JP5698686B2 - スパークプラグ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関等に使用されるスパークプラグに関する。

内燃機関等の燃焼装置に使用されるスパークプラグは、軸線方向に延びる中心電極と、その外周に設けられた筒状の絶縁体と、絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、主体金具の先端部に固定された棒状の接地電極とを備える。接地電極は、一般に断面矩形状をなし、その先端側側面が中心電極の先端部と対向するように配置され、中心電極の先端部と接地電極の先端部との間には火花放電間隙が形成される。また、耐消耗性や着火性の向上を図るべく、接地電極の先端部に貴金属合金等からなるチップを設けることがある。

ところで、燃焼装置にスパークプラグを取付けた状態において、燃料噴射口側から見たときに、接地電極により火花放電間隙の全体が隠れてしまうような位置関係で接地電極が配置されてしまうと、接地電極の存在により火花放電間隙に対する燃料ガスの供給が阻害されることとなってしまう。その結果、火花放電間隙に対して十分な燃料ガスが供給されず、着火性の低下が生じてしまうおそれがある。

そこで、燃焼装置に対する接地電極の相対配置位置の変化に伴う着火性の低下を生じにくくするために、接地電極の各側面の間に面取り部を設けることで、燃料ガスが接地電極を回り込む形で火花放電間隙へと入り込むようにする技術が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。また、着火性の低下を生じにくくするために、接地電極の幅を小さくすることで、燃料噴射口側から見たときに、接地電極によって火花放電間隙の全体が隠れてしまう範囲をより狭くすることが考えられる。

国際公開ＷＯ２００９／６６７１４号パンフレット

しかしながら、接地電極に面取り部を設けたり、接地電極の幅を小さくしたりした場合には、接地電極の断面積が小さなものとなってしまう。その結果、接地電極の熱引き性能が低下してしまい、接地電極やこれに設けられるチップの耐久性が低下してしまうおそれがある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、接地電極における熱引き性能の低下を招くことなく、燃焼装置に対する接地電極の相対配置位置の変化に伴う着火性の低下を生じにくくすることができるスパークプラグを提供することにある。

以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。

構成１．本構成のスパークプラグは、軸線方向に延びる中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられる筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられる筒状の主体金具と、
基端が前記主体金具の先端部に固定された接地電極と、
前記接地電極に接合され、前記中心電極との間で間隙を形成するチップとを備えたスパークプラグであって、
前記接地電極は、前記軸線方向において前記間隙に対応する間隙対応部を有し、
前記軸線方向先端側から見たときにおいて、
前記間隙対応部の幅方向中心を通る直線Ｘ１と、前記チップのうち前記中心電極の中心に最も接近する部位を通り、前記直線Ｘ１と平行に延びる直線Ｘ２と、前記中心電極の中心を通り、前記直線Ｘ１と平行に延びる直線Ｘ３とを引いたとき、前記直線Ｘ１及び前記直線Ｘ２は、前記直線Ｘ３を挟む位置に存在し、
前記直線Ｘ１と直交する方向に沿った前記直線Ｘ２と前記直線Ｘ３との間の距離をＡ（ｍｍ）とし、前記中心電極の先端部の半径をＲ（ｍｍ）としたとき、Ｒ≦Ａを満たすことを特徴とする。

尚、「間隙対応部」とあるのは、接地電極のうち、軸線方向に沿って間隙の高さ位置と同じ高さ位置にある部位（つまり、燃料噴射口と間隙との間に接地電極が配置された場合において、間隙に対する燃料ガスの流入を特に阻害する部位）をいう。

