JP2006012464A - スパークプラグおよびそれを備えた内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンヘッドにスパークプラグが係合した際のエンジンヘッドと主体金具との間隙における燃焼室側からみた奥行きを設定することで、熱引きを良好に行うことができるスパークプラグおよびそれを備えた内燃機関を提供する。
【解決手段】
スパークプラグ１００の先端側付近にて、主体金具５の外径が細くなるようにテーパー状の段部５４が形成されており、エンジンヘッド２００の取付孔２０１内に形成された段部２１０に当接している。軸線O方向において、この段部５４の燃焼室側の端部である基端５８と、主体金具５の先端面５７との距離Ｌ０は、１ｍｍ以上７ｍｍとなっている。このように大きさを規定することで、内燃機関の稼働時に、主体金具５の外周面５５と取付孔２０１の内周面２０２との間に入り込む高温の燃焼ガスや煤等の異物の量を制限でき、スパークプラグの耐熱性が向上する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自身の先端側に内燃機関のエンジンヘッドに取り付けるためのねじ部が非形成のスパークプラグおよびそれを備えた内燃機関に関するものである。

従来、内燃機関には点火のためのスパークプラグが用いられている。一般的なスパークプラグは、中心電極が挿設された絶縁碍子を保持する主体金具と、この主体金具の先端部に溶接された接地電極を有しており、この接地電極の他端部と、中心電極の先端部とが対向して火花放電ギャップを形成している。そして、中心電極と接地電極との間で火花放電が行われる。

このようなスパークプラグを内燃機関に組み付けるには、通常、主体金具の外周面上に設けた雄ねじを、エンジンヘッドに設けた雌ねじと係合させている。近年、内燃機関の小型化への要望から、スパークプラグの小型化が図られているが、主体金具に雄ねじを形成すると、ネジ山を除く部分の主体金具の径方向の肉厚が薄くなり、強度的な問題が発生する。そこで、こうした内燃機関に対し、ねじを形成していない（非形成である）主体金具を用いることが提案されている（例えば特許文献１参照。）。

また、ねじが非形成であると主体金具とエンジンヘッドとの間に隙間が生ずるが、内燃機関の稼働時に、その隙間内に高温の燃焼ガスや煤等の異物が入り込むと熱伝導効率が低下してスパークプラグが蓄熱する。そこで、上記間隙の距離（クリアランス）を規定して燃焼ガスや煤等の異物が入りにくくなるようにすることで、主体金具に貯まった熱をエンジンヘッドに逃がしている（特許文献２参照。）。
特開昭６２−１１１１５２号公報 特開２００３−２２８８４号公報

しかしながら、クリアランスの大きさは、主体金具やエンジンヘッドの製造の際のばらつきによって左右されやすい。内燃機関の稼働時に燃焼ガスや煤等の異物がクリアランス内に侵入する量を低減するためには、主体金具やエンジンヘッドの取付孔を精度よく形成する必要があり、生産コストがかかるという問題があった。さらに、クリアランスの規定をしたとしても製造過程におけるばらつきから、異物等が主体金具とエンジンヘッドとの隙間に入り込んでしまい、スパークプラグ自体が蓄熱してしまう虞があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、エンジンヘッドにスパークプラグが係合した際のエンジンヘッドと主体金具との間隙における燃焼室側からみた奥行きを設定することで、熱引きを良好に行うことができるスパークプラグおよびそれを備えた内燃機関を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のスパークプラグは、中心電極と、前記中心電極の軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔の内部で前記中心電極を保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の径方向周囲を取り囲み、前記絶縁碍子を保持する主体金具とを備えたスパークプラグであって、前記主体金具に設けられ、前記スパークプラグが内燃機関のエンジンヘッドの取付孔に挿入された際に、前記取付孔内に形成された段部によって係止されて、前記主体金具の位置決めをする金具係止部を備え、前記金具係止部より前記主体金具の先端側には前記取付孔へ取り付けるためのネジ部が非形成であり、前記軸線方向において、前記主体金具の前記エンジンヘッドの燃焼室側の端部と前記金具係止部の前記エンジンヘッドの燃焼室側の端部との間の距離は、１ｍｍ以上７ｍｍ以下であることを特徴とする。

