JP2009087923A - スパークプラグおよびそのスパークプラグが取り付けられる内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンヘッドに設けられたスパークプラグの取付孔の燃焼室側の開口付近において、当該開口付近に生じ得る熱応力の影響を緩和しながらも良好な熱引きを行い、耐熱性を向上させたスパークプラグおよびそのスパークプラグが取り付けられる内燃機関を提供する。
【解決手段】スパークプラグ１００の主体金具５０の先端側にねじ山の形成されていない筒状部５５を設け、エンジンヘッド２００の取付孔２１０との密着を避けることにより取付孔２１０にかかる熱応力を緩和する。更に、スパークプラグ１００は、筒状部５５の先端面５７が取付孔２１０内で燃焼室内壁面２２５よりも１．５ｍｍ以上、軸線Ｏ方向後端側に配置される取り付け構造を有する。これにより、主体金具５０は筒状部５５において燃焼室２２０内での混合気の燃焼に伴う熱を受けにくくなり受熱量が低減されるので、良好な熱引きを行うことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関に取り付けて混合気への点火を行うスパークプラグおよびそのスパークプラグが取り付けられる内燃機関に関するものである。

従来、自動車のエンジン等の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、自身の先端側に火花放電のための電極を形成する中心電極と、その中心電極を軸孔内に保持する絶縁碍子と、この絶縁碍子の径方向周囲を取り囲んで保持する主体金具とを有している。そして、主体金具の外周面に形成されたねじ山をエンジンヘッドの取付孔に設けられる雌ねじに螺合させることにより、スパークプラグがエンジンに取り付けられ、火花放電による混合気への点火が行われる。

近年、内燃機関の高出力化や省燃費化が進み、エンジンの小型化が図られる一方で、排気効率向上のための排気弁の大径化や冷却効率向上のためのウォータージャケットの密集化などが図られている。エンジン側の設計の自由度を確保できるようにスパークプラグの取付孔は小径化が図られており、その取付孔に取り付けられるスパークプラグとしては、ねじ山の呼び径がＭ１２以下に形成された小型のものが使用されている。

そして、小型化が図られることによってエンジンヘッドの肉厚も薄くなり、スパークプラグが固定される取付孔の周辺は、従来に比較して、同じ熱負荷（熱量）に対する影響が大きく現れるようになった。エンジンヘッドの肉厚が薄くなったことによって、熱容量が相対的に小さくなったためである。特に取付孔の燃焼室側の開口付近は温度が高くなるため、混合気の燃焼による熱応力は大きい。また、ねじの螺合によってスパークプラグから取付孔へ加えられている機械的な負荷の影響は殊更強く、取付孔の燃焼室側の開口付近が損傷してしまう虞すらある。総合的には、スパークプラグが固定される取付孔の周辺において、エンジンヘッドは熱応力に対して弱くなったとも換言し得る。この不具合を解消するためには、取付孔の燃焼室側の開口付近に対しスパークプラグが密着する部分をなくす、あるいは少なくするとよい。ここで、例えば、エンジンヘッドの取付孔の内径を小さくすることでエンジン設計の自由度を高めることを目的に、小径化の難しいねじ山を主体金具の外周面の後端側に形成するとともに、先端側の外周面においては、ねじ山を非形成としたスパークプラグがある（例えば、特許文献１参照。）。このようなスパークプラグを用いれば、取付孔の燃焼室側の開口付近において、取付孔とスパークプラグとが密着する部分をなくすことができ、取付孔に生じ得る熱応力の影響を緩和することが可能である。
特開２００３−３０８９４５号公報

ところで、燃焼室内での混合気の燃焼に伴い接地電極や主体金具が受けた熱は、主に、ねじ山を介してエンジンヘッド側へ逃される。主体金具の先端側の外周面においてねじ山を非形成とすれば、その部分において、主体金具と取付孔との当接面積が減少することとなる。すると、主体金具からエンジンヘッドへ十分な熱引きが行えなくなって、スパークプラグの耐熱性が低下する虞があった。

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、エンジンヘッドに設けられたスパークプラグの取付孔の燃焼室側の開口付近において、当該開口付近に生じ得る熱応力の影響を緩和しながらも良好な熱引きを行い、耐熱性を向上させたスパークプラグおよびそのスパークプラグが取り付けられる内燃機関を提供することを目的とする。

本発明に係るスパークプラグは、中心電極と、軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極を前記軸孔内の先端側に保持する絶縁碍子と、前記軸線方向に延びる筒孔を有し、その筒孔内に前記絶縁碍子の少なくとも一部を保持する主体金具であって、呼び径がＭ１２以下であり内燃機関の取付孔に螺合するねじ山が自身の外周面に形成される取付部、当該取付部の先端側にて前記取付部よりも小径に形成される筒状部、前記取付部の先端近傍にて前記筒状部との間の外周面をテーパ状に接続する第１テーパ部、前記取付部の後端側にて前記取付部よりも大径に形成される鍔部、および、前記取付部と前記鍔部との間の外周面をテーパ状に接続する第２テーパ部を有する主体金具とを備え、前記軸線方向において、前記第２テーパ部の先端の位置から、前記筒状部の先端面の位置までの長さをＡ、前記第１テーパ部の先端の位置から、前記筒状部の先端面の位置までの長さをＢ、前記第１テーパ部の先端の位置から、前記主体金具が前記内燃機関の前記取付孔に螺合されたときの前記取付孔における燃焼室側の開口端の位置までの最長の長さをＣとしたときに、Ｂ／Ａが０．２以上を満たし、且つ、Ｂが２ｍｍ以上であるスパークプラグであって、前記筒状部の前記先端面が前記取付孔内に配置されると共に、Ｃ−Ｂが１．５ｍｍ以上となるように構成されたことを特徴とする。

本発明によれば、主体金具は、ねじ山が形成された取付部を有し、その取付部よりも軸線方向の先端側に、ねじ山が非形成の筒状部を有している。そして筒状部は、その大きさとして、Ｂ／Ａが０．２以上、且つ、Ｂが２ｍｍ以上に規定されている。したがって、スパークプラグが取り付けられる取付孔内で、燃焼室に近い側の部位には、主体金具と密着しない部分が確保されている。つまり、主体金具に筒状部を設けたことによって、取付孔の燃焼室側の部位において、取付孔が主体金具と密着する場合に取付孔に生じ得る熱応力の影響が、緩和されるのである。取付孔の燃焼室側の部位には、燃焼室内での混合気の燃焼に伴う熱負荷がかかるため、上記のように、主体金具との密着により取付孔に生じ得る熱応力の影響を緩和できれば、取付孔が設けられるエンジンヘッドの寿命を高めることができる。

