JP3140006B2

JP3140006B2 - スパークプラグ

Info

Publication number: JP3140006B2
Application number: JP11124504A
Authority: JP
Inventors: 隆博鈴木; 和也岩田; 佳弘松原
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2001-03-05
Anticipated expiration: 2019-04-30
Also published as: DE69924786D1; JP2000068032A; EP0964490A3; DE69924786T2; EP0964490B1; EP0964490A2; US6229253B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の着火装
置として用いられるスパークプラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスパークプラグは、絶縁碍子の先
端面から下方に突出するようにされた中心電極と、この
中心電極に対向して配設され一端が主体金具に接合され
た平行接地電極とを備え、中心電極と平行接地電極との
間の気中ギャップに火花放電させて燃料混合ガスに着火
するものが一般的である。また、気中ギャップでの着火
性を向上させるため、特開平５−３２６１０７号公報及
び特開平７−１３０４５４号公報には、中心電極の端面
に対向する平行接地電極の他に、中心電極の側周面に対
向した補助接地電極を設けたものが提案されている。こ
れらの補助接地電極は補助接地電極と中心電極との間の
ギャップに飛火させることが目的ではなく、補助接地電
極の存在により平行接地電極と中心電極の間の電界分布
を改善し、より低い放電電圧で平行接地電極と中心電極
の間のギャップに飛火させ着火性を向上させようとする
ものである。このため、これらのスパークプラグは構造
的に見て、補助接地電極の端面の端縁が必ずしも絶縁碍
子の下端面の近傍に位置するものではなかった。さら
に、特開平９−１９９２６０号公報には、中心電極の端
面に対向する平行接地電極の他に、絶縁碍子の下端面の
近傍に補助接地電極を設けたものが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平５−３２６１０７号公報及び特開平７−１３０４５
４号公報に記載の従来のスパークプラグはいずれも、い
わゆる「くすぶり」に弱いという問題点があった。内燃
機関が所定温度で所定回転数以上で回っている定常運転
時は、スパークプラグの絶縁碍子の下方部分である脚長
部は適度に焼け、燃焼室内部の絶縁碍子の下端面近傍の
表面温度は５００゜Ｃ程度に上昇する。このため、絶縁
碍子の表面に付着したカーボンは焼き浄められて絶縁碍
子の表面は清浄に保たれる。このため「くすぶり」は生
じない。しかしながら、内燃機関の温度が極端に低く、
回転数も低い低負荷の場合は、絶縁碍子の表面の温度が
上がらず絶縁碍子の表面に燃焼によるカーボンが付着蓄
積して、いわゆる「くすぶり」の状態になる。これがさ
らに進むと、中心電極と接地電極との絶縁が低下して火
花放電が不能になり、エンジンストールにいたる。ま
た、上記特開平９−１９９２６０号公報記載の従来のス
パークプラグは、平行接地電極若しくは補助接地電極か
ら中心電極までの距離（主気中ギャップ若しくはセミ沿
面ギャップ）、及び補助接地電極の端面から絶縁碍子の
側周面までの距離（セミ沿面碍子ギャップ）の関係は明
らかにされていない。

【０００４】さらに、特開昭５９−７１２７９号公報に
は絶縁碍子の側周面に対向して接地電極を配設したセミ
沿面プラグが開示されている。このプラグでは、火花が
絶縁碍子の表面に沿って走るため絶縁碍子の表面に付着
したカーボンは焼き切られ、「くすぶり」の問題はあま
り生じない。しかし、火花が絶えず絶縁碍子の表面に沿
って走るため絶縁碍子表面が火花による損傷を受ける、
いわゆる「チャネリング」の問題が生じる。このため、
スパークプラグの寿命が短いという問題点があった。

【０００５】そこで、本発明は、「くすぶり」に強く、
かつ、長寿命で着火性にも優れたスパークプラグを提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のうち請求項１記載の発明は、中心貫通孔を
有する絶縁碍子と、前記中心貫通孔に保持され前記絶縁
碍子の先端面から突出するように配置された中心電極
と、前記絶縁碍子の先端面を自身の先端面から突出する
ように保持する主体金具と、その主体金具の先端面に一
端が接合され他端が前記中心電極の先端面に対向するよ
うに配設された平行接地電極とを備え、前記平行接地電
極と前記中心電極の先端面とにより主気中ギャップ
（Ａ）を形成したスパークプラグにおいて、前記主体金
具に一端が接合され他端面が前記主体金具の先端面内径
よりも内径側に配置されるとともに、前記中心電極の側
周面若しくは前記絶縁碍子の側周面に対向するように配
設された単数若しくは複数のセミ沿面接地電極を備え、
前記セミ沿面接地電極の前記他端面と、この他端面と対
向する前記中心電極の側周面との間にセミ沿面ギャップ
（Ｂ）が形成されており、かつ、前記セミ沿面接地電極
の前記他端面と、この他端面と対向する前記絶縁碍子の
側周面との間にセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）が形成され
ており、前記絶縁碍子の先端面の高さ位置と、前記セミ
沿面接地電極の前記他端面のうち前記主体金具側端縁の
高さ位置との段差Ｅは、Ｅ≦＋０．７（単位はｍｍ、ま
た、＋はセミ沿面接地電極の他端面のうち前記主体金具
側端縁が絶縁碍子の先端面に対して主体金具から離れる
方向を意味する）であり、前記セミ沿面接地電極の前記
他端面及び前記絶縁碍子を前記絶縁碍子の中心軸に沿っ
て切断し、前記絶縁碍子の前記先端面を示す線を外方へ
延長した第１の延長線と、前記絶縁碍子のセミ沿面ギャ
ップ（Ｂ）部近傍の側周面を示す線を前記先端面の方向
へ延長した第２の延長線と、前記セミ沿面接地電極の前
記他端面を示す線を主体金具から離れる方向へ前記中心
電極の側周面に対して平行に延長した第３の延長線とを
描いた場合に、前記第１および第２の延長線の交点から
前記第１および第３の延長線の交点までの距離（以下、
セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃと称する）が前記
主気中ギャップ（Ａ）の距離Ａより小であり、前記第３
の延長線と前記中心電極の側周面との最短距離（以下、
前記セミ沿面ギャップ（Ｂ）の距離Ｂと称する）が前記
主気中ギャップ（Ａ）の距離Ａより大であるとともに、
前記主気中ギャップ（Ａ）の距離Ａ、前記セミ沿面ギャ
ップ（Ｂ）の距離Ｂ及び前記セミ沿面碍子ギャップ
（Ｃ）の距離Ｃには、０．８≦（Ｂ−Ｃ）≦１．２、Ａ
≦（０．８（Ｂ−Ｃ）＋Ｃ）（単位はｍｍ）の関係を満
足し、前記中心電極の前記絶縁碍子の先端面からの突き
出し量Ｈは、１．０≦Ｈ≦４．０であり、さらに、前記
セミ沿面ギャップ（Ｂ）の距離ＢがＢ≦２．２であり
（単位はｍｍ、以下同じ）、前記セミ沿面碍子ギャップ
（Ｃ）の距離Ｃが０．４≦Ｃ≦（Ａ−０．１）であるこ
とを特徴とする。ここで、スパークプラグの上下位置関
係は中心電極の先端面が下となるようにして記載した。

