JP2000252039A - 内燃機関用スパークプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 長寿命で、中心電極及び接地電極からの消炎
作用を低減させ、さらに着火性の優れた性能を有する内
燃機関用スパークプラグの提供。 【解決課題】 中心電極４の先端面６ａに接地電極４に
向かって断面積が漸増する凹部７が形成され、かつ、先
端面６ａ上に耐火花消耗性部材６を有し、さらに、接地
電極４の中心電極１に対向する部分における最大幅ｗ
が、中心電極１の先端面６ａの最大幅ｄよりも狭小に形
成され、かつ、接地電極４の端縁部４ｂが耐火花消耗性
部材６と対向する位置に配される構成により、中心電極
１の先端面６ａと接触する面積が縮小され、消炎作用を
低減できる。また、中心電極１の先端面６ａ上に火花消
耗に対する耐久性に優れる耐火花消耗性部材６を有し、
中心電極１の電極消耗を十分に抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の内燃機
関用スパークプラグに関し、特に長寿命であって、か
つ、安定した着火性を有する内燃機関用スパークプラグ
に関するものである。

【０００２】

【従来技術】自動車等の内燃機関の点火に用いる一般的
な内燃機関用スパークプラグ（以下、単にスパークプラ
グともいう）は、筒状の主体金具と、中心貫通孔を有す
る絶縁体であって、主体金具内に嵌め込むことで保持さ
れてなる絶縁体と、中心貫通孔内に挿入され、周囲を絶
縁体で取り囲むことにより保持されてなる中心電極とを
備えてなる。さらに、中心電極の先端面と略平行に対向
するよう対向面を有する接地電極が、主体金具の先端縁
部に固着されてなる。その構成により、中心電極の先端
面と接地電極の対向面との両電極の間隙において、放電
ギャップが形成されている。

【０００３】この放電ギャップでは、点火コイル等から
中心電極に高電圧が印加されることにより、火花放電が
なされる。そして燃焼室内に吸入された混合気中で火花
放電が発生し、放電ギャップにおいてこの混合気に着火
することにより火炎核が発生する。この放電ギャップで
発生した火炎核は、周囲の混合気に接触することにより
火炎を成長させ、混合気を燃焼させて燃焼室内に爆発を
引き起こす。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、放電ギ
ャップを形成する電極面である中心電極の先端面及び接
地電極の対向面は、一般には略平坦状に形成されてなる
ことから、放電ギャップで発生した火炎核は、この両電
極面と比較的大きな面積をもって接触してしまう。その
ため、火花放電により発生した火炎核は火炎を成長させ
る過程に際して、両電極面の冷却効果から吸熱されてし
まう可能性がある。その結果、発生した火炎核が火炎を
成長させることができずに混合気を燃焼させることがで
きないという、いわゆる消炎作用といわれる作用を生ず
ることになる。

【０００５】そこで、例えば特公昭５９−３３９４９号
公報には、中心電極の先端面に凹部を形成したスパーク
プラグが開示されている。前記公報のように、中心電極
の先端面に凹部を形成したものでは、中心電極の先端面
の略平坦状をした面の表面積が、凹部の形成により減少
されてなる。そのため、火炎核が火炎を成長させる過程
において、火炎核と中心電極の先端面との接触面積が減
少され、火炎核は中心電極の先端面から消炎作用を受け
にくく、着火ミス等の発生が低減されるものとなる。

【０００６】ところで、前記消炎作用の低減効果を持続
させるには、スパークプラグの使用による経時変化から
中心電極の消耗が進行していく中、その中心電極に形成
された凹部を長期に渡り残存させることが重要となる。
そのためには、前記公報技術の場合では、中心電極の先
端面から凹部をかなり深く、もしくは複数に及んで形成
しなければならない。しかしながら、中心電極の先端面
に凹部を形成すること自体、中心電極の寿命に寄与する
体積を縮小させることになり、スパークプラグの使用寿
命を短くしてしまう。従って、凹部を深く、もしくは複
数に及んで形成することになれば、なおのこと使用寿命
を短くしてしまう。また、中心電極の先端面に形成され
る凹部は、一般に切断刃等を用いて切削することにより
形成されるが、凹部を深くもしくは複数に及んで形成す
るためには、中心電極を相当量切削加工しなければなら
ず、加工工数が増し、製造コストや製造効率の点からも
優れるものとはいえない。