なお、本発明では、主体金具にねじ山を形成する一方、そのねじ山よりも先端側の筒状部にはねじ山を形成しない構成としている。このようなスパークプラグを内燃機関（エンジンヘッド）の取付孔へ螺着する場合には、その螺着時にスパークプラグを回転させたときに、筒状部と取付孔と間で摩擦抵抗が生じてしまっていては、適正なトルク（締め付けトルク）でスパークプラグを内燃機関へ取り付けることができない。つまり、「取付部よりも小径に形成される筒状部」とは、スパークプラグを取付孔に螺着する際に、取付部が取付孔に接触する一方で、筒状部は取付孔に密着しない構成であることを意味する。

更に、本発明によれば、スパークプラグが取付孔に取り付けられた際に、筒状部の先端面が取付孔内に配置されると共に、Ｃ−Ｂが１．５ｍｍ以上となる取り付け構造を有する。このため、スパークプラグの筒状部に、燃焼室内での混合気の燃焼に伴う熱負荷がかかりにくい構成を実現できる。つまり、Ｃ−Ｂが１．５ｍｍ未満の場合や、筒状部の先端面が燃焼室内壁面よりも燃焼室内に突出している場合と比べ、筒状部を介した主体金具の受熱量を低減することができる。この効果は、筒状部の先端面が、周方向の全てにおいて、取付孔の燃焼室側の開口よりも取付孔内に配置されていなければ得られないというわけではない。すなわち、筒状部の先端面が、一部でも、取付孔の燃焼室側の開口よりも取付孔内に配置される構成であればよいのである。また、筒状部は、接地電極が受けた熱を第１テーパ部や取付部へ伝える役目を果たす。そして第１テーパ部や取付部を介して、熱は、主体金具側からエンジンヘッド側へ引かれることとなる。このように、筒状部での受熱量の低減を図ることで、筒状部から第１テーパ部や取付部へ伝わる熱量が低減されるので、筒状部において熱がスムーズに流れ、熱が籠もりにくい構造となる。したがって、接地電極から筒状部への熱引きも円滑に行うことができるので、スパークプラグの温度上昇を抑制し、耐熱性を高めることができる。なお、第１テーパ部は、取付部の周方向の全周にわたって連続した環状に形成する必要はなく、例えば、取付部に形成されたねじ山のうちのもっとも軸線方向の先端側のねじ山を、第１テーパ部としてもよい。

また、本発明に係るスパークプラグは、一端が前記主体金具の前記筒状部の前記先端面に接合され、他端が前記中心電極の先端との間で火花放電間隙を形成する接地電極を備え、前記軸線方向において、前記主体金具が前記内燃機関の前記取付孔に螺合されたときの前記取付孔における燃焼室側の前記開口端の位置から、前記接地電極の部位のうちもっとも先端側に位置する部位までの最短の長さをＤとしたときに、Ｄが３ｍｍ以上となるように構成されてもよい。

上記のように、主体金具の熱引きを、より円滑に行うことができる取り付け構造を有するスパークプラグであれば、筒状部の先端面に接地電極を接合した場合に、その接地電極からの熱引きを円滑に行うことができる。もっとも、筒状部の先端面が取付孔内に配置されるため、接地電極が燃焼室内に突出する量（大きさ）は、小さくなる。そこで本発明のように、Ｄが３ｍｍ以上となるように構成すれば、接地電極と中心電極との間に形成される火花放電間隙を、燃焼室内に突き出すように配置させることができ、着火性を確保することができる。

また、本発明に係るスパークプラグは、前記軸線方向において、前記主体金具の前記筒状部の前記先端面の位置から、前記接地電極の部位のうちもっとも先端側に位置する部位までの長さをＥとしたときに、Ｅが９ｍｍ以下となるように構成されてもよい。

あるいは、一端が前記主体金具の前記筒状部の前記先端面に接合され、他端が前記中心電極の先端との間で火花放電間隙を形成する接地電極を備え、前記軸線方向において、前記主体金具の前記筒状部の前記先端面の位置から、前記接地電極の部位のうちもっとも先端側に位置する部位までの長さをＥとしたときに、Ｅが９ｍｍ以下となるように構成されてもよい。

上記のように、筒状部の先端面を、取付孔内で、より引っ込んだ位置に配置させた上で、接地電極を燃焼室内に十分突き出させる配置とするには、Ｅを大きくすることが望まれる。その一方で、接地電極が長くなり、接地電極自身の熱を筒状部側へ逃がす経路も長くなるので、接地電極の温度上昇を招く虞がある。そこで本発明のように、Ｅを９ｍｍ以下とするとよい。Ｂ／Ａが０．２以上を満たした状態では、Ｅが９ｍｍ以下であれば、接地電極の温度が上昇しても、その温度が接地電極の耐熱性の限界温度（接地電極を構成する部材の酸化限界温度）を超えることがない。

また、本発明に係るスパークプラグにおいて、前記絶縁碍子の先端面における外周縁と、前記主体金具の前記先端面の内周縁との最短距離をＦ、前記絶縁碍子の前記先端面における前記外周縁と、前記取付孔の前記燃焼室側の前記開口端との最短距離をＧとしたときに、Ｆ＞Ｇを満たしてもよい。

スパークプラグにおいてくすぶりが生じた場合、火花放電が正規の火花放電間隙（例えば中心電極と接地電極との間）で行われず、絶縁碍子の先端面上に付着したカーボン中を電流が流れ、このカーボンに被覆された絶縁碍子の先端面の外周縁と、主体金具（筒状部）の先端面との間で火花放電する場合がある。上記のように、軸線方向において、筒状部の先端面の位置を、取付孔の開口端の位置よりも取付穴内に配置すると、くすぶり時に行われる上記の火花放電は、取付孔の開口端の位置から、より取付孔内に引っ込んだ位置で発生してしまう。そこで本発明のように、Ｆ＞Ｇが満たされるようにすれば、絶縁碍子の先端面の外周縁は、筒状部の先端面の内周縁よりも、取付孔の開口端に直線距離で近くなる。このため、くすぶり時の火花放電を、絶縁碍子の先端面の外周縁と取付孔の開口端との間で発生させやすくできる。つまり、より燃焼室内に近い位置で火花放電を発生させることができるため、混合気への着火がより容易となり、着火性を確保することができる。

なお、本発明によれば、主体金具の先端面と取付孔の開口端とが接近していると、着火性を確保に制限を受ける場合がある。より確実に着火性を確保するには、ＣとＢとの差が１．５ｍｍ以上（Ｃ−Ｂ≧１．５ｍｍ）であることが望ましい。

また、本発明に係るスパークプラグにおいて、前記主体金具には、前記筒孔の内周面から全周に亘って内向きに突出した内突部が設けられており、前記絶縁碍子は前記内突部に前記軸線方向の後端側から係止され、前記軸線方向において、前記内突部の先端の位置は、前記第１テーパ部の先端の位置よりも後端側に位置してもよい。

