JP2023093105A - 内燃機関用のスパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】プレイグニッションを抑制することができると共に、生産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】スパークプラグ１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た固定端部６１から副燃焼室５０内に突出している。ハウジング２の先端部のハウジング先端側面２１には、プラグカバー５のカバー基端面５１と、固定端部６１の接地基端面６１１とが接合されている。ハウジング先端側面２１に接合されたカバー基端面５１の面積をＡとし、ハウジング先端側面２１に接合された接地基端面６１１の面積をＢとし、ハウジング先端側面２１の面積をＣとする。このとき、スパークプラグ１は下記式（１）～（３）を満たす。０．３５８≦Ａ／Ｃ≦０．９６４・・・（１）
０．０３６≦Ｂ／Ｃ≦０．６４２・・・（２）
Ａ／Ｃ＋Ｂ／Ｃ≦１・・・（３）
【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している。これにより、副燃焼室が高温になることを抑え、スパークプラグによる放電の発生よりも前に混合気が着火すること（すなわちプレイグニッション）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においては、ハウジングに貫通孔を設け、その貫通孔に接地電極を挿通固定している。それゆえ、ハウジングに対し、接地電極を固定するための挿通孔を設ける必要があり、生産性が低くなりやすい。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、プレイグニッションを抑制することができると共に、生産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接合されたプラグカバー（５）と、を有し、
上記接地電極は、上記ハウジングの先端部に固定された固定端部（６１）から上記副燃焼室内に突出しており、
上記ハウジングの先端部のハウジング先端側面（２１）には、上記プラグカバーのカバー基端面（５１）と上記固定端部の接地基端面（６１１）とが接合されており、
上記ハウジング先端側面に接合された上記カバー基端面の面積をＡとし、上記ハウジング先端側面に接合された上記接地基端面の面積をＢとし、上記ハウジング先端側面の面積をＣとしたとき、下記式（１）～（３）を満たす、内燃機関用のスパークプラグ（１）にある。
０．３５８≦Ａ／Ｃ≦０．９６４ ・・・（１）
０．０３６≦Ｂ／Ｃ≦０．６４２ ・・・（２）
Ａ／Ｃ＋Ｂ／Ｃ≦１ ・・・（３）

上記スパークプラグは、上記式（１）～（３）を満たす。また、接地基端面をハウジング先端側面に接合することにより、接地電極がハウジングに固定されている。それゆえ、プラグカバー及び接地電極の過熱を抑制できると共に、接地電極を容易に設けることができる。その結果、プレイグニッションを抑制することができると共に、生産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、プレイグニッションを抑制することができると共に、生産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３のI－I線矢視断面図。 図１のII－II線矢視断面図。 図１のIII矢視図。 実施形態１における、スパークプラグが設置された内燃機関の断面図。 実験例１における、Ａ／Ｃの値と進角量との関係を示すグラフ。 実験例１における、Ｂ／Ｃの値と進角量との関係を示すグラフ。 実施形態２における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に沿った断面図であって、図８のVII－VII線矢視断面図。 図７のVIII－VIII線矢視断面図。 実験例２における、Ａ／Ｃの値と進角量との関係を示すグラフ。 実験例２における、Ｂ／Ｃの値と進角量との関係を示すグラフ。 実施形態３における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に沿った断面図。 実施形態３における、内燃機関に設置された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。 実験例３における、Ａ／Ｃの値と進角量との関係を示すグラフ。 実験例３における、Ｂ／Ｃの値と進角量との関係を示すグラフ。

（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４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３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の先端部に接合されている。また、接地電極６は、ハウジング２の先端部に固定された固定端部６１から副燃焼室５０内に突出している。

ハウジング２の先端部のハウジング先端側面２１には、プラグカバー５のカバー基端面５１と固定端部６１の接地基端面６１１とが接合されている。ハウジング先端側面２１に接合されたカバー基端面５１の面積をＡとし、ハウジング先端側面２１に接合された接地基端面６１１の面積をＢとし、ハウジング先端側面２１の面積をＣとする。このとき、スパークプラグ１は下記式（１）～（３）を満たす。
０．３５８≦Ａ／Ｃ≦０．９６４ ・・・（１）
０．０３６≦Ｂ／Ｃ≦０．６４２ ・・・（２）
Ａ／Ｃ＋Ｂ／Ｃ≦１ ・・・（３）

