JP4426495B2 - 内燃機関用のスパークプラグ - Google Patents

Description

本発明は、自動車、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプ等に使用する内燃機関用のスパークプラグに関する。

従来より、自動車のエンジン等の内燃機関における着火装置として用いられる内燃機関用のスパークプラグがある。図１８に示すごとく、内燃機関用のスパークプラグ９は、中心電極９３と接地電極９２との間の火花放電ギャップにおいて、火花放電させることにより、燃料混合気に着火させるよう構成されている。

そして、接地電極９２に棒状の細い貴金属からなる突出部９２１を設けることにより、放電ギャップを狭めても着火性能を確保することができるスパークプラグ９が開示されている（特許文献１）。
即ち、一般に、火花放電ギャップを狭くして放電電圧を低減し、スパークプラグ９の設計寸法上の制約を緩和させることにより、スパークプラグ９の小型化を図ることはできる。ところが、火花放電ギャップを狭めると、混合気と接触する放電火花の長さが短くなる、火炎核の成長が妨げられやすいといった理由から、着火性能が低下するおそれがある。
そこで、上記のごとく、接地電極９２の突出部９２１を細くすることにより、着火性能を確保しつつ、火花放電ギャップを小さくして放電電圧を低減することができる。

しかしながら、近年、内燃機関の出力の性能向上及び低燃費が要求される中で、スパークプラグの放電環境が厳しくなっている。そのため、更なる放電電圧の低減と着火性能確保との両立が要求されている。従って、単に上記突出部９２１を細くするだけでは、放電電圧の低減と着火性能の確保を充分に両立させることは困難である。

特開２００２−１８４５５１号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、放電電圧の低減と着火性能の確保とを両立させることができる内燃機関用のスパークプラグを提供しようとするものである。

本発明は、外周に取付け用ネジ部を設けた取付金具と、碍子先端部が突出するように上記取付金具に保持される絶縁碍子と、電極先端部が上記碍子先端部から突出するように上記絶縁碍子に保持される中心電極と、該中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを備えた内燃機関用のスパークプラグであって、
上記接地電極は、上記取付金具に固定された接地母材と、該接地母材に取り付けられ上記中心電極に対向して配置された突出部とを有し、
該突出部は、上記中心電極に対向する環状の電極対向面と、上記電極対向面の内周側に形成された環状の内周エッジと、上記電極対向面の外周側に形成された環状の外周エッジとを有し、
上記中心電極に形成された先端エッジと上記内周エッジと上記外周エッジとを通ると共に上記スパークプラグの軸方向に平行な平面が、上記中心電極の先端エッジ、上記内周エッジ、上記外周エッジとそれぞれ交わる交点をそれぞれＰ０、Ｐ１、Ｐ２としたとき、点Ｐ０〜点Ｐ１の距離Ｂ１と点Ｐ０〜点Ｐ２の距離Ｂ２との差｜Ｂ１−Ｂ２｜は、０．３ｍｍ以下であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグにある（請求項１）。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記スパークプラグにおいては、上記接地電極の上記突出部が上記内周エッジと上記外周エッジとを有する。そのため、火花放電の起点となるエッジ部分が多く形成されることとなるため、放電電圧を低減することができる。即ち、接地電極に従来のような棒状の突出部であって同等の外径のものを設ける場合に比べて、エッジ部分を約２倍程度の長さ分形成することが可能となるため、放電電圧を低減することができる。

また、上記距離Ｂ１と上記距離Ｂ２との差｜Ｂ１−Ｂ２｜が０．３ｍｍ以下であるため、上記突出部の内周エッジと外周エッジとの両方を有効に利用することができる。即ち、上記距離Ｂ１とＢ２との差を上記の範囲内となるように小さくすることにより、中心電極と内周エッジとの間においても、中心電極と外周エッジとの間においても、充分に火花放電させることができる。そのため、内周エッジと外周エッジとの双方を設けたことによる放電電圧低減の効果を充分に発揮することができる。

また、上記突出部は、上述のごとくエッジ部分の長さの合計を長くすることができるため、その外径を小さくしてもエッジ部分の長さを確保して、低い放電電圧を確保することができる。そのため、突出部を細くして、火炎核との接触面積を減らすことにより、着火性能を確保することができる。
また、上記のごとく放電電圧を充分に低減することができるため、放電ギャップを比較的大きくすることが可能となる。これにより、混合気と接触する放電火花を長く形成することができ、着火性能を確保することができる。

