JP2021118141A - 内燃機関用のスパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】着火性を向上させ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、筒状の絶縁碍子と、中心電極４と、筒状のハウジングと、副室形成部５とを有する。副室形成部５は、中心電極４の少なくとも一部を覆う。副室形成部５に形成された先端貫通孔５１は、先端へ向かうほど拡径している。中心電極４の先端部である電極先端部４１には、先端へ向かうほど拡径する拡径部４２が設けてある。拡径部４２の少なくとも一部は先端貫通孔５１の内側に配されている。拡径部４２の外周斜面４２１と、先端貫通孔５１の内周斜面５１２との間には、環状噴出路５２が形成されている。環状噴出路５２は、先端側へ向かうほどプラグ中心軸Ｃから遠ざかるように形成されている。先端貫通孔５１の内周端部５１１は、中心電極４の電極先端部４１との間に放電ギャップＧを形成する接地電極を構成している。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関用のスパークプラグに関する。

スパークプラグは、車両用エンジン等の内燃機関における着火手段として用いられる。特許文献１に記載されたスパークプラグは、その先端部において副室を有すると共に、副室の先端側において、副室と主燃焼室とを連通する開口部を備える。そして、開口部の内周側の端部と、中心電極との間に放電ギャップを形成する。

特開２０１６−９５９８６号公報

しかしながら、放電ギャップに発生した火花放電によって副室内の混合気が着火した際、開口部を通って副室から主燃焼室へと噴出する火炎は、プラグ軸方向に、主燃焼室を形成するピストンに向かって噴出しやすい。それゆえ、噴出した火炎がピストンと衝突、または近付くことにより、火炎が冷却されやすい。それゆえ、着火性を向上させ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、着火性を向上させ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側に突出した中心電極（４）と、
上記絶縁碍子を内周側に保持する筒状のハウジング（２）と、
上記中心電極の少なくとも一部を覆うように上記ハウジングの先端部に設けられた副室形成部（５）と、を有し、
上記副室形成部には、該副室形成部の内側に形成された副室（５０）と外部とを連通させると共に、先端側に貫通した先端貫通孔（５１）が形成されており、
上記先端貫通孔は、先端へ向かうほど拡径し、
上記中心電極の先端部である電極先端部（４１）には、先端へ向かうほど拡径する拡径部（４２）が設けてあり、
該拡径部の少なくとも一部は上記先端貫通孔の内側に配されており、
上記拡径部の外周斜面（４２１）と、上記先端貫通孔の内周斜面（５１２）との間には、環状噴出路（５２）が先端側へ向かうほどプラグ中心軸（Ｃ）から遠ざかるように形成され、
上記先端貫通孔の内周端部（５１１）は、上記中心電極の上記電極先端部との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成する接地電極を構成している、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は、拡径部の外周斜面と、先端貫通孔の内周斜面との間に、環状噴出路が形成されている。そして、環状噴出路は、先端側へ向かうほどプラグ中心軸から遠ざかるように形成されている。それゆえ、スパークプラグを内燃機関に取り付けた際、環状噴出路を通って副室から主燃焼室へと噴出する火炎は、プラグ中心軸に対し傾斜した方向に噴出しやすい。それゆえ、火炎がピストンに近付くことを抑えることができ、火炎が冷却されにくい。その結果、火炎の熱を効率的に混合気に伝えることができ、着火性を向上させることができる。

以上のごとく、上記態様によれば、着火性を向上させ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、スパークプラグの断面図。 実施形態１における、スパークプラグを先端側から見た平面図。 図２におけるIII−III線矢視断面相当のスパークプラグの先端部の断面図。 実施形態１における、環状噴出路及びサイド貫通孔のそれぞれの開口方向の角度を説明する、スパークプラグの先端部の断面説明図。 実施形態１における、スパークプラグを用いた内燃機関の断面図。 実施形態１における、放電が形成された直後の様子を示す、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態１における、火花放電が基端側に伸長したときのスパークプラグの先端部の断面図。 実施形態１における、膨張行程時の、火花放電が先端側に伸長したときのスパークプラグの先端部の断面図。 実施形態１における、スパークプラグから火炎が噴出している様子を示す、内燃機関の断面図。 比較形態１における、スパークプラグの先端部の断面図。 比較形態１における、スパークプラグから火炎が噴出している様子を示す、内燃機関の断面図。 実施形態１及び比較形態１における、ＣＦＤ解析による、スパークプラグから火炎が噴出している様子を示す、それぞれの内燃機関の断面図。 実施形態２における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態２における、放電ギャップに火花放電が発生したときのスパークプラグの先端部の断面図。 実施形態３における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態３における、放電ギャップに火花放電が発生したときのスパークプラグの先端部の断面図。 実施形態４における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態４における、内周斜面及び外周斜面の角度を説明する、スパークプラグの先端部の断面説明図。 実施形態５における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態６における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態７における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態７における、拡径部の先端面の位置を説明する、スパークプラグの先端部の断面説明図。 実施形態８における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態８における、拡径部の基端面の位置を説明する、スパークプラグの先端部の断面説明図。

