JPH09219275A - 点火プラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超稀薄燃料使用による排気清浄化、燃費向上
を実現させることができる点火プラグを提供する。 【解決手段】 中心電極２０は、燃焼室内における放電
火花の発生位置が変化するように、エンジン回転数ＮＥ
などのエンジンパラメータに応じて移動される。この中
心電極２０の移動は、アクチュエータ２２によって行わ
れる。アクチュエータ２２は可動部２３と鉄心部２４と
を有し、可動部２３は鉄心部２４は発生する励磁力によ
ってリターンスプリング２８のばね力に抗しながら中心
電極２０を突き出す方向に移動され、その移動量はエン
ジン回転数ＮＥなどのエンジンパラメータに応じて決定
される。この可動部２３の移動に伴い中心電極２０の位
置が外側電極２１に対し変化するとともに、放電ギャッ
プδが変更され、放電火花の発生位置が変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼室
内に露出する中心電極と外側電極との間で放電火花を発
生させることによって混合気を点火する点火プラグに関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関においては、燃焼室内
に吸入圧縮された混合気を局部的に発生された電気火花
で点火し、そこに生じた火炎核からの火炎伝搬によって
混合気全体を燃焼させ、そのエネルギーを出力軸の回転
運動として出力する。

【０００３】この電気火花を発生する部品が点火プラグ
であり、この点火プラグは、点火コイルから供給される
高電圧を先端で放電して火花を発し、燃焼室内の混合気
に点火する働きをする。

【０００４】この点火プラグの構造は、シリンダヘッド
に取り付け固定するためのねじ部が外周面に形成されて
いるハウジングと、このハウジングに支持されている耐
熱磁気製の絶縁碍子とを有し、その絶縁碍子の一端には
高電圧が供給される端子が設けられ、その端子には絶縁
碍子を貫通する電極部材の一端が接続されている。その
電極部材の他端は絶縁碍子から燃焼室内に突出する中心
電極として構成され、その中心電極の下方には外側電極
が配置されている。外側電極はハウジングに一体的に形
成されている接地電極であり、その外側電極と中心電極
との間には、放電火花を飛ばすための火花隙間（放電ギ
ャップ）が設けられている。

【０００５】このような構造により、点火プラグの放電
ギャップの位置は、燃焼室内においてほぼ一定位置に固
定される。

【０００６】この点火プラグに要求される性能として
は、熱価、着火性などがあるが、特に、近年内燃機関の
排気ガス浄化、低燃費を目的とした稀薄燃料に対する着
火性が要求されている。この着火性に対する要求を満足
するために、プラグの形状、材質などの変更が図られて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の点火プ
ラグの構造では、さらに超稀薄燃料に対する高性能な着
火性が要求される場合、放電ギャップの位置が燃焼室内
においてほぼ一定位置に固定されるので、局部的な電気
火花の発生位置は変化せず、さらに超稀薄燃料に対する
高性能な着火性を得ることは非常に困難である。その結
果、超稀薄燃料使用による排気清浄化、燃費向上を実現
させることはできない。

【０００８】本発明はこの点に着目してなされたもので
あり、超稀薄燃料使用による排気清浄化、燃費向上を実
現させることができる点火プラグを提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明は、内燃機関の燃焼室内に突出する
中心電極と外側電極との間で放電火花を発生させること
によって混合気を点火する点火プラグにおいて、前記燃
焼室内における放電火花の発生位置が変化するように、
前記機関パラメータに応じて前記中心電極と外側電極と
の内の少なくとも一方の位置を変更可能に構成したこと
を特徴とする。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の点
火プラグにおいて、前記機関パラメータに応じて、前記
中心電極と外側電極との内の少なくとも一方の電極をそ
の位置が変更される方向へ駆動する駆動手段を設けたこ
とを特徴とする。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項２記載の点
火プラグにおいて、前記外側電極は固定され、前記駆動
手段は前記中心電極の位置が前記外側電極の位置に対し
相対的に変化する方向に前記中心電極を駆動することを
特徴とする。

【００１２】請求項４記載の発明は、請求項２記載の点
火プラグにおいて、前記中心電極は固定され、前記駆動
手段は前記外側電極の位置が前記中心電極の位置に対し
相対的に変化する方向に前記外側電極を駆動することを
特徴とする。

【００１３】請求項５記載の発明は、請求項２記載の点
火プラグにおいて、前記駆動手段は、前記中心電極と外
側電極との間の間隔を一定に保持しながら前記中心電極
および外側電極の位置が変化する方向に前記中心電極お
よび外側電極を駆動することを特徴とする。

【００１４】請求項６記載の発明は、請求項２乃至５の
内のいずれか１つに記載の点火プラグにおいて、前記駆
動手段は、ソレノイドからなる駆動源を有することを特
徴とする。

【００１５】請求項７記載の発明は、請求項１乃至６の
内のいずれか１つに記載の点火プラグにおいて、前記機
関パラメータは前記機関回転数を含むことを特徴とす
る。

【００１６】請求項８記載の発明は、請求項１乃至７の
内のいずれか１つに記載の点火プラグにおいて、前記中
心電極および前記外側電極が設けられているプラグ本体
と、前記機関に取り付け固定されるるとともに、前記プ
ラグ本体を前記中心電極および前記外側電極が前記燃焼
室内に突出するようにかつ前記外側電極の軸線周りに角
度的に回転可能に支持する固定部材と、前記プラグ本体
を所定回転角度位置に止定しながら前記プラグ本体と前
記固定部材との連結固定を行う連結部材とを備えたこと
を特徴とする。

【００１７】請求項１記載の点火プラグの構成では、燃
焼室内における放電火花の発生位置が変化するように、
機関パラメータに応じて中心電極と外側電極との内の少
なくとも一方の位置を変更可能に構成したので、超稀薄
燃料使用による排気清浄化、燃費向上を実現させること
ができる。

