(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンへの取付ねじ部を有する金属殻と、
この金属殻の内側に絶縁体を介在させて保持され、かつ前記取付ねじ部の開口端側の絶縁体から燃焼室側に円筒状に突出する中心電極と、
前記金属殻から中心電極の先端側にスパークギャップを形成するように、軸方向部から垂直方向に折曲がって伸びる垂直方向部の先端部付近において分岐する接地電極とを有し、
前記接地電極の分岐端は、垂直方向部が伸びる方向と直交する方向の中心電極の円形の先端部の直径の位置まで伸びており、各分岐端の内側の角部が中心電極の先端部の前記直径方向の外周部のエッジと対向する位置に配置されていることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
中心電極は先端部付近において、大径部から断面積縮小部を介して、先端部が突出してい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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジン（内燃機関）において燃料に点火するためのスパークプラグに関し、特に分岐接地電極を有するスパークプラグに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン点火用のスパークプラグは、エンジンへ取付けられる金属殻に保持される中心電極と接地電極間にスパークを発生させ、これにより燃料に点火するものである。従来のスパークプラグは、金属殻内に介在する絶縁体から突出する中心電極と、これに対向するように、金属殻から折曲がって伸びる帯板状の接地電極との間に電圧を印加してスパークを発生させ、燃焼室内の燃料に点火するようにされている。しかしこのようなスパークプラグでは、中心電極および接地電極間のスパークは不安定で効率的な燃焼が起らないとされる。
【０００３】
このような点を解決するため、接地電極として中心電極との対向部分で２個に分岐する接地電極を用い、スパークを広範囲に分散させようと意図したスパークプラグが提案されている（例えばUSP No.4,268,774）。このスパークプラグは、接地電極が最初に出合う中心電極の先端外周部に対応する部分で接地電極を分岐させ、それぞれの分岐端は他の部分における中心電極の先端外周部に対応する部分を超えて突出させることにより、接地電極の分岐点で最初に発生したスパークが順次分岐端側に移動してスパークに広がりを付与しようとしている。
【０００４】
しかしながら、このようなスパークプラグにおいても、接地電極の一部が中心電極を覆っており、分岐端は中心電極の外周部に相当する部分を超えて外方に突出するため、スパークの発生は必ずしも安定しているとはいえず、火炎の広がりも十分とはいえない面がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題点を解決するため、スパークを複数の点で安定して発生させて点火効率を向上させるとともに、スパークギャップ付近で発生する火炎を素速やく燃焼室に広く分散させて燃焼効率を高め、これにより燃費を改善するとともに、排気ガス中の汚染物質を少なくし、また電極へのカーボンの付着を防止して長期の使用が可能なプラグを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジンへの取付ねじ部を有する金属殻と、
この金属殻の内側に絶縁体を介在させて保持され、かつ前記取付ねじ部の開口端側の絶縁体から燃焼室側に円筒状に突出する中心電極と、
前記金属殻から中心電極の先端側にスパークギャップを形成するように、軸方向部から垂直方向に折曲がって伸びる垂直方向部の先端部付近において分岐する接地電極とを有し、
前記接地電極の分岐端は、垂直方向部が伸びる方向と直交する方向の中心電極の円形の先端部の直径の位置まで伸びており、各分岐端の内側の角部が中心電極の先端部の前記直径方向の外周部のエッジと対向する位置に配置されていることを特徴とするスパークプラグである。
【０００７】
本発明のスパークプラグの基本的な構成は従来のものと同様であり、エンジンへの取付ねじ部を有する金属殻の内側に、絶縁体を介在させて中心電極が保持され、取付ねじ部の開口端側の絶縁体からエンジンの燃焼室側に円筒状に突出する中心電極の円形の先端部との間にスパークギャップを形成するように、金属殻から接地電極が折曲がって突出している。そして中心電極の反対側は端子となり、また接地電極は金属殻を介して接地されるようになっている。
