JP3859410B2 - スパークプラグ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スパークプラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年実用化されつつある直接噴射式ガソリンエンジン（通称、直噴エンジン）では、燃料のガソリンをエンジン内に噴射するため、スパークプラグに直接混合気が接触しやすく、中心電極を固定している絶縁体の先端面や主体金具内部に位置する絶縁体の表面部等にカーボン、未燃焼燃料等の未燃焼生成物が堆積し、スパークプラグのくすぶり汚損が発生しやすい。また、従来からのガソリンエンジンにおいても、例えば−１０℃以下といった極寒時の低温始動の際にくすぶり汚損が発生しやすい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
例えば図１３のように、接地電極４と中心電極２との間で、火花の少なくとも一部が絶縁体３の表面に沿って飛火しうるように構成された沿面放電型スパークプラグにおいては、混合気が低温時に凝縮して燃料滴、水滴（液滴）Ｆとなって、主体金具５と絶縁体３の間に入り込むため、絶縁体表面部（外周面）３ｃを流下し、その粘性のため絶縁体３最先端部（最下部）で停滞する場合がある。絶縁体３の表面部３ｃに付着したカーボンＣのなかには、これらの液滴Ｆ上を流下するものがあるため、中心電極２にインバータ電圧が残ることによって、このカーボンＣが絶縁体先端部３ａと接地電極先端部４ａとの間で整列して配列される。やがて、液滴Ｆの揮発成分が蒸発するとカーボンＣだけがブリッジとなって残るため、絶縁体３の絶縁抵抗値が低下する。この結果中心電極２と接地電極４との間の火花放電ギャップｇに火花が飛ばなくなって、低温時の始動不良を起こすことがある。
【０００４】
一方、スパークプラグの電極温度が４５０℃以下の低温環境で長時間使用されると、いわゆるくすぶり汚損の状態が発生しやすくなる。くすぶり汚損とは、絶縁体表面部３ｃがカーボンＣなどの導電性汚損物質で覆われて絶縁抵抗値が低下するため、火花放電ギャップｇ以外の例えば絶縁体表面部３ｃに沿って主体金具５の基端部側での飛火（奥飛火）が起こりやすくなることから、作動不良を起こす現象である。くすぶり汚損対策として、絶縁体３の先端部３ａをエンジンのシリンダヘッド１に形成される燃焼室壁面１ａから燃焼室１ｂ内に突入させる場合がある。この場合、絶縁体３が燃焼ガスに直接晒されるようになるのでプラグの先端温度が上昇し、自己清浄作用によりカーボンＣなどの導電性汚損物質は燃焼しやすくなるが、他方でプレイグニッションの発生する点火進角（以下、プレイグ発生進角という）が小さくなって耐熱性が低下する傾向がある。
【０００５】
本発明の課題は、低温始動性、耐熱性、耐汚損性に優れてしかもブリッジが発生しにくいスパークプラグを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上述の課題を解決するために、第一番目の発明に係るスパークプラグは、
内部に膨出部を有する筒状の主体金具と、
エンジンのシリンダヘッドに取り付けた際に、先端側が燃焼室壁面から燃焼室内へ突入する形となるように前記主体金具の前記膨出部に係止され、該係止位置よりも先端側に向かうにしたがって外径が同等以下に縮径されるように形成されるとともに、前記主体金具の先端よりも基端側において、軸線を含む半断面を取ったときに、基端側から先端側へ向かう方向において、自身の外周面に接する接線と前記軸線との挟角が小から大へ移行する第一縮径部と、その第一縮径部に続く形で、該挟角が大から小へ移行する第二縮径部とが設けられており、軸線方向に沿う軸孔を有する絶縁体と、
先端部が前記絶縁体の先端から突出するか、又は該絶縁体の先端に位置するように、前記軸孔内に固定される中心電極と、
基端側が前記主体金具の先端部に接合される一方、先端側が前記中心電極側に曲げ返された接地電極とを備え、
該接地電極の先端部と前記中心電極の側面との間に火花放電ギャップを形成するとともに、
前記軸線方向に沿って定める任意の位置における前記絶縁体の外径をＤ１、前記主体金具の先端部内径をｄ１としたとき、前記絶縁体の先端から前記軸線方向に沿って少なくとも基端側へ２ｍｍの範囲において、縮径率Ｙ１が、Ｙ１＝Ｄ１／ｄ１≦０．６に設定されていることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、絶縁体に段差を設けるために第一縮径部と第二縮径部とを形成したことによって、絶縁体と主体金具との間の空間を広く確保することができる。したがって、燃料や水分がこの空間に滞留しにくく、ブリッジの発生が抑えられるから、低温時の始動不良が起こりにくくなる。また、絶縁体の先端から軸線方向に沿って少なくとも基端側へ２ｍｍの範囲において、縮径率Ｙ１を６０％以下に設定したことによって、絶縁体と接地電極との間の空間を広く確保することができる。これによって新規混合気の吹き抜けによる冷却効果が高められ、絶縁体の先端部をエンジンの燃焼室内に突入させているにもかかわらず、プラグ先端の温度上昇が抑えられる。したがって、プレイグ発生進角を大きくとれて、耐熱性が向上する。さらに、絶縁体の外径は第一縮径部と第二縮径部との間で急激に減少し、両縮径部に段差が付けられるので、電界強度が他の部分より強まる。したがって、横飛火が発生したとしてもこの段差部での飛火が多くなるため主体金具の基端側での飛火が防止できるとともに、飛火による自己清浄作用が一層高められる。よって、絶縁体の絶縁抵抗値を高く保つことができ、くすぶり汚損が発生しにくくなる。
【０００８】
なお、この発明は、接地電極の先端面と中心電極の側面との間で火花放電するタイプのスパークプラグ（いわゆる沿面放電型や多極型スパークプラグが該当する）の他、接地電極の側面と中心電極の先端面との間で火花放電するタイプのスパークプラグ（いわゆる平行型スパークプラグが該当する）にも適用される。
【０００９】
また、上述の課題を解決するために、第二番目の発明に係るスパークプラグは、
内部に膨出部を有する筒状の主体金具と、
