火花塞的制作方法
火花塞的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种火花塞，其在不导致点火性下降的前提下有效地降低放电电压。火花塞（1）包括：中心电极（5）；以及接地电极（27），在其与中心电极（5）之间形成有间隙（33）。两电极（5、27）中的至少一个电极具有通过照射激光束或者电子束而接合的电极头（31）。该火花塞（1）设有突起部（37），该突起部（37）是通过在接合电极头（31）时照射激光束或者电子束而形成的，且从电极头（31）中的位于另一个电极侧的放电面（31F）向另一个电极侧突出。
【专利说明】火花塞
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种使用于内燃机等的火花塞。
【背景技术】
[0002]使用于内燃机等的火花塞例如包括:绝缘体，其具有沿着轴线方向延伸的轴孔；中心电极，其插入设置于上述轴孔的顶端侧；筒状的主体金属外壳，其设置于上述绝缘体的外周；以及棒状的接地电极，其固定于上述主体金属外壳的顶端部。另外，在接地电极的顶端部与中心电极的顶端部之间形成有间隙，且通过对中心电极施加电压而在上述间隙产生火花放电。
[0003]并且，为了实现提高耐久性，公知有如下手法:将上述两个电极中的至少一个电极设为具有耐消耗性优异的电极头，并在一个电极所具有的电极头与另一个电极之间、或者在两个电极所具有的电极头彼此之间形成上述间隙(例如，参照专利文献I等)。
[0004]专利文献1:日本特开2004 - 214218号公报
[0005]但是，近年来，为了实现燃料消耗性能的提高等，提出有高压缩、高增压发动机，这样的发动机中的缸内压力相对较高。因而，为了在这样的发动机中产生火花放电而将所需的电压(放电电压)设为更大。因此，存在有如下隐患:两个电极、电极头伴随着火花放电而急剧地消耗、或者在对中心电极施加用于产生火花放电的电压时在中心电极和主体金属外壳之间产生贯穿绝缘体的放电(贯穿放电)，从而无法正常地产生火花放电。
[0006]相对于此，考虑有通过缩小间隙的大小来实现降低放电电压。但是，若缩小间隙的大小，则存在有如下隐患:因燃料气体流入间隙的流入量不充分、或者两个电极容易对火焰核的成长造成阻碍而导致点火性下降。
【发明内容】
[0007]本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够在不导致点火性下降的前提下有效地降低放电电压的火花塞。
[0008]以下，对适用于解决上述目的的各结构逐项说明。另外，根据需要对所对应的结构备注特有的作用效果。
[0009]结构1.本结构的火花塞的特征在于，该火花塞包括:
[0010]中心电极；以及
[0011]接地电极，在其与上述中心电极之间形成有间隙；
[0012]两个电极中的至少一个电极具有通过照射激光束或者电子束而接合于该至少一个电极的电极头，
[0013]该火花塞设有突起部，该突起部是通过在接合上述电极头时照射激光束或者电子束而形成的，且该突起部从上述电极头中的位于另一个电极那一侧的放电面向上述另一个电极那一侧突出。
[0014]根据上述结构1，在电极头的放电面上设有向另一个电极那一侧突出的突起部。因而，能够使突起部与另一个电极之间的最短距离小于间隙的大小，并且能够提高突起部中的电场强度。结果，能够有效地降低放电电压。
[0015]另外，与仅缩小间隙的大小的(使放电面靠近另一个电极)情况不同，上述结构I能够使燃料气体充分地流入间隙内，并且能够有效地抑制两个电极对火焰核的成长所造成的阻碍。结果，能够更可靠地防止点火性下降。
[0016]另外，根据上述结构I，通过在接合电极头时照射激光束等而设置突起部。即，在同一时刻完成电极头的接合与突起部的形成，从而无需为了设置突起部而设置其他的工序。因而，能够确保良好的生产率。
[0017]另外，突起部能够以如下方式形成:伴随着照射激光束等而使含有电极的构成材料等的溶融金属向电极头的放电面侧移动(扩散)。
[0018]结构2.在上述结构I的基础上，本结构的火花塞的特征在于，当将上述间隙的大小设为A，将上述突起部的相对于包括上述放电面在内的虚拟平面而言朝向上述另一个电极那一侧的突出量设为B时，满足B / A≤0.2，其中，A、B的单位为mm。
[0019]另外，在仅一个电极具有电极头的情况下，“间隙的大小A”指的是一个电极所具有的电极头的放电面与另一个电极中的与上述放电面相对的面之间的最短距离，在两电极分别具有电极头的情况下，“间隙的大小A”指的是两个电极的电极头的放电面之间的最短距离。
[0020]根据上述结构2，满足B /A^0.2，且突起部相对于另一个电极侧的突出量不会过大。因而，能够更可靠地抑制突起部对火焰核的成长所造成的阻碍。其结果，能够进一步可靠地防止点火 性下降。
[0021]结构3.在上述结构I或者2的基础上，本结构的火花塞的特征在于，上述突起部从上述电极头侧面向径向外侧突出，
[0022]当将上述放电面和上述突起部投影于与上述放电面平行的第2虚拟平面上时，当将在内部包含上述放电面的投影区域在内的最小的虚拟圆的直径设为C，将在内部包含上述放电面的投影区域和上述突起部的投影区域在内的最小的虚拟圆的直径设为D时，满足D — C≤0.2，其中，C、D的单位为_。
[0023]根据上述结构3，能够更可靠地抑制突起部对火焰核的成长所造成的阻碍，从而能够更进一步可靠地防止点火性下降。
[0024]结构4.在上述结构I~3中的任一项的基础上，本结构的火花塞的特征在于，当将上述突起部的相对于包含上述放电面在内的虚拟平面而言朝向上述另一个电极那一侧的突出量设为B时，满足B > 0.03，其中，B的单位为mm。
[0025]根据上述结构4，能够使突起部与另一个电极之间的最短距离充分地小于间隙的大小，并且能够更进一步地提高突起部的电场强度。结果，能够进一步降低放电电压。
[0026]结构5.在上述结构I~4中的任一项的基础上，本结构的火花塞的特征在于，该火花塞包括:
[0027]绝缘体，其具有供上述中心电极插入设置的轴孔；以及
[0028]筒状的主体金属外壳，其配置于上述绝缘体的外周，并在外周具有安装用的螺纹部;
[0029]上述螺纹部的螺纹径为M12以下。[0030]近年来，为了实现火花塞的小型化(小径化)，有时将主体金属外壳设为小径化，并且也将配置于主体金属外壳的内周的绝缘体设为小径化，并将绝缘体形成为薄壁。由于就这样的薄壁的绝缘体而言，耐电压性能较低，因此在放电电压较高的情况下，更加易于产生贯穿放电。
