JP2017157451A - Ignition plug - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書は、内燃機関等において燃料ガスに点火するための点火プラグに関する。 The present specification relates to a spark plug for igniting a fuel gas in an internal combustion engine or the like.
特許文献1には、内燃機関に用いられる点火プラグにおいて、絶縁体の先端が、内燃機関の燃焼室側に突出している場合に、当該絶縁体の外周に配置された主体金具の先端部分を燃焼室側に突出させると共に、当該先端部分に通気孔を設ける技術が開示されている。この技術では、当該通気孔を設けることで、絶縁体の冷却効果を得ることができ、耐プレイグニッション性能を向上できる、とされている。 In Patent Document 1, in a spark plug used in an internal combustion engine, when the tip of an insulator protrudes toward the combustion chamber of the internal combustion engine, the tip of the metal shell disposed on the outer periphery of the insulator is burned. A technique is disclosed in which a vent hole is provided in the distal end portion while projecting to the chamber side. According to this technique, by providing the vent hole, it is possible to obtain a cooling effect of the insulator and to improve the pre-ignition resistance.
ここで、近年の内燃機関の高出力化等によって、点火プラグは、プレイグニッションが発生しやすい、より高温の環境下で使用される傾向にある。このために、点火プラグには、耐プレイグニッション性能のさらなる向上が求められている。 Here, due to the recent increase in output of internal combustion engines and the like, spark plugs tend to be used in higher temperature environments where pre-ignition is likely to occur. For this reason, the spark plug is required to further improve pre-ignition resistance.
本明細書は、内燃機関に用いられる点火プラグにおいて、耐プレイグニッション性能を向上する技術を開示する。 The present specification discloses a technique for improving pre-ignition resistance performance in a spark plug used in an internal combustion engine.
本明細書に開示される技術は、以下の適用例として実現することが可能である。 The technology disclosed in this specification can be implemented as the following application examples.
[適用例1]軸線の方向に延びる中心電極と、
前記軸線の方向に沿って貫通する軸孔を有し、前記軸孔内で前記中心電極を保持する絶縁体と、
前記絶縁体の径方向の周囲に配置され、前記絶縁体を保持する主体金具と、
前記主体金具に電気的に接続され、前記中心電極との間でギャップを形成する接地電極と、
を備え、
前記主体金具は、内燃機関に取り付けられたときに前記内燃機関の燃焼室内に露出する先端筒部を備え、
前記先端筒部は、外周面から内周面まで貫通し、前記燃焼室内に吸気されたガスが通過する貫通孔を有する点火プラグであって、
前記貫通孔の前記外周面側の第1開口から、前記貫通孔の前記内周面側の第2開口へ向かって見たときに、前記絶縁体の先端縁が視認できることを特徴とする、点火プラグ。
Application Example 1 A center electrode extending in the direction of the axis,
An insulator having a shaft hole penetrating along the direction of the axis, and holding the center electrode in the shaft hole;
A metal shell that is disposed around a radial direction of the insulator and holds the insulator;
A ground electrode electrically connected to the metal shell and forming a gap with the center electrode;
With
The metal shell includes a tip tube portion that is exposed to a combustion chamber of the internal combustion engine when attached to the internal combustion engine,
The tip tube portion is an ignition plug that penetrates from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface and has a through hole through which the gas sucked into the combustion chamber passes.
The front edge of the insulator is visible when viewed from the first opening on the outer peripheral surface side of the through hole toward the second opening on the inner peripheral surface side of the through hole. plug.
上記構成によれば、燃焼室内に吸気されたガスが、先端筒部の貫通孔を外周面側から通過して、絶縁体の先端に向かって、吹きつけられる。この結果、燃焼室内に吸気されたガスを利用して、絶縁体の先端を効率良く冷却することができる。したがって、絶縁体の先端が過度に加熱されることに起因するプレイグニッションの発生を抑制できるので、点火プラグの耐プレイグニッション性能を向上することができる。 According to the above configuration, the gas sucked into the combustion chamber passes through the through hole of the tip tube portion from the outer peripheral surface side and is blown toward the tip of the insulator. As a result, the tip of the insulator can be efficiently cooled using the gas sucked into the combustion chamber. Therefore, the occurrence of pre-ignition due to excessive heating of the tip of the insulator can be suppressed, so that the anti-pre-ignition performance of the spark plug can be improved.
[適用例2]適用例1に記載の点火プラグであって、
前記第1開口の面積は、前記第2開口の面積より大きいことを特徴とする、点火プラグ。
[Application Example 2] The spark plug according to Application Example 1,
The spark plug according to claim 1, wherein an area of the first opening is larger than an area of the second opening.
上記構成によれば、貫通孔を通過するガスの流量と流速の増加を図ることができる。 According to the said structure, the increase in the flow volume and flow velocity of the gas which pass a through-hole can be aimed at.
[適用例3]適用例1または2に記載の点火プラグであって、
前記先端筒部は、周方向の位置が互いに異なる4個以上の前記貫通孔を有することを特徴とする、点火プラグ。
[Application Example 3] The spark plug according to Application Example 1 or 2,
The tip plug portion has four or more through holes having different circumferential positions from each other.
上記構成によれば、4個以上の貫通孔によって、点火プラグが内燃機関に対して取り付けられる周方向の位置に関わらずに、絶縁体の先端を効率良く冷却することができる。 According to the above configuration, the tip of the insulator can be efficiently cooled by the four or more through holes regardless of the circumferential position where the spark plug is attached to the internal combustion engine.
