(57)【要約】  １対の独立した火花ギャップを有する点火プラグは、シェル、内部絶縁体および外部絶縁体、円筒状電極アセンブリ、中央ワイヤアセンブリ、ならびに１対の接地電極を含む。円筒状電極アセンブリは、一般に２つの絶縁体間に位置し、第１の火花ギャップに第１の高圧着火パルスを送る。中央ワイヤアセンブリは内部絶縁体の軸方向のボアに位置し、第２の火花ギャップに第２の高圧着火パルスを送る。両方の絶縁体が回転的に対称になり得るように、２つの絶縁体および２つの電極アセンブリはすべてシェル内で同軸に位置合わせされる。第２の火花ギャップが軸方向に配向される一方で、第１の火花ギャップは径方向に配向され、第１および第２火花ギャップは異なる軸位置にあって、互いから独立して着火することができる。点火プラグを組立てる方法も開示される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにおいて用いられる点火プラグであって、
軸方向のボアを有するシェルと、
軸方向のボアを有し、前記シェルの軸方向のボア内に少なくとも部分的に位置する外部絶縁体と、
軸方向のボアを有し、前記外部絶縁体軸方向のボア内に少なくとも部分的に位置する内部絶縁体と、
前記外部絶縁体および内部絶縁体の間に少なくとも部分的に位置して第１の火花ギャップの部分を形成する円筒状電極アセンブリと、
前記内部絶縁体軸方向のボア内に少なくとも部分的に位置して第２の火花ギャップの部分を形成する中央ワイヤアセンブリとを含み、
前記第１および第２の火花ギャップは互いから軸方向に間隔を置いて配置される、点火プラグ。
【請求項２】
前記円筒状電極アセンブリは少なくとも部分的に前記内部絶縁体を囲み、径方向に配向される点火面を含む、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３】
前記円筒状電極アセンブリは、管状着火電極と、伝導性コーティングと、ともに直列に電気接続された伝導性ガラスシールとを含む、請求項２に記載の点火プラグ。
【請求項４】
前記伝導性コーティングは一つの端部で前記管状着火電極に接続され、別の端部で前記伝導性ガラスシールに接続される、請求項３に記載の点火プラグ。
【請求項５】
前記管状着火電極は５ｍｍから１０ｍｍの軸長、および４ｍｍから８ｍｍの外径を有する、請求項３に記載の点火プラグ。
【請求項６】
前記内部絶縁体はその長さに沿って均一な直径を有する第１の部分を有する絶縁体ノーズ部分と、前記点火プラグの着火端部の方にテーパ状である第２の部分とを含み、前記管状着火電極は前記ノーズ部分の前記第１の部分をほぼ囲む、請求項３に記載の点火プラグ。
【請求項７】
前記第１の火花ギャップは前記径方向に配向される点火面と接地電極の端面との間に形成され、それにより前記第１の火花ギャップは径方向の火花ギャップである、請求項２に記載の点火プラグ。
【請求項８】
前記中央ワイヤアセンブリは軸方向に配向される点火面を含む、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項９】
前記中央ワイヤアセンブリは細長い着火電極および末端電極を含む、請求項８に記載の点火プラグ。
【請求項１０】
第２の火花ギャップは前記軸方向に配向される点火面と接地電極の側面との間に形成され、それにより前記第２の火花ギャップは軸方向の火花ギャップである、請求項８に記載の点火プラグ。
【請求項１１】
前記点火プラグはさらに、前記第１の火花ギャップを形成するために前記シェルの軸端部から延在する第１の接地電極と、前記第２の火花ギャップを形成するために前記シェル軸端部から延在する第２の接地電極とを含む、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項１２】
前記第１の接地電極は０ｍｍから４ｍｍの軸距離で延在し、第２の接地電極は６ｍｍから１０ｍｍの軸距離で延在する、請求項１１に記載の点火プラグ。
【請求項１３】
前記第２の接地電極は、前記円筒状電極アセンブリから、第１の火花ギャップの少なくとも１１０％である径方向距離だけ径方向に間隔を置いて配置される、請求項１２に記載の点火プラグ。
