JP5213567B2

JP5213567B2 - スパークプラグ

Info

Publication number: JP5213567B2
Application number: JP2008190661A
Authority: JP
Inventors: 誠栗林; 次郎弓野
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2028-07-24
Also published as: JP2010027540A

Description

本発明は、スパークプラグに関する。

スパークプラグには、スパークプラグが装着されたエンジンの運転条件に拘わらず適時のタイミングに確実に着火する機能を保つことが要求される。そのため、スパークプラグは、着火性能を保つために伝熱性能（耐熱性）と耐汚損性とを備えることが好ましい。また、スパークプラグが着火するために充分な電圧が常に与えられるために耐電圧性能と電波雑音防止性能とを備えることが好ましい。さらに、エンジンの高内圧に耐えうる気密性を備えていることが好ましい。こうした要求に応えるため、絶縁体と取付金具との隙間部に絶縁体汚損防止用の電気絶縁油を保持する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００１−１３５４５７号公報

しかし、従来から、伝熱性能（耐熱性）、耐電圧性能、電波雑音防止性能、気密性をさらに向上させたいという要望があった。

本発明は、スパークプラグの上記各種性能を向上させることを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現可能である。軸線方向に延在する中心電極と、前記中心電極の外周に設けられる絶縁碍子と、前記絶縁碍子の径方向を取り囲む筒状の主体金具と、前記中心電極との間で火花ギャップを形成する接地電極とを備えたスパークプラグであって、前記スパークプラグの軸線方向のうち、前記火花ギャップが形成される方向を下方向とし、その逆の方向を上方向としたとき、前記絶縁碍子は、前記絶縁碍子の局所的な太径部を構成する太径部と、前記太径部の下端につながり、前記絶縁碍子の径が減少する部分を構成する第１の碍子縮径部と、前記第１の碍子縮径部より下において前記絶縁碍子の径が減少する部分を構成する第２の碍子縮径部と、を備え、前記主体金具は、前記第１の碍子縮径部を支える支持部を備え、前記支持部から下方の先端までの内径は一定であり、前記第１の碍子縮径部と前記支持部の間には環状のパッキンが設けられており、前記パッキンの下端から前記第２の碍子縮径部の上端までの長さをＬ１とし、前記パッキンの下端から前記第２の碍子縮径部の上端における前記主体金具の内面と前記絶縁碍子の外面との間のクリアランスをＷ１としたとき、Ｌ１≧７ｍｍ、０．０５ｍｍ≦Ｗ１≦０．３ｍｍを満たし、前記中心電極は、前記第１と第２の碍子縮径部の間において、前記中心電極の径が減少する部分を構成する電極縮径部を備え、前記電極縮径部の下端から前記第２の碍子縮径部の上端までの長さをＬ２としたとき、１ｍｍ≦Ｌ２≦６ｍｍを満たすことを特徴とする、スパークプラグ。そのほか、本発明は、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
軸線方向に延在する中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられる絶縁碍子と、
前記絶縁碍子の径方向を取り囲む筒状の主体金具と、
前記中心電極との間で火花ギャップを形成する接地電極と、
を備えたスパークプラグであって、
前記スパークプラグの軸線方向のうち、前記火花ギャップが形成される方向を下方向とし、その逆の方向を上方向としたとき、
前記絶縁碍子は、
前記絶縁碍子の局所的な太径部を構成する太径部と、
前記太径部の下端につながり、前記絶縁碍子の径が減少する部分を構成する第１の碍子縮径部と、
前記第１の碍子縮径部より下において前記絶縁碍子の径が減少する部分を構成する第２の碍子縮径部と、
を備え、
前記主体金具は、前記第１の碍子縮径部を支える支持部を備え、前記支持部より下方の内径は一定であり、
前記第１の碍子縮径部と前記支持部の間には環状のパッキンが設けられており、
前記パッキンの下端から前記第２の碍子縮径部の上端までの長さをＬ１とし、
前記パッキンの下端から前記第２の碍子縮径部の上端における前記主体金具の内面と前記絶縁碍子の外面との間のクリアランスをＷ１としたとき、
Ｌ１≧７ｍｍ
０．０５ｍｍ≦Ｗ１≦０．３ｍｍ
を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。
こうすれば、絶縁碍子はその太径部により主体金具に固定されるため、太径部よりも下方で絶縁碍子が主体金具に固定される場合に比べて絶縁碍子の肉厚を厚くすることができる。さらに、支持部より下方における主体金具の内径が一定であり、電界が集中するような突出箇所がないため、電界集中を緩和することができる。この結果、スパークプラグにおける耐電圧性能を向上させることができる。また、この構成によれば、スパークプラグの軸線方向での主体金具と絶縁碍子が近接した部分の長さ（Ｌ１）を長くし、主体金具の内面と絶縁碍子の外面との間のクリアランス（Ｗ１）を適切な大きさとするため、主体金具と絶縁碍子が近接する部分の面積が大きくなる。この結果、主体金具と絶縁碍子の偏芯が防止できるとともに、スパークプラグの伝熱性能（耐熱性）を向上させることができる。

