JP2021170475A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】プレイグニッションの発生を抑制することができるスパークプラグを提供する。【解決手段】スパークプラグ１は、絶縁碍子２と中心電極３とハウジング４とプラグカバー５とを備える。プラグカバー４には、少なくとも１つの噴孔５３が設けられている。スパークプラグ１は、噴孔５３の少なくとも１つである火花形成噴孔５０の内壁と電極先端部３１との間に放電を形成することができるよう構成されている。中心電極３は、中心母材３２と、中心母材３２内に配されるとともに中心母材３２よりも熱伝導率が高い中心芯材３３とを有する。電極先端部３１の長手方向において、電極先端部３１の突出根元３１Ｒから電極先端部３１の突出先端３１Ｔまでの長さを長さＬとしたとき、中心芯材３３の先端位置は、突出根元３１Ｒから突出先端３１Ｔ側にＬ／３離れた位置Ｐよりも突出先端３１Ｔ側の位置にある。【選択図】図２

Description

本発明は、スパークプラグに関する。

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には、絶縁碍子から突出した中心電極をプラグカバーで覆ったスパークプラグが開示されている。前記プラグカバーには、プラグカバーを貫通する貫通孔が複数形成されており、当該貫通孔の１つである挿入孔に中心電極の先端部が挿入されている。そして、特許文献１に記載のスパークプラグは、中心電極と前記挿入孔の内壁との間を、火花放電を発生させるための放電ギャップとしている。また、特許文献１に記載のスパークプラグは、放電ギャップに生じた放電火花を主燃焼室側に向かって引き伸ばすことができるように構成されている。

特開２０１６−９５９８６号公報

特許文献１に記載のスパークプラグにおいては、プレイグニッションの発生を抑制する観点から改善の余地がある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、プレイグニッションの発生を抑制することができるスパークプラグを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、筒状の絶縁碍子（２）と、
前記絶縁碍子の内周側に保持されるとともに、前記絶縁碍子からプラグ先端側に突出する電極先端部（３１）を有する中心電極（３）と、
前記絶縁碍子の外周側に配されたハウジング（４）と、
前記電極先端部が配される副燃焼室（１００）を覆うよう前記ハウジングにおけるプラグ先端側の部位に設けられたプラグカバー（５）と、を備え、
前記プラグカバーには、前記副燃焼室を外部に連通する少なくとも１つの噴孔（５３）が設けられており、
前記噴孔の少なくとも１つである火花形成噴孔（５０）の内壁と前記電極先端部との間に放電を形成することができるよう構成されており、
前記中心電極は、中心母材（３２）と、前記中心母材内に配されるとともに前記中心母材よりも熱伝導率が高い中心芯材（３３）と、を有し、
前記電極先端部の長手方向において、前記電極先端部の突出根元（３１Ｒ）から前記電極先端部の突出先端（３１Ｔ）までの長さを長さＬとしたとき、前記中心芯材の先端位置は、前記突出根元から前記突出先端側にＬ／３離れた位置よりも前記突出先端側の位置にある、スパークプラグ（１）にある。

前記態様のスパークプラグは、電極先端部と火花形成噴孔の内壁との間に放電を形成することができるよう構成されている。それゆえ、例えば点火タイミングを適宜調整することで、副燃焼室内にも、副燃焼室外にも放電火花を引き伸ばすことができる。

しかしながら、電極先端部と火花形成噴孔の内壁との間に放電を形成することができるよう構成した場合、電極先端部を火花形成噴孔の近傍に形成する必要があるため、電極先端部を長くする必要が生じやすく、プレイグニッションの発生が懸念されるおそれがある。

そこで、電極先端部の長手方向において、電極先端部の突出根元から電極先端部の突出先端までの長さを長さＬとしたとき、中心芯材の先端位置は、突出根元から突出先端側にＬ／３離れた位置よりも突出先端側の位置にある。このように、中心芯材をある程度電極先端部の先端側まで形成することにより、電極先端部の放熱性を向上させやすく、プレイグニッションの発生を抑制することができる。

以上のごとく、前記態様によれば、プレイグニッションの発生を抑制することができる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。

実施形態１における、内燃機関に取り付けられたスパークプラグの、一部断面正面図。 実施形態１における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態１における、プラグカバー及び接地電極をプラグ基端側から見た図。 実施形態１における、スパークプラグの先端部の一部分解断面図。 実施形態１における、スパークプラグにおける溶融凝固部周辺の拡大断面図。 実施形態１における、膨張行程での放電火花の引き伸ばされ方を示すスパークプラグの先端部の断面図。 実施形態１における、圧縮行程での放電火花の引き伸ばされ方を示すスパークプラグの先端部の断面図。 実施形態２における、スパークプラグにおける溶融凝固部周辺の拡大断面図。 実施形態３における、スパークプラグにおける溶融凝固部周辺の拡大断面図。 実施形態４における、スパークプラグにおける溶融凝固部周辺の拡大断面図。 実施形態５における、スパークプラグにおける溶融凝固部周辺の拡大断面図。 実施形態６における、スパークプラグにおける溶融凝固部周辺の拡大断面図。 実施形態７における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態８における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態８の変形形態における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態９における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態１０における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態１０における、スパークプラグの先端部の正面図。 実施形態１１における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態１２における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態１２における、膨張行程での放電火花の引き伸ばされ方を示すスパークプラグの先端部の断面図。 実施形態１３における、スパークプラグの先端部の断面図。 実施形態１３における、膨張行程での放電火花の引き伸ばされ方を示すスパークプラグの先端部の断面図。

