JP2017079182A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】大きな電気エネルギーがスパークプラグに供給された場合においても、着火性を確保しつつ優れた耐摩耗性を示すスパークプラグを提供する。
【解決手段】スパークプラグは、接地電極と、自身の先端が接地電極の先端部よりも先端側に突き出す貴金属チップと、を備える。接地電極の先端部の端面と貴金属チップの先端とは、中心電極の中心線に平行でありかつ中心電極の端面のうち接地電極の基端部側とは逆側の端点を通る仮想直線と中心線との間に位置する。中心線に垂直な仮想平面に中心電極と貴金属チップとを投影したときに中心電極の投影領域と貴金属チップの投影領域とが重なる領域の面積をＳ１とし、仮想平面に貴金属チップと接地電極とを投影したときに貴金属チップの投影領域と接地電極の投影領域とが重なる領域の面積をＳ２としたときに０．２２≦Ｓ１／Ｓ２≦０．６８である。
【選択図】図２

Description

本発明は、スパークプラグに関する。

近年、内燃機関では、熱効率向上のため、高圧縮化および高過給化が進んでいる（例えば、引用文献１参照）。そのため、スパークプラグには、そのような内燃機関に取り付けられた場合においても良好に着火可能な性能が求められている。

特開２０１４−２３９０１５号公報

内燃機関を高圧縮化あるいは高過給化させた場合において、スパークプラグに安定した着火を行わせるため、例えば、スパークプラグに供給する電気エネルギーを、一般的なエネルギーよりも増加させる場合がある。しかし、スパークプラグに供給する電気エネルギーを増加させると、着火性は向上するものの、スパークプラグの電極の消耗が激しくなる。そのため、大きな電気エネルギーがスパークプラグに供給された場合においても、着火性を確保しつつ優れた耐摩耗性を示すスパークプラグが求められている。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、スパークプラグが提供される。このスパークプラグは、筒状の主体金具と；自身の外周の少なくとも一部が前記主体金具によって保持され、軸孔を有する絶縁体と；前記軸孔に設けられた中心電極と；自身の基端部が前記主体金具に固定され、自身の先端部の一側面が前記中心電極の端面と間隙を介して対向する接地電極と；前記接地電極の前記一側面側に設けられるとともに、自身の先端が前記接地電極の前記先端部よりも先端側に突き出す貴金属チップと；を備える。そして、前記中心電極の中心線に平行であり、かつ、前記中心電極の前記端面のうち、前記接地電極の前記基端部側とは逆側の端点を通る仮想直線と、前記中心線との間に、前記接地電極の前記先端部の端面と前記貴金属チップの前記先端とが位置し、前記中心線に垂直な仮想平面に前記中心電極の前記端面と前記貴金属チップとを投影したときに前記中心電極の前記端面の投影領域と前記貴金属チップの投影領域とが重なる領域の面積をＳ１とし、前記仮想平面に前記貴金属チップと前記接地電極とを投影したときに前記貴金属チップの投影領域と前記接地電極の投影領域とが重なる領域の面積をＳ２としたときに、
０．２２≦Ｓ１／Ｓ２≦０．６８
であることを特徴とする。
このような形態のスパークプラグであれば、大きな電気エネルギーが供給された場合においても、着火性を確保しつつ耐摩耗性を向上させることができる。

（２）上記形態のスパークプラグにおいて、前記貴金属チップは、前記接地電極の前記一側面よりも前記中心電極側に突き出しており、前記貴金属チップが前記一側面から前記中心電極側に突き出す突出量が、０．３５ｍｍ以下でもよい。このような形態のスパークプラグであれば、スパークプラグの耐摩耗性をより向上させることができる。

（３）上記形態のスパークプラグにおいて、前記接地電極の熱伝導率の方が、前記貴金属チップの熱伝導率よりも高くてもよい。このような形態のスパークプラグであれば、スパークプラグの耐摩耗性をより向上させることができる。

（４）上記形態のスパークプラグにおいて、前記接地電極は、前記接地電極の熱伝導率よりも熱伝導率の高い芯材を内部に有してもよい。このような形態のスパークプラグであれば、スパークプラグの耐摩耗性をより向上させることができる。

