JP2008186667A - 内燃機関用のスパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】火花放電ギャップの調整を容易かつ精確に行うことができる副室内蔵型の内燃機関用のスパークプラグを提供すること。
【解決手段】内燃機関に取り付ける取付部を有する取付金具２と、取付金具２の内側に保持される絶縁碍子３と、絶縁碍子３の内側に保持される中心電極４と、中心電極４に対向配置され中心電極４との間に火花放電ギャップ１１を形成する接地電極５とを有し、火花放電ギャップ１１は取付金具２の先端２１よりも後退した位置に配置している内燃機関用のスパークプラグ１。接地電極５は、取付金具２の先端部に螺合された接地支持部材６に配設してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室における着火手段として用いられる内燃機関用のスパークプラグに関する。

従来より、コージェネレーション等の内燃機関に配設され、燃焼室における着火手段として用いられる、内燃機関用のスパークプラグがある。
該スパークプラグは、内燃機関に取り付ける取付部を有する取付金具と、該取付金具の内側に保持される絶縁碍子と、該絶縁碍子の内側に保持される中心電極と、該中心電極に対向配置され該中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを有する。

かかるスパークプラグの中で、上記火花放電ギャップが上記取付金具の先端よりも後端側に配置しているものがある（例えば、特許文献１、２参照）。即ち、上記スパークプラグは、取付金具の先端部付近の内側に副室と呼ばれる空間を設けてなり、該副室に上記火花放電ギャップを配置している。
かかるスパークプラグにおいては、燃焼室内の混合気を上記副室に導入すると共に、火花放電ギャップにおいて火花放電を行うことにより混合気に着火し、副室において火炎を発生させる。そして、副室から副室外の燃焼室に火炎ジェットを噴出させ、燃焼室全体に火炎を広げる。
これにより、燃焼速度の大きい内燃機関を構成することができる。

しかしながら、上記従来の内燃機関用のスパークプラグは、取付金具の内側面を接地電極として用い、中心電極と取付金具の内側面との間に火花放電ギャップを形成している。取付金具は、通常、鉄等の合金によって構成されており、火花放電ギャップが中心電極と取付金具の内側面との間にあると、取付金具即ち接地電極の消耗が早く、スパークプラグの寿命が短くなってしまうという問題がある。

かかる問題を解決すべく、取付金具の内側に貴金属チップからなる接地電極を配設したスパークプラグがある（特許文献３参照）。
しかしながら、このスパークプラグを得るに当っては、貴金属チップを取付金具の内側に配設することとなるため、火花放電ギャップの大きさを調整するにあたって、その調整が困難であるという問題がある。この問題は、上記特許文献１、２に記載のスパークプラグにおいても同様に生じる。

国際公開第０３／０７１６４４号パンフレット 米国特許第５５５４９０８号明細書 独国特許出願公開第３８２１６８８号明細書

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、火花放電ギャップの調整を容易かつ精確に行うことができる副室内蔵型の内燃機関用のスパークプラグを提供しようとするものである。

本発明は、内燃機関に取り付ける取付部を有する取付金具と、該取付金具の内側に保持される絶縁碍子と、該絶縁碍子の内側に保持される中心電極と、該中心電極に対向配置され該中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを有し、該火花放電ギャップは上記取付金具の先端よりも後退した位置に配置している内燃機関用のスパークプラグであって、
上記接地電極は、上記取付金具の先端部に螺合された接地支持部材に配設してあることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグにある（請求項１）。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記内燃機関用のスパークプラグにおいては、上記接地電極が、上記取付金具の先端部に螺合された接地支持部材に配設してある。そのため、上記接地電極は、上記取付金具に対して上記接地支持部材を螺合することにより取り付けることができる。このとき、接地支持部材は、取付金具と螺合する際に、その螺合の回転回数、回転角度によって軸方向の位置が変化することとなる。即ち、接地支持部材の回転回数及び回転角度を調整することにより、取付金具に対する接地支持部材の軸方向位置を容易に精度よく変化させることができる。

そのため、接地支持部材に配設された接地電極と、取付金具に対して固定された中心電極との間の火花放電ギャップの大きさを、容易かつ精確に調整することができる。
具体的には、例えば、接地支持部材を１回転させることにより、火花放電ギャップの大きさは、ネジの１ピッチ分の変化を生じ、接地支持部材の回転角度を９０°としたとき、火花放電ギャップの大きさは、ネジの１／４ピッチ分の変化を生じる。
このようにして、火花放電ギャップを容易かつ精確に調整することができる。

以上のごとく、本発明によれば、火花放電ギャップの調整を容易かつ精確に行うことができる副室内蔵型の内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。

