(57)【要約】【課題】耐くすぶり性、耐久性に優れた内燃機関用スパークプラグを提供すること。【解決手段】外周に取付け用ネジ部を設けた取付金具４と、碍子先端部２１が突出するように取付金具４に保持される絶縁碍子２と、電極先端部３１が碍子先端部２１から突出するように絶縁碍子２に保持される中心電極３と、電極先端部３１との間に主火花放電ギャップ１１を形成する主接地電極５１と、碍子先端部２１の側周面との間に補助火花放電ギャップ１２を形成する補助接地電極５２とを備えた内燃機関用のスパークプラグ１。補助接地電極５２は、スパークプラグ１の中心軸に対向する先端面５２０を有すると共に、該先端面５２０は上記中心軸方向における先端側から基端側に向かうほど、上記中心軸との径方向距離が拡大する拡径部５２１を形成してなる。碍子先端部２１の肉厚Ｔが、０．３ｍｍ≦Ｔ≦０．７ｍｍである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に取付け用ネジ部を設けた取付金具と、碍子先端部が突出するように上記取付金具に保持される絶縁碍子と、電極先端部が上記碍子先端部から突出するように上記絶縁碍子に保持される中心電極と、上記電極先端部との間に主火花放電ギャップを形成する主接地電極と、上記碍子先端部の側周面との間に補助火花放電ギャップを形成する補助接地電極とを備えた内燃機関用のスパークプラグであって、
上記補助接地電極は、上記スパークプラグの中心軸に対向する先端面を有すると共に、該先端面は上記中心軸方向における先端側から基端側に向かうほど、上記中心軸との径方向距離が拡大する拡径部を形成してなり、
かつ、上記碍子先端部の肉厚Ｔが、０．３ｍｍ≦Ｔ≦０．７ｍｍであることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項２】
請求項１において、上記拡径部は、軸方向寸法及び径方向寸法が０．３ｍｍ以上のテーパ面により構成されていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項３】
請求項１において、上記拡径部は、曲率半径０．３ｍｍ以上の曲面により構成されていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、上記取付金具の先端面から上記中心電極の先端面までの軸方向長さをＡ、上記取付金具の先端面から上記絶縁碍子の先端面までの軸方向長さをＢ、上記取付金具の先端面から上記補助接地電極の先端面のうち最も上記中心軸に近い部分までの軸方向長さをＣとしたとき、Ａ−Ｃ≦３ｍｍ、−１．０ｍｍ≦Ｂ−Ｃ≦１．５ｍｍであることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項において、上記補助接地電極の先端面は、上記中心軸方向先端側に該中心軸に平行な等径部を有することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項６】
請求項５において、上記補助接地電極は、上記等径部の軸方向長さＤを、Ｄ≧０．３ｍｍと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。
【請求項７】
請求項５又は６において、上記取付金具の先端面から上記中心電極の先端面までの軸方向長さをＡ、上記取付金具の先端面から上記絶縁碍子の先端面までの軸方向長さをＢ、上記取付金具の先端面から上記補助接地電極の上記等径部の中心までの軸方向長さをＥとしたとき、Ａ−Ｅ≦３ｍｍ、−１．０ｍｍ≦Ｂ−Ｅ≦１．５ｍｍであることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項８】
請求項４又は７において、上記主火花放電ギャップの軸方向長さをＸ、上記補助火花放電ギャップの径方向長さをＹとしたとき、Ｘ＞Ｙであることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項９】
請求項８において、上記主火花放電ギャップの軸方向長さＸと上記補助火花放電ギャップの径方向長さＹとは、Ｘ≦０．９ｍｍ、０．３ｍｍ≦Ｙ≦Ｘ−０．１ｍｍを満たすことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項において、上記中心電極及び上記主接地電極は、互いに上記主火花放電ギャップを形成する部分を、それぞれ貴金属チップによって構成しており、上記中心電極における上記貴金属チップは、軸直交断面積が０．０７〜０．６４ｍｍ2、軸方向高さが０．３〜１．５ｍｍであり、上記主接地電極における上記貴金属チップは、軸直交断面積が０．１２〜０．８０ｍｍ2であり、軸方向高さが０．３〜１．５ｍｍであることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項において、上記取付け用ネジ部は、ネジ径がＭ１２以下であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプ等に使用する内燃機関用のスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車等の内燃機関の着火装置として用いられる内燃機関用スパークプラグがある。図２２に示すごとく、内燃機関用のスパークプラグ９は、絶縁碍子９２と、該絶縁碍子９２に保持された中心電極９３と、上記絶縁碍子９２の碍子先端部９２１を突出させた状態で該絶縁碍子９２を保持する取付金具９４と、上記中心電極９３の先端部９３１との間に主火花放電ギャップ９１１を形成する主接地電極９５１とを有する。
【０００３】
