JP4696220B2 - 点火プラグ - Google Patents

Description

本発明は、例えば筒内直噴式のエンジンに用いられる点火プラグに関する。

例えば、自動車のガソリンエンジンに用いられる点火プラグでは、碍子に付着するカーボンなどの導電成分の堆積を防ぐための構造として、平行接地電極と、複数のサブ接地電極を備える構造が提案されている。

平行接地電極と各サブ接地電極とは、中心電極の回りに配置されている。各サブ接地電極は、中心電極の側周面と対向している。この種の点火プラグでは、中心電極とサブ接地電極との間で火花放電を行うことによって、付着したカーボンなどの導電成分を焼き切っている
平行接地電極の先端とサブ接地電極の先端とは、同一平面内には、位置していない。（例えば、特許文献１参照。）。

また、点火プラグの寿命を延ばすために、接地電極を複数備える構造が採用されている。点火プラグが複数の接地電極を備えることによって、1つの接地電極が火花放電によって消耗してくると、別の接地電極で火花放電が行われるようになる。このため、点火プラグの寿命が延びる。

これら各接地電極の先端は、中心電極の側面と対向している。それゆえ、各接地電極と中心電極との間で行われる火花放電は、点火プラグの軸線を垂直に横切る平面内で行われる。また、各接地電極の先端は、略同一平面内に位置している（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００１―１１０５４６号公報 特開平４―１９６０８０号公報

一方、インジェクタを用いて燃焼室内に燃料を直接噴霧する筒内直噴式のエンジンにおいて、インジェクタが点火プラグに向かって燃料を直接的に噴霧するスプレーガイド式のエンジンでは、噴射された燃料が気化して、点火プラグ近傍に最適な混合気を形成し、この混合気に点火して燃焼させる構造であるが、噴霧された燃料は、接地電極にぶつかることによって拡散して空気との混合／気化が促進されて中心電極の周辺に滞留する。このように滞留した燃料に点火プラグによって点火される。

燃料を安定して燃焼させるための点火時期は、上記した燃料の滞留状態によって変化する。つまり、燃料の滞留状態によっては、燃料を安定して燃焼させるための点火時期の自由度が比較的大きくなったり、短くなったりする。燃料の滞留状態は、インジェクタに対する接地電極の姿勢によって変化する。

しかし、接地電極の姿勢を制御することは、難しい。この点について、具体的に説明する。点火プラグには、ねじ部が形成されている。このねじ部がシリンダヘッドに螺合することによって、点火プラグは、エンジン本体に固定される。

それゆえ、接地電極の姿勢は、点火プラグとエンジン本体との螺合状態によって変化するので、インジェクタに対する接地電極の姿勢を制御することは、難しい。

さらに、多気筒エンジンでは、インジェクタに対する接地電極の姿勢が、各気筒によって異なることが考えられる。

インジェクタに対する接地電極の姿勢が、各気筒によって異なる場合は、各燃焼室によって、点火時期の自由度が異なることになる。

このような場合、採用される点火タイミングは、各燃焼室における安定して燃料が燃焼する点火時期の自由度のうちの共通期間になる。

それゆえ、多気筒エンジンでは、燃料を安定して燃焼するための点火時期の自由度が小さくなる傾向にあるので、燃料を安定して燃焼させることが難しくなると考えられる。

このため、接地電極の姿勢によって燃料の滞留状態が変わることを抑制するには接地電極を複数設けることが考えられる。

特許文献１に開示されている点火プラグでは、平行接地電極の先端とサブ接地電極の先端は、同一平面上に位置していない。つまり、噴射された燃料が平行接地電極に当たった場合の燃料拡散の状態と、噴射された燃料がサブ接地電極に当たった場合の燃料の拡散の状態とは、異なることが考えられる。

それゆえ、特許文献１に開示されている点火プラグでは、点火プラグの姿勢によって、燃料の拡散の状態が異なることが考えられる。

また、特許文献２で開示されている点火プラグでは、各接地電極の先端は同一平面上に位置しているが、これら接地電極と中心電極との間で行われる火花放電は、中心電極の軸線を横切る方向で行われる。それゆえ、中心電極は、各接地電極と同一平面上に位置することとなり、接地電極に噴霧がぶつかる場合、必然的に中心電極にも噴霧がぶつかってしまう。このような場合、絶縁抵抗が低下して、火花放電が行いにくくなったり、点火プラグがかぶったりすることが考えられるので、好ましくない。

