JP2022152214A - 内燃機関用のスパークプラグ及びこれを備えた内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】着火性を向上させることができる内燃機関のスパークプラグ及びこれを備えた内燃機関を提供すること。【解決手段】内燃機関用のスパークプラグ１において、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。プラグカバー５には、副燃焼室５０と外部とを連通させる噴孔５１が形成されている。ハウジング２の外周には、呼び径がＭ１４以下であるネジ部２１が形成されている。プラグ軸方向Ｚにおける絶縁碍子３の先端から副燃焼室５０の先端までの距離をＡとする。ハウジング２の内周面２２によって外周側を覆われた副燃焼室５０の一部の最大径と、プラグカバー５の内周面５２によって外周側を覆われた副燃焼室５０の一部の最大径とのうち、小さい方の最大径をＢとする。このとき、スパークプラグ１は、下記式（１）を満たす。Ａ／Ｂ≧１．１ ・・・（１）【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関用のスパークプラグ及びこれを備えた内燃機関に関する。

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内燃機関用のスパークプラグが知られている。特許文献１に記載のスパークプラグは、絶縁碍子の副燃焼室に面する外周面の表面積に対する、ハウジング及びプラグカバーの副燃焼室に面する内壁面の合計表面積の比率を規定することにより、副燃焼室内における火炎の冷却損失を抑制しようとしている。

特開２０２０－１８４４３５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初期火炎の成長については考慮されていない。つまり、副燃焼室内における初期火炎の燃焼空間を確保することにより、初期火炎の冷却損失を抑制することについては、考慮されていない。それゆえ、特許文献１に記載のスパークプラグは、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内燃機関用のスパークプラグ及びこれを備えた内燃機関を提供しようとするものである。

本発明の第１の態様は、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、上記副燃焼室と外部とを連通させる噴孔（５１）が形成されており、
上記ハウジングの外周には、呼び径がＭ１４以下であるネジ部（２１）が形成されており、
上記接地電極は、上記ハウジング又は上記プラグカバーに固定された固定端部（６２）から上記副燃焼室内に突出しており、
上記放電ギャップは、上記中心電極の先端部と上記接地電極の基端面（６１）とが、互いに対向することにより形成されており、
上記副燃焼室の外周側は、少なくとも上記ハウジングの内周面（２２）と上記プラグカバーの内周面（５２）とによって覆われており、
プラグ軸方向（Ｚ）における上記絶縁碍子の先端から上記副燃焼室の先端までの距離をＡとし、
上記ハウジングの内周面によって外周側を覆われた上記副燃焼室の一部の最大径（Ｂｈ）と、上記プラグカバーの内周面によって外周側を覆われた上記副燃焼室の一部の最大径（Ｂｃ）とのうち、小さい方の最大径をＢとしたとき、下記式（１）を満たす、内燃機関用のスパークプラグ（１）にある。
Ａ／Ｂ≧１．１ ・・・（１）

本発明の第２の態様は、上記内燃機関用のスパークプラグを備えた内燃機関（１０）であって、
該内燃機関の排気再循環率をｘ％としたとき、下記式（３）を満たす、内燃機関にある。
Ａ／Ｂ≧０．００２７ｘ^３－０．１４１２ｘ^２＋２．５３７８ｘ－１２．８６１ ・・・（３）

上記スパークプラグは、上記式（１）を満たす。それゆえ、放電によって形成された初期火炎が副燃焼室内にて成長する際、冷却損失を受けにくい。それゆえ、副燃焼室内の燃焼を促進しやすい。その結果、着火性を向上させることができる。

