特許 6559371 点火プラグ、制御システム、内燃機関、内燃機関システム

(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】6559371

(24)【登録日】2019年7月26日

(45)【発行日】2019年8月14日

(54)【発明の名称】点火プラグ、制御システム、内燃機関、内燃機関システム

(51)【国際特許分類】

   H01T 13/16 20060101AFI20190805BHJP

   H01T 13/14 20060101ALI20190805BHJP

   H01T 13/20 20060101ALI20190805BHJP

   F02P 13/00 20060101ALI20190805BHJP

【ＦＩ】

   H01T13/16

   H01T13/14

   H01T13/20 Z

   F02P13/00 301J

【請求項の数】5

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2019-8610(P2019-8610)

(22)【出願日】2019年1月22日

(62)【分割の表示】特願2017-533047(P2017-533047)の分割

【原出願日】2017年3月14日

(65)【公開番号】特開2019-91706(P2019-91706A)

(43)【公開日】2019年6月13日

【審査請求日】2019年3月19日

(31)【優先権主張番号】特願2016-153660(P2016-153660)

(32)【優先日】2016年8月4日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(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】110001058

【氏名又は名称】特許業務法人鳳国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 友聡

【審査官】 澤崎 雅彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−１５５８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１５１０１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１６５３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０９６８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１７５０９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｔ １３／００ − １３／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線の方向に延びる軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、
前記絶縁体の軸孔に配置される中心電極と、
前記主体金具の先端に接続され、前記中心電極と対向する接地電極と、
を備える点火プラグであって、
前記主体金具は、内燃機関の取付孔のネジ山に嵌められるネジ部を有し、
前記主体金具の外周面のうち前記ネジ部の後端から前記ネジ部の先端までの部分の表面積を表面積Ｓｓとし、
前記主体金具のうちの前記内燃機関の燃焼ガスに曝される部分の表面積を表面積Ｓａとし、
前記絶縁体のうち前記燃焼ガスに曝される部分の表面積を表面積Ｓｂとする場合に、
Ｓｓ／（Ｓａ＋Ｓｂ）≧２．６、が満たされ、
前記主体金具は、先端側に向かって内径が小さくなる縮内径部を有し、
前記絶縁体は、先端側に向かって外径が小さくなる縮外径部を有し、
前記点火プラグは前記縮外径部と前記縮内径部とに接触するパッキンを備える、または、前記縮外径部は前記縮内径部に直接的に接触し、
前記絶縁体の前記外周面と、前記縮内径部または前記パッキンと、の接触部分の先端から、前記主体金具の先端までの、前記軸線の方向の距離をＦとする場合に、
Ｆ≧５．０ｍｍ、が満たされる、
点火プラグ。

【請求項2】

請求項１に記載の点火プラグであって、
前記主体金具は、先端側に向かって内径が小さくなる縮内径部を有し、
前記絶縁体は、先端側に向かって外径が小さくなる縮外径部を有し、
前記点火プラグは前記縮外径部と前記縮内径部とに接触するパッキンを備える、または、前記縮外径部は前記縮内径部に直接的に接触し、
前記主体金具のうち前記ネジ部の後端から前記主体金具の先端までの部分である先端側部分を中実と仮定した場合の前記先端側部分の体積を体積Ｖｖとし、
前記主体金具の内周面と前記絶縁体の外周面とに挟まれた空間のうち、前記絶縁体の前記外周面と、前記縮内径部または前記パッキンと、の接触部分の先端よりも先端側の部分の体積を体積Ｖｃとする場合に、
（Ｖｖ−Ｖｃ）≦２０００ｍｍ^３、が満たされる、点火プラグ。

【請求項3】

請求項１または２に記載の点火プラグと、前記点火プラグを冷却する冷却液路とを備える内燃機関を制御するための制御システムであって、
前記冷却液路を流れる冷却液の単位時間当たりの流量を制御する流量制御部と、
前記内燃機関の温度を測定する温度センサと、
を備え、
前記流量制御部は、前記温度センサによって測定された温度が閾値以下である場合には、前記温度が前記閾値よりも高い場合と比べて、前記流量を小さくする、
制御システム。

【請求項4】

内燃機関であって、
冷却液が流れるための冷却液路と、
点火プラグを取り付けるための取付孔を形成する孔形成部と、
前記取付孔に取り付けられた請求項１または２に記載の点火プラグと、
を備え、
前記孔形成部は、前記冷却液路を貫通する前記取付孔を形成し、
前記点火プラグの前記主体金具の一部分は、前記冷却液路内に露出している、
内燃機関。

【請求項5】

内燃機関システムであって、
請求項４に記載の内燃機関と、
前記内燃機関を制御するための請求項３に記載の制御システムと、
を備える、
内燃機関システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、点火プラグに関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関などの燃焼室における混合気に点火するために点火プラグが用いられている。点火プラグとしては、例えば、筒状の絶縁体と、絶縁体の外周に配置される主体金具と、を備えるものが、用いられている。このような点火プラグとしては、例えば、主体金具の外周面に雄ねじが形成されたものが、用いられている。主体金具の雄ねじは、内燃機関の取付孔に形成された雌ねじに、係合する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−２４５７１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

内燃機関の設計自由度を向上するためには、点火プラグの小径化が好ましい。ところが、点火プラグが小径化されると、不具合が生じる場合があった。例えば、耐熱性が低下する場合があった。

【0005】

本明細書は、点火プラグに関する不具合を抑制できる技術を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書は、例えば、以下の適用例を開示する。

【0007】

［適用例１］
軸線の方向に延びる軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、
前記絶縁体の軸孔に配置される中心電極と、
前記主体金具の先端に接続され、前記中心電極と対向する接地電極と、
を備える点火プラグであって、
前記主体金具は、内燃機関の取付孔のネジ山に嵌められるネジ部を有し、
前記主体金具の外周面のうち前記ネジ部の後端から前記ネジ部の先端までの部分の表面積を表面積Ｓｓとし、
前記主体金具のうちの前記内燃機関の燃焼ガスに曝される部分の表面積を表面積Ｓａとし、
前記絶縁体のうち前記燃焼ガスに曝される部分の表面積を表面積Ｓｂとする場合に、
Ｓｓ／（Ｓａ＋Ｓｂ）≧２．６、が満たされる、点火プラグ。

【0008】

この構成によれば、耐熱性を向上できる。

【0009】

［適用例２］
適用例１に記載の点火プラグであって、
前記主体金具は、先端側に向かって内径が小さくなる縮内径部を有し、
前記絶縁体は、先端側に向かって外径が小さくなる縮外径部を有し、
前記点火プラグは前記縮外径部と前記縮内径部とに接触するパッキンを備える、または、前記縮外径部は前記縮内径部に直接的に接触し、
前記絶縁体の前記外周面と、前記縮内径部または前記パッキンと、の接触部分の先端から、前記主体金具の先端までの、前記軸線の方向の距離をＦとする場合に、
Ｆ≧５．０ｍｍ、が満たされる、点火プラグ。

【0010】

この構成によれば、絶縁体の外周面のうちの縮内径部またはパッキンとの接触部分における温度変化が抑制されるので、耐久性を向上できる。

【0011】

［適用例３］
適用例１または２に記載の点火プラグであって、
前記主体金具は、先端側に向かって内径が小さくなる縮内径部を有し、
前記絶縁体は、先端側に向かって外径が小さくなる縮外径部を有し、
前記点火プラグは前記縮外径部と前記縮内径部とに接触するパッキンを備える、または、前記縮外径部は前記縮内径部に直接的に接触し、
前記主体金具のうち前記ネジ部の後端から前記主体金具の先端までの部分である先端側部分を中実と仮定した場合の前記先端側部分の体積を体積Ｖｖとし、
前記主体金具の内周面と前記絶縁体の外周面とに挟まれた空間のうち、前記絶縁体の前記外周面と、前記縮内径部または前記パッキンと、の接触部分の先端よりも先端側の部分の体積を体積Ｖｃとする場合に、
（Ｖｖ−Ｖｃ）≦２０００ｍｍ^３、が満たされる、点火プラグ。

【0012】

この構成によれば、耐汚損性を向上できる。

【0013】

［適用例４］
適用例１から３のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記主体金具は、先端側に向かって内径が小さくなる縮内径部を有し、
前記絶縁体は、先端側に向かって外径が小さくなる縮外径部を有し、
前記点火プラグは前記縮外径部と前記縮内径部とに接触するパッキンを備える、または、前記縮外径部は前記縮内径部に直接的に接触し、
前記絶縁体の先端側の一部分は、前記主体金具の先端よりも先端側に配置されており、
前記軸線の方向と垂直な方向に、前記絶縁体のうちの前記主体金具の先端よりも先端側に配置されている部分を投影したときの投影面積を、投影面積Ｓｄとし、
前記絶縁体の前記外周面と、前記縮内径部または前記パッキンと、の接触部分の先端を通り前記軸線の方向に垂直な前記絶縁体の断面積を、断面積Ｓｅとする場合に、
Ｓｄ／Ｓｅ≦０．４６、が満たされる、点火プラグ。

【0014】

この構成によれば、耐久性を向上できる。

【0015】

［適用例５］
適用例１から４のいずれかに記載の点火プラグと、前記点火プラグを冷却する冷却液路とを備える内燃機関を制御するための制御システムであって、
前記冷却液路を流れる冷却液の単位時間当たりの流量を制御する流量制御部と、
前記内燃機関の温度を測定する温度センサと、
を備え、
前記流量制御部は、前記温度センサによって測定された温度が閾値以下である場合には、前記温度が前記閾値よりも高い場合と比べて、前記流量を小さくする、
制御システム。

【0016】

この構成によれば、耐熱性と耐汚損性とを向上できる。

【0017】

［適用例６］
内燃機関であって、
冷却液が流れるための冷却液路と、
点火プラグを取り付けるための取付孔を形成する孔形成部と、
前記取付孔に取り付けられた適用例１から４のいずれかに記載の点火プラグと、
を備え、
前記孔形成部は、前記冷却液路を貫通する前記取付孔を形成し、
前記点火プラグの前記主体金具の一部分は、前記冷却液路内に露出している、
内燃機関。

【0018】

この構成によれば、耐熱性を向上できる。

【0019】

［適用例７］
内燃機関システムであって、
適用例６に記載の内燃機関と、
前記内燃機関を制御するための適用例５に記載の制御システムと、
を備える、
内燃機関システム。

【0020】

この構成によれば、耐熱性と耐汚損性とを向上できる。

【0021】

なお、本明細書に開示の技術は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、点火プラグ、点火プラグを有する内燃機関、内燃機関の制御システム、内燃機関と制御システムとを有する内燃機関システム、内燃機関システムを有する車両、等の態様で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】一実施形態としての点火プラグ１００の断面図である。