【０００７】また、例えば特開平３−２２５７８４号公
報には、中心電極の先端面に貴金属チップを接合し、中
心電極の先端面と貴金属チップとの接合面（チップ接合
面）近傍まで凹部を形成したスパークプラグが開示され
ている。前記公報技術のように、貴金属チップが接合さ
れた中心電極の先端面のチップ接合面近傍まで凹部を形
成することで、そのチップ接合面での熱応力を低減し貴
金属チップの脱落を抑制し、スパークプラグの長寿命化
を図ることが可能となる。

【０００８】しかしながら、一般に貴金属チップは厚み
が非常に薄いため、前記公報技術のようにチップ接合面
近傍まで凹部を形成することによる消炎作用の低減はご
くわずかなものである。

【０００９】ところで、スパークプラグはエンジンブロ
ック（シリンダヘッド）に組付け固定されてなるが、そ
の組付け固定方向によって、前記エンジンブロックに組
付けられた状態での接地電極の方向がまちまちになって
しまう。そして、燃焼室内部では、圧縮行程においてス
ワール（混合気流）が発生するために、接地電極の方向
によっては、そのスワールに対して放電ギャップ（中心
電極）が接地電極（接地電極固着部）の陰になってしま
う場合が生ずる。即ち、前記接地電極がスワールに対し
ての妨げとなり、スワールが放電ギャップで発生した火
炎核に対して有効に接触することができずに、火炎核の
成長を妨げてしまう可能性があった。特に、近年の希薄
燃焼方式や高圧縮燃焼方式を採用するエンジンでは、混
合気に着火しやすいことが円滑な運転を可能とするた
め、放電ギャップが接地電極の陰になってしまい、その
結果スワールが火炎核に対して有効に接触することがで
きなければ、着火が容易でなくなるために円滑な運転が
行えなくなってしまう。

【００１０】そこで、前記特公昭５９−３３９４９号公
報、及び前記特開平３−２２５７８４号公報の構成で
は、接地電極の方向によっては、スワールを放電ギャッ
プで発生した火炎核に対して有効に接触させ、即ち、火
炎核を成長させることができない場合がある。さらに
は、中心電極の直径と同等あるいはそれ以上の幅を有す
る接地電極により放電ギャップが形成されている場合で
は、エンジンスタート時等の燃焼室の冷えた状態やアイ
ドリング等の軽負荷低回転時に、前記放電ギャップで発
生した火炎核が接地電極からも消炎作用を受けることも
懸念される。

【００１１】以上のように、放電ギャップで発生した火
炎核が火炎を成長させる過程で、消炎作用、もしくは接
地電極によるスワールの妨げ（火炎核とスワールの接触
の妨げ）といった現象を受けると、火炎核が消失してし
まい着火ミスを生じ、スパークプラグの着火性の悪化を
招いてしまう。あるいは、火炎核の成長遅れによる着火
遅れが生じ、熱効率の低下を起こしてしまうという不具
合を生じる場合も考えられる。

【００１２】本発明の目的は、前記問題点に鑑みてなさ
れたものであり、長寿命であって、かつ、中心電極及び
接地電極からの消炎作用を低減させ、さらには着火性に
ついても優れた性能を有する内燃機関用スパークプラグ
を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】その解決
するための手段は、筒状の主体金具と、中心貫通孔を有
し、前記主体金具内に保持される絶縁体と、前記中心貫
通孔内に挿入され、前記絶縁体に保持される中心電極
と、前記主体金具の先端縁部に固着され、前記中心電極
の先端面と対向する対向面を有してなる接地電極とを備
え、前記中心電極の前記先端面と前記接地電極とによっ
て放電ギャップが形成されてなる内燃機関用スパークプ
ラグであって、前記中心電極の前記先端面は、前記接地
電極に向かって断面積が漸増する凹部が形成され、か
つ、該先端面上に耐火花消耗性部材を有してなり、前記
接地電極の前記中心電極に対向する部分における最大幅
が前記中心電極の前記先端面の最大幅よりも狭小に形成
され、かつ、該接地電極の端縁部が前記耐火花消耗性部
材と対向する位置に配されてなることを特徴とする内燃
機関用スパークプラグである。

