JP5971806B2

JP5971806B2 - Plasma jet ignition plug and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP5971806B2
Application number: JP2013032338A
Authority: JP
Inventors: 直史山村; 勝稔中山
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2033-02-21
Also published as: JP2014164820A

Description

本発明は、プラズマを生成することで混合気等へと着火するプラズマジェット点火プラグ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a plasma jet ignition plug that ignites an air-fuel mixture or the like by generating plasma and a method for manufacturing the same.

従来、内燃機関等の燃焼装置においては、火花放電により混合気等へと着火する点火プラグが使用されている。また近年では、燃焼装置の高出力化や低燃費化の要求に応えるべく、燃焼の広がりが速く、着火限界空燃比のより高い希薄混合気に対してもより確実に着火可能な点火プラグとして、プラズマジェット点火プラグが提案されている。 Conventionally, in a combustion apparatus such as an internal combustion engine, an ignition plug that ignites an air-fuel mixture or the like by spark discharge is used. In recent years, in order to meet the demand for higher output and lower fuel consumption of combustion devices, as a spark plug that spreads quickly and can be ignited more reliably even with a lean mixture with a higher ignition limit air-fuel ratio, Plasma jet spark plugs have been proposed.

一般にプラズマジェット点火プラグは、軸孔を有する筒状の絶縁体と、先端面が絶縁体の先端面よりも没入した状態で前記軸孔内に挿設される中心電極と、絶縁体の外周に配置される主体金具と、前記主体金具の先端部に接合される円環状の接地電極とを備える。また、プラズマジェット点火プラグは、前記中心電極の先端面及び前記軸孔の内周面によって形成された空間（キャビティ部）を有しており、当該キャビティ部は接地電極に形成された貫通孔を介して外部に連通されるようになっている。 In general, a plasma jet ignition plug has a cylindrical insulator having a shaft hole, a center electrode inserted into the shaft hole in a state where the tip surface is submerged than the tip surface of the insulator, and an outer periphery of the insulator. The metal shell is disposed, and an annular ground electrode joined to the tip of the metal shell. The plasma jet ignition plug has a space (cavity portion) formed by the tip surface of the center electrode and the inner peripheral surface of the shaft hole, and the cavity portion has a through hole formed in the ground electrode. It is designed to communicate with the outside via this.

加えて、このようなプラズマジェット点火プラグにおいては、次のようにして混合気等への着火が行われる。まず、中心電極と接地電極との間に電圧を印加して、両電極間で火花放電を生じさせる。その上で、両電極間に高エネルギーの電流を流すことによって放電状態を遷移させて、前記キャビティ部の内部にプラズマを発生させる。そして、発生したプラズマをキャビティ部の開口から噴出させることで、混合気等への着火が行われる。 In addition, in such a plasma jet ignition plug, the air-fuel mixture or the like is ignited as follows. First, a voltage is applied between the center electrode and the ground electrode to cause a spark discharge between the two electrodes. Then, a high energy current is passed between both electrodes to change the discharge state, thereby generating plasma inside the cavity portion. Then, by igniting the generated plasma from the opening of the cavity portion, the air-fuel mixture or the like is ignited.

さらに、着火性の更なる向上を図るという点から、内燃機関等にプラズマジェット点火プラグを取付けた状態において、プラズマジェット点火プラグの先端部が燃焼室の内壁面から突出するように構成し、プラズマの噴出が燃焼室のより中心側にて生じるように構成する手法が考えられる（例えば、特許文献１等参照）。当該手法を採用した際には、主体金具の先端部に筒状の円筒部が設けられるとともに、絶縁体の先端部ひいてはキャビティ部が円筒部の内側に配置される。また、接地電極は、円筒部の先端部に接合されることとなる。 Further, from the viewpoint of further improving the ignitability, the plasma jet ignition plug is configured such that the tip of the plasma jet ignition plug protrudes from the inner wall surface of the combustion chamber when the plasma jet ignition plug is attached to an internal combustion engine or the like. A method is conceivable in which the squirting is generated at the center side of the combustion chamber (see, for example, Patent Document 1). When this method is adopted, a cylindrical cylindrical portion is provided at the distal end portion of the metal shell, and the distal end portion of the insulator, that is, the cavity portion is disposed inside the cylindrical portion. The ground electrode is joined to the tip of the cylindrical portion.

特開２００８−１７７１４２号公報JP 2008-177142 A

ところで、一般的な点火プラグは、絶縁体の先端部が主体金具の先端部よりも突出している。そのため、絶縁体の先端部は、燃焼室内に流入される新気が直接接触することで冷却され、絶縁体の先端部の過熱は十分に抑制される。 By the way, as for the general spark plug, the front-end | tip part of an insulator protrudes rather than the front-end | tip part of a metal shell. Therefore, the tip of the insulator is cooled by direct contact with fresh air flowing into the combustion chamber, and overheating of the tip of the insulator is sufficiently suppressed.

しかしながら、プラズマジェット点火プラグにおいては、絶縁体の先端部は主体金具の内部に配置されるため、絶縁体の先端部に対して新気はほとんど接触しない。そのため、絶縁体の先端部が過熱されてしまいやすく、絶縁体の先端部を熱源とした早期着火（いわゆるプレイグニッション）が生じてしまうおそれがある。特に、上述のように、プラズマジェット点火プラグの先端部が燃焼室の内壁面から突出するように構成した場合には、主体金具の先端部（円筒部）や接地電極の受熱量が増加する。そのため、絶縁体の先端部もより過熱されやすくなり、プレイグニッションの発生がより懸念される。 However, in the plasma jet ignition plug, the tip of the insulator is disposed inside the metal shell, so that fresh air hardly comes into contact with the tip of the insulator. Therefore, the tip of the insulator is likely to be overheated, and there is a risk that early ignition (so-called pre-ignition) using the tip of the insulator as a heat source may occur. In particular, as described above, when the front end portion of the plasma jet ignition plug protrudes from the inner wall surface of the combustion chamber, the amount of heat received by the front end portion (cylindrical portion) of the metal shell and the ground electrode increases. For this reason, the tip of the insulator is also more easily heated, and there is a greater concern about the occurrence of pre-ignition.

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、内燃機関等に取り付けられた際に、先端部が燃焼室の内壁面から突出するプラズマジェット点火プラグにおいて、絶縁体の先端部における過熱を極めて効果的に抑制し、プレイグニッションの発生をより確実に防止することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a front end of an insulator in a plasma jet ignition plug in which a front end portion projects from an inner wall surface of a combustion chamber when attached to an internal combustion engine or the like. It is to suppress the overheating in the part very effectively and more reliably prevent the occurrence of pre-ignition.

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。 Hereinafter, each configuration suitable for solving the above-described object will be described in terms of items. In addition, the effect specific to the corresponding structure is added as needed.

