JP7122860B2 - 内燃機関用のスパークプラグ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関用のスパークプラグに関する。

自動車のエンジン等の内燃機関における着火手段として用いられるスパークプラグとして、プラグ軸方向に中心電極と接地電極とを対向させて放電ギャップを形成したものがある。スパークプラグは、内燃機関のエンジンヘッドに取り付けられ、その先端部が燃焼室内に配される。そして、放電ギャップに火花放電を生じさせることにより、燃焼室内の混合気を着火する。

特許文献１に記載されたスパークプラグにおいて、接地電極は、ハウジングの先端部から先端側へ立設した立設部と、立設部からプラグ径方向の内側へ屈曲して延設され、中心電極とプラグ軸方向に対向する対向部と、を有する。そして、対向部の基端面は、プラグ軸方向に直交する平面上に形成された平面部と、接地電極における対向部の延設方向の一部に形成され、平面部から対向部の幅方向の端部に向かうにつれて、中心電極からプラグ軸方向に遠ざかる後退面部と、を有する。これにより、対向部の幅方向における平面部に対する後退面部の位置が、放電ギャップを通過する混合気の下流側となるような向きに、スパークプラグを燃焼室に配置することにより、スパークプラグから混合気への着火性を向上させることができる。

すなわち、放電ギャップを流れる混合気は、平面部及び後退面部に沿って滑らかに流れる。そのため、混合気の気流は、放電ギャップを通過する際、下流側に向かうにつれて徐々に先端側に向って曲げられる。そして、放電ギャップの下流側周辺においては、混合気がプラグ軸方向に沿って先端側に向って流れるようになる。これにより、放電ギャップに生じた放電火花は、放電ギャップの下流側周辺において先端側に向って引き伸ばされやすくなる。そのため、気流によって引き伸ばされる放電火花を、エンジンヘッドから先端側に遠ざけることができる。その結果、放電火花から混合気へ着火されることにより生じた火炎の熱が、エンジンヘッドに奪われることを抑制し、火炎を成長させやすい。また、放電ギャップを流れる混合気は、平面部及び後退面部に沿って滑らかに流れるため、気流の乱れが生じにくい。それゆえ、混合気への安定した着火性を確保することができる。

特開２０１７－０７９１７１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のスパークプラグにおいては、着火性向上の観点から改善の余地がある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、着火性を向上させることができる内燃機関用のスパークプラグを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、筒状のハウジング（１１）と、
前記ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子（１２）と、
先端部が突出するように前記絶縁碍子の内側に保持された中心電極（２）と、
前記中心電極との間に放電ギャップ（１３）を形成する接地電極（３）と、を有し、
前記接地電極は、前記ハウジングの先端部から先端側へ立設した立設部（３１）と、前記立設部からプラグ径方向の内側へ屈曲して延設され、前記中心電極と対向する対向部（３２）と、を有し、
前記対向部における前記中心電極側を向く面は、平面状に形成された平面部（３２１）と、前記接地電極における前記対向部の延設方向（Ｙ）の一部に形成され、前記平面部から前記対向部の幅方向（Ｘ）の端部に向かうにつれて、前記中心電極から遠ざかる後退面部（３２２）と、を有し、
前記中心電極と前記放電ギャップと前記対向部とが並ぶギャップ形成方向における前記対向部の長さをＶ、前記幅方向の前記対向部の長さをＷとしたとき、比率Ｖ／Ｗは、０．５≦Ｖ／Ｗ≦２．０、を満たしており、
前記後退面部は、前記平面部側の端部から前記平面部側と反対側の端部までにわたって連続的に形成された凹部（３２５）を有し、
該凹部の開口側の端縁にはエッジ部（３２５ａ）が形成されており、
該エッジ部は、前記平面部から前記幅方向に離れるにつれてプラグ軸方向（Ｚ）の先端側に向かうように曲線状に形成されている、内燃機関用のスパークプラグ（１）にある。

前記態様のスパークプラグは、接地電極が前記平面部と前記後退面部とを有する構成において、前記比率Ｖ／Ｗは、０．５＜Ｖ／Ｗ＜２．０、を満たす。それゆえ、混合気へのスパークプラグの着火性を向上させることができる。前記の数値に関しては、後述する実験例によって裏付けられる。

以上のごとく、前記態様によれば、着火性を向上させることができる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

