JP2019102367A - 点火プラグ - Google Patents

Abstract

【課題】火花の吹き流れを利用して点火プラグの着火性能を向上する。【解決手段】軸線に沿って延びる軸孔を有する筒状の絶縁体と、後端側が軸孔内に配置され、先端側が絶縁体より先端側に突出した棒状の中心電極と、絶縁体の外周に配置される主体金具と、主体金具の先端部に接続された接続端部と、接続端部とは反対側で中心電極との間に間隙を形成して対向する自由端部と、を備える接地電極と、を備える点火プラグは、主体金具の先端部のうち、軸線と接続端部の中心とを通る平面で分割される２つの部分のうちの一方の部分の先端側に、先端側に向かって延出する複数個の延出部を有する整流部を備える。整流部は、内燃機関に取り付けられた状態で、先端部の２つの部分のうちの一方の側から他方の側に向かうガスの流れを間隙に向かって整流する部材である。【選択図】 図４

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。

従来から、内燃機関に用いられる点火プラグとして、中心電極と接地電極との間の間隙（火花放電ギャップ）において火花放電を行う点火プラグが用いられている。このような点火プラグの主体金具の形状として、様々な工夫がなされたものが知られている。例えば、特許文献１には、主体金具の先端部の外径面に、燃焼室内の混合ガスのタンブル渦気流を燃焼室の中央部方向へ制御するテーパー面部を設ける構成が開示されている。

特開２００８−１０８４７９号公報 特開２０１２−２４８３８９号公報 特開２０１３−５３６５５８号公報

ここで、内燃機関の燃費向上や排気ガスの浄化のために、混合気の希薄化や再循環されるガス（ＥＧＲガス）の増加が図られており、これに伴い混合気への着火が難しくなる傾向にあるために点火プラグの着火性能の向上が求められている。また、内燃機関の燃焼室内のガス流の流速が速くなる傾向にあるため、点火プラグの間隙に発生した火花が、ガス流に吹き流される現象（以下、吹き流れとも呼ぶ）を考慮する必要性が増している。

本明細書は、点火プラグにおいて、火花の吹き流れを利用して点火プラグの着火性能を向上する技術を開示する。

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。

［適用例１］軸線に沿って延びる軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸線に沿って延び、後端側が前記軸孔内に配置され、先端側が前記絶縁体より先端側に突出した棒状の中心電極と、
前記絶縁体の外周に配置され、先端部が前記中心電極の先端よりも後端側に位置する主体金具と、
前記主体金具の前記先端部に接続された接続端部と、前記接続端部とは反対側で前記中心電極との間に間隙を形成して対向する自由端部と、を備える接地電極と、
を備える点火プラグであって、
前記主体金具の前記先端部のうち、前記軸線と前記接続端部の中心とを通る平面で分割される２つの部分のうちの一方の部分の先端側に、先端側に向かって延出する複数個の延出部を有する整流部を備え、
前記複数個の延出部は、内燃機関に取り付けられた状態で、前記先端部の前記２つの部分のうちの一方の側から他方の側に向かうガスの流れを前記軸線と垂直な方向について前記間隙に向かって整流する部材である、点火プラグ。

上記構成によれば、複数個の延出部によって、軸線と垂直な方向について、中心電極と接地電極との間の間隙に向かうようにガスを整流して、当該間隙を通過するガスの流速および流量を大きくすることができる。この結果、間隙に発生した火花の吹き流れを促進して火花を拡大させることができる。この結果、火花の吹き流れを利用して点火プラグの着火性能を向上することができる。

［適用例２］適用例１に記載の点火プラグであって、さらに、
前記整流部は、前記複数個の延出部のうちの第１の延出部と第２の延出部との間に配置された第１の傾斜面を備え、
前記第１の傾斜面は、内周側が外周側よりも先端側にあり、かつ、先端側を向いており、
前記第１の傾斜面の前記内周側の端は、前記複数個の延出部の先端よりも後端側にあり、
前記第１の傾斜面は、前記中心電極の先端よりも後端側に位置している、点火プラグ。

上記構成によれば、第１の傾斜面によって、軸線の方向について、中心電極と接地電極との間の間隙に向かうようにガスを整流して、当該間隙を通過するガスの流速および流量をさらに大きくすることができる。また、火花を燃焼室の中心に向かって吹き流すことができる。

［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、さらに、
前記整流部は、前記複数個の延出部のうちの第１の延出部と第２の延出部との間に配置された第２の傾斜面を備え、
前記第２の傾斜面は、内周側が外周側よりも後端側にあり、かつ、後端側を向いており、
前記第２の傾斜面は、前記中心電極の先端よりも先端側に位置している、点火プラグ。

上記構成によれば、第２の傾斜面によって、軸線方向について、中心電極と接地電極との間の間隙に向かうようにガスを整流して、当該間隙を通過するガスの流速および流量をさらに大きくすることができる。

［適用例４］適用例２に記載の点火プラグであって、
前記軸線を含み、前記第１の傾斜面の周方向の中心を通る断面において、前記第１の傾斜面を示す線を延長した仮想線は、前記間隙を通る、点火プラグ。

上記構成によれば、第１の傾斜面によって、ガスが、中心電極と接地電極との間の間隙に向かう方向に適切に整流されるので、当該間隙を通過するガスの流速および流量をさらに大きくすることができる。

［適用例５］適用例３に記載の点火プラグであって、
前記軸線を含み、前記第２の傾斜面の周方向の中心を通る断面において、前記第２の傾斜面を示す線を延長した仮想線は、前記間隙を通る、点火プラグ。

上記構成によれば、第２の傾斜面によって、ガスが、中心電極と接地電極との間の間隙に向かう方向に適切に整流されるので、当該間隙を通過するガスの流速および流量をさらに大きくすることができる。

なお、本明細書に開示される技術は、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、点火プラグの電極等の態様で実現することができる。