上記式（１）～（３）における、ハウジング先端側面２１の面積Ｃは、カバー基端面５１及び接地基端面６１１が接合される前の、ハウジング先端側面２１の面積を意味する。

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。図４に示すごとく、ハウジング２のネジ部２２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、スパークプラグ１が内燃機関１０に取り付けられる。ハウジング２のネジ部２２の呼び径は、例えば、Ｍ８～Ｍ１８とすることができる。また、ハウジング２はシリンダヘッド７１と熱的に接触している。

内燃機関１０は、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１０１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、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。また、プラグ周方向は、プラグ中心軸Ｃを中心とする円周に沿った方向である。また、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。

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は主燃焼室１０１に面している。また、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。

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、絶縁碍子３の外周面とハウジング２の内周面との間に形成された環状の空間であるポケット部５０１をも含む。

本形態において、プラグカバー５はニッケル合金からなる。放熱性の観点から、プラグカバー５は、ニッケル合金よりも熱伝導率が高いベリリウム銅等からなることがより好ましい。

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５５が形成されている。噴孔５５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。スパークプラグ１が内燃機関に設置された際、噴孔５５は副燃焼室５０と主燃焼室とを互いに連通させている。

また、プラグカバー５は、副燃焼室５０の外周側の少なくとも一部を覆うと共にカバー基端面５１を備えた周壁部５４を有する。本形態において、周壁部５４は副燃焼室５０の外周側の一部を覆っている。周壁部５４は、Ｚ方向に沿って形成されていると共に、略円筒形状を呈している。

また、プラグカバー５は、底壁部５６と角部５７とを有する。底壁部５６は、副燃焼室５０の先端側を覆う部分である。角部５７は、周壁部５４の先端と底壁部５６の外周とを曲面状に繋ぐ部分である。噴孔５５は、角部５７に形成されている。

本形態において、プラグカバー５は、カバー基端面５１をハウジング先端側面２１にＺ方向に当接させた状態にて溶接を行うことにより、ハウジング２に接合されている。また、接地電極６は、接地基端面６１１をハウジング先端側面２１にＺ方向に当接させた状態にて溶接を行うことにより、ハウジング２に接合されている。プラグカバー５及び接地電極６は、それぞれハウジング２との接合部を介して、ハウジング２と熱的に接触している。

接地電極６は全体として略Ｌ字形状をなしている。接地電極６は、固定端部６１とは反対側の端部を、中心電極４の先端部に対しＺ方向に対向させることにより、放電ギャップＧを形成している。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。

図２に示すごとく、接地電極６の延設方向に直交する断面の形状は、略長方形状となっている。本形態において、接地電極６は、ニッケル合金からなる。

また、ハウジング先端側面２１と、カバー基端面５１と、接地基端面６１１とは、それぞれ平坦な面であると共に、Ｚ方向に対して実質的に直交するように形成されている。ハウジング先端側面２１とカバー基端面５１とは、それぞれ環状に形成されている。

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）～（３）を満たす。また、接地基端面６１１をハウジング先端側面２１に接合することにより、接地電極６がハウジング２に固定されている。それゆえ、プラグカバー５及び接地電極６の過熱を抑制できると共に、接地電極６を容易に設けることができる。その結果、プレイグニッションを抑制することができると共に、生産性を向上させることができる。

プラグカバー５及び接地電極６の過熱を抑制するためには、プラグカバー５の熱及び接地電極６の熱の双方を、ハウジング２を介して外部に放熱しやすくすることが重要となる。そこで、本形態のスパークプラグ１は、上記式（１）～（３）を満たす。それゆえ、プラグカバー５と接地電極６との双方は、ハウジング２との接合部を介して、外部に効果的に放熱することができる。それゆえ、プラグカバー５及び接地電極６の双方の過熱を抑制することができる。その結果、プレイグニッションを抑制することができる。