上記内燃機関は、上記式（３）を満たす。それゆえ、排気再循環率が高い場合であっても、初期火炎を形成しやすい。その結果、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及びこれを備えた内燃機関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線矢視断面相当図。 図１のII－II線矢視断面相当図。 実施形態１における、各部位の寸法を示す断面図。 実施形態１における、内燃機関の断面図。 実施形態１における、内燃機関を先端側から見た図。 実験例１における、ＣＯＶと主燃焼期間との関係を示すグラフ。 実験例２における、Ａ／Ｂの値と、火炎ジェットの速度との関係を示すグラフ。 実験例２における、主燃焼期間と火炎ジェットの速度との関係を示すグラフ。 実験例３における、ＥＧＲ率と、火炎ジェットの速度が１３１ｍ／ｓとなるＡ／Ｂの値との関係を示すグラフ。 実験例４における、Ａ／Ｂの値と、放電の長さとの関係を示すグラフ。 実験例５における、Ａ／Ｂの値と、副燃焼室内の熱発生率との関係を示すグラフ。 実施形態２における、スパークプラグのプラグ軸方向に沿った断面図。 実施形態２における、プラグ軸方向における放電ギャップから噴孔までの距離を示す断面図。 実施形態３における、スパークプラグの先端部のプラグ軸方向に直交する断面図であって、図１５のXIV－XIV線矢視断面相当図。 図１４のXV－XV線矢視断面相当図。 実施形態３における、圧縮行程において副燃焼室に形成されたスワール流の向きを説明する断面説明図。 実施形態４における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に沿った断面図。

（実施形態１）
内燃機関用のスパークプラグ及びこれを備えた内燃機関に係る実施形態について、図１～図５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、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、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。プラグカバー５には、副燃焼室５０と外部とを連通させる噴孔５１が形成されている。ハウジング２の外周には、呼び径がＭ１４以下であるネジ部２１が形成されている。

接地電極６は、ハウジング２又はプラグカバー５に固定された固定端部６２から副燃焼室５０内に突出している。放電ギャップＧは、中心電極４の先端部と接地電極６の基端面６１とが、互いに対向することにより形成されている。

副燃焼室５０の外周側は、少なくともハウジング２の内周面２２とプラグカバー５の内周面５２とによって覆われている。

図３に示すごとく、プラグ軸方向Ｚにおける絶縁碍子３の先端から副燃焼室５０の先端までの距離をＡとする。また、ハウジング２の内周面２２によって外周側を覆われた副燃焼室５０の一部の最大径Ｂｈと、プラグカバー５の内周面５２によって外周側を覆われた副燃焼室５０の一部の最大径Ｂｃとのうち、小さい方の最大径をＢとする。このとき、スパークプラグ１は、下記式（１）を満たす。
Ａ／Ｂ≧１．１ ・・・（１）

Ａ／Ｂの値は、例えば、２．６以上とすることができる。また、Ａ／Ｂの値は、例えば、３．２以上とすることができる。

本形態のスパークプラグ１は、例えば、自動車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は、図４に示すごとく、ハウジング２のネジ部２１を、シリンダヘッド７１のプラグホール７１１の雌ネジ部に螺合して、内燃機関１０に取り付けられる。スパークプラグ１が内燃機関１０に取り付けられた状態において、ハウジング２は、内燃機関１０のシリンダヘッド７１と熱的に接触している。そして、スパークプラグ１の軸方向Ｚの一端を、内燃機関１０の主燃焼室１０１に配置する。スパークプラグ１の軸方向Ｚにおいて、主燃焼室１０１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、Ｚ方向ともいう。なお、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、図１に示すごとく、プラグ中心軸Ｃは、本形態において、中心電極４の中心軸でもある。

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。プラグカバー５は、ハウジング２と熱的に接触している。図４に示すごとく、スパークプラグ１が内燃機関１０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１０１と区画している。また、噴孔５１は、副燃焼室５０と主燃焼室１０１とを連通させている。

また、副燃焼室５０は、図１に示すごとく、絶縁碍子３から先端側に突出した中心電極４の周辺における、ハウジング２の先端部の内周側の空間を含む。また、副燃焼室５０は、後述するポケット部５０１をも含む。

