JPH09223570A - 内燃機関用スパークプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の接地電極を有するスパークプラグにお
ける点火性、特に低温始動時や希薄混合気に対する点火
性を向上させようとするものである。 【解決手段】 中心電極（３）の先端面（６）と、その
先端面（１０）（１０）を互いに対向させる接地電極
（９）（９）の先端内面（１６）により火花ギャップ
（１１）を形成するスパークプラグ（１）において、上
記互いに対向する接地電極（９）（９）の先端面（１
０）（１０）により形成される隙間の距離Ｓを０．３〜
１．５ｍｍとし、かつ中心電極（３）の先端面（６）に
対して接地電極（９）（９）の先端内面（１６）を平行
に設けることで、液化した燃料が飛散しても火花ギャッ
プに侵入し難くなることにより、低温始動時における液
化した燃料が火花ギャップに滞留することで形成される
燃料ブリッジの発生を防止して失火を抑制すると共に、
希薄混合気において十分に火花ギャップに混合気を流入
させ得るため、確実に希薄混合気に対して点火すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関に装着
されるスパークプラグにおいて、点火性（着火性）の向
上等を目的として複数の接地電極を突設するスパークプ
ラグの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、火花放電する電極部分の消耗を防
止し、混合気への点火性を向上させるために複数の接地
電極を、絶縁体から先端部が突出する中心電極の先端側
面に対設させて複数の火花ギャップを形成した多極スパ
ークプラグが知られており、特に両極性タイプのＤＬＩ
（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｌｅｓｓ Ｉｇｎｉｔｉ
ｏｎ）の点火装置に多く使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の複数の接地電極を有する内燃機関用スパークプラグ
の場合は、絶縁体に突出して固持される中心電極の先端
側面と、この中心電極の先端側面に対向する位置に複数
の接地電極の先端面を配置して火花ギャップを形成して
なるものであるため、確かに火花放電を行う面積は拡大
するから、理論的には耐消耗性が良く、通常運転時にお
ける点火性は改善されるものと考えられるが、実際には
低温始動時において平行電極スパークプラグ（中心電極
の先端面に１個の接地電極の先端内面が平行に対向して
いるもの）に比べて著しくその点火性が低下してしまう
ということがある。

【０００４】すなわち、この多極スパークプラグにおけ
る低温始動時の点火性の低下は、冬季のように外気温が
著しく低下することに伴ってスパークプラグも含めて内
燃機関自体も低温となってしまうことで、この低温始動
時における燃焼室内の混合気に含まれる燃料が、例えば
低温であるピストンの頂部の表面に触れて十分に霧化す
ることができず液体となりピストン上に残留すると共
に、このピストン上に残留した液化した燃料が、ピスト
ンの上下運動により燃焼室内で飛散し、スパークプラグ
を構成する絶縁体に固持される中心電極の側面と、この
中心電極と共にスパークプラグを構成する主体金具の環
状端面に突設される接地電極の先端面との間により形成
された火花ギャップに滞留することによって燃料ブリッ
ジが発生することとなるため、上記中心電極の先端側面
と接地電極の先端面との間に形成される火花ギャップに
おいて有効な火花放電を行うことができず、混合気への
点火性の低下につながるというものである。

【０００５】また、スパークプラグを構成する絶縁体に
突出して固持される中心電極の先端面と、主体金具から
互いに対向する位置より突設する複数の接地電極の先端
面とを対設させ、中心電極の先端面と接地電極の先端内
面との間に複数の火花ギャップを形成するスパークプラ
グ（実公昭 −３９７９６号公報）が知られている
が、接地電極の対向する先端面の隙間が大きいと、通常
運転時の着火性を向上することができるのに対し、隙間
の大きさが中心電極の直径程度であると、火花ギャップ
に液化燃料が滞留し易くなり、低温始動性が悪化し易く
なる。

