(57)【要約】【課題】極めて薄い均一の混合気であっても安定した燃焼が行われる点火プラグを提供する。【解決手段】点火プラグ５０は、碍子部５１と、碍子部５１の表面からエンジンの燃焼室側に露出する複数の点火ギャップ８１と、碍子部５１に埋め込まれ、点火ギャップ８１と点火ギャップ８１の間を接続する導電性部材７２と、点火ギャップ８１の一つに電圧を印加するターミナル部５２とを備えており、エンジンのシリンダヘッド２と導電性部材７２の碍子部５１に埋め込まれた部分との間にコンデンサＸが形成される。ターミナル部５２に所定の高電圧を印加すると、ターミナル部５２に接続された点火ギャップ８１で火花が飛び、以後、隣接する点火ギャップ８１でも連鎖的に火花が飛ぶ。【選択図】　　　図７
2004079458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
碍子部と、
前記碍子部の表面からエンジンの燃焼室側に露出する複数の点火ギャップと、
前記碍子部に埋め込まれ、前記点火ギャップと点火ギャップの間を接続する導電性部材と、
前記点火ギャップの一つに電圧を印加するターミナル部と、
を備え、前記エンジンのシリンダヘッドと前記導電性部材の前記碍子部に埋め込まれた部分との間にコンデンサが形成されることを特徴とする点火プラグ。
【請求項２】
前記複数の点火ギャップが前記導電性部材によって直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３】
碍子部と、
前記碍子部の表面からエンジンの燃焼室側に露出する複数の点火ギャップと、
前記点火ギャップと点火ギャップの間を接続する第１の導電性部材と、
前記第１の導電性部材と間隙をおいて配置される第２の導電性部材と、
前記点火ギャップの一つに電圧を印加するターミナル部と、
を備え、前記第１の導電性部材と前記第２の導電性部材との間にコンデンサが形成されることを特徴とする点火プラグ。
【請求項４】
前記複数の点火ギャップが前記第１の導電性部材によって直列に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の点火プラグ。
【請求項５】
前記第１の導電性部材が前記碍子部に埋め込まれていることを特徴とする請求項３または４に記載の点火プラグ。
【請求項６】
前記第２の導電性部材が前記碍子部に埋め込まれていることを特徴とする請求項３から５のいずれか一つに記載の点火プラグ。
【請求項７】
前記第２の導電性部材が前記碍子部の燃焼室側表面以外を覆っていることを特徴とする請求項３から５のいずれか一つに記載の点火プラグ。
【請求項８】
前記碍子部が棒状部材であり、前記複数の点火ギャップが前記碍子部の軸方向に並んで設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の点火プラグ。
【請求項９】
前記点火プラグを前記エンジンに取り付けたとき、前記碍子部の先端部が前記エンジンのシリンダヘッドと接触し前記点火プラグをアースすることを特徴とする請求項８に記載の点火プラグ。
【請求項１０】
前記碍子部の先端部が前記エンジンのシリンダヘッドに形成された凹部にすべり嵌めによって保持されることを特徴とする請求項８または９に記載の点火プラグ。
【請求項１１】
前記エンジンが２つの吸気ポートと２つの排気ポートを有するエンジンであり、
前記点火プラグが２つの吸気ポートのバルブシートの間と、２つの排気ポートのバルブシートの間とを通るように前記エンジンに取り付けられることを特徴とする請求項８から１０のいずれか一つに記載の点火プラグ。
【請求項１２】
前記碍子部の横断面が前記エンジンのシリンダ軸方向及び前記碍子部の軸方向に垂直な方向よりもシリンダ軸方向が長い形状をしていることを特徴とする請求項８から１１のいずれか一つに記載の点火プラグ。
【請求項１３】
前記点火ギャップを前記エンジンの燃焼室側に開口させるための位置決め手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から１２のいずれかひとつに記載の点火プラグ。
【請求項１４】
前記位置決め手段が、前記点火プラグの前記シリンダヘッドに対する相対回転を規制するスプライン嵌合であることを特徴とする請求項１３に記載の点火プラグ。
【請求項１５】
前記エンジンのシリンダヘッドの燃焼室側表面に凹溝が形成されており、
