JP7274374B2 - Spark plug - Google Patents
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Description
本発明は、スパークプラグに関する。 The present invention relates to spark plugs.
特許文献１には、絶縁碍子における燃焼室内に露出する脚長部を、プラグ軸方向の各位置における外径が同等となる円筒状に形成したスパークプラグが開示されている。
しかしながら、特許文献１に記載のスパークプラグにおいて、ハウジングと脚長部との間に形成されるポケット内に混合気が滞留すると、滞留した混合気が高温化してプレイグニッションが発生することが懸念される。特許文献１に記載のスパークプラグにおいては、ポケット内の掃気性を向上させてプレイグニッションの発生を抑制する観点から改善の余地がある。
However, in the spark plug disclosed in
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、プレイグニッションの発生を抑制しやすいスパークプラグを提供しようとするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a spark plug that can easily suppress the occurrence of pre-ignition.
本発明の一態様は、筒状のハウジング（２）と、
前記ハウジングの内側に保持された絶縁碍子（３）と、を備え、
プラグ径方向における前記ハウジングと前記絶縁碍子との間には、先端側が開放されたポケット（Ｐ）が形成されており、
プラグ中心軸（Ｃ）を通るとともにプラグ中心軸に平行な少なくとも１つの平行断面において、前記絶縁碍子の外周面における前記ポケット内の空間に面する部位は、基端側に向かうほどプラグ中心軸からのプラグ径方向の長さが小さくなる碍子窪面部（３０）を有し、
前記ハウジングの内周面における前記ポケット内の空間に面する部位は、プラグ周方向に隣接する部位よりも外周側に凹むとともにプラグ軸方向に延在するハウジング凹条部（２４）を有する、スパークプラグ（１）にある。
One aspect of the present invention is a tubular housing (2),
an insulator (3) held inside the housing,
A pocket (P) with an open tip end is formed between the housing and the insulator in the radial direction of the plug,
In at least one parallel cross section passing through the plug center axis (C) and parallel to the plug center axis, the portion of the outer peripheral surface of the insulator facing the space in the pocket is shifted away from the plug center axis toward the base end side. has an insulator recessed surface portion (30) whose length in the radial direction of the plug is small,
a portion of the inner peripheral surface of the housing facing the space in the pocket has a recessed housing recessed portion (24) extending in the plug axial direction and recessed further to the outer peripheral side than a portion adjacent in the plug circumferential direction. at the plug (1).
前記態様のスパークプラグは、少なくとも１つの前記平行断面において、前記絶縁碍子の外周面における前記ポケット内の空間に面する部位は、基端側に向かうほどプラグ中心軸からのプラグ径方向の長さが小さくなる碍子窪面部を有する。それゆえ、ポケット内の特に碍子窪面部が形成された部位の周囲において、ポケットのプラグ径方向の長さを広く確保でき、ポケット内の掃気を促進することができる。その結果、ポケット内が高温化してプレイグニッションが発生することを抑制することができる。 In the spark plug of the above aspect, in at least one of the parallel cross sections, the portion of the outer peripheral surface of the insulator that faces the space in the pocket has a length in the radial direction of the plug from the central axis of the plug toward the base end side. has a recessed portion of the insulator that reduces the Therefore, it is possible to ensure a wide length of the pocket in the plug radial direction, particularly around the portion in the pocket where the insulator recessed surface portion is formed, and to promote scavenging in the pocket. As a result, it is possible to suppress the occurrence of pre-ignition due to an increase in temperature inside the pocket.
以上のごとく、前記態様によれば、プレイグニッションの発生を抑制し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 aspect, it is possible to provide a spark plug that can easily suppress the occurrence of pre-ignition.
It should be noted that the symbols in parentheses described in the claims and the means for solving the problems indicate the corresponding relationship with the specific means described in the embodiments described later, and limit the technical scope of the present invention. not a thing
（参考形態１）
スパークプラグの実施形態につき、図１～図５を用いて説明する。
本形態のスパークプラグ１は、図１、図２に示すごとく、筒状のハウジング２と、ハウジング２の内側に保持された絶縁碍子３と、を備える。
( Reference form 1 )
An embodiment of a spark plug will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG.
A
プラグ径方向におけるハウジング２と絶縁碍子３との間には、先端側が開放されたポケットＰが形成されている。ここで、スパークプラグ１における、プラグ中心軸Ｃを通るとともにプラグ中心軸Ｃに平行な断面を平行断面という。例えば図２が平行断面である。このとき、図２に示すごとく、少なくとも１つの平行断面において、絶縁碍子３の外周面におけるポケットＰ内の空間に面する部位は、基端側に向かうほどプラグ中心軸Ｃからのプラグ径方向の長さが小さくなる碍子窪面部３０を有する。
以後、本形態につき詳説する。
A pocket P with an open tip is formed between the
Hereinafter, this embodiment will be described in detail.
