JP7465746B2 - 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。

例えば特許文献１に開示されているように、内燃機関の主燃焼室と、スパークプラグの先端に形成された副燃焼室と、の双方に放電ギャップを形成できるように構成されたスパークプラグが知られている。特許文献１に開示されたスパークプラグにおいて、主燃焼室と副燃焼室との双方に放電ギャップを形成する浮遊電極は、絶縁性を有するセラミックの板に対し、かしめられることによって固定されている。

欧州特許出願０４１７９３８Ａ２

しかしながら、セラミックは一般的に靭性が低いため、浮遊電極を、かしめることによってセラミックの板に固定する際、セラミックの板の局所に応力が集中することにより、亀裂、欠損等の損傷が発生することが懸念される。セラミックの板に損傷が発生すると、製造時の歩留まりが低下し、生産効率が低下するおそれがある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、生産効率を向上す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。

本発明の第１の態様は、筒状の絶縁碍子（３）と、
該絶縁碍子の内周側に保持されると共に該絶縁碍子から先端側に突出した中心電極（４）と、
上記絶縁碍子を内周側に保持する筒状のハウジング（２）と、
該ハウジングの先端部に設けられたプラグカバー（５）と、
該プラグカバー及び上記中心電極に対して電気的に絶縁された浮遊電極（７）と、
該浮遊電極を挿通させて保持しつつ上記ハウジングの先端部に配設された絶縁保持体（６）と、を有し、
上記絶縁碍子の先端側には、一部が上記プラグカバーと上記絶縁保持体とによって囲まれた副燃焼室（５１）が形成され、
上記プラグカバーには、上記副燃焼室と外部とを連通させる複数の噴孔（５２）が形成されており、
上記副燃焼室には、上記中心電極と上記浮遊電極との間に形成された第１放電ギャップ（Ｇ１）が設けられ、
上記副燃焼室の外部には、上記浮遊電極と上記プラグカバーとの間に形成された第２放電ギャップ（Ｇ２）が設けられ、
上記浮遊電極は、少なくとも上記副燃焼室に面した第１電極部材（７１）と、少なくとも上記副燃焼室の外部に面した第２電極部材（７２）と、を含む、２以上の電極部材によって構成されている、内燃機関用のスパークプラグ（１）にある。

本発明の第２の態様は、筒状の絶縁碍子（３）と、
該絶縁碍子の内周側に保持されると共に該絶縁碍子から先端側に突出した中心電極（４）と、
上記絶縁碍子を内周側に保持する筒状のハウジング（２）と、
該ハウジングの先端部に設けられたプラグカバー（５）と、
該プラグカバー及び上記中心電極に対して電気的に絶縁された浮遊電極（７）と、
該浮遊電極を挿通させて保持しつつ上記ハウジングの先端部に配設された絶縁保持体（６）と、
該絶縁保持体の外周部（６３）を上記プラグカバーと共に挟持固定する固定部材（５４）と、を有し、
上記プラグカバーと上記固定部材とは、互いに接合されており、
上記絶縁碍子の先端側には、一部が上記プラグカバーと上記絶縁保持体とによって囲まれた副燃焼室（５１）が形成され、
上記プラグカバーには、上記副燃焼室と外部とを連通させる複数の噴孔（５２）が形成されており、
上記副燃焼室には、上記中心電極と上記浮遊電極との間に形成された第１放電ギャップ（Ｇ１）が設けられ、
上記副燃焼室の外部には、上記浮遊電極と上記プラグカバーとの間に形成された第２放電ギャップ（Ｇ２）が設けられている、内燃機関用のスパークプラグ（１）にある。

第１の態様の内燃機関用のスパークプラグにおいて、浮遊電極は、少なくとも副燃焼室に面した第１電極部材と、少なくとも副燃焼室の外部に面した第２電極部材と、を含む、２以上の電極部材によって構成されている。それゆえ、第１電極部材と第２電極部材とを互いに接合することにより、絶縁保持体における局所に応力を集中させることなく、浮遊電極を絶縁保持体に組み付けることができる。それゆえ、組み付けの際、絶縁保持体における損傷の発生を抑制できる。その結果、生産効率を向上することができる。
また、第１の態様の内燃機関用のスパークプラグは、浮遊電極をかしめることなく絶縁保持体に組み付けることができるため、浮遊電極における放電ギャップを形成する部分を任意の形状としやすい。それゆえ、放電ギャップにおいて、火花放電を安定的に形成することができる。

第２の態様の内燃機関用のスパークプラグは、絶縁保持体の外周部をプラグカバーと共に挟持固定する固定部材を有する。それゆえ、プラグカバーと固定部材とを互いに接合することにより、絶縁保持体における局所に応力を集中させることなく、絶縁保持体をプラグカバーに組み付けることができる。それゆえ、組み付けの際、絶縁保持体における損傷の発生を抑制できる。その結果、生産効率を向上することができる。

