(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心貫通孔を有する絶縁碍子と、前記中心貫通孔に保持され前記絶縁碍子の先端部に配設された自身の先端部貴金属チップを有する中心電極と、前記絶縁碍子の先端部を自身の先端面から突出するように保持する主体金具と、その主体金具の前記先端面に一端が接合され他端が前記中心電極の先端面に対向して主気中ギャップを形成するように配設された平行接地電極とを備えるとともに、前記主体金具に一端が接合され他端が前記中心電極の側周面若しくは前記絶縁碍子の側周面の少なくともいずれか一方に対向してセミ沿面ギャップを形成するように配設された複数のセミ沿面接地電極を備えるスパークプラグであって、
前記中心電極の軸線と平行な仮想平面に対して投影したときに、その正射影像での前記中心電極の先端部において、軸線方向において内燃機関へ向かう側を前方側とするその軸線方向前方側に段階的及び／又は連続的に径が縮径する縮径部が形成されるとともに、該縮径部の軸線方向中間位置に前記仮想平面における外面外形線が外向きに凸となる凸部が形成され、該凸部の頂点（以下「凸部頂点」ともいう）が前記絶縁碍子の先端より軸線方向後方側に位置し、かつ該凸部頂点と前記絶縁碍子の先端との前記軸線方向における距離が０．５ｍｍ以内に設定され、
さらに、前記凸部頂点より軸線方向後方側位置の前記中心電極の表層部においてかつ該凸部頂点を跨らないように、前記電極母材よりも耐火花消耗性の高い金属からなる耐火花消耗用金属部が形成されることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
前記耐火花消耗用金属部の軸線方向前方側端縁が、前記絶縁碍子の先端を基点とする軸線方向後方側０．５ｍｍの位置より軸線方向前方側に位置するように形成される請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項３】
前記耐火花消耗用金属部は、Ｎｉ含有量が９０質量％以上の金属からなる請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
【請求項４】
前記耐火花消耗用金属部は、貴金属又は貴金属合金からなる請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
【請求項５】
前記耐火花消耗用金属部は、前記中心電極の表面を含む表層部において、少なくとも前記絶縁碍子の先端を基点とする軸線方向後方側０．５ｍｍの位置での貴金属成分濃度が５０質量％以上となっている請求項４に記載のスパークプラグ。
【請求項６】
前記耐火花消耗用金属部は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、及びＲｅの少なくともいずれかを主成分とする金属又は該金属を主体とする複合材料で構成されている請求項４又は５に記載のスパークプラグ。
【請求項７】
前記中心貫通孔の前記絶縁碍子の先端面側開口縁にアールまたは面取りが施されている請求項１ないし６のいずれかに記載のスパークプラグ。
【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のスパークプラグに関する。
【従来の技術】
従来のスパークプラグは、絶縁碍子の先端面から下方に突出するようにされた中心電極と、この中心電極に対向して配設され一端が主体金具に接合された平行接地電極とを備え、中心電極と平行接地電極との間の気中ギャップに火花放電させて燃料混合ガスに着火するものが一般的である。このような平行対向型スパークプラグに対し、耐汚損性を改善した内燃機関用のスパークプラグとして沿面放電型スパークプラグと呼ばれるものが知られている。これは、火花放電ギャップにて発生する火花が、常時あるいは条件により、絶縁碍子表面を経由したセミ沿面放電形態にて伝播するように構成したものである。
