JP7233327B2 - 点火プラグ - Google Patents

Description

本発明は、点火プラグに関する。

従来、内燃機関の点火プラグとして、副室を有するものが使用されている。例えば、特許文献１に開示の構成では、点火プラグの構造内に副室を有し、当該副室内に中心電極の先端が位置している。そして、副室内には内部電極が設けられており、内部電極の一端が副室の奥側の位置で中心電極の先端と対向して第１の放電ギャップを形成している。そして、第１の放電ギャップでの放電により副室内の燃料ガスに着火して生じた火炎を副室に設けられた一つの噴孔から主燃焼室に噴出させて、主燃焼室内の燃料ガスに着火するように構成されている。さらに、内部電極の他端は副室に設けられた噴孔とは別の位置から副室の底部を貫通して主燃焼室に突出して外部電極を形成している。そして、外部電極はハウジングから主燃焼室側に突出形成された接地電極に対向して第２の放電ギャップを形成している。当該第２の放電ギャップでの放電により、主燃焼室内の燃料ガスに直接着火するように構成されている。

特許文献１に開示の構成では、内燃機関の運転状態が部分負荷や高負荷領域にあるときには、副室内に十分な量の燃料ガスが存在するため、副室の奥側に位置する第１の放電ギャップの放電によって生じる火炎において副室の内壁などへの熱損失の割合が小さい。そのため、当該火炎は副室内で十分に成長して噴孔から主燃焼室内に噴出して、主燃焼室内の燃料ガスへの着火性を高めている。また、内燃機関の運転状態が低負荷領域にあるときや触媒暖気条件で運転するときは、副室内の燃料ガスが相対的に少ないため、副室の奥側に位置する第１の放電ギャップで生じた火炎は副室の内壁などへの熱損失の割合が大きくなり、その火炎成長が阻害されて十分な火炎噴出が得られない。しかし、第２の放電ギャップが主燃焼室側に突出した位置にあるため、第２の放電ギャップの放電によって主燃焼室内の燃料ガスに直接着火して、主燃焼室内の燃料ガスへの着火性を高めている。

欧州特許第６６９４５４２号明細書

しかしながら、特許文献１に開示の構成では、内燃機関の運転状態が部分負荷や高負荷領域にあるときには、第１の放電ギャップの放電によって生じる火炎が噴孔に到達して主燃焼室内に噴出するだけであるため、火炎噴出を促進して着火性を向上するには改善の余地がある。一方、内燃機関の運転状態が低負荷領域にあるときや触媒暖気条件で運転するときは、主燃焼室側に突出した位置にある第２の放電ギャップでの放電によって主燃焼室内の燃料ガスに直接着火しているが、当該放電は第２の放電ギャップの位置に形成されて主燃焼室内の極めて狭い領域にしか到達しないため、主燃焼室内の燃料ガスへの着火性を向上するには改善の余地がある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、着火性の向上が図られる点火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、筒状の絶縁碍子（２０）と、
上記絶縁碍子の内側において上記絶縁碍子と同軸上に配置されるとともに、上記絶縁碍子よりもプラグ軸方向先端側に突出した中心電極先端部（１１）を有する中心電極（１０）と、
上記絶縁碍子のプラグ軸方向先端側に副室（２）を形成するとともに、該副室と主燃焼室（３）とを連通する貫通孔（３２）を有するハウジング（３０）と、
上記ハウジングの内側に設けられた浮遊電極（５０）と、
上記ハウジングの内側に設けられるとともに、上記浮遊電極と上記ハウジングとを絶縁させる絶縁層（４０）と、
を有し、
上記浮遊電極は、上記中心電極との間で放電を生じさせる第１放電ギャップ（Ｇ１）を形成するとともに、上記ハウジングにおいて上記貫通孔を形成する貫通孔形成部（３１）との間で放電を生じさせる第２放電ギャップ（Ｇ２）を形成するように構成されている、点火プラグ（１）にある。

