JP6767938B2 - スパークプラグ - Google Patents

Description

本発明はスパークプラグに関し、特にプレイグニッションを抑制できるスパークプラグに関するものである。

スパークプラグが装着された内燃機関では、スパークプラグの絶縁体と主体金具との間の空間に滞留した混合気が受熱して、プレイグニッション（過早着火）が発生することがある。この種のプレイグニッションを抑制するため、特許文献１には、主体金具のうち軸線方向の先端側の部分の内径を全周に亘って拡大する技術が開示されている。

特開２０１４−１３６６７号公報

しかし、上記従来の技術ではプレイグニッションの抑制効果が不十分である。

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、プレイグニッションの抑制効果を向上できるスパーク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スパークプラグは、先端側から後端側へと軸線方向に延び、径方向外側へ張り出す張出部を備える絶縁体と、絶縁体の外周側に配置される筒状の主体金具と、を備える。主体金具は、絶縁体の張出部が直接または他部材を介して係止される係止部を有する棚部を備える。主体金具のうち係止部よりも先端側の部位である先端部と絶縁体との間にできる空間を、軸線を含み軸線に沿う平面で二分したときに、その一方の第１空間の体積は、残りの第２空間の体積よりも大きい。

請求項１記載のスパークプラグによれば、内燃機関の吸気行程における気流の上流側に第１空間を配置すると、吸気行程において、先端部の内側に進入した混合気は第２空間から第１空間へ流れる。第１空間の体積は第２空間の体積よりも大きいので、第１空間に混合気を滞留させ難くできる。その結果、第１空間に滞留した混合気が受熱して生じるプレイグニッションを抑制できるので、プレイグニッションの抑制効果を向上できる。

軸線と直交し先端部を通る断面において、径方向外側に凹んだ凹部が、先端部の内周に設けられる。また、軸線から凹部の両端に対して引かれた２つの直線のなす角は６０〜１８０°の所定角度に設定される。そのため、先端部の内周に凹部を設けることによって第１空間の体積を簡易に拡大できる。

請求項２記載のスパークプラグによれば、主体金具に接合された接地電極は、主体金具のうち、２つの直線および軸線を含み凹部を挟む２つの平面によって切り取られる部分以外の部分に接合されている。これにより、接地電極が、吸気行程における混合気の流れを妨げ難くできるので、請求項１の効果に加え、プレイグニッションの抑制効果をさらに向上できる。

請求項３記載のスパークプラグによれば、絶縁体のうち先端部に取り囲まれる部分は、先端側へ向かうにつれて外径が縮径する縮径部と、縮径部の先端に連接されると共に外径が一定の第１直線部と、を備えている。第１直線部が設けられているので、第１直線部が設けられていない場合に比べて、先端部と絶縁体との径方向の隙間を大きくできる。一方、第１直線部と先端部との径方向の隙間に比べて、縮径部と先端部との径方向の隙間は小さいので、先端部のうち縮径部を取り囲む部分に凹部を少なくとも設けることにより、縮径部と先端部との間に混合気を滞留させ難くできる。よって、請求項１又は２の効果に加え、混合気の受熱に起因するプレイグニッションをより生じ難くできる。

請求項４記載のスパークプラグによれば、断面は、先端部の任意の断面なので、先端部の軸線方向の一部に凹部が形成されている場合に比べて、混合気を滞留させ難くできる。よって、請求項１から３のいずれかの効果に加え、混合気の受熱に起因するプレイグニッションをより生じ難くできる。

請求項５記載のスパークプラグによれば、絶縁体のうち先端部に取り囲まれる部分は、外径が一定の第２直線部と、第２直線部の先端に連接されると共に先端側へ向かうにつれて外径が縮径する縮径部と、を備えている。断面は、先端部のうち絶縁体の縮径部の後端よりも先端側の部分の任意の断面なので、先端部の一部に凹部が形成されている場合に比べて、混合気を滞留させ難くできる。よって、請求項１又は２の効果に加え、混合気の受熱に起因するプレイグニッションをより生じ難くできる。

