火花塞的制作方法

专利名称：火花塞的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种安装在内燃机上来对混合气体进行点火
的火花塞o
背景技术：
以往，用于点火的火花塞被用在汽车的发动机等内燃机 上。 一般的火花塞具有中心电极、将该中心电极保持在轴孔内 的绝缘电资、围绕该绝缘电瓷的径向周围来保持的主体壳体。 一般的火花塞还具有接地电极，该接地电极在使用时在与主体 壳体电连接的自身的一端部和中心电极的顶端部之间形成进行 火花放电的点火部。由该点火部对混合气体进行点火。
不过，在直喷式的发动机中，从设置在燃烧室内的喷射口 呈雾状喷出的燃料与从吸气口吸入的空气混合而形成混合气 体。特别是在进行稀薄燃烧的运转模式中，被喷出的燃料与被 导入到燃烧室内的空气未被完全混合，形成有燃料相对于空气 的混合比率比较高且容易点火的混合空气的层(下面称为"可 燃混合气体层)。然后，随着活塞的动作、吸排气，在随着在燃 烧室内产生的气流而流动的可燃混合气体层到达点火部的时 刻，由火花塞进行点火。
这样，随着燃烧室内的气流而流动的可燃混合气体层漂浮 在点火部周围的时期、时刻受到限制，在该时刻前后由火花塞 进行火花放电时，有时会对混合气体的点火失败。因此，在以 往的发动机中，通过进行燃料的喷射控制、火花塞的点火控制， 可靠地进行对可燃混合气体层的点火。例如，高精度地控制进 行火花放电的时刻(下面称为"点火时刻")，在可燃混合气体
4层恰好漂浮在点火部的周围的时刻进行火花放电。此外，通过 增加(延长)燃料的喷射量(喷射时间)来延长可燃混合气体 层漂浮在点火部的周围的期间，即使点火时刻稍有偏差，也被 收纳在可以点火的期间内。或者，通过进行多次火花放电，使 某一点火时刻与可燃混合气体层漂浮在点火部的周围的时期重 合。
此外，不进行像上述那样地控制点火时期和点火方法，而 通过改善火花塞的构造，也能使可燃混合气体层容易漂浮在点 火部的周围。例如，用壁面(接地电极的保护构件)覆盖点火 部的周围，通过设置在壁面上的导路(狭缝)，吸入在火花塞的 周边流动的可燃混合气体层并将其引导到点火部的周围(例如， 参照专利文献1。)。这样一来，可燃混合气体层中不仅燃料混 合比率高的中央部、而且燃料混合比率低的外缘部在火花塞的 周边流动的期间，均能够用能进行点火的可燃混合气体层围绕 点火部的周围。
专利文献l:曰本4争开2006—228522号7>才艮 不过，根据发动机的运转条件的不同，燃料的喷射条件发 生变化，因此存在难以高精度地控制对可燃混合气体层的点火 时刻，缺乏通用性，因此花费研制费用这样的问题。此外，还 存在如下问题若增加燃料的喷射量，则耗油量增加(单位燃 料行驶的公里数降低)，若进行多次火花放电，则电极提前消耗， 火花塞的寿命变短。此外，在专利文献l的情况下，若因火花 塞安装到发动机缸盖上的安装状态(由于安装螺钉的紧固情况 的不同而产生的周向错位的状态)，狭缝内的导路方向与可燃混 合气体层的流动方法不一致，则产生如下隐患。即，有可能围 绕点火部周围的可燃混合气体层的量变少，在点火时刻，无法 形成能充分进行点火的可燃混合气体层飘浮在点火部周围的状态。

发明内容
本发明是为了解决上述问题而做成的，目的在于提供一种 火花塞，能够将随着被燃烧室内的气流而流动的可燃混合气体 层引导到点火部的周围从而容易点火。
根据本发明的第l技术方案提供一种火花塞，该火花塞包
括中心电极；具有沿轴线方向延伸的轴孔、将上述中心电极 保持在上述轴孔内的顶端侧的绝缘电f:;具有沿上述轴线方向 延伸的筒孔，将上述绝缘电瓷以穿过上述筒孔内的状态保持的 主体壳体；接地电极，其与上述主体壳体电连接，在其自身的