燃焼室内での混合気の燃焼に伴い中心電極が受熱した熱は、中心電極を保持する絶縁碍子を介して主体金具へ伝わり、主体金具の第１テーパ部や取付部を介してエンジンヘッドへ熱引きされる。その際に、絶縁碍子から主体金具への熱の伝導は、主体金具の筒孔内で絶縁碍子を保持するため筒孔内に設けられた内突部を介して行われる。このとき、主体金具の筒状部で受熱した熱は、第１テーパ部や取付部を介してエンジンヘッドへ熱引きされるが、その熱に、絶縁碍子から伝導された熱が合流すると、蓄熱量（主体金具中に存在する熱量）が比較的高くなって、エンジンヘッドへの熱引きが速やかに行われにくくなる虞がある。本発明によれば、主体金具の内突部の先端の位置を、主体金具の第１テーパ部の先端の位置よりも、軸線方向において後端側に位置させることができる。このようにすれば、筒状部において受熱した熱が、内突部よりも先に第１テーパ部に到達することができるので、さらに第１テーパ部を介してエンジンヘッド側に熱引きされやすくなる。このため、絶縁碍子から伝導された熱が筒状部にて受熱した熱と合流しても、筒状部からの熱がすでに低減しているため、エンジンヘッドへの熱引きを速やかに行うことができる。

また、本発明に係る内燃機関は、燃焼室内に開口し、内周に雌ねじが形成された取付孔を有し、当該取付孔に、本発明に係るスパークプラグが取り付けられることを特徴とする。

本発明に係る内燃機関では、エンジンヘッドの取付孔に、上記発明に係るスパークプラグが取り付けられるので、取付孔の燃焼室側の開口付近において生じ得る熱応力の影響を緩和することができるとともに、スパークプラグからの熱引きを良好に行うことができる。

以下、本発明を具体化したスパークプラグ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，図２を参照し、一例としてのスパークプラグ１００の構造と、そのスパークプラグ１００が取り付けられる内燃機関２０１について説明する。図１は、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を内燃機関２０１のエンジンヘッド２００に組み付けた状態を示す断面図である。なお、図１，図２において、スパークプラグ１００の軸線Ｏ方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１００の先端側（前方）、上側を後端側（後方）として説明する。

図１に示すように、スパークプラグ１００は、概略、絶縁碍子１０と、この絶縁碍子１０を保持する主体金具５０と、絶縁碍子１０内に軸線Ｏ方向に保持された中心電極２０と、主体金具５０の先端面５７（後述する筒状部５５の先端面５７）に一端（基端部３２）を溶接され、他端（先端部３１）側の内面３３が中心電極２０の先端に設けられた貴金属チップ９０を臨むように屈曲された接地電極３０と、絶縁碍子１０の後端部に設けられた端子金具４０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１０について説明する。図１，図２に示す、絶縁碍子１０は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成され、軸中心に軸線Ｏ方向へ延びる軸孔１２が形成された筒形状を有する。軸線Ｏ方向の中央より後端側には外径の最も大きな鍔広部１９が形成されており、それより後端側（図１における上側）に後端側胴部１８が形成されている。鍔広部１９より先端側（図１における下側）には後端側胴部１８よりも外径の小さな先端側胴部１７が形成されており、更にその先端側胴部１７よりも先端側に、先端側胴部１７よりも外径の小さな脚長部１３が形成されている。脚長部１３は先端側ほど縮径されており、スパークプラグ１００が内燃機関２０１のエンジンヘッド２００（図２参照）に取り付けられた際には、その燃焼室２２０内に晒される。そして、脚長部１３と先端側胴部１７との間は段部１５として形成されている。

次に、中心電極２０について説明する。中心電極２０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２０は、その軸線がスパークプラグ１００の軸線Ｏと一致するように絶縁碍子１０の軸孔１２内の先端側にて保持されている。中心電極２０の先端部２２は絶縁碍子１０の先端部１１の先端面１４から突出され、その突出部分は先端側に向かって径小となるように形成されている。この突出部分の先端には耐火花消耗性を向上するための貴金属チップ９０が接合されている。

また、中心電極２０は、軸孔１２の内部に設けられたシール体４およびセラミック抵抗３を経由して、後端側の端子金具４０に電気的に接続されている。図１に示す、この端子金具４０の後端側の端子部４１は、絶縁碍子１０の後端側胴部１８より外部に露出されており、この端子部４１にプラグキャップ（図示外）を介して高圧ケーブル（図示外）が接続され、高電圧が印加されるようになっている。

次に、主体金具５０について説明する。図２に示すように、主体金具５０は、内燃機関２０１のエンジンヘッド２００にスパークプラグ１００を固定するための筒状の金具である。主体金具５０は、自身の先端面５７より絶縁碍子１０の先端部１１を突出させた状態で、脚長部１３から後端側胴部１８の先端部分にかけての部位の周囲を取り囲むようにして、絶縁碍子１０を自身の筒孔５９内に保持している。主体金具５０は低炭素鋼材より形成されており、略中央から先端側にかけて、太径の取付部５２が形成されている。なお、主体金具５０は耐熱性を重視し、ステンレスやインコネル等を用いて作製してもよい。

主体金具５０の取付部５２の外周面には、雄ねじ状のねじ山６０が形成されている。ねじ山６０は、図２に示す、内燃機関２０１の上部に設けられるエンジンヘッド２００の取付孔２１０の固定部２１２に形成された雌ねじ２１１と螺合して、主体金具５０を取付孔２１０内に固定するためのものである。なお、本実施の形態では、主体金具５０の取付部５２の外径をねじ山６０の呼び径でＭ１２以下（本実施の形態ではＭ１２）としている。

主体金具５０の取付部５２よりも先端側には、取付部５２より細径の筒状部５５が設けられている（詳細にはねじの谷よりも細径である。）。筒状部５５は、スパークプラグ１００がエンジンヘッド２００の取付孔２１０に取り付けられた際に、その取付孔２１０の固定部２１２よりも燃焼室２２０側で細径の細径部２１３（図２参照）内に配置される。そして筒状部５５と取付部５２との間には、先端側に縮径するテーパ状をなす第１テーパ部６１が形成されている。この第１テーパ部６１は、取付孔２１０の細径部２１３と固定部２１２との間でテーパ状に形成された第１段部２１４に当接し、取付孔２１０を介した燃焼室２２０内の気密漏れを防止している。

また、主体金具５０の取付部５２の後端側には、鍔状で取付部５２よりも太径の鍔部５４が形成されている。この鍔部５４と取付部５２との間には、先端側に縮径するテーパ状をなす第２テーパ部６２が形成されている。この第２テーパ部６２は、取付孔２１０の固定部２１２と、固定部２１２よりも後端側で取付孔２１０の開口端に繋がる太径の太径部２１５との間で、テーパ状に形成された第２段部２１６に当接している。第２テーパ部６２は、第１テーパ部６１と共に、取付孔２１０を介した燃焼室２２０内の気密漏れを防止するものである。本実施の形態においては、第１テーパ部６１および第２テーパ部６２の両方において気密漏れを防止するシール機能を持たせているが、少なくとも第２テーパ部６２においてシール機能が果たされていればよく、必ずしも第１テーパ部６１ではシール機能が果たされている必要はない。