また、本形態において、プラグカバー５は、周壁部５３と底壁部５４と角部５５とを有する。周壁部５３は、副燃焼室５０の外周側の一部を覆う略円筒形状の部分である。底壁部５４は、副燃焼室５０の先端側を覆う部分である。角部５５は、周壁部５３の先端と底壁部５４の外周とを曲面状に繋ぐ部分である。本形態において、噴孔５１は、角部５５に形成されている。

本形態において、プラグカバー５には、図２に示すごとく、４つの噴孔５１が形成されている。噴孔５１は、図１に示すごとく、先端側へ向かうほどプラグ径方向の外側へ向かうように、Ｚ方向に対して傾斜して開口している。また、噴孔５１は、Ｚ方向におけるプラグカバー５の基端とプラグカバー５の先端との中間位置よりも、先端側に形成されている。なお、プラグ径方向とは、プラグ中心軸Ｃに直交する平面上において、プラグ中心軸Ｃを中心とする円の半径方向を意味する。

本形態においては、図３に示すごとく、Ｚ方向における放電ギャップＧから噴孔５１までの距離Ｄ１は、最大径Ｂの１／２の長さ以上である。また、本形態において、放電ギャップＧは、ハウジング２の先端よりも先端側に形成されている。

また、ハウジング２の先端は、絶縁碍子３の先端よりも先端側に位置している。プラグカバー５の基端は、絶縁碍子３の先端よりも先端側に位置している。また、本形態において、ハウジング２の外周に形成されたネジ部２１の呼び径は、Ｍ１２である。

本形態においては、ハウジング２の内周面２２によって外周側を覆われた副燃焼室５０の一部のうち、絶縁碍子３の先端よりも先端側の部分の最大径が、最大径Ｂｈとなっている。また、本形態においては、最大径Ｂｈが最大径Ｂとなっている。本形態において、最大径Ｂは、６．４ｍｍ以上である。

また、絶縁碍子３は、先端側へ向かうほど縮径するテーパ状先端部３１を有する。絶縁碍子３は、その外周面の一部においてハウジング２の内周面２２の一部に係止されている。この係止部よりも先端側の絶縁碍子３の部分が、テーパ状先端部３１となっている。このテーパ状先端部３１の外周面とハウジング２の内周面２２との間に、環状のポケット部５０１が形成されている。

図３に示すごとく、Ｚ方向におけるポケット部５０１の長さをＤ２とする。本形態において、距離Ａは、長さＤ２以上である。距離Ａは、例えば、７．１ｍｍ以上とすることができる。

また、Ｚ方向における絶縁碍子３の先端から中心電極４の先端までの距離Ｄ３は、例えば、３．６～１７．６ｍｍとすることができる。

次に、上記スパークプラグ１を備えた内燃機関１０について説明する。
本形態の内燃機関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１０１は、ピストン７４の往復運動によって、容積変化する。内燃機関１０のシリンダヘッド７１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、シリンダヘッド７１における吸気ポート７２１と排気ポート７３１との間に、スパークプラグ１が取り付けられる。詳細には、スパークプラグ１は、図５に示すごとく、シリンダヘッド７１における、２つの吸気ポート７２１と２つの排気ポート７３１とに囲まれた位置に配設されている。

内燃機関１０においては、ピストン７４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。内燃機関１０の吸気行程において、２つの吸気ポート７２１からガスが主燃焼室１０１内に導入され、排気行程において、２つの排気ポート７３１から主燃焼室１０１内のガスが排出される。

また、内燃機関１０は、排気再循環機構（図示略）を備える。具体的には、内燃機関１０は、主燃焼室１０１から排出された燃焼後の排気ガスの一部を排気経路から取り出し、当該排気ガスの一部を、吸気経路を介して再び主燃焼室１０１に再循環させるように構成されている。

また、スパークプラグ１を備えた内燃機関１０は、内燃機関１０の排気再循環率（以下において、ＥＧＲ率という。）をｘ％としたとき、下記式（３）を満たす。
Ａ／Ｂ≧０．００２７ｘ^３－０．１４１２ｘ^２＋２．５３７８ｘ－１２．８６１ ・・・（３）

