WO2019138801A1 - スパークプラグ - Google Patents

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WO2019138801A1
WO2019138801A1 PCT/JP2018/046534 JP2018046534W WO2019138801A1 WO 2019138801 A1 WO2019138801 A1 WO 2019138801A1 JP 2018046534 W JP2018046534 W JP 2018046534W WO 2019138801 A1 WO2019138801 A1 WO 2019138801A1
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WO
WIPO (PCT)
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inclined surface
ground electrode
electrode
center electrode
tip
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/046534
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
嶋本 大祐
祐也 阿部
柴田 正道
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2018206053A external-priority patent/JP7275530B2/ja
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
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Publication of WO2019138801A1 publication Critical patent/WO2019138801A1/ja
Priority to US16/927,043 priority patent/US10931086B2/en

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
    • H01T13/20Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/32Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation characterised by features of the earthed electrode

Definitions

  • the present disclosure relates to a spark plug.
  • a spark plug including a center electrode and a ground electrode, and a plane along the curved ground electrode is perpendicular to the flow direction of the air flow (see Patent Document 1).
  • the spark plug described in Patent Document 1 when the air flow flows from the left to the right between the center electrode and the ground electrode, the upper side and the lower side of the ground electrode are inclined downward to the right, and the center is on the upper side of the ground electrode.
  • a protrusion is provided on the upstream side of the air flow from the central axis of the electrode. As a result, a wake vortex is formed on the downstream side of the ground electrode, and the elongated discharge spark is caught and held in the wake vortex.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Publication No. 207-147086
  • the present disclosure has been made to solve the above-described problems, and a main object of the present disclosure is to provide a spark plug that can improve the ignitability of the air-fuel mixture.
  • the curved metal shell includes a cylindrical metal shell, a center electrode inserted into the metal shell, and a ground electrode connected to the metal shell and curved to face the front end surface of the center electrode.
  • the spark plug is a spark plug in which a predetermined plane along the ground electrode faces the air flow direction, In the body of the ground electrode, In a portion facing the tip end surface of the center electrode and at a portion on the upstream side of the center electrode with respect to the flow of the air flow, a first inclined surface approaching the tip surface from the upstream side to the downstream side of the air flow is Formed It has an opposing part with the shortest distance to the tip surface at a position facing the tip surface, A second side opposite to the side facing the tip end surface of the center electrode, and a portion on the upstream side of the center electrode with respect to the flow of the air flow; An inclined surface is formed With respect to the insertion direction of the center electrode, assuming that the thickness of the main body of the ground electrode is T, and the distance from the connection portion
  • the ground electrode connected to the metal shell is curved so as to face the front end surface of the center electrode.
  • An air flow flows toward a predetermined plane along the curved ground electrode, that is, from the side of the ground electrode toward the center electrode and the ground electrode. Then, discharge is performed between the center electrode and the ground electrode, and a mixture of fuel and air is ignited by the discharge spark.
  • the tip approaches the tip surface from the upstream side to the downstream side of the air flow 1 sloped surface is formed. Then, the main body of the ground electrode is provided with an opposing portion which is the shortest in distance to the end surface at a position facing the end surface. Therefore, the air flow flowing between the center electrode and the ground electrode is rectified by the first inclined surface, and the discharge spark can be stably extended.
  • the ground electrode includes a noble metal tip
  • the portion of the ground electrode excluding the noble metal tip corresponds to the main body of the ground electrode.
  • the ground electrode and the main body of the ground electrode coincide with each other.
  • a portion of the body of the ground electrode opposite to the side facing the tip end face of the center electrode and on the upstream side of the center electrode with respect to the flow of the air flow, away from the tip face from the upstream side to the downstream side of the air flow 2 sloped surface is formed. Therefore, the air flow is guided in the direction away from the ground electrode by the second inclined surface, and a negative pressure is formed on the downstream side of the ground electrode. By this negative pressure, the air flow passing between the center electrode and the ground electrode and thus the discharge spark can be guided away from the center electrode. Therefore, the discharge spark can be extended in the direction away from the center electrode, and the ignitability of the mixture can be improved.
  • the thickness of the main body of the ground electrode is T, and the distance from the connection portion between the first inclined surface and the second inclined surface to the facing portion is Su.
  • T the thickness of the main body of the ground electrode
  • Su the distance from the connection portion between the first inclined surface and the second inclined surface to the facing portion
  • a third inclined surface separating from the tip end surface is formed toward the downstream side, opposite to the side facing the tip end surface of the center electrode, and at a portion downstream of the center electrode with respect to the flow of the air flow,
  • a fourth inclined surface approaching the tip surface is formed from the upstream side to the downstream side of the air flow, and from the connection portion between the third inclined surface and the fourth inclined surface to the opposing portion in the insertion direction of the center electrode It is 2T / 16 ⁇ Sd ⁇ 8T / 16, where Sd is a distance of
  • the tip surface from the upstream side to the downstream side of the air flow on the side facing the front end surface of the center electrode and downstream of the center electrode with respect to the flow of the air flow A third sloped surface is formed away from. Therefore, the third inclined surface can promote that the air flow passing between the center electrode and the ground electrode is directed away from the center electrode by the negative pressure. Furthermore, when the starting point of the discharge spark in the ground electrode moves from the upstream side to the downstream side of the air flow along the third inclined surface, the distance between the starting point of the discharge spark in the ground electrode and the center electrode can be extended. Therefore, it is possible to suppress short circuit between the discharge sparks in the middle.
  • the fourth inclined surface can promote separation of the air flow introduced by the second inclined surface from the ground electrode. Therefore, the negative pressure formed on the downstream side of the ground electrode can be strengthened, and the air flow passing between the central electrode and the ground electrode and hence the discharge spark can be more strongly directed away from the central electrode.
  • the flow direction of the air flow to the spark plug may be temporarily reversed in the combustion process of the mixture in the combustion chamber.
  • the distance from the connection portion between the first inclined surface and the second inclined surface to the opposing portion in the insertion direction of the center electrode, and The distance from the connection portion between the third inclined surface and the fourth inclined surface to the opposite portion is equal.
  • the first inclined surface and the third inclined surface replace each other's function, and the second inclined surface and the second inclined surface are realized.
  • the four inclined surfaces can be realized by exchanging their functions. Therefore, even if the flow direction of the air flow to the spark plug is temporarily reversed in the combustion process, the ignitability of the air-fuel mixture can be improved. Further, even if the upstream side and the downstream side of the ground electrode are attached to the combustion chamber in the opposite direction, it is possible to improve the ignitability to the air-fuel mixture as in the case of attaching in the correct direction.
  • the ignitability to the air-fuel mixture is further improved Has been confirmed by the present disclosure person. Therefore, according to the spark plug, the ignitability of the mixture can be further improved.
  • a fifth means in the main body of the ground electrode, 2 ⁇ W / T ⁇ 2.36, where W is the width of the main body of the ground electrode in a direction perpendicular to the predetermined plane.
  • the ignitability to the air-fuel mixture is further improved It has been confirmed by the present disclosure person. Therefore, according to the spark plug, the ignitability of the mixture can be further improved.
  • the outer surface of the connection portion between the first inclined surface and the second inclined surface, and the outer surface of the connection portion between the third inclined surface and the fourth inclined surface are formed in a curved surface. Therefore, when the starting point of the discharge spark in the ground electrode moves from the upstream side to the downstream side of the air flow along the third inclined surface (the first inclined surface at the time of reverse flow), the starting point of the discharge spark in the ground electrode It is easier to move along the outer surface of the to the position away from the center electrode. Therefore, the discharge spark can be easily moved to a position further away from the center electrode, and the ignitability of the mixture can be further improved.
  • the second inclined surface and the fourth inclined surface are recessed toward the center of the main body of the ground electrode. Therefore, the air flow flowing in the direction away from the ground electrode can be strengthened by the second inclined surface (the fourth inclined surface at the time of reverse flow).
  • the fourth inclined surface (the second inclined surface at the time of reverse flow) can promote the separation of the air flow from the ground electrode.
  • the negative pressure formed on the downstream side of the ground electrode can be further strengthened. Therefore, the air flow passing between the center electrode and the ground electrode and hence the discharge spark can be guided in a direction further away from the center electrode, and the ignitability of the mixture can be further improved.
  • a first noble metal tip is provided at a portion of the facing portion facing the tip end face of the center electrode. Therefore, electric field concentration occurs in the first noble metal tip, so that discharge can be easily performed between the first noble metal tip and the center electrode, and consumption of the ground electrode due to the discharge can be suppressed.
  • a second noble metal tip is provided on the third inclined surface. For this reason, the electric field concentration occurs in the second noble metal tip, which facilitates moving the starting point of the discharge spark in the ground electrode to the second noble metal tip. Furthermore, the consumption of the ground electrode due to the discharge can be suppressed by the second noble metal tip.
  • a third noble metal tip is provided which extends from a portion of the opposing portion facing the tip surface of the center electrode to a predetermined position of the third inclined surface. For this reason, electric field concentration occurs in the third noble metal tip, which facilitates discharge to be performed with the center electrode. Then, the starting point of the discharge spark in the ground electrode can be easily moved to the downstream side of the air flow along the third noble metal tip. Furthermore, the consumption of the ground electrode due to the discharge can be suppressed by the third noble metal tip.
  • a height of the first noble metal tip protruding from the facing portion is 0.2 mm or more and 1.0 mm or less. It has been confirmed by the present disclosure that when the height of the first noble metal tip protruding from the facing portion of the ground electrode is 0.2 mm or more, the ignitability to the air-fuel mixture is improved. Further, it has been confirmed by the present disclosure that when the height of the first noble metal tip protruding from the facing portion of the ground electrode exceeds 1.0 mm, the consumption of the first noble metal tip becomes severe. Therefore, according to the spark plug, the ignitability to the air-fuel mixture can be improved, and the consumption of the first noble metal tip can be suppressed.
  • a fourth noble metal tip is provided at the tip of the center electrode. Therefore, electric field concentration occurs in the fourth noble metal tip, thereby facilitating discharge from the ground electrode and suppressing consumption of the center electrode due to the discharge.
