特許 7439685 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】2024-02-19

(45)【発行日】2024-02-28

(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】

   H01T 13/54 20060101AFI20240220BHJP

   H01T 13/46 20060101ALI20240220BHJP

   F02P 13/00 20060101ALI20240220BHJP

   F02B 19/12 20060101ALI20240220BHJP

【ＦＩ】

H01T13/54

H01T13/46

F02P13/00 301J

F02B19/12 D

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020129602

(22)【出願日】2020-07-30

(65)【公開番号】P2022026236

(43)【公開日】2022-02-10

【審査請求日】2023-05-16

(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】河田 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】青木 文明

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 明光

【審査官】内田 勝久

(56)【参考文献】

【文献】特開平３－１０７５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－１３３４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９０６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３３１７７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｔ ７／００ － ２３／００

Ｆ０２Ｐ １３／００

Ｆ０２Ｂ １９／１２

(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から先端側に突出した中心電極（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、
該ハウジングの先端部に設けられたプラグカバー（５）と、
該プラグカバー及び上記中心電極に対して電気的に絶縁された浮遊電極（７）と、
該浮遊電極を挿通させて保持しつつ上記ハウジングの先端部に配設された絶縁保持体（６）と、を有し、
上記絶縁碍子の先端側には、一部が上記プラグカバーと上記絶縁保持体とによって囲まれた副燃焼室（５１）が形成され、
上記プラグカバーには、上記副燃焼室と外部とを連通させる複数の噴孔（５２）が形成されており、
上記副燃焼室には、上記中心電極と上記浮遊電極との間に形成された第１放電ギャップ（Ｇ１）が設けられ、
上記浮遊電極と上記プラグカバーとの間に形成された第２放電ギャップ（Ｇ２）が、上記絶縁保持体の外表面（６１１）に沿って設けられ、
プラグ軸方向（Ｚ）の先端側から見たとき、上記第２放電ギャップは、少なくとも一つの上記噴孔とプラグ中心軸（Ｃ）とを通る直線（Ｌ０）から離れた位置に形成されている、内燃機関用のスパークプラグ（１）。

【請求項2】

プラグ軸方向の先端側から見たとき、上記直線（Ｌ０）と、プラグ中心軸と上記第２放電ギャップとを結ぶ線分（Ｌ１）とのなす角度（α１）は、上記直線（Ｌ０）の基準となる上記噴孔のある側において、１３５°以下である、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】

上記絶縁保持体は、上記プラグカバーよりも先端側に突出しており、上記第２放電ギャップの少なくとも一部は、上記プラグカバーの先端側における上記絶縁保持体の外周面（６１２）に沿って形成されている、請求項１又は２に記載の内燃機関用のスパークプラグ。

【請求項4】

請求項１～３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（１０）であって、
上記スパークプラグは、上記プラグカバーが上記内燃機関の主燃焼室（８）に露出する状態にて配設されており、
上記噴孔は、上記副燃焼室と上記主燃焼室とを連通させており、
少なくとも一つの上記噴孔は、上記主燃焼室に形成される気流（Ａ）の上流側を向いており、
プラグ軸方向の先端側から見たとき、上記第２放電ギャップは、プラグ中心軸を通ると共に上記気流に沿った直線（Ｌ２）から、離れた位置に形成されている、内燃機関。

【請求項5】

プラグ軸方向の先端側から見たとき、プラグ中心軸と上記第２放電ギャップとを結ぶ線分（Ｌ１）は、上記気流の向きに対して、４５°以上の角度（α２）を有する、請求項４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】

例えば特許文献１に開示されているように、内燃機関の主燃焼室と、スパークプラグの先端に形成された副燃焼室との双方に放電ギャップを形成できるように構成されたスパークプラグが知られている。これにより、主燃焼室の混合気を直接着火させると共に、副燃焼室での着火によって燃焼した混合気を、副燃焼室と主燃焼室とを連通させる噴孔を介して主燃焼室に噴出させることにより、主燃焼室の燃焼を促進させようとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】欧州特許出願０４１７９３８Ａ２