次に、本形態の作用効果を説明する。
上記スパークプラグ１は、上記式（１）を満たす。それゆえ、放電によって形成された初期火炎が副燃焼室５０内にて成長する際、冷却損失を受けにくい。それゆえ、副燃焼室５０内の燃焼を促進しやすい。その結果、着火性を向上させることができる。

本形態のスパークプラグ１は、放電ギャップＧに放電を生じさせることにより、副燃焼室５０内の混合気を着火させ、火炎を形成する。ここで、放電によって生じた初期火炎が成長する際、ハウジング２及びプラグカバー５による冷却損失を抑制することにより、副燃焼室５０内の燃焼を促進させることができる。具体的には、絶縁碍子３の先端よりも先端側に形成された副燃焼室５０の一部、すなわちポケット部５０１を除いた副燃焼室５０の容積を大きくすることにより、初期火炎のハウジング２及びプラグカバー５による冷却損失を抑制することができる。ここで、本形態のスパークプラグ１は、上記式（１）を満たす。それゆえ、ポケット部５０１を除いた副燃焼室５０の容積は大きくなりやすい。それゆえ、副燃焼室５０内における初期火炎の燃焼空間を確保しやすい。それゆえ、初期火炎が副燃焼室５０内にて成長する際、冷却損失を受けにくい。それゆえ、副燃焼室５０内の燃焼を促進しやすい。その結果、着火性を向上させることができる。

また、スパークプラグ１は、上記式（１）を満たすことにより、噴孔５１の形成位置を、放電ギャップＧから離れた位置としやすい。つまり、スパークプラグ１は、距離Ｄ１（図３参照）を長くしやすい。それゆえ、噴孔５１から充分離れた位置から火炎が広がり、充分に内圧が高い状態で、火炎ジェットが噴孔５１から主燃焼室１０１に噴出することが期待できる。それゆえ、主燃焼室１０１の着火性を向上させることができる。その結果、内燃機関の高負荷時のノック抑制、低負荷時もしくは中負荷時におけるＥＧＲ率の向上が期待でき、内燃機関１０の出力向上、燃費向上が期待できる。

また、スパークプラグ１は、上記式（１）を満たすことにより、放電ギャップＧに生じた放電が伸長するための空間を確保することができる。それゆえ、噴孔５１を介して副燃焼室５０に導入された気流によって、放電は伸長しやすい。その結果、副燃焼室５０内における着火性を向上させることができる。

また、スパークプラグ１は、上記式（１）を満たすことにより、副燃焼室５０の容積を大きくすることができる。それゆえ、圧縮行程等において、噴孔５１を介して副燃焼室５０に導入されるガスの量を多くすることができる。それゆえ、噴孔５１を介して副燃焼室５０に導入された気流を強くすることができる。それゆえ、放電ギャップＧに流入する気流を強くすることができる。それゆえ、放電ギャップＧに生じた放電は伸長しやすい。その結果、着火性を向上させることができる。

また、最大径Ｂ（図３参照）は、６．４ｍｍ以上である。それゆえ、副燃焼室５０内における初期火炎の燃焼空間を確実に確保しやすい。それゆえ、初期火炎が副燃焼室５０内にて成長する際、冷却損失を確実に受けにくい。それゆえ、副燃焼室５０内の燃焼を確実に促進しやすい。その結果、着火性を確実に向上させることができる。

本形態の内燃機関１０は、上記式（３）を満たす。それゆえ、ＥＧＲ率が高い場合であっても、初期火炎を形成しやすい。その結果、着火性を向上させることができる。

一般に、ＥＧＲ率が高くなるほど、着火性は低くなりやすい。そのため、着火性を確保するためには、ＥＧＲ率が高くなるほど、Ａ／Ｂの値を大きくする必要がある。つまり、Ａ／Ｂの値を大きくすることにより、副燃焼室５０の容積を大きくさせる。これにより、副燃焼室５０内の気流を強くさせ、放電を伸長させやすくする必要がある。ここで、本形態の内燃機関１０は、上記式（３）を満たす。それゆえ、ＥＧＲ率の高さに応じた、Ａ／Ｂの値とすることができる。それゆえ、ＥＧＲ率が高い場合であっても、初期火炎を形成しやすい。その結果、着火性を向上させることができる。