[0031]关于这一点，在如上述结构5那样将螺纹部的螺纹径设为M12以下的火花塞中，由于绝缘体的壁较薄，因此尤其担心产生贯穿放电，但是通过采用上述结构I等，能够降低放电电压，从而能够更可靠地防止产生贯穿放电。换言之，上述结构I等对于螺纹部的螺纹径为M12以下且更易于产生贯穿放电的火花塞而言是特别优选的。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是表示火花塞的结构的局部剖主视图。
[0033]图2的(a)是表示火花塞的顶端部的结构的局部剖放大主视图，图2的(b)是表示突起部的突出量等的局部放大主视图。
[0034]图3是表示投影于第2虚拟平面的放电面和突起部的投影图。
[0035]图4是表不突起部的另一例的局部放大主视图。
[0036]图5是表不突起部的另一例的投影图。
[0037]图6是表示第2实施方式中的、火花塞的顶端部的结构的局部剖放大主视图。
[0038]图7是表示第2实施方式中的、突起部的结构等的局部放大剖视图。
[0039]图8是表示在第2实施方式中的、投影于第2虚拟平面的放电面和突起部的投影图。
[0040]图9是表示突起部的突出量与放电电压降低率之间的关系的图表。
[0041]图10是表示其他实施方式中的、火花塞的结构的局部剖放大主视图。
[0042]图11是表示其他实施方式中的、接地电极侧电极头的结构的局部放大俯视图。
[0043]图12是表示其他实施方式中的、接地电极侧电极头的结构的局部放大俯视图。
[0044]图13是表示其他实施方式中的、接地电极侧电极头的结构的局部放大俯视图。
[0045]图14是表示其他实施方式中的、接地电极侧电极头与接地电极的主体部的接合方式的局部剖放大主视图。
[0046]图15是表示其他实施方式中的、接地电极侧电极头与接地电极的主体部的接合方式的局部剖放大主视图。
[0047]附图标记说明
[0048]1、火花塞；2、绝缘电瓷(绝缘体)；3、主体金属外壳；4、轴孔；5、中心电极；15、螺纹部；27、接地电极；31、中心电极侧电极头(电极头)；31F、放电面；31FX、(放电面的)投影区域；33、间隙；37、突起部；37X、(突起部的)投影区域；VS1、虚拟平面；VS2、第2虚拟平面。
【具体实施方式】
[0049]以下参照【专利附图】
【附图说明】实施方式。
[0050]第I实施方式
[0051]图1是表示火花塞I的局部剖主视图。另外，在图1中，将火花塞I的轴线CLl方向设为附图中的上下方向，将下侧设为火花塞I的顶端侧，将上侧设为后端侧来进行说明。[0052]火花塞I由形成为筒状的作为绝缘体的绝缘电瓷2和保持该绝缘电瓷2的筒状的主体金属外壳3等构成。
[0053]绝缘电瓷2是如公知那样通过烧结氧化铝等而形成的，在其外形部包括:形成于后端侧的后端侧主体部10、在比该后端侧主体部10靠顶端侧的位置向径向外侧突出形成的大径部11、在比该大径部11靠顶端侧的位置以比该大径部11细的直径形成的中间主体部12、以及在比该中间主体部12靠顶端侧的位置以比该中间主体部12细的直径形成的脚部13。此外，绝缘电瓷2中的大径部11、中间主体部12以及大部分的脚部13收纳于主体金属外壳3的内部。另外，在中间主体部12与脚部13之间的连接部形成有锥状的台阶部14，利用该台阶部14将绝缘电瓷2卡定于主体金属外壳3。
[0054]而且，在绝缘电瓷2中沿着轴线CLl贯穿形成有轴孔4，在该轴孔4的顶端侧插入设置有中心电极5。该中心电极5具备主体部5M,该主体部5M具有由导热性优异的金属〔例如，铜、铜合金、纯镍(Ni)〕等构成的内层5A和由以Ni为主要成分的合金构成的外层5B。主体部5M整体形成为棒状(圆柱状)，并从绝缘电瓷2的顶端突出。
[0055]另外，在轴孔4的后端侧，以从绝缘电瓷2的后端突出的状态插入并固定有端子电极6。
[0056]而且，在轴孔4的中心电极5与端子电极6之间配设有圆柱状的电阻器7。该电阻器7的两端部隔着导电性的玻璃密封层8、9而分别与中心电极5和端子电极6电连接。
[0057]此外，上述主体金属外壳3由低碳钢等金属形成为筒状，且在其外周面上形成有螺纹部(外螺纹部)15，该螺纹部15用于将火花塞I安装于内燃机等的安装孔。另外，在比螺纹部15靠后端侧的位置形成有凸缘状的座部16，在螺纹部15后端的螺纹头17嵌入有环状的垫圈18。而且， 在主体金属外壳3的后端侧设有截面六角形状的工具卡合部19，该工具卡合部19用于在将主体金属外壳3安装于内燃机等时与扳手等工具相卡合，并且该主体金属外壳3在后端部设有用于保持绝缘电瓷2的铆接(日文:加締A)部20。另外，在本实施方式中，为了实现火花塞I的小型化(小径化)而使主体金属外壳3小径化，且将螺纹部15的螺纹径形成为M12以下。并且，伴随着主体金属外壳3的小径化，配置于主体金属外壳3的内周的绝缘电瓷2也形成为小直径，且绝缘电瓷2的壁厚较小。
[0058]另外，在主体金属外壳3的内周面设有用于卡定绝缘电瓷2的锥状的台阶部21。并且，绝缘电瓷2相对于主体金属外壳3从其后端侧向顶端侧插入，在自身的台阶部14与主体金属外壳3的台阶部21相卡定的状态下使主体金属外壳3的后端侧开口部向径向内侧铆接、即形成上述铆接部20，从而固定于主体金属外壳3。另外，在台阶部14、21之间夹设有圆环状的板状密封件22。由此，保持燃烧室内的气密性，避免进入到暴露于燃烧室内的绝缘电瓷2的脚部13与主体金属外壳3的内周面之间的间隙的燃料气体泄露到外部。
[0059]而且，为了使铆接作用下的密闭更加完全，在主体金属外壳3的后端侧且在主体金属外壳3与绝缘电瓷2之间夹设有环状的环构件23、24，在环构件23、24之间填充有滑石(日文:夕> ^ )25的粉末。即，主体金属外壳3借助板状密封件22、环构件23、24以及滑石25保持绝缘电瓷2。
[0060]另外，在主体金属外壳3的顶端部26接合有棒状的接地电极27，该接地电极27在自身的中间部分折回，且该接地电极27的顶端侧侧面与中心电极5的顶端部相对。接地电极27由以Ni为主要成分的合金(例如，以Ni为主要成分且含有硅、铝以及稀土类元素中的至少一种的合金)构成。
[0061]并且，如图2的(a)所示，中心电极5在其顶端部具有圆柱状的中心电极侧电极头31 (相当于本发明的“电极头”)，该中心电极侧电极头31由规定的金属〔例如，铱(Ir)、钼(Pt)、铑(Rh)、钌(Ru)、铼(Re)、钨(W)、钯(Pd)或以上述元素中的至少一种为主要成分的合金等〕构成，且该中心电极侧电极头31中的位于接地电极27侧的放电面31F形成为平坦状。中心电极侧电极头31利用从自身的外周侧起沿着周向连续地照射激光束或者电子束而形成的溶融部35接合于上述主体部5M的顶端部。另外，在本实施方式中，溶融部35由溶合中心电极侧电极头31的构成材料与主体部5M (外层5B)的构成材料而形成的金属构成。