【請求項１４】
前記第１および第２の火花ギャップの間の前記軸方向の間隔は２ｍｍから１０ｍｍである、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項１５】
前記円筒状電極アセンブリは前記中央ワイヤアセンブリから電気的に絶縁される、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項１６】
エンジンにおいて用いられる点火プラグであって、
中央ボアを有するシェルと、
前記シェル内に少なくとも部分的に位置する第１の絶縁体と、
前記第１の絶縁体内に少なくとも部分的に位置する第２の絶縁体と、
前記絶縁体間に少なくとも部分的に位置する第１の着火電極とを含み、前記第１の着火電極は第１の火花ギャップの点火面を含み、
前記第２の絶縁体を通して延在する第２の着火電極を含み、前記第２の着火電極は第２の火花ギャップの点火面を含み、
前記第１の絶縁体、第２の絶縁体、第１の着火電極、および第２の着火電極はすべて前記シェルの前記中央ボア内で同軸に位置合わせされる、点火プラグ。
【請求項１７】
前記シェルの軸端部から各々延在する第１および第２の接地電極をさらに含み、前記第１の接地電極は前記第１の着火電極の前記点火面とともに前記第１の火花ギャップを形成する端面を有し、前記第２の着火電極は、前記第２の接地電極の前記点火面とともに前記第２の火花ギャップを形成する側面を有する、請求項１６の点火プラグ。
【請求項１８】
前記第１の着火電極は管状の電極を含み、前記第１の着火電極の前記点火面は前記管状の電極の外部の外周部分である、請求項１６の点火プラグ。
【請求項１９】
前記第１の火花ギャップは径方向の火花ギャップであって、前記第２の火花ギャップは軸方向の火花ギャップである、請求項１６に記載の点火プラグ。
【請求項２０】
エンジンにおいて用いられる点火プラグであって、
中央ボアを有するシェルと、
前記シェル内に少なくとも部分的に位置する第１の絶縁体と、
前記第１の絶縁体内に少なくとも部分的に位置する第２の絶縁体と、
前記絶縁体間に少なくとも部分的に位置する第１の着火電極とを含み、前記第１の着火電極は第１の火花ギャップの点火面を含み、
前記第２の絶縁体を通って延在する第２の着火電極を含み、前記第２の着火電極は第２の火花ギャップの点火面を含み、
前記シェルから延在する第１の接地電極を含み、前記第１の接地電極および前記第１の着火電極は径方向の火花ギャップを規定するように互いから間隔を置いて配置され、
前記シェルから延在する第２の接地電極を含み、前記第２の接地電極および前記第２の着火電極は軸方向の火花ギャップを規定するように互いから間隔を置いて配置される、点火プラグ。
【請求項２１】
前記第２の絶縁体は前記第１の絶縁体からそれを越えて軸方向に延在し、前記第１の着
火電極は、前記第２の絶縁体の外面に沿って前記第１の絶縁体からそれを越えて軸方向に延在する、請求項２０に記載の点火プラグ。
【請求項２２】
前記第１の着火電極は管状の電極を含む、請求項２１に記載の点火プラグ。
【請求項２３】
前記第１の接地電極は前記第１の着火電極の点火面とともに前記第１の火花ギャップを形成する端面を有し、前記第２の接地電極は第２の着火電極の点火面とともに前記第２の火花ギャップを形成する側面を有する、請求項２０に記載の点火プラグ。
【請求項２４】
前記第１の絶縁体、第２の絶縁体、第１の着火電極、および第２の着火電極はすべて前記シェルの前記中央ボア内で同軸に位置合わせされる、請求項２０に記載の点火プラグ。
【請求項２５】
エンジンにおいて用いられる点火プラグであって、
中央軸に沿って延在する中央ボアを有するシェルと、
中央ボアを有し、前記シェル内に少なくとも部分的に位置する外部絶縁体を含み、前記外部絶縁体は前記点火プラグの終端部から前記点火プラグの着火端部まで延在し、
中央ボアを有し、前記外部絶縁体の前記中央ボア内に少なくとも部分的に位置する内部絶縁体を含み、前記内部絶縁体は前記着火端部で前記外部絶縁体からそれを越えて突出し、
