JP2560713B2 - 内燃機関用スパ−クプラグ - Google Patents
内燃機関用スパ−クプラグInfo
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- JP2560713B2 JP2560713B2 JP62048616A JP4861687A JP2560713B2 JP 2560713 B2 JP2560713 B2 JP 2560713B2 JP 62048616 A JP62048616 A JP 62048616A JP 4861687 A JP4861687 A JP 4861687A JP 2560713 B2 JP2560713 B2 JP 2560713B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車の内燃機関等に用いられる内燃機関用
スパークプラグに関するものである。
スパークプラグに関するものである。
従来公知のこの種のスパークプラグとしては、特公昭
53−10219号公報または実公昭56−25194号公報に開示さ
れたものがある。
53−10219号公報または実公昭56−25194号公報に開示さ
れたものがある。
これらスパークプラグは、中空状のハウジングと、該
ハウジングの中空部に収容、固定された絶縁碍子と、該
絶縁碍子のうち前記ハウジングの前記中空部の開口部を
介して該中空部の外方に開放された脚部に、先端が前記
脚部の端部より露出するようにして保持された中心電極
と、一端が前記ハウジングに設けられ、他端が前記中心
電極の前記先端に対向して該先端との間に火花間隙を形
成する接地電極とを具備した基本構成において、前記ハ
ウジングの前記開口における中空部内周に環状の半径方
向突部を形成し、該突部によりハウジングの前記開口部
内周面とこれに対向する前記脚部の外周面との間の半径
方向間隙を小さくしたものである。
ハウジングの中空部に収容、固定された絶縁碍子と、該
絶縁碍子のうち前記ハウジングの前記中空部の開口部を
介して該中空部の外方に開放された脚部に、先端が前記
脚部の端部より露出するようにして保持された中心電極
と、一端が前記ハウジングに設けられ、他端が前記中心
電極の前記先端に対向して該先端との間に火花間隙を形
成する接地電極とを具備した基本構成において、前記ハ
ウジングの前記開口における中空部内周に環状の半径方
向突部を形成し、該突部によりハウジングの前記開口部
内周面とこれに対向する前記脚部の外周面との間の半径
方向間隙を小さくしたものである。
かかるスパークプラグにおいては、平時は中心電極と
接地電極との間に形成された火花間隙で火花放電が行わ
れ、混合気に着火される。
接地電極との間に形成された火花間隙で火花放電が行わ
れ、混合気に着火される。
これに対し、内燃機関の運転状態によってプラグの絶
縁碍子の脚部の外周面にカーボンが付着して脚部表面絶
縁抵抗値が低下すると、中心電極から脚部の外周面のカ
ーボンの層を通り、前記半径方向間隙を経て前記突部へ
と火花放電が生じる。
縁碍子の脚部の外周面にカーボンが付着して脚部表面絶
縁抵抗値が低下すると、中心電極から脚部の外周面のカ
ーボンの層を通り、前記半径方向間隙を経て前記突部へ
と火花放電が生じる。
この火花放電により、混合気は前記半径方向間隙内に
て火花に触れて着火され、また前記脚部外周面のカーボ
ン層が火花により焼失され、再び前述の平時の火花放電
状態に復帰する。
て火花に触れて着火され、また前記脚部外周面のカーボ
ン層が火花により焼失され、再び前述の平時の火花放電
状態に復帰する。
前述のスパークプラグにおいては、プラグ絶縁碍子の
脚部に付着したカーボン層が薄い場合には、火花放電は
中心電極から該カーボン層の表面を走り、前記半径方向
間隙を経て前記突部に至り、従って該半径方向間隙内に
て混合気は火花に触れて着火する。しかし、カーボンの
発生の著しい内燃機関の運転状態、例えば長時間の無負
荷運転、低負荷運転といった空燃比が濃い状態、燃焼室
温度が低い状態では混合気に対する着火性が極めて低い
という問題がある。
脚部に付着したカーボン層が薄い場合には、火花放電は
中心電極から該カーボン層の表面を走り、前記半径方向
間隙を経て前記突部に至り、従って該半径方向間隙内に
て混合気は火花に触れて着火する。しかし、カーボンの
発生の著しい内燃機関の運転状態、例えば長時間の無負
荷運転、低負荷運転といった空燃比が濃い状態、燃焼室
温度が低い状態では混合気に対する着火性が極めて低い
という問題がある。
即ち、カーボンが絶縁碍子の脚部に大量に付着してカ
ーボン層が厚くなると、火花放電はカーボン層の表面を
走らずにカーボン層の内部をくぐって走りながら前記半
径方向間隙を経て前記突部に至ることになる。従って、
前記半径方向間隙内での火花の飛ぶ距離がカーボン層の
厚みの分だけ短くなり、このため混合気の火花に対する
触れ性が悪く、着火性の著しい低下を招くのである。
ーボン層が厚くなると、火花放電はカーボン層の表面を
走らずにカーボン層の内部をくぐって走りながら前記半
径方向間隙を経て前記突部に至ることになる。従って、
前記半径方向間隙内での火花の飛ぶ距離がカーボン層の
厚みの分だけ短くなり、このため混合気の火花に対する
触れ性が悪く、着火性の著しい低下を招くのである。
また、上述のごとく、カーボン発生が著しい状況で
は、火花放電がカーボン層内を走りながら発生するた
め、該カーボン層を焼失できず、従って前記碍子の脚部
に対してカーボンの付着が進み、脚部のうちハウジング
の開口部の内周面に対向する部位よりも奥の方向の部位
にまでカーボンが付着するようになる。この結果、かか
る付着状況においては火花放電はカーボン層の内部を走
ってハウジングの開口部より奥の方向の内周面に発生す
る。かような火花放電時においては、混合気と火花との
接触がより困難となり、混合気の着火性は急激に悪化す
る。
