特許 7596818 内燃機関用のスパークプラグ

(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】2024-12-02

(45)【発行日】2024-12-10

(54)【発明の名称】内燃機関用のスパークプラグ

(51)【国際特許分類】

   H01T 13/32 20060101AFI20241203BHJP

   H01T 13/20 20060101ALI20241203BHJP

   H01T 13/54 20060101ALI20241203BHJP

【ＦＩ】

H01T13/32

H01T13/20 B

H01T13/54

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021011217

(22)【出願日】2021-01-27

(65)【公開番号】P2022114786

(43)【公開日】2022-08-08

【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】嶋本 大祐

【審査官】石井 茂

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１１４０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５２－１２３２０７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｐ １／００－３／１２

Ｆ０２Ｐ ７／００－１７／１２

Ｈ０１Ｔ ７／００－２３／００

(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、上記副燃焼室の内壁面（５０１）から上記副燃焼室内に突出しており、
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、
上記複数の噴孔のうちの一部の上記噴孔は、他の上記噴孔よりも先端側に形成された先端噴孔（５１０）であり、
該先端噴孔の中心軸の延長線（５１０Ｌ）は、上記接地電極を通過せず、
上記先端噴孔の外側開口部（５１３）の中心から上記放電ギャップまでの距離（Ｄ１）は、上記先端噴孔以外の上記噴孔の外側開口部の中心から上記放電ギャップまでの距離（Ｄ２）よりも短く、
上記接地電極の先端から上記先端噴孔の内側開口部（５１１）の内周端（５１２）までの最短距離（Ｄ３）は、プラグ軸方向（Ｚ）における上記中心電極の先端から上記副燃焼室の先端までの距離（Ｄ４）よりも短く、
上記延長線は、プラグ軸方向に対して傾斜していると共に、上記放電ギャップの基端側を通過し、
プラグ軸方向から見たとき、上記放電ギャップと上記先端噴孔とは、プラグ中心軸（Ｃ）を挟んで、互いに反対側に位置しており、
上記中心電極の先端と上記接地電極の突出端部（６２）とを最短距離でつなぐ直線を直線Ｌ１としたとき、上記直線Ｌ１を含むと共にプラグ軸方向に沿った断面において、上記直線Ｌ１と上記延長線とのなす角度α４は、上記直線Ｌ１とプラグ中心軸とのなす角度α１よりも大きい、内燃機関用のスパークプラグ（１）。

【請求項2】

上記中心電極の先端から上記先端噴孔の外側開口部の中心までの最短距離（Ｄ５）は、１．０～２．６ｍｍ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】

上記接地電極の先端から上記先端噴孔の内側開口部の内周端までの最短距離は、０．０～０．８ｍｍである、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】

上記先端噴孔の内径（Ｄ６）は、他の上記噴孔の内径（Ｄ７）よりも大きい、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】

上記先端噴孔は、該先端噴孔を開口方向に延長した延長領域（５１０Ｅ）が上記接地電極を通過しないように、形成されている、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。

【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に関する。

【背景技術】

【0002】

放電ギャップを囲む副燃焼室を備えたスパークプラグが、例えば、特許文献１に開示されている。
かかるスパークプラグは、副燃焼室において混合気に着火することにより火炎を形成する。そして、副燃焼室内にて生じた火炎を、副燃焼室と主燃焼室とを連通させる噴孔から噴出させる。これにより、主燃焼室内に火炎を伝搬させて混合気を燃焼させる。
特許文献１においては、副燃焼室内の気流の跳ね返り効果を利用して、火炎の成長を促進することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－５３３７０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においては、火炎の成長については考慮されているものの、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、放電ギャップに生じた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。また、排ガス浄化フィルタの触媒温度を高くする等の目的のため、内燃機関の膨張行程において、放電による点火を行う場合があるが、膨張行程における着火性についても考慮されていない。

