JP2008311185A - 内燃機関用のスパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】要求電圧を大きくすることなく、着火性に優れた内燃機関用のスパークプラグを提供すること。
【解決手段】取付金具２と、絶縁碍子３と、中心電極４と、接地電極５とを備えた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に固定された接地母材５０と、該接地母材５０における中心電極４側の面である対向面５１に取り付けられ中心電極４に対向して配置された突出部５２とを有する。接地母材５０における突出部５２との接合部の両脇には、スパークプラグ１の軸方向であって接地母材５０に直交する方向の断面において、外方へ向かうにつれて徐々にプラグ先端側へ行く形状の後退面５１０を有する。接地母材５０は、該接地母材５０における中心電極４と反対側の面である母材背面５３と後退面５１０とが交差する部分に角部５４を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプ等に使用する内燃機関用のスパークプラグに関する。

従来より、図６、図７に示すごとく、例えば自動車等の内燃機関の燃焼室に導入される混合気の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９がある（例えば、特許文献１参照）。
該スパークプラグ９は、中心電極９４と接地電極９５とを有する。

該接地電極９５は、取付金具９２に固定された接地母材９５０と、該接地母材９５０における中心電極９４側の面である対向面９５１に取り付けられ中心電極９４に対向して配置された突出部９５２とを有する。
接地母材９５０は、対向面９５１の端部において、角部９５４を有している。
そして、上記スパークプラグ９においては、図７（ａ）に示すごとく、中心電極９４の電極先端部９４０と突出部９５２との間の火花放電ギャップＧにおいて火花ｓを放電する。この火花ｓと混合気とが接触することによって火炎が形成される。

燃焼室内においては、通常、燃焼室内における混合気の攪拌を目的として、火花放電ギャップＧ付近においてスパークプラグ９の軸方向に略直交する方向に混合気の気流（図７（ｂ）における符号ｇ参照）を生じさせる。この気流によって上記の火花ｓが側方へ流れるとともに、中心電極９４及び接地電極９５における放電位置（火花ｓの起点）も側方へ移動する。その結果、火花ｓの放電距離が大きくなり混合気との接触領域を大きくすることができる。

ところが、接地電極９５における放電位置の移動は角部９５４で止まってしまう。すなわち、上記角部９５４は、他の部分よりも電界強度が大きくなりやすく、かかる部分に電流が流れやすいためである。それゆえ、火花ｓの放電距離を充分に大きいものとすることができないという問題がある。その結果、混合気と火花ｓとの接触領域を大きくすることが困難となり、充分な着火性能を有するスパークプラグ９を得ることが困難となるおそれがある。
一方、火花放電ギャップＧを大きくして火花ｓの放電距離を大きくすることも考えられるが、かかる場合には、火花放電させるための要求電圧が大きくなるため得策ではない。

特開２００６−２８６４６９号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、要求電圧を大きくすることなく、着火性に優れた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、外周に取付け用ネジ部を設けた取付金具と、碍子先端部が突出するように上記取付金具に保持される絶縁碍子と、電極先端部が上記碍子先端部から突出するように上記絶縁碍子に保持される中心電極と、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備えた内燃機関用のスパークプラグであって、
上記接地電極は、上記取付金具に固定された接地母材と、該接地母材における上記中心電極側の面である対向面に取り付けられ上記中心電極に対向して配置された突出部とを有し、
上記接地母材における上記突出部との接合部の両脇には、上記スパークプラグの軸方向であって上記接地母材に直交する方向の断面において外方へ向かうにつれて徐々にプラグ先端側へ行く形状の後退面が形成されており、
上記接地母材は、該接地母材における上記中心電極と反対側の面である母材背面と上記後退面とが交差する部分に角部を有す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。
上記接地母材は、該接地母材における上記中心電極と反対側の面である母材背面と上記後退面とが交差する部分に角部を有する。すなわち、接地母材は、突出部との接合部から母材背面に至るまでの間に角部を有しない後退面を有している。そのため、火花放電ギャップにおいて放電した火花が内燃機関の燃焼室内の気流によって流されたとき、接地電極における火花の起点が後退面に沿って母材背面の角部にまで移動することができる。これにより、火花の放電距離を大きくすることができるため、混合気と火花との接触領域を拡大させることができる。その結果、着火性に優れた内燃機関用のスパークプラグを得ることができる。

また、上記のごとく火花の形状を火花放電ギャップから大きく離れた位置まで引き伸ばすことができるため、接地電極などから離れた位置に火炎を形成しやすくなる。その結果、火炎が接地電極などに触れて冷やされることによる失火を抑制することもできる。
また、上記構成により、中心電極の電極先端部と突出部との間の火花放電ギャップを大きくすることなく、火花の放電距離を大きくすることができる。それゆえ、火花放電ギャップに火花放電させるための要求電圧が大きくなることもない。

以上のごとく、本発明によれば、要求電圧を大きくすることなく、着火性に優れた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（請求項１）において、上記内燃機関用のスパークプラグは、例えば、自動車、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプ等における内燃機関の着火手段として用いることができる。
また、本発明のスパークプラグにおいて、内燃機関の燃焼室内に配設される側を先端側、その反対側を基端側として説明する。