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。プラグ軸方向Ｚにおけるスパークプラグ１の一端は、図示しない点火コイルと接続され、プラグ軸方向Ｚにおけるスパークプラグ１の他端は、内燃機関の燃焼室内に配される。
The
なお、スパークプラグ１の中心軸をプラグ中心軸Ｃという。また、プラグ軸方向Ｚとは、プラグ中心軸Ｃが延在する方向であり、以後Ｚ方向という。また、Ｚ方向の一方側であり、スパークプラグ１における点火コイルと接続される側（すなわち、図１、図２の上側）を基端側といい、その反対側であり、スパークプラグ１における燃焼室内に配される側（すなわち、図１、図２の下側）を先端側という。また、スパークプラグ１の周方向をプラグ周方向といい、スパークプラグ１の径方向をプラグ径方向という。
The center axis of the
ハウジング２は、鉄、ニッケル、鉄ニッケル合金、ステンレス等の耐熱性金属材料を筒状に形成してなる。スパークプラグ１は、ハウジング２において内燃機関のプラグホールに取り付けられる。
The
図１、図５に示すごとく、ハウジング２の先端部の外周部には、取付ネジ部２０が形成されている。図５に示すごとく、取付ネジ部２０は、スパークプラグ１が取り付けられるエンジンヘッド１１のプラグホールに形成された雌ネジ穴１１１に螺合できるよう構成されている。スパークプラグ１は、取付ネジ部２０をプラグホールの雌ネジ穴１１１に螺合することにより、エンジンヘッド１１に取り付けられる。スパークプラグ１がエンジンヘッド１１に取り付けられた状態においては、スパークプラグ１の先端部が燃焼室内に曝される。
As shown in FIGS. 1 and 5, a mounting threaded
図２に示すごとく、ハウジング２の内周面は、先端筒面２１とハウジング係止部２２とを備える。先端筒面２１は、プラグ中心軸Ｃを中心とした円筒状に形成されている。先端筒面２１は、Ｚ方向の各位置において、同等の内径を有する。
As shown in FIG. 2 , the inner peripheral surface of the
ハウジング係止部２２は、先端筒面２１の基端側に隣接する位置に形成されている。ハウジング係止部２２は、ハウジング２の内周面の一部が先端筒面２１よりも内周側に突出している。ハウジング係止部２２は、取付ネジ部２０の内周側の部位に形成されている。ハウジング係止部２２は、ハウジング２の内周面の全周にわたって形成されており、全体として円環状を呈している。
The
ハウジング係止部２２の基端側の面である座面２２１は、Ｚ方向の先端側へ向かうほど、プラグ径方向の内周側へ向かうテーパ状に形成されている。座面２２１は、プラグ周方向の全周にわたって形成されている。座面２２１は、円環状に形成されている。座面２２１は、パッキン４を介して絶縁碍子３を係止している。
A
絶縁碍子３は、アルミナ等の絶縁材を筒状に形成してなる。絶縁碍子３は、先端側の部位と基端側の部位とをハウジング２から突出させつつ、碍子係止部３１においてハウジング２に保持されている。
The
碍子係止部３１は、外周面が、Ｚ方向の先端側へ向かうほど、プラグ径方向の内周側へ向かうテーパ状に形成されている。碍子係止部３１の外周面は、プラグ周方向の全周にわたって形成されており、円環状に形成されている。ハウジング係止部２２は、円環状の碍子係止部３１とのシール性を確保すべく円環状に形成されている。
The outer peripheral surface of the
座面２２１と碍子係止部３１との間に挟まれたパッキン４は、円環状を呈しており、全周にわたって座面２２１と碍子係止部３１との双方に密着している。つまり、座面２２１と碍子係止部３１との間は、パッキン４により、全周にわたってシールされている。絶縁碍子３における、碍子係止部３１から先端側の部位を、碍子脚部３２という。
The packing 4 sandwiched between the
図１、図２に示すごとく、碍子脚部３２は、その先端部に、ハウジング２よりも先端側に突出する碍子突出部３２１を有する。碍子脚部３２の先端側の面である脚部先端面３２２は、Ｚ方向に直交する平面上において、円環状に形成されている。脚部先端面３２２と碍子脚部３２の外周面である脚部外周面３２３とをつなぐ脚部角３２４は、脚部先端面３２２と碍子脚部３２とを滑らかにつなぐよう曲面状に形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2 , the
脚部外周面３２３における脚部角３２４の基端側には、碍子窪面部３０が隣接している。前述のごとく、碍子窪面部３０は、例えば図２に示す平行断面において、基端側に向かうほどプラグ中心軸Ｃからのプラグ径方向の長さが小さくなる部位である。本形態において、図１～図３に示すごとく、碍子窪面部３０は、プラグ周方向の全周にわたって形成されている。すなわち、碍子窪面部３０は、全周において、基端側に向かうほど縮径するよう形成されている。本形態において、絶縁碍子３の全体は、プラグ中心軸Ｃを中心とした回転体形状を有する。また、絶縁碍子３全体の外周面は、プラグ中心軸Ｃを中心とした筒状に形成されている。
The insulator recessed
図２に示すごとく、Ｚ方向において、碍子窪面部３０は、脚部角３２４の基端縁から、碍子脚部３２の中央よりも基端側の領域まで形成されている。また、図４に示すごとく、碍子窪面部３０は、少なくとも、Ｚ方向における、座面２２１の先端位置と絶縁碍子３の先端位置との中央位置Ｚ１よりも基端側の位置に存在している。少なくとも、碍子窪面部３０における、プラグ中心軸Ｃからの距離が最も小さくなる最小距離部３０ａは、前記中央位置Ｚ１よりも基端側の位置に配されている。また、最小距離部３０ａは、Ｚ方向におけるハウジング２の先端とハウジング係止部２２の先端との中央よりも基端側に配されている。また、最小距離部３０ａは、ポケットＰのＺ方向の中央位置よりも基端側に配されている。