上記内燃機関用のスパークプラグ９においては、燃焼温度が極端に低く、絶縁碍子９２表面の温度が上がらない場合、カーボンが絶縁碍子９２に堆積する、いわゆる「くすぶり」という現象が生ずることがある。これにより、中心電極９３と取付金具９４との間の絶縁抵抗が低下するために、最悪失火へと至ってしまうおそれがある。
【０００４】
この「くすぶり」の問題に対応するため、図２２に示すごとく、絶縁碍子９２の碍子先端部９２１において、中心電極９３の側面に対向するように補助接地電極９５２を配設して、該補助接地電極９５２と絶縁碍子９２との間に補助火花放電ギャップ９１２を形成する技術がある（特許文献１参照）。
上記補助接地電極９５２を備えることにより、絶縁碍子９２の表面にカーボンが堆積した場合、そのカーボンを、補助火花放電ギャップ９１２における放電により焼き切り、絶縁碍子９２の表面を清浄させることができる。
【０００５】
また、上記スパークプラグ９は、くすぶり時のみ補助火花放電ギャップ９１２において放電し、主たる放電は、中心電極９３と上記主接地電極９５１との間のギャップである主火花放電ギャップ９１１で放電するよう構成してある。これにより、「チャネリング」（補助火花放電ギャップ放電により、絶縁碍子９２の表面に損傷を与えること）（図２０、図２１参照）や「中心電極側周面の消耗」（図１８参照）を抑制し、くすぶりに極めて強く、高信頼性を有する長寿命スパークプラグを実現している。
【０００６】
しかしながら、近年の高圧縮比化、過給、希薄燃焼、大量ＥＧＲ化等に伴い、エンジン筒内が高流速となり、放電が流されるため、補助火花放電ギャップ９１２での放電割合が大幅に増加してしまうという問題が生じている。すなわち、正常時（くすぶっていない時）でも補助火花放電ギャップ９１２で放電してしまうため、「チャネリング」や「中心電極側周面の消耗」が促進され、スパークプラグ９の寿命が大幅に短縮してしまうといった問題が顕在化してきた。
【０００７】
特に、スパークプラグ９の中心軸に対向する補助接地電極９５２の先端面９５３における基端側の角部９５４に、強電界部が形成される。この強電界部の存在により、絶縁碍子９２がカーボンによって汚損されていない正常時にも、補助火花放電ギャップ９１２において頻繁に放電してしまう。その結果、上記のごとく、チャネリングや中心電極側周面の消耗が促進されるおそれがある。
一方、上記補助接地電極９５２の先端形状を、上記強電界部が形成されないような形状にすることも考えられる。ところが、この場合、くすぶり時にも補助火花放電ギャップ９１２における放電が減少することとなり、耐くすぶり性を悪化させてしまうおそれがある。
【０００８】
【特許文献１】特許第３１４０００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、耐くすぶり性、耐久性に優れた内燃機関用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】
【００１０】
本発明は、外周に取付け用ネジ部を設けた取付金具と、碍子先端部が突出するように上記取付金具に保持される絶縁碍子と、電極先端部が上記碍子先端部から突出するように上記絶縁碍子に保持される中心電極と、上記電極先端部との間に主火花放電ギャップを形成する主接地電極と、上記碍子先端部の側周面との間に補助火花放電ギャップを形成する補助接地電極とを備えた内燃機関用のスパークプラグであって、
上記補助接地電極は、上記スパークプラグの中心軸に対向する先端面を有すると共に、該先端面は上記中心軸方向における先端側から基端側に向かうほど、上記中心軸との径方向距離が拡大する拡径部を形成してなり、
かつ、上記碍子先端部の肉厚Ｔが、０．３ｍｍ≦Ｔ≦０．７ｍｍである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）。
【００１１】
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記補助接地電極は、上記先端面に上記拡径部を形成してなる。これにより、上記補助接地電極に、電界強度が特に大きくなる部分が形成されることを防ぎ、補助火花放電ギャップにおける過度な放電を抑制することができる。即ち、くすぶりが生じていない正常時において、補助火花放電ギャップにおける放電を抑制することができる。
その結果、チャネリングや中心電極の側周面の消耗を抑制することができる。
【００１２】
また、上記絶縁碍子の碍子先端部の肉厚Ｔが、Ｔ≦０．７ｍｍであるため、碍子先端部におけるカーボンの付着面積を充分に小さくすることができ、耐くすぶり性を確保することができる。即ち、上述のごとく、上記補助接地電極に上記拡径部を形成することにより、補助火花放電ギャップにおける放電の頻度は抑制されるが、この放電により清浄すべきカーボンの付着量が少なくなることにより、耐くすぶり性を充分に確保することができる。
また、上記絶縁碍子の碍子先端部の肉厚Ｔが、Ｔ≧０．３ｍｍであるため、絶縁碍子の強度を確保して、成形時における割れや亀裂等の発生を防止することができる。
【００１３】
以上のごとく、本発明によれば、耐くすぶり性、耐久性に優れた内燃機関用スパークプラグを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明（請求項１）において、上記内燃機関用のスパークプラグは、例えば、自動車、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプ等における着火手段として用いることができる。
本明細書において、上記スパークプラグにおける、内燃機関の燃焼室に挿入する側を先端側とし、その反対側を基端側とする。
【００１５】