【図2】評価試験の結果を示す説明図である。

【図3】評価試験の結果を示す説明図である。

【図4】評価試験の結果を示す説明図である。

【図5】パラメータＤｎ、Ｓｓ、Ｌｓ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｖｖの説明図である。

【図6】パラメータＶｃ、Ｓｄ、Ｓｅの説明図である。

【図7】評価試験の結果を示す説明図である。

【図8】パラメータＦの説明図である。

【図9】一実施形態としての内燃機関６００の断面構成を示す概略図である。

【図10】内燃機関システムの説明図である。

【図11】内燃機関の別の実施形態の断面構成を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．点火プラグ１００の構成：
図１は、一実施形態としての点火プラグ１００の断面図である。図中には、点火プラグ１００の中心軸ＣＬ（「軸線ＣＬ」とも呼ぶ）と、点火プラグ１００の中心軸ＣＬを含む平らな断面と、が示されている。以下、中心軸ＣＬに平行な方向を「軸線ＣＬの方向」、または、単に「軸線方向」または「前後方向」とも呼ぶ。軸線ＣＬに垂直な方向を、「径方向」とも呼ぶ。中心軸ＣＬに平行な方向のうち、図１における下方向を先端方向Ｄｆ、または、前方向Ｄｆと呼び、上方向を後端方向Ｄｆｒ、または、後方向Ｄｆｒとも呼ぶ。先端方向Ｄｆは、後述する端子金具４０から中心電極２０に向かう方向である。また、図１における先端方向Ｄｆ側を点火プラグ１００の先端側と呼び、図１における後端方向Ｄｆｒ側を点火プラグ１００の後端側と呼ぶ。

【0024】

点火プラグ１００は、軸線ＣＬに沿って延びる貫通孔１２（軸孔１２とも呼ぶ）を有する筒状の絶縁体１０と、貫通孔１２の先端側で保持される中心電極２０と、貫通孔１２の後端側で保持される端子金具４０と、貫通孔１２内で中心電極２０と端子金具４０との間に配置された抵抗体７４と、抵抗体７４と中心電極２０とを電気的に接続する第１シール部７２と、抵抗体７４と端子金具４０とを電気的に接続する第２シール部７６と、絶縁体１０の外周側に固定された筒状の主体金具５０と、一端が主体金具５０の先端面５５に接合されるとともに他端が中心電極２０とギャップｇを介して対向するように配置された接地電極３０と、を有している。

【0025】

絶縁体１０の軸線方向の略中央には、外径が最も大きな大径部１４が形成されている。大径部１４より後端側には、後端側胴部１３が形成されている。大径部１４よりも先端側には、後端側胴部１３よりも外径の小さな先端側胴部１５が形成されている。先端側胴部１５よりもさらに先端側には、縮外径部１６と、脚部１９とが、先端側に向かってこの順に形成されている。縮外径部１６の外径は、前方向Ｄｆに向かって、徐々に小さくなっている。縮外径部１６の近傍（図１の例では、先端側胴部１５）には、前方向Ｄｆに向かって内径が徐々に小さくなる縮内径部１１が形成されている。絶縁体１０は、機械的強度と、熱的強度と、電気的強度とを考慮して形成されることが好ましく、例えば、アルミナを焼成して形成されている（他の絶縁材料も採用可能である）。

【0026】

中心電極２０は、後端側から先端側に向かって延びた棒状の部材である。中心電極２０は、絶縁体１０の貫通孔１２内の前方向Ｄｆ側の端部に配置されている。中心電極２０は、外径が最も大きい部分である頭部２４と、頭部２４の前方向Ｄｆ側に形成された軸部２７と、軸部２７の先端に接合（例えば、レーザ溶接）された第１チップ２９と、を有している。頭部２４の外径は、絶縁体１０の縮内径部１１よりも前方向Ｄｆ側の部分の内径よりも大きい。頭部２４の前方向Ｄｆ側の面は、絶縁体１０の縮内径部１１によって、支持されている。軸部２７は、軸線ＣＬに平行に前方向Ｄｆに向かって延びている。軸部２７は、外層２１と、外層２１の内周側に配置された芯部２２と、を有している。外層２１は、例えば、ニッケルを主成分として含む合金で形成されている。ここで、主成分は、含有率（重量％）が最も高い成分を意味している。芯部２２は、外層２１よりも熱伝導率が高い材料（例えば、銅を主成分として含む合金）で形成されている。第１チップ２９は、軸部２７よりも放電に対する耐久性に優れる材料（例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属、タングステン（Ｗ）、それらの金属から選択された少なくとも１種を含む合金）を用いて形成されている。中心電極２０のうち第１チップ２９を含む先端側の一部分は、絶縁体１０の軸孔１２から前方向Ｄｆ側に露出している。なお、芯部２２と第１チップ２９との少なくとも一方は、省略されてもよい。また、中心電極２０の全体が軸孔１２内に配置されてもよい。

【0027】

絶縁体１０の貫通孔１２の後端側には、端子金具４０の前方向Ｄｆ側の一部が挿入されている。端子金具４０は、軸線ＣＬに平行に延びる棒状の部材である。端子金具４０は、導電性材料を用いて形成されている（例えば、鉄を主成分として含む金属）。端子金具４０は、前方向Ｄｆに向かって順番で並ぶ、キャップ装着部４９と、鍔部４８と、軸部４１と、を有している。キャップ装着部４９は、絶縁体１０の後端側で、軸孔１２の外に露出している。キャップ装着部４９には、高圧ケーブル（図示せず）に接続されたプラグキャップが装着され、火花放電を発生するための高電圧が印加される。キャップ装着部４９は、高圧ケーブルが接続される部分である端子部の例である。軸部４１は、絶縁体１０の軸孔１２の後方向Ｄｆｒ側の部分に挿入されている。鍔部４８の前方向Ｄｆ側の面は、絶縁体１０の後方向Ｄｆｒ側の端である後端１０ｅに接している。

【0028】

絶縁体１０の軸孔１２内において、端子金具４０と中心電極２０との間には、電気的なノイズを抑制するための抵抗体７４が配置されている。抵抗体７４は、導電性材料（例えば、ガラスと炭素粒子とセラミック粒子との混合物）を用いて形成されている。抵抗体７４と中心電極２０との間には、第１シール部７２が配置され、抵抗体７４と主体金具５０との間には、第２シール部７６が配置されている。これらのシール部７２、７６は、導電性材料（例えば、金属粒子と抵抗体７４の材料に含まれるものと同じガラスとの混合物）を用いて形成されている。中心電極２０は、第１シール部７２、抵抗体７４、第２シール部７６によって、端子金具４０に電気的に接続されている。以下、絶縁体１０の軸孔１２内で端子金具４０と中心電極２０とを電気的に接続する第１シール部７２と抵抗体７４と第２シール部７６の全体を、接続部２００とも呼ぶ。

【0029】

点火プラグ１００の製造の際には、絶縁体１０の後方向Ｄｆｒ側の開口１０ｑから中心電極２０が挿入される。中心電極２０は、絶縁体１０の縮内径部１１に支持されることにより、貫通孔１２内の所定位置に配置される。次に、第１シール部７２、抵抗体７４、第２シール部７６のそれぞれの材料粉末の投入と投入された粉末材料の成形とが、部材７２、７４、７６の順番に、行われる。粉末材料は、開口１０ｑから貫通孔１２内に投入される。次に、絶縁体１０を、部材７２、７４、７６の材料粉末に含まれるガラス成分の軟化点よりも高い所定温度まで加熱し、所定温度に加熱した状態で、開口１０ｑから、端子金具４０の軸部４１を貫通孔１２に挿入する。この結果、部材７２、７４、７６の材料粉末が圧縮および焼結されて、部材７２、７４、７６が形成される。そして、端子金具４０が、絶縁体１０に固定される。

【0030】

主体金具５０は、軸線ＣＬに沿って延びる貫通孔５９を有する筒状の部材である。主体金具５０の貫通孔５９には、絶縁体１０が挿入され、主体金具５０は、絶縁体１０の外周に固定されている。主体金具５０は、導電材料（例えば、低炭素鋼等の金属）を用いて形成されている。絶縁体１０の前方向Ｄｆ側の一部は、貫通孔５９の外に露出している。また、絶縁体１０の後方向Ｄｆｒ側の一部は、貫通孔５９の外に露出している。

【0031】

主体金具５０は、工具係合部５１と、胴部５２と、を有している。工具係合部５１は、点火プラグ用のレンチ（図示せず）が嵌合する部分である。胴部５２は、主体金具５０の先端面５５を含む部分である。胴部５２の外周面には、内燃機関（例えば、ガソリンエンジン）の取付孔に螺合するためのネジ部５７が形成されている。ネジ部５７は、雄ねじであり、螺旋状のネジ山を有している（図示省略）。

【0032】

主体金具５０の工具係合部５１と胴部５２との間には、径方向外側に突き出たフランジ状の鍔部５４が形成されている。胴部５２のネジ部５７と鍔部５４との間には、環状のガスケット９０が配置されている。ガスケット９０は、例えば金属の板状部材を折り曲げることによって形成されており、点火プラグ１００がエンジンに取り付けられた際に押し潰されて変形する。このガスケット９０の変形によって、点火プラグ１００と（具体的には、鍔部５４の前方向Ｄｆ側の面）、エンジンと、の隙間が封止され、燃焼ガスの漏出が抑制される。

【0033】

主体金具５０の胴部５２には、先端側に向かって内径が徐々に小さくなる縮内径部５６が形成されている。主体金具５０の縮内径部５６と、絶縁体１０の縮外径部１６と、の間には、先端側パッキン８が挟まれている。本実施形態では、先端側パッキン８は、例えば、鉄製の板状リングである（他の材料（例えば、銅等の金属材料）も採用可能である）。

【0034】

主体金具５０の工具係合部５１より後端側には、薄肉のカシメ部５３が形成されている。また、鍔部５４と工具係合部５１との間には、薄肉の座屈部５８が形成されている。主体金具５０の工具係合部５１からカシメ部５３にかけての内周面と、絶縁体１０の後端側胴部１３の外周面との間には、円環状のリング部材６１，６２が挿入されている。さらにこれらのリング部材６１，６２の間には、タルク７０の粉末が充填されている。点火プラグ１００の製造工程において、カシメ部５３が内側に折り曲げられて加締められると、座屈部５８が圧縮力の付加に伴って外向きに変形（座屈）し、この結果、主体金具５０と絶縁体１０とが固定される。タルク７０は、この加締め工程の際に圧縮され、主体金具５０と絶縁体１０との間の気密性が高められる。また、パッキン８は、絶縁体１０の縮外径部１６と主体金具５０の縮内径部５６との間で押圧され、そして、主体金具５０と絶縁体１０との間をシールする。

【0035】

接地電極３０は、棒状の本体部３７と、本体部３７の先端部３４に取り付けられた第２チップ３９と、を有している。本体部３７の一端部３３（基端部３３とも呼ぶ）は、主体金具５０の先端面５５に接合されている（例えば、抵抗溶接）。本体部３７は、主体金具５０に接合された基端部３３から先端方向Ｄｆに向かって延び、中心軸ＣＬに向かって曲がって、先端部３４に至る。第２チップ３９は、先端部３４の後方向Ｄｆｒ側の部分に固定されている（例えば、レーザ溶接）。接地電極３０の第２チップ３９と、電極２０の第１チップ２９とは、ギャップｇを形成している。第２チップ３９は、本体部３７よりも放電に対する耐久性に優れる材料（例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属、タングステン（Ｗ）、それらの金属から選択された少なくとも１種を含む合金）を用いて形成されている。本体部３７は、外層３１と、外層３１の内周側に配置された内層３２と、を有している。外層３１は、内層３２よりも耐酸化性に優れる材料（例えば、ニッケルを含む合金）で形成されている。内層３２は、外層３１よりも熱伝導率が高い材料（例えば、純銅、銅合金、等）で形成されている。なお、内層３２と第２チップ３９との少なくとも一方は、省略されてもよい。

