多点火花塞和多点火花塞的制造方法与流程

本发明涉及具有多个点火间隙的多点火花塞和多点火花塞的制造方法。

背景技术：

在日本特开jp2008－218204a中，公开了一种多点火花塞，该多点火花塞包括：主体金属壳体，其以顶端部面对燃烧室的方式插入到缸盖的火花塞孔中；以及正电极、中间电极和接地电极，该正电极、中间电极和接地电极被保持于绝缘体部且自绝缘体部向燃烧室内突出而形成多个点火间隙。在该多点火花塞中，通过对在绝缘体部的顶端形成的凹坑的深度进行调整，从而改变绝缘体部的位于燃烧室内的部分的表面积，由此能够设定热值。

然而，在日本特开jp2008－218204a的多点火花塞中，虽然能够通过对绝缘体部的凹坑的深度进行调整来设定热值，但难以将正电极、中间电极以及接地电极分别调整为期望的热值。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种能够将侧电极和中间电极分别调整为期望的热值的多点火花塞。

采用本发明的某一技术方案，多点火花塞用于对发动机的燃烧室内的混合气进行点火，其包括：主体部，其形成为扁平，该主体部以顶端部面对所述燃烧室的方式插入到所述发动机的插入孔中；电极保持部，其设于所述顶端部；以及电极，其保持于所述电极保持部，该电极自所述电极保持部向所述燃烧室内突出且形成多个点火间隙，所述电极具有：侧电极，其以在所述顶端部的长度方向上空开间隙的方式设有一对；以及中间电极，其设于一对所述侧电极之间的所述间隙，且沿着所述顶端部的长度方向形成所述多个点火间隙，所述电极保持部的对所述侧电极进行保持的部分和对所述中间电极进行保持的部分形成为相互独立的部分，所述电极保持部将所述侧电极与所述主体部之间和所述中间电极与所述主体部之间绝缘，且所述电极保持部自所述顶端部向所述燃烧室内突出。

附图说明

图1是对本发明的实施方式的多点火花塞安装于发动机的安装状态进行说明的图。

图2a是图1的侧视图。

图2b是对多点火花塞安装于发动机的另一安装状态进行说明的侧视图。

图3是多点火花塞的立体图。

图4是图3的俯视图。

图5是对如下多点火花塞安装于发动机的安装状态进行说明的图，该火花塞根据电极保持部向燃烧室内突出的长度将热值设定得较低。

图6是对如下多点火花塞安装于发动机的安装状态进行说明的图，该火花塞根据电极向燃烧室内突出的长度将热值设定得较低。

图7是对如下多点火花塞安装于发动机的安装状态进行说明的图，该火花塞根据电极保持部向燃烧室内突出的突出宽度将热值设定得较低。

图8是说明利用温度调整部对多点火花塞的温度进行调整的图。

图9是本发明的实施方式的第1变形例的多点火花塞的立体图。

图10是图9的俯视图。

图11是本发明的实施方式的第2变形例的多点火花塞的俯视图。

图12是本发明的实施方式的第3变形例的多点火花塞的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式的多点火花塞100。

首先，参照图1、图2a以及图2b来说明应用有多点火花塞100的发动机1的结构。

如图1所示，发动机1包括形成在缸体2内的缸2a、在缸2a内往复移动的活塞2b、以及安装于缸体2且将该缸2a的顶部闭塞的缸盖3(参照图2a)。在发动机1中，由缸2a、活塞2b、缸盖3形成燃烧室4。发动机1是通过使火花塞7和多点火花塞100共同对在燃烧室4内压缩的混合气进行点火而使混合气燃烧来获得动力的火花点火内燃机。

发动机1具有供多点火花塞100插入的一对插入孔5。如图2a所示，插入孔5形成于缸盖3。并不限于此，如图2b所示，也可以使插入孔5形成于缸体2与缸盖3之间的缸盖垫片6。另外，虽然没有图示，但还可以使插入孔5形成于缸体2。即，插入孔5能够以供多点火花塞100插入的方式形成于发动机1的任意部分。