参考形態１における、スパークプラグの断面図。 参考形態１における、スパークプラグ先端部の正面図。 参考形態１における、スパークプラグ先端部の側面図。 図２の、IV－IV線矢視断面図。 参考形態１の変形形態における、スパークプラグ先端部の正面図。 参考形態１における、点火装置の断面図。 参考形態１における、点火装置のスパークプラグ先端部周辺の拡大正面図であって、混合気の気流の流れを模式的に表した図。 参考形態１における、点火装置のスパークプラグ先端部周辺の拡大正面図であって、初期の放電火花を表した図。 参考形態１における、点火装置のスパークプラグ先端部周辺の拡大正面図であって、初期の放電火花が混合気の気流によって下流側に引き伸ばされた様子を示す図。 参考形態１における、点火装置のスパークプラグ先端部周辺の拡大正面図であって、火花放電がプラグ軸方向に略平行に引き伸ばされている様子を示す図。 実験例における、比率Ｖ／Ｗとリーン限界Ａ／Ｆとの関係を示す線図。 参考形態２における、スパークプラグ先端部の正面図。 実施形態１における、スパークプラグ先端部の正面図。 実施形態１における、スパークプラグ先端部の側面図。 実施形態１における、接地電極の斜視図。 図１３の、XVI－XVI線矢視断面図。 参考形態３における、スパークプラグの正面図。 参考形態３における、スパークプラグの側面図。 参考形態３における、接地電極の斜視図。 図１７の、XX－XX線矢視断面図。 参考形態４における、スパークプラグの正面図。 図２１の、XXII－XXII線矢視断面図。

（参考形態１）
内燃機関用のスパークプラグの参考形態につき、図１～図４を用いて説明する。
本形態の内燃機関用のスパークプラグ１は、図１～図３に示すごとく、ハウジング１１と絶縁碍子１２と中心電極２と接地電極３とを有する。図１に示すごとく、ハウジング１１は、筒状を呈している。絶縁碍子１２は、ハウジング１１の内側に保持されているとともに筒状を呈している。中心電極２は、先端部が突出するように絶縁碍子１２の内側に保持されている。図１～図３に示すごとく、接地電極３は、中心電極２との間に放電ギャップ１３を形成する。

図３に示すごとく、接地電極３は、立設部３１と対向部３２とを有する。立設部３１は、ハウジング１１の先端部から先端側へ立設している。対向部３２は、立設部３１からプラグ径方向の内側へ屈曲して延設されている。そして、対向部３２は、中心電極２と対向している。

図２、図４に示すごとく、対向部３２における中心電極２側を向く面は、平面部３２１と後退面部３２２とを有する。平面部３２１は、平面状に形成されている。図３、図４に示すごとく、後退面部３２２は、接地電極３における対向部３２の延設方向Ｙ（以後、適宜「延設方向Ｙ」という。）の一部に形成されている。後退面部３２２は、平面部３２１から対向部３２の幅方向（以後、適宜「接地幅方向Ｘ」という。）の端部に向かうにつれて、中心電極２から遠ざかる。

図２に示すごとく、中心電極２と放電ギャップ１３と対向部３２とが並ぶギャップ形成方向における対向部３２の長さをＶ、接地幅方向Ｘの対向部３２の長さをＷとする。このとき、比率Ｖ／Ｗは、０．５＜Ｖ／Ｗ＜２．０、を満たす。以後、本形態につき詳説する。

本明細書において、スパークプラグ１の中心軸をプラグ中心軸という。また、プラグ中心軸が伸びる方向を、プラグ軸方向Ｚという。また、スパークプラグ１の径方向を、プラグ径方向という。

スパークプラグ１は、例えば、自動車、コージェネレーション等の内燃機関における着火手段として用いることができる。プラグ軸方向Ｚにおいて、スパークプラグ１の一端は、図示しない点火コイルと接続され、他端は、内燃機関の燃焼室（図６の符号１０１参照）内に配される。本明細書においては、プラグ軸方向Ｚにおける点火コイルと接続される側を基端側といい、燃焼室１０１内に配される側を先端側という。

図１に示すごとく、ハウジング１１には、スパークプラグ１をエンジンヘッド（図６の符号１０２参照）に設けられた雌ネジ孔（図６の符号１０３参照）に取り付けるための取付ネジ部１１１が形成されている。

図１に示すごとく、絶縁碍子１２は、先端部をハウジング１１の先端側に突出させ、基端部をハウジング１１の基端側に突出させつつ、ハウジング１１に保持されている。絶縁碍子１２の内側における先端部に、中心電極２が挿通保持されている。

