火花塞以及相关的制造方法

专利名称：火花塞以及相关的制造方法
技术领域：
本发明涉及火花塞以及相关的制造方法，更具体地说，本发明涉及一种用于内燃机的火花塞，其中每个具有窄小外形的金属嵌片固定到中心电极和接地电极上，以增强可燃性，同时提高金属嵌片和接地电极之间结合的可靠性，从而与比相关现有发动机承受进一步增加的热负载的发动机进行匹配，同时本发明涉及一种相关的制造方法。
背景技术：
在此之前已经进行了相当多的提供火花塞的研究与开发工作，其中把中心电极和接地电极设置成从相应的电极支柱区段伸出，同时允许该电极具有窄小外形，以实现高可燃性，这些在第52-36237号日本专利临时公开文件(Mitsudo等人的第4,109,633号美国专利)中进行了披露。
在这种火花塞中，为了增强耐磨性，已经进行的各种尝试包括由贵金属嵌片制成的窄小电极，这些金属例如包括Pt、Pd、Au或者其合金，该电极固定以该中心电极或者接地电极上。这种固定可通过包括焊接、传动、压入配合或者挤压力然后铆接的各种技术来实现。
然而，由于近年来在设计的现代发动机中有提供高功率输出、低燃料消耗以及低排放物的趋势，因此该发动机在比相关技术发动机温度较高下的燃烧环境进行操作。利用这种结构的发动机，该火花塞的中心电极和接地电极受到极高温度，这样就暴露出各式各样的问题，如在这些高温下，在有热应力和氧化.的情况中，固定在该电极上的贵金属嵌片从基底材料上脱落。
因此，为了提高火花塞的结合可靠性，已经形成各式各样的方案来提供限制熔焊部分横截面尺寸的焊接技术，当把贵金属嵌片固定到接地电极时，在严重热负载条件下降低施加在发动机中贵金属嵌片上的热应力，从而抑制贵金属嵌片的断开(分离) (见本申请同样的受让人的第2002-237365号日本专利临时公开文件(第2002/0105254A1号美国专利申请公开文件))。
然而，尽管上述美国专利公开文件讨论了该贵金属嵌片和接地电极之间熔焊部分有限横截面积的形成，但没有描述电极基底材料和贵金属嵌片的材料特性，而这些构成热应力的主要因素，同时没有妥善解决如何来增强该贵金属嵌片结合可靠性。

发明内容
本发明针对上述问题而提出，目的是提供这样一种火花塞和相关制造方法，该火花塞具有中心电极和接地电极，其中贵金属嵌片焊接在这些电极上作为火花放电元件，以实现贵金属嵌片结合的可靠性。
为了达到上述目的，本发明人进行了大量的研究工作，针对贵金属嵌片的焊接和弯曲强度以及根据研究结果，发现了电极材料的物理特性和结合可靠性之间的相互关系。
根据本发明的第一方面，火花塞包括具有远端部分的中心电极，第一贵金属嵌片通过焊接固定在该远端部分上；接地电极，该接地电极经由火花隙与该中心电极和成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片以与该中心电极成面对面关系固定在接地电极的表面上。第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度。第一和第二贵金属嵌片两个均分别通过激光焊接固定到该中心电极和接地电极的基体材料上，使该第一和第二贵金属嵌片两个分别经由第一和第二熔焊部分固定到基体材料上，从而在最高温度(单位℃)的给定时间间隔内，以及在最低温度(单位℃)的给定时间间隔内，火花塞受到重复进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(1)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥41E1(α’1-α1)(Tmax-Tmin)D13/{(L1-X1)σ01}(1)α’1表示该中心电极的线性膨胀系数，α1表示该中心电极第一贵金属嵌片的线性膨胀系数，E1表示该第一贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ01表示该第一贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D1表示该第一贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，X1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度L1占据的第一熔焊部分厚度(单位mm)，Tmax表示在热冲击循环期间的最高温度，Tmin表示在热冲击循环期间的最低温度，以及其中α’1、α1以及E1表示在Tmax的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在最高温度(单位℃)和给定时间间隔内，以及在最低温度(单位℃))和给定时间间隔内，接地电极受到进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(2)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥41E2(α’2-α2)(Tmax-Tmin)D23/{(L2-X2)σ02}(2)α’2表示该中心电极的线性膨胀系数，α2表示该中心电极第二贵金属嵌片的线性膨胀系数，
E2表示该第二贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ02表示该第二贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D2表示该第二贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，X2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度L 1占据的第二熔焊部分厚度(单位mm)，Tmax表示在热冲击循环期间的最高温度，Tmin表示在热冲击循环期间的最低温度，以及其中α’2、α2以及E2表示在Tmax的值，以及σ02表示在常温下的值。
在实验测试中发现了上面限定的本发明的这些特征，通过激光焊接，分别使贵金属嵌片固定到中心电极和接地电极上，形成火花塞，实现了贵金属嵌片进一步增加的结合可靠性。
根据本发明的第二个方面，火花塞包括具有远端部分的中心电极，第一贵金属嵌片通过焊接固定在该远端部分上；接地电极，该接地电极经由火花隙与该中心电极和成面对面关系。该第二贵金属嵌片以与该中心电极成面对面关系固定在接地电极的表面上。第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度。该第一和第二贵金属嵌片两个均分别通过电阻焊接固定到中心电极和接地电极的基体材料上，从而在最高温度(单位℃)下在给定时间间隔内、以及在最低温度(单位℃)的给定时间间隔内、火花塞受到重复进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(3)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥82E1(α’1-α1)(Tmax-Tmin)D13/(L1σ01)(3)
其中α’1、α1、E1、σ01、D1、L1、Tmax和Tmin分别如公式(1)中定义那样，以及在最高温度(单位℃)和给定时间间隔内，以及在最低温度(单位℃))和给定时间间隔内，接地电极受到进行给定次数的冷/热的热冲击循环，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(4)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥82 E2(α’2-α2)(Tmax-Tmin)D23/(L2σ02)(4)α’2、α2、E2、σ02、D2、L2、Tmax和Tmin分别如在公式(2)中定义的那样。
这些特征从实验测试中得到，同时在上面特定条件下，通过电阻焊接，使第一和第二贵金属嵌片在增加结合可靠性中具有需要的弯曲强度，从而可制造出火花塞。
根据本发明的第三方面，火花塞包括具有远端部分的中心电极，第一贵金属嵌片通过焊接固定在该远端部分上；接地电极，该接地电极经由火花隙与该中心电极和成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片以与该中心电极成面对面关系固定在接地电极的表面上。第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度。第一贵金属嵌片通过激光焊接固定到该中心电极的基体材料上，使该第一贵金属嵌片经由熔焊部分固定到基体材料上，同时第二贵金属嵌片通过电阻焊接固定到该接地电极的基体材料上，从而在最高温度(单位℃)下在给定时间间隔内，以及在最低温度(单位℃)下在给定时间间隔内，火花塞受到重复进行给定次数的冷/热的热冲击循环，该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(5)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥41E1(α’1-α1)(Tmax-Tmin)D13/{(L1-X1)σ01}(5)
其中α’1、α1、E1、σ01、D1、L1、X1、Tmax和Tmin分别如公式(1)中定义那样，以及在最高温度(单位℃)和给定时间间隔内，以及在最低温度(单位℃))和给定时间间隔内，在接地电极受到进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(6)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥41E2(α’2-α2)(Tmax-Tmin)D23/{(L2-X2)σ02}(6)α’2、α2、E2、σ02、D2、L2、X2、Tmax和Tmin分别如在公式(2)中定义的那样。
在实验测试中发现这些特征，同时利用上面特定的这些因素，可以高可靠方式使第一贵金属嵌片通过激光焊接固定在中心电极上，同时第二贵金属嵌片通过电阻焊接固定在接地电极上，以提供贵金属嵌片的进一步提高的结合可靠性。
根据本发明的第四方面，火花塞包括具有远端部分的中心电极，第一贵金属嵌片通过焊接固定在该远端部分上；接地电极，该接地电极经由火花隙与该中心电极和成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片以与该中心电极成面对面关系固定在接地电极的表面上。第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度。该第一贵金属嵌片通过电阻焊接固定到中心电极的基体材料上，而第二贵金属嵌片通过激光焊接固定到接地电极的基体材料上，使第二贵金属嵌片通过熔焊部分固定到接地电极的基体材料上，从而在最高温度(单位℃)下在给定时间间隔内、以及在最低温度(单位℃)下的给定时间间隔内、火花塞受到重复进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(7)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥82E1(α’1-α1)(Tmax-Tmin)D13/(L1σ01)(7)
其中α’1、α1、E1、σ01、D1、L1、X1、Tmax和Tmin分别如公式(1)中定义那样，以及在最高温度(单位℃)和给定时间间隔内，以及在最低温度(单位℃))和给定时间间隔内，在接地电极受到进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(8)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥41E2(α’2-α2)(Tmax-Tmin)D23/(L2σ02)(8)其中α’2、α2、E2、σ02、D2、L2、X2、Tmax和Tmin分别如在公式(2)中定义的那样。
在实验测试中发现了这些特征，同时在上面特定条件下把第一贵金属嵌片通过电阻焊接固定到中心电极上，同时把第二贵金属嵌片通过激光焊接固定到接地电极上，从而提供了具有增加结合可靠性的火花塞。
为了在第一和第二贵金属嵌片在热循环经受热应力后使该第一和第二贵金属嵌片具有各自需要的弯曲强度，结合该第一和第二贵金属嵌片在上面描述了火花塞的各种因素。通过在尝试状态(即一个新状态)下规定在焊接刚过后第一和第二贵金属嵌片的弯曲强度，也可实现本发明的目的。这些特征将在下面讨论。
根据本发明的第五方面，火花塞包括具有远端部分的中心电极，第一贵金属嵌片通过焊接固定在该远端部分上；接地电极，该接地电极经由火花隙与该中心电极和成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片以与该中心电极成面对面关系固定在接地电极的表面上。第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度。该第一和第二贵金属嵌片两者均分别通过激光焊接固定到中心电极和接地电极的基体材料上，使第一和第二贵金属嵌片两者均分别通过第一和第二熔焊部分固定到基体材料上，从而在激光焊接后第一贵金属嵌片具有通过以下公式(9)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥61500E1(α’1-α1)D13/{(L1-X1)σ01} (9)其中α’1、α1、E1、σ01、D1、L1、X1、Tmax和Tmin分别如公式(1)中定义那样，α’1表示该中心电极的线性膨胀系数；以及在激光焊接后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(10)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥65600 E2(α’2-α2)D23/{(L2-X2)σ02} (10)其中α’2、α2、E2、σ02、D2、L2、X2、Tmax和Tmin分别如在公式(2)中定义的那样，以及其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
利用本发明的这些特征，在上面特定条件下进行激光焊接，同时第一和第二贵金属嵌片分别通过相应的熔焊部分结合到中心电极和接地电极上，作为火花塞放电元件，其中在熔焊部分上，每个贵金属嵌片熔焊到电极基体材料上，导致贵金属嵌片结合可靠性增加。
根据本发明第六方面，火花塞包括具有远端部分的中心电极，第一贵金属嵌片通过焊接固定在该远端部分上；接地电极，该接地电极经由火花隙与该中心电极和成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片以与该中心电极成面对面关系固定在接地电极的表面上。该第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度。第一和第二贵金属嵌片分别通过电阻焊接固定到该中心电极和接地电极的基体材料上，从而在该电阻焊接后该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(11)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥123000E1(α’1-α1)D13/(L1σ01) (11)α’1、α1、E1、σ01、D1和L1分别如在公式(1)中定义的那样，以及其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在电阻焊接后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(12)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥131200 E2(α’2-α2)D23/(L2σ02) (12)其中α’2、α2、E2、σ02、D2和L2分别如在公式(2)中定义的那样，以及其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
根据本发明的这些特征，在上面特定条件下进行电阻焊接，以分别把第一和第二贵金属嵌片固定到中心电极和接地电极上，作为火花塞放电元件，导致贵金属嵌片具有高度提高的结合可靠性。
根据本发明的第七方面，火花塞包括具有远端部分的中心电极，第一贵金属嵌片通过焊接固定在该远端部分上；接地电极，该接地电极经由火花隙与该中心电极和成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片以与该中心电极成面对面关系固定在接地电极的表面上。第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度。第一贵金属嵌片通过激光焊接固定到中心电极的基体材料上，使第一贵金属嵌片通过熔焊部分固定到该基体材料上，其中第一贵金属嵌片和基体材料彼此熔焊在一起，以及第二贵金属嵌片通过电阻焊接固定在接地电极上，从而在激光焊接后该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(13)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥61500E1(α’1-α1)D13/(L1-X1)σ01)(13)其中α，1、α1、E1、σ01、D1、L1和X1分别如公式(1)中定义的那样，以及其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在电阻焊接后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(14)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥131200E2(α’2-α2)D23/(L2σ02)(14)α’2、α2、E2、σ02、D2、L2和X2分别如在公式(2)中定义的那样，以及其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