本実施形態の点火プラグ１００が取り付けられる内燃機関の一例を示す図。 点火プラグ１００と吸気バルブ７３０と排気バルブ７４０との配置例を示す投影図。 本実施形態の点火プラグ１００の断面図。 点火プラグ１００の先端近傍の斜視図。 点火プラグ１００の先端近傍の拡大図。 点火プラグ１００を軸線ＡＸに沿って先端側から後端方向ＢＤに向かって見た図。 軸線を含み傾斜部の周方向の中心を通る平面で点火プラグ１００の先端近傍を切断した断面図。 第２実施形態の点火プラグの先端部近傍の外観図である。 軸線を含み傾斜部の周方向の中心を通る平面で点火プラグの先端近傍を切断した断面図。 変形例の点火プラグを軸線に沿って先端側から後端方向に向かって見た図。

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．点火プラグ１００の使用の態様
図１は、本実施形態の点火プラグ１００が取り付けられる内燃機関の一例を示す図である。図中には、内燃機関７００の複数（例えば、４個）の燃焼室（シリンダとも呼ばれる）のうちの１個の燃焼室７９０の概略断面図が示されている。内燃機関７００は、エンジンヘッド７１０と、シリンダブロック７２０と、ピストン７５０と、点火プラグ１００と、を含んでいる。ピストン７５０は、図示しないコネクティングロッドに連結され、コネクティングロッドは、図示しないクランクシャフトに連結されている。

シリンダブロック７２０は、燃焼室７９０のうちの一部（略円筒状の空間）を形成するシリンダ壁７２９を有している。シリンダブロック７２０の一方向側（図１の上側）には、エンジンヘッド７１０が固定されている。エンジンヘッド７１０は、燃焼室７９０の端部を形成する内壁７１９と、燃焼室７９０に連通する吸気ポート７１２を形成する第１壁７１１と、吸気ポート７１２を開閉可能な吸気バルブ７３０と、燃焼室７９０に連通する排気ポート７１４を形成する第２壁７１３と、排気ポート７１４を開閉可能な排気バルブ７４０と、点火プラグ１００を取り付けるための取付孔７１８と、を有している。ピストン７５０は、シリンダ壁７２９によって形成される空間内を、往復動する。ピストン７５０のエンジンヘッド７１０側の面７５９と、シリンダブロック７２０のシリンダ壁７２９と、エンジンヘッド７１０の内壁７１９と、に囲まれる空間が、燃焼室７９０に相当する。点火プラグ１００の中心電極２０と接地電極３０（後述）とは、燃焼室７９０に露出している。図中の軸線ＡＸは、点火プラグ１００の軸線ＡＸである。

図２は、点火プラグ１００と吸気バルブ７３０と排気バルブ７４０との配置例を示す投影図である。この投影図は、点火プラグ１００の中心電極２０の軸線ＡＸに垂直な投影面上に要素１００、７３０、７４０を投影することによって得られる投影図である。図示された要素１００、７３０、７４０は、１個の燃焼室７９０（図１）の要素である。図中では、バルブ７３０、７４０を表す領域のそれぞれに、ハッチングが付されている。

図２に示すように、本実施形態の内燃機関７００の１個の燃焼室７９０には、１個の点火プラグ１００と、２個の吸気バルブ７３０と、２個の排気バルブ７４０と、が設けられている。投影図中のバルブ７３０、７４０は、いずれも、閉じた状態のバルブ７３０、７４０を示している。また、投影図中のバルブ７３０、７４０は、いずれも、燃焼室７９０内から見える部分を示している。以下、２個の吸気バルブ７３０を区別する場合には、符号「７３０」の末尾に識別子（ここでは、「ａ」または「ｂ」）を付加する。２個の排気バルブ７４０についても、同様である。

図中には、バルブ７３０ａ、７３０ｂ、７４０ａ、７４０ｂのそれぞれの中心位置Ｃ３ａ、Ｃ３ｂ、Ｃ４ａ、Ｃ４ｂが、示されている。これらの中心位置Ｃ３ａ、Ｃ３ｂ、Ｃ４ａ、Ｃ４ｂは、それぞれ、図２に示す投影面上におけるバルブ７３０ａ、７３０ｂ、７４０ａ、７４０ｂを表す領域の重心位置を示している。例えば、第１中心位置Ｃ３ａは、第１吸気バルブ７３０ａを表す領域の重心位置である。なお、領域の重心は、領域内に質量が均等に分布していると仮定した場合の重心の位置である。

図中には、２個の重心位置Ｃ３、Ｃ４が示されている。吸気重心位置Ｃ３は、２個の吸気バルブ７３０ａ、７３０ｂのそれぞれの中心位置Ｃ３ａ、Ｃ３ｂの重心位置である。排気重心位置Ｃ４は、２個の排気バルブ７４０ａ、７４０ｂのそれぞれの中心位置Ｃ４ａ、Ｃ４ｂの重心位置である。なお、複数の中心位置の重心位置は、各中心位置に同じ質量が配置されていると仮定した場合の重心の位置である。

図２の矢印で示す流動方向Ｄｇは、軸線ＡＸと略垂直な方向であり、吸気重心位置Ｃ３から排気重心位置Ｃ４からに向かう方向である（バルブ配置方向とも呼ぶ。）。点火プラグ１００の点火時には、燃焼室７９０内における点火プラグ１００の先端近傍を流動方向Ｄｇに燃料ガス（空気と燃料の混合気）が流動する。図２の流動方向Ｄｇを示す矢印は、点火プラグ１００の先端近傍における混合気の流動経路を示していると、言うこともできる。