上記点火プラグにおいては、副室内の第１放電ギャップとハウジングの貫通孔に形成された第２放電ギャップとの両方で放電を生じさせる。内燃機関の運転状態が部分負荷や高負荷領域にあるときには副室内に十分な量の燃料ガスが存在するため、第１放電ギャップの放電によって生じた火炎において副室の内壁などへの熱損失の割合が小さくなっている。そのため、当該火炎は副室内で十分に成長することができ、貫通孔から十分な量の火炎が主燃焼室内に噴出することとなる。さらに、第２放電ギャップの放電はハウジングの貫通孔又はその周囲に発生することとなる。そのため、主燃焼室内のピストン上昇に伴って貫通孔を介して燃料ガスが主燃焼室から副室内に流れ込んで発生する主燃焼室から副室内に向かう流入気流によって、第２放電ギャップの放電が副室内側に引き延ばされることとなる。その結果、当該放電によって副室内の燃料ガスにエネルギが与えられ、副室内の燃焼が促進される。これとともに、副室内で第１放電ギャップの放電による火炎成長にともなって副室内に発生する主燃焼室側に向かう下降気流と、貫通孔から副室内に流れ込む流入気流とが副室内でぶつかり合うこととなり、副室内の気流の乱れが促進されて副室内の燃焼が一層促進される。これらにより、火炎の噴出が促進されて主燃焼室側の燃料ガスの着火性を向上することができる。

一方、内燃機関の運転状態が低負荷領域にあるときや触媒暖気条件で運転するときは、副室内の燃料ガスが相対的に少ないため、副室内の火炎成長が阻害されて十分な火炎噴出が得られない。しかしながら、主燃焼室内のピストン下降に伴って貫通孔を介して副室内から主燃焼室側に向かう流出気流が生じて、当該流出気流によって第２放電ギャップの放電が主燃焼室側に引き延ばされる。これにより、放電が主燃焼室内に広がって主燃焼室側の燃料ガスの着火性を向上することができる。さらに、火炎が主燃焼室内に広がることにより、副室の内壁などへの熱損失が抑制されるため、燃料ガスへの着火性を一層向上することができる。

以上のごとく、上記形態によれば、着火性の向上が図られる点火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。

実施形態１における、点火プラグの正面図。 図１における、II-II線位置断面拡大図。 図２における、中心電極先端部付近の一部拡大図。 図２における、浮遊電極先端部付近の一部拡大図。 実施形態１における、点火プラグの底面図 実施形態１における、（ａ）放電発生を示す概念図、（ｂ）火炎成長を示す概念図。 実施形態１における、（ａ）火炎成長を示す概念図、（ｂ）火炎噴出を示す概念図。 実施形態１における、（ａ）放電発生を示す概念図、（ｂ）火炎成長を示す概念図。 実施形態１における、（ａ）火炎成長を示す概念図、（ｂ）火炎噴出を示す概念図。 シミュレーション試験における、（ａ）試験例の結果を示す図、（ｂ）比較例の結果を示す図。 シミュレーション試験における、試験例と比較例の結果を示す図。 比較試験における、比較例としての従来の点火プラグの正面図。 比較試験における、試験例及び比較例の結果を示す図。 変形形態１における、断面一部拡大図。 変形形態２における、断面一部拡大図。 変形形態３における、断面一部拡大図。 変形形態４における、断面一部拡大図。 変形形態５における、断面一部拡大図。 変形形態６における、断面一部拡大図。 変形形態７における、断面一部拡大図。 変形形態８における、断面一部拡大図。 変形形態９における、断面一部拡大図。 変形形態１０における、断面一部拡大図。 図２３における、XXIV-XXIV線位置断面拡大図。 変形形態１１における、断面一部拡大図。

（実施形態１）
点火プラグ装置の実施形態について、図１～図１３を用いて説明する。
図１に示す本実施形態の点火プラグ１は、図２に示すように、中心電極１０、絶縁碍子２０、ハウジング３０、絶縁層４０及び浮遊電極５０を有する。
絶縁碍子２０は、筒状をなしている。
中心電極１０は、絶縁碍子２０の内側において絶縁碍子２０と同軸上に配置されるとともに、絶縁碍子２０よりもプラグ軸方向先端側Ｙ１に突出した中心電極先端部１１を有する。
ハウジング３０は、絶縁碍子２０のプラグ軸方向先端側Ｙ１に副室２を形成するとともに、該副室２と主燃焼室３とを連通する貫通孔３２を有する。
浮遊電極５０は、ハウジング３０の内側に設けられている。
絶縁層４０は、ハウジング３０の内側に設けられているとともに、ハウジング３０と浮遊電極５０とを絶縁させる。
そして、浮遊電極５０は、中心電極１０との間で放電を生じさせる第１放電ギャップＧ１を形成するとともに、ハウジング３０において貫通孔３２を形成する貫通孔形成部３１との間で放電を生じさせる第２放電ギャップＧ２を形成するように構成されている。

