる火花放電促
進作用の低下を十分に抑制し、又、溝の幅Ｗが広すぎる
ことによる要求電圧上昇率の増大を十分に抑制してい
る。つまり、幅Ｗを（Ｄ１÷１５）よりも大きく設定す
ることにより、幅Ｗを（Ｄ１÷１５）以下に設定する場
合と比べて、発汗現象により溝の両側の縁部がつながる
のを十分に抑制し、又、幅Ｗを（Ｄ１÷５）よりも小さ
く設定することにより、幅Ｗを（Ｄ１÷５）以上に設定
する場合と比べて、中心電極の径Ｄ１を不必要に大きく
するのを回避しながら、溝の形成により中心電極の体積
が少なくなって、運転に伴う中心電極の消耗が速くなる
ことにより、放電ギャップが広がる速さが速くなって、
要求電圧の上昇率が大きくなるのを十分に抑制してい
る。又、溝の深さＨを、Ｈ＞Ｄ１÷５に設定することに
より、運転に伴って電極が消耗することにより、溝自体
が消滅してしまうのを防止している。要するに、中心電
極及び接地電極の材料として、高融点のイリジウムを主
成分とする材料を採用し、中心電極の対接地電極対向面
に溝を形成し、中心電極の径Ｄ１をＤ１＞１．５ｍｍに
設定し、溝の幅ＷをＤ１÷１５＜Ｗ＜Ｄ１÷５に設定
し、溝の深さＨをＨ＞Ｄ１÷５に設定し、接地電極の径
Ｄ２をＤ２＞０．９×Ｄ１に設定することにより、耐久
性を向上すべく中心電極の径を一般よりも大きくし、且
つ、火花放電の発生範囲を広くして着火性能を向上すべ
く中心電極と接地電極との対向面積を広くしながらも、
溝の火花放電促進作用により、低要求電圧にて火花放電
を起こし易くし、しかも、溝の火花放電促進作用を長期
間にわたって持続させることができるようになり、もっ
て、長期間にわたって、優れた着火性能を持続させるこ
とができるようになった。従って、優れた着火性能及び
耐久性を有して、副室式希薄燃焼方式のガスエンジン用
として要求される高い着火性能及び高い耐久性を十分に
満足し得るガスエンジン用点火プラグを提供することが
できるようになった。

【０００７】〔請求項２記載の発明〕請求項２に記載の
特徴構成は、前記溝における前記対接地電極対向面に連
なる角部の長さの和が、前記中心電極における前記対接
地電極対向面の周縁部の長さ以上になるように構成され
ていることにある。請求項２に記載の特徴構成によれ
ば、溝における対接地電極対向面に連なる角部の長さの
和が、中心電極における対接地電極対向面の周縁部の長
さ以上になるように構成されているので、火花放電の起
点となり易い角部の長さが長くなって、火花発生の発生
箇所が増加することから、要求電圧を一段と低くしなが
ら、着火性能を一段と向上することができる。ちなみ
に、溝をその端部が中心電極の周縁部を貫通する状態で
形成する場合は、「中心電極における対接地電極対向面
の周縁部の長さ」は、中心電極の全周の長さから、中心
電極の周縁部が溝の形成によりなくなった部分の長さを
減じた値になり、溝をその端部が中心電極の周縁部に達
しない状態で形成する場合は、「中心電極における対接
地電極対向面の周縁部の長さ」は、中心電極の全周の長
さに等しい。従って、要求電圧を一段と低くしながら着
火性能を一段と向上する上で好ましい具体構成を提供す
ることができる。