図１，図２に示すように、主体金具５０の鍔部５４の後端側には、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が形成されている。工具係合部５１より後端側には薄肉の加締部５３が設けられており、工具係合部５１と取付部５２との間には薄肉の座屈部５８が設けられている。そして、工具係合部５１から加締部５３にかけての筒孔５９の内周面と、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間には、円環状のリング部材６，７が介在されており、更に両リング部材６，７の間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。また、取付部５２の形成位置における筒孔５９の内周面には、内向き且つ後端向きの面を持つ段状の部位５６を有するように、内周面の一部を全周に亘って内向きに膨出させた形状をなす内突部６４が形成されている。絶縁碍子１０が筒孔５９内に保持される際には、この内突部６４の段状の部位５６に、絶縁碍子１０の段部１５が環状の板パッキン８を介して支持される。

そして、加締部５３の端部を内側に折り曲げるようにして加締めることにより、リング部材６，７およびタルク９を介し、筒孔５９内で絶縁碍子１０の鍔広部１９が先端側に向け押圧される。この加締めの際に、圧縮力の付加に伴い座屈部５８が外向きに膨らむように変形されることで、作製時における加締部５３の圧縮ストロークを大きくする。これにより、筒孔５９内において加締部５３と内突部６４の段状の部位５６との間で絶縁碍子１０が確実に挟まれ保持されて、主体金具５０と絶縁碍子１０とは一体となる。板パッキン８により主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は保持され、筒孔５９を介した燃焼ガスの流出が防止される。

次に、接地電極３０について説明する。接地電極３０は棒状をなし、自身の長手方向の横断面が略長方形に形成された形状を有する電極であり、自身の基端部３２が、主体金具５０の先端面５７（すなわち筒状部５５の先端面５７）に溶接により接合されている。また、接地電極３０の先端部３１は、内面３３側が中心電極２０の先端部２２を臨むように屈曲され、その内面３３と、中心電極２０の先端部２２に接合された貴金属チップ９０との間で火花放電間隙が形成されている。

また、接地電極３０は耐酸化性の高いＮｉ合金から構成されており、一例として、インコネル（商標名）６０１が用いられる。より具体的には、接地電極３０は、Ｎｉを主成分とし、Ｃｒを２０〜３０ｗｔ％、Ａｌを１〜３ｗｔ％、Ｆｅを７〜２０ｗｔ％、Ｍｎを０．１〜０．５ｗｔ％、Ｓｉを０．１〜０．５ｗｔ％含んだ合金からなる。これにより、接地電極３０は耐酸化性が高められ、より高温となる雰囲気内において使用された際の耐久性が高められている。更に、熱伝導性を高め高温雰囲気内における耐熱性を向上するため、接地電極３０には銅からなる芯材３５が内部に封入されている。

このように、本実施の形態のスパークプラグ１００は、主体金具５０の取付部５２にねじ山を形成する一方、その取付部５２よりも先端側に、ねじ山を形成しない筒状部５５を有している。これにより、スパークプラグ１００を内燃機関２０１のエンジンヘッド２００の取付孔２１０に取り付けた際に、取付孔２１０の細径部２１３に筒状部５５が密着することがない。つまり、主体金具５０に筒状部５５が設けられたことによって、取付孔２１０内で、燃焼室２２０内に近い細径部２１３において、主体金具５０と密着しない部分が確保されている。したがって細径部２１３では、取付孔２１０と主体金具５０とが密着する場合に取付孔２１０に生じ得る熱応力の影響が、緩和される。細径部２１３は燃焼室２２０内に近く、燃焼室２２０内での混合気の燃焼に伴う熱負荷がかかるため、上記のように、主体金具５０との密着により細径部２１３に生じ得る熱応力の影響を緩和できれば、エンジンヘッド２００の寿命を高めることができる。

一方、燃焼室２２０内での混合気の燃焼に伴い、接地電極３０や主体金具５０の筒状部５５が受けた熱は、一部が筒状部５５から細径部２１３へ伝導されてエンジンヘッド２００側へ熱引きされるものの、多くは取付部５２に伝導される。そして、第１テーパ部６１やねじ山６０を介してエンジンヘッド２００の固定部２１２へ伝導されることにより、接地電極３０や主体金具５０の熱引きがなされることとなる。つまり、主体金具５０からエンジンヘッド２００への熱引きが、主に、燃焼室２２０から離れた位置にて行われる。従って接地電極３０や筒状部５５では速やかな熱引きが行われないため比較的蓄熱しやすくなるが、本実施の形態のスパークプラグ１００では以下に説明する取り付け構造を有するため、燃焼室２２０内での混合気の燃焼に伴う筒状部５５の受熱量を減らし、蓄熱を抑制することができる。そして、筒状部５５を介した接地電極３０の熱引きが良好に行われるようにすることで、接地電極３０や主体金具５０の温度上昇を抑制し、ひいてはスパークプラグ１００の耐熱性を高めている。以下、図２，図３を参照し、スパークプラグ１００のエンジンヘッド２００への取り付け構造について説明する。図３は、取付孔３１０付近の燃焼室内壁面３２５の形態が図２とは異なる内燃機関３０１のエンジンヘッド３００にスパークプラグ１００を組み付けた状態を示す断面図である。

まず、本実施の形態のスパークプラグ１００では、軸線Ｏ方向における取付部５２の長さと筒状部５５の長さとの関係を規定している。図２に示すように、軸線Ｏ方向において、主体金具５０の第２テーパ部６２の先端の位置Ｐから先端面５７（すなわち筒状部５５の先端面５７）の位置Ｓまでの長さをＡとする。同様に、第１テーパ部６１の先端の位置Ｒから先端面５７の位置Ｓまでの長さ（つまりは筒状部５５の長さ）をＢとする。このとき、後述する実施例１の結果に基づき、取付部５２と筒状部５５の合計の長さ（Ｐ−Ｓ間の長さＡ）に対する筒状部５５の長さ（Ｒ−Ｓ間の長さＢ）の比率（Ｂ／Ａ）が０．２以上を満たし、且つ、筒状部５５の長さＢが２ｍｍ以上であることを規定している。

Ｂ／Ａが小さくなると、取付部５２と筒状部５５の合計の長さに対し、筒状部５５の長さが短くなる。つまり、主体金具５０は、先端側近くまでねじ山６０が形成される構成となる。このような主体金具５０を用いたスパークプラグ１００が取り付けられる内燃機関２０１のエンジンヘッド２００の取付孔２１０では、ねじ山６０を介して主体金具５０と密着した部分が燃焼室２２０に、より近い位置に形成されることとなる。このため、取付孔２１０にかかる熱応力が高まり、エンジンヘッド２００の寿命（ライフサイクル）が短くなる虞がある。本実施の形態のスパークプラグ１００ではＢ／Ａを０．２以上、且つ、筒状部５５の長さＢを２ｍｍ以上とすることで、取付孔２１０と密着していない部分を設けることができる。これにより、取付孔２１０にかかる熱応力を緩和して、エンジンヘッド２００の寿命を高めることができる。