以上のごとく、上記態様によれば、生産効率を向上す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。

実施形態１における、スパークプラグの先端部の断面図であって、図２のI－I線矢視断面相当の図。 図１のII矢視平面図。 実施形態１における、第１電極部材の挿通部を第２電極部材の挿通孔に挿通させる様子を示す断面図。 実施形態１における、第１電極部材と第２電極部材とを、抵抗溶接により接合している様子を示す断面図。 実施形態１における、第１電極部材と第２電極部材とを、レーザー溶接により接合している様子を示す断面図。 実施形態１における、浮遊電極を組み付けた絶縁保持体をプラグカバーに設置する様子を示す断面図。 実施形態１における、固定部材をプラグカバーに設置する様子を示す断面図。 参考形態１における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態２における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態２における、第１電極部材の挿通部周辺の拡大断面図。 実施形態３における、スパークプラグの先端部の断面図であって、図１２のXI－XI線矢視断面相当の図。 図１１のXII矢視平面図。 実施形態３における、第１放電ギャップに火花放電を発生させた直後の様子を示す断面図。 実施形態３における、第１放電ギャップに発生させた火花放電が、気流により伸長した様子を示す断面図。 実施形態４における、スパークプラグの先端部の断面図。 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６における、縮径部の傾斜面の傾きを説明する断面図。 実施形態６における、噴孔の開口方向を説明する断面図。 実施形態６における、ＣＦＤ解析による、噴孔から火炎が噴出している様子を示す、内燃機関の断面図。 実施形態３における、ＣＦＤ解析による、噴孔から火炎が噴出している様子を示す、内燃機関の断面図。 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１）
内燃機関用のスパークプラグに係る実施形態について、図１～図７を参照して説明する。
本形態の内燃機関用のスパークプラグ１は、図１、図２に示すごとく、筒状の絶縁碍子３と、中心電極４と、筒状のハウジング２と、プラグカバー５と、浮遊電極７と、絶縁保持体６と、を有する。中心電極４は、図１に示すごとく、絶縁碍子３の内周側に保持されると共に絶縁碍子３から先端側に突出している。ハウジング２は、絶縁碍子３を内周側に保持する。プラグカバー５は、ハウジング２の先端部に設けられている。浮遊電極７は、プラグカバー５及び中心電極４に対して電気的に絶縁されている。絶縁保持体６は、浮遊電極７を挿通させて保持しつつハウジング２の先端部に配設されている。

絶縁碍子３の先端側には、一部がプラグカバー５と絶縁保持体６とによって囲まれた副燃焼室５１が形成されている。プラグカバー５には、副燃焼室５１と外部とを連通させる複数の噴孔５２が形成されている。副燃焼室５１には、中心電極４と浮遊電極７との間に形成された第１放電ギャップＧ１が設けられている。副燃焼室５１の外部には、浮遊電極７とプラグカバー５との間に形成された第２放電ギャップＧ２が設けられている。浮遊電極７は、少なくとも副燃焼室５１に面した第１電極部材７１と、少なくとも副燃焼室５１の外部に面した第２電極部材７２と、を含む、２以上の電極部材によって構成されている。

本形態のスパークプラグ１は、例えば、自動車等の車両用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。なお、本明細書において、プラグ中心軸Ｃは、スパークプラグ１の中心軸Ｃを意味するものとする。また、プラグ中心軸Ｃに平行な方向を、適宜、プラグ軸方向、又はＺ方向という。また、Ｚ方向における点火コイル（図示略）と接続される側を基端側といい、内燃機関の主燃焼室（図示略）に配される側を先端側という。

中心電極４は、全体として略円柱状をなしている。本形態において、中心電極４の先端部は、先端側へ向かうに従い、縮径している。

中心電極４を保持する絶縁碍子３は、略円筒形状のハウジング２によって保持されている。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）。具体的には、絶縁碍子３の外周面の一部は、環状のガスケット（図示略）を介して、ハウジング２の内周面の一部に係止されている。絶縁碍子３は、例えば、アルミナ等のセラミックからなる。また、ガスケットは、例えば、金属材料を環状に形成してなる。なお、ガスケットは、絶縁保持体６と、後述するプラグカバー５のカバー本体部５３との間に介在させることができる。また、ガスケットは、絶縁保持体６と、後述するプラグカバー５の固定部材５４との間に介在させることができる。

ハウジング２の先端部には、プラグカバー５が設けられている。プラグカバー５は、絶縁保持体６等と共にスパークプラグ１の先端部を囲うことにより、副燃焼室５１を形成している。プラグカバー５は、絶縁保持体６を保持している。

本形態のスパークプラグ１は、絶縁保持体６の外周部６３をプラグカバー５と共に挟持固定する固定部材５４を有する。プラグカバー５と固定部材５４とは、互いに接合されている。

本形態において、プラグカバー５は、図１、図２に示すごとく、カバー本体部５３と、固定部材５４と、気中電極部材５５とを有する。

カバー本体部５３は、全体として略円筒形状をなしている。本形態において、カバー本体部５３は、図１に示すごとく、ハウジング２の先端部に接合されている。カバー本体部５３は、例えば、溶接によってハウジング２に接合することができる。また、カバー本体部５３は、例えば、ハウジング２と一体に形成されているものとすることができる。

カバー本体部５３には、複数の噴孔５２が形成されている。本形態において、カバー本体部５３には、図２に示すごとく、４つの噴孔５２が形成されている。複数の噴孔５２は、Ｚ方向から見たとき、プラグ周方向に等間隔に配されている。それぞれの噴孔５２は、図１に示すごとく、先端側へ向かうに従い、プラグ径方向の外側へ向かうように、Ｚ方向に対して傾斜して開口している。なお、本明細書において、プラグ周方向とは、プラグ中心軸Ｃに直交する平面上において、プラグ中心軸Ｃを中心とする円周方向を意味する。また、プラグ径方向とは、プラグ中心軸Ｃに直交する平面上において、プラグ中心軸Ｃを中心とする円の半径方向を意味する。

