JP7263915B2 - 内燃機関及びスパークプラグ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関及びスパークプラグに関する。

放電ギャップを囲む副室を備えたスパークプラグを取り付けた内燃機関が、例えば、特許文献１に開示されている。
かかる内燃機関は、副室において混合気に着火することにより火炎を形成する。そして、副室内にて生じた火炎を、副室と主燃焼室とを連通させる噴孔から噴出させる。これにより、主燃焼室内に火炎を伝搬させて混合気を燃焼させる。
特許文献１においては、副室内の気流の跳ね返り効果を利用して、火炎の成長を促進することが開示されている。

特開２０１６－５３３７０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の内燃機関においては、火炎の成長については考慮されているものの、副室内における混合気への着火、すなわち、初期火炎の形成自体については、考慮されていない。つまり、副室内の放電を引き伸ばして着火性を向上させることについては、何ら考慮されていない。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、着火性に優れた内燃機関及び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、スパークプラグ（１０）が取り付けられた内燃機関（１）であって、
上記スパークプラグは、筒状のハウジング（２）と、
該ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子（３）と、
該絶縁碍子の内側に保持されると共に、該絶縁碍子の先端側に突出した中心電極（４）と、
該中心電極に外周側から対向して、上記中心電極との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成する接地電極（５）と、
上記ハウジングの先端部に設けられた副室形成部（６）と、を有し、
上記副室形成部の内側には、上記放電ギャップが配置される副室（６０）が形成されており、
上記副室形成部は、上記副室と上記内燃機関の主燃焼室（１１）とを連通させる複数の噴孔（６１）を有し、
上記複数の噴孔のうちの少なくとも一つは、プラグ中心軸（Ｃ）よりも上記主燃焼室内の気流（Ａ）の上流側に形成された、上流側噴孔（６１１）であり、
上記放電ギャップは、プラグ中心軸よりも上記主燃焼室内の気流の上流側に形成されており、
上記副室内には、少なくとも一部の上記上流側噴孔に対して上記主燃焼室内の気流の下流側の位置に、下流側に向かうほど基端側へ向かうように傾斜したガイド面を上流側に備えたガイド部が形成されており、
上記ガイド面は、プラグ軸方向に直交する断面の形状が、凹形状である、内燃機関にある。

本発明の他の態様は、筒状のハウジング（２）と、
該ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子（３）と、
該絶縁碍子の内側に保持されると共に、該絶縁碍子の先端側に突出した中心電極（４）と、
該中心電極に外周側から対向して、上記中心電極との間に放電ギャップを形成する接地電極（５）と、
上記ハウジングの先端部に設けられた副室形成部（６）と、を有し、
上記副室形成部の内側には、上記放電ギャップが配置される副室（６０）が形成されており、
上記副室形成部は、上記副室と上記副室形成部の外部とを連通させる複数の噴孔（６１）を有し、
上記中心電極は、径方向外側へ突出した電極突出部（４１）を有し、該電極突出部の突出側端縁に対向配置された上記接地電極との間に、上記放電ギャップが形成されており、
上記複数の噴孔のうちの少なくとも一つは、プラグ中心軸（Ｃ）に対して上記放電ギャップが配される側に形成されたギャップ側噴孔（６１１）であり、
上記副室内には、少なくとも一部の上記ギャップ側噴孔からプラグ径方向に遠ざかるほど基端側へ向かうように傾斜したギャップ側傾斜面を基端側に備えた傾斜隆起部が形成されており、
上記ギャップ側傾斜面は、プラグ軸方向に直交する断面の形状が、凹形状である、内燃機関用のスパークプラグ（１０）にある。

上記内燃機関において、上記放電ギャップは、プラグ中心軸よりも上記主燃焼室内の気流の上流側に形成されている。これにより、主燃焼室から副室に導入され、副室にて循環した気流によって、放電を放電ギャップから先端側に伸長させることができる。それゆえ、副室内において、混合気への着火性を向上させることができる。その結果、副室内の燃焼が促進され、噴孔から主燃焼室への火炎噴出を強化することができ、主燃焼室における着火性を向上させることができる。

また、副室内には、上記ガイド部が形成されている。これにより、上流側噴孔から副室に導入された気流を効果的に基端側へ向かってガイドして、副室内の気流の循環を促すことができ、放電を放電ギャップから先端側に伸長させることができる。それゆえ、副室内における混合気への着火性をより向上させ、噴孔から主燃焼室への火炎噴出をより強化することができる。

上記スパークプラグにおいて、中心電極は、径方向外側へ突出した電極突出部を有する。そして、電極突出部の突出側端縁に対向配置された接地電極との間に、放電ギャップが形成されている。さらに、複数の噴孔のうちの少なくとも一つは、上記ギャップ側噴孔である。それゆえ、主燃焼室に生じる気流の上流側にギャップ側噴孔が配置される状態にて、内燃機関にスパークプラグを取り付けることで、ギャップ側噴孔から副室内に気流を導入し、循環させることができる。そして、放電ギャップ付近においては、気流を基端側から先端側に循環させることができ、放電を放電ギャップから先端側に伸長させることで、副室内における着火性を向上させることができる。