在发动机1中，插入孔5分别形成于燃烧室4的靠进气阀8侧的远离火花塞7的位置(燃烧室4的下端部)和燃烧室4的靠排气阀9侧的远离火花塞7的位置(燃烧室4的下端部)。在发动机1中，不仅利用火花塞7来进行点火，而且还利用多点火花塞100来进行点火，因此能够产生基于燃烧的火焰流动。其结果，能够在不设置挤气区的前提下实现迅速燃烧，能够减少冷却损失。

此外，并不限于此，也可以使插入孔5形成于燃烧室4的与火花塞7分开且混合气的温度较低的部位、即容易产生爆燃的部位。另外，既可以使插入孔5形成于燃烧室4的仅一处，也可以使插入孔5形成于燃烧室4的三处以上的多处。通过如此与燃烧室4的形状相对应地形成插入孔5，能够设置任意数量的多点火花塞100。

接下来，参照图3和图4来说明多点火花塞100的结构。

如图3和图4所示，多点火花塞100包括：主体部10，其形成为扁平，该主体部10以顶端部11面对燃烧室4的方式插入到缸盖3的插入孔5中；绝缘体15，其以自顶端部11向燃烧室4内突出的方式设置并作为电极保持部；电极17，其保持于绝缘体15，该电极17自绝缘体15向燃烧室4内进一步突出且形成多个点火间隙14；温度调整部18，其用于对多点火花塞100的温度进行调整；以及凸缘部20，其相比于主体部10形成得较大，且作为安装于缸盖3的安装部。

主体部10具有与插入孔5的形状相对应的圆角长方形的截面形状，并形成为与插入孔5相对应的长度。主体部10由铝等金属形成。通过使主体部10形成为扁平，从而与具有形成有多个点火间隙14的电极17并且不使主体部10形成为扁平的情况相比，能够减小多点火花塞100在燃烧室4内占据的面积。因而，能够提高多点火花塞100在燃烧室4内的配置自由度。

如图4所示，在主体部10上缠绕有用于将主体部10与插入孔5之间的间隙闭塞的作为第1密封件的金属密封片16。在后面详细说明金属密封片16。

顶端部11形成为与燃烧室4的内周相同的形状，并构成燃烧室4的内周的一部分。即，在多点火花塞100安装于具有半球型的燃烧室4的缸盖3的情况下，顶端部11形成为具有与半球型的燃烧室4相同的半径的球面形状。另外，在多点火花塞100安装于缸盖垫片6的情况下，顶端部11形成为具有与缸2a的内周相同的半径的曲面形状。

电极17具有：侧电极12，其在顶端部11的长度方向上空开间隙地设有一对；中间电极13，其设于一对侧电极12之间的间隙，该中间电极13沿着顶端部11的长度方向形成多个点火间隙14；以及中间电极13，其设于一对侧电极12之间的间隙，沿着顶端部11的长度方向形成多个点火间隙14。如图4所示，将电极17自绝缘体15的顶端突出的长度设为le。

侧电极12经由绝缘体15保持于主体部10。侧电极12自绝缘体1向燃烧室4内5进一步突出。侧电极12以自顶端部11呈l字状突出的方式形成。一个侧电极12贯穿主体部10和凸缘部20并延伸设置到后述的输入端子22。同样地，另一个侧电极12贯穿主体部10和凸缘部20并延伸设置到后述的连接端子23。一对侧电极12以顶端彼此相对的方式设置。一个侧电极12经由输入端子22输入有来自点火线圈(省略图示)的点火电流。

中间电极13在相对的一对侧电极12之间设有一对。中间电极13经由绝缘体15保持于主体部10。中间电极13自绝缘体15向燃烧室4内进一步突出。与侧电极12不同，中间电极13没有贯穿主体部10，而以仅一部分插入到主体部10的方式保持于主体部10。

