(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火点を有するプラグ本体と、前記点火点を覆う点火室を形成するプラグカバーとを備え、前記点火室と前記プラグカバーの外側に位置する燃焼室とを連通する連通孔が前記プラグカバーに形成されている点火プラグであって、
前記プラグ本体が、前記点火室の圧力変化により、前記プラグカバーに対して移動自在に設けられ、前記プラグカバーに対する前記プラグ本体の移動により前記点火室の容積が変更自在に構成され、
前記点火室の容積が減少する側である前記燃焼室側に前記プラグ本体をプラグ本体基端側から付勢する付勢手段が設けられ、
前記燃焼室における燃焼に伴って、前記点火室の圧力が前記付勢手段の付勢力よりも大きくなることで前記点火室の容積が増加し、前記点火室の圧力が前記付勢手段の付勢力よりも小さくなることで前記点火室の容積が減少する点火プラグ。
【請求項２】
前記点火室の容積が最小容積より減少する側への前記プラグ本体の移動を規制する規制部が備えられている請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３】
シリンダヘッド側からピストンに面する燃焼室に前記プラグカバーを突出させて前記点火室と前記燃焼室とを前記連通孔にて連通させるように装着対象のエンジンの前記シリンダヘッドに装着自在に構成されている請求項１又は２に記載の点火プラグ。
【請求項４】
前記プラグ本体は、前記点火室の圧力変化により前記プラグカバーに対して移動自在に構成され、前記点火室の容積が減少する側に前記プラグ本体を付勢する付勢手段が設けられている構成において、前記付勢手段の付勢力が、前記装着対象のエンジンにおける圧縮行程の途中にて前記点火室の圧力よりも小さくなり、且つ、前記装着対象のエンジンにおける膨張行程の途中にて前記点火室の圧力よりも大きくなるように設定されている請求項３に記載の点火プラグ。
【請求項５】
請求項１に記載の点火プラグを備えたエンジンであって、
前記点火プラグが、シリンダヘッド側からピストンに面する燃焼室に前記プラグカバーを突出させて前記点火室と前記燃焼室とを前記連通孔にて連通させるように前記シリンダヘッドに装着されているエンジン。
【請求項６】
前記プラグ本体は、前記点火室の圧力変化により前記プラグカバーに対して移動自在に構成され、前記点火室の容積が減少する側に前記プラグ本体を付勢する付勢手段が設けられている請求項５に記載のエンジン。
【請求項７】
前記点火プラグは、前記付勢手段の付勢力が、圧縮行程の途中にて前記点火室の圧力よりも小さくなり、且つ、膨張行程の途中にて前記点火室の圧力よりも大きくなるように設定されている請求項６に記載のエンジン。
【請求項８】
前記点火プラグには、前記点火室の容積が最小容積より減少する側への前記プラグ本体の移動を規制する規制部が備えられている請求項５〜７の何れか１項に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点火点を有するプラグ本体と、前記点火点を覆うように前記プラグ本体に設けられたプラグカバーとを備え、前記プラグカバー内に形成された点火室と前記プラグカバーの外側とを連通する連通孔が前記プラグカバーに形成されている点火プラグ、及び、その点火プラグを備えたエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような点火プラグは、プラグ本体にプラグカバーを設けることによりプラグカバー内に点火点を有する点火室を形成している。この点火プラグを備えたエンジンでは、シリンダヘッド側からピストンに面する燃焼室にプラグカバーを突出させて点火室と燃焼室とを単数又は複数の連通孔にて連通させるように、点火プラグをシリンダヘッドに装着させている。そして、燃焼室に吸気された希薄混合気等の混合気をピストンの上昇により圧縮し、その圧縮された混合気を連通孔を通して点火室に流入させている。点火室に流入された混合気は、点火プラグにより火花点火されて燃焼し、その燃焼により形成された火炎が連通孔を通して燃焼室に噴出される。このように、従来のエンジンでは、燃焼室から点火室への混合気の流入及び点火室から燃焼室への火炎の噴出を単数又は複数の連通孔により行うことで、燃焼室に吸気された混合気を燃焼させるようにしている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−７７９０２号公報