［適用例２］
適用例１記載のスパークプラグであって、
前記パッキンを下方向に投影した投影面積は、５ｍｍ²以上６０ｍｍ²以下であることを特徴とする、スパークプラグ。
こうすれば、主体金具と絶縁碍子との間の気密性が確保されるため、混合気が外部へ漏れること（以降、「ガスリーク」とも呼ぶ。）を防止することができる。

［適用例３］
適用例１または２記載のスパークプラグであって、
前記Ｌ１は、Ｌ１＞１０ｍｍであることを特徴とする、スパークプラグ。
こうすれば、主体金具と絶縁碍子が近接する部分の面積をさらに大きくすることができる。この結果、主体金具と絶縁碍子の偏芯が防止できるとともに、スパークプラグの伝熱性能（耐熱性）をより向上させることができる。

［適用例４］
適用例１ないし３のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記中心電極は、前記第１と第２の碍子縮径部の間において、前記中心電極の径が減少する部分を構成する電極縮径部を備え、
前記電極縮径部の下端から前記第２の碍子縮径部の上端までの長さをＬ２としたとき、
１ｍｍ≦Ｌ２≦６ｍｍ
を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。
こうすれば、絶縁碍子の適正な肉厚を確保することができるため、耐電圧性能および電波雑音防止性能を確保することができる。

［適用例５］
適用例１ないし４のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記主体金具のエンジンヘッドと係合するネジのネジ径がＭ８以上Ｍ１２以下であることを特徴とする、スパークプラグ。

次に、本発明の実施の形態および実験結果を以下の順序で説明する。
Ａ．実施例：
Ｂ．比較例：
Ｃ．実験結果：
Ｄ．変形例：

Ａ．実施例：
図１は本発明の一実施例としてのスパークプラグ１００の部分断面図である。なお、図１において、スパークプラグ１００の軸線方向ＯＤを図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１００の先端側、上側を後端側として説明する。スパークプラグ１００は、絶縁体として絶縁碍子１０と、この絶縁碍子１０を保持する主体金具５０と、絶縁碍子１０内に軸線方向ＯＤに保持された中心電極２０と、接地電極３０と、絶縁碍子１０の後端部に設けられた端子金具４０とを備えている。

絶縁碍子１０は周知のようにアルミナ等を焼成して形成され、軸中心に軸線方向ＯＤへ延びる軸孔１２が形成された筒形状を有する。軸線方向ＯＤの略中央には外径が最も大きく、碍子縮径部１５（以降、「第１の碍子縮径部１５」とも呼ぶ。）につながる太径部１９が形成されており、それより後端側（図１における上側）には後端側胴部１８が形成されている。太径部１９より先端側（図１における下側）には、後端側胴部１８よりも外径の小さな先端側胴部１７が形成され、さらにその先端側胴部１７よりも先端側に、先端側胴部１７よりも外径の小さな脚長部１３が形成されている。脚長部１３は先端側ほど縮径され、スパークプラグ１００が内燃機関のエンジンヘッド２００に取り付けられた際には、その燃焼室に曝される。脚長部１３と先端側胴部１７との間には傾斜した碍子縮径部１６（以降、「第２の碍子縮径部１６」とも呼ぶ。）が形成されている。

