JPH09199260A - 内燃機関のスパークプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁碍子の先端面にカーボン等の未燃焼生成
物が付着したとき、絶縁碍子の先端面に沿った沿面放電
が得られる位置に火花放電を発生させることができ、自
己清浄能力を最大限に増強できる内燃機関のスパークプ
ラグの提供。 【解決手段】 突出縁１２を先端に周設した筒状の主体
金具１と、碍子先端が先端面１１から突出する様に主体
金具１内に固定される軸孔２１付きの絶縁碍子２と、電
極先端が先端面２２から突出する様に軸孔２１内に固定
される中心電極３と、中心電極側面４２が中心電極先端
面と対向する様に屈曲して先端面１１に突設される接地
電極４とを有し、貴金属５と貴金属チップ３４の先端面
との間で気中放電する内燃機関のスパークプラグであっ
て、中心電極の先端部は、軸孔２１内に位置する電極基
部３１と、電極基部３１の先端に配設される貴金属チッ
プ３４と、電極基部３１から電極先部に至る平坦面３５
１（径変部）とを有し、軸孔直径とエッジ３５との差は
１ｍｍ以下であり、且つエッジ３５が先端面２２より奥
部に位置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自己清浄作用を
向上させた内燃機関用スパークプラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年に実用化されている、高圧縮エンジ
ンや希薄燃焼エンジンでは、着火条件が悪化し、絶縁碍
子の先端面にカーボン、オイル等の残渣物、または未燃
焼燃料等の未燃焼生成物が堆積し、所謂、スパークプラ
グのくすぶりが発生し易い。このため、絶縁碍子の先端
面に付着した未燃焼生成物の焼却力（耐汚損性）の向上
が要求されており、以下の技術が知られている。

【０００３】特公昭５８- ４０８３１号公報には、中
心電極の先端に設けた小径部と、絶縁碍子の先端部の軸
孔との間に空間を形成し、絶縁碍子の先端面と接地電極
の側面との間に第２スパークギャップを形成した補助ギ
ャップスパークプラグが提案されている。

【０００４】特開平２- １８１３８３号公報に係るス
パークプラグは、誘導放電に晒される部分の絶縁碍子に
付着したカーボンを焼失させる作用を有する。即ち、中
心電極- 接地電極間に生じる放電の内、誘導放電分によ
るイオン化領域に晒されているカーボンがイオンの作用
により焼失する。

【０００５】米国特許第４８４５４００号にかかるス
パークプラグは、特開平２- １８１３８３号と同様に、
誘導放電に晒される部分の絶縁碍子に付着しているカー
ボンを焼失させる作用を有する。 米国特許第５１２４６１２号にかかるスパークプラグ
は、特開平２- １８１３８３号と同様に、誘導放電に晒
される部分の絶縁碍子に付着しているカーボンを焼失さ
せる作用を有する。 米国特許第５１５９２３２号にかかるスパークプラグ
は、特開平２- １８１３８３号と同様に、誘導放電に晒
される部分の絶縁碍子に付着しているカーボンを焼失さ
せる作用を有する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来の
技術には以下の課題がある。上記に示す補助ギャップ
スパークプラグでは、火花放電が補助ギャップで発生し
た場合に、発生した放電火花を確実に絶縁碍子の先端面
に沿う位置に発生させる工夫がなされていないため、ス
パークプラグの自己清浄力は限られたものである。

【０００７】上記に示す補助ギャップスパークプラグ
では、中心電極の先端部と絶縁碍子の先端面との距離を
長くするとイオン化領域内にカーボンの付着した碍子先
端面が入らない為、≦１．１ｍｍに設定する必要があ
る。つまり、中心電極側の放電を行う起点が絶縁碍子の
内部になくてもイオン化領域内に碍子先端面がある寸法
設定にしている。

【０００８】上記に示すスパークプラグは、中心電極
の絶縁碍子の先端面からの出寸法を長くできず、中心電
極の先端径小部の外径と、絶縁碍子の軸孔内径との関係
から≦１．０ｍｍに設定する必要がある。

【０００９】上記に示すスパークプラグは、絶縁碍子
の軸孔内に二段段差付きの中心電極を挿着する必要があ
る。

【００１０】上記に示すスパークプラグは、絶縁碍子
の軸孔内径と、中心電極先端径小部の外径との間に隙間
を設ける必要から、中心電極先端径小部の外径ｄを０．
６ｍｍ≦ｄ≦１．５５ｍｍに設定する必要がある。又、
中心電極の先端面から碍子先端面までの出寸法を規定す
る必要がある。

【００１１】本発明の目的は、絶縁碍子の先端面にカー
ボン等の未燃焼生成物が付着したとき、絶縁碍子の先端
面に沿った沿面放電が得られる位置に火花放電を発生さ
せることができ、自己清浄能力を最大限に増強できる内
燃機関のスパークプラグの提供にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、以下の構成を採用した。 （１）筒状の主体金具と、碍子先端が金具先端面から突
出する様に前記主体金具内に固定される軸孔付の絶縁碍
子と、電極先端が碍子先端面から突出する様に前記軸孔
内に固定される中心電極と、先端面が中心電極先端側面
と、直接及び／又は前記碍子先端面を介して対向する様
に、前記金具先端面に突設される接地電極とを有し、該
接地電極の先端面と前記中心電極先端側面との間で前記
碍子先端面に沿ってセミ沿面放電間隙を形成する内燃機
関のスパークプラグにおいて、前記中心電極の先端部
は、軸孔内に位置する電極基部と、該電極基部より径小
の電極先部と、前記電極基部から前記電極先部に至る径
変部とを有し、軸孔直径と径変部始点の直径との差は１
ｍｍ以下であり、且つ、前記径変部始点が前記碍子先端
面より０ｍｍ〜１ｍｍ奥部に位置する。

