(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極と、
軸線方向に延びる軸孔を有し、自身の先端部より前記中心電極の先端部を突出させた状態で、前記中心電極を前記軸孔内部に保持する絶縁碍子と、
自身の先端面より前記絶縁碍子の先端部を突出させた状態で、前記絶縁碍子の径方向周囲を取り囲んで保持する主体金具と、
一端部が、前記主体金具の先端面に接合され、他端部の一側面が、前記中心電極を臨むように屈曲され、その他端部の一側面と前記中心電極の先端面との間で火花放電間隙を形成する接地電極と
を備え、
前記火花放電間隙の大きさが２．０ｍｍ以下であり、且つ前記火花放電間隙の中点と前記接地電極の前記他端部の一側面との間の距離が１．０ｍｍ以下であるスパークプラグにおいて、
前記軸線方向と直交し、且つ前記接地電極の延長方向と直交する方向における前記接地電極の幅をｔとし、前記火花放電間隙の大きさをＧとし、
前記火花放電間隙の中点を含み前記火花放電間隙における放電方向と直交する前記スパークプラグの断面において、前記火花放電間隙の中点の位置と、前記接地電極の位置との間の距離をｄとしたとき、
ｄ−０．５ｔ（Ｇ−２）２≧１．０
を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
ｄ≧２．６（ｍｍ）
であることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に組み付けられて混合気への点火を行うためのスパークプラグに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関には点火のためのスパークプラグが用いられている。一般的なスパークプラグは、自身の先端側に火花放電のための電極を形成する中心電極と、その中心電極を軸孔内に保持する絶縁碍子と、この絶縁碍子の径方向周囲を取り囲んで保持する主体金具とを有している。その主体金具の先端面には接地電極の一端部が接合されており、他端部が中心電極に臨むように屈曲されて、中心電極の先端部との間で火花放電間隙が形成されている。この火花放電間隙にて火花放電が行われることによって、混合気への点火が行われる。
【０００３】
ところで接地電極の一端部は、通常、中心電極の先端部に対し軸線方向前方に配置され、両者間の最短距離を軸線方向に有し、この方向に、火花放電間隙における放電が行われる。一方、接地電極の他端部は主体金具の先端面に接合されるため、接地電極は、一端部から他端部に向けて、緩やかな曲線を描くように屈曲されている。つまり、放電方向と直交する方向において、接地電極と火花放電間隙との間の距離は、一端部に近いほど短くなる。このようなスパークプラグでは、火花放電間隙で形成された火炎核が放電方向と直交する方向に成長する（燃え広がる）過程において接地電極の屈曲部分に接触しやすくなり、消炎作用を受ける虞がある。
【０００４】
そこで、接地電極を中心電極と平行に延ばし、中心電極の先端面よりも軸線方向前方において屈曲させて、他端部を、軸線方向前方から中心電極の先端面に対向させるように構成する（例えば、特許文献１参照。）。このようにすれば、火花放電間隙の周囲の空間を広げることができ、火炎核の成長の過程において接地電極による消炎作用を受けにくくすることができる。
【特許文献１】特開平６−６８９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、接地電極が中心電極の先端面よりも軸線方向前方に大きく突出した構成となるため、スパークプラグを内燃機関に組み付けた際に接地電極が燃焼室内で張り出して、内燃機関の構成部材と干渉する虞があった。