WO2021106243A1

WO2021106243A1 - スパークプラグ

Info

Publication number: WO2021106243A1
Application number: PCT/JP2020/017969
Authority: WO
Inventors: 俊介津荷; 啓治尾関
Original assignee: 日本特殊陶業株式会社
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2020-04-27
Publication date: 2021-06-03
Also published as: DE112020005878T5; CN113273044B; JP2021086819A; CN113273044A; US20220077661A1; US11476644B2; JP6986057B2

Abstract

耐汚損性を向上できるスパークプラグを提供する。スパークプラグは、筒状の絶縁体と、絶縁体の軸孔に配置される中心電極と、絶縁体の外周に配置される筒状の主体金具と、を備える。主体金具の棚部は、先端側を向く先端向き面と、後端側を向く後端向き面と、後端向き面と先端向き面とを接続する接続面と、を有し、後端向き面は絶縁体の段部を係止する。主体金具は棚部の先端側につながる先端筒状部を備える。先端筒状部の内周面は、棚部の先端向き面にＣ面またはＲ面を介してつながり、接続面と先端向き面とがつながる角は、絶縁体の先端よりも先端側に位置する。

Description

スパークプラグ

　本発明はスパークプラグに関し、特に耐汚損性を向上できるスパークプラグに関するものである。

　軸孔が形成された筒状の絶縁体と、絶縁体の軸孔に配置された中心電極と、絶縁体の外周に配置された筒状の主体金具と、を備え、主体金具の棚部に絶縁体の段部が係止されたスパークプラグが知られている。エンジンに取り付けられたスパークプラグは、混合気の不完全燃焼等によって生じたカーボンが絶縁体に堆積して絶縁体が汚損し、絶縁抵抗が低下して要求電圧（火花放電が生じる電圧）よりも低い電圧でリーク電流が流れると、放電が生じなくなる。絶縁体の汚損によるリークの発生を防ぐため、特許文献１には、主体金具と絶縁体との隙間のうち、軸線方向の中央の部分を最も大きくする技術が開示されている。

特開２０１６－１８４５７１号公報

　しかしながら上記技術では、主体金具から絶縁体が突出しているので、主体金具と絶縁体との隙間に侵入したガスに運ばれたカーボンが絶縁体に堆積して汚損が生じることがある。

　本発明はこの問題点を解決するためになされたものであり、耐汚損性を向上できるスパークプラグを提供することを目的としている。

　この目的を達成するために本発明のスパークプラグは、軸線に沿って延びる軸孔が形成され、外周に径方向外側に突出する段部を備える筒状の絶縁体と、軸孔に配置され、先端が軸孔から突出する中心電極と、絶縁体の外周に配置され、内周に径方向内側に突出する棚部を備え、棚部は、先端側を向く先端向き面と、後端側を向く後端向き面と、後端向き面と先端向き面とを接続する接続面と、を有し、後端向き面が段部を係止する筒状の主体金具と、を備える。主体金具は、棚部の先端側につながり、中心電極の先端を内部に備える先端筒状部を備え、先端筒状部は、棚部の先端向き面につながる内周面を備える。内周面と先端向き面とはＣ面またはＲ面を介してつながり、接続面と先端向き面とがつながる角は、絶縁体の先端よりも先端側に位置する。

　請求項１記載のスパークプラグによれば、主体金具の先端筒状部は、主体金具の棚部の先端側につながり、中心電極の先端を内部に備える。先端筒状部の内周面と棚部の先端向き面とはＣ面またはＲ面を介してつながるので、先端筒状部の内周面に沿って後端側へ流れるガスが棚部の先端向き面に当たり、ガスの流れが、先端側へ向かう方向に変わる。棚部の先端向き面と接続面とがつながる角は絶縁体の先端よりも先端側に位置するので、先端向き面から先端側へ向かって流れるガスが絶縁体に当たり難くなる。これにより、ガスに運ばれたカーボンが絶縁体に堆積し難くなるので、耐汚損性を向上できる。

