专利名称：火花塞的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机用火花塞，该火花塞包括筒状金属 壳、设置在金属壳中的筒状绝缘体、设置在绝缘体中的中心电
极、以及包括被焊接到外侧电极基础构件的外侧电极头(outer electrode tip )(夕卜侧电极电极头)的外侧电才及。
背景技术：
已知具有外侧电极的火花塞，该外侧电极包括外侧电极基 础构件和被焊接到该外侧电极基础构件的柱状外侧电极头。该 火花塞提高了可点火性和耐久性。然而，在外侧电极中，由于 焊接了外侧电极头，外侧电极的整体长度趋于变长。因此，使 用时的热负载增加，抵抗振动的折损强度也降低。为了增强外 侧电极的散热性和强度，日本特许第1918156号公报公开了 一 种包括封入在外侧电极中的铜芯的火花塞，日本特开昭 60-235379号公报公开了 一种金属壳的前端部朝向前端侧延伸 得较长或者外侧电极的截面积增加的火花塞。
对于近年来的内燃机，要求低燃料消耗、低排放、高可点 火性以及高输出性。因此，已经开发了具有高压缩比的内燃机， 但是，内燃机的火花塞接收的热量进一步增加。由于火花塞的 较小直径的需求导致需要减小外侧电极的尺寸，因此，外侧电 极的耐热性和耐折损性变得越来越严格。为了解决该问题，缩 短外侧电极的长度是最有效的。然而，已知能够缩短外侧电极 的多电极型的火花塞和半表面型(semi-surface type )的火花塞 的可点火性劣于需要较长的外侧电极的平行电极型的火花塞的 可点火性。
发明内容
考虑到上述情况完成了本发明，本发明的一个目的是提供 一种能够在确保外侧电极的耐热性和耐折损性的同时增强可,泉 火性的火花塞。
在第一方面中，本发明提供一种火花塞，其包括筒状金 属壳、筒状绝缘体、中心电极和外侧电极。筒状绝缘体具有前 端面和基端并且限定轴线方向。筒状绝缘体由筒状金属壳保持 并且包括前端面、基端和突出绝缘体部，该突出绝缘体部沿轴 线方向从筒状金属壳的前端面突出。中心电极由筒状绝缘体保 持并且包括前端部和沿轴线方向从筒状金属壳的前端面突出的 突出中心电极部。突出中心电极部包括中心电极前端部，该中 心电极前端部为沿轴线方向延伸的柱状形状并且具有外周面。 外侧电极包括外侧电极基础构件，该外侧电极基础构件具有 基端和远端；以及具有远端面的柱状外侧电才及头。该柱状外侧
构件窄或者说细。柱状外侧电极头的远端面与中心电极前端部 的外周面间隔开而限定火花放电间隙。筒状绝缘体的突出绝缘 体部从筒状金属壳的前端面突出至少1 .Omm。中心电极的突出 中心电极部从筒状金属壳的前端面突出至少3.5mm。另外，满 足以下关系(ei+e2)/2^75度，其中如下定义ei和02:至少 一条线^:A以外侧电才及头的远端面和中心电才及前端部的外周面 之间的最短距离连接外侧电极头的远端面和中心电极前端部的 外周面；点A1被定义为所述至少一条线段A的中点；线段B是 点A1的集合；点B1被定义为线段B的中点；角ei被定义为第一 扇形的以度为单位的中心角，当从与轴线方向垂直并且也与外 侧电极头的中心轴线垂直的方向观察时，第 一 扇形以点B1为中
6心并且由圆弧和两条半径限定，其中 一条半径接触中心电极前 端部，另一条半径接触外侧电极，所述圓弧相对于由所述两条 半径限定的另 一 圆弧被定位在轴线方向的前端侧，第 一扇形的 内部区域既不包含中心电才及前端部也不包含外侧电才及，并且角
e2是两个第二扇形的中心角的以度为单位的平均值，当沿轴线
方向从前端侧朝向基端侧观察时，各第二扇形以点B1为中心并
且由另一圓弧和另外两条半径限定，其中所述另外两条半径中
的一条半径接触中心电极前端部，所述另外两条半径中的另一 条半径接触外侧电极，各第二扇形的内部区域既不包含中心电 极前端部也不包含外侧电极。
在根据本发明的第一方面的火花塞中，外侧电极头的远端 面与中心电极前端部的外周面间隔开而限定火花放电间隙。因 此，沿径向形成火花放电路径，这与沿轴线方向形成的一般火 花放电路径不同。也就是说，该火花塞是横放电型火花塞。因 此，能够在轴线方向和径向二者上缩短外侧电极的长度，使得 能够降低外侧电极的温度并且能够增强耐折损强度。因此，能 够增强外侧电极的耐热性和耐折损性。
外侧电极头比外侧电极基础构件窄或者说细，并且被焊接 到外侧电极基础构件以形成外侧电极。从而，虽然火花塞是横 放电型火花塞，但是，能够减小抑制火焰核的生长的火焰核猝
灭效应(quenching effect),使得能够增强可点火性。因而， 因为外侧电极的远端部是窄外侧电极头，因此，降低了火焰核 扩展时处于比火焰核的温度低的温度的外侧电极(外侧电极头) 的火焰核猝灭效应。
此外，在本发明的第一方面的火花塞中，绝缘体的突出绝 缘体部沿轴线方向从金属壳的前端面朝向前端侧突出1.0mm 以上。因而，因为随着绝缘体的突出长度增加新鲜空气的冷却
7效果增强并且增强了耐预点火性，因此，增强了耐预点火性。
在本发明的第一方面的火花塞中，中心电极的突出中心电 极部沿轴线方向从金属壳的金属壳前端面朝向前端侧突出
3.5mm以上。因而，能够减小燃烧波动率并且能够增强可点火 性。燃烧波动率是由燃烧压力求出的IMEP(指示平均有效压力) 的波动率，并且能够如下求出燃烧波动率=(标准偏差/平均 值)xl00(0/0)。
对于上述角ei和e2(度)，本发明的第一方面的火花塞满足 (ei+e2)/2^75度。因此，进一步减小了各电极的火焰核猝灭效 应，抑制了火焰核的生长，使得进一步增强了可点火性。通过 增大(e1+e2)/2的值减少了火焰核扩展时处于比火焰核的温度 低的温度的中心电极前端部和外侧电极。
"中心电极"可以是满足上述要求的任何电极；中心电极可 以一体地形成，或者，例如，可以包括被焊接到基础构件的中 心电极基础构件的柱状中心电极头(中心电极电极头)。
如上所述，"外侧电极"包括外侧电极基础构件以及比外侧 电极基础构件窄并且被焊接到外侧电极基础构件的基础构件远 端部的柱状外侧电极头。夕卜侧电极例如可以是柱状外侧电极头 被接合到接地电极基础构件的远端部的远端面的预定位置、使 得外侧电极头朝向中心电极突出的接地电极。作为另 一 实施例， 外侧电极可以是柱状外侧电极头^皮接合到接地电才及基础构件的 远端部的侧面的一部分的预定位置、使得外侧电极头超过接地 电极基础构件的远端面突出的接地电极。
"外侧电极"的"外侧电极头"可以是柱状(例如圓柱状、如 四棱柱等棱柱状、椭圆柱状等)电极头。
"第一扇形"具有接触中心电极前端部的一条半径和接触外 侧电极的另一条半径。因此，另一条半径可接触外侧电极基础构件或可4妄触外侧电才及头。
两个"第二扇形"中的每一个具有接触中心电极前端部的另
外一条半径和接触外侧电极的再另外一条半径。因此，两个第 二扇形中的每一个的再另外一条半径可接触外侧电极基础构件 或者可接触外侧电极头。
根据本发明的 一 个实现方式，满足以下关系 (ei+e2)/2^135度；且一40度^(62—ei)^20度。因jt匕，有岁丈i也^卩 制了使用时产生的火花放电间隙的增加量，使得能够增强火花