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。それゆえ、ハウジング２にプラグカバー５を接合する前において、ハウジング２に固定された接地電極６と中心電極４との間に形成された放電ギャップＧを確認しやすい。それゆえ、放電ギャップＧの調整を容易に行うことができる。その結果、スパークプラグ１を効率的に製造することができる。

以上のごとく、本形態によれば、プレイグニッションを抑制することができると共に、生産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。

（実験例１）
本例では、図５、図６のグラフに示すごとく、基本構造を実施形態１と同様としつつ、Ａ／Ｃ又はＢ／Ｃの値が互いに異なる複数のスパークプラグを用いて、Ａ／Ｃ又はＢ／Ｃの値とプレイグニッションが発生する点火時期との関係を解析した。一般に、点火時期を進角させるほど、プレイグニッションが発生しやすい。そのため、本例では、内燃機関に設置したそれぞれのスパークプラグにつき、点火時期を徐々に進角させ、プレイグニッションの発生する点火時期を解析した。試験条件は、スパークプラグを設置する内燃機関を単気筒の内燃機関とし、スロットル全開、回転数を６５００ｒｐｍとした。ここで、プレイグニッションの発生する進角量がＢＴＤＣ（圧縮上死点前の略）２９°ＣＡ（クランク角の略）以上となる場合を、一般的な自動車エンジン用のスパークプラグとして用いる際に充分にプレイグニッションを抑制できる基準としている。そこで、上記解析結果から、当該基準を満たすＡ／Ｃ及びＢ／Ｃの値を求めた。

図５のグラフは、各スパークプラグのＢ／Ｃの値を０．０３６としたときの、Ａ／Ｃの値とプレイグニッションが発生する進角量との関係を解析したグラフである。また、図６のグラフは、各スパークプラグのＡ／Ｃの値を０．３５８としたときの、Ｂ／Ｃの値とプレイグニッションが発生する進角量との関係を解析したグラフである。図５、図６のグラフにおいて、丸印は、各スパークプラグの解析結果をプロットしたものである。また、図５、図６のグラフには、これらのプロットにおける近似曲線を示した。

図５のグラフから、Ａ／Ｃの値が比較的小さいとき、Ａ／Ｃの値が大きくなるほど進角量が比較的大きくなりやすいことが分かる。一方、Ａ／Ｃの値が０．４付近以上の場合、Ａ／Ｃの値が大きくなっても、進角量が比較的大きくなりにくいことが分かる。この結果から、Ａ／Ｃの値が比較的小さいときには、主にプラグカバーを起因とするプレイグニッションが発生していたと考えられる。そのため、Ａ／Ｃの値が比較的小さいときにおいては、Ａ／Ｃの値を大きくしたとき、プラグカバーの放熱性が向上しやすく、進角量が比較的大きくなりやすかったと考えられる。一方、Ａ／Ｃの値が０．４付近以上の場合は、主に接地電極を起因とするプレイグニッションが発生していたと考えられる。そのため、Ａ／Ｃの値を大きくしたとしても、進角量が比較的大きくなりにくかったと考えられる。

また、図６のグラフから、Ｂ／Ｃの値が比較的小さいとき、Ｂ／Ｃの値が大きくなるほど進角量が比較的大きくなりやすいことが分かる。一方、Ｂ／Ｃの値が０．０７付近以上の場合、Ｂ／Ｃの値が大きくなっても、進角量が比較的大きくなりにくいことが分かる。この結果から、Ｂ／Ｃの値が比較的小さいときには、主に接地電極を起因とするプレイグニッションが発生していたと考えられる。そのため、Ｂ／Ｃの値が比較的小さいときにおいては、Ｂ／Ｃの値を大きくしたとき、接地電極の放熱性が向上しやすく、進角量が比較的大きくなりやすかったと考えられる。一方、Ｂ／Ｃの値が０．０７付近以上の場合は、主にプラグカバーを起因とするプレイグニッションが発生していたと考えられる。そのため、Ｂ／Ｃの値を大きくしたとしても、進角量が比較的大きくなりにくかったと考えられる。