【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、上記副燃焼室の内壁面（５０１）から上記副燃焼室内に突出しており、
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、
上記複数の噴孔のうちの一部の上記噴孔は、他の上記噴孔よりも先端側に形成された先端噴孔（５１０）であり、
該先端噴孔の中心軸の延長線（５１０Ｌ）は、上記接地電極を通過せず、
上記先端噴孔の外側開口部（５１３）の中心から上記放電ギャップまでの距離（Ｄ１）は、上記先端噴孔以外の上記噴孔の外側開口部の中心から上記放電ギャップまでの距離（Ｄ２）よりも短く、
上記接地電極の先端から上記先端噴孔の内側開口部（５１１）の内周端（５１２）までの最短距離（Ｄ３）は、プラグ軸方向（Ｚ）における上記中心電極の先端から上記副燃焼室の先端までの距離（Ｄ４）よりも短く、
上記延長線は、プラグ軸方向に対して傾斜していると共に、上記放電ギャップの基端側を通過し、
プラグ軸方向から見たとき、上記放電ギャップと上記先端噴孔とは、プラグ中心軸（Ｃ）を挟んで、互いに反対側に位置しており、
上記中心電極の先端と上記接地電極の突出端部（６２）とを最短距離でつなぐ直線を直線Ｌ１としたとき、上記直線Ｌ１を含むと共にプラグ軸方向に沿った断面において、上記直線Ｌ１と上記延長線とのなす角度α４は、上記直線Ｌ１とプラグ中心軸とのなす角度α１よりも大きい、内燃機関用のスパークプラグ（１）にある。

【発明の効果】

【0007】

上記スパークプラグは、複数の噴孔のうちの一部として、先端噴孔を有する。そして、先端噴孔が、上記の条件を満たす位置及び向きに形成されている。それゆえ、内燃機関の膨張行程において、先端噴孔を介して副燃焼室から導出される気流によって、放電ギャップに生じ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。

【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用のスパークプラグ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、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２のI－I線矢視断面相当図。

【図2】図１のII矢視図。

【図3】実施形態１における、先端噴孔の中心軸の延長線と接地電極との関係を説明する、断面説明図。

【図4】実施形態１における、噴孔の外側開口部の中心から放電ギャップまでの距離を説明する、断面説明図。

【図5】実施形態１における、接地電極の先端から先端噴孔の内側開口部の内周端までの最短距離等を説明する、断面説明図。

【図6】実施形態１における、噴孔の内径の大きさを説明する、断面説明図。

【図7】実施形態１における、中心電極に対する接地電極の位置を説明する、断面説明図。

【図8】実施形態１における、内燃機関の断面説明図。

【図9】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10】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11】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12】比較形態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。

【図13】実験例１における、中心電極の先端から先端噴孔の外側開口部の中心までの最短距離と、遅角限界との関係を示すグラフ。

【図14】放電の長さと放電維持電圧との関係を示すグラフ。

【図15】実験例２における、接地電極の先端から先端噴孔の内側開口部の内周端までの最短距離と、ＣＯＶとの関係を示すグラフ。

【図16】実施形態２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18】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。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（実施形態１）
内燃機関用のスパークプラグに係る実施形態について、図１～図１１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。接地電極６は、副燃焼室５０の内壁面５０１から副燃焼室５０内に突出している。

【0011】

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。複数の噴孔５１のうちの一部の噴孔５１は、他の噴孔５１よりも先端側に形成された先端噴孔５１０である。

【0012】

先端噴孔５１０の中心軸の延長線５１０Ｌは、図３に示すごとく、接地電極６を通過しない。図４に示すごとく、先端噴孔５１０の外側開口部５１３の中心から放電ギャップＧまでの距離Ｄ１は、先端噴孔５１０以外の噴孔５１の外側開口部５１３の中心から放電ギャップＧまでの距離Ｄ２よりも短い。また、図５に示すごとく、接地電極６の先端から先端噴孔５１０の内側開口部５１１の内周端５１２までの最短距離Ｄ３は、プラグ軸方向Ｚにおける中心電極４の先端から副燃焼室５０の先端までの距離Ｄ４よりも短い。

【0013】

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８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２１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。

【0014】

内燃機関１０は、シリンダ７０内を往復運動するピストン７４を備える。主燃焼室１１は、ピストン７４の往復運動によって、体積変化する。内燃機関１０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。

【0015】

そして、スパークプラグ１の軸方向Ｚの一端が、内燃機関１０の主燃焼室１１に配置される。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、図１に示すごとく、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。

【0016】

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。

【0017】

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。したがって、副燃焼室５０の内壁面５０１は、プラグカバー５の内面の他、ハウジング２の先端部の内面を含む。

