特許 6240552 スパークプラグ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6240552

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】スパークプラグ

(51)【国際特許分類】

   H01T 13/20 20060101AFI20171120BHJP

   H01T 13/39 20060101ALI20171120BHJP

   F02P 13/00 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   H01T13/20 B

   H01T13/39

   F02P13/00 301J

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-80009(P2014-80009)

(22)【出願日】2014年4月9日

(65)【公開番号】特開2015-201368(P2015-201368A)

(43)【公開日】2015年11月12日

【審査請求日】2016年6月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100173037

【弁理士】

【氏名又は名称】増田 将典

(72)【発明者】

【氏名】小林 憲司

【審査官】 関 信之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１５８３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３４３５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０６２１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１８３１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０３７６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０４３９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６５６９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１３３９７８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｔ １３／２０

Ｆ０２Ｐ １３／００

Ｈ０１Ｔ １３／３９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線方向に貫通する軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔の先端側に設けられ、前記絶縁体の端面から自身の一部が突き出た中心電極と、
前記絶縁体を内部に保持し、外周に雄ねじが形成された筒状の主体金具とを備え、
前記中心電極は、銅芯を内部に備える
過給付き直噴エンジン用のスパークプラグであって、
前記絶縁体は、肉厚が１ｍｍ以上であり、
前記軸線方向における前記主体金具の先端面の位置において、
前記雄ねじの呼び径がＭ１２の場合は、前記銅芯の径が１．４５ｍｍ以上であり、
前記呼び径がＭ１４の場合は、前記銅芯の径が１．９５ｍｍ以上であること
を特徴とするスパークプラグ。

【請求項2】

請求項１に記載のスパークプラグであって、
前記軸線方向における前記主体金具の先端面の位置において、
前記呼び径がＭ１２の場合は、前記銅芯の径が１．５ｍｍ以上であり、
前記呼び径がＭ１４の場合は、前記銅芯の径が２．０ｍｍ以上であること
を特徴とするスパークプラグ。

【請求項3】

請求項２に記載のスパークプラグであって、
前記軸線方向における前記主体金具の先端面の位置において、
前記呼び径がＭ１２の場合は、前記銅芯の径が１．７ｍｍ以上であり、
前記呼び径がＭ１４の場合は、前記銅芯の径が２．１ｍｍ以上であること
を特徴とするスパークプラグ。

【請求項4】

前記絶縁体が前記先端面から突き出した長さは、２．５ｍｍ未満であること
を特徴とする請求項２又は請求項３に記載のスパークプラグ。

【請求項5】

前記絶縁体が前記先端面から突き出した長さは、２．５ｍｍ以上であること
を特徴とする請求項２又は請求項３に記載のスパークプラグ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スパークプラグに関する。

【背景技術】

【0002】

Ｍ１０以下の取り付けねじを有する小型のスパークプラグを対象に、中心電極の生産性の向上を目指した技術として、次のものが知られている。中心電極の内芯部を熱伝導性が良好な金属材（例えば銅）で形成し、中心電極の外側を耐食性に優れる金属材によって形成する。外側の金属材の外径を１．８ｍｍ以下、内径を１．４ｍｍ以上の円筒状に形成する（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６３−５５８８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本願発明が解決しようとする課題は、絶縁体の耐久性の向上である。絶縁体とは、中心電極の外側を電気的に絶縁する部材のことである。昨今、自動車用のガソリンエンジンは、過給付きで、且つ直噴タイプのもの（以下「過給付き直噴エンジン」という）が増加している。過給付き直噴エンジンは、４ストロークにおける燃焼工程において、過給によって燃焼室内の温度が高くなりやすい。よって、スパークプラグも燃焼時に温度が高くなりやすい。一方で、過給付き直噴エンジンは、燃料の噴射時に、つまり燃焼工程の前に、スパークプラグが冷却されやすい。なぜなら、直噴タイプの場合、液状の燃料が直接、スパークプラグに吹き付けられる場合があるからである。このように、スパークプラグの温度が激しく上下すると、絶縁体に負荷される熱衝撃（熱応力の急激な変動）が大きくなる。この結果、絶縁体が損傷する場合がある。

