(57)【要約】【課題】横飛火の防止に有効で、正常な火花放電を発生し、さらに混合気の着火性が良い内燃機関用スパークプラグを提供する。【解決手段】本発明の内燃機関用スパークプラグ１００は、主体金具１３０の先端外径Ｄが１１．９ｍｍ未満であり、中心電極１２０の先端面１２１と外側電極１１０の中心電極側角部１１２との最短距離をＧ（ｍｍ）、絶縁体１４０の先端側端面１４１を含む仮想平面Ｆにおいて、仮想平面Ｆと絶縁体１４０の側面１４２を先端側に延長した仮想側面Ｓとが交わる仮想線Ｌと、外側電極１１０の内側面１１１との最短距離をＡ（ｍｍ）としたときに、０．５Ｇ≦Ａ≦１．５Ｇの関係を満たし、中心電極側角部１１２は、中心電極１２０のうち絶縁体１４０の先端側端面１４１から突出した部分を先端側に延長した仮想筒状領域Ｔ内に含まれ、筒状領域Ｔ内では、先端面１２１と外側電極１１０の対向面１１２との距離が外側電極１１０の先端側に近づくにしたがって短くなる。【選択図】　図２
2004087464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
上記軸孔の先端側に挿入され、自身の先端が上記絶縁体の先端から突出するように固設された中心電極と、
上記絶縁体の周囲を取り囲み、上記絶縁体の先端をその先端側端面から突出させるように配置された主体金具と、
基端が上記主体金具に固設され、上記中心電極の先端面と火花放電ギャップを隔てて配置された外側電極と、
を備える内燃機関用スパークプラグであって、
上記主体金具の先端外径は１１．９ｍｍ未満であり、
上記中心電極の先端面と、上記外側電極の先端部のうち先端面及び上記中心電極側に向く内側面がなす中心電極側角部との最短距離をＧ（ｍｍ）、
上記絶縁体の先端側端面を含む仮想平面において、上記仮想平面と上記絶縁体の側面を先端側に延長した仮想側面とが交わる仮想線と、上記外側電極の内側面との最短距離をＡ（ｍｍ）としたときに、
０．５Ｇ≦Ａ≦１．５Ｇの関係を満たし、
上記外側電極の上記中心電極側角部の少なくとも一部は、上記中心電極を先端側に延長した仮想筒状領域内に含まれ、
上記仮想筒状領域内では、上記中心電極の先端面と上記外側電極の内側面のうち上記中心電極の先端面と対向する対向面との軸線方向の距離が、上記外側電極の先端側に近づくにしたがって短くなる
内燃機関用スパークプラグ。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関用スパークプラグであって、
前記中心電極は、中心電極本体部とその先端に固着された貴金属チップとを有し、前記外側電極の前記中心電極側角部の少なくとも一部が、上記貴金属チップを先端側に延長した仮想チップ領域内に含まれる内燃機関用スパークプラグ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の内燃機関用スパークプラグであって、
０．５Ｇ≦Ａ≦Ｇの関係を満たす
内燃機関用スパークプラグ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関用スパークプラグであって、
前記中心電極の前記先端面と前記外側電極の前記対向面とがなす角をＢ（ｄｅｇ）としたとき、
０．５≦Ｂ≦１２．０の関係を満たす
内燃機関用スパークプラグ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関用スパークプラグであって、
前記外側電極の前記中心電極側角部と前記基端との間に前記中心電極の軸線が位置する
内燃機関用スパークプラグ。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関用スパークプラグであって、
前記外側電極の前記中心電極側角部は、半径０．２ｍｍ以下である
内燃機関用スパークプラグ。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の内燃機関用スパークプラグであって、
前記中心電極の先端面と側面とがなす角部のうち、少なくとも前記外側電極の中心電極側角部に最も近い部分は、半径０．２ｍｍ以下である
内燃機関用スパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用スパークプラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内燃機関の高出力化に伴って燃焼室内における吸気及び排気バルブの大型化や４バルブ化が検討され、また、エンジンが小型化される傾向から、内燃機関用スパークプラグは小型化を望まれている。しかし、内燃機関用スパークプラグを小型化する場合、例えば、主体金具のネジ径をＭ１２，Ｍ１０のように小さくすることはできるが、絶縁体については、機械的強度や耐電圧強度の確保のため、細径化には限度がある。このため、内燃機関用スパークプラグを小型化するにしたがって、絶縁体の先端部と、主体金具の内側面及び外側電極のうち中心電極側に向く内側面との距離が短くなる。
