JP4451984B2 - 改良された作用特性を提供するスパークプラグ - Google Patents

Description

【０００１】
（先の出願の参照）
本出願は下記の仮特許出願の利益を主張し、参照としてここに取り込むものである。
【０００２】
出願番号６０／０７６，６６９ 出願日 １９９８年３月２日
出願番号６０／０８９，４５８ 出願日 １９９８年６月１６日
出願番号６０／０８９，４９１ 出願日 １９９８年６月１６日
出願番号６０／０８９，４９９ 出願日 １９９８年６月１６日
出願番号６０／１１４，４３９ 出願日 １９９８年１２月３１日
（発明の技術分野）
本発明は概して内燃機関の燃料チャージを点火するためのスパークプラグに関し、特に既知の従来のプラグと比べて燃焼圧力や燃費を改善し、排気ガス汚染を減らす改良されたスパークプラグの構造に関する。
【０００３】
（発明の背景）
従来のスパークプラグは良く知られている。このようなスパークプラグは典型的に中心電極と中心電極から間隔をおいて配された接地電極とを含む。十分な電気ポテンシャルがこのギャップに供給されると、スパークがこのギャップを跳び越える。このスパークが内燃機関内の空気・燃料混合気を点火するのに用いられる。
【０００４】
米国特許第５，０５１，６５１号は中心電極の周りに外側の接地電極をシールドすることによって作られた「円筒形穴」について詳述している。米国特許第５，０５１，６５１号はこの円筒形穴の内部で「点火の種」が増大すると主張している。全ての例において、接地電極は「前記中心電極の半径方向面を補完する凹面形の内側表面」を有する（第８欄、第３３行目）。これは「中心電極の半径とスパークギャップとの和が円筒形穴の半径とほぼ等しくなり得る」中心電極の半径とスパークギャップとの和と等しい内側半径を持つ同心状の湾曲表面を形成する（第１欄、第５４行目）。
【０００５】
米国特許第５，０５１，６５１号の第１３図及び独立請求項１８の言語に見られるように、この発明は「前記各内側の直交する面の少なくとも一部が、中心電極の軸方向面を補完する湾曲を有する凹面形表面からなる」スパークを打つ領域に特に依存している。
【０００６】
スパークは全て中心電極から接地電極へ最短通路に沿って進むので、米国特許第５，０５１，６５１号の実際の表面は、接地電極が中心電極の軸と同軸の補完する半径上に形成された他の同心状リング設計（特許第１，７４８，３３８号、第１，９４２，２４２号、第１，９１２，５１６号、第５，４３０，３４６号、第５，２８０，２１４号）と類似している。米国特許第５，０５１，６５１号はスパークが実際に跳び越える機能上のコア部分において他の同心状リング設計と類似した作用をする。
【０００７】
しかしながら、同心状リング設計は通常のスパークプラグ設計と比して何ら性能上の利益がないと出願人に信じられている。
【０００８】
通常のスパークプラグに共通する９０度の曲がり目を避けることに特に重点が置かれた米国特許第５，６１２，５８６号にも言及する。
【０００９】
上記従来特許はいくらかの有利な特徴を有する。しかしながら、改良された燃料効率と排気ガスの減少を提供する改良プラグ設計に対する必要性は常に存在する。
【００１０】
（発明の概要）
本発明は中心電極と接線関係にある端部が設けられたスパークプラグの使用に関する。
【００１１】
従って、改良されたスパークプラグを提供することが本発明の目的である。
【００１２】
改良されたスパークプラグの接地電極を提供することが本発明のさらなる目的である。
【００１３】
改善された燃料効率を示す改良されたスパークプラグを提供することが本発明のさらなる目的である。
【００１４】
改善された燃焼圧力を示す改良されたスパークプラグを提供することが本発明のさらなる目的である。
【００１５】
汚染による公害を減らす改良されたスパークプラグを提供することが本発明のさらなる目的である。
【００１６】
本発明の他の目的、特徴及び利点は、図面と添付された請求項とともに以下の発明の好ましい実施例の詳細な説明を読むことによって明らかとなるであろう。
【００１７】
（好ましい実施例の詳細な説明）
一般に記述すると、本発明は、従来の中心電極と、各々が下部にある実質的に円形の電極の周囲に対して実質的に接線方向に位置付けられた少なくとも一つの下端部を形成する一つまたは複数の接地電極とを有するスパークプラグの使用に向けられたものである。
【００１８】
本発明の下で意図された一つの形状は図１及び図２に示される「ボックス」プラグとして参照される。この「ボックス」プラグは、上から見たときにスパークプラグの中心電極を「取り囲む」ように見える実質的に四角形状の電極を用いる。しかしながら実際は、図２に示されるように、中心電極の上部円形端面とこの分岐したプロング部材の下方に向けられた下部面が置かれる面との間に形成されたギャップ（ある試験では０．０２５インチ（０．０６３５ｃｍ））が存在するので、このボックスはスパークプラグの中心電極を取り囲んではいない。
【００１９】
ここに見られるように、電極３０は、初めは分岐するがそれからやがて集中する２つの先端プロング３２を含む。２つの先端プロング３２の各々は実質的に等しい長さの２つの部分３４を含む。これらの部分のうちの２つは「分岐」部分３４、他の２つは「集中」部分３４とみなすことができる。これは各プロングが一つの「分岐」部分と一つの「集中」部分を含むことを意味する。
【００２０】
「エルボー」がある部分の分岐部分をその対応する集中部分に連結しているとみなすことができる。このようなエルボー（図１のバージョンでは２つ）は実質的にプロング中央の中心長手軸を通って延伸する垂直面にあるように示される。
【００２１】
接地電極は主頂点４０と２つのエルボー内側頂点４１の３つの頂点を有するとみなすことができる。
