JP5896890B2 - 内燃機関用のスパークプラグ - Google Patents
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Description
ここで、燃焼室内においては、例えばスワール流やタンブル流といった混合気の気流が形成されており、この気流が火花放電ギャップにおいても適度に流れることにより、着火性を確保することができる。
また、同じく特許文献1に記載の「複数の薄い板状部材によって接地電極をハウジングに接合した構成」では、接地電極の形状が複雑になり、製造工数も増加し、製造コストが高くなるという問題がある。
該ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子と、
先端部が突出するように上記絶縁碍子の内側に保持された中心電極と、
上記ハウジングの先端部から先端側へ突き出すと共に上記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、
上記中心電極を挟んで上記接地電極と反対側の位置において上記ハウジングの先端部から先端側へ突出した対面突起部と、
上記対面突起部よりも上記接地電極に近い位置において上記ハウジングの先端部から先端側へ突出した電極側導風突起部と、
上記接地電極よりも上記対面突起部に近い位置において上記ハウジングの先端部から先端側へ突出した対面側導風突起部と、を有し、
上記電極側導風突起部と上記対面側導風突起部とは、上記接地電極と上記対面突起部との間の一方のプラグ周方向領域に集中して形成されてい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)。
本発明の第2の態様は、筒状のハウジングと、
該ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子と、
先端部が突出するように上記絶縁碍子の内側に保持された中心電極と、
上記ハウジングの先端部から先端側へ突き出すと共に上記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、
上記中心電極を挟んで上記接地電極と反対側の位置において上記ハウジングの先端部から先端側へ突出した対面突起部と、
上記対面突起部よりも上記接地電極に近い位置において上記ハウジングの先端部から先端側へ突出した電極側導風突起部と、
上記接地電極よりも上記対面突起部に近い位置において上記ハウジングの先端部から先端側へ突出した対面側導風突起部と、を有し、
上記電極側導風突起部及び上記対面側導風突起部は、上記火花放電ギャップに最も近いプラグ軸方向位置におけるプラグ周方向幅が、上記接地電極よりも小さい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5)。
本発明の第3の態様は、筒状のハウジングと、
該ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子と、
先端部が突出するように上記絶縁碍子の内側に保持された中心電極と、
上記ハウジングの先端部から先端側へ突き出すと共に上記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、
上記中心電極を挟んで上記接地電極と反対側の位置において上記ハウジングの先端部から先端側へ突出した対面突起部と、
上記対面突起部よりも上記接地電極に近い位置において上記ハウジングの先端部から先端側へ突出した電極側導風突起部と、
上記接地電極よりも上記対面突起部に近い位置において上記ハウジングの先端部から先端側へ突出した対面側導風突起部と、を有し、
上記火花放電ギャップに最も近いプラグ軸方向位置における上記電極側導風突起部及び上記対面側導風突起部の断面形状は、それぞれ、プラグ径方向幅がプラグ周方向幅よりも長い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8)。
本発明の第4の態様は、筒状のハウジングと、
該ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子と、
先端部が突出するように上記絶縁碍子の内側に保持された中心電極と、
上記ハウジングの先端部から先端側へ突き出すと共に上記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、
上記中心電極を挟んで上記接地電極と反対側の位置において上記ハウジングの先端部から先端側へ突出した対面突起部と、
上記対面突起部よりも上記接地電極に近い位置において上記ハウジングの先端部から先端側へ突出した電極側導風突起部と、
上記接地電極よりも上記対面突起部に近い位置において上記ハウジングの先端部から先端側へ突出した対面側導風突起部と、を有し、
上記火花放電ギャップに最も近いプラグ軸方向位置における上記電極側導風突起部及び上記対面側導風突起部の断面形状は、三角形状であ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10)。
また、上記「プラグ周方向幅」とは、プラグ軸方向から見たときのスパークプラグの中心軸を中心とした円の接線方向の幅を意味する。
なお、「プラグ軸方向に対して平行」とは、プラグ軸方向に対して若干傾斜していても、上記効果を得られる程度に実質的に平行である場合も含む。
上記内燃機関用のスパークプラグの実施例につき、図1〜図7を用いて説明する。