上記構成１によれば、直線Ｘ１及び直線Ｘ２が直線Ｘ３を挟む位置に存在することで、火花の飛ぶ経路（火花放電経路）が軸線と直交する方向に沿って比較的大きなベクトルを有するとともに、接地電極（間隙対応部）の幅方向中心から間隙までの距離が増大することとなる。そのため、燃料噴射口側から見たときに、接地電極により間隙の全体が隠れてしまう範囲（燃料噴射口側から間隙を見ながら、軸線を回転軸としてスパークプラグを回転させた際に、接地電極により間隙の全体が隠れてから間隙の一部が再度視認可能となるまでのスパークプラグの回転角度に相当する）が比較的小さなものとなる。従って、接地電極の幅を狭くすること等を行うことなく、着火性の低下が生じ得る接地電極の配置範囲をより狭くすることができる。その結果、接地電極における熱引き性能を十分に確保しつつ、燃焼装置に対する接地電極の相対配置位置の変化に伴う着火性の低下を生じにくくすることができる。

また、Ｒ≦Ａを満たすことで、火花放電経路が軸線と直交する方向に沿ってより大きなベクトルを有するとともに、接地電極（間隙対応部）から間隙までの距離を一層増大させることができる。従って、燃料噴射口側から見たときに、接地電極により間隙の全体が隠れてしまう範囲をより一層狭くすることができ、着火性の低下を一層生じにくくすることができる。

構成２．本構成のスパークプラグは、上記構成１において、前記軸線方向先端側から見たときにおいて、
前記チップのうち、前記直線Ｘ１方向に沿って前記接地電極の基端から最も離間した部位と、前記中心電極の中心との間の前記直線Ｘ１に沿った距離Ｃ（ｍｍ）について、前記直線Ｘ１と直交し前記中心電極の中心を通る直線Ｙ１を基準とし、前記接地電極の基端側を−方向としたとき、０≦Ｃを満たすとともに、
前記直線Ｘ１に沿った前記チップの長さをＤ（ｍｍ）としたとき、Ｃ≦Ｄを満たすことを特徴とする。

上記構成２によれば、０≦Ｃを満たすことで、接地電極（間隙対応部）から間隙までの距離をより一層増大させることができる。これにより、着火性の低下をより一層生じにくいものとすることができる。

一方で、０≦Ｃを満たしつつ、Ｃ＞Ｄとすると、軸線方向先端側から見たときにおいて、チップのうち接地電極の基端側に位置する部位が、中心電極の中心に対して、直線Ｘ１に沿って接地電極の基端側からその先端側に向けた方向に離間することとなる。ここで、放電電圧の増大抑制を図るべく、間隙の大きさを所定値以下とすることが必要となるところ、０≦Ｃを満たしつつ、Ｃ＞Ｄとするには、接地電極を中心電極に対して過度に接近させる必要が生じる。しかしながら、接地電極を中心電極に過度に接近させた場合には、燃料ガスが間隙に入り込みにくくなり、着火性の低下を招いてしまうおそれがある。

この点、上記構成２によれば、Ｃ≦Ｄを満たすように構成されているため、中心電極と接地電極とを過度に接近させることなく、０≦Ｃを満たすことができる。換言すれば、Ｃ≦Ｄを満たすことで、着火性の低下を招くことなく、０≦Ｃを満たすことによる作用効果をより確実に発揮させることができる。

構成３．本構成のスパークプラグは、上記構成１又は２において、前記軸線方向先端側から見たときにおいて、
前記直線Ｘ１と直交する方向に沿った前記直線Ｘ１と前記直線Ｘ３との間の距離をＢ（ｍｍ）としたとき、Ｂ≦０．７ｍｍを満たすことを特徴とする。

距離Ｂを大きくするほど、接地電極（間隙対応部）と間隙との間の距離を大きくすることができる。そのため、距離Ｂを大きくすることで、着火性の低下が生じ得る接地電極の配置範囲をより狭めることができ、着火性の低下をより一層生じにくくできると考えられる。しかしながら、距離Ｂを過度に大きくしてしまうと、燃料ガス（混合気）が噴射された際に、接地電極周囲における気流の乱れが大きくなってしまうため、混合気が間隙から離れる方向へと流されやすくなってしまい、ひいては間隙における燃料ガスの流速が低下してしまう（燃焼が遅くなってしまう）おそれがある。すなわち、距離Ｂを過度に大きくしてしまうと、着火性の低下が生じ得る接地電極の配置範囲が広がってしまうおそれがある。

