JP5647588B2 - 点火プラグ - Google Patents

Description

本発明は、ガスエンジン等に使用される点火プラグに関する。

一般に点火プラグは、軸線方向に延びる中心電極と、中心電極の外周に設けられた筒状の絶縁体と、絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、主体金具に接合され、中心電極との間で間隙を形成する接地電極とを備えている。

また、自動車用ガソリンエンジンに使用される点火プラグにおいては、前記間隙が主体金具の先端から突出した位置に配置される。そして、前記間隙が燃焼室内に位置するように点火プラグが配置され、間隙にて発生させた火花によって、燃焼室内に供給された混合気への着火がなされる。

ところで近年では、コージェネレーションシステムやヒートポンプの普及に伴い、ガスエンジン用点火プラグの需要が伸びている。ここで、ガスエンジンの燃焼室は容積が比較的大きいことから、上述のように燃焼室内において発生させた火花により燃料ガスへと着火した場合には、燃焼室内全体での燃焼を生じさせることができないおそれがある。

そこで、燃焼室内全体において燃焼をより確実に生じさせるために、ガスエンジン用の点火プラグにおいては、前記間隙が主体金具の内周に配置されるとともに、主体金具の先端開口を塞ぐようにキャップが設けられるという技術がある。この技術では、前記間隙の周囲において、前記キャップのうち前記間隙側の面と主体金具の内周面とで副燃焼空間が形成され、さらに、前記キャップに、副燃焼空間と外部とを連通する孔が設けられる。このような点火プラグにおいては、前記間隙にて発生させた火花が、前記孔を通って副燃焼空間へと導入された燃料ガスへと着火し、燃料ガスが燃焼（爆発）する。そして、生じた火炎が前記キャップの孔から外部（燃焼室の中心側）へと噴出することで、燃焼室内の燃料ガスへの着火がなされる（例えば、特許文献１等参照）。

特開２００９−２７０５３９号公報

ところで近年では、高出力化、高効率化等を図るべく、着火性の更なる向上が要求されている。しかしながら、上記従来技術では、噴出した火炎が、噴出方向と交差する方向に広がってしまうことで、火炎の噴出長が小さなものとなってしまい、ひいては十分な着火性を得ることができないおそれがある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、火炎の噴出長をより確実に増大させることができ、優れた着火性を実現することができる点火プラグを提供することにある。

以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。

構成１．本構成の点火プラグは、軸線方向に延びる中心電極と、
前記中心電極が挿通される筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に配設され、前記中心電極の先端部を内周に収容する筒状の主体金具と、
前記主体金具の内周に複数配置され、自身の側面と前記中心電極の先端部外周面との間で間隙を形成する棒状の接地電極と、
前記主体金具の先端部に固定され、前記接地電極よりも前記軸線方向先端側に位置するキャップとを備え、
前記接地電極よりも前記軸線方向先端側において、前記キャップの後端側面と前記主体金具の内周面とにより形成された副燃焼空間を有するとともに、
前記キャップには、前記副燃焼空間と外部とを連通する通気孔が形成されてなる点火プラグであって、
前記通気孔の後端側開口における中心と前記通気孔の先端側開口における中心との間の距離をＴ（ｍｍ）とし、前記通気孔の最小内径をＡ（ｍｍ）としたとき、１．０≦Ｔ／Ａを満たし、
前記通気孔のうち、
前記軸線と直交する方向に沿った前記軸線から前記間隙の中心までの距離をＧ（ｍｍ）とし、前記軸線と直交する方向に沿った前記軸線から自身の後端側開口の中心までの距離をＲａ（ｍｍ）としたとき、１．２≦Ｒａ−Ｇ≦３．４を満たすものを外周側通気孔としたとき、
前記外周側通気孔が３つ以上あることを特徴とする。

上記構成１によれば、通気孔が１．０≦Ｔ／Ａを満たすように構成されている。すなわち、通気孔の長さ（距離Ｔ）が最小内径Ａ以上とされており、通気孔が比較的細長い形状となるように構成されている。このため、通気孔から外部に噴出する火炎（火柱）が、噴出方向と交差する方向（径方向）にさほど広がることなく、細く、かつ、長いものとなり、火炎の噴出長をより確実に増大させることができる。その結果、燃焼室のより中心側へと火炎を到達させることができ、優れた着火性を実現することができる。

