(57)【要約】【課題】内燃機関に対する取付姿勢に関わらず安定した着火性を確保することができる簡易な構成の内燃機関用のスパークプラグを提供すること。【解決手段】内燃機関用のスパークプラグ１は、ハウジング２と絶縁碍子３と中心電極４と接地電極５と先端突起部２２とを有する。先端突起部２２は導風面２２１を有する。プラグ軸方向から見た状態において、接地電極５の立設部５１のプラグ周方向における中心と中心電極４の中心点Ｃとを結ぶ直線を直線Ｌ、導風面２２１の延長線を直線Ｍとし、直線Ｌと直線Ｍとの交点Ａと中心電極４の中心点Ｃとの距離をａ（立設部５１から離れる側が正）、直線Ｌと直線Ｍとのなす角度をｂ、ハウジングの直径をＤとしたとき、ｂ≧−６７．８×（ａ／Ｄ）＋２７．４、ｂ≦−１２３．７×（ａ／Ｄ）＋６４．５、−０．４≦（ａ／Ｄ）≦０．４、０°＜ｂ≦９０°をすべて満たす。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のハウジング（２）と、
該ハウジング（２）の内側に保持された筒状の絶縁碍子（３）と、
先端部（４１）が突出するように上記絶縁碍子（３）の内側に保持された中心電極（４）と、
上記ハウジング（２）の先端部（２１）から先端側へ突き出すと共に上記中心電極（４）との間に火花放電ギャップ（Ｇ）を形成する接地電極（５）と、
該接地電極（５）とは異なる位置において上記ハウジング（２）の先端部（２１）から先端側へ突出する先端突起部（２２）と、を有し、
上記先端突起部（２２）は、プラグ周方向において上記接地電極（５）側を向いた平坦な導風面（２２１）を有し、
プラグ軸方向から見た状態において、上記ハウジング（２）から立設した上記接地電極（５）の立設部（５１）のプラグ周方向における中心と上記中心電極（４）の中心点（Ｃ）とを結ぶ直線を直線Ｌ、上記導風面（２２１）の延長線を直線Ｍとし、上記直線Ｌと上記直線Ｍとの交点（Ａ）と上記中心電極（４）の中心点（Ｃ）との距離をａ、上記直線Ｌと上記直線Ｍとのなす角度をｂ、上記ハウジング（２）の直径をＤとし、上記距離ａは上記接地電極（５）の上記立設部（５１）から離れる側を正、近付く側を負としたとき、下記式（１）〜式（４）をすべて満たすことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ（１）。
ｂ≧−６７．８×（ａ／Ｄ）＋２７．４    ・・・（１）
ｂ≦−１２３．７×（ａ／Ｄ）＋６４．５  ・・・（２）
−０．４≦（ａ／Ｄ）≦０．４            ・・・（３）
０°＜ｂ≦９０°                        ・・・（４）
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関用のスパークプラグ（１）において、下記式（５）を更に満たすことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ（１）。
ｂ≦−１２３．４×（ａ／Ｄ）＋５３．７  ・・・（５）
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関用のスパークプラグ（１）において、下記式（６）を更に満たすことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ（１）。
ｂ≧−１２３．１×（ａ／Ｄ）＋３０．０  ・・・（６）
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ（１）において、上記先端突起部（２２）は、その先端を、上記接地電極（５）の先端と同等もしくはそれよりも基端側、かつ上記絶縁碍子（３）の先端と同等もしくはそれよりも先端側に位置させていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ（１）。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ（１）において、上記先端突起部（２２）は、上記火花放電ギャップ（Ｇ）に最も近いプラグ軸方向位置におけるプラグ周方向幅が、上記接地電極（５）の上記立設部（５１）よりも小さいことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ（１）。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ（１）において、上記先端突起部（２２）は、プラグ軸方向に平行に突出していることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ（１）。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ（１）において、上記火花放電ギャップ（Ｇ）に最も近いプラグ軸方向位置における上記先端突起部（２２）の断面形状は、プラグ径方向幅がプラグ周方向幅よりも長いことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ（１）。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ（１）において、上記火花放電ギャップ（Ｇ）に最も近いプラグ軸方向位置における上記先端突起部（２２）の断面形状は、三角形状であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のエンジン等に用いる内燃機関用のスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジン等の内燃機関における着火手段として用いられるスパークプラグとして、軸方向に中心電極と接地電極とを対向させて火花放電ギャップを形成したものがある。かかるスパークプラグは、火花放電ギャップに放電を生じさせ、この放電により、燃焼室内の混合気に着火している。
