WO2017169930A1 - 内燃機関用のスパークプラグ - Google Patents

Abstract

内燃機関に対する取付姿勢に関わらず安定した着火性を確保することができる簡易な構成の内燃機関用のスパークプラグを提供する。スパークプラグ（１）は、ハウジング（２）と絶縁碍子（３）と中心電極（４）と接地電極（５）とを有する。接地電極（５）は、ハウジング（２）の先端部（２１）から先端側に立設する立設部（５１）と、立設部（５１）の先端から中心電極（４）側へ屈曲して斜め先端側へ延びる傾斜部（５２）とを備える。立設部（５１）は、立設部（５１）と中心電極（４）との並び方向の寸法をｔとし、並び方向とプラグ軸方向との双方に直交する幅方向の寸法をｗとしたとき、ｗ／ｔ≦１、ｗ≦１．９ｍｍ、ｔ≦２．３ｍｍ、を満たす。プラグ軸方向に対する傾斜部（５２）の傾斜角度θは、３０°≦θ≦６０°、を満たす。

Description

内燃機関用のスパークプラグ 関連出願の相互参照

　本出願は、２０１６年３月３０日に出願された日本出願番号２０１６－０６９２９１号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、自動車のエンジン等に用いる内燃機関用のスパークプラグに関する。

　自動車の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スパークプラグとして、軸方向に中心電極と接地電極とを対向させて火花放電ギャップを形成したものがある。かかるスパークプラグは、火花放電ギャップに放電を生じさせ、この放電により、燃焼室内の混合気に着火している。
　ここで、燃焼室内においては、例えばスワール流やタンブル流といった混合気の気流が形成されており、この気流が火花放電ギャップにおいても適度に流れることにより、着火性を確保することができる。

　ところが、内燃機関へのスパークプラグの取付姿勢によっては、ハウジングの先端部に接合された接地電極の一部が、気流における火花放電ギャップの上流側に配置されることがある。この場合、燃焼室内の気流が接地電極によって遮られ、火花放電ギャップ付近の気流が停滞するおそれがある。その結果、スパークプラグの着火性が低下するおそれがある。すなわち、内燃機関への取付姿勢によって、スパークプラグの着火性がばらつくという問題が生じるおそれがある。特に近年、希薄燃焼による内燃機関が多く用いられているが、このような内燃機関においては、スパークプラグの取付姿勢によって、燃焼安定性が低下するおそれがある。

　また、内燃機関へのスパークプラグの取付姿勢、すなわち周方向についての接地電極の位置を制御することは、特別な措置を講じない限り、困難である。これは、ハウジングにおける取付用ネジの形成状態や内燃機関への取り付け作業時におけるスパークプラグの締付度合い等によって、取付姿勢が変化してしまうからである。なお、スパークプラグの周方向における取付用ネジと接地電極の接合位置との関係を特定の位置関係に限定するとともに、エンジンヘッド側の雌ネジも周方向における所定の向きに限定するなどの特別な手段を講じることも考えられる。しかし、この場合には、スパークプラグ及びエンジンヘッドの製造工数、製造コストの増加につながるという問題がある。

　そこで、接地電極による気流の阻害を抑制するために、接地電極に穴開け加工を施した構成や、複数の薄い板状部材によって接地電極をハウジングに接合した構成が開示されている（特許文献１）。

特開平９－１４８０４５号公報

　上記特許文献１に記載の「接地電極に穴開け加工を施した構成」では、接地電極の強度低下を招くおそれがある。また、それを防ぐために接地電極を太く形成すれば、結局、混合気の気流を妨げやすくなる。
　また、同じく特許文献１に記載の「複数の薄い板状部材によって接地電極をハウジングに接合した構成」では、接地電極の形状が複雑になり、製造工数も増加し、製造コストが高くなるという問題がある。

　本開示は、内燃機関に対する取付姿勢に関わらず安定した着火性を確保することができる簡易な構成の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。

　本開示の一態様は、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、
　上記ハウジングに接続されると共に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、を有し、
　上記接地電極は、上記ハウジングの先端部から先端側に立設する立設部と、該立設部の先端から上記中心電極側へ屈曲して斜め先端側へ延びる傾斜部とを備え、
　上記立設部は、該立設部と上記中心電極との並び方向の寸法をｔとし、上記並び方向とプラグ軸方向との双方に直交する幅方向の寸法をｗとしたとき、ｗ／ｔ≦１、ｗ≦１．９ｍｍ、ｔ≦２．３ｍｍ、を満たし、
　かつ、プラグ軸方向に対する上記傾斜部の傾斜角度θは、３０°≦θ≦６０°、を満たす、内燃機関用のスパークプラグである。