（実施形態１）
スパークプラグの実施形態につき、図１〜図７を用いて説明する。
本形態のスパークプラグ１は、図２に示すごとく、絶縁碍子２と中心電極３とハウジング４とプラグカバー５とを備える。絶縁碍子２は、筒状を呈している。中心電極３は、絶縁碍子２の内周側に保持されている。中心電極３は、絶縁碍子２からプラグ先端側に突出する電極先端部３１を有する。ハウジング４は、絶縁碍子２の外周側に配されている。プラグカバー５は、電極先端部３１が配される副燃焼室１００を覆うようハウジング４におけるプラグ先端側の部位に設けられている。プラグカバー５には、副燃焼室１００を外部に連通する少なくとも１つの噴孔５３が設けられている。

スパークプラグ１は、噴孔５３の少なくとも１つである火花形成噴孔５０の内壁と電極先端部３１との間に放電を形成することができるよう構成されている。本形態においては、詳細は後述するが、内燃機関の膨張行程において、火花形成噴孔５０の内壁と電極先端部３１との間に放電が形成される。

中心電極３は、中心母材３２と、中心母材３２内に配されるとともに中心母材３２よりも熱伝導率が高い中心芯材３３とを有する。電極先端部３１の長手方向において、電極先端部３１の突出根元３１Ｒから電極先端部３１の突出先端３１Ｔまでの長さを長さＬとしたとき、中心芯材３３の先端位置は、突出根元３１Ｒから突出先端３１Ｔ側にＬ／３離れた位置Ｐよりも突出先端３１Ｔ側の位置にある。
以後、本形態につき詳説する。

本形態において、スパークプラグ１の中心軸をプラグ中心軸Ｃという。プラグ中心軸Ｃが延在する方向をＺ方向という。Ｚ方向は、筒状に形成されたハウジング４の軸方向、及び筒状に形成された絶縁碍子２の軸方向に一致している。また、詳細は後述するが、プラグ中心軸Ｃと火花形成噴孔５０の軸方向とは同じ方向である。Ｚ方向の一方側であって、スパークプラグ１における副燃焼室１００が形成された側（例えば、図１及び図２の下側）をプラグ先端側といい、その反対側をプラグ基端側という。また、Ｚ方向に直交する方向であって、中心電極３と後述の接地電極７とが対向する方向をＹ方向という。そして、Ｙ方向及びＺ方向の双方に直交する方向をＹ方向という。スパークプラグ１の径方向を、プラグ径方向という。スパークプラグ１の周方向を、プラグ周方向という。

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。スパークプラグ１のプラグ基端側の端部は、図示しない点火コイルと接続され、スパークプラグ１のプラグ先端側の端部は、内燃機関の燃焼室内に配される。図１に示すごとく、燃焼室は、内燃機関のシリンダブロック、ピストン、シリンダヘッド１１に囲まれた領域であり、燃焼室のうち、スパークプラグ１の外部側を主燃焼室１２、スパークプラグ１の後述のプラグカバー５の内側を副燃焼室１００という。スパークプラグ１は、ハウジング４において内燃機関のシリンダヘッド１１に取り付けられる。

ハウジング４は、導電性、熱伝導性、及び耐熱性を有する材料を筒状に形成してなる。例えば、ハウジング４は、ニッケル基合金からなる。図１、図２に示すごとく、ハウジング４の外周部には、取付ネジ部４１が形成されている。図１に示すごとく、取付ネジ部４１は、シリンダヘッド１１に設けられた雌ネジ穴１１１に螺合される部位である。スパークプラグ１がシリンダヘッド１１に取り付けられた状態においては、スパークプラグ１における取付ネジ部４１のプラグ先端側の部位が主燃焼室１２内に曝される。図１に示すごとく、シリンダヘッド１１からの突出量をＥＱとしたとき、突出量ＥＱは、５ｍｍ以下である。ハウジング４は、その内周部において絶縁碍子２を保持している。

絶縁碍子２は、例えば電気的絶縁性を有する材料を円筒状に形成してなる。図示は省略するが、絶縁碍子２は、ハウジング４に対してＺ方向に係止されている。図示は省略するが、絶縁碍子２とハウジング４との係止部には、これらの間のシール性を確保するパッキンが設けられている。図２に示すごとく、絶縁碍子２は、Ｚ方向に貫通形成された軸孔２０を有し、軸孔２０の内周部に中心電極３を保持している。