（５）本発明の他の形態によれば、点火システムが提供される。この点火システムは、上記形態のスパークプラグと、前記スパークプラグに火花放電を生じさせるための第１の電力を前記中心電極と前記接地電極との間に印加する第１電源と、前記火花放電が生じている間に第２の電力を印加する第２電源と、を備えることを特徴とする。このような形態の点火システムであれば、スパークプラグの着火性を向上させることができる。

本発明は、上述したスパークプラグや点火システムとしての形態以外にも、例えば、スパークプラグの製造方法など、種々の形態で実現することが可能である。

スパークプラグの部分断面図である。 接地電極付近の拡大図である。 仮想平面に中心電極と接地電極と貴金属チップとを投影した様子を示す図である。 仮想平面に中心電極と接地電極と貴金属チップとを投影した様子を示す図である。 点火システムの概略構成図である。

Ａ．実施形態：
図１は、本発明の一実施形態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は、軸線Ｏに沿った細長形状を有している。図１において、一点破線で示す軸線Ｏの右側は、外観正面図を示し、軸線Ｏの左側は、軸線Ｏを通る断面図を示している。以下の説明では、図１の下方側をスパークプラグ１００の一端側と呼び、図１の上方側を他端側と呼ぶ。

スパークプラグ１００は、絶縁体１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、筒状の主体金具５０とを備える。絶縁体１０は、自身の外周の少なくとも一部が主体金具５０によって保持され、軸孔１２を有する。中心電極２０は、軸孔１２内に設けられている。接地電極３０は、自身の基端部３２が主体金具５０に固定されている。以下、これらの部材について詳細に説明する。

絶縁体１０は、アルミナを始めとするセラミックス材料を焼成して形成された絶縁碍子である。絶縁体１０は、一端側に中心電極２０の一部を収容し、他端側に端子金具４０の一部を収容する軸孔１２が中心に形成された筒状の部材である。絶縁体１０の軸方向中央には外径の大きい中央胴部１９が形成されている。中央胴部１９の他端側には、中央胴部１９よりも外径が小さい他端側胴部１８が形成されている。他端側胴部１８は、端子金具４０と主体金具５０との間を絶縁する。中央胴部１９の一端側には、他端側胴部１８よりも外径が小さい一端側胴部１７が形成されている。一端側胴部１７の更に一端側には、一端側胴部１７よりも小さい外径であって中心電極２０側へ向かうほど外径が小さくなる脚長部１３が形成されている。

主体金具５０は、絶縁体１０の他端側胴部１８の一部から脚長部１３に亘る部位を包囲して保持する円筒状の金具である。主体金具５０は、例えば、低炭素鋼により形成され、全体にニッケルめっきや亜鉛めっき等のめっき処理が施されている。主体金具５０は、他端側から順に、工具係合部５１と、シール部５４と、取付ネジ部５２とを備える。工具係合部５１には、スパークプラグ１００をエンジンヘッドに取り付けるための工具が嵌合する。取付ネジ部５２は、エンジンヘッドの取付ネジ孔にねじ込まれるネジ山を有する。シール部５４は、取付ネジ部５２の根元に鍔状に形成されている。シール部５４とエンジンヘッドとの間には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿される。主体金具５０の一端側の端面５７は、中空の円状であり、その中央からは、絶縁体１０の脚長部１３の一端と中心電極２０の一端とが突出する。

主体金具５０の工具係合部５１より他端側には厚みの薄い加締部５３が設けられている。また、シール部５４と工具係合部５１との間には、加締部５３と同様に厚みの薄い圧縮変形部５８が設けられている。工具係合部５１から加締部５３にかけての主体金具５０の内周面と絶縁体１０の他端側胴部１８の外周面との間には、円環状のリング部材６６，６７が介在されており、さらに両リング部材６６，６７間にタルク（滑石）６９の粉末が充填されている。スパークプラグ１００の製造時には、加締部５３を内側に折り曲げるようにして一端側に押圧することにより圧縮変形部５８が圧縮変形し、この圧縮変形部５８の圧縮変形により、リング部材６６，６７および６タルク９を介し、絶縁体１０が主体金具５０内で一端側に向け押圧される。この押圧により、タルク６９が軸線Ｏ方向に圧縮されて主体金具５０内の気密性が高められる。