また、上記構成１によれば、軸線から間隙の中心までの距離をＧ（ｍｍ）とし、軸線から自身の後端側開口の中心までの距離をＲａ（ｍｍ）としたとき、１．２≦Ｒａ−Ｇ≦３．４を満たす外周側通気孔が、３つ以上設けられている。

ここで、１．２≦Ｒａ−Ｇとすることで、通気孔から噴出する複数の火炎が、キャップの中心（軸線）側に集中することなく、径方向に分散することとなる。すなわち、燃焼室の広範囲に対して火炎を噴出させることができる。

また、Ｒａ−Ｇ≦３．４とすること〔つまり、間隙（爆発の中心）から通気孔までの距離が過度に大きくなることなく構成すること〕で、火花放電の位置に相違が生じても、各外周側通気孔のそれぞれから勢いよく火炎を噴出させることができる。換言すれば、１の外周側通気孔から最も離間する位置において火花放電が生じた場合であっても、火炎を前記１の外周側通気孔から勢いよく噴出させることができる。従って、各外周側通気孔から噴出する火炎の長さに極端なバラツキが生じないようにすることができる。

以上のように、上記構成１によれば、燃焼室の広範囲に対して、十分な長さを有する火炎を噴出させることができる。その結果、着火性を一層向上させることができる。

構成２．本構成の点火プラグは、上記構成１において、前記軸線方向先端側から見たときにおいて、前記外周側通気孔の後端側開口における中心と前記軸線とを結ぶ線分を引いたとき、隣接する前記線分同士のなす角度が１６０°以下とされることを特徴とする。

上記構成２によれば、外周側通気孔が、軸線を中心とした周方向において、それぞれ分散した位置に設けられている。従って、点火プラグ先端面において、ほぼ均等に（ムラ無く）火炎が噴出することとなり、着火性をより一層向上させることができる。

構成３．本構成の点火プラグは、上記構成１又は２において、前記外周側通気孔は、２．０≦Ｒａ−Ｇ≦２．９を満たすことを特徴とする。

上記構成３のように、Ｒａ−Ｇの数値範囲をより適切なものとすることで、着火性の更なる向上を図ることができる。

構成４．本構成の点火プラグは、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記通気孔のうち、前記軸線に沿った前記中心電極の先端面上に、自身の後端側開口の中心が位置するものを中心通気孔としたとき、
前記中心通気孔を１つ以上有することを特徴とする。

上記構成４によれば、外周側通気孔に加えて、中心通気孔が設けられている。従って、点火プラグ先端面のより広範囲において火炎を噴出させることができ、着火性をさらに向上させることができる。

構成５．本構成の点火プラグは、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記外周側通気孔の中心軸と、当該中心軸と交差し前記軸線と平行な直線とのなす角のうち鋭角の角度をθ１としたとき、３５°≦θ１≦６０°を満たすことを特徴とする。

尚、「外周側通気孔の中心軸」とあるのは、外周側通気孔の先端側開口における中心と、その後端側開口における中心とを結んだ直線をいう。

上記構成５によれば、３５°≦θ１を満たすように構成されている。従って、火炎の噴出方向を外周側に向けてより傾けることができ、燃焼室のより広範囲に対して火炎を噴出させることができる。その結果、より一層優れた着火性を実現することができる。

一方で、θ１を過度に大きくしてしまうと、燃料ガスの爆発中心と外周側通気孔の後端側開口の中心とを結んだ直線と、外周側通気孔の中心軸とのなす角が過度に大きなものとなる。すなわち、外周側通気孔の後端側開口に至る火炎の伝播方向に対して、外周側通気孔の延びる方向が比較的大きく傾いてしまうこととなる。従って、火炎が外周側通気孔をスムーズに通過せず、火炎噴出の勢いがそがれてしまい、ひいては火炎の噴出長を十分に得ることができないおそれがある。

この点、上記構成５によれば、θ１≦６０°を満たすように構成されている。そのため、火炎が外周側通気孔をスムーズに通過することとなり、火炎をより勢いよく外周側通気孔から噴出させることができる。その結果、上述した着火性の向上効果をより確実に発揮させることができる。

構成６．本構成の点火プラグは、上記構成１乃至５のいずれかにおいて、前記軸線方向先端側から見たときにおいて、前記外周側通気孔の後端側開口における中心と前記軸線とを結ぶ線分を引いたとき、隣接する前記線分同士のなす角度がそれぞれ等しくされることを特徴とする。

