特許 7567507 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】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】内燃機関

(51)【国際特許分類】

   F02P 13/00 20060101AFI20241008BHJP

   H01T 13/54 20060101ALI20241008BHJP

   F02B 19/12 20060101ALI20241008BHJP

【ＦＩ】

F02P13/00 301J

H01T13/54

F02B19/12 D

F02P13/00 302A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021012369

(22)【出願日】2021-01-28

(65)【公開番号】P2022115671

(43)【公開日】2022-08-09

【審査請求日】2023-11-08

(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】杉浦 明光

【審査官】家喜 健太

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１０３１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１３３４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０２７３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３０７８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５１－０５５８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００４７７１２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国実用新案第２０７２１８００４（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｐ １３／００

Ｈ０１Ｔ １３／００

Ｆ０２Ｂ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主燃焼室（１０）と、
該主燃焼室に設けられた吸気弁（１２）及び排気弁（１３）と、
先端部が上記主燃焼室に面するように配置されたスパークプラグ（１１）と、を有する内燃機関（１）であって、
上記スパークプラグは、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、
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（６）と、
上記放電ギャップが配される副燃焼室（５０）を覆うよう上記ハウジングの先端部に設けられたプラグカバー（５）と、を有し、
上記接地電極は、上記ハウジング又は上記プラグカバーに固定された固定端部（６２）から上記副燃焼室内に突出していると共に、プラグ軸方向（Ｚ）から見たとき、上記中心電極の先端部よりも上記吸気弁側の位置から、上記中心電極の先端部に向かって突出しており、
上記放電ギャップは、上記中心電極の先端部と上記接地電極の基端面（６１）とが、互いに対向することにより形成されており、
上記プラグカバーには、上記副燃焼室と上記主燃焼室とを連通させる噴孔（５１）が形成されており、
上記噴孔のうち少なくとも一つは、プラグ軸方向から見たとき、外側開口部（５１１）が上記吸気弁側を向くように形成された吸気側噴孔（５１０）であり、
該吸気側噴孔は、先端側へ向かうほどプラグ径方向の外側へ向かうように、プラグ軸方向に対して傾斜して開口しており、
上記接地電極の先端は、上記吸気側噴孔よりも基端側に位置しており、
上記接地電極の基端面は、上記接地電極の突出端部（６３）に近づくに従って先端側に向かうように傾斜した傾斜面（６１１）を有し、
上記傾斜面は、上記接地電極の突出側から見たとき、先端側に向かって凹んだ凹面を有する、内燃機関。

【請求項2】

上記接地電極は、上記吸気側噴孔の中心軸の延長線（５１Ｌ）よりも、基端側に配置されている、請求項１に記載の内燃機関。

【請求項3】

プラグ軸方向から見たとき、上記吸気側噴孔の少なくとも一部と上記接地電極とは、互いに重なっている、請求項１又は２に記載の内燃機関。

【請求項4】

上記接地電極は、上記ハウジングに固定された上記固定端部から上記副燃焼室内に突出しており、上記放電ギャップは、上記ハウジングの先端よりも先端側に形成されており、プラグ軸方向から見たとき、上記吸気側噴孔と上記接地電極とは、互いに重ならないように設けられている、請求項１又は２に記載の内燃機関。

【請求項5】

上記プラグカバーには、上記吸気側噴孔と、該吸気側噴孔以外の上記噴孔とが形成されており、上記吸気側噴孔は、他の上記噴孔よりも開口面積が大きい、請求項１～４のいずれか一項に記載の内燃機関。

【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、先端に副燃焼室を備えた内燃機関用のスパークプラグが知られている。当該スパークプラグにおいて、副燃焼室を覆うプラグカバーには、噴孔が形成されている。これにより、噴孔を介して副燃焼室から主燃焼室に火炎を噴出させ、主燃焼室の混合気を燃焼させようとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－１８４４３５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、特許文献１に記載の内燃機関用のスパークプラグは、副燃焼室内における混合気への着火、すなわち、初期火炎の形成自体については、考慮されていない。つまり、副燃焼室内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。