したがって、本発明の目的は、燃料を安定して燃焼させることができる点火プラグを提供することにある。

本発明の点火プラグは、プラグ本体と、中心電極と、接地電極と、噴霧制御側柱と、を備える。前記中心電極は、前記プラグ本体に設けられる。前記中心電極は、前記プラグ本体の軸線上に配置される。前記接地電極は、前記プラグ本体において前記中心電極の回りに設けられる。前記接地電極は、前記プラグ本体の軸線方向に前記中心電極の先端と対向する対向部を有する。前記噴霧制御側柱は、前記プラグ本体において前記中心電極の回りに少なくとも１つ設けられる。前記軸線方向の前記接地電極の先端と、前記軸線方向の前記噴霧制御側柱の先端とを、前記軸線を垂直に横切る略同一平面上に位置させる。前記中心電極の周方向に沿う前記接地電極の幅と、前記中心電極の周方向に沿う前記噴霧制御側柱の幅とは、略同じ幅とする。前記接地電極と前記噴霧制御側柱とを、前記中心電極回りに、略等間隔に配置する。

このような構成によれば、噴射された燃料は、接地電極また噴霧制御側柱のいずれかに当たることによって拡散して、中心電極の周囲に滞留するようになる。

それゆえ、点火プラグは、例えば筒内直噴式であってインジェクタから噴射された燃料に直接点火するスプレーガイド式のエンジンにも効果的に用いられるようになる。

さらに、接地電極と噴霧制御側柱とが等間隔離間して配置されるので、燃料の拡散状態は、燃料の点火プラグへ向かう方向に対する点火プラグの姿勢、例えば筒内直噴式であってインジェクタから噴射された燃料に直接点火するスプレーガイド式のエンジンの場合ではインジェクタに対する点火プラグの姿勢、によって大きく変化することが抑制される。

したがって、点火プラグの姿勢の変化によって生じる燃料の拡散のばらつきが抑制される。

本発明の好ましい形態では、点火プラグは、前記噴霧制御側柱を３つ備える。

本発明の点火プラグの姿勢の変化によって生じる燃料の拡散のばらつきが抑制されるので、燃料が安定して燃焼されるようになる。

本発明の第１の実施形態に係る点火プラグを、図１から図９を用いて説明する。本実施形態の点火プラグ１０は、例えば、自動車のレシプロ式ガソリンエンジン２０に用いられる。エンジン２０は、多気筒エンジンである。また、エンジン２０は、筒内直噴式エンジンである。

図１は、エンジン２０の1つの燃焼室３０の近傍の断面図を示している。図１に示すように、エンジン２０は、シリンダブロック２１と、シリンダヘッド２２と、などを備えている。

シリンダブロック２１には、複数のシリンダ２３が形成されている。シリンダ２３には、ピストン２４が収容されている。ピストン２４は、図示しないコンロッドを介してクランクシャフトに連結されている。ピストン２４は、燃焼ガスの圧力エネルギを受けてシリンダ２３内を往復動する。クランクシャフトは、ピストン２４の往復動によって、回転する。

シリンダブロック２１において、シリンダ２３の近傍には、ウォータージャケット２５が形成されている。ウォータージャケット２５内には、冷却水が流動している。

シリンダヘッド２２は、シリンダブロック２１の上端面２１ａに固定されている。シリンダヘッド２２において、シリンダ２３と重なる部位には、燃焼凹部２２ｂが形成されている。燃焼凹部２２ｂは、例えば屋根型である。燃焼凹部２２ｂは、上端面２１ａに開口するシリンダ２３の開口を覆っている。

燃焼凹部２２ｂと、ピストン２４の外面と、シリンダ２３の内面とによって規定される空間は、燃焼室３０となっている。

シリンダヘッド２２には、吸気通路２６と排気通路２７とが形成されている。吸気通路２６の一端は、燃焼凹部２２ｂ内に開口している。吸気通路２６において燃焼凹部２２ｂ側の開口端は、吸気口２６ａになっている。吸気口２６ａには、吸気バルブ２８が設けられている。

排気通路２７の一端は、燃焼凹部２２ｂ内に開口している。排気通路２７において燃焼凹部２２ｂ側の開口端は、排気口２７ａになっている。排気口２７ａには、排気バルブ２９が設けられている。

また、シリンダヘッド２２には、燃料Ｆを噴霧するインジェクタ４０と、点火プラグ１０とが設けられている。エンジン２０は、インジェクタ４０から噴霧された燃料Ｆに点火プラグ１０が直接点火するスプレーガイド式である。

インジェクタ４０は、噴射口４１を有している。インジェクタ４０は、噴射口４１が燃焼凹部２２ｂの頂点部分２２ｃの近傍から燃焼凹部２２ｂ内に臨むように、シリンダヘッド２２の頂点部分２２ｃの近傍に取り付けられている。

点火プラグ１０は、燃焼凹部２２ｂの頂点部分２２ｃの近傍において、インジェクタ４０を避けた位置に取り付けられている。本実施形態では、点火プラグ１０は、インジェクタ４０に対して、図中右にずれた位置に配置されている。

