JPS6132978A - 小型点火プラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関用の点火プラグに関し、特に全体の寸
法を小さくし小型化を計った小型点火プラグに関する。

〔従来の技術〕

エンジンの小型・軽量化あるいは多点点火をおこなうに
あたり現在使用されている点火プラグでは外径寸法が大
きく（一般に使用の点火プラグ・ハウジングのネジ経は
１４ｍ＋である）エンジンヘッドの水回りやバルブの設
計に大きな支障となっている。

第５図は一般に使用されている点火プラグの主要部を示
す。この第５図で中心電極１と接地電極２ａで形成され
る気中ギャップ（ａ）において気中放電させるものであ
り、このタイプの点火プラグにＪ３いてその形状寸法を
本発明の主旨のように小さくしようとすると中心電極と
ハウジング２の距１１１１　（ｂ）が小さくなるので正
規の火花ギャップに火花径路（Ｃ）が形成されるだけで
なく中心電極１からハウジング２に火花径路（ｄ）が直
接形成され火花が碍子表面に沿って中心電極とハウジン
グ間に生じるので点火性が悪くなり、ミスファイヤや燃
焼変動が生じる原因となるので、上記路Ｉｌｌ　（ｂ）
をあまり小さくすることはできない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで点火プラグ形状を小さくするための手段として中
心電極の外径寸法を小さくし、碍子の肉厚を薄くし更に
放電形態として気中放電ではなく沿面放電にし中心電極
から碍子表面を通って直接にハウジングに火花を走らせ
ることでプラグの外径を小さくしようとすると、碍子表
面の火花により碍子表面が削られ表面にいくつかのｉＮ
　（チャネル）ができる。いわゆるチャネリング現象が
生じる。このチャネリング現象により碍子表面に溝が形
成されると火花は溝に沿って走るようになり、火花が混
合気に接触する面積が減少し点火性が悪化する。またチ
ャネリング現象が進行すると中心電極とハウジングとの
間にある碍子表面に生じた溝が穴状になり、碍子表面部
分に生じた穴を通じて火花が走るようになり火花は混合
気には実質ト接触せず点火不能になる問題と共に碍子が
削られることにより点火プラグの耐久性が著しく減少す
るという問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、
絶縁碍子表面に沿って且つ点火プラグの軸線方向に、中
心電極の先端部と接地電極の先端部とを対向させて火花
ギャップを設け、絶縁碍子表面と各先端部との距離及び
両先端部間の火花ギャップを所定値範囲内とすることに
より点、火プラグを小型化すると共に上記問題点を解消
することを目的とする。

本発明の点火プラグは、絶縁碍子即ち絶縁層で被覆され
た軸部及び火花発生個所となる先端部を備えた中心電極
と、絶縁層の表面に沿って該中心電極の先端部から軸線
方向に対向して隔置されて火花ギＡ７ツプを画定する先
端部を備えた接地電極とを有し、両電極の先端部と絶縁
層の表面との間の最短距離をδ（ｍｍ）とし両電極の先
端部の間の距離を１＜ｍｍ）とするとδ≧０．２５ｊ！
で０．８ａｒｍ≦ｌ≦２．０ｍであることを特徴とする
。

