特許 7413746 内燃機関用のスパークプラグ及びこれを備えた内燃機関

(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】

(24)【登録日】2024-01-05

(45)【発行日】2024-01-16

(54)【発明の名称】内燃機関用のスパークプラグ及びこれを備えた内燃機関

(51)【国際特許分類】

   F02P 13/00 20060101AFI20240109BHJP

   F02B 19/12 20060101ALI20240109BHJP

   F02B 19/18 20060101ALI20240109BHJP

   F02P 15/10 20060101ALI20240109BHJP

   H01T 13/54 20060101ALI20240109BHJP

【ＦＩ】

F02P13/00 301J

F02B19/12 B

F02B19/12 D

F02B19/18 B

F02P13/00 302B

F02P15/10 301D

H01T13/54

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019223193

(22)【出願日】2019-12-10

(65)【公開番号】P2020159355

(43)【公開日】2020-10-01

【審査請求日】2022-11-07

(31)【優先権主張番号】P 2019053973

(32)【優先日】2019-03-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】若杉 亮太

(72)【発明者】

【氏名】杉田 俊

(72)【発明者】

【氏名】吉田 俊太郎

(72)【発明者】

【氏名】青木 文明

(72)【発明者】

【氏名】寺田 金千代

(72)【発明者】

【氏名】三輪 哲也

(72)【発明者】

【氏名】嶋本 大祐

(72)【発明者】

【氏名】猪原 孝之

【審査官】津田 真吾

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５６－９８５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－５９３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５０－１０８４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００８／１５６０３５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｐ １３／００

Ｆ０２Ｐ ３／００

Ｆ０２Ｐ １５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状の絶縁碍子（３）と、
該絶縁碍子の内周側に保持されると共に該絶縁碍子の先端側に先端突出部（４１）を突出させた中心電極（４）と、
上記絶縁碍子を内周側に保持する筒状のハウジング（２）と、
上記先端突出部の少なくとも一部を覆うように上記ハウジングの先端部に設けられたカバー部（５）と、を有し、
上記カバー部には、該カバー部の内側の空間である副室（５１）と上記カバー部の外部とを連通させる複数の貫通孔（５２、５３）が形成されており、
上記カバー部における一部の上記貫通孔の内周端部（５２１）は、上記中心電極との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成する接地電極を構成しており、
上記カバー部は、上記貫通孔として、上記放電ギャップを形成する第１貫通孔（５２）を有し、
上記先端突出部の一部には、上記先端突出部の径方向の外周側に突出した大径部（４１３）が設けられており、
上記大径部は、上記副室内に配されており、
上記第１貫通孔の直径は、上記先端突出部における上記大径部よりも先端側の部分の直径よりも大きいと共に、上記大径部の最大の直径は、上記第１貫通孔の直径よりも大きい、内燃機関用のスパークプラグ（１）。

【請求項2】

上記カバー部は、上記貫通孔として、上記第１貫通孔と、該第１貫通孔とは異なる方向に開口した第２貫通孔（５３）とを有する、請求項１に記載の内燃機関用のスパークプラグ。

【請求項3】

上記第１貫通孔の直径は、上記先端突出部における上記大径部以外の部分の直径よりも大きく、軸方向（Ｚ）から見たとき、上記先端突出部の先端面（４１１）の全体が上記第１貫通孔の内側に配置されている、請求項２に記載の内燃機関用のスパークプラグ。

【請求項4】

上記第２貫通孔の開口面積は、上記放電ギャップの開口面積よりも小さい、請求項２又は３に記載の内燃機関用のスパークプラグ。

【請求項5】

上記先端突出部は、先端面（４１１）を上記第１貫通孔に対向させるように配置されており、上記先端突出部の上記先端面の外周端縁（４１２）は、上記第１貫通孔の内周端面（５２２）の基端部（５２３）よりも、基端側に配置されている、請求項２～４のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ。

【請求項6】

上記第１貫通孔の中心は、上記スパークプラグの中心軸（Ｃ）上に配置されており、
上記第２貫通孔は、上記カバー部に複数形成されており、
複数の上記第２貫通孔は、軸方向から見たとき、同等の角度ピッチにて上記スパークプラグの中心軸の周りに配列している、請求項２～５のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ。

【請求項7】

複数の上記第２貫通孔は、上記第１貫通孔からの距離が互いに等距離となるように配置されている、請求項６に記載の内燃機関用のスパークプラグ。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグを備えた、内燃機関であって、
上記スパークプラグと、
上記スパークプラグの点火制御を行う制御部（７２）とを有し、
上記制御部は、上記内燃機関の１サイクル中に、少なくとも第１放電と第２放電との２回の放電を行うと共に、当該２回の放電の間の間隔が５０°以下のクランク角に相当するように、上記スパークプラグの放電タイミングを制御するよう構成されている、内燃機関。

