JP6510703B1 - 点火プラグ - Google Patents

Abstract

【課題】初期火炎を形成させ易くし、さらに火炎を成長させ易くできる点火プラグを提供すること。【解決手段】点火プラグは、先端側から後端側へと軸線に沿って延びる中心電極と、少なくとも中心電極の先端の周囲を取り囲む有底筒状の先端部を有する絶縁体と、先端部が自身の先端部から先端側に突出する状態で絶縁体を保持する筒状の主体金具と、を備える。他端部が主体金具の先端部に接続され、一端部が絶縁体の先端部と放電ギャップを形成する複数の接地電極を備え、複数の接地電極は放電ギャップの大きさの異なるものを含む。【選択図】図１

Description

本発明は点火プラグに関し、特にバリア放電を利用する点火プラグに関する。

バリア放電を利用する点火プラグとして、特許文献１には、中心電極の周囲を取り囲む有底筒状の先端部を有する絶縁体の径方向の外側に、先端側の筒状の部分（金具筒部）が電極として機能する筒状の主体金具を、金具筒部が先端部と間隔をあけて対向するように配置する技術が開示されている。特許文献１の技術では、絶縁体の先端部の中心軸と金具筒部の中心軸とを平行にずらして配置し、先端部と金具筒部との間の電界強度を周方向に不均一にする。これにより、電界強度が強い部分でプラズマを活発にし、初期火炎を生じ易くする。

特開２０１７−１５２１４３号公報

しかしながら上記従来の技術では、主体金具のうち、筒状の金具筒部が絶縁体の先端部の全周を取り囲むので、金具筒部と先端部との間に生じた初期火炎のエネルギーを金具筒部が奪う消炎作用によって初期火炎が消滅したり、火炎の成長が金具筒部に妨げられたりするおそれがある。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、初期火炎を形成させ易くし、さらに火炎を成長させ易くできる点火プラグを提供することを目的としている。

この目的を達成するために本発明の点火プラグは、先端側から後端側へと軸線に沿って延びる中心電極と、少なくとも中心電極の先端の周囲を取り囲む有底筒状の先端部を有する絶縁体と、先端部が自身の先端部から先端側に突出する状態で絶縁体を保持する筒状の主体金具と、を備える。他端部が主体金具の先端部に接続され、一端部が絶縁体の先端部と放電ギャップを形成する複数の接地電極を備え、複数の接地電極は、放電ギャップの大きさの異なるものを含む。

請求項１記載の点火プラグによれば、複数の接地電極は、接地電極の各々の他端部が、主体金具の先端部に接続され、接地電極の各々の一端部が、絶縁体の先端部と放電ギャップを形成する。隣り合う接地電極の間に隙間ができるので、接地電極による消炎作用を抑制して初期火炎を形成させ易くし、さらに火炎を成長させ易くできる。

また、複数の接地電極が形成する放電ギャップは大きさの異なるものを含む。そのため、例えば燃焼室の圧力が高く放電が生じ難いときには、小さな放電ギャップで放電を生じさせることができ、初期火炎をより形成させ易くできる。一方で、燃焼室の圧力が低く放電が生じ易いときには、大きな放電ギャップで放電を生じさせることができ、火炎をより成長させ易くできる。このように燃焼室の圧力状態に応じた放電ギャップを備えるので、安定した初期火炎の形成と点火性の向上とを両立できる。

請求項２記載の点火プラグによれば、複数の接地電極は放電ギャップの大きさが全て異なる。これにより、燃焼室の圧力に関わらず、いずれかの放電ギャップに放電を生じさせ易くできるので、点火性能を向上できる。これに対し、放電ギャップの大きさが同じものが存在すると、点火性能の向上に寄与しないばかりか、逆に火炎のエネルギーが接地電極に奪われ、損失が生じ易くなる。よって、請求項１の効果に加え、点火性能を向上させつつ接地電極によるエネルギー損失を抑制できる。

請求項３記載の点火プラグによれば、複数の接地電極のうち、放電ギャップの大きさが異なるものは、接地電極の一端部の軸線方向の位置が異なる。ここで、軸線方向の位置が同じところに接地電極の一端部が複数存在し、その一端部と先端部との間の放電ギャップの大きさが異なる場合には、より小さな放電ギャップに放電が生じ易くなる傾向がみられる。これを避けるため、放電ギャップの大きさが異なるものは、接地電極の一端部の軸線方向の位置を異ならせることにより、小さな放電ギャップだけでなく、大きな放電ギャップにも放電を生じさせ易くできる。その結果、請求項１又は２の効果に加え、大きな放電ギャップに生じる放電によって、火炎をより成長させ易くできる。