は、火花放電がカーボン層内を走りながら発生するた
め、該カーボン層を焼失できず、従って前記碍子の脚部
に対してカーボンの付着が進み、脚部のうちハウジング
の開口部の内周面に対向する部位よりも奥の方向の部位
にまでカーボンが付着するようになる。この結果、かか
る付着状況においては火花放電はカーボン層の内部を走
ってハウジングの開口部より奥の方向の内周面に発生す
る。かような火花放電時においては、混合気と火花との
接触がより困難となり、混合気の着火性は急激に悪化す
る。
本発明は絶縁碍子の脚部の外周面にカーボンが付着
し、平時の電極間での火花放電の他に前記カーボン層内
をくぐってハウジングの開口部内周面に火花放電が生じ
ても混合気の着火性をあまり低下させず、かつカーボン
が前記脚部の外周面のうちハウジングの開口部内周面よ
りも奥の部位の内周面に対向する部位にまで付着しても
該ハウジングの内周面に火花放電が発生しにくいように
し、ハウジングの開口部内周面に火花放電を発生させる
ようにして混合気に対する着火性の低下を改善した内燃
機関用スパークプラグを提供することを目的とするもの
である。
し、平時の電極間での火花放電の他に前記カーボン層内
をくぐってハウジングの開口部内周面に火花放電が生じ
ても混合気の着火性をあまり低下させず、かつカーボン
が前記脚部の外周面のうちハウジングの開口部内周面よ
りも奥の部位の内周面に対向する部位にまで付着しても
該ハウジングの内周面に火花放電が発生しにくいように
し、ハウジングの開口部内周面に火花放電を発生させる
ようにして混合気に対する着火性の低下を改善した内燃
機関用スパークプラグを提供することを目的とするもの
である。
本発明によれば、かかる目的を達成するために本発明
者の鋭意研究の結果、 中空状のハウジングと、該ハウジングの中空部に収
容、固定された絶縁碍子と、該絶縁碍子のうち前記ハウ
ジングの前記中空部の開口部を介して該中空部の外方に
開放された脚部に、先端が前記脚部の端部より露出する
ようにして保持された第１の電極と、一端が前記ハウジ
ングに設けられ、他端が前記中心電極の前記先端に対向
して該先端との間に火花間隙を形成する第２の電極とを
具備し、前記脚部の外周面と該脚部の外周面に対向する
前記ハウジングの内周面との間に環状の半径方向空所が
形成されており、該空所は、前記ハウジングの前記開口
部における内周面とこれに対向する前記脚部の外周面と
の間に形成される第１の環状の半径方向空所と、前記ハ
ウジングのうち前記開口部における前記内周面を除く内
周面とこれに対向する前記脚部の外周面との間に形成さ
れる第２の環状の半径方向空所とにより構成されてお
り、かつ前記第１の空所はその所定の軸方向の範囲にお
いて前記ハウジングの前記開口部における前記内周面と
これと対向する前記脚部の前記外周面との間に半径方向
間隙が、前記第２の空所における、前記ハウジングのう
ち前記開口部を除く前記内周面とこれに対向する前記脚
部の前記外周面との間の半径方向間隙よりも短くなって
おり、前記第１の空所の前記所定の軸方向の範囲の長さ
をＨ（mm）、前記第１の空所の前記半径方向間隙の最小
値をＳ（mm）、および前記第２の凹所の前記半径方向間
隙Ａ（mm）としたとき、 0.7（mm）≦Ｈ≦4.0（mm） Ｓ≧1.3（mm） Ａ≧Ｓ＋0.15（mm） の関係を有するという手段を採用する。
者の鋭意研究の結果、 中空状のハウジングと、該ハウジングの中空部に収
容、固定された絶縁碍子と、該絶縁碍子のうち前記ハウ
ジングの前記中空部の開口部を介して該中空部の外方に
開放された脚部に、先端が前記脚部の端部より露出する
ようにして保持された第１の電極と、一端が前記ハウジ
ングに設けられ、他端が前記中心電極の前記先端に対向
して該先端との間に火花間隙を形成する第２の電極とを
具備し、前記脚部の外周面と該脚部の外周面に対向する
前記ハウジングの内周面との間に環状の半径方向空所が
形成されており、該空所は、前記ハウジングの前記開口
部における内周面とこれに対向する前記脚部の外周面と
の間に形成される第１の環状の半径方向空所と、前記ハ
ウジングのうち前記開口部における前記内周面を除く内
周面とこれに対向する前記脚部の外周面との間に形成さ
れる第２の環状の半径方向空所とにより構成されてお
り、かつ前記第１の空所はその所定の軸方向の範囲にお
いて前記ハウジングの前記開口部における前記内周面と
これと対向する前記脚部の前記外周面との間に半径方向
間隙が、前記第２の空所における、前記ハウジングのう
ち前記開口部を除く前記内周面とこれに対向する前記脚
部の前記外周面との間の半径方向間隙よりも短くなって
おり、前記第１の空所の前記所定の軸方向の範囲の長さ
をＨ（mm）、前記第１の空所の前記半径方向間隙の最小
値をＳ（mm）、および前記第２の凹所の前記半径方向間
隙Ａ（mm）としたとき、 0.7（mm）≦Ｈ≦4.0（mm） Ｓ≧1.3（mm） Ａ≧Ｓ＋0.15（mm） の関係を有するという手段を採用する。
本発明においては、カーボンの発生しやすい内燃機関
の運転状態によって絶縁碍子の脚部の外周面にカーボン
が付着し、ハウジングの内周面側に火花放電を発生させ
る状況になった際は、前記S.Hを満足することにより、
第１の空所の半径方向間隙内での火花放電が行われ、か
かるカーボン付着時の混合気の着火性を確保できる。ま
た、前記Ｓを満足しているため、大量にカーボンが脚部
に付着してそのカーボン層が厚くなってもカーボン層の
厚み分をＳの寸法の大きさでカバーし、従ってカーボン
層内部をくぐって前記第１の空所の半径方向間隙に至る
火花放電による火花で混合気を着火させることができ
る。
の運転状態によって絶縁碍子の脚部の外周面にカーボン
が付着し、ハウジングの内周面側に火花放電を発生させ
る状況になった際は、前記S.Hを満足することにより、
第１の空所の半径方向間隙内での火花放電が行われ、か
かるカーボン付着時の混合気の着火性を確保できる。ま
