WO2016129625A1

WO2016129625A1 - 内燃機関用のスパークプラグ

Info

Publication number: WO2016129625A1
Application number: PCT/JP2016/053906
Authority: WO
Inventors: 健二服部; 柴田　正道; 俊哉中村; 泰臣今中; 鈴木　博文; 洋志荒木; 智行渡辺; 晋長谷
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2015-02-12
Filing date: 2016-02-10
Publication date: 2016-08-18
Also published as: DE112016000742T5; DE112016000742B4

Abstract

　スパークプラグ１は、筒状のハウジング２、筒状の絶縁碍子３、中心電極４、端子金具７、接地電極５、及びレジスタ６を有する。絶縁碍子３は、ハウジング２の内側に保持される。中心電極４は、先端部を突出させ、絶縁碍子３の内側に保持される。端子金具７は、基端部を突出させ、絶縁碍子３の内側に保持される。接地電極５は、中心電極４との間に火花放電ギャップＧを形成する。レジスタ６は、中心電極４と端子金具７との間において、絶縁碍子３の内側に配置され、カーボンを含有する。そして、レジスタ６は、スパークプラグ１の軸方向Ｘにおいて、先端側に位置する第１領域６１が、基端側に位置する第２領域６２に比べて、カーボン含有率が高い。

Description

内燃機関用のスパークプラグ

　本開示は、レジスタを有する内燃機関用のスパークプラグに関する。

　スパークプラグは、混合気に着火するための着火手段として、車両等の内燃機関の燃焼室に導入される。スパークプラグは、筒状のハウジングと、ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子と、を有する。さらに、スパークプラグは、先端部が突出するように絶縁碍子の内側に保持された中心電極と、中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極と、を有する。

　上記構成のスパークプラグでは、火花放電ギャップに生じる火花放電に伴って電波雑音が発生し、周辺機器に悪影響を及ぼすおそれがある。この電波雑音を抑制するために、中心電極の基端側には、レジスタが配置されている。

　特許文献１には、電波雑音を抑制するために、スパークプラグが備えるレジスタとして、次のようなレジスタが開示されている。特許文献１には、スパークプラグの軸方向における中央よりも先端側の領域（先端側領域）の抵抗値を、軸方向における中央よりも基端側の領域（基端側領域）に比べて高い値としたレジスタが開示されている。軸方向におけるレジスタの抵抗率の調整は、レジスタが含有するカーボンの量を、軸方向において適宜調整することにより行うことができる。すなわち、特許文献１に記載のスパークプラグにおけるレジスタは、先端側領域のカーボン含有率が、基端側領域よりも低くなっている。

特開２０１２－１２９１３２号公報

　しかしながら、例えば過給エンジンや高圧縮比エンジン等の燃焼室に、レジスタを備えるスパークプラグを導入した場合には、燃焼室の内圧が高くなることに伴い、レジスタの先端側に充填されたガラスシールから、レジスタに酸素が供給されるという現象が懸念される。この場合には、レジスタの先端部付近に含有したカーボンが酸化して、抵抗値が上昇するおそれがある。しかも、燃焼室（放電部）に近いレジスタの先端側領域は、高温となりやすいため、カーボンの酸化が生じやすい。そして、レジスタの抵抗値が上昇した場合には、内燃機関の失火につながるおそれがある。
　また、燃焼室の内圧が上昇することにより、スパークプラグの要求電圧が上昇し、容量放電電流が大きくなりやすい。その結果、レジスタにおける発熱が大きくなりやすく、レジスタ寿命の低下が懸念される。

　ただし、レジスタの先端部分にカーボンが充分に存在する場合には、上記のようなカーボンの酸化が生じたとしても、スパークプラグが機能する上で問題となるほどの、レジスタの抵抗値の上昇は生じにくい。

　ところが、レジスタ全体のカーボン含有率は、レジスタの雑音防止性能を確保するという観点で設計される。そのうえで、特許文献１に記載のスパークプラグのように、レジスタの先端側領域のカーボン含有率が、基端側領域よりも低い場合には、上記のようなカーボンの酸化に伴って、レジスタの抵抗値が上昇することが懸念される。

　本開示は、電波雑音の抑制性能を確保し、且つ、レジスタの電気抵抗値の上昇を抑制できる内燃機関用のスパークプラグを提供することを目的とする。

　本開示における内燃機関用のスパークプラグの一態様は、
　筒状のハウジングと、
　該ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子と、
　先端部が突出するように、上記絶縁碍子の内側に保持された中心電極と、
　基端部が突出するように、上記絶縁碍子の内側に保持された端子金具と、
　上記中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極と、
　上記中心電極と上記端子金具との間において、上記絶縁碍子の内側に配置された、カーボンを含有するレジスタと、を有し、
　該レジスタは、当該スパークプラグの軸方向において、中央よりも先端側に位置する第１領域が、中央よりも基端側に位置する第２領域に比べて、カーボン含有率が高い。

　上記内燃機関用のスパークプラグが有するレジスタは、先端側の第１領域が、基端側の第２領域よりも、カーボン含有率が高い。これにより、本開示のスパークプラグでは、レジスタにおける抵抗値の経時的な上昇を抑制することができる。すなわち、本開示のスパークプラグでは、酸化が生じやすい先端側の第１領域におけるカーボン含有率を高くすることにより、カーボンの酸化によるレジスタにおける抵抗値の上昇を抑制することができる。

　一方、本開示のスパークプラグでは、基端側の第２領域におけるカーボン含有率を低くすることにより、第２領域における抵抗値を大きくし、レジスタ全体の抵抗値を適切な値に調整することができる。それゆえ、本開示のスパークプラグでは、火花放電に伴って発生する電波雑音を充分に抑制することができる。

　このように、本開示によれば、電波雑音の抑制性能を確保し、且つ、レジスタの電気抵抗値の上昇を抑制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。

図１は、実施例１における、内燃機関用のスパークプラグの断面図である。図２は、第１領域における、カーボン含有率と抵抗値との関係を示す図である。図３は、実験例１における、試験時間と抵抗値上昇率との関係を示す図である。図４は、実施例２における、内燃機関用のスパークプラグの断面図である。図５は、図１におけるレジスタ周辺の拡大図である。図６は、実験例３における、各試料の、カーボン含有率Ｃ１，Ｃ２の値と、レジスタ寿命の評価との関係を示す図である。