中心電極３は、例えば金属をＺ方向に長尺に形成してなる。中心電極３は、中心母材３２と、中心母材３２内に配され、中心母材３２よりも熱伝導率が高い材料からなる中心芯材３３とを備える。中心母材３２は、例えばニッケル基合金からなる。中心芯材３３は、銅等からなる。中心母材３２は、プラグ基端側の端部が開口した中空形状を呈しており、中心芯材３３は中心母材３２の内側空間を満たすよう配されている。中心芯材３３のプラグ基端側の端部は、中心母材３２のプラグ基端側の開口から露出している。また、中心芯材３３は、中心母材３２よりも融点が低く、中心芯材３３は、副燃焼室１００には露出しないよう形成されている。

中心電極３は、絶縁碍子２からプラグ先端側に突出した電極先端部３１を備える。電極先端部３１は、Ｚ方向に延在する円柱状を呈している。電極先端部３１は、ハウジング４のプラグ先端側の端面よりもプラグ先端側に突出している。

図２に示すごとく、電極先端部３１の長手方向における電極先端部３１の突出根元３１Ｒから突出先端３１Ｔまでの長さを長さＬとする。突出根元３１Ｒは、Ｚ方向における絶縁碍子２の軸孔２０のプラグ先端側の開口端の位置と同位置にある。このとき、中心芯材３３の先端位置は、突出根元３１Ｒから突出先端３１Ｔ側にＬ／３離れた位置Ｐよりも突出先端３１Ｔ側の位置にある。本形態においては、中心芯材３３の先端位置は、突出根元３１Ｒから突出先端３１Ｔ側にＬ／２離れた位置よりも突出先端３１Ｔ側の位置にある。

電極先端部３１は、中心母材３２及び中心芯材３３からなる電極先端本体３１１と、電極先端本体３１１の側面に配された中心チップ３１２とを備える。電極先端本体３１１は、プラグ基端側から順に、第一部位３１１ａと第二部位３１１ｂと第三部位３１１ｃとを備える。第一部位３１１ａは、中心電極３における、軸孔２０のプラグ先端側の部位の内側に配された部位と同等の外径を有し、Ｚ方向に沿った円柱状を呈している。第二部位３１１ｂは、第一部位３１１ａからプラグ先端側に向かうほど縮径するよう形成されている。第三部位３１１ｃは、第二部位３１１ｂからプラグ先端側に延設され、Ｚ方向に沿った柱状を呈している。第三部位３１１ｃは、第一部位３１１ａよりも外径が小さくなるよう形成されている。

本形態において、中心芯材３３のプラグ先端側の端部の位置は、Ｚ方向における第一部位３１１ａと第二部位３１１ｂとの境界部付近に形成されている。なお、これに限られず、中心電極３のプラグ先端側の端部の位置は、例えばＺ方向における前記境界部よりもプラグ基端側に位置していても、プラグ先端側に位置していてもよい。

図２、図３に示すごとく、第三部位３１１ｃには、Ｘ方向の両側に平面部３１３が形成されている。第三部位３１１ｃは、Ｚ方向に延びる円柱のＸ方向の両端部を面カットしたような形状を有する。なお、図３においては、電極先端部３１の先端面３１４をプラグカバー５にＺ方向に投影したものを、破線で表している。平面部３１３は、Ｘ方向に直交する平面上に形成されている。そして、一方の平面部３１３に、中心チップ３１２が配されている。

中心チップ３１２は、電極先端本体３１１よりも耐消耗性の高い材料からなり、例えば貴金属からなる。中心チップ３１２は、当該中心チップ３１２が配される平面部３１３の法線方向（すなわちＸ方向）に厚みを有する矩形板状に形成されている。図２に示すごとく、中心チップ３１２は、プラグ先端側の端部の位置を、電極先端本体３１１のプラグ先端側の端部の位置と一致させている。中心チップ３１２は、接地電極７との間に放電ギャップＧを形成している。放電ギャップＧは、初期の火花放電を形成する空間である。後述するように、放電火花は、副燃焼室１００内の気流に押されて移動するが、初期の火花放電は、移動する前の放電火花を意味するものとする。

図２、図４に示すごとく、ハウジング４のプラグ先端側の端部に、副燃焼室１００を区画するプラグカバー５が配されている。プラグカバー５は、プラグ基端側に開口するカップ状に形成されている。すなわち、プラグカバー５は、副燃焼室１００をプラグ周方向に覆うカバー側壁５１と、副燃焼室１００をプラグ先端側から覆う円板状のカバー底壁５２とを備える。

図４、図５に示すごとく、ハウジング４のプラグ先端側の部位は、内周端に、プラグ先端側に突出するハウジング突出部４２をハウジング４の全周に備える。そして、プラグカバー５は、カバー側壁５１の内周面をハウジング突出部４２の外周面に沿わせるようハウジング４に組み付けられている。ハウジング突出部４２の先端面と内周面との間の角部には、面取り部４２１が形成されている。これにより、ハウジング４における副燃焼室１００に面する表面積を減らしやすい。