[適用例4]適用例1〜3のいずれか1項に記載の点火プラグであって、
前記貫通孔は、前記軸線と垂直な方向から前記第1開口を見た場合に、前記第1開口から前記絶縁体が見えないように形成されていることを特徴とする、点火プラグ。
[Application Example 4] The spark plug according to any one of Application Examples 1 to 3,
The through-hole is formed so that the insulator cannot be seen from the first opening when the first opening is viewed from a direction perpendicular to the axis.
上記構成によれば、内燃機関の異常燃焼によって発生した圧力が、貫通孔を通って絶縁体に直撃することを抑制できる。この結果、内燃機関の異常燃焼に起因する絶縁体の損傷を防止できる。 According to the said structure, it can suppress that the pressure which generate | occur | produced by the abnormal combustion of an internal combustion engine hits an insulator through a through-hole. As a result, damage to the insulator due to abnormal combustion of the internal combustion engine can be prevented.
[適用例5]適用例1〜3のいずれか1項に記載の点火プラグであって、
前記貫通孔は、前記軸線と垂直な方向から前記第1開口を見た場合に、前記第1開口から前記貫通孔の内壁のみが見えるように形成されていることを特徴とする、点火プラグ。
Application Example 5 The spark plug according to any one of Application Examples 1 to 3,
The through-hole is formed so that only the inner wall of the through-hole can be seen from the first opening when the first opening is viewed from a direction perpendicular to the axis.
上記構成によれば、内燃機関の異常燃焼によって発生した圧力が、貫通孔を通って絶縁体に直撃することを抑制できる。この結果、内燃機関の異常燃焼に起因する絶縁体の損傷を防止できる。 According to the said structure, it can suppress that the pressure which generate | occur | produced by the abnormal combustion of an internal combustion engine hits an insulator through a through-hole. As a result, damage to the insulator due to abnormal combustion of the internal combustion engine can be prevented.
[適用例6]適用例1〜5のいずれか1項に記載の点火プラグであって、
前記主体金具の先端は、前記絶縁体の先端より先端側に位置することを特徴とする、点火プラグ。
Application Example 6 The spark plug according to any one of Application Examples 1 to 5,
The spark plug according to claim 1, wherein a front end of the metal shell is located closer to a front end side than a front end of the insulator.
上記構成によれば、内燃機関の異常燃焼によって発生した圧力が、絶縁体に直撃することを効果的に抑制できる。この結果、内燃機関の異常燃焼に起因する絶縁体の損傷を効果的に防止できる。 According to the said structure, it can suppress effectively that the pressure which generate | occur | produced by the abnormal combustion of an internal combustion engine hits an insulator directly. As a result, the insulator can be effectively prevented from being damaged due to abnormal combustion of the internal combustion engine.
[適用例7]適用例1〜6のいずれか1項に記載の点火プラグであって、
前記貫通孔は、前記主体金具に対して前記接地電極が接続されている周方向の位置に、少なくとも形成されていることを特徴とする、点火プラグ。
Application Example 7 The spark plug according to any one of Application Examples 1 to 6,
The spark plug is characterized in that the through hole is formed at least in a circumferential position where the ground electrode is connected to the metal shell.
接地電極が接続されている周方向の位置側から絶縁体に向かうガスは、接地電極によって妨げられやすい。接地電極が接続されている周方向の位置に貫通孔を設けることで、当該周方向の位置側から絶縁体に向かうガスを絶縁体に導くことができるので、より効果的に耐プレイグニッション性能を向上することができる。 The gas from the circumferential position where the ground electrode is connected toward the insulator is likely to be blocked by the ground electrode. By providing a through-hole at a circumferential position where the ground electrode is connected, gas directed from the circumferential position to the insulator can be guided to the insulator, so that the pre-ignition resistance performance can be more effectively achieved. Can be improved.
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、点火プラグや点火プラグを用いた点火装置、その点火プラグを搭載する内燃機関や、その点火プラグを用いた点火装置を搭載する内燃機関等の態様で実現することができる。 The present invention can be realized in various modes. For example, an ignition plug and an ignition device using the ignition plug, an internal combustion engine equipped with the ignition plug, and an ignition device using the ignition plug are provided. This can be realized in the form of an internal combustion engine or the like to be mounted.