在上面特定条件下，进行激光焊接以把第一贵金属嵌片固定到中心电极上，同时进行电阻焊接以把第二贵金属嵌片固定到接地电极上，导致贵金属嵌片具有高度提高的结合可靠性。
根据本发明的第八方面，火花塞包括具有远端部分的中心电极，第一贵金属嵌片通过焊接固定在该远端部分上；接地电极，该接地电极经由火花隙与该中心电极和成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片以与该中心电极成面对面关系固定在接地电极的表面上。第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度。第一贵金属嵌片通过电阻焊接固定到中心电极的基体材料上，而第二贵金属嵌片通过激光焊接固定到接地电极的基体材料上，使第二贵金属嵌片通过熔焊部分固定到该基体材料上，其中中心电极和第二贵金属嵌片基体材料彼此熔焊在一起，从而在电阻焊接后该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(15)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥123000E1(α’1-α1)D13/(L1σ01) (15)其中α’1、α1、E1、σ01、D1和L1分别如在公式(1)中定义的那样，以及以及其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在激光焊接后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(16)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥65600E2(α’2-α2)D23/{(L2-X2)σ02}(16)其中α’2、α2、E2、σ02、D2、L2和X2分别如在公式(2)中定义的那样，以及其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
在上面特定条件下，进行电阻焊接以把第一贵金属嵌片固定到中心电极上，同时进行激光焊接以把第二贵金属嵌片固定到接地电极上，导致贵金属嵌片具有高度提高的结合可靠性。
根据本发明的第九方面，提供.一种制造火花塞的方法，该方法包括制备中心电极、接地电极、第一贵金属嵌片以及第二贵金属嵌片；通过激光焊接把该第一贵金属嵌片固定到中心电极的基底材料的远端；通过激光焊接把第二贵金属嵌片固定到接地电极的基底材料的远端，同时第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；以及把接地电极放置成与中心电极成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片的位置与该第一贵金属嵌片经由火花隙成面对面关系。进行激光焊接，使该第一和第二贵金属嵌片两者分别经由第一和第二熔焊部分固定到基体材料上，从而在最高温度(单位℃)和在给定时间间隔内、以及在最低温度(单位℃)和在给定时间间隔内、火花塞受到重复进行给定次数冷/热的热冲击循环后，该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(17)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥41E1(α’1-α1)(Tmax-Tmin)D13/{(L1-X1)σ01}(17)其中α’1表示该中心电极的线性膨胀系数，α1表示该中心电极第一贵金属嵌片的线性膨胀系数，E1表示该第一贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ01表示该第一贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D1表示该第一贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，X1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度L1占据的第一熔焊部分厚度(单位mm)，Tmax表示在热冲击循环期间的最高温度，Tmin表示在热冲击循环期间的最低温度，以及其中α’1、α1以及E1表示在Tmax的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在最高温度(单位℃)和给定时间间隔内，以及在最低温度(单位℃))和给定时间间隔内，在接地电极受到进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(18)表示的第二弯曲强度W2(单位N)
W2≥41E2(α’2-α2)(Tmax-Tmin)D23/{(L2-X2)σ02}(18)其中α’2表示该中心电极的线性膨胀系数，α2表示该中心电极第二贵金属嵌片的线性膨胀系数，E2表示该第二贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ02表示该第二贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D2表示该第二贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，X2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度L1占据的第二熔焊部分厚度(单位mm)，Tmax表示在热冲击循环期间的最高温度，Tmin表示在热冲击循环期间的最低温度，以及其中α’2、α2以及E2表示在Tmax的值，以及σ02表示在常温下的值。
根据本发明的第十方面，提供一种制造火花塞的方法，该方法包括制备中心电极、接地电极、第一贵金属嵌片以及第二贵金属嵌片；通过激光焊接把该第一贵金属嵌片固定到中心电极的基底材料的远端；通过激光焊接把第二贵金属嵌片固定到接地电极的基底材料的远端，同时第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；以及把接地电极放置成与中心电极成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片的位置与该第一贵金属嵌片经由火花隙成面对面关系。进行电阻焊接，从而在最高温度(单位℃)下给定时间间隔内、以及在最低温度(单位℃)下给定时间间隔内、火花塞受到重复进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(19)表示的第一弯曲强度W1(单位N)
W1c≥82E1(α’1-α1)(Tmax-Tmin)D13/(L1σ01)(19)其中α’1、α1、E1、σ01、D1、L1、X1、Tmax和Tmin分别如公式(17)中定义那样，以及在最高温度(单位℃)下在给定时间间隔内以及在最低温度(单位℃))下在给定时间间隔内、在接地电极受到进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(20)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥41 E2(α’2-α2)(Tmax-Tmin)D23/(L2σ02)(20)其中α’2、α2、E2、D2、D2、L2、Tmax和Tmin分别如在公式(18)中定义的那样。
根据本发明的第十一方面，提供一种制造火花塞的方法，该方法包括制备中心电极、接地电极、第一贵金属嵌片以及第二贵金属嵌片；通过激光焊接把该第一贵金属嵌片固定到中心电极的基底材料的远端；通过激光焊接把第二贵金属嵌片固定到接地电极的基底材料的远端，同时第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；以及把接地电极放置成与中心电极成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片的位置与该第一贵金属嵌片经由火花隙成面对面关系。第一贵金属嵌片通过激光焊接固定到该中心电极的基体材料上，使该第一贵金属嵌片经由熔焊部分固定到基体材料上，同时第二贵金属嵌片通过电阻焊接固定到该接地电极的基体材料上，从而在最高温度(单位℃)的给定时间间隔内，以及在最低温度(单位℃)的给定时间间隔内，火花塞受到重复进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(21)表示的第一弯曲强度W1(单位N)
W1≥41E1(α’1-α1)(Tmax-Tmin)D13/{(L1-X1)σ01}(21)其中α’1、α1、E1、σ01、D1、L1、X1、Tmax和Tmin分别如公式(17)中定义那样，以及在最高温度(单位℃)和给定时间间隔内，以及在最低温度(单位℃))和给定时间间隔内，接地电极受到进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(22)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥82E2(α’2-α2)(Tmax-Tmin)D23/(L2σ02)(22)其中α’2、α2、E2、σ02、D2、L2、Tmax和Tmin分别如在公式(2)中定义的那样。
根据本发明的第十二方面，提供一种制造火花塞的方法，该方法包括制备中心电极、接地电极、第一贵金属嵌片以及第二贵金属嵌片；通过激光焊接把该第一贵金属嵌片固定到中心电极的基底材料的远端；通过激光焊接把第二贵金属嵌片固定到接地电极的基底材料的远端，同时第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；以及把接地电极放置成与中心电极成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片的位置与该第一贵金属嵌片经由火花隙成面对面关系。该第一贵金属嵌片通过电阻焊接固定到中心电极的基体材料上，而第二贵金属嵌片通过激光焊接固定到接地电极的基体材料上，使第二贵金属嵌片通过熔焊部分固定到接地电极的基体材料上，其中中心电极与接地电极第二贵金属材料彼此熔焊在一起，从而在最高温度(单位℃)下在给定时间间隔内、以及在最低温度(单位℃)下的给定时间间隔内、火花塞受到重复进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(23)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥82E1(α’1-α1)(Tmax-Tmin)D13/(L1σ01)(23)其中α’1、α1、E1、σ01、D1、L1、Tmax和Tmin分别如公式(17)中定义那样，以及其中在最高温度(单位℃)下在给定时间间隔内，以及在最低温度(单位℃))下在给定时间间隔内，在接地电极受到进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(24)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥41E2(α’2-α2)(Tmax-Tmin)D23/(L2σ02)(24)其中α’2、α2、E2、σ02、D2、L2、Tmax和Tmin分别如在公式(2)中定义的那样，以及根据本发明的第十三个方面，提供一种制造火花塞的方法，该方法包括制备中心电极、接地电极、第一贵金属嵌片以及第二贵金属嵌片；通过激光焊接把该第一贵金属嵌片固定到中心电极的基底材料的远端；通过激光焊接把第二贵金属嵌片固定到接地电极的基底材料的远端，同时第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；以及把接地电极放置成与中心电极成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片的位置与该第一贵金属嵌片经由火花隙成面对面关系。进行激光焊接，使第一和第二贵金属嵌片两者均通过第一和第二熔焊部分固定到基体材料上，从而在激光焊接后第一贵金属嵌片具有通过以下公式(25)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥61500E1(α’1-α1)D13/{(L1-X1)σ01}(25)其中
α’1、α1、E1、σ01、D1、L1和X1分别如公式(17)中定义那样，以及其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在激光焊接后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(26)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥65600E2(α’2-α2)D23/{(L2-X2)σ02}(26)其中α’2、α2、E2、σ02、D2、L2和X2分别如在公式(18)中定义的那样，以及其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
根据本发明的第十四个方面，提供一种制造火花塞方法，该方法包括制备中心电极、接地电极、第一贵金属嵌片以及第二贵金属嵌片；通过激光焊接把该第一贵金属嵌片固定到中心电极的基底材料的远端；通过激光焊接把第二贵金属嵌片固定到接地电极的基底材料的远端，同时第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；以及把接地电极放置成与中心电极成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片的位置与该第一贵金属嵌片经由火花隙成面对面关系。进行电阻焊接，从而在该电阻焊接后该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(27)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥123000E1(α’1-α1)D13/(L1σ01)(27)其中α’1、α1、E1、σ01、D1和L1分别如公式(17)中定义那样，以及其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在电阻焊接后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(28)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥131200E2(α’2-α2)D23/(L2σ02)(28)其中α’2、α2、E2、σ02、D2和L2分别如在公式(18)中定义的那样，以及其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
根据本发明的第十五个方面，提供一种制造火花塞的方法，该方法包括制备中心电极、接地电极、第一贵金属嵌片以及第二贵金属嵌片；通过激光焊接把该第一贵金属嵌片固定到中心电极的基底材料的远端，使第一贵金属嵌片通过熔焊部分固定到基体材料上，其中在该熔焊部分，第一贵金属嵌片和基体材料熔焊在一起；通过电阻焊接把第二贵金属嵌片固定到接地电极的基底材料的远端，同时第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；以及把接地电极放置成与中心电极成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片的位置与该第一贵金属嵌片经由火花隙成面对面关系。第一贵金属嵌片通过激光焊接固定到中心电极的基体材料上，使第一贵金属嵌片通过熔焊部分固定到该基体材料上，通过电阻焊接把第二贵金属嵌片固定到接地电极的基底材料上，从而在激光焊接后该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(29)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥61500E1(α’1-α1)D13/(L1-X1)σ01)(29)其中
α’1、α1、E1、σ01、D1、L1和X1分别如公式(17)中定义的那样，以及其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值，以及在电阻焊接后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(30)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥131200E2(α’2-α2)D23/(L2σ02)(30)其中α’2、α2、E2、σ02、D2和L2分别如在公式(2)中定义的那样，其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