前記点火プラグは燃焼室と反対側が前記シリンダヘッドの凹溝に埋没するように前記エンジンに取り付けられることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一つに記載の点火プラグ。
【請求項１６】
前記点火プラグは前記エンジンのシリンダヘッドの吸気ポート側側面から前記エンジンのシリンダヘッドに挿入され、これによって前記点火プラグが前記エンジンに取り付けられることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一つに記載の点火プラグ。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれかひとつに記載の点火プラグを備え、リーン空燃比で運転する特徴とする多点点火エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、火花点火エンジンの点火プラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
火花点火エンジンにおいては、特開２００１−１２３８６５に開示されるように、点火プラグは燃焼室の上方から取り付けられ、中央電極とアース電極との間隙が燃焼室中央に露出する構成となっている。中央電極に所定の高電圧を加えると中央電極からアース電極に向けて火花が飛び、燃焼室内の混合気が点火される。
【０００３】
【発明が解決しようとしている問題点】
しかしながら、上記従来の点火プラグでは、側方電極を複数有する点火プラグであっても、点火火花は点火プラグ１個あたり１つしか形成されず、点火点は燃焼室の中に１つしか存在しない。そのため、燃料と空気がほぼ均一に混合された極端に薄い混合気を用いた場合や、大量の排気ガス還流（ＥＧＲ）を行った場合に混合気を安定して燃焼させるのが難しいという問題があった。これは、点火点では混合気に確実に点火していても、火炎の伝播速度の遅い極めて薄い混合気や大量のＥＧＲガスを含んだ混合気では、火炎が伝播途中で消えることがあり、点火点近傍の混合気から火炎が燃え広がりにくくなるからである。また、１シリンダあたり２個の点火プラグを備えた例もあるが、装着場所に制限があり、全て２バルブエンジンに限られていた。
【０００４】
この点に関し、スキッシュ、タンブルフロー、スワール等のガス流動を用いて火炎を攪拌し、混合気の燃焼を促進させる方法がある。しかし、この方法ではガス流動によって燃焼室壁面への熱伝達が大きくなり、熱損失が増大するという別の問題が生じる。
【０００５】
また、燃焼室内の混合気に濃い部分と薄い部分を層状に形成し、濃い混合気に着火することで薄い混合気も含めて燃焼させ、全体として極端に薄い混合気を燃焼させる方法もある（成層燃焼）。しかし、この方法では、濃い混合気が燃焼する際にスス、未燃焼の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）が発生し、これらの大部分がそのまま排気中に放出されるという問題や、また、薄い部分が燃焼する際に窒素酸化物（ＮＯｘ）が発生しやすいという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の技術的課題を鑑みてなされたものであり、極めて薄い均一の混合気であっても安定した燃焼が行われるようにする点火プラグを提供することを目的とする。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】
第１の発明は、点火プラグにおいて、碍子部と、前記碍子部の表面からエンジンの燃焼室側に露出する複数の点火ギャップと、前記碍子部に埋め込まれ、前記点火ギャップと点火ギャップの間を接続する導電性部材と、前記点火ギャップの一つに電圧を印加するターミナル部と、を備え、前記エンジンのシリンダヘッドと前記導電性部材の前記碍子部に埋め込まれた部分との間にコンデンサが形成されることを特徴とするものである。
【０００８】
第２の発明は、前記第１の発明における前記複数の点火ギャップが前記導電性部材によって直列に接続されていることを特徴とするものである。
【０００９】