本例のスパークプラグ1は、図1〜図3に示すごとく、筒状のハウジング2と、ハウジング2の内側に保持された筒状の絶縁碍子3と、先端部が突出するように絶縁碍子3の内側に保持された中心電極4とを有する。また、スパークプラグ1は、ハウジング2の先端部から先端側へ突き出すと共に中心電極4との間に火花放電ギャップGを形成する接地電極5とを有する。
また、電極側導風突起部22、対面側導風突起部24、及び対面突起部23は、プラグ軸方向の全体にわたって同じ断面形状である。すなわち、これらは、それぞれ、三角柱形状又は四角柱形状である。
ハウジング2の直径は10.2mm、ハウジング2の先端部21における肉厚は1.4mmである。また、電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24のプラグ径方向の幅W2、W4はいずれも1.4mmであり、プラグ周方向の幅W1及び接地電極5のプラグ周方向の幅W3はいずれも2.6mmである。
また、中心電極4の先端部41は、絶縁碍子3の先端から軸方向に1.5mm突出している。そして、火花放電ギャップGは1.1mmである。
上述の寸法及び材質は、後述の実験例1において用いた試料の具体的寸法及び材質でもある。
ただし、上記スパークプラグにおいて、各部の寸法及び材質は、特に限定されるものではない。
なお、本例のスパークプラグ1は、自動車等の車両用の内燃機関に用いられる。
上記スパークプラグ1は、対面突起部23と電極側導風突起部22と対面側導風突起部24とを有する。これにより、スパークプラグ1が内燃機関に対してどのような姿勢で取付けられても、火花放電ギャップGへ向かう燃焼室内の気流が妨げられることを防ぐことができる。
本例は、図8〜図11に示すごとく、接地電極95が、立設部951と対向部952とから構成される通常のスパークプラグ9の例である。
図8に示すごとく、接地電極95は、ハウジング92の先端面921から先端側に立設する立設部951と、立設部951の先端から屈曲して、中心電極94の先端部941に対してプラグ軸方向に対向する対向面953を備えた対向部952とを有している。
つまり、スパークプラグ9は、実施例1のような、ハウジング先端部から先端側へ突出した対面突起部23、電極側導風突起部22、及び対面側導風突起部24が配置された構成(図1参照)を有しない。
その他は、実施例1と同様である。
つまり、図9(A)に示すごとく、接地電極95の立設部951が火花放電ギャップGの上流側に配置されるようにスパークプラグ9が内燃機関に取り付けられた場合には、放電長さLが極めて小さくなる。
なお、ここで、放電長さLとは、スパークプラグの軸方向に対して直交する方向の放電の長さをいうものとする。
上記放電長さLの変動の仕方は、気流Fの流速を15m/sとして、火花放電ギャップGに生じた放電火花Sの放電長さLを測定することにより得られた知見であり、具体的には、図10に示すごとく、それぞれのスパークプラグ9の取付姿勢に応じて放電長さLに大きな差が生じていた。
また、放電長さLとスパークプラグ9の着火性能との関係についても、図11に示すごとく、放電長さLが長いほど、着火性能が向上することが確認されている。ここで、着火性能は、A/F限界、すなわち、混合気に着火することができる空燃比の限界値によって評価したものであり、A/F限界が高いほど(着火可能な混合気が希薄であるほど)着火性能が高いこととなる。
図10、図11から分かるように、比較例1のスパークプラグ9は、内燃機関への取付姿勢によって、着火性能が大きく変動してしまう。
本例は、図12に示すごとく、接地電極95と電極側導風突起部22とを設けた内燃機関用のスパークプラグ90の例である。すなわち、本比較例のスパークプラグ90の構成は、実施例1のスパークプラグ1に対して、対面突起部23及び対面側導風突起部24(図1参照)を有しない構成である。電極側導風突起部22は、実施例1のスパークプラグ1におけるものと同様である。
その他は、比較例1と同様である。なお、本例に関する図面において用いた符号のうち、比較例1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、比較例1と同様の構成要素等を表す。
本例は、図13に示すごとく、実施例1のスパークプラグ1、比較例1のスパークプラグ9、比較例2のスパークプラグ90を用いて、それぞれのA/F限界が、気流Fに対する接地電極5、95における立設部51、951の配置位置によってどのように変化するかを調べた例である。
その結果を、図13に示す。同図において、符号C1を付した破線で示す折れ線が比較例1のスパークプラグ9の測定結果であり、符号C2を付した破線で示す折れ線が比較例2のスパークプラグ90の測定結果であり、符号C3を付した実線で示す折れ線が実施例1のスパークプラグ1の測定結果である。なお、折れ線C2は、0〜90°及び270〜360°の間において折れ線C3と重なっている。
同図のグラフにおいて、横軸が取付角度βであり、縦軸がA/F限界である。そして、A/F限界の値が高いほど着火性に優れていることになる。
ただし、図13から分かるように、取付角度βが180°の場合、すなわち、接地電極95の立設部951が気流の上流側に配されたとき、A/F限界が、比較例1と同等のレベルで小さくなっている。これは、火花放電ギャップGを通過する気流が接地電極95の立設部951に衝突して、火花放電ギャップGを通過する気流の勢いが小さくなりやすく、放電火花が大きく引き伸ばされ難くなるためと考えられる。