そして、図５に示すごとく、ハウジング４とプラグカバー５とは、全周において、外周側から溶接されている。これにより、ハウジング４の一部とプラグカバー５の一部とが溶け合って凝固した溶融凝固部６が、環状に形成される。ここで、プラグカバー５のカバー側壁５１のプラグ基端側の面の幅を幅Ｗとしたとき、プラグ径方向における溶融凝固部６の長さ６Ｌは、Ｗ／２よりも大きい。なお、本形態において、ハウジング４とプラグカバー５とは別体で構成したが、これらを１つの部材によって構成してもよい。なお、図５以外においては、溶融凝固部の図示を省略している。

図２〜図５に示すごとく、プラグカバー５は、カバー母材５４と、カバー母材５４内に配されるとともにカバー母材５４よりも熱伝導率が高いカバー芯材５５とを有する。例えば、カバー母材５４は、ニッケル基合金からなり、カバー芯材５５は銅からなる。プラグカバー５の大部分は、カバー母材５４からなる。カバー母材５４は、カバー側壁５１を構成する部位にプラグ基端側に開口する溝部５６を有し、当該溝部５６内の領域にカバー芯材５５が満たされている。そして、カバー芯材５５は、カバー母材５４からプラグ基端側に開放されている。カバー芯材５５は、全周に配されている。また、カバー芯材５５は、カバー母材５４よりも融点が低く、カバー芯材５５は、副燃焼室１００及びすべての噴孔５３に露出しないよう形成されている。

図２、図３に示すごとく、プラグカバー５は、電極先端部３１の先端面３１４とＺ方向に対向する領域に火花形成噴孔５０を有する。火花形成噴孔５０は、カバー底壁５２をＺ方向に貫通するよう形成されている。そして、火花形成噴孔５０の軸方向は、Ｚ方向と同じ方向となるよう形成されている。

図２に示すごとく、火花形成噴孔５０の内壁は、Ｚ方向の副燃焼室１００側に向かってＺ方向に直交する断面の面積が拡大する拡大面部５０１を、Ｚ方向の少なくとも一部の領域に有する。拡大面部５０１を含む火花形成噴孔５０のＺ方向に直交する断面の面積は、前記断面に表れる火花形成噴孔５０の内側領域の面積である。本形態において、火花形成噴孔５０の内壁は、プラグ先端側から順に、円筒面部５０２と拡大面部５０１とを備える。

円筒面部５０２は、Ｚ方向にまっすぐ形成された円筒状を呈している。すなわち、円筒面部５０２は、Ｚ方向の各位置における形状が互いに同様の円形となる。円筒面部５０２のプラグ先端側の端部は、プラグ先端側に向かって開口した外側開口部５０３となっている。円筒面部５０２のプラグ基端側の端部からプラグ基端側に、拡大面部５０１が形成されている。

拡大面部５０１は、プラグ基端側に向かうほど拡径するテーパ状に形成されている。すなわち、拡大面部５０１は、Ｚ方向の各位置における形状が、互いに相似形の円形となり、かつ、プラグ基端側に向かうほど、拡大面部５０１の内側領域におけるＺ方向に直交する断面積が大きくなる。そして、拡大面部５０１のプラグ基端側の端部は、プラグ基端側に開口した内側開口部５０４となっている。火花形成噴孔５０は、副燃焼室１００側の内側開口部５０４の面積が、スパークプラグ１の外部側の外側開口部５０３の面積よりも大きくなるよう構成されている。

図２、図３に示すごとく、火花形成噴孔５０の内側領域と電極先端部３１の先端面３１４とは、互いにＺ方向に重なる位置に形成されている。なお、電極先端部３１の先端面３１４は、電極先端部３１のプラグ先端側の面のうち最もプラグ先端側にあるものを意味する。本形態において、電極先端部３１を構成する電極先端本体３１１と中心チップ３１２とは、プラグ先端側の端部の位置が同じであるため、電極先端部３１の先端面３１４は、電極先端本体３１１と中心チップ３１２との双方の先端面である。火花形成噴孔５０における副燃焼室１００側の内側開口部５０４の面積は、電極先端部３１の先端面３１４よりも大きい。図３に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、内側開口部５０４の少なくとも一部は、電極先端部３１の先端面３１４の外周側に形成されている。本形態において、Ｚ方向から見たとき、内側開口部５０４の全体は、電極先端部３１の先端面３１４の外周側に形成されている。また、Ｚ方向から見たとき、外側開口部５０３の全体は、電極先端部３１の先端面３１４の内側に収まるよう形成されている。

図２〜図４に示すごとく、プラグカバー５の内壁面（すなわち副燃焼室１００側の面）に、接地電極７が設けられている。接地電極７は、接地本体部７１と接地チップ７２とを有する。