【００１８】請求項２記載の点火プラグの構成では、機
関パラメータに応じて、中心電極と外側電極との内の少
なくとも一方の電極をその位置が変更される方向へ駆動
する駆動手段を設けたので、少なくとも一方の電極を駆
動することによって、燃焼室内における放電火花の発生
位置を変化させることができ、機関パラメータに応じた
放電火花の発生位置を変更する制御を容易に行うことが
できる。

【００１９】請求項３記載の点火プラグの構成では、外
側電極が固定され、駆動手段で中心電極の位置が外側電
極の位置に対し相対的に変化する方向に中心電極を駆動
するので、中心電極を駆動することによって、燃焼室内
における放電火花の発生位置が変化し、機関パラメータ
に応じた放電火花の発生位置の変更を容易に行うことが
できる。

【００２０】請求項４記載の点火プラグの構成では、中
心電極が固定され、駆動手段で外側電極の位置が中心電
極の位置に対し相対的に変化する方向に外側電極を駆動
するので、外側電極を駆動することによって、燃焼室内
における放電火花の発生位置が変化し、機関パラメータ
に応じた放電火花の発生位置の変更を容易に行うことが
できる。

【００２１】請求項５記載の点火プラグの構成では、駆
動手段で、中心電極と外側電極との間の間隔を一定に保
持しながら中心電極および外側電極の位置が変化する方
向に中心電極および外側電極を駆動するので、中心電極
および外側電極を駆動することによって、燃焼室内にお
ける放電火花の発生位置が変化し、機関パラメータに応
じた放電火花の発生位置の変更を容易に行うことができ
る。

【００２２】請求項６記載の点火プラグの構成では、駆
動手段にソレノイドからなる駆動源を設けたので、駆動
手段の構成を簡素化することができるとともに、駆動手
段に対する制御を簡単化することができる。

【００２３】請求項７記載の点火プラグの構成では、機
関パラメータに機関回転数を含むので、機関回転数に応
じて放電火花の発生位置を変更することによって、火炎
伝搬の距離を均一にすることができ、正常な燃焼状態を
得ることができる。

【００２４】請求項８記載の点火プラグの構成では、中
心電極および外側電極が設けられているプラグ本体と、
機関に取り付け固定されるるとともに、プラグ本体を中
心電極および外側電極が燃焼室内に突出するようにかつ
外側電極の軸線周りに角度的に回転可能に支持する固定
部材と、プラグ本体を所定回転角度位置に止定しながら
プラグ本体と固定部材との連結固定を行う連結部材とを
設けたので、稀薄燃料使用時にスワール、タンブルなど
を用いて混合気に乱れを与えて燃焼速度を速くしている
場合、外側電極の向きが混合気の流れを妨げない向きに
なるようにプラグ本体を所定回転角度位置に止定するこ
とができ、着火性の向上、燃焼のさらなる正常化を図る
ことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。

【００２６】（実施の第１形態）図１は本発明の実施の
第１形態に係る点火プラグの構成を示す縦断面図であ
る。

【００２７】内燃機関（以下、エンジンという）のシリ
ンダヘッド１００には、図１に示すように、点火プラグ
１が取り付けられ、点火プラグ１は、点火装置（図示せ
ず）から供給される高電圧を先端で放電して火花を発
し、燃焼室内の混合気に点火する働きをする。

【００２８】この点火プラグ１は、シリンダヘッド１０
０に取り付け固定されるハウジング１０を備える。ハウ
ジング１０は、シリンダヘッド１００に取り付けられる
鋼製の主体金具１１と、それに連結固定される鋼製のポ
ッティング部１２とを有する。

【００２９】主体金具１１は、ほぼ中空円筒形状の部材
からなる。主体金具１１の一端には突出する小径部が設
けられ、その外周には、シリンダヘッド１００のねじ穴
１００ａに螺合するねじ部１１ａが形成されている。主
体金具１１の他端外周には、締め込み用リブ１１ｂとね
じ部１１ｃとが形成されている。主体金具１１の一端と
シリンダヘッド１００との間にはガスケット１３が介在
し、ガスケット１３によって主体金具１１とシリンダヘ
ッド１００との間における気密性が確保されている。

【００３０】ポッティング部１２は、ほぼ中空円筒形状
の部材からなる大径部１２ａと、その一端に一体的にか
つ同軸上に連なるほぼ中空円筒形状の部材からなる小径
部１２ｂとからなり、小径部１２ｂは、主体金具１１内
にその軸線方向の周りに回転可能に挿入される。大径部
１２ａと小径部１２ｂとは互い共働して内部収容空間を
形成するとともに、接地部材を構成する。小径部１２ｂ
のシリンダヘッド１００側の端部には、ほぼ円弧形状に
折り曲げられている外側電極２１（陰電極）が一体に形
成され、外側電極２１の先端は、後述する中心電極２０
の移動経路上に入り込まないように位置決めされてい
る。

【００３１】ポッティング部１２の大径部１２ａの一端
外周には、外方に向けて張り出している張出部１２ｃが
形成され、その他端開口にはカバー部材１２ｄがねじ込
まれている。

【００３２】ポッティング部１２の大径部１２ａ内に
は、２つの絶縁体１４，１５が、小径部１２ｂには絶縁
体１６が収容されている。各絶縁体１４，１５は大径部
１２ａに、絶縁体１６は小径部１２ｂにそれぞれ支持固
定されている。

【００３３】絶縁体１４には点火装置から供給される高
電圧が印加されるターミナルナット１７が固定され、そ
のターミナルナット１７の先端はカバー部材１２ｄを経
て外部に突出している。

【００３４】ターミナルナット１７の後端には、電極部
材１８が連結され、電極部材１８は各絶縁体１４，１
５，１６の内部空間を経て伸びる棒状部材からなる。電
極部材１８の一端１８ａはその軸線方向に沿って移動可
能なようにターミナルナット１７の後端に差し込まれ、
その一端１８ａ近傍には、台座部１８ｂが形成されてい
る。台座部１８ｂとターミナルナット１７との間には電
気接続用スプリング２２ａが配置され、このスプリング
２２ａによってターミナルナット１７と電極部材１８と
の間の電気的接続が確保されている。

