JP2021170477A

JP2021170477A - スパークプラグ

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Publication number: JP2021170477A
Application number: JP2020073225A
Authority: JP
Inventors: 翔太木下; Shota Kinoshita; 典晃西尾; Noriaki Nishio
Original assignee: Denso Corp; Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2021-10-28
Anticipated expiration: 2040-04-16
Also published as: JP7390241B2

Abstract

【課題】着火性を向上させることができるスパークプラグを提供する。【解決手段】スパークプラグ１は、副燃焼室２と、副燃焼室２をスパークプラグ１の外部に連通する少なくとも１つの噴孔３３と、副燃焼室２内に電極先端部４１が配された中心電極４とを備える。スパークプラグ１は、噴孔３３の少なくとも１つである火花形成噴孔３０の内壁と電極先端部４１との間に放電を形成することができるよう構成されている。火花形成噴孔３０の内壁は、孔軸方向Ｘの副燃焼室２側に向かって孔軸方向Ｘに直交する断面の面積が拡大する拡大面部３０１を、孔軸方向Ｘの少なくとも一部の領域に有する。【選択図】図２

Description

本発明は、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には、絶縁碍子から突出した中心電極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。前記プラグカバーには、プラグカバーを貫通する貫通孔が複数形成されており、当該貫通孔の１つである挿入孔に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、中心電極と前記挿入孔の内壁との間を、火花放電を発生させるための放電ギャップとしている。また、特許文献１に記載のスパークプラグは、放電ギャップに生じた放電火花を主燃焼室側に向かって引き伸ばすことができるように構成されている。

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は、着火性向上の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、副燃焼室（２）と、前記副燃焼室を外部に連通する少なくとも１つの噴孔（３３）と、前記副燃焼室内に電極先端部（４１）が配された中心電極（４）と、を備え、前記噴孔の少なくとも１つである火花形成噴孔（３０）の内壁と前記電極先端部との間に放電を形成することができるよう構成されたスパークプラグ（１）であって、
前記火花形成噴孔の前記内壁は、前記火花形成噴孔の孔軸方向（Ｘ）における前記副燃焼室側に向かって前記孔軸方向に直交する断面の面積が拡大する拡大面部（３０１）を、前記孔軸方向の少なくとも一部の領域に有する、スパークプラグにある。

前記態様のスパークプラグは、電極先端部と火花形成噴孔の内壁との間に放電を形成することができるよう構成されている。それゆえ、例えば点火タイミングを適宜調整することで、副燃焼室内にも、副燃焼室外にも放電火花を引き伸ばすことができる。そして、火花形成噴孔の内壁は、孔軸方向における副燃焼室側に向かって孔軸方向に直交する断面の面積が拡大する拡大面部を、孔軸方向の少なくとも一部の領域に有する。それゆえ、副燃焼室側に放電火花を引き伸ばす場合において次のような効果がある。

拡大面部は、スパークプラグ外部から副燃焼室側へ向かうにつれて流路断面積が拡大する。それゆえ、火花形成噴孔を通って副燃焼室内に向かう気流は、拡大面部において拡散されて流速が低減する。これにより、放電火花が吹き消えやすくなることを防止することができる。

以上のごとく、前記態様によれば、着火性を向上させ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。
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、内燃機関に取り付けられたスパークプラグの、一部断面正面図。実施形態１における、スパークプラグの先端部の断面図。図２の、III−III線矢視断面図。図３の、IV−IV線矢視断面図。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、膨張行程での放電火花の引き伸ばされ方を示すスパークプラグの先端部の断面図。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３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、スパークプラグの先端部の断面図。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６の変形形態における、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８における、スパークプラグの先端部の断面図。実施形態９における、スパークプラグの先端部の断面図。実施形態１０における、スパークプラグの先端部の断面図。実施形態１１における、スパークプラグの先端部の断面図。実施形態１２における、スパークプラグの先端部の断面図。実施形態１３における、スパークプラグの先端部の断面図。実施形態１４における、スパークプラグの先端部の断面図。実施形態１５における、スパークプラグの先端部の断面図。図２１の、XXII−XXII線矢視断面図。実施形態１６における、スパークプラグの先端部の断面図。実施形態１７における、スパークプラグの先端部の断面図。図２４の、XXV−XXV線矢視断面図。実施形態１７の変形形態における、図２５に相当する断面図。実施形態１８における、スパークプラグの先端部の断面図。実施形態１９における、スパークプラグの先端部の断面図。図２８の、XXIX−XXIX線矢視断面図。実施形態２０における、スパークプラグの先端部の断面図。実施形態２１における、スパークプラグの先端部の断面図。実施形態２２における、スパークプラグの先端部の断面図。第１の変形形態における、図３に相当する断面図。第２の変形形態における、図４に相当する断面図。第３の変形形態における、図４に相当する断面図。