【００２２】
部分３４の横断面は、ある形状として０．０５０インチ（０．０２７ｃｍ）の幅と０．０５０インチ（０．０２７ｃｍ）の厚さである実質的に長方形であることが理解できよう。このような横断面は４つの外側に向けられた（少なくとも曲がり目の近傍以外は）実質的に線状の端部（図１４にも示される）を提供する。少なくとも内側下端部の中心電極に対する関係が改良された性能をもたらすと信じられている。このような関係は接線関係として参照され、図１の形状においては各部分３４に対して１つ、４つの接線関係が与えられている。
【００２３】
図２に示される中心電極は本発明においては「上方に」伸張する中心電極として参照されているものであることが理解されるべきである。しかしながら、これは参照の目的のためだけのものであり、限定するものと理解されるべきではない。実際の使用においてこのような電極は多くの異なる方向に向けられることができる。
【００２４】
その他の実施例
本発明の下ではこれ以外の接地電極も意図されている。
【００２５】
図３は、２つの接線関係と１つの頂点を有する「フォーク」形状とみなすことのできる、本発明の第２実施例に用いられる接地電極５１と中心電極２０の二つの電極の平面図である。
【００２６】
図４は、３つの部分と３つの接線関係と２つの頂点を含む、本発明の第３実施例に用いられる接地電極５２と中心電極２０の二つの電極の平面図である。
【００２７】
図５は、６つの部分と５つまでの頂点と少なくとも４つの接線関係を有する、本発明の第４実施例に用いられる接地電極５３と中心電極２０の二つの電極の平面図である。
【００２８】
図６は、４つの部分と３つの頂点と４つの接線関係を有する、本発明の第５実施例に用いられる接地電極６０と中心電極２０の二つの電極の平面図である。
【００２９】
図７は、４つの接線関係と４つの頂点を有する「閉じたボックス」形状とみなすことのできる、本発明の第６実施例に用いられる接地電極７０と中心電極２０の二つの電極の平面図である。
【００３０】
図８は、６つの接線関係と６つの頂点を有する「閉じた６角ボックス」形状とみなすことのできる、本発明の第７実施例に用いられる接地電極８０と中心電極２０の二つの電極の平面図である。
【００３１】
図９は、１つの接線関係を有する「単一オフセット・ストレート電極」形状とみなすことができる、本発明の第８実施例に用いられる接地電極９０と中心電極２０の二つの電極の平面図である。
【００３２】
図１０は、２つの接線関係を有する「ダブルオフセット・ストレート電極」形状とみなすことができる、本発明の第９実施例に用いられる２つの接地電極１００，１０１と中心電極２０の三つの電極の平面図である。
【００３３】
図１１は、２つの接線関係を有する「ダブルＴ電極」形状とみなすことができる、本発明の第１０実施例に用いられる２つの接地電極１１０，１１１と中心電極２０の三つの電極の平面図である。
【００３４】
図１２は、２つの接線関係を有する「オフセットダブルＴ電極」形状とみなすことができる、本発明の第１１実施例に用いられる２つの接地電極１２０，１２１と中心電極２０の三つの電極の平面図である。
【００３５】
図１３は、３つの接線関係を有する「３角トリプルＴ電極」形状とみなすことができる、本発明の第１１実施例に用いられる３つの接地電極１３０，１３１，１３２と中心電極２０の四つの電極の平面図である。
【００３６】
図１４は、中心電極の方へ接線関係を持って位置付けられた下端部を含む接地電極１４０の部分の断面図の下部に示された典型的な中心電極２０の側立面図である。
【００３７】
図１５は、１つの接線関係を有して中心電極２０に対して簡単な凸状曲線端部を提供する接地電極１５０を示す。接地電極の横断面は長方形である。
【００３８】
図１６は、中心電極に対して提供された簡単なストレート端部を示す。１つの接線端部関係が示されている。接地電極の断面は長方形である。
【００３９】
図１７は、組み合わさって中心電極２０に対して多数の簡単なストレート端部を提供する４つの接地電極１７０，１７１，１７２，１７３の使用を示す。この図には接線関係にあるものは示されていない。各４つの接地電極の断面は長方形である。
【００４０】
図１８は、３つの端部と３つの頂点を中心電極に対して提供する３角形状の接地電極１８０を示す。３つの接線端部関係が示されている。接地電極の各線状部分の横断面は実質的に長方形である。
【００４１】
図１９は、図１１に示されたものと類似したもので、３角形状の接地電極１９０を示すが、３角形状の中心電極１９５と共に用いられているものである。３つの接線端部関係と３つの頂点がこの図には示されている。
【００４２】
図２０は、３つの曲線状の端部と２つの頂点を中心電極２０に対して提供する接地電極２００を含む開端設計である。３つの「曲線状」接線端部関係がこの形状において提供されている。接線関係は「ストレートな」接線関係だけでなく「曲線状」接線関係をも含み得ることに注意すべきである。
【００４３】
図２１は、３つのストレートな端部と２つの頂点を中心電極２０に対して提供する接地電極２１０を含む開端設計である。３つの接線端部関係と２つの頂点がこの図には示されている。
【００４４】
図２２は、中心電極２２５が接地電極２２０の幾何学形状と実質的に合って、この場合は４角形になっていること以外は図２１に示されたものと類似した開端設計である。３つの接線関係が示されている。
【００４５】
図２３は、単一の頂点を有する２つの曲線接線端部関係が存在する「フォーク形状」設計を示す。接地電極２２０と中心電極２３０が示されている。
【００４６】