【００３５】これに対し、電極部材１８の他端は小径円
柱状に形成され、チューブ状の絶縁体１９内を貫通して
外部に僅かに突出する。この絶縁体１９から突出する電
極部材１８の部分が中心電極２０（陽電極）を構成し、
この中心電極２０と外側電極２１とは、放電火花を飛ば
すための放電ギャップδの間隔で離隔されている。

【００３６】中心電極２０は、燃焼室内における放電火
花の発生位置が変化するように、エンジン回転数ＮＥな
どのエンジンパラメータに応じて移動される。この中心
電極２１の移動は、アクチュエータ２２によって行われ
る。アクチュエータ２２は、電極部材１８の台座部１８
ｂを含む部位を支持する可動部２３と、可動部２３を電
極部材１８の軸線方向に沿って移動させるための励磁力
を発生する鉄心部２４とを有し、鉄心部２４にはコイル
２５が巻かれているコイルボビン２６が組み込まれてい
る。コイル２５には供給線２７を介して電力が供給さ
れ、供給線２７は絶縁体１４およびカバー部材１２ｄを
経て外部に引き出されている。

【００３７】可動部２３と鉄心部２４の底面との間に
は、電極部材１８を挿通するリターンスプリング２８が
介在し、可動部２３は励磁力によってリターンスプリン
グ２８のばね力に抗しながら中心電極２０を突き出す方
向に移動され、その移動量はエンジン回転数ＮＥなどの
エンジンパラメータに応じて決定される。この可動部２
３の移動に伴い中心電極２０の位置が外側電極２１に対
し変化するとともに、放電ギャップδが変更され、放電
火花の発生位置が変化する。

【００３８】このように、中心電極２０を構成する電極
部材１８、電極部材を可動するためのアクチュエータ２
２を内蔵するとともに、外側電極２１を形成するポッテ
ィング部１２は、その小径部１２ｃが主体金具１１内に
挿入されかつ大径部１２ａと主体金具１１とが互いに突
き合わされた状態で固定ナット２９により主体金具１１
と連結固定されている。具体的には、固定ナット２９の
内周面に形成されたねじ部が主体金具１１のねじ部１１
ｃに螺合され、この螺合に伴い固定ナット２９がポッテ
ィング部１２の張出部１２ｃを押さえ付けることによ
り、ポッティング部１２と主体金具１１との連結固定が
行われている。大径部１２ａと主体金具１１との突合せ
面には圧縮リング３０が介在し、圧縮リング３０によっ
て大径部１２ａと主体金具１１との間の気密性が確保さ
れている。

【００３９】次に、上述の点火プラグ１を用いているエ
ンジンの点火系統の構成について図２および図３を参照
しながら説明する。図２は図１の点火プラグ１を用いて
いるエンジンの点火系統の構成を示すブロック図、図３
は図２の電流制御回路および駆動回路を示す回路図であ
る。

【００４０】エンジンの点火系統は、図２に示すよう
に、ＣＰＵ３２で制御される。ＣＰＵ３２は、センサ入
力回路３１に入力された各種センサからの入力信号に基
づき各種演算処理を実行し、各気筒毎に設けられている
点火プラグ１およびそれに内蔵されているアクチュエー
タ２２の駆動信号を生成する。

【００４１】センサ入力回路３１に入力される各種セン
サの入力信号としては、ＮＥセンサにより検出されたク
ランク軸の回転数すなわちエンジン回転数ＮＥを示す電
気信号、ＰＢＡセンサにより検出された吸気管内の絶対
圧ＰＢＡを示す電気信号、ＴＡセンサにより検出された
吸気管のＰＢＡセンサ下流側の管壁の吸気温ＴＡを示す
電気信号、ＴＷセンサにより検出されたエンジン水温
（冷却水温）ＴＷを示す電気信号、ＴＨセンサにより検
出されたスロットル開度ＴＨを示す電気信号などが含ま
れている。

【００４２】ＣＰＵ３２の点火プラグ１に対する駆動信
号は点火装置３６に出力される。点火装置３６は、ＣＰ
Ｕ３２の駆動信号に基づき点火プラグ１による点火時期
を設定し、その時期が到来すると高電圧を点火プラグ１
のターミナルナット１７に供給する。

【００４３】ＣＰＵ３２のアクチュエータ２２に対する
駆動信号はバイナリカウンタ３３および駆動回路３５に
出力される。バイナリカウンタ３３はエンジン回転数Ｎ
Ｅなどのエンジンパラメータに応じた計数したカウント
値を電流制御回路３４に出力し、電流制御回路３４は、
入力されたカウント値に基づきアクチュエータ２２に対
する駆動電流の大きさを設定し、その駆動電流を供給す
る。具体的には、図３に示すように、エンジンパラメー
タに応じて駆動電流を制御し、この駆動電流をアクチュ
エータ２２のコイルに供給する制御がトランジスタによ
って行われる。

【００４４】駆動回路３５はＣＰＵ３２の駆動信号に基
づきアクチュエータ２２への駆動電流の供給をオン、オ
フする制御を行う。具体的には、図３に示すように、ト
ランジスタのスイッチング動作によって、この駆動電流
のアクチュエータ２２のコイルへの供給および停止を制
御する。

【００４５】次に、点火プラグ１のエンジンへの取付手
順について図１および図４を参照しながら説明する。図
４は図１の点火プラグの外側電極の位置合せ状態を示す
図である。

【００４６】まず、ポッティング部１２および主体金具
１１を固定ナット２９で仮固定された点火プラグ１が準
備される。

【００４７】次いで、主体金具１１の締め込み用リブ１
１ｂをスパナなどの工具で回転させることによって、主
体金具１１のねじ部１１ａがシリンダヘッド１００のね
じ穴１００ａにねじ込まれ、主体金具１１がシリンダヘ
ッド１００に固定される。