（実施形態１）
スパークプラグの実施形態につき、図１〜図６を用いて説明する。
図２に示すごとく、本形態のスパークプラグ１は、副燃焼室２と、副燃焼室２をスパークプラグ１の外部に連通する少なくとも１つの噴孔３３と、副燃焼室２内に電極先端部４１が配された中心電極４とを備える。スパークプラグ１は、噴孔３３の少なくとも１つである火花形成噴孔３０の内壁と電極先端部４１との間に放電を形成することができるよう構成されている。本形態においては、詳細は後述するが、内燃機関の膨張行程において、火花形成噴孔３０の内壁と電極先端部４１との間に放電が形成される。

火花形成噴孔３０の内壁は、孔軸方向Ｘの副燃焼室２側に向かって孔軸方向Ｘに直交する断面の面積が拡大する拡大面部３０１を、孔軸方向Ｘの少なくとも一部の領域に有する。拡大面部３０１を含む火花形成噴孔３０の孔軸方向Ｘに直交する断面の面積は、前記断面に表れる火花形成噴孔３０の内側領域の面積である。孔軸方向Ｘとは、火花形成噴孔３０の中心軸が延びる方向である。
以後、本形態につき詳説する。

本形態において、スパークプラグ１の中心軸をプラグ中心軸Ｃという。プラグ中心軸Ｃが延在する方向をプラグ軸方向Ｙという。プラグ軸方向Ｙは、筒状に形成されたハウジング５の軸方向、及び筒状に形成された絶縁碍子６の軸方向に一致している。また、詳細は後述するが、プラグ軸方向Ｙと孔軸方向Ｘとは同じ方向である。プラグ軸方向Ｙの一方側であって、スパークプラグ１における副燃焼室２が形成された側（例えば、図１及び図２の下側）をプラグ先端側といい、その反対側をプラグ基端側という。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の周方向を、プラグ周方向という。

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のプラグ基端側の端部は、図示しない点火コイルと接続され、プラグ先端側の端部は、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１１に囲まれた領域であり、燃焼室のうち、スパークプラグ１の外部側を主燃焼室１２、スパークプラグ１の後述のプラグカバー３の内側を副燃焼室２という。スパークプラグ１は、ハウジング５において内燃機関のシリンダヘッド１１に取り付けられる。

図１、図２に示すごとく、ハウジング５は、導電性、熱伝導性、及び耐熱性を有する材料を筒状に形成してなる。ハウジング５の外周部には、取付ネジ部５１が形成されている。図１に示すごとく、取付ネジ部５１は、シリンダヘッド１１に設けられた雌ネジ穴１１１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１１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５１のプラグ先端側の部位が主燃焼室１２内に曝される。ハウジング５は、その内周部において絶縁碍子６を保持している。

絶縁碍子６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。図示は省略するが、絶縁碍子６は、ハウジング５に対してプラグ軸方向Ｙに係止されている。図示は省略するが、絶縁碍子６とハウジング５との係止部には、これらの間のシール性を確保するパッキンが設けられている。絶縁碍子６は、その内周部において中心電極４を保持している。

中心電極４は、例えば金属をプラグ軸方向Ｙに長尺に形成してなる。図２に示すごとく、中心電極４は、絶縁碍子６からプラグ先端側に突出した電極先端部４１を備える。電極先端部４１は、プラグ軸方向Ｙに延在する円柱状を呈している。電極先端部４１は、ハウジング５のプラグ先端側の端面よりもプラグ先端側に突出している。

電極先端部４１は、絶縁碍子６の内側に配された中心電極４の部位と同材料で一体的に形成された電極先端本体４１１と、電極先端本体４１１の側面に配された中心チップ４１２とを備える。図２、図３に示すごとく、電極先端本体４１１の側面には、チップ配置面４１１ａが形成されている。チップ配置面４１１ａは、プラグ径方向の外側を向くとともに、プラグ径方向に直交する平面状に形成されている。そして、チップ配置面４１１ａに、中心チップ４１２が配されている。

中心チップ４１２は、電極先端本体４１１よりも耐消耗性の高い材料からなり、例えば貴金属からなる。中心チップ４１２は、チップ配置面４１１ａの法線方向に厚みを有する矩形板状に形成されている。中心チップ４１２は、プラグ先端側の端部の位置を、電極先端本体４１１のプラグ先端側の端部の位置と一致させている。中心チップ４１２は、後述の接地電極７との間に放電ギャップＧを形成している。放電ギャップＧは、初期の火花放電を形成する空間である。後述するように、放電火花Ｓは、副燃焼室２内の気流に押されて移動するが、初期の火花放電は、移動する前の放電火花Ｓを意味するものとする。

図１、図２に示すごとく、ハウジング５のプラグ先端側の端部に、副燃焼室２を区画するプラグカバー３が配されている。プラグカバー３は、導電性、熱伝導性、及び耐熱性を有する材料からなる。プラグカバー３は、プラグ基端側に開口するカップ状に形成されている。すなわち、プラグカバー３は、副燃焼室２をプラグ周方向に覆うカバー側壁３１と、副燃焼室２をプラグ先端側から覆う円板状のカバー底壁３２とを備える。プラグカバー３のプラグ基端側の端部は、ハウジング５に全周において接合されており、ハウジング５に対して電気的、熱的に接続されている。なお、本形態において、ハウジング５とプラグカバー３とは別体で構成したが、これらを一つの部材によって構成してもよい。