図２４は、それぞれが端部に「あご」を有し、それが実質的に中心電極２０の突出部を取り囲む役割を果たす２つの接地電極２４０を示す。４つのストレートな接線関係と３つの頂点がこの図には示されている。
【００４７】
図２５は、接地電極２５０によって中心電極２０に提供された簡単な曲線端部を示す。
【００４８】
図２６は、接地電極２６０が中心電極に対して設置され得る様々な位置１，２，３を説明する側面説明図であって、これらの３つの位置１，２，３は「ゾーン」中にある。ゾーン内の位置は、これら位置のいずれにおいても接地電極の下端部を中心電極の外側端部に対してさらすことが、出願時の発明者の見解において、取り込まれるガスに「煙突」効果をもたらすようにする。
【００４９】
図２７は、接地電極２７０の下端部が中心電極の上方に中心電極の周辺突出部に対して実質的に接線関係を持って与えられる、図１に示される実施例の（中心電極２０の中心長さ方向軸に沿って取られた）側断面図である。
【００５０】
図２８は、図２７に類似の図であるが、接地電極２８０の断面が燃焼の最前部の伝播に対する抵抗を減らすように流線型にされているものである。
【００５１】
図２９は、図２８に類似の図であるが、接地電極２９０が単一の端部にされ、図２５に示される電極設計に見られるように円弧によって支持されている。このような設計は図１５にも適用することができる。この断面は、中心電極２０の上端部に最も近い面としての端部（ストレートでもそれ以外でも）を提供する示されている以外のいかなる形状を取ることもできる。
【００５２】
図３０は、中心電極の上部に上方内側方向にまっすぐに向けられて設けられる多数のまっすぐな端部を提供する多数の接地電極３００，３０１，３０２（示されていないが、４番目の接地電極を用いてもよい）を含む実施例を示す。この角度はこの延伸部材先端の最終位置ほど重要でないと信じられる。
【００５３】
図３１は、接地電極３１０の断面が中心電極２０の上部円形端部に対して端部を与える「ダイアモンド」形状を有する以外は、例えば図１に示される形状に概して類似した側断面図である。この設計は接地電極端部の上部と下部の面取りのためスパーク点火によって起こる燃焼のよりよい流れを促進することができる。
【００５４】
図３２は、接地電極３２０の上部面に簡単な面取りがなされた以外は図１に示されたものの部分的改造である。これは図３１に示される設計のある利点を得ることができる一方で、製造がより簡単になるように思われる。
【００５５】
図３３は、スパーク効率を向上させるために中心電極３３５に簡単なＶ字形くぼみが切られた以外は図１に類似した接地電極を含む実施例の図である。
【００５６】
図３４は、中心電極３４５の上部に「ネックダウン」部分が設けられ、中心電極に「細いワイヤー」放電先端を作り出している以外は、接地電極３４０を含む図１のものと類似の実施例の側断面図である。
【００５７】
図３５は、「重要な」端部を支持する単一（図示される）または多数（図示されない）の脚部を通して上方から与えられた接地電極３５０の端部を示す。また、中心電極３５５は先端に面取りを有している。
【００５８】
図３６は、中心電極３６５と接地電極３６０のそれぞれによって形成された二つの端部の「最大限の端部対端部の提供」を含む形状を示す。他の実施例と比較して製造コストが高い可能性がある一方で、この設計はよりシールドの少ない燃焼室への端部から端部へのスパークを提供する。小さいサイズの電極が入ってくる燃料チャージやすでに存在する燃焼の核に対する妨害を減らすのに役立つことも信じられている。
【００５９】
図３７は、たがね先端の中心電極３７５が用いられている以外は図１及び図２のものと類似した接地電極３７０を有するスパークプラグの図である。
【００６０】
図３８は、単一先端の中心電極３８５を有し、図１及び図２に示されたものと類似の接地電極３８０を有するスパークプラグの図である。
【００６１】
図３９は、たがね先端３９５−Ａ、ピラミッド先端３９５−Ｂ、Ｖ溝３９５−Ｃ、中心くぼみ３９５−Ｄ、多角形３９５−Ｅ、単一先端３９５−Ｆ、多数端３９５−Ｇ、面取り先端３９５−Ｈ、中空円筒３９５−Ｉ、中空多角形３９５−Ｊ、ネックダウン形状３９５−Ｋを含む、本説明中の他の接地電極と共に用いることができる一連の中心電極形状の図である。
【００６２】
図４０Ａ及びＢは、それぞれが端部を形成するＴ字形端部を有するＴ字形中心電極４０５と、同様にそれぞれが端部を形成する一対の接地電極４００，４０１を含む形状のそれぞれ平面図及び側面図である。中心電極の端部は接地電極の端部に一対一の関係で与えられている。
【００６３】
図４１Ａ及び４１Ｂは、曲線状の接線端部を有するＬ字形中心電極４１５と接地電極４１０を含む形状のそれぞれ平面図及び側面図である。図４０Ａ及び４０Ｂに用いられているように２つの部分を用いることもでき、またはこの形状か図４０Ａ／４０Ｂの形状のいずれにも２つ以上の部分を用いることができることにも注意されたい。
【００６４】
図４２Ａ／４２Ｂは３つの接線関係を形成するために組み合わされる中心電極４２５と接地電極４２０を含む形状を示す。
【００６５】
図４３は、中心電極２０と接地電極４３０との間にＧ１及びＧ２としてそれぞれ参照される垂直及び水平方向の間隔が設けられている、中心電極２０と接地電極４３０を含む形状である。好ましくはＧ１はゼロよりも大きいかゼロに等しく、Ｇ２はゼロよりも大きいかゼロに等しい。これは図２６の「ゾーン」概念の別の仕方による説明である。
【００６６】
図４４は、本発明の一つの特徴である接線関係をさらに説明する典型的な中心電極２０と２つの典型的な接地電極４４０，４４１の説明的な平面図である。ここに見られるように「接線」関係は要素２０，４４０の「第１の場合」の関係だけでなく、要素２０，４４１の「第２の場合」の関係も含む。
【００６７】
