点火プラグ
【課題】簡素な構造で従来と同等もしくは低い電圧を用いたとしても確実に安定した火炎核を形成するとともに、燃焼室側への火炎核の成長を円滑に行うことができる内燃機関用の点火装置を提供する。
【解決手段】中心電極５と、当該中心電極５から所定の間隔の火花ギャップを空けて配置される接地電極６と、を備え、中心電極５および接地電極６の先端側をエンジンの燃焼室１００に挿入し、前記中心電極５から前記接地電極６へ放電させることでエンジンの燃焼室１００内の混合気を点火させる点火プラグ１であって、火花ギャップが形成される前記接地電極６の先端部と対向する前記中心電極５の先端部には、基端側から先端側に位置するほど抵抗値が小さくなる放電電極部５１を有し、前記火花ギャップは、基部側が短く、基部側から先端側に向うにつれて長くなるように構成した。
【解決手段】中心電極５と、当該中心電極５から所定の間隔の火花ギャップを空けて配置される接地電極６と、を備え、中心電極５および接地電極６の先端側をエンジンの燃焼室１００に挿入し、前記中心電極５から前記接地電極６へ放電させることでエンジンの燃焼室１００内の混合気を点火させる点火プラグ１であって、火花ギャップが形成される前記接地電極６の先端部と対向する前記中心電極５の先端部には、基端側から先端側に位置するほど抵抗値が小さくなる放電電極部５１を有し、前記火花ギャップは、基部側が短く、基部側から先端側に向うにつれて長くなるように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用の点火プラグの技術に関する。詳細には点火プラグにおける電極の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関用の点火プラグは、中心電極と接地電極とを有し、中心電極に高電圧が印加されることで、それら電極間に形成された火花ギャップに放電がなされる。その放電によって、火花ギャップに存在する混合気は点火される。この構成を基本として、より確実なる混合気の点火を実現するため様々な工夫がなされている。
例えば、特許文献１に示す点火プラグは、陰極（接地電極）とそれに対応する電極間距離（火花ギャップ）の異なる第一および第二の陽極（中心電極）を二つ備え、先ず、電極間距離の短い第一の陽極に電圧を印加して陰極へと放電することで混合気を励起（イオン化）させる。その後、第二の陽極に電圧を印加するように切替えて陰極へと放電することでイオン化された混合気を利用して安定した火炎核を形成する。
【０００３】
また、特許文献２に示す点火プラグは、補助電極と主電極を備えており、各電極が高圧電極（中心電極）と接地電極を有する。補助電極間は、主電極間よりも長く形成され、先ず、補助電極間に電圧を印加することで混合気からプラズマ雰囲気を生成させる。その後、制御装置によってタイミングが計られてから、主電極間に電圧を印加することでアーク放電を起こし、プラズマ雰囲気となった混合気によって着火性を確保する。
【０００４】
しかし、特許文献１および特許文献２に記載されている点火プラグは、中心電極が二つ配置されており、中心電極に高電圧を印加するための回路などの構成が複雑となるという不具合がある。
【０００５】
特許文献３に示す点火プラグは、電極（中心電極および接地電極）を備え、電極の対向する箇所に、電極の第一の範囲と電極の別の範囲とが形成される。電極の第一の範囲と電極の別の範囲は異なる材料から成っており、電極の第一の範囲での間隔（火花ギャップ）は電極の別の範囲での間隔（火花ギャップ）に比べ小さく形成される。そのため、間隔の小さな電極の第一範囲から間隔の大きな電極の別の範囲へと放電を連続的に移行させながら、火炎を成長させる。
【０００６】
また、特許文献４に示す点火プラグは、中心電極と接地電極とを備えている。中心電極は、接地電極との距離（火花ギャップ）が短く抵抗値の大きなチップと、接地電極との距離が長くチップに比べ抵抗値の小さなケーシングとを有している。先ず、放電距離の短いチップから接地電極への放電がなされ、その後、放電距離の長いケーシングから接地電極へと放電が移行することで火炎を成長させる。
【０００７】
しかし、特許文献３および特許文献４に記載されている点火装置は、火炎核の燃焼室方向への成長と放電の移動とが、同期するように構成されておらず、火炎核の燃焼室全体への成長方向の途中に電極の構造体（接地電極）が配置されているため、燃焼室全体への円滑な火炎核の成長が妨げられるという不具合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２７２４４１号公報
【特許文献２】特開２００７−３２３４９号公報
【特許文献３】特開２０００−３０８３５号公報
【特許文献４】特開平１０−１７２７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、簡素な構造で従来と同等もしくは低い電圧を用いたとしても確実に安定した火炎核を形成するとともに、燃焼室側への火炎核の成長を円滑に行うことができる内燃機関用の点火装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
即ち、請求項１においては、中心電極と、当該中心電極から所定の間隔の火花ギャップを空けて配置される接地電極と、を備え、中心電極および接地電極の先端側をエンジンの燃焼室に挿入し、前記中心電極から前記接地電極へ放電させることでエンジンの燃焼室内の混合気を点火させる点火プラグであって、火花ギャップが形成される前記接地電極の先端部と対向する前記中心電極の先端部には、基端側から先端側に位置するほど抵抗値が小さくなる放電電極部を有し、前記火花ギャップは、基部側が短く、基部側から先端側に向うにつれて長くなるように構成されるものである。
【００１２】
請求項２においては、前記放電電極部は、抵抗値の異なる複数の抵抗チップによって形成されるものである。
【００１３】
請求項３においては、前記放電電極部は、基端から先端に向うにつれて細くなるように構成したものである。
【００１４】
請求項４においては、前記火花ギャップが形成される接地電極の中心電極側には、前記放電電極部の抵抗値の変化方向と同じ方向の一つまたは複数の稜線を有する突起部が形成されるものである。
【００１５】
請求項５においては、前記火花ギャップが形成される中心電極の接地電極側には、前記放電電極部の抵抗値の変化方向と同じ方向の稜線を有する突起部が形成されるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
請求項１においては、回路や制御装置などを有することのない簡素な構造で、火花ギャップの狭い箇所から広い箇所へと放電を移動させながら必要な要求電圧が低減されつつ、確実に安定した火炎核を形成することができる。中心電極および接地電極の先端によって形成される火花ギャップが長く消炎効果が低減され、放電の移動方向側に部材が配置されていないため、火炎核の成長が阻害されにくく、燃焼室側への火炎核の成長を円滑に行うことができる。
【００１８】
請求項２においては、抵抗チップの抵抗値を変えることによって、放電電極部の抵抗値を容易に変更することができる。
【００１９】
請求項３においては、容易に火花ギャップを中心電極の基端から先端に向うに従って長くすることができる。
