JP6739482B2 - 点火プラグ - Google Patents

Description

本発明は、点火プラグに関するものである。

従来から、ガソリンエンジンやガスエンジン等の内燃機関に、点火プラグが用いられている。点火プラグとして、例えば、副燃焼空間を有する点火プラグが提案されている（例えば、特許文献１）。この点火プラグでは、主体金具の先端部に固定されたキャップ内に副燃焼空間が形成されている。キャップには、副燃焼空間と外部とを連通する孔が設けられている。副燃焼空間内には、キャップの孔を通じて、燃料ガスが導入される。また、副燃焼空間内に中心電極と接地電極が配置されている。中心電極と接地電極とによって形成される間隙で発生した火花は、副燃焼空間内に導入された燃料ガスに着火する。そして、火炎が、キャップの孔を通じて外部、すなわち、内燃機関の燃焼室に噴出することによって、燃焼室内の燃料ガスが燃焼する。

特開２０１５−１３０３０２号

しかしながら、上記技術では、副燃焼空間内で発生する熱損失および圧力損失の低減について十分に工夫されているとは言えなかった。このために、副燃焼空間内で発生する熱損失および圧力損失が過度に大きくなり、点火プラグが十分な着火性能（例えば、燃焼の安定性）が得られない可能性があった。

本発明の主な利点は、副燃焼空間を有する点火プラグの着火性能を向上することである。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。

［適用例１］軸線の方向に延び、第１放電面を有する中心電極と、
前記軸線の方向に延びる軸孔を有し前記軸孔の先端側に前記中心電極が配置される絶縁体と、
前記絶縁体の外周に配置される筒状の主体金具と、
前記第１放電面と前記軸線の方向に対向し、前記第１放電面との間に間隙を形成する第２放電面を有する接地電極と、
前記主体金具の先端部に接続され、前記主体金具の先端側の開口を覆うことで、前記間隙が配置される副燃焼空間を区画するキャップと、
を備え、
前記キャップには、前記副燃焼空間と外部とを連通する１個以上の貫通孔が形成される点火プラグであって、
前記１個以上の貫通孔のうちの少なくとも１個の特定貫通孔の前記副燃焼空間側の開口の重心と、前記軸線と、を含む断面において、
前記軸線と垂直な方向における前記第１放電面と前記第２放電面との両方が存在する範囲の中心を通り、前記軸線と平行な直線を、第１直線とし、
前記第１直線と前記第１放電面との交点と、前記第１直線と前記第２放電面との交点と、を結んだ線分の中点を、特定点とし、
前記特定点を起点とし、前記第１直線よりも前記特定貫通孔側で前記中心電極に接する半直線を第１接線とし、
前記特定点を起点とし、前記第１直線よりも前記特定貫通孔側で前記接地電極に接する半直線を第２接線とし、
前記特定点を起点とし、前記特定貫通孔側に延びる半直線であり、前記軸線に垂直な半直線を第２直線とするとき、
前記第２直線と前記第２接線とがなす第２角は、前記第２直線と前記第１接線とがなす第１角よりも大きく、
前記特定貫通孔の前記副燃焼空間側の開口の少なくとも一部は、前記第２角の範囲内に位置していることを特徴とする、点火プラグ。

上記構成によれば、第２角は第１角よりも大きいので、火炎が点火プラグよりも先端側に向かって噴出されやすい。さらに、特定貫通孔の副燃焼空間側の開口の少なくとも一部は、第２角の範囲内に位置しているので、間隙にて発生した火花を起点として拡大し、特定貫通孔から噴出される火炎が、接地電極によって遮られることを抑制できる。この結果、火炎が接地電極と接触することで発生する熱損失および圧力損失を低減できる。したがって、点火プラグの着火性能を向上することができる。

［適用例２］適用例１に記載の点火プラグであって、
前記断面において、
前記特定貫通孔の全体が、前記第１角と前記第２角とを併せた範囲内に位置していることを特徴とする、点火プラグ。

上記構成によれば、特定貫通孔から噴出される火炎が、接地電極によって遮られることをより効果的に抑制できる。この結果、点火プラグの着火性能をさらに向上することができる。

［適用例３］適用例２に記載の点火プラグであって、
前記断面において、
前記特定貫通孔の全体が、前記第２角の範囲内に位置していることを特徴とする、点火プラグ。

上記構成によれば、火炎が点火プラグよりも先端側に向かって特に噴出されやすい。この結果、点火プラグの着火性能を特に向上することができる。

［適用例４］適用例１〜３のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記キャップは、複数個の前記特定貫通孔を有することを特徴とする、点火プラグ。

上記構成によれば、複数個の特定貫通孔から火炎が噴出されるので、さらに、点火プラグの着火性能を向上することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、点火プラグや点火プラグを用いた点火装置、その点火プラグを搭載する内燃機関等の態様で実現することができる。