Ａ−２．点火プラグの構成：
図３は本実施形態の点火プラグ１００の断面図である。軸線ＡＸと平行な方向（図３の上下方向）を軸線方向とも呼ぶ。軸線ＡＸを中心とし、軸線ＡＸと垂直な面上の円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、当該円の周方向を、単に「周方向」とも呼ぶ。図３における下方向を先端方向ＦＤと呼び、上方向を後端方向ＢＤとも呼ぶ。図３における下側を、点火プラグ１００の先端側と呼び、図３における上側を点火プラグ１００の後端側と呼ぶ。

点火プラグ１００は、上述したように内燃機関７００に取り付けられ、内燃機関７００の燃焼室７９０内の燃焼ガスに着火するために用いられる。点火プラグ１００は、絶縁体１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子電極４０と、主体金具５０と、抵抗体７０と、導電性のシール部材６０、８０と、を備える。

絶縁体１０は、軸線ＡＸに沿って延び、絶縁体１０を貫通する貫通孔である軸孔１２を有する略円筒状の部材である。絶縁体１０は、例えば、アルミナ等のセラミックスを用いて形成されている。絶縁体１０は、鍔部１９と、後端側胴部１８と、先端側胴部１７と、縮外径部１５と、脚長部１３と、を備えている。

鍔部１９は、絶縁体１０における軸線方向の略中央に位置する部分である。後端側胴部１８は、鍔部１９よりも後端側に位置し、鍔部１９の外径よりも小さな外径を有している。先端側胴部１７は、鍔部１９よりも先端側に位置し、後端側胴部１８の外径よりも小さな外径を有している。脚長部１３は、先端側胴部１７よりも先端側に位置し、先端側胴部１７の外径よりも小さな外径を有している。脚長部１３の外径は、先端側ほど縮径され、点火プラグ１００が内燃機関（図示せず）に取り付けられた際には、その燃焼室に曝される。縮外径部１５は、脚長部１３と先端側胴部１７との間に形成され、後端側から先端側に向かって外径が縮径した部分である。

絶縁体１０は、内周側の構成の観点でみると、後端側に位置する大内径部１２Ｌと、大内径部１２Ｌよりも先端側に位置し、大内径部１２Ｌよりも内径が小さな小内径部１２Ｓと、縮内径部１６と、を備えている。縮内径部１６は、大内径部１２Ｌと小内径部１２Ｓとの間に形成され、後端側から先端側に向かって内径が縮径した部分である。縮内径部１６の軸線方向の位置は、本実施形態では、先端側胴部１７の先端側の部分の位置である。

主体金具５０は、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼材）で形成され、内燃機関のエンジンヘッド（図示省略）に点火プラグ１００を固定するための円筒状の金具である。主体金具５０には、軸線ＡＸに沿って貫通する貫通孔５９が形成されている。主体金具５０は、絶縁体１０の径方向の周囲（すなわち、外周）に配置されている。すなわち、主体金具５０の貫通孔５９内に、絶縁体１０が挿入・保持されている。絶縁体１０の先端は、主体金具５０の先端よりも先端側に突出している。絶縁体１０の後端は、主体金具５０の後端よりも後端側に突出している。

主体金具５０は、プラグレンチが係合する六角柱形状の工具係合部５１と、内燃機関に取り付けるための取付ネジ部５２と、工具係合部５１と取付ネジ部５２との間に形成された鍔状の座部５４と、を備えている。取付ネジ部５２の呼び径は、例えば、Ｍ８〜Ｍ１４である。

主体金具５０の取付ネジ部５２と座部５４との間には、金属製の環状のガスケット５が嵌挿されている。ガスケット５は、点火プラグ１００が内燃機関に取り付けられた際に、点火プラグ１００と内燃機関（エンジンヘッド）との隙間を封止する。

主体金具５０は、さらに、工具係合部５１の後端側に設けられた薄肉の加締部５３と、座部５４と工具係合部５１との間に設けられた薄肉の圧縮変形部５８と、を備えている。主体金具５０における工具係合部５１から加締部５３に至る部位の内周面と、絶縁体１０の後端側胴部１８の外周面と、の間に形成される環状の領域には、環状の線パッキン６、７が配置されている。当該領域における２つの線パッキン６、７の間には、タルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３の後端は、径方向内側に折り曲げられて、絶縁体１０の外周面に固定されている。主体金具５０の圧縮変形部５８は、製造時において、絶縁体１０の外周面に固定された加締部５３が先端側に押圧されることにより、圧縮変形する。圧縮変形部５８の圧縮変形によって、線パッキン６、７およびタルク９を介し、絶縁体１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。環状の板パッキン８を介して、主体金具５０の内周で取付ネジ部５２の位置に形成された段部５６（金具側段部）によって、絶縁体１０の縮外径部１５（絶縁体側段部）が押圧される。この結果、内燃機関の燃焼室内のガスが、主体金具５０と絶縁体１０との隙間から外部に漏れることが、板パッキン８によって防止される。

中心電極２０は、軸線ＡＸに沿って延びる棒状の中心電極本体２１と、中心電極チップ２９と、を備えている。中心電極本体２１は、絶縁体１０の軸孔１２の内部の先端側の部分に保持されている。すなわち、中心電極２０の後端側（中心電極本体２１の後端側）は、軸孔１２内に配置されている。中心電極本体２１は、耐腐食性と耐熱性が高い金属、例えば、ニッケル（Ｎｉ）またはＮｉを主成分とする合金（例えば、ＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１）を用いて形成されている。中心電極本体２１は、ＮｉまたはＮｉ合金で形成された母材と、該母の内部に埋設された芯部と、を含む２層構造を有しても良い。この場合には、芯部は、例えば、母材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る。

中心電極本体２１は、図３に示すように、軸線方向の所定の位置に設けられた鍔部２４と、鍔部２４よりも後端側の部分である頭部２３（電極頭部）と、鍔部２４よりも先端側の部分である脚部２５（電極脚部）と、を備えている。鍔部２４は、絶縁体１０の縮内径部１６によって、先端側から支持されている。すなわち、中心電極本体２１は、縮内径部１６に係止されている。このように、中心電極本体２１の後端側は、軸孔１２（小内径部１２Ｓ）内に配置されている。脚部２５の先端側、すなわち、中心電極本体２１の先端側は、絶縁体１０の先端１０Ａよりも先端側に突出している。