【特許文献２】特開２００７−４０１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような点火プラグでは、連通孔により燃焼室から点火室へ流入された混合気を点火点にて火花点火させるので、混合気の火花点火を安定して行うために、点火室の容積をある程度大きくして、点火室に十分な混合気を流入させることが求められる。しかしながら、点火室の容積を大きくすると、点火室の既燃ガスの量が増加することになるので、点火室に残留する既燃ガスの量が多くなる。これにより、その後、連通孔により燃焼室から点火室へ流入させても、既燃ガスの存在によって点火点に十分な混合気が供給されず、混合気の火花点火を安定して行い難くなる。このように、連通孔にて流入される混合気の火花点火を安定して行い難くなる場合には、燃焼室に供給する混合気を希薄混合気にすると、失火等の問題が生じることになり、燃焼室に供給する混合気の希薄化に限界があった。
【０００５】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、連通孔にて点火室に流入される混合気の火花点火を安定して行うことができる点火プラグ、及び、その点火プラグを備えたエンジンを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、本発明に係る点火プラグの特徴構成は、
点火点を有するプラグ本体と、前記点火点を覆う点火室を形成するプラグカバーとを備え、前記点火室と前記プラグカバーの外側に位置する燃焼室とを連通する連通孔が前記プラグカバーに形成されている点火プラグにおいて、
前記プラグ本体が、前記点火室の圧力変化により、前記プラグカバーに対して移動自在に設けられ、前記プラグカバーに対する前記プラグ本体の移動により前記点火室の容積が変更自在に構成され、
前記点火室の容積が減少する側である前記燃焼室側に前記プラグ本体をプラグ本体基端側から付勢する付勢手段が設けられ、
前記燃焼室における燃焼に伴って、前記点火室の圧力が前記付勢手段の付勢力よりも大きくなることで前記点火室の容積が増加し、前記点火室の圧力が前記付勢手段の付勢力よりも小さくなることで前記点火室の容積が減少する点にある。
【０００７】
本特徴構成によれば、プラグカバーに対してプラグ本体を移動させることにより点火室の容積を増減させることができる。そこで、本発明に係る点火プラグをエンジンのシリンダヘッドに装着させて点火室とピストンに面する燃焼室とを連通孔にて連通させることにより、連通孔を通して燃焼室から点火室に混合気を流入させて火花点火を行うときには、プラグカバーに対してプラグ本体を移動させて点火室の容積を大きくして、点火室に十分な混合気を流入させることができる。また、火花点火を行った後には、プラグカバーに対してプラグ本体を移動させて点火室の容積を小さくすることにより、プラグ本体の移動により点火室の既燃ガスを押し出して連通孔を通して燃焼室に積極的に排気させることができる。これにより、点火室に残留する既燃ガスの量を極力少なくできるので、その後、連通孔にて燃焼室から点火室へ混合気を流入することで、点火点に十分な混合気を供給させることができる。
以上のことから、点火室に十分な混合気を流入させることができながら、点火点にも十分な混合気を供給させることができ、連通孔にて点火室に流入される混合気の火花点火を安定して行うことができる点火プラグを実現できる。
【０００８】
ここで、点火プラグにおいてプラグ本体がプラグカバーに対して移動自在とは、プラグカバーに対してプラグ本体を移動可能とする構造を有することを意味する。
【０００９】
本特徴構成によれば、点火室の圧力上昇により点火室の圧力が付勢手段の付勢力よりも大きくなることで付勢手段の付勢力に抗してプラグ本体が移動して、点火室の容積を増加させることができる。逆に、点火室の圧力低下により点火室の圧力が付勢手段の付勢力よりも小さくなることで付勢手段の付勢力によりプラグ本体が移動して、点火室の容積を減少させることができる。よって、点火室の圧力変化を利用しながら、単に付勢手段を備えるという簡易な構成により、点火室の容積を変更できる。
【００１０】
本発明に係る点火プラグの更なる特徴構成は、前記点火室の容積が最小容積より減少する側への前記プラグ本体の移動を規制する規制部が備えられている点にある。
【００１１】