本実施形態の点火プラグ１００の断面図である。 点火プラグ１００の先端近傍を軸線ＡＸに沿って先端側から後端方向ＢＤに向かって見た図である。 図２に破線Ａ−Ａで示す面で点火プラグ１００の先端の近傍を切断した断面ＣＦ１を示す図である。 図３に示す矩形範囲ＳＡを拡大して示す図である。 図２に破線Ｂ−Ｂで示す面で点火プラグ１００の先端の近傍を切断した断面ＣＦ２を示す図である。 変形例の説明図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．点火プラグの構成：
図１は本実施形態の点火プラグ１００の断面図である。軸線ＡＸと平行な方向（図１の上下方向）を軸線方向とも呼ぶ。軸線ＡＸを中心とし、軸線ＡＸと垂直な面上の円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、当該円の周方向を、単に「周方向」とも呼ぶ。図１における下方向を先端方向ＦＤと呼び、上方向を後端方向ＢＤとも呼ぶ。図１における下側を点火プラグ１００の先端側と呼び、図１における上側を点火プラグ１００の後端側と呼ぶ。

点火プラグ１００は、上述したように内燃機関に取り付けられ、内燃機関の燃焼室内の燃料ガスに着火するために用いられる。点火プラグ１００は、絶縁体１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子電極４０と、内側主体金具５０と外側主体金具６０とからなる主体金具２と、抵抗体７０と、導電性のシール部材８０Ａ、８０Ｂと、キャップ９０と、を備える。

絶縁体１０は、軸線ＡＸに沿って延び、絶縁体１０を貫通する貫通孔である軸孔１２を有する略円筒状の部材である。絶縁体１０は、例えば、アルミナ等のセラミックスを用いて形成されている。絶縁体１０は、鍔部１９と、後端側胴部１８と、先端側胴部１７と、縮外径部１５と、脚長部１３と、を備えている。

鍔部１９は、絶縁体１０における軸線方向の略中央に位置する部分である。後端側胴部１８は、鍔部１９よりも後端側に位置し、鍔部１９の外径よりも小さな外径を有している。先端側胴部１７は、鍔部１９よりも先端側に位置し、後端側胴部１８の外径よりも小さな外径を有している。脚長部１３は、先端側胴部１７よりも先端側に位置し、先端側胴部１７の外径よりも小さな外径を有している。脚長部１３の外径は、先端側ほど縮径されている。脚長部１３の先端側の部分は、内側主体金具５０の先端面よりも先端側に突出している。縮外径部１５は、脚長部１３と先端側胴部１７との間に形成され、後端側から先端側に向かって外径が縮径した部分である。

絶縁体１０は、内周側の構成の観点でみると、後端側に位置する大内径部１２Ｌと、大内径部１２Ｌよりも先端側に位置し、大内径部１２Ｌよりも内径が小さな小内径部１２Ｓと、縮内径部１６と、を備えている。縮内径部１６は、大内径部１２Ｌと小内径部１２Ｓとの間に形成され、後端側から先端側に向かって内径が縮径した部分である。縮内径部１６の軸線方向の位置は、本実施形態では、先端側胴部１７の先端側の部分の位置である。

内側主体金具５０は、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼材）で形成される円筒状の金具である。内側主体金具５０には、軸線ＡＸに沿って貫通する貫通孔５９が形成されている。内側主体金具５０は、絶縁体１０の径方向の周囲（すなわち、外周）に配置されている。すなわち、内側主体金具５０の貫通孔５９内に、絶縁体１０が挿入・保持されている。絶縁体１０の先端は、内側主体金具５０の先端よりも先端側に突出している。絶縁体１０の後端は、内側主体金具５０の後端よりも後端側に突出している。

内側主体金具５０は、プラグレンチが係合する六角柱形状の工具係合部５１と、外側主体金具６０に取り付けるための雄ネジが形成された取付ネジ部５２と、工具係合部５１と取付ネジ部５２との間に形成された鍔状の座部５４と、を備えている。取付ネジ部５２の呼び径は、例えば、Ｍ８〜Ｍ１４である。

内側主体金具５０の取付ネジ部５２と座部５４との間には、金属製の環状の内側ガスケット５Ａが嵌挿されている。内側ガスケット５Ａは、外側主体金具６０の座部６４（後述）と、内側主体金具５０の座部５４と、の隙間を封止する。

内側主体金具５０は、さらに、工具係合部５１の後端側に設けられた薄肉の加締部５３と、座部５４と工具係合部５１との間に設けられた薄肉の圧縮変形部５８と、を備えている。内側主体金具５０における工具係合部５１から加締部５３に至る部位の内周面と、絶縁体１０の後端側胴部１８の外周面と、の間に形成される環状の領域には、環状の線パッキン６、７が配置されている。当該領域における２つの線パッキン６、７の間には、タルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３の後端は、径方向内側に折り曲げられて、絶縁体１０の外周面に固定されている。内側主体金具５０の圧縮変形部５８は、製造時において、絶縁体１０の外周面に固定された加締部５３が先端側に押圧されることにより、圧縮変形する。圧縮変形部５８の圧縮変形によって、線パッキン６、７およびタルク９を介し、絶縁体１０が内側主体金具５０内で先端側に向け押圧される。環状の板パッキン８を介して、内側主体金具５０の内周で取付ネジ部５２の位置に形成された段部５６（金具側段部）によって、絶縁体１０の縮外径部１５（絶縁体側段部）が押圧される。この結果、内燃機関の燃焼室内のガスが、内側主体金具５０と絶縁体１０との隙間から外部に漏れることが、板パッキン８によって防止される。