図２、図３に示すごとく、プラグカバー３は、電極先端部４１の先端面４１３とプラグ軸方向Ｙに対向する領域に火花形成噴孔３０を有する。火花形成噴孔３０は、カバー底壁３２をプラグ軸方向Ｙに貫通するよう形成されている。そして、火花形成噴孔３０の軸方向である孔軸方向Ｘは、プラグ軸方向Ｙと同じ方向となるよう形成されている。

前述のごとく、火花形成噴孔３０の内壁は、孔軸方向Ｘの副燃焼室２側に向かって孔軸方向Ｘに直交する断面の面積が拡大する拡大面部３０１を、孔軸方向Ｘの少なくとも一部の領域に有する。本形態において、火花形成噴孔３０の内壁は、プラグ先端側から順に、円筒面部３０２と拡大面部３０１とを備える。

図２に示すごとく、円筒面部３０２は、プラグ軸方向Ｙにまっすぐ形成された円筒状を呈している。すなわち、円筒面部３０２は、プラグ軸方向Ｙの各位置における形状が互いに同様の円形となる。円筒面部３０２のプラグ先端側の端部は、プラグ先端側に向かって開口した外側開口部３０３となっている。円筒面部３０２のプラグ基端側の端部からプラグ基端側に、拡大面部３０１が形成されている。

拡大面部３０１は、プラグ基端側に向かうほど拡径するテーパ状に形成されている。すなわち、拡大面部３０１は、プラグ軸方向Ｙの各位置における形状が、互いに相似形の円形となり、かつ、プラグ基端側に向かうほど、拡大面部３０１のプラグ軸方向Ｙに直交する断面の面積が大きくなる。そして、拡大面部３０１のプラグ基端側の端部は、プラグ基端側に開口した内側開口部３０４となっている。火花形成噴孔３０は、副燃焼室２側の内側開口部３０４の面積が、スパークプラグ１の外部側の外側開口部３０３の面積よりも大きくなるよう構成されている。

図３に示すごとく、火花形成噴孔３０の内側領域と電極先端部４１の先端面４１３とは、互いに孔軸方向Ｘに重なる位置に形成されている。なお、電極先端部４１の先端面４１３は、電極先端部４１のプラグ先端側の面のうち最もプラグ先端側にあるものを意味する。本形態において、図２に示すごとく、電極先端部４１を構成する電極先端本体４１１と中心チップ４１２とは、プラグ先端側の端部の位置が同じであるため、電極先端部４１の先端面４１３は、電極先端本体４１１と中心チップ４１２との双方の先端面である。図２、図３に示すごとく、火花形成噴孔３０における副燃焼室２側の内側開口部３０４の面積は、電極先端部４１の先端面４１３よりも大きい。孔軸方向Ｘから見たとき、内側開口部３０４の少なくとも一部は、電極先端部４１の先端面４１３の外周側に形成されている。本形態において、孔軸方向Ｘから見たとき、内側開口部３０４の全体は、電極先端本体４１１の先端面の外周側に形成されている。また、孔軸方向Ｘから見たとき、外側開口部３０３の全体は、電極先端本体４１１の先端面の内側に収まるよう形成されている。

図２、図４に示すごとく、プラグカバー３の内壁面（すなわち副燃焼室２側の面）に、接地電極７が設けられている。接地電極７は、接地本体部７１と接地チップ７２とを有する。

接地本体部７１は、孔軸方向Ｘに延在する矩形板状に形成されている。図２、図３に示すごとく、接地本体部７１の厚み方向は、中心チップ４１２の厚み方向と一致している。接地本体部７１のプラグ先端側の端部は、プラグカバー３の内壁面における、内側開口部３０４近傍に接合されている。本形態においては、接地本体部７１のプラグ先端側の端部は、プラグカバー３の内壁面における、内側開口部３０４から若干離れた領域に接合されている。接地本体部７１におけるプラグ基端側の部位は、中心電極４のチップ配置面４１１ａと対向している。そして、接地本体部７１のプラグ基端側の部位における中心電極４側の面に、中心チップ４１２と対向するよう接地チップ７２が設けられている。

接地チップ７２は、接地本体部７１よりも耐消耗性の高い材料からなり、例えば貴金属からなる。接地チップ７２は、矩形板状に形成されており、その厚み方向が中心チップ４１２の厚み方向と一致するよう配されている。図２に示すごとく、接地チップ７２は、そのプラグ基端側の端部の位置を、接地本体部７１のプラグ基端側の端部の位置と一致させている。また、図３、図４に示すごとく、接地チップ７２の孔軸方向Ｘに直交する幅方向（例えば図４の左右方向）の両端の位置は、前記幅方向における接地本体部７１の両端の位置と一致している。なお、図４においては、便宜上、接地チップ７２にハッチングを施している。