【００１４】かかる構成の内燃機関用スパークプラグで
は、接地電極と放電ギャップが形成されるべく中心電極
の先端面に、その接地電極に向かって断面積が漸増する
凹部が形成されてなることから、中心電極の略平坦状を
した面の表面積を最小限にすることができる。それよ
り、放電ギャップにおいて発生する火炎核が、火炎を成
長させるに際して、中心電極の先端面と接触する面積が
縮小され、その結果中心電極による消炎作用を低減する
ことができる。

【００１５】そして、中心電極の先端面上に、火花消耗
に対する耐久性に優れる、例えば白金、イリジウム、タ
ングステン、レニウム等の単体もしくは合金からなる耐
火花消耗性部材を有してなることから、火花放電が放電
ギャップにおいて長期に渡ってなされた場合にも、中心
電極の電極消耗を十分に抑制することができ、さらに長
期使用によっても中心電極に形成された凹部（凹部の形
状）についても十分に維持することができる。

【００１６】また、凹部は接地電極に向かって断面積が
漸増するように形成されており、さらに接地電極におけ
る端縁部は、中心電極の先端面上に有した耐消耗性部材
の上縁部と外縁部の間にあたる先端部上に対向する位置
に配される。それにより、電界は、中心電極では凹部に
より形成された上縁部に集中されやすく、他方接地電極
では対向面の端縁部に集中されやすくなることから、こ
の両部間からなる放電ギャップで火花放電が発生しやす
くなる。従って、中心電極の中心部から隔たった部分
（面）の近傍の放電ギャップにおいて火炎核が発生しや
すく、また、中心電極の先端面に凹部が形成されてなる
ことから、火炎核がかなり大きくなった状態で中心電極
に接触することになるため、消炎作用を低減させること
ができる。

【００１７】また、前記接地電極の前記中心電極に対向
する部分における最大幅が、前記中心電極の前記先端面
の最大幅よりも狭小に形成した前記構成のスパークプラ
グにすることにより、スパークプラグをエンジンのシリ
ンダーヘッドに組み付ける際に、接地電極の方向（スワ
ールに対する接地電極の方向）がまちまちになって組み
付け固定されても、放電ギャップ（中心電極）がスワー
ルに対して接地電極（接地電極固着部）の陰に隠れるこ
とが少なくなる。従って、スワールが放電ギャップ（中
心電極）に対して有効に接触することができるため、火
花放電により発生した火炎核は容易に成長しやすく、常
に良好かつ安定な着火性を得ることができ、希薄燃焼方
式や高圧縮燃焼方式を採用するエンジンについても円滑
な運転を可能とする。

【００１８】さらに、前記内燃機関用スパークプラグに
おいて、前記耐火花消耗性部材を、白金、イリジウム、
ロジウムの少なくとも２種から選択され、かつ融点１６
００℃以上を有する貴金属合金とするとよい。

【００１９】前記構成を有する内燃機関用スパークプラ
グでは、耐火花消耗性部材を白金、イリジウム、ロジウ
ムの少なくとも２種から選択されてなる貴金属合金から
形成することにより、中心電極の先端面に有される耐火
花消耗性部材の過昇温を防止し、かつ酸化揮発を抑制す
ることができるので、より信頼性の高いスパークプラグ
を得ることができる。また、前記耐火花消耗性部材が、
融点１６００℃以上を有するよう構成されることによ
り、高熱環境下となる燃焼室に曝される中心電極の耐熱
性、耐久性（寿命）についても非常に優れたものとする
ことができる。

【００２０】また、前記内燃機関用スパークプラグにお
いて、耐火花消耗性部材の先端部は略平坦状であり、か
つ、前記接地電極の対向面と略平行状に形成するとよ
い。

【００２１】前記耐火花消耗性部材の先端部が略平坦状
に形成されることにより、その間隙によって形成される
放電ギャップの露出される両表面の凹凸（バラツキ）が
少なくなる。さらには、前記接地電極の対向面と略平行
状に形成されることになる。従って、放電ギャップのギ
ャップ長さは一様に設定されることになるため、電極が
消耗していっても放電ギャップが急激に増大することが
なく、所定の（スパークプラグの使用初期に予め設定し
た）放電電圧の値を長期に渡って維持することが可能と
なる。

【００２２】また、前記放電ギャップは、前記主体金具
の先端縁部に固着された前記接地電極の根本側部寄り
が、その反対側部寄りと比較して広い長さをもって形成
されているとよい。

