JP2020191226A - 点火プラグ - Google Patents

Abstract

【課題】点火プラグにおいて、プレイグニッションの発生を抑制する。【解決手段】点火プラグは、軸線の方向に延びる中心電極と、軸線の方向に延びる軸孔を有し軸孔の先端側に中心電極が配置される絶縁体と、外周面に第１雄ネジが形成され、絶縁体の外周に配置される筒状の第１主体金具と、一端が第１主体金具の先端部に接続され、他端部が中心電極との間に間隙を形成する接地電極と、内周面に第１雄ネジと螺合する雌ネジが形成され、外周面に内燃機関に取り付けるための第２雄ネジが形成された筒状部と、筒状部の先端側の開口を覆い、１個以上の貫通孔を有するキャップと、を有する第２主体金具と、を備える。間隙は、第２主体金具の内側に位置する。第１主体金具の第１雄ネジよりも先端側の部分は、第２主体金具の雌ネジよりも先端側の部分に圧入される圧入部を有する。【選択図】 図２

Description

本発明は、点火プラグに関するものである。

従来から、ガソリンエンジンやガスエンジン等の内燃機関には点火プラグが用いられている。点火プラグとして、例えば、副燃焼室を有するいわゆるプレチャンバ−プラグが提案されている（例えば、特許文献１）。このプレチャンバ−プラグでは、主体金具の先端部に固定されたキャップ内に副燃焼室が形成されている。キャップには、副燃焼室と外部とを連通する孔が設けられている。副燃焼室内には、キャップの孔を通じて、混合気が導入される。また、副燃焼室内に中心電極と接地電極が配置されている。中心電極と接地電極とによって形成される間隙で発生した火花は、副燃焼室内に導入された混合気に着火する。そして、火炎が、キャップの孔を通じて外部、すなわち、内燃機関の燃焼室に噴出することによって、燃焼室内の混合気が燃焼する。

特許文献１のプレチャンバ−プラグは、キャップを先端に備えるハウジングと、該ハウジングに螺合される通常の点火プラグと、によって構成される。この構成は、点火プラグを容易に取り外せるために、例えば、メンテナンス性に優れている。

特開２００９−２５２６６５号

しかしながら、上記プレチャンバ−プラグでは、点火プラグが過度に高温になり、プレイグニッションが引き起こされる可能性があった。

本発明の主な利点は、点火プラグにおいて、プレイグニッションの発生を抑制することである。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、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］軸線の方向に延びる中心電極と、
前記軸線の方向に延びる軸孔を有し前記軸孔の先端側に前記中心電極が配置される絶縁体と、
外周面に第１雄ネジが形成され、前記絶縁体の外周に配置される筒状の第１主体金具と、
一端が前記第１主体金具の先端部に接続され、他端部が前記中心電極との間に間隙を形成する接地電極と、
内周面に前記第１雄ネジと螺合する雌ネジが形成され、外周面に内燃機関に取り付けるための第２雄ネジが形成された筒状部と、前記筒状部の先端側の開口を覆い、１個以上の貫通孔を有するキャップと、を有する第２主体金具と、
を備え、前記間隙は、前記第２主体金具の内側に位置する点火プラグであって、
前記第１主体金具の前記第１雄ネジよりも先端側の部分は、前記第２主体金具の前記雌ネジよりも先端側の部分に圧入される圧入部を有することを特徴とする、点火プラグ。

上記構成によれば、第１主体金具は、第２主体金具の雌ネジよりも先端側の部分に圧入される圧入部を有する。この結果、圧入部によって第１主体金具から第２主体金具への伝熱性を向上できるので、点火プラグは、第１主体金具の熱を、第２主体金具を介して内燃機関に効率良く逃がすことができる。この結果、点火プラグは、プレイグニッションの発生を抑制できる。

［適用例２］適用例１に記載の点火プラグであって、
前記圧入部の前記軸線の方向の長さは、２ｍｍ以上であることを特徴とする、点火プラグ。

上記構成によれば、点火プラグは、第１主体金具から第２主体金具への伝熱性をより向上できる。この結果、点火プラグは、プレイグニッションの発生をさらに抑制できる。

［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、
前記第１主体金具は、先端側に向かって内径が小さくなる第１の縮内径部を有し、
前記絶縁体は、先端側に向かって外径が小さくなる第１の縮外径部を有し、
前記第１の縮内径部と前記第１の縮外径部とは、直接または他部材を介して接触し、
前記圧入部が位置する軸線方向の範囲は、前記第１の縮内径部と前記第１の縮外径部とが接触する軸線方向の範囲の少なくとも一部を含むことを特徴とする、点火プラグ。