【0005】

このような現象は、自然吸気タイプのエンジンや、ポート噴射タイプ（混合気を吸入するタイプ）のエンジンにおいては、上記の理由から殆ど発生しない。上記の先行技術文献においては、エンジンのタイプまでは考慮されておらず、ひいては絶縁体の耐久性までは考慮されていなかった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、以下の形態として実現できる。

【0007】

（１）本発明の一形態によれば、軸線方向に貫通する軸孔を有する絶縁体と；前記軸孔の先端側に設けられ、前記絶縁体の端面から自身の一部が突き出た中心電極と；前記絶縁体を内部に保持し、外周に雄ねじが形成された筒状の主体金具とを備え；前記中心電極は、銅芯を内部に備える過給付き直噴エンジン用のスパークプラグが提供される。このスパークプラグにおいて；前記絶縁体は、肉厚が１ｍｍ以上であり；前記軸線方向における前記主体金具の先端面の位置において；前記雄ねじの呼び径がＭ１０の場合は、前記銅芯の径が１．３５ｍｍ以上であり；前記呼び径がＭ１２の場合は、前記銅芯の径が１．４５ｍｍ以上であり；前記呼び径がＭ１４の場合は、前記銅芯の径が１．９５ｍｍ以上である。この形態によれば、絶縁体の耐久性が向上する。

【0008】

（２）上記形態において；前記軸線方向における前記主体金具の先端面の位置において；前記呼び径がＭ１０の場合は、前記銅芯の径が１．４ｍｍ以上であり；前記呼び径がＭ１２の場合は、前記銅芯の径が１．５ｍｍ以上であり；前記呼び径がＭ１４の場合は、前記銅芯の径が２．０ｍｍ以上でもよい。この形態によれば、絶縁体の耐久性が更に向上する。

【0009】

（３）上記形態において；前記軸線方向における前記主体金具の先端面の位置において；前記呼び径がＭ１０の場合は、前記銅芯の径が１．４５ｍｍ以上であり；前記呼び径がＭ１２の場合は、前記銅芯の径が１．７ｍｍ以上であり；前記呼び径がＭ１４の場合は、前記銅芯の径が２．１ｍｍ以上でもよい。この形態によれば、絶縁体の耐久性が更に向上する。

【0010】

（４）上記形態において；前記絶縁体が前記先端面から突き出した長さは、２．５ｍｍ未満でもよい。この形態によれば、絶縁体の耐久性が更に向上する。

【0011】

（５）上記形態において；前記絶縁体が前記先端面から突き出した長さは、２．５ｍｍ以上でもよい。この形態によれば、中心電極の突き出しが端面から２．５ｍｍ以上であっても、銅芯の径が好ましい範囲なので、絶縁体の耐久性を確保できる。

【0012】

本発明は、上記以外の種々の形態で実現できる。例えば、スパークプラグの製造方法等の形態で実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】スパークプラグの部分断面図。

【図2】絶縁体の評価試験の結果をテーブルで示す図。

【図3】先端部付近の拡大図。

【図4】先端面での断面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１は、スパークプラグ１００の部分断面図を示す。スパークプラグ１００は、過給付き直噴エンジンに用いられる。以下、図１に示された軸線ＯＬに沿った上側をスパークプラグ１００の先端側とし、下側を後端側として説明する。スパークプラグ１００は、絶縁体１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０と、主体金具５０とを備える。

【0015】

中心電極２０は、絶縁体１０の先端から突出する棒状の電極であり、絶縁体１０の内部を通じて、絶縁体１０の後端に設けられた端子金具４０に電気的に接続されている。中心電極２０の外周は、絶縁体１０によって保持され、絶縁体１０の外周は、端子金具４０から離れた位置で主体金具５０によって保持されている。