図１～３に示すごとく、中心電極２は、中心電極母材２１と中心電極チップ２２とを有する。中心電極母材２１は、例えばＣｕ等の金属材料の外部にＮｉ基合金等の金属材料を配してなる。中心電極母材２１は、全体として略円柱形状を呈している。中心電極母材２１の中心軸は、プラグ中心軸と略一致している。

図１～図３に示すごとく、中心電極母材２１の先端面に中心電極チップ２２が接合されている。中心電極チップ２２は、Ｉｒ合金やＰｔ合金等の貴金属からなる。中心電極チップ２２は、中心電極母材２１よりも小径な略円柱形状を呈している。中心電極チップ２２の中心軸は、プラグ中心軸と略一致している。

図２、図３に示すごとく、中心電極チップ２２の先端面であるチップ先端面２２１が、接地電極３の対向部３２と対向して、放電ギャップ１３を形成している。なお、図４において、チップ先端面２２１をプラグ軸方向Ｚに接地電極３の対向部３２へ投影した投影輪郭２２１ａを破線で表している。

図３に示すごとく、接地電極３は、長尺な板状の金属板材を、その厚み方向に曲げ加工してなり、全体として略Ｌ字状を呈している。図２に示すごとく、接地電極３を構成する金属板材は、接地幅方向Ｘの両側の面である接地側面３２３が、幅方向の外側に向って膨らんだ湾曲面となっている。図３に示すごとく、接地電極３を形成する際は、このような金属板材を、長手方向の一箇所において直角に屈曲させる。これにより、接地電極３の屈曲部３３を挟む両側の部位が、それぞれ、立設部３１及び対向部３２となる。このように屈曲形成された金属部材、すなわち接地電極３は、その長手方向における立設部３１側の端部において、ハウジング１１の先端面に接合されている。接地電極３は、例えば、Ｎｉを主成分とするＮｉ基合金からなる。

図２、図３に示すごとく、立設部３１は、プラグ軸方向Ｚに立設している。また、立設部３１の厚み方向は、プラグ径方向となっている。そして、対向部３２は、立設部３１の先端から屈曲部３３を介してプラグ径方向の内側に向って延設されている。対向部３２の厚み方向は、プラグ軸方向Ｚとなっている。

図２、図３に示すごとく、対向部３２は、その基端側の面が、中心電極２のチップ先端面２２１とプラグ軸方向Ｚに対向している。すなわち、前述のギャップ形成方向は、プラグ軸方向Ｚである。

図２に示すごとく、ギャップ形成方向（本形態においてはプラグ軸方向Ｚ）における対向部３２の長さをＶ、接地幅方向Ｘの対向部３２の長さをＷとしたとき、比率Ｖ／Ｗは、０．５＜Ｖ／Ｗ＜２．０を満たす。ここで、Ｖは、プラグ軸方向Ｚにおける対向部３２の最長の長さである。なお、例えば、図５に示すごとく、対向部３２の平面部３２１に貴金属等からなる接地電極チップ３４が接合されているような場合、Ｖは、接地電極チップ３４を含まない対向部３２のプラグ軸方向Ｚの最長の長さである。また、Ｗは、接地幅方向Ｘにおける対向部３２の最長の長さである。

また、本形態において、比率Ｖ／Ｗは、Ｖ／Ｗ＜１．７を更に満たす。また、比率Ｖ／Ｗは、Ｖ／Ｗ＞１．０を更に満たす。

図２、図４に示すごとく、対向部３２の基端面は、前述の平面部３２１と後退面部３２２とを有する。平面部３２１は、プラグ軸方向Ｚに直交する平面上に平坦に形成されている。図２～図４に示すごとく、平面部３２１は、チップ先端面２２１とギャップ形成方向（すなわちプラグ軸方向Ｚ）に重なるよう形成されている。本形態において、平面部３２１は、チップ先端面２２１の全体とプラグ軸方向Ｚに重なるよう形成されている。

図２に示すごとく、後退面部３２２は、接地幅方向Ｘにおける平面部３２１と反対側の端部に向かうにつれて、中心電極２からプラグ軸方向Ｚに遠ざかるように湾曲している。後退面部３２２は、中心電極２側に凸の曲面状を呈している。本形態において、後退面部３２２は、平面部３２１から遠ざかるにつれて、曲率が大きくなるように湾曲している。平面部３２１と後退面部３２２とは、連続的に滑らかに形成されている。後退面部３２２は、例えば、接地電極３の材料となる矩形柱状の部材を切削加工することにより形成される。

図３、図４に示すごとく、後退面部３２２は、対向部３２における延設方向Ｙの屈曲部３３側と反対側の領域に形成されている。後退面部３２２は、延設方向Ｙにおける屈曲部３３側と反対側の端面である接地端面３２７につながるよう形成されている。