主体金具５０は、内燃機関のエンジンヘッド２００にスパークプラグ１００を固定するための円筒状の金具である。主体金具５０は、絶縁碍子１０を、その後端側胴部１８の一部から脚長部１３にかけての部位を取り囲むようにして内部に保持している。主体金具５０は低炭素鋼材より形成され、図示しないスパークプラグレンチが嵌合する工具係合部５１と、内燃機関の上部に設けられたエンジンヘッド２００の取付ネジ孔２０１に螺合するネジ山が形成された取付ネジ部５２とを備えている。本実施例においては、この取付ネジ部５２は、その外径（エンジンヘッドと係合するネジのネジ径）をＭ８以上、Ｍ１２以下とすることが好ましい。

主体金具５０の工具係合部５１と取付ネジ部５２との間には、鍔状のシール部５４が形成されている。取付ネジ部５２とシール部５４との間のネジ首５９には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿されている。ガスケット５は、スパークプラグ１００をエンジンヘッド２００に取り付けた際に、シール部５４の座面５５と取付ネジ孔２０１の開口周縁部２０５との間で押し潰されて変形する。このガスケット５の変形により、スパークプラグ１００とエンジンヘッド２００間が封止され、取付ネジ孔２０１を介したエンジン内の気密漏れが防止される。

主体金具５０の工具係合部５１より後端側には薄肉の加締部５３が設けられている。また、シール部５４と工具係合部５１との間には、加締部５３と同様に薄肉の座屈部５８が設けられている。工具係合部５１から加締部５３にかけての主体金具５０の内周面と絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間には、円環状のリング部材６，７が介在されており、さらに両リング部材６，７間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３を内側に折り曲げるようにして加締めることにより、リング部材６，７およびタルク９を介し、絶縁碍子１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。これにより、主体金具５０の内周でシール部５４の位置に形成された支持部５６に、環状のパッキン８を介し、絶縁碍子１０の第１の碍子縮径部１５が支持されて、主体金具５０と絶縁碍子１０とが一体にされる。このとき、主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は、パッキン８によって保持され、燃焼ガスの流出が防止される。支持部５６より下方の主体金具５０の内径は一定である。座屈部５８は、加締めの際に、圧縮力の付加に伴い外向きに撓み変形するように構成されており、タルク９の軸線方向ＯＤの圧縮長を長くして主体金具５０内の気密性を高めている。

中心電極２０は、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケルまたはニッケルを主成分とする合金から形成された電極母材２１の内部に、電極母材２１よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主成分とする合金からなる芯材２５を埋設した構造を有する棒状の電極である。通常、中心電極２０は、有底筒状に形成された電極母材２１の内部に芯材２５を詰め、底側から押出成形を行って引き延ばすことで作製される。芯材２５は、胴部分においては略一定の外径をなすものの、先端側においては先細り形状に形成される。中心電極２０は軸孔１２内を後端側に向けて延設され、シール体４およびセラミック抵抗３（図１）を経由して、後方（図１における上方）の端子金具４０に電気的に接続されている。端子金具４０には高圧ケーブル（図示外）がプラグキャップ（図示外）を介して接続され、高電圧が印加される。中心電極２０の外径は、シール体４の下部に設けられる電極縮径部２９を境界として、それより後端側（図１における上側）は大きく、先端側（図１における下側）は小さく形成されている。

接地電極３０の電極母材は耐腐食性の高い金属から構成され、一例として、ニッケル合金が用いられる。本実施例では、インコネル（商標名）６００（ＩＮＣ６００）と呼ばれるニッケル合金が用いられている。この接地電極３０は、自身の長手方向と直交する方向における横断面が略長方形を有している。接地電極３０の基端部（一端部）３４は、主体金具５０の先端面５７に溶接にて接合されている。接地電極３０の先端部（他端部）３１の一側面である放電面３２は、中心電極２０の先端面２２と対向するように屈曲されている。そして、この放電面３２と中心電極２０の先端面２２との間には火花ギャップが形成される。この火花ギャップは、例えば、０．６〜１．２ｍｍ程度とすることができる。