【0016】

絶縁体１０は、中心電極２０および端子金具４０を収容する軸孔１２が中心に形成された筒状の部材であり、アルミナを始めとするセラミック材料を焼成して形成されている。絶縁体１０の軸方向中央には外径を大きくした中央胴部１９が形成されている。中央胴部１９よりも後端側には、端子金具４０と主体金具５０との間を絶縁する後端側胴部１８が形成されている。中央胴部１９よりも先端側には、後端側胴部１８よりも外径が小さい先端側胴部１７が形成され、先端側胴部１７の更に先には脚長部１３が形成されている。脚長部１３は、先端側胴部１７よりも小さい外径であって中心電極２０側へ向かうほど外径が小さくなる部位である。

【0017】

主体金具５０は、絶縁体１０の後端側胴部１８の一部から脚長部１３に亘る部位を包囲して保持する円筒状の金具であり、本実施形態では、低炭素鋼から成る。主体金具５０は、工具係合部５１と、取付ねじ部５２と、円筒部５３と、シール部５４とを備える。主体金具５０の工具係合部５１は、スパークプラグ１００をシリンダヘッド（図示省略）に取り付ける工具が嵌合する。主体金具５０の取付ねじ部５２は、シリンダヘッドの取付ねじ孔に螺合するねじ山を有する雄ねじである。本実施形態においては、取付ねじ部５２の呼び径として、Ｍ１０，Ｍ１２，１４の何れかが採用された（図２参照）。これら呼び径のＭに続く数字は、ねじ山の外径の呼び寸法を、ミリメートルで表した数値と捉えてもよい。

【0018】

主体金具５０のシール部５４は、取付ねじ部５２の根元に鍔状に形成される。スパークプラグ１００をエンジンに取り付けた際、シール部５４とシリンダヘッドとの間には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が挟み込まれる。

【0019】

中心電極２０は、有底筒状に形成された電極母材２１の内部に、電極母材２１よりも熱伝導性に優れる銅芯２５を埋設した棒状の部材である。本実施形態では、電極母材２１は、ニッケルを主成分とするニッケル合金から成る。銅芯２５は、銅を主成分とする合金または銅から成る。中心電極２０は、電極母材２１の先端が絶縁体１０の軸孔１２から突出した状態で絶縁体１０の軸孔１２に挿入され、セラミック抵抗３およびシール体４を介して端子金具４０に電気的に接続される。

【0020】

接地電極３０は、その一端側の端部である基端部３７が主体金具５０の先端面５７に接合され、他端側の端部である先端部３８が中心電極２０の先端部と対向するように屈曲している。本実施形態では、接地電極３０は２層構造によって形成されている。接地電極３０の基端部３７と、主体金具５０の先端面５７との接合は、抵抗溶接によって実現される。接地電極３０の先端部３８と中心電極２０の先端部との間には、火花ギャップが形成される。

【0021】

図２は、絶縁体１０についての試験結果をテーブルによって示す。図２における「エンジン」の欄に示されたＰはポート噴射、Ｄは直噴、ＮＡは自然吸気、Ｓは過給機付きを意味する。スパークプラグ１００は、先述したように過給付き直噴エンジンに用いられるものであるが、比較のために、ポート噴射や自然吸気タイプのエンジンでも試験を実施した。試験は、ＷＯＴ（Wide Open Throttle：スロットル全開）、且つ、６０００ｒｐｍに相当する条件で５０時間、実施した。各試験条件について５本ずつのスパークプラグ１００を試験した。

【0022】

評価は、耐電圧（絶縁性）と、クラックの発生の有無とについて実施した。耐電圧は、リーク電流が基準値以下のものをＯＫ、基準値を超えたものを不合格とした。クラックの有無は、目視あるいは顕微鏡画像によって評価した。クラックについては、ＯＫ（クラック無し）となったサンプル数を数えた。

【0023】

図２に示された「突き出しＴ（ｍｍ）」については、図３を用いて説明する。図２に示された「中心電極径φＣ（ｍｍ）」、「絶縁体厚み（φＪ−φＣ）／２（ｍｍ）」、「銅芯径φＤ（ｍｍ）」については、図４を用いて後述する。

