JP7380355B2

JP7380355B2 - Spark plug

Info

Publication number: JP7380355B2
Application number: JP2020044023A
Authority: JP
Inventors: 典晃西尾
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2023-11-15
Anticipated expiration: 2040-03-13
Also published as: JP2021144900A

Description

本発明は、スパークプラグに関する。 The present invention relates to a spark plug.

スパークプラグは、車両用エンジン、コージェネレーション等の内燃機関における着火手段として用いられる。特許文献１には、放電ギャップをプラグカバーで覆い、プラグカバーの内側に副燃焼室を形成したスパークプラグが開示されている。 Spark plugs are used as ignition means in internal combustion engines such as vehicle engines and cogeneration systems. Patent Document 1 discloses a spark plug in which a discharge gap is covered with a plug cover and a sub-combustion chamber is formed inside the plug cover.

副燃焼室を備えるスパークプラグにおいては、プラグカバーに形成した噴孔を介して内燃機関の燃焼室内の混合気を副燃焼室に導入すると共に、放電ギャップにおいて火花放電を行うことにより混合気に着火し、副燃焼室において火炎を発生させる。そして、噴孔から副燃焼室外の燃焼室に火炎ジェットを噴出させ、燃焼室全体に火炎を広げる。これにより、燃焼速度の大きい内燃機関を得ることができる。 In a spark plug equipped with a sub-combustion chamber, the air-fuel mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine is introduced into the sub-combustion chamber through a nozzle hole formed in the plug cover, and the air-fuel mixture is ignited by spark discharge in the discharge gap. and generates flame in the secondary combustion chamber. Then, a flame jet is ejected from the nozzle hole into the combustion chamber outside the auxiliary combustion chamber, and the flame spreads throughout the combustion chamber. Thereby, an internal combustion engine with a high combustion speed can be obtained.

ここで、特許文献１に記載されたスパークプラグにおいては、噴孔を介して副燃焼室の外側から副燃焼室内に流入する気流が、プラグ基端側に向かって巻き上がってくるスワール流となるよう、噴孔がプラグ径方向に対して傾斜して構成されている。また、特許文献１に記載されたスパークプラグにおいては、放電ギャップが、中心電極と副燃焼室を構成する副室形成面との間に形成されている。 Here, in the spark plug described in Patent Document 1, the airflow flowing into the sub-combustion chamber from the outside of the sub-combustion chamber via the nozzle hole becomes a swirl flow that curls up toward the plug base end. Thus, the nozzle holes are configured to be inclined with respect to the radial direction of the plug. Further, in the spark plug described in Patent Document 1, a discharge gap is formed between the center electrode and a sub-chamber forming surface that constitutes a sub-combustion chamber.

米国特許第１０１７４６６７号明細書US Patent No. 10174667

特許文献１に記載のスパークプラグにおいて、放電ギャップに生じる放電火花は、前記スワール流にのって、プラグ基端側に向かって渦状に引き伸ばされる。しかしながら、放電火花は、副室形成面近傍において引き伸ばされることとなる。そのため、前記放電火花によって着火されて生じた初期火炎の熱が副室形成面から奪われやすく、燃焼性が悪化するおそれがある。 In the spark plug described in Patent Document 1, discharge sparks generated in the discharge gap are stretched in a spiral shape toward the plug base end along with the swirl flow. However, the discharge sparks are elongated in the vicinity of the subchamber forming surface. Therefore, the heat of the initial flame ignited by the discharge spark is likely to be taken away from the sub-chamber forming surface, which may deteriorate the combustibility.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、着火性を向上させやすいスパークプラグを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of this problem, and aims to provide a spark plug that can easily improve ignition performance.

本発明の一態様は、筒状の絶縁碍子（２）と、
前記絶縁碍子の内周側に保持されるとともに、前記絶縁碍子からプラグ先端側に突出する電極突出部（３１）を有する中心電極（３）と、
前記電極突出部との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成する接地電極（４）と、
前記絶縁碍子の外周側に配されたハウジング（５）と、
前記電極突出部が配される副燃焼室（１１）を覆うよう前記ハウジングにおけるプラグ先端側の部位に設けられたプラグカバー（６）と、を備え、
前記プラグカバーは、前記副燃焼室と前記プラグカバーの外部とを連通する噴孔（６０）を有し、
前記噴孔は、前記噴孔を介して前記副燃焼室の外側から前記副燃焼室内に流入する気流が、前記副燃焼室内においてスワール流となるよう構成されており、
前記放電ギャップの中心であるギャップ中心（ＧＣ）は、プラグ中心軸（ＰＣ）に対してプラグ径方向にオフセットした位置に配されており、
前記ハウジング及び前記プラグカバーにおける、前記副燃焼室に露出する面を副室形成面（１１０）とし、プラグ中心軸から外周側を見たときに前記放電ギャップのプラグ基端側に隣接する前記副室形成面の部位を基準面部（１１１）とし、前記基準面部と前記ギャップ中心との間のプラグ径方向の長さをｘとし、前記基準面部とプラグ中心軸との間のプラグ径方向の長さをｒ、としたとき、長さｘと長さｒとは、ｘ≧（１／３）×ｒ、の関係を満たす、スパークプラグ（１）にある。 One aspect of the present invention includes a cylindrical insulator (2),
a center electrode (3) that is held on the inner circumferential side of the insulator and has an electrode protrusion (31) that protrudes from the insulator toward the plug tip side;
a ground electrode (4) forming a discharge gap (G) between it and the electrode protrusion;
a housing (5) disposed on the outer peripheral side of the insulator;
a plug cover (6) provided at a portion of the housing on the plug tip side so as to cover the sub-combustion chamber (11) in which the electrode protrusion is arranged;
The plug cover has a nozzle hole (60) that communicates the sub-combustion chamber with the outside of the plug cover,
The nozzle hole is configured such that an airflow flowing into the auxiliary combustion chamber from outside the auxiliary combustion chamber through the nozzle hole becomes a swirl flow within the auxiliary combustion chamber,
The gap center (GC), which is the center of the discharge gap, is arranged at a position offset in the plug radial direction with respect to the plug center axis (PC),
The surface of the housing and the plug cover that is exposed to the sub-combustion chamber is defined as a sub-chamber forming surface (110), and the sub-chamber forming surface (110) is the sub-chamber forming surface (110), and the sub-chamber forming surface (110) is the sub-chamber forming surface (110). A portion of the chamber forming surface is a reference surface portion (111), a length in the plug radial direction between the reference surface portion and the center of the gap is x, and a length in the plug radial direction between the reference surface portion and the plug center axis. When the length is r, the length x and the length r are in a spark plug (1) that satisfies the relationship x≧(1/3)×r.

前記態様のスパークプラグにおいて、噴孔は、噴孔を介して副燃焼室の外側から副燃焼室内に流入する気流が、副燃焼室内においてスワール流となるよう構成されている。そして、前記基準面部と前記ギャップ中心との間のプラグ径方向の長さｘと基準面部とプラグ中心軸との間のプラグ径方向の長さｒとは、ｘ≧（１／３）×ｒ、の関係を満たす。それゆえ、スパークプラグの着火性を向上させることができる。 In the spark plug of the above aspect, the nozzle hole is configured such that an airflow flowing into the auxiliary combustion chamber from outside the auxiliary combustion chamber via the nozzle hole becomes a swirl flow within the auxiliary combustion chamber. The length x in the plug radial direction between the reference surface portion and the center of the gap and the length r in the plug radial direction between the reference surface portion and the plug center axis are x≧(1/3)×r , satisfies the relationship. Therefore, the ignitability of the spark plug can be improved.

以上のごとく、前記態様によれば、着火性を向上させやすいスパークプラグを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 As described above, according to the above aspect, it is possible to provide a spark plug that easily improves ignitability.
Note that the numerals in parentheses described in the claims and means for solving the problem indicate correspondence with specific means described in the embodiments described later, and do not limit the technical scope of the present invention. It's not a thing.

実施形態１における、スパークプラグの半断面図。1 is a half-sectional view of a spark plug in Embodiment 1. FIG. 実施形態１における、スパークプラグのプラグ先端側の部位の一部断面正面図。FIG. 2 is a partially sectional front view of a portion on the plug tip side of the spark plug in Embodiment 1. FIG. 実施形態１における、スパークプラグのプラグ先端側の部位の一部断面側面図。FIG. 2 is a partially cross-sectional side view of a portion of the spark plug on the plug tip side in Embodiment 1. FIG. 図２の、IV－IV線矢視断面図。A sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 2. 図４の、Ｖ－Ｖ線矢視断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along the line V-V in FIG. 4. 実施形態１における、プラグカバーを外したスパークプラグのプラグ先端側の部位の、一部断面正面図。FIG. 3 is a partially sectional front view of the plug tip side portion of the spark plug with the plug cover removed in Embodiment 1. FIG. 実施形態１における、上昇螺旋流を説明するための、内燃機関及びスパークプラグの一部断面正面図。1 is a partially sectional front view of an internal combustion engine and a spark plug for explaining an upward spiral flow in Embodiment 1. FIG. 実施形態１における、下降螺旋流を説明するための、内燃機関及びスパークプラグの一部断面正面図。1 is a partially cross-sectional front view of an internal combustion engine and a spark plug for explaining a downward spiral flow in Embodiment 1. FIG. 実施形態１における、放電火花が引き伸ばされる様子を説明するための、内燃機関及びスパークプラグの一部断面正面図。FIG. 2 is a partially sectional front view of the internal combustion engine and the spark plug for explaining how discharge sparks are stretched in Embodiment 1. FIG. 図９の、Ａ－Ａ線矢視断面図。FIG. 9 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 実験例１における、長さｘと放電伸び量との関係を示すグラフ。3 is a graph showing the relationship between length x and discharge elongation amount in Experimental Example 1. 実験例１における、長さｘと火炎面積との関係を示すグラフ。3 is a graph showing the relationship between length x and flame area in Experimental Example 1. 実験例１における、長さｘとリーン限界Ａ／Ｆとの関係を示すグラフ。7 is a graph showing the relationship between length x and lean limit A/F in Experimental Example 1. 実験例２における、比率Ｓ／Ｖと、燃焼重心位置との関係を示すグラフ。7 is a graph showing the relationship between the ratio S/V and the combustion center of gravity position in Experimental Example 2. 実施形態１における、スパークプラグのプラグ先端側の部位の一部断面正面図。FIG. 2 is a partially sectional front view of a portion on the plug tip side of the spark plug in Embodiment 1. FIG.