【００２３】かかる構成の内燃機関用スパークプラグで
は、その放電ギャップにおいて、主体金具の先端縁部に
固着された接地電極の根本側部寄りが、その反対側部寄
りと比較して広い長さをもって形成されているので、そ
の反対側部寄りにおいて正規の放電ギャップの長さを設
定した場合に、放電ギャップに混合気の流入（吹き抜
け）のためのスペースを根元側部寄りにおいて大きく設
けることが可能となり、混合気の流入をよりスムーズに
行うことが可能となる。その結果、火炎核の成長がより
一層促進され、より高効率で良好かつ安定な着火性を得
やすくなる。

【００２４】

【発明の実施の形態】（実施形態１）以下、本発明の実
施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、
本発明の第１の実施形態にかかる内燃機関用スパークプ
ラグ１００を示した一部断面全体図である。この内燃機
関用スパークプラグ１００は、軸方向（図中上下方向）
に延び、耐熱性、耐蝕性に優れたニッケル合金からなる
略円柱状をした中心電極１と、この周囲を取り囲む絶縁
体（絶縁碍子）２と、その絶縁体を保持し炭素鋼（ＪＩ
Ｓ−Ｇ３５０７）からなる主体金具３とを有する。この
中心電極１は途中部分に抵抗体（図示せず）を備えてお
り、その頭部は点火コイル等と接続される接続端子５と
連結されている。そして、中心電極１の先端面には、後
述するＶ字形状の凹部（図１においては、図示されてい
ない）が形成されている。また主体金具３には、エンジ
ンブロック（シリンダーヘッド）に組付け固定するため
のネジ（雄ネジ）部３ｂが形成されている。そして、そ
の主体金具３の先端縁部３ａには接地電極４が溶接によ
り固着され、接地電極４の先端は中心電極１の先端面６
ａの中心部に向かって延び、中心電極の先端面６ａと対
向面４ａを有するように略Ｌ字状に曲げ返され、所定の
放電ギャップを形成している。

【００２５】ついで、図２（ａ）、（ｂ）に、図１で示
した本実施形態の内燃機関用スパークプラグ１００の主
要部である中心電極１の先端における拡大図を示す。本
実施形態では、前記中心電極１の先端面６ａが後述する
ように略平坦状に形成されており、さらにその先端面６
ａには、接地電極４の対向面４ａに向かって断面積が漸
増するＶ字形状の凹部７が形成されている。ここで、Ｖ
字形状の凹部７は９０度の溝角度をもって形成されてお
り、このような形状に形成することにより電極（中心電
極１）の消耗が進行してく中、先端面６ａの表面積が次
第に大きくなるので、電極の消耗が凹部７の形成によっ
て早期に起きていってしまうことを極力抑制することが
できる。

【００２６】そして、凹部５を除く中心電極１の先端面
６ａ上には、耐火花消耗性部材６を有してなる。この耐
火花消耗性部材６は、火花消耗に対する耐久性に優れる
白金、イリジウム、ロジウム、パラジウム、金、銀、ル
テニウム、レニウム、タングステン、モリブデン、ジル
コニウム、ハフニウム、オスミニウム等の単体もしくは
それらの合金といった材質から構成されるものである。
なお、前記耐火花消耗性部材６としては、特に、白金、
イリジウム、またはロジウムの少なくとも２種から選択
された貴金属合金であり、かつ、融点が１６００℃以上
である貴金属合金からなるものが好ましい。そのような
材質（即ち、貴金属合金）により耐火花消耗性部材６を
構成することで、酸化揮発の抑制に優れ、かつ耐熱性に
非常に優れたスパークプラグを構成することができる
（本実施形態では、前記貴金属合金により耐火花消耗性
部材６を構成してなる）。なお、前記耐火花消耗性部材
６は、矩形状、ディスク状、キャップ状等必要とされる
多様な形状に対応することができるが、本実施形態では
ディスク状をした耐火花消耗性部材６を有してなる。因
みに、本実施形態における各種寸法としては、中心電極
の先端面の径（幅）ｄは２．５ｍｍΦであり、耐火花消
耗性部材の厚みｅは０．４ｍｍとした。