【００４８】主体金具１１とシリンダヘッド１００との
固定後、固定ナット２９が緩められ、ポッティング部１
２が主体金具１１の軸線周りに角度的に回転される。こ
のポッティング部１２の回転によって、ポッティング部
１２はそれに予め設けられている指標（図示せず）とシ
リンダヘッド１００表面に設けられている指標（図示せ
ず）とが合致するように位置決めされる。

【００４９】この位置決めによって外側電極２１は、図
４に示すように、その先端（図中の矢印で示す）が燃焼
室１０１内における所定の方向（例えば、吸気ポート１
０２ａ，１０２ｂに向う方向）に向くように配置され
る。この外側電極２１の燃焼室１０１内における位置合
わせは、シリンダヘッド１００に複数の指標位置を識別
可能に設けることによって任意に設定可能になり、例え
ば、外側電極２１の位置を吸気ポート１０２ａ，１０２
ｂと排気ポート１０３ａ，１０３ｂとの間に設定するこ
とが可能である。

【００５０】外側電極２１の位置合せが行われると、固
定ナット２９が締められ、ポッティング部１２と主体金
具１１とが固定されると、点火プラグ１の取付は終了す
る。

【００５１】次に、点火プラグ１の中心電極２０に移動
動作について図５および図６を参照しながら説明する。
図５は図１の点火プラグの中心電極２０の移動状態を示
す図、図６は図１の点火プラグの放電ギャップの移動位
置とエンジン回転数ＮＥとの関係を示すテーブルであ
る。なお、本説明では、可変バルブタイミング機構（Ｖ
ＴＥＣ）が設けられているエンジンに点火プラグ１を取
り付けるとともに、点火プラグ１の放電ギャップδの移
動位置をエンジン回転数ＮＥに応じて変化させる例を示
す。

【００５２】エンジン停止状態における点火プラグ１の
中心電極２０の位置は、図１に示す初期位置にある。こ
の初期位置では、図５（ａ）に示すように、ピストンの
基準位置（例えば、上死点）と外側電極２１との間の間
隔をＬとすると、ピストンの基準位置から中心電極２０
までの間隔はＬ１になる。

【００５３】次に、エンジンが始動されると、エンジン
回転数ＮＥに応じて中心電極２０がアクチュエータ２２
によって可動される。始動時では、図５（ｃ）に示すよ
うに、ピストンの基準位置との間隔がＬ３になるように
中心電極２０がアクチュエータ２２によって可動され、
エンジン回転数ＮＥが高くなるに従い中心電極２０の位
置は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、ピストン基準
面から離れる。

【００５４】この中心電極２１の移動に伴い放電ギャッ
プδの位置は、図６に示すように、変化する。図６から
明らかなように、エンジン回転数ＮＥが高くなるに従い
放電ギャップδの位置はピストン基準面から離れること
が分かる。

【００５５】以上により、本実施の形態によれば、エン
ジン回転数ＮＥに応じて放電ギャップδの位置を制御す
ることによって、火炎伝搬の距離を均一にすることがで
き、正常な燃焼状態を得ることができる。

【００５６】また、中心電極２０の位置を混合気の性状
から決定される燃焼に関し最適な位置に制御することに
よって、混合気における点火可能な稀薄限界濃度をさら
に薄くすることができ、超稀薄燃料使用による排気清浄
化、燃費向上を実現させることができる。

【００５７】さらに、稀薄燃料使用時には、高圧縮比に
起因するノッキングの発生を回避するために、スワー
ル、タンブルなどを用いて混合気に乱れを与えて燃焼速
度を速くしているが、外側電極２１の位置合せによっ
て、外側電極２１の向きが混合気の流れを妨げない向き
に調整されるので、外側電極２１による混合気の流れを
妨げることが回避され、着火性の向上、燃焼のさらなる
正常化を図ることができる。

【００５８】なお、本実施の形態では、エンジン回転数
ＮＥに応じて放電ギャップの位置を制御しているが、他
のパラメータ、例えば吸気管内の絶対圧ＰＢＡ、吸気温
ＴＡ、エンジン水温（冷却水温）ＴＷ、スロットル開度
ＴＨなどに応じて放電ギャップの位置を制御することも
できる。

【００５９】（実施の第２形態）次に、本発明の実施の
第２形態について図７および図８を参照しながら説明す
る。図７は本発明の実施の第２形態に係る点火プラグの
構成を示す縦断面図、図８は図７の点火プラグの外側電
極の移動状態を示す図である。

【００６０】本実施の形態は、エンジン回転数ＮＥに応
じて中心電極２０を可動することによって放電ギャップ
δの位置を変更可能に構成されている第１形態と異な
り、エンジン回転数ＮＥに応じて外側電極を可動するこ
とによって放電ギャップδの位置を変更可能に構成され
ている。

【００６１】点火プラグ２は、図７に示すように、シリ
ンダヘッド１００に取り付け固定されるハウジングを構
成する鋼製の主体金具４０を備える。

【００６２】主体金具４０は、ほぼ中空円筒形状の部材
からなる大径部４０ａと、その一端に一体的にかつ同軸
上に連なるほぼ中空円筒形状の部材からなる中径部４０
ｂと、その一端に一体的にかつ同軸上に連なるほぼ中空
円筒形状の部材からなる小径部４０ｃとからなる。大径
部４０ａの開口端部内周面にはねじ部４０ｆが形成され
ている。中径部４０ｂの外周には、締め込み用リブ４０
ｅが一体的に形成され、小径部４０ｃの外周には、シリ
ンダヘッド１００のねじ穴１００ａに螺合するねじ部４
０ｄが形成されている。中径部４０ｂの段部とシリンダ
ヘッド１００との間にはガスケット１３が介在し、ガス
ケット１３によって主体金具４０の中径部４０ｂとシリ
ンダヘッド１００との突合せ面における気密性が確保さ
れている。