点火プラグ１０は、プラグ本体５１と、中心電極５２（図中点線で示されている。）と、接地電極５３と、複数の噴霧制御側柱と、を備えている。

プラグ本体５１は、シリンダヘッド２２などの、点火プラグ１０が固定される相手部材に支持される部分の概念である。プラグ本体５１は、略円柱状である。

プラグ本体５１は、例えば、プラグハウジング５４や図示しない中軸や碍子５５（点線で示す）などを備えている。中軸は、プラグハウジング５４内に収容される。中軸は、プラグハウジング５４内に電流を導く。碍子５５は、プラグハウジング５４内に収容されるとともに、一部がプラグハウジング５４の一端から出ている。

プラグ本体５１の先端側には、ねじ部５６が形成されている。ねじ部５６には、雄ねじが形成されている。シリンダヘッド２２には、ねじ部５６と螺合するように、雌ねじ部が形成されている。雌ねじ部２２ｄには、雌ねじが形成されている。

図２は、プラグ本体５１の先端側を示す斜視図である。中心電極５２は、プラグ本体５１内に収容されている。図１に示すように、中心電極５２は、碍子５５によって囲まれている。図１と図２とに点線で示すように、中心電極５２の先端部５２ａは、プラグ本体５１から出ている。中心電極５２の中心は、プラグ本体５１の軸線Ｃ上に配置されている。

接地電極５３は、プラグ本体５１の先端に設けられている。接地電極５３は、中心電極５２の周囲に設置されており、プラグ本体５１の軸線Ｃに沿って、延びている。

図３は、点火プラグ１０の先端部１０ａを一部切り欠いて示している。図３に示すように、接地電極５３の先端部５３ａは、プラグ本体５１の軸線方向Ａに中心電極５２と向かい合うように、プラグ本体５１の内側に向かって折れ曲がっている。接地電極５３の先端部５３ａは、本発明で言う、対向部である。接地電極５３の先端部５３ａと中心電極５２との間で、火花放電が行われる。

図２に示すように、本実施形態では、複数の噴霧制御側柱の一例として、第１の噴霧制御側柱６１と第２の噴霧制御側柱６２と第３の噴霧制御側柱６３とを備えている。

第１の噴霧制御側柱６１は、接地電極５３と図中時計回り方向Ｏ１に隣り合う。第２の噴霧制御側柱６２は、接地電極５３と図中反時計周り方向Ｏ２に隣り合う。第３の噴霧制御側柱６３は、第１の噴霧制御側柱６１と第２の噴霧制御側柱６２との間であって接地電極５３の反対側に配置されている。

接地電極５３と第１から第３の噴霧制御側柱６１，６２，６３とは、中心電極５２の周方向に、互いに等間隔離間して配置されている。つまり、接地電極５３と第１から第３の噴霧制御側柱６１，６２，６３とは、中心電極５２まわりに９０度の間隔で離間して配置されている。

第１から第３の噴霧制御側柱６１，６２，６３の形状は、同じであってよいので、第３の噴霧制御側柱６３を代表して説明する。図３に示すように、第３の噴霧制御側柱６３は、プラグ本体５１の軸線Ｃに沿って延びている。第３の噴霧制御側柱６３の先端部６０は、プラグ本体５１の内側に向かって折れ曲がっている。第３の噴霧制御側柱６３の先端部６０は、接地電極５３の先端部５３ａに接触しないように考慮されている。

第１，２の噴霧制御側柱６１，６２の先端部６０も、第３の噴霧制御側柱６３の先端部６０と同様に折れ曲がっている。

図２に示すように、中心電極５２の周方向に沿う第１から第３の噴霧制御側柱６１，６２，６３の幅Ｗ１と、中心電極５２の周方向に沿う接地電極５３の幅Ｗ２とは、略同じである。また、図３に示すように、プラグ本体５１の軸線Ｃに沿う接地電極５３の長さＬ２と、プラグ本体５１の軸線Ｃに沿う第１から第３の噴霧制御側柱６１，６２，６３の長さＬ１とは、略同じである。

それゆえ、接地電極５３の先端５３ｂと、第１から第３の噴霧制御側柱６１，６２，６３の先端６０ａとは、プラグ本体５１の軸線Ｃを垂直に横切る第１の仮想平面７１内に略位置する。

つぎに、点火プラグ１０の姿勢について、具体的に説明する。図４は、シリンダ２３側からインジェクタ４０と点火プラグ１０とを見た斜視図である。なお、図４中では、吸気バルブ２８や排気バルブ２９などの部品は、省略されている。

図４に示すように、第２の仮想平面７２と第３の仮想平面７３とを設定する。第２の仮想平面７２は、インジェクタ４０の噴射口４１の中心と軸線Ｃとを通る。第３の仮想平面７３は、プラグ本体５１の軸線Ｃを通って第２の仮想平面７２と垂直な面である。

