(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線に沿って貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に配置される中心電極と、
前記中心電極の先端側の部分との間で間隙を形成する棒状の接地電極と、
を有し、
前記中心電極は、軸部と、前記軸部の先端部に接合されるチップ部と、前記軸部と前記チップ部とを接合する接合部と、を含み、
前記接合部の先端側の端は、前記絶縁体の前記チップ部を収容する部分のうち内径が最も小さい部分である径小部の内周面の軸線方向先端側の縁である内側縁よりも前記軸線の方向の後端側に配置され、
前記中心電極の先端側の端面の縁から、前記軸線と垂直な方向に向かって、５ｍｍ離れた位置を、第１位置とし、
前記絶縁体の前記内側縁上の位置を、第２位置とし、
前記軸線を含む断面において、前記第１位置を通り、かつ、前記軸線よりも前記第１位置側の前記絶縁体の輪郭の先端側の部分と一カ所で接する直線と、前記中心電極の表面と、が交わる位置を、第３位置とし、
前記第３位置と前記第２位置との間の前記軸線と平行な方向の距離を、第１距離とし、
前記接合部の前記先端側の端と、前記第２位置と、の間の前記軸線と平行な方向の距離を、第２距離としたときに、
第２距離から第１距離を引いた差分が、ゼロｍｍ以上である、
スパークプラグ。
【請求項２】
請求項１に記載のスパークプラグであって、
前記差分が、０．３ｍｍ以上である、スパークプラグ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスパークプラグであって、
前記内側縁と前記中心電極の表面との間の距離は、０．３ｍｍ以上である、
スパークプラグ。
【請求項４】
請求項３に記載のスパークプラグであって、
前記内側縁と前記中心電極の表面との間の前記距離が、０．３５ｍｍ以上である、スパークプラグ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、
前記中心電極のうちの前記絶縁体の先端よりも先端側の部分の前記軸線と平行な方向の長さは、１ｍｍ以上である、スパークプラグ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、
前記チップ部の形状は、前記軸線に沿って延びる略円柱状であり、
前記チップ部の外径は、０．７ｍｍ以上である、スパークプラグ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のスパークプラグと、
前記スパークプラグの前記間隙に電気エネルギーを供給する電源回路と、を備え、
前記電源回路から前記間隙に電気エネルギーが供給されることで、前記間隙において火花放電を生じさせる点火システムであって、
１回の点火行程において火花放電を生じさせる際の前記電源回路の出力エネルギーが１００ｍＪ以上である、
点火システム。
【請求項８】
スパークプラグと、
前記スパークプラグの前記間隙に電気エネルギーを供給する電源回路と、を備え、
前記電源回路から前記間隙に電気エネルギーが供給されることで、前記間隙において火花放電を生じさせる点火システムであって、
１回の点火行程において火花放電を生じさせる際の前記電源回路の出力エネルギーが１００ｍＪ以上であり、
前記スパークプラグは、
軸線に沿って貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に配置される中心電極と、
前記中心電極の先端側の部分との間で間隙を形成する棒状の接地電極と、
を有し、
前記中心電極は、軸部と、前記軸部の先端部に接合されるチップ部と、前記軸部と前記チップ部とを接合する接合部と、を含み、
前記接合部の先端側の端は、前記絶縁体の前記チップ部を収容する部分のうち内径が最も小さい部分である径小部の内周面の軸線方向先端側の縁である内側縁よりも前記軸線の方向の後端側に配置され、
前記内側縁と前記中心電極の表面との間の距離は、０．３ｍｍ以上である、
点火システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパークプラグ、および、点火システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の燃焼室内の混合気等の点火のために、点火システムが用いられている。点火システムとしては、例えば、スパークプラグと、スパークプラグに電気エネルギーを供給する電源と、を備えるシステムが用いられている。スパークプラグとしては、例えば、軸線方向に延びる中心電極と、中心電極の外周に設けられる絶縁体と、絶縁体の外周に設けられる筒状の主体金具と、基端部が主体金具の先端部に接合された接地電極と、を備えるものが、用いられている。接地電極の先端部と中心電極の先端部との間には、間隙が形成されている。電源が間隙に電気エネルギーを供給すると、間隙で火花放電が生じる。この火花放電によって、混合気が点火される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０７３４８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで近年では、燃費向上の観点から、種々の内燃機関（例えば、リーンバーンエンジンや直噴エンジン等）の開発が進められている。内燃機関の開発が進むに従って、スパークプラグの耐久性の更なる向上が、望まれている。しかし、スパークプラグの耐久性の向上は、容易ではなかった。
【０００５】
本発明の主な利点は、スパークプラグの耐久性を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
軸線に沿って貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に配置される中心電極と、
前記中心電極の先端側の部分との間で間隙を形成する棒状の接地電極と、
を有し、
前記中心電極は、軸部と、前記軸部の先端部に接合されるチップ部と、前記軸部と前記チップ部とを接合する接合部と、を含み、
前記接合部の先端側の端は、前記絶縁体の前記チップ部を収容する部分のうち内径が最も小さい部分である径小部の内周面の軸線方向先端側の縁である内側縁よりも前記軸線の方向の後端側に配置され、
前記内側縁と前記中心電極の表面との間の距離は、０．３ｍｍ以上である、
スパークプラグ。
【０００８】
この構成によれば、火花放電が絶縁体の表面を通ることを抑制できるので、スパークプラグの耐久性を向上できる。
【０００９】
［適用例２］
適用例１に記載のスパークプラグであって、
前記内側縁と前記中心電極の表面との間の前記距離が、０．３５ｍｍ以上である、スパークプラグ。
【００１０】
この構成によれば、火花放電が絶縁体の表面を通ることを、更に抑制できる。
【００１１】
［適用例３］
適用例１または２に記載のスパークプラグであって、
前記中心電極の先端側の端面の縁から、前記軸線と垂直な方向に向かって、５ｍｍ離れた位置を、第１位置とし、
前記絶縁体の前記内側縁上の位置を、第２位置とし、
前記軸線を含む断面において、前記第１位置を通り、かつ、前記軸線よりも前記第１位置側の前記絶縁体の輪郭の先端側の部分と一カ所で接する直線と、前記中心電極の表面と、が交わる位置を、第３位置とし、
前記第３位置と前記第２位置との間の前記軸線と平行な方向の距離を、第１距離とし、