【請求項9】

上記第１放電と上記第２放電とは、互いの間に、圧縮行程と膨張行程との切替りの上死点のタイミングが来るように、制御するよう構成されている、請求項８に記載の内燃機関。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関用のスパークプラグ及びこれを備えた内燃機関に関する。

【背景技術】

【0002】

スパークプラグは、車両用エンジン等の内燃機関における着火手段として用いられる。特許文献１に記載されたスパークプラグは、主燃焼室と副室とを連通する複数の貫通孔を備える。そして、複数の貫通孔を偏在させることで、副室の中央部で火花放電を発生させた際、初期火炎は、電極から遠ざかる方向に成長する。その結果、初期火炎の熱を、電極によって奪われにくくすることで、副室内の燃焼を促進させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－１５９７７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、副室内の中央部は、気流が弱くなりやすい。それゆえ、特許文献１に記載のスパークプラグのように、放電ギャップが副室の中央部付近に配されていると、発生した火花放電が伸長しにくい。それゆえ、着火性を向上させる観点から改善の余地がある。

【0005】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、着火性を向上させることができる内燃機関用のスパークプラグ及びこれを備えた内燃機関を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、筒状の絶縁碍子（３）と、
該絶縁碍子の内周側に保持されると共に該絶縁碍子の先端側に先端突出部（４１）を突出させた中心電極（４）と、
上記絶縁碍子を内周側に保持する筒状のハウジング（２）と、
上記先端突出部の少なくとも一部を覆うように上記ハウジングの先端部に設けられたカバー部（５）と、を有し、
上記カバー部には、該カバー部の内側の空間である副室（５１）と上記カバー部の外部とを連通させる複数の貫通孔（５２、５３）が形成されており、
上記カバー部における一部の上記貫通孔の内周端部（５２１）は、上記中心電極との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成する接地電極を構成しており、
上記カバー部は、上記貫通孔として、上記放電ギャップを形成する第１貫通孔（５２）を有し、
上記先端突出部の一部には、上記先端突出部の径方向の外周側に突出した大径部（４１３）が設けられており、
上記大径部は、上記副室内に配されており、
上記第１貫通孔の直径は、上記先端突出部における上記大径部よりも先端側の部分の直径よりも大きいと共に、上記大径部の最大の直径は、上記第１貫通孔の直径よりも大きい、内燃機関用のスパークプラグ（１）にある。

【0007】

本発明の他の態様は、上記内燃機関用のスパークプラグを備えた内燃機関であって、
上記スパークプラグと、
上記スパークプラグの点火制御を行う制御部（７２）とを有し、
上記制御部は、上記内燃機関の１サイクル中に、少なくとも第１放電と第２放電との２回の放電を行うと共に、当該２回の放電の間の間隔が５０°以下のクランク角に相当するように、上記スパークプラグの放電タイミングを制御するよう構成されている、内燃機関にある。

【発明の効果】

【0008】

上記の内燃機関用のスパークプラグにおいては、貫通孔の内周端部が、中心電極との間に放電ギャップを形成する接地電極を構成している。これにより、放電ギャップに形成された火花放電が、貫通孔を通過する気流によって、伸長しやすい。その結果、着火性を向上させることができる。

【0009】

以上のごとく、上記態様によれば、着火性を向上させることができる内燃機関用のスパークプラグ及びこれを備えた内燃機関を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】 参考形態１における、スパークプラグを用いた内燃機関の断面図。

