(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主体金具に固持される絶縁体に、先端を突出するように保持される中心電極と、この中心電極の先端に対向する位置に配置され、中心電極を保持する絶縁体を固持してなる上記主体金具に接合してなる接地電極とにより正規スパークギャップを形成すると共に、上記主体金具の先端面内周に突出縁を突設することにより絶縁体に保持される中心電極側面との間で絶縁体表面に沿って飛火する補助スパークギャップを形成し、絶縁体先端の主体金具先端面よりの突出量Ｌ（ｍｍ）を、上記主体金具の先端面内周に突設される突出縁と、この突出縁に対向する位置の上記絶縁体先端側面までの距離をｇ（ｍｍ）とし、このとき上記主体金具の先端面内周に突設される突出縁に対向する位置の上記絶縁体先端側面の肉厚をｔ（ｍｍ）とした時に、０．５５≦ｇ≦０．６５（ｍｍ）において、
Ｌ≦ｔ＋０．５ｇ  （ｍｍ）
の関係を満足するものとしてなる内燃機関用スパークプラグ。
【請求項２】
主体金具に固持される絶縁体に、先端を突出するように保持される中心電極と、この中心電極を保持する絶縁体を固持してなる上記主体金具に接合してなる接地電極とにより形成される正規スパークギャップを、絶縁体先端に保持される中心電極側面に対向するように、複数の接地電極先端面を配設することにより正規スパークギャップを形成する請求項１記載の内燃機関用スパークプラグ。
【請求項３】
絶縁体先端において保持され、主体金具に接合してなる接地電極又はその先端面との間で正規スパークギャップを形成してなる中心電極の先端面又は側面を、Ｐｔ、Ｉｒ等の貴金属或はこれら貴金属を主体とする貴金属合金を有する請求項１又は２記載の内燃機関用スパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関において装着される補助スパークギャップ付きスパークプラグの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特にターボチャージャー又はスーパーチャージャー等の過給機を装備してなる内燃機関においての燃焼室内では、ターボチャージャー又はスーパーチャージャー等の過給機によって混合気は過給されているため、この混合気に対して点火を行うスパークプラグにおいては放電電圧が高くなる。一般にスパ−クプラグは、混合気の未燃焼によって生成するカーボンが絶縁体表面に付着すると絶縁抵抗が低下し、中心電極と接地電極との間で形成される正規スパークギャップでの火花放電が困難となり、絶縁体基部で主体金具に火花が飛火し失火を生じる。このためこのような場合にも燃焼室内での混合気への着火を確実に行うことができるように、主体金具の先端面内周に突出縁を突設し、この突出縁と中心電極側面との間で補助スパークギャップを形成し、中心電極と接地電極とにより形成される正規スパークギャップでの火花放電が困難となっても、中心電極先端側面から絶縁体表面に沿って進行して補助スパークギャップにより火花放電が可能となる補助スパークギャップ付きスパークプラグが提案されている（特公昭５３−１０２１９号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の主体金具の先端面内周に突出縁を突設し、この主体金具の先端内周に突設される突出縁と中心電極側面との間で補助スパークギャップを形成し、中心電極と接地電極とによって形成される正規スパークギャップでの火花放電が困難となっても、この補助スパークギャップにより火花放電が可能となる補助スパークギャップ付きスパークプラグ（特公昭５３−１０２１９号）においては、絶縁体に保持される中心電極と、この中心電極の先端の対向する位置に配置される主体金具に接合してなる接地電極により形成される正規スパークギャップでは、過給機付きの内燃機関の燃焼室内においては放電電圧が高い。一方未燃焼の混合気により生成するカーボンが絶縁体表面に付着し、上記絶縁体を固持する主体金具の先端面内周に突設する突出縁と、絶縁体先端側面との間で絶縁体表面に沿って形成される補助スパークギャップが形成されていることから、この補助スパークギャップでの混合気への火花放電により混合気への着火は可能となるが、混合気の燃焼を効率的に行おうとするために、中心電極と接地電極から形成される正規スパークギャップを燃焼室内の中心に位置させようとして、中心電極を保持する絶縁体の先端を主体金具の先端面よりも更に突出させて固持すると中心電極を保持する絶縁体先端と主体金具の先端面内周に突設される突出縁により形成される補助スパークギャップの距離は上記中心電極を保持する絶縁体の突出量に応じて長くなる結果、補助スパークギャップでの火花放電において要求される放電電圧が高くなる。