また、請求項２に係る発明のスパークプラグは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記金具係止部は、前記主体金具の前記エンジンヘッドの燃焼室側が細径となるようにテーパー状に形成されている。

また、請求項３に係る発明のスパークプラグは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記金具係止部は、前記主体金具の前記エンジンヘッドの燃焼室側が細径となるように、前記スパークプラグの軸線方向と直交する平面として形成されている。

また、請求項４に係る発明のスパークプラグは、請求項３に記載の発明の構成に加え、前記エンジンヘッドの前記取付孔に前記主体金具を取り付ける際に、前記段部と前記前記金具係止部との間に介在するガスケットを備えている。

また、請求項５に係る発明のスパークプラグは、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記主体金具は、内包する前記絶縁碍子を軸線方向にて係止するための碍子係止部を備え、前記金具係止部は、前記軸線方向において、前記碍子係止部と同じ位置、または前記碍子係止部よりも前記エンジンヘッドの燃焼室側の位置に形成されている。

また、請求項６に係る発明のスパークプラグは、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記エンジンヘッドの取付孔に前記主体金具を取り付ける際に、前記主体金具の前記エンジンヘッドの燃焼室側の端部と前記金具係止部の前記エンジンヘッドの燃焼室側の端部との間の部位における前記主体金具の外周面と、前記取付孔の内周面との距離が、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする。

また、請求項７に係る発明の内燃機関は、請求項１乃至６のいずれかに記載のスパークプラグを備えている。

請求項１に係る発明のスパークプラグでは、金具係止部より主体金具の先端側に、取付孔へ取り付けるためのねじ部が形成されておらず、こうした構成のスパークプラグの軸線方向において、主体金具のエンジンヘッドの燃焼室側の端部と金具係止部のエンジンヘッドの燃焼室側の端部との間の距離を１ｍｍ以上７ｍｍ以下としたことで、燃焼時に主体金具とエンジンヘッドとの間に入り込む高温の燃焼ガスや煤等の異物の量を制限することができるので、スパークプラグからエンジンヘッドへの熱の移動を円滑に行うことができ、スパークプラグの耐熱性を高めることができる。

また、請求項２に係る発明のスパークプラグでは、請求項１に係る発明の効果に加え、金具係止部がテーパー状に形成されているので、スパークプラグをエンジンヘッドに取り付けた際に、エンジンヘッドの取付孔の段部に対して金具係止部が広い面積で接触することとなり、燃焼時にスパークプラグの熱をより効果的にエンジンヘッドに逃がすことができ、プレイグニッションを防止することができる。

また、請求項３に係る発明のスパークプラグでは、請求項１に係る発明の効果に加え、金具係止部をスパークプラグの軸線方向と直交する平面として形成すれば、スパークプラグの取付孔に形成する段部も、取付孔の軸方向に対し直交する平面状に形成すればよく、その加工が容易であり、生産コストを削減することができる。

また、請求項４に係る発明のスパークプラグでは、請求項３に係る発明の効果に加え、段部と金具係止部との間にガスケットが介在することで、取付孔へのスパークプラグの取り付けの際の反力を得ることができ、スパークプラグの取り付け状態が緩みにくい。また、スパークプラグの取り付け軸力に応じてガスケットが変形し、段部や金具係止部との接触がさらに効率よく行われる。このため、ガスケットを介した金具係止部と段部や接触面積が広くなり、金具係止部と段部との間での熱伝導を円滑に行うことができ、スパークプラグの耐熱性を高めることができる。

