JP2018010756A - 内燃機関用のスパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁碍子の耐電圧確保、及び、中心電極の長寿命化を図ることができる内燃機関用のスパークプラグを提供すること。【解決手段】内燃機関用のスパークプラグ１は、接地電極２と絶縁碍子３と中心電極４とを備える。絶縁碍子３は、接地電極２の先端よりも先端側へ突出した碍子突出部３１を備える。中心電極４は、絶縁碍子３の先端よりも先端側へ突出した電極突出部４１を有する。スパークプラグ１は、中心電極４に高周波電圧を印加することによって、接地電極２と中心電極４との間に放電を生じさせるよう構成されている。接地電極２の先端から絶縁碍子３の先端までのプラグ軸方向Ｚの長さをＡ、中心電極４の電極突出部４１の直径をＤ、プラグ径方向における絶縁碍子３の碍子突出部３１の厚みをＴとする。長さＡ、直径Ｄ、及び厚みＴは、それぞれ、Ａ≦３ｍｍ、１．７ｍｍ≦Ｄ≦２．５ｍｍ、１．１２ｍｍ≦Ｔ≦１．５２ｍｍを満たす。【選択図】図２

Description

本発明は、中心電極に高周波電圧を印加することによって、接地電極と中心電極との間に放電を生じさせる内燃機関用のスパークプラグに関する。

特許文献１には、内燃機関用のスパークプラグとして、中心電極に高周波電圧を印加することによって、接地電極と中心電極との間に放電を生じさせるものが開示されている。特許文献１に開示されたスパークプラグは、筒状の接地電極の内側に、先端が突出するように筒状の絶縁碍子が配置され、さらに絶縁碍子の内側に、先端が突出するように中心電極が配置されている。

かかる沿面放電型のスパークプラグにおいては、中心電極に高周波の交流電圧やパルス電圧を印加すると、接地電極と中心電極との間において、絶縁碍子の表面を這うような沿面放電が形成される。そして、当該沿面放電によって生じた放電の両起点間の部位は、燃焼室内の気流によって絶縁碍子の表面から引き離され、燃焼室内の気中に伸長される。これにより、放電と混合気との接触領域を稼ぎ、混合気への着火性を向上させることができる。

特開２０１６−５８１９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のスパークプラグにおいては、絶縁碍子の耐電圧を確保すること、及び、中心電極の長寿命化を図ることに関し、特に考慮されておらず、かかる観点から改善の余地がある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、絶縁碍子の耐電圧確保、及び、中心電極の長寿命化を図ることができる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。

本発明の一態様は、筒状の接地電極（２）と、
該接地電極の内側に保持されると共に、上記接地電極の先端よりも先端側へ突出した碍子突出部（３１）を備えた筒状の絶縁碍子（３）と、
該絶縁碍子の内側に保持されると共に、該絶縁碍子の先端よりも先端側へ突出した電極突出部（４１）を有する中心電極（４）と、を備え、
該中心電極に高周波電圧を印加することによって、上記接地電極と上記中心電極との間に放電を生じさせるよう構成された、内燃機関用のスパークプラグ（１）であって、
上記接地電極の先端から上記絶縁碍子の先端までのプラグ軸方向（Ｚ）の長さをＡ、上記中心電極の上記電極突出部の直径をＤ、プラグ径方向における上記絶縁碍子の上記碍子突出部の厚みをＴとしたとき、上記長さＡ、上記直径Ｄ、及び上記厚みＴは、それぞれ、Ａ≦３ｍｍ、１．７ｍｍ≦Ｄ≦２．５ｍｍ、１．１２ｍｍ≦Ｔ≦１．５２ｍｍを満たす、内燃機関用のスパークプラグ（１）にある。