ここで、燃焼室内においては、例えばスワール流やタンブル流といった混合気の気流が形成されており、この気流が火花放電ギャップにおいても適度に流れることにより、着火性を確保することができる。
【０００３】
ところが、内燃機関へのスパークプラグの取付姿勢によっては、ハウジングの先端部に接合された接地電極の一部が、気流における火花放電ギャップの上流側に配置されることがある。この場合、燃焼室内の気流が接地電極によって遮られ、火花放電ギャップ付近の気流が停滞するおそれがある。その結果、スパークプラグの着火性が低下するおそれがある。すなわち、内燃機関への取付姿勢によって、スパークプラグの着火性がばらつくという問題が生じるおそれがある。特に近年、希薄燃焼による内燃機関が多く用いられているが、このような内燃機関においては、スパークプラグの取付姿勢によって、燃焼安定性が低下するおそれがある。
【０００４】
また、内燃機関へのスパークプラグの取付姿勢、すなわち周方向についての接地電極の位置を制御することは困難である。これは、ハウジングにおける取付用ネジの形成状態や内燃機関への取り付け作業時におけるスパークプラグの締付度合い等によって、取付姿勢が変化してしまうからである。
【０００５】
そこで、接地電極による気流の阻害を抑制するために、接地電極に穴開け加工を施した構成や、複数の薄い板状部材によって接地電極をハウジングに接合した構成が開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１４８０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載の「接地電極に穴開け加工を施した構成」では、接地電極の強度低下を招くおそれがある。また、それを防ぐために接地電極を太く形成すれば、結局、混合気の気流を妨げやすくなる。
また、同じく特許文献１に記載の「複数の薄い板状部材によって接地電極をハウジングに接合した構成」では、接地電極の形状が複雑になり、製造工数も増加し、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、内燃機関に対する取付姿勢に関わらず安定した着火性を確保することができる簡易な構成の内燃機関用のスパークプラグを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、筒状のハウジングと、
該ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子と、
先端部が突出するように上記絶縁碍子の内側に保持された中心電極と、
上記ハウジングの先端部から先端側へ突き出すと共に上記中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極と、
該接地電極とは異なる位置において上記ハウジングの先端部から先端側へ突出する先端突起部と、を有し、
上記先端突起部は、プラグ周方向において上記接地電極側を向いた平坦な導風面を有し、
プラグ軸方向から見た状態において、上記ハウジングから立設した上記接地電極の立設部のプラグ周方向における中心と上記中心電極の中心点とを結ぶ直線を直線Ｌ、上記導風面の延長線を直線Ｍとし、上記直線Ｌと上記直線Ｍとの交点と上記中心電極の中心点との距離をａ、上記直線Ｌと上記直線Ｍとのなす角度をｂ、上記ハウジングの直径をＤとし、上記距離ａは上記接地電極の上記立設部から離れる側を正、近付く側を負としたとき、下記式（１）〜式（４）をすべて満たすことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグにある（請求項１）。
ｂ≧−６７．８×（ａ／Ｄ）＋２７．４    ・・・（１）
ｂ≦−１２３．７×（ａ／Ｄ）＋６４．５  ・・・（２）
−０．４≦（ａ／Ｄ）≦０．４            ・・・（３）
０°＜ｂ≦９０°                        ・・・（４）
【発明の効果】
【００１０】
上記スパークプラグは上記先端突起部を有する。これにより、上記スパークプラグが内燃機関に対してどのような姿勢で取付けられても、火花放電ギャップへ向かう燃焼室内の気流が妨げられることを防ぐことができる。
【００１１】
つまり、例えば、上記接地電極の立設部が火花放電ギャップの上流側に配置された場合において、上流側から上記接地電極の立設部の脇を通過した気流を上記先端突起部によって、火花放電ギャップへ導くことができる。すなわち、上記先端突起部が上記気流のガイドとなり、上記気流を火花放電ギャップに向かって導くことができる（以下において、この機能を適宜「ガイド機能」という。）。そのため、火花放電ギャップ付近の気流の停滞を防ぐことができる。その結果、上記スパークプラグの安定した着火性を確保できる。