第３の発明は、点火プラグにおいて、碍子部と、前記碍子部の表面からエンジンの燃焼室側に露出する複数の点火ギャップと、前記点火ギャップと点火ギャップの間を接続する第１の導電性部材と、前記第１の導電性部材と間隙をおいて配置される第２の導電性部材と、前記点火ギャップの一つに電圧を印加するターミナル部と、を備え、前記第１の導電性部材と前記第２の導電性部材との間にコンデンサが形成されることを特徴とするものである。
【００１０】
第４の発明は、前記第３の発明における前記複数の点火ギャップが前記第１の導電性部材によって直列に接続されていることを特徴とするものである。
【００１１】
第５の発明は、第３または第４の発明における前記第１の導電性部材が前記碍子部に埋め込まれていることを特徴とするものである。
【００１２】
第６の発明は、第３から第５の発明における前記第２の導電性部材が前記碍子部に埋め込まれていることを特徴とするものである。
【００１３】
第７の発明は、第３から第５の発明における前記第２の導電性部材が前記碍子部の燃焼室側表面以外を覆っていることを特徴とするものである。
【００１４】
第８の発明は、第１から第７の発明における前記碍子部が棒状部材であり、前記複数の点火ギャップが前記碍子部の軸方向に並んで設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
第９の発明は、第８の発明において、前記点火プラグを前記エンジンに取り付けたとき、前記碍子部の先端部が前記エンジンのシリンダヘッドと接触し前記点火プラグをアースすることを特徴とするものである。
【００１６】
第１０の発明は、第８または第９の発明における前記碍子部の先端部が前記エンジンのシリンダヘッドに形成された凹部にすべり嵌めによって保持されることを特徴とするものである。
【００１７】
第１１の発明は、第８から第１０の発明において、前記エンジンが２つの吸気ポートと２つの排気ポートを有するエンジンであり、前記点火プラグが２つの吸気ポートのバルブシートの間と、２つの排気ポートのバルブシートの間とを通るように前記エンジンに取り付けられることを特徴とする請求項８から１０のいずれか一つに記載の点火プラグ。
【００１８】
第１２の発明は、第８から第１１の発明における前記碍子部の横断面が前記エンジンのシリンダ軸方向及び前記碍子部の軸方向に垂直な方向よりもシリンダ軸方向が長い形状をしていることを特徴とするものである。
【００１９】
第１３の発明は、第１から第１２の発明において、前記点火ギャップを前記エンジンの燃焼室側に開口させるための位置決め手段をさらに備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
第１４の発明は、第１３の発明における前記位置決め手段が、前記点火プラグの前記シリンダヘッドに対する相対回転を規制するスプライン嵌合であることを特徴とするものである。
【００２１】
第１５の発明は、第１から第１４の発明において、前記エンジンのシリンダヘッドの燃焼室側表面に凹溝が形成されており、前記点火プラグは燃焼室と反対側が前記シリンダヘッドの凹溝に埋没するように前記エンジンに取り付けられることを特徴とするものである。
【００２２】
第１６の発明は、第１から第１５の発明において、前記点火プラグが前記エンジンのシリンダヘッドの吸気ポート側側面から前記エンジンのシリンダヘッドに挿入され、これによって前記点火プラグが前記エンジンに取り付けられることを特徴とするものである。
【００２３】
第１７の発明は、多点点火エンジンにおいて、第１から第１６の発明にかかる点火プラグを備え、リーン空燃比で運転する特徴とするものである。
【００２４】
【作用及び効果】
上記本発明に係る点火プラグでは、ターミナルに所定の高電圧を印加すると、まずターミナルに接続された点火ギャップにおいて放電が起こる。高電圧は導電性部材を介して隣接する点火ギャップにも伝えられるので隣接する点火ギャップにおいても放電が起こる。これの繰り返しにより、複数の点火ギャップにおいて放電が連鎖的に略同時に起こり、極めて薄い均一の混合気であっても安定した燃焼が可能となる。
【００２５】
このような多点同時点火が可能になるのは、点火ギャップと点火ギャップの間を結ぶ導電性部材とエンジンのシリンダヘッドの間に微小なコンデンサが形成され、ここに蓄えられている電荷が火花生成に寄与するからである。すなわち、ある点火ギャップで放電が起こると、その点火ギャップと隣接する点火ギャップとの間のコンデンサにおいて電荷の容量超過が起こり、これによって隣接する点火ギャップにも高電圧が印加されて放電が起こるのである。特に、導電性部材を点火プラグの碍子部に埋め込むことにより、導電性部材とシリンダヘッドのとの距離が短くなって十分な容量のコンデンサが形成され、安定した火花生成が可能となる（第１、第２の発明）。
