JP2017117733A - Spark plug - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンに取り付ける点火プラグに関し、特に、所望の取付方向に取り付けできるものに関する。 The present invention relates to a spark plug attached to an engine, and more particularly to a spark plug that can be attached in a desired attachment direction.
従来、エンジンに取り付ける点火プラグについては、以下の改善すべき点があった。近年、内燃機関、例えば、自動車用エンジン等の燃費向上のため、希薄燃焼(リーンバーン)や、燃料直接噴射(ダイレクトイジェクション)による内燃機関の駆動が行われるようになってきている。このような内燃機関(以下、単にエンジンとも言う)においては、点火プラグ(以下、単にプラグとも言う)の着火性を向上させて、確実に混合気に着火させることが望まれる。 Conventionally, the spark plug attached to the engine has the following points to be improved. In recent years, in order to improve fuel efficiency of internal combustion engines such as automobile engines, the internal combustion engines have been driven by lean burn or direct fuel injection. In such an internal combustion engine (hereinafter also simply referred to as an engine), it is desired to improve the ignitability of a spark plug (hereinafter also simply referred to as a plug) and to reliably ignite an air-fuel mixture.
ところで、従来のエンジンにおいては、シリンダーヘッドに形成するプラグ取付孔に形成した雌ネジ、およびプラグの主体金具の取付ネジ部に形成する雄ねじの位相については、特に規定されていない。従って、プラグ取付孔にプラグをネジ込んだ場合に、シリンダー内に露出する取付ネジ部の先端部に固着された外側電極の周方向位置は、定まらない。つまり、シリンダーヘッドとプラグとの組み合わせにより、外側電極の周方向位置は、360度の範囲でいずれの位置にもなり得るようにされていた。 By the way, in the conventional engine, the phase of the female screw formed in the plug mounting hole formed in the cylinder head and the male screw formed in the mounting screw portion of the metal shell of the plug is not particularly defined. Therefore, when the plug is screwed into the plug mounting hole, the circumferential position of the outer electrode fixed to the tip of the mounting screw exposed in the cylinder cannot be determined. That is, by the combination of the cylinder head and the plug, the circumferential position of the outer electrode can be any position within a range of 360 degrees.
しかし、リーンバーンや燃料直接噴射による駆動の場合には、着火可能な濃い(燃料比率の高い)混合気の流れ(スワール)が形成され、プラグの中心電極と外側電極との間の放電領域を、そのスワールが通るように設計されるため、外側電極の固着位置がスワールの上流側にあると、濃い混合気が放電領域に流れ込みにくくなり、失火となりやすい。従って、この場合には、A/F(Air/Fuel)値が比較的小さい範囲でしか、エンジンが駆動できず、燃費が低下する。 However, in the case of driving by lean burn or direct fuel injection, a rich (high fuel ratio) mixture flow (swirl) that can be ignited is formed, and the discharge region between the center electrode and the outer electrode of the plug is formed. Since the swirl is designed to pass therethrough, if the fixed position of the outer electrode is on the upstream side of the swirl, it is difficult for the rich air-fuel mixture to flow into the discharge region, and misfire is likely to occur. Therefore, in this case, the engine can be driven only in a range where the A / F (Air / Fuel) value is relatively small, and the fuel consumption is reduced.
