用于内燃机的火花塞的制作方法
【专利摘要】一种用于内燃机的火花塞，该火花塞包括：中心电极，其具有末端部分；接地电极，其具有经由间隙与末端部分相对的相对部分。末端部分具有末端突出部分。相对部分具有与末端突出部分相对的相对突出部分。末端突出部分和相对突出部分具有非突起方向相对表面，所述非突起方向相对表面彼此平行，并以最小距离彼此相对并且在非突起方向的方向上。包括非突起方向相对表面并且在该处末端突出部分和相对突出部分以最小距离彼此相对的部分的第一相对面积大于在与突起方向正交的末端突出部分的平面和相对突出部分的平面在突起方向上彼此相对时获得的第二相对面积。
【专利说明】用于内燃机的火花塞
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种用于车辆等的内燃机的火花塞。
【背景技术】
[0002]传统上，已知火花塞作为点燃引入车辆的内燃机的燃烧室中的空气燃料混合物的点火装置。例如，这样的火花塞具有中心电极和接地电极，火花放电间隙介于二者之间。
[0003]火花塞的寿命取决于由于火花放电间隙的扩大而引起的所需电压的增大。S卩，反复的火花放电磨损中心电极和接地电极，从而使二者之间的火花放电间隙逐渐扩大。因此，施加在中心电极与接地电极之间以用于产生火花放电所需的电压增大。然后，所需电压超过一定范围内的预定值，在该范围内不会看到某种现象，例如由(例如)阴燃引起的绝缘体表面上的介质电阻的减小。因此，火花塞达到其寿命。
[0004]为了解决这一问题，考虑各种办法通过设计形成火花放电间隙的中心电极和接地电极的结构来延长火花塞的寿命。
[0005]例如，JP-A-2007-250257公开了一种火花塞，其中多个接地电极与中心电极相对，以增大接地电极与中心电极之间的相对面积(相对区域，放电区域)，从而抑制火花放电间隙的扩大。
[0006]然而，根据JP-A-2007-250257中所公开的增加与中心电极相对的接地电极的数量并增大中心电极与接地电极之间的相对面积的火花塞的办法，由于(例如)容纳中心电极的壳体或中心电极的尺寸的约束，可能难以容易地增大相对面积。因此，期望有能够通过简单的结构增大中心电极与接地电极之间的相对面积而不受尺寸等约束的影响的办法。
【发明内容】
[0007]一个实施例提供一种用于内燃机的火花塞，其可通过简单的结构增大中心电极与接地电极之间的相对面积(相对区域)，从而延长火花塞的寿命。
[0008]作为该实施例的一个方面，提供一种用于内燃机的火花塞。所述火花塞包括:管状壳体；管状绝缘体，其被保持在所述壳体内；中心电极，其被保持在所述绝缘体内，使得其末端部分伸出；接地电极，其具有与中心电极的末端部分相对的相对部分，火花放电间隙形成在相对部分与末端部分之间。末端部分设置有朝着相对部分突出的末端突出部分。相对部分设置有朝着末端部分突出并与末端突出部分相对的相对突出部分。末端突出部分和相对突出部分设置有非突起方向相对表面，所述非突起方向相对表面彼此平行，并彼此相对以间隔开最小距离并且不在其突起方向的方向上。当将包括非突起方向相对表面并且在该处末端突出部分和相对突出部分彼此相对以间隔开最小距离的部分的相对面积定义为第一相对面积，并且将在与突起方向正交的末端突出部分的平面和相对突出部分的平面在突起方向上彼此相对时获得的相对面积定义为第二相对面积时，所述第一相对面积大于所述第二相对面积。【专利附图】
【附图说明】
[0009]在附图中:
[0010]图1是示出根据第一实施例的火花塞的结构的局部剖视图；
[0011]图2是沿图1的箭头II的方向截取的剖视图；
[0012]图3A是沿图2的箭头III的方向截取的剖视图，示出中心电极的末端突出部分和接地电极的相对突出部分的形状；
[0013]图3B是沿图2的箭头III的方向截取的剖视图，示出相对表面；
[0014]图4A是示出根据第二实施例的中心电极的末端突出部分和接地电极的相对突出部分的形状的剖视图；
[0015]图4B是示出根据第二实施例的相对表面的剖视图；
[0016]图5A是示出根据第二实施例的中心电极的末端突出部分和接地电极的相对突出部分的形状的剖视图；