本例は、図15、図16に示すごとく、電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24を、四角柱形状とした例である。
そして、火花放電ギャップGに最も近いプラグ軸方向位置における電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24の断面形状は、それぞれ、プラグ径方向幅W20、W40がプラグ周方向幅W2、W4よりも長い。本例においては、実施例1と同様に、電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24の先端が火花放電ギャップGよりも先端側にあるため、火花放電ギャップGと同等のプラグ軸方向位置における断面形状において、プラグ径方向幅W20、W40がプラグ周方向幅W2、W4よりも長い。
その他は、実施例1と同様である。なお、本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例1と同様の構成要素等を表す。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
本例は、図17、図18に示すごとく、プラグ軸方向に直交する平面による電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24のそれぞれの断面形状を略半円形状とした例である。すなわち、電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24は、略半円柱形状を有する。
本例の場合にも、内燃機関に対する取付姿勢に関わらず安定した着火性を確保することができる簡易な構成の内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。
(実施例4)
本例は、図19、図20に示すごとく、プラグ軸方向に直交する平面による電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24の断面形状を三角形状とした例である。すなわち、電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24は、三角柱形状を有する。
ただし、電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24の断面形状は、一辺が他の二辺よりも長い二等辺三角形状である。そして、その底辺(最も長い辺)を電極側導風面221又は対面側導風面241としている。そして、電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24は、プラグ径方向の幅W20、W40がプラグ周方向の幅W2、W4よりも大きい。
本例の場合にも、内燃機関に対する取付姿勢に関わらず安定した着火性を確保することができる簡易な構成の内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。
(実施例5)
本例は、図21、図22に示すごとく、プラグ軸方向に直交する平面による電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24の断面形状を台形状とした例である。
また、電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24は、台形の一辺を電極側導風面221又は対面側導風面241としている。なお、本例においては、上記台形における互いに平行な二つの底辺のうち、より長い方の底辺を電極側導風面221及び対面側導風面241としている。そして、電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24は、プラグ径方向の幅W20、W40がプラグ周方向の幅W2、W4よりも大きい。
本例の場合にも、内燃機関に対する取付姿勢に関わらず安定した着火性を確保することができる簡易な構成の内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。
(実施例6)
本例は、図23、図24に示すごとく、プラグ軸方向に直交する平面による電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24の断面形状を六角形状とした例である。
また、電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24は、六角形の一辺を電極側導風面221又は対面側導風面241としている。また、電極側導風面221又は対面側導風面241を構成する一辺は、上記六角形におけるプラグ径方向の全長のうち火花放電ギャップGに近い側に配置されている。そして、電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24は、プラグ径方向の幅W20、W40がプラグ周方向の幅W2、W4よりも大きい。
本例の場合にも、内燃機関に対する取付姿勢に関わらず安定した着火性を確保することができる簡易な構成の内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。
本例は、図25〜図27に示すごとく、電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24に、ひねり部222、242を設けた例である。