塞的耐久性。可理解的是，当角ei和e2被限定在上述范围中时， 外侧电极头能够加厚并且能够缩短到一定程度，从而提高外侧 电才及头的散热，并且#卩制夕卜侧电才及头的磨损量。
在另一实现方式中，V^0.020mm3，其中，V是中心电极 前端的被包含在假想球体中的部分与外侧电极的被包含在假想 球体中的部分的以mms为单位的总体积，该々支想球体以点B1 为中心并且半径为AD/2+0.1mm,其中，AD被定义为线段A的 以mm为单位的长度。因此，有效地抑制了使用时产生的放电 电压的升高，使得能够进一步增强火花塞的耐久性。随着体积 V增加，由火花方文电间隙/人初始火花;汶电间隙增加0.2mm时消 耗的中心电极前端部和外侧电极的体积也增加。因此，抑制或 减小了火花放电间隙的增加。
在另一实现方式中，满足以下关系S^AD/2+0.15mm2, 其中，S4皮定义为中心电极前端部的表面的净皮包含在布i想球体 中的部分与外侧电极的表面的^皮包含在々支想球体中的部分的以
1111112为单位的总表面积。
因此，能够进一步增强可点火性。随着面积s减小，火焰 核所，接触的中心电才及前端部和外侧电^l的面积减小。因此，对 火焰核的生长的抑制较小。在再一实现方式中，满足以下关系0.3mmSCSl.6mm,
其中，C被限定为外侧电极头的从外侧电极基础构件的远端面 到外侧电极头的远端面的以mm为单位的电极头长度。当设定 00.3mm时，能够增强可点火性。随着电极头长度C增加，降 低了处于比火焰核的温度低的温度的外侧电极的影响。另 一 方 面，当设定Csl.6mm时，有效地抑制了使用时产生的火花放电 间隙G的增加量，并且增强了火花塞的耐久性。随着电极头长 度C缩短，外侧电极(外侧电极头)的散热提高，并且抑制了外侧 电极头的磨损量。
因此，电极头长度C被限定在0.3mm^C^1.6mm的范围中， 由此，增强了可点火性和耐久性两者。
在还一实现方式中，中心电极还包括中心电极基础构件； 以及柱状中心电极头，其具有比中心电极基础构件的直径小的 直径并且被焊接到中心电极基础构件，该中心电极头限定中心 电极前端部。因此，进一步增强了可点火性。中心电极前端部 包括窄中心电极头，因而减小了处于比火焰核的温度低的温度 的中心电极(中心电极头)对火焰核扩展的影响。
根据又 一 实现方式，夕卜侧电极头和中心电极头均可以由含 有至少70重量Q/。的量的Pt的Pt合金形成。因而，抑制了使用时 产生的电极头的磨损，使得进一步增强了火花塞的耐久性。
根据再又一实现方式，外侧电极头和中心电极头均包括含 有Ir和Rh的Ir合金。从而，抑制了使用时产生的电极头的磨损， 使得进一步增强了火花塞的耐久性。
从以下对本发明的典型实施方式的详细说明中，本发明的 其它特征和优点将被阐述或变得明显。
图l是根据本发明的典型实施方式的火花塞的侧视图； 图2是图l中的火花塞的中心电极和接地电极的侧视图； 图3是从前端侧观察的示出火花塞的中心电极和接地电极 的俯视图4是从火花塞的径向内侧观察的图l的火花塞的接地电极 的示意图5是图l中的火花塞的中心电极和接地电极的侧视图，示 意性地示出线段A、点A1、线段B和点B1;
图6是图l中的火花塞的中心电极和接地电极的侧视图，示 意性地示出具有中心角ei的第 一扇形；
图7是从前端侧观察的示出图1中的火花塞的中心电极和接 地电极的俯^L图，示意性地示出具有中心角ei和92的两个第二 扇形；
图8是图1中的火花塞的中心电极和接地电极的侧视图，示 意性地示出j叚想J求体M;
图9是示出实施例和比较例的火花塞的接地电极的远端温 度和折损强度安全率比的图IO是示出具有不同角ei和e2的火花塞的可点火性和耐久 性之间的关系的图ll是示出中心电极前端部的突出长度不同的火花塞的火 焰核面积与燃烧波动率之间的关系的图，示出了实际装置可点 火性评价结果；
图12是示出具有不同角ei和02的火花塞的火花放电间隙的 增加量的图，示出了耐久性评价结果；
图13是示出具有不同角ei和e2的火花塞的火焰核面积的
图，示出了可点火性评价结果；
图14是示出火花放电间隙G为0.7mm时体积V不同的火花 塞的试验时间与放电电压之间的关系的图，示出了机上火花塞 耐久性评价结果；
图15是示出火花》文电间隙G为0.9mm时体积V不同的火花塞的试验时间与放电电压之间的关系的图，示出了机上火花塞
耐久性评价结果；
图16是示出火花放电间隙G为l.lmm时体积V不同的火花 塞的试验时间与放电电压之间的关系的图，示出了机上火花塞 耐久性评价结果；
放电电压的到达时间的图，示出了放电电压升高比较结果；
图18是示出关于火花放电间隙以及面积S不同的火花塞的
燃烧波动率的图，示出了可点火性评价结果；
图19是示出燃烧极限线中的火花放电间隙与面积S之间的
关系的图20是示出4妄地电极头(接地电极电极头)的电极头长度 不同的火花塞的A/F与失火率之间的关系的图，示出了可点火 性评价结果；
加量之间的关系的图，示出了实际装置耐久性评价结果；
图22是示出接地电极头的电极头长度、A/F以及火花放电 间隙的增加量之间的关系的图，示出了接电电极的电极头长度、 可点火性和耐久性之间的关系；
图2 3是示出绝缘体的突出长度与耐预点火性的点火定时之 间的关系的图，示出了耐预点火性试验结果；
图24是示出中心电极和接地电极的材料不同的火花塞在试 验后的电极头残存率的图，示出了电极头残存率试验结果；
图2 5是示出从火花塞的径向内侧朝向火花塞的径向外侧观 察的根据第一变型实施方式的火花塞的接地电极的示意图2 6是示出从火花塞的径向内侧朝向火花塞的径向外侧观 察的根据第二变型实施方式的火花塞的接地电极的示意图2 7是示出从火花塞的径向内侧朝向火花塞的径向外侧观 察的根据第三变型实施方式的火花塞的接地电极的示意图28是示出根据第四变型实施方式的火花塞的中心电极和接地电才及的侧—见图。
具体实施例方式
1.第一典型实施方式
参照
本发明的典型实施方式。然而，本发明不应 该被解释为限于这些实施方式。图l示出根据本发明的典型实
施方式的火花塞100。图2示出从火花塞100的侧面观察的中心 电极130和接地电极(外侧电极)140的附近部位。图3示出从 轴线AX方向前端侧(下文中也^皮简称为"前端侧")向基端侧观 察的中心电极130和接地电极140。图4示出从径向内侧向径向 外侧观察的接地电极140。火花塞100是使用时^皮安装到发动机 的缸盖(cylinder head)的内燃机用火花塞。
如图l所示，火花塞100包括筒状金属壳110、筒状绝缘体 120、中心电极130和接地电极140。
金属壳IIO含有低碳钢并且具有沿轴线AX方向延伸的筒 状形状。金属壳110包括大直径的凸缘部110f;工具接合部 110h,其具有六边形的截面并且定位在比凸缘部110f更靠轴线 AX方向基端侧(下文中也将被简称为基端侧，与图l中的上侧 对应)的位置，用于当将火花塞100安装到发动机的缸盖时接 合工具；以及弯边部(crimping portion) llOj, 其净皮定位在 工具接合部110h的基端侧，用于将绝缘体120弯边固定到金属 壳IIO。金属壳110还包括设置在凸缘部110f的前端侧(图l中 的下侧)并且直径比凸缘部110f的直径小的前端部110s。在前 端部110s的外周上设置螺紋部llOg，从而允许将火花塞100旋 拧到缸盖中。
