(57)【要約】主体金具（５０）の先端側に設けられた筒状部（６０）の先端面（５７）には、軸線（Ｏ）方向前方へ延びる突出部（６１〜６５）が突出形成されている。突出部（６１〜６５）は発火部（７０）の中央Ｓを中心に周方向に等間隔に配置されており、エンジンヘッドへのスパークプラグ（１００）の取り付け状態（取付ねじの締め具合の違いによって生ずる周方向におけるずれの状態）がどのような状態であっても、いずれかの突出部の側面や端面が燃焼室内の気流に流される燃料（可燃混合気層）の流通方向上流側を向くので、その突出部に衝突した可燃混合気層の反射方向に発火部側へ向かう方向成分をもたせ、発火部（７０）の周囲に漂わせられる。
2008117606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極と、
軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極を前記軸孔内の先端側に保持する絶縁碍子と、
前記軸線方向に延びる筒孔を有し、前記絶縁碍子を前記筒孔内に挿通させた状態で保持する主体金具と、
前記主体金具と電気的に接続され、自身の一端部と前記中心電極の先端部との間に発火部が形成された接地電極と、
を備えたスパークプラグにおいて、
前記主体金具には、自身の先端面に、前記スパークプラグが内燃機関のエンジンヘッドに取り付けられた際に、燃焼室の内壁面よりも燃焼室側に突出する突出部が、周方向に断続的に少なくとも３つ以上で奇数個形成されており、
前記軸線方向と直交する平面上に、前記発火部の中央の位置と前記突出部の形成位置とを投影したときに、前記突出部の形成位置は、前記発火部の中央の位置を中心とする周方向において、それぞれ等間隔に配置されていることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
前記接地電極は、前記複数の突出部のうちの少なくとも一つの突出部の突出先端に接合され、
前記周方向における前記突出先端の両端を結ぶ長さｔ２は、当該周方向における前記接地電極の両端を結ぶ長さｔ１より長いことを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項３】
前記接地電極は、自身の長手方向の一端部が前記突出先端に接合されていることを特徴とする請求項２に記載のスパークプラグ。
【請求項４】
前記軸線方向と直交する平面上に、前記発火部の中央の位置と前記突出部の形成位置とを投影したときに、
前記発火部は、前記主体金具の軸線を含む領域に形成されており、前記周方向において、前記突出部の形成位置が占める範囲の両端と前記中心とを結ぶ直線がなす角の角度の合計と、前記突出部の非形成位置が占める範囲の両端と前記中心とを結ぶ直線がなす角の角度の合計とが、等しいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に取り付けられて混合気への点火を行うためのスパークプラグに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のエンジン等の内燃機関には点火のためのスパークプラグが用いられている。一般的なスパークプラグは、中心電極と、その中心電極を軸孔内に保持する絶縁碍子と、この絶縁碍子の径方向周囲を取り囲んで保持する主体金具とを有している。また一般的なスパークプラグは、使用時において、主体金具と電気的に接続された自身の一端部と中心電極の先端部との間に火花放電が行われる発火部を形成する接地電極を有している。この発火部から混合気への点火が行われている。【０００３】
ところで、直噴式のエンジンでは、燃焼室内に設けられた噴射口から噴霧状に噴射された燃料が、吸気口から取り入れられた空気と混合して混合気を形成する。特に希薄燃焼を行う運転モードでは、噴射された燃料が燃焼室内に導入される空気と完全には混合されず、空気に対する燃料の混合割合が比較的高く着火しやすい混合気の層（以下、「可燃混合気層」という。）が形成される。そして、ピストンの動きや吸排気に伴い燃焼室内に生ずる気流に流された可燃混合気層が発火部に到達するタイミングに、スパークプラグによる点火が行われる。【０００４】
このように、燃焼室内の気流によって流される可燃混合気層が発火部の周囲に漂う時期やタイミングは限られており、そのタイミングの前後にスパークプラグによる火花放電が行われると、混合気への着火に失敗する場合がある。そこで従来のエンジンでは、燃料の噴射制御やスパークプラグの点火制御を行うことによって、確実に可燃混合気層への着火が行われるようにしている。例えば、火花放電を行うタイミング（以下、「点火タイミング」という。）を精度よく制御して、可燃混合気層が発火部の周囲に丁度漂っているタイミングに火花放電が行われるようにしている。また、燃料の噴射量（噴射時間）を増やして（延ばして）発火部の周囲に可燃混合気層が漂っている期間が長くなるようにして、点火タイミングが多少ずれても着火可能な期間内に収まるようにしている。あるいは、火花放電を複数回行うことで、いずれかの点火タイミングと、可燃混合気層が発火部の周囲に漂う時期とが重なるようにしている。【０００５】