一端部与上述中心电^f及的顶端部之间形成点火部，其中，在上 述火花塞被安装到内燃机的发动机缸盖上时，在上述主体壳体 上，在自身的顶端面沿周向断续地形成至少3个以上且为奇数 个的比燃烧的内壁面更向燃烧室侧突出的突出部，将上述点火 部的中央位置和上述形成突出部的位置投影在与上述轴线方向 正交的平面上时，上述形成突出部的位置分别等间隔地配置在 以上述点火部的中央位置为中心的周向上。
在第l技术方案的火花塞中，从点火部的中央位置观察自 主体壳体的顶端面突出的突出部时，各突出部沿周向等间隔地
配置，因此不偏置。因而，火花塞的安装状态无论是怎样的状 态，均能使某一突出部的侧面、端面朝向可燃混合气体层流通 方向上游侧。突起部沿周向配置，因此能在碰撞到突出部的可 燃混合气体层的反射方向上具有朝向点火部侧的方向成分。即， 能将可燃混合气体层引导到点火部的周围。另外，获得的朝向 点火部侧的方向成分是指，将可燃混合气体层的反射后的方向 矢量矢量分解成反射前的流通方向和与反射前的流通方向正交的方向时，与反射前的流通方向正交的方向矢量以反射位置为 基准而朝向点火部侧的状态。
不过，由于火花塞的安装状态的不同，有时2个突起部形 成一组，并平行于可燃混合气体层的流通方向而串联地排列配 置。在这样的情况下，可燃混合气体层被上游侧的突起部遮蔽， 有时无法确保能得到朝向点火部侧的方向成分的、碰撞到下游 侧的突起部的流通方向。相对于此，在第l技术方案的火花塞 中，突出部为至少3个以上且由奇数个构成，因此能至少具有 一个以上不会与任意另 一个突出部一起沿流通方向串联排列的 突出部。因此，通过可燃混合气体层碰撞到该突出部，能得到 朝向点火部侧的方向成分。另外，在第l技术方案的火花塞中， 周向的形成突出部的位置是"等间隔"的，但由于制造上存在公 差，不一定是完全等间隔的配置，本发明是允许该公差的火花 塞。作为公差的范围能够是突出部之间的间隙的±5%。周向的 形成突出部的位置的两端的宽度和周向的不形成突出部的位置 的两端的宽度完全相等的情况下，如下这样用式表示公差。 [公差]< { 360° / ( 2 x n)} x 0.10 (其中，n:突出部的数量) 表示一个例子，突出部为3个时，能允许6。的公差，本发 明在该公差范围内能得到充分的效果。
并且，本发明的第2技术方案的火花塞，上述第l技术方案 的火花塞的上述接地电极与上述多个突出部中的至少一个突出 部的突出顶端接合，连接上述周向的上述突出顶端的两端的长 度t2大于连接该周向的上述接地电极的两端的长度tl即可。
在第l技术方案的火花塞的结构中，点火部形成在中心电 极的顶端侧即可，不特别考虑其方式。在突出部的突出顶端具 有接地电极部的方式的火花塞中，如上述第2技术方案那样， 最好使周向的接地电极的宽度小于突出部的宽度。既然是在接
7地电极与中心电极之间构成点火部的方式，4妻地电极配设在点 火部的附近，有时非常妨碍可燃混合气体层流入点火部。因此， 如上述那样只要使接地电极部的宽度小于突出部的宽度，就能 降低接地电极对可燃混合气体层的流通的妨碍。
并且，本发明的第3技术方案的火花塞，将上述第2技术方 案的火花塞的上述接地电极的自身的长度方向的一端部与上述 突出顶端接合即可。
并且，本发明的第4技术方案的火花塞，将上述点火部的 中央位置和上述形成突出部的位置投影在上述第1 ~第3技术 方案的火花塞的与上述轴线方向正交的平面上，上述点火部形 成于包括上述主体壳体的轴线的区域，在上述周向上，使下述 两个角度之和相等即可将上述形成突出部的位置所占范围的 两端与上述中心连接的直线之间的夹角的角度、将上述不形成 突出部的位置所占范围的两端与上述中心连接的直线之间的夹 角的角度。