【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、主燃焼室（１０）と、
該主燃焼室に設けられた吸気弁（１２）及び排気弁（１３）と、
先端部が上記主燃焼室に面するように配置されたスパークプラグ（１１）と、を有する内燃機関（１）であって、
上記スパークプラグは、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、
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（６）と、
上記放電ギャップが配される副燃焼室（５０）を覆うよう上記ハウジングの先端部に設けられたプラグカバー（５）と、を有し、
上記接地電極は、上記ハウジング又は上記プラグカバーに固定された固定端部（６２）から上記副燃焼室内に突出していると共に、プラグ軸方向（Ｚ）から見たとき、上記中心電極の先端部よりも上記吸気弁側の位置から、上記中心電極の先端部に向かって突出しており、
上記放電ギャップは、上記中心電極の先端部と上記接地電極の基端面（６１）とが、互いに対向することにより形成されており、
上記プラグカバーには、上記副燃焼室と上記主燃焼室とを連通させる噴孔（５１）が形成されており、
上記噴孔のうち少なくとも一つは、プラグ軸方向から見たとき、外側開口部（５１１）が上記吸気弁側を向くように形成された吸気側噴孔（５１０）であり、
該吸気側噴孔は、先端側へ向かうほどプラグ径方向の外側へ向かうように、プラグ軸方向に対して傾斜して開口しており、
上記接地電極の先端は、上記吸気側噴孔よりも基端側に位置しており、
上記接地電極の基端面は、上記接地電極の突出端部（６３）に近づくに従って先端側に向かうように傾斜した傾斜面（６１１）を有し、
上記傾斜面は、上記接地電極の突出側から見たとき、先端側に向かって凹んだ凹面を有する、内燃機関にある。

【発明の効果】

【0007】

上記内燃機関において、スパークプラグは吸気側噴孔を有する。また、接地電極は、プラグ軸方向から見たとき、中心電極の先端部よりも吸気弁側の位置から、中心電極の先端部に向かって突出している。これにより、吸気側噴孔を介して副燃焼室に導入された気流が、接地電極の基端面に案内されることにより放電ギャップに向かいやすい。それゆえ、放電ギャップに形成された放電が伸長しやすい。その結果、着火性を向上させることができる。

【0008】

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】

【0009】

【図1】実施形態１における、内燃機関の断面図。

【図2】実施形態１における、内燃機関を先端側から見た図。

【図3】実施形態１における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に沿った断面図であって、図４のIII－III線矢視断面相当図。

【図4】図３のIV－IV線矢視断面相当図。

【図5】実施形態１における、スパークプラグを先端側から見た図であって、図３のV矢視図。

【図6】実施形態１における、吸気側噴孔を開口方向に延長した延長領域と接地電極との関係を説明する、断面説明図。

【図7】実施形態１における、主燃焼室に形成された気流の向きを説明する、内燃機関を先端側から見た説明図。

【図8】実施形態１における、圧縮行程時の、放電が伸長する前のスパークプラグの先端部付近の断面図。

【図9】実施形態１における、圧縮行程時の、放電が伸長したときのスパークプラグの先端部付近の断面図。

【図10】実施形態２における、スパークプラグの先端部の、プラグ軸方向に直交する断面図。

【図11】実験例１における、接地電極の固定位置とＣＯＶとの関係を示すグラフ。

【図12】実施形態３における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に沿った断面図。

【図13】実施形態４における、スパークプラグの先端部付近の、プラグ軸方向に沿った断面図。

【図14】実施形態５における、スパークプラグの先端部の、プラグ軸方向に直交する断面図であって、図１５のXIV－XIV線矢視断面相当図。

【図15】図１４のXV－XV線矢視断面相当図。

【図16】実施形態６における、接地電極を、接地電極の突出側から見た平面図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（実施形態１）
内燃機関に係る実施形態について、図１～図９を参照して説明する。
本形態の内燃機関１は、図１、図２に示すごとく、主燃焼室１０と、主燃焼室１０に設けられた吸気弁１２及び排気弁１３と、スパークプラグ１１と、を有する。スパークプラグ１１は、先端部が主燃焼室１０に面するように配置されている。

【0011】

スパークプラグ１１は、図３、図４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、接地電極６と、プラグカバー５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。接地電極６は、中心電極４との間に放電ギャップＧを形成する。プラグカバー５は、放電ギャップＧが配される副燃焼室５０を覆うようハウジング２の先端部に設けられている。

【0012】

接地電極６は、ハウジング２又はプラグカバー５に固定された固定端部６２から副燃焼室５０内に突出している。接地電極６は、図２、図４、図５に示すごとく、プラグ軸方向Ｚから見たとき、中心電極４の先端部よりも吸気弁１２側の位置から、中心電極４の先端部に向かって突出している。放電ギャップＧは、図３、図４に示すごとく、中心電極４の先端部と接地電極６の基端面６１とが、互いに対向することにより形成されている。