接地本体部７１は、Ｚ方向に延在する矩形板状に形成されている。接地本体部７１の厚み方向は、中心チップ３１２の厚み方向と一致している。接地本体部７１のプラグ先端側の端部は、プラグカバー５の内壁面における、内側開口部５０４近傍に接合されている。本形態においては、接地本体部７１のプラグ先端側の端部は、プラグカバー５の内壁面における、内側開口部５０４から若干離れた領域に接合されている。接地本体部７１におけるプラグ基端側の部位は、中心電極３の中心チップ３１２とＸ方向に対向している。

図２、図４に示すごとく、接地本体部７１は、接地母材７３と、接地母材７３よりも熱伝導率が高い材料からなる接地芯材７４とを備える。接地母材７３は、例えばニッケル基合金からなり、接地芯材７４は、銅等からなる。接地母材７３は、プラグ先端側の端縁からプラグ基端側に凹む接地凹部７５を有し、当該接地凹部７５内の領域に接地芯材７４が満たされている。そして、接地芯材７４は、接地母材７３からプラグ先端側に開放されており、プラグカバー５の内面に接続している。また、接地芯材７４は、接地母材７３よりも融点が低く、接地芯材７４は、副燃焼室１００及びすべての噴孔５３に露出しないよう形成されている。そして、接地本体部７１のプラグ基端側の部位における中心電極３側の面に、中心チップ３１２とＸ方向に対向するよう接地チップ７２が設けられている。

接地チップ７２は、接地本体部７１よりも耐消耗性の高い材料からなり、例えば貴金属からなる。接地チップ７２は、矩形板状に形成されており、その厚み方向が中心チップ３１２の厚み方向と一致するよう配されている。接地チップ７２は、そのプラグ基端側の端部の位置を、接地本体部７１のプラグ基端側の端部の位置と一致させている。また、図３に示すごとく、接地チップ７２のＺ方向に直交する幅方向（すなわちＹ方向）の両端の位置は、Ｙ方向における接地本体部７１の両端の位置と一致している。

図３に示すごとく、Ｙ方向における接地チップ７２の寸法と中心チップ３１２の寸法とは、互いに同等である。また、図２に示すごとく、接地チップ７２のプラグ基端側の端部は、中心チップ３１２よりもプラグ基端側に突出しており、接地チップ７２のプラグ先端側の端部は、中心チップ３１２のプラグ先端側の端部よりもプラグ基端側の位置にある。そして、接地チップ７２と中心チップ３１２との間に、放電ギャップＧが形成されている。放電ギャップＧは、接地チップ７２と中心チップ３１２との対向方向（すなわちＸ方向）における、接地チップ７２と中心チップ３１２との間の空間である。図３に示すごとく、放電ギャップＧは、少なくとも一部が内側開口部５０４の内側領域にＺ方向に重なる位置に配されている。

図２に示すごとく、プラグカバー５は、火花形成噴孔５０以外にも、プラグカバー５を貫通する複数の噴孔５３を有する。以後、単に噴孔５３といったときは、特に断らない限り火花形成噴孔５０以外の噴孔５３を意味するものとする。複数の噴孔５３は、火花形成噴孔５０よりもプラグ径方向の外周側に形成されている。各噴孔５３は、プラグ先端側へ向かうにつれてプラグ径方向の外周側に向かうよう傾斜して形成されている。複数の噴孔５３は、プラグ周方向に等間隔に形成されている。なお、噴孔５３の数、形状、配置箇所等は、要請に応じて適宜決定される。

次に、図６、図７を用いて、本形態のスパークプラグ１において放電ギャップＧに形成される放電火花Ｓが引き伸ばされる様子につき説明する。本形態のスパークプラグ１は、内燃機関の膨張行程（すなわち上死点後；ＡＴＤＣ）又は圧縮行程（すなわち上死点前；ＢＴＤＣ）において放電を生じさせるよう制御されている。内燃機関の膨張行程において放電を生じさせた場合と、圧縮行程において放電を生じさせた場合とで、スパークプラグ１の放電の引き伸ばされ方が異なる。

まず、図６を用いて、膨張行程において火花放電を放電ギャップＧに生じさせる場合につき説明する。膨張行程においては、火花形成噴孔５０周辺では副燃焼室１００側から主燃焼室１２側に向かって流れる気流Ｆ１が生じている。また、放電ギャップＧに生じる初期の放電火花は、例えば、中心電極３と接地電極７との間の空間距離が最も近くなる、中心チップ３１２と接地チップ７２との間において生じる。

初期の放電火花Ｓは、前述の気流Ｆ１に押され、その両起点間の部位がプラグ先端側に向かって大きく引き伸ばされると同時に、放電火花Ｓの接地電極７側の起点が、接地電極７から火花形成噴孔５０の内壁上をプラグ先端側に移動し、やがて火花形成噴孔５０の内壁のプラグ先端側の端部付近まで移動する。このようにして、火花形成噴孔５０と中心電極３の電極先端部３１との間に放電が形成される。そして、引き伸ばされた放電火花Ｓは、火花形成噴孔５０からプラグ先端側、すなわち主燃焼室１２内に形成され、主燃焼室１２内の混合気に直接着火する。なお、便宜上、図６、及び後述の図７においては初期の放電火花と当該初期の放電火花が引き伸ばされた状態とを表している。