図４に示すごとく、後退面部３２２は、接地幅方向Ｘにおいて、対向部３２の前記投影輪郭２２１ａの外側から、当該投影輪郭２２１ａ側と反対側の端部までの領域に形成されている。平面部３２１と後退面部３２２との境界線は、接地幅方向Ｘにおける投影輪郭２２１ａの外側に位置している。

図２、図３に示すごとく、後退面部３２２における接地幅方向Ｘの平面部３２１側と反対側の端部は、接地側面３２３につながっている。後退面部３２２は、接地幅方向Ｘにおける平面部３２１と反対側の端部が、プラグ軸方向Ｚにおける対向部３２の中心位置よりも先端側に位置するよう形成されている。つまり、後退面部３２２は、接地幅方向Ｘにおける平面部３２１側の端部がプラグ軸方向Ｚにおける対向部３２の中心位置よりも基端側に位置し、接地幅方向Ｘにおける平面部３２１と反対側の端部がプラグ軸方向Ｚにおける対向部３２の中心位置よりも先端側に位置するよう形成されている。

図１に示すごとく、絶縁碍子１２の内側において、中心電極２の基端側には、導電性を有するガラスシール１４を介して抵抗体１５が配置されている。抵抗体１５は、カーボン又はセラミック粉末等の抵抗材及びガラス粉末を含むレジスタ組成物を加熱封着することにより形成する、或いはカートリッジ型抵抗体を挿入することによって構成することができる。ガラスシール１４は、ガラスに銅粉を混入させてなる銅ガラスからなる。また、抵抗体１５の基端側には、銅ガラスからなるガラスシール１６を介してステム１７が配されている。ステム１７は、例えば鉄合金からなる。

次に、図６、図７を用いて、本形態のスパークプラグ１を内燃機関に取り付けてなる点火装置１０について説明する。

図６に示すごとく、スパークプラグ１は、取付ネジ部１１１において、エンジンヘッド１０２に設けられた雌ネジ孔１０３に螺合されている。これにより、スパークプラグ１がエンジンヘッド１０２に締結固定されている。さらに、スパークプラグ１の先端部分が燃焼室１０１内に配される。

図７に示すごとく、スパークプラグ１は、接地幅方向Ｘにおける平面部３２１に対する後退面部３２２の位置が、放電ギャップ１３を通過する混合気の気流Ｆの下流側となるような向きに配されている。すなわち、スパークプラグ１は、後退面部３２２が、放電ギャップ１３を流れる混合気の気流Ｆの下流側に向かうにつれて、中心電極２からプラグ軸方向Ｚに遠ざかる向きに配されている。なお、ここでいう気流は、エンジン点火時期においてスパークプラグ１の先端部を通る混合気の気流である。以後、単に気流Ｆといったときは、特に断らない限り、エンジン点火時期においてスパークプラグ１の先端部を通る混合気の気流を意味するものとする。また、気流Ｆの下流側を単に「下流側」といい、気流Ｆの上流側を単に「上流側」ということもある。

内燃機関におけるスパークプラグ１の取付姿勢は、燃焼室１０１内におけるスパークプラグ１の先端部周辺の気流の流れを考慮してハウジング１１の取付ネジ部１１１のネジの切り方等を設計することで、調整することができる。

次に、図７を参照しつつ、放電ギャップ１３周辺の混合気の気流Ｆの流れの様子について説明する。

放電ギャップ１３よりも上流側においては、接地幅方向Ｘに気流Ｆが流れる。そして、スパークプラグ１を燃焼室１０１に対して前述の姿勢で取り付けたことによって、混合気が放電ギャップ１３を通過する際、混合気の気流Ｆは、平面部３２１及び後退面部３２２に沿って滑らかに流れる。そのため、混合気の気流Ｆは、放電ギャップ１３を通過する際、下流側に向かうにつれて徐々にプラグ軸方向Ｚの先端側に向って曲げられる。そして、放電ギャップ１３の下流側においては、混合気の気流Ｆは、略プラグ軸方向Ｚに沿って、先端側に向って流れるようになる。