　本開示における内燃機関用のスパークプラグは、例えば、自動車やコージェネレーション等の内燃機関に用いることができる。
　以下に、本開示における内燃機関用のスパークプラグの実施例について、図面を参照し説明する。なお、以降の説明では、スパークプラグの軸方向において、スパークプラグが内燃機関の燃焼室に挿入される側を先端側とし、その反対側を基端側として説明する。

　本実施例に係る内燃機関用のスパークプラグの構成の一例について、図１を用いて説明する。
　図１に示すように、本実施例に係る内燃機関用のスパークプラグ１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、端子金具７と、接地電極５と、レジスタ６とを有する。絶縁碍子３は、ハウジング２の内側に保持されている。中心電極４は、先端部が突出するように、絶縁碍子３の内側に保持されている。端子金具７は、基端部が突出するように、絶縁碍子３の内側に保持されている。接地電極５は、中心電極４との間に火花放電ギャップＧを形成する。レジスタ６は、中心電極４と端子金具７との間において、絶縁碍子３の内側に配置され、カーボンを含有する。レジスタ６は、軸方向Ｘにおける中央よりも先端側の第１領域６１が、軸方向Ｘにおける中央よりも基端側の第２領域６２に比べて、カーボン含有率が高い。本実施例では、例えば、第１領域６１のカーボン含有率（重量％）を、１．７～１．９重量％の範囲とすることができる。また、本実施例では、第２領域６２のカーボン含有率（重量％）を、１．１～１．３重量％の範囲とすることができる。

　絶縁碍子３は、アルミナ等の電気絶縁体からなる。絶縁碍子３は、Ｆｅ基合金等からなる金属製のハウジング２の内側に保持されている。絶縁碍子３には、軸方向Ｘにおいて、外径が互いに異なる複数の領域が存在し、各領域の間に外周段部３２が形成されている。また、ハウジング２には、軸方向Ｘにおいて、内径が互いに異なる複数の領域が存在し、各領域の間に内周段部２１が形成されている。絶縁碍子３は、外周段部３２が、ハウジング２の内周段部２１に軸方向Ｘから支承され、ハウジング２に保持されている。ハウジング２は、スパークプラグ１を内燃機関に取り付けるための取付ネジ部２２を有し、取付ネジ部２２の先端側が、内燃機関の燃焼室内に挿入される。ハウジング２は、当該ハウジング２の一部（接合部）をかしめることにより、内側に保持する絶縁碍子３を機械的に固定する。

　中心電極４は、Ｎｉ基合金等の金属材料からなる円柱状の部材であり、中心電極４の内部には、Ｃｕ等の熱伝導性に優れた金属材料が配されている。中心電極４は、絶縁碍子３の内側に保持されている。絶縁碍子３には、軸方向Ｘにおいて、内径が互いに異なる複数の領域が存在し、各領域の間に内周段部３１が形成されている。また、中心電極４には、外径が互いに異なる複数の領域が存在し、各領域の間に外周段部４２が形成されている。中心電極４は、外周段部４２が、軸方向Ｘから絶縁碍子３の内周段部３１に支承され、絶縁碍子３に保持されている。中心電極４の先端は、絶縁碍子３の先端側から露出して突出している。

　ハウジング２の先端側には、接地電極５が配置されている。接地電極５は、軸方向Ｘに直交する方向において、プラグ中心軸に向かうように真っ直ぐ延びている。そして、接地電極５は、軸方向Ｘにおいて、中心電極４の先端と対向するように配置されている。これにより、中心電極４と接地電極５との間には、火花放電ギャップＧが形成される。

　絶縁碍子３の内側には、中心電極４の基端側から、ガラスシール１１を介してレジスタ６が配置されている。ガラスシール１１は、ガラスに銅粉（Ｃｕ）を混入し生成した銅ガラスからなる。

　レジスタ６は、カーボン粉末を混合したガラスを主成分とする粉末状の抵抗材を、加熱炉内で焼結させて形成した円柱状の部材である。そして、レジスタ６では、第１領域６１のカーボン含有率が、第２領域よりも高くなるように形成されている。

　レジスタ６は、カーボン含有率が一様である一様部位８を、軸方向Ｘにおいて、少なくとも２つ有している。そのうち、少なくとも１つの一様部位８は、レジスタ６の先端側に配置された先端側部位８１である。先端側部位８１のカーボン含有率は、レジスタ６の基端側に配置された基端側部位８２を含む他の一様部位８のカーボン含有率よりも高い。

　本実施例に係るレジスタ６は、先端側部位８１及び基端側部位８２の２つの一様部位８からなる。そして、本実施例に係るレジスタ６では、一方の一様部位８である先端側部位８１が第１領域６１に配置され、他方の一様部位８である基端側部位８２が第２領域６２に配置されている。つまり、本実施例に係るレジスタ６では、第１領域６１及び第２領域６２の各領域におけるカーボン含有率が一様となっている。そして、本実施例に係るレジスタ６では、軸方向Ｘにおいて、当該レジスタ６の中央に位置する、第１領域６１と第２領域６２との境界を挟んで、カーボン含有率が異なっている。これにより、本実施例に係るレジスタ６では、第２領域６２における電気抵抗率が、第１領域６１よりも高くなる。

　レジスタ６の基端側には、ガラスシール１１を介して、鉄合金等からなる金属製の端子金具７が配置されている。端子金具７は、金具本体７１及びターミナル７２を有している。金具本体７１は、筒状の絶縁碍子３の内部に挿通されて保持されている。ターミナル７２は、絶縁碍子３の基端側から露出するように、金具本体７１の基端側に配置されている。ターミナル７２は、点火コイル（図示略）と接続される。

　次に、本実施例に係るレジスタ６において、第１領域６１及び第２領域６２の各領域におけるカーボン含有率（重量％）の測定方法の一例について説明する。
　本測定方法では、まず、スパークプラグ１から、レジスタ６を取り出す。続いて、本測定方法では、取り出されたレジスタ６を、軸方向Ｘの中央の位置で切断し、第１領域６１と第２領域６２とを得る。そして、本測定方法では、得られた第１領域６１及び第２領域６２を、それぞれ粉砕し、各領域のカーボン含有率を測定器で測定する。なお、測定器としては、例えば、株式会社堀場製作所製の分析装置であるＥＭＩＡ（登録商標）を用いる。