A.実施形態:
A−1.点火プラグの構成:
図1は、実施形態の点火プラグの一例の断面図である。図示された一点波線は、点火プラグ100の軸線CLを示している。図示された断面は、軸線CLを含む断面である。以下、軸線CLと平行な方向を「軸線方向」とも呼ぶ。軸線CLと平行な方向のうち、図1における下方向を先端方向LDと呼び、上方向を後端方向BDとも呼ぶ。先端方向LDは、後述する端子金具40から電極20、30に向かう方向である。また、軸線CLを中心とし、軸線CLと垂直な面上に位置する円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、当該円の円周方向を、単に「周方向」とも呼ぶ。先端方向LDの端を、単に、先端とも呼び、後端方向BDの端を、単に、後端とも呼ぶ。
A. Embodiment:
A-1. Spark plug configuration:
Drawing 1 is a sectional view of an example of a spark plug of an embodiment. The illustrated one-dot dashed line indicates the axis CL of the
点火プラグ100は、絶縁体10と、中心電極20と、接地電極30と、端子金具40と、主体金具50と、第1の導電性シール層60と、抵抗体70と、第2の導電性シール層80と、第1パッキン8と、タルク9と、第2パッキン6と、第3パッキン7と、を備えている。
The
絶縁体10は、軸線方向に沿って延びて絶縁体10を貫通する軸孔12を有する略円筒状の部材である。絶縁体10は、アルミナを焼成して形成されている(他の絶縁材料も採用可能である)。絶縁体10は、後端方向BDに向かって順番に並ぶ、脚部13と、縮外径部15と、第1胴部17と、鍔部19と、第2胴部18と、を有している。縮外径部15の外径は、先端方向LDに向かって、徐々に小さくなる。絶縁体10の縮外径部15の近傍(図1の例では、第1胴部17)の内部には、先端方向LDに向かって内径が徐々に小さくなる縮内径部16が形成されている。
The
中心電極20は、絶縁体10の軸孔12内の先端側に位置している。中心電極20は、軸線方向に沿って延びる棒状体である。中心電極20は、中心電極チップ28と、中心電極本体26と、を備えている。
The
中心電極本体26は、後端方向BDに向かって順番に並ぶ、脚部25と、鍔部24と、頭部23と、を有している。脚部25の先端側の部分は、絶縁体10の先端側で、軸孔12の外に露出している。中心電極20の他の部分は、軸孔12内に保持されている。鍔部24の先端側の面は、絶縁体10の縮内径部16によって、支持されている。
The center electrode
中心電極本体26は、例えば、ニッケル(Ni)またはニッケルを主成分として含む合金(例えば、NCF600、NCF601)を用いて形成されている。なお、中心電極本体26は、内部に埋設され、Ni又はNiを主成分として含む合金よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主成分とする合金で形成された芯材を含んでもよい。
The
中心電極チップ28は、中心電極本体26の脚部25の先端部分に、例えば、レーザー溶接によって接合されている。中心電極チップ28は、高融点の貴金属を主成分とする材料で形成されている。この中心電極チップ28の材料には、例えば、イリジウム(Ir)や白金(Pt)、あるいは、IrやPtを主成分とする合金が用いられる。
The
端子金具40は、絶縁体10の軸孔12内の後端側に位置している。端子金具40は、軸線方向に沿って延びる棒状体であり、導電材料(例えば、低炭素鋼等の金属)を用いて形成されている。端子金具40は、先端方向LDに向かって順番で並ぶ、キャップ装着部41と、鍔部42と、脚部43と、を有している。キャップ装着部41は、絶縁体10の後端側で、軸孔12の外に露出している。脚部43は、絶縁体10の軸孔12に挿入されている。
The
円柱状の抵抗体70は、絶縁体10の軸孔12内において、端子金具40と中心電極20との間に、配置されている。抵抗体70は、火花発生時の電波ノイズを低減する機能を有している。抵抗体70は、例えば、主成分であるガラス粒子と、ガラス以外のセラミック粒子と、導電性材料と、を含む組成物で形成されている。
The
第1の導電性シール層60は、中心電極20と抵抗体70との間に配置され、第2の導電性シール層80は、端子金具40と抵抗体70との間に配置されている。この結果、中心電極20と端子金具40とは、抵抗体70と導電性シール層60、80とを介して、電気的に接続される。導電性シール層60、80は、例えば、B2O3−SiO2系等のガラス粒子と金属粒子(Cu、Feなど)とを含む組成物で形成されている。
The first
主体金具50は、軸線CLに沿って延びて主体金具50を貫通する挿入孔59を有する略円筒状の部材である。主体金具50は、低炭素鋼材を用いて形成されている(他の導電材料(例えば、金属材料)も採用可能である)。主体金具50の挿入孔59には、絶縁体10が挿入されている。主体金具50は、絶縁体10の径方向の周囲に配置された状態で、絶縁体10を保持している。主体金具50の先端側では、絶縁体10の先端側の端部(本実施形態では、脚部13の先端側の部分)が、挿入孔59の外に露出している。主体金具50の後端側では、絶縁体10の後端側の端部(本実施形態では、第2胴部18の後端側の部分)が、挿入孔59の外に露出している。
The
主体金具50は、後端方向BDに向かって順番に並ぶ、先端筒部55と、ネジ部52と、座部54と、変形部58と、工具係合部51と、加締部53と、を有している。座部54とネジ部52との間には、金属板を折り曲げて形成された環状のガスケット5が嵌め込まれている。
The
座部54は、鍔状の部分である。ネジ部52は、内燃機関(例えば、ガソリンエンジン)の取付孔に螺合するためのネジが外周面に形成された略円筒状の部分である。先端筒部55は、ネジ部52の先端側に配置され、外周面にネジが形成されていない略円筒状の部分である。先端筒部55の軸線方向の長さは、例えば、1.5mm以上あることが好ましい。先端筒部55は、外周面から内周面まで貫通する複数個の貫通孔551を有する。先端筒部55の詳細の構成については、後述する。
The
主体金具50は、変形部58よりも先端側に配置された、縮内径部56を有している。縮内径部56の内径は、後端側から先端方向LDに向かって、徐々に小さくなる。主体金具50の縮内径部56と、絶縁体10の縮外径部15と、の間には、第1パッキン8が挟まれている。第1パッキン8は、鉄製のOリングである(他の材料(例えば、銅等の金属材料)も採用可能である)。