【0018】

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５２と、副燃焼室５０の先端側を覆う底壁部５３と、周壁部５２と底壁部５３とをつなぐ角部５４とを有する。底壁部５３には、先端噴孔５１０が形成されている。角部５４には、先端噴孔５１０以外の噴孔５１が形成されている。

【0019】

本形態において、プラグカバー５には、図２に示すごとく、５つの噴孔５１が形成されており、そのうちの一つが先端噴孔５１０となっている。それぞれの噴孔５１は、略円柱形状に形成されている。

【0020】

図６に示すごとく、先端噴孔５１０の内径Ｄ６は、他の噴孔５１の内径Ｄ７よりも大きい。つまり、先端噴孔５１０は、先端噴孔５１０以外の噴孔５１よりも開口面積が大きい。

【0021】

先端噴孔５１０の内径は、例えば、先端噴孔５１０以外の噴孔５１の内径の１．５倍～３．０倍とすることができる。また、先端噴孔５１０の内径は、先端噴孔５１０以外の噴孔５１の内径の２．０倍～３．０倍とすることが好ましい。

【0022】

本形態において、先端噴孔５１０の内径Ｄ６は、プラグカバー５の底壁部５３の最大の厚みよりも大きい。プラグカバー５の厚みは、例えば、０．５ｍｍ～１．５ｍｍとすることができる。

【0023】

先端噴孔５１０以外の噴孔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、先端噴孔５１０以外の噴孔５１は、図１、図３～図７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。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。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。

【0024】

本形態において、先端噴孔５１０は、図３に示すごとく、先端噴孔５１０の中心軸の延長線５１０Ｌが、Ｚ方向に沿うように、形成されている。また、先端噴孔５１０は、延長線５１０Ｌが、プラグ中心軸と重なるように、形成されている。

【0025】

先端噴孔５１０は、図１に示すごとく、プラグ径方向において、プラグカバー５の周壁部５２の内壁面５０１とプラグ中心軸Ｃとの中間位置よりも、プラグ中心軸Ｃ側に形成されている。

【0026】

また、本形態においては、図５に示すごとく、中心電極４の先端から先端噴孔５１０の外側開口部５１３の中心までの最短距離Ｄ５は、１．０～２．６ｍｍである。また、最短距離Ｄ３は、０．０～０．８ｍｍである。なお、Ｄ３＝０．０ｍｍの場合は、実質的に接地電極６の先端がプラグカバー５の底壁部５３の内壁面５０１に接触した状態となる。

【0027】

また、接地電極６は、図２に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、プラグ径方向に沿うように、ハウジング２に固定されている。図１、図２に示すごとく、プラグ中心軸Ｃは、接地電極６を通過しない。

【0028】

図１に示すごとく、接地電極６の基端面６１は、接地電極６の突出端部６２に近づくに従って先端側に向かうように傾斜している。接地電極６の基端面６１は、平坦な面となっている。

【0029】

また、本形態において、中心電極４の先端は、接地電極６の突出端部６２よりも基端側に位置している。中心電極４の先端部は、突出端部６２よりもプラグ径方向の内側に位置している。また、中心電極４の先端は、ハウジング２の先端よりも先端側に位置している。

【0030】

図１、図２に示すごとく、中心電極４の先端部には、平坦な先端面４１１が形成されている。図２に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、先端面４１１と接地電極６とが互いに重ならないように、接地電極６が固定されている。

【0031】

図７に示すごとく、中心電極４の先端と接地電極６の突出端部６２とを最短距離でつなぐ直線を直線Ｌ１とする。本形態においては、図７に示すごとく、直線Ｌ１を含むと共に、Ｚ方向に沿った断面において、直線Ｌ１とプラグ中心軸Ｃとのなす角度α１は、鋭角となっている。

【0032】

また、中心電極４の先端を通ると共に、プラグ中心軸Ｃに直交する平面を、平面Ｐとする。本形態においては、図７に示すごとく、プラグ中心軸Ｃを含むと共に接地電極６の突出方向に沿った断面において、平面Ｐと接地電極６の基端面６１とのなす角度α２は、鋭角となっている。角度α２は、例えば、０°～９０°とすることができる。