図３に示すごとく、前記幅方向（すなわち図３の上下方向）における接地チップ７２の寸法と中心チップ４１２の寸法とは、互いに同等である。図２に示すごとく、本形態において、接地チップ７２のプラグ基端側の端部は、中心チップ４１２よりもプラグ基端側に突出しており、接地チップ７２のプラグ先端側の端部は、中心チップ４１２のプラグ先端側の端部よりもプラグ基端側の位置にある。そして、接地チップ７２と中心チップ４１２との間に、放電ギャップＧが形成されている。図２、図３に示すごとく、放電ギャップＧは、少なくとも一部が内側開口部３０４の内側領域に孔軸方向Ｘに重なる位置に配されている。

図１、図２に示すごとく、プラグカバー３は、火花形成噴孔３０以外にも、プラグカバー３を貫通する複数の噴孔３３を有する。以後、単に噴孔３３といったときは、特に断らない限り火花形成噴孔３０以外の噴孔３３を意味するものとする。複数の噴孔３３は、火花形成噴孔３０よりもプラグ径方向の外周側に形成されている。各噴孔３３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３３は、プラグ周方向に等間隔に形成されている。なお、噴孔３３の数、形状、配置箇所等は、要請に応じて適宜決定される。

次に、図５、図６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、内燃機関の圧縮行程（すなわち上死点前；ＢＴＤＣ）又は膨張行程（すなわち上死点後；ＡＴＤＣ）において放電を生じさせるよう制御されている。内燃機関の圧縮行程において放電を生じさせた場合と、膨張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の放電の引き伸ばされ方が異なる。

まず、図５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、火花形成噴孔３０周辺では主燃焼室１２側から副燃焼室２側に向かって流れる気流Ｆ１が生じている。当該気流Ｆ１は、主燃焼室１２から火花形成噴孔３０の円筒面部３０２に流入するとき、流路断面積が急減することにより、局所的に流速が速くなる。そして、当該気流Ｆ１は、円筒面部３０２から拡大面部３０１に流入されるとき、流路断面積が徐々に拡大していくため、気流が拡散されて流速が低下する。そして、副燃焼室２内に到達した気流は、中心電極４を避けるようプラグ基端側に向かい、一部が放電ギャップＧを通過する。

そして、放電ギャップＧに生じる初期の放電火花Ｓは、例えば、中心電極４と接地電極７の間の空間距離が最も近くなる、中心チップ４１２と接地チップ７２との間において生じる。そして、当該初期の放電火花Ｓは、前述のように放電ギャップＧを通る、拡散された気流Ｆ１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２内に大きく引き伸ばされ、副燃焼室２内の混合気に直接着火し、副燃焼室２内に火炎を形成する。副燃焼室２で成長した火炎は、火花形成噴孔３０及びその他の噴孔３３から主燃焼室１２に火炎ジェットとして噴出される。ここで、火花形成噴孔３０は、プラグ先端側に向かうほど流路断面積が減少するため、火花形成噴孔３０を通過して噴出される火炎ジェットの勢いが増す。これにより、内燃機関の燃焼期間を短くすることができる。なお、便宜上、図５においては初期の放電火花Ｓと当該初期の放電火花Ｓが引き伸ばされた状態との２つを表している。

例えば、プラグカバー３、ハウジング５、絶縁碍子６、中心電極４等の副燃焼室２に面する部材がある程度高温となる、冷間始動時以外のときに、圧縮行程において火花放電を生じさせることができる。

次に、図６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、火花形成噴孔３０周辺では副燃焼室２側から主燃焼室１２側に向かって流れる気流Ｆ２が生じている。放電ギャップＧに生じる初期の放電火花Ｓは、例えば、中心電極４と接地電極７との間の空間距離が最も近くなる、中心チップ４１２と接地チップ７２との間において生じる。

初期の放電火花Ｓは、前述の気流Ｆ２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と同時に、接地チップ７２側の起点が、接地チップ７２から火花形成噴孔３０の内壁上をプラグ先端側に移動し、やがて火花形成噴孔３０の内壁のプラグ先端側の端部付近まで移動する。このようにして、火花形成噴孔３０と中心電極４の電極先端部４１との間に放電が形成される。そして、引き伸ばされた放電火花Ｓは、火花形成噴孔３０からプラグ先端側、すなわち主燃焼室１２内に形成され、主燃焼室１２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、触媒を早期に暖気して活性化させるために点火時期を大幅に遅角させることがあるが、この場合、膨張行程での点火となる。膨張行程で火花放電を発生させた際には、以下のメリットがある。冷間始動時などは、プラグカバー３、ハウジング５、絶縁碍子６等の副燃焼室２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１２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３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３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、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は、電極先端部４１と火花形成噴孔３０の内壁との間に放電を形成することができるよう構成されている。それゆえ、例えば点火タイミングを適宜調整することで、副燃焼室２内にも、副燃焼室２外にも放電火花Ｓを引き伸ばすことができる。そして、火花形成噴孔３０の内壁は、孔軸方向Ｘにおける副燃焼室２側に向かって孔軸方向Ｘに直交する断面の面積が拡大する拡大面部３０１を、孔軸方向Ｘの少なくとも一部の領域に有する。それゆえ、副燃焼室２側に放電火花Ｓを引き伸ばす場合において次のような効果がある。

