(57)【要約】【課題】この発明は、点火プラグに関し、チャネリングによる絶縁体の損傷に対する耐性を向上させることを目的とする。【解決手段】電圧が印加される中心電極１４と、中心電極１４の先端が露出した状態で当該中心電極１４を絶縁状態に保持する碍子１６と、気中ギャップを介して中心電極１４と対向して配置されたメイン放電電極１８と、中心電極１４の径方向の外側の部位から当該径方向の内側に向かって延在するように形成されたサブ放電電極２０（２０ａ、２０ｂ）とを備える。サブ放電電極２０（２０ａ、２０ｂ）は、それらの先端（２０ａ１、２０ｂ１）が碍子１６を指向しないように形成されている。また、サブ放電電極２０（２０ａ、２０ｂ）は、それらの先端（２０ａ１、２０ｂ１）に向かうに従って断面積が小さくなるように形成されている。【選択図】図１
2012129088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧が印加される中心電極と、
前記中心電極の先端が露出した状態で当該中心電極を絶縁状態に保持する絶縁体と、
気中ギャップを介して前記中心電極と対向して配置されたメイン放電電極と、
前記中心電極の径方向の外側の部位から当該径方向の内側に向かって延在するように形成されたサブ放電電極と、
を備え、
前記サブ放電電極は、先端が前記絶縁体を指向しないように形成されていることを特徴とする点火プラグ。
【請求項２】
前記サブ放電電極は、前記先端に向かうに従って断面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の点火プラグ。
【請求項３】
前記サブ放電電極は、
第１先端が前記絶縁体を指向しないようにして、前記径方向の外側の前記部位から前記径方向の内側に向かって延在する第１サブ放電電極と、
前記第１サブ放電電極の前記第１先端との間に前記絶縁体により保持された前記中心電極が介在するようにして配置された第２先端が前記絶縁体を指向しないようにして、前記径方向の外側の前記部位から前記径方向の内側に向かって延在する第２サブ放電電極と、
を含むことを特徴とする請求項１または２記載の点火プラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、点火プラグに係り、特に、点火時の筒内圧が高くなり易い内燃機関に用いるうえで好適な点火プラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、内燃機関用の点火プラグが開示されている。この従来の点火プラグは、絶縁碍子（絶縁体）の先端部に配設された中心電極と、主気中ギャップαを介して中心電極の先端面に対向するように配設された平行接地電極（メイン放電電極）と、中心電極や絶縁碍子の側周面に対向するように配設された複数のセミ沿面接地電極（サブ放電電極）とを備えている。そして、主気中ギャップαが、セミ沿面接地電極の端面と中心電極の側周面との間のセミ沿面ギャップβよりも小さくなるように設定されている。上記従来の点火プラグでは、上記設定を有することにより、くすぶり状態（絶縁碍子の表面に燃焼により生じたカーボンが付着した状態）ではない正常時には、上記主気中ギャップαで火花通電が生ずるようにし、くすぶり状態の時のみ、セミ沿面放電（セミ沿面接地電極と中心電極との間で絶縁碍子上を這うように火花が飛ぶ態様の放電）が生ずるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２３７０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、過給機付き内燃機関などでは、点火プラグによる点火時に筒内圧が高い状態になり易くなる。そのような高筒内圧場では、サブ放電電極を利用した沿面放電が生ずるのに必要な要求電圧が、メイン放電電極を利用した通常の気中放電が生ずるのに必要な要求電圧よりも低くなる。このため、上記くすぶり状態ではない場合であっても、サブ放電電極を利用した沿面放電が生じ易くなる。その結果、絶縁体の表面が上記沿面放電の火花によって損傷を受ける現象（いわゆる、チャネリング（チャンネリング））が発生し易くなる。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、チャネリングによる絶縁体の損傷に対する耐性を向上させることのできる点火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】
【０００６】
第１の発明は、点火プラグであって、
電圧が印加される中心電極と、
前記中心電極の先端が露出した状態で当該中心電極を絶縁状態に保持する絶縁体と、
気中ギャップを介して前記中心電極と対向して配置されたメイン放電電極と、
前記中心電極の径方向の外側の部位から当該径方向の内側に向かって延在するように形成されたサブ放電電極と、
を備え、
前記サブ放電電極は、先端が前記絶縁体を指向しないように形成されていることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記サブ放電電極は、前記先端に向かうに従って断面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記サブ放電電極は、