【0033】

また、本形態においては、図７に示すごとく、直線Ｌ１を含むと共に、Ｚ方向に沿った断面において、直線Ｌ１と平面Ｐとのなす角度α３は、鋭角となっている。後述する実施形態２及び実施形態３にて示すように、角度α３は、例えば、０°～９０°とすることができる。

【0034】

また、本形態において、放電ギャップＧは、プラグ中心軸Ｃの近傍に形成されている。放電ギャップＧは、図１に示すごとく、プラグ径方向において、プラグカバー５の周壁部５２の内壁面５０１とプラグ中心軸Ｃとの中間位置よりも、プラグ中心軸Ｃ側となるように形成されている。また、放電ギャップＧは、プラグ中心軸Ｃよりも、プラグ径方向の外側に形成されている。

【0035】

放電ギャップＧは、中心電極４の先端突出部４１の先端部と接地電極６とが、プラグ軸方向Ｚに対して傾斜して、互いに対向することにより形成されている。放電ギャップＧは、図７に示すごとく、直線Ｌ１に沿って、形成されている。なお、互いに対向する先端突出部４１の先端部と接地電極６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、先端突出部４１の先端部に接合されたチップと接地電極６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。

【0036】

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は、複数の噴孔５１のうちの一部として、先端噴孔５１０を有する。そして、先端噴孔５１０が、上記の条件を満たす位置及び向きに形成されている。それゆえ、内燃機関の膨張行程において、先端噴孔５１０を介して副燃焼室５０から導出される気流によって、放電ギャップＧに生じ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。

【0037】

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９～図１１に示すごとく、先端噴孔５１０を介してガスが導出されることにより、副燃焼室５０に先端噴孔５１０へと向かう気流Ａが形成される。ここで、本形態のスパークプラグ１においては、先端噴孔５１０の中心軸の延長線５１０Ｌが接地電極６を通過しないよう構成されている。そのため、気流Ａは、放電ギャップＧ及びその周辺にも充分に形成される。それゆえ、図９に示すごとく、放電ギャップＧに生じた放電Ｓは、図１０に示すごとく、気流Ａによって伸長しやすい。その結果、膨張行程において、着火性が向上しやすい。また、膨張行程における着火性が向上することにより、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。

【0038】

また、放電ギャップＧにおいて気流Ａが充分に形成されるため、図１０に示すごとく、放電Ｓは、先端噴孔５１０に向かって伸長しやすい。これにより、着火位置を先端噴孔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、初期火炎の冷損が抑制され、先端噴孔５１０から主燃焼室へと火炎が噴出しやすい。また、放電Ｓが、先端噴孔５１０から主燃焼室側へと誘引されやすい。その結果、主燃焼室での着火性を向上させることができる。

【0039】

また、最短距離Ｄ３（図５参照）は、距離Ｄ４（図５参照）よりも短い。そのため、図９に示すごとく、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、気流Ａによって、突出端部６２を伝って、図１０に示すごとく、先端噴孔５１０に近づくように移動しやすい。それゆえ、放電Ｓは、先端噴孔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。また、場合によっては、図１１に示すごとく、放電Ｓの起点ＳＰは、突出端部６２から、更に先端噴孔５１０の内面に移ることもある。そして、気流Ａの流速は、先端噴孔５１０に近づくに従って速くなりやすい。そうすると、流速の速い気流Ａによって、放電Ｓの起点ＳＰは先端噴孔５１０の外側開口部５１３にまで移りやすいと共に、放電Ｓは更に伸長しやすい。そのため、放電Ｓの一部が先端噴孔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、主燃焼室の着火性を向上させることができる。

【0040】

最短距離Ｄ５（図５参照）は、１．０～２．６ｍｍである。それゆえ、放電ギャップＧ及びその周辺において、先端噴孔５１０へと向かう気流を確実に形成しやすい。その結果、放電ギャップＧに生じた放電は、先端噴孔５１０に向かって確実に伸長しやすい。

【0041】

また、最短距離Ｄ５が上記範囲にあることにより、放電ギャップＧ及びその周辺に形成される気流は、流速の速い気流となりやすい。それゆえ、放電ギャップＧに生じた放電は、先端噴孔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。

【0042】

最短距離Ｄ３は、０．０～０．８ｍｍである。それゆえ、先端噴孔５１０を介して導出される気流により、放電ギャップＧに生じた放電の起点が、接地電極６から先端噴孔５１０の内面に一層移りやすい。それゆえ、放電が主燃焼室に向かって一層伸長しやすい。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。