次に、図８～図１０を参照しつつ、放電ギャップ１３に発生した放電火花Ｓが、混合気の気流によって引き伸ばされる様子について説明する。

図８に示すごとく、中心電極２と接地電極３との間に所定の電圧を印加することにより、放電ギャップ１３に火花放電が生じる。ここで、初期の火花放電は、チップ先端面２２１と接地電極３の平面部３２１との間において生じやすい。すなわち、中心電極２と接地電極３との間の空間のうち、チップ先端面２２１と接地電極３の平面部３２１との間が最も小さくなるため、チップ先端面２２１と接地電極３の平面部３２１との間が火花放電の起点となりやすい。以後、放電火花Ｓの接地電極３側の起点を、接地側起点Ｓ１ということもある。

図８、図９に示すごとく、初期の放電火花Ｓの接地側起点Ｓ１は、気流Ｆに押され平面部３２１から下流側に移動し、平面部３２１と後退面部３２２との境界部に達する。そして、図９、図１０に示すごとく、接地側起点Ｓ１は更に気流に押され、後退面部３２２上を這うように下流側に移動する。放電火花Ｓが気流Ｆによって押されることにより、その起点が次第に下流側に移動して放電火花Ｓの両起点間の距離が次第に大きくなるとともに、放電火花Ｓの両起点間の部位が次第に下流側に大きく膨らむ。

そして、図１０に示すごとく、放電火花Ｓが接地電極３における後退面部３２２における接地幅方向Ｘの平面部３２１側と反対側の端部まで流されたときは、放電火花Ｓは、略プラグ軸方向Ｚに沿って先端側、すなわちエンジンヘッド１０２から離れる側、に引き伸ばされる。以上のように、放電火花Ｓが引き伸ばされる。そして、引き伸ばされている間に、放電火花Ｓによって混合気が着火される。

以上のように、本形態においては、気流Ｆにより放電火花Ｓの接地側起点Ｓ１が移動することにより、放電火花Ｓの両起点間の距離が増える。これにより、放電火花Ｓが下流側に膨らむ際、放電火花Ｓの一部と他の一部とが早期に短絡することを防止しやすい。それゆえ、放電火花Ｓを大きく引き伸ばしやすい。また、放電火花Ｓがエンジンヘッド１０２から離れる側に大きく引き伸ばされるため、放電火花から混合気へ着火されることによって生じた火炎の熱が、エンジンヘッド１０２に奪われることを抑制し、火炎を成長させやすい。

また、本形態においては、比率Ｖ／Ｗは、０．５≦Ｖ／Ｗ≦２．０を満たす。これにより、対向部３２が横長になったり縦長になったりし過ぎることに起因して、放電火花Ｓが伸長する側に接地電極３の一部が突出し、放電火花Ｓの一部が接地電極３に短絡してしまうことを防止することができる。

次に、本形態の作用効果につき説明する。
前記態様のスパークプラグ１は、接地電極３が平面部３２１と後退面部３２２とを有する構成において、比率Ｖ／Ｗは、０．５＜Ｖ／Ｗ＜２．０、を満たす。それゆえ、混合気へのスパークプラグ１の着火性を向上させることができる。この数値に関しては、後述する実験例によって裏付けられる。

また、後退面部３２２は、対向部３２における延設方向Ｙの一部に形成されている。それゆえ、図３に示すごとく、接地電極３の長手方向における立設部３１よりも対向部３２側の領域に、延設方向Ｙにおける後退面部３２２と後退面部３２２に隣接する部位との間の段部３５が形成される。それゆえ、放電火花Ｓの接地側起点Ｓ１が、気流により接地電極３の長手方向における立設部３１側に向かって移動しようとしたとき、前記段部３５で接地側起点Ｓ１の移動が止まる。それゆえ、接地側起点Ｓ１が立設部３１上を這って基端側に向かうことを防止しやすい。これにより、放電火花Ｓをエンジンヘッド１０２から離れる側に一層引き伸ばしやすい。

また、比率Ｖ／Ｗは、Ｖ／Ｗ≦１．７を更に満たす。さらに、比率Ｖ／Ｗは、Ｖ／Ｗ＞１．０を更に満たす。それゆえ、着火性を一層向上させることができる。これらの数値に関しては、後述する実験例によって裏付けられる。

また、平面部３２１は、中心電極２の先端面とギャップ形成方向に重なるよう形成されている。それゆえ、中心電極２の先端面と平面部３２１との間の距離が短くなりやすく、この間で初期の放電火花Ｓを得やすい。このように、放電火花Ｓを、平面部３２１を起点として生じさせることにより、接地電極３の一部が集中して摩耗することを防止しやすい。一方、本形態とは異なり、接地電極３の中心電極２側の面に角部が形成され、この角部が中心電極２の先端面とギャップ形成方向に重なるよう形成されたような場合は、周囲の電界が集中しやすい前記角部を起点として放電火花Ｓが生じやすい。それゆえ、各サイクルにおける放電が角部で繰り返し生じやすく、角部の摩耗が進行しやすい。一方、本形態の場合、平面部３２１には周囲に電界が集中する箇所がないため、平面部３２１の一部に放電が集中することを防止しやすく、接地電極３の局所的な摩耗を防止することができる。