エンジンのシリンダヘッドに取り付けた際に、先端側が燃焼室壁面から燃焼室内へ突入する形となるように前記主体金具の前記膨出部に係止され、該係止位置よりも先端側に向かうにしたがって外径が同等以下に縮径されるように形成されるとともに、前記主体金具の先端よりも基端側において、軸線を含む半断面を取ったときに、基端側から先端側へ向かう方向において、自身の外周面に接する接線と前記軸線との挟角が小から大へ移行する第一縮径部と、その第一縮径部に続く形で、該挟角が大から小へ移行する第二縮径部とが設けられており、軸線方向に沿う軸孔を有する絶縁体と、
先端部が前記絶縁体の先端から突出するか、又は該絶縁体の先端に位置するように、前記軸孔内に固定される中心電極と、
基端側が前記主体金具の先端部に接合される一方、先端側が前記中心電極側に曲げ返された接地電極とを備え、
該接地電極の先端部と前記中心電極の側面との間に火花放電ギャップを形成するとともに、
前記軸線方向に沿って定める任意の位置における前記絶縁体の外径をＤ１、前記主体金具の先端部内径をｄ１としたとき、前記主体金具の先端から前記軸線方向に沿って少なくとも基端側へ１ｍｍの範囲において、クリアランス率Ｙ２が、Ｙ２＝（ｄ１−Ｄ１）／ｄ１≧０．４に設定されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、絶縁体に段差を設けるために第一縮径部と第二縮径部とを形成したこと及び、主体金具の先端から軸線方向に沿って少なくとも基端側へ１ｍｍの範囲において、クリアランス率Ｙ２を４０％以上に設定したことによって、絶縁体と主体金具との間の空間を一層広く確保することができる。したがって、燃料や水分がこの空間に滞留しにくく、ブリッジの発生が抑えられるから、低温時の始動不良が発生しにくくなる。また、絶縁体の外径は第一縮径部と第二縮径部との間で急激に減少し、両縮径部に段差が付けられるので、電界強度が他の部分より強まる。したがって、主体金具の基端側での飛火が防止できるとともに、飛火による自己清浄作用が一層高められ、くすぶり汚損が発生しにくくなる。
【００１１】
なお、この発明は、接地電極の先端面と中心電極の側面との間で火花放電するタイプのスパークプラグ（いわゆる沿面放電型や多極型スパークプラグが該当する）の他、接地電極の側面と中心電極の先端面との間で火花放電するタイプのスパークプラグ（いわゆる平行型スパークプラグが該当する）にも適用される。
【００１２】
さらにこれら第一又は第二発明では、軸線を含む半断面を取ったときに、絶縁体の外周面の延長線と、絶縁体の先端を通る軸直交線との交点から、火花放電ギャップを形成する接地電極の先端までの軸直交方向における寸法をラップ量Ｘとして、ラップ量Ｘを−０．５＜Ｘ≦０．１ｍｍに設定することができる。ラップ量Ｘを−０．５＜Ｘ≦０．１ｍｍに設定することで、低温時に凝縮し絶縁体表面部を流下する液滴が、絶縁体最先端部（最下部）に停滞しにくくなって、ブリッジの発生が抑制されるので、低温時の始動不良が起こりにくくなる。
【００１３】
次に、上述の課題を解決するために、第三番目の発明に係るスパークプラグは、
内部に膨出部を有する筒状の主体金具と、
エンジンのシリンダヘッドに取り付けた際に、先端側が燃焼室壁面から燃焼室内へ突入する形となるように前記主体金具の前記膨出部に係止されるとともに、軸線方向に沿う軸孔を有する絶縁体と、
先端部が前記絶縁体の先端から突出するか、又は該絶縁体の先端に位置するように、前記軸孔内に固定される中心電極と、
基端側が前記主体金具の先端部に接合される一方、先端側が前記中心電極側に曲げ返された接地電極とを備え、
該接地電極の先端面と前記中心電極の側面との間に火花放電ギャップを形成するとともに、
前記絶縁体の軸線を含む半断面を取ったときに、前記絶縁体の外周面の延長線と、該絶縁体の先端を通る軸直交線との交点から、前記火花放電ギャップを形成する前記接地電極の先端部までの軸直交方向における寸法をラップ量Ｘとして、ラップ量Ｘが、０＜Ｘ≦０．１ｍｍに設定されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、いわゆる沿面放電型又は多極型スパークプラグにおいて、ラップ量Ｘを０．１ｍｍ以内にすることで、低温時に凝縮し絶縁体表面部を流下する液滴が、絶縁体最先端部（最下部）に停滞しにくくなって、ブリッジの発生が抑制されるので、低温時の始動不良が起こりにくくなる。しかも絶縁体の表面部に沿って飛火する火花によって自己清浄作用を発揮できる場合には絶縁体の絶縁抵抗値を高く保ち、くすぶり汚損が発生しにくい。
【００１５】
さらにこの発明の絶縁体において、主体金具の膨出部によって係止される係止部よりも先端側の脚長部は、先端側に向かうにしたがって外径が同等以下に縮径されるように形成され、絶縁体の軸線を含む半断面を取ったときに、脚長部には、基端側から先端側へ向かう方向において、絶縁体の外周面に接する接線と軸線との挟角が小から大へ移行する第一縮径部と、その第一縮径部に続く形で、挟角が大から小へ移行する第二縮径部とを設けることができる。絶縁体の外径は第一縮径部と第二縮径部との間で急激に減少し、両縮径部に段差が付けられるので、電界強度が他の部分より強まる。したがって、横飛火が発生したとしてもこの段差部での飛火が多くなるため主体金具の基端側での飛火が防止できるとともに、飛火による自己清浄作用が一層高められる。よって、絶縁体の絶縁抵抗値を高く保つことができ、くすぶり汚損が発生しにくくなる。また、絶縁体と主体金具または接地電極との間の空間を広く確保することで、新規混合気の吹き抜けによる冷却効果が高められ、絶縁体の先端部をエンジンの燃焼室内に突入させているにもかかわらず、プラグ先端の温度上昇が抑えられる。そこで、プレイグ発生進角を大きくとれて、耐熱性が向上する。
【００１６】
さらにこれらの発明の主体金具の先端部は、エンジンのシリンダヘッドに取り付けた際に燃焼室壁面から燃焼室内へ突入する形となり、その突入深さを少なくとも１ｍｍとすることができる。主体金具の先端部が、燃焼室内への突入深さが１ｍｍ以上の突入部に形成され、かつ、絶縁体の脚長部は、先端側に向かうにしたがって外径が同等以下に縮径されるように形成されているので、主体金具の先端部と絶縁体の先端部との間への燃料や水分の吹き込みが抑えられ、主体金具先端面でのブリッジの発生が抑制される。
【００１７】
さらにこれらの発明の主体金具は、絶縁体を係止する膨出部から先端部に至る内径を略一定とされている。主体金具の内径を相対的に狭めることができ、主体金具と絶縁体との間へのカーボン等の侵入を抑制して、くすぶり汚損の防止を図るとともに、主体金具内壁の膨出部に関して、そのエッジ部分をなくすことで主体金具基端側での飛火を減少させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のいくつかの実施の形態を図面に示す実施例により説明する。