た、前記Ｓを満足しているため、大量にカーボンが脚部
に付着してそのカーボン層が厚くなってもカーボン層の
厚み分をＳの寸法の大きさでカバーし、従ってカーボン
層内部をくぐって前記第１の空所の半径方向間隙に至る
火花放電による火花で混合気を着火させることができ
る。
一方、絶縁碍子の脚部に対するカーボンの付着が進
み、ハウジングの開口部を除く内周面、つまり開口部よ
り奥方向の内周面に対向する脚部の外周面までカーボン
が付着しても、ハウジングの開口部より奥方向における
脚部の外周面とこれに対向するハウジングの内周面との
第２の空所の半径方向間隙は、ハウジングの開口部にお
ける内周面とこれに対向する脚部との間の第１の空所の
半径方向間隙よりも広くなっており、かつ前記のS,Aの
関係も満足しているため、ハウジングの開口部より奥方
向の内周面に向かって第２の空所の半径方向間隙内で火
花放電が生じるのを抑制し、かようなカーボン付着状況
でも前記第１の空所の半径方向間隙内で火花放電を生じ
る機会を増やすことができる。
み、ハウジングの開口部を除く内周面、つまり開口部よ
り奥方向の内周面に対向する脚部の外周面までカーボン
が付着しても、ハウジングの開口部より奥方向における
脚部の外周面とこれに対向するハウジングの内周面との
第２の空所の半径方向間隙は、ハウジングの開口部にお
ける内周面とこれに対向する脚部との間の第１の空所の
半径方向間隙よりも広くなっており、かつ前記のS,Aの
関係も満足しているため、ハウジングの開口部より奥方
向の内周面に向かって第２の空所の半径方向間隙内で火
花放電が生じるのを抑制し、かようなカーボン付着状況
でも前記第１の空所の半径方向間隙内で火花放電を生じ
る機会を増やすことができる。
以上詳述したように、本発明によれば、プラグ絶縁碍
子の脚部の外周面にカーボンが付着した場合にハウジン
グの中空部の内周面に火花放電が行われる機会があって
も、該火花放電をハウジングの開口部における内周面に
集中させることができ、従って混合気に触れ易い位置で
の火花放電を確保し、混合気に対する着火性を大きく低
下させることがない。
子の脚部の外周面にカーボンが付着した場合にハウジン
グの中空部の内周面に火花放電が行われる機会があって
も、該火花放電をハウジングの開口部における内周面に
集中させることができ、従って混合気に触れ易い位置で
の火花放電を確保し、混合気に対する着火性を大きく低
下させることがない。
以下本発明を具体的実施例により詳細に説明する。第
１図は本発明スパークプラグの要部である先端側を示す
一部破断面図であり、この先端側と反対側の部分は周知
の構成であるため省略してある。さて、同図において、
スパークプラグ１は、内燃機関（図示なし）のシリンダ
ーヘッド取付用のねじ部11が形成された金属製中空状の
ハウジング10と、該ハウジング10の中空部内に収容、固
定された絶縁碍子20とを包含している。絶縁碍子20はそ
の肩部21がハウジング10の中空部内側の内方に半径方向
へ突出する環状肩部14に環状の金属パッキン30を介して
載置されている。
１図は本発明スパークプラグの要部である先端側を示す
一部破断面図であり、この先端側と反対側の部分は周知
の構成であるため省略してある。さて、同図において、
スパークプラグ１は、内燃機関（図示なし）のシリンダ
ーヘッド取付用のねじ部11が形成された金属製中空状の
ハウジング10と、該ハウジング10の中空部内に収容、固
定された絶縁碍子20とを包含している。絶縁碍子20はそ
の肩部21がハウジング10の中空部内側の内方に半径方向
へ突出する環状肩部14に環状の金属パッキン30を介して
載置されている。
絶縁碍子20のうちハウジング10の中空部の開口部12を
介して該中空部の外方に開放された脚部22には中心電極
40が保持されている。この中心電極40はその先端が脚部
20の端部22aにより露出している。なお、この中心電極4
0は、絶縁碍子20の脚部と反対側の位置における頭部
（図示なし）の中心に挿通、固定された端子軸（図示な
し）に電気的に接続されている。ハウジング10の開口部
12側の端面10aには接地電極50の一端が溶接にて電気的
に接続、固定されており、また接地電極50の他端は中心
電極40の先端に対向し、該先端との間で火花間隙Ｇを形
成している。なお、中心電極40の軸方向側面（円周面）
に接地電極50の他端面を対向させて火花間隙Ｇを形成し
てもよい。
介して該中空部の外方に開放された脚部22には中心電極
40が保持されている。この中心電極40はその先端が脚部
20の端部22aにより露出している。なお、この中心電極4
0は、絶縁碍子20の脚部と反対側の位置における頭部
（図示なし）の中心に挿通、固定された端子軸（図示な
し）に電気的に接続されている。ハウジング10の開口部
12側の端面10aには接地電極50の一端が溶接にて電気的
に接続、固定されており、また接地電極50の他端は中心
電極40の先端に対向し、該先端との間で火花間隙Ｇを形
成している。なお、中心電極40の軸方向側面（円周面）
に接地電極50の他端面を対向させて火花間隙Ｇを形成し
てもよい。
絶縁碍子20の脚部22の外周面と、該外周面に対向する
ハウジング10の中空部の内周面との間には図示のように
環状の半径方向空所60が形成されている。
ハウジング10の中空部の内周面との間には図示のように
環状の半径方向空所60が形成されている。
この半径方向空所60は第１の環状の半径方向空所61と
第２の環状の半径方向空所62とより成っている。
第２の環状の半径方向空所62とより成っている。
第１の空所61はハウジング10の開口部12における内周
面10bとこれに対向する絶縁碍子20の脚部22の外周面と
の間に形成されている。
面10bとこれに対向する絶縁碍子20の脚部22の外周面と
の間に形成されている。
一方、第２の空所62には、ハウジング10のうち開口部