[0017]图5B是示出根据第二实施例的相对表面的剖视图；
[0018]图6A是示出根据第二实施例的中心电极的末端突出部分和接地电极的相对突出部分的形状的剖视图；
[0019]图6B是示出根据第二实施例的相对表面的剖视图；
[0020]图7A是示出根据第二实施例的中心电极的末端突出部分和接地电极的相对突出部分的形状的剖视图；
[0021]图7B是示出根据第二实施例的相对表面的剖视图；
[0022]图8A是示出根据第二实施例的中心电极的末端突出部分和接地电极的相对突出部分的形状的剖视图；
[0023]图8B是示出根据第二实施例的相对表面的剖视图；
[0024]图9A是示出根据第二实施例的中心电极的末端突出部分和接地电极的相对突出部分的形状的剖视图；
[0025]图9B是示出根据第二实施例的相对表面的剖视图；
[0026]图10是示出根据第三实施例的火花塞的结构的正视图；
[0027]图11是沿图10的箭头XI的方向截取的剖视图；
[0028]图12是示出根据第三实施例的中心电极和接地电极的结构的剖视图；
[0029]图13是示出根据第三实施例的中心电极和接地电极的结构的剖视图；
[0030]图14是示出根据第四实施例的火花塞的结构的局部剖视图；
[0031]图15是沿图14的箭头XV的方向截取的剖视图；
[0032]图16A是沿图15的箭头XVI的方向截取的剖视图，示出中心电极的末端突出部分和接地电极的相对突出部分的形状；
[0033]图16B是沿图15的箭头XVI的方向截取的剖视图，示出相对表面；
[0034]图17是示出根据第五实施例的相对面积A与火花塞寿命之间的关系的曲线图；
[0035]图18是示出根据第六实施例的相对面积比A/B与火花塞寿命之间的关系的曲线图；
[0036]图19是示出根据第一至第六实施例的火花塞的结构的局部剖视图；
[0037]图20是示出根据第一至第六实施例的中心电极的末端突出部分和接地电极的相对突出部分的形状的剖视图。
【具体实施方式】
[0038]参照附图，以下描述本发明的用于内燃机的火花塞的实施例。
[0039](第一实施例)
[0040]如图1至图3B所示,本实施例的火花塞I包括管状壳体2、管状绝缘体3、中心电极4和接地电极5。绝缘体3被保持在壳体2内。中心电极4被保持在绝缘体3内，使得其端部41伸出。接地电极5具有与中心电极4的末端部分41相对的相对部分51。火花放电间隙G形成在相对部分51与中心电极4的末端部分41之间。
[0041]中心电极4的末端部分41设置有朝着接地电极5的相对部分51突出的末端突出部分42。接地电极5的相对部分51设置有相对突出部分52，其朝着中心电极4的末端部分41突出并与末端部分41的末端突出部分42相对。
[0042]如图1至图3B所示，中心电极4的末端突出部分42和接地电极5的相对突出部分52设置有非突起方向相对表面492、592，所述相对表面彼此平行并彼此相对以间隔开最小距离D并且沿着非其突起方向X的方向。
[0043]当将包括非突起方向相对表面492、592并且在该处末端突出部分42和相对突出部分52彼此相对以间隔开最小距离D的部分的相对面积定义为A (第一相对面积)，并且将在末端突出部分42的平面490和相对突出部分52的平面590 (参见图19和图20)(所述平面与突起方向X正交)在突起方向X上彼此相对时获得的相对面积定义为B (第二相对面积)时，相对面积A大于相对面积B。
[0044]下面描述细节。
[0045]如图1所示，在火花塞I中，安装螺纹部分21设置在管状壳体2的外周上。通过将安装螺纹部分21旋到形成在发动机的燃烧室的壁部中的螺纹孔(未示出)中来附接火花塞I。
[0046]另外，管状绝缘体3被插入并保持在壳体2内。中心电极4被保持在绝缘体3内。中心电极4被保持在其末端部分41朝着末端侧相对于绝缘体3伸出的状态下。另外，中心电极4的末端部分41设置有朝着接地电极5的相对部分51突出的末端突出部分42(稍后描述)。
[0047]另外，接地电极5接合到壳体2的末端面201。接地电极5从末端面201沿着中心电极4延伸，并朝内侧弯曲，从而形成与中心电极4的末端部分41相对的相对部分51。接地电极5的相对部分51设置有相对突出部分52，其朝着中心电极4的末端部分41突出并与末端部分41的末端突出部分42相对。