【０００２】
例えば、セミ沿面放電型スパークプラグと称されるものは、中心貫通孔を有する絶縁碍子と、中心貫通孔に保持され絶縁碍子の先端部に配設された中心電極と、絶縁碍子の先端部を自身の先端面から突出するように保持する主体金具と、主体金具に一端が接合され他端が中心電極の側周面若しくは絶縁碍子の側周面に対向するように配設されたセミ沿面接地電極を備える。そして、セミ沿面放電時には、セミ沿面接地電極の発火面と絶縁碍子表面との間が気中放電となる以外は、絶縁碍子先端面の表面に沿う形態にて飛火する形となる。このセミ沿面放電型のスパークプラグによれば、絶縁体表面を這う形で火花放電が生ずるため、汚損物質が絶えず焼き切られる形となり、気中放電型のスパークプラグと比べて耐汚損性が向上する。
【０００３】
さらに、そのような平行対向型とセミ沿面放電型の両機能を組み合わせたハイブリッド型スパークプラグが提供され、これによると、絶縁体の先端面が汚損していない場合でもセミ沿面ギャップで飛火するように各部寸法設定を行っているため耐汚損性を達成しつつも中心電極母材が飛散して絶縁碍子先端表面に付着することによってチャンネリングを効果的に抑制し、かつ着火性を向上することが可能となった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような平行接地電極とセミ沿面接地電極を備えてなるハイブリッド型スパークプラグは、エンジン条件、エンジン特性等に起因して特定のギャップでの飛火割合が経時変化する可能性がある。特に、ハイブリッド型スパークプラグにおいては、各部の寸法設定を行うことによりくすぶりを生じた場合のみならず、くすぶりが生じていなくともセミ沿面ギャップにて飛火することとなるが、特にこのように中心電極側面の飛火割合の高いスパークプラグにおいてはその中心電極側面の火花消耗が問題となる。
【０００５】
また、セミ沿面接地電極と中心電極の電極間の火花は絶縁碍子先端面を這うよう進行するため、例えば図７における領域Ｃのような、凸部頂点より後方側において火花の衝突する割合が高く、スパークプラグの長期使用に伴いこの領域に偏消耗が生じる可能性があることが判明した。
【０００６】
本発明の解決すべき課題は、平行接地電極とセミ沿面接地電極を備えてなるハイブリッド型スパークプラグにおいて、中心電極の側周面において火花による衝撃が頻繁に生じる位置を効果的に保護し、火花消耗に対する耐久性に優れたスパークプラグを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記のような課題を解決するために本発明は、
中心貫通孔を有する絶縁碍子と、中心貫通孔に保持され絶縁碍子の先端部に配設された自身の先端部貴金属チップを有する中心電極と、絶縁碍子の先端部を自身の先端面から突出するように保持する主体金具と、その主体金具の先端面に一端が接合され他端が中心電極の先端面に対向して主気中ギャップを形成するように配設された平行接地電極とを備えるとともに、主体金具に一端が接合され他端が中心電極の側周面若しくは絶縁碍子の側周面の少なくともいずれか一方に対向してセミ沿面ギャップを形成するように配設された複数のセミ沿面接地電極を備えるスパークプラグであって、
中心電極の軸線と平行な仮想平面に対して投影したときに、その正射影像での中心電極の先端部において、軸線方向において内燃機関へ向かう側を前方側とするその軸線方向前方側に段階的及び／又は連続的に径が縮径する縮径部が形成されるとともに、該縮径部の軸線方向中間位置に仮想平面における外面外形線が外向きに凸となる凸部が形成され、該凸部の頂点（以下「凸部頂点」ともいう）が絶縁碍子の先端より軸線方向後方側に位置し、かつ該凸部頂点と絶縁碍子の先端との軸線方向における距離が０．５ｍｍ以内に設定され、