中间电极13以等间隔地形成三个点火间隙14的方式呈直线状配置在相对的一对侧电极12之间。这样，在形成为扁平的主体部10的顶端部11，沿着长度方向形成有多个点火间隙14，因此能够在燃烧室4内的较大范围中进行多点点火。

中间电极13既可以设有仅一个，也可以设有三个以上的多个。中间电极13的数量能够与主体部10的顶端部11的长度方向上的尺寸、设计上的点火间隙14的数量等相对应地任意设定。

中间电极13以自顶端部11呈t字状突出的方式形成。由此，能够使自点火线圈输入到一个侧电极12的点火电流呈直线状通过点火间隙14而流向另一个侧电极12。因此，能够利用点火间隙14可靠地产生火花。

绝缘体15将侧电极12与主体部10之间和中间电极13与主体部10之间绝缘。绝缘体15的对侧电极12进行保持的部分和对中间电极13进行保持的部分形成为相互独立的部分。因而，能够对保持着侧电极12的部分和保持着中间电极13的部分的分别在燃烧室4内的表面积的大小进行单独调整，因此能够将向燃烧室4内突出的每个部分调整为期望的热值。

对侧电极12进行保持的绝缘体15的一部分自顶端部11突出并且该绝缘体15形成为贯穿主体部10和凸缘部20的长度。对中间电极13进行保持的绝缘体15的一部分自顶端部11突出，且对中间电极13进行保持的绝缘体15形成为其一部分能插入到主体部10的内部的大小。如图4所示，将绝缘体15自顶端部11突出的最长的部分的突出长度设为li，将对中间电极13进行保持的绝缘体15的突出宽度设为wi。

如图1所示，金属密封片16在将多点火花塞100的主体部10插入插入孔5时安装在主体部10的外周上。由此，当安装多点火花塞100时，金属密封片16将主体部10与插入孔5之间的间隙密封。金属密封片16由金属材料形成。如图4所示，金属密封片16具有朝向外周突出的肋部16a。

如图4所示，温度调整部18贯穿多点火花塞100的凸缘部20和主体部10而与对中间电极13进行保持的绝缘体15相连结。温度调整部18具有加热多点火花塞100的功能或冷却加热多点火花塞100的功能或者兼具这两方面的功能。

在加热多点火花塞100的情况下，温度调整部18与例如利用自电源(省略图示)供给的电流进行发热的加热器等加热装置(省略图示)相连接。在冷却多点火花塞100的情况下，温度调整部18与例如利用自电源供给的电流使绝缘体15的热量向外部移动的珀耳帖元件等冷却装置(省略图示)相连接。并不限于此，作为温度调整部18，也可以将加热装置、冷却装置直接插入主体部10。

凸缘部20以自主体部10向外周突出的方式形成于主体部10的整周。凸缘部20利用铝等金属与主体部10形成为一体。凸缘部20具有一对紧固孔25a。凸缘部20通过贯穿紧固孔25a的一对螺栓25紧固于缸盖3的外表面。在凸缘部20设有作为第2密封件的o形密封圈21，该o形密封圈21用于将凸缘部20与缸盖3之间的抵接面密封。

o形密封圈21插入到在凸缘部20的面对主体部10的面上呈环状形成的o形密封圈槽20a内。o形密封圈21由橡胶材料形成。o形密封圈21在螺栓25的紧固力的作用下在凸缘部20与缸盖3之间被挤压，由此，o形密封圈21将主体部10与插入孔5之间的间隙密封。

在凸缘部20设有：输入端子22，其连接于一个侧电极12，并输入来自点火线圈的点火电流；以及连接端子23，其连接于另一个侧电极12且连接于另一多点火花塞100的输入端子22。