この点、上記構成３によれば、距離Ｂが０．７ｍｍ以下と過度に大きくならないように構成されている。従って、着火性の低下が生じ得る接地電極の配置範囲をより確実に狭めることができ、着火性の低下をより一層生じにくいものとすることができる。

構成４．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記チップと前記中心電極との間の最短距離をＦ（ｍｍ）としたとき、Ａ≦Ｆを満たすことを特徴とする。

上記構成４によれば、Ａ≦Ｆを満たすように構成されているため、中心電極とチップとの間の軸線方向に沿った間隔を十分に大きく確保することができる。その結果、燃料ガスが間隙に対して入り込みやすくなり、着火性の低下を一層生じにくくすることができる。

スパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。 スパークプラグの先端部の構成を示す一部破断拡大正面図である。 直線Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３の位置関係等を説明するためのスパークプラグ先端部の拡大平面図である。 スパークプラグ先端部の構成を示す一部破断拡大側面図である。 着火性の低下が生じ得る接地電極の配置位置を示すためのスパークプラグ先端部の平面模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は、着火性低下範囲判定試験における、燃料噴射口や排気口に対する接地電極の配置位置を説明するためのスパークプラグ先端部の平面模式図である。 着火性低下範囲を説明するためのスパークプラグ先端部の端面模式図である。 着火性低下範囲を説明するためのＩＭＥＰと接地電極配置位置との関係を示すグラフである。 別の実施形態における接地電極側チップの構成を示すスパークプラグ先端部の拡大平面図である。 別の実施形態における接地電極側チップの構成を示すスパークプラグ先端部の拡大平面図である。

以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、スパークプラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、スパークプラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。

スパークプラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。

絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。そして、中胴部１２と脚長部１３との連接部にはテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。

さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って延びる軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。当該中心電極５は、熱伝導性に優れる金属材料（例えば、銅や銅合金等）からなる内層５Ａと、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ合金からなる外層５Ｂとを備えている。また、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端部分が絶縁碍子２の先端から突出している。

さらに、中心電極５の先端部には、円柱状をなし、外径の比較的小さい（例えば、０．８ｍｍ以下の）中心電極側チップ３１が設けられている。中心電極側チップ３１は、耐久性に優れる所定の金属材料〔例えば、イリジウム（Ｉｒ）合金や白金（Ｐｔ）合金など〕により形成されている。

加えて、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。

さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。

加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ１を内燃機関や燃料電池改質器等の燃焼装置に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側には座部１６が外周側に向けて突出形成されており、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３を前記燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が設けられている。

尚、本実施形態においては、スパークプラグ１の小型化を図るべく、主体金具３が小径化されており、ひいてはねじ部１５のねじ径が比較的小径（例えば、Ｍ１２以下）とされている。

また、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２１が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって主体金具３に固定されている。尚、絶縁碍子２及び主体金具３双方の段部１４，２１間には、円環状の板パッキン２２が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。

さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間には滑石（タルク）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及び滑石２５を介して絶縁碍子２を保持している。

また、図２に示すように、主体金具３の先端部２６には、Ｎｉ合金等からなる棒状の接地電極２７の基端が接合されている。接地電極２７は、断面矩形状をなすとともに、略中間部分にて曲げ返されている。また、本実施形態では、接地電極２７の熱引き性能を十分に確保すべく、接地電極２７の断面積が所定値（例えば、３．５ｍｍ²）以上とされており、ひいては接地電極２７の幅が所定値（例えば、２．５ｍｍ）以上とされている。

さらに、接地電極２７の中心電極５側に位置する側面には、接地電極２７の先端面から突出するようにして直方体状の接地電極側チップ（本発明の「チップ」に相当する）３２が接合されている。接地電極側チップ３２は、耐久性に優れる所定の金属材料〔例えば、Ｉｒ、Ｐｔ、タングステン（Ｗ）、パラジウム（Ｐｄ）、又は、これらの金属のうち少なくとも一種を主成分とする合金〕により形成されている。