すなわち、電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24は、ハウジング2の先端部21と接合される基端部と、電極側導風面221又は対面側導風面241を構成する部分との間のプラグ軸方向位置に、ひねり部222、242を有する。電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24は、それぞれ断面長方形状の四角柱形状の素材を、その中心軸の周りに、ひねり部222、242において約90°ひねった形状を有する。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
本例は、図28〜図30に示すごとく、電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24に、プラグ軸方向に直交する平面による断面形状がプラグ軸方向に沿って徐々に変化する除変部223、243を設けた例である。
すなわち、電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24は、ハウジング2の先端部21と接合される基端部と、電極側導風面221又は対面側導風面241を構成する部分との間のプラグ軸方向位置に、除変部223、243を有する。電極側導風突起部22及び対面側導風突起部24における、基端部の断面形状と、電極側導風面221又は対面側導風面241を構成する部分の断面形状とは、いずれも長方形状であるが、両者の長手方向は、互いに約90°ずれている。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
また、電極側導風突起部22、対面側導風突起部24、及び対面突起部23の少なくとも一つは、それぞれの機能が発揮されれば、これらの先端を、火花放電ギャップGよりも基端側とすることもできる。この場合、「火花放電ギャップGに最も近いプラグ軸方向位置」は、電極側導風突起部22、対面側導風突起部24、及び対面突起部23のそれぞれにおける先端部となる。
2 ハウジング
21 先端部
22 電極側導風突起部
23 対面突起部
24 対面側導風突起部
3 絶縁碍子
4 中心電極
41 先端部
5 接地電極
G 火花放電ギャップ
Claims (13)
- 筒状のハウジング(2)と、
該ハウジング(2)の内側に保持された筒状の絶縁碍子(3)と、
先端部(41)が突出するように上記絶縁碍子(3)の内側に保持された中心電極(4)と、
上記ハウジング(2)の先端部(21)から先端側へ突き出すと共に上記中心電極(4)との間に火花放電ギャップ(G)を形成する接地電極(5)と、
上記中心電極(4)を挟んで上記接地電極(5)と反対側の位置において上記ハウジング(2)の先端部(21)から先端側へ突出した対面突起部(23)と、
上記対面突起部(23)よりも上記接地電極(5)に近い位置において上記ハウジング(2)の先端部(21)から先端側へ突出した電極側導風突起部(22)と、
上記接地電極(5)よりも上記対面突起部(23)に近い位置において上記ハウジング(2)の先端部(21)から先端側へ突出した対面側導風突起部(24)と、を有し、
上記電極側導風突起部(22)と上記対面側導風突起部(24)とは、上記接地電極(5)と上記対面突起部(23)との間の一方のプラグ周方向領域に集中して形成されていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ(1)。 - 請求項1に記載の内燃機関用のスパークプラグ(1)において、上記電極側導風突起部(22)及び上記対面側導風突起部(24)は、上記火花放電ギャップ(G)に最も近いプラグ軸方向位置におけるプラグ周方向幅が、上記接地電極(5)よりも小さいことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ(1)。
- 請求項1又は2に記載の内燃機関用のスパークプラグ(1)において、上記火花放電ギャップ(G)に最も近いプラグ軸方向位置における上記電極側導風突起部(22)及び上記対面側導風突起部(24)の断面形状は、それぞれ、プラグ径方向幅がプラグ周方向幅よりも長いことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ(1)。
- 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(1)において、上記火花放電ギャップ(G)に最も近いプラグ軸方向位置における上記電極側導風突起部(22)及び上記対面側導風突起部(24)の断面形状は、三角形状であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ(1)。
- 筒状のハウジング(2)と、
該ハウジング(2)の内側に保持された筒状の絶縁碍子(3)と、
先端部(41)が突出するように上記絶縁碍子(3)の内側に保持された中心電極(4)と、
上記ハウジング(2)の先端部(21)から先端側へ突き出すと共に上記中心電極(4)との間に火花放電ギャップ(G)を形成する接地電極(5)と、
上記中心電極(4)を挟んで上記接地電極(5)と反対側の位置において上記ハウジング(2)の先端部(21)から先端側へ突出した対面突起部(23)と、
上記対面突起部(23)よりも上記接地電極(5)に近い位置において上記ハウジング(2)の先端部(21)から先端側へ突出した電極側導風突起部(22)と、
上記接地電極(5)よりも上記対面突起部(23)に近い位置において上記ハウジング(2)の先端部(21)から先端側へ突出した対面側導風突起部(24)と、を有し、