前記絶縁体間に少なくとも部分的に位置する、前記着火端部で前記内部絶縁体の外面に沿って前記外部絶縁体からそれを越えて突出する円筒状電極アセンブリを含み、前記円筒状電極アセンブリは、第１の火花ギャップの点火面を含む露出した環状部分を前記着火端部に有し、
前記内部絶縁体の前記中央ボアを通って延在し、第２の火花ギャップの点火面を含む中央ワイヤアセンブリを含み、前記シェル、絶縁体、円筒状電極アセンブリ、および中央ワイヤアセンブリはすべて中央軸に沿って同軸に位置合わせされ、
前記点火プラグの前記着火端部において前記シェルから延在する第１の接地電極を含み、前記第１の接地電極は、前記円筒状電極アセンブリの前記点火面に径方向に外向きに配置される点火面を有し、それにより前記第１の火花ギャップは径方向の火花ギャップであり、
前記点火プラグの前記着火端部において前記シェルから延在する第２の接地電極を含み、前記第２の接地電極は円筒状電極アセンブリの前記点火面から軸方向に間隔を置いて配置される点火面を有し、それにより前記第２の火花ギャップは軸方向の火花ギャップであり、
前記円筒状電極アセンブリおよび前記中央ワイヤアセンブリは前記点火プラグの前記終端部において前記内部絶縁体および外部絶縁体の両方から引っ込んでいる、点火プラグ。
【請求項２６】
前記内部絶縁体は前記外部絶縁体の前記中央ボア内の前記終端部において引っ込んでいる、請求項２５に記載の点火プラグ。
【請求項２７】
前記内部絶縁体は、前記第１および第２の火花ギャップの間に軸方向に延在する露出したテーパ状部分を含む、請求項２５に記載の点火プラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
この発明は一般に点火プラグに関し、より特定的には２つの独立した火花ギャップを有する点火プラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
従来の点火プラグは、絶縁体の軸方向のボア内に長手方向に延在して点火ワイヤから単一の火花ギャップへ高圧点火パルスを送達する役割を果たす、中央ワイヤアセンブリを典型的に含む。中央ワイヤアセンブリは、その上部軸端部の方に位置する末端電極（terminal electrode）、高温ガラスシールおよび／または抑制構成要素、ならびに、対向する接地電極とで火花ギャップを形成するよう下部軸端部の方に位置する着火電極をしばしば含む。
【０００３】
先行技術の点火プラグの一例は、１９６１年１月２４日にアンダート（Ａｎｄｅｒｔ）に発行された米国特許第２，９６９，５００号に示される。この特許に開示された点火プラグは、絶縁体と中心電極とを包含する管状のコンダクタを含む。動作において、配電器は、正確に連続して高圧コイルからさまざまな点火プラグへ電流を導く。ほとんどの火花は、管状のコンダクタから接地電極へとジャンプする一方で、一定の量は関連付けられたランプを照らすように中心電極からさらにジャンプする。関連付けられたランプは、点火系統が動作中であって作動していることを示す。
【０００４】
２つ以上の火花ギャップを有する点火プラグも当該技術で知られており、たとえば１９１５年１２月２８日にブリッグス（Briggs）に発行された米国特許第１，１６５，４９２号を含む。この特許は、絶縁体における個別の長手方向のボアを通って延在する２つの平行な中心電極を有する点火プラグを教示する。中心電極の一方は高圧マグネトから高圧点火パルスを受取る一方で、他方はコイル系統から低圧点火パルスを受取る。ブリッグスの発明の１つの目的は、始動中は低電圧点火パルスを、通常運転中は高圧点火パルスを利用することである。
【０００５】
２つ以上の火花ギャップを有する点火プラグの別の例は、１９１７年６月５日にミノーグ（Minogue）に発行された米国特許第１，２２９，１９３号に見られる。この特許では、点火プラグは、個別の長手方向の絶縁体ボアを通って延在する２つの平行な中心電極を有する。中心電極の各々は着火端部において径方向に曲げられ、そのため第１の実施例においては互いに向かって曲がり（実線）、一方で第２の実施例においては互いから離れて曲る（想像線）。電極のうちの１つが接続１５を介して接地されるので第１の実施例はギャップが単一の点火プラグとして作用し、２つの電極が電気的に絶縁されるので第２の実施例は二重ギャップの点火プラグとして作用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の種類の二重ギャップの点火プラグについての困難性の１つは非対称の絶縁体を利用することにあり、それにより製造工程に著しくコストと複雑さとを加えかねないことである。したがってこの発明の一般的な目的は、より標準的な形状の絶縁体の使用を可能にする二重ギャップの点火プラグを与えることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の概要