そこで、混合気の流れを妨げないように、シリンダーヘッドに対する点火プラグの外側電極の周方向位置を固定する従来の点火プラグがある。このような点火プラグについて、図5、図6に示すエンジンに取り付ける点火プラグ10を用いて説明する。図5は、本実施形態にかかる点火プラグ10の部分破断断面図および底面図である。点火プラグ10は、外側電極16が1つのみ形成された、いわゆる1極タイプで、主体金具11の本体部12と先端部15との間に設けられた平面を構成するプラグ座面14sによってシールを行ういわゆるフラットシートタイプのものである。
Therefore, there is a conventional spark plug that fixes the circumferential position of the outer electrode of the spark plug with respect to the cylinder head so as not to disturb the flow of the air-fuel mixture. Such a spark plug will be described using a
プラグ10は、図中上下方向(軸方向)に延びる中心電極17と、この周囲を取り囲む絶縁体(絶縁碍子)18と、その図中下部を保持する主体金具11とを有し、主体金具11は、図中上方の基端側本体部13と図中下方の先端側本体部14とを備える本体部12、および先端側本体部14よりも径小で軸方向先端側(図中下方)に延びる先端部15とを有する。この先端部15は、通常の点火プラグと異なり、雄ネジが形成されておらず、外周面が略円筒状にされている。この先端部15の先端面15aには、外側電極16が固着部16aで固着されている。この外側電極16の先端は、図5Bに示すように、リング状の先端面15aの中心に向かって延び、図5Aに示すように、略L字状に曲げられて中心電極17と所定の放電ギャップを形成するようにされている。
The
また、プラグ座面14sには、リング状のガスケット19が装着され、基端(図中上端)には、中心電極17に接続された接続端子9が配置されている。
Further, a ring-
さらに、基端側本体部13は、やや径大とされた基端側本体中央部13bと、内部構造は詳述しないが、それよりも基端側(図中上方)に位置し、絶縁体18が上方に抜けるのを防止するカシメ部13a、同様に先端側に位置し、絶縁体18を固定する第2カシメ部13cを備える。また、先端側本体部14の側面14bのうちの1箇所に、突起部14tを備える。このため、先端側本体部14は、シリンダーヘッド30(図示せず)に形成したプラグ取付孔32(図示せず)において、この突起部14tに適合するキー溝36(図示せず)を設けた先端側本体対応部34(図示せず)と、周方向1箇所でのみ嵌合することができるようになっている。
Furthermore, the base end side
図6Bに示すように、シリンダーヘッド30(図示せず)のヘッド本体31は、ヘッド上面31a(図示せず)および燃焼室面31b(図示せず)の間を貫通するプラグ取付孔32を備え、さらにこの周囲のヘッド上面31aに、プラグ取付具20(図示せず)をネジ止めするためのネジ孔37a〜37d(図示せず)が形成されている。また、挿入部33と先端対応部35(図示せず)の中間に位置する先端側本体対応部34(図示せず)は、点火プラグ10を挿入したときに、その先端側本体部14が遊嵌状に挿入される部分である。ここで、先端側本体対応部34と先端対応部35の境界部に当たるシール面34aは、プラグ10のガスケット19が当接して、シールを行う面となる。さらに、この先端側本体対応部34には、プラグ10の突起部14tに適合する幅および深さで、キー溝36(図示せず)が形成されている。
As shown in FIG. 6B, the head
プラグ固定具20の固定具本体21(図示せず)は、金属製で、プラグ固定具20をしたシリンダーヘッド30に固着するためのフランジ部23と、略円筒形状の筒状部22とからなる。フランジ部23には、シリンダーヘッド30のネジ孔37a〜37dにそれぞれ対応した位置に、取付孔27a〜27dが形成されている。また、図6Bに示すように、筒状部22は、その外周面22bが、シリンダーヘッド30の挿入部33よりもやや径小とされ、しかも、その先端(図中下端)の先端面22aが、プラグ10の先端側本体部14の上面14aを押圧可能とするため、その内周面22cが基端側本体部13よりも径大とされている。
The fixture main body 21 (not shown) of the plug fixture 20 is made of metal, and includes a
次に、シリンダーヘッド30に対するプラグ10、プラグ固定具20の組み付けについて説明する。なお、シリンダーヘッド30は、公知の手法によりエンジンブロックに締結されているものとする。まず、図6Bに示すように、シリンダーヘッド30のプラグ取付孔32内に、プラグ10を挿入する。このとき、プラグ10の先端側本体部14(図5参照)には、突起部14tが形成されているので、通常は、完全に嵌合しない。そこで、プラグ10を軸Oの周りに回転させる。すると、この突起部14tが先端側本体対応部34に形成されたキー溝36にはまり込む位置に、例えば、図6Bでは突起部14tが図中右側に位置したときに、プラグ10が図中下方に落ち、シリンダーヘッド30にプラグ10が嵌合する。即ち、プラグ10は、突起部14tとキー溝36によって、プラグ10の先端側本体部14とプラグ取付孔32の先端側本体対応部34とが互いに嵌合する位置(角度)が、一周360度のうち1箇所に限定されている。これにより、ガスケット19がシール面34aに当接する。