一方で、接地電極を火花放電間隙に、ただ近づけただけでは、火花放電間隙で形成される火炎核が接地電極による消炎作用を受けやすくなり着火性が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、火花放電間隙と接地電極との最適な位置関係を規定して小範囲内に効率よく配置させつつ、着火性を向上することができるスパークプラグを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のスパークプラグは、中心電極と、軸線方向に延びる軸孔を有し、自身の先端部より前記中心電極の先端部を突出させた状態で、前記中心電極を前記軸孔内部に保持する絶縁碍子と、自身の先端面より前記絶縁碍子の先端部を突出させた状態で、前記絶縁碍子の径方向周囲を取り囲んで保持する主体金具と、一端部が、前記主体金具の先端面に接合され、他端部の一側面が、前記中心電極を臨むように屈曲され、その他端部の一側面と前記中心電極の先端面との間で火花放電間隙を形成する接地電極とを備え、前記火花放電間隙の大きさが２．０ｍｍ以下であり、且つ前記火花放電間隙の中点と前記接地電極の前記他端部の一側面との間の距離が１．０ｍｍ以下であるスパークプラグにおいて、前記軸線方向と直交し、且つ前記接地電極の延長方向と直交する方向における前記接地電極の幅をｔとし、前記火花放電間隙の大きさをＧとし、
前記火花放電間隙の中点を含み前記火花放電間隙における放電方向と直交する前記スパークプラグの断面において、前記火花放電間隙の中点の位置と、前記接地電極の位置との間の距離をｄとしたとき、ｄ−０．５ｔ（Ｇ−２）２≧１．０を満たすことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明のスパークプラグは、請求項１に記載の発明の構成に加え、ｄ≧２．６（ｍｍ）であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
火花放電間隙にて形成された火炎核は、火花放電間隙付近における接地電極の体積の大きさによって接地電極から受ける消炎作用の大きさに影響が生ずる。接地電極の体積の大きさは、軸線方向と直交し、且つ接地電極の延長方向と直交する方向における接地電極の幅ｔの大きさと比例し、ｔが小さいほど接地電極が火炎核に与える消炎作用が小さくなる。一方で、火花放電間隙の中点と接地電極との間の距離ｄが大きいほど着火性が向上する。そこで、請求項１に係る発明のように、本願発明者等の見い出した関係式、ｄ−０．５ｔ（Ｇ−２）２≧１．０を満たすことが好ましい。この関係式では、火花放電間隙の中点と接地電極との間の距離ｄの値が大きいほど、接地電極の幅ｔの値が小さいほど、また、火花放電間隙の大きさＧの値が２に近づくほど、ｄ−０．５ｔ（Ｇ−２）２が１．０以上の値となりやすい。
【００１０】
火花放電間隙の中点と接地電極との間の距離ｄが大きいほど、上記したように、火炎核の成長初期の段階において接地電極と接触することを避けることができるので、消炎作用が低減されて失火しにくくなり、スパークプラグの着火性が向上する。また、接地電極の幅ｔが小さいほど、接地電極の体積が小さくなるため、成長する火炎核が接地電極に接触した場合に接地電極により奪われる熱量が少なくなり、消炎作用を低減することができる。更に、接地電極の幅ｔが小さくなれば、燃焼室内における混合気の流れが接地電極側から火花放電間隙に向かう流れであった場合、混合気が接地電極の周囲を迂回して火花放電間隙に向けて流れやすくなるため、着火性は低下しにくい。そして、０≦Ｇ≦２．０の範囲において火花放電間隙の大きさＧが２．０ｍｍに近づくほど火花放電間隙の大きさが大きくなるため、火花放電間隙で形成される火炎核が成長する際に接地電極によって受ける消炎作用を低減することができる。そして、これらｄ、ｔ、Ｇの値が上記関係式により相互関係もってそれぞれ決定されることで、スパークプラグは、火花放電間隙の周囲に、火花放電間隙で形成される火炎核に対する消炎作用の影響を少なくするのに十分な空間を得ることができ、スパークプラグの着火性を向上することができる。