（実施形態１）
スパークプラグの実施形態につき、図１～図１０を用いて説明する。
図１～図３に示すごとく、本形態のスパークプラグ１は、絶縁碍子２と中心電極３と接地電極４とハウジング５とプラグカバー６とを備える。 (Embodiment 1)
Embodiments of the spark plug will be described using FIGS. 1 to 10.
As shown in FIGS. 1 to 3, the spark plug 1 of this embodiment includes an insulator 2, a center electrode 3, a ground electrode 4, a housing 5, and a plug cover 6.

絶縁碍子２は、筒状に形成されている。中心電極３は、絶縁碍子２の内周側に保持されている。中心電極３は、絶縁碍子２からプラグ先端側に突出する電極突出部３１を有する。図１、図２に示すごとく、接地電極４は、電極突出部３１との間に、放電を生じさせる放電ギャップＧを形成している。ハウジング５は、絶縁碍子２の外周側に配されている。プラグカバー６は、電極突出部３１が配される副燃焼室１１を覆うようハウジング５におけるプラグ先端側の部位に設けられている。 The insulator 2 is formed into a cylindrical shape. The center electrode 3 is held on the inner peripheral side of the insulator 2. The center electrode 3 has an electrode protrusion 31 that protrudes from the insulator 2 toward the plug tip side. As shown in FIGS. 1 and 2, the ground electrode 4 forms a discharge gap G between it and the electrode protrusion 31 to cause discharge. The housing 5 is arranged on the outer peripheral side of the insulator 2. The plug cover 6 is provided at a portion of the housing 5 on the plug tip side so as to cover the auxiliary combustion chamber 11 in which the electrode protrusion 31 is arranged.

プラグカバー６は、副燃焼室１１とプラグカバー６の外部とを連通する噴孔６０を有する。図７、図８に示すごとく、噴孔６０は、噴孔６０を介して副燃焼室１１の外側から副燃焼室１１内に流入する気流が、副燃焼室１１内においてスワール流となるよう構成されている。図２に示すごとく、放電ギャップＧの中心であるギャップ中心ＧＣは、プラグ中心軸ＰＣに対してプラグ径方向にオフセットした位置に配されている。 The plug cover 6 has a nozzle hole 60 that communicates the sub-combustion chamber 11 with the outside of the plug cover 6 . As shown in FIGS. 7 and 8, the nozzle holes 60 are configured so that the airflow flowing into the sub-combustion chamber 11 from outside the sub-combustion chamber 11 through the nozzle holes 60 becomes a swirl flow within the sub-combustion chamber 11. has been done. As shown in FIG. 2, the gap center GC, which is the center of the discharge gap G, is arranged at a position offset in the plug radial direction with respect to the plug center axis PC.

ハウジング５及びプラグカバー６における、副燃焼室１１に露出する面を副室形成面１１０とする。図３に示すごとく、プラグ中心軸ＰＣから外周側を見たときに放電ギャップＧのプラグ基端側に隣接する副室形成面１１０の部位を基準面部１１１とする。図２に示すごとく、基準面部１１１とギャップ中心ＧＣとの間のプラグ径方向の長さをｘとする。基準面部１１１とプラグ中心軸ＰＣとの間のプラグ径方向の長さをｒとする。このとき、長さｘと長さｒとは、ｘ≧（１／３）×ｒ、の関係を満たす。
以後、本形態のスパークプラグ１につき詳説する。 A surface of the housing 5 and the plug cover 6 that is exposed to the sub-combustion chamber 11 is referred to as a sub-chamber forming surface 110. As shown in FIG. 3, a portion of the sub-chamber forming surface 110 adjacent to the plug proximal end side of the discharge gap G when looking from the plug center axis PC to the outer peripheral side is defined as a reference surface portion 111. As shown in FIG. 2, x is the length in the plug radial direction between the reference surface portion 111 and the gap center GC. Let r be the length in the plug radial direction between the reference surface portion 111 and the plug center axis PC. At this time, the length x and the length r satisfy the relationship x≧(1/3)×r.
Hereinafter, the spark plug 1 of this embodiment will be explained in detail.

本形態において、スパークプラグ１の中心軸をプラグ中心軸ＰＣという。プラグ中心軸ＰＣは、ハウジング５の中心軸、絶縁碍子２の中心軸と略一致している。プラグ中心軸ＰＣが延在する方向をプラグ軸方向Ｘという。プラグ軸方向Ｘの一方側であって、スパークプラグ１における副燃焼室１１が形成された側をプラグ先端側といい、その反対側をプラグ基端側という。スパークプラグ１の径方向を、プラグ径方向という。スパークプラグ１の周方向を、プラグ周方向という。 In this embodiment, the central axis of the spark plug 1 is referred to as a plug central axis PC. The plug center axis PC substantially coincides with the center axis of the housing 5 and the center axis of the insulator 2. The direction in which the plug center axis PC extends is referred to as the plug axis direction X. One side in the plug axial direction X, on which the auxiliary combustion chamber 11 of the spark plug 1 is formed, is called the plug tip side, and the opposite side is called the plug base side. The radial direction of the spark plug 1 is referred to as the plug radial direction. The circumferential direction of the spark plug 1 is referred to as the plug circumferential direction.

スパークプラグ１は、例えば、自動車、コージェネレーション等の内燃機関における着火手段として用いることができる。スパークプラグ１のプラグ基端側の端部は、図示しない点火コイルと接続され、プラグ先端側の端部は、内燃機関の燃焼室内に配される。燃焼室は、内燃機関のシリンダブロック、ピストン、シリンダヘッド７に囲まれた領域であり、燃焼室のうち、プラグカバー６の外部側を主燃焼室１２、プラグカバー６の内側を副燃焼室１１という。スパークプラグ１は、ハウジング５において内燃機関のシリンダヘッド７に取り付けられる。 The spark plug 1 can be used, for example, as an ignition means in an internal combustion engine such as an automobile or a cogeneration engine. The end of the spark plug 1 on the proximal side of the plug is connected to an ignition coil (not shown), and the end on the tip side of the plug is disposed within a combustion chamber of an internal combustion engine. The combustion chamber is an area surrounded by the cylinder block, piston, and cylinder head 7 of the internal combustion engine, and the outside of the plug cover 6 is the main combustion chamber 12, and the inside of the plug cover 6 is the auxiliary combustion chamber 11. That's what it means. A spark plug 1 is mounted in a housing 5 to a cylinder head 7 of an internal combustion engine.

ハウジング５は、導電性、熱伝導性、及び耐熱性を有する材料を筒状に形成してなる。図１～図３に示すごとく、ハウジング５の外周部には、取付ネジ部５１が形成されている。図７、図８に示すごとく、取付ネジ部５１は、シリンダヘッド７に設けられた雌ネジ穴７１に螺合される部位である。スパークプラグ１がシリンダヘッド７に取り付けられた状態においては、スパークプラグ１における取付ネジ部５１のプラグ先端側の部位が主燃焼室１２内に曝される。 The housing 5 is made of a material having electrical conductivity, thermal conductivity, and heat resistance and is formed into a cylindrical shape. As shown in FIGS. 1 to 3, a mounting screw portion 51 is formed on the outer periphery of the housing 5. As shown in FIGS. As shown in FIGS. 7 and 8, the mounting screw portion 51 is a portion that is screwed into a female screw hole 71 provided in the cylinder head 7. As shown in FIGS. When the spark plug 1 is attached to the cylinder head 7 , a portion of the mounting screw portion 51 of the spark plug 1 on the plug tip side is exposed to the inside of the main combustion chamber 12 .

図２、図３に示すごとく、ハウジング５の内周面は、プラグ先端側の部位に先端筒面５２を有する。先端筒面５２は、プラグ軸方向Ｘに沿って円筒状に形成されており、ハウジング５の先端面まで形成されている。先端筒面５２は、プラグ軸方向Ｘの各位置における内径が同等である。 As shown in FIGS. 2 and 3, the inner peripheral surface of the housing 5 has a tip cylindrical surface 52 on the plug tip side. The tip cylindrical surface 52 is formed in a cylindrical shape along the plug axial direction X, and extends up to the tip surface of the housing 5. The tip cylindrical surface 52 has the same inner diameter at each position in the plug axial direction X.

