JP7390240B2 - スパークプラグ - Google Patents

Description

本発明は、スパークプラグに関する。

スパークプラグは、車両用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。特許文献１には、絶縁碍子から突出した中心電極をプラグカバーで覆ったスパークプラグが開示されている。前記プラグカバーには、プラグカバーを貫通する貫通孔が複数形成されており、当該貫通孔の１つである挿入孔に中心電極の先端部が挿入されている。そして、特許文献１に記載のスパークプラグは、中心電極と前記挿入孔の内壁との間を、火花放電を発生させるための放電ギャップとしている。また、特許文献１に記載のスパークプラグは、放電ギャップに生じた放電火花を主燃焼室側に向かって引き伸ばすことができるように構成されている。

特開２０１６－９５９８６号公報

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、副燃焼室（２）と、前記副燃焼室を外部に連通する少なくとも１つの噴孔（３３）と、前記副燃焼室内に電極先端部（４１）が配された中心電極（４）と、前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）とを備え、前記噴孔の少なくとも１つである火花形成噴孔（３０）の内壁と前記電極先端部との間に放電を形成することができるよう構成されたスパークプラグ（１）であって、
前記放電ギャップは、前記電極先端部における外周側を向く中心放電面（４１０）と前記接地電極における外周側を向く接地放電面（５０）との間に形成されており、
前記放電ギャップと前記火花形成噴孔とは、前記接地放電面に沿った方向において互いに重なる位置に形成されている、スパークプラグにある。

前記態様のスパークプラグは、電極先端部と火花形成噴孔の内壁との間に放電を形成することができるよう構成されている。それゆえ、例えば点火タイミングを適宜調整することで、副燃焼室内にも、副燃焼室外にも放電火花を引き伸ばすことができる。

そして、放電ギャップは、電極先端部における外周側を向く中心放電面と接地電極における外周側を向く接地放電面との間に形成されている。さらに、放電ギャップと火花形成噴孔とは、接地放電面に沿った方向において互いに重なる位置に形成されている。それゆえ、放電ギャップ及び火花形成噴孔を通過する気流が滑らかに形成されやすい。それゆえ、副燃焼室内に放電火花を引き伸ばす場合であっても、副燃焼室外に放電火花を引き伸ばす場合であっても、放電火花を引き伸ばしやすく、スパークプラグの着火性を向上させることができる。

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、内燃機関に取り付けられたスパークプラグの、一部断面正面図。 実施形態１における、スパークプラグの先端部の断面図。 図２の、III－III線矢視断面図。 実施形態１における、電極先端部の斜視図。 実施形態１における、接地電極の斜視図。 実施形態１における、膨張行程での放電火花の引き伸ばされ方を示すスパークプラグの先端部の断面図。 実施形態１における、圧縮行程での放電火花の引き伸ばされ方を示すスパークプラグの先端部の断面図。 実施形態１の変形形態における、接地電極の斜視図。 実施形態２における、スパークプラグの先端部の断面図。 図９の、Ａ－Ａ線矢視断面図。 実施形態２における、電極先端部の斜視図。 実施形態３における、電極先端部の斜視図。 実施形態４における、電極先端部の斜視図。 実施形態５における、電極先端部の斜視図。 実施形態６における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態７における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態８における、スパークプラグの先端部の断面図。 図１７の、XVIII－XVIII線矢視断面図。 実施形態８における、接地電極の斜視図。 実施形態９における、接地電極の斜視図。 実施形態１０における、接地電極の斜視図。 実施形態１１における、接地電極の斜視図。 実施形態１２における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態１２における、接地電極の斜視図。 実施形態１３における、接地電極の斜視図。 実施形態１４における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態１５における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態１６における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態１７における、スパークプラグの先端部の断面図。

（実施形態１）
スパークプラグの実施形態につき、図１～図７を用いて説明する。
本形態のスパークプラグ１は、図２に示すごとく、副燃焼室２と、副燃焼室２を外部に連通する少なくとも１つの噴孔３３と、副燃焼室２内に電極先端部４１が配された中心電極４と、中心電極４との間に放電ギャップＧを形成する接地電極５とを備える。スパークプラグ１は、噴孔３３の少なくとも１つである火花形成噴孔３０の内壁と電極先端部４１との間に放電を形成することができるよう構成されている。本形態においては、詳細は後述するが、内燃機関の膨張行程において、火花形成噴孔３０の内壁と電極先端部４１との間に放電が形成される。

図２、図３に示すごとく、放電ギャップＧは、電極先端部４１における外周側を向く中心放電面４１０と接地電極５における外周側を向く接地放電面５０との間に形成されている。放電ギャップＧと火花形成噴孔３０とは、接地放電面５０に沿った方向において互いに重なる位置に形成されている。
以後、本形態につき詳説する。

