JPS596472B2 - 内燃機関用スパ−クプラグ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐汚損性、耐失火性の良好な内燃機関用スパー
クプラグに関するものである。

従来周知の内燃機関用スパークプラグは第１図に示す如
く内燃機関への取付用・・ウジング１の端面に接地電極
５が溶接等により固着され、また・・ウジング１に中心
電極４を備えた絶縁体２を絞め等により固着し、中心電
極４の側面と接地電極５の先端端面との間にスパーク斤
ヤッグ７を形成し、このスパークヤヤツプ７に火花を飛
ばすことにより、混合気に着火させる構造であった。

上記のごとき構造を有する一般の従来のスパークプラグ
は、機関の無負荷または軽負荷運転条件下では、絶縁体
２の脚部２ａの温度が低（、この脚部２ａに付着するカ
ーボン、オイル等の残さ物および未燃焼燃料を焼失する
ことができない場合を生じ、残さ物および未燃焼燃料の
堆積により、逐には脚部２ａの絶縁承抗が低下し、火花
ミス（失火）を生ずるという欠点があった。

そこで、従来このような欠点を解消するものとして第２
図に示すように、中心電極４の先端に径小部２ｃを設け
て先端を絶縁体２の脚部２ａ端面より引っ込ませ、中心
電極４の先端と接地電極５の側面との間に第１スパーク
ギヤツプ１を形成し、かつ絶縁体２の脚部２ａ端而との
間に第２スパークギヤング８を形成し、また、中心電極
４の径小外周部と絶縁体２の脚部２ａ内孔内周部との間
に空間部６を形成したスパークプラグが提案されてコノ
従来公知のスパークプラグにおいては脚部２ａにカーボ
ン等が付着した場合には、中心電極４から脚部２ａの内
孔の径小部２Ｃ沿而を通り第２スパークギヤツプ８に飛
火し、この飛火にて脚部２ａの内孔の径小部２Ｃ内およ
び脚部２ａ端面に付着したカーボン等を除去できる。

しかしながら、通常時に飛火する第１スパークギヤツプ
７は絶縁体２の脚部２ａの端面より引っ込んだ位置にあ
る中心電極４の先端端面と接地電極５の側面との間に形
成しであるため、第１スパークギヤツプ７における飛火
より形成された火炎核が生長する過程において、脚部２
ａの内孔の径小部２ａ内周部に火炎核が触れ易く、冷却
作用を受けて火炎核の生長が阻害され混合気への着火性
が劣るという欠点を有している。

また、中心電極４の先端端面ば絶縁体２の脚部２ａの先
端端面より引っ込んでいるため、スパークギャップ調整
用のゲージを用いての第１スパークギヤツプ７の調整が
困難であるという欠点を有している。

本発明は上記の欠点を解消せんとするものであって、耐
汚損性がよく、着火性が向上して耐失火性を満足できる
等の効果を得ることのできる内燃機関用スパークプラグ
を提供することを目的とするものである。

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

第３図ａ、ｂにおいて、１は下部に内燃機関取付用のね
じ部１ａを有している。

例えば炭素鋼等の材料より成るハウジングである。

２はアルミナ等の高電気絶縁性の材料より成る絶縁体で
、２ａは絶縁体２のうち内燃機関の燃焼室内に裸出する
脚部である。

この絶縁体２には軸方向に貫通する内孔２ ｂが設けて
あり、この内孔２ｂのうち脚部２ａ側には中心電極４を
保持する径小部２Ｃが設けであると共に、脚部２ａの先
端部側には径小部２ｃよりも径の太ぎい径太部２ｄが設
げてあって、両部２ｃ、２ｄは共に連結しである。

中心電極４は絶縁体２の脚部２ａの先端より前記燃焼室
側に突出している。

絶縁体２の外周囲にはパツキン３を介してハウジング１
が固着しである。

５は中心電極４の軸力向側面に先端端面が対向する接地
電極で、この接地電極５は・・ウジング１の先端端面に
電気溶接等にて固着しである。

６は中心電極４の軸方向側面と絶縁体２の内孔２ｂの径
太部２ｄとの間に形成される空間部で、燃焼室内に開放
されている。

中心電極４の軸方向側面と接地電極５の先端端面との間
には第１スパークギヤツプ７が形成されており、また絶
縁体２の脚部２ａの先端端面と接地電極５の側面との間
には第２スパークギヤツプ８が形成しである。