　請求項２記載のスパークプラグによれば、先端筒状部の拡大部の内径は後端側に向かうにつれて拡大するので、先端筒状部の内部を後端側に流れるガスの流速が、拡大部において低下する。これにより、拡大部が無い場合に比べて絶縁体と主体金具との間にガスが侵入し難くなるので、ガスに運ばれたカーボンが絶縁体に堆積し難くなる。よって、請求項１の効果に加え、耐汚損性をさらに向上できる。

　請求項３記載のスパークプラグによれば、先端筒状部を先端側から覆うキャップ部に貫通孔が形成されている。キャップ部に形成された貫通孔を通って先端筒状部の内部に混合気が流入し、そこで点火された混合気の燃焼によって生じる膨張圧力により、火炎を含むガス流をキャップ部の貫通孔から燃焼室に噴射できる。よって、請求項１又は２の効果に加え、火炎の噴流によって燃焼室の混合気を燃焼させることができる。

第１実施の形態におけるスパークプラグの部分断面図である。スパークプラグの部分断面図である。第２実施の形態におけるスパークプラグの部分断面図である。第３実施の形態におけるスパークプラグの部分断面図である。第４実施の形態におけるスパークプラグの部分断面図である。第５実施の形態におけるスパークプラグの部分断面図である。

　以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は第１実施の形態におけるスパークプラグ１０の部分断面図である。図２はスパークプラグ１０の先端付近を拡大したスパークプラグ１０の部分断面図である。図１では、紙面下側をスパークプラグ１０の先端側、紙面上側をスパークプラグ１０の後端側という（図２から図６においても同じ）。図１には、スパークプラグ１０の先端側の部位の軸線Ｏを含む断面が図示されている。図１に示すようにスパークプラグ１０は、絶縁体１１、中心電極１６及び主体金具２０を備えている。

　図２に示すように絶縁体１１は、軸線Ｏに沿う軸孔１２が形成された略円筒状の部材であり、機械的特性や高温下の絶縁性に優れるアルミナ等のセラミックスにより形成されている。絶縁体１１は、絶縁体１１の先端１３を含む先端部１４と、先端部１４の外周に連なり径方向外側に突出する段部１５と、を備えている。本実施形態では、先端部１４及び段部１５は円錐状の外周面をもつ。軸線Ｏに対する先端部１４の外周面の傾斜角は、軸線Ｏに対する段部１５の外周面の傾斜角よりも小さい。

　絶縁体１１の軸孔１２の先端側には中心電極１６が配置されている。中心電極１６は、導電性を有する金属材料（例えばＮｉ基合金等）に芯材が埋設された棒状の部材である。芯材を省略することは可能である。中心電極１６の先端１７は、軸孔１２から突出している。絶縁体１１の先端１３は、中心電極１６の先端１７よりも後端側に位置する。

　中心電極１６は、軸孔１２内で端子金具１８と電気的に接続されている。端子金具１８は、高圧ケーブル（図示せず）が接続される棒状の部材であり、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成されている。端子金具１８は絶縁体１１の後端に固定されている。

　主体金具２０は、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成された略円筒状の部材である。主体金具２０は絶縁体１１の外周に配置される。主体金具２０の内周には、径方向内側に突出する棚部２１が設けられている。棚部２１は、絶縁体１１の段部１５よりも先端側に配置される。棚部２１は、後端側を向く環状の後端向き面２２と、先端側を向く環状の先端向き面２３と、先端向き面２３と後端向き面２２とを接続する環状の接続面２４と、を備えている。

　本実施形態では、棚部２１の後端向き面２２及び接続面２４は、先端側に向かうにつれて縮径する円錐面である。軸線Ｏに対する後端向き面２２の傾斜角は、軸線Ｏに対する接続面２４の傾斜角よりも大きい。棚部２１の先端向き面２３は、軸線Ｏにほぼ垂直な面である。従って、軸線Ｏを含む断面における、棚部２１の先端向き面２３と接続面２４とのなす角は鋭角である。

　棚部２１の後端向き面２２と絶縁体１１の段部１５との間に円環状のパッキン２５が介在する。パッキン２５は、主体金具２０を構成する金属材料よりも軟質の金属材料で作られた円環状の部材である。棚部２１の後端向き面２２は、パッキン２５を介して絶縁体１１の段部１５を係止する。