【００６３】主体金具４０には、主体金具４０内を同軸
に伸びる棒状の絶縁体４１が主体金具４０の軸線周りに
回転可能に支持されている。絶縁体４１の一端は、大径
部４０ａから上方に向けて突出し、絶縁体４１の側部に
は、大径部４０ａの中径部４０ｂとの境界近傍位置から
中径部４０ｂの小径部４０ｃとの境界近傍位置まで絶縁
体４１の軸線方向に伸びる溝４１ａが形成されている。

【００６４】絶縁体４１の一端にはターミナルナット１
７が取り付けられている。ターミナルナット１７には電
極部材１８が連結され、電極部材１８は絶縁体４１内部
を経て伸びる棒状部材からなる。電極部材１８の一端は
ターミナルナット１７内に差し込まれ、電気的に接続さ
れている。電極部材１８の他端は小径円柱状に形成さ
れ、絶縁体４１の他端から外部に僅かに突出する。この
絶縁体４１の他端から突出する電極部材１８の部分が中
心電極２０（中心電極）を構成する。

【００６５】主体金具４０の大径部４０ａには、プラン
ジャ４２が絶縁体４１の軸線方向に移動可能に収容され
ている。プランジャ４２は、絶縁体４１を挿通するリン
グ部４２ａと、リング部４２ａの内周に一体的に連結さ
れ、絶縁体４１の溝４１ａ内および小径部４０ｄを経て
燃焼室内に向けて伸びる棒状部材４２ｂとから構成され
ている。この棒状部材４２ｂの先端はほぼ半円弧状に折
り曲げられ、外側電極２１を構成する。

【００６６】プランジャ４２は、鉄心部４３と共働して
外側電極２１を可動させるためのアクチュエータ５０を
構成する。鉄心部４３にはコイル２５が巻かれているコ
イルボビン２６が組み込まれている。コイル２５には供
給線２７を介して電力が供給され、供給線２７は鉄心部
４３を経て外部に引き出されている。鉄心部４３は、コ
イル２５に電力が供給されると、プランジャ４２を電極
部材１８の軸線方向に沿って移動させるための励磁力を
発生する。鉄心部４３には、絶縁体４１の挿通孔４３ａ
が形成され、挿通孔４３ａの内周面にはねじ部４３ｂが
形成されている。鉄心部４３は、プランジャ４２の外周
側に配置されているリング状の台座４４と大径部４０ａ
の開口端のねじ部４０ｆにねじ込まれている固定リング
４５とによって大径部４０ａ内に固定されてる。ねじ部
４０ｆと鉄心部４３との間における気密性は圧縮リング
４９によって確保されている。

【００６７】プランジャ４２と鉄心部４３との間には、
絶縁体４１を挿通するリターンスプリング４６が介在
し、プランジャ４２は鉄心部４３が発生する励磁力によ
ってリターンスプリング４６のばね力に抗しながら外側
電極２１を引き込む方向に移動され、その移動量はエン
ジン回転数ＮＥに応じて決定される。このプランジャ４
２の移動に伴い外側電極２１の位置が中心電極２０に対
し変化するとともに、放電ギャップδが変更され、放電
火花の発生位置が変化する。

【００６８】鉄心部４３と絶縁体４１とは、固定ナット
４７によって固定される。具体的には、固定ナット４７
の外周面に形成されたねじ部が大径部４０ａのねじ部４
０ｆに螺合され、この螺合に伴い固定ナット４７が絶縁
体の張出部を押さえ付けることにより、鉄心部４３と絶
縁体４１との固定が行われている。鉄心部４３の挿通孔
４３ａには圧縮リング４８が挿入され、圧縮リング４８
によって鉄心部４３と絶縁体４１との間における気密性
が確保されている。

【００６９】次に、点火プラグ２のエンジンへの取付手
順について図７を参照しながら説明する。

【００７０】まず、鉄心部４３と絶縁体４１とを固定ナ
ット４７で仮固定した点火プラグ２が準備される。

【００７１】次いで、主体金具４０の締め込み用リブ４
０ｅをスパナなどの工具で回転させることによって、主
体金具４０のねじ部４０ｄがシリンダヘッド１００のね
じ穴１００ａにねじ込まれ、主体金具４０がシリンダヘ
ッド１００に固定される。

【００７２】主体金具４０とシリンダヘッド１００との
固定後、固定ナット４７が緩められ、絶縁体４１がその
軸線周りに角度的に回転される。この絶縁体４１の回転
によって、絶縁体４１はそれに予め設けられている指標
とシリンダヘッド１００表面に設けられている指標とが
合致するように位置決めされる。

【００７３】この位置決めによって外側電極２１は、そ
の先端が燃焼室内における所定の方向に向くように配置
される。この外側電極２１の燃焼室内における位置合せ
は、シリンダヘッド１００に複数の指標位置を識別可能
に設けることによって任意に設定可能になる。

【００７４】外側電極２１の位置合せが行われると、固
定ナット４７が締められ、絶縁体４１と鉄心部４３とが
固定され、点火プラグ２の取付は終了する。

【００７５】次に、点火プラグ２の外側電極２１に移動
動作について図８を参照しながら説明する。

【００７６】エンジン停止状態における点火プラグ１の
外側電極２１の位置は、図７に示す初期位置にある。こ
の初期位置では、図８（ｃ）に示すように、ピストンの
基準位置（例えば、上死点）と中心電極２０との間の間
隔をＬとすると、ピストンの基準位置から外側電極２１
までの間隔はＬ３になる。

【００７７】次に、エンジンが始動されると、エンジン
回転数ＮＥに応じてプランジャ４２がアクチュエータ５
０によって可動される、すなわち外側電極２１がその引
き込み方向に移動される。始動時では、図８（ａ）に示
すように、ピストンの基準位置との間隔がＬ１になるよ
うに外側電極２１がアクチュエータ５０によって可動さ
れ、エンジン回転数ＮＥが高くなるに従い外側電極２１
の位置は、図８（ａ），（ｂ）に示すように、ピストン
基準面から離れる。