第２の仮想平面７２と第３の仮想平面７３とによって区画される第１の仮想領域８１と第２の仮想領域８２と第３の仮想領域８３と第４の仮想領域８４とを設定する。

第１の仮想領域８１は、図中、左上の領域である。第２の仮想領域８２は、図中、左下の領域である。第３の仮想領域８３は、図中、右上の領域である。第４の仮想領域８４は、図中、右下の領域である。

点火プラグ１０は、ねじ部５６が雌ねじ部２２ｄに螺合することによって、シリンダヘッド２２に固定されている。

それゆえ、インジェクタ４０に対する接地電極５３と各噴霧制御側柱６０，６１，６２，６３との姿勢は、点火プラグ１０の取り付け具合、つまりシリンダヘッド２２に対する点火プラグ１０の回転具合によって変化する。

インジェクタ４０に対する点火プラグ１０の姿勢には、以下に説明する第１の姿勢と、第２の姿勢とがある。

第１の姿勢について説明する。ここで、第１から第４の仮想線９１，９２，９３，９４を設定する。

第１の仮想線９１は、中心電極５２の周方向に沿う接地電極５３の幅の中心から、第１の仮想平面７１と軸線Ｃとの交点Ｐに向かう線である。第２の仮想線９２は、中心電極５２の周方向に沿う第１の噴霧制御側柱６１の幅の中心から、交点Ｐに向かう線である。第３の仮想線９３は、中心電極５２の周方向に沿う第２の噴霧制御側柱６２の幅の中心から交点Ｐに向かう線である。第４の仮想線９４は、中心電極５２の周方向に沿う第３の噴霧制御側柱６３の幅の中心から交点Ｐに向かう線である。

それゆえ、第１の仮想線９１と第４の仮想線９４とは、同一直線上にある。第２の仮想線９２と第３の仮想線９３とは、同一直線上にある。

第１の姿勢とは、第１から第４の仮想線９１，９２，９３，９４が、第２，３の仮想平面７１，７２上にある状態である。

それゆえ、第１の姿勢の一例としては、図４に示すように、第１の仮想線９１と第４の仮想線９４とが、第２の仮想平面７２と重なり、第２の仮想線９２と第３の仮想線９３とが第３の仮想平面７３と重なる。

または、図示していないが、第１の姿勢としては、点火プラグ１０が、図４の状態から軸線Ｃ回りに９０度ずつ回転した状態がある。その一例として、第２の仮想線９２と第３の仮想線９３とが第２の仮想平面７２上に位置し、第１の仮想線９１と第４の仮想線９４とが第３の仮想平面７３上に位置する場合などがある。

図４は、上記に説明された第１の姿勢のうち、接地電極５３に対して第３の噴霧制御側柱６３がインジェクタ４０側に位置しており、かつ第１，４の仮想線９１，９４が第２の仮想平面７２上に位置している状態である。

第２の姿勢とは、第１から第４の仮想線９１，９２，９３，９４が、第１から第４の仮想領域８１，８２，８３，８４内に1つずつ配置される状態である。

図５は、シリンダ２３側からインジェクタ４０と点火プラグ１０とを見た斜視図であって、第２の姿勢の一例を示している。図５では、吸気バルブ２８や排気バルブ２９などの部品は、省略されている。

図５では、第１の仮想線９１が第３の仮想領域８３内に位置し、第２の仮想線９２が第４の仮想領域８４内に位置し、第３の仮想線９３が第１の仮想領域８１内に位置し、第４の仮想線９４が第２の仮想領域８２内に位置している。

第２の姿勢の他の例としては、第１の仮想線９１が第１の仮想領域８１内に位置し、第３の仮想線９３が第２の仮想領域８２内に位置し、第４の仮想線９４が第４の仮想領域８４内に位置し、第２の仮想線９２が第３の仮想領域８３内に位置するような状態である。

図５に示された第２の姿勢は、第２の仮想平面７２と第３の仮想線９３とのなす角度αは、略４５度である。第２の仮想平面７２と第４の仮想線９４とのなす角度βは、略４５度である。第２の仮想平面７２と第１の仮想線９１とのなす角度θは、略４５度である。第２の仮想平面７２と第２の仮想線９２とのなす角度γは、略４５度である。

なお、第１から第４の仮想線９１，９２，９３，９４において、隣り合うどうしは、互いに直交する。それゆえ、第２の姿勢では、第１，２の仮想領域８１，８２内において、第１から第４の仮想線９１，９２，９３，９４のうちいずれか1つと第２の仮想平面７２とのなす角度は、４５度以内となる。