プラグカバー５の固定部材５４は、カバー本体部５３と共に、絶縁保持体６を保持している。固定部材５４は、図１、図２に示すごとく、略円環状をなしている。

本形態において、固定部材５４の先端面には、気中電極部材５５が接合されている。気中電極部材５５は、全体として、略Ｌ字状をなしている。図１に示すごとく、気中電極部材５５と浮遊電極７との間には、第２放電ギャップＧ２が形成されている。本形態において、第２放電ギャップＧ２は、気中に火花放電を発生させる気中放電ギャップである。

また、カバー本体部５３の先端部には、絶縁保持体６の外周部６３及び固定部材５４に対応した凹部５３１が形成されている。凹部５３１は、カバー本体部５３の内側から、プラグ径方向の外側に向かって後退することにより形成されている。カバー本体部５３は、凹部５３１の内側に、外周部６３及び固定部材５４の外周側の部分を配置した状態にて、固定部材５４と共に、外周部６３をＺ方向に挟持固定している。カバー本体部５３と固定部材５４とは、外周部６３を挟持した状態にて、互いに接合されている。カバー本体部５３と固定部材５４とは、例えば、溶接により互いに接合することができる。

絶縁保持体６は、板状をなしている。絶縁保持体６は、Ｚ方向から見たとき、全体として略円形状をなしている。絶縁保持体６は、浮遊電極７をプラグカバー５及び中心電極４に対して電気的に絶縁させた状態のまま、浮遊電極７をスパークプラグ１の先端部に配置させている。絶縁保持体６は、例えば、アルミナ等のセラミックからなる。

外周部６３は、周方向の全体において、カバー本体部５３と固定部材５４とにより挟持されている。外周部６３の基端面は、カバー本体部５３と当接している。また、外周部６３の先端面は、固定部材５４の基端面と当接している。

また、絶縁保持体６には、図１に示すごとく、浮遊電極７を挿通させる挿通孔６４１が形成されている。挿通孔６４１は、浮遊電極７を保持する保持部６４に形成されている。本形態において、挿通孔６４１は、プラグ中心軸Ｃに沿って形成されている。

挿通孔６４１には、浮遊電極７を構成する第１電極部材７１が挿通されている。より詳細には、第１電極部材７１の挿通部７１３が、挿通孔６４１に挿通されている。

また、浮遊電極７は、外周面の一部が径方向の外側に突出した外周突出部７１１を有する。外周突出部７１１は、少なくとも一部が副燃焼室５１に面している。

外周突出部７１１は、第１電極部材７１に形成されている。外周突出部７１１は、第１電極部材７１の周方向に、環状に形成されている。外周突出部７１１の先端面７１２と、絶縁保持体６の保持部６４とは、Ｚ方向に当接している。

また、第１電極部材７１は、外周突出部７１１から基端側に突出した基端突出部７１４を有する。基端突出部７１４は、プラグ中心軸Ｃに沿って突出している。基端突出部７１４の基端面と中心電極４の先端面との間に、第１放電ギャップＧ１が形成されている。基端突出部７１４の基端面と中心電極４の先端面とは、プラグ中心軸Ｃに直交する平坦な面であると共に、互いに対向している。

第１電極部材７１の挿通部７１３は、外周突出部７１１から先端側に突出している。挿通部７１３は、略円柱状をなしている。挿通部７１３は、第２電極部材７２の挿通孔７２１に挿通されている。挿通部７１３と第２電極部材７２とは、互いに接合されている。

第２電極部材７２は環状をなしている。本形態において、第２電極部材７２の直径は、外周突出部７１１の直径と略同じ大きさとなっている。また、第２電極部材７２の基端面は、絶縁保持体６の保持部６４の先端面と当接している。

第１電極部材７１と第２電極部材７２とは、絶縁保持体６を挟持した状態にて、互いに接合されている。より詳細には、第１電極部材７１と第２電極部材７２とは、第１電極部材７１における外周突出部７１１の先端面７１２と、第２電極部材７２の基端面とにより、絶縁保持体６の保持部６４をＺ方向に挟持した状態にて、互いに接合されている。

本形態において、第１電極部材７１は、副燃焼室５１と、副燃焼室５１の外部との双方に面している。詳細には、第１電極部材７１における外周突出部７１１から基端側の部分は、副燃焼室５１に面している。第１電極部材７１における挿通部７１３の先端面は、副燃焼室５１の外部に面している。また、第２電極部材７２は、副燃焼室５１の外部に面している。

また、本形態において、副燃焼室５１は、絶縁碍子３の先端側において、浮遊電極７と、プラグカバー５と、絶縁保持体６と、ハウジング２と、中心電極４とによって囲われることにより形成されている。副燃焼室５１と、副燃焼室５１の基端側に形成された、絶縁碍子３及びハウジング２によって囲われた環状の空間とは、互いにつながっている。

次に、本形態のスパークプラグ１の製造方法について説明する。まず、図３、図４に示すごとく、プラグカバー５に組み付ける前の絶縁保持体６に対し、浮遊電極７を組み付ける。以下、詳細に説明する。

図３に示すごとく、第１電極部材７１の挿通部７１３を絶縁保持体６の挿通孔６４１に挿通させた状態にて、第１接合電極７０１により第１電極部材７１を支持する。次に、第２接合電極７０２に設置された第２電極部材７２を、図３の矢印Ｍの方向に移動させることにより、図４に示すごとく、第２電極部材７２の挿通孔７２１に、第１電極部材７１の挿通部７１３を挿通させる。本形態において、挿通孔７２１の内周面と挿通部７１３の外周面とは当接している。そして、第１電極部材７１における外周突出部７１１の先端面７１２と、第２電極部材７２の基端面とを、それぞれ絶縁保持体６に当接させる。