【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、特許文献１に記載のスパークプラグは、主燃焼室及び副燃焼室のそれぞれにおける混合気への着火性を向上させることについて、考慮されていない。つまり、主燃焼室及び副燃焼室のそれぞれの放電を引き伸ばして着火性を向上させることについては、何ら考慮されていない。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から先端側に突出した中心電極（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、
該ハウジングの先端部に設けられたプラグカバー（５）と、
該プラグカバー及び上記中心電極に対して電気的に絶縁された浮遊電極（７）と、
該浮遊電極を挿通させて保持しつつ上記ハウジングの先端部に配設された絶縁保持体（６）と、を有し、
上記絶縁碍子の先端側には、一部が上記プラグカバーと上記絶縁保持体とによって囲まれた副燃焼室（５１）が形成され、
上記プラグカバーには、上記副燃焼室と外部とを連通させる複数の噴孔（５２）が形成されており、
上記副燃焼室には、上記中心電極と上記浮遊電極との間に形成された第１放電ギャップ（Ｇ１）が設けられ、
上記浮遊電極と上記プラグカバーとの間に形成された第２放電ギャップ（Ｇ２）が、上記絶縁保持体の外表面（６１１）に沿って設けられ、
プラグ軸方向（Ｚ）の先端側から見たとき、上記第２放電ギャップは、少なくとも一つの上記噴孔とプラグ中心軸（Ｃ）とを通る直線（Ｌ０）から離れた位置に形成されている、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（１０）であって、
上記スパークプラグは、上記プラグカバーが上記内燃機関の主燃焼室（８）に露出する状態にて配設されており、
上記噴孔は、上記副燃焼室と上記主燃焼室とを連通させており、
少なくとも一つの上記噴孔は、上記主燃焼室に形成される気流（Ａ）の上流側を向いており、
プラグ軸方向の先端側から見たとき、上記第２放電ギャップは、プラグ中心軸を通ると共に上記気流に沿った直線（Ｌ２）から、離れた位置に形成されている、内燃機関にある。

【発明の効果】

【0008】

上記内燃機関用のスパークプラグは、プラグカバーに複数の噴孔を有し、プラグ軸方向の先端側から見たとき、第２放電ギャップが、少なくとも一つの噴孔とプラグ中心軸とを通る直線から離れた位置に形成されている。それゆえ、スパークプラグは、少なくとも一つの噴孔を主燃焼室の気流の上流側に向け、さらに、第２放電ギャップが、プラグ中心軸を通ると共に主燃焼室の気流に沿った直線から離れるように、内燃機関に設置することができる。これにより、副燃焼室及び主燃焼室のそれぞれに形成された放電が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】

上記内燃機関は、上記スパークプラグを備える。そして、少なくとも一つの噴孔は、主燃焼室の気流の上流側を向いている。また、第２放電ギャップは、プラグ中心軸を通ると共に気流に沿った直線から離れた位置に形成されている。それゆえ、副燃焼室及び主燃焼室のそれぞれに形成された放電が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。

【0010】

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】

【0011】

【図1】実施形態１における、スパークプラグの先端部の断面図であって、図２のI－I線矢視断面相当の図。

【図2】図１のII矢視平面図。

【図3】実施形態１における、第２放電ギャップの位置を説明するスパークプラグの平面図。

【図4】図２のIV－IV線矢視断面相当の図であって、縮径部の傾斜面の傾きを説明する断面図。

【図5】実施形態１における、スパークプラグを備えた内燃機関の断面図。

【図6】図５のVI－VI線矢視断面相当の図。

【図7】実施形態１における、第２放電ギャップの位置を説明する、内燃機関に設置されたスパークプラグの平面図。

【図8】実験例１における、実施形態１のスパークプラグを取り付けた内燃機関のＣＦＤ解析図。

【図9】実施形態２における、スパークプラグを先端側から見た平面図。

【図10】実施形態３における、スパークプラグを先端側から見た平面図。

【図11】実施形態４における、スパークプラグを先端側から見た平面図。

【図12】実施形態５における、スパークプラグを先端側から見た平面図。

【図13】実施形態６における、スパークプラグの先端部の断面図であって、図１４のXIII－XIII線矢視断面相当の図。

【図14】図１３のXIV矢視平面図。

【図15】実施形態７における、スパークプラグの先端部の断面図であって、図１６のXV－XV線矢視断面相当の図。

【図16】図１５のXVI矢視平面図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（実施形態１）
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係る実施形態について、図１～図７を参照して説明する。
本形態の内燃機関用のスパークプラグ１は、図１、図２に示すごとく、筒状の絶縁碍子３と、中心電極４と、筒状のハウジング２と、プラグカバー５と、浮遊電極７と、絶縁保持体６と、を有する。中心電極４は、絶縁碍子３の内周側に保持されると共に絶縁碍子３から先端側に突出している。ハウジング２は、絶縁碍子３を内周側に保持する。プラグカバー５は、ハウジング２の先端部に設けられている。浮遊電極７は、プラグカバー５及び中心電極４に対して電気的に絶縁されている。絶縁保持体６は、浮遊電極７を挿通させて保持しつつハウジング２の先端部に配設されている。