The
工具係合部51の形状は、点火プラグレンチが係合する形状(例えば、六角柱)である。工具係合部51の後端側には、加締部53が設けられている。加締部53は、絶縁体10の鍔部19よりも後端側に配置され、主体金具50の後端側の端を形成する。加締部53は、径方向の内側に向かって屈曲されている。
The shape of the
主体金具50の後端側では、主体金具50の内周面と、絶縁体10の外周面と、の間に、環状の空間SPが形成されている。本実施形態では、この空間SPは、主体金具50の加締部53および工具係合部51と、絶縁体10の鍔部19の後端部分および第2胴部18と、に囲まれた空間である。この空間SP内の後端側には、第2パッキン6が配置されている。この空間SP内の先端側には、第3パッキン7が配置されている。本実施形態では、これらのパッキン6、7は、鉄製のCリングである(他の材料も採用可能である)。空間SP内における2つのパッキン6、7の間には、タルク(滑石)9の粉末が充填されている。
On the rear end side of the
点火プラグ100の製造時には、加締部53が内側に折り曲がるように加締められる。そして、加締部53が先端側に押圧される。これにより、変形部58が変形し、パッキン6、7とタルク9とを介して、絶縁体10が、主体金具50内で、先端側に向けて押圧される。第1パッキン8は、縮外径部15と縮内径部56との間で押圧され、そして、主体金具50と絶縁体10との間をシールする。以上により、内燃機関の燃焼室内のガスが、主体金具50と絶縁体10との間を通って外に漏れることが、抑制される。また、主体金具50が、絶縁体10に、固定される。
When the
接地電極30は、接地電極本体33と、接地電極チップ38と、を有している。接地電極本体33は、主体金具50と電気的に接続された棒状の部材である。接地電極本体33は、例えば、Ni又はNiを主成分として含む合金(例えば、NCF600、NCF601)を用いて形成されている。なお、接地電極本体33は、中心電極本体26と同様に、内部に埋設され、Ni又はNiを主成分として含む合金よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主成分とする合金で形成された芯材を含んでもよい。接地電極チップ38は、例えば、Pt(白金)または、Ptを主成分とする合金、具体的には、Pt−20Ir合金(20質量%のイリジウムを含有した白金合金)などを用いて形成される。
The
A−2.点火プラグの先端近傍の構成
図2、図3を参照して、点火プラグ100の先端近傍の構成について、さらに、説明する。図2は、点火プラグ100の先端近傍の拡大断面図である。図2の拡大断面図は、内燃機関のヘッドEHの取付孔PHに取り付けられた状態の点火プラグ100の先端近傍を、軸線CLを含む断面で切断した断面図である。図3は、点火プラグ100を先端側から後端方向BDに向かって見た図である。図3では、図の煩雑を避けるために、主体金具50の先端筒部55と、絶縁体10の脚部13の先端面13sと、を図示し、他の構成要素の図示を省略している。
A-2. Configuration near the tip of the spark plug The configuration near the tip of the
先端筒部55は、点火プラグ100が内燃機関に取り付けられたときに、内燃機関の燃焼室内に露出する。より具体的には、図2に示すように、先端筒部55の略全体は、点火プラグ100が内燃機関のヘッドEHの取付孔PHに取り付けられた際に、ヘッドEHの内壁面ISから燃焼室内に向かって突出している。
The
絶縁体10の先端(すなわち、脚部13の先端)は、先端筒部55の先端より、先端側に位置している。そして、中心電極本体26の先端と中心電極チップ28とは、絶縁体10の先端より先端側に位置している。
The distal end of the insulator 10 (that is, the distal end of the leg portion 13) is located on the distal end side with respect to the distal end of the distal end
接地電極本体33の一端は、接地電極30と主体金具50とが電気的に導通するように、例えば、抵抗溶接によって、主体金具50の先端に接続されている接続端31である。接地電極本体33の他端は、自由端32である。接地電極本体33は、主体金具50に接続された接続端31から先端方向LDに向かって延び、軸線CLに向かって曲がっている。そして、接地電極本体33は、軸線CLと垂直な方向に延びて自由端32に至る。
One end of the ground electrode body 33 is a
接地電極本体33のうち、軸線CLと垂直な方向に延びる自由端32側の部分の一側面は、中心電極チップ28と、軸線CL上で軸線方向に対向している。接地電極本体33の当該一側面には、中心電極チップ28と対抗する位置に接地電極チップ38が溶接されている。接地電極チップ38は、中心電極チップ28との間で火花ギャップを形成する。
One side surface of the ground electrode body 33 on the side of the
上述した先端筒部55に形成された貫通孔551は、内燃機関の燃焼室内に吸気されたガスが通過するように形成されている。図3に示すように、複数個の貫通孔551は、先端筒部55における周方向の位置が分散して配置されるように、周方向の位置が互いに異なっている。具体的には、複数個の貫通孔551は、周方向の位置が隣り合う2個の貫通孔551の間の周方向の角度θが等しくなるように、配置されている。図3の例では、貫通孔551の個数は、4個であるので、θ=90度である。
The above-described through
図3には、接地電極本体33の接続端31が接続される位置が一点波線で示されている。これから解るように、4個の貫通孔551のうちの1個は、主体金具50に対して接地電極30(接地電極本体33)が接続されている周方向の位置に、形成されている。
In FIG. 3, a position where the connection end 31 of the ground electrode body 33 is connected is indicated by a dashed line. As can be seen, one of the four through