【００２７】ついで、中心電極１に凹部５を形成する方
法について、第３図（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ説明す
る。まず、第３図（ａ）に示すように、中心電極１の先
端と同径（２．５ｍｍΦ）のディスク状をした耐火花消
耗性部材６を中心電極の先端部分上に配した上で、第３
図（ｂ）に示すように、例えば抵抗溶接によってその先
端面１ａ上に接合する。そして、第３図（ｃ）に示すよ
うに、切断刀（図示しない）を用いて耐火花消耗性部材
６の先端面６ａ上から、深さ（図中上下方向）約０．８
ｍｍ、幅約１．５ｍｍのＶ字形状の凹部７を形成する。
その際、凹部７は、前述したように９０度の溝角度をも
った形状を有するように形成する。

【００２８】ついで、本実施形態の接地電極について図
４を参照しつつ説明する。本実施形態では、中心電極１
の先端面６ａの径（幅）ｄ２．５ｍｍΦよりも０．５ｍ
ｍ狭小な幅ｗをもった、即ち、２．０ｍｍの幅ｗをもっ
た接地電極４が設けられている（因みに、接地電極４の
厚みは１．５ｍｍである）。なお、この接地電極４は、
前述したように、主体金具３の先端縁部に固着されてお
り、その先端は、耐火花消耗性部材６を有しかつＶ字形
状の凹部７が形成された中心電極１の先端面６ａに向か
って延び、該中心電極１の先端面６ａと対向面４ａを形
成するように略Ｌ字状に曲げ返されて、放電ギャップを
形成している。また、接地電極の対向面４ａの縁端部４
ｂは、凹部７を除いた中心電極１の先端面６ａ上に対向
する位置に配されるようにして形成されている。因み
に、接地電極４は、中心電極の先端面６ａにＶ字形状の
凹部５を形成した後に略Ｌ字状に曲げ返され、放電ギャ
ップを形成する。

【００２９】ところで、前述したように、接地電極４の
縁端部４ｂを中心電極１の先端面６ａ上の対向する位置
に形成することで、電界は、中心電極１では凹部５によ
り形成された上縁部６ｂ及び外縁部６ｃに集中しやす
く、他方接地電極４では対向面４ａの端縁部４ｂに集中
しやすくなることから、この両部間からなる放電ギャッ
プにおいて、火花放電が発生しやすくなる。即ち、飛火
経路を、図５のように確実に中心電極の外縁部６ｃ（即
ち、耐火花消耗性部材６の外縁部６ｃ）寄りに設定する
ことが可能となる。その結果、その近傍で火炎核が発生
しやすくなり、火炎の成長過程においては、Ｖ字形状の
凹部７によって略平坦状の部分が減少した先端部６ｂの
みとの接触となる。その結果、前述したような構成の接
地電極を配することにより、火炎核は中心電極１から消
炎作用をほとんど受けることがなく、消炎作用を低減す
ることができる。

【００３０】さらに、前記耐火花消耗性部材は、本実施
形態においては前述したようにディスク状を有してなる
ことから、耐火花消耗性部材６の先端面（即ち、中心電
極の先端面のこと）６ａが略平坦状に配されることにな
り、前記接地電極４と対向する対向面４ａに対して略平
行状に配されることになる。従って、その両電極面６
ａ、４ａ（両面）によって形成される放電ギャップにお
ける露出する電極面は、凹凸（バラツキ）が少なく、か
つ、放電ギャップのギャップ長さが一様に配されること
になることから、飛火電圧のバラツキをより少なくする
ことが可能となり、良好かつ安定した着火性を提供する
ことが可能となる。

【００３１】（実施形態２）ついで、第２の実施形態に
ついて、図６を参照しつつ説明する。本実施形態の内燃
機関用スパークプラグ２００は、中心電極１の先端面６
ａ（即ち、耐火花消耗性部材６の先端部のこと）と接地
電極４の対向面４ａとによって形成される放電ギャップ
において、主体金具３の先端縁部３ａに固着された前記
接地電極４の根本側部寄りの放電ギャップＧａが、その
反対側部寄りの放電ギャップＧｂと比較して広い長さを
もって形成されるように曲げ返された構造をしてなるス
パークプラグ２００である。その際、放電ギャップＧｂ
が正規（所定）の放電ギャップの長さを有するように設
定されることが重要である。かかる構成により、接地電
極に妨げられることなく流入される混合気（スワール）
に対して、通常中心電極の先端面と接地電極の対向面と
の長さが一定でかつ狭小に形成される放電ギャップと比
較して、混合気の流入（吹き抜け）のためのスペースが
大きく形成されることになる。従って、混合気の流入
（吹き抜け）がより一層円滑に行われることになり、放
電ギャップで発生した火炎核の成長がより一層促進され
る。