また、上記絶縁碍子の碍子先端部の肉厚Ｔが、Ｔ＞０．７ｍｍの場合には、碍子先端部におけるカーボンの付着面積が大きくなり、耐くすぶり性を確保することが困難となるおそれがある。即ち、カーボンの付着量が多くなると、上述のごとく、補助火花放電ギャップにおける放電頻度を抑制した本発明のスパークプラグにおいては、耐くすぶり性を充分に確保することが困難となるおそれがある。
また、上記絶縁碍子の碍子先端部の肉厚Ｔが、Ｔ＜０．３ｍｍの場合には、絶縁碍子の強度の確保が困難となり、成形時において割れや亀裂等の発生を防止することが困難となるおそれがある。
【００１６】
また、上記拡径部は、軸方向寸法及び径方向寸法が０．３ｍｍ以上のテーパ面により構成されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、くすぶりのない正常時の補助火花放電ギャップにおける放電を、より確実に抑制し、チャネリングや中心電極の側周面の消耗を抑制することができる。
【００１７】
また、上記拡径部は、曲率半径０．３ｍｍ以上の曲面により構成されていてもよい（請求項３）。
この場合にも、くすぶりのない正常時の補助火花放電ギャップにおける放電を、より確実に抑制し、チャネリングや中心電極の側周面の消耗を抑制することができる。
【００１８】
また、上記取付金具の先端面から上記中心電極の先端面までの軸方向長さをＡ、上記取付金具の先端面から上記絶縁碍子の先端面までの軸方向長さをＢ、上記取付金具の先端面から上記補助接地電極の先端面のうち最も上記中心軸に近い部分までの軸方向長さをＣとしたとき、Ａ−Ｃ≦３ｍｍ、−１．０ｍｍ≦Ｂ−Ｃ≦１．５ｍｍであることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記補助火花放電ギャップにおける放電による着火性を確保することができると共に、耐くすぶり性を向上させることができる。
【００１９】
即ち、補助火花放電ギャップの位置が燃焼室の奥にあるほど、補助火花放電ギャップによる着火性が向上する。そこで、上記取付金具の先端面から上記補助接地電極の先端面ののうち上記中心軸に近い部分までの軸方向長さＣを、Ａ−Ｃ≦３ｍｍとなるように大きくして、補助火花放電ギャップの位置を充分に燃焼室の奥に配置することを可能とする。これにより、補助火花放電ギャップにおける着火性を向上させることができる。
また、−１．０ｍｍ≦Ｂ−Ｃ≦１．５ｍｍとすることにより、上記補助接地電極を、上記絶縁碍子の先端面に近付けることができる。これにより、最もカーボン付着が問題となる絶縁碍子の先端面におけるカーボンの清浄を確実かつ効率的に行うことができ、耐くすぶり性を向上させることができる。
【００２０】
なお、Ａ−Ｃ＞３ｍｍの場合には、補助火花放電ギャップにおける放電に基づく着火性が低下するおそれがある。
また、Ｂ−Ｃ＜−１．０ｍｍあるいはＢ−Ｃ＞１．５ｍｍの場合には、耐くすぶり性を確保することが困難となるおそれがある。
【００２１】
また、上記補助接地電極の先端面は、上記中心軸方向先端側に該中心軸に平行な等径部を有することが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記補助接地電極に強電界部となりやすい部分が形成されることを充分に抑制することができると共に、上記補助接地電極の耐消耗性を確保することができる。
【００２２】
また、上記補助接地電極は、上記等径部の軸方向長さＤを、Ｄ≧０．３ｍｍとしていることが好ましい（請求項６）。
この場合には、補助接地電極の耐消耗性を充分に確保することができる。
Ｄ＜０．３ｍｍの場合には、補助接地電極の耐消耗性が低下し、スパークプラグの寿命を充分に確保することが困難となるおそれがある。
【００２３】
また、上記取付金具の先端面から上記中心電極の先端面までの軸方向長さをＡ、上記取付金具の先端面から上記絶縁碍子の先端面までの軸方向長さをＢ、上記取付金具の先端面から上記補助接地電極の上記等径部の中心までの軸方向長さをＥとしたとき、Ａ−Ｅ≦３ｍｍ、−１．０ｍｍ≦Ｂ−Ｅ≦１．５ｍｍであることが好ましい（請求項７）。
この場合には、上記補助火花放電ギャップにおける放電による着火性を確保することができると共に、耐くすぶり性を向上させることができる。
【００２４】
即ち、補助火花放電ギャップの位置が燃焼室の奥にあるほど、補助火花放電ギャップによる着火性が向上する。そこで、上記取付金具の先端面から上記補助接地電極の上記等径部の中心までの軸方向長さＥを、Ａ−Ｅ≦３ｍｍとなるように大きくして、補助火花放電ギャップの位置を充分に燃焼室の奥に配置することを可能とする。これにより、補助火花放電ギャップにおける着火性を向上させることができる。
また、−１．０ｍｍ≦Ｂ−Ｅ≦１．５ｍｍとすることにより、上記補助接地電極を、上記絶縁碍子の先端面に近付けることができる。これにより、最もカーボン付着が問題となる絶縁碍子の先端面におけるカーボンの清浄を確実かつ効率的に行うことができ、耐くすぶり性を向上させることができる。
【００２５】
なお、Ａ−Ｅ＞３ｍｍの場合には、補助火花放電ギャップにおける放電に基づく着火性が低下するおそれがある。
また、Ｂ−Ｅ＜−１．０ｍｍあるいはＢ−Ｅ＞１．５ｍｍの場合には、耐くすぶり性を確保することが困難となるおそれがある。
【００２６】
また、上記主火花放電ギャップの軸方向長さをＸ、上記補助火花放電ギャップの径方向長さをＹとしたとき、Ｘ＞Ｙであることが好ましい（請求項８）。
この場合には、くすぶり時に上記補助火花放電ギャップにおいて放電しやすくすることができ、耐くすぶり性を向上させることができる。
【００２７】
次に、上記主火花放電ギャップの軸方向長さＸと上記補助火花放電ギャップの径方向長さＹとは、Ｘ≦０．９ｍｍ、０．３ｍｍ≦Ｙ≦Ｘ−０．１ｍｍを満たすことが好ましい（請求項９）。
この場合には、上記主火花放電ギャップにおける放電電圧を低減することができるため、碍子耐電圧の余裕度を拡大しつつ、耐くすぶり性を確保することができる。