【００２６】
このような火花生成に寄与するコンデンサは、隣接する２つの点火ギャップの間を結ぶ導電性部材（第１の導電性部材）とシリンダヘッドの間に形成することができる他、第１の導電性部材と間隙をおいて第２の導電性部材を配置し、第１の導電性部材と第２の導電性部材との間に形成することもできる（第３、第４の発明）。この構成によれば、第１の導電性部材と第２の導電性部材の距離によってコンデンサの容量が決定されるので、第１の導電性部材を点火プラグの碍子部に埋め込まなくても十分な容量のコンデンサを形成することができ、また、第１の導電性部材と第２の導電性部材の距離を調節することでコンデンサ容量を最適化することもできる。
【００２７】
なお、このような構成においても、第１の導電性部材を碍子部に埋め込み（第５の発明）、さらには第２の導電性部材をも碍子部に埋め込む（第６の発明）ようにすれば、第１の導電性部材と第２の導電性部材とがより接近し、さらに大容量のコンデンサを形成することが可能である。
【００２８】
さらに、この第２の導電性部材で碍子部の燃焼室側表面以外を覆うように構成すれば、碍子部の強度を補い、また、碍子部からシリンダヘッドへの熱の逃げを促進することができる（第７の発明）。さらに、第２の導電性部材が碍子部を覆う面積、位置、第２の導電性部材の材質、厚さを変更すれば、点火プラグの熱価を調節することも可能である。
【００２９】
上記多点点火用の点火プラグは、例えば、碍子部を棒状部材とし、複数の点火ギャップを碍子部の軸方向に並んで設けることによって構成することができる（第８の発明）。この構成では、ターミナルに最も近い点火ギャップに最初に出電圧を印加するようにし、ターミナルに近い点火ギャップから順に放電が起こるようにするのが好適であるが、碍子部中央に電圧を印加するように構成し、放電が碍子部中央から碍子部端部に向けて放電が起こるようにしてもよく、あるいは、碍子部先端に電圧を印加し、ターミナルに向けて順に放電が行われるようにすることも可能である。
【００３０】
また、碍子部の先端部をシリンダヘッドと接触させることで点火プラグをアースするようにすれば、点火プラグの構成を簡略化することができ（第９の発明）、この際、碍子部の先端がシリンダヘッドに形成された凹部にすべり嵌めによって保持されるようにすれば、点火プラグやシリンダヘッドの熱膨張を吸収することができる（第１０の発明）。
【００３１】
また、４バルブエンジンに適用する場合、２つの吸気ポートのバルブシートの間と、２つの排気ポートのバルブシートの間とを通るように点火プラグを取り付ければ、バルブと点火プラグとの干渉を避けることができ、かつ、燃焼室を横断するように点火ギャップを燃焼室内に配置することができる（第１１の発明）。このとき、碍子部の横断面を、シリンダ軸方向及び碍子部の軸方向に垂直な方向よりもシリンダ軸方向が長い形状、例えばシリンダ軸方向に長い長円形状、楕円形状に構成すれば、点火プラグの強度を確保しつつ、点火プラグを取り付け易くすることができる（第１２の発明）。
【００３２】
また、点火プラグは点火ギャップが正確に燃焼室側を向くようにシリンダヘッドに取り付ける必要があるので、点火プラグにそのための位置決め手段を設けるのが良い（第１３の発明）。このような位置決め手段は、例えば、点火プラグのシリンダブロックに対する相対回転を規制するスプライン嵌合とすることができる（第１４の発明）。
【００３３】
また、点火プラグは燃焼室に露出し燃焼に伴う高温を受けるが、シリンダヘッドの燃焼室側表面に凹溝を形成し、点火プラグの一部がこの凹溝に埋め込むように構成すれば、点火プラグが受ける熱量を減らし、点火プラグの熱損を防止することができる（第１５の発明）。さらに、点火プラグをシリンダヘッドの吸気ポート側から取り付けるようにすれば、点火プラグのターミナル、これに接続する高圧コード等が排気ポート側に比べて温度の低い吸気ポート側に配置され、これらの部品を高熱から保護することができる（第１６の発明）。
【００３４】