請求項６記載のスパークプラグによれば、軸線と直交し先端部を通る断面において、絶縁体のうち先端部に取り囲まれる部分は、先端部の内周との径方向の距離が、他の部位と比較して大きな小径部を備えている。軸線から小径部の両端に対して引かれた２つの直線のなす角は６０〜１８０°の所定角度に設定される。従って、請求項１の効果に加え、絶縁体に小径部を設けることによって第１空間の体積を簡易に拡大できる。

本発明の第１実施の形態におけるスパークプラグの部分断面図である。 スパークプラグの先端側の部分断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線におけるスパークプラグの断面図である。 第２実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。 第３実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。 第４実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。 （ａ）は比較例におけるスパークプラグの断面図であり、（ｂ）は実施例１におけるスパークプラグの断面図であり、（ｃ）は実施例２におけるスパークプラグの断面図であり、（ｄ）は実施例３におけるスパークプラグの断面図である。 実施例１から３及び比較例におけるスパークプラグのクランク角と空間の平均温度との関係を示す図である。

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は本発明の第１実施の形態におけるスパークプラグ１０の部分断面図であり、図２はスパークプラグ１０の先端側の部分断面図である。図１及び図２では、紙面下側をスパークプラグ１０の先端側、紙面上側をスパークプラグ１０の後端側という。図１に示す矢印Ｆは、スパークプラグ１０が装着された内燃機関（図示せず）の吸気行程において生じる気流（タンブル流）の向きである。

図１に示すようにスパークプラグ１０は、絶縁体１１及び主体金具３０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略円筒状の部材である。絶縁体１１は、先端側から後端側へ順に、軸線Ｏに沿って第１直線部１２、縮径部１３、第２直線部１４、張出部１５、係合部１６及び後端部１７が連接されている。絶縁体１１は軸線Ｏに沿って軸孔１８が貫通する。軸孔１８の先端側の張出部１５の内周には、先端側に向かって縮径する後端向き面１９が形成されている。

第１直線部１２は、絶縁体１１のうち最も先端側に位置する部位である。第１直線部１２の外径は、軸線Ｏ方向の全長に亘って略同一である。第１直線部１２の後端側に、縮径部１３を介して、第１直線部１２よりも外径の大きい第２直線部１４が連接されている。縮径部１３は先端側に向かって縮径している。第２直線部１４の外径は、軸線Ｏ方向の全長に亘って略同一である。

第２直線部１４の後端側に、径方向外側へ向かって張り出す張出部１５が連接されている。張出部１５の外径は、軸線Ｏ方向の全長に亘って略同一である。張出部１５の先端面１５ａは、先端側に向かって縮径している。係合部１６は、張出部１５の後端側に連接されている。係合部１６は、絶縁体１１のうち外径が最も大きい円環状の部分である。係合部１６の後端側に、後端部１７が連接されている。後端部１７の外径は、軸線Ｏ方向の全長に亘って略同一であり、係合部１６の外径よりも小さい。

中心電極２０は、軸孔１８の先端側に配置され軸線Ｏに沿って絶縁体１１に保持される棒状の電極である。中心電極２０は、軸孔１８に形成された後端向き面１９に係止されている。中心電極２０は、熱伝導性に優れる芯材が電極母材に埋設されている。電極母材は、Ｎｉを主体とする合金またはＮｉからなる金属材料で形成されており、芯材は銅または銅を主成分とする合金で形成されている。端子金具２１は、高圧ケーブル（図示せず）が接続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２１は軸孔１８に挿入され、軸孔１８内で中心電極２０に電気的に接続されている。

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、後端側から先端側へ順に、屈曲部３１、工具係合部３２、連絡部３３、座部３４及び胴部３５が連接されている。胴部３５の外周にはおねじ３６が形成されている。屈曲部３１は、絶縁体１１の係合部１６の後端側に配置される部位である。工具係合部３２は、内燃機関（図示せず）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。連絡部３３は、主体金具３０を絶縁体１１に組み付けるときに、塑性変形（屈曲）させて加締め固定するための部位である。座部３４は、内燃機関（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、胴部３５の外径よりも外径が大きく形成されている。

