JP7600717B2 - Spark plugs for internal combustion engines - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関用のスパークプラグに関する。 The present invention relates to a spark plug for an internal combustion engine.
例えば、特許文献１に開示されているように、先端に副燃焼室を備えたスパークプラグが知られている。当該スパークプラグにおいて、副燃焼室を覆うカバー部には、複数の噴孔が形成されている。これにより、噴孔を介して副燃焼室から主燃焼室に火炎を噴出させ、主燃焼室の混合気を燃焼させようとしている。
For example, as disclosed in
しかしながら、特許文献１に記載のスパークプラグは、副燃焼室内における混合気への着火、すなわち、初期火炎の形成自体については、考慮されていない。つまり、副燃焼室内の放電を引き伸ばして着火性を向上させることについては、何ら考慮されていない。
However, the spark plug described in
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。 The present invention was made in consideration of these problems, and aims to provide a spark plug for an internal combustion engine that can improve ignition performance.
本発明の一態様は、筒状の絶縁碍子（３）と、
該絶縁碍子の内周側に保持されると共に該絶縁碍子の先端側に先端突出部（４１）を突出させた中心電極（４）と、
上記絶縁碍子を内周側に保持する筒状のハウジング（２）と、
上記中心電極との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成する接地電極（６）と、
上記放電ギャップが配される副燃焼室（５０）を覆うよう上記ハウジングの先端部に設けられたプラグカバー（５）と、を有する内燃機関用のスパークプラグ（１）であって、
上記接地電極は、上記ハウジング又は上記プラグカバーに固定された固定端部（６２）から上記副燃焼室内に突出しており、
上記放電ギャップは、上記先端突出部の先端部と上記接地電極の基端面（６１）とが、互いに対向することにより形成されており、
上記プラグカバーには、上記副燃焼室と外部とを連通させる複数の噴孔（５１）が形成されており、
上記噴孔の中心軸の延長線（５１Ｌ）は、上記放電ギャップを通過せず、
上記複数の噴孔のうちの一部の上記噴孔は、プラグ径方向における上記ハウジングの先端部の内周面（２１）までの距離（Ｄ１）よりも、プラグ径方向におけるプラグ中心軸（Ｃ）までの距離（Ｄ２）が近い位置に形成された軸側噴孔（５１０）であり、
該軸側噴孔は、該軸側噴孔を開口方向に延長した延長領域（５１０Ｅ）が上記放電ギャップを通過しないと共に、該軸側噴孔の開口方向から見たとき、該軸側噴孔の少なくとも一部が、上記接地電極と重ならないように、形成されており、
上記噴孔は、上記軸側噴孔よりもプラグ径方向の外側に形成された外側噴孔（５１４）を有し、該外側噴孔は、少なくとも２つの大噴孔（５１５）と、該大噴孔よりも開口面積が小さい小噴孔（５１６）と、を有し、上記大噴孔は、先端側へ向かうほどプラグ径方向の外側へ向かうように、プラグ軸方向（Ｚ）に対して傾斜して開口しており、プラグ中心軸を含む所定の平面（Ｐ）によって上記スパークプラグを第一プラグ部（１１）と第二プラグ部（１２）とに２分割したとき、上記少なくとも２つの大噴孔のいずれもが、上記第一プラグ部に形成されており、上記接地電極の固定端部は、上記第一プラグ部における上記ハウジング又は上記プラグカバーに固定されており、上記軸側噴孔は、上記第二プラグ部に形成されており、プラグ軸方向から見たとき、上記第一プラグ部において、上記固定端部は、プラグ周方向における、少なくとも２つの上記大噴孔のそれぞれの中心軸の延長線同士の間に配置されている、内燃機関用のスパークプラグにある。
One aspect of the present invention is a cylindrical insulator (3),
a center electrode (4) held on the inner circumferential side of the insulator and having a tip protrusion (41) protruding toward the tip side of the insulator;
a cylindrical housing (2) that holds the insulator on its inner periphery;
a ground electrode (6) forming a discharge gap (G) between itself and the center electrode;
a plug cover (5) provided at a tip end of the housing so as to cover a sub-combustion chamber (50) in which the discharge gap is disposed,
The ground electrode protrudes into the auxiliary combustion chamber from a fixed end (62) fixed to the housing or the plug cover,
The discharge gap is formed by the tip end of the tip protrusion and the base end surface (61) of the ground electrode facing each other,
The plug cover is formed with a plurality of nozzle holes (51) that communicate the auxiliary combustion chamber with the outside,
An extension line (51L) of the central axis of the injection hole does not pass through the discharge gap,
some of the plurality of nozzle holes are shaft-side nozzle holes (510) formed at positions where a distance (D2) to a plug central axis (C) in a plug radial direction is closer than a distance (D1) to an inner circumferential surface (21) of a tip portion of the housing in the plug radial direction,
the shaft side nozzle hole is formed such that an extension region (510E) extending from the shaft side nozzle hole in an opening direction does not pass through the discharge gap, and such that at least a portion of the shaft side nozzle hole does not overlap with the ground electrode when viewed from the opening direction of the shaft side nozzle hole,
a plug cover for supporting the ground electrode in a plug circumferential direction, the plug cover being disposed in a direction parallel to the plug axis, and the plug cover being disposed in a direction parallel to the plug axis ...
上記内燃機関用のスパークプラグは、複数の噴孔のうちの一部として、軸側噴孔を有する。それゆえ、軸側噴孔を介して副燃焼室に導入された気流、及び軸側噴孔を介して副燃焼室から導出される気流が、放電ギャップの近くを通過しやすい。この放電ギャップの近くを通過する気流の引き込み効果によって、放電ギャップに生じた放電を伸長させることができる。その結果、着火性を向上させることができる。 The spark plug for the internal combustion engine has an axial side nozzle hole as one of the multiple nozzle holes. Therefore, the airflow introduced into the auxiliary combustion chamber through the axial side nozzle hole and the airflow discharged from the auxiliary combustion chamber through the axial side nozzle hole tend to pass near the discharge gap. The airflow passing near the discharge gap has an attraction effect, which can extend the discharge generated in the discharge gap. As a result, ignition performance can be improved.
以上のごとく、上記態様によれば、着火性を向上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。
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 for an internal combustion engine that is capable of improving ignition performance.
In addition, the symbols in parentheses described in the claims and the means for solving the problems indicate a correspondence with the specific means described in the embodiments described below, and do not limit the technical scope of the present invention.
（実施形態１）
内燃機関用のスパークプラグに係る実施形態について、図１～図１３を参照して説明する。
本形態の内燃機関用のスパークプラグ１は、図１、図２に示すごとく、筒状の絶縁碍子３と、中心電極４と、筒状のハウジング２と、接地電極６と、プラグカバー５と、を有する。中心電極４は、絶縁碍子３の内周側に保持されると共に絶縁碍子３の先端側に先端突出部４１を突出させている。ハウジング２は、絶縁碍子３を内周側に保持する。接地電極６は、中心電極４との間に放電ギャップＧを形成する。プラグカバー５は、放電ギャップＧが配される副燃焼室５０を覆うようハウジング２の先端部に設けられている。
(Embodiment 1)
An embodiment of a spark plug for an internal combustion engine will be described with reference to FIGS.