さらに、凸部頂点より軸線方向後方側位置の中心電極の表層部においてかつ該凸部頂点を跨らないように、電極母材よりも耐火花消耗性の高い金属からなる耐火花消耗用金属部が形成されることを特徴とするスパークプラグを提供する。
【０００８】
このように、中心電極において絶縁碍子先端面から軸線方向後方側の位置に凸部頂点が設定されるように凸部を形成すれば、電界集中の生じやすい凸部頂点とセミ沿面接地電極との間に絶縁碍子が位置するようになるため、セミ沿面放電の火花が絶縁碍子の先端に密着しやすく、絶縁碍子表面の火花清浄作用により耐汚損性に効果がある。また、上記のごとく距離０．５ｍｍ以内の位置に凸部頂点があると、絶縁碍子先端面を這いながら進行する火花が、電界の集中する凸部頂点又は凸部頂点近傍に到達し易くなり、セミ沿面接地電極と中心電極間における着火性が良好に維持される。
【０００９】
また、これら電極間の火花は上記のごとく絶縁碍子先端面を這うよう進行するため、絶縁碍子先端面より後方側において火花による消耗が進行するが、本発明のごとく、凸部頂点より後方側位置において、耐火花消耗用金属部が形成されるようにすれば、絶縁碍子上を這いながら進行する火花の、最も衝突の予想される凸部後方側位置に火花消耗に強い耐火花消耗用金属部が備えられることとなり、中心電極側面を火花消耗より効果的に保護することができる。なお、この電極母材よりも耐火花消耗性に優れた材質とは、例えば、電極母材よりも融点の高い材質にて耐火花消耗用形成部を構成することができる。
【００１０】
また、凸部頂点をまたがらないように耐火花消耗用金属部を配置し、凸部頂点をまたぐように電極母材を設けるように、即ち凸部を電極母材により形成すると、凸部後方側を耐火花消耗用形成部により保護しつつ、凸部付近では中心電極母材が衝突によって飛散することとなり、この中心電極母材の成分が絶縁碍子先端に付着するような構成となる。従って、上記構成をとることにより、中心電極の側周面の火花消耗を抑制しつつもチャンネリングに対する抑制がなされ、相乗効果が得られることとなる。
【００１１】
具体的には、例えば耐火花消耗用金属部の軸線方向前方側端縁が、絶縁碍子の先端を基点とする軸線方向後方側０．５ｍｍの位置より軸線方向前方側に位置するように形成することが望ましい。なお、軸線方向後方側０．５ｍｍの位置より軸線方向後方側に端縁が位置するように耐火花消耗用金属部が設けられていると、火花を受けやすい位置から大きく外れることとなり、電極の火花消耗抑制効果が得られなくなる。
【００１２】
また、中心貫通孔の絶縁碍子の先端面側開口縁にアールまたは面取りを施すようにしてもよい。凸部頂点が絶縁碍子の先端より軸線方向後方側に位置する場合に、セミ沿面放電時には、中心貫通孔の先端面開口縁を経由してセミ沿面接地電極とこの凸部頂点との間で火花が発生する。アールまたは面取りが施されていない状態では、開口縁を火花が経由するとこの部分でのチャンネリングが発生しやすくなる。そして、一旦チャンネリングが発生してしまうと、その発生した位置に集中して火花が発生してしまいチャンネリングが深くなり易い。従って、この開口縁にアールまたは面取りを施すことによって、チャネリングの発生を更に効果的に抑制することができる。このアールまたは面取りは、曲率または幅を０．０５ｍｍ〜０．４ｍｍとすると良い。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一例たるスパークプラグ１００の部分断面図である。周知のように、アルミナ等からなる絶縁碍子１は、その後端部に沿面距離を稼ぐためのコルゲーション１Ａを、先端部に内燃機関の燃焼室に曝される脚長部１Ｂを備え、その軸中心には先端面側開口縁に面取り１Ｇ（図４、図５参照）が施された中心貫通孔１Ｃを備えている。中心貫通孔１Ｃには、貴金属チップを有する場合にはインコネル（商標名）６００又は６０１等の、鉄６〜２０質量％、クロム１４〜２５質量％、その他の不純物３％以下、所望によりアルミニウム１〜２質量％、残部としてニッケル５８質量％以上含有するニッケル系金属等からなる電極母材２ｎを少なくとも表層部に有する中心電極２が保持され、中心電極２は絶縁碍子１の先端面から突出するようにされている。