加えて、接地電極側チップ３２と中心電極５の先端部（中心電極側チップ３１の先端面）との間には間隙としての火花放電間隙３３が形成されている。当該火花放電間隙３３の大きさ（接地電極側チップ３２と中心電極５の先端部との間の最短距離）は、着火性の向上を図るべく、所定値（例えば、０．８ｍｍ）以上とされる一方で、要求電圧の過大を防止すべく、所定値（例えば、１．１ｍｍ）以下とされている。

併せて、本実施形態においては、図３に示すように、軸線ＣＬ１方向先端側から見たときにおいて、接地電極側チップ３２が、接地電極２７の側面から突出するように構成されている。そして、接地電極側チップ３２は、中心電極５（中心電極側チップ３１）の先端面上に位置せず、中心電極５の径方向に沿って中心電極５の先端面からずれた位置に配置されている。加えて、接地電極２７は、その中心軸が、中心電極５に対する接地電極側チップ３２のずれ方向とは反対側に向けて、中心電極５の中心（軸線ＣＬ１）からずれるようにして配置されている。

すなわち、本実施形態では、後述する直線Ｘ１と、直線Ｘ２と、直線Ｘ３とを引いたとき、直線Ｘ１及び直線Ｘ２が直線Ｘ３を挟む位置に存在するように構成されている。さらに、直線Ｘ１と直交する方向に沿った直線Ｘ２と直線Ｘ３との間の距離をＡ（ｍｍ）とし、中心電極５の先端部（中心電極側チップ３１の先端面）の半径をＲ（ｍｍ）としたとき、Ｒ≦Ａを満たすものとされている。

尚、直線Ｘ１は、軸線ＣＬ１方向先端側から見たときにおいて、接地電極２７のうち軸線ＣＬ１方向に沿って火花放電間隙３３の高さ位置と同じ高さ位置にある部位である間隙対応部２７Ｇ（図２中、散点模様を付した部位）と直交し、間隙対応部２７Ｇの幅方向中心を通る直線をいう。また、直線Ｘ２は、接地電極側チップ３２のうち中心電極５の中心に最も接近する部位を通り、前記直線Ｘ１と平行に延びる直線をいう。さらに、直線Ｘ３は、中心電極５の中心を通り、直線Ｘ１と平行に延びる直線をいう。

直線Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３の位置関係が上述のように設定されることで、図４に示すように、中心電極５の中心と接地電極側チップ３２との間を最短距離で結んでなる線分Ｌ１が軸線ＣＬ１に対してやや斜めに傾くとともに、図３に示すように、間隙対応部２７Ｇから離間する側に火花放電間隙３３が形成されることとなる。すなわち、本実施形態では、火花放電間隙３３において、軸線ＣＬ１に対してやや傾斜したベクトルで火花放電が生じる（つまり、火花の飛ぶ経路が軸線ＣＬ１と直交する方向に沿って比較的大きなベクトルを有する）とともに、軸線ＣＬ１方向先端側から見たときにおける間隙対応部２７Ｇの幅方向中心と火花放電間隙３３との間の距離が比較的大きくなるように構成されている。

さらに、本実施形態では、軸線ＣＬ１方向先端側から見たときにおいて、接地電極２７の先端面に対する接地電極側チップ３２の突出量が比較的大きくされており、接地電極側チップ３２の先端が、中心電極５の中心（軸線ＣＬ１）よりも接地電極２７の基端から遠ざかる側に向けて突出している。すなわち、軸線ＣＬ１方向先端側から見たときにおいて、直線Ｘ１と直交し中心電極５の中心を通る直線Ｙ１を基準とし、接地電極２７の基端側を−方向としたとき、接地電極側チップ３２のうち直線Ｘ１方向に沿って接地電極２７の基端から最も離間する部位と、中心電極５の中心との間の直線Ｘ１に沿った距離Ｃ（ｍｍ）が、０≦Ｃを満たすように構成されている。