本形態において、スパークプラグ１の中心軸をプラグ中心軸Ｃという。プラグ中心軸Ｃが延在する方向をプラグ軸方向Ｘという。プラグ軸方向Ｘは、筒状に形成されたハウジング６の軸方向、及び筒状に形成された絶縁碍子７の軸方向に一致している。また、詳細は後述するが、プラグ中心軸Ｃと火花形成噴孔３０の中心軸が延びる孔軸方向とは同じ方向である。プラグ軸方向Ｘの一方側であって、スパークプラグ１における副燃焼室２が形成された側（例えば、図１及び図２の下側）をプラグ先端側といい、その反対側をプラグ基端側という。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の周方向を、プラグ周方向という。

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。スパークプラグ１のプラグ基端側の端部は、図示しない点火コイルと接続され、図１に示すごとく、スパークプラグ１のプラグ先端側の端部は、内燃機関の燃焼室内に配される。燃焼室は、内燃機関のシリンダブロック、ピストン、シリンダヘッド１１に囲まれた領域であり、燃焼室のうち、スパークプラグ１の外部側を主燃焼室１２、スパークプラグ１の後述のプラグカバー３の内側を副燃焼室２という。スパークプラグ１は、ハウジング６において内燃機関のシリンダヘッド１１に取り付けられる。

ハウジング６は、導電性、熱伝導性、及び耐熱性を有する材料を筒状に形成してなる。図１、図２に示すごとく、ハウジング６の外周部には、取付ネジ部６１が形成されている。図１に示すごとく、取付ネジ部６１は、シリンダヘッド１１に設けられた雌ネジ穴１１１に螺合される部位である。スパークプラグ１がシリンダヘッド１１に取り付けられた状態においては、スパークプラグ１における取付ネジ部６１のプラグ先端側の部位が主燃焼室１２内に曝される。ハウジング６は、その内周部において絶縁碍子７を保持している。

絶縁碍子７は、例えば電気的絶縁性を有する材料を円筒状に形成してなる。図示は省略するが、絶縁碍子７は、ハウジング６に対してプラグ軸方向Ｘに係止されている。図示は省略するが、絶縁碍子７とハウジング６との係止部には、これらの間のシール性を確保するパッキンが設けられている。絶縁碍子７は、その内周部において中心電極４を保持している。

中心電極４は、例えば金属をプラグ軸方向Ｘに長尺に形成してなる。図２に示すごとく、中心電極４は、絶縁碍子７からプラグ先端側に突出した電極先端部４１を備える。図２、図４に示すごとく、電極先端部４１は、プラグ軸方向Ｘに延在する円柱状を呈している。図２に示すごとく、電極先端部４１は、ハウジング６のプラグ先端側の端面よりもプラグ先端側に突出している。電極先端部４１の外周面の一部である中心放電面４１０は、接地電極５の外周面との間に放電ギャップＧを形成している。放電ギャップＧは、初期の火花放電を形成する空間である。後述するように、放電火花は、副燃焼室２内の気流に押されて移動するが、初期の火花放電は、移動する前の放電火花を意味するものとする。

図２に示すごとく、ハウジング６のプラグ先端側の端部に、副燃焼室２を区画するプラグカバー３が配されている。プラグカバー３は、導電性、熱伝導性、及び耐熱性を有する材料からなる。プラグカバー３は、プラグ基端側に開口するカップ状に形成されている。すなわち、プラグカバー３は、副燃焼室２をプラグ周方向に覆うカバー側壁３１と、副燃焼室２をプラグ先端側から覆う円板状のカバー底壁３２とを備える。プラグカバー３のプラグ基端側の端部は、ハウジング６に全周において接合されており、ハウジング６に対して電気的、熱的に接続されている。

図２に示すごとく、プラグカバー３のプラグ基端側の端面の厚みｔ２は、ハウジング６のプラグ先端側の部位の厚みｔ１よりも小さい。そして、プラグカバー３のプラグ基端側の端面の全体は、ハウジング６のプラグ先端側の面と対向している。なお、本形態において、ハウジング６とプラグカバー３とは別体で構成したが、これらを一つの部材によって構成してもよい。

図２、図３に示すごとく、プラグカバー３は、電極先端部４１の先端面４１１とプラグ軸方向Ｘに対向する領域に火花形成噴孔３０を有する。火花形成噴孔３０は、カバー底壁３２をプラグ軸方向Ｘに貫通するよう形成されている。そして、火花形成噴孔３０の軸方向である孔軸方向は、プラグ軸方向Ｘと同じ方向となるよう形成されている。