【０００７】このように形成すると、セミ沿面ギャップ
（Ｂ）の距離Ｂより主気中ギャップ（Ａ）の距離Ａの方
が小さい（Ａ＜Ｂ）から、「くすぶり」の状態ではない
正常時には、平行接地電極との間の主気中ギャップ
（Ａ）で火花放電が生じる。ここで、主気中ギャップ
（Ａ）の距離Ａよりセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離
Ｃは小さく（Ｃ＜Ａ）、かつ、絶縁碍子の先端面の高さ
位置と、セミ沿面接地電極の他端面のうち主体金具側上
端縁の高さ位置との段差Ｅは、Ｅ≦＋０．７（単位はｍ
ｍ、また、＋はセミ沿面接地電極の他端面のうち主体金
具側端縁が絶縁碍子の先端面に対して主体金具から離れ
る方向を意味する）である。従って、絶縁碍子の先端面
が燃焼により生じたカーボンにより汚損された「くすぶ
り」の状態になると、セミ沿面接地電極の他端面と中心
電極の側周面の間に、絶縁碍子の先端面の沿面を経由し
て火花放電が生じる（以下、セミ沿面放電と称する）。
セミ沿面放電の火花はセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）を飛
んだ後、絶縁碍子の表面に沿って走る。何回かセミ沿面
放電を繰り返すと絶縁碍子の先端面に堆積したカーボン
が焼き切られて絶縁碍子の表面は清浄な状態に戻り、再
び絶縁碍子表面の絶縁が回復して「くすぶり」が解消さ
れ、火花放電はセミ沿面ギャップ（Ｂ）から主気中ギャ
ップ（Ａ）に戻る。

【０００８】従って、この発明は次の効果を奏する。こ
の発明のスパークプラグでは、殆どの時間において平行
接地電極との間の主気中ギャップ（Ａ）で火花放電が生
じ、絶縁碍子の表面がカーボンにより汚損された「くす
ぶり」の状態の時にのみセミ沿面接地電極との間のセミ
沿面ギャップ（Ｂ）でセミ沿面放電が生じて燃焼室の混
合ガスに着火する。殆どの時間を主気中ギャップ（Ａ）
での火花放電で混合ガスに着火するから着火性に優れ
る。また、セミ沿面放電は絶縁碍子の表面に堆積したカ
ーボンを焼き切る自己清浄作用を備えるから、このスパ
ークプラグは「くすぶり」に極めて強い。さらに、セミ
沿面放電が生じる頻度は低くその放電時間が極く短時間
で終了するから火花による「チャネリング」の作用は弱
くなり、チャネリングは殆ど発生しない。このため、こ
のスパークプラグの寿命は十分に長い。

【０００９】また、請求項１に記載の発明は、前記第３
の延長線と前記中心電極の側周面との最短距離（以下、
前記セミ沿面ギャップ（Ｂ）の距離Ｂと称する）が前記
主気中ギャップ（Ａ）の距離Ａより大であるとともに、
前記主気中ギャップ（Ａ）の距離Ａ、前記セミ沿面ギャ
ップ（Ｂ）の距離Ｂ及び前記セミ沿面碍子ギャップ
（Ｃ）の距離Ｃには、０．８≦（Ｂ−Ｃ）≦１．２、Ａ
≦（０．８（Ｂ−Ｃ）＋Ｃ）（単位はｍｍ、以下同じ）
の関係を満足することをも特徴とする。このように形成
すると、スパークプラグが「くすぶり」の状態ではない
正常時において、主気中ギャップ（Ａ）での飛火率が５
０％以上となる。従って、正常時には主気中ギャップ
（Ａ）で飛火することとなり、着火性やチャネリングの
面で有利になる。

【００１０】さらに、請求項１に記載の発明は、前記中
心電極の前記絶縁碍子の先端面からの突き出し量Ｈは、
１．０≦Ｈ≦４．０であることをも特徴とする。このよ
うに形成すると、セミ沿面放電による中心電極の電極消
耗を小さく抑制することができる。また、平行接地電極
との間の主気中ギャップ（Ａ）での火花放電による着火
性と、セミ沿面接地電極のセミ沿面放電による着火性と
の乖離を小さくすることができ、放電電極の変化に伴う
着火性の変化による内燃機関のトルク変動を極力抑制す
ることができる。中心電極の突き出し量Ｈが１．０ｍｍ
より小さいと中心電極側周の電極消耗が大きくなる。一
方、中心電極の突き出し量Ｈが4．０ｍｍより大きいと
セミ沿面放電による着火性が主気中ギャップ（Ａ）での
着火性に比べて低下し、両者の着火性が乖離して好まし
くない。また、中心電極の温度が高くなり過ぎ、プレイ
グニッションを生ずる確率が高くなる。なお、着火性の
乖離を更に少なくし、また、中心電極の温度上昇を更に
抑えるためには、Ｈ≦２．０であることが望ましい。

【００１１】さらに、請求項１に記載の発明は、前記セ
ミ沿面ギャップ（Ｂ）の距離ＢがＢ≦２．２であり（単
位はｍｍ、以下同じ）、前記セミ沿面碍子ギャップ
（Ｃ）の距離Ｃが０．４≦Ｃ≦（Ａ−０．１）であるこ
と（Ａは主気中ギャップ（Ａ）の距離）をも特徴とす
る。このように形成すると、絶縁碍子の表面が「くすぶ
り」の状態になった時にセミ沿面接地電極と中心電極の
間で、より確実に、セミ沿面放電を生じさせることがで
きる。セミ沿面ギャップ（Ｂ）の距離Ｂが２．２ｍｍよ
り大きいと、セミ沿面接地電極と中心電極の間で放電が
生ぜず中心電極と主体金具の絶縁碍子取り付け部付近と
の間で絶縁碍子の脚長部表面に沿って放電する、いわゆ
るフラッシュオーバーが発生する確率が高くなる。ま
た、セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃが０．４ｍｍ
より小さいとセミ沿面接地電極と絶縁碍子の間にカーボ
ンによるブリッジが生じ放電不能になる確率が高くな
る。一方、前記セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃが
主気中ギャップ（Ａ）の距離Ａの０．１ｍｍより大きく
なると、「くすぶり」時においても、セミ沿面接地電極
との間のセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）で放電するより、
平行電極との間の主気中ギャップ（Ａ）で放電してしま
う確率が高くなる。

【００１２】ここで、請求項２記載の発明のように、前
記絶縁碍子の先端面の高さ位置と、前記セミ沿面接地電
極の他端面のうち前記主体金具側端縁の高さ位置との段
差Ｅは、Ｅ≦＋０．５であること（単位はｍｍ、また、
＋はセミ沿面接地電極の他端面のうち前記主体金具側端
縁が前記絶縁碍子の先端面に対して前記主体金具から離
れる方向を意味する）を特徴とすることができる。この
ように形成すると、セミ沿面放電の火花による絶縁碍子
表面の火花清浄作用を効果的に維持することができる。
絶縁碍子の先端面の高さ位置とセミ沿面接地電極の他端
面のうち前記主体金具側端縁の高さ位置との段差Ｅが＋
０．５ｍｍより大きいと、セミ沿面放電の火花が絶縁碍
子の先端面に密着せず、絶縁碍子表面の火花清浄作用の
効果が低下する。なお、この段差Ｅが、−方向（即ち、
セミ沿面接地電極の他端面のうち前記主体金具側端縁が
絶縁碍子の先端面に対して前記主体金具に近づく方向）
に拡大していった場合には、平行接地電極を持たないス
パークプラグでは放電電圧の増大をきたす場合がある。
しかし、本発明のように平行接地電極を併せ持つプラグ
では、この平行接地電極により正常時における放電電圧
が決定されるため上述のような放電電圧の増大はない。
また、この場合にはセミ沿面接地電極の断面積を３ｍｍ
２以下にすると良い。このように形成することによっ
て、セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）において、低温始動時
のブリッジの発生を抑制することができる。