ハウジング５の内周面における先端筒面５２のプラグ基端側に隣接する部位は、内周側に突出したハウジング突出部５３となっている。ハウジング突出部５３は、全周に形成されている。ハウジング突出部５３のプラグ基端側の面は、後述のパッキン８を介して絶縁碍子２を支承している。 A portion of the inner circumferential surface of the housing 5 adjacent to the plug proximal end side of the distal end cylindrical surface 52 is a housing protrusion 53 that protrudes toward the inner circumferential side. The housing protrusion 53 is formed around the entire circumference. The plug proximal surface of the housing protrusion 53 supports the insulator 2 via a packing 8, which will be described later.

絶縁碍子２は、アルミナ等の絶縁材を筒状に形成してなる。図１に示すごとく、絶縁碍子２は、プラグ基端側の部位をハウジング５から突出させつつ、ハウジング５の内側に保持されている。図２、図３に示すごとく、絶縁碍子２は、プラグ先端側の径が小さくなる段状に形成された碍子段部２１を有し、当該碍子段部２１においてパッキン８を介してハウジング５に保持されている。パッキン８は、円環状を呈しており、全周にわたって碍子段部２１とハウジング突出部５３との双方に密着している。つまり、ハウジング突出部５３と碍子段部２１との間は、パッキン８により全周にわたってシールされている。スパークプラグ１内の空間のうち、パッキン８からプラグ先端側の空間に副燃焼室１１が形成されている。 The insulator 2 is made of an insulating material such as alumina and formed into a cylindrical shape. As shown in FIG. 1, the insulator 2 is held inside the housing 5, with the proximal end of the plug protruding from the housing 5. As shown in FIGS. 2 and 3, the insulator 2 has an insulator stepped portion 21 formed in a step shape with a smaller diameter on the plug tip side, and is connected to the housing 5 via the packing 8 at the insulator stepped portion 21. Retained. The packing 8 has an annular shape and is in close contact with both the insulator stepped portion 21 and the housing protrusion 53 over the entire circumference. That is, the space between the housing protrusion 53 and the insulator step 21 is sealed over the entire circumference by the packing 8. A sub-combustion chamber 11 is formed in the space within the spark plug 1 from the packing 8 to the plug tip side.

絶縁碍子２は、碍子段部２１からプラグ先端側に形成された碍子脚部２２を有する。碍子脚部２２は、プラグ先端側へ向かうほど外径が小さくなるようテーパ状に形成されている。絶縁碍子２の内側に、中心電極３が保持されている。 The insulator 2 has an insulator leg part 22 formed from the insulator step part 21 to the plug tip side. The insulator leg portion 22 is formed in a tapered shape so that the outer diameter becomes smaller toward the tip end of the plug. A center electrode 3 is held inside the insulator 2.

中心電極３は、略円柱状に形成されており、電極突出部３１を絶縁碍子２から突出させている。図２に示すごとく、電極突出部３１は、プラグ軸方向Ｘに延びる第一部位３１１と、第一部位３１１のプラグ先端側からプラグ径方向の一方側に突出した第二部位３１２とを備える。 The center electrode 3 is formed in a substantially cylindrical shape, and has an electrode protrusion 31 protruding from the insulator 2 . As shown in FIG. 2, the electrode protrusion 31 includes a first portion 311 extending in the plug axial direction X, and a second portion 312 protruding from the plug tip side of the first portion 311 to one side in the plug radial direction.

第一部位３１１は、絶縁碍子２の内側に挿入された部位と同材料からなる。第一部位３１１は、プラグ基端側から順に電極大径部３１１ａと電極テーパ部３１１ｂと電極小径部３１１ｃとを備える。電極大径部３１１ａは、プラグ軸方向Ｘに沿って形成された円柱状を呈している。電極テーパ部３１１ｂは、プラグ先端側に向かうほど外径が縮径するテーパ状に形成されている。電極テーパ部３１１ｂは、プラグ軸方向Ｘにおける第一部位３１１の略中央の位置に形成されている。電極小径部３１１ｃは、電極テーパ部３１１ｂからプラグ先端側に形成されており、プラグ軸方向Ｘに沿って形成された円柱状を呈している。 The first portion 311 is made of the same material as the portion inserted inside the insulator 2. The first portion 311 includes an electrode large diameter portion 311a, an electrode tapered portion 311b, and an electrode small diameter portion 311c in order from the plug proximal end side. The electrode large diameter portion 311a has a cylindrical shape formed along the plug axial direction X. The electrode tapered portion 311b is formed in a tapered shape whose outer diameter decreases toward the plug tip side. The electrode tapered portion 311b is formed at a substantially central position of the first portion 311 in the plug axial direction X. The electrode small diameter portion 311c is formed on the plug tip side from the electrode tapered portion 311b, and has a cylindrical shape formed along the plug axial direction X.

第二部位３１２は、第一部位３１１よりも電極消耗しにくい材料（例えば貴金属等）からなるチップによって構成されている。第二部位３１２は、第一部位３１１の電極小径部３１１ｃのプラグ先端側の部位にプラグ径方向に接合されている。本形態において、中心電極３は、絶縁碍子２内に配された部位及び第一部位３１１を含む母材と、当該母材に接合された第二部位３１２とを備える。第二部位３１２における電極小径部３１１ｃと反対側を向く面に対向するよう接地電極４が設けられている。 The second portion 312 is constituted by a chip made of a material (such as a noble metal) that is less likely to wear out the electrode than the first portion 311 . The second portion 312 is joined to a portion of the electrode small diameter portion 311c of the first portion 311 on the plug tip side in the plug radial direction. In this embodiment, the center electrode 3 includes a base material including a portion disposed within the insulator 2 and a first portion 311, and a second portion 312 joined to the base material. The ground electrode 4 is provided so as to face the surface of the second portion 312 facing away from the electrode small diameter portion 311c.

接地電極４は、ハウジング５の先端面に接合されている。接地電極４は、接地母材４１と接地チップ４２とを備える。接地母材４１は、プラグ径方向に長尺に形成されており、プラグ径方向の外周側端部がハウジング５の先端面に接合されている。接地チップ４２は、接地母材４１よりも電極消耗し難い材料（貴金属等）からなるチップによって構成されている。接地チップ４２は、接地母材４１の内周側の端面に接合されている。接地チップ４２の内周側の面は、第二部位３１２の外周側の面とプラグ径方向に対向している。互いに対向する接地チップ４２の面と第二部位３１２との面との間の空間が、火花放電を生じさせる放電ギャップＧである。 The ground electrode 4 is joined to the front end surface of the housing 5. The ground electrode 4 includes a ground base material 41 and a ground tip 42. The grounding base material 41 is formed to be elongated in the plug radial direction, and its outer peripheral end in the plug radial direction is joined to the distal end surface of the housing 5 . The grounding tip 42 is made of a material (such as a noble metal) that is less likely to wear out the electrode than the grounding base material 41. The grounding chip 42 is joined to the inner peripheral end surface of the grounding base material 41. The inner circumferential surface of the grounding tip 42 faces the outer circumferential surface of the second portion 312 in the plug radial direction. The space between the surfaces of the grounding tip 42 and the second portion 312 that face each other is a discharge gap G in which spark discharge occurs.

前述のごとく、放電ギャップＧの中心であるギャップ中心ＧＣは、プラグ中心軸ＰＣに対してプラグ径方向にオフセットした位置に配されている。ギャップ中心ＧＣは、放電ギャップＧの形成方向の中心位置を意味する。すなわち、本形態においては中心電極３の第二部位３１２と接地電極４の接地チップ４２とが対向するプラグ径方向における、放電ギャップＧの中心位置が、ギャップ中心ＧＣである。 As described above, the gap center GC, which is the center of the discharge gap G, is arranged at a position offset in the plug radial direction with respect to the plug center axis PC. The gap center GC means the center position of the discharge gap G in the formation direction. That is, in this embodiment, the center position of the discharge gap G in the plug radial direction where the second portion 312 of the center electrode 3 and the ground tip 42 of the ground electrode 4 face each other is the gap center GC.

前述のごとく、ハウジング５及びプラグカバー６における、副燃焼室１１に露出する面を副室形成面１１０とし、プラグ中心軸ＰＣから外周側を見たときに放電ギャップＧのプラグ基端側に隣接する副室形成面１１０の部位を基準面部１１１とする。本形態において、基準面部１１１は、副室形成面１１０を構成している先端筒面５２の一部であって、接地電極４のプラグ基端側に隣接する部位である。 As mentioned above, the surface of the housing 5 and the plug cover 6 exposed to the sub-combustion chamber 11 is defined as the sub-chamber forming surface 110, and is adjacent to the plug proximal end side of the discharge gap G when looking from the plug center axis PC to the outer peripheral side. The portion of the sub-chamber forming surface 110 that is formed is defined as a reference surface portion 111. In this embodiment, the reference surface portion 111 is a part of the tip cylindrical surface 52 constituting the sub-chamber forming surface 110 and is a portion adjacent to the plug proximal end side of the ground electrode 4 .