[0048]另外，火花放电间隙G设置在中心电极4的末端突出部分42与接地电极5的相对突出部分52之间。即，通过在末端突出部分42与相对突出部分52之间设置预定距离，得到火花放电间隙G。
[0049]另外，末端突出部分42和相对突出部分52由贵金属芯片(例如，铱合金)形成，并形成为具有相同直径的基本上圆柱形形状。末端突出部分42和相对突出部分52的外径可设定在2至5mm的范围内。
[0050]如图2和图3A所示，中心电极4的末端突出部分42设置有凸形突起部分43，其从末端突出部分42的基准面420朝着相对突出部分52 (即，朝末端侧)突出。需要指出的是，基准面420是与突起方向X正交的平面。
[0051]另外，突起部分43在径向方向上形成，以连接在中心电极4的末端突出部分42的圆周表面422之间。突起部分43的与径向方向正交的横截面具有矩形形状。突起部分43设置有由末端面431和侧面432形成的拐角部分44。例如，在末端突出部分42和相对突出部分52的外径为2.4mm的情况下，凸形突起部分43的宽度可设定在0.8至Imm的范围内。
[0052]同时，接地电极5的相对突出部分52设置有凹形部分53，其具有从相对突出部分52的基准面520朝末端侧凹陷的凹槽形状。需要指出的是，基准面520是与突起方向X正交并与中心电极4的末端突出部分42的基准面420平行的平面。
[0053]另外，凹形部分53在径向方向上形成，以连接在接地电极5的相对突出部分52的圆周表面522之间。中心电极4的末端突出部分42的突起部分43的一部分设置在凹形部分53中。凹形部分53的形状对应于凸形突起部分43的形状(矩形形状)。
[0054]如图3B所示，中心电极4的末端突出部分42和接地电极5的相对突出部分52具有彼此相对以间隔开最小距离D (参见图3A)的相对表面49、59 (图3B中由粗线指示的部分)。在本实施例中，中心电极4的末端突出部分42的相对表面49是末端突出部分42的基准面420的一部分以及凸形突起部分43的侧面432和凸形突起部分43的末端面431的一部分。接地电极5的相对突出部分52的相对表面59是凹形部分53的内壁表面531和相对突出部分52的基准面520的一部分。例如，最小距离D可设定在0.2至0.5mm的范围内。
[0055]另外，中心电极4的末端突出部分42的相对表面49和接地电极5的相对突出部分52的相对表面59具有突起方向相对表面491、591和非突起方向相对表面492、592。突起方向相对表面491、591彼此平行，并在其突起方向X上彼此相对以间隔开最小距离D。非突起方向相对表面492、592彼此平行，并在其不是突起方向X的方向上彼此相对以间隔开
最小距离D。
[0056]另外，中心电极4的末端突出部分42的凸形突起部分43的拐角部分44与接地电极5的相对突出部分52的凹形部分53的内壁表面531相对以间隔开最小距离D。
[0057]另外，中心电极4的末端突出部分42与接地电极5的相对突出部分52之间的相对面积A大于相对面积B。相对面积A是相对面积B的1.25倍或更多，并且是相对面积B的1.75倍或更小。在本实施例，相对面积A是相对面积B的1.5倍。
[0058]相对面积A是包括非突起方向相对表面492、592并且在该处末端突出部分42和相对突出部分52彼此相对以间隔开最小距离D的部分，即，突起方向相对表面491、591和非突起方向相对表面492、592的相对面积。
[0059]如图19和图20所示，相对面积B是在与突起方向X正交的中心电极4的末端突出部分42的平面490和相对突出部分52的平面590在突起方向X上彼此相对，而没有改变火花塞9中的末端突出部分42和相对突出部分52的外形时获得的相对面积。
[0060]接下来，将参照图1描述中心电极4的末端突出部分42和接地电极5的相对突出部分52的制造方法。