【0013】

プラグカバー５には、副燃焼室５０と主燃焼室１０とを連通させる噴孔５１が形成されている。噴孔５１のうち少なくとも一つは、吸気側噴孔５１０である。吸気側噴孔５１０は、図２、図５に示すごとく、プラグ軸方向Ｚから見たとき、外側開口部５１１が吸気弁１２側を向くように形成されている。

【0014】

吸気側噴孔５１０は、図３に示すごとく、先端側へ向かうほどプラグ径方向の外側へ向かうように、プラグ軸方向Ｚに対して傾斜して開口している。接地電極６の先端は、吸気側噴孔５１０よりも基端側に位置している。

【0015】

図１、図３に示すごとく、スパークプラグ１１は、ハウジング２の外周面に形成した取付ネジ部２１を、シリンダヘッド１６のプラグホール１６１の雌ネジ部に螺合して、内燃機関１に取り付けられる。

【0016】

スパークプラグ１１は、図１、図２に示すごとく、シリンダヘッド１６における、吸気ポート１２１と排気ポート１３１とに囲まれた位置に配設されている。図２に示すごとく、吸気ポート１２１および排気ポート１３１は、一つの主燃焼室１０に対して、２個ずつ配設されている。そして、各吸気ポート１２１に吸気弁１２が開閉可能に取り付けられ、各排気ポート１３１に排気弁１３が開閉可能に取り付けられている。

【0017】

２つの吸気ポート１２１と２つの排気ポート１３１とは、スパークプラグ１１の周りにおいて、周状に配列されている。スパークプラグ１１の周りにおいて、２つの吸気ポート１２１同士が互いに隣り合い、２つの排気ポート１３１同士が互いに隣り合っている。図１に示すごとく、吸気ポート１２１及び排気ポート１３１は、その開口方向が主燃焼室１０の中心軸側に向かうように、ピストン１５の進退方向に対して傾斜している。また、主燃焼室１０の基端面は、スパークプラグ１１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。

【0018】

また、スパークプラグ１１の軸方向Ｚの一端が、内燃機関１の主燃焼室１０に配置される。スパークプラグ１１の軸方向Ｚにおいて、主燃焼室１０に露出する側を先端側、その反対側を基端側というものとする。また、スパークプラグ１１の軸方向Ｚを、適宜、プラグ軸方向Ｚ、或いは単に、Ｚ方向ともいう。また、図２に示すごとく、内燃機関１をＺ方向から見たときの吸気弁１２と排気弁１３との並び方向であって、Ｚ方向と直交する方向を、適宜、Ｙ方向という。なお、プラグ中心軸Ｃは、スパークプラグ１１の中心軸Ｃを意味するものとする。また、プラグ中心軸Ｃは、本形態において、主燃焼室１０の中心軸及び中心電極４の中心軸でもある。また、プラグ径方向とは、スパークプラグ１１の中心軸Ｃに直交する平面上において、スパークプラグ１１の中心軸Ｃを中心とする円の半径方向を意味する。

【0019】

内燃機関１は、図１に示すごとく、シリンダ１４内を往復運動するピストン１５を備える。内燃機関１は、ピストン１５の往復運動に伴って、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を順次繰り返す。吸気行程において、２つの吸気ポート１２１からガスが主燃焼室１０内に導入され、排気行程において、２つの排気ポート１３１から主燃焼室１０内のガスが排出される。

【0020】

そして、主燃焼室１０内においては、主として、図１の矢印Ａ１に示すごとく、ピストン１５の摺動方向に直交する方向の軸周りの気流である、タンブル流が形成される。そして、この気流は、主燃焼室１０内のスパークプラグ１１の先端部付近においては、吸気弁１２側から排気弁１３へ向かう向きとなる。より具体的には、図７に示すごとく、プラグ軸方向Ｚから見たとき、２つの吸気ポート１２１の中間位置から、２つの排気ポート１３１の中間位置へ向かう方向に沿った気流が、スパークプラグ１１の先端部付近の主な気流となる。

【0021】

なお、主燃焼室１０内の気流は、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、主な気流の向き、特に、点火タイミングにおける気流は、概略定まっており、上述した気流は、点火タイミングにおける主な気流を意味する。そして、「主燃焼室１０の気流」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１１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１０の気流」における、上流側、下流側を意味する。

【0022】

次に、スパークプラグ１１の詳細構成について、説明する。
本形態において、スパークプラグ１１のプラグカバー５は、ハウジング２の先端部に溶接等によって接合されている。図３に示すごとく、スパークプラグ１１が内燃機関１に取り付けられた状態において、プラグカバー５は、副燃焼室５０を主燃焼室１０と区画している。また、副燃焼室５０は、後述するポケット部５０１を含む。