また、副室内には、上記傾斜隆起部が形成されている。これにより、ギャップ側噴孔から副室に導入された気流を効果的に基端側へ向かってガイドして、副室内の気流の循環を促すことができる。それゆえ、放電を放電ギャップから先端側に伸長させることができ、副室内における混合気への着火性をより向上させ、噴孔から主燃焼室への火炎噴出をより強化することができる。

以上のごとく、上記態様によれば、着火性に優れた内燃機関及び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。

実施形態１における、内燃機関の断面説明図。 実施形態１における、スパークプラグの先端部の断面説明図。 図２のIII－III線矢視断面図。 図２のIV－IV線矢視断面図。 図１のＶ－Ｖ線矢視断面図。 図２のVI－VI線矢視断面図。 実施形態１における、噴孔の基端面の延長線及びテーパ状先端部の延長線を記入した、スパークプラグの先端部の断面説明図。 実施形態１における、放電の引き伸ばし効果を説明する、スパークプラグの先端部の断面説明図。 上流側に凸形状となるガイド面を備えたガイド部の平面説明図。 上流側に凹形状となるガイド面を備えたガイド部の平面説明図。 図１０のXI－XI線矢視断面説明図。 図１０のXI－XI線矢視断面相当の他の断面形状の説明図。 比較形態１における、スパークプラグの先端部の断面説明図。 実験例１における、比較形態１の内燃機関についての、ＣＦＤによる気流の解析図。 実験例１における、実施形態１の内燃機関についての、ＣＦＤによる気流の解析図。 実施形態２における、スパークプラグの先端部の、図４に相当する断面説明図。 実施形態３における、ガイド部の平面図及び断面図。 実施形態４における、側方傾斜面を有するガイド部の平面図及び断面図。 実施形態４における、側方傾斜面を有する他のガイド部の平面図及び断面図。 実施形態４における、主室気流の下流側の面がプラグ軸方向Ｘに略平行であるガイド部の平面図及び断面図。 実施形態４における、主室気流の下流側の面がプラグ軸方向Ｘに略平行である、他のガイド部の平面図及び断面図。 実施形態４における、断面台形状のガイド部の平面図及び断面図。 実施形態５における、スパークプラグの先端部の断面説明図。 実施形態５における、スパークプラグの先端部の一部断面斜視図。 実施形態６における、スパークプラグの先端部の断面説明図。 図２５のXXVI－XXVI線矢視断面図。 実施形態７における、スパークプラグの先端部の断面説明図。 図２７のXXVIII－XXVIII線矢視断面図。 実施形態８における、スパークプラグの先端部の断面説明図。 図２９のXXX－XXX線矢視断面図。 実施形態９における、スパークプラグの先端部の断面説明図。 図３１のXXXII－XXXII線矢視断面図。

（実施形態１）
内燃機関及びスパークプラグに係る実施形態について、図１～図８を参照して説明する。
本形態の内燃機関１は、図１に示すごとく、スパークプラグ１０が取り付けられた内燃機関である。

図２、図３に示すごとく、スパークプラグ１０は、筒状のハウジング２と、筒状の絶縁碍子３と、中心電極４と、接地電極５と、副室形成部６と、を有する。絶縁碍子３は、該ハウジングの内側に保持されている。中心電極４は、絶縁碍子３の内側に保持されると共に、絶縁碍子３の先端側に突出している。接地電極５は、中心電極４に外周側から対向して、中心電極４との間に放電ギャップＧを形成している。副室形成部６は、ハウジング２の先端部に設けられている。

副室形成部６の内側には、副室６０が形成されている。副室６０に、放電ギャップＧが配置されている。副室形成部６は、副室６０と内燃機関１の主燃焼室１１とを連通させる複数の噴孔６１を有する。複数の噴孔６１のうちの少なくとも一つは、プラグ中心軸（Ｃ）よりも主燃焼室１１内の気流Ａの上流側に形成された、上流側噴孔６１１である。放電ギャップＧは、プラグ中心軸Ｃよりも主燃焼室１１内の気流Ａの上流側に形成されている。

図２、図４に示すごとく、副室６０内には、少なくとも一部の上流側噴孔６１１に対して主燃焼室１１内の気流Ａの下流側の位置に、ガイド部７が形成されている。ガイド部７は、下流側に向かうほど基端側へ向かうように傾斜したガイド面７１を上流側に備えている。