由此，能够将设于一个燃烧室4的一对多点火花塞100经由高压点火线(省略图示)串联连接起来而进行同时点火。另外，也能够是，在连接一对多点火花塞100之前，经由高压点火线(省略图示)再将火花塞7串联连接，以进行同时点火。此时，火花塞7的接地电极7a(参照图2a)接触于缸盖3而接地。

以下，说明多点火花塞100的制造方法(热值的设定方法)。

首先，参照图5～图7来说明利用电极17和绝缘体15的分别位于燃烧室4内的表面积的差异来设定多点火花塞100的热值的做法。

在图5所示的多点火花塞100中，与图1所示的多点火花塞100相比，绝缘体15的突出长度li被设定得较大。即，绝缘体15的位于燃烧室4内的表面积较大。因此，绝缘体15的暴露在燃烧室4内的火焰中的表面积较大，因此，电极17的温度容易上升。因而，图5所示的多点火花塞100的热值低于图1所示的多点火花塞的热值。

这样，在多点火花塞100中，利用绝缘体15的突出长度li的差异来设定绝缘体15的位于燃烧室4内的表面积。即，若绝缘体15的突出长度li变大，则多点火花塞100的热值变低，若绝缘体15的突出长度li变小，则多点火花塞100的热值变高。因而，能够利用绝缘体15的突出长度li的差异来对多点火花塞100的热值进行调整。

在图6所示的多点火花塞100中，与图1所示的多点火花塞100相比，电极17的突出长度le被设定得较大。即，电极17的位于燃烧室4内的表面积较大。因此，电极17的暴露在燃烧室4内的火焰中的表面积较大，因此电极17的温度容易上升。因而，图6所示的多点火花塞100的热值低于图1所示的多点火花塞的热值。

这样，在多点火花塞100中，利用电极17的突出长度le的差异来设定电极17位于燃烧室4内的表面积。即，若电极17的突出长度le变大，则多点火花塞100的热值变低，若电极17的突出长度le变小，则多点火花塞100的热值变高。因而，能够利用电极17的突出长度le的差异来对多点火花塞100的热值进行调整。

此外，在图5和图6所示的多点火花塞100中，电极17的顶端在燃烧室4内靠近成为最高温度的、燃烧室4的中央。因此，不仅能够利用电极17和绝缘体15的表面积的差异，还能够利用电极17的顶端位于燃烧室4内的位置来使电极17的温度易于上升。

与图1所示的多点火花塞100相比，在图7所示的多点火花塞100中，对中间电极13进行保持的绝缘体15的突出宽度wi被设定得较大，同样地，对侧电极12进行保持的绝缘体15的突出宽度也被设定得较大。即，绝缘体15的位于燃烧室4内的表面积较大。因此，绝缘体15的暴露在燃烧室4内的火焰中的表面积较大，因此电极17的温度容易上升。因而，图7所示的多点火花塞100的热值低于图1所示的多点火花塞的热值。

这样，在多点火花塞100中，利用绝缘体15的突出宽度wi的差异来设定绝缘体15的位于燃烧室4内的表面积。即，若绝缘体15的突出宽度wi变大，则多点火花塞100的热值变低，若绝缘体15的突出宽度wi变小，则多点火花塞100的热值变高。因而，能够利用绝缘体15的突出宽度wi的差异来调整多点火花塞100的热值。

如以上那样，在多点火花塞100中，绝缘体15自主体部10的顶端部11向燃烧室4内突出，而且电极17自绝缘体15向燃烧室4内突出。因此，在多点火花塞100中，能够利用电极17和绝缘体15中的至少任意一者的位于燃烧室4内的表面积的差异来设定热值。因而，向燃烧室4内突出的部分的表面积较大，因此能够在较大范围内调整热值。