また、請求項５に係る発明のスパークプラグでは、請求項１乃至４のいずれかに係る発明の効果に加え、主体金具の軸線方向において、燃焼時に、高温の燃焼ガスからの熱が伝わった主体金具では、金具係止部よりエンジンヘッドへその熱を逃がすこととなるが、絶縁碍子を係止する主体金具の碍子係止部と同じ位置、またはその碍子係止部よりもエンジンヘッドの燃焼室側の位置に金具係止部が形成されているので、熱を逃がす経路の途中に碍子係止部がなく、碍子係止部の近傍の温度の上昇を抑制する。一方、絶縁碍子では、燃焼ガスからの熱が中心電極を介して伝導され、この熱を、碍子係止部より主体金具へ逃がすこととなる。上記のように、碍子係止部の近傍の温度の上昇を抑制するため、碍子係止部における絶縁碍子から主体金具への熱伝導が円滑に行われるので、スパークプラグの耐熱性を向上し、プレイグニッションを防止することができる。

また、請求項６に係る発明のスパークプラグでは、請求項１乃至５のいずれかに係る発明の効果に加え、主体金具のエンジンヘッドの燃焼室側の端部と金具係止部のエンジンヘッドの燃焼室側の端部との間の部位における主体金具の外周面と、取付孔の内周面との距離が０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であるので、取付孔にスパークプラグの取り付けを行う際のクリアランスが十分に得られ、また、燃焼時に両者間に入り込む高温の燃焼ガスや煤等の異物の量を制限することができる。このため、スパークプラグからエンジンヘッドへの熱の移動を円滑に行うことができ、スパークプラグの耐熱性を高めることができる。さらに、公差を大きくしても本発明による効果が得られるように上記距離に幅を持たせたので、精密性に対する要求を低くして、生産コストを低減することができる。

また、請求項７に係る発明の内燃機関では、請求項１乃至６のいずれかに記載のスパークプラグを備えているので、高温の燃焼ガスに曝されるスパークプラグの熱伝導を円滑に行うことができ、プレイグニッションを防止と耐熱性の向上を図ることができる。

以下、本発明を具体化したスパークプラグおよびそれを備えた内燃機関の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態におけるスパークプラグの一例として、スパークプラグ１００の構造について説明する。図１は、エンジンヘッド２００の取付孔２０１内に取り付けられた状態のスパークプラグ１００の部分断面図である。図２は、スパークプラグ１００の先端付近を拡大した部分断面図である。なお、図１に示す軸線Ｏ方向（図中一点鎖線Ｏで示す）において、中心電極２が設けられた側をスパークプラグ１００の先端側とし、端子金具４が設けられた側を後端側として説明する。なお、内燃機関そのものについては周知であるので説明を省略し、本実施の形態では、その内燃機関のエンジンヘッド２００に形成されたスパークプラグ１００の取付孔２０１の簡単な構造と、スパークプラグ１００について説明する。

図１に示すように、スパークプラグ１００は、概略、絶縁体を構成する絶縁碍子１と、この絶縁碍子１を保持する主体金具５と、絶縁碍子１内に軸線Ｏ方向に延びるようにして保持された中心電極２と、主体金具５の先端面５７に一端部６２を溶接され、他端部６１が中心電極２の先端部２２に対向する接地電極６０と、絶縁碍子１の後端部に設けられた端子金具４とから構成されている。

まず、このスパークプラグ１００の絶縁体を構成する絶縁碍子１について説明する。絶縁碍子１は筒形状を有し、周知のようにアルミナ等を焼成して形成される。この絶縁碍子１の先端部（軸線Ｏ方向における先端側の端部）には、内燃機関の燃焼室に曝される脚長部１３が設けられている。また、絶縁碍子１の軸中心には軸線Ｏ方向に延びる軸孔１２が形成される。

中心電極２は、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケル系合金等で形成され、内部に熱伝導性に優れる銅等からなる金属芯２３を有している。中心電極２の先端部２２は絶縁碍子１の先端面から突出している。また、中心電極２は、軸孔１２の内部に設けられたシール体１４および抵抗体３を経由して、上方の端子金具４に電気的に接続されている。そして端子金具４には高圧ケーブル（図示外）がプラグキャップ（図示外）を介して接続され、外部回路より高電圧が印加されるようになっている。