なお、第２スパークギャップ８０寸法は第１スパークギ
ヤツプ７の寸法よりも小さく設定しである。

また、絶縁体２の内孔２ｂの径小部２Ｃと径太部２ｄと
の連結部から空間部６を構成する径太部２ｄの沿面を経
て第２スパークギヤツプ８に飛火するための電圧の方が
、第１スパークギヤツプ７に飛火するための電圧より高
（なるよう設定しである。

上記構成になる本発明のスパークプラグの作用を説明す
ると、絶縁体２の脚部２ａの表面の絶縁抵抗がカーボン
等の汚れにより低下してい／よい時のスパークプラグの
飛火電圧は、第１スパークギヤツプ７よりも中心電極４
から脚部２ａの径小部２ｃと径太部２ｄとの連結部、径
太部２ｄの沿面な通り第２スパークギヤツプ８に飛火す
る電圧の力が高く、通常の飛火は第１スパークギヤツプ
７のみで行なわれる、この第１スパークギヤツプ７での
飛火により混合気に着火する。

ここにおいて、内燃機関を長時間の無負荷運転または軽
負荷運転を行なうと、普通脚部２ａの温度が低（なって
脚部２ａにカーボン等が付着し、脚部２ａの表面の絶縁
抵抗を低下させるが、このように絶縁低下を誘発するカ
ーボン等の汚れ状況は脚部２ａの先端はど汚れがひどく
、脚部２ａのうちパツキン３部分では汚れが少ない。

当然ながら空間部６における径太部２ｄの沿面（内周部
）にもカーボン等が付着する。

しかして、このようにカーボン等が付着した場合は、中
心電極４かも小径部２Ｃと径太部２ｄとの連結部、径太
部２ｄの沿面を通り第２スパークギヤツプ８に飛火する
電圧の方が第１スパークギヤツプ７に飛火する電圧より
低下し、第２スパークギヤツプ８で飛火が開始される。

この第２スパークギヤツプ８の飛火により混合気に着火
すると同時に高電圧火花により径太部２ｄの沿面に付着
しているカーボン等を完全焼失しく脚部２ａの先端に付
着したカーボン等も焼失される）再び中心電極４と接地
電極５とにより形成される第１スパークギヤツプＩの飛
火を通常の飛火状態に復元する。

従って、カーボン等の汚損による絶縁低下をきたすこと
がないのである。

本実施例になるスパークプラグでは常時第１スパークギ
ヤツプ７で飛火し、汚損時のみ径太部２ｄの沿面を通り
第２スパークギヤツプ８に飛火するように構成しである
ため、径太部２ｄの沿面が消耗することはほとんどない
。

次に、第３図に示す本発明になるスパークプラグ、第２
図に示す従来公知のスパークプラグ、および第１図に示
す従来周知のスパークプラグの性能を汚れ試験および着
火性試験によって比較して述べる。

第１図のスパークプラグにおける中心電極４の先端径を
２．７ｗｎ、スパークギャップを１．Ｏｒｒｒｍトシ、
第２図のスパークプラグは中心電極４の先端径を１．Ｏ
ｙｙ＋ｍ、第１スパークギヤツプ７を１．０調、第２ス
パークギヤツプ８を０．７ｒｒｒｍとし、第３図のａ、
ｂのスパークプラグは中心電極４の先端径を２、７ ｒ
ｒｒｍ 、絶縁体脚部２ａの径太部２ｄの径を３．７１
Ｍｔ、第１スパークギヤツプ７を１．０ｍｍ、第２スパ
ークギヤツプ８を０．７ｍとした。

汚れ試験および着火性試験の結果を第６図に示す。

まず汚れ試験について説明するが、この試験は自動車２
サイクルガソリンエンジンを用い、汚れ試験条件はスパ
ークプラグがカーボン汚損を発生しやすい条件でサイク
ル運転を実施した。

即ち、内燃機関の気化器のヂ゛ヨーク弁を閉にしてアイ
ドル運転を３分、続い′てレーシング（空炊し）を５回
行ない、車速３０Ｋｍ／Ｈで３００ｍ走行し、内燃機関
の運転停止３分行ない、以１同様の操作を繰り返す運転
方法で、■サイクルはアイドルから運転停止までの時間
をいう。