上記内燃機関用のスパークプラグにおいては、上記長さＡ、上記直径Ｄ、及び上記厚みＴは、それぞれ、Ａ≦３ｍｍ、１．７ｍｍ≦Ｄ≦２．５ｍｍ、１．１２ｍｍ≦Ｔ≦１．５２ｍｍを満たす。それゆえ、絶縁碍子の耐電圧確保、及び、中心電極の長寿命化を図ることができる。

すなわち、上記長さＡ、上記直径Ｄ、及び上記厚みＴは、それぞれ、Ａ≦３ｍｍ、Ｄ≦２．５ｍｍ、Ｔ≧１．１２ｍｍ、を満たす。そのため、絶縁碍子の耐電圧を、接地電極と中心電極との間に放電を生じさせるために要求される要求電圧以上とすることができる。これらの数値に関しては、後述する実験例によって裏付けられる。

また、上記直径Ｄ及び上記厚みＴは、それぞれ、Ｄ≧１．７ｍｍ、Ｔ≦１．５２ｍｍを満たす。それゆえ、中心電極の消耗を抑制し、中心電極の長寿命化を図ることができる。また、中心電極の製造上の観点からも、Ｄ≧１．７ｍｍが好ましい。

以上のごとく、上記態様によれば、絶縁碍子の耐電圧確保、及び、中心電極の長寿命化を図ることができる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、内燃機関用のスパークプラグの正面一部断面図。 実施形態１における、内燃機関用のスパークプラグの先端部周辺の正面一部断面図。 実施形態１における、内燃機関用のスパークプラグを先端側から見た図。 実施形態１における、内燃機関用のスパークプラグを取り付けた点火装置の断面図。 実験例１における、各試料の直径Ｄと厚みＴとの関係を示す線図。 実験例１における、電極突出部の直径Ｄと電圧との関係を示す線図。 実験例２における、電極突出部の直径Ｄとギャップ拡大量との関係を示す線図。 実験例３における、長さＡとリーン限界Ａ／Ｆとの関係を示す線図。 実施形態２における、内燃機関用のスパークプラグの先端部周辺の正面一部断面図。 実施形態２における、内燃機関用のスパークプラグを先端側から見た図。 実施形態３における、内燃機関用のスパークプラグの先端部周辺の正面一部断面図。 実施形態３における、内燃機関用のスパークプラグを先端側から見た図。 実施形態４における、内燃機関用のスパークプラグの先端部周辺の正面一部断面図。 実施形態４における、内燃機関用のスパークプラグを先端側から見た図。

（実施形態１）
内燃機関用のスパークプラグの実施形態につき、図１〜図４を用いて説明する。
本実施形態の内燃機関用のスパークプラグ１は、図１に示すごとく、筒状の接地電極２と筒状の絶縁碍子３と中心電極４とを備える。絶縁碍子３は、接地電極２の内側に保持されている。図１、図２に示すごとく、絶縁碍子３は、接地電極２の先端よりも先端側へ突出した碍子突出部３１を備える。図１に示すごとく、中心電極４は、絶縁碍子３の内側に保持されている。図１、図２に示すごとく、中心電極４は、絶縁碍子３の先端よりも先端側へ突出した電極突出部４１を有する。

スパークプラグ１は、中心電極４に高周波電圧を印加することによって、接地電極２と中心電極４との間に放電を生じさせるよう構成されている。

図２に示すごとく、接地電極２の先端から絶縁碍子３の先端までのプラグ軸方向Ｚの長さをＡ、中心電極４の電極突出部４１の直径をＤ、プラグ径方向における絶縁碍子３の碍子突出部３１の厚みをＴとする。このとき、長さＡ、直径Ｄ、及び厚みＴは、それぞれ、Ａ≦３ｍｍ、１．７ｍｍ≦Ｄ≦２．５ｍｍ、１．１２ｍｍ≦Ｔ≦１．５２ｍｍを満たす。