【００１４】
中心電極２は中心貫通孔１Ｃの内部に設けられたセラミック抵抗３を経由して上方の端子金具４に電気的に接続されている。端子金具４には図示しない高圧ケーブルが接続され高電圧が印加される。上記絶縁碍子１は主体金具５に囲まれ保持部５１及びかしめ部５Ｃによって支持されている。主体金具５は低炭素鋼材で形成され、スパークプラグレンチと嵌合する工具係合部（六角部５Ａ）と、ねじの呼びが例えばＭ１４Ｓのねじ部５Ｂとを備えている。主体金具５はそのかしめ部５Ｃにより絶縁碍子１にかしめられ、主体金具５と絶縁碍子１が一体にされる。かしめによる密閉を完全なものとするため、主体金具５と絶縁碍子１との間に板状のパッキング部材６とワイヤ状のシール部材７，８が介在され、シール部材７，８の間にはタルク（滑石）９の粉末が充填されている。また、ねじ部５Ｂの後端、即ち、主体金具５の座面５２にはガスケット１０が嵌挿されている。
【００１５】
主体金具５の先端面５Ｄには、少なくとも表層部をなす母材がニッケル合金からなる平行接地電極１１が溶接により接合されている。平行接地電極１１は中心電極２の先端面と軸方向に対向し、中心電極２と平行接地電極１１とで主気中ギャップ（α）を形成している。また、例えば六角部５Ａの対辺寸法は１６ｍｍであり、主体金具５の座面５２から先端面５Ｄまでの長さは例えば１９ｍｍに設定されている。この寸法設定は、ＪＩＳ：Ｂ  ８０３１に規定されている１４ｍｍ小形六角形の、Ａ寸法が１９ｍｍのスパークプラグの基準寸法である。なお、平行接地電極１１は、その先端部の温度を低減させ、火花消耗を抑えるために、内部に母材よりも熱伝導性の良好な材料（例えばＣｕや純Ｎｉ又はその複合材料等）からなる良熱伝導材を有していても良い。ここまでは従来のスパークプラグと同じである。
【００１６】
この実施の形態に係るスパークプラグ１００では、平行接地電極１１とは別に、複数のセミ沿面接地電極１２を備えている。セミ沿面接地電極１２は少なくとも表層部をなす母材がニッケル合金からなり、その一端が主体金具５の先端面５Ｄに溶接により接合され、他端の端面１２Ｃが中心電極２の側周面２Ａ若しくは脚長部１Ｂの側周面１Ｅに対向するように配設されている。図３の底面図に示すように、２個のセミ沿面接地電極１２はそれぞれ平行接地電極１１から９０゜ずれた位置に配設され、セミ沿面接地電極１２同士は略１８０゜ずれた位置に配設されている。
【００１７】
また、図３は、絶縁碍子１の先端部を軸線３０の方向前方側から平面視した状態を表しているが、セミ沿面接地電極１２は他端の端面１２Ｃにおいて、絶縁碍子１の中心貫通孔１Ｃの先端開口径よりも大きな幅を有するものとなっている。図２に示すように、各セミ沿面接地電極１２の端面１２Ｃと中心電極２の側周面２Ａとの間にはセミ沿面ギャップ（β）（図１）が所定のギャップ間隔βにてそれぞれ形成され、各セミ沿面接地電極１２の端面１２Ｃと脚長部１Ｂの側周面１Ｅとの間でセミ沿面碍子ギャップ（γ）（図１）が所定のギャップ間隔γにてそれぞれ形成されている。
【００１８】
また、平行接地電極１１の中心電極２と対向する側面１１Ａと中心電極２の前方側先端面２Ｂとの間で主気中ギャップ（α）がギャップ間隔αにて形成され、さらに、絶縁碍子１の先端より前方側に突出する中心電極２の先端面２Ｂと絶縁碍子１の先端との距離Ｈ（以下、「突き出し量Ｈ」ともいう）が所定の値となるよう設定される。また、軸線方向における絶縁碍子１の先端面高さ位置とセミ沿面接地電極の端面１２Ｃの後端側縁の高さ位置の距離が所定距離Ｅｍｍとなっている。なお、これらα、β、γ、Ｅ、Ｈの数値は下記の関係に設定するとよい。即ち、０．７ｍｍ≦α（ｍｍ）≦（０．８（β−γ）＋γ）（ｍｍ）とすると、正常時においても所定割合でセミ沿面ギャップの火花放電を起こさせることができる。なお、β、γ、Ｅ、Ｈについては、以下の関係、即ち、β（ｍｍ）≦２．２ｍｍ、０．４ｍｍ≦γ（ｍｍ）≦（α−０．１）（ｍｍ）、Ｅ（ｍｍ）≦０．５ｍｍ、及び１．０ｍｍ≦Ｈ（ｍｍ）≦４．０ｍｍをそれぞれ満たすようにすると、さらに以下の効果を達成できる。