請求項４記載の点火プラグによれば、後端側の放電ギャップよりも先端側の放電ギャップの方が大きいので、後端側の放電ギャップよりも燃焼室の中心に近い先端側の放電ギャップに生じる火炎をより成長させ易くできる。これにより、請求項３の効果に加え、成長した火炎によって燃焼室の混合気を燃焼させ易くできる。

請求項５記載の点火プラグによれば、後端側の放電ギャップよりも先端側の放電ギャップの方が小さいので、後端側の放電ギャップよりも燃焼室の中心に近い先端側の放電ギャップに初期火炎を生じさせ易くできる。これにより、請求項３の効果に加え、生じ易くした初期火炎によって燃焼室の混合気に点火させ易くできる。

請求項６記載の点火プラグによれば、複数の接地電極のうち、放電ギャップの大きさが異なるものは、接地電極の一端部が、軸線を中心として互いに８０°以上離れた位置に存在する。これにより、小さい放電ギャップだけでなく、大きな放電ギャップにも放電を生じさせ易くできる。その結果、請求項１から５のいずれかの効果に加え、大きな放電ギャップに生じる放電によって、火炎をより成長させ易くできる。

請求項７記載の点火プラグによれば、接地電極は２つなので、請求項１から６のいずれかの効果に加え、点火性能を向上させつつ接地電極によるエネルギー損失を最大限に抑制できる。

第１実施の形態における点火プラグの片側断面図である。 （ａ）は軸線の方向における接地電極の距離と放電の回数との関係を示す図であり、（ｂ）は軸線を中心とする接地電極の角度と放電の回数との関係を示す図である。 （ａ）は第２実施の形態における点火プラグの側面図であり、（ｂ）は図３（ａ）の矢印ＩＩＩｂ方向から見た点火プラグの側面図である。 （ａ）は第３実施の形態における点火プラグの側面図であり、（ｂ）は図４（ａ）の矢印ＩＶｂ方向から見た点火プラグの側面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は第１実施の形態における点火プラグ１０の軸線Ｏを境にした片側断面図である。図１では、紙面下側を点火プラグ１０の先端側、紙面上側を点火プラグ１０の後端側という（図３（ａ）から図４（ｂ）においても同じ）。図１に示すように点火プラグ１０は、絶縁体１１、中心電極２０、主体金具３０及び接地電極４０を備えている。

絶縁体１１は、高温下の絶縁性や機械的特性に優れるアルミナ等により形成された有底円筒状の部材である。絶縁体１１は、自身の後端に開口し先端が閉じた穴１２が、軸線Ｏに沿って形成されている。穴１２は断面が円形である。穴１２の先端側の内周面に全周に亘って形成された絶縁体１１の後端向き面１３に、中心電極２０の後端側の部分が係止されている。

中心電極２０は、導電性を有する金属材料（例えばニッケル基合金等）によって形成された円柱状の電極であり、軸線Ｏに沿って穴１２の中に配置されている。端子金具２２は、交流電圧やパルス電圧が入力される棒状の部材であり、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成されている。端子金具２２は絶縁体１１の後端に固定されている。端子金具２２は先端側が穴１２の中に配置され、導電性ガラス等の接続部２３を介して中心電極２０に電気的に接続されている。

絶縁体１１は、中心電極２０の先端２１の周囲を取り囲む有底筒状の先端部１４と、先端部１４の後端側に隣接する筒状の小径部１５と、小径部１５の後端側に隣接する筒状の大径部１６と、大径部１６の後端側に隣接する筒状の後端部１７と、を備えている。絶縁体１１は、大径部１６と後端部１７との間に、大径部１６及び後端部１７の外周面から全周に亘って径方向の外側へ張り出す張出部１８が形成されている。

先端部１４は、中心電極２０の先端側の部分を取り囲む部位であり、先端１４ａが閉じ、本実施形態では軸線Ｏ方向の全長に亘って外径が同一の円筒状に形成されている。小径部１５は、中心電極２０の中央付近を取り囲む部位であり、本実施形態では軸線Ｏ方向の全長に亘って外径が同一の円筒状に形成されている。小径部１５の外径は先端部１４の外径よりも大きい。大径部１６は、中心電極２０の後端側の部分を取り囲む部位であり、本実施形態では軸線Ｏ方向の全長に亘って外径が同一の円筒状に形成されている。大径部１６の外径は小径部１５の外径よりも大きい。