  • FIG. 1 is a half sectional view of the spark plug;
  • FIG. 2 is a partial enlarged view of FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of the tip of the center electrode and the ground electrode;
  • FIG. 4 is a front view of the tip of the center electrode and the ground electrode;
  • FIG. 5 is a partial enlarged view of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic view showing dimensions of the ground electrode,
  • FIG. 7 is a schematic view showing dimensions of a ground electrode of a comparative example,
  • FIG. 8 is a schematic view showing the flow direction of the air flow,
  • FIG. 9 is a schematic view showing an extension aspect of discharge sparks,
  • FIG. 1 is a half sectional view of the spark plug;
  • FIG. 2 is a partial enlarged view of FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of the tip of the center electrode and the ground electrode;
  • FIG. 4 is a front view of the tip of the center electrode and the ground electrode;
  • FIG. 5 is a partial
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the connection position and the A / F improvement margin
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the connection position, the width-to-thickness ratio, and the A / F improvement margin
  • FIG. 12 is a schematic view showing a backflow aspect of air flow
  • FIG. 13 is a schematic view showing a reverse mounting state of the spark plug
  • FIG. 14 is a schematic view showing a modification of the shape on the air flow upstream side of the ground electrode
  • FIG. 15 is a schematic view showing a modification of the shape on the air flow downstream side of the ground electrode
  • FIG. 16 is a schematic view showing a modification of the ground electrode
  • FIG. 17 is a perspective view showing another modification of the ground electrode
  • FIG. 18 is a schematic view showing another modification of the ground electrode
  • FIG. 19 is a schematic view showing another modification of the ground electrode
  • FIG. 20 is a graph showing the relationship between the height projecting from the facing portion and the A / F improvement ratio at the noble metal tip of the ground electrode
  • FIG. 21 is a graph showing the relationship between the height projecting from the facing portion and the amount of expansion of the spark gap in the noble metal tip of the ground electrode
  • FIG. 22 is a schematic view showing another modification of the ground electrode
  • 23 is a plan view of the ground electrode of FIG.
  • FIG. 24 is a schematic view showing another modification of the ground electrode
  • 25 is a plan view of the ground electrode of FIG. 24;
  • FIG. 26 is a schematic view showing another modification of the ground electrode
  • FIG. 27 is a plan view of the ground electrode of FIG.
  • the spark plug 10 includes a cylindrical housing 11 formed of a metal material such as iron.
  • the screw part 11a is formed in the outer periphery of the lower part of the housing 11 (main metal fitting).
  • the lower end portion of the cylindrical insulator 12 is coaxially inserted into the housing 11.
  • the insulator 12 is formed of an insulating material such as alumina. By caulking the upper end portion 11b of the housing 11 to the insulator 12, the housing 11 and the insulator 12 are integrally coupled.
  • the center electrode 13 is inserted and held in the through hole 12 a (hollow portion) in the lower portion (one end portion) of the insulator 12.
  • the center electrode 13 is formed in a cylindrical shape using a Ni alloy excellent in heat resistance and the like as a base material. Specifically, the inner material (center material) of the center electrode 13 is formed of copper, and the outer material (skin material) is formed of a Ni (nickel) based alloy. The tip 13 a of the center electrode 13 is exposed from the lower end (one end) of the insulator 12.
  • a ground electrode 14 which is integrally curved and extends from the lower end surface (one end surface) of the housing 11 is disposed. That is, the ground electrode 14 is connected to the housing 11 and is curved such that the tip end portion 14 a faces the tip end surface 15 a (see FIG. 2) of the center electrode 13.
  • the ground electrode 14 is also formed of a Ni-based alloy.
  • the center electrode 13 and the ground electrode 14 respectively have noble metal tips 15 and 16.
  • the noble metal tips 15 and 16 are both formed in a cylindrical shape.
  • the noble metal chips 15 and 16 are formed of IrRh alloy containing Rh (rhodium) based on Ir (iridium) which is high in melting point and excellent in wear resistance, in order to suppress high temperature volatility of Ir.
  • the noble metal tips 15 and 16 are respectively joined to the tip portions 13a and 14a by joining processing such as laser welding or resistance welding.
  • a spark gap 17 is formed between the noble metal tip 15 (fourth noble metal tip) and the noble metal tip 16 (first noble metal tip). That is, discharge is performed between the noble metal tip 15 and the noble metal tip 16 to form a discharge spark.
  • the portion of the ground electrode 14 excluding the noble metal tip 16 corresponds to the main body of the ground electrode.
  • the central axis 18 and the terminal portion 19 are electrically connected to the upper portion of the central electrode 13 as is well known.
  • An external circuit to which a high voltage for spark generation is applied is connected to the terminal portion 19.
  • a gasket 20 used for attachment to an internal combustion engine is provided at the upper end portion of the screw portion 11 a of the housing 11.
  • FIG. 3 is a perspective view of the tip of the center electrode 13 and the ground electrode 14.
  • FIG. 4 is a front view of the tip of the center electrode 13 and the ground electrode 14.
  • a predetermined plane P (see FIG. 4) along the curved ground electrode 14 faces the air flow direction. Specifically, the predetermined plane P is perpendicular to the main air flow direction toward the spark plug 10.
  • the end is on the side (upper side) facing the tip end surface 15a of the center electrode 13 and on the upstream side of the center electrode 13 with respect to the flow of the air flow
  • a first inclined surface 21 approaching the surface 15 a is formed.
  • the first inclined surface 21 is formed to deflect the air flow striking the first inclined surface 21 toward the center electrode 13 side.
  • the first inclined surface 21 is flat near the position facing the center electrode 13.
  • a surface extending from the first inclined surface 21 in the direction of the connection portion between the ground electrode 14 and the housing 11 is a curved surface after being curved.
  • the ground electrodes 14 are formed symmetrically with respect to a predetermined plane P. Therefore, the main body of the ground electrode 14 is the side (upper side) facing the front end surface 15a of the center electrode 13 and the downstream side of the center electrode 13 with respect to the flow of the air flow from the upstream side of the air flow A third inclined surface 23 separated from the tip end surface 15a is formed on the side.
  • a second inclined surface 22 which is separated from the tip end surface 15a toward the downstream side is formed.
  • the second inclined surface 22 is formed to deflect the air flow striking the second inclined surface 22 to the side away from the center electrode 13.
  • the second inclined surface 22 is flat near the position facing the center electrode 13.
  • the surface extending from the second inclined surface 22 in the direction of the connection portion between the ground electrode 14 and the housing 11 is a curved surface after being curved.
  • the ground electrodes 14 are formed symmetrically with respect to a predetermined plane P. For this reason, in the main body of the ground electrode 14, the air flow is on the opposite side (lower side) to the end surface 15 a of the center electrode 13 and on the downstream side of the center electrode 13 with respect to the air flow.
  • a fourth inclined surface 24 is formed to approach the tip surface 15a from the upstream side to the downstream side.
  • the facing portion 25 (chip attachment surface) of the main body of the ground electrode 14 is formed.
  • the facing portion 25 is formed between the first inclined surface 21 and the third inclined surface 23.
  • the facing portion 25 is flat near the position facing the center electrode 13.
  • a surface extending from the facing portion 25 in the direction of the connection portion between the ground electrode 14 and the housing 11 is a curved surface after being curved.
  • the noble metal tip 16 is welded to the facing portion 25.
  • the main body of the ground electrode 14 is provided at a position facing the tip end surface 15 a of the center electrode 13 with the facing portion 25 having the shortest distance to the tip end surface 15 a. That is, in the facing portion 25, the distance between the tip end surface 15 a of the center electrode 13 and the main body of the ground electrode 14 is the shortest. The distance between the ground electrode 14 and the tip surface 15 a of the center electrode 13 is the shortest at the tip surface 16 a of the noble metal tip 16.
  • the portion other than the noble metal tip 16 (main body of the ground electrode 14) is formed by bending a member having a uniform shape in the length direction. Therefore, the manufacturability of the ground electrode 14 can be enhanced.
  • FIG. 5 is a partial enlarged view of FIG.
  • the outer surface of the connecting portion 31 of the first inclined surface 21 and the second inclined surface 22 and the outer surface of the connecting portion 32 of the third inclined surface 23 and the fourth inclined surface 24 are It is formed on a curved surface. That is, the connection parts 31 and 32 are formed in the R part (semi-cylindrical part) extended linearly.
  • the outer surface of the connection part 33 of the 1st inclined surface 21 and the 4th inclined surface 24 is formed in the curved surface. That is, the connection part 33 is formed in the R part (semi-cylindrical part) extended linearly.
  • FIG. 6 is a schematic view showing each dimension of the ground electrode 14. In the same figure, the cross section by the plane which passes along the central axis of central electrode 13 and is parallel to the flow direction of the air flow is shown.
  • the thickness of the main body of the ground electrode 14 is referred to as a thickness T with respect to the central axis direction of the center electrode 13 (the insertion direction to the housing 11 and the insulator 12).
  • the distance to the facing portion 25 is taken as a distance Su.
  • the distance Su is set to satisfy 2T / 16 ⁇ Su ⁇ 8T / 16.
  • the distance Su is set so as to satisfy 4T / 16 ⁇ Su ⁇ 6T / 16.
  • the distance from the connection portion 32 between the third inclined surface 23 and the fourth inclined surface 24 to the facing portion 25 is taken as a distance Sd.
  • the distance Sd is set to satisfy 2T / 16 ⁇ Sd ⁇ 8T / 16.
  • the distance Sd is set so as to satisfy 4T / 16 ⁇ Sd ⁇ 6T / 16.
  • the thickness T and the width W are set so as to satisfy 2 ⁇ W / T ⁇ 2.36.
  • FIG. 7 is a schematic view showing dimensions of the ground electrode 14R of the comparative example.
  • the cross section by the plane which passes along the central axis of central electrode 13 and is parallel to the flow direction of the air flow is shown.
  • the thickness T of the body of the ground electrode 14R is taken as the thickness T in the direction of the central axis of the center electrode 13 (the direction of insertion into the housing 11 and the insulator 12). Further, in the main body of the ground electrode 14R, the width of the main body of the ground electrode 14R is set as the width W with respect to the direction (flow direction of the air flow) perpendicular to the predetermined plane P. The thickness T is set to 1.3 mm, and the width W is set to 2.6 mm.
  • the first inclined surface 21, the second inclined surface 22, the third inclined surface 23, and the fourth inclined surface 24 are not formed in the ground electrode 14 ⁇ / b> R of the comparative example. That is, the cross-sectional shape of the main body of the ground electrode 14R is rectangular.
  • FIG. 8 is a schematic view showing the flow direction of the air flow to the ground electrode 14.
  • the air flow striking the first inclined surface 21 is between the noble metal tip 15 (center electrode 13) and the noble metal tip 16 (ground electrode 14) along the first inclined surface 21. Led to Therefore, the air flow flowing between the noble metal tip 15 and the noble metal tip 16 is rectified.
  • the air flow hitting the second inclined surface 22 is guided along the second inclined surface 22 in a direction away from the ground electrode 14. Then, the air flow separates from the ground electrode 14, and a negative pressure is formed on the downstream side of the fourth inclined surface 24 (ground electrode 14). Furthermore, since the fourth inclined surface 24 is formed on the main body of the ground electrode 14, the air flow is easily separated from the ground electrode 14, and the negative pressure formed on the downstream side of the fourth inclined surface 24 is strengthened. .
  • the air flow passing between the noble metal tip 15 and the noble metal tip 16 is guided away from the center electrode 13 by the negative pressure formed on the downstream side of the fourth inclined surface 24. Since the third inclined surface 23 is formed on the main body of the ground electrode 14, the air flow is guided along the third inclined surface 23 in a direction away from the center electrode 13.