火花形成噴孔３０の内壁は、孔軸方向の副燃焼室２側に向かって孔軸方向に直交する断面の面積が拡大する拡大面部３０１を、孔軸方向の少なくとも一部の領域に有する。なお、拡大面部３０１を含む火花形成噴孔３０の孔軸方向に直交する断面の面積は、前記断面に表れる火花形成噴孔３０の内側領域の面積である。本形態において、火花形成噴孔３０の内壁は、プラグ先端側から順に、円筒面部３０２と拡大面部３０１とを備える。

円筒面部３０２は、プラグ軸方向Ｘにまっすぐ形成された円筒状を呈している。すなわち、円筒面部３０２は、プラグ軸方向Ｘの各位置における形状が互いに同様の円形となる。円筒面部３０２のプラグ先端側の端部は、プラグ先端側に向かって開口した外側開口部３０３となっている。円筒面部３０２のプラグ基端側の端部からプラグ基端側に、拡大面部３０１が形成されている。

拡大面部３０１は、プラグ基端側に向かうほど拡径するテーパ状に形成されている。すなわち、拡大面部３０１は、プラグ軸方向Ｘの各位置における形状が、互いに相似形の円形となり、かつ、プラグ基端側に向かうほど、拡大面部３０１の内側領域におけるプラグ軸方向Ｘに直交する断面積が大きくなる。そして、拡大面部３０１のプラグ基端側の端部は、プラグ基端側に開口した内側開口部３０４となっている。火花形成噴孔３０は、副燃焼室２側の内側開口部３０４の面積が、スパークプラグ１の外部側の外側開口部３０３の面積よりも大きくなるよう構成されている。

図２、図３に示すごとく、火花形成噴孔３０の内側領域と電極先端部４１の先端面４１１とは、互いに孔軸方向に重なる位置に形成されている。火花形成噴孔３０における副燃焼室２側の内側開口部３０４の面積は、電極先端部４１の先端面４１１よりも大きい。孔軸方向から見たとき、内側開口部３０４の少なくとも一部は、電極先端部４１の先端面４１１の外周側に形成されている。本形態において、孔軸方向から見たとき、内側開口部３０４の全体は、電極先端部４１の先端面４１１の外周側に形成されている。また、孔軸方向から見たとき、外側開口部３０３の全体は、電極先端部４１の先端面４１１の内側に収まるよう形成されている。

図２、図５に示すごとく、プラグカバー３の内壁面（すなわち副燃焼室２側の面）に、接地電極５が設けられている。接地電極５は、孔軸方向に延在する円柱状に形成されている。なお、接地電極５は、図８に示すような多角柱形状など、他の形状を採用することも可能である。ここで、図５、図８においては、火花形成噴孔の図示を省略している。

図２、図３に示すごとく、接地電極５のプラグ先端側の端部は、プラグカバー３の内壁面における、内側開口部３０４近傍に接合されている。本形態においては、接地電極５のプラグ先端側の端部は、プラグカバー３の内壁面における、内側開口部３０４から若干離れた領域に接合されている。

接地電極５の外周面におけるプラグ基端側の部位の一部は、中心電極４の電極先端部４１の中心放電面４１０とプラグ径方向に対向した接地放電面５０となっており、中心放電面４１０と接地放電面５０との間に放電ギャップＧが形成されている。放電ギャップＧは、少なくとも一部が内側開口部３０４の内側領域に孔軸方向に重なる位置に配されている。

プラグカバー３は、火花形成噴孔３０以外にも、プラグカバー３を貫通する複数の噴孔３３を有する。以後、単に噴孔３３といったときは、特に断らない限り火花形成噴孔３０以外の噴孔３３を意味するものとする。複数の噴孔３３は、火花形成噴孔３０よりもプラグ径方向の外周側に形成されている。各噴孔３３は、プラグ先端側へ向かうにつれてプラグ径方向の外周側に向かうよう傾斜して形成されている。複数の噴孔３３は、プラグ周方向に等間隔に形成されている。なお、噴孔３３の数、形状、配置箇所等は、要請に応じて適宜決定される。

次に、図６、図７を用いて、本形態のスパークプラグ１において放電ギャップＧに形成される放電火花Ｓが引き伸ばされる様子につき説明する。本形態のスパークプラグ１は、内燃機関の膨張行程（すなわち上死点後；ＡＴＤＣ）又は圧縮行程（すなわち上死点前；ＢＴＤＣ）において放電を生じさせるよう制御されている。内燃機関の膨張行程において放電を生じさせた場合と、圧縮行程において放電を生じさせた場合とで、スパークプラグ１の放電の引き伸ばされ方が異なる。