図１、図５に示すごとく、内燃機関１は、吸気ポート１２０を開閉する吸気弁１２と、排気ポート１３０を開閉する排気弁１３とを備えている。スパークプラグ１０は、エンジンヘッドにおける、吸気ポート１２０と排気ポート１３０とに囲まれた位置に配設されている。図５に示すごとく、吸気ポート１２０および排気ポート１３０は、一つの主燃焼室１１に対して、２個ずつ配設されている。そして、各吸気ポート１２０に吸気弁１２が開閉可能に取り付けられ、各排気ポート１３０に排気弁１３が開閉可能に取り付けられている。

２つの吸気ポート１２０と２つの排気ポート１３０とは、スパークプラグ１０の周りにおいて、周状に配列されている。スパークプラグ１０の周りにおいて、２つの吸気ポート１２０同士が互いに隣り合い、２つの排気ポート１３０同士が互いに隣り合っている。図１に示すごとく、吸気ポート１２０及び排気ポート１３０は、その開口方向が主燃焼室１１の中心軸側に向かうように、ピストン１４の進退方向に対して傾斜している。また、図４に示すごとく、主燃焼室１１の基端面は、スパークプラグ１０から遠ざかるにつれて先端側へ向かうように傾斜している。

図１に示すごとく、スパークプラグ１０は、先端部を主燃焼室１１へ突出させている。すなわち、副室形成部６を主燃焼室１１に露出させており、噴孔６１を主燃焼室１１に露出させている。なお、プラグ軸方向Ｘにおいて、スパークプラグ１０における主燃焼室１１を向く側を先端側、その反対側を基端側という。
主燃焼室１１を構成するシリンダ内に、ピストン１４が摺動可能に配置されている。

内燃機関１は、ピストン１４の往復運動に伴って、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程が順次繰り返される。吸気行程において、２つの吸気ポート１２０からガスが主燃焼室１１内に導入され、排気行程において、２つの排気ポート１３０から主燃焼室１１内のガスが排出される。

そして、主燃焼室１１内においては、主として、図１の矢印Ａに示すごとく、ピストン１４の摺動方向に直交する方向の軸周りの気流である、タンブル流が形成される。そして、この気流は、主燃焼室１１内のスパークプラグ１０の先端部付近においては、吸気弁１２側から排気弁１３へ向かう向きとなる。より具体的には、図５に示すごとく、プラグ軸方向Ｘから見たとき、２つの吸気ポート１２０の中間位置から、２つの排気ポート１３０の中間位置へ向かう方向Ａに沿った気流が、スパークプラグ１０の先端部付近の主な気流となる。

なお、主燃焼室１１内の気流は、常に一定となっているわけではなく、サイクル間、或いは１サイクル中の異なるタイミングの間において、変動し得る。ただし、主な気流の向き、特に、点火タイミングにおける気流は、概略定まっており、上述した気流は、点火タイミングにおける主な気流を意味する。
そして、「主燃焼室１１内の気流」或いは「主室気流」というときは、特に断らない限り、上述の、点火タイミングにおける、スパークプラグ１０の先端部付近の気流を意味する。また、単に「上流側」、「下流側」というときは、特に断らない限り、上記「主燃焼室１１内の気流」すなわち上記「主室気流」における、上流側、下流側を意味する。

ここで、スパークプラグ１０単体に着目して、本形態のスパークプラグ１０について、説明する。
図２～図４に示すごとく、スパークプラグ１０の副室形成部６は、複数の噴孔６１を有する。各噴孔６１は、副室６０と副室形成部６の外部とを連通させている。中心電極４は、径方向外側へ突出した電極突出部４１を有する。電極突出部４１の突出側端縁に対向配置された接地電極５との間に、放電ギャップＧが形成されている。

複数の噴孔６１のうちの少なくとも一つは、プラグ中心軸Ｃに対して放電ギャップＧが配される側に形成されたギャップ側噴孔６１１である。つまり、図３、図４に示すごとく、プラグ軸方向Ｘから見たとき、プラグ中心軸Ｃからギャップ側噴孔６１１に向かうベクトルと、プラグ中心軸Ｃから放電ギャップＧへ向かうベクトルとのなす角度が、９０°未満となる。本形態においては、上述の上流側噴孔６１１は、少なくともギャップ側噴孔６１１である。

副室６０内には、傾斜隆起部７が形成されている。傾斜隆起部７は、少なくとも一部のギャップ側噴孔６１１からプラグ径方向に遠ざかるほど基端側へ向かうように傾斜したギャップ側傾斜面７１を基端側に備えている。なお、プラグ径方向は、プラグ中心軸Ｃに直交する方向である。プラグ軸方向Ｘから見て、傾斜隆起部７は、少なくとも一部のギャップ側噴孔６１１に対してギャップ側噴孔６１１とプラグ中心軸Ｃを結ぶ線上或いはその延長線上の位置に形成されている。本形態においては、傾斜隆起部７が上述のガイド部７である。また、ギャップ側傾斜面７１が上述のガイド面７１である。以下において、ガイド部７は、傾斜隆起部７をも意味し、ガイド面７１は、ギャップ側傾斜面７１をも意味する。また、上流側噴孔６１１は、ギャップ側噴孔６１１をも意味する。

