JP6667463B2

JP6667463B2 - Spark plug

Info

Publication number: JP6667463B2
Application number: JP2017033062A
Authority: JP
Inventors: 浩貴齋藤; 直志向山
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2020-03-18
Anticipated expiration: 2037-02-24
Also published as: JP2018139173A

Description

本発明は、点火プラグに関するものである。 The present invention relates to a spark plug.

内燃機関の燃焼室における混合気に点火する点火装置として、非平衡プラズマを用いて点火する点火装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような点火装置は、中心電極を内包する絶縁体を有する点火プラグを備え、交流電圧または複数回のパルス電圧を中心電極に印加することによって、絶縁体の表面に非平衡プラズマを発生させる。 2. Description of the Related Art As an ignition device for igniting an air-fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine, an ignition device for igniting using non-equilibrium plasma is known (for example, see Patent Document 1). Such an ignition device includes a spark plug having an insulator including a center electrode, and generates an unbalanced plasma on the surface of the insulator by applying an AC voltage or a plurality of pulse voltages to the center electrode.

また、特許文献１には、このような非平衡プラズマのエネルギーを効率良く点火に利用するために、絶縁体の先端部を薄肉にして、局所的に表面電位が高くなるようにし、この絶縁体の先端部を主体金具から燃焼室側に突出させた構造にすることが知られている。 Patent Document 1 discloses that in order to efficiently use the energy of such non-equilibrium plasma for ignition, the tip of the insulator is made thin to locally increase the surface potential. It is known that a tip portion of the metal member has a structure protruding from the metallic shell toward the combustion chamber.

特開２０１４−１２３４３５号公報JP 2014-123435 A

上記特許文献では、局所的に表面電位を高くするための方法として、絶縁体の形状に関して検討されているが、絶縁体以外の形状については改善の余地があった。 In the above-mentioned patent document, as a method for locally increasing the surface potential, the shape of the insulator is examined. However, there is room for improvement for shapes other than the insulator.

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、絶縁体のうち燃焼室側の部位に局所的に非平衡プラズマを発生させ、非平衡プラズマのエネルギーを効率よく点火に利用することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems, and locally generates non-equilibrium plasma in a portion of an insulator on a combustion chamber side, and efficiently uses non-equilibrium plasma energy for ignition. It is intended to be used.

その解決手段は、軸線方向の先端から後端に延びる棒状の中心電極と、少なくとも中心電極の先端側の周囲を取り囲むとともに、軸線方向の先端側に底部を有する有底筒状の絶縁体と、中心電極の先端部が自身の先端よりも先端側に位置するように絶縁体の周囲を覆う筒状の主体金具と、を備える点火プラグであって、中心電極の先端部は、先端側に向かって外径が縮径してなり、中心電極の先端部について軸線を通る断面を見たときに、径方向外側に膨らむ第１変曲部と径方向内側に窄む第２変曲部とが連なる中心電極段部を有することを特徴とする点火プラグである。 The solution is a rod-shaped center electrode extending from the front end in the axial direction to the rear end, and a cylindrical insulator with a bottom having a bottom at the front end in the axial direction while surrounding at least the periphery of the front end of the center electrode. A cylindrical metal shell that covers the periphery of the insulator so that the tip of the center electrode is located closer to the tip than the tip of the center electrode, the tip of the center electrode facing the tip. When the cross section of the tip of the center electrode passing through the axis is viewed, a first inflection portion bulging outward in the radial direction and a second inflection portion narrowing inward in the radial direction are formed. An ignition plug having a continuous center electrode step.

一般的に、変曲部には電界が集中しやすいことが知られている。そこで、上記点火プラグによれば、第１変曲部と第２変曲部とを有する中心電極段部を中心電極の先端部に設けると共に、中心電極の先端部が絶縁体に覆われているため、絶縁体の表面のうち中心電極の変曲部近傍では、他の部位と比較して、多くの非平衡プラズマが発生する。その上、この絶縁体に覆われた中心電極の先端部を主体金具よりも先端側に配置することで、燃焼室により近い位置に、多くの非平衡プラズマを発生させることができ、その結果、そのエネルギーを効率よく着火に利用することができる。 Generally, it is known that an electric field tends to concentrate on an inflection portion. Therefore, according to the ignition plug, the center electrode step having the first inflection portion and the second inflection portion is provided at the tip of the center electrode, and the tip of the center electrode is covered with an insulator. Therefore, more non-equilibrium plasma is generated near the inflection portion of the center electrode on the surface of the insulator than in other portions. In addition, by disposing the tip of the center electrode covered with the insulator closer to the tip than the metal shell, it is possible to generate more non-equilibrium plasma at a position closer to the combustion chamber, and as a result, The energy can be efficiently used for ignition.