以上のごとく、本形態によれば、着火性を向上させることができる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。

（実験例）
本例は、接地電極３の形状が互いに異なる８つのスパークプラグ１を用意し、それらの着火性を評価した例である。各スパークプラグ１の着火性は、Ａ／Ｆ限界の値の測定によって調べた。ここで、Ａ／Ｆ限界とは、正常な燃焼が行われるための限界の空燃比をいい、Ａ／Ｆ限界の値が大きいほど、燃焼性能に優れていると言える。なお、本例において、正常な燃焼とは、燃焼変動率が３％以下であることを意味する。燃焼変動率とは、図示平均有効圧Ｐｍｉの（標準偏差／平均）×１００％で示されるものである。

本実験例においては、評価の対象となるスパークプラグ１として、下記の表１に示す試料１～８を用意した。試料１～８は、基本構造を参考形態１のスパークプラグ１と同様としつつ、プラグ軸方向Ｚにおける対向部３２の長さＶ、接地幅方向Ｘの対向部３２の長さＷ、及び比率Ｖ／Ｗを下記表１のように種々変更させたものである。なお、各試料において、対向部３２における後退面部３２２が形成されていない部位の、延設方向Ｙに直交する断面の面積は、互いに同等にした。各試料の対向部３２における後退面部３２２が形成されていない部位の、延設方向Ｙに直交する断面の面積は、一般的に用いられるスパークプラグ１の接地電極３の長手方向に直交する接地電極３の断面積とした。

試料１～８は、比率Ｖ／Ｗが小さくなるほど（すなわち対向部３２が横長になるほど）、後退面部３２２も横長になり、比率Ｖ／Ｗが大きくなるほど（すなわち対向部３２が縦長になるほど）、後退面部３２２も縦長となるようにしている。それゆえ、例えば比率Ｖ／Ｗが小さい試料１は、後退面部３２２が横長に形成されており、比率Ｖ／Ｗが大きい試料８は、後退面部３２２が縦長に形成されている。

本例においては、各試料を、２５００ｃｃのガソリンエンジンに設置した。このとき、各試料は、屈曲部３３に対する対向部３２の延設方向Ｙを、放電ギャップ１３における混合気の気流の方向に直交するように配置した。また、各試料は、燃焼室１０１の中央に位置させた。

そして、本例では、Ａ／Ｆの値を変化させながら燃焼圧センサーの出力により、燃焼変動率を測定し、Ａ／Ｆ限界の値を調べた。各試料における各サイクルの燃焼条件は、同じとした。すなわち、各サイクルにおける吸気量、燃料噴射量、吸排気バルブの開閉タイミングを一定とし、エンジン回転数が２８００回転／分、図示平均有効圧Ｐｍｉが５００ｋＰａとなる条件の下で試験を行った。結果を、図１１に示す。

図１１から、０．５≦Ｖ／Ｗ≦２．０、を満たす試料２～６は、２４．５以上の高いリーン限界Ａ／Ｆを得られていることが分かる。

また、図１１においては、Ｖ／Ｆが１．７よりも大きくなると、リーン限界Ａ／Ｆが急減していることから、比率Ｖ／Ｗが、Ｖ／Ｗ≦１．７を満たすと、リーン限界Ａ／Ｆを高めやすいことが分かる。

また、図１１においては、比率Ｖ／Ｆが１．０よりも小さくなると、リーン限界Ａ／Ｆが急減していることから、比率Ｖ／Ｗが、Ｖ／Ｗ≧１．０を満たしても、リーン限界Ａ／Ｆを高めやすいことが分かる。

さらに、図１１においては、比率Ｖ／Ｗが、１．０≦Ｖ／Ｗ≦１．７を満たす試料３、４は、２５以上の高いリーン限界Ａ／Ｆが得られていることから、比率Ｖ／Ｗが１．０≦Ｖ／Ｗ≦１．７を満たすことで、より高いリーン限界Ａ／Ｆが得られることが分かる。