拡大面部３０１は、スパークプラグ１外部から副燃焼室２側へ向かうにつれて流路断面積が拡大する。それゆえ、火花形成噴孔３０を通って副燃焼室２内に向かう気流は、拡大面部３０１において拡散されて流速が低減する。これにより、放電火花Ｓが吹き消えやすくなって再放電が頻発することを防止することができる。

また、拡大面部３０１は、副燃焼室２側からスパークプラグ１外部へ向かって流路断面積が縮小する。それゆえ、副燃焼室２内において放電火花Ｓによって着火されて生じた火炎は、副燃焼室２内において成長し、やがて噴孔３３を通ってスパークプラグ１外部に噴出するが、火花形成噴孔３０の拡大面部３０１を通過する気流は、進むにつれて拡大面部３０１の流路断面積が減少するため、圧縮されて流速が増大する。それゆえ、火花形成噴孔３０から主燃焼室１２側に噴出される火炎ジェットの勢いを増し、着火性を向上させやすい。

また、火花形成噴孔３０は、副燃焼室２側の内側開口部３０４の面積が、スパークプラグ１の外部側の外側開口部３０３の面積よりも大きい。主燃焼室１２側から副燃焼室２側へ向かう気流を拡散しやすく、かつ、副燃焼室２側から主燃焼室１２側へ向かう気流の流速を高めやすい。

また、火花形成噴孔３０の内側領域と電極先端部４１の先端面４１３とは、互いに孔軸方向Ｘに重なる位置に形成されている。火花形成噴孔３０における副燃焼室２側の内側開口部３０４の面積は、電極先端部４１の先端面４１３よりも大きい。そして、孔軸方向Ｘから見たとき、内側開口部３０４の少なくとも一部は、電極先端部４１の先端面４１３の外周側に形成されている。それゆえ、火花形成噴孔３０の内側開口部３０４が電極先端部４１に近付き過ぎることに起因して火花形成噴孔３０に初期の放電火花Ｓが形成されてしまうことを抑制することができる。それゆえ、火花形成噴孔３０が消耗することを防止することができる。

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スパークプラグを提供することができる。

（実施形態２）
本形態は、図７に示すごとく、実施形態１に対して、火花形成噴孔３０の形状を変更した形態である。

本形態においては、孔軸方向Ｘにおける火花形成噴孔３０の全体が、拡大面部３０１となっている。すなわち、火花形成噴孔３０は、全体的に、プラグ基端側に向かうほど、孔軸方向Ｘに直交する断面の面積が大きくなるようなテーパ状に形成されている。

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。

本形態においては、火花形成噴孔３０の形成を容易にしやすい。
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８に示すごとく、実施形態２に対して、火花形成噴孔３０の形状を変更した形態である。本形態において、火花形成噴孔３０は、孔軸方向Ｘの中央部が、内周側に突出するよう湾曲しており、ラッパ状を呈している。
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９に示すごとく、実施形態２に対して、火花形成噴孔３０の形状を変更した形態である。本形態において、火花形成噴孔３０は、孔軸方向Ｘの中央部が、外周側に突出するよう湾曲している。
その他は、実施形態２と同様である。

（実施形態５）
本形態は、図１０に示すごとく、実施形態１に対して、火花形成噴孔３０の形状を変更した形態である。

本形態においては、火花形成噴孔３０が、プラグ基端側の部位ほど、孔軸方向Ｘに直交する断面の面積が大きくなるような段状に形成されている。本形態において、火花形成噴孔３０は、３段に形成されている。そして、孔軸方向Ｘにおける火花形成噴孔３０の全体が、拡大面部３０１となっている。
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。

（実施形態６）
本形態は、図１１に示すごとく、実施形態５に対して、火花形成噴孔３０の形状を変更した形態である。

本形態においては、火花形成噴孔３０が、２段の段状に形成されている。カバー底壁３２における外側開口部３０３の周囲には、円状のバリ取り凹部３４が形成されている。プラグカバー３の火花形成噴孔３０は、例えば副燃焼室２側からスパークプラグ１外側に向かう打ち抜きにより形成され、火花形成噴孔３０の外側開口部３０３周囲に、スパークプラグ１外側に突出するバリが形成されることがある。そこで、バリ取り作業が行われるが、その痕跡がバリ取り凹部３４としてプラグカバー３に残ることがある。バリ取り凹部３４は、カバー底壁３２の厚みの１／５の厚み以下に形成される。このように、カバー底壁３２の最大厚みの１／５の厚み以下に形成された凹部は、気流の拡散等には略影響を及ぼさず、火花形成噴孔３０とは言わない。
その他は、実施形態５と同様である。

