JP2022114785A - 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。【解決手段】内燃機関用のスパークプラグ１は、絶縁碍子３と中心電極４とハウジング２と接地電極６とプラグカバー５とを有する。プラグカバー５には、噴孔５１が設けられている。噴孔５１は、噴孔５１を介して副燃焼室５０に気流が導入されることによって副燃焼室５０にスワール流が生じるように形成されている。接地電極６は、中心電極４に対して先端側から放電ギャップＧを介してプラグ軸方向Ｚに対向する軸方向対向面６１を有する。プラグ中心軸ＰＣと副燃焼室５０の外周５０１との中間位置よりもプラグ中心軸ＰＣに近い位置に、放電ギャップＧに対してプラグ径方向から対向する径方向対向面６２が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関用のスパークプラグに関する。

例えば、特許文献１に開示されているように、先端に副燃焼室を備えたスパークプラグが知られている。当該スパークプラグにおいて、副燃焼室を覆うカバー部には、複数の噴孔が形成されている。これにより、噴孔を介して副燃焼室から主燃焼室に火炎を噴出させ、主燃焼室の混合気を燃焼させようとしている。

特開２０２０－００９７４７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のスパークプラグは、副燃焼室内における混合気への着火、すなわち、初期火炎の形成自体については、考慮されていない。つまり、副燃焼室内の放電を引き伸ばして着火性を向上させることについては、何ら考慮されていない。

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、
該絶縁碍子の内周側に保持されると共に該絶縁碍子から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、
上記中心電極との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成する接地電極（６）と、
上記放電ギャップが配される副燃焼室（５０）を覆うよう上記ハウジングの先端部に設けられたプラグカバー（５）と、を有し、
上記プラグカバーには、上記副燃焼室を外部に連通させる噴孔（５１）が設けられており、該噴孔は、該噴孔を介して上記副燃焼室に気流が導入されることによって該副燃焼室にスワール流が生じるように形成されており、
上記接地電極は、上記中心電極に対して先端側から上記放電ギャップを介してプラグ軸方向（Ｚ）に対向する軸方向対向面（６１）を有し、
プラグ中心軸（ＰＣ）と上記副燃焼室の外周（５０１）との中間位置よりも上記プラグ中心軸に近い位置に、上記放電ギャップに対してプラグ径方向から対向する径方向対向面（６２）が形成されている、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においては、プラグ中心軸と副燃焼室の内周面との中間位置よりもプラグ中心軸に近い位置に、径方向対向面が形成されている。これにより、副燃焼室において形成されたスワール流を、径方向対向面によってガイドし、放電ギャップ近傍に集積することができる。それゆえ、放電ギャップの近傍に、強化された気流を形成することができる。この放電ギャップの近傍において強化された気流による引き込み効果によって、放電ギャップにおける放電を引き伸ばすことができる。その結果、副燃焼室内における着火性が向上し、内燃機関の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、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に沿った断面図であって、図２のＩ－Ｉ線矢視断面図。 図１のII－II線矢視断面図。 図２のIII－III線矢視断面図。 実施形態１における、内燃機関の断面説明図。 実施形態１における、圧縮行程における副燃焼室内の気流及び放電の説明図。 実施形態１における、膨張行程における副燃焼室内の気流及び放電の説明図。 実施形態１における、放電ギャップ近傍の一部断面説明図。 実施形態１における、放電ギャップ近傍の側面説明図。 実施形態１における、径方向対向面によるスワール流の集積強化の説明図。 実施形態２における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に沿った断面図。 実施形態３における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に直交する断面図。 実施形態３における、図１１のXII－XII線矢視断面相当の中心電極及び接地電極の断面図。 実施形態４における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に直交する断面図。 実施形態５における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に直交する断面図。 実施形態５における、図１４のXV－XV線矢視断面相当の中心電極及び接地電極の断面図。 実施形態６における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に直交する断面図。 実施形態６における、図１６のXVII－XVII線矢視断面相当の中心電極及び接地電極の断面図。 実施形態７における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に沿った断面図。 実施形態７における、ポケット部における気流を説明する断面説明図。 実施形態８における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に沿った断面図。 実施形態９における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に沿った断面図。 実施形態１０における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に直交する断面図。 図２２のXXIII－XXIII線矢視断面図。 図２２のXXIV－XXIV線矢視断面図。 実施形態１０における、膨張行程における副燃焼室内の気流及び放電の説明図。 実施形態１１における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に沿った断面図。 実施形態１２における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に沿った断面図。 実施形態１３における、プラグ軸方向Ｚから見た接地電極と中心電極の説明図。 実施形態１４における、プラグ軸方向Ｚから見た接地電極と中心電極の説明図。

（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。
本形態の内燃機関用のスパークプラグ１は、図１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、接地電極６と、プラグカバー５と、を有する。