  • FIG. 9 is a schematic view showing an extension aspect of a discharge spark.
  • the discharge spark initially occurs between the tip end surface 15 a of the center electrode 13 and the starting point S 1 of the tip end surface 16 a of the noble metal tip 16 at the ground electrode 14. Then, the discharge spark is stably extended by the rectified air flow between the noble metal tip 15 and the noble metal tip 16.
  • the starting point of the discharge spark in the ground electrode 14 moves from the starting point S 1 to the starting point S 2 in the third inclined surface 23. Therefore, the distance between the starting point of the discharge spark in the ground electrode 14 and the noble metal tip 15 (center electrode 13) can be extended, and short circuit between the extended discharge sparks can be suppressed.
  • the air flow passing between the noble metal tip 15 and the noble metal tip 16 is guided away from the center electrode 13 by the negative pressure formed on the downstream side of the fourth inclined surface 24.
  • the discharge sparks are extended while being led away from the center electrode 13.
  • the starting point of the discharge spark in the ground electrode 14 moves from the starting point S 2 to the starting point S 3 in the third inclined surface 23.
  • the starting point of the discharge spark in the ground electrode 14 moves along the curved outer surface of the connecting portion 32 from the starting point S3 to a position further away from the center electrode 13.
  • the discharge spark can be stably extended in the direction away from the center electrode 13, and the ignitability of the mixture can be improved.
  • the discharge spark is longer, the surface area of the discharge spark is larger, and the contact area between the mixture of air-fuel mixture and air and the discharge spark is larger, so the ignitability to the air-fuel mixture is improved.
  • the combustibility of the mixture improves.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the connection position and the A / F improvement margin.
  • the connection portion position is represented as 0 when the connection portion 31 (connection portion 32) is located at the facing portion 25, and as 16T / 16 when the connection portion 33 is located at the connection portion 33.
  • the A / F improvement margin indicates how much the lean limit A / F of the ground electrode 14 is improved with reference to the lean limit A / F of combustion of the air-fuel mixture in the ground electrode 14R of the comparative example. .
  • the definitions of the width W, the thickness T, and the width A are as described in FIG.
  • the width W changes between 2.6 mm and 3.0 mm, the thickness T 1.3 mm, and the width A between 0 mm and 1.2 mm and 1.5 mm
  • the test was performed with the tip height of 16 fixed at 0.15 [mm]. However, it has been confirmed by the disclosing person that the chip diameter and height had no effect on the airflow.
  • the volume of the noble metal tip 16 of the ground electrode 14 is smaller than that of the main body of the ground electrode 14, it is considered that the above-mentioned influence is not caused.
  • the A / F improvement margin of any sample is 0 or more.
  • the A / F improvement margin of any sample is 0.4 or more. Therefore, by setting the distance S (distance Su, Sd) so as to satisfy 2T / 16 ⁇ S ⁇ 8T / 16, in particular 4T / 16 ⁇ S ⁇ 6T / 16, the ignition to the air-fuel mixture can be performed. It is possible to improve the quality.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the connection position, the width-to-thickness ratio W / T, and the A / F improvement margin.
  • the definitions of the connection position, the A / F improvement margin, the width W, the thickness T, and the width A are the same as in FIG.
  • the width W is changed at 2.6 [mm] and 3.0 [mm], the thickness T at 1.1 [mm] and 1.3 [mm], and the width A at 1.5 [mm].
  • the A / F improvement margin is further increased in the case of 2 ⁇ W / T ⁇ 2.36. Therefore, by setting the distance S (distance Su, Sd), the width W, and the thickness T so as to satisfy 4T / 16 ⁇ S ⁇ 6T / 16 and 2 ⁇ W / T ⁇ 2.36, the mixture The ignitability can be further improved.
  • FIG. 12 is a schematic view showing a backflow aspect of the air flow.
  • a spark plug 10 is attached to the combustion chamber.
  • the flow direction of the air flow with respect to the spark plug 10 may be temporarily reversed from the direction indicated by the solid arrow to the direction indicated by the dashed arrow.
  • the ground electrode 14 is formed symmetrically with respect to the predetermined plane P, and the distance Su and the distance Sd are equal. Therefore, even if the flow direction of the air flow to the spark plug 10 is temporarily reversed in the combustion process, the third inclined surface 23 realizes the function of the first inclined surface 21 and the fourth inclined surface 24 becomes the second. The function of the inclined surface 22 is realized. Further, the first inclined surface 21 realizes the function of the third inclined surface 23, and the second inclined surface 22 realizes the function of the fourth inclined surface 24. Therefore, even if the flow direction of the air flow to the spark plug 10 is temporarily reversed in the combustion process, the ignitability of the air-fuel mixture can be improved.
  • FIG. 13 is a schematic view showing the spark plug 10 mounted in the reverse direction.
  • the direction of the ground electrode 14 is opposite to the direction of the ground electrode 14 of the spark plug 10 of FIG. 12. That is, in FIGS. 13 and 14, the mounting angle of the spark plug 10 is shifted by 180 °. Even when the spark plug 10 is attached as shown in FIG. 13, the ignitability of the mixture can be improved as in the case where the flow direction of the air flow is reversed.
  • the tip end surface 15a of the main body of the ground electrode 14 on the side facing the tip end surface 15a of the center electrode 13 and on the upstream side of the center electrode 13 with respect to the flow of the air flow The first inclined surface 21 is formed to approach. And the main body of the ground electrode 14 is provided with the opposing part 25 with the shortest distance with the front end surface 15a at the position facing the front end surface 15a. Therefore, the air flow flowing between the center electrode 13 and the ground electrode 14 is rectified by the first inclined surface 21, and the discharge spark can be stably extended.
  • the thickness of the main body of the ground electrode 14 is a thickness T in the insertion direction of the center electrode 13, and from the connection portion 31 of the first inclined surface 21 to the second inclined surface 22 to the opposing portion 25
  • the ignitability of the mixture improves. Therefore, according to the spark plug 10, the ignitability of the mixture can be improved.
  • the tip end surface 15 a of the main body of the ground electrode 14 on the side facing the tip end surface 15 a of the center electrode 13 and on the downstream side of the center electrode 13 with respect to the flow of the air flow A third inclined surface 23 is formed away from the surface. Therefore, the third inclined surface 23 can promote that the air flow passing between the center electrode 13 and the ground electrode 14 is guided in the direction away from the center electrode 13 by the negative pressure. Furthermore, when the starting point of the discharge spark in the ground electrode 14 moves from the upstream side to the downstream side of the air flow along the third inclined surface 23, the starting points S2, S3 of the discharge spark in the ground electrode 14 and the center electrode 13 You can extend the distance. Therefore, it is possible to suppress short circuit between the discharge sparks in the middle.
  • the main body of the ground electrode 14 is opposite to the side facing the tip end surface 15a of the center electrode 13 and on the downstream side of the center electrode 13 with respect to the flow of the air flow, from the upstream side to the downstream side of the air flow.
  • a fourth inclined surface 24 approaching the tip end surface 15a is formed.
  • the fourth inclined surface 24 can promote separation of the air flow introduced by the second inclined surface 22 from the ground electrode 14. Therefore, the negative pressure formed on the downstream side of the ground electrode 14 can be strengthened, and the air flow passing between the center electrode 13 and the ground electrode 14 and thus the discharge sparks are more strongly directed away from the center electrode 13 be able to.
  • the distance Sd between the connecting portion 32 of the third inclined surface 23 and the fourth inclined surface 24 and the facing portion 25 in the insertion direction of the center electrode 13 is 2T / 16 ⁇ Sd ⁇
  • 8T / 16 it has been confirmed by the present disclosure that the ignitability of the mixture improves. Therefore, according to the spark plug 10, the ignitability of the mixture can be further improved.
  • the distance Su from the connection portion 31 of the first inclined surface 21 to the second inclined surface 22 to the facing portion 25, the third inclined surface 23 and the fourth The distance Sd from the connecting portion 32 to the inclined surface 24 to the facing portion 25 is equal.
  • the first inclined surface 21 and the third inclined surface 23 replace each other's functions, and the second inclination is realized.
  • the surface 22 and the fourth inclined surface 24 can be realized by exchanging the functions of each other. Therefore, even if the flow direction of the air flow to the spark plug 10 is temporarily reversed in the combustion process, the ignitability of the air-fuel mixture can be improved.
  • the ignitability of the air-fuel mixture can be improved as in the case of the correct orientation.
  • the ignitability to the air-fuel mixture is further when 4T / 16 ⁇ Su ⁇ 6T / 16 and 4T / 16 ⁇ Sd ⁇ 6T / 16 in the insertion direction of the center electrode 13.
  • the improvement has been confirmed by the present disclosure person. Therefore, according to the spark plug 10, the ignitability of the mixture can be further improved.
  • the ignitability to the air-fuel mixture is Further improvement has been confirmed by the present disclosure person. Therefore, according to the spark plug 10, the ignitability of the mixture can be further improved.
  • connection portion 31 between the first inclined surface 21 and the second inclined surface 22 and the outer surface of the connection portion 32 between the third inclined surface 23 and the fourth inclined surface 24 are formed in a curved surface. Therefore, when the starting point of the discharge spark in the ground electrode 14 moves from the upstream side to the downstream side of the air flow along the third inclined surface 23 (the first inclined surface 21 at the time of reverse flow), the discharge spark of the ground electrode 14 It becomes easy to move the starting point along the outer surface of the connection portion 32 (connection portion 31 at the time of reverse flow) to a position further away from the center electrode 13. Therefore, the discharge spark can be easily moved to a position further away from the center electrode 13, and the ignitability of the mixture can be further improved.
  • connection portions 31 to 33 are not formed in a curved surface. In that case, processing of the ground electrode 14 is facilitated.
  • FIG. 14 is a schematic view showing a modification of the shape on the air flow upstream side of the ground electrode 14.
  • the first inclined surface 21 may be indented toward the center of the main body of the ground electrode 14, or may be formed by a plurality of planes. Good.
  • the first inclined surface 21 may be formed in a shape that is bulged to the outside of the main body of the ground electrode 14, and may be formed by a plurality of planes. . The same applies to the second inclined surface 22.
  • the second inclined surface 22 is indented toward the center of the main body of the ground electrode 14. Therefore, the second inclined surface 22 can strengthen the air flow flowing in the direction away from the ground electrode 14. Thereby, the negative pressure formed on the downstream side of the ground electrode 14 can be further strengthened. Therefore, the air flow passing between the center electrode 13 and the ground electrode 14 and thus the discharge spark can be guided in a direction further away from the center electrode 13, and the ignitability of the mixture can be further improved. Furthermore, in (h), since the first inclined surface 21 has a shape that bulges to the outside of the main body of the ground electrode 14, the rectification effect of the air flow by the first inclined surface 21 can be further enhanced.