図１に示す本発明の一例たるスパークプラグＡは、沿面放電型スパークプラグのうちいわゆる間欠沿面タイプを示す（間欠沿面タイプの形態的な特徴については後述する）。筒状の主体金具５、先端部が突出するようにその主体金具５に嵌め込まれた絶縁体３、その絶縁体３の内側に設けられた中心電極２、及び主体金具５に基端側が結合され、中心電極２の側面と先端側が対向するように配置された接地電極４等を備えている。
【００１９】
中心電極２及び接地電極４は、ともにＮｉ合金（例えばインコネル等のＮｉ基耐熱合金）で構成されており、熱引きを改善するために必要に応じて内部に熱伝導性の良好なＣｕ（あるいはその合金）の芯材（図示せず）が埋設される。また、絶縁体３は、例えばアルミナあるいは窒化アルミニウム等のセラミック焼結体により構成され、図２に示すように、その内部には自身の軸方向に沿って中心電極２を嵌め込むための軸孔３ｄを有している。また、主体金具５は、低炭素鋼等の金属により円筒状に形成されており、スパークプラグＡのハウジングを構成するとともに、その外周面には、図２に示すように、スパークプラグＡをシリンダヘッド１に取り付けるためのねじ部６が形成されている。ねじ部６によりスパークプラグＡがシリンダヘッド１に取り付けられたとき、両電極２，４、絶縁体３の各先端部２ａ，４ａ，３ａ及び主体金具５のＥＸシェル（Ｅｘｔｅｎｄｓｈｅｌｌ）５ａがそれぞれシリンダヘッド１に形成される燃焼室壁面１ａから燃焼室１ｂ内へ突入している。図２に示すように、接地電極４は中心電極２の両側に各１ずつの計２つ設けられており、それぞれ端面（以下、発火面ともいう）４ｂが、中心電極２の先端部２ａの側面とほぼ平行に対向するように先端部４ａを曲げて形成される一方、基端側は主体金具５のＥＸシェル５ａに対して溶接等により固着・一体化されている。なお、接地電極４の数は３つ以上でもよく、複数であれば数には限定されない。
【００２０】
図２において、絶縁体３の先端部３ａが、接地電極４の発火面４ｂの若干基端部寄りに配置されている。より詳しくは、中心電極２の軸線方向において中心電極２の先端面側を前方側、これと反対側を後方側として、絶縁体３の先端面３ｂは、接地電極４の端面４ｂの後方側の縁４ｃよりも後方側に位置している。一方、中心電極２の先端面２ｂは、絶縁体３の先端面３ｂよりも所定高さだけ突出して配置されている。なお、同図においては、中心電極２の先端面２ｂは、接地電極４の発火面４ａの先端縁４ｄとほぼ一致する位置関係となっているが、これを先端縁（前方側の縁）４ｄよりも突出させるようにしてもよく、また引っ込ませるようにしてもよい。
【００２１】
主体金具５の基端側には絶縁体３のフランジ部３ｆ（係止部）を保持するための膨出部５ｃが設けられ、このフランジ部３ｆとの間にリング状のパッキン７が配置されている。膨出部５ｃから先端部（Ｅｘシェル）５ａに至る主体金具５の内径ｄ１を略一定とし、主体金具５の内径ｄ１を相対的に狭めることによって、主体金具５と絶縁体３との間へのカーボン等の侵入を抑制し、くすぶり汚損の防止が図られている。また、主体金具５内壁の膨出部５ｃに関して、そのエッジ部分（図１０（ａ）参照）をなくすことでこの部分での飛火を減らすようにしている。
【００２２】
軸線を含む半断面を取ったときに、絶縁体３の外周面３ｃの延長線と、絶縁体３の先端を通る軸直交線との交点３’から、火花放電ギャップｇを形成する接地電極４の先端面３ａまでの軸直交方向における寸法をラップ量Ｘとし、ラップ量Ｘを、−０．５＜Ｘ≦０．１ｍｍに設定している。ラップ量Ｘを０．１ｍｍ以内にすると、低温時に凝縮し、絶縁体３の表面部（外周面）３ｃを流下する燃料滴、水滴が、絶縁体３の最先端部（最下部）に停滞しにくくなり、ブリッジの発生が抑制されて、低温時の始動が良好になる。しかも、絶縁体３の表面部３ｃに沿って飛火する火花によって自己清浄作用を発揮して絶縁体３の絶縁抵抗値を高く保ち、くすぶり汚損が発生しにくくなる。なお、ラップ量Ｘが０．１ｍｍを超えると、低温での始動性が低下する傾向にある。一方ラップ量Ｘが−０．５ｍｍ以下すなわち接地電極４の先端面４ａが絶縁体３の外周面３ｃからさらに径方向外側へ遠ざかるときは、接地電極４と絶縁体３との間の隙間が大きくなるので、ブリッジは発生しにくくなるが、中心電極２と接地電極４との隙間（火花放電ギャップｇ）が大きくなりすぎる場合がある。
【００２３】
また、絶縁体３の先端面３ｂと接地電極４の端面４ｂの後方側の縁４ｃとの軸線方向における隙間をＸ１とし、隙間Ｘ１を、０＜Ｘ１≦０．７ｍｍに設定している。隙間Ｘ１を０．７ｍｍ以内にするとき、上記した低温始動性及び耐汚損性において特に有効である。なお、隙間Ｘ１が０．７ｍｍを超えると、接地電極４と絶縁体３との間の隙間が大きくなるので、ブリッジは発生しにくくなるが、自己清浄作用が十分発揮されない場合がある。
【００２４】
絶縁体３のフランジ部３ｆよりも先端側の部分すなわち脚長部３ｅは、先端側に向かうにしたがって外径が同等以下に縮径されるように形成されている。図２の実施例では、脚長部３ｅは全体が先端側に向かうほど外径が小となる縮径部に形成されている。軸線方向に沿って定める任意の位置における絶縁体３の外径をＤ１、主体金具の内径をｄ１としたとき、絶縁体３の先端面３ｂから軸線方向に沿って基端側へ約３．５ｍｍの範囲において、縮径率Ｙ１＝Ｄ１／ｄ１が６０％以下になるように設定されている。縮径率Ｙ１が６０％以下の範囲を絶縁体３の基端側へ向けて幅広く設けて、絶縁体３と接地電極４との間及び絶縁体３と主体金具５との間の空間を広く確保して、新規混合気の吹き抜けによる冷却効果を高め、耐熱性を向上させている。なお、縮径率Ｙ１の下限は、中心電極２の外径及び主体金具５の強度等の関係から約４０％が望ましい。また、脚長部３ｅは全体が縮径せず、部分的に同径部分を有していてもよい。
【００２５】
また絶縁体３の脚長部３ｅにおいて、主体金具５（Ｅｘシェル５ａ）の先端面５ｂから軸線方向に沿って基端側へ約２ｍｍの範囲におけるクリアランス率Ｙ２＝（ｄ１−Ｄ１）／ｄ１が４０％以上になるように設定されている。クリアランス率Ｙ２が４０％以上の範囲を主体金具５の基端側へ向けて幅広く設けて、絶縁体３と主体金具５との間の空間を広く確保して、燃料や水分がこの空間に滞留しにくくし、ブリッジの発生を抑えて、低温時の始動性を向上させている。なお、クリアランス率Ｙ２の上限は、中心電極２と絶縁体３の配置スペース等の関係から約６０％が望ましい。