上記構成６によれば、外周側通気孔が周方向に等間隔で設けられている。従って、点火プラグの先端面にて、周方向において均等に火炎を噴出させることができる。その結果、極めて優れた着火性を実現することができる。

点火プラグの構成を示す一部破断正面図である。 図１のＪ−Ｊ線断面図である。 点火プラグ先端部の構成を示す拡大断面図である。 通気孔の配置位置等を示す部分拡大図である。 （ａ）〜（ｆ）は、各サンプルにおける通気孔の配置位置等を示す部分拡大図である。 （ａ）〜（ｅ）は、各サンプルにおける通気孔の配置位置等を示す部分拡大図である。

以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、点火プラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、点火プラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側を点火プラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。

点火プラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。

絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。そして、中胴部１２と脚長部１３との連接部にはテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。

さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。当該中心電極５は、熱伝導性に優れる銅や銅合金等からなる内層５Ａ、及び、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ合金〔例えば、インコネル（商標名）６００や６０１等〕からなる外層５Ｂを備えている。さらに、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなしており、その先端部は絶縁碍子２の先端よりも軸線ＣＬ１方向先端側に位置している。加えて、中心電極５の先端部には、耐消耗性に優れる金属〔例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、又は、これらの金属のうち少なくとも一種を主成分とする合金など〕により形成された円柱状のチップ３１が設けられている。尚、本実施形態においては、チップ３１の軸線ＣＬ１に沿った長さが、後述するチップ３２の軸線ＣＬ１に沿った幅以上とされており、耐消耗性のより確実な向上が図られている。

また、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。

さらに、中心電極５と端子電極６との間には、円柱状をなす導電性の抵抗体７が配設されている。また、抵抗体７の両端部には、導電性のガラスシール層８，９が設けられており、当該ガラスシール層８，９により、中心電極５及び端子電極６が絶縁碍子２に固定されている。

加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その先端が中心電極５の先端よりも軸線ＣＬ１方向先端側に位置している。さらに、主体金具３の先端側外周面には点火プラグ１をガスエンジン等の取付孔に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されており、主体金具３のうちねじ部１５が形成された部位の内周に、中心電極５の先端部が収容されている。加えて、ねじ部１５の後端側の外周面には、径方向外側に突出形成された座部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３をガスエンジン等に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が設けられている。

また、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２１が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３に対してその後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって主体金具３に固定されている。尚、前記段部１４，２１間には、円環状の板パッキン２２が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。

さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間にはタルク（滑石）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及びタルク２５を介して絶縁碍子２を保持している。

また、主体金具３の内周には、図２（図２は、図１のＪ−Ｊ線断面図である）及び図３に示すように、棒状をなす複数（本実施形態では、４本）の接地電極２７が配置されている。接地電極２７は、軸線ＣＬ１方向先端側から中心電極５の先端面を見たときにおいて、前記先端面の外縁を形成する円の接線方向に延びており、隣接する接地電極２７同士の延びる方向がそれぞれ直交するように構成されている。さらに、各接地電極２７の先端部側面は、中心電極５（チップ３１）の先端部外周面に対向しており、各接地電極２７のうち中心電極５の外周面に対向する部位には、それぞれチップ３２が接合されている。当該チップ３２は、円柱状をなすとともに、耐消耗性に優れる金属（例えば、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｗ、又は、これらの金属のうち少なくとも一種を主成分とする合金など）により形成されている。尚、各接地電極２７の基端部は、環状をなす金属製のリング部２６に接合されており、当該リング部２６が主体金具３の内周に接合されることで、各接地電極２７が主体金具３の内周に固定されている。

加えて、中心電極５（チップ３１）と、各接地電極２７（チップ３２）との間には、間隙としての火花放電間隙３３が形成されており、中心電極５及び接地電極２７間に電圧が印加されることにより、火花放電間隙３３にて火花放電が生じるようになっている。