中心電極４は、絶縁碍子３の内周側に保持されると共に絶縁碍子３から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。接地電極６は、中心電極４との間に放電ギャップＧを形成する。プラグカバー５は、放電ギャップＧが配される副燃焼室５０を覆うようハウジング２の先端部に設けられている。

図１～図３に示すごとく、プラグカバー５には、副燃焼室５０を外部に連通させる噴孔５１が設けられている。噴孔５１は、図５に示すごとく、噴孔５１を介して副燃焼室５０に気流が導入されることによって副燃焼室５０にスワール流が生じるように形成されている。

図１～図３に示すごとく、接地電極６は、中心電極４に対して先端側から放電ギャップＧを介してプラグ軸方向Ｚに対向する軸方向対向面６１を有する。また、プラグ中心軸ＰＣと副燃焼室５０の外周５０１との中間位置よりもプラグ中心軸ＰＣに近い位置に、径方向対向面６２が形成されている。径方向対向面６２は、放電ギャップＧに対してプラグ径方向から対向する。

なお、上記中間位置を定めるための上記外周５０１の位置は、放電ギャップＧと同じプラグ軸方向Ｚの位置において定義されるものとする。したがって、図１に示す形状の場合、上記外周５０１としては、プラグカバー５の基端部の内周面が採用される。

本形態のスパークプラグ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。図４に示すごとく、ハウジング２の外周面に形成した取付ネジ部２４を、プラグホール７１１の雌ネジ部に螺合して、スパークプラグ１が内燃機関１０に取り付けられる。

内燃機関１０は、図４に示すごとく、シリンダ７０内を往復運動するピストン７４を備える。主燃焼室１１は、ピストン７４の往復運動によって、体積変化する。内燃機関１０には、吸気ポート７２１及び排気ポート７３１が形成されており、それぞれ吸気弁７２又は排気弁７３が備えられている。

そして、スパークプラグ１の軸方向Ｚの一端が、内燃機関１０の主燃焼室１１に配置される。スパークプラグ１の軸方向Ｚにおいて、主燃焼室１１に露出する側を先端側、その反対側を基端側というものとする。また、スパークプラグ１の軸方向Ｚを、適宜、プラグ軸方向Ｚ、或いは単に、軸方向Ｚともいう。

図１に示すごとく、プラグカバー５は、ハウジング２の先端部に溶接等によって接合されている。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、プラグカバー５は、副燃焼室５０を主燃焼室１１と区画している。本形態において、プラグカバー５には、複数の噴孔５１が形成されている。各噴孔５１は、先端側へ向かうほど外周側へ向かうように、噴孔軸５１Ｌが傾斜している。ここで、噴孔軸５１Ｌは、噴孔５１の中心軸の延長線５１Ｌを意味するものとする。

また、図２に示すごとく、噴孔軸５１Ｌは、プラグ径方向に対しても傾斜している。
内燃機関の圧縮行程においては、図５に示すごとく、噴孔５１を通じて主燃焼室１１から副燃焼室５０へ、気流Ａinが導入される。噴孔５１を通じて副燃焼室５０に導入される気流Ａinによって、副燃焼室５０にスワール流Ａｓ２が生じるように、噴孔５１が形成されている。なお、スワール流は、プラグ軸方向Ｚから見たとき、プラグ周方向に沿った方向に流れる気流である。

また、内燃機関の膨張行程においては、図６に示すごとく、噴孔５１を通じて、副燃焼室５０から主燃焼室１１へ、気流Ａoutが流出する。この流出気流Ａoutに伴って、副燃焼室５０にスワール流Ａｓ１が生じる。この膨張行程時におけるスワール流Ａｓ１と、上述の圧縮行程時におけるスワール流Ａｓ２とは、逆向きとなる。

このように、圧縮行程及び膨張行程において、それぞれ副燃焼室５０にスワール流Ａｓ２、Ａｓ１が形成されるように、噴孔５１が形成されている。すなわち、図２に示すごとく、スパークプラグ１を軸方向Ｚから見たとき、噴孔軸５１Ｌが、プラグ中心軸ＰＣを通らない状態にて、噴孔５１が形成されている。本形態において、噴孔軸５１Ｌは、中心電極４を通らない。プラグ中心軸ＰＣは、スパークプラグ１の中心軸であり、本形態において、中心電極４の中心軸でもある。
なお、プラグ径方向は、プラグ中心軸ＰＣに直交する方向である。プラグ周方向は、プラグ中心軸ＰＣを中心とする円周に沿った方向である。

本形態において、図１～図３に示すごとく、径方向対向面６２は接地電極６の一部に形成されている。本形態においては、接地電極６は、２つの直方体形状の部位が、部分的に重なった形状を有する。すなわち、接地電極６は、直方体形状の固定端側部位６０１と、直方体形状の突出端側部位６０２とを有する。固定端側部位６０１の一端が、ハウジング２及びプラグカバー５の少なくとも一方に固定される。そして、固定端側部位６０１における固定端と反対側の端部における、プラグ先端側の面に、突出端側部位６０２が重なるように配置されている。突出端側部位６０２は、固定端側部位６０１の突出端よりも、さらに突出している。なお、本形態において、接地電極６は、ハウジング２の先端部に固定されている。