図２は、本実施例におけるスパークプラグ１００の先端付近の断面図である。上記のとおり、主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は、主体金具５０と絶縁碍子１０との間に設けられた環状のパッキン８によって実現されている。こうしたパッキンの素材には、一般的に、鉄系材料からなる主体金具と同程度の硬度を有するＳＰＣＣ（冷間圧延鋼）等の炭素鋼が用いられるが、伝熱性能（耐熱性）に優れた鉄や銅などが用いられる場合もある。このパッキン８の面積は、５ｍｍ²以上６０ｍｍ²以下とすることが好ましい。なお、パッキン８の面積の測定方法については、後述する。

本実施例において、パッキン８の下端から絶縁碍子１０の第２の碍子縮径部１６の上端までの軸線方向の長さをＬ１とする。このときＬ１は、Ｌ１≧７ｍｍを満足することが好ましく、Ｌ１＞１０ｍｍを満足することがさらに好ましい。また、この長さＬ１の区間における、主体金具５０の内面と絶縁碍子１０の外面との隙間（クリアランス）をＷ１とする。このときＷ１は、０．０５ｍｍ≦Ｗ１≦０．３ｍｍを満足することが好ましい。なお、クリアランスＷ１の値は、主体金具５０の内面の直径Ｄ１と絶縁碍子１０の外面の直径Ｄ２との差（Ｄ１−Ｄ２）に１／２を乗じた値（Ｄ１−Ｄ２）／２である。さらに、中心電極２０の電極縮径部２９の下端から絶縁碍子１０の第２の碍子縮径部１６の上端までの軸線方向の長さをＬ２とする。このときＬ２は、１ｍｍ≦Ｌ２≦６ｍｍを満足することが好ましい。長さＬ１は、クリアランスＷ１が小さい部分の長さなので「小クリアランス部長さＬ１」とも呼ぶ。また、長さＬ２を「段差部間長さＬ２」とも呼ぶ。

図３は、本実施例におけるパッキンの面積を計測する方法についての説明図である。図３は、スパークプラグ１００から取り外された状態のパッキン８の断面図を示している。このパッキン８は、絶縁碍子１０の押圧によって、絶縁碍子１０の第１の碍子縮径部１５と主体金具５０の支持部５６とに沿うような形で歪められる。パッキン８の面積は、完成品のスパークプラグ１００から取り外された状態において、パッキン８の外周円の面積から内周円の面積を引くことで求められる。パッキン８の外周円の面積とは、軸線Ｏからパッキン８の外側の先端までを半径（ＲＲ）とする円の面積をいう。同様に、パッキン８の内周円の面積とは、軸線Ｏからパッキン８の内側の先端までを半径（ｒｒ）とする円の面積をいう。このとき、パッキン８の軸線Ｏからの径は、例えば、ノギス、投影機、Ｘ線ＣＴスキャン等で測定することができる。なお、パッキン８の面積は、スパークプラグの軸線方向にパッキン８を投影したときの投影面積に等しい。

Ｂ．比較例：
次に、本実施例の効果を比較例と比べつつ説明する。比較例のうち、本実施例と同様の構成を有する部分については説明を省略する。

図４は、第１比較例におけるスパークプラグ１００ａの先端付近の断面図である。このスパークプラグ１００ａは、主体金具５０ａの内周で取付ネジ部５２の位置に形成された支持部５６ａに、環状のパッキン８ａを介し、絶縁碍子１０ａの第２の碍子縮径部１６ａが支持されている。換言すると、上記実施例とはパッキン８ａが設置される位置が異なる。一般に、高い耐電圧性能を実現するためには、中心電極の外面と主体金具の内面との間の距離を長くすること、すなわち、絶縁碍子の肉厚を厚くすることが好ましい。しかし、主体金具の内面の径は主体金具のネジ径により制限され、一定の値以上に大きくすることはできない。第１比較例の場合は、主体金具５０ａの凸部（支持部５６ａ）と、絶縁碍子１０ａの凹部（第２の碍子縮径部１６ａ）とで、主体金具５０ａと絶縁碍子１０ａとの間が封止される。従って、絶縁碍子１０ａの凹部（第２の碍子縮径部１６ａ）より先端側ではその肉厚は薄くなる。一方、上記実施例の場合は、主体金具５０の凹部（図２の支持部５６）と、絶縁碍子１０の凸部（図２の第１の碍子縮径部１５）とで、主体金具５０と絶縁碍子１０との間が封止される。従って、小径のスパークプラグにおいても、絶縁碍子１０の肉厚を厚くすることができる。