〔作用〕

表面に幅２＃の１つの凸状突起あるいは凹状性を備えた
円板形状絶縁碍子の表面あるいは表面が平面状である円
−ル状絶縁碍子の表面に２つの電極を接触させ且つ該突
起あるいは該窪に沿って２ｍｍの間隔で該２つの電極を
隔置した状態で該両電極間で火花を発生させた場合に、
碍子表面の表面状態がチャネリング現象の程度（チャネ
リング現象によって生じた渦の断面の最大深さを代表値
とする）と放電電圧と沿面放電の割合とに及ばず影響を
示したのが第３図である。この第３図から判明するよう
にチャネリングの程度は、火花位置に対応する絶縁碍子
表面が凸形状の時に悪く、窪が作成されている時にチャ
ネリングの程度が少なくなる。窪の深さが０．５ｍｍの
場合ではチャネリングはほとんど生じない。放電電圧は
絶縁碍子表面が平坦である時に一番低く突起の高さある
いは窪の深さが大きいほど高くなる。沿面放雷の生じる
割合は絶縁碍子表面に突起のある場合及び平坦な場合は
ほぼ１００％であるが、窪のある場合は沿面放電の生じ
る割合は小さくなり、窪の深さが大きくなる程、沿面放
電が少なくなり両電極間゛で気中放電する割合が大とな
る。沿面放電よりも気中放電の方が一般的に放電電圧が
高くなるので、絶縁碍子表面が平坦の場合よりも窪のあ
る場合の方が放電電圧は高くなる。第３図の場合に火花
ギャップ長さ２ｒｒｒＩｎにおいて絶縁碍子窪の深さ０
．５＃ｌＩｌ＋でチャネリングが実質上生じなくなり、
火花ギャップ長さを短かくするとチャネリングが生じな
い窪の深さは小さくなる。実験結果によりチャネリング
が生じなくなる関係を満足する火花ギャップ長さｌと絶
縁碍子表面の窪の深さくＩＩＩ）との関係はおおよそｍ
＝０．２５ｊ！で表わされることを本発明者は見い出し
た。通常の点火プラグにおいて火花ギャップは０．８〜
１．１ｍｍ程度であるが点火性を考慮して０．８≦１≦
２ＩＩｎとしｍ≧０．２５１の関係を満足する窪を絶縁
碍子表面部分に設けることにより絶縁碍子の劣化を実用
上許容できる程度に小さくできる。しかしながら実際の
点火プラグの火花ギＶツブに対応する位置にある絶縁碍
子表面部分に所望の深さの窪を設けることは製作上困難
であるため、本発明の点火プラグにおいては、火花ギャ
ップを画定する両電極の先端部と絶縁碍子表面との間に
空隙を設番プ、この空隙の距離即ち両電極の先端部のい
ずれか１つと絶縁碍子表面との間の最短距離（δ）をδ
≧０．２５ｊ！どすることにより沿面放電発生の割合を
許容可能な割合まで小ざくして気中放電の割合を大きく
し上記問題点を解消した小型点火プラグを得た。なお火
花ギャップ間にのみ火花が発生ずるようにするため火花
ギャップ位置での絶縁層の厚さを所定値範囲内とする。

この厚さの範囲は放電電圧、火花ギャップ長さ等の因子
で変動するが０．８〜１．２ａｍが好ましい。

〔実施例〕

本発明点火プラグの実施例を図面により詳細に説明する
。第１図の実施例において１は耐熱、耐食及び導電性を
有する、例えば２％Ｃｒ−Ｎｉ合金等の従来から電極材
として使用されている金属から作られた中心電極であり
円柱状軸部と、これに例えばスポット溶接等で接合され
た先端部とを有し、２は円筒状ハウジング、３はアルミ
ナ磁器より成る絶縁碍子でその中心には軸穴が設けられ
、ハウジング２はリング状気密パツキン４及びがしめリ
ング５により絶縁碍子に密封固定されている。

６は炭素鋼より成る中軸で絶縁碍子３の軸穴に挿入され
ている。、７は端子で黄銅等で構成され、中軸６の頭部
にねじ込み固定されでいる。８は絶縁碍子３の軸穴内に
封着した導電性ガラスシール層であり銅粉末と低融点ガ
ラスから構成されこのシール層８で中心電極１と中軸６
とを電気的に接続づ−ると共に両者を移動しないように
固定している。

第２Δ図及び第２Ｂ図は第１図点火プラグの主要部であ
る電極の先端部の断面を示し、中心電極の円柱状軸部は
火花ギャップに隣接した位置で０．８〜１．２ｍｍの肉
厚の環状絶縁碍子３て゛被覆される。軸部の直径は０．
８〜１．２ｍｍが好ましい。中心電極の端部には笠状の
末端部分が例えばスポット溶接等により円柱状軸部の端
部に接合され、この末端部分には火花発生個所となるリ
ング状先端部即ち突起１ａが絶縁碍子３の表面に隣接し
且つ該表面よりδ（姻）だ（プ径方向外方へ隔置されて
設けられている。笠状末端部分の外径は３．４〜４．６
ｍであり、リング状突起即ち先端部１ａの外径は笠状末
端部分の外径と同じぐ径方向厚さは０．３〜０．５Ｍで
高さは０．３〜０．５Ｍであり軸部の軸線と同軸状に設
けられる。

突起１ａから環状絶縁碍子の外表面に沿って軸線方向内
方にＩ！（ｍｍ）だけ隔置され且つ絶縁碍子の表面より
δ（＃）だけ隔置された位置に、ハウジング２の先端部
即ら突起２ａが円環状に形成されている。このハウジン
グ２は接地電極となり突起１ａと突起２ａの間外（１）
は火花ギャップの長さを画定する。１の値は０．８ｒｎ
ｍ≦１≦２．０ｍｍが好ましく、δはδ≧０．２５ｊ２
を満足するように定められる。このような構成とするこ
とによりハウジングのネジ部（ＭＢ）はＭ８（径８　ｍ
　）の寸法で六角部（Ａ）は２面幅で１４ｍと、現在使
用されている点火プラグの寸法よりも大幅に小さくする
ことができた。