前記接合部の前記先端側の端と、前記第２位置と、の間の前記軸線と平行な方向の距離を、第２距離としたときに、
第２距離から第１距離を引いた差分が、ゼロｍｍ以上である、
スパークプラグ
【００１２】
この構成によれば、ガス流によって火花放電が移動する場合であっても、火花放電が接合部に到達することを抑制できるので、スパークプラグの耐久性を、向上できる。
【００１３】
［適用例４］
軸線に沿って貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に配置される中心電極と、
前記中心電極の先端側の部分との間で間隙を形成する棒状の接地電極と、
を有し、
前記中心電極は、軸部と、前記軸部の先端部に接合されるチップ部と、前記軸部と前記チップ部とを接合する接合部と、を含み、
前記接合部の先端側の端は、前記絶縁体の前記チップ部を収容する部分のうち内径が最も小さい部分である径小部の内周面の軸線方向先端側の縁である内側縁よりも前記軸線の方向の後端側に配置され、
前記中心電極の先端側の端面の縁から、前記軸線と垂直な方向に向かって、５ｍｍ離れた位置を、第１位置とし、
前記絶縁体の前記内側縁上の位置を、第２位置とし、
前記軸線を含む断面において、前記第１位置を通り、かつ、前記軸線よりも前記第１位置側の前記絶縁体の輪郭の先端側の部分と一カ所で接する直線と、前記中心電極の表面と、が交わる位置を、第３位置とし、
前記第３位置と前記第２位置との間の前記軸線と平行な方向の距離を、第１距離とし、
前記接合部の前記先端側の端と、前記第２位置と、の間の前記軸線と平行な方向の距離を、第２距離としたときに、
第２距離から第１距離を引いた差分が、ゼロｍｍ以上である、
スパークプラグ。
【００１４】
この構成によれば、ガス流によって火花放電が移動する場合であっても、火花放電が接合部に到達することを抑制できるので、スパークプラグの耐久性を、向上できる。
【００１５】
［適用例５］
適用例４に記載のスパークプラグであって、
前記差分が、０．３ｍｍ以上である、スパークプラグ。
【００１６】
この構成によれば、火花放電が接合部に到達することを、更に抑制できる。
【００１７】
［適用例６］
適用例４または５に記載のスパークプラグであって、
前記内側縁と前記中心電極の表面との間の距離は、０．３ｍｍ以上である、
スパークプラグ
【００１８】
この構成によれば、火花放電が絶縁体の表面を通ることを抑制できるので、スパークプラグの耐久性を向上できる。
【００１９】
［適用例７］
適用例１から６のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、
前記中心電極のうちの前記絶縁体の先端よりも先端側の部分の前記軸線と平行な方向の長さは、１ｍｍ以上である、スパークプラグ。
【００２０】
この構成によれば、ガス流によって火花放電が移動する場合であっても、火花放電が接合部に到達することを抑制できる。また、火花放電が絶縁体の表面を通ることを抑制できる。以上により、スパークプラグの耐久性を向上できる。
【００２１】
［適用例８］
適用例１から７のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、
前記チップ部の形状は、前記軸線に沿って延びる略円柱状であり、
前記チップ部の外径は、０．７ｍｍ以上である、スパークプラグ。
【００２２】
この構成によれば、チップ部の消耗に起因して間隙が拡がることが抑制されるので、スパークプラグの耐久性を向上できる。
【００２３】
［適用例９］
適用例１から８のいずれか１項に記載のスパークプラグと、
前記スパークプラグの前記間隙に電気エネルギーを供給する電源回路と、を備え、
前記電源回路から前記間隙に電気エネルギーが供給されることで、前記間隙において火花放電を生じさせる点火システムであって、
１回の点火行程において火花放電を生じさせる際の前記電源回路の出力エネルギーが１００ｍＪ以上である、
点火システム。
【００２４】
この構成によれば、スパークプラグの耐久性を向上しつつ、さらに、電源回路からの出力エネルギーを用いることによって着火性を向上できる。
【００２５】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、点火システムを搭載する内燃機関等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】点火システムの一例の概略図である。
【図２】スパークプラグの一例の断面図である。
【図３】間隙ｇの近傍の断面図である。
【図４】絶縁体１０と中心電極２０とのそれぞれの先端部分の断面図である。
【図５】第２評価試験の結果を示すグラフである。
【図６】第３評価試験の結果を示すグラフである。
【図７】第２実施例のスパークプラグ１００ｂの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
Ａ．第１実施例：
図１は、点火システムの一例の概略図である。図中には、点火システム９００と、内燃機関７００と、内燃機関７００の制御装置５００と、バッテリー５１０と、が示されている。点火システム９００は、内燃機関７００に取り付けられたスパークプラグ１００と、スパークプラグ１００に電気エネルギーを供給する電源回路６００と、を備えている。図示されたスパークプラグ１００の総数は１個であるが、実際には、内燃機関７００のＮ個（Ｎは１以上の整数）の気筒のそれぞれに１つずつのスパークプラグ１００が取り付けられている。また、電源回路６００からの電気エネルギーは、図示しないディストリビュータを介して、各スパークプラグ１００に供給される。なお、１つの気筒に複数のスパークプラグ１００が取り付けられてもよい。また、ディストリビュータを用いずに、電源回路６００からスパークプラグ１００に電気エネルギーが供給されてもよい（例えば、ダイレクトイグニション）。
【００２８】
電源回路６００は、スパークプラグ１００に電気エネルギーを供給することによって、スパークプラグ１００の後述する間隙にて火花放電を生じさせる。電源回路６００は、コア６４０と、コア６４０に巻かれた一次コイル６２０と、コア６４０に巻かれ一次コイル６２０よりも巻き数が多い二次コイル６３０と、イグナイタ６５０と、を備えている。
【００２９】
一次コイル６２０の一端はバッテリー５１０に接続され、一次コイル６２０の他端はイグナイタ６５０に接続されている。また、二次コイル６３０の一端は、一次コイル６２０のバッテリー５１０側の端に接続され、二次コイル６３０の他端はスパークプラグ１００の端子金具４０に接続されている。
【００３０】
イグナイタ６５０は、いわゆるスイッチ素子であり、例えば、トランジスタを含む電気回路である。イグナイタ６５０は、制御装置５００からの制御信号に応じて、一次コイル６２０とバッテリー５１０との間の導通をオンオフ制御する。イグナイタ６５０が、導通をオンにすると、バッテリー５１０から一次コイル６２０に電流が流れ、コア６４０の周囲に磁界が形成される。その後、イグナイタ６５０が、導通をオフにすると、一次コイル６２０を流れる電流が遮断され、磁界が変化する。この結果、一次コイル６２０には、自己誘導によって、電圧が生じ、二次コイル６３０には、相互誘導によって、より高い電圧が生じる。この高電圧（すなわち、電気エネルギー）が、二次コイル６３０からスパークプラグ１００の間隙に供給されて、間隙にて火花放電が生じる。
【００３１】