【0023】

本形態において、プラグカバー５には、図４、図５に示すごとく、４つの噴孔５１が形成されている。内燃機関１の圧縮行程等においては、それぞれの噴孔５１を通じて主燃焼室１０から副燃焼室５０へ、気流が導入される。

【0024】

図４、図５に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、噴孔５１は、プラグ周方向に等間隔で形成されている。本形態において、それぞれの噴孔５１は、略円柱形状に形成されている。なお、プラグ周方向とは、スパークプラグ１１の中心軸Ｃに直交する平面上において当該中心軸Ｃを中心とする円周方向をいうものとする。

【0025】

本形態においては、４つの噴孔５１のうち、１つの噴孔５１が吸気側噴孔５１０となっている。図１、図２に示すごとく、Ｙ方向において、吸気側噴孔５１０は、他の噴孔５１よりも吸気弁１２側に形成されている。

【0026】

図３～図５に示すごとく、本形態において、噴孔５１の中心軸の延長線５１Ｌは、実質的にプラグ中心軸Ｃを通過する。吸気側噴孔５１０は、図４、図５に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌが、接地電極６の突出方向に沿うように、形成されている。また、吸気側噴孔５１０は、Ｚ方向から見たとき、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１ＬがＹ方向に沿うように、形成されている。

【0027】

吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌは、図３、図４に示すごとく、放電ギャップＧよりも主燃焼室１０の気流の下流側において、副燃焼室５０の内壁面５０２と交差している。つまり、Ｙ方向における、放電ギャップＧよりも排気弁側に位置する内壁面５０２と、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌとが互いに交差している。図３に示すごとく、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌと内壁面５０２とが交差する角度α１は、当該延長線５１Ｌの基端側において、鈍角となっている。

【0028】

また、図４、図５に示すごとく、プラグ軸方向Ｚから見たとき、吸気側噴孔５１０の少なくとも一部と接地電極６とは、互いに重なっている。本形態においては、プラグ軸方向Ｚから見たとき、吸気側噴孔５１０の全体と接地電極６とが、互いに重なっている。

【0029】

また、接地電極６は、図３に示すごとく、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌよりも、基端側に配置されている。つまり、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌは、接地電極６を通過しない。また、本形態において、接地電極６は、図６に示すごとく、吸気側噴孔５１０を開口方向に延長した延長領域５１Ｅよりも、基端側に配置されている。

【0030】

接地電極６は、図３、図４に示すごとく、ハウジング２に固定された固定端部６２から、副燃焼室５０内に突出している。接地電極６の固定端部６２は、図２、図４、図５に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、中心電極４の先端部よりも吸気弁１２側に位置している。

【0031】

また、本形態において、接地電極６は、プラグ径方向に沿うように固定されている。接地電極６は、接地電極６の突出方向がＹ方向に沿うように、固定されている。接地電極６は、Ｚ方向から見たとき、固定端部６２から排気弁１３側に向かって、突出している。

【0032】

本形態において、接地電極６は、略四角柱形状をなしている。つまり、接地電極６は、４つの平坦な側面を備えており、図３、図４に示すごとく、そのうちの一つが基端面６１となっている。つまり、基端面６１の全体が平坦な面となっている。

【0033】

また、図３に示すごとく、中心電極４の先端面４２は、接地電極６の基端面６１に沿って形成されている。中心電極４の先端部には、他の部分よりも外径が小さい小径部４１が形成されている。先端面４２は、小径部４１に形成されている。

【0034】

本形態において、放電ギャップＧは、ハウジング２の先端部の内側に形成されている。放電ギャップＧは、小径部４１の先端面４２と接地電極６の基端面６１とが、Ｚ方向に互いに対向することにより形成されている。なお、Ｚ方向において互いに対向する中心電極４の先端面４２と接地電極６の基端面６１とのそれぞれに、チップを接合することもできる（図示略）。つまり、中心電極４の先端面４２に接合されたチップと接地電極６の基端面６１に接合されたチップとの間に、放電ギャップＧを形成することもできる。チップは、例えば、イリジウムや白金等の貴金属、又はこれらを主成分とする合金とすることができる。

【0035】

放電ギャップＧは、例えば、中心電極４の小径部４１をＺ方向に投影した領域であって、小径部４１の先端面４２と接地電極６の基端面６１との間の領域である。また、本形態において、プラグ中心軸Ｃは、放電ギャップＧを通過する。