まず、図６を用いて、膨張行程において火花放電を放電ギャップＧに生じさせる場合につき説明する。膨張行程においては、火花形成噴孔３０周辺では副燃焼室２側から主燃焼室１２側に向かって流れる気流Ｆ１が生じている。また、放電ギャップＧに生じる初期の放電火花Ｓは、例えば、中心電極４と接地電極５との間の空間距離が最も近くなる、中心放電面４１０と接地放電面５０との間において生じる。

初期の放電火花Ｓは、前述の気流Ｆ１に押され、その両起点間の部位がプラグ先端側に向かって大きく引き伸ばされると同時に、放電火花Ｓの接地電極５側の起点が、接地電極５から火花形成噴孔３０の内壁上をプラグ先端側に移動し、やがて火花形成噴孔３０の内壁のプラグ先端側の端部付近まで移動する。このようにして、火花形成噴孔３０と中心電極４の電極先端部４１との間に放電が形成される。そして、引き伸ばされた放電火花Ｓは、火花形成噴孔３０からプラグ先端側、すなわち主燃焼室１２内に形成され、主燃焼室１２内の混合気に直接着火する。なお、便宜上、図６、及び後述の図７においては初期の放電火花と当該初期の放電火花が引き伸ばされた状態とを表している。

自動車エンジン等の内燃機関が冷えている状態で稼働させる冷間始動時等においては、触媒を早期に暖気して活性化させるために点火時期を大幅に遅角させることがあるが、この場合、膨張行程での点火となる。膨張行程で火花放電を発生させた際には、以下のメリットがある。冷間始動時などは、プラグカバー３、ハウジング６、絶縁碍子７等の副燃焼室２に面する部材が低温となっていることがある。したがって、特に冷間始動時等においては、主燃焼室１２に向かって放電火花を伸長させ、初期火炎とプラグカバー３等との接触面積を抑制する。これにより、初期火炎の熱がプラグカバー３等に奪われる冷損を抑えやすい。その結果、冷間始動時等における着火性を向上させることができる。

次に、図７を用いて、圧縮行程において火花放電を放電ギャップＧに生じさせる場合につき説明する。圧縮行程においては、火花形成噴孔３０周辺では主燃焼室１２側から副燃焼室２側に向かって流れる気流Ｆ２が生じている。当該気流Ｆ２は、主燃焼室１２から火花形成噴孔３０の円筒面部３０２に流入するとき、流路断面積が急減することにより、局所的に流速が速くなる。そして、当該気流Ｆ２は、円筒面部３０２から拡大面部３０１に流入されるとき、流路断面積が徐々に拡大していくため、気流が拡散されて流速が低下する。そして、副燃焼室２内に到達した気流Ｆ２は、中心電極４を避けるようプラグ基端側に向かい、一部が放電ギャップＧを通過する。

そして、放電ギャップＧに生じる初期の放電火花Ｓは、例えば、中心電極４と接地電極５との間の空間距離が最も近くなる、中心放電面４１０と接地放電面５０との間において生じる。そして、当該初期の放電火花Ｓは、前述のように放電ギャップＧを通る、拡散された気流Ｆ２に押され、その両起点間の部位がプラグ基端側に向かって大きく引き伸ばされる。そして、放電火花Ｓは、副燃焼室２内に大きく引き伸ばされ、副燃焼室２内の混合気に直接着火し、副燃焼室２内に火炎を形成する。副燃焼室２で成長した火炎は、火花形成噴孔３０及びその他の噴孔３３から主燃焼室１２に火炎ジェットとして噴出される。ここで、火花形成噴孔３０は、プラグ先端側に向かうほど流路断面積が減少するため、火花形成噴孔３０を通過して噴出される火炎ジェットの勢いが増す。これにより、内燃機関の燃焼期間を短くすることができる。

例えば、プラグカバー３、ハウジング６、絶縁碍子７、中心電極４等の副燃焼室２に面する部材がある程度高温となる、冷間始動時以外のときに、圧縮行程において火花放電を生じさせることができる。

次に、本形態の作用効果につき説明する。
本形態のスパークプラグ１は、電極先端部４１と火花形成噴孔３０の内壁との間に放電を形成することができるよう構成されている。それゆえ、例えば点火タイミングを適宜調整することで、副燃焼室２内にも、副燃焼室２外にも放電火花を引き伸ばすことができる。