上記点火プラグは、先端部に１つの中心電極段部を備えていてもよい。上記点火プラグによれば、電界強度が高まる変曲部を備える中心電極段部が一か所であるため、中心電極段部が複数設けられている場合と比較して、一定電圧が供給される場合における１つの中心電極段部に集中した電界が、他の中心電極段部へ分散されることなく、その強さが維持される。その結果、１つの中心電極段部の近傍における絶縁体表面での非平衡プラズマの発生量を維持することができる。これによって、主体金具よりも先端側における絶縁体のうち特定の箇所に、着火をするのに十分な量の非平衡プラズマを偏って発生させることができるため、例えば、そのような１つの中心電極段部を、中心電極の先端部のより先端側に（より燃焼室側に）設けることで、非平衡プラズマのエネルギーを効率よく着火に利用することができる。 The spark plug may include one center electrode step at the tip. According to the above-described ignition plug, since the central electrode step having the inflection portion where the electric field intensity is increased is provided at one place, a constant voltage is supplied as compared with the case where a plurality of central electrode steps are provided. In such a case, the electric field concentrated on one center electrode step is not dispersed to another center electrode step, and its strength is maintained. As a result, the amount of non-equilibrium plasma generated on the insulator surface in the vicinity of one center electrode step can be maintained. Thereby, a non-equilibrium plasma in an amount sufficient to ignite can be biased and generated in a specific portion of the insulator on the tip side of the metal shell. Providing the step portion on the more distal end side (more on the combustion chamber side) of the distal end portion of the center electrode allows the energy of the non-equilibrium plasma to be efficiently used for ignition.

上記点火プラグにおいて、一端部が主体金具に接続される接地電極を備え、接地電極の他端部は、中心電極段部が形成された位置において、絶縁体と放電ギャップを形成していてもよい。中心電極段部近傍の絶縁体の表面では、多くの非平衡プラズマが発生するため、その近傍で火花ギャップを形成することで、そのエネルギーをより効率的に着火に利用することができる。 The spark plug may include a ground electrode having one end connected to the metal shell, and the other end of the ground electrode may form a discharge gap with the insulator at a position where the center electrode step is formed. . Since a large amount of non-equilibrium plasma is generated on the surface of the insulator near the step of the center electrode, by forming a spark gap in the vicinity thereof, the energy can be more efficiently used for ignition.

上記点火プラグにおいて、絶縁体のうち先端部を覆う被覆部は、一部の外径が縮径してなり、被覆部について軸線を通る断面を見たときに、軸線の径方向外側に膨らむ第３変曲部と径方向内側に窄む第４変曲部とが連なる絶縁体段部を備えてもよい。上記点火プラグによれば、中心電極の先端部に設けた中心電極段部だけでなく、第３変曲部と第４変曲部とを有する絶縁体段部を、中心電極の先端部を覆う被覆部に設けているため、絶縁体の表面のうち被覆部の変曲部近傍では、他の部位と比較して、多くの非平衡プラズマが発生する。その上、被覆部が主体金具よりも先端側に存在することで、燃焼室側でさらに多くの非平衡プラズマを発生させることができ、その結果、そのエネルギーを効率よく着火に利用することができる。 In the above spark plug, the covering portion covering the distal end portion of the insulator has a portion whose outer diameter is reduced, and when viewed in a cross section passing through the axis with respect to the covering portion, a portion bulging radially outward of the axis. An insulator step may be provided in which the three inflections and the fourth inflection constricted radially inward are connected. According to the spark plug, not only the center electrode step provided at the tip of the center electrode but also the insulator step having the third inflection and the fourth inflection covers the tip of the center electrode. Since it is provided on the covering portion, more non-equilibrium plasma is generated near the inflection portion of the covering portion on the surface of the insulator than in other portions. In addition, the presence of the coating portion on the tip side of the metal shell enables more non-equilibrium plasma to be generated on the combustion chamber side, and as a result, the energy can be efficiently used for ignition. .

上記点火プラグにおいて、絶縁体段部は、少なくとも一部が軸線方向において中心電極の先端部と重なる位置に配置されてもよい。絶縁体段部が軸線方向において中心電極に重ならない場合と比較して、絶縁体段部が中心電極段部に近い位置に配置されるため、中心電極段部近傍の絶縁体の表面における非平衡プラズマの発生量をさらに増加させることができる。 In the above spark plug, the insulator step may be arranged at a position where at least a part thereof overlaps the tip of the center electrode in the axial direction. Compared to the case where the insulator step does not overlap the center electrode in the axial direction, the insulator step is located closer to the center electrode step, so that the non-equilibrium on the insulator surface near the center electrode step is obtained. The amount of plasma generated can be further increased.

上記点火プラグにおいて、絶縁体段部は、少なくとも一部が軸線方向において中心電極段部と重なる位置に配置されていてもよい。絶縁体段部が軸線方向において中心電極段部に重ならない場合と比較して、絶縁体段部が中心電極段部にさらに近い位置に配置されるため、中心電極段部近傍の絶縁体の表面における非平衡プラズマの発生量をさらに増加させることができる。 In the above spark plug, the insulator step may be disposed at a position where at least a part thereof overlaps the center electrode step in the axial direction. Compared to the case where the insulator step does not overlap the center electrode step in the axial direction, the insulator step is located closer to the center electrode step, so the surface of the insulator near the center electrode step is Can further increase the amount of non-equilibrium plasma generated.

