JP6199671B2 - 点火プラグ - Google Patents

Description

本発明は点火プラグに係り、特に、自動車用内燃機関等に使用する点火プラグに関する。

この種の点火プラグに関して、中心電極との間にプラグ軸方向のメイン放電ギャップを形成するメイン接地電極の他に、中心電極との間にプラグ半径方向のサブ放電ギャップを形成する二つのサブ接地電極を備える、所謂３極式の点火プラグが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１１−１５４９６５号公報

この３極式点火プラグでは、メイン接地電極が中心電極の後方に配置されると共に、二つのサブ接地電極がそれぞれ中心電極の左右両側方に配置される。またこれら接地電極の上方では、絶縁碍子およびハウジングの間に有底円筒状のポケット隙間が形成されている。ポケット隙間はプラグ軸方向先端側、すなわち燃焼室側にて開放されている。

この３極式点火プラグによると、接地電極が中心電極の後方および左右両側方に配置され、前方が接地電極の無い空いた状態となる。そしてこの空いた空間から、３つの接地電極で囲まれた空間内に燃焼室内の混合気が入ってくると、当該混合気がポケット隙間に入り込み、ここから抜け難く、滞留する傾向にある。この滞留が生じると、ポケット隙間内の混合気が受熱し続けて高温になり、ポケット隙間内でプレイグニッションが発生し易くなる問題がある。特に近年、火花点火式内燃機関は高圧縮比、高過給となる傾向にあり、かかる状況下ではプレイグニッションが発生する可能性が高くなる。

そこで本発明は、上記事情に鑑みて創案され、その目的は、ポケット隙間内でのプレイグニッションの発生を抑制し得る点火プラグを提供することにある。

本発明の一の態様によれば、
プラグ軸方向に沿って基端側から先端側に延びる中心電極と、
前記中心電極を外周側から保持する筒状の絶縁碍子と、
前記絶縁碍子を外周側から保持する筒状のハウジングと、
前記絶縁碍子および前記ハウジングの間に形成され、プラグ軸方向先端側にて開放された有底筒状のポケット隙間と、
前記中心電極との間にプラグ軸方向のメイン放電ギャップを形成するメイン接地電極と、
前記中心電極との間にプラグ半径方向のサブ放電ギャップを形成する複数のサブ接地電極と、
を備え、
前記メイン接地電極は、前記中心電極の後方にて前記ハウジングからプラグ軸方向先端側に延びる第１のメイン延在部と、前記第１のメイン延在部から前方に延び、前記メイン放電ギャップを形成する第２のメイン延在部とを有し、
前記サブ接地電極は、前記中心電極の左右両側方に少なくとも一つずつ設けられると共に、前記中心電極の側方にて前記ハウジングからプラグ軸方向先端側に延びる第１のサブ延在部と、前記第１のサブ延在部からプラグ半径方向中心側に延び、前記サブ放電ギャップを形成する第２のサブ延在部と、前記第２のサブ延在部においてプラグ軸方向基端側を向く上面とを有し、
少なくとも一つの前記サブ接地電極における前記第２のサブ延在部は、その断面形状が長方形とされ、前記ポケット隙間の後方部分における内圧よりも低い雰囲気圧を形成するよう、前記上面が前記プラグ軸に垂直な仮想平面に対し後方に傾けられている
ことを特徴とする点火プラグが提供される。
また、本発明の二の態様によれば、
プラグ軸方向に沿って基端側から先端側に延びる中心電極と、
前記中心電極を外周側から保持する筒状の絶縁碍子と、
前記絶縁碍子を外周側から保持する筒状のハウジングと、
前記絶縁碍子および前記ハウジングの間に形成され、プラグ軸方向先端側にて開放された有底筒状のポケット隙間と、
前記中心電極との間にプラグ軸方向のメイン放電ギャップを形成するメイン接地電極と、
前記中心電極との間にプラグ半径方向のサブ放電ギャップを形成する複数のサブ接地電極と、
を備え、
前記メイン接地電極は、前記中心電極の後方にて前記ハウジングからプラグ軸方向先端側に延びる第１のメイン延在部と、前記第１のメイン延在部から前方に延び、前記メイン放電ギャップを形成する第２のメイン延在部とを有し、
前記サブ接地電極は、前記中心電極の左右両側方に少なくとも一つずつ設けられると共に、前記中心電極の側方にて前記ハウジングからプラグ軸方向先端側に延びる第１のサブ延在部と、前記第１のサブ延在部からプラグ半径方向中心側に延び、前記サブ放電ギャップを形成する第２のサブ延在部とを有し、
少なくとも一つの前記サブ接地電極における前記第２のサブ延在部は、前記ポケット隙間の後方部分における内圧よりも低い雰囲気圧を形成するよう、その第２のサブ延在部の断面形状が概ね翼型形状とされている
ことを特徴とする点火プラグが提供される。