上記点火プラグを火花点火エンジンに適用することにより、空燃比３０程度の超リーンかつ均一な空燃比であっても安定した着火、燃焼が可能となり、エンジンの燃費、排気性能を大幅に向上させることができる（第１７の発明）。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
【００３６】
図１、図２は、本発明に係る点火プラグが適用される火花点火エンジン１の概略構成を示しており、図１はエンジン１の縦断面図、図２はエンジン１のシリンダヘッド２を燃焼室側から見た図である。
【００３７】
エンジン１は２つの吸気バルブ及び２つの排気バルブを有する４バルブエンジンである。シリンダヘッド２は図示しないガスケットを介してシリンダブロック３に取り付けられ、シリンダヘッド２とシリンダブロック３の間には燃焼室４が形成されている。燃焼室４はいわゆるペントルーフ型の燃焼室であり、シリンダブロック３のシリンダに接続する円筒部分、円筒部分の上端に接続する吸気側斜面及び排気側斜面、及びピストン５の冠面で構成される。
【００３８】
吸気側斜面には吸気ポート８ａ、８ｂが開口していて、予め均一となるように混合された燃料と空気の混合気がここから燃焼室４に導入される。燃焼室４に導入された混合気はピストン５によって圧縮された後、点火プラグ５０の複数のギャップ８１によって生成された火花によって点火される。燃焼ガスはピストン５を押し下げ、その後再び上昇してくるピストン５によって排気側斜面に開口する排気ポート９ａ、９ｂから図示しない排気通路へと排出される。
【００３９】
点火プラグ５０はシリンダヘッド２にその上側の一部が埋没するように、またシリンダヘッド２の底面に対して平行になるようにシリンダヘッド２の燃焼室４側表面に形成された凹溝３３に取り付けられており、点火プラグ５０の碍子部５１には、燃焼室４側（シリンダ軸方向下側）を向いた複数の点火ギャップ８１が燃焼室４を横断するように等間隔に設けられている。点火プラグ５０の一部をシリンダヘッド２に埋没させているのは点火プラグ５０が燃焼室４内の燃焼ガスから受ける熱量を少なくし、点火プラグ５０の熱損を防止するためである。
【００４０】
点火プラグ５０のターミナル５２はシリンダヘッド２の吸気ポート側側面から突出しており、ターミナル５２には外部のバッテリ、イグニッションコイルから所定の高電圧を供給するための高圧コードが接続される（図示せず）。なお、この実施例では点火プラグ５０は６個の点火ギャップ８１を有しているが、７個以上の点火ギャップあるいは６個未満の点火ギャップを設けるようにしてもよい。
【００４１】
点火プラグ５０は燃焼室４の中心、すなわち燃焼室４のシリンダ軸方向（縦方向）の高さが最も高くなる部位を通り、燃焼室４を横断するようにシリンダヘッド２に取り付けられる。この実施形態では、図２に示すように、点火プラグ５０は、吸気ポート８ａ、８ｂのバルブシート８ｃ、８ｄの間及び排気ポート９ａと９ｂのバルブシート９ｃ、９ｄの間を通り、燃焼室４側から見た場合、燃焼室４が点火プラグ５０によって等分されるように取り付けられる。
【００４２】
また、シリンダヘッド２の吸気ポート側側面には円形段状の点火プラグ取付用穴３１が形成されている。取付用穴３１を段状にすることで、点火プラグ５０を取り付ける際に取付用穴３１内部の段部３２に点火プラグ５０の大径部６１が当接し、点火プラグ５０をその軸方向に位置決めすることができる。
【００４３】
点火プラグ５０をシリンダヘッド２に取り付けるには、まず、点火プラグ５０を取付用穴３１に挿入し、点火プラグ５０の先端部５０ｅを燃焼室４の排気ポート側に形成された円筒凹部３２に軸方向に摺動可能にすべり嵌めによって保持する。点火プラグ５０をシリンダヘッド２の吸気ポート側側面から取り付けるのは、吸気ポート側側面から取り付ければターミナル５２や高圧コードが吸気ポート側に位置することになり、これらを排気ポート側の高熱から保護することができるからである。
【００４４】
そして、点火プラグ５０の大径部６１の側面に形成され点火プラグ５０の軸方向に伸びる凸条部６４（図６参照）に図３に示すようなフランジ部材４１の凹条部４２をスプライン嵌合させ、フランジ部材４１の取付用孔４３にボルト（図示せず）を通してシリンダヘッド２の吸気ポート側側面に固定する。このような取付構造を採用することで、点火ギャップ８１が正確に燃焼室４側を向くように点火プラグ５０をシリンダヘッド２に取り付けることができる。
【００４５】