そして、第１接合電極７０１によって第１電極部材７１をＺ方向の先端側に押圧すると共に、第２接合電極７０２によって、第２電極部材７２をＺ方向の基端側に押圧する。これにより、第１電極部材７１と第２電極部材７２とによって、絶縁保持体６をＺ方向に挟持させる。そして、第１電極部材７１に接触した第１接合電極７０１と、第２電極部材７２に接触した第２接合電極７０２との間で通電することにより、第１電極部材７１と第２電極部材７２とを、抵抗溶接により、互いに接合する。これにより、浮遊電極７が取り付けられた絶縁保持体６が得られる。なお、接合電極７０１、７０２によって電極部材７１、７２を押圧する際、押圧力を大きくしすぎないようにする。すなわち、第１電極部材７１と第２電極部材７２との間に挟持された絶縁保持体６に大きな応力が作用しないようにする。絶縁保持体６に対して浮遊電極７が固定されるように、第１電極部材７１と第２電極部材７２とが接合されれば、接合の際、電極部材７１、７２から絶縁保持体６に対して実質的に押圧力が作用していなくてもよい。

なお、浮遊電極７は、上述のように抵抗溶接により絶縁保持体６に取り付ける他、図５に示すごとく、レーザー溶接により取り付けることもできる。この場合には、絶縁保持体６を挟持する第１電極部材７１と第２電極部材７２とを、それぞれ第１固定治具７０３又は第２固定治具７０４によって支持したまま、レーザー溶接を行う。具体的には、挿通孔７２１の内周面と挿通部７１３の外周面とが互いに当接している部分に、レーザー装置７０５からのレーザー光Ｌを照射することにより、第１電極部材７１と第２電極部材７２とを互いに接合する。

次に、浮遊電極７を組み付けた絶縁保持体６を、図６に示すごとく、中心電極４とカバー本体部５３が組み付けられたスパークプラグ１に設置する。具体的には、スパークプラグ１に対し、浮遊電極７を組み付けた絶縁保持体６を、図６の矢印Ｍの方向に移動させ、組み付ける。このとき、図７に示すごとく、絶縁保持体６の外周部６３が、カバー本体部５３の凹部５３１に配置されるように、絶縁保持体６をカバー本体部５３に組み付ける。

次に、気中電極部材５５が接合された固定部材５４を、図７の矢印Ｍの方向に移動させ、カバー本体部５３に組み付ける。このとき、固定部材５４の外周側の部分が、カバー本体部５３の凹部５３１に配置されるように、固定部材５４をカバー本体部５３に組み付ける。その後、カバー本体部５３と固定部材５４とを接合することにより、図１、図２に示すごとく、本形態のスパークプラグ１を作製することができる。

次に、本形態の作用効果につき説明する。
本形態の内燃機関用のスパークプラグ１において、浮遊電極７は、少なくとも副燃焼室５１に面した第１電極部材７１と、少なくとも副燃焼室５１の外部に面した第２電極部材７２と、を含む、２以上の電極部材によって構成されている。それゆえ、第１電極部材７１と第２電極部材７２とを互いに接合することにより、絶縁保持体６における局所に応力を集中させることなく、浮遊電極７を絶縁保持体６に組み付けることができる。それゆえ、組み付けの際、絶縁保持体６における損傷の発生を抑制できる。その結果、生産効率を向上することができる。

ここで、図８に示すごとく、浮遊電極７をＺ方向にかしめることによって絶縁保持体６に組み付けた比較形態１のスパークプラグ９を想定する。比較形態１のスパークプラグ９は、浮遊電極７の一部を変形し、当該変形部分を絶縁保持体６にかしめている。この場合、かしめる際に、絶縁保持体６の保持部６４に応力が集中しやすい。そのため、絶縁保持体６に浮遊電極７を組み付ける際、保持部６４に亀裂、欠損等の損傷が発生するおそれがある。その結果、歩留まりが低くなりやすい。一方、本形態においては、上記のごとく、浮遊電極７をかしめることなく、第１電極部材７１と第２電極部材７２とを互いに接合することにより、絶縁保持体６に浮遊電極７を組み付けることができる。つまり、第１電極部材７１と第２電極部材７２とによって絶縁保持体６の保持部６４を挟み込む際、特に大きな力が保持部６４にかからないようにすることができる。それゆえ、組み付けの際、絶縁保持体６に損傷が発生しにくい。その結果、歩留まりを高くすることができる。

また、図８に示す比較形態１のスパークプラグ９の場合、浮遊電極７をかしめることにより、浮遊電極７の一部が変形した、かしめ部７３が形成される。かしめ部７３は、形状の制御が容易ではないため、かしめ部７３と、中心電極４又は気中電極部材５５との間に放電ギャップを形成する場合、放電ギャップに形成される火花放電を安定的に形成しにくい。一方、本形態のスパークプラグ１は、浮遊電極７をかしめることなく絶縁保持体６に組み付けることができるため、浮遊電極７における放電ギャップを形成する部分を任意の形状としやすい。それゆえ、放電ギャップにおいて、火花放電を安定的に形成することができる。