なお、電源回路６００は、１回の点火行程において、１個のスパークプラグ１００に対して、１００ｍＪ以上のエネルギーを出力可能である。ここで、１回の点火行程は、内燃機関７００の１個の気筒の１サイクルの動作における点火行程を意味している。１サイクルの動作で１回の火花放電が生じる場合には、１回の火花放電のために出力されるエネルギーが、１回の点火行程の出力エネルギーに対応する。１サイクルの動作で複数回の火花放電が生じる場合には、各火花放電のために出力されるエネルギーの総量が、１回の点火行程の出力エネルギーに対応する。なお、出力エネルギーは、電源回路６００から出力されるエネルギーを示している。実際にスパークプラグ１００が受けるエネルギーは、電源回路６００とスパークプラグ１００とを接続するケーブルによる減衰によって、出力エネルギーよりも小さくなり得る。
【００３２】
次に、スパークプラグ１００の構成について、説明する。図２は、スパークプラグの一例の断面図である。図示されたラインＣＬは、スパークプラグ１００の中心軸を示している。図示された断面は、中心軸ＣＬを含む断面である。以下、中心軸ＣＬのことを「軸線ＣＬ」とも呼び、中心軸ＣＬと平行な方向を「軸線方向」とも呼ぶ。中心軸ＣＬを中心とする円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、中心軸ＣＬを中心とする円の円周方向を「周方向」とも呼ぶ。中心軸ＣＬと平行な方向のうち、図１における上方向を先端方向Ｄ１と呼び、下方向を後端方向Ｄ１ｒとも呼ぶ。先端方向Ｄ１は、後述する端子金具４０から電極２０、３０に向かう方向である。また、図２における先端方向Ｄ１側をスパークプラグ１００の先端側と呼び、図２における後端方向Ｄ１ｒ側をスパークプラグ１００の後端側と呼ぶ。
【００３３】
スパークプラグ１００は、絶縁体１０（以下「絶縁碍子１０」とも呼ぶ）と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０と、主体金具５０と、導電性の第１シール部６０と、抵抗体７０と、導電性の第２シール部８０と、先端側パッキン８と、タルク９と、第１後端側パッキン６と、第２後端側パッキン７と、を備えている。
【００３４】
絶縁体１０は、中心軸ＣＬに沿って延びて絶縁体１０を貫通する貫通孔１２（以下「軸孔１２」とも呼ぶ）を有する略円筒状の部材である。絶縁体１０は、アルミナを焼成して形成されている（他の絶縁材料も採用可能である）。絶縁体１０は、先端側から後端方向Ｄ１ｒに向かって順番に並ぶ、脚部１３と、第１縮外径部１５と、先端側胴部１７と、鍔部１９と、第２縮外径部１１と、後端側胴部１８と、を有している。第１縮外径部１５の外径は、後端側から先端側に向かって、徐々に小さくなる。絶縁体１０の第１縮外径部１５の近傍（図１の例では、先端側胴部１７）には、後端側から先端側に向かって内径が徐々に小さくなる縮内径部１６が形成されている。第２縮外径部１１の外径は、先端側から後端側に向かって、徐々に小さくなる。
【００３５】
絶縁体１０の軸孔１２の先端側には、中心軸ＣＬに沿って延びる棒状の中心電極２０が挿入されている。中心電極２０は、軸部２７と、中心軸ＣＬを中心として中心軸ＣＬに沿って延びる略円柱状の第１チップ部２８と、を備えている。軸部２７は、先端側から後端方向Ｄ１ｒに向かって順番に並ぶ、脚部２５と、鍔部２４と、頭部２３と、を有している。脚部２５の先端（すなわち、軸部２７の先端）には、第１チップ部２８が接合されている（例えば、レーザ溶接）。第１チップ部２８の先端側の部分は、絶縁体１０の先端側で、軸孔１２の外に露出している。鍔部２４の先端方向Ｄ１側の面は、絶縁体１０の縮内径部１６によって、支持されている。また、軸部２７は、外層２１と芯部２２とを有している。外層２１は、芯部２２よりも耐酸化性に優れる材料、すなわち、内燃機関の燃焼室内で燃焼ガスに曝された場合の消耗が少ない材料（例えば、純ニッケル、ニッケルとクロムとを含む合金、等）で形成されている。芯部２２は、芯部２２は、外層２１よりも熱伝導率が高い材料（例えば、純銅、銅合金、等）で形成されている。芯部２２の後端部は、外層２１から露出し、中心電極２０の後端部を形成する。芯部２２の他の部分は、外層２１によって被覆されている。ただし、芯部２２の全体が、外層２１によって覆われていても良い。また、第１チップ部２８は、軸部２７よりも放電に対する耐久性に優れる材料（例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属、タングステン（Ｗ）、それらの金属から選択された少なくとも１種を含む合金）を用いて形成されている。
【００３６】
絶縁体１０の軸孔１２の後端側には、端子金具４０の一部が挿入されている。端子金具４０は、導電性材料（例えば、低炭素鋼等の金属）を用いて形成されている。
【００３７】
絶縁体１０の軸孔１２内において、端子金具４０と中心電極２０との間には、電気的なノイズを抑制するための、略円柱形状の抵抗体７０が配置されている。抵抗体７０は、例えば、導電性材料（例えば、炭素粒子）と、セラミック粒子（例えば、ＺｒＯ２）と、ガラス粒子（例えば、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｌｉ２Ｏ−ＢａＯ系のガラス粒子）と、を含む材料を用いて形成されている。抵抗体７０と中心電極２０との間には、導電性の第１シール部６０が配置され、抵抗体７０と端子金具４０との間には、導電性の第２シール部８０が配置されている。シール部６０、８０は、例えば、抵抗体７０の材料に含まれるものと同じガラス粒子と、金属粒子（例えば、Ｃｕ）と、を含む材料を用いて、形成されている。中心電極２０と端子金具４０とは、抵抗体７０とシール部６０、８０とを介して、電気的に接続される。
【００３８】
主体金具５０は、中心軸ＣＬに沿って延びて主体金具５０を貫通する貫通孔５９を有する略円筒状の部材である。主体金具５０は、低炭素鋼材を用いて形成されている（他の導電性材料（例えば、金属材料）も採用可能である）。主体金具５０の貫通孔５９には、絶縁体１０が挿入されている。主体金具５０は、絶縁体１０の外周に固定されている。主体金具５０の先端側では、絶縁体１０の先端（本実施形態では、脚部１３の先端側の部分）が、貫通孔５９の外に露出している。主体金具５０の後端側では、絶縁体１０の後端（本実施形態では、後端側胴部１８の後端側の部分）が、貫通孔５９の外に露出している。
【００３９】
主体金具５０は、先端側から後端側に向かって順番に並ぶ、胴部５５と、座部５４と、変形部５８と、工具係合部５１と、加締部５３と、を有している。座部５４は、鍔状の部分である。胴部５５の外周面には、内燃機関（例えば、ガソリンエンジン）の取付孔に螺合するためのネジ部５２が形成されている。座部５４とネジ部５２との間には、金属板を折り曲げて形成された環状のガスケット５が嵌め込まれている。
【００４０】
主体金具５０は、変形部５８よりも先端方向Ｄ１側に配置された縮内径部５６を有している。縮内径部５６の内径は、後端側から先端側に向かって、徐々に小さくなる。主体金具５０の縮内径部５６と、絶縁体１０の第１縮外径部１５と、の間には、先端側パッキン８が挟まれている。先端側パッキン８は、鉄製でＯ字形状のリングである（他の材料（例えば、銅等の金属材料）も採用可能である）。
【００４１】