【００７８】この外側電極２１の移動に伴い放電ギャッ
プδの位置は、エンジン回転数ＮＥが高くなるに従いピ
ストン基準面から離れる。

【００７９】このように、外側電極２１を中心電極２０
に対し移動させることによって、実施の第１形態と同じ
ように、エンジン回転数ＮＥに応じて放電ギャップδの
位置が制御されるので、超稀薄燃料使用による排気清浄
化、燃費向上を実現させることができる。

【００８０】また、外側電極２１の位置合せによって、
実施の第１形態と同じように、外側電極２１による混合
気の流れを妨げることが回避され、着火性の向上、燃焼
のさらなる正常化を図ることができる。

【００８１】（実施の第３形態）次に、本発明の実施の
第３形態について図９および図１０を参照しながら説明
する。図９は本発明の実施の第３形態に係る点火プラグ
の構成を示す縦断面図、図１０は図９の点火プラグの電
極の移動状態を示す図である。

【００８２】本実施の形態は、エンジン回転数ＮＥに応
じて中心電極２０を可動することによって放電ギャップ
δの位置を変更可能に構成されている第１形態と異な
り、放電ギャップδを一定の値に保持しながらエンジン
回転数ＮＥに応じて中心電極および外側電極を可動する
ことによって放電ギャップδの位置を変更可能に構成さ
れている。

【００８３】点火プラグ３は、図９に示すように、シリ
ンダヘッド１００に取り付け固定されるハウジング６０
を備える。ハウジング６０は、シリンダヘッド１００に
取り付けられる鋼製の主体金具６１と、それに連結固定
される鋼製のポッティング部６２とを有する。

【００８４】主体金具６１は、ほぼ中空円筒形状の部材
からなる。主体金具６１の一端には突出する小径部が設
けられ、その外周には、シリンダヘッド１００のねじ穴
１００ａに螺合するねじ部６１ａが形成されている。主
体金具６１の他端外周には、締め込み用リブ６１ｂとね
じ部６１ｃとが形成されている。主体金具６１の一端と
シリンダヘッド１００との間にはガスケット１３が介在
し、ガスケット１３によって主体金具６１とシリンダヘ
ッド１００との間における気密性が確保されている。

【００８５】ポッティング部６２は、ほぼ中空円筒形状
の部材からなる。ポッティング部１２の一端外周には、
外方に向けて張り出している張出部１２ａが形成され、
その他端開口にはカバー部材１２ｂがねじ込まれてい
る。

【００８６】ポッティング部１２内には、２つの絶縁体
６３，６４が収容されている。各絶縁体６３，６４はポ
ッティング部１２にそれぞれ支持固定されている。

【００８７】絶縁体６３にはターミナルナット１７が固
定され、そのターミナルナット１７の先端はカバー部材
６２ｂを経て外部に突出している。

【００８８】ターミナルナット１７の後端には、可動鉄
心６５が連結され、可動鉄心６５は各絶縁体６３，６４
の内部空間を経て伸びる円柱状部材からなる。可動鉄心
６５の一端６５ａはその軸線方向に沿って移動可能なよ
うにターミナルナット１７の後端に差し込まれ、その一
端６５ａ近傍には、台座部６５ｂが形成されている。台
座部６５ｂとターミナルナット１７との間には電気接続
用スプリング２２ａが配置され、このスプリング２２ａ
によってターミナルナット１７と可動鉄心６５との間の
電気的接続が確保されている。

【００８９】これに対し、可動鉄心６５の他端にはそれ
と同軸上に伸びる鋼製の第１の連結部材６６の一端が連
結され、その他端はポッティング部６２から主体金具６
１内に突出する。第１の連結部材６６の他端には、それ
と同軸上に伸びる鋼製の第２の連結部材６７の一端が連
結されている。

【００９０】第２の連結部材６７の他端には電極部材６
８の一端が連結され、電極部材６８は第２の連結部材６
７と同軸上に伸びる棒状部材からなる。電極部材６８
は、その他端が外部に突出するように絶縁体６９で覆わ
れ、この絶縁体６９から突出する電極部材６８の部分が
中心電極２０を構成する。

【００９１】絶縁体６９にはガイド部材７０が取り付け
られ、ガイド部材７０は主体金具６１内にその軸線方向
に移動可能に挿入されている。ガイド部材７０は、主体
金具６１内径寸法よりわずかに小さい円筒部７０ａと、
その円筒部７０ａからシリンダヘッド１００に向けて伸
びる小径円筒部７０ｂと、その小径円筒部７０ｂに一体
的に形成され、燃焼室内に突出するＬ字形状の外側電極
７０ｃとから構成される。外側電極７０ｃと中心電極２
０とは、放電火花を飛ばすための放電ギャップδの間隔
で離隔されている。

【００９２】円筒部７０ａの外周面にはシールリング７
１が嵌め込まれ、シールリング７１によって円筒部７０
ａの外周面と主体金具６１内周面との間における気密性
が確保されている。円筒部７０ａと主体金具６１の底面
との間にはリターンスプリング７１が配置され、リター
ンスプリング７１のばね力によって円筒部７０ａはポッ
ティング部６２に向けて付勢されている。

【００９３】中心電極２０と外側電極７０ｃとは、燃焼
室内における放電火花の発生位置が変化するように、放
電ギャップδを一定値に保持しながらエンジン回転数Ｎ
Ｅに応じて移動される。この中心電極２１の移動と外側
電極７０ｃの移動とは連動して行われ、その移動はアク
チュエータ７２によって行われる。アクチュエータ７２
は、可動鉄心６５を電極部材６８の軸線方向に沿って移
動させるための励磁力を発生する鉄心部７３を有し、鉄
心部７３にはコイル２５が巻かれているコイルボビン２
６が組み込まれている。コイル２５には供給線２７を介
して電力が供給され、供給線２７は絶縁体６３およびカ
バー部材６２ｂを経て外部に引き出されている。鉄心部
７３は、絶縁体６３と絶縁体６４とで形成される収容空
間内に配置されている。