また、上記のように点火時期や点火方法の制御を行わず、スパークプラグの構造を工夫することによっても、発火部の周囲に可燃混合気層を漂わせやすくすることができる。例えば、発火部の周りを壁面（接地電極の保護部材）で覆い、壁面に設けた導路（スリット）を通じてスパークプラグの周辺を流れる可燃混合気層を取り込んで発火部の周囲へと導く（例えば、特許文献１参照。）。このようにすれば、可燃混合気層の中でも燃料の混合割合の高い中央部のみならず、燃料の混合割合の低い外縁部がスパークプラグの周辺を流れている期間でも、発火部の周囲を着火可能な可燃混合気層で取り巻くことができる。
【特許文献１】特開２００６−２２８５２２号公報
【発明の開示】
【０００６】
しかしながら、エンジンの運転条件によって燃料の噴射条件が変化するため、可燃混合気層への点火タイミングを精度よく制御するのは難しく、汎用性に乏しいため開発費がかかるという問題があった。また、燃料の噴射量を増やせば燃費が低下し、火花放電を複数回行えば電極消耗が早まりスパークプラグの寿命が短くなるという問題があった。また、特許文献１の場合、エンジンヘッドへのスパークプラグの取り付け状態（取付ねじの締め具合の違いによって生ずる周方向におけるずれの状態）に起因して、スリット内の導路方向と可燃混合気層の流れる方向とが一致しなければ、次のような虞が生じる。すなわち、発火部の周囲へ取り込める可燃混合気層の量が少なくなり、点火タイミングにおいて、十分に着火可能な可燃混合気層が発火部の周囲に漂っている状態にすることができない虞があった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、燃焼室内の気流に流される可燃混合気層を発火部の周囲へ導いて点火しやすくすることができるスパークプラグを提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の第１態様によれば、中心電極と、軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極を前記軸孔内の先端側に保持する絶縁碍子と、前記軸線方向に延びる筒孔を有し、前記絶縁碍子を前記筒孔内に挿通させた状態で保持する主体金具と、前記主体金具と電気的に接続され、自身の一端部と前記中心電極の先端部との間に発火部が形成された接地電極と、を備えたスパークプラグにおいて、前記主体金具には、自身の先端面に、前記スパークプラグが内燃機関のエンジンヘッドに取り付けられた際に、燃焼室の内壁面よりも燃焼室側に突出する突出部が、周方向に断続的に少なくとも３つ以上で奇数個形成されており、前記軸線方向と直交する平面上に、前記発火部の中央の位置と前記突出部の形成位置とを投影したときに、前記突出部の形成位置は、前記発火部の中央の位置を中心とする周方向において、それぞれ等間隔に配置されている、スパークプラグが提供される。
【０００９】
第１態様のスパークプラグでは、主体金具の先端面より突出させた突出部を発火部の中央の位置から見たときに、各突出部が周方向に等間隔に配置されているので偏りがない。従って、スパークプラグの取り付け状態がどのような状態であっても、いずれかの突出部の側面や端面を可燃混合気層の流通方向上流側へ向けることができる。突起部は、周方向に配置されているため、突出部に衝突した可燃混合気層の反射方向に、発火部側へ向かう方向成分をもたせることができる。すなわち、可燃混合気層を発火部の周囲へ導くことができる。なお、発火部側へ向かう方向成分を得た状態とは、可燃混合気層の反射後の方向ベクトルを、反射前の流通方向とその直交する方向とにベクトル分解したときに、反射前の流通方向に直交する方向ベクトルが、反射位置を基準に発火部側を向いている状態をいう。
【００１０】
ところで、スパークプラグの取り付け状態によっては２つの突起部が組となり、可燃混合気層の流通方向と平行に直列に並ぶ配置となる場合がある。このような場合には、可燃混合気層は上流側の突起部に遮られ、発火部側へ向かう方向成分を得られる下流側の突起部に衝突する流通方向を確保できないことがある。これに対して第１態様のスパークプラグでは、突出部が少なくとも３つ以上で奇数個からなるので、他のいずれの突出部とも流通方向に直列に並ぶことのない突出部を少なくとも一つ以上有することができる。このため、可燃混合気層はその突出部に衝突することによって、発火部側へ向かう方向成分を得ることができる。なお、第１態様のスパークプラグにおいて、周方向における突出部の形成位置が「等間隔」であるとしたが、製造上の公差が含まれることにより、必ずしも完全に等間隔な配置となるとは限らず、本発明はこの公差を容認するものである。公差の範囲としては突出部同士の間隙の±５％とすることができる。周方向における突出部の形成位置の両端の幅と、周方向における突出部の非形成位置の両端の幅とが全て等しい場合には、公差を式で示すと次の通りである。