主体金具３０は、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成された略円筒状の部材である。主体金具３０は、絶縁体１１の小径部１５から大径部１６の一部までを取り囲む先端部３１と、先端部３１の後端側に隣接する座部３２と、座部３２の後端側に隣接する連結部３３と、連結部３３の後端側に隣接する工具係合部３４と、工具係合部３４の後端側に隣接する後端部３５と、を備えている。

先端部３１は、エンジン（図示せず）のねじ穴に螺合するおねじ３６が外周に形成されている。先端部３１は、先端部３１の内周面に全周に亘って後端向き面３７が形成されている。先端部３１の後端向き面３７は絶縁体１１の大径部１６よりも先端側に位置する。座部３２は、エンジン（図示せず）のねじ穴とおねじ３６との隙間を塞ぐための部位であり、先端部３１よりも外径が大きく形成されている。連結部３３は、主体金具３０を絶縁体１１に組み付けるときに湾曲状に塑性変形した部位である。工具係合部３４は、エンジンのねじ穴におねじ３６を締め付けるときに、レンチ等の工具を係合させる部位である。後端部３５は径方向の内側へ向けて屈曲した部位であり、絶縁体１１の張出部１８よりも後端側に位置する。

絶縁体１１の後端部１７の外周の全周に亘って、張出部１８と後端部３５との間に、タルク等の粉末が充填されたシール部３８が設けられている。主体金具３０の後端向き面３７から後端部３５までの部分は、絶縁体１１の大径部１６から張出部１８までの部分に、シール部３８を介して軸線Ｏ方向の圧縮荷重を加える。その結果、主体金具３０は絶縁体１１を保持する。主体金具３０の内周の後端向き面３７が絶縁体１１の大径部１６を先端側から係止した状態で、絶縁体１１の小径部１５の一部および先端部１４は、主体金具３０の先端部３１から先端側に突出する。

接地電極４０は、主体金具３０の先端部３１に接合された複数の棒状の金属製（例えばニッケル基合金製）の部材である。本実施形態では、接地電極４０は断面が矩形状の第１電極４１及び第２電極４２からなる。第１電極４１及び第２電極４２は軸線Ｏに沿って配置されている。

第１電極４１の一端部４３は第１電極４１の他端部４４よりも先端側に位置し、他端部４４が主体金具３０に接続されている。本実施形態では一端部４３を除き、第１電極４１は軸線Ｏに平行に配置されている。一端部４３は絶縁体１１の先端部１４へ向かって屈曲しているので、第１電極４１の中で一端部４３は先端部１４との距離が最も短い。第１電極４１の一端部４３は絶縁体１１の先端部１４との間に放電ギャップ４５を形成する。

第２電極４２の一端部４６は第２電極４２の他端部４７よりも先端側に位置し、他端部４７が主体金具３０に接続されている。本実施形態では一端部４６を除き、第２電極４２は軸線Ｏに平行に配置されている。一端部４６は絶縁体１１の先端部１４へ向かって屈曲しているので、第２電極４２の中で一端部４６は先端部１４との距離が最も短い。第２電極４２の一端部４６は絶縁体１１の先端部１４との間に放電ギャップ４８を形成する。

第２電極４２の一端部４６及び第１電極４１の一端部４３は、軸線Ｏを中心にして互いに１８０°離れた位置に存在する。また、第２電極４２の一端部４６は第１電極４１の一端部４３よりも先端側に位置し、第２電極４２が形成する放電ギャップ４８の大きさは、第１電極４１が形成する放電ギャップ４５よりも大きい。なお、放電ギャップ４５，４８の大きさとは、各一端部４３，４６と先端部１４との最短距離をいう。

エンジン（図示せず）に取り付けられた点火プラグ１０の端子金具２２と主体金具３０との間に交流電圧やパルス電圧が入力されると、絶縁体１１の先端部１４と接地電極４０との間に非平衡プラズマ（ストリーマ放電）が生じる。非平衡プラズマは熱エネルギーへの変換が少ないので、燃焼室（図示せず）内の可燃混合気の温度はあまり上がらないが、高いエネルギーをもつ電子が生成される。この高いエネルギーをもつ電子の衝突によりＯ，Ｎ，ＯＨ等のラジカルが大量に生成され、発熱反応による温度上昇およびラジカルによる連鎖反応が進行し点火に至り、放電ギャップ４５，４８を含む一定の体積を有する反応領域に初期火炎が形成される。初期火炎が成長して可燃混合気が燃焼する。

