(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】2024-11-11
(45)【発行日】2024-11-19
(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 20060101AFI20241112BHJP
H01T 13/20 20060101ALI20241112BHJP
H01T 13/32 20060101ALI20241112BHJP
【ＦＩ】
H01T13/54
H01T13/20 B
H01T13/32
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2021098193
(22)【出願日】2021-06-11
(65)【公開番号】P2022091097
(43)【公開日】2022-06-20
【審査請求日】2024-02-08
(31)【優先権主張番号】P 2020203372
(32)【優先日】2020-12-08
(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】杉浦 明光
【審査官】内田 勝久
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－００４５６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５７－０２９０８７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開平０２－０６７０３０（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開昭５７－１７３５２４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｔ ７／００ － ２３／００
Ｆ０２Ｂ １／００ － ２３／１０
Ｆ０２Ｐ １／００ － ３／１２
Ｆ０２Ｐ ７／００ － １７／１２
(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おり、
上記放電ギャップは、上記先端突出部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、上記副燃焼室と外部とを連通させる複数の噴孔（５１）が形成されており、
上記噴孔の中心軸の延長線（５１Ｌ）は、上記放電ギャップを通過しないと共に、プラグ軸方向（Ｚ）から見て、プラグ径方向に対して傾斜しており、
上記複数の噴孔のうちの一部の上記噴孔は、上記接地電極の突出端部（６３）の突出側に形成された突出側噴孔（５１０）であり、
上記突出端部の少なくとも一部は、プラグ中心軸（Ｃ）までの距離（Ｄ１）よりも上記突出側噴孔までの距離（Ｄ２）が近い位置に配置されている、内燃機関用のスパークプラグ（１）。
【請求項2】
上記接地電極の基端面は、上記接地電極の長手方向における、少なくとも上記放電ギャップを形成する部位から上記突出端部にわたって、上記突出端部に近づくに従って先端側に向かうようにプラグ軸方向に対して傾斜した接地傾斜面（６１１）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】
上記突出側噴孔の外側開口部（５１１）の基端と上記先端突出部の先端部とを最短距離でつなぐ直線（Ｌ１）を含むと共にプラグ軸方向に沿った断面において、上記突出端部は、上記直線（Ｌ１）よりも先端側に配置されている、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】
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いる、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。
【請求項5】
上記副燃焼室は、上記絶縁碍子の外周面と上記ハウジングの内周面との間に、環状の空間であるポケット部（５０１）を有し、上記絶縁碍子の外周面は、上記ポケット部に対向する部位に、先端側へ向かうほど縮径する碍子傾斜面（３１）を有し、上記ハウジングの内周面は、上記ポケット部に対向する部位に、基端側へ向かうほど縮径するハウジング傾斜面（２１）を有する、請求項１～４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】
プラグ軸方向から見たとき、上記突出側噴孔の中心軸の延長線と上記接地電極の基端面とは、互いに重なっている、請求項１～５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】
上記突出側噴孔は、他の上記噴孔よりも開口面積が大きい、請求項１～６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8】
上記突出側噴孔は、他の上記噴孔よりも開口面積が大きく、プラグ軸方向から見たとき、上記突出側噴孔の中心軸の延長線は、上記接地電極と重ならないように上記接地電極の突出方向に沿っており、かつ、上記突出側噴孔の中心（５１０Ｃ）は、上記接地電極を突出方向に延長した延長領域（６Ｅ）の外側に配置されている、請求項１～５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9】
請求項７又は８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、主燃焼室（１１）と、
該主燃焼室に設けられた吸気弁（７２）及び排気弁（７３）と、
上記プラグカバーの外表面（５２）が上記主燃焼室に面するように配置された上記スパークプラグと、を有し、
上記スパークプラグは、プラグ軸方向から見たとき、少なくとも一つの上記突出側噴孔の外側開口部（５１１）が上記吸気弁側を向くように、配置されている、内燃機関。
【請求項10】
請求項７又は８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、主燃焼室（１１）と、
上記プラグカバーの外表面（５２）が上記主燃焼室に面するように配置された上記スパークプラグと、
上記主燃焼室に直接燃料を噴射するインジェクタ（７１）と、を有し、
上記スパークプラグは、上記内燃機関の圧縮行程において該インジェクタから噴射された上記燃料を含む噴射流（Ｆ）が、上記突出側噴孔の外側開口部（５１１）に向かうように、配置されている、内燃機関。
【請求項11】
上記主燃焼室に設けられた吸気弁（７２）及び排気弁（７３）を有し、上記スパークプラグは、プラグ軸方向から見たとき、少なくとも一つの上記突出側噴孔の上記外側開口部が上記吸気弁側を向くように、配置されている、請求項１０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、先端に副燃焼室を備えた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、副燃焼室を覆うカバー部には、複数の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２０２０－００９７４７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】
本発明の第１の態様は、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おり、
上記放電ギャップは、上記先端突出部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、上記副燃焼室と外部とを連通させる複数の噴孔（５１）が形成されており、
上記噴孔の中心軸の延長線（５１Ｌ）は、上記放電ギャップを通過しないと共に、プラグ軸方向（Ｚ）から見て、プラグ径方向に対して傾斜しており、
上記複数の噴孔のうちの一部の上記噴孔は、上記接地電極の突出端部（６３）の突出側に形成された突出側噴孔（５１０）であり、