内燃機関用のスパークプラグ１は、絶縁保持体６の外周部６３をプラグカバー５と共に挟持固定する固定部材５４を有する。それゆえ、プラグカバー５と固定部材５４とを互いに接合することにより、絶縁保持体６における局所に応力を集中させることなく、絶縁保持体６をプラグカバー５に組み付けることができる。それゆえ、組み付けの際、絶縁保持体６における損傷の発生を抑制できる。その結果、生産効率を向上することができる。

浮遊電極７は、外周突出部７１１を有する。外周突出部７１１は、少なくとも一部が副燃焼室５１に面している。それゆえ、浮遊電極７は、絶縁保持体６から副燃焼室５１の外部に向かって外れにくい。その結果、スパークプラグ１を内燃機関に設置した際、浮遊電極７が、主燃焼室に落下することを確実に防ぐことができる。

以上のごとく、本形態によれば、生産効率を向上することができる内燃機関用のスパークプラグ１を提供することができる。

（実施形態２）
本形態は、図９、図１０に示すごとく、浮遊電極７を構成する電極部材同士が互いに螺合によって固定された形態である。つまり、第１電極部材７１と第２電極部材７２とは、互いに螺合されている。

図９、図１０に示すごとく、第１電極部材７１の挿通部７１３の外周には、絶縁保持体６よりも先端側において、雄ネジ部が形成されている。また、第２電極部材７２の挿通孔７２１の内周には、雌ネジ部が形成されている。そして、挿通部７１３と挿通孔７２１とを互いに螺合させると共に、挿通部７１３と第２電極部材７２とを互いに溶接することにより、第１電極部材７１と第２電極部材７２とが互いに接合されている。
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、第１電極部材７１と第２電極部材７２とは、互いに螺合されている。それゆえ、第１電極部材７１と第２電極部材７２とを接合する溶接部にクラック等が発生したとしても、第１電極部材７１から第２電極部材７２がはずれにくい。その結果、スパークプラグ１を内燃機関に設置した際、第２電極部材７２が主燃焼室に落下することを確実に防ぐことができる。
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１１、図１２に示すごとく、第２放電ギャップＧ２が沿面放電ギャップとなった形態である。

絶縁保持体６は、図１１、図１２に示すごとく、外周部６３よりも先端側に突出した、略円柱状の円柱部６１を有する。円柱部６１の直径は、外周部６３の直径よりも小さい。円柱部６１は、副燃焼室５１の外部に面する外表面６１１を有する。つまり、スパークプラグ１を内燃機関に設置した際、外表面６１１は、主燃焼室に面する。

円柱部６１は、図１１に示すごとく、先端側を向く先端面６５と、外周面６１２とを有する。円柱部６１の一部は、プラグカバー５の固定部材５４よりも先端側に突出している。本形態において、円柱部６１の外周面６１２は、固定部材５４よりも先端側が、外表面６１１となっている。また、外周面６１２の一部は、固定部材５４とプラグ径方向に当接している。

円柱部６１の先端面６５は、プラグ中心軸Ｃと直交する平坦面となっている。先端面６５は、第２電極部材７２の基端面と当接している。第２電極部材７２の直径と、円柱部６１の直径とは、略同じ大きさとなっている。つまり、円柱部６１の外周面６１２と、第２電極部材７２の外周面とは、略面一となっている。

本形態において、第２放電ギャップＧ２は、第２電極部材７２と固定部材５４との間に形成されている。第２放電ギャップＧ２は、絶縁保持体６の外表面６１１に沿って設けられている。つまり、第２放電ギャップＧ２は、沿面放電を発生させる沿面放電ギャップとなっている。

また、本形態における第１電極部材７１の基端突出部７１４は、実施形態１の基端突出部７１４に対し、Ｚ方向における長さが長い。つまり、本形態は、実施形態１に対し、Ｚ方向における、基端突出部７１４の基端部と絶縁保持体６との間の距離が長い。

本形態は、実施形態１と比較し、基端突出部７１４における基端部以外の部分の直径が大きくなっている。そして、基端突出部７１４における基端部よりも先端側であって、基端部に近い側の一部は、基端部に近づくに従って縮径している。本形態における基端突出部７１４のＺ方向における長さは、例えば、実施形態１の基端突出部７１４のＺ方向における長さの３倍以上とすることができる。また、基端突出部７１４のＺ方向における長さは、例えば、カバー本体部５３のＺ方向における長さの１／３以上とすることができる。
その他は、実施形態１と同様である。

第２放電ギャップＧ２は、絶縁保持体６の外表面６１１に沿った沿面放電ギャップとなっている。それゆえ、第２放電ギャップＧ２に形成される火花放電の要求電圧を低くすることができる。その結果、第２放電ギャップＧ２に放電を確実に発生させることができる。

絶縁保持体６は、外周部６３よりも先端側に突出した円柱部６１を有する。それゆえ、第１電極部材７１と第２電極部材７２とにより絶縁保持体６を挟持した状態にて、第１電極部材７１と第２電極部材７２とを互いに接合する際、絶縁保持体６は、応力に対する耐性を確保しやすい。その結果、組み付けの際、絶縁保持体６における損傷の発生を確実に抑制できる。

また、本形態の基端突出部７１４は、実施形態１の基端突出部７１４に対し、Ｚ方向における長さが長い。それゆえ、図１３に示すごとく、第１放電ギャップＧ１に形成された火花放電Ｓは、図１４に示すごとく、副燃焼室５１内の気流によって、火花放電Ｓの基端突出部７１４側の起点が、基端突出部７１４の表面に沿って先端側に移動しやすい。それゆえ、火花放電Ｓの両起点間の距離が長くなりやすい。それゆえ、火花放電Ｓが引き伸ばされやすい。その結果、副燃焼室５１内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４）
本形態は、図１５に示すごとく、絶縁保持体６の保持部６４が、外周部６３よりも基端側に突出した形態である。