【０００６】そこで、この発明は上記従来のものの持つ
欠点を改善するものであり、複数の接地電極を有するス
パークプラグにおける点火性、特に低温始動時或は希薄
混合気に対する点火性を向上させようとするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのために、中心電極の
先端部を突出して軸孔内に固持する絶縁体と、この絶縁
体の脚部先端を環状端面より突出させて内部に保持して
なる主体金具から構成されると共に、この主体金具の上
記環状端面にその先端面を対向する２個の接地電極を配
設して、上記中心電極の上記先端部の先端面と対向する
接地電極の先端内面との間で火花ギャップを形成するス
パークプラグにおいて、上記対向する上記接地電極の上
記先端面により形成される隙間の距離Ｓを０．３〜１．
５ｍｍとし、且つ対向する上記接地電極の上記先端内面
が中心電極の上記先端面と平行に設けてなるものであ
る。

【０００８】更に、上記中心電極の上記先端面におい
て、対向する２個の上記接地電極の上記先端面により形
成される隙間の方向に対して、平行或は直交するように
溝部を穿設し、或は上記接地電極の先端を、他方の接地
電極の方向に向かって先細形状となるテーパー部を形成
してなるものであり、又は、上記中心電極の上記先端面
において、その先端面の中心に凹部を穿設してなるもの
である。更に、上記中心電極の上記先端部の上記先端面
が耐火花消耗部材で形成されてなるものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明を実施するにあたって、
中心電極の先端面と２個の接地電極の先端内面との間で
火花ギャップを形成するスパークプラグにおいて、上記
接地電極の先端面により形成される隙間の距離Ｓを０．
３〜１．５ｍｍとし、且つ接地電極の先端面が中心電極
の先端面と平行に設けてなるので、低温始動時において
十分に霧化することなく液化した燃料がピストンの頂部
に残留し、ピストンの上下運動により上記液化した燃料
が燃焼室内に飛散しても、主体金具の環状端面に突設す
る互いに対向するように配設される２個の接地電極の先
端内面と中心電極の先端面により形成される火花ギャッ
プに侵入し難くなると共に、この先端面を対向する接地
電極間の隙間から混合気の火花ギャップへの流入は十分
に確保されることとなるので、特に希薄混合気に対する
火花ギャップでの火花放電を確実に行うことができ、着
火性を改善することができるものである。

【００１０】更に、対向する接地電極の先端面により形
成される隙間の距離Ｓを０．３〜１．５ｍｍとし、且つ
接地電極の先端内面が中心電極の先端面と平行に設けた
上、スパークプラグを構成する絶縁体の軸孔内にその先
端部を突出して固持される中心電極の先端面に、対向す
る２個の接地電極の先端面により形成される隙間の方向
に対して、平行或は直交するように溝部を穿設し、或は
主体金具の環状端面において突設され、そして互いにそ
の先端面を対向するように配設される接地電極の先端
を、他方の接地電極の方向に向かって先細形状となるテ
ーパー部を形成してなるものであり、又は、絶縁体の軸
孔内にその先端を突出して固持される中心電極の先端面
に、その先端面の中心に凹部を穿設してなることで、低
温始動時での液化した燃料のピストンの上下運動による
飛散によっても、対向する接地電極の先端内面と中心電
極の先端面により形成される火花ギャップに侵入し難く
くして燃料ブリッジによる失火を抑制すると共に、この
接地電極の先端面間の隙間により混合気の火花ギャップ
への流入を確保して、たとえ希薄混合気であっても、火
花ギャップでの火花放電を確実に行い点火性を向上させ
ることができると同時に、中心電極及び接地電極間に形
成される火花ギャップでの電極による消炎作用をが小さ
くなることから、燃焼室内での混合気に対する点火性が
著しく向上し、またこの著しい点火性の向上に伴って中
心電極にエッジ効果を発揮させて放電電圧を低減させ、
更に中心電極の先端面を耐火花消耗性部材で形成するこ
とにより、火花ギャップ間での火花放電に伴う電極の消
耗を抑制させることができるものとなる。