1 and 2, a
接地電極６は、ハウジング２又はプラグカバー５に固定された固定端部６２から副燃焼室５０内に突出している。放電ギャップＧは、先端突出部４１の先端部と接地電極６の基端面６１とが、互いに対向することにより形成されている。
The
プラグカバー５には、副燃焼室５０と外部とを連通させる複数の噴孔５１が形成されている。噴孔の中心軸の延長線５１Ｌは、放電ギャップＧを通過しない。複数の噴孔５１のうちの一部の噴孔５１は、図３に示すごとく、プラグ径方向におけるハウジング２の先端部の内周面２１までの距離Ｄ１よりも、プラグ径方向におけるプラグ中心軸Ｃまでの距離Ｄ２が近い位置に形成された軸側噴孔５１０である。軸側噴孔５１０は、図４に示すごとく、軸側噴孔５１０を開口方向に延長した延長領域５１０Ｅが放電ギャップＧを通過しないように、形成されている。また、軸側噴孔５１０は、図２に示すごとく、軸側噴孔５１０の開口方向から見たとき、軸側噴孔５１０の少なくとも一部が、接地電極６と重ならないように、形成されている。
The
本形態のスパークプラグ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。図８に示すごとく、ハウジング２の外周面に形成した取付ネジ部２２を、シリンダヘッド７６のプラグホール７６１の雌ネジ部に螺合して、スパークプラグ１が内燃機関１０に取り付けられる。
The
内燃機関１０は、図８に示すごとく、シリンダ７０内を往復運動するピストン７４を備える。主燃焼室１０１は、ピストン７４の往復運動によって、体積変化する。内燃機関１０には、吸気ポート７２１及び排気ポート７３１が形成されており、それぞれ吸気弁７２又は排気弁７３が備えられている。
As shown in FIG. 8, the
そして、スパークプラグ１の軸方向Ｚの一端が、内燃機関１０の主燃焼室１０１に配置される。スパークプラグ１の軸方向Ｚにおいて、主燃焼室１０１に露出する側を先端側、その反対側を基端側というものとする。また、スパークプラグ１の軸方向Ｚを、適宜、プラグ軸方向Ｚ、或いは単に、Ｚ方向ともいう。なお、プラグ中心軸Ｃは、スパークプラグ１の中心軸Ｃを意味するものとする。また、プラグ中心軸Ｃは、本形態において、中心電極４の中心軸でもある。また、プラグ径方向とは、スパークプラグ１の中心軸Ｃに直交する平面上において、スパークプラグ１の中心軸Ｃを中心とする円の半径方向を意味する。
One end of the
図１に示すごとく、プラグカバー５は、ハウジング２の先端部に溶接等によって接合されている。スパークプラグ１が内燃機関に取り付けられた状態において、プラグカバー５は、副燃焼室５０を主燃焼室と区画している。
As shown in FIG. 1, the
プラグカバー５は、副燃焼室５０の外周側の一部を覆う周壁部５２と、副燃焼室５０の先端側を覆う底壁部５３と、周壁部５２と底壁部５３とをつなぐ角部５４とを有する。底壁部５３には、軸側噴孔５１０が形成されている。
The
また、本形態において、噴孔５１は、図１～図７に示すごとく、軸側噴孔５１０よりもプラグ径方向の外側に形成された外側噴孔５１４を有する。外側噴孔５１４は、図１に示すごとく、角部５４に形成されている。
In addition, in this embodiment, the
内燃機関に設置されたスパークプラグ１において、プラグカバー５に形成された噴孔５１は、副燃焼室５０と主燃焼室とを連通させている。内燃機関の圧縮行程等においては、噴孔５１を通じて主燃焼室から副燃焼室５０へ、気流が導入される。ここで、噴孔５１を通じて副燃焼室５０に導入される気流によって、副燃焼室５０にスワール流（図７の破線矢印ＡＦ１０参照）が生じるように、噴孔５１が形成されている。
In a
具体的には、図２に示すごとく、少なくとも軸側噴孔５１０以外の噴孔５１の中心軸の延長線５１Ｌは、プラグ軸方向Ｚから見て、プラグ径方向に対して傾斜している。つまり、本形態において、外側噴孔５１４は、Ｚ方向から見たとき、外側噴孔５１４とプラグ中心軸Ｃとを通過するプラグ径方向に延びる仮想直線ＶＬに対して、外側噴孔５１４の中心軸の延長線５１Ｌが鋭角の角度をもって傾斜している。外側噴孔５１４は、各外側噴孔５１４における仮想直線ＶＬに対する外側噴孔５１４の中心軸の延長線５１Ｌの傾斜方向が、プラグ周方向における同じ側となっている。なお、プラグ周方向は、プラグ中心軸Ｃを中心とする円周に沿った方向である。
2, at least the
このような外側噴孔５１４の形成態様により、図７に示すごとく、外側噴孔５１４を介して副燃焼室５０に導入された気流によって、副燃焼室５０にスワール流が形成される。本形態の場合、スワール流ＡＦ１０は、プラグ中心軸Ｃの周りに、図７における反時計回りの螺旋状に生じる。
By forming the
また、内燃機関の膨張行程においては、それぞれの外側噴孔５１４を介して、副燃焼室５０から主燃焼室へとガスが流出することにより、圧縮行程において形成されるスワール流とは逆回りのスワール流が形成される。
In addition, during the expansion stroke of the internal combustion engine, gas flows from the
外側噴孔５１４は、図２、図６、図７に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、プラグ周方向に等間隔で形成されている。また、外側噴孔５１４は、図１、図３～図５に示すごとく、先端側へ向かうほどプラグ径方向の外側へ向かうように、Ｚ方向に対して傾斜して開口している。また、外側噴孔５１４を開口方向に延長した延長領域（図示略）は、放電ギャップＧを通過しない。 As shown in Figures 2, 6, and 7, the outer injection holes 514 are formed at equal intervals in the plug circumferential direction when viewed from the Z direction. Also, as shown in Figures 1, 3 to 5, the outer injection holes 514 open at an angle to the Z direction so that they move radially outward in the plug direction as they approach the tip side. Also, an extension region (not shown) of the outer injection holes 514 in the opening direction does not pass through the discharge gap G.
また、本形態において、軸側噴孔５１０は、図１～図７に示すごとく、他の噴孔５１よりも開口面積が大きい。つまり、軸側噴孔５１０は、外側噴孔５１４よりも開口面積が大きい。
In addition, in this embodiment, as shown in Figures 1 to 7, the shaft-
軸側噴孔５１０の内径は、例えば、外側噴孔５１４の内径の１．２倍～１．４倍とすることができる。また、軸側噴孔５１０の開口面積は、例えば、外側噴孔５１４の開口面積の１．４倍～２．０倍とすることができる。
The inner diameter of the shaft-
また、放電ギャップＧから軸側噴孔５１０までの距離は、放電ギャップＧから外側噴孔５１４までの距離よりも短い。
In addition, the distance from the discharge gap G to the shaft-
図６に示すごとく、副燃焼室５０の最大径Ｄ４の１／２の直径を有すると共に、プラグ中心軸Ｃを中心とする仮想円を、仮想円ＶＣとする。本形態において、軸側噴孔５１０は、Ｚ方向から見たとき、仮想円ＶＣの外周よりも放電ギャップＧに近い位置に形成されている。
As shown in FIG. 6, a virtual circle VC has a diameter that is half the maximum diameter D4 of the
また、図３に示すごとく、本形態において、距離Ｄ２は、距離Ｄ１の１／２以下となっている。また、距離Ｄ２は、先端突出部４１の最大径Ｄ３以下となっている。ここで、距離Ｄ１は、厳密には、プラグ径方向における軸側噴孔５１０からハウジング２の先端部の内周面２１までの距離とすることができる。また、距離Ｄ２は、プラグ径方向における軸側噴孔５１０からプラグ中心軸Ｃまでの距離とすることができる。
As shown in FIG. 3, in this embodiment, the distance D2 is equal to or less than half the distance D1. The distance D2 is equal to or less than the maximum diameter D3 of the
また、本形態において、軸側噴孔５１０は、図１に示すごとく、軸側噴孔５１０の中心軸の延長線５１ＬがＺ方向に沿うように、形成されている。また、軸側噴孔５１０は、軸側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌが、先端突出部４１を通過しないように形成されている。
In this embodiment, the shaft-
本形態において、軸側噴孔５１０は、図２に示すごとく、軸側噴孔５１０の開口方向から見たとき、軸側噴孔５１０の全体が、接地電極６と重ならないように、形成されている。
In this embodiment, the shaft-
本形態において、軸側噴孔５１０は、Ｚ方向から見たとき、接地電極６の突出端部６３の突出側に形成されている。
In this embodiment, the shaft-
Ｚ方向から見たとき、軸側噴孔５１０と放電ギャップＧとは、接地電極６の突出端部６３を挟んで、互いに反対側に位置している。また、Ｚ方向から見たとき、接地電極６の突出方向において、軸側噴孔５１０と接地電極６の固定端部６２とは、放電ギャップＧを挟んで、互いに反対側に位置している。
When viewed from the Z direction, the shaft-
図５に示すごとく、軸側噴孔５１０の外側開口部５１１の、プラグ径方向における、最も外側の外側端５１３と、先端突出部４１の先端部とを最短距離でつなぐ線分Ｌ１は、接地電極６とプラグカバー５との双方を通過しない。
As shown in FIG. 5, the line segment L1 that connects the
また、軸側噴孔５１０の外側開口部５１１の中心と、先端突出部４１の先端部とを最短距離でつなぐ線分Ｌ２は、接地電極６とプラグカバー５との双方を通過しない。
In addition, the line segment L2 that connects the center of the
軸側噴孔５１０の内側開口部５１２と、先端突出部４１の先端部とを最短距離でつなぐ線分Ｌ３は、接地電極６を通過しない。
The line segment L3 that connects the
また、先端突出部４１は、図１に示すごとく、大径部４１３と小径部４１２とを有する。小径部４１２は、大径部４１３の先端側に形成されると共に大径部４１３よりも外径が小さい。放電ギャップＧは、小径部４１２と接地電極６との間に形成されている。
As shown in FIG. 1, the
また、本形態において、放電ギャップＧは、先端突出部４１と接地電極６とが、プラグ軸方向Ｚに互いに対向することにより形成されている。
In this embodiment, the discharge gap G is formed by the
具体的には、中心電極４の先端面４１１と接地電極６の基端面６１とが互いにＺ方向に対向することにより、放電ギャップＧが形成されている。なお、Ｚ方向において互いに対向する中心電極４の先端面４１１と接地電極６の基端面６１とのそれぞれに、チップを接合することもできる（図示略）。つまり、中心電極４の先端面４１１に接合されたチップと接地電極６の基端面６１に接合されたチップとの間に、放電ギャップＧを形成することもできる。チップは、例えば、イリジウムや白金等の貴金属、又はこれらを主成分とする合金とすることができる。
Specifically, the
放電ギャップＧは、例えば、中心電極４の小径部４１２をＺ方向に投影した領域であって、小径部４１２の先端面４１１と接地電極６の基端面６１との間の領域である。また、本形態において、プラグ中心軸Ｃは、放電ギャップＧを通過する。
The discharge gap G is, for example, the area obtained by projecting the
本形態において、放電ギャップＧは、ハウジング２の先端よりも先端側に形成されている。すなわち、中心電極４の先端突出部４１が、ハウジング２の先端よりも先端側に突出している。
In this embodiment, the discharge gap G is formed on the tip side of the tip of the
また、接地電極６の固定端部６２は、ハウジング２の先端部に固定されている。そして、接地電極６をハウジング２に固定した後に、プラグカバー５をハウジング２に固定することによって、本形態のスパークプラグ１を製造することができる。
The
本形態において、接地電極６は、図２、図６、図７に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、プラグ径方向に沿うように固定されている。また、本形態において、接地電極６は、略四角柱形状をなしている。つまり、接地電極６は、４つの平坦な側面を備えており、そのうちの一つが基端面６１となっている。つまり、基端面６１の全体が平坦な面となっている。
In this embodiment, the
接地電極６の基端面６１は、接地電極６の長手方向における、少なくとも放電ギャップＧを形成する部位から接地電極６の突出端部６３にわたって、傾斜面６１１を有する。傾斜面６１１は、図１に示すごとく、突出端部６３に近づくに従って先端側に向かうように傾斜している。本形態においては、接地電極６の基端面６１の全体が、傾斜面６１１となっている。
The
次に、本形態の作用効果を説明する。
上記内燃機関用のスパークプラグ１は、複数の噴孔５１のうちの一部として、軸側噴孔５１０を有する。それゆえ、軸側噴孔５１０を介して副燃焼室５０に導入された気流、及び軸側噴孔５１０を介して副燃焼室５０から導出される気流が、放電ギャップＧの近くを通過しやすい。この放電ギャップＧの近くを通過する気流の引き込み効果によって、放電ギャップＧに生じた放電を伸長させることができる。その結果、着火性を向上させることができる。
Next, the effects of this embodiment will be described.