中心電極チップ２９は、例えば、略円柱形状を有する部材であり、中心電極本体２１の先端（脚部２５の先端）に、例えば、レーザ溶接を用いて、接合されている。中心電極チップ２９の先端面は、後述する接地電極チップ３９との間で火花ギャップを形成する第１放電面２９５である。中心電極チップ２９は、例えば、イリジウム（Ｉｒ）や白金（Ｐｔ）などの高融点の貴金属や、当該貴金属を主成分とする合金が用いて、形成されている。

端子電極４０は、軸線方向に延びる棒状の部材である。端子電極４０は、絶縁体１０の軸孔１２に後端側から挿通され、軸孔１２内において、中心電極２０よりも後端側に位置している。端子電極４０は、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼）で形成され、端子電極４０の表面には、例えば、防食のために、Ｎｉなどのめっきが形成されている。

端子電極４０は、軸線方向の所定位置に形成された鍔部４２（端子顎部）と、鍔部４２よりも後端側に位置するキャップ装着部４１と、鍔部４２よりも先端側の脚部４３（端子脚部）と、を備えている。端子電極４０のキャップ装着部４１は、絶縁体１０よりも後端側に露出している。端子電極４０の脚部４３は、絶縁体１０の軸孔１２に挿入されている。キャップ装着部４１には、高圧ケーブル（図示外）が接続されたプラグキャップが装着され、放電を発生するための高電圧が印加される。

抵抗体７０は、絶縁体１０の軸孔１２内において、端子電極４０の先端と中心電極２０の後端との間に、配置されている。抵抗体７０は、例えば、１ＫΩ以上の抵抗値（例えば、５ＫΩ）を有し、火花発生時の電波ノイズを低減する機能を有する。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。

軸孔１２内における、抵抗体７０と中心電極２０との隙間は、導電性のシール部材６０によって埋められている。抵抗体７０と端子電極４０との隙間は、シール部材８０によって埋められている。すなわち、シール部材６０は、中心電極２０と抵抗体７０とにそれぞれ接触し、中心電極２０と抵抗体７０とを離間している。シール部材８０は、抵抗体７０と端子電極４０にそれぞれ接触し、抵抗体７０と端子電極４０とを離間している。このように、シール部材６０、８０は、中心電極２０と端子電極４０とを、抵抗体７０を介して、電気的、かつ、物理的に、接続している。シール部材６０、８０は、導電性を有する材料、例えば、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。

接地電極３０（接地電極本体３１）は、図３に示すように、断面が四角形の棒状体である。接地電極本体３１は、両端部として、接続端部３１２と、接続端部３１２の反対側に位置する自由端部３１１と、を有している。接続端部３１２は、主体金具５０の先端部５０ｓに、例えば、抵抗溶接によって、接合されている。これによって、主体金具５０と接地電極本体３１とは、電気的および物理的に接続される。接地電極本体３１の接続端部３１２の近傍は、軸線ＡＸの方向に延びており、自由端部３１１の近傍は、軸線ＡＸと垂直な方向に延びている。棒状の接地電極本体３１は、中央部分において、約９０度だけ湾曲している。

接地電極本体３１は、耐腐食性と耐熱性が高い金属、ＮｉまたはＮｉを主成分とする合金（例えば、ＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１）を用いて形成されている。接地電極本体３１は、中心電極本体２１と同様に、母材と、母材よりも熱伝導性が高い金属（例えば、銅）を用いて形成され、母材に埋設された芯部と、を含む２層構造を有しても良い。

自由端部３１１には、中心電極２０の第１放電面２９５との間に間隙Ｇを形成して対向する第２放電面３９５を有する接地電極チップ３９が接合されている。接地電極チップ３９は、例えば、円柱形状や四角柱形状を有している。第１放電面２９５と第２放電面３９５との間の間隙Ｇは、放電が発生するいわゆる火花ギャップである。接地電極チップ３９は、中心電極チップ２９と同様に、例えば、貴金属、または、貴金属を主成分とする合金を用いて形成される。

図４は、点火プラグ１００の先端近傍の斜視図である。図５は、点火プラグ１００の先端近傍の拡大図である。図６は、点火プラグ１００を軸線ＡＸに沿って先端側から後端方向ＢＤに向かって見た図である。図４では、図の煩雑を避けるために、取付ネジ部５２の外周面に形成されたネジ山の図示は省略されている。同様に図６では、絶縁体１０の図示、および、主体金具５０のうちの先端部５０ｓよりも後端側の図示は省略されている。

図６において、軸線ＡＸと、接続端部３１２の中心ＣＯと、を通る平面をＳ１とする。ここで、点火プラグ１００の軸線ＡＸから接地電極３０の接続端部３１２の中心ＣＯに向かう方向（図６の右方向）を、第１方向Ｄ１とする。図６において、第１方向Ｄ１と垂直な方向（図６の上方向）を第２方向Ｄ２とする。平面Ｓ１は、第１方向Ｄ１と平行であり、第２方向Ｄ２と垂直である。

点火プラグ１００は、主体金具５０よりも先端側に配置された整流部９０を備えている。整流部９０は、先端部５０ｓを平面Ｓ１で分割した２つの部分５０ｓａ、５０ｓｂのうちの一方の部分５０ｓａ（図６の平面Ｓ１よりも第２方向Ｄ２側の部分）に配置されている。整流部９０は、基部９２と、複数個（図４〜６の例では、５個）の延出部９１と、傾斜部９３と、を備えている。整流部９０は、例えば、主体金具５０と同じ材料を用いて、主体金具５０と一体に形成されている。これに代えて、整流部９０は、例えば、主体金具５０とは異なる材料（例えば、接地電極本体３１と同じ材料）で形成されて、主体金具５０の先端部５０ｓに、例えば、溶接によって接合されていても良い。