　上記内燃機関用のスパークプラグにおいて、接地電極の立設部の各寸法が、ｗ／ｔ≦１、ｗ≦１．９ｍｍ、ｔ≦２．３ｍｍ、を満たし、かつ、傾斜部の傾斜角度θが、３０°≦θ≦６０°、を満たす。これにより、内燃機関に対するスパークプラグの取付姿勢によって、火花放電ギャップへ向かう燃焼室内の気流が妨げられる現象を抑制することができる。つまり、接地電極の立設部が、火花放電ギャップに対して気流の上流側となる位置に配置された場合においても、火花放電ギャップにおける気流を確保することができる。
　その結果、内燃機関へのスパークプラグの取付姿勢に関わらず、放電火花を充分に引き伸ばし、着火性を充分に確保することができる。
　また、上記スパークプラグにおいては、接地電極を特に複雑な形状とする必要もない。また、接地電極を特に細くする必要もないため、その強度を確保するための特別な構造も必要ない。それゆえ、簡易な構造にて着火性に優れたスパークプラグを得ることができる。

　以上のごとく、本開示によれば、内燃機関に対する取付姿勢に関わらず安定した着火性を確保することができる簡易な構成の内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。

　本開示についての上記目的及びその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、実施形態１における、スパークプラグの先端部の正面説明図であり、 図２は、図１のII－II線矢視断面図であり、 図３は、図１のIII視図であり、 図４は、立設部の断面形状がｗ／ｔ＞１である場合の気流の流れの説明図であり、 図５は、立設部の断面形状がｗ／ｔ≦１である場合の気流の流れの説明図であり、 図６は、立設部の断面形状において、ｗ／ｔが更に小さい場合の気流の流れの説明図であり、 図７は、実施形態１における、傾斜部に沿う気流の説明図であり、 図８は、実験例３における、取付角度βの説明図であり、 図９は、実験例３における、試験結果を表す線図である。

（実施形態１）
　内燃機関用の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。
　本実施形態のスパークプラグ１は、図１～図３に示すごとく、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、接地電極５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４１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、ハウジング２に接続されると共に中心電極４との間に火花放電ギャップＧを形成する。
　接地電極５は、図１に示すごとく、立設部５１と傾斜部５２とを備えている。立設部５１は、ハウジング２の先端部２１から先端側に立設する部位である。傾斜部５２は、立設部５１の先端から中心電極４側へ屈曲して斜め先端側へ延びる部位である。

　そして、立設部５１は、次のような寸法関係の形状を有する。まず、図２に示すごとく、立設部５１における、立設部５１と中心電極４との並び方向Ｘの寸法を、ｔとする。同じく立設部５１における、並び方向Ｘとプラグ軸方向Ｚとの双方に直交する幅方向Ｙの寸法を、ｗとする。このとき、ｗ／ｔ≦１、ｗ≦１．９ｍｍ、ｔ≦２．３ｍｍ、を満たす。以下において、便宜上、寸法ｗを幅ｗ、寸法ｔを厚みｔともいう。
　さらに、図１に示すごとく、プラグ軸方向Ｚに対する傾斜部５２の傾斜角度θは、３０°≦θ≦６０°、を満たす。

　なお、プラグ軸方向Ｚとは、スパークプラグ１の中心軸の方向である。また、先端側とは、プラグ軸方向Ｚにおいて、スパークプラグ１を燃焼室に挿入する側をいい、その反対側を基端側という。並び方向Ｘと幅方向Ｙとプラグ軸方向Ｚとは、互いに直交する。

　接地電極５の立設部５１は、図２に示すごとく、プラグ軸方向Ｚに直交する断面による形状が長方形状である。ここでいう長方形状は、正方形状も含む概念である。

　そして、立設部５１の断面における長方形状の一辺に相当する内向面５１１が、中心電極４側を向くように配置されている。本実施形態においては、内向面５１１は立設部５１の断面における長方形の短辺に相当する。そして、この短辺の長さが、立設部５１の幅ｗとなる。また、立設部５１の断面における長方形の長辺の長さが、立設部５１の厚みｔとなる。