　棚部２１の接続面２４と絶縁体１１との間には、径方向の隙間がある。棚部２１の接続面２４と絶縁体１１との間の距離は、棚部２１の後端向き面２２と絶縁体１１の段部１５との間の距離（パッキン２５の厚さに等しい）よりも長い。棚部２１の接続面２４と先端向き面２３とがつながる角２６は、絶縁体１１の先端１３よりも先端側に位置する。角２６は先端向き面２３の全周に亘って連続している。角２６は、中心電極１６の先端１７よりも後端側に位置する。

　主体金具２０は、棚部２１の先端側に先端筒状部２７が接続されている。先端筒状部２７は、内部に中心電極１６の先端１７が位置する略円筒状の部位である。本実施形態では、先端筒状部２７の内径は、先端筒状部２７の軸線方向のおよそ全長に亘って同一である。先端筒状部２７の先端面２８は、軸線方向の先端側を向く円環状の面である。先端面２８は中心電極１６の先端１７よりも先端側に位置する。先端筒状部２７の内周面２９は、Ｒ面３０を介して、棚部２１の先端向き面２３に全周がつながっている。Ｒ面３０は、先端筒状部２７の内周面２９と棚部２１の先端向き面２３とをつなぐ丸面または楕円面である。Ｒ面３０の曲率半径は任意の大きさに設定される。

　図１に戻って説明する。主体金具２０は、棚部２１よりも後端側に、径方向外側に向けて張り出す円環状の座部３１が設けられている。主体金具２０は、先端筒状部２７から座部３１の先端までの外周面に、おねじ３２が形成されている。エンジン（図示せず）のねじ穴におねじ３２が螺合することにより、スパークプラグ１０はエンジンに取り付けられる。座部３１よりも後端側に設けられた主体金具２０の工具係合部３３は、エンジンのねじ穴におねじ３２をねじ込むときに、レンチ等の工具を係合させる部位である。

　エンジン（図示せず）に取り付けられたスパークプラグ１０の端子金具１８と主体金具２０との間に電位差が生じると、棚部２１（図２参照）の接続面２４と先端向き面２３とがつながる角２６と中心電極１６との間に、主に絶縁体１１の先端部１４の表面（特に絶縁体１１の先端１３）に沿う火花放電（いわゆる沿面放電）が生じる。絶縁体１１のうち段部１５よりも先端側の先端部１４の外周面は、燃焼室内のガスに曝される。

　先端筒状部２７の内周面２９に沿って後端側へ流れる燃焼ガスは、Ｒ面３０に導かれて棚部２１の先端向き面２３に当たり、燃焼ガスの流れが、先端側へ向かう方向に変わる。棚部２１の先端向き面２３と接続面２４とがつながる角２６は絶縁体１１の先端１３よりも先端側に位置するので、先端向き面２３から先端側へ向かって流れる燃焼ガスが絶縁体１１の先端部１４に当たり難くなる。その結果、燃焼ガスに運ばれたカーボンが絶縁体１１の先端部１４に堆積し難くなるので、耐汚損性を向上できる。

　また、絶縁体１１の先端部１４の表面にカーボンが堆積したときは、火花放電は、絶縁抵抗が低下した絶縁体１１の先端部１４と主体金具２０の棚部２１との間を飛ぶ。その結果、先端部１４の表面に付着したカーボンが火花放電によって焼失する。よって、絶縁体１１の絶縁抵抗の低下をさらに抑制できる。

　図３を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施形態では、先端筒状部２７の内径が、先端筒状部２７の軸線方向のおよそ全長に亘って同一である場合について説明した。これに対し第２実施形態では、先端筒状部４２が、後端側に向かうにつれて先端筒状部４２の内径が拡大する拡大部４５を備える場合について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図３は第２実施の形態におけるスパークプラグ４０の部分断面図である。図３は、図２で示した部分と同様の部分が拡大されている（図４から図６においても同じ）。

　スパークプラグ４０は、絶縁体１１、中心電極１６及び主体金具４１を備えている。主体金具４１は、棚部２１の先端側に略円筒状の先端筒状部４２が接続されている。先端筒状部４２の内部に中心電極１６の先端１７が位置する。主体金具４１は、先端筒状部４２から座部３１（図１参照）の先端までの外周面に、おねじ３２が形成されている。