（実施形態１）
内燃機関用のスパークプラグに係る実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。
本形態における内燃機関用のスパークプラグ１は、図１、図２に示すごとく、筒状の絶縁碍子３と、中心電極４と、筒状のハウジング２と、副室形成部５とを有する。中心電極４は、絶縁碍子３の内側に保持されると共に絶縁碍子３の先端側に突出している。ハウジング２は、絶縁碍子３を内周側に保持する。副室形成部５は、中心電極４の少なくとも一部を覆うようにハウジング２の先端部に設けられている。

副室形成部５には、先端側に貫通した先端貫通孔５１が形成されている。先端貫通孔５１は、副室形成部５の内側に形成された副室５０と外部とを連通させる。先端貫通孔５１は、図３に示すごとく、先端へ向かうほど拡径している。

中心電極４の先端部である電極先端部４１には、先端へ向かうほど拡径する拡径部４２が設けてある。拡径部４２の少なくとも一部は先端貫通孔５１の内側に配されている。拡径部４２の外周斜面４２１と、先端貫通孔５１の内周斜面５１２との間には、環状噴出路５２が形成されている。環状噴出路５２は、先端側へ向かうほどプラグ中心軸Ｃから遠ざかるように形成されている。

先端貫通孔５１の内周端部５１１は、中心電極４の電極先端部４１との間に放電ギャップＧを形成する接地電極を構成している。

本明細書において、プラグ中心軸Ｃは、スパークプラグ１の中心軸Ｃを意味するものとする。また、プラグ中心軸Ｃに平行な方向を、適宜、プラグ軸方向、又はＺ方向という。また、Ｚ方向において、スパークプラグ１における主燃焼室６を向く側を先端側、その反対側を基端側という。

中心電極４は、図１に示すごとく、その中心軸がプラグ中心軸Ｃと略一致するように配置されている。中心電極４の先端には、電極先端部４１が設けられている。

電極先端部４１は、図３に示すごとく、先端に向かって拡径した拡径部４２を有する。本形態において、拡径部４２は、略円錐台状をなしている。本形態の中心電極４は、例えば、略円柱状の部材の先端に、略円錐台状の部材を溶接にて接合することにより、得られる。そして、接合後の略円錐台状の部材が、拡径部４２となる。なお、中心電極４における拡径部４２よりも基端側の部位と、拡径部４２とは、一体に形成されていてもよい。

拡径部４２は、図２、図３に示すごとく、その先端側に略円形の先端面４２４を有する。先端面４２４は、プラグ中心軸Ｃと直交するように形成されている。先端面４２４と先端貫通孔５１の外側開口端５１４とは、Ｚ方向において、略同じ位置にある。

本形態において、拡径部４２の基端側の直径は、図３に示すごとく、中心電極４における拡径部４２よりも基端側の部位の直径よりも大きい。そのため、拡径部４２の基端側には、段部が形成されている。そして、拡径部４２の基端側には、基端面４２５が形成されている。拡径部４２の基端面４２５は、Ｚ方向から見ると、略円環状をなしている。拡径部４２の基端面４２５は、副室５０に面している。基端面４２５と先端貫通孔５１の内側開口端５１３とは、Ｚ方向において、略同じ位置にある。

また、外周斜面４２１の基端側の端縁４２２は、中心電極４における拡径部４２よりも基端側の部位よりも、プラグ径方向の外側に位置する。
なお、プラグ径方向は、プラグ中心軸Ｃに直交する方向である。

拡径部４２は、外周斜面４２１と基端面４２５との間に角部を有し、この角部が、外周斜面４２１の基端側の端縁４２２となっている。

先端貫通孔５１は、図２、図３に示すごとく、先端に向かって拡径した略円錐台状をなしている。図３に示すごとく、先端貫通孔５１の内周斜面５１２は、拡径部４２の外周斜面４２１に対向するように形成されている。また、先端貫通孔５１の中心軸は、プラグ中心軸Ｃと略同軸上にある。先端貫通孔５１は、Ｚ方向に、副室５０と外部とを連通させるように形成されている。