根据本发明的第十六方面，提供一种制造火花塞的方法，该方法包括制备中心电极、接地电极、第一贵金属嵌片以及第二贵金属嵌片；通过电阻焊接把该第一贵金属嵌片固定到中心电极的基底材料的远端；通过激光焊接把第二贵金属嵌片固定到接地电极的基底材料的远端，使第二贵金属嵌片通过熔焊部分固定到接地电极的基体材料上，其中在该熔焊部分，第一贵金属嵌片和基体材料熔焊在一起，同时第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；以及把接地电极放置成与中心电极成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片的位置与该第一贵金属嵌片经由火花隙成面对面关系。进行电阻焊接和激光焊接，从而在电阻焊接后该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(31)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥123000E1(α’1-α1)D13/(L1σ01)(31)其中α’1、α1、E1、σ01、D1和L1分别如在公式(17)中定义的那样，以及以及其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值，以及以及在激光焊接后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(32)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥65600E2(α’2-α2)D23/{(L2-X2)σ02}(32)其中α’2、α2、E2、σ02、D2和L2分别如在公式(18)中定义的那样，以及其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。


为了更好地理解本发明，同时为了示出本发明如何实现，下面参照附图只借助于本发明的具体实施例和方法来描述，其中图1为示出了根据本发明实施例的火花塞的局部剖面图；图2A为示出了图1所示火花塞第一结构实例附近的放大剖面示意图；图2B为示出了图1所示火花塞第二结构实例附近的放大剖面示意图；图3A为示出了图2A所示火花塞第一结构实例附近的另一个放大剖面示意图；图3B为示出了图2B所示火花塞第二结构实例附近的又一个放大剖面示意图；图4为示出了接地电极结合可靠性的评估结果的图表，其中通过激光焊接每个贵金属嵌片固定到该接地电极上；图5为示出了贵金属嵌片断开(分离)率的放大剖面图；
图6为示出了当通过改变嵌片材料和激光焊接状态时、在尝试(新)状态下和在冷/热的热冲击循环后、贵金属嵌片弯曲强度测量结果的图表；图7为示出了在弯曲强度测量期间其中负载施加到贵金属嵌片的方向的放大剖面示意图；图8为示出了最大应力σmax的另一个放大剖面图，其中该最大应力σmax由在接地电极贵金属嵌片出现的弯曲动量产生的；图9为示出了Pt-Rh火花塞和Ir-Rh火花塞的系数a2、相对于基底材料线性膨胀的差动系数(α′2～a2)以及杨氏模量E2；图10为示出了热应力计算结果的视图，其中该在嵌片和Pt-Rh以及Ir-Rh基底材料之间结合界面层出现的热应力的计算结果和在常温下初始强度(拉伸强度)的测量结果；图11A为示出了根据本发明第二实施例的火花塞第一结构实例的剖面示意图；图11B为示出了根据本发明第二实施例的火花塞第一结构实例的剖面示意图；图12A和12B分别为在测量步骤期间负载如何施加到中心电极贵金属嵌片和接地电极贵金属嵌片上、以测量这些贵金属嵌片弯曲强度的示意图；图13A为有效消除热应力的接地电极一个改型的示意图，其中该热应力作用在接地电极和接地电极贵金属嵌片之间的结合界面层上；图13B为有效消除热应力的接地电极另一个改型的示意图，其中该热应力作用在接地电极和接地电极贵金属嵌片之间的结合界面层上；图14为示出了根据本发明第三实施例的火花塞的剖面示意图；
图15为示出了根据本发明第二实施例的火花塞改型的剖面示意图；图16为示出了根据本发明第三实施例的火花塞另一个改型的剖面示意图；以及图17A和17B为示出了本发明第四实施例火花塞的放大示意图。
具体实施例方式
在下文中，将参考附图来描述本发明的各种实施例。在下面各种实施例的描述中，在各个视图中，相同的符号或者数字表示相同或者等同的部件。
(第一实施例)图1为根据本发明第一实施例的火花塞S1整体结构的半剖面图。
该火花塞S1为这样的类型，即应用于汽车发动机火花塞上的那种，并适宜于通过插入到发动机头部(未示出)内形成的螺纹孔而插入固定，其中在发动机头部中，限定了发动机的燃烧室。
该火花塞S1包括圆柱金属外壳(外罩)10、容纳并固定到该圆柱金属外壳10上的绝缘体(陶瓷绝缘体)20、容纳在绝缘体20内的中心电极30以及连接到该圆柱金属外壳10并在其底端伸出的接地电极40。该金属外壳10用如低碳钢的导热钢铁制成，并带有用作可配合部分的螺纹部分11，通过该部分，该火花塞10可旋在发动机本体(未示出)上。该陶瓷绝缘体20由氧化铝陶瓷(AL2O3)制成，该氧化铝陶瓷通过该金属外壳10固定地支撑，并具有从该金属外壳10一端向外暴露的末端21。
该中心电极30被固定到该陶瓷绝缘子20的轴孔22上，并与该金属外壳10电绝缘。该中心电极30由圆柱主体组成，该主体包括由如Cu的具有高热导率的金属材料制成的内部元件、由如Ni基合金的具有高耐热性和耐腐蚀性的金属材料制成的外部元件。
另外，如图1所示，该中心电极30具有从该陶瓷绝缘子20末端部分21向外伸出的末端部分31。在这种方式中，在该末端部分31暴露于外部情况下，该中心电极30被容纳在该金属外壳10内。
同时，接地电极40由矩形柱和根部区段42以及远端区段41形成，该矩形柱由包含主要成分Ni的Ni基合金制成，而根部区段42通过焊接并以大致L形结构向下延伸而固定到该金属外壳的末端上，该远端区段41侧向从根部区段42的下端延伸，从而内侧表面(远端侧面)43与中心电极30的远端部31经由火花隙50而具有面对面关系。
在这里，相对于接地电极40，该根部区段42对应于接地电极40的一端，同时内侧表面43对应于接地电极40的相对表面。
图2A和2B示出了示意的剖面图，其中该图以放大结构示出了目前提出实施例中火花塞S1的火花隙50附近状态。
图2A示出了第一结构实例，其中两个中心电极30和接地电极40分别由贵金属嵌片(端部)35和45组成，该嵌片分别通过激光焊接连接到该中心电极30的远端部分31的端面和接地电极40的内侧表面43，作为火花隙元件。
图2B示出了第二结构实例，其中两个中心电极30和接地电极40分别由圆柱贵金属嵌片(端部)35和45组成，该嵌片分别通过电阻焊接连接到该中心电极30的远端部分31的端面和接地电极40的内侧表面43，作为火花隙元件。
在图2A和2B所示的结构实例中，中心电极30的远端部分31和接地电极40的远端侧面43以上面提到的方式经由该火花隙50相对，同时贵金属嵌片35和45分别通过激光焊接或者电阻焊接固定到该中心电极30的远端部分31和接地电极40的远端表面43。
在图2A所示的第一结构实例中，该贵金属嵌片(以下称中心电极贵金属嵌片)35和该贵金属嵌片(以下称接地电极贵金属嵌片)45分别通过熔化部分34和44固定到中心电极30的远端部分31和接地电极40的远端侧面43，其中该贵金属嵌片35和45以及电极基体材料30和40通过激光焊接彼此熔焊。
而且，在图2B所示的第二结构实例中，该中心电极贵金属嵌片35和该接地电极贵金属嵌片45被固定到电极基体材料30和40上，同时没有形成相应的熔焊部分。
在图2A和2B所示的第一和第二结构实例中，两个贵金属嵌片35和45都分别由圆柱元件制成，其中的一端焊接到各自电极30和40的相对表面31、43上。该火花隙50由两个嵌片35和45的远端之间的空隙限定成为例如大约为1mm的值。
每一贵金属嵌片35和45由如Pt、Pt合金、Ir或者Ir合金的贵金属制成。
此外，如果这两个贵金属嵌片35和45用合金制成的话，则优选的是，合金包含下面添加剂中的至少一种成分，这些添加剂包括Ir(铱)、Pt(白金或者铂)、Rh(铑)、Ni(镍)、W(钨)、Pd(钯)、Ru(钌)、Os(锇)、Al铝)、Y(钇)和Y2O3(氧化钇或者三氧化二钇)。
具体地说，优选的是，中心电极贵金属嵌片35的实例由Ir合金制成，该合金包含50或更多重量比的Ir，同时优选的是，可具有在等于或者大于0.1mm2以及等于或者小于1.15mm2范围的轴线正交横截面积A1。
在这里，图3A和3B为示出了在图2A和2B所示第一和第二结构实例中火花隙50附近的另外放大图。不同的部件用表示该部件尺寸和物理性能的参考符号来表达。
图3A所示的第一结构实例中，α′1表示该中心电极30的线性膨胀系数；参考符号α1表示中心电极贵金属嵌片35的线性膨胀系数；以及E1(单位MPa)表示杨氏模量。此外，尽管未示出，参考符号σ01(单位MPa)表示该中心电极贵金属嵌片35的拉伸强度。
此外，ΦD1(单位mm)表示该中心电极贵金属嵌片35的电极头直径。尺寸ΦD1(单位mm)表示嵌片伸出长度；以及尺寸X1(单位mm)表示与该嵌片伸出长度L1共有的该熔化部分34的厚度。
另外，在中心电极贵金属嵌片35被固定到该电极基底材料上的情况下，即固定到图3A所示中心电极30的情况，该中心电极贵金属嵌片35的嵌片伸出长度L1如下限定如图3A所示，假如K表示这两个假设表面的交会点，其中一个假设的表面由中心电极贵金属嵌片35朝着该熔焊部分34延伸的外圆周表面形成，而另一个假设的表面由朝该熔焊部分34延伸的该中心电极30远端部分31的外圆周表面(倾斜表面)形成。然后，该嵌片伸出长度L1规定为该中心电极贵金属嵌片的远端与交会点K之间距离的函数。
此外，在图3A所示的第一结构实例中，标号α′2表示接地电极40的线性膨胀系数；参考符号α2表示接地电极贵金属嵌片45的线性膨胀系数；以及E2(单位MPa)表示杨氏模量。此外，尽管未示出，参考符号(单位MPa)表示接地电极贵金属嵌片45的拉伸强度。
此外，接地电极贵金属嵌片45的电极头直径表示为ΦD2(单位mm)；嵌片伸出长度表示为尺寸L2(单位mm)；以及与该嵌片伸出长度L2共同的熔焊部分34的厚度表示为尺寸X2(单位mm)。
另外，在图3B所示的第二结构实例中，α′1表示该中心电极30的线性膨胀系数；参考符号α1表示该中心电极贵金属嵌片35的线性膨胀系数。以及E1(单位MPa)表示杨氏模量。此外，尽管未示出，参考符号σ01(单位MPa)表示该中心电极贵金属嵌片35的拉伸强度。
此外，在图3B所示的第二结构实例中，由于没有熔焊部分，因此该中心电极贵金属嵌片35的电极头直径表示为ΦD1(单位mm)以及嵌片伸出长度表示为尺寸L1(单位mm)。
此外，在图3B所示的第二结构实例中，参考符号α′2表示接地电极40的线性膨胀系数；参考符号α2表示接地电极贵金属嵌片45的线性膨胀系数；以及E2(单位MPa)表示杨式模量。此外，尽管未示出，参考符号σ02(单位MPa)表示接地电极贵金属嵌片45的拉伸强度。
此外，在图3B所示的第二结构实例中，由于没有熔焊部分，因此该接地电极贵金属嵌片45的电极头直径表示为ΦD2(单位mm)以及嵌片伸出长度表示为尺寸L2(单位mm)。甚至在这里，该嵌片伸出长度L2为在接地电极40远端侧面43开始的长度。
在图3A和3B所示的第一和第二结构实例中，该接地电极贵金属嵌片45从接地电极40的远端侧面43伸出，与该中心电极30成面对面关系，其中嵌片伸出长度L2的值等于或者大于0.3mm。
在目前提出的实施例的火花塞S1中，独特的结构用在图3A和3B所示的相应结构实例中，其中上面陈述的尺寸以及物理性能用于使相应的贵金属嵌片35和45的弯曲强度限定在给定范围内的值内。

首先，描述如上所述第一结构实例(见图3A)，其中两个贵金属嵌片35和45被激光焊接。
图4为示出了接地电极40结合可靠性的评估结果的图表，其中通过激光焊接接地电极贵金属嵌片45固定到该接地电极40上。
在图4的图表中，在这样的测试件上进行评估，其中该接地电极贵金属嵌片45具有ΦD2＝0.7mm的电极头直径、L2＝0.8mm的嵌片伸出长度以及熔焊部分44具有X2＝0.4mm的厚度。
已经进行评估测试，以得到接地电极贵金属嵌片45的断开(分离)率，在n＝5时，在Tmax＝950℃的最高温度持续六分钟以及在Tmin＝150℃的最低温度下持续六分钟(其中热学温度差为ΔT＝800℃)，依次重复地进行两百次冷/热的热冲击循环，如果断开率小于25％，则判定结合可靠性增强。
图5为上面提到断开率的放大剖面图。如图5所示，该断开率表示在接地电极贵金属嵌片45和该熔焊部分44之间的结合界面层的断开(分离)率。在图5中，通过在边界层的特征结合的区域长度(接合点长度)表示为a1和a2，同时分开区域的长度(断开长度)表示为b1和b2。
在断开区域的长度和该断开结构可通过经由金相显微镜观察有关的切断面而得到证实。另外通过表示为如下的公式得到断开率BB＝((b1+b2)/(a1+a2))×100％此外，在图4的图表中，在火花塞的测试件上进行评估，意在证实嵌片材料如何影响该断开率，该材料为Pt合金(Pt-Rh)和k合金(k-Rh)。此外，为了掌握由激光焊接状态产生的结合可靠性的界限，在四种激光焊接状态下制备评估样本。
组“A”表示测试件，该测试件在最大激光能量状态下焊接，也就是说，该测试件具有最好结合可靠性。相反，组“D”表示另一个测试件，该测试件在最小激光能量状态下焊接，也就是说，该测试件具有最坏的结合可靠性。
组“B”和“C”表示这样的测试件，其中该测试件用介于组“A”和“D”之间的激光能量进行激光焊接，其中组B示出了用比组“C”较大的激光能量激光焊接的结果。顺便提及的是，不同的激光焊接状态用在Pt-Rh火花塞测试件上和甚至在相同组内Ir-Rh火花塞测试件上。
从图4中图表可以明显看出，在组“D”中，断开率显著地超过25％值而增加，该值通过最小激光能量得到，因此，没有增强结合可靠性。相反地，如果即使在最坏情况下也满足组“C”的焊接状态，则该断开率可显著地减少到25％以下的值，导致结合可靠性增加。
此外，图6示出了表示火花塞测试件的弯曲强度(N)的图表，其中该测试件用不同的嵌片材料和在与图4所示火花塞测试件同样方法但在不同的激光焊接状态下制备，于是评估测试用n＝5来进行，测量在尝试状态(在新阶段)的接地电极贵金属嵌片45的弯曲强度W02(单位N)和在冷/热的热冲击循环测试之后接地电极贵金属45的弯曲强度W2(单位N)。此外，该冷/热的热冲击循环测试在与讨论的那些相同状态下进行。
图7为示出了在测量弯曲强度期间、负载施加到火花塞接地电极贵金属嵌片上的方向的视图。进行测试以测量在垂直于如图7所示轴线的方向上、在载荷施加到接地电极贵金属嵌片45的远端上后测试件的弯曲强度W2(单位N)。
如前面提到的是，优选的是，该接地电极贵金属嵌片45可具有等于或者大于0.3mm值的嵌片伸出长度L2。
这是因为，如果L2为小于0.3mm的值的话，则非常困难来测量弯曲强度，其中在测量数据上具有最后增加的变化，相反地，如果L2为大于0.3mm的值，则很容易测量在测量数据上具有较少变化的弯曲强度。
从上面描述的图6所示的测试结果中，很明显的是，由于进行冷/热的热冲击循环测试，无论嵌片材料和激光焊接状态任何，该火花塞的弯曲强度都减小。
这似乎来自通过在结合界面层断开而产生的不利影响，该断开由于氧化和退火产生的材料强度恶化和热应力所引起，同时在冷/热的热冲击循环测试后，具有较差结合可靠性的组D断开率增加，导致在弯曲强度上显著减小到接近零的值。
此外，为了增强结合可靠性(也就是说小于25％值的结合可靠性)，可以理解的是，优选的是，在冷/热的热冲击循环测试后，贵金属嵌片的弯曲强度处于这样的范围内，即对于Pt-Rh火花塞为W2≥32(N)，而对于Pt-Rh火花塞为W2≥65(N)。
图8为接地电极贵金属嵌片45的放大图，来表示由于弯曲动量最大应力σmax(单位MPa)是如何出现的。利用图8所示的尺寸，通过弯曲动量产生的最大应力σmax(单位MPa)由如下公式(1)表示σmax＝W2(L2-X2)×32/(∏D23)＝32×(0.8-04)×32/(0.73∏)＝380.12 (1)即，因此可以说，利用小于380(MPa)的最大应力σmax，该Pt-Rh火花塞能满足可靠结合的要求。
因此，在冷/热的热冲击循环测试后，该火花塞的弯曲强度W2由基于该公式(1)的以下公式(2)得到
W2≥∏D23σmax/{32(L2-X2)}＝380∏D23σmax/{32(L2-X2)}＝37.3D23/(L2-X2) (2)此外，在IR-Rh火花塞的情况下，类似的计算导致以下表示的弯曲强度W2W2＝75.8D23/(L2-X2) (3)从该公式中，可以看到，Ir-Rh火花塞需要具有大约Pt-Rh火花塞弯曲强度两倍的弯曲强度。也就是说，如果该火花塞用不同的材料制成，则在冷/热的热冲击循环测试后，该必要的最低弯曲强度是不同的。
下面描述这样的原因。图9为一个表，该表示出了线性膨胀系数α2(单位×10-6℃)、在贵金属嵌片和基底材料之间的线性膨胀系数差α’2-α2(单位×10-6℃)以及对于嵌片材料Pt-Rh和Ir-Rh的杨氏模量E2(单位MPA)。
在这里，该线性膨胀系数和杨氏模量在950℃温度下导出，同时该基底材料(电极的基底材料)包括名为“INCONEL” (商标)的Ni基合金，其中线性膨胀系数α’2为16.4(×10-6/℃)。
如图9所示，如果贵金属嵌片的材料不同，则在与热应力有关材料物理性质(如线性膨胀系数和杨氏模量E)出现不同，该热应力构成出现贵金属嵌片断开的主要原因，这样导致涉及该基底材料的线性膨胀系数差值增加，同时如果该火花塞用具有较高杨氏模量的Ir-Rh制成则作用于该结合界面层的热应力变得比由Pt-Rh制成的材料较高。
因此，由Ir-Rh制成的火花塞难以增强结合可靠性，同时难以使用由Ir-Rh制成的火花塞该结合更可靠，除非在冷/热的热冲击循环测试后的必要最低弯曲强度比由Pt-Rh制成的火花塞的要高。
紧接着另一个考虑是，在冷/热的热冲击循环测试后的用Ir-Rh制成火花塞弯曲强度为什么需要具有用Pt-Rh制成的火花塞弯曲强度大约两倍的值。
当该接地电极贵金属嵌片45通过焊接固定到电极基底材料(接地电极)40时出现的热应力表达为E2(α’2-α2)ΔT/2，同时在激光焊接情况下，其中贵金属嵌片45和该基底金属40焊接在一起的该熔焊部分44起到热应力衰减层的作用，同时热应力减少一半，即减少为E2(α’2-α2)ΔT/2。