主体金具５０の内周においては、取付ネジ部５２の内周に形成された金具内段部５６に、環状の板パッキン６８を介し、絶縁体１０の脚長部１３の他端に位置する碍子段部１５が押圧されている。この板パッキン８は、主体金具５０と絶縁体１０との間の気密性を保持する部材であり、燃焼ガスの流出を防止する。

中心電極２０は、電極母材２１の内部に、電極母材２１よりも熱伝導性に優れる芯材２２が埋設された棒状の部材である。電極母材２１は、ニッケルを主成分とするニッケル合金からなり、芯材２２は、銅または銅を主成分とする合金からなる。中心電極２０の一端側には、例えば、イリジウム合金などによって形成された貴金属チップが接合されていてもよい。

中心電極２０の他端部近傍には、外周側に張り出した鍔部２３が形成されている。鍔部２３は、軸孔１２に形成された軸孔内段部１４に他端側から接触して、中心電極２０を絶縁体１０内で位置決めする。中心電極２０の他端部は、シール体６４およびセラミック抵抗６３を介して端子金具４０に電気的に接続される。

図２は、接地電極３０付近の拡大図である。接地電極３０は、ニッケルを主成分とした合金によって形成されている。接地電極３０は、自身の基端部３２が主体金具５０に固定されている。また、接地電極３０は、自身の先端部３３の一側面３４が中心電極２０の一端側の端面２４と間隙Ｇを介して対向している。スパークプラグ１００に電力が供給されると、主に、この間隙Ｇで火花放電が行われる。間隙Ｇは、例えば、０．５〜１．５ｍｍであり、本実施形態では１．１ｍｍである。接地電極３０の基端部３２と先端部３３との間の中間部分３５は、屈曲されている。

接地電極３０の一側面３４側には、自身の先端３７が接地電極３０の先端部３３よりも先端側に突き出す貴金属チップ３１が設けられている。「接地電極３０の先端部３３よりも先端側」とは、接地電極３０の先端部３３の端面３６が向く方向（図２における紙面右側）の側のことをいう。本実施形態では、このように、接地電極３０の先端部３３よりも貴金属チップ３１の先端３７が先端側に突き出しているので、火花が接地電極３０の端面３６に飛火することを抑制でき、これにより、接地電極３０が消耗することを抑制することができる。

貴金属チップ３１は、白金合金によって形成されている。貴金属チップ３１は、接地電極３０の先端部３３の一側面３４側に予め形成された凹部にはめ込まれ、貴金属チップ３１と接地電極３０との境界部分をレーザ溶接することによって接地電極３０に固定されている。なお、貴金属チップ３１は、凹部ではなく、接地電極３０の平坦な一側面３４に直接接合されても良い。また、貴金属チップ３１と接地電極３０とは抵抗溶接によって接合されても良い。

本実施形態では、接地電極３０の先端部３３の端面３６と貴金属チップ３１の先端３７とが、中心電極２０の軸心である中心線ＣＬ１と、仮想線ＣＬ２との間に位置している。仮想線ＣＬ２とは、中心線ＣＬ１に平行であり、かつ、中心電極２０の端面２４のうち、接地電極３０の基端部３２側とは逆側の端点２５を通る仮想的な直線である。本実施形態では、このように、接地電極３０の先端部３３の端面３６と貴金属チップ３１の先端３７とが、中心線ＣＬ１と仮想直線ＣＬ２との間に存在しているので、接地電極３０と貴金属チップ３１とが仮想直線ＣＬ２を超えた位置に存在する場合よりも、火炎の気筒内へ向けた成長が妨げられることを抑制することができる。また、接地電極３０と貴金属チップ３１とが中心線ＣＬ１に達しない位置に存在する場合よりも、接地電極３０の端面３６への飛火を抑制でき、これにより接地電極３０の消耗を抑制することができる。なお、本実施形態において、「仮想直線ＣＬ２と中心線ＣＬ１との間」には、仮想直線ＣＬ２の位置と中心線ＣＬ１の位置とが含まれる。また、本実施形態では、中心電極２０の中心線ＣＬ１と軸線Ｏとは一致している。