【００２０】
請求項４においては、火炎核に対面する側の接地電極の面積が小さくなり、接地電極の消炎作用による火炎核の形成の阻害を軽減することができる。加えて、放電し易くなり、火炎核の形成が促進される。
【００２１】
請求項５においては、火炎核に対面する側の中心電極の面積が小さくなり、中心電極の消炎作用による火炎核の形成の阻害を軽減することができる。加えて、中心電極の突起部の電界が強められ局所的な混合気の絶縁破壊がなされるため、放電し易くなり、火炎核の形成が促進される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一実施形態に係る点火プラグの全体的な構成を示す部分側断面図。
【図２】同じく火花ギャップの形成状態を示す図。（ａ）部分側面図、（ｂ）（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】同じく中心電極および接地電極の周辺を示す下方斜視図。
【図４】（ａ）放電による混合気のイオン化を示す側面図、（ｂ）イオン化された混合気による火炎核の形成を示す側面図、（ｃ）火炎核の成長を示す側面図。
【図５】第二実施形態に係る点火部の火花ギャップの形成状態を示す図。（ａ）部分側面図、（ｂ）（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図。
【図６】第三実施形態に係る点火部の火花ギャップの形成状態を示す図。（ａ）部分側面図、（ｂ）（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図。
【図７】第四実施形態に係る突起部を有する接地電極の周辺を示す下方斜視図。
【図８】第五実施形態に係る突起部を有する接地電極の周辺を示す下方斜視図。
【図９】（ａ）図７におけるＤ−Ｄ線断面図、（ｂ）図８におけるＥ−Ｅ線断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、発明の実施の形態を説明する。
本発明に係る点火プラグは、ガスエンジンやガソリンエンジンの燃焼室内に混合気が吸い込まれて圧縮されたときに点火させて混合気を燃焼させるためのものである。
【００２４】
本発明に係る点火プラグの全体的な構成について、図１から図３を用いて説明する。
点火装置は、主として蓄電池から適切なタイミングで供給される低電圧を高電圧へと変換するイグニッションコイルを有する電圧変換部と、この高電圧が印加されることにより放電する点火部（以下、点火プラグ１とする）とによって構成される。点火プラグ１は、その先端に設けられる電極を燃焼室１００内に突出するように挿入配置される。
【００２５】
点火プラグ１は、主としてハウジング２、碍子３、中軸４、電極（中心電極５、および接地電極６）によって構成される。
【００２６】
ハウジング２は、点火プラグ１全体をエンジン（シリンダヘッド１０１）に固定し設置するための部材である。ハウジング２は、略円筒状に形成され、上部はナット部としその下部の外周にはネジ部２１が形成される。当該ネジ部２１をエンジンのシリンダヘッド１０１に螺設することで、点火プラグ１の先端部が燃焼室１００内に配置されるようにエンジンに固定される。
【００２７】
碍子３は、その内部の中心電極５とその外周のハウジング２（接地電極６）との間を絶縁する部材である。
碍子３は、陶磁器等の絶縁部材で構成され、その上部を略円筒状に形成し、さらに下部を上部よりも半径が小さな略円筒状に形成される。碍子３はターミナル４１および中心電極５が挿入できるように軸心方向に挿入孔３１が形成される。碍子３は、その上下中途部をハウジング２に内挿することによってハウジング２に支持される。
【００２８】
中軸４は、前記電圧変換部からの電流を中心電極５へと伝達するための部材である。中軸４は、略円柱状の部材であって、碍子３の挿入孔３１の上部から中途部まで挿入され、その上端部に、ターミナル４１が取り付けられる。ターミナル４１は、前記電圧変換部からの電流を中軸４へと伝達するための端子である。中軸４の下端には、レジスターシール４２の上端が当接される。当該レジスターシール４２はスパーク時に点火ノイズを軽減するための部材であって、挿入孔３１内に挿入される。
【００２９】
中心電極５は、高電圧が印加されたときに、先端部において接地電極６との間で放電される部材である。中心電極５は、主として芯部５０および放電電極部５１（抵抗チップ５２・５３・５４）によって構成される。
【００３０】
芯部５０は、棒状に形成されレジスターシール４２と放電電極部５１との間に配設される。芯部５０は高伝導の金属を材料とし、本実施形態ではＮｉ系合金であるＮｉ−Ｃｒ合金を、略円柱状とすることで形成される。ただし、芯部５０は、その素材をＮｉ−Ｃｒ合金と限定するものではなく、高伝導性を有する材料であればよい。芯部５０は、碍子３に内挿され、その上端が、レジスターシール４２を介して中軸４につながるように配置される。芯部５０の下端部は、碍子３の下端よりも突出しこの突出部の外周に放電電極部５１が設けられる。
【００３１】
放電電極部５１は、リング状に形成された、第一抵抗チップ５２、第二抵抗チップ５３、第三抵抗チップ５４からなる。
【００３２】
各抵抗チップ５２・５３・５４は、接地電極６の先端部と対向して配置され、芯部５０に高電圧が印加されると、接地電極６へと放電するためのものである。各抵抗チップ５２・５３・５４は、ＳｉＣ等の半導体セラミック、前記半導体セラミックにＡｌなどの金属を混入した混合物、またはＡｌ２Ｏ３などよりなるセラミックスにＡｌなどの金属を混入した混入物を、略リング状とすることにより形成される。抵抗チップ５２・５３・５４は、その内径に芯部５０の下端部が挿入され、中軸４（中心電極５の基端側）に近い方から遠い方へと向うにつれて、抵抗値が小さくなるように並列に配置される。そして、放電電極部５１の半径は、碍子３の下部と同半径の略円柱状に形成される。ただし、抵抗チップの数は４個以上設ける構成であってもよく、先端部ほど電気抵抗が小さい抵抗チップであればよい。
【００３３】
中心電極５における抵抗値の関係は、抵抗値の大きいものから順に、抵抗チップ５２＞抵抗チップ５３＞抵抗チップ５４＞芯部５０となる。
【００３４】
接地電極６は、側面視略Ｌ字状に形成され、先端部が前記放電電極部５１と対向するように配設される。接地電極６は、高温に強く耐久性に優れたＰｔ、Ｉｒ合金などを略板状とすることで形成される。接地電極６の上端（基部側）は、ハウジング２の下端面の一部分に溶接等によって固設される。接地電極６の先端部の放電電極部５１と対向する部分は、側面視において、円弧状または直線状として、基部側が、放電電極部５１に対して近く、先端側が放電電極部５１に対して遠くなるように形成される。つまり、抵抗チップ５２と接地電極６との間の距離（以下、第一火花ギャップＧ１とする）は所定の距離だけ離れるように構成され、下方（燃焼室１００側）に向うにつれて、抵抗チップ５２・５３・５４と接地電極６との間の距離（間隔）が徐々に長くなるように構成される。そして、接地電極６と抵抗チップ５３との間の距離を第二火花ギャップＧ２とし、接地電極６と抵抗チップ５４との間の距離を第三火花ギャップＧ３とする。また、図２の（ｂ）に示すように、接地電極６の内側面は、平面視において、抵抗チップ５２・５３・５４の外側面に沿うように所定の間隔を空けて略円弧状に形成される。