【００１２】
そして、特に先端突起部の導風面が、上記式（１）〜式（４）をすべて満たす状態で配置されている。これにより、上記接地電極の立設部が火花放電ギャップの上流側に配置された場合において、上記ガイド機能を効果的に発揮させることができる。すなわち、上記式（１）〜式（４）をすべて満たすことにより、上記先端突起部の導風面が気流を適切に火花放電ギャップへ導くことができる。その結果、内燃機関へのスパークプラグの取付姿勢に関わらず、放電火花を充分に引き伸ばし、着火性を充分に確保することができる。
【００１３】
また、上記先端突起部は、上記ハウジングの先端部から先端側へ突出させて配置した簡易な構成によって実現することができる。つまり、接地電極の形状を特に工夫する必要はなく複雑な形状にする必要もない。
【００１４】
以上のごとく、上記態様によれば、内燃機関に対する取付姿勢に関わらず安定した着火性を確保することができる簡易な構成の内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１における、スパークプラグの先端部の斜視図。
【図２】実施例１における、火花放電ギャップと同等のプラグ軸方向位置におけるスパークプラグの断面図。
【図３】実施例１における、接地電極の立設部が気流の上流側に配された場合のスパークプラグの先端部の側面図。
【図４】図３のIV−IV線矢視断面図。
【図５】比較例１における、スパークプラグの先端部の斜視図。
【図６】比較例１における、（Ａ）上流側に接地電極の立設部が配されたときの放電の説明図、（Ｂ）気流と直交する位置に接地電極の立設部が配されたときの放電の説明図、（Ｃ）下流側に接地電極の立設部が配されたときの放電の説明図。
【図７】比較例１における、放電長さの比較グラフ。
【図８】比較例１における、放電長さとＡ／Ｆ限界との関係を示す線図。
【図９】（ａ）比較例１における、接地電極の立設部が気流の上流側に配された場合の側面説明図、（ｂ）（ａ）のIX−IX線矢視断面図。
【図１０】実験例１において用いた、スパークプラグの一例の先端部の断面図。
【図１１】実験例１において用いた、スパークプラグの他の一例の先端部の断面図。
【図１２】実験例１における、試験結果を表すグラフ。
【図１３】実施例２における、スパークプラグの先端部の斜視図。
【図１４】実施例２における、火花放電ギャップと同等のプラグ軸方向位置におけるスパークプラグの断面図。
【図１５】実施例２における、スパークプラグの先端部の側面図。
【図１６】実施例３における、スパークプラグの先端部の斜視図。
【図１７】実施例３における、火花放電ギャップと同等のプラグ軸方向位置におけるスパークプラグの断面図。
【図１８】実施例４における、火花放電ギャップと同等のプラグ軸方向位置におけるスパークプラグの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
上記内燃機関用のスパークプラグにおいて、燃焼室へ挿入される側を先端側、その反対側を基端側とする。
【００１７】
また、上記内燃機関用のスパークプラグは、下記式（５）を更に満たすことが好ましい（請求項２）。
ｂ≦−１２３．４×（ａ／Ｄ）＋５３．７  ・・・（５）
この場合には、より効果的に着火性を向上させることができる。
【００１８】
また、上記内燃機関用のスパークプラグは、下記式（６）を更に満たすことが好ましい（請求項３）。
ｂ≧−１２３．１×（ａ／Ｄ）＋３０．０  ・・・（６）
この場合には、より確実に着火性を向上させることができる。
【００１９】
また、上記先端突起部は、その先端を、上記接地電極の先端と同等もしくはそれよりも基端側、かつ上記絶縁碍子の先端と同等もしくはそれよりも先端側に位置させていることが好ましい（請求項４）。この場合には、上記先端突起部の上記ガイド機能を確保しつつ、スパークプラグのプラグ軸方向における小型化を実現できる。その結果、スパークプラグの着火性を確保しつつ、上記先端突起部が燃焼室内においてピストンと干渉することを防ぐことができる。
【００２０】
また、上記先端突起部の先端は、上記中心電極の先端よりも先端側であることがより好ましく、更には、火花放電ギャップよりも先端側であることがより好ましい。
【００２１】
また、上記先端突起部は、上記火花放電ギャップに最も近いプラグ軸方向位置におけるプラグ周方向幅が、上記接地電極の上記立設部よりも小さいことが好ましい（請求項５）。この場合には、上記先端突起部によって上記気流が遮蔽されることを防ぎやすく、火花放電ギャップ付近の気流の停滞を効果的に防ぐことができる。
また、上記「プラグ周方向幅」とは、プラグ軸方向から見たときのスパークプラグの中心軸を中心とした円の接線方向の幅を意味する。
【００２２】
また、上記先端突起部は、プラグ軸方向に平行に突出していることが好ましい（請求項６）。この場合には、上記先端突起部に起因する気流のよどみが、火花放電ギャップ付近に形成されることを防ぐことができる。また、上記先端突起部の形状を簡素化できるため、簡易な構成のスパークプラグを実現できる。
なお、「プラグ軸方向に対して平行」とは、プラグ軸方向に対して若干傾斜していても、上記効果を得られる程度に実質的に平行である場合も含む。