本発明によれば、ポケット隙間内でのプレイグニッションの発生を抑制することができるという、優れた効果が発揮される。

本発明の実施形態に係る点火プラグを示し、（Ａ）は点火プラグを前方から見たときの正面図、（Ｂ）は点火プラグを左側から見たときの側面図（左側面図）である。 点火プラグの先端部の拡大図であり、（Ａ）は点火プラグを右側から見たときの側面図（右側面図）、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は左側面図である。 本実施形態の作用効果を説明するための図であり、図２（Ｂ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面相当図である。 従来の１極式点火プラグにおける数値解析シミュレーションの結果を示す図である。 本実施形態の効果を検証した試験結果を示すグラフである。 図４に示したのと同様の数値解析シミュレーションを本実施形態の点火プラグについて実施した場合の結果を示すグラフである。 第１の他の実施形態に係る点火プラグの先端部の拡大図であり、（Ａ）は右側面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は左側面図である。 第１の他の実施形態における図５と同様の試験結果を示すグラフである。 第２の他の実施形態に係る点火プラグの先端部の拡大図であり、（Ａ）は右側面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は左側面図である。 第３の他の実施形態における第２のサブ延在部の断面形状を示す図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。

図１に、本実施形態に係る点火プラグ１を取付状態において示す。（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は点火プラグ１を後述する左側から見たときの側面図である。Ｃは点火プラグ１の中心軸をなすプラグ軸を表す。（Ａ）の正面図において、図の上側（プラグ軸Ｃ方向上側）を基端側もしくは上側といい、図の下側（プラグ軸Ｃ方向下側）を先端側もしくは下側といい、図の紙面厚さ方向手前側を前側といい、図の紙面厚さ方向奥側を後側といい、図の左側を右側といい（符号Ｒで示す）、図の右側を左側という（符号Ｌで示す）。図の左右と点火プラグ１の左右が逆である点に留意されたい。

但し、これら「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」といった用語は、あくまで図示の配置に限定して方向や向きを特定するために用いる用語であり、必ずしも実際の使用状態における方向や向きを特定する用語ではないことに留意されたい。

点火プラグ１は、プラグ軸Ｃ方向に沿って基端側から先端側に延びる中心電極２と、中心電極２を外周側から保持する筒状の絶縁碍子３と、絶縁碍子３を外周側から保持する筒状のハウジング４とを備える。これら中心電極２、絶縁碍子３およびハウジング４は、プラグ軸Ｃと同軸に配置されている。

ハウジング４は、金属材料により略円筒状に形成され、その外周に雄ねじ５を有し、図示例では火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン等）のシリンダヘッド６の雌ねじ穴７に螺合して取り付けられている。この取付状態において、ハウジング４の下端面４Ａはシリンダヘッド６の下面６Ａに対しプラグ軸Ｃ方向もしくは高さ方向においてほぼ同一位置にある。

絶縁碍子３は、例えばアルミナ等のセラミックス材料より略円筒状に形成され、その先端部は、ハウジング４からプラグ軸Ｃ方向先端側に突出されている。絶縁碍子３はハウジング４内に挿入される。絶縁碍子３とハウジング４にはそれぞれ突起部８，９が設けられ、これら突起部８，９が係合することで絶縁碍子３がハウジング４内でプラグ軸Ｃ方向に位置決めされる。突起部８，９同士が係合する係合部にはパッキン１０が介設され、このパッキン１０により係合部が気密に封止される。

図から分かるように、絶縁碍子３およびハウジング４の間には、プラグ軸Ｃ方向先端側にて開放された有底筒状のポケット隙間１１が形成される。ポケット隙間１１は、プラグ軸Ｃの周りを一周する断面三角形且つ有底円筒状の隙間であり、ポケット隙間１１の底となる上端部は、前述した突起部８，９同士の係合部およびパッキン１０により閉鎖もしくは気密に封止されている。そしてポケット隙間１１の入口となる下端部は、内燃機関の燃焼室１２に開放されている。

中心電極２は、点火プラグ１のほぼ全長に亘ってプラグ軸Ｃ方向に延びている。中心電極２の図示しない基端部は、絶縁碍子３に取り付けられたターミナルに接続されている。また中心電極２の図示する先端部は、絶縁碍子３からプラグ軸Ｃ方向先端側に突出されている。中心電極２の先端部には、プラグ軸Ｃ方向先端側に向かうほど縮径するテーパ部１３と、テーパ部１３からプラグ軸Ｃ方向先端側に延びる小径且つ円柱状の中心電極チップ１４とが設けられている。テーパ部１３は例えばニッケル合金等により形成され、中心電極チップ１４は例えばイリジウム、ロジウム等を含む合金材料により形成されている。

図２にも拡大して示すように、点火プラグ１は、中心電極２との間にプラグ軸Ｃ方向のメイン放電ギャップＹ１を形成するメイン接地電極２０と、中心電極２との間にプラグ半径方向のサブ放電ギャップＹ２を形成する複数のサブ接地電極３０とを備える。なおプラグ半径方向とはプラグ軸Ｃからこれに垂直に延びる方向をいう。