　次に、本実施例に係るレジスタ６において、一様部位８が存在するか否かの確認方法の一例について説明する。また、一様部位８同士（先端側部位８１及び基端側部位８２）の境界位置の確認方法の一例について説明する。
　本確認方法では、まず、取り出されたレジスタ６を、軸方向Ｘに１０等分に切断し、１０個の試験片を作成する。続いて、本確認方法では、各試験片のカーボン含有率を、上記測定器で測定する。そして、本確認方法では、軸方向Ｘに隣接する試験片同士の測定値を比較する。その結果、同じ測定値となった複数の試験片は、同一の一様部位８の一部であることが分かる。このような結果から、本確認方法では、レジスタ６に一様部位８が存在するか否かを確認できる。

　また、上記方法による各試験片の試験結果が、次の通りであったとする。例えば、レジスタ６の先端側から順に３個（１番目から３番目まで）の各試験片のカーボン含有率は、いずれも２重量％であり、残り７個（４番目から１０番目まで）の各試験片のカーボン含有率は、いずれも１．５重量％であったとする。この場合には、レジスタ６の先端側から３番目の試験片と、４番目の試験片との間の位置が、一様部位８同士の境界位置であることが分かる。このような結果から、本確認方法では、レジスタ６に存在する一様部位８同士の境界位置を確認できる。

　また、上記方法による各試験片の試験結果が、次の通りであったとする。例えば、レジスタ６の先端側から順に３個の各試験片のカーボン含有率は、いずれも２重量％であり、先端側から４番目の試験片のカーボン含有率は１．７重量％であったとする。さらに、５番目から１０番目までの６個の各試験片のカーボン含有率は、いずれも１．５重量％であったとする。この場合には、１番目から３番目までの３個の試験片と、５個目から１０個目までの６個の試験片とは、異なる一様部位８の一部同士であることが分かる。よって、本試験結果の場合には、レジスタ６の先端側に隣接する試験片のカーボン含有率と異なる測定値となった試験片のうち、先端側に隣接する試験片に対して最も近い順番に位置する試験片に、一様部位８同士の境界が含まれていることが分かる。すなわち、本試験結果の場合には、１番目から３番目までの３個の各試験片のカーボン含有率と異なる測定値となった４番目及び５番目の試験片のうち、先端側に隣接する３個の試験片に対して最も近い順番に位置する４番目の試験片に、一様部位８同士の境界が含まれていることが分かる。

　次に、本実施例に係る内燃機関用のスパークプラグ１の製造方法の一例について説明する。
　本製造方法では、まず、筒状の絶縁碍子３の内部に、中心電極４を挿入し、中心電極４の先端の一部を、絶縁碍子３の先端側から突出させた状態で配置する。続いて、本製造方法では、絶縁碍子３の内側に、当該絶縁碍子３の基端側から、ガラスシール１１の材料粉末を充填し、充填したガラスシール１１の材料粉末を軸方向Ｘに加圧する。続いて、本製造方法では、ガラスシール１１の材料粉末の基端側に、レジスタ６の材料粉末を充填する。レジスタ６の材料粉末としては、例えば、カーボン粉末、ガラス粉末、ジルコニア粉末等がある。なお、レジスタ６の材料粉末としては、カーボン粉末の含有率が互いに異なる２種類の材料粉末（第１材料粉末及び第２材料粉末）を用意する。

　そして、本製造方法では、カーボン粉末の含有率が比較的高い第１材料粉末を、絶縁碍子３の内側に充填する。このとき充填するレジスタ６の第１材料粉末におけるカーボン粉末の含有率は、例えば、１．７～１．９重量％の範囲とする。続いて、本製造方法では、先に充填した第１材料粉末の基端側から、カーボン粉末の含有率が比較的低い第２材料粉末を、絶縁碍子３の内側に充填する。このとき充填するレジスタ６の第２材料粉末におけるカーボン粉末の含有率は、例えば、１．１～１．３重量％の範囲とする。

　その後、本製造方法では、充填したレジスタ６の材料粉末を軸方向Ｘに加圧する。続いて、本製造方法では、レジスタ６の材料粉末の基端側に、さらにガラスシール１１の材料粉末を充填する。続いて、本製造方法では、筒状の絶縁碍子３の内部に、金具本体７１側から端子金具７を挿入し、金具本体７１の挿入によって、ガラスシール１１の材料粉末を軸方向Ｘに加圧する。

　そして、本製造方法では、ガラスシール１１及びレジスタ６の各材料粉末が充填され、中心電極４及び端子金具７が挿入された絶縁碍子３を、加熱炉内（例えば電気炉内）で加熱する。これにより、本製造方法では、中心電極４、レジスタ６、ガラスシール１１、及び端子金具７が、内側に備えられた絶縁碍子３が得られる。また、本製造方法では、一様部位８である先端側部位８１が第１領域６１に備えられ、先端側部位８１よりもカーボン含有率が低い一様部位８である基端側部位８２が第１領域６１に備えられたレジスタ６が得られる。

　そして、本製造方法では、中心電極４、レジスタ６、ガラスシール１１、及び端子金具７が、内側に備えられた絶縁碍子３を、接地電極５を備えるハウジング２の内部に保持させる。これにより、本実施例に係る内燃機関用のスパークプラグ１が得られる。

　次に、本実施例に係る内燃機関用のスパークプラグ１の作用効果について説明する。
　本実施例に係る内燃機関用のスパークプラグ１が有するレジスタ６は、先端側の第１領域６１が、基端側の第２領域６２よりも、カーボン含有率が高い。これにより、本実施例に係るスパークプラグ１では、レジスタ６における抵抗値の経時的な上昇を抑制することができる。すなわち、本実施例に係るスパークプラグ１では、酸化が生じやすい先端側の第１領域６１におけるカーボン含有率を高くすることにより、カーボンの酸化によるレジスタ６の抵抗値の上昇を抑制することができる。