【０００８】〔請求項３記載の発明〕請求項３に記載の
特徴構成は、前記溝が、十字状で、その十字状の各端部
が前記中心電極の周縁部を貫通する状態で形成されてい
ることにある。請求項３に記載の特徴構成によれば、溝
が十字状であるので、溝における対接地電極対向面に連
なる角部の長さの和を長くすることができるようにしな
がら、十字状の溝を加工するに当たっては、その十字状
の各端部が中心電極の周縁部を貫通する状態で形成する
ことにより、各端部が中心電極の周縁部に達しないよう
に形成する場合に比べて、溝を容易に加工することがで
きる。従って、溝の加工を容易にできるようにして本発
明の実施コストを低減しながら、要求電圧を一段と低く
すると共に着火性能を一段と向上する上で好ましい具体
構成を提供することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態を説明する。本発明のガスエンジン用点火プ
ラグ（以下、単に点火プラグと記載する場合がある）Ｐ
は、副室式希薄燃焼式のガスエンジンに用いるものであ
り、このガスエンジンは、図１に示すように、シリンダ
１１にピストン１２を往復摺動自在に内嵌し、シリンダ
１１内においてピストン１２の頂部側に主燃焼室１３が
形成されるように構成すると共に、その主燃焼室１３の
頂部に連通する状態で、主燃焼室１３よりも容積が小さ
い副燃焼室１４を設けてある。主燃焼室１３に連通する
吸気ポート１５に吸気弁１６を備え、主燃焼室１３に連
通する排気ポート１７に排気弁１８を備え、並びに、副
燃焼室１４に連通する副燃焼用ガスポート１９に副燃焼
用ガス弁２０を備え、点火プラグＰを、副燃焼室１４内
の混合気に点火するように設けてある。

【００１０】そして、吸気工程において、副燃焼用ガス
ポート１９から副燃焼室１４に燃料ガスが供給され、吸
気ポート１５から主燃焼室１３に空気過剰率λが１．７
より大きい予混合気が供給されるようにして、希薄燃焼
させるように構成してある。

【００１１】そして、本実施形態においては、ガスエン
ジンは、以下に説明するようにミラーサイクルを採用し
ている。即ち、吸気工程においては、ピストン１２が下
死点を過ぎて所定量（例えば、１／２程度）上昇してか
ら、吸気弁１６及び副燃焼用ガス弁２０を閉じ、以降、
実質的な圧縮工程が行われ、ピストン１２が上死点に達
した頃に、点火プラグＰが作動して、副燃焼室１４の混
合気に点火されると共に、副燃焼室１４から炎が主燃焼
室１３に噴出して、主燃焼室１３の混合気が燃焼して、
ピストン１２が押し下げられて膨張工程が始まり、その
膨張工程においては、ピストン１２が下死点まで押し下
げられ、以降、排気工程が行われるようにして、膨張比
が圧縮比よりも大になるようにしてある。つまり、膨張
比が圧縮比よりも大になるようにすることにより、ノッ
キングを防止して効率を向上させている。ちなみに、圧
縮比は、８〜１５の範囲の値に適宜設定する。

【００１２】次に、点火プラグＰについて説明する。図
２に示すように、点火プラグＰは、中心電極体Ｅｃの中
心電極１と接地電極体Ｅｇの接地電極２とを放電ギャッ
プＧを隔てて対向配置する状態で、接地電極体Ｅｇをハ
ウジング３に保持すると共に、中心電極体Ｅｃをハウジ
ング３に保持した絶縁碍子４の貫通孔４ａに挿入保持し
て構成してある。

【００１３】ハウジング３は、鉄等の金属材料にて概ね
円筒形状に形成すると共に、外周部に、ガスエンジンに
取り付けるためのネジ部３ａを形成し、このハウジング
３内に、アルミナ等の絶縁材料にて形成した絶縁碍子４
の一端側を挿入して保持してある。絶縁碍子４には、ハ
ウジング３の軸心方向に沿う方向に貫通する貫通孔４ａ
を形成してある。

【００１４】図３及び図４にも示すように、中心電極体
Ｅｃは、概ね円柱形状の中心電極基部５と、その中心電
極基部５の先端に接合した円柱形状の中心電極１とを備
えて構成してある。中心電極１は、中心電極基部５の先
端に、その中心電極基部５と略同軸状に位置させて、溶
接により接合してある。中心電極１において、接地電極
２と対向する対接地電極対向面１ａに、凹入状態で溝１
Ａを形成してある。その溝１Ａは、十字状で、その十字
状の各端部が中心電極１の周縁部を貫通する状態で形成
してある。