[0062]此外，在接地电极27的顶端部与中心电极5的顶端部(中心电极侧电极头31的放电面31F)之间形成有间隙33。在本实施方式中，间隙33的大小A (mm)处于规定范围内(例如，0.3mm~1.5mm)。另外，“间隙33的大小A”指的是上述放电面31F与接地电极27中的与上述放电面31F相对的面27F之间的最短距离。
[0063]并且，在本实施方式中，在中心电极侧电极头31的放电面31F设有比放电面31F向接地电极27侧突出的突起部37。突起部37是通过在将中心电极侧电极头31接合于主体部5M时照射激光束或者电子束而形成的。详细地说，突起部37是以如下方式形成的:伴随着照射激光束等而使含有中心电极侧电极头31的构成材料与主体部5M的构成材料(外层5B)的溶融金属沿着中心电极侧电极头31的侧面向放电面31F侧移动(扩散)。因此，与溶融部35相同，突起部37是由溶合中心电极侧电极头31的构成材料与主体部5M (外层5B)的构成材料而形成的金属构成的。
[0064]此外，如图2的(a)、(b)所示，当将上述间隙33的大小设为A(mm)，将突起部37的相对于包括放电面31F在内的虚拟平面VSl而言朝向接地电极27侧的突出量设为B (mm)时，满足B / A≥0.2。
[0065]并且，在本实施方式中，满足B > 0.03。另外，突出量B能够通过调节激光束等的输出等来进行变更。例如，通过增大激光束等的输出，能够将突出量B设为较大的值。
[0066]另外，在本实施方式中，突起部37从中心电极侧电极头31的侧面向径向外侧突出。而且，如图3所示，当将放电面31F和突起部37投影于与放电面31F平行的第2虚拟平面VS2上时，当将在内部包含放电面31F的投影区域31FX (图3中标注了斜线的部位)在内的最小的虚拟圆VCl的直径设为C(mm)，将在内部包含放电面31F的投影区域31FX和突起部37的投影区域37X在内的最小的虚拟圆VC2的直径设为D (mm)时，满足D — C≥0.2。
[0067]此外，在本实施方式中，当将溶融部35的后端的外径设为E (mm)时〔参照图2的(b)〕，满足E > C，且溶融部35的外表面构成为以朝向放电面31F侧的方式逐渐靠近中心电极侧电极头31的中心轴线(在本实施方式中与轴线CLl相一致)。由此，通过照射激光束等，能够更加可靠地使溶融金属向放电面31F侧移动(扩散)，进而能够相对容易地形成突起部37。
[0068]另外，对于突起部的数量并无特殊限定，例如，如图4所示，也可以设置多个比放电面31F向接地电极27侧突出的突起部38、39。另外，在设置了多个突起部的情况下，如图5所示，虽然在将放电面3IF和突起部38、39投影于上述第2虚拟平面VS2上时能够相对较大地形成在内部包含放电面31F的投影区域31FX和突起部38、39的投影区域38X、39X在内的最小的虚拟圆VC2的直径D (_)，但是即使在这样的情况下，也优选满足D — C≤ 0.2。
[0069]如以上所详述的那样，根据本实施方式，在中心电极侧电极头31的放电面31F上设有向接地电极27侧突出的突起部37。因而，能够使突起部37与接地电极27之间的最短距离小于间隙33的大小A，并且能够提高突起部37中的电场强度。其结果，能够有效地降低放电电压。
[0070]特别是在本实施方式中，由于螺纹部15的螺纹径为M12以下，且绝缘电瓷2的壁厚设得较薄，因此尤其担心产生贯穿放电，但是通过设置突起部37，能够降低放电电压，进而能够进一步可靠地防止产生贯穿放电。换言之，设置突起部37对于螺纹部的螺纹径为M12以下且更易于产生贯穿放电的火花塞而言是特别优选的。
[0071]另外，在本实施方式中，与仅缩小间隙33的大小的(使放电面31F靠近接地电极27)情况不同，本实施方式能够使燃料气体充分地流入间隙33，并且能够有效地抑制两电极
5、27对火焰核的成长所造成的阻碍。其结果，能够更加可靠地防止点火性下降。
[0072]并且，在本实施方式中，通过在接合中心电极侧电极头31时照射激光束等而设有突起部37。即，在同一时刻完成中心电极侧电极头31的接合与突起部37的形成，从而无需为了设置突起部37而设置其他的工序。因而，能够确保良好的生产率。
[0073]此外，满足B / A≤0.2，且突起部37向接地电极27侧的突出量B不会过大。因而，能够进一步可靠地抑制突起部37对火焰核的成长所造成的阻碍。其结果，能够进一步可靠地防止点火性下降。
[0074]另外，在本实施方式中，由于满足D -C≤0.2mm,因此能够更进一步可靠地抑制突起部37对火焰核的成长所造成的阻碍。由此，能够更进一步可靠地防止点火性下降。
[0075]并且，由于满足B≥0.03mm,因此能够使突起部37与接地电极27之间的最短距离充分地小于间隙33的大小，并且能够更进一步地提高突起部37的电场强度。其结果，能够进一步降低放电电压。
[0076]第2实施方式
[0077]接着，以与上述第I实施方式间的不同点为中心说明第2实施方式。在上述第1实施方式中，仅中心电极5具有中心电极侧电极头31，但是在该第2实施方式中，中心电极5具有中心电极侧电极头31，并且接地电极27具有接地电极侧电极头41 (相当于本发明的“电极头”)。
[0078]在该第2实施方式中，接地电极27包括由以Ni为主要成分的合金构成的主体部27M和由规定的金属(例如，Ir、Pt、Rh、Ru、Re、W、Pd或以上述元素中的至少一种为主要成分的合金等)构成的上述接地电极侧电极头41。关于接地电极侧电极头41，其位于中心电极5侧的放电面41F形成为平坦的圆柱状。另外，接地电极侧电极头41被从接地电极27的顶端侧对主体部27M与接地电极侧电极头41之间的边界部分连续地照射激光束或者电子束而形成的溶融部45接合于上述主体部27M的顶端部。并且，在本实施方式中，溶融部45由溶合接地电极侧电极头41的构成材料与主体部27M的构成材料而形成的金属构成。
[0079]此外，如图6和图7所示，在接地电极侧电极头41的放电面41F上设有比放电面41F向中心电极5侧突出的突起部47。突起部47是通过在将接地电极侧电极头41接合于主体部27M时照射激光 束或者电子束而形成的。详细地说，突起部47是以如下方式形成的:伴随着照射激光束等而使含有接地电极侧电极头41的构成材料与主体部27M的构成材料的溶融金属沿着接地电极侧电极头41的侧面向放电面41F侧移动(扩散)。因此，与溶融部45相同，突起部47由溶合接地电极侧电极头41的构成材料与主体部27M的构成材料而形成的金属构成。