Next, assembly of the
さらに、前記したプラグ固定具20を用いて、プラグ10を固定する。まず、図6Bに示すように、プラグ固定具20の筒状部22をプラグ取付孔32に挿入する。筒状部22の外周面22bは、挿入部33よりやや径小とされているので、遊嵌状に挿入でき、筒状部22の先端面22aが、プラグ10の先端側本体部14の上面14aに当接する。このとき、筒状部22の内部では、プラグ10の基端側の絶縁体18が、絶縁体保持部材24の中心部に挿入されて把持され、接続端子9は、弾性端子25と接続される。
Furthermore, the
ついで、プラグ固定具20のフランジ部23の向きを合わせて、取付孔27a〜27dがネジ孔37a〜37dに適合するようにし、図6Aに示すように、ボルトBLa〜BLdを用いてプラグ固定具20をシリンダーヘッド30のヘッド上面31aに固着する。これにより、筒状部22を介して、その先端面22aによってプラグ10の先端側本体部14が押圧され、ガスケット19とシール面14sおよび段部34aとの間のシールができる。このとき、筒状部22により、先端側本体部14を周方向に均一に押圧するので、確実にシールができる(以上、特許文献1参照)。
Next, the orientation of the
前述の従来の点火プラグには、以下に示すような改善すべき点がある。点火プラグ10は突起部14tを有し、プラグ固定具20は所定長さの筒状部22を有し、シリンダーヘッド30はキー溝36を有する。また、点火プラグ10は、シリンダーヘッド30に取り付けるためのネジ部を有さない。つまり、点火プラグ10、プラグ固定具20、及び、シリンダーヘッド30は、特別の部品であり、特別に製造する必要がある。このため、点火プラグ10、プラグ固定具20、シリンダーヘッド30を用いて、点火プラグ10の取付方向を調整しようとすると、非常にコストがかかる、という改善すべき点がある。
The above-mentioned conventional spark plug has the following points to be improved. The
そこで、本発明は、低コストで、内燃機関の密閉性を保持しつつ、所望の取付方向に取り付けできる点火プラグを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a spark plug that can be mounted in a desired mounting direction at a low cost while maintaining the hermeticity of the internal combustion engine.
本発明における課題を解決するための手段及び発明の効果を以下に示す。 Means for solving the problems in the present invention and the effects of the invention will be described below.
本発明に係る点火プラグは、内燃機関に取り付ける点火プラグであって、前記内燃機関の点火プラグ取付孔に螺合するネジ部を有する点火プラグ本体、前記ネジ部に挿入され、前記エンジンと接するシール部材、前記螺合部に挿入され、前記シール部材と前記点火プラグ本体との間に配置される弾性部材、を有する。 An ignition plug according to the present invention is an ignition plug attached to an internal combustion engine, and includes an ignition plug body having a screw portion screwed into an ignition plug attachment hole of the internal combustion engine, a seal inserted into the screw portion and in contact with the engine A member, and an elastic member that is inserted into the screwing portion and disposed between the seal member and the spark plug body.
これにより、点火プラグを内燃機関に取り付ける際に、内燃機関の密閉性を保持しつつ、点火プラグを所望の方向に取り付けることができる。 Thus, when the spark plug is attached to the internal combustion engine, the spark plug can be attached in a desired direction while maintaining the hermeticity of the internal combustion engine.