更に、火花放電間隙の周囲に配置される各部材を小範囲内に効率よく配置させることができ、スパークプラグの小型化を図ることができる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明では、火花放電間隙における放電方向と直交する方向において、火花放電間隙の中点と接地電極との間の距離ｄとして２．６ｍｍ以上の大きさが確保されるので、火花放電間隙にて形成される火炎核が成長する過程において、放電方向と直交する方向で、火炎核は、接地電極と接触するまでの間に、失火の虞が生じないほど十分に成長することができる。すなわち、火炎核の成長初期の段階において接地電極と接触することを避けることができるので、消炎作用が低減されて失火しにくくなり、スパークプラグの着火性が向上する。このように、火花放電間隙と接地電極との最適な位置関係を規定することで、スパークプラグの着火性を向上させた上で、火花放電間隙の周囲に配置される各部材を小範囲内に効率よく配置させることができ、スパークプラグの小型化を図ることができる。
【００１２】
ところで、火花放電間隙の放電方向においても、形成された火炎核が成長して接地電極に接触すれば消炎作用を受けるので、火花放電間隙を大きくするほど消炎作用を低減することができる。この放電方向では、火炎核は、放電される火花に沿って混合気に着火して燃え広がるため、成長の過程の早い段階で失火しにくくなる。具体的には火花放電間隙の大きさが２．０ｍｍより大きくなれば、２．０ｍｍの場合と比べ着火性の向上はみられなくなる。このため、火花放電間隙が大きくなることによって火炎核が十分に成長できる状態となっては、放電方向と直交する方向における火炎核の成長に着目した着火性の評価を行うことが難しい。具体的には、火花放電間隙の大きさが２．０ｍｍ以下である場合に着火性の評価を行うことが肝要である。
【００１３】
また、中心電極の先端部に臨む接地電極の他端部の一側面に、例えば貴金属チップなどの突起部を設け、その突起部と中心電極との間で火花放電間隙を形成すれば、火炎核が放電方向に成長する上で接地電極の母材と接触するまでの距離が大きくなり、消炎作用が低減されるため着火性が向上する。もっとも、上記同様、火花放電間隙の中点と接地電極の他端部の一側面との間の距離が大きくなることによって火炎核が十分に成長できる状態となっては、放電方向と直交する方向における火炎核の成長に着目した着火性の評価を行うことが難しい。具体的には、火花放電間隙の中点と接地電極の他端部の一側面との間の距離が１．０ｍｍ以下である場合に着火性の評価を行うことが肝要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化したスパークプラグの一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、一例としてのスパークプラグ１００の構造について説明する。図１は、スパークプラグ１００の部分断面図である。なお、図１において、スパークプラグ１００の軸線Ｏ方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１００の先端側（前方）、上側を後端側（後方）として説明する。
【００１５】
図１に示すように、スパークプラグ１００は、概略、絶縁碍子１０と、この絶縁碍子１０を保持する主体金具５０と、絶縁碍子１０内に軸線Ｏ方向に保持された中心電極２０と、主体金具５０の先端面５７に基端部３２を溶接され、先端部３１の内面３３が中心電極２０の先端部２２を臨むように屈曲された接地電極３０と、絶縁碍子１０の後端部に設けられた端子金具４０とから構成されている。
【００１６】
まず、このスパークプラグ１００の絶縁体を構成する絶縁碍子１０について説明する。絶縁碍子１０は周知のようにアルミナ等を焼成して形成され、軸中心に軸線Ｏ方向へ延びる軸孔１２が形成された筒形状を有する。軸線Ｏ方向の略中央には外径が最も大きな鍔部１９が形成されており、それより後端側（図１における上側）には後端側胴部１８が形成されている。鍔部１９より先端側（図１における下側）には後端側胴部１８よりも外径の小さな先端側胴部１７が形成され、更にその先端側胴部１７よりも先端側に、先端側胴部１７よりも外径の小さな脚長部１３が形成されている。脚長部１３は先端側ほど縮径されており、スパークプラグ１００が内燃機関のエンジンヘッド（図示外）に取り付けられた際には、その燃焼室に曝される。そして、脚長部１３と後端側胴部１８との間は段部１５として形成されている。