上記突出端部の少なくとも一部は、プラグ中心軸（Ｃ）までの距離（Ｄ１）よりも上記突出側噴孔までの距離（Ｄ２）が近い位置に配置されている、内燃機関用のスパークプラグ（１）にある。
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おり、
上記放電ギャップは、上記先端突出部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、上記副燃焼室と外部とを連通させる複数の噴孔（５１）が形成されており、
上記噴孔の中心軸の延長線（５１Ｌ）は、上記放電ギャップを通過しないと共に、プラグ軸方向（Ｚ）から見て、プラグ径方向に対して傾斜しており、
上記複数の噴孔のうちの一部の上記噴孔は、上記接地電極の突出端部（６３）の突出側に形成された突出側噴孔（５１０）であり、
上記突出端部の少なくとも一部は、プラグ中心軸（Ｃ）までの距離（Ｄ１）よりも上記突出側噴孔までの距離（Ｄ２）が近い位置に配置されている、内燃機関用のスパークプラグ（１）にある。
【0007】
本発明の第２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、
主燃焼室（１１）と、
該主燃焼室に設けられた吸気弁（７２）及び排気弁（７３）と、
上記プラグカバーの外表面（５２）が上記主燃焼室に面するように配置された上記スパークプラグと、を有し、
上記スパークプラグは、プラグ軸方向から見たとき、少なくとも一つの上記突出側噴孔の外側開口部（５１１）が上記吸気弁側を向くように、配置されており、
上記突出側噴孔は、他の上記噴孔よりも開口面積が大きい、内燃機関にある。
主燃焼室（１１）と、
該主燃焼室に設けられた吸気弁（７２）及び排気弁（７３）と、
上記プラグカバーの外表面（５２）が上記主燃焼室に面するように配置された上記スパークプラグと、を有し、
上記スパークプラグは、プラグ軸方向から見たとき、少なくとも一つの上記突出側噴孔の外側開口部（５１１）が上記吸気弁側を向くように、配置されており、
上記突出側噴孔は、他の上記噴孔よりも開口面積が大きい、内燃機関にある。
【0008】
本発明の第３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、
主燃焼室（１１）と、
上記プラグカバーの外表面（５２）が上記主燃焼室に面するように配置された上記スパークプラグと、
上記主燃焼室に直接燃料を噴射するインジェクタ（７１）と、を有し、
上記スパークプラグは、上記内燃機関の圧縮行程において該インジェクタから噴射された上記燃料を含む噴射流（Ｆ）が、上記突出側噴孔の外側開口部（５１１）に向かうように、配置されており、
上記突出側噴孔は、他の上記噴孔よりも開口面積が大きい、内燃機関にある。
主燃焼室（１１）と、
上記プラグカバーの外表面（５２）が上記主燃焼室に面するように配置された上記スパークプラグと、
上記主燃焼室に直接燃料を噴射するインジェクタ（７１）と、を有し、
上記スパークプラグは、上記内燃機関の圧縮行程において該インジェクタから噴射された上記燃料を含む噴射流（Ｆ）が、上記突出側噴孔の外側開口部（５１１）に向かうように、配置されており、
上記突出側噴孔は、他の上記噴孔よりも開口面積が大きい、内燃機関にある。
【発明の効果】
【0009】
上記第１の態様にかかる内燃機関用のスパークプラグにおいて、噴孔の中心軸の延長線は、放電ギャップを通過しないと共に、プラグ軸方向から見て、プラグ径方向に対して傾斜している。これにより、噴孔を介して副燃焼室に導入される気流によって、副燃焼室内にスワール流を形成することができる。そして、副燃焼室内に形成されたスワール流によって、放電ギャップに形成された放電を伸長させることができる。その結果、着火性を向上させることができる。
【0010】
また、突出端部の少なくとも一部は、プラグ中心軸までの距離よりも突出側噴孔までの距離が近い位置に配置されている。それゆえ、突出側噴孔を介して副燃焼室から流出する気流は、接地電極の基端面に案内されて、放電ギャップを通過しやすい。それゆえ、放電ギャップに形成された放電が突出側噴孔に向かって伸長しやすい。その結果、着火性を向上させることができる。
【0011】
上記第２の態様にかかる内燃機関において、上記スパークプラグは、他の噴孔よりも開口面積が大きい突出側噴孔を有する。そして、当該スパークプラグは、プラグ軸方向から見たとき、少なくとも一つの突出側噴孔の外側開口部が吸気弁側を向くように、配置されている。これにより、プラグ軸方向から見たとき、突出側噴孔を介して、副燃焼室から主燃焼室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、プラグ軸方向から見て主燃焼室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。
【0012】
上記第３の態様にかかる内燃機関において、上記スパークプラグは、インジェクタから噴射された噴射流が、他の噴孔よりも開口面積が大きい突出側噴孔の外側開口部に向かうように、配置されている。これにより、燃料密度の高い混合気が、突出側噴孔から副燃焼室内へ導入されやすくなる。その結果、燃料密度の高い混合気が、放電ギャップに到達しやすくなり、着火性を向上させることができる。
【0013】
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。
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】
【0014】
【図3】実施形態１における、突出端部からプラグ中心軸までの距離と、突出端部から突出側噴孔までの距離とを示す、説明図。
【図4】実施形態１における、突出端部の位置を説明する、プラグ軸方向に沿った断面説明図。
【図5】実施形態１における、突出側噴孔の延長領域と接地電極の基端面との位置関係を説明する、断面説明図。
【図6】実施形態１における、接地電極の延長領域と突出側噴孔との位置関係を説明する、断面説明図。
【図7】実施形態１における、内燃機関の断面説明図。
【図8】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図。
【図9】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の断面図。
【図10】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の断面図。
【図11】実施形態１における、膨張行程時の、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12】実施形態１における、膨張行程時の、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13】実施形態１における、膨張行程時の、放電が主燃焼室まで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14】実施形態２における、内燃機関の断面説明図。
【図15】実施形態２における、スパークプラグに対する噴射流の向きを説明する、断面説明図。
【図16】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17】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18】実施形態４における、ポケット部の気流の模式図。
【図19】実施形態５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20】実施形態６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21】実施形態７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23】実施形態７における、接地電極を、接地電極の突出方向から見た図。