【００１５】そして、中心電極１が絶縁碍子４から突出
する状態で、中心電極基部５を絶縁碍子４の貫通孔４ａ
の一端側（ハウジング３に挿入している側）に挿入する
ことにより、中心電極体Ｅｃをハウジング３とは電気的
に絶縁した状態で、絶縁碍子４に保持してある。又、絶
縁碍子４の貫通孔４ａの他端側には、中心電極基部５に
対して電気的に接続した状態で、端子部６を、その一端
が絶縁碍子４から突出する状態で、挿入して保持してあ
る。

【００１６】中心電極１は、イリジウム（Ｉｒ）を８０
％以上含んで、イリジウムを主成分とする合金にて形成
してあり、例えば、イリジウムを９０％程度含み、ロジ
ウム（Ｒｈ）を１０％程度含む合金を使用する。中心電
極基部５は、内材と外材とから構成し、内材は、銅等の
熱伝導性に優れた金属材料にて形成し、外材は、ニッケ
ル基合金等の耐熱性と耐蝕性に優れた金属材料にて形成
してある。

【００１７】図３にも示すように、接地電極体Ｅｇは、
概ねＪ字状に形成した接地電極基部７と、その先端の湾
曲部分の内方面に接合した円板状の接地電極２とを備え
て構成してある。接地電極２は、一方の面を接地電極基
部７に当て付けた姿勢で、溶接により接地電極基部７に
接合してある。そして、接地電極２が放電ギャップＧを
有して中心電極１に対向する姿勢で、接地電極基部７の
基端をハウジング３に溶接することにより、接地電極体
Ｅｇをハウジング３に保持してある。中心電極１と接地
電極２との間の放電ギャップＧは、適宜設定することが
できるが、例えば、０．２〜０．４ｍｍの範囲で適宜設
定する。

【００１８】接地電極２も、中心電極１と同様に、イリ
ジウムを８０％以上含んで、イリジウムを主成分とする
合金にて形成してあり、例えば、イリジウムを９０％程
度含み、ロジウムを１０％程度含む合金を用いることが
できる。接地電極基部７も、中心電極基部５と同様に、
内材と外材とから構成し、内材は、銅等の熱伝導性に優
れた金属材料にて形成し、外材は、ニッケル基合金等の
耐熱性と耐蝕性に優れた金属材料にて形成してある。

【００１９】そして、本発明においては、上述のよう
に、中心電極１及び接地電極２をイリジウムを主成分と
して含む材料にて形成すると共に、中心電極１の対接地
電極対向面１ａに凹入状態で溝１Ａを形成することに加
えて、図３及び図４に示すように、中心電極１の径Ｄ
１、接地電極２の径Ｄ２、溝１Ａの幅Ｗ、及び、溝１Ａ
の深さＨとして、それらを夫々、以下に示すように設定
して、中心電極１及び接地電極２の条件を設定してあ
る。 Ｄ１＞１．５ｍｍ、 Ｄ１÷１５＜Ｗ＜Ｄ１÷５、 Ｈ＞Ｄ１÷５、 Ｄ２＞０．９×Ｄ１。

【００２０】更に、図４に示すように、溝１Ａにおける
対接地電極対向面１ａに連なる角部を１ｂとし、中心電
極１における対接地電極対向面１ａの周縁部を１ｃとす
ると、溝１Ａにおける対接地電極対向面１ａに連なる角
部１ｂの長さの和が、中心電極１における対接地電極対
向面１ａの周縁部１ｃの長さの和以上になるように構成
してある。

【００２１】次に、図５ないし図７に基づいて、中心電
極及び接地電極の条件（以下、単に電極条件と記載する
場合がある）を上述のように設定することにより、耐久
性を向上し得ることを検証した結果を説明する。尚、以
下で説明する検証試験では、供試用の点火プラグを２８
０ｋＷの副室式希薄燃焼式でミラーサイクルを採用した
ガスエンジンに搭載して、ガスエンジンを運転して、要
求電圧を測定することにより、点火プラグの性能を評価
した。供試用の点火プラグは、いずれも、放電ギャップ
Ｇを０．３ｍｍに設定している。