【図2】 参考形態１における、スパークプラグの断面図。

【図3】 参考形態１における、スパークプラグを先端側（Ｚ方向）から見た平面図。

【図4】 参考形態１における、スパークプラグの副室の断面図。

【図5】 参考形態１における、点火回路ユニットの概略構成図。

【図6】 参考形態１における、圧縮上死点前の、火花放電が伸長する前のスパークプラグの副室の断面図。

【図7】 参考形態１における、圧縮上死点前の、火花放電が伸長したときのスパークプラグの副室の断面図。

【図8】 参考形態１における、圧縮上死点後の、火花放電が伸長する前のスパークプラグの副室の断面図。

【図9】 参考形態１における、圧縮上死点後の、火花放電が伸長したときのスパークプラグの副室の断面図。

【図10】 参考形態２における、圧縮上死点前に２回放電を行ったときの放電タイミングを説明する線図。

【図11】 参考形態３における、圧縮上死点前と圧縮上死点後にそれぞれ１回放電を行ったときの放電タイミングを説明する線図。

【図12】 参考形態４における、スパークプラグの副室の断面図。

【図13】 参考形態４における、圧縮上死点後の、火花放電が伸長する前のスパークプラグの副室の断面図。

【図14】 参考形態４における、圧縮上死点後の、火花放電が伸長したときのスパークプラグの副室の断面図。

【図15】 参考形態５における、スパークプラグの副室の断面図。

【図16】 実施形態１における、スパークプラグの副室の断面図。

【図17】 参考形態６における、スパークプラグを先端側から見た平面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（参考形態１）
内燃機関用のスパークプラグ１及びこれを備えた内燃機関に係る参考形態について、図１～図５を参照して説明する。
本形態における内燃機関用のスパークプラグ１は、図２に示すごとく、絶縁碍子３と、中心電極４と、ハウジング２と、カバー部５とを有する。絶縁碍子３は、筒状を呈している。中心電極４は、絶縁碍子３の内周側に保持される。また、中心電極４は、絶縁碍子３の先端側に先端突出部４１を突出させている。ハウジング２は、絶縁碍子３を内周側に保持しており、筒状を呈している。カバー部５は、先端突出部４１の少なくとも一部を覆うように設けられている。また、カバー部５は、ハウジング２の先端部に設けられている。カバー部５には、カバー部５の内側の空間である副室５１と、カバー部５の外部とを連通させる複数の貫通孔５２、５３が形成されている。カバー部５における一部の貫通孔５２の内周端部５２１は、中心電極４との間に放電ギャップＧを形成する接地電極を構成している。

【0012】

そして、図１に示すごとく、本形態におけるスパークプラグ１を内燃機関に取り付けた際、スパークプラグ１のカバー部５の先端は、内燃機関における主燃焼室６に露出している。

【0013】

本明細書において、スパークプラグ１の中心軸Ｃが延びる方向を、適宜、Ｚ方向という。また、Ｚ方向における点火コイル７１と接続される側を基端側といい、主燃焼室６内に配される側を先端側という。

【0014】

絶縁碍子３は、略円筒形状を呈する。また、絶縁碍子３は、図２に示すごとく、その先端側において、先端突出部４１を突出させるように、中心電極４を内周側に保持している。絶縁碍子３は、例えばアルミナ等のセラミックからなる。

【0015】

中心電極４は、全体として略円柱形状を呈している。また、中心電極４は、図２に示すごとく、その中心軸をスパークプラグ１の中心軸Ｃと略一致させるよう配されている。また、中心電極４は、先端突出部４１を絶縁碍子３から露出させている。

【0016】

ハウジング２は、略円筒形状を呈する。ハウジング２は、図１、図２に示すごとく、スパークプラグ１をシリンダヘッド６１に取り付けるための取付ネジ部２１を有する。また、取付ネジ部２１の基端側の外周には、シリンダヘッド６１とスパークプラグ１との間をシールするガスケット２２が配されている。そして、ハウジング２におけるガスケット２２の基端側には、シリンダヘッド６１に対してガスケット２２を介して圧接する座部２３が形成されている。座部２３は、取付ネジ部２１よりも外周側に突出するよう形成されている。そして、スパークプラグ１は、図１に示すごとく、ハウジング２の取付ネジ部２１を、シリンダヘッド６１に設けられた雌ネジ穴６１１に螺合することで、内燃機関に取り付けられる。

【0017】

カバー部５は、図２に示すごとく、中心電極４の先端突出部４１を覆うように、ハウジング２の先端部に設けられている。カバー部５は、取付ネジ部２１の先端側に設けてある。カバー部５の内側に、副室５１が形成される。カバー部５には、カバー部５の内側の空間である副室５１と、カバー部５の外部である主燃焼室６とを連通させる複数の貫通孔５２、５３が形成されている。そして、カバー部５は、図４に示すごとく、貫通孔５２、５３として、放電ギャップＧを形成する第１貫通孔５２と、第１貫通孔５２とは異なる方向に開口した第２貫通孔５３とを有する。

【0018】

第１貫通孔５２は、図２～図４に示すごとく、スパークプラグ１の中心軸Ｃに沿って、副室５１と、カバー部５の外部とをつなぐように形成されている。また、第１貫通孔５２は、カバー部５の先端部に設けられている。第１貫通孔５２は、Ｚ方向の先端側へ向かって開口している。

【0019】

図２、図４に示すごとく、先端突出部４１は、先端面４１１を、カバー部５に設けられた第１貫通孔５２に対向させるように配置されている。そして、先端突出部４１の先端面４１１の外周端縁４１２は、第１貫通孔５２の内周端面５２２の基端部５２３よりも、基端側に配置されている。