上記構成によれば、絶縁体を介して第１主体金具に伝わる熱を、第２主体金具を介して内燃機関に効率良く逃がすことができる。

［適用例４］適用例１〜３のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記絶縁体は、先端側に向かって内径が小さくなる第２の縮内径部を有し、
前記中心電極は、先端側に向かって外径が小さくなる第２の縮外径部を有し、
前記第２の縮内径部と前記第２の縮外径部とは、直接または他部材を介して接触し、
前記圧入部が位置する軸線方向の範囲は、前記第２の縮内径部と前記第２の縮外径部とが接触する軸線方向の範囲の少なくとも一部を含むことを特徴とする、点火プラグ。

上記構成によれば、中心電極から絶縁体を介して第１主体金具に伝わる熱を、第２主体金具を介して内燃機関に効率良く逃がすことができる。

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の断面図である。 内側圧入部５５および外側圧入部６５の近傍の拡大図である。 変形例の第１の説明図である。 変形例の第２の説明図である。

Ａ．実施形態：
Ａ−１．点火プラグの構成：
図１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１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１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１における下側を点火プラグ１００の先端側と呼び、図１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に取り付けられ、内燃機関の燃焼室内の燃料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、内側主体金具５０と外側主体金具６０とからなる主体金具２と、抵抗体７０と、導電性のシール部材８０Ａ、８０Ｂと、を備える。なお、内側主体金具５０を第１主体金具とも呼び、外側主体金具６０を第２主体金具とも呼ぶ。

絶縁体１０は、軸線ＡＸの方向に延び、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ている。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小さくなる（縮径する）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小さくなる部分である。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。

内側主体金具５０は、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼材）で形成される円筒状の金具である。内側主体金具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。内側主体金具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、内側主体金具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、内側主体金具５０の先端よりも先端側に突出しており、絶縁体１０の後端は、内側主体金具５０の後端よりも後端側に突出している。

内側主体金具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、外側主体金具６０に取り付けるための雄ネジ５２ｎが外周面に形成された取付ネジ部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、取付ネジ部５２よりも先端側の内側圧入部５５と、を備えている。雄ネジ５２ｎの呼び径は、例えば、Ｍ８〜Ｍ１４である。

内側主体金具５０の取付ネジ部５２と座部５４との間には、金属製の環状の内側ガスケット５Ａが嵌挿されている。内側ガスケット５Ａは、外側主体金具６０の座部６４（後述）と、内側主体金具５０の座部５４と、の隙間を封止する。

内側主体金具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。内側主体金具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。

内側主体金具５０は、内周側の構成の観点で見ると、内側圧入部５５の軸線方向の中央部に、径方向内側に突出する突出部５６を備えている。突出部５６は、後端側に縮内径部５６ａを有している。縮内径部５６ａは、後端側から先端側に向かって内径が小さくなる部分である。

内側主体金具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が内側主体金具５０内で先端側に向け押圧される。そして、内側主体金具５０の縮内径部５６ａは、環状の板パッキン８を介して、絶縁体１０の縮外径部１５に押圧される。この結果、内燃機関の燃焼室内のガスが、内側主体金具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。このように、内側主体金具５０の縮内径部５６ａと絶縁体１０の縮外径部１５とは、板パッキン８を介して接触している。

外側主体金具６０は、導電性の金属材料（例えば、ＳＵＳ、銅を主成分とした合金（例えば、ＣｕＣｒ））で形成された略円筒状の金具である。外側主体金具６０には、軸線ＡＸに沿って形成された孔６９が形成されている。外側主体金具６０は、内側主体金具５０の座部５４よりも先端側において、内側主体金具５０の周囲（すなわち、外周）に配置されている。

外側主体金具６０は、円筒部６６と、円筒部６６よりも後端側の座部６４と、を備えている。円筒部６６の外周面には、円筒部６６の外周面には、内燃機関のエンジンヘッド（図示省略）に点火プラグ１００を取り付ける雄ネジ６６ｎが形成されている。雄ネジ６６ｎの呼び径は、例えば、Ｍ１０〜Ｍ１８である。

円筒部６６は、内周側の構成の観点で見ると、ネジ部６２と、ネジ部６２よりも先端側の外側圧入部６５と、を備えている。ネジ部６２の内周面には、雌ネジ６２ｎが形成されている。雌ネジ６２ｎは、内側主体金具５０の取付ネジ部５２に形成された雄ネジ５２ｎと螺合している。外側圧入部６５には、内側主体金具５０の内側圧入部５５が圧入されている。これによって、外側主体金具６０の孔６９内に、内側主体金具５０の座部５４より先端側の部分が挿入・保持されている。

外側主体金具６０の円筒部６６と座部６４との間には、金属製の環状の外側ガスケット５Ｂが嵌挿されている。外側ガスケット５Ｂ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。

外側主体金具６０の円筒部６６よりも先端側には、外側主体金具６０および内側主体金具５０の先端側の開口６０ｏ、５０ｏを覆うキャップ６３が形成されている。キャップ６３は、耐腐食性と耐熱性が高い金属、例えば、ＳＵＳ、ニッケル（Ｎｉ）またはＮｉを主成分とする合金（例えば、ＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１）、銅を主成分とする合金（ＣｕＣｒ）で形成されている。本実施形態では、キャップ６３は、円筒部６６と同じ材料で円筒部６６と一体に形成されている。これに代えて、キャップ６３は、円筒部６６とは別部材で形成され、円筒部６６の先端に溶接などによって接合されていても良い。