なお、ドリルによるバリ取りがなされた場合、バリ取り凹部３４は、図１２に示すごとく、プラグ先端側向かうほど拡径するテーパ状に形成される。このような場合は、バリ取り凹部３４における最も深い部分（すなわち内周端部）の厚みが、カバー底壁３２の厚みの１／５の厚み以下となるよう形成されれば、当該バリ取り凹部３４は、火花形成噴孔３０とは言わない。

（実施形態７）
本形態は、図１３に示すごとく、実施形態１に対して、孔軸方向Ｘにおける接地チップ７２の形成範囲を変更した形態である。

本形態において、接地チップ７２の孔軸方向Ｘの形成範囲は、中心チップ４１２の孔軸方向Ｘの形成範囲と同じである。すなわち、孔軸方向Ｘにおいて、接地チップ７２のプラグ先端側の端部は、中心チップ４１２のプラグ先端側の端部と同位置にあり、接地チップ７２のプラグ基端側の端部は、中心チップ４１２のプラグ基端側の端部と同位置にある。
その他は、実施形態１と同様である。

（実施形態８）
本形態は、図１４に示すごとく、実施形態１に対して、孔軸方向Ｘにおける接地チップ７２の形成範囲を変更した形態である。

本形態において、接地チップ７２の孔軸方向Ｘの形成範囲は、中心チップ４１２の孔軸方向Ｘの形成範囲よりも大きい。孔軸方向Ｘにおいて、接地チップ７２のプラグ先端側の部位は、中心チップ４１２からプラグ先端側に突出しているとともに、接地チップ７２のプラグ基端側の部位は、中心チップ４１２からプラグ基端側に突出している。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、放電火花Ｓの接地チップ７２側の起点の、プラグ先端側に向かう移動、及びプラグ基端側に向かう移動を促進させやすい。これにより、スパークプラグ１の着火性を向上させやすい。また、接地電極７の電極消耗を抑制することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態９）
本形態は、図１５に示すごとく、実施形態８に対して、孔軸方向Ｘにおける接地チップ７２の形成範囲を変更した形態である。

接地チップ７２は、プラグ基端側の部位が、中心チップ４１２よりもプラグ基端側に突出している。そして、接地チップ７２のプラグ先端側の部位が、中心チップ４１２とプラグ径方向に対向している。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、放電火花Ｓの接地チップ７２側の起点の、プラグ基端側に向かう移動を促進させやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態１０）
本形態は図１６に示すごとく、実施形態８に対して、孔軸方向Ｘにおける接地チップ７２の形成範囲を変更した形態である。接地チップ７２は、孔軸方向Ｘにおける接地本体部７１の全領域に形成配されている。接地チップ７２は、プラグ基端側の部位が、中心チップ４１２よりもプラグ基端側に突出しており、プラグ先端側の部位が、中心チップ４１２よりもプラグ先端側に突出している。そして、接地チップ７２は、孔軸方向Ｘの中央部が、中心チップ４１２とプラグ径方向に対向している。
その他は、実施形態８と同様である。

本形態においては、放電火花Ｓの接地チップ７２側の起点の、プラグ先端側に向かう移動、及びプラグ基端側に向かう移動を促進させやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態１１）
本形態は、図１７に示すごとく、実施形態８に対して、孔軸方向Ｘにおける接地チップ７２の形成範囲を変更した形態である。

本形態のスパークプラグ１は、孔軸方向Ｘに互いに離れた２つの接地チップ７２を備える。一方の接地チップ７２は、接地本体部７１のプラグ基端側の端部に配されており、他方の接地チップ７２は、接地本体部７１のプラグ先端側の端部に配されている。そして、孔軸方向Ｘにおける２つの接地チップ７２間の領域は、接地本体部７１と中心チップ４１２とがプラグ径方向に対向している。
その他は、実施形態８と同様である。

本形態においては、放電火花Ｓの接地チップ７２側の起点の、プラグ先端側に向かう移動、及びプラグ基端側に向かう移動を促進させながら、貴金属等で構成される接地チップ７２の量を減らして高コスト化を防ぐことができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態１２）
本形態は、図１８に示すごとく、実施形態１に対して、孔軸方向Ｘにおける接地電極７の寸法を変更した形態である。

本形態において、接地電極７のプラグ基端側の端部は、中心電極４のプラグ先端側の端部と同等の位置、或いは中心電極４のプラグ先端側の端部よりもプラグ先端側に位置している。孔軸方向Ｘの接地チップ７２の寸法は、孔軸方向Ｘの接地本体部７１の寸法よりも小さい。接地チップ７２は、接地本体部７１のプラグ基端側の端部にのみ配されている。
その他は、実施形態１と同様である。