【0043】

先端噴孔５１０の内径Ｄ６は、他の噴孔５１の内径Ｄ７よりも大きい（図６参照）。それゆえ、先端噴孔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、放電ギャップＧ及びその周辺において、先端噴孔５１０へと向かう強い気流が生じやすい。その結果、気流によって、放電を効果的に伸長させることができる。

【0044】

接地電極６の基端面６１は、突出端部６２に近づくに従って先端側に向かうように傾斜している。それゆえ、膨張行程において、放電ギャップＧ及びその周辺に形成された気流は、基端面６１によって、先端噴孔５１０側に案内されやすい。それゆえ、放電ギャップＧに生じた放電は、先端噴孔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。

【0045】

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を提供することができる。

【0046】

（比較形態１）
本形態のスパークプラグ９は、図１２に示すごとく、最短距離Ｄ３と距離Ｄ４とが同等となったスパークプラグ９である。

【0047】

図１２に示すごとく、本形態において、中心電極４の先端と、接地電極６の先端とは、Ｚ方向における位置が、互いに同等となっている。

【0048】

本形態において、放電ギャップＧは、中心電極４の先端部と接地電極６とが、プラグ径方向に互いに対向することにより、形成されている。
その他は、実施形態１と同様である。なお、図１２において用いた符号のうち、実施形態１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施形態１におけるものと同様の構成要素等を表す。

【0049】

（実験例１）
本例では、図１３に示すように、基本構造を実施形態１と同様とするスパークプラグと、基本構造を比較形態１と同様とするスパークプラグと、につき、最短距離Ｄ５（図５、図１２参照）と遅角限界との関係を解析した。試験条件は、内燃機関として過給エンジンを用い、排気量を２Ｌ、圧縮比を１０、回転数を１５００ｒ／ｍとした。そして、遅角限界がＡＴＤＣ（圧縮上死点後の略）１８°ＣＡ（クランク角の略）以上となる最短距離Ｄ５を求めた。また、本例では、燃焼変動率（以下において、ＣＯＶという。）１５％を基準に、遅角限界を定めた。つまり、ＣＯＶが１５％を超えない範囲において最も遅角できる点火時期を求めた。

【0050】

図１３に示すごとく、全体として、比較形態１に対し実施形態１の方が、より遅角できる結果となった。具体的には、例えば、最短距離Ｄ５を２．０ｍｍとしたとき、実施形態１では、ＡＴＤＣ３０°ＣＡよりも遅角できたのに対し、比較形態１では、基準とするＡＴＤＣ１８°ＣＡを下回る結果となった。また、本例の結果より、実施形態１における、遅角限界がＡＴＤＣ１８°ＣＡ以上となる最短距離Ｄ５は、２．６ｍｍ以下であった。

【0051】

一般に、スパークプラグの着火性が向上するほど、点火時期を遅角することができると考えられる。つまり、放電ギャップに生じた放電が伸長しやすいほど、点火時期を遅角することができると考えられる。また、一般に、放電ギャップに生じた放電は、放電の長さが長くなるに従って、放電の維持電圧が上昇する。従って、本例では、図１４に示すごとく、予め、放電の長さと放電の維持電圧との関係を求めた結果に基づいて、検出した放電の維持電圧から、放電の長さを求めた。具体的には、実施形態１と比較形態１とのそれぞれにつき、最短距離Ｄ５を２．０ｍｍとしたときの放電の長さを求めたところ、図１３の符号Ｓｙ１で示す実施形態１の場合、放電の長さは５．０ｍｍであった。また、符号Ｓｙ２で示す比較形態１の場合、放電の長さは１．５ｍｍであった。これらの結果より、実施形態１は、比較形態１に対し、放電が伸長しやすく、着火性が高いと考えられる。そのため、実施形態１は、比較形態１に対し、より遅角できたと考えられる。

【0052】

すなわち、実施形態１は、最短距離Ｄ３（図５参照）が距離Ｄ４（図５参照）よりも短い。そのため、実施形態１は、最短距離Ｄ３と距離Ｄ４とが同等の比較形態１に対し、接地電極側の放電の起点が、先端噴孔の内面に移りやすいと考えられる。それゆえ、本例においては、比較形態１に対し、実施形態１の方が、放電が伸長しやすく、遅角できたと考えられる。つまり、実施形態１は、比較形態１に対し、膨張行程での点火によって、排ガス浄化フィルタの触媒温度を上昇させやすいと考えられる。