外側主体金具６０は、内側主体金具５０と同様の導電性の金属材料で形成された円筒状の金具である。外側主体金具６０には、軸線ＡＸに沿って貫通する貫通孔６９が形成されている。外側主体金具６０は、内側主体金具５０の座部５４よりも先端側において、内側主体金具５０の周囲（すなわち、外周）に配置されている。外側主体金具６０の内周面には、雌ネジ６６が形成されている。内側主体金具５０の取付ネジ部５２に形成された雄ネジは、雌ネジ６６と係合している。これによって、外側主体金具６０の貫通孔６９内に、内側主体金具５０の座部５４より先端側の部分が挿入・保持されている。

外側主体金具６０は、取付ネジ部６２と、取付ネジ部６２よりも後端側の座部６４と、を備えている。取付ネジ部６２の呼び径は、例えば、Ｍ１０〜Ｍ１８である。取付ネジ部６２の外周面には、内燃機関のエンジンヘッド（図示省略）に点火プラグ１００を固定するための雄ネジが形成されている。

外側主体金具６０の取付ネジ部６２と座部６４との間には、金属製の環状の外側ガスケット５Ｂが嵌挿されている。外側ガスケット５Ｂは、点火プラグ１００が内燃機関に取り付けられた際に、点火プラグ１００と内燃機関（エンジンヘッド）との隙間を封止する。

外側主体金具６０の先端部６１には、外側主体金具６０および内側主体金具５０の先端側の開口６０ｏ、５０ｏを覆うキャップ９０が形成されている。キャップ９０の構成については後述する。キャップ９０によって、後述する間隙Ｇが配置される副燃焼空間ＢＳが区画・形成されている。

キャップ９０は、耐腐食性と耐熱性が高い金属、例えば、ニッケル（Ｎｉ）またはＮｉを主成分とする合金（例えば、ＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１）、タングステンで形成されている。本実施形態では、外側主体金具６０がＮｉ合金で形成され、キャップ９０は、外側主体金具６０と一体に形成されている。これに代えて、キャップ９０は、外側主体金具６０とは別部材で形成され、外側主体金具６０の先端に溶接によって接合されていても良い。

中心電極２０は、軸線ＡＸに沿って延びる棒状の部材である。中心電極２０は、耐腐食性と耐熱性が高い金属、例えば、ニッケル（Ｎｉ）またはＮｉを主成分とする合金（例えば、ＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１）を用いて形成されている。中心電極２０は、中心電極２０は、ＮｉまたはＮｉ合金で形成された母材と、該母の内部に埋設された芯部と、を含む２層構造を有しても良い。この場合には、芯部は、例えば、母材よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主成分とする合金で形成される。中心電極２０は、絶縁体１０の軸孔１２の内部の先端側の部分に保持されている。すなわち、中心電極２０の後端側は、軸孔１２内に配置されている。脚部２５の先端側の面は、後述する接地電極３０の第２放電面３０Ｓとの間に間隙Ｇを形成する第１放電面２０Ｓである。

中心電極２０は、図１に示すように、軸線方向の所定の位置に設けられた鍔部２４と、鍔部２４よりも後端側の部分である頭部２３（電極頭部）と、鍔部２４よりも先端側の部分である脚部２５（電極脚部）と、を備えている。鍔部２４は、絶縁体１０の縮内径部１６によって、先端側から支持されている。すなわち、中心電極２０は、縮内径部１６に係止されている。このように、中心電極２０の後端側は、軸孔１２（小内径部１２Ｓ）内に配置されている。脚部２５の先端側は、絶縁体１０の先端よりも先端側に突出している。

端子電極４０は、軸線方向に延びる棒状の部材である。端子電極４０は、絶縁体１０の軸孔１２に後端側から挿通され、軸孔１２内において、中心電極２０よりも後端側に位置している。端子電極４０は、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼）で形成され、端子電極４０の表面には、例えば、防食のために、Ｎｉなどのめっきが形成されている。

端子電極４０は、軸線方向の所定位置に形成された鍔部４２（端子顎部）と、鍔部４２よりも後端側に位置するキャップ装着部４１と、鍔部４２よりも先端側の脚部４３（端子脚部）と、を備えている。端子電極４０のキャップ装着部４１は、絶縁体１０よりも後端側に露出している。端子電極４０の脚部４３は、絶縁体１０の軸孔１２に挿入されている。キャップ装着部４１には、高圧ケーブル（図示外）が接続されたプラグキャップが装着され、放電を発生するための高電圧が印加される。

抵抗体７０は、絶縁体１０の軸孔１２内において、端子電極４０の先端と中心電極２０の後端との間に、配置されている。抵抗体７０は、例えば、１ＫΩ以上の抵抗値（例えば、５ＫΩ）を有し、火花発生時の電波ノイズを低減する機能を有する。抵抗体７０は、例えば、主成分であるガラス粒子と、ガラス以外のセラミック粒子と、導電性材料と、を含む組成物で形成されている。