本実施形態のスパークプラグ１は、例えば、自動車等の車両用の内燃機関における着火手段として用いることができる。図４に示すごとく、スパークプラグ１は、その軸方向であるプラグ軸方向Ｚの一端側において後述する高周波電源部１０１と接続され、他端側が内燃機関の燃焼室８内に配される。プラグ軸方向Ｚにおける、スパークプラグ１が燃焼室８に挿入される側を先端側、その反対側を基端側という。

図２に示すごとく、接地電極２は、プラグ径方向に厚みを有する。図３に示すごとく、接地電極２は、プラグ軸方向Ｚから見た形状が、円環状を呈している。本実施形態において、接地電極２はＳＵＳ３０４からなる。図２に示すごとく、本実施形態において、接地電極２の先端面２１は、プラグ径方向の内周側に向かうほどプラグ軸方向Ｚの先端側に向かうよう傾斜している。図１〜図３に示すごとく、接地電極２は、絶縁碍子３を全周から囲むように形成されている。

図２に示すごとく、絶縁碍子３は、プラグ径方向に厚みを有する。絶縁碍子３は、一部を接地電極２の内側に配しつつ、碍子突出部３１を接地電極２の先端よりも先端側へ突出させて配されている。図３に示すごとく、碍子突出部３１は、プラグ軸方向Ｚから見た形状が円環状を呈している。図２、図３に示すごとく、絶縁碍子３は、接地電極２と微小隙間を介してプラグ径方向に対向している。

図２に示すごとく、本実施形態においては、接地電極２の先端面２１における内周端縁から、碍子突出部３１の先端面３１１までのプラグ軸方向Ｚの長さがＡである。本実施形態において、長さＡは、Ａ≧２ｍｍを更に満たす。すなわち、本実施形態において、長さＡは、２ｍｍ≦Ａ≦３ｍｍを満たす。

碍子突出部３１におけるプラグ径方向の厚みは、碍子突出部３１におけるプラグ軸方向Ｚの略全体において一定である。なお、絶縁碍子３の先端面３１１と外周面との間をつなぐ角部３２は、滑らかな曲面状に形成されている。本実施形態において、碍子突出部３１の上述の厚みＴは、碍子突出部３１における角部３２の基端側の部位の厚みをいう。そして、上述のごとく、厚みＴは、１．１２ｍｍ≦Ｔ≦１．５２ｍｍを満たす。

図１に示すごとく、絶縁碍子３の内側における先端側の部位に、中心電極４が挿通保持されている。中心電極４は、全体として略円柱状を呈している。本実施形態において、中心電極４は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｃ、Ｓ、Ｍｇ、Ｃｏからなる。なお、図２に示すごとく、中心電極４は、接地電極２の先端よりも先端側の部位に、その基端側の部位よりも小径に形成された小径部４１０を有する。そして、中心電極４の小径部４１０における先端側の部位が、絶縁碍子３の先端面３１１よりも先端側へ突出した電極突出部４１を構成している。小径部４１０と絶縁碍子３とは、微小隙間を介してプラグ径方向に対向している。

電極突出部４１は、円柱形状を呈している。電極突出部４１の直径Ｄは、上述のごとく、１．７ｍｍ≦Ｄ≦２．５ｍｍを満たす。本実施形態において、直径Ｄは、Ｄ≦２．３ｍｍを更に満たす。すなわち、本実施形態において、直径Ｄは、１．７ｍｍ≦Ｄ≦２．３ｍｍを満たす。絶縁碍子３の碍子突出部３１の少なくとも一部は、中心電極４の電極突出部４１と接地電極２の先端面２１との間に介在している。

また、プラグ軸方向Ｚにおける、電極突出部４１の長さＬは、１．５ｍｍ以下であることが好ましい。上記長さＬが１．５ｍｍを超えると、振動による中心電極４の振れにより、絶縁碍子３に作用する応力が高くなるおそれがある。