这样一来，在以点火部的中央位置为中心的周向上，形成 突出部的位置和不形成突出部的位置各自所占范围的角度是相 等的，因此能在沿周向相邻的2个突出部之间具有充足的间隙。 因此，即使是将突出部配置成遮蔽具有通过点火部周边的流通 方向的可燃混合气体层的情况，也能使很多的可燃混合气体层 从相邻的突出部之间穿过。而且，有时穿过了不形成突出部的 位置的可燃混合气体层具有与能够配置在流通方向下游侧的其 它突出部碰撞的流通方向，被这样的其它突出部反射而能够飘 浮在点火部的周围。另外，在第4技术方案的火花塞中，虽使 如下所述的两个角度"相等"将形成突出部的位置所占范围的 两端和点火部的中央连接的直线之间的夹角的角度、将不形成 突出部的位置所占范围的两端和点火部的中央连接的直线之间的夹角的角度，但由于包括制造上的公差，不一定是完全"相等"的状况，本发明是允许该公差的火花塞。作为公差的范围能将形成突出部的位置所占范围的角度与不形成突出部的位置所占范围的角度之差设为最大是10%以内。如下这样用式表示公差。< { 360。 / (2xn)} x0.10 (其中，n:突出部的数量)表示一个例子，突出部为3个时，作为形成突出部的位置所占范围的角度与不形成突出部的位置所占范围的角度之差，能允许最大6。的偏差，本发明在该公差范围内能得到充分的效果。


图l是安装在内燃机的发动机缸盖200上的状态的火花塞IOO的局部剖视图。
图2是在图l中的以通过点火部70的中央S且与轴线O正交的双点划线Z-Z向视方向观察的火花塞IOO的剖视图。
图3是表示将突出部的数量为3个的火花塞的模拟模型(试样1 )的突出部等投影到与轴线0正交的假想平面上的状态的图。
图4是表示将突出部的数量为5个的火花塞的模拟模型(试样2 )的突出部等投影到与轴线0正交的假想平面上的状态的图。
图5是表示将突出部的数量为7个的火花塞的模拟模型(试样3 )的突出部等投影到与轴线0正交的假想平面上的状态的图。
图6是安装在内燃机的发动机缸盖400上的状态的火花塞IOO的局部剖视图。
具体实施例方式
下面参照附图，对将本发明具体化的火花塞的一实施方式
进行说明。首先，参照图l、图2，对作为一个例子的火花塞100的整体构造进行说明。另外，在图l中，以火花塞100的轴线O方向为附图的上下方向，以下侧作为火花塞100的顶端侧(前方)，以上侧作为后端侧(后方)进行说明。
如图l所示，本实施方式的火花塞100安装在将燃料直接喷射到燃烧室210内的所谓直喷式发动机的发动机缸盖2 0 0上来使用。在燃烧室210内，从喷射器220的喷射口221喷射的燃料与从吸气口 230被导入的空气混合，随着该空气的流动、活塞(未图示)的动作而随在燃烧室210内所产生的气流流动。之后燃料沿着通过火花塞IOO的点火部70附近的流通路径，被在点火部70中进行的火花放电点火。
如图l所示，火花塞IOO大致以绝缘电瓷IO、主体壳体50、中心电极20、接地电极30和端子壳体40为构成主体。主体壳体50用于保持绝缘电變:10。中心电极20沿轴线0方向延伸设置，被保持在绝缘电资10的轴孔12内。接地电极30的基端部32被焊接在主体壳体50的顶端侧，在顶端部31的内表面33与被设置在中心电极20的顶端的贵金属电极头90之间进行火花》文电。端子壳体40被设置在绝缘电资10的后端部。
首先，对构成火花塞100的绝缘体的绝缘电瓷10进行说明。绝缘电瓷10是如众所周知那样对氧化铝等烧制而形成的，具有在轴中心形成有沿轴线0方向延伸的轴孔12的筒形状。在比轴线O方向的中央靠后的后端侧形成有外径最大的凸缘部19,在比凸缘部19靠后的后端侧(图l的上侧)形成有后端侧主干部18。在比凸缘部19靠前的顶端侧(图l的下侧)形成有外径小于后端侧主干部18的顶端侧主干部17。并且在顶端侧主干部17的顶端侧形成有外径小于顶端侧主干部17的长脚部13。长脚部13越朝顶端侧越^皮缩径，在火花塞100^皮安装到内燃机的发动机缸盖200上时，长脚部13露出到燃烧室210内。
接着，说明中心电极20。中心电极20由Inconel (商标名，镍铬铁耐热耐蚀合金)600或601等的镍系合金等形成，在内部具有由导热性优异的铜等构成的金属芯23。中心电极20以中心电极20的轴线与火花塞100的轴线O重合的方式被保持在绝缘电资IO的轴孔12内的顶端侧。中心电极20的顶端部22从绝缘电瓷10的顶端部11向前方突出，该突出部分形成为朝着顶端侧去直径变小。在该突出部分的顶端接合有用于提高耐火花消耗性的贵金属电极头90。