また、図５のグラフに示す近似曲線から、プレイグニッションの発生する進角量がＢＴＤＣ２９°ＣＡ以上となるＡ／Ｃの値は、０．３５８≦Ａ／Ｃと推測された。また、図６のグラフに示す近似曲線から、プレイグニッションの発生する進角量がＢＴＤＣ２９°ＣＡ以上となるＢ／Ｃの最小値は、０．０３６と推測された。ここで、Ｂ／Ｃの値が０．０３６のとき、Ａ／Ｃの最大値は０．９６４となる。そのため、これらの結果から、０．３５８≦Ａ／Ｃ≦０．９６４とすることにより、一般的な自動車エンジン用のスパークプラグとして用いた際、充分にプレイグニッションを抑制することができると考えられる。

また、図６のグラフに示す近似曲線から、プレイグニッションの発生する進角量がＢＴＤＣ２９°ＣＡ以上となるＢ／Ｃの値は、０．０３６≦Ｂ／Ｃと推測された。また、図５のグラフに示す近似曲線から、プレイグニッションの発生する進角量がＢＴＤＣ２９°ＣＡ以上となるＡ／Ｃの最小値は、０．３５８と推測された。ここで、Ａ／Ｃの値が０．３５８のとき、Ｂ／Ｃの最大値は０．６４２となる。そのため、これらの結果から、０．０３６≦Ｂ／Ｃ≦０．６４２とすることにより、一般的な自動車エンジン用のスパークプラグとして用いた際、充分にプレイグニッションを抑制することができると考えられる。

（実施形態２）
本形態は、図７、図８に示すごとく、接地電極６の一部が、プラグカバー５に形成されたカバー凹部５３の内側に配置された形態である。

本形態において、接地電極６は、図７に示すごとく、立設部６２と延設部６３とを有する。立設部６２は、固定端部６１を有すると共にハウジング先端側面２１からプラグ軸方向Ｚに沿って先端側へ立設している。延設部６３は、立設部６２の先端からプラグ径方向の内側へ向かって延設されている。延設部６３は中心電極４との間に放電ギャップＧを形成している。

図７、図８に示すごとく、プラグカバー５は内周面５２の一部がプラグ径方向の外側へ後退することにより形成されたカバー凹部５３を有する。カバー凹部５３は基端側に開口している。立設部６２の少なくとも一部はカバー凹部５３の内側に配置されている。

また、スパークプラグ１は、式（１）～（３）に加え、下記式（４）及び下記式（５）を更に満たす。
Ａ／Ｃ≦０．９４ ・・・（４）
０．０４２≦Ｂ／Ｃ ・・・（５）

本形態において、カバー凹部５３は、プラグカバー５の基端から角部５７までにわたって形成されている。また、立設部６２の全体がカバー凹部５３の内側に配置されている。

また、図７に示すごとく、底壁部５６の厚みＴ２は、周壁部５４の厚みＴ１よりも薄くなっている。

また、本形態において、接地電極６は、棒状の電極材（図示略）を屈曲することにより形成されている。具体的には、まず、略四角柱形状の電極材を、プラグカバー５を接合する前のハウジング２に接合する。電極材を接合するにあたっては、棒状の電極材の長手方向をＺ方向に沿う方向としつつ、電極材の基端面とハウジング先端側面２１とをＺ方向に互いに当接させ、溶接を行う。その後、ハウジング２に接合された電極材をプラグ径方向の内側に屈曲させることにより、立設部６２と延設部６３とを有する接地電極６を形成することができる。また、屈曲する前の電極材における長手方向の長さは、例えば、８～１３ｍｍ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。

立設部６２の少なくとも一部はカバー凹部５３の内側に配置されている。それゆえ、ハウジング先端側面２１に対するカバー基端面５１の接合面積を大きくすることができると共に、ハウジング先端側面２１に対する接地基端面６１１の接合面積を確実に確保しやすい。それゆえ、プラグカバー５の過熱を一層抑制することができると共に、接地電極６の過熱を確実に抑制することができる。その結果、プレイグニッションを一層抑制することができる。