此外，对于多点火花塞100的热值的变更，通过预先准备热值不同的多个多点火花塞100并更换为具有期望的热值的多点火花塞100来进行。

接下来，参照图8来说明使用了温度调整部18的多点火花塞100的热值的调整。

在图8中，横轴是发动机转速n(rpm)，纵轴是多点火花塞100的电极17的温度t(℃)。在图8中，利用虚线来表示未设置温度调整部18的情况下的发动机转速n与电极17的温度t之间的关系，利用实线来表示设有温度调整部18的情况下的发动机转速n与电极17的温度t之间的关系。

如图8所示，在多点火花塞100中，当电极17的温度t低于自净温度(大约500(℃))时，燃料未完全燃烧，而产生碳且碳附着在电极17的附近(烟熏污损温度区域)。另一方面，当电极17的温度t过度上升时(超过大约800(℃)时)，电极17本身成为热源，会产生在火花自点火间隙14飞出之前引起着火的过早点火(过早点火温度区域)。这样，期望在电极17的温度t为大约500(℃)～800(℃)的适当的范围(自净温度区域)内利用多点火花塞100。

在应用有多点火花塞100的发动机1中，由于能够实现稀薄燃烧，因此，能够实现在仅设有火花塞7的一点点火的情况下不可能进行的、空燃比a/f为大约12～25的较大范围内的运转。为了能够以该较大范围的a/f进行运转，要求多点火花塞100能够应对较大范围的温度区域。

因此，在多点火花塞100中，在发动机转速n比较低且电极17的温度t低于自净温度的情况下，加热装置经由温度调整部18进行调整来加热绝缘体15和电极17，使绝缘体15和电极1上升到自净温度区域。另一方面，在发动机转速n比较高且电极17的温度t进入过早点火温度区域那样的情况下，冷却装置经由温度调整部18进行调整来冷却绝缘体15和电极17，使绝缘体15和电极17下降到自净温度区域。由此，能够调整多点火花塞100的热值，能够在全部的发动机转速n的区域中将电极17的温度t维持在适当的范围内。

此外，并不限于此，也可以是，对多点火花塞100的热值进行预先设定，使得其最大值的情况下也未达到过早点火温度区域，仅在电极17的温度t低于自净温度时，使加热装置经由温度调整部18来加热绝缘体15和电极17。另外，也可以是，对多点火花塞100的热值进行预先设定，使得其最低值的情况下也不低于自净温度，仅在电极17的温度t过高时，使冷却装置经由温度调整部18来冷却绝缘体15和电极17。

另外，通常，燃烧室4内的温度在进气阀8的附近较低，在排气阀9的附近较高。因此，如图1所示，也可以是，在设有一对多点火花塞100的情况下，在接近进气阀8一侧的多点火花塞100的温度调整部18连接加热装置并加热绝缘体15和电极17，在接近排气阀9一侧的多点火花塞100的温度调整部18连接冷却装置并冷却绝缘体15和电极17。

采用以上的实施方式，会起到以下所示的效果。

在多点火花塞100中，绝缘体15的对侧电极12进行保持的部分和对中间电极13进行保持的部分形成为相互独立的部分。因而，能够对绝缘体15的保持着侧电极12的部分和保持着中间电极13的部分的分别在燃烧室4内的表面积的大小进行单独调整，因此能够将向燃烧室4内突出的每个部分调整为期望的热值。

另外，在多点火花塞100中，绝缘体15自主体部10的顶端部11向燃烧室4内突出，而且电极17自绝缘体15向燃烧室4内突出。因而，向燃烧室4内突出的部分的表面积较大，因此能够利用电极17和绝缘体15中的至少任意一者的位于燃烧室4内的表面积的差异在较大范围内调整热值。

接下来，参照图9～图12来说明本发明的实施方式的第1变形例～第3变形例的多点火花塞100的结构。

在图9所示的第1变形例中，绝缘体15具有：侧绝缘体15a，其作为侧电极保持部，该侧绝缘体15a自顶端部11向燃烧室4内突出且分别对侧电极12进行保持，并使侧电极12与主体部10之间绝缘；以及中间绝缘体15b，其作为中间电极保持部，该中间绝缘体15b自顶端部11向燃烧室4内突出且以分别保持中间电极13的方式分开地形成，并使中间电极13与主体部10之间绝缘。