本形態において、固定端側部位６０１と突出端側部位６０２とは、それぞれ板棒状の金属部材からなり、両者が溶接等にて接合されて、接地電極６が構成されている。固定端側部位６０１と突出端側部位６０２とは、プラグ周方向の幅が互いに同等である。また、固定端側部位６０１と突出端側部位６０２とは、プラグ軸方向Ｚの厚みも、互いに同等である。

固定端側部位６０１の突出端に、プラグ軸方向Ｚに略平行な面を有する。この面が、径方向対向面６２となっている。また、突出端側部位６０２の基端面の一部が、軸方向対向面６１となっている。
本形態において、径方向対向面６２はプラグ軸方向Ｚに略平行である。また、径方向対向面６２は、接地電極６の突出方向に略直交する。また、軸方向対向面６１は、プラグ軸方向Ｚに略直交している。

図７、図８に示すごとく、径方向対向面６２と中心電極４の先端部との間の距離ｄは、径方向対向面６２の幅ｗ１よりも短い。ここで、幅ｗ１は、プラグ軸方向Ｚ及びプラグ径方向の双方に直交する方向の幅である。

また、径方向対向面６２の幅ｗ１が、中心電極４における絶縁碍子３から先端側に突出した部分のうち最も直径の大きい部位の直径Ｄ以上である。本形態において、中心電極４における絶縁碍子３から先端側に突出した部分は、図８に示すごとく、比較的大径の大径部４１と、先端部に形成された小径部４３と、大径部４１と小径部４３との間をつなぐテーパ部４２とを有する。本形態において、大径部４１の直径が、上記直径Ｄとなっている。

図７に示すごとく、接地電極６における、径方向対向面６２と放電ギャップＧとの間の部位６７は、プラグ軸方向から見て径方向対向面６２に沿う方向の幅ｗ２が、上記直径Ｄ以上である。本形態において、幅ｗ２は幅ｗ１と同等である。なお、接地電極６の形状として、幅ｗ２を幅ｗ１よりも小さくした形状とすることもできる。

図８に示すごとく、径方向対向面６２は、プラグ軸方向Ｚの高さｈが、放電ギャップＧの大きさｇ以上である。なお、上述の距離ｄは、放電ギャップＧの大きさｇよりも大きい。

次に、本形態の作用効果につき説明する。
上記内燃機関用のスパークプラグ１においては、プラグ中心軸ＰＣと副燃焼室５０の外周５０１との中間位置よりもプラグ中心軸ＰＣに近い位置に、径方向対向面６２が形成されている。これにより、図９に示すごとく、副燃焼室５０において形成されたスワール流Ａｓ２を、径方向対向面６２によってガイドし、放電ギャップＧ近傍に集積することができる。それゆえ、放電ギャップＧの近傍に、強化された気流Ａｆを形成することができる。この放電ギャップＧの近傍において強化された気流Ａｆによる引き込み効果によって、放電ギャップＧにおける放電Ｓを引き伸ばすことができる。その結果、副燃焼室５０内における着火性が向上し、内燃機関の着火性を向上させることができる。

圧縮行程においては、図５に示すごとく、噴孔５１を介して、主燃焼室１１から副燃焼室５０に向かってガスが流入する（矢印Ａin参照）。これにより、副燃焼室５０にスワール流Ａｓ２が形成される。スワール流Ａｓ２としては、主として副燃焼室５０の内周壁付近を、プラグ周方向に回転しながら基端側へ向かう上昇スワール流Ａｓ２ｕと、主としてプラグ中心軸に近い位置において、プラグ周方向に回転しながら先端側へ向かう下降スワール流Ａｓ２ｄとが形成される。この下降スワール流Ａｓ２ｄは、上昇スワール流Ａｓ２ｕよりも流速が低下しやすい。

しかし、下降スワール流Ａｓ２ｄが、上述のように、径方向対向面６２によって集積強化される（図９参照）。それゆえ、圧縮行程点火を行う際にも、強化された気流Ａｆによる引き込み効果によって、放電Ｓが引き伸ばされやすくなる。その結果、圧縮行程点火時において、内燃機関の着火性の向上が期待できる。なお、圧縮行程点火は、例えば、部分負荷時等に行われる。

また、内燃機関１０の膨張行程においては、図６に示すごとく、噴孔５１を介して、副燃焼室５０から主燃焼室１１へガスが流出する（矢印Ａout参照）。これにより、副燃焼室５０に、圧縮行程とは逆向きのスワール流Ａｓ１が形成される。そして、この場合にも、径方向対向面６２によって、スワール流Ａｓ１の一部が集積強化される。それゆえ、放電ギャップＧの近傍において、強化された気流Ａｆが形成される。