【００２３】
また、上記火花放電ギャップに最も近いプラグ軸方向位置における上記先端突起部の断面形状は、プラグ径方向幅がプラグ周方向幅よりも長いことが好ましい（請求項７）。この場合には、上流側からスパークプラグの先端部付近へ向かう気流を、上記先端突起部によって上記火花放電ギャップへ効率的に導きやすく、かつ、上記先端突起部が上流側からスパークプラグの先端部付近へ向かう気流を妨げにくくなる。つまり、上記先端突起部は、上記接地電極が火花放電ギャップの上流側に配された場合において、気流を火花放電ギャップへ導く機能（ガイド機能）を果たすが、上記先端突起部自身が火花放電ギャップの上流側に配された場合には、その形状によっては火花放電ギャップへ向かう気流を遮蔽するおそれが考えられる。上述のガイド機能は、上記先端突起部のプラグ径方向幅が大きいほど発揮されやすく、上述の火花放電ギャップへ向かう気流を遮蔽する効果は、上記先端突起部のプラグ周方向幅が大きいほど生じやすい。それゆえ、上記先端突起部を、プラグ径方向幅がプラグ周方向幅よりも大きい形状とすることにより、火花放電ギャップへ向かう気流の遮蔽を防ぎつつ、火花放電ギャップへの気流の導入を効率的に行いやすくなる。
【００２４】
また、上記火花放電ギャップに最も近いプラグ軸方向位置における上記先端突起部の断面形状は、三角形状とすることもできる（請求項８）。この場合には、上記先端突起部に広い面積の導風面を形成しつつ、上記ハウジングの先端部から、プラグ径方向の内側及び外側に、上記先端突起部がはみ出ることを防ぎやすい。これにより、横飛び火の問題や内燃機関への取付性の問題を防ぎつつ、上記先端突起部のガイド機能を向上させることができる。
【００２５】
また、上記内燃機関用のスパークプラグは、下記式（７）を更に満たすことが好ましい。
−０．３≦（ａ／Ｄ）≦０．３    ・・・・・（７）
この場合には、より確実に着火性を向上させることができる。
【実施例】
【００２６】
（実施例１）
上記内燃機関用のスパークプラグの実施例につき、図１〜図４を用いて説明する。
本例のスパークプラグ１は、図１〜図３に示すごとく、筒状のハウジング２と、ハウジング２の内側に保持された筒状の絶縁碍子３と、先端部が突出するように絶縁碍子３の内側に保持された中心電極４とを有する。また、スパークプラグ１は、ハウジング２の先端部から先端側へ突き出すと共に中心電極４との間に火花放電ギャップＧを形成する接地電極５とを有する。
【００２７】
接地電極５は、図１、図３に示すごとく、ハウジング２の先端部２１から先端側に立設する立設部５１と、立設部５１の先端から屈曲して、中心電極４の先端部４１に対してプラグ軸方向に対向する対向面５３を備えた対向部５２とを有している。
そして、スパークプラグ１は、接地電極５とは異なる位置においてハウジング２の先端部２１から先端側へ突出する先端突起部２２を有する。
【００２８】
先端突起部２２は、プラグ周方向において接地電極５側を向いた平坦な導風面２２１を有する。
図２に示すごとく、プラグ軸方向から見た状態において、スパークプラグ１は、以下の条件のもと、以下の関係式（１）〜式（４）をすべて満たす。
【００２９】
すなわち、プラグ軸方向から見た状態において、ハウジング２から立設した接地電極５の立設部５１のプラグ周方向における中心と中心電極４の中心点Ｃとを結ぶ直線を直線Ｌ、導風面２２１の延長線を直線Ｍとする。そして、直線Ｌと直線Ｍとの交点Ａと中心電極の中心点Ｃとの距離をａ、直線Ｌと直線Ｍとのなす角度をｂ、ハウジング２の直径をＤとする。また、距離ａは接地電極５の立設部５１から離れる側を正、近付く側を負とする。このとき、ａ、ｂ、Ｄは、以下の式（１）〜式（４）のすべての関係を満たす。
【００３０】
ｂ≧−６７．８×（ａ／Ｄ）＋２７．４    ・・・（１）
ｂ≦−１２３．７×（ａ／Ｄ）＋６４．５  ・・・（２）
−０．４≦（ａ／Ｄ）≦０．４            ・・・（３）
０°＜ｂ≦９０°                        ・・・（４）
【００３１】
また、スパークプラグ１は、上記式（１）〜式（４）のすべてを満たすのに加え、更に、以下の式（５）、式（６）の少なくとも一つを満たすことが好ましく、式（５）及び式（６）の双方を満たすのがより好ましい。
ｂ≦−１２３．４×（ａ／Ｄ）＋５３．７  ・・・（５）
ｂ≧−１２３．１×（ａ／Ｄ）＋３０．０  ・・・（６）
また、更に、下記式（７）を満たすことがより好ましい。
−０．３≦（ａ／Ｄ）≦０．３    ・・・・・（７）
【００３２】
また、図１、図３に示すごとく、先端突起部２２は、プラグ軸方向に平行に突出している。また、先端突起部２２は、その先端を、接地電極５の先端と同等もしくはそれよりも基端側、かつ絶縁碍子３の先端と同等もしくはそれよりも先端側に位置させている。接地電極５は、立設部５１をプラグ軸方向に平行に、対向部５２をプラグ径方向に平行にした状態で、配設されている。
【００３３】
図２に示すごとく、先端突起部２２は、火花放電ギャップＧに最も近いプラグ軸方向位置におけるプラグ周方向幅が、接地電極５よりも小さい。本例の場合には、先端突起部２２において、「火花放電ギャップＧに最も近いプラグ軸方向位置」とは、火花放電ギャップＧと同じプラグ軸方向位置である。それゆえ、火花放電ギャップＧと同等のプラグ軸方向位置において、先端突起部２２のプラグ周方向幅Ｗ２が、接地電極５の立設部５１のプラグ周方向幅Ｗ１よりも小さい。