また、本実施形態において、火花放電間隙３３は、周方向において等間隔に複数形成されており、それぞれの火花放電間隙３３の大きさ（より詳しくは、中心電極５と接地電極２７とが最も接近する位置における各火花放電間隙３３の大きさ）が同一とされている。そして、軸線ＣＬ１と直交する方向に沿った、軸線ＣＬ１から各火花放電間隙３３の中心（より詳しくは、中心電極５と接地電極２７とが最も接近する位置における各火花放電間隙３３の中心）までの距離Ｇ（ｍｍ）もそれぞれ等しくされており、当該距離Ｇは、所定値（例えば、０．１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下）に設定されている。

尚、軸線ＣＬ１と直交する方向に沿った軸線ＣＬ１から火花放電間隙３３の中心までの距離が異なる場合、「距離Ｇ」とあるのは、軸線ＣＬ１と直交する方向に沿った軸線ＣＬ１から各火花放電間隙３３の中心までの距離を平均したものをいう。

さらに、主体金具３の先端側内周には、レーザー溶接により、円板状をなす金属製のキャップ２８が固定されている。キャップ２８は、接地電極２７よりも軸線ＣＬ１方向先端側に位置しており、その厚さＤ（ｍｍ）が比較的大きく（例えば、０．５ｍｍ以上６．０ｍｍ以下と）されている。また、キャップ２８は、その厚さ方向に貫通する複数の通気孔３４を備えている。尚、本実施形態において、通気孔３４の内径は、通気孔３４の中心軸方向に沿って一定とされている。

加えて、接地電極２７よりも軸線ＣＬ１方向先端側には、キャップ２８の後端側面と主体金具３の内周面とにより、円柱状の空間である副燃焼空間３５が形成されており、前記通気孔３４を介して副燃焼空間３５と外部とが連通されている。そして、火花放電間隙３３にて生じた火花により、通気孔３４を通って副燃焼空間３５に導入された燃料ガスへの着火がなされ、燃料ガスが燃焼し、副燃焼空間３５で火炎が広がる。さらに、この火炎が、通気孔３４から外部（燃焼室側）へと噴出することで、燃焼室の燃料ガスへとより確実な着火がなされるとともに、火炎が燃焼室全体に素早く広がることとなる。

さらに、本実施形態では、各通気孔３４が比較的細長い形状となるように構成されており、具体的には、通気孔３４の後端側開口における中心と通気孔３４の先端側開口における中心との間の距離をＴ（ｍｍ）とし、通気孔３４の内径をＡ（ｍｍ）としたとき、１．０≦Ｔ／Ａを満たすように構成されている。尚、前記距離Ｔが過度に大きい場合や、前記内径Ａが過度に小さい場合には、副燃焼空間３５に対する燃料ガスの導入や、通気孔３４からの火炎の噴出に支障が生じてしまうおそれがある。従って、この点を考慮すると、前記距離Ｔを所定値（例えば、３．０ｍｍ）以下とし、前記距離Ａを所定値（例えば、１．０ｍｍ）以上とし、Ｔ／Ａ≦３．０を満たすように構成することが好ましい。また、本実施形態では、通気孔３４の内径は、通気孔３４の中心軸方向に沿って一定とされているが、通気孔３４の内径を前記中心軸方向に沿って変化させてもよい。この場合、通気孔３４における最小内径が前記内径Ａとされる。

さらに、通気孔３４は、軸線ＣＬ１を中心として周方向に沿って間欠的に複数（本実施形態では、４つ）設けられた外周側通気孔３４Ａと、軸線ＣＬ１上に位置する中心通気孔３４Ｂとを備えている。

外周側通気孔３４Ａは、軸線ＣＬ１と直交する方向に沿った軸線ＣＬ１から自身の後端側開口の中心までの距離をＲａ（ｍｍ）としたとき、１．２≦Ｒａ−Ｇ≦３．４（より好ましくは、２．０≦Ｒａ−Ｇ≦２．９）を満たすものである。すなわち、外周側通気孔３４Ａは、その後端側開口の中心が、燃焼ガスへの着火点であり、爆発（火炎伝播）の中心となる位置（火花放電間隙３３の中心）に対して、径方向に沿って１．２ｍｍ以上外周側にずれた位置に設けられている。一方で、Ｒａ−Ｇ≦３．４を満たすことで、各外周側通気孔３４Ａは、火花放電間隙３３の中心から過度に離間しないように構成されている。