【００３２】以上において、本発明を実施形態に即して
説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるも
のでなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して
適用できることはいうまでもない。例えば、前記第１の
実施形態では、ディスク状の耐火花消耗性部材を中心電
極の先端面に抵抗溶接した上で、Ｖ字形状の凹部を形成
した一例を示した（図３参照）が、第７図（ａ）〜
（ｃ）に示すように、中心電極１の先端面６ａの外縁部
６ｂより、即ち後工程において凹部５が形成されない先
端面６ａ上の位置に、白金、イリジウム、またはロジウ
ムの少なくとも２種から選択された貴金属合金であっ
て、かつ融点が１６００℃以上である貴金属合金からな
る粒状物８を配して行ってもよい。この方法としては、
その粒状物８の上部からＹＡＧレーザ等のレーザを照射
することで粒状物８を溶融させて、先端面６ａ上に溶融
された耐火花消耗性部材６’を形成し、切断刀（図示し
ない）を用いて溶融された耐火花消耗性部材６’を除く
中心電極１の先端面６ａ上から、深さ約０．８ｍｍ、幅
約１．５ｍｍのＶ字形状の凹部７を形成する方法が挙げ
られる。このような方法で耐火花消耗性部材６’を形成
することによって、高価な貴金属合金を中心電極１の先
端面６ａに配する構造にあって、貴金属合金自体に切断
刀等で加工及び切断を施す必要性がないので、スパーク
プラグのコストダウンに寄与することができる。

【００３３】また、前述の第１及び２の実施形態から得
られる内燃機関用スパークプラグにおいて、図８に示す
ように、凹部７を元の中心電極１の先端面（耐火花消耗
部材５を含む）の径（幅）よりも２０％程度外方へ拡開
させて、中心電極１（耐火花消耗性部材６）の先端面６
ａとその先端面６ａと対向する接地電極４とにより放電
ギャップが形成したスパークプラグを構成してもよい。
あるいは、凹部の形状については、Ｖ字形状に限定され
ず、Ｕ字形等に形成されたスパークプラグであっても何
等構わない。

【００３４】さらに、接地電極の対向面上に、中心電極
の先端面上に有されてなる耐火花消耗性部材と同材質よ
りなる部材を溶接させ、接地電極の、耐熱性、耐久性、
即ち寿命を向上させた構造をしたスパークプラグであっ
てもよい。

【００３５】

【実施例】本発明の効果を確認するため、以下の実験を
行った。 （実施例１）第１の実施形態に示した、中心電極１にＶ
字形状の凹部７が形成され、かつ、耐火花消耗性部材６
を有してなる内燃機関用スパークプラグ１００を、先に
例示した寸法及び材質により作製し、そのスパークプラ
グ１００の寿命について評価を行った。ここでは、その
寿命の評価にあたり実際のスパークプラグ１００の中心
電極１の電極消耗量の変化を調べること、即ち走行距離
に対する放電ギャップの増加量の変化を観察することに
より判断（評価）をした。因みに、放電ギャップの長さ
は１．１ｍｍに設定することにより評価を行った。ま
た、第１の実施形態のスパークプラグ１００の寿命を評
価する上で、中心電極の先端面に耐火花消耗性部材を有
さずに、単にその実施形態と同形状（同寸法）の凹部を
有するスパークプラグを作製し、同条件のもと比較評価
した（なお、比較対象となるスパークプラグにおける放
電ギャップの長さについても１．１ｍｍに設定する）。
この結果を横軸に走行距離を、縦軸に放電ギャップの増
加量をとった図９（ａ）に示す。

【００３６】この図９（ａ）から明らかのように、耐火
花消耗性部材を有さずに、Ｖ字形状の凹部のみを単に有
するスパークプラグ（即ち、比較対象となったスパーク
プラグ）では放電ギャップの長さに大きな増加（変化）
がみられたのに対して、第１の実施形態のスパークプラ
グでは放電ギャップの増加（変化）がほぼ半減した。そ
の結果から、第１の実施形態のスパークプラグ１００
は、耐火花消耗性部材６を有していることにより凹部７
を有するスパークプラグであっても、その使用の寿命を
長く維持し、かつ凹部７（凹部の形状）を長期に渡って
維持し得るスパークプラグであることがわかる。