軸孔１２内における、抵抗体７０と中心電極２０との隙間は、導電性のシール部材８０Ａによって埋められている。抵抗体７０と端子電極４０との隙間は、シール部材８０Ｂによって埋められている。すなわち、シール部材８０Ａは、中心電極２０と抵抗体７０とにそれぞれ接触し、中心電極２０と抵抗体７０とを離間している。シール部材８０Ｂは、抵抗体７０と端子電極４０にそれぞれ接触し、抵抗体７０と端子電極４０とを離間している。このように、シール部材８０Ａ、８０Ｂは、中心電極２０と端子電極４０とを、抵抗体７０を介して、電気的、かつ、物理的に、接続している。シール部材８０Ａ、８０Ｂは、導電性を有する材料、例えば、Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系等のガラス粒子と金属粒子（Ｃｕ、Ｆｅなど）とを含む組成物で形成されている。

接地電極３０は、図１に示すように、断面が四角形の棒状体である。接地電極３０は、両端部として、接続端部３２と、接続端部３２の反対側に位置する自由端部３１と、を有している。接続端部３２は、内側主体金具５０の先端部５０ｓに、例えば、抵抗溶接によって、接合されている。これによって、主体金具２（内側主体金具５０および外側主体金具６０）と接地電極３０とは、電気的および物理的に接続される。接地電極３０の接続端部３２の近傍は、軸線ＡＸの方向に延びており、自由端部３１の近傍は、軸線ＡＸと垂直な方向に延びている。棒状の接地電極３０は、中央部分において、約９０度だけ湾曲している。

接地電極３０は、耐腐食性と耐熱性が高い金属、ＮｉまたはＮｉを主成分とする合金（例えば、ＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１）を用いて形成されている。接地電極３０は、中心電極２０と同様に、母材と、母材よりも熱伝導性が高い金属（例えば、銅）を用いて形成され、母材に埋設された芯部と、を含む２層構造を有しても良い。自由端部３１の後端側を向いた側面は、中心電極２０の第１放電面２０Ｓとの間に間隙Ｇを形成する第２放電面３０Ｓである。第１放電面２０Ｓと第２放電面３０Ｓとは、軸線ＡＸの方向に対向している。間隙Ｇは、放電が発生するいわゆる火花ギャップである。

図２は、点火プラグ１００の先端近傍を軸線ＡＸに沿って先端側から後端方向ＢＤに向かって見た図である。キャップ９０には、副燃焼空間ＢＳと外部とを連通する複数個（図２の例では４個）の貫通孔９５ａ〜９５ｄが形成されている。４個の貫通孔９５ａ〜９５ｄは、周方向に分散されて配置されている。図２には、４個の貫通孔９５ａ〜９５ｄの副燃焼空間ＢＳ側の開口９５ａｏ〜９５ｄｏの重心ＣＰａ〜ＣＰｄが図示されている。

ここで、図２において、軸線ＡＸを通り、接地電極３０の自由端部３１が延びる方向を第１方向Ｄ１とする。また、第１方向Ｄ１と垂直な方向（図２の上方向）を第２方向Ｄ２とする。４個の貫通孔９５ａ〜９５ｄは、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２と４５度の角度を成す周方向の位置に配置されている。このために、図１には、４個の貫通孔９５ａ〜９５ｄは、現れていない。

図３は、図２に破線Ａ−Ａで示す面で、点火プラグ１００の先端の近傍を切断した断面ＣＦ１を示す図である。図２の破線Ａ−Ａで示す面は、軸線ＡＸと、貫通孔９５ａの副燃焼空間ＢＳ側の開口９５ａｏの重心ＣＰａと、貫通孔９５ｂの副燃焼空間ＢＳ側の開口９５ｂｏの重心ＣＰｂと、を含む面である。

図３に示すように、キャップ９０は、略半球形状の中空の部材である。このために、副燃焼空間ＢＳは、略半球形状を有している。副燃焼空間ＢＳ内には、脚長部１３の先端側の部分と、接地電極３０と、中心電極２０の先端側の部分と、が配置されている。副燃焼空間ＢＳには、間隙Ｇが配置されている。

本実施形態では、図２、図３に示すように、本実施形態では、キャップ９０において、軸線ＡＸと交差する位置には、貫通孔は形成されていない。４個の貫通孔９５ａ〜９５ｄの軸線方向の位置は、接地電極３０の自由端部３１や間隙Ｇが位置する軸線方向の位置と、概ね等しい。

図４は、図３に示す矩形範囲ＳＡを拡大して示す図である。図４に示すように断面ＣＦ１において、中心電極２０の第１放電面２０Ｓと、接地電極３０の第２放電面３０Ｓと、の両方が存在する横方向の範囲を、放電範囲ＧＲと呼ぶ。図４における横方向の範囲は、軸線ＡＸと垂直な方向の範囲である。放電範囲ＧＲの中心点ＭＰを通り、軸線ＡＸと平行な直線を範囲中心線Ｌ１とする。本実施形態では、図４に示すように、断面ＣＦ１において、範囲中心線Ｌ１と軸線ＡＸとは一致する。範囲中心線Ｌ１と第１放電面２０Ｓとの交点ＸＰ１と、範囲中心線Ｌ１と第２放電面３０Ｓとの交点ＸＰ２と、を結んだ線分ＬＳの中点を、特定点ＳＰとする。