キャップ６３は、略半球形状の中空の部材である。キャップ６３の内側には、副燃焼空間ＢＳが形成される。キャップ６３には、副燃焼空間ＢＳと外部とを連通する複数個の貫通孔６３ｈが形成されている。貫通孔６３ｈの個数は、例えば、２個や４個であり、周方向に分散されて配置されている。

中心電極２０は、軸線ＡＸに沿って延びる棒状の部材である。中心電極２０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２０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２０は、絶縁体１０の軸孔１２の内部の先端側の部分に配置されている。

中心電極２０は、図１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、後端側に、縮外径部２６を有している。縮外径部２６は、後端側から先端側に向かって外径が小さくなる部分である。縮外径部２６は、絶縁体１０の縮内径部１６と接触している。すなわち、縮外径部２６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。このように、中心電極２０の後端側は、軸孔１２（小内径部１２Ｓ）内に配置されている。中心電極２０の先端側（脚部２５の先端側）は、絶縁体１０の先端よりも先端側に突出している。脚部２５の先端面は、後述する間隙Ｇを形成する第１放電面２０Ｓである。

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８０Ａ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８０Ｂによって埋められている。すなわち、シール部材８０Ａ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８０Ｂ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８０Ａ、８０Ｂ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８０Ａ、８０Ｂは、導電性を有する材料、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は、図１に示すように、断面が四角形の棒状体である。接地電極３０は、両端部として、接続端部３２と、接続端部３２の反対側に位置する自由端部３１と、を有している。接続端部３２は、内側主体金具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２（内側主体金具５０および外側主体金具６０）と接地電極３０とは、電気的および物理的に接続される。接地電極３０の接続端部３２の近傍は、軸線ＡＸの方向に延びており、自由端部３１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３０は、中央部分において、約９０度だけ湾曲している。

接地電極３０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３０は、中心電極２０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３１の後端側を向いた側面は、中心電極２０の第１放電面２０Ｓとの間に間隙Ｇを形成する第２放電面３０Ｓである。第１放電面２０Ｓと第２放電面３０Ｓとは、軸線ＡＸの方向に対向している。間隙Ｇは、放電が発生するいわゆる火花ギャップである。間隙Ｇは、上述したキャップ６３によって形成される副燃焼空間ＢＳに配置されている。換言すれば、間隙Ｇは、キャップ６３と円筒部６６とを備える外側主体金具６０の内側に位置している。

Ａ−２．圧入部の近傍の構成
図２は、図１の断面のうち、内側主体金具５０の内側圧入部５５、および、外側主体金具６０の外側圧入部６５の近傍の拡大図である。上述したように、内側主体金具５０の内側圧入部５５は、外側主体金具６０の外側圧入部６５に対して圧入されている。ここで、圧入とは、ＪＩＳ Ｂ ０４０１−１：２０１６に規定されたしまりばめ（interference fit）を意味する。ＪＩＳ Ｂ ０４０１−１：２０１６では、「しまりばめは、はめ合わせたときに，穴と軸との間に常にしめしろができるはめあい。すなわち，穴の上の許容サイズが，軸の下の許容サイズ以下の場合。」と規定されている。このように、本実施形態では、圧入される前の外側圧入部６５の内径は、内側圧入部５５の外径より小さい。例えば、穴基準はめあい方式で、外側圧入部６５の内径には、公差クラスとして「Ｈ７」が採用され、内側圧入部５５の外径には、公差クラスとして「ｐ６」が採用される。これによって、内側主体金具５０の内側圧入部５５は、外側主体金具６０の外側圧入部６５に対して適切に圧入される。

ここで、内側圧入部５５および外側圧入部６５の軸線方向の範囲、すなわち、内側主体金具５０と外側主体金具６０とが圧入によって接触している範囲は、図２に示す圧入範囲Ｒ１である。絶縁体１０の縮外径部１５と、内側主体金具５０の縮内径部５６ａとが、板パッキン８を介して接触する軸線方向の範囲は、図２に示す接触範囲Ｒ２である。中心電極２０の縮外径部２６と、絶縁体１０の縮内径部１６とが、直接に接触する軸線方向の範囲は、図２に示す接触範囲Ｒ３である。

ここで、絶縁体１０の縮外径部１５と内側主体金具５０の縮内径部５６ａとの接触のように、縮外径部と縮内径部とが、他部材（例えば板パッキン８）を介して接触する場合には、接触範囲は、縮外径部と他部材との接触面の後端から、他部材と縮内径部との接触面の先端までの範囲である。例えば、図２の接触範囲Ｒ２は、縮外径部１５と板パッキン８との接触面の後端から、板パッキン８と縮内径部５６ａとの接触面の先端までの範囲である。