［公差］  ≦  ｛３６０°／（２×ｎ）｝×０．１０    （ただし、ｎ：突出部の数）
一例を示すと、突出部が３つである場合は、６°までの公差を容認することができ、この公差範囲において本発明は十分な効果を得られるものである。
【００１１】
更に、本発明の第２態様のスパークプラグは、上記第１態様のスパークプラグの前記接地電極は、前記複数の突出部のうちの少なくとも一つの突出部の突出先端に接合され、前記周方向における前記突出先端の両端を結ぶ長さｔ２は、当該周方向における前記接地電極の両端を結ぶ長さｔ１より長くするとよい。
【００１２】
第１態様のスパークプラグの構成では、発火部は中心電極の先端側に形成されればよく、その形態を特に問うものではない。突出部の突出先端に接地電極部有する形態のスパークプラグにおいては、上記第２態様のように、周方向の接地電極の幅を突出部の幅よりも小さくすることが望ましい。接地電極が中心電極との間で発火部を構成する形態である以上、接地電極は発火部の近傍に配設され、少なからず、発火部への可燃混合気層の流入を妨げる場合がある。このため、上記のように接地電極部の幅を突出部の幅より小さくすれば、接地電極による可燃混合気層の流通の妨げを低減できる。
【００１３】
更に、本発明の第３態様のスパークプラグは、前記第２態様のスパークプラグの前記接地電極は、自身の長手方向の一端部が前記突出先端に接合されているとよい。
【００１４】
更に、本発明の第４態様のスパークプラグは、上記第１乃至第３態様のスパークプラグの前記軸線方向と直交する平面上に、前記発火部の中央の位置と前記突出部の形成位置とを投影したときに、前記発火部は、前記主体金具の軸線を含む領域に形成されており、前記周方向において、前記突出部の形成位置が占める範囲の両端と前記中心とを結ぶ直線がなす角の角度の合計と、前記突出部の非形成位置が占める範囲の両端と前記中心とを結ぶ直線がなす角の角度の合計とが、等しくなるようにするとよい。
【００１５】
このようにすれば、発火部の中央の位置を中心とする周方向において、突出部の形成位置と突出部の非形成位置とがそれぞれ占める範囲の角度が等しいので、周方向に隣り合う２つの突出部の間に十分な間隙を有することができる。このため、発火部の周辺を通過する流通方向をもった可燃混合気層を遮るように突出部が配置された場合であっても、多くの可燃混合気層が隣り合う突出部の間を通り抜けることができる。そして突出部の非形成位置を通り抜けた可燃混合気層は流通方向下流側に配置され得る他の突出部に衝突する流通方向を有する場合もあり、こうした他の突出部に反射されれば発火部の周囲に漂うことができる。なお、第４態様のスパークプラグにおいて、突出部の形成位置の占める範囲の両端と発火部の中央とを結ぶ直線がなす角の角度と、非形成位置の占める範囲の両端と発火部の中央とを結ぶ直線がなす角の角度とが「等しい」としたが、製造上の公差が含まれることにより、必ずしも完全に「等しい」状況になるとは限らず、本発明はこの公差を容認するものである。公差の範囲としては、突出部の形成位置の占める範囲の角度と、非形成位置の占める範囲の角度との差を最大で１０％以内とすることができ、式で示すと次の通りである。
［公差］  ≦  ｛３６０°／（２×ｎ）｝×０．１０    （ただし、ｎ：突出部の数）
一例を示すと、突出部が３つである場合は、突出部の形成位置の占める範囲の角度と、非形成位置の占める範囲の角度との差として、最大で６°までのずれを容認することができ、この公差範囲において本発明は十分な効果を得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】内燃機関のエンジンヘッド２００に取り付けた状態のスパークプラグ１００の部分断面図である。
【図２】図１において、発火部７０の中央Ｓを通り軸線Ｏと直交する２点鎖線Ｚ−Ｚにて矢視方向から見たスパークプラグ１００の断面図である。
【図３】突出部の数を３個としたスパークプラグのシミュレーションモデル（サンプル１）の突出部等を軸線Ｏと直交する仮想平面上に投影した状態を示す図である。
【図４】突出部の数を５個としたスパークプラグのシミュレーションモデル（サンプル２）の突出部等を軸線Ｏと直交する仮想平面上に投影した状態を示す図である。
【図５】突出部の数を７個としたスパークプラグのシミュレーションモデル（サンプル３）の突出部等を軸線Ｏと直交する仮想平面上に投影した状態を示す図である。