図4は、図2の貫通孔551近傍の拡大図である。図4の断面は、軸線CLと、貫通孔551の外周面側の第1開口OP1の中心と、を含む面で、貫通孔551を切断した断面とも言うことができる。なお、本実施形態では、図4の断面は、第2開口OP2の中心も含んでいる。複数個の貫通孔551のそれぞれは、略円筒形状を有する孔である。貫通孔551の外周面側の第1開口OP1は、内周面側の第2開口OP2に対して、後端方向BDにずれている。このために、複数個の貫通孔551のそれぞれは、軸線CLの方向および軸線CLと垂直な方向のいずれに対しても傾斜している。
FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the through
複数個の貫通孔551のそれぞれは、貫通孔551の外周面側の第1開口OP1から、貫通孔551の内周面側の第2開口OP2へ向かって見たときに、第1開口OP1から絶縁体10の先端縁TPが視認できるように、形成されている。先端縁TPは、本実施形態では、絶縁体10の脚部13の先端面13sの外縁である。
When viewed from the first opening OP1 on the outer peripheral surface side of the through
例えば、図4の断面において、第1開口OP1の中心と第2開口OP2の中心とを結ぶ線と平行な方向をAR1とする。方向AR1と平行であって、貫通孔551を通り、先端筒部55のうち貫通孔551が形成されていない壁部分を通らない直線群のうち、最も後端方向BDの直線をL11とし、最も先端方向LD側の直線をL12と、する。図4の例では、2本の直線L11、L12の間に、絶縁体10の先端縁TPと、先端縁TPより先端側の空間TAとが含まれている。したがって、図4の例では、方向AR1に沿って、貫通孔551の第1開口OP1を見ると、絶縁体10の先端縁TPが、明らかに視認できることが解る。
For example, in the cross section of FIG. 4, AR1 is a direction parallel to a line connecting the center of the first opening OP1 and the center of the second opening OP2. Among the straight line groups that are parallel to the direction AR1 and pass through the through
さらに、図4に示すように、複数個の貫通孔551のそれぞれは、軸線CLと垂直な方向AR2に沿って、第1開口OP1を見た場合には、第1開口OP1から絶縁体10が見えないように形成されている。
Further, as shown in FIG. 4, each of the plurality of through
例えば、図4の断面において、方向AR2と平行であり、かつ、第1開口OP1の後端を通る直線をL21とする。そして、方向AR2と平行であり、かつ、第1開口OP1の先端を通る直線をL22とする。図4の例では、2本の直線L21、L22の間に位置し、かつ、方向AR2と平行である直線は、いずれも先端筒部55のうち貫通孔551が形成されていない壁部分を通ることが解る。したがって、図4の例では、方向AR2に沿って、貫通孔551の第1開口OP1を見ると、貫通孔551の内壁551wのみが見え、絶縁体10を視認できないことが解る。
For example, in the cross section of FIG. 4, a straight line that is parallel to the direction AR2 and that passes through the rear end of the first opening OP1 is L21. A straight line that is parallel to the direction AR2 and passes through the tip of the first opening OP1 is defined as L22. In the example of FIG. 4, the straight line that is located between the two straight lines L21 and L22 and is parallel to the direction AR2 passes through the wall portion in which the through
点火プラグ100では、上述した燃焼室内に突出した先端筒部55が設けられていることによって、接地電極本体33の長さを過度に長くすることなく、点火プラグ100の着火部(すなわち、火花ギャップ)を、燃焼室内に突出させることができる。着火部を燃焼室内に突出させて、ヘッドEHの内壁面ISから離れた位置とすることで、火炎の成長が内壁の消炎作用によって阻害されることを抑制できるので、点火プラグ100の着火性を向上することができる。接地電極本体33の長さが過度に長くなると、接地電極本体33の熱引きの起点となる主体金具50との接続端31までの長さが長くなるために、熱引き性能が低下する。また、接地電極本体33の長さが過度に長くなると、振動や衝撃に対する耐久性が低下する。先端筒部55を設けることで、このような不都合を抑制できる。
The
また、燃焼室内には、例えば、異常燃焼の発生によって、通常時よりも高い衝撃波(圧力)が発生する場合がある。先端筒部55を設けることによって、このような異常燃焼時の衝撃波が、絶縁体10の脚部13に、直接に衝突することを抑制できるので、絶縁体10の損傷を抑制できる。
Also, a shock wave (pressure) higher than normal may be generated in the combustion chamber due to, for example, the occurrence of abnormal combustion. By providing the
一方で、先端筒部55が形成されていることで、絶縁体10の先端(脚部13の先端)近傍に、内燃機関の燃焼室内に吸気された吸気ガスが、流入し難くなる。吸気ガスは、例えば、燃焼ガスと比較して低温であるために、絶縁体10の冷却に好適である。絶縁体10の先端近傍に、吸気ガスが流入しないと、着火部にて発生した熱がこもり、絶縁体10の先端部分が過度に高熱になり、いわゆるプレイグニッションを引き起こす可能性が高くなる。先端筒部55に形成された4個の貫通孔551は、このような不都合を抑制して、耐プレイグニッション性を向上させるために設けられている。
On the other hand, the formation of the