さらに、図４に示すように、軸線ＣＬ１方向先端側から見たときにおいて、各外周側通気孔３４Ａの後端側開口の中心と軸線ＣＬ１とを結ぶ線分ＬＳを引いたとき、隣接する各線分ＬＳ同士のなす角度αがそれぞれ１６０°以下とされている。本実施形態において、外周側通気孔３４Ａは、軸線ＣＬ１を中心として、周方向に等間隔で設けられており、角度αがそれぞれ等しいもの（９０°）となっている。

加えて、図３に示すように、外周側通気孔３４Ａの中心軸ＣＬ２と、当該中心軸ＣＬ２と交差し軸線ＣＬ１と平行な直線とのなす角のうち鋭角の角度をθ１としたとき、３５°≦θ１≦６０°を満たすように、各外周側通気孔３４Ａが構成されている。

また、前記中心通気孔３４Ｂは、軸線ＣＬ１に沿った中心電極５（チップ３１）の先端面上に、自身の後端側開口の中心が位置するものである。本実施形態において、中心通気孔３４Ｂは、その後端側開口の中心が軸線ＣＬ１上に位置するように構成されており、その中心軸が軸線ＣＬ１と一致している。

尚、中心通気孔３４Ｂを設けることなく、外周側通気孔３４Ａのみを設けることとしてもよい。また、外周側通気孔３４Ａの数は、３つ以上の範囲内で適宜変更してもよい。さらに、前記線分ＬＳ同士のなす角度αが１６０°超となるように、外周側通気孔３４Ａの配置位置を設定してもよい。

以上詳述したように、本実施形態によれば、通気孔３４が１．０≦Ｔ／Ａを満たすように構成されており、通気孔３４が比較的細長い形状とされている。このため、通気孔３４から外部に噴出する火炎（火柱）が、噴出方向と交差する方向（径方向）にさほど広がることなく、細く、かつ、長いものとなり、火炎の噴出長をより確実に増大させることができる。その結果、燃焼室のより中心側へと火炎を到達させることができ、優れた着火性を実現することができる。

加えて、１．２≦Ｒａ−Ｇを満たすように構成されているため、外周側通気孔３４Ａから噴出する複数の火炎が、キャップ２８の中心（軸線ＣＬ１）側に集中することなく、径方向に分散することとなる。すなわち、燃焼室の広範囲に対して火炎を噴出させることができる。

さらに、Ｒａ−Ｇ≦３．４とすることで、火花放電の位置（爆発の中心）に相違が生じても、各外周側通気孔３４Ａのそれぞれから勢いよく火炎を噴出させることができる。換言すれば、１の外周側通気孔３４Ａから最も離間する位置において火花放電が生じた場合であっても、火炎を前記１の外周側通気孔３４Ａから勢いよく噴出させることができる。従って、各外周側通気孔３４Ａから噴出する火炎の長さに極端なバラツキが生じないようにすることができる。

併せて、角度αが１６０°以下とされており、外周側通気孔３４Ａが周方向に分散した位置に設けられている。従って、点火プラグ１の先端面において、火炎がほぼ均等に（ムラ無く）噴出することとなり、着火性をより一層向上させることができる。特に本実施形態では、角度αがそれぞれ等しくされており、外周側通気孔３４Ａが周方向に等間隔で設けられている。従って、点火プラグ１の先端面にて、火炎を周方向において均等に噴出させることができ、着火性を極めて効果的に向上させることができる。

また、外周側通気孔３４Ａに加えて、中心通気孔３４Ｂが設けられているため、点火プラグ１先端面のより広範囲において火炎を噴出させることができ、着火性をさらに向上させることができる。

加えて、３５°≦θ１を満たすように構成されているため、火炎の噴出方向を外周側に向けてより傾けることができ、より広範囲に対して火炎を噴出させることができる。その結果、より一層優れた着火性を実現することができる。

一方で、θ１≦６０°を満たすように構成されているため、火炎が外周側通気孔３４Ａをスムーズに通過することとなり、火炎をより勢いよく外周側通気孔３４Ａから噴出させることができる。その結果、上述した着火性の向上効果をより確実に発揮させることができる。