例えば、図５において、第３の仮想線９３と第２の仮想平面７２とのなす角度αが例えば５０度となると、第４の仮想線９４と第２の仮想平面７２とのなす角度βは、４０度となる。同様に、第３の仮想線９３と第２の仮想平面７２とのなす角度αが例えば８０度となる場合は、第４の仮想線９４と第２の仮想平面７２とのなす角度βは、１０度となる。

このように、第２の姿勢では、第１，２の仮想領域８１，８２内において、第１から第４の仮想線９１，９２，９３，９４のうちいずれか1つと第２の仮想平面７２とのなす角度は、４５度以内となる。

図５に示すように、第２の姿勢において各仮想線９１，９２，９３，９４と第２の仮想平面７２とのなす角度が４５度である状態を、第３の姿勢とする。

第２の姿勢は、第１から第４の仮想線９１，９２，９３，９４が、それぞれ1つずつ、第１から第４の仮想領域８１，８２，８３，８４のいずれかに配置される状態である。

それゆえ、接地電極５３の一部または第１から第３の噴霧制御側柱６１，６２，６３のうちいずれかの一部は、中心電極５２よりもインジェクタ４０側に位置する。つまり、第１，２の仮想領域８１，８２内に接地電極５３または噴霧制御側柱６１，６２，６３いずれかの一部が位置することによって、これら一部は、点火プラグ１０よりもインジェクタ４０側に位置することになる。

つぎに、点火プラグ１０の動作を説明する。図６は、インジェクタ４０に対する点火プラグ１０の姿勢が図４に示された第１の姿勢であるときに、インジェクタ４０から燃料Ｆが噴霧された状態を示す平面図である。図６は、点火プラグ１０の先端を軸線Ｃ方向から見ている。

図４と図６とに示すように、インジェクタ４０は、点火プラグ１０に向かって燃料Ｆを噴射する。図６に示すように、インジェクタ４０から噴射された燃料Ｆのうち燃料Ｆ１は、主に第１，２の噴霧制御側柱６１，６２に当たることによって拡散して空気との混合が促進された後、運動エネルギを失って中心電極５２の周辺に滞留する。

なお、図中、Ｘで示される範囲は、燃料Ｆ１と空気とが混合されて滞留している範囲を示している。

なお、インジェクタ４０の噴射口４１は、噴射された燃料Ｆが主に接地電極５３の先端部５３ａまたは第１から第３の噴霧制御側柱６１，６２，６３の先端部６０に当たるように設定されている。それゆえ、燃料Ｆ１が滞留する範囲Ｘは、図３に示すように、軸線Ｃ方向に中心電極５２の先端と接地電極５３の先端部５３ａとの間に位置するようになる。

そして、中心電極５２と接地電極５３の先端部５３ａとの間で火花放電が飛ばされることによって、燃料Ｆと空気との混合気は、着火される。

図７は、燃料Ｆの安定燃焼領域を示すグラフである。安定燃焼領域とは、燃料Ｆが安定して燃焼するための点火時期の範囲である。つまり、インジェクタ４０の噴射時期に対する点火プラグ１０の点火時期が、安定燃焼領域によって囲まれる範囲内であれば、燃料Ｆを安定して燃焼する。

上記に示したように、燃料Ｆは、第２，３の噴霧制御側柱６２，６３当たることによって空気との混合が促進されて中心電極５２の周囲に滞留するので、第１の姿勢では、燃料Ｆが噴霧されてから点火するまでの期間を比較的広くすることができる。したがって、図７に示すように、第１の姿勢の安定燃焼領域１０１は、比較的広くなる。

図８は、インジェクタ４０に対する点火プラグ１０の姿勢が図５に示された第３の姿勢であるときに、インジェクタ４０から燃料Ｆが噴霧された状態を示す平面図である。図８は、点火プラグ１０の先端を軸線Ｃ方向から見ている。

図８に示すように、図５に示された第３の姿勢では、インジェクタ４０から噴射された燃料Ｆのうち燃料Ｆ１は、主に、第２，３の噴霧制御側柱６２，６３に当たることによって、拡散して空気との混合が促進される。そして、噴射された燃料Ｆは、第２，３の噴霧制御側柱６２，６３に当たることによって運動エネルギを失って、中心電極５２の周囲に滞留する。

それゆえ、第３の姿勢では、燃料Ｆが中心電極５２の周囲に滞留するので、燃料Ｆが噴射されてから点火するまでの期間を比較的広くすることができる。それゆえ、図７に示すように、第３の姿勢の安定燃焼領域１０３は、比較的広くなる。この場合、第３の姿勢では、燃料Ｆを安定して燃焼するための点火時期は、第１の姿勢の安定燃焼領域１０１よりも広い。

図９は、インジェクタ４０に対する点火プラグ１０の姿勢が、第２の姿勢であってかつ第３の仮想線９３と第２の仮想平面７２とがなす角度αが例えば５０度である場合において、インジェクタ４０から燃料Ｆが噴射された状態を、点火プラグ１０の軸線Ｃ方向から見た平面図である。