【００１７】
次に、中心電極２０は、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケル系合金等で形成され、内部に熱伝導性に優れる銅等からなる金属芯２３を有している。中心電極２０は、その軸線がスパークプラグ１００の軸線Ｏと一致するように絶縁碍子１０の軸孔１２内の先端側にて保持されている。中心電極２０の先端側は絶縁碍子１０の先端部１１の先端面から突出され、その突出部分は先端側に向かって径小となるように形成されている。この突出部分の先端には耐火花消耗性を向上するための貴金属チップ９１が接合されており、中心電極２０本体と一体となって小径の先端部２２を構成している。なお、本実施の形態では、中心電極２０と一体になった貴金属チップ９１を含め「中心電極」と称する。
【００１８】
また、中心電極２０は、軸孔１２の内部に設けられたシール体４およびセラミック抵抗３を経由して、上方の端子金具４０に電気的に接続されている。そして端子金具４０には高圧ケーブル（図示外）がプラグキャップ（図示外）を介して接続され、高電圧が印加されるようになっている。
【００１９】
次に、主体金具５０について説明する。主体金具５０は、図示外の内燃機関のエンジンヘッドにスパークプラグ１００を固定するための円筒状の金具であり、自身の先端面５７より絶縁碍子１０の先端部１１を突出させた状態で、脚長部１３から後端側胴部１８にかけての部位を取り囲むようにして、絶縁碍子１０を内部に保持している。主体金具５０は低炭素鋼材より形成され、図示外のスパークプラグレンチが嵌合する工具係合部５１と、内燃機関の上部に設けられたエンジンヘッドに螺合する雄ねじ状のねじ部５２とを備えている。その工具係合部５１とねじ部５２との間には鍔状のシール部５４が形成され、シール部５４とねじ部５２との間の位置に、エンジン内の気密漏れを防止するためのガスケット５が嵌挿されている。
【００２０】
主体金具５０の工具係合部５１より後端側には薄肉の加締め部５３が設けられており、シール部５４と工具係合部５１との間には薄肉の座屈部５８が設けられている。また、工具係合部５１から加締め部５３にかけての主体金具５０の内周面と、内部に保持される絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間には円環状のリング部材６，７が介在されており、更に両リング部材６，７間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。そして、加締め部５３の端部を内側に折り曲げるようにして加締めることにより、リング部材６，７およびタルク９を介し、絶縁碍子１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。これにより、主体金具５０の内周でねじ部５２の位置に形成された段部５６に、絶縁碍子１０の段部１５が環状の板パッキン８を介して支持されて、主体金具５０と絶縁碍子１０とが一体にされる。このとき、主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は板パッキン８によって保持され、燃焼ガスの流出が防止される。また、座屈部５８は、加締めの際に、圧縮力の付加に伴い外向きに撓み変形するように構成されており、タルク９の圧縮ストロークを稼いで気密性を高めている。
【００２１】