图10为示出了热应力计算结果的视图，其中该热应力作用于由Pt-Rh制成的火花塞和由Ir-Rh火花塞制成的该贵金属嵌片和该基底材料之间的结合界面层。此外，图10示出了就由Pt-Rh制成的火花塞和由IR-Rh制成的火花塞、在接地电极贵金属嵌片45的在室温下、作为初始强度的拉伸强度σ02的实际测量结果。
如图10所示，在材料Pt-Rh的情况下，在该火花塞出现的热应力是用材料Pt-Rh制成火花塞的热应力的3.2倍，这样与以上描述的要求不一致，该要求是弯曲强度需要是Pt-Rh火花塞的两倍。这似乎是基于这样的事实，即与在结合界面层贵金属嵌片出现断开有关的结合可靠性不仅与热应力相关，而且与初始强度相关。
也就是说，即使热应力很大，出现增加的初始强度也能使结合可靠性增强。相反，即使热应力很小，出现减小的初始强度导致结合可靠性恶化。
如图10所示，由于出现是Pt-Rh火花塞的1.54倍的初始强度σ02，因此出现在Ir-Rh火花塞结合界面层的热应力是Pt-Rh火花塞的3.2倍，冷/热的热应力循环测试的必要最低弯曲强度可足以达到符合以上描述评估结果的Pt-Rh火花塞的2.1倍。
因此，热应力和初始强度的影响加入到上述公式(2)，随后改写为以下公式。
从图10所示的结果中可知，Pt-Rh火花塞的热应力E2(α’2-α2)ΔT/2为377MPa，同时初始强度σ02为830Mpa。由此，把由Pt-Rh火花塞的参数产生的热应力和初始强度影响加到上述公式(2)，得到如下的公式(4)W2≥37.3D23/(L2-X2)×{E2(α’2-α2)ΔT/2}/377×830/σ02＝41E2(α’2-α2)(Tmax-Tmin)D23/{(L2-X2)σ02}(4)其中α’2、α2和E2表示在上述冷/热的热冲击循环测试期间的最高温度Tmax下的值，而σ02表示在常温下的值。
另外，使接地电极贵金属嵌片45的弯曲强度W2落入到通过公式(4)表示的范围内，这样可使接地电极贵金属嵌片45具有比相关技术较高的结合可靠性。
尽管已经描述通过激光焊接把接地电极贵金属嵌片45固定的情况，但不用说的是，即使在中心电极贵金属嵌片35通过激光焊接固定到该中心电极30上，利用类似的推荐方法也能提供类似的有益效果，这已经得到证实。
也就是说，通过利用中心电极30的线性膨胀系数σ′1，从下面公式(5)中推导出中心电极贵金属嵌片35的线性膨胀系数α1、杨氏模量E1(单位MPa)、拉伸强度σ01(单位MPa)、电极头直径FAID1(单位mm)、嵌片伸出长度L1(单位mm)以及该熔焊部分34的厚度X1(单位mm)，中心电极贵金属嵌片35的弯曲强度W1(单位N)由冷/热的热冲击试验产生，该热冲击试验在最大温度Tmax进行两百次(单位℃)六分钟以及在最低温度Tmin(单位℃)六分钟，该中心电极贵金属嵌片35的弯曲强度W1(单位N)具有从下面公式(5)中推导出的值。
W1＝41E1(α’1-α1)(Tmax-Tmin)D13/{(L1-X1)σ01}(5)
其中α’1、α1以及E1表示在Tmax的值，以及σ01表示在常温下的值。
因此，利用目前提出实施例的第一结构实例(参见图3A)，如上所述，在冷/热的热冲击循环测试后，中心电极贵金属嵌片35以及该接地电极贵金属嵌片45的弯曲强度W1和W2由公式(5)和(4)给出的范围确定。本发明的这一特征从实验测试中发现，同时根据本发明，分别通过激光焊接把贵金属嵌片35和45固定到该中心电极30和接地电极40，这样可使这些贵金属嵌片经由熔焊部分固定到相关电极的基体材料，在该熔焊部分，该贵金属嵌片和基电极材料彼此熔焊一起。当进行激光焊接时，该贵金属嵌片35和45的熔焊部分以这样方式形成，从而使贵金属嵌片35和45具有上述规定的弯曲强度W1和W2，从而实现较高的提高结合可靠性。
因此，根据第一结构实例，对于这样的火花塞能实现贵金属嵌片进一步增加的结合可靠性，其中该火花塞包括分别作为火花放电元件的固定到该中心电极30和接地电极40上的贵金属嵌片35和45。
接着，描述目前提出实施例的第二结构实例(参见图3B)，即描述通过电阻焊接把贵金属嵌片35和45固定到该中心电极30和接地电极40上的情况。
电阻焊接不同于激光焊接之处是，没有贵金属嵌片35和45与电极基体材料30和40彼此熔焊一起的熔焊部分(热应力衰减层)，同时热应力是激光焊接中的两倍，也就是说，表达为{E2(α’2-α2)ΔT/2}×2。此外，可以想象，熔焊部分的厚度由X1＝0和X2＝0给出。
因此，在该中心电极贵金属嵌片35通过电阻焊接固定到该中心电极30的情况下，在冷/热的热冲击循环测试后的该中心电极贵金属嵌片35的弯曲强度W1(单位N)处于根据公式(5)的公式(6)给出的范围内。
W1≥82E1(α’1-α1)(Tmax-Tmin)D13/{L1σ01}(6)其中α’1、α1以及E1表示在Tmax的值，以及σ01表示在常温下的值。
同样地，在接地电极贵金属嵌片45通过电阻焊接固定到接地电极40的情况下，该接地电极贵金属嵌片45的弯曲强度W1(单位N)在冷/热的热冲击循环循环测试后处于根据公式(4)的公式(7)给出的范围内。
W2≥82E2(α’2-α2)(Tmax-Tmin)D23/{L2σ02}(7)其中α’2、α2以及E2表示在Tmax的值，以及σ02表示在常温下的值。
因此，利用目前提出实施例的第二结构实例(参见图3B)，如上所述，在冷/热的热冲击循环测试后，中心电极贵金属嵌片36以及该接地电极贵金属嵌片46的弯曲强度W1和W2由公式(6)和(7)给出范围内的值来确定。
用这样方法，根据第二结构实例，对于这样的火花塞能实现贵金属嵌片进一步增加的结合可靠性，其中该火花塞包括分别作为火花放电元件的固定到该中心电极30和接地电极40上的贵金属嵌片35和45。
在这里，在目前提出实施例中，为了提高该贵金属嵌片35和45的固定可靠性，进一步描述冷/热的热冲击循环测试状态和实际的使用环境之间的关系。
在对于普遍采用汽车的实际的使用环境下，对于中心电极，以在ΔT＝100～500℃范围内的热冲击温差，而对于接地电极，以在ΔT＝100～550℃的热冲击温差下，数百万循环重复地进行。就此而论，接地电极暴露于比中心电极更严重地暴露于燃烧室内部，并经受恶劣的实际使用环境。
在这种实际使用环境下，在火花塞能增强两倍安全系数的冷/热的热冲击循环测试状态，对于中心电极，采用ΔT＝750×200循环的热冲击温差值，而对于接地电极，采用ΔT＝800×200循环的热冲击温差值。
因此，如果利用第一结构实例(参见图3A)，通过激光焊接把中心电极贵金属嵌片35固定到该中心电极30上，在冷/热的热冲击循环循环测试后，中心电极贵金属嵌片35的弯曲强度W1(单位N)处于根据公式(5)的公式(8)给出的范围内，其中这些测试持续6分钟的在900℃的最高温度下和在持续6分钟的150℃最低温度下进行两百次。
W1≥41E1(α’1-α1)(900-150)D13/{(L1-X1)σ01}＝30750E1(α’1-α1)D13/{(L1-X1)σ01}(8)其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值。
同时，在通过激光焊接把接地电极贵金属嵌片45固定到电极40的情况下，在冷/热的热冲击循环测试后，该接地电极贵金属嵌片45取处于根据公式(4)的公式(9)给出的弯曲强度W2(单位N)，其中该循环测试在持续6分钟的950℃最高温度下以及持续6分钟的150℃最低温度下进行两百次。
W2≥41E2(α’2-α2)(950-150)D23/{(L2-X2)σ02}＝32800E2(α’2-α2)D23/{(L2-X2)σ02}(9)其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
因此，利用目前提出实施例的第一结构实例(参见图3A)，如上所述，在冷/热的热冲击循环测试后，中心电极贵金属嵌片38以及该接地电极贵金属嵌片48的弯曲强度W1和W2在上述讨论到的公式(8)和(9)给出的范围内来确定。
用这样方法，根据第一结构实例，对于这样的火花塞能实现贵金属嵌片进一步增加的结合可靠性，其中该火花塞包括分别作为火花放电元件的通过激光焊接固定到该中心电极30和接地电极40上的贵金属嵌片35和45。
此外，在利用第二结构实例(参见图3B)中，通过电阻焊接把中心电极贵金属嵌片35固定到该中心电极30上，在冷/热的热冲击循环循环测试后，其中这些测试持续6分钟的在900℃的最高温度下和在持续6分钟的150℃最低温度下进行两百次，该中心电极贵金属嵌片35的弯曲强度W1(单位N)取由公式(10)给出范围内。
W1≥82E1(α’1-α1)(900-150)D13/(L1σ01)＝61500E1(α’1-α1)D13/(L1σ01)(10)其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值。
同时，在通过电阻焊接把接地电极贵金属嵌片45固定到接地电极40的情况下，在冷/热的热冲击循环测试后，其中循环测试在持续6分钟的950℃最高温度下以及持续6分钟的150℃最低温度下进行两百次，接地电极贵金属嵌片45采用根据公式(7)的公式(11)给出的弯曲强度W2(单位N)。
W2≥82E2(α’2-α2)(950-150)D23/(L2σ02)＝32800E2(α’2-α2)D23/(L2σ02)(11)其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
因此，利用目前提出实施例的第二结构实例(参见图3B)，如上所述，在冷/热的热冲击循环测试后，中心电极贵金属嵌片310以及该接地电极贵金属嵌片410的弯曲强度W1和W2可由公式(10)和(11)上述讨论到给出范围内的值来确定。本发明的这一特征从实验测试中发现，同时根据本发明，分别通过电阻焊接把贵金属嵌片35和45固定到该中心电极30和接地电极40，这样可使这些贵金属嵌片固定到相关电极的基体材料上。当进行电阻焊接时，该贵金属嵌片35和45固定到相关电极的相应基体材料上，使贵金属嵌片35和45具有上述规定的弯曲强度W1和W2，从而提供较高的提高结合可靠性。
用这样方法，根据第二结构实例，即使在严重的实际使用环境下，对于这样的火花塞也能实现贵金属嵌片进一步提高的固定可靠性，其中该火花塞包括分别作为火花放电元件的通过电阻焊接固定到该中心电极30和接地电极40上的贵金属嵌片35和45。
下面参考图6来描述在新品状态下(也就是说火花塞在焊接刚刚过后)贵金属嵌片弯曲强度和在冷/热的热冲击循环测试后该贵金属嵌片弯曲强度之间的关系。
从图6可以理解的是，在结合可靠性增强的范围内(即在贵金属嵌片通过激光焊接固定的组“A”、“B”和“C”中覆盖的火花塞测试件)，不管嵌片材料如何，新测试件的接地电极贵金属嵌片45均具有弯曲强度W02，该弯曲强度W02大约是由冷/热的热冲击循环测试而产生测试件弯曲强度W2的两倍，这种关系表示为W02＝2W2。
因此，在该第一结构实例(参见图3A)中，如果接地电极贵金属嵌片45通过激光焊接固定到接地电极40上，则在焊接后测试件的弯曲强度W02(N)落入到根据上述的公式(9)的公式(12)表示值的范围内。
W02＝2W2≥2×32800E2(α’2-α2)D23/{(L2-X2)σ02}＝65600E2(α’2-α2)D23/{(L2-X2)σ02}(12)其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
同样地，如果该中心电极贵金属嵌片35通过激光焊接固定到该中心电极30上，则在焊接后该测试件的弯曲强度W01(单位N)落入到由根据上述的公式(8)的公式(13)表示的值的范围内。
W01＝2W1≥2×30750E1(α’1-α1)D13/{(L1-X1)σ01}＝61500E1(α’1-α1)D13/{(L1-X1)σ01}(13)其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值。
因此，在目前提出实施例的第一结构实例(参见图3A)，如上所述，在焊接后，中心电极嵌片35以及该接地电极嵌片45的弯曲强度W01和W02也可在上述讨论到的公式(13)和(9)给出的值范围来确定。
用这样方法，根据第一结构实例，即使在严重的实际使用环境下，对于该火花塞也能实现贵金属嵌片进一步提高的结合可靠性，其中的火花塞包括分别通过激光焊接固定到中心电极30和接地电极40上的作为火花放电元件的贵金属嵌片35和45。
此外，在第二结构实例(参见图3B)中，如果中心电极贵金属嵌片35通过电阻焊接固定到中心电极30上，则在焊接后中心电极贵金属嵌片35的弯曲强度W01(单位N)落入到根据上述公式(10)的公式(14)给出值的范围内。
W01＝2W1≥2×61500E1(α’1-α1)D13/(L1σ01)＝123000E1(α’1-α1)D13/(L1σ01)(14)其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值。
同时，如果接地电极贵金属嵌片45通过电阻焊接固定到接地电极40，则在焊接后，接地电极贵金属嵌片45的弯曲强度W02(N)处于根据公式(11)的公式(15)给出的值的范围内。
W02＝2W2≥2×65600E2(α’2-α2)D23/(L2σ02)＝131200E2(α’2-α2)D23/(L2σ02)(15)其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
因此，在目前提出实施例的第二结构实例(参见图3B)中，在焊接后，该中心电极嵌片35以及该接地电极嵌片45的弯曲强度W01和W02也可在上述讨论到的公式(14)和(15)给出的值范围来确定。
用这样方法，根据第二结构实例，即使在严重的实际使用环境下，对于该火花塞也能实现贵金属嵌片进一步提高的结合可靠性，其中的火花塞包括分别通过电阻焊接固定到中心电极30和接地电极40上的作为火花放电元件的贵金属嵌片35和45。
如前面提到的那样，在目前提出的实施例中，优选的是，该中心电极贵金属嵌片35由Ir合金制成，该合金包含大约50％或更多重量比IR的主要成分的，同时优选的是，接地电极贵金属嵌片45可由Pt合金制成，其中该合金包括大约50％或更多重量比Pt的主要成分，另外，优选的是，贵金属嵌片35和45具有等于或者大于0.1mm2以及等于或者小于1.15mm2的轴线正交的横截面积A1和A2。
通过把具有高熔点的Ir合金作为中心电极贵金属嵌片35的材料，其中该嵌片35具有高概率的火花损耗(损失)，同时把具有良好抗氧化挥发的Pt合金作为接地电极贵金属嵌片45的材料，其中该嵌片45具有高概率的氧化挥发损耗(损失)，该火花塞能够具有显著增加的使用寿命。
此外，优选的是，该贵金属嵌片35和45分别具有在等于或者大于0.1mm2和等于或者小于1.15mm2范围内的轴线正交横截面积A1和A2，原因如下如果该贵金属嵌片35和45具有小于0.1mm2值的轴线正交横截面积A1和A2，在贵金属嵌片热辐射能力上出现的最大恶化可使电极头温度以加速度增加，导致出现如异常磨损和预燃的各种问题。
同时，如果该贵金属嵌片35和45具有大于1.15mm2的轴线正交横截面积A1和A2时，在可燃性方面变差。这是由于冷却损失增加了阻碍火焰中心生长的趋势而引起的，而该冷却损失由于在火焰中心生长过程中贵金属嵌片而导致。
此外，在目前提出的实施例中，优选的是，该中心电极贵金属嵌片35和接地电极贵金属嵌片45可含有以下添加剂中至少一种，这些添加剂从Ir、Pt、Ni、W、Pd、Ru、Os、Al、Y和Y2O3中选择。
通过使用作为贵金属嵌片35和45添加剂的这种成分，可进一步提高了抗磨性，同时使嵌片强度增加，形成了具有阻止该贵金属嵌片裂开或者爆裂的能力，在耐用性上更优越。
(第二实施例)第一实施例已经描述了参考中心电极贵金属嵌片35和接地电极贵金属嵌片45被激光焊接或者电阻焊接的情况。
在这里，两个贵金属嵌片35和45之一可被激光焊接而同时另一个可被电阻焊接。
图11A和11B为示出了本发明第二实施例的火花塞火花隙50附近放大结构的剖面示意图。
图11A示出了这样的结构，其中中心电极贵金属嵌片35通过电阻焊接固定到该中心电极30上，而同时接地电极贵金属嵌片45通过激光焊接固定到接地电极40上，此外图11B示出了这样的结构，其中中心电极贵金属嵌片35通过激光焊接固定到该中心电极30上，而同时接地电极贵金属嵌片45通过电阻焊接固定到接地电极40上。
在此情况下，不用说的是，被激光焊接的贵金属嵌片能具有象在上述第一实施例中激光焊接时产生的涉及弯曲强度关系，而被电阻焊接的贵金属嵌片能具有象在上述第一实施例中电阻焊接时产生的涉及弯曲强度关系。
用这样方法，即使在目前提出的实施例，对于这样的火花塞也能实现贵金属嵌片进一步增加的结合可靠性，其中该火花塞包括分别作为火花放电材料的被焊接到该中心电极30和接地电极40上的贵金属嵌片35和45。
如作为结构实例的图12A和12B所示，负载施加在贵金属嵌片35和45上以测量弯曲强度的方向可包括任何垂直于贵金属嵌片35和45的方向。
(修改型)在下文中，描述用于消除作用在该结合界面层上热应力的接地电极40的结构。
图13A和13B为从接地电极40A和40B的远端侧面(相对表面)43A和43B上面的上部区域观察的放大示意图，其中示出了用于降低施加在结合界面层上热应力的接地电极40A和的修改型，而结合界面层位于每一接地电极40A和40B与每一接地电极贵金属45，45之间。
在图13A所示的一个修改结构中，接地电极40A包括侧向延伸的基电极部分40a和从该基电极部分40a朝着该远端41方向伸出的倾斜部分40b，接地电极40A的远端侧面43A为具有较窄远端部分41的大致梯形结构，其中贵金属嵌片45结合到该远端部分上。在图13B所示的另一个修改结构中，接地电极40B包括侧向延伸的基电极部分40a和在宽度上比基电极部分40a小并从该基电极部分40a朝着该远端41方向伸出的较窄部分40c，同时接地电极40B的远端侧面43B为具有较窄远端部分41的大致正方形结构，其中贵金属嵌片45结合到该远端部分上。尽管在图13A和13B中示出的每一接地电极40A和40B的远端部分41为两侧具有锋利边缘，但如果需要的话，也可以是在两侧具有圆形边缘。