図９に示すように、第３の姿勢を除く第２の姿勢であっても、インジェクタ４０から噴射された燃料Ｆの内燃料Ｆ１は、第２，３の噴霧制御側柱６２，６３に当たることによって、拡散されて空気との混合が促進される。そして、運動エネルギを失った燃料Ｆは、中心電極５２の周囲に滞留する。

それゆえ、図７に示すように、インジェクタ４０に対する点火プラグ１０の姿勢が第３の姿勢を除く第２の姿勢である場合の安定燃焼領域１０２の境界は、第１の姿勢の安定燃焼領域１０１の境界と第３の姿勢の安定燃焼領域１０３の境界との間に位置する。それゆえ、この状態の安定燃焼領域１０２は、比較的広い。

上記のように、本実施形態では、第１の姿勢の安定燃焼領域１０１が最も狭くなる。それゆえ、インジェクタ４０に対する各点火プラグ１０の姿勢がそれぞれ異なる場合、例えば1つの点火プラグ１０が第１の姿勢であって、他の1つの点火プラグ１０の姿勢が第３の姿勢であって、さらに他の1つの点火プラグ１０の姿勢が第３の姿勢を除く第２の姿勢である場合であっても、第１の姿勢の安定燃焼領域１０１は、各点火プラグ１０に共通な安定燃焼領域となる。

一方、各点火プラグ１０の姿勢がどのような姿勢であっても、噴霧された燃料Ｆは、接地電極５３または第１から第３の噴霧制御側柱６１，６２，６３に当たることによって、拡散して中心電極５２の周囲に滞留するので、噴霧制御側柱が存在しない１接地電極プラグに比べ非常に大きい安定燃焼領域を備え、第１から第３の姿勢の安定燃焼領域１０１，１０２，１０３は、互いにそれほど大きく異なることはない。

つまり、第１から第３の状態では、多少の違いはあるものの安定燃焼領域に多きな違いはないので、インジェクタ４０に対する点火プラグ１０の姿勢がどのような状態であっても、安定燃焼領域、すなわち燃焼条件は、大きく異ならない。

このように構成される点火プラグ１０は、第１から第３の噴霧制御側柱６１，６２，６３を備えている。接地電極５３と第１から第３の噴霧制御側柱６１，６２，６３とは、互いに等間隔離間して配置されている。接地電極５３と第１から第３の噴霧制御側柱６１，６２，６３の先端５３ｂ，６０ａは、プラグ本体５１の軸線Ｃを横切る第１の仮想平面７１内に位置する。

それゆえ、インジェクタ４０から噴射された燃料Ｆは、中心電極５２に直接当たることなく接地電極５３と第１から第３の噴霧制御側柱６１，６２，６３とのいずれかに当たることによって、拡散して空気との混合が促進される。そして、燃料Ｆは、運動エネルギを失って中心電極５２の周囲に滞留する。

つまり、点火プラグ１０が噴霧制御側柱を備えていない場合、噴射された燃料Ｆは、接地電極５３に当たることによって拡散するが、インジェクタ４０に対する点火プラグ１０の姿勢によっては、接地電極５３に当たって拡散された燃料Ｆが中心電極５２の周囲に滞留しないことがありえる。例え燃料Ｆが中心電極５２の周囲に滞留したとしても滞留する量が少なく安定燃焼領域が非常に小さくなる。

しかし、上記のような場合であっても、点火プラグ１０が第１から第３の噴霧制御側柱６１，６２，６３を備えることによって、燃料Ｆは、第１から第３の噴霧制御側柱６１，６２，６３に当たって拡散されて、中心電極５２の周囲に滞留するようになる。

それゆえ、燃料Ｆの着火性が向上するとともに、安定燃焼領域が広くなる。さらに、燃料の拡散状態や安定燃焼領域は、インジェクタ４０に対する点火プラグ１０の姿勢の変化に関わらず大きく変化しなくなるので、燃料Ｆは、安定して燃焼される。

また、点火プラグ１０が第１から第３の噴霧制御側柱６１，６２，６３を備えている。そして、接地電極５３と第１から第３の噴霧制御側柱６１，６２，６３とは、互いに９０度離間して中心電極５２の周方向に配置されている。

それゆえ、インジェクタ４０に対する点火プラグ１０の姿勢は、第１の姿勢または第２の姿勢のどちらかになり、点火プラグ１０の姿勢による燃焼条件の変化に大きな違いが生じなくなる。そして、各点火プラグ１０の共通する安定燃焼領域は、例えば第１の姿勢の安定燃焼領域１０１と同じになる。第１の姿勢の安定燃焼領域１０１は、広い。したがって、多気筒を有するエンジン２０であっても、共通する安定燃焼領域を広くすることができるので、燃料Ｆは、安定して燃焼される。