メイン接地電極２０は、概ね中心電極２の後方に配設され、全体的にＬ字形状を有している。メイン接地電極２０は、中心電極２の後方にてハウジング４からプラグ軸Ｃ方向先端側に延びる第１のメイン延在部２１と、第１のメイン延在部２１から前方に延び、メイン放電ギャップＹ１を形成する第２のメイン延在部２２とを有する。第１のメイン延在部２１と第２のメイン延在部２２との接続部２３はアール状に湾曲されているが、湾曲されていなくてもよく、直角状とされてもよい。第１のメイン延在部２１は、その基端がハウジング４の下端面４Ａに固着もしくは接合され、プラグ軸Ｃ方向に平行に且つ直線状に下方に向かって延びている。第２のメイン延在部２２は、プラグ軸Ｃ方向に垂直に且つ直線状に前方に向かって延びており、その自由端部たる前端部の上面には、メイン接地電極チップ２４が設けられている。メイン接地電極チップ２４は、プラグ軸Ｃと同軸に配置され、中心電極チップ１４の真下に配置されると共に、中心電極チップ１４に対向され、中心電極チップ１４との間にメイン放電ギャップＹ１を形成する。

サブ接地電極３０は、本実施形態の場合、中心電極２の左右両側方に一つずつ配設されている。つまり本実施形態の点火プラグ１は、メイン接地電極２０の他に、二つのサブ接地電極３０を備える所謂３極式点火プラグとして構成されている。以下、左側のサブ接地電極３０を左側サブ接地電極３０Ｌ、右側のサブ接地電極３０を右側サブ接地電極３０Ｒといい、これらを総称してサブ接地電極３０という。左側サブ接地電極３０Ｌの構成要素には符号に「Ｌ」を付し、右側サブ接地電極３０Ｒの構成要素には符号に「Ｒ」を付する。

左側サブ接地電極３０Ｌと右側サブ接地電極３０Ｒは、プラグ軸Ｃに対して左右対称の構成である。まず左側サブ接地電極３０Ｌについて説明する。左側サブ接地電極３０Ｌは、中心電極２の左側方に配設され、全体的にＬ字形状を有している。左側サブ接地電極３０Ｌは、中心電極２の左側方にてハウジング４からプラグ軸Ｃ方向先端側に延びる第１の左側サブ延在部３１Ｌと、第１の左側サブ延在部３１Ｌからプラグ半径方向中心側、すなわち右側に延び、左側サブ放電ギャップＹ２を形成する第２の左側サブ延在部３２Ｌとを有する。

第１の左側サブ延在部３１Ｌと第２の左側サブ延在部３２Ｌとの接続部３３Ｌはアール状に湾曲されているが、湾曲されていなくてもよく、直角状とされてもよい。第１の左側サブ延在部３１Ｌは、その基端がハウジング４の下端面４Ａに固着もしくは接合され、プラグ軸Ｃ方向に平行に且つ直線状に下方に向かって延びている。第２の左側サブ延在部３２Ｌは、プラグ軸Ｃ方向に垂直に且つ直線状に右側に向かって延びており、その自由端部たる右端部の右端面は、絶縁碍子３から突出された中心電極２のテーパ部１３および中心電極チップ１４の左側面に対向され、これらとの間に左側サブ放電ギャップＹ２を形成する。

同様に、右側サブ接地電極３０Ｒは、中心電極２の右側方に配設され、全体的にＬ字形状を有している。右側サブ接地電極３０Ｒは、中心電極２の右側方にてハウジング４からプラグ軸Ｃ方向先端側に延びる第１の右側サブ延在部３１Ｒと、第１の右側サブ延在部３１Ｒからプラグ半径方向中心側、すなわち左側に延び、右側サブ放電ギャップＹ２を形成する第２の右側サブ延在部３２Ｒとを有する。

第１の右側サブ延在部３１Ｒと第２の右側サブ延在部３２Ｒとの接続部３３Ｒはアール状に湾曲されているが、湾曲されていなくてもよく、直角状とされてもよい。第１の右側サブ延在部３１Ｒは、その基端がハウジング４の下端面４Ａに固着もしくは接合され、プラグ軸Ｃ方向に平行に且つ直線状に下方に向かって延びている。第２の右側サブ延在部３２Ｒは、プラグ軸Ｃ方向に垂直に且つ直線状に左側に向かって延びており、その自由端部たる左端部の左端面は、絶縁碍子３から突出された中心電極２のテーパ部１３および中心電極チップ１４の右側面に対向され、これらとの間に右側サブ放電ギャップＹ２を形成する。

ここで、第２の左側および右側サブ延在部３２Ｌ、３２Ｒと、メイン接地電極２０の第２のメイン延在部２２とを比較すると、第２の左側および右側サブ延在部３２Ｌ、３２Ｒは、第２のメイン延在部２２よりもプラグ軸Ｃ方向基端側すなわち上方に位置され、ポケット隙間１１により近い位置に位置される。なお第２の左側サブ延在部３２Ｌと第２の右側サブ延在部３２Ｒとは、プラグ軸Ｃ方向において同じ位置に位置されているが、異なる位置に位置されてもよい。下方から見ると分かるように、第２の左側および右側サブ延在部３２Ｌ、３２Ｒと第２のメイン延在部２２とは、概ね、プラグ軸Ｃを中心として９０°間隔で放射状に延びるようになる。