中心電極２０の縮外径部２６と絶縁体１０の縮内径部１６との接触のように、縮外径部と縮内径部とが、他部材を介することなく、直接に接触する場合には、接触範囲は、縮外径部と縮内径部との接触面の後端から先端までの範囲である。例えば、図２の接触範囲Ｒ３は、縮外径部２６と縮内径部１６との接触面の後端から先端までの範囲である。

本実施形態では、内側圧入部５５および外側圧入部６５の軸線方向の長さ、すなわち、圧入範囲Ｒ１の軸線方向の長さは、２ｍｍ以上である。図２に示すように、圧入範囲Ｒ１は、接触範囲Ｒ２と、接触範囲Ｒ３と、を含んでいる。

本実施形態の点火プラグ１００は、いわゆるプレチャンバープラグであり、以下のように動作する。点火プラグ１００は、ガソリンエンジンなどの内燃機関に取り付けられて使用される。所定の電源を含む点火装置（例えば、フルトランジスタ点火装置）によって、点火プラグ１００の接地電極３０と中心電極２０との間に電圧が印加される。この結果、接地電極３０と中心電極２０との間隙Ｇに、火花放電が生じる。すなわち、キャップ６３内の副燃焼空間ＢＳで火花放電が生じる。内燃機関の燃焼室内の燃料ガスが、キャップ６３の貫通孔６３ｈを通って、副燃焼空間ＢＳ内に導入される。副燃焼空間ＢＳで生じた火花によって、副燃焼空間ＢＳ内の燃料ガスが点火される。点火された燃料ガスの燃焼によって生じた火炎は、キャップ６３の貫通孔６３ｈを通って、外部（内燃機関の燃焼室）へと噴出される。噴出された火炎によって、内燃機関の燃焼室内の燃料ガスが点火される。この結果、特に、燃焼室の容積が比較的大きな内燃機関であっても、速やかに燃焼室内の燃料ガスの全体を燃焼させることができる。

本実施形態の点火プラグ１００は、外側主体金具６０を内燃機関に取り付けたまま、外側主体金具６０を除いた部分を取り外すことができるので、例えば、間隙Ｇの調整などのメンテナンスが容易である。

以上説明した本実施形態の点火プラグ１００によれば、内側主体金具５０の雄ネジ５２ｎよりも先端側の部分は、外側主体金具６０の雌ネジ６２ｎよりも先端側の外側圧入部６５に圧入される内側圧入部５５を有する。この結果、内側圧入部５５によって内側主体金具５０から外側主体金具６０への伝熱性を向上できるので、点火プラグは、内側主体金具５０の熱を、外側主体金具６０を介してエンジンヘッドに効率良く逃がすことができる。この結果、点火プラグ１００は、プレイグニッションの発生を抑制できる。

例えば、点火プラグ１００において、仮に、内側圧入部５５および外側圧入部６５が存在せずに、外側主体金具６０の円筒部６６と内側主体金具５０とが雌ネジ６２ｎと雄ネジ５２ｎとの間だけで接触しているとすれば、外側主体金具６０と内側主体金具５０との間の熱抵抗を大きくなり、内側主体金具５０から外側主体金具６０への伝熱性が低くなる。内側主体金具５０の先端は、接地電極３０に接続されているとともに、放電が発生する間隙Ｇに近いために、高温になりやすい。さらに、内側主体金具５０は直接にエンジンヘッドとは接触していないので、内側主体金具５０の熱は外側主体金具６０を介してエンジンヘッドに伝わる。このために、内側主体金具５０から外側主体金具６０への伝熱性が低い場合には、内側主体金具５０の先端の熱が外側主体金具６０を介してエンジンヘッドに効率良く伝わらないので、点火プラグ１００の熱引き性能が低下する。この結果、内側主体金具５０の先端、ひいては、点火プラグ１００の先端が高温になり、プレイグニッションが発生しやすくなる。本実施形態では、ネジ部６２、５２よりも先端側に内側圧入部５５および外側圧入部６５が存在することで、ネジ部６２、５２よりも先端側で、外側主体金具６０の内周面と内側主体金具５０の外周面とが加圧された状態で接触する。この結果、外側主体金具６０と内側主体金具５０との間の熱抵抗が小さくなり、内側主体金具５０から外側主体金具６０への伝熱性を向上できる。この結果、本実施形態の点火プラグ１００によれば、内側主体金具５０の先端が高温になることを抑制して、プレイグニッションの発生を抑制できる。

さらに、本実施形態の点火プラグ１００では、内側圧入部５５の軸線方向の長さ、すなわち、圧入範囲Ｒ１の軸線方向の長さは、２ｍｍ以上である。この結果、ネジ部６２、５２よりも先端側で、外側主体金具６０と内側主体金具５０とが加圧された状態で面接触する面積を十分に確保することができる。したがって、内側主体金具５０から外側主体金具６０への伝熱性をより向上できる。この結果、点火プラグ１００は、プレイグニッションの発生をさらに抑制できる。