拡径部４２の外周斜面４２１の少なくとも一部は、図３に示すごとく、先端貫通孔５１の内側に配されている。本形態において、拡径部４２の外周斜面４２１は、Ｚ方向における、先端貫通孔５１の基端側の内側開口端５１３から、先端貫通孔５１の先端側の外側開口端５１４にわたって形成されている。

また、図３に示すごとく、プラグ中心軸Ｃを含む平面による断面に表れる２ヶ所の環状噴出路５２の断面それぞれにおいて、外周斜面４２１及び内周斜面５１２の輪郭同士は、互いに略平行となっている。

内周斜面５１２と外周斜面４２１との間に形成される環状噴出路５２は、環状をなしている。環状噴出路５２は、先端側へ向かうほど、プラグ中心軸Ｃから遠ざかるよう形成されている。環状噴出路５２は、基端側へ向かうほど、プラグ中心軸Ｃに近付くように形成されている。

また、環状噴出路５２を形成する副室形成部５と、電極先端部４１との間には、放電ギャップＧが形成されている。より具体的には、副室形成部５に形成された先端貫通孔５１の内周端部５１１と、電極先端部４１の拡径部４２との間に放電ギャップＧが形成されている。

また、副室形成部５には、図２、図３に示すごとく、複数のサイド貫通孔５３が形成されている。サイド貫通孔５３は、図３に示すごとく、先端側へ向かうほどプラグ中心軸Ｃから遠ざかるように形成されている。図４に示すごとく、プラグ中心軸Ｃを含むと共にサイド貫通孔５３を通る平面による断面において、プラグ中心軸Ｃとサイド貫通孔５３の開口方向の延長線Ｌ１とのなす角度のうち小さい方の角度α１は、プラグ中心軸Ｃと環状噴出路５２の開口方向の延長線Ｌ２とのなす角度のうち小さい方の角度α２以上である。

複数のサイド貫通孔５３は、図２に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、同等の角度ピッチにてスパークプラグ１の中心軸Ｃの周りに配列している。複数のサイド貫通孔５３は、開口方向が放射状となっている。サイド貫通孔５３は、副室５０と外部とを連通させるように形成されている。サイド貫通孔５３の直径は、先端貫通孔５１の直径よりも小さい。より具体的には、サイド貫通孔５３の直径は、先端貫通孔５１の基端側の直径よりも小さい。サイド貫通孔５３は、先端貫通孔５１よりも基端側に形成されている。

図２に示すごとく、副室形成部５には、１個の先端貫通孔５１と、４個のサイド貫通孔５３とが設けられている。本形態においては、先端貫通孔５１及びサイド貫通孔５３が形成されたキャップ状の副室形成部５が、ハウジング２の先端部に溶接等にて固定されている。なお、副室形成部５は、ハウジング２と一体に形成されていてもよい。

また、ハウジング２は、図１、図５に示すごとく、スパークプラグ１を内燃機関１０のシリンダヘッド６１に取り付けるための取付ネジ部２１を有する。そして、スパークプラグ１は、図５に示すごとく、ハウジング２の取付ネジ部２１を、シリンダヘッド６１に設けられた雌ネジ穴６１１に螺合することにより、内燃機関１０に取り付けられる。

次に、本形態における内燃機関用のスパークプラグ１を備えた内燃機関１０について説明する。
内燃機関１０は、図５に示すごとく、シリンダヘッド６１と、シリンダブロック６５と、シリンダ６０内を往復運動するピストン６４とを備える。ピストン６４は、シリンダ６０内に、摺動可能に配置されている。そして、シリンダヘッド６１、シリンダブロック６５、及びピストン６４に囲まれて、主燃焼室６が形成される。主燃焼室６の基端面６１２は、スパークプラグ１から遠ざかるにつれて先端側へ向かうように傾斜している。

シリンダヘッド６１には、吸気ポート６２０及び排気ポート６３０が形成されており、それぞれ吸気バルブ６２及び排気バルブ６３が備えられている。そして、シリンダヘッド６１における吸気ポート６２０と排気ポート６３０との間には、スパークプラグ１が配されている。

内燃機関１０は、ピストン６４の往復運動に伴って、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程が順次繰り返される。吸気行程において、吸気ポート６２０からガスが主燃焼室６内に導入され、排気行程において、排気ポート６３０から主燃焼室６内のガスが排出される。また、内燃機関１０において、ピストン６４の往復運動により、主燃焼室６の容積は随時変動する。そして、ピストン６４が上死点にあるときに、主燃焼室６の容積は最小となる。