【図６】内燃機関のエンジンヘッド４００に取り付けた状態のスパークプラグ１００の部分断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化したスパークプラグの一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１，図２を参照して、一例としてのスパークプラグ１００の全体の構造について説明する。なお、図１において、スパークプラグ１００の軸線Ｏ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１００の先端側（前方）、上側を後端側（後方）として説明する。【００１８】
図１に示すように、本実施の形態のスパークプラグ１００は、燃焼室２１０内に燃料を直接噴射するいわゆる直噴式のエンジンのエンジンヘッド２００に取り付けられて使用される。燃焼室２１０内において、インジェクタ２２０の噴射口２２１から噴射される燃料は、吸気口２３０から導入される空気と混合され、その空気の流れやピストン（図示外）の動きに伴い燃焼室２１０内で生ずる気流に流される。その後燃料は、スパークプラグ１００の発火部７０付近を通過する流通経路を辿り、発火部７０において行われる火花放電によって着火する。【００１９】
図１に示すように、スパークプラグ１００は、概略、絶縁碍子１０と、主体金具５０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０とを構成主体とする。主体金具５０は、絶縁碍子１０を保持する。中心電極２０は、軸線Ｏ方向に延設され、絶縁碍子１０の軸孔１２内に保持される。接地電極３０は、主体金具５０の先端側に基端部３２が溶接され、先端部３１の内面３３が中心電極２０の先端に設けられた貴金属チップ９０との間で火花放電を行う。端子金具４０は、絶縁碍子１０の後端部に設けられている。【００２０】
まず、スパークプラグ１００の絶縁体を構成する絶縁碍子１０について説明する。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Ｏ方向へ延びる軸孔１２が形成された筒形状を有する。軸線Ｏ方向の中央より後端側には外径の最も大きな鍔部１９が形成されており、鍔部１９より後端側（図１における上側）に後端側胴部１８が形成されている。鍔部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が形成されている。そして先端側胴部１７の先端側には、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ており、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燃焼室２１０内に露出される。【００２１】
次に、中心電極２０について説明する。中心電極２０は、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケル系合金等で形成され、内部に熱伝導性に優れる銅等からなる金属芯２３を有している。中心電極２０は、中心電極２０の軸線がスパークプラグ１００の軸線Ｏと一致するように絶縁碍子１０の軸孔１２内の先端側にて保持されている。中心電極２０の先端部２２は絶縁碍子１０の先端部１１から前方に突出され、その突出部分は先端側に向かって径小となるように形成されている。この突出部分の先端には耐火花消耗性を向上するための貴金属チップ９０が接合されている。【００２２】
また、中心電極２０は、軸孔１２の内部に設けられたシール体４およびセラミック抵抗３を経由して、後方の端子金具４０に電気的に接続されている。端子金具４０にはプラグキャップ（図示外）を介して高圧ケーブル（図示外）が接続され、高電圧が印加されるようになっている。【００２３】
次に、主体金具５０について説明する。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を固定するための筒状の金具である。主体金具５０は、絶縁碍子１０の脚長部１３から後端側胴部１８の先端側にかけての部位の周囲を取り囲むようにして、自身の筒孔５９内に絶縁碍子１０を保持している。主体金具５０は低炭素鋼材より形成されており、略中央から先端側にかけて、太径の取付部５２が形成されている。取付部５２の外周面には雄ねじ状のねじ山が形成されており、エンジンヘッド２００の取付孔２０５に形成された雌ねじと螺合して、スパークプラグ１００が取付孔２０５内に固定される。なお、主体金具５０は耐熱性を重視し、ステンレスやインコネル等を用いてもよい。【００２４】