本発明（実施例１）において、上記スパークプラグは、例えば、コージェネレーション又は自動車のエンジン等の内燃機関における着火手段として用いることができる。
また、本明細書において、スパークプラグを内燃機関の燃焼室に挿入する側を先端側として、適宜説明する。

また、上記接地支持部材は、上記取付金具の内側面に形成された雌ネジ部に螺合されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記接地支持部材を上記取付金具の先端部の内側に螺合することとなり、上記接地支持部材の取付を容易にすると共に接地支持部材の小型化を図ることができる。

また、上記取付金具の先端側には、該取付金具の先端を覆うと共に貫通孔を設けた孔付キャップが取り付けてあることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記取付金具の内側に形成される副室の効果を充分に発揮させ、混合気の燃焼速度をより向上させることができる。

また、上記孔付キャップは、上記取付金具の先端部に螺合されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記孔付キャップを、スパークプラグの先端部に容易に取り付けることができる。

また、上記孔付キャップは、上記取付金具の内側面に形成された雌ネジ部に螺合することができる（請求項５）。
この場合には、上記孔付キャップを、スパークプラグの先端部に容易に取り付けることができる。また、上記接地支持部材を螺合する雌ネジ部と上記孔付キャップを螺合する雌ネジ部とを、取付金具の内側に連続的に設け、共通化することも可能となる。

また、上記孔付キャップは、上記接地支持部材に螺合することもできる（請求項６）。
この場合にも、上記孔付キャップを、スパークプラグの先端部に容易に取り付けることができる。

また、上記孔付キャップは、上記接地支持部材の外周面に形成された雄ネジ部に螺合することができる（請求項７）。
この場合には、上記孔付キャップを、スパークプラグの先端部に容易に取り付けることができる。また、上記接地支持部材には、上記取付金具に螺合する雄ネジ部と上記孔付キャップを螺合する雄ネジ部とを、連続的に設け、共通化することも可能となる。

また、上記接地電極は、上記中心電極との対向部を貴金属チップによって構成してなることが好ましい（請求項８）。
この場合には、上記接地電極の耐消耗性を向上させ、長寿命のスパークプラグを得ることができる。また、接地電極に貴金属チップを搭載する構成において、取付金具に螺合する上記接地支持部材を用いることにより、貴金属チップの取付を容易に行うことができ、スパークプラグの製造が容易となる。

また、上記中心電極は、上記接地電極との対向部を貴金属チップによって構成してなることが好ましい（請求項９）。
この場合には、上記中心電極の耐消耗性を向上させ、長寿命のスパークプラグを得ることができる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる内燃機関用のスパークプラグにつき、図１〜図６を用いて説明する。
本例の内燃機関用のスパークプラグ１は、図１に示すごとく、内燃機関に取り付ける取付部を有する取付金具２と、該取付金具２の内側に保持される絶縁碍子３と、該絶縁碍子３の内側に保持される中心電極４と、該中心電極４に対向配置され該中心電極４との間に火花放電ギャップ１１を形成する接地電極５とを有する。

図１、図２に示すごとく、火花放電ギャップ１１は取付金具２の先端２１よりも後退した位置に配置している。
接地電極５は、取付金具２の先端部に螺合された接地支持部材６に配設してある。接地支持部材６は、取付金具２の内側面に形成された雌ネジ部２２に螺合されている。
取付金具２の先端側には、取付金具２の先端を覆うと共に貫通孔７１を設けた孔付キャップ７が取り付けてある。

本例のスパークプラグ１は、コージェネレーション用の内燃機関において用いるものであって、副室内蔵型のスパークプラグである。
接地電極５及び中心電極４は、互いの対向部を貴金属チップ５１、４１によって構成してなる。これらの貴金属チップ４１、５１は、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、或いはこれらの合金（Ｐｔ−Ｒｈ、Ｉｒ−Ｒｈ等）によって構成することができる。

また、図３、図４に示すごとく、接地支持部材６は、円環状に形成されていると共に、その外周に雄ネジ部６１を設けてなる。そして、接地支持部材６の一方の端面に、接地電極５を溶接等によって接合してある。接地電極５は、接地支持部材６の周方向内側に突出しており、この突出部分に貴金属チップ５１が溶接等によって接合されている。
また、貴金属チップ５１は、その中心が、接地支持部材６の中心軸上に配置されるように、接地電極５の母材に搭載されている。これにより、図２に示すごとく、接地電極５の貴金属チップ５１は、中心電極４の貴金属チップ４１と対向した状態で配置される。

また、図２に示すごとく、上記孔付キャップ７は、上記接地支持部材６の外周面に形成された雄ネジ部６１に螺合されることにより、上記取付金具２の先端部に取り付けられている。即ち、図５（Ｂ）に示すごとく、孔付キャップ７は、開口側の内側面に雌ネジ部７２を設けてなる。この雌ネジ部７２は、図２に示すごとく、取付金具２の雌ネジ部２２と同じ径を有する。これにより、孔付キャップ７は、雌ネジ部７２を接地支持部材６の雄ネジ部６１に螺合することができる。