以上の各接地電極２０，３０Ｌ，３０Ｒの配置から分かるように、接地電極は中心電極２の後方および左右両側方のみに配置され、中心電極２の前方には配置されていない。よって中心電極２の前方には、燃焼室１２内の混合気の導入を比較的容易にする開放的空間４０が形成される。逆に、各接地電極２０，３０Ｌ，３０Ｒで囲まれた空間は、燃焼室１２内の混合気の導入や、一旦入った混合気の排出を比較的困難にする閉鎖的空間４１となる。

一方、第２の左側および右側サブ延在部３２Ｌ，３２Ｒは、それぞれプラグ軸Ｃ方向基端側を向く上面３４Ｌ，３４Ｒを有する。本実施形態は、これら上面３４Ｌ，３４Ｒが、プラグ軸Ｃに垂直な仮想平面Ｐに対し後方に傾けられた傾斜面５０を有する点に特徴がある。

すなわち、左側および右側サブ接地電極３０Ｌ，３０Ｒは、図示の如き長方形断面を一律に有し、この点は第２の左側および右側サブ延在部３２Ｌ，３２Ｒも同様である。かかる長方形断面は、前後方向の長さが上下方向の長さよりも長い。そして第２の左側および右側サブ延在部３２Ｌ，３２Ｒは、接続部３３Ｌ，３３Ｒに接続するその基端部において、ほぼ断面中心の周りに捩られる。これにより、第２の左側および右側サブ延在部３２Ｌ，３２Ｒの上面３４Ｌ，３４Ｒは、その全体が後方を向くよう傾斜される。言い換えれば上面３４Ｌ，３４Ｒは、それら全体が、前端より後端が低い後傾の傾斜面５０として形成される。このとき、仮想平面Ｐに対する上面３４Ｌ，３４Ｒの傾斜角αは所定の正の値である。つまり、上面３４Ｌ，３４Ｒが後方を向くよう傾斜され、または捩られたとき、そのときの傾斜角αは正の値を有する。

第２の左側および右側サブ延在部３２Ｌ，３２Ｒの全体が捩られるので、上面３４Ｌ，３４Ｒ以外の前面３５Ｌ，３５Ｒ、後面３６Ｌ，３６Ｒおよび下面３７Ｌ，３７Ｒも、捩られる前の位置に対して傾斜角αだけ傾斜されることとなる。

次に、本実施形態の作用効果を説明する。

図３は、図１（Ｂ）および図２（Ｃ）と同じく左側から見たときの点火プラグ１の先端部を示し、図２（Ｂ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面に相当する図である。一般に、燃焼室１２内には様々な方向の混合気の流れが存在するが、そのうちの一つとして、図示の如き、燃焼室１２内においてシリンダヘッド６の下面６Ａに沿って点火プラグ１に向かってくる（例えばスキッシュ流的な）流れＧが存在する。一方、シリンダヘッド６に対する点火プラグ１の取付向きは制御できないのが一般的である。かかる状況の中、図示の如く、混合気の流れＧが点火プラグ１の開放的空間４０から閉鎖的空間４１に入ってくるような、もしくは点火プラグ１の前方から後方に向かうような向きであると、上述した本発明の課題が生じ易くなる。特に、図示の如き流れＧが吸気側から排気側に向かって起こり易いため、点火プラグ１が吸気側に向かって取り付けられたとき、本発明の課題が生じ易くなる。

すなわち、混合気の流れＧは閉鎖的空間４１から出にくいため、上方に偏向して、ポケット隙間１１、特にその後方部分１１Ｒに滞留し易くなる。また滞留の原因として、混合気の流れＧがメイン接地電極２０の第１のメイン延在部２１に当たって阻害されることも考えられる。

この滞留の様子を具体的に示したのが図４である。図４は、メイン接地電極２０のみを有しサブ接地電極３０を有しない従来の１極式プラグにおいて、プラグ先端部付近のガス流速を数値解析シミュレーションした結果である。この結果から、ポケット隙間１１の後方部分１１Ｒにおいて、円ａ内に示すような低流速部、淀みもしくは滞留が発生し、ポケット隙間１１内のガス交換が必ずしも良好でないことが分かる。１極式プラグでさえそうなのであるから、本実施形態のような３極式プラグでは尚更である。

かかる滞留が生じると、ポケット隙間１１（特にその後方部分１１Ｒ）内で混合気が受熱し続けて高温となり、ポケット隙間１１内の混合気が本来の点火時期より前に着火するプレイグニッションが発生し易くなる。特に近年、火花点火式内燃機関は高圧縮比、高過給となる傾向にあり、かかる状況下ではプレイグニッションが起こる可能性がより高まる。

しかし、本実施形態によれば、図３に示すように、混合気の流れＧが第２の左側および右側サブ延在部３２Ｌ，３２Ｒ（第２の左側サブ延在部３２Ｌのみを示す）を通過するとき、混合気の流れＧをＧ１，Ｇ２で示すように上下に分流させることができる。上方の第１の流れＧ１は、第２の左側および右側サブ延在部３２Ｌ，３２Ｒの上面３４Ｌ，３４Ｒに沿うような流れであり、下方の第２の流れＧ２は、第２の左側および右側サブ延在部３２Ｌ，３２Ｒの下面３７Ｌ，３７Ｒに沿うような流れである。