【０００３】
ところで、内燃機関用スパークプラグでは、火花放電ギャップで確実に放電させるために、火花放電ギャップの大きさに対して、絶縁体と外側電極のうち中心電極側に向く内側面との距離を十分に大きくしなければならない。この距離が不十分な場合、絶縁体の先端部がカーボン等によって汚染してくると、横飛火が発生しやすくなる。横飛火とは、火花放電ギャップで放電せずに、中心電極の先端部から絶縁体の先端部に付着したカーボンを通じ、絶縁体の先端部と主体金具の内側面（主に角部）との間で火花放電する現象である。横飛火が発生する領域は、上記のように絶縁体と外側電極または主体金具とに挟まれた領域のため、混合気の着火性が悪い。従って、横飛火発生率が高くなるほど着火性能は低下してしまう。
【０００４】
【従来の技術】
従来の内燃機関用スパークプラグとしては、図１０に示すような、外側電極３１０の内側面３１１のうち中心電極３２０の先端面３２１と対向する対向面３１１ｂと中心電極３２０の先端面３２１とを平行に設置した内燃機関用スパークプラグ３００（以下、平行電極スパークプラグともいう）が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。この内燃機関用スパークプラグ３００において、中心電極３２０の先端面３２１と外側電極３１０の先端部３１０ｂのうち中心電極側角部３１２との最短距離をＧ（ｍｍ）とする。さらに、絶縁体３４０の先端側端面３４１を含む仮想平面Ｆにおいて、この仮想平面Ｆと絶縁体３４０の側面３４２を先端側に延長した仮想側面Ｓとが交わる仮想線Ｌと、外側電極３１０の内側面３１１との最短距離をＡ（ｍｍ）とする。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０４−１３８６８５号公報
【特許文献２】
特開平０４−３０３５８５号公報
【０００６】
【発明が解決しようする課題】
このとき、火花放電ギャップで火花放電させるためには、０．５Ｇ≦Ａの関係を満たすのが良く、絶縁体３４０の機械的強度や耐電圧強度を確保するためには、Ａ≦１．５Ｇの関係を満たすのが良い。ところが、内燃機関用スパークプラグの小型化の要求に応えるべく、主体金具３３０のネジ径をＭ１４より小さくした内燃機関用スパークプラグでは、０．５Ｇ≦Ａ≦１．５Ｇの関係を満たすようにした場合、絶縁体の先端部がカーボン等によって汚染してくると、横飛火が発生し易くなってしまう問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、横飛火の防止に有効で、正常な火花放電を発生し、混合気への着火性が良好な内燃機関用スパークプラグを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
その解決手段は、軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、上記軸孔の先端側に挿入され、自身の先端が上記絶縁体の先端から突出するように固設された中心電極と、上記絶縁体の周囲を取り囲み、上記絶縁体の先端をその先端側端面から突出させるように配置された主体金具と、基端が上記主体金具に固設され、上記中心電極の先端面と火花放電ギャップを隔てて配置された外側電極と、を備える内燃機関用スパークプラグであって、上記主体金具の先端外径は１１．９ｍｍ未満であり、上記中心電極の先端面と、上記外側電極の先端部のうち先端面及び上記中心電極側に向く内側面がなす中心電極側角部との最短距離をＧ（ｍｍ）、上記絶縁体の先端側端面を含む仮想平面において、上記仮想平面と上記絶縁体の側面を先端側に延長した仮想側面とが交わる仮想線と、上記外側電極の内側面との最短距離をＡ（ｍｍ）としたときに、０．５Ｇ≦Ａ≦１．５Ｇの関係を満たし、上記外側電極の上記中心電極側角部の少なくとも一部は、上記中心電極を先端側に延長した仮想筒状領域内に含まれ、上記仮想筒状領域内では、上記中心電極の先端面と上記外側電極の内側面のうち上記中心電極の先端面と対向する対向面との軸線方向の距離が、上記外側電極の先端側に近づくにしたがって短くなる内燃機関用スパークプラグである。
【０００９】