また、接地電極５３の先端部５３ａは、軸線Ｃ方向に中心電極５２と対向するように、プラグ本体５１の内側に折り曲がっている。そして、中心電極５２は、接地電極５３の先端部５３ａとので軸線Ｃ方向に火花放電を行う。

それゆえ、中心電極５２の先端と接地電極５３の先端部５３ａとの間に燃料Ｆが滞留すればよいので、点火プラグ１０の軸線Ｃ方向の取り付け誤差は、中心電極５２の先端と接地電極５３の先端部５３ａとの間に規定される空間によって吸収される。さらに、接地電極５３の先端と噴霧制御側柱６１，６２，６３の先端とが隔離しているため、中心電極５２の先端と接地電極５３の先端部５３ａとの間に規定される空間の調整が容易に行える。また、接地電極５３の先端である火花放電面積が大きくなると冷却損失が大となり、着火性が悪化するが、接地電極５３の先端と噴霧制御側柱６１，６２，６３の先端とが隔離しているため、火花放電面積が大きくなることなく着火性の悪化を招くことがない。

つぎに、本発明の第２の実施形態に係る点火プラグ１０を、図１０と図１１とを用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様な機能を有する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、第１から第３の噴霧制御側柱６１，６２，６３の形状が、第１の実施形態と異なる。他の構造は、第１の実施形態と同様であってよい。

この点について、具体的に説明する。図１０は、本実施形態の点火プラグ１０の先端側を示す斜視図である。図１１は、本実施形態の点火プラグ１０の先端部１０ａの一部を切り欠いて示す断面図である。

図１０と図１１とに示すように、本実施形態の第１から第３の噴霧制御側柱６１，６２，６３の先端部６０は、プラグ本体５１の内側に折れ曲がることなく、プラグ本体５１の軸線Ｃに沿って延びている。

本実施形態であっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

つぎに、本発明の第３の実施形態に係る点火プラグ１０を、図１２を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様な機能を有する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、接地電極５３および噴霧制御側柱６１,６２,６３の形状が第１の実施形態と異なる。この点について、具体的に説明する。

図１２は、本実施形態の点火プラグ１０の先端部１０ａの一部を切り欠いて示す断面図である。図１２に示すように、本実施形態の接地電極５３および噴霧制御側柱６１,６２,６３は、プラグ本体５１の内側に向かって傾いて延びている。それゆえ、接地電極５３と噴霧制御側柱６１,６２,６３とは、プラグ本体５１の軸線Ｃに対して所定の傾きを有している。

なお、図１に示すように、点火プラグ１０は、インジェクタ４０に対して図中右側に配置されている。そして、接地電極５３と各噴霧制御側柱６１,６２,６３とは、噴霧口４１よりも図中下側に位置している。

それゆえ、燃料Ｆは、図１２中に矢印Ｄで示すように、噴霧制御側柱６３側から接地電極５３に向かって斜めに噴霧される。矢印Ｄは、燃料Ｆの進む方向である。

上記のように接地電極５３および噴霧制御側柱６１,６２,６３が軸線Ｃに対して傾きを有することによって、噴霧された燃料Ｆのうち、接地電極５３と噴霧制御側柱６１,６２,６３とに当たる量は、少なくなる。

言い換えると、軸線Ｃに対する接地電極５３と噴霧制御側柱６１，６２，６３との傾きを調整することによって、燃料Ｆのうち、これら接地電極５３と噴霧制御側柱６１，６２，６３とに当たる量を調整することができる。

つまり、軸線Ｃに対する接地電極５３と噴霧制御側柱６１，６２，６３の傾きを調整することによって、燃料Ｆの流れる方向Ｄ内での、接地電極５３と噴霧制御側柱６１，６２，６３の姿勢が変改する。この姿勢の変化によって、燃料Ｆのうち接地電極５２と噴霧制御側柱６１，６２，６３に当たる量が調整される。

例えば、中心電極５２の周辺に滞留する燃料Ｆが多い場合、軸線Ｃに対する接地電極５３および噴霧制御側柱６１,６２,６３の傾きを調整することによって、これら接地電極５３と噴霧制御側柱６１，６２，６３に当たる燃料Ｆの量を調整する。

具体的には、図１２に示されるように、接地電極５３と噴霧制御側柱６１，６２，６３をプラグ本体５１の内側に向かって傾かせる。このようにすると、燃料Ｆのうち接地電極５３と噴霧制御側柱６１，６２，６３とに当たる量は、少なくなる。

燃料Ｆのうち、接地電極５３と噴霧制御側柱６１，６２，６３とに当たる量が少なくなると、中心電極５２に周囲に滞留する燃料の量が少なくなる。

本実施形態では、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。さらに、軸線Ｃに対する接地電極５３と噴霧制御側柱６１，６２，６３の傾きを調整することによって、中心電極５２の周囲に滞留する燃料の量を調整することができる。それゆえ、燃料Ｆの燃焼状態をより向上することができる。