绝缘体120含有氧化铝基陶瓷并且具有沿轴线AX方向延 伸的筒状形状。绝缘体120被插入到金属壳IIO的径向内侧并且
13以如下状态被保持在金属壳110中定位在前端侧的突出绝缘 体部120s从金属壳110的前端面110sc朝向前端侧突出；并且定 位在基端侧的绝缘体基端部120k从金属壳IIO的弯边部110j朝 向基端侧突出。定位在前端侧的突出绝缘体部120s从金属壳 IIO的金属壳前端面110sc突出的突出长度Z (参见图2)是 l.Omm以上。稍后说明突出长度Z的具体数值。
中心电极130被插入到绝缘体120的前端侧的径向内侧。用 于将高电压导入到中心电极130的端子配件15(^皮插入到绝缘 体120的基端侧的径向内侧。中心电极130以如下状态被保持在 绝缘体120中定位在前端侧的中心电极突出部130s,人绝缘体 120的前端面120sc朝向前端侧突出。中心电才及突出部130s从金 属壳110的前端面110sc突出的突出长度T(参见图2 )是3.5mm 以上。稍后说明突出长度T的具体数值。
如图2和图3所示，中心电极130包括作为基础构件的棒 状中心电极基础构件131;以及柱状中心电极头133,其被同轴 地焊接到作为棒状基础构件的中心电极基础构件131的前端。 中心电极头133的直径比中心电极基础构件131的直径小。中心 电极基础构件131被定位在基端侧(图2中的下方)，中心电极 头133被定位在前端侧(图2中的上方)。
中心电极基础构件131包括第一柱状部131p，其被定位 在基端侧并且具有大直径的柱状形状；以及截头圆锥部131q， 其被定位在前端侧并且具有直径朝向前端侧减小的截头圆锥形 状。中心电极基础构件131由含有Ni作为主要或主成分的Ni合 金形成。如这里使用的那样，术语"主要成分"指的是含有50重 量％以上的量。
另 一 方面，中心电极头133从中心电极基础构件131朝向前 端侧(图2中的上侧)突出并且定义柱状中心电极前端部130ss,
14该柱状中心电极前端部130ss定义中心电极130的前端部的至 少 一 部分。中心电极头133由含有70重量％以上的量的Pt的Pt 合金形成。稍后说明中心电极头133的具体材料。中心电极头 133可由添加了 Rh的Ir合金形成。
由于中心电极头133和中心电极基础构件131被激光焊接， 因此，在中心电极头133和中心电极基础构件131之间形成具有 截头圆锥形状的熔接部135。在熔接部135中，中心电极头133 和中心电极基础构件131一皮熔化、混合和固化。
如图2至图4所示，接地电极140包括作为基础构件的接 地电极基础构件(外侧电极基础构件)141,其通过弯曲四棱 斗主而形成；以及^主卄犬4妄i也电才及头(夕卜 <则电才及头)143, 其具有 比接地电极基础构件141的直径小的直径并且被焊接到接地电 极基础构件141。
接地电极基础构件141由含有Ni作为主要成分的Ni合金形 成。接地电极基础构件141包括基础构件基端部141k,其被 接合到金属壳110的前端面110sc;基础构件远端部141s,其朝 向径向内侧弯曲；以及基础构件远端面141sc，其指向径向内
接地电极头143具有沿中心轴线BX延伸的柱状形状并且 被激光焊接到接地电极基础构件141的基础构件远端面141 s c 的中央并且朝向径向内侧突出。接地电才及头143的电极头远端 面143sc与中心电极前端部130ss的夕卜周面130ssn以用于进行 火花放电的火花放电间隙G间隔开。火花塞100满足 0.3mm5C^1.6mm,其中，C是接地电极头143的从基础构件远 端面141sc到电极头远端面143sc的电才及头长度(mm )。稍后说 明长度C的具体数值。接地电极头143由含有70重量％以上的量 的Pt的Pt合金形成。稍后说明接地电极头143的具体材料。接地电极头143可由添加了 Rh的Ir合金形成。
在火花塞100中，如图5所示，以从*接地电才及头143的电极 头远端面143sc到中心电极前端部130ss的外周面130ssn的最 短距离AD(参见图8 )连接电极头远端面143sc与外周面130ssn 的任意线段被定义为线段A (图中示出了定位在前端和定位在 基端的两条线段A)。在图5示出的实施例中，电极头远端面 143sc是完全平坦的并且与外周面130ssn平行(该说明性实施 例示出火花塞的理想结构)。由于中心电极130是圓柱状的，在 远端面143sc和外周面130ssn之间存在无数条线段A。然而，如
可能仅存在 一条线l殳A。点Al被定义为各条线11 A的中点。
此外，线段B被定义为点A1集合形成的线段，点B1被定义 为线段B的中点。如果远端面143sc是不平坦的，则仅存在一条 线段A，点A1也变成线段B和点B1。
接着，如图6所示，从与轴线AX垂直(正交)并且与接地 电极头143的中心轴线BX垂直(正交)的侧向观察火花塞IOO。 以点B1为中心朝向前端侧(图6中的上方)画出第 一扇形LTl, 从而具有接触中心电极前端部130ss (与中心电极前端部130ss 相切)的一条半径rl以及接触接地电极140 (与接地电极140 相切)(在该实施例中是接地电极140的接地电极头143)的另 一条半径r2。第 一扇形LT1的内部区域既不包含中心电极前端 部130ss也不包含接地电极140。第 一 扇形LT1的中心角被定义
为角ei (度)。
图7示出沿轴线AX方向从前端侧朝向基端侧观察的火花 塞IOO。以点B1为中心画出第二扇形LT2，从而具有接触中心 电极前端部130ss (与中心电极前端部130ss相切)的一条半径 r3以及接触接地电极140 (与接地电极140相切)(在图7中是接地电极140的接地电极基础构件141 )的另 一条半径r4。同样地， 还以点B1为中心画出第二扇形LT3，从而具有接触中心电极前 端部130ss (与中心电极前端部130ss相切)的一条半径r6以及 接触接地电极140 (与接地电极140相切)(在图7中是接地电极 140的接地电极基础构件141 )的另一条半径r7。第二扇形LT2 和LT3各自的内部区域既不包含中心电才及前端部130ss也不包 含接地电极140。 一个第二扇形LT2的中心角4皮定义为角621 (度)，另一个第二扇形LT3的中心角被定义为角e22(度)，角
e2i和角e22的平均值被定义为角e2 (度)。在所示的实施方式
中，对称地画出两个第二扇形LT2和LT3，角021和角e22的度 数相同，乂人而满足关系621=622=62。
对于角ei和角02,本实施方式的火花塞100满足75度S (ei+e2)/2《135度；且-40度S (92-01) S20度。稍后说明角ei
和e2的具体数值。
如图8所示，假定假想球体M。假想球体M以点B1为中心， 并且半径r5二 AD/2 + 0.1 (mm)，其中，AD是线段A的长度 (mm)(在本实施方式中，也与火花放电间隙G的长度或扩展 对应)。这里，中心电极前端部130ss的被包含在假想球体M中 的部分130ssv的体积被定义为体积Vl (mm3),接地电极140 的#皮包含在假想球体M中的部分14 3 v的体积被定义为体积V 2 (mm3)。总体积V二V1+V2 ( mm3 )。
