(57)【要約】【課題】この発明は、点火プラグに関し、放電が電極の一部で集中して行われることによる電極の摩耗を抑制することを目的とする。【解決手段】中心電極１４が放電ギャップを介して接地電極１８と対向している点火プラグ１０を備える。中心電極１４および接地電極１８において互いに対向し合う中心側対向面１４ａおよび接地側対向面１８ａは、放電ギャップ側に最も突出した突出部１４ａ１、１８ａ１と、放電ギャップの方向において突出部１４ａ１、１８ａ１よりも後退した位置に形成され中心側対向面１４ａおよび接地側対向面１８ａの中で最も尖った尖り部１４ａ２、１８ａ２と、突出部１４ａ１、１８ａ１と尖り部１４ａ２、１８ａ２とを繋ぐ連係部１４ａ３、１８ａ３とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極が放電ギャップを介して接地電極と対向している点火プラグであって、
前記中心電極および前記接地電極において互いに対向し合うそれぞれの対向面のうちの少なくとも一方は、
前記放電ギャップ側に最も突出した突出部と、
前記放電ギャップの方向において前記突出部よりも後退した位置に形成され、前記対向面の中で最も尖った尖り部と、
前記突出部と前記尖り部とを繋ぐ連係部と、
を備えることを特徴とする点火プラグ。
【請求項２】
前記連係部は、前記突出部と前記尖り部とを段差なしに繋ぐ部位であることを特徴とする請求項１に記載の点火プラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、点火プラグに係り、特に、内燃機関に用いるのに適した点火プラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、中心電極が放電ギャップを介して接地電極と対向している点火プラグが開示されている。この従来の点火プラグでは、中心電極の先端面に、接地電極に向かって断面積が漸増する断面Ｖ字状の凹部が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２５２０３９号公報
【特許文献２】実開平２−０１８２９０号公報
【特許文献３】特開平３−２２６９８１号公報
【特許文献４】特開２０１１−２１０７０２号公報
【特許文献５】特開平５−１５９８６０号公報
【特許文献６】特開２００８−３００２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
点火プラグでは、中心電極と接地電極との間に印加された電圧がこれらの電極間の絶縁破壊に必要な値（要求電圧）に達すると、電極間に電流が流れ（すなわち、放電が起こり）、放電ギャップに火花（電気火花）が発生する。要求電圧は、電極の形状に依存する。より具体的には、上記特許文献１に記載の点火プラグの凹部の縁がそうであるように、電極が尖った形状をしていると、電界強度が大きくなるので、電圧を印加した際に電子雪崩が起き易く、その結果、尖った部位において絶縁破壊が生じ易くなる。また、絶縁破壊が生じた後の放電期間中の電極間は、電気が通っているため、電気回路が成立しているとみなすことができる。電気回路では、電気抵抗の少ない経路を選択して電気が流れるようになる。電極間において電気抵抗の少ない経路としては、電極間距離の短い経路が相当することになる。
【０００５】
上記特許文献１に記載の点火プラグでは、中心電極において最も尖った部位（尖り部に相当）としては、放電ギャップ側に最も突出した先端面（突出部に相当）の縁が相当する。すなわち、この構成では、接地電極に対する距離が突出部と同じとなるように尖り部が形成されていることになる。これにより、尖り部において絶縁破壊が生じた後に尖り部の近傍において放電期間中に通電し続けるおそれがある。その結果、尖り部の近傍の部位のみが放電時に集中的に使用されることになり、電極の摩耗が進行してしまうことが懸念される。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、放電が電極の一部で集中して行われることによる電極の摩耗を抑制することのできる点火プラグを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、点火プラグであって、
中心電極が放電ギャップを介して接地電極と対向している点火プラグであって、