図３および図４は、中心線ＣＬ１に垂直な仮想平面ＶＰに中心電極２０と接地電極３０と貴金属チップ３１とを投影した様子を示す図である。本実施形態では、仮想平面ＶＰにおける貴金属チップ３１の形状は、正方形である。この形状は、正方形に限らず、例えば、長方形や、楕円形、円形、多角形でもよい。

図３には、仮想平面ＶＰに中心電極２０の端面２４と貴金属チップ３１とを投影したときに中心電極２０の端面２４の投影領域と貴金属チップ３１の投影領域とが重なる領域をハッチングにより示し、その面積を、「面積Ｓ１」として示している。また、図４には、仮想平面ＶＰに貴金属チップ３１と接地電極３０とを投影したときに貴金属チップ３１の投影領域と接地電極３０の投影領域とが重なる領域をハッチングにより示し、その面積を「面積Ｓ２」として示している。面積Ｓ１と面積Ｓ２とは、以下の式（１）を満たしていることが好ましい。
０．２２≦Ｓ１／Ｓ２≦０．６８ ・・・（１）

上記式（１）において、「Ｓ１／Ｓ２」は、間隙Ｇにおける火花放電から貴金属チップ３１が熱を受ける部分（面積Ｓ１）と、受けた熱を貴金属チップ３１が接地電極３０へ逃がす部分（面積Ｓ２）との面積割合を示している。この面積割合Ｓ１／Ｓ２が大きいと、面積Ｓ１の部分で受けた熱を面積Ｓ２の部分で適切に逃がすことができなくなり、耐摩耗性が低下する。しかし、面積割合Ｓ１／Ｓ２が大きいと、熱が逃げにくくなるため、着火性能は向上する。また、面積割合Ｓ１／Ｓ２が小さいと、面積Ｓ１の部分が受けた熱を面積Ｓ２の部分から適切に逃がすことができ、耐摩耗性が向上する。しかし、面積割合Ｓ１／Ｓ２が小さいと、熱が逃げやすくなり、着火性は低下する。本実施形態では、面積割合Ｓ１／Ｓ２の値を、上記のように、０．２２以上０．６８以下とすることにより、スパークプラグ１００の着火性を確保しつつ接地電極３０の耐摩耗性を向上させることができる。特に、高圧縮、高過給の内燃機関にスパークプラグ１００が取り付けられた場合には、着火性を高めるために、大きな電気エネルギー（例えば、１００ｍＪ以上）がスパークプラグ１００に印加される場合がある。このような場合であっても、本実施形態のスパークプラグ１００によれば、着火性を確保しつつ耐摩耗性を向上させることができる。式（１）の数値範囲は、後述する試験結果に基づき定められている。

本実施形態のスパークプラグ１００は、図２に示すように、貴金属チップ３１が、接地電極３０の先端部３３の一側面３４から中心電極２０側に突き出している。この突出量Ｔは、０．４０ｍｍ以下が好ましく、０．３５ｍｍ以下であることがより好ましい。突出量Ｔがこのような寸法であれば、貴金属チップ３１の突出量Ｔが比較的小さいので、貴金属チップ３１が受けた熱を接地電極３０に伝えるまでの距離が短くなる。そのため、貴金属チップ３１が受けた熱を迅速に接地電極３０に逃がすことが可能になり、接地電極３０耐摩耗性をより向上させることができる。０．４０ｍｍおよび０．３５ｍｍという数値は、後述する試験結果に基づき定められている。

本実施形態のスパークプラグ１００において、接地電極３０の熱伝導率は、貴金属チップ３１の熱伝導率よりも高いことが好ましい。接地電極３０の熱伝導率が貴金属チップ３１よりも高ければ、貴金属チップ３１が受けた熱を接地電極３０に迅速に逃がすことが可能になるので、接地電極３０の耐摩耗性を更に向上させることができる。熱伝導率は、例えば、レーザフラッシュ法によって測定できる。