　先端筒状部４２の内周面４３は、Ｃ面４４を介して棚部２１の先端向き面２３に全周がつながっている。Ｃ面４４は、内周面４３と先端向き面２３とをつなぐ角面である。Ｃ面４４は、先端向き面２３に交わる角度が４５°であるものに限られない。

　先端筒状部４２の内周面４３に沿って後端側へ流れるガスは、Ｃ面４４に導かれて棚部２１の先端向き面２３に当たり、ガスの流れが、先端側へ向かう方向に変わる。棚部２１の先端向き面２３と接続面２４とがつながる角２６は絶縁体１１の先端１３よりも先端側に位置するので、先端向き面２３から先端側へ向かって流れるガスが絶縁体１１の先端部１４に当たり難くなる。その結果、ガスに運ばれたカーボンが絶縁体１１の先端部１４に堆積し難くなるので、耐汚損性を向上できる。

　本実施形態では、先端筒状部４２は、後端側に向かうにつれて内径が拡大する拡大部４５を備えている。拡大部４５の内周面は、先端筒状部４２の内周面４３の全体を占めている。スパークプラグ４０は、拡大部４５において、先端筒状部４２の内部を後端側に流れるガスの流速が低下する。これにより、拡大部４５が無い場合に比べて、絶縁体１１の先端部１４と主体金具２０の棚部２１との間にガスが侵入し難くなる。その結果、ガスに運ばれたカーボンが絶縁体１１の先端部１４に堆積し難くなる。よって、耐汚損性をさらに向上できる。

　図４を参照して第３実施の形態について説明する。第２実施形態では、先端筒状部４２のほぼ全長に亘って拡大部４５が設けられる場合について説明した。これに対し第３実施形態では、先端筒状部５２の軸線方向の全長の一部に拡大部５６が設けられる場合について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図４は第３実施の形態におけるスパークプラグ５０の部分断面図である。

　スパークプラグ５０は、絶縁体１１、中心電極１６及び主体金具５１を備えている。主体金具５１は、棚部２１の先端側に略円筒状の先端筒状部５２が接続されている。先端筒状部５２の内周面５３は、Ｒ面５４を介して棚部２１の先端向き面２３に全周がつながっている。主体金具５１は、先端筒状部５２から座部３１（図１参照）の先端までの外周面に、おねじ３２が形成されている。

　本実施形態では、先端筒状部５２は、先端側から後端側へ順に、第１部５５、拡大部５６、第２部５７、第３部５８がつながっている。第１部５５は、先端筒状部５２の先端面２８を含む部位である。第１部５５の内径は、第１部５５の軸線方向の全長に亘って同一である。拡大部５６の内径は、拡大部５６の後端側へ向かうにつれて拡大している。拡大部５６の軸線方向の長さは、第１部５５の軸線方向の長さに比べて短い。

　第２部５７の内径は、第１部５５の内径よりも大きく、第２部５７の軸線方向の全長に亘って同一である。第２部５７の軸線方向の長さは、第１部５５の軸線方向の長さよりも長い。第３部５８の内径は、第３部５８の後端側へ向かうにつれて縮小している。第３部５８の軸線方向の長さは、拡大部５６の軸線方向の長さにほぼ等しい。

　スパークプラグ５０は、拡大部５６において、先端筒状部５２の内部を後端側に流れるガスの流速が低下するので、拡大部５６が無い場合に比べて、絶縁体１１の先端部１４と主体金具２０の棚部２１との間にガスが侵入し難くなる。その結果、ガスに運ばれたカーボンが絶縁体１１に堆積し難くなるので、耐汚損性をさらに向上できる。

　図５を参照して第４実施の形態について説明する。第４実施形態では、先端筒状部６２を先端側から覆うキャップ部６５を備える場合について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図５は第４実施の形態におけるスパークプラグ６０の部分断面図である。