また、噴孔５１は、先端側へ向かうほどプラグ径方向の外側へ向かうように、Ｚ方向に対して傾斜して開口している。それゆえ、初期火炎は、噴孔５１を介して副燃焼室５０に導入された気流によって、副燃焼室５０の、より基端側に運ばれやすい。それゆえ、噴孔５１から充分離れた位置から火炎が広がりやすい。その結果、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及びこれを備えた内燃機関１０を提供することができる。

（実験例１）
本例では、図６のグラフに示すごとく、基本構造を実施形態１と同様とする内燃機関につき、燃焼変動率（以下、ＣＯＶという。）と質量燃焼割合（以下、ＭＦＢという。）との関係を、ＣＡＥ(Computer aided Engineeringの略)により解析した。一般に、ＥＧＲ率が上昇するほど、ＣＯＶの値が大きくなりやすい。そのため、本例では、内燃機関のＥＧＲ率を変更することによりＣＯＶの値を変更させた。そして、それぞれのＣＯＶの値のときの、ＭＦＢが１０％から５０％になるまでの期間（以下、適宜、主燃焼期間という。）を求めた。

図６のグラフにおいては、それぞれの解析結果をプロットすると共に、これらの解析結果における近似直線を示した。また、本例においては、ＣＯＶが５％以下となる場合を、主燃焼室の燃焼が安定であるとする基準としている。そこで、本例の解析結果から、当該基準を満たす主燃焼期間を求めた。

図６のグラフより、ＣＯＶの値が大きくなるほど、主燃焼期間が長くなることが分かる。また、図６のグラフに示す近似直線より、ＣＯＶが５％以下となるときの主燃焼期間は、１３．３°ＣＡ（クランク角の略）以下と推測された。つまり、主燃焼期間が１３．３°ＣＡ以下となることにより、主燃焼室の燃焼が安定すると推測される。そして、後述する実験例２においては、主燃焼期間が１３．３°ＣＡ以下となる場合を、主燃焼室の燃焼が安定であるとする基準とした。

（実験例２）
本例では、図７のグラフに示すごとく、基本構造を実施形態１と同様としつつ、Ａ／Ｂの値が互いに異なる複数のスパークプラグを用いて、Ａ／Ｂの値と、噴孔を介して主燃焼室に噴出する火炎ジェットの速度との関係を解析した。試験条件は、スパークプラグを設置した内燃機関の回転数を１２００ｒｐｍとし、ＥＧＲ率を１０～２５％とした。その他の解析条件は、実験例１と同様である。

図７のグラフより、Ａ／Ｂの値が大きくなるほど、火炎ジェットの速度が速くなることが分かる。また、ＥＧＲ率が高いほど、火炎ジェットの速度が遅くなることが分かる。本例の解析結果より、ＥＧＲ率が高い場合であっても、Ａ／Ｂの値を大きくすることによって、火炎ジェットの速度を所定の速度以上とすることができると考えられる。

また、本例では、図８のグラフに示すごとく、主燃焼期間と火炎ジェットの速度との関係も解析した。つまり、図７のグラフにプロットした、それぞれの火炎ジェットの速度のときの、主燃焼期間を求めた。なお、図８のグラフには、一部の解析結果のみプロットした。また、図８のグラフには、プロットを省略した解析結果を含む、すべての解析結果における近似直線を示した。