　このように、立設部５１のプラグ軸方向Ｚに直交する断面の形状は、厚みｔが、幅ｗ以上である。そして、好ましくは、寸法ｔは、寸法ｗよりも大きい。さらに好ましくは、ｗ／ｔ≦０．９となるようにする。また、プラグ軸方向Ｚに直交する断面における立設部５１の断面積は、１．５ｍｍ²以上とすることが好ましい。これにより、接地電極５の耐熱性を確保しやすい。

　また、接地電極５は、長手方向に直交する断面の形状が長方形状である棒状の金属部材を、屈曲することにより、立設部５１と傾斜部５２とからなる形状に形成されている。したがって、傾斜部５２についても、傾斜部５２の長手方向に直交する断面の形状は、立設部５１における上述の断面形状と同様の長方形状となっている。そして、プラグ軸方向Ｚに対する傾斜部５２の傾斜角度θは、３０°～６０°である。本実施形態においては、この傾斜角度θは、立設部５１に対する傾斜部５２の傾斜角度と同程度である。

　接地電極５は、傾斜部５２における中心電極４側を向いた対向面５２１から突出した突出部５３を有する。突出部５３と中心電極４の先端部４１との間に、火花放電ギャップＧが形成されている。
　突出部５３は、例えば白金合金からなる貴金属チップを、対向面５２１に接合することにより形成されている。すなわち、接地電極５は、ニッケル合金からなる接地電極母材５０と、貴金属チップからなる突出部５３とを有する。貴金属チップは、接地電極母材５０に対して、溶接されている。

　また、中心電極４も、中心電極母材４０の先端に、例えばイリジウム合金からなる貴金属チップを接合してなる。すなわち、この貴金属チップが中心電極４の先端部４１を構成している。
　本実施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用いられる。

　次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
　上記内燃機関用のスパークプラグ１において、接地電極５の立設部５１の各寸法が、ｗ／ｔ≦１、ｗ≦１．９ｍｍ、ｔ≦２．３ｍｍ、を満たし、かつ、傾斜部５２の傾斜角度θが、３０°≦θ≦６０°、を満たす。これにより、内燃機関に対するスパークプラグ１の取付姿勢によって、火花放電ギャップＧへ向かう燃焼室内の気流が妨げられる現象を抑制することができる。つまり、接地電極５の立設部５１が、火花放電ギャップＧに対して気流の上流側となる位置に配置された場合においても、火花放電ギャップＧにおける気流を確保することができる。

　まず、ｗ／ｔ≦１であることにより、立設部５１の下流側に配される火花放電ギャップＧに向かう気流ｆを、立設部５１が妨げることを抑制することができる。つまり、仮に、図４に示すごとく、立設部５１が、ｗ／ｔ＞１であるとすると、立設部５１の背面５１２に気流ｆが当たって妨げられるのみならず、立設部５１の側面５１３に沿って通過する気流ｆも、内向面５１１の両端付近において渦が大きく発生する。これにより、立設部５１の側方を通過する気流ｆは、立設部５１の側面５１３から大きく剥離してしまう。その結果、立設部５１の下流側に配された火花放電ギャップＧの付近において、気流ｆが遅くなる。

　これに対して、図５に示すごとく、立設部５１の形状を、ｗ／ｔ≦１とすることにより、上述の内向面５１１の両端付近における渦を小さくすることができる。これにより、立設部５１の側面５１３からの気流ｆの剥離を抑制することができる。その結果、立設部５１の下流側に配された火花放電ギャップＧの付近における気流ｆの流速を維持することができる。

　さらに、図６に示すごとく、立設部５１の形状において、ｗ／ｔの値をより小さくすることにより、上述の気流の渦を一層抑制して、立設部５１の側面５１３からの気流ｆの剥離を一層抑制することができる。その結果、立設部５１の下流側に配された火花放電ギャップＧの付近における気流ｆの流速を向上させることができる。

　このように、単に立設部５１の寸法ｗを小さくするだけではなく、ｗ／ｔの値を小さくすることで、立設部５１による気流ｆの妨げを抑制することができる。そして、このｗ／ｔの適切な値がｗ／ｔ≦１であり、より適切な値が、ｗ／ｔ≦０．９である。この数値については、後述する実験例１によって裏付けられる。