ここで、貫通孔９５ａの位置について、図３、図４に破線で示す３本の半直線、具体的には、中心電極側接線Ｃ１ａ、接地電極側接線Ｃ２ａ、ギャップ中心線Ｌ２ａを定義する。中心電極側接線Ｃ１ａは、特定点ＳＰを基点とし、範囲中心線Ｌ１よりも貫通孔９５ａ側で、中心電極２０と接する半直線である。接地電極側接線Ｃ２ａは、特定点ＳＰを基点とし、範囲中心線Ｌ１よりも貫通孔９５ａ側で、接地電極３０と接する半直線である。ギャップ中心線Ｌ２ａは、特定点ＳＰを基点とし、貫通孔９５ａ側に延びる半直線であり、軸線ＡＸと垂直な半直線である。図４において、点ＣＰ１ａは、中心電極側接線Ｃ１ａと中心電極２０との接点を示し、点ＣＰ２ａは、接地電極側接線Ｃ２ａと接地電極３０との接点を示す。

図３に示すように、断面ＣＦ１において、接地電極側接線Ｃ２ａとギャップ中心線Ｌ２ａとがなす第２角Ｂａは、中心電極側接線Ｃ１ａとギャップ中心線Ｌ２ａとがなす第１角Ａａより大きい。貫通孔９５ａの副燃焼空間ＢＳ側の開口９５ａｏは、第２角Ｂａの範囲内にある。また、断面ＣＦ１において、貫通孔９５ａの全体は、第２角Ｂａの範囲内にある。

同様に、貫通孔９５ｂの位置について、図３、図４に実線で示す３本の半直線、具体的には、中心電極側接線Ｃ１ｂ、接地電極側接線Ｃ２ｂ、ギャップ中心線Ｌ２ｂを定義する。中心電極側接線Ｃ１ｂは、特定点ＳＰを基点とし、範囲中心線Ｌ１よりも貫通孔９５ｂ側で、中心電極２０と接する半直線である。接地電極側接線Ｃ２ｂは、特定点ＳＰを基点とし、範囲中心線Ｌ１よりも貫通孔９５ｂ側で、接地電極３０と接する半直線である。ギャップ中心線Ｌ２ｂは、特定点ＳＰを基点とし、貫通孔９５ｂ側に延びる半直線であり、軸線ＡＸと垂直な半直線である。図４において、点ＣＰ１ｂは、中心電極側接線Ｃ１ｂと中心電極２０との接点を示し、点ＣＰ２ｂは、接地電極側接線Ｃ２ｂと接地電極３０との接点を示す。

図３に示すように、断面ＣＦ１において、接地電極側接線Ｃ２ｂとギャップ中心線Ｌ２ｂとがなす第２角Ｂｂは、中心電極側接線Ｃ１ｂとギャップ中心線Ｌ２ｂとがなす第１角Ａｂより大きい。貫通孔９５ｂの副燃焼空間ＢＳ側の開口９５ｂｏは、第２角Ｂｂの範囲内にある。また、断面ＣＦ１において、貫通孔９５ｂの全体は、第２角Ｂｂの範囲内にある。

図５は、図２に破線Ｂ−Ｂで示す面で、点火プラグ１００の先端の近傍を切断した断面ＣＦ２を示す図である。図２の破線Ｂ−Ｂで示す面は、軸線ＡＸと、貫通孔９５ｃの副燃焼空間ＢＳ側の開口９５ｃｏの重心ＣＰｃと、貫通孔９５ｄの副燃焼空間ＢＳ側の開口９５ｄｏの重心ＣＰｄと、を含む面である。

図５から解るように、断面ＣＦ２においても、断面ＣＦ１（図３）と同様の関係が満たされる。具体的には、貫通孔９５ｃの位置について、図５に破線で示す３本の半直線、具体的には、中心電極側接線Ｃ１ｃ、接地電極側接線Ｃ２ｃ、ギャップ中心線Ｌ２ｃを定義する。中心電極側接線Ｃ１ｃは、特定点ＳＰ２を基点とし、範囲中心線Ｌ１２よりも貫通孔９５ｃ側で、中心電極２０と接する半直線である。接地電極側接線Ｃ２ｃは、特定点ＳＰ２を基点とし、範囲中心線Ｌ１２よりも貫通孔９５ｃ側で、接地電極３０と接する半直線である。ギャップ中心線Ｌ２ｃは、特定点ＳＰ２を基点とし、貫通孔９５ｃ側に延びる半直線であり、軸線ＡＸと垂直な半直線である。ここで、範囲中心線Ｌ１２と特定点ＳＰ２は、断面ＣＦ１における特定点ＳＰと範囲中心線Ｌ１（図４）と同様に、断面ＣＦ２において定義される。すなわち、範囲中心線Ｌ１２は、断面ＣＦ２において、第１放電面２０Ｓと第２放電面３０Ｓとの両方が存在する横方向の範囲の中心点を通り、軸線ＡＸと平行な直線である。図５において、範囲中心線Ｌ１２と軸線ＡＸとは一致する。特定点ＳＰ２は、範囲中心線Ｌ１２と第１放電面２０Ｓとの交点と、範囲中心線Ｌ１２と第２放電面３０Ｓとの交点と、を結んだ線分の中点である。