以上のごとく、本発明によれば、放電電圧の低減と着火性能の確保とを両立させることができる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。

本発明（請求項１）において、上記内燃機関用のスパークプラグは、例えば、自動車、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプ等における内燃機関の着火手段として用いることができる。
本明細書において、上記スパークプラグにおける、内燃機関の燃焼室に挿入する側を先端側とし、その反対側を基端側とする。また、「軸方向」とは、特に断らない限りスパークプラグの軸方向を意味し、「径方向」とは上記軸方向に直交する方向を意味するものとする。

また、上記距離Ｂ１と上記距離Ｂ２との差｜Ｂ１−Ｂ２｜は、０ｍｍ、つまり距離Ｂ１と距離Ｂ２が同一であることが好ましく、この場合には、上記内周エッジと外周エッジとを均等に利用することができ、放電電圧をより低減することができると共に、上記突出部の耐消耗性を確保することができる。
なお、上記突出部の上記電極対向面、上記内側エッジ、上記外側エッジは、それぞれ必ずしも完全な環状に形成されている必要はなく、例えば中心角にして１０°程度の欠け部分があってもよい。

また、環状の上記内周エッジの最大直径をＥ１、上記中心電極の上記先端エッジの最大直径をＡ、上記内周エッジの内側における上記接地電極の表面と上記中心電極との距離をＦとしたとき、
Ａ≧Ｅ１の場合に、Ａ／３≦（Ａ−Ｅ１）／２を満たし、
Ａ＜Ｅ１の場合に、Ｂ１≦Ｆを満たすことが好ましい（請求項２）。

この場合には、上記スパークプラグの着火性能を充分に確保することができる。
Ａ≧Ｅ１の場合にＡ／３＞（Ａ−Ｅ１）／２となる場合には、突出部の内側エッジにおいて放電した際に、火炎核の成長が妨げられて、着火性能が低下するおそれがある。また、Ａ＜Ｅ１の場合にＢ１＞Ｆとなる場合には、環状の内側エッジの内側における接地電極と上記中心電極との間での火花放電が起こりやすくなるが、この火花放電は着火し難い。その結果、着火性能を確保することが困難となるおそれがある。

また、上記内周エッジ及び上記外周エッジは、互いに同軸の円形状を有し、また、上記中心電極の上記先端エッジも円形状を有し、上記内周エッジの内側における上記接地電極の表面は上記接地母材の表面であることが好ましい（請求項３）。
この場合には、内周エッジ及び外周エッジをそれらの全周に渡って均等に、火花放電の起点とさせやすくなるため、放電電圧の一層の低減を図ることができる。

また、上記突出部は、上記接地母材からの突出量が０．３ｍｍ以上であることが好ましい（請求項４）。
この場合には、充分な着火性能を確保することができる。
上記接地母材からの突出部の突出量が０．３ｍｍ未満の場合には、接地母材が火炎核の成長を妨げるおそれがあり、充分な着火性能を確保することが困難となるおそれがある。
なお、突出部の耐熱性の観点から、上記突出量は１．５ｍｍ以下であることが好ましい。上記突出量が１．５ｍｍを超えると、突出部の温度が上がりすぎて低熱性が不足し、消耗が促進されるおそれがあるからである。

また、上記突出部と上記中心電極との軸方向距離Ｃは、０．５ｍｍ≦Ｃ≦１．５ｍｍを満たすことが好ましい（請求項５）。
この場合には、放電電圧を低減すると共に優れた着火性能を確保することができる。
Ｃ＜０．５ｍｍの場合には、混合気と接触する放電火花の長さが短くなる、火炎核の成長が妨げられやすいといった理由から、着火性能が低下するおそれがある。一方、Ｃ＞１．５ｍｍの場合には、放電電圧が高くなるおそれがある。

また、上記中心電極の上記電極先端部は、５０重量％以上のＩｒに少なくとも１種の添加物を含有したものであって融点が２０００℃以上のものからなることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記電極先端部の耐消耗性を得ると共に、充分な着火性能を確保することができる。