  • FIG. 15 is a schematic view showing a modification of the shape of the ground electrode 14 on the downstream side of the air flow.
  • the third inclined surface 23 may be indented toward the center of the main body of the ground electrode 14, and may be formed by a plurality of planes. Good.
  • the third inclined surface 23 may have a shape which bulges outside the main body of the ground electrode 14, and may be formed by a plurality of planes. .
  • the fourth inclined surface 24 is indented toward the center of the main body of the ground electrode 14. Therefore, the fourth inclined surface 24 can promote the separation of the air flow from the ground electrode 14. Thereby, the negative pressure formed on the downstream side of the ground electrode 14 can be further strengthened. Therefore, the air flow passing between the center electrode 13 and the ground electrode 14 and thus the discharge spark can be guided in a direction further away from the center electrode 13, and the ignitability of the mixture can be further improved. Furthermore, in (h), since the third inclined surface 23 has a shape that bulges to the outside of the main body of the ground electrode 14, the third inclined surface 23 can guide the flow away from the center electrode 13 while rectifying the air flow. .
  • FIGS. 14 (a) to 14 (h) and FIGS. 15 (a) to 15 (h) may be arbitrarily combined.
  • the 1st inclined surface 21, the 2nd inclined surface 22, the 3rd inclined surface 23, and the 4th inclined surface 24 can also be formed by a curved surface.
  • FIG. 16 is a schematic view showing a modification of the ground electrode 14.
  • the ground electrode 14 is not formed symmetrically with respect to the predetermined plane P, and the distance Su and the distance Sd are different. Even with such a configuration, the first inclined surface 21, the second inclined surface 22, the third inclined surface 23, and the fourth inclined surface 24 can provide the operational effects according to the above embodiment.
  • FIG. 17 is a perspective view showing another modification of the ground electrode 14.
  • the facing portion 25 is not a flat surface but formed as a ridge, and the first inclined surface 21 and the third inclined surface 23 are connected.
  • the ground electrode 14 does not have the noble metal tip 16.
  • the shape of the ground electrode 14 in the longitudinal direction is different between the vicinity of the tip end portion and the other portion. Even with such a configuration, the first inclined surface 21, the second inclined surface 22, the third inclined surface 23, and the fourth inclined surface 24 can provide the operational effects according to the above embodiment.
  • the ground electrode 14 matches the main body of the ground electrode.
  • FIG. 19 is a schematic view showing a modification of the ground electrode 14 which does not have the noble metal tip 16. Also in this case, the operation and effect according to the above embodiment can be exhibited.
  • FIG. 18 is a schematic view showing another modification of the ground electrode 14.
  • the third inclined surface 23 and the fourth inclined surface 24 are not formed. Even with such a configuration, it is possible to achieve the effects by the first inclined surface 21 and the second inclined surface 22.
  • FIG. 20 is a graph showing the relationship between the height of the noble metal tip 16 projecting from the facing portion 25 and the A / F improvement ratio.
  • the A / F improvement ratio is based on the lean limit A / F of the combustion of the mixture without the noble metal tip 16 (protrusion height 0 mm) as a reference (1), and the lean of the ground electrode 14 having the noble metal tip 16 of each projection height
  • the limit A / F is expressed as a ratio.
  • the definition of the thickness T is as described in FIG.
  • the connection position was changed at 2T / 16, 5T / 16 and 8T / 16, and tests were performed.
  • the lean limit A / F is improved when the projection height is 0.2 mm or more at any connection position.
  • the lean limit A / F is improved as the protrusion height is increased, and the ignitability of the mixture can be improved.
  • the spark gap 17 is constant regardless of the protruding height, the distance from the tip surface 15a of the center electrode 13 to the facing portion 25 and the third inclined surface 23 becomes longer as the protruding height is higher. Therefore, when the starting point of the discharge spark in the ground electrode 14 moves to the third inclined surface 23, the discharge spark is stably extended in the direction away from the center electrode 13 to improve the ignitability to the air-fuel mixture. it can.
  • FIG. 21 is a graph showing the relationship between the height of the noble metal tip 16 projecting from the facing portion 25 and the amount of spread ⁇ Gap of the spark gap 17.
  • a spread amount ⁇ Gap of the spark gap 17 represents a spread amount of the spark gap 17 from the start time to the finish time when the spark plug 10 discharges for a predetermined time in a predetermined engine operation state.
  • the tip diameter of the noble metal tip 16 was changed with ⁇ 0.7 [mm] and ⁇ 0.9 [mm] to conduct the test. As shown in the figure, the spread amount ⁇ Gap rapidly increases when the protrusion height exceeds 1.0 mm, regardless of the tip diameter.
  • the protrusion height of the noble metal tip 16 becomes too high, the heat conduction from the noble metal tip 16 to the main body of the ground electrode 14 is deteriorated. Therefore, by setting the protrusion height of the noble metal tip 16 to 0.2 mm or more and 1.0 mm or less, the ignitability to the mixture can be improved, and the consumption of the noble metal tip 16 can be suppressed. .
  • FIG. 22 is a schematic view showing another modification of the ground electrode 14, and FIG. 23 is a plan view of the ground electrode 14 of FIG.
  • the ground electrode 14 does not have the noble metal tip 16 but has the noble metal tip 26.
  • the noble metal tip 26 (second noble metal tip) is formed in the same manner as the noble metal tip 16.
  • the noble metal tip 26 is welded to the third inclined surface 23. More specifically, the noble metal tip 26 is provided on the third inclined surface 23 downstream of the portion of the facing portion 25 facing the tip end surface 15 a of the center electrode 13. Therefore, the concentration of the electric field at the noble metal tip 26 facilitates moving the starting point of the discharge spark at the ground electrode 14 to the noble metal tip 26. Then, the starting point of the discharge spark can be fixed to the noble metal tip 16, and the consumption of the ground electrode 14 due to the discharge can be suppressed by the noble metal tip 26.
  • FIG. 24 is a schematic view showing another modification of the ground electrode 14, and FIG. 25 is a plan view of the ground electrode 14 of FIG.
  • the ground electrode 14 has a noble metal tip 16 and a noble metal tip 26.
  • the noble metal tip 26 is formed of the same material as the noble metal tip 16.
  • the diameter of the noble metal tip 26 is slightly smaller than the diameter of the noble metal tip 16. According to such a configuration, the occurrence of electric field concentration at the noble metal tip 16 facilitates the discharge between the noble metal tip 16 and the center electrode 13. Then, the concentration of the electric field at the noble metal tip 26 makes it easy to move the starting point of the discharge spark at the ground electrode 14 from the noble metal tip 16 to the noble metal tip 26.
  • the starting point of the discharge spark in the ground electrode 14 may move in the order of the noble metal tip 16, the third inclined surface 23, and the noble metal tip 26, or the noble metal tip 26 may jump from the noble metal tip 16 over the third inclined surface 23. You may move up to
  • FIG. 26 is a schematic view showing another modification of the ground electrode 14, and FIG. 27 is a plan view of the ground electrode 14 of FIG.
  • the ground electrode 14 is provided with a noble metal tip 27 (first to third noble metal tips) extending to a predetermined position of the third inclined surface 23 from a portion facing the tip surface 15a of the center electrode 13 in the facing portion 25.
  • a noble metal tip 27 is provided on the facing portion 25 and the third inclined surface 23 at the downstream side from a portion of the facing portion 25 facing the tip surface 15 a of the center electrode 13.
  • the predetermined position is a position where the starting point of the discharge spark can be fixed to the noble metal tip 27. For this reason, the electric field concentration occurs in the noble metal tip 27, so that the discharge is easily performed with the center electrode 13.
  • the noble metal tip 27 may be formed by combining a plurality of noble metal tips. Further, the shape of the noble metal tip is not limited to a cylindrical shape, and may be triangular or polygonal.