（実施形態１３）
本形態は、図１９に示すごとく、実施形態１２に対して、孔軸方向Ｘの接地チップ７２の形成範囲を変更した形態である。すなわち、孔軸方向Ｘにおいて、接地チップ７２は、接地本体部７１の全体に形成されている。
その他は、実施形態１１と同様である。

（実施形態１４）
本形態は、図２０に示すごとく、接地本体部７１のプラグ基端側の端面に接地チップ７２を接合した実施形態である。接地チップ７２は、中心チップ４１２とプラグ径方向に対向する領域に形成されている。本形態においては、接地チップ７２の全体は、接地本体部７１に孔軸方向Ｘに重なるよう形成されている。
その他は、実施形態１と同様である。

（実施形態１５）
本形態は、図２１、図２２に示すごとく、実施形態１に対して、接地電極を無くした形態である。

本形態において、中心電極４の電極先端部４１は、火花形成噴孔３０の内側開口部３０４との間が最も空間距離が近くなるよう形成されている。それゆえ、初期の火花放電は、電極先端部４１と火花形成噴孔３０との間に形成される。

中心電極４の電極先端部４１は、電極先端本体４１１のみから構成され、中心チップを備えない。図２２に示すごとく、電極先端部４１は、孔軸方向Ｘに直交する断面形状が、円形となるよう形成されている。すなわち、電極先端部４１は、例えば外周面に、中心チップ４１２を配置するための平面を形成する必要がなく、断面円形に形成されている。孔軸方向Ｘから見たとき、内側開口部３０４の全体は、電極先端部４１の先端面４１３の外周側に形成されている。孔軸方向Ｘから見たとき、外側開口部３０３の全体は、電極先端部４１の先端面４１３の内周側に形成されている。
その他は、実施形態１と同様である。

（実施形態１６）
本形態は、図２３に示すごとく、実施形態１５に対して、中心電極４の電極先端本体４１１のプラグ先端側の端面に、中心チップ４１２を設けた形態である。中心チップ４１２は、電極先端本体４１１の先端面と同様の円状を呈しており、電極先端本体４１１のプラグ先端側の端面の略全体に配されている。
その他は、実施形態１５と同様である。

（実施形態１７）
本形態は、図２４、図２５に示すごとく、実施形態１に対して、中心チップ及び接地チップを無くした形態である。すなわち、中心電極４の電極先端部４１は、電極先端本体４１１のみで構成されており、接地電極７は、接地本体部７１のみによって構成されている。

中心電極４の電極先端本体４１１は、実施形態１２と同様、断面円形に形成されている。また、図２４に示すごとく、接地電極７は、断面四角形状に形成されている。
その他は、実施形態１と同様である。

なお、本形態においては、接地本体部７１に接地チップを設けていないため、接地本体部７１において中心電極４側を向く平面を形成する必要がない。そのため、例えば接地本体部７１を、図２６に示すような断面円形に形成することもできる。

（実施形態１８）
本形態は、図２７に示すごとく、実施形態１７に対して、中心電極４の電極先端本体４１１のプラグ先端側の端面に、中心チップ４１２を設けた形態である。

中心チップ４１２は、電極先端本体４１１のプラグ先端側の端面と同様の円状を呈しており、電極先端本体４１１のプラグ先端側の端面の略全体に配されている。中心チップ４１２の孔軸方向Ｘの長さは、中心チップ４１２の直径よりも大きい。そして、中心チップ４１２の外周面は、接地電極７とプラグ径方向に対向している。
その他は、実施形態１７と同様である。

（実施形態１９）
本形態は、図２８、図２９に示すごとく、実施形態１７に対して、中心チップ４１２を設け、かつ、中心チップ４１２の設け方を工夫した形態である。

本形態において、中心電極４の電極先端本体４１１は、プラグ径方向の接地電極７側の部位に、電極先端凹部４１４を有する。電極先端凹部４１４は、電極先端本体４１１の側面が内周側に凹むよう形成されるとともに、プラグ先端側に開放されている。電極先端凹部４１４の底面４１４ａは、接地電極７側を向く平面となるよう形成されている。

そして、電極先端凹部４１４内に、中心チップ４１２が配されている。中心チップ４１２は、プラグ径方向に厚みを有する板状に形成されており、接地電極７とプラグ径方向に対向している。孔軸方向Ｘから見たとき、中心チップ４１２は、一部が電極先端凹部４１４内に配されており、他の部位が電極先端凹部４１４の外側に配されている。なお、図２９において、孔軸方向Ｘに直交する方向の電極先端凹部４１４の輪郭を二点鎖線にて表している。
その他は、実施形態１７と同様である。

本形態においても、実施形態１７と同様の作用効果を有する。

（実施形態２０）
本形態は、図３０に示すごとく、実施形態１に対して、接地チップを無くした形態である。本形態においては、中心チップ４１２と接地本体部７１との間に、初期の火花放電が形成される。
その他は、実施形態１と同様である。