また、上記添加物は、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ａｌ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｙ、Ｙ₂Ｏ₃の中から選択される少なくとも１種からなるものであることが好ましい（請求項７）。
この場合には、一層長寿命、高信頼性のスパークプラグを得ることができる。

また、上記接地電極の上記突出部は、５０重量％以上のＰｔに少なくとも１種の添加物を含有したものであって融点が１５００℃以上の貴金属からなることが好ましい（請求項８）。
この場合には、上記突出部の耐消耗性を得ると共に、充分な着火性能を確保することができる。

また、上記添加物は、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅの中から選択される少なくとも１種からなるものであることが好ましい（請求項９）。
この場合には、一層長寿命、高信頼性のスパークプラグを得ることができる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる内燃機関用のスパークプラグにつき、図１〜図６を用いて説明する。
本例の内燃機関用のスパークプラグ１は、図１に示すごとく、外周に取付け用ネジ部２１を設けた取付金具２と、碍子先端部３１が突出するように取付金具２に保持される絶縁碍子３と、電極先端部が碍子先端部３１から突出するように絶縁碍子３に保持される中心電極４と、中心電極４との間に火花放電ギャップを形成する接地電極５とを備えている。

接地電極５は、取付金具２に固定された接地母材５１と、該接地母材５１に取り付けられ中心電極４に対向して配置された突出部５２とを有する。
該突出部５２は、図２、図３に示すごとく、中心電極４に対向する環状の電極対向面５２１と、電極対向面５２１の内周側に形成された環状の内周エッジ５２２と、電極対向面５２１の外周側に形成された環状の外周エッジ５２３とを有する。

ここで、図２に示すごとく、中心電極４に形成された先端エッジ４１と上記内周エッジ５２２と上記外周エッジ５２３とを通ると共にスパークプラグ１の軸方向に平行な平面が、中心電極４の先端エッジ４１、内周エッジ５２２、外周エッジ５２３とそれぞれ交わる交点をそれぞれＰ０、Ｐ１、Ｐ２とする。このとき、点Ｐ０〜点Ｐ１の距離Ｂ１と点Ｐ０〜点Ｐ２の距離Ｂ２との差｜Ｂ１−Ｂ２｜は、０．３ｍｍ以下である。

なお、上述した「中心電極４に形成された先端エッジ４１と内周エッジ５２２と外周エッジ５２３とを通ると共にスパークプラグ１の軸方向に平行な平面」としては、例えば図２における紙面に対応する平面がこれに該当する。
また、図３に示すごとく、上記平面及び点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２は、種々の取り方が考えられるが、いずれの場合にも、｜Ｂ１−Ｂ２｜≦０．３ｍｍが成り立つ。
なお、上記突出部５２の上記電極対向面５２１、上記内側エッジ５２２、上記外側エッジ５２３は、それぞれ必ずしも完全な環状に形成されている必要はなく、図４に示すごとく、例えば中心角θにして１０°程度の欠け部分５９があってもよい。

また、環状の内周エッジ５２２の最大直径をＥ１、環状の外周エッジ５２３の最大直径をＥ２、中心電極４の先端エッジ４１の最大直径をＡ、内周エッジ５２２の内側における接地電極５の表面と中心電極４との距離をＦとする。このとき、Ａ≧Ｅ１の場合に、Ａ／３≦（Ａ−Ｅ１）／２を満たし、Ａ＜Ｅ１の場合に、Ｂ１≦Ｆを満たす。

即ち、図５に示すごとく、スパークプラグ１の軸方向から見たとき、突出部５２の内側エッジ５２２の配置可能領域Ｓは、内側エッジ５２２の直径Ｅ１が中心電極４の先端エッジ４１の外径Ａ以下（Ａ≧Ｅ１）場合には、中心電極４の先端エッジ４１からＡ／３の長さ分内側に入った位置よりも外側の領域である。また、突出部５２の内側エッジ５２２の直径Ｅ１が中心電極４の先端エッジ４１の外径Ａよりも大きい（Ａ＜Ｅ１）場合には、内側エッジ５２２の配置可能領域Ｓは、Ｂ１≦Ｆを満たす。
図５において、破線Ｓ１がＡ／３＝（Ａ−Ｅ１）／２を満たす円、破線Ｓ２がＢ１＝Ｆを満たす円であり、これらの間に上記配置可能領域Ｓがある。