【００１９】
β（ｍｍ）≦２．２ｍｍ、０．４ｍｍ≦γ（ｍｍ）≦（α−０．１）（ｍｍ）とすると、絶縁碍子の表面が「くすぶり」の状態になった時にセミ沿面接地電極と中心電極との間で、より確実に、セミ沿面放電を生じさせることができる。セミ沿面ギャップ（β）の距離βが２．２ｍｍより大きいと、セミ沿面接地電極と中心電極との間で放電が生ぜず、中心電極と主体金具の絶縁碍子取付部付近との間で絶縁碍子の脚長部表面に沿って放電する、いわゆるフラッシュオーバーが発生する確率が高くなる。また、セミ沿面碍子ギャップ（γ）の距離γが０．４ｍｍより小さいと、セミ沿面接地電極と絶縁碍子との間にカーボンによるブリッジが生じ放電不能になる確率が高くなる。
【００２０】
一方、前記セミ沿面碍子ギャップ（γ）の距離γが主気中ギャップ（α）の距離α−０．１ｍｍより大きくなると、「くすぶり」時においても、セミ沿面接地電極との間のセミ沿面ギャップ（γ）で放電するより、平行電極との間の主気中ギャップ（α）で放電してしまう確率が高くなる。
【００２１】
また、Ｅ≦＋０．５（＋はセミ沿面接地電極の端面の下端縁が絶縁碍子の先端面から前方に離れる方向）とすると、セミ沿面放電の火花による絶縁碍子表面の火花清浄作用を効果的に維持することができる。Ｅが＋０．５ｍｍより大きいと、セミ沿面放電の火花が絶縁碍子の先端面に密着せず、絶縁碍子表面の火花清浄作用の効果が低下する。
【００２２】
さらに、１．０≦Ｈ≦４．０とすると、セミ沿面放電による中心電極の電極消耗を小さく抑制することができる。さらに、平行接地電極との間の主気中ギャップ（α）での火花放電による着火性と、セミ沿面接地電極のセミ沿面放電による着火性との乖離を小さくすることができる。放電電極の変化に伴う着火性の変化による内燃機関のトルク変動を極力抑制することができる。中心電極の突き出し量Ｈが１．０ｍｍより小さいと中心電極側周の電極消耗が大きくなる。
【００２３】
一方、中心電極の突き出し量Ｈが４．０ｍｍより大きいとセミ沿面放電による着火性が主気中ギャップαでの着火性に比べて低下し、両者の着火性が乖離して好ましくない。
【００２４】
なお、図３においては、セミ沿面接地電極１２の端面１２Ｃは平面状に形成されているが、絶縁碍子２の側周面に沿って略一様な間隔のセミ沿面ギャップが形成されるよう、端面１２Ｃを、例えば打抜加工等により絶縁碍子２の軸線３０を中心とする円筒面状に形成することもできる。
【００２５】
また、セミ沿面接地電極１２も平行接地電極１１と同様に、内部にＣｕや純Ｎｉ又はその複合材料等からなる良熱伝導材を有していても良い。この場合、セミ沿面接地電極１２は、表層部を形成する母材と、内層部を形成するとともに母材よりも熱伝導性の良好な材料（例えばＣｕや純Ｎｉ又はその複合材料等）からなる良熱伝導材とを有するものとなる。
【００２６】
次に図４を参照しつつ中心電極について説明する。図４には、絶縁碍子１及び中心電極２における各部分の寸法、位置関係を説明するために、それらを中心電極２の軸線３０と平行な仮想平面に対して投影した場合のその正射影像を示している。中心電極２は、自身の軸線方向において内燃機関へ向かう側（即ち、主気中ギャップに臨む側）を前方側とするその軸線方向前方側に段階的及び／又は連続的に径が縮径する縮径部が形成されるとともに、該縮径部の軸線方向中間位置に当該仮想平面における外面外形線が外向きに凸となる凸部２ｋが形成される。具体的には中心電極２は、絶縁碍子１の内部において後方側に形成される基部２ｐと、主気中ギャップに面する先端部において該基部２ｐよりも径小とされる径小部２ｑとの間において先端に向かうにつれ段階的及び／又は連続的に径が減少する移行部が形成される。そして、当該正射影像での移行部の中間位置又は基部２ｐと移行部に跨る位置における絶縁碍子１の開口に臨む位置に上記凸部２ｋが形成されることとなる。なお、本実施例においては貴金属チップ１０５が径小部２ｑをなす形となっており、この貴金属チップ１０５は、前方側に向かうにつれ縮径される電極母材２ｎの前端にレーザ溶接等により溶融部１０６を形成する形で接合されている。