【００３４】
また、火花放電ギャップＧに最も近いプラグ軸方向位置における先端突起部２２の断面形状は、プラグ径方向幅Ｗ２０がプラグ周方向幅Ｗ２よりも長い。本例においては、火花放電ギャップＧと同等のプラグ軸方向位置における断面形状において、プラグ径方向幅Ｗ２０がプラグ周方向幅Ｗ２よりも長い。
【００３５】
また、先端突起部２２は、プラグ周方向において接地電極５側を向いた導風面２２１を有する。ここで、「接地電極５側を向く」とは、ハウジング２の先端部２１に沿ったプラグ周方向において、接地電極５の立設部５１側を向いていることを意味する。そして、プラグ軸方向から見たとき、導風面２２１の延長線（直線Ｍ）は、必ずしも火花放電ギャップＧ（中心電極４の先端部４１）を通過する必要はない。すなわち、直線Ｍは、上述の式（１）〜式（４）を満たす範囲で、その向きや位置を設定することができる。また、好ましくは、式（５）、式（６）、或いは式（７）をも満たすような向きや位置に直線Ｍが描かれるように、接地電極５を配置するとよい。
【００３６】
また、図１、図２に示すごとく、先端突起部２２は、プラグ軸方向に直交する面による断面の形状が長方形状である、四角柱形状を有する。そして、長方形の長辺を構成する面の一方が、上記導風面２１である。
【００３７】
また、本例の各部の寸法及び材質の一例を、以下に示す。
ハウジング２の直径Ｄは１０．２ｍｍ、ハウジング２の先端部２１における肉厚は１．４ｍｍである。また、先端突起部２２のプラグ径方向幅Ｗ２は１．９ｍｍであり、プラグ周方向幅Ｗ２０は１．３ｍｍである。また、接地電極５の立設部５１のプラグ周方向幅Ｗ１は２．６ｍｍである。
また、中心電極４の先端部４１は、絶縁碍子３の先端から軸方向に１．５ｍｍ突出している。そして、火花放電ギャップＧは１．１ｍｍである。
【００３８】
また、中心電極４の先端部４１は、イリジウムからなる貴金属チップによって構成されている。また、ハウジング２及び接地電極５はニッケル合金からなる。
上述の寸法及び材質は、後述の実験例１において用いた試料の具体的寸法及び材質でもある。
ただし、上記スパークプラグ１において、各部の寸法及び材質は、特に限定されるものではない。
なお、本例のスパークプラグ１は、自動車等の車両用の内燃機関に用いられる。
【００３９】
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記スパークプラグ１は先端突起部２２を有する。これにより、スパークプラグ１が内燃機関に対してどのような姿勢で取付けられても、火花放電ギャップＧへ向かう燃焼室内の気流が妨げられることを防ぐことができる。
【００４０】
つまり、例えば、図３、図４に示すごとく、接地電極５の立設部５１が火花放電ギャップＧの上流側に配置された場合において、上流側から接地電極５の立設部５１の脇を通過した気流Ｆを先端突起部２２によって、火花放電ギャップＧへ導くことができる。すなわち、先端突起部２２が気流Ｆのガイドとなり、気流Ｆを火花放電ギャップＧに向かって導くことができる。そのため、火花放電ギャップＧ付近の気流Ｆの停滞を防ぐことができる。その結果、スパークプラグ１の安定した着火性を確保できる。なお、図３、図４において、符号Ｚにて表す領域は、気流Ｆのよどみを表す。他の図面においても同様である。
【００４１】
そして、特に先端突起部２２の導風面２２１が、上記式（１）〜式（４）をすべて満たす状態で配置されている。これにより、接地電極５の立設部５１が火花放電ギャップＧの上流側に配置された場合において、ガイド機能を効果的に発揮させることができる。すなわち、上記式（１）〜式（４）をすべて満たすことにより、先端突起部２２の導風面２２１が気流Ｆを適切に火花放電ギャップＧへ導くことができる。その結果、内燃機関へのスパークプラグ１の取付姿勢に関わらず、放電火花Ｓを充分に引き伸ばし、着火性を充分に確保することができる。
【００４２】
また、先端突起部２２は、ハウジング２の先端部２１から先端側へ突出させて配置した簡易な構成によって実現することができる。つまり、接地電極５の形状を特に工夫する必要はなく複雑な形状にする必要もない。
【００４３】
また、スパークプラグ１は、上記式（１）〜式（４）に加えて、上記式（５）又は式（６）を更に満たすことによって、より効果的に着火性を向上させることができる。更に好ましくは、スパークプラグ１は、上記式（１）〜式（４）に加えて、上記式（５）及び式（６）を更に満たすことにより、より確実に着火性を向上させることができる。
【００４４】
また、先端突起部２２は、その先端を、接地電極５の先端と同等もしくはそれよりも基端側、かつ絶縁碍子３の先端と同等もしくはそれよりも先端側に位置させている。これにより、先端突起部２２のガイド機能を確保しつつ、スパークプラグ１のプラグ軸方向における小型化を実現できる。その結果、スパークプラグ１の着火性を確保しつつ、先端突起部２２が燃焼室内においてピストンと干渉することを防ぐことができる。
【００４５】
また、先端突起部２２のプラグ周方向幅Ｗ２は、接地電極５の立設部５１のプラグ周方向幅Ｗ１よりも小さい。そのため、先端突起部２２によって気流Ｆが遮蔽されることを防ぎやすく、火花放電ギャップＧ付近の気流の停滞を効果的に防ぐことができる。