本特徴構成によれば、点火室の容積が最小容積より減少する側へのプラグ本体の移動を規制部にて規制すると、更に点火室の圧力が低下しても、プラグ本体が点火室の容積が減少する側へ移動しない。これにより、規制部にてプラグ本体の移動を規制しているときに点火室の容積を最小容積とすることができる。そして、点火室の容積が最小容積となっているときには、規制部にてプラグ本体の移動を規制していることから点火室の容積がそれよりも減少することがない。よって、点火室の容積を変更自在としながらも、点火室として最小限必要となる大きさの容積を確実に確保することができる。
【００１２】
本発明に係る点火プラグの更なる特徴構成は、シリンダヘッド側からピストンに面する燃焼室に前記プラグカバーを突出させて前記点火室と前記燃焼室とを前記連通孔にて連通させるように装着対象のエンジンの前記シリンダヘッドに装着自在に構成されている点にある。
ここで、点火プラグにおいてシリンダヘッドに装着自在とは、シリンダヘッドに装着可能とする構造を有することを意味する。
【００１３】
本特徴構成によれば、シリンダヘッド側から燃焼室に点火プラグのプラグカバーが突出して点火プラグの点火室と燃焼室とが連通孔にて連通されるようにシリンダヘッドに点火プラグを装着することができる。このように点火プラグを装着した場合には、燃焼室から点火室への混合気の流入及び点火室から燃焼室への火炎の噴出を連通孔により行うことで、燃焼室に吸気された混合気を燃焼させることができる。したがって、プラグ本体をプラグカバーに対して移動させることで点火室の容積を増減させることによって、連通孔にて点火室に流入される混合気の火花点火を安定して行うことができる。
【００１４】
本発明に係る点火プラグの更なる特徴構成は、前記プラグ本体は、前記点火室の圧力変化により前記プラグカバーに対して移動自在に構成され、前記点火室の容積が減少する側に前記プラグ本体を付勢する付勢手段が設けられている構成において、前記付勢手段の付勢力が、前記装着対象のエンジンにおける圧縮行程の途中にて前記点火室の圧力よりも小さくなり、且つ、前記装着対象のエンジンにおける膨張行程の途中にて前記点火室の圧力よりも大きくなるように設定されている点にある。
【００１５】
点火プラグを装着した装着対象のエンジンにおいて圧縮行程では、ピストンの上昇により圧縮された混合気が連通孔にて燃焼室から点火室に流入して点火室の圧力が上昇する。本特徴構成によれば、付勢手段の付勢力が圧縮行程の途中にて点火室の圧力よりも小さくなることから、付勢手段の付勢力に抗してプラグ本体が移動して点火室の容積を増加させることができる。これにより、圧縮行程の途中で点火室の容積を増加させて、点火室に十分な混合気を確実に流入させた状態で火花点火を行うことができる。しかも、付勢手段の付勢力が膨張行程の途中にて点火室の圧力よりも大きくなることから、付勢手段の付勢力によりプラグ本体が移動して点火室の容積を減少させることができる。よって、膨張行程の途中で点火室の容積を減少させて、点火室の既燃ガスを確実に燃焼室に排気させることができ、その後の排気行程にて燃焼室からも点火室の既燃ガスを排気することができる。その結果、点火プラグを装着した装着対象のエンジンにおいて、点火室の容積の増減を最適なタイミングにて行うことができる。
【００１６】
本発明に係るエンジンの特徴構成は、上述の本発明に係る点火プラグが、シリンダヘッド側からピストンに面する燃焼室に前記プラグカバーを突出させて前記点火室と前記燃焼室とを前記連通孔にて連通させるように前記シリンダヘッドに装着されている点にある。
【００１７】
本特徴構成によれば、燃焼室から点火室への混合気の流入及び点火室から燃焼室への火炎の噴出を連通孔により行うことで、燃焼室に吸気された混合気を燃焼させることができるので、本発明に係る点火プラグの特徴構成で述べた如く、プラグ本体をプラグカバーに対して移動させることで点火室の容積を増減させることによって、連通孔にて点火室に流入される混合気の火花点火を安定して行うことができる。これにより、燃焼室に供給する混合気を希薄混合気にしても、失火等の問題の発生を抑制することができ、燃焼室に供給する混合気の希薄化の限界を拡大することができる。
【００１８】
本発明に係るエンジンの更なる特徴構成は、前記プラグ本体は、前記点火室の圧力変化により前記プラグカバーに対して移動自在に構成され、前記点火室の容積が減少する側に前記プラグ本体を付勢する付勢手段が設けられている点にある。
【００１９】