【００２７】
そして、軸線方向において中心電極２の先端に向かう側を前方側として、凸部頂点Ｐが絶縁碍子１の先端より軸線方向後方側に位置するように設定され、さらに、その凸部頂点Ｐと絶縁碍子１の先端（図４では先端面１Ｄ）との軸線方向における距離Ｌ１が０．５ｍｍ以内に設定される。これにより耐汚損性効果が生じ、かつ着火性が良好となるようになっている。
【００２８】
さらに、凸部頂点Ｐより軸線方向後方側位置であって、かつ絶縁碍子１の軸線方向前方側の先端（図４の例では先端面１Ｄ）を基点とする軸線方向後方側０．５ｍｍ以内の中心電極表層部において、耐火花消耗用金属部１０１が形成される。具体的には耐火花消耗用金属部１０１における軸線方向前方側の端縁が、絶縁碍子１の軸線方向前方側の先端（先端面１Ｄ）を基点とする軸線方向後方側０．５ｍｍ以内となるように形成される。なお、耐火花消耗用金属部の端縁とは、貴金属又は貴金属合金により当該耐火花消耗用金属部を構成する場合にはその貴金属成分が５０質量％以上である領域と５０％未満である領域との境界を意味し、後述するＮｉ含有量が９０質量％以上である金属にて当該耐火花消耗用金属部を構成する場合には、その９０質量％以上である領域と９０％未満である領域との境界を意味する。
【００２９】
このように、絶縁碍子１の先端縁から軸線方向において後方側へ０．５ｍｍまでの区間に軸線方向先端が位置するよう耐火花消耗用金属部１０１を位置させると、沿面放電火花が耐火花消耗用金属部１０１に一層効率的に当たり、電極消耗抑制に極めて効果的である。後方側へ０．５ｍｍを超えて耐火花消耗用金属部１０１の先端が引っ込むと、耐火花消耗用金属部１０１の位置が火花を受ける位置から大きく外れ、電極消耗抑制に寄与しにくくなる。
【００３０】
なお、耐火花消耗用金属部１０１は、具体的には電極母材よりも融点の高い貴金属又は貴金属合金にて構成できる。この場合、中心電極２の表面を含む表層部において、絶縁碍子１の先端（先端面１Ｄ）を基点とする軸線方向後方側０．５ｍｍの位置の貴金属成分が５０質量％以上となるよう耐火花消耗用金属部１０１を設けることができる。本実施例においては、絶縁碍子の先端を基点とする軸線方向後方側０．５ｍｍの表面位置をＰ０．５として示している。このＰ０．５の位置を軸線方向にまたぐように耐火花消耗用金属部１０１が配置され、かつそのＰ０．５位置において上記範囲に貴金属成分が調整されることとなる。なお、後方側０．５ｍｍの位置において貴金属成分が５０質量％未満であると、火花による衝撃が頻繁に生じる位置において貴金属成分含有量が不足し、望むべき電極消耗抑制を達成できない可能性がある。
【００３１】
また、具体的な貴金属は、例えばＩｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、及びＲｅの少なくともいずれかを主成分とする金属又は該金属を主体とする複合材料にて構成することができる。また、貴金属を主成分とせずに、耐火花消耗用金属部をＮｉ含有量が９０質量％以上である金属にて構成してもよい。これらを採用することにより、耐火花消耗用金属部１０１を耐熱性と耐腐食性とに優れるものとでき、ひいては耐火花消耗用金属部１０１の消耗を抑制してスパークプラグ１００（図１）の耐久性を向上させることができる。また、放電に伴い溶融した飛沫等の再付着現象（発汗と称されることもある）も生じにくく、このような付着物による火花放電ギャップの短絡現象（いわゆるブリッジング）も生じにくい利点がある。