図４５は、図３に示されているものと類似しているが、図４４の第２の場合の例に示される２つの接線関係４５３，４５４を与える短いプロングを有する、典型的な中心電極２０と二またの接地電極４５０の説明的平面図である。中間の頂点４５５も示されている。
【００６８】
図４６は、４つの接線関係を持つ代わりに接地電極４６０の４つの端部が中心電極の突出部の外側で図２６の「ゾーン」中にあること以外は図１のものと類似した「ワイドボックス」形状である。
【００６９】
図４７は、２つの接線関係を持つ代わりに接地電極４７０の２つの端部が典型的な中心電極２０の突出部の外側で図２６の「ゾーン」中にあること以外は図３のものと類似した「ワイドフォーク」形状である。出願時の発明者の見解では、図２６に説明される「取り込むチャージの流れ」の概念においてより広い空間を提供する。
【００７０】
接線関係
上述したように、ある場合には円形（または丸い）接地電極の上端部と接線関係にある一つまたは複数のストレートな端部を有することが望ましい。これは各端部が中心電極の周辺突出部と接線関係にあるように、接地電極により形成されたストレートな端部が一つまたは複数のストレートな端部を提供するという点で「ストレート端部接線関係」として参照される。これは他にも示されているが、例えば図１，３，４，９，１０に示されている。
【００７１】
しかしながら、例としてのみ挙げる図１５，２３，２５に示されている「曲線状端部接線関係」もまたここに開示された発明の一つの下に意図されていることが理解されるべきである。
【００７２】
注意すべき重要な点は、スパークが中心電極とそれに一番近い接地電極との間を連結するということである。接地電極のプロングの実際の配置は、中心電極の周囲（必ずしも円形でなくてもよい）突出部の近傍または外側の、中心電極先端の高さまたはその上方の決められた高さのどこであってもよい。
【００７３】
本発明のある局面では、図１７や２６に示されるような接線関係のいくらかのずれの利用も意図していることが理解されるべきである。
【００７４】
端部の直線性
上述したように、ある場合には接地電極の曲線状の上端部と接線関係にあるストレート端部を有することが望ましい。しかしながら、本発明のある局面ではそのような接線関係において曲線状の端部を用いることも意図していることが理解されるべきである。
【００７５】
ゾーンの概念
示されている位置のいずれにおいても、接地電極の下端部を中心電極の外側端部（または円形でもありえるその「上部周囲端部」）にさらす「ゾーン」の概念を説明するために図２６が参照される。
【００７６】
これは互いに与えられる即ちさらされる端部は必ずしも接線関係になく、スパークの領域内において端部が２つの電極の互いに最も近い部分にあるか、または電極の他の２つの部分と少なくとも同じだけ近い位置にあるように、端部が互いに対して位置付けられるという、この関連する発明の別の関連する概念である。接地電極をその周囲の外側に配置することにより中心電極の先端の「シールドを外す」ことは、接線関係及び／または頂点の概念を越えた、別個の有利な概念であることが出願時において信じられている。さらに中心電極の位置かそれより上方にある接地電極の「有効な端部」が取り込まれるチャージガスがより容易にスパークゾーン内に流れることを可能にする。
【００７７】
頂点
出願人の実施例のいくつか（例えば図１，３，４，５，６及びその他に示されたもの）において提供された接線関係と頂点の組み合わせが従来技術に対してめざましい改良をもたらすと出願時において信じられている。このような頂点のいくつかは、改良された燃焼特性をもたらすと信じられている垂直「開口」または「煙突効果」をもたらす。さらに、出願人の実施例のいくつかにおいて提供される「ゾーン」関係と頂点との組み合わせが従来技術に対してめざましい改良をもたらすと出願時に信じられている。
【００７８】
使用される行程
本発明に記述された接地電極の簡単な形状は、現在業界で用いられている標準的なワイヤー供給電極に二次的な引き続いた操作を行うことにより形成することができる。特定の設計の心棒が各電極の様々な部分を形成するのに用いられ得る。その代わりに特定の形状を形成するためにダイを用いてプレス操作された電極を作成することもできる。プレス操作された電極はその後通常の方法によってプラグの基部に溶接される。プレス操作の代わりに、電極の形状はレーザー切断、ウォータージェット切断、化学エッチング、鍛造、キャスティング、粉末金属形成などにより形成することができる。これらの方法を用いたいかなる電極もその後スパークプラグ基部の適当な位置に溶接される。
【００７９】
図９及び１０に示される形状に関して、これらの電極形状は現在のワイヤー供給設備にほとんど変更を施すことなく作成することができる。中心電極に対するオフセットは基本的なワイヤー供給装置の機構にて作成するか、または従来のサイドワイヤーの特定の整列を作成する二次的な操作の使用により作成することができる。
【００８０】
種々のコメント
例えば図１において、端部の部分（それらの部分を含む）を含む接地電極の厚さは当業者に知られており、あるいは約０．０５０インチ（０．１２７ｃｍ）であり、この厚さは０．０４０〜０．０６５インチ（０．１０１６〜０．１６５１ｃｍ）でもよく、または０．０１０〜０．０１５０インチ（０．０２５４〜０．０３８１ｃｍ）でもよく、または本発明の精神と範囲から逸脱することなくその他の寸法を取ることもできる。「脚部」の幅は０．０７５〜０．１２５インチ（０．１９０５〜０．３１７５ｃｍ）でもよく、これは０．０１０〜０．１５０インチ（０．０２５４〜０．０３８１ｃｍ）でもよく、または本発明の精神と範囲から逸脱することなくその他の寸法を取ることもできる。
【００８１】