以下、本実施形態の点火プラグ１について、詳述する。
図１に示すように、本実施形態の点火プラグ１において、ハウジング３０はプラグ軸方向Ｙを長手方向とする筒状をなしている。ハウジング３０内にはハウジング３０と同軸上に絶縁碍子２０が配置されており、絶縁碍子２０は筒状をなしている。

絶縁碍子２０の内側には絶縁碍子２０と同軸上に中心電極１０が配置されている。中心電極１０はプラグ軸方向先端側Ｙ１の端部に設けられてハウジング３０内に露出した中心電極先端部１１を有る。中心電極先端部１１は、プラグ軸方向先端側Ｙ１に延びるとともに径方向Ｘに折り曲げられている。

図２に示すように、ハウジング３０の内側には絶縁層４０が設けられている。本実施形態では、絶縁層４０は、絶縁碍子２０とは別体で形成されている。また、絶縁層４０は筒状をなしているとともに、絶縁層４０の外周面がハウジング３０の内周面に沿った形状となっている。絶縁層４０におけるプラグ軸方向基端側Ｙ２の端部には貫通形成された基端貫通孔４１が設けられており、プラグ軸方向先端側Ｙ１の端部には先端貫通孔４２が形成されている。基端貫通孔４１及び先端貫通孔４２はいずれもプラグ軸線２０ａ上に位置している。そして、基端貫通孔４１を介して中心電極先端部１１が絶縁層４０の内側に入り込んでいる。

図２に示すように、ハウジング３０の内側には浮遊電極５０が設けられている。本実施形態では、浮遊電極５０は線状の金属製部材であって、絶縁層４０の内壁に沿ってプラグ軸方向Ｙに延びている。浮遊電極５０におけるプラグ軸方向先端側Ｙ１の端部である浮遊電極先端部５１は絶縁層４０の先端貫通孔４２から突出して、後述する副室２の底壁部３５における第１貫通孔３２１まで到達している。一方、図３に示すように、浮遊電極５０のプラグ軸方向基端側Ｙ２の端部である浮遊電極基端部５２は絶縁層４０の内側に位置している。浮遊電極基端部５２と中心電極１０の中心電極先端部１１とは互いに離間した状態で対向している。そして、浮遊電極基端部５２と中心電極先端部１１との間の空間部が放電Ｓ１を生じさせる第１放電ギャップＧ１となっている。図２に示すように、第１放電ギャップＧ１は副室２内のプラグ軸方向基端側Ｙ２側、すなわち、副室２の奥側の位置にある。

図２に示すように、ハウジング３０の内側の空間部が副室２を形成している。図４に示すように、ハウジング３０はプラグ軸方向先端側Ｙ１に、副室２の底部を形成する底壁部３５と、副室２の側部を形成する側壁部３６と、底壁部３５と側壁部３６とをつなぐ連結部３７とを有する。底壁部３５、側壁部３６及び連結部３７によってハウジング３０のプラグ軸方向先端側Ｙ１はカップ状をなしている。ハウジング３０は金属製であって導電性を有する。なお、底壁部３５、側壁部３６及び連結部３７からなるカップ状部分がハウジング３０から分割されて別体となっていてもよい。また、当該カップ状部分を主燃焼室を形成するシリンダヘッドと一体で形成してもよい。

図１、図２に示すように、ハウジング３０のプラグ軸方向先端側Ｙ１には、貫通孔３２が設けられている。そして、底壁部３５において貫通孔３２の壁面及び開口部を形成する部位を貫通孔形成部３１とする。本実施形態では貫通孔３２として、第１貫通孔３２１と第２貫通孔３２２とを含む。また、本実施形態では第１貫通孔３２１の壁面及び開口部を形成する部位を第１貫通孔形成部３１１とし、第２貫通孔３２２の壁面及び開口部を形成する部位を第２貫通孔形成部３１２とする。図４に示すように、本実施形態では第１貫通孔３２１は底壁部３５におけるプラグ軸線２０ａ上に設けられており、プラグ軸方向Ｙに平行に形成された貫通孔となっている。