そして、放電ギャップＧは、電極先端部４１の外周側を向く中心放電面４１０と接地電極５の外周側を向く接地放電面５０との間に形成されている。さらに、放電ギャップＧと火花形成噴孔３０とは、接地放電面５０に沿った方向において互いに重なる位置に形成されている。それゆえ、放電ギャップＧ及び火花形成噴孔３０を通過する気流が滑らかに形成されやすい。それゆえ、副燃焼室２内に放電火花を引き伸ばす場合であっても、副燃焼室２外に放電火花を引き伸ばす場合であっても、放電火花を引き伸ばしやすく、スパークプラグ１の着火性を向上させることができる。

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スパークプラグを提供することができる。

（実施形態２）
本形態は、図９～図１１に示すごとく、実施形態１に対して、中心電極４の電極先端部４１の構成を変更した実施形態である。

電極先端部４１は、絶縁碍子７の内側に配された中心電極４の部位と同材料で一体的に形成された電極先端本体４１２と、電極先端本体４１２に配された中心チップ４１３とを備える。電極先端本体４１２は、プラグ径方向の接地電極５側の部位に、電極先端凹部４１２ａを有する。電極先端凹部４１２ａは、電極先端本体４１２の外周面が内周側に凹むよう形成されるとともに、プラグ先端側に開放されている。電極先端凹部４１２ａの底面４１２ｂは、接地電極５側を向く平面となるよう形成されている。そして、電極先端凹部４１２ａ内に、中心チップ４１３が配されている。

中心チップ４１３は、電極先端本体４１２よりも耐消耗性の高い材料からなり、例えば貴金属からなる。中心チップ４１３は、プラグ径方向に厚みを有する円板状、或いは楕円板状に形成されており、接地電極５とプラグ径方向に対向している。中心チップ４１３は、プラグ先端側の端部の位置を、電極先端本体４１２のプラグ先端側の端部の位置と一致させている。図１０に示すごとく、孔軸方向から見たとき、中心チップ４１３は、一部が電極先端凹部４１２ａ内に配されており、他の部位が電極先端凹部４１２ａの外側に配されている。なお、図２８において、孔軸方向に直交する方向の電極先端凹部４１２ａの輪郭を二点鎖線にて表している。そして、中心チップ４１３における底面４１２ｂと反対側の面は、プラグ径方向に直交する平面状に形成された中心放電面４１０を構成している。

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、中心放電面４１０が平面状に形成されている。それゆえ、放電ギャップＧを通過する気流を滑らかにすることができる。これにより、放電火花を副燃焼室２の内側に引き伸ばす場合であっても、主燃焼室１２側に引き伸ばす場合であっても、放電火花を引き伸ばしやすく、スパークプラグ１の着火性を向上させやすい。

また、中心放電面４１０を、電極先端本体４１２よりも耐消耗性の高い中心チップ４１３により構成しているため、電極消耗を抑制することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態３）
本形態は、図１２に示すごとく、実施形態２に対して、中心チップ４１３の形状を変更した実施形態である。

本形態において、中心チップ４１３は、電極先端凹部４１２ａの底面４１２ｂの法線方向に厚みを有する矩形板状に形成されている。
その他は、実施形態２と同様である。

本形態においても、実施形態２と同様の作用効果を有する。

（実施形態４）
本形態は、図１３に示すごとく、実施形態３に対して、中心チップ４１３の形状を変更した実施形態である。

本形態において、中心チップ４１３は、孔軸方向に直交する断面形状が、５角形以上の多角形である。前記断面形状において、中心チップ４１３の接地電極５側の表面は、プラグ径方向における接地電極５側に向かって突出した角部Ｅを有する。当該角部Ｅは、接地電極５との間に放電ギャップＧを形成している。そして、角部Ｅを構成する２つの面が、接地電極５側を向く中心放電面４１０を構成している。
その他は、実施形態３と同様である。

本形態においては、初期の放電火花の起点を、中心チップ４１３の角部Ｅに形成することができ、初期の放電火花の起点位置を特定しやすい。
本形態においても、実施形態２と同様の作用効果を有する。

（実施形態５）
本形態は、図１４に示すごとく、実施形態３に対して、中心チップ４１３の形状を変更した実施形態である。

本形態において、中心チップ４１３は、孔軸方向に直交する断面形状が、５角形以上の多角形である。前記断面形状において、中心チップ４１３の接地電極５側の表面は、プラグ径方向における反接地電極５側に向かって凹んだチップ凹部Ｄを有する。チップ凹部Ｄを構成する２つの面が、中心放電面４１０を構成している。そして、前記断面形状において、中心チップ４１３の接地電極５側の表面は、チップ凹部Ｄの両側に、接地電極５側に向かって突出した一対の角部Ｅを有する。一対の角部Ｅは、接地電極５と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３と同様である。