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Abstract

スパークプラグ(10)は、中心電極(13)の先端面(15a)に対向するように湾曲した接地電極(14)を備え、湾曲した接地電極に沿った所定平面(P)が気流の流れ方向を向く。接地電極の本体において、上記先端面に面した側で且つ気流に対して中心電極よりも上流側の部分に、気流の上流側から下流側にかけて先端面に近付く第1傾斜面(21)が形成され、先端面に対向する位置に先端面との距離が最も短い対向部(25)を備え、上記先端面に面した側と反対側で且つ気流に対して中心電極よりも上流側の部分に、気流の上流側から下流側にかけて先端面から離れる第2傾斜面(22)が形成され、中心電極の挿入方向に関して、接地電極の本体の厚みをTとし、第1傾斜面と第2傾斜面との接続部(31)から対向部までの距離をSuとして、2T/16≦Su≦8T/16である。

Description

スパークプラグ 関連出願の相互参照
 本出願は、2018年1月15日に出願された日本出願番号2018-004184号と、2018年10月31日に出願された日本出願番号2018-206053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、スパークプラグに関する。
 従来、中心電極及び接地電極を備え、湾曲した接地電極に沿った平面が気流の流れ方向に垂直となるスパークプラグがある(特許文献1参照)。特許文献1に記載のスパークプラグでは、中心電極及び接地電極の間を気流が左から右に流れるときに、接地電極の上側の辺及び下側の辺を右下がりとし、接地電極の上側において中心電極の中心軸よりも気流の上流側に突起部を設けている。これにより、接地電極の下流側に後流渦が形成され、伸長した放電火花が後流渦に巻き込まれて保持されるとしている。
特開2017-147086号公報
 しかしながら、特許文献1に記載のスパークプラグでは、中心電極と接地電極との間を通過した気流が乱れ易く、伸長した放電火花の途中部分が互いに短絡し易い。このため、放電火花が不安定になり、スパークプラグによる燃料と空気との混合気への着火性が低下するおそれがある。
 本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、混合気への着火性を向上させることのできるスパークプラグを提供することにある。
 上記課題を解決するための第1の手段は、
 筒状の主体金具と、前記主体金具の内部に挿入された中心電極と、前記主体金具に接続されて前記中心電極の先端面に対向するように湾曲した接地電極と、を備え、前記湾曲した接地電極に沿った所定平面が気流の流れ方向を向くスパークプラグであって、
 前記接地電極の本体において、
 前記中心電極の先端面に面した側であり且つ前記気流の流れに対して前記中心電極よりも上流側の部分に、前記気流の上流側から下流側にかけて前記先端面に近付く第1傾斜面が形成され、
 前記先端面に対向する位置に前記先端面との距離が最も短い対向部を備え、
 前記中心電極の先端面に面した側と反対側であり且つ前記気流の流れに対して前記中心電極よりも上流側の部分に、前記気流の上流側から下流側にかけて前記先端面から離れる第2傾斜面が形成され、
 前記中心電極の挿入方向に関して、前記接地電極の本体の厚みをTとし、前記第1傾斜面と前記第2傾斜面との接続部から前記対向部までの距離をSuとして、2T/16≦Su≦8T/16である。
 上記構成によれば、主体金具に接続された接地電極は、中心電極の先端面に対向するように湾曲している。湾曲した接地電極に沿った所定平面に向かって、すなわち接地電極の側方から中心電極及び接地電極へ向かって気流が流れる。そして、中心電極と接地電極との間で放電が行われ、放電火花により燃料と空気との混合気に着火される。
 ここで、接地電極の本体において、中心電極の先端面に面した側であり且つ気流の流れに対して中心電極よりも上流側の部分に、気流の上流側から下流側にかけて先端面に近付く第1傾斜面が形成されている。そして、接地電極の本体は、先端面に対向する位置に先端面との距離が最も短い対向部を備えている。このため、第1傾斜面により、中心電極と接地電極との間へ流れる気流が整流され、放電火花を安定して伸長させることができる。なお、接地電極が貴金属チップを備える場合は、接地電極において貴金属チップを除く部分が接地電極の本体に相当する。また、接地電極が貴金属チップを備えない場合は、接地電極と接地電極の本体とが一致する。
 接地電極の本体において、中心電極の先端面に面した側と反対側であり且つ気流の流れに対して中心電極よりも上流側の部分に、気流の上流側から下流側にかけて先端面から離れる第2傾斜面が形成されている。このため、第2傾斜面により、接地電極から離れる方向へ気流が導かれ、接地電極の下流側に負圧が形成される。この負圧により、中心電極と接地電極との間を通過した気流ひいては放電火花を、中心電極から離れる方向へ導くことができる。したがって、中心電極から離れる方向へ放電火花を伸長させることができ、混合気への着火性を向上させることができる。
 さらに、接地電極の本体において、中心電極の挿入方向に関して、接地電極の本体の厚みをTとし、第1傾斜面と第2傾斜面との接続部から上記対向部までの距離をSuとして、2T/16≦Su≦8T/16である場合に、混合気への着火性が向上することが本願開示者により確認されている。したがって、上記スパークプラグによれば、混合気への着火性を向上させることができる。
 第2の手段では、前記接地電極の本体において、前記中心電極の先端面に面した側であり且つ前記気流の流れに対して前記中心電極よりも下流側の部分に、前記気流の上流側から下流側にかけて前記先端面から離れる第3傾斜面が形成され、前記中心電極の先端面に面した側と反対側であり且つ前記気流の流れに対して前記中心電極よりも下流側の部分に、前記気流の上流側から下流側にかけて前記先端面に近付く第4傾斜面が形成され、前記中心電極の挿入方向に関して、前記第3傾斜面と前記第4傾斜面との接続部から前記対向部までの距離をSdとして、2T/16≦Sd≦8T/16である。
 上記構成によれば、接地電極の本体において、中心電極の先端面に面した側であり且つ気流の流れに対して中心電極よりも下流側の部分に、気流の上流側から下流側にかけて先端面から離れる第3傾斜面が形成されている。このため、中心電極と接地電極との間を通過した気流が上記負圧により中心電極から離れる方向へ導かれることを、第3傾斜面により促進することができる。さらに、接地電極における放電火花の起点が、第3傾斜面に沿って気流の上流側から下流側へ移動することにより、接地電極における放電火花の起点と中心電極との距離を延ばすことができる。したがって、放電火花の途中部分が互いに短絡することを抑制することができる。
 接地電極の本体において、中心電極の先端面に面した側と反対側であり且つ気流の流れに対して中心電極よりも下流側の部分に、気流の上流側から下流側にかけて先端面に近付く第4傾斜面が形成されている。このため、第2傾斜面により導かれた気流が接地電極から剥離することを、第4傾斜面により促進することができる。したがって、接地電極の下流側に形成される負圧を強化することができ、中心電極と接地電極との間を通過した気流ひいては放電火花を、より強く中心電極から離れる方向へ導くことができる。
 さらに、接地電極の本体において、中心電極の挿入方向に関して、第3傾斜面と第4傾斜面との接続部から対向部までの距離をSdとして、2T/16≦Sd≦8T/16である場合に、混合気への着火性が向上することが本願開示者により確認されている。したがって、上記スパークプラグによれば、混合気への着火性をさらに向上させることができる。
 燃焼室に対してスパークプラグが取り付けられた場合、燃焼室内の混合気の燃焼過程においてスパークプラグに対する気流の流れ方向が一時的に逆になることがある。
 この点、第3の手段では、前記接地電極の本体において、前記中心電極の挿入方向に関して、前記第1傾斜面と前記第2傾斜面との接続部から前記対向部までの距離と、前記第3傾斜面と前記第4傾斜面との接続部から前記対向部までの距離とが等しい。このため、燃焼過程においてスパークプラグに対する気流の流れ方向が一時的に逆になったとしても、第1傾斜面と第3傾斜面とが互いの機能を入れ替えて実現し、第2傾斜面と第4傾斜面とが互いの機能を入れ替えて実現することができる。したがって、燃焼過程においてスパークプラグに対する気流の流れ方向が一時的に逆になったとしても、混合気への着火性を向上させることができる。また、燃焼室に対して、接地電極の上流側と下流側とが逆向きに取り付けられたとしても、正しい向きに取り付けられた場合と同様に混合気への着火性を向上させることができる。
 第4の手段では、前記接地電極の本体において、前記中心電極の挿入方向に関して、4T/16≦Su≦6T/16であり、4T/16≦Sd≦6T/16である。
 接地電極の本体において、中心電極の挿入方向に関して、4T/16≦Su≦6T/16であり、4T/16≦Sd≦6T/16である場合に、混合気への着火性がさらに向上することが本願開示者により確認されている。したがって、上記スパークプラグによれば、混合気への着火性をさらに向上させることができる。
 第5の手段では、前記接地電極の本体において、前記所定平面に垂直な方向に関して、前記接地電極の本体の幅をWとして、2≦W/T≦2.36である。
 接地電極の本体において、所定平面に垂直な方向に関して、接地電極の本体の幅をWとして、2≦W/T≦2.36である場合に、混合気への着火性がさらに向上することが本願開示者により確認されている。したがって、上記スパークプラグによれば、混合気への着火性をさらに向上させることができる。
 第6の手段では、前記第1傾斜面と前記第2傾斜面との接続部の外面、及び前記第3傾斜面と前記第4傾斜面との接続部の外面が、曲面に形成されている。このため、接地電極における放電火花の起点が、第3傾斜面(逆流時に第1傾斜面)に沿って気流の上流側から下流側へ移動する際に、接地電極における放電火花の起点を接続部の外面に沿って、より中心電極から離れた位置まで移動させ易くなる。したがって、放電火花を中心電極からさらに離れた位置まで移動させ易くなり、混合気への着火性をさらに向上させることができる。
 第7の手段では、前記第2傾斜面及び前記第4傾斜面は、前記接地電極の本体の中心側にへこんでいる。このため、第2傾斜面(逆流時に第4傾斜面)により、接地電極から離れる方向へ流れる気流を強化することができる。また、第4傾斜面(逆流時に第2傾斜面)により、気流が接地電極から剥離することを促進することができる。これらにより、接地電極の下流側に形成される負圧をより強化することができる。したがって、中心電極と接地電極との間を通過した気流ひいては放電火花を、中心電極からより離れる方向へ導くことができ、混合気への着火性をさらに向上させることができる。
 第8の手段では、前記対向部において前記中心電極の前記先端面に対向する部分には、第1貴金属チップが設けられている。このため、第1貴金属チップで電界集中が起きることにより中心電極との間で放電が行われ易くなるとともに、放電による接地電極の消耗を抑制することができる。
 第9の手段では、前記第3傾斜面には第2貴金属チップが設けられている。このため、第2貴金属チップで電界集中が起きることにより、接地電極における放電火花の起点を、第2貴金属チップまで移動させ易くなる。さらに、放電による接地電極の消耗を第2貴金属チップにより抑制することができる。
 第10の手段では、前記対向部において前記中心電極の前記先端面に対向する部分から、前記第3傾斜面の所定位置まで延びる第3貴金属チップが設けられている。このため、第3貴金属チップで電界集中が起きることにより、中心電極との間で放電が行われ易くなる。そして、接地電極における放電火花の起点を、第3貴金属チップに沿って気流の下流側へ移動させ易くなる。さらに、放電による接地電極の消耗を第3貴金属チップにより抑制することができる。