【００１３】（２）筒状の主体金具と、碍子先端が金具
先端面から突出する様に前記主体金具内に固定される軸
孔付の絶縁碍子と、電極先端が碍子先端面から突出する
様に前記軸孔内に固定される中心電極と、先端面が中心
電極先端側面と対向する様に、前記金具先端面に突設さ
れる接地電極とを有し、前記接地電極の先端面と前記中
心電極先端側面との間に気中放電間隙を形成し、通常時
は前記接地電極の先端面と前記中心電極先端側面との間
で気中放電し、汚損時には前記接地電極と前記中心電極
先端側面との間で前記碍子先端面に沿ってセミ沿面放電
する内燃機関のスパークプラグにおいて、前記中心電極
の先端部は、軸孔内に位置する電極基部と００電極基部
より径小の電極先部と、前記電極基部から前記電極先部
に至る径変部とを有し、軸孔直径と径変部始点の直径と
の差は１ｍｍ以下であり、且つ、前記径変部始点が前記
碍子先端面より０ｍｍ〜１ｍｍ奥部に位置する。

【００１４】（３）内方へ延出する突出部を先端に周設
した筒状の主体金具と、碍子先端が金具先端面から突出
する様に主体金具内に固定される軸孔付の絶縁碍子と、
電極先端が碍子先端面から突出する様に軸孔内に固定さ
れる中心電極と、先端面が中心電極先端側面と対向する
様に、前記金具先端面に突設される接地電極とを有し、
該接地電極の先端面と前記中心電極先端側面との間に気
中放電間隙を形成するとともに、汚損時には前記突出部
と前記中心電極先端側面との間で碍子先端面に沿って沿
面放電する内燃機関のスパークプラグにおいて、前記中
心電極の先端部は、軸孔内に位置する電極基部と、該電
極基部より径小の電極先部と、前記電極基部から前記電
極先部に至る径変部とを有し、軸孔直径と径変部始点の
直径との差は１ｍｍ以下であり、且つ、前記径変部始点
が前記碍子先端面より０ｍｍ〜１ｍｍ奥部に位置する。

【００１５】（４）内方へ延出する突出部を先端に周設
した筒状の主体金具と、碍子先端が金具先端面から突出
する様に主体金具内に固定される軸孔付の絶縁碍子と、
電極先端が碍子先端面から１．２ｍｍ以上突出する様に
軸孔内に固定される中心電極と、内側面が中心電極先端
面と対向する様に屈曲して金具先端面に突設される平行
接地電極とを有し、該接地電極の先端面と前記中心電極
先端側面との間に気中放電間隙を形成するとともに、汚
損時には前記突出部と前記中心電極先端側面との間で碍
子先端面に沿って沿面放電する内燃機関のスパークプラ
グにおいて、前記中心電極の先端部は、軸孔内に位置す
る電極基部と、該電極基部より径小の電極先部と、前記
電極基部から前記電極先部に至る径変部とを有し、軸孔
直径と径変部始点の直径との差は１ｍｍ以下であり、且
つ、前記径変部始点が前記碍子先端面より０ｍｍ〜１ｍ
ｍ奥部に位置する。

【００１６】（５）筒状の主体金具と、碍子先端が金具
先端面から突出する様に主体金具内に固定される軸孔付
の絶縁碍子と、電極先端が碍子先端面から１．２ｍｍ以
上突出する様に軸孔内に固定される中心電極と、先端面
が中心電極先端側面と対向する様に金具先端面に突設さ
れる接地電極と、内側面が中心電極先端面と対向する様
に屈曲して金具先端面に突設される平行接地電極とを有
し、前記接地電極の先端面と前記中心電極先端側面との
間で前記碍子先端面に沿ってセミ沿面放電間隙を形成
し、平行接地電極の内側面と前記中心電極先端面との間
に気中放電間隙を形成する内燃機関のスパークプラグに
おいて、前記中心電極の先端部は、軸孔内に位置する電
極基部と、該電極基部より径小の電極先部と、前記電極
基部から前記電極先部に至る径変部とを有し、軸孔直径
と径変部始点直径との差は１ｍｍ以下であり、且つ、径
変部始点が前記碍子先端面より０ｍｍ〜１ｍｍ奥部に位
置する。

【００１７】（６）内燃機関のスパークプラグは、上記
(1) 〜(5) の何れかの構成を有し、前記径変部始点は、
前記碍子先端面より０．１ｍｍ〜０．６ｍｍ奥部に位置
する。

【００１８】（７）内燃機関のスパークプラグは、上記
(1) 〜(6) の何れかの構成を有し、前記電極先部の外径
は、１．５ｍｍ以下である。

【００１９】（８）内燃機関のスパークプラグは、上記
(1) 〜(7) の何れかの構成を有し、前記中心電極先端側
面や中心電極先端面の内、少なくとも、発火部となる部
分を貴金属で形成する。

【００２０】（９）内燃機関のスパークプラグは、上記
(1) 〜(9) の何れかの構成を有し、前記接地電極の先端
面、前記突出部の先端面、または前記平行接地電極の内
側面の内、少なくとも、発火部となる部分を貴金属で形
成する。

【００２１】（１０）内燃機関のスパークプラグは、上
記(1) 〜(9) の何れかの構成を有し、軸孔開口の内壁縁
部に、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの面取りを施した。

【００２２】（１１）内燃機関のスパークプラグは、請
求項１、２、３、４、６、７、８、９、１０の何れかに
おいて、前記接地電極は三極以上である。

【００２３】

【作用および発明の効果】

〔請求項１について〕中心電極の先端部は、軸孔内に位
置する電極基部と、該電極基部より径小の電極先部と、
電極基部から電極先部に至る径変部とを有し、軸孔直径
と径変部始点直径との差は１ｍｍ以下であり、且つ、径
変部始点が、碍子先端面と同位置または奥部に位置して
いる。

【００２４】つまり、くすぶった場合に、碍子先端面に
付着したカーボン等を沿面放電により直接、焼失させる
為、くすぶった場合に沿面放電が発生する起点となる径
変部始点を碍子先端面と同位置または奥部に位置させて
いる。

【００２５】このため、碍子先端面にカーボン等の導電
性物質が付着すると、接地電極の先端面と、中心電極の
径変部との間の沿面放電間隙で碍子先端面に沿った沿面
放電が発生するので付着物が焼き切られる。これによ
り、自己清浄作用を強化でき、高圧縮エンジンや希薄燃
焼エンジンでも失火を防止して高い着火性が保たれる。