As shown in FIG. 2 , in the Z direction, the insulator recessed
碍子窪面部３０とプラグ中心軸Ｃとの間のプラグ径方向の最短距離Ｄａは、碍子突出部３２１の外周面とプラグ中心軸Ｃとの間のプラグ径方向の最長距離Ｄｂよりも小さい。碍子窪面部３０とプラグ中心軸Ｃとの間の最短距離Ｄａは、最小距離部３０ａとプラグ中心軸Ｃとの間のプラグ径方向の長さである。碍子突出部３２１の外周面とプラグ中心軸Ｃとの間のプラグ径方向の最長距離Ｄｂは、碍子突出部３２１の外周面における脚部角３２４と碍子窪面部３０との境界部とプラグ中心軸Ｃとの間のプラグ径方向の距離である。
The shortest distance Da between the insulator recessed
図１、図２に示すごとく、脚部外周面３２３は、碍子窪面部３０の基端側に碍子拡径面部３２３ａと碍子対向面部３２３ｂとを備える。碍子拡径面部３２３ａは、碍子窪面部３０の基端側に隣接しており、基端側に向かうほど拡径するよう形成されている。碍子対向面部３２３ｂは、碍子拡径面部３２３ａの基端から基端側に形成されており、Ｚ方向に沿って形成されている。碍子対向面部３２３ｂは、ハウジング係止部２２の内周面に沿うよう形成されており、ハウジング係止部２２の内周面に対向している。碍子対向面部３２３ｂは、碍子係止部３１に繋がっている。
As shown in FIGS. 1 and 2 , the leg outer
プラグ径方向のハウジング２と絶縁碍子３との間に、先端側が開放されたポケットＰが形成されている。ポケットＰは、ハウジング２と絶縁碍子３との間の空間のうちのパッキン４から先端側の領域である。
A pocket P with an open tip is formed between the
図２に示すごとく、ハウジング２の先端筒面２１は、Ｚ方向において一定の内径を有する一方、碍子脚部３２における、Ｚ方向の碍子窪面部３０が形成された領域は、基端側に向かうほど縮径するよう形成されている。そのため、平行断面において、ポケットＰの先端筒面２１と碍子窪面部３０との間の部位は、基端側に向かうほど、プラグ径方向の寸法が大きくなる。また、ポケットＰの先端筒面２１と碍子窪面部３０との間の部位は、基端側に向かうほど、Ｚ方向に直交する断面積が大きくなっている。図４に示すごとく、ポケットＰは、Ｚ方向におけるハウジング２の先端位置のプラグ径方向の寸法Ｄｃよりも、Ｚ方向における最小距離部３０ａの位置のプラグ径方向の寸法Ｄｄの方が大きい。
As shown in FIG. 2, the tip
図１、図２に示すごとく、絶縁碍子３には、軸孔３３が形成されている。軸孔３３は、Ｚ方向から見たときの絶縁碍子３の中央部をＺ方向に貫通するよう形成されている。軸孔３３におけるＺ方向の碍子脚部３２が形成された領域は、Ｚ方向の各位置において同等の径を有するよう、Ｚ方向にまっすぐ形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図１、図２に示すごとく、絶縁碍子３の軸孔３３には、中心電極５が配されている。中心電極５は、Ｎｉ基合金等の導電材料からなる円柱体であり、内部にＣｕ等の熱伝導性に優れた金属材料が配されている。中心電極５は、絶縁碍子３の先端の領域に配されており、絶縁碍子３に保持されている。中心電極５は、先端部を絶縁碍子３から先端側に突出させている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、ハウジング２の先端面には、接地電極６が接続されている。接地電極６は、中心電極５との間に、放電ギャップＧを形成している。
A
接地電極６は、ハウジング２の先端面から先端側に向かってＺ方向に形成された立設部６１と、立設部６１から屈曲部を介して内周側に向かってプラグ径方向に延設された延設部６２とを備える。延設部６２の一部は、中心電極５の先端面とＺ方向に対向しており、Ｚ方向における中心電極５の先端面と接地電極６との間に放電ギャップＧが形成されている。スパークプラグ１は、放電ギャップＧにおいて火花放電を行うことにより、燃焼室内の混合気に着火する。
The
図５に示すごとく、内燃機関におけるスパークプラグ１の取付姿勢は、エンジン点火時期に、スパークプラグ１の先端部周囲を通る混合気の主流ＭＳの下流側が、プラグ中心軸Ｃに対する立設部６１側となる姿勢である。スパークプラグ１がこの姿勢で内燃機関に取り付けられた場合、混合気の主流ＭＳが立設部６１に衝突して主流がポケットＰ内に導かれやすいことが分かっている。また、これに伴い、スパークプラグ１がこの姿勢で内燃機関に取り付けられた場合、ポケットＰ内に混合気が滞留しやすく、プレイグニッションの発生や、不完全燃焼によるカーボンの付着、堆積を招きやすいことが分かっている。そこで、本形態は、最もプレイグニッションの発生やカーボンの付着、堆積が懸念される姿勢で内燃機関に取り付けられた場合であっても、絶縁碍子３に碍子窪面部３０を設けることで、ポケットＰ内の掃気を促進している。
As shown in FIG. 5, the mounting position of the