図１に示すごとく、接地電極２は、ハウジング５の先端から、先端側に向かって延設されている。ハウジング５は、筒状を呈しており、絶縁碍子３を内側に保持している。ハウジング５の外周面には、内燃機関に螺合するための取付ネジ部５１が形成されている。ハウジング５における、取付ネジ部５１が設けられた部位から、先端側に向かって、接地電極２が延設されている。なお、図３においては、ハウジングの図示を省略している。

絶縁碍子３の内側における中心電極４の基端側には、ステム６が挿通保持されている。ステム６は、中心電極４と導通されている。また、ステム６は、基端部が絶縁碍子３から突出している。

次に、図４を参照しつつ、本実施形態のスパークプラグ１を内燃機関に取り付けてなる点火装置１０につき説明する。
図４に示すごとく、点火装置１０は、スパークプラグ１と高周波電源部１０１とを有する。高周波電源部１０１は、スパークプラグ１の中心電極４に高周波電圧を印加する。

高周波電源部１０１は、例えば、交流電圧発生器と昇圧トランスとを組み合わせたものを用いることができる。交流電圧発生器は、例えば、電界効果トランジスタを備え、入力した直流電圧を、高周波の交流電圧に変換して出力するものとすることができる。交流電圧発生器の出力電圧は、昇圧トランスに入力される。そして、昇圧トランスは、例えば、１００Ｖ程度の入力電圧を、２０ｋＶ程度にまで昇圧し、出力する。そして、昇圧トランスから出力された高周波の高電圧は、スパークプラグ１に入力される。

高周波電源部１０１は、スパークプラグ１のステム６の基端部に接続されている。高周波電源部１０１が中心電極４に印加する高周波電圧の周波数は、例えば、２００ｋＨｚ〜１ＭＨｚとすることができる。そして、高周波電源部１０１は、中心電極４に、５ｋＶ〜２５ｋＶのピークピーク値を持つ交流電圧を印加するものとすることができる。

スパークプラグ１は、取付ネジ部５１において、エンジンヘッド７に設けられた雌ネジ孔７１に螺合されている。これにより、スパークプラグ１がエンジンヘッド７に締結固定されている。さらに、スパークプラグ１の先端部分が燃焼室８内に配される。

次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
内燃機関用のスパークプラグ１においては、長さＡ、直径Ｄ、及び厚みＴは、それぞれ、Ａ≦３ｍｍ、１．７ｍｍ≦Ｄ≦２．５ｍｍ、１．１２ｍｍ≦Ｔ≦１．５２ｍｍを満たす。それゆえ、絶縁碍子３の耐電圧確保、及び、中心電極４の長寿命化を図ることができる。

すなわち、長さＡ、直径Ｄ、及び厚みＴは、それぞれ、Ａ≦３ｍｍ、Ｄ≦２．５ｍｍ、Ｔ≧１．１２ｍｍ、を満たす。そのため、絶縁碍子３の耐電圧を、接地電極２と中心電極４との間に放電を生じさせるために要求される要求電圧以上とすることができる。さらに、本実施形態においては、Ｄ≦２．３ｍｍを更に満たす。それゆえ、絶縁碍子３の耐電圧を、上記要求電圧よりも確実に高くすることができる。これらの数値に関しては、後述する実験例によって裏付けられる。

また、直径Ｄ及び厚みＴは、それぞれ、Ｄ≧１．７ｍｍ、Ｔ≦１．５２ｍｍを満たす。それゆえ、中心電極４の消耗を抑制し、中心電極４の長寿命化を図ることができる。また、中心電極４の製造上の観点からＤ≧１．７ｍｍが好ましい。

また、長さＡは、Ａ≧２ｍｍを更に満たす。それゆえ、混合気への着火性を確保することができる。この数値に関しても、後述する実験例によって裏付けられる。

以上のごとく、本実施形態によれば、絶縁碍子の耐電圧確保、及び、中心電極の長寿命化を図ることができる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。