そして、基準面部１１１とギャップ中心ＧＣとの間のプラグ径方向の長さをｘとし、基準面部１１１とプラグ中心軸ＰＣとの間のプラグ径方向の長さをｒとする。このとき、長さｘと長さｒとは、ｘ≧（１／３）×ｒ、の関係を満たす。つまり、ギャップ中心ＧＣは、副室形成面１１０からある程度内周側に離れた位置に配されている。また、前述のごとく、本形態においてギャップ中心ＧＣはプラグ中心軸ＰＣに対して偏心しているため、長さｘと長さｒとは、ｘ＞ｒ、を満たす。特に、本形態においては、（１／３）×ｒ≦ｘ≦（２／３）×ｒを満たす。すなわち、ギャップ中心ＧＣは、プラグ径方向における図２の両向き矢印１０の領域に形成されている。 The length in the plug radial direction between the reference surface portion 111 and the gap center GC is defined as x, and the length in the plug radial direction between the reference surface portion 111 and the plug center axis PC is defined as r. At this time, the length x and the length r satisfy the relationship x≧(1/3)×r. In other words, the gap center GC is located at a certain distance toward the inner circumference from the subchamber forming surface 110. Further, as described above, in this embodiment, the gap center GC is eccentric with respect to the plug center axis PC, so the length x and the length r satisfy x>r. In particular, in this embodiment, (1/3)×r≦x≦(2/3)×r is satisfied. That is, the gap center GC is formed in the region indicated by the double-headed arrow 10 in FIG. 2 in the plug radial direction.

また、中心電極３の第一部位３１１の最大半径（すなわち、電極大径部３１１ａの半径）をｒ１としたとき、長さｘ、長さｒ、最大半径ｒ１は、ｘ＜ｒ－ｒ１の関係を満たす。つまり、放電ギャップＧのギャップ中心ＧＣは、電極突出部３１とプラグ軸方向Ｘに重ならない位置に形成されている。本形態においては、放電ギャップＧ全体は、電極突出部３１とプラグ軸方向Ｘに重ならない位置に形成されている。ハウジング５の先端部に、副燃焼室１１を区画するプラグカバー６が配されている。 Furthermore, when the maximum radius of the first portion 311 of the center electrode 3 (that is, the radius of the electrode large diameter portion 311a) is r1, the length x, the length r, and the maximum radius r1 have the relationship x<r−r1. satisfy. That is, the gap center GC of the discharge gap G is formed at a position that does not overlap with the electrode protrusion 31 in the plug axial direction X. In this embodiment, the entire discharge gap G is formed at a position that does not overlap with the electrode protrusion 31 in the plug axial direction X. A plug cover 6 that partitions a sub-combustion chamber 11 is arranged at the tip of the housing 5.

プラグカバー６は、導電性、熱伝導性、及び耐熱性を有する材料からなる。図２、図３、図６に示すごとく、プラグカバー６は、プラグ基端側に開口するカップ状に形成されている。すなわち、プラグカバー６は、副燃焼室１１をプラグ周方向に覆うカバー側壁６１と、副燃焼室１１をプラグ先端側から覆う円板状のカバー底壁６２とを備える。ここで、ハウジング５の先端部の外周面は、プラグ基端側に隣接する部位よりも内周側に凹んでなるハウジング後退面５４を有する。そして、プラグカバー６は、ハウジング後退面５４を外周側から覆うように、ハウジング５に組み付けられている。プラグカバー６は、ハウジング５に全周において接合されており、ハウジング５に対して電気的、熱的に接続されている。なお、本形態において、ハウジング５とプラグカバー６とは別体で構成したが、これらを一つの部材によって構成してもよい。 The plug cover 6 is made of a material that is electrically conductive, thermally conductive, and heat resistant. As shown in FIGS. 2, 3, and 6, the plug cover 6 is formed into a cup shape that opens toward the proximal end of the plug. That is, the plug cover 6 includes a cover side wall 61 that covers the sub-combustion chamber 11 in the circumferential direction of the plug, and a disc-shaped cover bottom wall 62 that covers the sub-combustion chamber 11 from the plug tip side. Here, the outer peripheral surface of the distal end portion of the housing 5 has a housing retreating surface 54 that is recessed toward the inner peripheral side than the portion adjacent to the proximal end of the plug. The plug cover 6 is assembled to the housing 5 so as to cover the housing rearward surface 54 from the outer peripheral side. The plug cover 6 is joined to the housing 5 around the entire circumference, and is electrically and thermally connected to the housing 5. Note that in this embodiment, the housing 5 and the plug cover 6 are constructed separately, but they may be constructed as a single member.

カバー底壁６２と放電ギャップＧとの間のプラグ軸方向Ｘの長さは、中心電極３の第一部位３１１の最大半径ｒ１以上である。 The length in the plug axial direction X between the cover bottom wall 62 and the discharge gap G is greater than or equal to the maximum radius r1 of the first portion 311 of the center electrode 3.

図２～図４に示すごとく、プラグカバー６には、プラグカバー６を貫通する噴孔６０が複数形成されている。図４に示すごとく、本形態において、噴孔６０は、６個形成されているが、噴孔６０の個数はこれに限定されない。各噴孔６０は、プラグ中心軸ＰＣよりも外周側に形成されている。図２～図４に示すごとく、本形態において、噴孔６０は、カバー側壁６１とカバー底壁６２との間の角部周辺に形成されている。図４に示すごとく、６つの噴孔６０は、プラグ周方向に等間隔に形成されている。すなわち、６つの噴孔６０は、プラグカバー６においてプラグ周方向の６０°置きの位置に形成されている。 As shown in FIGS. 2 to 4, the plug cover 6 has a plurality of nozzle holes 60 formed therein. As shown in FIG. 4, in this embodiment, six nozzle holes 60 are formed, but the number of nozzle holes 60 is not limited to this. Each nozzle hole 60 is formed on the outer peripheral side of the plug center axis PC. As shown in FIGS. 2 to 4, in this embodiment, the injection hole 60 is formed around the corner between the cover side wall 61 and the cover bottom wall 62. As shown in FIG. 4, the six nozzle holes 60 are formed at equal intervals in the circumferential direction of the plug. That is, the six nozzle holes 60 are formed in the plug cover 6 at positions every 60 degrees in the circumferential direction of the plug.

図５に示すごとく、各噴孔６０は、直線状に形成されており、噴孔中心軸ＨＣに直交する断面積が一定である。噴孔中心軸ＨＣとは、噴孔６０の中心軸を意味する。図７、図８に示すごとく、噴孔６０は、副燃焼室１１の外側から副燃焼室１１内に当該噴孔６０を介して流入する気流が、副燃焼室１１内においてスワール流（すなわち螺旋状に流れる気流）となるよう傾斜して構成されている。 As shown in FIG. 5, each nozzle hole 60 is formed in a straight line, and has a constant cross-sectional area perpendicular to the nozzle hole central axis HC. The nozzle hole central axis HC means the central axis of the nozzle hole 60. As shown in FIGS. 7 and 8, the nozzle holes 60 allow the airflow flowing from the outside of the sub-combustion chamber 11 into the sub-combustion chamber 11 through the nozzle holes 60 to form a swirl flow (that is, a spiral flow) within the sub-combustion chamber 11. The structure is slanted to create a symmetrical airflow.

図４に示すごとく、噴孔中心軸ＨＣは、内周側の部位ほどプラグ周方向の一方側Ｃ１に向かうよう傾斜している。噴孔６０の内側開口６０１におけるプラグ周方向の他方側Ｃ２の端部とプラグ中心軸ＰＣとを通過するプラグ径方向に延びる仮想直線Ｌと、噴孔中心軸ＨＣとの間の角度αは、１０°以上６０°以下である。本形態において、各噴孔６０に関する前記角度αは、互いに同等である。 As shown in FIG. 4, the center axis HC of the nozzle hole is inclined toward one side C1 in the circumferential direction of the plug as the inner circumferential side becomes closer. The angle α between the nozzle hole central axis HC and a virtual straight line L extending in the plug radial direction passing through the end of the other side C2 in the circumferential direction of the plug in the inner opening 601 of the nozzle hole 60 and the plug central axis PC is: The angle is 10° or more and 60° or less. In this embodiment, the angle α regarding each nozzle hole 60 is equal to each other.

また、図５に示すごとく、各噴孔中心軸ＨＣは、内周側の部位ほどプラグ基端側に向かうよう傾斜している。本形態において、各噴孔中心軸ＨＣと、プラグ軸方向Ｘに延びる直線との間になす角度βは、１０°以上８０°以下である。本形態において、各噴孔６０に関する角度βは、互いに同等である。 Further, as shown in FIG. 5, each nozzle hole central axis HC is inclined so that the inner circumferential side of the nozzle hole is closer to the plug base end. In this embodiment, the angle β formed between each nozzle hole central axis HC and a straight line extending in the plug axial direction X is 10° or more and 80° or less. In this embodiment, the angles β regarding each nozzle hole 60 are equal to each other.