而且，中心电极20经由设于轴孔12的内部的密封体4和陶瓷电阻3，与后方的端子壳体40电连接。高压电缆(未图示)借助于火花塞帽(未图示)与端子壳体40连接，在端子壳体40上施力口有高电压。
接着，说明主体壳体50。主体壳体50是用于将火花塞IOO固定在内燃机的发动机缸盖200上的筒状的壳体。主体壳体50以围绕从绝缘电瓷10的长脚部13到后端侧主干部18的顶端侧的部位的周围的方式将绝缘电瓷10保持在自身筒孔59内。主体壳体5 0由低碳钢材料形成，从大致的中央到顶端侧形成有大直径的安装部52。在安装部52的外周面形成有外螺紋状的螺紋牙，与形成于发动机缸盖200的安装孔205的内螺紋螺紋配合，火花塞100^皮固定在安装孔205内。另外，主体壳体50重视耐热性，也可以使用不锈钢和镍铬铁耐热耐蚀合金等。
在安装部52的后端侧形成有凸缘状的密封部54。在密封部54和安装部52之间的部位插嵌有将板体折弯而形成的环状的密封件5。密封件5用于防止燃烧室210内经由安装孔205的气密泄漏。具体来说，在将火花塞100安装到发动机缸盖200上时，密封件5夹在密封部54的作为朝向顶端的面的座面55与发动机缸盖200的安装孔205的开口周缘部206之间而变形，对两者间进行密封。
在密封部54的后端侧形成有用于火花塞扳手(未图示)嵌合的工具卡合部51。在工具卡合部51的后端侧设有薄壁的紧固部53 ，工具卡合部5l和密封部54之间也设有薄壁的压弯部58。圆环状的环构件6 、 7被夹设于从工具卡合部51到紧固部5 3的筒孔59的内周面和绝缘电资10的后端侧主干部18的外周面之间。在两环构件6、 7间填充有滑石9的粉末。此外，在筒孔59的内周面形成有绕周向 一周突出设置在内侧的台阶部56。在绝缘电瓷IO被保持在筒孔59内时，形成在绝缘电资IO的长脚部13和顶端侧主干部17之间的台阶部15隔着环状的板式密封件8被支承在台阶部56上。并且，通过将紧固部53的端部向内侧折弯地进行紧固，隔着环构件6、 7和滑石9，绝缘电瓷10在筒孔59内被向顶端侧推压。在该紧固时，压弯部58纟皮加热，随着施加压缩力而膨胀地变形，由此获得了紧固部53的压缩冲程。由此，在筒孔59内，绝缘电瓷10被可靠地夹在紧固部53和台阶部56之间并被保持，主体壳体50和绝缘电瓷10成为一体。由板式密封件8保持主体壳体50和绝缘电瓷10之间的气密性，能防止燃烧气体经由筒孔59流出。
此外，在比安装部52更靠顶端的顶端侧形成有在筒孔59内沿着轴线0方向呈圓筒状向前方延伸的筒状部60。并且，在筒
出了其中的3个突出部61、 63、 65)。
接着，对主体壳体50的突出部61 ~ 65进行详细地说明。突
12出部61 ~ 65分别具有每隔 一个扇面形状地沿轴线0方向突出相同的长度的形状，该扇面形状是沿周向将呈圆环状的筒状部6 0的顶端面57大致等分10份而形成的扇面形状。如图2所示，突出部61 ~ 65的与轴线0正交的截面具有扇面形状(从大直径的扇形形状切除了圆心角相同的小径的扇形形状所剩余的部分的形状)。即，以通过点火部70的中央S且与轴线O正交的平面X(图2的纸面)剖切的突出部61 ~ 65的截面是大致相同的形状。一般地，贵金属电极头90以轴线O为中心轴地与中心电极20的顶端部224妻合，所以在本实施方式中，为了方^f更，将轴线O上的贵金属电极头90的顶端面和接地电极30的内表面33之间的间隙的中点作为点火部70的中央S。并且被配置在各突出部61 ~ 65间的筒状部60的各顶端面57也具有与突出部61 ~ 65的各截面大致相同形状的扇面形状。也就是说，在平面X中，从点火部70的中央S的位置看时，各突出部61 ~ 65的截面的位置，即，各突出部61 ~ 65的形成位置被配置成大致等间隔。