なお、前記主流ＭＳの向きは、例えばスパークプラグ１が取り付けられる内燃機関の吸気バルブと排気バルブとが並ぶ向きとすることができる。また、内燃機関に対する、スパークプラグ１のプラグ周方向の姿勢は、例えば、ハウジング２の取付ネジ部２０のネジの切り方等により、調整することができる。その他にも、例えば、取付ネジ部２０の基端側に、エンジンヘッド１１とハウジング２とで挟持されるスペーサ又はガスケットを配し、エンジンヘッド１１に対するスパークプラグ１の螺合の止まり位置を調整することで、スパークプラグ１のプラグ周方向の姿勢を調整してもよい。
The direction of the main stream MS can be, for example, the direction in which the intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine to which the
次に、本形態の作用効果につき説明する。
前記態様のスパークプラグ１は、少なくとも１つの平行断面において、絶縁碍子３の外周面における前記ポケットＰ内の空間に面する部位は、基端側に向かうほどプラグ中心軸Ｃからのプラグ径方向の長さが小さくなる碍子窪面部３０を有する。それゆえ、ポケットＰ内の特に碍子窪面部３０が形成された部位の周囲において、ポケットＰのプラグ径方向の長さを広く確保でき、ポケットＰ内の掃気を促進することができる。その結果、ポケットＰ内が高温化してプレイグニッションが発生することを抑制することができる。
Next, the effects of this embodiment will be described.
In the
例えば、図６に示すごとく、碍子脚部３２の全体が、先端側に向かうにつれて縮径する形状を有するスパークプラグ９を想定する。当該スパークプラグ９において、ポケットＰは、基端側に向かうほどプラグ径方向の幅が狭まる。すなわち、ポケットＰは、基端側に向かうほどＺ方向に直交する断面積が小さくなる。
For example, as shown in FIG. 6, assume a
ここで、スパークプラグ９が内燃機関に取り付けられた状態において、スパークプラグ９の先端部周囲を通る混合気の主流ＭＳは、スパークプラグ９の先端部を通過する際にスパークプラグ９の先端部に衝突してその方向が曲げられ、一部がポケットＰ内に進入する。
Here, in a state where the
前述のごとく、ポケットＰはその奥側（すなわち基端側）に向かうほど、プラグ径方向の寸法が小さくなるため、ポケットＰ内に進入する混合気の気流は、ポケットＰの奥側までは到達し難い。それゆえ、スパークプラグ９においては、ポケットＰの開放部付近の領域以外では、気流の流速を確保しづらく、ポケットＰ内において気流が停滞しやすい。
As described above, the size of the pocket P in the radial direction of the plug becomes smaller as it goes deeper (that is, toward the proximal end). hard to do Therefore, in the
一方、図５に示すごとく、本形態のように、絶縁碍子３に碍子窪面部３０を設けたスパークプラグ１においては、ポケットＰにおける碍子窪面部３０に対向する領域は、ポケットＰの奥側に向かうほどプラグ径方向の寸法が大きくなる。それゆえ、本形態のスパークプラグ１においては、ポケットＰ内に進入する混合気の気流は、ポケットＰの奥側まで到達しやすく、ポケットＰ内の広い領域において気流の流速を確保することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 5, in the
また、本形態において、碍子窪面部３０は、絶縁碍子３の全周に形成されている。すなわち、絶縁碍子３におけるＺ方向の碍子窪面部３０が形成された領域は、基端側に向かうほど全周が縮径する形状を有する。それゆえ、絶縁碍子３におけるポケットＰに面する部位の表面積を小さくすることができる。これにより、ポケットＰ内の混合気における絶縁碍子３からの受熱量を低減しやすい。それゆえ、ポケットＰ内が高温化し、プレイグニッションの発生を招くことを抑制することができる。
Further, in this embodiment, the insulator recessed
また、碍子窪面部３０は、Ｚ方向における、ハウジング係止部２２の座面２２１の先端位置と絶縁碍子３の先端位置との中央位置Ｚ１よりも基端側の位置に形成されている。これにより、ポケットＰにおけるより基端側まで、気流を導入しやすく、ポケットＰ内全体の掃気を促進しやすい。
Further, the insulator recessed
また、平行断面において、碍子窪面部３０とプラグ中心軸Ｃとの最短距離Ｄａは、碍子突出部３２１の外周面とプラグ中心軸Ｃとの間のプラグ径方向の最長距離Ｄｂよりも小さい。それゆえ、碍子窪面部３０を一層窪ませることができ、碍子窪面部３０周囲のポケットＰのプラグ径方向の長さを稼ぎやすい。これにより、ポケットＰ内全体の掃気を一層促進しやすい。
In a parallel cross section, the shortest distance Da between the insulator recessed
以上のごとく、前記形態によれば、プレイグニッションの発生を抑制し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 aspect, it is possible to provide a spark plug that can easily suppress the occurrence of pre-ignition.