【００１３】ここで、請求項３記載の発明のように、前
記段差Ｅは、Ｅ≦−０．７であること（単位はｍｍ、ま
た、−はセミ沿面接地電極の他端面のうち前記主体金具
側端縁が絶縁碍子の先端面に対して前記主体金具に近づ
く方向を意味する）を特徴とすることができる。このよ
うに形成すると、セミ沿面放電の火花による絶縁碍子表
面の火花清浄作用をさらに効果的に維持することができ
る。

【００１４】ここで、請求項４記載の発明のように、前
記中心電極の先端径は前記絶縁碍子の先端面から突き出
した根本部分に比べて縮径されており、先端部分の中心
電極先端径Ｄ１は０．４≦Ｄ１≦１．６であり（単位は
ｍｍ、以下同じ）、前記絶縁碍子の先端面から突き出し
た根本部分の中心電極元径Ｄ２は、（Ｄ１＋０．３）≦
Ｄ２であることを特徴とすることができる。このように
中心電極の先端径Ｄ１を小径にすると、中心電極と平行
接地電極との放電電圧が低くなり主気中ギャップ（Ａ）
での着火性が向上する。中心電極先端径Ｄ１が０．４ｍ
ｍより小さくなると、中心電極の先端部に貴金属を用い
ても火花による消耗が大きくなり実用的でない。また、
中心電極先端径Ｄ１が１．６ｍｍより大きくなると放電
電圧低下の作用が顕著でなくなる。また、根本部分の中
心電極元径Ｄ２を中心電極先端径Ｄ１より太くしておく
と「くすぶり」時にセミ沿面ギャップ（Ｂ）で飛火し易
くなり、正常時には主気中ギャップ（Ａ）で飛火し易く
なる。さらに、中心電極元径Ｄ２がある程度太いと熱引
きの作用が良くなり、中心電極の先端部の過熱を防止す
る。中心電極元径Ｄ２が（Ｄ１＋０．３）ｍｍ以上にな
ると上記の効果があると考えられる。

【００１５】ここで、請求項５記載の発明のように、前
記中心電極元径Ｄ２は、２．０≦Ｄ２であること（単位
はｍｍ）を特徴とすることができる。このように中心電
極元径を太く形成することによって、中心電極の先端部
の過熱を更に効果的に防止することができると共に、セ
ミ沿面ギャップ（Ｂ）において放電した場合における中
心電極の消耗を抑制することができる。また、中心電極
元径Ｄ２を太くすることで電界の集中が緩和されること
から、正常時におけるセミ沿面ギャップ（Ｂ）への火花
発生割合を低減することができる。なお、中心電極に使
用する材料として、ニッケルを主成分とするものが望ま
しく、この含有量は８５重量％以上からなる良熱伝導性
合金であることが更に望ましい。このようにニッケル含
有量を多くすることによって熱引きが更に良くなるとと
もに、セミ沿面ギャップ（Ｂ）において放電した場合に
おける中心電極の消耗を更に抑制することができる。ま
た、セミ沿面ギャップ（Ｂ）を一定にした場合に、主気
中ギャップ（Ａ）を広くしていくと、セミ沿面ギャップ
（Ｂ）における放電が多くなる。中心電極の消耗を考え
ると太くするほど望ましいが、主気中ギャップ（Ａ）の
大きさにも関係するものと考えられる。現状においてこ
の両者の関係は明確ではないが、中心電極元径Ｄ２は主
気中ギャップ（Ａ）の距離Ａの２倍程度以上に設定する
ことが望ましい。

【００１６】ここで、請求項６記載の発明のように、前
記中心電極の先端部が、白金合金、イリジウム合金等の
融点が１６００℃以上の貴金属により構成されているこ
とを特徴とすることができる。このように形成すると、
中心電極の火花放電に対する耐摩耗性が向上し、スパー
クプラグの寿命が長くなる。この場合には特に上述した
ニッケル含有量を８５重量％以上の中心電極材料を用い
ることが望ましい。これによって中心電極先端部の熱引
きを確保し、特に高温における酸化消耗が多いイリジウ
ム合金の温度を下げることができるため、貴金属の消耗
に非常に有利になる。

【００１７】ここで、請求項７記載の発明のように、前
記セミ沿面接地電極は、直棒状であって、前記主体金具
の下端面にこのセミ沿面接地電極の側面が接合されてい
ることを特徴とすることができる。セミ沿面接地電極
は、絶縁碍子の先端面近傍に位置するため、絶縁碍子の
主体金具先端面からの出寸法が少ない場合には、以下の
ような問題を生ずる場合がある。即ち、主体金具先端面
のセミ沿面接地電極を溶接等によって接合しているが、
その接合部の極く近傍において中心電極側に向けて略Ｌ
字状に折り曲げる必要がある。このため、曲げる部分の
曲率を小さくせざるを得ず、折れや割れ等の製造上の不
具合を生ずる場合がある。従って、本発明のように形成
することで、このような問題点を解消することができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態につい
て図面を参照し説明する。図１は第１の実施の形態に係
るスパークプラグの部分断面図である。周知のように、
アルミナ等からなる絶縁碍子１は、その上部に沿面距離
を稼ぐためのコルゲーション１Ａを、先端部に内燃機関
の燃焼室に曝される脚長部１Ｂを備え、その軸中心には
中心貫通孔１Ｃを備えている。中心貫通孔１Ｃの先端に
は、インコネル等のニッケル合金からなる中心電極２が
保持され、中心電極２は絶縁碍子１の先端面から突出す
るように配置されている。中心電極２は中心貫通孔１Ｃ
の内部に設けられたセラミック抵抗３を経由して上方の
端子ナット４に電気的に接続されている。端子ナット４
には図示しない高圧ケーブルが接続され高電圧が印加さ
れる。上記絶縁碍子１は主体金具５に囲まれ支持されて
いる。主体金具５は低炭素鋼材で形成され、スパークプ
ラグレンチと嵌合する６角形部５Ａと、ねじ部５Ｂとを
備えている。主体金具５はそのかしめ部５Ｃにより絶縁
碍子１にかしめられ、主体金具５と絶縁碍子１が一体に
される。かしめによる密閉を完全なものとするため、主
体金具５と絶縁碍子１との間に板状のパッキング部材６
とワイヤ状のシール部材７、８が介在され、シール部材
７、８の間にはタルク（滑石）９の粉末が充填されてい
る。また、ねじ部５Ｂの上端にはガスケット１０が嵌挿
されている。