[0061]作为一个例子，将具有基本上圆柱形形状并由(例如)铱合金形成的贵金属构件设置在中心电极4的末端部分41与接地电极5的相对部分51之间。将贵金属构件的一端焊接到中心电极4的末端部分41。将贵金属构件的另一端焊接到接地电极5的相对部分51。接下来，通过诸如线切割工艺的切割工艺切割贵金属构件。在此工艺中，切除与火花放电间隙G对应的部分。
[0062]因此，如图1所示，形成中心电极4的末端突出部分42和接地电极5的相对突出部分52。另外，在末端突出部分42与相对突出部分52之间形成火花放电间隙G。
[0063]另外，作为另一例子，将具有基本上圆柱形形状并由(例如)铱合金形成的两个贵金属构件分别焊接到中心电极4的末端部分41和接地电极5的相对部分51。贵金属构件分别用作中心电极4的末端突出部分42和接地电极5的相对突出部分52。此时，在末端突出部分42与相对突出部分52之间提供预定余隙。
[0064]因此，如图1所示，形成末端突出部分42和相对突出部分52。另外，在末端突出部分42与相对突出部分52之间形成火花放电间隙G。
[0065]需要注意的是，中心电极4的末端突出部分42和接地电极5的相对突出部分52可利用另一方面来制造。
[0066]接下来，描述本实施例的火花塞I的优点。
[0067]在火花塞I中，中心电极4的末端突出部分42和接地电极5的相对突出部分52设置有非突起方向相对表面492、592，所述非突起方向相对表面彼此平行并在不是突起方向X的方向上彼此相对以间隔开最小距离D。另外，包括非突起方向相对表面492、592并且在该处末端突出部分42和相对突出部分52彼此相对以间隔开最小距离D的部分的相对面积A大于在与突起方向X正交的平面490和平面590在突起方向X上彼此相对时获得的相对面积B。
[0068]因此，通过在末端突出部分42和相对突出部分52上设置非突起方向相对表面492,592的简单结构，可容易地增大中心电极4与接地电极5之间的相对面积(放电面积)。结果，可限制火花放电间隙G由于火花放电所引起的末端突出部分42和相对突出部分52的磨损而产生的扩大，这可延长火花塞I的寿命。
[0069]另外，中心电极与接地电极之间的相对面积可通过简单的结构来增大。因此，可防止中心电极的末端突出部分和接地电极的相对突出部分的形状变得复杂。另外，可防止中心电极的末端突出部分和接地电极的相对突出部分的尺寸(外径等)增大。
[0070]另外，在本实施例中，末端突出部分42和相对突出部分52中的一个(末端突出部分42)设置有突起部分43，该突起部分43朝着末端突出部分42和相对突出部分52中的另一个(相对突出部分52)突出。突起部分43设置有拐角部分44，该拐角部分44与另一个(相对突出部分52)相对以间隔开最小距离D。因此，容易地从设置在中心电极4的末端突出部分42上的突起部分43的拐角部分44朝着接地电极5的相对突出部分52发生火花放电，这可减小火花放电所需的所需电压。因此，可抑制由火花放电引起的电极的磨损，这可进一步延长火花塞的寿命。
[0071]另外，相对面积A是相对面积B的1.25倍或更多。因此，可通过用简单的结构增大中心电极4与接地电极5之间的相对面积来有效利用上述延长火花塞寿命的优点。
[0072]另外，相对面积A是相对面积B的1.75倍或更少。因此，可防止中心电极4的末端突出部分42和接地电极5的相对突出部分52的形状变得复杂。另外，可防止末端突出部分42和相对突出部分52的尺寸(外径等)增大。[0073]如上所述，根据本实施例，提供用于内燃机的火花塞1，可通过用简单的结构增大中心电极4与接地电极5之间的相对面积来延长其寿命。
[0074](第二实施例)
[0075]在本实施例中，如图4至图9所示，中心电极4的末端突出部分42和接地电极5的相对突出部分52的形状改变。
[0076]在图4A和图4B所示的例子中，中心电极4的末端突出部分42设置有两个凸形突起部分43。另外，接地电极5的相对突出部分52设置有具有凹槽形状的两个凹形部分53。
[0077]在图5A和图5B所示的例子中，中心电极4的末端突出部分42设置有两个凸形突起部分43。突起部分43的与径向方向正交的横截面为梯形形状。另外，接地电极5的相对突出部分52设置有具有凹槽形状的两个凹形部分53，所述凹槽形状与中心电极4的末端突出部分42的突起部分43的形状(梯形形状，trapezoid shapes)对应。