12を除く内周面10cに環状の半径方向凹所13を中ぐり工
作により肩部21の近傍まで形成することにより、該凹所
13の底面13aとこれに対向する脚部22の外周面との間に
形成されている。
12を除く内周面10cに環状の半径方向凹所13を中ぐり工
作により肩部21の近傍まで形成することにより、該凹所
13の底面13aとこれに対向する脚部22の外周面との間に
形成されている。
ハウジング10の前記半径方向凹所13はハウジング10の
開口部12を除いて形成されており、従って該開口部12は
第１図図示のようにハウジング10の軸方向に沿って所定
の軸方向範囲の長さＨを有している。また、開口部12が
位置している第１の空所における前記Ｈ方向の範囲内の
半径方向間隙S1は第２の空所における半径方向間隙Ａよ
りも短く形成してある。
開口部12を除いて形成されており、従って該開口部12は
第１図図示のようにハウジング10の軸方向に沿って所定
の軸方向範囲の長さＨを有している。また、開口部12が
位置している第１の空所における前記Ｈ方向の範囲内の
半径方向間隙S1は第２の空所における半径方向間隙Ａよ
りも短く形成してある。
本発明では、上記半径方向間隙S1のうちの最小値Ｓ、
半径方向間隙Ａ、および前記Ｈが所定の関係を満足する
ようにしたものであり、これにつき以下説明をする。
半径方向間隙Ａ、および前記Ｈが所定の関係を満足する
ようにしたものであり、これにつき以下説明をする。
絶縁碍子の外周にカーボンの付着があり、火花放電が
カーボン層内をくぐりながら伝わる場合の混合気の着火
性能は、前記半径方向間隙S1の最小値Ｓと前記半径方向
間隙Ａとに影響されることが本発明者の実験により確認
された。このＡとＳの関係を求めるため以下の実験を行
った。
カーボン層内をくぐりながら伝わる場合の混合気の着火
性能は、前記半径方向間隙S1の最小値Ｓと前記半径方向
間隙Ａとに影響されることが本発明者の実験により確認
された。このＡとＳの関係を求めるため以下の実験を行
った。
先ず、火花放電がカーボン層内を伝わってハウジング
10の開口部12の内周面10bで生じる場合のＳ寸法を明確
にするため、第２図に示すプラグにて、着火性の一つの
指標である内燃機関の回転変動幅（一定運転条件での最
大回転数と最小回転数の差）を調査した。
10の開口部12の内周面10bで生じる場合のＳ寸法を明確
にするため、第２図に示すプラグにて、着火性の一つの
指標である内燃機関の回転変動幅（一定運転条件での最
大回転数と最小回転数の差）を調査した。
第２図に示すプラグは日本電装株式会社製形式番号W2
0EX−Ｕのプラグを基本形態としており、このプラグの
内周面を中ぐり工作により環状の半径方向凹所13を形成
し、かつ開口部12の部分を先端の尖った断面三角形状に
形成したものである。中ぐりによる上記凹所13の軸方向
長さは約9mm、該凹所13の底面13aとこれに対向する脚部
22の外周面との間の半径方向間隙の最小値（脚部22はテ
ーパ面であるから凹所の最も奥の部分）は約1.9mm、最
大値（開口部寄りの部分）は約2.4mmである。
0EX−Ｕのプラグを基本形態としており、このプラグの
内周面を中ぐり工作により環状の半径方向凹所13を形成
し、かつ開口部12の部分を先端の尖った断面三角形状に
形成したものである。中ぐりによる上記凹所13の軸方向
長さは約9mm、該凹所13の底面13aとこれに対向する脚部
22の外周面との間の半径方向間隙の最小値（脚部22はテ
ーパ面であるから凹所の最も奥の部分）は約1.9mm、最
大値（開口部寄りの部分）は約2.4mmである。
また、ハウジング10の開口部12で火花放電が行われる
ように、絶縁碍子20の脚部22に銀ペーストを焼付けてな
る導電性被膜70をコーティングしてある。
ように、絶縁碍子20の脚部22に銀ペーストを焼付けてな
る導電性被膜70をコーティングしてある。
即ち、このプラグで内燃機関を運転した場合、中心電
極40と接地電極50との間での火花放電のほかにハウジン
グ10の開口部12でも放電が認められた。
極40と接地電極50との間での火花放電のほかにハウジン
グ10の開口部12でも放電が認められた。
試験は通常の使用で考えられる最もきびしい条件であ
る雰囲気温度をマイナス10℃とし、４サイクル1600ccの
内燃機関を冷間始動して約700rpmのアイドリングで３分
運転し、そのときの回転変動幅をプラグの火花ギャップ
Ｇ（mm）＝0.8と1.1のものについて測定した。
る雰囲気温度をマイナス10℃とし、４サイクル1600ccの
内燃機関を冷間始動して約700rpmのアイドリングで３分
運転し、そのときの回転変動幅をプラグの火花ギャップ
Ｇ（mm）＝0.8と1.1のものについて測定した。
その結果は第３図に示されている。なお、この試験の
全ての水準とも、火花放電位置の変動（Ｇの方でも開口
部12の方にもある）は認められた。この結果を考察する
と、火花間隙Ｇには関係なく、Ｓ≧1.3mmにおいて火花
放電位置が変動しても回転変動幅の小さく（35rpm以
下）、安定した回転が得られることがわかる。
全ての水準とも、火花放電位置の変動（Ｇの方でも開口
部12の方にもある）は認められた。この結果を考察する
と、火花間隙Ｇには関係なく、Ｓ≧1.3mmにおいて火花
放電位置が変動しても回転変動幅の小さく（35rpm以
下）、安定した回転が得られることがわかる。
次に、このハウジングの開口部の火花放電位置がハウ
ジング内のどこの範囲まで許容されるかを明確化するた
め、第４図に示すプラグにて内燃機関の回転変動幅を調
査した。
ジング内のどこの範囲まで許容されるかを明確化するた
め、第４図に示すプラグにて内燃機関の回転変動幅を調
査した。
第４図に示すプラグは、ハウジング10の開口部12の軸
方向長さを長くし（Hmm）、その最内端を絶縁碍子20の
外周部22の導電性被膜（前記と同材質）の最内端と同一