図４に示すように、第１貫通孔３２１の内側には浮遊電極先端部５１が位置している。本実施形態では、浮遊電極先端部５１の先端面５１ａと底壁部３５の主燃焼室３側の面とは同一平面上にある。そして、浮遊電極先端部５１と第１貫通孔３２１を形成する第１貫通孔形成部３１１との間の空間部が、放電Ｓ２を生じさせる第２放電ギャップＧ２となる。

図４に示すように、第２貫通孔３２２は連結部３７に設けられている。第２貫通孔３２２は、プラグ軸方向Ｙに対して傾斜した仮想軸線３２２ａに沿って形成されている。仮想軸線３２２ａはプラグ軸方向先端側Ｙ１に向かうにつれて互いに離れるように、プラグ軸線２０ａに対して所定角度で傾斜している。図５に示すように、本実施形態では第２貫通孔３２２は４個設けられている。４個の第２貫通孔３２２はプラグ軸方向Ｙから見たときにプラグ軸線２０ａを中心として周方向に等間隔に位置している。図４に示すように、本実施形態では、各仮想軸線３２２ａのプラグ軸線２０ａに対する傾斜角度は同一となっている。

図３に示すように、絶縁層４０の基端貫通孔４１の壁面には径方向内側に突出した突出部４１ａが形成されている。これにより、絶縁層４０の表面を介した浮遊電極基端部５２とハウジング３０の内面との最短沿面距離Ｌ２は、突出部４１ａがない場合に比べて長くなっている。そして、第１放電ギャップＧ１における浮遊電極基端部５２と中心電極先端部１１との最短距離Ｌ１は最短沿面距離Ｌ２よりも短くなっている。これにより、絶縁層４０の表面を介した沿面放電が生じることが防止されている。

また、図４に示すように、絶縁層４０の先端貫通孔４２の壁面には径方向内側に突出した突出部４２ａが形成されている。これにより、絶縁層４０の表面を介した浮遊電極５０とハウジング３０内面との最短沿面距離Ｌ４は、突出部４２ａがない場合に比べて長くなっている。そして、図４に示すように、第２放電ギャップＧ２において浮遊電極先端部５１と第１貫通孔形成部３１１との最短距離Ｌ３は最短沿面距離Ｌ４よりも短くなっている。これにより、絶縁層４０の表面を介した沿面放電が生じることが防止されている。

次に、本実施形態の点火プラグ１の使用態様について説明する。
まず、内燃機関の負荷が部分負荷から高負荷領域にあるときは、副室２内に十分な量の燃料ガスが存在する。そのため、図６（ａ）に示すように、副室２の奥の位置にある第１放電ギャップＧ１に生じた放電により、図６（ｂ）に示すように副室２の奥側で初期火炎Ｆ０は、図６（ｂ）に示すように副室２内のプラグ軸方向先端側Ｙ１に向けて成長する。初期火炎Ｆ０に対して副室２を形成するハウジング３０などによる熱損失が生じるが、上述の通り副室２内には十分な量の燃料ガスが存在するため、燃料ガスが燃焼しやすく、発生熱量が多い。これにより、発生熱量に対する熱損失の割合は比較的小さいため、副室２内において十分な火炎成長がなされる。

そして、本実施形態において部分負荷から高負荷領域では、内燃機関における点火時期はＢＴＤＣ（Before Top Dead Center）に設定されており、図７（ａ）に示すように、ピストン上昇に伴って生じる主燃焼室から副室２内に流れ込む流入気流Ｐ１により、第２放電ギャップＧ２に生じた放電Ｓ２が副室２内に引き延ばされる。これにより、放電Ｓ２により副室２内の燃料ガスに与えるエネルギ量が高まり、副室２内での燃焼が促進される。さらに、副室２の奥側に生じた初期火炎Ｆ０の成長に伴って副室２内にプラグ軸方向先端側Ｙ１に向かう下降気流Ｐ２が発生する。そして、流入気流Ｐ１と下降気流Ｐ２とが副室２内で互いに衝突することにより、副室２内において気流の乱れが増加する。その結果、副室２内での燃料ガスの燃焼、すなわち火炎の成長が促進され、図６（ｂ）に示すように、第２貫通孔３２２から火炎Ｆ１が主燃焼室内に勢いよく噴出されることとなる。これに伴って第１貫通孔３２１からは火炎Ｆ２が噴出されるとともに放電Ｓ２が主燃焼室３側に引き延ばされることとなる。