对于总体积V,本实施方式的火花塞IOO满足关系V^O.020 (mm3)。稍后详细说明体积V的具体数值。
中心电极前端部130ss的表面的被包含在假想球体M中的 部分130ssv的表面130ssvn的面积一皮定义为面积S1 ( mm2 )， 接地电极140的表面的被包含在假想球体M中的部分143v的表 面143vn的面积被定义为面积S2 ( mm2)。面积S1和S2的总表
17面积S满足关系S二S1+S2 (mm2)。
对于面积S ， 本实施方式的火花塞100满足关系 S^AD/2+0.15 (mm2)。稍后说明面积S的具体数值。
如上所述，在火花塞100中，作为接地电极140，接地电极 头143的电极头远端面143sc朝向径向内侧与中心电极前端部 130ss的外周面130ssn间隔开火花放电间隙G，提供具有沿径 向形成火花放电路径的横放电型火花塞。因此，能够在轴线AX 方向和径向上都缩短接地电极140的长度，使得能够降低接地 电极140的使用温度，并且能够增强耐折损强度(breakage resistance strength )。因此，能够增强接地电极140的耐热性 及耐折损性。
直径比接地电极基础构件141的直径小的接地电极头143 被焊接到接地电极基础构件141而形成接地电极140。从而，虽 然火花塞100是横放电型火花塞，但是，能够减小抑制火焰核 的生长的火焰核(flame kernel)猝灭效应，所以能够增强可
端部小，因此，减小处于比火焰核的温度低的温度的接地电极 140 (接地电一及头143)在火焰核扩展时的火焰核猝灭效应。
此外，在本实施方式的火花塞100中，绝缘体120的突出绝 缘体部120s的突出长度Z被设定为l.Omm以上。从而，能够增 强耐预点火性。随着绝缘体120的突出长度Z增加，新鲜空气的 冷却效果增加，并且耐预点火性增强。
在本实施方式的火花塞100中，中心电极130的中心电极突 出部130s的突出长度T被设定为3.5mm以上。从而，能够减小 燃烧波动率(由燃烧压力求出的IMEP (指示平均有效压力) 的波动率)，并且能够增强可点火性。
此外，对于上述角ei和e2 (度)，本实施方式的火花塞IOO
18满足(ei+e2)/2275度。因此，能够进一步减小接地电极140和中心电极130的火焰核猝灭效应，从而更进一步增强可点火性。
通过增大(e 1+e2)/2的值，处于比火焰核的温度低的温度的接地
电极140和中心电极前端部130ss在火焰核扩展时的影响减小。
》匕夕卜，只于于角ei,口e2(度)，火;^塞100满足(e1+e2)/2《135度且-40度《(e2-ei)^20度。因此，能够有效地抑制由使用而产
生的火花放电间隙G的长度AD的增加量AAD,使得能够进一步
增强火花塞ioo的耐久性。由于角ei和e2被限定在该范围中，
接地电极头143能够加厚并且能够缩短到 一定程度，从而提高接地电极头14 3的散热，并且抑制接地电极头14 3的磨损量。
对于上述体积V ( mm3 )，火花塞100满足V^0.020mm3。因此，能够有效地抑制由使用而产生的放电电压的升高，使得能够进一步增强火花塞100的耐久性。随着体积v增加，由火花放电间隙G (长度AD )从初始火花放电间隙G增加0.2mm(AAD二0.2mm )时消耗的中心电极前端部130ss和接地电极140的体积增加。因此，抑制了火花放电间隙G的长度AD的增加量AAD。
对于上述面积S ( mm2 )， 火花塞100满足S^AD/2+0.15mm2。因此，能够进一步增强可点火性。随着面积S的减小，火焰核所接触的中心电极前端部130ss和接地电极140的面积减小。因此，对火焰核的生长的抑制较小。
在火花塞100中，接地电极头143的电极头长度C ( mm)满足0.3mmSCSl.6mm。当设定C》0.3mm时，能够增强可点火性。增加电极头长度C减小了处于比火焰核的温度低的温度的接地电极140的影响。另一方面，由于设定了 C^1.6mm,能够有效地抑制由使用而产生的火花放电间隙G的增加量。随着电极头长度C如此缩短，接地电极140 (接地电极头143)中的散热提高，并且抑制了接地电极头143的磨损量。因此，电极头
长度C被限定在0.3mm^C^1.6mm的范围中，由此，能够增强可点火性和耐久性两者。
在火花塞100中，中心电极130包括4皮焊接到中心电极基础构件131的中心电才及头133,并且中心电才及头133形成中心电^L前端部133ss的至少 一部分，使得能够进一 步提高可点火性。中心电极130的前端部是窄的中心电极头133， 乂人而，降低处于比火焰核的温度低的温度的中心电极130 (中心电极头133 )在火焰核扩展时的的影响。
在火花塞100中，中心电极头133和接地电极头143中的每一方均由含有70重量Q/o以上的量的Pt的Pt合金形成。从而，能够抑制由使用而产生的各电极头的磨损，使得能够进一步增强火花塞的耐久性。当中心电极头133和接地电极头143中的每一方均由含有Ir和添加的Rh的Ir合金形成时，能够抑制伴随使用而产生(即，由使用而产生)的各电极头的磨损，使得能够进一步增强火花塞的耐久性。
可以根据以下方法制造火花塞100:将中心电极头133激光焊接到中心电极基础构件131而形成中心电极130。将中心电极130安装到分开制备的绝缘体120，将端子配件150等也安装到绝缘体120,进行玻璃封接。
接着，制备金属壳IIO,将棒状接地电极基础构件141接合到金属壳110。这里，接地电极头143还没有被接合到接地电极基础构件141,并且还没有对接地电极基础构件141进行任何弯曲加工。然后，将安装了中心电极130等的绝缘体120安装到接合了接地电极基础构件141的金属壳110,进行弯边等。
接着，将接地电极头14 3激光焊接到接地电极基础构件141而形成接地电才及140。然后，朝向径向内侧弯曲接地电极140并且将接地电极140形成为预定形状，在接地电极140和中心电极130之间形成火花放电间隙G。于是完成了火花塞IOO。
接着，将论述检查本实施方式的火花塞10 0的效果的各种试验的结果。a.试验l
在试验l中，对于本发明的实施方式的火花塞100和根据现有技术的比较例的火花塞中的每一方，检查使用时接地电极140的远端的温度以及接地电极140的折损强度，并且进行比较。
作为本实施方式的实施例，制备角61 = 104度、角92=106度、长度AD:0.9mm、体积V二0.027mm3、面积S二0.532mm2以及长度C二0.9mm的火花塞。
作为根据现有技术的比较例，制备如下类型的火花塞接地电极的接地电纟及头的电极头远端面面向基端侧并且与中心电极前端部的前端面间隔开火花放电间隙。该火花塞是沿轴线方向形成火花放电路径的一般的纵放电型(平行电极型)火花塞。
对于实施例的火花塞IOO和比较例的火花塞中的每一 方，检查使用时接地电才及的远端的温度。还一全查接地电极的折损强度安全率比。