本発明では、主体金具の先端外径が１１．９ｍｍ未満（ネジ径がＭ１４より小さい主体金具の先端外径に相当する）の内燃機関用スパークプラグにおいて、中心電極の先端面と外側電極の先端部の中心電極側角部との最短距離をＧ（ｍｍ）、絶縁体の先端側端面を含む仮想平面において、この仮想平面と絶縁体の側面を先端側に延長した仮想側面とが交わる仮想線と、外側電極の内側面との最短距離をＡ（ｍｍ）としたときに、０．５Ｇ≦Ａ≦１．５Ｇの関係となっている。従って、ＡとＧとの関係は、前述したように、絶縁体の先端部がカーボン等によって汚染してくると横飛火が発生し易い関係となっている。
【００１０】
ところが、本発明では、外側電極の中心電極側角部の少なくとも一部が中心電極（詳細には、中心電極のうち絶縁体の先端から突出した部分）を先端側に延長した仮想筒状領域内に含まれ、この仮想筒状領域内では、中心電極の先端面と外側電極の対向面との軸線方向の距離が、外側電極の先端側に近づくにしたがって短くなるように、外側電極及び中心電極を形成している。このため、本発明では、外側電極の先端部のうち、周囲の電界強度が強くなりやすい中心電極側角部を中心電極の先端面に最も近づけることにより、従来の内燃機関用スパークプラグ３００ような平行電極スパークプラグに比して、火花放電ギャップで火花放電し易くしている。このため、本発明では、横飛火発生率を低下させ、混合気への着火性を良好とすることができる。
【００１１】
なお、主体金具の先端外径とは、主体金具の先端角部に形成された面取り部を除いた先端の外径をいう。従って、本発明は、主体金具の外側面に取付ネジ部が形成さていない、いわゆるネジなしプラグについても適用できる。
【００１２】
また、中心電極の先端に貴金属チップを有するスパークプラグの場合（以下、このスパークプラグでは、中心電極のうち貴金属チップを除く部分を中心電極本体部という）には、貴金属チップの先端面が中心電極の先端面となる。このスパークプラグでは、中心電極本体部のうち絶縁体の先端から突出した部分を先端側に延長した領域が仮想筒状領域となり、この仮想筒状領域内に外側電極の中心電極側角部の少なくとも一部が含まれるようにすることで、火花放電ギャップで火花放電し易くなり、横飛火発生率を低下させ、混合気への着火性をさらに良好とすることができる。
なお、貴金属チップとしては、例えば、Ｉｒ，Ｐｔ等を含有する合金を用いることができ、例えば、Ｉｒ−５Ｐｔ，Ｉｒ−１．７Ｙ２Ｏ３等のＩｒ合金やＰｔ−１３Ｉｒ，Ｐｔ−３２Ｉｒ等のＰｔ合金が挙げられる。さらには、これらに、Ｒｈ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｎｉ等を含有させた合金を用いることもできる。
【００１３】
さらに、上記の内燃機関用スパークプラグであって、前記中心電極は、中心電極本体部とその先端に固着された貴金属チップとを有し、前記外側電極の前記中心電極側角部の少なくとも一部が、上記貴金属チップを先端側に延長した仮想チップ領域内に含まれる内燃機関用スパークプラグとすると良い。
【００１４】
本発明の内燃機関用スパークプラグでは、外側電極の中心電極側角部の少なくとも一部が、仮想筒状領域（中心電極本体部のうち絶縁体の先端から突出した部分を先端側に延長した領域）内で、さらに、貴金属チップを先端側に延長した仮想チップ領域内にも含まれる。このため、より一層火花放電ギャップで火花放電し易くなり、横飛火発生率をより一層低下させ、混合気への着火性をさらに良好とすることができる。
【００１５】
さらに、上記いずれかの内燃機関用スパークプラグであって、０．５Ｇ≦Ａ≦Ｇの関係を満たす内燃機関用スパークプラグとすると良い。
【００１６】
本発明の内燃機関用スパークプラグは、０．５Ｇ≦Ａ≦Ｇとすることで、前述した内燃機関用スパークプラグ（０．５Ｇ≦Ａ≦１．５Ｇ）のうち、絶縁体の先端部が肉厚なものに限定している。従って、本発明の内燃機関用スパークプラグでは、絶縁体の機械的強度や耐電圧強度を十分に確保することができる。しかし、０．５Ｇ≦Ａ≦Ｇとすることで、絶縁体の先端部がカーボン等によって汚染すると横飛火が発生し易くなる条件になっている。ところが、本発明の内燃機関用スパークプラグは、前述したように、中心電極の先端面と外側電極の対向面との軸線方向の距離が外側電極の先端側に近づくにしたがって短くなり、外側電極の中心電極側角部の少なくとも一部が中心電極を先端側に延長した仮想筒状領域内に含まれるように、外側電極及び中心電極を形成しているので、横飛火発生率を低下させ、混合気への着火性を良好とすることができる。
【００１７】
さらに、上記いずれかの内燃機関用スパークプラグであって、前記中心電極の前記先端面と前記外側電極の前記対向面とがなす角をＢ（ｄｅｇ）としたとき、０．５≦Ｂ≦１２．０の関係を満たす内燃機関用スパークプラグとすると良い。