【図24】実施形態８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25】実施形態９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26】実施形態９における、接地電極の延長領域と突出側噴孔の中心との位置関係を説明する、断面説明図。
【図28】実施形態９における、膨張行程時の、放電が伸長したときの断面図。
【図29】実施形態９における、膨張行程時の、放電が突出側噴孔まで伸長したときの断面図。
【図30】実施形態９における、膨張行程時の、放電が主燃焼室まで伸長したときの断面図。
【発明を実施するための形態】
【0015】
（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１３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、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。
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１３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、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。
【0016】
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。放電ギャップＧは、先端突出部４１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。
【0017】
プラグカバー５には、副燃焼室５０と外部とを連通させる複数の噴孔５１が形成されている。図２に示すごとく、噴孔５１の中心軸の延長線５１Ｌは、放電ギャップＧを通過しないと共に、プラグ軸方向Ｚから見て、プラグ径方向に対して傾斜している。複数の噴孔５１のうちの一部の噴孔５１は、接地電極６の突出端部６３の突出側に形成された突出側噴孔５１０である。図３に示すごとく、突出端部６３の少なくとも一部は、プラグ中心軸Ｃまでの距離Ｄ１よりも突出側噴孔５１０までの距離Ｄ２が近い位置に配置されている。本形態においては、突出端部６３の全体が、プラグ中心軸Ｃまでの距離Ｄ１よりも突出側噴孔５１０までの距離Ｄ２が近い位置に配置されている。
【0018】
本形態のスパークプラグ１は、例えば、自動車、コージェネレーション等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。図７に示すごとく、ハウジング２の外周面に形成した取付ネジ部２２を、シリンダヘッド７６のプラグホール７６１の雌ネジ部に螺合して、スパークプラグ１が内燃機関１０に取り付けられる。そして、スパークプラグ１の軸方向Ｚの一端を、内燃機関１０の主燃焼室１１に配置する。スパークプラグ１の軸方向Ｚにおいて、主燃焼室１１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１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。なお、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は、本形態において、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１の中心軸Ｃに直交する平面上において、スパークプラグ１の中心軸Ｃを中心とする円の半径方向を意味する。
【0019】
図１に示すごとく、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。スパークプラグ１が内燃機関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を主燃焼室と区画している。
【0020】
副燃焼室５０は、中心電極４の先端突出部４１の周辺における、ハウジング２の先端部の内周側の空間を含む。また、副燃焼室５０は、後述するポケット部５０１をも含む。
【0021】
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３０を有する。絶縁碍子３は、ハウジング２の内側に配置されるとともに、ハウジング２によってＺ方向に支持されている。すなわち、ハウジング２の内周面に設けられた係止部２３に、絶縁碍子３の外周面に設けられた被係止部３２が、Ｚ方向の先端側から係止されている。この被係止部３２よりも先端側の絶縁碍子３の部分が、テーパ状先端部３０となっている。
【0022】
副燃焼室５０は、絶縁碍子３の外周面とハウジング２の内周面との間に、環状の空間であるポケット部５０１を有する。つまり、ポケット部５０１は、プラグ径方向における、テーパ状先端部３０とハウジング２との間に形成された空間である。
【0023】
また、本形態において、プラグカバー５は、副燃焼室５０の外周側の一部を覆う周壁部５３と、副燃焼室５０の先端側を覆う底壁部５４と、周壁部５３と底壁部５４とをつなぐ角部５５とを有する。噴孔５１は、角部５５に形成されている。内燃機関に設置されたスパークプラグ１において、プラグカバー５に形成された噴孔５１は、副燃焼室５０と主燃焼室とを連通させている。
【0024】
内燃機関の圧縮行程等においては、噴孔５１を通じて主燃焼室から副燃焼室５０へ、気流が導入される。ここで、噴孔５１を通じて副燃焼室５０に導入される気流によって、副燃焼室５０にスワール流（図９、図１０の破線矢印Ａｓｄ及びＡｓｕ参照）が生じるように、噴孔５１が形成されている。具体的には、図２に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、噴孔５１とプラグ中心軸Ｃとを通過するプラグ径方向に延びる仮想直線ＶＬに対して、噴孔の中心軸の延長線５１Ｌは鋭角の角度をもって傾斜している。複数の噴孔５１は、各噴孔５１における仮想直線ＶＬに対する噴孔の中心軸の延長線５１Ｌの傾斜方向が、プラグ周方向における同じ側となっている。なお、プラグ周方向は、プラグ中心軸Ｃを中心とする円周に沿った方向である。
【0025】
このような噴孔５１の形成態様により、図９、図１０に示すごとく、噴孔５１を介して副燃焼室５０に導入された気流によって、副燃焼室５０にスワール流が形成される。本形態の場合、スワール流は、プラグ中心軸Ｃの周りに、図９、図１０における反時計回りの螺旋状に生じる。
【0026】
また、内燃機関の膨張行程においては、それぞれの噴孔５１を介して、副燃焼室５０から主燃焼室へとガスが流出することにより、圧縮行程において形成されるスワール流とは逆回りのスワール流が形成される。
【0027】
本形態において、プラグカバー５に形成された噴孔５１は、図１、図２に示すごとく、略円柱形状をなしている。噴孔５１は、図２に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、プラグ周方向に等間隔で形成されている。また、噴孔５１は、図１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、Ｚ方向に対して傾斜して開口している。
【0028】
図２に示すごとく、本形態において、プラグカバー５には、４つの噴孔５１が形成されており、そのうちの一つが突出側噴孔５１０となっている。
【0029】
図２に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、接地電極６の突出方向において、突出側噴孔５１０の少なくとも一部と放電ギャップＧとは、接地電極６の突出端部６３を挟んで、互いに反対側に位置している。
【0030】
また、Ｚ方向から見たとき、接地電極６の突出方向において、突出側噴孔５１０の少なくとも一部と接地電極６の固定端部６２とは、突出端部６３を挟んで、互いに反対側に位置している。
【0031】