基部９２は、主体金具５０の先端部５０ｓの先端側に配置されている。延出部９１は、基部９２よりも先端側（先端方向ＦＤ）に向かって延出する板状の部分である。図６において、長方形の各延出部９１は、長手方向が径方向に沿っている。すなわち、延出部９１の長手方向は、延出部９１が配置された位置から軸線ＡＸに向かう方向に沿っている。各延出部９１の短手方向は、周方向に沿っている。

図６において、軸線ＡＸから、整流部９０に対して引かれた２本の接線を、接線ＬＴ１、ＬＴ２とする。２本の接線ＬＴ１、ＬＴ２に挟まれた周方向の範囲であり、整流部９０が位置する範囲を、整流部配置範囲ＥＲとする。ここで、軸線ＡＸを通り、かつ、平面Ｓ１と垂直な平面をＳ２とする。図６において、整流部配置範囲ＥＲの周方向の中心は、図６に示すように、平面Ｓ２が通る位置である。複数個の延出部９１は、周方向に略等間隔に並んでいる。すなわち、複数個の延出部９１は、整流部配置範囲ＥＲ内において周方向に分散して配置されている。整流部配置範囲ＥＲは、例えば、３０〜６０度の範囲であることが好ましい。整流部配置範囲ＥＲは、本実施形態では、約４５度の範囲である。

なお、点火プラグ１００は、点火プラグ１００の先端近傍での混合気の流動方向Ｄｇ（図２）の上流側が、点火プラグ１００の軸線ＡＸからみて、図６の整流部配置範囲ＥＲ内に位置するように、内燃機関７００に取り付けられることが好ましい。理想的には、流動方向Ｄｇ（図２）の上流側が、点火プラグ１００の軸線ＡＸからみて、整流部配置範囲ＥＲの周方向の中心（平面Ｓ２が通る位置）に位置することが、特に好ましい。こうすれば、詳細は後述するように、混合気の流動方向Ｄｇの流れを、間隙Ｇに向かうように適切に整流できる。

図５（Ａ）には、図６の第２方向Ｄ２の下流側から、第２方向Ｄ２の上流側に向かって、点火プラグ１００の先端部近傍を見た外観図が示されている。図５（Ｂ）には、図６の第１方向Ｄ１の上流側から、第１方向Ｄ１の下流側に向かって、点火プラグ１００の先端部近傍を見た外観図が示されている。図５に示すように、延出部９１の先端（整流部９０の先端）の軸線方向の位置は、本実施形態では、中心電極２０の先端（第１放電面２９５）の軸線方向の位置と、ほぼ一致している。

図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、複数個の延出部９１のうちの互いに隣接する２個の延出部の間には、傾斜部９３が形成されている。傾斜部９３は、第１傾斜面９３１と第２傾斜面９３２とを有している。第１傾斜面９３１、第２傾斜面９３２は、ともに、先端側を向いており、かつ、内周側が外周側よりも先端側に位置するように傾斜している。このために、傾斜部９３の先端は、傾斜部９３の内周側の端（第２傾斜面９３２の内周側の端）である。傾斜部９３の内周側の端は、間隙Ｇよりも後端側、すなわち、第１放電面２９５よりも後端側に位置している。傾斜部９３の内周側の端は、複数個の延出部９１の先端よりも後端側に位置している。

図７は、軸線ＡＸを含み、傾斜部９３の周方向の中心Ｐｓ（図５（Ａ）、図６参照）を通る平面で、点火プラグ１００の先端近傍を切断した断面図である。図６には、軸線ＡＸを含み、傾斜部９３の周方向の中心を通る平面ＦＳが、二点破線で示されている。図７の断面において、第２傾斜面９３２を示す線を延長した仮想線ＩＬ１は、第１放電面２９５と第２放電面３９５との間の間隙Ｇを通る。

ここで、中心電極２０の突出長、すなわち、主体金具５０の先端部５０ｓの先端から、中心電極２０の先端（第１放電面２９５）までの軸線方向の長さを、突出長Ｈ１とする。整流部９０の高さ、すなわち、主体金具５０の先端部５０ｓの先端から、整流部９０の先端（本実施形態では延出部９１の先端）までの軸線方向の長さを、整流部高さＨ２とする。本実施形態では、突出長Ｈ１と、整流部高さＨ２と、はほぼ等しい（Ｈ１≒Ｈ２）。

点火プラグ１００の動作時には、図６において矢印で示すように、複数個の延出部９１は、軸線ＡＸと垂直な方向について、内燃機関の燃焼室において流動方向Ｄｇに流れるガスの流れを間隙Ｇに向かって整流する。流動方向Ｄｇに流れるガスは、先端部５０ｓを平面Ｓ１（図６）で分割した２つの部分５０ｓａ、５０ｓｂのうちの整流部９０が配置される側（図６の上側）から、整流部９０が配置されない側（図６の下側）に向かって流れていると言うことができる。