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明していく。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明に係る点火プラグの一実施形態である点火プラグ100について、図1を用いて説明する。図1に、点火プラグ1の一部断面の正面図を示す。図1では、点火プラグ100の中心軸J100方向に沿って、下側を点火プラグ100の電極側、上側を端子側とする。
A
点火プラグ100は、点火プラグ本体、取付方向確認表示107、シール部材108、及び、弾性部材109を有している。点火プラグ本体は、点火プラグ100は、絶縁碍子101、主体金具103、電極105、気密性保持部106(図示せず)を有している。なお、点火プラグ本体については、従来と同様である。絶縁碍子101は、絶縁体により形成されており、筒形状を有している。主体金具103は、絶縁碍子101の電極側の外周に配置される。電極105は、絶縁碍子101の軸孔101b(後述)に配置される。
The
絶縁碍子101は、筒部101a及び軸孔101bを有している。筒部101aは、端子側から電極側に向かって順に形成される端子側筒部101a1、大径筒部101a2、中間筒部101a3、脚長部101a4を有している。端子側筒部101a1は、絶縁碍子101の全体の半分程度の長さを有している。大径筒部101a2は、端子側筒部101a1よりも外向きに突出して形成される。中間筒部101a3は、大径筒部101a2よりも中心向きに径小に、端子側筒部101a1と同程度の外径に形成される。脚長部101a4は、中間筒部101a3よりも中心向きに径小に形成される。
The
軸孔101bは、絶縁碍子101の中心軸J100に沿って、絶縁碍子101を貫通するように形成される。
The
主体金具103は、筒形状を有している。主体金具103は、絶縁碍子101の大径筒部101a2、中間筒部101a3、及び、大部分の脚長部101a4の外側に配置される。主体金具103は、ネジ部103a、座部103b、工具係合部103c、加締め部103d、内部突出部103e、接地電極103fを有している。ネジ部103aは、主体金具103の外周面に形成される。点火プラグ100は、ネジ部103aを内燃機関や燃料電池改質器等の取付孔に螺合させることによって、所定の位置に取付けられる。座部103bは、ネジ部103aよりも端子側に、外側に向けて突出するように形成されている。
The
工具係合部103cは、座部103bの電極側に形成される。工具係合部103cは、点火プラグ100を内燃機関のシリンダーヘッド等に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状を有している。加締め部103dは、工具係合部103cの端子側、つまり主体金具103の端子側端部に、中心方向に向けて屈曲するように形成される。
The
内部突出部103eは、主体金具103の内周面に形成される。絶縁碍子101は、内部突出部103eによって主体金具103に係止される。なお、絶縁碍子101は、中間筒部101a3が主体金具103の内部突出部103eに係止するまで、主体金具103に対して端子側から電極側に向かって挿入され、主体金具103の端子側開口部を径方向内側に加締めること、つまり、加締め部103dを形成することによって主体金具103に固定されている。
The
接地電極103fは、ネジ部103aの電極側端部、つまり、主体金具103の電極側端部に配置される。接地電極103fは、柱形状を有している。接地電極103fは、中間部分にて屈曲したL字形状を有している。接地電極103fは、一端がネジ部103aの電極側端部に接続され、もう一端が、中心電極105a(後述)の先端部と対向するように配置される。なお、中心電極105aの先端部と接地電極103fの先端部との間には火花放電間隔103f1が形成される。火花放電間隔103f1において、中心電極105aの先端部と接地電極103fの先端部との間の火花放電が行われる。
The
電極105は、中心電極105a、端子電極105b、抵抗体105c、ガラスシール部105d、105eを有している。中心電極105aは、円柱形状を有している。中心電極105aは、軸孔101bの電極側に配置され、先端が絶縁碍子101の脚長部101a4の先端から外側に向かって突出するように固定されている。端子電極105bは、軸孔101bの端子側に配置され、絶縁碍子101の端子側筒部101a1から外部に向かって突出するように固定されている。
The
抵抗体105cは、円柱形状を有している、抵抗体105cは、軸孔101bにおいて、中心電極105aと端子電極105bとの間に配置される。これにより、抵抗体105cは、中心電極105aと端子電極105bとを電気的に接続する。ガラスシール部105d、105eは、抵抗体105cを挟むようにして絶縁碍子101の軸孔101bの内部に配置される。ガラスシール部105d、105eは、導電性を有している。ガラスシール部105d、105eは、抵抗体105cの両端部に配置されることによって、中心電極105aと端子電極105bとを電気的に接続する。
The