【００１９】主体金具５の先端面にニッケル合金からな
る平行接地電極１１が溶接により接合されている。平行
接地電極１１は中心電極２の先端面と軸方向に対向し、
中心電極２と平行接地電極１１とで主気中ギャップ
（Ａ）を形成している。ここまでは従来のスパークプラ
グと同じである。この実施の形態に係るスパークプラグ
では平行接地電極１１とは別に、２本のセミ沿面接地電
極１２、１２を備えている。セミ沿面接地電極１２はニ
ッケル合金からなり、その一端が主体金具５の先端面に
溶接により接合され、他端面１２Ｃが中心電極２の側周
面２Ａ若しくは脚長部１Ｂの側周面１Ｅに対向するよう
に配設されている。２本のセミ沿面接地電極１２はそれ
ぞれ平行接地電極１１から９０゜ずれた位置に配設さ
れ、セミ沿面接地電極１２どうしは１８０゜ずれた位置
に配設されている。各セミ沿面接地電極１２の他端面１
２Ｃと中心電極２の側周面２Ａとの間でセミ沿面ギャッ
プ（Ｂ）をそれぞれ形成しており、各セミ沿面接地電極
１２の他端面１２Ｃと脚長部１Ｂの側周面１Ｅとの間で
セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）をそれぞれ形成している。

【００２０】図２（ａ）はスパークプラグの中心電極
２、平行接地電極１１、セミ沿面接地電極１２の近傍を
拡大して示す部分断面図であり、図２（ｂ）はセミ沿面
接地電極１２を拡大して示す説明図である。中心電極２
の先端面と平行接地電極１１との間の主気中ギャップ
（Ａ）の距離をＡ、中心電極２の側周面２Ａとセミ沿面
接地電極１２の他端面１２Ｃとの間のセミ沿面ギャップ
（Ｂ）の距離をＢ、セミ沿面接地電極１２と絶縁碍子１
を中心軸３０に沿って切断した場合に、絶縁碍子１の先
端面１Ｄを示す線を外方へ延長した第１の延長線３１
と、絶縁碍子１のセミ沿面ギャップ（Ｂ）部近傍の側周
面１Ｅを示す線を先端面１Ｄの方向へ延長した第２の延
長線３２と、セミ沿面接地電極１２の他端面１２Ｃを示
す線を主体金具５から離れる方向へ中心電極２の側周面
２Ａに対して平行に延長した第３の延長線３３とを描
き、第１の延長線３１および第２の延長線３２の交点Ｐ
１から、第１の延長線３１および第３の延長線３３の交
点Ｐ２までの距離をセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離
Ｃとすると、Ａ＜Ｂ、Ｃ＜Ａの関係がある。このように
設定することにより、絶縁碍子１の表面の絶縁が高い正
常時には平行接地電極１１との間の主気中ギャップ
（Ａ）で放電させ、絶縁碍子１の表面の絶縁が低下した
「くすぶり」時にはセミ沿面接地電極１２との間のセミ
沿面ギャップ（Ｂ）で放電させることができる。絶縁碍
子１の先端面１Ｄとセミ沿面接地電極１２の他端面１２
Ｃの主体金具側端縁１２Ｂとの段差をＥ、絶縁碍子１の
主体金具５の先端面５Ｄからの突き出し量をＦ、中心電
極２の絶縁碍子１の先端面１Ｄからの突き出し量をＨと
する。また、本実施の形態では絶縁碍子１の突き出し量
Ｆは３．０ｍｍとし、中心電極２の元径Ｄ２を２．０ｍ
ｍとした。なお、セミ沿面接地電極１２には、幅が２．
２mmで厚さが１．３mmのものを用いており、平行接地電
極１１には、幅が１．５mmで厚さが２．８mmのものを用
いている。また、平行接地電極１１は、その先端部の温
度を低減させ、火花消耗を抑えるために銅芯入りのもの
を用いても良い。

【００２１】絶縁碍子１の先端面１Ｄの高さ位置と、セ
ミ沿面接地電極１２の他端面１２Ｃの主体金具側端縁１
２Ｂの高さ位置との段差Ｅには、セミ沿面接地電極１２
の高さ位置により、図２（ａ）に示すようにセミ沿面接
地電極１２の主体金具側端縁１２Ｂおよび先端縁１２Ａ
（図２（ｂ））が絶縁碍子１の先端面１Ｄよりも上方
（主体金具５側）にある場合と、図３に示すようにセミ
沿面接地電極１２の主体金具側端縁１２Ｂのみが絶縁碍
子１の先端面１Ｄよりも上方にある場合と、図４に示す
ようにセミ沿面接地電極１２の主体金具側端縁１２Ｂが
絶縁碍子１の先端面１Ｄよりも下方にある（先端面１Ｄ
よりも突出している）場合との３つの場合がある。いず
れにしても、セミ沿面接地電極１２の他端面１２Ｃの主
体金具側端縁１２Ｂおよび先端縁１２Ａの一方が、絶縁
碍子１の先端面１Ｄの近傍の高さ位置にあることが好ま
しい。すなわち、段差Ｅは小さい方が好ましい。セミ沿
面放電は鋭角で電界の集中するセミ沿面接地電極１２の
主体金具側端縁１２Ｂおよび先端縁１２Ａから火花が飛
ぶと考えられるから、主体金具側端縁１２Ｂおよび先端
縁１２Ａから飛ぶ火花を絶縁碍子１の先端面１Ｄに近づ
け、絶縁碍子１の表面に堆積したカーボンを焼き切る自
己清浄作用を強めるためである。

【００２２】（Ｂ≦２．２（単位はｍｍ）とする根拠）図５はセミ沿面ギャップ（Ｂ）の距離Ｂと放電電圧との
関係を示すグラフ図である。セミ沿面ギャップ（Ｂ）の
距離Ｂと放電電圧との関係を評価するために、エンジン
を使用してアイドリングからスロットルを全開してレー
シングを行って、放電電圧を観察するアイドル→レーシ
ング試験を行った。なお、スパークプラグは、平行接地
電極１１を主体金具５の溶接部から切断したものを使用
した。また、使用エンジンは直列４気筒１．６リッター
である。セミ沿面ギャップ（Ｂ）の距離Ｂが２．２ｍｍ
を超えると放電電圧が２５ＫＶを超え、セミ沿面接地電
極１２と中心電極２との間で放電が発生する前に、中心
電極２から主体金具５の絶縁碍子１の脚長部１Ｂの根本
近傍に飛火する、いわゆるフラッシュオーバーが発生す
る可能性が出てくる。このため、セミ沿面ギャップ
（Ｂ）の距離Ｂは２．２ｍｍ以下であることが必要であ
る。

【００２３】（Ａ≦（０．８（Ｂ−Ｃ）＋Ｃ）、０．４
≦Ｃ≦（Ａ−０．１）、（単位はｍｍ）とする根拠）図６は縦軸に主気中ギャップ（Ａ）の距離Ａ、横軸にセ
ミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃをとり、主気中ギャ
ップ（Ａ）及びセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）での飛火率
がそれぞれ５０％となる点をプロットした飛火率５０％
のグラフ図である。飛火率の評価は、主気中ギャップ
（Ａ）及びセミ沿面ギャップ（Ｂ）を観察できる窓を設
けたチャンバー内にスパークプラグを装着して、飛火の
方向を観察する机上試験によって行った。なお、「くす
ぶり」の状態のスパークプラグは、予め汎用エンジン等
を用いて５〜１０ＭΩに絶縁抵抗値を低下させた試料を
用意した。図中で直線１０１はセミ沿面ギャップ（Ｂ）
における絶縁碍子１の先端面１Ｄの部分、即ち、セミ沿
面ギャップ（Ｂ）の距離Ｂとセミ沿面碍子ギャップ
（Ｃ）の距離Ｃとの差（Ｂ−Ｃ）が１．０ｍｍの場合、
直線１０１’は同じく（Ｂ―Ｃ）が１．２ｍｍの場合、
１０１”は同じく（Ｂ―Ｃ）が０．８ｍｍの場合におい
て、スパークプラグが「くすぶり」の状態ではない正常
時に測定した飛火率５０％の直線である。また、直線１
０２はスパークプラグが「くすぶり」の状態での飛火率
５０％の直線である。なお、「くすぶり」の状態におい
てはセミ沿面ギャップ（Ｂ）の距離Ｂの大小にかかわら
ず、同じ直線で表される。従って、例えば、前述した
（Ｂ−Ｃ）が１．０ｍｍの場合には、直線１０１より左
側の領域ＡＡは正常時にもセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）
で飛火する領域であり、直線１０１より右側の領域ＢＢ
及びＣＣは正常時に主気中ギャップ（Ａ）で飛火する領
域である。一方、直線１０２より左側の領域ＡＡ及びＢ
Ｂは「くすぶり」時にセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）で飛
火する領域であり、直線１０２より右側の領域ＣＣは
「くすぶり」時にも主気中ギャップ（Ａ）で飛火する領
域である。それ故、正常時に主気中ギャップ（Ａ）で飛
火し、「くすぶり」時にセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）で
飛火する領域は２つの直線１０１、１０２に挟まれた領
域ＢＢである。