【0036】

また、絶縁碍子３は、先端側へ向かうほど縮径するテーパ状先端部３１を有する。絶縁碍子３は、その外周面の一部においてハウジング２の内周面の一部に係止されている。この係止部よりも先端側の絶縁碍子３の部分が、テーパ状先端部３１となっている。このテーパ状先端部３１の外周面とハウジング２の内周面との間に、環状のポケット部５０１が形成されている。

【0037】

次に、本形態の作用効果を説明する。
上記内燃機関１において、スパークプラグ１１は吸気側噴孔５１０を有する。また、接地電極６は、プラグ軸方向Ｚから見たとき、中心電極４の先端部よりも吸気弁１２側の位置から、中心電極４の先端部に向かって突出している。これにより、吸気側噴孔５１０を介して副燃焼室５０に導入された気流が、接地電極６の基端面６１に案内されることにより放電ギャップＧに向かいやすい。それゆえ、放電ギャップＧに形成された放電が伸長しやすい。その結果、着火性を向上させることができる。

【0038】

本形態において、吸気側噴孔５１０の外側開口部５１１は、Ｚ方向から見たとき、吸気弁１２側を向いている。つまり、吸気側噴孔５１０の外側開口部５１１は、主燃焼室１０の気流の上流側を向いている。そのため、圧縮行程等において、吸気側噴孔５１０を介して副燃焼室５０に導入された気流は、他の噴孔５１を介して副燃焼室５０に導入された気流よりも、強くなりやすい。また、吸気側噴孔５１０は、先端側へ向かうほど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。それゆえ、図８、図９に示すごとく、吸気側噴孔５１０を介して副燃焼室５０に導入された気流Ａ２は、下流側の副燃焼室５０の内壁面５０２に向かうと共に、副燃焼室５０の基端側に向かいやすい。そして、基端側に向かった気流Ａ２は、ポケット部５０１に流入すると共に、ポケット部５０１において向きを変え、上流側において先端側へ向かいやすい。つまり、副燃焼室５０において、Ｚ方向に直交する方向の軸周りの気流（すなわち、タンブル流）が形成されやすい。そして、先端側へ向かう気流Ａ２は、Ｚ方向から見たときの中心電極４の先端部よりも吸気弁側、すなわち中心電極４の先端部よりも上流側に位置する接地電極６の基端面６１に案内されることにより、放電ギャップＧへと向かいやすい。それゆえ、図８に示すごとく、放電ギャップＧに生じた放電Ｓは、図９に示すごとく、気流Ａ２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。

【0039】

また、放電ギャップＧに形成された放電Ｓは、図９に示すごとく、接地電極６の基端面６１に案内された気流Ａ２により、接地電極６の突出端部６３よりも下流側に伸長しやすい。それゆえ、放電Ｓによって形成された初期火炎の接地電極６による冷却損失を抑えることができる。

【0040】

また、放電によって生じた初期火炎は、基端側に向かう気流によって、副燃焼室５０の、より基端側に運ばれやすい。これによって、噴孔５１から充分離れた位置から火炎が広がり、充分に内圧が高い状態で、火炎ジェットが噴孔５１から主燃焼室１０に噴出することが期待できる。その結果、内燃機関の高負荷時のノック抑制、低負荷時もしくは中負荷時におけるＥＧＲ率（すなわち、排気再循環率）の向上が期待でき、内燃機関１の出力向上、燃費向上が期待できる。

【0041】

接地電極６は、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌよりも、基端側に配置されている。それゆえ、吸気側噴孔５１０を介して副燃焼室５０に導入された気流は、接地電極６によって阻害されにくい。それゆえ、副燃焼室５０において、タンブル流を効果的に形成することができる。その結果、放電ギャップＧに生じた放電を一層伸長させることができる。

【0042】

接地電極６は、吸気側噴孔５１０を開口方向に延長した延長領域５１Ｅよりも、基端側に配置されている。それゆえ、吸気側噴孔５１０を介して副燃焼室５０に導入された気流は、接地電極６によって一層阻害されにくい。その結果、副燃焼室５０において、タンブル流を一層効果的に形成することができる。

【0043】

プラグ軸方向Ｚから見たとき、吸気側噴孔５１０の少なくとも一部と接地電極６とは、互いに重なっている。それゆえ、副燃焼室５０に形成されたタンブル流は、接地電極６の基端面６１に確実に向かいやすい。それゆえ、副燃焼室５０内のタンブル流は、接地電極６の基端面６１によって、放電ギャップＧ側に確実に案内されやすい。それゆえ、放電ギャップＧを通過する気流が強化されやすい。その結果、放電ギャップＧに生じた放電が一層伸長しやすい。