【００２６】
さらに、絶縁体３の脚長部３ｅには、主体金具５の先端面５ｂよりも基端側において、軸線を含む半断面を取ったときに、基端側から先端側へ向かう方向において、絶縁体３の外周面３ｃに接する接線と軸線との挟角θが小から大へ移行する第一縮径部３ｅ１と、その第一縮径部３ｅ１に続く形で、挟角θが大から小へ移行する第二縮径部３ｅ２とが設けられている。すなわち、絶縁体３（脚長部３ｅ）の外径は第一縮径部３ｅ１と第二縮径部３ｅ２との間で急激に減少し、両縮径部に段差が付くことになる。したがって、この段差部での電界強度が強まり、他の部分より火花が横飛びしやすく、主体金具５基端側での飛火が少なくなり、主体金具５先端側で着火可能となる。また、飛火による自己清浄作用が一層高められ、くすぶり汚損が発生しにくくなっている。また、絶縁体３と主体金具５または接地電極４との間の空間を広く確保でき、新規混合気の吹き抜けによる冷却効果が高められ、絶縁体３の先端部３ａをエンジンの燃焼室１ｂ内に突入させているにもかかわらず、プラグ先端の温度上昇が抑えられる。その結果、プレイグ発生進角を大きくとれて、耐熱性が向上する。
【００２７】
主体金具５の先端部（Ｅｘシェル）５ａは、エンジンのシリンダヘッド１に取り付けられたとき、約１．５ｍｍの深さで燃焼室壁面１ａから燃焼室１ｂ内へ突入している。この主体金具５が燃焼室１ｂ内へ突入していること、及び絶縁体３の脚長部３ｅが先端側に向かうほど外径が小となる縮径部に形成されていることから、主体金具５の先端部５ａと絶縁体３の先端部３ａとの間への燃料や水分の吹き込みが少なくなり、ブリッジの発生が抑えられている。
【００２８】
ここで、図２における各部の寸法を以下に例示する。
・ラップ量Ｘ：−０．５〜０．２ｍｍ
・絶縁体３と接地電極４との軸線方向の隙間Ｘ１：０〜０．７ｍｍ
・中心電極２と接地電極４との軸直交方向の隙間（火花放電ギャップ）ｇ：０．９〜１．３ｍｍ
・フランジ部３ｆにおける絶縁体３の外径Ｄ１１：６．２〜６．９ｍｍ
・第一縮径部３ｅ１における絶縁体３の外径Ｄ１２：５．２〜５．６ｍｍ
・先端面３ｂにおける絶縁体３の外径Ｄ１３：４．０〜４．７ｍｍ
・中心電極２の直径Ｄ２：１．８〜２．５ｍｍ
・主体金具５の内径ｄ１：７．５〜８．０ｍｍ
・絶縁体３の脚長Ｌ１：１１〜１８ｍｍ
・主体金具５の燃焼室１ｂへの突入深さＬ２：１．５〜３ｍｍ
・主体金具５の先端面５ｂから絶縁体３の先端面３ｂまでの高さＬ３：１．５〜３．５ｍｍ
・絶縁体３の先端面３ｂから中心電極２の先端面２ｂまでの高さＬ４：１〜２．５ｍｍ
・主体金具５の先端面５ｂから絶縁体３の第一縮径部３ｅ１までの高さＬ５：１〜２ｍｍ
【００２９】
図３は、図２の変形例を示す模式図であり、図２で説明した本発明に係る構成を別のタイプのスパークプラグに適用した場合を例示している。図３（ａ）のスパークプラグＡ１は、沿面放電型スパークプラグのうちいわゆるセミ沿面タイプを、同図（ｂ）のスパークプラグＡ２は、いわゆる多極型スパークプラグをそれぞれ示す。ここで、各タイプの形態的な差異は次の通りである。絶縁体３の先端面３ｂと接地電極４の端面４ｂの後方側の縁４ｃとの軸線方向における隙間をＸ１、中心電極２の先端部２ａの側面と接地電極４の端面４ｂとの軸直交方向における隙間（火花放電ギャップ）をｇとして、
・Ｘ１＜０のとき、セミ沿面タイプ（図３（ａ））
・０≦Ｘ１≦ｇのとき、間欠沿面タイプ（図２）
・Ｘ１＞ｇのとき、多極タイプ（図３（ｂ））
と区別される。なお、図３（ａ）（ｂ）において、図中の符号は図２のそれと対応するので説明を省略する。
【００３０】
図４は、図２の他の変形例を示す模式図であり、図２のいわゆる間欠沿面タイプにおける他の実施例を例示する。図４（ａ）は、主体金具５の先端部５ａが、先端側に向かうほど内径ｄ１が大となる拡径部に形成した例を示す。絶縁体３と主体金具５との間の空間をさらに広く確保して、新規混合気の吹き抜けによる冷却効果を一層高め、耐熱性を向上させている。同図（ｂ）は、図（ａ）においてさらに、絶縁体３の第一縮径部３ｅ１又は第二縮径部３ｅ２より先端側において、中心電極２の直径を１ｍｍ以下としている。自己清浄作用を施す面積が相対的に小さくなり、清浄性能の向上が期待できる。なお、中心電極２の直径をその全長にわたって１ｍｍ以下としたり、接地電極４内部に銅芯を入れたりすることで、冷却効果をより一層高め、耐熱性をさらに向上させることが可能である。なお、図４において、図２と対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
図５に示す本発明の他の例たるスパークプラグＢは、接地電極の側面と中心電極の先端面との間で火花放電するタイプ（いわゆる平行型）のスパークプラグを示す。筒状の主体金具５、先端部が突出するようにその主体金具５に嵌め込まれた絶縁体３、その絶縁体３の内側に設けられた中心電極２、及び主体金具５に基端側が結合され、先端部の側面が中心電極２の先端面と対向するように配置された接地電極４等を備えている。図６に示すように、接地電極４は、その側面（以下、発火面ともいう）が、中心電極２の先端面２ｂとほぼ平行に対向するように先端部４ａを曲げて形成される一方、他端側は主体金具５のＥＸシェル５ａに対して溶接等により固着・一体化されている。
【００３２】
主体金具５の基端側には絶縁体３のフランジ部３ｆ（係止部）を保持するための膨出部５ｃが設けられ、このフランジ部３ｆとの間にリング状のパッキン７が配置されている。膨出部５ｃから先端部（Ｅｘシェル）５ａに至る主体金具５の内径ｄ１を図２におけると同様に略一定としている。
【００３３】
絶縁体３のフランジ部３ｆよりも先端側の部分すなわち脚長部３ｅは、先端側に向かうにしたがって外径が同等以下に縮径されるように形成されている。図５の実施例では、脚長部３ｅは全体が先端側に向かうほど外径が小となる縮径部に形成されている。軸線方向に沿って定める任意の位置における絶縁体３の外径をＤ１、主体金具の内径をｄ１としたとき、絶縁体３の先端面３ｂから軸線方向に沿って基端側へ約３．５ｍｍの範囲において、縮径率Ｙ１＝Ｄ１／ｄ１が図２におけると同様に６０％以下になるように設定されている。なお、縮径率Ｙ１の下限は、中心電極２の外径及び主体金具５の強度等の関係から約４０％が望ましい。また、脚長部３ｅは全体が縮径せず、部分的に同径部分を有していてもよい。