本特徴構成によれば、上述の本発明に係る点火プラグの更なる特徴構成で述べた如く、エンジンに装着される点火プラグについて、点火室の圧力変化を利用しながら、単に付勢手段を備えるという簡易な構成により、点火室の容積を変更できる。
【００２０】
本発明に係るエンジンの更なる特徴構成は、前記点火プラグは、前記付勢手段の付勢力が、圧縮行程の途中にて前記点火室の圧力よりも小さくなり、且つ、膨張行程の途中にて前記点火室の圧力よりも大きくなるように設定されている点にある。
【００２１】
本特徴構成によれば、上述の本発明に係る点火プラグの更なる特徴構成で述べた如く、エンジンに装着される点火プラグについて、圧縮行程の途中で点火室の容積を増加させて、点火室に十分な混合気を確実に流入させた状態で火花点火を行うことができる。しかも、膨張行程の途中で点火室の容積を減少させて、点火室の既燃ガスを確実に燃焼室に排気させることができ、その後の排気行程にて燃焼室からも点火室の既燃ガスを排気することができる。その結果、点火室の容積の増減を最適なタイミングにて行うことができる。
【００２２】
本発明に係るエンジンの更なる特徴構成は、前記点火プラグには、前記点火室の容積が最小容積より減少する側への前記プラグ本体の移動を規制する規制部が備えられている点にある。
【００２３】
本特徴構成によれば、上述の本発明に係る点火プラグの更なる特徴構成で述べた如く、点火室の容積が最小容積となっているときには、規制部にてプラグ本体の移動を規制していることから点火室の容積がそれよりも減少することがなく、点火室の容積を変更自在としながらも、点火室として最小限必要となる大きさの容積を確実に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】点火室の容積が最小のときのエンジンの要部の断面図
【図２】点火室の容積が最大のときのエンジンの要部の断面図
【図３】点火室の容積の変化を説明するためのグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に係るエンジンの実施形態について図面に基づいて説明する。
〔エンジンの全体構成〕
エンジン１は、図１に示すように、ピストン２と、ピストン２を収容してピストン２の天面２ａとともに燃焼室３を形成するシリンダ４と、シリンダヘッド６に装着された点火プラグ７（本発明に係る点火プラグ）とを備えている。ピストン２をシリンダ４内で往復運動させるとともに、吸気バルブ８及び排気バルブ（図示を省略）を開閉動作させることにより、燃焼室３において、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の各行程を順次行う。これにより、図示は省略するが、ピストン２の往復動を連結棒によってクランク軸の回転運動として出力するように構成されている。このような構成は、通常の４ストローク内燃機関と同様の構成である。ここでは、４ストローク内燃機関について説明するが、２ストローク内燃機関に本発明に係る点火プラグを採用してもよい。
【００２６】
エンジン１は、気体燃料である都市ガス（１３Ａ）を燃料Ｇとするものであり、吸気行程では、吸気バルブ８を開状態として、吸気ポート９から燃焼室３に空気Ａと燃料Ｇとの混合気（例えば、希薄混合気）Ｍを吸気するように構成されている。圧縮行程及び膨張行程では、燃焼室３に吸気した混合気Ｍを圧縮して燃料を燃焼・膨張させるように構成されている。排気行程では、排気バルブ（図示省略）を開状態として、燃焼室３から図外の排気ポートに排ガスを排出するように構成されている。
【００２７】
ピストン２のシリンダヘッド６と対向する天面２ａには、凹部１０が形成されている。これにより、燃焼室３は、ピストン２の天面２ａとシリンダ４の内面との間の空間に加え、凹部１０にて形成される空間から構成されている。このように燃焼室３を形成することにより、圧縮行程においてピストン２が上昇するときに、凹部１０の周囲から凹部１０の中心に向かう渦流、いわゆるスキッシュを発生させるように構成されている。
【００２８】
シリンダヘッド６に設けられた吸気ポート９には、吸気される空気Ａに対して燃料Ｇを噴射する燃料供給部１１が設けられ、空気Ａと燃料Ｇとの混合気Ｍ（例えば、希薄混合気）を生成するように構成されている。吸気バルブ８を開動作することにより、空気Ａと燃料Ｇとの混合気Ｍ（例えば、希薄混合気）を燃焼室３に吸気するように構成されている。ここで、燃料供給部１１からの燃料噴出量は変更自在であり、エンジン１の運転状況に応じて空気Ａと燃料Ｇとの混合割合を変更自在に構成されている。