取付部５２の後端側には、鍔状のシール部５４が形成されている。シール部５４と取付部５２との間の部位には、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、取付孔２０５を介した燃焼室２１０内の気密漏れを防止するものである。具体的には、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の先端向きの面である座面５５と、エンジンヘッド２００の取付孔２０５の開口周縁部２０６との間に挟まれ変形し、両者間を封止する。【００２５】
シール部５４の後端側には、スパークプラグレンチ（図示外）が嵌合する工具係合部５１が形成されている。工具係合部５１より後端側には薄肉の加締部５３が設けられており、工具係合部５１とシール部５４との間にも薄肉の座屈部５８が設けられている。工具係合部５１から加締部５３にかけての筒孔５９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が介在されている。両リング部材６，７間には、タルク（滑石）９の粉末が充填されている。また、筒孔５９の内周面には、周方向に一周して内側に突設された棚部５６が形成されている。絶縁碍子１０が筒孔５９内に保持される際には、棚部５６に、絶縁碍子１０の脚長部１３と先端側胴部１７との間に形成された段部１５が、環状の板パッキン８を介して支持される。そして、加締部５３の端部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、筒孔５９内で絶縁碍子１０が先端側に向け押圧される。この加締めの際に座屈部５８は加熱され、圧縮力の付加に伴い膨らむように変形されることで、加締部５３による圧縮ストロークを稼ぐ。これにより、筒孔５９内において加締部５３と棚部５６との間で絶縁碍子１０が確実に挟まれ保持されて、主体金具５０と絶縁碍子１０とは一体となる。板パッキン８により主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は保持され、筒孔５９を介した燃焼ガスの流出が防止される。【００２６】
また、取付部５２よりも先端側には、筒孔５９を軸線Ｏ方向に沿って円筒状に前方へ延びる筒状部６０が形成されている。そして筒状部６０の先端面５７には５つの突出部６１〜６５が突出形成されている（図１ではそのうちの３つの突出部６１，６３，６５が示されている。）。【００２７】
次に、主体金具５０の突出部６１〜６５について詳細に説明する。突出部６１〜６５は円環状をなす筒状部６０の先端面５７を周方向に略１０等分した扇面形状を一つ置きにそれぞれ軸線Ｏ方向に沿って同じ長さ分突出させた形状を有する。図２に示すように、突出部６１〜６５は、軸線Ｏと直交する断面が扇面形状（大径の扇形形状を開き角が同じ小径の扇形形状で切り取った残りの部分の形状）を有している。すなわち、発火部７０の中央Ｓを通り軸線Ｏと直交する平面Ｘ（図２の紙面）で切断した突出部６１〜６５の断面は略同形である。【００２８】
一般的に、貴金属チップ９０は軸線Ｏが中心軸となるように中心電極２０の先端部２２に接合されるため、本実施の形態では便宜上、軸線Ｏ上で貴金属チップ９０の先端面と接地電極３０の内面３３との間隙の中点を、発火部７０の中央Ｓとする。そして、各突出部６１〜６５間に配置された筒状部６０の各先端面５７も、突出部６１〜６５の各断面と略同形の扇面形状を有している。つまり、平面Ｘにおいて各突出部６１〜６５の断面の位置、すなわち、各突出部６１〜６５の形成位置は、発火部７０の中央Ｓの位置から眺めたとき、略等間隔に配置されている。より具体的には、発火部７０の中央Ｓの位置から径方向を眺めたときに、個々の突出部６１〜６５の形成位置（すなわち平面Ｘで切断された断面の位置）が周方向に占める範囲の両端と発火部の中央とを結ぶ直線がなす角の角度αはそれぞれほぼ等しい。突出部の形成位置が周方向に占める範囲の両端と発火部の中央とを結ぶ２直線がなす角とは、両直線がなす角のうち、突出部と対向する角を言う。同様に、突出部６１〜６５の非形成位置（すなわち平面Ｘに投影された先端面５７の位置）が周方向に占める範囲の両端と発火部の中央とを結ぶ２直線がなす角の角度βもそれぞれほぼ等しい。従って、個々の突出部６１〜６５が周方向に占める範囲の角度αの合計と、突出部６１〜６５の非形成位置が周方向に占める範囲の角度βの合計も、ほぼ等しい。【００２９】