【0013】

絶縁碍子３の先端側には、一部がプラグカバー５と絶縁保持体６とによって囲まれた副燃焼室５１が形成されている。プラグカバー５には、副燃焼室５１と外部とを連通させる複数の噴孔５２が形成されている。副燃焼室５１には、中心電極４と浮遊電極７との間に形成された第１放電ギャップＧ１が設けられている。浮遊電極７とプラグカバー５との間に形成された第２放電ギャップＧ２は、絶縁保持体６の外表面６１１に沿って設けられている。図３に示すごとく、プラグ軸方向Ｚの先端側から見たとき、第２放電ギャップＧ２は、少なくとも一つの噴孔５２とプラグ中心軸Ｃとを通る直線Ｌ０から離れた位置に形成されている。

【0014】

本形態のスパークプラグ１は、例えば、自動車等の車両用の内燃機関における着火手段として用いることができる。なお、本明細書において、プラグ中心軸Ｃは、スパークプラグ１の中心軸Ｃを意味するものとする。また、プラグ中心軸Ｃに平行な方向を、適宜、プラグ軸方向、又はＺ方向という。また、Ｚ方向における点火コイル（図示略）と接続される側を基端側といい、主燃焼室８内に配される側を先端側という。

【0015】

中心電極４は、全体として略円柱状をなしている。本形態において、中心電極４の先端部は、図１に示すごとく、先端側へ向かうに従い、縮径している。中心電極４を保持する絶縁碍子３は、略円筒形状のハウジング２によって保持されている。

【0016】

ハウジング２は、図１、図５に示すごとく、スパークプラグ１を内燃機関１０のシリンダヘッド８１に取り付けるための取付ネジ部２１を有する。図１に示すごとく、ハウジング２における取付ネジ部２１の先端側には、プラグカバー５が設けられている。プラグカバー５は、全体として略円筒形状をなしている。プラグカバー５は、例えば、溶接によってハウジング２に接合することができる。また、プラグカバー５は、例えば、ハウジング２と一体に形成されているものとすることができる。

【0017】

図１、図２に示すごとく、プラグカバー５には、複数の噴孔５２が形成されている。本形態において、プラグカバー５には、図２に示すごとく、４つの噴孔５２が形成されている。複数の噴孔５２は、Ｚ方向から見たとき、プラグ周方向に等間隔に配されている。それぞれの噴孔５２は、図１に示すごとく、先端側へ向かうに従い、プラグ径方向の外側へ向かうように、Ｚ方向に対して傾斜して開口している。なお、本明細書において、プラグ周方向とは、プラグ中心軸Ｃに直交する平面上において、プラグ中心軸Ｃを中心とする円周方向を意味する。また、プラグ径方向とは、プラグ中心軸Ｃに直交する平面上において、プラグ中心軸Ｃを中心とする円の半径方向を意味する。

【0018】

プラグカバー５は、絶縁保持体６を保持している。より詳細には、プラグカバー５は、図１、図２に示すごとく、噴孔５２が形成されたカバー本体部５３と、略円環状の固定部５４とを有する。そして、カバー本体部５３と固定部５４とによって、絶縁保持体６を挟持固定している。

【0019】

図１に示すごとく、絶縁保持体６の外周には、絶縁フランジ部６３が形成されている。絶縁フランジ部６３は、絶縁保持体６の外周において、周方向に環状に形成されている。カバー本体部５３と固定部５４とは、絶縁フランジ部６３をＺ方向に挟持することにより、絶縁保持体６を保持している。カバー本体部５３と固定部５４とは、例えば、絶縁フランジ部６３を挟持した状態にて、溶接にて互いに接合することにより、絶縁保持体６を保持することができる。

【0020】

カバー本体部５３の先端側には、絶縁フランジ部６３及び固定部５４に対応した凹部が形成されている。凹部は、カバー本体部５３の内側から、プラグ径方向の外側に向かって後退することにより形成されている。そして、カバー本体部５３と固定部５４とは、凹部の内側に絶縁フランジ部６３及び固定部５４を配置した状態にて、絶縁フランジ部６３を挟持固定している。

【0021】

図１、図２に示すごとく、絶縁保持体６は、絶縁フランジ部６３の先端側に、略円柱状の円柱部６１を有する。円柱部６１は、副燃焼室５１の外部に面する外表面６１１を有する。つまり、スパークプラグ１を内燃機関１０に設置した際、円柱部６１に、絶縁保持体６の外表面６１１が形成されている。絶縁保持体６の外表面６１１は、主燃焼室８に面する。

【0022】

円柱部６１は、先端側を向く先端面６１３と、外周面６１２とを有する。本形態において、先端面６１３は、プラグ中心軸Ｃに直交する平坦面状に形成されている。

【0023】

外周面６１２は、固定部５４とプラグ径方向に当接している。また、先端面６１３は、後述する浮遊電極７の第２電極部７２における基端側の面と当接している。本形態においては、外周面６１２におけるプラグカバー５よりも先端側の部分と、先端面６１３とが、外表面６１１となっている。