それゆえ、膨張行程点火を行う際にも、放電ギャップＧに形成された放電Ｓは、放電ギャップＧの近傍を流れるスワール流Ａｓ１による引き込み効果によって、プラグ径方向に引き伸ばされる。その結果、膨張行程点火時においても、内燃機関の着火性の向上が期待できる。なお、膨張行程点火は、例えば触媒早期暖気時等に行われる。

また、図７に示すごとく、径方向対向面６２と中心電極４の先端部との間の距離ｄは、径方向対向面６２の幅ｗ１よりも短い。これにより、放電ギャップＧに充分近い位置において、スワール流を効果的に強化することができる。それゆえ、より効果的に、放電を引き伸ばすことが可能となり、着火性を向上させることができる。

また、径方向対向面６２の幅ｗ１が、中心電極４における絶縁碍子３から先端側に突出した部分のうち最も直径の大きい部位の直径Ｄ以上である。これにより、径方向対向面６２によって、放電ギャップＧの周辺のスワール流を集積強化しやすくなる。

接地電極６における、径方向対向面６２と放電ギャップＧとの間の部位６７は、プラグ軸方向Ｚから見て径方向対向面６２に沿う方向の幅ｗ２が、上記直径Ｄ以上である。これにより、径方向対向面６２におけるスワール流の集積強化を円滑に実現することができる。すなわち、上記部位６７の側面にスワール流が当たることにより、当該箇所には乱流や淀みが生じ得る。幅ｗ２が直径Ｄよりも小さいと、この乱流や淀みが、径方向対向面６２によって強化されるスワール流に影響することが懸念される。幅ｗ２を直径Ｄ以上とすることにより、かかる懸念を抑制することができる。。

図８に示すごとく、径方向対向面６２は、高さｈが放電ギャップＧの大きさｇ以上である。これにより、径方向対向面６２によって、放電ギャップＧの近傍のスワール流を充分にガイドすることができる。その結果、より効果的に放電を引き伸ばすことができる。

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を提供することができる。

（実施形態２）
本形態は、図１０に示すごとく、軸方向対向面６１が、径方向対向面６２から遠ざかるほど先端側へ向かうように傾斜している形態である。
図１０には、接地電極６における径方向対向面６２よりも固定端側の部位もプラグ径方向に対して傾斜した形態を示しているが、当該部位が傾斜していない形態とすることもできる。

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、軸方向対向面６１と中心電極４との間の放電ギャップＧとして最短のギャップとなる位置が、径方向対向面６２に近い位置となる。そして、当該位置において放電が生じやすい。それゆえ、径方向対向面６２によって強化される気流に、放電をより近づけることができる。その結果、強化された気流による引き込み効果によって、放電の引き伸ばし効果をより得やすくなる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態３）
本形態は、図１１、図１２に示すごとく、径方向対向面６２が、接地電極６の基端面に接合されたガイド用部材６２０に形成されている形態である。
本形態においても、接地電極６は、ハウジング２又はプラグカバー５から、プラグ径方向に突出して形成されている。そして、径方向対向面６２は、プラグ軸方向Ｚ及びプラグ径方向の双方に直交する方向において、接地電極６から突出している。

本形態において、接地電極６は、板棒状の金属部材からなり、ハウジング２の先端部から、プラグ中心軸ＰＣに向かってプラグ径方向に突出している。そして、接地電極６の基端面に、板棒状のガイド用部材６２０が接合されている。本形態において、ガイド用部材６２０は、金属部材からなり、接地電極６に溶接等にて接合されている。ガイド用部材６２０は、その長手方向がプラグ軸方向Ｚに直交すると共に接地電極６の突出方向に直交する方向となるように配設されている。この方向を、接地電極６の幅方向というものとする。そして、ガイド用部材６２０は、接地電極６の幅方向において、接地電極６の一方の側端縁から突出している。この突出部分６２１にまで、径方向対向面６２が延設されている。

本形態において、接地電極６からの径方向対向面６２の突出方向は、図１１に示すごとく、膨張行程において副燃焼室５０に生じるスワール流Ａｓ１が衝突する側である。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、膨張行程において、より多くのスワール流Ａｓ１を、放電ギャップＧの近傍に集積して強化することができる。その結果、特に、膨張行程点火の際、着火性をより向上させることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

なお、接地電極６からの径方向対向面６２の突出方向は、図１１とは逆に、圧縮行程に生じるスワール流Ａｓ２が衝突する側とすることもできる。この場合、圧縮行程点火の際、着火性をより向上させることができる。

（実施形態４）
本形態は、図１３に示すごとく、ガイド用部材６２０が、接地電極６の幅方向の両側に突出している形態である。
すなわち、ガイド用部材６２０が、一方の突出部分６２１のみならず、その反対側に突出した突出部分６２２をも有することとなる。これにより、径方向対向面６２が、接地電極６から、接地電極６の幅方向の両側に延設される。
その他は、実施形態３と同様である。