以上のように、上記実施例のスパークプラグ１００は、第１比較例のスパークプラグ１００ａに比べて、絶縁碍子１０の肉厚を厚くすることができるため、耐電圧性能を向上させることができる。また、上記実施例のスパークプラグ１００は、支持部５６より下方における主体金具５０の内径が一定であり、第１比較例のスパークプラグ１００ａに比べて電界が集中するような突出箇所がないため、電界集中を緩和することができる。

図５は、第２比較例におけるスパークプラグ１００ｂの先端付近の断面図である。このスパークプラグ１００ｂは、主体金具５０ｂの内周でシール部５４の位置に形成された支持部５６ｂに、環状のパッキン８ｂを介して、絶縁碍子１０ｂの第１の碍子縮径部１５ｂが支持されている。すなわち、パッキン８ｂが設置される位置は上記実施例と同じである。

図５において、パッキン８ｂの下端から絶縁碍子１０ｂの第２の碍子縮径部１６ｂの上端までの軸線方向の長さ（小クリアランス部長さ）をＬ１ｂとする。このとき、図２および図５から、第２比較例の小クリアランス部長さＬ１ｂは上記実施例の小クリアランス部長さＬ１と比べてその長さが短いことがわかる。一般的に、小クリアランス部長さＬ１（Ｌ１ｂ）の長さが短いと、主体金具と絶縁碍子とが近接する部分の面積が小さくなり、その結果、主体金具と絶縁碍子の偏芯が起こりやすくなる。ここで「偏芯」とは、絶縁碍子の下方向先端部の中心と、主体金具の内周円の中心とが同軸上にない状態のことを言う。さらに、主体金具と絶縁碍子とが近接する部分の面積が小さくなると、この間の伝熱性能が低下するため、エンジン内の爆発ガスから受けた熱を外部に逃がすのに時間がかかる（以降、この熱の逃げやすさを「熱引き」とも呼ぶ。）。

以上のように、上記実施例のスパークプラグ１００は、主体金具５０と絶縁碍子１０が近接する部分の面積を大きくすることができるため、偏芯が起こりにくく、熱引きを良くすることができる。

Ｃ．実験結果：
図６は、スパークプラグ１００の各種性能（気密性、耐熱性、偏芯、耐電圧性能、電波雑音防止性能）に関する評価試験の結果を示す図である。これらの試験では、主体金具５０のエンジンヘッドと係合するネジのネジ径がＭ１２、Ｍ１０、Ｍ８のスパークプラグについて、次の項目ｉ）〜ｖ）をそれぞれ変化させながら以下に述べる各種の評価試験を実施した。なお、パッキン８の面積は、図３で説明した方法により計測した。

ｉ）サンプル＃１〜＃６についてはパッキン８の面積（ｍｍ²）
ｉｉ）サンプル＃１１〜＃１４、＃４１、＃４２、＃６１、＃６２については小クリアランス部長さＬ１（ｍｍ）
ｉｉｉ）サンプル＃２１〜＃２５については段差部間長さＬ２（ｍｍ）
ｉｖ）サンプル＃３１〜＃３４についてはクリアランスＷ１（ｍｍ）
ｖ）サンプル＃５１、＃５２、＃７１、＃７２については段差部間長さＬ２（ｍｍ）およびクリアランスＷ１（ｍｍ）