　スパークプラグ６０は、絶縁体１１、中心電極１６、主体金具６１及びキャップ部６５を備えている。主体金具６１は、棚部２１の先端側に略円筒状の先端筒状部６２が接続されている。先端筒状部６２の先端面６３は、径方向の外側の部位が、全周に亘って、軸線方向の先端側に向かって突出している。先端筒状部６２の先端面６３は、中心電極１６の先端１７よりも先端側に位置する。先端筒状部６２の内周面６４は、Ｒ面３０を介して、棚部２１の先端向き面２３に全周がつながっている。主体金具６１は、先端筒状部６２から座部３１（図１参照）の先端までの外周面に、おねじ３２が形成されている。

　キャップ部６５は、先端筒状部６２を先端側から覆う部材である。本実施形態では、キャップ部６５はＦｅ等を主成分とする金属材料によって半球状に形成されている。なお、キャップ部６５の主成分元素はこれに限られるものではなく、他の元素を主成分とすることは当然可能である。他の元素としては、例えばＮｉやＣｕが挙げられる。

　キャップ部６５の後端面６６は、先端筒状部６２の先端面６３に突き当てられている。キャップ部６５の後端面６６は、径方向の内側の部位が、全周に亘って、軸線方向の後端側に向かって突出している。キャップ部６５は、全周に亘って溶接により形成された溶融部（図示せず）によって、先端筒状部６２に接合されている。キャップ部６５には、キャップ部６５を厚さ方向に貫通する貫通孔６７が形成されている。本実施形態では、貫通孔６７はキャップ部６５に複数形成されている。貫通孔６７は、キャップ部６５に覆われた先端筒状部６２の内部の副室６８と燃焼室（図示せず）とを連通する。

　エンジン（図示せず）に取り付けられたスパークプラグ６０には、エンジンのバルブ操作により、燃焼室から貫通孔６７を通ってキャップ部６５の内側の副室６８に混合気が流入する。先端筒状部６２の内周面６４に沿って後端側へ流れるガス（混合気）は、Ｒ面３０に導かれて棚部２１の先端向き面２３に当たり、ガスの流れが、先端側へ向かう方向に変わる。棚部２１の先端向き面２３と接続面２４とがつながる角２６は絶縁体１１の先端１３よりも先端側に位置するので、先端向き面２３から先端側へ向かって流れるガスが絶縁体１１の先端部１４に当たり難くなる。その結果、ガスに運ばれたカーボンが絶縁体１１の先端部１４に堆積し難くなるので、耐汚損性を向上できる。

　スパークプラグ６０は、主体金具６１の棚部２１と中心電極１６との間の放電により、副室６８に火炎核を生成する。火炎核が成長すると副室６８の混合気に点火し混合気が燃焼する。その燃焼によって生じる膨張圧力により、スパークプラグ６０は火炎を含むガス流を貫通孔６７から燃焼室（図示せず）に噴射する。その火炎の噴流によって燃焼室内の混合気が燃焼する。よって、高速燃焼を実現できる。

　図６を参照して第５実施の形態について説明する。第１実施形態から第４実施形態では主体金具２０，４１，５１，６１と中心電極１６との間に火花放電が生じる場合について説明した。これに対し第５実施形態では、接地電極９１と中心電極７６との間に火花放電が生じる場合について説明する。なお、第１実施形態または第４実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図６は第５実施の形態におけるスパークプラグ７０の部分断面図である。スパークプラグ７０は、絶縁体７１、中心電極７６、主体金具８０及びキャップ部６５を備えている。

　絶縁体７１は、軸線Ｏに沿う軸孔７２が形成された略円筒状のセラミック製の部材である。絶縁体７１は、絶縁体７１の先端７３を含む先端部７４と、先端部７４の外周に連なり径方向外側に突出する段部７５と、を備えている。本実施形態では、先端部７４は、先端側に向かうにつれて外径が縮径する円錐部７４ａと、円錐部７４ａの後端側に連なり軸線方向の全長に亘って外径がほぼ同一の円筒部７４ｂと、を備えている。段部７５は円錐状の外周面をもつ。軸線Ｏに対する円錐部７４ａの外周面の傾斜角は、軸線Ｏに対する段部７５の外周面の傾斜角よりも小さい。