さらに、本実施形態の点火プラグ１００では、内側圧入部５５が位置する軸線方向の範囲、すなわち、圧入範囲Ｒ１は、縮内径部５６ａと縮外径部１５とが接触する軸線方向の範囲、すなわち、接触範囲Ｒ２を含む（図２）。図２に矢印Ａ１で示すように、中心電極２０の先端部から絶縁体１０に伝わった熱が内側主体金具５０に伝わる主な経路は、縮内径部５６ａと縮外径部１５との接触部分を通る経路である。このために、絶縁体１０に伝わった熱を、内側主体金具５０および外側主体金具６０を介してエンジンヘッドに効率良く伝えるために、圧入範囲Ｒ１が接触範囲Ｒ２の少なくとも一部を含むことが好ましい。本実施形態では、圧入範囲Ｒ１が接触範囲Ｒ２を含んでいるので、絶縁体１０を介して内側主体金具５０に伝わる熱を、内側圧入部５５を介して外側主体金具６０に効率良く逃がすことができる。この結果、絶縁体１０を介して内側主体金具５０に伝わる熱を、外側主体金具６０を介してエンジンヘッドに効率良く逃がすことができる。

さらに、本実施形態の点火プラグ１００では、内側圧入部５５が位置する軸線方向の範囲、すなわち、圧入範囲Ｒ１は、縮内径部１６と縮外径部２６とが接触する軸線方向の範囲、すなわち、接触範囲Ｒ３を含む（図２）。図２に矢印Ａ２で示すように、中心電極２０の先端部の熱が絶縁体１０に伝わる主な経路は、縮内径部１６と縮外径部２６との接触部分を通る経路である。このために、中心電極２０から絶縁体１０に伝わった熱を、内側主体金具５０および外側主体金具６０を介してエンジンヘッドに効率良く伝えるために、圧入範囲Ｒ１が接触範囲Ｒ３の少なくとも一部を含むことが好ましい。本実施形態では、圧入範囲Ｒ１が接触範囲Ｒ３を含んでいるので、中心電極２０から絶縁体１０を介して内側主体金具５０に伝わる熱を、内側圧入部５５を介して外側主体金具６０に効率良く逃がすことができる。この結果、中心電極２０から絶縁体１０を介して内側主体金具５０に伝わる熱を、外側主体金具６０を介してエンジンヘッドに効率良く逃がすことができる。

以上の説明から解るように、本実施形態の雄ネジ５２ｎは、第１雄ネジの一例であり、雄ネジ６６ｎは、第２雄ネジの一例であり、内側圧入部５５は、圧入部の一例である。また、本実施形態の内側主体金具５０の縮内径部５６ａは、第１の縮内径部の一例であり、絶縁体１０の縮外径部１５は、第１の縮外径部の一例であり、絶縁体１０の縮内径部１６は、第２の縮内径部の一例であり、中心電極２０の縮外径部２６は、第２の縮外径部の一例である。

Ａ−３．評価試験
評価試験では、図１、図２に示す点火プラグ１００のサンプルとして、２つのタイプのサンプルが準備された。
タイプＡのサンプルでは、図２の内側圧入部５５の先端から接触範囲Ｒ２の後端までの長さＬ２は、４ｍｍとされ、内側圧入部５５の先端から接触範囲Ｒ３の後端までの長さＬ３は、８ｍｍとされた。タイプＢのサンプルでは、図２の内側圧入部５５の先端から接触範囲Ｒ２の後端までの長さＬ２は、８ｍｍとされ、内側圧入部５５の先端から接触範囲Ｒ３の後端までの長さＬ３は、１０ｍｍとされた。

タイプＡとタイプＢのサンプルに共通な仕様は以下のとおりである。
内側主体金具５０の材料：Ｓ２５Ｃ
外側主体金具６０の材料：ＳＵＳ
ネジリーチ長（図１の座部５４の先端から内側主体金具５０の先端までの長さＬ１）：２６．５ｍｍ
内側主体金具５０の雄ネジ５２ｎの呼び径：８ｍｍ
外側主体金具６０の雄ネジ６６ｎの呼び径：１２ｍｍ

タイプＡ、Ｂのサンプルとして、それぞれ、圧入範囲Ｒ１の長さが０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍである８種類ずつのサンプル（合計１６種類のサンプル）が準備された。圧入範囲Ｒ１が０ｍｍである２種類のサンプルは、内側圧入部５５および外側圧入部６５を有しないサンプルであり、比較用のサンプルである。圧入範囲Ｒ１の長さが１ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍである１４種類のサンプルは、実施形態のサンプルである。