上記実施形態によれば、上述したように、先端筒部55の貫通孔551の外周面側の第1開口OP1から、貫通孔551の内周面側の第2開口OP2へ向かって見たときに、絶縁体10の先端縁TPが視認できる。したがって、第1開口OP1側から貫通孔551を通過した吸気ガスは、先端筒部55の先端に向かって方向付けがなされる。このために、燃焼室内の吸気ガスが、先端筒部55の貫通孔551を外周面側から通過して、絶縁体10の先端に向かって、吹きつけられる。この結果、燃焼室内の吸気ガスを利用して、絶縁体10の先端を効率良く冷却することができる。したがって、絶縁体10の先端が過度に加熱されることに起因するプレイグニッションの発生を抑制できるので、点火プラグ100の耐プレイグニッション性能を向上することができる。
According to the embodiment, as described above, when viewed from the first opening OP1 on the outer peripheral surface side of the through
さらに、上記実施形態の点火プラグ100によれば、先端筒部55は、周方向の位置が互いに異なる4個の貫通孔551を有する。この結果、点火プラグ100が内燃機関に対して取り付けられる周方向の位置に関わらずに、絶縁体10の先端を効率良く冷却することができる。
Furthermore, according to the
より詳しく説明すると、燃焼室内での吸気ガスの流動方向AR(図2)は、例えば、内燃機関の吸気ポート(図示省略)から排気ポート(図示省略)へと向かう方向である。流動方向ARに沿って流動する吸気ガスが、効率良く第1開口OP1側から貫通孔551を通過するように、先端筒部55において、貫通孔551は、第1開口OP1から軸線CLに向かう方向が、流動方向ARと平行になるような周方向の位置に、形成されていることが好ましい。しかし、ヘッドEHの取付孔PHに形成された雌ねじと、点火プラグ100のネジ部52に形成された雄ねじと、の関係等から、燃焼室内における貫通孔551の周方向の位置は、必ずしも常に一定になるとは限らない。先端筒部55が、周方向の位置が互いに異なる4個以上の貫通孔551を有していれば、少なくとも1個の貫通孔551が、燃焼室内において、上述した好ましい周方向の位置、あるいは、好ましい周方向の位置に近い位置に配置される可能性が高くなる。この結果、上述したように、絶縁体10の先端を効率良く冷却することができる。
More specifically, the flow direction AR of the intake gas in the combustion chamber (FIG. 2) is, for example, the direction from the intake port (not shown) of the internal combustion engine to the exhaust port (not shown). In the distal
さらに、上述したように、貫通孔551は、軸線CLと垂直な方向AR2から第1開口OP1を見た場合に、第1開口OP1から絶縁体10が見えないように形成されている。例えば、貫通孔551は、方向AR2から第1開口OP1を見た場合に、第1開口OP1から貫通孔551の内壁551wのみが見えるように形成されている。この結果、内燃機関の異常燃焼によって発生した衝撃波(圧力)が、貫通孔551を通って絶縁体10に直撃することを抑制できる。したがって、内燃機関の異常燃焼に起因する絶縁体10の損傷、特に、比較的肉厚が薄い脚部13の損傷を防止できる。
Furthermore, as described above, the through
さらに、上記実施形態の点火プラグ100では、1個の貫通孔551は、主体金具に対して接地電極30が接続されている周方向の位置に、形成されている(図3)。接地電極30が接続されている周方向の位置側から絶縁体10に向かう吸気ガスは、接地電極30(特に接地電極本体33)によって妨げられやすい。接地電極30が接続されている周方向の位置に貫通孔551を設けることで、当該周方向の位置側から絶縁体10に向かう吸気ガスを絶縁体10に導くことができる。この結果、より効果的に耐プレイグニッション性能を向上することができる。
Furthermore, in the
B.変形例
(1)上記実施形態の貫通孔551では、第1開口OP1から第2開口OP2に至るまでの孔径が一定であるので、第1開口OP1の面積と第2開口OP2の面積とは、互いに等しい。これに代えて、第1開口OP1の面積は、第2開口OP2の面積より大きくされても良い。
B. Modification (1) In the through
図5は、変形例の主体金具50bの説明図である。図5の主体金具50bは、貫通孔551bを有する先端筒部55bを備えている。この貫通孔551bは、内周面側の等径孔553と、外周面側の拡径孔552と、を備えている。等径孔553は、孔の軸方向の位置に依らずに一定の径を有する。拡径孔552は、内周面側(等径孔553側)から外周面側に向かって、拡径している。このために、図5の貫通孔551bでは、第1開口OP1の面積は、第2開口OP2の面積より大きい。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a
図6は、変形例の主体金具50cの説明図である。図6の主体金具50cは、貫通孔551cを有する先端筒部55cを備えている。この貫通孔551cは、内周面側の小等径孔555と、外周面側の大等径孔554と、を備えている。小等径孔555は、孔の軸方向の位置に依らずに一定の径を有する。大等径孔554は、孔の軸方向の位置に依らずに一定であり、かつ、小等径孔555の径より大きな径を有する。このために、図6の貫通孔551cでは、図5の貫通孔551bと同様に、第1開口OP1の面積は、第2開口OP2の面積より大きい。
FIG. 6 is an explanatory view of a
本変形例によれば、第1開口OP1の面積は、第2開口OP2の面積より大きくされているので、第1開口OP1から貫通孔551b、551cに導入される吸気ガスの流量が増加させることができ、第2開口OP2から絶縁体10の先端に吹き付けられる吸気ガスの流速を増大させることができる。この結果、絶縁体10の先端をより効率良く冷却できる。
According to this modification, since the area of the first opening OP1 is larger than the area of the second opening OP2, the flow rate of the intake gas introduced from the first opening OP1 into the through
