JP2021128830A

JP2021128830A - スパークプラグ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2021128830A
Application number: JP2020021073A
Authority: JP
Inventors: 圭祐水谷; Keisuke Mizutani; 翔太木下; Shota Kinoshita; 明光杉浦; Akimitsu Sugiura
Original assignee: Denso Corp; Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2020-02-11
Filing date: 2020-02-11
Publication date: 2021-09-02
Anticipated expiration: 2040-02-11
Also published as: JP7360966B2

Abstract

【課題】放電の開始位置を特定することができるスパークプラグ及びその製造方法を提供する。【解決手段】スパークプラグ１は、絶縁碍子と中心電極３とハウジング４とプラグカバー５とを備える。中心電極３は、絶縁碍子から突出する電極突出部３０を有する。プラグカバー５は、ギャップ形成噴孔５１を有する。ギャップ形成噴孔５１は、電極突出部３０との間に火花放電を生じさせるための放電ギャップＧを形成している。電極突出部３０とギャップ形成噴孔５１の内周面との間の最短経路ＳＰは、ギャップ形成噴孔５１の周方向において部分的に存在する。スパークプラグ１の製造方法は、プラグカバー５を、ハウジング４とプラグカバー５との互いの対向面の周方向に回転させることで、最短経路ＳＰの長さを調整する調整工程と、調整工程の後に、プラグカバー５をハウジング４に固定する固定工程とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、スパークプラグ及びその製造方法に関する。

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には、絶縁碍子から突出した中心電極の部位が配される副燃焼室をプラグカバーで覆ったスパークプラグが開示されている。

特許文献１に記載されたプラグカバーは、副燃焼室をプラグ先端側から覆う接地端部と、接地端部の全周からハウジングに向かって延設された側壁部とを備え、全体としてカップ状を呈している。また、特許文献１に記載されたプラグカバーは、側壁部に複数の貫通孔を有するとともに接地端部に開口部を有する。接地端部の開口部内には、中心電極の先端部が挿入されている。そして、特許文献１に記載のスパークプラグは、中心電極とプラグカバーの開口部の内周面との間を、火花放電を発生させるための放電ギャップとしている。

特開２０１６−９５９８６号公報

特許文献１に記載のスパークプラグにおいて、プラグカバーの開口部と、当該開口部内に挿入された中心電極の先端部とは、互いに同軸状に形成されており、かつ、それぞれ円形に形成されている。そのため、特許文献１に記載のスパークプラグにおいては、中心電極の先端部と開口部の内周面との間において放電が開始する位置が、開口部の周方向においてランダムとなり、特定の位置に定まらない。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、放電の開始位置を特定しやすいスパークプラグ及びその製造方法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（２）と、
前記絶縁碍子の内周側に保持されるとともに、前記絶縁碍子から突出する電極突出部（３０）を有する中心電極（３）と、
前記絶縁碍子の外周側に配されたハウジング（４）と、
前記電極突出部が配される副燃焼室（１１）を覆うよう前記ハウジングの先端部に設けられたプラグカバー（５）と、を備え、
前記プラグカバーは、前記副燃焼室と前記プラグカバーの外部とを連通するとともに前記電極突出部との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成するギャップ形成噴孔（５１）を有し、
前記電極突出部と前記ギャップ形成噴孔の内周面との間の最短経路（ＳＰ）は、前記ギャップ形成噴孔の周方向において部分的に存在する、スパークプラグ（１）にある。

本発明の他の態様は、前記プラグカバーが、前記ハウジングとは別体であるとともに、前記ハウジングに対向して固定されており、前記ハウジングと前記プラグカバーとの互いの対向面（４２、５２）が、平面状に形成されており、前記ギャップ形成噴孔が、前記プラグカバーの前記対向面の中心に対して軸ずれして配されている、前記スパークプラグを製造する方法であって、
前記絶縁碍子の内側に前記中心電極を保持する電極保持工程と、
前記ハウジングの内側に前記絶縁碍子を保持する碍子保持工程と、
前記電極保持工程、及び前記碍子保持工程の後に、前記プラグカバーを前記ハウジングに当接させる当接工程と、
前記当接工程の後に、前記プラグカバーを、前記ハウジングに対して、前記ハウジングと前記プラグカバーとの互いの前記対向面の周方向に回転させることで、前記最短経路の長さＬを調整する調整工程と、
前記調整工程の後に、前記プラグカバーを前記ハウジングに固定する固定工程と、を有するスパークプラグの製造方法にある。

本態様のスパークプラグにおいて、電極突出部とギャップ形成噴孔の内周面との間の最短経路は、ギャップ形成噴孔の周方向において部分的に存在する。ここで、前記最短経路は、放電火花を発生させる放電ギャップとなりやすい。そのため、前記最短経路を周方向の部分的に存在するよう構成することにより、ギャップ形成噴孔の周方向における放電位置を特定しやすい。

また、前記他の態様のスパークプラグの製造方法においては、当接工程の後に、プラグカバーを、ハウジングに対して、ハウジングとプラグカバーとの互いの対向面の周方向に回転させることで、最短経路の長さＬを調整する調整工程を備える。それゆえ、最短経路の長さ（つまり、放電ギャップの長さ）を容易に調整することができる。