【００２４】直線１０１は、Ｃ＝（Ａ−０．８）、（単
位はｍｍ、以下同じ）で表され、直線１０２は、Ｃ＝
（Ａ−０．１）、で表されるから直線１０１、１０２に
挟まれた領域ＢＢは次の式（１）で表される。（Ａ−０．８）≦Ｃ≦（Ａ−０．１）・・・（１）また、前述した（Ｂ―Ｃ）を１．２ｍｍとした場合のデ
ータを直線回帰した直線１０１’は、Ｃ＝（Ａ−０．９
６）で表され、（Ｂ―Ｃ）を０．８ｍｍとした場合のデ
ータを直線回帰した直線１０１”はＣ＝（Ａ−０．６
４）で表される。従って、この３種類の直線１０１、１
０１’、１０１”を比較すると、セミ沿面ギャップ
（Ｂ）を考慮した正常時の主気中ギャップ（Ａ）での飛
火率が５０％以上となるためには、次の式（２）の条件
が必要であることが分かる。Ａ≦（０．８（Ｂ−Ｃ）＋Ｃ）・・・（２）

【００２５】一方、セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離
Ｃが余りに小さいと、いわゆる、プレデリバリ汚損に弱
いことが判明した。プレデリバリ汚損（Pre delivery f
ouling）とは車の組立工場からディーラまでの間、新車
を搬送する際に、極く短い距離ずつ何回も運転されるの
でスパークプラグの温度が上昇せず「くすぶり」の状態
になり、スパークプラグの絶縁抵抗が低下する汚損をい
う。プレデリバリ汚損を評価するため、ＪＩＳＤ１６
０６の低負荷適合性試験で規定されているように、−
１０゜Ｃの低温試験室に自動車を置き、低速で数回寸動
させる所定の運転パターンを１サイクルとして１０サイ
クルの運転を行い、各サイクルの中程と終わりのスパー
クプラグの絶縁抵抗値を測定する方法が取られる。図７
は、セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃの異なるスパ
ークプラグでのプレデリバリ汚損テストのテスト例を示
す。図中で、□はＣ＝０．４ｍｍ、○はＣ＝０．６ｍ
ｍ、△はＣ＝０．８ｍｍの２極セミ沿面スパークプラグ
での絶縁抵抗測定値である。エンジンは直列６気筒２．
５リッターを用いた。Ｃ＝０．４ｍｍでは６サイクルで
カーボンブリッジが発生し、放電不能となってエンジン
ストールに至っている。

【００２６】図８は、上述のプレデリバリ汚損テストを
何度か行い、カーボンブリッジが発生しエンジンストー
ルに至りＮ／Ｇとなる大略の確率を、セミ沿面碍子ギャ
ップ（Ｃ）の距離Ｃを横軸に示したものである。図から
明らかなようにセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃが
０．４ｍｍより小さくなるとＮ／Ｇとなる確率が急速に
増加している。従って、セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の
距離Ｃは単位をｍｍとして次の式（３）を満たすことが
必要になる。０．４≦Ｃ・・・（３）式（１）及び式（３）の条件から、セミ沿面碍子ギャッ
プ（Ｃ）の距離Ｃは少なくとも次の式（４）を満たすこ
とが好ましい。０．４≦Ｃ≦（Ａ−０．１）・・・（４）

【００２７】（Ｅ≦＋０．７、好ましくはＥ≦＋０．
５、（単位はｍｍ）とする根拠）絶縁碍子１の先端面１Ｄとセミ沿面接地電極１２の主体
金具側端縁１２Ｂとの段差Ｅは＋０．７ｍｍ以下、好ま
しくは＋０．５ｍｍ以下であると良い。ここで、＋はセ
ミ沿面接地電極１２の他端面１２Ｃの主体金具側端縁１
２Ｂが絶縁碍子１の先端面１Ｄに対して主体金具５から
離れる方向を意味する。これをテストするため、図２
（ａ）に示すような段差Ｅが−（マイナス）寸法のもの
と、図４に示すような段差Ｅが＋（プラス）寸法のもの
とについて、前記のプレデリバリ汚損テストを実施し
た。使用エンジンは直列４気筒１．８リッターである。
その結果、次の表１に示すテスト結果を得た。表中にお
いて、◎は１２サイクルの運転後もスパークプラグが１
０MΩ以上の絶縁抵抗値を維持したものを示し、○は１
０サイクルの運転後もスパークプラグが１０ＭΩ以上の
絶縁抵抗値を維持したものを示し、△は絶縁抵抗値は１
０ＭΩ以下に低下したが、なお、１０サイクルの運転が
可能であったものを示し、×は８サイクルにてエンジン
の始動が不能になったものを示す。

【表１】本テストにおいて１０サイクルの運転が可能となるため
には、上記の表１から明らかなように、段差Ｅは＋０．
７ｍｍ以下（Ｅ≦＋０．７）であれば良く、＋０．５ｍ
ｍ以下（Ｅ≦＋０．５）が好ましい。段差Ｅが＋０．７
ｍｍより大きくなるとプレデリバリ耐汚損性が低下する
のは、段差Ｅが大きくなるとセミ沿面接地電極１２から
の火花が絶縁碍子１の先端面１Ｄから離れ、セミ沿面放
電によりカーボンを焼き切る自浄作用が低下するためで
あると考えられる。

【００２８】（１．０≦Ｈ≦４．０、（単位はｍｍ）と
する根拠）第１に、中心電極２の絶縁碍子１の先端面１Ｄからの突
き出し量Ｈは１．０ｍｍ以上であること（１．０≦Ｈ）
が好ましい。中心電極２の突き出し量Ｈが小さいスパー
クプラグでセミ沿面接地電極１２からのセミ沿面放電が
生ずると、その火花は中心電極２の側周面２Ａのうち絶
縁碍子１の先端面１Ｄの近傍に集中し、この近傍が消耗
する。中心電極２の絶縁碍子１の先端面１Ｄからの突き
出し量Ｈが１．０ｍｍ以上である場合には、図９（ａ）
に示すように、中心電極２の側周面２Ａがくびれるよう
に消耗する。しかし、中心電極２の絶縁碍子１の先端面
１Ｄからの突き出し量Ｈが１．０ｍｍ未満であると、図
９（ｂ）に示すように、中心電極２の先端面に向かって
徐々に細くなるように消耗する。