第６図において、Ｘ印は運転継続不可能を、○印は運転
継続可能を表わす。

この第６図から明らかなように第２スパークギヤツプ８
を有しない第１図の従来のスパークプラグでは、１０サ
イクルで飛火ができな（なるが、第２図および第３図ａ
、ｂの構造のスパークプラグでは５０サイクルにおいて
もなお飛火しており、正常に内燃機関を運転できる。

次に着火性試験について説明するが、この試験は自動車
用４サイクルガソリンエンジンを用い、着火性試験条件
はアイドリンク回転数９ｏｏｒ−ｐ”ｍにおいて空燃比
を変えて実施した。

第６図から明らかなように第３図ａ、ｌ）の構造のスパ
ークプラグでは第１図の従来のスパークプラグと同等の
着火能力を有し、第２図の構造のスパークプラグよりも
着火能力が優れていることが解る。

この理由は、中心電極４の軸方向側面と接地電極５の先
端端面との間で第１スパークキヤツプ７を形成している
ため、この第１スパークギヤツプ７での飛火により形成
された火炎核は生長の過程で、第２図のスパークプラグ
に比べて、脚部２ａに触れ難（火炎核の生長が阻害され
ることがほとんどないことから理解できる。

なお、第３図ａ、ｂのスパークプラグが第２図のスパー
クプラグに比べて第１スパークギヤツプ７の調整が容易
であることは明白である。

本発明は上記の実施例に限定されるものではな（、次の
ように種々変形可能である。

第４図は第３図ａ、ｂに示す実施例において接地電極５
の断面形状を変えたもので、先端から・・ウジング１と
の接続部までに亘って断面Ｕ形の溝５ａを設けである。

この実施例では第２スパークギヤツプ８に飛火した時の
着火能力を向上させるものである。

なお、この場合の接地電極５については上記の如くＵ形
の溝５ａを設ける代りに、接地電極５を細くする等、従
来公知の方法が採用しても良い。

第５図は第３図ａ、ｂに示す実施例において接地電極５
の端面形状を変えたもので、接地電極５の先端にのみＵ
形の溝５ａを設けることにより、第１スパークギヤツプ
７に飛火した時の着火能力を向上させるものである。

なお、この場合も接地電極５については上記の如（Ｕ形
の溝５ａを設ける代りに、接地電極５を細くする等従来
公地の方法を採用しても良い。

また前記の如く接地電極５の形状を変更する代りに、中
心電極４のうち接地電極端面に対向する部分の径を細（
するとか、その部分に溝を設ける等中心電極４に従来公
知の方法を採用しても良い。

また、絶縁体２の径太ｑ２ｄの径を脚部２ａ端面側で太
き（径太部２ｃ、Ｌの連結部側で小さくしてテーバ状に
形成しても良く、また、中心電極４のうち絶縁体２の径
太部２ｄに相当する部分の外径を他部分より小さく形成
しても良い。

また、第３図〜第５図の上記実施例においては脚部２ａ
の先端部が・・ウジング１の端面部より突出しているが
、別にこれらに限定されることなく、脚部２ａの先端部
がハウジング１の内周部に入った構造でも良い。

また、第３図〜第５図の実施例では接地電極５をハウジ
ング１に固着しているが、接地電極５に相当するものを
・・ウジング１の端部に一体に成形して接地電極５とし
ても良い。

以上詳述したように本発明においては、絶縁体２の軸方
向に貫通する内孔２ｂのうち、絶縁体２における内燃機
関の燃焼室内に裸出する脚部２ａ側には中心電極４を保
持する径小部２ｃを設けるとともに、絶縁体２の脚部２
ａの先端部には径小部２ｃよりも径の太ぎい径太部２ｄ
を設げ、この径大部２ｄにより燃焼ｉ内に開放される空
間部６を中心電極４の外周囲に形成し、絶縁体２の外周
囲に固着されたハウジング１に接地電極５を設け、この
接地電極５の先端端面と中心電極４のうち絶縁体２の脚
部２ａ先端端面より突出する部分の軸方向側面との間に
第１スパークギヤツプγを形成し、また絶縁体２の脚部
２ａ先端端面と接地電極５の側面との間に、第１スパー
クギヤツプ７よりも寸法的に小さい第２スパークギヤツ
プ８を形成し、絶縁体２の内孔２ｂの径太部２ｄの沿面
を経て第２スパークギヤツプ８に飛火するための電圧の
方が、第１スパークギヤツプγに飛火するための電圧よ
り高くなるよう設定したから、脚部２ａがカーボン等に
よって汚損されていない場合は、第１スパークギヤツプ
７を飛火して混合気に着火でき、脚部２ａがカーボン等
で汚損された時には火花は中心電極４から径大部２ｄと
径小部２ｃとの連結部、径大部２ｄの沿面を通って第２
スパークギヤツプ８に飛火し、混合気に着火すると同時
にその高圧火花によりカーボン等の汚れを除去できて、
再び第１スパークギヤツプ７の正常な飛火状態に復元で
きるという優れた較果がある。