【０００４】
また、補助スパークギャップでの火花放電に要求される放電電圧も高くなると共に、補助スパークギャップに対向する絶縁体の先端へ電圧の負荷がかかることになる。そして中心電極を保持する絶縁体先端近傍での絶縁体の肉厚は、絶縁体の後端部に比べて薄肉化されているので耐電圧性能が低下し、補助スパークギャップでの印加電圧が上昇してくると、補助スパークギャップでの火花放電よりも先に中心電極を保持する絶縁体先端近傍、特に補助スパークギャップを形成する主体金具の先端面内周に突設される突出縁に、対向する位置の絶縁体において放電が集中するため絶縁体貫通が発生し易く、補助スパークギャップによる混合気への確実な着火を行うことができないという問題が発生する。
【０００５】
そこで、この発明は上記従来のものの持つ欠点を改善するものであり、放電電圧を低下させて、補助スパークギャップでの絶縁体貫通を防止しつつ、内燃機関での混合気に対する確実な着火を行えるようにし、スパークプラグとしての耐久性を向上させるものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのために、主体金具に固持される絶縁体において、先端を突出するように保持される中心電極と、この中心電極の先端に対向する位置に配置され、中心電極を保持する絶縁体を固持してなる上記主体金具と一体となる接地電極とにより正規スパークギャップを形成すると共に、上記主体金具の先端面内周に突出縁を突設することにより絶縁体に保持される中心電極の側面との間で絶縁体表面に沿って飛火する補助スパークギャップを形成し、絶縁体先端の主体金具先端面よりの突出量Ｌ（ｍｍ）を、上記主体金具の先端面内周に突設される突出縁と、この突出縁に対向する位置の絶縁体先端側面までの距離をｇ（ｍｍ）とし、このとき上記主体金具の先端面内周に突設される突出縁に対向する位置の上記絶縁体先端側面の肉厚をｔ（ｍｍ）とした時に、０．５５≦ｇ≦０．６５（ｍｍ）において、
Ｌ≦ｔ＋０．５ｇ  （ｍｍ）
の関係を満足させてなるものである。
【０００７】
更に、主体金具に固持される絶縁体において、先端を突出するように保持される中心電極と、この中心電極を保持する絶縁体を固持してなる上記主体金具に接合してなる接地電極とにより形成される正規スパークギャップを、絶縁体先端に保持される中心電極側面に対向するように、複数の接地電極先端面を配設することにより正規スパークギャップを形成し、又は、絶縁体先端において保持され、主体金具に接合してなる接地電極又はその先端面との間で正規スパークギャップを形成してなる中心電極の先端面又は側面を、Ｐｔ、Ｉｒ等の貴金属或はこれら貴金属を主体とする貴金属合金を有するものとしてなるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明を実施するにあたって、中心電極と、この中心電極の先端に対向する位置に配置される接地電極により正規スパークギャップを形成すると共に、主体金具の先端面内周に突出縁を突設することにより中心電極の側面との間で絶縁体表面に沿って飛火する補助スパークギャップを形成し、絶縁体先端の主体金具先端面よりの突出量Ｌ（ｍｍ）を、上記主体金具の先端面内周に突設される突出縁と、この突出縁に対向する位置の上記絶縁体先端面までの距離をｇ（ｍｍ）とし、このとき上記主体金具の先端面内周に突設される突出縁に対向する位置の絶縁体先端面の肉厚をｔ（ｍｍ）とした時に、０．５５≦ｇ≦０．６５（ｍｍ）において、
Ｌ≦ｔ＋０．５ｇ  （ｍｍ）
を満足するものとすることで、主体金具の先端面からの絶縁体の突出量を小さくできるから、先端を突出するように絶縁体に保持される中心電極と接地電極とにより形成される正規スパークギャップにおいて火花放電が困難となって、上記主体金具の先端面内周に突出縁を突設することにより絶縁体に保持される中心電極の側面との間で形成される補助スパークギャップでの火花放電を行おうとする場合に、補助スパークギャップ間の火花放電距離が短くなり、補助スパークギャップでの火花放電に要求される放電電圧を低く抑えられ、確実に火花放電を行うことができる。また、補助ギャップにおける放電電圧が低下できることから、絶縁体貫通の発生を防止することができる。