工具係合部５１の形状は、スパークプラグレンチが係合する形状（例えば、六角柱）である。また、加締部５３は、絶縁体１０の第２縮外径部１１よりも後端側に配置され、主体金具５０の後端（すなわち、後端方向Ｄ１ｒ側の端）を形成する。加締部５３は、径方向の内側に向かって屈曲されている。加締部５３の先端方向Ｄ１側では、主体金具５０の内周面と、絶縁体１０の外周面と、の間に、第１後端側パッキン６と、タルク９と、第２後端側パッキン７とが、先端方向Ｄ１に向かってこの順番に、配置されている。本実施形態では、これらの後端側パッキン６、７は、鉄製でＣ字形状のリングである（他の材料も採用可能である）。
【００４２】
スパークプラグ１００の製造時には、加締部５３が内側に折り曲がるように加締められる。そして、加締部５３が先端方向Ｄ１側に押圧される。これにより、変形部５８が変形し、パッキン６、７とタルク９とを介して、絶縁体１０が、主体金具５０内で、先端側に向けて押圧される。先端側パッキン８は、第１縮外径部１５と縮内径部５６との間で押圧され、そして、主体金具５０と絶縁体１０との間をシールする。以上により、主体金具５０が、絶縁体１０に、固定される。
【００４３】
接地電極３０は、棒状の軸部３７と、中心軸ＣＬを中心とする略円柱状の第２チップ部３８と、を備えている。軸部３７の一端は、主体金具５０の先端５７（すなわち、先端方向Ｄ１側の端５７）に接合されている（例えば、抵抗溶接）。軸部３７は、主体金具５０の先端５７から先端方向Ｄ１に向かって延び、中心軸ＣＬに向かって曲がって、先端部３１に至る。先端部３１の外面のうち中心電極２０と対向する部分には、第２チップ部３８が接合されている（例えば、レーザ溶接）。第２チップ部３８の後端面３９（すなわち、後端方向Ｄ１ｒ側の面３９）は、第１チップ部２８の先端面２９（すなわち、先端方向Ｄ１側の面２９）との間で間隙ｇを形成する。軸部３７は、軸部３７の表面を形成する母材３５と、母材３５内に埋設された芯部３６と、を有している。母材３５は、耐酸化性に優れる材料（例えば、ニッケルとクロムとを含む合金）を用いて形成されている。芯部３６は、母材３５よりも熱伝導率が高い材料（例えば、純銅）を用いて形成されている。第２チップ部３８は、軸部３７よりも放電に対する耐久性に優れる材料（例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属、タングステン（Ｗ）、それらの金属から選択された少なくとも１種を含む合金）を用いて形成されている。
【００４４】
図３は、絶縁体１０と中心電極２０と接地電極３０とのそれぞれの間隙ｇの近傍の部分の断面図である。図中には、中心軸ＣＬを含む断面が示されている。本実施例では、中心電極２０の脚部２５の先端方向Ｄ１側に、第１チップ部２８が溶接されている。図中の接合部２３０は、溶接時に溶融した部分である。接合部２３０は、脚部２５と第１チップ部２８とに接触しており、脚部２５と第１チップ部２８とを接合する。本実施例では、脚部２５と第１チップ部２８との境界が、全周に亘って、レーザ溶接されている。
【００４５】
また、接合部２３０は、絶縁体１０の先端面１０ｈよりも後端方向Ｄ１ｒ側に配置されている。そして、第１チップ部２８が、貫通孔１２の中から外に向かって突出している。すなわち、中心電極２０のうち、貫通孔１２の外（すなわち、絶縁体１０の先端面１０ｈよりも先端方向Ｄ１側）に配置されている部分は、第１チップ部２８の一部分のみである。従って、中心電極２０のうちの第１チップ部２８以外の部分で火花放電が生じることを抑制できる。
【００４６】
また、中心電極２０の脚部２５の先端部分は、絶縁体１０の脚部１３における貫通孔１２内に配置されている。中心電極２０の脚部２５の外径は、絶縁体１０の脚部１３における貫通孔１２の内径よりも、わずかに小さい。例えば、絶縁体１０の脚部１３における貫通孔１２の内径から中心電極２０の脚部２５の外径を引いた差分が０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の範囲内に収まるように、絶縁体１０の脚部１３と中心電極２０の脚部２５とが構成される。一方、第１チップ部２８の外径は、中心電極２０の脚部２５の外径よりも、小さい。第１チップ部２８の側面２８ｓと貫通孔１２の内周面１２ｓとの間には、隙間が形成されている。このように、絶縁体１０の先端部分が第１チップ部２８から離れているので、第１チップ部２８で生じる火花放電が、絶縁体１０に接触することを抑制できる。
【００４７】
図中の矢印Ｇ１は、間隙ｇの近傍でのガスの流れ（すなわち、内燃機関の気筒内のガスの流れ）を示している（以下、「ガス流Ｇ１」と呼ぶ）。このガス流Ｇ１は、中心軸ＣＬとおおよそ垂直な方向に沿って間隙ｇを通り抜ける流れである。このようなガス流Ｇ１は、種々の種類の内燃機関の気筒内で、生じ得る。間隙ｇで生じる火花放電は、このガス流Ｇ１によって風下へ吹き流され得る。図中の放電経路Ｐ１〜Ｐ６は、火花放電の経路の例を示している。第１経路Ｐ１は、火花放電がガス流Ｇ１に流されない場合の経路の例であり、第２チップ部３８の後端面３９から第１チップ部２８の先端面２９に至る中心軸ＣＬと略平行な経路である。第２経路Ｐ２〜第６経路Ｐ６は、火花放電がガス流Ｇ１に流される場合の経路の例である。これらの経路Ｐ２〜Ｐ６の形状は、いずれも、風下の方向（図３の右方向）側に向かって突出するアーチ状である。経路の番号（すなわち、経路に付された符号の数字）が大きいほど、その経路は中心軸ＣＬから遠い位置まで流されている。
【００４８】
図中の距離ＤＰｐは、第６経路Ｐ６がガス流Ｇ１によって流された度合い、すなわち、第６経路Ｐ６が風下の方向に向かって突出する度合いを示している。具体的には、距離ＤＰｐは、放電経路（ここでは、第６経路Ｐ６）上の位置のうち最も中心軸ＣＬから遠い位置Ｐ６ｘと、中心電極２０の先端面２９（すなわち、第１チップ部２８の先端面２９）の縁２９ｅと、の間の中心軸ＣＬと垂直な方向の距離である。この距離ＤＰｐが大きいほど、放電経路がガス流Ｇ１によって流された度合いが大きい。他の放電経路（例えば、放電経路Ｐ１〜Ｐ５）についても、同様に、距離ＤＰｐを特定可能である。以下、このような距離ＤＰｐを、「流れ距離ＤＰｐ」と呼ぶ。
【００４９】
近年では、内燃機関の性能（例えば、燃費）を向上するために、ガス流Ｇ１の流速が速い傾向にある。流れ距離ＤＰｐは、ガス流Ｇ１の流速が速いほど、大きくなりやすい。ところが、ガス流Ｇ１の流速が速い場合には、火花放電が途切れやすい。ここで、電源回路６００によって１回の点火行程でスパークプラグ１００に供給される電気エネルギーを大きくすることによって、火花放電が途切れることを抑制できる。例えば、電源回路６００は、上述したように、１回の点火行程において、１００ｍＪ以上のエネルギーを出力可能である。これにより、ガス流Ｇ１の流速が速い場合であっても、火花放電が途切れることが抑制される。この結果、ガス流Ｇ１の流速が速い場合であっても、着火性の低下を抑制できる。また、大きな流れ距離ＤＰｐが、実現され得る。例えば、流速が１０ｍ／ｓｅｃである場合、流れ距離ＤＰｐは、５ｍｍに到達し得る。
【００５０】
図３に示す端Ｅ１、Ｅ２は、放電経路の両端である。第１端Ｅ１は、中心電極２０の表面上の端であり、第２端Ｅ２は、接地電極３０の表面上の端である。放電経路が急角度で折れ曲がることは難しいので、流れ距離ＤＰｐが大きいほど、第１端Ｅ１と第２端Ｅ２との間の中心軸ＣＬと平行な方向の距離が、大きくなる。第４経路Ｐ４〜第６経路Ｐ６が示すように、流れ距離ＤＰｐが大きい場合には、第１端Ｅ１は、中心電極２０の側面（ここでは、第１チップ部２８の側面２８ｓ）に移動し得る。そして、流れ距離ＤＰｐが大きいほど、第１端Ｅ１は、後端方向Ｄ１ｒ側に移動する。なお、図３では、全ての放電経路Ｐ１〜Ｐ６の第２端Ｅ２が、第２チップ部３８の後端面３９の縁３９ｅに位置している。ただし、第２端Ｅ２は、第２チップ部３８の側面３８ｓに移動し得る。