前記中心電極および前記接地電極において互いに対向し合うそれぞれの対向面のうちの少なくとも一方は、
前記放電ギャップ側に最も突出した突出部と、
前記放電ギャップの方向において前記突出部よりも後退した位置に形成され、前記対向面の中で最も尖った尖り部と、
前記突出部と前記尖り部とを繋ぐ連係部と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記連係部は、前記突出部と前記尖り部とを段差なしに繋ぐ部位であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、中心電極および接地電極において互いに対向し合うそれぞれの対向面のうちの少なくとも一方が、対向面の中で最も尖っていることで絶縁破壊を担う部位（すなわち、点火のきっかけとなる部位）として機能する尖り部と、絶縁破壊後の通電（放電）を担う部位として機能する突出部とを独立して備えている。更に、尖り部（絶縁破壊部）と突出部（通電部）とは、高さが異なるものとされている。これにより、連係部を介した絶縁破壊後の放電経路の移動が容易となる。その結果、放電が電極の一部で集中して行われることによる電極の摩耗を抑制することができる。
【００１０】
第２の発明によれば、突出部と尖り部とを段差なしに繋ぐように連係部が構成されているため、絶縁破壊後における尖り部から連係部を介した突出部への放電経路の移動をより円滑に行わせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１の点火プラグにおける電極周りの基本構成を説明するための図である。
【図２】図１に示す点火プラグが備える特徴的な電極形状を説明するための図である。
【図３】放電のプロセスを説明するための図である。
【図４】放電のプロセスを説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態２における点火プラグの特徴的な電極形状を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
先ず、図１〜図４を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
図１は、本発明の実施の形態１の点火プラグ１０における電極周りの基本構成を説明するための図である。
図１に示すように、点火プラグ１０は、内燃機関のシリンダヘッド（図示省略）に取り付けられるハウジングのねじ部１２を備えている。
【００１３】
ねじ部１２を有する円筒状のハウジングの中心部には、中心電極１４が配置されている。中心電極１４の外側には、中心電極１４の先端が露出した状態で当該中心電極１４を絶縁状態に保持する絶縁体である碍子１６が配置されている。点火プラグ１０は、更に、放電ギャップを介して中心電極１４と対向する位置に、接地電極１８を備えている。以下、中心電極１４において接地電極１８と対向する面（先端面）を「中心側対向面１４ａ」と称し、接地電極１８において中心電極１４と対向する面（先端面）を「接地側対向面１８ａ」と称する。
【００１４】
図２は、図１に示す点火プラグ１０が備える特徴的な電極形状を説明するための図である。より具体的には、図２（Ａ）は、図１中に示すＡ方向から接地側対向面１８ａを見た図、および、同図中に示すＢ方向から中心側対向面１４ａを見た図のそれぞれに相当している。すなわち、本実施形態においては、接地電極１８および中心電極１４の双方に対して、図２に示す形状が採用されている。ここでは、中心電極１４を例に挙げて図２に示す電極形状について説明するとともに、接地電極１８における対応部分の符号を図２中に付すことによって、接地電極１８の形状に関する説明を省略するものとする。また、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図であり、図２（Ｃ）は、図２（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【００１５】