（実験例１）
本例は、碍子窪面部３０を備える試料１と、碍子窪面部３０を備えない比較試料１、２とにおいて、ポケットＰ内の気流の流速をシミュレーションにより確認した例である。なお、本例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。
(Experimental example 1)
In this example, the velocity of the airflow in the pocket P was confirmed by simulation in the
図７に示すごとく、試料１は、参考形態１で示したものと同様のスパークプラグ１である。
As shown in FIG. 7, the
図８に示すごとく、比較試料１は、試料１と基本的な構造を同様としつつ、碍子脚部３２における碍子拡径面部３２３ａよりも先端側の部位３２５の外周面を、Ｚ方向に沿って形成された円筒状としたスパークプラグ９１である。すなわち、比較試料１においては、碍子脚部３２における碍子拡径面部３２３ａよりも先端側の部位３２５の外径は、Ｚ方向の各位置において同等である。
As shown in FIG. 8,
図９に示すごとく、比較試料２は、試料１と基本的な構造を同様としつつ、碍子脚部３２における碍子対向面部３２３ｂよりも先端側の部位３２６の外周面を、先端側に向かうほど縮径するテーパ状に形成したスパークプラグ９２である。
As shown in FIG. 9, the
試料１、比較試料１、比較試料２における、各部の寸法（Ｄ１、Ｄ２、ｄ）を説明する。まず、Ｄ１［ｍｍ］は、試料１の碍子突出部３２１の最大径である。比較試料１、２において、Ｄ１は、Ｚ方向における試料１の碍子突出部３２１の最大径の位置と同位置における碍子突出部３２１の外径である。Ｄ２［ｍｍ］は、絶縁碍子３の先端から基端側に９ｍｍ離れた位置における、絶縁碍子３の直径である。図７に示すごとく、試料１において、Ｄ２は、碍子窪面部３０の最小距離部３０ａの直径である。ｄ［ｍｍ］は、ハウジング２の先端筒面２１の内径である。
The dimensions (D1, D2, d) of each portion in
試料１において、各部の寸法は以下の通りである。
Ｄ１＝４．４［ｍｍ］
Ｄ２＝４．０［ｍｍ］
ｄ＝７．３［ｍｍ］
In
D1=4.4 [mm]
D2=4.0 [mm]
d=7.3 [mm]
比較試料１において、各部の寸法は以下の通りである。
Ｄ１＝４．４［ｍｍ］
Ｄ２＝４．４［ｍｍ］
ｄ＝７．３［ｍｍ］
In
D1=4.4 [mm]
D2=4.4 [mm]
d=7.3 [mm]
比較試料２において、各部の寸法は以下の通りである。
Ｄ１＝４．４［ｍｍ］
Ｄ２＝５．１［ｍｍ］
ｄ＝７．３［ｍｍ］
In the
D1=4.4 [mm]
D2=5.1 [mm]
d=7.3 [mm]
本例においては、各試料の先端部周囲に、プラグ中心軸Ｃに対する立設部６１側が下流側となる向きの気流を流した場合において、ポケットＰ内に生じる気流の流速を確認した。ここで、かかる姿勢でスパークプラグ１を内燃機関に取り付けた場合にポケットＰ内に生じる気流の概ねの流れにつき、図１０、図１１を用いて説明する。
In this example, the flow velocity of the airflow generated in the pocket P was confirmed when an airflow was flowed around the tip of each sample so that the
図１０、図１１に示すごとく、スパークプラグ１の先端部周囲を通る混合気の主流ＭＳの下流側が、プラグ中心軸Ｃに対する立設部６１側となる姿勢でスパークプラグ１が内燃機関に取り付けられた場合、放電ギャップＧ周辺を、プラグ中心軸Ｃと立設部６１との並び方向に通過する気流Ｆ１は、接地電極６の立設部６１に衝突し、Ｚ方向に沿うよう曲げられ、ポケットＰの開放部からポケットＰに進入する。ポケットＰに進入した気流Ｆ２は、ポケットＰの奥側に向かってＺ方向に進入する。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
ポケットＰは、その基端側が閉じられているため、ポケットＰ内をポケットＰの奥側に向かって進入する気流は、ポケットＰの奥側において、プラグ周方向に曲げられ、プラグ周方向の両側に流れるようになる。 Since the base end side of the pocket P is closed, the airflow that enters the pocket P toward the inner side of the pocket P is bent in the plug circumferential direction at the inner side of the pocket P, and flows on both sides in the plug circumferential direction. It will flow to
そして、プラグ周方向の両側に流れる気流Ｆ３は、ポケットＰにおける、プラグ中心軸Ｃを挟んで立設部６１と反対側の領域でぶつかり、次はポケットＰの開放側に向かってＺ方向に曲げられる。曲げられた気流Ｆ４は、ポケットＰの開放部からポケットＰの外部へ流出する。
Then, the airflow F3 flowing on both sides in the plug circumferential direction collides with the region of the pocket P on the side opposite to the standing
スパークプラグ１の先端部周囲を通る混合気の主流ＭＳの下流側が、プラグ中心軸Ｃに対する立設部６１側となる姿勢で取り付けられた場合のポケットＰ内での気流の流れは、以上のような流れとなる。
The flow of the airflow in the pocket P when the
上述のポケットＰ内での流れがうまく生じているかを確認すべく、各試料のポケットＰ内のプラグ周方向の２か所の測定点の流速を測定した。図７～図９に示すごとく、各試料の２か所の測定点は、プラグ周方向における立設部６１が形成された位置に配された第一測定点Ａと、プラグ周方向における立設部６１から１８０°ずれた位置に配された第二測定点Ｂとである。各試料の２か所の測定点は、ハウジング係止部２２の座面２２１の先端からＺ方向に６ｍｍ離れたポケットＰ内の位置にある。
In order to confirm whether the flow in the pocket P described above is occurring well, the flow velocity was measured at two measurement points in the pocket P of each sample in the circumferential direction of the plug. As shown in FIGS. 7 to 9, the two measurement points for each sample are the first measurement point A located at the position where the standing
そして、クランク角度５０°ＢＴＤＣのときの、各試料の各測定点の流速を測定した。結果を図１２に示す。なお、図１２において、流速は、Ｚ方向における基端側（すなわちポケットＰの奥側）へ向かう気流の速度を正とし、その反対に向かう気流の速度を負とした。 Then, the flow velocity at each measurement point of each sample was measured at a crank angle of 50° BTDC. The results are shown in FIG. In FIG. 12, the velocity of the airflow in the Z direction toward the base end side (that is, the back side of the pocket P) is positive, and the velocity of the airflow in the opposite direction is negative.