本形態において、ガイド部７は、副室形成部６の底壁部６３の基端側面６３１に配設されている。副室形成部６は、副室６０の外周を囲む円筒状の周壁部６４と、副室６０の先端側においてプラグ軸方向Ｘに直交するように形成された底壁部６３とを有する。周壁部６４と底壁部６３との間に、両者を滑らかにつなぐ曲面角部が形成されている。この曲面角部に、噴孔６１が形成されている。

本形態においては、図２、図４に示すごとく、副室形成部６の底壁部６３の基端側面６３１に、三角柱形状の部材を接合することで、ガイド部７を構成している。三角柱状の部材の軸方向がプラグ軸方向Ｘに直交するように、ガイド部７は配設されている。これにより、三角柱形状の部材の一つの側面が、ガイド面７１となる。すなわち、ガイド面７１は、図６に示すごとく、プラグ軸方向Ｘに直交する断面の形状が、直線状である。

また、ガイド面７１の上流側端縁は、底壁部６３の基端側面６３１に配置されている。つまり、本形態において、基端側面６３１とガイド面７１とは鈍角を介して繋がっている。

図４に示すごとく、プラグ軸方向Ｘから見たとき、ガイド面７１が一つの噴孔６１に対向する状態となっている。このガイド面７１が対向する噴孔６１は、ギャップ側噴孔６１１の一つであり、上流側噴孔６１１の一つである。また、プラグ軸方向Ｘと主室気流Ａ１とに直交する方向（以下において、幅方向Ｙともいう。）において、ガイド面７１の幅ｗ１は、上流側噴孔６１１の幅ｗ２以上である。

ガイド面７１の上流側端縁は、少なくとも一つの上流側噴孔６１１の端縁よりも下流側に位置している。つまり、一つの上流側噴孔６１１の下流側端縁が、ガイド面７１の上流側端縁よりも上流側に位置する。なお、ガイド面７１の上流側端縁が一つの上流側噴孔６１１の下流側端縁と一致するようにガイド部７を形成することもできる。

また、ガイド部７と中心電極４との間の距離は、放電ギャップＧ、すなわち中心電極４と接地電極５との間の距離よりも大きい。ガイド部７の基端位置は、プラグ軸方向Ｘにおいて、中心電極４の先端からの距離が、放電ギャップＧの大きさ分よりも、長い。

また、放電ギャップＧとプラグ中心軸Ｃとを含む平面による断面形状において、図７に示すごとく、ガイド面７１の延長線Ｌ１は、中心電極４の先端よりも先端側を通る。
本形態においては、主室気流Ａの方向において、副室６０の略中央の位置に、ガイド部７が配置されている。また、ガイド部７の基端は、プラグ中心軸Ｃと略一致する位置に配置されている。

上記のような構成のスパークプラグ１０を、所定の姿勢にてエンジンヘッド等に取り付けることで、本形態の内燃機関１が得られる。つまり、放電ギャップＧがプラグ中心軸Ｃに対して、主室気流Ａの上流側の位置となる姿勢にて、スパークプラグ１０をエンジンヘッド等に組み付けることで、本形態の内燃機関１が得られる。

スパークプラグ１０を取り付けた内燃機関１においては、プラグ中心軸Ｃよりも上流側に、放電ギャップＧが配置される。図２、図３に示すごとく、中心電極４の先端部に、上流側に突出した電極突出部４１が形成されている。また、本形態においては、接地電極５は、副室６０の内壁面６２から内側へ突出している。接地電極５は、副室形成部６に設けてある。すなわち、接地電極５は、副室形成部６の内壁面６２から、中心電極４に向って突出している。接地電極５と中心電極４の電極突出部４１とは、プラグ径方向において互いに対向している。接地電極５の突出端と中心電極４の電極突出部４１との間に、放電ギャップＧが形成されている。

図４～図６に示すごとく、スパークプラグ１０の副室形成部６には、複数の噴孔６１が形成されている。そのうちの半数が、上流側噴孔６１１となる。特に、本形態においては、副室形成部６に６個の噴孔６１が、周方向に等間隔に配設されている。そして、そのうちの３個の噴孔６１が、プラグ中心軸Ｃよりも主室気流Ａの上流側に形成された上流側噴孔６１１であり、他の３個の噴項６１は、プラグ中心軸Ｃよりも下流側に形成されている。

また、３個の上流側噴孔６１１のうちの一つは、プラグ軸方向Ｘから見て、プラグ中心軸Ｃから、２つの吸気ポート１２０の中間位置に向かう位置に配置されている。すなわち、プラグ軸方向Ｘから見たとき、当該一つの上流側噴孔６１１とプラグ中心軸Ｃとを結ぶ直線は、気流Ａに略平行となっている。そして、吸気行程においては、当該一つの上流側噴孔６１１から最も多くのガスが導入される。