次に、本実施の形態のスパークプラグ１００は、エンジンヘッド２００に取り付けられた際に、筒状部５５の先端面５７が、燃焼室２２０内において、燃焼室内壁面２２５よりも取付孔２１０の内部側に位置する（燃焼室２２０から引っ込んだ位置となるようにする）取り付け構造を有している。具体的には、スパークプラグ１００がエンジンヘッド２００に取り付けられた状態で、軸線Ｏ方向において、第１テーパ部６１の先端の位置Ｒと、取付孔２１０における燃焼室２２０側の開口端２３０の位置Ｔとの間の長さをＣとする。このとき、後述する実施例２の結果に基づき、燃焼室内壁面２２５からの筒状部５５の先端面５７の引っ込み量（Ｃ−Ｂ）が１．５ｍｍ以上となることを規定している。

筒状部５５の先端面５７が燃焼室２２０の内部に近づくほど、主体金具５０は燃焼室２２０内での混合気の燃焼に伴う熱を多く受けるようになる。増えた分の熱引きを行えるようにするためには、受熱してすぐエンジンヘッド２００側へ熱を逃がせるように、主体金具５０と取付孔２１０との密着部分が、燃焼室２２０に、より近い位置にあるとよい。その一方で、取付孔２１０にかかる熱応力を緩和するには、燃焼室２２０に近い位置において、主体金具５０と取付孔２１０とが密着していないことが望ましい。そこで、上記のようにＢ／Ａを０．２以上として筒状部５５を軸線Ｏ方向に延ばし、取付孔２１０の燃焼室２２０に近い位置にて主体金具５０と密着しない部分を設けつつも、筒状部５５の受熱量を減らして主体金具５０側の熱引きを十分に行えるように、本実施の形態ではＣ−Ｂを１．５ｍｍ以上としている。つまり、筒状部５５の先端面５７の位置Ｓを、取付孔２１０内で、開口端２３０の位置Ｔを基準に、より引っ込んだ位置に配置している。これにより、筒状部５５を燃焼室２２０の内部から遠ざけ、筒状部５５が受熱し難くなるようにしている。このように混合気の燃焼に伴う熱による筒状部５５の温度上昇を抑制することで、先端面５７に接合される接地電極３０から熱引きを効率よく行えるようにし、スパークプラグ１００の耐熱性を高めることができる。

なお、上記では、燃焼室２２０の燃焼室内壁面２２５に対して直交する方向に沿って取付孔２１０が開口された場合（つまり、図２に示すように、取付孔２１０にスパークプラグ１００を取り付けた状態で、スパークプラグ１００の軸線Ｏを含む任意の断面で燃焼室内壁面２２５を見たときに、その燃焼室内壁面２２５の輪郭線が軸線Ｏと直交する場合）を例に検討したものである。もちろん、図３に示す、内燃機関３０１のエンジンヘッド３００のように、取付孔３１０が、燃焼室３２０の燃焼室内壁面３２５の平面方向に対して直交する方向に沿って開口されていない場合もある。例えば、燃焼室内壁面３２５に開口する取付孔３１０の開口端３３０によって仮に描かれる仮想円が、スパークプラグ１００の軸線Ｏと直交する１つの平面上にない場合である。こうした形態の場合、スパークプラグ１００の軸線Ｏを含む任意の断面で燃焼室内壁面３２５を見たときに、軸線Ｏ方向における取付孔３１０の開口端３３０の位置が、その断面図において、軸線Ｏの左側と右側とで異なる。具体的に、図３の例では、取付孔３１０の開口端３３０のうち、図中、軸線Ｏの右側における開口端３３１の位置Ｔ１と、軸線Ｏの左側における開口端３３２の位置Ｔ２とが、軸線Ｏ方向において異なる配置となっている。こうした場合でも、主体金具５０の筒状部５５の先端面５７で、もっとも、取付孔３１０の開口端３３０から取付孔３１０内に引っ込んでいる位置が、開口端３３０から軸線Ｏ方向に１．５ｍｍ以上離れた位置に配置されれば、筒状部５５の受熱を抑制することができる。換言すると、主体金具５０の筒状部５５の先端面５７の位置Ｓと、取付孔３１０で開口端３３０のうち、軸線Ｏ方向にもっとも先端面５７から遠い開口端（この場合、開口端３３２）の位置（この場合、位置Ｔ２）との長さＣ−Ｂが、１．５ｍｍ以上となればよいのである。

また、図３の例において、燃焼室内壁面３２５に取付孔３１０が開口される位置によっては、例えば、開口端３３０のうち、図中軸線Ｏの左側の開口端３３３の位置Ｔ２と、筒状部５５の先端面５７の位置Ｓとの位置関係はそのままでありながら、図中軸線Ｏの右側の開口端３３１の位置Ｔ１が、主体金具５０の先端面５７の位置Ｓよりも軸線Ｏ方向の後端側に位置する取り付け構造となる場合がある。つまり、筒状部５５の先端面５７の一部が、取付孔３１０の燃焼室３２０側の開口よりも取付孔３１０内に配置され、先端面５７の残りの部分が開口端３３０よりも燃焼室３２０内に配置される取り付け構造となる場合である。こうした場合でも、開口端３３２の位置Ｔ２と、筒状部５５の先端面５７の位置Ｓとの軸線Ｏ方向の長さＣ−Ｂが、１．５ｍｍ以上となる位置関係が満たされれば、筒状部５５の受熱を、十分に、抑制することができる。

なお、取付孔２１０の開口端２３０に面取りがなされた場合、その面取面については取付孔２１０の内周面とみなし、燃焼室内壁面２２５と面取面との合わせ部分を開口端２３０として、軸線Ｏ方向における開口端２３０の位置Ｔを決定すればよい。

次に、本実施の形態のスパークプラグ１００では、図２に示すように、燃焼室２２０内において軸線Ｏ方向先端側に突出する接地電極３０の突出量（長さ）を規定している。具体的に、スパークプラグ１００が内燃機関２０１のエンジンヘッド２００に取り付けられた際に、軸線Ｏ方向において、取付孔２１０の燃焼室２２０側における開口端２３０の位置Ｔから、接地電極３０の部位のうちもっとも先端側に位置する部位（位置Ｖ）までの長さをＤとする。このとき、接地電極３０の燃焼室２２０内における突出量（Ｄ）が３ｍｍ以上となることを規定している。

中心電極２０の先端部２２に設けた貴金属チップ９０と接地電極３０との間に形成される火花放電間隙の燃焼室２２０内における位置は、接地電極３０の厚みを考慮すると、必然的に、接地電極３０の部位のうちもっとも先端側に位置する部位よりも軸線Ｏ方向の後端側の位置となる。スパークプラグ１００の設計において、燃焼室２２０内における接地電極３０の突出量（Ｄ）を３ｍｍ未満とした場合、火花放電間隙の燃焼室２２０内での突出量は、接地電極３０の厚みを差し引くと最大でも１ｍｍ程度となってしまう。つまり、火花放電間隙が、燃焼室内壁面２２５から燃焼室２２０の内部へ突出する量が少なくなってしまうので、着火性の低下を招く虞が生ずる。