【００３５】
次に、放電に伴う火炎核の形成および火炎核の成長について、図１から図４を用いて説明する。ただし、図中の芯部５０から抵抗チップ５２・５３・５４に至る線は、並列に電圧が印加されている状態を模式的にあらわしており、太さは放電時の電流の大きさを表している。また、図中の波線は放電を表したものである。
【００３６】
先ず、抵抗チップ５２・５３・５４に高電圧が印加されると、接地電極６と放電電極部５１との間の距離が最も短い第一抵抗チップ５２から火花ギャップＧ１を介して接地電極６に放電する。このとき、火花ギャップＧ１で放電可能となるのは、第一火花ギャップＧ１が下方の第二火花ギャップＧ２・第三火花ギャップＧ３に比べて短いため、第一火花ギャップＧ１の混合気はより絶縁抵抗が小さいためである。
この第一火花ギャップＧ１での放電により、混合気の活性化（イオン化、ラジカル化）が行われる。この放電が生じる印加電圧は、接地電極６と放電電極部５１との間の距離が短い程、低くすることができる。
【００３７】
この混合気のイオン化によって、接地電極６と放電電極部５１との間の空間における電気抵抗が小さくなり、抵抗チップ５２よりも電気抵抗が小さい抵抗チップ５３と接地電極６との間で放電が生じ、更に、電気抵抗の小さい抵抗チップ５４と接地電極６との間で放電が生じるようになる。こうして、図４の白抜き矢印に示すように、第一火花ギャップＧ１から第二火花ギャップＧ２、第三火花ギャップＧ３（中心電極５の基部側から先端側）に向かって、次々に放電は移行され、火炎核の形成が行われる。
【００３８】
このとき、放電電極部５１の先端側ほど放電電流は徐々に大きくなるため、混合気の活性化が促進され、火炎核も順次拡大し、火花ギャップが徐々に長くなることにより、放電による火炎核も成長することとなる。そして、火炎核の形成に有効な放電の距離が長くなるため、消炎作用が軽減される。よって、放電により促進された混合気の火炎核の成長により確実に着火することが可能となる。
【００３９】
つまり、第一火花ギャップＧ１周辺のイオン化に伴い、放電が第二火花ギャップＧ２へと移行する途中で火炎核が形成され、さらに、火花ギャップが長くなるにつれて、その火炎核は、下方（第三火花ギャップＧ３側）への成長を促進させられ、火炎核が燃焼室１００方向へと伝播して行くことで、燃焼室１００内の混合気が点火される。
【００４０】
なお、放電電極部を抵抗チップ５２・５３・５４として複数の部材で構成しているが、放電電極部の基部側（上部）から先端側（下部）に向うにつれて、抵抗値が徐々に低くなるような一つの抵抗部材で構成してもよい。
【００４１】
以上の如く、本実施形態の点火プラグ１は、
中心電極５と、当該中心電極５から所定の間隔の火花ギャップを空けて配置される接地電極６と、を備え、中心電極５および接地電極６の先端側をエンジンの燃焼室１００に挿入し、前記中心電極５から前記接地電極６へ放電させることでエンジンの燃焼室１００内の混合気を点火させる点火プラグ１であって、火花ギャップが形成される前記接地電極６の先端部と対向する前記中心電極５の先端部には、基端側から先端側に位置するほど抵抗値が小さくなる放電電極部５１を有し、前記火花ギャップは、基部側が短く、基部側から先端側に向うにつれて長くなるように構成されるものである。
【００４２】
このように構成することにより、抵抗を変更するための回路や制御装置などを有することのない簡素な構造で確実に点火できる点火プラグを提供できる。つまり、高電圧を印加したときには、火花ギャップの狭い箇所（第一火花ギャップＧ１）から広い箇所（第二火花ギャップＧ２）へと放電を移動させ、確実に安定した火炎核を形成することができ、確実に点火することができる。また、中心電極５と接地電極６の先端との間に形成される火花ギャップは先端ほど長くなるので、火炎核を形成する過程で消炎効果が低減され、確実に点火できる。この時、放電の移動方向側に部材が配置されていないため、火炎核の成長が阻害されにくく、燃焼室１００側への火炎核の成長を円滑に行うことができる。また、最初の放電が、火花ギャップが短い部分（第一火花ギャップＧ１）で生じるので、必要な要求電圧を低く押さえることができ、コスト低減化も図れる。更に、火炎核は先端側、つまり、燃焼室の中心側に移動するため、着火性も向上できる。
【００４３】
本実施形態の点火プラグ１は、
放電電極部５１が、抵抗値の異なる複数の抵抗チップ５２・５３・５４によって形成されるものである。
【００４４】
このように構成することにより、抵抗値の異なる抵抗チップ５２・５３・５４をエンジンの仕様に合わせて放電電極部に設けることで、点火性能を更に向上することができる。この場合、仕様の変更に対して抵抗チップの抵抗値を容易に変更することができる。
【００４５】
次に、図５を用いて、第一実施形態を基とする、電極（中心電極５と接地電極６）の形状の異なる第二実施形態の点火プラグ２０１を説明する。ただし、以下において第一実施形態と同じ構造および形状であるものは、同じ符号を付す。
【００４６】
中心電極２０５の先端部に位置する芯部２５０は、略円柱状に形成される。芯部２５０は、碍子３に内挿され、その上端が、レジスターシール４２を介して中軸４の下端となるように配置される（図１参照）。芯部２５０の下端部は、碍子３の下端よりも突出するように配置され、その形状は、下方に向うに従って細くなるテーパー状に形成される。
【００４７】
中心電極２０５の先端部に位置する放電電極部２５１は、複数の抵抗チップ２５２・２５３・２５４によって構成される。
抵抗チップ２５２・２５３・２５４は、略リング状に形成され、芯部２５０の下端部に挿入された状態で、その基端から先端に向うにつれて細くなるテーパー状に形成される。抵抗チップ２５２・２５３・２５４は、中心電極２０５の基端部に近い方から遠い方へと向うにつれて、抵抗値が小さくなるように並列に配置される。
【００４８】
接地電極２０６は、略板状の部材を適宜曲折することによって形成される。接地電極２０６の上端（基端）は、ハウジング２の下端面の一部分に溶接等によって固設される。接地電極２０６の上部はハウジング２の下端面から垂直に延設される。接地電極２０６の中途部は、抵抗チップ２５２側に曲げられる。接地電極２０６の先端部の放電電極部２５１と対向する面は、中心電極２０５の軸心と平行となるように上下方向の面としている。また、図５の（ｂ）に示すように、接地電極２０６の内側面は、平面視において、抵抗チップ２５２・２５３・２５４の外側面に沿うように所定の間隔（火花ギャップＧ２１・Ｇ２２・Ｇ２３）を空けて略円弧状に形成される。
【００４９】
図５に示すように、放電電極部２５１がその先端に向うにつれて細くなるように形成されているため、接地電極２０６と中心電極２０５によって形成される火花ギャップは、放電電極部２５１の基端から先端に向うにつれて火花ギャップが徐々に長くなる。つまり、第一抵抗チップ２５２と接地電極２０６によって形成される第一火花ギャップＧ２１は最も短く、第三抵抗チップ２５４の先端（下端）と接地電極２０６の先端（下端）によって形成される第三火花ギャップＧ２３が最も長くなる。
【００５０】