また、突出端部６３から突出側噴孔５１０までの距離は、突出端部６３から突出側噴孔５１０以外の噴孔５１までの距離よりも短い。
【0032】
本形態においては、図６に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、接地電極６を突出方向に延長した延長領域６Ｅと、突出側噴孔５１０の一部とが、互いに重なっている。また、延長領域６Ｅは、突出側噴孔５１０の少なくとも一部を通過する。なお、突出側噴孔５１０は、Ｚ方向から見たとき、延長領域６Ｅと突出側噴孔５１０の全体とが互いに重なるように、形成することもできる。
【0033】
本形態においては、図５に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、突出側噴孔５１０を開口方向に延長した延長領域５１０Ｅと接地電極６の基端面６１とが、互いに重なっている。また、Ｚ方向から見たとき、延長領域５１０Ｅと突出端部６３とは、互いに重なっている。
【0034】
また、図２に示すごとく、プラグ軸方向Ｚから見たとき、突出側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌと接地電極６の基端面６１とは、互いに重なっている。また、Ｚ方向から見たとき、突出側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌと接地電極６の突出端部６３とは、互いに重なっている。
【0035】
【0036】
突出側噴孔５１０の内径は、例えば、突出側噴孔５１０以外の噴孔５１の内径の１．２倍～１．４倍とすることができる。また、突出側噴孔５１０の開口面積は、例えば、突出側噴孔５１０以外の噴孔５１の開口面積の１．４倍～２．０倍とすることができる。
【0037】
図４に示すごとく、突出側噴孔５１０の外側開口部５１１の基端と先端突出部４１の先端部とを最短距離でつなぐ直線を、直線Ｌ１とする。直線Ｌ１を含むと共にプラグ軸方向Ｚに沿った断面において、突出端部６３は、直線Ｌ１よりも先端側に配置されている。
【0038】
突出側噴孔５１０の外側開口部５１１の中心と、先端突出部４１の先端部とを最短距離でつなぐ直線を、直線Ｌ２とする。図４に示すごとく、直線Ｌ２を含むと共にプラグ軸方向Ｚに沿った断面において、突出端部６３は、直線Ｌ２よりも先端側に配置されている。
【0039】
突出側噴孔５１０の内側開口部５１２の先端と、先端突出部４１の先端部とを最短距離でつなぐ直線を、直線Ｌ３とする。図４に示すごとく、直線Ｌ３を含むと共にプラグ軸方向Ｚに沿った断面において、突出端部６３は、直線Ｌ３よりも先端側に配置されている。
【0040】
また、本形態において、接地電極６の基端面６１は、図１に示すごとく、接地電極６の長手方向における、少なくとも放電ギャップＧを形成する部位から突出端部６３にわたって、接地傾斜面６１１を有する。接地傾斜面６１１は、突出端部６３に近づくに従って先端側に向かうようにプラグ軸方向Ｚに対して傾斜している。本形態においては、接地電極６の基端面６１の全体が、接地傾斜面６１１となっている。
【0041】
本形態において、接地電極６は、接地電極６の長手方向に直交する断面（図示略）が扁平な長方形状をなしている。また、接地電極６は、接地電極６の長手方向における放電ギャップＧを形成する部位から突出端部６３にわたって、接地電極６の長手方向に直交する方向の厚みが、突出端部６３に近づくに従って小さくなっている。そして、接地電極６の先細り形状となった部分の接地傾斜面６１１は、接地電極６の他の部分の接地傾斜面６１１よりも、Ｚ方向に直交する面に対する傾斜角度が大きくなっている。
【0042】
また、本形態において、接地電極６の固定端部６２は、ハウジング２に固定されている。そして、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、本形態のスパークプラグ１を製造することができる。
【0043】
また、本形態において、放電ギャップＧは、先端突出部４１と接地電極６とが、プラグ軸方向Ｚに互いに対向することにより形成されている。
【0044】
具体的には、中心電極４の先端面４１１と接地電極６の基端面６１とが互いにＺ方向に対向することにより、放電ギャップＧが形成されている。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４１１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４１１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。
【0045】
次に、上記スパークプラグ１を備えた内燃機関１０を、図７、図８に示す。
内燃機関１０は、主燃焼室１１と、主燃焼室１１に設けられた吸気弁７２及び排気弁７３と、スパークプラグ１とを有する。スパークプラグ１は、プラグカバー５の外表面５２が主燃焼室１１に面するように配置されている。スパークプラグ１は、図８に示すごとく、プラグ軸方向Ｚから見たとき、少なくとも一つの突出側噴孔５１０の外側開口部５１１が吸気弁７２側を向くように、配置されている。
内燃機関１０は、主燃焼室１１と、主燃焼室１１に設けられた吸気弁７２及び排気弁７３と、スパークプラグ１とを有する。スパークプラグ１は、プラグカバー５の外表面５２が主燃焼室１１に面するように配置されている。スパークプラグ１は、図８に示すごとく、プラグ軸方向Ｚから見たとき、少なくとも一つの突出側噴孔５１０の外側開口部５１１が吸気弁７２側を向くように、配置されている。
【0046】
また、本形態の内燃機関１０は、図７に示すごとく、シリンダヘッド７６と、シリンダブロック７５と、シリンダ７０内を往復運動するピストン７４とを備える。そして、シリンダヘッド７６、シリンダブロック７５、及びピストン７４に囲まれて、主燃焼室１１が形成される。シリンダヘッド７６には、吸気ポート７２１及び排気ポート７３１が形成されており、それぞれ吸気弁７２又は排気弁７３が備えられている。そして、シリンダヘッド７６における吸気ポート７２１と排気ポート７３１との間に、スパークプラグ１が取り付けられる。詳細には、スパークプラグ１は、図８に示すごとく、シリンダヘッド７６における、２つの吸気ポート７２１と２つの排気ポート７３１とに囲まれた位置に配設されている。
【0047】
吸気ポート７２１及び排気ポート７３１は、図７に示すごとく、その開口方向が主燃焼室１１の中心軸側に向かうように、ピストン７４の進退方向に対して傾斜している。また、主燃焼室１１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。
【0048】
また、内燃機関１０においては、ピストン７４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。内燃機関１０の吸気行程において、２つの吸気ポート７２１からガスが主燃焼室１１内に導入され、排気行程において、２つの排気ポート７３１から主燃焼室１１内のガスが排出される。吸気行程における気流の導入のされ方等に起因して、主燃焼室１１に所定の気流が形成され、圧縮行程においても、その気流は残る。
【0049】
そして、主燃焼室１１内においては、主として、図７の矢印Ａ１に示すごとく、ピストン７４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Ａ１は、図７、図８に示すごとく、主燃焼室１１内のスパークプラグ１の先端部付近において、吸気弁７２側から排気弁７３側へ向かう向きとなる。より具体的には、図８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７２１の中間位置から、２つの排気ポート７３１の中間位置へ向かう方向に沿った気流Ａ１が、スパークプラグ１の先端部付近の主な気流となる。
【0050】
なお、主燃焼室１１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の向きは、概略定まっており、上述した気流Ａ１は、点火タイミングにおける主な気流を意味する。