線上としたものである。プラグの基本形態は第２図と同
じである。そして、このプラグの開口部12における半径
方向間隙の最小値は、第３図の結果よりＳ＝1.3mmとし
た。試験は、前述と同じ要領で行った。
方向長さを長くし（Hmm）、その最内端を絶縁碍子20の
外周部22の導電性被膜（前記と同材質）の最内端と同一
線上としたものである。プラグの基本形態は第２図と同
じである。そして、このプラグの開口部12における半径
方向間隙の最小値は、第３図の結果よりＳ＝1.3mmとし
た。試験は、前述と同じ要領で行った。
その結果は第５図に示されている。本試験において
も、全ての水準で火花放電位置の変動は認められた。ま
た、この結果を考察すると、火花間隙には関係なく、Ｈ
≦4mmにおいて、回転変動幅が小さく安定した回転が得
られることがわかる。
も、全ての水準で火花放電位置の変動は認められた。ま
た、この結果を考察すると、火花間隙には関係なく、Ｈ
≦4mmにおいて、回転変動幅が小さく安定した回転が得
られることがわかる。
以上、第３図および第５図の結果より判断すると、プ
ラグの絶縁碍子にカーボンが付着し、絶縁碍子の脚部表
面絶縁抵抗値が低下して、火花放電が中心電極40と接地
電極50との間のほかに、絶縁碍子20の脚部22の外周面と
ハウジング10の内周面との間に発生するようになって
も、その放電位置が、ハウジング端面より4mm以内で、
最小間隙であるＳが1.3mm以上確保されていれば、混合
気の着火性がほとんど低下しないということがわかる。
ラグの絶縁碍子にカーボンが付着し、絶縁碍子の脚部表
面絶縁抵抗値が低下して、火花放電が中心電極40と接地
電極50との間のほかに、絶縁碍子20の脚部22の外周面と
ハウジング10の内周面との間に発生するようになって
も、その放電位置が、ハウジング端面より4mm以内で、
最小間隙であるＳが1.3mm以上確保されていれば、混合
気の着火性がほとんど低下しないということがわかる。
次に、ハウジングの中ぐりにより形成した前記環状の
半径方向凹所13の底面13aに火花放電しないようにする
ため、本発明者はこの凹所底面13aとこれに対向する絶
縁碍子20の脚部22の外周面との間の半径方向間隙Ａと前
記Ｓとの関係を見出した。このＡとＳとの関係を求める
為、第１図に示したプラグを用いて以下の試験を実施し
た。なお、プラグは第２図と同じくW20EX−Ｕを基本形
態としており、凹所13による間隙Ａを変えたプラグによ
る回転変動幅を測定した。なお、この間隙Ａは第２図に
Ａと表示した部分である。
半径方向凹所13の底面13aに火花放電しないようにする
ため、本発明者はこの凹所底面13aとこれに対向する絶
縁碍子20の脚部22の外周面との間の半径方向間隙Ａと前
記Ｓとの関係を見出した。このＡとＳとの関係を求める
為、第１図に示したプラグを用いて以下の試験を実施し
た。なお、プラグは第２図と同じくW20EX−Ｕを基本形
態としており、凹所13による間隙Ａを変えたプラグによ
る回転変動幅を測定した。なお、この間隙Ａは第２図に
Ａと表示した部分である。
試験は、通常の使用で考えられる最もきびしい条件で
ある雰囲気温度マイナス10℃とし、４サイクル1600ccの
内燃機関を冷間始動し、約1500rpmで約10秒間アイドル
運転→約500rpmでレーシング運転を10回（無負荷状態で
エンジン回転数を上げる）→最高40km/Hでその間を適宜
変化した低速走行運転30秒間を１サイクルとして10サイ
クル運転し、プラグの前記脚部表面の絶縁抵抗値を低下
させて、その後マイナス10℃で同一内燃機関にて冷間始
動し、アイドリング３分間運転し、その回転変動幅を測
定する。試験に用いたプラグはＳ＝1.3と1.5mm火花間隙
Ｇ＝0.8と1.1mmとし、種々のＡの値で行った。
ある雰囲気温度マイナス10℃とし、４サイクル1600ccの
内燃機関を冷間始動し、約1500rpmで約10秒間アイドル
運転→約500rpmでレーシング運転を10回（無負荷状態で
エンジン回転数を上げる）→最高40km/Hでその間を適宜
変化した低速走行運転30秒間を１サイクルとして10サイ
クル運転し、プラグの前記脚部表面の絶縁抵抗値を低下
させて、その後マイナス10℃で同一内燃機関にて冷間始
動し、アイドリング３分間運転し、その回転変動幅を測
定する。試験に用いたプラグはＳ＝1.3と1.5mm火花間隙
Ｇ＝0.8と1.1mmとし、種々のＡの値で行った。
その結果は第６図に示されている。この結果を考察す
ると、回転変動幅は、火花間隙に影響されず、Ｓ＝1.3
の場合、Ａ≧1.45mm、好ましくはＡ≧1.5mm、Ｓ＝1.5mm
の場合、Ａ≧1.65mm、好ましくはＡ≧1.7mm、即ち、Ａ
≧Ｓ＋0.15mm、好ましくはＡ≧Ｓ＋0.2mmにおいて回転
変動幅が小さく、安定した回転が得られる。また、Ａ≧
Ｓ＋0.2においては、中心電極40と接地電極50との間な
らびに脚部22の外周面とハウジング10の開口部12の内周
面10bとの間の火花放電は認められたが、ハウジング10
の前記凹所13の底面への火花放電はなかった。
ると、回転変動幅は、火花間隙に影響されず、Ｓ＝1.3
の場合、Ａ≧1.45mm、好ましくはＡ≧1.5mm、Ｓ＝1.5mm
の場合、Ａ≧1.65mm、好ましくはＡ≧1.7mm、即ち、Ａ
≧Ｓ＋0.15mm、好ましくはＡ≧Ｓ＋0.2mmにおいて回転
変動幅が小さく、安定した回転が得られる。また、Ａ≧
Ｓ＋0.2においては、中心電極40と接地電極50との間な
らびに脚部22の外周面とハウジング10の開口部12の内周
面10bとの間の火花放電は認められたが、ハウジング10
の前記凹所13の底面への火花放電はなかった。
以上第３図、第５図、第６図の結果より判断すると、
プラグ絶縁碍子の脚部の外周面にカーボンが付着し、脚
部表面の絶縁抵抗値が低下して火花放電位置が変動して
も、Ｈ≦4mm,S≧1.3mm,A≧Ｓ＋0.15mmが確保されていれ