【００２２】供試する点火プラグにおいては、要求電圧
の限界値を３５ｋＶとして、要求電圧が３５ｋＶに達す
るまでの間は、性能が維持されている状態であるとし
た。又、検証試験に供試する点火プラグにおいて、中心
電極１の対接地電極対向面１ａに溝１Ａを形成する場合
は、その溝１Ａは、十字状で、その十字状の各端部が中
心電極１の周縁部を貫通する状態で形成してある。

【００２３】図５及び図７において、「Ｉｒ／」、「Ｐ
ｔ／Ｉｒ」、「Ｐｔ／Ｎｉ」は、中心電極１及び接地電
極２夫々の材料を示し、「Ｉｒ／」は、イリジウムを８
０％以上含むイリジウムを主成分とする合金であって、
本発明の条件を満足する材料であり、「Ｐｔ／Ｉｒ」
は、白金を８０％程度含み、イリジウムを２０％程度含
む白金を主成分とする合金であり、「Ｐｔ／Ｎｉ」は、
白金とニッケルの合金である。又、図５及び図７におい
て、中心電極１の材料、中心電極１の径Ｄ１、十字溝１
Ａの幅Ｗ、十字溝１Ａの深さＨ、接地電極２の材料、及
び、接地電極２の径Ｄ２の夫々において、上記のように
設定した条件を満足する場合は「○」、満足しない場合
は「×」にて示す。

【００２４】先ず、第１検証試験について説明する。第
１検証試験では、本発明の電極条件を満足する点火プラ
グとして、図５の＃及び ＃の点火プラグを供試
し、比較用の点火プラグとして、図５の＃及び＃の
点火プラグを供試し、運転時間の経過に伴う要求電圧の
上昇を調べて、性能を比較した。図６に、運転時間と要
求電圧との関係を示す。つまり、本発明の電極条件を満
足する点火プラグ＃及び＃において、＃は＃よ
りも中心電極１の径Ｄ１を大きくしたものであり、中心
電極１の径Ｄ１と耐久性の関係を調べるものである。比
較用の点火プラグ＃は、溝１Ａの幅Ｗが０．８ｍｍで
あって本発明の条件（０．１０＜Ｗ＜０．３１）よりも
大きい以外は、＃と同様である。又、比較用の点火プ
ラグ ＃は、中心電極１に溝１Ａを形成していず、接
地電極２の材料がＰｔ／Ｎｉである点で、本発明の電極
条件を満足しないものである。

【００２５】図６に示すように、要求電圧が限界値の３
５ｋＶに達する時間は、共に本発明の電極条件を満足す
る点火プラグ＃及び＃は、夫々、約２１００時間、
約２７００時間であり、これに対して、十字溝１Ａを形
成しているものの、幅Ｗが狭い点で本発明の電極条件か
ら外れる比較用の＃は、約１０５０時間であり、又、
溝１Ａを形成していない比較用の＃は５００時間であ
り、本発明の電極条件に設定することにより、耐久性を
向上できることが分かる。又、＃と＃とを比較する
と分かるように、溝１Ａを形成するにしても、溝１Ａの
幅Ｗが狭いと大幅な耐久性の向上は期待できず、Ｄ１÷
１５＜Ｗ＜Ｄ１÷５に設定することが重要である。又、
＃と＃とを比較すると分かるように、本発明の電極
条件を満足しながらも、中心電極１の径Ｄ１を大きくす
る方が耐久性をより向上する上で有効である。但し、中
心電極１の径Ｄ１を大きくしすぎると、イリジウムが高
価であることから、点火プラグのコストアップにつなが
り好ましくない。例えば、１．５ｍｍ＜Ｄ１＜２．５ｍ
ｍの範囲が、耐久性の向上及びコストアップの回避の両
面において好ましい。