[0078]在图6A和图6B所示的例子中，中心电极4的末端突出部分42设置有三个凸形突起部分43。突起部分43的与径向方向正交的横截面为三角形形状。另外，接地电极5的相对突出部分52设置有三个凹形部分53，其具有与中心电极4的末端突出部分42的突起部分43的形状对应的凹槽形状(三角形形状)。
[0079]需要注意的是，在图6所示的例子中，末端突出部分42和相对突出部分52设置有基准面420、520 (参见图4和图5)。
[0080]在图7A和图7B所示的例子中，中心电极4的末端突出部分42的末端面421具有凸形形状。另外，接地电极5的相对突出部分52的末端面521具有与中心电极4的末端突出部分42的末端面421对应的凹形形状。
[0081]在图8A和图8B所示的例子中，中心电极4的末端突出部分42的末端面421具有凸凹的波浪形状。另外，接地电极5的相对`突出部分52的末端面521具有凹凸的波浪形状以与末端面421对应。
[0082]在图9A和图9B所示的例子中，中心电极4的末端突出部分42的末端面421和接地电极5的相对突出部分52的末端面521是相对于突起方向X以预定角度倾斜并且彼此平行的平面。
[0083]需要注意的是，在图7A至图9B所示的例子中，中心电极4的末端突出部分42未设置有突起部分43 (参见图4A至图6B等)和拐角部分44 (参见图4A至图6B等)。另外，接地电极5的相对突出部分52未设置有凹形部分53 (参见图4A至图6B等)。
[0084]上述例子的其他基本构型和优点与第一实施例相同。
[0085](第三实施例)
[0086]在本实施例中，如图10至图13所示，相对于中心电极4设置多个接地电极5。
[0087]在图10和图11所示的例子中，相对于中心电极4设置两个接地电极5 (5a、5b)。
[0088]如图10和图11所示，两个接地电极5a、5b连接到壳体2的末端面201。两个接地电极5a、5b的相对部分51被设置为在与火花塞I的轴向方向正交的方向上从两个方向朝着中心电极4的末端部分41延伸。
[0089]如图10和图11所示，中心电极4的方柱形末端部分41设置有四个侧面413。侦^面413中的两个设置有朝着接地电极5a、5b的相对部分51突出的两个末端突出部分42。
[0090]另外，接地电极5a、5b的相对部分51设置有两个相对突出部分52，所述相对突出部分朝着中心电极4的末端部分41突出并与末端部分41的末端突出部分42相对。
[0091]在图12所示的例子中，相对于中心电极4设置三个接地电极5 (5a至5c)。
[0092]如图12所示，三个接地电极5a至5c连接到壳体2 (图10)的末端面201 (图10)。三个接地电极5a至5c的相对部分51被设置为在与火花塞I (图10)的轴向方向正交的方向上从三个方向朝着中心电极4的末端部分41延伸。
[0093]如图12所示，中心电极4的三角柱形末端部分41设置有三个侧面413。这三个侧面413设置有朝着接地电极5a至5c的相对部分51突出的三个末端突出部分42。
[0094]另外，接地电极5a至5c的相对部分51设置有三个相对突出部分52，所述相对突出部分朝着中心电极4的末端部分41突出并与末端部分41的末端突出部分42相对。
[0095]在图13所示的例子中，相对于中心电极4设置四个接地电极5 (5a至5d)。
[0096]如图13所示，四个接地电极5a至5d连接到壳体2 (图10)的末端面201 (图10)。四个接地电极5a至5d的相对部分51被设置为在与火花塞I (图10)的轴向方向正交的方向上从四个方向朝着中心电极4的末端部分41延伸。
[0097]如图13所示，中心电极4的方柱形末端部分41设置有四个侧面413。这四个侧面413设置有朝着接地电极5a至5d的相对部分51突出的四个末端突出部分42。这四个末端突出部分42 —体地形成。
[0098]另外，接地电极5a至5d的相对部分51设置有四个相对突出部分52，所述相对突出部分朝着中心电极4的末端部分41突出并与末端部分41的末端突出部分42相对。
[0099]上述例子的其他基本构型和优点与第一实施例相同。