そして、図６に示すごとく、プラグ軸方向Ｘから見たとき、当該一つの上流側噴孔６１１に、ガイド部７のガイド面７１が対向している。

本形態において、噴孔６１は、図７に示すごとく、外側から内側に向うほど基端側へ向かうように傾斜している。内壁面６２は、プラグ軸方向Ｘに平行に形成されている。

図７に示すごとく、絶縁碍子３は、先端側へ向かうほど縮径するテーパ状先端部３１を有する。プラグ中心軸Ｃを含むと共に放電ギャップＧを通る平面による断面（図７に示す断面）において、放電ギャップＧは、テーパ状先端部３１の外周面の延長線Ｌ２よりも、主燃焼室１１内の気流Ａの上流側に形成されている。

かかる構成を実現すべく、スパークプラグ１０としては、以下の構成を有する。すなわち、プラグ中心軸Ｃを含むと共に放電ギャップＧを通る平面による断面において、放電ギャップＧは、テーパ状先端部３１の外周面の延長線Ｌ２よりも、プラグ中心軸Ｃから離れた位置に形成されている。

図２、図３に示すごとく、副室形成部６は、筒状のハウジング２の先端部を覆うように配設されている。また、ハウジング２と絶縁碍子３のテーパ状先端部３１との間には、環状の空間であるポケット部１５が形成されている。つまり、絶縁碍子３は、その外周面の一部においてハウジング２の内周面の一部に係止されている（図示略）。この係止部よりも先端側の絶縁碍子３の部分が、テーパ状先端部３１となっている。このテーパ状先端部３１の外側面とハウジング２の内側面との間には、環状のポケット部１５が形成されている。副室形成部６の内側の空間である副室６０と、ポケット部１５とは互いに繋がっている。

図７に示すごとく、放電ギャップＧは、上流側噴孔６１１の基端面の延長線Ｌ３よりも、基端側に配置されている。ここで、上流側噴孔６１１の基端面の延長線Ｌ３は、上流側噴孔６１１の中心軸に沿った直線のうち、上流側噴孔６１１の基端面に接する直線である。本形態においては、接地電極５は、副室形成部６の内壁面６２における、プラグ軸方向Ｘにおいて噴孔６１よりも基端部に近い位置から突出している。

上記のように構成された内燃機関１においては、主燃焼室１１内のガスが、噴孔６１を介して、副室６０内に導入され、副室６０から、噴孔６１を介して、主燃焼室１１へ導出される。ここで、主燃焼室１１における気流Ａが、図１に示すようなタンブル流となっていることから、主燃焼室１１のガスは、主として、上流側噴孔６１１から導入される。

上流側噴孔６１１から副室６０に導入されたガスの主流は、図８の矢印Ａ１に示すごとく、ガイド部７のガイド面７１によってガイドされる。つまり、副室６０内の気流Ａ１は、主室気流Ａの下流側へ向かうにつれて基端側へ向かうようにガイドされる。そして、この斜め基端側へ向かう気流Ａ１は、副室６０の下流側の内壁面６２（すなわち副室形成部６の内面又はハウジング２の先端部の内面）に向かう。さらには、当該内壁面６２に沿うように、基端側へ向かい、下流側のポケット部１５に導入される。

下流側のポケット部１５に入ったガスの主流は、ポケット部１５内において上流側に向きを変えると共に、上流側のポケット部１５に沿って、先端側へ向かう。そして、ガスの一部は、放電ギャップＧを先端側へ向かって通過する。
以上のガスの流れ（すなわち気流Ａ１）は、あくまでも主流であり、必ずしもすべてのガスがそのような流れとなるとは限らない。

上記のような気流Ａ１が副室６０内に形成されるため、プラグ中心軸Ｃよりも上流側に配された放電ギャップＧにおいては、気流Ａ１が先端側へ向かうこととなる。それゆえ、図８に示すごとく、放電ギャップＧに形成された放電Ｓは、先端側へ引き伸ばされることとなる。

次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
上記内燃機関１において、放電ギャップＧは、プラグ中心軸Ｃよりも主室気流Ａの上流側に形成されている。これにより、上述のように、主燃焼室１１から副室６０に導入され、副室６０にて循環した気流Ａ１によって、放電Ｓを放電ギャップＧから先端側に伸長させることができる（図８参照）。それゆえ、副室６０内において、混合気への着火性を向上させることができる。その結果、副室６０内の燃焼が促進され、噴孔６１から主燃焼室１１への火炎噴出を強化することができ、主燃焼室１１における着火性を向上させることができる。

また、副室６０内には、ガイド部７が形成されている。これにより、上流側噴孔６１１から副室６０に導入された気流Ａ１を効果的に基端側へ向かってガイドして、副室６０内の気流の循環を促すことができ、放電Ｓを放電ギャップＧから先端側に伸長させることができる。それゆえ、副室６０内における混合気への着火性をより向上させ、噴孔６１から主燃焼室１１への火炎噴出をより強化することができる。