図１２から分かるように、本例においては、試料１の第一測定点Ａの流速は、比較試料１、２のそれぞれの第一測定点Ａの流速に比べて上昇していることが分かる。また、試料１の第二測定点Ｂの流速は、比較試料１、２のそれぞれの第二測定点Ｂの流速に比べて上昇していることが分かる。これにより、試料１のように碍子窪面部３０を設けることにより、ポケットＰ内における上述の気流の流れがうまく形成され、ポケットＰ内の気流の流速を確保しやすく、ポケットＰ内の掃気が促進されやすいことが分かる。
As can be seen from FIG. 12 , in this example, the flow velocity at the first measurement point A of
（実験例２）
本例は、図１３に示すごとく、実験例１の試料１、比較試料１、２のそれぞれにつき、第二測定点Ｂにおけるガスの温度をシミュレーションにより比較した実験例である。実験条件については、実験例１と同様である。また、本例において、クランク角度５０°ＢＴＤＣのときの、各試料の第二測定点Ｂのガス温度を測定した。結果を図１３に示す。
(Experimental example 2)
In this example, as shown in FIG. 13, the temperature of the gas at the second measurement point B was compared by simulation for each of
図１３から分かるように、試料１の第二測定点Ｂのガス温度は、比較試料１、２のそれぞれの第二測定点Ｂにおけるガス温度と比べて低くなっていることが分かる。これは、実験例１で示したように、試料１についてはポケットＰ内の掃気が促進されやすい結果、比較試料１、２と比べてガス温度が低下したものと考えられる。
As can be seen from FIG. 13, the gas temperature at the second measurement point B of the
（実験例３）
本例は、図１４に示すごとく、実験例１の試料１、比較試料１、２のそれぞれにつき、プレイグニッションの発生頻度を評価した実験例である。
(Experimental example 3)
In this example, as shown in FIG. 14, the frequency of occurrence of preignition was evaluated for
本例においても、各試料の先端部周囲を通る混合気の主流ＭＳの下流側が、プラグ中心軸Ｃに対する立設部６１側となる姿勢で各試料を内燃機関に取り付けた場合を想定した。内燃機関を、回転数４４００ｒ／ｍｉｎ、回転トルク４００Ｎ・ｍ、Ａ／Ｆ１２．７の条件で運転した。結果を図１４に示す。
Also in this example, it is assumed that each sample is attached to the internal combustion engine in such a posture that the downstream side of the main stream MS of the air-fuel mixture passing around the tip portion of each sample is on the side of the standing
図１４から、比較試料１におけるプレイグニッションの発生頻度は５％、比較形態２におけるプレイグニッションの発生頻度は３０％であるのに対して、試料１におけるプレイグニッション発生率は０％となった。それゆえ、試料１のように碍子窪面部３０を設けることにより、プレイグニッションを抑制できることが分かる。
From FIG. 14, the frequency of occurrence of preignition in
（参考形態２）
本形態は、図１５に示すごとく、参考形態１に対して、碍子脚部３２の脚部外周面３２３の形状を変更した実施形態である。
( Reference form 2 )
As shown in FIG. 15, this embodiment is an embodiment in which the shape of the leg portion outer
脚部外周面３２３は、平行面部３２３ｃと碍子窪面部３０とを有する。平行面部３２３ｃは、碍子突出部３２１の脚部角３２４から基端側に向かってＺ方向に平行に形成されている。平行面部３２３ｃは、プラグ中心軸Ｃを中心とした円筒状に形成されており、Ｚ方向の各位置において同等の径を有する。平行面部３２３ｃにおける基端は、ハウジング２の先端よりも基端側に位置し、ポケットＰ内に配されている。なお、図２においては、平行面部３２３ｃをＺ方向に延長した線を二点鎖線で表している。
The leg outer
碍子窪面部３０は、平行面部３２３ｃから基端側に形成されている。
その他は、参考形態１と同様である。
The insulator recessed
Others are the same as those of the first embodiment .