本例においては、内周エッジ５２２及び外周エッジ５２３は、互いに同軸の円形状を有し、また、中心電極４の先端エッジ４１も円形状を有する。また、内周エッジ５２２の内側における接地電極５の表面は接地母材５１の表面である。即ち、突出部５２は、円環状体を接地母材５１に接合してなる。

また、突出部５２は、接地母材５１からの突出量Ｄが０．３ｍｍ以上である。
また、突出部５２と中心電極４との軸方向距離Ｃは、０．５ｍｍ≦Ｃ≦１．５ｍｍを満たす。
また、中心電極４の電極先端部４２は、５０重量％以上のＩｒにＰｔ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ａｌ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｙ、Ｙ₂Ｏ₃の中から選択される少なくとも１種からなる添加物を含有したものであって融点が２０００℃以上のものからなる。

また、接地電極５の突出部５２は、５０重量％以上のＰｔにＩｒ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅの中から選択される少なくとも１種からなる添加物を含有したものであって融点が１５００℃以上の貴金属からなる。
また、電極先端部４２及び突出部５２は、それぞれ中心電極４の母材、接地母材５１に対して溶接されている。
また、上記絶縁碍子４は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等のセラミックからなる。

接地電極５に突出部５２を設けるに当たっては、図６（ａ）、（ｂ）に示すごとく、接地母材５１に対して、円筒状の突出部５２を配置し、抵抗溶接等により仮固定する。このとき、取付金具２の先端部に固定された接地母材５１は、屈曲させていない直棒形状を有している。
次いで、図６（ｃ）、（ｄ）に示すごとく、接地母材５１と突出部５２との接合部に対して、外周からレーザーＬを照射し、レーザー溶接する。
その後、図１に示すごとく、接地母材５１を屈曲させて、突出部５２を中心電極４の電極先端部４２に対向させる。

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記スパークプラグ１においては、接地電極５の突出部５２が内周エッジ５２２と外周エッジ５２３とを有する。そのため、火花放電の起点となるエッジ部分が多く形成されることとなるため、放電電圧を低減することができる。即ち、接地電極５に従来のような棒状の突出部（図１８参照）であって同等の外径のものを設ける場合に比べて、エッジ部分を約２倍程度の長さ分形成することが可能となるため、放電電圧を低減することができる。

また、上記距離Ｂ１と上記距離Ｂ２との差｜Ｂ１−Ｂ２｜が０．３ｍｍ以下であるため、上記突出部５２の内周エッジ５２２と外周エッジ５２３との両方を有効に利用することができる。即ち、上記距離Ｂ１とＢ２との差を上記の範囲内となるように小さくすることにより、中心電極４と内周エッジ５２２との間においても、中心電極４と外周エッジ５２３との間においても、充分に火花放電させることができる。そのため、内周エッジ５２２と外周エッジ５２３との双方を設けたことによる放電電圧低減の効果を充分に発揮することができる。

また、上記突出部５２は、上述のごとくエッジ部分の長さの合計を長くすることができるため、その外径を小さくしてもエッジ部分の長さを確保して、低い放電電圧を確保することができる。そのため、突出部５２を細くして、火炎核との接触面積を減らすことにより、着火性能を確保することができる。
また、上記のごとく放電電圧を充分に低減することができるため、放電ギャップを比較的大きくすることが可能となる。これにより、混合気と接触する放電火花を長く形成することができ、着火性能を確保することができる。

また、図２、図３に示す、上記最大直径Ｅ１、Ａ、上記距離Ｆとが、Ａ≧Ｅ１の場合に、Ａ／３≦（Ａ−Ｅ１）／２を満たし、Ａ＜Ｅ１の場合に、Ｂ１≦Ｆを満たすため、スパークプラグ１の着火性能を充分に確保することができる。
また、内周エッジ５２２及び外周エッジ５２３は、互いに同軸の円形状を有し、また、中心電極４の先端エッジ４１も円形状を有し、内周エッジ５２２の内側における接地電極５の表面は接地母材５１の表面である。そのため、内周エッジ５２２及び外周エッジ５２３をそれらの全周に渡って均等に、火花放電の起点とさせやすくなるため、放電電圧の一層の低減を図ることができる。