【0024】

図３は、スパークプラグ１００の先端部付近の拡大図である。図３に示すように、突き出しＴとは、先端面５７と絶縁体１０の先端との距離であって、軸線ＯＬ方向の距離である。なお、図３に示すように、接地電極３０は、中心電極２０と対向する部位に電極チップ３９を備える。図３に示すように、中心電極２０は、自身の一部が、絶縁体１０の端面から突き出す。

【0025】

図４は、図３におけるＤ３−Ｄ３断面図を示す。この断面は、図３に示すように、先端面５７に沿って、中心電極２０及びその内部を切断した断面である。この断面は、先端面５７よりも先端側または後端側にずれてもよい。但し、本実施形態では、図３に示された絶縁体１０先端のＲ部に掛からない断面であることを条件とした。

【0026】

「中心電極径φＣ（ｍｍ）」は、図４に示されたφＣを意味する。つまり、所定位置における中心電極２０の外径を意味する。この所定位置とは、図４から明らかなように、軸線ＯＬ方向についての位置であって、主体金具５０の先端面５７の位置のことである。以下の所定位置も全て同じ位置を意味する。「絶縁体厚み（φＪ−φＣ）／２（ｍｍ）」は、所定位置における絶縁体１０の肉厚を意味する。つまり、所定位置における絶縁体１０の半径から、所定位置における中心電極２０の半径を引いた値を意味する。ここでいう半径は、外径の半分のことである。図４に示すように、所定位置における絶縁体１０の外径をφＪ、所定位置における中心電極２０の外径をφＣとすると、所定位置における絶縁体１０の肉厚は（φＪ−φＣ）／２と表される。以下、この肉厚を「絶縁体厚みＡ」とも呼ぶ。「銅芯径φＤ（ｍｍ）」は、所定位置における銅芯２５の直径、つまり図４に示されたφＤを意味する。

【0027】

図２に示すように、試験NO.1-7,16-18は、取付ねじ部５２の呼び径（以下、単に「呼び径」という）ごとに、銅芯径φＤの値として１種類を採用した。試験NO.9-15は、呼び径ごとに、銅芯径φＤの値として５種類を採用した。まず、試験NO.1-7,16-18について説明する。

【0028】

図２には、試験NO.1-7,16-18全てについて、クラックの評価は「５／５ＯＫ」と示されている。「５／５ＯＫ」とは、５つの試験サンプルのうち、５つともがクラック無しであったことを意味する。この評価結果は、複数の条件における結果をまとめて示したものである。このようにまとめて示したのは、条件が異なっても、結果が同一になったからである。この複数の条件とは、呼び径ごとに設定された中心電極径φＣと、呼び径ごとに設定された銅芯径φＤとの数値である。以下、さらに詳しく説明する。

【0029】

図２に示されるように、中心電極径φＣは、Ｍ１０，Ｍ１２，Ｍ１４の場合それぞれについて、２種類の値が採用された。つまり、呼び径と中心電極径φＣとのペアは、６通り採用された。但し、これら６つのペアの何れを採用しても、試験結果に変化は無かった。

【0030】

一方、銅芯径φＤは、試験NO.1-7,16-18の場合、先述したようにＭ１０，Ｍ１２，Ｍ１４の場合それぞれについて、１種類の値が採用された。つまり、呼び径と銅芯径φＤとのペアとして、３種類が採用された。但し、これら３つのペアの何れを採用しても、試験結果に変化は無かった。