本形態のスパークプラグ１を取り付けた内燃機関１０において、スパークプラグ１の先端部は、主燃焼室６へ突出している。すなわち、副室形成部５を主燃焼室６に露出させており、先端貫通孔５１及びサイド貫通孔５３を、主燃焼室６に露出させている。

図５に示すごとく、スパークプラグ１を内燃機関１０に設置した状態において、環状噴出路５２は、副室５０と、副室形成部５の外部である主燃焼室６とを連通させている。そして、電極先端部４１と内周端部５１１との間の放電ギャップＧに形成された火花放電Ｓによって、副室５０内の混合気が燃焼することにより、図９に示すごとく、副室５０から環状噴出路５２を通って主燃焼室６へと火炎Ｆが噴出される。また、副室５０内の混合気が燃焼することにより、サイド貫通孔５３からも、主燃焼室６に向かって火炎Ｆが噴出される。

次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
本形態の内燃機関用のスパークプラグ１は、拡径部４２の外周斜面４２１と、先端貫通孔５１の内周斜面５１２との間に、環状噴出路５２が形成されている。そして、環状噴出路５２は、先端側へ向かうほどプラグ中心軸Ｃから遠ざかるように形成されている。それゆえ、スパークプラグ１を内燃機関１０に取り付けた際、環状噴出路５２を通って副室５０から主燃焼室６へと噴出する火炎は、プラグ中心軸Ｃに対し傾斜した方向に噴出しやすい。それゆえ、火炎がピストン６４に近付くことを抑えることができ、火炎が冷却されにくい。その結果、火炎の熱を効率的に混合気に伝えることができ、着火性を向上させることができる。

外周斜面４２１の基端側の端縁４２２は、中心電極４における拡径部４２よりも基端側の部位よりも、プラグ径方向の外側に位置する。それゆえ、放電ギャップＧに形成された火花放電Ｓは、圧縮行程時等、主燃焼室６から副室５０へと向かう気流により、火花放電Ｓの中心電極４側の起点が、中心電極４における拡径部４２よりも基端側の部位に移動することなく、基端側に引き伸ばされやすい。その結果、副室５０内で形成された初期火炎は、中心電極４による冷却損失を抑えつつ、副室５０内の混合気を確実に燃焼させることができる。

つまり、図６に示すように、放電ギャップＧに形成された火花放電Ｓは、図７に示すごとく、環状噴出路５２を通り、主燃焼室６から副室５０へと向かう気流Ａによって引き伸ばされる。そして、火花放電Ｓの中心電極４側の起点が外周斜面４２１の基端側の端縁４２２に位置したまま、火花放電Ｓは、基端側に向かって伸長することができる。それゆえ、初期火炎が中心電極４における拡径部４２よりも基端側の部位に接近して形成されることによる冷却損失を抑制することができる。その結果、副室５０内において、確実に混合気を燃焼させることができる。

また、プラグ中心軸Ｃとサイド貫通孔５３の開口方向の延長線Ｌ１とのなす角度α１は、プラグ中心軸Ｃと環状噴出路５２の開口方向の延長線Ｌ２とのなす角度α２以上である。それゆえ、図９に示すごとく、サイド貫通孔５３を通って主燃焼室６へと噴出する火炎Ｆと、環状噴出路５２を通って主燃焼室６へと噴出する火炎Ｆとは、衝突することなく、それぞれ主燃焼室６の異なる方向に噴出しやすい。その結果、主燃焼室６の混合気を効率よく燃焼させることができる。

また、特に内燃機関１０の運転が高負荷域にあるときにおいては、一般的に、火花放電Ｓによる点火時期を圧縮行程における上死点直前とすることがある。この場合、スパークプラグ１から火炎が噴出するタイミングは、ピストン６４が上死点付近に位置するときとなりやすい。つまり、スパークプラグ１から噴出する火炎と、ピストン６４とが最も近くなるタイミングとなりやすい。本形態のスパークプラグ１は、上記のごとく、先端側へ向かうほどプラグ中心軸Ｃから離れるように形成された環状噴出路５２を有する。それゆえ、内燃機関１０が高負荷域にあるときにおいても、環状噴出路５２から主燃焼室６へと噴出する火炎がピストン６４に近付くことを抑制することができる。その結果、ピストン６４によって火炎が冷却されることを抑制することができる。