【0036】

Ｂ．評価試験：
図２〜図４は、点火プラグのサンプルを用いた評価試験の結果を示す説明図である。図２（Ａ）は、１番から７番のサンプルのそれぞれの構成を示す表である。この表は、各サンプルの、呼び径Ｄｎ［ｍｍ］と、ネジ長Ｌｓ［ｍｍ］と、金具接触面積Ｓｓ［ｍｍ^２］と、金具露出面積Ｓａ［ｍｍ^２］と、絶縁体露出面積Ｓｂ［ｍｍ^２］と、第１面積割合Ｒ１（＝Ｓｓ／（Ｓａ＋Ｓｂ））と、を示している（カギ括弧内は、単位）。１番から７番のサンプルの間では、Ｓｓ、Ｓａ、Ｓｂの少なくとも１つが互いに異なっている。図２（Ｂ）は、１番から７番のサンプルのそれぞれのプレイグニションの発生進角ＡＧ（以下、単に、発生進角ＡＧとも呼ぶ）を示すグラフである。縦軸は、サンプルの番号を示し、横軸は、発生進角ＡＧを示している。図２（Ｂ）では、発生進角ＡＧは、クランク角度で表されており、その単位は、度である。１番から７番のサンプルを用いて、プレイグニションの発生のし難さ（すなわち、耐熱性）が、評価された。

【0037】

図５（Ａ）は、呼び径Ｄｎと、ネジ長Ｌｓと、金具接触面積Ｓｓと、の説明図である。図中には、点火プラグ１００の前方向Ｄｆ側の一部分の軸線ＣＬを含む断面が示されている。呼び径Ｄｎは、主体金具５０のネジ部５７の呼び径である。ネジ長Ｌｓは、ネジ部５７の後端５７ｒから、主体金具５０の先端（ここでは、先端面５５）までの、軸線ＣＬに平行な方向の長さである。ネジ部５７の後端５７ｒは、ネジ部５７の山と谷とのうちの最も後方向Ｄｆｒ側の部分である。図中には、ネジ部５７の先端５７ｆも示されている。ネジ部５７の先端５７ｆは、ネジ部５７の山と谷とのうちの最も前方向Ｄｆ側の部分である。

【0038】

金具接触面積Ｓｓは、主体金具５０の外周面のうち、ネジ部５７の後端５７ｒからネジ部５７の先端５７ｆまでの部分の表面積である（図５（Ａ）では、この部分が、太線で示されている）。金具接触面積Ｓｓは、主体金具５０のうち、他の部材（例えば、内燃機関の取付孔を形成する孔形成部）に接触する部分の面積を表している。内燃機関の駆動時には、燃焼ガスが点火プラグ１００の前方向Ｄｆ側の部分に接触する。そして、燃焼ガスから点火プラグ１００に熱が伝わり、点火プラグ１００からネジ部５７を通じて内燃機関の孔形成部に熱が伝わる。金具接触面積Ｓｓが大きいほど、点火プラグ１００から内燃機関へ熱が伝わり易いので、点火プラグ１００は冷却され易い。なお、螺旋状の山と谷とを有するネジ部５７の表面積は、ＩＥＣ６２３２１のＡｎｎｅｘＢに記載された表面積算定式を用いて算出された。

【0039】

図５（Ｂ）は、金具露出面積Ｓａの説明図である。図中には、内燃機関６００の取付孔６８０に装着された状態の点火プラグ１００の前方向Ｄｆ側の一部分の軸線ＣＬを含む断面が示されている。点火プラグ１００の前方向Ｄｆ側の一部分は、燃焼室６３０内の燃焼ガスに曝される。金具露出面積Ｓａは、主体金具５０の表面のうちの燃焼ガスに曝される部分５０ｘの表面積である。図中では、この部分５０ｘが、太線で示されている（露出部分５０ｘとも呼ぶ）。内燃機関の駆動時には、露出部分５０ｘに燃焼ガスが接触する。そして、燃焼ガスから主体金具５０へ熱が伝わる。金具露出面積Ｓａが大きいほど、燃焼ガスから主体金具５０へ熱が伝わり易いので、主体金具５０（ひいては、点火プラグ１００）の温度が高くなり易い。

【0040】

露出部分５０ｘは、主体金具５０の内周面上の第１位置Ｐ１から、主体金具５０の先端面５５を通って、主体金具５０の外周面上の第２位置Ｐ２までの部分である。図５（Ｂ）の上部には、パッキン８を含む部分の拡大断面が示されている。第１位置Ｐ１は、主体金具５０の内周面５０ｉとパッキン８との接触部分のうちの最も前方向Ｄｆ側の部分（すなわち、先端）の位置である。第２位置Ｐ２は、主体金具５０の外周面と内燃機関６００の孔形成部６８８との接触部分のうち最も前方向Ｄｆ側の部分（すなわち、先端）の位置である。孔形成部６８８は、点火プラグ１００を取り付けるための取付孔６８０を形成する部分である。

【0041】

図５（Ｃ）は、絶縁体露出面積Ｓｂの説明図である。図中には、点火プラグ１００の前方向Ｄｆ側の一部分の軸線ＣＬを含む断面が示されている。絶縁体露出面積Ｓｂは、絶縁体１０の表面のうちの燃焼ガスに曝される部分１０ｘの表面積である。図中では、この部分１０ｘが、太線で示されている（露出部分１０ｘとも呼ぶ）。内燃機関の駆動時には、露出部分１０ｘに燃焼ガスが接触する。そして、燃焼ガスから絶縁体１０へ熱が伝わる。絶縁体露出面積Ｓｂが大きいほど、燃焼ガスから絶縁体１０へ熱が伝わり易いので、絶縁体１０（ひいては、点火プラグ１００）の温度が高くなり易い。

【0042】

露出部分１０ｘは、絶縁体１０の外周面上の第３位置Ｐ３から、絶縁体１０の先端１７を通って、絶縁体１０の内周面上の第４位置Ｐ４までの部分である。図２（Ｃ）の上部には、パッキン８を含む部分の拡大断面が示されている。第３位置Ｐ３は、絶縁体１０の外周面１０ｏとパッキン８との接触部分のうちの最も前方向Ｄｆ側の部分（すなわち、先端）の位置である。

【0043】

図５（Ｃ）の下部には、絶縁体１０と中心電極２０との間の隙間の先端部の拡大断面が示されている。図中の距離ｄは、絶縁体１０の内周面１０ｉと中心電極２０の外周面２０ｏとの間の軸線ＣＬに垂直な方向の距離である。絶縁体１０の内周面１０ｉと中心電極２０の外周面２０ｏとの間の隙間には、燃焼ガスが侵入し得る。ここで、距離ｄが、所定の閾値ｄｔ（ここでは、０．１ｍｍ）よりも大きい場合には、燃焼ガスが侵入し易く、距離ｄが閾値ｄｔ以下である場合には、燃焼ガスは侵入し難い。第４位置Ｐ４は、絶縁体１０の内周面１０ｉの距離ｄが閾値ｄｔ以下である部分のうちの最も前方向Ｄｆ側の部分の位置である。

【0044】

図５（Ｃ）の例では、中心電極２０の軸部２７は、絶縁体１０の軸孔１２の内から前方向Ｄｆ側の外に向かって外径が小さくなる縮外径部２６を有している。従って、第４位置Ｐ４は、縮外径部２６の後方向Ｄｆｒ側の端部に対向する位置である。このような縮外径部２６が省略される場合、露出部分１０ｘの内周側の端の位置である第４位置Ｐ４は、絶縁体１０の内周面１０ｉ上ではなく、絶縁体１０の先端１７の内周側の縁の位置であり得る。

【0045】

図２（Ａ）の表の第１面積割合Ｒ１（＝Ｓｓ／（Ｓａ＋Ｓｂ））は、点火プラグ１００の表面のうち、燃焼ガスから熱を受ける部分５０ｘ、１０ｘの総面積（Ｓａ＋Ｓｂ）に対する、他の部材（ここでは、内燃機関６００の孔形成部６８８）へ熱を伝える部分（主に、ネジ部５７）の面積Ｓｓの割合である。この第１面積割合Ｒ１が大きいほど、点火プラグ１００は冷却され易いので、点火プラグ１００の昇温に起因する不具合（例えば、プレイグニション）を抑制できる。

【0046】

図２（Ｂ）の試験結果は、ＪＩＳ Ｄ１６０６に基づくプレイグニション試験の結果を示している。プレイグニション試験の概要は以下の通りである。各サンプルを排気量１．３Ｌ、４気筒のＤＯＨＣ（Double OverHead Camshaft）エンジンに取付け、そして、回転速度が６０００ｒｐｍ、スロットル全開、という条件下でエンジンを動作させる。この状態で、点火時期を正規の点火時期から所定角度ずつ進角させる。各点火時期ごとに、点火時期よりも前のタイミングで電極２０、３０を流れる電流（イオン電流とも呼ばれる）を測定する。通常は、点火時期よりも前のタイミングでのイオン電流は、おおよそゼロである。点火時期よりも前のタイミングでのイオン電流が大きい場合には、電極２０、３０の近傍にイオンが生じている、すなわち、電極２０、３０の近傍に炎（すなわち、プレイグニション）が生じている。各サンプルについて、電極２０、３０を流れる電流の波形に基づいて、プレイグニションが発生した点火時期（発生進角ＡＧ）を特定した。尚、発生進角ＡＧが大きいほど、プレイグニションが発生しにくい、すなわち耐熱性が良好である。

【0047】

図２（Ｂ）に示すように、１番から５番のそれぞれの発生進角ＡＧは、５６度以上であり、６番と７番のそれぞれの発生進角ＡＧは、４８度以下であった。このように、１番から５番のサンプルの耐熱性は、６番と７番の耐熱性と比べて、大幅に良好であった。また、図２（Ａ）に示すように、１番から５番の第１面積割合Ｒ１は、番号の順に、４．１、３．３、２．７、２．６、２．６であり、いずれも２．６以上であった。６番と７番の第１面積割合Ｒ１は、２．１、１．８であり、２．６よりも小さかった。このように、第１面積割合Ｒ１が２．６以上である場合には、第１面積割合Ｒ１が２．６未満である場合と比べて、耐熱性が大幅に改善された。第１面積割合Ｒ１が大きい場合に耐熱性が良好である理由は、上述したように、第１面積割合Ｒ１が大きい場合には、点火プラグ１００が冷却され易く、点火プラグ１００の昇温が抑制されるからだと推定される。

【0048】

なお、５６度以上の発生進角ＡＧを実現した第１面積割合Ｒ１は、２．６、２．７、３．３、４．１であった。第１面積割合Ｒ１の好ましい範囲（下限以上、上限以下の範囲）を、これらの４個の値を用いて定めてもよい。具体的には、上記の４個の値のうちの任意の値を、第１面積割合Ｒ１の好ましい範囲の下限として採用してよい。例えば、第１面積割合Ｒ１は、２．６以上であってよい。また、これらの値のうちの下限以上の任意の値を、第１面積割合Ｒ１の好ましい範囲の上限として採用してよい。例えば、第１面積割合Ｒ１は、４．１以下であってよい。なお、第１面積割合Ｒ１が大きいほど、点火プラグ１００の昇温を抑制できるので、第１面積割合Ｒ１が大きいほど、点火プラグ１００の昇温に起因する不具合（例えば、プレイグニション）を抑制できる。従って、第１面積割合Ｒ１は、上記の４個の値のうちの最大値である４．１よりも、大きくてもよい。なお、低温環境下において点火プラグ１００の昇温を促進するためには、第１面積割合Ｒ１が小さいことが好ましい。例えば、第１面積割合Ｒ１は、５．２以下であることが好ましい。