図４はシリンダヘッド２の断面図であって図２のＡ−Ａ断面を示している。点火プラグ５０はシリンダヘッド２の吸気ポート８ａと８ｂのバルブシート８ｃ、８ｄの間を通るように燃焼室４に取り付けられている。また、燃焼室４の上面、すなわち吸気側斜面と排気側斜面には点火プラグ５０の一部を収装するための凹溝３３がシリンダヘッド２の底面に平行に形成されている。
【００４６】
図５も図３と同じくシリンダヘッド２の断面図であって図２のＢ−Ｂ断面を示している。点火プラグ取付用の凹溝３３は碍子部５１よりも若干長く形成されており、点火プラグ５０を取り付けた状態で点火プラグ５０の先端部の先に若干の余裕代ができるようになっている。この余裕代によってエンジン運転時の点火プラグ５０やシリンダヘッド２の熱膨張を吸収し、点火プラグ５０の破損を防止することができる。
【００４７】
図６は点火プラグ５０の詳細な構造を示した図である。点火プラグ５０は、絶縁材料でできた棒状の碍子部５１、碍子部５１の末端部に接続されるターミナル５２、碍子部５１の先端部５１ｅに接続されるアース金具５３、碍子部５１のターミナル側外周に装着され、点火プラグ５０をエンジン１のシリンダヘッド２に取り付けるためのベース金具５４とで構成される。
【００４８】
ベース金具５４は大径部６１と小径部６２とで構成される。大径部６１は従来の点火プラグにおける六角部に対応する部分であるが、従来の点火プラグのような締め付け用のナット部は形成されておらず、代わりに大径部６１よりもさらに径の大きなフランジ部６３が設けられている。また、大径部６１の外周面にはフランジ部６３から点火プラグ５０の軸方向に伸びる凸条部６４が設けられており、点火プラグ５０をシリンダヘッド２に取り付ける際の位置決め用部材として用いられる。従来の点火プラグのように六角部、ねじ部を設け、シリンダヘッドにねじ込む従来の取り付け方法を採用しないのは、ねじ込む方式では、点火ギャップ８１ａ−８１ｆを正確に燃焼室４の方向に向かせるのが難しいからである。
【００４９】
碍子部５１の燃焼室４内に露出する部分には第１から第６の点火ギャップ８１ａ−８１ｆが直線状かつ等間隔に設けられており、碍子部５１の最先端部５１ｅには点火プラグ５０をシリンダヘッド２に接続するアース金具５３が取り付けられている。アース金具５３は点火プラグ５０がシリンダヘッドに取り付けられた状態でシリンダヘッド２と接触し、点火プラグ５０に印加された電圧をシリンダヘッド２に逃がす働きをする。
【００５０】
図７は点火プラグ５０の縦断面を示している。ターミナル５２に所定の高電圧を加えると、高電圧が抵抗体６５を介して第１の点火ギャップ８１ａのターミナル側電極に加わり、ターミナル側電極からアース側電極に向けて放電が起こる。この結果、第２の点火ギャップ８１ｂのターミナル側電極にも高い電圧がかかって第２の点火ギャップ８１ｂでも同様に放電が起こる。以後、第３の点火ギャップ８１ｃ以降でも放電が連鎖的に連続して起こり、混合気の多点同時点火が実現される。
【００５１】
ここで、第１から第６の点火ギャップ８１ａ−８１ｆは、ターミナル５２に接続されベース金具５４内を通って端部７１ａが碍子部５１の下側表面から燃焼室４側に露出するＬ形のターミナル側電極部材７１と、電極部７２ａ、７２ｂが碍子部５１の表面から燃焼室４側に露出し、連結部７２ｃが碍子部５１に埋め込まれている第１から第５の中間電極部材７２と、アース金具５３に接続され端部７３ａが碍子部５１の表面から燃焼室４側に露出するＬ形のアース側電極部材７３とで構成される。１つの中間電極部材７２には３以上の点火ギャップが接続されることはなく、各点火ギャップ８１ａ−８１ｆは中間電極部材７２によって直列に接続される。また、各電極部材７１−７３は電気抵抗の少ない導電性部材で構成される。
【００５２】
中間電極部材７２は、図８に示すように、ターミナル側電極、アース側電極を構成する電極部７２ａ、７２ｂと、両電極部７２ａ、７２ｂを接続する連結部７２ｃとで構成され、連結部７２ｃが碍子部５１に埋め込まれることで碍子部５１に固定される。連結部７２ｃを碍子部５１に埋め込むことにより、中間電極部材７２を碍子部５１に強固に固定できることに加え、連結部７２ｃとシリンダヘッド２との距離を短くし、後述する連結部７２ｃとシリンダヘッド２との間に十分な容量のコンデンサ（図７中斜線部Ｘ）を形成することが可能となる。
【００５３】