【００２８】
Ｘ＞０．９ｍｍの場合には、上記主火花放電ギャップにおける放電電圧が高くなり、絶縁碍子による中心電極の絶縁確保が困難となるおそれがある。
また、Ｙ＞Ｘ−０．１ｍｍの場合には、くすぶり時において、補助火花放電ギャップにおける放電が困難となるおそれがある。
また、Ｙ＜０．３ｍｍの場合には、補助火花放電ギャップにおいて燃料ブリッジが生じてしまうおそれがある。
【００２９】
また、上記中心電極及び上記主接地電極は、互いに上記主火花放電ギャップを形成する部分を、それぞれ貴金属チップによって構成しており、上記中心電極における上記貴金属チップは、軸直交断面積が０．０７〜０．６４ｍｍ2、軸方向高さが０．３〜１．５ｍｍであり、上記主接地電極における上記貴金属チップは、軸直交断面積が０．１２〜０．８０ｍｍ2であり、軸方向高さが０．３〜１．５ｍｍであることが好ましい（請求項１０）。
この場合には、着火性に優れた長寿命のスパークプラグを得ることができる。
【００３０】
上記中心電極の貴金属チップにおいて、軸直交断面積が０．０７ｍｍ2未満の場合には、上記貴金属チップがヒートスポットとなり、消耗が大幅に増加し、寿命が短縮するおそれがある。一方、軸直交断面積が０．６４ｍｍ2を超える場合には、着火性向上効果が小さくなってしまうおそれがある。また、上記軸方向高さが０．３ｍｍ未満の場合には、着火性向上効果が小さくなってしまうおそれがある。上記軸方向高さが１．５ｍｍを超える場合には、上記貴金属チップがヒートスポットとなり、消耗が大幅に増加し、寿命が短縮するおそれがある。
【００３１】
また、上記主接地電極の貴金属チップにおいて、軸直交断面積が０．１２ｍｍ2未満の場合には、上記と同様に、寿命が短縮するおそれがある。一方、軸直交断面積が０．８０ｍｍ2を超える場合には、着火性向上効果が小さくなってしまうおそれがある。また、上記軸方向高さが０．３ｍｍ未満の場合には、着火性向上効果が小さくなってしまうおそれがある。上記軸方向高さが１．５ｍｍを超える場合には、寿命が短縮するおそれがある。
【００３２】
また、上記中心電極の貴金属チップは、Ｉｒを主成分として５０重量％以上含有すると共に、少なくとも１種の添加物を含有した合金であり、融点が２０００℃以上であることが好ましい。上記添加物は、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ａｌ、Ａｌ2Ｏ3、Ｙ、Ｙ2Ｏ3の少なくとも１種であることが望ましい。
また、上記主接地電極の貴金属チップは、Ｐｔを主成分として５０重量％以上含有すると共に、少なくとも１種の添加物を含有した合金であり、融点が１５００℃以上であることが好ましい。上記添加物は、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅの少なくとも１種であることが望ましい。
【００３３】
また、上記取付け用ネジ部は、ネジ径がＭ１２以下であることが好ましい（請求項１１）。
この場合には、内燃機関用のスパークプラグの小型化を図ることができる。そのため、例えば、バルブ径大化、水廻り改良等、内燃機関の設計自由度を拡大することができる。
【実施例】
【００３４】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる内燃機関用のスパークプラグにつき、図１〜図４を用いて説明する。
本例の内燃機関用のスパークプラグ１は、図１、図２に示すごとく、外周に取付け用ネジ部４１を設けた取付金具４と、碍子先端部２１が突出するように上記取付金具４に保持される絶縁碍子２と、電極先端部３１が上記碍子先端部２１から突出するように上記絶縁碍子２に保持される中心電極３とを備えている。さらに、スパークプラグ１は、上記電極先端部３１との間に主火花放電ギャップ１１を形成する主接地電極５１と、上記碍子先端部２１の側周面との間に補助火花放電ギャップ１２を形成する補助接地電極５２とを備えている。
【００３５】
上記補助接地電極５２は、スパークプラグ１の中心軸Ｍに対向する先端面５２０を有すると共に、先端面５２０は中心軸Ｍ方向における先端側から基端側に向かうほど、中心軸Ｍとの径方向距離が拡大する拡径部５２１を形成してなる。
そして、上記碍子先端部２１の肉厚Ｔが、０．３ｍｍ≦Ｔ≦０．７ｍｍである。
図３に示すごとく、上記拡径部５２１は、軸方向寸法ａ及び径方向寸法ｂが０．３ｍｍ以上のテーパ面により構成されている。
【００３６】
また、補助接地電極５２の先端面５２０は、中心軸Ｍ方向先端側に中心軸Ｍに平行な等径部５２２を有する。
また、上記補助接地電極５２は、上記先端面５２０の軸方向長さＤを、Ｄ≧０．３ｍｍとしている。
また、図１に示すごとく、取付金具４の先端面４２から中心電極３の先端面３１１までの軸方向長さをＡ、取付金具４の先端面４２から絶縁碍子２の先端面２１１までの軸方向長さをＢ、取付金具４の先端面４２から補助接地電極５２の等径部５２２の中心までの軸方向長さをＥとする。このとき、Ａ−Ｅ≦３ｍｍ、−１．０ｍｍ≦Ｂ−Ｅ≦１．５ｍｍである。
【００３７】
また、上記主火花放電ギャップ１１の軸方向長さをＸ、上記補助火花放電ギャップ１２の径方向長さをＹとしたとき、Ｘ＞Ｙである。
また、上記主火花放電ギャップ１１の軸方向長さＸと上記補助火花放電ギャップ１２の径方向長さＹとは、Ｘ≦０．９ｍｍ、０．３ｍｍ≦Ｙ≦Ｘ−０．１ｍｍを満たす。
また、上記取付け用ネジ部４１のネジ径はＭ１２（１２ｍｍ）以下である。
【００３８】
なお、図１、図４に示すごとく、補助接地電極５２は、中心電極３を挟んでスパークプラグ１の対角上に一対配されている。また、上記補助接地電極５２の先端面５２０は円弧状に形成されている。具体的には、図４に示すごとく、スパークプラグ１の先端側から見たとき、補助接地電極５２の先端面５２０は、中心電極３と同心円となる円形状に打ち抜かれた形状に形成されている。