【００２６】次に、図７に基づいて、第２検証試験につ
いて説明する。この第２検証試験では、電極条件が種々
に異なる点火プラグを供試して、ガスエンジンの運転時
間が２０００時間に達した時点での要求電圧にて耐久性
を満足しているか否かを判定し、運転時間が２０００時
間経過時点の要求電圧が３５ｋＶ以下の点火プラグを、
耐久性が所定どおりに満足されているとして、図７にお
いて判定の項に、「○」 を記載し、３５ｋＶを越える点
火プラグを、耐久性が満足されていないとして、「×」
を記載している。

【００２７】＃１〜＃３は、いずれも中心電極１の径Ｄ
１が本発明の条件よりも小さく、中心電極１に溝１Ａを
形成していないものであり、いずれも耐久性が満足され
ていなかった。但し、＃１〜＃３のうち、＃３だけが、
中心電極１及び接地電極２共にイリジウムを主成分とす
る合金にて形成されたものであり、接地電極２がイリジ
ウムを主成分とする合金にて形成されていない＃１及び
＃２に比べて、要求電圧が３５ｋＶに達するまでの時間
が２倍以上に長く、中心電極１及び接地電極２共にイリ
ジウムを主成分とする合金にて形成することにより耐久
性が延びることが分かる。

【００２８】＃４は、溝１Ａの条件は本発明の条件を満
足するものの、中心電極１の径Ｄ１が１．２５ｍｍであ
って本発明の条件よりも小さいものであり、耐久性が満
足されていなかった。

【００２９】＃５〜＃７は、中心電極１の径Ｄ１がいず
れも１．５５ｍｍであって、本発明の条件を満足するも
のであるが、そのうち＃５及び＃６はその他全て本発明
の条件を満足するものであり、＃７は、溝１Ａの幅Ｗが
０．６ｍｍであって本発明の条件（０．１０＜Ｗ＜０．
３１）よりも大きいものである。＃５及び＃６は耐久性
が満足されているが、＃７は耐久性が満足されていず、
溝１Ａの幅Ｗとして、Ｗ＜Ｄ１÷５とする必要があるこ
とが分かる。

【００３０】＃８〜＃１２は、中心電極１の径Ｄ１がい
ずれも１．６ｍｍであって、本発明の条件を満足するも
のであるが、そのうち＃１１はその他全て本発明の条件
を満足するものであり、＃８は、溝１Ａの幅Ｗが０．１
ｍｍであって本発明の条件（０．１１＜Ｗ＜０．３２）
よりも小さいものであり、＃９及び＃１０は溝１Ａの深
さＨが夫々０．３ｍｍ、０．１３ｍｍであって本発明の
条件（Ｈ＞０．３２）よりも小さいものであり、＃１２
は、接地電極２の径Ｄ２が１．４ｍｍであって本発明の
条件（Ｄ２＞１．４４）よりも小さいものである。＃１
１は耐久性が満足されているが、＃８、＃９、＃１０及
び＃１２のいずれも耐久性が満足されていない。溝１Ａ
の幅ＷとしてＷ＞Ｄ１÷１５であり、溝１Ａの深さＨと
してＨ＞Ｄ１÷５であり、接地電極２の径Ｄ２としてＤ
２＞０．９×Ｄ１である必要があることが分かる。

【００３１】＃１３及び＃２１は、本発明の電極条件を
全て満足するものであり、耐久性が満足されている。

【００３２】＃１４〜＃１６は、中心電極１の径Ｄ１が
いずれも１．８ｍｍであって、本発明の条件を満足する
ものであるが、そのうち＃１４はその他全て本発明の条
件を満足するものであり、＃１５は、溝１Ａの幅Ｗが
０．４５ｍｍであって本発明の条件（０．１２＜Ｗ＜
０．３６）よりも大きく、接地電極２の径Ｄ２が１．４
５ｍｍであって本発明の条件（Ｄ２＞１．６２）よりも
小さいものであり、＃１６は溝１Ａの幅Ｗが０．８ｍｍ
であって本発明の条件（０．１２＜Ｗ＜０．３６）より
も大きいものである。＃１４は耐久性が満足されている
が、＃１５、＃１６のいずれも耐久性が満足されていな
い。溝１Ａの幅ＷとしてＷ＜Ｄ１÷５であり、接地電極
２の径Ｄ２としてＤ２＞０．９×Ｄ１である必要がある
ことが分かる。