なお、図5、図6の直線L11、L12から解るように、本変形例の貫通孔551b、551cは、実施形態の貫通孔551と同様に、貫通孔551b、551cの外周面側の第1開口OP1から、貫通孔551b、551cの内周面側の第2開口OP2へ向かって見たときに、第1開口OP1から絶縁体10の先端縁TPが視認できるように、形成されている。また、図5、図6の直線L21、L22から解るように、本変形例の貫通孔551b、551cは、実施形態の貫通孔551と同様に、軸線CLと垂直な方向AR2に沿って、第1開口OP1を見た場合には、第1開口OP1から絶縁体10が見えず、貫通孔551b、551cの内壁551wb、551wcのみが見えるように形成されている。
As can be seen from the straight lines L11 and L12 in FIGS. 5 and 6, the through
(2)図7は、本変形例の主体金具50dの説明図である。図7の主体金具50dは、貫通孔551cを有する先端筒部55dを備えている。図7の貫通孔551cは、図6の貫通孔551cと同一であるので、図7では、同一の符号を付している。図7の先端筒部55dの軸線方向の長さは、図6の先端筒部55cより長い。このために、上記実施形態や図5、図6の変形例では、主体金具50、50b、50cの先端55sは、絶縁体10の先端13sより後端側(後端方向BD側)に位置しているが、本変形例では、図7の主体金具50dの先端55sdは、絶縁体10の先端13sより先端側(先端方向LD側)に位置している。この結果、軸線方向と垂直な方向AR2から見て、絶縁体10の先端部分の全体が、先端筒部55dによって囲まれるので、内燃機関の異常燃焼によって発生した衝撃波(圧力)が、絶縁体10に直撃することを効果的に抑制できる。この結果、内燃機関の異常燃焼に起因する絶縁体10の損傷を効果的に防止できる。
(2) FIG. 7 is an explanatory view of the
そして、図7の先端筒部55dは、図6と同様の貫通孔551cを有しているので、絶縁体10の先端部分の全体が、先端筒部55によって囲まれていても、貫通孔551cを通過する吸気ガスによって、効果的に、絶縁体10の先端を冷却できる。このために、耐プレイグニション性能が犠牲になることもない。
7 has a through-
(3)上記実施形態では、貫通孔551の個数は、4個であるが、これに限られない。貫通孔551の個数は、4個より多い個数、例えば、5個や6個であっても良い。また、貫通孔551の個数は、4個未満の個数、例えば、1個、2個、3個であっても良い。貫通孔551の個数が複数である場合には、実施例と同様に、先端筒部55における周方向の位置が分散して配置されるように、周方向の位置が互いに異なっていることが好ましい。例えば、貫通孔551が2個、3個、5個、6個である場合には、周方向の位置が隣り合う2個の貫通孔551の間の周方向の角度θは、それぞれ、180度、120度、72度、60度、あるいは、これらの角度に近い角度であることが好ましい。また、少なくとも1個の貫通孔551は、接地電極30(接地電極本体33)が接続されている周方向の位置に、形成されていることがより好ましい。
(3) In the above embodiment, the number of through
(4)上記実施形態では、貫通孔551は、図4に示すように、軸線CLと垂直な方向AR2に沿って第1開口OP1を見た場合に、第1開口OP1から絶縁体10が見えないように形成されているが、絶縁体10が見えても良い。
(4) In the above embodiment, as shown in FIG. 4, when the first opening OP1 is viewed along the direction AR2 perpendicular to the axis CL, the through
(5)上記実施形態では、貫通孔551は、図4に示すように、第1開口OP1の中心と第2開口OP2の中心とを直線に平行な方向AR1に沿って第1開口OP1から第2開口OP2に向かって見た場合に、第1開口OP1から絶縁体10の先端縁TPが視認できるように、形成されている。貫通孔551は、方向AR1に限らず、第1開口OP1から第2開口OP2に向かう任意の方向のうちの1個の方向に沿って見た場合に、第1開口OP1から絶縁体10の先端縁TPが視認できるように、形成されていれば良い。
(5) In the above embodiment, as shown in FIG. 4, the through
(6)上記実施形態の貫通孔551の形状は、これに限られない。例えば、貫通孔551は、例えば、断面が三角形や四角形の角筒形状を有する孔であっても良い。
(6) The shape of the through
(7)上記実施形態の点火プラグ100の具体的構成は、一例であり、他の構成が採用され得る。例えば、点火プラグの発火部の構成は、様々な構成が採用され得る。例えば、点火プラグは、軸線と垂直な方向に接地電極と中心電極20とが対向して、ギャップを形成するタイプの点火プラグでも良い。また、例えば、絶縁体10の材料や、端子金具40の材料は、上述の材料に限られない。例えば、絶縁体10は、アルミナ(Al2O3)を主成分とするセラミックスに代えて、他の化合物(例えば、AlN、ZrO2、SiC、TiO2、Y2O3など)を主成分とするセラミックスを用いて形成されてもよい。
(7) The specific configuration of the
以上、本発明の実施形態および変形例について説明したが、本発明はこれらの実施形態
および変形例になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種
々の態様での実施が可能である。
As mentioned above, although embodiment and modification of this invention were described, this invention is not limited to these embodiment and modification at all, and implementation in a various aspect is possible within the range which does not deviate from the summary. It is.