【0020】

第１貫通孔５２の内周端部５２１は、図４に示すごとく、中心電極４の先端突出部４１との間に放電ギャップＧを形成する接地電極を構成している。放電ギャップＧは、先端突出部４１の外周端縁４１２と、内周端面５２２の基端部５２３との間に形成される。

【0021】

第１貫通孔５２の直径は、図３、図４に示すごとく、先端突出部４１の直径よりも大きい。そして、図３に示すごとく、Ｚ方向の先端側から見たとき、先端突出部４１の先端面４１１の全体が、第１貫通孔５２の内側に配置されている。

【0022】

また、第１貫通孔５２の中心は、スパークプラグ１の中心軸Ｃ上に配置されている。第２貫通孔５３は、カバー部５に複数形成されている。複数の第２貫通孔５３は、図３に示すごとく、軸方向Ｚから見たとき、同等の角度ピッチにてスパークプラグ１の中心軸Ｃの周りに配列している。

【0023】

言い換えると、Ｚ方向から見て、スパークプラグ１の中心軸Ｃと、第２貫通孔５３の中心とを結ぶ仮想線分Ｌ１～Ｌ８を想定すると、周方向に隣り合う仮想線分Ｌ１～Ｌ８同士のなす角度αは、一定である。ここで、一定とは、例えば、角度α同士の違いが、互いに±１０度以下であることを意味する。

【0024】

また、複数の第２貫通孔５３は、第１貫通孔５２からの距離が互いに等距離となるように配置されている。ここで、等距離とは、例えば、第１貫通孔５２から各第２貫通孔５３までの距離同士の違いが、互いに±１０％以下であることを意味する。

【0025】

第２貫通孔５３は、図３に示すごとく、スパークプラグ１をＺ方向の先端側から見ると、周方向に等間隔で複数設けられている。複数の第２貫通孔５３は、開口方向が放射状となっている。そして、図４に示すごとく、第２貫通孔５３は、先端側へ行くほど外へ向かうように、Ｚ方向に対して傾斜して開口している。本形態では、図３に示すごとく、８個の第２貫通孔５３が設けられている。そして、周方向に隣り合う仮想線分同士がなす角度αが４５°となるように、各第２貫通孔５３は等間隔に配されている。

【0026】

また、第２貫通孔５３の開口面積は、放電ギャップＧの開口面積よりも小さい。ここで、放電ギャップＧの開口面積とは、中心電極４における先端面４１１の外周端縁４１２と、第１貫通孔５２における内周端面５２２の基端部５２３とを最短距離で結ぶ直線を、中心電極４の周りに３６０°積分して得られる面積をいう。外周端縁４１２と基端部５２３とを最短距離で結ぶ直線の長さは、例えば、０．６～１．２ｍｍである。

【0027】

次に、スパークプラグ１を備えた内燃機関について説明する。
本形態における内燃機関は、図１に示すごとく、シリンダヘッド６１と、シリンダブロック６５と、シリンダ６０内を往復運動するピストン６４とを備える。そして、シリンダヘッド６１、シリンダブロック６５、及びピストン６４に囲まれて、主燃焼室６が形成される。シリンダヘッド６１には、吸気ポート６２１及び排気ポート６３１が形成されており、それぞれ吸気バルブ６２及び排気バルブ６３が備えられている。そして、シリンダヘッド６１における吸気ポート６２１と排気ポート６３１との間には、スパークプラグ１が取り付けられる。

【0028】

本形態の内燃機関において、ピストン６４の往復運動により、主燃焼室６の容積は随時変動する。そして、ピストン６４の往復運動により、内燃機関は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、及び排気行程によるサイクルを順次繰り返す。本形態における内燃機関は、４ストロークエンジンである。

【0029】

次に、スパークプラグ１における火花放電Ｓの点火の制御について述べる。
本形態におけるスパークプラグ１の火花放電Ｓの点火は、図５に示すごとく、内燃機関の制御部７２によって制御されている。本形態において、制御部７２は電子制御装置である。そして、制御部７２からの点火信号に基づき、所定のタイミングにて、点火コイル７１から、スパークプラグ１に高電圧を印加する。本形態においては、１サイクル中に少なくとも１回の点火を行うように制御されている。また、圧縮行程及び膨張行程の少なくとも一方において、火花放電Ｓの点火を行うよう制御されている。