また、上流側噴孔６１１から導入された気流Ａ１は、ある程度、その向きにばらつきが生じる。この向きのばらついた気流Ａ１の多くを、ガイド面７１によって斜め基端側へ向かわせることで、効率的に副室６０において、タンブル流を形成することができる。これにより、放電ギャップＧにおける先端側へ向かう気流Ａ１がより形成されやすくなる。

また、ガイド面７１は、プラグ軸方向Ｘに直交する断面の形状が、直線状である（図６参照）。これにより、上流側噴孔６１１から導入された気流Ａ１が、ガイド面７１に当たったとき、その気流Ａ１が外側へ分散することを防ぐことができる。つまり、ガイド部７は、気流Ａ１を、ガイド面７１において分散させることなく、ガイド面７１に沿って斜め基端側へ向かわせることができる。

仮に、例えば、図９に示すごとく、ガイド面７１における、プラグ軸方向Ｘに直交する断面の形状が、上流側に凸形状を有すると、ガイド面７１に当たった気流Ａ１がガイド面７１の両脇に分岐することが考えられる（同図の矢印Ｂ１参照）。これにより、ガイド面７１に沿って斜め基端側へ向かう気流Ａ１の量が比較的少なくなることが考えられる。これに対して、本形態において、ガイド面７１は、プラグ軸方向Ｘに直交する断面の形状が、直線状である（図６参照）。それゆえ、多くの気流Ａ１をガイド面７１によって基端側へ導くことができる。

かかる観点において、ガイド面７１は、図１０に示すごとく、プラグ軸方向Ｘに直交する断面の形状が、上流側に凹形状となるような形状とすることもできる。このような形状とすることで、上流側噴孔６１１から導入された気流Ａ１を、より多く、ガイド面７１に沿って基端側へ導きやすくなる。

また、図１０に示すガイド面７１は、図１１に示すごとく、プラグ中心軸Ｃを含むと共に放電ギャップＧを通る平面による断面の形状も、凹状とすることもできる。この場合には、後述する実施形態３と同様の作用効果をも得ることができる。
或いは、当該断面の形状を、図１２に示すごとく、平面状とすることもできる。

以上のごとく、本形態によれば、着火性に優れた内燃機関及びスパークプラグを提供することができる。

（比較形態１）
本比較形態は、図１３に示すごとく、スパークプラグ９０における放電ギャップＧを、プラグ中心軸Ｃの位置に設けた形態である。
すなわち、接地電極９５を、副室形成部６の底壁部６３から、プラグ中心軸Ｃに沿って、基端側へ突出させている。そして、接地電極９５と中心電極９４とをプラグ軸方向Ｘに対向させて、両者の間に放電ギャップＧを形成している。
その他は、実施形態１と同様である。

（実験例１）
本例は、図１４、図１５に示すごとく、実施形態１に示した内燃機関１と、比較形態１に示した内燃機関９とにつき、副室６０内における気流を解析した。
この気流の解析は、計算流動力学（以下において、ＣＦＤという。）を用いて、算出する。すなわち、実施形態１及び比較形態１の各内燃機関１、９において、実際の自動車用エンジンとして用いる際に生じる気流を想定して、ＣＦＤによって一般的なシミュレーション解析を行った。

比較形態１による解析結果を、図１４に示し、実施形態１による解析結果を、図１５に示す。これらの図において、多数の矢印のそれぞれが、各箇所における気流の向きを示し、矢印の頭（すなわち三角形状部分）の大きさが大きいほど、流速が速いことを示す。

図１４、図１５に示すように、上流側噴孔６１１から副室６０内に導入された気流は、下流側のポケット部１５に向い、上流側のポケット部１５から先端側へ向かう。そして、図１４から分かるように、比較形態１の内燃機関９においては、放電ギャップＧを横切る気流が弱く、方向もランダムである。一方、図１５に示すごとく、実施形態１の内燃機関１においては、放電ギャップＧを、ある程度の流速を有する一定方向の気流が横切る。
この解析結果は、上述の実施形態１において説明した気流Ａ１（図８参照）と概略一致している。そして、このような気流が生じることで、実施形態１においては、放電Ｓが先端側へ引き伸ばされることになると考えられる。

（実施形態２）
本形態は、図１６に示すごとく、幅方向Ｙにおいて、実施形態１（図４参照）よりも、ガイド部７の幅を大きくした形態である。

図１６に示すガイド部７は、副室６０の直径方向の略全幅にわたり形成されている。また、プラグ軸方向Ｘから見て、３つの上流側噴孔６１１に対して、主室気流Ａの下流側から対向するように、ガイド部７が形成されている。