【００９４】可動鉄心６５は鉄心部７３が発生する励磁
力によってリターンスプリング７１のばね力に抗しなが
ら中心電極２０および外側電極７０ｃを突き出す方向に
移動され、その移動量はエンジン回転数ＮＥに応じて決
定される。この可動鉄心６５の移動に伴い絶縁体６９が
ガイド部材７０とともに移動され、この移動によって放
電ギャップδを一定値に保持しながら中心電極２０およ
び外側電極７０ｃの位置が変化し、放電ギャップδの位
置が変化する。すなわちエンジン回転数ＮＥに応じて放
電火花の発生位置が変化する。

【００９５】ポッティング部６２と主体金具６１とは互
いに突き合わされた状態で固定ナット７４により連結固
定されている。具体的には、固定ナット７４の内周面に
形成されたねじ部が主体金具６１のねじ部６１ｃに螺合
され、この螺合に伴い固定ナット７４がポッティング部
６２の張出部６２ａを押さえ付けることにより、ポッテ
ィング部６２と主体金具６１との連結固定が行われてい
る。ポッティング部６２と主体金具６１との突合せ面に
は圧縮リング３０が介在し、圧縮リング３０によってポ
ッティング部６２と主体金具６１との間の気密性が確保
されている。

【００９６】次に、点火プラグ３のエンジンへの取付手
順について説明する。

【００９７】まず、ポッティング部６２および主体金具
６１を固定ナット７４で仮固定した点火プラグ３が準備
される。

【００９８】次いで、主体金具６１の締め込み用リブ６
１ｂをスパナなどの工具で回転させることによって、主
体金具６１のねじ部６１ａがシリンダヘッド１００のね
じ穴１００ａにねじ込まれ、主体金具６１がシリンダヘ
ッド１００に固定される。

【００９９】主体金具６１とシリンダヘッド１００との
固定後、固定ナット７４が緩められ、ポッティング部６
２が主体金具１１の軸線周りに角度的に回転される。こ
のポッティング部６２の回転によって、絶縁体６９とと
もにガイド部材７０が回転され、ガイド部材７０の回転
に伴い外が電極７０ｃの向きは変化する。ポッティング
部６２はそれに予め設けられている指標とシリンダヘッ
ド１００表面に設けられている指標とが合致するように
位置決めされる。

【０１００】この位置決めによって外側電極７０ｃは、
その先端が燃焼室内における所定の方向に向くように配
置される。この外側電極７０ｃの燃焼室内における位置
合わせは、シリンダヘッド１００に複数の指標位置を識
別可能に設けることによって任意に設定可能になる。

【０１０１】外側電極７０ｃの位置合せが行われると、
固定ナット７４が締められ、ポッティング部６２と主体
金具６１とが固定されると、点火プラグ３の取付は終了
する。

【０１０２】次に、点火プラグ３の中心電極２０および
外側電極７０ｃに移動動作について図１０を参照しなが
ら説明する。

【０１０３】エンジン停止状態における点火プラグ３の
中心電極２０および外側電極７０ｃの位置は、図９に示
す初期位置にある。この初期位置では、図１０（ａ）に
示すように、ピストンの基準位置（例えば、上死点）と
外側電極７０ｃとの間の間隔をＬとすると、ピストンの
基準位置から中心電極２０までの間隔はＬ１になる。

【０１０４】次に、エンジンが始動されると、エンジン
回転数ＮＥに応じて中心電極２０とともに外側電極７０
ｃがアクチュエータ７２によって可動される。始動時で
は、図１０（ｃ）に示すように、中心電極２０とピスト
ンの基準位置との間隔がＬ３になるように中心電極２０
および外側電極７０ｃがアクチュエータ７２によって可
動され、エンジン回転数ＮＥが高くなるに従い中心電極
２０および外側電極７０ｃの位置は、図１０（ａ），
（ｂ）に示すように、ピストン基準面から離れる。な
お、中心電極２０および外側電極７０ｃの移動に伴う放
電ギャップδの値の変化はない。

【０１０５】この中心電極２０および外側電極７０ｃの
移動に伴い放電ギャップδの位置は、エンジン回転数Ｎ
Ｅが高くなるに従いピストン基準面から離れる。

【０１０６】このように、外側電極７０ｃおよび中心電
極２０を連動して移動させることによって、実施の第１
形態と同じように、エンジン回転数ＮＥに応じて放電ギ
ャップδの位置が制御されるので、超稀薄燃料使用によ
る排気清浄化、燃費向上を実現させることができる。

【０１０７】また、外側電極７０ｃの位置合せによっ
て、実施の第１形態と同じように、外側電極７０ｃによ
る混合気の流れを妨げることが回避され、着火性の向
上、燃焼のさらなる正常化を図ることができる。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の点
火プラグによれば、燃焼室内における放電火花の発生位
置が変化するように、機関パラメータに応じて中心電極
と外側電極との内の少なくとも一方の位置を変更可能に
構成したので、超稀薄燃料使用による排気清浄化、燃費
向上を実現させることができる。

【０１０９】請求項２記載の点火プラグによれば、機関
パラメータに応じて、中心電極と外側電極との内の少な
くとも一方の電極をその位置が変更される方向へ駆動す
る駆動手段を設けたので、少なくとも一方の電極を駆動
することによって、燃焼室内における放電火花の発生位
置を変化させることができ、機関パラメータに応じた放
電火花の発生位置を変更する制御を容易に行うことがで
きる。

【０１１０】請求項３記載の点火プラグによれば、外側
電極が固定され、駆動手段で中心電極の位置が外側電極
の位置に対し相対的に変化する方向に中心電極を駆動す
るので、中心電極を駆動することによって、燃焼室内に
おける放電火花の発生位置が変化し、機関パラメータに
応じた放電火花の発生位置の変更を容易に行うことがで
きる。