【0049】

なお、本評価試験で評価された耐熱性は、点火プラグの冷却のし易さに関するので、第１面積割合Ｒ１から大きな影響を受け、他のパラメータ（例えば、Ｄｎ、Ｌｓ、Ｓｓ、Ｓａ、Ｓｂなど）からの影響は、比較的小さいと推定される。従って、第１面積割合Ｒ１の上記の好ましい範囲は、種々の値のパラメータ（例えば、Ｄｎ、Ｌｓ、Ｓｓ、Ｓａ、Ｓｂなど）を有する点火プラグに適用できると推定される。

【0050】

図３は、８番から１３番のサンプルの構成と試験結果を示す表である。この表は、各サンプルの、呼び径Ｄｎ［ｍｍ］と、ネジ長Ｌｓ［ｍｍ］と、金具接触面積Ｓｓ［ｍｍ^２］と、中実体積Ｖｖ［ｍｍ^３］と、金具露出面積Ｓａ［ｍｍ^２］と、絶縁体露出面積Ｓｂ［ｍｍ^２］と、空間体積Ｖｃ［ｍｍ^３］と、第１面積割合Ｒ１と、体積差Ｄｖ［ｍｍ^３］と、試験結果（具体的には、サイクル数Ｎｃとその評価結果）と、を示している（カギ括弧内は、単位）。８番から１３番のサンプルの間では、Ｖｖ、Ｖｃの少なくとも１つが互いに異なっている。８番から１３番のサンプルを用いて、後述する耐汚損性の評価試験を行った。

【0051】

図５（Ｄ）は、中実体積Ｖｖの説明図である。図中には、点火プラグ１００の前方向Ｄｆ側の一部分の軸線ＣＬを含む断面が示されている。中実体積Ｖｖは、主体金具５０のうちネジ部５７の後端５７ｒから主体金具５０の先端（ここでは、先端面５５）までの部分である先端側部分５０ｆを中実と仮定した場合の、先端側部分５０ｆの体積である。すなわち、中実体積Ｖｖは、主体金具５０の貫通孔５９のうち先端側部分５０ｆに含まれる部分の全体が埋まっていると仮定した場合の、先端側部分５０ｆの体積である。以下、中実体積Ｖｖに対応する部分を、先端側仮想部分３００とも呼ぶ。

【0052】

図６（Ａ）は、空間体積Ｖｃの説明図である。図中には、点火プラグ１００の前方向Ｄｆ側の一部分の軸線ＣＬを含む断面が示されている。空間体積Ｖｃは、主体金具５０の内周面５０ｉと絶縁体１０の外周面１０ｏとに挟まれた空間のうちの上述した第３位置Ｐ３よりも前方向Ｄｆ側の部分である先端側空間部分３００ｆの体積である。図中では、先端側空間部分３００ｆにハッチングが付され、他の部材からはハッチングが省略されている。先端側空間部分３００ｆは、主体金具５０の内周面５０ｉと絶縁体１０の外周面１０ｏとに挟まれた空間のうち、燃焼ガスが入り得る部分である。このような先端側空間部分３００ｆは、図５（Ｄ）で説明した先端側仮想部分３００のうちの点火プラグ１００の部材が配置されていない空間部分と、おおよそ同じである。なお、第３位置Ｐ３は、先端側空間部分３００ｆの後方向Ｄｆｒ側の端でもある。

【0053】

図３の表の体積差Ｄｖ（＝Ｖｖ−Ｖｃ）は、点火プラグ１００の先端側仮想部分３００（図５（Ｄ））から、点火プラグ１００の部材が配置されていない先端側空間部分３００ｆ（図６（Ａ））を除いた残りの部分３００ｍ（図６（Ａ））の体積を表している。この部分３００ｍは、先端側仮想部分３００のうちの点火プラグ１００の部材が配置されている部分と、おおよそ同じである（以下、先端側部材部分３００ｍとも呼ぶ）。体積差Ｄｖは、この先端側部材部分３００ｍのおおよその体積を示している（以下、体積差Ｄｖを、単に、体積Ｄｖとも呼ぶ）。

【0054】

点火プラグ１００の先端側部材部分３００ｍ（図６（Ａ））は、燃焼ガスから熱を受け、そして、内燃機関の孔形成部６８８（図５（Ｂ））へ熱を伝える部分である。このような熱の伝達を行う先端側部材部分３００ｍの体積Ｄｖが小さいことは、先端側部材部分３００ｍの熱容量が小さいことを示している。従って、体積Ｄｖが小さいほど、点火プラグ１００の先端側部材部分３００ｍの温度が高くなり易いので、点火プラグ１００の温度が低いことに起因する不具合（例えば、カーボンによる汚損）を抑制できる。

【0055】

図３の試験結果（サイクル数Ｎｃと評価結果）は、ＪＩＳ Ｄ１６０６に基づく耐汚損性評価試験の結果を示している。この評価試験の概要は以下の通りである。摂氏−１０度の低温試験室内のシャシダイナモメータ上に、排気量が１．６Ｌ、４気筒、自然吸気、ＭＰＩ（Multipoint fuel injection）のエンジンを有する試験用自動車を置いた。この試験用自動車のエンジンに、スパークプラグのサンプルを、各気筒に組み付けた。そして、第１運転と、第１運転に続く第２運転と、で構成される運転を、１サイクルの試験運転として行った。第１運転は、「３回の空吹かし」と、「３速、３５ｋｍ／ｈでの４０秒間の走行」と、「９０秒間のアイドリング」と、「３速、３５ｋｍ／ｈでの４０秒間の走行」と、「エンジンの停止」と、「冷却水の温度が摂氏−１０度になるまでの自動車の冷却」とを、この順番に行う運転である。第２運転は、「３回の空ふかし」と、「３０秒間のエンジン停止を挟みつつ、１速、１５ｋｍ／ｈでの２０秒間の走行を３回行うこと」と、「エンジンの停止」と、「冷却水の温度が摂氏−１０度になるまでの自動車の冷却」とを、この順番に行う運転である。

【0056】

このような第１運転と第２運転とで構成される試験運転を、繰り返した。そして、１サイクルの試験運転が終了するたびに、点火プラグのサンプルの中心電極２０と主体金具５０との間の絶縁抵抗を測定した。なお、端子金具４０と中心電極２０との間の電気抵抗は、絶縁抵抗と比べて十分に小さいので、端子金具４０と主体金具５０との間の絶縁抵抗の測定結果を、中心電極２０と主体金具５０との間の絶縁抵抗として採用した。そして、エンジンに装着された４個のサンプルの４個の絶縁抵抗の平均値が１０ＭΩ以下となった段階でのサイクル数Ｎｃを、８番から１３番の各サンプルについて、特定した。内燃機関の駆動によって、絶縁体１０の表面にカーボンが付着し得る（汚損とも呼ばれる）。このような汚損が進行し易い場合には、絶縁抵抗は低下し易く、サイクル数Ｎｃは少ない。サイクル数Ｎｃが多いことは、点火プラグ１００の汚損が抑制されていることを示している。図３のＡ評価は、サイクル数Ｎｃが６以上であることを示し、Ｂ評価は、サイクル数Ｎｃが５以下であることを示している。

【0057】

図３に示すように、８番から１０番のそれぞれのサイクル数Ｎｃは、６以上であり（Ａ評価）、１１番から１３番のそれぞれのサイクル数Ｎｃは、５以下であった（Ｂ評価）。このように、８番から１０番の耐汚損性は、１１番から１３番の耐汚損性と比べて、良好であった。また、図３に示すように、８番から１０番の体積差Ｄｖは、番号の順に、１８８２、１９３８、１９６０（ｍｍ^３）であり、いずれも、２０００ｍｍ^３以下であった。１１番から１３番の体積差Ｄｖは、番号の順に、２０８３、２２９６、２８２４（ｍｍ^３）であり、いずれも、２０００ｍｍ^３より大きかった。このように、体積差Ｄｖが２０００ｍｍ^３以下である場合には、体積差Ｄｖが２０００ｍｍ^３より大きい場合と比べて、耐汚損性が大幅に改善された。

【0058】

体積差Ｄｖが小さい場合に耐汚損性が良好である理由は、以下のように推定される。上述したように、体積差Ｄｖが小さい場合には、点火プラグ１００の先端側部材部分３００ｍ（図６（Ａ））が小さいので、低温環境下においても、先端側部材部分３００ｍの温度（ひいては、絶縁体１０の燃焼ガスに接触する部分）の温度が上昇し易い。絶縁体１０の温度が高い場合には、絶縁体１０の表面に付着したカーボンは、容易に焼失できる。これにより、体積差Ｄｖが小さい場合に耐汚損性が向上する。

【0059】

なお、Ａ評価のサイクル数Ｎｃを実現した体積差Ｄｖは、１８８２、１９３８、１９６０（ｍｍ^３）であった。体積差Ｄｖの好ましい範囲（下限以上、上限以下の範囲）を、これらの３個の値を用いて定めてもよい。具体的には、上記の３個の値のうちの任意の値を、体積差Ｄｖの好ましい範囲の上限として採用してよい。例えば、体積差Ｄｖは、１９６０ｍｍ^３以下であってよい。また、これらの値のうちの上限以下の任意の値を、体積差Ｄｖの好ましい範囲の下限として採用してよい。例えば、体積差Ｄｖは、１８８２ｍｍ^３以上であってよい。なお、体積差Ｄｖが小さいほど、絶縁体１０の昇温が促進されるので、体積差Ｄｖが小さいほど、点火プラグ１００の温度が低いことに起因する不具合（例えば、カーボンによる汚損）を抑制できる。従って、体積差Ｄｖは、上記の３個の値のうちの最小値である１８８２ｍｍ^３よりも、小さくてもよい。なお、点火プラグ１００の先端側部材部分３００ｍに対応する部分の耐久性を向上するためには、先端側部材部分３００ｍの体積Ｄｖが大きいことが好ましい。例えば、体積差Ｄｖは、１０００ｍｍ^３以上であることが好ましい。

【0060】

また、図３に示すように、８番から１３番のサンプルのいずれの第１面積割合Ｒ１も、２．６以上である。従って、８番から１３番のサンプルは、いずれも、図２（Ａ）の評価試験のように点火プラグ１００の温度が高くなりやすい条件下において、点火プラグ１００の昇温に起因する不具合（例えば、プレイグニション）を抑制できると推定される。さらに、８番から１０番のサンプルは、図３の評価試験のように点火プラグ１００の温度が高くなり難い条件下において、点火プラグ１００の温度が低いことに起因する不具合（例えば、カーボンによる汚損）を抑制できる。

【0061】

なお、本評価試験で評価された耐汚損性は、点火プラグ（特に、先端側部材部分３００ｍ）の昇温のし易さに関するので、体積差Ｄｖから大きな影響を受け、他のパラメータ（例えば、Ｄｎ、Ｌｓ、Ｓｓ、Ｖｖ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｖｃ、Ｒ１）からの影響は、比較的小さいと推定される。従って、体積差Ｄｖの上記の好ましい範囲は、種々の値のパラメータ（例えば、Ｄｎ、Ｌｓ、Ｓｓ、Ｖｖ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｖｃ、Ｒ１）を有する点火プラグに適用できると推定される。ただし、体積差Ｄｖは、上記の好ましい範囲外であってよく、例えば、２０００ｍｍ^３より大きくてもよい。