なお、上述の作用効果は、主として副室５０にて初期火炎が形成されるような点火タイミングにてスパークプラグ１を制御する場合について得られるものである。ただし、本形態のスパークプラグ１は、主燃焼室６にて初期火炎を形成させることもできる。つまり、スパークプラグ１の点火タイミングを、膨張行程の初期に設定することもできる。例えば、エンジン始動時等には、排気系に設けられた排ガス浄化フィルタにおける触媒温度を高くすることを目的として、ピストン６４が上死点を通過した直後の膨張行程の初期に点火を行う場合がある。膨張行程においては、ピストン６４が先端側へ移動することにより、副室５０に対し主燃焼室６が負圧となるため、副室５０から主燃焼室６へと向かう気流が発生しやすい。それゆえ、膨張行程のタイミングで放電ギャップＧに形成された火花放電Ｓは、図８に示すごとく、主燃焼室６に向かって伸長しやすい。また、膨張行程のタイミングで火花放電Ｓを発生させることにより、火花放電Ｓの中心電極４側及び内周端部５１１側の起点は、主燃焼室６側へと移動しやすい。その結果、主燃焼室６における着火性を向上させることができる。

また、副室５０から主燃焼室６へと火炎が噴出するタイミングにて火花放電Ｓを発生させることもできる。この場合も、火花放電Ｓは、主燃焼室６に向かって伸長しやすい。それゆえ、主燃焼室６において、火花放電Ｓと混合気との接触面積を稼ぎやすい。その結果、主燃焼室６における着火性を向上させることができる。

また、自動車エンジン等の内燃機関が冷えている状態で稼働させる冷間始動時などにおいては、上記膨張行程にて火花放電Ｓを発生させることにより、以下のメリットがある。冷間始動時などは、副室形成部５や中心電極４、ハウジング２、絶縁碍子３等が低温となっていることがある。また、内燃機関１０の運転が軽負荷域にあり、燃料密度が低くなっていることがある。そのため、火花放電Ｓによって副室５０内の混合気を着火させたとしても、発生した初期火炎が低温の副室形成部５や中心電極４等に触れて冷やされることにより、火炎が主燃焼室６へ充分に噴出されないこともある。

したがって、特に冷間始動時等においては、主燃焼室６に向かって火花放電Ｓを伸長させることにより、初期火炎と副室形成部５や中心電極４等との接触を抑制することができる。これにより、初期火炎のエネルギ損失を抑えやすい。その結果、冷間始動時等における着火性を向上させることができる。

つまり、本形態のスパークプラグ１は、内燃機関１０の運転が高負荷域及び軽負荷域のどちらの場合であっても、着火性を向上させることができる。

以上のごとく、本形態によれば、着火性を向上させることができる内燃機関用のスパークプラグ１を提供することができる。

（比較形態１）
本比較形態のスパークプラグ９は、図１０に示すごとく、実施形態１のスパークプラグ１に対し、拡径部４２を有しない形態である。

また、先端貫通孔５１は、図１０に示すごとく、先端側の外側開口端５１４の直径と基端側の内側開口端５１３の直径とが、略同じ大きさである。つまり、本比較形態において、先端貫通孔５１は、拡径することなく、略円柱状をなしている。そして、電極先端部４１の外周面４１０と、先端貫通孔５１の内周面５１０との間には、円筒状噴出路５２０が形成されている。

図１０に示すごとく、比較形態１のスパークプラグ９のプラグ中心軸Ｃを含む平面による断面において、２ヶ所に表れる円筒状噴出路５２０の断面の開口方向の延長線Ｌ３、Ｌ４は、Ｚ方向に伸びている。つまり、円筒状噴出路５２０の開口方向は、Ｚ方向であり、プラグ中心軸Ｃに対して傾斜していない。
その他は、実施形態１と同様である。なお、図１０において用いた符号のうち、実施形態１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施形態１におけるものと同様の構成要素等を表す。

上記のごとく、比較形態１は、円筒状噴出路５２０の開口方向がＺ方向である。そして、図１１に示すように、比較形態１のスパークプラグ９を備えた内燃機関９０において、円筒状噴出路５２０を通って主燃焼室６へと噴出する火炎Ｆは、Ｚ方向の先端側へ向かって噴出しやすい。そのため、円筒状噴出路５２０から噴出する火炎Ｆは、ピストン６４に近付きやすい。

（実験例１）
本例では、図１２に示すように、内燃機関に設置された実施形態１のスパークプラグ１及び比較形態１のスパークプラグ９を対象として、スパークプラグから噴出する火炎Ｆの広がり方について、ＣＦＤ解析（「Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ解析」の略）を行った。同図に示す火炎Ｆは、２５００Ｋ以上の火炎である。