図２、図３に示すごとく、カバー側壁６１の内周面は、カバー大径面６１１を有する。カバー大径面６１１は、カバー側壁６１におけるプラグ軸方向Ｘの略中央位置からプラグ基端側の端面まで形成されており、プラグ先端側に隣接する部位よりも内径が大きくなっている面である。そして、カバー大径面６１１の内周側に接地電極４が配されている。すなわち、カバー大径面６１１は、接地電極４の配置スペースを確保すべく、大径に形成されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the inner peripheral surface of the cover side wall 61 has a cover large diameter surface 611. The cover large-diameter surface 611 is formed from the approximate center of the cover side wall 61 in the plug axial direction . The ground electrode 4 is arranged on the inner peripheral side of the cover large diameter surface 611. That is, the cover large diameter surface 611 is formed to have a large diameter in order to ensure a space for arranging the ground electrode 4.

ここで、各噴孔６０の断面積の合計を合計面積Ｓ［ｍ²］とし、副燃焼室１１の容積を副室容積Ｖ［ｍ³］としたとき、副室容積Ｖに対する合計面積Ｓの比率Ｓ／Ｖ［１０／ｍ］は、０．３≦（Ｓ／Ｖ）≦１．０を満たす。 Here, when the sum of the cross-sectional areas of the nozzle holes 60 is the total area S [m ² ], and the volume of the auxiliary combustion chamber 11 is the auxiliary chamber volume V [m ³ ], the total area S with respect to the auxiliary chamber volume V is The ratio S/V [10/m] satisfies 0.3≦(S/V)≦1.0.

ここで、噴孔６０の面積とは、噴孔中心軸ＨＣに直交する噴孔６０の断面において、当該噴孔６０の内壁に囲まれた仮想領域の面積をいう。本形態において、噴孔６０は直線状に形成されており、噴孔６０の面積とは、噴孔中心軸ＨＣに沿った方向のいずれかの位置の噴孔６０の面積である。なお、噴孔６０は、両開口端部の付近以外の主要部においては噴孔中心軸ＨＣに直交する断面が閉曲線状となり、噴孔６０の面積を定義できる一方で、両開口端部の付近においては噴孔中心軸ＨＣに直交する断面が閉曲線とはならず、噴孔６０の面積を定義できない。このような場合は、噴孔６０の面積といったときは、噴孔６０の主要部（すなわち、噴孔中心軸ＨＣに直交する断面が閉曲線となる部位）の面積を意味することとする。また、本形態において、噴孔６０の主要部は、噴孔中心軸ＨＣに直交する噴孔６０の断面積が一定である。この場合、噴孔６０の面積とは、噴孔６０の主要部における噴孔軸方向いずれかの位置における面積をいう。噴孔軸方向とは、噴孔中心軸ＨＣが延在する方向である。また、噴孔６０の主要部の面積が噴孔軸方向の位置によって変動する場合は、噴孔６０の面積とは、主要部の最小の面積とすることができる。 Here, the area of the nozzle hole 60 refers to the area of a virtual region surrounded by the inner wall of the nozzle hole 60 in a cross section of the nozzle hole 60 perpendicular to the nozzle hole central axis HC. In this embodiment, the nozzle hole 60 is formed in a straight line, and the area of the nozzle hole 60 is the area of the nozzle hole 60 at any position along the nozzle hole central axis HC. In addition, in the main part of the nozzle hole 60 other than the vicinity of both opening ends, the cross section perpendicular to the nozzle hole central axis HC has a closed curve shape, and the area of the nozzle hole 60 can be defined. In this case, the cross section perpendicular to the nozzle hole central axis HC does not form a closed curve, and the area of the nozzle hole 60 cannot be defined. In such a case, the area of the nozzle hole 60 means the area of the main part of the nozzle hole 60 (that is, the area where the cross section perpendicular to the nozzle hole central axis HC forms a closed curve). Further, in this embodiment, the main portion of the nozzle hole 60 has a constant cross-sectional area perpendicular to the nozzle hole central axis HC. In this case, the area of the nozzle hole 60 refers to the area at any position in the main part of the nozzle hole 60 in the axial direction of the nozzle hole. The nozzle hole axial direction is the direction in which the nozzle hole central axis HC extends. Furthermore, when the area of the main part of the nozzle hole 60 varies depending on the position in the axial direction of the nozzle hole, the area of the nozzle hole 60 can be defined as the minimum area of the main part.

また、副室容積Ｖ［ｍ³］は、各噴孔６０の体積を含む、副燃焼室１１の体積である。 Further, the sub-chamber volume V [m ³ ] is the volume of the sub-combustion chamber 11 including the volume of each nozzle hole 60.

図１に示すごとく、絶縁碍子２の内側における中心電極３のプラグ基端側には、中心電極３側から順に、ガラスシール１３、抵抗体１４、ガラスシール１３、及び端子金具１５が配されている。ガラスシール１３は、ガラスに銅粉を混入させてなる銅ガラスからなる。抵抗体１４は、カーボン又はセラミック粉末等の抵抗材及びガラス粉末を含むレジスタ組成物を加熱封着することにより形成する、或いはカートリッジ型抵抗体を挿入することによって構成することができる。端子金具１５は、例えば鉄合金からなり、そのプラグ基端側の端部が絶縁碍子２から露出している。スパークプラグ１は、端子金具１５において点火コイルに電気的に接続される。 As shown in FIG. 1, on the plug base end side of the center electrode 3 inside the insulator 2, a glass seal 13, a resistor 14, a glass seal 13, and a terminal fitting 15 are arranged in order from the center electrode 3 side. There is. The glass seal 13 is made of copper glass made by mixing copper powder into glass. The resistor 14 can be formed by heat-sealing a resistor composition containing a resistive material such as carbon or ceramic powder and glass powder, or by inserting a cartridge-type resistor. The terminal fitting 15 is made of, for example, an iron alloy, and its end on the proximal end of the plug is exposed from the insulator 2. The spark plug 1 is electrically connected to an ignition coil at a terminal fitting 15.

次に、図７、図８に示すごとく、スパークプラグ１が内燃機関に取り付けられて使用されている状態における、スパークプラグ１周辺の混合気の気流につき説明する。 Next, as shown in FIGS. 7 and 8, the airflow of the air-fuel mixture around the spark plug 1 will be described when the spark plug 1 is installed and used in an internal combustion engine.

内燃機関の燃焼サイクルにおける吸気工程時に、噴孔６０から副燃焼室１１内に混合気が流入する。前述のごとく、各噴孔６０の噴孔中心軸ＨＣは、内周側の部位ほどプラグ周方向の一方側Ｃ１に向かうよう傾斜しているとともに、内周側の部位ほどプラグ基端側に向かうよう傾斜している。そのため、図７に示すごとく、副燃焼室１１内に流入された混合気は、プラグ基端側に向かうほどプラグ周方向の一方側Ｃ１に変位するような上昇螺旋流Ｆ１となる。上昇螺旋流Ｆ１は、副室形成面１１０に沿って螺旋状に形成される。上昇螺旋流Ｆ１は、放電ギャップＧよりも外周側に形成される。そして、上昇螺旋流Ｆ１は、絶縁碍子２とハウジング５とをシールするパッキン８付近まで流れる。 During the intake stroke in the combustion cycle of the internal combustion engine, the air-fuel mixture flows into the sub-combustion chamber 11 from the nozzle hole 60 . As described above, the nozzle hole central axis HC of each nozzle hole 60 is inclined toward the one side C1 in the circumferential direction of the plug as the part is closer to the inner circumference, and the central axis HC of the nozzle hole 60 is inclined toward the plug base end as the part is closer to the inner circumference. It seems like it's sloping. Therefore, as shown in FIG. 7, the air-fuel mixture that has flowed into the auxiliary combustion chamber 11 becomes an upward spiral flow F1 that is displaced toward one side C1 in the circumferential direction of the plug as it moves toward the plug base end. The upward spiral flow F1 is formed in a spiral shape along the subchamber forming surface 110. The upward spiral flow F1 is formed on the outer peripheral side of the discharge gap G. The upward spiral flow F1 then flows to the vicinity of the packing 8 that seals the insulator 2 and the housing 5.

そして、パッキン８付近まで流れた上昇螺旋流Ｆ１は、パッキン８周辺の壁部にぶつかり、上昇螺旋流Ｆ１をかわすように上昇螺旋流Ｆ１の内周側を螺旋状に下降する、図８に示すような下降螺旋流Ｆ２となる。すなわち、下降螺旋流Ｆ２は、絶縁碍子２の表面、電極突出部３１の表面に沿って形成され、プラグ先端側に向かうほどプラグ周方向の一方側Ｃ１に向かう螺旋状に形成される。そして、下降螺旋流Ｆ２は、前述のごとくある程度内周側に形成された放電ギャップＧを通過する。つまり、放電ギャップＧにおいては、下降螺旋流Ｆ２が流れる。 Then, the upward spiral flow F1 that has flowed to the vicinity of the packing 8 collides with the wall around the packing 8, and spirally descends on the inner circumferential side of the upward spiral flow F1 so as to avoid the upward spiral flow F1, as shown in FIG. This results in a downward spiral flow F2. That is, the downward spiral flow F2 is formed along the surface of the insulator 2 and the surface of the electrode protrusion 31, and is formed in a spiral shape toward one side C1 in the circumferential direction of the plug as it goes toward the plug tip side. Then, the downward spiral flow F2 passes through the discharge gap G formed on the inner peripheral side to some extent as described above. That is, in the discharge gap G, a downward spiral flow F2 flows.