なお、本構成は一例を示すものであり、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３９】
次に、本例の作用効果につき説明する。
図１に示すごとく、上記補助接地電極５２は、先端面５２０に拡径部５２１を形成してなる。これにより、補助接地電極５２に、電界強度が特に大きくなる部分が形成されることを防ぎ、補助火花放電ギャップ１２における過度な放電を抑制することができる。即ち、くすぶりが生じていない正常時において、補助火花放電ギャップ１２における放電を抑制することができる。
その結果、チャネリングや中心電極の側周面の消耗を抑制することができる。
【００４０】
また、上記絶縁碍子２の碍子先端部２１の肉厚Ｔが、Ｔ≦０．７ｍｍであるため、碍子先端部２１におけるカーボンの付着面積を充分に小さくすることができ、耐くすぶり性を確保することができる。即ち、上述のごとく、補助接地電極５２に拡径部５２１を形成することにより、補助火花放電ギャップ１２における放電の頻度は抑制されるが、この放電により清浄すべきカーボンの付着量が少なくなることにより、耐くすぶり性を充分に確保することができる。
また、上記絶縁碍子２の碍子先端部２１の肉厚Ｔが、Ｔ≧０．３ｍｍであるため、絶縁碍子２の強度を確保して、成形時における割れや亀裂等の発生を防止することができる。
【００４１】
また、図３に示すごとく、上記拡径部５２１は、軸方向寸法ａ及び径方向寸法ｂが０．３ｍｍ以上のテーパ面により構成されているため、くすぶりのない正常時の補助火花放電ギャップ１２における放電を、より確実に抑制し、チャネリングや中心電極の側周面の消耗を抑制することができる。
【００４２】
また、図１に示す上記軸方向長さＡ、上記軸方向長さＢ、上記軸方向長さＥが、Ａ−Ｅ≦３ｍｍ、−１．０ｍｍ≦Ｂ−Ｅ≦１．５ｍｍの関係を有することにより、上記補助火花放電ギャップ１２における放電による着火性を確保することができると共に、耐くすぶり性を向上させることができる。
【００４３】
即ち、補助火花放電ギャップ１２の位置が燃焼室の奥にあるほど、補助火花放電ギャップ１２による着火性が向上する。そこで、取付金具４の先端面４２から補助接地電極５２の等径部５２２の中心までの軸方向長さＥを、Ａ−Ｅ≦３ｍｍとなるように大きくして、補助火花放電ギャップ１２の位置を充分に燃焼室の奥に配置することを可能とする。これにより、補助火花放電ギャップ１２における着火性を向上させることができる。
【００４４】
また、−１．０ｍｍ≦Ｂ−Ｅ≦１．５ｍｍとすることにより、上記補助接地電極５２を、絶縁碍子２の先端面２１１に近付けることができる。これにより、最もカーボン付着が問題となる絶縁碍子２の先端面２１１におけるカーボンの清浄を確実かつ効率的に行うことができ、耐くすぶり性を向上させることができる。
【００４５】
また、主火花放電ギャップ１１の軸方向長さＸ、補助火花放電ギャップ１２の径方向長さＹとは、Ｘ＞Ｙの関係を有するため、くすぶり時に補助火花放電ギャップ１２において放電しやすくすることができ、耐くすぶり性を向上させることができる。
また、主火花放電ギャップ１１の軸方向長さＸと補助火花放電ギャップ１２の径方向長さＹとは、Ｘ≦０．９ｍｍ、０．３ｍｍ≦Ｙ≦Ｘ−０．１ｍｍを満たす。これにより、主火花放電ギャップ１１における放電電圧を低減することができるため、碍子耐電圧の余裕度を拡大しつつ、耐くすぶり性を確保することができる。
【００４６】
また、補助接地電極５２の先端面５２０の軸方向長さＤが０．３ｍｍ以上であるため、補助接地電極５２の耐消耗性を確保することができる。
また、上記取付け用ネジ部４１のネジ径がＭ１２以下であるため、内燃機関用のスパークプラグ１の小型化を図ることができる。そのため、例えば、バルブ径大化、水廻り改良等、内燃機関の設計自由度を拡大することができる。
【００４７】
以上のごとく、本例によれば、耐くすぶり性、耐久性に優れた内燃機関用スパークプラグを提供することができる。
【００４８】
（実施例２）
本例は、図５、図６に示すごとく、補助接地電極５２の先端面５２０における基端側の角部に形成した拡径部５２１を、曲率半径Ｒが０．３ｍｍ以上の曲面により構成した内燃機関用のスパークプラグ１の例である。
その他は、実施例１と同様である。
【００４９】
本例の場合にも、くすぶりのない正常時において補助火花放電ギャップ１２における放電を、より確実に抑制し、チャネリングや中心電極３の側周面の消耗を抑制することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５０】
（実施例３）
本例は、図７に示すごとく、中心電極３及び主接地電極５１において、互いに主火花放電ギャップ１１を形成する部分を、それぞれ貴金属チップ３５、５５によって構成した内燃機関用のスパークプラグ１の例である。
上記中心電極３における貴金属チップ３５は、軸直交断面積が０．０７〜０．６４ｍｍ2、軸方向高さｈ１が０．３〜１．５ｍｍである。また、上記主接地電極５１における貴金属チップ５５は、軸直交断面積が０．１２〜０．８０ｍｍ2であり、軸方向高さｈ２が０．３〜１．５ｍｍである。
本例の場合、上記貴金属チップ３５が電極先端部３１となり、貴金属チップ３５と貴金属チップ５５とのギャップが、軸方向長さＸの主火花放電ギャップ１１となる。
【００５１】
また、上記中心電極３の貴金属チップ３５は、Ｉｒを主成分として５０重量％以上含有すると共に、少なくとも１種の添加物を含有した合金であり、融点が２０００℃以上である。上記添加物としては、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ａｌ、Ａｌ2Ｏ3、Ｙ、Ｙ2Ｏ3の少なくとも１種である。