【0024】

また、絶縁保持体６は、絶縁フランジ部６３の基端側に、縮径部６２を有する。縮径部６２は、基端側へ向かうに従い、縮径するように形成されている。縮径部６２は、Ｚ方向に対して傾斜した傾斜面６２１を有する。傾斜面６２１は、図４に示すごとく、プラグ中心軸Ｃを含む断面において、傾斜面６２１の延長線Ｌ３が、第１放電ギャップＧ１を通過するように形成されている。また、それぞれの噴孔５２は、噴孔５２の開口方向の延長線が、傾斜面６２１を通過するように開口している。

【0025】

また、図１に示すごとく、絶縁保持体６には、挿通孔６４が形成されている。挿通孔６４は、中心軸Ｃに沿って形成されている。挿通孔６４には、浮遊電極７が挿通配置されている。

【0026】

浮遊電極７は、第１電極部７１と第２電極部７２とを備えている。第１電極部７１は、絶縁保持体６に挿通されると共に保持されている。つまり、第１電極部７１は、挿通孔６４に挿通されている。

【0027】

また、絶縁碍子３の先端側には、第１電極部７１と、プラグカバー５と、絶縁保持体６と、ハウジング２と、中心電極４とによって囲われた副燃焼室５１が形成されている。副燃焼室５１と、副燃焼室５１の基端側に形成された、絶縁碍子３及びハウジング２によって囲われた環状の空間（図示略）とは、互いにつながっている。

【0028】

第１電極部７１の基端部は、絶縁保持体６の基端部から基端側に突出している。本形態において、第１電極部７１の基端部は、副燃焼室５１に面している。第１電極部７１の基端部と、中心電極４の先端部との間に、第１放電ギャップＧ１が形成されている。

【0029】

第１電極部７１は、図１に示すごとく、その一部が拡径した電極フランジ部７１１を有する。電極フランジ部７１１は、第１電極部７１の外周において環状に形成されている。絶縁保持体６の挿通孔６４の基端側は、電極フランジ部７１１に対応するように拡径している。そして、挿通孔６４の拡径した基端側に電極フランジ部７１１が配置されている。電極フランジ部７１１の先端側の面と、絶縁保持体６とは、Ｚ方向に当接している。

【0030】

第１電極部７１の先端部は、絶縁保持体６の先端面６１３から先端側に突出している。第２電極部７２は、図１、図２に示すごとく、第１電極部７１の先端部に接合されている。前述したように、第２電極部７２は、図１に示すごとく、第２電極部７２の基端側の面が、絶縁保持体６の先端面６１３と当接するように配置されている。

【0031】

第２電極部７２は、図１、図２に示すごとく、環状の電極接続部７２３と、電極突出部７２２とを有する。電極接続部７２３には、Ｚ方向に貫通した挿通孔７２４が形成されている。そして、挿通孔７２４に、第１電極部７１の先端部が挿通固定されている。第１電極部７１の先端部と、第２電極部７２の電極接続部７２３とは、例えば、溶接によって接合することができる。また、電極接続部７２３のプラグ径方向の幅は、例えば、円柱部６１のプラグ径方向の幅の１／２以下とすることができる。

【0032】

電極突出部７２２は、図２に示すごとく、電極接続部７２３の外周の一部から、プラグ径方向に突出している。Ｚ方向から見たとき、電極突出部７２２の幅は、例えば、電極接続部７２３のプラグ径方向の幅の１／３以下とすることができる。

【0033】

電極突出部７２２は、図１、図２に示すごとく、プラグ径方向の外側に先端部７２１を有する。先端部７２１におけるプラグ径方向の外側を向く先端面７２５は、絶縁保持体６の外周面６１２に沿って配置されている。つまり、先端面７２５は、外周面６１２と略面一となっている。

【0034】

電極突出部７２２の先端部７２１と、プラグカバー５の固定部５４との間に、第２放電ギャップＧ２が形成されている。

【0035】

また、絶縁保持体６は、プラグカバー５よりも先端側に突出している。第２放電ギャップＧ２の少なくとも一部は、プラグカバー５の先端側における絶縁保持体６の外周面６１２に沿って形成されている。

【0036】

本形態においては、絶縁保持体６の円柱部６１の一部が、プラグカバー５よりも先端側に突出している。本形態においては、第２放電ギャップＧ２の全体が、外周面６１２に沿って形成されている。