次に、図９、図１０を用いて、本形態のスパークプラグ１に生じた放電火花１００が、下降螺旋流Ｆ２によって引き伸ばされる様子、及び当該放電火花１００によって生じる火炎につき説明する。 Next, using FIGS. 9 and 10, a description will be given of how the discharge sparks 100 generated in the spark plug 1 of this embodiment are stretched by the downward spiral flow F2, and the flame generated by the discharge sparks 100.

スパークプラグ１は、互いに対向する第二部位３１２と接地チップ４２との間の放電ギャップＧに火花放電を生じさせる。当該放電火花１００は、下降螺旋流Ｆ２に押されて、放電火花１００の両起点間の部位が螺旋状に大きく引き伸ばされる。このとき、放電火花１００は、副室形成面１１０から内周側に離れた位置において、螺旋状に大きく引き伸ばされる。そして、引き伸ばされた放電火花１００において副燃焼室１１内の混合気に着火し、火炎を発生させる。発生した火炎は、副燃焼室１１内において成長し、火炎ジェットとして各噴孔６０から主燃焼室１２側に向かって噴出される。各噴孔６０から主燃焼室１２側に噴出される火炎ジェットは、外周側に向かうほど、プラグ周方向の他方側Ｃ２に向かうとともに、プラグ先端側に向かうよう形成される。そして、主燃焼室１２内の混合気は、火炎ジェットによって着火される。 The spark plug 1 generates a spark discharge in the discharge gap G between the second portion 312 and the ground tip 42 that face each other. The discharge spark 100 is pushed by the downward spiral flow F2, and the region between the two starting points of the discharge spark 100 is greatly stretched in a spiral shape. At this time, the discharge sparks 100 are greatly elongated in a spiral manner at a position away from the sub-chamber forming surface 110 toward the inner circumference. Then, the elongated discharge sparks 100 ignite the air-fuel mixture in the auxiliary combustion chamber 11 to generate a flame. The generated flame grows within the sub-combustion chamber 11 and is ejected as a flame jet from each nozzle hole 60 toward the main combustion chamber 12 side. The flame jet ejected from each nozzle hole 60 toward the main combustion chamber 12 is formed so that as it goes toward the outer circumferential side, it goes toward the other side C2 in the circumferential direction of the plug and toward the tip end of the plug. The air-fuel mixture within the main combustion chamber 12 is then ignited by the flame jet.

次に、本形態の作用効果につき説明する。
本形態のスパークプラグ１において、噴孔６０は、噴孔６０を介して副燃焼室１１の外側から副燃焼室１１内に流入する気流が、副燃焼室１１内においてスワール流となるよう構成されている。そして、基準面部１１１とギャップ中心ＧＣとの間のプラグ径方向の長さｘと基準面部１１１とプラグ中心軸ＰＣとの間のプラグ径方向の長さｒとは、ｘ≧（１／３）×ｒ、の関係を満たす。このように、ギャップ中心ＧＣ位置を副燃焼室１１の内周側の領域に形成することにより、放電ギャップＧに生じた放電火花１００が、下降螺旋流Ｆ２によって、副室形成面１１０から内周側に離れた領域において螺旋状に引き伸ばされる。それゆえ、放電火花１００によって着火されてできた火炎の熱が、副室形成面１１０から奪われることを抑制することができる。さらに、放電火花１００を螺旋状に大きく引き伸ばすことができるため、スパークプラグ１の着火性を向上させることができる。なお、ｘ≧（１／３）×ｒのより具体的な根拠については後述の実験例１において説明する。 Next, the effects of this embodiment will be explained.
In the spark plug 1 of this embodiment, the nozzle hole 60 is configured such that the airflow flowing into the sub-combustion chamber 11 from the outside of the sub-combustion chamber 11 via the nozzle hole 60 becomes a swirl flow within the sub-combustion chamber 11. ing. The length x in the plug radial direction between the reference surface portion 111 and the gap center GC and the length r in the plug radial direction between the reference surface portion 111 and the plug center axis PC are x≧(1/3). The relationship ×r is satisfied. In this way, by forming the gap center GC position in the inner circumferential region of the sub-combustion chamber 11, the discharge sparks 100 generated in the discharge gap G are moved from the sub-chamber forming surface 110 to the inner circumference by the downward spiral flow F2. Stretched spirally in laterally separated regions. Therefore, the heat of the flame ignited by the discharge spark 100 can be suppressed from being taken away from the sub-chamber forming surface 110. Furthermore, since the discharge sparks 100 can be greatly extended in a spiral shape, the ignitability of the spark plug 1 can be improved. Note that a more specific basis for x≧(1/3)×r will be explained in Experimental Example 1 below.

また、長さｘと長さｒとは、（１／３）×ｒ≦ｘ≦（２／３）×ｒ、の関係を更に満たす。それゆえ、スパークプラグ１の着火性を一層向上させやすい。（１／３）×ｒ≦ｘ≦（２／３）×ｒの根拠については、後述の実験例１において説明する。 Furthermore, the length x and the length r further satisfy the relationship: (1/3)×r≦x≦(2/3)×r. Therefore, the ignitability of the spark plug 1 can be further improved. The basis for (1/3)×r≦x≦(2/3)×r will be explained in Experimental Example 1 below.

また、副室容積Ｖ［ｍ³］に対する、各噴孔６０の面積の合計である合計面積Ｓ［ｍ²］の比率Ｓ／Ｖ［１０／ｍ］は、０．３≦（Ｓ／Ｖ）≦１．０を満たす。（Ｓ／Ｖ）≦１．０を満たすことにより、内燃機関においてノッキングが発生することを抑制しやすい。また、（Ｓ／Ｖ）≧０．３を満たすことにより、過度に噴孔６０が小さくなることに起因して、火炎の熱が噴孔６０を構成する壁部から奪われて失火が生じることを抑制することができる。０．３≦（Ｓ／Ｖ）≦１．０のより具体的な根拠については、後述の実験例２において説明する。 Further, the ratio S/V [ ^{10/m] of the total area S [m 2} ^] , which is the sum of the area of each nozzle hole 60, to the subchamber volume V [m 3 ] is 0.3≦(S/V). ≦1.0 is satisfied. By satisfying (S/V)≦1.0, occurrence of knocking in the internal combustion engine can be easily suppressed. Furthermore, by satisfying (S/V)≧0.3, the nozzle hole 60 becomes excessively small, and the heat of the flame is taken away from the wall that constitutes the nozzle hole 60, causing a misfire. can be suppressed. A more specific basis for 0.3≦(S/V)≦1.0 will be explained in Experimental Example 2 below.

以上のごとく、前記形態によれば、着火性を向上させやすいスパークプラグを提供することができる。 As described above, according to the above embodiment, it is possible to provide a spark plug that easily improves ignitability.

なお、以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表すものとする。 Note that, among the reference numerals used hereinafter, the same reference numerals as those used in the previously described embodiments represent the same constituent elements as those in the previously described embodiments, unless otherwise specified.

（実験例１）
本例は、実施形態１と基本構造を同様とするスパークプラグ１において、長さｘ（すなわち基準面部１１１とギャップ中心ＧＣとの間のプラグ径方向の長さ）を種々変更したときの着火性への影響を、実験によって評価した例である。 (Experiment example 1)
This example shows the ignition performance when the length x (i.e., the length in the plug radial direction between the reference surface portion 111 and the gap center GC) is variously changed in the spark plug 1 having the same basic structure as Embodiment 1. This is an example of evaluating the impact on

本例においては、長さｘが互いに異なる５つのスパークプラグ１（試料１～５）を用意した。試料１のスパークプラグ１は、長さｘが（１／３）×ｒよりも小さい。試料２のスパークプラグ１は、長さｘが（１／３）×ｒである。試料３のスパークプラグ１は、長さｘが（２／３）×ｒである。試料４のスパークプラグ１は、長さｘが（２／３）×ｒを超え、かつ、ｒ－ｒ１未満である。試料５のスパークプラグ１は、長さｘがｒ－ｒ１を超え、ｒ未満である。なお、長さｘがｒ－ｒ１を超え、ｒ未満である場合とは、ギャップ中心ＧＣがギャップ中心ＧＣから偏心しているが、ギャップ中心ＧＣと中心電極３とがプラグ軸方向Ｘに重なる位置にある場合である。 In this example, five spark plugs 1 (samples 1 to 5) having different lengths x were prepared. The length x of the spark plug 1 of sample 1 is smaller than (1/3)×r. The spark plug 1 of sample 2 has a length x of (1/3)×r. The length x of the spark plug 1 of sample 3 is (2/3)×r. The spark plug 1 of sample 4 has a length x exceeding (2/3)×r and less than r−r1. The length x of the spark plug 1 of sample 5 exceeds r−r1 and is less than r. In addition, the case where the length x exceeds r-r1 and is less than r means that the gap center GC is eccentric from the gap center GC, but at a position where the gap center GC and the center electrode 3 overlap in the plug axial direction X. In some cases.