【0062】

図４は、１４番から１８番のサンプルの構成と評価試験の結果を示す表である。この表は、各サンプルの、金具接触面積Ｓｓ［ｍｍ^２］と、中実体積Ｖｖ［ｍｍ^３］と、金具露出面積Ｓａ［ｍｍ^２］と、絶縁体露出面積Ｓｂ［ｍｍ^２］と、空間体積Ｖｃ［ｍｍ^３］と、投影面積Ｓｄ［ｍｍ^２］と、断面積Ｓｅ［ｍｍ^２］と、第２面積割合Ｒ２（＝Ｓｄ／Ｓｅ）と、試験結果と、を示している（カギ括弧内は、単位）。１４番から１８番のサンプルの間では、Ｓｄ、Ｓｅの少なくとも１つが互いに異なっている。１４番から１８番のサンプルを用いて、後述する耐久性の評価試験を行った。

【0063】

図６（Ｂ）は、投影面積Ｓｄの説明図である。図中には、点火プラグ１００の前方向Ｄｆ側の一部分の外観が示されている。この外観は、軸線ＣＬに垂直な方向を向いて見た外観である。図示するように、絶縁体１０の前方向Ｄｆ側の一部分は、主体金具５０の先端（ここでは、先端面５５）よりも前方向Ｄｆ側に位置している。ハッチングが付された部分１０ｆは、絶縁体１０のうちの主体金具５０の先端（先端面５５）よりも前方向Ｄｆ側に配置されている部分である（先端部１０ｆとも呼ぶ）。投影面積Ｓｄは、この先端部１０ｆを、軸線ＣＬに垂直な方向に向かって、軸線ＣＬに平行な投影面上に投影して得られる投影図の面積（投影面積とも呼ぶ）である。

【0064】

内燃機関の駆動時には、燃焼室内で、ガス（例えば、燃焼ガス）が流動し、また、圧力波がガスを介して伝播する。流動するガスや圧力波は、絶縁体１０に接触することによって、絶縁体１０に力を印加する場合がある。例えば、ガスや圧力波が、絶縁体１０の先端部１０ｆの近傍で、軸線ＣＬに交差する方向に向かって移動する場合がある。このようなガスや圧力波は、絶縁体１０の先端部１０ｆに接触することによって、絶縁体１０に、軸線ＣＬに交差する方向の力を印加し得る。ここで、投影面積Ｓｄが大きいほど、絶縁体１０のうちのガスや圧力波から力を受ける部分が大きい。従って、絶縁体１０が受ける力は、投影面積Ｓｄが大きいほど、強い。なお、図示された先端部１０ｆの形状は、先端部１０ｆの投影図の形状と同じである。従って、投影面積Ｓｄは、このような外観図を用いて算出可能である。

【0065】

図６（Ｃ）は、断面積Ｓｅの説明図である。図中に左部には、点火プラグ１００の前方向Ｄｆ側の一部分の軸線ＣＬを含む断面が示されている。図中の右部には、絶縁体１０の軸線ＣＬに垂直な断面１０ｚが示されている。この断面１０ｚは、上述した第３位置Ｐ３（図５（Ｃ））を含む断面である。断面積Ｓｅは、絶縁体１０のこの断面１０ｚの面積である。図６（Ｂ）で説明したように、絶縁体１０の先端部１０ｆに、軸線ＣＬに交差する方向の力が印加される場合がある。また、絶縁体１０は、パッキン８を介して、主体金具５０に支持されている。従って、絶縁体１０の先端部１０ｆに力が印加される場合、絶縁体１０の第３位置Ｐ３の部分に、大きな力が作用する。従って、絶縁体１０の第３位置Ｐ３を通る断面１０ｚの断面積Ｓｅが大きいほど、絶縁体１０は、大きな力に耐えることができる。

【0066】

図４の表の第２面積割合Ｒ２は、絶縁体１０の断面１０ｚの断面積Ｓｅに対する、絶縁体１０の先端部１０ｆの投影面積Ｓｄの割合である。この第２面積割合Ｒ２が小さいことは、絶縁体１０のうちの力に耐える部分の断面１０ｚの断面積Ｓｅに対する、絶縁体１０のうちの力を受ける先端部１０ｆの投影面積Ｓｄの割合が小さいことを示している。すなわち、第２面積割合Ｒ２が小さいほど、力に耐える部分の断面１０ｚの単位面積当たりの力が、小さくなる。従って、第２面積割合Ｒ２が小さいほど、耐久性が向上すると推定される。

【0067】

耐久性の評価試験の概要は、以下の通りである。各サンプルを、排気量１．６Ｌ、直噴ターボエンジンに取り付け、そして、回転速度が２０００ｒｐｍ、スロットル全開、過給圧が１００ｋＰａという条件下で、エンジンを動作させる。諸説あるが、このような低負荷、高吸気圧の条件下では、ピストンクレビス部に溜まったエンジン潤滑油の油滴や添加剤が燃焼することで、生成される化合物が自己着火する異常燃焼が生じる場合がある。そして、このような異常燃焼に起因して、燃焼室内で、大きな圧力波が伝播する場合があった。このような圧力波を引き起こすような異常燃焼は、スーパーノックとも呼ばれる。本評価試験では、燃焼室内の圧力を測定する圧力センサを用いて、圧力が、通常の燃焼時の圧力よりも大きな閾値を超える場合に、異常燃焼（具体的には、スーパーノック）が発生したと判定した。そして、各サンプルについて、異常燃焼の発生回数が１００回となった段階でエンジンを停止させ、サンプルをエンジンから取り外し、サンプルの絶縁体１０を観察した。図４の試験結果のＡ評価は、絶縁体１０の異常が見つからなかったことを示し、Ｂ評価は、サンプルの絶縁体１０の第３位置Ｐ３の近傍が割れたことを示している。

【0068】

図４に示すように、１４番から１６番の評価は、Ａ評価であり、１７番、１８番の評価は、Ｂ評価であった。このように、１４番から１６番の耐久性は、１７番、１８番の耐久性と比べて、良好であった。また、図４に示すように、１４番から１６番の第２面積割合Ｒ２は、番号の順に、０．２９、０．３５、０．４６であり、いずれも、０．４６以下であった。１７番、１８番の第２面積割合Ｒ２は、番号の順に、０．５１、０．５８であり、いずれも、０．４６よりも大きかった。このように、第２面積割合Ｒ２が０．４６以下である場合には、第２面積割合Ｒ２が０．４６よりも大きい場合と比べて、耐久性が大幅に改善された。第２面積割合Ｒ２が小さい場合に耐久性が良好である理由は、上述したように、第２面積割合Ｒ２が小さい場合には、力に耐える部分の断面１０ｚの単位面積当たりの力が小さくなるからだと推定される。

【0069】

なお、Ａ評価を実現した第２面積割合Ｒ２は、０．２９、０．３５、０．４６であった。第２面積割合Ｒ２の好ましい範囲（下限以上、上限以下の範囲）を、これらの３個の値を用いて定めてもよい。具体的には、上記の３個の値のうちの任意の値を、第２面積割合Ｒ２の好ましい範囲の上限として採用してよい。例えば、第２面積割合Ｒ２は、０．４６以下であってよい。また、これらの値のうちの上限以上の任意の値を、第２面積割合Ｒ２の好ましい範囲の下限として採用してよい。例えば、第２面積割合Ｒ２は、０．２９以上であってよい。なお、第２面積割合Ｒ２が小さいほど、絶縁体１０の耐久性が向上すると推定される。従って、第２面積割合Ｒ２は、上記の３個の値のうちの最小値である０．２９よりも、小さくてもよい。また、絶縁体１０の先端部の全体が、主体金具５０の先端（ここでは、先端面５５）よりも後方向Ｄｆｒ側に配置されていてもよい。すなわち、絶縁体１０の先端部の全体が、主体金具５０の貫通孔５９内に配置されていてもよい。この場合、投影面積Ｓｄはゼロであり、第２面積割合Ｒ２はゼロである。このように、投影面積Ｓｄは、ゼロ以上の種々の値であってよい。そして、第２面積割合Ｒ２は、ゼロ以上の種々の値であってよい。

【0070】

なお、本評価試験で評価された絶縁体１０の耐久性は、機械的な耐久性であるので、第２面積割合Ｒ２から大きな影響を受け、他のパラメータ（例えば、Ｓｓ、Ｖｖ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｖｃ、Ｓｄ、Ｓｅ）からの影響は、比較的小さいと推定される。従って、第２面積割合Ｒ２の上記の好ましい範囲は、種々の値のパラメータ（例えば、Ｓｓ、Ｖｖ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｖｃ、Ｓｄ、Ｓｅ）を有する点火プラグに適用できると推定される。

【0071】

図７は、点火プラグのサンプルを用いた評価試験の結果を示す説明図である。図中には、１９番から２３番のサンプルの構成と試験結果を示す表が、示されている。この表は、各サンプルの、呼び径Ｄｎ［ｍｍ］と、ネジ長Ｌｓ［ｍｍ］と、金具接触面積Ｓｓ［ｍｍ^２］と、金具露出面積Ｓａ［ｍｍ^２］と、絶縁体露出面積Ｓｂ［ｍｍ^２］と、第１面積割合Ｒ１（＝Ｓｓ／（Ｓａ＋Ｓｂ））と、距離Ｆ［ｍｍ］と、試験結果と、を示している（カギ括弧内は、単位）。１９番から２３番のサンプルの間では、距離Ｆが互いに異なっている。図８は、距離Ｆの説明図である。図中には、図６（Ｃ）と同じ、点火プラグ１００の前方向Ｄｆ側の一部分の軸線ＣＬを含む断面が示されている。距離Ｆは、上述した第３位置Ｐ３と、主体金具５０の先端（ここでは、先端面５５）と、の間の、軸線ＣＬに平行な方向の距離である。図７の１９番から２３番のサンプルの間では、この距離Ｆを異ならせることに伴って、金具露出面積Ｓａと絶縁体露出面積Ｓｂとが、互いに異なっている。呼び径Ｄｎは、共通の１２ｍｍである。また、２１番のネジ長Ｌｓと金具接触面積Ｓｓとは、他のサンプルのＬｓ、Ｓｓと、それぞれ異なっている。いずれのサンプルについても、第１面積割合Ｒ１は、図２（Ａ）、図２（Ｂ）で説明した好ましい範囲の例である２．６以上の範囲内である。このような１９番から２３番のサンプルを用いて、絶縁体１０の耐久性が、評価された。