【００２９】ここで、中心電極２の側周面２Ａの消耗量
の最大値をΔｄとする。１スパーク当たりに消耗する電
極の体積はほぼ一定であると考えられているため、図９
（ｂ）に示すように消耗した場合の最大消耗量Δｄは図
９（ａ）に示すように消耗した場合の最大消耗量Δｄよ
り大きくなる。最大消耗量Δｄと突き出し量Ｈとの関係
を調べるため、突き出し量Ｈの異なるスパークプラグを
用意し、それぞれにセミ沿面接地電極１２からのセミ沿
面放電を４×１０７回（４千万回）行って火花耐久性
を調べた。その結果を図１０に示す。図１０から明らか
なように、突き出し量Ｈが０．５ｍｍでは最大消耗量Δ
ｄは０．３７ｍｍ、突き出し量Ｈが０．７ｍｍでは最大
消耗量Δｄは０．３３ｍｍ、突き出し量Ｈが１．０ｍｍ
では最大消耗量Δｄは０．３０ｍｍであり、これ以上突
き出し量Ｈを大きくしても最大消耗量Δｄはほぼ一定と
なった。従って、最大消耗量Δｄを小さくするため中心
電極２の突き出し量Ｈは１．０ｍｍ以上であること
（１．０≦Ｈ）が好ましい。なお、本試験に使用したス
パークプラグは、平行接地電極１１を主体金具５との溶
接面にて切断した試料を用いた。これによって、常にセ
ミ沿面ギャップ（Ｂ）で飛火させて、消耗量を調べた。
また、本試験は、主気中ギャップ（Ａ）及びセミ沿面ギ
ャップ（Ｂ）を観察できる窓を設けたチャンバー内に前
述したスパークプラグを装着して机上試験によって行っ
た。試験を行った点火装置には、火花放電エネルギ約７
０ｍＪの一般的なフルトランジスタ式点火装置を用い
た。

【００３０】次に、中心電極２の絶縁碍子１の先端面１
Ｄからの突き出し量Ｈは４．０ｍｍ以下であること（Ｈ
≦４．０）が好ましい。この理由は２つある。第１の理
由は主気中ギャップ（Ａ）での放電とセミ沿面ギャップ
（Ｂ）での放電とによる着火性に余り大きな乖離を出さ
ないためである。図１１は中心電極２の主体金具５の先
端面５Ｄからの出寸法を一定にした場合における、中心
電極２の突き出し量Ｈと着火限界となる空燃比（Ａ／
Ｆ）との関係を示すグラフ図である。着火限界となる空
燃比（Ａ／Ｆ）は失火率が１％となる空燃比（Ａ／Ｆ）
で示した。曲線１０３は主気中ギャップ（Ａ）でのスパ
ークによる着火限界空燃比を示し、曲線１０４はセミ沿
面ギャップ（Ｂ）でのスパークによる着火限界空燃比を
示す。使用したエンジンは直列６気筒２リッターのもの
であり、７００ｒｐｍのアイドル運転で測定した。ま
た、スパークプラグの中心電極２の主体金具５の先端面
５Ｄからの出寸法（Ｆ＋Ｈ）は６．０ｍｍであり、セミ
沿面ギャップ（Ｂ）の距離Ｂは１．７ｍｍとした。主気
中ギャップ（Ａ）での主放電では本質的に中心電極２の
突き出し量Ｈの影響を受けないため、曲線１０３は平坦
な直線を示す。これに対してセミ沿面放電での放電では
突き出し量Ｈの増加に伴い火花位置が燃焼室の壁面に近
づいてくるから着火性が低下し、曲線１０４は右肩下が
りの曲線を示す。主放電での着火性とセミ沿面放電での
着火性とに大きな乖離があると、主気中ギャップ（Ａ）
での放電からセミ沿面ギャップ（Ｂ）での放電に切り替
わった際にエンジンのトルクに変動を生じ好ましくな
い。着火性の乖離を許容範囲に止めるため、中心電極２
の突き出し量Ｈは４．０ｍｍ以下であること（Ｈ≦４．
０）が好ましい。

【００３１】第２の理由は中心電極２の過熱によるプレ
イグニッションを防ぐためである。図１２は中心電極２
の突き出し量Ｈと中心電極２の温度との関係を示すグラ
フ図である。絶縁碍子１の突き出し量Ｆは３．０ｍｍで
あり、熱価５番のスパークプラグを用いた。中心電極２
の突き出し量Ｈが大きくなると絶縁碍子１による熱引き
が悪くなり中心電極２の先端の温度が高くなる。突き出
し量Ｈが５．０ｍｍになると中心電極２の先端の温度は
８５０゜Ｃを超え、プレイグニッションの可能性が出て
くる。従って、中心電極２の突き出し量Ｈは４．０ｍｍ
以下であること（Ｈ≦４．０）が好ましい。以上述べた
理由により、中心電極２の絶縁碍子１の先端面１Ｄから
の突き出し量Ｈは、１．０≦Ｈ≦４．０、（単位はｍ
ｍ）であることが好ましい。

【００３２】次に本発明の第２の実施の形態について図
面を参照して説明する。本実施の形態では、上記第１の
実施の形態に比して中心電極２の先端部の形状以外は変
更ないので説明を省略し、異なる部分のみ説明する。図
１３はスパークプラグの中心電極２’、平行接地電極１
１、セミ沿面接地電極１２の近傍を拡大して示す部分断
面図である。中心電極２’の先端径は絶縁碍子１の先端
面１Ｄから突出した根本部分に比べて縮径されている。
中心電極２’の先端径をＤ１、元径をＤ２とする。縮径
された中心電極２’の先端部は白金合金からなるチップ
２１がレーザー溶接により接合されて構成されている。
なお、本実施の形態では中心電極２’の絶縁碍子１の先
端面１Ｄからの突き出し量Ｈを２．０ｍｍとし、中心電
極２’が縮径を始める始点２２の絶縁碍子１の先端面１
Ｄからの突き出し量Ｊを０．６ｍｍとした。

【００３３】（０．４≦Ｄ１≦１．６、（単位はｍｍ）
とする根拠）中心電極２’の先端径Ｄ１は０．４ｍｍ以上であり１．
６ｍｍ以下であることが好ましい。先端径Ｄ１は０．４
ｍｍより小さいと、中心電極２’の先端部分に白金合金
やイリジウム合金を用いても火花による電極消耗が大き
くなり実用的でなくなる。

【００３４】（（Ｄ１＋０．３）≦Ｄ２、（単位はｍ
ｍ）とする根拠）「くすぶり」時にはセミ沿面ギャップ（Ｂ）で飛火し、
正常時には主気中ギャップ（Ａ）で安定して飛火するた
めには、中心電極２’の根本部分の中心電極元径Ｄ２は
先端径Ｄ１より太い方が良い。また、中心電極元径Ｄ２
が太い方が中心電極先端部からの熱引きが良くなり中心
電極先端部の過熱を防ぐ。このため、中心電極元径Ｄ２
は（中心電極先端径Ｄ１＋０．３ｍｍ）より大であるこ
とが好ましいと判断した。中心電極元径Ｄ２の上限は絶
縁碍子１の下端付近で絶縁のため必要とされる絶縁碍子
１の厚さにより必然的に決められる。