【００３２】
また、中心電極２において、火花放電ギャップに面する発火面形成部分が少なくとも、Ｆｅ、Ｃｒ及びＣｕの少なくとも１以上からなる成分を絶縁碍子侵食抑制成分として含有する金属材料にて電極母材２ｎを構成し、火花放電ギャップにおける火花放電に伴い絶縁体碍子端部表面に絶縁碍子侵食抑制成分を含有した侵食抑制層が形成されるようにすることができる。具体的には、中心電極２の、セミ沿面ギャップ（β）に面する発火面形成部分が少なくとも、Ｆｅ、Ｃｒ及びＣｕの少なくとも１を合計で１０質量％以上含有する金属材料にて構成することができる。この金属材料は、例えば、上記電極母材材料例のごとくＮｉ又はＦｅを主成分とするものを採用できる。また、接地電極についても上記と同様の材質とするとよい。このように、電極母材２ｎが侵食抑制層の形成成分を含んだものとして構成しおき、セミ沿面ギャップにおけるセミ沿面放電に伴い、絶縁碍子先端部表面に電極母材２ｎの形成成分に由来した侵食抑制層が自然形成されるようにすれば、火花のアタックにより絶縁碍子先端面表面が徐々に消耗するようなことがあっても、スパークプラグの使用継続に伴い電極母材を成分供給源として新たな侵食抑制層が形成されるのでチャンネリング防止効果が長期間持続する。本実施例において、上記のごとく電極母材２ｎの材質としてインコネル（商標名）６００又は６０１等の、鉄６〜２０質量％、クロム１４〜２５質量％、その他の不純物３％以下、所望によりアルミニウム１〜２質量％、残部としてニッケル５８質量％以上含有するニッケル系金属を採用しているが、これによれば上記侵食抑制層形成効果が十分達成される。
【００３３】
図４のように中心電極２の外周面に形成される耐火花消耗用金属部１０１は、該中心電極２の軸線方向において、凸部頂点Ｐに関してその両側に位置する領域に跨らないようになっている。すなわち、絶縁碍子１の先端（先端面１Ｄ）に対し、侵食抑制層形成成分であるＦｅ及びＣｒを含有した、中心電極２の電極母材２ｎの金属材料により形成される凸部２ｋが臨む形となるように、耐火花消耗用金属部１０１が配置されているため、沿面放電火花が発生したときに、これがある程度の割合で上記金属材料面（電極母材２ｎの表面）に当たり、これが飛散して侵食抑制層の形成成分の供給、ひいては侵食抑制層３０の形成が促進され、耐チャンネリング防止効果が向上する。また、火花の衝突割合の高い領域については上記のごとく耐火花消耗用金属部材１０１により防護しているため、電極消耗を最小限に抑えつつ、チャンネリング防止効果が得られる分だけの凸部２ｋへの火花衝突を許容する構成となっている。
【００３４】
なお、本発明において図５のように、正射影像において凸部２ｋの外形線が連続的に屈曲するような形状を有するスパークプラグにおいては、凸部頂点Ｐを以下のごとく規定する。即ち、図５（ｂ）の拡大図にて示されるように、その屈曲する凸部２ｋを挟んだ両側の直線部Ｓ１及びＳ２の外形線をそれぞれ延長する延長線Ａ，Ｂを設定し、それら延長線Ａ，Ｂの交点を凸部頂点Ｐとして規定する。そして、この凸部頂点Ｐと絶縁碍子先端の距離がＬ１として上記範囲に設定されることとなる。また、本発明において、図６のように仮想平面における正射影像において絶縁碍子１の先端面の外面外形線が軸線３０と直交する直線でない場合（即ち、先端面が平面でない場合）には、当該絶縁碍子外面外形線上の軸線方向前方側における最先端位置を絶縁碍子先端として規定し、上記説明のごとく範囲調整を行う。なお、中心貫通孔１Ｃの先端面１Ｄ側開口縁にはアール１Ｊが施されている。
【００３５】
【実施例】