　また、接地電極５は、傾斜部５２を斜め先端側に延びるように形成している。これにより、上述のように、立設部５１の側面５１３に沿って通過した気流ｆを、図７に示すごとく、スパークプラグ１の先端側へ導くことができる。つまり、立設部５１の側面５１３に沿って通過した気流ｆは、傾斜部５２によって、その延設方向に導かれる。これにより、火花放電ギャップＧから、傾斜部５２の延設方向に沿って、斜め先端側に向かうような気流ｆが形成される。そのため、火花放電ギャップＧにおいて発生した放電火花が、気流ｆによって斜め先端側に引き伸ばされやすくなる。その結果、放電火花によって着火した火炎が、スパークプラグ１の接地電極５や、燃焼室の壁面等によって冷却されることを防ぐことができる。つまり、消炎作用を抑制することができる。その結果、燃焼室において火炎の成長が生じやすくなり、着火性を向上させることができる。

　そして、この傾斜部５２の傾斜角度θが、３０°～６０°であることにより、上述の、斜め先端側へ向かう気流が適切に生じやすく、火炎の成長を効果的に生じさせることができる。この点についても、後述する実験例２によって裏付けられる。

　上述のように、立設部５１の適切な形状と、傾斜部５２の適切な傾斜角度θとの相乗効果によって、立設部５１が気流の上流側となる姿勢にて内燃機関に取り付けられたときの、火花放電ギャップＧにおける気流を確保することができる。すなわち、内燃機関へのスパークプラグ１の取付姿勢に関わらず、放電火花を充分に引き伸ばし、着火性を充分に確保することができる。

　また、上記スパークプラグ１においては、接地電極５を特に複雑な形状とする必要もない。また、接地電極５を特に細くする必要もないため、その強度を確保するための特別な構造も必要ない。それゆえ、簡易な構造にて着火性に優れたスパークプラグ１を得ることができる。

　以上のごとく、本実施形態によれば、内燃機関に対する取付姿勢に関わらず安定した着火性を確保することができる簡易な構成の内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。

（実験例１）
　本例においては、表１に示すごとく、接地電極５の立設部５１における寸法比ｗ／ｔと着火性との関係について評価した。
　すなわち、実施形態１に示したスパークプラグ１を基本構造としつつ、立設部５１の寸法ｗ及びｔを種々変更した試料を用意し、各試料の着火性を評価した。

　具体的には、表１に示すごとく、ｗを１．０ｍｍ～２．３ｍｍの間で変更しつつ、ｗ／ｔを種々変更して、試料を作製した。そして、各幅ｗにおける基準となるｗ／ｔとして、ｗ／ｔ＝１．５の試料を基準試料として用意した。ｗ／ｔ＝１．５という寸法比は、立設部５１の幅ｗが、厚みｔに対して充分に大きい形状であり、従来のスパークプラグにおける立設部の形状と同様である。
　この基準試料の着火性との比較において、各試料の着火性の評価を行った。つまり、立設部５１の幅ｗが同じ基準試料の着火性との比較において、各試料の評価を行った。

　着火性の評価は、リーン限界Ａ／Ｆを指標として行った。つまり、各試料を取り付けた内燃機関において、混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）を徐々に変化させて、着火できる限界の空燃比（すなわち、リーン限界Ａ／Ｆ）を測定した。
　なお、この試験における内燃機関の条件としては、排気量１８００ｃｃ、エンジン回転数２０００ｒｐｍ、図示平均有効圧０．２８ＭＰａである。そして、燃焼変動率（すなわち、図示平均有効圧の変動率）が３％となる空燃比をリーン限界Ａ／Ｆとした。また、リーン限界Ａ／Ｆは、各試料につき５回の試験を行って得られた値の平均値とした。

　また、その他の条件は、以下の通りで、各試料において共通である。
　接地電極５の傾斜角度θは、４５°とした。火花放電ギャップＧの寸法は、１．０５ｍｍとした。接地電極５の突出部５３を構成する貴金属チップは、直径０．７ｍｍ、長さ１．０ｍｍの円柱形状とした。中心電極４の先端部４１を構成する貴金属チップは、直径０．６ｍｍ、長さ０．８ｍｍの円柱形状とした。ハウジング２の取付ネジ部のネジ径はＭ１２とした。ハウジング先端面からの中心電極４のプラグ軸方向Ｚの突き出し寸法は４．０ｍｍとした。