また、突出部５２は、接地母材５１からの突出量が０．３ｍｍ以上であるため、充分な着火性能を確保することができる。
また、突出部５２と中心電極４との軸方向距離Ｃは、０．５ｍｍ≦Ｃ≦１．５ｍｍを満たすため、放電電圧を低減すると共に優れた着火性能を確保することができる。

また、中心電極４の電極先端部４２は、５０重量％以上のＩｒに、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ａｌ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｙ、Ｙ₂Ｏ₃の中から選択される少なくとも１種からなる添加物を含有したものであって融点が２０００℃以上のものからなる。そのため、電極先端部４２の耐消耗性を得ると共に、充分な着火性能を確保することができ、長寿命、高信頼性のスパークプラグ１を得ることができる。

また、接地電極５の突出部５２は、５０重量％以上のＰｔに、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅの中から選択される少なくとも１種からなる添加物を含有したものであって融点が１５００℃以上の貴金属からなる。そのため、突出部５２の耐消耗性を得ると共に、充分な着火性能を確保することができ、長寿命、高信頼性のスパークプラグ１を得ることができる。

以上のごとく、本例によれば、放電電圧の低減と着火性能の確保とを両立させることができる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。

（実施例２）
本例は、図７に示すごとく、突出部５２の中心軸が、中心電極４の中心軸からずれて配置されたスパークプラグの例である。
即ち、突出部５２の内側エッジ５２２及び外側エッジ５２３の中心軸が、中心電極４の先端エッジ４１の中心軸からずれている。なお、この２つの中心軸のズレは、例えば０．３ｍｍ以下とすることが好ましい。
その他は、実施例１と同様の構成を有する。また、本例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例３）
本例は、図８に示すごとく、接地母材５１の端部５１１からはみ出した状態で突出部５２を接地母材５１に配置した例である。
上記突出部５２は、上記接地母材５１の端部５１１に設けた切欠段部５１２に配設されている。
その他は、実施例１と同様の構成を有する。また、本例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例４）
本例は、図９に示すごとく、接地電極５の突出部５２の形状を種々の形状とした例である。
即ち、実施例１に示す突出部５２のように、内側エッジ５２２と外側エッジ５２３の両方を円形状とした形状に対し、例えば、内側エッジ５２２を、四角形、六角形、八角形としたもの、外側エッジ５２３を四角形、六角形、八角形、十字形状としたもの、更には、これらの種々の組合せの形状等、種々の形状を採用することができる。
その他は、実施例１と同様である。

これらの形状においても、上記実施例１に示す寸法関係を有することにより、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
なお、本発明における突出部５２の形状としては、本例において示した以外にも、種々の形状を採用することができる。

（実施例５）
本例は、図１０に示すごとく、接地電極５の突出部５２の形状を有底筒形状とし、中央部分に有底穴５２４を設けた例である。
また、有底穴５２４の開口部に内周エッジ５２２が形成されている。
なお、本例の場合には、実施例１において示した「内周エッジ５２２の内側における接地電極５の表面」は、突出部５２の有底穴５２４の表面となる。

図１０（ａ）に示す突出部５２は、軸方向に沿った断面形状として四角形の有底穴５２４を有する。図１０（ｂ）に示す突出部５２は、軸方向に沿った断面形状として三角形の有底穴５２４を有する。図１０（ｃ）に示す突出部５２は、軸方向に沿った断面形状として三角形の有底穴５２４を有する。また、底部には外周エッジ５２３よりも外側に突出した延設部５２５を有する。

図１０（ｄ）に示す突出部５２は、図１０（ａ）に示す突出部５２と同様の形状を有する。ただし、該突出部５２は、接地母材５１に形成した凹部５１３に嵌合され、突出部５２の有底穴５２４の底面５２６を、接地母材５１の表面５１４と同一平面上に配置している。
図１０（ｅ）に示す突出部５２は、軸方向に沿った断面形状として四角形の有底穴５２４を有すると共に、軸方向の厚みを大きくした形状を有する。そして、該突出部５２は、接地母材５１を貫通した貫通孔５１５に嵌合されている。また、突出部５２の有底穴５２４の底面５２６を、接地母材５１の表面５１４と同一平面上に配置している。
その他は、実施例１と同様である。

これらの形状においても、上記実施例１に示す寸法関係を有することにより、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
なお、本発明における突出部５２の縦断面形状としては、本例に示した以外にも、種々の形状とすることができる。