【００４６】
また、先端突起部２２は、プラグ軸方向に平行に突出している。これにより、先端突起部２２に起因する気流のよどみが、火花放電ギャップＧ付近に形成されることを防ぐことができる。また、先端突起部２２の形状を簡素化できるため、簡易な構成のスパークプラグ１を実現できる。
【００４７】
また、先端突起部２２の断面形状は、プラグ径方向幅Ｗ２０がプラグ周方向幅Ｗ２よりも長い。これにより、上流側からスパークプラグ１の先端部付近へ向かう気流Ｆを、先端突起部２２によって火花放電ギャップＧへ効率的に導きやすく、かつ、先端突起部２２が上流側からスパークプラグ１の先端部付近へ向かう気流を妨げにくくなる。つまり、先端突起部２２は、接地電極５が火花放電ギャップＧの上流側に配された場合において、気流を火花放電ギャップＧへ導く機能（ガイド機能）を果たすが、先端突起部２２自身が火花放電ギャップＧの上流側に配された場合には、その形状によっては火花放電ギャップＧへ向かう気流を遮蔽するおそれが考えられる。上述のガイド機能は、先端突起部２２のプラグ径方向幅Ｗ２０が大きいほど発揮されやすく、上述の火花放電ギャップＧへ向かう気流を遮蔽する効果は、先端突起部２２のプラグ周方向幅Ｗ２が大きいほど生じやすい。それゆえ、先端突起部２２を、プラグ径方向幅Ｗ２０がプラグ周方向幅Ｗ２よりも大きい形状とすることにより、火花放電ギャップＧへ向かう気流の遮蔽を防ぎつつ、火花放電ギャップＧへの気流の導入を効率的に行いやすくなる。
【００４８】
以上のごとく、本例によれば、内燃機関に対する取付姿勢に関わらず安定した着火性を確保することができる簡易な構成の内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。
【００４９】
（比較例１）
本例は、図５〜図８に示すごとく、接地電極９５が、立設部９５１と対向部９５２とから構成される通常のスパークプラグ９の例である。
図５に示すごとく、接地電極９５は、ハウジング９２の先端面９２１から先端側に立設する立設部９５１と、立設部９５１の先端から屈曲して、中心電極９４の先端部９４１に対してプラグ軸方向に対向する対向面９５３を備えた対向部９５２とを有している。
つまり、スパークプラグ９は、実施例１のような、ハウジング先端部から先端側へ突出した先端突起部２２が配置された構成（図１参照）を有しない。
その他は、実施例１と同様である。
【００５０】
本例の場合には、スパークプラグ９を内燃機関に取り付けて使用する際に、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すごとく、スパークプラグ９の取付け向きによって、火花放電ギャップＧにおける放電火花Ｓの放電長さＮが大きく変化してしまう。これは、燃焼室における気流Ｆの方向との関係による。
つまり、図６（Ａ）に示すごとく、接地電極９５の立設部９５１が火花放電ギャップＧの上流側に配置されるようにスパークプラグ９が内燃機関に取り付けられた場合には、放電長さＮが極めて小さくなる。
【００５１】
一方、図６（Ｂ）に示すごとく、火花放電ギャップＧに対する接地電極９５の立設部９５１の位置が気流Ｆの方向に直交する位置に配置されるようにスパークプラグ９が内燃機関に取り付けられた場合には、放電長さＮが極めて大きくなる。
【００５２】
また、図６（Ｃ）に示すごとく、接地電極９５の立設部９５１が火花放電ギャップＧの下流側に配置されるようにスパークプラグ９が内燃機関に取り付けられた場合には、放電長さＮは、ある程度大きくなるが、上記図６（Ｂ）に示す場合に比べて小さくなる。
なお、ここで、放電長さＮとは、スパークプラグの軸方向に対して直交する方向の放電の長さをいうものとする。
上記放電長さＮの変動の仕方は、気流Ｆの流速を１５ｍ／ｓとして、火花放電ギャップＧに生じた放電火花Ｓの放電長さＮを測定することにより得られた知見であり、具体的には、図７に示すごとく、それぞれのスパークプラグ９の取付姿勢に応じて放電長さＮに大きな差が生じていた。
【００５３】
図７におけるＡ、Ｂ、Ｃは、それぞれ図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す取付姿勢における放電長さＮのデータを表す。
また、放電長さＮとスパークプラグ９の着火性能との関係についても、図８に示すごとく、放電長さＮが長いほど、着火性能が向上することが確認されている。ここで、着火性能は、Ａ／Ｆ限界、すなわち、混合気に着火することができる空燃比の限界値によって評価したものであり、Ａ／Ｆ限界が高いほど（着火可能な混合気が希薄であるほど）着火性能が高いこととなる。
図７、図８から分かるように、比較例１のスパークプラグ９は、内燃機関への取付姿勢によって、着火性能が大きく変動してしまう。
【００５４】
スパークプラグ９における立設部９５１が火花放電ギャップＧの上流側に配置されたときに、放電長さＮが極端に短くなり、着火性が低下する要因としては、図９（ａ）、（ｂ）に示すごとく、立設部９５１の全領域によって気流Ｆが遮られ、火花放電ギャップＧ付近の気流Ｆが停滞してしまうことが考えられる。より具体的には、同図の符号Ｚで示す領域である気流Ｆのよどみの中に、火花放電ギャップＧが入ってしまうと、放電火花Ｓが伸びにくく、充分な放電長さＮ（図６参照）が得られなくなってしまう。その結果、スパークプラグ９は、安定した着火性能を得ることが困難となる。