本形態においては、初期の放電火花の起点を、中心チップ４１３の一対の角部Ｅに形成することができ、初期の放電火花の起点位置を特定しやすい。また、放電ギャップＧを一対の角部Ｅによって構成することで、放電火花は一対の角部Ｅのいずれかに任意に生じ得るが、一対の角部Ｅが略均等に消耗することとなるため、中心チップ４１３が局所的に消耗することによる電極消耗の進展を防止しやすい。
その他、実施形態３と同様の作用効果を有する。

（実施形態６）
本形態は、図１５に示すごとく、実施形態２に対して、電極先端本体４１２に電極先端凹部を設けず、電極先端本体４１２の外周面に中心チップ４１３を配置した形態である。これにより、中心チップ４１３は、電極先端本体４１２の外周面における、中心チップ４１３が配された面部に隣接する面部よりも外周側に突出している。
その他は、実施形態２と同様である。

本形態においては、中心チップ４１３が電極先端本体４１２の外周面における、中心チップ４１３が配された面部に隣接する面部よりも外周側に突出している。それゆえ、初期の放電火花の起点を確実に中心チップ４１３に形成することができる。それゆえ、電極消耗を抑制しやすい。
その他、実施形態２と同様の作用効果を有する。

（実施形態７）
本形態は、図１６に示すごとく、実施形態６に対して、中心チップ４１３のプラグ先端側の端部４１３ａが、電極先端本体４１２のプラグ先端側の面よりもプラグ先端側に突出している実施形態である。
その他は、実施形態６と同様である。

本形態においては、電極先端本体４１２のプラグ先端側の面等に放電火花の起点が形成されることを防止しやすい。
その他、実施形態６と同様の作用効果を有する。

（実施形態８）
本形態は、図１７～図１９に示すごとく、実施形態１に対して、接地電極５の構成を変更した実施形態である。

接地電極５は、接地本体部５１と、接地本体部５１に配された接地チップ５２とを備える。接地本体部５１は、孔軸方向に延在する円柱状に形成されている。接地本体部５１は、プラグ径方向の中心電極４側の部位に、接地凹部５１１を有する。接地凹部５１１は、接地本体部５１の外周面が内周側に凹むよう形成されるとともに、プラグ基端側に開放されている。接地凹部５１１の底面５１１ａは、中心電極４側を向く平面となるよう形成されている。そして、接地凹部５１１内に、接地チップ５２が配されている。

接地チップ５２は、接地本体部５１よりも耐消耗性の高い材料からなり、例えば貴金属からなる。接地チップ５２は、プラグ径方向に厚みを有する円板状、或いは楕円板状に形成されており、中心電極４とプラグ径方向に対向している。図１７に示すごとく、接地チップ５２は、プラグ基端側の端部の位置を、接地本体部５１のプラグ基端側の端部の位置と一致させている。図１８に示すごとく、孔軸方向から見たとき、接地チップ５２は、一部が接地凹部５１１内に配されており、他の部位が接地凹部５１１の外側に配されている。そして、接地チップ５２における底面５１１ａと反対側の面は、プラグ径方向に直交する平面状に形成された接地放電面５０を構成している。

その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、接地放電面５０が平面状に形成されている。それゆえ、放電ギャップＧを通過する気流を滑らかにすることができる。これにより、放電火花を副燃焼室２の内側に引き伸ばす場合であっても、主燃焼室１２側に引き伸ばす場合であっても、放電火花を引き伸ばしやすく、スパークプラグ１の着火性を向上させやすい。

また、接地放電面５０を、接地本体部５１よりも耐消耗性の高い接地チップ５２により構成しているため、電極消耗を抑制することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態９）
本形態は、図２０に示すごとく、実施形態８に対して、接地チップ５２の形状を変更した実施形態である。

本形態において、接地チップ５２は、接地凹部５１１の底面５１１ａの法線方向に厚みを有する矩形板状に形成されている。
その他は、実施形態８と同様である。

本形態においても、実施形態８と同様の作用効果を有する。

（実施形態１０）
本形態は、図２１に示すごとく、実施形態９に対して、接地チップ５２の形状を変更した実施形態である。

本形態において、接地チップ５２は、孔軸方向に直交する断面形状が、５角形以上の多角形である。前記断面形状において、接地チップ５２の中心電極４側の表面は、プラグ径方向における中心電極４側に向かって突出した角部Ｅを有する。当該角部Ｅは、中心電極４との間に放電ギャップＧを形成している。そして、角部Ｅを構成する２つの面が、中心電極４側を向く接地放電面５０を構成している。
その他は、実施形態９と同様である。