【０００８】
本発明では上記の接地電極が、軸方向部から垂直方向に折曲がって伸びる垂直方向部先端部付近で分岐し、それぞれの分岐端は、垂直方向部が伸びる方向と直交する方向の中心電極先端部の直径の位置まで伸びており、各分岐端の内側の角部が中心電極の先端部の前記直径方向の外周部のエッジと対向してスパークギャップを形成するように配置されている。接地電極の分岐部間には切欠状の開口部が形成されるが、中心電極の先端部はこの開口部を通して燃焼室側に露出した構造となる。中心電極は先端部付近において、大径部から例えば円錐状の断面積縮小部を介して、先端部が突出しているのが好ましい。
【０００９】
上記のスパークプラグにおいて、中心電極および接地電極間に電圧を印加すると、両電極間のスパークギャップにスパークが発生し、燃焼室内の燃料と空気の混合気体が点火されて燃焼する。このとき接地電極の各分岐端の内側の角部が中心電極の外周部のエッジと対向しているため、角部とエッジ間にスパークが発生する。
【００１０】
放電は先の尖った部分において発生しやすいから、従来品のように接地電極の帯板状部分または分岐点等が中心電極のエッジ部に対向している場合よりも、本発明のように角部とエッジが対向している場合の方がスパークが発生しやすい。このため両電極間に所定の電荷が蓄えられると直ちにスパークが発生し、その発生時期が安定する。
【００１１】
上記のスパークは複数の分岐端の部分でほぼ同時に発生し、その後周囲に広がり、安定なスパークが得られる。中心電極の先端部付近に断面縮少部を形成すると、最初のスパーク発生後にこの部分にスパークが広がるので、スパークが安定する。
【００１２】
ここでスパークにより火炎が発生するが、この火炎は中心電極と接地電極間のスパークギャップの面方向とともに、接地電極の分岐部間の開口を通して燃焼室内に放射状に広がる。従来の帯板状の接地電極の場合は、火炎の広がりはギャップの面方向のみであり、この面方向は燃焼室に向って横方向であるため、燃焼室全体に火炎が行きわたるのに時間がかかったが、分岐した接地電極を用いると、分岐端間の開口部を通して直接燃焼室方向に火炎が伸びるので、燃焼室全体へ火炎が行きわたる時間は短くなり、燃焼効率は高くなる。
【００１３】
本発明では分岐部間の開口部は大きく、中心電極の先端部は燃焼室側に向って露出しているので、火炎の燃焼室全体への伝播は速く、これがスパークの発生時期の正確さおよびスパークの安定性と相まって、燃焼は効率よく行われる。
これにより燃費が改善されるとともに、排ガス中の汚染物質の量は少なくなり、また電極へのカーボンの付着は防止され、スパークプラグの長期間にわたる使用が可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
図１は実施形態によるスパークプラグの正面図、図２（ａ）は一部の側面図、（ｂ）は下面図、図３（ａ）は図１の一部の斜視図、（ｂ）は図１の一部の拡大図である。
【００１５】
図中、１はスパークプラグであり、エンジンへの取付ねじ部２ａを有する金属殻（ハウジング）２の内側に、筒状セラミックス製の絶縁体３を介在させて中心電極４が保持されている。取付ねじ部２ａの開口端側の絶縁体３からエンジンの燃焼室側に円筒状に突出する中心電極４の円形の先端部４ａとの間に、スパークギャップ５を形成するように、金属殻２の取付ねじ部２ａの先端部から接地電極６が折曲がって突出している。
【００１６】
中心電極４は先端部４ａ付近において、大径部４ｂから円錐状の断面縮小部４ｃを介して小径部４ｄが突出し、その先端が中心電極４の先端部４ａとされている。
接地電極６は軸方向部６ａから垂直方向に折曲がる垂直方向部６ｂを有し、垂直方向部６ｂの先端部付近において、分岐点７から分岐して分岐部８、９が形成されている。
【００１７】
上記接地電極６の分岐部８、９の先端部すなわち分岐端８ａ、９ａは、垂直方向部６ｂが伸びる方向と直交する方向の中心電極４の先端部４ａの直径の位置まで伸びている。そして各分岐端８ａ、９ａの内側の角部８ｂ、９ｂが、中心電極４の先端部４ａの前記直径方向の外周部のエッジ部４ｅ、４ｆと対向する位置に配置されている。接地電極６の先端部には分岐によりＶ字状の開口部１０が形成され、中心電極４の先端部４ａはこの開口部１０を通して燃焼室側に露出している。分岐点７は先端部４ａの外周部よりも外に位置している。