さらに、連結部７２ｃにおける電圧降下を抑えて各点火ギャップ８１ａ−８１ｆで同等の火花が生成されるようにするために、連結部７２ｃの抵抗は無視できるほど小さく設定される。ここでは連結部７２ｃを直線にしているので中間電極部材７２の形状はコの字形となるが、両電極部７２ａ、７２ｂが燃焼室４内に露出し、連結部７２ｃが碍子部５１内に埋め込まれ、かつ両電極部７２ａ、７２ｂが接続される構成であればＵ字型等、他の形をしていてもよい。
【００５４】
碍子部５１から燃焼室４に向けて露出する電極部材７１−７３の端部７１ａ、７２ａ、７２ｂ、７３ａは、火花が飛びやすいよう先端に近づくほど細くなる針状をしており、これら端部の組み合わせが点火ギャップ８１ａ−８１ｆを構成する。点火ギャップ８１ａ−８１ｆを構成する各部位には、耐熱性のある金属、たとえば、白金やイリジウム等が用いられる。
【００５５】
また、電極部材７１−７３の端部７１ａ、７２ａ、７２ｂ、７３ａの碍子部表面からの露出高さを大きくすれば混合気への着火は容易になるが、これらの露出高さを大きくし過ぎると、点火プラグ５０をシリンダヘッド２に取り付ける際に電極部材７１−７３の端部と点火プラグ取付用穴３１、具体的には小径部６２が着座する段部とが干渉してしまう。そのため、ベース金具５４の横断面の最小半径、すなわち小径部６２の横断面の半径よりも、電極部も含めた碍子部５１の最大半径が小さくなるように、電極部材７１−７３の端部の露出高さが碍子部５１の半径とベース金具５４の小径部６２の半径との差よりも小さくなるよう設定される。
【００５６】
なお、燃焼室４内の高圧ガスを外部から密閉するために、従来の点火プラグと同様に、碍子部５１とベース金具５４の間にはシール材７５が封入されており、また、シリンダヘッド２とベース金具５４の間にはガスケット７６、７７が挟み込まれる。
【００５７】
次に、上記構造の点火プラグの特徴及び上記構造の点火プラグを備えたエンジンの作用、効果について説明する。上記構成の点火プラグ５０では、ターミナル５２に所定の高電圧をかけるとターミナル５２に近い点火ギャップ８１ａから順に放電が起こり、最終的にはアース金具５３、シリンダヘッド２にてアースされる。つまり、ある点火ギャップで火花が飛ぶことでそれに隣接する点火ギャップにも高電圧がかかり、次々と連鎖的に火花生成が行われる。ここで電流の流れる速度は略無限大であるので、各点火ギャップでの放電は略同時に発生する。このような同時点火が可能となるのは、図７中斜線部Ｘで示すように、点火ギャップ８１ａ−８１ｆをつなぐ連結部７２ｃ（ニッケルなどの導体）とシリンダヘッド２との間に微小なコンデンサが形成され、この微小なコンデンサに蓄えられた電気も火花生成に寄与するからである。
【００５８】
本発明に係る点火プラグでは、特に、多点で点火するため、混合気の初期の燃焼割合が従来の点火プラグ１個の場合に比べて、点火ギャップの数に比例して増大する。これにより、従来は空燃比２０程度（理論空燃比は１４．７）が燃焼の限界であると言われていたが、それよりはるかに薄い空燃比３０といった超リーン空燃比でもエンジンは安定して運転することが可能となる。また、混合気が着火しやすくなることから冷間始動性も改善される。
【００５９】
しかも、供給する高電圧のエネルギーは、点火ギャップの数が多いものの、点火ギャップの数に比例したエネルギーとはならず、従来の一点で点火する場合の２倍程度で十分である。これは、上記微小なコンデンサが火花生成に寄与しており、また、各点火ギャップでの火花生成が略同時に行われるとはいっても、点火ギャップ毎に極めて微視的な時間遅れがあり、各点火ギャップで同時に火花が生成されないためと考えられる。
【００６０】
図９は本発明に係る点火プラグを備えたエンジンにおける６点点火と２点点火のクランク角に対する既燃焼割合の比較実験の結果を示す。
【００６１】
この比較実験では、空燃比をほぼ３０（正確には２９．９）かつ均一とし、回転速度一定（９００ｒｐｍ）、点火時期を上死点前１５度として運転したが、６点点火では上死点後３０度でほとんど燃焼が完了し、また、１５％／度以上の急速燃焼が行われることがわかる。
【００６２】
このように、本発明によれば多点同時点火により急速燃焼が実現できるので、空燃比３０程度の均一混合気での超リーンバーンや大量の排気ガス還流が可能になる。特に、超リーンバーンは燃費の改善が著しく、また排気中のエミッションもほとんど触媒が必要ないレベルまで低減される。また、排気エミッションをさらに低減すべく触媒を使用する場合であっても、触媒で処理すべきエミッションの量が少なくなるので触媒の量を減らすことが可能になる。