圧入範囲Ｒ１の長さが、長さＬ２以上であるサンプルでは、圧入範囲Ｒ１は、接触範囲Ｒ２を含む。例えば、タイプＡの場合には圧入範囲Ｒ１の長さが４ｍｍ以上であるサンプルでは、圧入範囲Ｒ１は接触範囲Ｒ２を含む。タイプＢの場合には、圧入範囲Ｒ１の長さが８ｍｍ以上であるサンプルでは、圧入範囲Ｒ１は接触範囲Ｒ２を含む。

圧入範囲Ｒ１の長さが、長さＬ３以上であるサンプルでは、圧入範囲Ｒ１は、接触範囲Ｒ３を含む。例えば、タイプＡの場合には圧入範囲Ｒ１の長さが８ｍｍ以上であるサンプルでは、圧入範囲Ｒ１は接触範囲Ｒ３を含む。タイプＢの場合には、圧入範囲Ｒ１の長さが１０ｍｍ以上であるサンプルでは、圧入範囲Ｒ１は接触範囲Ｒ３を含む。

評価試験では、プレイグニション試験が行われた。プレイグニション試験の概要は以下の通りである。各サンプルを排気量１．５Ｌ、直列４気筒の過給器付きエンジンに取付け、回転速度が２０００ｒｐｍ、図示平均有効圧力（NMEP：Net Mean Effective Pressure）が１０００ｋＰａという条件下でエンジンを動作させる。この状態で、点火時期を正規の点火時期から１度ずつ進角させる。点火時期ごとに、電極２０、３０を流れるイオン電流の波形に基づいて、プレイグニションの有無を調べ、プレイグニッションが発生した点火時期（発生進角ＡＧとも呼ぶ）を特定した。尚、プレイグニッションの発生進角ＡＧが大きいほど、プレイグニションが発生しにくい、すなわち熱引き性能が高く、耐熱性が良好である。

評価試験では、比較用のサンプル（圧入範囲Ｒ１の長さが０ｍｍであるサンプル）のプレイグニッションの発生進角ＡＧ０を基準として、実施形態の各サンプルが評価された。すなわち、実施形態の各サンプルのプレイグニッションの発生進角ＡＧと、比較用のサンプルのプレイグニッションの発生進角ＡＧ０と、の差分（ＡＧ−ＡＧ０）が、評価値として算出された。

そして、差分（ＡＧ−ＡＧ０）が６度以上であるサンプルの評価を「Ａ」とし、差分（ＡＧ−ＡＧ０）が４度以上６度未満であるサンプルの評価を「Ｂ」とし、差分（ＡＧ−ＡＧ０）が２度以上４度未満であるサンプルの評価を「Ｃ」とし、差分（ＡＧ−ＡＧ０）が１度以上２度未満であるサンプルの評価を「Ｄ」とし、差分（ＡＧ−ＡＧ０）が１度未満であるサンプルの評価を「Ｅ」とした。

評価結果は、表１に示す通りである。実施形態の１４種類の全てのサンプルの評価が、「Ｄ」以上であり、評価が「Ｅ」であるサンプルは無かった。この結果から、内側圧入部５５を設けることによって、点火プラグ１００の熱引き性能が向上して、耐プレイグニッション性能が向上することが確認できた。

実施形態の１４種類のサンプルのうち、圧入範囲Ｒ１の長さが２ｍｍ未満である２種類のサンプルの評価は、「Ｄ」であった。そして、実施形態の１４種類のサンプルのうち、圧入範囲Ｒ１の長さが２ｍｍ以上である１２種類のサンプルの評価は、「Ｃ」以上であった。この結果から、圧入範囲Ｒ１の長さが２ｍｍ以上である場合には、圧入範囲Ｒ１の長さが２ｍｍ以下である場合と比較して、点火プラグ１００の熱引き性能が向上することが解った。

実施形態の１４種類のサンプルのうち、圧入範囲Ｒ１に接触範囲Ｒ２が含まれないサンプル、すなわち、タイプＡで圧入範囲Ｒ１の長さが２ｍｍ以下であるサンプル、および、タイプＢで圧入範囲Ｒ１の長さが６ｍｍ以下であるサンプルの評価は、「Ｃ」以下であった。そして、実施形態の１４種類のサンプルのうち、圧入範囲Ｒ１に接触範囲Ｒ２が含まれるサンプル、すなわち、タイプＡで圧入範囲Ｒ１の長さが４ｍｍ以上であるサンプル、および、タイプＢで圧入範囲Ｒ１の長さが８ｍｍ以上であるサンプルの評価は、「Ｂ」以上であった。この結果から、圧入範囲Ｒ１に接触範囲Ｒ２が含まれる場合には、圧入範囲Ｒ１に接触範囲Ｒ２が含まれない場合と比較して、点火プラグ１００の熱引き性能が向上することが確認できた。