5...ガスケット、6...パッキン、6...第2パッキン、7...第3パッキン、8...第1パッキン、9...タルク、10...絶縁体、12...軸孔、13...脚部、13s...先端面、15...縮外径部、16...縮内径部、17...第1胴部、18...第2胴部、19...鍔部、20...中心電極、23...頭部、24...鍔部、25...脚部、26...中心電極本体、28...中心電極チップ、30...接地電極、31...接続端、32...自由端、33...接地電極本体、38...接地電極チップ、40...端子金具、41...キャップ装着部、42...鍔部、43...脚部、50、50b〜50d...主体金具、51...工具係合部、52...ネジ部、53...加締部、54...座部、55、55b〜55d...先端筒部、56...縮内径部、58...変形部、59...挿入孔、60...第1の導電性シール層、70...抵抗体、80...第2の導電性シール層、100...点火プラグ、551、551b、551c...貫通孔、OP1...第1開口、OP2...第2開口 5 ... Gasket, 6 ... Packing, 6 ... Second packing, 7 ... Third packing, 8 ... First packing, 9 ... Talc, 10 ... Insulator, 12 ... shaft hole, 13 ... leg part, 13s ... tip surface, 15 ... reduced outer diameter part, 16 ... reduced inner diameter part, 17 ... first body part, 18 ... 2nd body part, 19 ... collar part, 20 ... center electrode, 23 ... head, 24 ... collar part, 25 ... leg part, 26 ... center electrode body, 28. ..Center electrode tip, 30 ... ground electrode, 31 ... connection end, 32 ... free end, 33 ... ground electrode body, 38 ... ground electrode tip, 40 ... terminal fitting, 41 ... Cap mounting part, 42 ... Bridge part, 43 ... Leg part, 50, 50b to 50d ... Metal fitting, 51 ... Tool engaging part, 52 ... Screw part, 53 ... caulking part, 54 ... seat part, 55, 55b to 55d ... tip tube part, 56 ... reduced inner diameter part, 58 ... deformation part, 59 ... insertion hole, 60. .. First conductive sealing layer, 70. .. Resistor, 80 ... second conductive sealing layer, 100 ... spark plug, 551, 551b, 551c ... through hole, OP1 ... first opening, OP2 ... second opening
Claims (7)
前記軸線の方向に沿って貫通する軸孔を有し、前記軸孔内で前記中心電極を保持する絶縁体と、
前記絶縁体の径方向の周囲に配置され、前記絶縁体を保持する主体金具と、
前記主体金具に電気的に接続され、前記中心電極との間でギャップを形成する接地電極と、
を備え、
前記主体金具は、内燃機関に取り付けられたときに前記内燃機関の燃焼室内に露出する先端筒部を備え、
前記先端筒部は、外周面から内周面まで貫通し、前記燃焼室内に吸気されたガスが通過する貫通孔を有する点火プラグであって、
前記貫通孔の前記外周面側の第1開口から、前記貫通孔の前記内周面側の第2開口へ向かって見たときに、前記絶縁体の先端縁が視認できることを特徴とする、点火プラグ。 A central electrode extending in the direction of the axis;
An insulator having a shaft hole penetrating along the direction of the axis, and holding the center electrode in the shaft hole;
A metal shell that is disposed around a radial direction of the insulator and holds the insulator;
A ground electrode electrically connected to the metal shell and forming a gap with the center electrode;
With
The metal shell includes a tip tube portion that is exposed to a combustion chamber of the internal combustion engine when attached to the internal combustion engine,
The tip tube portion is an ignition plug that penetrates from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface and has a through hole through which the gas sucked into the combustion chamber passes.
The front edge of the insulator is visible when viewed from the first opening on the outer peripheral surface side of the through hole toward the second opening on the inner peripheral surface side of the through hole. plug.
前記第1開口の面積は、前記第2開口の面積より大きいことを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to claim 1,
The spark plug according to claim 1, wherein an area of the first opening is larger than an area of the second opening.
前記先端筒部は、周方向の位置が互いに異なる4個以上の前記貫通孔を有することを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to claim 1 or 2,
The tip plug portion has four or more through holes having different circumferential positions from each other.
前記貫通孔は、前記軸線と垂直な方向に沿って前記第1開口を見た場合に、前記第1開口から前記絶縁体が見えないように形成されていることを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to any one of claims 1 to 3,
The through-hole is formed so that the insulator cannot be seen from the first opening when the first opening is viewed along a direction perpendicular to the axis.
前記貫通孔は、前記軸線と垂直な方向から前記第1開口を見た場合に、前記第1開口から前記貫通孔の内壁のみが見えるように形成されていることを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to any one of claims 1 to 3,
The through-hole is formed so that only the inner wall of the through-hole can be seen from the first opening when the first opening is viewed from a direction perpendicular to the axis.
前記主体金具の先端は、前記絶縁体の先端より先端側に位置することを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to any one of claims 1 to 5,
The spark plug according to claim 1, wherein a front end of the metal shell is located closer to a front end side than a front end of the insulator.
前記貫通孔は、前記主体金具に対して前記接地電極が接続されている周方向の位置に、少なくとも形成されていることを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to any one of claims 1 to 6,
The spark plug is characterized in that the through hole is formed at least in a circumferential position where the ground electrode is connected to the metal shell.
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