【００３４】
また絶縁体３の脚長部３ｅにおいて、主体金具５（Ｅｘシェル５ａ）の先端面５ｂから軸線方向に沿って基端側へ約２ｍｍの範囲におけるクリアランス率Ｙ２＝（ｄ１−Ｄ１）／ｄ１が図２におけると同様に４０％以上になるように設定されている。なお、クリアランス率Ｙ２の上限は、中心電極２と絶縁体３の配置スペース等の関係から約６０％が望ましい。
【００３５】
さらに、絶縁体３の脚長部３ｅには、図２におけると同様に、主体金具５の先端面５ｂよりも基端側において、軸線を含む半断面を取ったときに、基端側から先端側へ向かう方向において、絶縁体３の外周面３ｃに接する接線と軸線との挟角θが小から大へ移行する第一縮径部３ｅ１と、その第一縮径部３ｅ１に続く形で、挟角θが大から小へ移行する第二縮径部３ｅ２とが設けられている。
【００３６】
主体金具５の先端部（Ｅｘシェル）５ａは、図２におけると同様に、エンジンのシリンダヘッド１に取り付けられたとき、約１．５ｍｍの深さで燃焼室壁面１ａから燃焼室１ｂ内へ突入している。なお、図６において、図２と対応する部分には同一符号を付して説明を一部省略する。
【００３７】
ここで、図６における各部の寸法を以下に例示する。
・フランジ部３ｆにおける絶縁体３の外径Ｄ１１：６．２〜６．９ｍｍ
・第一縮径部３ｅ１における絶縁体３の外径Ｄ１２：５．２〜５．６ｍｍ
・先端面３ｂにおける絶縁体３の外径Ｄ１３：４．０〜４．７ｍｍ
・中心電極２の直径Ｄ２：１．８〜２．５ｍｍ
・主体金具５の内径ｄ１：７．５〜８．０ｍｍ
・絶縁体３の脚長Ｌ１：１１〜１８ｍｍ
・主体金具５の燃焼室１ｂへの突入深さＬ２：１．５〜３ｍｍ
・主体金具５の先端面５ｂから絶縁体３の先端面３ｂまでの高さＬ３：１．５〜３．５ｍｍ
・絶縁体３の先端面３ｂから中心電極２の先端面２ｂまでの高さＬ４：１〜２ｍｍ
・中心電極２と接地電極４との軸線方向の隙間（火花放電ギャップ）ｇ：０．６〜１．５ｍｍ
・主体金具５の先端面５ｂから絶縁体３の第一縮径部３ｅ１までの高さＬ５：１〜２ｍｍ
【００３８】
【実験例】
本発明の効果を確認するために、スパークプラグの性能試験を次のようにして行った。
（実験例１）
図７に示す間欠沿面タイプのスパークプラグについて、ラップ量Ｘを変えて低温始動性試験を行った。テスト条件は次の通りである。
◎低温始動性試験のテスト条件
・エンジン：排気量１．５Ｌ，４サイクル，ＤＯＨＣエンジン
・燃料：無鉛レギュラーガソリン
・オイル：５Ｗ−３０
・室温：−３０℃
・水温：−３０℃
・油温：−２５℃以下
・テストパターン：スタート→アイドリング（Ｎポジション，１５秒間）→アイドリング（Ｄポジション，１５秒間）→ストップ
【００３９】
図７（ａ）に示す実施例(1)(2)(3)の各部の寸法は以下の通りである。
◎実施例(1)(2)(3)
・絶縁体３と接地電極４との軸線方向の隙間Ｘ１＝０．４５ｍｍ
・中心電極２と接地電極４との軸直交方向の隙間（火花放電ギャップ）ｇ＝０．９ｍｍ
・中心電極２の直径Ｄ２＝２．５ｍｍ
・主体金具５の内径ｄ１＝８．４ｍｍ
・絶縁体３の脚長Ｌ１＝１４．０ｍｍ
【００４０】
まず実施例(1)において、ラップ量Ｘが−０．５ｍｍ，−０．３ｍｍ，−０．１ｍｍ，及び０．１ｍｍになるように絶縁体３の脚長部３ｅの形状を実線の如く調整して、上記したテストパターンを繰り返し、始動不良を起こすまでのサイクル数を測定した。ただし、Ｘ＝−０．６ｍｍ及び０．３ｍｍは比較例である。その結果を、図７（ｂ）のグラフに実線で示す。
【００４１】
次に実施例(2)において、ラップ量Ｘを−０．１ｍｍ及び０．１ｍｍに保ちつつ、絶縁体３の先端面３ｂから軸線方向に沿って基端側へ２．５ｍｍずれた位置において、縮径率Ｙ１＝Ｄ１／ｄ１が６０％以下になるように絶縁体３の脚長部３ｅの形状を破線の如く調整して、上記したテストパターンを繰り返し、始動不良を起こすまでのサイクル数を測定した。その結果を、図７（ｂ）のグラフに破線で示す。
【００４２】
さらに実施例(3)において、ラップ量Ｘを実施例(2)と同じく−０．１ｍｍ及び０．１ｍｍに保ちつつ、主体金具５の先端面５ｂから軸線方向に沿って基端側へ１．５ｍｍずれた位置において、クリアランス率Ｙ２＝（ｄ１−Ｄ１）／ｄ１が４０％以上になるように絶縁体３の脚長部３ｅの形状を一点鎖線の如く調整して、上記したテストパターンを繰り返し、始動不良を起こすまでのサイクル数を測定した。その結果を、図７（ｂ）のグラフに一点鎖線で示す。
【００４３】
図７（ｂ）に実線で示すように、ラップ量Ｘが０．１ｍｍを超えると、低温での始動性が低下する傾向がみられる（実施例(1)と比較例）。また、図７（ｂ）に破線で示すように、縮径率Ｙ１＝Ｄ１／ｄ１が６０％以下になるように絶縁体３の脚長部３ｅの形状を先細に形成することで、低温での始動性が改善される（実施例(2)と実施例(1)）。さらに、図７（ｂ）に一点鎖線で示すように、クリアランス率Ｙ２＝（ｄ１−Ｄ１）／ｄ１が４０％以上になるように絶縁体３の脚長部３ｅの形状を先細に形成することで、低温での始動性が一層向上する（実施例(3)と実施例(1)又は(2)）。したがって、ラップ量Ｘが−０．５〜０．１ｍｍの領域では、絶縁体３の脚長部３ｅを先細形状に形成する工夫と相まって、一般的に低温始動性が良好である。
【００４４】
（実験例２）
図８に示す平行タイプのスパークプラグについて、クリアランス率Ｙ２を変えて低温始動性試験と耐熱性試験とを行った。低温始動性試験のテスト条件は実験例１の場合と同様であり、耐熱性試験のテスト条件は次の通りである。
◎耐熱性試験のテスト条件
・エンジン：排気量１．６Ｌ，４サイクル，ＤＯＨＣエンジン
・燃料：無鉛ハイオクガソリン
・室温／湿度：２０℃／６０％
・油温：８０℃
・テストパターン：エンジン回転数５５００ｒｐｍ，ＷＯＴ（２分間）
ＷＯＴは、スロットル全開（ｗｉｄｅ ｏｐｅｎ ｔｈｒｏｔｔｌｅ）を意味している。
【００４５】
図８（ａ）に示す実施例(4)の各部の寸法は以下の通りである。
◎実施例(4)
・主体金具５の内径ｄ１＝８．４ｍｍ
・絶縁体３の脚長Ｌ１＝１４．０ｍｍ
・主体金具５の先端面５ｂから中心電極２の先端面２ｂまでの高さＬ３＋Ｌ４＝２．０ｍｍ
・中心電極２と接地電極４との軸線方向の隙間（火花放電ギャップ）ｇ＝１．１ｍｍ
・主体金具５の先端面５ｂから絶縁体３の第一縮径部３ｅ１までの高さＬ５＝３．０ｍｍ
