(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に向かって径小のテーパー状となる絶縁体に保持された中心電極と、この絶縁体を固持してなる主体金具先端に設けられた接地電極との間で主ギャップを形成すると共に、この主体金具の開口端の突条内縁との間で補助ギャップを形成し、上記主体金具の棚部から下方の内壁面において、棚部との境界での主体金具の内径に対して、突条内縁との境界での主体金具の内径を、主体金具先端方向に向かって少なくとも０．６ｍｍ以上径小に先細化してなる内燃機関用スパークプラグ。
【請求項２】
上記主体金具先端方向に向かって、棚部との境界での主体金具の内径に対して、突条内縁との境界での主体金具の内径を、少なくとも０．６ｍｍ以上径小とする主体金具の棚部から下方の内壁面を、段差を有しない平滑なテーパー形状としてなる請求項１記載の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】
この発明は、内燃機関において使用されるスパークプラグの特にくすぶり汚損対策のため、正規の接地電極の他に補助ギャップを有するスパークプラグの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関において使用されるスパークプラグにおいては、先端に向かって径小となるテーパー状の絶縁体に保持される中心電極と、この絶縁体を固持してなる主体金具先端において一体となる正規の接地電極とにより形成される主ギャップの他に、この主体金具の開口端の突条内縁と、上記絶縁体に保持される中心電極との間で補助ギャップをも形成してなるスパークプラグにおいては、中心電極を保持する絶縁体を固持してなる主体金具の内壁面は、絶縁体が保持する中心電極の中心軸からほぼ同径、すなわち主体金具の開口端に対してほぼ垂直をなしているものが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のものの場合において、内燃機関用スパークプラグを構成し、先端に向かってテーパー状となっている絶縁体を固持してなる主体金具の先端の内壁面は上記主体金具の開口端に対してほぼ垂直をなすものとし、上記絶縁体が保持する中心電極の中心軸からほぼ同径とするものの場合、主体金具内に固持される絶縁体の脚部表面と、主体金具の主として棚部から下方の（先端に向う）内壁面とにより形成される空間、すなわち内燃機関の燃焼室内において混合気に着火した時に発生する燃焼ガスの侵入することとなる空間のガスボリュームが大きくなることで、混合気の燃焼に伴って発生する高温の燃焼ガスは、上記空間内に侵入することとなり、主体金具内に固持される絶縁体の脚部の受ける熱負荷が大変厳しいものとなって多大な影響を与え、絶縁体の特に脚部における耐熱性が著しく低下する欠点がある。
【０００４】
また、この混合気の燃焼によって発生する高温の燃焼ガスは、主体金具内に固持される絶縁体の脚部表面と、主体金具の主として棚部から下方の内壁面とにより形成される空間内に侵入することにより発生する絶縁体、特に高温の燃焼ガスに繰り返して曝される主体金具内の絶縁体脚部での耐熱性の低下を防止するために、燃焼室内において混合気に着火した時に発生する燃焼ガスの侵入を最小限とし、この空間のガスボリュームを小さくしようとすると、先端に向かって径小となる中心電極を保持する絶縁体の形状及びこの絶縁体を保持し、中心電極の中心軸からほぼ同径となる主体金具の内壁面との関係で、主体金具の奥部、例えば主体金具の棚部近辺においては、絶縁体の表面と主体金具の内壁面との間隔は著しく近接するものとなり、このため混合気の燃焼に伴って発生するカーボンは高温の燃焼ガスと共に主体金具内の奥部に侵入して絶縁体の表面に付着、堆積して耐汚損性を低下させると共に、この絶縁体表面に付着、堆積したカーボンを原因とする火花リークを招来して、カーボン汚損が著しい場合にはこの火花リークによる始動性の低下、更には低温時での始動性の低下を誘発する問題がある。