以上のごとく、前記態様によれば、放電の開始位置を特定することができるスパークプラグ及びその製造方法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、シリンダヘッドに取り付けられたスパークプラグを示す、一部断面正面図。実施形態１における、スパークプラグの底面図。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、スパークプラグのギャップ形成噴孔周辺を拡大した底面図。実施形態１における、スパークプラグの先端部の拡大断面図。実施形態１における、初期の火花放電の様子を示す、スパークプラグのギャップ形成噴孔周辺を拡大した底面図。実施形態１における、膨張行程での放電火花の引き伸ばされ方を示すための、スパークプラグの先端部の拡大断面図。実施形態１における、圧縮行程での放電火花の引き伸ばされ方を示すための、スパークプラグの先端部の拡大断面図。実施形態１における、圧縮行程でのスパークプラグの先端部周辺を流れる混合気の気流及び副燃焼室内を流れる混合気の気流の概要を説明する断面図。実験例における、最短経路ＳＰの長さＬと初期燃焼速度との関係を示すグラフ。実施形態２における、スパークプラグの底面図。実施形態２における、スパークプラグの断面図。実施形態２における、スパークプラグの先端部の拡大断面図。実施形態２における、当接工程を示す断面図。実施形態２における、当接工程後の状態の一例を示す断面図。実施形態２における、当接工程後の状態の一例を示す底面図。実施形態２における、調整工程後の状態を示す底面図。実施形態３における、当接工程後の状態の一例を示す底面図。実施形態３における、調整工程後の状態を示す底面図。実施形態４における、スパークプラグの底面図。実施形態４における、スパークプラグの先端部の拡大断面図。実施形態４における、当接工程後の状態の一例を示す底面図。実施形態４における、調整工程後の状態を示す底面図。実施形態５における、スパークプラグの底面図。実施形態５における、スパークプラグの先端部の拡大断面図。実施形態５における、当接工程後の状態の一例を示す底面図。実施形態５における、調整工程後の状態を示す底面図。実施形態６における、スパークプラグの先端部の拡大断面図。実施形態７における、スパークプラグの先端部の拡大断面図。

（実施形態１）
スパークプラグの実施形態につき、図１〜図９を用いて説明する。
図３に示すごとく、本形態のスパークプラグ１は、絶縁碍子２と中心電極３とハウジング４とプラグカバー５とを備える。

絶縁碍子２は、筒状に形成されている。中心電極３は、絶縁碍子２の内周側に保持されている。また、中心電極３は、絶縁碍子２から突出する電極突出部３０を有する。ハウジング４は、絶縁碍子２の外周側に配されている。プラグカバー５は、電極突出部３０が配される副燃焼室１１を覆うようハウジング４の先端部に設けられている。

プラグカバー５は、ギャップ形成噴孔５１を有する。ギャップ形成噴孔５１は、副燃焼室１１とプラグカバー５の外部とを連通している。また、ギャップ形成噴孔５１の内周面は、電極突出部３０との間に火花放電を生じさせるための放電ギャップＧを形成している。図２、図４に示すごとく、電極突出部３０とギャップ形成噴孔５１の内周面との間の最短経路ＳＰは、ギャップ形成噴孔５１の周方向において部分的に存在する。
以後、本形態につき詳説する。

本明細書において、スパークプラグ１の中心軸が延びる方向をＸ方向という。また、Ｘ方向におけるスパークプラグ１の副燃焼室１１が形成された側（例えば図１、図３の下側）をプラグ先端側、その反対側（例えば図１、図３の上側）をプラグ基端側という。スパークプラグ１の周方向をプラグ周方向といい、スパークプラグ１の径方向をプラグ径方向という。

スパークプラグ１は、例えば、自動車、コージェネレーション等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。スパークプラグ１のプラグ基端側は、図示しない点火コイルと接続され、スパークプラグ１のプラグ先端側は内燃機関の燃焼室内に配される。図１に示すごとく、燃焼室は、内燃機関のシリンダブロック、ピストン、シリンダヘッド６１に囲まれた領域であり、燃焼室のうち、プラグカバー５の外部側を主燃焼室６２、プラグカバー５の内側を副燃焼室１１と呼ぶ。スパークプラグ１は、ハウジング４において内燃機関のシリンダヘッド６１に取り付けられる。

図１、図２に示すごとく、ハウジング４は、金属等を略円筒状に形成してなる。ハウジング４の外周部には、取付ネジ部４１が形成されている。図１に示すごとく、取付ネジ部４１は、シリンダヘッド６１に設けられた雌ネジ穴６１１に螺合される部位である。スパークプラグ１がシリンダヘッド６１に取り付けられた状態においては、スパークプラグ１における取付ネジ部４１のプラグ先端側の部位が主燃焼室６２に曝される。図２に示すごとく、ハウジング４は、その内周部において絶縁碍子２を保持している。