図２に示すように胴部３５の内周には、径方向の内側へ突出する棚部３７が、全周に亘って形成されている。絶縁体１１の張出部１５と棚部３７との間にパッキン３８が介在する。パッキン３８は、主体金具３０を構成する金属材料よりも軟質の軟鋼板等の金属材料で形成される円環状の板材である。棚部３７は、パッキン３８を介して張出部１５を先端側から係止する係止部３９を備えている。係止部３９は、棚部３７のうちパッキン３８が接触する部位である。棚部３７の後端面３７ａは、先端側に向かうにつれて縮径している。胴部３５のうち係止部３９の先端よりも先端側の部位である先端部４０は、径方向の隙間をあけて、絶縁体１１の第１直線部１２、縮径部１３及び第２直線部１４を取り囲む。第１直線部１２の一部（先端側）は、先端部４０から先端側に突出する。

棚部３７は、棚部３７よりも先端側の先端部４０の内周面４１と軸線Ｏとの距離が、棚部３７の内周面３７ｂと軸線Ｏとの距離よりも長くなるように、先端部４０の軸線Ｏ方向の一部に設けられている。棚部３７は、絶縁体１１の第２直線部１４の径方向の外側に位置する。先端部４０のうち棚部３７よりも先端側の内周面４１と絶縁体１１との径方向の隙間は、棚部３７と絶縁体１１との径方向の隙間よりも大きい。先端部４０の内周の一部には、径方向の外側に凹んだ凹部４２が形成されている。

本実施の形態では、凹部４２の後端面４３は、縮径部１３の後端１３ａよりも後端側（図２上側）に位置する。凹部４２は、棚部３７から先端部４０の先端まで軸線Ｏ方向に延びている。絶縁体１１と先端部４０との間にできる空間を、軸線Ｏを含む平面４７（図３参照）で二分したときにできる第１空間４４及び第２空間４５は、凹部４２に臨む第１空間４４の体積が、残りの第２空間４５の体積よりも大きい。

主体金具３０の先端に接地電極４６が接合されている。接地電極４６は、棒状の金属製（例えばニッケル基合金製）の部材であり、先端部が、中心電極２０と間隙（火花ギャップ）を介して対向する。本実施の形態では、接地電極４６は屈曲している。

主体金具３０の屈曲部３１と絶縁体１１の係合部１６との間に、タルク等の充填材４７が介在する。主体金具３０は、屈曲部３１及び棚部３７が、充填材４７及びパッキン３８を介して係合部１６及び張出部１５に軸線Ｏ方向の荷重を加える。これにより主体金具３０は、棚部３７と絶縁体１１の張出部１５との間（第１空間４４及び第２空間４５の後端側）を密閉し、第１空間４４及び第２空間４５の先端側を開放した状態で、絶縁体１１を保持する。

図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線におけるスパークプラグ１０の断面図である。図３では、軸線Ｏと直交し縮径部１３及び先端部４０を通る切断面によって切断されたスパークプラグ１０の断面が図示されている。

本実施の形態では、先端部４０（主体金具３０）と縮径部１３（絶縁体１１）との間にできる空間を第１空間４４と第２空間４５とに二分する平面４７は、接地電極４６の対称面（軸線Ｏを含み図３紙面に垂直な面）である。第１空間４４の体積を第２空間４５の体積より大きくするため、先端部４０の内周の一部（第１空間４４に臨む部分）に、径方向の外側に凹んだ凹部４２が形成される。本実施の形態では、凹部４２の径方向の深さは、先端部４０の内周の仮想円ｖ（軸線Ｏを中心とする円）に対して周方向に亘って同一に設定されている。