次いで、接地電極３０について説明する。接地電極３０は耐腐食性の高い金属から構成され、一例として、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケル合金が用いられる。この接地電極３０は自身の長手方向の横断面が略長方形に形成されており、基端部３２が主体金具５０の先端面５７に溶接により接合されている。また、接地電極３０の先端部３１は、内面３３側が中心電極２０の先端部２２を臨むように屈曲され、その内面３３と、中心電極２０の先端面２１（本実施の形態では貴金属チップ９１の先端面２１）との間で火花放電間隙が形成されている。本実施の形態では、中心電極２０の先端面２１と接地電極３０の内面３３とが互いに対向し軸線Ｏと直交する平面から構成されるため、両者間の最短距離を軸線Ｏ方向に有し、この方向を放電方向として、火花放電間隙における放電が行われる。なお、接地電極３０の先端部３１および基端部３２が、それぞれ本発明における「他端部」および「一端部」に相当する。また、内面３３が、本発明における「一側面」に相当する。
【００２２】
このように構成された本実施の形態のスパークプラグ１００では、火花放電間隙で形成された火炎核が放電方向と直交する方向に成長する過程において、接地電極３０と接触するまでに失火しないだけの十分な成長がなされるように、後述する評価試験の結果に基づいて、接地電極３０の大きさや火花放電間隙との最適な位置関係を規定している。以下、図２，図３を参照し、接地電極３０と火花放電間隙との位置関係や大きさに関する規定について説明する。図２は、主体金具５０と接地電極３０との接合位置を真横に配置し、スパークプラグ１００の火花放電間隙付近を拡大して見たスパークプラグ１００の一側面図である。図３は、図２におけるスパークプラグ１００の右側面側から火花放電間隙付近を拡大して見たスパークプラグ１００の他の側面図である。
【００２３】
まず、火花放電間隙の中点を含み火花放電間隙における放電方向と直交するスパークプラグ１００の断面において、火花放電間隙の中点と接地電極３０の位置との間の距離をｄとしたとき、ｄ≧２．６（ｍｍ）が満たされることと規定している。本実施の形態のスパークプラグ１００では、図２に示すように、軸線Ｏ方向と直交する平面を有する中心電極２０の先端面２１と接地電極３０の内面３３とが軸線Ｏ方向を最短距離として互いに向き合って火花放電間隙を形成する構成となっている。つまり火花放電間隙における放電方向は軸線Ｏ方向と一致する。従って、この軸線Ｏ方向において、中心電極２０の先端面２１と接地電極３０の内面３３との間の中間点が、本実施の形態における火花放電間隙の中点Ｃといえる。火花放電間隙の中点Ｃを含み火花放電間隙における放電方向と直交するスパークプラグ１００の断面とは、側方から見た場合、図２に示すように、この中点Ｃを通り軸線Ｏに直交する仮想線として捉えることができる。このため、上記スパークプラグ１００の断面における火花放電間隙の中点Ｃの位置と接地電極の位置との間の距離とは、図２に示す側面図において、上記仮想線と、接地電極３０の輪郭線のうち火花放電間隙に近い側の交点をＥとしたとき、中点Ｃと交点Ｅとの間の距離であるといえる。本実施の形態では、この中点Ｃと交点Ｅとの間の距離をｄとしている。
【００２４】
火花放電間隙で形成される火炎核が軸線Ｏと直交する方向に成長する（燃え広がる）際に、距離ｄが２．６ｍｍより小さいと、火炎核が十分に成長する前に接地電極３０と接触してしまうため着火性が低下する。そこで、接地電極３０の屈曲位置や曲げ具合を調整し、距離ｄが２．６ｍｍ以上となるようにするとよい。
【００２５】
また、火花放電間隙の大きさをＧとし、軸線Ｏ方向と直交し、且つ接地電極３０の延長方向と直交する方向における接地電極３０の幅をｔとしたとき、ｄ−０．５ｔ（Ｇ−２）２≧１．０が満たされることと規定している。火花放電間隙の大きさＧについて、より具体的には、図２，図３に示すように、互いに向かい合う中心電極２０の先端面２１と接地電極３０の内面３３とが最短距離となる位置にて、両者間の大きさを火花放電間隙の大きさＧとしている。そして軸線Ｏ方向と直交し、且つ、接地電極３０の延長方向、すなわち基端部３２から先端部３１に向かう方向（図２において一点鎖線Ｐで示す方向）と直交する方向における接地電極３０の幅をｔとしている。