次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、通気孔の数やその配置、中心通気孔の有無、距離Ｔ、内径Ａ、距離Ｇ、距離Ｒ、角度αの最大値、及び、角度θ１を種々変更した点火プラグのサンプルを作製し、各サンプルについて着火性評価試験を行った。着火性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルを６気筒のガスエンジンに取付けた上で、回転数を１８００ｒｐｍとし、ＩＭＥＰ（平均有効圧力）を１．５ＭＰａとし、点火条件を同一として、連続で１０００サイクルに亘ってエンジンを動作させ、各サイクルにおける燃焼圧波形を得た。そして、得られた燃焼圧波形に基づいて、図示平均有効圧の変動（ＣＯＶ ＩＭＥＰ）を測定した。ここで、ＣＯＶ ＩＭＥＰの値が小さいほど、優れた着火性を安定的に発揮することができ、着火性に優れるといえる。そこで、ＣＯＶ ＩＭＥＰが６．０以上となったサンプルは、「×」の評価を下し、ＣＯＶ ＩＭＥＰが５．０以上６．０未満となったサンプルは、「○」の評価を下し、ＣＯＶ ＩＭＥＰが４．０以上５．０未満となったサンプルは、「◎」の評価を下し、ＣＯＶ ＩＭＥＰが３．０以上４．０未満となったサンプルは、「☆」の評価を下し、ＣＯＶ ＩＭＥＰが３．０未満となったサンプルは、「★」の評価を下した。表１に、当該試験の試験結果を示す。

尚、各サンプルともに、接地電極に対してＰｔ−Ｎｉ合金からなるチップを設け、当該チップとしては、外径を３．５ｍｍ、厚さを３ｍｍとしたもの、又は、外径を１．５ｍｍ、厚さを０．４ｍｍとしたものを用いた。また、中心電極の先端部に、外径を２．５ｍｍ、厚さ（高さ）を３．７ｍｍとしたＩｒ−Ｙ₂Ｏ₃（イットリア）合金からなるチップを設けた。さらに、火花放電間隙の大きさを０．４５ｍｍとし、主体金具のうち副燃焼空間を形成する部位の内径を１３．２ｍｍとし、ねじ部のねじ径をＭ１８とした。

また、表１の通気孔配置の欄において、「Ｂ」と記載したサンプルは、図５（ａ）に示すように、キャップの外周側に通気孔を３つ設け、角度αが８０°、８０°、２００°（角度αの最大値が２００°）となるように通気孔を配置したものである。「Ｃ」と記載したサンプルは、図５（ｂ）に示すように、キャップの外周側に通気孔を３つ設け、角度αが１００°、１００°、１６０°（角度αの最大値が１６０°）となるように通気孔を配置したものである。「Ｄ」と記載したサンプルは、図５（ｃ）に示すように、キャップの外周側に通気孔を周方向に等間隔で３つ設け、角度αがそれぞれ１２０°となるように通気孔を配置したものである。「Ｅ」と記載したサンプルは、図５（ｄ）に示すように、キャップの外周側に通気孔を３つ設け、角度αが１４０°、１４０°、８０°（角度αの最大値が１４０°）となるように通気孔を配置したものである。

さらに、「Ｆ」と記載したサンプルは、図５（ｅ）に示すように、キャップの外周側に通気孔を４つ設け、角度αが４５°、４５°、１３５°、１３５°（角度αの最大値が１３５°）となるように通気孔を配置したものである。「Ｇ」と記載したサンプルは、図５（ｆ）に示すように、キャップの外周側に通気孔を４つ設け、角度αが４５°、４５°、１１０°、１６０°（角度αの最大値が１６０°）となるように通気孔を配置したものである。「Ｈ」と記載したサンプルは、図６（ａ）に示すように、角度αが４５°、４５°、７０°、２００°（角度αの最大値が２００°）となるように通気孔を配置したものである。「Ｊ」と記載したサンプルは、図６（ｂ）に示すように、キャップの外周側に通気孔を周方向に等間隔で４つ設け、角度αがそれぞれ９０°となるように通気孔を配置したものである。「Ｋ」と記載したサンプルは、図６（ｃ）に示すように、キャップの外周側に通気孔を周方向に等間隔で５つ設け、角度αがそれぞれ７２°となるように通気孔を配置したものである。

加えて、「Ｌ」と記載したサンプルは、図６（ｄ）に示すように、キャップの中心（軸線上）に通気孔を１つ設けるとともに、外周側に通気孔を周方向に等間隔で４つ設け、角度αがそれぞれ９０°となるように通気孔を配置したものである。「Ｍ」と記載したサンプルは、キャップの中心に通気孔を１つ設けるとともに、外周側に通気孔を周方向に等間隔で８つ設け、角度αがそれぞれ４５°となるように通気孔を配置したものである。