従って、第二実施形態の点火プラグ２０１も、放電電極部２５１が下方の燃焼室１００に向うにつれて、火花ギャップが長くなるように形成されているため、第一実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００５１】
以上の如く、第二実施形態の点火プラグ２０１は、
前記放電電極部２５１が、基端から先端に向うにつれて細くなるように構成したものである。
【００５２】
このように構成することにより、容易に火花ギャップを中心電極２０５の基端から先端に向うに従って長くすることができる。よって、放電時に火炎核を成長させて、点火を確実に行うことができる。
【００５３】
第三実施形態の点火プラグ３０１としては、図６に示すように、第二実施形態の中心電極２０５（図５参照）と、第一実施形態の接地電極６（図２参照）とを組み合わせることで、火花ギャップを電極の下方に向うに従って長くすることもできる。
【００５４】
第三火花ギャップＧ３３を第二実施例における第三火花ギャップＧ２３よりも容易に長く形成することができる。また、第一火花ギャップＧ３１から第二火花ギャップＧ３２、第三火花ギャップＧ３３の微細な長さの調整は、加工の容易な放電電極部２５１のテーパー面の角度で調節することができる。
【００５５】
次に、図１から図６に示す第一実施形態から第三実施形態の接地電極６・２０６の詳細な形状について、以下の第四実施形態および第五実施形態の点火プラグ４０１・５０１において説明をする。ただし、両実施形態ともに説明容易のため、第一実施形態の接地電極６の形状を基にして説明を行う。
【００５６】
図７および図９の（ａ）に示すように、第四実施形態の接地電極４０６の中心電極５側には、前記放電電極部５１の抵抗値の変化方向と略同じ方向の稜線Ｒ１を有する突起部４６１が形成される。接地電極４０６の中心電極５側にこのような突起部４６１を形成するためには、高温に強く耐久性に優れたＰｔ、Ｉｒ合金等を用いた方がよりよい。
【００５７】
次に、第四実施形態を基として、図８および図９の（ｂ）を用いて、第五実施形態の中心電極５０５および接地電極５０６の形状について説明する。
【００５８】
中心電極５０５は、第一実施形態と同様の芯部５０を有し、当該芯部５０の先端部に放電電極部５５１を形成する抵抗チップ５５２・５５３・５５４が嵌装される。
第二抵抗チップ５５３は、図９の（ｂ）に示すように平面視において、リング状の部材が接地電極５０６側に向かって突出するように形成される。他の第一抵抗チップ５５２および第三抵抗チップ５５４も同じように形成される。
したがって、図８に示すように、各抵抗チップ５５２は、芯部５０に嵌装された状態において、接地電極５０６側に、放電電極部５５１の抵抗値の変化方向（芯部５０の軸心方向）と同じ方向で、略平行の稜線Ｒ２を有する突起部５５５が形成される。
【００５９】
火花ギャップが形成される接地電極５０６の中心電極５０５側には、前記放電電極部５５１の抵抗値の変化方向と略同じ方向の二本の稜線Ｒ３を有する突起部５６１が形成される。第四実施形態と同様に、接地電極５０６の内側面にこのような突起部５６１を形成するためには、高温に強く耐久性に優れたＰｔ、Ｉｒ合金等を用いた方がよりよい。
【００６０】
このように構成することにより、中心電極５０５および接地電極５０６が火炎核と接触することによる消炎作用を低減することができ、火炎核の形成および成長が促進される。
中心電極５０５の突起部５５５によってその周辺の電界が強められ、放電に伴う混合気のイオン化とは別途に局所的な混合気の絶縁破壊がなされるため比較的低い電圧で、放電がなされる。中心電極５０５および接地電極５０６の消耗時の絶縁破壊に有利である。
【００６１】
各実施形態の接地電極６・２０６・４０６・５０６は、ハウジング２の下端面の一部から下方へと突出するように形成されているが、ハウジング２の下端面の全周から、中心電極５・４０５・５０５・５０６を覆うように配置してもよい。また、接地電極６・２０６・４０６・５０６を、平面視においてハウジング２の下端面に等間隔を空けて複数配置してもよい。
【００６２】
以上の如く、本実施形態の点火プラグ４０１・５０１は、
前記火花ギャップが形成される接地電極４０６・５０６の中心電極５・５０５側には、前記放電電極部５１・５５１の抵抗値の変化方向と同じ方向の一つまたは複数の稜線Ｒ１・Ｒ３を有する突起部４６１・５６１が形成されるものである。
【００６３】
このように構成することにより、図９に示すように、火炎核が接地電極４０６・５０６と接触する面積が小さくなり、接地電極４０６・５０６の消炎作用による火炎核の形成の阻害を軽減することができる。加えて、放電され易くなり、火炎核の形成が促進される。
【００６４】
本実施形態の点火プラグ５０１は、
前記火花ギャップが形成される中心電極５０５の接地電極５０６側には、前記放電電極部５５１の抵抗値の変化方向と同じ方向の稜線Ｒ２を有する突起部５５５が形成されるものである。
【００６５】
このように構成することにより、火炎核が中心電極５０５と接触する面積が小さくなり、中心電極５０５の消炎作用による火炎核の形成の阻害を軽減することができる。加えて、中心電極の突起部５５５の電界が強められ局所的な混合気の絶縁破壊がなされるため、放電し易くなり、火炎核の形成が促進される。
【符号の説明】
【００６６】
１ 点火プラグ
５ 中心電極
６ 接地電極
１０ 点火プラグ
５１ 放電電極部
５２ 第一抵抗チップ
５３ 第二抵抗チップ
５４ 第三抵抗チップ
１００ 燃焼室
２０１ 点火プラグ
２０５ 中心電極
２５１ 放電電極部
４０１ 点火プラグ
４０６ 接地電極
４６１ 突起部
５０１ 点火プラグ
５０５ 中心電極
５０６ 接地電極
５５１ 放電電極部
５５５ 突起部
５６１ 突起部
Ｇ１ 第一火花ギャップ
Ｇ２ 第二火花ギャップ
Ｇ３ 第三火花ギャップ
Ｒ１ 稜線
Ｒ２ 稜線
Ｒ３ 稜線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用の点火プラグの技術に関する。詳細には点火プラグにおける電極の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関用の点火プラグは、中心電極と接地電極とを有し、中心電極に高電圧が印加されることで、それら電極間に形成された火花ギャップに放電がなされる。その放電によって、火花ギャップに存在する混合気は点火される。この構成を基本として、より確実なる混合気の点火を実現するため様々な工夫がなされている。
例えば、特許文献１に示す点火プラグは、陰極（接地電極）とそれに対応する電極間距離（火花ギャップ）の異なる第一および第二の陽極（中心電極）を二つ備え、先ず、電極間距離の短い第一の陽極に電圧を印加して陰極へと放電することで混合気を励起（イオン化）させる。その後、第二の陽極に電圧を印加するように切替えて陰極へと放電することでイオン化された混合気を利用して安定した火炎核を形成する。
【０００３】
また、特許文献２に示す点火プラグは、補助電極と主電極を備えており、各電極が高圧電極（中心電極）と接地電極を有する。補助電極間は、主電極間よりも長く形成され、先ず、補助電極間に電圧を印加することで混合気からプラズマ雰囲気を生成させる。その後、制御装置によってタイミングが計られてから、主電極間に電圧を印加することでアーク放電を起こし、プラズマ雰囲気となった混合気によって着火性を確保する。