利用这种结构，对于接地电极40A和40B非常有效的是，消除施加在其中的热应力，形成了降低作用在上述的结合界面层上热应力的能力，使在耐用性上更优越。
(第三实施例)图14为示出了本发明第三实施例的火花塞内部结构的示意放大剖面图，其中接地电极40C适于降低施加在接地电极40C和接地电极贵金属嵌片45之间的结合界面层上的热应力。
图15为示出了图14所示第三实施例的火花塞改型的内部结构示意放大剖面图，其中接地电极40D适于降低施加在接地电极40D和接地电极贵金属嵌片45之间的结合界面层上的热应力。
分别在图14和15中示出的接地电极40C和40D在内部包括内层70C和70D，这些内层其中每个均具有比基底材料(Ni基合金)较高的导热性。在这种结构中，接地电极40C和40D的远端部分(每个均在嵌片结合段)41C和41D温度可降低，导致作用在每个结合界面层的热应力减少，从而在耐用性上更优越。
更具体地说，图14所示的接地电极40C包括由Cu制成的单层的内层70C，而图15所示的接地电极4D包括两层的内层70C，如Cu+Ni的包层金属(用Cu和Ni的层叠主体形式)。
此外，图16为第三实施例火花塞另一个改型的示意放大剖面图。在该改型中，接地电极40E包括从根部区段42彼此成钝角向下延伸的倾斜部分40Ea，该部分具有贵金属嵌片45通过焊接固定的下端。接地电极40E倾斜的布置使接地电极40的长度缩短。这还降低了接地电极40E的温度，从而导致如上所述作用在结合界面层上热应力减少，在耐用性更优越。
(第四实施例)图17A和17B为示出了本发明第四实施例火花塞的放大示意图。在目前提出的实施例中，该火花塞除了中心电极30和接地电极40之外还包括辅助电极60，该辅助电极60的下远端与绝缘体20的远端成面对面关系。此外，图17B为图17A中在箭头G方向的视图。
在这种结构中，当该火花塞覆盖有烟炱时，该辅助电极60有效地提供烧掉附着在绝缘体20表面上碳的有益效果，不仅在如上所述可燃性和结合可靠性得到改进，而且也在抗烟熏上有改进，从而在耐用性方面更优越。
从上面描述中可知，根据本发明的火花塞的许多优点变得很明显(a)第二贵金属嵌片从接地电极侧面朝第一贵金属嵌片伸出等于大于0.3mm的嵌片伸出长度。如果该嵌片伸出长度小于0.3mm，就变得很难测量弯曲强度，导致在测量数据上有很大变化相反地，如果该嵌片伸出长度等于或者大于0.3mm，则贵金属嵌片的弯曲强度可在测量上有较小变化而轻易地测量，从而得到可靠测量数据。
(b)在接地电极内设置具有高热导率的内部元件为接地电极远端(即，电极头固定区域)提供降温的能力，从而消除了施加在结合界面层上的热应力，导致耐用性增加。
(c)存在与火花塞绝缘体相关的辅助电极可从绝缘体远端有效去除碳，导致火花塞使用寿命增加。
(d)由于存在这样的中心电极和接地电极，其中该中心电极包括在火花损耗上有高的检出概率的第一贵金属嵌片，而该第一贵金属嵌片由具有高熔点的Ir合金制成，同时接地电极包括在氧化挥发性的损耗上具有高的检出概率的第二贵金属嵌片，而第二贵金属嵌片由具有抗氧化挥发性损耗的Pt合金制成，因此该火花塞能具有显著地增加的使用寿命。该第一和第二贵金属嵌片由圆柱元件形成，每个元件均具有等于或者大于0.1mm2和等于或者小于1.15mm2的轴线正交横截面积。如果该轴线正交横截面积小于0.1mm2，在热辐射性能方面严重恶化，从而以加速的速度增加了电极头温度，导致出现如异常磨损和预燃的问题。相反地，如果轴线正交横截面积大于1.15mm2，则在火花塞可燃性方面出现恶化。在焰心形成期间，如果从该贵金属嵌片导致的冷却损失增加，则焰心的生长被干扰。
(e)把至少一种添加剂成分加入到贵金属嵌片，不仅提供了抗磨损性能，而且也增加了嵌片强度，形成了阻止贵金属嵌片由于高温裂开或者爆裂的能力。这样，确保了高可靠性。
(f)当最高温度Tmax设置成900℃的温度而最低温度Tmin设置成150℃时，通过激光焊接固定到该中心电极的第一贵金属嵌片选择成具有通过以下公式表示的值的弯曲强度W1W1≥30750E1(α’1-α1)D13/{(L1-X1)σ01}其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值。当最高温度Tmax设置成950℃的温度而最低温度Tmin设置成150℃时，接地电极的第二贵金属嵌片选择成具有通过以下公式表示的值的弯曲强度W2≥32800E2(α’2-α2)D23/{(L2-X2)σ02}
其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。利用本发明的这些特征，该第一和第二贵金属嵌片具有在上述规定最高和最低温度确定的弯曲强度，借此每一第一和第二贵金属嵌片能够具有提高的结合可靠性。
(g)此外，当最高温度Tmax设置成900℃的温度而最低温度Tmin设置成150℃时，通过电阻焊接固定在中心电极上的第一贵金属嵌片具有通过以下公式表示的值的弯曲强度W1W1≥61500E1(α’1-α1)D13/(L1σ01)其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值。另外，当最高温度Tmax设置成950℃的温度同时最低温度Tmin设置成150℃时，通过电阻焊接固定在接地电极的第二贵金属嵌片具有通过以下公式表示的值的第二弯曲强度W2W2≥65600E2(α’2-α2)D23/(L2σ02)其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
该第一和第二贵金属嵌片均可分别通过电阻焊接固定到中心电极和接地电极上，以提供相应的需求弯曲强度，从而特别在规定如上所述的最高温度和最低温度时提供较高结合可靠性。
(h)当进行激光焊接以使该第一贵金属嵌片固定到该中心电极时，最高温度Tmax设置成900℃的温度，而最低温度Tmin设置成150℃的温度。因此，通过激光焊接固定到中心电极的该第一贵金属嵌片具有通过以下公式表示值的第一弯曲强度W1W1≥30750E1(α’1-α1)D13/{(L1-X1)σ01}其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值。此外，当进行电阻焊接时，最高温度Tmax设置成950℃的温度同时最低温度Tmin设置成150℃，通过电阻焊接固定在接地电极的第二贵金属嵌片具有通过以下公式表示的值的第二弯曲强度W2W2≥65600E2(α’2-α2)D23/(L2σ02)其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。利用本发明的除了上述特征之外的这些特征，当规定最高温度和最低温度时，该第一和第二贵金属嵌片的弯曲强度限定成为贵金属嵌片提供增加的结合可靠性。
(i)当进行电阻焊接使该第一贵金属嵌片固定到该中心电极时，最高温度Tmax设置成900℃的温度，同时最低温度Tmin设置成150℃的温度。因此，通过电阻焊接固定到中心电极的该第一贵金属嵌片选择成具有通过以下公式表示值的第一弯曲强度W1W1≥61500E1(α’1-α1)D13/(L1σ01)其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值。此外，当进行激光焊接以使第二贵金属嵌片固定到接地电极时，最高温度Tmax设置成950℃的温度，同时最低温度Tmin设置成150℃，通过激光焊接固定在接地电极的第二贵金属嵌片具有通过以下公式表示的值的第二弯曲强度W2≥32800E2(α’2-α2)D23/{(L2-X2)σ02}其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。利用本发明的除了上述特征之外的这些特征，特别当规定最高温度和最低温度时，该第一和第二贵金属嵌片的弯曲强度限定成为贵金属嵌片提供增增加的结合可靠性。
(j)根据本发明的制造方法，该火花塞可以较高可靠方式制造，以具有高度改进的贵金属嵌片的结合可靠性。
虽然在上面描述了本发明的各种实施例和改型，但可以设想在不脱离本发明精神和范围情况下，为了具体的应用可进行许多变化。例如，尽管已经描述了贵金属嵌片包括圆柱元件，但应当注意的是，该贵金属嵌片在横截面上可具有正方形形状或者多边形(poligonal)形状。在此情况下，电极头直径可认为是贵金属嵌片的宽度。因此，示出的实施例和改型必须只看成是这样的实例，这些实例是为了清楚而描述的，而不作为对如以下权利要求书限定的本发明的限制。
权利要求
1.一种火花塞，包括具有远端部分的中心电极，第一贵金属嵌片通过焊接固定在该远端部分上；接地电极，该接地电极经由火花隙与该中心电极和成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片以与该中心电极成面对面关系固定在接地电极的表面上；其中第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；其中第一和第二贵金属嵌片两个均分别通过激光焊接固定到该中心电极和接地电极的基体材料上，从而使该第一和第二贵金属嵌片两个分别经由第一和第二熔焊部分固定到基体材料上，从而在最高温度(单位℃)的给定时间间隔内，以及在最低温度(单位℃)的给定时间间隔内，火花塞受到重复进行给定次数的冷/热的热冲击循环，该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(1)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥41E1(α’1-α1)(Tmax-Tmin)D13/{(L1-X1)σ01}(1)α’1表示该中心电极的线性膨胀系数，α1表示该中心电极第一贵金属嵌片的线性膨胀系数，E1表示该第一贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ01表示该第一贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D1表示该第一贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，X1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度L1占据的第一熔焊部分厚度(单位mm)，Tmax表示在热冲击循环期间的最高温度，Tmin表示在热冲击循环期间的最低温度，以及其中α’1、α1以及E1表示在Tmax的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在最高温度(单位℃)和给定时间间隔内，以及在最低温度(单位℃))和给定时间间隔内，接地电极受到进行给定次数的冷/热的热冲击循环，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(2)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥41E2(α’2-α2)(Tmax-Tmin)D23/{(L2-X2)σ02} (2)α’2表示该中心电极的线性膨胀系数，α2表示该中心电极第二贵金属嵌片的线性膨胀系数，E2表示该第二贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ02表示该第二贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D2表示该第二贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，X2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度L1占据的第二熔焊部分厚度(单位mm)，Tmax表示在热冲击循环期间的最高温度，Tmin表示在热冲击循环期间的最低温度，以及其中α’2、α2以及E2表示在Tmax的值，以及σ02表示在常温下的值。
2.根据权利要求1的火花塞，其中第二贵金属嵌片延伸等于或者大于0.3mm的嵌片伸出长度，同时给定次数包括200个循环以及给定时间间隔包括六分钟。
3.根据权利要求1的火花塞，其中接地电极包括具有高热导率的内层。
4.根据权利要求1的火花塞，还包括该中心电极穿过延伸的绝缘体和辅助电极，该辅助电极具有与该绝缘体远端成面对面关系的下部远端。
5.根据权利要求1的火花塞，其中该第一贵金属嵌片包括由Ir合金制成的圆柱元件，其中该Ir合金包含50％或更多重量比的Ir并具有等于或者大于0.1mm2以及等于或者小于1.15mm2的横截面积，同时第二贵金属嵌片包括由Pt合金制成的圆柱元件，其中该Pt合金包含50％或更多重量比的Pt并具有等于或者大于0.1mm2以及等于或者小于1.15mm2的横截面积。
6.根据权利要求5的火花塞，其中该中心电极的该第一贵金属嵌片以及该接地电极的第二贵金属嵌片包含以下至少一种添加剂，这些添加剂包括Ir、Pt、Rh、Ni、W、Pd、Ru、Os、Al、Y以及Y2O3。
7.根据权利要求1的火花塞，其中当最高温度Tmax设置成900℃的温度而最低温度Tmin设置成的150℃时，通过激光焊接固定在中心电极上的第一贵金属嵌片具有通过以下公式(3)表示的值的弯曲强度W1W1≥30750E1(α’1-α1)D13/{(L1-X1)σ01} (3)其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值，以及当最高温度Tmax设置成950℃的温度而最低温度Tmin设置成150℃时，接地电极的第二贵金属嵌片具有通过以下公式(4)表示的值的弯曲强度W2≥32800E2(α’2-α2)D23/{(L2-X2)σ02}(4)其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
8.一种火花塞，包括具有远端部分的中心电极，第一贵金属嵌片通过焊接固定在该远端部分上；接地电极，该接地电极经由火花隙与该中心电极和成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片以与该中心电极成面对面关系固定在接地电极的表面上；其中第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；其中该第一和第二贵金属嵌片两个均分别通过电阻焊接固定到中心电极和接地电极的基体材料上，从而在最高温度(单位℃)的给定时间间隔内、以及在最低温度(单位℃)的给定时间间隔内、火花塞受到重复进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(5)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥82E1(α’1-α1)(Tmax-Tmin)D13/(L1σ01) (5)其中α’1表示该中心电极的线性膨胀系数，α1表示该中心电极第一贵金属嵌片的线性膨胀系数，E1表示该第一贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ01表示该第一贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D1表示该第一贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，Tmax表示在热冲击循环期间的最高温度，Tmin表示在热冲击循环期间的最低温度，以及其中α’1、α1以及E1表示在Tmax的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在最高温度(单位℃)和给定时间间隔内，以及在最低温度(单位℃))和给定时间间隔内，接地电极受到进行给定次数的冷/热的热冲击循环，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(6)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥82E2(α’2-α2)(Tmax-Tmin)D23/(L2σ02) (6)α’2表示该中心电极的线性膨胀系数，α2表示该中心电极第二贵金属嵌片的线性膨胀系数，E2表示该第二贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ02表示该第二贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D2表示该第二贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，Tmax表示在热冲击循环期间的最高温度，Tmin表示在热冲击循环期间的最低温度，以及其中α’2、α2以及E2表示在Tmax的值，以及σ02表示在常温下的值。
9.根据权利要求8的火花塞，其中第二贵金属嵌片延伸等于或者大于0.3mm的嵌片伸出长度，同时给定次数包括200个循环以及给定时间间隔包括六分钟。
10.根据权利要求8的火花塞，其中接地电极包括具有高热导率的内层。
11.根据权利要求8的火花塞，还包括该中心电极穿过延伸的绝缘体和辅助电极，该辅助电极具有与该绝缘体远端成面对面关系的下部远端。
12.根据权利要求8的火花塞，其中该第一贵金属嵌片包括由Ir合金制成的圆柱元件，其中该Ir合金包含50％或更多重量比的Ir并具有等于或者大于0.1mm2以及等于或者小于1.15mm2的横截面积，同时第二贵金属嵌片包括由Pt合金制成的圆柱元件，其中该Pt合金包含50％或更多重量比的Pt并具有等于或者大于0.1mm2以及等于或者小于1.15mm2的横截面积。
13.根据权利要求12的火花塞，其中该中心电极的该第一贵金属嵌片以及该接地电极的第二贵金属嵌片包含以下至少一种添加剂，这些添加剂包括Ir、Pt、Rh、Ni、W、Pd、Ru、Os、Al、Y以及Y2O3。