　絶縁体７１の軸孔７２の先端側には中心電極７６が配置されている。中心電極７６は、導電性を有する金属材料（例えばＮｉ基合金等）に芯材が埋設された棒状の部材である。芯材を省略することは可能である。中心電極７６の先端７７は、軸孔７２から突出している。中心電極７６は、先端７７の太さが、軸孔７２から突出する中心電極７６の根元の太さよりも細い。絶縁体７１の先端７３は、中心電極７６の先端７７よりも後端側に位置する。中心電極７６は軸孔７２内で端子金具１８（図１参照）と電気的に接続されている。

　主体金具８０は、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成された略円筒状の部材である。主体金具８０は絶縁体７１の外周に配置される。主体金具８０の内周には、径方向内側に突出する棚部８１が設けられている。棚部８１は、絶縁体７１の段部７５よりも先端側に配置される。棚部８１は、後端側を向く環状の後端向き面８２と、先端側を向く環状の先端向き面８３と、先端向き面８３と後端向き面８２とを接続する環状の接続面８４と、を備えている。

　本実施形態では、棚部８１の後端向き面８２は、先端側に向かうにつれて縮径する円錐面である。接続面８４は、全長に亘って直径がほぼ同一の円錐面である。棚部８１の先端向き面８３は、軸線Ｏにほぼ垂直な面である。棚部８１の後端向き面８２と絶縁体７１の段部７５との間に円環状のパッキン２５が介在する。棚部８１の後端向き面８２は、パッキン２５を介して絶縁体７１の段部７５を係止する。

　棚部８１の接続面８４と絶縁体７１の円錐部７４ａとの間には、先端側に向かうにつれて次第に大きくなる隙間が設けられている。棚部８１の接続面８４と先端向き面８３とがつながる角８６は、絶縁体７１の先端７３よりも先端側に位置する。角８６は、中心電極７６の先端７７よりも後端側に位置する。

　主体金具８０は、棚部８１の先端側に先端筒状部８７が接続されている。先端筒状部８７は、内部に中心電極７６の先端７７が位置する略円筒状の部位である。本実施形態では、先端筒状部８７の内径は、先端筒状部８７の軸線方向の全長に亘って同一である。先端筒状部８７の先端面８８は、中心電極７６の先端７７よりも先端側に位置する。先端筒状部８７の先端面８８は、キャップ部６５の後端面６６が突き当てられている。

　キャップ部６５は、全周に亘って溶接により形成された溶融部（図示せず）によって、先端筒状部８７に接合されている。先端筒状部８７の内周面８９は円筒面をなす。内周面８９は、Ｒ面３０を介して棚部８１の先端向き面８３に全周がつながっている。主体金具８０は、先端筒状部８７から座部３１（図１参照）の先端までの外周面に、おねじ３２が形成されている。本実施形態では、先端筒状部８７の厚さ方向に貫通する穴９０が、先端筒状部８７のおねじ３２の位置に形成されている。

　接地電極９１は、接地電極９１の先端部９２が、中心電極７６に対向する棒状の部材である。接地電極９１は先端筒状部８７の穴９０に挿入された状態で、溶接により先端筒状部８７に接合されている。接地電極９１はＰｔ等を主成分とする金属材料によって形成されている。接地電極９１の主成分元素はこれに限られるものではなく、他の元素を主成分とすることは当然可能である。他の元素としては、例えばＮｉやＩｒが挙げられる。接地電極９１の先端部９２と中心電極７６との間の距離は、主体金具８０の棚部８１の角８６と中心電極７６との間の距離よりも短い。

　エンジン（図示せず）に取り付けられたスパークプラグ７０には、エンジンのバルブ操作により、燃焼室から貫通孔６７を通ってキャップ部６５の内側の副室６８に混合気が流入する。先端筒状部８７の内周面８９に沿って後端側へ流れるガス（混合気）は、Ｒ面３０に導かれて棚部８１の先端向き面８３に当たり、ガスの流れが、先端側へ向かう方向に変わる。棚部８１の先端向き面８３と接続面８４とがつながる角８６は絶縁体７１の先端７３よりも先端側に位置するので、先端向き面８３から先端側へ向かって流れるガスが絶縁体７１の先端部７４に当たり難くなる。その結果、ガスに運ばれたカーボンが絶縁体７１の先端部７４に堆積し難くなるので、耐汚損性を向上できる。