【００５１】
第６経路Ｐ６が示すように、流れ距離ＤＰｐが特に大きい場合には、放電経路は、絶縁碍子１０の先端面１０ｈと接触し得る。この場合、絶縁体１０の先端が消耗する可能性がある。従って、放電経路が絶縁体１０から離れていることが、好ましい。また、接合部２３０が図３の位置よりも先端方向Ｄ１側に配置される場合には、放電経路の第１端Ｅ１が接合部２３０上に位置し得る。接合部２３０は、第１チップ部２８と比べて放電に対する耐久性が低い場合が多い。仮に放電経路の第１端Ｅ１が接合部２３０上に位置する場合、中心電極２０の消耗が速く進行する可能性がある。従って、接合部２３０は、放電経路の第１端Ｅ１が到達し得る位置よりも、後端方向Ｄ１ｒ側に配置されていることが好ましい。
【００５２】
Ｂ．評価試験
Ｂ−１．第１評価試験：
電源回路６００（図１）からの出力エネルギーと、スパークプラグ１００（図３）の構成と、放電経路と、の関係を評価する試験を行った。まず、スパークプラグ１００の構成を特定するためのパラメータについて説明する。図４は、絶縁体１０と中心電極２０とのそれぞれの先端部分の断面図である。図中には、中心軸ＣＬを含む断面が示されている。
【００５３】
図中には、４個の位置Ｐ、Ｒ、Ｓ、Ｕと直線Ｌｐｒとが示されている。第１位置Ｐは、中心電極２０の先端面２９（すなわち、第１チップ部２８の先端面２９）の縁２９ｅから、中心軸ＣＬと垂直な方向（径方向の外側）に向かって、所定の距離ＤＰ（以下「基準距離ＤＰ」と呼ぶ）離れた位置である。第２位置Ｒは、絶縁体１０の軸孔１２の先端方向Ｄ１側の縁である内側縁１０ｒｅ上の位置である。図４の実施例では、第２位置Ｒは、絶縁体１０の先端面１０ｈの内周側の縁の位置と、同じである。直線Ｌｐｒは、第１位置Ｐを通り、かつ、絶縁体１０の輪郭（中心軸ＣＬよりも第１位置Ｐ側の輪郭）の先端側の部分と一カ所で接する直線である。すなわち、この直線Ｌｐｒは、絶縁体１０の輪郭と交差せずに接触している。図４の実施例では、直線Ｌｐｒは、第１位置Ｐと第２位置Ｒとを通る直線である。第３位置Ｓは、直線Ｌｐｒと、中心電極２０の表面（中心軸ＣＬよりも第１位置Ｐ側の表面）とが交わる位置である。
【００５４】
このような第１位置Ｐと第３位置Ｓと基準距離ＤＰとは、絶縁体１０に接触し得る放電経路（例えば、図３の第６経路Ｐ６）を想定して設定されている。第１位置Ｐは、放電経路上の位置のうち最も中心軸ＣＬから遠い位置（例えば、図３の第６経路Ｐ６上の位置Ｐ６ｘ）に対応している。基準距離ＤＰは、流れ距離ＤＰｐ（図３）に対応している。第３位置Ｓは、放電経路の第１端Ｅ１（図３）に対応している。第１位置Ｐの近傍まで延びる放電経路は、例えば第２位置Ｒで、絶縁体１０と接触し得る。また、そのような放電経路は、例えば第３位置Ｓで中心電極２０と接触し得る。
【００５５】
第４位置Ｕは、接合部２３０（特に、接合部２３０の外表面）の先端方向Ｄ１側の端の位置である。図４の例では、第３位置Ｓは、第４位置Ｕよりも先端方向Ｄ１側、すなわち、第１チップ部２８の表面上に配置されている。ただし、中心電極２０の構成によっては、第３位置Ｓは、接合部２３０、または、脚部２５の表面上に配置され得る。
【００５６】
以下、基準距離ＤＰとして、５ｍｍを採用する。５ｍｍは、ガス流Ｇ１（図３）の流速が従来の内燃機関と比べて速い１０ｍ／ｓｅｃである場合に実現され得る流れ距離ＤＰｐである。後述するように、この基準距離ＤＰの下において第３位置Ｓが第４位置Ｕよりも先端方向Ｄ１側に位置するようにスパークプラグ１００を構成することによって、放電経路がガス流Ｇ１によって大きく流される場合であっても、接合部２３０の消耗（すなわち、中心電極２０の消耗）を抑制できる。
【００５７】
また、図４中には、突出長Ｌと、第１距離Ｄａと、第２距離Ｄｂと、離間距離Ｔと、が示されている。突出長Ｌは、中心電極２０のうち絶縁体１０の先端（図４の例では、先端面１０ｈと同じ）よりも先端方向Ｄ１側の部分の中心軸ＣＬと平行な方向の長さである。すなわち、突出長Ｌは、中心電極２０のうち絶縁体１０から先端方向Ｄ１側に突出している部分の長さである。この突出長Ｌが長いほど、ガス流Ｇ１（図３）の流速が速い場合であっても、火花放電が絶縁体１０に接触することを抑制できる。
【００５８】
第１距離Ｄａは、第２位置Ｒと第３位置Ｓとの間の中心軸ＣＬと平行な方向の距離である。第２距離Ｄｂは、第２位置Ｒと第４位置Ｕとの間の中心軸ＣＬと平行な方向の距離である。図４の例では、第４位置Ｕは、第３位置Ｓよりも後端方向Ｄ１ｒ側に配置されている。従って、第２距離Ｄｂから第１距離Ｄａを引いた差分（Ｄｂ−Ｄａ）は、ゼロよりも大きい。なお、後述するように、この場合、火花放電が接合部２３０と接触することを抑制できる。
【００５９】
離間距離Ｔは、内側縁１０ｒｅと中心電極２０の表面との間の最短距離である。本実施例では、離間距離Ｔは、中心軸ＣＬと垂直な方向の距離である。図４の例では、離間距離Ｔは、内側縁１０ｒｅと第１チップ部２８の側面２８ｓとの間の距離である。後述するように、この離間距離Ｔが大きいほど、火花放電が絶縁体１０の表面を通ることを抑制できる。
【００６０】
上記パラメータによって特定される構成が互いに異なる複数種類のスパークプラグ１００のサンプルを用いて、評価試験を行った。評価試験は、図１に示す点火システム９００（電源回路６００とスパークプラグ１００）とバッテリー５１０とを用いて、行われた。スパークプラグ１００のサンプルは、ガス流Ｇ１（ここでは、空気の流れ）が間隙ｇを通り抜ける環境下に、配置された。この状態で、電源回路６００は、スパークプラグ１００に電気エネルギーを供給し、スパークプラグ１００の間隙ｇにて火花放電を生成した。以下の表１は、試験条件の番号と、電源回路６００からの出力エネルギー（単位はｍＪ）と、絶縁体１０に対する接合部２３０の位置と、離間距離Ｔと、火花放電の移動が生じたか否かと、接合部２３０への飛火の可能性の評価結果と、チャンネリングの可能性の評価結果と、距離の差分（Ｄｂ−Ｄａ）と、の対応関係を示している。表に示すように、１番から９番の９種類の条件が評価された。なお、以下のパラメータは、９種類の条件に共通であった。
ガス流Ｇ１の流速                      ：１０ｍ／ｓｅｃ
突出長Ｌ                              ：１ｍｍ
第１チップ部２８の外径Ｄｄ            ：０．７ｍｍ
基準距離ＤＰ                          ：５ｍｍ
【００６１】
【表１】
0006041824.tif 000002
【００６２】
電源回路６００からの出力エネルギーは、１回の点火行程で出力されるエネルギーを示している。本評価試験では、１回の点火行程で１回の放電を行うこととした。すなわち、表１のエネルギーが、１回の放電のために出力されるエネルギーである。表１に示すように、１番から９番の出力エネルギーは、それぞれ、８０、９０、１００、１００、１００、１００、１５０、２００、１００（ｍＪ）であった。
【００６３】
絶縁体１０に対する接合部２３０の位置は、「外側」と「内側」とから選択される。「外側」は、接合部２３０の少なくとも一部が絶縁体１０の先端（ここでは、先端面１０ｈ、すなわち、第２位置Ｒ）よりも先端方向Ｄ１側に位置することを示している。すなわち、「外側」は、第４位置Ｕが絶縁体１０の先端よりも先端方向Ｄ１側に位置することを示している。「内側」は、接合部２３０の全体が、絶縁体１０の先端よりも後端方向Ｄ１ｒ側に位置することを示している。すなわち、「内側」は、第４位置Ｕが絶縁体１０の先端（ここでは、第２位置Ｒ）よりも後端方向Ｄ１ｒ側に位置することを示している。