上記点火プラグにおいて、絶縁体のうち先端部を覆う被覆部は、被覆部の厚みが最小となる部位が、軸線方向において中心電極段部と重なる位置に配置されていてもよい。絶縁体の厚みが薄い部位では、絶縁体の表面電位が高くなり、非平衡プラズマが発生しやすいため、そのような部位を中心電極段部と重なる位置に配置することで、中心電極段部近傍の絶縁体の表面における非平衡プラズマの発生量を増加させることができる。 In the above spark plug, the covering portion of the insulator covering the front end portion may be disposed at a position where a portion where the thickness of the covering portion is minimum overlaps with the center electrode step in the axial direction. In a portion where the thickness of the insulator is thin, the surface potential of the insulator becomes high and non-equilibrium plasma is likely to be generated. The amount of non-equilibrium plasma generated on the surface of the insulator can be increased.

本発明の第１実施形態としての点火プラグの半断面図である。It is a half sectional view of a spark plug as a 1st embodiment of the present invention. 第１実施形態としての点火プラグの先端付近を拡大した半断面図である。It is the half sectional view which expanded the vicinity of the tip of the spark plug as a 1st embodiment. 第２実施形態としての点火プラグの先端付近を拡大した半断面図である。It is the half sectional view which expanded the vicinity of the tip of the spark plug as a 2nd embodiment.

第１実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態としての点火プラグ１０の構成を示す半断面図である。図１には、点火プラグ１０の軸線ＡＬを境界として、紙面右側に点火プラグ１０の外観の形状が図示され、紙面左側に点火プラグ１０の軸線ＡＬを通る断面の形状が図示されている。本実施形態の説明では、点火プラグ１０における図１の紙面下側を「先端側」といい、図１の紙面上側を「後端側」という。点火プラグ１０は、中心電極１００と、絶縁体２００と、主体金具３００とを備える。本実施形態では、点火プラグ１０の軸線ＡＬは、中心電極１００と、絶縁体２００と、主体金具３００などの各部材の軸線でもある。また、本実施形態の説明では、軸線ＡＬを中心とする円の径方向を「径方向」とも呼ぶ。径方向は、軸線ＡＬに垂直な方向であり、軸線ＡＬに向かう方向を径方向内側と呼び、軸線ＡＬから離れる方向を径方向外側と呼ぶ。さらに、本実施形態の説明では、軸線ＡＬを中心とする円の円周方向を、「周方向」とも呼ぶ。 A first embodiment will be described.
FIG. 1 is a half sectional view showing a configuration of a spark plug 10 as a first embodiment. FIG. 1 illustrates the external shape of the spark plug 10 on the right side of the drawing with the axis AL of the spark plug 10 as a boundary, and the cross-sectional shape passing through the axis AL of the spark plug 10 on the left side of the drawing. In the description of this embodiment, the lower side of the spark plug 10 in FIG. 1 is referred to as a “front end side”, and the upper side in FIG. The ignition plug 10 includes a center electrode 100, an insulator 200, and a metal shell 300. In the present embodiment, the axis AL of the ignition plug 10 is also the axis of each member such as the center electrode 100, the insulator 200, and the metal shell 300. In the description of the present embodiment, the radial direction of a circle centered on the axis AL is also referred to as “radial direction”. The radial direction is a direction perpendicular to the axis AL, a direction toward the axis AL is referred to as a radial inside, and a direction away from the axis AL is referred to as a radial outside. Further, in the description of the present embodiment, the circumferential direction of a circle centered on the axis AL is also referred to as “circumferential direction”.

点火プラグ１０の中心電極１００は、導電性を有する棒状の部材である。本実施形態では、中心電極１００は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするニッケル合金（例えば、インコネル６００（「ＩＮＣＯＮＥＬ」は登録商標））から主に成る。 The center electrode 100 of the ignition plug 10 is a rod-shaped member having conductivity. In the present embodiment, the center electrode 100 is mainly made of a nickel alloy containing nickel (Ni) as a main component (for example, Inconel 600 (“INCONEL” is a registered trademark)).

中心電極１００は、軸線ＡＬ方向の先端から後端に延びており、絶縁体２００の内側に設けられている。本実施形態では、中心電極１００は、シール材１６０及び端子１８０を介して絶縁体２００の後端側へと電気的に接続されている。シール材１６０は、絶縁体２００の内側に設けられ、中心電極１００と端子１８０との間を接続する導体である。端子１８０は、絶縁体２００から後端側へ突出し、外部電源（図示せず）へと接続される導体である。中心電極１００は、シール材１６０および端子１８０を介して外部電源（図示せず）から電圧の印加を受ける。本実施形態における中心電極１００の形状の詳細は、後述する。 The center electrode 100 extends from the front end to the rear end in the direction of the axis AL, and is provided inside the insulator 200. In the present embodiment, the center electrode 100 is electrically connected to the rear end side of the insulator 200 via the sealing material 160 and the terminal 180. The sealing material 160 is a conductor provided inside the insulator 200 and connecting between the center electrode 100 and the terminal 180. The terminal 180 is a conductor that protrudes from the insulator 200 toward the rear end and is connected to an external power supply (not shown). The center electrode 100 receives a voltage from an external power supply (not shown) via the sealing material 160 and the terminal 180. Details of the shape of the center electrode 100 in the present embodiment will be described later.