【００２６】〔請求項２について〕中心電極の先端部
は、軸孔内に位置する電極基部と、該電極基部より径小
の電極先部と、電極基部から電極先部に至る径変部とを
有し、軸孔直径と径変部始点直径との差は１ｍｍ以下で
あり、且つ、径変部始点が、碍子先端面と同位置または
奥部に位置している。

【００２７】つまり、くすぶった場合に、碍子先端面に
付着したカーボン等が沿面放電により直接、焼失する
為、くすぶった場合に沿面放電が発生する起点となる径
変部始点を碍子先端面と同位置または奥部に位置させて
いる。

【００２８】このため、碍子先端面にカーボン等の導電
性物質が付着すると、接地電極と、中心電極の径変部と
の間で碍子先端面に沿った沿面放電が発生するので付着
物が焼き切られる。これにより、自己清浄作用を強化で
き、高圧縮エンジンや希薄燃焼エンジンでも失火を防止
して高い着火性が保たれる。

【００２９】〔請求項３について〕内方へ延出する突出
部を主体金具の先端に周設している。そして、中心電極
の先端部は、軸孔内に位置する電極基部と、該電極基部
より径小の電極先部と、電極基部から電極先部に至る径
変部とを有し、軸孔直径と径変部始点直径との差は１ｍ
ｍ以下であり、且つ、径変部始点が、碍子先端面と同位
置または奥部に位置している。

【００３０】このため、碍子先端面にカーボン等の導電
性物質が付着すると、主体金具の突出部の先端面又は接
地電極の先端面と、中心電極の径変部との間で碍子先端
面に沿った沿面放電が発生するので付着物が焼き切られ
る。これにより、自己清浄作用を強化でき、高圧縮エン
ジンや希薄燃焼エンジンでも失火を防止して高い着火性
が保たれる。

【００３１】〔請求項４、５について〕碍子先端面から
突出させる部分の電極先端の長さが１．２ｍｍ以上であ
り、且つ、中心電極の先端部は、軸孔内に位置する電極
基部と、該電極基部より径小の電極先部と、電極基部か
ら電極先部に至る径変部とを有し、軸孔直径と径変部始
点の直径との差は１ｍｍ以下であり、且つ、径変部始点
が、碍子先端面と同位置または奥部に位置している。

【００３２】碍子先端面から突出させる部分の電極先端
の長さを１．２ｍｍ以上にすることにより放電開始に必
要な電圧（放電要求電圧）を下げることができ、自己清
浄性を更に強化できる。

【００３３】即ち、くすぶりが生じて絶縁抵抗値（中心
電極- 接地電極間）が低下した場合において、高圧電源
の出力インピーダンスと絶縁抵抗とにより高圧電源に発
生する高電圧が分圧され、ギャップ間の印加電圧を低下
させるが、電極先端の長さを１．２ｍｍ以上とすること
で印加電圧＞放電要求電圧を維持できる。

【００３４】又、碍子先端面にカーボン等の導電性物質
が付着すると、主体金具の突出部の先端面（請求項５）
または接地電極の先端面（請求項６）と、中心電極の径
変部との間で碍子先端面に沿った沿面放電が発生するの
で付着物が焼き切られる。これにより、自己清浄作用を
強化でき、高圧縮エンジンや希薄燃焼エンジンでも失火
を防止して高い着火性が保たれる。

【００３５】〔請求項６について〕径変部始点を、碍子
先端面より０．１ｍｍ〜０．６ｍｍ奥部に位置させるこ
とにより自己清浄作用を更に強化できる。

【００３６】〔請求項７について〕中心電極の電極先部
の外径を１．５ｍｍ以下にすることにより放電開始に必
要な電圧（放電要求電圧）を下げることができ、自己清
浄性を更に強化できる。

【００３７】〔請求項８について〕中心電極先端側面や
中心電極先端面は、発火部となるので火花消耗が大き
い。このため、少なくとも、発火部となる部分を貴金属
で形成するのが望ましい。

【００３８】〔請求項９について〕接地電極の先端面、
突出部の先端面、または平行接地電極の内側面は、発火
部となるので火花消耗が大きい。このため、少なくとも
発火部となる部分を貴金属で形成するのが望ましい。

【００３９】〔請求項１０について〕沿面放電によるチ
ャネリングによる絶縁碍子の欠けを防止するため、軸孔
開口の内壁縁部に、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの面取りを
施す。絶縁碍子の欠け防止は、面取り寸法を０．１ｍｍ
以上にすると効果が現れ、長い程、効果が大であるが
０．４ｍｍを越えると耐汚損性が低下する。

【００４０】〔請求項１１について〕接地電極を三極以
上にすると、碍子表面の全面に亘って付着物を効率良く
焼却できる。

【００４１】

【発明の実施の形態】図１、図２は、この発明の第１実
施例（請求項５、７〜１１に対応）にかかる内燃機関用
スパークプラグの先端部を示す。スパークプラグは、筒
状主体金具１と、該主体金具１に嵌着された絶縁碍子２
とを備える。絶縁碍子２には、軸孔２１が設けられてお
り、軸孔２１には中心電極３が嵌着されている。

【００４２】中心電極３は、軸孔２１内に位置し、先細
の円錐台形状の段差部３２を有する径大の電極基部３１
と、段差部３２の先端面に溶接される貴金属チップ３４
（電極先部）と、エッジ３５（径変部始点）を有し電極
基部３１から貴金属チップ３４に至る平坦面３５１（径
変部）とからなる。

【００４３】軸孔２１は、絶縁碍子２の先端部（脚長
部）２３において、内径が２．５ｍｍとなっており、そ
の先端内壁部に０．３ｍｍの面取り２４（丸みを含む）
が施されている。

【００４４】中心電極３の電極基部３１は、耐熱ニッケ
ル合金製の外被に銅製芯を埋設してなり、直径２．４７
ｍｍの円柱状を呈する。段差部３２は、長さ１．０ｍ
ｍ、先端直径１．５ｍｍ（径変部始点直径）でテーパ面
３３の先端外周はエッジ３５となっている。