気密性保持部106は、板パッキン106a、リング部材106bを有している。板パッキン106aは、円環形状を有している。板パッキン106aは、主体金具103の内部突出部103eと絶縁碍子101の中間筒部101a3との間に配置される。板パッキン106aは、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子101の脚長部101a4と主体金具103のネジ部103aの内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れることを防止する。リング部材106bは、円環形状を有している。リング部材106bは、一端が加締め部103dの内周面に沿うように、主体金具103と絶縁碍子101との間に配置される。リング部材106bは、加締めによって主体金具103と絶縁碍子101とを密着させ、気密性を保持する。
The airtight holding unit 106 includes a
取付方向確認表示107は、点火プラグ100の主体金具103、具体的には、座部103bの端子側上面に配置される金属凸状物である。点火プラグ100を取り付ける際に、取付方向確認表示107の位置を確認することによって、点火プラグ100の取付方向、つまり、接地電極103fの方向を確認することができる。なお、取付方向確認表示107は、主体金具103と一体的に形成される。
The attachment
シール部材108は、いわゆるガスケットであり、環形状を有している。シール部材108は、ネジ部103aに挿入され、ネジ部103aと座部103bとの境界に配置される。シール部材108は、主体金具103をエンジンに取り付けた際に、主体金具103とエンジンとを密着させ、ひいては、エンジンの燃焼室の気密性を保持する。
The seal member 108 is a so-called gasket and has an annular shape. The seal member 108 is inserted into the
弾性部材109は、所定の弾性力を有する耐熱合成樹脂によって形成されている。弾性部材109は、環状形状を有している。弾性部材109は、主体金具103のネジ部103aに挿入され、シール部材108と主体金具103の座部103bとの間に配置される。弾性部材109は、シール部材108とともに、燃焼室の気密性を保持するために、点火プラグ100のシリンダーヘッドに対する取付トルクを所定の値に維持しつつ、接地電極103fの方向を調整できるようにする部材である。
The
弾性部材109は、弾性力によって、点火プラグ100をシリンダーヘッドに取り付ける際に、所定の締め付けトルクまで点火プラグ100を締め付けた後、少なくともさらに1回転、点火プラグを回転させたとしても、所定の締め付けトルクを維持する。これにより、シリンダーヘッドに点火プラグ100を規定トルクで取り付けた後に、点火プラグ100を回転させることができるので、点火プラグ100が所望の方向をとるように、例えば、接地電極103fが所望の方向となるように、点火プラグ100の取付方向を調整できる。
When the
次に、点火プラグ100の使用方法について、図2、図3を用いて説明する。まず、点火プラグ100を取り付ける所望の方向として、点火プラグ100に対して混合気の燃焼状態が均等な領域に形成される方向に取り付ける場合について示す。図2Aに示すように、点火プラグ100を取り付ける際に、所定の締め付けトルクで取り付けた段階では、燃料の混合気の流れa2に対する点火プラグ100における接地電極103fの方向が適切でなく、点火プラグ100の接地電極103fにおける燃料の燃焼領域R10に偏りが生じていたとしても、点火プラグ100を必要な角度αだけ回転させ、接地電極103fの方向を混合気の流れa2に対して適切な方向とすることによって、図2Bに示すように、気筒において、均一な燃焼領域R100を形成できる。なお、点火プラグ100の回転角度αは、1回転未満、つまり、点火プラグ100の1回転未満である。また、混合気の流れa2に対する接地電極103fの適切な方向とは、燃料の燃焼状態が、点火プラグ100の電極側から見て、点火プラグ100の中心軸J100を中心にほぼ均等に広がる状態をいう。
Next, a method of using the
次に、まず、点火プラグ100を取り付ける所望の方向として、複数の点火プラグ100において、接地電極103fの方向が同じとなるように取り付ける場合について示す。図3Aに示すように、多気筒のエンジンに対して、点火プラグ100を取り付ける際に、所定の締め付けトルクで取り付けた段階では、各点火プラグ100における接地電極103fの方向が異なっていたとしても、点火プラグ100毎に必要な角度α1、角度α2、角度α3だけ回転させることによって、図3Bに示すように、各点火プラグ100の接地電極103fの方向を合わせることができる。これにより、各気筒における燃焼領域を最適化できるとともに、気筒間の点火状態のばらつきも均一化できる。なお、各点火プラグ100の回転角度α1、α2、α3は、1回転未満、つまり、各点火プラグ100の1回転未満である。
Next, as a desired direction for attaching the
[他の実施例]
(1)弾性部材109:前述の実施例1においては、弾性部材109は、耐熱合成樹脂により形成されるとしたが、所定の弾性力を有するものであれば、例示のものに限定されない。例えば、図4に示すような、断面、下に凸状の金属円環ワッシャーによって形成される弾性部材209を用いるようにしてもよい。また、弾性部材を、不織布等、所定の弾性力を有するもので形成するようにしてもよい。
[Other embodiments]
(1) Elastic member 109: In Example 1 described above, the