表１に示すように、通気孔の配置やＲａ−Ｇの値などを同一とした上で、距離Ｔや内径Ａを変更することで、Ｔ／Ａを種々変更したサンプル（サンプル１〜１２）のうち、１．０≦Ｔ／Ａとしたサンプル（サンプル２〜４，６〜８，１１，１２）は、良好な着火性を実現できることが分かった。これは、１．０≦Ｔ／Ａとしたことで、通気孔から外部に噴出する火炎が、径方向にさほど広がることなく、細く、かつ、長いものとなり、燃焼室のより中心側へと火炎が到達したためであると考えられる。

さらに、Ｔ／ＡやＲａ−Ｇの値などを同一とした上で、通気孔の配置を変更することにより、角度αを種々変更したサンプル（サンプル１３〜２０）のうち、角度αの最大値を１６０°以下としたサンプル（サンプル１３〜１５，１７〜１９）は、ＣＯＶ ＩＭＥＰが５．３以下となり、より優れた着火性を有することが分かった。これは、サンプルの先端面において、火炎が、周方向においてほぼ均等に（ムラ無く）噴出したことによると考えられる。

加えて、通気孔の配置などを同一とした上で、距離Ｇや距離Ｒａを変更することで、Ｒａ−Ｇを種々変更したサンプル（サンプル７，１３，２１〜３６）のうち、１．２≦Ｒａ−Ｇ≦３．４を満たすサンプル（サンプル２１〜２８，３０〜３５）は、一層優れた着火性を有することが明らかとなった。これは、
（１）１．２≦Ｒａ−Ｇとしたことで、通気孔から噴出する複数の火炎がキャップの中心（軸線）側に集中することなく、径方向に分散したこと
（２）Ｒａ−Ｇ≦３．４としたこと、つまり、火花放電間隙（爆発の中心）から通気孔までの距離が過度に大きくなることなく構成したことで、放電位置（爆発の中心）に相違が生じても、キャップの外周側に配置された各通気孔のそれぞれから勢いよく火炎が噴出したこと
に起因すると考えられる。

また特に、２．０≦Ｒａ−Ｇ≦２．９を満たすサンプル（サンプル２３〜２６，３２〜３４）は、ＣＯＶ ＩＭＥＰが４．２となり、より一層着火性に優れることが確認された。これは、上記（１）及び（２）の作用効果がより顕著に発揮されたことによると考えられる。

さらに、通気孔の数を同一とした上で、中心通気孔の有無を変更したサンプル（サンプル（サンプル３８，３９，４２，４３）や、外周側における通気孔の配置を同一とした上で、中心通気孔の有無を変更したサンプル（サンプル３７，３９，４１，４３）の試験結果から、中心通気孔を設けることで、一層優れた着火性を実現できることが分かった。これは、中心通気孔を設けたことで、サンプル先端面のより広範囲において火炎が噴出したためであると考えられる。

また特に、中心通気孔を設けた上で、キャップの外周側に通気孔を周方向に等間隔で設けたサンプル（サンプル３９，４０，４３，４４、及び、サンプル４５〜５１）は、ＣＯＶ ＩＭＥＰが４．０を下回り、極めて優れた着火性を実現できることが確認された。

加えて、通気孔の数や配置を同一とした上で、角度θ１を変更したサンプル（サンプル４５〜５１）のうち、３５°≦θ１≦６０°を満たすサンプル（サンプル４７〜５１）は、ＣＯＶ ＩＭＥＰが３．０を下回り、非常に優れた着火性を有することが明らかとなった。これは、
（１）３５°≦θ１としたことで、火炎の噴出方向が外周側に向けてより傾き、さらに広範囲に対して火炎が噴出したこと
（２）θ１≦６０°としたことで、火炎が通気孔をスムーズに通過することとなり、通気孔から火炎を一層勢いよく噴出可能となったこと
によると考えられる
上記試験の試験結果より、着火性の向上を図るべく、１．０≦Ｔ／Ａを満たすように、通気孔を構成することが好ましいといえる。