その他は、実施形態１と同様である。なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の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、上流側噴孔６１１から副室６０に導入された気流Ａ１を、より多く、基端側へ導くことができる。その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態３）
本形態は、図１７に示すごとく、プラグ中心軸Ｃと放電ギャップＧとを含む平面による断面において、ガイド面７１が凹状の曲線となるように形成した形態である。
つまり、ガイド面７１が、凹状曲面を有する。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、ガイド面７１が、副室形成部６の底壁部６３の基端側面６３１に対して小さな角度にて繋がり、かつ、ガイド面７１の基端部をより基端側に向けやすい。その結果、気流Ａ１をより円滑に基端側へ導くことができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態４）
本形態は、図１８～図２２に示すごとく、ガイド部７の形状のバリエーションを示す形態である。
図１８に示すガイド部７は、幅方向Ｙの両端の側面にも側方傾斜面７２を設けた形態である。
図１９に示すガイド部７も、同様の側方傾斜面７２を設けた形態である。ただし、この形態は、側方傾斜面７２の基端の頂点同士が一致している。つまり、図１９の形状は、四角錐形状を有する。

また、図２０、図２１のように、ガイド面７１、すなわちギャップ側傾斜面７１が傾斜していればよく、主室気流Ａの下流側を向く面７４は、傾斜していないものとすることもできる。すなわち、図２０、図２１のように、主室気流Ａの下流側を向く面７４は、プラグ軸方向Ｘに略平行な立設面とすることもできる。
また、図２１、図２２に示すごとく、ガイド部７の基端部に、プラグ軸方向Ｘを向いた平坦面７５を有した形状とすることもできる。

幅方向Ｙから見たガイド部７の形状は、図１８～図２０に示すような三角形状とすることもできるし、図２１、図２２に示すような台形状とすることもできる。また、これらに限られず、ガイド部７の形状は、種々の形状が考えられる。

（実施形態５）
本形態は、図２３、図２４に示すごとく、接地電極５をプラグ軸方向Ｘに長尺に形成した形態である。
すなわち、本形態において、接地電極５は、副室形成部６の内面から副室６０側に突出すると共に、プラグ軸方向Ｘに長い形状を有する。すなわち、接地電極５は、プラグ周方向よりもプラグ軸方向Ｘに長い形状を有する。つまり、図２４に示す寸法ｄ１、ｄ２が、ｄ１＞ｄ２の関係を有する。そして、接地電極５における放電ギャップＧ側の面である放電面５１は、該放電面の先端部５１１を、中心電極４よりも先端側に配置している。なお、プラグ周方向は、プラグ中心軸Ｃを中心とする円の接線方向である。

また、接地電極５における放電面５１の基端部５１２は、中心電極４の先端部と略同等のプラグ軸方向位置に配置されている。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、放電ギャップＧにおける初期放電は、接地電極５の放電面５１の基端部５１２と中心電極４との間において生じやすい。その後、放電Ｓにおける接地電極５側の起点は、副室６０内の気流によって先端側へ移動する。そして、放電Ｓの起点は、接地電極５の放電面の先端部５１１まで移動する。これにより、放電Ｓの起点間距離が拡大する。その結果、副室６０における着火性を向上させることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態６）
本形態は、図２５、図２６に示すごとく、中心電極４の先端部に、直径の大きい大径部４２を設けた形態である。
すなわち、中心電極４の先端部を、その全周にわたり、径方向に突出させている。これにより、放電ギャップＧの位置をプラグ中心軸Ｃから遠ざけている。そして、ポケット部１５からの気流Ａ１が放電ギャップＧを先端側へ通過するように構成している。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、中心電極４の先端部に円柱形状の大径部４２を設けることで、放電ギャップＧの位置を調整することができる。それゆえ、生産性を向上させることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態７）
本形態は、図２７、図２８に示すごとく、接地電極５をスパークプラグ１０のプラグ中心軸Ｃの周りの半周分にわたって、半円環状に形成した形態である。
すなわち、主燃焼室１１の気流Ａの上流側となる位置に、１８０°の範囲にわたり、副室形成部６の内周面から、接地電極５を突出させている。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、主室気流Ａの上流側における広い範囲において、放電ギャップＧを形成することができる。
なお、プラグ軸方向Ｘから見たときの接地電極５の形成角度範囲は、図２８に示すような１８０°とする以外にも、１８０°未満とすることもできる。

（実施形態８）
本形態は、図２９、図３０に示すごとく、接地電極５を、副室６０の内壁面６２によって構成した形態である。
すなわち、本形態においては、副室６０の内壁面６２から特に接地電極５を突出させていない。

その一方で、中心電極４の電極突出部４１を内壁面６２近傍まで延ばすことで、内壁面６２との間に放電ギャップＧを形成している。すなわち、電極突出部４１の突出端は、副室６０の内壁面６２に、放電ギャップＧを介して対向している。それゆえ、電極突出部４１の突出端と対向する副室６０の内面の一部が、接地電極５を構成している。