気密性の評価試験は、ＪＩＳＢ８０３１−１９９５に規定する気密性の試験方法に基づいて実施した。気密性の評価判定は、サンプルを２００℃で１．５ＭＰａに加圧したときのリーク量が１．０ｍｌ／ｍｉｎ以下のものは判定を○とし、１．０ｍｌ／ｍｉｎを超えるものは判定を×とした。サンプル＃１、＃２の試験結果から分かるように、パッキン８の面積が５ｍｍ²未満の場合、気密性は×判定となる。これは、パッキンの接点が小さくなりすぎることによる。また、サンプル＃５、＃６の試験結果から分かるように、パッキン８の面積が６０ｍｍ²よりも大きい場合、気密性は×判定となる。これは、パッキンの面積が大きすぎるため、押え荷重が分散することによる。この評価試験の結果より、気密性を向上させるためには、パッキン８の面積は、５ｍｍ²以上６０ｍｍ²以下であることが好ましいことがわかる。

伝熱性能（耐熱性）の評価試験では、次の条件下でエンジンを運転し、サンプルのスパークプラグの点火時期を進めていきプレイグニッション発生進角を測定した。なお、「プレイグニッション発生進角」とは、プレイグニッション（過早着火）が発生する点火進角のことをいう。

・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％
・油温度：８０℃
・テストパターン：エンジン回転数５５００ｒｐｍ、スロットル全開（２分間）

プレイグニッション発生進角が大きいことは、スパークプラグの伝熱性能（耐熱性）が良好であることを意味する。一般に、点火時期をより進めると、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が相対的に長くなるため、スパークプラグの先端温度が上昇しやすくなる。プレイグニッション発生進角が大きいスパークプラグは、熱引きが良好なので、点火進角を大きくしてもプレイグニッションが発生しにくい。そこで、このような耐プレイグニッション性を伝熱性能（耐熱性）と呼んでいる。スパークプラグの伝熱性能（耐熱性）は「熱価」で示される。この熱価は、米国ＳＡＥ規格で決められた方法で測定される値である。この熱価の範囲は大きいほど好ましい。伝熱性能（耐熱性）の評価判定は、熱価が６番相当形状の各サンプルにおいて、熱価が６番の範囲よりも大きいものは判定を◎とした。同様に、熱価が６番の範囲と同等のものは判定を○とし、小さいものは判定を×とした。

サンプル＃１１、＃１２、＃４１、＃４２、＃６１、＃６２の試験結果から分かるように、小クリアランス部長さＬ１が７ｍｍ未満の場合、伝熱性能（耐熱性）は×判定となる。これは、小クリアランス部長さＬ１が短くなれば、スパークプラグの伝熱性能が低下することによる。また、サンプル＃１３、＃１４、＃４１、＃５２、＃６１、＃７２の試験結果から分かるように、小クリアランス部長さＬ１を１０ｍｍより大きくするとより好ましいことがわかる。一方、サンプル＃３３、＃３４、＃５１、＃５２、＃７１、＃７２の試験結果から分かるように、クリアランスＷ１が０．３ｍｍを超える場合、伝熱性能（耐熱性）は×判定となる。これは、クリアランスＷ１が一定の値を超えると、スパークプラグの伝熱性能が低下することによる。なお、クリアランスＷ１が０．０５ｍｍ未満の場合は、主体金具への絶縁碍子の組み付け時に絶縁碍子を挿入しにくくなるため、クリアランスＷ１は０．０５ｍｍ以上とすることが好ましい。

この評価試験の結果より、伝熱性能（耐熱性）を向上させるためには、Ｌ１≧７ｍｍ、かつ、０．０５ｍｍ≦Ｗ１≦０．３ｍｍを満たすことが好ましいことがわかる。また、Ｌ１＞１０ｍｍ、かつ、０．０５ｍｍ≦Ｗ１≦０．３ｍｍを満たすことがさらに好ましいことがわかる。