次に、接地電極６０について説明する。接地電極６０は耐腐食性の高い金属から構成され、一例として、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケル合金が用いられる。この接地電極６０は、自身の長手方向の横断面が略長方形を有しており、一端部６２が主体金具５の先端面５７に溶接により接合されている。また、接地電極６０は他端部６１が中心電極２の先端部２２に対向するように屈曲されている。

次に、主体金具５について説明する。主体金具５は絶縁碍子１を保持し、内燃機関のエンジンヘッド２００にスパークプラグ１００を固定するための円筒状の金具である。主体金具５は絶縁碍子１を取り囲むようにして保持している。主体金具５は低炭素鋼材で形成され、図示外のスパークプラグレンチが嵌合する工具係合部５１と、エンジンヘッド２００の雌ねじ部４３に螺合する雄ねじ部５２とを備えている。

さらに、主体金具５は工具係合部５１の後端側にかしめ部５３を有している。そのかしめ部５３をかしめることにより、板パッキン８を介して絶縁碍子１が主体金具５の段部５６に支持されて、主体金具５と絶縁碍子１とが一体にされる。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との間に環状のリング部材６，７が介在され、リング部材６，７の間にはタルク（滑石）９の粉末が充填されている。

また、図２に示すように、スパークプラグ１００の先端側付近にて、主体金具５の外径が細くなるように段部５４が形成されており、エンジンヘッド２００の取付孔２０１内に形成された段部２１０に当接している。この段部５４は、主体金具５の先端面５７から軸線Ｏ方向に沿ってスパークプラグ１００の後端側に向かって距離Ｌ０離れた位置を基端５８とし、軸線Ｏに対して６３度の角度で主体金具５の外径を広げる方向に向かって、主体金具５の外周一周にわたってテーパー状に設けられている。すなわち、基端５８は、段部５４としてのテーパー面の燃焼室側の端部となる。なお、段部５４が、本発明における「金具係止部」に相当する。

この距離Ｌ０は、１ｍｍ以上７ｍｍ以下とすることが望ましい。エンジンヘッド２００にスパークプラグ１００を取り付けるとスパークプラグ１００の先端は燃焼室に露出されることとなる。燃焼時、スパークプラグ１００には燃焼による圧力が加わることとなる。このため、スパークプラグ１００の取り付け時には、燃焼による圧力に耐えうる取り付け軸力をかける必要がある。このとき、主体金具５の段部５４よりも先端側に位置する部分の大きさが十分でないと、取り付け軸力に耐えられずに、割れや欠けが生じてしまう。このような破損等を防止するため、本実施の形態では、軸線Ｏ方向における主体金具５の段部５４の基端５８と先端面５７との間の距離Ｌ０を１ｍｍ以上としている。なお、７ｍｍ以下とする理由については後述する。

また、この段部５４に対向するエンジンヘッド２００側の段部２１０は、主体金具５の段部５４とほぼ同じ角度（例えば６０度）に形成され、段部５４よりは少し細めの幅をもって取付孔２０１内を周方向に一周してテーパー状に形成されている。このため、スパークプラグ１００がエンジンヘッド２００に係合したときに、段部５４より先端側の主体金具５の外周面５５は、エンジンヘッド２００の取付孔２０１の段部２１０より燃焼室側の内周面２０２に対して距離Δｄの間隙を有している。

この距離Δｄは、本実施の形態では、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすることが望ましい。Δｄが０．０５ｍｍ未満であると、エンジンヘッド２００へのスパークプラグ１００の取り付けにおいて十分なクリアランスが得られず、取り付け困難となる。また、Δｄが０．５ｍｍより大きい場合、内燃機関の稼働時に燃焼室内の高温の燃焼ガスや煤等の異物が主体金具５の外周面５５と取付孔２０１の内周面２０２との隙間に入り込む量が増え、主体金具５の熱をエンジンヘッド２００に逃がすことが難しくなって耐熱性が低下する。このように、距離Δｄのに幅を設け、公差を大きくすることで、製造時における精密性への要求を低くすることができ、生産コストを低減することができる。