（実施例６）
本例の場合には、接地母材５１における突出部５２を接合する突出部接合部５１６を、径方向に対して傾斜させた例である。
この傾斜角度は、例えば５°とすることができる。

図１１（ａ）に示す接地電極５は、傾斜した接地母材５１の突出部接合部５１６に、実施例１に示した円環状の突出部５２を接合してなる。図１１（ｂ）に示す接地電極５は、傾斜した接地母材５１の突出部接合部５１６に、実施例５に示した有底穴５１４を有する突出部５２を接合してなる。
図１１（ａ）、（ｂ）に示す接地電極５においては、突出部５２は、該突出部５２の軸方向がスパークプラグ１の軸方向と平行となるように配設してある。

図１１（ｃ）に示す接地電極５は、傾斜した接地母材５１の突出部接合部５１６に、実施例１に示した円環状の突出部５２を接合してなる。図１１（ｄ）に示す接地電極５は、傾斜した接地母材５１の突出部接合部５１６に、実施例５に示した有底穴５１４を有する突出部５２を接合してなる。
図１１（ｃ）、（ｄ）に示す接地電極５においては、突出部５２は、該突出部５２の軸方向が接地母材５１の突出部接合部５１６に直交するように配設してある。それ故、突出部５２の軸方向はスパークプラグ１の軸方向に対して傾斜する。

（実施例７）
本例は、図１２に示すごとく、接地母材５１の突出部接合部５１６に設けた凹部５１３に突出部５２を配設する例である。
即ち、図１２（ａ）、（ｂ）に示すごとく、一端を取付金具２に固定した直棒状の接地母材５１の突出部接合部５１６に凹部５１３を形成する。該凹部５１３の形成は、切削加工（例えばエンドミル加工）により行う。
次いで、図１２（ｃ）に示すごとく、円環状の突出部５２を上記凹部５１３に嵌め込む。このとき、接地母材５１と突出部５２との間には、抵抗溶接又はレーザー溶接を行ってもよい。
なお、本例の場合、実施例１において示した「内周エッジ５２２の内側における接地電極５の表面」は、凹部５１３の底面となる。
その他は、実施例１と同様であり、同様の作用効果を有する。

（実施例８）
本例は、図１３に示すごとく、プレス加工により突出部５２を設ける例である。
即ち、図１３（ａ）、（ｂ）に示すごとく、一端を取付金具２に固定した直棒状の接地母材５１の突出部接合部５１６に対して、プレス治具６を押圧する。該プレス治具６の型面６１は、突出部５２の形状に対応した形状に形成されている。そのため、上記プレス治具６による押圧によって、図１３（ｃ）に示すごとく、接地母材５１が変形して突出部５２が形成される。
即ち、本例の場合には、接地母材５１と突出部５２とは一体成形体となる。
その他は、実施例１と同様であり、同様の作用効果を有する。

（実施例９）
本例は、図１４に示すごとく、本発明による放電電圧の低減効果を確認した例である。
即ち、実施例１のスパークプラグ１の放電電圧Ｖｒ１と、棒状の突出部９２１を接地電極５に配設した従来のスパークプラグ９（図１８参照）の放電電圧Ｖｒ２とをそれぞれ測定した。
このとき、実施例１のスパークプラグ１（図２参照）において、｜Ｂ１−Ｂ２｜を種々変更して放電電圧Ｖｒ１を測定したときの、Ｖｒ１／Ｖｒ２の値を図１４のグラフにプロットした。

また、中心電極４と接地電極５との距離Ｃを０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍとしたスパークプラグ１について、それぞれ同様の測定を行った。図１４において、Ｃ＝０．５ｍｍとした場合の測定結果を□、Ｃ＝１．０ｍｍとした場合の測定結果を○、Ｃ＝１．５ｍｍとした場合の測定結果を△にて表した。

また、中心電極４の先端エッジ４１の直径Ａは０．５ｍｍ、突出部５２の突出量Ｄは０．８ｍｍである。また、比較サンプルの接地電極９２の棒状の突出部９２１の先端径は０．５ｍｍ、突出量は０．８ｍｍであり、その他は実施例１のスパークプラグ１と同様である。
試験は、０．６ＭＰａの加圧雰囲気内において行った。