点火プラグ１０の絶縁体２００は、電気絶縁性を有する部材である。本実施形態では、絶縁体２００は、絶縁性材料（例えば、アルミナ）を焼成したセラミックスである。絶縁体２００は、軸線ＡＬ方向の先端側に底部２１０を有する有底筒状を成す。絶縁体２００は、中心電極１００の先端側の周囲を取り囲んでいる。本実施形態では、絶縁体２００は、軸線ＡＬを中心に延びた軸孔２９０を有する。本実施形態では、軸孔２９０には、先端側から順に、中心電極１００、シール材１６０および端子１８０が設けられている。本実施形態における絶縁体２００の形状の詳細は、後述する。 The insulator 200 of the spark plug 10 is a member having electrical insulation. In the present embodiment, the insulator 200 is a ceramic obtained by firing an insulating material (for example, alumina). The insulator 200 has a bottomed cylindrical shape having a bottom 210 on the tip side in the direction of the axis AL. The insulator 200 surrounds the periphery of the center electrode 100 on the tip side. In the present embodiment, the insulator 200 has a shaft hole 290 extending around the axis AL. In the present embodiment, the shaft hole 290 is provided with the center electrode 100, the sealing material 160, and the terminal 180 in order from the tip end side. Details of the shape of the insulator 200 in the present embodiment will be described later.

点火プラグ１０の主体金具３００は、導電性を有する部材である。本実施形態では、主体金具３００は、低炭素鋼から主に成る。主体金具３００は、軸線ＡＬ方向に延びる筒状を成す。主体金具３００は、先端側に絶縁体２００が突出する状態で絶縁体２００を保持している。また、主体金具３００は、絶縁体２００に内包された中心電極１００の先端部１１０が自身の先端よりも先端側に位置するように絶縁体２００の周囲を覆っている。本実施形態では、主体金具３００は、パッキン４１０を介して絶縁体２００を先端側から保持している。また、主体金具３００は、２つのリング４２０、４４０と、それらに挟まれた滑石粉末４３０とを介して、後端側から絶縁体２００を保持している。本実施形態では、主体金具３００は、先端部３１０と、雄ねじ部３２０と、胴部３３０と、工具係合部３４０とを有する。 The metal shell 300 of the spark plug 10 is a member having conductivity. In the present embodiment, the metal shell 300 is mainly made of low-carbon steel. The metal shell 300 has a cylindrical shape extending in the direction of the axis AL. The metal shell 300 holds the insulator 200 in a state where the insulator 200 protrudes toward the distal end. In addition, the metal shell 300 covers the periphery of the insulator 200 such that the tip 110 of the center electrode 100 included in the insulator 200 is located on the tip side of the tip of itself. In the present embodiment, the metal shell 300 holds the insulator 200 from the tip side via the packing 410. In addition, the metal shell 300 holds the insulator 200 from the rear end side via the two rings 420 and 440 and the talc powder 430 sandwiched therebetween. In the present embodiment, the metal shell 300 has a tip portion 310, a male screw portion 320, a body portion 330, and a tool engaging portion 340.

主体金具３００の先端部３１０は、主体金具３００の先端を構成する。先端部３１０の中央からは、絶縁体２００が先端側に突出する。その際、中心電極１００の先端部１１０が先端部３１０よりも先端側に位置している。 The distal end portion 310 of the metallic shell 300 constitutes the distal end of the metallic shell 300. From the center of the tip 310, the insulator 200 protrudes toward the tip. At this time, the tip portion 110 of the center electrode 100 is located on the tip side with respect to the tip portion 310.

主体金具３００の雄ねじ部３２０は、先端部３１０より後端側に形成され、雄ねじが外周に形成された円筒状の部位である。雄ねじ部３２０が内燃機関に形成された雌ねじ（図示せず）に嵌りあうことによって、点火プラグ１０は、内燃機関に固定される。本実施形態では、雄ねじ部３２０の呼び径は、Ｍ１４である。他の実施形態では、雄ねじ部３２０の呼び径は、Ｍ１４よりも小さくていもよいし（例えば、Ｍ８、Ｍ１０、Ｍ１２）、Ｍ１４よりも大きくてもよい（例えば、Ｍ１８）。 The male screw part 320 of the metal shell 300 is formed on the rear end side from the front end part 310 and is a cylindrical part having a male screw formed on the outer periphery. The spark plug 10 is fixed to the internal combustion engine by fitting the external thread 320 into a female screw (not shown) formed in the internal combustion engine. In the present embodiment, the nominal diameter of the male screw portion 320 is M14. In other embodiments, the nominal diameter of the external thread portion 320 may be smaller than M14 (for example, M8, M10, M12) or larger than M14 (for example, M18).

主体金具３００の胴部３３０は、雄ねじ部３２０より後端側に形成され、雄ねじ部３２０より径方向外側に張り出した部位である。点火プラグ１０を内燃機関に取り付けた状態で、胴部３３０は、内燃機関に対してガスケット５００を押し当てる。 The body portion 330 of the metal shell 300 is a portion formed on the rear end side of the male screw portion 320 and protrudes radially outward from the male screw portion 320. With the spark plug 10 attached to the internal combustion engine, the body 330 presses the gasket 500 against the internal combustion engine.

主体金具３００の工具係合部３４０は、胴部３３０より後端側に形成され、径方向外側に多角形状に張り出した部位である。工具係合部３４０は、点火プラグ１０を内燃機関（図示せず）に取り付けるための工具（図示せず）に係合する形状を成す。本実施形態では、工具係合部３４０の外周形状は、六角形を成す。 The tool engaging portion 340 of the metal shell 300 is a portion formed on the rear end side of the body portion 330 and protruding radially outward in a polygonal shape. The tool engagement portion 340 has a shape that engages with a tool (not shown) for attaching the spark plug 10 to an internal combustion engine (not shown). In the present embodiment, the outer peripheral shape of the tool engaging portion 340 has a hexagonal shape.