【００２９】
〔本発明に係る点火プラグの構成〕
点火プラグ７は、先端部（図１及び図２中の下端部）に点火点１２を有するプラグ本体１３と、点火点１２を覆うように設けられたプラグカバー１４とから構成されている。点火プラグ７は、シリンダヘッド６側から燃焼室３側にプラグカバー１４を突出させて、シリンダヘッド６に装着されている。そして、点火プラグ７は、点火タイミング（例えば、ピストン２が上死点直前に位置するタイミング）においてピストン２に形成された凹部１０にプラグカバー１４を挿入させるように装着されている。点火プラグ７は、その中心軸が燃焼室３の中心軸Ｑと同軸上となるように設けられている。
【００３０】
プラグカバー１４は、その先端側（図１及び図２中の下端側）を底部とする有底筒状に形成されている。そして、プラグカバー１４の底部は、円弧状になるように形成されており、プラグカバー１４内には、点火点１２を有する点火室１５が形成されている。ここで、燃焼室３の軸心方向は、燃焼室３の中心軸Ｑに沿った方向であり、例えば、ピストン２の上下動方向と同一方向である。
【００３１】
点火プラグ７は、シリンダヘッド６に形成された上下方向に沿う貫通孔１７にプラグ本体１３及びプラグカバー１４を挿入させて装着されており、その装着状態においてプラグカバー１４が燃焼室３に突出されている。プラグカバー１４には、燃焼室３と点火室１５とを連通する複数の連通孔１６が形成されている。点火プラグ７は、燃焼室３から連通孔１６を通して点火室１５に流入する混合気Ｍに火花点火して燃焼し、その燃焼により形成された火炎を連通孔１６を通して燃焼室３に噴出させるように構成されている。このようにして、燃焼室３から点火室１５への混合気Ｍの流入及び点火室１５から燃焼室３への火炎の噴出を複数の連通孔１６により行うことで、燃焼室３に吸気された混合気Ｍを燃焼させるようにしている。よって、点火室１５に流入する混合気Ｍは、燃焼室３から連通孔１６を通して流入される混合気Ｍが全てであり、点火室１５に対して燃焼室３以外から燃料や混合気が供給されることはない。
【００３２】
複数の連通孔１６は、軸心方向（図１及び図２中上下方向）において、プラグカバー１４の先端側（図１及び図２中下側）に備えられた先端側連通孔１６ａと、先端側連通孔１６ａよりもプラグカバー１４の基端側（図１及び図２中上側）に備えられた基端側連通孔１６ｂとから構成されている。
【００３３】
先端側連通孔１６ａは、燃焼室３の中心軸Ｑ上となるプラグカバー１４の先端位置に１つ設けられ、その先端位置を中心とする円周上で一定間隔を隔てて複数（例えば４つ）設けられている。基端側連通孔１６ｂは、点火室１５への燃焼室３からの混合気Ｍの流入方向が斜め上方側を向いており、点火点１２に向けて混合気Ｍを流入させるように構成されている。これにより、基端側連通孔１６ｂにより点火点１２に向けて混合気Ｍを流入させることができ、点火点１２に対する混合気Ｍの供給が行い易くなる。
【００３４】
プラグ本体１３は、図１及び図２中上下方向に延びる円柱状に形成されており、図１及び図２中下方側から、先端部に点火点１２が設けられた先端部位１３ａ、中間部位１３ｂ、基端部位１３ｃが備えられている。そして、先端部位１３ａは、中間部位１３ｂよりも小径に形成されている。プラグカバー１４は、図１及び図２中下方側から、点火室１５を形成するとともにプラグ本体１３の先端部位１３ａを覆う第１部位１４ａ、第１部位１４ａよりも大径に形成されてプラグ本体１３の中間部位１３ｂを覆う第２部位１４ｂを備えた段付きの有底円筒状に形成されている。
【００３５】
プラグカバー１４は、プラグ本体１３の基端部位１３ｃを覆う円筒状の固定部材１８に固定支持されている。プラグ本体１３の先端部位１３ａの外周部には、プラグカバー１４の第１部位１４ａの内壁を摺動自在な摺動部材１９が備えられており、プラグ本体１３は、プラグカバー１４及び固定部材１８に対して上下方向に移動自在に設けられている。つまり、プラグ本体１３は、その外周部がプラグカバー１４及び固定部材１８にて覆われており、プラグ本体１３が、上下方向に延びる円筒状に形成されたプラグカバー１４及び固定部材１８の内部を移動自在に設けられている。そして、プラグ本体１３がプラグカバー１４に対して上下方向に移動することにより、プラグカバー１４の第１部位１４ａに対するプラグ本体１３の先端部位１３ａの突出量を変更自在に構成されている。これにより、プラグカバー１４に対するプラグ本体１３の上下方向での移動により、点火室１５の容積が変更自在に構成されている。図１は、点火室１５の容積が最小容積となったときを示しており、図２は、点火室１５の容積が最大容積となったときを示している。