【００６４】
離間距離Ｔは、図４で説明した離間距離Ｔである。表１に示すように、１番から９番の離間距離Ｔは、それぞれ、０．１、０．１、０．１、０．１、０．３、０．４５、０．３、０．３、０．３（ｍｍ）であった。離間距離Ｔの調整は、第１チップ部２８の外径Ｄｄを変えずに、貫通孔１２の内径を調整することによって、行われた。
【００６５】
火花放電の移動が生じたか否かは、ガス流Ｇ１によって火花放電が移動したか否かを示している。本評価試験では、高速度カメラを用いて所定の試験回数（ここでは、１００回）の放電の経路を撮影した。そして、撮影された画像から流れ距離ＤＰｐを特定した。ここで、少なくとも１回の放電の流れ距離ＤＰｐが５ｍｍ以上であった場合に、火花放電の移動が発生したと判定した。全ての放電の流れ距離ＤＰｐが５ｍｍ未満である場合には、火花放電の移動は無かったと判定した。
【００６６】
接合部２３０への飛火は、火花放電が接合部２３０に移動することである。接合部２３０への飛火の可能性は、上記試験回数の放電の後に、スパークプラグを解体し、接合部２３０の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することによって、以下のように評価された。すなわち、Ａ評価は、放電痕が観察されなかったことを示している。Ｂ評価は、放電痕が観察されたことを示している。
【００６７】
チャンネリングは、火花放電が絶縁体１０と接触すること、すなわち、火花放電が絶縁体１０の表面を通ること、を示している。チャンネリングの可能性は、以下のように評価された。すなわち、Ａ評価は、上記試験回数の放電によって、絶縁体１０の表面上に（特に、先端面１０ｈ上に）、０．０５ｍｍ以上の深さの溝が形成されなかったことを示している。Ｂ評価は、絶縁体１０の表面上に（特に先端面１０ｈ上に）、０．０５ｍｍ以上の深さの溝が形成されたことを示している。
【００６８】
距離差分Ｄｂ−Ｄａは、図４の第２距離Ｄｂから第１距離Ｄａを引いた差分である。表１に示すように、絶縁体１０に対する接合部２３０の位置が「外側」である１番から３番については、距離差分Ｄｂ−Ｄａが省略されている。また、４番から８番の距離差分Ｄｂ−Ｄａは、０ｍｍであった。９番の距離差分Ｄｂ−Ｄａは、−０．１ｍｍであった。距離差分Ｄｂ−Ｄａが負値であることは、第３位置Ｓが第４位置Ｕよりも後端方向Ｄ１ｒ側に位置することを示している。９番の条件では、第３位置Ｓは、接合部２３０の表面上に位置していた。
【００６９】
なお、表１に示すように、４番から８番の条件の間では、離間距離Ｔによらず、距離差分Ｄｂ−Ｄａは、０ｍｍであった。図４から解るように、第１チップ部２８の外径Ｄｄを変えずに離間距離Ｔが大きくなると、第２位置Ｒが第１位置Ｐに近づくので、第３位置Ｓが後端方向Ｄ１ｒ側に移動する。この結果、第１距離Ｄａが大きくなる。本評価試験では、第１距離Ｄａが大きくなる場合には、第１チップ部２８を後端方向Ｄ１ｒ側に向かって延長することによって第４位置Ｕ（すなわち、接合部２３０）を後端方向Ｄ１ｒ側に移動させた。以上により、４番から８番の種々の離間距離Ｔで、距離差分Ｄｂ−Ｄａ＝０ｍｍを実現した。
【００７０】
表１の１番と２番とが示すように、出力エネルギーが１００ｍＪよりも小さい場合（具体的には、８０ｍＪ、９０ｍＪ）、ガス流による火花放電の移動は無く、接合部への飛火の可能性はＡ評価であり、チャンネリングの可能性もＡ評価であった。この理由は、出力エネルギーが小さいので、流れ距離ＤＰｐが大きくなる前に火花放電が途切れたからである。
【００７１】
３番から９番が示すように、出力エネルギーが１００ｍＪ以上の場合、ガス流による火花放電の移動が発生した。この理由は、大きな出力エネルギーによって火花放電が途切れることが抑制され、この結果、大きな流れ距離ＤＰｐが実現されたからである。
【００７２】
ガス流による火花放電の移動が発生した３番から９番のうち、接合部２３０が絶縁体１０の外側に配置されている３番では、接合部２３０への飛火の可能性がＢ評価であった。一方、接合部２３０が絶縁体１０の内側に配置されている４番から９番では、接合部２３０への飛火の可能性がＡ評価であった。このように、接合部２３０を絶縁体１０の貫通孔１２の内側に配置することによって、火花放電が接合部２３０に到達する可能性を低減できた。また、９番が示すように、距離差分Ｄｂ−Ｄａが負値である場合にも、接合部２３０への飛火の可能性のＡ評価を実現できた。このように、接合部２３０を絶縁体１０の内側に配置することによって、種々の距離差分Ｄｂ−Ｄａで、火花放電が接合部２３０に到達する可能性を低減できると推定される。
【００７３】
また、ガス流による火花放電の移動が発生した３番から９番のうち、離間距離Ｔが０．１ｍｍである３番と４番とでは、チャンネリングの可能性がＢ評価であった。また、離間距離Ｔが０．３ｍｍ以上である５番から９番では、チャンネリングの可能性がＡ評価であった。このように、離間距離Ｔを大きくすることによって、チャンネリングの可能性を低減できた。なお、チャンネリングの可能性がＡ評価であった離間距離Ｔは、０．３、０．４５（ｍｍ）であった。これらの値から任意に選択された値を、離間距離Ｔの好ましい範囲（下限以上、上限以下）の下限として採用可能である。例えば、離間距離Ｔとしては、０．３ｍｍ以上の値を採用可能である。そして、これらの値のうち、下限以上の任意の値を上限として採用可能である。例えば、離間距離Ｔとしては、０．４５ｍｍ以下の値を採用可能である。なお、評価された離間距離Ｔに限らず、離間距離Ｔが大きいほど、チャンネリングの可能性を低減できると推定される。従って、離間距離Ｔとしては、０．４５ｍｍよりも大きい値を採用可能であると推定される。なお、スパークプラグの小型化のためには、離間距離Ｔが小さいことが好ましい。例えば、離間距離Ｔが１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００７４】
Ｂ−２．第２評価試験：
図５は、第２評価試験の結果を示すグラフである。横軸は、離間距離Ｔ（単位はｍｍ）を示し、縦軸は、チャンネリング割合Ｒａ（単位は％）を示している。第２評価試験は、第１評価試験と同じ点火システム９００（図１）を用いて、行われた。スパークプラグ１００のサンプルは、第１評価試験と同じくガス流Ｇ１が間隙ｇを通り抜ける環境下に配置された。チャンネリング割合Ｒａは、以下のように算出された。まず、高速度カメラを用いて１００回の放電の経路を撮影した。そして、撮影された画像を観察することによって、放電経路が絶縁体１０の表面（特に先端面１０ｈ）を通った放電の回数をカウントした。１００回に対するカウントされた数の割合が、チャンネリング割合Ｒａである。この評価試験では、離間距離Ｔが異なる６種類のサンプルが用いられた。評価された離間距離Ｔは、０．１５、０．２、０．２５、０．３、０．３５、０．４（ｍｍ）の６個の値であった。なお、以下のパラメータは、６種類のサンプルに共通であった。
ガス流Ｇ１の流速                      ：１０ｍ／ｓｅｃ
突出長Ｌ                              ：１ｍｍ
第１チップ部２８の外径Ｄｄ（図４）    ：０．７ｍｍ
電源回路６００の出力エネルギー        ：１００ｍＪ
距離差分Ｄｂ−Ｄａ                    ：０ｍｍ