更具体来说，从点火部70的中央S的位置看径向时，将各突出部61 ~ 65的形成位置(即，用平面X剖切的截面的位置)在周向所占范围的两端和点火部的中央连接的直线之间的夹角的角度a分别大致相等。连接形成突出部的位置在周向所占范围的两端和点火部的中央的两直线之间的夹角是指两直线形成的角之中的、与突出部相对的角。同样，连接不形成突出部61 ~ 65的位置(即顶端面57投影到平面X上的位置)在周向所占范围的两端和点火部的中央的两直线形成的角的角度(3也分别大致相等。因此，各突出部61 65在周向所占范围的角度a之和与不形成突出部61 ~ 65的位置在周向所占范围的角度(3之和也大致相等。
在突出部61 65中的一个突出部61的突出顶端612上接合有接地电极3 0,该接地电极3 0在与接合于中心电极2 0的贵金属电极头90之间形成进行火花放电的点火部70 。接地电极30是由耐腐蚀性高的金属构成的棒状电极，作为一个例子，使用了Inconel (商标名)600或601等的镍合金。接地电极30的自身长度方向的横截面大致形成为长方形，自身的基端部32通过焊接接合在主体壳体50的突出部61的突出顶端612上。此外，接地电极30的顶端部31以内表面33侧与中心电极20的顶端部22相面对的方式朝着轴线O延伸，在该内表面33与接合于中心电极20的顶端部22上的贵金属电极头90之间形成有点火部70(所谓火花放电间隙)。而且，如图2所示，接合有接地电极30的突出部61的、连接以点火部70为中心的周向上的自身两端的方向(宽度方向)的长度t2构成为大于接地电极30的宽度方向的长
度)tl。
具有这样的形状的突出部61 ~ 65的火花塞100被安装在图1所示的发动机缸盖200上。在火花塞100安装到发动机缸盖200的安装孔205中时，突出部61 65比燃烧室210的内壁面215更向燃烧室210的内部侧突出。即，火花塞100安装到发动机缸盖200的安装孑L205中时，突出部61 ~ 65被配置在燃烧室210的内部。在此，燃烧室210的内壁面215是将燃烧室210的内部和外部划分的壁的面之内的、燃烧室210的内部侧的面。发动机工作时，火花塞100被暴露在从喷射器220的喷射口 221所喷射的燃料与从吸气口 230被导入到燃烧室210内的空气的混合气体中。可燃混合气体层通过火花塞100的点火部70附近时，可燃混合气体层的一部分碰撞到露出燃烧室210内的突出部61 ~65。并且碰撞到突出部61~ 65的侧面(观察截面时，相当于扇面形状的内周侧的边和外周侧的边的面)、端面(〗現察截面时，相当于扇面形状的周向两侧的边的面)的部分的可燃混合气体 层被反'賊(4皮反射)，流通方向变化。作为此时的反射方向的方
向成分，只要具有朝向点火部70侧的方向成分，就能使被反射 的部分的可燃混合气体层漂浮在点火部70的周围。
例如在图2中，从点火部70的中央S的位置观察，喷射口 221
(参照图1 )处于接合有接地电极30的突出部61侧的情况下， 在图2的纸面中，可燃混合气体层从左手侧向右手侧流动。在 此，从点火部70的中央S的位置向喷射口221的开口的中央位置
(未图示)的方向为P。
从点火部7 0的中央S的位置观察，沿着箭头A流动的可燃混 合气体层碰撞到形成在相对于方向P至少倾斜54°以上的位置 的突出部62的外周侧侧面621。因此，可燃混合气体层的流通 方向纟皮变更到包括远离点火部70侧的方向成分的方向，而不朝 向筒孔59内周侧。沿着箭头B流动的可燃混合气体层碰撞到突 出部62的喷射口221侧的端面622。因此，可燃混合气体层的流 通方向被变更到包括靠近点火部70侧的方向成分的方向，朝向 筒孔59的内周侧。从点火部70的中央S的位置观察，沿着箭头C 流动的可燃混合气体层碰撞到形成在相对于方向P至少倾斜 126°以上的位置的突出部63的内周侧侧面633。因此，可燃混 合气体层的流通方向被变更到包括靠近点火部70侧的方向成 分的方向，朝向筒孔59内周侧。从点火部70的中央S的位置观 察，沿着箭头D流动的可燃混合气体层碰撞到形成在喷射口 221 侧的突出部61的外周侧侧面611。因此，可燃混合气体层的流 通方向被变更到包括远离点火部70侧的方向成分的方向，不朝 向筒孔59的内周侧。