【００２６】
上記関係式、ｄ−０．５ｔ（Ｇ−２）２は、着火性の良否を示す指標であり、後述する評価試験の結果に基づいて求められたものである。この値を１．０以上とするには、ｄを大きく、ｔを小さく、そしてＧを２（ｍｍ）に近づけるとよいことがわかる。つまり、ｄを大きくすることは、火花放電間隙で形成される火炎核が成長する過程で、放電方向と直交する方向においては接地電極３０との距離を離すことを意味する。また、ｔを小さくすることは、少なくとも火花放電間隙付近に配置される接地電極３０の体積を小さくすることを意味する。更に放電方向と直交する方向において接地電極３０の幅ｔが小さくなれば、燃焼室内における混合気の流れが接地電極３０側から火花放電間隙に向かう流れであった場合、混合気が接地電極３０の周囲を迂回して火花放電間隙に向けて流れやすくなるため着火性は低下しない。
【００２７】
また、Ｇを２（ｍｍ）に近づけることは、火花放電間隙で形成される火炎核が成長する過程で、放電方向において、接地電極３０との距離を２．０ｍｍに近づけるほど接地電極３０による消炎作用を受けにくくなることを意味する。なお、火花放電間隙において放電方向では、火炎核は放電される火花に沿って混合気に着火して燃え広がるため成長が早い。このため、火花放電間隙の大きさＧを２．０ｍｍより大きくしても、２．０ｍｍの場合と比べ、着火性は向上しない。従って、放電方向と直交する方向において火炎核の成長に対する着火性を評価するには、火花放電間隙の大きさＧが２．０ｍｍ以下である場合について評価を行うことが肝要である。
【００２８】
また、接地電極３０の内面３３に、例えば貴金属チップなどの突起部を設ければ、その突起部と中心電極２０との間で形成される火花放電間隙にて生ずる火炎核が放電方向に成長する上で、接地電極３０の母材と接触するまでの距離を大きくでき、消炎作用を低減することができる。しかし、上記同様、放電方向と直交する方向において火炎核の成長に対する着火性を評価するにあたって、火花放電間隙の中点Ｃと接地電極３０の内面３３との間の距離が大きくなることによって火炎核が十分に成長できる状態となっては難しい。従って、接地電極３０の上記のような突起部が形成されていない状態、すなわち、火花放電間隙の中点Ｃと接地電極３０の先端部３１の内面３３との間の距離が１．０ｍｍ以下である場合に着火性の評価を行うことが肝要である。
【００２９】
このように、接地電極３０の大きさや火花放電間隙との位置関係を規定することで、着火性を良好にできることを確認するため、以下に示す評価試験を行った。
【００３０】
［実施例１］
まず、火花放電間隙の大きさＧと接地電極３０の幅ｔとの関係について、着火限界空燃比の観点による評価試験を行った。この評価試験では、接地電極の幅ｔとして１．０，１．４，２．８（ｍｍ）の３種類と、火花放電間隙の大きさＧとして０．６，０．８，１．１，１．３，１．５，２．０，２．５（ｍｍ）の７種類とを組み合わせた構成の２１種類のスパークプラグのサンプルを作製した。そして、各サンプルを６気筒２０００ｃｃのエンジンに組み付けた。このエンジンを２０００ｒｐｍで駆動させ、失火の発生する頻度が火花放電回数１０００回中１％となる空燃比を測定し、これを着火限界空燃比として求めた。
【００３１】
この評価試験の結果、火花放電間隙の大きさＧが大きくなるにつれて着火限界空燃比が向上し、火花放電間隙の大きさＧが２．０ｍｍ以上となると、着火限界空燃比の向上が見られなくなった。そこで、火花放電間隙の大きさＧが２．０ｍｍのときの着火限界空燃比を基準とし、接地電極の幅ｔの大きさ毎に、火花放電間隙の大きさＧの異なる各サンプルの着火限界空燃比と、基準とした着火限界空燃比との差分を着火限界空燃比差として求めた。
【００３２】