[0080]另外，在该第2实施方式中，溶融部45的外表面构成为朝向放电面41F侧逐渐靠近接地电极侧电极头41的中心轴线(在本实施方式中与轴线CLl相一致)。由此，通过照射激光束等，能够使溶融金属更可靠地向放电面41F侧移动(扩散)，进而能够相对容易地形成突起部47。
[0081]另外，在上述第I实施方式中，突起部37设置于放电面31F中的位于接地电极27的基端部侧的面上，在该第2实施方式中，突起部47设置于放电面41F中的、位于隔着轴线CLl而与接地电极27的基端部相反的一侧的面上。
[0082]此外，在该第2实施方式中，也与上述第I实施方式相同，当将间隙33的大小设为Al (mm)、将突起部47的相对于包括放电面41F在内的虚拟平面VS3而言朝向中心电极5侧的突出量设为BI (mm)时，满足BI / Al≤0.2。
[0083]进而，满足BI≤0.03，且使突出量BI足够大。
[0084]另外，突起部47从接地电极侧电极头41的侧面向径向外侧突出。而且，如图8所示，当将放电面41F和突起部47投影于与放电面41F平行的第2虚拟平面VS4上时，将在内部包含放电面41F的投影区域41FX (图8中标注了斜线的部位)在内的最小的虚拟圆VC3的直径设为Cl (mm)，将在内部包含放电面41F的投影区域41FX和突起部47的投影区域47X在内的最小的虚拟圆VC4的直径设为Dl (mm)时，满足Dl — Cl≤0.2。
[0085]以上，根据该第2实施方式，基本上发挥了与上述第I实施方式相同的作用效果。即，能够更可靠地防止点火性下降并且有效地降低放电电压。
[0086]另外，在该第2实施方式中，突起部47设于放电面41F中的位于与接地电极27的基端部相反的一侧的面上。因而，在突起部47与中心电极侧电极头31之间，能够在与接地电极27的基端部相反的一侧的位置产生火花放电。其结果，能够有效地抑制接地电极27对火焰核的成长所造成的阻碍，能够实现提高点火性。
[0087]接着，为了确认上述实施方式所发挥的作用效果，制作在中心电极侧电极头的放电面设置突起部并且突起部的突出量B (mm)各不相同的火花塞的试样，对于各试样，根据以JIS B8031为参考而记载的火花性试验进行了放电电压确认试验。
[0088]放电电压确认试验的概要如下。即，将试样安装于规定的腔室，并且将腔室内的压力设定为1.5MPa。在此基础上，测量为了在试样的间隙产生火花放电所需的放电电压。并且，在同样的条件下，测量以未设置突起部为前提构成的试样中的放电电压(基准放电电压)，并且计算设有突起部的各试样中的、放电电压的降低率〔=(基准放电电压一测量出的放电电压)/基准放电电压X100〕。在此，将测量出的放电电压低于基准放电电压(即，放电电压的降低率超过了 0%)的试样评价为“〇”，表示具有降低放电电压的效果，将放电电压的降低率为2%以上的试样评价为“◎”，表示降低放电电压的效果优异。
[0089]在图9中示出表示突出量B与放电电压的降低率之间的关系的图表，在表1中示出各试样的评价。另外，统一将各试样的放电面的外径设为0.8mm,并且将间隙的大小A设为1.25_。另外，突起部的突出量B是通过调节激光束的输出来进行变更的。
[0090]【表1】
【权利要求】
1.一种火花塞(1)，其特征在于，该火花塞(I)包括: 中心电极(5);以及 接地电极(27 )，在其与上述中心电极(5 )之间形成有间隙(33 ); 两个电极(5、27)中的至少一个电极具有通过照射激光束或者电子束而接合于该至少一个电极的电极头(31), 该火花塞设有突起部(37)，该突起部(37)是通过在接合上述电极头(31)时照射激光束或者电子束而形成的，且该突起部(37)从上述电极头(31)中的位于另一个电极那一侧的放电面(31F)向上述另一个电极那一侧突出。
2.根据权利要求1所述的火花塞(1)，其特征在于， 当将上述间隙(33)的大小设为A，将上述突起部(37)的相对于包括上述放电面(31F)在内的虚拟平面(VSl)而言朝向上述另一个电极那一侧的突出量设为B时，满足B /A≤0.2，其中，A、B的单位为mm。
3.根据权利要求1或2所述的火花塞(I)，其特征在于， 上述突起部(37)从上述电极头(31)的侧面向径向外侧突出， 当将上述放电面(31F)和上述突起部(37)投影于与上述放电面平行的第2虚拟平面(VS2)上时，当将在内部包含上述放电面(31F)的投影区域(31FX)在内的最小的虚拟圆的直径设为C，将在内部包含上述放电面(31F)的投影区域(31FX)和上述突起部(37)的投影区域(27X)在内的最小的虚拟圆的直径设为D时，满足D — C≤0.2，其中，C、D的单位为mmD
4.根据权利要求1或2所述的火花塞(I)，其特征在于， 当将上述突起部(37)的相对于包含上述放电面(31F)在内的虚拟平面(VSl)而言朝向上述另一个电极那一侧的突出量设为B时，满足B > 0.03，其中，B的单位为mm。
5.根据权利要求3所述的火花塞(I)，其特征在于， 当将上述突起部(37)的相对于包含上述放电面(31F)在内的虚拟平面(VSl)而言朝向上述另一个电极那一侧的突出量设为B时，满足B > 0.03，其中，B的单位为mm。
6.根据权利要求1或2所述的火花塞(I)，其特征在于， 该火花塞(I)包括: 绝缘体(2)，其具有供上述中心电极(5)插入设置的轴孔(4);以及筒状的主体金属外壳(3)，其配置于上述绝缘体(2)的外周，并在外周具有安装用的螺纹部(15)； 上述螺纹部(15)的螺纹径为M12以下。
7.根据权利要求3所述的火花塞(I)，其特征在于， 该火花塞(I)包括: 绝缘体(2)，其具有供上述中心电极(5)插入设置的轴孔(4);以及筒状的主体金属外壳(3)，其配置于上述绝缘体(2)的外周，并在外周具有安装用的螺纹部(15)； 上述螺纹部(15)的螺纹径为M12以下。
8.根据权利要求4所述的火花塞(I)，其特征在于， 该火花塞(I)包括:绝缘体(2)，其具有供上述中心电极(5)插入设置的轴孔(4);以及筒状的主体金属外壳(3)，其配置于上述绝缘体(2)的外周，并在外周具有安装用的螺纹部(15)； 上述螺纹部(15)的螺纹径为M12以下。
9.根据权利要求5所述的火花塞(I )，其特征在于， 该火花塞(I)包括: 绝缘体(2)，其具有供上述中心电极(5)插入设置的轴孔(4);以及筒状的主体金属外壳(3)，其配置于上述绝缘体(2)的外周，并在外周具有安装用的螺纹部(15)； 上述螺纹部(15)的螺纹径为 M12以下。
【文档编号】H01T13/20GK103855606SQ201310384898
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2012年11月28日
【发明者】岛立孙树 申请人:日本特殊陶业株式会社