各試料において、長さｒは３．６５ｍｍであり、中心電極３の第一部位３１１の最大半径ｒ１は０．９５ｍｍであり、プラグ軸方向Ｘの放電ギャップＧとカバー底壁６２との間の長さは２．２ｍｍである。 In each sample, the length r is 3.65 mm, the maximum radius r1 of the first portion 311 of the center electrode 3 is 0.95 mm, and the distance between the discharge gap G in the plug axial direction X and the cover bottom wall 62 is The length is 2.2 mm.

本例においては、各試料を、２．５Lの過給エンジンに取り付けた。そして、圧縮比が１０、エンジン回転数が２０００ｒｐｍ、図示平均有効圧力（すなわちＩＭＥＰ：ＩｎｄｉｃａｔｅｄＭｅａｎＥｆｆｅｃｔｉｖｅＰｒｅｓｓｕｒｅ）が０．６５ＭＰａの条件で、各試料の放電伸び量［ｍｍ］、火炎面積［ｍｍ²］、リーン限界Ａ／Ｆを測定した。放電伸び量は、点火から０．９ｍｓ後における、ギャップ中心ＧＣから、放電火花１００の各部との間の直線長さのうち、最長のものである。火炎面積は、点火０．９ｍｓ後における火炎の表面積である。リーン限界Ａ／Ｆは、各試料を取り付けた内燃機関において、混合気の空燃比（すなわちＡ／Ｆ）を徐々に変化させた場合の、着火できる限界の空燃比であり、リーン限界Ａ／Ｆが高い程、着火性が良いといえる。
結果を図１１～図１３に示す。 In this example, each sample was installed in a 2.5L supercharged engine. Then, under the conditions that the compression ratio was 10, the engine speed was 2000 rpm, and the indicated mean effective pressure (IMEP) was 0.65 MPa, the discharge elongation [mm] and flame area [mm ² ] of each sample were determined. , the lean limit A/F was measured. The discharge elongation amount is the longest straight line length between the gap center GC and each part of the discharge spark 100 0.9 ms after ignition. The flame area is the surface area of the flame 0.9ms after ignition. Lean limit A/F is the limit air-fuel ratio that can ignite when the air-fuel ratio (i.e. A/F) of the mixture is gradually changed in the internal combustion engine in which each sample is installed. It can be said that the higher the value, the better the ignitability.
The results are shown in FIGS. 11 to 13.

図１１から、長さｘが、ｘ≦（２／３）×ｒを満たせば、放電伸び量が大きくなることが分かる。すなわち、長さｘが（２／３）×ｒ以下である場合は、ギャップ中心ＧＣが副室形成面１１０に近付くが、副室形成面１１０近傍は流速が早く、放電火花１００が引き伸ばされやすい。一方、長さｘが（２／３）×ｒを超える場合は、放電火花１００の放電伸び量が確保され難いことが分かる。また、特に、長さｘがｒ－ｒ１を超える試料については、放電ギャップＧが、中心電極３の部位とプラグ軸方向Ｘに重なる位置に形成されることにより、放電ギャップＧ近傍の気流の流れが悪くなるものと考えられる。それゆえ、放電ギャップＧ近傍の気流を確保する観点から、ｘ＞ｒ－ｒ１、を満たすことが好ましい。 From FIG. 11, it can be seen that when the length x satisfies x≦(2/3)×r, the amount of discharge elongation increases. That is, when the length x is (2/3)×r or less, the gap center GC approaches the sub-chamber forming surface 110, but the flow velocity is high near the sub-chamber forming surface 110, and the discharge sparks 100 are easily stretched. . On the other hand, when the length x exceeds (2/3)×r, it is found that it is difficult to ensure the amount of discharge elongation of the discharge sparks 100. In addition, especially for a sample whose length x exceeds r−r1, the discharge gap G is formed at a position overlapping the center electrode 3 in the plug axial direction It is thought that it will get worse. Therefore, from the viewpoint of ensuring airflow near the discharge gap G, it is preferable to satisfy x>rr1.

また、図１２から、（１／３）×ｒ≦ｘ≦（２／３）×ｒを満たす場合、火炎面積を確保しやすいことが分かる。ｘ≦（２／３）×ｒの場合、前述のごとく、放電伸び量を確保できる結果、放電火花１００と副燃焼室１１内との接触面積を確保でき、火炎面積が大きくなるものと考えられる。一方、ｘが（１／３）×ｒ未満となった場合、放電ギャップＧが副室形成面１１０に近付きすぎるため、生じた火炎が副室形成面１１０から奪われやすく、火炎の成長が妨げられるものと考えられる。 Furthermore, from FIG. 12, it can be seen that when (1/3)×r≦x≦(2/3)×r is satisfied, it is easy to secure the flame area. In the case of x≦(2/3)×r, as described above, the amount of discharge elongation can be secured, and as a result, the contact area between the discharge spark 100 and the inside of the sub-combustion chamber 11 can be secured, and it is thought that the flame area becomes large. . On the other hand, when x is less than (1/3) x r, the discharge gap G comes too close to the sub-chamber forming surface 110, so the generated flame is easily taken away from the sub-chamber forming surface 110, and the growth of the flame is hindered. It is considered that the

さらに、図１３から、（１／３）×ｒ≦ｘ≦（２／３）×ｒを満たす場合、リーン限界Ａ／Ｆを確保しやすいことが分かる。ｘ≦（２／３）×ｒの場合、前述のごとく、放電伸び量を確保できる結果、放電火花１００と副燃焼室１１内との接触面積を確保でき、火炎面積が大きくなるものと考えられる。一方、ｘが（１／３）×ｒ未満となった場合、放電ギャップＧが副室形成面１１０に近付きすぎるため、生じた火炎が副室形成面１１０から奪われやすく、火炎の成長が妨げられるものと考えられる。 Further, from FIG. 13, it can be seen that the lean limit A/F is easily ensured when (1/3)×r≦x≦(2/3)×r is satisfied. In the case of x≦(2/3)×r, as described above, the amount of discharge elongation can be secured, and as a result, the contact area between the discharge spark 100 and the inside of the sub-combustion chamber 11 can be secured, and it is thought that the flame area becomes large. . On the other hand, when x is less than (1/3) x r, the discharge gap G comes too close to the sub-chamber forming surface 110, so the generated flame is easily taken away from the sub-chamber forming surface 110, and the growth of the flame is hindered. It is considered that the

（実験例２）
本形態は、実施形態１と基本構造を同様とするスパークプラグ１において、副室容積Ｖ［ｍ³］に対する各噴孔６０の面積の合計である合計面積Ｓ［ｍ²］の比率Ｓ／Ｖ［１０／ｍ］を種々変更したときの、燃焼重心位置への影響を調査した例である。燃焼重心位置とは、燃焼室量割合（すなわちＭＦＢ：ＭａｓｓＦｒａｃｔｉｏｎＢｕｒｎｔ）が５０％となるときのクランク角である。燃焼重心位置が進角側にあるほど、火炎伝播が早くなりノッキング発生前に燃焼を終了させやすい。本例においては、実機による評価と、シミュレーションによる評価との双方を行った。 (Experiment example 2)
In this embodiment, in a spark plug 1 having the same basic structure as Embodiment 1, the ratio S/V of the total area S [m ² ], which is the sum of the area of each nozzle hole 60 to the subchamber volume V [m ³ ] This is an example of investigating the influence on the combustion center of gravity position when [10/m] is variously changed. The combustion center of gravity position is the crank angle when the combustion chamber amount ratio (that is, MFB: Mass Fraction Burnt) is 50%. The further the combustion center of gravity is located on the advance side, the faster the flame propagates and the easier it is to finish combustion before knocking occurs. In this example, both an evaluation using an actual machine and an evaluation using a simulation were performed.

まず、実機による評価につき説明する。本例においては、比率Ｓ／Ｌを種々変更させたスパークプラグ１を２．５Lの過給エンジンに取り付けた。各スパークプラグ１は、長さｘを１．６４５ｍｍ、長さｒを３．６５ｍｍ、中心電極３の第一部位３１１の最大半径ｒ１を０．９５ｍｍ、プラグ軸方向Ｘの放電ギャップＧとカバー底壁６２との間の長さを２．２ｍｍとした。 First, we will explain the evaluation using an actual machine. In this example, spark plugs 1 with various S/L ratios were installed in a 2.5L supercharged engine. Each spark plug 1 has a length x of 1.645 mm, a length r of 3.65 mm, a maximum radius r1 of the first portion 311 of the center electrode 3 of 0.95 mm, a discharge gap G in the plug axial direction X, and a cover bottom. The length between the wall 62 and the wall 62 was set to 2.2 mm.

そして、圧縮比が１０、エンジン回転数が２０００ｒｐｍ、図示平均有効圧力（すなわちＩＭＥＰ）が１．２ＭＰａ、点火時期１２ｄｅｇ．ＢＴＤＣの条件で、燃焼重心位置を調査した。結果を図１４において、四角記号のプロットで示している。 The compression ratio is 10, the engine speed is 2000 rpm, the indicated mean effective pressure (i.e. IMEP) is 1.2 MPa, and the ignition timing is 12 deg. The combustion center of gravity position was investigated under BTDC conditions. The results are shown in FIG. 14 by a plot of square symbols.