突出部６１〜６５のうちの一つの突出部６１の突出先端６１２に、中心電極２０に接合された貴金属チップ９０との間で火花放電を行う発火部７０を形成する接地電極３０が接合されている。接地電極３０は、耐腐食性の高い金属から構成された棒状の電極であり、一例として、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケル合金が用いられる。接地電極３０は自身の長手方向の横断面が略長方形に形成されており、自身の基端部３２が、主体金具５０の突出部６１の突出先端６１２に溶接により接合されている。また、接地電極３０の先端部３１は、内面３３側が中心電極２０の先端部２２に向き合うように軸線Ｏへ向かって延びており、その内面３３と、中心電極２０の先端部２２に接合された貴金属チップ９０との間で発火部７０（いわゆる火花放電間隙）が形成されている。また、接地電極３０が接合された突出部６１は、図２に示すように、発火部７０を中心とする周方向における自身の両端を結ぶ方向（幅方向とする。）の長さｔ２が、接地電極３０の幅方向の長さ（同じく周方向における接地電極３０の外周面６１３の両端を結ぶ長さ）ｔ１よりも大きくなるように構成されている。【００３０】
このような形状の突出部６１〜６５を有するスパークプラグ１００は、図１に示すエンジンヘッド２００に取り付けられる。スパークプラグ１００がエンジンヘッド２００の取付孔２０５に取り付けられた際に、突出部６１〜６５は、燃焼室２１０の内壁面２１５よりも燃焼室２１０の内部側に突出している。すなわち、スパークプラグ１００がエンジンヘッド２００の取付孔２０５に取り付けられた際に、突出部６１〜６５は、燃焼室２１０の内部に配置される。ここで、燃焼室２１０の内壁面２１５は、燃焼室２１０の内部と外部とを区切る壁の面の内、燃焼室２１０の内部側の面である。エンジンの稼働時には、スパークプラグ１００は、インジェクタ２２０の噴射口２２１から噴射される燃料と、吸気口２３０から燃焼室２１０内に導入される空気との混合気に晒される。可燃混合気層がスパークプラグ１００の発火部７０付近を通過する際には、燃焼室２１０内に露出された突出部６１〜６５に可燃混合気層の一部が衝突する。そして突出部６１〜６５の側面（断面を見たとき扇面形状の内周側の辺および外周側の辺に相当する面）や端面（断面を見たときに扇面形状の周方向両側の辺に相当する面）に衝突した分の可燃混合気層は跳ね返され（反射され）、流通方向が変化する。このときの反射方向の方向成分として発火部７０側へ向かう方向成分を有すれば、反射された分の可燃混合気層を発火部７０の周囲に漂わせることができる。【００３１】
例えば図２において、発火部７０の中央Ｓの位置から見て、接地電極３０が接合された突出部６１側に噴射口２２１（図１参照）がある場合、図２の紙面において、左手側から右手側へ向けて可燃混合気層が流れることとなる。ここで、発火部７０の中央Ｓの位置から噴射口２２１の開口の中央の位置（図示外）へ向かう方向をＰとする。【００３２】
矢印Ａに沿って流れる可燃混合気層は、発火部７０の中央Ｓの位置から見て方向Ｐに対し少なくとも５４°以上傾いた位置に形成されている突出部６２の外周側側面６２１に衝突する。このため、可燃混合気層の流通方向が、発火部７０側より遠ざかる方向成分を含んだ方向に変更され、筒孔５９の内周側へは向かわない。矢印Ｂに沿って流れる可燃混合気層は、突出部６２の噴射口２２１側の端面６２２に衝突する。このため、可燃混合気層の流通方向が、発火部７０側に近づく方向成分を含んだ方向に変更され、筒孔５９の内周側へ向かう。矢印Ｃに沿って流れる可燃混合気層は、発火部７０の中央Ｓの位置から見て方向Ｐに対し少なくとも１２６°以上傾いた位置に形成されている突出部６３の内周側側面６３３に衝突する。このため、可燃混合気層の流通方向が、発火部７０側に近づく方向成分を含んだ方向に変更され、筒孔５９の内周側へ向かう。矢印Ｄに沿って流れる可燃混合気層は、発火部７０の中央Ｓの位置から見て噴射口２２１側に形成された突出部６１の外周側側面６１１に衝突する。このため、可燃混合気層の流通方向が、発火部７０側より遠ざかる方向成分を含んだ方向に変更され、筒孔５９の内周側へは向かわない。【００３３】
ここで、突出部６２，６３が非形成の場合、矢印Ａ，Ｂ，Ｃに沿って流れる可燃混合気層は発火部７０の側方を通り抜けてしまう。しかし、突出部６２，６３が形成されていることによって、そのうちの矢印Ｂ，Ｃに沿って流れる可燃混合気層が筒孔５９の内周側へ向かう方向成分を有することができる。すなわち、燃焼室２１０内の気流に流される可燃混合気層が発火部７０の側方を通過する際に、その流れの方向を変更させて、発火部７０の周囲へ導くことができる。なお、発火部７０の中央Ｓの位置と、突出部６１の位置と、噴射口２２１（図１参照）の位置とが図２のような関係となる場合、突出部６２，６３はそれぞれ方向Ｐに対し突出部６５，６４と対称な位置に配置されることとなる。このため、発火部７０の中央Ｓの位置から見て突出部６４，６５側の側方を通る可燃混合気層についても上記と同様となる。【００３４】
