JPS6282684A - 内燃機関用点火プラグ - 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係り、特に耐汚損性
を改善された点火プラグに関する。

（従来の技術） 内燃機関用の点火プラグは、一般に知られている様に、
同心状に配置された中心電極、絶縁碍子、および接地電
極を有するハウジングを備え、内燃機関燃焼室の混合気
に点火するため中心および接地電極間で火花放電を行な
うものである。この点火プラグでは、絶縁性の確保など
の目的で、絶縁碍子とこれを取り囲むハウジングとの間
には間隙が設けられているが、機関の作動中に混合気或
は燃焼ガスがこの空間に流入し、燃焼により生成される
カーボン及び水が絶縁碍子に付着してその表面澄汚損す
る。

上述の絶縁碍子の汚損は、内燃機関が低速運転を継続す
る場合など、点火プラグの受ける熱分が少なく従って温
度が低い運転条件の下で顕箸である。この運転条件は、
自動車の内燃機関の例にとると、交通渋滞などによる極
めて低速な運転成は寒冷地における始動直後の運転等に
相当する。この様な運転状況下では、混合気は完全に燃
焼することなく、燃焼により生成されたカーボン及び水
は、次第に絶縁碍子の表面に堆積する。カーボン、水は
、導電性物質であるため、カーボン及び水によって絶縁
碍子の表面が覆われその絶縁抵抗が約１ＭΩ以下に低下
すると、火花間隙での放電かできなくなり、その結果内
燃機関を正常に運転することが困難となる。

この現象の対策として、従来、実開昭５５＝７１４８１
号公報に示される様に、絶縁碍子表面に凹凸を設けて混
合気或は燃焼ガスの流入を抑制する点火プラグの構造が
提案されている。また、特開昭５７−２５６８５号公報
に見られる様に、絶縁碍子の表面にシリコーンを含む混
合液を塗布して絶縁性被膜を形成し、絶縁碍子の絶縁低
下を防止する方法が知られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述の点火プラグの耐汚損性向上対策の
うち前者の方法では、表面に凹凸を形成して絶縁碍子を
製作しなければならず、点火プラグ製作コストの増加の
要因となっている。また、碍子表面の凹部にカーボンが
一旦堆積すると、その除去に手数がかかるといった整備
上の問題も生ずる。一方、上述の後者の方法では、被膜
層が高温の燃焼ガスにさらされて塗布物質が経時変質し
、耐汚損性向上効果が長期間持続しないという欠点があ
る。

従って、本発明は上述の従来技術の問題点に鑑み、従来
の点火プラグの基本構造を大巾に変更することなく、耐
汚損性向上効果およびその持続に優れる内燃機関用の点
火プラグを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段およびその作用）上記目
的のため本発明では、内燃機関用点火プラグにして、内
燃機関の燃焼室内へ露出するようにされた先端部を有す
る中心電極と、この中心電極を保持する絶縁体と、火花
間隙を形成するよう中心電極の先端部に対向して取り付
けられた接地電極を有し、絶縁体を取り巻く円筒状のハ
ウジングと、このハウジングの先端に同心状に設けられ
燃焼市内へ突出する円筒部材とを備えた内燃機関用点火
プラグが提供される。円筒部材はその内径がＤ≧７．５
門であり、かつ燃焼室内への突出長さＬが８　　　／２
Ｄ　　２＃≧し≧　／２Ｄ−２ｍｍであるように形成さ
れる。

この構成においては、中心電極および接地電極間に形成
された火花間隙で従来の点火プラグの場合と同様に火花
放電が行なわれ、燃焼室の混合気に点火して内燃機関を
作動させる。一方、機関の作動中、絶縁体を取り巻いて
燃焼室内へ突出している円筒部材が、燃焼室を流れる未
燃焼の混合気および燃焼ガスから絶縁体を遮蔽し、絶縁
体周囲の空隙へのこれら混合気および燃焼ガスの流入を
抑制する。この円筒部材はその寸法が上記の範囲内にあ
る様に形成され、これによって効果的な混合気および燃
焼ガスの遮蔽機能を備えると共に、要求される熱特性（
以下熱価と称する）を満足することができる。