【００３７】さらに、本実施例より、第１の実施形態の
ような構成をした内燃機関用スパークプラグ１００で
は、前述したように放電ギャップの増加（変化）がほと
んどみられないことより、放電ギャップにおける放電電
圧（要求電圧）についても、ほとんど変化せずにほぼ一
定に維持していることがわかる。即ち、スパークプラグ
の使用初期に予め設定した放電電圧（要求電圧）につい
ても長期に渡って維持され得ることがわかる。

【００３８】（実施例２）また、第１の実施形態のスパ
ークプラグ１００において、接地電極４の幅ｗ（２．０
ｍｍ）を中心電極１の先端面６ａの径（幅）ｄ（２．５
ｍｍΦ）と比して狭小に形成したことにおける、接地電
極４の各組付け固定方向が、混合気の流れ（スワール）
に及ぼす着火性の影響の関係について評価を行った（放
電ギャップ長は１．１ｍｍとする）。また、第２の実施
形態のスパークプラグ２００において、接地電極４の幅
ｗ（２．０ｍｍ）を中心電極の先端面の径（幅）ｄ
（２．５ｍｍΦ）と比して狭小に形成し、かつ、主体金
具３の先端縁部３ａに固着された接地電極４の根本側部
寄りの中心電極との放電ギャップ長Ｇａを０．９ｍｍと
し、その反対側部寄りの放電ギャップ長Ｇａ（正規の放
電ギャップ長）を１．１ｍｍに形成したスパークプラグ
２００についても、前述と同条件にて評価を行った。こ
れらの評価にあたっては、直列６気筒の２０００ｃｃ、
ＤＯＨＣ４サイクルガソリンエンジンに、第１の実施形
態のスパークプラグ１００、及び第２の実施形態のスパ
ークプラグ２００、さらには中心電極の先端面に耐火花
消耗性部材を有さずに、単に同形状（同寸法）の凹部を
有し、接地電極の幅ｗと中心電極の先端面の径（幅）ｄ
の長さが同寸法に設定されたスパークプラグ（比較対象
となるスパークプラグ、放電ギャップ長１．１ｍｍとす
る）を組付け固定し、詳細には図９（ｂ）；（ａ）〜
（ｄ）に示すような接地電極の方向となるようにそれぞ
れ組付けた上で、アイドリング条件下、その着火限界と
なる空燃比（Ａ／Ｆ）を求め、着火性を比較（評価）し
た。その結果を、横軸に接地電極の方向（ａ）〜（ｄ）
を、縦軸に着火限界をとった図９（ｂ）に示す。

【００３９】この結果から、一定の流れを有する混合気
流（スワール）のもと、中心電極の先端面に耐火花消耗
性部材を有さずに、単に同形状をした凹部を有し、接地
電極の幅ｗが中心電極の先端面の径（幅）ｄの長さが同
等に設定されたスパークプラグ（即ち、比較対象となっ
たスパークプラグ）では、特に図９（ｂ）における
（ｄ）の接地電極の方向では、他の方向をもって組付け
られたものと比較して、着火性に大きな差異がみられ
た。一方、接地電極４の幅ｗを中心電極１の先端面６ａ
の径（幅）ｄよりも狭小に形成した第１の実施形態のス
パークプラグ１００では、接地電極４が図９（ｂ）；
（ａ）〜（ｄ）に示したどの方向に組付けられた場合で
も、着火性の差にバラツキが少々みられる程度であっ
た。そして、接地電極４の幅ｗを中心電極１の先端面６
ａの径（幅）ｄと比して狭小に形成し、かつ、主体金具
３の先端縁部３ａに固着された接地電極４の根本側部寄
りの中心電極１との放電ギャップ長Ｇａを、その反対側
部寄りの放電ギャップ長Ｇｂ（正規の放電ギャップ長）
より大きく形成した第２のスパークプラグ２００では、
接地電極４が図９（ｂ）；（ａ）〜（ｄ）に示したどの
方向に組付けられた場合でも、着火性の差にバラツキが
ほとんどみられず、第１の実施形態のスパークプラグ１
００よりも着火性が優れていた。