【０００９】
更に、接地電極又はその先端面との間で正規スパークギャップ形成してなる中心電極の先端面又は側面を、Ｐｔ、Ｉｒ等の貴金属或はこれら貴金属を主体とする貴金属合金を有するものとすることで、中心電極を細径化することができるので、特に高い放電電圧が要求される過給機エンジンで使用される場合において、中心電極先端と接地電極とによって形成される正規スパークギャップでの火花放電が困難な場合に代わって主体金具の先端面内周に突設される突出縁とにより形成される補助スパークギャップで火花放電を行うにあたっても、補助スパークギャップでの火花放電において要求される放電電圧を低くできると共に、火花放電に伴う電極の耐摩耗性を確保でき、その結果スパークプラグとしての耐久性をも向上させることができる。
【００１０】
【実施例】
この発明を図に示す実施例により更に説明する。（１）は、内燃機関に装着されるこの発明の実施例である内燃機関用スパークプラグ（１）であり、この内燃機関用スパークプラグ（１）は、先端（４）を突出するように中心電極（３）を保持してなる絶縁体（２）と、この中心電極（３）の先端（４）に対向する位置に配置され、中心電極（３）の先端面（５）と共に正規スパークギャップ（９）を形成する接地電極（８）が主体金具（７）の先端面（１０）に接合され、更に上記先端面（１０）の内周に突出縁（１１）を突設することにより絶縁体（２）に保持される中心電極（３）の側面（６）との間で補助スパークギャップ（１２）を形成してなる主体金具（７）から構成される。主体金具（７）にはエンジンに装着するための取付ねじ（１５）が設けられている。
【００１１】
そして、絶縁体（２）先端は例えば、図のように径小の円筒状或は先細のテーパー状を呈して主体金具（７）の先端面（１０）よりの突出量Ｌ（ｍｍ）を、上記主体金具（７）の先端面（１０）の内周に突設される突出縁（１１）と、この突出縁（１１）に対向する位置の絶縁体先端側面（２ａ）までの距離をｇ（ｍｍ）とし、このとき上記主体金具（７）の先端面（１０）の内周に突設される突出縁（１１）に対向する位置の絶縁体先端側面（２ａ）において必要とされる肉厚をｔ（ｍｍ）とした時に、０．５５≦ｇ≦０．６５（ｍｍ）において、
Ｌ≦ｔ＋０．５ｇ  （ｍｍ）
の関係を満足させてなるものである。
【００１２】
この発明の第一実施例である内燃機関用スパークプラグ（１）は以上の構成を具えるので、中心電極（３）を保持する絶縁体（２）の主体金具（７）の先端面（１０）からの突出量Ｌを小さくすることができ、絶縁体（２）に保持される中心電極（３）の先端面（５）と、主体金具（７）に接合してなる接地電極（８）とにより形成される正規スパークギャップ（９）においてカーボンの付着等の原因により火花放電が困難となって、上記主体金具（７）の先端面（１０）の内周に突設する突出縁（１１）と、中心電極（３）の側面（６）との間で絶縁体表面に沿って形成される補助スパークギャップ（１２）での火花放電を行おうとする場合に、上記絶縁体（２）先端の主体金具（７）の先端面（１０）よりの突出量Ｌを、上記主体金具（７）の先端面（１０）の内周に突設する突出縁（１１）と、この突出縁（１１）に対向する位置の絶縁体先端側面（２ａ）までの距離をｇ（ｍｍ）、このとき上記主体金具（７）の先端面（１０）の内周に突設される突出縁（１１）に対向する位置の絶縁体先端側面（２ａ）においてて必要とされる肉厚をｔ（ｍｍ）とした時に、０．５５≦ｇ≦０．６５（ｍｍ）において、
Ｌ≦ｔ＋０．５ｇ  （ｍｍ）
という関係を満足するように制限しているため、補助スパークギャップ（１２）での火花放電距離が短くなる結果補助スパークギャップ（１２）での火花放電に要求される放電電圧を抑制できると共に、更に突出縁（１１）に対向する位置の絶縁体先端側面（２ａ）において絶縁体先端側面（２ａ）における肉厚を十分に確保しているため、この絶縁体先端側面（２ａ）において中心電極（３）への印加電圧による絶縁体貫通の発生を防止するものとなるので、補助スパークギャップ（１２）での混合気に対する確実な火花放電を行うことができる。