図２には、点火プラグ１０の先端側における詳細構成が図示されている。点火プラグ１０の中心電極１００は、主体金具３００の先端よりも先端側に位置する先端部１１０を備えている。先端部１１０は、先端側に向かって外径が縮径している。これによって、先端部１１０には、１つの中心電極段部１２０が形成されている。 FIG. 2 shows a detailed configuration on the tip side of the ignition plug 10. The center electrode 100 of the spark plug 10 has a tip portion 110 located on the tip side of the tip of the metal shell 300. The outer diameter of the distal end portion 110 is reduced toward the distal end side. Thus, one center electrode step 120 is formed at the tip 110.

中心電極段部１２０は、径方向外側に膨らむ第１変曲部１２１と径方向内側に窄む第２変曲部１２２とが連なって構成されている。なお、本実施例において、中心電極段部１２０は、第１変曲部１２１と第２変曲部１２２とが直接連なることで形成されている。 The center electrode step 120 includes a first inflection portion 121 swelling radially outward and a second inflection portion 122 narrowing radially inward. In this embodiment, the center electrode step 120 is formed by directly connecting the first inflection portion 121 and the second inflection portion 122.

点火プラグ１０の絶縁体２００は、主体金具３００の先端よりも先端側に位置し、中心電極１００の先端部１１０を覆う被覆部２２０を備えている。被覆部２２０は、先端側に向かって外径が縮径している。被覆部２２０は、自身の一部の外径が縮径している。これによって、被覆部２２０には、絶縁体段部２３０が形成されている。絶縁体段部２３０は、軸線の径方向外側に膨らむ第３変曲部２３１と、径方向内側に窄む第４変曲部２３２とが連なって形成されている。なお、本実施例において、絶縁体段部２３０は、第３変曲部２３１と第４変曲部２３２とが直接連なることで形成されている。 The insulator 200 of the spark plug 10 is provided with a covering portion 220 that is located closer to the distal end than the distal end of the metal shell 300 and covers the distal end 110 of the center electrode 100. The outer diameter of the coating portion 220 is reduced toward the distal end. The outer diameter of a part of the coating part 220 is reduced. Thus, the insulator step 230 is formed in the covering 220. The insulator step 230 includes a third inflection portion 231 bulging radially outward of the axis and a fourth inflection portion 232 narrowing radially inward. In this embodiment, the insulator step 230 is formed by directly connecting the third inflection part 231 and the fourth inflection part 232.

本実施例において、絶縁体段部２３０は、軸線ＡＬ方向において中心電極段部１２０と重なる位置に配置されている。絶縁体段部２３０は、軸線ＡＬ方向において中心電極１００の先端部１１０と重なる位置に配置されている。 In the present embodiment, the insulator step 230 is arranged at a position overlapping the center electrode step 120 in the direction of the axis AL. The insulator stepped portion 230 is arranged at a position overlapping the tip end portion 110 of the center electrode 100 in the direction of the axis AL.

また、本実施例において、被覆部２２０は、中心電極段部１２０と軸線ＡＬ方向において重なる絶縁体段部２３０（具体的には、第４変曲部２３２）において、他の部位と比較して、厚みが小さくなっている。つまり、被覆部２２０の厚みが最小となる部位が、軸線ＡＬ方向において中心電極段部１２０と重なる位置に配置されている。 Further, in the present embodiment, the covering portion 220 is compared with other portions in the insulator step portion 230 (specifically, the fourth inflection portion 232) overlapping the center electrode step portion 120 in the direction of the axis AL. , The thickness is small. In other words, the portion where the thickness of the covering portion 220 is minimum is arranged at a position overlapping the center electrode step portion 120 in the direction of the axis AL.

本実施形態において、中心電極１００の先端部１１０は、先端側に向かって外径が縮径してなり、径方向外側に膨らむ第１変曲部１２１と径方向内側に窄む第２変曲部１２２とが連なる中心電極段部１２０を有している。一般的に、変曲部には電界が集中しやすいことが知られている。そこで、点火プラグ１０によれば、第１変曲部１２１と第２変曲部１２２とを有する中心電極段部１２０を中心電極１００の先端部１１０に設けると共に、中心電極１００の先端部１１０が絶縁体２００に覆われているため、絶縁体２００の表面のうち中心電極１００の変曲部１２１、１２２近傍では、他の部位と比較して、多くの非平衡プラズマが発生する。その上、この絶縁体２００に覆われた中心電極１００の先端部１１０を主体金具３００よりも先端側に配置することで、燃焼室により近い位置に、多くの非平衡プラズマを発生させることができ、その結果、そのエネルギーを効率よく着火に利用することができる。 In the present embodiment, the distal end portion 110 of the center electrode 100 has a first inflection portion 121 whose outer diameter decreases toward the distal end side and expands radially outward and a second inflection portion narrows radially inward. There is a center electrode step 120 connected to the section 122. Generally, it is known that an electric field tends to concentrate on an inflection portion. Therefore, according to the ignition plug 10, the center electrode step 120 having the first inflection portion 121 and the second inflection portion 122 is provided at the tip 110 of the center electrode 100, and the tip 110 of the center electrode 100 is Since it is covered with the insulator 200, more non-equilibrium plasma is generated in the vicinity of the inflection portions 121 and 122 of the center electrode 100 on the surface of the insulator 200 than in other portions. In addition, by disposing the distal end portion 110 of the center electrode 100 covered with the insulator 200 on the distal end side with respect to the metal shell 300, a large amount of non-equilibrium plasma can be generated closer to the combustion chamber. As a result, the energy can be efficiently used for ignition.