侧绝缘体15a的一部分自顶端部11突出并且该侧绝缘体15a形成为贯穿主体部10和凸缘部20的长度。

中间绝缘体15b的一部分自顶端部11突出并且该中间绝缘体15b形成为一部分能插入到主体部10的内部的大小。中间绝缘体15b以将多个中间电极13一对一进行保持的方式设有与中间电极13相同的数量。并不限于此，也可以是，例如，一对中间绝缘体15b分别各保持两个中间电极13。

这样，侧绝缘体15a和中间绝缘体15b自形成为扁平的主体部10的顶端部11向燃烧室4内突出，侧电极12和中间电极13自侧绝缘体15a和中间绝缘体15b向燃烧室4内进一步突出。侧绝缘体15a以分别保持侧电极12的方式设有一对，中间绝缘体15b设为以分别保持中间电极13的方式分割成多个。因此，能够对侧绝缘体15a、中间绝缘体15b、侧电极12、中间电极13的位于燃烧室4内的表面积分别进行单独调整。因而，在多点火花塞100中，能够将侧电极12和中间电极13分别调整为期望的热值。

如图11所示的第2变形例那样，也可以设置三个中间电极13。例如，在燃烧室4的内径(缸孔径)较大的情况下，为了实现迅速燃烧，需要在更大范围内进行多点点火。因此，如该变形例那样，追加中间电极13而增加了点火间隙14的数量。这样，中间电极13并不限于一对，也可以设置三个以上的多个。中间电极13的数量能够与主体部10的顶端部11的长度方向上的尺寸和设计上的点火间隙14的数量等相对应地任意设定。

另外，如图12所示的第3变形例那样，也可以是，将一个侧电极12和对该侧电极12进行保持的侧绝缘体15a这两者的位于燃烧室4内的表面积之和设定为大于一个中间电极13和对该中间电极进行保持的中间绝缘体15b这两者的位于燃烧室4内的表面积之和。在该变形例中，通过使侧绝缘体15a为大径且使侧绝缘体15a自顶端部11突出的突出量大于中间绝缘体15b自顶端部11突出的突出量，从而将表面积设定得较大。

在如多点火花塞100那样将多个点火间隙14直列配置的情况下，与中央附近相比，两端附近的温度难以上升。因此，使配置在多点火花塞100的两端附近的侧电极12和侧绝缘体15a这两者的暴露在火焰中的表面积之和较大。由此，与中间电极13相比，侧电极12的热值被设定得较低。

通过以上的第1变形例～第3变形例，也能够对保持着侧电极12的侧绝缘体15a和保持着中间电极13的中间绝缘体15b这两者的位于燃烧室4内的表面积的大小进行单独调整，因此能够将向燃烧室4内突出的每个部分调整为期望的热值。

以上，说明了本发明的实施方式，但上述实施方式只不过示出了本发明的应用例的一部分，其主旨并不是将本发明的技术范围限定为上述实施方式的具体结构。

例如，在上述实施方式中，在多点火花塞100上设置了温度调整部18，但并不限于此，也可以在进行一点点火的火花塞7上设置温度调整部18。在该情况下，同样地，也能够通过使加热装置或冷却装置经由温度调整部18加热或冷却火花塞7的电极，调整火花塞7的热值。

另外，在上述实施方式中，主体部10和凸缘部20通过铝等金属而形成为一体，在其内插入有由陶瓷等具有绝缘性的材料形成的绝缘体15。也可以是，作为替代，利用陶瓷等具有绝缘性的材料形成主体部10和绝缘体15并将主体部10和绝缘体15形成为一体，在其上安装由铝等金属形成的凸缘部20。