スパークプラグ１０は、内燃機関（図示せず）の吸気行程における気流Ｆの上流側に第１空間４４が位置するように、内燃機関に配置される。内燃機関の吸気行程において、気流Ｆ（混合気）は第２空間４５を経て第１空間４４に進入する。第１空間４４の体積は第２空間４５の体積より大きいので、第１空間４４に混合気が滞留しないようにできる。その結果、第１空間４４に滞留した混合気が受熱して生じるプレイグニッション（過早着火）を抑制できる。

凹部４２は、先端部４０のうち第１空間４４に臨む部分に切削等を施すことによって形成される。凹部４２の周方向の両端に対して軸線Ｏから引かれた２つの直線４８，４９のなす角θは、６０〜１８０°の所定角度に設定される。直線４８，４９と先端部４０の内周とが交わる２点間の沿面距離は、直線４８，４９と縮径部１３（絶縁体１１）の外周とが交わる２点間の沿面距離より長いので、先端部４０に凹部４２を形成することによって、絶縁体１１の外径を部分的に小さくする場合に比べて、第１空間４４の体積を効率良く拡大できる。

接地電極４６は、主体金具３０のうち、２つの直線４８，４９及び軸線Ｏを含み凹部４２を挟む２つの平面４８，４９（図３紙面に垂直な面）によって切り取られる扇形状の部分（角度θの部分）以外の部分（３６０°−θの部分）に接合されている。これにより、第１空間４４から気流Ｆ（混合気）が出やすくなる。よって、プレイグニッションの抑制効果をさらに向上できる。

絶縁体１１（図２参照）は、張出部１５よりも先端側に、第２直線部１４、縮径部１３及び第１直線部１２が連接されている。棚部３７は、第２直線部１４の径方向の外側に配置されている。第２直線部１４の先端側に縮径部１３及び第１直線部１２が連接されているので、第２直線部１４から絶縁体１１の先端までの部分が円錐台状に形成される場合に比べて、先端部４０と絶縁体１１との径方向の隙間を大きくできる。よって、先端部４０と絶縁体１１との間の気流（混合気）を流れ易くできる。

第１直線部１２と先端部４０との径方向の隙間に比べて、縮径部１３と先端部４０との径方向の隙間は小さいが、凹部４２が、先端部４０のうち、少なくとも縮径部１３の径方向の外側の部分に形成されているので、縮径部１３と先端部４０との間に混合気を滞留させ難くできる。よって、混合気の受熱に起因するプレイグニッションを生じ難くできる。

凹部４２の後端面４３（図２参照）は、縮径部１３の後端１３ａよりも後端側に位置するので、第２直線部１４の先端側の一部と凹部４２との隙間を大きくできる。その結果、第１空間４４の軸線Ｏ方向の長さを長くできる。なお、凹部４２の後端面４３の位置は、棚部３７の軸線Ｏ方向の厚さが薄くなり過ぎないように、棚部３７の機械的強度を考慮して設定される。

さらに、凹部４２は、棚部３７から先端部４０の先端まで軸線Ｏ方向に延びているので、先端部４０の軸線Ｏ方向の一部に凹部４２が形成される場合に比べて、先端部４０の内側に混合気を滞留させ難くできる。よって、第１空間４４内の混合気の受熱に起因するプレイグニッションを生じ難くできる。

凹部４２の後端面４３は、棚部３７の先端側の部分を軸線Ｏに垂直に切断するので、後端面４３が棚部３７を切断しない場合に比べて、その分だけ第１空間４４を軸線Ｏ方向に広げることができる。第１空間４４の体積を軸線Ｏ方向に広げることにより、第１空間４４の体積を径方向の外側に広げなくて済むので、その分だけ胴部３５の径方向の厚さ（肉厚）を大きくできる。その結果、胴部３５の機械的強度を確保できる。