第２の流れＧ２は、下面３７Ｌ，３７Ｒに沿って斜め下向きに偏向され、これによって流れＧ２の流速が低下すると共に、下面３７Ｌ，３７Ｒの雰囲気圧は上昇する。

他方、第１の流れＧ１は、一旦前面３５Ｌ，３５Ｒに当たって斜め上向きに偏向されるが、その後、実質的に剥離することなく、上面３４Ｌ，３４Ｒに沿って斜め下向きに偏向されるようになる。これにより、ポケット隙間１１内に向かうような上向きの流れが少なくなるのは勿論のこと、流れＧ１の流速が増大して上面３４Ｌ，３４Ｒの雰囲気圧が低下する。特に上面３４Ｌ，３４Ｒの雰囲気圧は、ポケット隙間１１の後方部分１１Ｒにおける内圧よりも低くなり、両者には圧力差が生じる。

すると、この低下した上面３４Ｌ，３４Ｒの雰囲気圧により、ポケット隙間１１（特にその後方部分１１Ｒ）内の混合気をＦで示す如く吸い出し、あるいは排出することができる。そしてポケット隙間１１内における混合気の滞留を抑制し、ポケット隙間１１内のガス交換を促進することができる。これにより、ポケット隙間１１内で混合気が高温になることに起因するプレイグニッションの発生を確実に抑制することが可能である。

このように、本実施形態では、第２の左側および右側サブ延在部３２Ｌ，３２Ｒの上面３４Ｌ，３４Ｒが、ポケット隙間１１の後方部分１１Ｒにおける内圧よりも低い雰囲気圧を形成するよう、プラグ軸Ｃ方向に垂直な仮想平面Ｐに対し後方に傾けられた傾斜面５０を形成する。

本実施形態は、前述したように第２の左側および右側サブ延在部３２Ｌ，３２Ｒを捩って後方に傾けることにより、当該延在部３２Ｌ，３２Ｒに翼形状類似の断面形状を与え、これにより上面３４Ｌ，３４Ｒ近傍の雰囲気圧を低下させ、ポケット隙間１１からの吸い出し効果を得るものである。

特に本実施形態では、メイン接地電極２０の第２のメイン延在部２２よりもポケット隙間１１に近い、サブ接地電極３０Ｌ，３０Ｒの第２のサブ延在部３２Ｌ，３２Ｒに傾斜面５０を設けるため、上記の吸い出し効果をより効果的に得ることが可能である。

図５は、本実施形態の効果を検証した試験結果である。図中、「３極式プラグ 本実施形態」とは、上述した本実施形態の３極式点火プラグを意味し、「３極式プラグ 従来」とは、本実施形態の３極式点火プラグにおいて、第２のサブ延在部３２Ｌ，３２Ｒを捩らず上面３４Ｌ，３４Ｒを傾斜させてない（すなわちα＝０°）従来の３極式点火プラグを意味する。「１極式プラグ 従来」とは、本実施形態の３極式点火プラグから、二つのサブ接地電極３０Ｌ，３０Ｒを省略した従来の１極式点火プラグを意味する。

試験に際しては、排気量２０００ｃｃの過給ガソリンエンジンを用い、回転数２０００（ｒｐｍ）、全負荷で運転させ、点火プラグ温度を上昇させることを目的としてエンジンの点火時期を徐々に進角させ、各点火時期での自着火発生確率（％）を取得し、プレイグニッションの発生し易さを評価した。本実施形態の３極式プラグにおける傾斜角αは３０（°）とした。

図から明らかなように、本実施形態の３極式プラグでは、従来の３極式プラグおよび１極式プラグに比べ、同一の自着火発生確率がより進角側、プラグ高温側で起きている。よって本実施形態の３極式プラグは、プレイグニッションの抑制に非常に効果的であることが確認された。

図６は、図４に示したのと同様の数値解析シミュレーションを本実施形態の点火プラグについて実施した場合の結果を示す。これにおいて、第２のサブ延在部３２Ｌ，３２Ｒの上面３４Ｌ，３４Ｒの傾斜角αを＋９０°〜−９０°の範囲で段階的に変更し、各傾斜角α毎に、ポケット隙間１１から燃焼室１２に向かうプラグ軸Ｃ方向のガスの最大流速を調べた。点火プラグに導入される、プラグ軸Ｃに垂直な方向の燃焼室１２内のガス流れの流速は、図４に示したシミュレーションのときと同様、１６（ｍ／ｓ）とした。またポケット隙間１１から燃焼室１２に向かうガスの最大流速は、ポケット隙間１１の入口最前端位置Ｂ（図４参照）で調べた。

図６に示すように、傾斜角αを０°より大きい正の値にした場合、傾斜角αが０°の場合（従来の３極式点火プラグの場合）に比べ、ポケット隙間１１から燃焼室１２に向かうガスの最大流速は大きくなる。このことから、傾斜角αを正の値にした場合には、ポケット隙間１１からガスを吸い出す吸い出し効果が得られているのが分かる。

特に、最大流速は１５°≦α≦６０°の範囲で顕著に高くなり、その範囲で高い吸い出し効果を得られているのが分かる。よって傾斜角αはその範囲内に設定するのが好ましい。もっとも傾斜角αをその範囲外に設定することも可能である。