【００４５】貴金属チップ３４は、直径０．６ｍｍ、長
さ１．５ｍｍとなっている。なお、点線で示す様に、電
極基部３１の先端に、低速における絶縁碍子２の先端部
の温度を高めるために、直径２．４ｍｍ、長さ３．０ｍ
ｍ程度のサーモポケット部３７（図２に二点鎖線で示
す）を設けても良い。

【００４６】中心電極３は、段差部３２のテーパ面３３
の先端外周のエッジ３５（径変部始点）が、絶縁碍子２
の碍子先端面２２より０．１ｍｍ〜１．０ｍｍだけ後方
に引っ込んで配されている。貴金属チップ３４は、絶縁
碍子２の碍子先端面２２から先方に大部分突出してい
る。

【００４７】主体金具１の金具先端面１１には、平行接
地電極４が溶接されており、平行接地電極４の先端部４
１は、中心電極３側に曲げられている。平行接地電極４
は、耐熱ニッケル合金製で、先端部４１の中心線は、中
心電極３の中心線の延長線にほぼ直交している。

【００４８】先端部４１の中心電極側の面４２には貴金
属が溶接され平行接地電極４の内側面を形成し、中心電
極３の先端の貴金属チップ３４との間で気中スパークギ
ャップ（火花放電間隙）Ｇ１を形成している。

【００４９】また、段差部３２の肩部３３のエッジ３
５、絶縁碍子２の先端面２２および主体金具１の先端面
１１の内壁に形成した突出縁１２との間は、絶縁碍子２
の先端面２２及びその近傍にカーボン等の導電性物質が
付着した場合に火花放電が生じるセミ沿面放電の沿面ス
パークギャップＧ２となっている。段差部３２のテーパ
面のエッジ３５は、沿面スパークギャップＧ２で発生す
る火花放電の放電火花の発生位置を特定する作用を有す
る。

【００５０】貴金属チップ３４および貴金属５は、白金
Ｐｔ、白金イリジウムＰｔ- Ｉｒ、白金ニッケルＰｔ-
Ｎｉ、Ｐｔ- Ｉｒ- Ｎｉ、Ｉｒ- Ｙ₂ Ｏ₃ 合金等の材料
が用いられ、いずれも抵抗溶接或いはレーザービームの
照射により貴金属５と電極母材とを融合して形成されて
いる。また、貴金属チップ３４および貴金属５は、中心
電極３の発火部および接地電極の発火部の火花消耗を低
減させ、スパークプラグを長寿命化させている。

【００５１】〔好適な数値範囲の説明〕貴金属チップ３
４は、直径が０．６ｍｍ〜１．５ｍｍ、段差部３２はそ
の最大直径の部分が１．５ｍｍ〜２．５ｍｍであること
が望ましい。又、段差部３２のテーパ面３３の少なくと
も一部を、絶縁碍子２の先端面２２から０ｍｍ〜１．０
ｍｍだけ引っ込ませることが必要である。この数値限定
は、多数のテスト品の性能評価テスト結果によるもので
あり、つぎの理由による。

【００５２】貴金属チップ３４の直径が１．５ｍｍを越
えると放電電圧が高くなり、また、貴金属チップ３４の
場合には使用量が増加する。段差部３２のエッジ３５
を、絶縁碍子２の先端面２２から０ｍｍ〜１ｍｍだけ引
っ込ませたのは、沿面スパークギャップＧ２で発生する
火花放電の放電火花を、絶縁碍子２の先端面２２に沿っ
て放電させ、自己清浄作用を向上させるためである。ま
た、１ｍｍより大きくなると、沿面スパークを生じ難く
なり、清浄効果が低下する。

【００５３】図３の（イ）は、本発明（図１に示す）に
係るスパークプラグＡ（電極先部の直径が０．６ｍｍ、
段差部３２の径変部始点直径が１．５ｍｍ、引っ込み量
が０．５ｍｍ）、従来の補助ギャップスパークプラグＢ
（図２のスパークプラグの段差部３２の肩部３３が絶縁
碍子２の先端面２２より突出したもの）、および一般形
状のスパークプラグＣ（主体金具１の先端に突出部１０
を有さないことによりＧ２の無いもの）について、下記
の試験により絶縁抵抗値の測定を行った結果を示す。

【００５４】気中スパークプギャップＧ１は、何れも
０．７５ｍｍに設定した。試験条件として、室温−１０
℃で図３の（ロ）に示す運転サイクルで行い、クーリン
グ時に絶縁抵抗値を測定した。この結果により、スパー
クプラグＡは、絶縁抵抗値の低下が少なく、自己清浄力
が格段に優れていることが判る。

【００５５】図４および図５は、本発明の第２実施例
（請求項５、７〜１１に対応）および第３実施例（請求
項５、７〜１１に対応）を示したものであり、図２の第
１実施例のスパークプラグと以下の点で異なる。図４の
スパークプラグは、中心電極３の電極基部３１にサーモ
ポケット部３７を設け、この電極基部３１に段差部３２
を設け、該段差部３２の平坦面３３１を絶縁碍子２の先
端面２２より引っ込んだ位置に配設し、平坦面３３１に
径小の貴金属チップ３４（電極先部）を接合したスパー
クプラフである。

【００５６】また、図５のスパークプラグは、中心電極
３の電極基部３１の先端側に円錐台形の段差部３２を設
け、この段差部３２のテーパ面３３の後端外周のエッジ
３６が絶縁碍子２の先端面より引っ込んだ位置に配置さ
れたスパークプラグである。本実施例では、段差部３２
が請求項５に記載の径変部に相当し、エッジ３６が請求
項５に記載の径変部始点に相当する。

【００５７】そして、これらスパークプラグの火花放電
は、汚損時に段差部３２の肩部３３のエッジ３５または
３６から絶縁碍子２の碍子先端面２２に沿って主体金具
１の突出縁１２との間で形成したセミ沿面放電の沿面ス
パークギャップＧ２で放電し、第１実施例のスパークプ
ラグと同様の耐汚損性効果を有する。