　また、内燃機関に取り付けたスパークプラグの姿勢は、中心電極４に対して接地電極５の立設部５１の位置が、気流の上流側となるような姿勢とした。

　評価結果を、表１に示す。表１において、Ｄは、同じ幅ｗの基準試料と、リーン限界Ａ／Ｆが同等（すなわち基準試料のリーン限界Ａ／Ｆとの差が０．０５未満）であるものを示す。Ｃは、同じ幅ｗの基準試料に対して、リーン限界Ａ／Ｆが０．０５以上、０．１未満向上しているものを示す。Ｂは、同じ幅ｗの基準試料に対して、リーン限界Ａ／Ｆが０．１以上、０．４未満向上しているものを示す。Ａは、同じ幅ｗの基準試料に対して、リーン限界Ａ／Ｆが０．４以上向上しているものを示す。また、Ｅは、火花放電ギャップＧ以外の部分において火花放電が生じる、いわゆる横飛火が発生し、リーン限界Ａ／Ｆが測定不能であったものを示す。また、表１における空欄は、対応する試験を行っていないことを示す。以降の表２、表３についても同様である。

　表１から分かるように、ｗ／ｔ≦１、ｗ≦１．９ｍｍ、ｔ≦２．３ｍｍ、を満たすものは、評価がＡ、Ｂ、Ｃのいずれかとなり、着火性の向上が見られる。さらに、ｗ／ｔ≦０．９、ｗ≦１．９ｍｍ、ｔ≦２．３ｍｍ、を満たすものは、いずれも評価がＡ又はＢとなり、特に着火性の向上が大きかった。

　次に、傾斜角度θを３０°、６０°として、上記と同様の試験を行った。その結果を、それぞれ表２、表３に示す。表２が、θ＝３０°としたときの試験結果を示す。表３が、θ＝６０°としたときの試験結果を示す。

　表２及び表３から分かるように、θ＝３０°とした場合も、θ＝６０°とした場合も、θ＝４５°とした場合と同様の傾向の測定結果が得られた。すなわち、ｗ／ｔ≦１、ｗ≦１．９ｍｍ、ｔ≦２．３ｍｍ、を満たすものは、評価がＡ、Ｂ、Ｃのいずれかとなり、着火性の向上が見られる。さらに、ｗ／ｔ≦０．９、ｗ≦１．９ｍｍ、ｔ≦２．３ｍｍ、を満たすものは、いずれも評価がＡ又はＢとなり、特に着火性の向上が大きかった。

　以上のごとく、本例の結果から、立設部５１における、プラグ周方向の幅ｗとプラグ径方向の寸法ｔとが、ｗ／ｔ≦１、ｗ≦１．９ｍｍ、ｔ≦２．３ｍｍ、を満たすことで、着火性の向上を図ることができることが分かる。また、ｗ／ｔ≦０．９をさらに満たすことで、より着火性を向上させることができることも分かる。

（実験例２）
　本例においては、表４に示すごとく、接地電極５の傾斜部５２の傾斜角度θと、着火性との関係について評価した。
　すなわち、実施形態１に示したスパークプラグ１を基本構造としつつ、傾斜角度θを種々変更した試料を用意し、各試料の着火性を評価した。

　具体的には、表４に示すごとく、ｗ及びｗ／ｔの異なる４種類の断面形状の立設部を備える試料において、θを１０°～９０°の間で変更したものを用意した。そして、各幅ｗ及び比ｗ／ｔにおける基準となる傾斜角度θとして、θ＝９０°の試料を基準試料として用意した。すなわち、基準試料は、傾斜部５２に相当する部分がプラグ軸方向Ｚに対して垂直な方向に延びる形状である。換言すると、基準試料は、傾斜部５２に相当する部分が、並び方向Ｘに延びる形状である。
　この基準試料の着火性との比較において、各試料の着火性の評価を行った。つまり、幅ｗ及び比ｗ／ｔが同じ基準試料の着火性との比較において、各試料の評価を行った。