構成１．本構成のプラズマジェット点火プラグは、軸線方向に延びる軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられ、内燃機関に取付けるための取付ねじを有するとともに、前記取付ねじの前記軸線方向先端側に、円筒部を有する筒状の主体金具と、
先端が前記絶縁体の先端よりも後端側に位置するようにして前記軸孔内に挿設される棒状の中心電極と、
前記円筒部の先端部に設けられる接地電極と、
前記軸孔の内周面及び前記中心電極の先端側表面により形成され、先端側に向けて開口するキャビティ部と、
前記接地電極に設けられ、自身の少なくとも一部が、前記キャビティ部の開口を前記軸線方向先端側に延ばしてなる仮想面の内側に位置する貫通孔と、を備えるプラズマジェット点火プラグであって、
前記接地電極は、前記絶縁体の先端部から離間し、
前記円筒部は、外周から内周に貫通し、周方向に沿って間欠的に複数設けられる開口部を有し、
前記開口部の開口面積をＳ（ｍｍ²）とし、前記取付ねじから前記接地電極の先端面までの前記軸線方向における長さをＰ（ｍｍ）とし、前記絶縁体のうち前記中心電極の先端側表面よりも前記軸線方向先端側に位置する部位の前記軸線と直交する方向に沿った最大肉厚をＴ（ｍｍ）としたとき、
Ｓ≧｛４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｐ−１）｝＋｛４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｔ）｝
かつ、Ｐ＞１
を満たすことを特徴とするプラズマジェット点火プラグ。 Configuration 1. The plasma jet ignition plug of this configuration includes a cylindrical insulator having an axial hole extending in the axial direction,
A cylindrical metal shell provided on the outer periphery of the insulator, having a mounting screw for mounting to an internal combustion engine, and having a cylindrical portion on the tip end side in the axial direction of the mounting screw;
A rod-shaped center electrode inserted into the shaft hole so that the tip is located on the rear end side of the tip of the insulator;
A ground electrode provided at the tip of the cylindrical portion;
A cavity portion formed by an inner peripheral surface of the shaft hole and a front end side surface of the center electrode, and opening toward the front end side;
A plasma jet ignition plug provided in the ground electrode, wherein at least a part of the plasma electrode ignition plug includes a through-hole located inside a virtual plane formed by extending an opening of the cavity portion toward the tip end in the axial direction;
The ground electrode is spaced apart from the tip of the insulator;
The cylindrical portion penetrates from the outer periphery to the inner periphery, and has openings that are provided intermittently along the circumferential direction.
The opening area of the opening is S (mm ² ), the length in the axial direction from the mounting screw to the tip surface of the ground electrode is P (mm), and the tip side of the center electrode of the insulator When the maximum thickness along the direction perpendicular to the axis of the part located on the tip side in the axial direction from the surface is T (mm),
S ≧ {4 (mm) × ln (P−1)} + {4 (mm) × ln (T)}
And P> 1
A plasma jet ignition plug characterized by satisfying

尚、ｌｎは自然対数を示す。 Note that ln represents a natural logarithm.

一般の内燃機関においては、プラズマジェット点火プラグの取付ねじが螺合される雌ねじ部の先端（燃焼室側の端部）から燃焼室の内壁面までの距離が約１ｍｍとされる。ここで、上記構成１によれば、取付ねじから接地電極の先端面までの長さＰが１ｍｍよりも大きなものとされている。そのため、上記構成１のプラズマジェット点火プラグを内燃機関に取付けた際には、プラズマジェット点火プラグの先端部が燃焼室の内壁面から突出することとなる。従って、絶縁体の先端部の過熱、及び、これに伴うプレイグニッションの発生がより懸念される。 In a general internal combustion engine, the distance from the tip of the female screw portion (end portion on the combustion chamber side) to which the mounting screw of the plasma jet ignition plug is screwed to the inner wall surface of the combustion chamber is about 1 mm. Here, according to Configuration 1, the length P from the mounting screw to the tip surface of the ground electrode is set to be greater than 1 mm. Therefore, when the plasma jet ignition plug having the above configuration 1 is attached to the internal combustion engine, the tip of the plasma jet ignition plug protrudes from the inner wall surface of the combustion chamber. Therefore, there is a greater concern about the overheating of the tip of the insulator and the occurrence of preignition associated therewith.

この点、上記構成１によれば、接地電極は絶縁体の先端部から離間するように構成されている。従って、接地電極から絶縁体の先端部に伝導する熱量を効果的に低減させることができる。 In this regard, according to the above-described configuration 1, the ground electrode is configured to be separated from the tip portion of the insulator. Therefore, the amount of heat conducted from the ground electrode to the tip of the insulator can be effectively reduced.

さらに、上記構成１によれば、燃焼室内に配置される円筒部には、周方向に沿って間欠的に複数の開口部が設けられており、開口部の開口面積をＳ（ｍｍ²）としたとき、Ｓ≧｛４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｐ−１）｝＋｛４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｔ）｝を満たすように構成されている。すなわち、開口面積Ｓは、主体金具（円筒部）の内部に対する新気の流入量ひいては絶縁体先端部の冷却効果の大きさに相当するところ、上記式を満たすことにより、絶縁体先端部の受熱量（最大肉厚Ｔや長さＰの大きさに対応する）を上回る冷却効果が奏されるように構成されている。これにより、絶縁体の先端部における過熱を効果的に抑制することができ、接地電極が絶縁体の先端部から離間していることと相俟って、絶縁体先端部の過熱を極めて効果的に抑制することができる。その結果、プレイグニッションの発生をより確実に防止することができる。 Furthermore, according to the configuration 1, the cylindrical portion disposed in the combustion chamber is provided with a plurality of openings intermittently along the circumferential direction, and the opening area of the opening is defined as S (mm ² ). In this case, S ≧ {4 (mm) × ln (P−1)} + {4 (mm) × ln (T)} is satisfied. That is, the opening area S corresponds to the amount of fresh air flowing into the metal shell (cylindrical portion), and thus the cooling effect of the insulator tip. By satisfying the above equation, the opening of the insulator tip is received. The cooling effect is greater than the amount of heat (corresponding to the maximum thickness T or length P). As a result, overheating at the tip of the insulator can be effectively suppressed, and in combination with the fact that the ground electrode is separated from the tip of the insulator, overheating of the insulator tip is extremely effective. Can be suppressed. As a result, the occurrence of pre-ignition can be prevented more reliably.

尚、最大肉厚Ｔや長さＰと、絶縁体の先端部における受熱量との関係は、次の通りである。すなわち、絶縁体のうち中心電極の先端側表面よりも軸線方向先端側に位置する部位は、内周面が中心電極から大きく離間している部位である。従って、中心電極によって熱が引かれにくく、過熱がより懸念される部位であり、この部位の最大肉厚Ｔが大きいほど、絶縁体先端部の受熱量は増大する。また、燃焼室の内壁面に対する接地電極の先端面の突出量は、長さＰから１ｍｍを減算した値（Ｐ−１）とほぼ等しく、長さＰの値が大きいほど、絶縁体先端部の受熱量は増大する。上記構成１では、これらの点を鑑みた上で、開口面積Ｓを上記式により規定することで、良好な耐プレイグニッション性を実現している。 The relationship between the maximum thickness T and length P and the amount of heat received at the tip of the insulator is as follows. That is, a portion of the insulator that is located on the tip end side in the axial direction from the tip end surface of the center electrode is a portion in which the inner peripheral surface is largely separated from the center electrode. Therefore, the heat is not easily drawn by the center electrode and is a part where overheating is more concerned. The greater the maximum thickness T of this part, the greater the amount of heat received at the tip of the insulator. Further, the protruding amount of the tip surface of the ground electrode with respect to the inner wall surface of the combustion chamber is substantially equal to a value (P-1) obtained by subtracting 1 mm from the length P, and the larger the value of the length P, the more the tip of the insulator. The amount of heat received increases. In the said structure 1, after considering these points, favorable pre-ignition resistance is implement | achieved by prescribing | regulating the opening area S by said Formula.

構成２．本構成のプラズマジェット点火プラグは、上記構成１において、前記接地電極と前記絶縁体の先端部との間の最短距離が０．１０ｍｍ以上１ｍｍ以下であることを特徴とする。 Configuration 2. The plasma jet ignition plug of this configuration is characterized in that, in the above configuration 1, the shortest distance between the ground electrode and the tip of the insulator is 0.10 mm or more and 1 mm or less.

上記構成２によれば、接地電極と絶縁体の先端部との間の最短距離が０．１０ｍｍ以上とされている。従って、接地電極の熱が絶縁体の先端部に対してより伝わりにくくなり、絶縁体の先端部の過熱をより一層確実に防止することができる。その結果、耐プレイグニッション性の更なる向上を図ることができる。 According to Configuration 2, the shortest distance between the ground electrode and the tip of the insulator is 0.10 mm or more. Therefore, the heat of the ground electrode is less likely to be transmitted to the tip portion of the insulator, and overheating of the tip portion of the insulator can be prevented more reliably. As a result, the pre-ignition resistance can be further improved.