【0044】

また、プラグ軸方向Ｚから見たとき、吸気側噴孔５１０の全体と接地電極６とが、互いに重なっている。それゆえ、副燃焼室５０に形成されたタンブル流は、接地電極６の基端面６１に一層確実に向かいやすい。その結果、副燃焼室５０内のタンブル流は、基端面６１によって、放電ギャップＧ側に一層確実に案内されやすい。

【0045】

また、吸気側噴孔５１０は、プラグ軸方向から見たとき、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌが、接地電極６の突出方向に沿うように、形成されている。それゆえ、副燃焼室５０に形成されたタンブル流は、接地電極６の基端面６１に確実に向かいやすい。その結果、タンブル流は、基端面６１によって、放電ギャップＧ側に確実に案内されやすい。

【0046】

また、接地電極６の基端面６１は、平坦な面となっている。それゆえ、副燃焼室５０に形成されたタンブル流は、基端面６１によって一層案内されやすい。その結果、放電ギャップＧを通過する気流が一層強化されやすい。

【0047】

また、中心電極４の先端面４２は、接地電極６の基端面６１に沿って形成されている。それゆえ、中心電極４の先端面４２と接地電極６の基端面６１とを略平行にすることができる。これにより、中心電極４側の放電の起点位置を分散させやすい。そのため、中心電極４が局部的に摩耗することを抑制し、放電ギャップＧの距離が拡大することを抑制することができる。その結果、スパークプラグ１１の寿命を延ばすことができる。

【0048】

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１を提供することができる。

【0049】

（実施形態２）
本形態は、図１０に示すごとく、実施形態１に対して、接地電極６の固定位置を変更した形態である。

【0050】

図１０に示すごとく、接地電極６は、Ｚ方向から見たとき、接地電極６の突出方向が、Ｙ方向に対して傾斜するように、固定されている。つまり、Ｚ方向から見たとき、接地電極６の中心軸の延長線６Ｌは、Ｙ方向に対して傾斜している。

【0051】

図１０に示すごとく、プラグ中心軸Ｃを通ると共にＹ方向に延びる直線を、直線ＹＬとする。本形態においては、Ｚ方向から見たとき、直線ＹＬと接地電極６の中心軸の延長線６Ｌとのなす角度α２は、４５°となっている。角度α２は、例えば、４５°以下とすることができる。

【0052】

また、本形態において、プラグカバー５には、吸気側噴孔５１０が、２つ形成されている。それぞれの吸気側噴孔５１０は、Ｚ方向から見たとき、吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌが、Ｙ方向に対して傾斜している。本形態において、それぞれの吸気側噴孔５１０は、Ｚ方向から見たとき、直線ＹＬと吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌとのなす角度が４５°となるように、形成されている。

【0053】

また、Ｚ方向から見たとき、２つの吸気側噴孔５１０のうち１つの吸気側噴孔５１０と、接地電極６とが、互いに重なっている。
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。
本形態においても、実施形態１と同様の作用効果を有する。

【0054】

（実験例１）
本例では、図１１に示すように、基本構造を実施形態２と同様とする内燃機関につき、接地電極の固定位置と燃焼変動率（以下において、ＣＯＶという。）との関係を解析した。具体的には、ＣＯＶの平均値が５％以下となる接地電極の角度α２（図１０参照）を求めた。試験条件は、４気筒の内燃機関を用い、回転数を１２００ｒ／ｍ、吸入空気量を４．７ｇ／ｓ、点火時期をＢＴＤＣ（圧縮上死点前の略）３０°ＣＡ（クランク角の略）とした。また、図１１中の丸印の記号は、実際の測定値を示し、図１１中の線は、各条件におけるＣＯＶの平均値を直線で結んだものである。

【0055】

図１１に示すグラフの角度α２は、上記の実施形態２にて述べたように、Ｚ方向から見たときの、直線ＹＬ（図１０参照）と接地電極の中心軸の延長線６Ｌ（図１０参照）とのなす角度を示す。そして、角度α２が４５°とは、接地電極６が、図１０に示す位置に固定されていることを示す。また、角度α２が０°とは、Ｚ方向から見たとき、直線ＹＬと延長線６Ｌとが一致すると共に、接地電極６の固定端部６２が、中心電極４の先端部よりも吸気弁側にある接地電極６の配置を意味する。また、角度α２が－４５°とは、図１０において接地電極６と重なっていない方の吸気側噴孔５１０と、接地電極６とが、Ｚ方向から見たとき、互いに重なると共に、直線ＹＬと延長線６Ｌとのなす角度が４５°となった接地電極６の配置を示す。