【００３３】＃１７〜＃２０は、中心電極１の径Ｄ１が
いずれも２．０ｍｍであって、本発明の条件を満足する
ものであるが、そのうち＃１８及び＃１９はその他全て
本発明の条件を満足するものであり、＃１７は、溝１Ａ
の幅Ｗが０．１３ｍｍであって本発明の条件（０．１３
＜Ｗ＜０．４０）よりも小さく、溝１Ａの深さＨが０．
２５ｍｍであって本発明の条件 （Ｈ＞０．４０）より
も小さいものであり、＃２０は、溝１Ａの幅Ｗが０．５
ｍｍであって本発明の条件（０．１３＜Ｗ＜０．４０）
よりも大きく、溝１Ａの深さＨが０．３０ｍｍであって
本発明の条件（Ｈ＞０．４０）よりも小さいものであ
る。＃１８及び＃１９は耐久性が満足されているが、＃
１７、＃２０のいずれも耐久性が満足されていない。溝
１Ａの幅ＷとしてＤ１÷１５＜Ｗ＜Ｄ１÷５であり、溝
１Ａの深さＨとしてＨ＞Ｄ１÷５である必要があること
が分かる。

【００３４】上記の第１及び第２検証試験から、中心電
極１及び接地電極２の条件として、下記のように設定す
ることにより、耐久性を向上することができることが分
かった。 Ｄ１＞１．５ｍｍ、 Ｄ１÷１５＜Ｗ＜Ｄ１÷５、 Ｈ＞Ｄ１÷５、 Ｄ２＞０．９×Ｄ１。 又、中心電極１の径Ｄ１を大きくする方が耐久性をより
向上する上で有効であることが分かった。

【００３５】〔別実施形態〕次に別実施形態を説明す
る。 （イ） 接地電極２の対接地電極対向面１ａに凹入状態
で形成する溝１Ａの形状は、上記の実施形態において例
示した「十字状」で、その「十字状」の各端部が中心電
極１の周縁部を貫通する状態に形状に限定されるもので
はない。例えば、図８の（イ）に示すように、「十字
状」で、その「十字状」の各端部が中心電極１の周縁部
に達しない形状としても良い。あるいは、図８の（ロ）
に示すように、「 二の字状」 で、「二の字状」の各端部
が中心電極１の周縁部を貫通する形状や、図８の（ハ）
に示すように、「Ｙ字状」 で、「Ｙ字状」の各端部が中
心電極１の周縁部を貫通する形状でも良い。あるいは、
図８の（ニ）に示す「○状」 や、図８の（ホ）に示す
「□状」の環状に形成しても良い。但し、溝１ａの形状
を種々に変更するにしても、着火性能を一層向上する面
では、溝１Ａにおける対接地電極対向面１ａに連なる角
部１ｂの長さの和が、中心電極１における対接地電極対
向面１ａの周縁部１ｃの長さ以上になるように構成する
のが好ましい。

【００３６】（ロ） 中心電極１の径Ｄ１としては、Ｄ
１＞１．５ｍｍの条件で種々に設定することが可能であ
るが、耐久性の向上及びコストアップの回避を両立させ
る面では、１．５ｍｍ＜Ｄ１＜２．５ｍｍの範囲が好ま
しい。又、接地電極２の径Ｄ２も、Ｄ２＞０．９×Ｄ１
の条件で種々に設定することが可能であるが、大きくし
すぎるとコスト面で不利となることから、接地電極２の
径Ｄ２は、耐久性の向上及びコストアップの回避を両立
させる面では、０．９×Ｄ１＜Ｄ２≦１．２×Ｄ１の範
囲内で設定するのが好ましい。