【００３６】
プラグ本体１３の上方方向での移動に対して、点火室１５の容積が減少する側（下方側）にプラグ本体１３を付勢する弾性体２０（付勢手段に相当する）が設けられている。弾性体２０は、例えば、コイルスプリング等により構成されており、プラグ本体１３の中間部位１３ｂと基端部位１３ｃとの間に形成された下部固定部２１と固定部材１８の上部固定部２２との間に設けられている。
【００３７】
プラグ本体１３は、点火室１５の圧力変化によりプラグカバー１４に対して上下方向に移動自在に構成されている。つまり、点火室１５の圧力上昇により点火室１５の圧力が弾性体２０の付勢力よりも大きくなることで、弾性体２０の付勢力に抗してプラグ本体１３が上方側に移動して、点火室１５の容積が増加する（図２参照）。逆に、点火室１５の圧力低下により点火室１５の圧力が弾性体２０の付勢力よりも小さくなることで、弾性体２０の付勢力によりプラグ本体１３が下方側に移動して、点火室１５の容積が減少する（図１参照）。そして、プラグ本体１３には、プラグカバー１４の第１部位１４ａと第２部位１４ｂとの間の段部１４ｃに当接することで点火室１５の容積が最小容積より減少する側（下方側）へのプラグ本体１３の移動を規制する規制部２３が備えられている。
【００３８】
プラグ本体１３は、基端部位１３ｃがプラグキャップ２４に支持されているが、キャップ付勢部材２５によりプラグ本体１３がプラグキャップ２４に対して下方側に付勢された状態で支持されている。キャップ付勢部材２５は、例えば、コイルスプリング等により構成されている。
【００３９】
〔エンジンの動作〕
エンジン１は、吸気バルブ８を開動作させた状態でピストン２が上死点から下降することにより、燃焼室３に混合気Ｍを吸気する吸気行程が行われる。次に、吸気バルブ８を閉動作させた状態でピストン２が上昇することにより、燃焼室３の混合気Ｍを圧縮する圧縮行程が行われる。この圧縮行程では、ピストン２の上昇により燃焼室３の容積が減少されるので、燃焼室３の混合気Ｍが連通孔１６を通して点火室１５に流入する。
エンジン１は、点火タイミング（例えば、上死点直前）に、点火プラグ７を作動させて、点火点１２にて火花点火して点火室１５の混合気Ｍに点火させる。すると、点火室１５での燃焼が進み、火炎が連通孔１６を通して燃焼室３に噴出する。これにより、燃焼室３の混合気Ｍが燃焼されて膨張行程が行われる。次に、排気バルブを開動作させた状態でピストン２が上昇することにより、燃焼室３の排ガスを排気ポートに排出する排出行程が行われる。
このようにして、エンジン１は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の順に各行程を行う一連の動作を繰り返し行うように構成されている。
【００４０】
〔点火室の容積の変化〕
本発明に係る点火プラグ７では、弾性体２０の付勢力が、圧縮行程の途中にて点火室１５の圧力よりも小さくなり、且つ、膨張行程の途中にて点火室１５の圧力よりも大きくなるように設定されており、点火室１５の容積が、圧縮行程及び膨張行程において増減されるように構成されている。そこで、図３に基づいて、圧縮行程及び膨張行程での点火室１５の容積の変化について説明する。
【００４１】
図３では、点火室１５内の圧力Ｐの変化を示しており、横軸がクランク軸の角度であり０（ゼロ）が上死点を示している。ここで、連通孔１６にて燃焼室３と点火室１５とが連通されていることから、点火室１５内の圧力Ｐは、燃焼室３内の圧力の同一であるとしている。
Ｐ０は、図１に示すように、規制部２３が段部１４ｃに当接しているときの弾性体２０の付勢力を示しており、この付勢力が圧縮行程の途中にて点火室１５の圧力よりも小さくなり、且つ、膨張行程の途中にて点火室１５の圧力よりも大きくなるように設定されている。これにより、この付勢力Ｐ０が点火室１５内の圧力よりも大きいと、図１に示すように、規制部２３が段部１４ｃに当接して点火室１５の容積が最小容積となり、付勢力Ｐ０が点火室１５内の圧力よりも小さくなると、点火プラグ１３が上方側に移動して点火室１５の容積が増加する。また、Ｐ１は、図２に示すように、弾性体２０が最大限に圧縮されて点火室１５の容積が最大容積となったときの弾性体２０の付勢力を示している。これにより、この付勢力Ｐ１よりも点火室１５内の圧力が大きくなっても、弾性体２０に縮みしろが殆どないことにも起因して点火プラグ１３が上方側に移動せず、点火室１５の容積が一定の容積に保たれることになる。よって、付勢力Ｐ１を設定することで、点火室１５の容積増加を規制して点火室１５の最大容積を設定している。