また、上記構成２によれば、前記最短距離が１ｍｍ以下とされているため、中心電極及び接地電極間において火花放電を生じさせるために必要な電圧（放電電圧）を十分に小さくすることができる。従って、火花放電に伴う中心電極や接地電極、絶縁体の消耗をより確実に防止することができ、耐久性の向上を図ることができる。 Moreover, according to the said structure 2, since the said shortest distance is 1 mm or less, the voltage (discharge voltage) required in order to produce a spark discharge between a center electrode and a ground electrode can be made small enough. . Therefore, it is possible to more reliably prevent the center electrode, the ground electrode, and the insulator from being consumed due to the spark discharge, and to improve the durability.

構成３．本構成のプラズマジェット点火プラグの製造方法は、前記主体金具と前記接地電極とが別部材により構成された、上記構成１又は２に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
前記円筒部の先端部に前記接地電極を接合する接合工程を含み、
前記接合工程においては、前記絶縁体と前記接地電極との間に所定の治具を挟み込んだ状態で、前記円筒部の先端部に前記接地電極を接合することを特徴とする。 Configuration 3. The method of manufacturing a plasma jet ignition plug of this configuration is the method of manufacturing a plasma jet ignition plug according to the above configuration 1 or 2, wherein the metal shell and the ground electrode are configured by separate members.
Including a bonding step of bonding the ground electrode to the tip of the cylindrical portion;
In the joining step, the ground electrode is joined to the tip end portion of the cylindrical portion with a predetermined jig sandwiched between the insulator and the ground electrode.

上記構成３によれば、絶縁体と接地電極との間の最短距離をより確実に、かつ、より容易に所期の値とすることができる。 According to the configuration 3, the shortest distance between the insulator and the ground electrode can be more reliably and more easily set to an expected value.

また、円筒部には開口部が設けられているため、開口部を通過させることにより、治具を絶縁体及び接地電極間に対して容易に配置することができるとともに、治具を絶縁体及び接地電極間から容易に取外すことができる。すなわち、プラズマジェット点火プラグの使用時において、絶縁体先端部の冷却に寄与する開口部は、プラズマジェット点火プラグの製造時において、治具の通過口とすることができ、絶縁体及び接地電極間に所期の隙間をより確実に、かつ、より容易に形成するために利用することができる。 In addition, since the opening portion is provided in the cylindrical portion, by passing the opening portion, the jig can be easily disposed between the insulator and the ground electrode, and the jig is provided with the insulator and It can be easily removed from between the ground electrodes. That is, when the plasma jet ignition plug is used, the opening that contributes to the cooling of the insulator tip can be used as a passage for the jig during the manufacture of the plasma jet ignition plug, and between the insulator and the ground electrode. In addition, the desired gap can be used more reliably and more easily.

点火システムの構成を示す一部破断拡大正面図である。It is a partially broken expanded front view which shows the structure of an ignition system. 点火プラグの構成を示す一部破断正面図である。It is a partially broken front view which shows the structure of a spark plug. 貫通孔の形成位置を説明するための斜視模式図である。It is a perspective schematic diagram for demonstrating the formation position of a through-hole. 円筒部に設けられた開口部等を示す拡大斜視図である。It is an expansion perspective view which shows the opening part etc. which were provided in the cylindrical part. 図２のＪ−Ｊ線断面図である。It is the JJ sectional view taken on the line of FIG. 点火プラグの先端部の構成を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the structure of the front-end | tip part of a spark plug. 接合工程において用いられる治具等を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the jig | tool etc. which are used in a joining process. 最大肉厚Ｔを４ｍｍとした上で、長さＰ及び開口面積Ｓを種々変更したサンプルにおける、耐プレイグニッション性評価試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the pre-ignition-proof evaluation test in the sample which changed length P and opening area S variously after setting maximum thickness T to 4 mm. 最大肉厚Ｔを１．５ｍｍとした上で、長さＰ及び開口面積Ｓを種々変更したサンプルにおける、耐プレイグニッション性評価試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the pre-ignition resistance evaluation test in the sample which changed length P and opening area S variously after setting the maximum thickness T to 1.5 mm. 長さＰを４ｍｍとした上で、最大肉厚Ｔ及び開口面積Ｓを種々変更したサンプルにおける、耐プレイグニッション性評価試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the pre-ignition-proof evaluation test in the sample which changed the maximum thickness T and the opening area S after setting length P to 4 mm. 長さＰを６ｍｍとした上で、最大肉厚Ｔ及び開口面積Ｓを種々変更したサンプルにおける、耐プレイグニッション性評価試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the pre-ignition-proof evaluation test in the sample which changed the maximum thickness T and the opening area S after setting length P to 6 mm. 別の実施形態における、開口部の構成を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing composition of an opening in another embodiment. 別の実施形態における、開口部の構成を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing composition of an opening in another embodiment.

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、プラズマジェット点火プラグ（以下、単に「点火プラグ」と称す）１、及び、当該点火プラグ１が取付けられた内燃機関ＥＮを備えてなる点火システム１０１を示す一部破断正面図である。 Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially broken front view showing an ignition system 101 including a plasma jet ignition plug (hereinafter simply referred to as “ignition plug”) 1 and an internal combustion engine EN to which the ignition plug 1 is attached. .

内燃機関ＥＮは、点火プラグ１が挿通される取付孔ＰＨを有しており、内燃機関ＥＮのうち取付孔ＰＨを形成する部位には雌ねじ部ＦＳが形成されている。そして、点火プラグ１は、後述する取付ねじ１５が前記雌ねじ部ＦＳに螺合されることで、内燃機関ＥＮに取付けられている。尚、内燃機関ＥＮに取付けられた点火プラグ１は、その先端部（図１中、下側の部位）が内燃機関ＥＮの燃焼室ＥＲ内に配置されている。また、着火性の向上を図るべく、点火プラグ１の先端部は、燃焼室ＥＲを形成する内壁面ＲＷよりも燃焼室ＥＲの中心側へと比較的大きく突出するように構成されている。 The internal combustion engine EN has a mounting hole PH through which the spark plug 1 is inserted, and a female screw portion FS is formed in a portion of the internal combustion engine EN where the mounting hole PH is formed. The spark plug 1 is attached to the internal combustion engine EN by a mounting screw 15 described later being screwed into the female screw portion FS. Note that the spark plug 1 attached to the internal combustion engine EN has a tip portion (a lower portion in FIG. 1) disposed in the combustion chamber ER of the internal combustion engine EN. Further, in order to improve the ignitability, the tip of the spark plug 1 is configured to protrude relatively larger toward the center of the combustion chamber ER than the inner wall surface RW forming the combustion chamber ER.

次いで、点火プラグ１の構成について詳述する。図２に示すように、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。尚、図２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。 Next, the configuration of the spark plug 1 will be described in detail. As shown in FIG. 2, the spark plug 1 includes an insulator 2 as a cylindrical insulator, a cylindrical metal shell 3 that holds the insulator 2, and the like. In FIG. 2, the direction of the axis CL1 of the spark plug 1 is the vertical direction in the drawing, the lower side is the front end side of the spark plug 1, and the upper side is the rear end side.

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。 As is well known, the insulator 2 is formed by firing alumina or the like, and in its outer portion, a rear end side body portion 10 formed on the rear end side, and a front end than the rear end side body portion 10. A large-diameter portion 11 that protrudes radially outward on the side, a middle body portion 12 that is smaller in diameter than the large-diameter portion 11, and a tip portion that is more distal than the middle body portion 12. On the side, a leg length part 13 formed with a smaller diameter than this is provided. In addition, of the insulator 2, the large diameter portion 11, the middle trunk portion 12, and the leg long portion 13 are accommodated inside the metal shell 3. A tapered step portion 14 is formed at the connecting portion between the middle body portion 12 and the long leg portion 13, and the insulator 2 is locked to the metal shell 3 at the step portion 14.