The
すなわち、軸側噴孔５１０は、距離Ｄ１（図３参照）よりも距離Ｄ２（図３参照）が近い位置に形成されている。そのため、圧縮行程において、軸側噴孔５１０を介して副燃焼室５０に導入された気流は、放電ギャップＧの近くを通過しやすい。それゆえ、放電ギャップＧ及びその周辺のガスが、軸側噴孔５１０を介して副燃焼室５０に導入された気流に引き込まれやすい。それゆえ、図９、図１０に示すごとく、放電ギャップＧ及びその周辺において、軸側噴孔５１０を介して副燃焼室５０に導入された気流ＡＦ１１に向かう気流ＡＦ１２が形成されやすい。それゆえ、図９に示すごとく、放電ギャップＧに形成された放電Ｓは、図１０に示すごとく、気流ＡＦ１２によって伸長しやすい。その結果、着火性を向上させることができる。
That is, the shaft-
また、気流ＡＦ１２によって伸長した放電Ｓ及び放電Ｓによって形成された初期火炎は、気流ＡＦ１１によって副燃焼室５０における基端側へ運ばれやすい。これによって、噴孔５１から充分離れた位置から火炎が広がり、充分に内圧が高い状態で、火炎ジェットが噴孔５１から主燃焼室に噴出することが期待できる。その結果、内燃機関の高負荷時のノック抑制、低負荷時もしくは中負荷時におけるＥＧＲ率（すなわち、排気再循環率）の向上が期待でき、燃費向上、エミッション低減が期待できる。
In addition, the discharge S stretched by the airflow AF12 and the initial flame formed by the discharge S are easily carried by the airflow AF11 to the base end side of the
また、膨張行程においては、ピストンが先端側に移動することにより、主燃焼室が副燃焼室５０に対して陰圧となる。これにより、噴孔５１を介して、副燃焼室５０から主燃焼室へとガスが導出される。そして、図１１～図１３に示すごとく、軸側噴孔５１０を介したガスの導出に伴って副燃焼室５０に形成された気流ＡＦ１３は、放電ギャップＧの近くを通過しやすい。それゆえ、放電ギャップＧ及びその周辺において、軸側噴孔５１０を介して導出される気流ＡＦ１３に向かう気流ＡＦ１４が形成されやすい。それゆえ、図１１に示すごとく、放電ギャップＧに形成された放電Ｓは、図１２に示すごとく、気流ＡＦ１４によって伸長しやすい。その結果、着火性を向上させることができる。
In addition, during the expansion stroke, the piston moves toward the tip, causing the main combustion chamber to become negative pressure relative to the
また、気流ＡＦ１４によって伸長した放電Ｓは、気流ＡＦ１３によって、更に軸側噴孔５１０に向かって伸長しやすい。また、着火位置を軸側噴孔５１０に近付けやすいため、例えば、副燃焼室５０の温度が低い運転条件などでは、冷損も抑制され、主燃焼室への火炎ジェットを強化することができる。さらに、放電ギャップＧにて生じた放電Ｓ或いは放電プラズマ、又は初期火炎が、軸側噴孔５１０から噴出しやすいため、主燃焼室での着火性を向上させることができる。
The discharge S, which has been stretched by the airflow AF14, is likely to be further stretched toward the shaft-
また、図１１に示すごとく、膨張行程において、放電ギャップＧに生じた放電Ｓの接地電極６側の起点ＳＰは、図１２に示すごとく、気流ＡＦ１３、ＡＦ１４により、軸側噴孔５１０に向って移動しやすい。それゆえ、放電Ｓは、軸側噴孔５１０に向かって伸長しやすい。その結果、着火性を向上させることができる。また、場合によっては、図１３に示すごとく、放電Ｓの起点ＳＰは、接地電極６から軸側噴孔５１０の内面に移ることもある。そうすると、更に放電Ｓは伸長されると共に、放電Ｓの一部が軸側噴孔５１０から主燃焼室側へ飛び出すことも期待できる。これによって、主燃焼室の着火性を向上させることができる。
Also, as shown in FIG. 11, during the expansion stroke, the starting point SP of the discharge S generated in the discharge gap G on the
線分Ｌ１（図５参照）は、接地電極６とプラグカバー５との双方を通過しない。それゆえ、膨張行程において、放電ギャップＧに生じた放電は、接地電極６及びプラグカバー５によって短絡されにくくなる。これにより、放電を、軸側噴孔５１０及び主燃焼室に向かって確実に伸長させることができる。その結果、着火性を確実に向上させることができる。
The line segment L1 (see FIG. 5) does not pass through either the
つまり、仮に、線分Ｌ１が接地電極６及びプラグカバー５を通過する場合を想定する。この場合、軸側噴孔５１０に向かって伸長する放電は、接地電極６よりも軸側噴孔５１０側に伸長しようとしたときに、接地電極６によって短絡されやすい。また、放電が、軸側噴孔５１０の内側開口部５１２よりも外側に伸長しようとしたときに、プラグカバー５によって短絡されやすい。一方、本形態において、線分Ｌ１は、接地電極６とプラグカバー５との双方を通過しない。それゆえ、図１１に示すごとく、膨張行程において、放電ギャップＧに生じた放電Ｓは、図１２、図１３に示すように、接地電極６よりも軸側噴孔５１０側に伸長したとしても、接地電極６によって短絡されにくい。また、図１３に示すごとく、放電が、軸側噴孔５１０の内側開口部５１２よりも外側に伸長したとしても、プラグカバー５によって短絡されにくい。その結果、着火性を向上させることができる。
That is, assume that the line segment L1 passes through the
また、線分Ｌ１が、接地電極６とプラグカバー５との双方を通過しないことにより、放電Ｓの接地電極６側の起点ＳＰは、図１３に示すように、軸側噴孔５１０の内面に移りやすい。さらに、起点ＳＰは、軸側噴孔５１０の外側開口部５１１に向かって移動しやすい。それゆえ、放電Ｓを主燃焼室側に一層伸長させやすい。その結果、主燃焼室の着火性を一層向上させることができる。
In addition, because the line segment L1 does not pass through both the
また、線分Ｌ２（図５参照）は、接地電極６とプラグカバー５との双方を通過しない。それゆえ、膨張行程において、放電ギャップＧに生じた放電は、接地電極６及びプラグカバー５によって短絡されにくくなる。これにより、放電を、軸側噴孔５１０及び主燃焼室に向かって一層確実に伸長させることができる。
In addition, line segment L2 (see FIG. 5) does not pass through both the
線分Ｌ３（図５参照）は、接地電極６を通過しない。それゆえ、膨張行程において、放電ギャップＧに生じた放電は、接地電極６によって、より短絡されにくくなる。これにより、放電を、軸側噴孔５１０及び主燃焼室に向かって、さらに一層確実に伸長させることができる。
The line segment L3 (see FIG. 5) does not pass through the
接地電極６の基端面６１は、接地電極６の長手方向における、少なくとも放電ギャップＧを形成する部位から接地電極６の突出端部６３にわたって、傾斜面６１１を有する。それゆえ、図１１～図１３に示すごとく、膨張行程において、放電ギャップＧ及びその周辺に形成された気流ＡＦ１４は、傾斜面６１１によって、軸側噴孔５１０を介して副燃焼室５０から導出される気流ＡＦ１３側に案内されやすい。それゆえ、放電ギャップＧに生じた放電Ｓは、軸側噴孔５１０に向かって一層伸長しやすい。その結果、着火性を一層向上させることができる。
The
また、少なくとも軸側噴孔５１０以外の噴孔５１の中心軸の延長線５１Ｌは、プラグ軸方向Ｚから見て、プラグ径方向に対して傾斜している。これにより、噴孔５１を介して副燃焼室５０に導入された気流によって、副燃焼室５０内にスワール流を形成することができる。それゆえ、放電によって形成された初期火炎は、スワール流によって、副燃焼室５０内に広がりやすい。その結果、副燃焼室５０内の燃焼が促進されることにより、主燃焼室への火炎ジェットを強化することができる。
In addition, at least the
また、圧縮行程において、初期火炎は、スワール流によって副燃焼室５０における基端側へ運ばれやすい。これによって、噴孔５１から充分離れた位置から火炎が広がり、充分に内圧が高い状態で、火炎ジェットが噴孔５１から主燃焼室に噴出することが期待できる。
In addition, during the compression stroke, the initial flame is likely to be carried toward the base end of the
また、噴孔５１の中心軸の延長線５１Ｌは、放電ギャップＧを通過しない。それゆえ、噴孔５１を介して副燃焼室５０に導入された気流の流速が比較的速い場合であっても、流速の速い気流は放電ギャップＧに流入しにくい。その結果、流速の速い気流による、放電ギャップＧに生じた放電の吹き消え、短絡を抑制することができる。
In addition, the