【００５８】なお、図２、図４、図５の貴金属チップ３
４を省略し、耐熱ニッケル合金製の電極基部３１の段差
部３２より突出した小径部を一体に形成しても良い。ま
た、上記実施例では、貴金属チップ３４は電極先部全体
を構成するが、貴金属量を少なくしてコストを低減する
ため、電極先部（直径０．６ｍｍ〜１．５ｍｍ）のニケ
ル合金母材の先端面や放電面に貴金属を部分的に設ける
ことによって構成しても良い。

【００５９】図６は、本発明の第４実施例（請求項１、
７〜９、１１、１２に対応）を示したものであり、この
スパークプラグは、接地電極４０を三極以上（好ましく
は三極〜四極）の多極のセミ沿面放電型スパークプラグ
である。

【００６０】絶縁碍子２の碍子先端２３は、主体金具１
の金具先端面１１より突出され、接地電極４０は中心電
極３を突出して保持した絶縁碍子２の碍子先端２３の周
側に配され、中心電極３との間に絶縁碍子２の碍子先端
面２２に沿ってセミ沿面放電の沿面スパークギャップＧ
２を形成する。

【００６１】このセミ沿面放電型のスパークプラグは、
絶縁碍子２の碍子先端面２２に付着した導電性物質を確
実に焼却することができる。又、沿面スパークギャップ
Ｇ２は全てが燃焼室内に突出した位置にあるため、着火
性を向上させることができる。

【００６２】図７は、この発明の第５実施例（請求項
６、７〜９、１１、１２に対応）を示したものであり、
図６に示す様に、複数の接地電極４０を配して形成した
沿面スパークギャップＧ２と、中心電極３の先端と対設
する気中放電間隙Ｇ１を形成する平行接地電極４Ａを併
設したスパークプラグである。

【００６３】そして、このスパークプラグは、通常時は
一般の気中放電型のスパークプラグとして機能し、汚損
時には沿面スパークギャップＧ２により付着した導電性
物質を確実に焼却できる。又、このこのスパークプラグ
は、図１および図２に示したスパークプラグよりも沿面
スパークギャップＧ２の全てが燃焼室内に突出した位置
にある為、汚損時においても着火性も向上させることが
できる。

【００６４】つぎに、本発明の第６実施例（請求項５、
７、８、１１に対応）を説明する。スパークプラグＤ
は、図８に示す様に、内方へ延出する突出部１０を先端
に周設した筒状の主体金具１と、碍子先端（碍子先端長
Ｐｉの部分）が金具先端面１１から突出する様に主体金
具１内に固定される軸孔２１付の絶縁碍子２と、電極先
端が碍子先端面２２から１．２ｍｍ以上突出する様に軸
孔内２１に固定される中心電極３と、中心電極側面４２
（内側面）が中心電極先端面３０と対向する（スパーク
ギャップＧ）様に屈曲して金具先端面１１に突設される
平行接地電極４とを有し、該平行接地電極４の中心電極
側面４２（内側面）と中心電極先端面３０との間で気中
放電を行う。なお、突出縁１２- 絶縁碍子２間の距離Ｇ
ｓは０．６ｍｍである。

【００６５】中心電極３の先端部は、軸孔２１内に位置
する電極基部３１と、該電極基部３１より径小の電極先
部３８と、電極基部３１から電極先部３８に至る径変部
３９とを有する。

【００６６】各部の寸法は以下の範囲が好適である。 (1) 軸孔直径Ｄｉと径変部始点直径Ｄｃとの差（Ｄｉ−
Ｄｃ）を１．０ｍｍ以下にする。図９のグラフは、軸孔
直径Ｄｉ＝２．６ｍｍ、電極先部径ｄ＝１．０ｍｍ、ス
パークギャップＧ＝１．１ｍｍ、補助ギャップＧｓ＝
０．６ｍｍ、引っ込み寸法Ｌ＝０．３ｍｍ、碍子先端長
Ｐｉ＝１．５ｍｍ、電極先端長Ｐｃ＝１．５ｍｍとし、
径変部始点の直径Ｄｃを変化させて耐汚損性を試験した
結果である。

【００６７】このグラフから、（Ｄｉ−Ｄｃ）≦１．０
ｍｍが好適であることが判明した。なお、径変部３９の
始点３９１が絶縁碍子２（軸孔２１）から離れ過ぎると
耐汚損性の向上効果が減少する。

【００６８】(2) 径変部３９の始点３９１を、碍子先端
面２２から０ｍｍ〜０．６ｍｍ、好ましくは、０．１ｍ
ｍ〜０．６ｍｍ奥部に引っ込ませる。図１０のグラフ
は、軸孔直径Ｄｉ＝２．６ｍｍ、径変部始点直径Ｄｃ＝
２．５ｍｍ、電極先部径ｄ＝１．０ｍｍ、スパークギャ
ップＧ＝１．１ｍｍ、補助ギャップＧｓ＝０．６ｍｍ、
碍子先端長Ｐｉ＝１．５ｍｍ、電極先端長Ｐｃ＝１．５
ｍｍとし、及び引っ込み寸法Ｌを変化させて耐汚損性の
向上効果を調べた結果である。このグラフから、引っ込
み寸法Ｌが０．１ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲が好適である
ことが判明した。

【００６９】(3) 碍子先端面２２から突出させる部分の
電極先端の長さＰｃを１．２ｍｍ以上にする。図１１の
グラフは、軸孔直径Ｄｉ＝２．６ｍｍ、径変部始点直径
Ｄｃ＝２．５ｍｍ、電極先部径ｄ＝２．０ｍｍ、スパー
クギャップＧ＝１．１ｍｍ、補助ギャップＧｓ＝０．６
ｍｍ、碍子突出長Ｐｉ＝１．５ｍｍ、引っ込み寸法Ｌ＝
０．３ｍｍとし、碍子先端面２２から突出させる部分の
電極先端長Ｐｃを変化させて放電電圧を調べた結果であ
る。なお、耐汚損性と放電開始に必要な電圧とは密接に
関係しており、この電圧を下げることも耐汚損性を向上
させる要因の一つである。