【0051】
次に、本形態の作用効果を説明する。
上記内燃機関用のスパークプラグ１において、噴孔の中心軸の延長線５１Ｌは、放電ギャップＧを通過しないと共に、プラグ軸方向Ｚから見て、プラグ径方向に対して傾斜している。これにより、噴孔５１を介して副燃焼室５０に導入される気流によって、副燃焼室５０内にスワール流を形成することができる。そして、副燃焼室５０内に形成されたスワール流によって、放電ギャップＧに形成された放電を伸長させることができる。その結果、着火性を向上させることができる。
上記内燃機関用のスパークプラグ１において、噴孔の中心軸の延長線５１Ｌは、放電ギャップＧを通過しないと共に、プラグ軸方向Ｚから見て、プラグ径方向に対して傾斜している。これにより、噴孔５１を介して副燃焼室５０に導入される気流によって、副燃焼室５０内にスワール流を形成することができる。そして、副燃焼室５０内に形成されたスワール流によって、放電ギャップＧに形成された放電を伸長させることができる。その結果、着火性を向上させることができる。
【0052】
また、突出端部６３の少なくとも一部は、プラグ中心軸Ｃまでの距離Ｄ１よりも突出側噴孔５１０までの距離Ｄ２が近い位置に配置されている。それゆえ、突出側噴孔５１０を介して副燃焼室５０から流出する気流は、接地電極６の基端面６１に案内されて、放電ギャップＧを通過しやすい。それゆえ、図１１、図１２に示すごとく、放電ギャップＧに形成された放電が突出側噴孔５１０に向かって伸長しやすい。その結果、着火性を向上させることができる。
【0053】
すなわち、圧縮行程等においては、図９、図１０に示すごとく、上昇スワール流Ａｓｕと下降スワール流Ａｓｄとが形成される。上昇スワール流Ａｓｕは、主として副燃焼室５０の内周壁付近を、プラグ周方向に回転しながら基端側へ向かう。下降スワール流Ａｓｄは、主としてプラグ中心軸Ｃに近い位置において、プラグ周方向に回転しながら先端側へ向かう。そして、下降スワール流Ａｓｄは、放電ギャップＧの外周側にも形成される。これにより、放電ギャップＧ及びその周辺のガスは、下降スワール流Ａｓｄに引き込まれやすい。それゆえ、図９、図１０に示すごとく、放電ギャップＧ及びその周辺において、下降スワール流Ａｓｄに向かう気流Ａ２１が形成されやすい。それゆえ、図９に示すごとく、放電ギャップＧに形成された放電Ｓは、図１０に示すごとく、気流Ａ２１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。
【0054】
さらに、着火した初期火炎は、上昇スワール流Ａｓｕによって副燃焼室５０における基端側へ運ばれる。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、燃費向上、エミッション低減が期待できる。
【0055】
また、膨張行程においては、ピストンが先端側に移動することにより、主燃焼室が副燃焼室５０に対して陰圧となる。これにより、噴孔５１を介して、副燃焼室５０から主燃焼室へとガスが導出される。そして、図１１、図１２に示すごとく、突出側噴孔５１０を介したガスの導出に伴って副燃焼室５０に形成された気流Ａ２２は、接地電極６の基端面６１に案内されて放電ギャップＧを通過し、突出側噴孔５１０へ向かうこととなる。それゆえ、図１１に示すごとく、膨張行程において、放電ギャップＧに生じた放電Ｓは、図１２に示すように、気流Ａ２２によって突出側噴孔５１０に向かって伸長し易く、副燃焼室５０内での着火性を向上することができる。また、着火位置を突出側噴孔５１０に近付けやすいため、例えば、副燃焼室５０の温度が低い運転条件などでは、冷損も抑制され、主燃焼室への火炎ジェットを強化することができる。さらに、放電ギャップＧにて生じた放電Ｓ或いは放電プラズマ、又は初期火炎が、突出側噴孔５１０から噴出しやすいため、主燃焼室での着火性を向上させることができる。
【0056】
また、図１１に示すごとく、膨張行程において、放電ギャップＧに生じた放電Ｓの接地電極６側の起点ＳＰは、図１２に示すごとく、気流Ａ２２により、突出側噴孔５１０に向って移動しやすい。それゆえ、放電Ｓは、突出側噴孔５１０に向かって伸長しやすい。その結果、着火性を向上させることができる。また、場合によっては、図１３に示すごとく、放電Ｓの起点ＳＰは、接地電極６の突出端部６３から突出側噴孔５１０の内面に移ることもある。そうすると、更に放電Ｓは伸長されると共に、放電Ｓの一部が突出側噴孔５１０から主燃焼室側へ飛び出すことも期待できる。これによって、更に内燃機関の着火性を向上させることができる。
【0057】
接地電極６の基端面６１は、接地電極６の長手方向における、少なくとも放電ギャップＧを形成する部位から突出端部６３にわたって、接地傾斜面６１１を有する。それゆえ、膨張行程において、突出側噴孔５１０を介して副燃焼室５０から導出される気流は、接地傾斜面６１１を有する基端面６１によって一層案内されやすい。それゆえ、放電ギャップＧに形成された放電は、突出側噴孔５１０に向かって一層伸長しやすい。その結果、着火性を一層向上させることができる。
【0058】
直線Ｌ１（図４参照）を含むと共にプラグ軸方向Ｚに沿った断面において、突出端部６３は、直線Ｌ１よりも先端側に配置されている。それゆえ、膨張行程において、放電ギャップＧに生じた放電は、突出端部６３によって短絡されることなく、突出側噴孔５１０及び主燃焼室に向かって確実に伸長しやすい。その結果、着火性を確実に向上させることができる。
【0059】
つまり、仮に、突出端部６３が直線Ｌ１よりも基端側にある場合を想定する。この場合、突出側噴孔５１０に向かって伸長する放電は、突出端部６３よりも突出側噴孔５１０側に伸長しようとしたときに、突出端部６３によって短絡されやすい。一方、本形態において、突出端部６３は、上記の位置に配置されている。それゆえ、図１１に示すごとく、膨張行程において、放電ギャップＧに生じた放電Ｓは、図１２、図１３に示すように、突出端部６３よりも突出側噴孔５１０側に伸長したとしても、突出端部６３によって短絡されにくい。その結果、着火性を向上させることができる。
【0060】
また、突出端部６３が上記の位置に配置されていることにより、放電Ｓの接地電極６側の起点ＳＰは、図１３に示すように、突出側噴孔５１０の内面に移りやすい。さらに、起点ＳＰは、突出側噴孔５１０の外側開口部５１１に向かって移動しやすい。それゆえ、放電Ｓを主燃焼室側に一層伸長させやすい。その結果、主燃焼室の着火性を一層向上させることができる。
【0061】
また、直線Ｌ２（図４参照）を含むと共にプラグ軸方向Ｚに沿った断面において、突出端部６３は、直線Ｌ２よりも先端側に配置されている。それゆえ、放電ギャップＧに生じた放電は、突出端部６３によって短絡されることなく、突出側噴孔５１０及び主燃焼室に向かって一層確実に伸長しやすい。
【0062】
また、直線Ｌ３（図４参照）を含むと共にプラグ軸方向Ｚに沿った断面において、突出端部６３は、直線Ｌ３よりも先端側に配置されている。それゆえ、放電ギャップＧに生じた放電は、突出端部６３によって短絡されることなく、突出側噴孔５１０及び主燃焼室に向かって一層確実に伸長しやすい。
【0063】
プラグ軸方向Ｚから見たとき、突出側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌと接地電極６の基端面６１とは、互いに重なっている。それゆえ、突出側噴孔５１０を介して副燃焼室５０から導出される気流は、接地電極６の基端面６１によって確実に案内されやすい。それゆえ、放電ギャップＧに形成された放電は、突出側噴孔５１０に向かって確実に伸長しやすい。
【0064】
突出側噴孔５１０は、他の噴孔５１よりも開口面積が大きい。それゆえ、膨張行程において、突出側噴孔５１０を介して副燃焼室５０から導出される気流が強くなりやすい。それゆえ、接地電極６の基端面６１によって案内される気流が強くなりやすい。それゆえ、放電ギャップＧに生じた放電が、突出側噴孔５１０に向かって一層伸長しやすい。その結果、着火性を一層向上させることができる。