また、上記後退面は、上記スパークプラグの軸方向であって上記接地母材に直交する方向の断面形状が曲線により構成されることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記後退面を容易に形成することができる。それゆえ、要求電圧を大きくすることなく、火花の放電距離を容易に大きくすることができ、混合気と火花との接触領域を容易に大きくすることができる。

また、上記後退面は、上記スパークプラグの軸方向であって上記接地母材に直交する方向の断面形状が直線により構成されていてもよい（請求項３）。
この場合にも、上記後退面を容易に形成することができる。それゆえ、要求電圧を大きくすることなく、火花の放電距離を容易に大きくすることができ、混合気と火花との接触領域を容易に大きくすることができる。

また、上記角部は、鋭角であることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記角部の電界強度が一層大きくなりやすく、電流が流れやすい。それゆえ、かかる構成により、火花の起点を上記角部にまで移動させやすくなる。これにより、着火性に一層優れた内燃機関用のスパークプラグを得ることができる。

また、上記母材背面は、凹面形状を有することが好ましい（請求項５）。
この場合には、母材背面に沿った混合気の流れが、スワールの下流側における上記角部付近においてプラグ先端側方向（燃焼室の奥へ向かう方向）へと流れやすくなる。その結果、火花放電ギャップに発生した火花が側方へ流されるとともに、プラグ先端方向へも流され、燃焼室内の壁面から大きく離れた位置にまで引き伸ばされる。これにより、火花と混合気とを充分に接触させることができるとともに、失火も招きにくくなり、より一層着火性を向上させることができる。

（実施例１）
本発明の実施例に係る内燃機関用のスパークプラグにつき、図１、図２を用いて説明する。
本例のスパークプラグ１は、図１、図２に示すごとく、外周に取付け用ネジ部２０を設けた取付金具２と、碍子先端部３０が突出するように取付金具２に保持される絶縁碍子３と、電極先端部４０が碍子先端部３０から突出するように絶縁碍子３に保持される中心電極４と、該中心電極４との間に火花放電ギャップＧを形成する接地電極５とを備えている。

接地電極５は、図１、図２に示すごとく、取付金具２に固定された接地母材５０と、該接地母材５０における中心電極４側の面である対向面５１に取り付けられ中心電極４に対向して配置された突出部５２とを有する。
接地母材５０における突出部５２との接合部の両脇には、スパークプラグ１の軸方向であって接地母材５０に直交する方向の断面（図１、図２の紙面に一致する断面）において、外方へ向かうにつれて徐々にプラグ先端側へ行く形状の後退面５１０が形成されている。

接地母材５０は、図１、図２に示すごとく、該接地母材５０における中心電極４と反対側の面である母材背面５３と後退面５１０とが交差する部分に角部５４を有する。
後退面５１０は、スパークプラグ１の軸方向であって接地母材５０に直交する方向の断面形状が曲線により構成されている。
すなわち、接地母材５０の断面は略半円形状を有し、対向面５１と後退面５１０とが連続した円弧形状の断面形状を有する。一方、母材背面５３は平面状である。

上記スパークプラグ１は、例えば、自動車、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプ等における内燃機関の着火手段として用いることができる。
スパークプラグ１は、上述のごとく、外周に取付け用ネジ部２０を有する取付金具２を有する。そして、取付け用ネジ部２０において、内燃機関の燃焼室（図示略）の壁部に螺合される。また、取付金具２の先端面に、接地母材５０の一端が接合されており、該接地母材５０の他端が中心電極４と対向する位置に配されるよう、接地母材５０は屈曲成形されている。
本例の中心電極４の電極先端部４０は、例えば、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ等を含む貴金属のチップからなる。

次に、本例の作用効果につき説明する。
内燃機関の燃焼室の内部には混合気が導入される。そして、この混合気が燃焼室内において充分に攪拌されるよう、例えば図２（ｂ）に示すｇの方向に混合気の気流を生じさせる。この状態において、中心電極４と接地電極５との間に電圧をかけることにより、図２（ａ）に示すごとく、中心電極４の電極先端部４０と接地母材５の突出部５２との間の火花放電ギャップＧに火花Ｓが放電する。ところが、上記のごとく燃焼室内においては符号ｇの方向に混合気の気流を生じさせるため、火花Ｓは、図２（ｂ）に示すごとく、気流の方向に引き伸ばされる。また、中心電極４及び接地電極５における火花Ｓの放電位置（火花Ｓの起点）も混合気の流れの方向に移動する。

ここで、接地母材５０は、該接地母材５０における中心電極４と反対側の面である母材背面５３と後退面５１０とが交差する部分に角部５４を有する。すなわち、接地母材５０は、突出部５２との接合部から母材背面５３に至るまでの間に角部を有しない後退面５１０を有している。そのため、上記の気流（図２（ｂ）における符号ｇ）によって火花Ｓが流されたとき、接地電極５における火花Ｓの起点が後退面５１０に沿って母材背面５３の角部５２にまで移動することができる。これにより、火花Ｓの放電距離を大きくすることができるため、混合気と火花Ｓとの接触領域を拡大させることができる。それゆえ、図２に示すごとく、火花放電ギャップＧを大きくすることなく、混合気と火花Ｓとの接触領域を大きくすることができる（図２（ｂ）、図７（ｂ）参照）。その結果、着火性に優れた内燃機関用のスパークプラグ１を得ることができる。