通过在距离接地电极基础构件的基础构件远端面lmm的位置处将热电偶贴付到接地电极基础构件来测量接地电极的远端的温度。可以将热电偶埋设在接地电极基础构件中。
如下所述地求出折损强度安全率比基于火花塞的各部分的材料物理值将周围环境温度条件设定成使得中心电极头的前端变成800。C,并且由FEM (有限元法)分析算出各部分的温度。求出接地电极的共振频率并且根据当给予1G的加速度的振动时R部(弯曲部分)的最大应力al以及由FEM分析算出的温度来算出材料强度CJ2。求出各火花塞的安全率为(安全率)
=cj2/cj1,并且以比较例的火花塞作为基准(二l )求出实施例的 火花塞100的安全率比。图9以曲线图示出了结果。
因此，在比较例的火花塞中，接地电极的远端的温度是 1098。C;而在实施例的火花塞100中，接地电极的远端的温度 大幅降低到763。C。另一方面，实施例的火花塞100的折损强度 安全率比大幅增加到比较例的火花塞的折损强度安全率比的 35.5倍。从而，根据本典型实施方式，能够显著降低接地电极 140的温度，并且能够显著增强耐折损强度，使得增强了接地 电极14 0的耐热性和耐折损性。
b. 试验2
在试验2中，制备具有不同的角ei和e2的很多火花塞。对 于各火花塞，评价可点火性和耐久性。图io以曲线图示出了结 果。在图中，各黑色圆表示充分高的可点火性和耐久性。另一 方面，各黑色三角形表示差的可点火性。各黑色菱形表示差的
耐久性。稍后在试验3和5中详细说明可点火性评价。稍后在试 验4中详细说明耐久性评价。
因此，当满足关系(ei+e2)/2^75度时，能够提供充分高的
可点火性。此夕卜，当满足关系(ei+e2)/2^135度且-40度
s(e2-e1)s20度时，能够提供充分高的耐久性。因此，火花塞
形成为满足75度S(61+62)/2^135度且-40度^(92-61)S20度，使
得能够增强可点火性和耐久性两者。
c. 试验3
在试验3中，制备中心电极前端部130ss的突出长度T分别 一皮i殳定为2.0mm、 2.5mm、 3.0mm、 3.5mm和4.0mm的火花塞。 对于各火花塞，；险查4艮据紋影评价(schlieren evaluation)的 火焰核面积与实际装置中的燃烧波动率之间的关系，并且评价可点火性。图ll以曲线图示出了结果。
如下所述地求出根据紋影评价的火焰核面积。将各火花塞 安装到压缩室，将气体和空气的混合气体填充到该压缩室中，
并且进行点火。试验条件如下A/F二18;燃料是(33118;并且 初始加压是0.05MPa。根据紋影法求出点火后3ms时的火焰核面积。
如下进行实际装置中的可点火性评价。将六缸两升发动机 设置为评价发动机。试验条件如下转数为750rpm;增压压 力(boost pressure)为550mmHg; 并且A/F二14.5。基于燃 烧压力求出IMEP (指示平均有效压力)，并且由500个样品的 平均值和标准偏差根据以下表达式算出燃烧波动率。20 %的燃 烧波动率被评价为燃烧极限，其中，燃烧波动率被定义为标准 偏差/平均值xl00 ( % )。
根据该结果，在中心电极前端部130ss的突出长度T被设定 为2.0mm和2.5mm的火花塞中，即4吏当4艮据紋影评价的火焰核
于20%。在中心电极前端部130ss的突出长度T被设定为3.0mm 的火花塞中，当根据紋影评价的火焰核面积变大时，具体地， 当火焰核面积超过大约90mn^时，燃烧波动率落在20%的燃烧 极限内。在中心电极前端部130ss的突出长度T被设定为3.5mm 和4.0mm的火花塞中，当根据紋影评价的火焰核面积变大时， 具体地，当火焰核面积超过大约70mmz时，燃烧波动率落在 20%的燃烧极限内。
从而，当中心电极前端部130ss的突出长度T被设定为 3.5mm以上时，燃烧波动率特别减小，可点火性提高。因此， 在本发明的实施方式中，中心电极前端部130ss的突出长度T3皮 i殳定为3.5mm以上。d. 试验4
在试验4中，制备具有不同的角ei和e2的很多火花塞。对
于各火花塞，检查伴随使用而产生的火花放电间隙G的长度AD 的增加量AAD,并且评价火花塞的耐久性。图12以曲线图示出 了结果。
如下所述地进行耐久性评价将各火花塞安装到压缩室。 试验条件如下压力为0.4MPa;重复频率100Hz;大气环境； 耐久性试验时间为250小时。在试验结束后测量火花放电间隙G 的增加量。采用0.2mm的增加量作为耐久性极限。
根据结果，在满足(61+02)/2=140度的火花塞中，即使当
在该范围中改变角Gi和e2并且改变(e2-ei)的值时，火花放电间
隙G的增加量也极大地超过0.2mm的耐久性极限。
相反地，在满足(01+Q2)/2二8O度、IOO度、115度和135度
的火花塞中，当改变角ei和e2并且将(e2-ei)的值置于-40度
~20度的范围中时，火花放电间隙G的增加量落在0.2mm的耐 久性极限内。
从而，通过满足关系(ei+e2)/2^135度且-40度
s(e2-ei)^20度充分地增强了火花塞的耐久性。
e. 试验5
在试验5中，制备具有不同的角ei和e2的很多火花塞。对
于各火花塞，检查根据紋影评价的火焰核面积。采用70mm2的 火焰核面积作为用于评价的可点火性极限。图13以曲线图示出 了结果。如先前在试验3中说明的那样根据紋影法进行火焰核 面积的计算。
因此，认识到(el+e2)/2和火焰核面积之间有非常高的相关
性(y二0.89x+6.85,相关系数是0.992)。当(ei+02)/2是至少75 度时，火焰核面积超过70mn^的可点火性^J艮。从而，通过满足关系(01+02)/2^75度来充分地增强火花塞的可点火性。
此外，根据上述试验4，在(ei+e2)/2^135度且-40度S (62-ei) S20度的范围中充分地增强火花塞的耐久性，从而，可 以说，在满足75度《(01+02)/2^135度且-40度^(62-Q1)S20度 的范围中能够同时增强可点火性和耐久性。 f.试验6
在试验6中，制备中心电极头133的^皮包含在假想球体M中 的部分130ssv和接地电极头143的被包含在假想球体M中的部 分143v的总体积V不同的火花塞。具体地，制备火花放电间隙 G的长度AD被固定为0.7mm且体积V变为O.OlOmm3 、 0.015mm3、 0.020mm3、 0.030mm3和0.040mm3的五种火花塞。 对于各火花塞，检查放电电压的增加，并且评价耐久性。图14 以曲线图示出了结果。
如下所述地进行放电电压增加试验将各火花塞安装到压 缩室。试验条件如下压力为0.4MPa;重复频率为100Hz;大 气环境；；汰电电压为由对500个放电电压测量样品的平均值 (Ave.)加上标准偏差(cj)的3倍得到的值。
根据该结果，在体积V二0.010mmS的火花塞中，在开始试 验之后，放电电压从试验的初始放电电压(在本实施例中是 7.5kV)增力。20kV (在本实施例中是增加到27.5kV )所用的时 间非常短。同样，在体积V二0.015mmS的火花塞中，可以看到 放电电压从初始放电电压增加20kV (增加到27.5kV )所用的 时间短。