ば、混合気への着火性はほとんど低下しないということ
がわかる。
プラグ絶縁碍子の脚部の外周面にカーボンが付着し、脚
部表面の絶縁抵抗値が低下して火花放電位置が変動して
も、Ｈ≦4mm,S≧1.3mm,A≧Ｓ＋0.15mmが確保されていれ
ば、混合気への着火性はほとんど低下しないということ
がわかる。
しかし、実際のプラグに上記寸法を適用すると、例え
ば第２図のようなハウジング形状、即ちＨ＝０の場合、
ハウジング10の内周面は火花放電が発生すると順次消耗
し、Ｓの値が大きくなってしまう。その結果、Ａ≧Ｓ＋
0.15mmの関係が成り立たなくなる。
ば第２図のようなハウジング形状、即ちＨ＝０の場合、
ハウジング10の内周面は火花放電が発生すると順次消耗
し、Ｓの値が大きくなってしまう。その結果、Ａ≧Ｓ＋
0.15mmの関係が成り立たなくなる。
そこで、実用上は飛火による消耗を考慮して、Ｈ寸法
の最小値を決めるために以下の実験を実施した。試験
は、実際の車輌にて長寿命プラグである白金プラグ（日
本電装株式会社製 P16R）の寿命距離である10万km走行
した。試験に用いてプラグは、第４図に示すように火花
放電位置が変動できるように脚部の外周面に導電性被膜
を塗布したものを用い、種々のＨ寸法について実施し
た。
の最小値を決めるために以下の実験を実施した。試験
は、実際の車輌にて長寿命プラグである白金プラグ（日
本電装株式会社製 P16R）の寿命距離である10万km走行
した。試験に用いてプラグは、第４図に示すように火花
放電位置が変動できるように脚部の外周面に導電性被膜
を塗布したものを用い、種々のＨ寸法について実施し
た。
その結果は第７図に示されている。この結果を考察す
ると、Ｈの増加により急激に隙間Ｓの増加量は小さくな
り、Ｈ＝0.7mmにおいてＳの増加量は0.05mmとなり、初
期にＡ≧0.2mmと設定しておけば、寿命時においてもＡ
≧Ｓ＋0.15mmとなり、第６図の結果からも混合気への着
火性は良好であることがわかる。
ると、Ｈの増加により急激に隙間Ｓの増加量は小さくな
り、Ｈ＝0.7mmにおいてＳの増加量は0.05mmとなり、初
期にＡ≧0.2mmと設定しておけば、寿命時においてもＡ
≧Ｓ＋0.15mmとなり、第６図の結果からも混合気への着
火性は良好であることがわかる。
なお、前記寸法ＳはＳ≧1.3mmであるが、上限として
はプラグ製作上から2.7mmが限界である。
はプラグ製作上から2.7mmが限界である。
本発明において、上記Ａ≧Ｓ＋0.15mmを満足し得る前
記凹所13の軸方向長さｌ（第１図参照）は、Ａ寸法の存
在による前述の効果ならびに製作上の観点より、少なく
とも3.0mmあることが望ましい。また、前記凹所13にお
いて、そのテーパー面Ｔ（第１図参照）は、プラグの軸
線と直交する線に対し75゜以下であることが製作上なら
びに凹所の効果から望ましい。さらに、前記火花間隙Ｇ
は実用上0.7mm〜1.1mmが望ましい。
記凹所13の軸方向長さｌ（第１図参照）は、Ａ寸法の存
在による前述の効果ならびに製作上の観点より、少なく
とも3.0mmあることが望ましい。また、前記凹所13にお
いて、そのテーパー面Ｔ（第１図参照）は、プラグの軸
線と直交する線に対し75゜以下であることが製作上なら
びに凹所の効果から望ましい。さらに、前記火花間隙Ｇ
は実用上0.7mm〜1.1mmが望ましい。
また、本発明において、脚部22の端部22aはハウジン
グ10の開口部12を越えて端面10aより外方へ突出してい
るが、開口部12の上端、即ちその軸方向長さ範囲Ｈの最
奥部より脚部22の端部22aが突出しておれば本発明の前
述の効果を発揮できる。
グ10の開口部12を越えて端面10aより外方へ突出してい
るが、開口部12の上端、即ちその軸方向長さ範囲Ｈの最
奥部より脚部22の端部22aが突出しておれば本発明の前
述の効果を発揮できる。
第８図には本発明の他の実施例を示すものである。こ
の実施例では、絶縁碍子20の脚部22のうち、ハウジング
10の開口部12における内周面10bに対向する部位を除く
位置にある外周面に環状の半径方向凹所23を形成したも
のである。従って、本発明における第１の空所は、前記
凹所23の形成されていない脚部22の先端側の部位の外周
面と該外周面に対向するハウジング10の開口部12におけ
る内周面10bとの間に形成される。一方、本発明におけ
る第２の空所は、前記凹所23の底面23aとこれに対向す
るハウジング10の内周面10cとの間に形成されている。
の実施例では、絶縁碍子20の脚部22のうち、ハウジング
10の開口部12における内周面10bに対向する部位を除く
位置にある外周面に環状の半径方向凹所23を形成したも
のである。従って、本発明における第１の空所は、前記
凹所23の形成されていない脚部22の先端側の部位の外周
面と該外周面に対向するハウジング10の開口部12におけ
る内周面10bとの間に形成される。一方、本発明におけ
る第２の空所は、前記凹所23の底面23aとこれに対向す
るハウジング10の内周面10cとの間に形成されている。
なお、この第８図の実施例では前記凹所23の底面23a
はハウジング10の内周面10cと平行にしてあり、またハ
ウジング10の開口部に於ける内周面10bと脚部22の凹所2
3の形成されていない前記先端の部位の外周面とはやは
り平行にしてある。従って、第１の空所61における半径
方向間隙の最小値ならびに第２の空所62における半径方
向間隙はそれら間隙が形成されている範囲内ではどの部
分もその値を示している。
はハウジング10の内周面10cと平行にしてあり、またハ
ウジング10の開口部に於ける内周面10bと脚部22の凹所2
3の形成されていない前記先端の部位の外周面とはやは
り平行にしてある。従って、第１の空所61における半径
方向間隙の最小値ならびに第２の空所62における半径方
向間隙はそれら間隙が形成されている範囲内ではどの部
分もその値を示している。