【００３５】（２．０≦Ｄ２、（単位はｍｍ）とする根
拠）中心電極の先端部の過熱を更に効果的に防止すると共
に、セミ沿面ギャップ（Ｂ）において放電した場合にお
ける中心電極の消耗を抑制するためには、中心電極元径
Ｄ２を太くすることが望ましい。また、中心電極元径Ｄ
２を太くすることで電界の集中が緩和されることから、
正常時におけるセミ沿面ギャップ（Ｂ）への火花発生割
合を低減することができる。これをテストするため、主
気中ギャップ（Ａ）の距離Ａを１．０ｍｍ、セミ沿面放
電ギャップ（Ｂ）の距離Ｂを１．５ｍｍ、セミ沿面碍子
ギャップ（Ｃ）の距離Ｃを０．５ｍｍとし、中心電極元
径Ｄ２を種々変化させた試料を用いて、エンジンに装着
し、６０００ｒｐｍ×ＷＯＴ（全開）耐久試験を行った
後の中心電極側面の消耗量の最大値Δｄによって評価を
行った。なお、使用したエンジンは直列６気筒２リッタ
ーであり、試験条件は６０００ｒｐｍ×ＷＯＴ（スロッ
トル全開）４００時間である。また、試験を行った点火
装置には、火花放電エネルギ約７０ｍＪの一般的なフル
トランジスタ式点火装置を用いた。その結果、次の表２
に示すテスト結果を得た。表中において、◎は最大消耗
量Δｄが０．３５ｍｍ未満のものを示し、○は最大消耗
量Δｄが０．３５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下のものを示
し、△は最大消耗量Δｄが０．５ｍｍを超えるものを示
す。

【表２】上記の表２から明らかなように、中心電極元径Ｄ２は
２．０ｍｍ以上（２．０≦Ｄ２）であることが好まし
い。中心電極元径Ｄ２が太くなると中心電極消耗量の最
大値Δｄが減少するのは、１スパーク当たりに消耗する
電極の体積はほぼ一定であると考えられていることと、
中心電極元径Ｄ２を太くすることで電界の集中が緩和さ
れることから、セミ沿面ギャップ（Ｂ）への火花発生割
合を低減することができるためであると考えられる。

【００３６】次に本発明の第３および第４の実施の形態
について図面を参照して説明する。本実施の形態では、
上記第１及び第２の実施の形態に比してセミ沿面接地電
極１２の形状以外は変更ないので説明を省略し、異なる
部分のみ説明する。図１４はスパークプラグの中心電極
２、平行接地電極１１、セミ沿面接地電極１２’及び主
体金具５先端の近傍を拡大して示す第３実施形態の部分
断面図である。セミ沿面接地電極１２’は直棒状に形成
されており、その側面が主体金具５の先端面５Ｄに抵抗
溶接されている。また、図１５はスパークプラグの中心
電極２、平行接地電極１１、セミ沿面接地電極１２’及
び主体金具５先端の近傍を拡大して示す第４実施形態の
部分断面図である。主体金具５の先端部に内径側に膨出
した膨出部５Ｅが形成されることにより、先端面５Ｄが
幅広状に形成されており、絶縁碍子１との間で補助ギャ
ップ（Ｋ）が設けられている。そして、その幅広状に形
成された先端面５Ｄに直棒状のセミ沿面接地電極１２’
が抵抗溶接されている。このように形成することによっ
て、セミ沿面接地電極１２’を主体金具端面の接合部の
極く近傍において中心電極２側に向けて略Ｌ字状に折り
曲げる必要がないため、折れや割れ等の製造上の不具合
を生じない。

【００３７】（総合テスト）本発明に係るスパークプラグの効果をテストするため、
一般のスパークプラグ（形式ＰＦＲ６Ｇ−１１）と、セ
ミ沿面スパークプラグ（形式ＢＫＲ６ＥＫＵＣ）と、本
発明に係る第１及び第２の実施の形態のスパークプラグ
を用いて「くすぶり」試験と「チャネリング」試験とを
行った。「くすぶり」試験では、４サイクル汎用エンジ
ンで単気筒４４０ｃｃのものを用い、チョーク半開でア
イドリング運転を行うという過酷な運転を行った。その
結果、一般のスパークプラグでは５分間の運転で「くす
ぶり」のためエンジンストールに至った。セミ沿面スパ
ークプラグでは一般のスパークプラグより長時間の運転
に耐えたが、それでも１５分間の運転で「くすぶり」の
ためエンジンストールに至った。これに対して本発明に
係る第１及び第２の実施の形態のスパークプラグでは２
０分間運転しても問題なく運転を続けた。セミ沿面スパ
ークプラグよりも本発明に係るスパークプラグの方が良
い理由は、本発明に係るスパークプラグでは正常時には
主気中ギャップ（Ａ）で飛火するため燃焼状態が良く、
「くすぶり」の原因となる不完全燃焼を生ずる量が少な
いからと考えられる。

【００３８】「チャネリング」試験では、圧力０．８Ｍ
Ｐａ（メガパスカル）の環境下でフルトランジスタ電源
にて１００Ｈｚで１００時間の連続スパーク耐久テスト
を行った。通常の燃焼室の点火直前の圧力は０．４ＭＰ
ａ程度であるから、圧力は加重している。この結果、セ
ミ沿面スパークプラグでは絶縁碍子の表面に大きなチャ
ネリング痕が残り、その深さは最大０．４ｍｍに達し
た。これに対して、一般のスパークプラグと本発明に係
る第１及び第２の実施の形態のスパークプラグでは何ら
チャネリング痕が検出できなかった。

【００３９】（その他の実施の形態）以上説明した各実施の形態ではセミ沿面接地電極１２を
２極としたが、セミ沿面接地電極は単極であっても良い
し３極以上の多極としても良い。しかしながら、単極で
は絶縁碍子の端面の全周に渡って火花でカーボンを焼き
切るのが難しく、火花清浄性が悪くなるので、セミ沿面
接地電極は２極から３極が好ましいと考える。また、絶
縁碍子の先端内部において中心電極の縮径（いわゆるサ
ーモ）されていないスパークプラグについて説明した
が、１段または２段以上に縮径されているスパークプラ
グであっても良い。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、主なる
放電を行う平行接地電極の他に、絶縁碍子の先端面の近
傍にセミ沿面接地電極を備えるものであるから、絶縁碍
子の表面がカーボンで汚損された「くすぶり」時にはセ
ミ沿面接地電極からのセミ沿面放電によりカーボンを焼
き切る自己清浄作用を有し、なおかつ、主たる放電は平
行接地電極で行われるから、「くすぶり」に極めて強
く、高着火性を有し、「チャネリング」が殆ど発生せず
長寿命であるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係るスパークプラグの部分
断面図である。

【図２】図２（ａ）は第１の態様のスパークプラグの電
極近傍を拡大して示す部分断面図であり、図２（ｂ）は
セミ沿面接地電極１２を拡大して示す説明図である。

【図３】第２の態様のスパークプラグの電極近傍を拡大
して示す部分断面図である。

【図４】第３の態様のスパークプラグの電極近傍を拡大
して示す部分断面図である。

【図５】セミ沿面ギャップ（Ｂ）の距離Ｂと放電電圧と
の関係を示すグラフ図である。

【図６】縦軸に主気中ギャップ（Ａ）の距離Ａ、横軸に
セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃをとり、主気中ギ
ャップ（Ａ）及びセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）での飛火
率がそれぞれ５０％となる点をプロットした飛火率５０
％のグラフ図である。