一方、内燃機関の負荷が低負荷領域にあるとき又は内燃機関の始動時などの触媒暖気条件下では、副室２内に存在する燃料ガスが少ないため、高負荷領域にある場合に比べて、燃料ガスの燃焼が少なくなり、発生熱量も少ない。これにより、発生熱量に対する熱損失の割合が比較的大きくなるため、図８（ａ）に示すように第１放電ギャップＧ１に放電Ｓ１が発生しても、図８（ｂ）に示すように高負荷領域の場合に比べて火炎の十分な成長が見込めない。しかしながら、本実施形態において冷間始動時などの低負荷領域では、点火時期がＡＴＤＣ（After Top Dead Center）に設定されており、図９（ａ）に示すように、ピストン下降に伴って生じる副室２内から主燃焼室３に向かう流出気流Ｐ３が発生する。そして、副室２の先端の位置にある第２放電ギャップＧ２に生じた放電Ｓ２は流出気流Ｐ３によって主燃焼室３側に引き延ばされる。これにより、主燃焼室側への火炎の拡大を図ることができる。特に冷間始動時には、ハウジング３０や絶縁碍子２０の表面温度が低いが、火炎が主燃焼室３側へ積極的に拡大されるため、当該火炎とハウジング３０や絶縁碍子２０との接触面積を低減して火炎におけるエネルギ損失を抑制して主燃焼室３における燃料ガスの燃焼を促進することができる。

次に本実施形態の点火プラグ１について、火炎噴出のシミュレーション試験を行った。本シミュレーション試験では、ＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics）に基づいて、試験例として、本実施形態の点火プラグ１において、第１放電ギャップＧ１と第２放電ギャップＧ２の両方に放電を発生させた場合の温度変化と筒内圧力変化を解析した。また、比較例として、本実施形態の点火プラグ１における絶縁層４０及び浮遊電極５０を有さず、中心電極１０の先端が第１貫通孔３２１に到達して第２放電ギャップＧ２を形成している構成とし、当該第２放電ギャップＧ２に放電を発生させた場合の温度変化を解析した。本シミュレーション試験の試験条件は、試験例では各放電ギャップＧ１、Ｇ２において２５ｍＪのエネルギが消費されるものとし、比較例では放電ギャップＧ２において５０ｍＪのエネルギが消費されるものとした。なお、その他の条件は点火時圧力０．６ＭＰａ、燃料種プロパン、ストイキ条件とした。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示した本シミュレーション試験における温度変化の結果から、試験例では比較例に比べて経時的に火炎の噴出量が増大することが示された。また、図１１に示した筒内圧力変化の解析結果から、試験例では比較例に比べて早期に筒内圧力が上昇することが示された。

次に本実施形態の点火プラグ１において、燃焼変動率の比較試験を行った。
本比較試験では、試験例として本実施形態１の点火プラグ１を用いた。また、比較例として図１２に示す従来の点火プラグ９を用いた。従来の点火プラグ９は、中心電極９１、絶縁碍子９２、ハウジング９３及び接地電極９４を備え、中心電極９１の先端と接地電極９４の端部との間に放電ギャップＧ９が形成されている。なお、従来の点火プラグ９は副室を有していない。

本比較試験は、ＡＴＤＣ点火時の燃焼変動率を算出して試験例と比較例とを比較した。試験条件は、エンジン回転数１２００ｒ/ｍ、ストイキ条件、負荷１５０ｋＰａとした。

本比較試験によれば、図１３に示すように、試験例の点火プラグ１では、比較例の点火プラグ９に比べて燃焼変動率が低下していた。これは、試験例の点火プラグ１では、ＡＴＤＣ点火において、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、ピストン下降に伴って副室２から主燃焼室３側に向かう流出気流Ｐ３によって第２放電ギャップＧ２の放電Ｓ２が主燃焼室３側に引き延ばされたことにより、着火性が向上したことに起因すると推察される。