【００６３】
続いて、図１０から図１２を参照しながら本発明の第２の実施形態について説明する。図１０は第２の実施形態の点火プラグ５０の構成図、図１１はその縦断面図、図１２は図１１のＣ−Ｃ横断面図である。第１の実施形態と共通の構成については同じ参照符号を付してある。
【００６４】
第１の実施形態では点火プラグ５０の碍子部５１は略円形の断面であったが、第２の実施形態では、図１０から図１２に示すように碍子部５１の横断面の形状を縦幅ｈ（シリンダ軸方向の幅）よりも横幅ｗ（シリンダ軸方向及び点火プラグの軸方向に垂直な方向の幅）が短い形状、ここでは長円形状とし、バルブシートの中間に点火プラグ５０を装着し易くするとともに、幅ｗを短縮したことによる強度低下を少なくしている。
【００６５】
また、碍子部５１の保護とアース側電極部材７３から点火プラグ取付部へのアースを兼ねる保護金具５５（第２の導電性部材）を碍子部５１外周に装着している。保護金具５５は碍子部５１にたとえば溶接により固定される。保護金具５５は碍子部５１の燃焼室４側表面を除く大部分を抱き込むように取り付けられ、碍子部５１の機械的強度を補うとともに、碍子部５１からシリンダヘッド２への熱の逃げを促進する。この保護金具５５の材質、厚さあるいは保護金具５５が碍子部５１を覆う位置、面積を調節し、点火プラグ５０から保護金具５５、シリンダヘッド２への熱の伝わり方を調節すれば、碍子部５１の温度を調節し、点火プラグ５０の熱価を調節することも可能である。
【００６６】
さらに、先の実施形態ではシリンダヘッド２と連結部７２ｃとの間にコンデンサが形成され、これが連続点火に寄与していたが、この実施形態では保護金具５５と連結部７２ｃとの間にコンデンサが形成され、これが連続点火に寄与することになる。保護金具５５と連結部７２ｃとの距離の方がシリンダヘッド２と連結部７２ｃとの距離よりも短いことから、より大容量のコンデンサを形成することができ、強く確実な多点連続点火を実現することができる。
【００６７】
なお、ここでは保護金具５５が点火プラグ取付部へのアースをも兼ねているが、先の実施形態同様に点火プラグ５０に印加された電圧が先端からシリンダヘッド２に逃げるようにし、保護金具５５を専ら点火プラグの保護、熱価の調節に用いるようにしてもよい。また、保護金具５５を碍子部５１に埋め込むようにしてもよく、このようにすれば保護金具５５と連結部７２ｃとの距離が短くなり、さらに大容量のコンデンサを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る点火プラグを備えたエンジンの断面図である。
【図２】エンジンのシリンダヘッドを燃焼室側から見た図である。
【図３】点火プラグ取付用フランジを示した図である。
【図４】シリンダヘッドの断面図である（図２のＡ−Ａ断面）。
【図５】シリンダヘッドの断面図である（図２のＢ−Ｂ断面）。
【図６】点火プラグの構成図である。
【図７】点火プラグの縦断面図である。
【図８】中間電極部材の拡大図である。
【図９】クランク角と既燃焼割合、熱発生率との関係を示した特性図を示し、２点点火の場合と６点点火の場合を比較したものである。
【図１０】第２の実施形態の点火プラグの構成図である。
【図１１】第２の実施形態の点火プラグの縦断面図である。
【図１２】第２の実施形態の点火プラグの横断面図である（図１１のＣ−Ｃ断面）。
【符号の説明】
２　シリンダヘッド
４　燃焼室
８ａ、８ｂ　吸気ポート
９ａ、９ｂ　排気ポート
５０　点火プラグ
５１　碍子部
５２　ターミナル
５３　アース金具
５５　保護金具（第２の導電性部材）
６４　凸条部
７１−７３　電極部材
７２　連結部（導電性部材、第１の導電性部材）
８１（８１ａ−８１ｆ）　点火ギャップ
Ｘ　コンデンサ
【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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【図１１】
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【図１２】
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