在此，未形成有突出部62、 63的情况下，沿着箭头A、 B、 C流动的可燃混合气体层穿过点火部70的侧方。但是，通过形成有突出部62、 63，其中的沿着箭头B、 C流动的可燃混合气 体层能具有朝向筒孔59的内周侧的方向成分。即，随着燃烧室 210内的气流流动的可燃混合气体层通过点火部7 0的侧方时， 能使其流动方向变更，引导到点火部70的周围。另外，点火部 70的中央S的位置、突出部61的位置、喷射口221(参照图1) 的位置为如图2所示那样的关系的情况下，突出部62、 63被配 置在相对于方向P分别与突出部65、 64对称的位置。因此，从 点火部70的中央S的位置观察，通过突出部64、 65侧的侧方的 可燃混合气体层也与上述一样。
并且，本实施方式中，如上所述，从点火部70的中央S的 位置沿径向观察突出部61 ~ 65的形成位置时，突出部61 ~ 65 是大致相同形状，且分别被配置成大致等间隔，在轴线O的周 向不偏置。因此，即使由火花塞100的安装状态而造成的突出 部61 ~ 65沿周向4昔位地配置，某一突出部61 ~ 65的侧面、端面 也使碰撞到自身的可燃混合气体层的反射方向具有朝向点火部 70侧的方向成分，能将可燃混合气体层引导到点火部70的周 围。
此外，突出部61 ~ 6 5的形成位置与不形成突出部的位置交 替配置，分别占大致相等的角度范围地环绕配置。也就是说， 沿周向相邻的2个突出部61 ~ 65之间具有充分的间隙。因此， 即使突出部被配置在比点火部7 0的中央S的位置更靠可燃混合 气体层的流通方向上游侧，而遮挡具有通过点火部70的周边的 流通方向的可燃混合气体层，被遮挡的也是一部分的可燃混合 气体层。未被遮挡的可燃混合气体层能够通过点火部70的周 边。而且，只要具有碰撞到被配置在比点火部70的中央S的位 置更靠可燃混合气体层流通方向下游侧的突出部的流通方向， 则可燃混合气体层被反射，能使可燃混合气体层漂浮在点火部70的周围。
这样，不考虑火花塞的安装状态，为了使碰撞到突出部的 可燃混合气体层具有朝向点火部侧的方向成分，突出部的数量
最好至少为3个以上且为奇数个。突出部的数量为偶数个的情 况下，有可能2个突出部成为一组，成为沿着可燃混合气体层 的流通方向串联排列的安装状态。这样的情况下，碰撞到下游 侧的突出部的可燃混合气体层的流通方向#1上游侧的突出部遮 挡。此外，在上游侧的突出部中，可燃混合气体层碰撞到外周 侧侧面，可燃混合气体层会得到远离点火部侧的方向成分。并 且，具有未碰撞到上游侧的突出部的流通方向的可燃混合气体 层不碰撞到下游侧的突出部，因此，会保持原样地穿过点火部 的周围。突出部的数量只要是奇数个，无论怎样的安装状态， 任何的突出部都能至少具有 一 个以上不沿流通方向串联排列的 突出部。
此外，接地电极30的宽度tl (以点火部70为中心的周向的 两端间的长度)小于突出部61的宽度t2。因此，如本实施方式 所述，接地电极30即使是与突出部61 ~ 65—起存在于点火部70 的周围的结构，接地电极30也难以妨碍可燃混合气体层的流 通。另外，如火花塞100这样，突出部61的外周面613的周向的 长度与内周面614的周向的长度不同的情况下，使影响可燃混 合气体层的流通的周向的宽度为宽度12即可。
实施例1
如上所述，确认出通过将突出部的数量设为至少3个以上 且为奇数个，不管火花塞100安装到发动机缸盖200上的安装状 态如何，均能得到充分的量的可燃混合气体层朝向点火部7 0侧 的方向成分，因此通过模拟进行了评价。在该模拟中，突出部 的数量分别为3个、5个、7个，准备了沿周向等间隔配置的火花塞的模拟模型作为试样l、 2、 3。各试样从点火部的中央S观 察到的突出部的形成部的角度范围之和与不形成突出部的部分 的角度范围之和均相等。