【0031】

上記のような試験結果とパラメータとの関係に鑑み、先述した通り、図２には、試験結果がまとめて示されている。例えば、試験NO.1の「耐電圧ＯＫ」及び「クラック５／５ＯＫ」は、次のパラメータの組み合わせの試験結果をまとめて示している。
呼び径がＭ１０、中心電極径φＣが１．６ｍｍ、銅芯径φＤが１．３ｍｍ。
呼び径がＭ１０、中心電極径φＣが１．９ｍｍ、銅芯径φＤが１．３ｍｍ。
呼び径がＭ１２、中心電極径φＣが１．９ｍｍ、銅芯径φＤが１．４ｍｍ。
呼び径がＭ１２、中心電極径φＣが２．２ｍｍ、銅芯径φＤが１．４ｍｍ。
呼び径がＭ１４、中心電極径φＣが２．３ｍｍ、銅芯径φＤが１．９ｍｍ。
呼び径がＭ１４、中心電極径φＣが２．６ｍｍ、銅芯径φＤが１．９ｍｍ。

【0032】

一方、試験NO.8-15の場合、図２に示すように、呼び径ごとに、銅芯径φＤとして５種類の値が採用された。呼び径ごとに、これら５種類の値を昇順にソートすると、ソート順位が同じ銅芯径φＤにおける試験結果は、同一になった。そこで、図２は、ソート順位が同じ銅芯径φＤの試験結果をまとめて示している。

【0033】

試験NO.8-15の場合、耐電圧の試験結果については、呼び径、中心電極径φＣ及び銅芯径φＤが何れの値でもＯＫだったので、図２は、試験NO.8-15についてこれらの試験結果をまとめて示している。

【0034】

先述したように、試験NO.1-7,16-18のクラックの結果は、全て５／５ＯＫだった。よって、試験NO.1-7,16-18は、クラックに関しては厳しくない条件であるといえる。例えば、試験NO.1-7のように絶縁体厚みＡが１ｍｍ未満（例えば０．７５ｍｍ）であること、或いは、試験NO.1-3,16-18のようにポート噴射と自然吸気との少なくとも何れかであることを満たせば、クラックは発生しにくい。特に、試験NO.16-18のように、絶縁体厚みＡが１ｍｍ且つ突き出しＴが３．０ｍｍというクラックに関して厳しい条件であっても、ポート噴射と自然吸気との少なくとも何れかであれば、クラックは発生しにくい。

【0035】

これに対し、試験NO.8-15のように過給付き直噴エンジン用、且つ絶縁体厚みＡが１ｍｍ以上であると、先述した試験NO.1-7,16-18で全て５／５ＯＫだった銅芯径φＤであっても、クラックの結果は全て１／５ＯＫだった。「１／５ＯＫ」は５つの試験サンプルのうち１つがクラック無しで、４つがクラック有りだったことを意味する。この結果には、試験NO.8,12のように、突き出しＴが２．０ｍｍというクラックには厳しくない条件も含まれる。このことから、過給付き直噴エンジン用、且つ絶縁体厚みＡが１ｍｍ以上であることは、クラックには厳しい条件であるといえる。

【0036】

その一方で耐電圧に関しては、図２に示されるように、絶縁体厚みＡは１ｍｍ以上が好ましい。絶縁体厚みＡが０．７５ｍｍである試験NO.2,5,6,7は、耐電圧が不合格だったからである。なお、試験NO.1,3,4は、絶縁体厚みＡが０．７５ｍｍであっても、耐電圧がＯＫだった。試験NO.1,3の場合にＯＫだったのは、エンジンが自然吸気だったことによって、印加される電圧が低かったからだと考えられる。試験NO.4の場合にＯＫだったのは、突き出しＴが２．０ｍｍという小さい値だったからだと考えられる。

【0037】

これらの結果から、１ｍｍ以上の絶縁体厚みＡによって耐電圧を確保しつつ、過給付き直噴エンジン用であってもクラックが抑制されるように、銅芯径φＤと突き出しＴとの値を選択することが好ましいといえる。以下、詳細に説明する。

【0038】

試験NO.8,9,12,13のクラックの結果から、呼び径がＭ１０の場合は、銅芯径φＤが１．３５ｍｍ以上であることが好ましい。呼び径がＭ１０の場合、銅芯径φＤが１．３ｍｍであるときは、クラックの結果が全て１／５ＯＫであるのに対し、銅芯径φＤが１．３５ｍｍ以上であるときは３／５ＯＫや５／５ＯＫになる場合があるからである。「３／５ＯＫ」は５つの試験サンプルのうち３つがクラック無しで、２つがクラック有りだったことを意味する。