絶縁碍子２は、例えば電気的絶縁性を有する材料を円筒状に形成してなる。絶縁碍子２は、その内周部において中心電極３を保持している。

中心電極３は、例えば金属をＸ方向に長尺に形成してなる。中心電極３は、絶縁碍子２内に配された第一部材３１と、第一部材３１のプラグ先端側の端部に接続された第二部材３２とを組み合わせてなる。第一部材３１は、プラグ先端側の端面の中央部がプラグ基端側に向かって凹むよう形成された凹部３１１を有し、第一部材３１の凹部３１１内に第二部材３２の一部が挿入されて接合されている。なお、これに限られず、第一部材３１に凹部３１１を設けず、第一部材３１と第二部材３２とを突き合わせ溶接等することにより中心電極３を構成してもよいし、また、中心電極３を一部材で構成してもよい。

前述のごとく、中心電極３の一部は、絶縁碍子２からプラグ先端側に突出した電極突出部３０となっている。電極突出部３０は、第一部材３１のプラグ先端側の部位と第二部材３２とによって構成されている。

第二部材３２は、Ｘ方向に長尺な円柱状に形成されている。第二部材３２のプラグ先端側の面である電極先端面３２１は、円形に形成されている。第二部材３２のＸ方向に延びる中心軸Ｃ２（つまり、電極先端面３２１の中心を通るＸ方向に延在する軸）は、筒状のハウジング４の中心軸Ｃ１と同軸状に形成されている。

図３、図５に示すごとく、第二部材３２は、副燃焼室１１内に収まるよう配されている。つまり、第二部材３２の電極先端面３２１は、ギャップ形成噴孔５１よりもプラグ基端側に離れた位置に形成されている。そして、第二部材３２は、電極先端面３２１の周縁とプラグカバー５のギャップ形成噴孔５１の内周面との間に、火花放電を生じさせる放電ギャップＧを形成している。

図３に示すごとく、プラグカバー５は、ハウジング４とは別体である。プラグカバー５は、プラグ基端側に開口するカップ状を呈している。そして、プラグカバー５のプラグ基端側の面であるカバー対向面５２が、ハウジング４のプラグ先端側の面であるハウジング対向面４２に対向して接合されている。これにより、副燃焼室１１がギャップ形成噴孔５１、及び後述の噴孔５３以外の部分で主燃焼室６２に連通することを防いでいる。

互いに対向する、ハウジング対向面４２とカバー対向面５２とのそれぞれは、Ｘ方向に直交する平面上に形成されているとともに円環状を呈している。ハウジング対向面４２の中心及びカバー対向面５２の中心は、ハウジング４の中心軸Ｃ１上に位置している。なお、ハウジング対向面４２及びカバー対向面５２が円環状でない場合のこれらの中心とは、これらの面の質量分布が一様であると仮定した場合の重心とすることができる。

図２〜図５に示すごとく、プラグカバー５は、中心電極３の第二部材３２とＸ方向に対向する領域にギャップ形成噴孔５１を有する。ギャップ形成噴孔５１は、プラグカバー５をその厚み方向に貫通してなる。本形態において、ギャップ形成噴孔５１の内周面は、Ｘ方向に平行にまっすぐ円筒状に形成されている。

ギャップ形成噴孔５１の内径は、第二部材３２の電極先端面３２１の径よりも大きい。そして、ギャップ形成噴孔５１の中心軸Ｃ３は、ハウジング４の中心軸Ｃ１及び中心電極３の中心軸Ｃ２に対してプラグ径方向にずれた位置にある。すなわち、ギャップ形成噴孔５１と中心電極３の第二部材３２とは、互いに偏心している。

図４、図５に示すごとく、電極突出部３０とギャップ形成噴孔５１の内周面との間の最短経路ＳＰは、ギャップ形成噴孔５１の周方向において部分的に存在する。ここで、ギャップ形成噴孔５１の中心軸Ｃ３に対して中心電極３の第二部材３２の中心軸Ｃ２が位置する側（すなわち、図４、図５の右側）を偏心側ということとする。このとき、最短経路ＳＰは、第二部材３２の電極先端面３２１における偏心側の端部と、ギャップ形成噴孔５１の内周面におけるプラグ基端側端縁の偏心側端部との間である。本形態においては、最短経路ＳＰは、ギャップ形成噴孔５１の周方向の１か所にのみ形成される。最短経路ＳＰは、放電火花を生じさせる放電ギャップＧとなる。

放電ギャップＧは、大きくし過ぎると放電を生じさせるための要求電圧が上がり、短くし過ぎると着火性が低下するため、これらを考慮して所望の長さに設定される。本形態において、図４、図５に示す最短経路ＳＰの長さＬは、０．２ｍｍ≦Ｌ≦１．２ｍｍを満たす。特に、本形態においては、０．６ｍｍ≦Ｌ≦１．０ｍｍを更に満たす。また、ギャップ形成噴孔５１の内周面の任意の起点と、中心電極３とを最短で結ぶ線分を最短線分としたとき、それぞれの前記起点と中心電極３とを結ぶ無数の最短線分のうち最も長い最短線分の長さを最大経路長Ｌ_maxという。このとき、最短経路ＳＰの長さＬは、最大経路長Ｌ_maxの４／５以下の長さであり、より好ましくは、３／５以下の長さである。また、ギャップ形成噴孔５１の軸方向（本形態においてはＸ方向）から見たときの最短経路ＳＰの長さ（すなわち、長さＬのＸ方向に直交する方向成分の長さ）は、ギャップ形成噴孔５１の軸方向から見たときの最大経路長Ｌ_maxの４／５以下の長さであり、より好ましくは、３／５以下の長さである。