本形態においては、副室形成部６の一部が、電極突出部４１と対向している。それゆえ、副室形成部６が接地電極５を構成することとなる。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、副室６０の内壁面６２（すなわちハウジング２の内面および副室形成部６の内面）に沿って先端側へ流れる気流Ａ１が、円滑に放電ギャップＧを通過しやすい。それゆえ、放電ギャップＧに生じた放電火花を、効果的に引き伸ばすことができる。また、火花放電Ｓの内壁面６２側の起点が軸方向に移動しやすくなり、起点間距離が長くなりやすい。その結果、火花放電Ｓの放電伸長距離を大きくしやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

なお、本形態において、電極突出部４１の突出端が、ハウジング２の内面に対向した構成とすることもできる。この場合は、ハウジング２の一部が接地電極５として機能する。

（実施形態９）
本形態は、図３１、図３２に示すごとく、接地電極５の基端側の面に、下記の接地傾斜面５２を設けた形態である。
接地傾斜面５２は、プラグ中心軸Ｃに近付くほど、プラグ軸方向Ｘの先端側へ向かうように傾斜している。そして、接地傾斜面５２におけるプラグ中心軸Ｃ側の端縁と、中心電極４との間に、放電ギャップＧが形成されている。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、副室６０内にて循環して放電ギャップＧを基端側から先端側へ通過する気流Ａ１の軌道を、接地傾斜面５２によって、副室６０の中心付近へ向かわせることができる。それゆえ、火花放電Ｓを副室６０の中心付近に伸ばすことができる。その結果、副室６０内における着火性をより向上させることができる。
すなわち、本形態においては、ガイド面７１による副室６０内の気流Ａ１の循環促進効果と、上記の接地傾斜面５２による気流Ａ１を副室６０の中心付近へ向かわせる効果とが相俟って、より効果的な着火性向上が期待できる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

上記各実施形態においては、副室形成部６をハウジング２と別部材とした形態を示したが、例えば、副室形成部６がハウジング２と一体化された構成とすることもできる。

本発明は上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。

１ 内燃機関
１０ スパークプラグ
４ 中心電極
５ 接地電極
６ 副室形成部
６０ 副室
６１ 噴孔
６１１ 上流側噴孔
７ ガイド部（傾斜隆起部）
７１ ガイド面（ギャップ側傾斜面）

Claims (2)

1. スパークプラグ（１０）が取り付けられた内燃機関（１）であって、
   上記スパークプラグは、筒状のハウジング（２）と、
   該ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子（３）と、
   該絶縁碍子の内側に保持されると共に、該絶縁碍子の先端側に突出した中心電極（４）と、
   該中心電極に外周側から対向して、上記中心電極との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成する接地電極（５）と、
   上記ハウジングの先端部に設けられた副室形成部（６）と、を有し、
   上記副室形成部の内側には、上記放電ギャップが配置される副室（６０）が形成されており、
   上記副室形成部は、上記副室と上記内燃機関の主燃焼室（１１）とを連通させる複数の噴孔（６１）を有し、
   上記複数の噴孔のうちの少なくとも一つは、プラグ中心軸（Ｃ）よりも上記主燃焼室内の気流（Ａ）の上流側に形成された、上流側噴孔（６１１）であり、
   上記放電ギャップは、プラグ中心軸よりも上記主燃焼室内の気流の上流側に形成されており、
   上記副室内には、少なくとも一部の上記上流側噴孔に対して上記主燃焼室内の気流の下流側の位置に、下流側に向かうほど基端側へ向かうように傾斜したガイド面を上流側に備えたガイド部が形成されており、
   上記ガイド面は、プラグ軸方向に直交する断面の形状が、凹形状である、内燃機関。
2. 筒状のハウジング（２）と、
   該ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子（３）と、
   該絶縁碍子の内側に保持されると共に、該絶縁碍子の先端側に突出した中心電極（４）と、
   該中心電極に外周側から対向して、上記中心電極との間に放電ギャップを形成する接地電極（５）と、
   上記ハウジングの先端部に設けられた副室形成部（６）と、を有し、
   上記副室形成部の内側には、上記放電ギャップが配置される副室（６０）が形成されており、
   上記副室形成部は、上記副室と上記副室形成部の外部とを連通させる複数の噴孔（６１）を有し、
   上記中心電極は、径方向外側へ突出した電極突出部（４１）を有し、該電極突出部の突出側端縁に対向配置された上記接地電極との間に、上記放電ギャップが形成されており、
   上記複数の噴孔のうちの少なくとも一つは、プラグ中心軸（Ｃ）に対して上記放電ギャップが配される側に形成されたギャップ側噴孔（６１１）であり、
   上記副室内には、少なくとも一部の上記ギャップ側噴孔からプラグ径方向に遠ざかるほど基端側へ向かうように傾斜したギャップ側傾斜面を基端側に備えた傾斜隆起部が形成されており、
   上記ギャップ側傾斜面は、プラグ軸方向に直交する断面の形状が、凹形状である、内燃機関用のスパークプラグ（１０）。

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