接地電極の幅ｔを１．０ｍｍとし、火花放電間隙の大きさＧを上記のように０．６〜２．５ｍｍの間で異ならせた７種のサンプルの着火限界空燃比差は、それぞれ、−１．０１，−０．７４，−０．４０，−０．２３，−０．１２，０，０であった。また、接地電極の幅ｔを１．４ｍｍとし、火花放電間隙の大きさＧを上記のように０．６〜２．５ｍｍの間で異ならせた７種のサンプルの着火限界空燃比差は、それぞれ、−１．３８，−１．２０，−０．５８，−０．３２，−０．１８，０，０であった。そして、接地電極の幅ｔを２．８ｍｍとし、火花放電間隙の大きさＧを上記のように０．６〜２．５ｍｍの間で異ならせた７種のサンプルの着火限界空燃比差は、それぞれ、−２．６８，−２．０１，−１．２１，−０．７１，−０．３５，０，０であった。この評価試験の結果を表１に示す。更に、この評価試験の結果より着火限界空燃比差と火花放電間隙の大きさＧとの関係を接地電極の幅ｔの違いごとに分けてプロットしたグラフを図４に示した。
【００３３】
【表１】
0004718345.tif 000002
【００３４】
表１および図４に示すグラフより明らかに、この実施例１の評価試験において接地電極の幅ｔの大きさに関わらず、火花放電間隙の大きさＧが大きくなって２．０ｍｍに近づくほど着火限界空燃比差が小さくなること、すなわち着火限界空燃比が向上することがわかった。一方、火花放電間隙の大きさＧが一定の場合には、接地電極の幅ｔの大きさが小さいほど着火限界空燃比差が小さくなって着火限界空燃比が向上することが確認できた。
【００３５】
ところで、図４に示すグラフに基づくと、火花放電間隙の大きさＧおよび接地電極の幅ｔと、着火限界空燃比差との間に一定の相関関係があることがわかる。この相関関係は以下に示す、公知の統計的手法により求めた近似式によって表すことができる。
着火限界空燃比差＝−０．５ｔ（Ｇ−２）２  （ただし、０≦Ｇ≦２．０）・・・（１）
【００３６】
［実施例２］
次に、前述した火花放電間隙の中点Ｃと接地電極３０の輪郭線上の交点Ｅ（図２参照）との間の距離ｄと、上記着火限界空燃比差との関係が着火性に与える影響について、評価試験を行った。この評価試験では、ねじ径の規格がＭ１４であるスパークプラグとＭ１０であるスパークプラグを対象とした。Ｍ１４スパークプラグでは、接地電極の幅ｔを２．８ｍｍとし、火花放電間隙の大きさＧを０．９，１．１，１．５，２．０（ｍｍ）とした４種類のサンプルをそれぞれ４本ずつ、１６本作製した。各サンプルはその製造過程において接地電極の先端部を屈曲させる際に、距離ｄがそれぞれ異なるように任意に調整した。また、Ｍ１０スパークプラグについても同様に、接地電極の幅ｔを２．２ｍｍとし、火花放電間隙の大きさＧを０．７，０．９，１．１，１．５（ｍｍ）とした４種類のサンプルをそれぞれ３本ずつ、１２本作製し、距離ｄがそれぞれ異なるように任意に調整した。
【００３７】
そして、各サンプルに対し、机上評価試験を行った。点火装置に組み付けた評価試験対象のスパークプラグを試験用チャンバ内に配置し、この試験用チャンバ内を大気とプロパンとを混合してなる評価混合気で充満して、スパークプラグに点火する。点火により着火された火炎核の面積を点火後３ｍｓ経過した時点で測定し、この面積について比較を行った。なお、面積の測定は、火炎核を図２と同じ方向から撮像した画像を用いて行った。
【００３８】
この比較において、各サンプルのうち距離ｄが最も大きいサンプルでは、火炎核の成長を阻害されないため着火性が良好となる。このサンプルにより着火された火炎核の面積を基準とし、距離ｄを小さくしても火炎核の面積が変わらなかったサンプルについて、同様に、接地電極によって火炎核の成長が阻害されなかったと判定し、着火性が良好であるとして「○」と評価した。一方、火炎核の面積が小さくなったサンプルについては、接地電極によって火炎核の成長が阻害されたと判定し、着火性に劣るとして「×」と評価した。
【００３９】
ところで、前述したように、距離ｄは大きいほど火炎核の成長を妨げにくく、また、着火限界空燃比差は０に近づくほど着火性が向上する。そこで、着火性の良否を判断する指標として、距離ｄに、（１）の式に基づく着火限界空燃比差を加算した値をｆとし、以下の式に表した。
ｆ＝ｄ−０．５ｔ（Ｇ−２）２  ・・・（２）