図１〜図３に示すごとく、プラグカバー５は、ギャップ形成噴孔５１以外にも、プラグカバー５を貫通する複数の噴孔５３を有する。複数の噴孔５３は、ギャップ形成噴孔５１よりもプラグ径方向の外周側に形成されている。各噴孔５３は、プラグ先端側へ向かうにつれてプラグ径方向の外周側に向かうよう傾斜して形成されている。複数の噴孔５３は、プラグ周方向に等間隔に形成されている。なお、噴孔５３の数、形状、配置箇所等は、要請に応じて適宜決定される。

ハウジング４及びプラグカバー５は、導電性及び熱伝導性を有する材料からなる。ハウジング４及びプラグカバー５は、互いに電気的及び熱的に接続されている。

次に、図６〜図８を用いて、本形態のスパークプラグ１において放電ギャップＧに形成される放電火花Ｓが引き伸ばされる様子につき説明する。本形態のスパークプラグ１は、内燃機関の膨張行程（すなわち上死点後；ＡＴＤＣ）又は圧縮行程（すなわち上死点前；ＢＴＤＣ）において放電を生じさせるよう制御されている。図６に示すごとく、放電ギャップＧに生じる初期の放電火花Ｓは、中心電極３とプラグカバー５とが最も近接する、最短経路ＳＰ近傍において生じやすい。図７、図８においては、初期の放電火花Ｓを破線にて表している。膨張行程において放電を生じさせた場合と、内燃機関の圧縮行程において放電を生じさせた場合とで、スパークプラグ１の放電火花Ｓの引き伸ばされ方が異なる。

まず、図７を用いて、膨張行程において火花放電を放電ギャップＧに生じさせる場合につき説明する。膨張行程においては、ギャップ形成噴孔５１周辺では副燃焼室１１側から主燃焼室６２側に向かって流れる気流Ｆが生じている。

初期の放電火花Ｓは、ギャップ形成噴孔５１周辺において、前述の気流Ｆに押され、その両起点間の部位がプラグ先端側に向かって大きく引き伸ばされる。そして、引き伸ばされた放電火花Ｓは、やがてギャップ形成噴孔５１からプラグ先端側、すなわち主燃焼室６２内に形成され、主燃焼室６２内の混合気に直接着火する。

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等においては、膨張行程で火花放電を発生させることで、以下のメリットがある。冷間始動時などは、プラグカバー５、ハウジング４、絶縁碍子２等の副燃焼室１１に面する部材が低温となっていることがある。したがって、特に冷間始動時等においては、主燃焼室６２に向かって放電火花Ｓを伸長させ、初期火炎とプラグカバー５等との接触面積を抑制する。これにより、初期火炎の熱がプラグカバー５等に奪われる冷損を抑えやすい。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。

次に、図８を用いて、圧縮行程において火花放電を放電ギャップＧに生じさせる場合につき説明する。圧縮行程においては、ギャップ形成噴孔５１周辺では主燃焼室６２側から副燃焼室１１側に向かって流れる気流Ｆが生じている。

初期の放電火花Ｓは、ギャップ形成噴孔５１周辺において、前述の気流Ｆに押され、その両起点間の部位がプラグ基端側に向かって大きく引き伸ばされる。そして、放電火花Ｓは、副燃焼室１１内に大きく引き伸ばされ、副燃焼室１１内の混合気に直接着火し、副燃焼室１１内に火炎を形成する。副燃焼室１１で成長した火炎は、ギャップ形成噴孔５１を含む噴孔５３から主燃焼室６２に火炎ジェットとして噴出される。これにより、内燃機関における燃焼速度を早くすることができる。

例えば、冷間始動時以外のプラグカバー５、ハウジング４、絶縁碍子２等の副燃焼室１１に面する部材が冷えていないとき、圧縮行程において火花放電を生じさせる。

ここで、図９に示すごとく、スパークプラグ１が内燃機関に取り付けられた状態において、最短経路ＳＰは、スパークプラグ１の先端部の周囲を通過する混合気の気流Ｆ１の流通方向Ｄにおけるギャップ形成噴孔５１の中心位置（すなわち中心軸Ｃ３の位置）よりも下流側の領域に配される。本形態において、主燃焼室６２内にはタンブル流（すなわち縦渦）が発生しており、スパークプラグ１の先端部においてはＸ方向に直交するＤ方向に混合気の気流Ｆ１が発生している。この場合、副燃焼室１１内には、主に上流側に開口する噴孔５３から気流が流入される。そのため、副燃焼室１１内には、主燃焼室６２内に流れるタンブル流とは逆回転方向の縦渦の気流が生じる。これにより、図８に示すごとく、最短経路ＳＰにおいて生じた放電火花Ｓは、副燃焼室内の気流に乗って副燃焼室１１内に大きく引き伸ばされやすい。それゆえ、主燃焼室６２内におけるスパークプラグ１の先端部の混合気の気流Ｆ１に対するスパークプラグ１の姿勢を、本形態のスパークプラグ１の姿勢とすることにより、着火性を向上させることができる。