　図２には、本実施例に係るレジスタ６の第１領域６１における、カーボン含有率と抵抗値との関係が示されている。

　図２に示すように、レジスタ６では、第１領域６１におけるカーボン含有率が低いと、カーボン含有率の変化に伴う抵抗値の変化が大きくなりやすい。例えば、第１領域６１のカーボン含有率が、１．３重量％から１．１重量％に減少した場合、第１領域６１における抵抗値の上昇は大きい。これに対し、レジスタ６では、第１領域６１におけるカーボン含有率が高いと、カーボン含有率の変化に伴う抵抗値の変化が小さくなりやすい。例えば、第１領域６１のカーボン含有率が、１．９重量％から１．７重量％に減少しても、第１領域６１における抵抗値の上昇は小さい。

　つまり、本実施例に係るスパークプラグ１は、第１領域６１のカーボン含有率を高くすることにより、カーボンの酸化による第１領域６１における抵抗値の上昇を小さくすることができる。その結果、スパークプラグ１では、レジスタ６全体における抵抗値の経時的な上昇を抑制することができる。

　また、本実施例に係るスパークプラグ１は、第２領域６２のカーボン含有率を低くすることにより、第２領域６２における抵抗値を大きくすることができる。その結果、スパークプラグ１では、レジスタ６全体における抵抗値を適切な値に調整することができる。それゆえ、スパークプラグ１では、火花放電に伴って発生する電波雑音を充分に抑制することができる。

　また、本実施例に係るレジスタ６は、カーボン含有率が一様である一様部位８を、軸方向Ｘにおいて、少なくとも２つ有している。それゆえ、本実施例では、製造容易なスパークプラグ１を得ることができる。

　このように、本実施例によれば、電波雑音の抑制性能を確保し、且つ、レジスタ６の電気抵抗値の上昇を抑制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。

（実験例１）
　本実験例では、スパークプラグにおいて、レジスタ６全体におけるカーボン含有率を不変に保ち、且つ、レジスタ６における第１領域６１及び第２領域の各カーボン含有率を変更した。本実験例は、複数のスパークプラグにおいて、レジスタ６における第１領域及び第２領域の各カーボン含有率を、スパークプラグ同士で異なるように変更し、変更した各スパークプラグについて、電気抵抗値の変化率を評価した例である。

　具体的には、本実験例では、以下の３個のスパークプラグ（試料１～３）を用意した。試料１は、実施例１のレジスタ６を有するスパークプラグ１とした。すなわち、試料１は、第１領域６１が、第２領域６２よりも、カーボン含有率が高いレジスタ６を用いたスパークプラグ１である。試料２は、実施例１のスパークプラグ１と基本構成を同じくし、且つ、第１領域６１及び第２領域のカーボン含有率が等しいレジスタ６を用いたスパークプラグである。試料３は、実施例１のスパークプラグ１と基本構成を同じくし、且つ、第２領域６２が、第１領域６１よりも、カーボン含有率が高いレジスタ６を用いたスパークプラグである。

　本実験例では、３５０℃の加熱炉内において、上記３個のスパークプラグに対し、中心電極４と接地電極５との間に放電電圧２０±５ｋＶを印加し、周波数６０Ｈｚで放電を繰り返す放電試験を行った。そして、本実験例では、中心電極４と端子金具７との間における放電試験前後の電気抵抗値を測定し、放電試験前に対する放電試験後の電気抵抗値の上昇率（抵抗値上昇率）を算出した。各試料（試料１～３）における試験時間は、抵抗値上昇率が１００％を超えたことを確認するまでとした。なお、抵抗値上昇率Ｒ_cは、試験前の電気抵抗値Ｒ₀及び試験後の電気抵抗値Ｒ₁を用いた下記の式（１）に基づいて算出した。
　Ｒ_c＝１００×（Ｒ₁－Ｒ₀）／Ｒ₀・・・（１）

　本実験例における試験結果を図３に示す。図３において、横軸は、試験時間（単位：Ｈｒ）を表し、縦軸は、抵抗値上昇率Ｒ_c（単位：％）を表す。また、図３には、各試料（試料１～３）における試験時間と抵抗値上昇率Ｒ_cとの関係が、グラフとしてプロットされている。具体的には、試料１の結果については、円形のマークを線でつないだグラフＬ１により表されている。試料２の結果については、四角形のマークを線でつないだグラフＬ２により表されている。試料３の結果については、三角形のマークを線でつないだグラフＬ３により表されている。

　本実験例における試験結果について説明する。図３に示すように、本実験例からは、いずれの試料も、試験時間の経過に伴い、抵抗値上昇率Ｒ_cが徐々に高くなる傾向があることが分かる。また、本実験例からは、試料２，３と比較して、試料１は、試験時間の経過に伴う抵抗値上昇率Ｒ_cが抑制されていることが分かる。

　本実施例に係る内燃機関用のスパークプラグの構成の一例について図４を用いて説明する。図４に示すように、本実施例に係る内燃機関用のスパークプラグ１は、レジスタ６が、軸方向Ｘにおいて、少なくとも３つの一様部位８を有している。すなわち、本実施例に係るレジスタ６は、一様部位８の先端側に形成された先端側部位８１と、基端側に形成された基端側部位８２とを有する。さらに、レジスタ６は、先端側部位８１と基端側部位８２との間に形成された中間部位８３とを有している。本実施例では、先端側部位８１、中間部位８３、及び基端側部位８２の各部位における軸方向Ｘの長さを同じとしているが、これに限らない。

　先端側部位８１のカーボン含有率は、中間部位８３及び基端側部位８２の各カーボン含有率よりも高い。また、中間部位８３のカーボン含有率は、基端側部位８２のカーボン含有率よりも高い。そして、本実施例においても、レジスタ６は、軸方向Ｘにおいて、中央よりも先端側に位置する第１領域６１が、中央よりも基端側に位置する第２領域６２に比べて、カーボン含有率が高い。つまり、本実施例に係るレジスタ６では、先端側部位８１と中間部位８３の先端側の一部とを含む第１領域６１におけるカーボン含有率が、基端側部位８２と中間部位８３の基端側の一部とを含む第２領域６２よりも高い。これにより、本実施例に係るレジスタ６では、第２領域６２における電気抵抗率が、第１領域６１よりも高くなる。