【0065】
また、噴孔５１の中心軸の延長線５１Ｌは、放電ギャップＧを通過しない。それゆえ、噴孔５１を介して副燃焼室５０に導入された気流は、放電ギャップＧに直接流入しにくい。その結果、気流による放電の吹き消え、短絡を抑制することができる。
【0066】
上記内燃機関１０において、上記スパークプラグ１は、他の噴孔５１よりも開口面積が大きい突出側噴孔５１０を有する。そして、当該スパークプラグ１は、プラグ軸方向Ｚから見たとき、少なくとも一つの突出側噴孔５１０の外側開口部５１１が吸気弁７２側を向くように、配置されている。これにより、プラグ軸方向Ｚから見たとき、突出側噴孔５１０を介して、副燃焼室５０から主燃焼室１１の吸気弁７２側へ大きい火炎を噴出させることができる。それゆえ、プラグ軸方向Ｚから見て主燃焼室１１における吸気弁７２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１１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。
【0067】
つまり、Ｚ方向から見たとき、主燃焼室１１における、高温のガスを排出する排気ポート７３１が設けられた排気弁７３側と比較し、比較的低温のガスを主燃焼室１１へ導入する吸気ポート７２１が設けられた吸気弁７２側は、低温となりやすい。それゆえ、Ｚ方向から見たとき、主燃焼室１１における、排気弁７３側の混合気に対し、吸気弁７２側の混合気の燃焼が遅れることによって、主燃焼室１１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１１の吸気弁７２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１１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。
【0068】
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。
【0069】
（実施形態２）
本形態は、図１４、図１５に示すごとく、インジェクタ７１から噴射された噴射流Ｆが、突出側噴孔５１０の外側開口部５１１に向かうように、スパークプラグ１が配置された内燃機関１０の形態である。
本形態は、図１４、図１５に示すごとく、インジェクタ７１から噴射された噴射流Ｆが、突出側噴孔５１０の外側開口部５１１に向かうように、スパークプラグ１が配置された内燃機関１０の形態である。
【0070】
本形態の内燃機関１０は、図１４に示すごとく、主燃焼室１１に直接燃料を噴射するインジェクタ７１を有する。スパークプラグ１は、内燃機関１０の圧縮行程においてインジェクタ７１から噴射された燃料を含む噴射流Ｆが、突出側噴孔５１０の外側開口部５１１に向かうように、配置されている。なお、図１４に示す矢印Ｆは、燃料噴射直後の噴射流の向きを示すものであり、これは、必ずしも、圧縮行程又は膨張行程における主燃焼室１１内の気流と一致するものではない。また、噴射流Ｆが突出側噴孔５１０の外側開口部５１１に向かうような状態は、図１５に示すプラグカバー５近傍の噴射流Ｆの方向から突出側噴孔５１０の外側開口部５１１が見えるような状態である。
【0071】
本形態において、スパークプラグ１は、Ｚ方向から見たとき、突出側噴孔５１０の外側開口部５１１が、排気弁７３側を向くように、配置されている（図示略）。
【0072】
また、図１４に示すごとく、吸気ポート７２１に隣接する位置に、インジェクタ７１が設けてある。インジェクタ７１は、主燃焼室１１の中心軸側に向かって燃料を噴射するような姿勢にて、取り付けられている。
【0073】
圧縮行程においては、主燃焼室１１内の雰囲気が圧縮され、噴孔５１を介して、副燃焼室５０へ気流が流入する。これにより、副燃焼室５０内にスワール流が形成されると共に、副燃焼室５０内の圧力も上昇する。そして、例えば、圧縮行程において、インジェクタ７１が燃料を直接、主燃焼室１１へ噴射する。
【0074】
そして、主燃焼室１１へ噴射された燃料は、図１４に示すごとく、主燃焼室１１内の空気と共に噴射流Ｆを形成して、ピストン７４の基端面に当たる。本形態において、ピストン７４の基端面は、凹状面を有する。ピストン７４の基端面に当たった噴射流Ｆは、軌道を変えて、基端側、すなわちスパークプラグ１側へ向かう。このとき、噴射流Ｆは、図１５に示すごとく、スパークプラグ１における突出側噴孔５１０の外側開口部５１１付近に到達する。
【0075】
噴射流Ｆは、燃料割合の比較的大きい混合気となっている。それゆえ、噴射流Ｆが到達した突出側噴孔５１０の外側開口部５１１付近は、燃料を多く含む混合気となる。そして、この混合気は、スワール流が形成されている副燃焼室５０に、突出側噴孔５１０を介して引き込まれることとなる。そして、突出側噴孔５１０から引き込まれた燃料密度の高い混合気が、放電ギャップＧに向かうこととなる。
【0076】
そして、圧縮上死点付近において、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。これにより、混合気への着火が効率的に行われる。なお、上述の燃料噴射タイミング、スパークプラグ１の放電点火タイミングは、後述するように、状況や目的等によって、種々変更しうる。
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。
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。
【0077】
上記内燃機関１０において、上記スパークプラグ１は、インジェクタ７１から噴射された噴射流Ｆが、他の噴孔５１よりも開口面積が大きい突出側噴孔５１０の外側開口部５１１に向かうように、配置されている。これにより、燃料密度の高い混合気が、突出側噴孔５１０から副燃焼室５０内へ導入されやすくなる。その結果、燃料密度の高い混合気が、放電ギャップＧに到達しやすくなり、着火性を向上させることができる。
【0078】
また、例えば、内燃機関の高負荷運転において、プレイグニッションの抑制を目的として、リタード噴射、リタード点火を行う場合がある。リタード噴射、リタード点火は、一般的な燃料噴射及び点火のタイミングよりも遅いタイミングで行う、燃料噴射及び点火である。つまり、インジェクタ７１からの燃料噴射タイミングを、例えば、圧縮行程における、ピストン７４が上死点に達する直前のタイミングとする。具体的には、例えば、ＢＴＤＣ３０°のタイミングにて、燃料を噴射する。ＢＴＤＣは、Before Top Dead Center の略であり、圧縮上死点に対してどの程度前のクランク角のタイミングかを示す。そして、スパークプラグ１の点火を、実質的に圧縮上死点のタイミングとする。
【0079】
このようなタイミングにて、燃料噴射及び点火を行うことで、所望のタイミングよりも早いタイミングでの着火、すなわち早期着火を抑制し、プレイグニッションを抑制することができる。その一方で、リタード噴射を行う場合、燃料が主燃焼室１１に供給される際には、すでに副燃焼室５０内にある程度空気が充填されていると共に、主燃焼室１１内の気流も弱まった状態となる。そうすると、プラグカバー５に形成された噴孔５１から副燃焼室５０に導入される燃料が、比較的少なくなりやすい状況となる。
【0080】
しかし、本形態のスパークプラグ１は、インジェクタ７１から噴射された噴射流が、他の噴孔５１よりも開口面積が大きい突出側噴孔５１０の外側開口部５１１に向かうように、配置されている。それゆえ、燃料密度の高い混合気が、突出側噴孔５１０から副燃焼室５０内へ導入されやすい。その結果、副燃焼室５０内における着火性を向上させ、ひいては、主燃焼室１１の着火性を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。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
【0081】