【００１８】
一般に、内燃機関用スパークプラグでは、中心電極の先端面と外側電極の対向面とがなす角Ｂを大きくするほど、外側電極のうち周囲の電界強度が強くなりやすい中心電極側角部に火花放電を集中させることができるので、横飛火が発生しにくくなる。しかし、外側電極の中心電極側角部に火花放電を集中させれば、この中心電極側角部が短時間で消耗することになるので、角Ｂを大きくし過ぎると、かえって横飛火発生率を高くしてしまう。
そこで、本発明の内燃機関用スパークプラグでは、０．５≦Ｂ≦１２．０の関係を満たすようにした。この範囲で角Ｂを調整することで、従来の平行電極スパークプラグに比して、横飛火発生率を低下させ、混合気への着火性を良好とすることができる。
【００１９】
なお、中心電極の先端に貴金属チップを有するスパークプラグの場合は、貴金属チップの先端面が中心電極の先端面となり、貴金属チップの先端面と外側電極の対向面とがなす角がＢ（ｄｅｇ）となる。
【００２０】
さらに、上記の内燃機関用スパークプラグであって、３．０≦Ｂ≦１２．０の関係を満たす内燃機関用スパークプラグとすると好ましい。３．０≦Ｂ≦１２．０とすることで、０．５≦Ｂ≦１２．０とした上記内燃機関用スパークプラグのうち、外側電極の中心電極側角部に火花放電が集中するものに限定することができる。従って、３．０≦Ｂ≦１２．０の範囲で角Ｂを調整することで、より一層、火花放電ギャップでの正常な火花放電が発生し易くなり、混合気への着火性を良好とすることができる。
【００２１】
さらに、上記の内燃機関用スパークプラグであって、３．０≦Ｂ≦１０．０の関係を満たす内燃機関用スパークプラグとすると好ましい。３．０≦Ｂ≦１０．０とすることで、３．０≦Ｂ≦１２．０とした上記内燃機関用スパークプラグのうち、外側電極の中心電極側角部の消耗が少ないものに限定することができる。従って、３．０≦Ｂ≦１０．０の範囲で角Ｂを調整することで、外側電極の中心電極側角部での火花放電の集中度と耐久性とのバランスが良く、さらに、混合気への着火性を良好とすることができる。
【００２２】
さらに、上記の内燃機関用スパークプラグであって、Ｂ＝５．０の関係を満たす内燃機関用スパークプラグとすると好ましい。Ｂ＝５．０（ｄｅｇ）とすることで、外側電極の中心電極側角部での火花放電の集中度と耐久性とのバランスが最も良くなり、横飛火発生率を低下させ、混合気への着火性を良好とすることができる。
【００２３】
さらに、上記いずれかの内燃機関用スパークプラグであって、前記外側電極の前記中心電極側角部と前記基端との間に前記中心電極の軸線が位置する内燃機関用スパークプラグとすると良い。
【００２４】
本発明の内燃機関用スパークプラグでは、外側電極の中心電極側角部と基端との間に中心電極の軸線が位置するようにしている。このため、中心電極を先端側に延長した仮想筒状領域に含まれる外側電極の対向面の面積が大きくなる。従って、火花放電ギャップで火花放電し易くし、横飛火発生率を低下させ、混合気への着火性を良好とすることができる。
【００２５】
さらに、上記いずれかの内燃機関用スパークプラグであって、前記外側電極の前記中心電極側角部は、半径０．２ｍｍ以下である内燃機関用スパークプラグとすると良い。
【００２６】
本発明の内燃機関用スパークプラグでは、外側電極の中心電極側角部を半径０．２ｍｍ以下としている。半径を０．２ｍｍ以下の角部とすることで外側電極の中心電極側角部の電界強度が強くなるので、火花放電ギャップで火花放電し易くなる。従って、横飛火発生率を低下させ、混合気への着火性を良好とすることができる。
【００２７】
さらに、上記いずれかの内燃機関用スパークプラグであって、前記中心電極の先端面と側面とがなす角部のうち、少なくとも前記外側電極の中心電極側角部に最も近い部分は、半径０．２ｍｍ以下である内燃機関用スパークプラグとすると良い。
【００２８】
本発明の内燃機関用スパークプラグでは、中心電極の先端面と側面とで形成される角部のうち、少なくとも外側電極の中心電極側角部に最も近い部分について、半径０．２ｍｍ以下としている。半径０．２ｍｍ以下の角部とすることで、この部分の電界強度が強くなるので、火花放電ギャップで火花放電し易くなる。従って、横飛火発生率を低下させ、混合気への着火性を良好とすることができる。なお、中心電極の先端に貴金属チップを有するスパークプラグの場合は、貴金属チップの先端面が中心電極の先端面となり、貴金属チップの先端面と側面とがなす角部のうち、少なくとも外側電極の中心電極側角部に最も近い部分を半径０．２ｍｍ以下とすると良い。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本実施形態の内燃機関用スパークプラグ１００について、図面を参照しつつ説明する。内燃機関用スパークプラグ１００は、図１に示すように、外側電極１１０、中心電極１２０、主体金具１３０、及び絶縁体１４０を備えており、主体金具１３０の先端部１３０ｇの外側面に形成されているネジ部１３０ｂを利用して図示しないエンジンのシリンダヘッドに取り付けられ、使用に供される。