　このように、本実施例に係るレジスタ６の第１領域６１は、カーボン含有率が互いに異なる先端側部位８１及び中間部位８３の先端側の一部（２つの一様部位８）を含む。また、第２領域６２は、カーボン含有率が互いに異なる基端側部位８２及び中間部位８３の基端側の一部（２つの一様部位８）を含む。

　その他の構成については、実施例１と同様である。なお、本実施例の説明において用いた符号のうち、実施例１の説明において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。よって、本実施例では、その説明を省略する。
　このように、本実施例においても、上記構成により、実施例１と同様の作用効果を有する。

　本実施例では、中間部位８３のカーボン含有率を、基端側部位８２のカーボン含有率よりも高くしたが、これに限らない。すなわち、レジスタ６の第１領域が、第２領域よりも、カーボン含有率が高ければよい。

（実験例２）
　本実験例について図５を用いて説明する。図５は、図１におけるレジスタ６周辺の拡大図である。図５に示すように、本実験例では、実施例１と同様に、２つの一様部位８を有するレジスタ６を備えたスパークプラグ１において、軸方向Ｘにおけるレジスタ６の全長Ｌ（単位：ｍｍ）に対する先端側部位８１の長さＬａ（単位：ｍｍ）の比（Ｌａ／Ｌ）を変更した。なお、以降の説明では、便宜上、軸方向Ｘにおけるレジスタ６の全長Ｌに対する先端側部位８１の長さＬａの比（Ｌａ／Ｌ）を「長さ比」という。本実験例は、長さ比（Ｌａ／Ｌ）の変更時におけるレジスタ寿命への影響を評価した例である。

　具体的には、本実験例では、実施例１と基本構成が同じスパークプラグ１を用いた。そして、本実験例では、以下の表１に示すように、軸方向Ｘの長さ比（Ｌａ／Ｌ）を０．１～０．９まで、０．１単位で変更した９個のスパークプラグ１（試料α１～α９）を用意した。さらに、本実験例では、比較対象として、全長Ｌにわたりカーボン含有率が一様な一様部位８を有するレジスタ６を備えた比較試料も用意した。

　なお、比較試料及び各試料（試料α１～α９）のレジスタ６の全長Ｌは、いずれの試料も１０ｍｍとした。また、各試料では、軸方向Ｘにおいて、レジスタ６が配置された位置における絶縁碍子３の内径Ｄ、及び、レジスタ６全体の抵抗値Ｒを同じくした。すなわち、各試料では、絶縁碍子３の内径Ｄを３ｍｍ、レジスタ６全体の抵抗値Ｒを５ｋΩとした。

　便宜上、以降の説明では、先端側部位８１のカーボン含有率、すなわち先端側部位８１全体の重量に対する先端側部位８１におけるカーボンの重量の割合を、カーボン含有率Ｃ１とする。また、基端側部位８２のカーボンの含有率、すなわち基端側部位８２全体の重量に対する基端側部位８２におけるカーボンの重量の割合を、カーボン含有率Ｃ２とする。そして、本実験例では、各試料（試料α１～α９）において、基端側部位８２のカーボン含有率Ｃ２を１．５重量％とし、且つ、レジスタ６全体の抵抗値が５ｋΩとなるように、先端側部位８１のカーボン含有率Ｃ１を調整した。ここで、各試料では、いずれも、カーボン含有率Ｃ２に対するカーボン含有率Ｃ１の比（Ｃ１／Ｃ２）が、１．１以上の条件（Ｃ１／Ｃ２≧１．１）を満たしている。また、比較試料におけるレジスタ６全体の重量に対するレジスタ６全体のカーボンの重量の割合は、１．５重量％とした。なお、以降の説明では、カーボン含有率Ｃ２に対するカーボン含有率Ｃ１の比（Ｃ１／Ｃ２）を「含有比」という。

　本実験例の試験条件は、ＪＩＳ　Ｂ８０３１（２００６年）の規格における抵抗体負荷寿命試験を基にし、それよりも厳しい条件とした。
　本実験例では、各試料（試料α１～α９）に対し、中心電極４と接地電極５との間に、上記規格の放電電圧の条件である２０±５ｋＶよりも高い放電電圧３５ｋＶを印加し、周波数１００Ｈｚで放電を繰り返す放電実験を行った。このとき、各試料を３５０℃の加熱炉内に配置することによって、上記規格よりも厳しい条件とした。そして、本実験例では、抵抗値上昇率Ｒ_cの絶対値が３０を超えるまでの試験時間を、レジスタ寿命として測定した。表１には、その測定結果（試験結果）が示されている。なお、本実験例に係る抵抗値上昇率Ｒ_cは、実験例１と同様に、中心電極４と端子金具７との間における、放電試験前に対する放電試験後の電気抵抗値の上昇率である。

　表１及び後述する表２～４において、「評価」の欄に示すＳ，Ａ，Ｂの記号は、レジスタ寿命への影響の評価を表す参考情報として、以下の基準に基づき、対応する各試料に付した。
　評価Ｓ：レジスタ寿命が６０時間以上
　評価Ａ：レジスタ寿命が４０時間以上６０時間未満
　評価Ｂ：レジスタ寿命が４０時間未満
　なお、本実験例では、レジスタ寿命が４０時間以上６０時間未満となる試料が存在しなかった。そのため、表１には、評価Ａが示されていない

　上記ＪＩＳ規格では、１．３×１０⁷回点火した後における抵抗値上昇率Ｒ_cの絶対値が、３０以下となることを要求している。ここで、１．３×１０⁷回の点火は、本実験例の試験条件である周波数１００Ｈｚで、時間に変換すると４０時間に相当する。本実験例では、この４０時間を参考に、上記の評価Ａと評価Ｂとを区別している。ただし、上述したように、本実験例では、上記ＪＩＳ規格よりも厳しい試験条件で行っている。そのため、本実験例では、評価Ｂとなった試料が、必ずしも上記ＪＩＳ規格の要求を満たしていないとは限らない。