つぎに、本発明の第４の実施形態に係る点火プラグ１０を、図１３を用いて説明する。なお、第３の実施形態と同様な機能を有する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、接地電極５３および噴霧制御側柱６１,６２,６３の形状が第３の実施形態と異なる。この点について、具体的に説明する。

図１３は、本実施形態の点火プラグ１０の先端部１０ａの一部を切り欠いて示す断面図である。図１３に示すように、接地電極５３および噴霧制御側柱６１,６２,６３は、中心電極５２の先端部５２ａよりも先に向かって、狭まるようになだらかに突出するように湾曲している。

上記のように、接地電極５３と噴霧制御側柱６１，６２，６３の湾曲状態によって、燃料Ｆのうち、接地電極５３と噴霧制御側柱６１，６２，６３に当たる量が調整される。

本実施形態では、第３の実施形態と同様な効果を得ることができる。

なお、第１〜４の実施形態では、噴霧制御側柱は、３つ用いられているが、これに限定されない。例えば、３つや５つであってもよい。

なお、第１〜４の実施形態では、燃料Ｆは、第１から第３の噴霧制御側柱６１，６２，６３に当たることによって拡散されたが、これに限定されない。例えば、第１から第３の姿勢であっても、軸線Ｃ回りに９０度回転することによって、接地電極５３の位置は、４パターン存在する。それゆえ、例えば、接地電極５３が第１，２の仮想領域８１，８２に位置してもよい。この場合は、噴射された燃料Ｆは、接地電極５３に当たって拡散されるようになる。

また、第１〜４の実施形態では、1つの接地電極５３が用いられたが、これに限定されない。例えば複数の接地電極５３が用いられてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る点火プラグを備えるエンジンの燃焼室を示す断面図。 図１に示された点火プラグの先端側を示す斜視図。 図１に示された点火プラグの先端部を一部切り欠いて示す断面図。 図１に示された点火プラグの姿勢が第１の姿勢である場合に、インジェクタから燃料が噴霧された状態を、インジェクタの軸線方向に見た斜視図。 図１に示された点火プラグの姿勢が第３の姿勢である場合に、インジェクタから燃料が噴霧された状態を、インジェクタの軸線方向に見た斜視図。 インジェクタから噴霧された燃料が図４に示された中心電極の周囲に滞留している状態を、点火プラグの軸線方向から見た平面図。 点火プラグの安定燃焼領域を示すグラフ。 インジェクタから噴霧された燃料が図５に示された中心電極の周囲に滞留している状態を、点火プラグの軸線方向から見た平面図。 図１に示された点火プラグの姿勢が第３の姿勢を除く第２の姿勢である場合に、インジェクタから噴霧された燃料が中心電極の周囲に滞留している状態を、点火プラグの軸線方向から見た平面図。 本発明の第２の実施形態に係る点火プラグの先端側を示す斜視図。 図１０に示された点火プラグの先端部の一部を切り欠いて示す断面図。 本発明の第３の実施形態に係る点火プラグの先端部の一部を切り欠いて示す断面図。 本発明の第４の実施形態に係る点火プラグの先端部の一部を切り欠いて示す断面図。

符号の説明

１０…点火プラグ、５１…プラグ本体、５２…中心電極、５３…接地電極、５３ａ…先端部（対向部）、５３ｂ…先端（接地電極の先端）、６１…。第１の噴霧制御側柱、６２…第２の噴霧制御側柱、６３…第３の噴霧制御側柱、６０ａ…先端（噴霧制御側柱の先端）。

Claims (2)

1. プラグ本体と、
   前記プラグ本体に設けられる中心電極であって、前記プラグ本体の軸線上に配置される中心電極と、
   前記プラグ本体において前記中心電極の回りに設けられる接地電極であって、前記プラグ本体の軸線方向に前記中心電極の先端と対向する対向部を有する接地電極と、
   前記プラグ本体において前記中心電極の回りに少なくとも１つ設けられる噴霧制御側柱と、
   を具備し、
   前記軸線方向の前記接地電極の先端と、前記軸線方向の前記噴霧制御側柱の先端とは、前記軸線を垂直に横切る略同一平面上に位置するとともに、前記中心電極の周方向に沿う前記接地電極の幅と、前記中心電極の周方向に沿う前記噴霧制御側柱の幅とは、略同じ幅とし、
   前記接地電極と前記噴霧制御側柱とは、前記中心電極回りに、略等間隔に配置されることを特徴とする点火プラグ。
2. 前記噴霧制御側柱は、３つ用いられることを特徴とする請求項１に記載の点火プラグ。

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