(2)取付方向確認表示107:前述の実施例1においては、取付方向確認表示107は、点火プラグ100の主体金具103に配置される金属凸状物としたが、点火プラグ100の取付方向を外部から確認できるものであれば、例示のものに限定されない。例えば、孔や凹状溝、平面状の直線表示、記号表示、文字表示等であってもよい。
(2) Attachment direction confirmation display 107: In the above-described first embodiment, the attachment
また、取付方向確認表示107は、主体金具103の座部103bの端子側上面に配置されるとしたが、外部から確認できる位置であれば、例示のものに限定されない。例えば、絶縁碍子101の端子側筒部101a1の表面に表示したり、主体金具103の工具係合部103c、加締め部103d、それぞれの上面に表示したりするようにしてもよい。
In addition, the attachment
さらに、点火プラグ100を取り付けるシリンダーヘッド等の内燃機関、例えば、点火プラグ100の取付孔の近傍にも、取付方向確認表示を配置するようにしてもよい。これにより、例えば、点火プラグ100の取付方向確認表示107と、内燃機関の取付方向確認表示とが対向するように、点火プラグ100を取り付けることによって、点火プラグ100の接地電極103fの方向を、予め定められた方向、例えば、混合気の流れに対して均等な燃焼状態が得られる方向に、容易に調整することができる。
Further, an attachment direction confirmation display may be arranged also in the vicinity of an attachment hole of the
本発明に係る点火プラグは、例えば、乗用車のエンジンに用いることができる。 The spark plug according to the present invention can be used, for example, in a passenger car engine.
100 点火プラグ
101 絶縁碍子
101a 筒部
101a1 端子側筒部
101a2 大径筒部
101a3 中間筒部
101a4 脚長部
101b 軸孔
103 主体金具
103a ネジ部
103b 座部
103c 工具係合部
103d 加締め部
103e 内部突出部
103f 接地電極
103f1 火花放電間隔
105 電極
105a 中心電極
105b 端子電極
105c 抵抗体
105d ガラスシール部
105e ガラスシール部
106 気密性保持部
106a 板パッキン
106b リング部材
107 取付方向確認表示
108 シール部材
109 弾性部材
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記内燃機関の点火プラグ取付孔に螺合するネジ部を有する点火プラグ本体、
前記ネジ部に挿入され、前記エンジンと接するシール部材、
前記螺合部に挿入され、前記シール部材と前記点火プラグ本体との間に配置される弾性部材、
を有する点火プラグ。 A spark plug attached to an internal combustion engine,
A spark plug main body having a screw portion screwed into the spark plug mounting hole of the internal combustion engine;
A seal member inserted into the threaded portion and in contact with the engine;
An elastic member inserted into the threaded portion and disposed between the seal member and the spark plug body;
With spark plug.
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015254278A Pending JP2017117733A (en) | 2015-12-25 | 2015-12-25 | Spark plug |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017117733A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101954225B1 (en) | 2018-09-17 | 2019-03-05 | 한국기계연구원 | A cutting head having a cutting tool operated by a centrifugal force and a cutting apparatus including the same |
-
2015
- 2015-12-25 JP JP2015254278A patent/JP2017117733A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101954225B1 (en) | 2018-09-17 | 2019-03-05 | 한국기계연구원 | A cutting head having a cutting tool operated by a centrifugal force and a cutting apparatus including the same |
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