加えて、軸線ＣＬ１方向先端側から見たときにおいて、直線Ｘ１方向に沿った接地電極側チップ３２の長さは比較的大きなものとされており、前記接地電極側チップ３２の長さをＤ（ｍｍ）としたとき、Ｄ≧Ｃを満たすように構成されている。すなわち、接地電極側チップ３２と中心電極５の先端面との間の最短距離が過度に大きくなることなく構成されている。これにより、接地電極２７の先端部を中心電極５の先端面に過度に接近させることなく、火花放電間隙３３の大きさを前記所定値以下とできるようになっている。

尚、本実施形態では、軸線ＣＬ１方向先端側から見たときにおいて、接地電極２７の先端は、中心電極５の中心よりも接地電極２７の基端側に位置しており、中心電極５の先端面上に接地電極２７が位置しないように構成されている。これにより、接地電極２７の存在による火炎核の成長阻害が抑制され、着火性の向上が図られるようになっている。

併せて、軸線ＣＬ１方向先端側から見たときにおいて、直線Ｘ１と直交する方向に沿った直線Ｘ１と直線Ｘ３との間の距離をＢ（ｍｍ）としたとき、Ｂ≦０．７（本実施形態では、０．６≦Ｂ≦０．７）を満たすように構成されている。

さらに、図４に示すように、接地電極側チップ３２と中心電極５との間の最短距離をＦ（ｍｍ）としたとき、Ａ≦Ｆを満たすように構成されている。すなわち、中心電極５の先端部と接地電極側チップ３２との間の軸線ＣＬ１方向に沿った間隔が十分に大きく確保されるように構成されている。

以上詳述したように、本実施形態によれば、直線Ｘ１及び直線Ｘ２が直線Ｘ３を挟む位置に存在することで、火花の飛ぶ経路が軸線ＣＬ１と直交する方向に沿って比較的大きなベクトルを有するとともに、接地電極２７（間隙対応部２７Ｇ）の幅方向中心から火花放電間隙３３までの距離が増大することとなる。これにより、接地電極２７の幅を前記所定値以上確保しつつ、図５に示すように、燃料噴射口側から見たときに、接地電極２７により火花放電間隙３３の全体が隠れてしまうこととなる接地電極２７の配置範囲θ１をより狭くすることができる。その結果、接地電極２７における熱引き性能を十分に確保しつつ、燃焼装置に対する接地電極２７の相対配置位置の変化に伴う着火性の低下を生じにくくすることができる。

また、Ｒ≦Ａを満たすことで、火花放電経路が軸線ＣＬ１と直交する方向に沿ってより大きなベクトルを有するとともに、接地電極２７（間隙対応部２７Ｇ）から火花放電間隙３３までの距離を一層増大させることができる。従って、燃料噴射口側から見たときに、接地電極２７により火花放電間隙３３の全体が隠れてしまう範囲をより一層狭くすることができ、着火性の低下をより生じにくくすることができる。

尚、本実施形態のように、接地電極２７の幅が所定値以上とされたり、ねじ部１５のねじ径が比較的小径とされることで火花放電間隙３３から接地電極２７（間隙対応部２７Ｇ）までの距離が小さくされたスパークプラグ１は、燃料噴射口側から見たときに、接地電極２７により火花放電間隙３３の全体が隠れてしまう範囲が比較的大きなものとなる。そのため、接地電極２７の配置位置の変化に伴う着火性の低下を招きやすいが、上述した作用効果によって、着火性の低下という事態をより生じにくくすることができる。換言すれば、本発明は、幅が所定値以上に設定された接地電極２７や、小径化されたねじ部１５を有するスパークプラグにおいて、特に有意である。

加えて、本実施形態では、０≦Ｃを満たすように構成されているため、接地電極２７（間隙対応部２７Ｇ）から火花放電間隙３３までの距離をより一層増大させることができる。従って、着火性の低下をより一層生じにくいものとすることができる。