【专利摘要】本发明提供一种火花塞，其在不导致点火性下降的前提下有效地降低放电电压。火花塞（1）包括：中心电极（5）；以及接地电极（27），在其与中心电极（5）之间形成有间隙（33）。两电极（5、27）中的至少一个电极具有通过照射激光束或者电子束而接合的电极头（31）。该火花塞（1）设有突起部（37），该突起部（37）是通过在接合电极头（31）时照射激光束或者电子束而形成的，且从电极头（31）中的位于另一个电极侧的放电面（31F）向另一个电极侧突出。
【专利说明】火花塞
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种使用于内燃机等的火花塞。
【背景技术】
[0002]使用于内燃机等的火花塞例如包括:绝缘体，其具有沿着轴线方向延伸的轴孔；中心电极，其插入设置于上述轴孔的顶端侧；筒状的主体金属外壳，其设置于上述绝缘体的外周；以及棒状的接地电极，其固定于上述主体金属外壳的顶端部。另外，在接地电极的顶端部与中心电极的顶端部之间形成有间隙，且通过对中心电极施加电压而在上述间隙产生火花放电。
[0003]并且，为了实现提高耐久性，公知有如下手法:将上述两个电极中的至少一个电极设为具有耐消耗性优异的电极头，并在一个电极所具有的电极头与另一个电极之间、或者在两个电极所具有的电极头彼此之间形成上述间隙(例如，参照专利文献I等)。
[0004]专利文献1:日本特开2004 - 214218号公报
[0005]但是，近年来，为了实现燃料消耗性能的提高等，提出有高压缩、高增压发动机，这样的发动机中的缸内压力相对较高。因而，为了在这样的发动机中产生火花放电而将所需的电压(放电电压)设为更大。因此，存在有如下隐患:两个电极、电极头伴随着火花放电而急剧地消耗、或者在对中心电极施加用于产生火花放电的电压时在中心电极和主体金属外壳之间产生贯穿绝缘体的放电(贯穿放电)，从而无法正常地产生火花放电。
[0006]相对于此，考虑有通过缩小间隙的大小来实现降低放电电压。但是，若缩小间隙的大小，则存在有如下隐患:因燃料气体流入间隙的流入量不充分、或者两个电极容易对火焰核的成长造成阻碍而导致点火性下降。
【发明内容】
[0007]本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够在不导致点火性下降的前提下有效地降低放电电压的火花塞。
[0008]以下，对适用于解决上述目的的各结构逐项说明。另外，根据需要对所对应的结构备注特有的作用效果。
[0009]结构1.本结构的火花塞的特征在于，该火花塞包括:
[0010]中心电极；以及
[0011]接地电极，在其与上述中心电极之间形成有间隙；
[0012]两个电极中的至少一个电极具有通过照射激光束或者电子束而接合于该至少一个电极的电极头，
[0013]该火花塞设有突起部，该突起部是通过在接合上述电极头时照射激光束或者电子束而形成的，且该突起部从上述电极头中的位于另一个电极那一侧的放电面向上述另一个电极那一侧突出。
[0014]根据上述结构1，在电极头的放电面上设有向另一个电极那一侧突出的突起部。因而，能够使突起部与另一个电极之间的最短距离小于间隙的大小，并且能够提高突起部中的电场强度。结果，能够有效地降低放电电压。
[0015]另外，与仅缩小间隙的大小的(使放电面靠近另一个电极)情况不同，上述结构I能够使燃料气体充分地流入间隙内，并且能够有效地抑制两个电极对火焰核的成长所造成的阻碍。结果，能够更可靠地防止点火性下降。
[0016]另外，根据上述结构I，通过在接合电极头时照射激光束等而设置突起部。即，在同一时刻完成电极头的接合与突起部的形成，从而无需为了设置突起部而设置其他的工序。因而，能够确保良好的生产率。
[0017]另外，突起部能够以如下方式形成:伴随着照射激光束等而使含有电极的构成材料等的溶融金属向电极头的放电面侧移动(扩散)。
[0018]结构2.在上述结构I的基础上，本结构的火花塞的特征在于，当将上述间隙的大小设为A，将上述突起部的相对于包括上述放电面在内的虚拟平面而言朝向上述另一个电极那一侧的突出量设为B时，满足B / A≤0.2，其中，A、B的单位为mm。
[0019]另外，在仅一个电极具有电极头的情况下，“间隙的大小A”指的是一个电极所具有的电极头的放电面与另一个电极中的与上述放电面相对的面之间的最短距离，在两电极分别具有电极头的情况下，“间隙的大小A”指的是两个电极的电极头的放电面之间的最短距离。
[0020]根据上述结构2，满足B /A^0.2，且突起部相对于另一个电极侧的突出量不会过大。因而，能够更可靠地抑制突起部对火焰核的成长所造成的阻碍。其结果，能够进一步可靠地防止点火 性下降。
[0021]结构3.在上述结构I或者2的基础上，本结构的火花塞的特征在于，上述突起部从上述电极头侧面向径向外侧突出，
[0022]当将上述放电面和上述突起部投影于与上述放电面平行的第2虚拟平面上时，当将在内部包含上述放电面的投影区域在内的最小的虚拟圆的直径设为C，将在内部包含上述放电面的投影区域和上述突起部的投影区域在内的最小的虚拟圆的直径设为D时，满足D — C≤0.2，其中，C、D的单位为_。
[0023]根据上述结构3，能够更可靠地抑制突起部对火焰核的成长所造成的阻碍，从而能够更进一步可靠地防止点火性下降。
[0024]结构4.在上述结构I~3中的任一项的基础上，本结构的火花塞的特征在于，当将上述突起部的相对于包含上述放电面在内的虚拟平面而言朝向上述另一个电极那一侧的突出量设为B时，满足B > 0.03，其中，B的单位为mm。
[0025]根据上述结构4，能够使突起部与另一个电极之间的最短距离充分地小于间隙的大小，并且能够更进一步地提高突起部的电场强度。结果，能够进一步降低放电电压。
[0026]结构5.在上述结构I~4中的任一项的基础上，本结构的火花塞的特征在于，该火花塞包括:
[0027]绝缘体，其具有供上述中心电极插入设置的轴孔；以及
[0028]筒状的主体金属外壳，其配置于上述绝缘体的外周，并在外周具有安装用的螺纹部;
[0029]上述螺纹部的螺纹径为M12以下。[0030]近年来，为了实现火花塞的小型化(小径化)，有时将主体金属外壳设为小径化，并且也将配置于主体金属外壳的内周的绝缘体设为小径化，并将绝缘体形成为薄壁。由于就这样的薄壁的绝缘体而言，耐电压性能较低，因此在放电电压较高的情况下，更加易于产生贯穿放电。
[0031]关于这一点，在如上述结构5那样将螺纹部的螺纹径设为M12以下的火花塞中，由于绝缘体的壁较薄，因此尤其担心产生贯穿放电，但是通过采用上述结构I等，能够降低放电电压，从而能够更可靠地防止产生贯穿放电。换言之，上述结构I等对于螺纹部的螺纹径为M12以下且更易于产生贯穿放电的火花塞而言是特别优选的。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是表示火花塞的结构的局部剖主视图。