【００４２】
（１）
圧縮行程では、ピストン２の上昇による燃焼室３の容積の減少に伴って燃焼室３の混合気Ｍが連通孔１６を通して点火室１５に流入する。このとき、点火室１５内の圧力ＰがＰ０よりも小さくなっているので、点火室１５の容積が最小容積となっている（図１参照）。この状態で、プラグ本体１３は燃焼室３に接近して点火室１５の容積を小さくする燃焼室３に接近した接近位置を取っている。
【００４３】
（２）
圧縮された混合気Ｍが点火室１５へ流入することにより点火室１５内の圧力が上昇し、点火室１５内の圧力ＰがＰ０よりも大きくなると、点火プラグ１３が弾性体２０の付勢力に抗して上方側に移動して点火室１５の容積が増加する。これにより、点火室１５に十分な混合気Ｍを流入させることができるので、点火点１２に十分な混合気Ｍを供給して連通孔１６にて点火室１５に流入される混合気Ｍの火花点火を安定して行うことができる。
【００４４】
（３）
点火タイミングＴ（例えば、上死点直前）にて点火プラグ７を作動させて点火室１５の混合気Ｍに着火させて燃焼させる。これにより、点火室１５内の圧力Ｐが更に上昇して点火室１５の容積が増加するとともに、火炎が連通孔１６を通して燃焼室３に噴出される。
【００４５】
（４）
点火室１５内の圧力Ｐが上昇することにより点火室１５の容積が増加するが、点火室１５内の圧力ＰがＰ１に達すると、点火室１５の容積が最大容積となる（図２参照）。この状態で、プラグ本体１３は燃焼室３から離間して点火室１５の容積を大きくする燃焼室３から離間した離間位置を取っている。よって、点火室１５内の圧力ＰがＰ１よりも大きくなっても、点火室１５の容積が増加せず、最大容積の状態が維持される。
【００４６】
（５）
膨張行程によりピストン２が下降して燃焼室３及び点火室１５内の圧力が低下し、点火室１５内の圧力ＰがＰ１よりも小さくなると、弾性体２０の付勢力によりプラグ本体１３が下方側に移動して点火室１５の容積が減少する。これに伴って点火室１５内の既燃ガスを連通孔１６を通して燃焼室３に積極的に排気することができ、点火室１５内に残留する既燃ガスの量を極力少なくすることができる。そして、点火室１５内の圧力ＰがＰ０に低下するまで、プラグ本体１３が下方側に移動して点火室１５の容積の減少が継続され、点火室１５内の圧力ＰがＰ０よりも小さくなると、点火室１５の容積が最小容積となる（図１参照）。
【００４８】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、弾性体２０が最大限に圧縮されたときの弾性体２０の付勢力を設定しておくことで、点火室１５の容積増加を規制して点火室１５の最大容積を設定しているが、例えば、点火室１５の容積増加を規制せずに、常時、点火室１５の圧力上昇に伴ってプラグ本体１３が上方側に移動して点火室１５の容積の増加を許容することもできる。つまり、点火室１５の圧力が上昇すればするほど点火室１５の容積を大きくすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、点火点を有するプラグ本体と、前記点火点を覆うように前記プラグ本体に設けられたプラグカバーとを備え、前記プラグカバー内に形成された点火室と前記プラグカバーの外側とを連通する複数の連通孔が前記プラグカバーに形成され、連通孔にて点火室に流入される混合気の火花点火を安定して行うことができる各種の点火プラグ、及び、その点火プラグを備えたエンジンに適応可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１        エンジン
２        ピストン
３        燃焼室
６        シリンダヘッド
７        点火プラグ
１２      点火点
１３      プラグ本体
１４      プラグカバー
１５      点火室
１６      連通孔
２０      弾性手段（弾性体）
２３      規制部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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