【００５２】
また、上記主接地電極５１の貴金属チップ５５は、Ｐｔを主成分として５０重量％以上含有すると共に、少なくとも１種の添加物を含有した合金であり、融点が１５００℃以上である。上記添加物は、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅの少なくとも１種である。
その他は、実施例１と同様である。
【００５３】
本例の場合には、着火性に優れた長寿命のスパークプラグを得ることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５４】
（実施例４）
本例は、図８、図９に示すごとく、補助接地電極５２の先端面５２０が、すべて拡径部５２１により形成されている内燃機関用のスパークプラグ１の例である。そして、上記拡径部５２１は、軸方向寸法ａ及び径方向寸法ｂが０．３ｍｍ以上のテーパ面により構成されている。
【００５５】
また、取付金具４の先端面４２から中心電極３の先端面３１１までの軸方向長さをＡ、取付金具４の先端面４２から絶縁碍子２の先端面２１１までの軸方向長さをＢ、取付金具４の先端面４２から補助接地電極５２の先端面５２０のうち最も中心軸Ｍに近い部分までの軸方向長さをＣとしたとき、Ａ−Ｃ≦３ｍｍ、−１．０ｍｍ≦Ｂ−Ｃ≦１．５ｍｍである。
その他、実施例１と同様である。
【００５６】
本例の場合には、くすぶりのない正常時の補助火花放電ギャップにおける放電を、より確実に抑制し、チャネリングや中心電極３の側周面の消耗を抑制することができる。
また、上述のごとく、Ａ−Ｃ≦３ｍｍ、−１．０ｍｍ≦Ｂ−Ｃ≦１．５ｍｍであるため、補助火花放電ギャップにおける放電による着火性を確保することができると共に、耐くすぶり性を向上させることができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５７】
（実施例５）
本例は、図１０に示すごとく、補助接地電極５２の先端面５２０が、すべて拡径部５２１により形成されている内燃機関用のスパークプラグ１の例である。そして、上記拡径部５２１は、曲率半径Ｒが０．３ｍｍ以上の曲面により構成されている。
その他、実施例４と同様である。
【００５８】
本例の場合においても、くすぶりのない正常時の補助火花放電ギャップにおける放電をより確実に抑制し、チャネリングや中心電極３の側周面の消耗を抑制することができる。
その他は、実施例４と同様の作用効果を有する。
【００５９】
（実施例６）
本例は、図１１、図１２に示すごとく、補助接地電極５２の先端面５２０の中心軸Ｍ方向の基端側に角部５２３を有する場合のスパークプラグ１の例である。角部５２３は、拡径部５２１の外側端部から基端側に形成されている。また、先端面５２０の中心軸Ｍ方向先端側には、実施例１，２と同様に等径部５２２が形成されている。
【００６０】
なお、図１１に示す補助接地電極５２は、実施例１と同様に拡径部５２１を平面によって構成してなり、図１２に示す補助接地電極５２は、実施例２と同様に拡径部５２１を曲面によって構成してなる。
また、等径部５２２と角部５２３との径方向距離ｄ１は０．５ｍｍ以上である。
その他、実施例１及び実施例２と同様である。
【００６１】
本例の場合には、上記径方向距離ｄ１は０．５ｍｍ以上であるため、上記角部５２３における電界強度が特に大きくなることもない。その結果、チャネリングや中心電極３の側周面の消耗を充分に抑制することができるため、本発明の効果を充分に発揮することができる。
その他は、実施例１及び実施例２と同様の作用効果を有する。
【００６２】
（実施例７）
本例は、図１３、図１４に示すごとく、補助接地電極５２の先端面５２０の中心軸Ｍ方向基端側に角部５２３を有するスパークプラグ１の例である。角部５２３は、拡径部５２１の外側端部から基端側に形成されている。また、角部５２３を除く先端面５２０は、すべて拡径部５２１により形成されている。
【００６３】
なお、図１３に示す補助接地電極５２は、実施例４と同様に拡径部５２１を平面によって構成してなり、図１４に示す補助接地電極５２は、実施例５と同様に拡径部５２１を曲面により構成してなる。
また、補助接地電極５２の先端面５２０のうち最も中心軸Ｍに近い部分と角部５２３との径方向距離ｄ２は０．５ｍｍ以上である。
その他、実施例４及び実施例５と同様である。
【００６４】
本例の場合においても、電界強度が特に大きくなる部分が形成されることもないため、本発明の効果を充分に発揮することができる。
その他は、実施例４及び実施例５と同様の作用効果を有する。
【００６５】
（実験例１）
本例は、内燃機関用のスパークプラグにおける絶縁碍子２の碍子先端部２１の肉厚Ｔの薄肉化による、耐くすぶり性への影響につき調査した例である。
即ち、上記実施例１（図１）において示すように、補助接地電極５２に拡径部５２１を設けた内燃機関用のスパークプラグ１であって、絶縁碍子２の碍子先端部２１の肉厚Ｔを、０．５ｍｍ、０．７ｍｍ、０．９ｍｍ、１．０ｍｍとしたサンプルをそれぞれ用意した。また、比較サンプルとして、補助接地電極９５２に拡径部を設けていない従来の内燃機関用のスパークプラグ９（図２２）であって、碍子先端部９２１の肉厚Ｔを１．０ｍｍとしたものを用意した。
【００６６】
また、上記各サンプルは、図１、図３、図２２に示す各種寸法を、以下のように設定した。即ち、Ｘ＝１．０ｍｍ、Ｙ＝０．５ｍｍ、Ａ＝４．５ｍｍ、Ｂ＝３．０ｍｍ、Ｅ＝２．８ｍｍ、Ｄ＝０．８０ｍｍとした。また、拡径部５２１はいわゆるＣ面であり、軸方向長さａ＝径方向長さｂ＝０．３ｍｍである。