（実験例１）
本例は、実施形態１のスパークプラグ１と基本構造を同じとしつつ、上述の直径Ｄ、厚みＴ、及び長さＡを種々変更したスパークプラグについて、要求電圧を算出した例である。さらに、厚みＴを種々変更したときの、絶縁碍子３の耐電圧の測定も行った。そして、これらの結果から、要求電圧を超える絶縁碍子３の耐電圧を確保することができる、直径Ｄ、厚みＴ、長さＡの数値範囲を特定した。

まず、要求電圧の算出に関して説明する。要求電圧は、下記の式（１）に基づいて算出した。

式（１）は、背後電極が存在する場合の沿面放電のブレイク電圧を算出する実験式において、正弦波のブレイク電圧を仮定した式である。式（１）において、Ｋ_dは正極性インパルス、ωはスパークプラグに印加される電圧の角周波数、ε_rは絶縁碍子の比誘電率、Ｃ₀は比誘電率が１の場合の絶縁碍子の固有容量、ｄは電極間距離である。ここで、電極間距離ｄは、プラグ軸方向Ｚにおける、中心電極４の先端から接地電極２の先端までの距離である。本例において、Ｋ_d＝１３５．５、ω＝１００００００、ε_r＝８．５、ε₀＝８．８５４×１０^-12としている。

要求電圧の算出対象のスパークプラグとしては、絶縁碍子３の碍子突出部３１の外径を、５．７５ｍｍと固定しつつ、長さＡ、直径Ｄ、及び厚みＴを種々変更した１２個の試料を想定した。具体的には、長さＡを１ｍｍとした試料群αと、長さＡを３ｍｍとした試料群βと、長さＡを５ｍｍとした試料群γとを想定した。試料群α〜試料群γの各試料群は、図５に示す直径Ｄ及び厚みＴを有する４つの試料からなる。
なお、上述のごとく、絶縁碍子３の碍子突出部３１の外径を固定しつつ、直径Ｄ、厚みＴを変更しているため、図５に示すごとく、直径Ｄの変化に応じて厚みＴも変化している。例えば、中心電極４の電極突出部４１の直径Ｄを大きくすると、碍子突出部３１の厚みＴは小さくなっており、直径Ｄを小さくすると、厚みＴは大きくなっている。

結果を図６に示す。図６において、試料群αの結果を、破線Ｌαでつないだプロットにて表している。また、試料群βの結果を、破線Ｌβでつないだプロットにて表している。さらに、試料群γの結果を、破線Ｌγでつないだプロットにて表している。

図６から分かるように、各試料群において、直径Ｄを大きくするほど、すなわち厚みＴを小さくするほど、要求電圧は小さくなる傾向が分かる。また、試料群α〜試料群γ相互の結果の比較から、長さＡを小さくするほど、要求電圧は小さくなる傾向が分かる。

次に、絶縁碍子３の耐電圧の測定に関して説明する。絶縁碍子３の耐電圧の測定に関しては、試料群α〜試料群γの各試料群が有する４つの試料の絶縁碍子３と同じ４つの絶縁碍子を用意した。

絶縁碍子３の耐電圧の測定においては、各試料を装着したスパークプラグの先端部を絶縁油に浸漬することにより放電が生じない状態にした。かかる状態において、中心電極４と接地電極２との間に電圧を印加した。そして、中心電極４と接地電極２との間に印加する電圧を徐々に増加させ、絶縁碍子３が絶縁破壊されたときの電圧を、耐電圧として測定した。その結果も図６に示す。図６において、絶縁碍子３の耐電圧の測定結果は、実線ＲＬでつないだプロットにて表している。なお、耐電圧の測定結果に関して、図６においては、各試料の厚みＴの値を図５に従って直径Ｄに変換したものをプロットしている。