図２のようなスパークプラグにおいて、主気中ギャップ（α）をα＝１．１ｍｍとし、セミ沿面接地電極１２を２個設け、セミ沿面碍子ギャップ（γ）をいずれもγ＝０．５ｍｍ、セミ沿面ギャップ（β）をいずれもβ＝１．５ｍｍに設定するとともに、突き出し量Ｈ＝１．５ｍｍ、絶縁碍子の先端面高さ位置とセミ沿面接地電極の端面の後端側縁の高さ位置の距離ＥについてはＥ＝０．２ｍｍとしてそれぞれ寸法設定を行ったスパークプラグを作製した。そして、図２のように中心電極の周側面に耐火花消耗用金属部材を有するものと、有さないものとを２種類用意した。耐火花消耗用金属部材の軸線方向前端の絶縁碍子先端からの距離は０．２ｍｍに設定した。なお、中心電極２と接地電極４の電極母材の材質としてはインコネル６００（商標名）、セミ沿面接地電極１２の材質としてはＮｉ含有量が９０質量％以上の金属を使用し、耐火花消耗用金属部材としては、純Ｐｔ線を巻回し、レーザ溶接によって中心電極２の電極母材表面に溶融させたものを使用した。
【００３６】
そして、上記寸法設定を行ったスパークプラグを用い、１０万ｋｍ走行相当の耐久試験を行った後にプレデリバリ汚損試験を行った。試験条件は以下の通りである。すなわち、排気量３０００ｃｃの６気筒直噴式内燃機関を用いた自動車にスパークプラグを取り付ける。燃料として無鉛ハイオクガソリンを用い、該自動車を−１０゜Ｃの低温試験室に置き、ＪＩＳＤ１６０６の低負荷適合性試験で規定されている運転パターンにより、低速で数回寸動させる所定の運転パターンを１サイクルとして絶縁抵抗値の変化を測定した。以上の結果を図８のグラフにて示す。なお、図８のグラフにおいては、縦軸を絶縁抵抗値（ＭΩ）、横軸をサイクル数（回）としている。グラフ上において、実線にて示されるものは耐火花消耗用金属部材を設けない場合の結果、破線は耐火花消耗用金属部材を設けた場合の結果である。
【００３７】
この結果によると、耐火花消耗用金属部材を中心電極２の側周面に設けないスパークプラグにおいては、１０サイクル前において１０００ＭΩを下回り１００ＭΩに到達したのに対して、耐火花消耗用金属部材を設けることによって、プレデリバリ汚損テストにおいて１０サイクル後であっても１０００ＭΩ以上の値が維持されることが判明し、くすぶり汚損に対して極めて効果的構成であることが判明した。耐火花消耗用金属部材が備えられないものは中心電極側面が火花消耗により削り取られる形となってセミ沿面碍子ギャップ（γ）の距離γが大きくなり、サイクルが進行してくすぶりを生じた時において、平行電極との間の主気中ギャップαで放電してしまう確率が高くなって火花清浄作用の効果が低下したものと判断できる。一方、耐火花消耗用金属部材が設けられるスパークプラグは、中心電極側面の消耗抑制により側面形状が維持されるため、性能が長期的に維持されると考えられ、上記実験結果によりこれが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例たるスパークプラグの部分断面図。
【図２】図１のスパークプラグの電極近傍を拡大して示す部分断面図。
【図３】図２のスパークプラグの底面図。
【図４】軸線に平行な仮想平面における正射影像について概念的に示す図。
【図５】曲面形状の凸部を有するスパークプラグについて示す要部断面図。
【図６】曲面先端を有する絶縁碍子の先端位置規定について説明する説明図。
【図７】従来のスパークプラグの一例について示す説明図。
【図８】プレデリバリ汚損試験の結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１    絶縁碍子
１Ｄ  絶縁碍子先端面
１Ｇ  面取り
１Ｊ  アール
２    中心電極
２ｋ  凸部
２ｎ  電極母材
５    主体金具
１１  平行接地電極
１２  セミ沿面接地電極
３０  中心軸線
１００  スパークプラグ
１０１  耐火花消耗用金属部
（α）  主気中ギャップ
（β）  セミ沿面ギャップ
（γ）  セミ沿面碍子ギャップ
Ｐ  凸部頂点
【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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