【００３０】
このうち、絶縁体１４０はアルミナからなり、図２（ｂ）に示すように、軸線方向に貫通する軸孔１４０ｂを有する筒状体である。中心電極１２０は、図２（ｂ）に示すように、軸孔１４０ｂの先端側に挿入され、その先端部が絶縁体１４０の先端から突出するように固設された軸状金属体である。主体金具１３０は、図２（ｂ）に示すように、外側面に呼びがＭ１０のネジ部１３０ｂが形成されており、絶縁体１４０の周囲を隙間を形成して取り囲んでいる。外側電極１１０は、図２（ｂ）に示すように、基端１１０ｃが主体金具１３０に溶接によって固設され、中心電極１２０の先端面１２１と火花放電ギャップｈを隔てて配置された金属体である。なお、本実施形態では、主体金具１３０の先端外径Ｄは、８．５ｍｍとなっている。また、中心電極１２０及び外側電極１１０を構成する電極母材の金属体としては、Ｎｉ耐熱合金、Ｆｅ耐熱合金等が挙げられる。また、これら電極母材内にＣｕまたはＣｕ合金からなる良熱伝導性金属芯が封入されていても良い。
【００３１】
さらに、本実施形態の内燃機関用スパークプラグ１００では、図２（ｂ）に示すように、外側電極１１０の先端部１１０ｂのうち先端面１１３と内側面１１１とがなす中心電極側角部１１２と中心電極１２０の先端面１２１との最短距離をＧ（ｍｍ）としたとき、Ｇ＝０．６（ｍｍ）となっている。一方、絶縁体１４０の先端側端面１４１を含む仮想平面Ｆと絶縁体１４０の側面１４２を先端側に延長した仮想側面Ｓとが交わる仮想線をＬとし、仮想平面Ｆでの仮想線Ｌと外側電極１１０の内側面１１１との最短距離をＡ（ｍｍ）としたとき、Ａ＝０．５（ｍｍ）となっている。従って、本実施形態では、０．５Ｇ≦Ａ≦Ｇの関係を満たしており、絶縁体１４０の先端部１４０ｃを肉厚にしている。このため、本実施形態の内燃機関用スパークプラグ１００では、絶縁体１４０の機械的強度や耐電圧強度を十分に確保することができる。
【００３２】
ところが、０．５Ｇ≦Ａ≦Ｇの関係では、絶縁体１４０の先端部１４０ｃの表面がカーボン等によって汚染されると、横飛火が発生し易い。これに対し、本実施形態では、図２に示すように、外側電極１１０の中心電極側角部１１２が、中心電極１２０のうち絶縁体１４０の先端側端面１４１から突出した部分を先端側に延長した仮想筒状領域Ｔ内に含まれ、この仮想筒状領域Ｔ内では、中心電極１２０の先端面１２１と外側電極１１０の内側面１１１のうち中心電極１２０の先端面１２１と対向する対向面１１１ｂとの軸線方向の距離が、外側電極１１０の先端側（図２（ｂ）中右側）に近づくにしたがって短くなるように、中心電極１２０の先端面１２１に対して外側電極１１０を傾けるように形成している。このため、本実施形態では、外側電極１１０の先端部１１０ｂのうち、周囲の電界強度が強くなりやすい中心電極側角部１１２を中心電極１２０の先端面１２１に最も近づけることにより、従来の内燃機関用スパークプラグ３００ような平行電極スパークプラグに比して、火花放電ギャップｈで火花放電し易くしている。なお、外側電極１１０の先端部１１０ｂは、幅方向にひねられた形状とはされていない。つまり、中心電極１２０の先端面１２１と外側電極１１０の対向面１１１ｂとの軸線方向の距離は、外側電極１１０の対向面１１１ｂの幅方向について一定となっている。
【００３３】
ここで、図３に内燃機関用スパークプラグ１００の先端部を拡大して示すように、中心電極１２０の先端面１２１と外側電極１１０の対向面１１１ｂとがなす角をＢ（ｄｅｇ）として、角Ｂと火花放電ギャップｈでの飛火率（％）との関係を調査した。具体的には、Ｂ＝０（ｄｅｇ）、つまり従来の平行電極の内燃機関用スパークプラグ３００において横飛火発生率が５０％となる汚染状態で、０≦Ｂ≦５．０の範囲について、火花放電ギャップｈでの飛火率を調査した。この結果を図４のグラフに示す。なお、いずれの内燃機関用スパークプラグについても、Ｇ＝０．６（ｍｍ）、Ａ＝０．５（ｍｍ）としてある。
【００３４】