次に図４を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、仮想円ｖに対する凹部４２の径方向の深さが、周方向に亘って同一の場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、仮想円ｖに対する凹部５１の径方向の深さが異なる場合について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分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は第２実施の形態におけるスパークプラグ５０の断面図である。図４では、図３と同様に、軸線Ｏと直交し縮径部１３及び先端部４０を通る切断面によって切断されたスパークプラグ５０の断面が図示されている（図５から図７においても同じ）。

図４に示すようにスパークプラグ５０は、先端部４０のうち第１空間４４に臨む部分に凹部５１が形成されている。凹部５１の径方向の深さは、凹部５１の周方向の両端から中央へ向かうにつれて、先端部４０の内周の仮想円ｖ（軸線Ｏを中心とする円）に対して次第に増している。これにより、凹部５１によって第１空間４４の体積を第２空間４５の体積より大きくできると共に、凹部５１がなめらかに連なるので、凹部５１が切り欠きとなって先端部４０の機械的強度を低下させないようにできる。

次に図５を参照して第３実施の形態について説明する。第１実施の形態および第２実施の形態では、凹部４２，５１が先端部４０の一か所に形成される場合について説明した。これに対し第３実施の形態では、先端部４０の複数か所に凹部６１が形成される場合について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分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５は第３実施の形態におけるスパークプラグ６０の軸線Ｏに垂直な断面図である。

図５に示すようにスパークプラグ６０は、先端部４０のうち第１空間４４に臨む部分に凹部６１が形成されている。凹部６１は、軸線Ｏ方向（図５紙面に垂直な方向）に延びる溝状に各々が形成され、それらが周方向の複数か所（本実施の形態では５か所）に離れて形成されている。凹部６１が形成された領域の周方向の両端に対して軸線Ｏから引かれた２つの直線４８，４９のなす角θは、６０〜１８０°の所定角度に設定されている。第３実施の形態におけるスパークプラグ６０においても、第１実施の形態と同様の作用効果を実現できる。さらに、先端部４０の内面の表面積を拡大できるので、先端部４０の内面の放熱効果を向上できる。

次に図６を参照して第４実施の形態について説明する。第１実施の形態から第３実施の形態では、先端部４０（主体金具３０）に凹部４２，５１，６１が形成される場合について説明した。これに対し第４実施の形態では、絶縁体１１の外径を小さくする小径部７１が形成される場合について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分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６は第４実施の形態におけるスパークプラグ７０の軸線Ｏに垂直な断面図である。

図６に示すようにスパークプラグ７０は、絶縁体１１のうち第１空間４４に臨む部分に小径部７１が形成されている。小径部７１は、軸線Ｏと直交する断面（図６参照）において、小径部７１と先端部４０との径方向の距離が、絶縁体１１のうち小径部７１以外の他の部位と先端部４０との径方向の距離に比べて大きい部分である。軸線Ｏから小径部７１の周方向の両端に対して引かれた２つの直線７２，７３のなす角θは、６０〜１８０°の所定角度に設定されている。

本実施の形態では、小径部７１は、第２直線部１４（図２参照）から縮径部１３にかけて軸線Ｏ方向に延びている。これにより、第１空間４４の体積を拡大するために、絶縁体１１のうち径方向の厚さ（肉厚）が最も薄い第１直線部１２の厚さを薄くしなくて良いので、第１直線部１２の機械的強度が低下しないようにできる。

なお、中心角が同じであれば絶縁体１１の弧の長さは先端部４０の弧の長さより短いので、先端部４０に凹部４２（図３参照）を形成する方が、小径部７１を形成するよりも第１空間４４の体積を拡大し易い。しかし、第４実施の形態によれば、それ以外は第１実施の形態と同様の作用効果を実現できる。

図７及び図８を参照して、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。なお、第１実施の形態で説明した部分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７（ａ）は比較例におけるスパークプラグ８０の断面図であり、図７（ｂ）は実施例１におけるスパークプラグ９０の断面図であり、図７（ｃ）は実施例２におけるスパークプラグ１００の断面図であり、図７（ｄ）は実施例３におけるスパークプラグ１１０の断面図である。図７（ａ）から図７（ｄ）では、図３と同様に、軸線Ｏと直交し縮径部１３及び先端部４０を通る切断面によって切断された断面が図示されている。