【0030】

制御部７２は、クランク角センサ（図示略）により検出されるクランク角の情報をもとに、点火信号の発信を制御することができる。

【0031】

この点火信号に基づき、点火コイル７１のイグナイタ７１１のオン・オフの切替えにより、バッテリ７３の電圧を、一次コイル７１２と二次コイル７１３とからなるコイル部にて昇圧して、スパークプラグ１に高電圧を印加する。これにより、スパークプラグ１の放電ギャップＧに放電を生じさせる。

【0032】

次に、本形態の作用効果につき説明する。
本形態のスパークプラグ１は、第１貫通孔５２の内周端部５２１が、中心電極４との間に放電ギャップＧを形成する接地電極を構成している。これにより、放電ギャップＧに形成された火花放電Ｓが、第１貫通孔５２を通過する気流Ａによって、伸長しやすい。それゆえ、火花放電Ｓと混合気との接触面積を稼ぎやすい。その結果、着火性を向上させることができる。

【0033】

例えば、内燃機関の圧縮行程において火花放電Ｓを放電ギャップＧに生じさせる場合、図６、図７に示すごとく、火花放電Ｓは、主燃焼室６から副室５１へと流れる気流Ａに押される。そして、図７に示すごとく、火花放電Ｓは、副室５１内に大きく膨らむように伸長しやすい。

【0034】

また、先端突出部４１は、主燃焼室６から副室５１へと流れる気流Ａに沿うよう、Ｚ方向に突出している。圧縮行程で放電したとき、火花放電Ｓは、主燃焼室６から副室５１へと流れる気流Ａに押される。そして、図７に示すごとく、火花放電Ｓの中心電極４側の起点である電極側起点Ｓ１が、先端突出部４１の表面に沿って、外周端縁４１２から先端突出部４１の基端側へと移動しやすい。そのため、火花放電Ｓの両起点間の直線距離を稼ぎやすい。それゆえ、火花放電Ｓは、副室５１内に大きく膨らむように一層伸長しやすい。

【0035】

また、膨張行程において火花放電Ｓを放電ギャップＧに生じさせる場合、図８、図９に示すごとく、火花放電Ｓは、副室５１から主燃焼室６へと流れる気流Ａに押される。そして、図９に示すごとく、火花放電Ｓは、主燃焼室６に向かって大きく膨らむように伸長しやすい。

【0036】

また、図９に示すごとく、火花放電Ｓの接地電極側の起点である接地側起点Ｓ２は、膨張行程において、火花放電Ｓが副室５１から主燃焼室６へと流れる気流Ａに押されることで、主燃焼室６側へと移動しやすい。つまり、接地側起点Ｓ２は、膨張行程において、内周端面５２２の基端部５２３から先端部５２４へと、内周端面５２２に沿って移動しやすい。それゆえ、火花放電Ｓの両起点間の直線距離を稼ぎやすい。その結果、火花放電Ｓは、主燃焼室６に向かって膨らむように一層伸長しやすい。

【0037】

また、自動車エンジン等の内燃機関が冷えている状態で稼働させる冷間始動時などにおいては、膨張行程で火花放電Ｓを発生させることで、以下のメリットがある。冷間始動時などは、カバー部５やハウジング２、絶縁碍子３等が低温となっていることがある。したがって、特に冷間始動時等においては、主燃焼室６に向かって火花放電Ｓを伸長させ、初期火炎とカバー部５等との接触面積を抑制する。これにより、初期火炎のエネルギ損失を抑えやすい。その結果、冷間始動時等における着火性を向上させることができる。

【0038】

また、第２貫通孔５３の開口面積は、放電ギャップＧの開口面積よりも小さい。それゆえ、放電ギャップＧを通る気流Ａを確保しやすい。その結果、火花放電Ｓは、気流Ａによる伸長を確保しやすい。

【0039】

また、第１貫通孔５２の直径は、先端突出部４１の直径よりも大きい。そして、軸方向Ｚから見たとき、先端突出部４１における先端面４１１の全体が第１貫通孔５２の内側に配置されている。そのため、圧縮行程において、主燃焼室６から副室５１へと流れる気流Ａは、副室５１の基端側へと向かいやすい。それゆえ、火花放電Ｓは、副室５１の基端側に向かって伸長しやすい。また、圧縮行程において、火花放電Ｓによって発生した初期火炎の、カバー部５への接触を抑えやすい。その結果、初期火炎に対する消炎作用を抑えやすい。そして、膨張行程においては、火花放電Ｓが主燃焼室６に向かって伸長しやすい。