【００３７】（ハ） 溝１Ａの深さＨはＨ＞Ｄ１÷５の
条件で種々に設定することが可能であり、大きくするほ
ど、耐久性向上の面で有効となるが、一方では、大きく
しすぎると、中心電極１の強度が弱くなるので、考慮す
る必要がある。

【００３８】（ニ） 中心電極１及び接地電極２を形成
するイリジウムを主成分とする合金としては、イリジウ
ムを８０％以上含むものが好ましく、イリジウムを９０
％程度含むものが、耐久性の向上及びコストアップの回
避を両立させる面で好ましい。イリジウムを主成分とす
る合金としては、上記の実施形態において例示したロジ
ウム以外に、そのロジウム、白金（Ｐｔ）、パラジウム
（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ニッケルのうちのいず
れか一つ以上を含む合金を用いることが可能である。

【００３９】（ホ） 副室式希薄燃焼式のガスエンジン
の空気過剰率λは、種々に設定することが可能である
が、１．７以上に設定するのが、低ＮＯｘ化の面で好ま
しい。

【００４０】（ヘ） 上記の実施形態においては、本発
明による点火プラグを用いる副室式希薄燃焼式のガスエ
ンジンとしては、副室式希薄燃焼式のガスエンジン全般
に有効であり、ミラーサイクルを採用したものに限定さ
れるものではなく、例えば、ミラーサイクルを採用しな
い通常のもの、即ち、ピストン１２が下死点に達した頃
に吸気弁１６を閉じるように構成したものにも用いるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】副室式希薄燃焼式のガスエンジンの概略図

【図２】実施形態に係るガスエンジン用点火プラグの全
体概略図

【図３】実施形態に係るガスエンジン用点火プラグの中
心電極及び接地電極の付近の詳細図

【図４】実施形態に係るガスエンジン用点火プラグの中
心電極の斜視図

【図５】第１検証試験における供試点火プラグの電極条
件を示す図

【図６】第１検証試験の結果を示す図

【図７】第２検証試験の結果を示す図

【図８】別実施形態に係るガスエンジン用点火プラグの
中心電極の平面図

【符号の説明】

１ 中心電極 １ａ 対接地電極対向面 １ｂ 角部 １ｃ 周縁部 １Ａ 溝 ２ 接地電極 １３ 主燃焼室 １４ 副燃焼室 Ｅｃ 中心電極体 Ｅｇ 接地電極体 Ｐ ガスエンジン用点火プラグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤若 貴生 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 清水 俊和 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 石黒 博也 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3G019 KA01 5G059 AA01 AA04 CC02 DD23

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主燃焼室に連通する副燃焼室を備えた副
   室式希薄燃焼方式のガスエンジンにおける前記副燃焼室
   に対して配置されるガスエンジン用点火プラグであっ
   て、 間隔を隔てて対向配置される中心電極体の中心電極及び
   接地電極体の接地電極が、イリジウムを主成分として含
   む材料にて形成され、 前記中心電極における前記接地電極に対向する対接地電
   極対向面に、凹入状態で溝が形成され、 前記中心電極の径をＤ１、前記接地電極の径をＤ２、前
   記溝の幅をＷ、前記溝の深さをＨとすると、 Ｄ１＞１．５ｍｍ、 Ｄ１÷１５＜Ｗ＜Ｄ１÷５、 Ｈ＞Ｄ１÷５、 Ｄ２＞０．９×Ｄ１、 となるように構成されているガスエンジン用点火プラ
   グ。
2. 【請求項２】 前記溝における前記対接地電極対向面に
   連なる角部の長さの和が、前記中心電極における前記対
   接地電極対向面の周縁部の長さ以上になるように構成さ
   れている請求項１記載のガスエンジン用点火プラグ。
3. 【請求項３】 前記溝が、十字状で、その十字状の各端
   部が前記中心電極の周縁部を貫通する状態で形成されて
   いる請求項１又は２記載のガスエンジン用点火プラグ。