【００１１】

【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、軸孔（４）内にＮｉ合金内に銅芯を封入した
円柱状の中心電極（３）の先端部（５）を突出して導電
性シール材（３１），（３１）を介して抵抗体（３２）
を挟み端子電極（３３）と共に加熱により固持する絶縁
体（２）と、上記絶縁体（２）の脚部先端（１２）を環
状端面（８）より突出して上端部（７１）を加締めによ
り内部に保持する主体金具（７）、及び上記主体金具
（７）の環状端面（８）において、互いにその先端面
（１０），（１０）を対向するように突設する２個のＮ
ｉ合金からなる接地電極（９），（９）から構成され、
上記主体金具（７）の環状端面（８）において、互いに
その先端面（１０），（１０）を対向するように突設す
る２個の接地電極（９），（９）の先端内面（１６），
（１６）と中心電極（３）の先端部（５）の先端面
（６）との間に火花ギャップ（１１）を形成してなるも
のである。

【００１２】そして、この発明の第１実施例において
は、上記互いに対向する接地電極（９），（９）の先端
面（１０），（１０）により形成される隙間の距離Ｓを
０．３〜１．５ｍｍ（好ましくは上記隙間の距離を０．
４〜１．０ｍｍとする方が良い。）とし、且つ互いに対
向する接地電極（９），（９）の先端内面（１６），
（１６）が中心電極（３）の先端部（５）の先端面
（６）と平行に設けてなるものである（図２参照）。

【００１３】この発明の第１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、低温始
動時において十分に霧化することなく液化した燃料がピ
ストンの頂部に残留し、ピストンの上下運動により上記
液化した燃料が燃焼室内に飛散しても、主体金具（７）
の環状端面（８）において突設する互いにその先端面
（１０），（１０）を対向するように配設される接地電
極（９），（９）により形成される隙間の距離Ｓが０．
３以上１．５ｍｍ以下に制限されているため、互いに対
向する接地電極（９），（９）の先端面（１０），（１
０）によって形成される隙間に、液化した燃料が絶縁体
（２）の表面に沿って流下して始動性を向上することが
できると共に、希薄混合気の点火性を十分に改善するこ
とができる。すなわち、この発明の第１実施例のスパー
クプラグ（火花ギャップ１．０ｍｍ）は図７に示すよう
に、１．６リットル、４サイクル４気筒のエンジンを用
いて、−３０℃でクランキング５秒（火花カット）後、
通常のクランキングを行い、エンジン回転数６００ｒｐ
ｍに到達した始動時間（ｓｅｃ）により隙間Ｓの関係を
求めた。その結果、隙間Ｓは小さい方が良く、１．５ｍ
ｍより大きくなると始動時間が極端に悪くなる。これは
液化した燃料が隙間より流下し、火花ギャップ（１１）
に滞留して燃料ブリッジを形成し易くなるものと考えら
れる。また、図８に示すように、２．０リットル、４サ
イクル６気筒のエンジンを用いて、常温でアイドリング
（７００ｒｐｍ）における燃料噴射量を変更し、着火性
の評価を行った。この結果、隙間Ｓは大きい方が点火性
が良いが、０．３ｍｍより小さくなると混合気の火花ギ
ャップへの流入が不十分となり、点火性が極端に悪化す
る。

【００１４】更に、図３において示すものは、この発明
の第２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）において
は、上記第１実施例における互いに対向する接地電極
（９），（９）の先端面（１０），（１０）により形成
される隙間の距離Ｓを０．３〜１．５ｍｍ（好ましくは
上記隙間の距離を０．４〜１．０ｍｍとする方が良
い。）とし、且つ互いに対向する接地電極（９），
（９）の先端内面（１６），（１６）が中心電極（３）
の先端部（５）の先端面（６）と平行に設けられた上
で、上記スパークプラグ（１）を構成する絶縁体（２）
の軸孔（４）内にその先端部（５）を突出して固持され
る中心電極（３）の先端部（５）の先端面（６）におい
て、主体金具（７）の環状端面（８）に互いにその先端
面（１０），（１０）を対向するように配設される２個
の接地電極（９），（９）の先端面（１０），（１０）
により形成される隙間の方向に対して、平行或は直交す
るようにＵ形状、Ｖ形状の溝部（１３）を穿設してなる
ものであるので、液化した燃料がピストンの運動により
飛散して上記その先端面（１０），（１０）を互いに対
向する接地電極（９），（９）の先端内面（１６），
（１６）と、中心電極（３）の先端面（６）により形成
される火花ギャップ（１１）に侵入し難くさせることと
なると共に、互いに対向する接地電極（９），（９）の
先端面（１０），（１０）により形成される隙間から混
合気の火花ギャップ（１１）への流入を十分に確保でき
るので、特に希薄混合気に対する火花ギャップ（１１）
での火花放電を確実に行うことができるものとなり、低
温始動時の他希薄混合気に対する着火性を十分に改善す
ることができる上、中心電極（３）の先端面（６）及び
接地電極（９），（９）間に形成される火花ギャップで
の電極による消炎作用を小さくでき、燃焼室内での混合
気、特に希薄混合気に対する点火性を著しく向上できる
と共に放電電圧も低下することができるものである。