【０００４】
しかし、特許文献１および特許文献２に記載されている点火プラグは、中心電極が二つ配置されており、中心電極に高電圧を印加するための回路などの構成が複雑となるという不具合がある。
【０００５】
特許文献３に示す点火プラグは、電極（中心電極および接地電極）を備え、電極の対向する箇所に、電極の第一の範囲と電極の別の範囲とが形成される。電極の第一の範囲と電極の別の範囲は異なる材料から成っており、電極の第一の範囲での間隔（火花ギャップ）は電極の別の範囲での間隔（火花ギャップ）に比べ小さく形成される。そのため、間隔の小さな電極の第一範囲から間隔の大きな電極の別の範囲へと放電を連続的に移行させながら、火炎を成長させる。
【０００６】
また、特許文献４に示す点火プラグは、中心電極と接地電極とを備えている。中心電極は、接地電極との距離（火花ギャップ）が短く抵抗値の大きなチップと、接地電極との距離が長くチップに比べ抵抗値の小さなケーシングとを有している。先ず、放電距離の短いチップから接地電極への放電がなされ、その後、放電距離の長いケーシングから接地電極へと放電が移行することで火炎を成長させる。
【０００７】
しかし、特許文献３および特許文献４に記載されている点火装置は、火炎核の燃焼室方向への成長と放電の移動とが、同期するように構成されておらず、火炎核の燃焼室全体への成長方向の途中に電極の構造体（接地電極）が配置されているため、燃焼室全体への円滑な火炎核の成長が妨げられるという不具合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２７２４４１号公報
【特許文献２】特開２００７−３２３４９号公報
【特許文献３】特開２０００−３０８３５号公報
【特許文献４】特開平１０−１７２７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、簡素な構造で従来と同等もしくは低い電圧を用いたとしても確実に安定した火炎核を形成するとともに、燃焼室側への火炎核の成長を円滑に行うことができる内燃機関用の点火装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
即ち、請求項１においては、中心電極と、当該中心電極から所定の間隔の火花ギャップを空けて配置される接地電極と、を備え、中心電極および接地電極の先端側をエンジンの燃焼室に挿入し、前記中心電極から前記接地電極へ放電させることでエンジンの燃焼室内の混合気を点火させる点火プラグであって、火花ギャップが形成される前記接地電極の先端部と対向する前記中心電極の先端部には、基端側から先端側に位置するほど抵抗値が小さくなる放電電極部を有し、前記火花ギャップは、基部側が短く、基部側から先端側に向うにつれて長くなるように構成されるものである。
【００１２】
請求項２においては、前記放電電極部は、抵抗値の異なる複数の抵抗チップによって形成されるものである。
【００１３】
請求項３においては、前記放電電極部は、基端から先端に向うにつれて細くなるように構成したものである。
【００１４】
請求項４においては、前記火花ギャップが形成される接地電極の中心電極側には、前記放電電極部の抵抗値の変化方向と同じ方向の一つまたは複数の稜線を有する突起部が形成されるものである。
【００１５】
請求項５においては、前記火花ギャップが形成される中心電極の接地電極側には、前記放電電極部の抵抗値の変化方向と同じ方向の稜線を有する突起部が形成されるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
請求項１においては、回路や制御装置などを有することのない簡素な構造で、火花ギャップの狭い箇所から広い箇所へと放電を移動させながら必要な要求電圧が低減されつつ、確実に安定した火炎核を形成することができる。中心電極および接地電極の先端によって形成される火花ギャップが長く消炎効果が低減され、放電の移動方向側に部材が配置されていないため、火炎核の成長が阻害されにくく、燃焼室側への火炎核の成長を円滑に行うことができる。
【００１８】
請求項２においては、抵抗チップの抵抗値を変えることによって、放電電極部の抵抗値を容易に変更することができる。
【００１９】
請求項３においては、容易に火花ギャップを中心電極の基端から先端に向うに従って長くすることができる。
【００２０】
請求項４においては、火炎核に対面する側の接地電極の面積が小さくなり、接地電極の消炎作用による火炎核の形成の阻害を軽減することができる。加えて、放電し易くなり、火炎核の形成が促進される。
【００２１】
請求項５においては、火炎核に対面する側の中心電極の面積が小さくなり、中心電極の消炎作用による火炎核の形成の阻害を軽減することができる。加えて、中心電極の突起部の電界が強められ局所的な混合気の絶縁破壊がなされるため、放電し易くなり、火炎核の形成が促進される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一実施形態に係る点火プラグの全体的な構成を示す部分側断面図。
【図２】同じく火花ギャップの形成状態を示す図。（ａ）部分側面図、（ｂ）（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】同じく中心電極および接地電極の周辺を示す下方斜視図。
【図４】（ａ）放電による混合気のイオン化を示す側面図、（ｂ）イオン化された混合気による火炎核の形成を示す側面図、（ｃ）火炎核の成長を示す側面図。
【図５】第二実施形態に係る点火部の火花ギャップの形成状態を示す図。（ａ）部分側面図、（ｂ）（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図。
【図６】第三実施形態に係る点火部の火花ギャップの形成状態を示す図。（ａ）部分側面図、（ｂ）（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図。
【図７】第四実施形態に係る突起部を有する接地電極の周辺を示す下方斜視図。
【図８】第五実施形態に係る突起部を有する接地電極の周辺を示す下方斜視図。
【図９】（ａ）図７におけるＤ−Ｄ線断面図、（ｂ）図８におけるＥ−Ｅ線断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、発明の実施の形態を説明する。
本発明に係る点火プラグは、ガスエンジンやガソリンエンジンの燃焼室内に混合気が吸い込まれて圧縮されたときに点火させて混合気を燃焼させるためのものである。
【００２４】
本発明に係る点火プラグの全体的な構成について、図１から図３を用いて説明する。
点火装置は、主として蓄電池から適切なタイミングで供給される低電圧を高電圧へと変換するイグニッションコイルを有する電圧変換部と、この高電圧が印加されることにより放電する点火部（以下、点火プラグ１とする）とによって構成される。点火プラグ１は、その先端に設けられる電極を燃焼室１００内に突出するように挿入配置される。
【００２５】
点火プラグ１は、主としてハウジング２、碍子３、中軸４、電極（中心電極５、および接地電極６）によって構成される。
【００２６】