次に、シミュレーションによる評価につき説明する。シミュレーションの場合においては、エンジン回転数を５０００ｒｐｍの高回転を想定し、それ以外の条件については、実機による評価の場合と同様とした。結果を図１４において、丸記号のプロットで示している。また、シミュレーション結果の線形近似線も表している。 Next, evaluation by simulation will be explained. In the case of the simulation, a high engine rotation speed of 5000 rpm was assumed, and other conditions were the same as in the evaluation using the actual machine. The results are shown in FIG. 14 by a plot of circle symbols. It also represents a linear approximation line of simulation results.

本例においては、燃焼重心位置が１４ｄｅｇ．ＡＴＤＣ未満の場合は、ノッキングの発生が確認されなかったが、１４ｄｅｇ．ＡＴＤＣを超えた場合は、ノッキングの発生が確認された。ここで、比率Ｓ／Ｖを１．０以下とすると、燃焼重心位置が１４ｄｅｇ．ＡＴＤＣ以下を満たし得るため、比率Ｓ／Ｖは１．０以下とすることが好ましい。また、比率Ｓ／Ｖが０．３未満である場合、失火が生じた。これは、比率Ｓ／Ｖを小さくした場合、副燃焼室１１内に火炎が生じても、噴孔６０を通過する際等に火炎の熱が奪われやすいためであると考えられる。さらに、比率Ｓ／Ｖは、ノッキングの発生抑制、及び、失火の発生抑制の観点から、０．４以上、０．８未満が更に好ましい。 In this example, the combustion center of gravity position is 14 deg. No knocking was observed when the temperature was lower than ATDC, but when the temperature was lower than 14deg. When ATDC was exceeded, it was confirmed that knocking occurred. Here, if the ratio S/V is 1.0 or less, the combustion center of gravity position is 14 degrees. In order to satisfy ATDC or less, the ratio S/V is preferably 1.0 or less. Further, when the ratio S/V was less than 0.3, misfire occurred. This is considered to be because when the ratio S/V is made small, even if a flame is generated in the sub-combustion chamber 11, heat of the flame is easily taken away when passing through the nozzle hole 60, etc. Further, the ratio S/V is more preferably 0.4 or more and less than 0.8 from the viewpoint of suppressing the occurrence of knocking and misfire.

（実施形態２）
本形態は、図１５に示すごとく、ギャップ中心ＧＣが、中心電極３とプラグ軸方向Ｘに重なる位置に形成されている（すなわち、ｘ＞ｒ－ｒ１を満たす）実施形態である。 (Embodiment 2)
In this embodiment, as shown in FIG. 15, the gap center GC is formed at a position overlapping the center electrode 3 in the plug axial direction X (that is, x>rr1 is satisfied).

本形態において、中心電極３の第一部位３１１の最大半径ｒ１は、（１／３）×ｒよりも大きい。ギャップ中心ＧＣは、中心電極３の第一部位３１１における電極テーパ部３１１ｂと、プラグ軸方向Ｘに重なる位置に形成されている。本形態において、長さｘと長さｒと中心電極３の第一部位３１１の最大半径ｒ１とは、ｒ１≦ｘ≦（２／３）×ｒを満たす。すなわち、ギャップ中心ＧＣは、プラグ径方向における図１５の両向き矢印１０の領域に形成されている。
その他は、実施形態１と同様である。 In this embodiment, the maximum radius r1 of the first portion 311 of the center electrode 3 is larger than (1/3)×r. The gap center GC is formed at a position overlapping the electrode tapered portion 311b in the first portion 311 of the center electrode 3 in the plug axial direction X. In this embodiment, the length x, the length r, and the maximum radius r1 of the first portion 311 of the center electrode 3 satisfy r1≦x≦(2/3)×r. That is, the gap center GC is formed in the region indicated by the double-headed arrow 10 in FIG. 15 in the plug radial direction.
The rest is the same as in the first embodiment.

次に、本形態の作用効果につき説明する。
本形態において、中心電極３の第一部位３１１の最大半径ｒ１は、（１／３）×ｒよりも大きい（すなわちｒ１＞（１／３）×ｒを満たす）。それゆえ、第一部位３１１の外周面に沿って形成される下降螺旋流（図８の符号Ｆ２参照）が、比較的外周側の領域に形成される。そこで、本形態のスパークプラグ１は、ｘ≧ｒ１を満たす。それゆえ、ギャップ中心ＧＣはスパークプラグ１のより内周側の領域に形成され、ギャップ中心ＧＣに下降螺旋流が通過するようにしやすい。 Next, the effects of this embodiment will be explained.
In this embodiment, the maximum radius r1 of the first portion 311 of the center electrode 3 is larger than (1/3)×r (that is, r1>(1/3)×r). Therefore, a descending spiral flow (see reference numeral F2 in FIG. 8) that is formed along the outer circumferential surface of the first portion 311 is formed in a relatively outer circumferential region. Therefore, the spark plug 1 of this embodiment satisfies x≧r1. Therefore, the gap center GC is formed in a region closer to the inner circumference of the spark plug 1, and it is easy to allow the downward spiral flow to pass through the gap center GC.

また、本形態において、ギャップ中心ＧＣは、中心電極３とプラグ軸方向Ｘに重なる位置に形成されている（すなわち、ｘ＞ｒ－ｒ１を満たす）。このような場合、プラグ基端側から見たとき、ギャップ中心ＧＣは中心電極３の第一部位３１１内に隠れてしまい、ギャップ中心ＧＣを過度に内周側に位置させると、下降螺旋流が届きにくくなる。そこで、本形態のスパークプラグ１は、ｘ≦（２／３）×ｒを満たす。それゆえ、ギャップ中心ＧＣに下降螺旋流が通過するようにしやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。 Further, in this embodiment, the gap center GC is formed at a position overlapping the center electrode 3 in the plug axial direction X (that is, x>rr1 is satisfied). In such a case, when viewed from the proximal end of the plug, the gap center GC will be hidden within the first portion 311 of the center electrode 3, and if the gap center GC is located too far inward, a downward spiral flow will occur. It becomes difficult to reach. Therefore, the spark plug 1 of this embodiment satisfies x≦(2/3)×r. Therefore, it is easy to allow the downward spiral flow to pass through the gap center GC.
Other than that, it has the same effects as Embodiment 1.

本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、噴孔の形状は、副燃焼室内において、外周側に上昇螺旋流、内周側に下降螺旋流が生じるのであれば、実施形態に示した実施形態のものに限定されない。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof. For example, the shape of the nozzle hole is not limited to the embodiment shown in the embodiment, as long as an upward spiral flow is generated on the outer peripheral side and a downward spiral flow is generated on the inner peripheral side in the sub-combustion chamber.

１スパークプラグ
１１副燃焼室
１１０副室形成面
１１１基準面部
３１電極突出部
５ハウジング
６プラグカバー
６０噴孔
Ｇ放電ギャップ
ＧＣギャップ中心 1 Spark plug 11 Sub-combustion chamber 110 Sub-chamber forming surface 111 Reference surface portion 31 Electrode protrusion 5 Housing 6 Plug cover 60 Nozzle hole G Discharge gap GC Gap center

Claims

a cylindrical insulator (2);
a center electrode (3) that is held on the inner circumferential side of the insulator and has an electrode protrusion (31) that protrudes from the insulator toward the plug tip side;
a ground electrode (4) forming a discharge gap (G) between it and the electrode protrusion;
a housing (5) disposed on the outer peripheral side of the insulator;
a plug cover (6) provided at a portion of the housing on the plug tip side so as to cover the sub-combustion chamber (11) in which the electrode protrusion is arranged;
The plug cover has a nozzle hole (60) that communicates the sub-combustion chamber with the outside of the plug cover,
The nozzle hole is configured such that an airflow flowing into the auxiliary combustion chamber from outside the auxiliary combustion chamber through the nozzle hole becomes a swirl flow within the auxiliary combustion chamber,
The gap center (GC), which is the center of the discharge gap, is arranged at a position offset in the plug radial direction with respect to the plug center axis (PC),
The surface of the housing and the plug cover that is exposed to the sub-combustion chamber is defined as a sub-chamber forming surface (110), and the sub-chamber forming surface (110) is the sub-chamber forming surface (110), and the sub-chamber forming surface (110) is the sub-chamber forming surface (110). A portion of the chamber forming surface is a reference surface portion (111), a length in the plug radial direction between the reference surface portion and the center of the gap is x, and a length in the plug radial direction between the reference surface portion and the plug center axis. A spark plug (1) in which the length x and the length r satisfy the relationship x≧(1/3)×r, where the length is r.

The spark plug according to claim 1, wherein the length x and the length r further satisfy the following relationship: (1/3)×r≦x≦(2/3)×r.

The electrode protruding portion of the center electrode includes a first portion (311) formed in the plug axial direction from the insulator toward the plug tip side, and a first portion (311) that protrudes from the first portion in the plug radial direction, and is connected to the ground. The length x, the length r, and the maximum radius r1 are such that r1>(1/3 )×r, x>r−r1, and r1≦x≦(2/3)×r, the spark plug according to claim 2.

It has a plurality of nozzle holes, the sum of the areas of the nozzle holes is the total area S [m ² ], and the volume of the auxiliary combustion chamber is the auxiliary chamber volume V [m ³ ], then the auxiliary chamber volume V The spark plug according to any one of claims 1 to 3, wherein the ratio S/V [10/m] of the total area S to the total area S satisfies 0.3≦(S/V)≦1.0.