【0072】

内燃機関の駆動時には、絶縁体１０（図８）の温度は、燃焼ガスからの熱によって、上昇する。パッキン８は、高温の絶縁体１０から、主体金具５０へ、熱を伝達できる。絶縁体１０のうちパッキン８との接触部分よりも前方向Ｄｆ側の部分の熱は、パッキン８を介して、主体金具５０へ伝達される。これにより、絶縁体１０は冷却される。ところで、内燃機関の駆動時には、ガスの燃焼と他の行程（例えば、新気の吸入）が繰り返される。これにより、ガスの燃焼による絶縁体１０の昇温と、他の行程における絶縁体１０の降温と、が繰り返される。絶縁体１０のうちパッキン８との接触部分、すなわち、第３位置Ｐ３の近傍の部分は、冷却されやすいので、降温時に、温度が低くなりやすい。また、絶縁体１０のうち、燃焼室に近い前方向Ｄｆ側の部分は、高温の燃焼ガスに近いので、昇温時に、温度が高くなりやすい。従って、第３位置Ｐ３が燃焼室に近い場合、すなわち、距離Ｆが短い場合には、距離Ｆが長い場合と比べて、絶縁体１０の第３位置Ｐ３の近傍の部分の温度の変化が、大きくなる。大きな温度変化が繰り返される場合、絶縁体１０が破損し得る。従って、距離Ｆが長いことが好ましい。

【0073】

図７の表の試験結果は、点火プラグ１００の熱衝撃試験の結果を示している。熱衝撃試験は、以下のように行われた。点火プラグ１００のサンプルを、水冷ジャケットの取付孔に装着する。水冷ジャケットは、内燃機関の取付孔と同様の取付孔を形成する板状の部材である。水冷ジャケットには、冷却水のための流路が設けられており、水冷ジャケットは、流路を流れる冷却水によって、冷却される。この状態で、ブラストバーナを用いて、点火プラグ１００のうち、水冷ジャケットの取付孔から露出する先端部を、加熱する。ここで、放射温度計を用いて、中心電極の先端の温度を測定する。加熱時には、中心電極の先端の温度が摂氏８５０度になるように、バーナの火力が調整される。そして、バーナによる１分間の加熱と、バーナを止めることによる１分間の空冷とを、繰り返す。水冷ジャケットの冷却水の温度は、バーナによる加熱時と空冷時とのそれぞれにおいて、点火プラグ１００の主体金具５０の温度が摂氏１００度以下に維持されるように、調整される。１分間の加熱と１分間の空冷とで構成される１サイクルを、５０回繰り返す。そして、５０サイクルの加熱と空冷との実施後、絶縁体１０を観察する。図７の表のＡ評価は、絶縁体１０に割れが発生しなかったことを示し、Ｂ評価は、絶縁体１０に割れが発生したことを示している。絶縁体１０の割れは、パッキン８との接触部分の近傍で、発生した。

【0074】

図７に示すように、１９番、２０番、２１番の評価は、Ａ評価であり、２２番、２３番の評価は、Ｂ評価であった。このように、１９番から２１番の耐久性は、２２番、２３番の耐久性と比べて、良好であった。また、図７に示すように、１９番から２１番の距離Ｆは、番号の順番に、１０．０、７．３、５．０（ｍｍ）であり、いずれも、５．０ｍｍ以上であった。２２番と２３番の距離Ｆは、番号の順に、４．８、４．０（ｍｍ）であり、いずれも、５．０ｍｍ未満であった。このように、距離Ｆが５．０ｍｍ以上である場合には、距離Ｆが５．０ｍｍ未満である場合と比べて、耐久性が大幅に改善された。距離Ｆが大きい場合に耐久性を向上できる理由は、上述したように、距離Ｆが長い場合には、絶縁体１０のうち第３位置Ｐ３に近い部分（例えば、パッキン８との接触部分）の温度変化を抑制できるからだと推定される。

【0075】

なお、Ａ評価を実現した距離Ｆは、５．０、７．３、１０．０（ｍｍ）であった。距離Ｆの好ましい範囲（下限以上、上限以下の範囲）を、これらの３個の値を用いて定めてもよい。具体的には、上記の３個の値のうちの任意の値を、距離Ｆの好ましい範囲の下限として採用してよい。例えば、距離Ｆは、５．０ｍｍ以上であってよい。また、これらの値のうちの下限以上の任意の値を、距離Ｆの好ましい範囲の上限として採用してよい。例えば、距離Ｆは、１０．０ｍｍ以下であってよい。なお、距離Ｆが大きいほど、絶縁体１０の第３位置Ｐ３の近傍の部分における温度変化が抑制されるので、距離Ｆが大きいほど、絶縁体１０の破損を抑制できる。従って、距離Ｆは、上記の３個の値のうちの最大値である１０．０ｍｍよりも、大きくてもよい。

【0076】

また、本熱衝撃試験では、主体金具５０の温度は、水冷ジャケットによる冷却によって、摂氏１００度以下に維持される。一方、一般的な内燃機関の運転時には、主体金具５０の温度は、摂氏１００度よりも高い温度に維持され得る。本熱衝撃試験は、一般的な内燃機関の運転条件と比べて、温度変化が大きくなり易い厳しい条件下での試験である、といえる。従って、点火プラグ１００を一般的な内燃機関に装着する場合には、距離Ｆが５．０ｍｍ未満であってもよい。

【0077】

また、図７に示すように、１９番から２３番のサンプルのいずれの第１面積割合Ｒ１も、２．６以上である。従って、１９番から２３番のサンプルは、いずれも、図２（Ａ）の評価試験のように点火プラグ１００の温度が高くなりやすい条件下において、点火プラグ１００の昇温に起因する不具合（例えば、プレイグニション）を抑制できると推定される。

【0078】

なお、本評価試験で評価された絶縁体１０の耐久性は、絶縁体１０の第３位置Ｐ３の近傍の部分の温度変化に関するので、距離Ｆから大きな影響を受け、他のパラメータ（例えば、Ｄｎ、Ｌｓ、Ｓｓ、Ｖｖ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｖｃ、Ｒ１、Ｄｖ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｒ２など）からの影響は、比較的小さいと推定される。従って、距離Ｆの上記の好ましい範囲は、種々の値のパラメータ（例えば、Ｄｎ、Ｌｓ、Ｓｓ、Ｖｖ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｖｃ、Ｒ１、Ｄｖ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｒ２など）を有する点火プラグに適用できると推定される。

【0079】

Ｃ．内燃機関システム：
Ｃ１．内燃機関：
図９は、一実施形態としての内燃機関６００の断面構成を示す概略図である。図中には、１つの燃焼室６３０の点火プラグ１００用の取付孔６８０を含む一部分が示されている。内燃機関６００は、シリンダヘッド６１０と、シリンダブロック６２０と、を有している。シリンダブロック６２０には、シリンダ６３９が形成されている。シリンダ６３９内には、ピストン６９１が配置されている。ピストン６９１には、コネクティングロッド６９２の端部が接続されている。図示を省略するが、コネクティングロッド６９２の反対側の端部は、クランクシャフトに接続されている。

【0080】

シリンダヘッド６１０は、シリンダブロック６２０上に配置されている。シリンダヘッド６１０には、吸気路６５１と、排気路６５２と、が設けられている。また、シリンダヘッド６１０のうちのシリンダ６３９に対向する部分には、吸気路６５１に連通する吸気ポート６３１と、排気路６５２に連通する排気ポート６３２と、吸気ポート６３１と排気ポート６３２との間に配置された取付孔６８０と、が設けられている。取付孔６８０には、点火プラグ１００が装着されている。図中では、点火プラグ１００の外観の概略が示されている。取付孔６８０を形成する孔形成部６８８のうちのシリンダ６３９側の部分には、ネジ部６８２が形成されている。ネジ部６８２は、雌ねじであり、螺旋状のネジ山を有している（図示省略）。点火プラグ１００のネジ部５７は、孔形成部６８８のネジ部６８２にねじ込まれている。

【0081】

シリンダヘッド６１０には、さらに、吸気ポート６３１を開閉する吸気バルブ６４１と、吸気バルブ６４１を駆動する第１駆動部６４３と、排気ポート６３２を開閉する排気バルブ６４２と、排気バルブ６４２を駆動する第２駆動部６４４と、が設けられている。第１駆動部６４３は、例えば、吸気バルブ６４１を閉じる方向に付勢するコイルスプリングと、吸気バルブ６４１を開ける方向に移動させるカムと、を含んでいる。第２駆動部６４４も、例えば、排気バルブ６４２を閉じる方向に付勢するコイルスプリングと、排気バルブ６４２を開ける方向に移動させるカムと、を含んでいる。

【0082】

燃焼室６３０は、シリンダブロック６２０のシリンダ６３９の壁と、ピストン６９１と、シリンダヘッド６１０のうちのシリンダ６３９に対向する部分と、吸気バルブ６４１と、排気バルブ６４２と、点火プラグ１００と、に囲まれた空間である。

【0083】

また、内燃機関６００には、冷却水が流れるための流路６６１〜６６４、６７１、６７２が形成されている（このような流路は、ウォータジャケットとも呼ばれる）。以下、シリンダヘッド６１０に形成されている流路６６１〜６６４を、ヘッド流路６６１〜６６４とも呼び、シリンダブロック６２０に形成されている流路６７１、６７２を、ブロック流路６７１、６７２とも呼ぶ。

【0084】

第１ヘッド流路６６１は、シリンダヘッド６１０のうちの、取付孔６８０のネジ部６８２と吸気バルブ６４１との間に設けられている。第２ヘッド流路６６２は、シリンダヘッド６１０のうちの、取付孔６８０のネジ部６８２と排気バルブ６４２との間に設けられている。これらのヘッド流路６６１、６６２は、取付孔６８０のネジ部６８２とバルブ６４１、６４２との間に設けられている。従って、これらのヘッド流路６６１、６６２を流れる冷却水は、取付孔６８０に装着された点火プラグ１００を、適切に、冷却できる。なお、第３ヘッド流路６６３と第４ヘッド流路６６４とは、シリンダヘッド６１０の別の位置に設けられている。

【0085】

第１ブロック流路６７１と第２ブロック流路６７２とは、燃焼室６３０を挟むように配置されている。なお、図９の例では、これらのブロック流路６７１、６７２の一部は、シリンダヘッド６１０に形成されている。ただし、ブロック流路６７１、６７２の全体が、シリンダブロック６２０に形成されていてもよい。

【0086】

Ｃ２．内燃機関システム：
図１０（Ａ）は、内燃機関システムの例を示すブロック図である。この内燃機関システム１０００Ａは、内燃機関６００（図９）と、制御システム９００Ａと、ラジエータ７００と、ポンプ７３０と、流路７８１〜７８６と、を含んでいる。制御システム９００Ａは、流量制御部９１０Ａと、温度センサ７５０と、を含んでいる。流量制御部９１０Ａは、制御装置５００と、バルブ７４０と、を含んでいる。温度センサ７５０は、例えば、熱電対である。

【0087】

ラジエータ７００の下流側には、第１流路７８１が接続されている。第１流路７８１は、第２流路７８２と第３流路７８３とに分岐している。第２流路７８２は、内燃機関６００のヘッド流路６６０の上流側に接続されており、第３流路７８３は、内燃機関６００のブロック流路６７０の上流側に接続されている。ヘッド流路６６０は、シリンダヘッド６１０（図９）に設けられた複数の流路を全体として１つの流路として表したものであり、例えば、図９のヘッド流路６６１〜６６４を含んでいる。ブロック流路６７０は、シリンダブロック６２０（図９）に設けられた複数の流路を全体として１つの流路として表したものであり、例えば、図９のブロック流路６７１、６７２を含んでいる。ヘッド流路６６０の下流側には、第４流路７８４が接続され、ブロック流路６７０の下流側には、第５流路７８５が接続されている。これらの流路７８４、７８５は、合流して、第６流路７８６に接続されている。第６流路７８６は、ラジエータ７００の上流側に接続されている。