【0040】

また、先端突出部４１の外周端縁４１２は、第１貫通孔５２の内周端面５２２の基端部５２３よりも、基端側に配置される。そのため、圧縮行程において、火花放電Ｓは副室５１に向かって伸長しやすい。また、膨張行程において、接地側起点Ｓ２は、内周端面５２２の基端部５２３から先端部５２４へと、内周端面５２２に沿って移動しやすい。それゆえ、火花放電Ｓの両起点間の直線距離を稼ぐことで、火花放電Ｓを伸長させやすい。

【0041】

また、放電ギャップＧを形成するための距離を確保できると共に、第１貫通孔５２の開口面積を小さくすることができる。それゆえ、副室５１内の混合気が燃焼して膨張する際に、副室５１内の圧力を高く維持することができる。その結果、貫通孔５２、５３を通じて、副室５１から主燃焼室６へと勢いよく火炎を噴出させることができる。

【0042】

また、本形態のスパークプラグ１は、主燃焼室６と副室５１とを連通する貫通孔５２、５３の付近において、火花放電Ｓを発生させる。つまり、放電ギャップＧから貫通孔５２、５３までの距離が短い。そして、貫通孔５２、５３付近の混合気を着火させやすい。それゆえ、貫通孔５２、５３を介して、副室５１から主燃焼室へと、火炎を早く噴出させやすい。その結果、主燃焼室６における混合気の着火遅れが生じにくい。

【0043】

また、本形態のスパークプラグ１は、カバー部５において、互いに異なる方向に開口した第１貫通孔５２と、第２貫通孔５３とを有する。そして、副室５１内で着火した混合気が膨張すると、異なる方向に開口した複数の貫通孔５２、５３から主燃焼室６へと火炎を噴出させることができる。そのため、主燃焼室６の広範囲に向けて、火炎を噴出させることができる。

【0044】

また、第１貫通孔５２の中心は、スパークプラグ１の中心軸Ｃ上に配置されている。また、複数の第２貫通孔５３は、軸方向Ｚから見たとき、同等の角度ピッチにてスパークプラグ１の中心軸Ｃの周りに配列している。それゆえ、副室５１内で着火した混合気は、第２貫通孔５３を通って、主燃焼室６に向かって均一に噴出しやすい。それゆえ、主燃焼室６の混合気を偏りなく燃焼させることができる。その結果、主燃焼室６における混合気の着火遅れが生じにくい。

【0045】

また、複数の第２貫通孔５３は、第１貫通孔５２からの距離が互いに等距離となるように配置されている。それゆえ、副室５１内で着火した混合気は、第２貫通孔５３を通って、主燃焼室６に向かって一層均一に噴出しやすい。

【0046】

以上のごとく、本形態によれば、着火性を向上させることができる内燃機関用のスパークプラグ及びこれを備えた内燃機関を提供することができる。

【0047】

（参考形態２）
本形態においては、図１０に示すごとく、内燃機関のスパークプラグの点火制御を行う制御部７２が、内燃機関の１サイクル中に、少なくとも第１放電と第２放電との２回の放電を行うよう構成された形態を示す。そして、制御部７２は、２回の放電を行うと共に、２回の放電の間の間隔が５０°以下のクランク角に相当するように、スパークプラグ１の放電タイミングを制御するよう構成されている。

【0048】

スパークプラグ１の放電のタイミングは、混合気の燃料濃度（空燃比）に応じて決定される。

【0049】

混合気の空燃比が理論空燃比に近い場合、第１放電及び第２放電は、クランク角が、圧縮行程の最終段階である上死点（すなわち圧縮上死点ＴＤＣ）の前（すなわちＢＴＤＣ）３０°から圧縮上死点ＴＤＣの後（すなわちＡＴＤＣ）１０°までの間で行うものとすることができる。そして、第２放電は、第１放電の後で行う。

【0050】

また、混合気の空燃比が理論空燃比よりも希薄である場合、第１放電は、クランク角が、ＢＴＤＣ４０°からＢＴＤＣ１０°までの間で行う。そして、第２放電は、第１放電の後であって、クランク角が、ＢＴＤＣ１０°からＡＴＤＣ１０°までの間で行う。また、混合気における再循環させる排気ガスの割合が高いときも、同様のタイミングで放電を行う。

【0051】

図１０は、ＢＴＤＣにおいて、２回放電を行ったことを示すグラフである。図１０のグラフの横軸がクランク角（°）、縦軸が副室５１の内圧を示している。横軸のクランク角は、圧縮上死点ＴＤＣを基準として、圧縮上死点ＴＤＣの前（すなわちグラフにおける左側）が圧縮行程、後（すなわちグラフにおける右側）が膨張行程であることを示す。すなわち、圧縮上死点ＴＤＣは、圧縮行程と膨張行程との切替りの位置である。この図１０に示す例では、第１放電と第２放電との双方を圧縮行程にて行っている。