そして、それぞれのサンプルについてｆの値を求め、着火性の良否との関係を確認した。この結果を表２に示す。なお、（２）の式で求められたｆと、距離ｄとの関係を着火性の良否に分けてプロットしたグラフを図５に示した。
【００４０】
【表２】
0004718345.tif 000003
【００４１】
表２および図５に示すグラフより明らかに、ｆの値が１．０より小さかったサンプル群は、いずれも着火性に劣ることがわかる。つまり、（２）の式を用いれば着火性の良否を判定できることが示された。具体的にはｄ−０．５ｔ（Ｇ−２）２≧１．０が満たされれば、着火性が良好となることがわかった。
【００４２】
また、図５に示すように、着火性に劣ると判定されたサンプルは、いずれも距離ｄが２．６ｍｍ未満であることがわかる。つまり、少なくとも距離ｄとして２．６ｍｍ以上の大きさが確保できるように火花放電間隙の中点と接地電極との位置関係もしくは接地電極の屈曲具合の調整を行えば、着火性は良好となることがわかった。
【００４３】
なお、接地電極３０の内面３３に貴金属チップを設け、軸線Ｏ方向における火花放電間隙と接地電極３０の母材との間の距離を広げれば、その方向における火炎核の成長が妨げられにくくなり着火性を向上させることも可能であるが、上記実施例１，２では、貴金属チップを設けなかった場合について検証を行った。前述したように、接地電極３０の内面３３に貴金属チップを設けない場合について検証を行うことで、火花放電間隙と接地電極３０との最適な位置関係を規定することは、小範囲内に効率よく配置させる上で肝要である。火花放電間隙の大きさＧが２．０ｍｍ以下であり、且つ、火花放電間隙の中点Ｃと接地電極３０の内面３３との間の距離が１．０ｍｍ以下であるスパークプラグ１００に対し、距離ｄが２．６ｍｍ以上となるように構成すれば、着火性を向上させることができる。
【００４４】
なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、本実施の形態では接地電極３０を軸線Ｏ方向に対し略直角に屈曲させることによって、火花放電間隙の中点と接地電極３０との間の距離ｄが２．６ｍｍ以上の大きさを確保できるようにしたが、ねじ径の大きなスパークプラグの場合など、距離ｄとして２．６ｍｍ以上の大きさが確保できるのであれば接地電極全体を緩やかに湾曲させてもよい。また、火花放電間隙における放電方向が軸線Ｏ方向に沿わない場合でも、その放電方向と直交する方向において、火花放電間隙の中点と接地電極との間の距離ｄとして２．６ｍｍ以上の大きさが確保されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】スパークプラグ１００の部分断面図である。
【図２】主体金具５０と接地電極３０との接合位置を真横に配置し、スパークプラグ１００の火花放電間隙付近を拡大して見たスパークプラグ１００の一側面図である。
【図３】図２におけるスパークプラグ１００の右側面側から火花放電間隙付近を拡大して見たスパークプラグ１００の他の側面図である。
【図４】着火限界空燃比差と火花放電間隙の大きさＧとの関係を接地電極の幅ｔの違いごとに分けてプロットしたグラフである。
【図５】ｆと距離ｄとの関係を着火性の良否に分けてプロットしたグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１０    絶縁碍子
１１    先端部
１２    軸孔
２０    中心電極
２１    先端面
２２    先端部
３０    接地電極
３１    先端部
３２    基端部
３３    内面
５０    主体金具
５７    先端面
１００    スパークプラグ
【図１】
0004718345.tif 000004
【図２】
0004718345.tif 000005
【図３】
0004718345.tif 000006
【図４】
0004718345.tif 000007
【図５】
0004718345.tif 000008