另 一 方面，在体积V=0.020mm3 、 V二0.030mm3和 V二0.040mn^的火花塞中，；改电电压从初始》文电电压增加20kV (增加到27.5kV)所用的时间长，也就是说，放电电压从初始 放电电压增加20kV (增加到27.5kV )所用的时间是体积V二0.015mm3的火花塞的放电电压从初始》文电电压增加20kV (增加到27.5kV)所用的时间的2.5倍以上。从而，通过将体 积设定成V二O.020mm3以上显著地增强火花塞的耐久性。
g. 试验7
在试验7中，在火花放电间隙G的长度AD被固定为0.9mm 的情况下，进行与上述试验6类似的评价试验。图15以曲线图 示出了结果。
根据该结果，在体积V二0.010mmS的火花塞中，在开始试 验之后，放电电压从试验的初始放电电压(在本实施例中是 10kV)增加20kV (在本实施例中是增加到30kV)所用的时间 非常短。此外，在体积V二0.015mm3的火花塞中，；故电电压从 初始ii电电压增加20kV (增加到30kV )所用的时间短。
另 一 方面，在体积V二0.020mm3 、 V=0.030mm3和 V二0.040mms的火花塞中，放电电压从初始放电电压增加20kV (即，增加到30kV)所用的时间长，；故电电压从初始》文电电压 增力口20kV (增力口到30kV)所用的时间是体积V二0.015mm3的 火花塞的放电电压从初始放电电压增加20kV (增力。到30kV) 所用的时间的2.5倍以上。从而，通过将体积设定成 V二0.020mms以上显著地增强火花塞的耐久性。
h. 试验8
在试验8中，在火花放电间隙G的长度AD被固定为l.lmm 的情况下，进行与上述试验6和7类似的评价试验。图16以曲线 图示出了结果。
根据该结果，在体积V:0.010mm3的火花塞中，在开始试 验之后，放电电压从试验的初始放电电压(在本实施例中是 15kV)增加20kV (在本实施例中是增加到35kV)所用的时间 非常短。此外，在体积V二0.015mm3的火花塞中，；改电电压从
26初始》文电电压增加20kV (即增加到35kV )所用的时间短。
另 一 方面，在体积V=0.020mm3 、 V=0.030mm3和 V二0.040mn^的火花塞中，放电电压从初始放电电压增加20kV (增加到35kV)所用的时间长，放电电压从初始放电电压增加 20kV (增力口到35kV)所用的时间是体积V=0.015mmW々火花 塞的放电电压从初始放电电压增加20kV (增力p到35kV)所用 的时间的2.5倍以上。从而，通过将体积设定为V=0.020mm3 以上显著地增强了火花塞的耐久性。
接着，基于上述试验6至8中提供的结果总结中心电极前端 部130ss (中心电极头133 )的#皮包含在W支想球体M中的部分 130ssv和接地电极140 (接地电极头143 )的被包含在假想球体 M中的部分143v的总体积与放电电压从初始放电电压增加 20kV所用的时间之间的关系。图17以曲线图示出了结果。
从该结果中可以看出，在体积V二0.010mmS的火花塞中， 放电电压从初始放电电压增加20kV所用的时间非常短。此外， 在体积V二0.015mmS的火花塞中，放电电压从初始放电电压增 加20kV所用的时间短。
另 一 方面，在体积V=0.020mm3 、 V=0.030mm3和 V二0.040mm3的火花塞中，放电电压从初始放电电压增加20kV 所用的时间变得大幅增加。因此，可以说，通过将体积设定成 V二0.020mms以上显著地增强了火花塞的耐久性。 i.试验9
在试验9中，制备中心电极前端部130ss(中心电极头133) 的表面的被包含在假想球体M中的部分130ssv的表面130ssvn 和接地电极140 (接地电极头143 )的表面的被包含在假想球体 M中的部分143v的表面143vn的总面积S不同的火花塞。具体 地，制备火花放电间隙G的长度AD被改变为0.5mm、 0.7mm、
270.9mm和l.lmm且该面积被改变为各种尺寸的很多火花塞。对 于各火花塞，检查燃烧波动率并且评价可点火性。如之前在试 验3中说明的那样对可点火性进行评价，2 0 %的燃烧波动率被评 价为燃烧极限。图18以曲线图示出了结果。
根据该结果，在火花放电间隙G的任何长度AD的情况下， 随着面积S增加，燃烧波动率增加并且在将来某 一 时间将超过 20%的燃烧极限。火花放电间隙G的长度AD越短，到达燃烧极 限的面积S越小。
此外，基于上述试验9提供的结果检查在火花放电间隙G 的各长度AD的情况下刚好变成燃烧极限(20%的燃烧波动率) 的总面积S (由图18中的箭头表示的各总面积)。图19以曲线图 示出了结果。
根据该结果，火花放电间隙G的长度AD和变为燃烧极限的 总面积S具有带正斜率的一次函数关系。具体地，可以由表达 式S^AD/2+0.15mm表示燃烧极限时二者的关系。因此，可以 说，当火花塞满足关系S《AD/2+0.15mm时，充分地增强了可 点火性。
j.试验IO
各种尺寸的火花塞。具体地，制备电极头长度c被设定为
0.2mm、 0.3mm、 0.4mm、 0.6mm、 0.8mm、 1.2mm、 1.6mm 和2.0mm的火花塞。在各火花塞中，(61+62)/2=75度。
对于各火花塞，检查空燃比(A/F )与失火率(misfire percentage)之间的关系。具体地，将各火花塞置于评价发动 机(六缸两升发动机)中，并且将转数设定为2000rpm,将增 压压力设定为350mmHg。由测量到的燃烧压力求出IMEP (指 示平均有效压力)，对于1000个样品的燃烧压力的平均值的
2850%以下的值，假定产生失火，并且求出失火率。稳定燃烧极 限被评价为1%的失火率。图20以曲线图示出了结果。
根据该结果，在电极头长度C被设定为0.2mm的火花塞中， 当A/F二大约19.5时，达到失火率为1%的稳定燃烧极限，当A/F 的值超过大约19.5时，大幅超过稳定燃烧极限(1%的失火率)。
相反地，在电极头长度C在0.3mm 2.0mm的范围中的火 花塞中，至少当A/F二20时，失火率也比稳定燃烧极限(1%的 失火率)低。
在电极头长度C被设定为0.2mm的火花塞中，除非设定比 A/F二19.5浓(rich)的空燃比，否则不能实现稳定燃烧。相反 地，在电极头长度C在0.3mm 2.0mm的范围中的火花塞中，即 使在A/F二20的稀空燃比的情况下，也能实现稳定燃烧。因此， 为了可以进行稳定的稀薄燃烧，优选接地电极头143的电极头 长度C被设定为0.3mm以上。 k.试验ll
在试验ll中，如上述试验10中那样，制备接地电极头143
才及头长度C^皮i殳定为0.2mm、 0.4mm、 0.6mm、 0.8mm、 1.2mm、 1.6mm和2.0mm的火花塞。在各个火花塞中，(91+02)/2=75度。 对于各火花塞，检查伴随使用而产生的火花放电间隙G的 长度AD的增加量AAD并且评价火花塞的耐久性。为了检查火花 放电间隙G的增加量AAD,将各火花塞置于评价发动机(六缸 两升发动机)中，并且以5000rpm的转数在WOT (全开，full throttle)的情况下进行试验100小时。火花放电间隙G的增加 量AAD的极限(磨损极限)被评价为0.2mm。图21以曲线图示 出了结果。