本形態においては、図１３に示すごとく、放電ギャップＧの近傍において強化された気流Ａｆによって、放電Ｓの接地電極６側の放電端Ｓ１が、ガイド用部材６２０を伝って、突出部分６２２の突出端へ向かい移動することができる。それゆえ、一層、放電Ｓを引き伸ばしやすくなり、着火性をより向上させることができる。
その他、実施形態３と同様の作用効果を有する。

（実施形態５）
本形態は、図１４、図１５に示すごとく、ハウジング２又はプラグカバー５に長手方向の一端が固定されると共に副燃焼室５０に突出した副室固定部材７を有する形態である。
径方向対向面６２は、副室固定部材７の長手方向に沿った側面に形成されている。

副室固定部材７は、接地電極６の基端側に隣接する位置において、接地電極６の突出方向と略直交するように配置されている。副室固定部材７は、例えば、金属部材からなる。そして、副室固定部材７は、その固定端において、ハウジング２又はプラグカバー５に、溶接等にて固定されている。また、副室固定部材７の固定端は、膨張行程に生じるスワール流Ａｓ１が、径方向対向面６２に衝突する側において固定されている。また、プラグ軸方向Ｚから見たとき、副室固定部材７の突出端は、接地電極６を挟んで、副室固定部材７の固定端と反対側の位置に配されている。

副室固定部材７と接地電極６とは、それぞれが個別に、ハウジング２又はプラグカバー５に固定されている。そして、副室固定部材７と接地電極６とは、互いに直接固定されていない。また、副室固定部材７と接地電極６との間には、若干の隙間が設けられていてもよい。ただし、当該隙間は、放電ギャップＧの大きさに比べて充分に小さいことが望ましい。
その他は、実施形態４と同様である。

本形態においては、上述した実施形態３又は実施形態４と同様の作用効果を有する。また、副室固定部材７の一端を、ハウジング２又はプラグカバー５に固定することで、より多くのスワール流Ａｓ１を集積しやすくなる。その結果、放電Ｓをより一層引き伸ばしやすくなる。
その他、実施形態４と同様の作用効果を有する。

なお、ハウジング２又はプラグカバー５に対する副室固定部材７の固定端は、図１４とは逆に、圧縮行程に生じるスワール流Ａｓ２が衝突する側とすることもできる。この場合、圧縮行程点火の際の着火性をより向上させることができる。

（実施形態６）
本形態は、図１６、図１７に示すごとく、接地電極６は、副室固定部材７の少なくとも一部と、副室固定部材７からプラグ中心軸ＰＣ側へ突出した電極突出部６１０とを有する形態である。
電極突出部６１０の基端面に軸方向対向面６１が形成されている。

電極突出部６１０は、ハウジング２にもプラグカバー５にも固定されていない。電極突出部６１０は、副室固定部材７に固定されている。電極突出部６１０は、副室固定部材７の先端側面に、直方体形状の金属部材を接合することにより形成されている。
その他は、実施形態５と同様である。

本形態においては、ハウジング２又はプラグカバー５に固定する部材の数を低減することができる。そのため、比較的、スパークプラグ１の製造を容易にすることができる。
その他、実施形態５と同様の作用効果を有する。

なお、ハウジング２又はプラグカバー５に対する副室固定部材７の固定端は、図１６とは逆に、圧縮行程に生じるスワール流Ａｓ２が衝突する側とすることもできる。この場合、圧縮行程点火の際の着火性をより向上させることができる。

（実施形態７）
本形態は、図１８に示すごとく、ハウジング２の内周面が、ポケット部５９に対向する部位に、ハウジング傾斜面２１を有する形態である。ハウジング傾斜面２１は、基端側へ向かうほど縮径する面である。

副燃焼室５０は、絶縁碍子３の外周面とハウジング２の内周面との間に、環状の空間であるポケット部５９を有する。絶縁碍子３の外周面は、ポケット部５９に対向する部位に、先端側へ向かうほど縮径する碍子傾斜面３１を有する。そして、ハウジング２の内周面は、上記ハウジング傾斜面２１を有する。

絶縁碍子３は、ハウジング２の内側に配置されるとともに、ハウジング２によって軸方向Ｚに支持されている。すなわち、ハウジング２の内周面に設けられた係止部２３に、絶縁碍子３の外周面に設けられた被係止部３２が、軸方向Ｚの先端側から係止されている。係止部２３よりも先端側に、ポケット部５９が形成されている。

本形態においては、絶縁碍子３の外周面のうち、ポケット部５９に対向する部位の略全体に、碍子傾斜面３１が設けてある。また、本形態においては、ハウジング２の内周面のうち、ポケット部５９に対向する部位の略全体に、ハウジング傾斜面２１が設けてある。