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等においては、触媒を早期に暖気して活性化させるために点火時期を大幅に遅角させることがあるが、この場合、膨張行程での点火となる。膨張行程で火花放電を発生させた際には、以下のメリットがある。冷間始動時などは、プラグカバー５、ハウジング４、絶縁碍子２等の副燃焼室１００に面する部材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１２に向かって放電火花を伸長させ、初期火炎とプラグカバー５等との接触面積を抑制する。これにより、初期火炎の熱がプラグカバー５等に奪われる冷損を抑えやすい。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。

次に、図７を用いて、圧縮行程において火花放電を放電ギャップＧに生じさせる場合につき説明する。圧縮行程においては、火花形成噴孔５０周辺では主燃焼室１２側から副燃焼室１００側に向かって流れる気流Ｆ２が生じている。当該気流Ｆ２は、主燃焼室１２から火花形成噴孔５０の円筒面部５０２に流入するとき、流路断面積が急減することにより、局所的に流速が速くなる。そして、当該気流Ｆ２は、円筒面部５０２から拡大面部５０１に流入されるとき、流路断面積が徐々に拡大していくため、気流が拡散されて流速が低下する。そして、副燃焼室１００内に到達した気流Ｆ２は、中心電極３を避けるようプラグ基端側に向かい、一部が放電ギャップＧを通過する。

そして、放電ギャップＧに生じる初期の放電火花Ｓは、例えば、中心電極３と接地電極７との間の空間距離が最も近くなる、中心チップ３１２と接地チップ７２との間において生じる。そして、当該初期の放電火花Ｓは、前述のように放電ギャップＧを通る、拡散された気流Ｆ２に押され、その両起点間の部位がプラグ基端側に向かって大きく引き伸ばされる。そして、放電火花Ｓは、副燃焼室１００内に大きく引き伸ばされ、副燃焼室１００内の混合気に直接着火し、副燃焼室１００内に火炎を形成する。副燃焼室１００で成長した火炎は、火花形成噴孔５０及びその他の噴孔５３から主燃焼室１２に火炎ジェットとして噴出される。ここで、火花形成噴孔５０は、プラグ先端側に向かうほど流路断面積が減少するため、火花形成噴孔５０を通過して噴出される火炎ジェットの勢いが増す。これにより、内燃機関の燃焼期間を短くすることができる。

例えば、プラグカバー５、ハウジング４、絶縁碍子２、中心電極３等の副燃焼室１００に面する部材がある程度高温となる、冷間始動時以外のときに、圧縮行程において火花放電を生じさせることができる。

次に、本形態の作用効果につき詳説する。
本形態のスパークプラグ１は、電極先端部３１と火花形成噴孔５０の内壁との間に放電を形成することができるよう構成されている。それゆえ、例えば点火タイミングを適宜調整することで、副燃焼室１００内にも、副燃焼室１００外にも放電火花を引き伸ばすことができる。

しかしながら、電極先端部３１と火花形成噴孔５０の内壁との間に放電を形成することができるよう構成した場合、電極先端部３１を火花形成噴孔５０の近傍に形成する必要があるため、電極先端部３１を長くする必要が生じやすく、プレイグニッションの発生が懸念されるおそれがある。

そこで、電極先端部３１の長手方向において、電極先端部３１の突出根元３１Ｒから電極先端部３１の突出先端３１Ｔまでの長さを長さＬとしたとき、中心芯材３３の先端位置は、突出根元３１Ｒから突出先端３１Ｔ側にＬ／３離れた位置よりも突出先端３１Ｔ側の位置にある。このように、中心芯材３３をある程度電極先端部３１の先端側まで形成することにより、電極先端部３１の放熱性を向上させやすく、プレイグニッションの発生を抑制することができる。

また、プラグカバー５は、カバー母材５４と、カバー母材５４内に配されるとともにカバー母材５４よりも熱伝導率が高いカバー芯材５５とを有する。それゆえ、プラグカバー５の放熱性を向上させることができ、これによってもプレイグニッションの発生を抑制することができる。

また、カバー芯材５５は、副燃焼室１００及びすべての噴孔５３に露出しないよう形成されている。それゆえ、スパークプラグ１使用時にプラグカバー５全体が高温になり、カバー芯材５５が外部に溶け出ることを防止することができる。

以上のごとく、本形態によれば、プレイグニッションの発生を抑制することができるスパークプラグを提供することができる。

（実施形態２）
本形態は、図８に示すごとく、実施形態１に対して、ハウジング突出部４２の内周側の面が、プラグ先端側に向かうほど内周側に向かうよう傾斜し、全体的に断面三角形状に形成された形態である。

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。

（実施形態３）
本形態は、図９に示すごとく、実施形態１に対して、ハウジング突出部４２の先端面と内周面との間の角部が、角が丸められたアール部４２２となっている形態である。
その他は、実施形態１と同様である。