本形態においては、初期の放電火花の起点を、接地チップ５２の角部Ｅに形成することができ、初期の放電火花の起点位置を特定しやすい。
本形態においても、実施形態８と同様の作用効果を有する。

（実施形態１１）
本形態は、図２２に示すごとく、実施形態９に対して、接地チップ５２の形状を変更した実施形態である。

本形態において、接地チップ５２は、孔軸方向に直交する断面形状が、５角形以上の多角形である。前記断面形状において、接地チップ５２の中心電極４側の表面は、プラグ径方向における反中心電極４側に向かって凹んだチップ凹部Ｄを有する。チップ凹部Ｄを構成する２つの面が、接地放電面５０を構成している。そして、前記断面形状において、接地チップ５２の接地電極５側の表面は、チップ凹部Ｄの両側に、接地電極５側に向かって突出した一対の角部Ｅを有する。一対の角部Ｅは、接地電極５と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９と同様である。

本形態においては、初期の放電火花の起点を、接地チップ５２の一対の角部Ｅに形成することができ、初期の放電火花の起点位置を特定しやすい。また、放電ギャップＧを一対の角部Ｅによって構成することで、放電火花は一対の角部Ｅのいずれかに任意に生じ得るが、一対の角部Ｅが略均等に消耗することとなるため、接地チップ５２が局所的に消耗することによる電極消耗の進展を防止しやすい。
その他、実施形態９と同様の作用効果を有する。

（実施形態１２）

本形態は、図２３、図２４に示すごとく、実施形態９に対して、接地本体部５１及び接地チップ５２の構成を変更した実施形態である。

接地本体部５１は、孔軸方向に延在する四角柱状に形成されている。接地本体部５１の側面の一つであるチップ配置面５１２は、中心電極４側を向いており、チップ配置面５１２に接地チップ５２が配されている。これにより、接地チップ５２は、チップ配置面５１２における、接地チップ５２が配された面部に隣接する面部よりも接地電極５の外周側に突出している。
その他は、実施形態９と同様である。

本形態においては、接地チップ５２は、接地本体部５１のチップ配置面５１２における、接地チップ５２が配された面部に隣接する面部よりも外周側に突出している。それゆえ、初期の放電火花の起点を確実に接地チップ５２に形成することができる。それゆえ、電極消耗を抑制しやすい。
その他、実施形態９と同様の作用効果を有する。

（実施形態１３）
本形態は、図２５に示すごとく、実施形態１２に対して、接地本体部５１及び接地チップ５２を変更した実施形態である。

接地本体部５１は、孔軸方向に延在しており、かつ、孔軸方向に直交する断面形状が略半円形状である。接地本体部５１の外周面における中心電極４側の面部には、チップ配置面５１２が形成されている。チップ配置面５１２は、中心電極４側を向くとともに、プラグ径方向に直交する平面状に形成されている。孔軸方向において、チップ配置面５１２は、接地本体部５１の全体に形成されている。これにより、接地本体部５１は、円柱状の一部を軸方向に切り落としたような形状を有している。そして、チップ配置面５１２に、接地チップ５２が配されている。孔軸方向において、接地チップ５２は、チップ配置面５１２と同等の長さに形成されている。
その他は、実施形態１２と同様である。

本形態においては、内燃機関の膨張行程に点火し、主燃焼室１２側に火花を引き伸ばすとき、放電火花の起点が接地本体部５１に形成されることを防止することができる。
その他、実施形態１２と同様の作用効果を有する。
（実施形態１４）
本形態は、図２６に示すごとく、実施形態８に対して、接地チップ５２のプラグ基端側の端部５２１が、接地本体部５１のプラグ基端側の面よりもプラグ先端側に突出している実施形態である。また、中心電極４の電極先端部４１は、実施形態２の電極先端部４１の構成と同じである。すなわち、電極先端部４１は、電極先端本体４１２と中心チップ４１３とを備える。

接地チップ５２の端部５２１におけるプラグ基端側の端の位置は、中心チップ４１３のプラグ基端側の端部よりもプラグ先端側に位置している。
その他は、実施形態８と同様である。

本形態においては、例えば内燃機関の圧縮行程で点火を行い副燃焼室２側に放電火花を引き伸ばす場合に、放電火花の起点が、中心電極４チップから電極先端本体４１２に移ることを防止しやすく、電極消耗を抑制しやすい。
その他、実施形態２、８と同様の作用効果を有する。

（実施形態１５）
本形態は、図２７に示すごとく、実施形態１４に対して、接地電極５の構成を、実施形態１３に示した接地電極の構成にした形態である。
その他は、実施形態１４と同様である。