【0056】

図１１に示すように、角度α２が０°のとき、ＣＯＶが最も低くなる結果となった。また、角度α２が－４５°～４５°のとき、ＣＯＶの平均値が５％以下となった。また、角度α２が４５°を超えたとき、ＣＯＶの値が５％を超える結果となった。また、角度α２の値が０°から離れるに従って、ＣＯＶの値が大きくなる結果となった。これらの結果より、角度α２が－４５°～４５°の範囲のとき、この範囲以外の角度α２と比較し、主燃焼室の混合気の燃焼が安定しやすいと考えられる。具体的には、角度α２が当該範囲のとき、副燃焼室に形成されたタンブル流は、接地電極の基端面によって放電ギャップ側に案内されやすいと考えられる。これにより、副燃焼室及び主燃焼室での着火性が向上したため、ＣＯＶの平均値が５％以下になったと考えられる。一方、角度α２が４５°よりも大きくなると、角度α２が－４５°～４５°のときと比較し、副燃焼室のタンブル流は、接地電極の基端面によって放電ギャップ側に案内されにくくなると考えられる。その結果、ＣＯＶの値が５％を超えたと考えられる。なお、角度α２が－４５°よりも小さい場合も、角度α２が－４５°～４５°の範囲のときと比較し、タンブル流は、接地電極の基端面によって放電ギャップ側に案内されにくくなると推測される。

【0057】

（実施形態３）
本形態は、図１２に示すごとく、吸気側噴孔５１０の開口面積を大きくした形態である。
すなわち、プラグカバー５には、吸気側噴孔５１０と、吸気側噴孔５１０以外の噴孔５１とが形成されている。吸気側噴孔５１０は、他の噴孔５１よりも開口面積が大きい。

【0058】

図１２に示すごとく、吸気側噴孔５１０の内径Ｄ１は、他の噴孔５１の内径Ｄ２よりも大きい。吸気側噴孔５１０の内径Ｄ１は、例えば、他の噴孔５１の内径Ｄ２の１．２倍～１．４倍とすることができる。また、吸気側噴孔５１０の開口面積は、例えば、他の噴孔５１の開口面積の１．５倍～２．０倍とすることができる。
その他は、実施形態１と同様である。

【0059】

吸気側噴孔５１０は、他の噴孔５１よりも開口面積が大きい。それゆえ、吸気側噴孔５１０を介して副燃焼室５０に導入された気流を強くすることができる。それゆえ、副燃焼室５０内のタンブル流を一層強くすることができる。それゆえ、放電ギャップＧに向かう気流を一層強くすることができる。その結果、放電ギャップＧに生じた放電を一層伸長させることができる。

【0060】

Ｚ方向から見たとき、吸気側噴孔５１０の外側開口部５１１は、吸気弁側を向いている（図示略）。これにより、他の噴孔５１よりも開口面積が大きい吸気側噴孔５１０を介して、Ｚ方向から見て主燃焼室１０の吸気弁側へ大きい火炎を噴出させることができる。それゆえ、Ｚ方向から見て主燃焼室１０における吸気弁側の混合気の着火性を向上させることができる。それゆえ、主燃焼室１０全体の混合気をバランスよく燃焼させることができる。その結果、ノッキング等の原因となる燃焼異常の抑制を図ることができる。

【0061】

つまり、Ｚ方向から見たとき、主燃焼室１０における、高温のガスを排出する排気ポートが設けられた排気弁側と比較し、比較的低温のガスを主燃焼室１０へ導入する吸気ポートが設けられた吸気弁側は、低温となりやすい。それゆえ、主燃焼室１０において、Ｚ方向から見たとき、排気弁側の混合気に対し、吸気弁側の混合気の燃焼が遅れることによって、主燃焼室１０における混合気の燃焼のバランスが悪くなるおそれがある。しかし、本形態においては、上記のごとく、Ｚ方向から見たとき、副燃焼室５０から主燃焼室１０の吸気弁側へ大きい火炎を噴出させることができる。そのため、主燃焼室１０全体の混合気をバランスよく燃焼させることができ、未燃燃料の局所的な残留も抑えることができる。その結果、ノッキング等の原因となる燃焼異常の抑制を図ることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