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、棒状の中心電極５が挿設されている。中心電極５は、熱伝導性に優れる金属〔例えば、銅や銅合金、純ニッケル（Ｎｉ）等〕からなる内層５Ａ、及び、Ｎｉを主成分とする合金〔例えば、インコネル（商標名）６００や６０１等〕からなる外層５Ｂにより構成されている。さらに、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端が絶縁碍子２の先端よりも後端側に位置している。また、中心電極５の先端部は、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて先細るテーパ状とされている。 Further, a shaft hole 4 is formed through the insulator 2 along the axis CL1. A rod-like center electrode 5 is inserted on the tip end side of the shaft hole 4. The center electrode 5 includes an inner layer 5A made of a metal having excellent thermal conductivity (for example, copper, copper alloy, pure nickel (Ni), etc.), and an alloy mainly composed of Ni (for example, Inconel (trade name) 600, 601 etc.]. Furthermore, the center electrode 5 has a rod shape (cylindrical shape) as a whole, and the tip thereof is located on the rear end side of the tip of the insulator 2. Moreover, the front-end | tip part of the center electrode 5 is made into the taper shape which tapers toward the front-end | tip side in the axis line CL1 direction.

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。 A terminal electrode 6 is inserted and fixed on the rear end side of the shaft hole 4 in a state of protruding from the rear end of the insulator 2.

さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、導電性金属及びガラスを含んでなる円柱状のガラスシール部９が配設されている。ガラスシール部９により、中心電極５と端子電極６とがそれぞれ電気的に接続されるとともに、絶縁碍子２に固定されている。 Furthermore, between the center electrode 5 of the shaft hole 4 and the terminal electrode 6, a columnar glass seal portion 9 including a conductive metal and glass is disposed. The center electrode 5 and the terminal electrode 6 are electrically connected to each other by the glass seal portion 9 and are fixed to the insulator 2.

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、その外周面には点火プラグ１を内燃機関に取付けるための取付ねじ（雄ねじ部）１５が形成されている。また、取付ねじ１５よりも後端側には鍔状の座部１６が形成され、取付ねじ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を前記燃焼装置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。 In addition, the metal shell 3 is formed in a cylindrical shape from a metal such as low carbon steel, and a mounting screw (male thread) 15 for mounting the spark plug 1 to the internal combustion engine is formed on the outer peripheral surface thereof. Yes. A hook-shaped seat 16 is formed on the rear end side of the mounting screw 15, and a ring-shaped gasket 18 is fitted on the screw neck 17 at the rear end of the mounting screw 15. Further, on the rear end side of the metal shell 3, a tool engaging portion 19 having a hexagonal cross section for engaging a tool such as a wrench when the metal shell 3 is attached to the combustion device is provided. 1 is provided with a caulking portion 20 for holding the insulator 2.

併せて、主体金具３のうち取付ねじ１５の軸線ＣＬ１方向先端側には、円筒状の円筒部２１が形成されている。円筒部２１は、点火プラグ１を内燃機関ＥＮに取付けた際に、その大部分が前記内壁面ＲＷよりも燃焼室ＥＲの中心側に突出するようになっている（図１参照）。また、燃焼室ＥＲ内に配置される円筒部２１の先端部に対して後述する接地電極２７が設けられている。 In addition, a cylindrical cylindrical portion 21 is formed on the metal shell 3 on the tip end side of the mounting screw 15 in the axis CL1 direction. When the ignition plug 1 is attached to the internal combustion engine EN, most of the cylindrical portion 21 protrudes toward the center of the combustion chamber ER from the inner wall surface RW (see FIG. 1). Further, a ground electrode 27 described later is provided at the tip of the cylindrical portion 21 disposed in the combustion chamber ER.

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２２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２２に係止された状態で、主体金具３の後端側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固定されている。尚、段部１４，２２間には、円環状の板パッキン２３が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性が保持され、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。 A tapered step portion 22 for locking the insulator 2 is provided on the inner peripheral surface of the metal shell 3. The insulator 2 is inserted from the rear end side to the front end side of the metal shell 3, and the step 14 of the metal shell 3 is locked to the step 22 of the metal shell 3. It is fixed by caulking the rear end side opening portion radially inward, that is, by forming the caulking portion 20. An annular plate packing 23 is interposed between the step portions 14 and 22. Thereby, the airtightness in the combustion chamber is maintained, and the fuel gas that enters the gap between the leg long portion 13 of the insulator 2 and the inner peripheral surface of the metal shell 3 is prevented from leaking outside.

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２４，２５が介在され、リング部材２４，２５間にはタルク（滑石）２６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２３、リング部材２４，２５及びタルク２６を介して絶縁碍子２を保持している。 Further, in order to make the sealing by caulking more complete, annular ring members 24 and 25 are interposed between the metal shell 3 and the insulator 2 on the rear end side of the metal shell 3, and the ring member 24. , 25 is filled with powder of talc (talc) 26. That is, the metal shell 3 holds the insulator 2 via the plate packing 23, the ring members 24 and 25, and the talc 26.

また、主体金具３の先端部には、Ｎｉを主成分とする合金により形成されるとともに、円板状をなす接地電極２７が接合されている（つまり、主体金具３と接地電極２７とは別部材である）。接地電極２７は、前記円筒部２１の先端部に係合された状態で、自身の外周部分が前記円筒部２１に対して溶接されることで接合されている。尚、接地電極２７は、絶縁碍子２の先端面から若干離間した状態で主体金具３に接合されている。 In addition, the tip of the metal shell 3 is formed of an alloy containing Ni as a main component and is joined to a disk-shaped ground electrode 27 (that is, the metal shell 3 and the ground electrode 27 are separated from each other). Member). The ground electrode 27 is joined by welding its outer peripheral portion to the cylindrical portion 21 while being engaged with the tip portion of the cylindrical portion 21. The ground electrode 27 is joined to the metal shell 3 in a state of being slightly separated from the distal end surface of the insulator 2.

さらに、絶縁碍子２の先端部には、軸孔４の内周面と中心電極５の先端側表面とにより形成され、先端側に向けて開口する空間であるキャビティ部３１が形成されている。本実施形態では、中心電極５及び接地電極２７間に電圧を印加し、両電極５，２７間で火花放電を生じさせた状態で、両電極５，２７間に短時間に大電流を投入することにより、キャビティ部３１内においてプラズマが生成されるようになっている。尚、本実施形態において、キャビティ部３１は、その内径（本実施形態では、１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下）が軸線ＣＬ１方向に沿って一定とされているが、必ずしもキャビティ部３１の内径を軸線ＣＬ１方向に沿って一定とする必要はない。従って、例えば、キャビティ部３１が先端側に向かって先細り形状、又は、先端側に向かって先太り形状をなし、キャビティ部３１を形成する軸孔４の内周面が軸線ＣＬ１に対して若干（例えば、±５°程度）傾いていてもよい。 Furthermore, a cavity 31 is formed at the tip of the insulator 2 by the inner peripheral surface of the shaft hole 4 and the tip side surface of the center electrode 5 and is a space that opens toward the tip. In the present embodiment, a voltage is applied between the center electrode 5 and the ground electrode 27, and a large current is applied between the electrodes 5 and 27 in a short time in a state where a spark discharge is generated between the electrodes 5 and 27. As a result, plasma is generated in the cavity portion 31. In the present embodiment, the cavity portion 31 has an inner diameter (1.0 mm or more and 3.0 mm or less in this embodiment) that is constant along the direction of the axis CL1, but the inner diameter of the cavity portion 31 is not necessarily the same. It is not necessary to make it constant along the direction of the axis CL1. Therefore, for example, the cavity portion 31 is tapered toward the distal end side or is tapered toward the distal end side, and the inner peripheral surface of the shaft hole 4 forming the cavity portion 31 is slightly (with respect to the axis CL1). (For example, about ± 5 °) may be inclined.