【００１３】
そこで、この発明の効果を確認するために以下の条件の下で実機にこの発明の実施例である内燃機関用スパークプラグ（１）を装着して実機試験を行った。即ち、絶縁体（２）先端の主体金具（７）の先端面（１０）よりの突出量Ｌを、上記主体金具（７）の先端面（１０）の内周に突設される突出縁（１１）と、この突出縁（１１）に対向する位置の絶縁体先端側面（２ａ）までの距離をｇを０．６５ｍｍ、このときの主体金具（７）の先端面（１０）内周に突設される突出縁（１１）に対向する位置の絶縁体先端側面（２ａ）において必要とされる肉厚ｔ（ｍｍ）を１．３ｍｍとすることにより１．６２５ｍｍと設定した上で、過給機付き（過給圧を６００ｍｍＨｇ，５０００ｒｐｍ×４／４）の４ストロークエンジンに装着して実機試験を行ったところ、補助スパークギャップ（１２）間での放電電圧を、従来であれば絶縁体（２）の突出量Ｌが２．０ｍｍ以上であると補助スパークギャップ（１２）での放電電圧は約３４ｋｖであったのに対して、３２ｋｖと２ｋｖも低減させることができる（図３参照）。また絶縁体先端側面（２ａ）での肉厚ｔ（ｍｍ）は十分に確保されて突出縁（１１）に対向する位置の絶縁体先端側面（２ａ）での絶縁体貫通を防止することができるので（図４参照）、中心電極（３）と、この中心電極（２）の先端面（５）に対向する位置に配置される接地電極（８）とにより形成される正規スパークギャップ（９）において火花放電が行えず、主体金具（７）の先端面（１０）の内周に突設される突出縁（１１）と、絶縁体（２）に保持される中心電極（３）の側面（６）との間で形成される補助スパークギャップ（１２）での混合気に対する火花放電を行おうとする場合にも絶縁体貫通を防止しつつ、円滑に行うことができることが確認された。
【００１４】
更に、図５において示されるものは、この発明の第二実施例である内燃機関用スパークプラグ（１）であり、過給機を装備する内燃機関の燃焼室内において、混合気に対しての着火性を向上させるため、主体金具（７）に固持される絶縁体（２）において、先端（４）を突出するように保持される中心電極（３）の側面（６）に対向するように、先端面（８ａ）と共に正規スパークギャップ（９）を形成する複数の接地電極（８）を配設してなるものであり、この発明の第一実施例と同様に、絶縁体（２）に保持される中心電極（３）の側面（６）と、この中心電極（３）の側面（６）に対向するように複数の接地電極（８）の先端面（８ａ）を配置させて形成する正規スパークギャップ（９）において十分な火花放電ができなくなっても、中心電極（３）を保持する絶縁体（２）先端の突出量Ｌ（ｍｍ）が、０．５５≦ｇ≦０．６５（ｍｍ）において、Ｌ≦ｔ＋０．５ｇと抑制されているため、主体金具（７）の先端面（１０）の内周に突設される突出縁（１１）と、中心電極（３）の側面（６）との間で形成される補助スパークギャップ（１２）での火花放電を絶縁体貫通を防止しつつ、円滑に行うことができるものとなる。
【００１５】
また、図６において示すものは、この発明の第三実施例である内燃機関用スパークプラグ（１）であり、この内燃機関用スパークプラグ（１）は、絶縁体（２）先端において保持され、主体金具（７）に接合してなる接地電極（８）との間で正規スパークギャップ（９）を形成してなる中心電極（３）の先端面（５）を、Ｐｔ、Ｉｒ等の貴金属或はこれら貴金属を主体とする、Ｐｔ−Ｉｒ合金、Ｐｔ−Ｎｉ合金、Ｐｔ−Ｉｒ−Ｎｉ合金、Ｉｒ−Ｙ2 Ｏ3 合金等の貴金属合金を有するものとしてなるものであり、例えば絶縁体（２）に保持される中心電極（３）の先端面（５）において、火花放電時における耐摩耗性に優れたＰｔ−Ｉｒ合金の貴金属チップ（１３）を接合することで、中心電極（３）の外径を細径化することができるものであるため、中心電極（３）の先端面（５）と接地電極（８）により形成される正規スパークギャップ（９）での放電電圧を低下させることができ、主体金具（７）の先端面（１０）の内周に突設される突出縁（１１）と、絶縁体（２）に保持される中心電極（３）の側面（６）との間で形成される補助スパークギャップ（１２）での火花放電を円滑に行うことができるものである。なお、図５の接地電極（８）の先端面（８ａ）と対設する中心電極（３）の側面（６）にも上記図６と同様に貴金属チップ（１３）を形成することができる。