また、スパークプラグ１は、式（１）～（３）に加え、上記式（４）及び上記式（５）を更に満たす。それゆえ、ハウジング先端側面２１に対する接地基端面６１１の接合面積を、一層確実に確保することができる。それゆえ、接地電極６の過熱を、一層確実に抑制することができる。その結果、プレイグニッションを、一層確実に抑制することができる。

また、立設部６２の全体がカバー凹部５３の内側に配置されている。それゆえ、ハウジング先端側面２１に対する接地基端面６１１の接合面積を一層大きくしやすい。その結果、接地電極６の過熱を一層抑制することができる。

接地電極６は、立設部６２と延設部６３とを有する。それゆえ、接地電極６とハウジング２との接合部の強度を確実に確保することができると共に、接地電極６の過熱を一層抑制することができる。

つまり、本形態においては、棒状の電極材の基端面とハウジング先端側面２１とをＺ方向に互いに当接させ、溶接を行うことにより、接地電極６をハウジング２に固定することができる。そのため、ハウジング２に対し接地電極６を強固に接合することができる。また、ハウジング２と接地電極６との接合部を介して、接地電極６の熱を外部に、より効果的に放熱することができる。その結果、接地電極６の過熱を、一層抑制することができる。

また、接地電極６が立設部６２と延設部６３とを有することにより、放電ギャップＧを調整する際、接地電極６とハウジング２との接合部に負荷がかかることを抑制することができる。つまり、必要に応じて、放電ギャップＧが適切な距離となるように延設部６３をわずかに変形させ、微調整を行う際、接地電極６とハウジング２との接合部に負荷がかかりにくい。それゆえ、接地電極６とハウジング２との接合部の強度を確実に確保することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実験例２）
本例では、図９、図１０のグラフに示すごとく、基本構造を実施形態２と同様としつつ、Ａ／Ｃ及びＢ／Ｃの値が互いに異なる複数のスパークプラグを用いて、Ａ／Ｃ又はＢ／Ｃの値とプレイグニッションが発生する進角量との関係を解析した。図９のグラフは、Ａ／Ｃの値とプレイグニッションが発生する進角量との関係を解析したグラフである。図１０のグラフは、Ｂ／Ｃの値とプレイグニッションが発生する進角量との関係を解析したグラフである。

本例では、下記の表１に示すごとく、Ａ／Ｃ及びＢ／Ｃの値が互いに異なる５個のスパークプラグを用意した。また、表１の「判定」の項目に示すごとく、各スパークプラグにおいて、プレイグニッションの発生する進角量がＢＴＤＣ２９°ＣＡ以上となる場合を「○」、ＢＴＤＣ２９°ＣＡ未満の場合を「×」にて示した。その他の試験条件は、実験例１と同様である。

図９、図１０のグラフにおいて、丸印は、表１の各スパークプラグの解析結果をプロットしたものである。また、図９、図１０のグラフには、これらのプロットにおける近似直線を示した。

図９のグラフから、Ａ／Ｃの値が大きくなるほど進角量が小さくなることが分かる。また、図１０のグラフから、Ｂ／Ｃの値が大きくなるほど進角量が大きくなることが分かる。ここで、各スパークプラグにおいては、表１に示すごとく、Ａ／Ｃの値が０．９よりも大きく、プラグカバーの放熱性が充分に確保されていると考えられる。つまり、ハウジング先端側面の広範囲に、カバー基端面が接合されている。そのため、Ａ／Ｃの値が大きくなるほど、ハウジング先端側面における接地基端面が接合できる面積が小さくなる。したがって、Ａ／Ｃの値が大きくなるほど、Ｂ／Ｃの値が小さくなり、接地電極を起因とするプレイグニッションが発生しやすくなっていたと考えられる。言い換えると、Ａ／Ｃの値が小さくなるほど、Ｂ／Ｃの値を大きくすることができる。そのため、Ａ／Ｃの値が小さくなるほど、接地電極の放熱性が向上し、進角量が大きくなったと考えられる。