また、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すごとく、孔付キャップ７は、その内側と外側とを貫通する貫通孔７１を、複数設けてなる。貫通孔７１の一つは、スパークプラグ１の中心軸上に配される、底面の中央部付近に形成される。また、この中央の貫通孔７１の周囲に、他の４つの貫通孔７１が、斜め先端方向に向かって放射状に貫通している。

また、これらの放射状の貫通孔７１は、図５（Ａ）に示すごとく、スパークプラグ１の軸方向から見た形成方向についても、孔付キャップ７の径方向よりも周方向に傾斜した方向に形成されている。これにより、貫通孔７１から噴出する火炎が燃焼室内において渦を巻くように広がりやすくなる。ただし、この貫通孔７１の形成方向は、特に限定されるものではなく、例えば径方向に貫通するものであってもよい。
また、貫通孔７１の形成個数や形成個所も、特に限定されるものではない。

本例のスパークプラグ１において、取付金具２に接地電極５を取り付けるに当っては、まず、接地電極５を固定した接地支持部材６を、取付金具２の先端部における雌ネジ部２２に螺合する。そして、図６（Ａ）に示すごとく、接地電極５を固定した接地支持部材６を、接地電極５の貴金属チップ５１が中心電極４の貴金属チップ４１に当接するまでねじ込む。

次いで、図６（Ｂ）に示すごとく、接地電極５と中心電極４との間に火花放電ギャップ１１を形成すべく、接地支持部材６を、ねじ込み方向と反対方向に回転させることにより、接地電極５が再び中心電極４から遠ざかる方向に移動させる。このときの接地支持部材６の回転回数及び回転角度は、所望の火花放電ギャップ１１の大きさに対応して決める。例えば、火花放電ギャップ１１の大きさをネジの１ピッチ分の大きさとする場合には、接地支持部材６を１回転させる。また、火花放電ギャップ１１の大きさをネジの１／４ピッチ分の大きさとする場合には、接地支持部材の回転角度を９０°とする。
このようにして、火花放電ギャップ１１の大きさを調整する。

なお、このような方法で火花放電ギャップ１１を調整するに当っては、取付金具２の雌ネジ部２２や接地支持部材６の雄ネジ部６１のネジピッチが精度よく形成されている必要がある。
また、火花放電ギャップ１１の調整方法は、必ずしも上記の方法とする必要はなく、他の手段によって火花放電ギャップ１１の大きさを測定しながら調整することもできる。かかる場合にも、取付金具２と接地支持部材６とが螺合状態にあるため、微妙な調整を容易に行うことができる。

また、火花放電ギャップ１１の大きさを所望の大きさにした状態で、取付金具２と接地支持部材６とを溶接等によって固定する。
次いで、孔付キャップ７を接地支持部材６に螺合し、取付金具２の先端面２１に当接するまで孔付キャップ７をねじ込む。
以上により、図１に示すようなスパークプラグ１を得ることができる。

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記内燃機関用のスパークプラグ１においては、上記接地電極５が、上記取付金具２の先端部に螺合された接地支持部材６に配設してある。そのため、接地電極５は、取付金具２に対して接地支持部材６を螺合することにより取り付けることができる。このとき、接地支持部材６は、取付金具２と螺合する際に、その螺合の回転回数、回転角度によって軸方向の位置が変化することとなる。即ち、接地支持部材６の回転回数及び回転角度を調整することにより、取付金具２に対する接地支持部材６の軸方向位置を容易に精度よく変化させることができる。
そのため、接地支持部材６に配設された接地電極５と、取付金具２に対して固定された中心電極４との間の火花放電ギャップ１１の大きさを、容易かつ精確に調整することができる。

また、接地支持部材６は、取付金具２の内側面に形成された雌ネジ部２２に螺合されているため、接地支持部材６を取付金具２の先端部の内側に螺合することとなり、接地支持部材６の取付を容易にすると共に接地支持部材６の小型化を図ることができる。
また、取付金具２の先端側に、孔付キャップ７が取り付けてあることにより、取付金具２の内側に形成される副室の効果を充分に発揮させ、混合気の燃焼速度をより向上させることができる。

また、孔付キャップ７は接地支持部材６に螺合するため、孔付キャップ７をスパークプラグ１の先端部に容易に取り付けることができる。
また、接地電極５及び中心電極４は、互いの対向部を貴金属チップ５１、４１によって構成してなるため、接地電極５及び中心電極４の耐消耗性を向上させ、長寿命のスパークプラグ１を得ることができる。
また、接地電極５に貴金属チップ５１を搭載する構成において、取付金具２に螺合する上記接地支持部材６を用いることにより、貴金属チップ５１の取付を容易に行うことができ、スパークプラグ１の製造が容易となる。