【0037】

図３に示すごとく、プラグ軸方向Ｚの先端側から見たとき、直線Ｌ０と、プラグ中心軸Ｃと第２放電ギャップＧ２とを結ぶ線分Ｌ１とのなす角度α１は、直線Ｌ０の基準となる噴孔５２のある側において、１３５°以下である。
なお、直線Ｌ０の基準となる噴孔５２を、以下、基準噴孔５２１ともいう。

【0038】

本形態において、角度α１は、略９０°である。つまり、Ｚ方向から見ると、第２放電ギャップＧ２は、直線Ｌ０から、最も離れた位置に形成されている。

【0039】

次に、本形態における内燃機関１０について説明する。
本形態の内燃機関１０は、図５～図７に示すごとく、内燃機関用のスパークプラグ１を備える。スパークプラグ１は、プラグカバー５が内燃機関１０の主燃焼室８に露出する状態にて配設されている。噴孔５２は、副燃焼室５１と主燃焼室８とを連通させている。少なくとも一つの噴孔５２は、主燃焼室８に形成される気流Ａの上流側を向いている。図７に示すごとく、プラグ軸方向Ｚの先端側から見たとき、第２放電ギャップＧ２は、プラグ中心軸Ｃを通ると共に気流Ａに沿った直線Ｌ２から、離れた位置に形成されている。

【0040】

また、プラグ軸方向Ｚの先端側から見たとき、プラグ中心軸Ｃと第２放電ギャップＧ２とを結ぶ線分Ｌ１は、気流Ａの向きに対して、４５°以上の角度α２を有する。

【0041】

内燃機関１０は、図５に示すごとく、シリンダヘッド８１と、シリンダブロック８５と、シリンダ８０内を往復運動するピストン８４とを備える。ピストン８４は、シリンダ８０内に、摺動可能に配置されている。そして、シリンダヘッド８１、シリンダブロック８５、及びピストン８４に囲まれて、主燃焼室８が形成される。シリンダヘッド８１には、吸気ポート８２１及び排気ポート８３１が形成されており、それぞれ吸気バルブ８２及び排気バルブ８３が備えられている。そして、シリンダヘッド８１における吸気ポート８２１と排気ポート８３１との間には、スパークプラグ１が配されている。

【0042】

スパークプラグ１は、図５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８１に設けられた雌ネジ穴８１１に螺合することにより、内燃機関１０に取り付けられる。例えば、取付ネジ部２１のネジの切り出し方と雌ネジ穴８１１の切り出し方などを調整することにより、内燃機関１０におけるスパークプラグ１の取付姿勢を調整することができる。

【0043】

また、本形態における内燃機関１０において、吸気ポート８２１及び排気ポート８３１は、それぞれ２箇所ずつ形成されている。これに伴い、主燃焼室８には、図６に示すごとく、吸気バルブ８２及び排気バルブ８３が、それぞれ２箇所ずつ備えられている。

【0044】

２つの吸気バルブ８２と２つの排気バルブ８３とは、スパークプラグ１の周りにおいて、周状に配列されている。スパークプラグ１の周りにおいて、２つの吸気バルブ８２同士が互いに隣り合い、２つの排気バルブ８３同士が互いに隣り合っている。図５に示すごとく、吸気ポート８２１及び排気ポート８３１は、その開口方向が主燃焼室８の中心軸側に向かうように、ピストン８４の進退方向に対して傾斜している。また、主燃焼室８の基端面は、スパークプラグ１から遠ざかるにつれて先端側へ向かうように傾斜している。

【0045】

内燃機関１０は、ピストン８４の往復運動に伴って、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程が順次繰り返される。吸気行程において、２つの吸気ポート８２１からガスが主燃焼室８内に導入され、排気行程において、２つの排気ポート８３１から主燃焼室８内のガスが排出される。

【0046】

そして、主燃焼室８においては、主として、図５の矢印Ａに示すごとく、ピストン８４の摺動方向に直交する方向の軸周りの気流Ａである、タンブル流が形成される。そして、この気流Ａは、主燃焼室８内のスパークプラグ１の先端部付近においては、吸気バルブ８２側から排気バルブ８３へ向かう向きとなる。より具体的には、図６に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、２つの吸気バルブ８２の中間位置から、２つの排気バルブ８３の中間位置へ向かう気流Ａが、スパークプラグ１の先端部付近の主な気流Ａとなる。

【0047】

なお、主燃焼室８の気流Ａは、常に一定となっているわけではなく、サイクル間、或いは１サイクル中の異なるタイミングの間において、変動し得る。ただし、主な気流Ａの向き、特に、点火タイミングにおける気流Ａの向きは、概略定まっており、上述した気流Ａは、点火タイミングにおける主な気流Ａを意味する。そして、「主燃焼室８の気流Ａ」というときは、特に断らない限り、上述の、点火タイミングにおける、スパークプラグ１の先端部付近の気流を意味する。また、単に「上流側」、「下流側」というときは、特に断らない限り、上記「主燃焼室８の気流Ａ」における、上流側、下流側を意味する。