なお、ポケット隙間１１の入口最前端位置Ｂでもポケット隙間１１からの吸い出し効果が得られていることから、かかる吸い出し効果は、ポケット隙間１１の後方部分１１Ｒだけでなくその全体に及ぶものと考えられる。そして吸い出し効果は、ポケット隙間１１の後方部分１１Ｒで最も高く、ポケット隙間１１の前方部分に至るにつれ徐々に弱まっていくものと考えられる。また吸い出し効果は、ポケット隙間１１の左右両方の側方部分でも確実に得られていると考えられる。

一方、図６に示すように、傾斜角αを０°より小さい負の値にした場合にも、傾斜角αが０°の場合（従来の３極式点火プラグの場合）に比べ、最大流速は大きくなる。このことから、傾斜角αを負の値にすることも、ポケット隙間１１のガス交換を促進できるため、好ましい。但しその場合の効果は、傾斜角αを正の値にした場合よりも少ない。

次に、他の実施形態を説明する。なお上述の実施形態（基本実施形態という）と同様の部分については説明を省略し、以下相違点を中心に説明する。

図７には第１の他の実施形態を示す。この実施形態では、特に（Ａ）に示される右側サブ接地電極３０Ｒの構成のみが基本実施形態と異なり、傾斜角αが０°より小さい負の値になるよう、第２の右側サブ延在部３２Ｒの上面３４Ｒが傾けられている。

より詳細には、右側サブ接地電極３０Ｒは一律の長方形断面を有し、第２の右側サブ延在部３２Ｒは、その基端部においてほぼ断面中心の周りに、第２の左側サブ延在部３２Ｌと反対方向に捩られ、これにより、第２の右側サブ延在部３２Ｒの上面３４Ｒは、前方に向くよう傾斜される。言い換えれば上面３４Ｒは、前端が後端より低い前傾の傾斜面５１とされる。仮想平面Ｐに対する上面３４Ｒの傾斜角αは所定の負の値である。

第２の右側サブ延在部３２Ｒの全体が捩られるので、上面３４Ｒ以外の前面３５Ｒ、後面３６Ｒおよび下面３７Ｒも、捩られる前の位置に対して傾斜角αだけ傾斜される。

第２の左側サブ延在部３２Ｌの構成は基本実施形態と同様である。よって本実施形態は、正の傾斜角αを有する左側上面３４Ｌと、負の傾斜角αを有する右側上面３４Ｒとを組み合わせたものとなっている。両上面３４Ｌ，３４Ｒの傾斜角αの絶対値は、同じであってもよいが、異なっていてもよい。

この第１の他の実施形態によれば、第２の左側サブ延在部３２Ｌの上面３４Ｌが依然として正の傾斜角αで傾斜されているので、この上面３４Ｌにより、基本実施形態で述べたような吸い出し効果を得ることができる。

また第２の右側サブ延在部３２Ｒの上面３４Ｒは、負の傾斜角αで傾斜されているので、その上面３４Ｒの雰囲気圧は傾斜されてない場合に比べて高くなる。しかし、１）図６を参照して説明したように負の傾斜角αの場合でも無傾斜の場合に比べポケット隙間１１からの最大流速が高くなり一定のガス交換効果が得られること、２）雰囲気圧の高圧化によりポケット隙間１１への押し込み流が発生し、これがポケット隙間１１内での周方向の循環流を生起させ、左側上面３４Ｌによる吸い出し効果を助長させること、３）エンジン個体毎の点火プラグ取付向きの変化に対応できること、等の理由により、一定のプレイグニッション抑制効果を得ることが可能である。

図８は、本実施形態の効果を検証した図５と同様の試験結果である。図中、「３極式プラグ 第１の他の実施形態」とは、本実施形態の３極式点火プラグを意味する。図から分かるように、本実施形態の点火プラグは、基本実施形態ほどではないが、従来の３極式プラグおよび１極式プラグに比べ、同一の自着火発生確率がより進角側、プラグ高温側で起きている。よって本実施形態の点火プラグも、プレイグニッションの抑制に効果的である。

図９には第２の他の実施形態を示す。この実施形態では、特に（Ａ）に示される右側サブ接地電極３０Ｒの構成のみが基本実施形態と異なり、第２の右側サブ延在部３２Ｒの上面３４Ｒは傾けられていない。つまり上面３４Ｒの傾斜角αはゼロである。第２の右側サブ延在部３２Ｒは捩られておらず、その上面３４Ｒと下面３７Ｒはプラグ軸Ｃに垂直、前面３５Ｒと後面３６Ｒはプラグ軸Ｃに平行である。

この第２の他の実施形態によれば、第２の左側サブ延在部３２Ｌの上面３４Ｌが依然として正の傾斜角αで傾斜されているので、この上面３４Ｌにより、基本実施形態で述べたような吸い出し効果、さらにはプレイグニッション抑制効果を得ることができる。