また、図９のグラフに示す近似直線から、プレイグニッションの発生する進角量がＢＴＤＣ２９°ＣＡ以上となるＡ／Ｃの値は、Ａ／Ｃ≦０．９４と推測された。また、図１０のグラフに示す近似直線から、プレイグニッションの発生する進角量がＢＴＤＣ２９°ＣＡ以上となるＢ／Ｃの値は、０．０４２≦Ｂ／Ｃと推測された。これらの結果から、基本構造を実施形態２と同様とするスパークプラグは、Ａ／Ｃ≦０．９４にすると共に、０．０４２≦Ｂ／Ｃにすることにより、一般的な自動車エンジン用のスパークプラグとして用いた際、プレイグニッションを抑制することができると考えられる。

（実施形態３）
本形態は、図１１、図１２に示すごとく、周壁部５４の厚みが、実質的に均一である場合の形態である。

図１１に示すごとく、プラグカバー５は、周壁部５４を有する。周壁部５４の厚みＴ１は実質的に均一である。すなわち、周壁部５４の厚みが、プラグ周方向の全周にわたって、実質的に均一である。

また、スパークプラグ１は、式（１）～（３）に加え、下記式（６）及び下記式（７）を更に満たす。
０．３５８≦Ａ／Ｃ≦０．３６６ ・・・（６）
０．０３６≦Ｂ／Ｃ≦０．０５６ ・・・（７）

本形態において、プラグカバー５の厚みは、実質的に均一となっている。つまり、厚みＴ１と、厚みＴ２（図７参照）と、角部５７の厚みとは、実質的に同等の厚みとなっている。

また、本形態において、ハウジング２の先端部は、段状に形成された段部２３を有する。段部２３にはハウジング先端側面２１が２つ形成されている。それぞれのハウジング先端側面２１は環状に形成されている。そして、一方のハウジング先端側面２１にカバー基端面５１が接合されており、他方のハウジング先端側面２１に接地基端面６１１が接合されている。カバー基端面５１が接合されているハウジング先端側面２１は、接地基端面６１１が接合されているハウジング先端側面２１よりも基端側に位置している。

また、段部２３とプラグカバー５の基端部とは、プラグ径方向において、互いに対向している。

図１２に示すごとく、本形態のスパークプラグ１が内燃機関１０に取り付けられた状態において、ハウジング先端側面２１は、プラグホール７１１の先端７１２よりも基端側に位置している。つまり、ハウジング先端側面２１とカバー基端面５１との接合部、及びハウジング先端側面２１と接地基端面６１１との接合部は、プラグホール７１１の内側に配置されている。
その他は、実施形態１と同様である。

厚みＴ１は実質的に均一である。また、スパークプラグ１は、式（１）～（３）に加え、上記式（６）及び上記式（７）を更に満たす。それゆえ、ハウジング２に対し、プラグカバー５を容易に組み付けることができると共に、プラグカバー５及び接地電極６の過熱を確実に抑制することができる。その結果、生産性を向上させることができると共に、プレイグニッションを確実に抑制することができる。

つまり、厚みＴ１を実質的に均一にすることにより、接地電極６に対するプラグカバー５のプラグ周方向における位置を定めることなく、ハウジング２に対しプラグカバー５を接合することができる。それゆえ、ハウジング２に対し、プラグカバー５を容易に組み付けることができる。その結果、生産性を向上させることができる。

また、上述のごとく、厚みＴ１は実質的に均一である。そのため、Ａ／Ｃの値を大きくするほど、プラグカバー５の放熱性を向上させることができるが、ハウジング先端側面２１に対する接地基端面６１１の接合面積が小さくなりやすい。一方、Ｂ／Ｃの値を大きくするほど、接地電極６の放熱性を向上させることができるが、ハウジング先端側面２１に対するカバー基端面５１の接合面積が小さくなりやすい。そこで、本形態のスパークプラグ１は、上述のごとく、上記式（６）及び上記式（７）を満たす。それゆえ、ハウジング先端側面２１に対するカバー基端面５１の接合面積と、ハウジング先端側面２１に対する接地基端面６１１の接合面積との双方を確実に確保することができる。それゆえ、プラグカバー５及び接地電極６の過熱を確実に抑制することができる。その結果、プレイグニッションを確実に抑制することができる。