基準距離ＤＰ                          ：５ｍｍ
【００７５】
図５に示すように、離間距離Ｔが０．２５ｍｍ以下である場合には、比較的にチャンネリング割合Ｒａが高かった（７０％以上）。離間距離Ｔが０．３ｍｍ以上である場合には、比較的にチャンネリング割合Ｒａが低かった（２０％以下）。このように、離間距離Ｔが０．３ｍｍ以上である場合に、チャンネリング割合Ｒａを大幅に低減できた。また、離間距離Ｔが０．３５ｍｍ以上である場合には、チャンネリング割合Ｒａは、ほとんどゼロ％であった。以上により、離間距離Ｔは、０．３ｍｍ以上が好ましく、０．３５ｍｍ以上が、特に好ましい。
【００７６】
Ｂ−３．第３評価試験：
図６は、第３評価試験の結果を示すグラフである。横軸は、距離差分Ｄｂ−Ｄａ（単位はｍｍ）を示し、縦軸は、飛火割合Ｒｂ（単位は％）を示している。第３評価試験は、第１評価試験と同じ点火システム９００（図１）を用いて、行われた。スパークプラグ１００のサンプルは、第１評価試験と同じくガス流Ｇ１が間隙ｇを通り抜ける環境下に配置された。飛火割合Ｒｂは、以下のように算出された。まず、高速度カメラを用いて１００回の放電の経路を撮影した。そして、撮影された画像を観察することによって、接合部２３０への飛火が観測された放電の回数をカウントした。１００回に対するカウントされた数の割合が、飛火割合Ｒｂである。この評価試験では、距離差分Ｄｂ−Ｄａが異なる６種類のサンプルが用いられた。評価された距離差分Ｄｂ−Ｄａは、−０．３、−０．２、−０．１、０、０．１、０．２、０．３、０．４（ｍｍ）の８個の値であった。距離差分Ｄｂ−Ｄａの調整は、第２距離Ｄｂを調整することによって、行われた。第２距離Ｄｂの調整は、第１チップ部２８のうちの絶縁体１０の先端（ここでは、先端面１０ｈ）よりも後端方向Ｄ１ｒ側の部分の長さ、すなわち、第４位置Ｕを調整することによって、行われた。なお、以下のパラメータは、６種類のサンプルに共通であった。
ガス流Ｇ１の流速                      ：１０ｍ／ｓｅｃ
突出長Ｌ                              ：１ｍｍ
第１チップ部２８の外径Ｄｄ（図４）    ：０．７ｍｍ
電源回路６００の出力エネルギー        ：１００ｍＪ
離間距離Ｔ                            ：０．４ｍｍ
基準距離ＤＰ                          ：５ｍｍ
【００７７】
図６に示すように、第２距離Ｄｂ−Ｄａが−０．１ｍｍ以上である場合には、飛火割合Ｒｂを８０％以下に抑制することができた。また、第２距離Ｄｂ−Ｄａが−０．１ｍｍ以下である場合には、比較的に飛火割合Ｒｂが高かった（８０％以上）。距離差分Ｄｂ−Ｄａが０ｍｍ以上である場合には、比較的に飛火割合Ｒｂが低かった（２０％以下）。このように、距離差分Ｄｂ−Ｄａが０ｍｍ以上である場合に、飛火割合Ｒｂを大幅に低減できた。また、距離差分Ｄｂ−Ｄａが０．３ｍｍ以上である場合には、飛火割合Ｒｂは、ほとんどゼロ％であった。以上により、距離差分Ｄｂ−Ｄａは、０ｍｍ以上が好ましく、０．３ｍｍ以上が特に好ましい。なお、距離差分Ｄｂ−Ｄａの上限としては、評価された距離差分Ｄｂ−Ｄａのうちの上記の好ましい下限値以上の任意の値を採用可能である。例えば、距離差分Ｄｂ−Ｄａとしては、０．４ｍｍ以下の値を採用可能である。なお、評価された値の最大値（すなわち、０．４ｍｍ）よりも大きな距離差分Ｄｂ−Ｄａも、良好な飛火割合Ｒｂを実現できると推定される。なお、第１チップ部２８の折損を抑制するためには、第１チップ部２８の長さ、ひいては、距離差分Ｄｂ−Ｄａが小さいことが好ましい。例えば、距離差分Ｄｂ−Ｄａが３ｍｍ以下であることが好ましい。
【００７８】
Ｃ．第２実施例：
図７は、第２実施例のスパークプラグ１００ｂの概略図である。図中には、スパークプラグ１００ｂのうちの図４と同じ部分の断面図が示されている。図４の第１実施例との差異は、絶縁体１０ｂの先端部（脚部１３ｂの先端部）に、内径が先端方向Ｄ１側に向かって徐々に大きくなる拡内径部１４が形成されている点だけである。スパークプラグ１００ｂの他の構成は、第１実施例のスパークプラグ１００の構成と、同じである。以下、スパークプラグ１００ｂの要素のうちスパークプラグ１００の要素と同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する。
【００７９】
図７に示すように、第２実施例では、拡内径部１４が形成されることにより、絶縁体の先端面１０ｈ（図４）が省略されている。このかわりに、絶縁体１０ｂは、図７の断面において尖った頂点を形成する先端１０ｐを有している。図７の例では、絶縁体１０ｂの先端１０ｐは、拡内径部１４の先端と同じである。突出長Ｌは、中心電極２０のうち絶縁体１０ｂの先端１０ｐよりも先端方向Ｄ１側の部分の中心軸ＣＬと平行な方向の長さである。
【００８０】
図中には、４個の位置Ｐ、Ｒ、Ｓ、Ｕと直線Ｌｐｒｂとが示されている。第１位置Ｐと第４位置Ｕとは、図４の第１位置Ｐと第４位置Ｕと、それぞれ同じである。直線Ｌｐｒｂは、第１位置Ｐを通り、かつ、絶縁体１０ｂの輪郭（中心軸ＣＬよりも第１位置Ｐ側の輪郭）の先端側の部分と一カ所で接する直線である。図７の実施例では、直線Ｌｐｒｂは、第１位置Ｐと先端１０ｐとを通る直線である。第３位置Ｓは、直線Ｌｐｒｂと、中心電極２０の表面（中心軸ＣＬよりも第１位置Ｐ側の表面）とが交わる位置である。なお、中心軸ＣＬに対する拡内径部１４の傾きによっては、直線Ｌｐｒｂが拡内径部１４の後端（後述する第２位置Ｒ）を通る場合もある。
【００８１】
第２位置Ｒについては、以下の通りである。図７の実施例では、軸孔１２ｂの径は、先端方向Ｄ１の位置に応じて変化する（特に、拡内径部１４）。ここで、絶縁体１０ｂの第１チップ部２８を収容する部分のうちの内径が最も小さい部分を径小部と呼ぶ。絶縁体１０ｂの第１チップ部２８を収容する部分は、中心軸ＣＬと垂直な方向に第１チップ部２８と絶縁体１０ｂとを投影した場合に、絶縁体１０ｂのうちの第１チップ部２８の後端方向Ｄ１ｒ側の端２８ｅｒから先端方向Ｄ１側の部分である。また、図７の例では、絶縁体１０ｂの第１チップ部２８を収容する部分のうちの拡内径部１４の後端方向Ｄ１ｒ側の部分１０ｑが、径小部に対応する（以下、径小部１０ｑと呼ぶ）。
【００８２】
第１チップ部２８の側面２８ｓで放電が生じる場合には、この径小部１０ｑの内周面の先端方向Ｄ１側の縁１０ｑｅと中心電極２０との間の位置関係が、チャンネリングと接合部２３０への飛火とに大きな影響を与え得る。例えば、縁１０ｑｅが第１チップ部２８の側面２８ｓに近い場合には、絶縁体１０の縁１０ｑｅを通る放電（すなわち、チャンネリング）が生じ易い。逆に、縁１０ｑｅが第１チップ部２８の側面２８ｓから遠い場合には、チャンネリングが生じ難い。従って、離間距離Ｔの基準としては、径小部１０ｑの縁１０ｑｅを採用可能である。また、縁１０ｑｅが、接合部２３０に近い場合には、接合部２３０への飛火が生じ易い。従って、距離Ｄａ、Ｄｂの基準としては、縁１０ｑｅを採用可能である。
【００８３】
以上により、絶縁体１０ｂの内径が先端方向Ｄ１の位置に応じて変化する場合には、距離Ｔ、Ｄａ、Ｄｂの基準となる第２位置Ｒとしては、径小部１０ｑの先端方向Ｄ１側の縁である内側縁１０ｑｅの位置を採用する。図７の実施例のように、このような第２位置Ｒよりも後端方向Ｄ１ｒ側に第４位置Ｕを配置することによって、接合部２３０への飛火を抑制できる。また、離間距離Ｔの上記の好ましい範囲と、距離差分Ｄｂ−Ｄａの上記の好ましい範囲と、のそれぞれを、図７のような実施例に適用可能と推定される。なお、図４に示す第１実施例では、絶縁体１０の第１チップ部２８を収容する部分１０ｒの全体が径小部に対応する。そして、軸孔１２を形成する内周面の先端方向Ｄ１側の縁（図４中の第２位置Ｒ）が、内側縁に対応する。