図２に示すように、円筒状の中心電極１４における中心側対向面１４ａは、平面のみで形成されているのではなく、次のように構成された突出部１４ａ１と尖り部１４ａ２と連係部１４ａ３とを備えている。すなわち、図２（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、突出部１４ａ１は、中心側対向面１４ａにおいて放電ギャップ側に最も突出した部位となる。図２に示す構成では、突出部１４ａ１は、中心側対向面１４ａの外周部に環状の平面として形成されており、この突出部１４ａ１よりも内側の部位は、突出部１４ａ１よりも落ち込んだ（放電ギャップの方向において突出部１４ａ１よりも後退した）面として形成されている。尚、図２に示すように、ここでいう放電ギャップの方向とは、電極（中心電極１４もしくは接地電極１８）から放電ギャップを見た方向のことである。
【００１６】
尖り部１４ａ２は、放電ギャップの方向において突出部１４ａ１よりも後退した位置において、中心側対向面１４ａの中で最も尖った部位として形成されている。図２に示す構成では、尖り部１４ａ２は、中心側対向面１４ａの中心部に備えられており、点Ｅを中心として尖った形状となるように形成されている。
【００１７】
連係部１４ａ３は、図２（Ｂ）に示すように高低差のある突出部１４ａ１と尖り部１４ａ２とを繋ぐ部位である。より具体的には、連係部１４ａ３は、突出部１４ａ１と尖り部１４ａ２とを段差なしになだらかに繋ぐための部位であり、図２に示す構成では、傾斜した平面によって直線的に突出部１４ａ１と尖り部１４ａ２とを繋いでいる。また、連係部１４ａ３は、尖り部１４ａ２において最も尖った形状が得られるようにするために、尖り部１４ａ２に近づくにつれて幅が狭くなるように形成されている。尚、突出部１４ａ１よりも内側に位置する凹部は、図２の各図から分かるように、点Ｅを頂点とする円錐状に形成されており、この円錐形状の部位の上に、突出部１４ａ１と尖り部１４ａ２とを繋ぐ連係部１４ａ３が設けられた形となっている。
【００１８】
図３および図４は、放電のプロセスを説明するための図であり、図３は、放電電圧波形の時間変化を示し、図４は、放電期間中に放電経路が移動する様子を表した図である。
点火プラグ１０では、中心電極１４と接地電極１８との間に印加された電圧がこれらの電極１４、１８間の絶縁破壊に必要な値（要求電圧）に達すると、図３に示すように電極１４、１８間に電流が流れ（すなわち、放電が起こり）、放電ギャップに火花（電気火花）が発生する。
【００１９】
要求電圧は、電極の形状に依存する。より具体的には、電極が尖った形状をしていると、電界強度が大きくなるので、電圧を印加した際に電子雪崩が起き易く、その結果、尖った部位において絶縁破壊が生じ易くなる。したがって、本実施形態の点火プラグ１０の場合には、図４に示すように尖り部１４ａ２と尖り部１８ａ２との間で絶縁破壊が生ずることとなる。
【００２０】
また、絶縁破壊が生じた後の放電期間中の電極間は、電気が通っているため、電気回路が成立しているとみなすことができる。電気回路では、電気抵抗の少ない経路を選択して電気が流れるようになる。電極間において電気抵抗の少ない経路としては、電極間距離の短い経路が相当することになる。本実施形態の点火プラグ１０では、それぞれの電極１４、１８において放電ギャップ側に最も突出した部位である突出部１４ａ１と突出部１８ａ１との間で、電極間距離が最も短くなる。このため、絶縁破壊が生じたことで電極１４、１８間で電気回路が成り立った後に放電が行われる部位は、電極間距離の短い部位へと移動するようになる。具体的には、図３および図４に示すように、尖り部１４ａ２、１８ａ２から連係部１４ａ３、１８ａ３を経由して突出部１４ａ１、１８ａ１へと、放電が行われる部位が移動する。
【００２１】
以上説明したように、本実施形態の点火プラグ１０は、絶縁破壊を担う部位（すなわち、点火のきっかけとなる部位）として機能する尖り部１４ａ２、１８ａ２と、絶縁破壊後の通電（放電）を担う部位として機能する突出部１４ａ１、１８ａ１とを独立して備えている。そして、尖り部１４ａ２、１８ａ２（絶縁破壊部）と突出部１４ａ１、１８ａ１（通電部）とは、放電ギャップの方向における高さが異なるものとされている。これにより、連係部１４ａ３、１８ａ３を介した絶縁破壊後の放電経路の移動が容易となる。その結果、放電が電極１４、１８の一部で集中して行われることによる電極１４、１８の熱摩耗を抑制することができる。言い換えると、放電に伴う電極１４、１８の熱摩耗を分散させることができる。
【００２２】