【０００５】
そこで、この発明は上記従来の問題を改善するものであり、先端に向かって径小となるテーパー状の絶縁体と、この絶縁体を固持する主体金具の内壁面とによって形成される空間のガスボリュームを小さくして高温の燃焼ガスの侵入による耐熱性の低下を防止すると共に、空間のガスボリュームを最小限として絶縁体表面と主体金具の内壁面との距離を確保して混合気の燃焼に伴って発生するカーボンに対する耐汚損性を向上させて、始動性の低下を防止しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのために、先端に向かって径小のテーパー状となる絶縁体に保持された中心電極と、この絶縁体を固持してなる主体金具先端に設けられた接地電極との間で主ギャップを形成すると共に、この主体金具の開口端の突条内縁との間で補助ギャップを形成し、上記主体金具の棚部から下方の内壁面において、棚部との境界での主体金具の内径に対して、突条内縁との境界における該内壁面下部での主体金具の内径を、主体金具先端方向に向かって少なくとも０．６ｍｍ以上径小に先細化してなるものである。
【０００７】
更に、上記スパークプラグにおいて、主体金具先端方向に向かって、棚部との境界での主体金具の内径に対して、突条内縁との境界での主体金具の内径を、少なくとも０．６ｍｍ以上径小とする主体金具の棚部から下方の内壁面を、段差を有しない平滑なテーパー形状としてなるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明を実施するにあたって、主体金具内に固持される絶縁体が先端に向かって径小となるテーパー状、すなわち絶縁体の脚部の奥部において先端に比べて径大となっていても、上記絶縁体を固持してなる主体金具の主として棚部から下方の内壁面において、棚部との境界での主体金具の内径に対して、突条内縁との境界での主体金具の内径を、主体金具先端方向に向かって少なくとも０．６ｍｍ以上径小とする先細化しているので、この結果中心電極を保持する絶縁体と、この絶縁体を固持する主体金具の内壁面とにより形成される空間のガスボリュームは小さくなることから、燃焼室内で混合気の燃焼に伴って発生する高温の燃焼ガスの上記空間への侵入を少なくすることができるので、主体金具内の絶縁体の表面は高温の燃焼ガスに曝され難くなり、その耐熱性を向上させることができる。
【０００９】
更に、絶縁体を固持してなる主体金具の主として棚部から下方の内壁面を、主体金具先端方向に向かって、棚部との境界での主体金具の内径に対して、突条内縁との境界での主体金具の内径を、少なくとも０．６ｍｍ以上径小とする先細化させた上で、主体金具の棚部から下方の内壁面を段差を有しない平滑なテーパー形状とすることにより、上述のように中心電極を保持する絶縁体と、この絶縁体を固持する主体金具の内壁面とにより形成される空間のガスボリュームを小さくして耐熱性を向上させつつ、絶縁体の表面とこの絶縁体を固持する主体金具の内壁面との距離を確保することができるので、燃焼ガスの侵入を最小限とすることによる混合気の燃焼に伴って発生するカーボンの絶縁体の表面への付着、堆積を最小限とし、また絶縁体の表面にカーボンが付着、堆積してしまっても絶縁体表面と主体金具の内壁面との距離を十分に維持でき、カーボンの付着、堆積による火花リークを防止するものとなり、内燃機関の始動性、特に寒冷時における始動性を向上させることができるものとなる。
【００１０】
【実施例】