　着火性の評価は、実験例１と同様の方法、同様の基準にて行った。
　評価結果を、表４に示す。表４において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ実験例１と同様の評価基準による。すなわち、Ｄは、同じ幅ｗ及び比ｗ／ｔの基準試料と、リーン限界Ａ／Ｆが同等（すなわち基準試料のリーン限界Ａ／Ｆとの差が０．０５未満）であるものを示す。Ｃは、同じ幅ｗ及び比ｗ／ｔの基準試料に対して、リーン限界Ａ／Ｆが０．０５以上、０．１未満向上しているものを示す。Ｂは、同じ幅ｗ及び比ｗ／ｔの基準試料に対して、リーン限界Ａ／Ｆが０．１以上、０．４未満向上しているものを示す。Ａは、同じ幅ｗ及び比ｗ／ｔの基準試料に対して、リーン限界Ａ／Ｆが０．４以上向上しているものを示す。

　表４から分かるように、いずれの幅ｗ及び比ｗ／ｔのスパークプラグにおいても、傾斜角度θが３０°～６０°の範囲にあると、基準試料に対して着火性が向上していることが分かる。

　以上のごとく、本例の結果から、傾斜部５２の傾斜角度θが、３０°≦θ≦６０°、を満たすことで、着火性の向上を図ることができることが分かる。

（実験例３）
　本例においては、図８、図９に示すごとく、実施形態１に示したスパークプラグ１について、内燃機関に対する取付姿勢によって、リーン限界Ａ／Ｆがどのように変化するかを調べた。

　試料１として、実施形態１に示したスパークプラグ１であって、傾斜部５２の傾斜角度θを４５°、立設部５１の幅ｗ及び厚みｔを、ｗ＝１．７ｍｍ、ｔ＝１．９ｍｍとしたものを用意した。
　また、比較試料として、次の試料２、試料３、試料４を用意した。試料２は、傾斜角度θ＝９０°とし、立設部５１の幅ｗ及び厚みｔを、ｗ＝２．６ｍｍ、ｔ＝１．３ｍｍとした。試料３は、傾斜角度θ＝４５°、立設部５１の幅ｗ及び厚みｔを、ｗ＝２．６ｍｍ、ｔ＝１．３ｍｍとした。試料４は、傾斜角度θ＝９０°とし、立設部５１の幅ｗ及び厚みｔを、ｗ＝１．７ｍｍ、ｔ＝１．９ｍｍとした。
　なお、各試料において、接地電極５の長手方向に直交する断面の形状は、立設部５１から傾斜部５２に至るまで、略一定の形状である。

　試験にあたっては、各スパークプラグを、１８００ｃｃ、４気筒のエンジンに取り付ける。このとき、図８に示すごとく、スパークプラグを軸方向先端側から見たときに、気流ｆの上流方向が、火花放電ギャップＧに対する接地電極５の立設部５１の配置位置となす角度（以下において、取付角度βという）を、－１８０°～１８０°まで、４５°おきに変化させ、それぞれの状態で、リーン限界Ａ／Ｆを測定した。つまり、取付角度βが０°のときは、接地電極５の立設部５１が火花放電ギャップＧの上流側に配置され、取付角度βが１８０°（－１８０°）のときは、立設部５１が火花放電ギャップＧの下流側に配置されていることになる。

　各試料について、上記のように気流ｆに対する向きを変化させつつ、気流ｆの流速を２０ｍ／ｓとして、それぞれリーン限界Ａ／Ｆを測定した。
　すなわち、スパークプラグを所定の向きに配置したそれぞれの状態で、エンジン回転数２０００ｒｐｍにてエンジンを運転する。そして、図示平均有効圧Ｐｍｉが０．２８ＭＰａの条件の下、Ａ／Ｆ（空燃比）の値を徐々に変化させながら燃焼圧センサーの出力より燃焼変動率（図示平均有効圧Ｐｍｉの変動率）を測定し、リーン限界Ａ／Ｆを調べる。このリーン限界Ａ／Ｆについては、実験例１と同様である。

　リーン限界Ａ／Ｆの測定結果を、図９に示す。同図において、符号Ｌ１を付した実線で示す折れ線が試料１のスパークプラグについての測定結果であり、符号Ｌ２を付した破線で示す折れ線が試料２のスパークプラグについての測定結果である。また、符号Ｌ３を付した破線で示す折れ線が試料３のスパークプラグについての測定結果である。また、符号Ｌ４を付した一点鎖線で示す折れ線が試料４のスパークプラグについての測定結果である。同図のグラフにおいて、横軸が取付角度βである。また、縦軸がリーン限界Ａ／Ｆの基準値に対する低下分である。リーン限界Ａ／Ｆの基準値とは、試料２において、取付角度βが９０°のときのリーン限界Ａ／Ｆである。そして、低下分とは、この基準値に対するリーン限界Ａ／Ｆの差分である。そして、マイナスが大きいほどリーン限界Ａ／Ｆが低下していることとなり、着火性が低下することになる。