以上説明した本実施形態によれば、主体金具５０の先端部５０ｓのうち、平面Ｓ１（図６）で分割される２つの部分５０ｓａ、５０ｓｂのうちの一方（図６の上側）の部分５０ｓａの先端側に、先端側に向かって延出する複数個の延出部９１を有する整流部９０を備える。この結果、複数個の延出部９１によって、上述の図６の矢印で示すように、軸線ＡＸと垂直な方向について流動方向Ｄｇに流れるガスが間隙Ｇに向かって整流される。したがって、中心電極２０と接地電極３０との間の間隙Ｇに向かうガスの流量を大きくすることができる。この結果、間隙Ｇを通過するガスの流量および流速が大きくなり、間隙Ｇに発生した火花の吹き流れを促進して火花を拡大させることができる。したがって、火花の吹き流れを利用して点火プラグ１００の着火性能を向上することができる。なお、１個の延出部では、ガスが流れる方向を変えることはできても、ガスを間隙Ｇに集めて、間隙Ｇにおけるガスの流速を早くすることはできない。流動方向Ｄｇに流れるガスが間隙Ｇに向かうように整流するためには、少なくとも２個の延出部９１が必要である。本実施形態では、複数個の延出部９１を備えるので、複数個の延出部９１の間に流れ込むガスを間隙Ｇに向かわせることができる。

さらに、本実施形態によれば、整流部９０は、複数個の延出部９１のうちの２個の間に配置された第１傾斜面９３１および第２傾斜面９３２（例えば、図５）を備えている。これによって、図７に矢印で示すように、軸線方向についても、ガスが間隙Ｇに向かって整流される。すなわち、間隙Ｇよりも後端側を流動方向Ｄｇに流れるガスは、間隙Ｇに向かうように整流される。この結果、傾斜部９３によって、中心電極２０と接地電極３０との間の間隙Ｇに向かうようにガスを整流して、間隙Ｇを通過するガスの流量および流速をさらに大きくすることができる。また、火花を点火プラグ１００から先端側に向かう方向に吹き流すことができるので、火花を燃焼室の中心に向かって吹き流すことができる。この結果、着火性能がより向上する。

さらに、本実施形態によれば、軸線ＡＸを含み、傾斜部９３の周方向の中心を通る平面ＦＳで傾斜部９３を切断した断面（図７）において、第２傾斜面９３２を示す線を延長した仮想線ＩＬ１は、間隙Ｇを通る。この結果、傾斜部９３によって、燃焼室内のガスが、間隙Ｇに向かう方向に適切に整流されるので、間隙Ｇを通過するガスの流量および流速をさらに大きくすることができる。

Ｂ．第２実施形態
第２実施形態の点火プラグは、主体金具５０の先端部５０ｓよりも先端側に、第１実施形態の点火プラグ１００が備える整流部９０に代えて、整流部９０ｂを備えている。第２実施形態の点火プラグの整流部９０ｂを除いた構成は、第１実施形態の点火プラグ１００と同一である。なお、先端方向ＦＤ、後端方向ＢＤ、第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２は、第２実施形態の点火プラグについても、第１実施形態の点火プラグ１００と同様に定義される。

図８は、第２実施形態の点火プラグの先端部近傍の外観図である。この外観図は、第２方向Ｄ２の下流側から、第２方向Ｄ２の上流側に向かって見た図である。ここで、第２実施形態の点火プラグにおいても、第１実施形態の点火プラグ１００と同様に、軸線ＡＸと、接地電極本体３１の接続端部３１２の中心ＣＯと、を通る平面Ｓ１を定義することができる（図６参照）。図８は、該平面Ｓ１と垂直な方向に沿って、先端部５０ｓを平面Ｓ１で分割した２つの部分のうち、整流部９０ｂが配置された側から点火プラグを見た図である、と言うことができる。

第２実施形態の整流部９０ｂは、第１実施形態の整流部９０と同一の基部９２と、第１傾斜面９３１および第２傾斜面９３２を有する傾斜部９３と、を備えている。第２実施形態の整流部９０ｂは、整流部９０の複数個の延出部９１に代えて、各延出部９１と同一の位置に、複数個の延出部９１ｂを備えている。各延出部９１ｂは、延出部９１よりも軸線方向の長さが長い。各延出部９１ｂの先端は、第２放電面３９５よりも先端側まで延出している。より具体的には、延出部９１ｂの先端は、接地電極３０の先端（接地電極本体３１の自由端部３１１の先端）の近傍まで延出している。

整流部９０ｂは、さらに、各延出部９１の先端部分に接続された傾斜部９５ｂを備えている。傾斜部９５ｂは、複数個の延出部９１のうちの互いに隣接する２個の延出部の間に形成されている。傾斜部９５ｂは、内周側が外周側よりも後端側に位置するように傾斜し、かつ、後端側を向いている傾斜面９５１を有する薄板である。

図９は、軸線ＡＸを含み、傾斜部９３、９５ｂの周方向の中心Ｐｓ、Ｐｓｂ（図８参照）を通る平面で、点火プラグの先端近傍を切断した断面図である。図８、図９に示すように、傾斜部９５ｂ（傾斜面９５１）は、間隙Ｇよりも先端側、すなわち、第１放電面２９５および第２放電面３９５よりも先端側に位置している。

また、図８において、接地電極３０の第２放電面３９５が位置する第１方向Ｄ１の範囲（軸線ＡＸと垂直な方向の範囲）を、放電範囲ＣＲとする。図８において、傾斜部９５ｂの一部は、放電範囲ＣＲに位置にしている。

図９の断面において、図７と同様に、第２傾斜面９３２を示す線を延長した仮想線ＩＬ１は、第１放電面２９５と第２放電面３９５との間の間隙Ｇを通る。さらに、図９の断面では、傾斜面９５１を示す線を延長した仮想線ＩＬ２は、第１放電面２９５と第２放電面３９５との間の間隙Ｇを通る。

以上説明した第２実施形態の点火プラグによれば、第１実施形態の点火プラグ１００と同様の作用・効果を奏する。第２実施形態の点火プラグは、さらに、複数個の延出部９１ｂのうちの互いに隣接する２個の延出部の間に配置された傾斜面９５１を備えている。この結果、傾斜面９５１によって、図９に矢印で示すように、流動方向Ｄｇに流れる混合ガスが間隙Ｇに向かってより効果的に整流される。すなわち、間隙Ｇよりも先端側を流動方向Ｄｇに流れるガスは、間隙Ｇに向かうように整流される。したがって、間隙Ｇを通過するガスの流量および流速をさらに大きくすることができるので、間隙Ｇに発生した火花の吹き流れを促進して火花を拡大させることができる。