（実施例） 以下、添付図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な
説明する。

ここでは本発明を自動車の内燃機関用の点火プラグに適
用した場合について説明を行なう。第１図は本発明の一
実施例に成る点火プラグの全体構成を示し、同図中点火
プラグは全体を参照符号１で示されている。点火プラグ
１は細長い円柱状の中心電極１１と、中心電極１１を保
持ｌる絶縁碍子１２と、円筒状のハウジング１３とを備
え、これら構成部品は中心？ｔＨｆ１１１を中心にして
同心状に配置される。従来の点火プラグの場合と同様に
、中心電極１１はニッケル合金等のｒＩｉ７Ｂおよび０
（食性に浸れる合金で作られている。絶縁碍子１２は高
アルミナ質セラミック等の絶縁材料で作られ、中心型＋
４１１のための縦通孔を備えたほぼ筒状に成形される。

中心電極１１はその先端部を露出し７て絶縁碍子１２の
縦通孔に取り付けらでいる。−・方、ハウジング１３は
一般の鉄鋼材料で作られ、絶縁碍子１２の外周にかしめ
などによって固定される。これら中心電極１１、絶縁碍
子１２およびハウジング１３間には、シール材の充てん
及びかしめなどで気密保持が行なわれる。

また、ハウジング１３は外周にネジ山を設けられた取付
ネジ部１３ａを下部に備えている。点火プラグ１は、燃
焼室１６を形成している内燃機関の壁部分１５に穿設さ
れたネジ孔にこの取付ネジ部１３ａを螺合させることに
より、中心電極１１の先端部を燃焼室内へ突出して機関
本体に装着される。本発明に係る点火プラグではハウジ
ングの先端に燃焼室へ突出する同心状の円筒部材が設け
られており、本実施例の場合、取付ネジ部１３ａの先端
を燃焼室１６内へ延長して円筒部１３ｂを形成している
。円筒部１３ｂは、その内径りおよび燃焼室への突出長
さしが後段に詳述する範囲内にあるように形成される。

また、この円筒部１３ｂには細長い形状の接地電極１４
が一体に設けられ、接地電極１４はその先端側部を中心
電極１１の端面と対向させるように折り曲げられて、同
中心電極と共に燃焼室内で火花間隙を形成する。

なお、本大輪例では、円筒部１３ｂの突出長ざしに応じ
て中心電極１１および絶縁碍子１２の燃焼室１６内への
突出長さも延ばされていて、碍子１２の先端は円筒部１
３ｂよりも突出しているが、本発明はこれに限定される
ものではない。例えば、絶縁碍子はその先端が円筒部の
内側にかくれるような長さであっても良い。

本発明に係る点火プラグの構成は、燃焼室に突出する部
分を除いて従来の点火プラグと同様なものでよく、従っ
て、説明を簡潔にするためここでは本実施例の構造につ
いてこれ以上詳細な説明を行なわない。

第２図は上記実施例の点火プラグを機関本体に装着した
状態を示し、第３図は同状態の拡大図である。また、本
実施例との比較のために、従来の点火プラグの装着例を
第４図に示している。これらの図面を参照して、点火プ
ラグと混合気或は燃焼ガスの流れとの関係について説明
する。まず、第４図に示される従来例の場合、混合気は
吸気弁体２７の周囲に形成された隙間を通して燃焼室２
６へ導入され、混合気２８の一部は燃焼室の壁部分２５
に沿って流れる。この壁部分２５に沿う流れは、ハウジ
ングの取付ネジ部２３ａの端面を経て絶縁碍子２２の先
端部に至り、ここで、流れの一部は取イ」ネジ部２３ａ
と碍子２２との間の空間に流入する。混合気は、特に周
囲温度が低い揚合には、完全に気化していない燃料の液
状粒子を多く含んでおり、これら液状粒子が絶縁碍子２
２の表面に付着し、燃焼時に完全に焼失することなくカ
ーボンとなって絶縁碍子の表面に堆積する。

一方、混合気の燃焼後に、図示してはいないが燃焼ガス
の一部も混合気の場合と同様に点火プラグの取付ネジ部
２３ａと絶縁碍子２２との間の空間に流入する。この場
合には、燃焼ガス中に含まれるカーボンが硝子２２の表
面に付着して、同表面を直接汚損する。

