[發明專利]火花塞及火花塞的制造方法

有效

• 申請號: 201010544100.2
• 申請日: 2006-10-11
• 公開（公告）號: CN102122799A
• 公開（公告）日: 2011-07-13
• 發明（設計）人: 鳥居計良;吉田和正;松谷涉
• 申請（專利權）人: 日本特殊陶業株式會社
• 主分類號: H01T13/32
• 分類號: H01T13/32;H01T21/02
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

本申請是申請日為2006年10月11日、申請號為200610141123.2、發明名稱為火花塞及火花塞的制造方法的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種安裝在內燃機上使用的火花塞，特別涉及實現優良火焰成長性的火花塞。

背景技術

火花塞是將露出到內燃機的燃燒室中的中心電極、接地電極這兩電極之間作為火花放電間隙來進行火花放電，被用作內燃機燃燒的著火裝置。以往，有這樣的火花塞(例如，參照日本特開平8-339880號公報)，為實現火花塞的長壽命化，而在成為火花放電起點的任一個電極或兩個電極的前端部接合有耐火花損耗性、耐高溫氧化性(以下將耐火花損耗性、耐高溫氧化性合并起來稱為耐久性)優良的貴金屬合金制的電極頭(以下簡稱貴金屬電極頭)。這樣通過使用耐久性優良的貴金屬電極頭，可以使成為火花放電起點的貴金屬電極頭為小直徑，因此不僅可實現長壽命化，還可實現通過使該電極頭為極細而不會妨礙作為點著火的混合氣體的火焰的擴大(以下簡稱為火焰成長性)的結構(例如參照日本特開2002-313524號公報)。

然而，在使用極細的貴金屬電極頭作為這樣的提高火焰成長性的方法之前，進行了各種研究。火花塞是將形成于主體金屬殼上的外螺紋安裝在形成于內燃機上的內螺紋來進行使用的，但在其安裝時，要考慮接地電極的方向性來進行安裝，因此該安裝是非常困難的。為此，存在這樣的問題：在混合氣體從火花塞周圍朝向火花放電的發生部位時、及混合氣體被點著后火焰成長時，由于存在接地電極，阻礙了混合氣體的運動及火焰的成長，降低了燃燒效率。

為了解決這樣的問題，例如在日本特開平11-121142號公報中記載的使接地電極的截面形狀為圓形的結構(以下簡稱為圓接地電極)。通過做成這樣的結構，可以避免混合氣體的流動被接地電極妨礙而使氣流從接地電極脫離，還可避免成長過程的火焰接觸到接地電極而被接地電極奪取熱，降低了火焰的成長。

另外，在使用火花塞的汽車行業，正推進發動機的小型化、高效率化，由于隨著吸氣、排氣口的大口徑化、燃料的直噴化而要在燃燒室附近配置噴射器等，因此要求火花塞小直徑。為響應該要求，將火花塞的螺紋直徑做成例如M12以下的小直徑。但是，若考慮使保持中心電極的絕緣電瓷具有在施加產生火花放電的高電壓時不會產生貫穿破壞的程度的壁厚，或為了不產生絕緣電瓷與主體金屬殼之間的火花放電、即不產生所謂的橫向跳火，而使絕緣電瓷與主體金屬殼之間形成規定間隙，則僅容許接合有接地電極的主體金屬殼的前端面上具有極其有限的厚度。

對使用這樣小直徑的主體金屬殼使火花塞為小直徑，并且為了具有長壽命及優良的火焰成長性而在圓接地電極上接合極細的貴金屬電極頭的結構進行研究。然而，不容易充分確保上述那樣接合有接地電極的主體金屬殼的前端面厚度。若是以往使用的大致矩形的棱柱形接地電極，可以使其寬度大于主體金屬殼的前端面厚度，將其接合在主體金屬殼的前端面上，從而可以避免接地電極的導熱性不充分的問題。但是，由于圓接地電極的自身截面形狀是圓形的，僅容許具有相當于主體金屬殼的前端面厚度的直徑，難以確保充分的導熱性。也考慮使用導熱性優良的Cu等金屬作為芯材構成圓接地電極，但這樣的結構不免要增大制造工時。在解決了以上諸問題的基礎上，則接合極細的貴金屬電極頭就能實現長壽命化及火焰成長性優良的火花塞。

另外，對為了提高長壽命及著火性能而具有極細的貴金屬電極頭，并為了實現更優良的火焰成長性而在圓接地電極上接合該貴金屬電極頭的結構進行研究。然而，由于圓接地電極的外輪廓線是彎折成圓弧形，因此不容易牢固地接合形成為上下端具有平坦面的大致圓柱狀的貴金屬電極頭。為了提高貴金屬電極頭與圓接地電極的接合性，考慮將貴金屬電極頭的接合面預先加工成凹部或弧狀部以使得其與圓接地電極結合，但這樣存在制造成本增大、工時增大、貴金屬電極頭的朝向對準等問題，因此不現實。

由于貴金屬電極頭是上下端具有平坦面的柱狀形狀，所以不容易與具有弧狀面的圓接地電極牢固地接合。例如對通過電阻焊接進行接合的方式進行研究，在柱狀的電極頭的底面(與接地電極接合一側的端面)中，僅靠近中心部位與接地電極接觸，所以被焊接成在遠離中心的部位不流過電流、僅貴金屬電極頭的靠近中心部位被接合的所謂“浮起狀態”。另外，對進行激光焊接的方式進行研究，相對于平坦面的貴金屬電極頭的底面而具有規定曲率半徑的圓接地電極的側面，僅接觸貴金屬電極頭的靠近中心的部位，其遠離中心的部位也遠離圓接地電極的側面，所以即使照射激光，圓接地電極與貴金屬電極頭的焊接熔深也小，仍難以形成牢固的接合。

發明內容