ハウジング２の内周面における、ハウジング傾斜面２１の先端側の部位が、プラグ軸方向Ｚに平行なストレート部２２となっている。本形態において、ハウジング傾斜面２１の先端、ストレート部２２の基端は、絶縁碍子３の先端と、略同等の軸方向Ｚの位置となっている。また、ポケット部５９の基端には、先端側を向いた天井面５９１が環状に形成されている。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態のスパークプラグ１において、絶縁碍子３の外周面は碍子傾斜面３１を有し、ハウジング２の内周面はハウジング傾斜面２１を有する。これにより、副燃焼室５０に形成されたスワール流が、放電ギャップＧの近傍を、より強い気流として通過しやすくなる。

すなわち、噴孔５１から副燃焼室５０に導入された気流は、副燃焼室５０の内壁に沿ってスワール流を形成しつつ基端側へ向かう。そして、上昇スワール流Ａｓ２ｕは、ポケット部５９をハウジング２の内周面に沿って基端側へ移動しながら旋回する。ここで、ハウジング２の内周面はハウジング傾斜面２１を有するため、図１９に示すごとく、上昇スワール流Ａｓ２ｕは、ポケット部５９の基端部に向かうにつれて徐々にプラグ中心軸ＰＣに近付く。

その後、ポケット部５９の基端部において跳ね返ったスワール流は、先端側へ向かいながら旋回する。この下降スワール流Ａｓ２ｄには、プラグ中心軸ＰＣに近付く方向のベクトル成分も残っている。それゆえ、絶縁碍子３の外周面に沿って先端側へ向かいながら旋回する。

絶縁碍子３の外周面は碍子傾斜面３１を有するため、下降スワール流Ａｓ２ｄは、徐々にプラグ中心軸ＰＣに近付く。すなわち、スワール流は、基端側へ移動する際も、その後先端側へ移動する際も、徐々にプラグ中心軸ＰＣに近付く。これにより、中心電極４の近傍における気流を強くすることができる。そして、放電ギャップＧの近傍においては、径方向対向面６２によって、この気流が集積強化される。それゆえ、放電ギャップＧの近傍に、より一層強い気流を形成することが可能となる。

その結果、放電ギャップＧに形成された放電がより一層効果的に伸長され、副燃焼室５０における着火性を向上させることができる。それゆえ、副燃焼室５０から内燃機関の主燃焼室１１への火炎ジェットが強化されやすく、主燃焼室１１における燃焼効率を向上させることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態８）
本形態は、図２０に示すごとく、プラグカバー５に形成された噴孔５１の一部として、軸側噴孔５１０を設けた形態である。
軸側噴孔５１０は、プラグ径方向におけるハウジング２の先端部の内周面２５までの距離Ｄ１よりも、プラグ径方向におけるプラグ中心軸ＰＣまでの距離Ｄ２が近い位置に形成された軸側噴孔５１０である。

軸側噴孔５１０は軸側噴孔５１０を開口方向に延長した延長領域が放電ギャップＧを通過しないように、形成されている。また、軸側噴孔５１０は、軸側噴孔５１０の開口方向から見たとき、軸側噴孔５１０の少なくとも一部が、接地電極６と重ならないように、形成されている。軸側噴孔５１０の噴孔軸は、プラグ軸方向Ｚと略平行である。軸側噴孔５１０は、プラグ中心軸ＰＣを挟んで、径方向対向面６２と反対側に位置している。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においても、径方向対向面６２によって集積強化された気流により、放電Ｓが放電ギャップＧから引き出される。そして、膨張行程においては、噴孔５１を介して、副燃焼室５０から主燃焼室へとガスが導出される。軸側噴孔５１０を介して導出されるガスの気流Ａ４によって、放電ギャップＧから引き出された放電Ｓが、軸側噴孔５１０に向かって引き伸ばされる。その結果、着火性を向上させることができる。

さらには、図２０に示すごとく、放電Ｓの一方の放電端Ｓ１が、軸側噴孔５１０の内面にまで移動すると共に、放電Ｓ又は放電プラズマが主燃焼室側へ飛び出すことも期待できる。これによって、主燃焼室における着火性を向上させることができる。
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２１に示すごとく、接地電極６の突出端６４を、一つの噴孔５１の近傍まで延出させた形態である。
突出端６４は、接地電極６における、ハウジング２又はプラグカバー５に固定された固定端６３と反対側の端部である。接地電極６は、固定端６３と突出端６４との間の部分において、中心電極４と対向して、放電ギャップＧを形成している。突出端６４は、プラグ中心軸ＰＣまでの距離Ｄ３よりも噴孔５１までの距離Ｄ４が近い位置に配置されている。

本形態において、接地電極６の軸方向対向面６１は、突出端６４へ向かうほど先端側へ向かうように傾斜している。また、接地電極６は、放電ギャップＧよりも固定端６３側の部位に、基端側へ突出した基端側突出部６８を有する。基端側突出部６８における、放電ギャップＧ側の面に、径方向対向面６２が形成されている。
その他は、実施形態１と同様である。