さらに、本実施形態によれば、さらに、軸線ＡＸを含み、傾斜部９５ｂの周方向の中心Ｐｓｂを通る平面と垂直な方向から見た場合に、傾斜面９５１を示す線を延長した仮想線ＩＬ２は、間隙Ｇを通る（図９）。この結果、傾斜部９５ｂによって、燃焼室内のガスが、間隙Ｇに向かう方向に適切に整流されるので、間隙Ｇを通過するガスの流量および流速をさらに早くすることができる。

さらに、本実施形態によれば、傾斜部９５ｂは、平面Ｓ１（図６参照）と垂直な方向に沿って、先端部５０ｓを平面Ｓ１で分割した２つの部分５０ｓａ、５０ｓｂのうち、整流部９０ｂが配置された側から点火プラグを見た場合に、図８に示すように、傾斜部９５ｂの一部は、放電範囲ＣＲに位置にし、かつ、第２放電面３９５よりも先端側に位置している。この結果、傾斜部９５ｂは、間隙Ｇよりも先端側において、流動方向Ｄｇに流動するガスを遮蔽する遮蔽部として機能する。この結果、傾斜部９５ｂよりも流動方向Ｄｇの下流側に周囲よりも圧力が低い負圧領域ＭＺが形成される。より具体的には、図９に示すように、負圧領域ＭＺは、間隙Ｇよりも流動方向Ｄｇの下流側で、かつ、間隙Ｇよりも先端側に形成される。この結果、図９に破線の矢印で示すように、間隙Ｇから負圧領域ＭＺに向かうガスの流れが形成される。したがって、間隙Ｇを通過するガスの流速をさらに早くすることができるとともに、間隙Ｇから先端側にガスを流動させることができる。この結果、間隙Ｇに発生した火花が吹き流される長さをより長くできるとともに、燃焼室の中心に向かって火花を吹き流すことができる。したがって、点火プラグの着火性能をさらに向上することができる。

さらに、図８において、傾斜部９５ｂの一部は、自由端部３１１の先端面のうちの放電範囲ＣＲに位置する部分ＣＡ（図８）に位置している。すなわち、整流部９０ｂの先端は、放電範囲ＣＲにおいて、自由端部３１１よりも先端側に位置している。この結果、上述した負圧領域ＭＺを、間隙Ｇよりも先端側の広い領域に形成できるので、間隙Ｇを通過するガスの流速をさらに早くすることができるとともに、間隙Ｇから先端側により多くのガスを流動させることができる。したがって、点火プラグの着火性能をさらに向上することができる。

Ｃ．変形例
（１）上記実施形態に示す延出部９１、９１ｂの形状は、一例であり、これに限られない。延出部９１、９１ｂは、流動方向Ｄｇに流動するガスを間隙Ｇに向かうように整流できる様々な形状を有し得る。図１０は、変形例の点火プラグを軸線ＡＸに沿って先端側から後端方向ＢＤに向かって見た図である。図１０の点火プラグは、第１実施形態の整流部９０に代えて、変形例の整流部９０ｃを備えている。変形例の点火プラグの他の構成は、第１実施形態の点火プラグ１００の構成と同一である。

この整流部９０ｃは、第１実施形態の複数個の延出部９１に代えて、延出部９１とは形状が異なる複数個の延出部９１ｃを備えている。整流部９０ｃの延出部９１ｃを除いた構成は、第１実施形態の延出部９１と同一である。延出部９１ｃの軸線ＡＸに沿って見た形状は、矩形ではなく、長手方向の辺が外側に凸である曲線、具体的には、外側に凸である円弧形状である。また、延出部９１ｃの軸線ＡＸに沿って見た形状は、長手方向の両端が尖った形状を有している。このような形状であっても、図１０に矢印で示すように、複数個の延出部９１ｃは、軸線ＡＸと垂直な方向について、内燃機関の燃焼室内を流動方向Ｄｇに流れるガスの流れを間隙Ｇに向かって整流することができる。

（２）上記第１実施形態の整流部９０は、傾斜部９３を備えているが、傾斜部９３は、省略されていても良い。例えば、先端側の面が軸線ＡＸと垂直である基部９２から、複数個の延出部９１が先端側に向かって延出していても良い。

（３）上記第１実施形態および第２実施形態の傾斜部９３の表面（例えば、第２傾斜面９３２）を延長した仮想線ＩＬ１は、図７、図９の断面において、間隙Ｇを通らなくても良い。例えば、軸線ＡＸと垂直な方向に対する第２傾斜面９３２の傾斜は、図７の例よりも緩やか、または、急であり、その結果、仮想線ＩＬ１が間隙Ｇよりも後端側あるいは先端側を通っても良い。

（４）上記第２実施形態の傾斜部９５ｂの表面（傾斜面９５１）を延長した仮想線ＩＬ２は、図９の断面において、間隙Ｇを通らなくても良い。例えば、軸線ＡＸと垂直な方向に対する傾斜面９５１の傾斜は、図９の例よりも緩やか、または、急であり、その結果、仮想線ＩＬ２が間隙Ｇよりも先端側あるいは後端側を通っても良い。

（５）上記第１実施例では、複数個の延出部９１の先端（整流部９０の先端）は、第１放電面２９５とほぼ一致している。これに代えて、複数個の延出部９１の先端は、第１放電面２９５よりも先端側に延出していても良い。この場合には、軸線ＡＸと垂直な方向について、ガスをより効率的に整流することができる。