この発明に従えば、点火プラグが与えられ、点火プラグは、シェル、外部絶縁体および内部絶縁体、絶縁体間に位置して第１の火花ギャップの部分を形成する円筒状電極アセンブリ、および、内部絶縁体内に位置して第２の火花ギャップの部分を形成する中央ワイヤアセンブリを含み、そこで第１および第２の火花ギャップは互いに軸方向に間隔を置いて配置される。好ましくは、点火プラグはシェルから延在する第１および第２の接地電極を含み、第１の接地電極は円筒状電極アセンブリの点火面から間隔を置いて配置される端部点火面を有し、それによって第１の火花ギャップを規定し、かつ第２の接地電極は中央ワイヤアセンブリの先端から間隔を置いて配置される側面点火面を有し、それによって第２の火花ギャップを規定する。円筒状電極アセンブリは単一片または複数片の構成要素のいずれかであることができ、点火プラグの着火端部において外部絶縁体からこれを越えて延在する部分を含むことが好ましい。
【０００８】
この発明の別の局面に従えば、点火プラグが与えられ、点火プラグは、中央ボアを有するシェル、外部絶縁体および内部絶縁体、絶縁体間に位置する第１の着火電極、ならびに内部絶縁体内に位置する第２の着火電極を含み、そこで絶縁体および着火電極はシェルの中央ボア内ですべて同軸に位置合わせされる。好ましくは、第１の着火電極は第１の接地電極から間隔を置いて配置される点火面を含み、それによって第１の火花ギャップを規定し、かつ第２の着火電極は第２の接地電極から間隔を置いて配置されるそれ自体の点火面を含み、それによって第２の火花ギャップを規定する。
【０００９】
この発明の別の局面に従えば、点火プラグが与えられ、点火プラグは、中央ボアを有するシェル、外部絶縁体および内部絶縁体、絶縁体間に位置する第１の着火電極、内部絶縁体内に位置する第２の着火電極、前記第１の着火電極から間隔を置いて配置される第１の接地電極を含み、それによって第１の火花ギャップを規定し、ならびに前記第２の着火電極から間隔を置いて配置される第２の接地電極を含み、それによって第２の火花ギャップを規定し、そこで第１の火花ギャップは径方向に配向され、第２の火花ギャップは軸方向に配向される。径方向に配向される火花ギャップは、管状の電極の外周部分を点火面として含むよう、管状の電極を第１の着火電極として用いて形成されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
好ましい実施例の詳細な説明
図面を参照して、この発明の点火プラグの実施例１０が示され、そこで点火プラグは２つの同軸の電極の各々と２つの関連付けられた接地電極の各々との間に形成される２つの火花ギャップを含む。点火プラグアセンブリ１０は内燃機関での使用を意図し、一般に、シェル１２、外部絶縁体１４、円筒状電極アセンブリ１６、内部絶縁体１８、中央ワイヤアセンブリ２０、および接地電極２２、２４を含む。
【００１１】
シェル１２は、軸Ａに沿って延在するほぼ円筒状の金属の構成要素であって、その長さ全体に延在する軸方向のボア４０を含む。シェルの特定の設計は、当該技術で一般に知られているように異なっていてもよいが、内部ショルダ４２、変形可能なリップまたはリム４４、ねじ切り部４６、バレル４８、およびシェルの外部に位置する設置機構５０を一般に含む。内部ショルダ４２は軸方向のボア４０の内面に位置する外周の棚またはリムであって、そこでボアの内径が変化する。このショルダは、絶縁体がシェル内で軸方向に下向きに動くことを妨げるように、補完的にサイズ決めされた、外部絶縁体１４の外部ショルダを係合する。リップ４４は、絶縁体をボア４０に組み立てた後に外部絶縁体１４にシェル１２を機械的にロックするために用いられる。ねじ切り部４６は、エンジンのシリンダヘッドのねじ穴に点火プラグ１０を設置するために用いられる。バレル４８は直径が増大した部分であって、バレルと設置機構との間に位置する圧縮溝５２を規定するのを助ける。圧縮溝５２は、シェル１２と外部絶縁体１４との間の封止を強化するためにプラグの製