偏芯の評価試験は、特開２００７−８０６３８号公報に示す方法に基づいて、主体金具５０の内周円と、絶縁碍子１０の下方向先端部の内周円との中心のズレ量を測定することによって行った。偏芯の評価判定は、サンプルの主体金具と絶縁碍子の軸ズレの平均値が０．１ｍｍ未満となるものは判定を◎とした。同様に、サンプルの主体金具と絶縁碍子の軸ズレの平均値が０．１ｍｍ〜０．２ｍｍとなるものは判定を○とし、０．２ｍｍよりも大きくなるものは判定を×とした。サンプル＃１１、＃１２、＃４１、＃４２、＃６１、＃６２の試験結果から分かるように、小クリアランス部長さＬ１が７ｍｍ未満の場合、偏芯は×判定となる。これは、小クリアランス部長さＬ１が短くなれば、主体金具の内部で絶縁碍子が安定して保持されないことによる。また、サンプル＃１３、＃１４、＃４１、＃５２、＃６１、＃７２の試験結果から分かるように、小クリアランス部長さＬ１を１０ｍｍより大きくするとより好ましいことがわかる。一方、サンプル＃３３、＃３４、＃５１、＃５２、＃７１、＃７２の試験結果から分かるように、クリアランスＷ１が０．３ｍｍを超える場合、伝熱性能（耐熱性）は×判定となる。これについても前記同様、クリアランスＷ１が大きくなると、主体金具の内部で絶縁碍子が安定して保持されないことによる。

この評価試験の結果より、偏芯を防止するためには、Ｌ１≧７ｍｍ、かつ、０．０５ｍｍ≦Ｗ１≦０．３ｍｍを満たすことが好ましいことがわかる。また、Ｌ１＞１０ｍｍ、かつ、０．０５ｍｍ≦Ｗ１≦０．３ｍｍを満たすことがさらに好ましいことがわかる。

耐電圧性能の評価試験は、ＪＩＳＢ８０３１−２００６に規定する耐電圧性能の試験方法に基づいて実施した。耐電圧性能の評価判定は、ＪＩＳＢ８０３１：２００６に定める規格内であるものは判定を○、規格外となるものは判定を×とした。サンプル＃２１、＃２２の試験結果から分かるように、段差部間長さＬ２が１ｍｍ未満の場合、耐電圧性能は×判定となる。これは、段差部間長さＬ２が１ｍｍ未満となる場合は、太径部１９と第２の碍子縮径部１６との間に挟まれた部分の絶縁碍子の肉厚が薄くなることによる。この評価試験の結果より、耐電圧性能を向上させるためには、Ｌ２≧１ｍｍを満たすことが好ましいことがわかる。

電波雑音防止性能の評価試験は、ＪＡＳＯＤ００２−２−２００４に規定する電波雑音特性の試験方法に準じて実施した。電波雑音防止性能の評価判定は、３０ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの領域で減衰量を求めたときに、その最小値が２５ｄＢ以上のものは判定を○とし、２５ｄＢ未満のものは判定を×とした。サンプル＃２４、＃２５、＃５１、＃５２、＃７１、＃７２の試験結果から分かるように、段差部間長さＬ２が６ｍｍを超える場合、電波雑音防止性能は×判定となる。これは、段差部間長さＬ２が長くなると、これに伴ってセラミック抵抗３が上方へ後退する。このため、段差部間長さＬ２が長すぎると電波ノイズを防止するためのセラミック抵抗３が端子金具４０に近づきすぎることによる。

この評価試験の結果より、電波雑音防止性能を向上させるためには、Ｌ２≦６ｍｍを満たすことが好ましいことがわかる。

以上の各種性能（気密性、耐熱性、偏芯、耐電圧性能、電波雑音防止性能）に関する評価試験の結果について、全ての試験の判定が○もしくは◎であったサンプルの総合判定を○とした。一方、いずれか１つでも×があったサンプルについては、総合判定を×とした。この評価試験の総合判定の結果より、ｉ）Ｌ１≧７ｍｍ、かつ、０．０５ｍｍ≦Ｗ１≦０．３ｍｍ、ｉｉ）パッキンの面積は、５ｍｍ²以上６０ｍｍ²以下、ｉｉｉ）１ｍｍ≦Ｌ２≦６ｍｍ、の全てを満たすスパークプラグが好ましいことがわかる。また、上記ｉ）においては、Ｌ１＞１０ｍｍを満たすとさらに好ましいことがわかる。なお、上記実施例では、Ｌ１≧７ｍｍの関係式と、０．０５ｍｍ≦Ｗ１≦０．３ｍｍの関係式の両方を満たしているが、いずれか一方を満たしているだけでも良い。

Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｄ１．変形例１：
上記実施例では、中心電極や接地電極に貴金属部材を用いない縦放電型のスパークプラグを例として説明したが、図１〜図６で説明した各条件を満たす限りにおいて、任意の種類のスパークプラグに利用可能である。例えば、ｉ）中心電極や接地電極に貴金属部材を用いたスパークプラグ、ｉｉ）横放電型のスパークプラグ、ｉｉｉ）接地電極を複数有するスパークプラグ、ｉｖ）上記ｉ〜ｉｉｉの組み合わせ、などに利用することができる。

本発明の一実施例としてのスパークプラグ１００の部分断面図である。本実施例におけるスパークプラグ１００の先端付近の断面図である。本実施例におけるパッキンの面積を計測する方法についての説明図である。第１比較例におけるスパークプラグ１００ａの先端付近の断面図である。第２比較例におけるスパークプラグ１００ｂの先端付近の断面図である。スパークプラグ１００の各種性能（気密性、耐熱性、偏芯、耐電圧性能、電波雑音防止性能）に関する評価試験の結果を示す図である。

符号の説明

３…セラミック抵抗
４…シール体
５…ガスケット
６…リング部材
８、８ａ、ｂ…パッキン
９…タルク
１０、１０ａ、ｂ…絶縁碍子
１２…軸孔
１３…脚長部
１５、１５ａ、ｂ…第１の碍子縮径部
１６、１６ａ、ｂ…第２の碍子縮径部
１７…先端側胴部
１８…後端側胴部
１９…太径部
２０…中心電極
２１…電極母材
２２…先端面
２５…芯材
２９…電極縮径部
３０…接地電極
３２…放電面
４０…端子金具
５０、５０ａ、ｂ…主体金具
５１…工具係合部
５２…取付ネジ部
５３…加締部
５４…シール部
５５…座面
５６、５６ａ、ｂ…支持部
５７…先端面
５８…座屈部
５９…ネジ首
１００、１００ａ、ｂ…スパークプラグ
２００…エンジンヘッド
２０１…取付ネジ孔
２０５…開口周縁部

Claims

軸線方向に延在する中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられる絶縁碍子と、
前記絶縁碍子の径方向を取り囲む筒状の主体金具と、
前記中心電極との間で火花ギャップを形成する接地電極と、
を備えたスパークプラグであって、
前記スパークプラグの軸線方向のうち、前記火花ギャップが形成される方向を下方向とし、その逆の方向を上方向としたとき、
前記絶縁碍子は、
前記絶縁碍子の局所的な太径部を構成する太径部と、
前記太径部の下端につながり、前記絶縁碍子の径が減少する部分を構成する第１の碍子縮径部と、
前記第１の碍子縮径部より下において前記絶縁碍子の径が減少する部分を構成する第２の碍子縮径部と、
を備え、
前記主体金具は、前記第１の碍子縮径部を支える支持部を備え、前記支持部から下方の先端までの内径は一定であり、
前記第１の碍子縮径部と前記支持部の間には環状のパッキンが設けられており、
前記パッキンの下端から前記第２の碍子縮径部の上端までの長さをＬ１とし、
前記パッキンの下端から前記第２の碍子縮径部の上端における前記主体金具の内面と前記絶縁碍子の外面との間のクリアランスをＷ１としたとき、
Ｌ１≧７ｍｍ
０．０５ｍｍ≦Ｗ１≦０．３ｍｍ
を満たし、
前記中心電極は、前記第１と第２の碍子縮径部の間において、前記中心電極の径が減少する部分を構成する電極縮径部を備え、
前記電極縮径部の下端から前記第２の碍子縮径部の上端までの長さをＬ２としたとき、
１ｍｍ≦Ｌ２≦６ｍｍ
を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。
請求項１記載のスパークプラグであって、
前記パッキンを下方向に投影した投影面積は、５ｍｍ²以上６０ｍｍ²以下であることを特徴とする、スパークプラグ。
請求項１または２記載のスパークプラグであって、
前記Ｌ１は、Ｌ１＞１０ｍｍであることを特徴とする、スパークプラグ。
請求項１ないし３のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記主体金具のエンジンヘッドと係合するネジのネジ径がＭ８以上Ｍ１２以下であることを特徴とする、スパークプラグ。