第３図に示される本発明の実施例においても、第４図の
従来例の場合と同様に、混合気１８および燃焼ガスの一
部は燃焼室の壁部分１５に沿って流れるが、燃焼室１６
内へ突出しているハウジングの円筒部１３ｂがｘｉ板と
して作用して、この流れを燃焼室１６の中央方向へ逸し
また円筒部１３ｂの周囲を迂回させる。その結果、絶縁
碍子１２周囲の空間に流入する混合気１８および燃焼ガ
スの量が減少し、点火プラグ１の耐汚損性が向上する。

なお、円筒部１３ｂの存在によって混合気の流れが中心
および接地電極間の火花ｌ＃ｉｉ隙部に偏向されるため
、混合気の着火性が向上するという利点がある。

次に、ハウジングの先端に設けられる円筒部材又は円筒
部の適切な寸法について説明する。

円筒部の寸法範囲を定めるために、発明者は、円筒部の
内径りと燃焼室内への突出長さしとに関して、種々の組
合せ寸法を備えた点火プラグの評価試験並びにその結果
の検討・解析を行なった。

評価試験では、水冷４１ノイクル総排気ｆｆ１１８００
ＣＣの自動車用エンジンが試験用内燃機関として用いら
れ、試験点火プラグは自動車用として最も適用可能エン
ジンの多いＷｌ　６ＥＸ−ＩＪ　（日、を電装株式会社
製、形式名）を基本形状とした。点火プラグの汚損試験
は、外気温−１０℃で評価時の油温および水温共−１０
℃の試験条件で実施され、’Ｉｒ５損寿命の評価データ
を得るための試験用内燃機関の作動は、アイドリング−
レーシング−軽負荷（最大車速２０１に／ｈ相当）を繰
返すパターン運転を行なうものとした。また、パターン
運転による点火プラグの汚損試験と同時に、高負荷時に
おける点火プラグの熱価の評価を併せて行なった。

熱価の評価は、エンジンの点火時期（クランク角度）を
評価尺度とした。

上述の評価試験結果の一例として、点火プラグの円筒部
内径りを８．０ｍとし円筒部の突出長りを０．１．２．
３．４および５＃ｌ１１１に変更して行なわれた汚損試
験および熱価評価の結果を第５図に示す。同図中、点火
プラグの汚損寿命点は絶縁碍子の絶縁抵抗が所定値まで
低下した際のパターン運転の繰返しサイクルで表示され
ており、また、熱価は点火プラグの発火部温度が上昇し
て過早着火することなく持続運転でさる上限の点火時期
をエンジンのクランク角度で表示している。同図から明
らかな様に、円筒部内径Ｄ＝８．０ｍｍの点火プラグで
は、円筒部の突出良し≧２．０調で寿命点が長くなり、
一方し２４．０ｍで熱価が低下する傾向がある。従って
、この点火プラグでは円管部の突出長２ＩｎＩｎ≦Ｌ≦
４　ｍｍの範囲に設定すべきことが分かる。なお、第５
図にＪ３いては基本形状点火プラグ（Ｗ１６ＥＸ−Ｕ）
を円筒部の有る試験点火プラグと別に表示しているが、
これは基本形状点火プラグの取４付ネジ部内径が８．６
Ｍであることによるものである。

同様にして、点火プラグの円筒部の内径りを種棒変更し
て評価試験が行なわれ、その総合結果を第６図に示す。

同図中、はぼ斜線で示される部分に点火プラグの汚損寿
命点を延長しかつ熱価を低下させない円筒部の寸法領域
が存在する。この斜Ｉ！ｉ！領域を円筒部の内径いと突
出長さＬとを因子とする式で限定すると、次の式（１）
で表わすことができる。

従って、点火プラグのハウジング先端に設ける円筒部は
、その内径および突出長さが上記式（１）を満足するよ
うに、寸法設定される必要がある。

第７ａ図から第７Ｃ図に本発明の他の実施例を示す。第
７ａ図に示される実施例では、接地電極３４はその先端
面を中心電極３１の側部に対向して配置されている。第
７ｂ図の実施例は第７ａ図に示す実施例の変更例で、こ
の変更例では中心電極４１を挟むようにして一対の接点
型１ｉ４４ａ。

４４ｂが設けられている。また、第７Ｃ図に示づ実施例
では、接地電極５４は中心電極５１先端部の端縁との間
に火花間隙を形成するようその側面を同端縁に対向して
配置される。これら３つの実施例の上述以外の構成は第
１図に示す実施例と同様であり、第１図の実施例の場合
と同様に耐汚損性向上効果が得られる。