図１５に示すごとく、絶縁保持体６の外周部６３はプラグカバー５に固定されている。浮遊電極７を挿通させて保持する絶縁保持体６の保持部６４は、浮遊電極７をプラグ軸方向Ｚに沿って挿通させている。また、保持部６４は、外周部６３よりも基端側へ突出している。

本形態において、絶縁保持体６は、保持部６４が、外周部６３よりも基端側へ突出した絶縁突出部６４２を有する。絶縁突出部６４２は、全体として、略円柱形状をなしている。絶縁突出部６４２の直径は、外周部６３の直径よりも小さい。絶縁突出部６４２のＺ方向の長さは、例えば、外周部６３のＺ方向の長さの３倍以上とすることができる。

絶縁保持体６の挿通孔６４１の基端部は、第１電極部材７１の外周突出部７１１に対応するように拡径している。そして、挿通孔６４１の拡径した基端部の内側に、外周突出部７１１が配置されている。

また、第２電極部材７２の外周には、チップ７２２が接合されている。チップ７２２は、環状をなしている。チップ７２２は、第２電極部材７２の外周全体を覆っている。チップ７２２の外周面と、円柱部６１の外周面６１２とは、略面一となっている。チップ７２２は、例えば、イリジウムや白金等の貴金属、又はこれらを主成分とする合金からなる。

沿面放電ギャップである第２放電ギャップＧ２は、チップ７２２と固定部材５４との間に形成されている。
その他は、実施形態３と同様である。

保持部６４は、外周部６３よりも基端側へ突出している。それゆえ、第１電極部材７１と第２電極部材７２とにより絶縁保持体６を挟持した状態にて、第１電極部材７１と第２電極部材７２とを互いに接合する際、絶縁保持体６は、応力に対する耐性を確保しやすい。その結果、組み付けの際、絶縁保持体６における損傷の発生を確実に抑制できる。

また、保持部６４が基端側へ突出していることにより、副燃焼室５１における第１電極部材７１とプラグカバー５との間の絶縁保持体６の沿面距離を確保しやすい。それゆえ、第１電極部材７１とプラグカバー５との間の絶縁を確保しやすい。
その他、実施形態３と同様の作用効果を有する。

（実施形態５）
本形態は、図１６に示すごとく、実施形態４に対し、第２放電ギャップＧ２が気中放電ギャップとなった形態である。

図１６に示すごとく、固定部材５４の先端面には、気中電極部材５５が接合されている。また、第２電極部材７２の直径は、円柱部６１の直径よりも小さい。また、第１電極部材７１の先端部は、第２電極部材７２から先端側へ突出している。そして、気中電極部材５５と第１電極部材７１の先端部との間に第２放電ギャップＧ２が形成されている。本形態において、第２放電ギャップＧ２は、気中放電ギャップである。
その他は、実施形態４と同様である。

本形態において、第２放電ギャップＧ２は、気中放電ギャップとなっている。それゆえ、第２放電ギャップＧ２に形成される火花放電と混合気との接触面積を確実に確保することができる。その結果、内燃機関の主燃焼室において、確実に着火させることができる。
その他、実施形態４と同様の作用効果を有する。

（実施形態６）
本形態は、図１７～図１９に示すごとく、絶縁保持体６が縮径部６２を有する形態である。

浮遊電極７は、図１７に示すごとく、絶縁保持体６に対し、プラグ軸方向Ｚに沿って挿通されている。絶縁保持体６は、噴孔５２の先端部よりも基端側へ突出していると共に、基端側へ向かうに従い縮径した縮径部６２を有する。

縮径部６２は、Ｚ方向における全体にわたって、基端側に向かうに従い、縮径している。

縮径部６２は、プラグ中心軸Ｃに対して傾斜していると共に、副燃焼室５１に面した傾斜面６２１を備える。図１８に示すごとく、プラグ中心軸Ｃを含む断面において、少なくとも一部の傾斜面６２１の延長線Ｌ１とプラグ中心軸Ｃとのなす角度のうち小さい方の角度αは、４５°よりも小さい。本形態においては、図１９に示すごとく、傾斜面６２１のうち、後述する噴孔５２の中心軸の延長線Ｌ２と交差する部位付近から、縮径部６２の基端部付近までの領域において、α＜４５°となっている。

縮径部６２は、外周部６３よりも基端側に形成されている。本形態において、縮径部６２の基端部には、副燃焼室５１に面すると共に、基端側を向く環状の基端面が形成されている。縮径部６２の基端面と、第１電極部材７１の外周突出部７１１の基端面とは、略面一となっている。そして、縮径部６２における副燃焼室５１に面する表面のうち、縮径部６２の基端面よりもプラグ径方向における外側の表面が、傾斜面６２１となっている。

傾斜面６２１は、プラグ中心軸Ｃに近い側よりも、カバー本体部５３の内周面５３２に近い側の方が、角度αが大きくなっている。言い換えると、傾斜面６２１は、プラグ中心軸Ｃに近づくに従って、角度αが小さくなるように形成されている。ここで、傾斜面６２１の「内周面５３２に近い側」とは、例えば、傾斜面６２１の、プラグ径方向における、内周面５３２のある位置と、内周面５３２から、噴孔５２のプラグ径方向の長さ分、内側に向かった位置との間の範囲とすることができる。