14.根据权利要求1的火花塞，其中当最高温度Tmax设置成900℃的温度而最低温度Tmin设置成的150℃时，通过电阻焊接固定在中心电极上的第一贵金属嵌片具有通过以下公式(7)表示的值的弯曲强度W1W2≥61500E1(α’1-α1)D13/(L1σ01) (7)α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值，以及当最高温度Tmax设置成950℃的温度而最低温度Tmin设置成150℃时，通过电阻焊接固定到接地电极上的第二贵金属嵌片具有通过以下公式(8)表示的值的弯曲强度W2W2≥65600E2(α’2-α2)D23/(L2σ02) (8)其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
15.一种火花塞，包括具有远端部分的中心电极，第一贵金属嵌片通过焊接固定在该远端部分上；接地电极，该接地电极经由火花隙与该中心电极和成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片以与该中心电极成面对面关系固定在接地电极的表面上；其中第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；其中第一贵金属嵌片通过激光焊接固定到该中心电极的基体材料上，使该第一贵金属嵌片经由熔焊部分固定到基体材料上，同时第二贵金属嵌片通过电阻焊接固定到该接地电极的基体材料上，从而在最高温度(单位℃)的给定时间间隔内，以及在最低温度(单位℃)的给定时间间隔内，火花塞受到重复进行给定次数的冷/热的热冲击循环，该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(9)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥41E1(α’1-α1)(Tmax-Tmin)D13/{(L1-X1)σ01} (9)α’1表示该中心电极的线性膨胀系数，α1表示该中心电极第一贵金属嵌片的线性膨胀系数，E1表示该第一贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ01表示该第一贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D1表示该第一贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，X1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度L1占据的第一熔焊部分厚度(单位mm)，Tmax表示在热冲击循环期间的最高温度，Tmin表示在热冲击循环期间的最低温度，以及其中α’1、α1以及E1表示在Tmax的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在最高温度(单位℃)和给定时间间隔内，以及在最低温度(单位℃))和给定时间间隔内，接地电极受到进行给定次数的冷/热的热冲击循环，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(10)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥41E2(α’2-α2)(Tmax-Tmin)D23/{(L2-X2)σ02} (10)α’2表示该中心电极的线性膨胀系数，α2表示该中心电极第二贵金属嵌片的线性膨胀系数，E2表示该第二贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ02表示该第二贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D2表示该第二贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，X2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度L1占据的第二熔焊部分厚度(单位mm)，Tmax表示在热冲击循环期间的最高温度，Tmin表示在热冲击循环期间的最低温度，以及其中α’2、α2以及E2表示在Tmax的值，以及σ02表示在常温下的值。
16.根据权利要求15的火花塞，其中第二贵金属嵌片延伸等于或者大于0.3mm的嵌片伸出长度，同时给定次数包括200个循环以及给定时间间隔包括六分钟。
17.根据权利要求15的火花塞，其中接地电极包括具有高热导率的内层。
18.根据权利要求15的火花塞，还包括该中心电极穿过延伸的绝缘体和辅助电极，该辅助电极具有与该绝缘体远端成面对面关系的下部远端。
19.根据权利要求15的火花塞，其中该第一贵金属嵌片包括由Ir合金制成的圆柱元件，其中该Ir合金包含50％或更多重量比的Ir并具有等于或者大于0.1mm2以及等于或者小于1.15mm2的横截面积，同时第二贵金属嵌片包括由Pt合金制成的圆柱元件，其中该Pt合金包含50％或更多重量比的Pt并具有等于或者大于0.1mm2以及等于或者小于1.15mm2的横截面积。
20.根据权利要求1 9的火花塞，其中该中心电极的该第一贵金属嵌片以及该接地电极的第二贵金属嵌片包含以下至少一种添加剂，这些添加剂包括Ir、Pt、Rh、Ni、W、Pd、Ru、Os、Al、Y以及Y2O3。
21.根据权利要求15的火花塞，其中当最高温度Tmax设置成900℃的温度而最低温度Tmin设置成的150℃时，通过激光焊接固定在中心电极上的第一贵金属嵌片具有通过以下公式(11)表示的值的弯曲强度W1W1≥30750E1(α’1-α1)D13/{(L1-X1)σ01}(11)其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值，以及当最高温度Tmax设置成950℃的温度而最低温度Tmin设置成150℃时，通过电阻焊接固定到接地电极的第二贵金属嵌片具有通过以下公式(12)表示的值的弯曲强度W2≥65600E2(α’2-α2)D23/(L2σ02)(12)其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
22.一种火花塞，包括具有远端部分的中心电极，第一贵金属嵌片通过焊接固定在该远端部分上；接地电极，该接地电极经由火花隙与该中心电极和成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片以与该中心电极成面对面关系固定在接地电极的表面上；其中第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；其中该第一贵金属嵌片通过电阻焊接固定到中心电极的基体材料上，而第二贵金属嵌片通过激光焊接固定到接地电极的基体材料上，使第二贵金属嵌片通过熔焊部分固定到接地电极的基体材料上，其中中心电极与接地电极第二贵金属材料彼此熔焊在一起，从而在最高温度(单位℃)下在给定时间间隔内、以及在最低温度(单位℃)下的给定时间间隔内、火花塞受到重复进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(13)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥82E1(α’1-α1)(Tmax-Tmin)D13/(L1σ01) (13)其中α’1表示该中心电极的线性膨胀系数，α1表示该中心电极第一贵金属嵌片的线性膨胀系数，E1表示该第一贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ01表示该第一贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D1表示该第一贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，Tmax表示在热冲击循环期间的最高温度，Tmin表示在热冲击循环期间的最低温度，以及其中α’1、α1以及E1表示在Tmax的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在最高温度(单位℃)和给定时间间隔内，以及在最低温度(单位℃))和给定时间间隔内，在接地电极受到进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(14)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥41E2(α’2-α2)(Tmax-Tmin)D23/(L2σ02) (14)α’2表示该中心电极的线性膨胀系数，α2表示该中心电极第二贵金属嵌片的线性膨胀系数，E2表示该第二贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ02表示该第二贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D2表示该第二贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，Tmax表示在热冲击循环期间的最高温度，Tmin表示在热冲击循环期间的最低温度，以及其中α’2、α2以及E2表示在Tmax的值，以及σ02表示在常温下的值。
23.根据权利要求22的火花塞，其中第二贵金属嵌片延伸等于或者大于0.3mm的嵌片伸出长度，同时给定次数包括200个循环以及给定时间间隔包括六分钟。
24.根据权利要求22的火花塞，其中接地电极包括具有高热导率的内层。
25.根据权利要求22的火花塞，还包括该中心电极穿过延伸的绝缘体和辅助电极，该辅助电极具有与该绝缘体远端成面对面关系的下部远端。
26.根据权利要求22的火花塞，其中该第一贵金属嵌片包括由Ir合金制成的圆柱元件，其中该Ir合金包含50％或更多重量比的Ir并具有等于或者大于0.1mm2以及等于或者小于1.15mm2的横截面积，同时第二贵金属嵌片包括由Pt合金制成的圆柱元件，其中该Pt合金包含50％或更多重量比的Pt并具有等于或者大于0.1mm2以及等于或者小于1.15mm2的横截面积。
27.根据权利要求26的火花塞，其中该中心电极的该第一贵金属嵌片以及该接地电极的第二贵金属嵌片包含以下至少一种添加剂，这些添加剂包括Ir、Pt、Rh、Ni、W、Pd、Ru、Os、Al、Y以及Y2O3。
28.根据权利要求22的火花塞，其中当最高温度Tmax设置成900℃的温度而最低温度Tmin设置成的150℃时，通过电阻焊接固定在中心电极上的第一贵金属嵌片具有通过以下公式(15)表示的值的弯曲强度W1W1≥61500E1(α’1-α1)D13/(L1σ01) (15)其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值，以及其中当最高温度Tmax设置成950℃的温度而最低温度Tmin设置成150℃时，通过激光焊接固定到接地电极的第二贵金属嵌片具有通过以下公式(16)表示的值的弯曲强度W2≥32800E2(α’2-α2)D23/{L2-X2}σ02} (16)其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
29.一种火花塞，包括具有远端部分的中心电极，第一贵金属嵌片通过焊接固定在该远端部分上；接地电极，该接地电极经由火花隙与该中心电极和成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片以与该中心电极成面对面关系固定在接地电极的表面上；其中第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；其中该第一和第二贵金属嵌片两者均分别通过激光焊接固定到中心电极和接地电极的基体材料上，使第一和第二贵金属嵌片两者均通过第一和第二熔焊部分固定到基体材料上，其中每个贵金属嵌片和电极材料材料彼此熔焊在一起，从而在激光焊接后第一贵金属嵌片具有通过以下公式(17)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥61500E1(α’1-α1)D13/{(L1-X1)σ01} (17)其中α’1表示该中心电极的线性膨胀系数，α1表示该中心电极第一贵金属嵌片的线性膨胀系数，E1表示该第一贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ01表示该第一贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D1表示该第一贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，X1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度L1占据的第一熔焊部分厚度(单位mm)，以及其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在激光焊接后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(18)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥65600E2(α’2-α2)D23/{(L2-X2)σ02} (18)α’2表示该中心电极的线性膨胀系数，α2表示该中心电极第二贵金属嵌片的线性膨胀系数，E2表示该第二贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ02表示该第二贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D2表示该第二贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，X2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度L1占据的第二熔焊部分厚度(单位mm)，以及其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
30.根据权利要求29的火花塞，其中第二贵金属嵌片延伸等于或者大于0.3mm的嵌片伸出长度，同时给定次数包括200个循环以及给定时间间隔包括六分钟。
31.根据权利要求29的火花塞，其中接地电极包括具有高热导率的内层。
32.根据权利要求29的火花塞，还包括该中心电极穿过延伸的绝缘体和辅助电极，该辅助电极具有与该绝缘体远端成面对面关系的下部远端。
33.根据权利要求29的火花塞，其中该第一贵金属嵌片包括由Ir合金制成的圆柱元件，其中该Ir合金包含50％或更多重量比的Ir并具有等于或者大于0.1mm2以及等于或者小于1.15mm2的横截面积，同时第二贵金属嵌片包括由Pt合金制成的圆柱元件，其中该Pt合金包含50％或更多重量比的Pt并具有等于或者大于0.1mm2以及等于或者小于1.15mm2的横截面积。
34.根据权利要求26的火花塞，其中该中心电极的该第一贵金属嵌片以及该接地电极的第二贵金属嵌片包含以下至少一种添加剂，这些添加剂包括Ir、Pt、Rh、Ni、W、Pd、Ru、Os、Al、Y以及Y2O3。
35.一种火花塞，包括具有远端部分的中心电极，第一贵金属嵌片通过焊接固定在该远端部分上；接地电极，该接地电极经由火花隙与该中心电极和成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片以与该中心电极成面对面关系固定在接地电极的表面上；其中第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；其中第一和第二贵金属嵌片通过分别通过电阻焊接固定到该中心电极和接地电极的基体材料上，从而在该电阻焊接后该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(19)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥123000E1(α’1-α1)D13/(L1σ01)(19)α’1表示该中心电极的线性膨胀系数，α1表示该中心电极第一贵金属嵌片的线性膨胀系数，E1表示该第一贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ01表示该第一贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D1表示该第一贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，以及其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在电阻焊接后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(20)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥131200E2(α’2-α2)D23/(L2σ02) (20)α’2表示该中心电极的线性膨胀系数，α2表示该中心电极第二贵金属嵌片的线性膨胀系数，E2表示该第二贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ02表示该第二贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D2表示该第二贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，以及其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