プラグカバー５は段部２３に接合されている。それゆえ、ハウジング２に対しプラグカバー５を接合する際、ハウジング２に対するプラグカバー５のプラグ径方向における位置を定めやすい。その結果、スパークプラグ１を一層効率的に製造することができる。

プラグカバー５の厚みは実質的に均一となっている。それゆえ、厚みが均一の板状部材を塑性加工することにより、噴孔５５を開口する前のプラグカバーを形成することができる。それゆえ、プラグカバー５を効率的に製造することができる。その結果、生産性を向上させることができる。

ハウジング先端側面２１とカバー基端面５１との接合部、及びハウジング先端側面２１と接地基端面６１１との接合部は、プラグホール７１１の内側に配置されている。それゆえ、スパークプラグ１の先端部の主燃焼室１０１への突出量を小さくすることができる。それゆえ、プラグカバー５及び接地電極６の受熱量を抑制することができる。それゆえ、プラグカバー５及び接地電極６の過熱を一層抑制することができる。その結果、プレイグニッションを一層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。

（実験例３）
本例では、図１３、図１４のグラフに示すごとく、基本構造を実施形態３と同様としつつ、厚みＴ１（図１１参照）、Ａ／Ｃの値、Ｂ／Ｃの値が互いに異なる複数のスパークプラグを用いて、Ａ／Ｃ又はＢ／Ｃの値とプレイグニッションが発生する進角量との関係を解析した。図１３のグラフは、Ａ／Ｃの値とプレイグニッションが発生する進角量との関係を解析したグラフである。図１４のグラフは、Ｂ／Ｃの値とプレイグニッションが発生する進角量との関係を解析したグラフである。

本例では、下記の表２に示すごとく、厚みＴ１、Ａ／Ｃの値、Ｂ／Ｃの値が互いに異なる５個のスパークプラグを用意した。その他の試験条件は、実験例２と同様である。

また、図１３、図１４のグラフにおいて、丸印は、表２の各スパークプラグの解析結果をプロットしたものである。また、図１３、図１４のグラフには、これらのプロットにおける近似曲線を示した。

図１３のグラフから、Ａ／Ｃの値が小さ過ぎると、プレイグニッションの発生する進角量がＢＴＤＣ２９°ＣＡよりも小さくなることが分かる。また、Ａ／Ｃの値が大き過ぎると、プレイグニッションの発生する進角量がＢＴＤＣ２９°ＣＡよりも小さくなることが分かる。

また、図１４のグラフから、Ｂ／Ｃの値が小さ過ぎると、プレイグニッションの発生する進角量がＢＴＤＣ２９°ＣＡよりも小さくなることが分かる。また、Ｂ／Ｃの値が大き過ぎるときも、プレイグニッションの発生する進角量がＢＴＤＣ２９°ＣＡよりも小さくなることが分かる。

これらの結果から、Ｂ／Ｃの値を大きくし過ぎた結果、Ａ／Ｃの値が小さくなり過ぎたことにより、主にプラグカバーを起因とするプレイグニッションが発生したと考えられる。一方、Ａ／Ｃの値を大きくし過ぎた結果、Ｂ／Ｃの値が小さくなり過ぎたことにより、主に接地電極を起因とするプレイグニッションが発生したと考えられる。つまり、Ａ／Ｃの値及びＢ／Ｃの値を、それぞれ所定の範囲内に収めることにより、プラグカバー及び接地電極の過熱を抑制でき、プレイグニッションを抑制することができると考えられる。