本発明においては、ハウジング10に設けた環状の半径
方向凹所13ならびに脚部22に設けた環状の半径方向凹所
23の各底面13a,23aは相対的に脚部22の外周面、ハウジ
ング10の内周面に平行であっても平行でなくてもよく、
あるいは製造上許されるなら傾斜の大きい上記底面13a,
23aであってもよいし、更にはハウジング10および脚部2
2の両方に環状の半径方向凹所を形成してもよい。な
お、脚部22の外周面に突起が形成されている場合は、前
記間隙Ａはその突起表面からの距離を示す。
方向凹所13ならびに脚部22に設けた環状の半径方向凹所
23の各底面13a,23aは相対的に脚部22の外周面、ハウジ
ング10の内周面に平行であっても平行でなくてもよく、
あるいは製造上許されるなら傾斜の大きい上記底面13a,
23aであってもよいし、更にはハウジング10および脚部2
2の両方に環状の半径方向凹所を形成してもよい。な
お、脚部22の外周面に突起が形成されている場合は、前
記間隙Ａはその突起表面からの距離を示す。
なお、本発明によるプラグをCDI点火装置、あるいは
高エネルギー点火装置と組み合わせることにより、本発
明の前述の効果を更に向上させることができる。
高エネルギー点火装置と組み合わせることにより、本発
明の前述の効果を更に向上させることができる。
第１図は本発明の一実施例であるスパークプラグの要部
を示す一部破断面図、第２図はＳの変化に伴う性能変化
を評価する試験に用いられた試験プラグを示す一部破断
面図、第３図はＳの変化に伴う性能変化を示す試験結果
のグラフ、第４図はＨの変化に伴う性能変化を評価する
試験に用いられた試験プラグを示す一部破断面図、第５
図はＨの変化に伴う性能変化を示す試験結果のグラフ、
第６図はＡの変化に伴う性能変化を示す試験結果のグラ
フ、第７図はＨの変化に伴うＳの変化を示す試験結果の
グラフ、第８図は本発明の他の実施例を示す一部破断面
図である。 １……スパークプラグ,10……ハウジング,10b,10c……
内周面,12……ハウジング開口部,13……凹所,13a……凹
所底面,20……絶縁碍子,22……脚部,40……中心電極,50
……接地電極,60……空所,61……第１の空所,62……第
２の空所,G……火花間隙,H……開口部の軸方向範囲,S1
……半径方向間隙,S……最小値,A……半径方向間隙。
を示す一部破断面図、第２図はＳの変化に伴う性能変化
を評価する試験に用いられた試験プラグを示す一部破断
面図、第３図はＳの変化に伴う性能変化を示す試験結果
のグラフ、第４図はＨの変化に伴う性能変化を評価する
試験に用いられた試験プラグを示す一部破断面図、第５
図はＨの変化に伴う性能変化を示す試験結果のグラフ、
第６図はＡの変化に伴う性能変化を示す試験結果のグラ
フ、第７図はＨの変化に伴うＳの変化を示す試験結果の
グラフ、第８図は本発明の他の実施例を示す一部破断面
図である。 １……スパークプラグ,10……ハウジング,10b,10c……
内周面,12……ハウジング開口部,13……凹所,13a……凹
所底面,20……絶縁碍子,22……脚部,40……中心電極,50
……接地電極,60……空所,61……第１の空所,62……第
２の空所,G……火花間隙,H……開口部の軸方向範囲,S1
……半径方向間隙,S……最小値,A……半径方向間隙。
フロントページの続き (72)発明者 川本 悟 刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電装株 式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−217589（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−91431（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−153492（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−146824（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭56−50394（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (5)
- 【請求項１】中空状のハウジングと、該ハウジングの中
空部に収容、固定された絶縁碍子と、該絶縁碍子のうち
前記ハウジングの前記中空部の開口部を介して該中空部
の外方に開放された脚部に、先端が前記脚部の端部より
露出するようにして保持された第１の電極と、一端が前
記ハウジングに設けられ、他端が前記中心電極の前記先
端に対向して該先端との間に火花間隙を形成する第２の
電極とを具備し、前記脚部の外周面と該脚部の外周面に
対向する前記ハウジングの内周面との間に環状の半径方
向空所が形成されており、該空所は、前記ハウジングの
前記開口部における内周面とこれに対向する前記脚部の
外周面との間に形成される第１の環状の半径方向空所
と、前記ハウジングのうち前記開口部における前記内周
面を除く内周面とこれに対向する前記脚部の外周面との
間に形成される第２の環状の半径方向空所とにより構成
されており、かつ前記第１の空所はその所定の軸方向の
範囲において前記ハウジングの前記開口部における前記
内周面とこれと対向する前記脚部の前記外周面との間に
半径方向間隙が、前記第２の空所における、前記ハウジ
ングのうち前記開口部を除く前記内周面とこれに対向す
る前記脚部の前記外周面との間の半径方向間隙よりも短
くなっており、前記第１の空所の前記所定の軸方向の範
囲の長さをＨ（mm）、前記第１の空所の前記半径方向間
隙の最小値をＳ（mm）、および前記第２の凹所の前記半
径方向間隙Ａ（mm）としたとき、 0.7（mm）≦Ｈ≦4.0（mm） Ｓ≧1.3（mm） Ａ≧Ｓ＋0.15（mm） の関係を満足することを特徴とする内燃機関用スパーク