接地電極４０の第１電極４１及び第２電極４２が形成する放電ギャップ４５，４８は大きさの異なるものを含むので、例えば燃焼室の圧力が高く放電が生じ難いときには、隙間が小さい放電ギャップ４５で放電を生じさせることができる。一方で、燃焼室の圧力が低く放電が生じ易いときには、大きな放電ギャップ４８で放電を生じさせることができる。小さな放電ギャップ４５は放電が生じ易いので、燃焼室の圧力が増加しても初期火炎を安定して形成できる。大きな放電ギャップ４８は反応領域を広げられるので火炎がより成長し易く、点火性を向上できる。よって、安定した初期火炎の形成と点火性の向上とを両立できる。

接地電極４０は主体金具３０の周方向に間隔をあけて接続された第１電極４１及び第２電極４２からなるので、第１電極４１と第２電極４２との間に周方向の隙間ができる。第１電極４１及び第２電極４２は、その周囲に、放電ギャップ４５，４８を含む一定の空間（反応領域になり得る空間）をそれぞれ確保できるので、接地電極４０による消炎作用を抑制して初期火炎を形成させ易くし、さらに火炎を成長させ易くできる。

第１電極４１及び第２電極４２からなる接地電極４０は放電ギャップ４５，４８の大きさが異なるので、燃焼室の圧力に関わらず、いずれかの放電ギャップ４５，４８に放電を生じさせ易くできる。接地電極４０は放電ギャップの大きさが同じものが存在しないので、点火性能の向上に寄与しないで火炎のエネルギーを奪う接地電極が存在しないようにできる。よって、点火性能を向上させつつ接地電極４０によるエネルギー損失を抑制できる。特に、接地電極４０は第１電極４１及び第２電極４２の２つなので、点火性能を向上させつつ接地電極４０によるエネルギー損失を最大限に抑制できる。

第１電極４１の一端部４３及び第２電極４２の一端部４６は、それぞれ絶縁体１１の先端部１４へ向かって屈曲しているので、一端部４３，４６に電界を集中させ易くできる。よって、一端部４３，４６と先端部１４との間に放電を生じさせ易くできる。

図２（ａ）を参照して、第２電極４２の一端部４６の位置に対する第１電極４１の一端部４３の位置が、第２電極４２による放電ギャップ４８の放電に与える影響について説明する。図２（ａ）は、点火プラグ１０の軸線Ｏの方向における接地電極４０の一端部４３，４６間の距離Ｄ（図１参照）と放電ギャップ４８に生じた放電の回数との関係を示す図である。

図２（ａ）は、第２電極４２の一端部４６の位置を固定し、第１電極４１の一端部４３の位置を一端部４６に対して後端側へ１ｍｍずつ移動させ、一端部４６と一端部４３との軸線方向の距離Ｄが０ｍｍ〜７ｍｍの８種のサンプル（点火プラグ１０）を作成して行った実験結果である。各サンプルの第２電極４２の一端部４６及び第１電極４１の一端部４３は、軸線Ｏを中心にして互いに１８０°離れた位置に存在する。サンプルは、第２電極４２による放電ギャップ４８の大きさ（径方向の最短距離）を２ｍｍ、第１電極４１による放電ギャップ４５の大きさを０．５ｍｍとした。サンプルは、距離Ｄ以外の寸法や形状、材質等は一定にした。

観察窓が設けられたチャンバ（図示せず）に各サンプルを取り付け、チャンバに試験ガス（本実施例では空気）を充填した。チャンバの内部の圧力を０．４ＭＰａに保った状態で端子金具２２と主体金具３０との間にパルス電圧を印加した。パルス電圧の繰り返し周波数は４０ｋＨｚ、電圧は２０ｋＶとした。放電の様子を高速度カメラで撮影し、放電ギャップ４５，４８に生じた合計１００回の放電のうち放電ギャップ４８に生じた放電の回数を測定した。図２（ａ）の横軸は第２電極４２の一端部４６と第１電極４１の一端部４３との間の軸線方向の距離Ｄ（ｍｍ）であり、縦軸は第２電極４２による放電ギャップ４８に生じた放電の回数（≦１００回）である。