本実施形態において、接地電極３０は、図２に破線で示すように、内部に、接地電極３０の熱伝導率よりも熱伝導率の高い芯材３８を有することが好ましい。このような芯材３８が接地電極３０の内部に封入されていれば、貴金属チップ３１が受けた熱を、より迅速に逃がすこと可能になるので、接地電極３０の耐摩耗性をより向上させることができる。なお、芯材３８の一端は、貴金属チップ３１付近まで延びていることが好ましく、芯材３８の他端は、主体金具５０まで延びていることが好ましい。芯材３８は、接地電極３０および貴金属チップ３１の両方よりも熱伝導率が高いことが好ましい。また、貴金属チップ３１、接地電極３０、芯材３８の順に熱伝導率が高いことが好ましい。芯材３８は、例えば、銅合金や純ニッケルによって形成できる。芯材３８を備える接地電極３０は、例えば、接地電極３０を構成する材料の中心に芯材３８を構成する材料を含むクラッド材に対して、引き抜き加工などの塑性加工を施すことによって作製することができる。

図５は、スパークプラグ１００を含む点火システム２００の概略構成図である。点火システム２００は、内燃機関に供給された混合気を着火するためのシステムである。点火システム２００は、スパークプラグ１００と、第１電源２１０と、第２電源２２０と、を備えている。点火システム２００は、更に、制御装置２３０と、インピーダンスマッチング回路２４０と、混合回路２５０と、を備えている。

第１電源２１０は、スパークプラグ１００に火花放電を生じさせるための高電圧を、第１の電力として中心電極２０と接地電極３０との間に印加する電源である。

第２電源２２０は、スパークプラグ１００に対して比較的高い周波数（例えば、１ＭＨｚ以上２０ＭＨｚ以下）の電圧を第２の電力として印加する電源である。第２電源２２０からは、中心電極２０と接地電極３０との間に、火花放電が生じている間、第２の電力が印加される。

混合回路２５０は、第１電源２１０と第２電源２２０とをスパークプラグ１００に接続する。混合回路２５０は、コイル２５１とコンデンサ２５２とを備えている。コイル２５１は、第１電源２１０とスパークプラグ１００との間に接続されている。コンデンサ２５２は、第２電源２２０とスパークプラグ１００との間に接続されている。コイル２５１は、第２電源２２０からの電力が第１電源２１０に流入することを抑制する。コンデンサ２５２は、第１電源２１０からの電力が第２電源２２０に流入することを抑制する。なお、第１電源２１０にコイルが含まれている場合には、コイル２５１は、省略することも可能である。

インピーダンスマッチング回路２４０は、第２電源２２０と混合回路２５０との間に接続されている。インピーダンスマッチング回路２４０は、第２電源２２０の出力インピーダンスと、間隙Ｇにおいて火花放電が生じている際の混合回路２５０およびスパークプラグ１００側（すなわち、負荷側）の入力インピーダンスとを一致させる。これにより、スパークプラグ１００に供給される第２の電力が減衰することを抑制することができる。

制御装置２３０は、第１電源２１０および第２電源２２０からスパークプラグ１００に対して電力を供給するタイミングを制御するための装置である。制御装置２３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリを備えたＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって構成される。

このような点火システム２００によれば、スパークプラグ１００に対して、大きな電気エネルギーを供給することができる。例えば、第１の電力と第２の電力とをあわせて、４００〜５００ｍＪの電気エネルギーをスパークプラグ１００に供給することが可能である。そのため、高圧縮・高過給の内燃機関にスパークプラグ１００が取り付けられた場合であっても、混合気に対する着火性を向上させることができる。

Ｂ．評価試験結果：
Ｂ１．面積割合Ｓ１／Ｓ２について：
表１は、スパークプラグ１００の様々なサンプル（サンプルＮｏ．１〜３０）について、着火性能試験と耐摩耗性能試験とを行った試験結果を示している。これらの試験結果は、比較例として用意したスパークプラグ（サンプルＮｏ．０）に対する相対的な評価を示している。比較例を含め各サンプルの接地電極３０は同じ材料（インコネル（商標）６０１）により形成されている。また、比較例を含め各サンプルの貴金属チップ３１も同じ材料（白金合金）により形成されている。表１に示したサンプルは、いずれも、接地電極３０の熱伝導率が貴金属チップ３１の熱伝導率よりも低い。各サンプルの間隙Ｇは、比較例も含め、いずれも１．１ｍｍである。比較例を含め、各サンプルの接地電極３０には芯材３８は含まれていない。