また、噴孔５１を開口方向に延長した延長領域は、放電ギャップＧを通過しない。それゆえ、噴孔５１を介して副燃焼室５０に導入された気流の流速が比較的速い場合であっても、流速の速い気流は放電ギャップＧに一層流入しにくい。また、噴孔５１を介して副燃焼室５０に導入された気流によって、放電ギャップＧに乱流が形成されにくい。その結果、気流による放電の吹き消え、短絡を抑制できると共に、軸側噴孔５１０を介して導入された気流によって放電を確実に伸長させることができる。
In addition, the extension region of the
軸側噴孔５１０は、他の噴孔５１よりも開口面積が大きい。それゆえ、軸側噴孔５１０を介して副燃焼室５０に導入された気流、及び軸側噴孔５１０を介して副燃焼室５０から導出される気流が強くなりやすい。それゆえ、放電ギャップＧの近くを通過する気流の引き込み効果を強くすることができる。その結果、放電ギャップＧに生じた放電を、確実に伸長させることができる。
The shaft-
放電ギャップＧは、ハウジング２の先端よりも先端側に形成されている。それゆえ、ハウジング２にプラグカバー５を固定する前において、ハウジング２に固定された接地電極６と中心電極４との間に形成された放電ギャップＧを確認しやすい。それゆえ、放電ギャップＧの調整を容易に行うことができる。その結果、スパークプラグ１を容易に製造することができる。
The discharge gap G is formed closer to the tip than the tip of the
以上のごとく、本形態によれば、着火性を向上させることができる内燃機関用のスパークプラグ１を提供することができる。
As described above, this embodiment provides a
（実施形態２）
本形態は、図１４、図１５に示すごとく、実施形態１に対し、軸側噴孔５１０の開口方向を変更した形態である。
すなわち、軸側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌは、プラグ軸方向Ｚに対して傾斜していると共に、放電ギャップＧの基端側を通過する。
(Embodiment 2)
As shown in Figs. 14 and 15, this embodiment is an embodiment in which the opening direction of the shaft
That is, an
本形態において、軸側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌは、図１４、図１５に示すごとく、先端突出部４１を通過する。また、軸側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌは、実質的にプラグ中心軸Ｃを通過する。
その他は、実施形態１と同様である。なお、実施形態２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。
14 and 15 , an
The rest is the same as in
軸側噴孔５１０の中心軸の延長線５１Ｌは、プラグ軸方向Ｚに対して傾斜していると共に、放電ギャップＧの基端側を通過する。それゆえ、軸側噴孔５１０を介して副燃焼室５０に導入された気流、及び軸側噴孔５１０を介して副燃焼室５０から導出される気流を、放電ギャップＧの近くに通過させやすい。それゆえ、放電ギャップＧに生じた放電に対する、当該気流の引き込み効果を強くすることができる。その結果、放電を確実に伸長させやすい。
The
また、図１５に示すごとく、軸側噴孔５１０が上記のように形成されていることにより、線分Ｌ１及び線分Ｌ２が、接地電極６とプラグカバー５との双方を通過しにくい。それゆえ、膨張行程において、放電が接地電極６及びプラグカバー５によって短絡されにくい。その結果、膨張行程において、放電を効果的に伸長させることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
15 , by forming the shaft-
In addition, the second embodiment has the same effects as the first embodiment.
（実施形態３）
本形態は、図１６に示すごとく、実施形態１に対し、接地電極６の形状を変更した形態である。
(Embodiment 3)
As shown in FIG. 16, this embodiment is an embodiment in which the shape of the
接地電極６は、図１６に示すごとく、固定端部６２よりも突出端部６３に近い側の一部における、接地電極６の長手方向に直交する方向の厚みが、突出端部６３に近づくに従って、徐々に小さくなっている。そして、接地電極６の先細り形状となった部分の先端側の面は、プラグカバー５の底壁部５３の内壁面に沿って形成されている。
その他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。
16 , the thickness of the
The other configurations and effects are the same as those of the first embodiment.
（実施形態４）
本形態は、図１７に示すごとく、実施形態１に対し、接地電極６の基端面６１の形状を変更した形態である。
(Embodiment 4)
As shown in FIG. 17, this embodiment is an embodiment in which the shape of a
接地電極６の基端面６１は、図１７に示すごとく、固定端部６２よりも突出端部６３に近い側の一部が、基端面６１の他の部分よりも、Ｚ方向に直交する面に対する傾斜角度が大きくなっている。そして、当該一部の基端面６１と中心電極４との間に、放電ギャップＧが形成されている。
その他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。
17 , a portion of the
The other configurations and effects are the same as those of the first embodiment.
（実施形態５）
本形態は、図１８に示すごとく、実施形態１に対し、接地電極６の形状を変更した形態である。
(Embodiment 5)
As shown in FIG. 18, this embodiment is an embodiment in which the shape of the
本形態において、接地電極６は、図１８に示すごとく、ハウジング２の先端部に固定されると共に、固定端部６２を含む固定側部６４と、傾斜面６１１を備えた傾斜部６５とを有する。固定側部６４は、プラグ径方向に沿って形成されている。傾斜部６５は、突出端部６３に近づくに従って先端側に向かうようにＺ方向に対して傾斜している。
その他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。
18, the
The other configurations and effects are the same as those of the first embodiment.
（実施形態６）
本形態は、図１９に示すごとく、実施形態１に対し、接地電極６の形状を変更した形態である。
(Embodiment 6)
As shown in FIG. 19, this embodiment is an embodiment in which the shape of the
本形態において、接地電極６は、図１９に示すごとく、固定端部６２を含むと共に傾斜面６１１を有する固定傾斜部６６と、放電ギャップＧを形成するギャップ形成部６７とを有する。固定傾斜部６６は、固定端部６２に近づくに従って、基端側に向かうようにＺ方向に対して傾斜している。ギャップ形成部６７は、プラグ径方向に沿って形成されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 19, the
本形態において、中心電極４の先端面４１１は、ギャップ形成部６７の基端面６１に沿うように形成されている。また、中心電極４の先端面４１１とギャップ形成部６７の基端面６１とは、それぞれ平坦な面となっている。そして、それぞれの平坦な面同士が、互いに略平行に対向配置されることにより、放電ギャップＧが形成されている。
その他は、実施形態１と同様である。
In this embodiment, the
The rest is the same as in the first embodiment.
放電ギャップＧは、中心電極４の先端面４１１とギャップ形成部６７の基端面６１とが略平行に対向配置されることにより、形成されている。これにより、中心電極４側の放電の起点位置を分散させやすい。そのため、中心電極４が局部的に摩耗することを抑制し、放電ギャップＧの距離が拡大することを抑制することができる。その結果、スパークプラグ１の寿命を延ばすことができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
The discharge gap G is formed by arranging the
In addition, the second embodiment has the same effects as the first embodiment.