図１０には第３の他の実施形態を示す。この実施形態は、特に第２の左側および右側サブ延在部３２Ｌ，３２Ｒの断面形状に関する。図は第２の左側サブ延在部３２Ｌの種々の断面形状を示すが、プラグ軸Ｃに関して左右対称の同様の断面形状が、第２の右側サブ延在部３２Ｒにも適用可能であることが理解されるであろう。図１０は、図２（Ｃ），図３，図７（Ｃ），図９（Ｃ）のように点火プラグを左側から見たときの断面図であり、図１０の左側がプラグ前方、図１０の右側がプラグ後方である。Ｐはプラグ軸Ｃに垂直な仮想平面を示すが、同時に、第２の左側サブ延在部３２Ｌのプラグ軸Ｃ方向における基準位置（基準高さ位置）をも示す。この点、図２，７，９も同様である。

図１０（Ａ）に示す第１実施例においては、第２の左側サブ延在部３２Ｌの断面形状が概ね楕円形もしくは蒲鉾形とされている。そしてその上面３４Ｌはアーチ状に湾曲形成されている。下面３７Ｌは概ねプラグ軸Ｃに垂直な平面だが、その前後端縁部は断面アール状に形成されている。前面３５Ｌおよび後面３６Ｌはプラグ軸Ｃに平行な平面である。

この第１実施例において、プラグ軸Ｃより後方の上面３４Ｌの後半部は、仮想平面Ｐに対し後方に傾けられた傾斜面５２を形成する。つまり上面３４Ｌは、その後半部に傾斜面５２を有する。この傾斜面５２を有することで、上述の吸い出し効果、さらにはプレイグニッション抑制効果を得ることができる。特に、上面３４Ｌに沿った軌跡長Ｌ１が、下面３７Ｌおよびその前後端縁部に沿った軌跡長Ｌ２より長いので、上面３４Ｌの雰囲気圧を低下させ、吸い出し効果を得ることができる。

図１０（Ｂ）に示す第２実施例においては、第２の左側サブ延在部３２Ｌの断面形状が概ね翼型形状とされている。そしてその上面３４Ｌは、上に凸の、やや角張ったアーチ状に形成されている。下面３７Ｌは、下に凸のアーチ状に形成されているが、その突出量は上面３４Ｌよりも少ない。前面３５Ｌおよび後面３６Ｌには前端縁（リーディングエッジ）ＬＥおよび後端縁（トレーリングエッジ）ＴＥが形成されている。これら前端縁ＬＥおよび後端縁ＴＥの高さ位置は同じだが、異なってもよく、特に後端縁ＴＥの高さ位置を前端縁ＬＥの高さ位置より低くしてもよい。

この第２実施例において、最大翼厚位置ｂから後端縁ＴＥまでにかけての上面３４Ｌおよび後面３６Ｌの部分は、仮想平面Ｐに対し後方に傾けられた傾斜面５３を形成する。この場合も上面３４Ｌは、最大翼厚位置ｂから後方の部分に傾斜面５３を有することになる。傾斜面５３を有することで、上述の吸い出し効果およびプレイグニッション抑制効果を得ることができる。特に、前端縁ＬＥから上面３４Ｌを経由して後端縁ＴＥに至る軌跡長Ｌ１が、前端縁ＬＥから下面３７Ｌを経由して後端縁ＴＥに至る軌跡長Ｌ２より長いので、上面３４Ｌの雰囲気圧を低下させ、吸い出し効果を得ることができる。

図１０（Ｃ）に示す第３実施例においては、第２の左側サブ延在部３２Ｌの断面形状が概ね蒲鉾形とされている。そして上面３４Ｌの前後中央部はプラグ軸Ｃに垂直な平面とされ、上面３４Ｌの前部および後部は曲率半径Ｒ１の湾曲面とされている。下面３７Ｌは概ねプラグ軸Ｃに垂直な平面だが、その前後端縁部は、Ｒ１より小さい曲率半径Ｒ２の断面アール状に形成されている。前面３５Ｌおよび後面３６Ｌはプラグ軸Ｃに平行な平面だが、曲率半径Ｒ１，Ｒ２の湾曲面同士を滑らかに繋ぐような湾曲面とされてもよい。

この第３実施例において、上面３４Ｌの後部における曲率半径Ｒ１の湾曲面は、仮想平面Ｐに対し後方に傾けられた傾斜面５４を形成する。つまり上面３４Ｌは、その後部に傾斜面５４を有する。この傾斜面５４を有することで、上述の吸い出し効果およびプレイグニッション抑制効果を得ることができる。特に、上面３４Ｌに沿った軌跡長Ｌ１が、下面３７Ｌおよびその前後端縁部に沿った軌跡長Ｌ２より長いので、上面３４Ｌの雰囲気圧を低下させ、吸い出し効果を得ることができる。

図１０（Ｄ）に示す第４実施例においては、第２の左側サブ延在部３２Ｌの断面形状が概ね半円形もしくは饅頭形とされている。そして上面３４Ｌは、一律に、曲率半径Ｒ１の湾曲面とされている。下面３７Ｌは概ねプラグ軸Ｃに垂直な平面だが、その前後端縁部は、Ｒ１より小さい曲率半径Ｒ２の断面アール状に形成されている。前面３５Ｌおよび後面３６Ｌは、曲率半径Ｒ１，Ｒ２の湾曲面同士を滑らかに繋ぐような湾曲面とされる。