傾斜面６２１は、内周面５３２に近い側において、噴孔５２の開口方向に沿うように形成されている。

また、図１８に示すごとく、プラグ中心軸Ｃを含む断面において、少なくとも一部の傾斜面６２１の延長線Ｌ１は、第１放電ギャップＧ１を通過する。

また、図１９に示すごとく、噴孔５２の中心軸の延長線Ｌ２は、傾斜面６２１を通過する。
その他は、実施形態４と同様である。

絶縁保持体６は、基端側へ向かうに従い縮径した縮径部６２を有する。それゆえ、噴孔５２を介して主燃焼室から副燃焼室５１に導入されたガスが、縮径部６２の傾斜面６２１に沿って、副燃焼室５１の基端側に流入しやすい。その結果、副燃焼室５１の掃気性を向上させることができると共に、副燃焼室５１の基端側における気流の乱れが増加することにより、副燃焼室５１における着火性を向上させることができる。

また、絶縁保持体６は、縮径部６２を有することにより、縮径していない場合と比較して、全体の体積を小さくすることができる。それゆえ、絶縁保持体６の熱容量を低減させることができる。それゆえ、絶縁保持体６の熱引きを向上させることができる。その結果、プレイグニッションの発生を抑制することができる。

プラグ中心軸Ｃを含む断面において、角度αは、４５°よりも小さい。それゆえ、噴孔５２を介して主燃焼室から副燃焼室５１に導入されたガスが、縮径部６２の傾斜面６２１に沿って、副燃焼室５１の基端側に一層流入しやすい。その結果、副燃焼室５１の掃気性を一層向上させることができると共に、副燃焼室５１における着火性を一層向上させることができる。

傾斜面６２１は、プラグ中心軸Ｃを含む断面において、延長線Ｌ１が、第１放電ギャップＧ１を通過するように形成されている。それゆえ、噴孔５２を介して主燃焼室から副燃焼室５１に導入されたガスが、傾斜面６２１に沿って、第１放電ギャップＧ１に向かいやすい。それゆえ、第１放電ギャップＧ１に生じた放電が伸長しやすい。その結果、着火性を一層向上させることができる。

延長線Ｌ２は、傾斜面６２１を通過する。それゆえ、噴孔５２を介して主燃焼室から副燃焼室５１に導入されたガスが、傾斜面６２１に沿って、副燃焼室５１の基端側に確実に流入しやすい。

傾斜面６２１は、プラグ中心軸Ｃに近づくに従って、角度αが小さくなるように形成されている。それゆえ、噴孔５２を介して主燃焼室から副燃焼室５１に流入したガスは、気流方向がそろった状態にて、基端側に向かいやすい。その結果、副燃焼室５１の掃気性を向上させることができると共に、副燃焼室５１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４と同様の作用効果を有する。

（実験例１）
本例では、図２０、図２１に示すように、内燃機関１０に設置した実施形態６のスパークプラグ１及び実施形態３のスパークプラグ１に対し、噴孔５２から噴出する火炎Ｆの広がり方について、ＣＦＤ解析（「Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ解析」の略）を行った。なお、同図に示す火炎Ｆは、２０００℃以上の火炎である。

解析条件は、直列４気筒の内燃機関１０を用い、排気量を２０００ｃｃ、圧縮比を１０、点火時期をＢＴＤＣ（圧縮上死点前）１０°ＣＡ（クランク角）とした。図２０及び図２１は、ＢＴＤＣ８°ＣＡのときの解析結果を示す。図２０が実施形態６のスパークプラグ１の解析結果を表し、図２１が実施形態３のスパークプラグ１の解析結果を表す。

図２１に示す実施形態３のスパークプラグ１よりも、図２０に示す実施形態６のスパークプラグ１のほうが、火炎Ｆが、より広範囲に主燃焼室１０１に噴出したことが確認された。つまり、実施形態３の火炎Ｆよりも実施形態６の火炎Ｆの方が、主燃焼室１０１に向かって勢いよく噴出したと考えられる。

実施形態３のスパークプラグ１に対し、実施形態６のスパークプラグ１は、絶縁保持体６が縮径部６２を備えている。そのため、実施形態６のスパークプラグ１は、噴孔５２を介して主燃焼室１０１から副燃焼室５１に導入されたガスが、縮径部６２の傾斜面６２１に沿って、副燃焼室５１の基端側に流入しやすいと考えられる。その結果、実施形態６のスパークプラグ１は、実施形態３のスパークプラグ１に対し、副燃焼室５１の着火性が向上することにより、図２０に示すごとく、噴孔５２を介して、火炎Ｆが勢いよく主燃焼室１０１に噴出したと考えられる。

（実施形態７）
本形態は、図２２に示すごとく、実施形態６に対し、第２放電ギャップＧ２が気中放電ギャップとなった形態である。

図２２に示すごとく、固定部材５４の先端面には、気中電極部材５５が接合されている。また、第２電極部材７２の直径は、円柱部６１の直径よりも小さい。また、第１電極部材７１の先端部は、第２電極部材７２から先端側へ突出している。そして、気中電極部材５５と第１電極部材７１の先端部との間に第２放電ギャップＧ２が形成されている。本形態において、第２放電ギャップＧ２は、気中放電ギャップである。
その他は、実施形態６と同様である。