【００８４】
Ｃ．変形例：
（１）チャンネリングの可能性は、主に、離間距離Ｔから大きな影響を受けると推定される。他のパラメータ（例えば、距離差分Ｄｂ−Ｄａ、外径Ｄｄ等）の影響は、離間距離Ｔの影響と比べて、小さいと推定される。従って、離間距離Ｔが上記の好ましい範囲内である場合には、他のパラメータに拘わらず、チャンネリングを抑制できると推定される。
【００８５】
また、接合部２３０への飛火の可能性は、主に、距離差分Ｄｂ−Ｄａから大きな影響を受けると推定される。他のパラメータ（例えば、離間距離Ｔ、外径Ｄｄ等）の影響は、距離差分Ｄｂ−Ｄａの影響と比べて、小さいと推定される。従って、距離差分Ｄｂ−Ｄａが上記の好ましい範囲内である場合には、他のパラメータに拘わらず、接合部２３０への飛火を抑制できると推定される。
【００８６】
なお、離間距離Ｔが上記の好ましい範囲内である第１条件と、距離差分Ｄｂ−Ｄａが上記の好ましい範囲内である第２条件と、の両方を満たすようにスパークプラグを構成することによって、スパークプラグの耐久性を更に向上可能である。ただし、スパークプラグが第１条件と第２条件とのいずれか一方を満たさずに他方のみを満たす場合も、両方が満たされない場合と比べて、スパークプラグの耐久性を向上できる。
【００８７】
（２）上記の各評価試験では、突出長Ｌが１ｍｍであったが、突出長Ｌとしては、１ｍｍ以外の種々の値を採用可能である。例えば、１ｍｍ未満の値（例えば、０．５ｍｍ）を採用してもよい。また、１ｍｍを超える値（例えば、２ｍｍ）を採用してもよい。一般には、突出長Ｌが大きいほど、チャンネリングの可能性と接合部２３０への飛火の可能性とを低減できる。従って、突出長Ｌが１ｍｍ以上であることが好ましい。また、第１チップ部２８の折損を抑制するためには、突出長Ｌが短いことが好ましい。例えば、突出長Ｌとしては、５ｍｍ以下の値を採用することが好ましい。いずれの場合も、離間距離Ｔを上記の好ましい範囲内に設定することによって、チャンネリングの可能性を低減できると推定される。また、距離差分Ｄｂ−Ｄａを上記の好ましい範囲内に設定することによって、接合部２３０への飛火を抑制できると推定される。
【００８８】
（３）上記の各評価試験では、第１チップ部２８の外径Ｄｄが０．７ｍｍであったが、外径Ｄｄとしては、０．７ｍｍ以外の種々の値を採用可能である。例えば、０．７ｍｍ未満の値（例えば、０．３ｍｍ）を採用してもよい。また、０．７ｍｍを超える値（例えば、１ｍｍ）を採用してもよい。一般には、第１チップ部２８の外径Ｄｄが大きいほど、チップ部の消耗に起因して間隙ｇが拡がることを抑制できる。従って、外径Ｄｄが、０．７ｍｍ以上であることが好ましい。また、スパークプラグが大きくなることを抑制するためには、外径Ｄｄが小さいことが好ましい。例えば、外径Ｄｄが４ｍｍ以下であることが好ましい。いずれの場合も、離間距離Ｔを上記の好ましい範囲内に設定することによって、チャンネリングの可能性を低減できると推定される。また、距離差分Ｄｂ−Ｄａを上記の好ましい範囲内に設定することによって、接合部２３０への飛火を抑制できると推定される。
【００８９】
（４）スパークプラグ１００の構成としては、図２、図３、図４、図７に示す構成に限らず、他の種々の構成を採用可能である。例えば、脚部２５と第１チップ部２８との境界の全体に亘って、接合部２３０が形成されていてもよい。また、接地電極３０の第２チップ部３８が省略されてもよい。
【００９０】
（５）電源回路６００の構成としては、図１に示す構成に限らず、スパークプラグに放電用の高電圧を印加可能な他の種々の構成を採用可能である。例えば、いわゆるキャパシター・ディスチャージド・イグニッションを採用してもよい。いずれの場合も、電源回路６００からの１個のスパークプラグに対する１回の点火行程における出力エネルギーとしては、内燃機関に適した任意の値を採用可能である。例えば、表１の評価試験で評価された出力エネルギーは、８０、９０、１００、１５０、２００ｍＪであった。これらの出力エネルギーのいずれにおいても、接合部への飛火の可能性のＡ評価とチャンネリングの可能性のＡ評価とを実現可能であった。従って、これらの出力エネルギーを含む広い範囲において、適切な着火と、スパークプラグの耐久性の向上とを、実現可能と推定される。ここで、１回の点火行程における１個のスパークプラグに対する出力エネルギーが大きいほど、厳しい条件下（例えば、ガス流Ｇ１の流速が速い場合）での着火性を向上できる。例えば、出力エネルギーは、１００ｍＪ以上でもよく、１５０ｍＪ以上でもよく、２００ｍＪ以上でもよい。ただし、スパークプラグの寿命を向上するためには、出力エネルギーが小さいことが好ましい。例えば、出力エネルギーが６００ｍＪ以下であることが好ましい。また、上記の評価された値から出力エネルギーの上限値を選択してもよい。例えば、出力エネルギーは、２００ｍＪ以下でもよく、１５０ｍＪ以下でもよい。なお、制御装置５００は、電源回路６００の出力エネルギーを、内燃機関７００の運転条件に応じて、変化させてもよい。
【００９１】
以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。
【符号の説明】
【００９２】
５...ガスケット、６...第１後端側パッキン、７...第２後端側パッキン、８...先端側パッキン、９...タルク、１０、１０ｂ...絶縁体（絶縁碍子）、１０ｈ...先端面、１０ｐ...先端、１１...第２縮外径部、１２...貫通孔（軸孔）、１２ｓ...内周面、１３...脚部、１４...拡内径部、１０ｒ、１０ｑ...径小部、１０ｒｅ、１０ｑｅ...内側縁、１５...第１縮外径部、１６...縮内径部、１７...先端側胴部、１８...後端側胴部、１９...鍔部、２０...中心電極、２１...外層、２２...芯部、２３...頭部、２４...鍔部、２５...脚部、２７...軸部、２８...第１チップ部、２８ｓ...側面、２８ｅｒ...端、２９...先端面、２９ｅ...縁、３０...接地電極、３１...先端部、３５...母材、３６...芯部、３７...軸部、３８...第２チップ部、３９...後端面、４０...端子金具、５０...主体金具、５１...工具係合部、５２...ネジ部、５３...加締部、５４...座部、５５...胴部、５６...縮内径部、５７...先端、５８...変形部、５９...貫通孔、６０...第１シール部、７０...抵抗体、８０...第２シール部、１００、１００ｂ...スパークプラグ、２３０...接合部、５００...制御装置、５１０...バッテリー、６００...電源回路、６２０...一次コイル、６３０...二次コイル、６４０...コア、６５０...イグナイタ、７００...内燃機関、９００...点火システム、Ｇ１...ガス流、ＣＬ...中心軸（軸線）、Ｔ...離間距離、Ｐ...第１位置、Ｒ...第２位置、Ｓ...第３位置、Ｕ...第４位置、ｇ...間隙、Ｌ...突出長、Ｌｐｒ、Ｌｐｒｂ...直線
【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】
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