また、上記のごとく火花Ｓの形状を火花放電ギャップＧから大きく離れた位置まで引き伸ばすことができるため、接地電極５などから離れた位置に火炎を形成しやすくなる。その結果、火炎が接地電極５などに触れて冷やされることによる失火を抑制することもできる。
また、上記構成により、中心電極４の電極先端部４０と突出部５２との間の火花放電ギャップＧを大きくすることなく、火花Ｓの放電距離を大きくすることができる。それゆえ、火花放電ギャップＧに火花放電させるための要求電圧が大きくなることもない。

以上のごとく、本例によれば、要求電圧を大きくすることなく、着火性に優れた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３に示すごとく、後退面５１０が、スパークプラグ１の軸方向であって接地母材５０に直交する方向の断面形状が直線により構成されている内燃機関用のスパークプラグ１の例である。すなわち、本例では、接地母材５０において平面からなる二つの後退面５１０が略ハの字形状となるように配置されている。
また、上記接地母材５０における角部５４は鋭角である。
その他は、実施例１と同様である。

本例において、上記角部５４は鋭角である。そのため、角部５４の電界強度が一層大きくなりやすく、電流が流れやすい。それゆえ、上記構成により、火花Ｓの起点を角部５４にまで移動させやすくなる。これにより、着火性に一層優れた内燃機関用のスパークプラグを得ることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例３）
本例は、図４に示すごとく、後退面５１０が、凹状の曲面となっている内燃機関用のスパークプラグ１の例である。
また、本例のスパークプラグ１における接地母材５０の角部５４は鋭角である。
その他は、実施例２と同様の構成及び作用効果を有する。

（実施例４）
本例は、図５に示すごとく、母材背面５３が凹面形状を有する内燃機関用のスパークプラグ１の例である。すなわち、接地母材５０の軸方向に直交する方向の断面において後退面５１０と母材背面５３とに囲まれる部分は、略三日月形状に形成されている。
また、上記接地母材５０における角部５４は鋭角である。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、母材背面５３に沿った混合気の流れ（図５における符号ｗ参照）がスワールの下流側における角部５４付近において、プラグ先端側方向（燃焼室の奥へ向かう方向）へと流れやすくなる。その結果、火花放電ギャップＧに発生した火花が側方へ流されるとともに、プラグ先端方向へも流され、燃焼室内の壁面から大きく離れた位置にまで引き伸ばされる（図５における符号Ｓ１参照）。これにより、火花Ｓ１と混合気とを充分に接触させることができるとともに、失火も招きにくくなり、より一層着火性を向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

実施例１における、スパークプラグの断面説明図。 実施例１における、（ａ）初期段階の火花の放電状態を示すスパークプラグの先端部の説明図、（ｂ）混合気の気流に沿って火花が放電している状態を示すスパークプラグの先端部の説明図。 実施例２における、スパークプラグの先端部の説明図。 実施例３における、スパークプラグの先端部の説明図。 実施例４における、スパークプラグの先端部の説明図。 従来例における、スパークプラグの断面説明図。 従来例における、（ａ）初期段階の火花の放電状態を示すスパークプラグの先端部の説明図、（ｂ）混合気の気流に沿って火花が放電している状態を示すスパークプラグの先端部の説明図。

符号の説明

１ スパークプラグ
２ 取付金具
３ 絶縁碍子
３０ 碍子先端部
４ 中心電極
４０ 電極先端部
５ 接地電極
５０ 接地母材
５１ 対向面
５１０ 後退面
５２ 突出部
５３ 母材背面
５４ 角部

Claims (5)

1. 外周に取付け用ネジ部を設けた取付金具と、碍子先端部が突出するように上記取付金具に保持される絶縁碍子と、電極先端部が上記碍子先端部から突出するように上記絶縁碍子に保持される中心電極と、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備えた内燃機関用のスパークプラグであって、
   上記接地電極は、上記取付金具に固定された接地母材と、該接地母材における上記中心電極側の面である対向面に取り付けられ上記中心電極に対向して配置された突出部とを有し、
   上記接地母材における上記突出部との接合部の両脇には、上記スパークプラグの軸方向であって上記接地母材に直交する方向の断面において外方へ向かうにつれて徐々にプラグ先端側へ行く形状の後退面が形成されており、
   上記接地母材は、該接地母材における上記中心電極と反対側の面である母材背面と上記後退面とが交差する部分に角部を有す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、上記後退面は、上記スパークプラグの軸方向であって上記接地母材に直交する方向の断面形状が曲線により構成され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において、上記後退面は、上記スパークプラグの軸方向であって上記接地母材に直交する方向の断面形状が直線により構成され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１〜３のいずれか一項において、上記角部は、鋭角であ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１〜４のいずれか一項において、上記母材背面は、凹面形状を有す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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