図２（ａ）に示すとおり、距離Ｄが長くなるにつれて放電ギャップ４８に放電が生じる回数が増加する。距離Ｄが１ｍｍ以上あると、放電ギャップ４５，４８に生じる放電のうち１０％が放電ギャップ４８に生じることがわかった。

従って、大きさが異なる放電ギャップ４５，４８を第１電極４１及び第２電極４２の一端部４３，４６と先端部１４との間に形成し、一端部４３，４６の軸線方向の位置を異ならせることにより（距離Ｄ≠０）、図２（ａ）に示すように、放電が生じ易い小さな放電ギャップ４５だけでなく、大きな放電ギャップ４８にも放電を生じさせ易くできる。その結果、放電ギャップ４５に初期火炎を安定して形成できると共に、大きな放電ギャップ４８に生じる放電によって、火炎をより成長させ易くできる。

さらに、点火プラグ１０は後端側の放電ギャップ４５よりも先端側の放電ギャップ４８の方が大きいので、放電ギャップ４８を含む反応領域を、放電ギャップ４５を含む反応領域よりも広くできる。その結果、後端側の放電ギャップ４５よりも燃焼室（図示せず）の中心に近い先端側の放電ギャップ４８に生じる火炎をより成長させ易くできる。これにより、成長した火炎によって燃焼室の混合気を燃焼させ易くできる。

次に図２（ｂ）を参照して、第１電極４１及び第２電極４２の一端部４３，４６の軸線Ｏを中心とする角度θが、第２電極４２による放電ギャップ４８の放電に与える影響について説明する。図４（ｂ）は、点火プラグ１０の軸線Ｏを中心とする接地電極４０の一端部４３，４６の角度θ（鋭角側）と放電ギャップ４８に生じた放電の回数との関係を示す図である。

図２（ｂ）は、第１電極４１及び第２電極４２の一端部４３，４６の軸線Ｏを中心とする角度θの異なる５種のサンプル（点火プラグ１０）を作成して行った実験結果である。５種のサンプルの角度θ（鋭角側）は４０°，８０°，１２０°，１６０°，１８０°とした。サンプルは、第２電極４２による放電ギャップ４８の大きさ（径方向の最短距離）を２ｍｍ、第１電極４１による放電ギャップ４５の大きさを０．５ｍｍとした。サンプルは第２電極４２の一端部４６よりも第１電極４１の一端部４３が後端側に位置し、第２電極４２の一端部４６と第１電極４１の一端部４３との軸線方向の距離Ｄを６ｍｍとした。サンプルは、角度θ以外の寸法や形状、材質等は一定にした。

観察窓が設けられたチャンバ（図示せず）に各サンプルを取り付け、試験ガス（空気）を充填したチャンバの内部の圧力を０．４ＭＰａに保った状態で端子金具２２と主体金具３０との間にパルス電圧を印加した。パルス電圧の繰り返し周波数は４０ｋＨｚ、電圧は２０ｋＶとした。放電の様子を高速度カメラで撮影し、放電ギャップ４５，４８に生じた合計１００回の放電のうち放電ギャップ４８に生じた放電の回数を測定した。図２（ｂ）の横軸は軸線Ｏを中心とする接地電極４０の一端部４３，４６の角度θ（°）であり、縦軸は第２電極４２による放電ギャップ４８に生じた放電の回数（≦１００回）である。

図２（ｂ）から明らかなように、角度θが大きくなるにつれて放電ギャップ４８に放電が生じる回数が増加する。角度θが８０°以上あると、放電ギャップ４５，４８に生じる放電のうち１０％以上が放電ギャップ４８に生じることがわかった。

従って、放電ギャップ４５，４８の大きさが異なる第１電極４１及び第２電極４２の一端部４３，４６を、軸線Ｏを中心として互いに１８０°離れた位置に存在させることにより（角度θ≧８０°）、図２（ｂ）に示すように、放電が生じ易い小さい放電ギャップ４５だけでなく、大きな放電ギャップ４８にも放電を生じさせ易くできる。その結果、放電ギャップ４５に初期火炎を安定して形成できると共に、大きな放電ギャップ４８に生じる放電によって、火炎をより成長させ易くできる。

図３を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施形態では、接地電極４０が２つの場合について説明した。これに対し第２実施形態では、接地電極６０が４つの場合について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。