なお、上記同様、図３に示す、内燃機関３０１のエンジンヘッド３００のように、取付孔３１０が、燃焼室内壁面３２５の平面方向に対して直交する方向に沿って開口されていない場合は以下の通りである。すなわち、軸線Ｏ方向における開口端３３０の位置Ｔ１，Ｔ２のうち、もっとも、先端に位置する開口端３３２の位置Ｔ２と、接地電極３０のうちもっとも先端側に位置する部位の位置Ｖとの長さＤが、３ｍｍ以上となればよい。換言すると、位置Ｖと、取付孔３１０で開口端３３０のうち、軸線Ｏ方向にもっとも先端に位置する開口端（この場合、開口端３３２）の位置（この場合、位置Ｔ２）との最短の長さＤが、３ｍｍ以上となればよいのである。

さらに、本実施の形態のスパークプラグ１００では、図２に示すように、筒状部５５の先端面５７から軸線Ｏ方向先端側に突出する接地電極３０の突出量（長さ）についても規定している。具体的には、軸線Ｏ方向において、主体金具５０の筒状部５５の先端面５７の位置Ｓから、接地電極３０の部位のうちもっとも先端側に位置する部位（位置Ｖ）までの長さ（接地電極３０の突出長）をＥとする。このとき、接地電極３０の先端面５７からの突出長（Ｅ）が９ｍｍ以下となることを規定している。突出長Ｅを大きくすれば接地電極３０の長さが延び、接地電極３０自身の筒状部５５側へ熱を逃がす経路が長くなるため、接地電極３０の温度上昇を招く。後述する実施例４の結果によれば、突出長Ｅが９ｍｍより大きくなると、上記のようにＢ／Ａを０．２以上とした場合に、接地電極３０が耐熱性の限界温度（接地電極３０を構成する部材の酸化限界温度）を超える虞がある。

ところで筒状部５５は、取付部５２を介して接地電極３０の熱をエンジンヘッド２００側へ逃がす経路を構成する。上記したようにＢ／Ａを大きくすれば取付部５２を取付孔２１０内のより引っ込んだ位置に配置させることができるが、それに伴い接地電極３０の熱引きの経路が長くなる。実施例４の結果によれば、Ｂ／Ａの値が大きくなるに従って、接地電極３０からの熱引き効率が低下して接地電極３０の温度が上昇することがわかる。一方、着火性を確保するためには接地電極３０の突出長（Ｅ）が大きく燃焼室２２０内でより突出するほどよいが、後述する実施例４によれば、接地電極３０の大きさの変動がそのまま自身の温度上昇を招くことがわかる。つまり、接地電極３０自身の熱引き効率の改善を行えば、接地電極の温度上昇に与える影響の緩和が可能である。具体的には接地電極３０の材料として熱伝導率のより高いものを用いたり、接地電極３０を熱伝導率の高い芯材を有する複層構造としたりすれば、突出長Ｅを大きして着火性を高めつつ、Ｂ／Ａをより大きくして取付部５２を取付孔２１０内のより引っ込んだ位置に配置させることが可能となる。

また、本実施の形態では、絶縁碍子１０の先端面１４における外周縁１６と、主体金具５０の先端面５７の内周縁６３との最短距離をＦ、絶縁碍子１０の先端面１４における外周縁１６と、取付孔２１０の開口端２３０との最短距離をＧとした場合に、Ｆ＞Ｇが満たされることを規定している。Ｆ＞Ｇが満たされると、絶縁碍子１０の先端面１４の外周縁１６は、主体金具５０の先端面５７の内周縁６３（つまり筒状部５５の内周縁６３）よりも、取付孔２１０の開口端２３０の方が、直線距離で近くなる。すると、くすぶり時に生ずる火花放電は、絶縁碍子１０の先端面１４の外周縁１６と、筒状部５５の内周縁６３との間よりも、絶縁碍子１０の先端面１４の外周縁１６と、取付孔２１０の開口端２３０との間で発生しやすくなる。つまり、その際に生ずる火花放電を、燃焼室２２０内に、より近い位置で発生させることができるので、混合気に対し、より着火しやすくすることができる。これにより、スパークプラグ１００にくすぶりが生じた場合における混合気に対する着火性を確保することができる。

さらに、本実施の形態では、主体金具５０の筒孔５９内で絶縁碍子１０を保持するために設けられる内突部６４の先端の位置Ｑが、主体金具５０の第１テーパ部６１の先端の位置Ｒよりも、軸線Ｏ方向において後端側に位置することを規定している。燃焼室２２０内での混合気の燃焼に伴い中心電極２０が受熱した熱（以下、「中心電極由来の熱」ともいう。）は、絶縁碍子１０に伝導し、段部１５から板パッキン８を介して主体金具５０の内突部６４へ流れ、第１テーパ部６１や取付部５２のねじ山６０を介し、エンジンヘッド２００側へ熱引きされる経路をたどる。一方、主体金具５０の筒状部５５が受熱した熱（以下、「筒状部由来の熱」ともいう。）は、一部が筒状部５５から細径部２１３へ伝導されてエンジンヘッド２００側へ熱引きされるものの、多くは取付部５２に伝導され、第１テーパ部６１や取付部５２のねじ山６０を介し、エンジンヘッド２００側へ熱引きされる経路をたどる。ここで、主体金具５０の内突部６４の先端の位置Ｑが第１テーパ部６１の先端の位置Ｒよりも先端側にあると、中心電極由来の熱がエンジンヘッド２００に逃れる際に、筒状部由来の熱と合流しやすくなるため、内突部６４付近で蓄熱量が比較的高くなって速やかな熱引きを行えず、その結果、筒状部５５においても速やかな熱引きを行えなくなる虞がある。

上記のようなスパークプラグ１００を設計するにあたって、取付孔２１０にかかる熱応力の影響を十分に緩和できると共に、スパークプラグ１００自身の熱引きが良好に行われるように各条件を求めるため、以下に示す評価試験を行った。

［実施例１］
まず、エンジンヘッド２００の取付孔２１０とスパークプラグ１００の主体金具５０との間で生じ得る熱応力がエンジンヘッド２００の寿命（ライフサイクル）に及ぼす影響について評価を行った。この評価試験では、取付部５２と筒状部５５の合計の長さに対する筒状部５５の長さの比率（Ｂ／Ａ）を異ならせた複数のスパークプラグのサンプルを作製し、それぞれを評価用のエンジンに取り付けた。そして所定のテストパターンに従ってエンジンを駆動させ、主体金具と取付孔との密着部位にて生じ得る熱応力によりエンジンヘッドに不具合が生じたときのそれぞれのサンプルの想定走行距離からライフサイクルを求めた。この評価試験の結果を図４のグラフに示す。