　本実験例における試験結果について説明する。表１に示すように、本実験例からは、軸方向Ｘの長さ比（Ｌａ／Ｌ）が、０．１以上０．７以下の数値範囲内の場合、レジスタ寿命は、６０時間以上となることが分かる。なお、以降の説明では、便宜上、上述した、０．１以上０．７以下の数値範囲（０．１≦Ｌａ／Ｌ≦０．７）の条件（軸方向Ｘの長さ比に対する数値条件）を「条件［１］」という。よって、本実験例からは、長さ比（Ｌａ／Ｌ）が、上記条件［１］を満たすことにより、特にレジスタ６の長寿命化が図れることが分かる。

　一方、表１に示すように、本実験例からは、軸方向Ｘの長さ比（Ｌａ／Ｌ）が、０．７より大きい場合（Ｌａ／Ｌ＞０．７）、レジスタ寿命は、４０時間未満となることが分かる。これは、次の理由によるものと考えられる。長さ比（Ｌａ／Ｌ）が０．７を超える場合には、スパークプラグ１の製造時において、レジスタ６の材料粉末を軸方向Ｘに加圧する際、その加圧力がレジスタ６の基端側から先端側まで充分に作用しにくくなる。これにより、レジスタ６では、先端面付近の密度が特に小さくなりやすくなる。そのため、先端側部位８１の電気抵抗率は、先端面付近において局所的に高くなる。その結果、通電時におけるジュール熱の発生が促進されて、レジスタ寿命が短くなっているものと考えられる。

（実験例３）
　本実験例では、実施例１と同様に、２つの一様部位８を有するレジスタ６を備えたスパークプラグ１において、先端側部位８１のカーボン含有率Ｃ１、基端側部位８２のカーボン含有率Ｃ２、及び、基端側に対する先端側のカーボンの含有比（Ｃ１／Ｃ２）を変更した。本実験例は、カーボンの含有比（Ｃ１／Ｃ２）の変更時におけるレジスタ寿命への影響を評価した例である。
　なお、本実施例では、カーボン含有率Ｃ１、カーボン含有率Ｃ２、及びレジスタ寿命等のすでに説明した用語について、その説明を省略する。後述する他の実験例においても同様に、その説明を省略する。

　具体的には、本実験例では、実施例１と基本構成が同じスパークプラグ１を用いた。そして、本実験例では、先端側部位８１の長さＬａ、基端側部位８２の長さＬｂ、レジスタ６の全長Ｌ、絶縁碍子３の内径Ｄを同じくし、カーボンの含有比（Ｃ１／Ｃ２）を、互いに変更した３１個のスパークプラグ１（試料β１～β３１）を用意した。各試料（試料β１～β３１）では、先端側部位８１の長さＬａを５ｍｍ、基端側部位８２の長さＬｂを５ｍｍ、レジスタ６の全長Ｌを１０ｍｍ、及び、絶縁碍子３の内径Ｄを３ｍｍとした。また、各試料において、軸方向Ｘの長さ比（Ｌａ／Ｌ）は、すべて０．５とした。なお、長さ比（Ｌａ／Ｌ）の０．５は（Ｌａ／Ｌ＝０．５）、実験例２において示した、レジスタ６の長寿命化において好ましい条件［１］（０．１≦Ｌａ／Ｌ≦０．７）の数値範囲内の値である。

　また、試料β１～β３は、レジスタ６の抵抗値Ｒを０．５ｋΩとし、試料β４～β７は、抵抗値Ｒを１ｋΩとした。試料β８～β１３は、抵抗値Ｒを３ｋΩとし、試料β１４～β１９は、抵抗値Ｒを５ｋΩとした。試料β２０～β２６は、抵抗値Ｒを１０ｋΩとし、試料β２７～β３１は、抵抗値Ｒを２０ｋΩとした。そして、本実験例では、各試料（試料β１～β３１）における、先端側部位８１のカーボン含有率Ｃ１の値、及び、基端側部位８２のカーボン含有率Ｃ２の値が、各試料の抵抗値Ｒが上記の値となるように調整した。

　本実験例の試験条件及びレジスタ寿命の評価方法は、実験例２と同様である。本実験例における試験結果を図６及び表２に示す。図６において、横軸は、先端側部位８１のカーボン含有率Ｃ１（単位：重量％）を表し、縦軸は、基端側部位８２のカーボン含有率Ｃ２（単位：重量％）を表す。また、図６には、表２に示す試験結果に基づいて、各試料（試料β１～β３１）における、カーボン含有率Ｃ１，Ｃ２の値と、レジスタ寿命の評価との関係が、プロットされている。具体的には、レジスタ寿命が６０時間以上となった試料を円形のマークでプロットしている。レジスタ寿命が４０時間以上６０時間未満となった試料をひし形のマークでプロットしている。レジスタ寿命が４０時間未満となった試料を三角形のマークでプロットしている。すなわち、図６における、円形のマークでプロットした試料は、レジスタ寿命が評価Ｓである。ひし形のマークでプロットした試料は、レジスタ寿命が評価Ａである。三角形のマークでプロットした試料は、レジスタ寿命が評価Ｂである。また、図６には、複数の直線が示されている。各線は、以下の条件式を表す線である。
　実線ＣＬ１：Ｃ２＝（１／１．１）×Ｃ１
　実線ＣＬ２：Ｃ１＝３．５
　実線ＣＬ３：Ｃ２＝０．９
　破線ＢＬ１：Ｃ１＝３．０
　破線ＢＬ２：Ｃ２＝１．３