図３（ａ）は第２実施の形態における点火プラグ５０の側面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の矢印ＩＩＩｂ方向から見た点火プラグ５０の側面図である。なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）では、点火プラグ５０の後端側の図示が省略されている（図４（ａ）及び図４（ｂ）においても同じ）。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、点火プラグ５０は、複数の棒状の金属製（例えばニッケル基合金製）の部材である接地電極６０が、主体金具３０（図１参照）の先端部３１に接続されている。接地電極６０は、軸線Ｏに沿って配置された断面が矩形状の第１電極６１、第２電極６２、第３電極６３及び第４電極６４からなる。

第１電極６１の一端部６５は第１電極６１の他端部６６よりも先端側に位置し、他端部６６が主体金具３０に接続されている。第１電極６１は軸線方向の中央付近が先端部１４側に屈曲し、一端部６５及びその近傍は軸線Ｏに平行に配置されている。第１電極６１の中で一端部６５近傍は先端部１４との距離が最も短いので、一端部６５付近は絶縁体１１の先端部１４との間に放電ギャップ６７を形成する。第１電極６１の一端部６５付近が軸線Ｏと平行に配置されるので、放電ギャップ６７の中で放電が生じる部位を分散できる。よって、初期火炎が生じる反応領域を広くできる。

第２電極６２の一端部６８は第２電極６２の他端部６９よりも先端側に位置し、他端部６９が主体金具３０に接続されている。第２電極６２は、一端部６８を除き、軸線Ｏに平行に配置されている。一端部６８は絶縁体１１の先端部１４へ向かって屈曲しているので、第２電極６２の中で一端部６８は先端部１４との距離が最も短い。第２電極６２の一端部６８は絶縁体１１の先端部１４との間に放電ギャップ７０を形成する。

第３電極６３の一端部７１は第３電極６３の他端部７２よりも先端側に位置し、他端部７２が主体金具３０に接続されている。第３電極６３は、一端部７１を除き、軸線Ｏに平行に配置されている。一端部７１は絶縁体１１の先端部１４へ向かって屈曲しているので、第３電極６３の中で一端部７１は先端部１４との距離が最も短い。第３電極６３の一端部７１は絶縁体１１の先端部１４との間に放電ギャップ７３を形成する。

第４電極６４の一端部７４は第４電極６４の他端部７５よりも先端側に位置し、他端部７５が主体金具３０に接続されている。第４電極６４は軸線Ｏに平行に配置されている。第４電極６４は一端部７４に電界が集中するので、一端部７４と先端部１４との間に放電が生じ易い。よって、第４電極６４の一端部７４は絶縁体１１の先端部１４との間に放電ギャップ７６を形成する。第４電極６４の一端部７４は、先端部１４の先端１４ａよりも先端側に位置する。

第１電極６１の一端部６５、第２電極６２の一端部６８、第３電極６３の一端部７１及び第４電極６４の一端部７４は、軸線Ｏを中心にして互いに９０°離れた位置に存在する。また、点火プラグ５０の後端側から先端側へ順に、第１電極６１の一端部６５、第２電極６２の一端部６８、第３電極６３の一端部７１及び第４電極６４の一端部７４が存在し、その順に放電ギャップ６７，７０，７３，７６は大きくなる。なお、放電ギャップ７６の大きさとは、一端部７４近傍と先端部１４との最短距離をいう。

点火プラグ５０は、放電ギャップ６７，７０，７３，７６の大きさが異なる第１電極６１、第２電極６２、第３電極６３及び第４電極６４の一端部６５，６８，７１，７４が、軸線Ｏを中心として互いに９０°離れた位置に存在する（角度θ≧８０°）。これにより、放電が生じ易い小さい放電ギャップ６７だけでなく、それよりも大きな放電ギャップ７０，７３，７６に放電を生じさせ易くできる。その結果、放電ギャップ７０，７３，７６に生じる放電によって、火炎をより成長させ易くできる。

さらに、点火プラグ５０は後端側の放電ギャップ６７よりも先端側の放電ギャップ７６の方が大きいので、後端側の放電ギャップ６７よりも燃焼室（図示せず）の中心に近い先端側の放電ギャップ７６に生じる火炎をより成長させ易くできる。これにより、成長した火炎によって燃焼室の混合気を燃焼させ易くできる。

図４を参照して第３実施の形態について説明する。第１実施形態および第２実施形態では、後端側の放電ギャップよりも先端側の放電ギャップの方が大きい場合について説明した。これに対し第３実施形態では、後端側の放電ギャップよりも先端側の放電ギャップの方が小さい場合について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図４（ａ）は第３実施の形態における点火プラグ８０の側面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の矢印ＩＶｂ方向から見た点火プラグ８０の側面図である。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、点火プラグ８０は、複数の棒状の金属製（例えばニッケル基合金製）の部材である接地電極９０が、主体金具３０（図１参照）の先端部３１に接続されている。接地電極９０は、軸線Ｏに沿って配置された断面が矩形状の第１電極９１、第２電極９２、第３電極９３及び第４電極９４からなる。