プロングの幅は重要ではないが、端部の鋭さは重要であると信じられている。しかしながら、一つの好ましい実施例ではプロングは０．０５０インチ（０．１２７ｃｍ）幅で０．０５０インチ（０．１２７ｃｍ）の厚さであり、これらの寸法の各々は０．０１０〜０．１５０インチ（０．０２５４〜０．３８１ｃｍ）であってもよく、または本発明の精神と範囲から逸脱することなくその他の寸法を取ることもできる。
【００８２】
接地電極は、図１４または２６に示されるように中心電極に対して下端部を与える鋭い端部を含んでいる限り、四角形または長方形であると信じられているものではないことも理解されるべきである。
【００８３】
中心電極の直径は０．０１０〜０．１５０インチ（０．０２５４〜０．３８１ｃｍ）であり得、電極の「脚部」の厚さはそれが適用される際には０．０４０〜０．０６５インチ（０．１０１６〜０．１６５１ｃｍ）であり得るが、これは０．０１０〜０．１５０インチ（０．０２５４〜０．３８１ｃｍ）であってもよく、または本発明の精神と範囲から逸脱することなくその他の寸法を取ることもできる。
【００８４】
これらに用いられる材料は、現在使用されている「プレミアム」材料（例えば白金）を含む当業者に知られているものなどである。
【００８５】
従来技術との比較
米国特許第５，０５１，６５１号と比較して、本発明においては、燃焼の核がスパーク地点から離れて拡張するための通路を開くために、接地電極上のスパークの打撃面が開放凹面形曲線、ストレートな線、または凸状曲線にも形成されている。これは非常に小さなレベルで起こることであり、打撃面のほんのわずかな同心半径も燃焼の核の成長にマイナスの効果を持つ。この打撃面の半径に対する燃焼行程の非常な敏感さが我々の発明の一つの重要な一部分である。
【００８６】
同心状リング設計は、いかに同心状の曲線状部分の長さが最小であっても、実際には従来のスパークプラグ設計と性能上変わらない。これがパイロテックの発明と米国特許第５，０５１，６５１号に記載されたものとの事実上の違いである。後者は常に「それによって燃焼ガスがそこから流れ出す・・・中空円筒接地電極」に依存している（第２欄、第５９行目）。
【００８７】
米国特許第５，０５１，６５１号の接地電極は常に中心電極からあるギャップだけ間隔をおかれている。パイロテックの発明においては、打撃面の開放的性質のため接線関係が有益である。接線関係において打撃面に与えられたいかなる同心円状の半径も、燃焼の核の発生をひどく抑制するであろう。
【００８８】
最後に、米国特許第５，０５１，６５１号は２つの搭載脚部を含むが、これは特にパイロテック発明の好ましい実施例の単一の脚部と比較すると、燃焼の核にある量のシールド効果をもたらすものである。
【００８９】
結論
本発明が開示された実施例と関連して特に詳細に記述されてきたが、添付の請求項に記述された本発明の精神と範囲内で多くの変化と修正がもたらされ得ることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１に全体図が示された本発明の第１実施例の部分の平面図である。
【図２】 図１に示された第１実施例のスパークプラグ１０の側面図である。
【図３】 ２つの接線関係と１つの頂点を有する「フォーク」形状とみなすことのできる本発明の第２実施例に用いられる接地電極５１と中心電極２０の二つの電極の平面図である。
【図４】 ３つの部分と３つの接線関係と２つの頂点を含む本発明の第３実施例に用いられる接地電極５２と中心電極２０の二つの電極の平面図である。
【図５】 ６つの部分と５つまでの頂点と少なくとも４つの接線関係を有する本発明の第４実施例に用いられる接地電極５３と中心電極２０の二つの電極の平面図である。
【図６】 ４つの部分と３つの頂点と４つの接線関係を有する本発明の第５実施例に用いられる接地電極６０と中心電極２０の二つの電極の平面図である。
【図７】 ４つの接線関係と４つの頂点を有する「閉じたボックス」形状とみなすことのできる本発明の第６実施例に用いられる接地電極７０と中心電極２０の二つの電極の平面図である。
【図８】 ６つの接線関係と６つの頂点を有する「閉じた６角ボックス」形状とみなすことのできる本発明の第７実施例に用いられる接地電極８０と中心電極２０の二つの電極の平面図である。
【図９】 １つの接線関係を有する「単一オフセット・ストレート電極」形状とみなすことができる本発明の第８実施例に用いられる接地電極９０と中心電極２０の二つの電極の平面図である。
【図１０】 ２つの接線関係を有する「ダブルオフセット・ストレート電極」形状とみなすことができる本発明の第９実施例に用いられる２つの接地電極１００，１０１と中心電極２０の三つの電極の平面図である。
【図１１】 ２つの接線関係を有する「ダブルＴ電極」形状とみなすことができる本発明の第１０実施例に用いられる２つの接地電極１１０，１１１と中心電極２０の三つの電極の平面図である。
【図１２】 ２つの接線関係を有する「オフセットダブルＴ電極」形状とみなすことができる本発明の第１１実施例に用いられる２つの接地電極１２０，１２１と中心電極２０の三つの電極の平面図である。
【図１３】 ３つの接線関係を有する「３角トリプルＴ電極」形状とみなすことができる本発明の第１１実施例に用いられる３つの接地電極１３０，１３１，１３２と中心電極２０の四つの電極の平面図である。
【図１４】 中心電極の方へ接線関係を持って位置付けられた下端部を含む接地電極１４０の部分の断面図の下部に示された典型的な中心電極２０の側立面図である。
【図１５】 １つの接線関係を有して中心電極２０に対して簡単な凸状曲線端部を提供する接地電極１５０を示す。接地電極の横断面は長方形である。