（比較例）
図７（ａ）に示す比較例におけるスパークプラグ８０は、先端部４０に凹部４２（図１参照）が形成されていないことを除き、第１実施の形態で説明したスパークプラグ１０と同一である。スパークプラグ８０は、平面４７で二分された第１空間４４及び第２空間４５の体積が同一である。

（実施例１）
図７（ｂ）に示す実施例１におけるスパークプラグ９０は、先端部４０に凹部９１が形成されている。凹部９１は、棚部３７から先端部４０の先端まで軸線Ｏ方向（紙面に垂直な方向）に延びている。軸線Ｏ周りの凹部９１の角度θ（直線４８，４９のなす角）は６０°である。角度θの二等分線は平面４７に垂直である。第１空間４４の体積は、凹部９１の分だけ第２空間４５の体積より大きい。

（実施例２）
図７（ｃ）に示す実施例２におけるスパークプラグ１００は、先端部４０に凹部１０１が形成されている。凹部１０１は、棚部３７から先端部４０の先端まで軸線Ｏ方向（紙面に垂直な方向）に延びている。軸線Ｏ周りの凹部１０１の角度θ（直線４８，４９のなす角）は９０°である。角度θの二等分線は平面４７に垂直である。第１空間４４の体積は、凹部１０１の分だけ第２空間４５の体積より大きい。

（実施例３）
図７（ｄ）に示す実施例３におけるスパークプラグ１１０は、先端部４０に凹部１１１が形成されている。凹部１１１は、棚部３７から先端部４０の先端まで軸線Ｏ方向（紙面に垂直な方向）に延びている。軸線Ｏ周りの凹部１１１の角度θ（直線４８，４９のなす角）は９０°である。凹部１１１の周方向の端の一方と軸線Ｏとを通る直線４９は平面４７に重なり、凹部１１１の他方の端と軸線Ｏとを通る直線４８は平面４７と垂直である。第１空間４４の体積は、凹部１１１の分だけ第２空間４５の体積より大きい。

実施例１から３及び比較例におけるスパークプラグ８０，９０，１００，１１０の平面４７と内燃機関の吸気行程における気流Ｆ（タンブル流）とが直交するように、気流Ｆの上流側に第１空間４４を配置した内燃機関について、燃焼シミュレーションを行った。各部の寸法などのシミュレーションの条件は以下のとおりであった。内燃機関のクランク軸の回転数２０００ｒｐｍ、内燃機関の吸気圧力２００ｋＰａ、スパークプラグの第２直線部１４の外径５．７ｍｍ、第１直線部１２の外径３．４ｍｍ、第１直線部１２の軸線Ｏ方向の長さ７．５ｍｍ、先端部４０の内周面４１と軸線Ｏとの距離３．６ｍｍ、凹部９１，１０１，１１１と軸線Ｏとの距離３．９ｍｍ。

図８は実施例１から３及び比較例におけるスパークプラグ８０，９０，１００，１１０のクランク角（°ＢＴＤＣ）と空間（第１空間４４及び第２空間４５）の平均温度（Ｋ）との関係を示す図である。図中、ａは比較例におけるスパークプラグ８０の平均温度の曲線であり、ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ実施例１，２，３におけるスパークプラグ９０，１００，１１０の平均温度の曲線である。横軸は上死点前のクランク角であり、平均温度が急激に上昇する部分（各曲線が立ち上がる部分）のクランク角が小さいほどプレイグニッション（過早着火）が発生し難いことを示している。