第１電極９１の一端部９５は第１電極９１の他端部９６よりも先端側に位置し、他端部９６が主体金具３０に接続されている。第１電極９１は軸線Ｏに平行に配置されている。第１電極９１は一端部９５に電界が集中するので、一端部９５と先端部１４との間に放電が生じ易い。よって、第１電極９１の一端部９５は絶縁体１１の先端部１４との間に放電ギャップ９７を形成する。

第２電極９２の一端部９８は第２電極９２の他端部９９よりも先端側に位置し、他端部９９が主体金具３０に接続されている。第２電極９２は軸線方向の中央付近が先端部１４側に屈曲し、一端部９８及びその近傍は軸線Ｏに平行に配置されている。第２電極９２の中で一端部９８近傍は先端部１４との距離が最も短いので、一端部９８付近は絶縁体１１の先端部１４との間に放電ギャップ１００を形成する。第２電極９２の一端部９８付近は軸線Ｏと平行に配置されるので、放電ギャップ１００に放電が生じる部位を分散できる。よって、初期火炎が生じる反応領域を広くできる。

第３電極９３の一端部１０１は第３電極９３の他端部１０２よりも先端側に位置し、他端部１０２が主体金具３０に接続されている。第３電極９３は、一端部１０１を除き、軸線Ｏに平行に配置されている。一端部１０１は絶縁体１１の先端部１４へ向かって屈曲しているので、第３電極９３の中で一端部１０１は先端部１４との距離が最も短い。第３電極９３の一端部１０１は絶縁体１１の先端部１４との間に放電ギャップ１０３を形成する。

第４電極９４の一端部１０４は第４電極９４の他端部１０５よりも先端側に位置し、他端部１０５が主体金具３０に接続されている。第４電極９４は、一端部１０４を除き、軸線Ｏに平行に配置されている。一端部１０４は絶縁体１１の先端部１４へ向かって屈曲しているので、第４電極９４の中で一端部１０４は先端部１４との距離が最も短い。第４電極９４の一端部１０４は絶縁体１１の先端部１４との間に放電ギャップ１０６を形成する。

第１電極９１の一端部９５、第２電極９２の一端部９８、第３電極９３の一端部１０１及び第４電極９４の一端部１０４は、軸線Ｏを中心にして互いに９０°離れた位置に存在する。また、後端側から先端側へ順に、第１電極９１の一端部９５、第２電極９２の一端部９８、第３電極９３の一端部１０１及び第４電極９４の一端部１０４が存在し、その順に放電ギャップ９７，１００，１０３，１０６は小さくなる。なお、放電ギャップ９７の大きさとは、一端部９５近傍と先端部１４との最短距離をいい、放電ギャップ１００の大きさとは、一端部９８近傍と先端部１４との最短距離をいう。

点火プラグ８０は、後端側の放電ギャップ９７よりも先端側の放電ギャップ１０６の方が小さいので、後端側の放電ギャップ９７よりも燃焼室（図示せず）の中心に近い先端側の放電ギャップ１０６に初期火炎を生じさせ易くできる。これにより、生じ易くした初期火炎によって燃焼室の混合気に点火させ易くできる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

実施形態では、接地電極の数が２つ又は４つの場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。接地電極の数は適宜設定できるので、接地電極の数を３つ、５つ又はそれ以上にすることは当然可能である。

実施形態では、絶縁体１１の先端部１４と接地電極４０，６０，９０との間の放電ギャップの大きさが全て異なる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。放電ギャップは大きさが同じものを含んでいても構わない。接地電極に放電ギャップの大きさの異なるものがあれば、燃焼室の圧力に関わらず、大きさが異なるいずれかの放電ギャップに放電を生じさせ易くできるからである。

実施形態では、絶縁体１１の先端部１４の外径が軸線方向の全長に亘って同一の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、先端部１４の先端側の外径が後端側の外径よりも小さくなるように先端部１４の外周面を先端側へ向けて縮径させたり、先端部１４の先端側の外径が後端側の外径よりも大きくなるように先端部１４の外周面を先端側へ向けて拡径させたりすることは当然可能である。また、先端部１４の軸線方向の中央付近の外径が先端側の外径や後端側の外径よりも大きくなるように先端部１４の外周面を中央が膨らんだ円筒状にすることは当然可能である。絶縁体１１の先端部１４の外周面の形状を適宜変更することより、絶縁体１１の先端部１４の径方向の厚さ等との関係で、中心電極と接地電極との間の電界強度を適宜設定できる。