本形態においても、参考形態１と同様の作用効果を有する。 This embodiment also has the same effect as the first reference embodiment .
（参考形態３）
本形態は、図１６に示すごとく、基本構造を参考形態１と同様にしつつ、ハウジング２の内周面にハウジング窪面部２３を形成した形態である。ハウジング窪面部２３は、ハウジング２の先端筒面２１に形成されている。ハウジング窪面部２３は、少なくとも一つの平行断面において、基端側に向かうほどプラグ中心軸Ｃからのプラグ径方向の長さが大きくなる。なお、図１６においては、ハウジング２の先端筒面２１の先端を通るＺ方向に平行な直線と、碍子突出部３２１の外周面における最大径の部分を通るＺ方向に平行な直線とを、二点鎖線で表している。
( Reference form 3 )
As shown in FIG. 16, this embodiment has a basic structure similar to that of the
本形態において、ハウジング窪面部２３は、プラグ周方向の全周にわたって形成されている。すなわち、ハウジング窪面部２３は、全周において、基端側に向かうほど拡径するよう形成されている。
In this embodiment, the housing recessed
Ｚ方向において、ハウジング窪面部２３は、ハウジング２の先端から、ハウジング係止部２２の先端部付近までにわたって形成されている。ハウジング窪面部２３は、少なくとも、Ｚ方向における、座面２２１の先端位置と絶縁碍子３の先端位置との中央位置よりも基端側の位置に存在している。少なくとも、ハウジング窪面部２３における、プラグ中心軸Ｃからのプラグ径方向の距離が最も大きくなる最大距離部２３ａは、前記中央位置よりも基端側の位置に配されている。また、最大距離部２３ａは、Ｚ方向におけるハウジング２の先端とハウジング係止部２２の先端との中央よりも基端側に配されている。また、最大距離部２３ａは、ポケットＰのＺ方向の中央位置よりも基端側に配されている。
In the Z direction, the housing recessed
そして、ハウジング２の先端筒面２１におけるハウジング窪面部２３から基端側の部位は、ハウジング窪面部２３とハウジング係止部２２の先端側の面とを滑らかにつながっている。
その他は、参考形態１と同様である。
A portion of the distal
Others are the same as those of the first embodiment .
本形態において、ハウジング２の内周面におけるポケットＰ内の空間に面する部位は、基端側に向かうほどプラグ中心軸Ｃからのプラグ径方向の長さが大きくなるハウジング窪面部２３を有する。すなわち、本形態においては、碍子窪面部３０とハウジング窪面部２３との双方を備えるため、Ｚ方向における碍子窪面部３０及びハウジング窪面部２３が形成された領域において、ポケットＰのプラグ径方向の長さを確保しやすく、ポケットＰ内の掃気を促進させやすい。
その他、参考形態１と同様の作用効果を有する。
In this embodiment, a portion of the inner peripheral surface of the
In addition, it has the same effects as those of the
（参考形態４）
本形態は、図１７～図１９に示すごとく、参考形態３に対して、碍子窪面部３０の形状を変更した形態である。
( Reference form 4 )
As shown in FIGS. 17 to 19, this embodiment is a form in which the shape of the recessed
脚部外周面３２３において、碍子窪面部３０は、プラグ周方向に部分的に形成されている。本形態において、碍子窪面部３０は、プラグ周方向に３０°置きに形成されており、Ｚ方向に延在する溝状に形成されている。碍子窪面部３０は、プラグ周方向に隣接する部位よりも内周側に凹むよう形成されている。
In the leg outer
図１７に示すごとく、碍子窪面部３０を通る平行断面において、碍子窪面部３０は、基端側に向かうほどプラグ中心軸Ｃからのプラグ径方向の長さが小さくなっている。
As shown in FIG. 17, in a parallel cross section passing through the insulator recessed
ここで、図１８、図１９に示すごとく、Ｚ方向の２か所における、碍子窪面部３０を通るとともにＺ方向に直交するスパークプラグ１の断面を比較する。この２つの断面のうちの基端側に位置する断面（図１８）におけるプラグ中心軸Ｃと碍子窪面部３０との最短距離Ｄαは、先端側に位置する断面（図１９）におけるプラグ中心軸Ｃと碍子窪面部３０との最短距離Ｄβよりも小さい。
Here, as shown in FIGS. 18 and 19, cross sections of the
図１７に示すごとく、脚部外周面３２３におけるプラグ周方向の碍子窪面部３０が形成されていない領域３２３ｅは、基端側に向かうほど拡径するテーパ状に形成されている。
その他は、参考形態３と同様である。
As shown in FIG. 17, a
Others are the same as those of the third embodiment .
本形態においても、参考形態３と同様の作用効果を有する。 This embodiment also has the same effects as those of the third embodiment .
（実施形態５）
本形態は、図２０、図２１に示すごとく、参考形態４に対して、ハウジング２の先端筒面２１の形状を変更した形態である。
(Embodiment 5)
As shown in FIGS. 20 and 21, this embodiment is a form in which the shape of the distal end
ハウジング２の内周面におけるポケットＰ内の空間に面する部位は、プラグ周方向に隣接する部位よりも外周側に凹むとともにＺ方向に延在するハウジング凹条部２４を有する。ハウジング凹条部２４は、プラグ周方向に３０°置きに形成されており、Ｚ方向に延在する溝状に形成されている。ハウジング凹条部２４は、プラグ周方向における碍子窪面部３０が形成された位置と同位置に形成されている。ハウジング凹条部２４は、そのプラグ径方向の深さが、Ｚ方向の各位置において同等である。
その他は、参考形態４と同様である。
A portion of the inner peripheral surface of the
Others are the same as those of the fourth embodiment .