図６から分かるように、各試料において、直径Ｄが小さくなるほど、つまり厚みＴが大きくなるほど、絶縁碍子３の耐電圧が増加している傾向が分かる。

そして、図６における、上記要求電圧の試験と上記絶縁碍子３の耐電圧の試験との双方の結果から、次のことが分かる。まず、長さＡが１ｍｍである試料群αの要求電圧の算出結果を見ると、本試験における直径Ｄ、厚みＴの範囲において、絶縁碍子３の耐電圧が要求電圧を上回っていることが分かる。一方、長さＡが５ｍｍである試料群γの要求電圧の算出結果を見ると、本試験における直径Ｄ、厚みＴの範囲において、絶縁碍子３の耐電圧が要求電圧を下回ってしまっていることが分かる。そして、長さＡが３ｍｍである試料群βの要求電圧の算出結果を見ると、Ｄ＝２．５ｍｍ（このとき、Ｔ＝１．１２ｍｍ）に、絶縁碍子３の耐電圧のグラフと、要求電圧のグラフとの交点があり、Ｄ≦２．５ｍｍ、すなわちＴ≧１．１２ｍｍであるとき、絶縁碍子３の耐電圧が、要求電圧を上回ることが分かる。

以上の結果から、長さＡ、直径Ｄ、及び厚みＴが、それぞれ、Ａ≦３ｍｍ、Ｄ≦２．５ｍｍ、Ｔ≧１．１２ｍｍを満たすことにより、絶縁碍子３の耐電圧を要求電圧以上とすることができることが分かる。さらに、試料群βにおけるＤ＝２．２５ｍｍのプロットにおいては、絶縁碍子３の耐電圧が要求電圧を上回っていることが分かる。それゆえ、Ｄ≦２．３ｍｍを更に満たすことにより、絶縁碍子３の耐電圧を要求電圧よりも確実に高くすることができることが分かる。

（実験例２）
本例は、図７に示すごとく、中心電極４の電極突出部４１の直径Ｄを種々変更したスパークプラグ１のそれぞれにつき、耐久試験を行い、中心電極４の耐消耗性を評価した例である。中心電極４の耐消耗性は、ギャップ拡大量を測定することにより行った。ギャップとは、接地電極２から電極突出部４１までの、碍子突出部３１の表面に沿った沿面距離をいい、ギャップ拡大量とは、試験前後のギャップの変化量をいう。ギャップ拡大量が小さいほど、中心電極４の消耗が小さく、中心電極４の耐消耗性に優れているといえる。

本試験においては、基本構造を実施形態１のスパークプラグ１と同様としつつ、中心電極４の電極突出部４１の直径Ｄを種々変更した５つの試料を用意した。５つの試料は、実験例１と同様、絶縁碍子３の碍子突出部３１の外径を５．７５ｍｍと固定しつつ、直径Ｄを変更することにより行った。このときの各試料の直径Ｄと厚みＴとの関係は、実験例１と同様、図５に示すような関係としている。

本耐久試験は、各試料を、２．５Ｌのエンジンに取り付けて行った。そして、圧力０．６ＭＰａ、エンジン回転数６０００ｒｐｍの高速回転の条件とし、２００時間継続して放電を繰り返した。そして、各試料において、ギャップ拡大量を測定した。

結果を図７に示す。図７から分かるように、直径Ｄを大きくするほど、ギャップ拡大量が小さくなることが分かる。すなわち、中心電極４の耐消耗性の観点から、直径Ｄは大きいことが好ましいことが分かる。そして、直径Ｄが１．７ｍｍ以上のとき、ギャップ拡大量０．４ｍｍ以下と充分な耐消耗性を確保することができる。一方、直径Ｄが１．７ｍｍ未満になると、ギャップ拡大量は、０．４ｍｍを超えてしまう。そして、図５に示した直径Ｄと厚みＴとの対応関係から、Ｄ≧１．７ｍｍは、Ｔ≦１．５２ｍｍに相当する。すなわち、Ｄ≧１．７ｍｍ、Ｔ≦１．５２ｍｍを満たすことにより、中心電極４の耐消耗性を確保することができる。