【００５５】
（実験例１）
本例は、図１０〜図１２に示すごとく、実施例１のスパークプラグ１を基本構造とし、距離ａおよび角度ｂをそれぞれ種々変更して、それらの着火性を間接的に評価した例である。
すなわち、上記のごとく、距離ａおよび角度ｂをそれぞれ変更した種々のスパークプラグを、流速２０ｍ／ｓの気流の上流側に接地電極５の立設部５１が配置されるように、燃焼室に設置した。すなわち、気流Ｆとの関係において、図３、図４に示す状態でスパークプラグを設置した。ここで、気流Ｆの方向に対して直線Ｌが平行となる。このときの火花放電ギャップＧにおける気流の流速を測定した。
【００５６】
火花放電ギャップＧにおける気流の流速が小さいと放電長さが短くなるが、放電長さが短くなると着火性が低下することは確認されているため（図８参照）、火花放電ギャップＧにおける気流の流速を測定することにより、間接的に着火性を評価することができる。
なお、図１０、図１１に示したスパークプラグは、実施例１に示したスパークプラグ１に対して、距離ａおよび角度ｂを変更したものの例示であり、これ以外にも種々の位置および向きに先端突起部２２を配置した試料を作製し、評価した。
【００５７】
その結果を、図１２に示す。
同図において、横軸がハウジング２の直径Ｄに対する距離ａの比（ａ／Ｄ）、縦軸が角度ｂ［°］を表す。そして、このグラフ中に、各スパークプラグにおけるａ／Ｄとｂとの関係をそれぞれプロットした。各プロットは、火花放電ギャップＧにおける気流の流速が、２０ｍ／ｓ以上のものを二重円形記号、１５ｍ／ｓ以上２０ｍ／ｓ未満のものを円形記号、１０ｍ／ｓ以上１５ｍ／ｓ未満のものを三角記号、５ｍ／ｓ以上１０ｍ／ｓ未満のものをＸ字記号、５ｍ／ｓ未満のものをアスタリスク記号にて表した。
なお、気流の流速は、火花放電ギャップＧにおける中心電極４の中心軸上の１２箇所において測定し、そのうちの最も流速が大きい部分の流速にて評価した。
【００５８】
また、図１２において、直線Ｓ１が、ｂ＝−６７．８×（ａ／Ｄ）＋２７．４、直線Ｓ２が、ｂ＝−１２３．７×（ａ／Ｄ）＋６４．５、直線Ｓ５が、ｂ≦−１２３．４×（ａ／Ｄ）＋５３．７、直線Ｓ６が、ｂ≧−１２３．１×（ａ／Ｄ）＋３０．０、をそれぞれ表す。すなわち、上記直線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ５、Ｓ６をそれぞれ表す等式は、式（１）、式（２）、式（５）、式（６）の不等号をそれぞれ等号に代えたものである。また、図１２のグラフの全領域が、式（３）および式（４）にて表される範囲である。
【００５９】
同図において、直線Ｓ１と直線Ｓ２との間の領域には、二重円形記号、円形記号及び三角記号のみがプロットされ、Ｘ字記号やアスタリスク記号は存在していない。その一方で、直線Ｓ１と直線Ｓ２との間の領域以外に、Ｘ字記号やアスタリスク記号が存在する。すなわち、直線Ｓ１と直線Ｓ２との間の領域にあることによって、流速１０ｍ／ｓ以上、すなわちスパークプラグの先端部付近に供給される気流の主流の流速（２０ｍ／ｓ）に対して５０％以上が確保されている。この結果から、式（１）及び式（２）を満たすことにより、火花放電ギャップＧにおける気流の流速を充分に確保することができることが分かる。なお、上記実験の前提として、式（３）および式（４）を満たすことが必要であるため、式（１）〜式（４）のすべてを満たすことによって、火花放電ギャップＧにおける充分な気流を確保することができると言える。
【００６０】
また、図１２において、直線Ｓ１と直線Ｓ２との間の領域の中でも、直線Ｓ５よりも下の領域においては、二重円形記号及び円形記号のみがプロットされている。その一方で、三角記号は、直線Ｓ５よりも上の領域に存在する。すなわち、直線Ｓ１と直線Ｓ５との間の領域にあることによって、流速１５ｍ／ｓ以上、すなわちスパークプラグの先端部付近に供給される気流の主流の流速（２０ｍ／ｓ）に対して７５％以上が確保されている。この結果から、式（１）〜式（４）に加え、式（５）を更に満たすことにより、火花放電ギャップＧにおける気流の流速を向上させることができることが分かる。
【００６１】
さらに、図１２において、直線Ｓ１と直線Ｓ２との間の領域の中でも、直線Ｓ６よりも上側の領域にのみ、二重円形記号及び円形記号が集中している。すなわち、流速１０ｍ／ｓ以上（主流の流速に対して５０％以上）をより確実に得ることができる領域として、直線Ｓ１と直線Ｓ２との間の領域の中でも、直線Ｓ６よりも上側の領域が考えられる。この結果から、式（１）〜式（４）に加え、式（６）を満たすことにより、火花放電ギャップＧにおける気流の充分な流速をより確実に得ることができることが分かる。
【００６２】
また、同様の観点から、下記式（７）を更に満たすことにより、より確実に、火花放電ギャップＧにおける気流の充分な流速を得ることができると考えられる。
−０．３≦（ａ／Ｄ）≦０．３    ・・・・・（７）
【００６３】
（実施例２）
本例は、図１３〜図１５に示すごとく、先端突起部２２に、ひねり部２２２を設けた例である。