図８のグラフより、火炎ジェットの速度が速くなるほど、主燃焼期間が短くなることが分かる。また、図８のグラフに示す近似直線より、主燃焼期間が１３．３°ＣＡ以下となるときの火炎ジェットの速度は、１３１ｍ／ｓ以上と推測された。つまり、上述の実験例１の結果と併せて考えると、火炎ジェットの速度を１３１ｍ／ｓ以上とすることにより、主燃焼室の燃焼が安定すると推測される。

また、図７のグラフに示すごとく、ＥＧＲ率が１０％のとき、火炎ジェットの速度が１３１ｍ／ｓとなるＡ／Ｂの値は１．１であった。また、ＥＧＲ率が２５％のとき、火炎ジェットの速度が１３１ｍ／ｓとなるＡ／Ｂの値は４．８であった。したがって、内燃機関のＥＧＲ率が１０％のとき、主燃焼室の燃焼が安定するＡ／Ｂの値は、１．１以上と推測される。また、内燃機関のＥＧＲ率が２５％のとき、主燃焼室の燃焼が安定するＡ／Ｂの値は、４．８以上と推測される。

（実験例３）
本例では、図９のグラフに示すごとく、基本構造を実施形態１と同様としつつ、Ａ／Ｂの値が互いに異なる複数のスパークプラグを用いて、それぞれのＥＧＲ率における、火炎ジェットの速度が１３１ｍ／ｓとなるＡ／Ｂの値を求めた。その他の解析条件は、実験例２と同様である。

図９のグラフには、それぞれの解析結果をプロットすると共に、これらの解析結果における近似曲線を示した。本解析結果より、ＥＧＲ率が高くなるほど、火炎ジェットの速度が１３１ｍ／ｓとなるＡ／Ｂの値が大きくなることが分かる。また、図９のグラフに示す近似曲線の式は、ＥＧＲ率をｘ％としたとき、下記式（４）となる。そして、下記式（４）の「＝」を「≧」に置き換えた式が、上記式（３）となる。つまり、図９のグラフにおいて、下記式（４）の近似曲線から上側の領域が、上記式（３）が示す領域となる。
Ａ／Ｂ＝０．００２７ｘ^３－０．１４１２ｘ^２＋２．５３７８ｘ－１２．８６１ ・・・（４）

（実験例４）
本例では、図１０のグラフに示すごとく、基本構造を実施形態１と同様としつつ、Ａ／Ｂの値が互いに異なる複数のスパークプラグを用いて、Ａ／Ｂの値と放電の長さとの関係を解析した。本例では、Ａ／Ｂの値が、それぞれ０．９、１．１、２．６、３．２、４．８であるスパークプラグを用いた。そして、それぞれのスパークプラグを内燃機関に設置し、クランク角が３２５°ＣＡのタイミングにて放電ギャップに放電を発生させた。その他の解析条件は、実験例２と同様である。

図１０のグラフに示すごとく、Ａ／Ｂの値が大きくなるほど、放電の長さが長くなることが分かる。また、Ａ／Ｂの値が大きくなるほど、より早く放電が伸長することが分かる。ここで、Ａ／Ｂの値が大きいほど、副燃焼室の容積は大きくなりやすい。そして、副燃焼室の容積が大きくなるほど、副燃焼室内の気流は強くなりやすく、放電ギャップを通過する気流も強くなりやすいと考えられる。それゆえ、Ａ／Ｂの値が大きいほど、放電は、より長く伸長したと共に、より早く伸長したと考えられる。そのため、Ａ／Ｂの値が大きいほど、着火性を向上させることができると考えられる。

（実験例５）
本例では、図１１のグラフに示すごとく、基本構造を実施形態１と同様としつつ、Ａ／Ｂの値が互いに異なる複数のスパークプラグを用いて、Ａ／Ｂの値と、副燃焼室内の熱発生率との関係を解析した。その他の解析条件は、実験例４と同様である。なお、熱発生率とは、単位時間あたりの熱発生量を示す。