图3~图5示出了使用各试样的模拟结果。在图3~图5中， 将各试样的突出部和点火部的中央S投影到与轴线O正交的假 想平面，并且以燃烧室内的火花塞和喷射器的喷射口的位置关 系相同的方式将喷射口的位置投影到该假想平面上。而且，喷 射口的开口的中心的位置以T表示。
使各试样均作为安装方式l,在连接开口中心T和点火部的 中央S的假想直线U上，将突出部中的一个配置在两者之间，模 拟了从开口中心T喷射的燃料(可燃混合气体层)的流通方向。 在图3 图5中，燃料碰撞到突出部之后，以点状的阴影图案表 示可被沿着包括靠近点火部的中央S侧的方向成分在内的方向 反射的方向的范围。另外，在图3 图5中，用斜线状的阴影图 案表示形成突出部的位置。同样，作为安装方式2，假定为将 安装方式l的各突出部的配置位置以点火部的中央S为中心旋 转180°的状态。在图3 图5中，用点状的阴影图案表示了在 从开口中心T喷射的燃料(可燃混合气体层)的流通方向上、 燃料碰撞到突出部之后，可被沿包括靠近点火部的中央S侧的 方向成分在内的方向反射的方向的范围。作为安装方式3，假 定为以使任意突出部的端面的位置成为与假想直线U重合的位 置的方式、使各突出部的配置位置以点火部的中央S为中心旋 转而形成的状态。在图3 图5中，与上述同样地用点状的阴影 图案表示在从开口中心T喷射的燃料(可燃混合气体层)的流 通方向上、燃料碰撞到突出部之后，可被沿包括靠近点火部的 中央S侧的方向成分在内的方向反射的方向的范围。
如图3 图5所示，在安装方式l的情况下，对所有的试样
18都能够确认如下具有从开口中心T朝向点火部的中央S的流通 方向的可燃混合气体层被配置于两者间的突出部的外周侧侧面 遮挡，无法朝向点火部的中央S。但是，具有通过比该突出部 的两端面的位置更靠周向外侧的流通方向的可燃混合气体层碰 撞到与突出部的周向相邻的突出部的端面、内周侧侧面，能得 到朝向点火部侧的方向成分。接着，在安装方式2的情况下， 对所有的试样都能够确认如下具有从开口中心T朝向点火部 的中央S的流通方向的可燃混合气体层保持不变地穿过点火部 的中央S附近，向流通方向下游侧流动。但是，碰撞到配置于 可燃混合气体层的流通方向下游侧的突出部的内周侧侧面，因 此能得到朝向点火部侧的方向成分。此外，在安装方式3的情 况下，对所有的试样都能够确认如下多个突出部中的2个突 出部成为一组而在沿着假想直线U的方向串联配置。但是，至 少一个突出部不会与其它的任何突出部沿着假想直线U串联排 列。
另外，本发明当然能进行各种变形。本实施方式的突出部 61 ~ 65是将呈圓环状的筒状部60的顶端面57沿周向大致等分 IO份，每隔l等份地突出形成的，突出方向的截面具有扇面形 状，但未必只限于该截面形状。例如，突出部也可以具有长方 形、圆形、梯形、多边形等任意截面形状。在突出部的截面形 状不是扇面形状的情况下，优选使各突出部在周向所占范围的 角度之和与不形成突出部的位置在周向所占范围的角度之和大 致相等。这样，沿周向相邻的2个突出部之间确保充分的间隙， 不管火花塞的安装状态如何，均能使可燃混合气体层漂浮在点 火部的周围。突出部的截面形状不是扇面形状的情况下，优选 在求出不形成突出部的位置在周向所占范围的角度时，使突出 部外周侧的端部和内周侧的端部的中点为基点。使用该基点的原因在于，能得到准确地表示形成突出部的位置的角度。
此外，突出部的形状不限于同一截面的柱状，也可以是尖 端细的形状或尖端粗的形状，突出方向的截面形状也可以不恒
定。但是，为了使碰撞到突出部61 65的可燃混合气体层反射 而得到朝向点火部侧的方向成分，优选内周侧侧面具有沿周向 凹下的凹面^j犬。