この第４実施例において、プラグ軸Ｃより後方の、上面３４Ｌの後半部における湾曲面は、仮想平面Ｐに対し後方に傾けられた傾斜面５５を形成する。つまり上面３４Ｌは、その後半部に傾斜面５５を有する。この傾斜面５５を有することで、上述の吸い出し効果およびプレイグニッション抑制効果を得ることができる。特に、上面３４Ｌに沿った軌跡長Ｌ１が、下面３７Ｌおよびその前後端縁部に沿った軌跡長Ｌ２より長いので、上面３４Ｌの雰囲気圧を低下させ、吸い出し効果を得ることができる。

以上、本発明の好適な実施形態を詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば、中心電極２の左右両側方の少なくとも一方に、サブ接地電極３０Ｌ，３０Ｒを二つ以上設けてもよい。つまりサブ接地電極３０Ｌ，３０Ｒを合計三つ以上設けてもよい。そしてそのうちの少なくとも一つに傾斜面を設けることが可能である。

第２のサブ延在部３２Ｌ，３２Ｒの断面形状は、上述したもの以外も可能である。例えば図３に示したような断面形状のうち、前面３５Ｌおよび後面３６Ｌをプラグ軸Ｃに平行として、菱形の断面形状としてもよい。

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１ 点火プラグ
２ 中心電極
３ 絶縁碍子
４ ハウジング
１１ ポケット隙間
１１Ｒ 後方部分
２０ メイン接地電極
２１ 第１のメイン延在部
２２ 第２のメイン延在部
３０Ｌ 左側サブ接地電極
３０Ｒ 右側サブ接地電極
３１Ｌ 第１の左側サブ延在部
３１Ｒ 第１の右側サブ延在部
３２Ｌ 第２の左側サブ延在部
３２Ｒ 第２の右側サブ延在部
３４Ｌ，３４Ｒ 上面
５０，５１，５２，５３，５４，５５ 傾斜面
Ｙ１ メイン放電ギャップ
Ｙ２ サブ放電ギャップ
Ｃ プラグ軸
Ｐ 仮想平面

Claims (2)

1. プラグ軸方向に沿って基端側から先端側に延びる中心電極と、
   前記中心電極を外周側から保持する筒状の絶縁碍子と、
   前記絶縁碍子を外周側から保持する筒状のハウジングと、
   前記絶縁碍子および前記ハウジングの間に形成され、プラグ軸方向先端側にて開放された有底筒状のポケット隙間と、
   前記中心電極との間にプラグ軸方向のメイン放電ギャップを形成するメイン接地電極と、
   前記中心電極との間にプラグ半径方向のサブ放電ギャップを形成する複数のサブ接地電極と、
   を備え、
   前記メイン接地電極は、前記中心電極の後方にて前記ハウジングからプラグ軸方向先端側に延びる第１のメイン延在部と、前記第１のメイン延在部から前方に延び、前記メイン放電ギャップを形成する第２のメイン延在部とを有し、
   前記サブ接地電極は、前記中心電極の左右両側方に少なくとも一つずつ設けられると共に、前記中心電極の側方にて前記ハウジングからプラグ軸方向先端側に延びる第１のサブ延在部と、前記第１のサブ延在部からプラグ半径方向中心側に延び、前記サブ放電ギャップを形成する第２のサブ延在部と、前記第２のサブ延在部においてプラグ軸方向基端側を向く上面とを有し、
   少なくとも一つの前記サブ接地電極における前記第２のサブ延在部は、その断面形状が長方形とされ、前記ポケット隙間の後方部分における内圧よりも低い雰囲気圧を形成するよう、前記上面が前記プラグ軸に垂直な仮想平面に対し後方に傾けられている
   ことを特徴とする点火プラグ。
2. プラグ軸方向に沿って基端側から先端側に延びる中心電極と、
   前記中心電極を外周側から保持する筒状の絶縁碍子と、
   前記絶縁碍子を外周側から保持する筒状のハウジングと、
   前記絶縁碍子および前記ハウジングの間に形成され、プラグ軸方向先端側にて開放された有底筒状のポケット隙間と、
   前記中心電極との間にプラグ軸方向のメイン放電ギャップを形成するメイン接地電極と、
   前記中心電極との間にプラグ半径方向のサブ放電ギャップを形成する複数のサブ接地電極と、
   を備え、
   前記メイン接地電極は、前記中心電極の後方にて前記ハウジングからプラグ軸方向先端側に延びる第１のメイン延在部と、前記第１のメイン延在部から前方に延び、前記メイン放電ギャップを形成する第２のメイン延在部とを有し、
   前記サブ接地電極は、前記中心電極の左右両側方に少なくとも一つずつ設けられると共に、前記中心電極の側方にて前記ハウジングからプラグ軸方向先端側に延びる第１のサブ延在部と、前記第１のサブ延在部からプラグ半径方向中心側に延び、前記サブ放電ギャップを形成する第２のサブ延在部とを有し、
   少なくとも一つの前記サブ接地電極における前記第２のサブ延在部は、前記ポケット隙間の後方部分における内圧よりも低い雰囲気圧を形成するよう、その第２のサブ延在部の断面形状が概ね翼型形状とされている
   ことを特徴とする点火プラグ。

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