表１において、「中心電極」の寸法は、中心電極２０の端面２４の直径を示している。「チップサイズ」の寸法は、貴金属チップ３１の、軸線Ｏに垂直な平面における寸法を示している。Ｎｏ．１からＮ０．３０までのサンプルの貴金属チップ３１の形状は、いずれも、軸線Ｏに垂直な平面における形状が正方形である。これに対して、比較例（サンプルＮｏ．０）の貴金属チップの形状は、軸線Ｏに垂直な平面における形状が長方形である。比較例の貴金属チップの長手方向は、図２の紙面左右方向に沿っている。表１において、「接地電極」の寸法は、接地電極の幅方向の寸法である。

表１の「Ｌ１」とは、図２に示すように、接地電極３０の先端部３３の端面３６から貴金属チップ３１の先端３７までの、軸線Ｏに垂直な方向に沿った距離である。また、「Ｌ２」とは、貴金属チップ３１の先端３７から仮想直線ＣＬ２までの、軸線Ｏに垂直な方向に沿った距離である。Ｌ１の値に示されるように、各サンプルは、いずれも、貴金属チップ３１が接地電極３０の先端部３３よりも先端側に突き出している。また、これらＬ１，Ｌ２の値および中心電極の寸法に示されるように、各サンプルは、比較例を除き、接地電極３０の先端部３３の端面３６と貴金属チップ３１の先端３７とが、仮想直線ＣＬ２と中心線ＣＬ１との間に位置している。

表１の「着火性能」とは、各サンプルについて着火性能試験を行った結果を示している。この着火性能試験は、直列４気筒、排気量１．５Ｌ、ＤＯＨＣ、自然吸気のエンジンに各サンプルを取り付け、回転数を１２００ｒｐｍ、点火エネルギーを２００ｍＪとし、空燃比（Ａ／Ｆ）を１４．５に保ち、点火時期をトルクが最大になる時期（ＭＢＴ）に合わせ、排気再循環（ＥＧＲ）を行った。そして、排気再循環によるトルク変動が５％になるＥＧＲ率をＥＧＲ限界とし、そのＥＧＲ限界を、比較例と比較した。比較例とＥＧＲ限界が同等または向上したサンプルについては、表１に、「◎」と付した。これに対して、比較例よりもＥＧＲ限界が悪化したサンプルについては、表１に、「○」と付した。

表１の「耐摩耗性能」とは、各サンプルについて耐摩耗性能試験を行った結果を示している。この耐摩耗性能試験は、直列３気筒、排気量０．６６Ｌ、ＤＯＨＣ、過給器付きのエンジンに各サンプルを取り付け、回転数を３６００ｒｐｍ、点火エネルギーを２００ｍＪとし、２００時間、運転した後の貴金属チップ３１の消耗体積（減った体積）を比較例と比較した。消耗体積が比較例と同等または多いサンプルについては、表１に、「○」と付した。これに対して、消耗体積が比較例よりも５％以下少ないサンプルについては、「◎」と付した。なお、表１には示されていないが、後述する他の表においては、消耗体積が比較例よりも５％超７％以下少ないサンプルについては、星印を１つ付し、消耗体積が比較例よりも７％超１１％以下少ないサンプルについては、星印を２つ付し、消耗体積が比較例よりも１１％超１５％以下少ないサンプルについては、星印を３つ付した。貴金属チップ３１の消耗体積は、貴金属チップ３１の３次元ＣＴ画像を撮影し、その画像を解析することによって算出した。

表１を参照すると、中心電極２０の直径やチップサイズ、距離Ｌ１，Ｌ２を様々に変化させた場合において、面積割合Ｓ１／Ｓ２が０．２２未満であると、着火性能が比較例よりも劣る結果になった。これに対して、面積割合Ｓ１／Ｓ２が０．２２以上であれば、着火性能は比較例と同等以上になった。また、面積割合Ｓ１／Ｓ２が０．６８を超えると、耐摩耗性能が比較例と同等もしくは劣る結果になった。これに対して、面積割合Ｓ１／Ｓ２が０．６８以下であれば、耐摩耗性能は比較例より向上した。つまり、これらの試験結果によれば、面積割合Ｓ１／Ｓ２が０．２２以上０．６８以下であれば、着火性能を確保しつつ耐摩耗性能を向上させることが可能になることが判明した。従って、表１に示した評価試験の結果によれば、上記実施形態のスパークプラグ１００において、面積割合Ｓ１／Ｓ２は、０．２２以上０．６８以下であることが好ましいことが示された。