膨張行程においては、噴孔５１を介して、副燃焼室５０から主燃焼室へとガスが導出される。接地電極６の突出端６４の近傍にある噴孔５１を介して導出されるガスの気流Ａ５１も形成される。本形態の場合、この気流Ａ５１に伴って、接地電極６の軸方向対向面６１に沿って突出端６４側へ向かう気流Ａ５２も形成される。この気流Ａ５２によって、放電Ｓの接地電極６側の放電端Ｓ１が、突出端６４側へ移動する。それゆえ、放電Ｓが噴孔５１付近まで引き伸ばされる。その結果、副燃焼室５０における噴孔５１の付近において火炎が成長しやすい。また、当該噴孔５１からの放電Ｓ又は放電プラズマが主燃焼室側へ飛び出すことも期待できる。これによって、主燃焼室における着火性を向上させることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態１０）
本形態は、図２２～図２５に示すごとく、プラグカバー５に形成された複数の噴孔５１のうちの少なくとも一つが、下記の条件を満たす特定噴孔５１１である。
特定噴孔５１１は、接地電極６の周方向側面６５を向く。そして、特定噴孔５１１は、図２２に示すごとく、プラグ軸方向Ｚから見たとき、角度αが鈍角となるように形成されている。角度αは、プラグ軸方向Ｚから見たときの、当該特定噴孔５１１の噴孔軸５１１Ｌと周方向側面６５とが交差する角度であって、噴孔軸５１１Ｌと周方向側面６５との交点Ａに対して固定端６３から遠い側の周方向側面６５と、噴孔軸５１１Ｌと、のなす角度である。上記角度αは、例えば、１１０～１１５°程度とすることができる。

図２２、図２３に示すごとく、特定噴孔５１１の噴孔軸５１１Ｌは、接地電極６の周方向側面６５と交わる。すなわち、本形態においては、プラグ軸方向Ｚから見たときに特定噴孔５１１の噴孔軸５１１Ｌが周方向側面６５と交わるのみならず、立体的にも、特定噴孔５１１の噴孔軸５１１Ｌと周方向側面６５とが交わる。

このような構成とするために、例えば、図２４に示すような接地電極６の形状及び配置とすることが考えられる。また、接地電極６と特定噴孔５１１との最短距離は、例えば特定噴孔５１１の直径以下とすることができる。
その他、実施形態１と同様である。

本形態のスパークプラグ１において、少なくとも一つの噴孔５１は、上記特定噴孔５１１である。これにより、図２５に示すごとく、特定噴孔５１１から外部へ流出する気流Ａoutに伴い、副燃焼室５０内における接地電極６の周方向側面６５に沿って固定端６３側へ向かう気流Ａ１（以下において、側面気流Ａ１ともいう。）が生じる。それゆえ、放電ギャップＧに生じた放電Ｓの、接地電極６側の放電端Ｓ１が、この側面気流Ａ１によって固定端６３側へ移動しやすくなる。これにより、放電Ｓが引き伸ばされ、着火性が向上する。

すなわち、内燃機関の膨張行程においては、図２５に示すごとく、噴孔５１を介して、副燃焼室５０から主燃焼室１１へガスが流出する（矢印Ａout参照）。これにより、図２５に示すごとく、副燃焼室５０にスワール流Ａｓ１が形成される。それゆえ、膨張行程点火を行う際には、次のような効果が期待できる。放電ギャップＧに形成された放電Ｓは、放電ギャップＧの近傍を流れるスワール流Ａｓ１による引き込み効果によって、プラグ径方向に引き伸ばされ、その放電端Ｓ１が、周方向側面６５に移動する。周方向側面６５に達した放電端Ｓ１は、側面気流Ａ１によって、プラグ径方向の外側に移動し、特定噴孔５１１に近付く。

そうすると、中心電極４と特定噴孔５１１の近傍との間にわたるように、放電Ｓが引き伸ばされることとなる。それゆえ、副燃焼室５０における着火性を向上させることができ、ひいては、副燃焼室５０から主燃焼室１１へのジェット噴射を強化することができる。

また、場合によっては、放電端Ｓ１は、特定噴孔５１１の内面にまで移動することもある。この場合には、放電Ｓが特定噴孔５１１から主燃焼室１１に突出したり、放電プラズマが特定噴孔５１１から主燃焼室１１へ噴出したりすることも期待できる。その結果、主燃焼室１１における着火性を向上させることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態１１）
本形態は、図２６に示すように接地電極６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の接地電極６は、上述の実施形態１０において例示した接地電極６（図２４参照）に対して、径方向対向面６２よりも固定端６３側に溝部６６を設けている。
その他、実施形態１と同様の構成及び作用効果を有する。

（実施形態１２）
本形態は、図２７に示すように接地電極６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の接地電極６は、上述の実施形態１０において例示した接地電極６（図２４参照）と略同様の形状を有する。しかし、ハウジング２に対する接地電極６の取り付け角度を傾斜させている。これにより、軸方向対向面６１が、プラグ径方向に対して傾斜している。ただし、径方向対向面６２は、プラグ軸方向Ｚと略平行である。
その他、実施形態１と同様の構成及び作用効果を有する。