また、接地電極２７には、接地電極２７の板厚方向に貫通する貫通孔２８が形成されている。貫通孔２８の少なくとも一部は、図３（尚、図３は、絶縁碍子２の先端部、及び、接地電極２７のみを示す）に示すように、キャビティ部３１の開口（軸孔４の先端）を軸線ＣＬ１方向先端側に延ばしてなる仮想面ＶＣの内側に位置するように構成されている。つまり、貫通孔２８の少なくとも一部は、キャビティ部３１の開口上に形成されており、キャビティ部３１は貫通孔２８を介して外部へと連通されている。そして、キャビティ部３１内において生成されたプラズマは、貫通孔２８を通って外部へと噴出するようになっている。 The ground electrode 27 has a through hole 28 that penetrates the ground electrode 27 in the thickness direction. At least a part of the through hole 28 is formed in the opening of the cavity portion 31 (the tip of the shaft hole 4 as shown in FIG. ) On the inner side of the virtual plane VC extending to the front end side in the direction of the axis CL1. That is, at least a part of the through hole 28 is formed on the opening of the cavity portion 31, and the cavity portion 31 communicates with the outside through the through hole 28. And the plasma produced | generated in the cavity part 31 is ejected through the through-hole 28 to the exterior.

さらに、本実施形態では、図４及び図５に示すように、円筒部２１は、外周から内周に貫通し、周方向に沿って間欠的に設けられた複数（本実施形態では、等間隔に４つ）の開口部３３を有している。各開口部３３は、主体金具３の径方向と直交する断面において矩形状をなし、その開口領域が主体金具３の径方向に沿って内周側から外周側に向けて徐々に拡大するように構成されている。そして、各開口部３３の開口面積Ｓ（ｍｍ²：尚、本実施形態のように、径方向に沿って開口面積が変化する場合、開口面積Ｓとあるのは、開口面積の最小値であり、本実施形態では、主体金具３の内周における開口面積をいう）が、次の構成を満たすように構成されている。すなわち、図６に示すように、取付ねじ１５から接地電極２７の先端面までの軸線ＣＬ１方向における長さをＰ（ｍｍ）とし、絶縁碍子２のうち中心電極５の先端側表面よりも軸線ＣＬ１方向先端側に位置する部位の軸線ＣＬ１と直交する方向に沿った最大肉厚をＴ（ｍｍ）としたとき、Ｓ≧｛４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｐ−１）｝＋｛４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｔ）｝を満たすように構成されている。尚、ｌｎは、自然対数を示す。 Furthermore, in this embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the cylindrical portion 21 penetrates from the outer periphery to the inner periphery and is provided intermittently along the circumferential direction (in this embodiment, at equal intervals). 4) of openings 33. Each opening 33 has a rectangular shape in a cross section perpendicular to the radial direction of the metal shell 3, and the opening region gradually expands from the inner peripheral side to the outer peripheral side along the radial direction of the metal shell 3. It is configured. The opening area S of each opening 33 (mm ² : when the opening area changes along the radial direction as in this embodiment, the opening area S is the minimum value of the opening area. In the present embodiment, the opening area in the inner periphery of the metallic shell 3) is configured to satisfy the following configuration. That is, as shown in FIG. 6, the length in the direction of the axis CL1 from the mounting screw 15 to the tip surface of the ground electrode 27 is P (mm), and the axis CL1 of the insulator 2 from the tip side surface of the center electrode 5 is larger. S ≧ {4 (mm) × ln (P−1)} + {4 (mm), where T (mm) is the maximum thickness along the direction orthogonal to the axis CL1 of the portion located on the front side of the direction Xln (T)} is satisfied. Note that ln represents a natural logarithm.

また、本実施形態では、Ｐ＞１を満たすように構成されている。尚、一般の内燃機関ＥＮでは、雌ねじ部ＦＳから内壁面ＲＷまでの距離は約１ｍｍとなる。そのため、本実施形態において、Ｐ＞１を満たすように構成することで、図１に示すように、内燃機関ＥＮに点火プラグ１を取付けた状態において、接地電極２７の先端面が内壁面ＲＷよりも燃焼室ＥＲの中心側に突出することとなる。そして、Ｐ−１とあるのは、軸線ＣＬ１に沿った内壁面ＲＷに対する接地電極２７の突出量を示す。尚、着火性をより確実に向上させるべく、長さＰを所定値以上（例えば、３ｍｍ以上）とすることが好ましく、接地電極２７や主体金具３の過熱をより確実に防止すべく、長さＰを所定値以下（例えば、６ｍｍ以下）とすることが好ましい。また、絶縁碍子２を貫通する放電の発生を抑制すべく、最大肉厚Ｔを所定値以上（例えば、１．５ｍｍ以上）とすることが好ましい。尚、最大肉厚Ｔは、主体金具３の内径や中心電極５の外径に応じて、その上限が設定される。 In this embodiment, P> 1 is satisfied. In a general internal combustion engine EN, the distance from the internal thread portion FS to the inner wall surface RW is about 1 mm. Therefore, in the present embodiment, by configuring so as to satisfy P> 1, as shown in FIG. 1, in the state where the ignition plug 1 is attached to the internal combustion engine EN, the tip surface of the ground electrode 27 is more than the inner wall surface RW. Projecting toward the center of the combustion chamber ER. P-1 indicates the amount of protrusion of the ground electrode 27 with respect to the inner wall surface RW along the axis CL1. In order to improve the ignitability more reliably, the length P is preferably set to a predetermined value or more (for example, 3 mm or more), and the length P is set to prevent overheating of the ground electrode 27 and the metal shell 3 more reliably. P is preferably set to a predetermined value or less (for example, 6 mm or less). Further, in order to suppress the occurrence of discharge penetrating the insulator 2, the maximum thickness T is preferably set to a predetermined value or more (for example, 1.5 mm or more). The upper limit of the maximum thickness T is set according to the inner diameter of the metal shell 3 and the outer diameter of the center electrode 5.

さらに、本実施形態では、図６に示すように、接地電極２７と絶縁碍子２の先端部との間の最短距離Ｌが０．１０ｍｍ以上１ｍｍ以下となるように構成されている。 Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 6, the shortest distance L between the ground electrode 27 and the tip of the insulator 2 is configured to be 0.10 mm or more and 1 mm or less.

また、本実施形態では、円筒部２１の先端部に接地電極２７を接合する接合工程において、図７に示すように、絶縁碍子２と接地電極２７との間に、厚さ０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の平板状の治具ＪＧを挟み込んだ状態で、抵抗溶接、又は、レーザー溶接により、円筒部２１の先端部に接地電極２７が接合される。これにより、絶縁碍子２の先端部と接地電極２７との間に隙間がより確実に形成されるとともに、前記最短距離Ｌが０．１０ｍｍ以上１ｍｍ以下とされる。尚、治具ＪＧは、接地電極２７の接合前に、開口部３３を通って円筒部２１の内側へと差し込まれ、接地電極２７と絶縁碍子２の先端部との間に配置される。また、治具ＪＧは、接地電極２７の接合後に、開口部３３を通って円筒部２１の外側へと抜き取られ、接地電極２７と絶縁碍子２の先端部との間から取外される。 Moreover, in this embodiment, in the joining process which joins the ground electrode 27 to the front-end | tip part of the cylindrical part 21, between the insulator 2 and the ground electrode 27, as shown in FIG. The ground electrode 27 is joined to the distal end portion of the cylindrical portion 21 by resistance welding or laser welding in a state where the following flat jig JG is sandwiched. As a result, a gap is more reliably formed between the tip of the insulator 2 and the ground electrode 27, and the shortest distance L is set to 0.10 mm or more and 1 mm or less. The jig JG is inserted into the cylindrical portion 21 through the opening 33 before the ground electrode 27 is joined, and is disposed between the ground electrode 27 and the tip of the insulator 2. Further, the jig JG is pulled out of the cylindrical portion 21 through the opening 33 after joining the ground electrode 27, and is removed from between the ground electrode 27 and the tip of the insulator 2.

以上詳述したように、本実施形態によれば、接地電極２７は絶縁碍子２の先端部から離間するように構成されている。従って、接地電極２７から絶縁碍子２の先端部に伝導する熱量を効果的に低減させることができる。 As described above in detail, according to the present embodiment, the ground electrode 27 is configured to be separated from the distal end portion of the insulator 2. Accordingly, the amount of heat conducted from the ground electrode 27 to the tip of the insulator 2 can be effectively reduced.