【0088】

第１流路７８１の途中には、ポンプ７３０が設けられている。ポンプ７３０は、ラジエータ７００によって冷却された冷却水を、流路７８１、７８２、７８３を通じて、内燃機関６００の流路６６０、６７０へ供給し、そして、内燃機関６００の流路６６０、６７０から出力された冷却水を、流路７８４、７８５、７８６を通じて、ラジエータ７００へ循環させる。ポンプ７３０は、内燃機関６００の駆動力によって、駆動される。代わりに、ポンプ７３０は、駆動源としての電気モータを含んでもよい。

【0089】

内燃機関６００には、内燃機関６００の温度を測定する温度センサ７５０が固定されている。温度センサ７５０の固定位置は、内燃機関６００の温度を測定可能な任意の位置であってよい。例えば、温度センサ７５０は、シリンダヘッド６１０に固定されている。これに代えて、温度センサ７５０は、シリンダブロック６２０に固定されてもよい。また、温度センサ７５０は、ヘッド流路６６０またはブロック流路６７０を流れる冷却水の温度を測定してもよい。冷却水の温度は、内燃機関６００の温度と相関があるので、冷却水の温度を測定する温度センサ７５０は、間接的に、内燃機関６００の温度を測定していると言える。

【0090】

第２流路７８２の途中には、バルブ７４０が設けられている。このバルブ７４０は、内燃機関６００のヘッド流路６６０を流れる冷却水の単位時間当たりの流量を制御することができる。バルブ７４０の開度が小さいほど、ヘッド流路６６０（例えば、点火プラグ１００（図９）を冷却する流路６６１、６６２）を流れる冷却水の単位時間当たりの流量が小さい。バルブ７４０の開度は、制御装置５００によって制御される。流量制御部９１０Ａ（制御装置５００とバルブ７４０との全体）は、点火プラグ１００を冷却するヘッド流路６６１、６６２（図９）を流れる冷却水の単位時間当たりの流量を制御する。

【0091】

制御装置５００は、温度センサ７５０からの信号に応じて、バルブ７４０を制御する装置である。本実施形態では、制御装置５００は、ＣＰＵなどのプロセッサ５１０と、ＲＡＭなどの揮発性記憶装置５２０と、ＲＯＭなどの不揮発性記憶装置５３０と、外部の装置を接続するためのインタフェース５４０と、を含んでいる。不揮発性記憶装置５３０には、プログラム５３５が、予め格納されている。インタフェース５４０には、バルブ７４０と温度センサ７５０とが接続されている。プロセッサ５１０は、プログラム５３５に従って動作することによって、バルブ７４０を制御する。

【0092】

図１０（Ｂ）は、制御装置５００による制御処理の例を示すフローチャートである。Ｓ１０では、プロセッサ５１０は、温度センサ７５０からの信号を取得する。Ｓ２０では、プロセッサ５１０は、温度センサ７５０からの信号に応じて、バルブ７４０の開度を調整する。温度センサ７５０からの信号によって表される測定値（例えば、温度センサ７５０のセンサ素子の電気抵抗値）と、バルブ７４０の開度と、の対応関係は、予め決められている（制御対応関係と呼ぶ）。制御対応関係を表すデータ（例えば、ルックアップテーブル）は、プログラム５３５に、組み込まれている。Ｓ２０では、プロセッサ５１０は、制御対応関係に従って、温度センサ７５０からの信号によって表される測定値に対応付けられた開度に、バルブ７４０の開度を調整する。プロセッサ５１０は、このようなＳ１０、Ｓ２０を繰り返し実行する。

【0093】

図１０（Ｃ）は、制御対応関係によって表される温度Ｔと開度Ｖｏとの関係を示すグラフである。横軸は、温度センサ７５０からの信号によって表される温度Ｔを示し、縦軸は、バルブ７４０の開度Ｖｏを示している。図示するように、温度Ｔが低いほど、開度Ｖｏは小さい。具体的には、温度Ｔが、第１温度Ｔ１以下である場合には、開度Ｖｏは、第１開度Ｖｏ１である（ここで、Ｖｏ１≧ゼロ）。温度Ｔが、第２温度Ｔ２以上である場合には、開度Ｖｏは、第２開度Ｖｏ２である（ここで、Ｔ２＞Ｔ１、Ｖｏ２＞Ｖｏ１）。そして、第１温度Ｔ１以上、第２温度Ｔ２以下の範囲内では、開度Ｖｏは、温度Ｔの上昇に応じて、第１開度Ｖｏ１から第２開度Ｖｏ２まで、連続的に増大する。プロセッサ５１０は、図１０（Ｂ）のＳ２０、Ｓ３０を繰り返し実行する。これにより、内燃機関６００の温度が変化した場合には、バルブ７４０の開度Ｖｏは、温度Ｔに対応付けられた開度Ｖｏに、調整される。

【0094】

温度Ｔが、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２との間の予め決められた閾値Ｔｔ以下である場合には、温度Ｔが閾値Ｔｔよりも高い場合と比べて、開度Ｖｏが小さい。すなわち、点火プラグ１００を冷却するヘッド流路６６１、６６２（図９）を流れる冷却水の単位時間当たりの流量が小さい。従って、温度Ｔが閾値Ｔｔ以下である場合には、点火プラグ１００の過冷却を抑制できるので、点火プラグ１００の温度が低いことに起因する不具合（例えば、カーボンによる汚損）を抑制できる。また、温度Ｔが閾値Ｔｔよりも高い場合には、開度Ｖｏが大きい。すなわち、点火プラグ１００を冷却するヘッド流路６６１、６６２（図９）を流れる冷却水の単位時間当たりの流量が大きい。従って、点火プラグ１００の昇温を抑制できるので、点火プラグ１００の昇温に起因する不具合（例えば、プレイグニション）を抑制できる。

【0095】

図１０（Ｄ）は、別の内燃機関システム１０００Ｂのブロック図を示している。図１０（Ａ）のシステム１０００Ａとは異なり、ヘッド流路６６０用の冷却水の流路と、ブロック流路６７０用の冷却水の流路とが、分離している。具体的には、内燃機関システム１０００Ｂは、内燃機関６００と、制御システム９００Ｂと、第１ラジエータ７１０と、第２ラジエータ７２０と、第１ポンプ７３１と、第２ポンプ７３２と、流路７９１、７９２、７９３、７９４と、を含んでいる。制御システム９００Ｂは、流量制御部９１０Ａと、温度センサ７５０と、を含んでいる。流量制御部９１０Ａは、制御装置５００と、バルブ７４０と、を含んでいる。内燃機関システム１０００Ｂの要素のうち、図１０（Ａ）の内燃機関システム１０００Ａの要素と同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する。例えば、温度センサ７５０は、内燃機関６００に固定されており、内燃機関６００の温度を測定する。

【0096】

第１ラジエータ７１０の下流側とヘッド流路６６０の上流側とは、第１流路７９１によって接続され、ヘッド流路６６０の下流側と第１ラジエータ７１０の上流側とは、第２流路７９２によって接続されている。第１流路７９１の途中には、第１ポンプ７３１と、バルブ７４０とが、設けられている。第１ポンプ７３１は、第１ラジエータ７１０とヘッド流路６６０との間で、冷却水を循環させる。バルブ７４０は、ヘッド流路６６０を流れる冷却水の単位時間当たりの流量を制御することができる。

【0097】

第２ラジエータ７２０の下流側とブロック流路６７０の上流側とは、第３流路７９３によって接続され、ブロック流路６７０の下流側と第２ラジエータ７２０の上流側とは、第４流路７９４によって接続されている。第３流路７９３の途中には、第２ポンプ７３２が設けられている。第２ポンプ７３２は、第２ラジエータ７２０とブロック流路６７０との間で、冷却水を循環させる。

【0098】

ポンプ７３１、７３２は、内燃機関６００の駆動力によって、駆動される。代わりに、ポンプ７３１、７３２は、電気モータによって、駆動されてもよい。

【0099】

制御装置５００のプロセッサ５１０は、図１０（Ａ）の実施形態と同様に、温度センサ７５０からの信号に応じて、バルブ７４０の開度Ｖｏを制御する。従って、温度Ｔが閾値Ｔｔ以下である場合には、流量が小さいので、点火プラグ１００の過冷却を抑制できる。従って、点火プラグ１００の温度が低いことに起因する不具合（例えば、カーボンによる汚損）を抑制できる。また、温度Ｔが閾値Ｔｔよりも高い場合には、流量が大きいので、点火プラグ１００の昇温を抑制できる。従って、点火プラグ１００の昇温に起因する不具合（例えば、プレイグニション）を抑制できる。

【0100】

Ｄ．内燃機関の別の実施形態：
図１１は、内燃機関の別の実施形態の断面構成を示す概略図である。図９の実施形態との差異は、点火プラグ１００ａの取付孔６８０ａが、ヘッド流路６６１ａを貫通している点である。取付孔６８０ａとヘッド流路６６１ａと点火プラグ１００ａと以外の部分の構成は、図９の内燃機関６００の対応する部分の構成と同じである。内燃機関６００ａの要素のうち、図９の内燃機関６００の要素と同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する。

【0101】

ヘッド流路６６１ａは、図９のヘッド流路６６１、６６２とおおよそ同じ部分に設けられている。取付孔６８０ａとヘッド流路６６１ａとの形状は、図９の取付孔６８０とヘッド流路６６１、６６２から取付孔６８０のネジ部６８２の中央部分を削除して、取付孔６８０とヘッド流路６６１、６６２とを連通させて得られる形状と、おおよそ同じである。

【0102】

図１１の実施形態では、取付孔６８０ａを形成する孔形成部６８８ａのうちのシリンダ６３９側の部分には、第１ネジ部６８２ｄと第２ネジ部６８２ｕとが形成されている。これらのネジ部６８２ｄ、６８２ｕは、それぞれ、雌ねじであり、螺旋状のネジ山を有している。第１ネジ部６８２ｄは、図９のネジ部６８２のうちシリンダ６３９側の端部と同じ位置に設けられている。第２ネジ部６８２ｕは、図９のネジ部６８２のうちシリンダ６３９側とは反対側の端部と同じ位置に設けられている。取付孔６８０ａのうち第１ネジ部６８２ｄと第２ネジ部６８２ｕとの間の部分が、ヘッド流路６６１ａに連通している。

【0103】

図中には、取付孔６８０ａに装着された点火プラグ１００ａの外観の概略が示されている。主体金具５０ａには、第１ネジ部５７ｄと第２ネジ部５７ｕとが設けられている。第１ネジ部５７ｄは、取付孔６８０ａの第１ネジ部６８２ｄにねじ込まれ、第２ネジ部５７ｕは、取付孔６８０ａの第２ネジ部６８２ｕにねじ込まれている。主体金具５０ａの第１ネジ部５７ｄと第２ネジ部５７ｕとの間の部分の外周面の形状は、ネジ部が省略された円筒形状である。

【0104】

このように、図１１の実施形態では、点火プラグ１００ａを取り付けるための取付孔６８０ａを形成する孔形成部６８８ａは、ヘッド流路６６１ａを貫通する取付孔６８０ａを形成する。そして、点火プラグ１００ａの主体金具５０ａの一部分（ここでは、第１ネジ部５７ｄと第２ネジ部５７ｕとの間の部分）は、ヘッド流路６６１ａ内に露出する。従って、ヘッド流路６６１ａを流れる冷却水は、直接的に、主体金具５０ａ（ひいては、点火プラグ１００ａ）を冷却できる。この結果、点火プラグ１００ａの温度が過剰に高くなることを抑制できる。そして、点火プラグ１００ａの温度が過剰に高いことに起因する不具合（例えば、プレイグニション）を抑制できる。