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。

（実施形態４）
本形態は、図１０に示すごとく、実施形態１に対して、ハウジング突出部４２の突出長さを変更した形態である。本形態において、ハウジング突出部４２のプラグ先端側の位置は、カバー側壁５１とカバー底壁５２との境界部（すなわち、カバー側壁５１とカバー底壁５２とをつなぐ曲面部）のプラグ基端側の端部の位置に形成されている。すなわち、ハウジング突出部４２は、カバー側壁５１におけるＺ方向に沿ってまっすぐ形成された面に対向するよう形成されている。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、プラグカバー５とハウジング４との対向面積を増やしやすく、プラグカバー５からハウジング４への熱移動を促進させやすい。それゆえ、プラグカバー５の熱を、ハウジング４を介して放熱しやすく、これによってプレイグニッションの発生を抑制しやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態５）
本形態は、図１１に示すごとく、実施形態１に対して、プラグ径方向における溶融凝固部６の長さを変更した形態である。溶融凝固部６は、プラグ径方向におけるプラグカバー５のプラグ基端側の面の全体にわたって形成されている。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、一層、プラグカバー５からハウジング４への放熱を促進させやすく、プレイグニッションの発生を一層抑制しやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態６）
本形態は、図１２に示すごとく、実施形態５に対して、プラグ径方向における溶融凝固部６の長さを変更した形態である。本形態において、溶融凝固部６の内周側端部は、ハウジング突出部４２の一部まで形成されている。
その他は、実施形態５と同様である。

本形態においても、実施形態５と同様の作用効果を有する。

（実施形態７）
本形態は、図１３に示すごとく、実施形態１に対して、中心電極３における中心芯材３３の形成範囲を変更した実施形態である。本形態において、中心芯材３３のプラグ先端側の端部は、中心母材３２のプラグ先端側の端部近傍まで形成されている。本形態においては、中心芯材３３の先端位置は、突出根元３１Ｒから突出先端３１Ｔ側に３Ｌ／４離れた位置よりも突出先端３１Ｔ側の位置にある。中心芯材３３のプラグ先端側の端部は、中心母材３２のプラグ先端側の面よりもプラグ基端側に位置している。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、中心芯材３３のプラグ先端側の端部が、中心母材３２のプラグ先端側の端部近傍まで形成されているため、中心電極３全体の放熱性を一層向上させやすく、その結果、プレイグニッションの発生を一層抑制しやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態８）
本形態は、図１４に示すごとく、実施形態７に対して、電極先端部３１の形状を変更した形態である。

本形態において、電極先端部３１の電極先端本体３１１（すなわち中心母材３２からなる部位）は、実施形態１と同様、プラグ基端側から順に、第一部位３１１ａと第二部位３１１ｂと第三部位３１１ｃとを備える。第一部位３１１ａは、実施形態１と同様、中心電極３における、軸孔２０のプラグ先端側の部位の内側に配された部位と同等の外径を有し、Ｚ方向に沿った円柱状を呈している。第二部位３１１ｂは、Ｘ方向の接地電極７側の面が、プラグ先端側に向かうほどＸ方向の反接地電極７側に向かうように傾斜している。第三部位３１１ｃは、第二部位３１１ｂのプラグ先端側の部位からプラグ先端側に、Ｚ方向に沿って形成されている。そして、第三部位３１１ｃのＸ方向における接地電極７側の面は、平面上に形成されており、当該面に、中心チップ３１２が配置されている。

そして、中心芯材３３は、中心母材３２よりも小さく、中心芯材３３の相似形状となるよう、中心母材３２内に配されている。すなわち、中心芯材３３は、中心母材３２に対応した形状を有する。
その他は、実施形態７と同様である。

本形態においても、実施形態７と同様の作用効果を有する。

なお、その他、中心芯材３３は、中心母材３２の形状に対応した形状とすることが来出る。例えば、図１５には、第三部位３１１ｃのＸ方向における反接地電極７側の面３１１ｄが、プラグ先端側に向かうほどＸ方向の接地電極７側に向かうよう傾斜したテーパ面となった例を示しているが、このような場合においても、中心芯材３３は、中心母材３２と相似形状に形成することができる。

（実施形態９）
本形態は、図１６に示すごとく、実施形態１に対して、電極先端本体３１１の形状を変更した形態である。本形態において、第二部位３１１ｂは、プラグ先端側に向かうほど縮径するテーパ状に形成されている。第二部位３１１ｂのテーパ角、すなわち、プラグ中心軸Ｃを通る断面において表れる第二部位３１１ｂの一方の表面と他方の表面との間の角度は、４５°以上、１８０°未満である。Ｚ方向において、第二部位３１１ｂの位置は、電極先端部３１の中央位置よりもプラグ先端側に位置している。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、可能な限りプラグ先端側の位置まで、中心電極３の外形が大きい部分（すなわち第一部位３１１ａ）を形成することができ、中心電極３の熱容量を確保しやすく、プレイグニッションの発生を一層防止しやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態１０）
本形態は、図１７、図１８に示すごとく、実施形態１に対して、カバー芯材５５の形成範囲を変更した形態である。