ハウジング２は、点火プラグ１全体をエンジン（シリンダヘッド１０１）に固定し設置するための部材である。ハウジング２は、略円筒状に形成され、上部はナット部としその下部の外周にはネジ部２１が形成される。当該ネジ部２１をエンジンのシリンダヘッド１０１に螺設することで、点火プラグ１の先端部が燃焼室１００内に配置されるようにエンジンに固定される。
【００２７】
碍子３は、その内部の中心電極５とその外周のハウジング２（接地電極６）との間を絶縁する部材である。
碍子３は、陶磁器等の絶縁部材で構成され、その上部を略円筒状に形成し、さらに下部を上部よりも半径が小さな略円筒状に形成される。碍子３はターミナル４１および中心電極５が挿入できるように軸心方向に挿入孔３１が形成される。碍子３は、その上下中途部をハウジング２に内挿することによってハウジング２に支持される。
【００２８】
中軸４は、前記電圧変換部からの電流を中心電極５へと伝達するための部材である。中軸４は、略円柱状の部材であって、碍子３の挿入孔３１の上部から中途部まで挿入され、その上端部に、ターミナル４１が取り付けられる。ターミナル４１は、前記電圧変換部からの電流を中軸４へと伝達するための端子である。中軸４の下端には、レジスターシール４２の上端が当接される。当該レジスターシール４２はスパーク時に点火ノイズを軽減するための部材であって、挿入孔３１内に挿入される。
【００２９】
中心電極５は、高電圧が印加されたときに、先端部において接地電極６との間で放電される部材である。中心電極５は、主として芯部５０および放電電極部５１（抵抗チップ５２・５３・５４）によって構成される。
【００３０】
芯部５０は、棒状に形成されレジスターシール４２と放電電極部５１との間に配設される。芯部５０は高伝導の金属を材料とし、本実施形態ではＮｉ系合金であるＮｉ−Ｃｒ合金を、略円柱状とすることで形成される。ただし、芯部５０は、その素材をＮｉ−Ｃｒ合金と限定するものではなく、高伝導性を有する材料であればよい。芯部５０は、碍子３に内挿され、その上端が、レジスターシール４２を介して中軸４につながるように配置される。芯部５０の下端部は、碍子３の下端よりも突出しこの突出部の外周に放電電極部５１が設けられる。
【００３１】
放電電極部５１は、リング状に形成された、第一抵抗チップ５２、第二抵抗チップ５３、第三抵抗チップ５４からなる。
【００３２】
各抵抗チップ５２・５３・５４は、接地電極６の先端部と対向して配置され、芯部５０に高電圧が印加されると、接地電極６へと放電するためのものである。各抵抗チップ５２・５３・５４は、ＳｉＣ等の半導体セラミック、前記半導体セラミックにＡｌなどの金属を混入した混合物、またはＡｌ２Ｏ３などよりなるセラミックスにＡｌなどの金属を混入した混入物を、略リング状とすることにより形成される。抵抗チップ５２・５３・５４は、その内径に芯部５０の下端部が挿入され、中軸４（中心電極５の基端側）に近い方から遠い方へと向うにつれて、抵抗値が小さくなるように並列に配置される。そして、放電電極部５１の半径は、碍子３の下部と同半径の略円柱状に形成される。ただし、抵抗チップの数は４個以上設ける構成であってもよく、先端部ほど電気抵抗が小さい抵抗チップであればよい。
【００３３】
中心電極５における抵抗値の関係は、抵抗値の大きいものから順に、抵抗チップ５２＞抵抗チップ５３＞抵抗チップ５４＞芯部５０となる。
【００３４】
接地電極６は、側面視略Ｌ字状に形成され、先端部が前記放電電極部５１と対向するように配設される。接地電極６は、高温に強く耐久性に優れたＰｔ、Ｉｒ合金などを略板状とすることで形成される。接地電極６の上端（基部側）は、ハウジング２の下端面の一部分に溶接等によって固設される。接地電極６の先端部の放電電極部５１と対向する部分は、側面視において、円弧状または直線状として、基部側が、放電電極部５１に対して近く、先端側が放電電極部５１に対して遠くなるように形成される。つまり、抵抗チップ５２と接地電極６との間の距離（以下、第一火花ギャップＧ１とする）は所定の距離だけ離れるように構成され、下方（燃焼室１００側）に向うにつれて、抵抗チップ５２・５３・５４と接地電極６との間の距離（間隔）が徐々に長くなるように構成される。そして、接地電極６と抵抗チップ５３との間の距離を第二火花ギャップＧ２とし、接地電極６と抵抗チップ５４との間の距離を第三火花ギャップＧ３とする。また、図２の（ｂ）に示すように、接地電極６の内側面は、平面視において、抵抗チップ５２・５３・５４の外側面に沿うように所定の間隔を空けて略円弧状に形成される。
【００３５】
次に、放電に伴う火炎核の形成および火炎核の成長について、図１から図４を用いて説明する。ただし、図中の芯部５０から抵抗チップ５２・５３・５４に至る線は、並列に電圧が印加されている状態を模式的にあらわしており、太さは放電時の電流の大きさを表している。また、図中の波線は放電を表したものである。
【００３６】
先ず、抵抗チップ５２・５３・５４に高電圧が印加されると、接地電極６と放電電極部５１との間の距離が最も短い第一抵抗チップ５２から火花ギャップＧ１を介して接地電極６に放電する。このとき、火花ギャップＧ１で放電可能となるのは、第一火花ギャップＧ１が下方の第二火花ギャップＧ２・第三火花ギャップＧ３に比べて短いため、第一火花ギャップＧ１の混合気はより絶縁抵抗が小さいためである。
この第一火花ギャップＧ１での放電により、混合気の活性化（イオン化、ラジカル化）が行われる。この放電が生じる印加電圧は、接地電極６と放電電極部５１との間の距離が短い程、低くすることができる。
【００３７】
この混合気のイオン化によって、接地電極６と放電電極部５１との間の空間における電気抵抗が小さくなり、抵抗チップ５２よりも電気抵抗が小さい抵抗チップ５３と接地電極６との間で放電が生じ、更に、電気抵抗の小さい抵抗チップ５４と接地電極６との間で放電が生じるようになる。こうして、図４の白抜き矢印に示すように、第一火花ギャップＧ１から第二火花ギャップＧ２、第三火花ギャップＧ３（中心電極５の基部側から先端側）に向かって、次々に放電は移行され、火炎核の形成が行われる。
【００３８】
このとき、放電電極部５１の先端側ほど放電電流は徐々に大きくなるため、混合気の活性化が促進され、火炎核も順次拡大し、火花ギャップが徐々に長くなることにより、放電による火炎核も成長することとなる。そして、火炎核の形成に有効な放電の距離が長くなるため、消炎作用が軽減される。よって、放電により促進された混合気の火炎核の成長により確実に着火することが可能となる。
【００３９】
つまり、第一火花ギャップＧ１周辺のイオン化に伴い、放電が第二火花ギャップＧ２へと移行する途中で火炎核が形成され、さらに、火花ギャップが長くなるにつれて、その火炎核は、下方（第三火花ギャップＧ３側）への成長を促進させられ、火炎核が燃焼室１００方向へと伝播して行くことで、燃焼室１００内の混合気が点火される。
【００４０】
なお、放電電極部を抵抗チップ５２・５３・５４として複数の部材で構成しているが、放電電極部の基部側（上部）から先端側（下部）に向うにつれて、抵抗値が徐々に低くなるような一つの抵抗部材で構成してもよい。
【００４１】
以上の如く、本実施形態の点火プラグ１は、