第２放電ギャップＧ２は、気中放電ギャップとなっている。それゆえ、放電ギャップに形成される火花放電と混合気との接触面積を確実に確保することができる。その結果、内燃機関の主燃焼室において、確実に着火させることができる。
その他、実施形態６と同様の作用効果を有する。

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…スパークプラグ、２…ハウジング、３…絶縁碍子、４…中心電極、５…プラグカバー、５１…副燃焼室、５２…噴孔、６…絶縁保持体、７…浮遊電極、７１…第１電極部材、７２…第２電極部材、Ｇ１…第１放電ギャップ、Ｇ２…第２放電ギャップ

Claims (10)

1. 筒状の絶縁碍子（３）と、
   該絶縁碍子の内周側に保持されると共に該絶縁碍子から先端側に突出した中心電極（４）と、
   上記絶縁碍子を内周側に保持する筒状のハウジング（２）と、
   該ハウジングの先端部に設けられたプラグカバー（５）と、
   該プラグカバー及び上記中心電極に対して電気的に絶縁された浮遊電極（７）と、
   該浮遊電極を挿通させて保持しつつ上記ハウジングの先端部に配設された絶縁保持体（６）と、を有し、
   上記絶縁碍子の先端側には、一部が上記プラグカバーと上記絶縁保持体とによって囲まれた副燃焼室（５１）が形成され、
   上記プラグカバーには、上記副燃焼室と外部とを連通させる複数の噴孔（５２）が形成されており、
   上記副燃焼室には、上記中心電極と上記浮遊電極との間に形成された第１放電ギャップ（Ｇ１）が設けられ、
   上記副燃焼室の外部には、上記浮遊電極と上記プラグカバーとの間に形成された第２放電ギャップ（Ｇ２）が設けられ、
   上記浮遊電極は、少なくとも上記副燃焼室に面した第１電極部材（７１）と、少なくとも上記副燃焼室の外部に面した第２電極部材（７２）と、を含む、２以上の電極部材によって構成されている、内燃機関用のスパークプラグ（１）。
2. 筒状の絶縁碍子（３）と、
   該絶縁碍子の内周側に保持されると共に該絶縁碍子から先端側に突出した中心電極（４）と、
   上記絶縁碍子を内周側に保持する筒状のハウジング（２）と、
   該ハウジングの先端部に設けられたプラグカバー（５）と、
   該プラグカバー及び上記中心電極に対して電気的に絶縁された浮遊電極（７）と、
   該浮遊電極を挿通させて保持しつつ上記ハウジングの先端部に配設された絶縁保持体（６）と、
   該絶縁保持体の外周部（６３）を上記プラグカバーと共に挟持固定する固定部材（５４）と、を有し、
   上記プラグカバーと上記固定部材とは、互いに接合されており、
   上記絶縁碍子の先端側には、一部が上記プラグカバーと上記絶縁保持体とによって囲まれた副燃焼室（５１）が形成され、
   上記プラグカバーには、上記副燃焼室と外部とを連通させる複数の噴孔（５２）が形成されており、
   上記副燃焼室には、上記中心電極と上記浮遊電極との間に形成された第１放電ギャップ（Ｇ１）が設けられ、
   上記副燃焼室の外部には、上記浮遊電極と上記プラグカバーとの間に形成された第２放電ギャップ（Ｇ２）が設けられている、内燃機関用のスパークプラグ（１）。
3. 上記浮遊電極は、少なくとも上記副燃焼室に面した第１電極部材（７１）と、少なくとも上記副燃焼室の外部に面した第２電極部材（７２）と、を含む、２以上の電極部材によって構成されている、請求項２に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
4. 上記第１電極部材と上記第２電極部材とは、互いに螺合されている、請求項１又は３に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
5. 上記浮遊電極は、外周面の一部が径方向の外側に突出した外周突出部（７１１）を有し、
   該外周突出部は、少なくとも一部が上記副燃焼室に面している、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。
6. 上記絶縁保持体の外周部（６３）は上記プラグカバーに固定されており、
   上記浮遊電極を挿通させて保持する上記絶縁保持体の保持部（６４）は、上記浮遊電極をプラグ軸方向（Ｚ）に沿って挿通させていると共に、上記外周部よりも基端側へ突出している、請求項１～５のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
7. 上記浮遊電極は、上記絶縁保持体に対し、プラグ軸方向（Ｚ）に沿って挿通されており、
   上記絶縁保持体は、上記噴孔の先端部よりも基端側へ突出していると共に、基端側へ向かうに従い縮径した縮径部（６２）を有する、請求項６に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
8. 上記縮径部は、プラグ中心軸（Ｃ）に対して傾斜していると共に、上記副燃焼室に面した傾斜面（６２１）を備え、
   プラグ中心軸を含む断面において、少なくとも一部の上記傾斜面の延長線（Ｌ１）とプラグ中心軸とのなす角度のうち小さい方の角度（α）は、４５°よりも小さい、請求項７に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
9. 上記縮径部は、プラグ中心軸（Ｃ）に対して傾斜していると共に、上記副燃焼室に面した傾斜面（６２１）を備え、
   プラグ中心軸を含む断面において、少なくとも一部の上記傾斜面の延長線（Ｌ１）は、上記第１放電ギャップを通過する、請求項７又は８に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
10. 上記縮径部は、プラグ中心軸（Ｃ）に対して傾斜していると共に、上記副燃焼室に面した傾斜面（６２１）を備え、
    上記噴孔の中心軸の延長線（Ｌ２）は、上記傾斜面を通過する、請求項７～９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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