実施形態の１４種類のサンプルのうち、圧入範囲Ｒ１に接触範囲Ｒ３が含まれないサンプル、すなわち、タイプＡで圧入範囲Ｒ１の長さが６ｍｍ以下であるサンプル、および、タイプＢで圧入範囲Ｒ１の長さが８ｍｍ以下であるサンプルの評価は、「Ｂ」以下であった。そして、実施形態の１４種類のサンプルのうち、圧入範囲Ｒ１に接触範囲Ｒ３が含まれるサンプル、すなわち、タイプＡで圧入範囲Ｒ１の長さが８ｍｍ以上であるサンプル、および、タイプＢで圧入範囲Ｒ１の長さが１０ｍｍ以上であるサンプルの評価は、「Ａ」であった。この結果から、圧入範囲Ｒ１に接触範囲Ｒ３が含まれる場合には、圧入範囲Ｒ１に接触範囲Ｒ３が含まれない場合と比較して、点火プラグ１００の熱引き性能が向上することが確認できた。

Ｂ．変形例
（１）図２の内側圧入部５５および外側圧入部６５の態様は一例であり、これに限られない。図３、図４は変形例の説明図である。

図３の点火プラグは、図２の実施形態の内側主体金具５０、外側主体金具６０に代えて、内側主体金具５０ｂ、外側主体金具６０ｂを備えている。図３の内側主体金具５０ｂでは、雄ネジ５２ｎｂが形成された取付ネジ部５２ｂの軸線方向の長さが、図２の取付ネジ部５２よりも長い。また、図３の外側主体金具６０ｂ（円筒部６６ｂ）では、雌ネジ６２ｎｂが形成されたネジ部６２ｂの軸線方向の長さが、図２のネジ部６２よりも長い。その分、図３の内側主体金具５０ｂでは、内側圧入部５５ｂおよび外側圧入部６５ｂの軸線方向の長さ（圧入範囲Ｒ１ｂの長さ）が短くなっている。また、圧入範囲Ｒ１ｂは、図２の実施形態と異なり、接触範囲Ｒ２および接触範囲Ｒ３を含んでいない。

このように、内側圧入部および外側圧入部の軸線方向の長さ（圧入範囲の長さ）や、内側圧入部および外側圧入部の軸線方向の位置（圧入範囲の位置）は、適宜変更可能である。

さらに、図３の内側圧入部５５ｂの外周面には、取付ネジ部５２ｂと内側圧入部５５ｂとの間に、内側圧入部５５ｂよりも外径が小さな小径部５７ｂが形成されている。このために、小径部５７ｂにおいては、内側主体金具５０ｂの外周面と外側主体金具６０ｂの内周面との間に隙間がある。このように、内側主体金具の取付ネジ部よりも先端側の部分は、必ずしも全体が圧入されている必要はなく、一部に隙間が存在しても良い。

図４の点火プラグは、図２の実施形態の内側主体金具５０、外側主体金具６０に代えて、内側主体金具５０ｃ、外側主体金具６０ｃを備えている。図４の内側主体金具５０ｃは、２個の内側圧入部５５ｃ１、５５ｃ２を有している。後端側の内側圧入部５５ｃ１と先端側の内側圧入部５５ｃ２との間には、内側圧入部５５ｃ１、５５ｃ２よりも外径が小さな小径部５７ｃが形成されている。このために、外側主体金具６０ｃは、内側圧入部５５ｃ１が圧入される外側圧入部６５ｃ１と、内側圧入部５５ｃ２が圧入される６５ｃ２と、を有している。圧入範囲Ｒ１ｃ１は、内側圧入部５５ｃ１と外側圧入部６５ｃ１とに対応する範囲であり、圧入範囲Ｒ１ｃ２は、内側圧入部５５ｃ２と外側圧入部６５ｃ２とに対応する範囲である。

このように、内側圧入部および外側圧入部の個数（圧入範囲の個数）は、１個に限らず、複数個（例えば、２個や３個）であっても良い。

さらに、図３の圧入範囲Ｒ１ｃ１の先端は、接触範囲Ｒ２の中央部に位置している。すなわち、圧入範囲Ｒ１ｃ１は、接触範囲Ｒ２の全体を含んではいないものの、接触範囲Ｒ２の一部を含んでいる。このように、圧入範囲が接触範囲Ｒ２の一部だけを含んでいる場合でも、接触範囲Ｒ２を経由して絶縁体から内側主体金具に伝わる熱を効率良く外側主体金具に逃がすことができると考えられる。

図示や省略するが、圧入範囲は、接触範囲Ｒ３の一部だけを含んでいても良い。圧入範囲が接触範囲Ｒ３の一部だけを含んでいる場合でも、接触範囲Ｒ３を経由して絶縁体から内側主体金具に伝わる熱を効率良く外側主体金具に逃がすことができると考えられる。

（２）上記実施形態の点火プラグ１００の具体的な構成（図１、図２）は、一例であり、これに限られない。例えば、キャップ６３の貫通孔６３ｈの個数や位置は、適宜に変更され得る。また、キャップ６３の形状は、半球形状に限らず、円筒形状であっても良い。