図４に示すように、Ｂ／Ａの値が大きくなるに従って、ライフサイクルが増加するのが確認できた。そしてＢ／Ａが０．２以上では、想定走行距離が１０万マイル走行相当以上のライフサイクルとなった。取付部５２と筒状部５５の合計の長さに対する筒状部５５の長さが短くなるほど、ねじ山６０の形成位置がエンジンヘッド２００の取付孔２１０の燃焼室２２０側の開口付近に近づく。取付孔２１０の燃焼室２２０側の開口付近には燃焼室２２０内で混合気が燃焼されることに伴い熱負荷がかかるが、これに加え、ねじの螺合により密着するスパークプラグ１００側から熱応力がかかることとなる。従って、Ｂ／Ａの値が小さくなるほど取付孔２１０にかかる熱応力がより高められることとなり、エンジンヘッド２００の寿命に与える影響が大きくなることが確認できた。

［実施例２］
次に、筒状部５５の先端面５７を、燃焼室内壁面２２５から取付孔２１０の内部側にどの程度位置させれば主体金具５０の熱引き性能が向上するかについて評価を行った。この評価試験では、取付孔の雌ねじの燃焼室側の形成開始位置を異ならせた複数のエンジンヘッドのサンプルを用意する一方で、取付部と筒状部の合計の長さに対する筒状部の長さの比率を０．２とした主体金具に温度プローブを埋め込んだ接地電極を接合し、評価用のスパークプラグのサンプルを作製した。そして、各エンジンヘッドのサンプルを用いたエンジンを組み立て、評価用のスパークプラグを取り付け駆動させて、そのときの接地電極の温度を測定した。この評価試験の結果を図５のグラフに示す。

図５に示すように、筒状部の先端面の燃焼室内壁面からの引っ込み量（Ｃ−Ｂ）が小さくなるに従って、接地電極の温度は高くなった。つまり、筒状部の先端面が燃焼室に近づいて筒状部自体の受熱量が高まるため、接地電極の熱引きが十分に行えなくなることがわかる。一方、Ｃ−Ｂが大きくなると接地電極の温度は下がるが、Ｃ−Ｂが１．５ｍｍ以上では、接地電極の温度はほぼ一定の状態となった。つまり、Ｃ−Ｂが１．５ｍｍ以上となれば、筒状部が受熱した分も含め、十分に、接地電極の熱引きを行えることが示された。

［実施例３］
次に、燃焼室２２０内における接地電極３０の突出量（Ｄ）と着火性との関係について評価を行った。この評価試験では、スパークプラグをエンジンヘッドに取り付けた状態で、燃焼室内壁面の位置から接地電極のもっとも先端側に位置する部位までの軸線Ｏ方向の長さ（Ｄ）を２ｍｍ〜７ｍｍの範囲で異ならせた複数のスパークプラグのサンプルを作製した。そして各サンプルをそれぞれ評価用のエンジン（排気量２．０Ｌ、６気筒）に組み付け、空燃比１４．５の混合気を供給して７５０ｒｐｍで駆動させ、燃焼圧力を測定した。各サンプル毎に得られた燃焼圧力から１サイクルあたりの図示平均有効圧力（ＩＭＥＰ）を公知の手法により算出し、５００サイクル分の算出結果からその平均値と標準偏差を求め、以下の式に示す燃焼変動率Ｐｉ（％）を求めた。
燃焼変動率Ｐｉ＝（標準偏差／平均値）×１００（％）
なお、図示平均有効圧力の変動率を示す燃焼変動率Ｐｉは、低いほど、混合気への着火状態が安定し高い着火性が維持された状態であるとみなせるものであり、一般に２０％以上を超えた場合、失火が生じているとみなすことができる。この評価試験の結果を図６のグラフに示す。

図６に示すように、接地電極が燃焼室内で突出する突出量Ｄが大きくなるほど、燃焼変動率Ｐｉが小さくなることが確認できた。具体的に、突出量Ｄが３ｍｍから７ｍｍにかけて大きくなるに従って、燃焼変動率Ｐｉは２０％未満において徐々に低下していく傾向を示したが、突出量が２ｍｍになると燃焼変動率Ｐｉが急激に増加して４０％より大きくなり、燃焼限界としての２０％を超えた。この評価試験の結果より、接地電極の燃焼室内における突出量Ｄが、３ｍｍ以上であれば、十分な着火性を得られることが確認できた。

［実施例４］
次に、取付部５２と筒状部５５の合計の長さに対する筒状部５５の長さの比率（Ｂ／Ａ）と接地電極３０の酸化限界温度との関係について評価を行った。この評価試験では、実施例１と同様にＢ／Ａを異ならせた複数の主体金具を３つずつ用意し、温度プローブを埋め込んだインコネル（商標名）６００の無垢材からなる突出長Ｅが５ｍｍの接地電極と、同様に突出長Ｅが９ｍｍの接地電極と、インコネル６０１の無垢材からなる突出長Ｅが９ｍｍの接地電極とをそれぞれ接合したスパークプラグのサンプルを作製した。そして実施例２と同様に各サンプルをエンジンに取り付けて駆動させ、そのときの接地電極の温度を測定した。なお、各サンプルの筒状部の引っ込み量が１．５ｍｍとなるように、エンジンヘッドの取付孔を調整した。そして各接地電極を構成する材料の酸化限界温度を基準とし、それぞれのサンプルの接地電極の温度とＢ／Ａとの関係を相対的に比較した。この評価試験の結果を図７のグラフに示す。

図７に示すように、接地電極の温度は、いずれのサンプルもＢ／Ａが大きくなるに従って上昇した。主体金具の筒状部は、接地電極の熱を、取付部を介してエンジンヘッド側へ逃がす経路を構成しており、Ｂ／Ａが大きくなればその経路が長くなり、熱引き効率が低下して接地電極の温度が上昇することがわかる。また、主体金具の先端面からの接地電極の突出長Ｅの違いに関わらず、Ｂ／Ａと接地電極の温度とを示すグラフの上昇傾向（グラフにおける傾き）は近似した。このことから突出長Ｅの大きさの変動幅が一定であれば、接地電極の温度変動幅もＢ／Ａによらず略一定であることがわかる。

また、インコネル６００からなるＥ＝９（ｍｍ）の接地電極のグラフと、インコネル６００より熱伝導性の高いインコネル６０１のグラフとを比べると、インコネル６００のグラフは接地電極の温度が高くなる側へシフトしており、このインコネル６００からなる接地電極が、温度条件的に対し、より厳しいものであることが確認できた。さらに、インコネル６００からなるＥ＝９（ｍｍ）の接地電極のグラフとＥ＝５（ｍｍ）の接地電極のグラフとを比べると、突出長Ｅが長くなると温度条件的に厳しくなることが確認できた。つまり、接地電極の大きさの変動がそのまま接地電極自身の温度に影響することがわかる。このことより、突出長Ｅを大きくすれば接地電極の長さが延び、接地電極自身の筒状部側へ熱を逃がす経路が長くなるため、接地電極の温度上昇を招いたことがわかった。