[0033]图2的(a)是表示火花塞的顶端部的结构的局部剖放大主视图，图2的(b)是表示突起部的突出量等的局部放大主视图。
[0034]图3是表示投影于第2虚拟平面的放电面和突起部的投影图。
[0035]图4是表不突起部的另一例的局部放大主视图。
[0036]图5是表不突起部的另一例的投影图。
[0037]图6是表示第2实施方式中的、火花塞的顶端部的结构的局部剖放大主视图。
[0038]图7是表示第2实施方式中的、突起部的结构等的局部放大剖视图。
[0039]图8是表示在第2实施方式中的、投影于第2虚拟平面的放电面和突起部的投影图。
[0040]图9是表示突起部的突出量与放电电压降低率之间的关系的图表。
[0041]图10是表示其他实施方式中的、火花塞的结构的局部剖放大主视图。
[0042]图11是表示其他实施方式中的、接地电极侧电极头的结构的局部放大俯视图。
[0043]图12是表示其他实施方式中的、接地电极侧电极头的结构的局部放大俯视图。
[0044]图13是表示其他实施方式中的、接地电极侧电极头的结构的局部放大俯视图。
[0045]图14是表示其他实施方式中的、接地电极侧电极头与接地电极的主体部的接合方式的局部剖放大主视图。
[0046]图15是表示其他实施方式中的、接地电极侧电极头与接地电极的主体部的接合方式的局部剖放大主视图。
[0047]附图标记说明
[0048]1、火花塞；2、绝缘电瓷(绝缘体)；3、主体金属外壳；4、轴孔；5、中心电极；15、螺纹部；27、接地电极；31、中心电极侧电极头(电极头)；31F、放电面；31FX、(放电面的)投影区域；33、间隙；37、突起部；37X、(突起部的)投影区域；VS1、虚拟平面；VS2、第2虚拟平面。
【具体实施方式】
[0049]以下参照【专利附图】
【附图说明】实施方式。
[0050]第I实施方式
[0051]图1是表示火花塞I的局部剖主视图。另外，在图1中，将火花塞I的轴线CLl方向设为附图中的上下方向，将下侧设为火花塞I的顶端侧，将上侧设为后端侧来进行说明。[0052]火花塞I由形成为筒状的作为绝缘体的绝缘电瓷2和保持该绝缘电瓷2的筒状的主体金属外壳3等构成。
[0053]绝缘电瓷2是如公知那样通过烧结氧化铝等而形成的，在其外形部包括:形成于后端侧的后端侧主体部10、在比该后端侧主体部10靠顶端侧的位置向径向外侧突出形成的大径部11、在比该大径部11靠顶端侧的位置以比该大径部11细的直径形成的中间主体部12、以及在比该中间主体部12靠顶端侧的位置以比该中间主体部12细的直径形成的脚部13。此外，绝缘电瓷2中的大径部11、中间主体部12以及大部分的脚部13收纳于主体金属外壳3的内部。另外，在中间主体部12与脚部13之间的连接部形成有锥状的台阶部14，利用该台阶部14将绝缘电瓷2卡定于主体金属外壳3。
[0054]而且，在绝缘电瓷2中沿着轴线CLl贯穿形成有轴孔4，在该轴孔4的顶端侧插入设置有中心电极5。该中心电极5具备主体部5M,该主体部5M具有由导热性优异的金属〔例如，铜、铜合金、纯镍(Ni)〕等构成的内层5A和由以Ni为主要成分的合金构成的外层5B。主体部5M整体形成为棒状(圆柱状)，并从绝缘电瓷2的顶端突出。
[0055]另外，在轴孔4的后端侧，以从绝缘电瓷2的后端突出的状态插入并固定有端子电极6。
[0056]而且，在轴孔4的中心电极5与端子电极6之间配设有圆柱状的电阻器7。该电阻器7的两端部隔着导电性的玻璃密封层8、9而分别与中心电极5和端子电极6电连接。
[0057]此外，上述主体金属外壳3由低碳钢等金属形成为筒状，且在其外周面上形成有螺纹部(外螺纹部)15，该螺纹部15用于将火花塞I安装于内燃机等的安装孔。另外，在比螺纹部15靠后端侧的位置形成有凸缘状的座部16，在螺纹部15后端的螺纹头17嵌入有环状的垫圈18。而且， 在主体金属外壳3的后端侧设有截面六角形状的工具卡合部19，该工具卡合部19用于在将主体金属外壳3安装于内燃机等时与扳手等工具相卡合，并且该主体金属外壳3在后端部设有用于保持绝缘电瓷2的铆接(日文:加締A)部20。另外，在本实施方式中，为了实现火花塞I的小型化(小径化)而使主体金属外壳3小径化，且将螺纹部15的螺纹径形成为M12以下。并且，伴随着主体金属外壳3的小径化，配置于主体金属外壳3的内周的绝缘电瓷2也形成为小直径，且绝缘电瓷2的壁厚较小。
[0058]另外，在主体金属外壳3的内周面设有用于卡定绝缘电瓷2的锥状的台阶部21。并且，绝缘电瓷2相对于主体金属外壳3从其后端侧向顶端侧插入，在自身的台阶部14与主体金属外壳3的台阶部21相卡定的状态下使主体金属外壳3的后端侧开口部向径向内侧铆接、即形成上述铆接部20，从而固定于主体金属外壳3。另外，在台阶部14、21之间夹设有圆环状的板状密封件22。由此，保持燃烧室内的气密性，避免进入到暴露于燃烧室内的绝缘电瓷2的脚部13与主体金属外壳3的内周面之间的间隙的燃料气体泄露到外部。
[0059]而且，为了使铆接作用下的密闭更加完全，在主体金属外壳3的后端侧且在主体金属外壳3与绝缘电瓷2之间夹设有环状的环构件23、24，在环构件23、24之间填充有滑石(日文:夕> ^ )25的粉末。即，主体金属外壳3借助板状密封件22、环构件23、24以及滑石25保持绝缘电瓷2。
[0060]另外，在主体金属外壳3的顶端部26接合有棒状的接地电极27，该接地电极27在自身的中间部分折回，且该接地电极27的顶端侧侧面与中心电极5的顶端部相对。接地电极27由以Ni为主要成分的合金(例如，以Ni为主要成分且含有硅、铝以及稀土类元素中的至少一种的合金)构成。
[0061]并且，如图2的(a)所示，中心电极5在其顶端部具有圆柱状的中心电极侧电极头31 (相当于本发明的“电极头”)，该中心电极侧电极头31由规定的金属〔例如，铱(Ir)、钼(Pt)、铑(Rh)、钌(Ru)、铼(Re)、钨(W)、钯(Pd)或以上述元素中的至少一种为主要成分的合金等〕构成，且该中心电极侧电极头31中的位于接地电极27侧的放电面31F形成为平坦状。中心电极侧电极头31利用从自身的外周侧起沿着周向连续地照射激光束或者电子束而形成的溶融部35接合于上述主体部5M的顶端部。另外，在本实施方式中，溶融部35由溶合中心电极侧电极头31的构成材料与主体部5M (外层5B)的构成材料而形成的金属构成。