端子７より中軸６及びシール８を介して中心電極１に高
電圧が印加されると中心電極先端部１ａと接地電極先端
部２ａとの間で火花放電が生じる。

この時、火花ギャップ長さくｊりに対して（先端部（１
ａあるいは２ａ）と絶縁碍子表面との最短距離（δ）が
小さいと火花が碍子表面に沿って発生する沿面放電とな
りチャネリング覗象が生じるが０．８≦１≦２．０でδ
≧０．２５１の場合には沿面放電の割合が小さく気中放
電の割合が大ぎくなるのでヂＶネリング現象は生じにく
くなり実用上使用可能な点火プラグとなった。

第４ａ図と第４ｂ図は本発明の他の実施例の点火プラグ
の平面図と主要部の断面図である。この図の実施例では
接地電極の先端部２８′は接地電比を構成するハウジン
グ主体部から絶縁碍子に向かって突出した４つの突起か
ら成る。他の構成部分は第１図及び第２図の実施例の場
合と同じである。接地電極を、最初の実施例での円環状
から本太施例のように多極構造としても同様の作用が得
られた。

〔発明の効果〕

本発明の点火プラグの構成により以下の効果が１ｑられ
た。

（イ）　点火プラグ中心電極の軸部直径を０．８〜１．
２ｍｍと小さくし、沿面放電型の点火プラグとしたこと
により点火プラグの寸法を小ざくすることができＩｃ　
６第１表及び第２表に現在使用されている一般の点火プ
ラグと、中心電極の軸部の径を１履とした時の本発明の
点火プラグの大ぎさとを比較した結果を示した。

第１表 第　　２　　表 本発明の点火プラグではネジ部の径を従来技術点火プラ
グの１４ｍから８　ｍｍに小さくすることができ、面積
比としては従来点火プラグの３３％になり、六角部につ
いても４９％になり従来技術点火プラグに比較して大幅
に寸法を小さくすることが可能となった。この結果エン
ジンヘッドのプラグネジ込み部分を小さくできるので、
エンジン自体の小型化ができあるいは４バルブにする場
合に１３１設計上寸法に関して非常に好、ましい点火プ
ラグとなった。

（ロ）　中心電極先端部と設置電極先Ｍｉ部との間の距
離（火花ギャップ長さ）ｌと、該先端部と絶縁碍子表面
どの間の最短距離（空隙）δが適切に定められているた
め碍子表面に生じる沿面放電の割合が小さくなり、沿面
放電タイプの点火プラグでは避けられないと考えられて
いたチャネリング現象を生じにククシて実用上問題のな
い点火プラグを得ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明小型点火プラグの実施例を示す部分内断
正面図、 第２Ａ図は第１図の小型点火プラグの主要部の断面図で
あり、第２Ｂ図はこの主要部を更に拡大して示した断面
図、 第３図は、沿面放電、タイプに生じる絶縁碍子表面の状
態とヂＡ７ネリング程度、放電電圧及び沿面放電割合と
の関係を示したグラフ、 第４ａ図、第４ｂ図はそれぞれ本発明の別の実施例′を
示した小型点火プラグの正面図及び主要部断面図及び、 第５図は従来技術による点火プラグの主要部断面図であ
る。 図中１は中心電極、２はハウジング、３は絶縁碍子、１
ａは中心電極の先端部、２ｂは接地電極の先端部分、ｌ
は火花ギャップ長さ、δは両電極と絶縁碍子表面との間
隔を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 絶縁層で被覆された軸部及び火花発生個所となる先端部
   を備えた中心電極と、 絶縁層の表面に沿つて、該中心電極の先端部と対向して
   軸線方向に隔置されそれにより中心電極先端部と共に火
   花ギャップを画定する先端部を備えた接地電極とを有し
   、 両電極の先端部と絶縁層表面との間の最短距離をδ（ｍ
   ｍ）とし両電極の両先端部の間の距離をｌ（ｍｍ）とす
   ると、δ≧０．２５ｌ及び０．８ｍｍ≦ｌ≦２．０ｍｍ
   である内燃機関用小型点火プラグ。