此外，在本实施方式中，接地电极30与突出部61的突出顶 端612接合，但也可以与其它突出部62 65的突出顶端(省略 图示)接合，接地电极的数量也不限于l个。此外，也可以将 接地电极30和突出部61形成一体，使相当于接地电极30的部分 弯曲成面对中心电才及20的顶端部22。此外，也可以将筒状部60 和突出部61 ~ 65独立地形成，形成将突出部61 ~ 65分别接合在 筒状部60的顶端面57的方式。或者，切削筒状的金属管，从筒 状部60制作出突出有突出部61 ~ 65的王冠状的构件，可以将该 构件与主体壳体50的顶端接合。
此外，设有奇数个的各突出部不需要是相同的突出量。例 如，可以4吏接地电才及前方侧的侧面(图l和图6的下面侧)和突 出部的顶端面在轴线方向上处于同等位置。此外，例如也可以 使突出部的顶端面比接地电才及的该燃烧侧的侧面位于轴线方向 上的顶端侧。
此外，在火花塞100安装在内燃机的发动机缸盖上的状态 下，至少突出部61 ~ 65 (参照图2 )的顶端部比燃烧室的内壁 面靠燃烧室侧突出即可。例如，如图6所示，在火花塞100安装 到内燃机的发动机缸盖400上的状态下，突出部61 ~ 65是突出 部61 ~ 65 (参照图2 )的顶端部比燃烧室410的内壁面415向燃 烧室410侧突出。另一方面，不形成突出部的部位(筒状部60) 不比内壁面415向燃烧室410侧突出。在这样的安装状态下，从
20喷射器420的喷射口 421被喷射的燃料形成可燃混合气体层，可
燃混合气体层的一部分进一步碰撞到突出部，朝向点火部侧。 由此起到本发明的效果。
权利要求
1.一种火花塞，包括中心电极；绝缘电瓷，该绝缘电瓷具有沿轴线方向延伸的轴孔、将上述中心电极保持在上述轴孔内的顶端侧；主体壳体，该主体壳体具有沿上述轴线方向延伸的筒孔，将上述绝缘电瓷以穿过上述筒孔内的状态进行保持；接地电极，其与上述主体壳体电连接，在该接地电极自身的一端部与上述中心电极的顶端部之间形成有点火部，其特征在于，在上述火花塞被安装到内燃机的发动机缸盖上时，在上述主体壳体自身的顶端面沿周向断续地形成至少3个且为奇数个的比燃烧的内壁面向燃烧室侧突出的突出部，将上述点火部的中央位置和上述形成突出部的位置投影到与上述轴线方向正交的平面上时，上述形成突出部的位置分别等间隔地配置在以上述点火部的中央位置为中心的周向上。
2. 根据权利要求l所述的火花塞，其特征在于， 上述接地电极与上述多个突出部中的至少一个突出部的突出顶端接合，该周向上的上述接地电极的两端的长度t 1 。
3. 根据权利要求2所述的火花塞，其特征在于， 上述接地电极的自身长度方向的一端部与上述突出顶端接合。
4. 根据权利要求l ~ 3中任一项所述的火花塞，其特征在于，在将上述点火部的中央位置和上述形成突出部的位置投影 到与上述轴线方向正交的平面上时，上述点火部形成于包括上述主体壳体的轴线的区域，在上 述周向上，使上述形成突出部的位置所占范围的两端与上述中 心连接的直线之间的夹角的角度之和、与将上述不形成突出部 的位置所占范围的两端与上述中心连接的直线之间的夹角的角 度之和相等。
全文摘要
本发明提供一种火花塞。在设置于主体壳体(50)的顶端侧的筒状部(60)的顶端面(57)上突出形成有向轴线(O)方向前方延伸的突出部(61～65)。突出部(61～65)以点火部(70)的中央S为中心沿周向等间隔配置，无论火花塞(100)安装到发动机缸盖上的安装状态(由于安装螺钉的紧固情况的不同所产生的周向偏差的状态)是怎样的状态，某一突出部的侧面、端面朝向随着燃烧室内的气流流动的燃料(可燃混合气体层)的流通方向上游侧，因此沿碰撞到该突出部的可燃混合气体层的反射方向具有朝向点火部侧的方向成分，使可燃混合气体层漂浮在点火部(70)的周围。
文档编号H01T13/54GK101558536SQ20088000103
公开日2009年10月14日 申请日期2008年2月25日 优先权日2007年3月26日
发明者龟田裕之 申请人:日本特殊陶业株式会社