図８に示すように、ａの立ち上がりのクランク角に比べてｂ，ｃ，ｄの立ち上がりのクランク角が小さいことから、第１空間４４の体積を第２空間４５の体積よりも大きくすることにより、プレイグニッションを発生し難くできることがわかった。また、ｂの立ち上がりのクランク角に比べてｃの立ち上がりのクランク角が小さいことから、凹部９１，１０１の角度θが大きい方がプレイグニッションを発生し難くできることがわかった。第１空間４４の体積と第２空間４５の体積との差が大きい方が、第１空間４４に混合気を滞留させ難くできるので、混合気の受熱に起因するプレイグニッションを抑制できると推察される。

さらに、図８に示すように、ｃの立ち上がりのクランク角に比べてｄの立ち上がりのクランク角が小さいことから、凹部１１１と接地電極４６とが離れている方がプレイグニッションを発生し難くできることがわかった。凹部１１１と接地電極４６とが離れている方が、第１空間４４の気流を接地電極４６が妨げ難くできるので、混合気の受熱に起因するプレイグニッションを抑制できると推察される。

図示はしていないが、図７（ｄ）に示すスパークプラグ１１０において、凹部１１１の周方向の端の両端（直線４８，４９）が平面４７に重なるようにすると、直線４８，４９のなす角θは１８０°となる。この場合は、第１空間４４の体積と第２空間４５の体積との差が最も大きくなるので、第１空間４４の気流をさらに滞留させ難くできる。よって、混合気の受熱に起因するプレイグニッションをより抑制できる。

また、この実施例によれば、凹部の両端に対して引かれた２つの直線４８，４９のなす角θは、６０〜１８０°の所定角度に設定されるのが好ましいことがわかった。同様に、絶縁体１１に形成される小径部７１（図６参照）の両端に対して引かれた２つの直線７２，７３のなす角θも、６０〜１８０°の所定角度に設定されるのが好ましいと推察される。

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。

上記各実施の形態では、絶縁体１１と先端部４０との間にできる空間を、接地電極４６の対称面である平面４７で二分して第１空間４４と第２空間とを作ったが、必ずしもこれに限られるものではない。空間を第１空間４４と第２空間とに二分する平面４７は、凹部４２，５１，６１，９１，１０１，１１１や小径部７１の周方向の中心と軸線Ｏとを含む平面以外の平面であれば、接地電極４６と無関係に、任意に設定できる。第２空間４５の体積よりも体積の大きい第１空間４４を、内燃機関（図示せず）の吸気行程における気流Ｆの上流側に配置することより、第１空間４４に混合気を滞留させ難くすることができ、混合気の受熱に起因するプレイグニッションを抑制できるからである。但し、気流Ｆに対する接地電極４６の位置を考慮すれば、プレイグニッションの抑制効果をさらに高めることができる。

上記各実施の形態では、第１空間４４の体積を第２空間４５の体積より大きくするために、第１実施の形態から第３実施の形態では先端部４０に凹部４２，５１，６１を形成し、第４実施の形態では絶縁体１１に小径部７１を形成したが、これらを組み合わせることは当然可能である。先端部４０に凹部４２，５１，６１を形成すると共に、絶縁体１１に小径部７１を形成することにより、第１空間４４の体積と第２空間４５の体積との差をより大きくできる。

上記各実施の形態では、主体金具３０の棚部３７と絶縁体１１の張出部１５との間にパッキン３８（他部材）が介在す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。パッキン３８を省略して、棚部３７と張出部１５とを密着させ、棚部３７が張出部１５を直接係止することは当然可能である。この場合、係止部３９は、棚部３７のうち張出部１５が接触する部位である。

上記各実施の形態では、主体金具３０の屈曲部３１と絶縁体１１の係合部１６との間に充填材４７を配置す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。充填材４７を省略することは当然可能である。

上記各実施の形態では、棚部３７よりも先端側の先端部４０の内周面４１と軸線Ｏとの距離が、棚部３７の内周面３７ｂと軸線Ｏとの距離よりも長くなるように、先端部４０の軸線Ｏ方向の一部に棚部３７が設けら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を含む断面（図２参照）において、内周面４１と棚部３７の内周面３７ｂとが同一直線上に位置するように、先端部４０の軸線Ｏ方向の全長に亘って棚部３７を設けることは当然可能である。この場合も、絶縁体１１に第１直線部１２及び縮径部１３が設けられているので、第２空間４５を確保できる。