さらに、Ｃ≦Ｄを満たすように構成されているため、中心電極５と接地電極２７とを過度に接近させることなく（つまり、着火性の低下を招くことなく）、０≦Ｃを満たすことができる。

また、距離Ｂが０．７ｍｍ以下とされているため、着火性の低下が生じ得る接地電極２７の配置範囲をより確実に狭めることができ、ひいては着火性の低下を一層生じにくくすることができる。

併せて、本実施形態では、Ａ≦Ｆを満たすように構成されており、中心電極５と接地電極側チップ３２との間の軸線ＣＬ１方向に沿った間隔が十分に大きく確保されている。その結果、燃料ガスが火花放電間隙３３に対して入り込みやすくなり、着火性の低下をより一層生じにくくすることができる。

次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、軸線方向先端側から見たときにおける、中心電極、接地電極、及び、接地電極側チップの位置関係やサイズを種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて、着火性低下範囲判定試験を行った。着火性低下範囲判定試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルを排気量１．５Ｌの４気筒ＤＯＨＣエンジンに対して組付けるとともに、回転数を１６００ｒｐｍとして限界空燃比におけるＩＭＥＰ（図示平均有効圧）を測定した。そして、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、軸線を回転軸としてサンプルを５°回転させることにより燃料噴射口や排気口に対する接地電極の配置位置を変更した上で、この状態におけるＩＭＥＰを測定することを接地電極が初期の配置位置に戻るまで繰り返し行い、各接地電極の配置位置におけるＩＭＥＰをそれぞれ測定した。次いで、得られたＩＭＥＰに基づいて、各サンプルごとにＩＭＥＰの低下が生じる角度範囲（着火性低下範囲）を特定した。例えば、図７及び図８（図８は、各接地電極の配置位置におけるＩＭＥＰをプロットしたグラフの例を示す）に示すように、回転角度Ｚ２（°）から回転角度Ｚ３（°）の範囲内においてＩＭＥＰの低下が生じている場合には、回転角度Ｚ２（°）の１つ手前の回転角度Ｚ１（°）における接地電極の幅方向中心及び軸線を結んだ直線と、回転角度Ｚ３（°）の１つ後の回転角度Ｚ４（°）における接地電極の幅方向中心及び軸線を結んだ直線とのなす角のうち鋭角の角度α（°）が着火性低下範囲となる。尚、着火性低下範囲が小さいほど、燃焼装置に対する接地電極の配置位置の変化に伴う着火性の低下がより生じにくいといえる。表１に、着火性点火範囲判定試験の試験結果を示す。

尚、着火性低下範囲が９０°以上１２０°未満となったサンプルは、着火性の低下が生じにくいとして「○」の評価を下し、着火性低下範囲が６０°以上９０°未満となったサンプルは、着火性の低下がより生じにくいとして「◎」の評価を下し、着火性低下範囲が６０°未満となったサンプルは、着火性の低下が極めて生じにくいとして「☆」の評価を下すこととした。一方で、着火性低下範囲が１２０°を超えたサンプルは、着火性の低下が生じやすいとして「×」の評価を下すこととした。

また、表１において、距離ａは、直線Ｘ３を基準として、直線Ｘ１と直交する方向に沿って接地電極の一方の側面側を＋方向とし、接地電極の他方の側面側を−方向としたときの直線Ｘ３から直線Ｘ２までの距離をいう。また、距離ｂは、直線Ｘ３を基準として、直線Ｘ１と直交する方向に沿って接地電極の一方の側面側を＋方向とし、接地電極の他方の側面側を−方向としたときの直線Ｘ３から直線Ｘ１までの距離をいう。従って、距離ａ及び距離ｂが等しいサンプルは、直線Ｘ１と直線Ｘ２とが一致し、距離ａが０．０ｍｍのサンプルは、直線Ｘ２と直線Ｘ３とが一致し、距離ｂが０．０ｍｍのサンプルは、直線Ｘ１と直線Ｘ３とが一致していることとなる。尚、距離ａの絶対値が前記距離Ａであり、距離ｂの絶対値が前記距離Ｂである。