上記電極側導風突起部(22)及び上記対面側導風突起部(24)は、上記火花放電ギャップ(G)に最も近いプラグ軸方向位置におけるプラグ周方向幅が、上記接地電極(5)よりも小さいことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ(1)。 - 請求項5に記載の内燃機関用のスパークプラグ(1)において、上記火花放電ギャップ(G)に最も近いプラグ軸方向位置における上記電極側導風突起部(22)及び上記対面側導風突起部(24)の断面形状は、それぞれ、プラグ径方向幅がプラグ周方向幅よりも長いことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ(1)。
- 請求項5又は6に記載の内燃機関用のスパークプラグ(1)において、上記火花放電ギャップ(G)に最も近いプラグ軸方向位置における上記電極側導風突起部(22)及び上記対面側導風突起部(24)の断面形状は、三角形状であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ(1)。
- 筒状のハウジング(2)と、
該ハウジング(2)の内側に保持された筒状の絶縁碍子(3)と、
先端部(41)が突出するように上記絶縁碍子(3)の内側に保持された中心電極(4)と、
上記ハウジング(2)の先端部(21)から先端側へ突き出すと共に上記中心電極(4)との間に火花放電ギャップ(G)を形成する接地電極(5)と、
上記中心電極(4)を挟んで上記接地電極(5)と反対側の位置において上記ハウジング(2)の先端部(21)から先端側へ突出した対面突起部(23)と、
上記対面突起部(23)よりも上記接地電極(5)に近い位置において上記ハウジング(2)の先端部(21)から先端側へ突出した電極側導風突起部(22)と、
上記接地電極(5)よりも上記対面突起部(23)に近い位置において上記ハウジング(2)の先端部(21)から先端側へ突出した対面側導風突起部(24)と、を有し、
上記火花放電ギャップ(G)に最も近いプラグ軸方向位置における上記電極側導風突起部(22)及び上記対面側導風突起部(24)の断面形状は、それぞれ、プラグ径方向幅がプラグ周方向幅よりも長いことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ(1)。 - 請求項8に記載の内燃機関用のスパークプラグ(1)において、上記火花放電ギャップ(G)に最も近いプラグ軸方向位置における上記電極側導風突起部(22)及び上記対面側導風突起部(24)の断面形状は、三角形状であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ(1)。
- 筒状のハウジング(2)と、
該ハウジング(2)の内側に保持された筒状の絶縁碍子(3)と、
先端部(41)が突出するように上記絶縁碍子(3)の内側に保持された中心電極(4)と、
上記ハウジング(2)の先端部(21)から先端側へ突き出すと共に上記中心電極(4)との間に火花放電ギャップ(G)を形成する接地電極(5)と、
上記中心電極(4)を挟んで上記接地電極(5)と反対側の位置において上記ハウジング(2)の先端部(21)から先端側へ突出した対面突起部(23)と、
上記対面突起部(23)よりも上記接地電極(5)に近い位置において上記ハウジング(2)の先端部(21)から先端側へ突出した電極側導風突起部(22)と、
上記接地電極(5)よりも上記対面突起部(23)に近い位置において上記ハウジング(2)の先端部(21)から先端側へ突出した対面側導風突起部(24)と、を有し、
上記火花放電ギャップ(G)に最も近いプラグ軸方向位置における上記電極側導風突起部(22)及び上記対面側導風突起部(24)の断面形状は、三角形状であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ(1)。 - 請求項1〜10のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ(1)において、上記電極側導風突起部(22)及び上記対面側導風突起部(24)は、これらの先端を、上記接地電極(5)の先端と同等もしくはそれよりも基端側、かつ上記絶縁碍子(3)の先端と同等もしくはそれよりも先端側に位置させていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ(1)。
- 請求項1〜11のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ(1)において、上記対面突起部(23)は、その先端を、上記接地電極(5)の先端と同等もしくはそれよりも基端側、かつ上記絶縁碍子(3)の先端と同等もしくはそれよりも先端側に位置させていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ(1)。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ(1)において、上記対面突起部(23)、上記電極側導風突起部(22)、及び上記対面側導風突起部(24)は、プラグ軸方向に平行に突出していることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ(1)。
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