次に、本実施形態の点火プラグ１における作用効果について、詳述する。
本実施形態の点火プラグ１では、副室２内の第１放電ギャップＧ１と第１貫通孔３２１に形成された第２放電ギャップＧ２との両方で放電Ｓ１、Ｓ２を生じさせる。内燃機関の運転状態が部分負荷や高負荷領域にあるときには副室２内に十分な量の燃料ガスが存在するため、第１放電ギャップＧ１の放電Ｓ１によって生じた火炎において副室２の内壁などへの熱損失の割合が小さくなっている。そのため、当該火炎は副室２内で十分に成長することができ、貫通孔３２から十分な量の火炎が主燃焼室３内に噴出することとなる。さらに、主燃焼室３内のピストン上昇に伴って貫通孔３２を介して燃料ガスが主燃焼室３から副室２内に流れ込んで主燃焼室３から副室２内に向かう流入気流Ｐ１が生じる。そして、流入気流Ｐ１によってハウジング３０の第１貫通孔３２１に位置する第２放電ギャップＧ２の放電Ｓ２が副室２内側に引き延ばされる。その結果、放電Ｓ２によって副室２内の燃料ガスにエネルギが与えられることとなり、副室２内の燃焼が促進される。これとともに、副室２内で第１放電ギャップＧ１の放電Ｓ１による火炎が成長することにより副室２内で主燃焼室３側に向かう下降気流Ｐ２が生じる。そして、下降気流Ｐ２と貫通孔３２から副室２内に流れ込む流入気流Ｐ１とが副室２内でぶつかり合うこととなり、副室２内の気流の乱れが促進されて副室２内の燃焼が一層促進される。これらにより、火炎の噴出が促進されて主燃焼室３側の燃料ガスの着火性を向上することができる。

一方、内燃機関の運転状態が低負荷領域にあるときや触媒暖気条件で運転するときは、副室２内の燃料ガスが相対的に少ないため、副室２内の火炎成長が阻害されて十分な火炎噴出が得られない。しかしながら、主燃焼室３内のピストン下降に伴って貫通孔３２を介して副室２内から主燃焼室３側に向かう流出気流Ｐ３が生じて、流出気流Ｐ３によって第２放電ギャップＧ２の放電Ｓ２が主燃焼室３側に引き延ばされる。これにより、主燃焼室３側の燃料ガスへ着火することができる。その結果、放電Ｓ２が第２放電ギャップＧ２に形成されるだけの場合に比べて、放電Ｓ２が主燃焼室３内に広がりやすいため、副室２の内壁などへの熱損失を抑制して燃料ガスへの着火性を向上することができる。

また、本例では、ハウジング３０は、プラグ軸方向先端側Ｙ１に位置して、副室２の底部を形成する底壁部３５と、副室２の側壁を形成する側壁部３６と、底壁部３５と側壁部３６とをつなぐ連結部３７とを有する。貫通孔３２は、底壁部３５におけるプラグ軸線２０ａ上に設けられた第１貫通孔３２１と、連結部３７に設けられた第２貫通孔３２２とを含む。そして、浮遊電極５０は、第１貫通孔３２１を形成する第１貫通孔形成部３１１との間に第２放電ギャップＧ２を形成するように構成されている。これにより、第２放電ギャップＧ２に発生した放電Ｓ２が、ピストンの上昇又は下降によって、プラグ軸方向先端側Ｙ１又はプラグ軸方向基端側Ｙ２に引き延ばされやすくなるため、燃料ガスへの着火性を一層向上することができる。

また、本実施形態では、絶縁碍子２０と絶縁層４０とは互いに別体となっている。絶縁碍子２０をプラグ軸方向先端側Ｙ１に延長して絶縁層４０を形成して両者を一体物とした場合には、絶縁層４０の内径が小さくなる。そのため、副室２内で形成された火炎に対する絶縁層４０による冷損が増加して着火性が低下することとなる。本実施形態では、上述の通り、絶縁碍子２０と絶縁層４０とは互いに別体であるため、絶縁層４０の内径を比較的大きくしやすい。その結果、絶縁層４０による冷損を低減することができる。