図５に示すように、断面ＣＦ２において、接地電極側接線Ｃ２ｃとギャップ中心線Ｌ２ｃとがなす第２角Ｂｃは、中心電極側接線Ｃ１ｃとギャップ中心線Ｌ２ｃとがなす第１角Ａｃより大きい。貫通孔９５ｃの副燃焼空間ＢＳ側の開口９５ｃｏは、第２角Ｂｃの範囲内にある。また、断面ＣＦ２において、貫通孔９５ｃの全体は、第２角Ｂｃの範囲内にある。

同様に、貫通孔９５ｃの位置について、図５に実線で示す３本の半直線、具体的には、中心電極側接線Ｃ１ｄ、接地電極側接線Ｃ２ｄ、ギャップ中心線Ｌ２ｄを定義する。中心電極側接線Ｃ１ｄは、特定点ＳＰ２を基点とし、範囲中心線Ｌ１２よりも貫通孔９５ｄ側で、中心電極２０と接する半直線である。接地電極側接線Ｃ２ｄは、特定点ＳＰ２を基点とし、範囲中心線Ｌ１２よりも貫通孔９５ｄ側で、接地電極３０と接する半直線である。ギャップ中心線Ｌ２ｄは、特定点ＳＰ２を基点とし、貫通孔９５ｄ側に延びる半直線であり、軸線ＡＸと垂直な半直線である。

図５に示すように、断面ＣＦ２において、接地電極側接線Ｃ２ｄとギャップ中心線Ｌ２ｄとがなす第２角Ｂｄは、中心電極側接線Ｃ１ｄとギャップ中心線Ｌ２ｄとがなす第１角Ａｄより大きい。貫通孔９５ｄの副燃焼空間ＢＳ側の開口９５ｄｏは、第２角Ｂｄの範囲内にある。また、断面ＣＦ２において、貫通孔９５ｄの全体は、第２角Ｂｄの範囲内にある。

以上説明した本実施形態の点火プラグ１００は、以下のように動作する。点火プラグ１００は、ガスエンジンなどの内燃機関に取り付けられて使用される。所定の電源を含む点火装置（例えば、フルトランジスタ点火装置）によって、点火プラグ１００の接地電極３０と中心電極２０との間に電圧が印加される。この結果、接地電極３０と中心電極２０との間隙Ｇに、火花放電が生じる。すなわち、キャップ９０内の副燃焼空間ＢＳで火花放電が生じる。内燃機関の燃焼室内の燃料ガスが、キャップ９０の貫通孔９５ａ〜９５ｄを通って、副燃焼空間ＢＳ内に導入される。副燃焼空間ＢＳで生じた火花によって、副燃焼空間ＢＳ内の燃料ガスが点火される。点火された燃料ガスの燃焼によって生じた火炎は、キャップ９０の貫通孔９５ａ〜９５ｄを通って、外部（内燃機関の燃焼室）へと噴出される。噴出された火炎によって、内燃機関の燃焼室内の燃料ガスが点火される。この結果、特に、燃焼室の容積が比較的大きな内燃機関であっても、速やかに燃焼室内の燃料ガスの全体を燃焼させることができる。

以上説明した本実施形態の点火プラグ１００によれば、貫通孔９５ａの開口９５ａｏの重心ＣＰａと、軸線ＡＸと、を含む断面ＣＦ１において、第２角Ｂａは、第１角Ａａよりも大きく、貫通孔９５ａの開口９５ａｏは、第２角Ｂａの範囲内に位置している（図３）。この結果、第２角Ｂａが第１角Ａａよりも大きいことで、副燃焼空間ＢＳ内の火炎が貫通孔９５ａを通って点火プラグ１００よりも先端側に向かって噴出されやすい。さらに、貫通孔９５ａの開口９５ａｏは、第２角Ｂａの範囲内に位置しているので、間隙Ｇにて発生した火花を起点として拡大し、貫通孔９５ａから噴出される火炎が、接地電極３０によって遮られることを抑制できる。この結果、火炎が接地電極３０と接触することで発生する熱損失および圧力損失を低減できる。したがって、点火プラグ１００の着火性能を向上することができる。

さらに、本実施形態の点火プラグ１００によれば、断面ＣＦ１において、貫通孔９５ａの全体が、第１角Ａａと第２角Ｂａとを併せた範囲に位置している。すなわち、断面ＣＦ１において、貫通孔９５ａの後端は、中心電極側接線Ｃ１ａよりも先端側にあり、貫通孔９５ａの先端は、接地電極側接線Ｃ２ａよりも後端側にある（図３）。この結果、貫通孔９５ａから噴出される火炎が、接地電極３０によって遮られることをより効果的に抑制できる。この結果、点火プラグ１００の着火性能をさらに向上することができる。