【図１６】 中心電極に対して提供された簡単なストレート端部を示す。１つの接線端部関係が示されている。接地電極の断面は長方形である。
【図１７】 組み合わさって中心電極２０に対して多数の簡単なストレート端部を提供する４つの接地電極１７０，１７１，１７２，１７３の使用を示す。この図には接線関係にあるものは示されていない。各４つの接地電極の断面は長方形である。
【図１８】 ３つの端部と３つの頂点を中心電極に対して提供する３角形状の接地電極１８０を示す。３つの接線端部関係が示されている。接地電極の各線状部分の横断面は実質的に長方形である。
【図１９】 図１１に示されたものと類似したもので、３角形状の接地電極１９０を示すが、３角形状の中心電極１９５と共に用いられているものである。３つの接線端部関係と３つの頂点がこの図には示されている。
【図２０】 ３つの曲線状の端部と２つの頂点を中心電極２０に対して提供する接地電極２００を含む開端設計である。３つの「曲線状」接線端部関係がこの形状において提供されている。接線関係は「ストレートな」接線関係だけでなく「曲線状」接線関係をも含み得ることに注意すべきである。
【図２１】 ３つのストレートな端部と２つの頂点を中心電極２０に対して提供する接地電極２１０を含む開端設計である。３つの接線端部関係と２つの頂点がこの図には示されている。
【図２２】 中心電極２２５が接地電極２２０の幾何学形状と実質的に合って、この場合は４角形になっていること以外は図２１に示されたものと類似した開端設計である。３つの接線関係が示されている。
【図２３】 単一の頂点を有する２つの曲線接線端部関係が存在する「フォーク形状」設計を示す。接地電極２２０と中心電極２３０が示されている。
【図２４】 それぞれが端部に「あご」を有し、それが実質的に中心電極２０の突出部を取り囲む役割を果たす２つの接地電極２４０を示す。４つのストレートな接線関係と２つの頂点がこの図には示されている。
【図２５】 接地電極２５０によって中心電極２０に提供された簡単な凹面形曲線端部を示す。
【図２６】 接地電極２６０が中心電極に対して設置され得る様々な位置１，２，３を説明する側面説明図であって、これらの３つの位置１，２，３は「ゾーン」中にある。ゾーン内の位置は、これらの位置のいずれにおいても接地電極の下端部を中心電極の外側端部に対してさらすことが、出願時の発明者の見解において、取り込まれるガスに「煙突」効果をもたらすようにする。
【図２７】 接地電極２７０の下端部が中心電極の上方に中心電極の周辺突出部に対して実質的に接線関係を持って提供された、図１に示される実施例の（中心電極２０の中心長さ方向軸に沿って取られた）側断面図である。
【図２８】 図２７に類似の図であるが、接地電極２８０の断面が燃焼の最前部の伝播に対する抵抗を減らすように流線型にされているものである。
【図２９】 図２８に類似の図であるが、接地電極２９０が単一の端部にされ、図２５に示される電極設計に見られるように円弧によって支持されている。このような設計は図１５にも適用することができる。この断面は、中心電極２０の上端部に最も近い面としての端部（ストレートでもそれ以外でも）を提供する示されている以外のいかなる形状を取ることもできる。
【図３０】 中心電極の上部に上方内側方向にまっすぐに向けられて設けられる多数のまっすぐな端部を提供する多数の接地電極３００，３０１，３０２（示されていないが、４番目の接地電極を用いてもよい）を含む実施例を示す。この角度はこの延伸部材先端の最終位置ほど重要でないと信じられる。
【図３１】 接地電極３１０の断面が中心電極２０の上部円形端部に対して端部を与える「ダイアモンド」形状を有する以外は、例えば図１に示される形状に概して類似した側断面図である。この設計は接地電極端部の上部と下部の面取りのためスパーク点火によって起こる燃焼のよりよい流れを促進することができる。
【図３２】 接地電極３２０の上部面に簡単な面取りがなされた以外は図１に示されたものの部分的改造である。これは図３１に示される設計のある利点を得ることができる一方で、製造がより簡単になるように思われる。
【図３３】 スパーク効率を向上させるために中心電極３３５に簡単なＶ字形くぼみが切られた以外は図１に類似した接地電極を含む実施例の図である。
【図３４】 中心電極３４５の上部に「ネックダウン」部分が設けられ、中心電極に「細いワイヤー」放電先端を作り出している以外は、接地電極３４０を含む図１のものと類似の実施例の側断面図である。
【図３５】 「重要な」端部を支持する単一（図示される）または多数（図示されない）の脚部を通して上方から与えられた接地電極３５０の端部を示す。また、中心電極３５５は先端に面取りを有している。
【図３６】 中心電極３６５と接地電極３６０のそれぞれによって形成された二つの端部の「最大限の端部対端部の提供」を含む形状を示す。他の実施例と比較して製造コストが高い可能性がある一方で、この設計はよりシールドの少ない燃焼室への端部から端部へのスパークを提供する。小さいサイズの電極が入ってくる燃料チャージやすでに存在する燃焼の核に対する妨害を減らすのに役立つことも信じられている。
【図３７】 たがね先端の中心電極３７５が用いられている以外は図１及び図２のものと類似した接地電極３７０を有するスパークプラグの図である。
【図３８】 単一先端の中心電極３８５を有し、図１及び図２に示されたものと類似の接地電極３８０を有するスパークプラグの図である。
【図３９】 たがね先端３９５−Ａ、ピラミッド先端３９５−Ｂ、Ｖ溝３９５−Ｃ、中心くぼみ３９５−Ｄ、多角形３９５−Ｅ、単一先端３９５−Ｆ、多数端３９５−Ｇ、面取り先端３９５−Ｈ、中空円筒３９５−Ｉ、中空多角形３９５−Ｊ、ネックダウン形状３９５−Ｋを含む、本説明中の他の接地電極と共に用いることができる一連の中心電極形状の図である。
【図４０】 図４０Ａ及びＢは、それぞれが端部を形成するＴ字形端部を有するＴ字形中心電極４０５と、同様にそれぞれが端部を形成する一対の接地電極４００，４０１を含む形状のそれぞれ平面図及び側面図である。中心電極の端部は接地電極の端部に一対一の関係で与えられている。
【図４１】 図４１Ａ及び４１Ｂは、曲線状の接線端部を有するＬ字形中心電極４１５と接地電極４１０を含む形状のそれぞれ平面図及び側面図である。図４０Ａ及び４０Ｂに用いられているように２つの部分を用いることもでき、またはこの形状か図４０Ａ／４０Ｂの形状のいずれにも２つ以上の部分を用いることができることにも注意されたい。
【図４２】 図４２Ａ／４２Ｂは３つの接線関係を形成するために組み合わされる中心電極４２５と接地電極４２０を含む形状を示す。
【図４３】 中心電極２０と接地電極４３０との間にＧ１及びＧ２としてそれぞれ参照される垂直及び水平方向の間隔が設けられている、中心電極２０と接地電極４３０を含む形状である。好ましくはＧ１はゼロよりも大きいかゼロに等しく、Ｇ２はゼロよりも大きいかゼロに等しい。これは図２６の「ゾーン」概念の別の仕方による説明である。
【図４４】 本発明の一つの特徴である接線関係をさらに説明する典型的な中心電極２０と２つの典型的な接地電極４４０，４４１の説明的な平面図である。ここに見られるように「接線」関係は要素２０，４４０の「第１の場合」の関係だけでなく、要素２０，４４１の「第２の場合」の関係も含む。
【図４５】 図３に示されているものと類似しているが、図４４の第２の場合の例に示される２つの接線関係４５３，４５４を与える短いプロングを有する、典型的な中心電極２０と二またの接地電極４５０の説明的平面図である。中間の頂点４５５も示されている。
【図４６】 ４つの接線関係を持つ代わりに接地電極４６０の４つの端部が中心電極の突出部の外側で図２６の「ゾーン」中にあること以外は図１のものと類似した「ワイドボックス」形状である。出願時の発明者の見解では、図２６に説明される「取り込むチャージの流れ」の概念においてより広い空間を提供する。
【図４７】 ２つの接線関係を持つ代わりに接地電極４７０の２つの端部が典型的な中心電極２０の突出部の外側で図２６の「ゾーン」中にあること以外は図３のものと類似した「ワイドフォーク」形状である。出願時の発明者の見解では、図２６に説明される「取り込むチャージの流れ」の概念においてより広い空間を提供する。
【図４８】 それぞれ典型的な中心電極２０と関連した同心状の接地電極４８０，「開放」接地電極４８１を示し、同心状の及び非同心状の電極特性の信じられている違いを説明するものである。ここに見られるように、開放電極表面は燃焼の核の伝播を促進する傾向があると発明者に信じられている。

Claims (20)

1. スパーク領域内にスパークを供給するためのスパークプラグであって、前記スパークプラグは垂直に立った位置において、
   断面投影部と、該断面投影部の大きい寸法部分と、高さを有する上方に伸張した中心電極と；
   前記中心電極の前記断面投影部の大きい寸法部分の外縁を横切って延伸している延伸端部を形成する接地電極であって、前記延伸端部は前記上方に伸張した中心電極の断面投影部に対して実質的に接線関係にあり、前記接地電極の前記延伸端部はその最下部が前記中心電極の最上部の位置かそれよりも高い位置にある接地電極と、からなるスパークプラグ。
2. 前記端部が実質的にまっすぐな請求項１に記載のスパークプラグ。
3. 前記端部が曲線状の軌道に沿ってあり、この曲線状の軌道は前記中心電極よりも大きな半径を有し、前記中心電極の半径の中心とは異なった半径の中心を有する請求項１に記載のスパークプラグ。
4. スパーク領域内にスパークを供給するためのスパークプラグであって、前記スパークプラグは垂直に立った位置において、
   上方に伸張すると共にその投影部が大きい寸法部分を有する中心電極端部を形成する中心電極と；
   前記中心電極の前記投影部の大きい寸法部分の外縁を横切って延伸する少なくとも一つの直線状延伸接地電極端部を形成する接地電極とから成り、
   前記中心電極端部と前記少なくとも一つの直線状延伸接地電極端部とが，前記スパーク領域内にてそれぞれの電極の最も近い位置にあるように互いに向かって設けられるように、
   前記少なくとも一つの直線状延伸接地電極端部は前記中心電極端部から間隔をおいて配置され、
   前記中心電極の投影部と前記少なくとも一つの直線状延伸接地電極端部とが接線関係を形成し、
   前記少なくとも一つの直線状延伸接地電極端部は前記中心電極端部の位置かそれよりも外側に配置されているスパークプラグ。
5. スパーク領域内にスパークを供給するためのスパークプラグであって、前記スパークプラグは垂直に立った位置において、
   中心電極端部を形成する上方に伸張した中心電極と；
   少なくとも一つの延伸電極端部を形成する接地電極から成っており、
   前記中心電極端部と前記少なくとも一つの延伸電極端部とが前記スパーク領域内にてそれぞれの電極の最も近い位置にあるように互いに向かって設けられるように、
   前記少なくとも一つの延伸電極端部は前記中心電極端部から間隔をおいて配置され、
   前記中心電極の投影部と前記少なくとも一つの延伸電極端部が接線関係を形成し
   前記少なくとも一つの延伸電極端部は前記中心電極端部の位置かそれよりも外側に配置され、
   前記少なくとも一つの延伸電極端部と前記中心電極端部は非同心状の部分を有している接地電極とからなるスパークプラグ。
6. スパーク領域内にスパークを供給するためのスパークプラグであって、前記スパークプラグは垂直に立った位置において、
   断面投影部と、該断面投影部の大きい寸法部分と、高さを有する上方に伸張した中心電極と；
   前記中心電極の前記断面投影部の大きい寸法部分の外縁を超えて伸びると共に該中心電極と非同心状の少なくとも一つの延伸端部を形成する接地電極から成り、
   前記中心電極端部と前記少なくとも一つの延伸端部とが前記スパーク領域内にてそれぞれの電極の最も近い位置にあるように、前記中心電極端部と前記少なくとも一つの延伸端部とが互いに向かって設けられ、
   前記少なくとも一つの延伸端部が前記中心電極の投影部と接線関係を形成し、最下部を前記中心電極の最上部の位置かそれよりも高い位置に有する接地電極と、からなるスパークプラグ。
7. 請求項６記載のスパークプラグであって、
   前記上方に伸張した中心電極が直径を有する実質的に円形の横断面を持つスパークプラグ。
8. スパーク領域内にスパークを供給するためのスパークプラグであって、前記スパークプラグは垂直に立った位置において、
   断面投影部を有する上方に伸張した中心電極と；
   各々が前記上方に伸張した中心電極の前記断面投影部に対して実質的に接線関係にある２つの延伸端部を形成する接地電極であって、前記延伸端部はまた一つの端部において結合して前記断面投影部の外側に一つの頂点を形成する接地電極とからなるスパークプラグ。
9. スパーク領域内にスパークを供給するためのスパークプラグであって、前記スパークプラグは垂直に立った位置において、
   断面投影部を有する上方に伸張した中心電極と；
   ボックス形状の接地電極であって、その端部に間隙を有し，該間隙が２つの端部を形成し、各端部が、折り返されて前記断面投影部に対して４つの接線関係を提供し、また３つの頂点を提供する接地電極とからなるスパークプラグ。
10. スパーク領域内にスパークを供給するためのスパークプラグであって、前記スパークプラグは垂直に立った位置において、
    少なくとも一つのほぼ直線状で非円形の延伸端部を形成する上方に伸張した中心電極と；
    端部を形成する接地電極とからなり、
    前記接地電極の端部が中心電極の投影部の外縁を横切る方向に延びて該投影部と接線関係を形成し、
    前記中心電極の端部と前記接地電極の端部とが非同心関係にあり、それらの間でのスパークを可能にするように最も近接しているスパークプラグ。
11. スパーク領域内にスパークを供給するためのスパークプラグであって、前記スパークプラグは垂直に立った位置において、
    円形状の周囲を有する中心電極と；
    前記中心電極を横切って伸張し、２つのプロングへと分岐する主要部分を含む接地電極であって、前記プロングが部分的「ボックス」形状を形成し、前記ボックス形状が前記中心電極の前記円形状の周囲の投影部を囲み該投影部に対して実質的に接線関係に方向付けられた第１ないし第４の部分を含む接地電極とからなるスパークプラグ。
12. 前記接地電極が前記中心電極の周囲の外側に位置する頂点部分を含む請求項１１に記載のスパークプラグ。
13. 該２つのプロングの前記第1ないし第4の部分の少なくとも２つの部分が該中心電極の円形状周囲に沿っている請求項１２に記載のスパークプラグ。
14. 前記第１と前記第３の部分は実質的に平行な請求項１３に記載のスパークプラグ。
15. 前記第２と第４の部分は実質的に平行な請求項１４に記載のスパークプラグ。
16. スパーク領域内にスパークを供給するためのスパークプラグであって、前記スパークプラグは垂直に立った位置において、
    中心電極と；
    前記中心電極の上方まで伸張し、前記中心電極の断面投影部に対して、少なくとも３つの接線関係を形成する接地電極とからなるスパークプラグ。
17. 請求項１６に記載のスパークプラグであって、該接地電極が、少なくとも４つの接線関係を形成するスパークプラグ。
18. 請求項１６に記載のスパークプラグであって、該接地電極が、少なくとも５つの接線関係を形成するスパークプラグ
19. スパーク領域内にスパークを供給するためのスパークプラグであって、
    外縁部を有する上方に伸張した中心電極と；
    第１端部と第２端部を有し、それらが一つの頂点において結合されている接地電極から成り、
    前記第１端部、第２端部および前記頂点が前記中心電極の前記外縁部の投影部上かその外側に位置され、 前記第１端部叉は第２端部と前記中心電極の前記外縁部の投影部の間において、接線関係が形成され、前記第１端部または、第２端部が前記中心電極に最近接部分をなし、前記中心電極の前記外縁部が接地電極に最も近接した部分となり、接地電極と中心電極の間で放電を起こさせるスパークプラグ。
20. スパーク領域内にスパークを供給するためのスパークプラグであって、前記スパークプラグは垂直に立った位置において、
    中心電極端部を規定する、上方に伸張した中心電極と；
    ほぼ直線に延伸している少なくとも一つの延伸端部を形成する接地電極から成っており、
    前記ほぼ直線に延伸している少なくとも一つの延伸端部は、前記中心電極から離隔されており、
    前記ほぼ直線に延伸している少なくとも一つの延伸端部は、前記中心電極の最上部の位置かそれよりも高い位置にあり、
    前記ほぼ直線に延伸している少なくとも一つの延伸端部は、前記中心電極の前記外縁部の投影部上かその外側に位置され、前記少なくとも一つの延伸端部と前記中心電極の前記外縁部の投影部の間において、接線関係が形成され、
    前記中心電極端部と前記ほぼ直線に延伸している少なくとも一つの延伸端部が互いに向かって設けられ、前記中心電極端部及び前記延伸端部がスパーク領域内の最も近い部分であるスパークプラグ。

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