図４のグラフより、角Ｂを０ｄｅｇから０．５ｄｅｇまでの間で大きくするにしたがって、火花放電ギャップｈでの飛火率が大きく上昇することがわかる。Ｂ＝０．５としたときに火花放電ギャップｈでの飛火率は約９３％となり、さらに角Ｂを大きくするにしたがって飛火率は上昇し、Ｂ≧３．０で火花放電ギャップｈでの飛火率は約１００％となる。従って、Ｂ≧０．５とすることで、横飛火の防止に有効で、正常な火花放電を発生させることができ、さらに、Ｂ≧３．０とすれば、より一層、横飛火の防止に有効となり、正常な火花放電を発生する内燃機関用スパークプラグとすることができるといえる。
【００３５】
さらに、Ｂ≧０．５の内燃機関用スパークプラグのうち、Ｂ＝２．０（ｄｅｇ）の内燃機関用スパークプラグ１００について、絶縁体１４０の先端部１４０ｃの汚染度合と火花放電ギャップｈでの飛火率（％）との関係を調査し、これを従来の内燃機関用スパークプラグ３００と比較した。この結果を図５のグラフに示す。このグラフからわかるように、２つの内燃機関用スパークプラグは共に、絶縁体１４０の先端部１４０ｃの汚染度合が進むにしたがって火花放電ギャップｈでの飛火率は低下するが、本実施形態の内燃機関用スパークプラグ１００は、従来の内燃機関用スパークプラグ３００に比して、火花放電ギャップｈでの飛火率の低下を極めて小さくすることができる。従って、本実施形態の内燃機関用スパークプラグ１００は、横飛火の防止に有効で、正常な火花放電を発生し、混合気への着火性を良好にできることがわかる。
【００３６】
さらに、この内燃機関用スパークプラグ１００について、図３に示すように、外側電極１１０の中心電極側角部１１２の半径をＲ１（ｍｍ）として、Ｒ１と火花放電ギャップｈでの飛火率（％）との関係を調査した。この結果を図６のグラフに示す。このグラフより、外側電極１１０の中心電極側角部１１２の半径Ｒ１が大きくなるにしたがって火花放電ギャップｈでの飛火率が低下し、０．２≦Ｒ１とすると火花放電ギャップｈでの飛火率が大きく低下してしまうことがわかる。従って、外側電極１１０の中心電極側角部１１２の半径Ｒ１を０．２ｍｍ以下とすることは、横飛火の防止に有効で、正常な火花放電を発生し、混合気への着火性を良好にできるといえる。
【００３７】
同様に、図３に示すように、中心電極１２０の先端面１２１と側面１２２とで形成される角部１２３の半径Ｒ２を０．２ｍｍ以下とすることは、横飛火の防止に有効で、正常な火花放電を発生し、混合気への着火性を良好にできるといえる。
本実施形態の内燃機関用スパークプラグ１００では、Ｒ１，Ｒ２を共に０．２ｍｍ以下としているので、横飛火の防止に有効で、正常な火花放電を発生し、混合気への着火性が良好な内燃機関用スパークプラグとなっている。
【００３８】
さらに、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、外側電極１１０の中心電極側角部１１２と基端１１０ｃとの間に中心電極１２０の軸線Ｃが位置するようにしている。このため、中心電極１２０のうち絶縁体１４０の先端側端面１４１から突出した部分を先端側に延長した仮想筒状領域Ｔ内に含まれる外側電極１１０の対向面１１１ｂの面積が大きくなる。従って、本実施形態の内燃機関用スパークプラグ１００は、火花放電ギャップｈで火花放電し易くし、横飛火発生率を低下させ、混合気への着火性を良好とすることができる。
【００３９】
ところで、図４のグラフに示したように、中心電極１２０の先端面１２１と外側電極１１０の対向面１１１ｂとがなす角Ｂ（ｄｅｇ）について０．５≦Ｂとすることで、火花放電ギャップｈでの飛火率を極めて高くすることができた。これは、角Ｂを大きくするほど、周囲の電界強度が強くなりやすい中心電極側角部１１２に火花放電を集中させることができるためであると考えられる。しかし、外側電極１１０の中心電極側角部１１２に火花放電を集中させれば、この中心電極側角部１１２が短時間で消耗することになるので、角Ｂを大きくし過ぎると、かえって横飛火発生率を高くしてしまう虞がある。
【００４０】
そこで、角Ｂの値を変えた６種類の内燃機関用スパークプラグ１００及び従来の平行電極の内燃機関用スパークプラグ３００について火花放電試験を行い、適切な角Ｂを調査した。具体的には、内燃機関用スパークプラグ１００の角Ｂを０．５ｄｅｇ，１．０ｄｅｇ，５．０ｄｅｇ，１０．０ｄｅｇ，１２．０ｄｅｇ，１５．０ｄｅｇの６種類に設定し、気圧０．６ＭＰａに保ったチャンバ内で、６０Ｈｚのパルス電圧を印加する条件で机上の火花放電試験を行い、試験時間（ｈ）と横飛火率（％）の関係について調査した。この結果を図７のグラフに示す。横飛火率とは、内燃機関用スパークプラグ１００で発生した火花放電回数に対する横飛火回数の割合を百分率で表したものある。
【００４１】