次に、本形態の作用効果につき説明する。
本形態のスパークプラグ１において、電極突出部３０とギャップ形成噴孔５１の内周面との間の最短経路ＳＰは、ギャップ形成噴孔５１の周方向において部分的に存在する。ここで、最短経路ＳＰは、放電火花Ｓを発生させる放電ギャップＧとなりやすい。そのため、最短経路ＳＰを周方向の部分的に存在するよう構成することにより、ギャップ形成噴孔５１の周方向における放電位置を特定しやすい。ここで、内燃機関の膨張行程や圧縮行程において、ギャップ形成噴孔５１を通過する気流Ｆの速さは、ギャップ形成噴孔５１の周方向の位置によって異なることがある。そのため、各サイクルにおける放電位置がギャップ形成噴孔５１の周方向においてランダムに生じた場合、放電の伸び方が各サイクルで異なることとなり、内燃機関における燃焼の安定性が確保されない。そこで、本形態のように、放電位置をギャップ形成噴孔５１の周方向において一部の箇所に特定することにより、内燃機関における燃焼の安定性を向上させることができる。

また、最短経路ＳＰは、ギャップ形成噴孔５１の周方向の１か所に存在する。それゆえ、各サイクルにおけるスパークプラグ１の放電位置を、ギャップ形成噴孔５１の周方向の１か所に特定することができ、一層燃焼安定性を確保することができる。

また、最短経路ＳＰの長さＬは、０．２ｍｍ≦Ｌ≦１．２ｍｍを満たす。これにより、着火性を向上させやすい。特に、本形態においては、長さＬは、０．６ｍｍ≦Ｌ≦１．０ｍｍを更に満たす。これにより、本形態のスパークプラグ１を取り付けた内燃機関における燃焼速度を早くすることができる。なお、長さＬの数値については、後述の実験例において裏付けられる。

また、中心電極３の電極先端面３２１は、円形であり、ギャップ形成噴孔５１は、円筒状であり、ギャップ形成噴孔５１の中心軸Ｃ３は、電極先端面３２１の中心からずれた位置に配されている。これにより、本形態においては、プラグ先端側からみたときの電極先端面３２１とギャップ形成噴孔５１の内周面との間の間隔が最短となる部位を、周方向の１か所に形成することができる。それゆえ、本形態においては、中心電極３及びギャップ形成噴孔５１を複雑な形状にすることなく、最短経路ＳＰを周方向の部分的に形成することができる。

また、スパークプラグ１が内燃機関に取り付けられた状態において、最短経路ＳＰは、スパークプラグ１の先端部を通過する混合気の流通方向Ｄにおけるギャップ形成噴孔５１の中心位置よりも下流側の領域に配されている。それゆえ、図９に示すごとく、スパークプラグ１の副燃焼室１１の内側に放電火花Ｓを引き伸ばす場合において、放電火花Ｓは、副燃焼室１１内の縦渦状の気流に乗って、副燃焼室１１内に大きく引き伸ばされやすい。それゆえ、スパークプラグ１の着火性を向上させることができる。

また、ギャップ形成噴孔５１は、ハウジング４に対して軸ずれして配されている。これにより、最短経路ＳＰを容易に形成しやすい。例えば、ハウジング４に対してプラグカバー５が同軸状に組み付けられている場合においては、プラグカバー５に対して偏心した位置にギャップ形成噴孔５１を形成することで、最短経路ＳＰを形成することができる。また、例えば、プラグカバー５の中心軸上に、ギャップ形成噴孔５１が形成されている場合であっても、ハウジング４に対してプラグカバー５をプラグ径方向に偏心させることにより、ギャップ形成噴孔５１の中心軸Ｃ３がハウジング４の中心軸Ｃ１からずれ、最短経路ＳＰを形成することができる。

また、ギャップ形成噴孔５１は、カバー対向面５２の中心に対して軸ずれして配されている。それゆえ、プラグカバー５をプラグ周方向に回転させることにより、ギャップ形成噴孔５１のプラグ周方向の位置を調整することができる。これに伴い、最短経路ＳＰのプラグ周方向の位置の調整も容易にしやすい。

以上のごとく、本形態によれば、放電の開始位置を特定することができるスパークプラグを提供することができる。

（実験例）
本形態は、最短経路ＳＰの長さと初期燃焼速度との関係を評価した例である。なお、本例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。

本例においては、基本構造を実施形態１と同様としつつ、最短経路ＳＰの長さを種々変更したスパークプラグ１を用意した。最短経路ＳＰの長さは、プラグ径方向におけるプラグカバー５のギャップ形成噴孔５１の位置を種々変更することで調整した。

本形態においては、各スパークプラグ１をエンジンに設置し、点火時期から燃料質量割合（すなわちＭＦＢ：）１０％となるまでの期間を初期燃焼期間［ｄｅｇ］とした。なお、初期燃焼期間の単位［ｄｅｇ］は、点火時期からのクランク角度の変動量を示している。

図１０に結果を示す。なお、最短経路ＳＰの長さが０．２未満、及び、１．２を超えるスパークプラグについては、混合気へ着火せず、燃焼が発生しなかったため、図１０においては、これらを表の枠外において「×」印にてプロットした。