（実施形態１３）
本形態は、図２８に示すごとく、プラグ軸方向Ｚから見た径方向対向面６２の形状を、略円弧状に形成した形態である。
プラグ軸方向Ｚから見たとき、径方向対向面６２の全体にわたり、中心電極４との距離の差が小さくなるように、径方向対向面６２が略円弧状に形成されている。
その他、実施形態１と同様の構成及び作用効果を有する。

（実施形態１４）
本形態は、図２９に示すごとく、接地電極６の幅方向の中心を、中心電極４の中心からずらすように配置した形態である。
接地電極６に対する中心電極４の位置は、膨張行程点火における着火性を重視する際には、膨張行程時におけるスワール流の下流側にずらすことが考えられる。また、接地電極６に対する中心電極４の位置は、圧縮行程点火における着火性を重視する際には、圧縮行程時におけるスワール流の下流側にずらすことが考えられる。
その他、実施形態１と同様の構成及び作用効果を有する。

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、５…プラグカバー、５０…副燃焼室、５０１…（副燃焼室の）外周、５１…噴孔、６…接地電極、６１…軸方向対向面、６２…径方向対向面、Ｇ…放電ギャップ、ＰＣ…プラグ中心軸

Claims (10)

1. 筒状の絶縁碍子（３）と、
   該絶縁碍子の内周側に保持されると共に該絶縁碍子から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、
   上記中心電極との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成する接地電極（６）と、
   上記放電ギャップが配される副燃焼室（５０）を覆うよう上記ハウジングの先端部に設けられたプラグカバー（５）と、を有し、
   上記プラグカバーには、上記副燃焼室を外部に連通させる噴孔（５１）が設けられており、該噴孔は、該噴孔を介して上記副燃焼室に気流が導入されることによって該副燃焼室にスワール流が生じるように形成されており、
   上記接地電極は、上記中心電極に対して先端側から上記放電ギャップを介してプラグ軸方向（Ｚ）に対向する軸方向対向面（６１）を有し、
   プラグ中心軸（ＰＣ）と上記副燃焼室の外周（５０１）との中間位置よりも上記プラグ中心軸に近い位置に、上記放電ギャップに対してプラグ径方向から対向する径方向対向面（６２）が形成されている、内燃機関用のスパークプラグ（１）。
2. 上記径方向対向面と上記中心電極の先端部との間の距離（ｄ）は、上記径方向対向面におけるプラグ軸方向及びプラグ径方向の双方に直交する方向の幅（ｗ１）よりも短い、請求項１に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
3. 上記径方向対向面は、プラグ軸方向及びプラグ径方向の双方に直交する方向の幅（ｗ１）が、上記中心電極における上記絶縁碍子から先端側に突出した部分のうち最も直径の大きい部位の直径（Ｄ）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. 上記接地電極における、上記径方向対向面と上記放電ギャップとの間の部位（６７）は、プラグ軸方向から見て上記径方向対向面に沿う方向の幅（ｗ２）が、上記中心電極における上記絶縁碍子から先端側に突出した部分のうち最も直径の大きい部位の直径以上である、請求項３に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
5. 上記径方向対向面は、プラグ軸方向の高さ（ｈ）が、上記放電ギャップの大きさ（ｇ）以上である、請求項１～４のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
6. 上記軸方向対向面は、上記径方向対向面から遠ざかるほど先端側へ向かうように傾斜している、請求項１～５のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
7. 上記接地電極は、上記ハウジング又は上記プラグカバーから、プラグ径方向に突出して形成されており、上記径方向対向面は、上記接地電極の基端面に接合されたガイド用部材（６２０）に形成されており、上記径方向対向面は、プラグ軸方向及びプラグ径方向の双方に直交する方向において、上記接地電極から突出している、請求項１～６のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
8. 上記ハウジング又は上記プラグカバーに長手方向の一端が固定されると共に上記副燃焼室に突出した副室固定部材（７）を有し、上記径方向対向面は、上記副室固定部材の長手方向に沿った側面に形成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
9. 上記接地電極は、上記副室固定部材の少なくとも一部と、該副室固定部材からプラグ中心軸側へ突出した電極突出部（６１０）とを有し、該電極突出部の基端面に上記軸方向対向面が形成されている、請求項８に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
10. 上記副燃焼室は、上記絶縁碍子の外周面と上記ハウジングの内周面との間に、環状の空間であるポケット部（５９）を有し、上記絶縁碍子の外周面は、上記ポケット部に対向する部位に、先端側へ向かうほど縮径する碍子傾斜面（３１）を有し、上記ハウジングの内周面は、上記ポケット部に対向する部位に、基端側へ向かうほど縮径するハウジング傾斜面（２１）を有する、請求項１～９のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ（１）。

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