解析条件は、燃料をガソリンとし、空燃比（すなわちＡ／Ｆ）を１４．７、ＥＧＲ（排ガス再循環の略）率を０％、点火時期をＢＴＤＣ（圧縮上死点前）３０°ＣＡ（クランク角）とした。図１２に、ピストン６４が上死点にあるときの解析結果を示す。
なお、図１２（ａ）が実施形態１のスパークプラグ１についての解析結果を表し、図１２（ｂ）が比較形態１のスパークプラグ９の解析結果を表す。

図１２（ａ）に示すごとく、実施形態１のスパークプラグ１の環状噴出路５２から主燃焼室６へと噴出した火炎Ｆよりも、図１２（ｂ）に示すごとく、比較形態１のスパークプラグ９の円筒状噴出路５２０から主燃焼室６へと噴出した火炎Ｆのほうが、より先端側に向かって噴出したことが確認された。つまり、比較形態１における火炎Ｆの先端と、実施形態１における火炎Ｆの先端とのＺ方向における距離の差ｄ１分、実施形態１の火炎Ｆよりも比較形態１の火炎Ｆの方が、先端側に位置するピストン６４に近い。

比較形態１のスパークプラグ９に形成された円筒状噴出路５２０の開口方向は、Ｚ方向である。そのため、円筒状噴出路５２０から噴出する火炎Ｆは、Ｚ方向の先端側に向かって噴出しやすい。
一方、実施形態１のスパークプラグ１に形成された環状噴出路５２の開口方向は、Ｚ方向に対し傾斜している。そのため、環状噴出路５２から噴出する火炎Ｆは、Ｚ方向に対し傾斜した方向に噴出しやすい。それゆえ、実施形態１のスパークプラグ１から噴出した火炎Ｆは、比較形態１のスパークプラグ９から噴出した火炎Ｆよりも基端側、つまりピストン６４から遠い側に形成されたと考えられる。これにより、実施形態１のスパークプラグ１は、噴出する火炎Ｆのピストン６４による冷却損失を抑えることができると考えられる。

（実施形態２）
本形態は、図１３に示すごとく、環状噴出路５２に、プラグ径方向の幅が狭くなった絞り部５２３が形成された形態である。

本形態において、環状噴出路５２は、図１３に示すごとく、開口方向の一部において、プラグ径方向の幅が部分的に狭くなった絞り部５２３を有する。絞り部５２３は、プラグ軸方向Ｚにおいて、環状噴出路５２の基端側及び先端側の端部５２１、５２２よりも、環状噴出路５２の中心に近い。

本形態において、絞り部５２３は、先端貫通孔５１の内周斜面５１２の一部が突出することにより形成されている。絞り部５２３は、環状噴出路５２の、Ｚ方向における略中央に形成されている。

また、内周斜面５１２には、周方向の全体にわたって、突出部が環状に形成されている。つまり、絞り部５２３は、環状噴出路５２の周方向の全体にわたって、環状に形成されている。ただし、絞り部５２３は、環状噴出路５２において、周方向の一部の範囲に形成されていてもよい。
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。

本形態において、環状噴出路５２は、絞り部５２３を有する。また、絞り部５２３は、Ｚ方向において、環状噴出路５２の基端側及び先端側の端部５２１、５２２よりも、環状噴出路５２の中心に近い。それゆえ、図１４に示すごとく、Ｚ方向における環状噴出路５２の中心付近にある絞り部５２３において、火花放電Ｓが形成されやすい。その結果、絞り部５２３に形成された火花放電Ｓによって、副室５０及び主燃焼室６のいずれの混合気に対する着火性をも向上させやすい。
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）
本形態は、図１５に示すごとく、実施形態２に対し、絞り部５２３の形状を変更した形態である。

本形態において、絞り部５２３は、図１５に示すごとく、拡径部４２の外周斜面４２１、及び先端貫通孔５１の内周斜面５１２のそれぞれが、部分的に突出することにより形成されている。つまり、Ｚ方向における環状噴出路５２の中心付近において、内周斜面５１２及び外周斜面４２１は、互いに近付くように、対向して突出している。また、内周斜面５１２及び外周斜面４２１のそれぞれには、周方向の全体にわたって、突出部が環状に形成されている。
その他は、実施形態２と同様である。

本形態におけるスパークプラグ１には、Ｚ方向における環状噴出路５２の中心付近において、拡径部４２の外周斜面４２１と、先端貫通孔５１の内周斜面５１２とが、互いに近付く方向に、対向して突出することにより、絞り部５２３が形成されている。それゆえ、図１６に示すごとく、Ｚ方向における環状噴出路５２の中心付近において、火花放電Ｓが一層形成されやすい。その結果、火花放電Ｓによって、副室５０及び主燃焼室６のいずれの混合気に対する着火性をも一層向上させやすい。
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）
本形態のスパークプラグ１は、図１７に示すごとく、実施形態１のスパークプラグ１に対して、環状噴出路５２の形状を変更した形態である。