【0062】

（実施形態４）
本形態は、図１３に示すごとく、実施形態１に対し、接地電極６の形状を変更した形態である。

【0063】

本形態において、接地電極６は、図１３に示すごとく、全体として、略Ｌ字形状をなしている。具体的には、接地電極６における固定端部６２よりも先端側の部分が内側に向かって屈曲している。これにより、接地電極６における突出端部６３の近傍の部分が、中心電極４とＺ方向に対向し、放電ギャップＧを形成している。
その他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。

【0064】

（実施形態５）
本形態は、図１４、図１５に示すごとく、実施形態１に対し、放電ギャップＧの形成位置等を変更した形態である。

【0065】

接地電極６は、ハウジング２に固定された固定端部６２から副燃焼室５０内に突出している。図１５に示すごとく、放電ギャップＧは、ハウジング２の先端よりも先端側に形成されている。図１４に示すごとく、プラグ軸方向Ｚから見たとき、吸気側噴孔５１０と接地電極６とは、互いに重ならないように設けられている。

【0066】

本形態において、スパークプラグ１１は、接地電極６をハウジング２に固定した後に、プラグカバー５をハウジング２に固定することによって、製造することができる。

【0067】

また、接地電極６の基端面６１は、傾斜面６１１を有する。図１５に示すごとく、傾斜面６１１は、接地電極６の突出端部６３に近づくに従って先端側に向かうように傾斜している。本形態においては、接地電極６の基端面６１の全体が、傾斜面６１１となっている。

【0068】

本形態において、プラグカバー５には、図１４に示すごとく、２つの吸気側噴孔５１０が形成されている。本形態においては、Ｚ方向から見たとき、Ｙ方向に対する、それぞれの吸気側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌの傾斜角度は、４５°となっている。

【0069】

本形態において、接地電極６の固定端部６２は、Ｚ方向から見たとき、２つの吸気側噴孔５１０のそれぞれの中心軸の延長線５１Ｌ同士によって、プラグ周方向に挟まれている。
その他は、実施形態１と同様である。

【0070】

放電ギャップＧは、ハウジング２の先端よりも先端側に形成されている。それゆえ、ハウジング２にプラグカバー５を固定する前において、ハウジング２に固定された接地電極６と中心電極４との間に形成された放電ギャップＧを確認しやすい。それゆえ、放電ギャップＧの調整を容易に行うことができる。その結果、スパークプラグ１１を容易に製造することができる。

【0071】

プラグ軸方向Ｚから見たとき、吸気側噴孔５１０と接地電極６とは、互いに重ならないように設けられている。それゆえ、吸気側噴孔５１０を介して副燃焼室５０に導入された気流は、接地電極６によって阻害されにくい。それゆえ、副燃焼室５０において、タンブル流を効果的に形成することができる。その結果、放電ギャップＧに生じた放電を一層伸長させることができる。

【0072】

接地電極６の基端面６１は、傾斜面６１１を有する。それゆえ、基端面６１によって、気流を放電ギャップＧ側に一層案内しやすい。それゆえ、放電ギャップＧに形成された放電が一層伸長しやすい。その結果、着火性を一層向上させることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

【0073】

（実施形態６）
本形態は、図１６に示すごとく、接地電極６の基端面６１が、先端側に向かって凹んだ凹面を有する形態である。

【0074】

接地電極６の基端面６１は、図１６に示すごとく、接地電極６の突出側から見たとき、先端側に向かって凹んだ凹面を有する。本形態においては、基端面６１の全体が凹面となっている。
その他は、実施形態５と同様である。

【0075】

本形態においては、凹面状の接地電極６の基端面６１が、気流を接地電極６の長手方向に沿ってガイドしやすくなる。それゆえ、一層、気流を放電ギャップＧへ導きやすくすることができる。
その他、実施形態５と同様の作用効果を有する。

【0076】

上記実施形態１～６において、プラグカバー５には、４つの噴孔５１が形成されている。ただし、噴孔は、プラグカバーに５つ以上形成することができる。また、プラグカバーに形成された噴孔の数は、３つ以下とすることもできる。

【0077】

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】

【0078】

１…内燃機関、１０…主燃焼室、１１…スパークプラグ、１２…吸気弁、１３…排気弁、２…ハウジング、３…絶縁碍子、４…中心電極、５…プラグカバー、５０…副燃焼室、５１…噴孔、５１０…吸気側噴孔、５１１…外側開口部、６…接地電極、６１…基端面、６２…固定端部、Ｇ…放電ギャップ、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】