さらに、本実施形態では、燃焼室ＥＲ内に配置される円筒部２１には、周方向に沿って間欠的に複数の開口部３３が設けられており、各開口部３３の開口面積をＳ（ｍｍ²）としたとき、Ｓ≧｛４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｐ−１）｝＋｛４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｔ）｝を満たすように構成されている。すなわち、開口面積Ｓは、主体金具（円筒部）の内部に対する新気の流入量ひいては絶縁碍子２先端部の冷却効果の大きさに相当するところ、上記式を満たすことにより、絶縁碍子２先端部の受熱量（最大肉厚Ｔや長さＰの大きさに対応する）を上回る冷却効果が奏されるように構成されている。これにより、絶縁碍子２の先端部における過熱を効果的に抑制することができ、接地電極２７が絶縁碍子２の先端部から離間していることと相俟って、絶縁碍子２先端部の過熱を極めて効果的に抑制することができる。その結果、プレイグニッションの発生をより確実に防止することができる。 Furthermore, in this embodiment, the cylindrical part 21 arrange | positioned in the combustion chamber ER is provided with the some opening part 33 intermittently along the circumferential direction, and the opening area of each opening part 33 is S ( mm ² ), S ≧ {4 (mm) × ln (P−1)} + {4 (mm) × ln (T)} is satisfied. That is, the opening area S corresponds to the amount of fresh air flowing into the inside of the metal shell (cylindrical portion) and thus the cooling effect of the tip of the insulator 2, and by satisfying the above formula, the tip of the insulator 2 is satisfied. The cooling effect exceeds the amount of heat received (corresponding to the maximum thickness T and length P). Thereby, overheating at the front end portion of the insulator 2 can be effectively suppressed, and the overheating of the front end portion of the insulator 2 is coupled with the fact that the ground electrode 27 is separated from the front end portion of the insulator 2. Can be suppressed extremely effectively. As a result, the occurrence of pre-ignition can be prevented more reliably.

また、接地電極２７と絶縁碍子２の先端部との間の最短距離Ｌが０．１０ｍｍ以上とされている。従って、接地電極２７の熱が絶縁碍子２の先端部に対してより伝わりにくくなり、絶縁碍子２の先端部の過熱をより一層確実に防止することができる。その結果、耐プレイグニッション性の更なる向上を図ることができる。 The shortest distance L between the ground electrode 27 and the tip of the insulator 2 is 0.10 mm or more. Therefore, the heat of the ground electrode 27 is less likely to be transmitted to the tip portion of the insulator 2, and overheating of the tip portion of the insulator 2 can be further reliably prevented. As a result, the pre-ignition resistance can be further improved.

一方で、最短距離Ｌは１ｍｍ以下とされているため、中心電極５及び接地電極２７間において火花放電を生じさせるために必要な電圧を十分に小さくすることができる。従って、火花放電に伴う中心電極５や接地電極２７、絶縁碍子２の消耗をより確実に防止することができ、耐久性の向上を図ることができる。 On the other hand, since the shortest distance L is set to 1 mm or less, the voltage necessary for generating a spark discharge between the center electrode 5 and the ground electrode 27 can be sufficiently reduced. Accordingly, it is possible to more reliably prevent the center electrode 5, the ground electrode 27, and the insulator 2 from being consumed due to the spark discharge, thereby improving the durability.

さらに、絶縁碍子２と接地電極２７との間に治具ＪＧを挟み込んだ状態で、円筒部２１の先端部に接地電極２７が接合されるため、前記最短距離Ｌをより確実に、かつ、より容易に所期の値とすることができる。 Furthermore, since the ground electrode 27 is joined to the tip of the cylindrical portion 21 with the jig JG sandwiched between the insulator 2 and the ground electrode 27, the shortest distance L can be more reliably and more reliably. The expected value can be easily obtained.

また、円筒部２１には開口部３３が設けられているため、開口部３３を通過させることにより、治具ＪＧを絶縁碍子２及び接地電極２７間に対して容易に配置することができるとともに、治具ＪＧを絶縁碍子２及び接地電極２７間から容易に取外すことができる。すなわち、点火プラグ１の使用時において、絶縁碍子２先端部の冷却に寄与する開口部３３は、点火プラグ１の製造時において、治具ＪＧの通過口とすることができ、絶縁碍子２及び接地電極２７間に所期の隙間をより確実に、かつ、より容易に形成するために利用することができる。 In addition, since the cylindrical portion 21 is provided with the opening 33, the jig JG can be easily disposed between the insulator 2 and the ground electrode 27 by passing through the opening 33, and The jig JG can be easily removed from between the insulator 2 and the ground electrode 27. That is, when the spark plug 1 is used, the opening 33 that contributes to cooling the tip of the insulator 2 can be used as a passage for the jig JG when the spark plug 1 is manufactured. It can be used to form a desired gap between the electrodes 27 more reliably and more easily.

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、取付ねじから接地電極の先端面までの長さＰ（ｍｍ）と、絶縁碍子のうち中心電極の先端側表面よりも先端側に位置する部位の最大肉厚Ｔ（ｍｍ）と、開口部の開口面積Ｓ（ｍｍ²）と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、耐プレイグニッション性評価試験を行った。耐プレイグニッション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、排気量１．６Ｌ、４気筒ＤＯＨＣエンジンに取付けた上で、点火角度を所定の初期値として、全開状態（５５００ｒｐｍ）にて前記エンジンを２分間動作させた。その後、エンジン動作時にプレイグニッションが発生したか否かを確認し、プレイグニッションが発生した場合には、そのときの点火角度をプレイグニッション発生角度として特定した。一方で、プレイグニッションが発生しなかった場合には、点火角度を１度進角させた上で、再度エンジンを全開状態にて２分間動作させ、次いで、プレイグニッションの発生の有無を確認することを、プレイグニッションが発生するまで繰り返し行い、プレイグニッション発生角度を特定した。ここで、プレイグニッション発生角度が３２度以上となったサンプルは、良好な耐プレイグニッション性を有するということができる。尚、各サンプルともに、円筒部に軸線ＣＬ１を挟んで対向する２つの開口部を設け、また、最短距離Ｌを０．１ｍｍとした。 Next, in order to confirm the effect achieved by the above-described embodiment, the length P (mm) from the mounting screw to the tip surface of the ground electrode and the position on the tip side of the insulator on the tip side of the center electrode are positioned. Samples of spark plugs with various changes in the maximum wall thickness T (mm) and the opening area S (mm ² ) of the opening were prepared, and a pre-ignition resistance evaluation test was performed on each sample. The outline of the pre-ignition resistance evaluation test is as follows. That is, the sample was mounted on a 1.6 L, 4-cylinder DOHC engine, and the engine was operated for 2 minutes in a fully open state (5500 rpm) with the ignition angle as a predetermined initial value. Thereafter, it was confirmed whether or not pre-ignition occurred during engine operation. When pre-ignition occurred, the ignition angle at that time was specified as the pre-ignition occurrence angle. On the other hand, if preignition does not occur, advance the ignition angle by 1 degree, operate the engine again in the fully open state for 2 minutes, and then check whether preignition has occurred. Was repeated until pre-ignition occurred, and the pre-ignition occurrence angle was specified. Here, it can be said that the sample in which the pre-ignition occurrence angle is 32 degrees or more has good pre-ignition resistance. In each sample, two openings facing each other with the axis line CL1 sandwiched between the cylindrical portions were provided, and the shortest distance L was set to 0.1 mm.