【0048】

スパークプラグ１は、図５、図６に示すごとく、主燃焼室８において、基準噴孔５２１が、プラグ中心軸Ｃよりも吸気バルブ８２に近い側となるように配されている。また、基準噴孔５２１は、吸気バルブ８２側を向いている。つまり、基準噴孔５２１は、気流Ａの上流側を向いている。

【0049】

また、基準噴孔５２１以外の噴孔５２のうち、少なくとも一つは、プラグ中心軸Ｃよりも排気バルブ８３に近い側に配置されている。また、基準噴孔５２１以外の噴孔５２のうち、少なくとも一つは、排気バルブ８３側を向いている。つまり、基準噴孔５２１以外の噴孔５２のうち、少なくとも一つは、気流Ａの下流側を向いている。

【0050】

図６に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、スパークプラグ１は、基準噴孔５２１とプラグ中心軸Ｃとを通る直線Ｌ０が気流Ａに沿うように配置されている。

【0051】

次に、本形態の作用効果につき説明する。
本形態の内燃機関用のスパークプラグ１は、プラグカバー５に複数の噴孔５２を有する。スパークプラグ１は、プラグ軸方向Ｚの先端側から見たとき、第２放電ギャップＧ２が、直線Ｌ０から離れた位置に形成されている。それゆえ、スパークプラグ１は、少なくとも一つの噴孔５２を主燃焼室８の気流Ａの上流側に向け、さらに、第２放電ギャップＧ２が、直線Ｌ２から離れるように、内燃機関１０に設置することができる。これにより、副燃焼室５１及び主燃焼室８のそれぞれに形成された放電が気流Ａ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。

【0052】

本形態の内燃機関１０において、少なくとも一つの噴孔５２は、主燃焼室８の気流Ａの上流側を向いている。また、第２放電ギャップＧ２は、直線Ｌ２から離れた位置に形成されている。それゆえ、副燃焼室５１及び主燃焼室８のそれぞれに形成された放電が気流Ａによって伸長しやすい。

【0053】

つまり、基準噴孔５２１が主燃焼室８の気流Ａの上流側を向いていることにより、気流Ａが基準噴孔５２１を通って副燃焼室５１に流入しやすい。それゆえ、副燃焼室５１に流入した気流Ａによって、第１放電ギャップＧ１に形成された放電が伸長しやすい。その結果、副燃焼室５１内の着火性を向上させることができる。

【0054】

また、仮に、Ｚ方向から見たとき、第２放電ギャップが直線Ｌ２上にある場合を想定する。第２放電ギャップが、直線Ｌ２上であって、かつ、気流の上流側に形成されている場合、放電は、気流によって絶縁保持体に対して押さえつけられやすい。それゆえ、放電は伸長しにくい。また、第２放電ギャップが、直線Ｌ２上であって、かつ、気流の下流側に形成されている場合、気流は、絶縁保持体及び第２電極部によって遮られ、第２放電ギャップ近傍にまでまわり込みにくい。それゆえ、第２放電ギャップに形成される放電は伸長しにくい。

【0055】

一方、本形態において、第２放電ギャップＧ２は、直線Ｌ２から離れた位置に形成されている。それゆえ、放電は、気流Ａによって絶縁保持体６に対して押さえつけられにくいと共に、気流Ａに当たりやすい。それゆえ、主燃焼室８の気流Ａによって、第２放電ギャップＧ２に形成された放電が伸長しやすい。その結果、主燃焼室８の着火性を向上させることができる。

【0056】

また、第２放電ギャップＧ２は、絶縁保持体６の外表面６１１に沿って形成されている。それゆえ、第２放電ギャップＧ２にて形成される放電は、外表面６１１に沿った沿面放電になりやすい。それゆえ、第２放電ギャップＧ２に形成される放電の要求電圧を低くすることができる。その結果、放電を確実に発生させることができる。

【0057】

プラグ軸方向の先端側から見たとき、直線Ｌ０と、線分Ｌ１とのなす角度α１は、基準噴孔５２１のある側において、１３５°以下である。それゆえ、基準噴孔５２１が気流Ａの上流側を向くようにスパークプラグ１を内燃機関１０に設置した際、放電は、気流Ａに一層当たりやすい。その結果、第２放電ギャップＧ２に形成された放電を確実に伸長させることができる。