【００７０】(4) 軸孔開口の内壁縁部に施す面取り２４
は、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ、好ましくは、０．２ｍｍ
〜０．４ｍｍが好適である。図１２のグラフは、軸孔直
径Ｄｉ＝２．６ｍｍ、径変部始点の直径Ｄｃ＝２．５ｍ
ｍ、電極先部径ｄ＝１．０ｍｍ、スパークギャップＧ＝
１．１ｍｍ、補助ギャップＧｓ＝０．６ｍｍ、引っ込み
寸法Ｌ＝０．５ｍｍ、碍子先端長Ｐｉ＝１．５ｍｍ、電
極先端長Ｐｃ＝１．５ｍｍとし、面取り２４の長さ（直
線部）を変えて耐汚損性の向上効果を調べた結果であ
る。チャネリングによる絶縁碍子２の欠けを防ぐために
面取り２４を施す訳であるが、図１２に示す様に、大き
過ぎると耐汚損性が低下するので、面取り２４の長さは
０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲が好適である。

【００７１】つぎに、本発明の第７〜９実施例（請求項
５、７、８、１１に対応）を、図１３〜図１５に基づい
て説明する。図１３に示すスパークプラグＥは、軸孔直
径Ｄｉ、径変部始点直径Ｄｃ＝２．６ｍｍ、電極先部径
ｄ＝０．５ｍｍ、スパークギャップＧ＝１．１ｍｍ、補
助ギャップＧｓ＝０．６ｍｍ、引っ込み寸法Ｌ＝０．５
ｍｍ、碍子先端長Ｐｉ＝１．５ｍｍ、電極先端長Ｐｃ＝
１．５ｍｍとし、面取り２４の長さが０．３ｍｍであ
り、他の構成はスパークプラグＤと同じである。

【００７２】図１４に示すスパークプラグＦは、軸孔直
径Ｄｉ＝２．６ｍｍ、径変部始点直径Ｄｃ＝２．２ｍ
ｍ、電極先部径ｄ＝０．５ｍｍ、スパークギャップＧ＝
１．１ｍｍ、補助ギャップＧｓ＝０．６ｍｍ、引っ込み
寸法Ｌ＝０．５ｍｍ、碍子先端長Ｐｉ＝１．５ｍｍ、電
極先端長Ｐｃ＝１．５ｍｍとし、面取り２４の長さが
０．３ｍｍであり、他の構成はスパークプラグＤと同じ
である。

【００７３】図１５に示すスパークプラグＨは、軸孔直
径Ｄｉ、径変部始点直径Ｄｃ＝２．６ｍｍ、電極先部径
ｄ＝０．５ｍｍ、スパークギャップＧ＝１．１ｍｍ、補
助ギャップＧｓ＝０．６ｍｍ、引っ込み寸法Ｌ＝０．５
ｍｍ、碍子先端長Ｐｉ＝１．５ｍｍ、電極先端長Ｐｃ＝
１．５ｍｍとし、面取り２４の長さが０．３ｍｍ、径Ｄ
ｄ＝１．０ｍｍであり、他の構成はスパークプラグＤと
同じである。これらスパークプラグＥ、Ｆ、Ｈも、スパ
ークプラグＤと同様に、耐汚損性の向上効果が得られ
る。

【００７４】つぎに、本発明の第１０実施例（請求項
３、７、１１に対応）を、図１６に基づいて説明する。
スパークプラグＪは、内方へ延出する突出部１０を先端
に周設した筒状の主体金具１と、碍子先端（碍子先端長
Ｐｉ）が金具先端面１１から突出する様に主体金具１内
に固定される軸孔２１（Ｄｉ＝２．６ｍｍ）付の絶縁碍
子２と、電極先端（電極先端長Ｐｃ）が碍子先端面２２
から突出する様に軸孔２１内に固定される中心電極３
（Ｄｃ＝２．５ｍｍ、ｄ＝２．０ｍｍ）と、先端面４３
が中心電極先端側面３８１と対向する（スパークギャッ
プＧは０．８ｍｍ）様に、金具先端面１１に溶接される
接地電極４０、４０とを有し、接地電極４０の先端面４
３と中心電極先端側面３８１との間で気中放電を行う。
なお、突出縁１２- 絶縁碍子２間の補助ギャップＧｓは
０．６ｍｍであり、汚損時には、突出縁１２と中心電極
先端側面３８１との間で碍子先端面２２に沿って放電す
る。

【００７５】中心電極３の先端部は、軸孔２１内に位置
する電極基部３１と、該電極基部３１より径小の電極先
部３８と、電極基部３１から電極先部３８に至る径変部
３９とを有する。

【００７６】各部の寸法は、以下に示す範囲および数値
に設定される。耐汚損性の向上効果を得るため、径変部
３９の始点３９１を、碍子先端面２２から０ｍｍ〜１．
０ｍｍ、好ましくは、０．１ｍｍ〜０．６ｍｍ奥部に引
っ込ませている。

【００７７】耐汚損性を上げるため、碍子先端面２２か
ら突出させる部分の電極先端長Ｐｃを２．５ｍｍ以上に
している。耐汚損性が低下しない範囲で、チャネリング
による絶縁碍子２の欠けを防止するため、軸孔開口の内
壁縁部に、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ、好ましくは、０．
２ｍｍ〜０．４ｍｍの面取り２４を施している。

【００７８】つぎに、本発明の第１１実施例（請求項
２、７、１１に対応）を、図１７に基づいて説明する。
スパークプラグＫは、筒状の主体金具１と、碍子先端
（碍子先端長Ｐｉ）が金具先端面１１から突出する様に
主体金具１内に固定される軸孔２１（Ｄｉ＝２．６ｍ
ｍ）付の絶縁碍子２と、電極先端（電極先端長Ｐｃ）が
碍子先端面２２から突出する様に軸孔２１内に固定され
る中心電極３（Ｄｃ＝２．５ｍｍ、ｄ＝２．０ｍｍ）
と、先端面４３が中心電極先端側面３８１と対向する
（スパークギャップＧは０．９ｍｍ）様に、金具先端面
１１に溶接される接地電極４０、４０とを有し、接地電
極４０の先端面４３と中心電極先端側面３８１との間で
気中放電を行う。なお、汚損時には接地電極４０と中心
電極先端側面３８１との間で碍子先端面２２に沿ってセ
ミ沿面放電する。