【００１８】
中心電極４の反対側、すなわちエンジンの外側は、絶縁体３の突出部３ａから突出する端子４ｇとなっていて、点火回路に接続可能となっている。接地電極６は金属殻２を介して接地されている。
【００１９】
上記のスパークプラグ１において、中心電極４および接地電極６間に電圧を印加すると、スパークギャップ５にスパークが発生し、燃焼室内の燃料と空気の混合気体が点火されて燃焼する。このとき接地電極６の分岐部８、９の先端部、すなわち各分岐端８ａ、９ａの内側の角部８ｂ、９ｂが中心電極４の先端部４ａの外周部のエッジ部４ｅ、４ｆと対向しているため、最初に両者間にスパークが発生する。
【００２０】
放電は先の尖った部分において発生しやすいから、従来品のように接地電極の帯板状の部分または分岐点等が中心電極のエッジ部に対向している場合よりも、上記スパークプラグ１のように、角部８ｂ、９ｂがエッジ部４ｅ、４ｆに対向している場合の方がスパークが発生しやすい。このため両電極４、６間に所定の電荷が蓄えられると直ちにスパークが発生し、その発生時期が安定する。
この場合、最初に角部８ｂ、９ｂとエッジ部４ｅ、４ｆを結ぶ線１１ａ、１２ａ上に、ほぼ同時にスパークが発生したのち、ほぼ線１１ｂ、１１ｃおよび１２ｂ、１２ｃで挟まれる領域に広がって、安定したスパークが得られる。
【００２１】
ここでスパークにより火炎が発生するが、この火炎は中心電極４と接地電極６間のスパークギャップ５の面方向とともに、接地電極６の分岐部８、９間の開口部１０を通して燃焼室内に放射状に広がる。従来の帯板状の接地電極の場合は、火炎の広がりはスパークギャップの面方向のみであり、この面方向は燃焼室に向って横方向であるため、燃焼室全体に火炎が行きわたるのに時間がかかったが、上記のような分岐した接地電極６を用いると、分岐部８、９間の開口部１０を通して直接燃焼室方向に火炎が伸びるので、燃焼室全体へ火炎が行きわたる時間は短くなり、燃焼効率は高くなる。
【００２２】
分岐部８、９間の開口部１０は従来のものよりも大きく、中心電極４の先端部４ａは全体が燃焼室側に向って露出しており、遮へいされていないので、火炎の燃焼室全体への伝播は速く、これがスパークの発生時期の正確さおよびスパークの安定性と相まって、燃焼は効率よく行われる。
【００２３】
なお上記の実施形態において、接地電極６の開口部１０はＶ字状としたが、多角形状、弧状、その他の形状とすることができる。また中心電極４の断面縮小部４ｃは円錐状でなく、連続的な曲面状としてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のスパークプラグは、金属殻の内側に絶縁体を介在させて保持される中心電極が燃焼室側に円筒状に突出し、接地電極の軸方向部から垂直方向に折曲がって伸びる垂直方向部の先端部付近において分岐する分岐端が、垂直方向部が伸びる方向と直交する方向の中心電極の円形の先端部の直径の位置まで伸び、接地電極の各分岐端の内側の角部が中心電極の先端部の前記直径方向の外周部のエッジに対向するようにしたので、スパークを複数の点で安定して発生させて点火効率を向上させるとともに、スパークギャップ付近で発生する火炎を素速やく燃焼室に広く分散させて燃焼効率を高め、これにより燃費を改善するとともに、排気ガス中の汚染物質を少なくし、また電極へのカーボンの付着を防止して長期の使用が可能なプラグが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のスパークプラグの正面図である。
【図２】（ａ）は図１の一部の側面図、（ｂ）は下面図である。
【図３】（ａ）は図１の一部の斜視図、（ｂ）は一部の拡大図である。
【符号の説明】
１        スパークプラグ
２        金属殻
２ａ      取付ねじ部
３        絶縁体
４        中心電極
４ａ      先端部
４ｂ      大径部
４ｃ      断面縮小部
４ｄ      小径部
４ｅ、４ｆ  エッジ部
５        スパークギャップ
６        接地電極
７        分岐点
８、９    分岐部
８ａ、９ａ  分岐端
８ｂ、９ｂ  角部
１０      開口部
【図１】
0003849159.tif 000002
【図２】
0003849159.tif 000003
【図３】
0003849159.tif 000004