（実施形態７）
本形態は、図２０に示すごとく、実施形態５に対し、中心電極４の先端部の形状を変更した形態である。
すなわち、中心電極４の先端面４１１は、接地電極６の傾斜面６１１に沿って傾斜している。
(Embodiment 7)
As shown in FIG. 20, this embodiment is an embodiment in which the shape of the tip portion of the
That is, the
本形態において、中心電極４の先端面４１１と接地電極６の傾斜面６１１とは、それぞれ平坦な面となっている。そして、図２０に示すごとく、それぞれの平坦な面同士が、互いに略平行に対向配置されることにより、放電ギャップＧが形成されている。
その他は、実施形態５と同様である。
In this embodiment, the
The rest is the same as in the fifth embodiment.
中心電極４の先端面４１１は、接地電極６の傾斜面６１１に沿って傾斜している。それゆえ、中心電極４の先端面４１１と接地電極６の傾斜面６１１とを略平行にすることができる。これにより、中心電極４側の放電の起点位置を分散させやすい。そのため、中心電極４が局部的に摩耗することを抑制し、放電ギャップＧの距離が拡大することを抑制することができる。その結果、スパークプラグ１の寿命を延ばすことができる。
その他、実施形態５と同様の作用効果を有する。
The
In addition, the second embodiment has the same effects as the fifth embodiment.
（実施形態８）
本形態は、図２１に示すごとく、実施形態７に対し、中心電極４の先端部の形状を変更した形態である。
(Embodiment 8)
As shown in FIG. 21, this embodiment is an embodiment in which the shape of the tip portion of the
本形態において、中心電極４の先端部は、図２１に示すごとく、先端側に向かうに従って縮径したテーパ形状を有する。テーパ形状を有する中心電極４の先端部は、略円錐台形状を有する。なお、中心電極４の先端部は、略円錐形状、略四角錐台形状、略四角錐形状等とすることができる。
In this embodiment, the tip of the
中心電極４におけるテーパ形状を有する先端部のテーパ面４１４は、環状に形成されている。テーパ面４１４の一部は、接地電極６の傾斜面６１１に沿って傾斜している。そして、テーパ面４１４と、接地電極６の傾斜面６１１との間に、放電ギャップＧが形成されている。
その他は、実施形態７と同様である。
The
The rest is the same as in the seventh embodiment.
本形態は、テーパ面４１４と傾斜面６１１との間に、放電ギャップＧが形成されている。それゆえ、本形態においても、中心電極４の局部的な摩耗を抑制し、放電ギャップＧの距離が拡大することを抑制することができる。
その他、実施形態７と同様の作用効果を有する。
In this embodiment, a discharge gap G is formed between the
In addition, it has the same effects as those of the seventh embodiment.
（実施形態９）
本形態は、図２２、図２３に示すごとく、実施形態１に対し、軸側噴孔５１０の形成位置等を変更した形態である。
(Embodiment 9)
As shown in Figs. 22 and 23, this embodiment is an embodiment in which the position at which the shaft
本形態において、軸側噴孔５１０と放電ギャップＧとは、図２２に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、接地電極６の幅方向に並んでいる。
In this embodiment, the shaft-
接地電極６は、図２２、図２３に示すごとく、プラグ周方向を向く２つの周方向側面６８を有する。図２２に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、軸側噴孔５１０と放電ギャップＧとは、一方の周方向側面６８を挟んで、互いに反対側に位置している。
As shown in Figures 22 and 23, the
接地電極６は、Ｚ方向から見たとき、接地電極６の長手方向に沿って延びる中心軸６Ｃが、プラグ径方向からずれた状態にて、ハウジング２に固定されている。つまり、接地電極６の中心軸６Ｃは、プラグ中心軸Ｃを通過しない。
When viewed from the Z direction, the
また、接地電極６の基端面６１は、接地電極６の幅方向における、軸側噴孔５１０側の一部が、中心電極４との間に放電ギャップＧを形成している。
その他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。
Further, a part of the
The other configurations and effects are the same as those of the first embodiment.
（実施形態１０）
本形態は、図２４～図２６に示すごとく、実施形態９に対し、接地電極６の形状等を変更した形態である。
(Embodiment 10)
As shown in Figs. 24 to 26, this embodiment is an embodiment in which the shape of the
本形態において、接地電極６は、図２４～図２６に示すごとく、噴孔側傾斜面６１２を有する。噴孔側傾斜面６１２は、Ｚ方向から見たときの放電ギャップＧと軸側噴孔５１０との並び方向において、軸側噴孔５１０に近づくに従って先端側に向かうように、Ｚ方向に対して傾斜している。
In this embodiment, the
本形態において、噴孔側傾斜面６１２は、図２６に示すごとく、接地電極６の突出方向から見たとき、軸側噴孔に近づくに従って先端側に向かうように、Ｚ方向に対して傾斜している。言い換えると、噴孔側傾斜面６１２は、図２４～図２６に示すごとく、接地電極６の幅方向において、軸側噴孔５１０に近づくに従って、徐々に先端側に向かっている。なお、接地電極は、接地電極の幅方向における噴孔側傾斜面が形成された側とは反対側の部分に、接地電極の幅方向において、軸側噴孔から離れるに従って先端側に向かうように、Ｚ方向に対して傾斜した面を備えることができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 26, when viewed from the protruding direction of the
噴孔側傾斜面６１２は、図２４に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、接地電極６における、少なくとも軸側噴孔５１０と先端突出部４１の先端部との間に挟まれた部位に形成されている。本形態において、噴孔側傾斜面６１２は、接地電極６の長手方向における全体に形成されている。
As shown in FIG. 24, when viewed from the Z direction, the nozzle hole side inclined
また、接地電極６は、Ｚ方向から見たとき、プラグ径方向に沿って設けられている。
その他は、実施形態９と同様である。
Moreover, the
The rest is the same as in embodiment 9.
接地電極６は、噴孔側傾斜面６１２を有する。それゆえ、膨張行程において、放電ギャップＧに生じた放電は、接地電極６によって短絡されることなく、軸側噴孔５１０及び主燃焼室に向かって確実に伸長しやすい。
その他、実施形態９と同様の作用効果を有する。
The
In addition, it has the same effects as in the ninth embodiment.
（実施形態１１）
本形態は、図２７～図３２に示すごとく、実施形態１に対し、噴孔５１の開口方向等を変更した形態である。
(Embodiment 11)
As shown in Figs. 27 to 32, this embodiment is an embodiment in which the opening direction of the
本形態において、外側噴孔５１４は、図２７、図２８に示すごとく、少なくとも２つの大噴孔５１５と、大噴孔５１５よりも開口面積が小さい小噴孔５１６と、を有する。大噴孔５１５は、先端側へ向かうほどプラグ径方向の外側へ向かうように、プラグ軸方向Ｚに対して傾斜して開口している。
In this embodiment, as shown in Figures 27 and 28, the