本形態のスパークプラグ１は、図１７に示すごとく、プラグ中心軸Ｃに対する先端貫通孔５１の内周斜面５１２の傾斜角度が、プラグ中心軸Ｃに対する拡径部４２の外周斜面４２１の傾斜角度よりも大きい。

言い換えると、図１８に示すごとく、プラグ中心軸Ｃを含む平面による断面において、内周斜面５１２の輪郭の延長線Ｌ５と、プラグ中心軸Ｃとのなす角度のうち小さい方の角度をα３とする。また、当該断面において、外周斜面４２１の輪郭の延長線Ｌ６と、プラグ中心軸Ｃとのなす角度のうち小さい方の角度をα４とする。このとき、α３＞α４の関係を満たす。それゆえ、先端貫通孔５１の内周斜面５１２と拡径部４２の外周斜面４２１との間に形成される環状噴出路５２は、Ｚ方向における先端側へ向かうほど、プラグ径方向における幅が大きくなる。

したがって、環状噴出路５２のプラグ径方向の幅は、環状噴出路５２の基端側の端部５２１において最も小さくなる。また、環状噴出路５２のプラグ径方向の幅は、環状噴出路５２の先端側の端部５２２において最も大きくなる。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態において、環状噴出路５２は、先端側へ向かうに従ってプラグ径方向の幅が大きくなる。それゆえ、副室５０から環状噴出路５２を通って主燃焼室６へと噴出する火炎は、広がって噴出しやすく、かつ先端側へ向かう勢いが抑制されやすい。その結果、火炎がピストン６４に近付くことを一層抑えることができる。

また、環状噴出路５２のプラグ径方向の幅は、環状噴出路５２の基端側の端部５２１において最も小さくなる。それゆえ、環状噴出路５２の基端側において、火花放電Ｓが形成されやすい。その結果、火花放電Ｓによる副室５０の混合気の着火性を向上させやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態５）
本形態のスパークプラグ１は、図１９に示すごとく、実施形態１のスパークプラグ１に対して、拡径部４２の形状を変更した形態である。

本形態の拡径部４２の外周斜面４２１は、図１９に示すごとく、プラグ中心軸Ｃを含む平面による断面において、２ヶ所に表れる環状噴出路５２の断面のそれぞれの中心へ向かって突出した凸曲面をなしている。環状噴出路５２のプラグ径方向の幅は、Ｚ方向における環状噴出路５２の中心付近において最も小さくなっている。つまり、Ｚ方向における環状噴出路５２の中心付近において絞り部５２３が形成されている。

また、Ｚ方向における環状噴出路５２の中心付近から先端側へ向かうに従って、環状噴出路５２は、プラグ径方向における幅が大きくなる。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態において、環状噴出路５２は、Ｚ方向における環状噴出路５２の中心付近から先端側へ向かうに従って、プラグ径方向における幅が大きくなる。それゆえ、副室５０から環状噴出路５２を通って主燃焼室６へと噴出する火炎は、広がって噴出しやすく、かつ先端側へ向かう勢いが抑制されやすい。その結果、火炎がピストン６４に近付くことを一層抑制することができる。

また、Ｚ方向における環状噴出路５２の中心付近に絞り部５２３が形成されている。それゆえ、Ｚ方向における環状噴出路５２の中心付近において、火花放電Ｓが形成されやすい。その結果、絞り部５２３に形成された火花放電Ｓによって、副室５０及び主燃焼室６のいずれの混合気に対する着火性をも向上させやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態６）
本形態のスパークプラグ１は、図２０に示すごとく、実施形態１に対し、拡径部４２の形状を変更した形態である。

本形態において、外周斜面４２１の基端側の端縁４２２は、図２０に示すごとく、プラグ径方向において、中心電極４における拡径部４２よりも基端側の部位の外周と略同じ位置にある。つまり、本形態の拡径部４２は、基端面４２５（図３参照）を有さない。
その他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。

（実施形態７）
本形態のスパークプラグ１は、図２１に示すごとく、拡径部４２の先端面４２４が、先端貫通孔５１内に配置された形態である。

本形態における拡径部４２の先端面４２４は、図２１に示すごとく、先端貫通孔５１の外側開口端５１４よりも基端側に配置される。また、先端面４２４は、Ｚ方向における先端貫通孔５１の中心よりも先端側に位置する。