更に、突出部１４ａ１、１８ａ１と尖り部１４ａ２、１８ａ２とを段差なしになだらかに繋ぐように連係部１４ａ３、１８ａ３が構成されているため、絶縁破壊後の放電経路の移動をより円滑に行わせることが可能となる。
【００２３】
ところで、上述した実施の形態１においては、中心電極１４および接地電極１８の双方に対して図２を参照して説明した特徴的な電極形状が採用されている点火プラグ１０を例に挙げて説明を行った。しかしながら、上記の特徴的な電極形状は、中心電極および接地電極１８の何れか一方にのみ適用されたものであってもよい。
【００２４】
尚、上述した実施の形態１においては、中心側対向面１４ａおよび接地側対向面１８ａが前記第１の発明における「対向面」に相当している。
【００２５】
実施の形態２．
次に、図５を主に参照して本発明の実施の形態２について説明する。
図５は、本発明の実施の形態２における点火プラグ２０の特徴的な電極形状を説明するための斜視図である。尚、ここでは、中心電極２２に対して本実施形態の特徴的な電極形状が適用された例について説明を行うが、本実施形態の電極形状は、中心電極２２に対向する接地電極（図示省略）に対しても、中心電極２２に代え、或いは中心電極２２とともに同様に適用することとしてもよい。
【００２６】
図５に示す点火プラグ２０は、中心側対向面２２ａにおいて放電ギャップ側に最も突出した部位として突出部２２ａ１を備えている。本実施形態の突出部２２ａ１は、円形の中心側対向面２２ａにおける外周部の一部にのみ形成されている。
【００２７】
また、点火プラグ２０は、放電ギャップの方向において突出部２２ａ１よりも後退した位置に中心側対向面２２ａの中で最も尖った部位としての尖り部２２ａ２を備えている。本実施形態の尖り部２２ａ２は、突出部２２ａ１が設けられた部位と反対側の中心側対向面２２ａの外周部に設けられている。この例では、尖り部２２ａ２は、その頂点Ｅ’が中心側対向面２２ａの外周上に位置するように構成されている。
【００２８】
更に、点火プラグ２０は、高低差のある突出部２２ａ１と尖り部２２ａ２とを段差なしになだらかに繋ぐ部位として連係部２２ａ３を備えている。この例においても、連係部２２ａ３は、尖り部２２ａ２において最も尖った形状が得られるようにするために、尖り部２２ａ２に近づくにつれて幅が狭くなるように形成されている。
【００２９】
以上説明した本実施形態の構成においても、絶縁破壊を担う部位（すなわち、点火のきっかけとなる部位）として機能する尖り部２２ａ２と、絶縁破壊後の通電（放電）を担う部位として機能する突出部２２ａ１とが独立して備えられている。そして、高低差のある突出部２２ａ１と尖り部２２ａ２とが連係部２２ａ３によって繋げられている。これにより、放電が電極２２の一部で集中して行われることによる電極２２の熱摩耗を抑制することができる。その他、本実施形態の点火プラグ２０によっても、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００３０】
更に、本実施形態の中心電極２２では、突出部２２ａ１が中心側対向面２２ａの外周部の一部にのみ形成され、かつ、尖り部２２ａ２の頂点Ｅ’が中心側対向面２２ａの外周上に位置するように形成されている。このような構成によって、実施の形態１の中心電極１４等とは異なり、放電ギャップの方向において突出部２２ａ１よりも後退した部位が当該突出部２２ａ１よりも内側で凹んだ部位とならないように配慮されている。これにより、実施の形態１の中心電極１４等よりも形状がシンプルとなり、加工性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０、２０  点火プラグ
１２  点火プラグのねじ部
１４、２２  点火プラグの中心電極
１４ａ、２２ａ  中心電極の中心側対向面
１４ａ１、２２ａ１  中心側対向面の突出部
１４ａ２、２２ａ２  中心側対向面の尖り部
１４ａ３、２２ａ３  中心側対向面の連係部
１６  碍子
１８  点火プラグの接地電極
１８ａ  接地電極の接地側対向面
１８ａ１  接地側対向面の突出部
１８ａ２  接地側対向面の尖り部
１８ａ３  接地側対向面の連係部
【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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