図２７に示すごとく、プラグ中心軸Ｃを含む所定の平面Ｐによってスパークプラグ１を第一プラグ部１１と第二プラグ部１２とに２分割したとき、少なくとも２つの大噴孔５１５のいずれもが、第一プラグ部１１に形成されている。接地電極６の固定端部６２は、第一プラグ部１１におけるハウジング２又はプラグカバー５に固定されている。軸側噴孔５１０は、第二プラグ部１２に形成されている。
As shown in FIG. 27, when the
プラグ軸方向Ｚから見たとき、第一プラグ部１１において、固定端部６２は、プラグ周方向における、少なくとも２つの大噴孔５１５のそれぞれの中心軸の延長線５１Ｌ同士の間に配置されている。
When viewed from the plug axial direction Z, in the
本形態において、プラグカバー５には、図２７に示すごとく、２つの大噴孔５１５と、３つの小噴孔５１６とが形成されている。大噴孔５１５の内径は、例えば、小噴孔５１６の内径の１．２倍～１．４倍とすることができる。また、大噴孔５１５の開口面積は、例えば、小噴孔５１６の開口面積の１．４倍～２．０倍とすることができる。また、本形態において、複数の大噴孔５１５のそれぞれの開口面積は、互いに同等の大きさとなっている。また、大噴孔５１５の開口面積と、軸側噴孔５１０の開口面積とは、互いに同等の大きさとなっている。
In this embodiment, as shown in FIG. 27, two
図２７に示すごとく、平面Ｐによってスパークプラグ１を２分割したとき、大噴孔５１５が形成されていると共に、接地電極６の固定端部６２がある側が、第一プラグ部１１となっている。つまり、Ｚ方向から見たとき、複数の大噴孔５１５は、第一プラグ部１１側に片寄って形成されている。
As shown in FIG. 27, when the
大噴孔５１５は、当該大噴孔５１５の中心軸の延長線５１Ｌが、先端突出部４１を通過しないように形成されている。プラグ軸方向Ｚから見たとき、少なくとも２つの大噴孔５１５のそれぞれの中心軸の延長線５１Ｌ同士の交点を、交点Ａとする。プラグ軸方向Ｚから見たとき、交点Ａと大噴孔５１５とは、接地電極６の突出方向において、先端突出部４１を挟んで互いに反対側に位置している。
The
Ｚ方向から見たとき、小噴孔５１６は、小噴孔５１６の中心軸の延長線５１Ｌがプラグ径方向に沿うように、形成されている。つまり、小噴孔５１６は、小噴孔５１６の中心軸の延長線５１Ｌが実質的にプラグ中心軸Ｃを通過するように、形成されている。また、図２８に示すごとく、小噴孔５１６の中心軸の延長線５１Ｌは、放電ギャップＧを通過しないと共に、放電ギャップＧの基端側を通過する。
When viewed from the Z direction, the
また、副燃焼室５０は、中心電極４の先端突出部４１の周辺における、ハウジング２の先端部の内周側の空間を含む。また、副燃焼室５０は、後述するポケット部５０１をも含む。
The
図２８に示すごとく、絶縁碍子３は、先端側へ向かうほど縮径するテーパ状先端部３１を有する。絶縁碍子３は、ハウジング２の内側に配置されるとともに、ハウジング２によってＺ方向に支持されている。すなわち、ハウジング２の内周面に設けられた係止部２３に、絶縁碍子３の外周面に設けられた被係止部３２が、Ｚ方向の先端側から係止されている。この被係止部３２よりも先端側の絶縁碍子３の部分が、テーパ状先端部３１となっている。このテーパ状先端部３１の外側面とハウジング２の内面との間に、環状のポケット部５０１が形成されている。つまり、ポケット部５０１は、プラグ径方向における、テーパ状先端部３１とハウジング２との間に形成された環状の空間である。
As shown in FIG. 28, the
次に、上記スパークプラグ１を備えた内燃機関１０を、図２９、図３０に示す。
スパークプラグ１は、プラグカバー５の外表面５５が主燃焼室１０１に面するように配置されている。スパークプラグ１は、図３０に示すごとく、プラグ軸方向Ｚから見たとき、少なくとも一つの大噴孔５１５の外側開口部５１１が吸気弁７２側を向くように、配置されている。
Next, an
The
また、本形態の内燃機関１０は、図２９に示すごとく、シリンダヘッド７６と、シリンダブロック７５と、シリンダ７０内を往復運動するピストン７４とを備える。そして、シリンダヘッド７６、シリンダブロック７５、及びピストン７４に囲まれて、主燃焼室１０１が形成される。シリンダヘッド７６には、吸気ポート７２１及び排気ポート７３１が形成されており、それぞれ吸気弁７２又は排気弁７３が備えられている。そして、シリンダヘッド７６における吸気ポート７２１と排気ポート７３１との間に、スパークプラグ１が取り付けられる。詳細には、スパークプラグ１は、図３０に示すごとく、シリンダヘッド７６における、２つの吸気ポート７２１と２つの排気ポート７３１とに囲まれた位置に配設されている。
As shown in FIG. 29, the
吸気ポート７２１及び排気ポート７３１は、図２９に示すごとく、その開口方向が主燃焼室１０１の中心軸側に向かうように、ピストン７４の進退方向に対して傾斜している。また、主燃焼室１０１の基端面は、スパークプラグ１から遠ざかるにつれて先端側へ向かうように傾斜している。
As shown in FIG. 29, the
また、内燃機関１０においては、ピストン７４の往復運動に伴って、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程が順次繰り返される。内燃機関１０の吸気行程において、２つの吸気ポート７２１からガスが主燃焼室１０１内に導入され、排気行程において、２つの排気ポート７３１から主燃焼室１０１内のガスが排出される。吸気行程における気流の導入のされ方等に起因して、主燃焼室１０１に所定の気流が形成され、圧縮行程においても、その気流は残る。
In the
そして、主燃焼室１０１内においては、主として、図２９の矢印ＡＦ２に示すごとく、ピストン７４の摺動方向に直交する方向の軸周りの気流である、タンブル流が形成される。そして、この気流ＡＦ２は、図２９、図３０に示すごとく、主燃焼室１０１内のスパークプラグ１の先端部付近において、吸気弁７２側から排気弁７３側へ向かう向きとなる。より具体的には、図３０に示すごとく、プラグ軸方向Ｚから見たとき、２つの吸気ポート７２１の中間位置から、２つの排気ポート７３１の中間位置へ向かう方向に沿った気流ＡＦ２が、スパークプラグ１の先端部付近の主な気流となる。
In the
なお、主燃焼室１０１内の気流は、常に一定となっているわけではなく、サイクル間、或いは１サイクル中の異なるタイミングの間において、変動し得る。ただし、主な気流の向き、特に、点火タイミングにおける気流の向きは、概略定まっており、上述した気流ＡＦ２は、点火タイミングにおける主な気流を意味する。そして、「主燃焼室１０１の気流」というときは、特に断らない限り、上述の、点火タイミングにおける、スパークプラグ１の先端部付近の気流ＡＦ２を意味する。また、単に「上流側」、「下流側」というときは、特に断らない限り、上記「主燃焼室１０１の気流」における、上流側、下流側を意味する。
The airflow in the
上記のように構成された内燃機関１０においては、圧縮行程において、主燃焼室１０１のガスが、噴孔５１を介して、副燃焼室５０に導入される。ここで、大噴孔５１５は、小噴孔５１６に対して開口面積が大きいと共に、図２９、図３０に示すごとく、大噴孔５１５の外側開口部５１１が主燃焼室１０１の気流ＡＦ２の上流側を向いている。そのため、小噴孔５１６に対し、大噴孔５１５を介して、より多くのガスが副燃焼室５０に導入される。
In the
圧縮行程において、大噴孔５１５を介して副燃焼室５０に導入されたガスの主流は、図３１、図３２の矢印ＡＦ１５に示すごとく、副燃焼室５０の下流側の内壁面５０２に向かうと共に、当該内壁面５０２に沿うように基端側へ向かい、下流側のポケット部５０１に導入される。下流側のポケット部５０１に入ったガスの主流は、ポケット部５０１内において上流側に向きを変えると共に、上流側のポケット部５０１に沿って、先端側へ向かう。つまり、Ｚ方向に直交する方向の軸周りの気流（すなわち、タンブル流）が形成される。そして、先端側へ向かう気流ＡＦ１５は、接地電極６の基端面６１に案内されることにより、放電ギャップＧへと向かう。以上の気流ＡＦ１５は、あくまでも主流であり、必ずしもすべてのガスがそのような流れとなるとは限らない。
During the compression stroke, the main flow of gas introduced into the
言い換えると、大噴孔５１５を介して副燃焼室５０に導入された気流ＡＦ１５は、第二プラグ部１２の内壁面５０２に向かうと共に、第二プラグ部１２のポケット部５０１に導入される。ポケット部５０１に導入された気流ＡＦ１５は、第一プラグ部１１側に向きを変えると共に、接地電極６の基端面６１がある方向、すなわち先端側へ向かう。そして、気流ＡＦ１５は、接地電極６の基端面６１に案内されることにより、放電ギャップＧへと向かうこととなる。
その他は、実施形態１と同様である。
In other words, the airflow AF15 introduced into the
The rest is the same as in the first embodiment.