そして本実施の形態では、上記したように、発火部７０の中央Ｓの位置から径方向に突出部６１〜６５の形成位置を見たときに、突出部６１〜６５は略同形であり、且つ、それぞれが略等間隔に配置されており、軸線Ｏの周方向において偏りがない。このため、スパークプラグ１００の取り付け状態によって突出部６１〜６５が周方向にずれて配置されたとしても、いずれかの突出部６１〜６５の側面や端面が、自身に衝突した可燃混合気層の反射方向に発火部７０側へ向かう方向成分をもたせ、可燃混合気層を発火部７０の周囲へ導くことができる。【００３５】
また、突出部６１〜６５の形成位置と、非形成位置とが交互に配置され、それぞれがほぼ等しい角度範囲を占めるように周回して配置されている。つまり、周方向に隣り合う２つの突出部６１〜６５の間に十分な間隙を有している。このため、発火部７０の周辺を通過する流通方向をもった可燃混合気層を遮るように、発火部７０の中央Ｓの位置よりも可燃混合気層の流通方向上流側に突出部が配置されたとしても、遮られるのは一部の可燃混合気層である。遮られなかった可燃混合気層は、発火部７０の周辺を通り過ぎることができる。更に発火部７０の中央Ｓの位置よりも可燃混合気層の流通方向下流側に配置された突出部に衝突する流通方向をもっていれば、反射され、発火部７０の周囲に可燃混合気層を漂わせることができる。【００３６】
このように、スパークプラグの取り付け状態を考慮することなく、突出部に衝突させた可燃混合気層に、発火部側へ向かう方向成分をもたせるためには、突出部の数が少なくとも３つ以上で奇数個となることが望ましい。突出部の数が偶数個の場合、２つの突出部同士が組となって、可燃混合気層の流通方向に沿って直列に並んでしまう取り付け状態となってしまう虞がある。こうした場合、下流側の突出部に衝突する可燃混合気層の流通方向が上流側の突出部で遮られてしまう。また、上流側の突出部では可燃混合気層が外周側側面に衝突し、可燃混合気層は発火部側から遠ざかる方向成分を得てしまう。更に、上流側の突出部と衝突しない流通方向をもった可燃混合気層は、下流側の突出部とも衝突しないため発火部の周囲をそのまま通り抜けてしまう。突出部の数が奇数個であれば、いかなる取り付け状態となっても、いずれの突出部とも流通方向に直列に並ぶことのない突出部を少なくとも一つ以上有することができる。【００３７】
また、接地電極３０の幅ｔ１（発火部７０を中心とする周方向の両端間の長さ）が突出部６１の幅ｔ２より小さい。このため、本実施の形態のように、接地電極３０が突出部６１〜６５と共に発火部７０の周囲に存在する構成であっても、接地電極３０は可燃混合気層の流通を妨げにくい。なお、スパークプラグ１００のように、突出部６１の外周面６１３の周方向の長さと、内周面６１４の周方向の長さとが異なる場合、可燃混合気層の流通に影響する周方向の幅を幅ｔ２とすればよい。【００３８】
［実施例１］
上記のように、突出部の数を少なくとも３つ以上で奇数個とすることで、スパークプラグ１００のエンジンヘッド２００への取り付け状態によらず、十分な量の可燃混合気層が発火部７０側へ向かう方向成分を得ることができることを確認するため、シミュレーションによる評価を行った。このシミュレーションでは、突出部の数をそれぞれ３個、５個、７個とし、周方向に等間隔に配置させたスパークプラグのシミュレーションモデルをサンプル１，２，３として用意した。各サンプルは、いずれも発火部の中央Ｓから見た突出部の形成部の角度範囲の合計と、非形成部の角度範囲の合計とを等しくしている。【００３９】
各サンプルを用いたシミュレーションの結果を図３〜図５に示す。図３〜図５では、各サンプルの突出部および発火部の中央Ｓを軸線Ｏと直交する仮想平面に投影すると共に、その仮想平面上に、燃焼室内におけるスパークプラグとインジェクタの噴射口との位置関係と同等となるように噴射口の位置を投影した。また、噴射口の開口の中心の位置をＴとして表した。【００４０】
各サンプルとも取付形態１として、開口中心Ｔと発火部の中央Ｓとを結ぶ仮想直線Ｕ上で両者の間に突出部のうちの一つを配置させ、開口中心Ｔから噴射される燃料（可燃混合気層）の流通方向をシミュレートした。図３〜図５では、燃料が突出部に衝突した後、発火部の中央Ｓ側に近づく方向成分を含む方向に反射され得る方向の範囲を点状のハッチングパターンで示した。なお、図３〜図５では、突出部の形成位置を、斜線状のハッチングパターンで示している。同様に、取付形態２として、取付形態１の各突出部の配置位置を発火部の中央Ｓを中心に１８０°回転させた状態のものを想定した。図３〜図５では、開口中心Ｔから噴射される燃料（可燃混合気層）の流通方向で、燃料が突出部に衝突した後、発火部の中央Ｓ側に近づく方向成分を含む方向に反射され得る方向の範囲を点状のハッチングパターンで示した。取付形態３として、任意の突出部の端面の位置が仮想直線Ｕと重なる位置となるように、各突出部の配置位置を発火部の中央Ｓを中心に回転させた状態のものを想定した。図３〜図５では、開口中心Ｔから噴射される燃料（可燃混合気層）の流通方向で、燃料が突出部に衝突した後、発火部の中央Ｓ側に近づく方向成分を含む方向に反射され得る方向の範囲を上記同様点状のハッチングパターンで示した。【００４１】