上記第１実施形態では、先端部１１０は、１つの中心電極段部を備えている。点火プラグ１０によれば、電界が集中する変曲部１２１、１２２を備える中心電極段部１２０が一か所であるため、中心電極段部が複数設けられている場合と比較して、一定電圧が供給される場合における１つの中心電極段部１２０に集中した電界が、他の中心電極段部へ分散されることなく、その強さが維持される。その結果、１つの中心電極段部の近傍における絶縁体表面での非平衡プラズマの発生量を維持することができる。これによって、主体金具３００よりも先端側における絶縁体２００のうち特定の箇所に、着火をするのに十分な量の非平衡プラズマを偏って発生させることができるため、例えば、そのような１つの中心電極段部１２０を、中心電極１００の先端部１１０のより先端側に（より燃焼室側に）設けることで、非平衡プラズマのエネルギーを効率よく着火に利用することができる。 In the first embodiment, the distal end portion 110 includes one center electrode step. According to the spark plug 10, since the center electrode step 120 including the inflection portions 121 and 122 where the electric field is concentrated is located at one place, the constant voltage is lower than when a plurality of center electrode steps are provided. Is supplied, the electric field concentrated on one center electrode step 120 is not dispersed to another center electrode step, and the strength is maintained. As a result, the amount of non-equilibrium plasma generated on the insulator surface in the vicinity of one center electrode step can be maintained. Thereby, a non-equilibrium plasma of a sufficient amount to ignite can be unevenly generated in a specific portion of the insulator 200 on the distal end side of the metal shell 300. By providing the center electrode step 120 closer to the tip of the tip 110 of the center electrode 100 (toward the combustion chamber), the energy of the non-equilibrium plasma can be efficiently used for ignition.

上記第１実施形態では、絶縁体２００のうち先端部１１０を覆う被覆部２２０は、一部の外径が縮径してなり、被覆部２２０について軸線を通る断面を見たときに、軸線ＡＬの径方向外側に膨らむ第３変曲部２３１と径方向内側に窄む第４変曲部２３２とが連なる絶縁体段部２３０を備えてもよい。点火プラグ１０によれば、中心電極１００の先端部１１０に設けた中心電極段部１２０だけでなく、第３変曲部２３１と第４変曲部２３２とを有する絶縁体段部２３０を、中心電極１００の先端部１１０を覆う被覆部２２０に設けているため、絶縁体２００の表面のうち被覆部２２０の変曲部近傍では、他の部位と比較して、多くの非平衡プラズマが発生する。その上、被覆部２２０が主体金具３００よりも先端側に存在することで、燃焼室側でさらに多くの非平衡プラズマを発生させることができ、その結果、そのエネルギーを効率よく着火に利用することができる。 In the first embodiment, the coating portion 220 of the insulator 200 that covers the distal end portion 110 has a partially reduced outer diameter, and when the cross section of the coating portion 220 passing through the axis is viewed, the axis AL May be provided with an insulator step portion 230 in which a third inflection portion 231 bulging radially outward and a fourth inflection portion 232 narrowing radially inward are connected. According to the spark plug 10, not only the center electrode step 120 provided at the tip 110 of the center electrode 100 but also the insulator step 230 having the third inflection part 231 and the fourth inflection part 232 Since it is provided on the covering portion 220 that covers the tip portion 110 of the electrode 100, more non-equilibrium plasma is generated near the inflection portion of the covering portion 220 on the surface of the insulator 200 as compared with other portions. . In addition, the presence of the coating portion 220 on the tip side of the metal shell 300 can generate more non-equilibrium plasma on the combustion chamber side, and as a result, the energy can be efficiently used for ignition. Can be.

上記第１実施形態では、絶縁体段部２３０は、少なくとも一部が軸線ＡＬ方向において中心電極１００の先端部１１０と重なる位置に配置されてもよい。絶縁体段部２３０が軸線ＡＬ方向において中心電極１００に重ならない場合と比較して、絶縁体段部２３０が中心電極段部１２０に近い位置に配置されるため、中心電極段部１２０近傍の絶縁体２００の表面における非平衡プラズマの発生量をさらに増加させることができる。 In the first embodiment, the insulator stepped portion 230 may be arranged at a position where at least a part thereof overlaps the tip portion 110 of the center electrode 100 in the direction of the axis AL. Compared to the case where the insulator stepped portion 230 does not overlap the center electrode 100 in the direction of the axis AL, the insulator stepped portion 230 is arranged at a position closer to the center electrode stepped portion 120. The amount of non-equilibrium plasma generated on the surface of the body 200 can be further increased.