[0100](第四实施例)
[0101]在本实施例中，如图14至图16所示，中心电极4的末端突出部分42和接地电极5的相对突出部分52的形状改变。
[0102]如图14至图16所示，中心电极4的末端突出部分42设置有具有基本上圆柱形形状的突起部分43，其中心部分从其基准面420朝着末端侧突出。在本实施例中，例如，突起部分43的外径可设定在0.8至Imm的范围内。
[0103]另外，接地电极5的相对突出部分52设置有凹形部分53，该凹形部分53具有从相对突出部分52的基准面520朝着末端侧凹陷的基本上圆柱形形状。
[0104]另外，中心电极4的末端突出部分42的突起部分43的至少一部分(包括拐角部分44)的整个外周被接地电极5的相对突出部分52覆盖。
[0105]其他基本构型与第一实施例相同。
[0106]在这种情况下，末端突出部分42和相对突出部分52中的一个(末端突出部分42)的突起部分43的包括拐角部分44在内的至少一部分的整个外周被末端突出部分42和相对突出部分52中的另一个(相对突出部分52)覆盖。因此，更容易地从末端突出部分42的凸形突起部分43的拐角部分44朝着相对突出部分52产生火花放电，这可进一步减小火花放电所需的所需电压。因此，可进一步抑制由火花放电引起的电极的磨损，这可进一步延长火花塞的寿命。
[0107]其他基本优点与第一实施例相同。
[0108](第五实施例)
[0109]在本实施例中，评价火花塞的寿命(火花塞寿命)。[0110]在本实施例中，如表1所示，准备相对面积A是相对面积B的1.25倍(A/B=l.25)的火花塞(样品Sll至S14)。另外，为了比较目的，准备相对面积A与相对面积B相同(A/B=D的火花塞(样品S21至S24)。表1中示出相对面积A、B以及A与B的相对面积比。
[0111]然后,关于火花塞,在改变相对面积A和相对面积B的同时检查火花塞寿命的改变。
[0112]表1
[0113]
【权利要求】
1.一种用于内燃机的火花塞，所述火花塞包括: 管状壳体； 管状绝缘体，其被保持在所述壳体内； 中心电极，其被保持在所述绝缘体内，使得其末端部分伸出； 接地电极，其具有与所述中心电极的所述末端部分相对的相对部分，在所述相对部分与所述末端部分之间形成火花放电间隙，其中 所述末端部分设置有朝着所述相对部分突出的末端突出部分， 所述相对部分设置有朝着所述末端部分突出并与所述末端突出部分相对的相对突出部分， 所述末端突出部分和所述相对突出部分设置有非突起方向相对表面，所述非突起方向相对表面彼此平行，并彼此相对以间隔开最小距离并且位于非其突起方向的方向上， 当将包括所述非突起方向相对表面并且在该处所述末端突出部分和所述相对突出部分彼此相对以间隔开所述最小距离的部分的相对面积定义为第一相对面积，并且将在与所述突起方向正交的所述末端突出部分的平面和所述相对突出部分的平面在所述突起方向上彼此相对时获得的相对面积定义为第二相对面积时，所述第一相对面积大于所述第二相对面积。
2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于 所述末端突出部分和所述相对突出部分中的一个设置有突起部分，所述突起部分朝着所述末端突出部分和所述相对突出部分中的另一个突出， 所述突起部分设置有拐角部分，所述拐角部分与另一个相对以间隔开所述最小距离。
3.根据权利要求2所述的火花塞，其特征在于 所述末端突出部分和所述相对突出部分中的一个的所述突起部分的包括所述拐角部分在内的至少一部分的整个外周被所述末端突出部分和所述相对突出部分中的另一个覆至JHL ο
4.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于 所述第一相对面积是所述第二相对面积的1.25倍或更多。
【文档编号】H01T13/20GK103579906SQ201310300352
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月17日 优先权日:2012年7月18日
【发明者】清水俊和, 山中宏二 申请人:株式会社电装