【００１６】
なお、図７に示すものは、この発明の第四実施例である内燃機関用スパークプラグ（１）であり、この内燃機関用スパークプラグ（１）は、燃焼室内での混合気の燃焼を効率的に行うためにスパ−クギャップを形成する発火部が、主体金具（７）の先端面（１０）を著しく燃焼室（１６）内に突出させた場合であり、このような場合でも主体金具（７）の先端面（１０）において、その内周に突出縁（１１）を突設したエクステンドシェル（１４）を一体に形成してなるものであり、主体金具（７）の先端面（１０）よりの絶縁体（２）の突出量Ｌを、０．５５≦ｇ≦０．６５（ｍｍ）において、Ｌ≦ｔ＋０．５ｇ  （ｍｍ）を満たすものとすれば、補助スパークギャップ（１２）での火花放電に要求される放電電圧を低減させて、中心電極（３）に対する印加電圧による絶縁体貫通を確実に防止しつつ、円滑に火花放電を行うようにすることができるものである。又中心電極（３）の先端面又は側面に貴金属チップ（１３）を形成することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のとおり、中心電極を保持する絶縁体先端の、主体金具の先端面からの突出量Ｌを、主体金具の先端面内周と、この突出縁に対向する位置の絶縁体先端側面までの距離をｇ、上記突出縁に対向する位置での絶縁体先端側面の肉厚をｔとしたとき、０．５５≦ｇ≦０．６５（ｍｍ）において、Ｌ≦ｔ＋０．５ｇ（ｍｍ）を満足するものとすることで、絶縁体に保持される中心電極の側面と上記主体金具の先端面内周に突設される突出縁とにより形成される補助スパークギャップ間での放電電圧を低減させることができるため、中心電極と接地電極から形成される正規スパークギャップでの火花放電に代わって補助スパークギャップで火花放電を行おうとする場合でも、中心電極に対する印加電圧による絶縁体貫通を防止しつつ、確実に火花放電を行うことができ、特に過給機の装備により過酷な条件での混合気への着火が要求されるで内燃機関において長期間の耐久性を確保できる優れた効果を有するものである。更に、特に主体金具の取付ねじ径が１２ｍｍ以下のスパ−クプラグは、絶縁体の肉厚がより薄くなるため、絶縁体の突出量Ｌを、０．５５≦ｇ≦０．６５（ｍｍ）において、Ｌ＜ｔ＋０．５ｇ（ｍｍ）に設定することが貫通を防止する上でより有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施例である内燃機関用スパークプラグの全体図である。
【図２】  その要部拡大断面図である。
【図３】  この発明の実施例内燃機関用スパークプラグにおける絶縁体の突出量Ｌ（ｍｍ）と補助スパークギャップでの放電電圧（ｋｖ）の関係を示した図である。
【図４】  この発明の実施例である内燃機関用スパークプラグにおける主体金具の先端面内周の突出縁と、この突出縁に対向する位置の絶縁体先端側面までの距離ｇ（ｍｍ）と、この突出縁に対向する位置の絶縁体先端側面の肉厚ｔ（ｍｍ）との関係での絶縁体貫通の有無を示した図である。
【図５】  この発明の第二実施例の内燃機関用スパークプラグの要部拡大断面図である。
【図６】  この発明の第三実施例の内燃機関用スパークプラグの要部拡大断面図である。
【図７】  主体金具先端面にエクステンドシェルを追加したこの発明の第四実施例の拡大断面図である。
【符号の説明】
１  内燃機関用スパークプラグ
２  絶縁体
２ａ（突出縁に対向する位置の）絶縁体先端側面
３  中心電極
４  （中心電極の）先端
５  （中心電極の）先端面
６  （中心電極の）側面
７  主体金具
８  接地電極
８ａ（接地電極の）先端面
９  正規スパークギャップ
１０  （主体金具の）先端面
１１  突出縁
１２  補助スパークギャップ
１３  貴金属チップ
１４  エクステンドシェル
１５  取付ねじ
１６  燃焼室
【図１】
0003671485.tif 000002
【図２】
0003671485.tif 000003
【図３】
0003671485.tif 000004
【図４】
0003671485.tif 000005
【図５】
0003671485.tif 000006
【図６】
0003671485.tif 000007
【図７】
0003671485.tif 000008