図１３のグラフに示す近似曲線から、プレイグニッションの発生する進角量がＢＴＤＣ２９°ＣＡ以上となるＡ／Ｃの値は、０．３５８≦Ａ／Ｃ≦０．３６６と推測された。また、図１４のグラフに示す近似曲線から、プレイグニッションの発生する進角量がＢＴＤＣ２９°ＣＡ以上となるＢ／Ｃの値は、０．０３６≦Ｂ／Ｃ≦０．０５６と推測された。そのため、基本構造を実施形態３と同様とするスパークプラグは、０．３５８≦Ａ／Ｃ≦０．３６６にすると共に、０．０３６≦Ｂ／Ｃ≦０．０５６にすることにより、一般的な自動車エンジン用のスパークプラグとして用いた際、プレイグニッションを抑制することができると考えられる。

上記実施形態１～３において、接地電極６はニッケル合金からなる。ただし、接地電極は、比較的、熱伝導率が高い銅からなる芯部と、芯部を覆うニッケル合金等からなる外層部とを有する構成とすることができる。

また、放電ギャップを形成する中心電極の先端部と接地電極とのそれぞれに、チップを接合することもできる。つまり、中心電極の先端部に接合されたチップと接地電極に接合されたチップとの間に、放電ギャップを形成することもできる。チップは、例えば、イリジウムや白金等の貴金属、又はこれらを主成分とする合金とすることができる。

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…ハウジング先端側面、３…絶縁碍子、４…中心電極、５…プラグカバー、５０…副燃焼室、５１…カバー基端面、６…接地電極、６１…固定端部、６１１…接地基端面、Ｇ…放電ギャップ

Claims (3)

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接合されたプラグカバー（５）と、を有し、
   上記接地電極は、上記ハウジングの先端部に固定された固定端部（６１）から上記副燃焼室内に突出しており、
   上記ハウジングの先端部のハウジング先端側面（２１）には、上記プラグカバーのカバー基端面（５１）と上記固定端部の接地基端面（６１１）とが接合されており、
   上記ハウジング先端側面に接合された上記カバー基端面の面積をＡとし、上記ハウジング先端側面に接合された上記接地基端面の面積をＢとし、上記ハウジング先端側面の面積をＣとしたとき、下記式（１）～（３）を満たす、内燃機関用のスパークプラグ（１）。
   ０．３５８≦Ａ／Ｃ≦０．９６４ ・・・（１）
   ０．０３６≦Ｂ／Ｃ≦０．６４２ ・・・（２）
   Ａ／Ｃ＋Ｂ／Ｃ≦１ ・・・（３）
2. 上記接地電極は、上記固定端部を有すると共に上記ハウジング先端側面からプラグ軸方向（Ｚ）に沿って先端側へ立設した立設部（６２）と、該立設部の先端からプラグ径方向の内側へ向かって延設された延設部（６３）と、を有し、上記延設部は上記中心電極との間に上記放電ギャップを形成しており、上記プラグカバーは内周面（５２）の一部が上記プラグ径方向の外側へ後退することにより形成されたカバー凹部（５３）を有し、該カバー凹部は基端側に開口しており、上記立設部の少なくとも一部は上記カバー凹部の内側に配置されており、下記式（４）及び下記式（５）を更に満たす、請求項１に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
   Ａ／Ｃ≦０．９４ ・・・（４）
   ０．０４２≦Ｂ／Ｃ ・・・（５）
3. 上記接地電極は、上記固定端部を有すると共に上記ハウジング先端側面からプラグ軸方向（Ｚ）に沿って先端側へ立設した立設部（６２）と、該立設部の先端からプラグ径方向の内側へ向かって延設された延設部（６３）と、を有し、上記延設部は上記中心電極との間に上記放電ギャップを形成しており、上記プラグカバーは、上記副燃焼室の外周側の少なくとも一部を覆うと共に上記カバー基端面を備えた周壁部（５４）を有し、該周壁部の厚み（Ｔ１）は実質的に均一であり、下記式（６）及び下記式（７）を更に満たす、請求項１に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
   ０．３５８≦Ａ／Ｃ≦０．３６６ ・・・（６）
   ０．０３６≦Ｂ／Ｃ≦０．０５６ ・・・（７）

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