【００４０】従って、第１及び第２の実施形態のスパー
クプラグ１００、２００は、エンジンブロック（シリン
ダーヘッド）に組み付け固定され、接地電極４の方向が
まちまちになった状態であっても、放電ギャップ（中心
電極）がスワールに対して接地電極４の陰に隠れてない
構造であることがわかる。即ち、放電ギャップで発生し
た火炎核が、接地電極４の妨げを受けずにスワールに対
して有効に接触し、かつ成長することができ、安定な着
火性を得やすいスパークプラグであることがわかる。さ
らに、第２実施形態のスパークプラグ２００の構造を図
ることにより、スワールの流入（吹き抜け）が接地電極
４の方向に関係なく、スムーズに行うことができ、より
高い着火性を有するスパークプラグとして提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態にかかる内燃機関用スパークプ
ラグの一部断面全体図である。

【図２】第１の実施形態にかか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】第１の実施形態にかかる内燃機関用スパークプ
ラグの中心電極の先端面上に配される耐火花消耗性部材
の形成、及び、Ｖ字形状の凹部の形成方法についての説
明図である。

【図４】第１の実施形態にかかる内燃機関用スパークプ
ラグの中心電極と接地電極との関係を示した要部拡大断
面図である。

【図５】第１の実施形態（図４）の内燃機関用スパーク
プラグの飛火経路についての説明図である。

【図６】第２の実施形態にかか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７】第１実施形態の図３に示した内燃機関用スパー
クプラグの中心電極の先端面上に配される耐火花消耗性
部材の形成、及び、Ｖ字形状の凹部の形成方法について
の別方法についての説明図である。

【図８】凹部を介して元の中心電極の先端面の径（幅）
よりも外方へ拡開した内燃機関用スパークプラグにおけ
る要部拡大断面図である。

【図９】実験例１における走行距離に対する放電ギャッ
プの増加量の関係を示すグラフ（ａ）、及び、実験例２
におけるスパークプラグ（接地電極）の各組付け固定方
向が混合気の流れ（スワール）に及ぼす着火性の影響の
関係を示すグラフ（ｂ）である。

【符号の説明】

１００、２００ 内燃機関用スパークプラグ １ 中心電極 ２ 絶縁体 ３ 主体金具 ４ 接地電極 ６、６’ 耐火花消耗性部材 ６ａ 先端面 ７ 凹部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状の主体金具と、 中心貫通孔を有し、前記主体金具内に保持される絶縁体
   と、 前記中心貫通孔内に挿入され、前記絶縁体に保持される
   中心電極と、 前記主体金具の先端縁部に固着され、前記中心電極の先
   端面と対向する対向面を有してなる接地電極とを備え、 前記中心電極の前記先端面と前記接地電極とによって放
   電ギャップが形成されてなる内燃機関用スパークプラグ
   であって、 前記中心電極の前記先端面は、前記接地電極に向かって
   断面積が漸増する凹部が形成され、かつ、該先端面上に
   耐火花消耗性部材を有してなり、 前記接地電極の前記中心電極に対向する部分における最
   大幅が、前記中心電極の前記先端面の最大幅よりも狭小
   に形成され、かつ、該接地電極の端縁部が前記耐火花消
   耗性部材と対向する位置に配されてなることを特徴とす
   る内燃機関用スパークプラグ。
2. 【請求項２】 前記耐火花消耗性部材は、白金、イリジ
   ウム、またはロジウムの少なくとも２種から選択されて
   なる合金によって形成され、かつ、融点１６００℃以上
   を有する貴金属合金からなることを特徴とする請求項１
   に記載の内燃機関用スパークプラグ。
3. 【請求項３】 前記耐火花消耗性部材の先端部は、略平
   坦状であり、かつ、前記接地電極の対向面と略平行状に
   形成されてなることを特徴とする請求項１または２に記
   載の内燃機関用スパークプラグ。
4. 【請求項４】 前記放電ギャップは、前記主体金具の先
   端縁部に固着された前記接地電極の根本側部寄りが、そ
   の反対側部寄りと比較して広い幅をもって形成されてな
   ることを特徴とする請求項１〜３に記載の内燃機関用ス
   パークプラグ。