【００１５】また、図４において示すものは、この発明
の第３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、上記第
１実施例における互いに対向する接地電極（９），
（９）の先端面（１０），（１０）により形成される隙
間の距離Ｓを０．３〜１．５ｍｍとし、且つ互いに対向
する接地電極（９），（９）の先端面（１０），（１
０）が中心電極（３）の先端部（５）の先端面（６）と
平行に設け、或は更に上記中心電極（３）の先端面
（６）において、互いに対向するように配設される２個
の接地電極（９），（９）の先端面（１０），（１０）
により形成される隙間の方向に対して、平行或は直交す
るように溝部（１３）を穿設した上で、主体金具の環状
端面において突設され、そして互いにその先端面を対向
するように配設される接地電極の先端を、互いに対向す
るもう一方の接地電極の方向に向かって先細形状となる
テーパー部（１４）を形成するので、上述した第１実施
例及び第２実施例で述べたように、液化した燃料がピス
トンの運動により飛散して上記その先端面（１０），
（１０）を互いに対向する接地電極（９），（９）の先
端内面（１６），（１６）と、中心電極（３）の先端面
（６）により形成される火花ギャップ（１１）に侵入し
難くさせることとなると共に、互いに対向する接地電極
（９），（９）の先端面（１０），（１０）により形成
される隙間から混合気の火花ギャップ（１１）への流入
を十分に確保できるので、特に希薄混合気に対する火花
ギャップ（１１）での火花放電を確実に行うことができ
るものとなり、低温始動時の他希薄混合気に対する着火
性を十分に改善することができる上、中心電極（３）の
先端面（６）及び接地電極（９），（９）間に形成され
る火花ギャップでの電極による消炎作用をが小さくでき
るものとなり、燃焼室内での混合気、特に希薄混合気に
対する点火性を著しく向上させ、更に中心電極（３）に
エッジ効果を発揮させて火花ギャップ（１１）での火花
放電の際に要求される放電電圧を低減させて火花ギャッ
プ（１１）間での火花放電に伴う電極、すなわち中心電
極（３）及び接地電極（７）の消耗を抑制させることが
できるものとなる。

【００１６】そして、図５において示すものは、この発
明の第４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、上記
この発明の第１実施例又は第３実施例である内燃機関用
スパークプラグ（１）に対して更に絶縁体（２）の軸孔
（４）に突出して固持される中心電極（３）の先端部
（５）の先端面（６）の中心に凹部（１５）を穿設する
ものであるので、液化した燃料がピストンの運動により
飛散して上記その先端面（１０），（１０）を互いに対
向する接地電極（９），（９）と、中心電極（３）の先
端面（６）により形成される火花ギャップ（１１）に侵
入し難くさせると共に、互いに対向する接地電極
（９），（９）の先端面（１０），（１０）により形成
される隙間から混合気の火花ギャップ（１１）への流入
を十分に確保して希薄混合気に対する火花ギャップ（１
１）での火花放電を確実に行うことで、低温始動時の他
希薄混合気に対する着火性を十分に改善することができ
る上、中心電極（３）の先端面（６）及び接地電極
（９），（９）間に形成される火花ギャップ（１１）で
の電極による消炎作用を小さくできるものとなり、燃焼
室内での混合気、特に希薄混合気に対する点火性を著し
く向上させることができるものとなる。