【0052】

その他の構成は、参考形態１と同様である。
なお、参考形態２以降において用いた符号のうち、既出の参考形態又は実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の参考形態又は実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

【0053】

次に、本形態の作用効果につき説明する。
本形態における内燃機関は、１サイクル中に第１放電と第２放電とを行う。これにより、第１放電によって副室５１内に生じた火炎が、第１貫通孔５２及び第２貫通孔５３から噴射する。そして、この第１貫通孔５２からの噴射が生じている間に第２放電が生じれば、第２放電は、第１貫通孔５２からの噴流によって引き伸ばされる。

【0054】

図１０に示すように、圧縮上死点ＴＤＣ前の圧縮行程において２回放電する場合、１回目の放電による副室５１内での着火性が高くなる。また、２回目の放電は、圧縮行程であっても、１回目の放電による火炎の噴流に押されて主燃焼室６に向けて伸長しやすい。
その他、参考形態１と同様の作用効果を有する。

【0055】

（参考形態３）
本形態の内燃機関は、図１１に示すごとく、１サイクル中に、第１放電を圧縮上死点ＴＤＣの前で行い、第２放電を圧縮上死点ＴＤＣの後で行うよう制御されている。言い換えると、第１放電と第２放電とは、互いの間に、圧縮行程と膨張行程との切替りの上死点のタイミングが来るように、制御するよう構成されている。

【0056】

また、２回の放電は、いずれも圧縮上死点ＴＤＣの近傍で行っている。ここで、圧縮上死点ＴＤＣの近傍とは、クランク角がＢＴＤＣ１０°からＡＴＤＣ１０°程度の範囲のことをいう。
その他の構成は、参考形態１と同様である。

【0057】

本形態における内燃機関は、第２放電を圧縮上死点ＴＤＣの後で行っている。圧縮上死点ＴＤＣ後の膨張行程では、副室５１から主燃焼室６へと向かう気流Ａができる。それゆえ、第２放電の火花放電Ｓは、気流Ａに押されることで、主燃焼室６に向かって膨らむように伸長しやすい。特に、第１放電による火炎の噴射と共に、膨張行程による副室５１から主燃焼室６への気流Ａが大きくなりやすく、第２放電による火花放電Ｓがより引き伸ばされやすい。

【0058】

また、図１１に示すごとく、１回目の放電を圧縮行程で行い、２回目の放電を膨張行程で行う。１回目の放電によって、副室５１内の混合気が着火する。そして、膨張行程における２回目の放電により、火花放電Ｓが主燃焼室６に向かって伸長することで、主燃焼室６の混合気を着火させることができる。その後、１回目の放電による火炎が、貫通孔５２、５３を通って副室５１から主燃焼室６へと噴出する。これにより、主燃焼室６の混合気を早く、かつ確実に燃焼させやすい。
その他、参考形態１と同様の作用効果を有する。

【0059】

（参考形態４）
本形態のスパークプラグ１は、参考形態１のスパークプラグ１に対して、中心電極４の先端突出部４１の配置を変更した形態である。

【0060】

本形態のスパークプラグ１は、図１２に示すごとく、先端突出部４１の先端面４１１が、第１貫通孔５２の内周端面５２２の先端部５２４よりも、先端側に配される。つまり、先端面４１１は、カバー部５の外部に配される。そして、本形態のスパークプラグ１を内燃機関に取り付けたとき、先端面４１１は、主燃焼室６に露出する。
その他の構成は、参考形態１と同様である。

【0061】

本形態のスパークプラグ１は、図１２に示すごとく、第１貫通孔５２の内周端面５２２の先端部５２４と、中心電極４の先端突出部４１の外周端縁４１２との間で、放電ギャップＧが形成される。そして、スパークプラグ１に高電圧を印加することで、図１３に示すごとく、放電ギャップＧに火花放電Ｓが発生する。そして、図１４に示すごとく、特に、圧縮上死点ＴＤＣ後の膨張行程において、火花放電Ｓは主燃焼室６で大きく伸長しやすい。
その他、参考形態１と同様の作用効果を有する。

【0062】

（参考形態５）
本形態のスパークプラグ１は、参考形態１のスパークプラグ１に対して、中心電極４の先端突出部４１の配置を変更した形態である。

【0063】

本形態のスパークプラグ１は、図１５に示すごとく、先端突出部４１の先端面４１１が、第１貫通孔５２の内周端面５２２の先端部５２４と、基端部５２３との間に配置される。つまり、先端面４１１は、第１貫通孔５２内に配される。そして、放電ギャップＧは、先端突出部４１の外周端縁４１２と、第１貫通孔５２における内周端面５２２の基端部５２３及び先端部５２４の双方との間で形成される。
その他の構成は、参考形態１と同様である。