実施形態では、絶縁体１１の先端部１４の先端１４ａが平面状に形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、絶縁体１１の先端部１４の先端１４ａを球冠状にすることは当然可能である。

実施形態では、接地電極４０，６０，９０の各電極が直線状に形成され、さらに各電極の他端部側の部位が軸線Ｏと平行に配置される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。軸線Ｏを含む平面に接地電極４０，６０，９０の各電極が含まれるように各電極の端部側の部位を傾け、各電極の一端部と先端部１４との間に放電ギャップを形成することは当然可能である。また、軸線Ｏを含む平面に含まれるように接地電極４０，６０，９０の各電極を配置するものに限られるものではなく、軸線Ｏに対してねじれの位置に各電極を配置することは当然可能である。

実施形態では、接地電極４０，６０，９０の各電極が直線状に形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。接地電極４０，６０，９０の各電極を曲線状にすることは当然可能である。各電極を曲線状にすることにより、各電極の配置の自由度を高くできる。

第２実施形態では、点火プラグ５０の後端側から先端側へ順に、放電ギャップ６７，７０，７３，７６が大きくなる場合について説明した。第３実施形態では、点火プラグ８０の後端側から先端側へ順に、放電ギャップ９７，１００，１０３，１０６が小さくなる場合について説明した。しかし、必ずしもこれに限られるものではない。軸線方向に沿って放電ギャップを大きさの順に並べることは必ずしも必要ない。例えば、後端側の放電ギャップよりも先端側に、後端側の放電ギャップよりも大きな放電ギャップが少なくとも１つ存在すれば、燃焼室の中心に近い先端側の放電ギャップに生じる火炎をより成長させ易くできる。また、後端側の放電ギャップよりも先端側に、後端側の放電ギャップよりも小さな放電ギャップが少なくとも１つ存在すれば、燃焼室の中心に近い先端側の放電ギャップに初期火炎を生じさせ易くできる。

第２実施形態および第３実施形態では、接地電極６０，９０の４つの各電極が周方向に等間隔に配置される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。接地電極の各電極の周方向の間隔は適宜設定できる。

１０，５０，８０ 点火プラグ
１１ 絶縁体
１４ 先端部
２０ 中心電極
３０ 主体金具
３１ 先端部
４０，６０，９０ 接地電極
４３，４６，６５，６８，７１，７４，９５，９８，１０１，１０４ 一端部
４４，４７，６６，６９，７２，７５，９６，９９，１０２，１０５ 他端部
４５，４８，６７，７０，７３，７６，９７，１００，１０３，１０６ 放電ギャップ
Ｏ 軸線

Claims (7)

1. 先端側から後端側へと軸線に沿って延びる中心電極と、
   少なくとも前記中心電極の先端の周囲を取り囲む有底筒状の先端部を有する絶縁体と、
   前記先端部が自身の先端部から先端側に突出する状態で前記絶縁体を保持する筒状の主体金具と、を備える点火プラグであって、
   他端部が前記主体金具の前記先端部に接続され、一端部が前記絶縁体の前記先端部と放電ギャップを形成する複数の接地電極を備え、
   前記複数の接地電極は、前記放電ギャップの大きさの異なるものを含む点火プラグ。
2. 前記複数の接地電極は、前記放電ギャップの大きさが全て異なる請求項１記載の点火プラグ。
3. 前記複数の接地電極のうち、前記放電ギャップの大きさが異なるものは、前記一端部の軸線方向の位置が異なる請求項１又は２に記載の点火プラグ。
4. 後端側の前記放電ギャップよりも先端側の前記放電ギャップの方が大きい請求項３記載の点火プラグ。
5. 後端側の前記放電ギャップよりも先端側の前記放電ギャップの方が小さい請求項３記載の点火プラグ。
6. 前記複数の接地電極のうち、前記放電ギャップの大きさが異なるものは、前記一端部が、前記軸線を中心として互いに８０°以上離れた位置に存在する請求項１から５のいずれかに記載の点火プラグ。
7. 前記複数の接地電極は２つである請求項１から６のいずれかに記載の点火プラグ。

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