ただし、比較サンプルにおける補助接地電極９５２の先端面９５３の軸方向長さＤ、及び取付金具９４の先端面９４２から補助接地電極９５２の先端面９５３の中心までの軸方向長さＥについては、Ｄ＝１．１ｍｍ、Ｅ＝３．０ｍｍである。
【００６７】
評価条件としては、JIS D 1606に規定されている低温くすぶり汚損試験を、くすぶりの生じやすい直噴エンジンを用いて行った。
判定基準としては、碍子先端部２１の外観、即ち碍子先端部２１のカーボンの清浄状況、中心電極３と取付金具４との間の絶縁抵抗、ドラビリ（ドライバビリティ、燃焼状態）の３項目とし、これらを総合的に判断した。
評価結果を表１に示す。
【００６８】
【表１】
2006114476.tif 000003
【００６９】
表１において、比較サンプルよりも優れているものを○、同等のものを△、劣るものを×として表した。
表１から分かるように、Ｔが０．７ｍｍ以下であれば、全ての項目において従来よりも優れており、耐くすぶり性を向上させることができることが分かる。
Ｔ＝１．０ｍｍ、０．９ｍｍの場合には、補助接地電極５２に拡径部５２１を形成した分、補助火花放電ギャップ１２において放電しにくくなるため、拡径部５２１を設けていない従来のスパークプラグ９に比べて、耐くすぶり性を向上させることが困難となるものと考えられる。
本例の結果から、Ｔ≦０．７ｍｍとすることにより、耐くすぶり性を従来品よりも高めることができることが分かる。
【００７０】
（実験例２）
本例は、図１５に示すごとく、本発明のスパークプラグ１（図１）において、取付金具４の先端面４２から中心電極３の先端面３１１までの軸方向長さＡと補助接地電極５２の等径部５２２の中心までの軸方向長さＥとの関係が、補助火花放電ギャップ１２における放電時における着火性に及ぼす影響につき調査した例である。
【００７１】
評価に当っては、実施例１において示した形状のスパークプラグ１において、Ａ＝４．５ｍｍとすると共に、Ｂ＝Ｅ＝３．０ｍｍ、２．０ｍｍ、１．５ｍｍ、１．０ｍｍとしたサンプルをそれぞれ用意した。その他の寸法は、上記実験例１におけるものと同様である。
【００７２】
評価方法としては、上述した低温くすぶり汚損試験（JIS D 1606）を行い、火花放電の際の電圧波形を、オシロスコープにて観察し、主火花放電ギャップ１１における放電と、補助火花放電ギャップ１２における放電とに分解した。そして、それぞれの燃焼変動率を測定した。
【００７３】
測定結果を図１５に示す。図１５において、主火花放電ギャップ１１において放電した場合の燃焼変動率を○、補助火花放電ギャップ１２において放電した場合の燃焼変動率を△によりプロットした。
ここで、燃焼変動率とは、図示平均有効圧の（標準偏差／平均）×１００％で示されるものである。
【００７４】
図１５から分かるように、長さＥが１．５ｍｍ以上、即ちＡ−Ｅ≦３ｍｍであれば、補助火花放電ギャップ１２において放電した場合にも、主火花放電ギャップ１１において放電した場合と同等の燃焼変動率となり、同等の着火性が得られることが分かる。
【００７５】
（実験例３）
本例は、本発明のスパークプラグ１（図１）において、取付金具４の先端面４２から絶縁碍子２の先端面２１１までの軸方向長さＢと、補助接地電極５２の等径部５２２の中心までの軸方向長さＥとの関係が、耐くすぶり性に及ぼす影響につき調査した例である。
評価に当っては、実施例１において示した形状のスパークプラグ１において、Ａ＝４．５ｍｍ、Ｂ＝３．０ｍｍとすると共に、Ｅ＝４．５ｍｍ、４．０ｍｍ、３．０ｍｍ、１．５ｍｍ、１．０ｍｍとしたサンプルをそれぞれ用意した。その他の寸法は、上記実験例１におけるものと同様である。
【００７６】
評価方法としては、上述した低温くすぶり汚損試験（JIS D 1606）を行った後の、碍子先端部２１の外観（碍子先端部２１のカーボンの清浄状況）、中心電極３と取付金具４との間の絶縁抵抗につき、実験例１において示した比較サンプル（従来品）との比較において評価した。
評価結果を表２に示す。
【００７７】
【表２】
2006114476.tif 000004
【００７８】
表２において、比較サンプルよりも優れているものを○、同等のものを△、劣るものを×として表した。
表２から分かるように、長さＥが１．５〜４．０ｍｍのとき、従来と同等以上の耐くすぶり性を確保することができる。即ち、−１．０ｍｍ≦Ｂ−Ｅ≦１．５ｍｍとすることにより、耐くすぶり性を確保することができることが分かる。
【００７９】
（実験例４）
本例は、図１６に示すごとく、くすぶり時において、スパークプラグ１（図１）の補助火花放電ギャップ１２に飛火する頻度につき、主火花放電ギャップ１１の軸方向長さＸと補助火花放電ギャップ１２の径方向長さＹとの関係において、調査した例である。
試験方法としては、まず、強制的にくすぶらせるため、エンジンで回転数１２００ｒｐｍ固定でスロットル全開、全閉を繰り返し、絶縁抵抗を１０ＭΩとさせ、くすぶりの状態を形成した。その後、アイドル８００ｒｐｍにて運転し、そのときの主火花放電ギャップ１１における放電と、補助火花放電ギャップ１２における放電との発生割合を、実験例２と同様の方法で確認した。
この結果を、図１６に示す。
【００８０】
図１６において、補助火花放電ギャップ１２への飛火割合が８０％以上のものを○、５０〜８０％のものを△、５０％未満のものを×として表した。
図１６から分かるように、Ｙ≦Ｘ−０．１ｍｍとすることにより、補助火花放電ギャップ１２への飛火割合を充分に確保することができ、Ｙ≦Ｘ−０．２ｍｍとすることにより、より確実に、補助火花放電ギャップ１２へ飛火させることができることが分かる。
【００８１】
（実験例５）
本例は、図１７〜図２１に示すごとく、本発明のスパークプラグについて、「中心電極側周面の消耗」及び「チャネリング」の評価を実施した例である。
即ち、本発明品として実施例１のスパークプラグ１（図１）を用い、従来のスパークプラグ９（図２２）との比較において評価した。