根据该结果，在电极头长度C被设定为2.0mm的火花塞中，
29火花放电间隙G的增加量AAD大幅超过磨损极限(0.2mm )。相 反地，在电极头长度C在0.2mm 1.6mm的范围中的火花塞中， 火花放电间隙G的增加量AAD落在磨损极限(0.2mm)内。从 而，为了增强火花塞的耐久性，优选接地电极头143的电极头 长度C被设定为1.6mm以下。认为由于当电极头长度C变得较 长时接地电极头143不能充分地进行散热，因此，磨损量显著 增力口 。
根据上述试验10，由于接地电极头143的电极头长度C优 选被设定在0.3mm以上以进行稳定的稀薄燃烧，因此，优选电 极头长度C被设定在0.3mm^C《1.6mm的范围中。
此外，基于试验10和11提供的结果总结接地电极头14 3的 电极头长度C、可点火性以及耐久性之间的关系。具体地，总 结出电极头长度C与A/F和火花放电间隙G的增加量之间的关 系，并且评价可点火性和耐久性。A/F二20被评价为稳定燃烧极 限。将0.2mm的火花放电间隙G的增加量AAD评价为磨损极限。 图22以曲线图示出了结果。
从该结果中可以看出，可以通过将接地电极头143的电极 头长度C设定为0.3mm以上来增强可点火性以及进行稳定的稀 薄燃烧。当电极头长度C被设定为1.6mm以下时，接地电极头 143的磨损量减少并且增强了耐久性。因此，如上所述，优选
中。 、、、 "、，又 、
1.试验12
在试验12中，制备绝缘体120从金属壳前端面110sc突出的 突出长度Z被改变为各种尺寸的火花塞。具体地，提供绝缘体 120的突出长度Z被设定为-l.Omm、 Omm、 l.Omm、 2.0mm、 3.0mm和4.0mm的火花塞。对于各火花塞，进行耐预点火试验。具体地，将各火花塞置于评价发动机(四缸1.6升发动机)中，并
且以5500rpm的转数在WOT(全开)的情况下进行试验。点火定 时被提前，求出在各点火定时保持两分钟时发生四次以上预点 火的点火定时(火花提前)。图23以曲线图示出了结果。
根据该结果，在绝缘体120的突出长度Z^皮设定为l.Omm、 2.0mm、 3.0mm和4.0mm的火花塞中，点火定时变为30。CA以 上，并且耐预点火性良好。突出长度Z和点火定时具有带正斜 率的一次函数关系。
另 一方面，在绝缘体120的突出长度Z被设定为-l.Omm和 Omm的火花塞中，点火定时(火花提前)变得小于由上述一次函 数的关系预测到的点火定时(由图中的虚线表示)，并且耐预点 火性降低。
当绝缘体120的突出长度Z增加时，新鲜空气的冷却效果增 加，并且增强了耐预点火性。另一方面，当绝缘体120的突出 长度Z减小时，特别是当绝缘体120不突出(突出长度Z是 -1 .Omm或Omm)时，认为新鲜空气的冷却效果降低并且耐预点 火性降低。因而，在本发明的实施方式中，绝缘体120的突出 长度Z被设定为l.Omm以上。 m.试验13
在试验13中，制备中心电极头133和接地电极头143被改 变成各种材料的火花塞。具体地，在样品l的火花塞中，中心 电极头133和接地电极头143的材料是Pt-51r-5Rh。在样品2的 火花塞中，电极头的材料是Pt-10Ir-5Rh。在样品3的火花塞中， 电极头的材料是Pt-13Rh。在样品4的火花塞中，电极头的材料 是Pt-5Rh。在样品5的火花塞中，电极头的材料是Pt-20Ir。在 样品6的火花塞中，电极头的材料是Pt-30Ir。在样品7的火花 塞中，电极头的材料是Pt-40Ir。在样品8的火花塞中，电极头的材料是Pt-20Rh。在样品9的火花塞中，电极头的材料是 Ir-5Pt-1Rh 。 在样品10的火花塞中，电极头的材料是 Ir-lORh-10Ru。在样品ll的火花塞中，电极头的材料是 Ir-11Rh-10Ru。在样品12的火花塞中，电极头的材料是 Ir-5Pt。
对于各火花塞，求出预定试验之后的电极头残存率并且评 价耐久性。具体地，使用恒温烘炉作为试验装置。试验条件是 大气环境950。C、 20小时。图24以图示出了结果。利用残存率 为9 0 %的评价基准进行评价。
根据该结果，在Pt-40Ir的样品7的火花塞中，残存率显著 的低。换句话说，电极头中的组成成分的一部分被氧化挥发， 并且挥发量大，导致电极头的残存量变小。相反地，在含有70 重量。/Q以上的量的Pt的样品l 6和样品8的火花塞中，残存率超 过90%。从而，在中心电极头133和接地电极头143由Pt合金形 成的情况下，通过含有7 0重量％以上的量的P t来增强火花塞的 耐久性。
在lr-5Pt的样品12的火花塞中，残存率显著的低。相反地， 在向Ir添加了Rh的样品9 ll的火花塞中，残存率超过90%。从 而，在中心电极头133和接地电极头143由Ir合金形成的情况 下，观察到通过添加Rh增强了火花塞的耐久性。 2.变型实施方式1 3
详细说明与上述实施方式的部分相同的部分。变型实施方式 1 3与上述实施方式的不同之处在于，接地电极基础构件241、
图25示出了从径向内侧朝向径向外侧观察的变型实施方 式1的火花塞200的接地电极240。图26示出了从径向内侧朝向径向外侧观察的变型实施方式2的火花塞300的接地电极340。 图27示出了从径向内侧朝向径向外侧观察的变型实施方式3的 火花塞400的接地电极440。
在变型实施方式1的火花塞200中，如图25所示，接地电极
形状，接地电极头2 4 3被焊接到基础构件远端面2 41 s c 。
在变型实施方式2的火花塞300中，如图26所示，接地电极 340的接地电极基础构件341的基础构件远端面341sc具有大致 半圆形形状，接地电极头343被焊接到基础构件远端面341sc。 在变型实施方式3的火花塞400中，如图27所示，接地电极 440的接地电极基础构件441的基础构件远端面441sc具有带圆 角的矩形形状，接地电极头443被焊接到基础构件远端面 441sc。
此外，在具有如此形状的接地电极基础构件241、 341和 441的火花塞200、 300和400中，与上述实施方式的火花塞100 类似，能够在确保接地电极240、 340和440的耐热性和耐折损 性的同时增强可点火性。另外，与上述实施方式的部分相同的 部分产生与上述实施方式的优点相同的优点。 3.变型实施方式4
接着，将说明变型实施方式4。将不再详细^仑述与实施方 式和变型实施方式1 3的部分相同的部分。变型实施方式4与实 施方式和变型实施方式1 3的不同之处在于^接地电极540中的 接地电极头5 4 3和接地电极基础构件5 41的4妄合方式与实施方 式和变型实施方式1 3的接地电极140、 240、 340、 440中的接 合方式不同。图28示出根据变型实施方式4的火花塞500的中心 电才及130和4妄地电才及540的侧—见图。
根据变型实施方式4的火花塞500的接地电极540包括作为基础构件的接地电极基础构件541,其通过弯曲四棱柱构件而设置；以及棱柱状接地电极头543,其具有比接地电极基础构件541的宽度窄的宽度。