　スパークプラグ７０は、主体金具８０に接続された接地電極９１と中心電極７６との間の放電（いわゆる空間放電）により、副室６８に火炎核を生成する。火炎核が成長すると副室６８の混合気に点火し混合気が燃焼する。その燃焼によって生じる膨張圧力により、スパークプラグ７０は火炎を含むガス流を貫通孔６７から燃焼室（図示せず）に噴射する。その火炎の噴流によって燃焼室内の混合気が燃焼するので、高速燃焼を実現できる。

　接地電極９１の先端部９２と中心電極７６の先端７７との間の放電により火炎核が生成されるので、火炎核のエネルギーが主体金具８０や接地電極９１に奪われ難い。消炎し難くできるので、着火性を向上できる。また、耐火花消耗性に優れる材料を接地電極９１に採用することにより耐久性を向上できる。

　以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば先端筒状部２７，４２，５２，６２，８７や棚部２１，８１の形状、キャップ部６５の形状は一例である。これらは任意の形状に適宜設定される。

　実施形態では、先端筒状部２７，４２，５２，６２，８７が、一体成形により主体金具２０，４１，５１，６１，８０に設けられている場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。主体金具２０，４１，５１，６１，８０を複数の部材で作ることは当然可能である。例えば、棚部２１，８１の先端向き面２３，８３の位置で先端筒状部２７，４２，５２，６２，８７を切り離した筒状の部材を準備し、その部材を溶接やねじ結合などにより棚部２１，８１の先端側に接合して、主体金具２０，４１，５１，６１，８０を製造する。

　第１実施形態では、Ｒ面３０を介して、先端筒状部２７の内周面２９と棚部２１の先端向き面２３とがつながる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。先端筒状部２７の内周面２９と棚部２１の先端向き面２３とを、Ｃ面を介してつなぐことは当然可能である。Ｃ面は、内周面２９と先端向き面２３とをつなぐ角面である。Ｃ面は、先端向き面２３に交わる角度が４５°であるものに限られない。これと同様に第３実施形態から第５実施形態においても、先端筒状部５２，６２，８７の内周面５３，６４，８９と棚部２１，８１の先端向き面２３，８３とをＣ面でつなぐことは当然可能である。

　第２実施形態では、Ｃ面４４を介して、先端筒状部４２の内周面４３と棚部２１の先端向き面２３とがつながる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。先端筒状部４２の内周面４３と棚部２１の先端向き面２３とを、Ｒ面を介してつなぐことは当然可能である。Ｒ面は、内周面４３と先端向き面２３とをつなぐ丸面または楕円面である。Ｒ面の曲率半径の大きさは適宜設定される。

　実施形態では、棚部２１，８１の先端向き面２３，８３が、軸線Ｏに対してほぼ垂直に交わる平面である場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、棚部２１，８１の先端向き面２３，８３を、軸線Ｏに斜めに交わる円錐面や球帯にすることは当然可能である。先端向き面２３，８３が円錐面や球帯の場合には、加工の容易さの観点から、径方向の内側に向かうにつれて後端側に傾くように先端向き面２３，８３が設けられているのが好ましい。

　第３実施形態では、第１部５５と第２部５７との間に拡大部５６が設けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば第１部５５を省略して、先端筒状部５１の先端面２８に拡大部５６をつなぐことは当然可能である。同様に、第２部５７を省略して拡大部５６を第３部５８につないだり、第３部５８を省略して第２部５７を先端向き面２３につないだりすることは当然可能である。また、第２部５７及び第３部５８を省略して拡大部５６を先端向き面２３につなぐことは当然可能である。これらの場合も、拡大部５６により、先端筒状部５２の内部を後端側に流れるガスの流速を低下させることができる。これにより絶縁体１１の先端部１４と主体金具２０の棚部２１との間にガスが侵入し難くなるので、ガスに運ばれたカーボンが絶縁体１１に堆積し難くなる。