本形態のスパークプラグ１は、プラグ軸方向Ｚから見たとき、第一プラグ部１１において、接地電極６の固定端部６２が、プラグ周方向における、少なくとも２つの大噴孔５１５のそれぞれの中心軸の延長線５１Ｌ同士の間に配置されている。これにより、副燃焼室５０内に形成される気流が、接地電極６の基端面６１に案内されることにより放電ギャップＧに向かいやすい。それゆえ、放電ギャップＧに形成された放電が伸長しやすい。また、軸側噴孔５１０は、第二プラグ部１２に形成されている。それゆえ、基端面６１に案内された気流によって伸長した放電は、軸側噴孔５１０を介して副燃焼室５０に導入された気流によって、更に基端側に伸長しやすい。その結果、着火性を一層向上させることができる。
When viewed from the plug axial direction Z, the
すなわち、大噴孔５１５の開口面積は、小噴孔５１６の開口面積よりも大きい。そのため、圧縮行程において、大噴孔５１５を介して副燃焼室５０に導入された気流は、小噴孔５１６を介して副燃焼室５０に導入された気流に対し、強くなりやすい。また、大噴孔５１５は、先端側へ向かうほどプラグ径方向の外側へ向かうように、Ｚ方向に対して傾斜して開口している。それゆえ、図３１、図３２に示すごとく、大噴孔５１５を介して副燃焼室５０に導入された気流ＡＦ１５は、第二プラグ部１２の副燃焼室５０の内壁面５０２に向かうと共に、副燃焼室５０の基端側に向かいやすい。そして、副燃焼室５０の基端側に向かった気流ＡＦ１５は、向きを変え、第一プラグ部１１側において先端側へ向かいやすい。それゆえ、気流ＡＦ１５は、第一プラグ部１１の接地電極６の基端面６１に案内されることにより、放電ギャップＧへと向かいやすい。それゆえ、放電ギャップＧに生じた放電Ｓが第二プラグ部１２側に伸長しやすい。その結果、着火性を向上させることができる。
That is, the opening area of the
また、第二プラグ部１２側に伸長した放電Ｓは、図３２に示すごとく、軸側噴孔５１０を介して副燃焼室５０に導入された気流ＡＦ１１、及び第二プラグ部１２の基端側に向かう気流ＡＦ１５によって、更に基端側に向かって伸長しやすい。また、形成された初期火炎も、これらの気流ＡＦ１１、ＡＦ１５によって、基端側に運ばれやすい。それゆえ、混合気の燃焼が、副燃焼室５０における、より基端側の領域を起点に成長することで、火炎が噴孔５１に到達する時点での副燃焼室５０内の圧力を高くすることができる。その結果、主燃焼室１０１への火炎ジェットを強化することができる。
In addition, as shown in FIG. 32, the discharge S that has extended toward the
また、大噴孔５１５は、当該大噴孔５１５の中心軸の延長線５１Ｌが、先端突出部４１を通過しないように形成されている。また、Ｚ方向から見たとき、交点Ａと大噴孔５１５とは、接地電極６の突出方向において、先端突出部４１を挟んで互いに反対側に位置している。それゆえ、大噴孔５１５を介して副燃焼室５０に導入された気流が、先端突出部４１に遮られ難くなり、タンブル流が形成されやすくなる。それゆえ、接地電極６の基端面６１に案内される気流を強化することができる。その結果、放電ギャップＧに形成された放電を、より伸長させることができる。
The
上記内燃機関１０において、スパークプラグ１は、プラグ軸方向Ｚから見たとき、少なくとも一つの大噴孔５１５の外側開口部５１１が吸気弁７２側を向くように、配置されている。これにより、プラグ軸方向Ｚから見たとき、大噴孔５１５を介して、副燃焼室５０から主燃焼室１０１の吸気弁７２側へ大きい火炎を噴出させることができる。それゆえ、プラグ軸方向Ｚから見て主燃焼室１０１における吸気弁７２側の混合気の着火性を向上させることができる。それゆえ、主燃焼室１０１全体の混合気をバランスよく燃焼させることができる。その結果、ノッキング等の原因となる燃焼異常の抑制を図ることができる。
In the above
つまり、Ｚ方向から見たとき、主燃焼室１０１における、高温のガスを排出する排気ポート７３１が設けられた排気弁７３側と比較し、比較的低温のガスを主燃焼室１０１へ導入する吸気ポート７２１が設けられた吸気弁７２側は、低温となりやすい。それゆえ、Ｚ方向から見たとき、主燃焼室１０１における、排気弁７３側の混合気に対し、吸気弁７２側の混合気の燃焼が遅れることによって、主燃焼室１０１における混合気の燃焼のバランスが悪くなるおそれがある。しかし、本形態においては、上記のごとく、Ｚ方向から見たとき、副燃焼室５０から主燃焼室１０１の吸気弁７２側へ大きい火炎を噴出させることができる。そのため、主燃焼室１０１全体の混合気をバランスよく燃焼させることができ、未燃燃料の局所的な残留も抑えることができる。その結果、ノッキング等の原因となる燃焼異常の抑制を図ることができる。
In other words, when viewed from the Z direction, the
また、大噴孔５１５の外側開口部５１１は、Ｚ方向から見たとき、吸気弁７２側を向いている。それゆえ、大噴孔５１５の外側開口部５１１は、主燃焼室１０１の気流の上流側を向きやすい。それゆえ、大噴孔５１５を介して副燃焼室５０にガスが導入されやすい。それゆえ、副燃焼室５０に強い気流が生じやすい。その結果、放電ギャップＧに生じた放電を、一層伸長させることができる。
その他、スワール流が形成されることによる作用効果を除き、実施形態１と同様の作用効果を有する。
Furthermore, the
In addition, the second embodiment has the same effects as the first embodiment, except for the effects achieved by the formation of a swirl flow.
（実験例１）
本例では、図３３に示すように、実質的に実施形態１１と同様の構成を有するスパークプラグ１につき、副燃焼室５０内における気流を解析した。この気流の解析は、計算流動力学（以下において、ＣＦＤという。）を用いて、算出する。すなわち、実施形態１１のスパークプラグ１を取り付けた内燃機関１０において、実際の自動車用エンジンとして用いる際に生じる気流を想定して、ＣＦＤによって一般的なシミュレーション解析を行った。また、スパークプラグ１は、プラグ軸方向Ｚから見たとき、大噴孔５１５の外側開口部５１１が吸気弁側を向くように、内燃機関１０に設置した。
(Experimental Example 1)
In this example, as shown in Fig. 33, the airflow in the
図３３は、圧縮行程におけるＢＴＤＣ（圧縮上死点前の略）３５°ＣＡ（クランク角の略）の時点の解析結果を示す。この図において、多数の矢印のそれぞれが、各箇所における気流の向きを示す。 Figure 33 shows the analysis results at BTDC (abbreviation for top dead center of compression) 35° CA (abbreviation for crank angle) during the compression stroke. In this figure, each of the numerous arrows indicates the direction of the airflow at each point.
図３３に示すごとく、大噴孔５１５を介して副燃焼室５０に導入された気流ＡＦ１５は、第二プラグ部１２において、副燃焼室５０の基端側に向かうことを確認した。そして、副燃焼室５０の基端側に向かった気流ＡＦ１５は、ポケット部５０１において向きを変え、第一プラグ部１１側において先端側へ向かうことを確認した。そして、先端側へ向かった気流ＡＦ１５は、第一プラグ部１１の接地電極６の基端面６１に案内され、放電ギャップＧへと向かっている。これにより、放電ギャップＧに生じた放電は、第二プラグ部１２側に伸長しやすいと考えられる。
As shown in FIG. 33, it was confirmed that the airflow AF15 introduced into the
また、軸側噴孔５１０を介して副燃焼室５０に導入された気流ＡＦ１１は、放電ギャップＧの近傍を通過すると共に、基端側に向かうことを確認した。これにより、気流ＡＦ１５によって第二プラグ部１２側に伸長した放電は、気流ＡＦ１１、ＡＦ１５によって、更に基端側に向かって伸長しやすいと考えられる。
In addition, it was confirmed that the airflow AF11 introduced into the
（実施形態１２）
本形態は、図３４に示すごとく、インジェクタ７１から噴射された噴射流Ｆが、実施形態１１のスパークプラグ１における大噴孔５１５の外側開口部５１１に向かうように、スパークプラグ１が配置された内燃機関１０の形態である。
(Embodiment 12)
As shown in FIG. 34 , this embodiment is directed to an
本形態の内燃機関１０は、図３４に示すごとく、主燃焼室１０１に直接燃料を噴射するインジェクタ７１を有する。スパークプラグ１は、内燃機関１０の圧縮行程においてインジェクタ７１から噴射された燃料を含む噴射流Ｆが、大噴孔５１５の外側開口部５１１に向かうように、配置されている。なお、図３４に示す矢印Ｆは、燃料噴射直後の噴射流の向きを示すものであり、これは、必ずしも、圧縮行程又は膨張行程における主燃焼室１０１内の気流と一致するものではない。また、噴射流Ｆが大噴孔５１５の外側開口部５１１に向かうような状態は、プラグカバー５近傍の噴射流Ｆの方向から大噴孔５１５の外側開口部５１１が見えるような状態である。
The
本形態において、スパークプラグ１は、Ｚ方向から見たとき、大噴孔５１５の外側開口部５１１が、排気弁７３側を向くように、配置されている（図示略）。
In this embodiment, the
また、吸気ポート７２１に隣接する位置に、インジェクタ７１が設けてある。インジェクタ７１は、主燃焼室１０１の中心軸側に向かって燃料を噴射するような姿勢にて、取り付けられている。
An
圧縮行程においては、主燃焼室１０１内の雰囲気が圧縮され、噴孔５１を介して、副燃焼室へ気流が流入する。これにより、副燃焼室内の圧力が上昇する。そして、例えば、圧縮行程において、インジェクタ７１が燃料を直接、主燃焼室１０１へ噴射する。
During the compression stroke, the atmosphere in the
そして、主燃焼室１０１へ噴射された燃料は、図３４に示すごとく、主燃焼室１０１内の空気と共に噴射流Ｆを形成して、ピストン７４の基端面に当たる。本形態において、ピストン７４の基端面は、凹状面を有する。ピストン７４の基端面に当たった噴射流Ｆは、軌道を変えて、基端側、すなわちスパークプラグ１側へ向かう。このとき、噴射流Ｆは、スパークプラグ１における大噴孔５１５の外側開口部５１１付近に到達する。
Then, as shown in FIG. 34, the fuel injected into the
噴射流Ｆは、燃料割合の比較的大きい混合気となっている。それゆえ、噴射流Ｆが到達した大噴孔５１５の外側開口部５１１付近は、燃料を多く含む混合気となる。そして、この混合気は、副燃焼室に、大噴孔５１５を介して導入されることとなる。そして、大噴孔５１５を介して導入された燃料密度の高い混合気が、放電ギャップに向かうこととなる。
The injected flow F is a mixture with a relatively high fuel ratio. Therefore, the area where the injected flow F reaches, near the
そして、圧縮上死点付近において、スパークプラグ１の放電ギャップに放電を生じさせる。これにより、混合気への着火が効率的に行われる。なお、上述の燃料噴射タイミング、スパークプラグ１の放電点火タイミングは、後述するように、状況や目的等によって、種々変更しうる。
その他は、実施形態１１と同様である。
Then, near the top dead center of the compression stroke, a discharge is generated in the discharge gap of the
The rest is the same as in
本形態の内燃機関１０において、スパークプラグ１は、インジェクタ７１から噴射された噴射流Ｆが、大噴孔５１５の外側開口部５１１に向かうように、配置されている。これにより、燃料密度の高い混合気が、大噴孔５１５から副燃焼室内へ導入されやすくなる。その結果、燃料密度の高い混合気が、放電ギャップに到達しやすくなり、着火性を向上させることができる。
In this embodiment of the
また、例えば、内燃機関の高負荷運転において、プレイグニッションの抑制を目的として、リタード噴射、リタード点火を行う場合がある。リタード噴射、リタード点火は、一般的な燃料噴射及び点火のタイミングよりも遅いタイミングで行う、燃料噴射及び点火である。つまり、インジェクタ７１からの燃料噴射タイミングを、例えば、圧縮行程における、ピストン７４が上死点に達する直前のタイミングとする。具体的には、例えば、ＢＴＤＣ３０°のタイミングにて、燃料を噴射する。そして、スパークプラグ１の点火を、実質的に圧縮上死点のタイミングとする。