　本実験例における試験結果について説明する。図６に示すように、本実験例からは、実線ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３に囲まれた領域（３つの直線で表される第１データ領域の数値範囲内）にプロットされた試料は、いずれも、レジスタ寿命が評価Ａ又は評価Ｓとなっている。すなわち、本実験例からは、先端側部位８１のカーボン含有率Ｃ１と、基端側部位８２のカーボン含有率Ｃ２とが、第１データ領域の数値範囲内の場合（Ｃ１／Ｃ２≧１．１，Ｃ１≦３．５，Ｃ２≧０．９）、レジスタ寿命は、４０時間以上となることが分かる。なお、以降の説明では、便宜上、上記第１データ領域の数値範囲（Ｃ１／Ｃ２≧１．１，Ｃ１≦３．５，Ｃ２≧０．９）の条件（カーボン含有率Ｃ１，Ｃ２に対する数値条件）を「条件［２］」という。よって、本実験例からは、カーボン含有率Ｃ１，Ｃ２が、上記条件［２］を満たすことにより、レジスタ６の長寿命化が図れることが分かる。さらに、図６において、実線ＣＬ１、破線ＢＬ１，ＢＬ２に囲まれた領域（３つの直線で表される第２データ領域の数値範囲内）にプロットされた試料は、レジスタ寿命がすべて評価Ｓとなっている。すなわち、本実験例からは、先端側部位８１のカーボン含有率Ｃ１と、基端側部位８２のカーボン含有率Ｃ２とが、第２データ領域の数値範囲内の場合（Ｃ１／Ｃ２≧１．１，Ｃ１≦３．０，Ｃ２≧１．３）、レジスタ寿命は、６０時間以上となることが分かる。なお、以降の説明では、便宜上、上記第２データ領域の数値範囲（Ｃ１／Ｃ２≧１．１，Ｃ１≦３．０，Ｃ２≧１．３）の条件を「条件［３］」という。よって、本実験例からは、カーボン含有率Ｃ１，Ｃ２が、上記条件［３］を満たす場合には、レジスタ６の長寿命化がより一層図れることが分かる。

　また、本実験例からは、カーボン含有率Ｃ１，Ｃ２が、上記条件［２］を満たすことに加え、抵抗値Ｒが、１以上１０以下の数値範囲の条件を満たすことにより、レジスタ寿命は、５０時間以上となることが、表２からも分かる。なお、以降の説明では、便宜上、上述した、１以上１０以下の数値範囲（１≦Ｒ≦１０）の条件（抵抗値Ｒに対する数値条件）を「条件［４］」という。よって、本実験例からは、カーボン含有率Ｃ１，Ｃ２が、上記条件［２］を満たし、且つ、抵抗値Ｒが、上記条件［４］を満たす場合には、特にレジスタ６の長寿命化が図れることが分かる。

　一方、本実験例からは、カーボン含有率Ｃ１が３．５より大きい（Ｃ１＞３．５）試料は、レジスタ寿命が、すべて４０時間未満となることが、図６及び表２から分かる。これは、次の理由によるものと考えられる。先端側部位８１のカーボン含有率Ｃ１を増やしすぎた場合には、先端側部位８１と基端側部位８２との境界面において、接触抵抗が局所的に過大となる。その結果、通電時におけるジュール熱の発生が促進されて、レジスタ寿命が短くなっているものと考えられる。

（実験例４）
　本実験例では、実験例２で示した、長さ比（Ｌａ／Ｌ）の数値条件である条件［１］（０．１≦Ｌａ／Ｌ≦０．７）、及び、実験例３で示した、カーボン含有率Ｃ１，Ｃ２の数値条件である条件［２］（Ｃ１／Ｃ２≧１．１，Ｃ１≦３．５，Ｃ２≧０．９）のすべてを満たす状態で、レジスタ６の全長Ｌを変更した。本実験例は、レジスタ６の全長Ｌの変更時におけるレジスタ寿命への影響を評価した例である。

　具体的には、本実験例では、上記条件［１］及び［２］を満たし、レジスタ６の全長Ｌを、５～１５ｍｍの間において、互いに変更した９個のスパークプラグ１（試料γ１～γ９）を用意した。各試料（試料γ１～γ９）では、絶縁碍子３の内径Ｄ、及び、レジスタ６全体の抵抗値Ｒを同じくした。すなわち、各試料では、絶縁碍子３の内径Ｄを３ｍｍ、レジスタ６の抵抗値Ｒを５ｋΩとした。

　試料γ１～γ３は、カーボンの含有比（Ｃ１／Ｃ２）の値、及び、軸方向Ｘの長さ比（Ｌａ／Ｌ）の値を固定し、レジスタ６の全長Ｌの値を、それぞれ異なる値に変更した。試料γ４～γ６、試料γ７～γ９についても、試料γ１～γ３と同じくした。具体的には、試料γ１，γ４，γ７は、レジスタ６の全長Ｌを１０ｍｍとした。試料γ２，γ５，γ８は、レジスタ６の全長Ｌを５ｍｍとした。試料γ３，γ６，γ９は、レジスタ６の全長Ｌを１５ｍｍとした。さらに、試料γ１～γ３は、基端側に対する先端側のカーボンの含有比（Ｃ１／Ｃ２）を１．３、軸方向Ｘの長さ比（Ｌａ／Ｌ）を０．１とした。試料γ４～γ６は、カーボンの含有比（Ｃ１／Ｃ２）を１．３、軸方向Ｘの長さ比（Ｌａ／Ｌ）を０．７とした。試料γ７～γ９は、カーボンの含有比（Ｃ１／Ｃ２）を１．１、軸方向Ｘの長さ比（Ｌａ／Ｌ）を０．５とした。また、本実験例では、各試料（試料γ１～γ９）における、先端側部位８１のカーボン含有率Ｃ１、及び、基端側部位８２のカーボン含有率Ｃ２の値が、各試料の抵抗値Ｒが上述の５ｋΩとなるように調整した。

　本実験例の試験条件及びレジスタ寿命の評価方法は、実験例２及び実験例３と同様である。本実験例における試験結果を表３に示す。

　本実験例における試験結果について説明する。表３に示すように、本実験例からは、軸方向Ｘの長さ比（Ｌａ／Ｌ）が、上記条件［１］を満たし、且つ、カーボン含有率Ｃ１，Ｃ２が、上記条件［２］を満たす場合、レジスタ寿命は、４０時間以上となることが分かる。そして、上記条件［１］及び［２］を満たす場合には、レジスタ６の全長Ｌを５～１５ｍｍの間において変更させても、４０時間以上となり、レジスタ６の長寿命化が図れることが分かる。なお、試料γ１～γ３、試料γ４～γ６、試料γ７～γ９の各結果を見ると、本実験例からは、レジスタ６の全長Ｌを長くするほど、レジスタ寿命が長くなる傾向も分かる。