従って、カーボン等の汚損による火花ミスを防ぐことが
できる。

また、脚部２ａの径太部２．ｄの沿面に飛火するのは汚
損時のみであり、従って径太部２ｄの沿面の消耗を極力
抑制することができ、高性能で高寿命なスパークプラグ
を提供することができる。

また上記の効果から本発明スパークプラグは常に正常に
飛火し混合気に着火できるため、失火がなく機関を正常
に運転でき、正常な飛火が得られる結果濃混合気を用い
な（でも機関を運転できるため、排気ガス中の有害成分
の大気への放出量を少なくできると共に、燃料消費量を
増大させないという優れた効果がある。

更に製造面においては絶縁体２の脚部２ａの径小部２ｃ
の径を犬ぎ（するだけであるから、大量生産上何ら問題
なく、従って従来のスパークプラグに比較して高性能で
高寿命なスパークプラグを安価に大量生産できるという
優れた効果がある。

また、第１スパークギヤツプ７は、脚部２ａの先端端面
より突出した中心電極の軸方向側面と接地電極５の先端
端面との間に形成しであるから、第１スパークギヤツプ
７での飛火により形成された火炎核は脚部２ａに触れ難
（冷却作用をあまり受けないため火炎核の生長は阻害さ
れず、大ぎな火炎核に生長し易く、従って混合気への着
火性がよいという優れた効果がある。

また、第１スパークギヤツプ７の調整も容易であるとい
う効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の内燃機関用スパークプラグ
の要部である火花放電部分を示す部分断面図、第３図ａ
は本発明になる内燃機関用スパークプラグの一実施例の
要部である火花放電部分を示す部分断面図、第３図すは
第３図ａの底面図、第４図ａは本発明の他の実施例の要
部である火花放電部分を示す部分断面図、第４図すは第
４図ａのＡ−Ａ断面図、第５図ａは本発明の更に他の実
施例の要部である火花放電部分を示す部分断面図、第５
図すは第５図ａのＢ矢視図、第６図は本発明において、
汚れ試験および着火性試験を行なった結果を示すグラフ
である。 １・・・・・・ハウジング、２・・・・・・絶縁体、２
ａ・・・・・・脚部、２ｂ・・・・・・内孔、２ｃ・・
・・・・径小部、２ｄ・・・・・・径大部、４・・・・
・・中心電極、５・・・・・・接地電極、６・・・・・
・空間部、７・・・・・・第１スパークギヤツプ、８・
・・・・・第２スパークギヤツプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 絶縁体の軸方向に貫通する内孔に、前記絶縁体のう
   ち内燃機関の燃焼室内に裸出する脚部の先端より前記燃
   焼室側に中心電極が突出するようこの中心電極を保持せ
   しめる内燃機関用スパークプラグにおいて、前記絶縁体
   の内孔のうち前記脚部側には前記中心電極わ保持する径
   小孔を設けると共に、前記脚部の先端部には前記径小部
   よりも径の太ぎい径大部を設け、この径大部により前記
   燃焼室内に開放される空間部を中心電極の外周囲に形成
   し、前記絶縁体の外周囲に固着された・・ウジングに接
   地電極を設け、この接地電極の先端端面と前記中心電極
   のうち前記絶縁体の脚部先端端面より突出する部分の軸
   方向側面との間に第１スパークギヤツプを形成し、また
   前記絶縁体の脚部先端端面と前記接地電極の側面との間
   に、前記第１スパークキヤツプよりも寸法的に小さい第
   ２スパーク斤ヤツプを形成し、前記絶縁体の内孔の径大
   部の沿面な経て前記第２スパークキヤツプに飛火するた
   めの電圧の力が、前記第１スパークキヤツプに飛火する
   ための電圧より高（なるよう設定して成ることを特徴と
   する内燃機関用スパークプラグ。