第１先端が前記絶縁体を指向しないようにして、前記径方向の外側の前記部位から前記径方向の内側に向かって延在する第１サブ放電電極と、
前記第１サブ放電電極の前記第１先端との間に前記絶縁体により保持された前記中心電極が介在するようにして配置された第２先端が前記絶縁体を指向しないようにして、前記径方向の外側の前記部位から前記径方向の内側に向かって延在する第２サブ放電電極と、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、先端が絶縁体を指向しないように形成されたサブ放電電極を備えていることにより、サブ放電電極の消耗に伴って、サブ放電電極の放電経路が移動する。その結果、絶縁体の同一箇所が放電の火花に集中的に晒されるのを緩和することができる。このため、本発明によれば、チャネリングによる絶縁体の損傷に対する耐性を向上させることができる。
【００１０】
第２の発明によれば、先端に向かうに従って断面積が小さくなるように形成されたサブ放電電極を備えていることにより、放電が繰り返されることによってサブ放電電極の先端部が消耗し易いようにサブ放電電極を構成することができる。これにより、サブ放電電極の消耗に伴ってサブ放電電極の放電経路が移動することを、より効果的に促せるようになるので、絶縁体の同一箇所が放電の火花に集中的に晒されるのをより緩和することができる。
【００１１】
第３の発明によれば、サブ放電電極として、上記の構成を有する第１サブ放電電極と第２サブ放電電極を備えている場合において、上記第１または第２の発明の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における点火プラグの特徴部の構成を説明するための図である。
【図２】図１に示す点火プラグとの対比のために参照する従来の点火プラグの構成を説明するための図である。
【図３】各種放電の要求電圧と点火時の内燃機関の筒内圧との関係を表した図である。
【図４】図１に示す構成を有する点火プラグによって得られる作用効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における点火プラグ１０の特徴部の構成を説明するための図である。また、図２は、図１に示す点火プラグ１０との対比のために参照する従来の点火プラグＡの構成を説明するための図である。より具体的には、図１（Ａ）および図２（Ａ）は、点火プラグ１０または点火プラグＡの電極近傍を拡大して示す側面図である。図１（Ｂ）および図２（Ｂ）は、図１（Ａ）または図２（Ａ）中のＡ−Ａ線方向から点火プラグ１０または点火プラグＡを見た底面図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態の点火プラグ１０は、内燃機関に取り付けるための締結部（図示省略）を有する円筒状の主体金具１２を備えている。主体金具１２の中心部には、端子金具（図示省略）を介して高電圧が印加される中心電極１４が配置されている。中心電極１４の外側には、中心電極１４の先端が露出した状態で当該中心電極１４を絶縁状態に保持する絶縁体である碍子１６が配置されている。
【００１５】
また、気中ギャップ（メインギャップ）を介して、中心電極１４と対向する位置に、メイン放電電極（メイン接地電極）１８が設けられている。更に、点火プラグ１０は、中心電極１４の径方向の外側の部位（より具体的には、主体金具１２の外周部）から当該径方向の内側に向かって延在するように形成された２つのサブ放電電極（サブ接地電極）２０（２０ａ、２０ｂ）を備えている。
【００１６】
対比のために図２に示す従来の点火プラグＡでは、一対のサブ放電電極は、図２（Ｂ）に示すように、それらの先端面が碍子の側周面を向くように形成されている。これに対し、本実施形態の点火プラグ１０では、２つのサブ放電電極２０（２０ａ、２０ｂ）は、図１（Ｂ）に示すように、それらの先端（面）が碍子１６を指向しないように（点火プラグ１０の中心方向を向かないように）形成されている。更に、２つのサブ放電電極２０（２０ａ、２０ｂ）は、消耗し易くするために、当該先端に向かうに従って断面積が小さくなるように（すなわち、先細りとなるように）形成されている。更に付け加えると、２つのサブ放電電極２０（２０ａ、２０ｂ）は、それらの先端面ではなく、上記径方向の外側から内側に向かって延びる側面が碍子１６（または中心電極１４でもよい）の側面（図１の場合は側周面）と対向するように形成されている。
【００１７】
より具体的には、図１（Ｂ）に示すように、２つのサブ放電電極２０は、第１先端２０ａ１が碍子１６を指向しないようにして、上記径方向の外側の部位から当該径方向の内側に向かって延在する第１サブ放電電極２０ａと、この第１サブ放電電極２０ａの第１先端２０ａ１との間に碍子１６およびそれにより保持された中心電極１４が介在するようにして配置された第２先端２０ｂ１が碍子１６を指向しないようにして、上記径方向の外側の部位から当該径方向の内側に向かって延在する第２サブ放電電極２０ｂとからなる。つまり、第１サブ放電電極２０ａと第２サブ放電電極２０ｂとは、中心電極１４および碍子１６を間に介在させた状態で、第１先端２０ａ１と第２先端２０ｂ１とが逆方向を向くようにして配置されている。
【００１８】