造中に変形される。設置または取付機構５０は、たとえばレンチなどの適切な工具が点火プラグ１０の設置または除去のためにシェルを係合することを可能にする六角面であり得る。シェルの形状、大きさ、および特定の構造は設計によって大きく異なり得るので、図面に示されるシェルは例示的な実施例としてのみ与えられる。
【００１２】
外部絶縁体１４は、円筒状電極アセンブリ１６と接地されたシェルとの間で電気的短絡を防ぎつつそのアセンブリを保持することができるよう、軸Ａに沿って延在する薄い、細長い構成要素であって、好ましくは非伝導性のセラミック材料でできている。外部絶縁体１４は部分的にシェルの軸方向のボア４０内にあり、絶縁体１４の拡張された中央部分の両端に位置する外部ショルダ部６６、６８と、第１の軸端部６２から第２の軸端部６４まで延在する軸方向のボア６０とを一般に含む。ショルダ部６６、６８は、ショルダ６６、６８が１対の環状シールを介してショルダ４２およびリップ４４とそれぞれ係合されることにより、公知の態様で絶縁体がシェルに機械的に連結されることを可能にする。軸方向のボア６０は、第１および第２の軸端部の両方に開口部を有し、かつ内部ショルダ７０、７２を含むよう、外部絶縁体の長手方向の長さ全体に沿って延在する。内部ショルダ７０、７２は、円筒状電極アセンブリ１６および内部絶縁体１８を受取って支持するよう、軸方向のボア６０の内径の遷移部において生じる。
【００１３】
円筒状電極アセンブリ１６は電極として作用して第１の火花ギャップＧ１に高圧点火パルスを供給し、この高圧点火パルスは、第２の火花ギャップＧ２に供給される第２の高圧点火パルスから独立し、かつ電気的に絶縁される。一般に円筒状電極アセンブリ１６は、薄い、円筒状の、電気的に伝導性のいくつかの構成要素の集合であって、点火導線（示されない）から火花ギャップＧ１へ高圧点火パルスをともに送達する。好ましくは、円筒状電極アセンブリ１６は軸Ａに沿って芯出しされ、管状の着火電極８０、伝導性コーティング８２、およびガラスシール８４を含む。管状の着火電極８０は好ましくは薄い、スリーブ形状の構成要素であって、内部絶縁体１８の部分を同軸で囲み、接地電極２２とともに火花ギャップＧ１を形成する、径方向に配向される点火面を有する。図面の検証から認識されるように、管状の電極８０は内部絶縁体１８の外面に沿った外部絶縁体１４からそれを越えて突出し、この電極は、さらに後述される内部絶縁体のテーパ状部分９６のまわりに延在する露出した環状部分を有する。管状の電極のこの露出した部分は接地電極２２の端部に隣接する外周部分を含み、円筒状電極アセンブリ１６の点火面を含むのは、管状の電極のこの露出した環状部分の外周的に制限された隣接する部分である。好ましくは、管状の電極８０は５ｍｍから１０ｍｍの軸長および４ｍｍから８ｍｍの外径を有する。好ましい実施例では、管状の着火電極はニッケル合金から作られ、貴金属の外側コーティング、貴金属の先端、または貴金属リングなどの何らかの種類の貴金属の付加を含む。適切な貴金属材料のいくつかの例は、イリジウム、プラチナ、およびそれらの合金を含む。伝導性コーティング８２は、好ましくは、軸方向のボア６０の内面と内部絶縁体１８の外面との間に位置する、薄い、電気的に伝導性の材料層である。当業者にはさまざまな適切な材料が知られる。この伝導性コーティング８２は、一方もしくは両方の絶縁体に適用することができ、または単にガラスシール８４がプラグの上部終端部分から管状の電極８０まで延びるような、ガラスシール８４の単一の継続体であり得る。ガラスシール８４は、好ましくは、内部に焼成された伝導性シールまたは内部に焼成された抑制シールなどの伝導性ガラスシールであって、内部絶縁体と外部絶縁体との間の領域を封止するよう円筒状電極アセンブリ１６の上部軸端部の方に位置する。この伝導性ガラスシール８４は、当該技術で周知の内部に焼成されたシールであることができ、かつ特定の用途について所望または必要であれば、ＥＭＩ抑制のために炭素を含むことができる。さらに、ガラスシール８４を円筒状電極アセンブリ１６から省くか、または当業者に公知の構成要素で代替することが可能である。