（参考形態２）
本形態は、図１２に示すごとく、参考形態１に対して後退面部３２２の形状を変更した形態である。

本形態において、後退面部３２２は、接地幅方向Ｘにおける平面部３２１側と反対側の端部が、対向部３２におけるギャップ形成方向（すなわちプラグ軸方向Ｚ）の中心電極２側と反対側の端面である接地背面３２４と接するよう形成されている。すなわち、後退面部３２２は、対向部３２の平面部３２１と接地背面３２４とをつなぐよう形成される。

その他は、参考形態１と同様である。
なお、参考形態２以降において用いた符号のうち、既出の参考形態又は実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の参考形態又は実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

本形態においては、放電火花Ｓの接地側起点Ｓ１を、一層先端側まで移動させやすい。それゆえ、放電火花Ｓの両起点間の距離を確保しやすく、これにより放電火花Ｓの両起点間の部位を大きく先端側に引き伸ばしやすい。それゆえ、着火性の向上を図りやすい。
その他、参考形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態１）
本実施形態は、図１３～図１６に示すごとく、参考形態１と基本構造を同様としつつ、後退面部３２２に凹部３２５を形成した実施形態である。凹部３２５は、後退面部３２２における平面部３２１側の端部から平面部３２１側と反対側の端部までにわたって連続的に形成されている。なお、図１３においては、凹部３２５の輪郭を破線で表している。

図１５に示すごとく、凹部３２５は、後退面部３２２の湾曲方向に長尺な溝状に形成されている。すなわち、凹部３２５は、平面部３２１から接地幅方向Ｘに離れるにつれてプラグ軸方向Ｚの先端側に向かう形状を呈している。凹部３２５は、後退面部３２２の法線方向に開口している。そして、図１４～図１６に示すごとく、凹部３２５の開口側の端縁にはエッジ部３２５ａが形成されている。図１５に示すごとく、エッジ部３２５ａのうち、凹部３２５の延設方向Ｙの両側に形成されたエッジ部３２５ａは、後退面部３２２の湾曲方向に形成されている。すなわち、凹部３２５の延設方向Ｙの両側に形成されたエッジ部３２５ａは、平面部３２１から接地幅方向Ｘに離れるにつれてプラグ軸方向Ｚの先端側に向かうよう曲線状に形成されている。

図１６に示すごとく、凹部３２５は、チップ先端面２２１の投影輪郭２２１ａに対し接地幅方向Ｘに隣接する位置に形成されている。凹部３２５は、後退面部３２２における延設方向Ｙの中央よりも反屈曲部３３側に形成されている。
その他は、参考形態１と同様である。

本実施形態においては、凹部３２５のエッジ部３２５ａの周囲に電界を集中させやすいため、放電火花Ｓの接地側起点Ｓ１が安定して移動しやすい。これにより、放電火花Ｓの接地側起点Ｓ１を、放電火花Ｓの中心電極２側の起点から遠ざけやすい。それゆえ、放電火花Ｓを引き伸ばしやすく、スパークプラグ１の混合気への着火性を向上させやすい。
その他、参考形態１と同様の作用効果を有する。

（参考形態３）
本形態は、図１８～図２０に示すごとく、参考形態１と基本構造を同様としつつ、後退面部３２２に凸部３２６を形成した形態である。凸部３２６は、後退面部３２２における平面部３２１側の端部から平面部３２１側と反対側の端部までにわたって連続的に形成されている。

図１９に示すごとく、凸部３２６は、後退面部３２２の法線方向に突出している。凸部３２６は、後退面部３２２の湾曲方向に長尺な形状に形成されている。すなわち、凸部３２６は、平面部３２１から接地幅方向Ｘに離れるにつれてプラグ軸方向Ｚの先端側に向かう形状を呈している。凸部３２６は、その長手方向における中央に向かうほど、突出量が大きくなるよう形成されている。そして、凸部３２６の突出側の端縁にはエッジ部３２６ａが形成されている。凸部３２６の延設方向Ｙの両側に形成されたエッジ部３２６ａは、後退面部３２２の湾曲方向に略平行に形成されている。すなわち、凸部３２６の延設方向Ｙの両側に形成されたエッジ部３２６ａは、平面部３２１から接地幅方向Ｘに離れるにつれてプラグ軸方向Ｚの先端側に向かうよう曲線状に形成されている。

図２０に示すごとく、凸部３２６は、チップ先端面２２１の投影輪郭２２１ａに対し接地幅方向Ｘに隣接する位置に形成されている。凸部３２６は、後退面部３２２における延設方向Ｙの中央よりも反屈曲部３３側に形成されている。