[0062]此外，在接地电极27的顶端部与中心电极5的顶端部(中心电极侧电极头31的放电面31F)之间形成有间隙33。在本实施方式中，间隙33的大小A (mm)处于规定范围内(例如，0.3mm~1.5mm)。另外，“间隙33的大小A”指的是上述放电面31F与接地电极27中的与上述放电面31F相对的面27F之间的最短距离。
[0063]并且，在本实施方式中，在中心电极侧电极头31的放电面31F设有比放电面31F向接地电极27侧突出的突起部37。突起部37是通过在将中心电极侧电极头31接合于主体部5M时照射激光束或者电子束而形成的。详细地说，突起部37是以如下方式形成的:伴随着照射激光束等而使含有中心电极侧电极头31的构成材料与主体部5M的构成材料(外层5B)的溶融金属沿着中心电极侧电极头31的侧面向放电面31F侧移动(扩散)。因此，与溶融部35相同，突起部37是由溶合中心电极侧电极头31的构成材料与主体部5M (外层5B)的构成材料而形成的金属构成的。
[0064]此外，如图2的(a)、(b)所示，当将上述间隙33的大小设为A(mm)，将突起部37的相对于包括放电面31F在内的虚拟平面VSl而言朝向接地电极27侧的突出量设为B (mm)时，满足B / A≥0.2。
[0065]并且，在本实施方式中，满足B > 0.03。另外，突出量B能够通过调节激光束等的输出等来进行变更。例如，通过增大激光束等的输出，能够将突出量B设为较大的值。
[0066]另外，在本实施方式中，突起部37从中心电极侧电极头31的侧面向径向外侧突出。而且，如图3所示，当将放电面31F和突起部37投影于与放电面31F平行的第2虚拟平面VS2上时，当将在内部包含放电面31F的投影区域31FX (图3中标注了斜线的部位)在内的最小的虚拟圆VCl的直径设为C(mm)，将在内部包含放电面31F的投影区域31FX和突起部37的投影区域37X在内的最小的虚拟圆VC2的直径设为D (mm)时，满足D — C≥0.2。
[0067]此外，在本实施方式中，当将溶融部35的后端的外径设为E (mm)时〔参照图2的(b)〕，满足E > C，且溶融部35的外表面构成为以朝向放电面31F侧的方式逐渐靠近中心电极侧电极头31的中心轴线(在本实施方式中与轴线CLl相一致)。由此，通过照射激光束等，能够更加可靠地使溶融金属向放电面31F侧移动(扩散)，进而能够相对容易地形成突起部37。
[0068]另外，对于突起部的数量并无特殊限定，例如，如图4所示，也可以设置多个比放电面31F向接地电极27侧突出的突起部38、39。另外，在设置了多个突起部的情况下，如图5所示，虽然在将放电面3IF和突起部38、39投影于上述第2虚拟平面VS2上时能够相对较大地形成在内部包含放电面31F的投影区域31FX和突起部38、39的投影区域38X、39X在内的最小的虚拟圆VC2的直径D (_)，但是即使在这样的情况下，也优选满足D — C≤ 0.2。
[0069]如以上所详述的那样，根据本实施方式，在中心电极侧电极头31的放电面31F上设有向接地电极27侧突出的突起部37。因而，能够使突起部37与接地电极27之间的最短距离小于间隙33的大小A，并且能够提高突起部37中的电场强度。其结果，能够有效地降低放电电压。
[0070]特别是在本实施方式中，由于螺纹部15的螺纹径为M12以下，且绝缘电瓷2的壁厚设得较薄，因此尤其担心产生贯穿放电，但是通过设置突起部37，能够降低放电电压，进而能够进一步可靠地防止产生贯穿放电。换言之，设置突起部37对于螺纹部的螺纹径为M12以下且更易于产生贯穿放电的火花塞而言是特别优选的。
[0071]另外，在本实施方式中，与仅缩小间隙33的大小的(使放电面31F靠近接地电极27)情况不同，本实施方式能够使燃料气体充分地流入间隙33，并且能够有效地抑制两电极
5、27对火焰核的成长所造成的阻碍。其结果，能够更加可靠地防止点火性下降。
[0072]并且，在本实施方式中，通过在接合中心电极侧电极头31时照射激光束等而设有突起部37。即，在同一时刻完成中心电极侧电极头31的接合与突起部37的形成，从而无需为了设置突起部37而设置其他的工序。因而，能够确保良好的生产率。
[0073]此外，满足B / A≤0.2，且突起部37向接地电极27侧的突出量B不会过大。因而，能够进一步可靠地抑制突起部37对火焰核的成长所造成的阻碍。其结果，能够进一步可靠地防止点火性下降。
[0074]另外，在本实施方式中，由于满足D -C≤0.2mm,因此能够更进一步可靠地抑制突起部37对火焰核的成长所造成的阻碍。由此，能够更进一步可靠地防止点火性下降。
[0075]并且，由于满足B≥0.03mm,因此能够使突起部37与接地电极27之间的最短距离充分地小于间隙33的大小，并且能够更进一步地提高突起部37的电场强度。其结果，能够进一步降低放电电压。
[0076]第2实施方式
[0077]接着，以与上述第I实施方式间的不同点为中心说明第2实施方式。在上述第1实施方式中，仅中心电极5具有中心电极侧电极头31，但是在该第2实施方式中，中心电极5具有中心电极侧电极头31，并且接地电极27具有接地电极侧电极头41 (相当于本发明的“电极头”)。
[0078]在该第2实施方式中，接地电极27包括由以Ni为主要成分的合金构成的主体部27M和由规定的金属(例如，Ir、Pt、Rh、Ru、Re、W、Pd或以上述元素中的至少一种为主要成分的合金等)构成的上述接地电极侧电极头41。关于接地电极侧电极头41，其位于中心电极5侧的放电面41F形成为平坦的圆柱状。另外，接地电极侧电极头41被从接地电极27的顶端侧对主体部27M与接地电极侧电极头41之间的边界部分连续地照射激光束或者电子束而形成的溶融部45接合于上述主体部27M的顶端部。并且，在本实施方式中，溶融部45由溶合接地电极侧电极头41的构成材料与主体部27M的构成材料而形成的金属构成。
[0079]此外，如图6和图7所示，在接地电极侧电极头41的放电面41F上设有比放电面41F向中心电极5侧突出的突起部47。突起部47是通过在将接地电极侧电极头41接合于主体部27M时照射激光 束或者电子束而形成的。详细地说，突起部47是以如下方式形成的:伴随着照射激光束等而使含有接地电极侧电极头41的构成材料与主体部27M的构成材料的溶融金属沿着接地电极侧电极头41的侧面向放电面41F侧移动(扩散)。因此，与溶融部45相同，突起部47由溶合接地电极侧电极头41的构成材料与主体部27M的构成材料而形成的金属构成。
[0080]另外，在该第2实施方式中，溶融部45的外表面构成为朝向放电面41F侧逐渐靠近接地电极侧电极头41的中心轴线(在本实施方式中与轴线CLl相一致)。由此，通过照射激光束等，能够使溶融金属更可靠地向放电面41F侧移动(扩散)，进而能够相对容易地形成突起部47。