Ｂ２．突出量Ｔについて：
表２は、表１に示したＮｏ．１６およびＮｏ．１９のサンプルと条件が同じサンプルについて、それぞれ、突出量Ｔを０．１０ｍｍから０．４０ｍｍまで変化させた場合における着火性能の評価結果と耐摩耗性能の評価結果とを示している。

表２に示した評価結果によれば、着火性能については、突出量Ｔにかかわらず良好な結果になった。また、耐摩耗性能については、突出量Ｔは、０．４０ｍｍ以下が好ましく、０．３５ｍｍ以下がより好ましい結果になった。従って、表２に示した評価試験の結果によれば、上記実施形態のスパークプラグ１００において、突出量Ｔは、０．４０ｍｍ以下が好ましく、０．３５ｍｍ以下がより好ましいことが示された。

Ｂ３．熱伝導率について：
表３は、表２に示したＮｏ．１６−１およびＮｏ．１６−４のサンプルについて、それぞれ、接地電極３０の熱伝導率を変えた場合における着火性能の評価結果と耐摩耗性能の評価結果とを示している。

Ｎｏ．１６−１およびＮｏ．１６−４のサンプルは、接地電極３０がインコネル６０１によって形成され、その熱伝導率は、１０００℃において３１．３３［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であった。また、貴金属３１チップについては、白金合金によって形成され、その熱伝導率は、１０００℃において５９．６［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であった。つまり、Ｎｏ．１６−１およびＮｏ．１６−４のサンプルは、接地電極３０の熱伝導率が貴金属チップ３１の熱伝導率よりも低い。

これに対して、Ｎｏ．１６−１−１およびＮｏ．１６−４−１のサンプルは、接地電極３０が高ニッケル合金によって形成され、その熱伝導率は、１０００℃において１２０．４［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であった。また、貴金属チップ３１については、白金合金によって形成され、その熱伝導率は、１０００℃において５９．６［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であった。つまり、Ｎｏ．１６−１−１およびＮｏ．１６−４−１のサンプルは、接地電極３０の熱伝導率が貴金属チップ３１の熱伝導率よりも高い。

表３を参照すると、接地電極３０の熱伝導率が貴金属チップ３１の熱伝導率よりも高いＮｏ．１６−１−１およびＮｏ．１６−４−１のサンプルの方が、接地電極３０の熱伝導率が貴金属チップ３１の熱伝導率よりも低いＮｏ．１６−１およびＮｏ．１６−４のサンプルよりも耐摩耗性能が良好な結果となった。従って、表３に示した評価試験の結果によれば、上記実施形態のスパークプラグ１００において、接地電極３０の熱伝導率は、貴金属チップ３１の熱伝導率よりも高いことが好ましいことが示された。

Ｂ４．芯材の有無について：
表４は、接地電極３０内に芯材３８を設けた場合における着火性能の評価結果と耐摩耗性能の評価結果とを示している。

表４に示したＮｏ．１６−１−１およびＮｏ．１６−４−１のサンプルは、表３に示したサンプルと同じものであり、いずれも接地電極３０には芯材３８が含まれていない。これに対して、Ｎｏ．１６−１−２およびＮｏ．１６−４−２のサンプルは、いずれも、接地電極３０内に、１０００℃における熱伝導率が３９０．０［Ｗ／ｍ・Ｋ］の銅合金が芯材３８として封入されている。

表４を参照すると、芯材３８が接地電極３０に封入されているＮｏ．１６−１−２およびＮｏ．１６−４−２のサンプルの方が、芯材３８が接地電極３０に封入されていないＮｏ．１６−１−１およびＮｏ．１６−４−１のサンプルよりも、耐摩耗性能が良好な結果となった。従って、表４に示した評価試験の結果によれば、上記実施形態のスパークプラグ１００において、接地電極３０は、接地電極３０の熱伝導率よりも熱伝導率の高い芯材３８を内部に有することが好ましいことが示された。