後退面部３２２及び凸部３２６は、いずれも、接地電極３の材料となる矩形柱状部材を切削加工することにより形成される。凸部３２６は、前記矩形柱状部材における後退面部３２２を構成する部位よりも緩やかな曲面となるよう切削加工することにより形成される。つまり、前記矩形柱状部材における後退面部３２２となる部位よりも凸部３２６となる部位を少なく切削することにより、凸部３２６が形成されている。
その他は、参考形態１と同様である。

本形態においては、凸部３２６のエッジ部３２６ａの周囲に電界を集中させやすいため、放電火花Ｓの接地側起点Ｓ１が安定して移動しやすい。これにより、放電火花Ｓの接地側起点Ｓ１を、放電火花Ｓの中心電極２側の起点から遠ざけやすい。それゆえ、放電火花Ｓを引き伸ばしやすく、スパークプラグ１の混合気への着火性を向上させやすい。
その他、参考形態１と同様の作用効果を有する。

（参考形態４）
本形態は、図２１、図２２に示すごとく、参考形態１に対して、接地幅方向Ｘにおける平面部３２１の両側に後退面部３２２を形成した形態である。２つの後退面部３２２は、延設方向Ｙから見たとき、及びプラグ軸方向Ｚから見たとき、接地幅方向Ｘに対称に形成されている。そして、対向部３２の基端側の面の、２つの後退面部３２２の間に平面部３２１が形成されている。図２２から分かるように、平面部３２１は、チップ先端面２２１とプラグ軸方向Ｚに重なる位置に配されている。
その他は、参考形態１と同様である。

本形態においては、接地電極３がいわゆる左右対称形状であるので、接地電極３を製造しやすい。また、本形態のスパークプラグ１を燃焼室１０１内に設置する際には、一対の後退面部３２２のうちのいずれかを、平面部３２１よりも下流側に配置することにより、混合気への着火性を向上させることができるため、内燃機関へのスパークプラグ１の組付性も向上させやすい。
その他、参考形態１と同様の作用効果を有する。

本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。前記各実施形態において、中心電極と放電ギャップと対向部とが並ぶギャップ形成方向はプラグ軸方向としたが、ギャップ形成方向はプラグ軸方向に対して傾斜する方向であってもよい。

１ 内燃機関用のスパークプラグ
１１ ハウジング
１２ 絶縁碍子
１３ 放電ギャップ
２ 中心電極
３ 接地電極
３１ 立設部
３２ 対向部
３２１ 平面部
３２２ 後退面部

Claims (5)

1. 筒状のハウジング（１１）と、
   前記ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子（１２）と、
   先端部が突出するように前記絶縁碍子の内側に保持された中心電極（２）と、
   前記中心電極との間に放電ギャップ（１３）を形成する接地電極（３）と、を有し、
   前記接地電極は、前記ハウジングの先端部から先端側へ立設した立設部（３１）と、前記立設部からプラグ径方向の内側へ屈曲して延設され、前記中心電極と対向する対向部（３２）と、を有し、
   前記対向部における前記中心電極側を向く面は、平面状に形成された平面部（３２１）と、前記接地電極における前記対向部の延設方向（Ｙ）の一部に形成され、前記平面部から前記対向部の幅方向（Ｘ）の端部に向かうにつれて、前記中心電極から遠ざかる後退面部（３２２）と、を有し、
   前記中心電極と前記放電ギャップと前記対向部とが並ぶギャップ形成方向における前記対向部の長さをＶ、前記幅方向の前記対向部の長さをＷとしたとき、比率Ｖ／Ｗは、０．５≦Ｖ／Ｗ≦２．０、を満たしており、
   前記後退面部は、前記平面部側の端部から前記平面部側と反対側の端部までにわたって連続的に形成された凹部（３２５）を有し、
   該凹部の開口側の端縁にはエッジ部（３２５ａ）が形成されており、
   該エッジ部は、前記平面部から前記幅方向に離れるにつれてプラグ軸方向（Ｚ）の先端側に向かうように曲線状に形成されている、内燃機関用のスパークプラグ（１）。
2. 前記比率Ｖ／Ｗは、Ｖ／Ｗ≦１．７を更に満たす、請求項１に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
3. 前記比率Ｖ／Ｗは、Ｖ／Ｗ≧１．０を更に満たす、請求項１又は２に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
4. 前記平面部は、前記中心電極の先端面（２２１）と前記ギャップ形成方向に重なるよう形成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
5. 前記後退面部は、前記幅方向における前記平面部側と反対側の端部が、前記対向部における前記ギャップ形成方向の前記中心電極側と反対側の端面と接するよう形成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ。

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