そして、主体金具５の外周面５５と取付孔２０１の内周面２０２との間隙の距離Δｄを上記の範囲としても、その隙間の容量が大きければ入り込む燃焼ガスや煤等の異物が増え、熱が籠もり、主体金具５の熱をエンジンヘッド２００に逃がすことが難しくなって耐熱性が低下する。そこで、本実施の形態では、軸線Ｏ方向における主体金具５の段部５４の基端５８と先端面５７との間の距離Ｌ０が７ｍｍ以下となるようにしている。

また、上記のように、エンジンヘッド２００の取付孔２０１の段部２１０とスパークプラグ１００の主体金具５の段部５４とをテーパー状に設けたことで、スパークプラグ１００の取付時に両者の当接部分が広くなり、主体金具５からエンジンヘッド２００への熱引き（熱伝導）の効率をよくすることができる。

さらに、絶縁碍子１を支持する主体金具５の段部５６も、主体金具５の内周一周にわたってテーパー状に設けられている。この段部５６において、上記同様に、スパークプラグ１００の先端側の端部を基端５９とし、軸線Ｏ方向における基端５８との距離をＬ１とした場合に、本実施の形態では、Ｌ１が０以上となるようにしている。すなわち軸線Ｏ方向において、基端５９の位置に対する基端５８の位置が、同じ位置、またはスパークプラグ１００の先端側の位置となるようにしている。

上記した外周面５５と内周面２０２との間隙に入り込んだ燃焼ガスにより、外周面５５などから主体金具５に流入した熱は、段部５４と段部２１０との当接部を介してエンジンヘッド２００に放散される。このとき、上記距離Ｌ１が０未満（マイナス値）であれば、主体金具５に流入した熱が段部５４と段部２１０との当接部に達する前に、絶縁碍子１を支持する段部５６の位置を通過することとなる。すると、段部５６付近の温度が上昇するため、絶縁碍子１から段部５６を介して主体金具５に放散することができる熱量が少なくなってしまう。このため、絶縁碍子１の冷却が十分に行われず、プレイグニッション等が生じやすくなってしまう。そこで、上記距離Ｌ１を０以上に設定することで、主体金具５の熱が段部５４を介してエンジンヘッド２００に放散される際に、段部５６付近の温度の上昇を低減することができ、絶縁碍子１の熱放散を容易とすることができる。

［実施例１］
以上説明した本発明により限定された数値の効果を確認するために、本実施形態のスパークプラグ１００の評価試験を以下のようにして行った。その評価試験の結果を表１に示す。

まず、耐熱性評価試験のテスト条件について、以下に示す。
※ 耐熱性試験のテスト条件
・エンジン：排気量１．６Ｌ，４サイクル，ＤＯＨＣエンジン
・燃料：無鉛ハイオクガソリン
・室温／湿度：２０℃／６０％
・テストパターン：エンジン回転数５５００ｒｐｍ、ＷＯＴ（２分間）
・ＷＯＴは、スロットル全開（ｗｉｄｅ ｏｐｅｎ ｔｈｒｏｔｔｌｅ）を意味する。

評価試験に使用したスパークプラグは金具先端径がΦ１０のもので、軸線方向における主体金具の段部の基端と先端面との間の距離Ｌ０が１０ｍｍ，７ｍｍ，１ｍｍ，０．５ｍｍのものと、主体金具の段部より先端側の外周面とエンジンヘッドの取付孔の段部より燃焼室側の内周面との間隙の距離Δｄが０．０４ｍｍ，０．０５ｍｍ，０．３０ｍｍ，０．５０ｍｍ，０．５５ｍｍのものとをそれぞれ組み合わせたサンプルを、各組み合わせごとに３本ずつ用意した。

そして、上記取付孔に各スパークプラグを取り付けた際の取付容易性は、引っかかり等が生じて取り付けが容易でなかったものを「×」として評価し、引っかかり等が起きず容易に取り付けられたものを「○」として評価した。