加えて、各サンプルともに、前記距離Ｃを０．０ｍｍとし、直線Ｘ１に沿った接地電極側チップの長さＤを１．２ｍｍとし、直線Ｘ１と直交する方向に沿った接地電極側チップの長さ（幅）を０．４ｍｍとした。また、ねじ部のねじ径をＭ１４とし、中心電極の先端部の半径Ｒを０．３ｍｍとし、前記最短距離Ｆを１．１ｍｍとした。尚、各サンプルともに、接地電極が長手方向に沿って一定の幅を有するように構成し、接地電極の幅を２．５ｍｍとした。

表１に示すように、距離ａの絶対値（距離Ａ）を中心電極の半径Ｒ（＝０．３ｍｍ）以上とするとともに、直線Ｘ１及び直線Ｘ２により直線Ｘ３が挟まれるように中心電極に対する接地電極及び接地電極側チップの位置関係を設定したサンプル（サンプル６〜１９）は、着火性低下範囲が９０°以下となり、燃焼装置に対する接地電極の相対配置位置の変化に伴う着火性の低下がより生じにくいことが明らかとなった。これは、
（１）火花放電経路が軸線と直交する方向に沿って比較的大きなベクトルを有していたため、燃料噴射口側から見たときに、接地電極によって火花放電間隙の全体が隠れてしまうといった事態が生じにくくなったこと、及び、
（２）軸線方向先端側から見たときにおける間隙対応部と火花放電間隙との間の距離が大きくなったことで、燃料噴射口側から見たときに、接地電極により火花放電間隙の全体が隠れてしまう範囲がより狭くなったこと
に起因すると考えられる。

さらに、距離ｂの絶対値（距離Ｂ）を０．７ｍｍ以下とすることで着火性低下範囲をより確実に小さくすることができ、特に距離Ｂを０．６ｍｍ以上０．７ｍｍ以下とすることで、着火性の低下を極めて効果的に抑制できることが分かった。

上記試験の結果より、接地電極の配置位置の変化に伴う着火性の低下を生じにくくするためには、直線Ｘ１及び直線Ｘ２が直線Ｘ３を挟む位置に存在するとともに、Ｒ≧Ａを満たすことが好ましいといえる。

次いで、接地電極側チップの長さＤを１．２ｍｍとした上で、前記距離Ｃを種々変更したスパークプラグのサンプルについて、上述の着火性低下範囲判定試験を行った。表２に、当該試験の試験結果を示す。

尚、本試験においては、各サンプルともに、接地電極側チップの幅を０．４ｍｍとし、ねじ部のねじ径をＭ１４とし、中心電極の先端部の半径Ｒを０．３ｍｍとし、前記最短距離Ｆを１．１ｍｍとした。また、接地電極が長手方向に沿って一定の幅を有するように構成し、接地電極の幅を２．５ｍｍとした。

表２に示すように、０≦Ｃ、及び、Ｃ≦Ｄ（＝１．２ｍｍ）を満たすサンプル（サンプル９，１０，１５，１６，２１）は、着火性の低下が一層生じにくいことが明らかとなった。これは、
（１）０≦Ｃとしたことで、接地電極（間隙対応部）から火花放電間隙までの距離が一層増大し、燃料噴射口側から見たときに、接地電極によって火花放電間隙の全体が隠れてしまうといった事態が一層生じにくくなったこと、及び、
（２）Ｃ≦Ｄとしたことで、接地電極と中心電極との間の間隔が十分に確保され、火花放電間隙に対して燃料ガスが入り込みやすい状態となったこと
によると考えられる。