（実施形態２１）
本形態は、図３１に示すごとく、実施形態２０に対して、接地電極７全体を貴金属からなる接地チップ７２によって構成した実施形態である。本形態において、接地電極７と中心電極４との対向方向における接地電極７の最大幅は、接地電極７の孔軸方向Ｘの長さの１／２の長さ以下である。
その他は、実施形態２０と同様である。

（実施形態２２）
本形態は、図３２に示すごとく、実施形態１に対して、接地電極７をカバー側壁３１に取り付けた形態である。

接地電極７は、プラグ径方向に長尺に形成されている。接地電極７は、内周側の端面が、中心電極４側を向いている。接地電極７は、接地本体部７１のみからなり、接地チップ７２を備えないが、これに限られない。

中心電極４の電極先端部４１は、電極先端本体４１１と、電極先端本体４１１の側面に取り付けられた中心チップ４１２とを備える。中心チップ４１２は、電極先端本体４１１の側面における、接地電極７の内周側の端面とプラグ径方向に対向して放電ギャップＧを形成するよう設けられている。

そして、本形態においては、全噴孔３３のうち、放電ギャップＧに対して空間距離的に最も近い噴孔が、火花形成噴孔３０となっている。本形態において、火花形成噴孔３０は、カバー底壁３２とカバー側壁３１との間の角部付近に形成されており、プラグ基端側に向かうほど内周側に向かうよう、プラグ軸方向Ｙに対して傾斜している。これに伴い、孔軸方向Ｘも、プラグ基端側に向かうほど内周側に向かうようプラグ軸方向Ｙに対して傾斜している。火花形成噴孔３０は、孔軸方向Ｘにおける副燃焼室２側に向かうほど、孔軸方向Ｘに直交する断面の面積が大きくなるよう形成されている。火花形成噴孔３０の孔軸方向Ｘの延長線上には、放電ギャップＧの少なくとも一部が配される。

本形態において、内燃機関の圧縮行程において放電ギャップＧに火花放電を生じさせる場合、気流が主燃焼室１２側から火花形成噴孔３０を通って拡散され、副燃焼室２内に到達する。そして、スパークプラグ１の放電ギャップＧに生じる放電火花Ｓは、前述のように拡散された気流に押され、副燃焼室２内において引き伸ばされる。

また、内燃機関の膨張行程において放電ギャップＧに放電を生じさせる場合、放電火花Ｓが副燃焼室２側から主燃焼室１２側に向かう気流に押され、放電火花Ｓの接地電極７側の起点が火花形成噴孔３０に移り、やがて放電火花Ｓの両起点間の部位が火花形成噴孔３０から主燃焼室１２側に引き伸ばされる。
その他は、実施形態１と同様である。

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、図３３に示すごとく、実施形態１に対して、接地電極７の孔軸方向Ｘに直交する断面形状を、円形の一部をまっすぐ切り取ったような略半円状とすることができる。この場合、接地電極７の断面形状における直線部７３に、接地チップ７２を配置することで、接地チップ７２の配置が容易となる。

また、図３４に示すごとく、実施形態１に対して、接地チップ７２の配置範囲を変形してもよい。図３４に示す例において、中心電極側から見たとき、接地チップ７２は接地本体部７１の内側に収まるよう形成されている。また、図３５に示すごとく、中心電極側から見たときの接地チップ７２の形状が円形となるようにすることも可能である。

１スパークプラグ
２副燃焼室
３０火花形成噴孔
３０１拡大面部
３３噴孔
４中心電極
４１電極先端部
Ｘ孔軸方向

Claims

副燃焼室（２）と、前記副燃焼室を外部に連通する少なくとも１つの噴孔（３３）と、前記副燃焼室内に電極先端部（４１）が配された中心電極（４）と、を備え、前記噴孔の少なくとも１つである火花形成噴孔（３０）の内壁と前記電極先端部との間に放電を形成することができるよう構成されたスパークプラグ（１）であって、
前記火花形成噴孔の前記内壁は、前記火花形成噴孔の孔軸方向（Ｘ）における前記副燃焼室側に向かって前記孔軸方向に直交する断面の面積が拡大する拡大面部（３０１）を、前記孔軸方向の少なくとも一部の領域に有する、スパークプラグ。
前記火花形成噴孔は、前記副燃焼室側の内側開口部（３０４）の面積が、前記スパークプラグの外部側の外側開口部（３０３）の面積よりも大きい、請求項１に記載のスパークプラグ。
前記火花形成噴孔の内側領域と前記電極先端部の先端面（４１３）とは、互いに前記孔軸方向に重なる位置に形成されており、前記火花形成噴孔における前記副燃焼室側の内側開口部（３０４）の面積は、前記電極先端部の前記先端面よりも大きく、前記孔軸方向から見たとき、前記内側開口部の少なくとも一部は、前記電極先端部の前記先端面の外周側に形成されている、請求項１又は２に記載のスパークプラグ。