すなわち、先端突起部２２は、ハウジング２の先端部２１と接合される基端部と、導風面２２１を構成する部分との間のプラグ軸方向位置に、ひねり部２２２を有する。先端突起部２２は、それぞれ断面長方形状の四角柱形状の素材を、その中心軸の周りに、ひねり部２２２において約９０°ひねった形状を有する。
【００６４】
そして、ひねり部２２２よりも先端側に、それぞれ導風面２２１が形成されている。ひねり部２２２は、火花放電ギャップＧよりも基端側に形成されていることが好ましい。これにより、導風面２２１を、火花放電ギャップＧの全体にわたるプラグ軸方向位置に形成することができる。更に、ひねり部２２２は、絶縁碍子３の先端よりも基端側に形成されていることがより好ましい。
【００６５】
そして、火花放電ギャップＧに最も近いプラグ軸方向位置における先端突起部２２の断面形状は、図１４に示すごとく、プラグ径方向幅Ｗ２０がプラグ周方向幅Ｗ２よりも長い。本例において、上記断面形状は、火花放電ギャップＧと同等のプラグ軸方向位置における先端突起部２２の断面形状であり、これらの形状が、Ｗ２０＞Ｗ２の関係を有する。つまり、先端突起部２２は、導風面２２１をそれぞれ形成した部分が、Ｗ２０＞Ｗ２となっている。
【００６６】
また、先端突起部２２は、導風面２２１を形成した部分において、ハウジング２の先端部２１の内周面よりも内周側に突出しているが、外周側には突出していない。そして、ひねり部２２２よりも基端側においては、プラグ径方向幅よりもプラグ周方向幅の方が大きい。
【００６７】
その他は、実施例１と同様である。なお、本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
【００６８】
本例の場合には、先端突起部２２における、ひねり部２２２よりも基端側の部分は、プラグ径方向幅よりもプラグ周方向幅の方が大きい。これにより、先端突起部２２は、ハウジング２の先端部２１に対して、広い接合面をもって接合することができる。それゆえ、ハウジング２に対する先端突起部２２の接合強度を向上させることができる。
【００６９】
その一方で、導風面２２１が形成された部分においては、プラグ径方向幅Ｗ２０がプラグ周方向幅Ｗ２よりも長い。そのため、導風面２２１の面積を大きくして、ガイド機能を向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００７０】
（実施例３）
本例は、図１６、図１７に示すごとく、プラグ軸方向に直交する平面による先端突起部２２の断面形状を三角形状とした例である。すなわち、先端突起部２２は、三角柱形状を有する。
本例においては特に、上記断面形状が正三角形状である。そして、三角形状の一辺に対応する先端突起部２２の一つの面に、導風面２２１が形成されている。
【００７１】
その他は、実施例１と同様である。なお、本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
【００７２】
本例の場合には、先端突起部２２に広い面積の導風面２２１を形成しつつ、ハウジング２の先端部２１から、プラグ径方向の内側及び外側に、先端突起部２２がはみ出ることを防ぎやすい。これにより、横飛び火の問題や内燃機関への取付性の問題を防ぎつつ、先端突起部２２のガイド機能を向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００７３】
（実施例４）
本例は、図１８に示すごとく、先端突起部２２の形状を、断面長方形状の四角柱形状とし、長方形の短辺に対応する面を、導風面２２１とした例である。
この場合、先端突起部２２の導風面２２１を構成する長方形の短辺の延長線が、直線Ｍとなる。そして、これに基づいて、式（１）〜式（４）を少なくとも満たすように、先端突起部２２がハウジング２に配設されている。
【００７４】
その他は、実施例１と同様である。なお、本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
本例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００７５】
なお、先端突起部２２の形状は、上述した実施例１〜実施例４に示したものに限らず、種々の形状を採用することができる。
また、先端突起部２２は、その機能が発揮されれば、これらの先端を、火花放電ギャップＧよりも基端側とすることもできる。この場合、「火花放電ギャップＧに最も近いプラグ軸方向位置」は、先端突起部２２における先端部となる。
【符号の説明】
【００７６】
１  スパークプラグ
２  ハウジング
２１  先端部
２２  先端突起部
２２１  導風面
３  絶縁碍子
４  中心電極
４１  先端部
５  接地電極
５１  立設部
Ｇ  火花放電ギャップ
【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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【図７】
2014116181.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2014116181.tif 000018
【図１７】
2014116181.tif 000019
【図１８】
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