図１０から分かるように、最短経路ＳＰの長さＬを０．２ｍｍ≦Ｌ≦１．２ｍｍとすることにより、確実に混合気に着火させ、燃焼を生じさせることができる。また、最短経路ＳＰの長さＬを０．６ｍｍ≦Ｌ≦１．０ｍｍとすることにより、初期燃焼速度を確保しやすいことが分かる。そのため、最短経路ＳＰの長さＬを０．６ｍｍ≦Ｌ≦１．０ｍｍとすることにより、着火性を高めることができるとともに各サイクルにおいて変動が少ない燃焼を実現しやすいと言える。

（実施形態２）
本形態は、図１１〜図１７に示すごとく、ハウジング４に対して、中心電極３の第二部材３２とプラグカバー５のギャップ形成噴孔５１との双方を偏心させた形態である。なお、図１１においては、便宜上、ハウジングの図示を省略している。

本形態においても、ギャップ形成噴孔５１の中心軸Ｃ３に対して中心電極３の中心軸Ｃ２が位置する側を偏心側ということとする。このとき、図１１〜図１３に示すごとく、最短経路ＳＰは、実施形態１と同様、第二部材３２の電極先端面３２１における偏心側の端部と、ギャップ形成噴孔５１の内周面におけるプラグ基端側端縁の偏心側端部との間である。本形態においても、最短経路ＳＰは、ギャップ形成噴孔５１の周方向の１か所にのみ形成される。

次に、図１４〜図１７を用いて、本形態のスパークプラグ１の組付方法の一例につき説明する。

まず、絶縁碍子２の内側に中心電極３を保持する電極保持工程を行う。そして、ハウジング４の内側に、中心電極３を保持した絶縁碍子２を保持する碍子保持工程を行う。なお、例えば先にハウジング４の内側に絶縁碍子２を保持し、次に当該絶縁碍子２の内側に中心電極３を挿通することも可能である。

図１４〜図１６に示すごとく、電極保持工程及び碍子保持工程の後、プラグ先端側から見たとき、ギャップ形成噴孔５１内に中心電極３の第二部材３２の電極先端面３２１が位置するよう、プラグカバー５のカバー対向面５２をハウジング対向面４２に当接させる当接工程を行う。図１６においては、第二部材３２の中心軸Ｃ２とギャップ形成噴孔５１の中心軸Ｃ３とが略一致している例を示している。

図１５、図１６に示すごとく、当接工程の後、調整工程を行う。調整工程においては、図１５、図１６に示す状態から、プラグカバー５をカバー対向面５２の中心（すなわちハウジング４の中心軸Ｃ１）を基準に自転させる。本形態においては、中心電極３の第二部材３２及びギャップ形成噴孔５１がカバー対向面５２の中心に対して偏心しているため、図１７に示すごとく、プラグカバー５を自転させるに伴い、プラグ先端側から見たときの第二部材３２の電極先端面３２１とギャップ形成噴孔５１の内周面との最短距離が逐次変更される。このように、調整工程において、プラグカバー５を自転させつつ、最短経路ＳＰが所定長さとなった位置でプラグカバー５の自転を止める。

そして、かかる姿勢で、プラグカバー５のカバー対向面５２とハウジング対向面４２とを全周において溶接することで、最短経路ＳＰを所定長さに保ったまま、プラグカバー５をハウジング４に固定する固定工程を行う。以上のように、本形態のスパークプラグ１を組み付けることができる。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、ギャップ形成噴孔５１は、カバー対向面５２の中心に対して軸ずれして配されている。それゆえ、前述のようにプラグカバー５を自転させることにより、最短経路ＳＰの長さＬ（つまり、放電ギャップＧの長さ）を調整することができる。それゆえ、最短経路ＳＰの長さＬを調整しやすい。
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１８、図１９に示すごとく、実施形態２と基本構造を同様としつつ、ギャップ形成噴孔５１を楕円形とした形態である。

図１９に示すごとく、ギャップ形成噴孔５１の中心軸Ｃ３、すなわち楕円の長軸と短軸との交点は、ハウジング４の中心軸Ｃ１に対してずれて位置している。そして、本形態においても、ギャップ形成噴孔５１の中心軸Ｃ３に対して中心電極３の中心軸Ｃ２が位置する側を偏心側ということとする。このとき、最短経路ＳＰは、実施形態１と同様、電極突出部３０を構成する第二部材３２の電極先端面３２１における偏心側の端部と、ギャップ形成噴孔５１の内周面におけるプラグ基端側端縁の偏心側端部との間である。本形態においても、最短経路ＳＰは、ギャップ形成噴孔５１の周方向の１か所にのみ形成される。

そして、本形態のスパークプラグ１の組付方法については、実施形態２と同様の方法を採用することができる。本形態において、プラグカバー５のカバー対向面５２をハウジング対向面４２に当接させる当接工程後の状態の例を図１８に示す。図１８においては、第二部材３２の中心軸Ｃ２とギャップ形成噴孔５１の中心軸Ｃ３とが略一致している例を示している。