図８〜図１１に、上記試験の結果を示す。尚、図８〜図１１では、プレイグニッション発生角度が３２度以上となったサンプルを丸印にて示し、プレイグニッション発生角度が３２度未満となったサンプルをバツ印にて示す。また、図８は、最大肉厚Ｔを４ｍｍとした上で、長さＰ及び開口面積Ｓを種々変更したサンプルの試験結果を示し、図９は、最大肉厚Ｔを１．５ｍｍとした上で、長さＰ及び開口面積Ｓを種々変更したサンプルの試験結果を示す。さらに、図１０は、長さＰを４ｍｍとした上で、最大肉厚Ｔ及び開口面積Ｓを種々変更したサンプルの試験結果を示し、図１１は、長さＰを６ｍｍとした上で、最大肉厚Ｔ及び開口面積Ｓを種々変更したサンプルの試験結果を示す。尚、図８〜図１１には、良好な耐プレイグニッション性を有するサンプルの試験結果から得られた近似曲線と、当該近似曲線の式を示す。尚、前記近似曲線は、良好な耐プレイグニッション性を有するサンプルとその他のサンプルとの境界を示すといえる。 8 to 11 show the results of the above test. 8 to 11, samples with a pre-ignition generation angle of 32 degrees or more are indicated by circles, and samples with a pre-ignition generation angle of less than 32 degrees are indicated by crosses. FIG. 8 shows the test results of samples in which the maximum thickness T is set to 4 mm and the length P and the opening area S are variously changed. FIG. 9 shows the maximum thickness T set to 1.5 mm. Then, the test result of the sample which changed length P and opening area S variously is shown. Further, FIG. 10 shows the test results of samples in which the maximum thickness T and the opening area S are variously changed with the length P being 4 mm, and FIG. 11 is the maximum with the length P being 6 mm. The test result of the sample which changed variously the thickness T and opening area S is shown. 8 to 11 show approximate curves obtained from test results of samples having good pre-ignition resistance, and formulas of the approximate curves. It can be said that the approximate curve shows a boundary between a sample having good pre-ignition resistance and other samples.

尚、最大肉厚Ｔを４ｍｍとした場合において、ｌｎ（Ｔ）は約１．３８６３ｍｍであり、４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｔ）は約５．５４５２である。また、最大肉厚Ｔを１．５ｍｍとした場合において、ｌｎ（Ｔ）は約０．４０５５ｍｍであり、４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｔ）は約１．６２１９である。さらに、長さＰを４ｍｍとした場合において、ｌｎ（Ｐ−１）は約１．０９８６ｍｍであり、４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｐ−１）は約４．３９４４である。加えて、長さＰを６ｍｍとした場合において、ｌｎ（Ｐ−１）は約１．６０９４ｍｍであり、４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｐ−１）は約６．４３７８である。 When the maximum thickness T is 4 mm, ln (T) is about 1.3863 mm and 4 (mm) × ln (T) is about 5.5542. When the maximum thickness T is 1.5 mm, ln (T) is about 0.4055 mm and 4 (mm) × ln (T) is about 1.6219. Further, when the length P is 4 mm, ln (P-1) is about 1.0986 mm and 4 (mm) × ln (P-1) is about 4.3944. In addition, when the length P is 6 mm, ln (P-1) is about 1.6094 mm, and 4 (mm) × ln (P-1) is about 6.4378.

図８に示すように、最大肉厚Ｔを４ｍｍとしたサンプルは、開口面積Ｓが、４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｐ−１）＋５．５４５２〔＝４（ｍｍ）×ｌｎ（４）〕以上となったときに、耐プレイグニッション性がより確実に良好となり、図９に示すように、最大肉厚Ｔを１．５ｍｍとしたサンプルは、開口面積Ｓが、４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｐ−１）＋１．６２１９〔＝４（ｍｍ）×ｌｎ（１．５）〕以上となったときに、耐プレイグニッション性がより確実に良好となることが明らかとなった。 As shown in FIG. 8, the sample having the maximum wall thickness T of 4 mm has an opening area S of 4 (mm) × ln (P−1) +5.5542 [= 4 (mm) × ln (4)] or more. As shown in FIG. 9, the sample having the maximum wall thickness T of 1.5 mm has an opening area S of 4 (mm) × ln (P −1) +1.6219 [= 4 (mm) × ln (1.5)] It was revealed that the pre-ignition resistance was more reliably improved when the value was equal to or greater than −1) +1.6219 [= 4 (mm) × ln (1.5)].

さらに、図１０に示すように、長さＰを４ｍｍとしたサンプルは、開口面積Ｓが、４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｔ）＋４．３４９９〔＝４（ｍｍ）×ｌｎ（３）〕以上となったとき、耐プレイグニッション性がより確実に良好となり、図１１に示すように、長さＰを６ｍｍとしたサンプルは、開口面積Ｓが、４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｔ）＋６．４３７８〔＝４（ｍｍ）×ｌｎ（５）〕以上となったとき、耐プレイグニッション性がより確実に良好となることが分かった。 Furthermore, as shown in FIG. 10, the sample with a length P of 4 mm has an opening area S of 4 (mm) × ln (T) +4.3499 [= 4 (mm) × ln (3)] or more. 11, the pre-ignition resistance is more reliably improved. As shown in FIG. 11, the sample with the length P of 6 mm has an opening area S of 4 (mm) × ln (T) +6.4378 [ = 4 (mm) × ln (5)] or more, it was found that the pre-ignition resistance is more reliably improved.

すなわち、上記試験結果から、Ｓ≧｛４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｐ−１）｝＋｛４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｔ）｝を満たすことで、プレイグニッションの発生を効果的に抑制できることが明らかとなった。これは、長さＰや最大肉厚Ｔの大きさは、絶縁碍子の先端部の受熱量に相当し、開口面積は、主体金具の内部に対する新気の流入量、つまり、絶縁碍子先端部の冷却効果の大きさに相当するところ、上記式を満たすことで、主体金具の内部に流入した新気により、絶縁碍子の先端部が十分に冷却されたためであると考えられる。 That is, from the above test results, pre-ignition can be effectively suppressed by satisfying S ≧ {4 (mm) × ln (P−1)} + {4 (mm) × ln (T)}. It became clear. This is because the length P and the maximum thickness T correspond to the amount of heat received at the tip of the insulator, and the opening area is the amount of fresh air flowing into the metal shell, that is, at the insulator tip. It is considered that the tip of the insulator is sufficiently cooled by the fresh air that has flowed into the metal shell by satisfying the above formula, corresponding to the size of the cooling effect.

上記試験の結果より、プレイグニッションの発生を効果的に抑制するという観点から、円筒部に、周方向に沿って間欠的に複数の開口部を設けるとともに、開口部の開口面積Ｓが、Ｓ≧｛４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｐ−１）｝＋｛４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｔ）｝の式を満たすように構成することが好ましいといえる。 From the results of the above test, from the viewpoint of effectively suppressing the occurrence of pre-ignition, the cylindrical portion is provided with a plurality of openings intermittently along the circumferential direction, and the opening area S of the openings is S ≧ It can be said that it is preferable to configure so as to satisfy the expression {4 (mm) × ln (P−1)} + {4 (mm) × ln (T)}.

次に、Ｓ≧｛４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｐ−１）｝＋｛４（ｍｍ）×ｌｎ（Ｔ）｝を満たし、最短距離Ｌを種々異なるものと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、上述の耐プレイグニッション評価試験を行った。尚、当該試験では、点火角度が３４度以上となったサンプルは、非常に優れた耐プレイグニッション性を有するとして「◎」の評価を下すこととした。一方で、点火角度が３４度未満となったサンプルは、「△」の評価を下すこととした。 Next, samples of spark plugs satisfying S ≧ {4 (mm) × ln (P−1)} + {4 (mm) × ln (T)} and having different minimum distances L are prepared. About each sample, the above-mentioned preignition-proof evaluation test was done. In this test, a sample having an ignition angle of 34 degrees or more was evaluated as “◎” because it had excellent pre-ignition resistance. On the other hand, a sample having an ignition angle of less than 34 degrees was evaluated as “Δ”.

表１に、上記試験の結果を示す。尚、サンプルとして、長さＰを２ｍｍとし、最大肉厚Ｔを１．５ｍｍとし、開口面積Ｓを２ｍｍ²としたものと、長さＰを１１ｍｍとし、最大肉厚Ｔを４．０ｍｍとし、開口面積を１５ｍｍ²としたものとを用意した。また、各サンプルともに、軸線ＣＬ１を挟んで対向する２つの開口部を設けた。 Table 1 shows the results of the above test. As a sample, the length P is 2 mm, the maximum thickness T is 1.5 mm, the opening area S is 2 mm ² , the length P is 11 mm, and the maximum thickness T is 4.0 mm. What prepared the opening area as 15 mm < ² > was prepared. In addition, each sample was provided with two openings facing each other with the axis CL1 interposed therebetween.