以上のごとく、本例によれば、火花放電ギャップの調整を容易かつ精確に行うことができる副室内蔵型の内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。

（実施例２）
本例は、図７〜図９に示すごとく、接地電極５を接地支持部材６の先端面側に設けた例である。
即ち、円環状に形成した接地支持部材６は、取付金具２の内側において、中心電極４の先端部よりも後方へ位置させ、接地支持部材６の内側に中心電極４を挿通するような状態とする。そして、接地支持部材６の先端面に、断面略Ｊ字状の接地電極５を接合してある。接地電極５は、接地支持部材６の先端面から先端側へ延びると共に、内側へ屈曲してなる。
また、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すごとく、接地電極５における、中心電極４との対向面に貴金属チップ５１が接合されている。

また、図７に示すごとく、孔付キャップ７は、取付金具２の先端部の内側面に形成された雌ネジ部２２に螺合されている。
即ち、図９（Ｂ）に示すごとく、孔付キャップ７は、開口側において雄ネジ部７２０を設けてなる。そして、図７に示すごとく、この雄ネジ部７２０において、取付金具２の雌ネジ部２２に直接螺合してある。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合にも、火花放電ギャップ１１の調整を容易かつ精確に行うことができる副室内蔵型の内燃機関用のスパークプラグ１を提供することができる。
また、孔付キャップ７は、取付金具２の雌ネジ部２２に螺合するため、孔付キャップ７を、取付金具２に直接固定することができる。これにより、容易かつ安定して孔付キャップ７をスパークプラグ１の先端部に配設することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

上記実施例１、２に示した以外にも、接地支持部材６の形状や、取付金具２への接地支持部材６の取付構造は、種々のバリエーションが考えられる。
また、実施例１、２においては、中心電極４と接地電極５との双方に貴金属チップ４１、５１を接合した例を示したが、貴金属チップ４１、５１の一方又は双方を有しない場合にも、本発明は成り立ち、上述の作用効果を発揮しうる。

実施例１における、内燃機関用のスパークプラグの一部断面正面図。 実施例１における、スパークプラグの先端部付近の断面図。 実施例１における、接地電極を固定した接地支持部材の斜視図。 実施例１における、（Ａ）接地電極を固定した接地支持部材の平面図、及び（Ｂ）（Ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図。 実施例１における、（Ａ）先端側から見た孔付キャップの平面図、及び（Ｂ）（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図。 実施例１における、火花放電ギャップの調整方法を説明する断面説明図。 実施例２における、スパークプラグの先端部付近の断面図。 実施例２における、（Ａ）接地電極を固定した接地支持部材の平面図、及び（Ｂ）（Ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図。 実施例２における、（Ａ）先端側から見た孔付キャップの平面図、及び（Ｂ）（Ａ）のＤ−Ｄ線矢視断面図。

符号の説明

１ スパークプラグ
１１ 火花放電ギャップ
２ 取付金具
２１ 先端
２２ 雌ネジ部
３ 絶縁碍子
４ 中心電極
４１ 貴金属チップ
５ 接地電極
５１ 貴金属チップ
６ 接地支持部材
６１ 雄ネジ部
７ 孔付キャップ

Claims (9)

1. 内燃機関に取り付ける取付部を有する取付金具と、該取付金具の内側に保持される絶縁碍子と、該絶縁碍子の内側に保持される中心電極と、該中心電極に対向配置され該中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを有し、該火花放電ギャップは上記取付金具の先端よりも後退した位置に配置している内燃機関用のスパークプラグであって、
   上記接地電極は、上記取付金具の先端部に螺合された接地支持部材に配設してあることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
2. 請求項１において、上記接地支持部材は、上記取付金具の内側面に形成された雌ネジ部に螺合されていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
3. 請求項１又は２において、上記取付金具の先端側には、該取付金具の先端を覆うと共に貫通孔を設けた孔付キャップが取り付けてあることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
4. 請求項３において、上記孔付キャップは、上記取付金具の先端部に螺合されていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
5. 請求項４において、上記孔付キャップは、上記取付金具の内側面に形成された雌ネジ部に螺合されていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
6. 請求項３において、上記孔付キャップは、上記接地支持部材に螺合されていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
7. 請求項６において、上記孔付キャップは、上記接地支持部材の外周面に形成された雄ネジ部に螺合されていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
8. 請求項１〜７のいずれか一項において、上記接地電極は、上記中心電極との対向部を貴金属チップによって構成してなることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
9. 請求項１〜８のいずれか一項において、上記中心電極は、上記接地電極との対向部を貴金属チップによって構成してなることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。

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