For example, when an internal combustion engine is operating at high load, retarded injection and retarded ignition may be performed to suppress pre-ignition. Retarded injection and retarded ignition are fuel injection and ignition performed at a later timing than normal fuel injection and ignition. In other words, the fuel injection timing from the
このようなタイミングにて、燃料噴射及び点火を行うことで、所望のタイミングよりも早いタイミングでの着火、すなわち早期着火を抑制し、プレイグニッションを抑制することができる。その一方で、リタード噴射を行う場合、燃料が主燃焼室１０１に供給される際には、すでに副燃焼室内にある程度空気が充填されていると共に、主燃焼室１０１内の気流も弱まった状態となる。そうすると、プラグカバー５に形成された噴孔５１から副燃焼室に導入される燃料が、比較的少なくなりやすい状況となる。
By injecting fuel and igniting at such timing, it is possible to suppress ignition earlier than the desired timing, i.e., early ignition, and to suppress pre-ignition. On the other hand, when retarded injection is performed, when fuel is supplied to the
しかし、本形態のスパークプラグ１は、インジェクタ７１から噴射された噴射流Ｆが、大噴孔５１５の外側開口部５１１に向かうように、配置されている。それゆえ、燃料密度の高い混合気が、大噴孔５１５を介して副燃焼室内へ導入されやすい。それゆえ、燃料密度の高い混合気が、放電ギャップに到達しやすい。その結果、副燃焼室内における着火性を向上させ、ひいては、主燃焼室１０１の着火性を向上させることができる。
その他、実施形態１１と同様の作用効果を有する。
However, the
In addition, it has the same effects as in the eleventh embodiment.
本発明は上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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the spirit of the present invention.
１…スパークプラグ、２…ハウジング、３…絶縁碍子、４…中心電極、４１…先端突出部、５…プラグカバー、５０…副燃焼室、５１…噴孔、５１０…軸側噴孔、６…接地電極、６１…基端面、６２…固定端部、５１Ｌ…噴孔の中心軸の延長線、５１０Ｅ…軸側噴孔を開口方向に延長した延長領域、Ｃ…プラグ中心軸、Ｇ…放電ギャップ 1...spark plug, 2...housing, 3...porcelain insulator, 4...center electrode, 41...tip protrusion, 5...plug cover, 50...auxiliary combustion chamber, 51...nozzle hole, 510...shaft-side nozzle hole, 6...ground electrode, 61...base end face, 62...fixed end, 51L...extension of the nozzle hole's central axis, 510E...extension area of the shaft-side nozzle hole extended in the opening direction, C...plug central axis, G...discharge gap
Claims (7)
該絶縁碍子の内周側に保持されると共に該絶縁碍子の先端側に先端突出部（４１）を突出させた中心電極（４）と、
上記絶縁碍子を内周側に保持する筒状のハウジング（２）と、
上記中心電極との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成する接地電極（６）と、
上記放電ギャップが配される副燃焼室（５０）を覆うよう上記ハウジングの先端部に設けられたプラグカバー（５）と、を有する内燃機関用のスパークプラグ（１）であって、
上記接地電極は、上記ハウジング又は上記プラグカバーに固定された固定端部（６２）から上記副燃焼室内に突出しており、
上記放電ギャップは、上記先端突出部の先端部と上記接地電極の基端面（６１）とが、互いに対向することにより形成されており、
上記プラグカバーには、上記副燃焼室と外部とを連通させる複数の噴孔（５１）が形成されており、
上記噴孔の中心軸の延長線（５１Ｌ）は、上記放電ギャップを通過せず、
上記複数の噴孔のうちの一部の上記噴孔は、プラグ径方向における上記ハウジングの先端部の内周面（２１）までの距離（Ｄ１）よりも、プラグ径方向におけるプラグ中心軸（Ｃ）までの距離（Ｄ２）が近い位置に形成された軸側噴孔（５１０）であり、
該軸側噴孔は、該軸側噴孔を開口方向に延長した延長領域（５１０Ｅ）が上記放電ギャップを通過しないと共に、該軸側噴孔の開口方向から見たとき、該軸側噴孔の少なくとも一部が、上記接地電極と重ならないように、形成されており、
上記噴孔は、上記軸側噴孔よりもプラグ径方向の外側に形成された外側噴孔（５１４）を有し、該外側噴孔は、少なくとも２つの大噴孔（５１５）と、該大噴孔よりも開口面積が小さい小噴孔（５１６）と、を有し、上記大噴孔は、先端側へ向かうほどプラグ径方向の外側へ向かうように、プラグ軸方向（Ｚ）に対して傾斜して開口しており、プラグ中心軸を含む所定の平面（Ｐ）によって上記スパークプラグを第一プラグ部（１１）と第二プラグ部（１２）とに２分割したとき、上記少なくとも２つの大噴孔のいずれもが、上記第一プラグ部に形成されており、上記接地電極の固定端部は、上記第一プラグ部における上記ハウジング又は上記プラグカバーに固定されており、上記軸側噴孔は、上記第二プラグ部に形成されており、プラグ軸方向から見たとき、上記第一プラグ部において、上記固定端部は、プラグ周方向における、少なくとも２つの上記大噴孔のそれぞれの中心軸の延長線同士の間に配置されている、内燃機関用のスパークプラグ。 A cylindrical insulator (3);
a center electrode (4) held on the inner circumferential side of the insulator and having a tip protrusion (41) protruding toward the tip side of the insulator;
a cylindrical housing (2) that holds the insulator on its inner periphery;
a ground electrode (6) forming a discharge gap (G) between itself and the center electrode;
a plug cover (5) provided at a tip end of the housing so as to cover a sub-combustion chamber (50) in which the discharge gap is disposed,
The ground electrode protrudes into the auxiliary combustion chamber from a fixed end (62) fixed to the housing or the plug cover,
The discharge gap is formed by the tip end of the tip protrusion and the base end surface (61) of the ground electrode facing each other,
The plug cover is formed with a plurality of nozzle holes (51) that communicate the auxiliary combustion chamber with the outside,
An extension line (51L) of the central axis of the injection hole does not pass through the discharge gap,
some of the plurality of nozzle holes are shaft-side nozzle holes (510) formed at positions where a distance (D2) to a plug central axis (C) in a plug radial direction is closer than a distance (D1) to an inner circumferential surface (21) of a tip portion of the housing in the plug radial direction,
the shaft side nozzle hole is formed such that an extension region (510E) extending from the shaft side nozzle hole in an opening direction does not pass through the discharge gap, and such that at least a portion of the shaft side nozzle hole does not overlap with the ground electrode when viewed from the opening direction of the shaft side nozzle hole,
a plug cover for supporting the ground electrode in a plug circumferential direction, the plug cover being disposed in a direction parallel to the plug axis, and the plug cover being disposed in a direction parallel to the plug axis, the plug cover being disposed in a direction parallel to the plug axis, and the plug cover being disposed in a direction parallel to the plug axis, the plug cover being disposed in a direction parallel to the plug axis, the plug cover being disposed in a direction parallel to the plug axis, the plug cover being disposed in a direction parallel to the plug axis, the plug cover being disposed in a direction parallel to the plug axis, the plug cover being disposed in a direction parallel to the plug axis, the plug cover being disposed in a direction parallel to the plug axis, the plug cover being disposed in a direction parallel to the plug axis, the plug cover being disposed in a direction parallel to the plug axis, the plug cover being disposed in a direction parallel to the plug axis, the plug cover being disposed in a direction parallel to the plug axis, the plug cover being disposed in a direction parallel to the plug axis, the plug cover being disposed in a direction parallel to the plug axis, the plug cover being disposed in a direction parallel to the plug axis, the plug cover being disposed in a direction parallel to the plug axis,
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