【0064】

本形態のスパークプラグ１は、先端突出部４１の外周端縁４１２と、接地電極である第１貫通孔５２の内周端部５２１とを、接近させやすい。その結果、確実に火花放電Ｓを発生させやすい。
その他、参考形態１と同様の作用効果を有する。

【0065】

（実施形態１）
本実施形態のスパークプラグ１は、参考形態１のスパークプラグ１に対して、中心電極４の先端突出部４１の形状を変更した実施形態である。

【0066】

本実施形態のスパークプラグ１は、図１６に示すごとく、中心電極４の先端突出部４１の一部において、先端突出部４１の径方向の外周側に突出した大径部４１３が設けられている。そして、大径部４１３の最大の直径は、第１貫通孔５２の直径よりも大きい。

【0067】

また、先端突出部４１の少なくとも一部は、それよりも基端側の中心電極４に、溶接等にて接合されたものとすることもできる。この場合、当該接合部よりも先端側に大径部４１３を設けることが好ましい。
その他の構成は、参考形態１と同様である。

【0068】

本実施形態のスパークプラグ１は、先端突出部４１の一部に、大径部４１３が設けられている。それゆえ、例えば先端突出部４１が接合部を有している場合、仮に、接合部において剥離が生じたとしても、剥離した先端突出部４１の一部は大径部４１３を有するため、第１貫通孔５２を通過しにくい。その結果、万が一、先端突出部４１の一部が接合部で剥離したとしても、第１貫通孔５２を通って主燃焼室６へ落下することを防ぎやすい。
なお、剥離した先端突出部４１の一部が主燃焼室６へ落下することを防ぐために、例えば先端突出部４１を曲がった形状としてもよい。つまり、先端突出部４１における先端側の一部をＺ方向に対して傾斜させることで、落下を防いでもよい。
その他、参考形態１と同様の作用効果を有する。

【0069】

（参考形態６）
本形態のスパークプラグ１は、図１７に示すごとく、参考形態１のスパークプラグ１に対して、第２貫通孔５３の配置を変更した形態である。

【0070】

本形態において、複数の第２貫通孔５３は、図１７に示すごとく、第１貫通孔５２からの距離が一定ではない。周方向に隣り合う第２貫通孔５３同士は、第１貫通孔５２からの距離が互いに異なる。複数の第２貫通孔５３は、Ｚ方向から見たとき、スパークプラグ１の中心軸Ｃを中心として、同心状に配置されると共に半径が互いに異なる２個の仮想円Ｒ１、Ｒ２それぞれに沿って、配置されている。本形態において、４個の第２貫通孔５３が一方の仮想円Ｒ１に沿って配置されており、残りの４個の第２貫通孔５３が、他方の仮想円Ｒ２に沿って配置されている。また、複数の第２貫通孔５３は、Ｚ方向から見たとき、スパークプラグ１の中心軸Ｃを対称中心として、点対称となるように配置されている。また、複数の第２貫通孔５３は、軸方向Ｚから見たとき、同等の角度ピッチにてスパークプラグ１の中心軸Ｃの周りに配列している。
その他の構成及び作用効果は、参考形態１と同様である。

【0071】

上記実施形態のスパークプラグ１は、中心電極４の先端突出部４１が、絶縁碍子３の内周側に保持された部位と一体的に形成されている。ただし、先端突出部４１の少なくとも一部を、それよりも基端側の部位に溶接などの方法で接合した構成とすることもできる。

【0072】

また、上記実施形態のスパークプラグ１は、第１貫通孔５２を、副室５１と主燃焼室６とを連通する貫通孔のうち、いずれの貫通孔としてもよい。

【0073】

例えば、先端突出部４１の先端面４１１を、上記参考形態１のスパークプラグ１よりも基端側に配置することができる。そして、中心軸Ｃに沿って形成された貫通孔以外の貫通孔を、中心電極４と最も近い貫通孔とすることができる。そして、その貫通孔と先端突出部４１との間で放電ギャップＧを形成させることができる。そして、その貫通孔を、第１貫通孔５２とすることができる。

【0074】

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

【符号の説明】

【0075】

１ スパークプラグ
２ ハウジング
３ 絶縁碍子
４ 中心電極
４１ 先端突出部
５ カバー部
５１ 副室
５２、５３ 貫通孔
５２１ 内周端部
Ｇ 放電ギャップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】