本実施形態において、ハウジング２の内周面におけるポケットＰ内の空間に面する部位は、プラグ周方向に隣接する部位よりも外周側に凹むとともにＺ方向に延在するハウジング凹条部２４を有する。すなわち、本形態においては、碍子窪面部３０とハウジング凹条部２４との双方を備えるため、Ｚ方向における碍子窪面部３０及びハウジング凹条部２４が形成された領域において、ポケットＰのプラグ径方向の長さを確保しやすく、ポケットＰ内の掃気を促進させやすい。
その他、参考形態４と同様の作用効果を有する。
In this embodiment, the portion of the inner peripheral surface of the
In addition, it has the same effects as those of the
（実施形態６）
本実施形態は、図２２に示すごとく、基本構造を実施形態５と同様としつつ、ハウジング２と絶縁碍子３との間のプラグ周方向の姿勢を変更した形態である。
(Embodiment 6)
As shown in FIG. 22, this embodiment is a form in which the basic structure is the same as that of the fifth embodiment, but the attitude in the circumferential direction of the plug between the
プラグ周方向において、ハウジング凹条部２４と碍子窪面部３０とは、互いに異なる位置に形成されている。ハウジング凹条部２４と碍子窪面部３０とは、プラグ周方向において交互に形成されている。隣り合う碍子窪面部３０のプラグ周方向の中央位置に、ハウジング凹条部２４が形成されている。同様に、隣り合うハウジング凹条部２４のプラグ周方向の中央位置に、碍子窪面部３０が形成されている。
その他は、実施形態５と同様である。
In the circumferential direction of the plug, the housing recessed
Others are the same as those of the fifth embodiment.
本形態においても、実施形態５と同様の作用効果を有する。 This embodiment also has the same effects as those of the fifth embodiment.
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。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the invention.
１ スパークプラグ
２ ハウジング
３ 絶縁碍子
３０ 碍子窪面部
Ｃ プラグ中心軸
Ｐ ポケット
REFERENCE SIGNS
Claims (4)
前記ハウジングの内側に保持された絶縁碍子（３）と、を備え、
プラグ径方向における前記ハウジングと前記絶縁碍子との間には、先端側が開放されたポケット（Ｐ）が形成されており、
プラグ中心軸（Ｃ）を通るとともにプラグ中心軸に平行な少なくとも１つの平行断面において、前記絶縁碍子の外周面における前記ポケット内の空間に面する部位は、基端側に向かうほどプラグ中心軸からのプラグ径方向の長さが小さくなる碍子窪面部（３０）を有し、
前記ハウジングの内周面における前記ポケット内の空間に面する部位は、プラグ周方向に隣接する部位よりも外周側に凹むとともにプラグ軸方向に延在するハウジング凹条部（２４）を有する、スパークプラグ（１）。 a cylindrical housing (2);
an insulator (3) held inside the housing,
A pocket (P) with an open tip end is formed between the housing and the insulator in the radial direction of the plug,
In at least one parallel cross section passing through the plug center axis (C) and parallel to the plug center axis, the portion of the outer peripheral surface of the insulator facing the space in the pocket is shifted away from the plug center axis toward the base end side. has an insulator recessed surface portion (30) whose length in the radial direction of the plug is small,
a portion of the inner peripheral surface of the housing facing the space in the pocket has a recessed housing recessed portion (24) extending in the plug axial direction and recessed further to the outer peripheral side than a portion adjacent in the plug circumferential direction. plug (1).
前記絶縁碍子は、前記ハウジング係止部の基端側の座面（２２１）に係止される碍子係止部（３１）を有し、
前記碍子窪面部は、プラグ軸方向（Ｚ）における、前記座面の先端位置と前記絶縁碍子の先端位置との中央位置（Ｚ１）よりも基端側の位置に形成されている、請求項１に記載のスパークプラグ。 The housing has a housing locking portion (22) partially protruding inward,
The insulator has an insulator locking portion (31) locked to a seat surface (221) on the base end side of the housing locking portion,
2. The recessed surface portion of the insulator is formed at a position closer to the base end than a central position (Z1) between a tip position of the seating surface and a tip position of the insulator in the axial direction (Z) of the plug. The spark plug described in .
前記平行断面において、前記碍子窪面部とプラグ中心軸との間のプラグ径方向の最短距離（Ｄａ）は、前記碍子突出部の外周面とプラグ中心軸との間のプラグ径方向の最長距離（Ｄｂ）よりも小さい、請求項１又は２に記載のスパークプラグ。 The insulator has an insulator projecting portion (321) projecting from the housing toward the tip side,
In the parallel section, the shortest distance (Da) in the plug radial direction between the insulator recessed surface portion and the plug central axis is the longest distance (Da) in the plug radial direction between the outer peripheral surface of the insulator protruding portion and the plug central axis ( 3. A spark plug according to claim 1 or 2, which is smaller than Db).
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