本形態においては、カバー芯材５５は、プラグカバー５の略全体に形成されている。カバー芯材５５は、副燃焼室１００及び火花形成噴孔５０を含めた各噴孔５３に露出しないよう形成されている。その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、プラグカバー５の放熱性を一層向上させやすく、プレイグニッションの発生を一層抑制しやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態１１）
本形態は、図１９に示すごとく、実施形態１０に対して、接地芯材７４の構成を変更した実施形態である。すなわち、本形態において、接地芯材７４は、プラグカバー５の内面を貫通し、カバー芯材５５に接続されている。
その他は、実施形態１０と同様である。

本形態においては、接地電極７の熱を、プラグカバー５を介して放熱しやすい。それゆえ、プレイグニッションの発生を一層抑制することができる。
その他、実施形態１０と同様の作用効果を有する。

（実施形態１２）
本形態は、図２０に示すごとく、実施形態１に対して、接地電極７の長手方向をＸ方向とした形態である。

本形態において、接地電極７は、カバー側壁５１に取り付けられ、プラグ径方向に延在した矩形柱状に形成されている。接地母材７３は、外周側に向かって開口する接地凹部７５を有し、接地凹部７５内に接地芯材７４が満たされている。そして、接地母材７３の内周側端面に接地チップ７２が設けられている。接地チップ７２の接地母材７３と反対側の面が、中心チップ３１２とＸ方向に対向している。

本形態において、図２１に示すごとく、内燃機関の膨張行程において放電ギャップＧに放電を生じさせる場合、放電火花Ｓが副燃焼室１００側から主燃焼室１２側に向かう気流Ｆに押され、放電火花Ｓの接地電極７側の起点が火花形成噴孔５０の内壁に移り、やがて放電火花Ｓの両起点間の部位が火花形成噴孔５０から主燃焼室１２側に引き伸ばされる。
その他は、実施形態１と同様である。

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。

（実施形態１３）
本形態は、図２２、図２３に示すごとく、実施形態１２に対して、接地電極７をハウジング４の内周面に接続した形態である。電極先端部３１の先端面３１４は、ハウジング４のプラグ先端側の端部の位置よりもプラグ基端側に収まっている。

本形態において、図２３に示すごとく、内燃機関の膨張行程において放電ギャップＧに放電を生じさせる場合、放電火花Ｓが副燃焼室１００側から主燃焼室１２側に向かう気流に押され、放電火花の接地電極７側の起点が火花形成噴孔５０の内壁に移り、やがて放電火花の両起点間の部位が火花形成噴孔５０から主燃焼室１２側に引き伸ばされる。なお、放電ギャップＧを、火花形成噴孔５０からプラグ基端側に遠すぎると、放電火花が火花形成噴孔５０の内壁に移らないことも考えられるので、放電ギャップＧは、放電火花の接地電極７側の起点が火花形成噴孔５０の内壁に移る程度に、火花形成噴孔５０の近くに形成される。
その他は、実施形態１と同様である。

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。

本発明は、前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。

１ スパークプラグ
１００ 副燃焼室
３ 中心電極
３１ 電極先端部
３１Ｒ 突出根元
３１Ｔ 突出先端
３２ 中心母材
３３ 中心芯材
５ プラグカバー
５０ 火花形成噴孔

Claims (3)

1. 筒状の絶縁碍子（２）と、
   前記絶縁碍子の内周側に保持されるとともに、前記絶縁碍子からプラグ先端側に突出する電極先端部（３１）を有する中心電極（３）と、
   前記絶縁碍子の外周側に配されたハウジング（４）と、
   前記電極先端部が配される副燃焼室（１００）を覆うよう前記ハウジングにおけるプラグ先端側の部位に設けられたプラグカバー（５）と、を備え、
   前記プラグカバーには、前記副燃焼室を外部に連通する少なくとも１つの噴孔（５３）が設けられており、
   前記噴孔の少なくとも１つである火花形成噴孔（５０）の内壁と前記電極先端部との間に放電を形成することができるよう構成されており、
   前記中心電極は、中心母材（３２）と、前記中心母材内に配されるとともに前記中心母材よりも熱伝導率が高い中心芯材（３３）と、を有し、
   前記電極先端部の長手方向において、前記電極先端部の突出根元（３１Ｒ）から前記電極先端部の突出先端（３１Ｔ）までの長さを長さＬとしたとき、前記中心芯材の先端位置は、前記突出根元から前記突出先端側にＬ／３離れた位置よりも前記突出先端側の位置にある、スパークプラグ（１）。
2. 前記プラグカバーは、カバー母材（５４）と、前記カバー母材内に配されるとともに前記カバー母材よりも熱伝導率が高いカバー芯材（５５）とを有する、請求項１に記載のスパークプラグ。
3. 前記カバー芯材は、前記副燃焼室及びすべての前記噴孔に露出していない、請求項２に記載のスパークプラグ。

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