プラグ。 - 【請求項２】前記Ａ（mm）はＡ≧Ｓ＋0.2（mm）である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関
用スパークプラグ。 - 【請求項３】前記第２の空所は、前記ハウジングのうち
前記開口部を除く前記内周面に環状の半径方向凹所を形
成することにより、該凹所の底面と該底面と対向する前
記脚部の外周面との間に形成されており、前記第１の空
所は、前記ハウジングの前記凹所の形成されていない前
記開口部における前記内周面と該内周面と対向する前記
脚部の外周面との間に形成されていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の内燃機関用スパークプラ
グ。 - 【請求項４】前記第２の空所は、前記ハウジングの前記
開口部における前記内周面に対向する部位を除く位置に
ある前記脚部の外周面に環状の半径方向凹所を形成する
ことにより、該凹所の底面と該底面と対向する前記ハウ
ジングの内周面との間に形成されており、前記第１の空
所は、前記凹所の形成されていない前記脚部の前記部位
の外周面と該外周面と対向する前記ハウジングの前記開
口部における内周面との間に形成されていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関用スパーク
プラグ。 - 【請求項５】前記脚部の前記端部は、前記ハウジングの
前記開口部を越えて外方へ突出していることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項ないし第４項いずれかに記載の
内燃機関用スパークプラグ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62048616A JP2560713B2 (ja) | 1987-03-03 | 1987-03-03 | 内燃機関用スパ−クプラグ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62048616A JP2560713B2 (ja) | 1987-03-03 | 1987-03-03 | 内燃機関用スパ−クプラグ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63216282A JPS63216282A (ja) | 1988-09-08 |
| JP2560713B2 true JP2560713B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=12808342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62048616A Expired - Lifetime JP2560713B2 (ja) | 1987-03-03 | 1987-03-03 | 内燃機関用スパ−クプラグ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2560713B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009039478A2 (en) * | 2007-09-21 | 2009-03-26 | Honeywell International Inc. | Spark plug structure for improved ignitability |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008166252A (ja) * | 2006-12-08 | 2008-07-17 | Denso Corp | 内燃機関用のスパークプラグ |
| US7703428B2 (en) | 2007-09-13 | 2010-04-27 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Spark plug and internal combustion engine in which the spark plug is disposed |
| EP3073590B1 (en) | 2015-03-26 | 2018-07-11 | NGK Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug |
-
1987
- 1987-03-03 JP JP62048616A patent/JP2560713B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009039478A2 (en) * | 2007-09-21 | 2009-03-26 | Honeywell International Inc. | Spark plug structure for improved ignitability |
| WO2009039478A3 (en) * | 2007-09-21 | 2009-05-07 | Honeywell Int Inc | Spark plug structure for improved ignitability |
| US8058785B2 (en) | 2007-09-21 | 2011-11-15 | Fran Group IP LLC | Spark plug structure for improved ignitability |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63216282A (ja) | 1988-09-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |