JP4539344B2 - 内燃機関用のスパークプラグ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプ等に使用する内燃機関用のスパークプラグに関する。

従来より、自動車のエンジン等の内燃機関における着火装置として用いられる内燃機関用のスパークプラグがある。図１２に示すごとく、内燃機関用のスパークプラグ９は、絶縁碍子９２と、該絶縁碍子９２に保持された中心電極９３と、上記絶縁碍子９２の碍子先端部９２１を突出させた状態で該絶縁碍子９２を保持する取付金具９４と、上記中心電極９３の先端部９３１との間に火花放電ギャップ９１を形成する接地電極９５とを有する。

かかる内燃機関用のスパークプラグ９においては、内燃機関の高出力化、燃費向上等を目的として、スパークプラグ９に流れるイオン電流を検出することにより、燃焼圧や失火等を検出するものがある（特許文献１，２参照）。
イオン電流は、絶縁碍子９２から突出した中心電極９３の表面に、燃焼室において発生した陽イオンが吸着して電子を受け取ることにより中心電極９３に流れる電流である。それ故、イオン電流の検出によって内燃機関の燃焼状態を充分に把握するためには、絶縁碍子９２から突出した中心電極９３の突出部９３２の表面積を充分に確保することが必要である。

ところが、内燃機関の運転時間の増加に伴い、燃焼残渣物が徐々に中心電極９３の表面に付着して、イオンを吸着することができる健全部の面積が減少してしまい、イオン電流の検出が困難となるおそれがある。そこで、上記特許文献２に記載の発明においては、接地電極９５の先端面９５１を中心電極９３の側面に対向させると共に、接地電極９５の先端面９５１の面積を所定の範囲に規定している。これにより、中心電極９３に付着した燃焼残渣物を、効果的に、放電によって清浄することができるよう構成している。

しかしながら、上記従来のスパークプラグ９においては、火花放電によって燃焼残渣物を除去できる領域が限られ、充分な広い面積において、中心電極９３の表面の清浄を行うことは困難である。その結果、イオン電流の検出性を充分に確保することが困難となるおそれがある。

特開２０００−３４９６９号公報 特開２００４−２２４５０号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、イオン電流の検出性に優れた内燃機関用のスパークプラグ及びその製造方法を提供しようとするものである。

第１の発明は、外周に取付け用ネジ部を設けた取付金具と、碍子先端部が突出するように上記取付金具に保持される絶縁碍子と、電極先端部が上記碍子先端部から突出するように上記絶縁碍子に保持される中心電極と、該中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを備えた内燃機関用のスパークプラグであって、
上記接地電極は、上記取付金具に接合された基端部から先端に向かって上記中心電極に近付くように傾斜した傾斜部と、該傾斜部の先端側において屈曲部を介して上記中心電極の軸方向に略平行に形成された直伸部とを有し、
該直伸部の内側面と上記中心電極の側面との間に、上記火花放電ギャップが形成されており、
上記接地電極の上記直伸部の内側面には、貴金属チップが配設されており、該貴金属チップの直径をｄ、上記直伸部の幅をＷとしたとき、Ｗ−ｄ≦１．５ｍｍであり、
上記接地電極の上記直伸部の内側面と上記貴金属チップとの接合部の全周に、レーザ溶接による溶接部が形成され、
該溶接部は、上記接合部の全周にわたって、上記直伸部の内側面上に配置されており、
上記接地電極の上記直伸部は、１．８〜３．０ｍｍの長さを有することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグにある（請求項１）。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記スパークプラグにおいては、上記接地電極が、上記屈曲部を介して形成された上記傾斜部と上記直伸部とを有する。そして、該直伸部の内側面と上記中心電極の側面との間に、上記火花放電ギャップが形成されている。これにより、接地電極が中心電極の側面に沿うような形状となり、中心電極の側面と接地電極との間に形成される空間を小さくすることができる。そのため、中心電極の側面の広範囲において、接地電極との間で火花放電させることができる。

これにより、中心電極の側面に燃焼残渣物が付着しても、これを広範囲において除去して、表面の清浄化を行うことができる。その結果、中心電極の側面の広範囲に、燃焼時に発生する陽イオンを吸着させることができる健全部を確保して、イオン電流の検出性を充分に確保することができる。

以上のごとく、本発明によれば、イオン電流の検出性に優れた内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。

第２の発明は、上記第１の発明にかかる内燃機関用のスパークプラグを製造する方法であって、
上記取付金具の先端に、上記接地電極を構成するための電極材を接合する電極接合工程と、
直棒状の上記電極材に、先端部を広げるように曲げ加工を施して屈曲部を形成する屈曲工程と、
該屈曲工程の後に、貴金属チップを上記屈曲部よりも先端側における上記電極材の内側面にレーザ溶接するチップ溶接工程と、
該チップ溶接工程の後に、上記電極材を、基端部において内側に向かって曲げ加工することにより、上記電極材における上記屈曲部よりも基端側の部分を、基端部から先端に向かって上記中心電極に近付くように傾斜した傾斜部とし、上記屈曲部よりも先端側の部分を上記中心電極の軸方向に略平行に形成された直伸部とすると共に、上記貴金属チップと上記中心電極の側面との間に上記火花放電ギャップを形成するギャップ形成工程とを有することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグの製造方法にある（請求項４）。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記製造方法においては、上記屈曲工程の後であって上記ギャップ形成工程の前に、上記チップ溶接工程を行う。そのため、貴金属チップを上記電極材の内側面にレーザ溶接するに当たり、上記取付金具、上記中心電極、或いは他の上記接地電極用の電極材等が邪魔になりにくい。これにより、貴金属チップを、上記電極材の内側面に対して、接合部の全周にわたってレーザ溶接を行うことが容易となる。また、チップ溶接工程の後にギャップ形成工程を行うため、火花放電ギャップの大きさを容易に調整することができる。

また、上記製造方法により得られるスパークプラグは、接地電極が中心電極の側面に沿うような形状となるため、上述したごとく、イオン電流の検出性を向上させることができる。

以上のごとく、本発明によれば、製造容易かつイオン電流の検出性に優れた内燃機関用のスパークプラグの製造方法を提供することができる。

本発明（請求項１）において、上記内燃機関用のスパークプラグは、例えば、自動車、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプ等における着火手段として用いることができる。
本明細書において、上記スパークプラグにおける、内燃機関の燃焼室に挿入する側を先端側とし、その反対側を基端側とする。

また、上記中心電極は、上記火花放電ギャップを形成する部分における断面積が０．７９〜４．９ｍｍ²、上記絶縁碍子から突出している突出部の表面積が１０〜３０ｍｍ²であり、上記接地電極の上記直伸部の内側面には、断面積が０．１２〜１．１３ｍｍ²、突出高さが０．３〜１．５ｍｍの貴金属チップが配設されていることが好ましい。

この場合には、優れたイオン電流の検出性を確保しつつ、優れた着火性を確保することができる。
即ち、上記中心電極の断面積及び突出部の表面積を、上記の範囲に規定することにより、多少の燃焼残渣物が中心電極に付着したとしても、充分な面積の健全部を確保することができる。そのため、イオン電流の検出性の低下を防ぐことができる。また、中心電極の熱容量が大きくなりすぎることがなく、着火性を充分に確保することができる。
また、上記接地電極には、上記貴金属チップが配設されているため、着火性の向上を図ることができる。そして、上記貴金属チップの断面積及び突出高さが上記の範囲にあることにより、熱容量を小さくして、着火性を確保することができる。

上記中心電極の断面積が０．７９ｍｍ²未満の場合には、充分なイオン電流の検出が困難となるおそれがある。一方、上記断面積が４．９ｍｍ²を超える場合には、着火性が低下するおそれがある。
また、上記中心電極の突出部の表面積が１０ｍｍ²未満の場合には、充分なイオン電流の検出が困難となるおそれがある。一方、上記突出部の表面積が３０ｍｍ²を超える場合には、着火性が低下するおそれがある。

上記貴金属チップの断面積が０．１２ｍｍ²未満の場合には、耐熱性、耐消耗性が低下するおそれがある。一方、上記断面積が１．１３ｍｍ²を超える場合には、着火性が低下するおそれがある。
上記貴金属チップの突出高さが０．３ｍｍ未満の場合には、着火性が低下するおそれがある。一方、上記突出高さが１．５ｍｍを超える場合には、耐熱性、耐消耗性が低下するおそれがある。

また、上記接地電極の上記直伸部は、１．８〜３．０ｍｍの長さを有する。
これにより、充分に広い領域において、上記中心電極の側面を清浄化して、充分に広い健全部を確保することができ、イオン電流の検出性を向上させることができる。

上記直伸部の長さが１．８ｍｍ未満の場合には、上記中心電極の側面を充分に広い範囲にわたって清浄化することが困難となる。その結果、運転時間の増加に伴う健全部の面積減少を充分に防止することが困難となり、イオン電流の検出性を充分に向上させることが困難となるおそれがある。一方、上記直伸部の長さが３．０ｍｍを超える場合には、絶縁碍子の碍子先端部に沿った横飛火が発生して不確実な燃焼となり、燃焼により発生するイオンが少なくイオン検出性が低下するおそれがある。

また、上記火花放電ギャップの大きさをＧ、上記接地電極と上記絶縁碍子との間の最短距離をｇとすると、ｇ／Ｇ≧１．３であることが好ましい。
この場合には、絶縁碍子の碍子先端部に沿った横飛火を抑制して、燃焼効率を確保することができる。

上記ｇ／Ｇ＜１．３の場合には、横飛火の頻度が高くなり、燃焼効率が低下するおそれがある。即ち、本発明のスパークプラグは、接地電極を中心電極の側面に沿うような形状としているため、碍子先端部にも接地電極が接近しやすく、火花放電ギャップの大きさＧとの関係によっては横飛火が生じやすくなるおそれがある。そこで、火花放電ギャップの大きさＧと、上記接地電極と上記絶縁碍子との間の最短距離ｇとの関係（ｇ／Ｇ）を上記の関係とすることにより、横飛火の発生を抑制することができる。

また、上記接地電極の上記直伸部の内側面には、貴金属チップが配設されており、該貴金属チップの直径をｄ、上記直伸部の幅をＷとしたとき、０．７ｍｍ≦Ｗ−ｄ≦１．５ｍｍであることが好ましい（請求項２）。
この場合には、接地電極と貴金属チップとの接合部に対して、レーザ照射を容易かつ確実に行うことができる。そのため、接地電極への貴金属チップの接合信頼性を確保することができる。

Ｗ−ｄ＞１．５ｍｍの場合には、接地電極と貴金属チップとの接合部の全周に対して、適切な角度でレーザ照射を行うことが困難となり、接地電極と貴金属チップとの接合信頼性を確保することが困難となるおそれがある。なお、Ｗ−ｄ＜０の場合には、貴金属チップが接地電極からはみ出てしまい、接地電極と貴金属チップとの接合信頼性を確保することが困難となるおそれがある。

また、上記接地電極の上記直伸部の内側面と上記貴金属チップとの接合部の全周に、レーザ溶接による溶接部が形成されている。
これにより、上記接地電極と貴金属チップとの接合信頼性を向上させることができる。

また、上記スパークプラグは、上記接地電極を複数備えていることが好ましい（請求項３、請求項５）。
この場合には、中心電極の側面をより広い範囲で清浄化して、健全部を確保し、イオン電流の検出性をより向上させることができる。

次に、上記第２の発明（請求項４）において、上記チップ溶接工程におけるレーザ溶接は、電極材の内側面に対するレーザ照射角度を２０〜５５°として行うことが好ましい（請求項６）。
この場合には、電極材と貴金属チップとの接合部に対して、レーザ照射を一層容易かつ確実に行うことができる。そのため、接地電極への貴金属チップの接合信頼性を一層向上させることができる。

上記レーザ照射角度が２０°未満の場合には、接地電極のえぐれが生ずるおそれがあると共に、接地電極を充分に溶融させることが困難となるおそれがある。一方、上記レーザ照射角度が５５°を超える場合には、貴金属チップがえぐれたり、貴金属チップを充分に溶融させることが困難となるおそれがある。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる内燃機関用のスパークプラグにつき、図１〜図７を用いて説明する。
本例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、外周に取付け用ネジ部４１を設けた取付金具４と、碍子先端部２１が突出するように上記取付金具４に保持される絶縁碍子２と、電極先端部３１が上記碍子先端部２１から突出するように上記絶縁碍子２に保持される中心電極３と、該中心電極３との間に火花放電ギャップ１１を形成する接地電極５とを備えている。

上記接地電極５は、取付金具４に接合された基端部５１から先端に向かって中心電極３に近付くように傾斜した傾斜部５２と、該傾斜部５２の先端側において屈曲部５３を介して中心電極３の軸方向に略平行に形成された直伸部５４とを有する。
そして、該直伸部５４の内側面５４１と上記中心電極３の側面３４との間に、上記火花放電ギャップ１１が形成されている。

中心電極３は、火花放電ギャップ１１を形成する部分における断面積が０．７９〜４．９ｍｍ²、上記絶縁碍子２から突出している突出部３２の表面積が１０〜３０ｍｍ²である。ここで、突出部３２の表面積は、図１、図３に示すごとく、中心電極３の表面のうち、絶縁端子２の碍子先端部２１よりも先端側に突出している部分の面積である。

また、図３に示すごとく、接地電極５の直伸部５４の内側面５４１には、断面積が０．１２〜１．１３ｍｍ²、突出高さｔが０．３〜１．５ｍｍの円筒形状の貴金属チップ５５が配設されている。
該貴金属チップ５５と中心電極３との間に火花放電ギャップ１１が形成されている。

また、接地電極５の直伸部５４の長さＡは、１．８〜３．０ｍｍである。
また、火花放電ギャップ１１の大きさをＧ、接地電極５と絶縁碍子２との間の最短距離をｇとすると、ｇ／Ｇ≧１．３を満たす。
また、図４に示すごとく、接地電極５の直伸部５４の内側面５４１に配設された貴金属チップ５５の直径をｄ、直伸部５４の幅をＷとしたとき、０≦Ｗ−ｄ≦１．５ｍｍを満たす。

また、接地電極５の直伸部５４の内側面５４１と貴金属チップ５５との接合部の全周に、レーザ溶接による溶接部（図示略）が形成されている。
また、スパークプラグ１は、上記接地電極５を複数備えている。本例においては、図１〜図３に示すごとく、接地電極５は、中心電極３を挟んで対極に２本配設されている。
また、接地電極５に対向する中心電極３の側面３４部分は、スウェージングによって接合された貴金属部３３によって構成されている。なお、中心電極３の電極先端部３１の全体を貴金属によって構成してもよい。

上記貴金属部３３及び上記貴金属チップ５５は、Ｐｔを主成分として５０重量％以上含有すると共に、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ａｌ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｙ、Ｙ₂Ｏ₃の少なくとも１種を添加したものとすることができる。或いは、Ｉｒを主成分として５０重量％以上含有すると共に、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ａｌ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｙ、Ｙ₂Ｏ₃の少なくとも１種を添加したものとすることもできる。

本例の内燃機関用のスパークプラグ１を製造するに当たっては、図７に示すごとく、以下の電極接合工程、屈曲工程、チップ溶接工程、及びギャップ形成工程とを行う。
即ち、上記屈曲工程においては、図７（Ａ）に示すごとく、取付金具４の先端に、接地電極５を構成するための電極材５０を接合する。この接合は、抵抗溶接により行うことができる。

次に、上記屈曲工程においては、図７（Ｂ）に示すごとく、直棒状の電極材５０に、先端部を広げるように曲げ加工を施して屈曲部５３を形成する。
上記チップ溶接工程においては、図７（Ｃ）に示すごとく、屈曲工程の後に、貴金属チップ５５を屈曲部５３よりも先端側における電極材５０の内側面にレーザ溶接する。

上記ギャップ形成工程においては、図７（Ｄ）に示すごとく、チップ溶接工程の後に、電極材５０を、基端部５１において内側に向かって曲げ加工する。これにより、電極材５０における屈曲部５３よりも基端側の部分を、基端部５１から先端に向かって中心電極３に近付くように傾斜した傾斜部５２とし、屈曲部５３よりも先端側の部分を中心電極３の軸方向に略平行に形成された直伸部５４とする。これと共に、貴金属チップ５５と中心電極３の側面３４との間に上記火花放電ギャップ１１を形成する。

なお、ギャップ形成工程においては、電極材５０の基端部５１の曲げ加工を行う前に、中心電極３を保持した絶縁碍子２を、取付金具４に挿嵌する。ただし、中心電極３及び絶縁碍子２の取付金具４への挿嵌は、電極材５０の基端部５１の曲げ加工を行った後に行うこともできる。
また、貴金属チップ５５は、レーザ溶接の前に、抵抗溶接によって電極材５０に対して仮接合しておくが、この仮接合は、チップ溶接工程の前の何れの段階で行うこともできる。

また、上記チップ溶接工程におけるレーザ溶接は、図５に示すごとく、電極材５０の内側面５４１に対するレーザ照射角度θを２０〜５５°として行う。
そして、図６に示すごとく、電極材５０と貴金属チップ５５との接合部における全周からレーザ光Ｌを照射し、レーザ溶接を行う。このとき、取付金具４が邪魔になり、電極材５０と貴金属チップ５５との接合部のうちの取付金具４側の溶接ポイントＰに対して、平面視において垂直にレーザ光Ｌを照射しようとすると、死角となる領域Ｚが生ずる。
そこで、上記溶接ポイントＰに対しては、平面視で斜めにレーザ光Ｌを入射させることにより、レーザ溶接を行う。

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記スパークプラグ１においては、図１〜図３に示すごとく、接地電極５が、屈曲部５３を介して形成された傾斜部５２と直伸部５４とを有する。そして、該直伸部５４の内側面５４１と中心電極３の側面３４との間に、火花放電ギャップ１１が形成されている。これにより、接地電極５が中心電極３の側面３４に沿うような形状となり、中心電極３の側面３４と接地電極５との間に形成される空間を小さくすることができる。そのため、中心電極３の側面３４の広範囲において、接地電極５との間で火花放電させることができる。

これにより、中心電極３の側面３４に燃焼残渣物が付着しても、これを広範囲において除去して、表面の清浄化を行うことができる。その結果、中心電極３の側面３４の広範囲に、燃焼時に発生する陽イオンを吸着させることができる健全部を確保して、イオン電流の検出性を充分に確保することができる。

また、上記中心電極３は、火花放電ギャップ１１を形成する部分における断面積が０．７９〜４．９ｍｍ²、突出部３２の表面積が１０〜３０ｍｍ²であり、接地電極５の直伸部５４の内側面５４１には、断面積が０．１２〜１．１３ｍｍ²、突出高さｔが０．３〜１．５ｍｍの貴金属チップ５５が配設されている。
そのため、優れたイオン電流の検出性を確保しつつ、優れた着火性を確保することができる。

即ち、中心電極３の断面積及び突出部３２の表面積を、上記の範囲に規定することにより、多少の燃焼残渣物が中心電極３に付着したとしても、充分な面積の健全部を確保することができる。そのため、イオン電流の検出性の低下を防ぐことができる。また、中心電極３の熱容量が大きくなりすぎることがなく、着火性を充分に確保することができる。
また、接地電極５には、貴金属チップ５５が配設されているため、着火性の向上を図ることができる。そして、貴金属チップ５５の断面積及び突出高さｔが上記の範囲にあることにより、熱容量を小さくして、着火性を確保することができる（実施例３参照）。

また、接地電極５の直伸部５４の長さＡは、１．８〜３．０ｍｍであるため、充分に広い領域において、中心電極３の側面３４を清浄化して、充分に広い健全部を確保することができ、イオン電流の検出性を向上させることができる（実施例４参照）。

また、火花放電ギャップ１１の大きさＧと、接地電極５と絶縁碍子２との間の最短距離ｇとが、ｇ／Ｇ≧１．３の関係を有するため、絶縁碍子２の碍子先端部２１に沿った横飛火を抑制して、燃焼効率を確保することができる。即ち、本発明のスパークプラグ１は、接地電極５を中心電極３の側面３４に沿うような形状としているため、碍子先端部２１にも接地電極５が接近しやすく、火花放電ギャップ１１の大きさＧとの関係によっては横飛火が生じやすくなるおそれがある。そこで、火花放電ギャップ１１の大きさＧと、接地電極５と絶縁碍子２との間の最短距離ｇとの関係（ｇ／Ｇ）を上記の関係とすることにより、横飛火の発生を抑制することができる（実施例５参照）。

また、接地電極５の直伸部５４に配設された貴金属チップ５５の直径ｄ、直伸部５４の幅Ｗとが、０≦Ｗ−ｄ≦１．５ｍｍの関係を有している。これにより、接地電極５と貴金属チップ５５との接合部に対して、レーザ照射を容易かつ確実に行うことができる。そのため、接地電極５への貴金属チップ５５の接合信頼性を確保することができる（実施例６参照）。

また、接地電極５の直伸部５４の内側面５４１と貴金属チップ５５との接合部の全周に、レーザ溶接による溶接部が形成されている。これにより、接地電極５４と貴金属チップ５５との接合信頼性を向上させることができる。
また、スパークプラグ１は、接地電極５を複数備えているため、中心電極３の側面３４をより広い範囲で清浄化して、健全部を確保し、イオン電流の検出性をより向上させることができる。

また、スパークプラグ１の製造方法においては、上記屈曲工程（図７（Ｂ））の後であって上記ギャップ形成工程（図７（Ｄ））の前に、上記チップ溶接工程（図７（Ｃ））を行う。そのため、貴金属チップ５５を電極材５０の内側面にレーザ溶接するに当たり、取付金具４、中心電極３、或いは他の接地電極５用の電極材５０等が邪魔になりにくい。これにより、貴金属チップ５５を、電極材５０の内側面に対して、接合部の全周にわたってレーザ溶接を行うことが容易となる。また、チップ溶接工程の後にギャップ形成工程を行うため、火花放電ギャップ１１の大きさＧを容易に調整することができる。

また、チップ溶接工程におけるレーザ溶接は、電極材５０の内側面５４１に対するレーザ照射角度θを２０〜５５°として行うため、電極材５０と貴金属チップ５５との接合部に対して、レーザ照射を一層容易かつ確実に行うことができる。そのため、接地電極５への貴金属チップ５５の接合信頼性を一層向上させることができる。

以上のごとく、本例によれば、イオン電流の検出性に優れた内燃機関用のスパークプラグ及びその製造方法を提供することができる。

（実施例２）
本例は、図８に示すごとく、電極材５０を屈曲する前に貴金属チップ５４を電極材５０に溶接する例である。
即ち、図８（Ａ）に示すごとく、実施例１と同様に電極接合工程を行った後、図８（Ｂ）に示すごとく、電極材５０を屈曲する前に貴金属チップ５４を電極材５０に溶接する。次いで、図８（Ｃ）に示すごとく、電極材５０を基端部５１において内側に屈曲すると共に、貴金属チップ５５を接合した先端部付近をスパークプラグ１の軸方向に平行となるように屈曲する。これにより、傾斜部５２と屈曲部５３と直伸部５４とを形成する。

次いで、図８（Ｄ）に示すごとく、中心電極３を保持した絶縁碍子２を取付金具４に挿嵌する。
以上により、スパークプラグ１を組み立てる。
その他は、実施例１と同様である。
本例によっても、上記スパークプラグ１を容易に製造することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例３）
本例は、図９に示すごとく、接地電極５に接合した貴金属チップ５５の突出高さｔ（図３参照）と、スパークプラグ１の着火性との関係を調べた例である。
着火性の評価は、１．８Ｌ、直列４気筒のエンジンを用い、アイドル状態において、各スパークプラグ１による着火の限界となる空燃比（Ａ／Ｆ）を調べることによって行った。
評価を行う試料としては、実施例１のスパークプラグ１において、貴金属チップ５５の突出高さｔをそれぞれ０．３ｍｍ、０．８ｍｍとしたものを用意した。
評価結果を図９に示す。

同図において、○にてプロットしたものは、中心電極３の直径を２．５ｍｍ（断面積４．９ｍｍ²、突出部３２の表面積３０ｍｍ²）、貴金属チップ５５の直径を１．２ｍｍ（断面積１．１３ｍｍ²）としたスパークプラグ１についての結果である。
また、◇にてプロットしたものは、中心電極３の直径を２．５ｍｍ（断面積４．９ｍｍ²、突出部３２の表面積３０ｍｍ²）、貴金属チップ５５の直径を０．４ｍｍ（断面積０．１２ｍｍ²）としたスパークプラグ１についての結果である。

また、●にてプロットしたものは、中心電極３の直径を２．０ｍｍ（断面積３．１ｍｍ²、突出部３２の表面積２１ｍｍ²）、貴金属チップ５５の直径を１．２ｍｍ（断面積１．１３ｍｍ²）としたスパークプラグ１についての結果である。
また、◆にてプロットしたものは、中心電極３の直径を２．０ｍｍ（断面積３．１ｍｍ²、突出部３２の表面積２１ｍｍ²）、貴金属チップ５５の直径を０．４ｍｍ（断面積０．１２ｍｍ²）としたスパークプラグ１についての結果である。

評価の結果、図９から分かるように、何れのスパークプラグ１も、貴金属チップ５５の突出高さｔが０．３ｍｍ以上あれば、着火限界空燃比１７．４以上を確保することができる。
即ち、突出高さｔが０．３ｍｍ以上とすることにより、スパークプラグ１の着火性を確保することができる。

（実施例４）
本例は、図１０に示すごとく、スパークプラグ１の耐久試験による、中心電極３における健全部の面積の推移を調べた例である。
即ち、以下のスパークプラグ１を、２Ｌ、直列６気筒の自動車のエンジンに取り付けて運転した。

評価試料としては、実施例１のスパークプラグ１として、接地電極５の直伸部５４の長さＡ（図３参照）を１．３ｍｍ、１．８ｍｍ、２．３ｍｍとしたものを用意した。また、従来例（図１２）のスパークプラグ９についても同様の試験を行った。
なお、本例において使用したスパークプラグ１は、中心電極３の断面積が３．１ｍｍ²、中心電極３の突出部３２の表面積が２５ｍｍ²、接地電極５に接合された貴金属チップ５５の断面積が０．３８ｍｍ²、突出高さｔが０．８ｍｍである。
試験結果を図１０に示す。

図１０において、◇にてプロットしたものがＡ＝１．３ｍｍのスパークプラグ１についての結果、●にてプロットしたものがＡ＝１．８ｍｍのスパークプラグ１についての結果、○にてプロットしたものがＡ＝２．３ｍｍのスパークプラグ１についての結果、△にてプロットしたものが従来のスパークプラグ９についての結果である。

図１０より分かるように、従来のスパークプラグ９については、走行距離が長くなるにつれ健全部の面積が大きく減少するのに対し、本発明のスパークプラグ１については、健全部の面積の減少が少ないことが分かる。
特に、直伸部５４の長さＡが１．８ｍｍ以上のものについては、耐久試験開始直後に健全部が減少するものの、その後は殆ど減少しない。
これらの結果から、本発明のスパークプラグ１は、健全部の面積の減少が少なく、イオン電流の検出性に優れており、特に直伸部５４の長さＡを１．８ｍｍ以上とすることにより、更に、その効果が大きくなることが分かる。

（実施例５）
本例は、図１１に示すごとく、接地電極５と絶縁碍子２との間の最短距離ｇと、火花放電ギャップの大きさＧとの比ｇ／Ｇが、横飛火の頻度に与える影響につき調べた例である。
即ち、以下のスパークプラグ１を、１．８Ｌ、直列４気筒のエンジンに取り付けて、エンジンをアイドル状態で運転したときに、横飛火が生ずる頻度を確認した。

評価試料としては、ｇ／Ｇをそれぞれ１．０、１．１、１．２、１．３、１．８としたスパークプラグ１を用意した。
また、接地電極５と絶縁碍子２との間で飛火するものを、横飛火としてカウントした。また、接地電極５と中心電極３との間の正規の飛火と横飛火との合計に対する横飛火の割合を「横飛火の頻度」とした。また、横飛火の確認は、火花波形によって飛火位置を判断することにより行った。
試験結果を図１１に示す。

同図より分かるように、ｇ／Ｇを大きくすることにより横飛火の頻度は減少し、ｇ／Ｇが１．３以上であれば、横飛火の発生を防ぐことができる。
従って、ｇ／Ｇ≧１．３とすることが好ましいことが分かる。

（実施例６）
本例は、表１に示すごとく、接地電極５用の電極材５０に貴金属チップ５５を溶接する際における、電極材５０の内側面に対するレーザ照射角度θ（図５参照）及び接地電極５の幅Ｗ（図４参照）を種々変化させた場合の、溶接状態の違いについて調べた例である。
レーザ照射角度θは１０〜６０°の間で種々変化させ、接地電極５の幅Ｗは１．４〜２．６ｍｍの間で種々変化させた。

ここで、接地電極に接合する貴金属チップ５５の直径ｄは０．７ｍｍ、取付金具４の先端から貴金属チップ５５の中心までの距離は３．８ｍｍである。
評価結果を表１に示す。同表において、溶接が良好に行われたものを○、溶接不良となったものを×、若干の溶接不良が生じたものを△とした。ここで、溶接不良としては、接地電極５又は貴金属チップ５５のえぐれの発生や、両部材の一方のみを照射してしまうことが挙げられる。

表１から分かるように、レーザ照射角度θが２０〜５５°であり、接地電極５の幅Ｗが２．２ｍｍ以下であるものについては、良好な溶接が行われた。
そして、レーザ照射角度θが６０°のものは、貴金属チップ５５がえぐれたり、接地電極５のみが照射されたりする不具合が生じた。一方、レーザ照射角度θが１０°のものは、接地電極５がえぐれたり、貴金属チップ５５のみを照射したりする不具合が生じた。

また、これらの溶接不良は、接地電極５の幅Ｗと貴金属チップの直径ｄとの差（Ｗ−ｄ）に起因すると考えられ、かかる観点から、Ｗ−ｄ≦（２．２−０．７）ｍｍ＝１．５ｍｍとすることにより、適切な溶接を行うことができることが分かる。
以上の結果から、２０≦θ≦５５°、Ｗ−ｄ≦１．５ｍｍであることが好ましいことが分かる。

実施例１における、内燃機関用のスパークプラグの先端部付近の説明図。 実施例１における、内燃機関用のスパークプラグの説明図。 実施例１における、スパークプラグの各部の寸法の説明図。 実施例１における、接地電極と貴金属チップの軸直交断面説明図。 実施例１における、電極材へのレーザ照射角度θの説明図。 実施例１における、電極材へのレーザ照射の説明図。 実施例１における、スパークプラグの製造方法の説明図であって、（Ａ）電極接合工程、（Ｂ）屈曲工程、（Ｃ）チップ溶接工程、（Ｄ）ギャップ形成工程をそれぞれ表す説明図。 実施例２における、スパークプラグの製造方法の説明図であって、（Ａ）電極接合工程、（Ｂ）貴金属チップの溶接、（Ｃ）接地電極の屈曲、（Ｄ）中心電極及び絶縁碍子の挿嵌をそれぞれ表す説明図。 実施例３における、接地電極の突出高さと着火性との関係を示す線図。 実施例４における、走行距離と健全部面積との関係を示す線図。 実施例５における、ｇ／Ｇと横飛火の頻度との関係を示す線図。 従来例における、内燃機関用のスパークプラグの先端部付近の説明図。

符号の説明

１ スパークプラグ
１１ 火花放電ギャップ
２ 絶縁碍子
２１ 碍子先端部
３ 中心電極
３１ 電極先端部
３２ 突出部
３４ 側面
４ 取付金具
４１ 取付け用ネジ部
５ 接地電極
５１ 基端部
５２ 傾斜部
５３ 屈曲部
５４ 直伸部
５４１ 内側面
５５ 貴金属チップ

Claims (6)

1. 外周に取付け用ネジ部を設けた取付金具と、碍子先端部が突出するように上記取付金具に保持される絶縁碍子と、電極先端部が上記碍子先端部から突出するように上記絶縁碍子に保持される中心電極と、該中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを備えた内燃機関用のスパークプラグであって、
   上記接地電極は、上記取付金具に接合された基端部から先端に向かって上記中心電極に近付くように傾斜した傾斜部と、該傾斜部の先端側において屈曲部を介して上記中心電極の軸方向に略平行に形成された直伸部とを有し、
   該直伸部の内側面と上記中心電極の側面との間に、上記火花放電ギャップが形成されており、
   上記接地電極の上記直伸部の内側面には、貴金属チップが配設されており、該貴金属チップの直径をｄ、上記直伸部の幅をＷとしたとき、Ｗ−ｄ≦１．５ｍｍであり、
   上記接地電極の上記直伸部の内側面と上記貴金属チップとの接合部の全周に、レーザ溶接による溶接部が形成され、
   該溶接部は、上記接合部の全周にわたって、上記直伸部の内側面上に配置されており、
   上記接地電極の上記直伸部は、１．８〜３．０ｍｍの長さを有することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
2. 請求項１において、上記接地電極の上記直伸部の内側面には、貴金属チップが配設されており、該貴金属チップの直径をｄ、上記直伸部の幅をＷとしたとき、０．７ｍｍ≦Ｗ−ｄ≦１．５ｍｍであることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
3. 請求項１又は２において、上記スパークプラグは、上記接地電極を複数備えていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
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製造する方法であって、
   上記取付金具の先端に、上記接地電極を構成するための電極材を接合する電極接合工程と、
   直棒状の上記電極材に、先端部を広げるように曲げ加工を施して屈曲部を形成する屈曲工程と、
   該屈曲工程の後に、貴金属チップを上記屈曲部よりも先端側における上記電極材の内側面にレーザ溶接するチップ溶接工程と、
   該チップ溶接工程の後に、上記電極材を、基端部において内側に向かって曲げ加工することにより、上記電極材における上記屈曲部よりも基端側の部分を、基端部から先端に向かって上記中心電極に近付くように傾斜した傾斜部とし、上記屈曲部よりも先端側の部分を上記中心電極の軸方向に略平行に形成された直伸部とすると共に、上記貴金属チップと上記中心電極の側面との間に上記火花放電ギャップを形成するギャップ形成工程とを有することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグの製造方法。
5. 請求項４において、上記スパークプラグは、上記接地電極を複数備えていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグの製造方法。
6. 請求項４又は５において、上記チップ溶接工程におけるレーザ溶接は、電極材の内側面に対するレーザ照射角度を２０〜５５°として行うことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグの製造方法。

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