【００１４】
図示された実施例は第１の中心電極について複数の部分からできた円筒状電極アセンブ
リ１６を利用するが、この電極を単一片の構成要素、または複数片の構成要素のいずれかとして他の方法で構築できることは当業者に認識されるであろう。しかしながら、そのいずれの形状においても、この電極１６は、シェル１２、絶縁体、および中央ワイヤアセンブリ２０と同軸に位置合わせされて絶縁体１４、１８の間に位置することができるよう、管状であるのが好ましい。
【００１５】
内部絶縁体１８は、外部絶縁体１４の軸方向のボア６０内に少なくとも部分的に存在する細長いセラミック絶縁体である。内部絶縁体１８は軸Ａに沿って芯出しされて、軸方向のボア９４、ノーズ部分９８、中央部分１００、および終端接続部分１０２を含むのが好ましい。内部ボア９４は、軸方向のボア４０および６０のように段がついているのが好ましく、その結果中央ワイヤアセンブリ２０の構成要素をしっかりと受取る。ノーズ部分９８は、外部絶縁体１４からそれを越えて延在し、管状の着火電極８０の端部を越えて延在する下に段がついた露出した部分９６を含む。ノーズ部分の長さ、幅およびテーパについての特定の寸法は、点火プラグが用いられている特定の用途に大きく依存する。中央部分１００は、ショルダ部７２において円筒状電極アセンブリ１６と係合する外部ショルダ部９０において、ノーズ部分９８によって一方端で拘束される。これは、内部絶縁体１８が他の点火プラグ構成要素に対して下向きに動くことを妨げる。中央部分１００は、絶縁体の終端部分１０２の直径が拡大した部分に形成される第２のショルダ部９２によって他方端で拘束される。これもまた、絶縁体１８の下向きの動きを防ぐ。終端部分１０２の上部部分は、それと外部絶縁体１４との間に空間を与えるために減じられた壁厚を有する。この空間は、ガラスシール８４を収容し、円筒状電極アセンブリ１６の点火導線による電気接続を可能にするために用いられる。内部ショルダ部７０、７２においてガラスシールと円筒状電極アセンブリ１６との間に絶縁体が機械的に定位置にロックされるよう、この絶縁体の上向きの動きがガラスシール８４によって妨げられる。上部部分１０２は、ガラスシールと中央ワイヤアセンブリ２０との間の表面放電を防ぐのに十分な距離だけガラスシール８４を越えて点火プラグの終端部に向かって延在する。示された実施例では、この上部部分１０２は外部絶縁体１４の終端部から引っ込んでいる。中央部分１００は伝導性コーティング８２によってほぼ囲まれ、直径はその長さに沿って均一であるのが好ましい。好ましい実施例によれば、管状の電極８０に囲まれる絶縁体ノーズ９８の上部部分は、その長さに沿って均一の直径を有し、絶縁体ノーズ９８の下に段がついた露出した部分９６は着火端部の方にテーパ状である。さらに、中央部分１００は、ノーズ部分９８および終端部分１０２の上部部分の両方よりも壁厚が大きい。
【００１６】
中央ワイヤアセンブリ２０は、円筒状電極アセンブリ１６によって運ばれる第１の高圧点火パルスから独立であって電気的に絶縁され得る第２の高圧点火パルスを、第２の火花ギャップＧ２に送る。中央ワイヤアセンブリ２０は従来の中央ワイヤアセンブリと同様に設計されており、着火電極１１４に接続される末端電極１１０を一般に含み、オプションのガラスシール１１２は末端電極をほぼ囲む。中央ワイヤアセンブリの構成要素はすべて軸Ａに沿って芯出しされ、内部絶縁体および外部絶縁体、円筒状電極アセンブリ、ならびにシェルと同軸である。末端電極１１０は、好ましくはインコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）（登録商標）などのニッケルベースの合金などの高温材料から作られた細長いロッドであって、着火電極１１４の上部の拡張した部分の上に位置する。