また、着火性の更なる向上を図るためには、角度αの最大値を１６０°以下としたり、１．２≦Ｒａ−Ｇ≦３．４を満たすように通気孔の配置位置を設定したり、中心通気孔を設けたり、３５°≦θ１≦６０°を満たすように通気孔の形状を設定したりすることがより好ましいといえる。

さらに、着火性のより一層の向上を図るという観点から、２．０≦Ｒａ−Ｇ≦２．９を満たすように通気孔の配置位置を設定したり、角度αをそれぞれ等しくしたりすることがより一層好ましいといえる。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態では、中心通気孔３４Ｂが１つ設けられているが、中心通気孔３４Ｂを複数設けることとしてもよい。

（ｂ）上記実施形態において、接地電極２７は４本設けられているが、接地電極２７の数はこれに限定されるものではない。従って、例えば、接地電極２７を３本、５本又は６本設けることとしてもよい。尚、このような場合においても、火花放電間隙３３が中心電極５の周方向に沿って等間隔に形成されるように、接地電極２７の配置位置を設定することが好ましい。これにより、中心電極５の偏消耗を防止することができ、耐久性の向上を図ることができる。

（ｃ）上記実施形態において、中心電極５はチップ３１を備えているが、中心電極５にチップ３１を設けなくてもよい。

（ｄ）上記実施形態において、接地電極２７はチップ３２を備えているが、接地電極２７にチップ３２を設けなくてもよい。

（ｅ）上記実施形態では、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部１９の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。

１…点火プラグ
２…絶縁碍子（絶縁体）
３…主体金具
５…中心電極
２７…接地電極
２８…キャップ
３３…火花放電間隙（間隙）
３４…通気孔
３４Ａ…外周側通気孔
３４Ｂ…中心通気孔
３５…副燃焼空間
ＣＬ１…軸線
ＬＳ…線分

Claims (6)

1. 軸線方向に延びる中心電極と、
   前記中心電極が挿通される筒状の絶縁体と、
   前記絶縁体の外周に配設され、前記中心電極の先端部を内周に収容する筒状の主体金具と、
   前記主体金具の内周に複数配置され、自身の側面と前記中心電極の先端部外周面との間で間隙を形成する棒状の接地電極と、
   前記主体金具の先端部に固定され、前記接地電極よりも前記軸線方向先端側に位置するキャップとを備え、
   前記接地電極よりも前記軸線方向先端側において、前記キャップの後端側面と前記主体金具の内周面とにより形成された副燃焼空間を有するとともに、
   前記キャップには、前記副燃焼空間と外部とを連通する通気孔が形成されてなる点火プラグであって、
   前記通気孔の後端側開口における中心と前記通気孔の先端側開口における中心との間の距離をＴ（ｍｍ）とし、前記通気孔の最小内径をＡ（ｍｍ）としたとき、１．０≦Ｔ／Ａを満たし、
   前記通気孔のうち、
   前記軸線と直交する方向に沿った前記軸線から前記間隙の中心までの距離をＧ（ｍｍ）とし、前記軸線と直交する方向に沿った前記軸線から自身の後端側開口の中心までの距離をＲａ（ｍｍ）としたとき、１．２≦Ｒａ−Ｇ≦３．４を満たすものを外周側通気孔としたとき、
   前記外周側通気孔が３つ以上あることを特徴とする点火プラグ。
2. 前記軸線方向先端側から見たときにおいて、前記外周側通気孔の後端側開口における中心と前記軸線とを結ぶ線分を引いたとき、隣接する前記線分同士のなす角度が１６０°以下とされることを特徴とする請求項１に記載の点火プラグ。
3. 前記外周側通気孔は、２．０≦Ｒａ−Ｇ≦２．９を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の点火プラグ。
4. 前記通気孔のうち、前記軸線に沿った前記中心電極の先端面上に、自身の後端側開口の中心が位置するものを中心通気孔としたとき、
   前記中心通気孔を１つ以上有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の点火プラグ。
5. 前記外周側通気孔の中心軸と、当該中心軸と交差し前記軸線と平行な直線とのなす角のうち鋭角の角度をθ１としたとき、３５°≦θ１≦６０°を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の点火プラグ。
6. 前記軸線方向先端側から見たときにおいて、前記外周側通気孔の後端側開口における中心と前記軸線とを結ぶ線分を引いたとき、隣接する前記線分同士のなす角度がそれぞれ等しくされることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の点火プラグ。

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