図２２に示すごとく、Ｚ方向における副室形成部５の厚みをｔ１としたとき、Ｚ方向における、拡径部４２の先端面４２４と先端貫通孔５１の外側開口端５１４との間の距離ｄ２は、ｔ１／２以下とすることができる。

拡径部４２の基端面４２５は、先端貫通孔５１の内側開口端５１３よりも基端側に位置する。つまり、拡径部４２の基端面４２５は、副室５０内に配置されている。
その他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。

（実施形態８）
本形態のスパークプラグ１は、図２３に示すごとく、拡径部４２の先端側の一部が、先端貫通孔５１よりも先端側に位置する形態である。
つまり、拡径部４２の先端面４２４は、先端貫通孔５１の外側開口端５１４よりも先端側に位置している。

また、拡径部４２の基端面４２５は、図２３に示すごとく、先端貫通孔５１内に配置されている。つまり、拡径部４２の基端面４２５は、先端貫通孔５１の内側開口端５１３よりも先端側に配置される。また、基端面４２５は、Ｚ方向における先端貫通孔５１の中心よりも基端側に位置する。

図２４に示すごとく、Ｚ方向における副室形成部５の厚みをｔ２としたとき、Ｚ方向における、先端貫通孔５１の内側開口端５１３と拡径部４２の基端面４２５との間の距離ｄ３は、ｔ２／２以下とすることができる。
その他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。

上記実施形態１〜実施形態８においては、副室形成部５には、４つのサイド貫通孔５３が形成されている。ただし、副室形成部５に形成されたサイド貫通孔５３の数は、５個以上、又は３個以下としてもよい。また、副室形成部５は、サイド貫通孔５３を有しない構成とすることもできる。

また、上記実施形態１〜実施形態８においては、先端貫通孔５１及び拡径部４２が、略円錐台状をなしている。ただし、先端貫通孔５１及び拡径部４２は、Ｚ方向から見た形状が長円の錐台状としてもよい。また、三角錐台状や四角錐台状などの多角の錐台状としてもよい。また、角や辺が丸味をおびた多角の錐台状としてもよい。

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…スパークプラグ、２…ハウジング、３…絶縁碍子、４…中心電極、４１…電極先端部、４２…拡径部、４２１…外周斜面、５…副室形成部、５０…副室、５１…先端貫通孔、５１１…内周端部、５１２…内周斜面、５２…環状噴出路、Ｃ…プラグ中心軸、Ｇ…放電ギャップ

Claims (4)

1. 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側に突出した中心電極（４）と、
   上記絶縁碍子を内周側に保持する筒状のハウジング（２）と、
   上記中心電極の少なくとも一部を覆うように上記ハウジングの先端部に設けられた副室形成部（５）と、を有し、
   上記副室形成部には、該副室形成部の内側に形成された副室（５０）と外部とを連通させると共に、先端側に貫通した先端貫通孔（５１）が形成されており、
   上記先端貫通孔は、先端へ向かうほど拡径し、
   上記中心電極の先端部である電極先端部（４１）には、先端へ向かうほど拡径する拡径部（４２）が設けてあり、
   該拡径部の少なくとも一部は上記先端貫通孔の内側に配されており、
   上記拡径部の外周斜面（４２１）と、上記先端貫通孔の内周斜面（５１２）との間には、環状噴出路（５２）が先端側へ向かうほどプラグ中心軸（Ｃ）から遠ざかるように形成され、
   上記先端貫通孔の内周端部（５１１）は、上記中心電極の上記電極先端部との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成する接地電極を構成している、内燃機関用のスパークプラグ（１）。
2. 上記外周斜面の基端側の端縁（４２２）は、上記中心電極における上記拡径部よりも基端側の部位よりも、プラグ径方向の外側に位置する、請求項１に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
3. 上記副室形成部には、複数のサイド貫通孔（５３）が形成されており、
   該サイド貫通孔は、先端側へ向かうほどプラグ中心軸から遠ざかるように形成されており、
   プラグ中心軸を含むと共に上記サイド貫通孔を通る平面による断面において、
   プラグ中心軸と上記サイド貫通孔の開口方向の延長線（Ｌ１）とのなす角度のうち小さい方の角度（α１）は、プラグ中心軸と上記環状噴出路の開口方向の延長線（Ｌ２）とのなす角度のうち小さい方の角度（α２）以上である、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. 上記環状噴出路は、開口方向の一部において、プラグ径方向の幅が部分的に狭くなった絞り部（５２３）を有し、
   該絞り部は、プラグ軸方向（Ｚ）において、上記環状噴出路の基端側及び先端側の端部（５２１、５２２）よりも、上記環状噴出路の中心に近い、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。

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