このグラフからわかるように、従来の内燃機関用スパークプラグ３００（Ｂ＝０ｄｅｇ）では、試験時間が１００時間を経過したところで横飛火が発生するようになる。これに対し、角Ｂが０．５ｄｅｇ，１．０ｄｅｇ，５．０ｄｅｇ，１０．０ｄｅｇ，１２．０ｄｅｇである５種類の内燃機関用スパークプラグ１００では、試験時間が１００時間を経過しても横飛火は発生しなかった。反対に、角Ｂが１５．０ｄｅｇの内燃機関用スパークプラグ１００では、試験時間が７０時間を経過したところで横飛火が発生してしまい、従来の内燃機関用スパークプラグ３００よりも横飛火が発生し易くなってしまった。これは、外側電極１１０の中心電極側角部１１２に火花放電が集中し過ぎ、中心電極側角部１１２が短時間で消耗したためと考えられる。
従って、０．５≦Ｂ≦１２．０とすることで、従来の内燃機関用スパークプラグ３００に比して、横飛火が発生するまでの時間を遅らせることができ、より長時間にわたって混合気への着火性を良好とすることができるといえる。
【００４２】
さらに、前述したように、図４のグラフより、Ｂ≧３．０とすることで中心電極側角部１１２に火花放電を集中でき、火花放電ギャップｈでの火花放電が極めて発生し易くなることがわかっている。従って、０．５≦Ｂ≦１２．０の範囲から、さらに、３．０≦Ｂ≦１２．０の範囲に限定することで、より一層、混合気への着火性を良好とすることができるといえる。
さらに、図７のグラフより、Ｂ＝１０．０のときは、Ｂ＝０．５，１．０のときに比して横飛火が発生するまでの時間を遅らせることができるが、Ｂ＝１２．０にするとＢ＝０．５，１．０のときと同等になってしまう。従って、３．０≦Ｂ≦１２．０の範囲から、さらに、３．０≦Ｂ≦１０．０の範囲に限定することで、外側電極１１０の中心電極側角部１１２での火花放電の集中度と耐久性のバランスが良く、混合気への着火性を良好とすることができるといえる。
【００４３】
さらに、図７のグラフより、０．５≦Ｂ≦５．０の範囲では、角Ｂ大きくするにしたがって横飛火が発生するまでの時間を遅らせることができ、反対に、５．０≦Ｂ≦１２．０の範囲では、角Ｂを大きくするにしたがって横飛火が発生するまでの時間が早くなることがわかる。従って、Ｂ＝５．０としたときが、最も火花放電の集中度と耐久性のバランスが良く、横飛火発生率を低下させ、混合気への着火性を良好とすることができるといえる。
【００４４】
このような本実施形態の内燃機関用スパークプラグ１００は、次のようにして製造する。但し、内燃機関用スパークプラグ１００の要部の製造方法を中心に説明し、公知部分については説明を省略または簡略化する。
【００４５】
まず、主原料にアルミナを使用し、高温で所定の形状に焼成することによって絶縁体１４０を形成する。また、鋼材を使用し、所定の形状に塑性加工することによって主体金具１３０を形成する。次いで、Ｎｉ耐熱合金からなる棒状の外側電極１１０を主体金具１３０の先端側端面１３０ｄ（図２参照）に電気抵抗溶接する。このとき、図２に示すＡ寸法が０．５ｍｍより大きくなるように外側電極１１０を設置する。その後、呼びがＭ１０のネジ部１３０ｂを主体金具１３０の外側面に形成する。次いで、絶縁体１４０、中心電極１２０、及び外側電極１１０と一体になった主体金具１３０等を組み付けた後、外側電極１１０の対向面１１１ｂと中心電極１２０の先端面１２１とが対向するように外側電極１１０を曲げ、最終的にＡ＝０．５（ｍｍ）、Ｇ＝０．６（ｍｍ）となるようにする（図２参照）。このようにして、図１に示すような、内燃機関用スパークプラグ１００が完成する。
【００４６】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、図８に示す内燃機関用スパークプラグ４００のように、中心電極４２０の先端に貴金属チップ４２５を設けるようにしても良い。なお、貴金属チップとしては、例えば、Ｉｒ，Ｐｔ等を含有する合金を用いることができ、例えば、Ｉｒ−５Ｐｔ，Ｉｒ−１．７Ｙ２Ｏ３等のＩｒ合金やＰｔ−１３Ｉｒ，Ｐｔ−３２Ｉｒ等のＰｔ合金が挙げられる。さらには、これらに、Ｒｈ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｎｉ等を含有させた合金を用いることもできる。
【００４７】
この内燃機関用スパークプラグ４００では、貴金属チップ４２５の先端面４２５ｂが中心電極４２０の先端面となる。さらに、図８（ａ）に示すように、外側電極１１０の中心電極側角部１１２と貴金属チップ４２５の先端面４２５ｂとの最短距離がＧ（ｍｍ）、中心電極４２０の中心電極本体部４２４のうち絶縁体１４０の先端側端面１４１から突出した部分を先端側に延長した筒状領域が仮想筒状領域Ｔとなる。さらに、図８（ｂ）に示すように、貴金属チップ４２５の先端面４２５ｂと外側電極１１０の対向面１１１ｂとがなす角がＢ（ｄｅｇ）、貴金属チップ４２５の先端面４２５ｂと側面４２５ｃとで形成される角部４２５ｄの半径がＲ２となる。