図１４より分かるように、｜Ｂ１−Ｂ２｜≦０．３ｍｍのとき、Ｖｒ１／Ｖｒ２＜１とすることができる。即ち、｜Ｂ１−Ｂ２｜≦０．３ｍｍとすることにより、放電電圧の低減効果を得ることができる。

（実施例１０）
本例は、図１５に示すごとく、接地母材５１からの突出部５２の突出量Ｄと着火性能との関係を調べた例である。
即ち、実施例１のスパークプラグ１における突出部５２の突出量Ｄを変化させたとき、失火限界となる空燃比（Ａ／Ｆ）を測定した。また、比較例として、従来のスパークプラグ９（図１８参照）を用いて同様の失火限界となる空燃比（Ａ／Ｆ）の測定を行った。

評価は、４気筒１８００ｃｃの自動車用エンジンを使用し、エンジン回転数８００ｒｐｍでの失火限界の空燃比（Ａ／Ｆ）により行った。
また、上記スパークプラグ１において、Ａ＝０．５５ｍｍ、Ｃ＝０．９ｍｍ、Ｅ１＝０．９ｍｍ、Ｅ２＝１．３ｍｍ、Ｂ１＝０．９８ｍｍ、Ｂ２＝０．９１ｍｍ、｜Ｂ１−Ｂ２｜＝０．０７ｍｍとした。また、比較例のスパークプラグ９の棒状の突出部９２１の先端エッジの外径は０．９ｍｍである。

図１５に、本例のスパークプラグ１についての測定結果を△、比較例のスパークプラグ９についての測定結果を○にて示す。
同図より分かるように、いずれのスパークプラグについても、突出量Ｄ≧０．３ｍｍのとき、失火限界となる空燃比（Ａ／Ｆ）が安定して高くなる。即ち、Ｄ≧０．３ｍｍとすることにより、燃料の少ない混合気でも着火が可能となり、優れた着火性能を確保することができる。
また、Ｄ＜０．３ｍｍの場合においては、失火限界の空燃比が小さくなるが、本発明のスパークプラグ１によれば、従来のスパークプラグ９に比べて失火限界空燃比を小さくできる、即ち、良好な着火性能を確保しやすい。

（実施例１１）
本例は、図１６に示すごとく、中心電極４の先端エッジ４１の直径Ａと接地電極５の突出部５２の内周エッジ５２２の直径Ｅ１との差と、スパークプラグの着火性能との関係を調べた例である。
即ち、実施例１のスパークプラグ１における突出部５２の内周エッジ５２２の直径Ｅ１を変化させたとき、失火限界となる空燃比（Ａ／Ｆ）を測定した。また、上記スパークプラグ１において、Ａ＝０．７ｍｍ、Ｃ＝０．８ｍｍ、Ｄ＝０．８ｍｍ、Ｅ２＝１．０ｍｍとした。

評価方法は、上記実施例１０と同様である。評価結果を図１６に示す。
同図から分かるように、Ａ−Ｅ１≦２Ａ／３のとき、失火限界空燃比（Ａ／Ｆ）を高く維持することができ、着火性能を確保することができる。即ち、（Ａ−Ｅ１）／２≦Ａ／３を満たすことにより、着火性能に優れたスパークプラグを得ることができる。

（実施例１２）
本例は、図１７に示すごとく、突出部５２と中心電極４との軸方向距離Ｃと、スパークプラグの着火性能との関係を調べた例である。
即ち、実施例１のスパークプラグ１において、軸方向距離Ｃを変化させたときの失火限界空燃比を測定した。また、上記スパークプラグ１において、Ａ＝０．５５ｍｍ、Ｄ＝０．８ｍｍ、Ｅ１＝０．９ｍｍ、Ｅ２＝１．３ｍｍ、｜Ｂ１−Ｂ２｜＝０．０７ｍｍとした。

評価方法は、上記実施例１０と同様である。評価結果を図１７に示す。
同図から分かるように、Ｃ≧０．５ｍｍのとき、失火限界空燃比（Ａ／Ｆ）を高く維持することができ、着火性能を確保することができる。即ち、Ｃ≧０．５ｍｍを満たすことにより、着火性能に優れたスパークプラグを得ることができる。