[0081]另外，在上述第I实施方式中，突起部37设置于放电面31F中的位于接地电极27的基端部侧的面上，在该第2实施方式中，突起部47设置于放电面41F中的、位于隔着轴线CLl而与接地电极27的基端部相反的一侧的面上。
[0082]此外，在该第2实施方式中，也与上述第I实施方式相同，当将间隙33的大小设为Al (mm)、将突起部47的相对于包括放电面41F在内的虚拟平面VS3而言朝向中心电极5侧的突出量设为BI (mm)时，满足BI / Al≤0.2。
[0083]进而，满足BI≤0.03，且使突出量BI足够大。
[0084]另外，突起部47从接地电极侧电极头41的侧面向径向外侧突出。而且，如图8所示，当将放电面41F和突起部47投影于与放电面41F平行的第2虚拟平面VS4上时，将在内部包含放电面41F的投影区域41FX (图8中标注了斜线的部位)在内的最小的虚拟圆VC3的直径设为Cl (mm)，将在内部包含放电面41F的投影区域41FX和突起部47的投影区域47X在内的最小的虚拟圆VC4的直径设为Dl (mm)时，满足Dl — Cl≤0.2。
[0085]以上，根据该第2实施方式，基本上发挥了与上述第I实施方式相同的作用效果。即，能够更可靠地防止点火性下降并且有效地降低放电电压。
[0086]另外，在该第2实施方式中，突起部47设于放电面41F中的位于与接地电极27的基端部相反的一侧的面上。因而，在突起部47与中心电极侧电极头31之间，能够在与接地电极27的基端部相反的一侧的位置产生火花放电。其结果，能够有效地抑制接地电极27对火焰核的成长所造成的阻碍，能够实现提高点火性。
[0087]接着，为了确认上述实施方式所发挥的作用效果，制作在中心电极侧电极头的放电面设置突起部并且突起部的突出量B (mm)各不相同的火花塞的试样，对于各试样，根据以JIS B8031为参考而记载的火花性试验进行了放电电压确认试验。
[0088]放电电压确认试验的概要如下。即，将试样安装于规定的腔室，并且将腔室内的压力设定为1.5MPa。在此基础上，测量为了在试样的间隙产生火花放电所需的放电电压。并且，在同样的条件下，测量以未设置突起部为前提构成的试样中的放电电压(基准放电电压)，并且计算设有突起部的各试样中的、放电电压的降低率〔=(基准放电电压一测量出的放电电压)/基准放电电压X100〕。在此，将测量出的放电电压低于基准放电电压(即，放电电压的降低率超过了 0%)的试样评价为“〇”，表示具有降低放电电压的效果，将放电电压的降低率为2%以上的试样评价为“◎”，表示降低放电电压的效果优异。
[0089]在图9中示出表示突出量B与放电电压的降低率之间的关系的图表，在表1中示出各试样的评价。另外，统一将各试样的放电面的外径设为0.8mm,并且将间隙的大小A设为1.25_。另外，突起部的突出量B是通过调节激光束的输出来进行变更的。
[0090]【表1】
【权利要求】
1.一种火花塞(1)，其特征在于，该火花塞(I)包括: 中心电极(5);以及 接地电极(27 )，在其与上述中心电极(5 )之间形成有间隙(33 ); 两个电极(5、27)中的至少一个电极具有通过照射激光束或者电子束而接合于该至少一个电极的电极头(31), 该火花塞设有突起部(37)，该突起部(37)是通过在接合上述电极头(31)时照射激光束或者电子束而形成的，且该突起部(37)从上述电极头(31)中的位于另一个电极那一侧的放电面(31F)向上述另一个电极那一侧突出。
2.根据权利要求1所述的火花塞(1)，其特征在于， 当将上述间隙(33)的大小设为A，将上述突起部(37)的相对于包括上述放电面(31F)在内的虚拟平面(VSl)而言朝向上述另一个电极那一侧的突出量设为B时，满足B /A≤0.2，其中，A、B的单位为mm。
3.根据权利要求1或2所述的火花塞(I)，其特征在于， 上述突起部(37)从上述电极头(31)的侧面向径向外侧突出， 当将上述放电面(31F)和上述突起部(37)投影于与上述放电面平行的第2虚拟平面(VS2)上时，当将在内部包含上述放电面(31F)的投影区域(31FX)在内的最小的虚拟圆的直径设为C，将在内部包含上述放电面(31F)的投影区域(31FX)和上述突起部(37)的投影区域(27X)在内的最小的虚拟圆的直径设为D时，满足D — C≤0.2，其中，C、D的单位为mmD
4.根据权利要求1或2所述的火花塞(I)，其特征在于， 当将上述突起部(37)的相对于包含上述放电面(31F)在内的虚拟平面(VSl)而言朝向上述另一个电极那一侧的突出量设为B时，满足B > 0.03，其中，B的单位为mm。
5.根据权利要求3所述的火花塞(I)，其特征在于， 当将上述突起部(37)的相对于包含上述放电面(31F)在内的虚拟平面(VSl)而言朝向上述另一个电极那一侧的突出量设为B时，满足B > 0.03，其中，B的单位为mm。
6.根据权利要求1或2所述的火花塞(I)，其特征在于， 该火花塞(I)包括: 绝缘体(2)，其具有供上述中心电极(5)插入设置的轴孔(4);以及筒状的主体金属外壳(3)，其配置于上述绝缘体(2)的外周，并在外周具有安装用的螺纹部(15)； 上述螺纹部(15)的螺纹径为M12以下。
7.根据权利要求3所述的火花塞(I)，其特征在于， 该火花塞(I)包括: 绝缘体(2)，其具有供上述中心电极(5)插入设置的轴孔(4);以及筒状的主体金属外壳(3)，其配置于上述绝缘体(2)的外周，并在外周具有安装用的螺纹部(15)； 上述螺纹部(15)的螺纹径为M12以下。
8.根据权利要求4所述的火花塞(I)，其特征在于， 该火花塞(I)包括:绝缘体(2)，其具有供上述中心电极(5)插入设置的轴孔(4);以及筒状的主体金属外壳(3)，其配置于上述绝缘体(2)的外周，并在外周具有安装用的螺纹部(15)； 上述螺纹部(15)的螺纹径为M12以下。
9.根据权利要求5所述的火花塞(I )，其特征在于， 该火花塞(I)包括: 绝缘体(2)，其具有供上述中心电极(5)插入设置的轴孔(4);以及筒状的主体金属外壳(3)，其配置于上述绝缘体(2)的外周，并在外周具有安装用的螺纹部(15)； 上述螺纹部(15)的螺纹径为 M12以下。
【文档编号】H01T13/20GK103855606SQ201310384898
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2012年11月28日
【发明者】岛立孙树 申请人:日本特殊陶业株式会社
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