（６）上記各実施形態において、延出部９１、９１ｂは、５個であるが、延出部９１、９１ｂの個数は、これに限られない。延出部９１、９１ｂの個数は、少なくとも２個あれば良く、例えば、３個、４個、７個などであっても良い。また、延出部９１、９１ｂが配置される周方向の位置も変更可能であり、例えば、平面Ｓ１の位置に延出部９１が無くても良い。また、複数個の９１、９１ｂは、均等な間隔を置いて配置される必要もなく、適宜な間隔を置いて配置されていれば良い。

（７）上記各実施形態において、傾斜部９３は、傾斜の角度が異なる第１傾斜面９３１と第２傾斜面９３２とを備えているが、傾斜面は、一の平面であっても良い。また、傾斜面を備える傾斜部９３、傾斜部９５ｂは、複数個備えられていても良く、例えば、薄板状の傾斜部９５ｂ（図９等）は、軸線方向に所定の間隔を置いて２枚備えられていても良い。

（８）上記各実施形態において、整流部９０、９０ｂ、９０ｃの構成を中心に説明してきたが、他の要素、例えば、中心電極２０、端子電極４０、接地電極３０などの材質、形状、寸法などは、様々に変更可能である。例えば、中心電極２０や接地電極３０は、貴金属製のチップを備えない構成であっても良い。また、主体金具５０の構成についても、例えば、先端部５０ｓの構成、材質について、公知様々な構成を採用可能である。例えば、主体金具５０の材質は、亜鉛やニッケルなどでめっきされた低炭素鋼でも良いし、これらのめっきがなされていない低炭素鋼でも良い。

以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。

５…ガスケット、６…線パッキン、８…板パッキン、９…タルク、１０…絶縁体、１０Ａ…先端、１２…軸孔、１２Ｌ…大内径部、１２Ｓ…小内径部、１３…脚長部、１５…縮外径部、１６…縮内径部、１７…先端側胴部、１８…後端側胴部、１９…鍔部、２０…中心電極、２１…中心電極本体、２３…頭部、２４…鍔部、２５…脚部、２９…中心電極チップ、３０…接地電極、３１…接地電極本体、３９…接地電極チップ、４０…端子電極、４１…キャップ装着部、４２…鍔部、４３…脚部、５０…主体金具、５０ｓ…先端部、５１…工具係合部、５２…取付ネジ部、５３…加締部、５４…座部、５６…段部、５８…圧縮変形部、５９…貫通孔、６０…シール部材、７０…抵抗体、８０…シール部材、９０、９０ｂ、９０ｃ…整流部、９１、９１ｂ、９１ｃ…延出部、９２…基部、９３…傾斜部、９５ｂ…傾斜部、１００…点火プラグ、２９５…第１放電面、３１１…自由端部、３１２…接続端部、３９５…第２放電面、７００…内燃機関、７１０…エンジンヘッド、７１１…第１壁、７１２…吸気ポート、７１３…第２壁、７１４…排気ポート、７１８…取付孔、７１９…内壁、７２０…シリンダブロック、７２９…シリンダ壁、７３０…吸気バルブ、７３０…バルブ、７３０ａ…第１吸気バルブ、７４０、７４０ａ…排気バルブ、７５０…ピストン、７９０…燃焼室、９３１…第１傾斜面、９３２…第２傾斜面、９５１…傾斜面、Ｇ…間隙、ＥＲ…整流部配置範囲、ＣＲ…放電範囲、ＡＸ…軸線、ＭＺ…負圧領域、Ｄｇ…流動方向、ＩＬ１、ＩＬ２…仮想線

Claims (5)

1. 軸線に沿って延びる軸孔を有する筒状の絶縁体と、
   前記軸線に沿って延び、後端側が前記軸孔内に配置され、先端側が前記絶縁体より先端側に突出した棒状の中心電極と、
   前記絶縁体の外周に配置され、先端部が前記中心電極の先端よりも後端側に位置する主体金具と、
   前記主体金具の前記先端部に接続された接続端部と、前記接続端部とは反対側で前記中心電極との間に間隙を形成して対向する自由端部と、を備える接地電極と、
   を備える点火プラグであって、
   前記主体金具の前記先端部のうち、前記軸線と前記接続端部の中心とを通る平面で分割される２つの部分のうちの一方の部分の先端側に、先端側に向かって延出する複数個の延出部を有する整流部を備え、
   前記複数個の延出部は、内燃機関に取り付けられた状態で、前記先端部の前記２つの部分のうちの一方の側から他方の側に向かうガスの流れを前記軸線と垂直な方向について前記間隙に向かって整流する部材である、点火プラグ。
2. 請求項１に記載の点火プラグであって、さらに、
   前記整流部は、前記複数個の延出部のうちの第１の延出部と第２の延出部との間に配置された第１の傾斜面を備え、
   前記第１の傾斜面は、内周側が外周側よりも先端側にあり、かつ、先端側を向いており、
   前記第１の傾斜面の前記内周側の端は、前記複数個の延出部の先端よりも後端側にあり、
   前記第１の傾斜面は、前記中心電極の先端よりも後端側に位置している、点火プラグ。
3. 請求項１または２に記載の点火プラグであって、さらに、
   前記整流部は、前記複数個の延出部のうちの第１の延出部と第２の延出部との間に配置された第２の傾斜面を備え、
   前記第２の傾斜面は、内周側が外周側よりも後端側にあり、かつ、後端側を向いており、
   前記第２の傾斜面は、前記中心電極の先端よりも先端側に位置している、点火プラグ。
4. 請求項２に記載の点火プラグであって、
   前記軸線を含み、前記第１の傾斜面の周方向の中心を通る断面において、前記第１の傾斜面を示す線を延長した仮想線は、前記間隙を通る、点火プラグ。
5. 請求項３に記載の点火プラグであって、
   前記軸線を含み、前記第２の傾斜面の周方向の中心を通る断面において、前記第２の傾斜面を示す線を延長した仮想線は、前記間隙を通る、点火プラグ。
   

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