（実験例３）
本例は、図８に示すごとく、長さＡの値を種々変更したときの混合気への着火性への影響を調べた例である。着火性の評価は、リーン限界Ａ／Ｆを指標として行った。つまり、各試料を取り付けた内燃機関において、混合気の空燃比（すなわち、Ａ／Ｆ）を徐々に変化させて、着火できる限界の空燃比（すなわち、リーン限界Ａ／Ｆ）を測定した。

本例においては、基本構造を実施形態１のスパークプラグ１と同様としつつ、長さＡを、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍとした４つの試料を用意した。そして、各試料を、２．５Ｌの試作エンジンに取り付けた。そして、圧力０．６ＭＰａ、エンジン回転数１２００ｒｐｍの条件で運転した。以上の条件の下、各試料のリーン限界Ａ／Ｆを測定した。結果を図８に示す。

図８から、長さＡが２ｍｍ以上の試料については、長さＡにほとんど影響されることなく、充分なリーン限界Ａ／Ｆを確保できていることが分かる。一方、長さＡが２ｍｍから１ｍｍとなると、急激にリーン限界Ａ／Ｆの値が低減していることが分かる。それゆえ、長さＡが、Ａ≧２ｍｍを満たすことにより、混合気への充分な着火性を確保することができることが分かる。

（実施形態２）
本実施形態は、図９、図１０に示すごとく、実施形態１に対して、接地電極２の形状を変更した実施形態である。
本実施形態において、接地電極２は、プラグ周方向の一部かつプラグ径方向の全体において、先端面２１が基端側に向かって凹んだ接地凹部２２を有する。接地凹部２２は、少なくとも、プラグ軸方向Ｚに直交するＸ方向における中心電極４及び絶縁碍子３の両側に形成されている。なお、以下において、プラグ軸方向Ｚ及びＸ方向の双方に直交する方向をＹ方向という。

本実施形態において、接地電極２は、先端側に向かって突出した一対の接地突出部２３を有する。一対の接地突出部２３は、絶縁碍子３及び中心電極４を挟んで互いにＹ方向に対向している。図９に示すごとく、接地突出部２３は、先端面２１が、プラグ径方向の内周側に向かうほど、プラグ軸方向Ｚの先端側に向かうよう傾斜している。そして、本実施形態において、長さＡは、接地突出部２３の先端部から、碍子突出部３１の先端面３１１までのプラグ軸方向Ｚの長さである。

接地電極２におけるプラグ周方向の一対の接地突出部２３の間に、一対の接地凹部２２が形成されている。接地凹部２２は、接地電極２の内周端から外周端までにわたって形成されている。Ｙ方向において、接地凹部２２の寸法は、碍子突出部３１の寸法よりも大きい。そして、図９に示すごとく、Ｘ方向から見たとき、絶縁碍子３は、Ｙ方向における接地凹部２２の内側に収まっている。

また、本実施形態のスパークプラグ１を内燃機関に取り付けてなる点火装置（図４の符号１０参照）において、スパークプラグ１は、Ｙ方向が、碍子突出部３１周辺を通過する混合気の気流の方向となる姿勢で配置される。

その他は、実施形態１と同様である。
なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

本実施形態においては、接地凹部２２に混合気の気流を通過させることができるため、接地電極２と中心電極４との間に生じた絶縁碍子３の碍子突出部３１の表面を這う沿面放電を、気流によって一層引き伸ばしやすい。それゆえ、混合気への着火性を一層向上させやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態３）
本実施形態は、図１１、図１２に示すごとく、接地電極２の先端部に、貴金属からなる接地チップ２４が配されている実施形態である。なお、図１２においては、接地チップ２４の配置範囲にハッチングを施している。本実施形態の基本構造は、実施形態２と同様である。そして、図１１、図１２に示すごとく、接地チップ２４は、接地突出部２３の先端面２１の略全面に配されている。接地チップ２４は、Ｉｒ、Ｐｔ、又はＲｈを主成分としてなる。図１１に示すごとく、本実施形態において、長さＡは、接地チップ２４のプラグ軸方向Ｚの先端部から、碍子突出部３１の先端面３１１までのプラグ軸方向Ｚの長さである。その他は、実施形態２と同様である。