表１に示すように、最短距離Ｌを０．１０ｍｍ以上としたサンプルは、非常に優れた耐プレイグニッション性を有することが分かった。これは、接地電極から絶縁碍子へと伝導される熱量が十分に低減したためであると考えられる。 As shown in Table 1, it was found that the sample having the shortest distance L of 0.10 mm or more has very excellent pre-ignition resistance. This is presumably because the amount of heat conducted from the ground electrode to the insulator was sufficiently reduced.

上記試験の結果より、プレイグニッションの発生を一層効果的に抑制するという観点から、最短距離Ｌを０．１０ｍｍ以上とすることがより好ましいといえる。 From the results of the above test, it can be said that the shortest distance L is more preferably 0.10 mm or more from the viewpoint of more effectively suppressing the occurrence of pre-ignition.

尚、最短距離Ｌを過度に大きなものとすると、中心電極及び接地電極間で火花放電を生じさせるために必要な電圧が過度に増大してしまい、着火性や耐久性の低下を招いてしまうおそれがある。従って、着火性や耐久性の低下をより確実に防止すべく、最短距離Ｌを１ｍｍ以下とすることが好ましいといえる。 If the shortest distance L is excessively large, the voltage required to cause a spark discharge between the center electrode and the ground electrode increases excessively, which may lead to a decrease in ignitability and durability. There is. Therefore, it can be said that the shortest distance L is preferably set to 1 mm or less in order to more reliably prevent deterioration of ignitability and durability.

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。 In addition, it is not limited to the description content of the said embodiment, For example, you may implement as follows. Of course, other application examples and modification examples not illustrated below are also possible.

（ａ）上記実施形態における開口部３３の数は例示であって、その数は２つ以上であれば特に限定されるものではない。従って、図１２に示すように、開口部３４を周方向に沿って間欠的に２つ設けることとしてもよいし、図１３に示すように、開口部３５を周方向に沿って間欠的に６つ設けることとしてもよい。 (A) The number of the openings 33 in the above embodiment is an example, and the number is not particularly limited as long as the number is two or more. Therefore, as shown in FIG. 12, two openings 34 may be provided intermittently along the circumferential direction, and as shown in FIG. 13, the openings 35 are intermittently provided along the circumferential direction. One may be provided.

また、上記実施形態では、開口部３３が等間隔に設けられているが、必ずしも開口部を等間隔に設ける必要はない。但し、開口部３３を通って新気が主体金具３の内部へとより確実に流入するようにするという観点から、開口部は次の位置に設けることが好ましい。すなわち、軸線ＣＬ１と直交し１の開口部を通る断面において、軸線ＣＬ１と前記１の開口部の周方向に沿った中心とを結ぶ第１仮想線を引くとともに、軸線ＣＬを通り前記第１仮想線に直交する第２仮想線を引く。このとき、第２仮想線を基準として、前記１の開口部側を一方側としたとき、他方側に前記１の開口部と異なる開口部を形成することが好ましい。 Moreover, in the said embodiment, although the opening part 33 is provided at equal intervals, it is not necessary to necessarily provide an opening part at equal intervals. However, from the viewpoint of ensuring that fresh air flows through the opening 33 into the metal shell 3 more reliably, the opening is preferably provided at the next position. That is, in a cross section orthogonal to the axis CL1 and passing through one opening, a first imaginary line connecting the axis CL1 and the center along the circumferential direction of the one opening is drawn and the first imaginary line passes through the axis CL. A second virtual line perpendicular to the line is drawn. At this time, it is preferable to form an opening different from the first opening on the other side when the first opening is on the one side with respect to the second virtual line.

（ｂ）上記実施形態において、開口部３３は矩形状をなしているが、開口部の形状は特に限定されるものではない。従って、例えば、開口部が円形状であってもよい。 (B) In the above embodiment, the opening 33 has a rectangular shape, but the shape of the opening is not particularly limited. Therefore, for example, the opening may be circular.

（ｃ）上記実施形態において、中心電極５の先端部はテーパ状とされているが、中心電極５の先端部の形状は特に限定されるものではない。 (C) In the above embodiment, the tip of the center electrode 5 is tapered, but the shape of the tip of the center electrode 5 is not particularly limited.

（ｄ）上記実施形態では特に記載していないが、耐久性の向上を図るべく、中心電極５や接地電極２７のうち火花放電の起点となり得る部位に、耐消耗性に優れる金属（例えば、白金合金やイリジウム合金等）からなるチップを設けてもよい。 (D) Although not specifically described in the above embodiment, in order to improve durability, a metal (for example, platinum) having excellent wear resistance is provided at a portion of the center electrode 5 or the ground electrode 27 that can be a starting point of spark discharge. A chip made of an alloy, an iridium alloy, or the like may be provided.

（ｅ）上記実施形態において、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。 (E) In the above embodiment, the tool engaging portion 19 has a hexagonal cross section, but the shape of the tool engaging portion 19 is not limited to such a shape. For example, it may be a Bi-HEX (deformed 12-angle) shape [ISO 22777: 2005 (E)].

１…点火プラグ（プラズマジェット点火プラグ）、２…絶縁碍子（絶縁体）、３…主体金具、４…軸孔、５…中心電極、１５…取付ねじ、２１…円筒部、２７…接地電極、２８…貫通孔、３１…キャビティ部、３３…開口部、ＣＬ１…軸線、ＪＧ…治具。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spark plug (plasma jet spark plug), 2 ... Insulator (insulator), 3 ... Main metal fitting, 4 ... Shaft hole, 5 ... Center electrode, 15 ... Mounting screw, 21 ... Cylindrical part, 27 ... Ground electrode, 28 ... Through hole, 31 ... Cavity part, 33 ... Opening part, CL1 ... Axis, JG ... Jig.

Claims

A cylindrical insulator having an axial hole extending in the axial direction;
A cylindrical metal shell provided on the outer periphery of the insulator, having a mounting screw for mounting to an internal combustion engine, and having a cylindrical portion on the tip end side in the axial direction of the mounting screw;
A rod-shaped center electrode inserted into the shaft hole so that the tip is located on the rear end side of the tip of the insulator;
A ground electrode provided at the tip of the cylindrical portion;
A cavity portion formed by an inner peripheral surface of the shaft hole and a front end side surface of the center electrode, and opening toward the front end side;
A plasma jet ignition plug provided in the ground electrode, wherein at least a part of the plasma electrode ignition plug includes a through-hole located inside a virtual plane formed by extending an opening of the cavity portion toward the tip end in the axial direction;
The ground electrode is spaced apart from the tip of the insulator;
The cylindrical portion penetrates from the outer periphery to the inner periphery, and has openings that are provided intermittently along the circumferential direction.
The opening area of the opening is S (mm ² ), the length in the axial direction from the mounting screw to the tip surface of the ground electrode is P (mm), and the tip side of the center electrode of the insulator When the maximum thickness along the direction perpendicular to the axis of the part located on the tip side in the axial direction from the surface is T (mm),
S ≧ {4 (mm) × ln (P−1)} + {4 (mm) × ln (T)}
And P> 1
A plasma jet ignition plug characterized by satisfying

The plasma jet ignition plug according to claim 1, wherein the shortest distance between the ground electrode and the tip of the insulator is 0.10 mm or more and 1 mm or less.

The method of manufacturing a plasma jet ignition plug according to claim 1 or 2, wherein the metal shell and the ground electrode are configured by separate members.
Including a bonding step of bonding the ground electrode to the tip of the cylindrical portion;
In the joining step, the ground electrode is joined to the tip portion of the cylindrical portion with a predetermined jig sandwiched between the insulator and the ground electrode. Production method.