上記第１実施形態では、絶縁体段部２３０は、少なくとも一部が軸線ＡＬ方向において中心電極段部１２０と重なる位置に配置されていてもよい。絶縁体段部２３０が軸線ＡＬ方向において中心電極段部１２０に重ならない場合と比較して、絶縁体段部２３０が中心電極段部１２０にさらに近い位置に配置されるため、中心電極段部１２０近傍の絶縁体２００の表面における非平衡プラズマの発生量をさらに増加させることができる。 In the first embodiment, the insulator step 230 may be arranged at a position where at least a part thereof overlaps the center electrode step 120 in the direction of the axis AL. As compared with the case where the insulator step 230 does not overlap the center electrode step 120 in the direction of the axis AL, the insulator step 230 is arranged at a position closer to the center electrode step 120. The amount of non-equilibrium plasma generated on the surface of the nearby insulator 200 can be further increased.

上記第１実施形態では、被覆部２２０の厚みが最小となる部位が、軸線方向において中心電極段部１２０と重なる位置に配置されている。絶縁体の厚みが薄い部位では、絶縁体の表面電位が高くなり、非平衡プラズマが発生しやすいため、そのような部位を中心電極段部１２０と重なる位置に配置することで、中心電極段部１２０近傍の絶縁体２００の表面における非平衡プラズマの発生量を増加させることができる。 In the first embodiment, the portion where the thickness of the covering portion 220 is minimum is arranged at a position overlapping the center electrode step portion 120 in the axial direction. In a portion where the thickness of the insulator is thin, the surface potential of the insulator becomes high, and non-equilibrium plasma is easily generated. Therefore, such a portion is arranged at a position overlapping with the center electrode step 120, so that the center electrode step The amount of non-equilibrium plasma generated on the surface of the insulator 200 near 120 can be increased.

次に、第２実施形態について説明する。
図３には、第２実施形態の点火プラグ１０Ｂの先端側における半断面図を示す。第２実施形態の点火プラグ１０Ｂは、一端部６１０が主体金具３００の先端部３１０に接続される接地電極６００を備えている点を除いて、第１実施形態の点火プラグ１０と同じ構成である。 Next, a second embodiment will be described.
FIG. 3 shows a half cross-sectional view at the tip end side of a spark plug 10B according to a second embodiment. The spark plug 10B of the second embodiment has the same configuration as the spark plug 10 of the first embodiment except that one end 610 is provided with a ground electrode 600 connected to the distal end 310 of the metal shell 300. .

上記第２実施形態において、接地電極６００の他端部６２０は、中心電極段部１２０が形成された位置において、絶縁体２００と放電ギャップを形成している。中心電極段部１２０近傍の絶縁体２００の表面では、多くの非平衡プラズマが発生するため、その近傍で放電ギャップを形成することで、非平衡プラズマのエネルギーをより効率的に着火に利用することができる。 In the second embodiment, the other end 620 of the ground electrode 600 forms a discharge gap with the insulator 200 at the position where the center electrode step 120 is formed. Since a large amount of non-equilibrium plasma is generated on the surface of the insulator 200 near the center electrode step 120, a discharge gap is formed near the non-equilibrium plasma so that the energy of the non-equilibrium plasma can be more efficiently used for ignition. Can be.

第１実施形態や第２実施形態では、絶縁体２００の被覆部２２０は、先端側に向かうにつれて縮径している。しかしながら、被覆部２２０は、コルゲーション形状を成してもよい。この場合、コルゲーションの一組の凸部と凹部とが絶縁体段部２３０に相当し、コルゲーションの凸部が第３変曲部に相当し、凹部が第４変曲部に相当する。また、被覆部２２０には、絶縁体段部２３０が形成されなくてもよい。 In the first embodiment and the second embodiment, the diameter of the covering portion 220 of the insulator 200 decreases toward the distal end. However, the covering part 220 may have a corrugated shape. In this case, one set of the corrugations corresponds to the insulator step 230, the corrugations correspond to the third inflection portion, and the concavities correspond to the fourth inflection portion. In addition, the insulator 220 may not be formed on the cover 220.

中心電極段部１２０は、第１変曲部１２１と第２変曲部１２２とが直接連なることで形成されている。しかしながら、中心電極段部１２０は、第１変曲部１２１と第２変曲部１２２とが、略一定の割合で縮径する直線部を介して連なることで形成されていてもよい。 The center electrode step 120 is formed by directly connecting the first inflection portion 121 and the second inflection portion 122. However, the center electrode step 120 may be formed by connecting the first inflection portion 121 and the second inflection portion 122 via a linear portion whose diameter is reduced at a substantially constant rate.

絶縁体段部２３０は、第３変曲部２３１と第４変曲部２３２とが直接連なることで形成されている。しかしながら、絶縁体段部２３０は、第３変曲部２３１と第４変曲部２３２とが、略一定の割合で縮径する直線部を介して連なることで形成されていてもよい。 The insulator step portion 230 is formed by directly connecting the third inflection portion 231 and the fourth inflection portion 232. However, the insulator step portion 230 may be formed by connecting the third inflection portion 231 and the fourth inflection portion 232 via a linear portion whose diameter is reduced at a substantially constant ratio.