【0039】

同様な理由で、呼び径がＭ１２の場合は銅芯径φＤが１．４５ｍｍ以上、呼び径がＭ１４の場合は銅芯径φＤが１．９５ｍｍ以上であることが好ましい。

【0040】

試験NO.8-15のクラックの結果から、呼び径がＭ１０の場合は、銅芯径φＤが１．４ｍｍ以上であることが好ましい。呼び径がＭ１０の場合、銅芯径φＤが１．３５ｍｍであるときは、クラックの結果が１／５ＯＫ又は３／５ＯＫであるのに対し、銅芯径φＤが１．４ｍｍ以上であるときは、クラックの結果が３／５ＯＫ又は５／５ＯＫであるからである。

【0041】

同様な理由で、呼び径がＭ１２の場合は銅芯径φＤが１．５ｍｍ以上、呼び径がＭ１４の場合は銅芯径φＤが２ｍｍ以上であることが好ましい。

【0042】

試験NO.8-15のクラックの結果から、呼び径がＭ１０の場合は、銅芯径φＤが１．４５ｍｍ以上であることが好ましい。呼び径がＭ１０の場合、銅芯径φＤが１．４ｍｍであるときは、クラックの結果が３／５ＯＫ又は５／５ＯＫであるのに対し、銅芯径φＤが１．４５ｍｍ以上であるときは、クラックの結果が全て５／５ＯＫであるからである。

【0043】

同様な理由で、呼び径がＭ１２の場合は銅芯径φＤが１．７ｍｍ以上、呼び径がＭ１４の場合は銅芯径φＤが２．１ｍｍ以上であることが好ましい。

【0044】

試験NO.8,9,12,13のクラックの結果から、突き出しＴは、２．５ｍｍ未満が好ましい。突き出しＴが２．５ｍｍ未満、例えば２．３ｍｍ以下であれば、呼び径がＭ１０且つ銅芯径φＤが１．３５ｍｍであっても、３／５ＯＫになるからである。同様に、突き出しＴが２．５ｍｍ未満であれば、呼び径がＭ１２且つ銅芯径φＤが１．４５ｍｍの場合、及び、呼び径がＭ１４且つ銅芯径φＤが１．９５ｍｍの場合、３／５ＯＫになるので、突き出しＴは２．５ｍｍ未満が好ましい。

【0045】

加えて、突き出しＴが２．５ｍｍ未満、例えば２．３ｍｍ以下であれば、呼び径がＭ１０且つ銅芯径φＤが１．４ｍｍであっても、５／５ＯＫになる。同様に、突き出しＴが２．５ｍｍ未満であれば、呼び径がＭ１２且つ銅芯径φＤが１．５ｍｍの場合、及び、呼び径がＭ１４且つ銅芯径φＤが２ｍｍの場合であっても、５／５ＯＫになる。よって、突き出しＴは２．５ｍｍ未満が好ましい。

【0046】

試験NO.10,11,14,15のクラックの結果から、突き出しＴが２．５ｍｍ以上である場合は、呼び径がＭ１０であれば銅芯径φＤが１．４ｍｍ以上であることが好ましい。突き出しＴが２．５ｍｍ以上であっても、銅芯径φＤが１．４ｍｍ以上であることによって、３／５ＯＫ又は５／５ＯＫになるからである。

【0047】

同様な理由で、突き出しＴが２．５ｍｍ以上である場合は、呼び径がＭ１２であれば銅芯径φＤが１．５ｍｍ以上、呼び径がＭ１４の場合は銅芯径φＤが２ｍｍ以上であることが好ましい。