36.根据权利要求35的火花塞，其中第二贵金属嵌片延伸等于或者大于0.3mm的嵌片伸出长度，同时给定次数包括200个循环以及给定时间间隔包括六分钟。
37.根据权利要求35的火花塞，其中接地电极包括具有高热导率的内层。
38.根据权利要求35的火花塞，还包括该中心电极穿过延伸的绝缘体和辅助电极，该辅助电极具有与该绝缘体远端成面对面关系的下部远端。
39.根据权利要求35的火花塞，其中该第一贵金属嵌片包括由Ir合金制成的圆柱元件，其中该Ir合金包含50％或更多重量比的Ir并具有等于或者大于0.1mm2以及等于或者小于1.15mm2的横截面积，同时第二贵金属嵌片包括由Pt合金制成的圆柱元件，其中该Pt合金包含50％或更多重量比的Pt并具有等于或者大于0.1mm2以及等于或者小于1.15mm2的横截面积。
40.根据权利要求19的火花塞，其中该中心电极的该第一贵金属嵌片以及该接地电极的第二贵金属嵌片包含以下至少一种添加剂，这些添加剂包括Ir、Pt、Rh、Ni、W、Pd、Ru、Os、Al、Y以及Y2O3。
41.一种火花塞，包括具有远端部分的中心电极，第一贵金属嵌片通过焊接固定在该远端部分上；接地电极，该接地电极经由火花隙与该中心电极和成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片以与该中心电极成面对面关系固定在接地电极的表面上；其中第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；其中第一贵金属嵌片通过激光焊接固定到中心电极的基体材料上，使第一贵金属嵌片通过熔焊部分固定到该基体材料上，其中第一贵金属嵌片和基体材料彼此熔焊在一起，以及第二贵金属嵌片通过电阻焊接固定在接地电极上，从而在激光焊接后该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(21)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥61500E1(α’1-α1)D13/(L1-X1)σ01)(21)其中α’1表示该中心电极的线性膨胀系数，α1表示该中心电极第一贵金属嵌片的线性膨胀系数，E1表示该第一贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ01表示该第一贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D1表示该第一贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，X1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度L1占据的第一熔焊部分厚度(单位mm)，以及其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在电阻焊接后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(22)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥131200E2(α’2-α2)D23/(L2σ02)(22)α’2表示该中心电极的线性膨胀系数，α2表示该中心电极第二贵金属嵌片的线性膨胀系数，E2表示该第二贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ02表示该第二贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D2表示该第二贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，以及其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
42.根据权利要求41的火花塞，其中第二贵金属嵌片延伸等于或者大于0.3mm的嵌片伸出长度，同时给定次数包括200个循环以及给定时间间隔包括六分钟。
43.根据权利要求41的火花塞，其中接地电极包括具有高热导率的内层。
44.根据权利要求41的火花塞，还包括该中心电极穿过延伸的绝缘体和辅助电极，该辅助电极具有与该绝缘体远端成面对面关系的下部远端。
45.根据权利要求41的火花塞，其中该第一贵金属嵌片包括由Ir合金制成的圆柱元件，其中该Ir合金包含50％或更多重量比的Ir并具有等于或者大于0.1mm2以及等于或者小于1.15mm2的横截面积，同时第二贵金属嵌片包括由Pt合金制成的圆柱元件，其中该Pt合金包含50％或更多重量比的Pt并具有等于或者大于0.1mm2以及等于或者小于1.15mm2的横截面积。
46.根据权利要求45的火花塞，其中该中心电极的该第一贵金属嵌片以及该接地电极的第二贵金属嵌片包含以下至少一种添加剂，这些添加剂包括Ir、Pt、Rh、Ni、W、Pd、Ru、Os、Al、Y以及Y2O3。
47.一种火花塞，包括具有远端部分的中心电极，第一贵金属嵌片通过焊接固定在该远端部分上；接地电极，该接地电极经由火花隙与该中心电极和成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片以与该中心电极成面对面关系固定在接地电极的表面上；其中第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；其中第一贵金属嵌片通过电阻焊接固定到中心电极的基体材料上，而第二贵金属嵌片通过激光焊接固定到接地电极的基体材料上，使第二贵金属嵌片通过熔焊部分固定到该基体材料上，其中中心电极和第二贵金属嵌片基体材料彼此熔焊在一起，从而在电阻焊接后该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(23)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥123000E1(α’1-α1)D13/(L1σ01)(23)其中α’1表示该中心电极的线性膨胀系数，α1表示该中心电极第一贵金属嵌片的线性膨胀系数，E1表示该第一贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ01表示该第一贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D1表示该第一贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，以及其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在激光焊接后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(24)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥65600E2(α’2-α2)D23/{(L2-X2)σ02} (24)α’2表示该中心电极的线性膨胀系数，α2表示该中心电极第二贵金属嵌片的线性膨胀系数，E2表示该第二贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ02表示该第二贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D2表示该第二贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，X2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度L1占据的第二熔焊部分厚度(单位mm)，以及其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
48.根据权利要求47的火花塞，其中第二贵金属嵌片延伸等于或者大于0.3mm的嵌片伸出长度，同时给定次数包括200个循环以及给定时间间隔包括六分钟。
49.根据权利要求47的火花塞，其中接地电极包括具有高热导率的内层。
50.根据权利要求47的火花塞，还包括该中心电极穿过延伸的绝缘体和辅助电极，该辅助电极具有与该绝缘体远端成面对面关系的下部远端。
51.根据权利要求47的火花塞，其中该第一贵金属嵌片包括由Ir合金制成的圆柱元件，其中该Ir合金包含50％或更多重量比的Ir并具有等于或者大于0.1mm2以及等于或者小于1.15mm2的横截面积，同时第二贵金属嵌片包括由Pt合金制成的圆柱元件，其中该Pt合金包含50％或更多重量比的Pt并具有等于或者大于0.1mm2以及等于或者小于1.15mm2的横截面积。
52.根据权利要求51的火花塞，其中该中心电极的该第一贵金属嵌片以及该接地电极的第二贵金属嵌片包含以下至少一种添加剂，这些添加剂包括Ir、Pt、Rh、Ni、W、Pd、Ru、Os、Al、Y以及Y2O3。
53.一种制造火花塞的方法，该方法包括制备中心电极、接地电极、第一贵金属嵌片以及第二贵金属嵌片；通过激光焊接把该第一贵金属嵌片固定到中心电极的基底材料的远端；通过激光焊接把第二贵金属嵌片固定到接地电极的基底材料的远端，同时第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；以及把接地电极放置成与中心电极成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片的位置与该第一贵金属嵌片经由火花隙成面对面关系；其中进行激光焊接，使该第一和第二贵金属嵌片两者分别经由第一和第二熔焊部分固定到基体材料上，从而在最高温度(单位℃)和在给定时间间隔内、以及在最低温度(单位℃)和在给定时间间隔内、火花塞受到重复进行给定次数冷/热的热冲击循环后，该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(25)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥41E1(α’1-α1)(Tmax-Tmin)D13/{(L1-X1)σ01} (25)α’1表示该中心电极的线性膨胀系数，α1表示该中心电极第一贵金属嵌片的线性膨胀系数，E1表示该第一贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ01表示该第一贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D1表示该第一贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，X1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度L1占据的第一熔焊部分厚度(单位mm)，Tmax表示在热冲击循环期间的最高温度，Tmin表示在热冲击循环期间的最低温度，以及其中α’1、α1以及E1表示在Tmax的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在最高温度(单位℃)和给定时间间隔内，以及在最低温度(单位℃))和给定时间间隔内，在接地电极受到进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(26)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥41E2(α’2-α2)(Tmax-Tmin)D23/{(L2-X2)σ02} (26)α’2表示该中心电极的线性膨胀系数，α2表示该中心电极第二贵金属嵌片的线性膨胀系数，E2表示该第二贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ02表示该第二贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D2表示该第二贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，X2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度L1占据的第二熔焊部分厚度(单位mm)，Tmax表示在热冲击循环期间的最高温度，Tmin表示在热冲击循环期间的最低温度，以及其中α’2、α2以及E2表示在Tmax的值，以及σ02表示在常温下的值。
54.根据权利要求53的制造火花塞的方法，其中第二贵金属嵌片延伸等于或者大于0.3mm的嵌片伸出长度，同时给定次数包括200个循环以及给定时间间隔包括六分钟。
55.一种制造火花塞的方法，该方法包括制备中心电极、接地电极、第一贵金属嵌片以及第二贵金属嵌片；通过激光焊接把该第一贵金属嵌片固定到中心电极的基底材料的远端；通过激光焊接把第二贵金属嵌片固定到接地电极的基底材料的远端，同时第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；以及把接地电极放置成与中心电极成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片的位置与该第一贵金属嵌片经由火花隙成面对面关系；其中进行为两者进行结合的电阻焊接操作，从而在最高温度(单位℃)下给定时间间隔内、以及在最低温度(单位℃)下给定时间间隔内、火花塞受到重复进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(27)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥82E1(α’1-α1)(Tmax-Tmin)D13/(L1σ01) (27)其中α’1表示该中心电极的线性膨胀系数，α1表示该中心电极第一贵金属嵌片的线性膨胀系数，E1表示该第一贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ01表示该第一贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D1表示该第一贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，Tmax表示在热冲击循环期间的最高温度，Tmin表示在热冲击循环期间的最低温度，以及其中α’1、α1以及E1表示在Tmax的值，以及σ01表示在常温下的值，以及在最高温度(单位℃)下在给定时间间隔内以及在最低温度(单位℃))下在给定时间间隔内、在接地电极受到进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(28)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥82E2(α’2-α2)(Tmax-Tmin)D23/(L2σ02) (28)α’2表示该中心电极的线性膨胀系数，α2表示该中心电极第二贵金属嵌片的线性膨胀系数，E2表示该第二贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ02表示该第二贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D2表示该第二贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，Tmax表示在热冲击循环期间的最高温度，Tmin表示在热冲击循环期间的最低温度，以及其中α’2、α2以及E2表示在Tmax的值，以及σ02表示在常温下的值。
56.根据权利要求55的制造火花塞的方法，其中第二贵金属嵌片延伸等于或者大于0.3mm的嵌片伸出长度，同时给定次数包括200个循环以及给定时间间隔包括六分钟。
57.一种制造火花塞的方法，该方法包括制备中心电极、接地电极、第一贵金属嵌片以及第二贵金属嵌片；通过激光焊接把该第一贵金属嵌片固定到中心电极的基底材料的远端；通过激光焊接把第二贵金属嵌片固定到接地电极的基底材料的远端，同时第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；以及把接地电极放置成与中心电极成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片的位置与该第一贵金属嵌片经由火花隙成面对面关系；其中第一贵金属嵌片通过激光焊接固定到该中心电极的基体材料上，使该第一贵金属嵌片经由熔焊部分固定到基体材料上，同时第二贵金属嵌片通过电阻焊接固定到该接地电极的基体材料上，从而在最高温度(单位℃)的给定时间间隔内，以及在最低温度(单位℃)的给定时间间隔内，火花塞受到重复进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(29)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥41E1(α’1-α1)(Tmax-Tmin)D13/{(L1-X1)σ01} (29)α’1表示该中心电极的线性膨胀系数，α1表示该中心电极第一贵金属嵌片的线性膨胀系数，E1表示该第一贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ01表示该第一贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D1表示该第一贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，X1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度L1占据的第一熔焊部分厚度(单位mm)，Tmax表示在热冲击循环期间的最高温度，Tmin表示在热冲击循环期间的最低温度，以及其中α’1、α1以及E1表示在Tmax的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在最高温度(单位℃)和给定时间间隔内，以及在最低温度(单位℃))和给定时间间隔内，接地电极受到进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(30)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥82E2(α’2-α2)(Tmax-Tmin)D23/(L2σ02)(30)α’2表示该中心电极的线性膨胀系数，α2表示该中心电极第二贵金属嵌片的线性膨胀系数，E2表示该第二贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ02表示该第二贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D2表示该第二贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，Tmax表示在热冲击循环期间的最高温度，Tmin表示在热冲击循环期间的最低温度，以及其中α’2、α2以及E2表示在Tmax的值，以及σ02表示在常温下的值。