そして、当接工程の後に、調整工程を行う。図１９に示すごとく、調整工程においては、プラグカバー５を自転させつつ、最短経路ＳＰが所定長さとなった位置でプラグカバー５の自転を止める。そして、かかる姿勢で、プラグカバー５のカバー対向面５２とハウジング対向面４２とを全周において溶接することで、最短経路ＳＰを所定長さに保ったまま、プラグカバー５をハウジング４に固定する固定工程を行う。以上のように、本形態のスパークプラグ１を組み付けることができる。
その他は、実施形態２と同様である。

本形態においても、実施形態２と同様の作用効果を有する。

（実施形態４）
本形態は、図２０〜図２３に示すごとく、実施形態２と基本構成を同様としつつ、中心電極３の第二部材３２のプラグ先端側の端部に、チップ３３を設けた形態である。

図２０、図２１に示すごとく、本形態においては、第二部材３２のプラグ先端側の端部からプラグ径方向の一方側に突出するような形でチップ３３が設けられている。チップ３３は、第一部材３１及び第二部材３２よりも消耗し難い材料からなり、例えばチップ３３を貴金属によって構成することができる。チップ３３は、ギャップ形成噴孔５１の内周面との間に放電ギャップＧを形成している。チップ３３のプラグ先端側の角部と、ギャップ形成噴孔５１の内周面との間が、唯一の最短経路ＳＰとなっている。

そして、本形態のスパークプラグ１の組付方法については、実施形態２と同様の方法を採用することができる。本形態において、プラグカバー５のカバー対向面５２をハウジング対向面４２に当接させる当接工程後の状態の例を図２２に示す。

そして、当接工程の後に、調整工程を行う。調整工程においては、図２３に示すごとく、ハウジング４に対してプラグカバー５をプラグ周方向に自転させつつ、最短経路ＳＰが所定長さとなった位置でプラグカバー５の自転を止める。そして、かかる姿勢で、プラグカバー５のカバー対向面５２とハウジング対向面４２とを全周において溶接することで、最短経路ＳＰを所定長さに保ったまま、プラグカバー５をハウジング４に固定する固定工程を行う。以上のように、本形態のスパークプラグ１を組み付けることができる。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、中心電極３が、放電ギャップＧを形成するチップ３３を有するため、チップ３３が消耗し難く、放電ギャップＧの位置が変動し難い。
その他、実施形態２と同様の作用効果を有する。

（実施形態５）
図２４〜図２７に示すごとく、実施形態４と同様に中心電極３にチップ３３を設けつつ、プラグカバー５にもチップ５４を設けた形態である。なお、本形態においては、中心電極３に設けられたチップ３３を中心チップ３３といい、プラグカバー５に設けられたチップ５４をカバーチップ５４という。

本形態において、カバーチップ５４のギャップ形成噴孔５１の内壁面に接合されている。図２４に示すごとく、Ｘ方向のプラグ先端側から見たとき、カバーチップ５４は、中心チップ３３とプラグ径方向に向かい合うよう配されている。カバーチップ５４は、プラグカバー５よりも消耗し難い材料からなり、例えば貴金属によって構成することができる。

また、図２５に示すごとく、カバーチップ５４は、Ｘ方向におけるギャップ形成噴孔５１の略中央位置から基端側に配されている。また、カバーチップ５４のプラグ基端側の端部は、ギャップ形成噴孔５１からプラグ基端側（すなわち副燃焼室１１）内に突出している。カバーチップ５４は、中心チップ３３との間に放電ギャップＧを形成している。中心チップ３３とギャップ形成噴孔５１との間が、最短経路ＳＰを構成している。なお、カバーチップ５４と中心チップ３３との間が放電ギャップＧとなっていれば、カバーチップ５４は、ギャップ形成噴孔５１から突出していなくてもよい。また、カバーチップ５４は、Ｘ方向におけるギャップ形成噴孔５１の全体に形成されていてもよい。

そして、本形態のスパークプラグ１の組み付け方法については、実施形態４と同様の方法を採用することができる。本形態において、プラグカバー５のカバー対向面５２をハウジング対向面４２に当接させる当接工程後の状態の例を図２６に示す。図２６に示す状態においては、中心電極３とプラグカバー５との間の最短経路は、中心チップ３３とカバーチップ５４との間には形成されていない。

当接工程後の後に、調整工程を行う。調整工程においては、図２６、図２７に示すごとく、ハウジング４に対してプラグカバー５をプラグ周方向に自転させつつ、プラグ軸方向の先端側から見たときに中心チップ３３とカバーチップ５４とが向かい合った位置でプラグカバー５の自転を止める。これにより、中心チップ３３とカバーチップ５４との間が最短経路ＳＰとなる。そして、かかる姿勢で、プラグカバー５のカバー対向面５２とハウジング対向面４２とを全周において溶接することで、中心チップ３３とカバーチップ５４との間が放電ギャップＧとなるため、スパークプラグ１の高寿命化を図ることができる。
その他は、実施形態４と同様である。

本形態においては、中心チップ３３とカバーチップ５４との間を放電ギャップＧとしているため、スパークプラグ１の高寿命化を図ることができる。
その他、実施形態４と同様の作用効果を有する。