【0048】

銅芯２５の成形性を良好にするために、Ｍ１０の場合は銅芯径φＤが１．５ｍｍ以下、Ｍ１２の場合は銅芯径φＤが１．８ｍｍ以下、Ｍ１４の場合は銅芯径φＤの径が２．２ｍｍ以下であることが、好ましい。

【0049】

以下の数値範囲は、図２に示すように、試験で確認されたものなので好ましい。
突き出しＴが２．０ｍｍ以上。
突き出しＴが３．０ｍｍ以下。
Ｍ１０の場合に中心電極径φＣが１．６ｍｍ以上。
Ｍ１０の場合に中心電極径φＣが１．９ｍｍ以下。
Ｍ１２の場合に中心電極径φＣが１．９ｍｍ以上。
Ｍ１２の場合は中心電極径φＣが２．２ｍｍ以下。
Ｍ１４の場合に中心電極径φＣが２．３ｍｍ以上。
Ｍ１４の場合は中心電極径φＣが２．６ｍｍ以下。

【0050】

以上に説明したように、本実施形態の好ましい数値範囲によれば、過給付き直噴タイプのエンジンに使用する場合でも、耐電圧を確保しつつ、絶縁体１０にクラックが発生することを抑制できる。クラックの抑制は、試験結果から、銅芯径φＤに影響されるといえる。これは、次の理由によると考えられる。

【0051】

一般に、変形が拘束された材料は、温度が変化すると、内部に熱応力が生じる。熱応力をσ、ヤング率をＥ、変化した温度をΔＴ、熱膨張率をαとすると、材料が完全に拘束されている場合、σ＝Ｅ×ΔＴ×αという関係が成立する。つまり、温度の変化が大きければ大きいほど、熱応力も大きくなる。

【0052】

絶縁体１０は、中心電極２０及び円筒部５３による拘束を受ける。絶縁体１０は、セラミック製なので、金属製の中心電極２０及び円筒部５３とは熱膨張率αが異なる。よって、絶縁体１０、中心電極２０及び円筒部５３の温度が均一でも、これらの温度が変化すると、絶縁体１０に熱応力が発生する。絶縁体１０のクラックは、熱応力が破断応力を上回ったり疲労破壊を引き起こしたりした結果であると考えられる。

【0053】

そこで本実施形態では、銅芯径φＤを好ましい数値範囲に設定し、中心電極２０内部における軸線ＯＬ方向の熱伝導性を向上させた。これによって、絶縁体１０から中心電極２０への伝熱を促進し、絶縁体１０の温度を従来よりも低下させた。この結果、過給付き直噴エンジンという厳しい条件において、絶縁体厚みＡを１ｍｍ以上に設定して耐電圧を確保し、且つ突き出しＴを２．０ｍｍ以上にしながらも、クラックを抑制できたと考えられる。

【0054】

また、熱応力は、材料内部の温度分布や温度勾配によっても発生する。材料内部の温度差が大きければ大きいほど、この熱応力も大きくなる。上記のように絶縁体１０の温度上昇を抑制することは、絶縁体１０内部の温度分布を小さくすることに繋がり、ひいてはクラックを抑制する。

【0055】

本発明は、本明細書の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、先述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、先述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことができる。その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除できる。例えば、以下のものが例示される。

【0056】

軸線方向と垂直な方向に対向する横放電型のスパークプラグでもよい。
１つの中心電極に対して複数の接地電極が設けられてもよい。
電極チップは無くてもよい。
端子金具や絶縁体の形状を変更してもよい。

【符号の説明】

【0057】

３…セラミック抵抗
４…シール体
５…ガスケット
１０…絶縁体
１２…軸孔
１３…脚長部
１７…先端側胴部
１８…後端側胴部
１９…中央胴部
２０…中心電極
２１…電極母材
２５…銅芯
３０…接地電極
３７…基端部
３８…先端部
３９…電極チップ
４０…端子金具
５０…主体金具
５１…工具係合部
５２…取付ねじ部
５３…円筒部
５４…シール部
５７…先端面
１００…スパークプラグ
ＯＬ…軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】