　図９に示すごとく、試料２、試料３、試料４のスパークプラグにおけるリーン限界Ａ／Ｆをそれぞれ示す折れ線グラフＬ２、Ｌ３、Ｌ４は、取付角度βによってリーン限界Ａ／Ｆが大きく変動している。これは、試料２、試料３、試料４のスパークプラグのリーン限界Ａ／Ｆが、スパークプラグに対する気流ｆの方向によって大きく変動することを意味する。換言すれば、試料２、試料３及び試料４についての測定結果は、着火性がスパークプラグの内燃機関への取付姿勢によって大きく変動することを意味している。

　特に、取付角度βが０°となる位置においては、リーン限界Ａ／Ｆが極めて低くなっていることが分かる。つまり、接地電極５の立設部５１が火花放電ギャップＧに対して気流ｆの上流側に配置されたときに、リーン限界Ａ／Ｆが極端に低下し、着火性能が大きく低下するおそれがあることが分かる。

　これに対して、試料１のスパークプラグにおけるリーン限界Ａ／Ｆを示す折れ線グラフＬ１は、取付角度βが０°においても、リーン限界Ａ／Ｆが改善されていることを表している。これは、スパークプラグは、取付姿勢に関わらず、充分な着火性を確保することができていることを意味する。それゆえ、試料１のスパークプラグは、取付姿勢に関わらず、着火性を確保することができていることが分かる。

　なお、試料３についての測定結果は、試料２についての測定結果とほぼ同様となった。これは、試料３のように、傾斜部５２を傾斜させただけでは、取付角度β＝０°のときの着火性の向上は困難であることを示している。
　また、試料４についての測定結果は、試料２、試料３についての測定結果に比べて、β＝０°におけるリーン限界Ａ／Ｆが多少高い。それゆえ、立設部５１の寸法比ｗ／ｔを１以下とすることにより、取付角度β＝０°のときの着火性の向上を多少は望めるともいえる。しかし、β＝０°においてリーン限界Ａ／Ｆが大きく落ち込むことに変わりはない。これに対して、試料１は、取付角度β＝０°におけるリーン限界Ａ／Ｆの落ち込みを大きく抑制できている。

　以上の考察をまとめると、試料１～４についての本実験例の試験結果は、以下のことを示しているといえる。すなわち、立設部５１の寸法比ｗ／ｔを１以下としたうえで、傾斜部５２の傾斜角度θを設けることによって、取付角度β＝０°のときの着火性の向上を図ることができる。

　本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、或いはそれ以下を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に含めるものである。例えば、実施形態１においては、接地電極５に突出部５３を設けたものを示したが、接地電極に突出部を設けない構成とすることもできる。

Claims (3)

1. 　筒状のハウジング（２）と、
   　該ハウジング（２）の内側に保持された筒状の絶縁碍子（３）と、
   　先端部（４１）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（４）と、
   　上記ハウジングに接続されると共に上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、を有し、
   　上記接地電極は、上記ハウジングの先端部（２１）から先端側に立設する立設部（５１）と、該立設部の先端から上記中心電極側へ屈曲して斜め先端側へ延びる傾斜部（５２）とを備え、
   　上記立設部は、該立設部と上記中心電極との並び方向の寸法をｔとし、上記並び方向とプラグ軸方向との双方に直交する幅方向の寸法をｗとしたとき、ｗ／ｔ≦１、ｗ≦１．９ｍｍ、ｔ≦２．３ｍｍ、を満たし、
   　かつ、プラグ軸方向に対する上記傾斜部の傾斜角度θは、３０°≦θ≦６０°、を満たす、内燃機関用のスパークプラグ（１）。
2. 　ｗ／ｔ≦０．９を更に満たす、請求項１に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
3. 　上記接地電極は、上記傾斜部における上記中心電極側を向いた対向面（５２１）から突出した突出部（５３）を有し、該突出部と上記中心電極の先端部との間に、上記火花放電ギャップが形成されている、請求項１又は２に記載の内燃機関用のスパークプラグ。

Images