次に、正規の点火時期より２度ずつ順に過進角させて上記エンジンを駆動し、２分間保持する運転を行った。このとき、プレイグニッションが発生しなかった進角、１分あたり１〜３回発生した進角、１分あたり４回以上発生した進角をそれぞれ確認した。過進角が４０〜４２度の範囲でプレイグニッションの発生が認められた場合に、そして、耐熱性が良好であるとして判断し、「○」と評価した。また、それより小さな進角でプレイグニッションが発生した場合には、耐熱性がよくないと判断して「×」と評価した。

また、上記耐熱性試験後に、主体金具の段部よりも先端側の部分の状態を確認し、上記箇所に割れ、欠けが生じていた場合、耐破損性に問題があるとして「×」と評価した。外観上特に問題ない場合、耐破損性は問題ないとして「○」と評価した。そして最後に総合評価を行い、実用性に問題がない場合を「○」と評価し、問題がある場合を「×」と評価した。

上記したいずれのサンプルにおいても、距離Δｄが０．０４ｍｍのものについては取付孔への取り付けの際に引っかかりが生じたため、取付容易性に問題があるとして「×」と評価し、総合評価としても「×」と評価した。距離Δｄが０．０５ｍｍ，０．３０ｍｍ，０．５０ｍｍ，０．５５ｍｍのものについては容易に取付を行うことができ、「○」と評価した。

距離Ｌ０が１０ｍｍである場合、距離Δｄが０．０５ｍｍのときは、耐熱性、耐破損性の双方とも良好であり、総合評価として「○」とした。一方、距離Δｄが０．３０ｍｍ，０．５０ｍｍ，０．５５ｍｍのときは耐熱性がよくなく、耐破損性については良好であったが総合評価としていずれも「×」とした。

次に、距離Ｌ０が７ｍｍである場合、距離Δｄが０．０５ｍｍ，０．３０ｍｍ，０．５０ｍｍのときは、耐熱性、耐破損性はともに良好であり、総合評価としていずれも「○」とした。しかし、距離Δｄが０．５５ｍｍのときは、耐熱性がよくなく、総合評価はいずれも「×」とした。

また、距離Ｌ０が１ｍｍである場合、距離Δｄが０．０５ｍｍ，０．３０ｍｍ，０．５０ｍｍ，０．５５ｍｍのいずれの場合も耐熱性、耐破損性について良好であり、総合評価はいずれも「○」とした。

距離Ｌ０が０．５ｍｍである場合、０．０５ｍｍ，０．３０ｍｍ，０．５０ｍｍ，０．５５ｍｍのいずれの場合も耐熱性については良好であったが、耐破損性がよくなく、総合評価としていずれも「×」とした。

上記評価試験の結果より、スパークプラグの軸線方向における主体金具の段部の基端と先端面との間の距離Ｌ０を、１ｍｍ以上７ｍｍ以下とし、主体金具の段部より先端側の外周面とエンジンヘッドの取付孔の段部より燃焼室側の内周面との間隙の距離Δｄを、０．０５ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下とすれば、スパークプラグは、エンジンヘッドへの取り付けをスムーズに行うことができ、前記間隙に熱が籠もりにくくいため耐熱性に優れ、主体金具の段部より先端側の部位に割れ欠け等の破損が生じにくくなることを確認できた。

なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、本実施の形態では主体金具５の段部５４をテーパー状に形成したが、図３に示すように、軸線Ｏと直交する平面を有する段部７１として形成してもよい。この段部７１は、本実施の形態のスパークプラグ１００の段部５４と同様に主体金具５の周囲に環状に形成したものである。主体金具５の先端側の外径が、後端側より小さくなるようにし、エンジンヘッド２００の取付孔２０１に、この段部７１に当接する段部７２を設ける。スパークプラグ１００が取付孔２０１に挿入した際に段部７１が段部７２に係止されることで、スパークプラグ１００が位置決めされる。この構成においても、軸線Ｏ方向における主体金具５の段部７１と先端面５７との間の距離Ｌ０を、１ｍｍ以上７ｍｍ以下とし、主体金具５の段部７１より先端側の外周面５５とエンジンヘッド２００の取付孔２０１の段部７２より燃焼室側の内周面２０２との間隙の距離Δｄを、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下となるようにすれば、本実施の形態と同様に、耐熱性、耐破損性、取付容易性の効果を得ることができる。また、主体金具５の段部７１や取付孔２０１の段部７２をテーパー状としない場合、その加工が容易となる。