58.根据权利要求57的制造火花塞的方法，其中第二贵金属嵌片延伸等于或者大于0.3mm的嵌片伸出长度，同时给定次数包括200个循环以及给定时间间隔包括六分钟。
59.一种制造火花塞的方法，该方法包括制备中心电极、接地电极、第一贵金属嵌片以及第二贵金属嵌片；通过激光焊接把该第一贵金属嵌片固定到中心电极的基底材料的远端；通过激光焊接把第二贵金属嵌片固定到接地电极的基底材料的远端，同时第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；以及把接地电极放置成与中心电极成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片的位置与该第一贵金属嵌片经由火花隙成面对面关系；其中该第一贵金属嵌片通过电阻焊接固定到中心电极的基体材料上，而第二贵金属嵌片通过激光焊接固定到接地电极的基体材料上，使第二贵金属嵌片通过熔焊部分固定到接地电极的基体材料上，其中中心电极与接地电极第二贵金属材料彼此熔焊在一起，从而在最高温度(单位℃)下在给定时间间隔内、以及在最低温度(单位℃)下的给定时间间隔内、火花塞受到重复进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(31)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥82E1(α’1-α1)(Tmax-Tmin)D13/(L1σ01) (31)其中α’1表示该中心电极的线性膨胀系数，α1表示该中心电极第一贵金属嵌片的线性膨胀系数，E1表示该第一贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ01表示该第一贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D1表示该第一贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，Tmax表示在热冲击循环期间的最高温度，Tmin表示在热冲击循环期间的最低温度，以及其中α’1、α1以及E1表示在Tmax的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在最高温度(单位℃)下在给定时间间隔内，以及在最低温度(单位℃))下在给定时间间隔内，在接地电极受到进行给定次数的冷/热的热冲击循环后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(32)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥41E2(α’2-α2)(Tmax-Tmin)D23/(L2σ02) (32)α’2表示该中心电极的线性膨胀系数，α2表示该中心电极第二贵金属嵌片的线性膨胀系数，E2表示该第二贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ02表示该第二贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D2表示该第二贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，Tmax表示在热冲击循环期间的最高温度，Tmin表示在热冲击循环期间的最低温度，以及其中α’2、α2以及E2表示在Tmax的值，以及σ02表示在常温下的值。
60.根据权利要求59的制造火花塞的方法，其中第二贵金属嵌片延伸等于或者大于0.3mm的嵌片伸出长度，同时给定次数包括200个循环以及给定时间间隔包括六分钟。
61.一种制造火花塞的方法，该方法包括制备中心电极、接地电极、第一贵金属嵌片以及第二贵金属嵌片；通过激光焊接把该第一贵金属嵌片固定到中心电极的基底材料的远端；通过激光焊接把第二贵金属嵌片固定到接地电极的基底材料的远端，同时第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；以及把接地电极放置成与中心电极成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片的位置与该第一贵金属嵌片经由火花隙成面对面关系；其中进行激光焊接，使第一和第二贵金属嵌片两者均通过第一和第二熔焊部分固定到基体材料上，从而在激光焊接后第一贵金属嵌片具有通过以下公式(33)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥61500E1(α’1-α1)D13/{(L1-X1)σ01} (33)其中α’1表示该中心电极的线性膨胀系数，α1表示该中心电极第一贵金属嵌片的线性膨胀系数，E1表示该第一贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ01表示该第一贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D1表示该第一贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，X1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度L1占据的第一熔焊部分厚度(单位mm)，以及其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在激光焊接后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(34)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥65600E2(α’2-α2)D23/{(L2-X2)σ02}(34)α’2表示该中心电极的线性膨胀系数，α2表示该中心电极第二贵金属嵌片的线性膨胀系数，E2表示该第二贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ02表示该第二贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D2表示该第二贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，X2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度L1占据的第二熔焊部分厚度(单位mm)，以及其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
62.根据权利要求61的制造火花塞的方法，其中第二贵金属嵌片延伸等于或者大于0.3mm的嵌片伸出长度，同时给定次数包括200个循环以及给定时间间隔包括六分钟。
63.一种制造火花塞方法，该方法包括制备中心电极、接地电极、第一贵金属嵌片以及第二贵金属嵌片；通过激光焊接把该第一贵金属嵌片固定到中心电极的基底材料的远端；通过激光焊接把第二贵金属嵌片固定到接地电极的基底材料的远端，同时第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；以及把接地电极放置成与中心电极成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片的位置与该第一贵金属嵌片经由火花隙成面对面关系；其中进行电阻焊接，从而在该电阻焊接后该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(35)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥123000E1(α’1-α1)D13/(L1σ01)(35)α’1表示该中心电极的线性膨胀系数，α1表示该中心电极第一贵金属嵌片的线性膨胀系数，E1表示该第一贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ01表示该第一贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D1表示该第一贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，以及其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值，以及在电阻焊接后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(36)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥131200E2(α’2-α2)D23/(L2σ02)(36)α’2表示该中心电极的线性膨胀系数，α2表示该中心电极第二贵金属嵌片的线性膨胀系数，E2表示该第二贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ02表示该第二贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D2表示该第二贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，以及其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
64.根据权利要求63的制造火花塞的方法，其中第二贵金属嵌片延伸等于或者大于0.3mm的嵌片伸出长度，同时给定次数包括200个循环以及给定时间间隔包括六分钟。
65.一种制造火花塞的方法，该方法包括制备中心电极、接地电极、第一贵金属嵌片以及第二贵金属嵌片；通过激光焊接把该第一贵金属嵌片固定到中心电极的基底材料的远端，使第一贵金属嵌片通过熔焊部分固定到基体材料上，其中在该熔焊部分，第一贵金属嵌片和基体材料熔焊在一起；通过电阻焊接把第二贵金属嵌片固定到接地电极的基底材料的远端，同时第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；以及把接地电极放置成与中心电极成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片的位置与该第一贵金属嵌片经由火花隙成面对面关系；其中第一贵金属嵌片通过激光焊接固定到中心电极的基体材料上，使第一贵金属嵌片通过熔焊部分固定到该基体材料上，通过电阻焊接把第二贵金属嵌片固定到接地电极的基底材料上，从而在激光焊接后该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(37)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥61500E1(α’1-α1)D13/(L1-X1)σ01)(37)其中α’1表示该中心电极的线性膨胀系数，α1表示该中心电极第一贵金属嵌片的线性膨胀系数，E1表示该第一贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ01表示该第一贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D1表示该第一贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，X1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度L1占据的第一熔焊部分厚度(单位mm)，以及其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在电阻焊接后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(38)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥131200E2(α’2-α2)D23/(L2σ02)(38)α’2表示该中心电极的线性膨胀系数，α2表示该中心电极第二贵金属嵌片的线性膨胀系数，E2表示该第二贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ02表示该第二贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D2表示该第二贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，以及其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
66.根据权利要求65的制造火花塞的方法，其中第二贵金属嵌片延伸等于或者大于0.3mm的嵌片伸出长度，同时给定次数包括200个循环以及给定时间间隔包括六分钟。
67.一种制造火花塞的方法，该方法包括制备中心电极、接地电极、第一贵金属嵌片以及第二贵金属嵌片；通过电阻焊接把该第一贵金属嵌片固定到中心电极的基底材料的远端；通过激光焊接把第二贵金属嵌片固定到接地电极的基底材料的远端，使第二贵金属嵌片通过熔焊部分固定到接地电极的基体材料上，其中在该熔焊部分，第一贵金属嵌片和基体材料熔焊在一起，同时第二贵金属嵌片从接地电极表面朝着第一贵金属嵌片方向延伸出给定嵌片伸出长度；以及把接地电极放置成与中心电极成面对面关系，以及该第二贵金属嵌片的位置与该第一贵金属嵌片经由火花隙成面对面关系；其中进行电阻焊接和激光焊接，从而在电阻焊接后该第一贵金属嵌片具有通过以下公式(39)表示的第一弯曲强度W1(单位N)W1≥123000E1(α’1-α1)D13/(L1σ01) (39)其中α’1表示该中心电极的线性膨胀系数，α1表示该中心电极第一贵金属嵌片的线性膨胀系数，E1表示该第一贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ01表示该第一贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D1表示该第一贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L1表示该第一贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，以及其中α’1、α1以及E1表示在900℃的值，以及σ01表示在常温下的值；以及在激光焊接后，该第二贵金属嵌片具有通过以下公式(40)表示的第二弯曲强度W2(单位N)W2≥65600E2(α’2-α2)D23/{(L2-X2)σ02}(40)α’2表示该中心电极的线性膨胀系数，α2表示该中心电极第二贵金属嵌片的线性膨胀系数，E2表示该第二贵金属嵌片的杨氏模量(单位MPa)，σ02表示该第二贵金属嵌片的拉伸强度(单位MPa)，D2表示该第二贵金属嵌片的电极头直径(单位mm)，L2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度(单位mm)，X2表示该第二贵金属嵌片的嵌片伸出长度L1占据的第二熔焊部分厚度(单位mm)，以及其中α’2、α2以及E2表示在950℃的值，以及σ02表示在常温下的值。
68.根据权利要求67的制造火花塞的方法，其中第二贵金属嵌片延伸等于或者大于0.3mm的嵌片伸出长度，同时给定次数包括200个循环以及给定时间间隔包括六分钟。
全文摘要
本发明公开了一种火花塞和制造方法，其中该火花塞具有中心电极和接地电极，中心电极贵金属嵌片和接地电极贵金属嵌片分别通过焊接固定。该中心电极贵金属嵌片具有通过如下限定的弯曲强度中心电极的线性膨胀系数、中心电极贵金属嵌片的线性膨胀系数、杨氏模量、拉伸强度、嵌片直径、嵌片伸出长度和熔焊部分的厚度，同时该接地电极贵金属嵌片具有通过如下限定的弯曲强度接地电极的线性膨胀系数、接地电极贵金属嵌片的线性膨胀系数、杨氏模量、第二贵金属嵌片的拉伸强度、嵌片直径、嵌片伸出长度和熔焊部分的厚度。
文档编号C22C5/04GK1599162SQ20041007919
公开日2005年3月23日 申请日期2004年9月15日 优先权日2003年9月17日
发明者堀恒圆 申请人:株式会社电装