 第11の手段では、前記第1貴金属チップにおいて前記対向部から突出する高さは、0.2mm以上且つ1.0mm以下である。第1貴金属チップにおいて接地電極の対向部から突出する高さが0.2mm以上の場合に、混合気への着火性が向上することが本願開示者により確認されている。また、第1貴金属チップにおいて接地電極の対向部から突出する高さが1.0mmを越える場合は、第1貴金属チップの消耗が激しくなることが本願開示者により確認されている。したがって、上記スパークプラグによれば、混合気への着火性を向上させることができるとともに、第1貴金属チップの消耗を抑制することができる。
 第12の手段では、前記中心電極の先端部には第4貴金属チップが設けられている。このため、第4貴金属チップで電界集中が起きることにより接地電極との間で放電が行われ易くなるとともに、放電による中心電極の消耗を抑制することができる。
 本開示についての上記目的およびその他の目的、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、スパークプラグの半断面図であり、 図2は、図1の部分拡大図であり、 図3は、中心電極の先端部及び接地電極の斜視図であり、 図4は、中心電極の先端部及び接地電極の正面図であり、 図5は、図4の部分拡大図であり、 図6は、接地電極の各寸法を示す模式図であり、 図7は、比較例の接地電極の各寸法を示す模式図であり、 図8は、気流の流れ方向を示す模式図であり、 図9は、放電火花の伸長態様を示す模式図であり、 図10は、接続部位置とA/F向上代との関係を示すグラフであり、 図11は、接続部位置と幅厚み比とA/F向上代との関係を示すグラフであり、 図12は、気流の逆流態様を示す模式図であり、 図13は、スパークプラグの逆向きの取り付け状態を示す模式図であり、 図14は、接地電極における気流上流側の形状の変更例を示す模式図であり、 図15は、接地電極における気流下流側の形状の変更例を示す模式図であり、 図16は、接地電極の変更例を示す模式図であり、 図17は、接地電極の他の変更例を示す斜視図であり、 図18は、接地電極の他の変更例を示す模式図であり、 図19は、接地電極の他の変更例を示す模式図であり、 図20は、接地電極の貴金属チップにおいて対向部から突出する高さとA/F向上比との関係を示すグラフであり、 図21は、接地電極の貴金属チップにおいて対向部から突出する高さと火花ギャップの広がり量との関係を示すグラフであり、 図22は、接地電極の他の変更例を示す模式図であり、 図23は、図22の接地電極の平面図であり、 図24は、接地電極の他の変更例を示す模式図であり、 図25は、図24の接地電極の平面図であり、 図26は、接地電極の他の変更例を示す模式図であり、 図27は、図26の接地電極の平面図である。
 以下、内燃機関に用いられるスパークプラグに具現化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
 図1に示すように、スパークプラグ10は、鉄等の金属材料によって形成された円筒状のハウジング11を備えている。ハウジング11(主体金具)の下部の外周には、ねじ部11aが形成されている。
 ハウジング11の内部には、円筒状の絶縁碍子12の下端部が同軸に挿入されている。絶縁碍子12は、アルミナ等の絶縁材料で成形されている。絶縁碍子12に対してハウジング11の上端部11bをかしめることにより、ハウジング11と絶縁碍子12とが一体に結合されている。そして、絶縁碍子12の下部(一端部)において、貫通孔12a(中空部)には、中心電極13が挿入されて保持されている。
 中心電極13は、耐熱性等に優れているNi合金を母材として、円柱状に形成されている。具体的には、中心電極13の内材(中心材)が銅で形成され、外材(外皮材)がNi(ニッケル)基合金で形成されている。中心電極13の先端部13aは、絶縁碍子12の下端(一端)から露出している。
 中心電極13の先端部13aに対向する位置には、ハウジング11の下端面(一端面)から一体的に湾曲して延びる接地電極14が配置されている。すなわち、接地電極14は、ハウジング11に接続されて、中心電極13の先端面15a(図2参照)に先端部14aが対向するように湾曲している。接地電極14もNi基合金によって形成されている。
 図2に示すように、中心電極13及び接地電極14は、それぞれ貴金属チップ15,16を備えている。貴金属チップ15,16は、共に円柱状に形成されている。貴金属チップ15,16は、高融点で耐消耗性に優れたIr(イリジウム)をベースに、Irの高温揮発性を抑制するために、Rh(ロジウム)を含むIrRh合金により形成されている。貴金属チップ15,16は、レーザー溶接、または抵抗溶接等の接合加工により、それぞれ先端部13a,14aに接合されている。貴金属チップ15(第4貴金属チップ)と貴金属チップ16(第1貴金属チップ)との間に、火花ギャップ17が形成されている。すなわち、貴金属チップ15と貴金属チップ16との間で放電が行われ、放電火花が形成される。なお、接地電極14において貴金属チップ16を除く部分が接地電極の本体に相当する。
 図1に戻り、中心電極13の上部には、周知のように中心軸18、端子部19が電気的に接続されている。端子部19には、火花発生用の高電圧を印加する外部回路が接続される。また、ハウジング11のねじ部11aの上端部には、内燃機関への取り付けに用いられるガスケット20が設けられている。スパークプラグ10が内燃機関の燃焼室に対して取り付けられた状態では、スパークプラグ10の中心電極13及び接地電極14が燃焼室に露出している。
 図3は、中心電極13の先端部及び接地電極14の斜視図である。図4は、中心電極13の先端部及び接地電極14の正面図である。
 スパークプラグ10が内燃機関の燃焼室に対して取り付けられた状態では、湾曲した接地電極14に沿った所定平面P(図4参照)が気流の流れ方向を向いている。詳しくは、所定平面Pは、スパークプラグ10へ向かう主な気流の流れ方向に垂直になっている。
 接地電極14の本体において、中心電極13の先端面15aに面した側(上側)であり且つ気流の流れに対して中心電極13よりも上流側の部分に、気流の上流側から下流側にかけて先端面15aに近付く第1傾斜面21が形成されている。第1傾斜面21は、第1傾斜面21に当たる気流を、中心電極13側へ偏向させるように形成されている。第1傾斜面21は、中心電極13に対向する位置付近で平面になっている。第1傾斜面21から、接地電極14とハウジング11との接続部の方向へ延びた面は曲面になった後に平面になっている。
 接地電極14は、所定平面Pに関して対称に形成されている。このため、接地電極14の本体において、中心電極13の先端面15aに面した側(上側)であり且つ気流の流れに対して中心電極13よりも下流側の部分に、気流の上流側から下流側にかけて先端面15aから離れる第3傾斜面23が形成されている。
 接地電極14の本体において、中心電極13の先端面15aに面した側と反対側(下側)であり且つ気流の流れに対して中心電極13よりも上流側の部分に、気流の上流側から下流側にかけて先端面15aから離れる第2傾斜面22が形成されている。第2傾斜面22は、第2傾斜面22に当たる気流を、中心電極13から離れる側へ偏向させるように形成されている。第2傾斜面22は、中心電極13に対向する位置付近で平面になっている。第2傾斜面22から、接地電極14とハウジング11との接続部の方向へ延びた面は曲面になった後に平面になっている。
 接地電極14は、所定平面Pに関して対称に形成されている。このため、接地電極14の本体において、中心電極13の先端面15aに面した側と反対側(下側)であり且つ気流の流れに対して中心電極13よりも下流側の部分に、気流の上流側から下流側にかけて先端面15aに近付く第4傾斜面24が形成されている。
 また、接地電極14の本体において、中心電極13の先端面15aに面した側には、接地電極14の本体の対向部25(チップ取付面)が形成されている。対向部25は、第1傾斜面21と第3傾斜面23との間に形成されている。対向部25は、中心電極13に対向する位置付近で平面になっている。対向部25から、接地電極14とハウジング11との接続部の方向へ延びた面は曲面になった後に平面になっている。対向部25に、貴金属チップ16が溶接されている。
 接地電極14の本体は、中心電極13の先端面15aに対向する位置に、先端面15aとの距離が最も短い対向部25を備えている。すなわち、対向部25において、中心電極13の先端面15aと接地電極14の本体との距離が最も短くなっている。接地電極14は、貴金属チップ16の先端面16aにおいて、中心電極13の先端面15aとの距離が最も短くなっている。
 なお、接地電極14において貴金属チップ16以外の部分(接地電極14の本体)は、長さ方向の形状が均一の部材を曲げることで形成されている。このため、接地電極14の製造性を高めることができる。
 図5は、図4の部分拡大図である。丸で囲った部分に示すように、第1傾斜面21と第2傾斜面22との接続部31の外面、及び第3傾斜面23と第4傾斜面24との接続部32の外面は、曲面に形成されている。すなわち、接続部31,32は、直線状に延びるR部(半円柱状部)に形成されている。また、第1傾斜面21と第4傾斜面24との接続部33の外面は、曲面に形成されている。すなわち、接続部33は、直線状に延びるR部(半円柱状部)に形成されている。
 図6は、接地電極14の各寸法を示す模式図である。同図では、中心電極13の中心軸線を通り且つ気流の流れ方向に平行な面による断面を示している。
 中心電極13の中心軸線方向(ハウジング11及び絶縁碍子12への挿入方向)に関して、接地電極14の本体の厚みを厚みTとし、第1傾斜面21と第2傾斜面22との接続部31から対向部25までの距離を距離Suとする。このとき、2T/16≦Su≦8T/16を満たすように、距離Suが設定されている。望ましくは、4T/16≦Su≦6T/16を満たすように、距離Suが設定されている。
 同様に、中心電極13の中心軸線方向に関して、第3傾斜面23と第4傾斜面24との接続部32から対向部25までの距離を距離Sdとする。このとき、2T/16≦Sd≦8T/16を満たすように、距離Sdが設定されている。望ましくは、4T/16≦Sd≦6T/16を満たすように、距離Sdが設定されている。さらに、距離Suと距離Sdとが等しく設定されている(Su=Sd)。
 接地電極14の本体において、所定平面Pに垂直な方向(気流の流れ方向)に関して、接地電極14の本体の幅を幅Wとし、対向部25の幅を幅Aとする。このとき、2≦W/T≦2.36を満たすように、厚みT及び幅Wが設定されている。
 図7は、比較例の接地電極14Rの各寸法を示す模式図である。同図では、中心電極13の中心軸線を通り且つ気流の流れ方向に平行な面による断面を示している。
 中心電極13の中心軸線方向(ハウジング11及び絶縁碍子12への挿入方向)に関して、接地電極14Rの本体の厚みを厚みTとしている。また、接地電極14Rの本体において、所定平面Pに垂直な方向(気流の流れ方向)に関して、接地電極14Rの本体の幅を幅Wとしている。厚みT=1.3[mm]、幅W=2.6[mm]に設定されている。比較例の接地電極14Rには、第1傾斜面21、第2傾斜面22、第3傾斜面23、及び第4傾斜面24がいずれも形成されていない。すなわち、接地電極14Rの本体の断面形状は矩形状になっている。
 図8は、接地電極14に対する気流の流れ方向を示す模式図である。
 接地電極14に向かって流れる気流のうち、第1傾斜面21に当たった気流は、第1傾斜面21に沿って貴金属チップ15(中心電極13)と貴金属チップ16(接地電極14)との間に導かれる。このため、貴金属チップ15と貴金属チップ16との間に流れる気流が整流される。
 第2傾斜面22に当たった気流は、第2傾斜面22に沿って接地電極14から離れる方向へ導かれる。そして、気流が接地電極14から剥離して、第4傾斜面24(接地電極14)の下流側に負圧が形成される。さらに、接地電極14の本体には第4傾斜面24が形成されているため、気流は接地電極14から剥離し易くなり、第4傾斜面24の下流側に形成される負圧が強化される。
 貴金属チップ15と貴金属チップ16との間を通過した気流は、第4傾斜面24の下流側に形成された負圧により、中心電極13から離れる方向へ導かれる。接地電極14の本体には第3傾斜面23が形成されているため、気流は第3傾斜面23に沿って中心電極13から離れる方向へ導かれる。
 図9は、放電火花の伸長態様を示す模式図である。