また、本実施形態では、絶縁層４０として絶縁体を筒状に成形してなることとしたが、これに替えて、図１４に示す変形形態１のように、絶縁層４０はハウジング３０の内壁面に形成された膜からなることとしてもよい。当該絶縁層４０はハウジング３０の内壁面に絶縁体を溶射、めっき、蒸着などすることにより形成することができ、変形形態１ではハウジング３０の内壁面の全体に絶縁層４０が形成されている。変形形態１によれば、浮遊電極５０とハウジング３０との間で沿面放電が生じることを一層防止することができる。なお、図１５に示す変形形態２のように、浮遊電極基端部５２をプラグ軸線２０ａに向けて延設してプラグ軸方向基端側Ｙ２に屈曲して、直線状に形成した中心電極先端部１１と対向させてもよい。

また、本実施形態では、浮遊電極５０を線状の金属製部材としたが、これに替えて、図１６に示す変形形態３のように、浮遊電極５０は絶縁層４０の内側に形成された膜部５０ａを有することとしてもよい。当該変形形態２における膜部５０ａは、絶縁層４０の内壁面に導電性材料を溶射、めっき、蒸着などすることにより形成することができる。当該変形形態３では、膜部５０ａは絶縁層４０の内壁面に筒状に形成されている。さらに、浮遊電極５０は、膜部５０ａのプラグ軸方向先端側Ｙ１の端部から第１貫通孔３２１に向けて延設された浮遊電極先端部５１と、膜部５０ａのプラグ軸方向基端側Ｙ２の端部から中心電極先端部１１に向けて延設された浮遊電極基端部５２とを有する。当該変形形態３によれば、本実施形態と同等の効果を奏するとともに、浮遊電極５０を保持することが容易となる。

また、図１７に示す変形形態４のように、絶縁層４０をハウジング３０の内壁面に形成された膜により形成し、さらに、浮遊電極５０が絶縁層４０の内壁面に形成された膜部５０ａを有する。そして、浮遊電極５０のプラグ軸方向先端側Ｙ１には、浮遊電極先端部５１を有するリング部材５３が挿嵌されている。浮遊電極基端部５２は膜部５０ａのプラグ軸方向基端側Ｙ２の端部により形成される。当該変形形態４によれば、絶縁層４０によって意図しない沿面放電を防止できるとともに、浮遊電極５０を保持することが容易となる。なお、当該変形形態４でも本実施形態と同等の効果を奏する

また、図１８に示す変形形態５のように、浮遊電極５０は、絶縁層４０のプラグ軸方向先端側Ｙ１の領域に挿嵌された先端側リング部材５４と、絶縁層４０のプラグ軸方向基端側Ｙ２の領域に挿嵌された基端側リング部材５５と、両者の間に設けられて両者に接続されるとともに絶縁層４０の内側面に沿って形成された接続部５６とからなることとしてもよい。当該変形形態５によれば、本実施形態と同等の効果を奏するとともに、先端側リング部材５４と基端側リング部材５５との間に浮遊電極５０が形成されていない部分が存在するため、軽量化を図ることができる。

また、図１９に示す変形形態６のように、筒状の絶縁層４０の内側に金属製の管状部材からなる浮遊電極５０を挿嵌してもよい。当該変形形態６では、浮遊電極先端部５１は浮遊電極５０の管状部のプラグ軸方向先端からプラグ軸線２０ａに向けて延設されるとともにプラグ軸方向先端側Ｙ１に屈曲して第１貫通孔３２１に向けて延設されて形成される。一方、浮遊電極基端部５２は浮遊電極５０を形成する管状部のプラグ軸方向基端側Ｙ２の端部により形成される。当該変形形態６によっても本実施形態と同等の作用効果を奏する。なお、図２０に示す変形形態７のように、浮遊電極基端部５２をプラグ軸線２０ａに向けて延設してプラグ軸方向基端側Ｙ２に屈曲して、中心電極先端部１１と対向させてもよい。