【図７】プレデリバリ汚損テストの測定例を示すグラフ
図である。

【図８】セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃとプレデ
リバリ汚損テストＮ／Ｇとの関係を示すグラフ図であ
る。

【図９】図９（ａ）および図９（ｂ）は、中心電極の消
耗状態を示す説明図である。

【図１０】中心電極の突き出し量Ｈと最大消耗量Δｄと
の関係を示すグラフ図である。

【図１１】中心電極の突き出し量Ｈと着火限界となる空
燃費（Ａ／Ｆ）との関係を示すグラフ図である。

【図１２】中心電極の突き出し量Ｈと中心電極の先端の
温度とを示すグラフ図である。

【図１３】第２の実施の形態に係るスパークプラグの電
極近傍を拡大して示す部分断面図である。

【図１４】第３の実施の形態に係るスパークプラグの電
極近傍を拡大して示す部分断面図である。

【図１５】第４の実施の形態に係るスパークプラグの電
極近傍を拡大して示す部分断面図である。

【符号の説明】

１絶縁碍子１Ｄ絶縁碍子の先端面１Ｅ絶縁碍子の側周面２中心電極２′ 中心電極２Ａ中心電極の側周面５主体金具５Ｄ主体金具の先端面１１平行接地電極１２セミ沿面接地電極１２’ セミ沿面接地電極１２Ａ先端縁１２Ｂ主体金具側端縁１２Ｃセミ沿面接地電極の他端面３０中心軸３１第１の延長線３２第２の延長線３３第３の延長線（Ａ）主気中ギャップＡ主気中ギャップの距離（Ｂ）セミ沿面ギャップＢセミ沿面ギャップの距離（Ｃ）セミ沿面碍子ギャップＣセミ沿面碍子ギャップの距離Ｄ１中心電極先端径Ｄ２中心電極元径Ｅ段差Ｆ絶縁碍子の突き出し量Ｈ中心電極の突き出し量Ｐ１第１および第２の延長線の交点Ｐ２第１および第３の延長線の交点

フロントページの続き (56)参考文献特開平９−199260（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−81784（ＪＰ，Ａ) 特開平７−130454（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−180082（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−59580（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−109537（ＪＰ，Ａ) 特開平５−326107（ＪＰ，Ａ) 実開昭49−120932（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01T 13/00 - 13/56

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】中心貫通孔を有する絶縁碍子と、前記中
心貫通孔に保持され前記絶縁碍子の先端面から突出する
ように配置された中心電極と、前記絶縁碍子の先端面を
自身の先端面から突出するように保持する主体金具と、
その主体金具の先端面に一端が接合され他端が前記中心
電極の先端面に対向するように配設された平行接地電極
とを備え、前記平行接地電極と前記中心電極の先端面と
により主気中ギャップ（Ａ）を形成したスパークプラグ
において、前記主体金具に一端が接合され他端面が前記主体金具の
先端面内径よりも内径側に配置されるとともに、前記中
心電極の側周面若しくは前記絶縁碍子の側周面に対向す
るように配設された単数若しくは複数のセミ沿面接地電
極を備え、前記セミ沿面接地電極の前記他端面と、この
他端面と対向する前記中心電極の側周面との間にセミ沿
面ギャップ（Ｂ）が形成されており、かつ、前記セミ沿
面接地電極の前記他端面と、この他端面と対向する前記
絶縁碍子の側周面との間にセミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）
が形成されており、前記絶縁碍子の先端面の高さ位置と、前記セミ沿面接地
電極の前記他端面のうち前記主体金具側端縁の高さ位置
との段差Ｅは、Ｅ≦＋０．７（単位はｍｍ、また、＋は
セミ沿面接地電極の他端面のうち前記主体金具側端縁が
絶縁碍子の先端面に対して主体金具から離れる方向を意
味する）であり、前記セミ沿面接地電極の前記他端面及び前記絶縁碍子を
前記絶縁碍子の中心軸に沿って切断し、前記絶縁碍子の
前記先端面を示す線を外方へ延長した第１の延長線と、
前記絶縁碍子のセミ沿面ギャップ（Ｂ）部近傍の側周面
を示す線を前記先端面の方向へ延長した第２の延長線
と、前記セミ沿面接地電極の前記他端面を示す線を主体
金具から離れる方向へ前記中心電極の側周面に対して平
行に延長した第３の延長線とを描いた場合に、前記第１
および第２の延長線の交点から前記第１および第３の延
長線の交点までの距離（以下、セミ沿面碍子ギャップ
（Ｃ）の距離Ｃと称する）が前記主気中ギャップ（Ａ）
の距離Ａより小であり、前記第３の延長線と前記中心電
極の側周面との最短距離（以下、前記セミ沿面ギャップ
（Ｂ）の距離Ｂと称する）が前記主気中ギャップ（Ａ）
の距離Ａより大であるとともに、前記主気中ギャップ
（Ａ）の距離Ａ、前記セミ沿面ギャップ（Ｂ）の距離Ｂ
及び前記セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃには、
０．８≦（Ｂ−Ｃ）≦１．２、Ａ≦（０．８（Ｂ−Ｃ）
＋Ｃ）（単位はｍｍ）の関係を満足し、前記中心電極の
前記絶縁碍子の先端面からの突き出し量Ｈは、１．０≦
Ｈ≦４．０であり、さらに、前記セミ沿面ギャップ
（Ｂ）の距離ＢがＢ≦２．２であり（単位はｍｍ、以下
同じ）、前記セミ沿面碍子ギャップ（Ｃ）の距離Ｃが
０．４≦Ｃ≦（Ａ−０．１）であることを特徴とするス
パークプラグ。
【請求項２】前記絶縁碍子の先端面の高さ位置と、前
記セミ沿面接地電極の他端面のうち前記主体金具側端縁
の高さ位置との段差Ｅは、Ｅ≦十０．５であること（単
位はｍｍ、また、＋はセミ沿面接地電極の他端面のうち
前記主体金具側端縁が絶縁碍子の先端面から主体金具か
ら離れる方向を意味する）を特徴とする請求項１記載の
スパークプラグ。
【請求項３】前記段差Ｅは、Ｅ≦−０．７であること
（単位はｍｍ）を特徴とする請求項２記載のスパークプ
ラグ。
【請求項４】前記中心電極の先端径は前記絶縁碍子の
先端面から突き出した根本部分に比べて縮径されてお
り、先端部分の中心電極先端径Ｄｌは０．４≦Ｄｌ≦
１．６であり（単位はｍｍ、以下同じ）、絶縁碍子の先
端面における中心電極元径Ｄ２は、（Ｄｌ＋０．３）≦
Ｄ２であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
かに記載のスパークプラグ。
【請求項５】前記中心電極元径Ｄ２は、２．０≦Ｄ２
であること（単位はｍｍ、以下同じ）を特徴とする請求
項４記載のスパークプラグ。
【請求項６】前記中心電極の先端部が、白金合金、イ
リジウム合金等の融点が１６００℃以上の貴金属により
構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のい
ずれかに記載のスパークプラグ。
【請求項７】前記セミ沿面接地電極は、直棒状であっ
て、前記主体金具の先端面にこのセミ沿面接地電極の側
面が接合されていることを特徴とする請求項１ないし６
のいずれかに記載のスパークプラグ。