【００１７】また、図６において示すものは、この発明
の第５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、上記第
１実施例〜第４実施例の中心電極（３）の先端部（５）
の先端面（６）に耐火花消耗性に優れた部材（１７）
を、例えばＰｔ−Ｉｒ合金，Ｐｔ−Ｎｉ合金，Ｐｔ−Ｉ
ｒ−Ｎｉ合金，Ｉｒ−Ｙ₂ Ｏ₃ 合金，高Ｃｒ合金，Ａｕ
−Ｐｄ合金等からなる板状材が抵抗溶接、レーザー溶接
によって接合したり、或いは先端面（６）に上記合金を
蒸着、溶射により被覆したものであり、特に先端面
（６）に溝部（１３）、凹部（１５）を形成したもので
部材（１７）の層を設けるのに有用である。そして図６
の実施例はＶ溝（１３）を先端面に穿設したＰｔ−Ｉｒ
合金を抵抗溶接により接合した耐火花消耗性部材（１
７）を設けたものである。かかる中心電極（３）の先端
面（６）が耐火花消耗性部材（１７）で形成することに
より中心電極（３）側の電極消耗を防止し、耐久性を大
幅に向上することができる。

【００１８】

【発明の効果】以上のとおり、燃料ブリッジの発生や電
極の消炎作用を抑制することができ、低温始動時或は希
薄混合気における点火性を著しく改善することができる
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】この発明の第１実施例である内燃機関用スパー
クプラグの要部拡大正面図である。

【図３】この発明の第２実施例である内燃機関用スパー
クプラグの要部拡大正面図である。

【図４】この発明の第３実施例である内燃機関用スパー
クプラグの要部拡大上面図である。

【図５】この発明の第４実施例である内燃機関用スパー
クプラグの要部拡大正面図である。

【図６】この発明の第５実施例である内燃機関用スパー
クプラグの要部拡大正面図である。

【図７】図７は−３０℃における接地電極の隙間Ｓと始
動性の関係を示す特性図である。

【図８】図８はアイドリングにおける接地電極の隙間Ｓ
とＡ／Ｆの関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１ 内燃機関用スパークプラグ ２ 絶縁体 ３ 中心電極 ４ 軸孔 ５ （中心電極の）先端部 ６ 先端面 ７ 主体金具 ８ （主体金具の）環状端面 ９ 接地電極 １０ （接地電極の）先端面 １１ 火花ギャップ １２ 絶縁体の脚部先端 １３ 溝部 １４ テーパー部 １５ 凹部 １６ （接地電極の）先端内面 １７ 耐火花消耗性部材 ３１ 導電性シール材 ３２ 抵抗体 ３３ 端子電極 ７１ 上端部 Ｓ 隙間の距離

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心電極の先端部を突出して軸孔内に固
   持する絶縁体と、この絶縁体の脚部先端を環状端面より
   突出させて内部に保持してなる主体金具と、この主体金
   具の上記環状端面に先端面を対向する２個の接地電極を
   配設して、この２個の接地電極の先端内面と上記中心電
   極の上記先端部の上記先端面との間で火花ギャップを形
   成するスパークプラグにおいて、上記接地電極の対向す
   る上記先端面の隙間の距離Ｓを０．３〜１．５ｍｍと
   し、且つ対向する上記接地電極の上記先端内面が上記中
   心電極の上記先端面と平行に設けられている内燃機関用
   スパークプラグ。
2. 【請求項２】 上記中心電極の上記先端面に、対向する
   ２個の上記接地電極の上記先端面により形成される隙間
   の方向に対して、平行或は直交するように溝部を穿設し
   てなる請求項１記載の内燃機関用スパークプラグ。
3. 【請求項３】 対向する上記接地電極の先端を、他方の
   接地電極の方向に向かって先細形状となるテーパー部を
   形成してなる請求項１又は２記載の内燃機関用スパーク
   プラグ。
4. 【請求項４】 上記電極の上記先端面に、その先端面の
   中心に凹部を穿設してなる請求項１又は３記載の内燃機
   関用スパークプラグ。
5. 【請求項５】 上記中心電極の上記先端部の上記先端面
   が耐火花消耗性部材で形成されてなる請求項１〜２又は
   ４記載の内燃機関用スパークプラグ。