上記試験の結果より、着火性の低下を一層生じにくくするためには、０≦Ｃ、及び、Ｃ≦Ｄを満たすことが好ましいといえる。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態では、接地電極２７の先端面から接地電極側チップ３２が突出するように構成されているが、図９に示すように、軸線ＣＬ１方向先端側から見たときに、接地電極３４の先端面よりも接地電極３４の基端側に接地電極側チップ３６が位置するように構成してもよい。また、図１０に示すように、接地電極３５の側面から接地電極側チップ３７を突出させることなく構成してもよい。

（ｂ）上記実施形態では、接地電極側チップ３２は直方体状をなしているが、その形状は特に限定されるものではない。従って、例えば、円柱状の接地電極側チップを用いることとしてもよい。

（ｃ）上記実施形態におけるねじ部１５のねじ径は例示であって、ねじ部１５のねじ径は特に限定されるものではない。従って、ねじ部１５のねじ径がＭ１２を超えるスパークプラグに対して、本発明の技術思想を適用することとしてもよい。

（ｄ）上記実施形態では、中心電極５の先端部に中心電極側チップ３１が設けられているが、中心電極側チップ３１を設けることなく構成してもよい。

（ｅ）上記実施形態では、主体金具３の先端部２６に、接地電極２７が接合される場合について具体化しているが、主体金具の一部（又は、主体金具に予め溶接してある先端金具の一部）を削り出すようにして接地電極を形成する場合についても適用可能である（例えば、特開２００６−２３６９０６号公報等）。

（ｆ）上記実施形態では、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部１９の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。

１…スパークプラグ
２…絶縁碍子（絶縁体）
３…主体金具
５…中心電極
２７…接地電極
２７Ｇ…間隙対応部
３２…接地電極側チップ（チップ）
３３…火花放電間隙（間隙）
ＣＬ１…軸線

Claims (4)

1. 軸線方向に延びる中心電極と、
   前記中心電極の外周に設けられる筒状の絶縁体と、
   前記絶縁体の外周に設けられる筒状の主体金具と、
   基端が前記主体金具の先端部に固定された接地電極と、
   前記接地電極に接合され、前記中心電極との間で間隙を形成するチップとを備えたスパークプラグであって、
   前記接地電極は、前記軸線方向において前記間隙に対応する間隙対応部を有し、
   前記軸線方向先端側から見たときにおいて、
   前記間隙対応部の幅方向中心を通る直線Ｘ１と、前記チップのうち前記中心電極の中心に最も接近する部位を通り、前記直線Ｘ１と平行に延びる直線Ｘ２と、前記中心電極の中心を通り、前記直線Ｘ１と平行に延びる直線Ｘ３とを引いたとき、前記直線Ｘ１及び前記直線Ｘ２は、前記直線Ｘ３を挟む位置に存在し、
   前記直線Ｘ１と直交する方向に沿った前記直線Ｘ２と前記直線Ｘ３との間の距離をＡ（ｍｍ）とし、前記中心電極の先端部の半径をＲ（ｍｍ）としたとき、Ｒ≦Ａを満たすことを特徴とするスパークプラグ。
2. 前記軸線方向先端側から見たときにおいて、
   前記チップのうち、前記直線Ｘ１方向に沿って前記接地電極の基端から最も離間した部位と、前記中心電極の中心との間の前記直線Ｘ１に沿った距離Ｃ（ｍｍ）について、前記直線Ｘ１と直交し前記中心電極の中心を通る直線Ｙ１を基準とし、前記接地電極の基端側を−方向としたとき、０≦Ｃを満たすとともに、
   前記直線Ｘ１に沿った前記チップの長さをＤ（ｍｍ）としたとき、Ｃ≦Ｄを満たすことを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
3. 前記軸線方向先端側から見たときにおいて、
   前記直線Ｘ１と直交する方向に沿った前記直線Ｘ１と前記直線Ｘ３との間の距離をＢ（ｍｍ）としたとき、Ｂ≦０．７ｍｍを満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
4. 前記チップと前記中心電極との間の最短距離をＦ（ｍｍ）としたとき、Ａ≦Ｆを満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパークプラグ。

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