（実施形態６）
本形態は、図２８に示すごとく、実施形態５に対して、カバーチップ５４の配置を変更した実施形態である。

本形態において、カバーチップ５４は、プラグカバー５の内側面（すなわち副燃焼室１１に面する面）に接合されている。カバーチップ５４は、Ｘ方向に直交する方向に長尺な矩形柱状を呈している。カバーチップ５４のプラグ周方向の内周側の端部は、ギャップ形成噴孔５１よりも内周側に突出している。プラグ軸方向Ｘの先端側から見たとき、カバーチップ５４は、中心チップ３３とプラグ径方向に向かい合うように配されている。そして、カバーチップ５４の内周端部と中心チップ３３との間が放電ギャップＧとなっている。なお、カバーチップ５４と中心チップ３３との間が放電ギャップＧとなっていれば、カバーチップ５４はギャップ形成噴孔５１よりも内周側に突出していなくてもよい。
その他は、実施形態５と同様である。

本形態においては、プラグカバー５に対してカバーチップ５４を取り付けやすい。すなわち、例えばプラグカバー５のプラグ基端側の開放部からプラグカバー５内にカバーチップ５４を挿入して所望の位置に配置し、その後カバーチップ５４をプラグカバー５に接合することで、カバーチップ５４をプラグカバー５に容易に接合することができる。
その他、実施形態５と同様の作用効果を有する。

（実施形態７）
本形態は、実施形態１と基本構成を同様としつつ、中心電極３をギャップ形成噴孔５１の内側まで伸ばした形態である。

本形態において、中心電極３の電極先端面３２１は、Ｘ方向におけるギャップ形成噴孔５１の略中央位置に位置している。本形態においても、ギャップ形成噴孔５１の中心軸Ｃ３に対して中心電極３の中心軸Ｃ２が位置する側を偏心側ということとする。このとき、最短経路ＳＰは、第二部材３２の電極先端面３２１における偏心側の端部と、ギャップ形成噴孔５１の内周面における偏心側端部との間である。本形態においても、最短経路ＳＰは、ギャップ形成噴孔５１の周方向の１か所にのみ形成される。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においても、実施形態１と同様の作用効果を有する。

本発明は、前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。例えば、実施形態７において、中心電極３がギャップ形成噴孔５１を貫通し、中心電極３の電極先端面３２１がギャップ形成噴孔５１よりも先端側に位置していてもよい。

１スパークプラグ
２絶縁碍子
３中心電極
４ハウジング
５プラグカバー
３０電極突出部
１１副燃焼室
５１ギャップ形成噴孔
Ｇ放電ギャップ
ＳＰ最短経路

Claims

筒状の絶縁碍子（２）と、
前記絶縁碍子の内周側に保持されるとともに、前記絶縁碍子から突出する電極突出部（３０）を有する中心電極（３）と、
前記絶縁碍子の外周側に配されたハウジング（４）と、
前記電極突出部が配される副燃焼室（１１）を覆うよう前記ハウジングの先端部に設けられたプラグカバー（５）と、を備え、
前記プラグカバーは、前記副燃焼室と前記プラグカバーの外部とを連通するとともに前記電極突出部との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成するギャップ形成噴孔（５１）を有し、
前記電極突出部と前記ギャップ形成噴孔の内周面との間の最短経路（ＳＰ）は、前記ギャップ形成噴孔の周方向において部分的に存在する、スパークプラグ（１）。
前記最短経路は、前記周方向の１か所に存在する、請求項１に記載のスパークプラグ。
前記最短経路の長さＬは、０．２ｍｍ≦Ｌ≦１．２ｍｍを満たす、請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
前記中心電極の先端面（３２１）は、円形であり、前記ギャップ形成噴孔は、円筒状であり、前記ギャップ形成噴孔の中心軸（Ｃ３）は、前記中心電極の前記先端面の中心からずれた位置に配されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
前記スパークプラグが内燃機関に取り付けられた状態において、前記最短経路は、前記スパークプラグの先端部を通過する混合気の流通方向（Ｄ）における前記ギャップ形成噴孔の中心位置よりも下流側の領域に配される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
前記プラグカバーは、前記ハウジングとは別体であるとともに、前記ハウジングに対向して固定されており、
前記ハウジングと前記プラグカバーとの互いの対向面（４２、５２）は、平面状に形成されており、
前記ギャップ形成噴孔は、前記ハウジングに対して軸ずれして配されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
前記プラグカバーは、前記ハウジングとは別体であるとともに、前記ハウジングに対向して固定されており、
前記ハウジングと前記プラグカバーとの互いの対向面（４２、５２）は、平面状に形成されており、
前記ギャップ形成噴孔は、前記プラグカバーの前記対向面の中心に対して軸ずれして配されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
請求項７に記載のスパークプラグを製造する方法であって、
前記絶縁碍子の内側に前記中心電極を保持する電極保持工程と、
前記ハウジングの内側に前記絶縁碍子を保持する碍子保持工程と、
前記電極保持工程、及び前記碍子保持工程の後に、前記プラグカバーを前記ハウジングに当接させる当接工程と、
前記当接工程の後に、前記プラグカバーを、前記ハウジングに対して、前記ハウジングと前記プラグカバーとの互いの前記対向面の周方向に回転させることで、前記最短経路の長さＬを調整する調整工程と、
前記調整工程の後に、前記プラグカバーを前記ハウジングに固定する固定工程と、を有するスパークプラグの製造方法。