 放電火花は当初、中心電極13の先端面15aと接地電極14における貴金属チップ16の先端面16aの起点S1との間に生じる。そして、放電火花は、貴金属チップ15と貴金属チップ16との間の整流された気流により、安定して伸長させられる。
 このとき、接地電極14における放電火花の起点は、起点S1から第3傾斜面23における起点S2へと移動する。このため、接地電極14における放電火花の起点と貴金属チップ15(中心電極13)との距離を延ばすことができ、伸長した放電火花の途中部分が互いに短絡することを抑制することができる。
 図8で説明したように、貴金属チップ15と貴金属チップ16との間を通過した気流は、第4傾斜面24の下流側に形成された負圧により、中心電極13から離れる方向へ導かれる。この気流により、放電火花は中心電極13から離れる方向へ導かれつつ伸長させられる。このとき、接地電極14における放電火花の起点は、起点S2から第3傾斜面23における起点S3へと移動する。さらに、接地電極14における放電火花の起点は、起点S3から接続部32の曲面状の外面に沿って、より中心電極13から離れた位置まで移動する。
 したがって、放電火花が中心電極13から離れる方向へ安定して伸長され、混合気への着火性を向上させることができる。ここで、放電火花が長いほど放電火花の表面積が大きくなり、混合気及び空気の混合気と放電火花との接触面積が大きくなるため、混合気への着火性が向上する。さらに、放電火花が、中心電極13から離れる方向、すなわち燃焼室の中心方向へ伸長するほど、混合気の燃焼性が向上する。
 図10は、接続部位置とA/F向上代との関係を示すグラフである。接続部位置は、接続部31(接続部32)が対向部25に位置する場合に0、接続部33に位置する場合に16T/16として表している。A/F向上代は、比較例の接地電極14Rにおける混合気の燃焼のリーン限界A/Fを基準(0)として、接地電極14のリーン限界A/Fがどれだけ向上したかを表している。幅W、厚みT、幅Aの定義は、図6で説明した通りである。幅Wは2.6[mm]と3.0[mm]、厚みTは1.3[mm]、幅Aは0[mm]と1.2[mm]と1.5[mm]で変化させており、貴金属チップ16のチップ径はφ0.7[mm](A=1.2[mm]の場合)と、φ1.0[mm](A=1.5[mm])、貴金属チップ16のチップ高さは0.15[mm]で固定して試験を実施した。ただし、チップ径・高さは、気流の流れに対する影響がみられなかったことが、開示者により確認されている。なお、接地電極14の貴金属チップ16の体積が接地電極14の本体に比べて小さいために、上記影響がなかったものと思われる。
 同図に示すように、2T/16≦S≦8T/16の範囲において、いずれのサンプルのA/F向上代も0以上になっている。特に、4T/16≦S≦6T/16の範囲において、いずれのサンプルのA/F向上代も0.4以上になっている。したがって、2T/16≦S≦8T/16を満たすように、特に4T/16≦S≦6T/16を満たすように、距離S(距離Su,Sd)を設定することにより、混合気への着火性を向上させることができる。
 図11は、接続部位置と幅厚み比W/TとA/F向上代との関係を示すグラフである。接続部位置、A/F向上代、幅W、厚みT、幅Aの定義は、図10と同様である。幅Wは2.6[mm]と3.0[mm]、厚みTは1.1[mm]と1.3[mm]、幅Aは1.5[mm]で変化させている。
 同図に示すように、4T/16≦S≦6T/16の範囲において、2≦W/T≦2.36の場合に、A/F向上代がさらに大きくなっている。したがって、4T/16≦S≦6T/16、且つ2≦W/T≦2.36を満たすように、距離S(距離Su,Sd)、幅W、及び厚みTを設定することにより、混合気への着火性をさらに向上させることができる。
 図12は、気流の逆流態様を示す模式図である。燃焼室に対してスパークプラグ10が取り付けられる。燃焼室内の混合気の燃焼過程において、スパークプラグ10に対する気流の流れ方向が、実線の矢印で示す方向から破線の矢印で示す方向へ一時的に逆になることがある。
 この点、接地電極14は、所定平面Pに関して対称に形成されており、上記距離Suと上記距離Sdとが等しくなっている。このため、燃焼過程においてスパークプラグ10に対する気流の流れ方向が一時的に逆になったとしても、第3傾斜面23が第1傾斜面21の機能を実現し、第4傾斜面24が第2傾斜面22の機能を実現する。また、第1傾斜面21が第3傾斜面23の機能を実現し、第2傾斜面22が第4傾斜面24の機能を実現する。したがって、燃焼過程においてスパークプラグ10に対する気流の流れ方向が一時的に逆になったとしても、混合気への着火性を向上させることができる。
 図13は、スパークプラグ10の逆向きの取り付け状態を示す模式図である。図13では、図12のスパークプラグ10の接地電極14の向きに対して、接地電極14の向きが逆になっている。すなわち、図13と図14とでは、スパークプラグ10の取付角度が180°ずれている。図13のスパークプラグ10の取り付け状態であっても、気流の流れ方向が逆になった場合と同様に、混合気への着火性を向上させることができる。
 以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。
 ・接地電極14の本体において、中心電極13の先端面15aに面した側であり且つ気流の流れに対して中心電極13よりも上流側の部分に、気流の上流側から下流側にかけて先端面15aに近付く第1傾斜面21が形成されている。そして、接地電極14の本体は、先端面15aに対向する位置に先端面15aとの距離が最も短い対向部25を備えている。このため、第1傾斜面21により、中心電極13と接地電極14との間へ流れる気流が整流され、放電火花を安定して伸長させることができる。
 ・接地電極14の本体において、中心電極13の先端面15aに面した側と反対側であり且つ気流の流れに対して中心電極13よりも上流側の部分に、気流の上流側から下流側にかけて先端面15aから離れる第2傾斜面22が形成されている。このため、第2傾斜面22により、接地電極14から離れる方向へ気流が導かれ、接地電極14の下流側に負圧が形成される。この負圧により、中心電極13と接地電極14との間を通過した気流ひいては放電火花を、中心電極13から離れる方向へ導くことができる。したがって、中心電極13から離れる方向へ放電火花を伸長させることができ、混合気への着火性を向上させることができる。
 ・接地電極14の本体において、中心電極13の挿入方向に関して、接地電極14の本体の厚みを厚みTとし、第1傾斜面21と第2傾斜面22との接続部31から上記対向部25までの距離を距離Suとして、2T/16≦Su≦8T/16である場合に、混合気への着火性が向上することが本願開示者により確認されている。したがって、上記スパークプラグ10によれば、混合気への着火性を向上させることができる。
 ・接地電極14の本体において、中心電極13の先端面15aに面した側であり且つ気流の流れに対して中心電極13よりも下流側の部分に、気流の上流側から下流側にかけて先端面15aから離れる第3傾斜面23が形成されている。このため、中心電極13と接地電極14との間を通過した気流が上記負圧により中心電極13から離れる方向へ導かれることを、第3傾斜面23により促進することができる。さらに、接地電極14における放電火花の起点が、第3傾斜面23に沿って気流の上流側から下流側へ移動することにより、接地電極14における放電火花の起点S2,S3と中心電極13との距離を延ばすことができる。したがって、放電火花の途中部分が互いに短絡することを抑制することができる。
 ・接地電極14の本体において、中心電極13の先端面15aに面した側と反対側であり且つ気流の流れに対して中心電極13よりも下流側の部分に、気流の上流側から下流側にかけて先端面15aに近付く第4傾斜面24が形成されている。このため、第2傾斜面22により導かれた気流が接地電極14から剥離することを、第4傾斜面24により促進することができる。したがって、接地電極14の下流側に形成される負圧を強化することができ、中心電極13と接地電極14との間を通過した気流ひいては放電火花を、より強く中心電極13から離れる方向へ導くことができる。
 ・接地電極14の本体において、中心電極13の挿入方向に関して、第3傾斜面23と第4傾斜面24との接続部32から対向部25までの距離を距離Sdとして、2T/16≦Sd≦8T/16である場合に、混合気への着火性が向上することが本願開示者により確認されている。したがって、上記スパークプラグ10によれば、混合気への着火性をさらに向上させることができる。
 ・接地電極14の本体において、中心電極13の挿入方向に関して、第1傾斜面21と第2傾斜面22との接続部31から対向部25までの距離Suと、第3傾斜面23と第4傾斜面24との接続部32から対向部25までの距離Sdとが等しい。このため、燃焼過程においてスパークプラグ10に対する気流の流れ方向が一時的に逆になったとしても、第1傾斜面21と第3傾斜面23とが互いの機能を入れ替えて実現し、第2傾斜面22と第4傾斜面24とが互いの機能を入れ替えて実現することができる。したがって、燃焼過程においてスパークプラグ10に対する気流の流れ方向が一時的に逆になったとしても、混合気への着火性を向上させることができる。
 ・燃焼室に対して、接地電極14の上流側と下流側とが逆向きに取り付けられたとしても、正しい向きに取り付けられた場合と同様に混合気への着火性を向上させることができる。
 ・接地電極14の本体において、中心電極13の挿入方向に関して、4T/16≦Su≦6T/16であり、4T/16≦Sd≦6T/16である場合に、混合気への着火性がさらに向上することが本願開示者により確認されている。したがって、上記スパークプラグ10によれば、混合気への着火性をさらに向上させることができる。
 ・接地電極14の本体において、所定平面Pに垂直な方向に関して、接地電極14の本体の幅を幅Wとして、2≦W/T≦2.36である場合に、混合気への着火性がさらに向上することが本願開示者により確認されている。したがって、上記スパークプラグ10によれば、混合気への着火性をさらに向上させることができる。
 ・第1傾斜面21と第2傾斜面22との接続部31の外面、及び第3傾斜面23と第4傾斜面24との接続部32の外面が、曲面に形成されている。このため、接地電極14における放電火花の起点が、第3傾斜面23(逆流時に第1傾斜面21)に沿って気流の上流側から下流側へ移動する際に、接地電極14における放電火花の起点を接続部32(逆流時に接続部31)の外面に沿って、より中心電極13から離れた位置まで移動させ易くなる。したがって、放電火花を中心電極13からさらに離れた位置まで移動させ易くなり、混合気への着火性をさらに向上させることができる。
 なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
 ・接続部31~33の外面を曲面に形成しない構成を採用することもできる。その場合は、接地電極14の加工が容易となる。
 ・図14は、接地電極14における気流上流側の形状の変更例を示す模式図である。(c),(e),(g)に示すように、第1傾斜面21は、接地電極14の本体の中心側にへこんだ形状であってもよく、複数の平面により形成されていてもよい。(d),(f),(h)に示すように、第1傾斜面21は、接地電極14の本体の外側にふくらんだ形状であってもよく、複数の平面により形成されていてもよい。第2傾斜面22についても同様である。
 特に、(a),(e),(h)では、第2傾斜面22は接地電極14の本体の中心側にへこんだ形状である。このため、第2傾斜面22により、接地電極14から離れる方向へ流れる気流を強化することができる。これにより、接地電極14の下流側に形成される負圧をより強化することができる。したがって、中心電極13と接地電極14との間を通過した気流ひいては放電火花を、中心電極13からより離れる方向へ導くことができ、混合気への着火性をさらに向上させることができる。さらに、(h)では、第1傾斜面21は接地電極14の本体の外側にふくらんだ形状であるため、第1傾斜面21による気流の整流効果をさらに高めることができる。