【００４６】
まず実施例(4)において、クリアランス率Ｙ２＝（ｄ１−Ｄ１）／ｄ１が２０％，３０％，４０％及び５０％になるように絶縁体３の脚長部３ｅの形状を一点鎖線の如く調整して、上記した低温始動性試験のテストパターンを繰り返し、始動不良を起こすまでのサイクル数を測定した。ただし、Ｙ２＝２０％及び３０％は比較例である。その結果を、図８（ｂ）のグラフに実線で示す。
【００４７】
次に同じく実施例(4)において、クリアランス率Ｙ２＝（ｄ１−Ｄ１）／ｄ１が２０％，３０％，４０％及び５０％になるように絶縁体３の脚長部３ｅの形状を一点鎖線の如く調整して、上記した耐熱性試験のテストパターンでエンジンを運転し、プレイグ発生進角を測定した。ただし、Ｙ２＝２０％及び３０％は比較例である。その結果を、図８（ｂ）のグラフに破線で示す。
【００４８】
図８（ｂ）に実線で示すように、クリアランス率Ｙ２が４０％を下回ると、低温での始動性が低下する傾向がみられる（実施例(4)と比較例）。また、図８（ｂ）に破線で示すように、クリアランス率Ｙ２が４０％を下回ると、耐熱性が低下する傾向もみられる（実施例(4)と比較例）。ここで、プレイグ発生進角が大きいことは耐熱性が高いことを表す。すなわち、点火時期をより進めて（早くして）もプレイグニッションの発生しにくいスパークプラグでは、新規混合気に晒される時間が相対的に短く、燃焼ガスに晒される時間は相対的に長くなるので、スパークプラグの先端温度は上昇する。このように、耐プレイグニッション性を耐熱性と呼んでいる。したがって、クリアランス率Ｙ２が４０％以上の領域では、一般的に低温始動性及び耐熱性が良好である。
【００４９】
（実験例３）
図９に示す沿面放電型及び多極型のスパークプラグにおいて、絶縁体３の脚長部３ｅにおける第一及び第二縮径部３ｅ１，３ｅ２の有無と耐熱性との関係を明らかにするため、絶縁体３の脚長部３ｅの形状を変えて耐熱性試験を行った。テスト条件は実験例２の場合と同様である。
【００５０】
図９（ａ）に示す実施例(5)(6)(7)の各部の寸法は以下の通りである。
◎実施例(5)（セミ沿面タイプ）
・主体金具５の内径ｄ１＝８．４ｍｍ
・第一縮径部３ｅ１における絶縁体３の外径Ｄ１２＝５．８ｍｍ
・先端面３ｂにおける絶縁体３の外径Ｄ１３＝４．６ｍｍ
・Ｄ１３に対するクリアランス率Ｙ２＝４５％
・第一及び第二縮径部３ｅ１，３ｅ２を設けなかった場合の先端面３ｂにおける絶縁体３の外径Ｄ１３’＝５．２ｍｍ
・Ｄ１３’に対するクリアランス率Ｙ２’＝３８％
・絶縁体３の脚長Ｌ１＝１４．０ｍｍ
・主体金具５の先端面５ｂから絶縁体３の先端面３ｂ迄の高さＬ３＝３．５ｍｍ
・絶縁体３の先端面３ｂから中心電極２の先端面２ｂ迄の高さＬ４＝２．０ｍｍ
◎実施例(6)（間欠沿面タイプ）
・主体金具５の内径ｄ１＝８．４ｍｍ
・第一縮径部３ｅ１における絶縁体３の外径Ｄ１２＝５．８ｍｍ
・先端面３ｂにおける絶縁体３の外径Ｄ１３＝４．６ｍｍ
・Ｄ１３に対するクリアランス率Ｙ２＝４５％
・第一及び第二縮径部３ｅ１，３ｅ２を設けなかった場合の先端面３ｂにおける絶縁体３の外径Ｄ１３’＝５．２ｍｍ
・Ｄ１３’に対するクリアランス率Ｙ２’＝３８％
・絶縁体３の脚長Ｌ１＝１４．０ｍｍ
・主体金具５の先端面５ｂから絶縁体３の先端面３ｂ迄の高さＬ３＝３．５ｍｍ
・絶縁体３の先端面３ｂから中心電極２の先端面２ｂ迄の高さＬ４＝２．０ｍｍ
◎実施例(7)（多極タイプ）
・主体金具５の内径ｄ１＝８．４ｍｍ
・第一縮径部３ｅ１における絶縁体３の外径Ｄ１２＝５．７ｍｍ
・先端面３ｂにおける絶縁体３の外径Ｄ１３＝４．６ｍｍ
・Ｄ１３に対するクリアランス率Ｙ２＝４５％
・第一及び第二縮径部３ｅ１，３ｅ２を設けなかった場合の先端面３ｂにおける絶縁体３の外径Ｄ１３’＝５．２ｍｍ
・Ｄ１３’に対するクリアランス率Ｙ２’＝３８％
・絶縁体３の脚長Ｌ１＝１３．０ｍｍ
・主体金具５の先端面５ｂから絶縁体３の先端面３ｂ迄の高さＬ３＝２．５ｍｍ
・絶縁体３の先端面３ｂから中心電極２の先端面２ｂ迄の高さＬ４＝２．５ｍｍ
【００５１】
実施例(5)(6)(7)において、それぞれ絶縁体３の脚長部３ｅに第一及び第二縮径部３ｅ１，３ｅ２を設けた場合（図９（ａ）の実線）と設けなかった場合（同図の一点鎖線）とで、上記した耐熱性試験のテストパターンでエンジンを運転し、プレイグ発生進角を測定した。その結果を、図９（ｂ）のグラフに示す。
【００５２】
図９（ｂ）で黒く塗り潰して示すように、絶縁体３の脚長部３ｅに第一及び第二縮径部３ｅ１，３ｅ２を設けた場合は、設けなかった場合に比べてプレイグ発生進角が大きく、耐熱性が高いことを表す。したがって、絶縁体３の脚長部３ｅに第一及び第二縮径部３ｅ１，３ｅ２を設けて先細化を促進させると、一般的に耐熱性が良好となる。なお、実験例３は、沿面放電型及び多極型のスパークプラグにおいてのみ実施したが、いわゆる平行型のスパークプラグ（図６参照）においても同様の結果が得られると予想される。
【００５３】
（実験例４）
くすぶり汚損によるエンジン不調の大半がユーザーへの納車前、特に燃料が霧化しにくい寒冷期に発生している現状に鑑み、図１０に示すいわゆる平行型のスパークプラグについて、絶縁体３の脚長部３ｅにおける第一及び第二縮径部３ｅ１，３ｅ２の有無と耐汚損性との関係を明らかにするため、プレデリバリ耐久試験を行った。プレデリバリ耐久試験のテスト条件は次の通りである。
◎プレデリバリ耐久試験のテスト条件
・エンジン：排気量２．０Ｌ，４サイクル，ＤＯＨＣエンジン
・燃料：無鉛レギュラーガソリン
・オイル：５Ｗ−３０
・室温：−１０℃
・水温：−１０℃
・テストパターン：ＪＩＳ・Ｄ１６０６パターン
ＪＩＳ・Ｄ１６０６パターンは、寒冷期の納車走行パターンをモデル化したもので、図１１にその内容を示す。
【００５４】
図１０（ａ）に示す実施例(8)(9)(10)及び比較例(1)の各部の寸法は以下の通りである。
◎実施例(8)
・フランジ部３ｆにおける絶縁体３の外径Ｄ１１＝６．５ｍｍ
・第一縮径部３ｅ１における絶縁体３の外径Ｄ１２＝５．６ｍｍ
・先端面３ｂにおける絶縁体３の外径Ｄ１３＝４．６ｍｍ
・主体金具５の内径ｄ１＝８．４ｍｍ
・絶縁体３の脚長Ｌ１＝１４．０ｍｍ
・主体金具５の先端面５ｂから絶縁体３の先端面３ｂ迄の高さＬ３＝１．５ｍｍ
・絶縁体３の先端面３ｂから中心電極２の先端面２ｂ迄の高さＬ４＝１．５ｍｍ
・中心電極２と接地電極４との軸線方向の隙間（火花放電ギャップ）ｇ＝０．９ｍｍ