上記内燃機関１０において、スパークプラグ１は、Ｚ方向から見たとき、突出側噴孔５１０の外側開口部５１１が、排気弁７３側を向くように、配置されている。ただし、スパークプラグは、実施形態１と同様に、Ｚ方向から見たとき、少なくとも一つの突出側噴孔の外側開口部が、吸気弁側を向くように、配置することもできる。この場合も、圧縮行程においてインジェクタから噴射された燃料を含む噴射流が、突出側噴孔の外側開口部に向かうように、スパークプラグとインジェクタとを配置する。これにより、Ｚ方向から見たとき、突出側噴孔を介して、副燃焼室から主燃焼室の吸気弁側へ大きい火炎を噴出させることができる。
【0082】
（実施形態３）
本形態は、図１６に示すごとく、実施形態１に対し、放電ギャップの形成位置を変更した形態である。
本形態は、図１６に示すごとく、実施形態１に対し、放電ギャップの形成位置を変更した形態である。
【0083】
本形態において、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。すなわち、中心電極４の先端突出部４１が、ハウジング２の先端よりも先端側に突出している。
【0084】
接地電極６は、図１６に示すごとく、固定端部６２よりも突出端部６３に近い側の一部における、接地電極６の長手方向に直交する方向の厚みが、突出端部６３に近づくに従って、徐々に小さくなっている。そして、接地電極６の先細り形状となった部分の先端側の面は、プラグカバー５の底壁部５４の内壁面に沿って形成されている。
その他は、実施形態１と同様である。
その他は、実施形態１と同様である。
【0085】
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１を容易に製造することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
【0086】
【0087】
本形態において、絶縁碍子３の外周面は、図１７、図１８に示すごとく、ポケット部５０１に対向する部位に、先端側へ向かうほど縮径する碍子傾斜面３１を有する。ハウジング２の内周面は、ポケット部５０１に対向する部位に、基端側へ向かうほど縮径するハウジング傾斜面２１を有する。
【0088】
本形態においては、絶縁碍子３の外周面のうち、ポケット部５０１に対向する部位の略全体に、碍子傾斜面３１が設けてある。また、本形態においては、ハウジング２の内周面のうち、ポケット部５０１に対向する部位の略全体に、ハウジング傾斜面２１が設けてある。
その他は、実施形態１と同様である。
その他は、実施形態１と同様である。
【0089】
本形態のスパークプラグ１は、ポケット部５０１に対向する部位に、碍子傾斜面３１とハウジング傾斜面２１とを有する。これにより、副燃焼室５０に形成されたスワール流が、放電ギャップＧの外周側において、充分な強さの気流として形成されやすい。
【0090】
すなわち、噴孔５１から副燃焼室５０に導入された気流は、副燃焼室５０の内周壁に沿って上昇スワール流を形成しつつ基端側へ向かう。そして、上昇スワール流は、ポケット部５０１をハウジング２の内周面に沿って基端側へ移動しながら旋回する。ここで、図１８に示すごとく、ハウジング２の内周面はハウジング傾斜面２１を有するため、基端側へ移動する上昇スワール流Ａｓｕは、ポケット部５０１の基端部に向かうにつれて徐々にプラグ中心軸Ｃに近付く。図１８に符号Ａｓｕを付した記号は、ポケット部５０１における、基端側へ向かう上昇スワール流の主流のイメージを示す。
【0091】
その後、ポケット部５０１の基端部において跳ね返ったスワール流は、先端側へ向かいながら旋回する。このときの下降スワール流Ａｓｄには、プラグ中心軸Ｃに近付く方向のベクトル成分も残っている。それゆえ、絶縁碍子３の外周面に沿って先端側へ向かいながら旋回する。図１８に符号Ａｓｄを付した記号は、ポケット部５０１における、先端側へ向かう下降スワール流の主流のイメージを示す。
【0092】
絶縁碍子３の外周面は碍子傾斜面３１を有するため、先端側へ向かう下降スワール流Ａｓｄは、徐々にプラグ中心軸Ｃに近付く。すなわち、スワール流は、基端側へ移動する際も、その後先端側へ移動する際も、徐々にプラグ中心軸Ｃに近付く。これにより、中心電極４及び放電ギャップＧの外周側において、充分な強さの気流を確実に形成することができる。その結果、放電ギャップＧに形成された放電が確実に伸長されやすく、副燃焼室５０における着火性を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。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
【0093】
（実施形態５）
本形態は、図１９に示すごとく、実施形態１に対し、中心電極４の先端部の形状を変更した形態である。
すなわち、中心電極４の先端面４１１は、接地電極６の接地傾斜面６１１に沿って傾斜している。
本形態は、図１９に示すごとく、実施形態１に対し、中心電極４の先端部の形状を変更した形態である。
すなわち、中心電極４の先端面４１１は、接地電極６の接地傾斜面６１１に沿って傾斜している。
【0094】
本形態において、中心電極４の先端面４１１と接地電極６の接地傾斜面６１１とは、それぞれ平坦な面となっている。そして、図１９に示すごとく、それぞれの平坦な面同士が、互いに略平行に対向配置されることにより、放電ギャップＧが形成されている。
その他は、実施形態１と同様である。
その他は、実施形態１と同様である。
【0095】
中心電極４の先端面４１１は、接地電極６の接地傾斜面６１１に沿って傾斜している。それゆえ、中心電極４の先端面４１１と接地電極６の接地傾斜面６１１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１の寿命を延ばすことができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
【0096】
（実施形態６）
本形態は、図２０に示すごとく、実施形態５に対し、中心電極４の先端部の形状を変更した形態である。
本形態は、図２０に示すごとく、実施形態５に対し、中心電極４の先端部の形状を変更した形態である。
【0097】
本形態において、中心電極４の先端部は、図２０に示すごとく、先端側に向かうに従って縮径したテーパ形状を有する。テーパ形状を有する中心電極４の先端部は、略円錐台形状を有する。なお、中心電極４の先端部は、略円錐形状、略四角錐台形状、略四角錐形状等とすることができる。
【0098】
中心電極４におけるテーパ形状を有する先端部のテーパ面４１２は、環状に形成されている。テーパ面４１２の一部は、接地電極６の接地傾斜面６１１に沿って傾斜している。そして、テーパ面４１２と、接地電極６の接地傾斜面６１１との間に、放電ギャップＧが形成されている。
その他は、実施形態５と同様である。
その他は、実施形態５と同様である。
【0099】
本形態は、テーパ面４１２と接地傾斜面６１１との間に、放電ギャップＧが形成されている。それゆえ、本形態においても、中心電極４の局部的な摩耗を抑制し、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。
その他、実施形態５と同様の作用効果を有する。
その他、実施形態５と同様の作用効果を有する。
【0100】
【0101】
本形態において、接地電極６の基端面６１は、図２１～図２３に示すごとく、接地電極６の長手方向における、少なくとも、中心電極４の先端面４１１とＺ方向に対向する部分よりも突出端部６３側に、突出側傾斜面６１２を有する。突出側傾斜面６１２は、図２３に示すごとく、接地電極６の突出方向から見たとき、突出側噴孔に近づくに従って先端側に向かうように、Ｚ方向に対して傾斜している。
【0102】
【0103】
また、図２１に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、突出側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌと突出側傾斜面６１２とは、互いに重なっている。
その他は、実施形態１と同様である。