【００７９】中心電極３の先端部は、軸孔２１内に位置
する電極基部３１と、該電極基部３１より径小の電極先
部３８と、電極基部３１から電極先部３８に至る径変部
３９とを有する。

【００８０】各部の寸法は、以下に示す範囲および数値
に設定される。耐汚損性の向上効果を得るため、径変部
３９の始点３９１を、先端面２２（碍子先端面）から０
ｍｍ〜１．０ｍｍ、好ましくは、０．１ｍｍ〜０．６ｍ
ｍ奥部に引っ込ませている。

【００８１】耐汚損性を上げるため、碍子先端面２２か
ら突出させる部分の電極先端の長さＰｃを１．５ｍｍに
している。耐汚損性が低下しない範囲で、チャネリング
による絶縁碍子２の欠けを防止するため、軸孔開口の内
壁縁部に、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ、好ましくは、０．
２ｍｍ〜０．４ｍｍの面取り２４を施している。本実施
例のスパークプラグＫは、耐汚損性に優れる。

【００８２】つぎに、本発明の第１２実施例（請求項
１、４、７、１１に対応）を、図１８に基づいて説明す
る。スパークプラグＭは、筒状の主体金具１と、碍子先
端（碍子先端長Ｐｉ）が金具先端面１１から突出する様
に主体金具１内に固定される軸孔２１（Ｄｉ＝２．６ｍ
ｍ）付の絶縁碍子２と、電極先端（電極先端長Ｐｃ）が
碍子先端面２２から突出する様に軸孔２１内に固定され
る中心電極３（Ｄｃ＝２．５ｍｍ、ｄ＝２．０ｍｍ）
と、金具先端面１１に突設される接地電極４０、４０と
を有し、接地電極４０の先端面４３と中心電極先端側面
３８１との間で碍子先端面２２に沿って沿面放電を行
う。

【００８３】中心電極３の先端部は、軸孔２１内に位置
する電極基部３１と、該電極基部３１より径小の電極先
部３８と、電極基部３１から電極先部３８に至る径変部
３９とを有する。

【００８４】各部の寸法は、以下に示す範囲および数値
に設定される。耐汚損性の向上効果を得るため、径変部
３９の始点３９１を、先端面２２（碍子先端面）から０
ｍｍ〜１．０ｍｍ、好ましくは、０．１ｍｍ〜０．６ｍ
ｍ奥部に引っ込ませている。

【００８５】耐汚損性を上げるため、碍子先端面２２か
ら突出させる部分の電極先端の長さＰｃを１．２ｍｍに
している。耐汚損性が低下しない範囲で、チャネリング
による絶縁碍子２の欠けを防止するため、軸孔開口の内
壁縁部に、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ、好ましくは、０．
２ｍｍ〜０．４ｍｍの面取り２４を施している。本実施
例のスパークプラグＭは、耐汚損性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る内燃機関用スパーク
プラグの先端部の斜視図である。

【図２】その先端部の拡大断面図である。

【図３】内燃機関用スパークプラグの着火性を示す試験
データのグラフである。

【図４】第２実施例に係るスパークプラグの先端部の拡
大断面図である。

【図５】第３実施例に係る内燃機関用スパークプラグの
先端部の拡大断面図である。

【図６】第４実施例に係る内燃機関用スパークプラグの
先端部の斜視図である。

【図７】第５実施例に係る内燃機関用スパークプラグの
先端部の斜視図である。

【図８】第６実施例に係る内燃機関用スパークプラグの
先端近傍の拡大断面図である。

【図９】軸孔直径と径変部始点直径との差と、耐汚損性
との関係を示すグラフである。

【図１０】引っ込み寸法Ｌと耐汚損性との関係を示すグ
ラフである。

【図１１】先端面から突出させる部分の電極先端の長さ
と、放電電圧との関係を示すグラフである。

【図１２】面取りの長さと耐汚損性との関係を示すグラ
フである。

【図１３】第７実施例に係る内燃機関用スパークプラグ
の先端近傍の拡大断面図である。

【図１４】第８実施例に係る内燃機関用スパークプラグ
の先端近傍の拡大断面図である。

【図１５】第９実施例に係る内燃機関用スパークプラグ
の先端近傍の拡大断面図である。

【図１６】第１０実施例に係る内燃機関用スパークプラ
グの先端近傍の拡大断面図である。

【図１７】第１１実施例に係る内燃機関用スパークプラ
グの先端近傍の拡大断面図である。

【図１８】第１２実施例に係る内燃機関用スパークプラ
グの先端近傍の拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 主体金具 ２ 絶縁碍子 ３ 中心電極 ４ 平行接地電極 １０ 突出部 １１ 金具先端面 ２１ 軸孔 ２２ 碍子先端面 ３１ 電極基部 ３２ 段差部 ３５ エッジ（径変部始点） ３８ 電極先部 ３９ 径変部 ４０ 接地電極 ４３ 先端面 Ｄｉ 軸孔直径 Ｄｃ 径変部始点直径（直径） Ｍ スパークプラグ ３５１ 平坦面（径変部） ３９１ 始点（径変部始点）