（実験例５）
　本実験例では、実験例４と同様に、長さ比（Ｌａ／Ｌ）の条件［１］（０．１≦Ｌａ／Ｌ≦０．７）、及び、カーボン含有率Ｃ１，Ｃ２の条件［２］（Ｃ１／Ｃ２≧１．１，Ｃ１≦３．５，Ｃ２≧０．９）のすべてを満たす状態で、絶縁碍子３の内径Ｄを変更した。本実験例は、絶縁碍子３の内径Ｄの変更時におけるレジスタ寿命への影響を評価した例である。

　具体的には、本実験例では、上記条件［１］及び［２］を満たし、絶縁碍子３の内径Ｄを、２～４ｍｍの間において、互いに変更した９個のスパークプラグ１（試料δ１～δ９）を用意した。各試料（試料γ１～γ９）では、レジスタ６の全長Ｌ、及び、レジスタ６全体の抵抗値Ｒを同じくした。すなわち、各試料では、レジスタ６の全長Ｌを１０ｍｍ、レジスタ６の抵抗値Ｒを５ｋΩとした。

　試料δ１～δ３は、カーボンの含有比（Ｃ１／Ｃ２）の値、及び、軸方向Ｘの長さ比（Ｌａ／Ｌ）の値を固定し、絶縁碍子３の内径Ｄの値を、それぞれ異なる値に変更した。試料γ４～γ６、試料γ７～γ９についても、試料γ１～γ３と同じくした。具体的には、試料δ１，δ４，δ７は、絶縁碍子３の内径Ｄを３ｍｍとした。試料δ２，δ５，δ８は、絶縁碍子３の内径Ｄを２ｍｍとした。試料δ３，δ６，δ９は、絶縁碍子３の内径Ｄを４ｍｍとした。さらに、試料δ１～δ３は、基端側に対する先端側のカーボンの含有比（Ｃ１／Ｃ２）を１．３、軸方向Ｘの長さ比（Ｌａ／Ｌ）を０．１とした。試料δ４～δ６は、カーボンの含有比（Ｃ１／Ｃ２）を１．３、軸方向Ｘの長さ比（Ｌａ／Ｌ）を０．７とした。試料δ７～δ９は、カーボンの含有比（Ｃ１／Ｃ２）を１．１、軸方向Ｘの長さ比（Ｌａ／Ｌ）を０．５とした。なお、各試料（試料γ１～γ９）における、先端側部位８１のカーボン含有率Ｃ１、及び、基端側部位８２のカーボン含有率Ｃ２の値は、各試料の抵抗値Ｒが上述の５ｋΩとなるように調整されている。また、本実験例の試料δ１，δ４，δ７は、実験例４で用いた試料γ１，γ４，γ７である。

　本実験例の試験条件及びレジスタ寿命の評価方法は、実験例４と同様に、実験例２及び実験例３と同様である。本実験例における試験結果を表４に示す。

　本実験例における試験結果について説明する。表４に示すように、本実験例からは、軸方向Ｘの長さ比（Ｌａ／Ｌ）が、上記条件［１］を満たし、且つ、カーボン含有率Ｃ１，Ｃ２が、上記条件［２］を満たす場合、レジスタ寿命は、４０時間以上となることが分かる。そして、上記条件［１］及び［２］を満たす場合には、絶縁碍子３の内径Ｄを２～４ｍｍの間において変更させても、４０時間以上となり、レジスタ６の長寿命化が図れることが分かる。なお、試料δ１～δ３、試料δ４～δ６、試料δ７～δ９の各結果を見ると、本実験例からは、絶縁碍子３の内径Ｄを大きくするほど、レジスタ寿命が長くなる傾向にあることも分かる。

　１　　内燃機関用のスパークプラグ
　２　　ハウジング
　３　　絶縁碍子
　４　　中心電極
　５　　接地電極
　６　　レジスタ
　６１　第１領域
　６２　第２領域
　７　　端子金具
　８　　一様部位
　８１　先端側部位
　８２　基端側部位
　Ｇ　　火花放電ギャップ
　Ｘ　　軸方向

Claims

　内燃機関用のスパークプラグ（１）であって、
　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、
　先端部が突出するように、前記絶縁碍子の内側に保持された中心電極（４）と、
　基端部が突出するように、前記絶縁碍子の内側に保持された端子金具（７）と、
　前記中心電極との間に火花放電ギャップ（Ｇ）を形成する接地電極（５）と、
　前記中心電極と前記端子金具との間において、前記絶縁碍子の内側に配置された、カーボンを含有するレジスタ（６）と、を有し、
　該レジスタは、当該スパークプラグの軸方向（Ｘ）において、中央よりも先端側に位置する第１領域（６１）が、中央よりも基端側に位置する第２領域（６２）に比べて、カーボン含有率が高い、内燃機関用のスパークプラグ。
　前記レジスタは、
　前記カーボン含有率が一様である一様部位（８）を、前記軸方向（Ｘ）において、少なくとも２つ有し、
　そのうち、少なくとも１つの前記一様部位は、前記レジスタの先端側に配置された先端側部位（８１）であり、
　該先端側部位のカーボン含有率は、他の一様部位のカーボン含有率よりも高い、請求項１に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
　前記レジスタは、
　前記先端側部位と、前記レジスタの基端側に配置された前記一様部位である基端側部位（８２）と、の２つの前記一様部位を有し、
　前記先端側部位の前記軸方向の長さ［ｍｍ］をＬａ、前記先端側部位のカーボン含有率［重量％］をＣ１、前記基端側部位のカーボン含有率［重量％］をＣ２、前記レジスタの軸方向の長さ［ｍｍ］をＬ、としたとき、
　前記Ｌ，前記Ｌａ，前記Ｃ１，前記Ｃ２が、
　以下の条件式［１］，［２］
　０．１≦Ｌａ／Ｌ≦０．７・・・［１］
　Ｃ１／Ｃ２≧１．１，Ｃ１≦３．５，Ｃ２≧０．９・・・［２］
を満たす値である、請求項２に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
　前記Ｃ１及び前記Ｃ２は、
　以下の条件式［３］
　Ｃ１≦３．０，Ｃ２≧１．３・・・［３］
を満たす値である、請求項３に記載の内燃機関用のスパークプラグ。