図３〜図５に示すように、取付形態１の場合、いずれのサンプルも、開口中心Ｔから発火部の中央Ｓへ向かう流通方向をもった可燃混合気層は両者間に配置される突出部の外周側側面によって遮られ、発火部の中央Ｓへ向かうことができない。しかし、その突出部の両端面の位置よりも周方向の外側を通る流通方向をもった可燃混合気層は、突出部の周方向に隣り合う突出部の端面や内周側側面に衝突し、発火部側へ向かう方向成分を得られることが確認できた。次に取付形態２の場合、いずれのサンプルも、開口中心Ｔから発火部の中央Ｓへ向かう流通方向をもった可燃混合気層はそのまま発火部の中央Ｓ付近を通り抜け、流通方向下流側へ流された。しかし、可燃混合気層の流通方向下流側に配置された突出部の内周側側面に衝突するため発火部側へ向かう方向成分を得られることが確認できた。また、取付形態３の場合、いずれのサンプルにも、複数ある突出部のうち２つの突出部同士が組となって仮想直線Ｕに沿う方向に直列に並んでしまうものがあった。しかし、少なくとも一の突出部は、いずれの突出部とも仮想直線Ｕに沿って直列に並ぶことがないことが確認できた。【００４２】
なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。本実施の形態の突出部６１〜６５は、円環状をなす筒状部６０の先端面５７を周方向に略１０等分したものを一つ置きに突出形成し、突出方向の断面が扇面形状を有するとしたが、必ずしもこの断面形状に限るものではない。例えば、突出部は、矩形、円形、台形、多角形等、任意の断面形状を有するものであってもよい。突出部の断面形状が扇面形状ではない場合にも、個々の突出部が周方向に占める範囲の角度の合計と、突出部の非形成位置が周方向に占める範囲の角度の合計を、ほぼ等しくするのが好ましい。このようにすれば、周方向に隣り合う２つの突出部の間に十分な間隙を確保し、スパークプラグの取り付け状態によらず、可燃混合気層を発火部の周囲に漂わせることができる。突出部の断面形状が扇面形状ではない場合、突出部の非形成位置が周方向に占める範囲の角度を求める際には、突出部の外周側の端部と、内周側の端部との中点を基点とすることが好ましい。この基点を用いれば、突出部の形成位置を的確に表す角度を得ることができるからである。【００４３】
また、突出部の形状は、同一断面の柱状に限らず、先細り形状あるいは先太り形状であってもよいし、突出方向の断面形状が一定でなくともよい。しかし、突出部６１〜６５に衝突した可燃混合気層を反射させ、発火部側へ向かう方向成分を得させるには、内周側側面が周方向に凹む凹面状を有することが好ましい。【００４４】
また、接地電極３０は、本実施の形態では突出部６１の突出先端６１２に接合したが、他の突出部６２〜６５の突出先端（図示略）に接合してもよいし、接地電極の数も１つに限るものではない。また、接地電極３０と突出部６１とを一体に形成し、接地電極３０に相当する部分を中心電極２０の先端部２２に臨むように屈曲させてもよい。また、筒状部６０と突出部６１〜６５とは別体に形成し、筒状部６０の先端面５７に突出部６１〜６５をそれぞれ接合した形態のものとしてもよい。あるいは、筒状の金属管を削り込み筒状部６０から突出部６１〜６５が突出された王冠状のものを作製し、これを主体金具５０の先端に接合してもよい。【００４５】
また、奇数個設けられた突出部のそれぞれは、同じ突出量である必要はない。例えば、接地電極の前方側の側面（図１および図６における下面側）と、突出部の先端面とが、軸線方向において同等位置にあってもよい。また例えば、接地電極の当該燃焼室側の側面よりも、突出部の先端面が、軸線方向において先端側に位置してもよい。【００４６】
また、スパークプラグ１００は、内燃機関のエンジンヘッドに取り付けた状態において、少なくとも突出部６１〜６５（図２参照）の先端部が燃焼室の内壁面よりも燃焼室側へ突出していればよい。例えば、図６に示すように、スパークプラグ１００は、内燃機関のエンジンヘッド４００に取り付けた状態において、突出部６１〜６５が突出部６１〜６５（図２参照）の先端部が燃焼室４１０の内壁面４１５よりも燃焼室４１０側へ突出している。一方、突出部の非形成部位（筒状部６０）は内壁面４１５よりも燃焼室４１０側に突出していない。このような取り付け状態においても、インジェクタ４２０の噴射口４２１から噴射された燃焼は、可燃混合気層を形成し、更に可燃混合気層の一部は、突出部に衝突して、発火部側へ向かう。これにより本発明の効果を奏する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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