例えば、上記実施形態では、内側主体金具５０の縮内径部５６ａと、絶縁体１０の縮内径部１６とは、板パッキン８を介して接触している。これに代えて、縮内径部５６ａと縮内径部１６とは、直接に接触していても良い。上記実施形態では、絶縁体１０の縮外径部１５と、中心電極２０の縮外径部２６とは、直接に接触している。これに代えて、縮外径部１５と縮外径部２６とは、他部材、例えば、パッキンを介して接触していても良い。

また、中心電極２０、端子電極４０、接地電極３０、主体金具２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、上記実施形態では、中心電極２０や接地電極３０は１個の材料で形成されている。これに代えて、中心電極は、中心電極本体と、中心電極本体の先端に溶接され、放電面を有する中心電極チップと、を備える構成であっても良い。また、接地電極３０は、接地電極本体と、接地電極本体の自由端部に溶接され、放電面を有する接地電極チップと、を備える構成であっても良い。中心電極チップや接地電極チップとは、例えば、電極本体（例えば、Ｎｉ合金）よりも放電に対する耐久性に優れる材料（例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属、それらの金属から選択された少なくとも１種を含む合金）を用いて形成される。

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。

２…主体金具、５Ａ…内側ガスケット、５Ｂ…外側ガスケット、６…線パッキン、８…板パッキン、９…タルク、１０…絶縁体、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…電極、２０…中心電極、２０Ｓ…第１放電面、２３…頭部、２４…鍔部、２５…脚部、２６…縮外径部、３０…接地電極、３０Ｓ…第２放電面、３１…自由端部、３２…接続端部、４０…端子電極、４１…キャップ装着部、４２…鍔部、４３…脚部、５０、５０ｂ、５０ｃ…内側主体金具、５１…工具係合部、５２、５２ｂ…取付ネジ部、５２ｎ、５１ｎｂ…雄ネジ、５３…加締部、５４…座部、５５、５５ｂ、５５ｃ１、５５ｃ２…内側圧入部、５６…突出部、５６ａ…縮内径部、５７ｂ…小径部、５７ｃ…小径部、５８…圧縮変形部、５９…貫通孔、６０、６０ｂ、６０ｃ…外側主体金具、６０ｏ…開口、６２、６２ｂ…ネジ部、６２ｎ、６２ｎｂ…雌ネジ、６３…キャップ、６３ｈ…貫通孔、６４…座部、６５、６５ｂ、６５ｃ１、６５ｃ２…外側圧入部、６６、６６ｂ…円筒部、６６ｎ…雄ネジ、６９…貫通孔、７０…抵抗体、８０Ａ…シール部材、８０Ｂ…シール部材、１００…点火プラグ、Ｇ…間隙

Claims (4)

1. 軸線の方向に延びる中心電極と、
   前記軸線の方向に延びる軸孔を有し前記軸孔の先端側に前記中心電極が配置される絶縁体と、
   外周面に第１雄ネジが形成され、前記絶縁体の外周に配置される筒状の第１主体金具と、
   一端が前記第１主体金具の先端部に接続され、他端部が前記中心電極との間に間隙を形成する接地電極と、
   内周面に前記第１雄ネジと螺合する雌ネジが形成され、外周面に内燃機関に取り付けるための第２雄ネジが形成された筒状部と、前記筒状部の先端側の開口を覆い、１個以上の貫通孔を有するキャップと、を有する第２主体金具と、
   を備え、前記間隙は、前記第２主体金具の内側に位置する点火プラグであって、
   前記第１主体金具の前記第１雄ネジよりも先端側の部分は、前記第２主体金具の前記雌ネジよりも先端側の部分に圧入される圧入部を有することを特徴とする、点火プラグ。
2. 請求項１に記載の点火プラグであって、
   前記圧入部の前記軸線の方向の長さは、２ｍｍ以上であることを特徴とする、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、
   前記第１主体金具は、先端側に向かって内径が小さくなる第１の縮内径部を有し、
   前記絶縁体は、先端側に向かって外径が小さくなる第１の縮外径部を有し、
   前記第１の縮内径部と前記第１の縮外径部とは、直接または他部材を介して接触し、
   前記圧入部が位置する軸線方向の範囲は、前記第１の縮内径部と前記第１の縮外径部とが接触する軸線方向の範囲の少なくとも一部を含むことを特徴とする、点火プラグ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の点火プラグであって、
   前記絶縁体は、先端側に向かって内径が小さくなる第２の縮内径部を有し、
   前記中心電極は、先端側に向かって外径が小さくなる第２の縮外径部を有し、
   前記第２の縮内径部と前記第２の縮外径部とは、直接または他部材を介して接触し、
   前記圧入部が位置する軸線方向の範囲は、前記第２の縮内径部と前記第２の縮外径部とが接触する軸線方向の範囲の少なくとも一部を含むことを特徴とする、点火プラグ。
   
   
   
   

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