【００４８】
このような内燃機関用スパークプラグ４００においても、実施形態の内燃機関用スパークプラグ１００と同様な寸法関係を満たすようにすることで、火花放電ギャップｈで火花放電し易くなり、横飛火発生率を低下させ、混合気への着火性を良好とすることができる。
さらに、図８（ｂ）に示すように、外側電極１１０の中心電極側角部１１２の少なくとも一部が、仮想筒状領域Ｔ内で、さらに、貴金属チップ４２５を先端側に延長した仮想チップ領域Ｋ内にも含まれるようにすることで、より一層火花放電ギャップで火花放電し易くなるので、横飛火発生率を低下させ、混合気への着火性をさらに良好とすることができる。
【００４９】
また、本実施形態では、図３に示すように、従来の内燃機関用スパークプラグ３００に対して、外側電極１１０の先端部１１０ｂを中心電極１２０側に曲げ込むことによって角Ｂを調節した。しかし、図９に示す内燃機関用スパークプラグ２００のように、中心電極２２０の先端面２２１を加工して角Ｂを調節するようにしても良い。
【００５０】
また、本実施形態では、主体金具１３０のネジ部１３０ｂの呼び径がＭ１０のものを用いたが、Ｍ１４より小さいもの、例えば、Ｍ１２、Ｍ８の主体金具を有する内燃機関用スパークプラグについても、横飛火を防止する効果は有効に得られる。また、主体金具の外側面に取付ネジ部が形成さていない、いわゆるネジなしプラグについても、同様に、横飛火を防止する効果が有効に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態にかかる内燃機関用スパークプラグ１００を示す側面図である。
【図２】実施形態にかかる内燃機関用スパークプラグ１００の要部構造を示す図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその部分断面図である。
【図３】実施形態にかかる内燃機関用スパークプラグ１００のうち、外側電極１１０の先端部１１０ｂ及び中心電極１２０の拡大図である。
【図４】実施形態にかかる内燃機関用スパークプラグ１００について、角Ｂと火花放電ギャップｈでの飛火率との関係を示すグラフである。
【図５】実施形態にかかる内燃機関用スパークプラグ１００と従来の内燃機関用スパークプラグ３００について、絶縁体の先端部の汚染度合と火花放電ギャップｈでの飛火率との関係を示すグラフである。
【図６】実施形態にかかる内燃機関用スパークプラグ１００について、角部Ｒ１と火花放電ギャップｈでの飛火率との関係を示すグラフである。
【図７】実施形態にかかる６種類の内燃機関用スパークプラグ１００及び従来の内燃機関用スパークプラグ３００について、火花放電試験をしたときの試験時間と横飛火率との関係を示すグラフである。
【図８】他の形態の内燃機関用スパークプラグ４００の要部構造を示す図であり、（ａ）はその部分断面図、（ｂ）はその拡大図である。
【図９】他の形態の内燃機関用スパークプラグ２００の要部構造を示す部分断面図である。
【図１０】従来の内燃機関用スパークプラグ３００の要部構造を示す図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその部分断面図である。
【符号の説明】
１００，２００，３００，４００　内燃機関用スパークプラグ
１１０，２１０，３１０　外側電極
１１０ｃ　外側電極の基端
１１１，３１１　外側電極の内側面
１１１ｂ，２１１ｂ，３１１ｂ　外側電極の対向面
１１２，３１２　外側電極の中心電極側角部
１２０，２２０，３２０，４２０　中心電極
１２１，２２１，３２１　中心電極の先端面
１３０，２３０，３３０　主体金具
１４０，２４０，３４０　絶縁体
１４１，３４１　絶縁体の先端側端面
４２５　貴金属チップ
４２５ｂ　貴金属チップの先端面（中心電極の先端面）
Ａ　仮想線Ｌと外側電極の内側面との最短距離
Ｂ　中心電極の先端面と外側電極の対向面とがなす角
Ｃ　中心電極の軸線
Ｄ　主体金具の先端外径
Ｆ　仮想平面
Ｇ　中心電極の先端面と外側電極の中心電極側角部との最短距離
ｈ　火花放電ギャップ
Ｋ　仮想チップ領域
Ｌ　仮想線
Ｒ１　外側電極の中心電極側角部の半径
Ｒ２　中心電極の先端面と側面とで形成される角部の半径
Ｓ　仮想側面
Ｔ　仮想筒状領域
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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