点火プラグ
点火プラグは予混合燃焼式内燃機関において、燃焼室に満たされた混合気に電気放電や赤熱した金属によって点火することにより、燃焼サイクルのきっかけを作る装置である。点火プラグが固定されるのはエンジンに設けられたプラグホールと呼ばれる穴で、シリンダー外部から燃焼室まで貫通している。点火プラグはプラグホールに栓をするように固定され、一端はシリンダー外部から電気を受け取り、もう一端はシリンダー内で放電あるいは発熱する。したがって、シリンダー内の燃焼熱や爆発圧力に耐えながら、火炎や圧力が燃焼室から漏れないように保つ構造を持つ。
点火プラグはL字型の接地電極を持つことが多い。
電極隙間は専用の隙間ゲージで測定を行う。隙間ゲージは厚みの異なる縁を持つ円盤状のものが多い。
点火プラグが老朽化すると、中心電極と接地電極は浸食されて電極隙間はより広くなる傾向がある。
一般的にシリンダー内の圧力が高ければ高いほど点火火花が飛びにくくなる事から、車両チューニングにおいては圧縮比を高めたり、過給機の過給圧を高めた場合には、電極隙間を通常よりも狭めに設定する事が定石とされている。一方、点火装置の供給電圧性能が高いほど、同じ圧力下でもより広い電極隙間で点火火花を発生させる事が可能である。電極隙間は広い方が燃焼効率が向上する事から、モータースポーツでは圧縮比や過給圧の向上と同時に点火装置の性能の向上も併用する事が常道であるとされている。このように、電極隙間の広さをチューニングに応じて変化させる事をギャッピング(Gapping)と呼ぶが、余りにも電極隙間を広げすぎると点火火花を発生させる要求電圧が過大となる事から、結局失火を起こす事となる。
点火プラグはエンジンの燃焼熱を受けて温度が上昇する一方、熱伝導によってシリンダーヘッドへ放熱して適切な温度を保つ。プラグに求められる受熱と放熱のバランスはエンジンの設計によって異なり、その指標を表す数字は熱価と呼ばれる。碍子脚部の長さを変えることで受熱面積や放熱性が調節されていて、碍子脚部が長いほど熱を受ける面積が大きく放熱性が低くなり、温度が上昇しやすい特性を持つ。熱価を示す数値や記号はメーカーによって異なり、多くの場合は放熱性が高いものほど数値が高いが、一部のメーカーでは逆に放熱性が高いほど数値が低く設定されている。
点火プラグは自己清浄温度と呼ばれる温度以上では不完全燃焼によって発生したすす(カーボン)が付着しても焼き切ることできる。しかし、適切な熱価のプラグを使用せずに冷え型を選択し、放熱性が高くなりすぎた場合は自己清浄温度に達することができずにカーボンが溜まり、碍子脚部の絶縁抵抗を低下させて混合気中で火花を発生することができなくなる、「くすぶり」と呼ばれる状態になる。一方、極度な焼け型プラグの選択によりプラグの温度が高くなりぎると電気火花を発生させるより早いタイミングで、プラグの熱によって点火してしまう、過早着火(プレイグニション)と呼ばれる現象が発生してエンジンの出力が低下する。
航空機や一部の自動車などを除き、レシプロエンジン(ガソリンエンジン)では基本的に1つのシリンダーに1本の点火プラグがあり、適切な隙間を設けた電極間に高電圧をかけることで火花放電を起こし、圧縮された混合気に点火する。点火プラグに供給される電圧はイグニッションコイルやマグネトーで発生させ、点火プラグの中心電極をイグニッションコイル等に接続し、接地電極(もしくは側方電極)をエンジンのシリンダーヘッドカバーに接触させてアースとしている。イグニッションコイルからの電圧はプラグコードを介して供給される場合や、複数のシリンダーを持つエンジンではディストリビューターによって通電タイミングを定めている場合があるほか、イグニッションコイルが点火プラグに直接接続される場合もある。航空機用レシプロエンジンでは、失火によるエンジンストールを防止するために1シリンダに2本のスパークプラグ(ツインプラグ(英語版))がある。2本の点火プラグには別系統のマグネトーから電力が供給される。自動車やオートバイでも燃焼効率を上げる目的などで同様の形態をとるものがある(日産・Z型エンジンやホンダ・シャドウなど)。また、ヴァンケル型ロータリーエンジンでは点火時の気室が2部屋に分かれたような形状であるため、1ローターあたり2本の点火プラグを持つ。
中心電極と接地電極間の隙間はプラグギャップと呼ばれる。シリンダー内の混合気は絶縁体であるため電圧が低いと電極間に電流が流れることはないが、高電圧が印加されると混合気に絶縁破壊が起こり放電する。