上記各実施の形態では、主体金具３０に接合された接地電極４６を屈曲させ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。屈曲した接地電極４６を用いる代わりに、直線状の接地電極４６を用いることは当然可能である。この場合には、主体金具３０の先端側を軸線Ｏ方向に延ばし、直線状の接地電極４６を主体金具３０に接合して、接地電極４６の先端部を中心電極２０と対向させる。

上記各実施の形態では、接地電極４６の先端部と中心電極２０とを軸線Ｏ上で対向するように接地電極４６を配置す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く、接地電極４６と中心電極２０との位置関係は適宜設定できる。接地電極４６と中心電極２０との他の位置関係としては、例えば、中心電極２０の側面と接地電極４６の先端部とが対向するように接地電極４６を配置すること等が挙げられる。

１０，５０，６０，７０，９０，１００，１１０ スパークプラグ
１１ 絶縁体
１２ 第１直線部
１３ 縮径部
１３ａ 縮径部の後端
１４ 第２直線部
１５ 張出部
３０ 主体金具
３７ 棚部
３８ パッキン（他部材）
３９ 係止部
４０ 先端部
４２，５１，６１，９１，１０１，１１１ 凹部
４４ 第１空間
４５ 第２空間
４６ 接地電極
４７ 平面
４８，４９ 平面（直線）
７１ 小径部
７２，７３ 直線
Ｏ 軸線

Claims (6)

1. 先端側から後端側へと軸線方向に延び、径方向外側に張り出す張出部を備える絶縁体と、
   前記絶縁体の外周側に配置される筒状の主体金具と、を備え、
   前記主体金具は、前記絶縁体の前記張出部が直接または他部材を介して係止される係止部を有する棚部を備えるスパークプラグであって、
   前記主体金具のうち前記係止部よりも先端側の部位である先端部と前記絶縁体との間にできる空間を、前記軸線を含み前記軸線に沿う平面で二分したときに、その一方の第１空間の体積は、残りの第２空間の体積よりも大きく、
   前記軸線と直交し前記先端部を通る断面において、
   前記先端部は、自身の内周に径方向外側に凹んだ凹部を備え、
   前記軸線から前記凹部の両端に対して引かれた２つの直線のなす角は６０〜１８０°の所定角度に設定されるスパークプラグ。
2. 前記主体金具に接合された接地電極を備え、
   前記接地電極は、前記主体金具のうち、前記２つの直線および前記軸線を含み前記凹部を挟む２つの平面によって切り取られる部分以外の部分に接合されている請求項１記載のスパークプラグ。
3. 前記絶縁体のうち前記先端部に取り囲まれる部分は、先端側へ向かうにつれて外径が縮径する縮径部と、前記縮径部の先端に連接されると共に外径が一定の第１直線部と、を備え、
   前記凹部は、前記先端部のうち前記縮径部を取り囲む部分に少なくとも設けられている請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
4. 前記断面は、前記先端部の任意の断面である請求項１から３のいずれかに記載のスパークプラグ。
5. 前記絶縁体のうち前記先端部に取り囲まれる部分は、外径が一定の第２直線部と、前記第２直線部の先端に連接されると共に先端側へ向かうにつれて外径が縮径する縮径部と、を備え、
   前記断面は、前記先端部のうち前記絶縁体の前記縮径部の後端よりも先端側の部分の任意の断面である請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
6. 前記軸線と直交し前記先端部を通る断面において、
   前記絶縁体のうち前記先端部に取り囲まれる部分は、前記先端部の内周との径方向の距離が、他の部位と比較して大きな小径部を備え、
   前記軸線から前記小径部の両端に対して引かれた２つの直線のなす角は６０〜１８０°の所定角度に設定される請求項１記載のスパークプラグ。

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