【0053】

また、実施形態１は、最短距離Ｄ５が２．６ｍｍを超える符号Ｓｙ３で示す条件のとき、遅角限界はＡＴＤＣ１８°ＣＡよりも低い結果となった。また、符号Ｓｙ３で示す条件のときの放電の長さは２．０ｍｍであった。これらの結果より、最短距離Ｄ５が２．６ｍｍを超える場合、先端噴孔と放電ギャップとの間の距離が長くなったことにより、最短距離Ｄ５が２．６ｍｍ以下のときと比較し、放電が伸長しにくくなったと考えられる。つまり、最短距離Ｄ５が２．６ｍｍを超える場合、最短距離Ｄ５が２．６ｍｍ以下のときと比較し、放電ギャップ及びその周辺に生じる気流は弱くなりやすいと考えられる。その結果、放電の伸長距離も短くなったと考えられる。

【0054】

（実験例２）
本例では、図１５に示すように、基本構造を実施形態１と同様とするスパークプラグにつき、最短距離Ｄ３（図５参照）とＣＯＶとの関係を解析した。試験条件は、最短距離Ｄ５を２．０ｍｍ、放電による点火タイミングをＡＴＤＣ２０°ＣＡとし、その他の条件は、実験例１と同様とした。

【0055】

本例の結果において、ＣＯＶが１５％以下となる最短距離Ｄ３は、図１５に示すごとく、０．８ｍｍ以下であった。

【0056】

一般に、スパークプラグの着火性が向上するほど、ＣＯＶを下げることができると考えられる。図１５の符号Ｓｙ４で示す、ＣＯＶが１５％以下である最短距離Ｄ３の場合、放電の長さは５．０ｍｍであった。また、符号Ｓｙ５で示す、ＣＯＶが１５％を大幅に超えたときの最短距離Ｄ３の場合、放電の長さは１．５ｍｍであった。これらの結果より、最短距離Ｄ３が０．８ｍｍ以下のとき、放電が、より伸長しやすいため、ＣＯＶの値は１５％以下になったと考えられる。具体的には、最短距離Ｄ３が０．８ｍｍ以下のとき、接地電極側の放電の起点が、先端噴孔の内面に、より移りやすいと考えられる。それゆえ、放電が、より伸長しやすいと共に、放電の一部が先端噴孔から主燃焼室側へ飛び出しやすいことにより、安定して混合気を燃焼させることができたと考えられる。一方、最短距離Ｄ３が０．８ｍｍを超える場合、最短距離Ｄ３が０．８ｍｍ以下の場合と比較し、放電の起点が先端噴孔の内面に移りにくく、放電の伸長距離が短くなったと考えられる。その結果、ＣＯＶは１５％を超えたと考えられる。

【0057】

（実施形態２）
本形態は、図１６に示すごとく、実施形態１に対し、接地電極６の位置を変更した形態である。

【0058】

本形態においては、図１６に示すごとく、直線Ｌ１を含むと共に、Ｚ方向に沿った断面において、直線Ｌ１と平面Ｐとのなす角度α３は、略９０°となっている。本形態において、放電ギャップＧは、Ｚ方向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。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。

【0059】

（実施形態３）
本形態は、図１７に示すごとく、実施形態１に対し、接地電極６の位置を変更した形態である。

【0060】

本形態においては、図１７に示すごとく、直線Ｌ１が、平面Ｐと重なるように、接地電極６が固定されている。つまり、直線Ｌ１を含むと共に、Ｚ方向に沿った断面において、直線Ｌ１と平面Ｐとのなす角度は、０°となっている。また、放電ギャップＧは、プラグ径方向に形成されている。
その他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。