ガラスシール１１２は、軸方向のボア９４の内面と末端電極の外面との間に位置するよう同軸で末端電極１１０を囲む、内部に焼成された（伝導性または伝導性でない）シールであり得る。着火電極１１４は、インコネル（登録商標）または他の適切な金属もしくは合金から構築することができ、高い熱伝導を示す銅もしくは他の材料からできたコアを有するクラッド化された電極であり得る。好ましくは着火電極は、拡張されたヘッドを上部軸端部に有し、発火チップを下部軸端部に有する、長い円筒状の構成要素である。拡張されたヘッドは、内部絶縁体ボア９４の内部ショルダまたは棚の上に載るように設計され、電極を定位置に機械的にロックすることを助ける。発火チップは発火面を含み、ある用途に必要または所望である場合、
電極の耐久性を増加させる貴金属チップ、リベット、または他の構成要素を取付けることができる。上述のように、イリジウム、プラチナ、またはその合金を含むいくつかの異なる貴金属材料のうちのいずれかが用いられ得る。同様に、接地電極は貴金属の点火面を備えることもできる。
【００１７】
第１の接地電極２２はシェル１２の軸端部から下向きに延在し、次に内向きに曲り、その結果火花ギャップＧ１は、接地電極２２の端面と管状着火電極８０の軸端部の外面の外周部分との間に実際には形成される。このように、接地電極２２は、第１の火花ギャップＧ１が径方向の火花ギャップとして形成されるよう管状着火電極から径方向に分離され、すなわち火花が、点火面の間でジャンプするときに軸Ａに対して主に径方向に動くことを意味する。好ましくは、接地電極２２は０ｍｍから４ｍｍの軸距離で延在する。第２の接地電極２４も、好ましくは６ｍｍから１０ｍｍの軸長でシェル１２の軸端部から下向きに延在する。接地電極２４もシェル１２の同じ軸端部から延在し、接地電極２４の側面と着火電極１１４の端面との間に第２の火花ギャップＧ２を規定するよう曲げられる。第２の火花ギャップは軸方向の火花ギャップであって、火花が点火面の間でジャンプするときに主に軸方向に動くことを意味する。接地電極２４は管状着火電極８０から径方向に、その領域で望ましくない火花を防ぐのに十分な距離だけ間隔を置いて配置されることができ、好ましい径方向の間隔は火花ギャップＧ１の少なくとも１１０％である。火花ギャップＧ１およびＧ２の軸方向の分離は特定の用途のために所望のように選択することができるが、好ましくは軸方向に２ｍｍから１０ｍｍの距離だけ分離される。
【００１８】
ねじ径が１２ｍｍ、１４ｍｍまたは１８ｍｍなどの、標準的な点火プラグねじ径を必要とする用途に用いられた場合、内部絶縁体および外部絶縁体のセラミックの厚さは、各セラミックの厚さが意図される耐用年数の間に絶縁体の割れを回避するのに十分であるよう、中央ワイヤ径および円筒状電極１６の厚さと関連して選択されるべきである。公知のように、割れは、シェルをエンジンに設置する間に締付る結果としてセラミック上に与えられる引張力の応力下で生じ得る。１２ｍｍおよび１４ｍｍのプラグについては、バレル４８の領域およびシェルのねじ４６のセラミックの厚さは、２つの絶縁体１４および１８の各々について１．２ｍｍから２．５ｍｍの範囲であり得る。１８ｍｍのプラグについては、これらの寸法は２つの絶縁体１４および１８の各々について１．２ｍｍから４ｍｍであり得る。
【００１９】
点火プラグ１０の構成要素の各々は公知の技術および材料を用いて製造することができる。一旦シェル、絶縁体および中央ワイヤアセンブリが作られたならば、これらの構成要素の組立ては、内部絶縁体１８に組立てられるセンタワイヤ２０から始まる複数工程のプロセスによって実行することができる。次いで、末端電極１１０のまわりの定位置にガラス粉末が挿入されて圧縮され、次に絶縁体および中央ワイヤアセンブリがガラス粉末を溶かして融合させるのに十分な温度になるまで炉において加熱される。次いで、内部絶縁体およびセンタワイヤサブアセンブリが冷却される。次いで、伝導性コーティング８２が内部絶縁体１８の中央部分１００の外面に適用され、そこからその終端部分１０２の狭くなった部分まで全体にわたる。管状の電極８２は裾広がりの端部を伴って作られ、そのため外部絶縁体１４に配置されることができ、その電極の裾広がりの端部がショルダ７２を係合するまで下に滑ることができる。