　第４実施形態および第５実施形態では、主体金具６１，８０の先端筒状部６２，８７にキャップ部６５が溶接されている場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。キャップ部６５を溶接する代わりに、先端にキャップ部が形成された筒状部材を準備し、これを主体金具６１，８０に接続して副室６８を形成することは当然可能である。例えば、筒状部材は先端が閉じた筒状の部材であり、主体金具６１，８０のおねじ３２に結合するめねじが内周面に形成されている。筒状部材の外周面には、エンジン（図示せず）のねじ穴に結合するおねじが形成されている。筒状部材のめねじを主体金具６１，８０のおねじ３２に結合することにより、主体金具６１，８０の先端側にキャップ部が配置される。このキャップ部に貫通孔６７が設けられる。

　なお、筒状部材を主体金具６１，８０に接続して主体金具６１，８０の先端側にキャップ部を配置する手段は、筒状部材の内周面のめねじを、主体金具６１，８０のおねじ３２に結合するものに限らない。他の手段によって、キャップ部が設けられた筒状部材を主体金具に接続することは当然可能である。他の手段としては、例えば筒状部材と主体金具とを溶接等によって接合するものが挙げられる。筒状部材は、例えばニッケル基合金やステンレス鋼等の金属材料や窒化ケイ素等のセラミックスにより形成できる。

　第５実施形態では、キャップ部６５で覆われた先端筒状部８７に接地電極９１が接合される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、キャップ部６５に接地電極９１を接合することは当然可能である。

　第１実施形態から第４実施形態では、主体金具２０，４１，５１，６１の棚部２１と中心電極１６との間に火花ギャップを形成する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、主体金具２０，４１，５１，６１の先端筒状部２７，４２，５２，６２に１つ又は複数の接地電極を接続して、その接地電極と中心電極１６との間に火花ギャップを形成することは当然可能である。この場合に、接地電極と絶縁体１１の先端部１４との間の距離や接地電極と中心電極１６との間の距離は適宜設定される。これらの距離の設定により、絶縁体１１の先端部１４と棚部２１との間の放電、先端部１４と接地電極との間の放電、及び、接地電極と中心電極１６との間の放電の起こり易さを設定できる。例えば、通常のときは接地電極と中心電極１６との間の火花放電により点火し、汚損したときは先端部１４の表面に付着したカーボンを火花放電によって焼失するように各距離を設定すれば、絶縁低下をさらに抑制できる。

　１０，４０，５０，６０，７０　スパークプラグ
　１１，７１　絶縁体
　１２，７２　軸孔
　１３，７３　絶縁体の先端
　１５，７５　段部
　１６，７６　中心電極
　１７，７７　中心電極の先端
　２０，４１，５１，６１，８０　主体金具
　２１，８１　棚部
　２２，８２　後端向き面
　２３，８３　先端向き面
　２４，８４　接続面
　２６，８６　角
　２７，４２，５２，６２，８７　先端筒状部
　２９，４３，５３，６４，８９　内周面
　３０，５４　Ｒ面
　４４　　　　Ｃ面
　４５，５６　拡大部
　６５　　　　キャップ部
　６７　　　　貫通孔
　Ｏ　　　　　軸線

Claims

　軸線に沿って延びる軸孔が形成され、外周に径方向外側に突出する段部を備える筒状の絶縁体と、
　前記軸孔に配置され、先端が前記軸孔から突出する中心電極と、
　前記絶縁体の外周に配置され、内周に径方向内側に突出する棚部を備え、前記棚部は、先端側を向く先端向き面と、後端側を向く後端向き面と、前記後端向き面と前記先端向き面とを接続する接続面と、を有し、前記後端向き面が前記段部を係止する筒状の主体金具と、を備えるスパークプラグであって、
　前記主体金具は、前記棚部の先端側につながり、前記中心電極の前記先端を内部に備える先端筒状部を備え、
　前記先端筒状部は、前記棚部の前記先端向き面につながる内周面を備え、
　前記内周面と前記先端向き面とはＣ面またはＲ面を介してつながり、
　前記接続面と前記先端向き面とがつながる角は、前記絶縁体の先端よりも先端側に位置するスパークプラグ。
　前記先端筒状部は、内径が後端側に向かうにつれて拡大する拡大部を備えている請求項１記載のスパークプラグ。
　前記先端筒状部を先端側から覆うと共に貫通孔が形成されたキャップ部を備える請求項１又は２に記載のスパークプラグ。