そして具体的に、各サンプルのうち温度条件的にもっとも厳しい、インコネル６００からなるＥ＝９（ｍｍ）の接地電極では、Ｂ／Ａが大きくなるに従って上昇する接地電極の温度が、Ｂ／Ａが０．３を越えたあたりで酸化限界温度に達した。実施例１ではＢ／Ａが０．２以上となるのがよいことが示されたが、この評価試験の結果を含めて検討すると、接地電極の材料や突出長Ｅの長さの設定によって、温度条件的に、さらに余裕をもった接地電極の設計が可能であることがわかった。

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、接地電極３０にはインコネル（商標名）６０１を用いたが、耐酸化性に優れた金属であれば、他の金属を用いてもよい。また、筒状部５５を介した主体金具５０による十分な熱引き性能が得られるのであれば、接地電極３０に芯材３５はなくともよい。

なお、本実施の形態においては、第１テーパ部６１を筒状部５５と取付部５２との両者から連続する形態に形成しているが、本発明の構成はこれに限られることはない。詳述すると、例えば図８に示す、スパークプラグ５００のように、第１テーパ部５６１は、筒状部５５５に対しては連続して形成される一方、ねじ山５６０の形成された取付部５５２とは必ずしも連続して形成されている必要はなく、実質的に連続して形成されていればよい。熱引きのために、例えば、第１テーパ部５６１と取付部５５２とが１０ｍｍを超えて離間して形成されているものは除外するが、それよりも近接して形成されていたり、あるいは、図２に示す、本実施の形態のように、第１テーパ部６１が取付部５２の先端領域の一部を兼ねたりする構成は許容し得る。取付部５２のねじ山６０のうち、もっとも先端側のねじ山６０が、第１テーパ部６１を兼ねる構成も許容し得るのである。

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を内燃機関２０１のエンジンヘッド２００に組み付けた状態を示す断面図である。 取付孔３１０付近の燃焼室内壁面３２５の形態が図２とは異なる内燃機関３０１のエンジンヘッド３００にスパークプラグ１００を組み付けた状態を示す断面図である。 取付部５２と筒状部５５の合計の長さに対する筒状部５５の長さの比率（Ｂ／Ａ）と、エンジンヘッド２００の寿命（ライフサイクル）との関係を示すグラフである。 接地電極３０の引っ込み量（Ｃ−Ｂ）と接地電極３０の温度との関係を示すグラフである。 燃焼室２２０内における接地電極３０の突出量（Ｄ）と燃焼変動率Ｐｉとの関係を示すグラフである。 取付部５２と筒状部５５の合計の長さに対する筒状部５５の長さの比率（Ｂ／Ａ）と、接地電極３０の温度と、接地電極３０の突出長（Ｅ）との関係を示すグラフである。 変形例としてのスパークプラグ５００の第１テーパ部５６１の構造について説明するための図である。

符号の説明

１０ 絶縁碍子
１２ 軸孔
２０ 中心電極
３０ 接地電極
３１ 先端部
３２ 基端部
５０ 主体金具
５２ 取付部
５４ 鍔部
５５ 筒状部
５７ 先端面
５９ 筒孔
６０ ねじ山
６１ 第１テーパ部
６２ 第２テーパ部
１００ スパークプラグ
２００ エンジンヘッド
２０１ 内燃機関
２１０ 取付孔
２２５ 燃焼室内壁面

Claims (7)

1. 中心電極と、
   軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極を前記軸孔内の先端側に保持する絶縁碍子と、
   前記軸線方向に延びる筒孔を有し、その筒孔内に前記絶縁碍子の少なくとも一部を保持する主体金具であって、呼び径がＭ１２以下であり内燃機関の取付孔に螺合するねじ山が自身の外周面に形成される取付部、当該取付部の先端側にて前記取付部よりも小径に形成される筒状部、前記取付部の先端近傍にて前記筒状部との間の外周面をテーパ状に接続する第１テーパ部、前記取付部の後端側にて前記取付部よりも大径に形成される鍔部、および、前記取付部と前記鍔部との間の外周面をテーパ状に接続する第２テーパ部を有する主体金具と
   を備え、
   前記軸線方向において、
   前記第２テーパ部の先端の位置から、前記筒状部の先端面の位置までの長さをＡ、
   前記第１テーパ部の先端の位置から、前記筒状部の先端面の位置までの長さをＢ、
   前記第１テーパ部の先端の位置から、前記主体金具が前記内燃機関の前記取付孔に螺合されたときの前記取付孔における燃焼室側の開口端の位置までの最長の長さをＣ
   としたときに、
   Ｂ／Ａが０．２以上を満たし、且つ、Ｂが２ｍｍ以上であるスパークプラグであって、
   前記筒状部の前記先端面が前記取付孔内に配置されると共に、Ｃ−Ｂが１．５ｍｍ以上となるように構成されたことを特徴とするスパークプラグ。
2. 一端が前記主体金具の前記筒状部の前記先端面に接合され、他端が前記中心電極の先端との間で火花放電間隙を形成する接地電極を備え、
   前記軸線方向において、
   前記主体金具が前記内燃機関の前記取付孔に螺合されたときの前記取付孔における燃焼室側の前記開口端の位置から、前記接地電極の部位のうちもっとも先端側に位置する部位までの最短の長さをＤ
   としたときに、
   Ｄが３ｍｍ以上となるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
3. 前記軸線方向において、前記主体金具の前記筒状部の前記先端面の位置から、前記接地電極の部位のうちもっとも先端側に位置する部位までの長さをＥとしたときに、Ｅが９ｍｍ以下となるように構成されたことを特徴とする請求項２に記載のスパークプラグ。
4. 一端が前記主体金具の前記筒状部の前記先端面に接合され、他端が前記中心電極の先端との間で火花放電間隙を形成する接地電極を備え、
   前記軸線方向において、前記主体金具の前記筒状部の前記先端面の位置から、前記接地電極の部位のうちもっとも先端側に位置する部位までの長さをＥとしたときに、Ｅが９ｍｍ以下となるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
5. 前記絶縁碍子の先端面における外周縁と、前記主体金具の前記先端面の内周縁との最短距離をＦ、
   前記絶縁碍子の前記先端面における前記外周縁と、前記取付孔の前記燃焼室側の前記開口端との最短距離をＧ
   としたときに、
   Ｆ＞Ｇを満たす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. 前記主体金具には、前記筒孔の内周面から全周に亘って内向きに突出した内突部が設けられており、
   前記絶縁碍子は前記内突部に前記軸線方向の後端側から係止され、
   前記軸線方向において、前記内突部の先端の位置は、前記第１テーパ部の先端の位置よりも後端側に位置す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. 燃焼室内に開口し、内周に雌ねじが形成された取付孔を有し、当該取付孔に、請求項１乃至６のいずれかに記載のスパークプラグが取り付けられることを特徴とする内燃機関。

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