その他は、実施形態１と同様である。
【0104】
本形態の接地電極６は、突出側傾斜面６１２を有する。それゆえ、突出側噴孔５１０を介して副燃焼室５０から導出される気流は、突出側傾斜面６１２を有する基端面６１によって一層案内されやすい。それゆえ、放電ギャップＧに形成された放電は、突出側噴孔５１０に向かって一層伸長しやすい。その結果、着火性を一層向上させることができる。
【0105】
また、放電ギャップＧに生じた放電の接地電極６側の起点は、突出側噴孔５１０を介して副燃焼室５０から導出される気流により、突出側噴孔５１０に向かって一層移動しやすい。それゆえ、放電は、突出側噴孔５１０に向かって一層伸長しやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
【0106】
（実施形態８）
本形態は、図２４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。
すなわち、接地電極６は、ハウジング２の先端部に固定されると共に、固定端部６２を含む固定側部６４と、接地傾斜面６１１を備えた傾斜部６５とを有する。固定側部６４は、プラグ径方向に沿って形成されている。傾斜部６５は、突出端部６３に近づくに従って先端側に向かうようにＺ方向に対して傾斜している。
本形態は、図２４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。
すなわち、接地電極６は、ハウジング２の先端部に固定されると共に、固定端部６２を含む固定側部６４と、接地傾斜面６１１を備えた傾斜部６５とを有する。固定側部６４は、プラグ径方向に沿って形成されている。傾斜部６５は、突出端部６３に近づくに従って先端側に向かうようにＺ方向に対して傾斜している。
【0107】
本形態において、接地電極６の固定端部６２は、図２４に示すごとく、ハウジング２の先端面２４に接合されている。なお、接地電極６は、ハウジング２の先端部の内周面に接合することもできる。
その他は、実施形態１と同様である。
その他は、実施形態１と同様である。
【0108】
本形態において、接地電極６は、固定側部６４と傾斜部６５とを有する。それゆえ、突出端部６３を突出側噴孔５１０の近くとなるように配置しつつ、接地電極６を安定してハウジング２の先端部に固定しやすい。その結果、スパークプラグ１の生産性を向上させやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
【0109】
【0110】
本形態において、突出側噴孔５１０は、図２５、図２６、図２８～図３０に示すごとく、他の噴孔５１よりも開口面積が大きい。図２５に示すごとく、プラグ軸方向Ｚから見たとき、突出側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌは、接地電極６と重ならないように接地電極６の突出方向に沿っている。また、図２６に示すごとく、プラグ軸方向Ｚから見たとき、突出側噴孔５１０の中心５１０Ｃは、接地電極６を突出方向に延長した延長領域６Ｅの外側に配置されている。
【0111】
【0112】
また、本形態のスパークプラグ１は、図２５、図２６、図２８、図２９に示すごとく、突出側噴孔５１０以外の噴孔５１として、隣接噴孔５１３を有する。図２６に示すごとく、隣接噴孔５１３は、Ｚ方向から見て、接地電極６の延長領域６Ｅを挟んで突出側噴孔５１０とプラグ周方向に隣り合う噴孔である。
【0113】
突出側噴孔５１０と隣接噴孔５１３とは、プラグ周方向に９０°、互いにずれた位置に形成されている。そして、Ｚ方向から見て、プラグ周方向における突出側噴孔５１０と隣接噴孔５１３との間に向かって、接地電極６が突出している。
【0114】
Ｚ方向から見て、接地電極６の突出端部６３と突出側噴孔５１０との距離は、突出端部６３と隣接噴孔５１３との距離よりも短い。つまり、突出端部６３は、プラグカバー５に形成された複数の噴孔５１のうち、突出側噴孔５１０に最も近接している。
【0115】
また、突出側噴孔５１０の内径は、例えば、他の噴孔５１の内径の１．２～１．４倍とすることができる。突出側噴孔５１０の内径をこの範囲に規定することで、突出側噴孔５１０から流出する気流を充分に強くしやすくなる。本形態においては、隣接噴孔５１３を含め、突出側噴孔５１０以外のすべての噴孔５１が、互いに同じ内径を有する。
その他は、実施形態１と同様である。
その他は、実施形態１と同様である。
【0116】
本形態において、突出側噴孔５１０は他の噴孔５１よりも内径が大きい。それゆえ、特に膨張行程において、突出側噴孔５１０を介して副燃焼室５０から主燃焼室へと多くのガスが導出されることにより、図２８～図３０に示すごとく、副燃焼室５０内に突出側噴孔５１０へと向かう気流Ａ２２が形成される。また、気流Ａ２２は、放電ギャップＧから突出側噴孔５１０に向かうように形成される。それゆえ、膨張行程点火によって生じた放電Ｓは、気流Ａ２２によって、突出側噴孔５１０に向かって引き伸ばされる。
【0117】
また、本形態において、突出側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌは、Ｚ方向から見たとき、接地電極６と重ならないように接地電極６の突出方向に沿っている。また、Ｚ方向から見たとき、突出側噴孔５１０の中心５１０Ｃは、延長領域６Ｅ（図２６参照）の外側に配置されている。それゆえ、膨張行程においては、接地電極６の突出側噴孔５１０側の周方向側面６６に沿う気流Ａ２２も、効果的に形成されやすい。それゆえ、放電Ｓの接地電極６側の起点ＳＰは、図２８に示すごとく、突出側噴孔５１０側の周方向側面６６に沿って、突出端部６３に向かって移動しやすい。それゆえ、放電Ｓが一層伸長しやすく、膨張行程における着火性を一層向上させることができる。
【0118】
また、突出側噴孔５１０と接地電極６とが上記位置に配置されていることにより、放電Ｓの起点ＳＰは、図２９に示すごとく、気流Ａ２２によって、突出側噴孔５１０の内面にまで移動しやすい。それゆえ、図３０に示すごとく、放電Ｓの一部が突出側噴孔５１０から主燃焼室側へ飛び出しやすい。その結果、主燃焼室における着火性を向上させることができる。
【0119】
また、エンジン始動時等には、排気系に設けられた排ガス浄化フィルタにおける触媒温度を高くすることを目的として、ピストンが上死点を通過した直後の膨張行程の初期に点火を行う場合がある。そのため、上述のごとく、膨張行程における着火性が向上することにより、エンジン始動時等において、排ガス浄化フィルタの触媒温度を、短期間に上昇させることができる。そのため、燃費向上、エミッション低減が期待できる。
【0120】
また、Ｚ方向から見て、突出端部６３と突出側噴孔５１０との距離は、突出端部６３と隣接噴孔５１３との距離よりも短い。それゆえ、膨張行程において、放電ギャップＧに形成された放電は、突出側噴孔５１０に向かって、より一層伸長しやすい。その結果、膨張行程における着火性を、より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。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
【0121】
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】
【0122】
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…プラグカバー、５０…副燃焼室、５１…噴孔、５１０…突出側噴孔、６…接地電極、６１…基端面、６２…固定端部、６３…突出端部、５１Ｌ…噴孔の中心軸の延長線、Ｃ…プラグ中心軸、Ｇ…放電ギャップ、Ｚ…プラグ軸方向、Ｄ１…突出端部からプラグ中心軸までの距離、Ｄ２…突出端部から突出側噴孔までの距離
【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】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】