【０１１１】請求項４記載の点火プラグによれば、中心
電極が固定され、駆動手段で外側電極の位置が中心電極
の位置に対し相対的に変化する方向に外側電極を駆動す
るので、外側電極を駆動することによって、燃焼室内に
おける放電火花の発生位置が変化し、機関パラメータに
応じた放電火花の発生位置の変更を容易に行うことがで
きる。

【０１１２】請求項５記載の点火プラグによれば、駆動
手段で、中心電極と外側電極との間の間隔を一定に保持
しながら中心電極および外側電極の位置が変化する方向
に中心電極および外側電極を駆動するので、中心電極お
よび外側電極を駆動することによって、燃焼室内におけ
る放電火花の発生位置が変化し、機関パラメータに応じ
た放電火花の発生位置の変更を容易に行うことができ
る。

【０１１３】請求項６記載の点火プラグによれば、駆動
手段にソレノイドからなる駆動源を設けたので、駆動手
段の構成を簡素化することができるとともに、駆動手段
に対する制御を簡単化することができる。

【０１１４】請求項７記載の点火プラグによれば、機関
パラメータに機関回転数を含むので、機関回転数に応じ
て放電火花の発生位置を変更することによって、火炎伝
搬の距離を均一にすることができ、正常な燃焼状態を得
ることができる。

【０１１５】請求項８記載の点火プラグによれば、中心
電極および外側電極が設けられているプラグ本体と、機
関に取り付け固定されるるとともに、プラグ本体を中心
電極および外側電極が燃焼室内に突出するようにかつ外
側電極の軸線周りに角度的に回転可能に支持する固定部
材と、プラグ本体を所定回転角度位置に止定しながらプ
ラグ本体と固定部材との連結固定を行う連結部材とを設
けたので、稀薄燃料使用時にスワール、タンブルなどを
用いて混合気に乱れを与えて燃焼速度を速くしている場
合、外側電極の向きが混合気の流れを妨げない向きにな
るようにプラグ本体を所定回転角度位置に止定すること
ができ、着火性の向上、燃焼のさらなる正常化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態に係る点火プラグの構
成を示す縦断面図である。

【図２】図１の点火プラグ１を用いているエンジンの点
火系統の構成を示すブロック図

【図３】図２の電流制御回路および駆動回路を示す回路
図である。

【図４】図１の点火プラグの外側電極の位置合せ状態を
示す図である。

【図５】図１の点火プラグの中心電極２０の移動状態を
示す図である。

【図６】図１の点火プラグの放電ギャップの移動位置と
エンジン回転数ＮＥとの関係を示すテーブルである。

【図７】本発明の実施の第２形態に係る点火プラグの構
成を示す縦断面図である。

【図８】図７の点火プラグの外側電極の移動状態を示す
図である。

【図９】本発明の実施の第３形態に係る点火プラグの構
成を示す縦断面図である。

【図１０】図９の点火プラグの電極の移動状態を示す図
である。

【符号の説明】

１，２，３ 点火プラグ １０、６０ ハウジング １１，４０，６１ 主体金具 １２，６２ ポッティング部 １７ ターミナルナット ２０ 中心電極 ２１，７０ｃ 外側電極 ２２，５０ アクチュエータ（駆動手段） ２３ 可動部 ２４，４３，７３ 鉄心部 ２５ コイル ２６ コイルボビン ２８，４６，７１ リターンスプリング ２９，４７，７４ 固定ナット ４２ プランジャ ６５ 可動鉄心 １００ シリンダヘッド １０１ 燃焼室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田島 亘 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃焼室内に突出する中心電極
   と外側電極との間で放電火花を発生させることによって
   混合気を点火する点火プラグにおいて、前記燃焼室内に
   おける放電火花の発生位置が変化するように、前記機関
   パラメータに応じて前記中心電極と外側電極との内の少
   なくとも一方の位置を変更可能に構成したことを特徴と
   する点火プラグ。
2. 【請求項２】 前記機関パラメータに応じて、前記中心
   電極と外側電極との内の少なくとも一方の電極をその位
   置が変更される方向へ駆動する駆動手段を設けたことを
   特徴とする請求項１記載の点火プラグ。
3. 【請求項３】 前記外側電極は固定され、前記駆動手段
   は前記中心電極の位置が前記外側電極の位置に対し相対
   的に変化する方向に前記中心電極を駆動することを特徴
   とする請求項２記載の点火プラグ。
4. 【請求項４】 前記中心電極は固定され、前記駆動手段
   は前記外側電極の位置が前記中心電極の位置に対し相対
   的に変化する方向に前記外側電極を駆動することを特徴
   とする請求項２記載の点火プラグ。
5. 【請求項５】 前記駆動手段は、前記中心電極と外側電
   極との間の間隔を一定に保持しながら前記中心電極およ
   び外側電極の位置が変化する方向に前記中心電極および
   外側電極を駆動することを特徴とする請求項２記載の点
   火プラグ。
6. 【請求項６】 前記駆動手段は、ソレノイドからなる駆
   動源を有することを特徴とする請求項２乃至５の内のい
   ずれか１つに記載の点火プラグ。
7. 【請求項７】 前記機関パラメータは前記機関回転数を
   含むことを特徴とする請求項１乃至６の内のいずれか１
   つに記載の点火プラグ。
8. 【請求項８】 前記中心電極および前記外側電極が設け
   られているプラグ本体と、前記機関に取り付け固定され
   るるとともに、前記プラグ本体を前記中心電極および前
   記外側電極が前記燃焼室内に突出するようにかつ前記外
   側電極の軸線周りに角度的に回転可能に支持する固定部
   材と、前記プラグ本体を所定回転角度位置に止定しなが
   ら前記プラグ本体と前記固定部材との連結固定を行う連
   結部材とを備えることを特徴とする請求項１乃至７の内
   のいずれか１つに記載の点火プラグ。