この発明を図に示す実施例により更に説明する。（１）は、この発明の実施例である内燃機関用スパークプラグであり、この内燃機関用スパークプラグ（１）は、先端にＮｉ合金の外皮内に良熱伝導性のＣｕ，Ｃｕ合金を封入した複合電極からなる中心電極（３）を保持すると共に、その先端方向に向かって径小としてなる脚部（２’）を有するアルミナ焼結体からなる絶縁体（２）と、この絶縁体（２）を固持しつつ、絶縁体（２）において保持される中心電極（３）の先端に対向する位置にＮｉ合金からなる接地電極（５）を突設して配設することにより通常火花放電を行う主ギャップ（６）を形成すると共に、この主ギャップ（６）での火花放電がカーボンの付着等で絶縁抵抗が低下した場合において、この主ギャップ（６）に代わって混合気への着火を行うため上記中心電極（３）との間で補助ギャップ（９）を形成する突条内縁（８）をその開口端（７）に周設してなる主体金具（４）から構成されるものである
【００１１】
そして、上述する補助ギャップ（９）を有する内燃機関用スパークプラグ（１）において、上記絶縁体（２）を固持してなる主体金具（４）の内壁面（１１）の棚部（１０）から下方の内壁面（１１’）を、主体金具（４）の先端方向、すなわち絶縁体（２）に保持された中心電極（３）と共に補助ギャップ（９）を形成してなる突条内縁（８）を周設する開口端（７）に向かって、棚部（１０）との境界（Ａ）での主体金具（４）の内径に対して、突条内縁（８）との境界（Ｂ）での主体金具（４）の内径を、少なくとも０．６ｍｍ以上径小とするように先細化してなるものである。
【００１２】
この発明の実施例である内燃機関用スパークプラグ（１）は以上の構成を具えるので、主体金具（４）内に固持される中心電極（３）を保持する絶縁体（２）が、先端に向かって径小となるテーパー状、すなわち絶縁体（２）の脚部（２’）の奥部において先端に比べて径大となっていても、上記絶縁体（２）を固持してなる主体金具（４）の内壁面（１１）、主として棚部（１０）から下方の内壁面（１１’）を、主体金具（４）先端方向、すなわち絶縁体（２）に保持された中心電極（３）と共に補助ギャップ（９）を形成してなる突条内縁（８）を周設する開口端（７）に向かって、棚部（１０）との境界（Ａ）での主体金具（４）の内径に対して、突条内縁（８）との境界（Ｂ）での主体金具（４）の内径を、少なくとも０．６ｍｍ以上径小とする先細化しているので、中心電極（３）を保持する絶縁体（２）と、この絶縁体（２）を固持する主体金具（４）の内壁面（１１）とにより形成される空間（１２）のガスボリュームは、その内壁面（１１）が主体金具（４）の開口端（７）に対してほぼ垂直をなしている場合よりも小さくなることから、燃焼室内で混合気の燃焼に伴って発生する高温の燃焼ガスの上記空間（１２）への侵入を少なくすることができるので、主体金具（４）内の絶縁体（２）の表面は高温の燃焼ガスに曝され難くなり、特に脚部（２’）が受ける冷熱サイクルによる熱負荷が低減し、その耐熱性を向上させることができる。また絶縁体（２）の脚部（２’）表面と主体金具（４）の内壁面（１１）との距離を十分に確保でき、カーボンの付着、堆積による絶縁抵抗の低下が少なく、耐汚損性を向上することができる。
【００１３】
また、図３（イ）、（ロ）に示すものは、この発明のその他の実施例である内燃機関用スパークプラグ（１’）であり、この内燃機関用スパークプラグ（１’）は、絶縁体（２）を固持してなる主体金具（４）の内壁面（１１）主として棚部（１０）から下方の内壁面（１１”）を、主体金具（４）の先端方向、すなわち絶縁体（２）に保持された中心電極（３）と共に補助ギャップ（９）を形成してなる突条内縁（８）を周設する開口端（７）に向かって、棚部（１０）との境界（Ａ）での主体金具（４）の内径に対して、突条内縁（８）との境界（Ｂ）での主体金具（４）の内径を、少なくとも０．６ｍｍ以上径小とする先細化してなると共に、この主体金具先端方向に向かって、棚部（１０）との該境界（Ａ）での主体金具（４）の内径に対して、突条内縁（８）との該境界（Ｂ）での主体金具（４）の内径を、少なくとも０．６ｍｍ以上径小とする主体金具の棚部から下方の内壁面（１１”）を段差を有しない平滑なテーパー形状としてなるものである。
【００１４】