中心電極５と、当該中心電極５から所定の間隔の火花ギャップを空けて配置される接地電極６と、を備え、中心電極５および接地電極６の先端側をエンジンの燃焼室１００に挿入し、前記中心電極５から前記接地電極６へ放電させることでエンジンの燃焼室１００内の混合気を点火させる点火プラグ１であって、火花ギャップが形成される前記接地電極６の先端部と対向する前記中心電極５の先端部には、基端側から先端側に位置するほど抵抗値が小さくなる放電電極部５１を有し、前記火花ギャップは、基部側が短く、基部側から先端側に向うにつれて長くなるように構成されるものである。
【００４２】
このように構成することにより、抵抗を変更するための回路や制御装置などを有することのない簡素な構造で確実に点火できる点火プラグを提供できる。つまり、高電圧を印加したときには、火花ギャップの狭い箇所（第一火花ギャップＧ１）から広い箇所（第二火花ギャップＧ２）へと放電を移動させ、確実に安定した火炎核を形成することができ、確実に点火することができる。また、中心電極５と接地電極６の先端との間に形成される火花ギャップは先端ほど長くなるので、火炎核を形成する過程で消炎効果が低減され、確実に点火できる。この時、放電の移動方向側に部材が配置されていないため、火炎核の成長が阻害されにくく、燃焼室１００側への火炎核の成長を円滑に行うことができる。また、最初の放電が、火花ギャップが短い部分（第一火花ギャップＧ１）で生じるので、必要な要求電圧を低く押さえることができ、コスト低減化も図れる。更に、火炎核は先端側、つまり、燃焼室の中心側に移動するため、着火性も向上できる。
【００４３】
本実施形態の点火プラグ１は、
放電電極部５１が、抵抗値の異なる複数の抵抗チップ５２・５３・５４によって形成されるものである。
【００４４】
このように構成することにより、抵抗値の異なる抵抗チップ５２・５３・５４をエンジンの仕様に合わせて放電電極部に設けることで、点火性能を更に向上することができる。この場合、仕様の変更に対して抵抗チップの抵抗値を容易に変更することができる。
【００４５】
次に、図５を用いて、第一実施形態を基とする、電極（中心電極５と接地電極６）の形状の異なる第二実施形態の点火プラグ２０１を説明する。ただし、以下において第一実施形態と同じ構造および形状であるものは、同じ符号を付す。
【００４６】
中心電極２０５の先端部に位置する芯部２５０は、略円柱状に形成される。芯部２５０は、碍子３に内挿され、その上端が、レジスターシール４２を介して中軸４の下端となるように配置される（図１参照）。芯部２５０の下端部は、碍子３の下端よりも突出するように配置され、その形状は、下方に向うに従って細くなるテーパー状に形成される。
【００４７】
中心電極２０５の先端部に位置する放電電極部２５１は、複数の抵抗チップ２５２・２５３・２５４によって構成される。
抵抗チップ２５２・２５３・２５４は、略リング状に形成され、芯部２５０の下端部に挿入された状態で、その基端から先端に向うにつれて細くなるテーパー状に形成される。抵抗チップ２５２・２５３・２５４は、中心電極２０５の基端部に近い方から遠い方へと向うにつれて、抵抗値が小さくなるように並列に配置される。
【００４８】
接地電極２０６は、略板状の部材を適宜曲折することによって形成される。接地電極２０６の上端（基端）は、ハウジング２の下端面の一部分に溶接等によって固設される。接地電極２０６の上部はハウジング２の下端面から垂直に延設される。接地電極２０６の中途部は、抵抗チップ２５２側に曲げられる。接地電極２０６の先端部の放電電極部２５１と対向する面は、中心電極２０５の軸心と平行となるように上下方向の面としている。また、図５の（ｂ）に示すように、接地電極２０６の内側面は、平面視において、抵抗チップ２５２・２５３・２５４の外側面に沿うように所定の間隔（火花ギャップＧ２１・Ｇ２２・Ｇ２３）を空けて略円弧状に形成される。
【００４９】
図５に示すように、放電電極部２５１がその先端に向うにつれて細くなるように形成されているため、接地電極２０６と中心電極２０５によって形成される火花ギャップは、放電電極部２５１の基端から先端に向うにつれて火花ギャップが徐々に長くなる。つまり、第一抵抗チップ２５２と接地電極２０６によって形成される第一火花ギャップＧ２１は最も短く、第三抵抗チップ２５４の先端（下端）と接地電極２０６の先端（下端）によって形成される第三火花ギャップＧ２３が最も長くなる。
【００５０】
従って、第二実施形態の点火プラグ２０１も、放電電極部２５１が下方の燃焼室１００に向うにつれて、火花ギャップが長くなるように形成されているため、第一実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００５１】
以上の如く、第二実施形態の点火プラグ２０１は、
前記放電電極部２５１が、基端から先端に向うにつれて細くなるように構成したものである。
【００５２】
このように構成することにより、容易に火花ギャップを中心電極２０５の基端から先端に向うに従って長くすることができる。よって、放電時に火炎核を成長させて、点火を確実に行うことができる。
【００５３】
第三実施形態の点火プラグ３０１としては、図６に示すように、第二実施形態の中心電極２０５（図５参照）と、第一実施形態の接地電極６（図２参照）とを組み合わせることで、火花ギャップを電極の下方に向うに従って長くすることもできる。
【００５４】
第三火花ギャップＧ３３を第二実施例における第三火花ギャップＧ２３よりも容易に長く形成することができる。また、第一火花ギャップＧ３１から第二火花ギャップＧ３２、第三火花ギャップＧ３３の微細な長さの調整は、加工の容易な放電電極部２５１のテーパー面の角度で調節することができる。
【００５５】
次に、図１から図６に示す第一実施形態から第三実施形態の接地電極６・２０６の詳細な形状について、以下の第四実施形態および第五実施形態の点火プラグ４０１・５０１において説明をする。ただし、両実施形態ともに説明容易のため、第一実施形態の接地電極６の形状を基にして説明を行う。
【００５６】
図７および図９の（ａ）に示すように、第四実施形態の接地電極４０６の中心電極５側には、前記放電電極部５１の抵抗値の変化方向と略同じ方向の稜線Ｒ１を有する突起部４６１が形成される。接地電極４０６の中心電極５側にこのような突起部４６１を形成するためには、高温に強く耐久性に優れたＰｔ、Ｉｒ合金等を用いた方がよりよい。
【００５７】
次に、第四実施形態を基として、図８および図９の（ｂ）を用いて、第五実施形態の中心電極５０５および接地電極５０６の形状について説明する。
【００５８】
中心電極５０５は、第一実施形態と同様の芯部５０を有し、当該芯部５０の先端部に放電電極部５５１を形成する抵抗チップ５５２・５５３・５５４が嵌装される。
第二抵抗チップ５５３は、図９の（ｂ）に示すように平面視において、リング状の部材が接地電極５０６側に向かって突出するように形成される。他の第一抵抗チップ５５２および第三抵抗チップ５５４も同じように形成される。
したがって、図８に示すように、各抵抗チップ５５２は、芯部５０に嵌装された状態において、接地電極５０６側に、放電電極部５５１の抵抗値の変化方向（芯部５０の軸心方向）と同じ方向で、略平行の稜線Ｒ２を有する突起部５５５が形成される。
【００５９】
火花ギャップが形成される接地電極５０６の中心電極５０５側には、前記放電電極部５５１の抵抗値の変化方向と略同じ方向の二本の稜線Ｒ３を有する突起部５６１が形成される。第四実施形態と同様に、接地電極５０６の内側面にこのような突起部５６１を形成するためには、高温に強く耐久性に優れたＰｔ、Ｉｒ合金等を用いた方がよりよい。