さらに、本実施形態の点火プラグ１００によれば、断面ＣＦ１において、貫通孔９５ａの全体が、第２角Ｂａの範囲内に位置している。すなわち、断面ＣＦ１において、貫通孔９５ａの後端は、ギャップ中心線Ｌ２ａよりも先端側にあり、貫通孔９５ａの先端は、接地電極側接線Ｃ２ａよりも後端側にある（図３）。この結果、副燃焼空間ＢＳ内の火炎が貫通孔９５ａを通って点火プラグ１００よりも先端側に向かって特に噴出されやすい。この結果、点火プラグ１００の着火性能を特に向上することができる。

さらに、本実施形態の点火プラグ１００によれば、残りの貫通孔９５ｂ〜９５ｄも、貫通孔９５ａと同様の関係を満たす。すなわち、断面ＣＦ１において、第２角Ｂｂは、第１角Ａｂよりも大きく、貫通孔９５ｂの開口９５ｂｏは、第２角Ｂｂの範囲内に位置している（図３）。また、断面ＣＦ２において、第２角Ｂｃ、Ｂｄは、第１角Ａｃ、Ａｄよりもそれぞれ大きく、貫通孔９５ｃ、９５ｄの開口９５ｃｏ、９５ｄｏは、第２角Ｂｃ、Ｂｄの範囲内にそれぞれ位置している（図３）。この結果、副燃焼空間ＢＳ内の火炎が複数個の貫通孔９５ａ〜９５ｄを通って点火プラグ１００よりも先端側に向かって噴出されやすい。さらに、複数個の貫通孔９５ａ〜９５ｄを通る火炎が接地電極３０と接触することで発生する熱損失および圧力損失を低減できる。したがって、点火プラグ１００の着火性能を向上することができる。

さらには、断面ＣＦ１、ＣＦ２において、貫通孔９５ｂ、９５ｃ、９５ｄの全体が、それぞれ、第１角Ａｂ、Ａｃ、Ａｄと第２角Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄとを併せた範囲に位置している。この結果、貫通孔９５ｂ、９５ｃ、９５ｄからそれぞれ噴出される火炎が、接地電極３０によって遮られることをより効果的に抑制できる。

さらに、断面ＣＦ１、ＣＦ２において、貫通孔９５ｂ、９５ｃ、９５ｄの全体が、それぞれ、第２角Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄの範囲に位置している。この結果、副燃焼空間ＢＳ内の火炎が貫通孔９５ｂ、９５ｃ、９５ｄを通って点火プラグ１００よりも先端側に向かって特に噴出されやすい。

以上の説明から解るように、本実施形態の中心電極側接線Ｃ１ａ〜Ｃ１ｄは、第１接線の例であり、接地電極側接線Ｃ２ａ〜Ｃ２ｄは、第２接線の例であり、範囲中心線Ｌ１、Ｌ１２は、第１直線の例であり、ギャップ中心線Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄは、第２直線の例である。

Ｂ．変形例
（１）上記実施形態では、貫通孔９５ａの全体が、第２角Ｂａの範囲内に位置している。これに代えて、貫通孔９５ａの一部は、第２角Ｂａの範囲外に位置していても良い。例えば、貫通孔９５ａの先端は、接地電極側接線Ｃ２ａよりも先端側に位置しても良く、貫通孔９５ａの後端は、ギャップ中心線Ｌ２ｂよりも後端側に位置しても良い。さらには、貫通孔９５ａの後端は、中心電極側接線Ｃ１ａよりも後端側に位置しても良い。ただし、貫通孔９５ａの開口９５ａｏの少なくとも一部は、第２角Ｂａの範囲内に位置することが好ましい。こうすれば、貫通孔９５ａから噴出される火炎が、接地電極３０によって遮られることを抑制できる。他の貫通孔９５ｂ〜９５ｄについても同様である。

（２）上記実施形態のキャップ９０は、貫通孔９５ａ〜９５ｄに加えて、他の貫通孔を備えても良い。例えば、断面ＣＦ１、ＣＦ２において、キャップ９０は、全体が、第２角Ｂａ〜Ｂｄの範囲から外れた貫通孔を備えても良い。具体的には、キャップ９０は、軸線ＡＸ上に開口する貫通孔を備えても良い。

（３）上記実施形態のキャップ９０において、複数個の貫通孔９５ａ〜９５ｄは、周方向の位置が互いに異なり、軸線方向の位置、径方向の位置、形状、および、大きさが、互いに等しい。これに代えて、複数個の貫通孔９５ａ〜９５ｄの全部または一部は、軸線方向の位置、径方向の位置、形状、および、大きさのうちの全部または一部が、互いに異なっていても良い。

（４）上記実施形態の点火プラグ１００の具体的な構成は、一例であり、これに限られない。図６は、変形例の説明図である。図６には、図５の第１実施形態の断面ＣＦ２に対応する部分が図示されている。