以上、本発明を添付図面に示す特定の実施例に基づいて
説明したが、本発明はこれら実施例のみに限定されるも
のではない。例えば、上述の説明においては点火プラグ
取付ネジ部の先端を延長して円筒部を形成するとしたが
、高温条件下においても固定が保訂されるものであれば
、円筒部材を別に製作して適当な手段によりハウジング
の取付ネジ部先端に固定することも可能である。この様
に、本発明は特許請求の範囲に記載される範囲内で種々
の変更を可能なものであることが理解されよう。

（発明の効果） 本発明は以上の説明からも明らかな通り、点火プラグの
ハウジング先端に内燃機関の燃焼室内へ突出する所定寸
法の円筒部材を設けることにより、内燃改関用点火プラ
グの耐汚損性向ヒをもたらすものである。このため、点
火プラグの汚損寿命が延び、その信頼性が向上すると共
に整備時間・コストが低減される。しかも、この耐汚損
性向上は、従来の点火プラグの構造を大巾に変更するこ
となくわずかな製造コストの増加のみで達成することが
できる。また、本発明に係る点火プラグの使用により、
悪条件下で作動される内燃機関においても比較的長時間
にわたって正常運転の持続ができ、内燃機関の運転にお
ける自由度が増大する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に成る点火プラグの全体構成
を示ず部分断面側面図、第２図は第１図の実施例を内燃
機関に装着された状態で示す断面図、第３図は第２図の
要部拡大図、第４図は従来の点火プラグの装着状態を示
す、第３図と同様な図、第５図は本発明達成のために行
なわれた点火プラグ評価試験の結果例を示す線図、第６
図は本発明において点火プラグの先端に設けられる円筒
部材の寸法範囲を示す絵図、第７ａ図、第７ｂ図および
第７Ｃ図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す要部断面
図である。 図中、１・・・・・・点火プラグ、１１，３１．４１゜
５１・・・・・・中心電極、１２・・・・・・絶縁碍子
、１３・・・・・・ハウジング、１３ｂ・・・・・・円
筒部、１４．３４゜４４ａ、４４ｂ、５４・・・・・・
接地電極、１５・・・・・・内燃機関の壁部分、１６・
・・・・・燃焼室。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関用点火プラグにして、内燃機関の燃焼室
   内へ露出するようにされた先端部を有する中心電極と、
   この中心電極を保持する絶縁体と、火花間隙を形成する
   よう前記中心電極の先端部に対向して取り付けられた接
   地電極を有し、前記絶縁体を取り巻く円筒状のハウジン
   グと、前記ハウジングの先端に同心状に設けられ前記燃
   焼室内へ突出する円筒部材とを備え、前記円筒部材はそ
   の内径ＤがＤ≧７．５ｍｍであり、かつ前記燃焼室内へ
   の突出長さＬが ８−１／２Ｄｍｍ≧Ｌ≧１／２Ｄ−２ｍｍであるように
   形成されることを特徴とする内燃機関用点火プラグ。
2. （２）前記円筒部材は前記ハウジングの延長部分として
   該ハウジングと一体に形成されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の内燃機関用点火プラグ。
3. （３）前記円筒部材の前記燃焼室内への突出長さに応じ
   て、前記中心電極および前記絶縁体の長さも延長される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記
   載の内燃機関用点火プラグ。
4. （４）前記中心電極および前記絶縁体の長さは、前記円
   筒部材を設けない場合における基準長に維持されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
   内燃機関用点火プラグ。
5. （５）前記接地電極は細長い形状に形成され、その側部
   を前記中心電極先端部の端面に対向して配置されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項までのい
   ずれか一項に記載の内燃機関用点火プラグ。
6. （６）前記接地電極は細長い形状に形成され、その先端
   面を前記中心電極先端部の側面に対向して配置されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項までの
   いずれか一項に記載の内燃機関用点火プラグ。
7. （７）前記中心電極の周囲に複数個の前記接地電極が設
   けられることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の
   内燃機関用点火プラグ。
8. （８）前記接地電極は細長い形状に形成され、その側部
   と前記中心電極先端部の端縁との間に放電間隙を形成す
   るよう該先端部の端縁に対向して配置されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか
   一項に記載の内燃機関用点火プラグ。