図１１のグラフに示すごとく、Ａ／Ｂの値が大きくなるほど、副燃焼室内の熱発生率は、高くなると共に、早く上昇することが分かる。これは、Ａ／Ｂの値が大きくなるほど、初期火炎が副燃焼室内にて成長する際、冷却損失を受けにくくなったためと考えられる。また、実験例４にて説明したように、Ａ／Ｂの値が大きくなるほど、放電は、より長く伸長しやすいと共に、より早く伸長しやすい。また、Ａ／Ｂの値が大きくなるほど、副燃焼室内の混合気量が多くなりやすい。そのため、Ａ／Ｂの値が大きくなるほど、副燃焼室内の熱発生率が高くなったと共に、より早く熱発生率が上昇したと考えられる。

（実施形態２）
本形態は、図１２、図１３に示すごとく、実施形態１に対し、Ａ／Ｂの値を変更した形態である。
すなわち、本形態のスパークプラグ１は、下記式（２）を満たす。
Ａ／Ｂ≧４．８ ・・・（２）

本形態においては、図１２、図１３に示すごとく、Ｚ方向における放電ギャップＧから噴孔５１までの距離Ｄ１は、最大径Ｂｈ及び最大径Ｂｃよりも長い。また、距離Ｄ１は、ハウジング２のネジ部２１の呼び径よりも長い。距離Ｄ１は、例えば、最大径Ｂの４倍以上の長さとすることができる。
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。

スパークプラグ１は、上記式（２）を満たす。それゆえ、放電によって形成された初期火炎が副燃焼室５０内にて成長する際、冷却損失を一層受けにくい。それゆえ、副燃焼室５０内の燃焼を一層促進しやすい。その結果、着火性を一層向上させることができる。

また、スパークプラグ１は、上記式（２）を満たすことにより、噴孔５１の形成位置を、放電ギャップＧから一層離れた位置としやすい。それゆえ、副燃焼室５０の内圧が一層高い状態で、火炎ジェットが噴孔５１から主燃焼室１０１に噴出することが期待できる。それゆえ、主燃焼室１０１の着火性を一層向上させることができる。

また、上記式（２）を満たすことにより、副燃焼室５０の容積は一層大きくなりやすい。それゆえ、放電ギャップＧを通過する気流が一層強くなりやすい。それゆえ、放電ギャップＧに生じた放電は一層伸長しやすい。その結果、着火性を一層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３）
本形態は、図１４～図１６に示すごとく、副燃焼室５０にスワール流が生じるように構成された形態である。
すなわち、本形態において、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。

具体的には、図１４に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、噴孔５１とプラグ中心軸Ｃとを通過するプラグ径方向に延びる仮想直線ＶＬに対して、噴孔５１の中心軸の延長線５１Ｌは鋭角の角度をもって傾斜している。複数の噴孔５１は、Ｚ方向から見たとき、各噴孔５１における仮想直線ＶＬに対する噴孔５１の中心軸の延長線５１Ｌの傾斜方向が、プラグ周方向における同じ側となっている。なお、プラグ周方向とは、スパークプラグ１の中心軸Ｃに直交する平面上において当該中心軸Ｃを中心とする円周方向をいうものとする。

このような噴孔５１の形成態様により、図１６の破線矢印ＡＦに示すごとく、噴孔５１を介して副燃焼室５０に導入された気流によって、副燃焼室５０にスワール流が形成される。本形態の場合、スワール流ＡＦは、プラグ中心軸Ｃの周りに、図１６における反時計回りの螺旋状に生じる。
その他は、実施形態１と同様である。

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。それゆえ、放電によって生じた初期火炎は、スワール流によって、副燃焼室５０内に広がりやすい。それゆえ、副燃焼室５０内の燃焼が一層促進されやすい。その結果、副燃焼室５０の着火性を一層向上させることができる。