本形態においては、放電火花を副燃焼室２内に引き伸ばす場合にも、主燃焼室１２側に引き伸ばす場合にも、放電火花が中心電極４の電極先端本体４１２及び接地本体部５１に形成されることを防止しやすく、一層電極消耗を抑制しやすい。
その他、実施形態１４と同様の作用効果を有する。

（実施形態１６）
本形態は、図２８に示すごとく、放電ギャップＧを構成する中心放電面４１０と接地放電面５０とのそれぞれが、孔軸方向において火花形成噴孔３０から遠ざかるほど、プラグ径方向の外周側に向かうよう傾斜している形態である。

中心電極４の電極先端部４１のプラグ先端側の部位は、プラグ先端側に向かうほど縮小しており、その外周面の一部が中心放電面４１０を構成している。また、接地電極５は、孔軸方向に延在する四角柱状に形成されており、その中心放電面４１０を向く面が、プラグ基端側に向かうほどプラグ径方向の外周側に向かうよう傾斜した接地放電面５０となっている。中心放電面４１０と接地放電面５０とは、互いに平行に形成されている。

接地電極５のプラグ先端側の端部は、火花形成噴孔３０の内側開口部３０４に隣接している。孔軸方向に対する接地放電面５０及び中心放電面４１０の傾斜角は、孔軸方向に対する火花形成噴孔３０の拡大面部３０１の傾斜角よりも小さい。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、拡大面部３０１と接地放電面５０とを滑らかにつなぐことができ、火花形成噴孔３０と放電ギャップＧとを滑らかに気流が通りやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態１７）
本形態は、図２９に示すごとく、実施形態１６と基本構造を同様としつつ、接地電極５の形状を変更した実施形態である。

本形態において、接地電極５は、火花形成噴孔３０の内側まで延設された延設部を有する。延設部、火花形成噴孔３０の拡大面部３０１の上に形成されている。そして、接地電極５の接地放電面５０は、火花形成噴孔３０の円筒面部３０２とつながっている。
その他は、実施形態１６と同様である。

本形態においては、例えば内燃機関における膨張行程において放電を生じさせ、主燃焼室１２側に放電火花を引き伸ばす場合、接地電極５の接地放電面５０から火花形成噴孔３０への放電火花の起点の移動を促しやすい。それゆえ、内燃機関における膨張行程において放電を生じさせる場合において、主燃焼室１２側に放電火花を引き伸ばしやすい。
その他、実施形態１６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。例えば、中心電極の形状を特徴とする実施形態２～７と、接地電極の形状を特徴とする実施形態８～１３とを適宜組み合わせることもできる。また、実施形態１６、１７に記載の構成において、中心電極及び接地電極に、実施形態２～１３のように中心チップ及び接地チップを設けることも可能である。また、孔軸方向を、プラグ軸方向に対して傾斜する方向に設けることも可能である。

１ スパークプラグ
２ 副燃焼室
３０ 火花形成噴孔
３３ 噴孔
４ 中心電極
４１ 電極先端部
４１０ 中心放電面
５ 接地電極
５０ 接地放電面
Ｇ 放電ギャップ

Claims (3)

1. 副燃焼室（２）と、前記副燃焼室を外部に連通する少なくとも１つの噴孔（３３）と、前記副燃焼室内に電極先端部（４１）が配された中心電極（４）と、前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）とを備え、前記噴孔の少なくとも１つである火花形成噴孔（３０）の内壁と前記電極先端部との間に放電を形成することができるよう構成されたスパークプラグ（１）であって、
   前記放電ギャップは、前記電極先端部における外周側を向く中心放電面（４１０）と前記接地電極における外周側を向く接地放電面（５０）との間に形成されており、
   前記放電ギャップと前記火花形成噴孔とは、前記接地放電面に沿った方向において互いに重なる位置に形成されている、スパークプラグ。
2. 前記放電ギャップを構成する前記中心放電面と前記接地放電面との少なくとも一方は、平面状に形成されている、請求項１に記載のスパークプラグ。
3. 前記火花形成噴孔の前記内壁は、前記火花形成噴孔の孔軸方向（Ｘ）の前記副燃焼室側に向かって前記孔軸方向に直交する断面の面積が拡大する拡大面部（３０１）を、前記孔軸方向の少なくとも一部の領域に有し、前記放電ギャップを構成する前記中心放電面と前記接地放電面とのそれぞれは、前記孔軸方向において前記火花形成噴孔から遠ざかるほど、プラグ径方向の外周側に向かうよう傾斜している、請求項１に記載のスパークプラグ。

Images