【００６０】
このように構成することにより、中心電極５０５および接地電極５０６が火炎核と接触することによる消炎作用を低減することができ、火炎核の形成および成長が促進される。
中心電極５０５の突起部５５５によってその周辺の電界が強められ、放電に伴う混合気のイオン化とは別途に局所的な混合気の絶縁破壊がなされるため比較的低い電圧で、放電がなされる。中心電極５０５および接地電極５０６の消耗時の絶縁破壊に有利である。
【００６１】
各実施形態の接地電極６・２０６・４０６・５０６は、ハウジング２の下端面の一部から下方へと突出するように形成されているが、ハウジング２の下端面の全周から、中心電極５・４０５・５０５・５０６を覆うように配置してもよい。また、接地電極６・２０６・４０６・５０６を、平面視においてハウジング２の下端面に等間隔を空けて複数配置してもよい。
【００６２】
以上の如く、本実施形態の点火プラグ４０１・５０１は、
前記火花ギャップが形成される接地電極４０６・５０６の中心電極５・５０５側には、前記放電電極部５１・５５１の抵抗値の変化方向と同じ方向の一つまたは複数の稜線Ｒ１・Ｒ３を有する突起部４６１・５６１が形成されるものである。
【００６３】
このように構成することにより、図９に示すように、火炎核が接地電極４０６・５０６と接触する面積が小さくなり、接地電極４０６・５０６の消炎作用による火炎核の形成の阻害を軽減することができる。加えて、放電され易くなり、火炎核の形成が促進される。
【００６４】
本実施形態の点火プラグ５０１は、
前記火花ギャップが形成される中心電極５０５の接地電極５０６側には、前記放電電極部５５１の抵抗値の変化方向と同じ方向の稜線Ｒ２を有する突起部５５５が形成されるものである。
【００６５】
このように構成することにより、火炎核が中心電極５０５と接触する面積が小さくなり、中心電極５０５の消炎作用による火炎核の形成の阻害を軽減することができる。加えて、中心電極の突起部５５５の電界が強められ局所的な混合気の絶縁破壊がなされるため、放電し易くなり、火炎核の形成が促進される。
【符号の説明】
【００６６】
１ 点火プラグ
５ 中心電極
６ 接地電極
１０ 点火プラグ
５１ 放電電極部
５２ 第一抵抗チップ
５３ 第二抵抗チップ
５４ 第三抵抗チップ
１００ 燃焼室
２０１ 点火プラグ
２０５ 中心電極
２５１ 放電電極部
４０１ 点火プラグ
４０６ 接地電極
４６１ 突起部
５０１ 点火プラグ
５０５ 中心電極
５０６ 接地電極
５５１ 放電電極部
５５５ 突起部
５６１ 突起部
Ｇ１ 第一火花ギャップ
Ｇ２ 第二火花ギャップ
Ｇ３ 第三火花ギャップ
Ｒ１ 稜線
Ｒ２ 稜線
Ｒ３ 稜線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極と、当該中心電極から所定の間隔の火花ギャップを空けて配置される接地電極と、を備え、
中心電極および接地電極の先端側をエンジンの燃焼室に挿入し、
前記中心電極から前記接地電極へ放電させることでエンジンの燃焼室内の混合気を点火させる点火プラグであって、
火花ギャップが形成される前記接地電極の先端部と対向する前記中心電極の先端部には、基端側から先端側に位置するほど抵抗値が小さくなる放電電極部を有し、
前記火花ギャップは、基部側が短く、基部側から先端側に向うにつれて長くなるように構成されることを特徴とする点火プラグ。
【請求項２】
前記放電電極部は、抵抗値の異なる複数の抵抗チップによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３】
前記放電電極部は、基端から先端に向うにつれて細くなるように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の点火プラグ。
【請求項４】
前記火花ギャップが形成される接地電極の中心電極側には、前記放電電極部の抵抗値の変化方向と同じ方向の一つまたは複数の稜線を有する突起部が形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の点火プラグ。
【請求項５】
前記火花ギャップが形成される中心電極の接地電極側には、前記放電電極部の抵抗値の変化方向と同じ方向の稜線を有する突起部が形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の点火プラグ。
【請求項１】
中心電極と、当該中心電極から所定の間隔の火花ギャップを空けて配置される接地電極と、を備え、
中心電極および接地電極の先端側をエンジンの燃焼室に挿入し、
前記中心電極から前記接地電極へ放電させることでエンジンの燃焼室内の混合気を点火させる点火プラグであって、
火花ギャップが形成される前記接地電極の先端部と対向する前記中心電極の先端部には、基端側から先端側に位置するほど抵抗値が小さくなる放電電極部を有し、
前記火花ギャップは、基部側が短く、基部側から先端側に向うにつれて長くなるように構成されることを特徴とする点火プラグ。
【請求項２】
前記放電電極部は、抵抗値の異なる複数の抵抗チップによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３】
前記放電電極部は、基端から先端に向うにつれて細くなるように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の点火プラグ。
【請求項４】
前記火花ギャップが形成される接地電極の中心電極側には、前記放電電極部の抵抗値の変化方向と同じ方向の一つまたは複数の稜線を有する突起部が形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の点火プラグ。
【請求項５】
前記火花ギャップが形成される中心電極の接地電極側には、前記放電電極部の抵抗値の変化方向と同じ方向の稜線を有する突起部が形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の点火プラグ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１１９０７７（Ｐ２０１１−１１９０７７Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７３８５２（Ｐ２００９−２７３８５２）
【出願日】平成２１年１２月１日（２００９．１２．１）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【出願人】（３０４０２１２７７）国立大学法人 名古屋工業大学 (784)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１日（２００９．１２．１）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【出願人】（３０４０２１２７７）国立大学法人 名古屋工業大学 (784)
【Ｆターム（参考）】
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