【0061】

（実施形態４）
本形態は、図１８に示すごとく、実施形態１に対し、先端噴孔５１０と接地電極６との位置関係を変更した形態である。

【0062】

先端噴孔５１０は、図１８に示すごとく、先端噴孔５１０を開口方向に延長した延長領域５１０Ｅが接地電極６を通過しないように、形成されている。

【0063】

本形態において、接地電極６の突出端部６２は、プラグ径方向において、先端噴孔５１０よりも外側に位置している。
その他は、実施形態１と同様である。

【0064】

先端噴孔５１０は、延長領域５１０Ｅが接地電極６を通過しないように、形成されている。それゆえ、先端噴孔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によって乱されにくい。それゆえ、放電ギャップＧ及びその周辺において、先端噴孔５１０へと向かう気流を一層形成しやすい。それゆえ、放電ギャップＧに生じた放電は、先端噴孔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。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

【0065】

（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、先端噴孔５１０の形成位置を変更した形態である。

【0066】

本形態において、先端噴孔５１０は、図１９に示すごとく、先端噴孔５１０の中心軸の延長線５１０Ｌが、プラグ中心軸Ｃからずれた状態にて、形成されている。また、先端噴孔５１０は、延長線５１０Ｌが、先端突出部４１を通過しないように形成されている。

【0067】

放電ギャップＧと先端噴孔５１０とは、プラグ径方向において、プラグ中心軸Ｃを挟んで、互いに反対側に位置している。
その他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。

【0068】

（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、先端噴孔５１０の開口方向を変更した形態である。

【0069】

先端噴孔５１０の中心軸の延長線５１０Ｌは、図２０に示すごとく、Ｚ方向に対して傾斜している。つまり、先端噴孔５１０の開口方向は、Ｚ方向に対して傾斜している。また、延長線５１０Ｌは、放電ギャップＧの基端側を通過する。

【0070】

本形態において、延長線５１０Ｌは、先端突出部４１を通過する。また、延長線５１０Ｌは、実質的にプラグ中心軸Ｃを通過する。

【0071】

図２０に示すごとく、直線Ｌ１を含むと共にＺ方向に沿った断面において、直線Ｌ１と延長線５１０Ｌとのなす角度α４は、直線Ｌ１とプラグ中心軸Ｃとのなす角度α１よりも大きい。つまり、本形態においては、実施形態５に対し、放電ギャップＧの形成方向と延長線５１０Ｌとのなす角度が、９０°に近づくように、先端噴孔５１０が形成されている。
その他は、実施形態５と同様である。

【0072】

角度α４は、角度α１よりも大きい。それゆえ、放電ギャップＧ及びその周辺において、先端噴孔５１０に向かう気流が一層形成されやすい。その結果、放電ギャップＧに生じた放電が、先端噴孔５１０に向かって一層伸長しやすい。
その他、実施形態５と同様の作用効果を有する。

【0073】

上記実施形態１～６において、接地電極６の先端は、プラグカバー５に当接していない。ただし、接地電極は、例えば、その先端をプラグカバーに当接させた状態にて、ハウジング又はプラグカバーに固定することができる。また、接地電極は、例えば、先端噴孔の内側開口部の内周端に隣接するように、プラグカバーに固定することもできる。つまり、先端噴孔の内側開口部の内周端に隣接する位置から副燃焼室内に突出するように、接地電極を設けることができる。これらの構成とすることにより、放電ギャップに生じた放電の接地電極側の起点は、先端噴孔の内面に一層移りやすくなる。

【0074】

上記実施形態１～６において、先端噴孔５１０の中心軸の延長線５１０Ｌは、放電ギャップＧを通過しない。ただし、先端噴孔は、例えば、先端噴孔の中心軸の延長線が、放電ギャップＧを通過するように形成することもできる。これにより、放電ギャップ及びその周辺において、先端噴孔に向かう気流が一層形成されやすくなる。

【0075】

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】

【0076】

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、５０１…副燃焼室の内壁面、５１…噴孔、５１１…内側開口部、５１２…内側開口部の内周端、５１０…先端噴孔、６…接地電極、５１０Ｌ…先端噴孔の中心軸の延長線、Ｚ…プラグ軸方向、Ｇ…放電ギャップ、Ｄ１…先端噴孔の外側開口部の中心から放電ギャップまでの距離、Ｄ２…先端噴孔以外の噴孔の外側開口部の中心から放電ギャップまでの距離、Ｄ３…接地電極の先端から先端噴孔の内側開口部の内周端までの最短距離、Ｄ４…プラグ軸方向における中心電極の先端から副燃焼室の先端までの距離

【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】