・主体金具５の先端面５ｂから絶縁体３の第一縮径部３ｅ１迄の高さＬ５＝１．５ｍｍ
◎実施例(9)
・フランジ部３ｆにおける絶縁体３の外径Ｄ１１＝６．５ｍｍ
・第一縮径部３ｅ１における絶縁体３の外径Ｄ１２＝６．０ｍｍ
・先端面３ｂにおける絶縁体３の外径Ｄ１３＝４．６ｍｍ
・主体金具５の内径ｄ１＝８．４ｍｍ
・絶縁体３の脚長Ｌ１＝１４．０ｍｍ
・主体金具５の先端面５ｂから絶縁体３の先端面３ｂ迄の高さＬ３＝１．５ｍｍ
・絶縁体３の先端面３ｂから中心電極２の先端面２ｂ迄の高さＬ４＝１．５ｍｍ
・中心電極２と接地電極４との軸線方向の隙間（火花放電ギャップ）ｇ＝０．９ｍｍ
・主体金具５の先端面５ｂから絶縁体３の第一縮径部３ｅ１迄の高さＬ５＝１．５ｍｍ
◎実施例(10)
・フランジ部３ｆにおける絶縁体３の外径Ｄ１１＝６．５ｍｍ
・第一縮径部３ｅ１における絶縁体３の外径Ｄ１２＝５．６ｍｍ
・先端面３ｂにおける絶縁体３の外径Ｄ１３＝４．６ｍｍ
・主体金具５の内径ｄ１＝８．０ｍｍ
・絶縁体３の脚長Ｌ１＝１４．０ｍｍ
・主体金具５の先端面５ｂから絶縁体３の先端面３ｂ迄の高さＬ３＝１．５ｍｍ
・絶縁体３の先端面３ｂから中心電極２の先端面２ｂ迄の高さＬ４＝１．５ｍｍ
・中心電極２と接地電極４との軸線方向の隙間（火花放電ギャップ）ｇ＝０．９ｍｍ
・主体金具５の先端面５ｂから絶縁体３の第一縮径部３ｅ１迄の高さＬ５＝１．５ｍｍ
なお、実施例(10)の主体金具５は、膨出部５ｃのエッジ部分をなくすことで、実施例(8)よりも内径ｄ１が小に形成されている。
◎比較例(1)
・フランジ部３ｆにおける絶縁体３の外径Ｄ１１＝６．５ｍｍ
・先端面３ｂにおける絶縁体３の外径Ｄ１３＝５．０ｍｍ
・主体金具５の内径ｄ１＝８．０ｍｍ
・絶縁体３の脚長Ｌ１＝１４．０ｍｍ
・主体金具５の先端面５ｂから絶縁体３の先端面３ｂ迄の高さＬ３＝１．５ｍｍ
・絶縁体３の先端面３ｂから中心電極２の先端面２ｂ迄の高さＬ４＝１．５ｍｍ
・中心電極２と接地電極４との軸線方向の隙間（火花放電ギャップ）ｇ＝０．９ｍｍ
比較例(1)には、絶縁体３の脚長部３ｅに第一及び第二縮径部３ｅ１，３ｅ２が形成されていない。
【００５５】
実施例(8)(9)(10)及び比較例(1)において、図１１に示す走行パターンを１サイクルとしてこれを繰り返し、くすぶり汚損によりスパークプラグの絶縁抵抗が１０ＭΩ以下に低下したときのサイクル数を測定した。その結果を、図１０（ｂ）のグラフに示す。
【００５６】
図１０（ｂ）の棒グラフで示すように、絶縁体３の脚長部３ｅに第一及び第二縮径部３ｅ１，３ｅ２を設けた実施例(8)(9)(10)では、設けなかった比較例(1)に比べて、絶縁抵抗が１０ＭΩ以下に低下するまでのサイクル数がいずれも大きく、耐汚損性が高いことを表す。したがって、絶縁体３の脚長部３ｅに第一及び第二縮径部３ｅ１，３ｅ２を設けて先細化を促進させると、一般的に耐汚損性が良好となる。なお、主体金具５の膨出部５ｃのエッジ部分をなくした実施例(10)は、実施例(8)よりもサイクル数が増加した。エッジ部分をなくすことが、くすぶり汚損対策として有効であることを示唆している。また、実験例４は、いわゆる平行型のスパークプラグにおいてのみ実施したが、沿面放電型及び多極型のスパークプラグ（図２，図３参照）においても同様の結果が得られると予想される。
【００５７】
（実験例５）
図１２に示すいわゆる平行型のスパークプラグについて、絶縁体３の脚長部３ｅにおける第一及び第二縮径部３ｅ１，３ｅ２の有無並びに主体金具５の先端部（Ｅｘシェル）５ａの燃焼室１ｂへの突入の有無と耐汚損性との関係を明らかにするため、プレデリバリ耐久試験を行った。プレデリバリ耐久試験のテスト条件は実験例４の場合と同様である。
【００５８】
図１２（ａ）に示す実施例(11)及び比較例(2)(3)の各部の寸法は以下の通りである。
◎実施例(11)
・フランジ部３ｆにおける絶縁体３の外径Ｄ１１＝６．５ｍｍ
・第一縮径部３ｅ１における絶縁体３の外径Ｄ１２＝５．６ｍｍ
・先端面３ｂにおける絶縁体３の外径Ｄ１３＝４．６ｍｍ
・主体金具５の内径ｄ１＝８．４ｍｍ
・絶縁体３の脚長Ｌ１＝１４．０ｍｍ
・主体金具５の燃焼室１ｂへの突入深さＬ２＝１．５ｍｍ
・主体金具５の先端面５ｂから絶縁体３の先端面３ｂ迄の高さＬ３＝２．０ｍｍ
・絶縁体３の先端面３ｂから中心電極２の先端面２ｂ迄の高さＬ４＝１．５ｍｍ
・中心電極２と接地電極４との軸線方向の隙間（火花放電ギャップ）ｇ＝０．９ｍｍ
◎比較例(2)
・フランジ部３ｆにおける絶縁体３の外径Ｄ１１＝６．５ｍｍ
・先端面３ｂにおける絶縁体３の外径Ｄ１３＝５．０ｍｍ
・主体金具５の内径ｄ１＝８．４ｍｍ
・絶縁体３の脚長Ｌ１＝１５．０ｍｍ
・主体金具５の先端面５ｂから絶縁体３の先端面３ｂ迄の高さＬ３＝３．５ｍｍ
・絶縁体３の先端面３ｂから中心電極２の先端面２ｂ迄の高さＬ４＝１．５ｍｍ
・中心電極２と接地電極４との軸線方向の隙間（火花放電ギャップ）ｇ＝０．９ｍｍ
比較例(2)には、絶縁体３の脚長部３ｅに第一及び第二縮径部３ｅ１，３ｅ２が形成されず、主体金具５の先端部５ａは燃焼室１ｂへ突入していない。
◎比較例(3)
・フランジ部３ｆにおける絶縁体３の外径Ｄ１１＝６．５ｍｍ
・先端面３ｂにおける絶縁体３の外径Ｄ１３＝５．０ｍｍ
・主体金具５の内径ｄ１＝８．４ｍｍ
・絶縁体３の脚長Ｌ１＝１３．０ｍｍ
・主体金具５の燃焼室１ｂへの突入深さＬ２＝１．５ｍｍ
・主体金具５の先端面５ｂから絶縁体３の先端面３ｂ迄の高さＬ３＝２．０ｍｍ
・絶縁体３の先端面３ｂから中心電極２の先端面２ｂ迄の高さＬ４＝１．５ｍｍ
・中心電極２と接地電極４との軸線方向の隙間（火花放電ギャップ）ｇ＝０．９ｍｍ
比較例(3)には、絶縁体３の脚長部３ｅに第一及び第二縮径部３ｅ１，３ｅ２が形成されていない。
【００５９】
実施例(11)及び比較例(2)(3)において、図１１に示す走行パターンを１サイクルとしてこれを繰り返し、くすぶり汚損によりスパークプラグの絶縁抵抗が１０ＭΩ以下に低下したときのサイクル数を測定した。その結果を、図１２（ｂ）のグラフに示す。
【００６０】