Ｃ．変形例：
＜変形例１＞
上記実施形態において、貴金属チップ３１は、接地電極３０の一側面３４よりも中心電極２０側に突き出している。これに対して、貴金属チップ３１は、接地電極３０の一側面３４から突き出していなくても良い。また、突出量Ｔは、０．３５ｍｍより大きくても良い。

＜変形例２＞
上記実施形態において、接地電極３０の熱伝導率は、貴金属チップ３１の熱伝導率よりも低くても良い。

＜変形例３＞
上記実施形態において、接地電極３０は、芯材３８を有していなくても良い。

＜変形例４＞
点火システム２００の構成は、図５に示した構成に限らず、種々の構成を採用することができる。例えば、点火システム２００は、第２電源２２０やインピーダンスマッチング回路２４０、混合回路２５０を含まず、第１電源２１０によって電力を供給するものであっても良い。

＜変形例５＞
上記実施形態におけるスパークプラグ１００は、セラミック抵抗６３を含まないものであっても良い。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態や実施例、変形例の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…絶縁体
１２…軸孔
１３…脚長部
１４…軸孔内段部
１５…碍子段部
１７…一端側胴部
１８…他端側胴部
１９…中央胴部
２０…中心電極
２１…電極母材
２２…芯材
２３…鍔部
２４…端面
２５…端点
３０…接地電極
３１…貴金属チップ
３２…一端部
３３…先端部
３４…一側面
３５…中間部分
３６…端面
３７…先端
３８…芯材
４０…端子金具
５０…主体金具
５１…工具係合部
５２…取付ネジ部
５３…加締部
５４…シール部
５６…金具内段部
５７…端面
５８…圧縮変形部
６３…セラミック抵抗
６４…シール体
６５…ガスケット
６６，６７…リング部材
６８…板パッキン
６９…タルク
１００…スパークプラグ
２００…点火システム
２１０…第１電源
２２０…第２電源
２３０…制御装置
２４０…インピーダンスマッチング回路
２５０…混合回路
２５１…コイル
２５２…コンデンサ

Claims (5)

1. 筒状の主体金具と、
   自身の外周の少なくとも一部が前記主体金具によって保持され、軸孔を有する絶縁体と、
   前記軸孔に設けられた中心電極と、
   自身の基端部が前記主体金具に固定され、自身の先端部の一側面が前記中心電極の端面と間隙を介して対向する接地電極と、
   前記接地電極の前記一側面側に設けられるとともに、自身の先端が前記接地電極の前記先端部よりも先端側に突き出す貴金属チップと、
   を備え、
   前記中心電極の中心線に平行であり、かつ、前記中心電極の前記端面のうち、前記接地電極の前記基端部側とは逆側の端点を通る仮想直線と、前記中心線との間に、前記接地電極の前記先端部の端面と前記貴金属チップの前記先端とが位置し、
   前記中心線に垂直な仮想平面に前記中心電極の前記端面と前記貴金属チップとを投影したときに前記中心電極の前記端面の投影領域と前記貴金属チップの投影領域とが重なる領域の面積をＳ１とし、
   前記仮想平面に前記貴金属チップと前記接地電極とを投影したときに前記貴金属チップの投影領域と前記接地電極の投影領域とが重なる領域の面積をＳ２としたときに、
   ０．２２≦Ｓ１／Ｓ２≦０．６８
   であることを特徴とするスパークプラグ。
2. 請求項１に記載のスパークプラグであって、
   前記貴金属チップは、前記接地電極の前記一側面よりも前記中心電極側に突き出しており、
   前記貴金属チップが前記一側面から前記中心電極側に突き出す突出量が、０．３５ｍｍ以下であることを特徴とするスパークプラグ。
3. 請求項１または請求項２に記載のスパークプラグであって、
   前記接地電極の熱伝導率の方が、前記貴金属チップの熱伝導率よりも高いことを特徴とするスパークプラグ。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
   前記接地電極は、前記接地電極の熱伝導率よりも熱伝導率の高い芯材を内部に有することを特徴とするスパークプラグ。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のスパークプラグと、
   前記スパークプラグに火花放電を生じさせるための第１の電力を前記中心電極と前記接地電極との間に印加する第１電源と、
   前記火花放電が生じている間に第２の電力を印加する第２電源と、
   を備えることを特徴とする点火システム。

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