【0058】

プラグ軸方向Ｚの先端側から見たとき、線分Ｌ１は、気流Ａの向きに対して、４５°以上の角度α２を有する。それゆえ、放電は、気流Ａに一層当たりやすい。

【0059】

第２放電ギャップＧ２の少なくとも一部は、絶縁保持体６の外周面６１２に沿って形成されている。それゆえ、形成された放電の両起点間の部位は、気流Ａによって外周面６１２から引き離されて伸長しやすい。それゆえ、放電と混合気との接触領域が増えやすい。その結果、着火性を向上させることができる。

【0060】

電極突出部７２２の先端面７２５は、絶縁保持体６の外周面６１２に沿うように配置されている。また、プラグカバー５の固定部５４は、外周面６１２と当接している。それゆえ、第２放電ギャップＧ２において、外周面６１２に沿った沿面放電を発生させやすい。

【0061】

絶縁保持体６の傾斜面６２１は、プラグ中心軸Ｃを含む断面において、延長線Ｌ３が、第１放電ギャップＧ１を通過するように形成されている。それゆえ、噴孔５２を通って副燃焼室５１に流入した気流Ａは、傾斜面６２１に沿って、第１放電ギャップＧ１に向かいやすい。その結果、第１放電ギャップＧ１に生じた放電が一層伸長しやすい。

【0062】

プラグカバー５には、複数の噴孔５２が形成されている。また、基準噴孔５２１以外の噴孔５２のうち、少なくとも一つは、気流Ａの下流側を向いている。それゆえ、基準噴孔５２１を通って副燃焼室５１に流入した気流Ａは、基準噴孔５２１以外の気流Ａの下流側を向いた噴孔５２を通って主燃焼室８へと流出しやすい。その結果、副燃焼室５１の掃気性を向上させることができる。

【0063】

第２電極部７２は、電極突出部７２２を有する。それゆえ、第２放電ギャップＧ２を、所望の位置に形成しやすい。

【0064】

以上のごとく、本実施形態によれば、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１及びこれを備えた内燃機関１０を提供することができる。

【0065】

（実験例１）
本例では、図８に示すように、主燃焼室８において一定方向の気流Ａが流れる内燃機関１０に、実施形態１のスパークプラグ１を設置し、スパークプラグ１の周囲を流れる気流Ａを解析した。本例においては、スパークプラグ１を、直線Ｌ０が気流Ａに沿うように内燃機関１０に設置すると共に、基準噴孔５２１が気流Ａの上流側を向くように設置した。また、一定方向に流れる気流Ａの速度は、５ｍ／ｓとした。この気流の解析は、計算流動力学（以下において、ＣＦＤという。）を用いて、算出した。すなわち、実施形態１のスパークプラグ１を取り付けた内燃機関１０において、実際の自動車用エンジンとして用いる際に生じる気流を想定して、ＣＦＤによって一般的なシミュレーション解析を行った。図８において、多数の矢印のそれぞれが、各箇所における気流Ａの向きを示す。

【0066】

図８に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、直線Ｌ２上にあると共にスパークプラグ１の外周とプラグ中心軸Ｃとを結ぶ線分のうち、気流Ａの上流側にある線分を、線分Ｌ４とする。線分Ｌ４を基準として、プラグ周方向にそれぞれ中心角α３が１３５°以下となる範囲では、直線Ｌ２から離れた位置において、気流Ａがスパークプラグ１の外周に沿って流れることを確認した。そのため、プラグ中心軸Ｃよりも気流Ａの下流側であっても、中心角α３がこの範囲内であれば、第２放電ギャップＧ２に発生した放電は、気流Ａによって伸長しやすいと考えられる。言い換えると、線分Ｌ１が、気流Ａの向きに対して４５°以上の角度を有する場合に、第２放電ギャップＧ２に発生した放電は、直線Ｌ２から離れた位置において、気流Ａによって伸長しやすいと考えられる。

【0067】

（実施形態２）
本形態は、図９に示すごとく、実施形態１に対し、電極突出部７２２の幅を大きくした形態である。

【0068】

本形態において、電極突出部７２２の幅は、図９に示すごとく、電極接続部７２３のプラグ径方向の最大幅と、略同じ大きさとなっている。
その他は、実施形態１と同様である。なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の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、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

【0069】

本形態において、電極突出部７２２の幅は、電極接続部７２３のプラグ径方向の最大幅と、略同じ大きさとなっている。それゆえ、電極突出部７２２の摩耗により、第２放電ギャップＧ２が拡大することを抑えることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

【0070】

（実施形態３）
本形態は、図１０に示すごとく、２つの電極突出部７２２を有する形態である。

【0071】

第２電極部７２は、図１０に示すごとく、２つの電極突出部７２２を有する。そして、各電極突出部７２２は、プラグカバー５との間に、それぞれ第２放電ギャップＧ２又は第３放電ギャップＧ３を形成している。Ｚ方向から見たとき、各電極突出部７２２は、電極接続部７２３を挟んで、それぞれ他方の電極突出部７２２とは反対側に形成されている。
その他は、実施形態１と同様である。