さらに、図４に示すように、図３で説明したスパークプラグ１００の構成に加え、主体金具５の段部７１とエンジンヘッド２００の取付孔２０１の段部７２との間に、ガスケット７０を介在させてもよい。このようにすれば、スパークプラグ１００の取り付け軸力に応じてガスケット７０が変形し、段部７１と段部７２とのそれぞれに、より密着するので、燃焼室の気密性を高めることができる。そして、ガスケット７０を介して密着し、接触面積が広くなった段部７１と段部７２との間で熱伝導が円滑に行われるため、主体金具５からエンジンヘッド２００への熱の移動を円滑に行うことができ、耐熱性を高めることができる。図４では段部５４および７１を平面とした形状でガスケット７０を採用しているが、テーパー状としていてもよい。その場合は、ガスケット７０はスパークプラグを取り付ける際の応力により組成変形する材質（例えばＣｕ等）により形成すると、より一層効果的である。なお、ガスケット７０の材質は、主体金具５およびエンジンヘッド５を構成する材質に比較して硬度の低いものを採用するとよい。

また、図５に示すように、主体金具５の雄ねじ部５２と工具係合部５１とを主体金具５とは別体に形成した袋ナット３５０を備えたスパークプラグ３００であってもよい。このようなスパークプラグ３００をエンジンヘッド２００に取り付けるには、本実施の形態と同様に、エンジンヘッド２００の取付孔２０１にはスパークプラグ３００の本体を係合し、袋ナット３５０をスパークプラグ３００の後端側より絶縁碍子１の胴部に嵌める。そして、エンジンヘッド２００の雌ねじ部４３に、袋ナット３５０の雄ねじ部５２を螺合する。このような構成とすることで、スパークプラグ３００の本体にねじがない構成とすることができ、エンジンヘッド２００の燃焼室内において中心電極２に対する接地電極６０の配置向きを任意に設定することができる。また、エンジンヘッド２００に固定された場合の袋ナット３５０の位置をスパークプラグ３００の後端よりとすることができるので、工具係合部５１も後端よりとなり、工具挿入のために必要な取付孔２０１の口径を拡張する部分を燃焼室から遠ざけることができる。

また、図６に示すように、図５で説明したスパークプラグ３００の袋ナット３５０の代わりに、エンジンヘッド２００の取付孔２０１の燃焼室側とは反対側の縁端部２０３において固定可能なケーシング４５０を備えたスパークプラグ４００であってもよい。ケーシング４５０は、縁端部２０３においてボルト４５１により固定され、その円筒状の胴部４５２が絶縁碍子の胴部に嵌合される。そして、ボルト４５１に固定された側とは反対側の縁端部分が主体金具５を押圧する構成となる。このような構成とすることで、スパークプラグ４００の取付孔２０１には工具を挿入する必要がなく、取付孔２０１の口径を小さくすることができる。また、スパークプラグ４００の取り付け向きを任意とすることができるので、エンジンヘッド２００の燃焼室内において中心電極２に対する接地電極６０の配置向きを任意に設定することができる。

また、図６で説明したスパークプラグ４００のケーシング４５０では、端子金具４に対し図示外のプラグキャップを介して外部回路との電気的な接続を図り、高電圧の印加が行われる。このためにはプラグキャップの取り付けのためのクリアランスを設ける必要がある。そこで、図７に示すイグニッションコイル５５０のように、端子金具４との電気的な接続を行う電極５５３と、その電極５５３から外部回路への電気的な接続を行うための電気配線（図示外）とを内蔵してもよい。なお、図示しないが、電極５５３とイグニッションコイル５５０の本体とは絶縁されている。

さらには、図８に示すように、主体金具をブラケットと一体にした主体金具６５０を用い、図７で説明したイグニッションコイル５５０のように、内部に端子金具４に外部回路との電気的な接続を行うための電極（図示外）を備えた構造としてもよい。