接地电极基础构件541包括基础构件基端部541k,其被接合到金属壳前端面110sc;基础构件远端部541s,其朝向径向内侧弯曲；以及基础构件远端面541sc，其指向径向内侧。
通过电阻焊接将接地电极头543接合到形成接地电极基础构件541的基础构件远端部541s的外周的四个侧面(四个侧面限定基础构件远端面541sc)中的位于基端侧(图28中的下侧)的基端侧表面541sd。接地电极头543超过接地电极基础构件541的基础构件远端面541sc朝向径向内侧突出。接地电极头543的电极头远端面543sc与中心电极前端部130ss的外周面130ssn间隔开用于产生火花放电的火花放电间隙G。
在具有接地电极540的火花塞500中，与实施方式和变型实施方式1 3的火花塞IOO、 200、 300和400类似，能够在确保接地电极540的耐热性和耐折损性的同时增强可点火性。另外，与上述实施方式等的部分相同的部分产生与实施方式和变型实施方式的优点相同的优点。
虽然已经说明了本发明的实施方式和变型实施方式1 4,但是，应该理解，本发明不限于具体的实施方式，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以根据需要对本发明进行改变。
例如，在上述实施方式中，火花塞100设置有一个接地电极140。然而，火花塞可包括两个以上的接地电极140。顺便提及，在上述实施方式中，各第二扇形LT2和LT3的内部区域被限定成既不包含中心电极前端部130ss也不包含接地电极140。然而，当火花塞包括多个接地电极时，基于一个接地电极画出的各第二扇形LT2和LT3的内部区域可能包含其它电极。4.典型实施方式的变化和变型
虽然上面已参照本发明的典型实施方式说明了本发明，应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，所属技术领域的技术人员可以对上述典型实施方式作出变化和变型。
相关申请的交叉引用
本申请基于2007年12月19日提交的日本专利申请No.2007-326950并且要求该日本专利申请的优先权，该日本专利申请的全部内容通过引用包含于此。
权利要求
1. 一种火花塞，其包括筒状金属壳，该金属壳具有前端面和基端并且限定轴线方向；筒状绝缘体，该筒状绝缘体由所述筒状金属壳保持并且包括前端面、基端和突出绝缘体部，该突出绝缘体部沿轴线方向从所述筒状金属壳的前端面突出；中心电极，该中心电极由所述筒状绝缘体保持并且包括前端部和沿轴线方向从所述筒状金属壳的前端面突出的突出中心电极部，所述突出中心电极部包括中心电极前端部，该中心电极前端部为沿轴线方向延伸的柱状形状并且具有外周面，以及外侧电极，所述外侧电极包括外侧电极基础构件，该外侧电极基础构件具有基端和远端；以及柱状外侧电极头，该柱状外侧电极头具有远端面并且被焊接到所述外侧电极基础构件的远端，所述柱状外侧电极头比所述外侧电极基础构件窄，所述柱状外侧电极头的远端面与所述中心电极前端部的外周面间隔开而限定火花放电间隙，其中，所述筒状绝缘体的所述突出绝缘体部从所述筒状金属壳的前端面突出至少1.0mm，所述中心电极的所述突出中心电极部从所述筒状金属壳的前端面突出至少3.5mm，满足以下关系(θ1+θ2)/2≥75度其中如下定义θ1和θ2至少一条线段A以所述外侧电极头的远端面和所述中心电极前端部的外周面之间的最短距离连接所述外侧电极头的远端面和所述中心电极前端部的外周面；点A1被定义为所述至少一条线段A的中点；线段B是所述点A1的集合；点B1被定义为所述线段B的中点；所述角θ1被定义为第一扇形的以度为单位的中心角，当从与所述轴线方向垂直并且也与所述外侧电极头的中心轴线垂直的方向观察时，所述第一扇形以所述点B1为中心并且由圆弧和两条半径限定，其中一条半径接触所述中心电极前端部，另一条半径接触所述外侧电极，所述圆弧相对于由所述两条半径限定的另一圆弧被定位在所述轴线方向的前端侧，所述第一扇形的内部区域既不包含所述中心电极前端部也不包含所述外侧电极，并且所述角θ2是两个第二扇形的中心角的以度为单位的平均值，当沿所述轴线方向从所述前端侧朝向基端侧观察时，各所述第二扇形以所述点B1为中心并且由另一圆弧和另外两条半径限定，其中所述另外两条半径中的一条半径接触所述中心电极前端部，所述另外两条半径中的另一条半径接触所述外侧电极，各所述第二扇形中的内部区域既不包含所述中心电极前端部也不包含所述外侧电极。
2. 根据权利要求l所述的火花塞，其特征在于， (91+02)/2^135度；且-40度《(e2-ei)^20度。
3. 根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于， V》0.020 mm3其中，V是所述中心电极前端部的净皮包含在fl想球体中的 部分与所述外侧电极的被包含在所述假想球体中的部分的以 mms为单位的总体积，所述假想球体以所述点B1为中心并且半 径为AD/2+0.1mm，其中，AD被定义为所述至少 一条线段A的 以mm为单4立的长度。
4. 根据权利要求3所述的火花塞，其特征在于， S^AD/2+0.15mm2其中，S被定义为所述中心电极前端部的表面的被包含在 所述假想球体中的部分与所述外侧电极的表面的被包含在所述 假想球体中的部分的以1111112为单位的总表面积。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的火花塞，其特征在于，0.3mm^C化6mm基础构件的远端面到所述外侧电极头的远端面的以m m为单位 的电极头长度。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的火花塞，其特征在 于，所述中心电极还包括中心电才及基础构件；以及柱状中心 电极头，该中心电极头具有比所述中心电极基础构件的直径小 的直径并且被焊接到所述中心电极基础构件，所述中心电极头 限定所述中心电极前端部。
7. 根据权利要求6所述的火花塞，其特征在于，所述外侧 电极头和所述中心电极头中的每一方均包含含有至少70重量％ 的量的Pt的Pt合金。
8. 根据权利要求6所述的火花塞，其特征在于，所述外侧 电极头和所述中心电极头中的每一方均包含含有Ir和Rh的Ir 合金。
全文摘要
一种火花塞，其包括外侧电极，该外侧电极包括外侧电极头，该外侧电极头的远端面与中心电极的前端部的外周面间隔开而限定火花放电间隙。筒状绝缘体的突出绝缘体部从筒状金属壳的前端面突出至少1.0mm。中心电极的突出中心电极部从筒状金属壳的前端面突出至少3.5mm。满足关系(θ1+θ2)/2≥75度，其中，角θ1被定义为以点B1为中心的第一扇形的中心角(度)，角θ2是以点B1为中心的两个第二扇形的中心角的平均值(度)。
文档编号H01T13/20GK101465521SQ200810186450
公开日2009年6月24日 申请日期2008年12月19日 优先权日2007年12月19日
发明者中山胜稔, 吉田和正, 长泽聪史, 龟田裕之 申请人:日本特殊陶业株式会社