図１２（ｂ）の棒グラフで示すように、絶縁体３の脚長部３ｅに第一及び第二縮径部３ｅ１，３ｅ２を設け、かつ主体金具５の先端部５ａに燃焼室１ｂへの突入部を設けた実施例(11)では、それらのうちのいずれかを設けなかった比較例(2)(3)に比べて、絶縁抵抗が１０ＭΩ以下に低下するまでのサイクル数がいずれも大きく、耐汚損性が高いことを表す。したがって、絶縁体３の脚長部３ｅに第一及び第二縮径部３ｅ１，３ｅ２を設けて先細化を促進させるとともに、主体金具５の先端部（Ｅｘシェル）５ａを燃焼室１ｂへ突入させると、一般的に耐汚損性が良好となる。なお、実験例５は、いわゆる平行型のスパークプラグにおいてのみ実施したが、沿面放電型及び多極型のスパークプラグ（図２，図３参照）においても同様の結果が得られると予想される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスパークプラグの一例を示す正面全体図。
【図２】図１の要部を示す正面断面図。
【図３】図２の変形例を示す模式図。
【図４】図２の他の変形例を示す模式図。
【図５】本発明のスパークプラグの他の例を示す正面全体図。
【図６】図５の要部を示す正面断面図。
【図７】ラップ量による低温始動性試験に用いたスパークプラグ及び試験の結果を示す図。
【図８】クリアランス率による低温始動性試験及び耐熱性試験に用いたスパークプラグ並びに両試験の結果を示す図。
【図９】別の耐熱性試験に用いたスパークプラグ及び試験の結果を示す図。
【図１０】耐汚損性試験に用いたスパークプラグ及び試験の結果を示す図。
【図１１】耐汚損性試験の走行パターンを示す説明図。
【図１２】別の耐汚損性試験に用いたスパークプラグ及び試験の結果を示す図。
【図１３】従来の沿面放電型スパークプラグの要部を示す正面断面図。
【符号の説明】
１ シリンダヘッド
１ａ 燃焼室壁面
１ｂ 燃焼室
２ 中心電極
２ａ 中心電極の先端部
２ｂ 中心電極の先端面
３ 絶縁体
３ａ 絶縁体の先端部
３ｂ 絶縁体の先端面
３ｃ 絶縁体の外周面
３ｄ 軸孔
３ｅ 脚長部
３ｅ１ 第一縮径部
３ｅ２ 第二縮径部
３ｆ フランジ部（係止部）
３’ 交点
４ 接地電極
４ａ 接地電極の先端部
４ｂ 接地電極の先端面（発火面）
５ 主体金具
５ａ 主体金具の先端部（Ｅｘシェル）
５ｂ 主体金具の先端面
５ｃ 主体金具の膨出部
Ａ 沿面放電型スパークプラグ（スパークプラグ）
Ｂ 平行型スパークプラグ（スパークプラグ）
Ｄ１ 絶縁体の外径
ｄ１ 主体金具の内径
Ｘ ラップ量
Ｙ１ 縮径率
Ｙ２ クリアランス率

Claims (5)

1. 内部に膨出部を有する筒状の主体金具と、
   エンジンのシリンダヘッドに取り付けた際に、先端側が燃焼室壁面から燃焼室内へ突入する形となるように前記主体金具の前記膨出部に係止され、該係止位置よりも先端側に向かうにしたがって外径が同等以下に縮径されるように形成されるとともに、前記主体金具の先端よりも基端側において、軸線を含む半断面を取ったときに、基端側から先端側へ向かう方向において、自身の外周面に接する接線と前記軸線との挟角が小から大へ移行する第一縮径部と、その第一縮径部に続く形で、該挟角が大から小へ移行する第二縮径部とが設けられており、軸線方向に沿う軸孔を有する絶縁体と、
   先端部が前記絶縁体の先端から突出するか、又は該絶縁体の先端に位置するように、前記軸孔内に固定される中心電極と、
   基端側が前記主体金具の先端部に接合される一方、先端側が前記中心電極側に曲げ返された接地電極とを備え、
   該接地電極の先端部と前記中心電極の側面との間に火花放電ギャップを形成するとともに、
   前記軸線方向に沿って定める任意の位置における前記絶縁体の外径をＤ１、前記主体金具の先端部内径をｄ１としたとき、前記絶縁体の先端から前記軸線方向に沿って少なくとも基端側へ２ｍｍの範囲において、縮径率Ｙ１が、Ｙ１＝Ｄ１／ｄ１≦０．６に設定され、
   前記軸線を含む半断面を取ったときに、前記絶縁体の外周面の延長線と、該絶縁体の先端を通る軸直交線との交点から、前記火花放電ギャップを形成する前記接地電極の先端までの軸直交方向における寸法をラップ量Ｘとして、ラップ量Ｘが、−０．５＜Ｘ≦０．１ｍｍに設定されていることを特徴とするスパークプラグ。
2. 内部に膨出部を有する筒状の主体金具と、
   エンジンのシリンダヘッドに取り付けた際に、先端側が燃焼室壁面から燃焼室内へ突入する形となるように前記主体金具の前記膨出部に係止され、該係止位置よりも先端側に向かうにしたがって外径が同等以下に縮径されるように形成されるとともに、前記主体金具の先端よりも基端側において、軸線を含む半断面を取ったときに、基端側から先端側へ向かう方向において、自身の外周面に接する接線と前記軸線との挟角が小から大へ移行する第一縮径部と、その第一縮径部に続く形で、該挟角が大から小へ移行する第二縮径部とが設けられており、軸線方向に沿う軸孔を有する絶縁体と、
   先端部が前記絶縁体の先端から突出するか、又は該絶縁体の先端に位置するように、前記軸孔内に固定される中心電極と、
   基端側が前記主体金具の先端部に接合される一方、先端側が前記中心電極側に曲げ返された接地電極とを備え、
   該接地電極の先端部と前記中心電極の側面との間に火花放電ギャップを形成するとともに、
   前記軸線方向に沿って定める任意の位置における前記絶縁体の外径をＤ１、前記主体金具の先端部内径をｄ１としたとき、前記主体金具の先端から前記軸線方向に沿って少なくとも基端側へ１ｍｍの範囲において、クリアランス率Ｙ２が、Ｙ２＝（ｄ１−Ｄ１）／ｄ１≧０．４に設定され、
   前記軸線を含む半断面を取ったときに、前記絶縁体の外周面の延長線と、該絶縁体の先端を通る軸直交線との交点から、前記火花放電ギャップを形成する前記接地電極の先端までの軸直交方向における寸法をラップ量Ｘとして、ラップ量Ｘが、−０．５＜Ｘ≦０．１ｍｍに設定されていることを特徴とするスパークプラグ。
3. 前記絶縁体の先端面と前記接地電極の端面の後方側の縁との前記軸線方向における隙間をＸ１として、隙間Ｘ１が、０＜Ｘ１≦０．７ｍｍに設定されている請求項１又は２記載のスパークプラグ。
4. 前記主体金具の先端部は、前記エンジンのシリンダヘッドに取り付けた際に前記燃焼室壁面から前記燃焼室内へ突入する形となり、その突入深さが少なくとも１ｍｍである請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
5. 前記主体金具は、前記膨出部から先端部に至る内径を略一定とされている請求項１ないし４のいずれか１項に記載のスパークプラグ。

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