また、図２１に示す変形形態８のように、中心電極先端部１１及び浮遊電極基端部５２を高融点の貴金属により形成してもよい。かかる貴金属としては、例えば、Ｉｒ、Ｐｔ，Ｒｈ、Ｗ、Ｔａなどを用いることができる。また、図２２に示す変形形態９のように、浮遊電極先端部５１及び第１貫通孔形成部３１１を高融点の貴金属により形成してもよい。第１貫通孔形成部３１１は、例えば、ハウジング３０の底壁部３５に形成した貫通孔に高融点貴金属から鍔部３１１ａを有する筒状部材を挿入することにより形成することができる。当該変形形態８及び変形形態９によれば、電極の消耗を抑制することができる。

また、図２３に示す変形形態１０のように、筒状の絶縁層４０の内壁面にプラグ軸方向Ｙに延びる溝部４５が設けられている。そして、図２４に示すように、変形形態１０の溝部４５の幅は棒状の浮遊電極５０の幅と同等となっており、当該溝部４５に浮遊電極５０が挿嵌されることにより、浮遊電極５０が保持されている。これにより、浮遊電極５０の保持と位置決めが容易となる。

また、図２５に示す変形形態１１のように、浮遊電極５０はプラグ軸方向Ｙに延びるらせん状に成形されて筒状の絶縁層４０の内側に挿嵌されていてもよい。当該変形形態１１によれば、浮遊電極５０の組付け性が向上することとなる。本変形形態１１においても実施形態１と同等の作用効果を奏する。

以上のごとく、本実施形態及び変形形態によれば、着火性の向上が図られる点火プラグを提供することができる。

本発明は上記実施形態及び各変形生体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。

１ 点火プラグ
２ 副室
３ 主燃焼室
１０ 中心電極
２０ 絶縁碍子
３０ ハウジング
３１ 貫通孔形成部
３１１ 第１貫通孔形成部
３１２ 第２貫通孔形成部
３２ 貫通孔
３２１ 第１貫通孔
３２２ 第２貫通孔
３５ 底壁部
３６ 側壁部
３７ 連結部
４０ 絶縁層
５０ 浮遊電極
Ｇ１ 第１放電ギャップ
Ｇ２ 第２放電ギャップ

Claims (5)

1. 筒状の絶縁碍子（２０）と、
   上記絶縁碍子の内側において上記絶縁碍子と同軸上に配置されるとともに、上記絶縁碍子よりもプラグ軸方向先端側に突出した中心電極先端部（１１）を有する中心電極（１０）と、
   上記絶縁碍子のプラグ軸方向先端側に副室（２）を形成するとともに、該副室と主燃焼室（３）とを連通する貫通孔（３２）を有するハウジング（３０）と、
   上記ハウジングの内側に設けられた浮遊電極（５０）と、
   上記ハウジングの内側に設けられるとともに、上記浮遊電極と上記ハウジングとを絶縁させる絶縁層（４０）と、
   を有し、
   上記浮遊電極は、上記中心電極との間で放電を生じさせる第１放電ギャップ（Ｇ１）を形成するとともに、上記ハウジングにおいて上記貫通孔を形成する貫通孔形成部（３１）との間で放電を生じさせる第２放電ギャップ（Ｇ２）を形成するように構成されている、点火プラグ（１）。
2. 上記ハウジングは、プラグ軸方向先端側に位置して、上記副室の底部を形成する底壁部（３５）と、上記副室の側壁を形成する側壁部（３６）と、上記底壁部と上記側壁部とをつなぐ連結部（３７）とを有し、
   上記貫通孔は、上記底壁部におけるプラグ軸線上に設けられた第１貫通孔（３２１）と、上記連結部に設けられた第２貫通孔（３２２）とを含み、
   上記浮遊電極は、上記第１貫通孔を形成する第１貫通孔形成部（３１１）との間に上記第２放電ギャップを形成するように構成されている、請求項１に記載の点火プラグ。
3. 上記絶縁碍子と上記絶縁層とは互いに別体である、請求項１又は２に記載の点火プラグ。
4. 上記絶縁層は、上記ハウジングの内壁面に形成された膜からなる、請求項１～３のいずれか一項に記載の点火プラグ。
5. 上記浮遊電極は、上記絶縁層の内側に形成された膜部を有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の点火プラグ。

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