実施例１における、内燃機関用のスパークプラグの先端部付近の説明図。 実施例１における、スパークプラグの先端部付近の寸法関係を示す説明図。 実施例１における、軸方向から見た突出部と中心電極との位置関係を示す説明図。 実施例１における、欠け部分を有する突出部の説明図。 実施例１における、内周エッジの配置可能領域を示す説明図。 実施例１における、接地母材への突出部の接合方法を示す説明図。 実施例２における、突出部の配設状態を示す説明図。 実施例３における、突出部の配設状態を示す説明図。 実施例４における、軸方向から見た突出部の各種形状を示す説明図。 実施例５における、各種形状の突出部の縦断面説明図。 実施例６における、各種態様の接地電極の縦断面説明図。 実施例７における、接地母材への突出部の接合方法を示す説明図。 実施例８における、接地電極の突出部の形成方法を示す説明図。 実施例９における、測定結果を示す線図。 実施例１０における、測定結果を示す線図。 実施例１１における、測定結果を示す線図。 実施例１２における、測定結果を示す線図。 従来例における、内燃機関用のスパークプラグの先端部付近の説明図。

符号の説明

１ スパークプラグ
２ 取付金具
２１ 取付け用ネジ部
３ 絶縁碍子
３１ 碍子先端部
４ 中心電極
４１ 先端エッジ
５ 接地電極
５１ 接地母材
５２ 突出部
５２１ 電極対向面
５２２ 内周エッジ
５２３ 外周エッジ

Claims (9)

1. 外周に取付け用ネジ部を設けた取付金具と、碍子先端部が突出するように上記取付金具に保持される絶縁碍子と、電極先端部が上記碍子先端部から突出するように上記絶縁碍子に保持される中心電極と、該中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを備えた内燃機関用のスパークプラグであって、
   上記接地電極は、上記取付金具に固定された接地母材と、該接地母材に取り付けられ上記中心電極に対向して配置された突出部とを有し、
   該突出部は、上記中心電極に対向する環状の電極対向面と、上記電極対向面の内周側に形成された環状の内周エッジと、上記電極対向面の外周側に形成された環状の外周エッジとを有し、
   上記中心電極に形成された先端エッジと上記内周エッジと上記外周エッジとを通ると共に上記スパークプラグの軸方向に平行な平面が、上記中心電極の先端エッジ、上記内周エッジ、上記外周エッジとそれぞれ交わる交点をそれぞれＰ０、Ｐ１、Ｐ２としたとき、点Ｐ０〜点Ｐ１の距離Ｂ１と点Ｐ０〜点Ｐ２の距離Ｂ２との差｜Ｂ１−Ｂ２｜は、０．３ｍｍ以下であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
2. 請求項１において、環状の上記内周エッジの最大直径をＥ１、上記中心電極の上記先端エッジの最大直径をＡ、上記内周エッジの内側における上記接地電極の表面と上記中心電極との距離をＦとしたとき、
   Ａ≧Ｅ１の場合に、Ａ／３≦（Ａ−Ｅ１）／２を満たし、
   Ａ＜Ｅ１の場合に、Ｂ１≦Ｆを満たすことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
3. 請求項１又は２において、上記内周エッジ及び上記外周エッジは、互いに同軸の円形状を有し、また、上記中心電極の上記先端エッジも円形状を有し、上記内周エッジの内側における上記接地電極の表面は上記接地母材の表面であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項において、上記突出部は、上記接地母材からの突出量が０．３ｍｍ以上であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項において、上記突出部と上記中心電極との軸方向距離Ｃは、０．５ｍｍ≦Ｃ≦１．５ｍｍを満たすことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
6. 請求項１〜５のいずれか一項において、上記中心電極の上記電極先端部は、５０重量％以上のＩｒに少なくとも１種の添加物を含有したものであって融点が２０００℃以上のものからなることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
7. 請求項６において、上記添加物は、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ａｌ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｙ、Ｙ₂Ｏ₃の中から選択される少なくとも１種からなるものであることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
8. 請求項１〜７のいずれか一項において、上記接地電極の上記突出部は、５０重量％以上のＰｔに少なくとも１種の添加物を含有したものであって融点が１５００℃以上の貴金属からなることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
9. 請求項８において、上記添加物は、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅの中から選択される少なくとも１種からなるものであることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。

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