本実施形態の点火プラグ１０は、くすぶり（碍子の表面に燃焼により生じたカーボンが付着すること）対策を目的として、メイン放電電極１８とともにサブ放電電極２０を備える多極プラグとして構成されている。このような構成の点火プラグ１０では、くすぶり状態ではない通常時には、メイン放電電極１８を利用した放電（気中放電）が行われる。一方、くすぶり状態では、碍子１６に付着したカーボン（導電体）の影響で、サブ放電電極２０を利用した沿面放電（通常の気中放電とは異なり、中心電極１４とサブ放電電極２０との間で碍子１６上を這うように火花が飛ぶ態様の放電）が生ずるのに必要な要求電圧が低下する。その結果、くすぶり状態になると、このような沿面放電によって、碍子１６上に付着したカーボンが焼き切られるようになり、くすぶりが解消されるようになる。
【００１９】
図３は、各種放電の要求電圧と点火時の内燃機関の筒内圧との関係を表した図である。尚、図３は、内燃機関の所定の常用エンジン回転数における試験結果を示すものであり、また、２つの帯状線における帯の幅は、同一筒内圧時のデータの最小値と最大値との幅を示している。
図３に示すように、メイン放電電極１８を利用した気中放電の要求電圧は、サブ放電電極２０を利用した沿面放電のそれに対し、筒内圧の変化の影響が大きいという特性を有している。これは、筒内圧が高くなることで点火プラグ１０の周辺の空気の密度が高くなり、上記気中ギャップ間の電気抵抗が大きくなるためである。
【００２０】
上記のような特性によって、図３に示すように、高筒内圧場では、両者の関係が逆転し、サブ放電電極２０を利用した沿面放電の要求電圧が、メイン放電電極１８を利用した気中放電のそれに比して低くなる。その結果、サブ放電電極２０を利用した沿面放電が生じ易くなる。
【００２１】
過給機付き内燃機関に代表されるように、点火時に筒内圧が高くなり易い内燃機関では、通常の運転領域であっても、上記図３に示す高筒内圧側の要求電圧の関係が成立する筒内状態が成立する。このため、このような内燃機関に対して点火プラグ１０のようにメイン放電電極とともにサブ放電電極とを備える多極プラグが適用されている場合には、非くすぶり状態であっても、サブ放電電極を利用した沿面放電が生じ易くなり、その結果、碍子の表面が上記沿面放電の火花によって損傷（より具体的には、碍子が削られることによる碍子の欠損）を受ける現象（いわゆる、チャネリング）が発生し易くなる。このようなチャネリングが生ずると、プレイグニッション（碍子の欠損による中心電極の温度上昇（熱価低下）や欠落した碍子による局部的な高温度部の発生等による）等の不具合が生じ得る。
【００２２】
図４は、図１に示す構成を有する点火プラグ１０によって得られる作用効果を説明するための図である。尚、ここでは、第１サブ放電電極２０ａを例に挙げて説明を行うが、第２サブ放電電極２０ｂに関しても、以下に示す同様の作用が生ずる。
以上説明したように、本実施形態の点火プラグ１０では、２つのサブ放電電極２０（２０ａ、２０ｂ）は、それらの先端（面）が碍子１６を指向しないように、かつ、当該先端に向かうに従って断面積が小さくなるように形成されている。
【００２３】
このような構成によれば、図４に示すように、点火プラグ１０の使用初期における第１サブ放電電極２０ａの沿面放電の経路は、中心電極１４と第１サブ放電電極２０ａとの距離が最短となるＣ−Ａ間となる。そして、その後に第１サブ放電電極２０ａの沿面放電が繰り返されることで第１先端２０ａ１が消耗し、第１先端２０ａ１がＡ点からＢ点に移ったものとする。この場合の第１サブ放電電極２０ａの沿面放電の経路は、この場合に上記距離が最短となるＣ−Ｂ間となる。
【００２４】
図２に示すような従来の点火プラグＡでは、サブ放電電極の先端面が碍子の側周面に対向するように形成されているため、サブ放電電極の消耗が進んでも、沿面放電の経路がほとんど変化しない。これに対し、以上説明した本実施形態の点火プラグ１０によれば、サブ放電電極２０ａ、２０ｂの先端（面）２０ａ１、２０ｂ１が碍子１６を指向しないように、かつ、当該先端２０ａ１、２０ｂ１が消耗し易いように先細り形状で形成されているので、使用によるサブ放電電極２０ａ、２０ｂの消耗に伴って、サブ放電電極２０ａ、２０ｂの沿面放電の経路が移動することになる。このため、碍子１６の同一箇所が沿面放電の火花に集中的に晒されるのを緩和することができるので、チャネリングによる碍子１６の損傷（欠損）に対する耐性を向上させることができる。
【００２５】
ところで、上述した実施の形態１においては、２つのサブ放電電極２０ａ、２０ｂを備える点火プラグ１０を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明におけるサブ放電電極の本数は、２本に限らず、１本または３本以上であってもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１０  点火プラグ
１２  主体金具
１４  中心電極
１６  碍子
１８  メイン放電電極
２０  サブ放電電極
２０ａ  第１サブ放電電極
２０ａ１  第１先端
２０ｂ  第２サブ放電電極
２０ｂ１  第２先端
【図１】
2012129088.tif 000003
【図２】
2012129088.tif 000004
【図３】
2012129088.tif 000005
【図４】
2012129088.tif 000006