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状の主体金具と、 碍子先端が金具先端面から突出する様に前記主体金具内
   に固定される軸孔付の絶縁碍子と、 電極先端が碍子先端面から突出する様に前記軸孔内に固
   定される中心電極と、 先端面が中心電極先端側面と、直接及び／又は前記碍子
   先端面を介して対向する様に、前記金具先端面に突設さ
   れる接地電極とを有し、該接地電極の先端面と前記中心
   電極先端側面との間で前記碍子先端面に沿ってセミ沿面
   放電間隙を形成する内燃機関のスパークプラグにおい
   て、 前記中心電極の先端部は、軸孔内に位置する電極基部
   と、該電極基部より径小の電極先部と、前記電極基部か
   ら前記電極先部に至る径変部とを有し、 軸孔直径と径変部始点の直径との差は１ｍｍ以下であ
   り、且つ、前記径変部始点が前記碍子先端面より０ｍｍ
   〜１ｍｍ奥部に位置することを特徴とする内燃機関のス
   パークプラグ。
2. 【請求項２】 筒状の主体金具と、 碍子先端が金具先端面から突出する様に前記主体金具内
   に固定される軸孔付の絶縁碍子と、 電極先端が碍子先端面から突出する様に前記軸孔内に固
   定される中心電極と、 先端面が中心電極先端側面と対向する様に、前記金具先
   端面に突設される接地電極とを有し、 前記接地電極の先端面と前記中心電極先端側面との間に
   気中放電間隙を形成しし、通常時は前記接地電極の先端
   面と前記中心電極先端側面との間で気中放電し、汚損時
   には前記接地電極と前記中心電極先端側面との間で前記
   碍子先端面に沿ってセミ沿面放電する内燃機関のスパー
   クプラグにおいて、 前記中心電極の先端部は、軸孔内に位置する電極基部
   と、該電極基部より径小の電極先部と、前記電極基部か
   ら前記電極先部に至る径変部とを有し、 軸孔直径と径変部始点の直径との差は１ｍｍ以下であ
   り、且つ、前記径変部始点が前記碍子先端面より０ｍｍ
   〜１ｍｍ奥部に位置することを特徴とする内燃機関のス
   パークプラグ。
3. 【請求項３】 内方へ延出する突出部を先端に周設した
   筒状の主体金具と、 碍子先端が金具先端面から突出する様に主体金具内に固
   定される軸孔付の絶縁碍子と、 電極先端が碍子先端面から突出する様に軸孔内に固定さ
   れる中心電極と、 先端面が中心電極先端側面と対向する様に、前記金具先
   端面に突設される接地電極とを有し、 該接地電極の先端面と前記中心電極先端側面との間に気
   中放電間隙を形成するとともに、汚損時には前記突出部
   と前記中心電極先端側面との間で碍子先端面に沿って沿
   面放電する内燃機関のスパークプラグにおいて、 前記中心電極の先端部は、軸孔内に位置する電極基部
   と、該電極基部より径小の電極先部と、前記電極基部か
   ら前記電極先部に至る径変部とを有し、 軸孔直径と径変部始点の直径との差は１ｍｍ以下であ
   り、且つ、前記径変部始点が前記碍子先端面より０ｍｍ
   〜１ｍｍ奥部に位置することを特徴とする内燃機関のス
   パークプラグ。
4. 【請求項４】 内方へ延出する突出部を先端に周設した
   筒状の主体金具と、 碍子先端が金具先端面から突出する様に主体金具内に固
   定される軸孔付の絶縁碍子と、 電極先端が碍子先端面から１．２ｍｍ以上突出する様に
   軸孔内に固定される中心電極と、 内側面が中心電極先端面と対向する様に屈曲して金具先
   端面に突設される平行接地電極とを有し、 該接地電極の先端面と前記中心電極先端側面との間に気
   中放電間隙を形成するとともに、汚損時には前記突出部
   と前記中心電極先端側面との間で碍子先端面に沿って沿
   面放電する内燃機関のスパークプラグにおいて、 前記中心電極の先端部は、軸孔内に位置する電極基部
   と、該電極基部より径小の電極先部と、前記電極基部か
   ら前記電極先部に至る径変部とを有し、 軸孔直径と径変部始点の直径との差は１ｍｍ以下であ
   り、且つ、前記径変部始点が前記碍子先端面より０ｍｍ
   〜１ｍｍ奥部に位置することを特徴とする内燃機関のス
   パークプラグ。
5. 【請求項５】 筒状の主体金具と、 碍子先端が金具先端面から突出する様に主体金具内に固
   定される軸孔付の絶縁碍子と、 電極先端が碍子先端面から１．２ｍｍ以上突出する様に
   軸孔内に固定される中心電極と、 先端面が中心電極先端側面と対向する様に金具先端面に
   突設される接地電極と、内側面が中心電極先端面と対向
   する様に屈曲して金具先端面に突設される平行接地電極
   とを有し、前記接地電極の先端面と前記中心電極先端側
   面との間で前記碍子先端面に沿ってセミ沿面放電間隙を
   形成し、平行接地電極の内側面と前記中心電極先端面と
   の間に気中放電間隙を形成する内燃機関のスパークプラ
   グにおいて、 前記中心電極の先端部は、軸孔内に位置する電極基部
   と、該電極基部より径小の電極先部と、前記電極基部か
   ら前記電極先部に至る径変部とを有し、 軸孔直径と径変部始点直径との差は１ｍｍ以下であり、
   且つ、径変部始点が前記碍子先端面より０ｍｍ〜１ｍｍ
   奥部に位置することを特徴とする内燃機関のスパークプ
   ラグ。
6. 【請求項６】 前記径変部始点は、前記碍子先端面より
   ０．１ｍｍ〜０．６ｍｍ奥部に位置することを特徴とす
   る請求項１乃至請求項５の何れかに記載の内燃機関のス
   パークプラグ。
7. 【請求項７】 前記電極先部の外径は、１．５ｍｍ以下
   である請求項１乃至請求項６の何れかに記載の内燃機関
   のスパークプラグ。
8. 【請求項８】 前記中心電極先端側面や中心電極先端面
   の内、少なくとも、発火部となる部分を貴金属で形成す
   る請求項１乃至請求項７の何れかに記載の内燃機関のス
   パークプラグ。
9. 【請求項９】 前記接地電極の先端面、前記突出部の先
   端面、または前記平行接地電極の内側面の内、少なくと
   も、発火部となる部分を貴金属で形成する請求項１乃至
   請求項８の何れかに記載の内燃機関のスパークプラグ。
10. 【請求項１０】 軸孔開口の内壁縁部に、０．１ｍｍ〜
    ０．４ｍｍの面取りを施した請求項１乃至請求項９の何
    れかに記載の内燃機関のスパークプラグ。
11. 【請求項１１】 請求項１、２、３、４、６、７、８、
    ９、１０の何れかにおいて、前記接地電極は、三極以上
    である内燃機関のスパークプラグ。