【0105】

Ｅ．変形例：
（１）点火プラグの構成としては、上記の構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、主体金具のうちの内燃機関の取付孔のネジ山に嵌められるネジ部は、図１１の主体金具５０ａのように２つのネジ部５７ｄ、５７ｕで構成されていてもよく、３以上のネジ部で構成されていてもよい。いずれの場合も、第１面積割合Ｒ１（＝Ｓｓ／（Ｓａ＋Ｓｂ））は、図２を参照して説明した好ましい範囲内であることが好ましい。さらに、体積差Ｄｖは、図３を参照して説明した好ましい範囲内であることが好ましい。また、第２面積割合Ｒ２は、図４を参照して説明した好ましい範囲内であることが好ましい。また、距離Ｆは、図７を参照して説明した好ましい範囲内であることが好ましい。ここで、金具接触面積Ｓｓの算出に用いられるネジ部の先端としては、複数のネジ部のうちの最も前方向Ｄｆ側のねじ部の先端を採用すればよい（例えば、図１１の例では、第１ネジ部５７ｄの先端５７ｆｄ）。また、パラメータＳｓ、Ｖｖの算出に用いられるネジ部の後端としては、複数のネジ部のうちの最も後方向Ｄｆｒ側のねじ部の後端を採用すればよい（例えば、図１１の例では、第２ネジ部５７ｕの後端５７ｒｕ）。

【0106】

また、中心電極の側面（軸線ＣＬに垂直な方向側の面）と、接地電極とが、放電用のギャップを形成してもよい。また、放電用のギャップの総数が２以上であってもよい。また、中心電極２０と端子金具４０との間には、磁性体が配置されてもよい。また、抵抗体７４が省略されてもよい。

【0107】

いずれの場合も、図２（Ａ）、図３の１番から１３番のサンプルや、図７の１９番から２３番のサンプルのように、主体金具のネジ部の呼び径Ｄｎが１２ｍｍ以下である細い点火プラグを用いる場合であっても、適切に、不具合（例えば、プレイグニション）を抑制できる。

【0108】

（２）点火プラグからパッキン８（図１）が省略されてもよい。この場合、絶縁体１０の縮外径部１６は、主体金具５０の縮内径部５６に、直接的に接触すればよい。ここで、金具露出面積Ｓａの算出に用いられる第１位置Ｐ１としては、主体金具５０の内周面のうちの絶縁体１０の外周面と接触する部分の最も前方向Ｄｆ側の端の位置を採用すればよい。この場合、通常は、第１位置Ｐ１は、主体金具５０の縮内径部５６と絶縁体１０の縮外径部１６との接触部分の最も前方向Ｄｆ側の端の位置である。また、パラメータＳｂ、Ｖｃ、Ｓｅ、Ｆの算出に用いられる第３位置Ｐ３としては、絶縁体１０の外周面のうち主体金具５０の内周面と接触する部分の最も前方向Ｄｆ側の端の位置を採用すればよい。この場合、通常は、第３位置Ｐ３は、主体金具５０の縮内径部５６と絶縁体１０の縮外径部１６との接触部分の最も前方向Ｄｆ側の端の位置である。図１１の点火プラグ１００ａのように他の構成を有する点火プラグに関しても、同様である。

【0109】

（３）図１０（Ａ）、図１０（Ｄ）の実施形態において、制御対応関係によって表される温度Ｔと開度Ｖｏとの対応関係としては、図１０（Ｃ）に示す対応関係に代えて、他の種々の対応関係を採用可能である。例えば、温度Ｔの上昇に応じて、開度Ｖｏが単調増加してもよい。また、温度Ｔの変化に対して、開度Ｖｏが階段状に変化してもよい。いずれの場合も、温度Ｔが高いほど、開度Ｖｏが大きくなることが好ましい。ここで、温度Ｔが低い場合には、開度Ｖｏがゼロに設定されてもよい。すなわち、点火プラグ１００を冷却する流路（例えば、図９のヘッド流路６６１、６６２）を流れる冷却水の単位時間当たりの流量が、ゼロに調整されてもよい。例えば、図１０（Ｃ）の第１開度Ｖｏ１がゼロであってもよい。

【0110】

また、点火プラグ１００を冷却する流路の流量を制御する流量制御部の構成としては、制御装置５００とバルブ７４０を含む構成に代えて、流量を制御可能な任意の構成を採用可能である。例えば、図１０（Ｄ）の実施形態において、バルブ７４０を省略し、代わりに、第１ポンプ７３１に、駆動源としての電気モータを設けてもよい。制御装置５００のプロセッサ５１０は、温度Ｔが高いほど電気モータの回転速度が速くなるように、第１ポンプ７３１の電気モータを制御してよい。この場合、制御装置５００と、電気モータを備える第１ポンプ７３１と、の全体が、流量制御部に相当する。

【0111】

一般的には、流量制御部の構成としては、温度Ｔが閾値Ｔｔ以下である場合には、温度Ｔが閾値Ｔｔよりも高い場合と比べて、点火プラグを冷却する流路（例えば、図９のヘッド流路６６１、６６２や、図１１のヘッド流路６６１ａ）を流れる冷却水の単位時間当たりの流量を小さくすることが可能な任意の構成を採用可能である。なお、流路を流れる冷却液としては、水に代えて、任意の液体（例えば、油）を採用可能である。

【0112】

（４）点火プラグを冷却する冷却液路の構成としては、図９の流路６６１、６６２の構成や、図１１の流路６６１ａの構成に代えて、点火プラグを冷却可能な任意の構成を採用可能である。例えば、点火プラグの軸線ＣＬに平行な方向の位置が、点火プラグの主体金具と重なり、かつ、軸線ＣＬに垂直な方向の位置が、シリンダ６３９と重なるような位置を通る流路を採用すれば、その流路を流れる冷却液は、点火プラグを適切に冷却できる。いずれの場合も、点火プラグを冷却する冷却液路は、シリンダヘッド６１０のみを通るように構成されていてもよく、シリンダヘッド６１０とシリンダブロック６２０との両方を通るように構成されていてもよい。

【0113】

（５）点火プラグの構成と内燃機関の構成としては、図９、図１１に示す構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、図１１の内燃機関６００ａの取付孔６８０ａに、図１、図９の点火プラグ１００を装着してもよい。この場合も、主体金具５０のネジ部５７の一部（具体的には、孔形成部６８８ａの第１ネジ部６８２ｄと第２ネジ部６８２ｕとの間に位置する部分）は、ヘッド流路６６１ａ内に露出して、直接的に、冷却液に接触する。

【0114】

また、内燃機関システムの構成としては、図１０（Ａ）、図１０（Ｄ）に示すシステム１０００Ａ、１０００Ｂの構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、図１０（Ａ）、図１０（Ｄ）に示すシステム１０００Ａ、１０００Ｂにおいて、内燃機関６００の代わりに、図１１の内燃機関６００ａを用いてもよい。

【0115】

（６）上記各実施形態において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部あるいは全部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。例えば、図１０（Ａ）、図１０（Ｄ）の制御装置５００によるバルブ７４０の開度Ｖｏを制御する機能を、専用のハードウェア回路によって実現してもよい。

【0116】

また、本発明の機能の一部または全部がコンピュータプログラムで実現される場合には、そのプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体（例えば、一時的ではない記録媒体）に格納された形で提供することができる。プログラムは、提供時と同一または異なる記録媒体（コンピュータ読み取り可能な記録媒体）に格納された状態で、使用され得る。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」は、メモリーカードやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種ＲＯＭ等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスクドライブ等のコンピュータに接続されている外部記憶装置も含み得る。

【0117】

以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0118】

本発明は、点火プラグに、好適に利用できる。

【符号の説明】

【0119】

８...先端側パッキン、１０...絶縁体、１０ｅ...後端、１０ｆ...先端部、１０ｉ...内周面、１０ｏ...外周面、１０ｑ...開口、１０ｘ...露出部分、１０ｚ...断面、１１...縮内径部、１２...貫通孔（軸孔）、１３...後端側胴部、１４...大径部、１５...先端側胴部、１６...縮外径部、１７...先端、１９...脚部、２０...中心電極、２０ｏ...外周面、２１...外層、２２...芯部、２４...頭部、２６...縮外径部、２７...軸部、２９...第１チップ、３０...接地電極、３１...外層、３２...内層、３３...基端部、３４...先端部、３７...本体部、３９...第２チップ、４０...端子金具、４１...軸部、４８...鍔部、４９...キャップ装着部、５０、５０ａ...主体金具、５０ｆ...先端側部分、５０ｉ...内周面、５０ｘ...露出部分、５１...工具係合部、５２...胴部、５３...カシメ部、５４...鍔部、５５...先端面、５６...縮内径部、５７...ネジ部、５７ｄ...第１ネジ部、５７ｆ...先端、５７ｒ...後端、５７ｕ...第２ネジ部、５７ｆｄ...先端、５７ｒｕ...後端、５８...座屈部、５９...貫通孔、６１...リング部材、７０...タルク、７２...第１シール部、７４...抵抗体、７６...第２シール部、９０...ガスケット、１００、１００ａ...点火プラグ、２００...接続部、３００...先端側仮想部分、３００ｆ...先端側空間部分、３００ｍ...先端側部材部分、５００...制御装置、５１０...プロセッサ、５２０...揮発性記憶装置、５３０...不揮発性記憶装置、５３５...プログラム、５４０...インタフェース、６００、６００ａ...内燃機関、６１０...シリンダヘッド、６２０...シリンダブロック、６３０...燃焼室、６３１...吸気ポート、６３２...排気ポート、６３９...シリンダ、６４１...吸気バルブ、６４２...排気バルブ、６４３...第１駆動部、６４４...第２駆動部、６５１...吸気路、６５２...排気路、６６０...ヘッド流路、６６１ａ...ヘッド流路、６６１...第１ヘッド流路、６６２...第２ヘッド流路、６６３...第３ヘッド流路、６６４...第４ヘッド流路、６７０...ブロック流路、６７１...第１ブロック流路、６７２...第２ブロック流路、６８０、６８０ａ...取付孔、６８２...ネジ部、６８２ｄ...第１ネジ部、６８２ｕ...第２ネジ部、６８８、６８８ａ...孔形成部、６９１...ピストン、６９２...コネクティングロッド、７００...ラジエータ、７１０...第１ラジエータ、７２０...第２ラジエータ、７３０...ポンプ、７３１...第１ポンプ、７３２...第２ポンプ、７４０...バルブ、７５０...温度センサ、７８１...第１流路、７８２
...第２流路、７８３...第３流路、７８４...第４流路、７８５...第５流路、７８６...第６流路、７９１...第１流路、７９２...第２流路、７９３...第３流路、７９４...第４流路、９００Ａ、９００Ｂ...制御システム、９１０Ａ...流量制御部、１０００Ａ、１０００Ｂ...内燃機関システム、ｇ...ギャップ、ＣＬ...中心軸（ＣＬ）、Ｄｆ...先端方向（前方向）、Ｄｆｒ...後端方向（後方向）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】