この変形例では、主体金具２Ｂは、２個の部材には分かれておらず、１個の部材で形成されている。また、本変形例では、キャップ９０Ｂは、主体金具２Ｂの先端面に溶接によって固定されている。また、本変形例では、接地電極３０Ｂは、軸線ＡＸに沿って延びる丸棒状の部材である。接地電極３０Ｂの後端側の面は、第２放電面３０Ｓである。接地電極３０Ｂの先端側の面は、キャップ９０Ｂの内面に溶接によって接合されている。これによって、接地電極３０Ｂは、キャップ９０Ｂを介して、主体金具２Ｂに電気的に接続されている。図６の点火プラグの他の構成は、第１実施例の点火プラグ１００の構成と同じである。

（５）記実施形態において、例えば、中心電極２０、端子電極４０、接地電極３０、主体金具２などの材質、形状、寸法などは、様々に変更可能である。例えば、上記実施形態では、中心電極２０や接地電極３０は１個の材料で形成されている。これに代えて、中心電極は、中心電極本体と、中心電極本体の先端に溶接され、放電面を有する中心電極チップと、を備える構成であっても良い。また、接地電極３０は、接地電極本体と、接地電極本体の自由端部に溶接され、放電面を有する接地電極チップと、を備える構成であっても良い。中心電極チップや接地電極チップとは、例えば、電極本体（例えば、Ｎｉ合金）よりも放電に対する耐久性に優れる材料（例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属、タングステン（Ｗ）、それらの金属から選択された少なくとも１種を含む合金）を用いて形成される。

以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。

２、２Ｂ…主体金具、５Ａ…内側ガスケット、５Ｂ…外側ガスケット、６…線パッキン、８…板パッキン、９…タルク、１０…絶縁体、１２…軸孔、１２Ｌ…大内径部、１２Ｓ…小内径部、１３…脚長部、１５…縮外径部、１６…縮内径部、１７…先端側胴部、１８…後端側胴部、１９…鍔部、２０…中心電極、２０Ｓ…第１放電面、２３…頭部、２４…鍔部、２５…脚部、３０、３０Ｂ…接地電極、３０Ｓ…第２放電面、３１…自由端部、３２…接続端部、４０…端子電極、４１…キャップ装着部、４２…鍔部、４３…脚部、５０…内側主体金具、５１…工具係合部、５２…取付ネジ部、５３…加締部、５４…座部、５６…段部、５８…圧縮変形部、５９…貫通孔、６０…外側主体金具、６１…先端部、６２…取付ネジ部、６４…座部、６６…雌ネジ、６９…貫通孔、７０…抵抗体、８０Ａ、８０Ｂ…シール部材、９０、９０Ｂ…キャップ、９５ａ〜９５ｄ…貫通孔、１００…点火プラグ

Claims (4)

1. 軸線の方向に延び、第１放電面を有する中心電極と、
   前記軸線の方向に延びる軸孔を有し前記軸孔の先端側に前記中心電極が配置される絶縁体と、
   前記絶縁体の外周に配置される筒状の主体金具と、
   前記第１放電面と前記軸線の方向に対向し、前記第１放電面との間に間隙を形成する第２放電面を有する接地電極と、
   前記主体金具の先端部に接続され、前記主体金具の先端側の開口を覆うことで、前記間隙が配置される副燃焼空間を区画するキャップと、
   を備え、
   前記キャップには、前記副燃焼空間と外部とを連通する１個以上の貫通孔が形成される点火プラグであって、
   前記１個以上の貫通孔のうちの少なくとも１個の特定貫通孔の前記副燃焼空間側の開口の重心と、前記軸線と、を含む断面において、
   前記軸線と垂直な方向における前記第１放電面と前記第２放電面との両方が存在する範囲の中心を通り、前記軸線と平行な直線を、第１直線とし、
   前記第１直線と前記第１放電面との交点と、前記第１直線と前記第２放電面との交点と、を結んだ線分の中点を、特定点とし、
   前記特定点を起点とし、前記第１直線よりも前記特定貫通孔側で前記中心電極に接する半直線を第１接線とし、
   前記特定点を起点とし、前記第１直線よりも前記特定貫通孔側で前記接地電極に接する半直線を第２接線とし、
   前記特定点を起点とし、前記特定貫通孔側に延びる半直線であり、前記軸線に垂直な半直線を第２直線とするとき、
   前記第２直線と前記第２接線とがなす第２角は、前記第２直線と前記第１接線とがなす第１角よりも大きく、
   前記特定貫通孔の前記副燃焼空間側の開口の少なくとも一部は、前記第２角の範囲内に位置していることを特徴とする、点火プラグ。
2. 請求項１に記載の点火プラグであって、
   前記断面において、
   前記特定貫通孔の全体が、前記第１角と前記第２角とを併せた範囲内に位置していることを特徴とする、点火プラグ。
3. 請求項２に記載の点火プラグであって、
   前記断面において、
   前記特定貫通孔の全体が、前記第２角の範囲内に位置していることを特徴とする、点火プラグ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の点火プラグであって、
   前記キャップは、複数個の前記特定貫通孔を有することを特徴とする、点火プラグ。

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