また、複数の噴孔５１は、Ｚ方向から見たとき、各噴孔５１における仮想直線ＶＬに対する噴孔５１の中心軸の延長線５１Ｌの傾斜方向が、プラグ周方向における同じ側となっている。それゆえ、それぞれの噴孔５１を介して副燃焼室５０内に導入された気流同士は、互いに衝突しにくい。それゆえ、放電ギャップＧを通過する気流は強くなりやすい。それゆえ、放電ギャップＧに生じた放電は一層伸長しやすい。その結果、着火性を一層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４）
本形態は、図１７に示すごとく、実施形態１に対し、プラグカバー５の形状を変更した形態である。

本形態において、プラグカバー５は、図１７に示すごとく、周壁部５３と、凸曲面部５６とを有する。凸曲面部５６は、先端側に向かって突出した凸曲面形状を呈している。噴孔５１は、凸曲面部５６に形成されている。
その他は、実施形態１と同様である。

プラグカバー５は凸曲面部５６を有する。それゆえ、距離Ａを長くしやすい。それゆえ、副燃焼室５０内における初期火炎の燃焼空間を一層確保しやすい。それゆえ、初期火炎が副燃焼室５０内にて成長する際、冷却損失を一層受けにくい。それゆえ、副燃焼室５０内の燃焼を一層促進しやすい。その結果、着火性を一層向上させることができる。

また、噴孔５１は、凸曲面部５６に形成されている。それゆえ、噴孔５１の形成位置を、放電ギャップＧから、より離れた位置としやすい。それゆえ、噴孔５１から一層離れた位置から火炎が広がり、内圧が一層高い状態で、火炎ジェットが噴孔５１から主燃焼室１０１に噴出することが期待できる。それゆえ、主燃焼室１０１の着火性を一層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。

上記実施形態１～４において、最大径Ｂｈと最大径Ｂｃとは、互いに異なる大きさとなっている。ただし、最大径Ｂｈと最大径Ｂｃとは、互いに同じ大きさとすることができる。この場合、最大径Ｂは、最大径Ｂｈ又は最大径Ｂｃとなる。

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、２１…ネジ部、２２…ハウジングの内周面、３…絶縁碍子、４…中心電極、５…プラグカバー、５０…副燃焼室、５１…噴孔、５２…プラグカバーの内周面、６…接地電極、６１…基端面、６２…固定端部、Ｇ…放電ギャップ、Ｚ…プラグ軸方向

Claims (4)

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、上記副燃焼室と外部とを連通させる噴孔（５１）が形成されており、
   上記ハウジングの外周には、呼び径がＭ１４以下であるネジ部（２１）が形成されており、
   上記接地電極は、上記ハウジング又は上記プラグカバーに固定された固定端部（６２）から上記副燃焼室内に突出しており、
   上記放電ギャップは、上記中心電極の先端部と上記接地電極の基端面（６１）とが、互いに対向することにより形成されており、
   上記副燃焼室の外周側は、少なくとも上記ハウジングの内周面（２２）と上記プラグカバーの内周面（５２）とによって覆われており、
   プラグ軸方向（Ｚ）における上記絶縁碍子の先端から上記副燃焼室の先端までの距離をＡとし、
   上記ハウジングの内周面によって外周側を覆われた上記副燃焼室の一部の最大径（Ｂｈ）と、上記プラグカバーの内周面によって外周側を覆われた上記副燃焼室の一部の最大径（Ｂｃ）とのうち、小さい方の最大径をＢとしたとき、下記式（１）を満たす、内燃機関用のスパークプラグ（１）。
   Ａ／Ｂ≧１．１ ・・・（１）
2. 上記最大径Ｂは、６．４ｍｍ以上である、請求項１に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
3. 下記式（２）を満たす、請求項１又は２に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
   Ａ／Ｂ≧４．８ ・・・（２）
4. 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を備えた内燃機関（１０）であって、
   該内燃機関の排気再循環率をｘ％としたとき、下記式（３）を満たす、内燃機関。
   Ａ／Ｂ≧０．００２７ｘ^３－０．１４１２ｘ^２＋２．５３７８ｘ－１２．８６１ ・・・（３）

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