【0072】

本形態において、第２電極部７２は、２つの電極突出部７２２を有している。それゆえ、電極突出部７２２の摩耗により、放電ギャップが拡大することを抑えることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

【0073】

なお、本形態においては、電極突出部７２２を２つ有する例を示した。ただし、電極突出部７２２を３つ以上有する構成を採用することもできる。この場合にも、同様の作用効果が得られる。

【0074】

（実施形態４）
本形態は、図１１に示すごとく、実施形態３に対し、電極突出部７２２の幅を大きくした形態である。

【0075】

本形態において、第２電極部７２は、図１１に示すごとく、２つの電極突出部７２２を有する。また、それぞれの電極突出部７２２の幅は、電極接続部７２３のプラグ径方向の最大幅と、略同じ大きさとなっている。
その他は、実施形態３と同様である。

【0076】

本形態において、第２電極部７２は、２つの電極突出部７２２を有している。また、それぞれの電極突出部７２２の幅は、電極接続部７２３のプラグ径方向の最大幅と、略同じ大きさとなっている。それゆえ、電極突出部７２２の摩耗により、放電ギャップが拡大することを一層抑えることができる。
その他、実施形態３と同様の作用効果を有する。

【0077】

（実施形態５）
本形態は、図１２に示すごとく、電極突出部７２２の幅が、プラグ径方向の外側へ向かうに従って、小さくなる形態である。言い換えると、電極突出部７２２の幅は、プラグ中心軸Ｃに近づくに従って、大きくなっている。
その他は、実施形態１と同様である。

【0078】

本形態において、電極突出部７２２の幅は、プラグ径方向の外側へ向かうに従って小さくなっている。それゆえ、第２放電ギャップＧ２を、所望の位置に形成しやすい。

【0079】

また、電極突出部７２２の幅は、プラグ中心軸Ｃに近づくに従って、大きくなっている。それゆえ、電極突出部７２２の摩耗により、第２放電ギャップＧ２が拡大することを抑えることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

【0080】

（実施形態６）
本形態は、図１３、図１４に示すごとく、第２放電ギャップＧ２が、絶縁保持体６の外周面６１２と先端面６１３とにわたって形成されている形態である。

【0081】

本形態において、電極突出部７２２は、先端部７２１の先端面７２５が、図１３、図１４に示すごとく、絶縁保持体６の外周面６１２よりも、プラグ径方向の内側に位置している。電極突出部７２２の先端部７２１は、図１４に示すごとく、Ｚ方向から見ると、先端面６１３と重なっている。また、絶縁保持体６は、図１３に示すごとく、外周面６１２と先端面６１３とをつなぐ部分が、曲面となっている。
その他は、実施形態１と同様である。

【0082】

本形態においては、第２放電ギャップＧ２が、外周面６１２と先端面６１３とにわたって形成されている。それゆえ、第２放電ギャップＧ２に形成される放電の長さを長くすることができる。それゆえ、第２放電ギャップＧ２に形成された放電は、気流Ａによって引き伸ばされやすい。その結果、着火性を向上させることができる。

【0083】

絶縁保持体６は、外周面６１２と先端面６１３とをつなぐ部分が、曲面となっている。それゆえ、第２放電ギャップＧ２において、外周面６１２と先端面６１３とにわたって放電を形成しやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

【0084】

（実施形態７）
本形態は、図１５、図１６に示すごとく、第２放電ギャップＧ２が、先端面６１３に沿って設けられた形態である。

【0085】

本形態において、電極突出部７２２は、図１５、図１６に示すごとく、先端部７２１の先端面７２５が、絶縁保持体６の外周面６１２よりも、プラグ径方向の内側に位置している。電極突出部７２２の先端部７２１は、図１６に示すごとく、Ｚ方向から見ると、先端面６１３と重なっている。

【0086】

また、プラグカバー５の固定部５４は、図１５に示すごとく、先端側の面が、絶縁保持体６の先端面６１３と略面一となっている。つまり、電極突出部７２２と固定部５４との間に形成された第２放電ギャップＧ２は、先端面６１３に沿って設けられている。
その他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。

【0087】

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】

【0088】

１…スパークプラグ、２…ハウジング、３…絶縁碍子、４…中心電極、５…プラグカバー、５１…副燃焼室、５２…噴孔、６…絶縁保持体、６１１…外表面、７…浮遊電極、Ｇ１…第１放電ギャップ、Ｇ２…第２放電ギャップ、Ｃ…プラグ中心軸、Ｌ０…噴孔とプラグ中心軸とを通る直線、Ｚ…プラグ軸方向

【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】