中心電極１００の先端部１１０には、１つの中心電極段部１２０が形成されている。しかしながら、先端部１１０には、複数の中心電極段部１２０が形成されていてもよい。その際、複数の中心電極段部１２０は、先端部１１０に一様に設けられるのではなく、特定の箇所に集中して設けられることが好ましい。例えば、軸線ＡＬ方向において絶縁体段部２３０と重なる位置にのみ複数設けられることが好ましい。 One center electrode step 120 is formed at the tip 110 of the center electrode 100. However, a plurality of center electrode steps 120 may be formed on the tip 110. At this time, it is preferable that the plurality of center electrode step portions 120 are not provided uniformly on the distal end portion 110 but are provided in a concentrated manner at a specific location. For example, it is preferable that a plurality of insulators are provided only at positions overlapping with the insulator steps 230 in the direction of the axis AL.

被覆部２２０は、厚みが最小となる部位が絶縁体段部２３０のうち第４変曲部２３２に設けられている。しかしながら、被覆部２２０の厚みが最小となる部位が、第３変曲部２３１に設けられてもよい。また、被覆部２２０の厚みが最小となる部位は、中心電極段部１２０と軸線方向において重なる位置であれば、絶縁体２００の形状によらず、どの部位に設けられてもよい。 In the covering portion 220, the portion having the minimum thickness is provided in the fourth inflection portion 232 of the insulator step portion 230. However, a portion where the thickness of the covering portion 220 is minimized may be provided in the third inflection portion 231. In addition, the portion where the thickness of the covering portion 220 is minimum may be provided at any portion regardless of the shape of the insulator 200 as long as the portion overlaps the center electrode step portion 120 in the axial direction.

第２実施形態において、接地電極６００は１つのみ設けられていたが、複数設けられてもよい。例えば、複数の接地電極６００を、主体金具３００の先端部３１０に周方向において等間隔に接続して設けてもよい。 In the second embodiment, only one ground electrode 600 is provided, but a plurality of ground electrodes 600 may be provided. For example, a plurality of ground electrodes 600 may be connected to the distal end portion 310 of the metal shell 300 at equal intervals in the circumferential direction.

本発明は、上述した実施形態、実施例および変形例に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、実施形態、実施例および変形例における技術的特徴のうち、発明の概要の欄に記載した各形態における技術的特徴に対応するものは、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えおよび組み合わせを行うことが可能である。また、本明細書中に必須なものとして説明されていない技術的特徴については、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and modified examples, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, among the technical features in the embodiments, examples, and modifications, those corresponding to the technical features in each mode described in the Summary of the Invention section are for solving some or all of the above-described problems. Alternatively, in order to achieve some or all of the effects described above, replacement and combination can be appropriately performed. Further, technical features that are not described as essential in the present specification can be deleted as appropriate.

１０，１０Ｂ…点火プラグ
１００…中心電極
１１０…先端部
１６０…シール材
１８０…端子
２００…絶縁体
２１０…底部
２２０…被覆部
２９０…軸孔
３００…主体金具
３１０…先端部
３２０…雄ねじ部
３３０…胴部
３４０…工具係合部
４１０…パッキン
４２０…リング
４３０…滑石粉末
４４０…リング
５００…ガスケット
６００…接地電極
６１０…一端部
６２０…他端部 10, 10B ... spark plug
100 ... Center electrode
110: Tip 160: Sealing material
180 ... terminal
200 ... insulator
210 ... bottom
220 ... Coating part
290: Shaft hole
300: metal shell
310 ... tip
320 ... male thread
330 ... trunk
340: Tool engaging part
410… Packing
420… Ring
430: talc powder
440… Ring
500 ... Gasket
600: ground electrode 610: one end 620: other end

Claims

A rod-shaped center electrode extending from the front end in the axial direction to the rear end and surrounding at least the periphery of the front end of the center electrode, and a bottomed cylindrical insulator having a bottom on the front end side in the axial direction,
A cylindrical metal shell that covers the periphery of the insulator so that the tip of the center electrode is located closer to the tip than the tip of the center electrode,
The distal end of the center electrode has an outer diameter reduced toward the distal end,
When the section of the tip of the center electrode passing through the axis is viewed, a first inflection portion bulging outward in the radial direction and a second inflection portion narrowing inward in the radial direction are connected to each other. A spark plug characterized by the above.

The spark plug according to claim 1, wherein the tip portion includes one center electrode step.

One end includes a ground electrode connected to the metal shell,
3. The spark plug according to claim 1, wherein the other end of the ground electrode forms a discharge gap with the insulator at a position where the center electrode step is formed. 4.

The covering portion of the insulator covering the tip portion has a reduced outer diameter in part,
When the cross section passing through the axis of the covering portion is viewed, an insulating step portion is provided in which a third inflection portion expanding radially outward and a fourth inflection portion narrowing radially inward continue. The spark plug according to any one of claims 1 to 3, wherein:

The spark plug according to claim 4, wherein the insulator step portion is arranged at a position where at least a part thereof overlaps the center electrode in the axial direction.

The spark plug according to claim 5, wherein the insulator step portion is disposed at a position at least partially overlapping the center electrode step portion in the axial direction.

7. The coating portion of the insulator covering the tip portion, wherein a portion where the thickness of the coating portion is minimized is arranged at a position overlapping the center electrode step in the axial direction. 8. Spark plug described in Crab