スパークプラグ１、９の各部の寸法（図１、図３、図２２参照）は、表３に示す代表的な寸法を採用した。
【００８２】
【表３】
2006114476.tif 000005
【００８３】
図１７は、表３に示す寸法のスパークプラグ１、９を用いて、図１８に示す「中心電極側周面の消耗」を評価した結果である。評価は、２５００ｃｃ、６気筒、過給機付きの高流速エンジンを用い、補助火花放電ギャップ１２、９１２にて放電し易い条件（フルスロットル、５６００ｒｐｍ）にて実施し、最大消耗深さｄ１を３０時間毎に測定し、１８０時間まで継続した。最大消耗深さｄ１は、図１８における消耗部分３９の最も深い部分の深さである。
【００８４】
また、図１７において、△にてプロットした曲線ｃ０が従来例にかかるスパークプラグ９の最大消耗深さ、□にてプロットした曲線ｃ１が本発明にかかるスパークプラグ１の最大消耗深さを表す。
図１７から、本発明品は最大消耗深さｄ１を大幅に低減できることが分かる。
【００８５】
次に、図１９に、表３のスパークプラグを用いて「チャネリング」の評価を実施した結果を示す。評価は、上記の高流速エンジンを用い、図２０、図２１に示すチャネリング２９の発生し易い条件（スロットル開度８０％、３６００ｒｐｍ）で実施し、４００時間後の最大チャネリング深さｄ２を測定した。
【００８６】
チャネリング深さｄ２は、図２１に示すごとく、絶縁碍子２の先端面２１１からの損傷の深さのうち最も深い部分の損傷の深さである。
図１９から、本発明品については、最大チャネリング深さｄ２を大幅に低減できることが分かる。
以上のごとく、本発明によれば、「中心電極側周面の消耗」、「チャネリング」の生じにくい、耐久性に優れたスパークプラグを提供することができることが確認された。
【００８７】
なお、上記実験例１〜５に示す実験は、上記実施例２（図５、図６）において示した曲面により拡径部５２１を形成した補助接地電極５２を有するスパークプラグ１についても、同様に行い同様の結果を得た。このスパークプラグ１における拡径部５２１の曲率半径Ｒは０．３ｍｍ、等径部５２２の軸方向長さＤは０．８０ｍｍである。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】実施例１における、内燃機関用スパークプラグの先端部の軸方向断面図。
【図２】実施例１における、内燃機関用スパークプラグの部分断面説明図。
【図３】実施例１における、補助接地電極の拡大説明図。
【図４】実施例１における、内燃機関用スパークプラグの先端側から見た平面図。
【図５】実施例２における、内燃機関用スパークプラグの先端部の軸方向断面図。
【図６】実施例２における、補助接地電極の拡大説明図。
【図７】実施例３における、内燃機関用スパークプラグの先端部の軸方向断面図。
【図８】実施例４における、内燃機関用スパークプラグの先端部の軸方向断面図。
【図９】実施例４における、補助接地電極の拡大説明図。
【図１０】実施例５における、補助接地電極の拡大説明図。
【図１１】実施例６における、補助接地電極の拡大説明図。
【図１２】実施例６における、補助接地電極の拡大説明図。
【図１３】実施例７における、補助接地電極の拡大説明図。
【図１４】実施例７における、補助接地電極の拡大説明図。
【図１５】実験例２における、補助火花放電ギャップの放電と主火花放電ギャップの放電の際の放電燃焼変動率を示す線図。
【図１６】実験例４における、補助火花放電ギャップへの飛火頻度の変化を示す線図。
【図１７】実験例５における、中心電極の最大消耗深さの変化を示す線図。
【図１８】実験例５における、中心電極の最大消耗深さの説明図。
【図１９】実験例５における、最大チャネリング深さを示す線図。
【図２０】実験例５における、先端側から見たチャネリングの説明図。
【図２１】実験例５における、側方から見たチャネリングの説明図。
【図２２】従来例における、内燃機関用スパークプラグの先端部の軸方向断面図。
【符号の説明】
【００８９】
１  内燃機関用のスパークプラグ
１１  主火花放電ギャップ
１２  補助火花放電ギャップ
２  絶縁碍子
２１  碍子先端部
３  中心電極
３１  電極先端部
４  取付金具
４１  取付け用ネジ部
５１  主接地電極
５２  補助接地電極
５２０  先端面
５２１  拡径部
５２２  等径部
【図１】
2006114476.tif 000006
【図２】
2006114476.tif 000007
【図３】
2006114476.tif 000008
【図４】
2006114476.tif 000009
【図５】
2006114476.tif 000010
【図６】
2006114476.tif 000011
【図７】
2006114476.tif 000012
【図８】
2006114476.tif 000013
【図９】
2006114476.tif 000014
【図１０】
2006114476.tif 000015
【図１１】
2006114476.tif 000016
【図１２】
2006114476.tif 000017
【図１３】
2006114476.tif 000018
【図１４】
2006114476.tif 000019
【図１５】
2006114476.tif 000020
【図１６】
2006114476.tif 000021
【図１７】
2006114476.tif 000022
【図１８】
2006114476.tif 000023
【図１９】
2006114476.tif 000024
【図２０】
2006114476.tif 000025
【図２１】
2006114476.tif 000026
【図２２】
2006114476.tif 000027