上記各変形例において、軸線Ｏ方向における主体金具の段部の基端と先端面との間の距離Ｌ０と、主体金具の段部より先端側の外周面とエンジンヘッドの取付孔の段部より燃焼室側の内周面との間隙の距離Δｄとが、本実施の形態で説明した値を満たせば、エンジンヘッドに対するスパークプラグの取り付けの方法にはよらず、熱引きの効果を十分に得ることができる。

なお、本発明は接地電極の形体によるものではなく、例えば、接地電極を複数備えるスパークプラグでもよく、接地電極がアーチ状に形成されているものであってもよい。

本発明は、自身の先端側に内燃機関のエンジンヘッドに取り付けるためのねじ部が非形成のスパークプラグおよびそれを備えた内燃機関に適用することができる。

エンジンヘッド２００の取付孔２０１内に取り付けられた状態のスパークプラグ１００の部分断面図である。 スパークプラグ１００の先端付近を拡大した部分断面図である。 スパークプラグ１００の変形例の先端付近を拡大した部分断面図である。 スパークプラグ１００の変形例の先端付近を拡大した部分断面図である。 エンジンヘッド２００の取付孔２０１内に取り付けられた状態のスパークプラグ１００の変形例の部分断面図である。 エンジンヘッド２００の取付孔２０１内に取り付けられた状態のスパークプラグ１００の変形例の部分断面図である。 エンジンヘッド２００の取付孔２０１内に取り付けられた状態のスパークプラグ１００の変形例の部分断面図である。 エンジンヘッド２００の取付孔２０１内に取り付けられた状態のスパークプラグ１００の変形例の部分断面図である。

符号の説明

１ 絶縁碍子
２ 中心電極
５ 主体金具
１２ 軸孔
５４ 段部
５５ 外周面
５６ 段部
７０ ガスケット
１００ スパークプラグ
２００ エンジンヘッド
２０１ 取付孔
２０２ 内周面
２１０ 段部

Claims (7)

1. 中心電極と、前記中心電極の軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔の内部で前記中心電極を保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の径方向周囲を取り囲み、前記絶縁碍子を保持する主体金具とを備えたスパークプラグであって、
   前記主体金具に設けられ、前記スパークプラグが内燃機関のエンジンヘッドの取付孔に挿入された際に、前記取付孔内に形成された段部によって係止されて、前記主体金具の位置決めをする金具係止部を備え、
   前記金具係止部より前記主体金具の先端側には前記取付孔へ取り付けるためのネジ部が非形成であり、前記軸線方向において、前記主体金具の前記エンジンヘッドの燃焼室側の端部と前記金具係止部の前記エンジンヘッドの燃焼室側の端部との間の距離は、１ｍｍ以上７ｍｍ以下であることを特徴とするスパークプラグ。
2. 前記金具係止部は、前記主体金具の前記エンジンヘッドの燃焼室側が細径となるようにテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
3. 前記金具係止部は、前記主体金具の前記エンジンヘッドの燃焼室側が細径となるように、前記スパークプラグの軸線方向と直交する平面として形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
4. 前記エンジンヘッドの前記取付孔に前記主体金具を取り付ける際に、前記段部と前記前記金具係止部との間に介在するガスケットを備えたことを特徴とする請求項３に記載のスパークプラグ。
5. 前記主体金具は、内包する前記絶縁碍子を軸線方向にて係止するための碍子係止部を備え、
   前記金具係止部は、前記軸線方向において、前記碍子係止部と同じ位置、または前記碍子係止部よりも前記エンジンヘッドの燃焼室側の位置に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のスパークプラグ。
6. 前記エンジンヘッドの取付孔に前記主体金具を取り付ける際に、前記主体金具の前記エンジンヘッドの燃焼室側の端部と前記金具係止部の前記エンジンヘッドの燃焼室側の端部との間の部位における前記主体金具の外周面と、前記取付孔の内周面との距離が、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のスパークプラグ。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載のスパークプラグを備えたことを特徴とする内燃機関。
   

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