この実施例である内燃機関用スパークプラグ（１’）は以上の構成を具えるので、絶縁体（２）を固持してなる主体金具（４）の内壁面（１１）、主として棚部（１０）から下方の内壁面（１１”）を、主体金具（４）の先端方向、すなわち中心電極（３）と共に補助ギャップ（９）を形成してなる突条内縁（８）を周設する開口端（７）に向かって、棚部（１０）との境界（Ａ）での主体金具（４）の内径に対して、突条内縁（８）との境界（Ｂ）での主体金具（４）の内径を、少なくとも０．６ｍｍ以上径小とする先細化させた上で、段差を有しない平滑なテーパー形状とすることにより、上述のように中心電極（３）を保持する絶縁体（２）、特にその脚部（２’）と、この絶縁体（２）を固持する主体金具（４）の内壁面（１１）とにより形成される空間（１２）のガスボリュームを小さくして耐熱性を向上させつつ、絶縁体（２）の脚部（２’）の表面と、この絶縁体（２）を固持する主体金具（４）の内壁面（１１）との距離を確保できるものとなるので、燃焼ガスの空間（１２）への侵入を最小限とすることによる混合気の燃焼に伴って発生するカーボンの絶縁体（２）の脚部（２’）の表面への付着、堆積を最小限とし、絶縁抵抗の低下を防止して耐汚損性を向上し、内燃機関の始動性、特に寒冷時における始動性を向上させることができるものとなる。
【００１５】
また、この実施例のスパークプラグ（１’）は、図３（ロ）に示すように、主体金具（４）の棚部（１０）の境界（Ａ）に丸み（Ｒ）を形成したものである。この丸み（Ｒ）を設けることにより、絶縁耐表面から主体金具（４）の内壁面（１１）への火花リークが生じ難くなり、耐汚損性を向上することができる。
【００１６】
そこで、この発明の実施例である内燃機関用スパークプラグ（１）において、その耐汚損性及び耐熱性について実際に実機に装着して、主体金具（４）の内壁面（２）が、その開口端（７）に対して垂直をなす従来のものを比較例として、その効果について検討した。ここで、耐熱性についての試験は、２０００ｃｃ、４サイクル、４気筒のエンジンを使用して、点火時期（ＢＴＤＣ）を可変してプレイグニッション発生進角で評価するものであり、また耐汚損性についての試験は、２６０ｃｃ単気筒エンジンを使用して、室温−５℃、Ａ／Ｆ（空燃比）の濃いアイドリング条件で一定時間連続運転をした後、電極間の絶縁抵抗を測定し評価するものであり、これらの試験の結果、この発明の実施例である内燃機関用スパークプラグ（１）は、主体金具の内壁面の径差が０．６ｍｍ以上で明らかに耐熱性を向上することができ（図４参照）、また比較例と比較して耐汚損性（図５参照）においてその効果が顕著に認められた。
【００１７】
【発明の効果】
以上のとおり、絶縁体と主体金具の内壁面とにより形成される空間を小さくし、カーボンを含んだ高温の燃焼ガスの侵入を最小限とすることができるので、絶縁体に対する熱負荷を低減すると共にカーボンの付着による汚損を防いで耐熱性及び耐汚損性を著しく向上させ、プラグのワイドレンジ化を可能とする優れた効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施例である内燃機関用スパークプラグの部分断面図である。
【図２】  この発明の実施例である内燃機関用スパークプラグの要部拡大断面図である。
【図３】（イ），（ロ）
この発明のその他の実施例である内燃機関用スパークプラグの要部拡大断面図である。
【図４】  この発明の実施例についての耐汚損性試験の結果を示した図である。
【図５】  この発明の実施例についての耐熱性試験の結果を示した図である。
【符号の説明】
１、１’  内燃機関用スパークプラグ
２  絶縁体
２’（絶縁体の）脚部
３  中心電極
４  主体金具
５  接地電極
６  主ギャップ
７  開口端
８  突条内縁
９  補助ギャップ
１０  棚部
１１、１１’、１１”  内壁面
１２  空間
Ａ  境界
Ｂ  境界
【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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