本実施形態においては、比較的消耗し難い貴金属からなる接地チップ２４が、放電の起点となるため、接地電極２の電極消耗を抑制することができる。また、本実施形態において、接地チップ２４は、Ｉｒ、Ｐｔ、又はＲｈを主成分としてなるため、放電による電極の溶融、飛散を低減できる。
その他、実施形態２と同様の作用効果を有する。

（実施形態４）
本実施形態は、図１３、図１４に示すごとく、実施形態３に対して、接地チップ２４の配置範囲を変更した実施形態である。すなわち、接地チップ２４は、少なくとも、接地突出部２３の先端面２１における、Ｙ方向の絶縁碍子３側端縁部に配置されている。本実施形態において、接地チップ２４は、接地突出部２３の先端面２１における、Ｙ方向の絶縁碍子３側の端縁部のみに配置されている。
その他は、実施形態３と同様である。

本実施形態においては、貴金属からなら接地チップ２４の形成範囲を、必要最低限とすることができる。そのため、コスト低減を図りやすい。
その他、実施形態３と同様の作用効果を有する。
なお、例えば、接地電極２の形状が実施形態１で示したような形状であった場合、すなわち、接地電極２が接地凹部２２を有さないような形状であった場合は、接地電極２の先端面２１におけるプラグ径方向の内周側端縁部のみに、円環状の接地チップ２４を配置する構成を採用することもできる。

本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

１ 内燃機関用のスパークプラグ
２ 接地電極
３ 絶縁碍子
３１ 碍子突出部
４ 中心電極
４１ 電極突出部
Ｚ プラグ軸方向

Claims (6)

1. 筒状の接地電極（２）と、
   該接地電極の内側に保持されると共に、上記接地電極の先端よりも先端側へ突出した碍子突出部（３１）を備えた筒状の絶縁碍子（３）と、
   該絶縁碍子の内側に保持されると共に、該絶縁碍子の先端よりも先端側へ突出した電極突出部（４１）を有する中心電極（４）と、を備え、
   該中心電極に高周波電圧を印加することによって、上記接地電極と上記中心電極との間に放電を生じさせるよう構成された、内燃機関用のスパークプラグ（１）であって、
   上記接地電極の先端から上記絶縁碍子の先端までのプラグ軸方向（Ｚ）の長さをＡ、上記中心電極の上記電極突出部の直径をＤ、プラグ径方向における上記絶縁碍子の上記碍子突出部の厚みをＴとしたとき、上記長さＡ、上記直径Ｄ、及び上記厚みＴは、それぞれ、Ａ≦３ｍｍ、１．７ｍｍ≦Ｄ≦２．５ｍｍ、１．１２ｍｍ≦Ｔ≦１．５２ｍｍを満たす、内燃機関用のスパークプラグ（１）。
2. 上記長さＡは、Ａ≧２ｍｍを更に満たす、請求項１に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
3. 上記直径Ｄは、Ｄ≦２．３ｍｍを更に満たす、請求項１又は２に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
4. 上記接地電極の先端部には、貴金属からなる接地チップ（２４）が配されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
5. 上記接地チップは、Ｉｒ、Ｐｔ、又はＲｈを主成分としてなる、請求項４に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
6. 上記接地電極は、プラグ周方向の一部かつプラグ径方向の全体において、先端面（２１）が基端側に向かって凹んだ接地凹部（２２）を有し、該接地凹部は、少なくとも、プラグ軸方向に直交する方向における上記中心電極及び上記絶縁碍子の両側に形成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ。

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