 ・図15は、接地電極14における気流下流側の形状の変更例を示す模式図である。(c),(e),(g)に示すように、第3傾斜面23は、接地電極14の本体の中心側にへこんだ形状であってもよく、複数の平面により形成されていてもよい。(d),(f),(h)に示すように、第3傾斜面23は、接地電極14の本体の外側にふくらんだ形状であってもよく、複数の平面により形成されていてもよい。第4傾斜面24についても同様である。
 特に、(a),(e),(h)では、第4傾斜面24は接地電極14の本体の中心側にへこんだ形状である。このため、第4傾斜面24により、気流が接地電極14から剥離することを促進することができる。これにより、接地電極14の下流側に形成される負圧をより強化することができる。したがって、中心電極13と接地電極14との間を通過した気流ひいては放電火花を、中心電極13からより離れる方向へ導くことができ、混合気への着火性をさらに向上させることができる。さらに、(h)では、第3傾斜面23は接地電極14の本体の外側にふくらんだ形状であるため、第3傾斜面23により気流を整流しつつ中心電極13から離れる方向へ導くことができる。
 なお、図14(a)~(h)、及び図15(a)~(h)の構成を任意に組み合わせてもよい。また、第1傾斜面21、第2傾斜面22、第3傾斜面23、及び第4傾斜面24を、曲面により形成することもできる。
 ・図16は、接地電極14の変更例を示す模式図である。この接地電極14は、所定平面Pに関して対称に形成されておらず、距離Suと距離Sdとが異なっている。こうした構成であっても、第1傾斜面21、第2傾斜面22、第3傾斜面23、及び第4傾斜面24により、上記実施形態に準じた作用効果を奏することができる。
 ・図17は、接地電極14の他の変更例を示す斜視図である。この接地電極14の本体では、上記対向部25が平面ではなく、稜線として形成されており、第1傾斜面21と第3傾斜面23とが接続されている。そして、接地電極14は、貴金属チップ16を備えていない。また、接地電極14の長さ方向の形状は、先端部付近とそれ以外の部分とで異なっている。こうした構成であっても、第1傾斜面21、第2傾斜面22、第3傾斜面23、及び第4傾斜面24により、上記実施形態に準じた作用効果を奏することができる。なお、接地電極14が貴金属チップ16を備えていない場合、接地電極14と接地電極の本体とが一致する。また、図19は、貴金属チップ16を有していない接地電極14の変更例を示す模式図である。この場合も、上記実施形態に準じた作用効果を奏することができる。
 ・図18は、接地電極14の他の変更例を示す模式図である。この接地電極14の本体では、上記第3傾斜面23及び第4傾斜面24が形成されていない。こうした構成であっても、第1傾斜面21及び第2傾斜面22による作用効果を奏することができる。
 ・図20は、貴金属チップ16において対向部25から突出する高さとA/F向上比との関係を示すグラフである。A/F向上比は、貴金属チップ16なし(突出高さ0mm)における混合気の燃焼のリーン限界A/Fを基準(1)として、各突出高さの貴金属チップ16を有する接地電極14のリーン限界A/Fを比で表している。厚みTの定義は、図6で説明した通りである。接続部位置は、2T/16と5T/16と8T/16で変化させて試験を実施した。同図に示すように、いずれの接続部位置であっても、突出高さが0.2mm以上においてリーン限界A/Fが向上している。特に、突出高さが高くなるほど、リーン限界A/Fが向上しており、混合気への着火性を向上させることができる。突出高さにかかわらず火花ギャップ17を一定にした場合、突出高さが高いほど中心電極13の先端面15aから対向部25及び第3傾斜面23までの距離が長くなる。したがって、接地電極14における放電火花の起点が、第3傾斜面23まで移動した場合に、放電火花が中心電極13から離れる方向へ安定して伸長され、混合気への着火性を向上させることができる。
 ただし、突出高さが1.0mmを超えると、貴金属チップ16の消耗が激しくなる。図21は、貴金属チップ16において対向部25から突出する高さと火花ギャップ17の広がり量ΔGapとの関係を示すグラフである。火花ギャップ17の広がり量ΔGapは、所定のエンジン運転状態においてスパークプラグ10による放電を所定時間行った場合に、火花ギャップ17が開始時から終了時までに広がった量を表している。貴金属チップ16のチップ径は、φ0.7[mm]とφ0.9[mm]で変化させて試験を実施した。同図に示すように、いずれのチップ径であっても、突出高さが1.0mmを超えると広がり量ΔGapが急激に増加している。貴金属チップ16の突出高さが高くなり過ぎると、貴金属チップ16から接地電極14の本体への熱伝導が悪くなることが原因と考えられる。したがって、貴金属チップ16の突出高さを、0.2mm以上且つ1.0mm以下とすることにより、混合気への着火性を向上させることができるとともに、貴金属チップ16の消耗を抑制することができる。
 ・図22は接地電極14の他の変更例を示す模式図であり、図23は図22の接地電極14の平面図である。この接地電極14は、貴金属チップ16を有しておらず、貴金属チップ26を有している。貴金属チップ26(第2貴金属チップ)は、貴金属チップ16と同様に形成されている。貴金属チップ26は、第3傾斜面23に溶接されている。詳しくは、対向部25における中心電極13の先端面15aに対向する部分の下流において、第3傾斜面23に貴金属チップ26が設けられている。このため、貴金属チップ26で電界集中が起きることにより、接地電極14における放電火花の起点を、貴金属チップ26まで移動させ易くなる。そして、放電火花の起点を貴金属チップ16に留めることができ、放電による接地電極14の消耗を貴金属チップ26により抑制することができる。
 ・図24は接地電極14の他の変更例を示す模式図であり、図25は図24の接地電極14の平面図である。この接地電極14は、貴金属チップ16と貴金属チップ26とを有している。貴金属チップ26は、貴金属チップ16と同様の材質で形成されている。貴金属チップ26の径は貴金属チップ16の径よりも若干小さくなっている。こうした構成によれば、貴金属チップ16で電界集中が起きることにより、中心電極13との間で放電が行われ易くなる。そして、貴金属チップ26で電界集中が起きることにより、接地電極14における放電火花の起点を、貴金属チップ16から貴金属チップ26まで移動させ易くなる。したがって、放電による接地電極14の消耗を、貴金属チップ16,26により抑制することができる。なお、接地電極14における放電火花の起点は、貴金属チップ16、第3傾斜面23、貴金属チップ26の順で移動してもよいし、貴金属チップ16から第3傾斜面23を飛び越えて貴金属チップ26まで移動してもよい。
 ・図26は接地電極14の他の変更例を示す模式図であり、図27は図26の接地電極14の平面図である。この接地電極14には、対向部25において中心電極13の先端面15aに対向する部分から、第3傾斜面23の所定位置まで延びる貴金属チップ27(第1~第3貴金属チップ)が設けられている。詳しくは、対向部25における中心電極13の先端面15aに対向する部分から、その下流において対向部25及び第3傾斜面23に貴金属チップ27が設けられている。所定位置は、放電火花の起点を貴金属チップ27に留めることができる位置である。このため、貴金属チップ27で電界集中が起きることにより、中心電極13との間で放電が行われ易くなる。そして、接地電極14における放電火花の起点を、貴金属チップ27に沿って気流の下流側へ移動させ易くなる。さらに、放電による接地電極14の消耗を貴金属チップ27により抑制することができる。なお、貴金属チップ27は、複数の貴金属チップを組み合わせることで形成されていてもよい。また、貴金属チップの形状は円柱状に限定されるものではなく、三角柱状や多角柱状でもよい。
 本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例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、あるいはそれ以下、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入るものである。

Claims (12)

  1.  筒状の主体金具(11)と、前記主体金具の内部に挿入された中心電極(13)と、前記主体金具に接続されて前記中心電極の先端面(15a)に対向するように湾曲した接地電極(14)と、を備え、前記湾曲した接地電極に沿った所定平面(P)が気流の流れ方向を向くスパークプラグ(10)であって、
     前記接地電極の本体において、
     前記中心電極の先端面に面した側であり且つ前記気流の流れに対して前記中心電極よりも上流側の部分に、前記気流の上流側から下流側にかけて前記先端面に近付く第1傾斜面(21)が形成され、
     前記先端面に対向する位置に前記先端面との距離が最も短い対向部(25)を備え、
     前記中心電極の先端面に面した側と反対側であり且つ前記気流の流れに対して前記中心電極よりも上流側の部分に、前記気流の上流側から下流側にかけて前記先端面から離れる第2傾斜面(22)が形成され、
     前記中心電極の挿入方向に関して、前記接地電極の本体の厚みをTとし、前記第1傾斜面と前記第2傾斜面との接続部(31)から前記対向部までの距離をSuとして、2T/16≦Su≦8T/16である、スパークプラグ。
  2.  前記接地電極の本体において、
     前記中心電極の先端面に面した側であり且つ前記気流の流れに対して前記中心電極よりも下流側の部分に、前記気流の上流側から下流側にかけて前記先端面から離れる第3傾斜面(23)が形成され、
     前記中心電極の先端面に面した側と反対側であり且つ前記気流の流れに対して前記中心電極よりも下流側の部分に、前記気流の上流側から下流側にかけて前記先端面に近付く第4傾斜面(24)が形成され、
     前記中心電極の挿入方向に関して、前記第3傾斜面と前記第4傾斜面との接続部(32)から前記対向部までの距離をSdとして、2T/16≦Sd≦8T/16である、請求項1に記載のスパークプラグ。
  3.  前記接地電極の本体において、
     前記中心電極の挿入方向に関して、前記第1傾斜面と前記第2傾斜面との接続部から前記対向部までの距離と、前記第3傾斜面と前記第4傾斜面との接続部から前記対向部までの距離とが等しい、請求項2に記載のスパークプラグ。
  4.  前記接地電極の本体において、
     前記中心電極の挿入方向に関して、4T/16≦Su≦6T/16であり、4T/16≦Sd≦6T/16である、請求項3項に記載のスパークプラグ。
  5.  前記接地電極の本体において、
     前記所定平面に垂直な方向に関して、前記接地電極の本体の幅をWとして、
     2≦W/T≦2.36である、請求項4項に記載のスパークプラグ。
  6.  前記第1傾斜面と前記第2傾斜面との接続部の外面、及び前記第3傾斜面と前記第4傾斜面との接続部の外面が、曲面に形成されている、請求項2~5のいずれか1項に記載のスパークプラグ。
  7.  前記第2傾斜面及び前記第4傾斜面は、前記接地電極の本体の中心側にへこんでいる、請求項2~6のいずれか1項に記載のスパークプラグ。
  8.  前記対向部において前記中心電極の前記先端面に対向する部分には、第1貴金属チップ(16、27)が設けられている、請求項2~7のいずれか1項に記載のスパークプラグ。
  9.  前記第3傾斜面には第2貴金属チップ(26、27)が設けられている、請求項2~8のいずれか1項に記載のスパークプラグ。
  10.  前記対向部において前記中心電極の前記先端面に対向する部分から、前記第3傾斜面の所定位置まで延びる第3貴金属チップ(27)が設けられている、請求項2~7のいずれか1項に記載のスパークプラグ。
  11.  前記第1貴金属チップにおいて前記対向部から突出する高さは、0.2mm以上且つ1.0mm以下である、請求項8に記載のスパークプラグ。
  12.  前記中心電極の先端部(13a)には第4貴金属チップ(15)が設けられている、請求項1~11のいずれか1項に記載のスパークプラグ。
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