その後内部絶縁体および中央ワイヤサブアセンブリが外部絶縁体１４に配置され、そのため伝導性のコーティング８２が管状絶縁体８０の裾広がりの端部を係合し、電気接触するようになる。次いで、伝導性のガラスシール８４は、ガラスシール１１２について上述されたものと同じ一般的な態様で作られる。最終工程は、組立てられた絶縁体および中心電極をシェルに挿入することであり、これは絶縁体／中央ワイヤサブアセンブリが両方のショルダ６６、６８で環状シール１２０を用いてシェルボア４０の終端部に挿入される従来の態様で行うことができ、次いでシェルの冷間成形または加熱成形のいずれかの変形によってリップ４４を曲げ、圧縮溝５２を変形して、絶縁
体１４上でシェルを定位置にロックする。好ましくは、接地電極２２、２４は、絶縁体および中央ワイヤが最終的にシェルに組立てられる前に、シェル１２の下部軸端部に対して、レーザ、抵抗または他のあらゆる種類の適切な技術によって溶接される。示されるように、２つの接地電極は１８０°の角をなして互いからオフセットにされることができ、または所望の他の相対的位置とすることができる。
【００２０】
上述された特定のシーケンスは、この発明の点火プラグ１０を組立てるための多数の方法の１つにすぎないことに注意されるべきである。たとえば接地電極２２、２４は点火プラグの組立中にいつでもシェルに取付けることが可能であり、２つのガラスシール８４、１１２が同時に定位置に焼成され得る。これらの組立ステップへの他の変更が当業者には明らかとなるだろう。
【００２１】
動作において、車両の点火系統は、１つ以上の点火導線を介して点火プラグ１０に第１および第２の高圧点火パルスを与え、そこで第１および第２の高圧パルスは互いから独立であることができる。点火導線は、内部絶縁体１０２の上部軸端部の最上部、すなわち終端接続部分１０２上に嵌ったブートまたは他の嵌合部によって点火プラグに結合される。ブートまたは適合部は、ガラスシール８４に電気的に結合される外部接触部（示されない）、および末端電極１１０に結合される内部接触部（示されない）を有する。第２の点火パルスが中央ワイヤアセンブリ２０を介して点火系統から火花ギャップＧ２まで送られる一方で、第１の点火パルスは円筒状電極アセンブリ１６を介して点火系統から火花ギャップＧ１まで送られる。両方の場合において、点火パルスはそれぞれの火花ギャップにわたってアークし、燃焼プロセスを始め、かつ／または保持する。これらの２つの独立した火花ギャップのためのさまざまな用途が当業者には知られている。たとえば、第１の火花ギャップＧ１は燃焼を始めるためにさらに高電圧スパークを備えることができ、その後より持続時間が長い低電圧のスパークが第２のギャップＧ２にわたって与えられて、燃焼を保持するのを助ける。この点では、２つの火花ギャップに異なるギャップ間隔を与えることができ得る。さらに、２つのギャップにわたる火花のタイミングおよびシーケンスは、特定の用途の必要性に従って選択され、または変えることができる。
【００２２】
したがって、この発明に従って、２つの独立した火花ギャップの形成を助ける円筒状電極アセンブリおよび中央ワイヤアセンブリを有する点火プラグアセンブリが与えられたことは明らかであり、それは本願明細書に特定された目的と利点を達成する。前述の説明は発明の好ましい例示的な実施例であること、また、この発明は示された特定の実施例に限定的ではないことが当然に理解されるであろう。たとえば、点火プラグアセンブリは３つ以上の火花ギャップを含むことができ、その場合には付加的な陽極および／または接地電極が必要となり得る。さまざまな変更および修正がこの発明の範囲内にあるように意図される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の好ましい例示的実施例は添付された図面と共に記述され、それは２つの独立した火花ギャップを形成する２つの同軸の電極を有する、この発明の点火プラグの実施例の断面図である。
【図１】
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