[發明專利]用于內燃發動機的火花塞

有效

• 申請號: 201310449869.X
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103715610A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 村山勇樹;阿部信男;土井義規;東峰壽行
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝;石福金屬興業株式會社
• 主分類號: H01T13/20
• 分類號: H01T13/20;H01T13/39
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 邵偉

技術領域

本發明涉及在機動車輛的內燃發動機等中使用的火花塞。

背景技術

各種類型的火花塞廣泛用于對安裝至機動車輛的內燃發動機的燃燒室中的燃料混合氣體點火。例如，火花塞由中心電極和接地電極構成。火花放電間隙形成于中心電極和接地電極之間。當在安裝至燃燒室的火花塞的中心電極和接地電極之間產生火花放電時，空氣和燃料的混合氣體被點火。存在著一種具有改進結構的火花塞，其中電極芯片形成于中心電極和接地電極的至少一個上以增大點火能力。

最近，內燃發動機中燃燒室的溫度升高以改善內燃發動機的功能。升高燃燒室溫度就要求在火花塞中形成于中心電極和接地電極中的至少一個上的電極芯片具有優異的耐消耗性。存在著火花損耗或火花放電消耗以及氧化損耗或氧化消耗，這些損耗火花塞中的電極芯片。當發生火花損耗時，電極芯片的表面被火花放電瞬間熔化。在發生氧化損耗時，火花塞中的電極的表面在高溫環境下氧化和氣化。

例如，在電極芯片形成于火花塞的中心電極和接地電極的至少一個上時，銥（Ir）用作電極材料，因為銥具有高熔點和優異的耐火花放電消耗性。然而，因為銥是市場上可用的高成本的貴金屬，使用銥會增大火花塞的制造成本。為了降低制造成本，鎢（W）用來代替銥，因為鎢具有相比銥而言更高的熔點，以及優異的耐火花放電消耗性，并且在市場上可低成本地購得。然而，因為鎢具有與氧氣的較大化學親和性，鎢的抗氧化性不足。為了避免這個問題，一份專利文獻，日本專利延遲公開出版物（laid?open?publication）NO.H02-100281已經公開了使用包含鎢以及具有優異抗氧化性的鉻（Cr）的電極材料。

然而，日本專利延遲公開出版物NO.H02-100281中公開的火花塞具有以下問題。

為了讓電極芯片具有足夠的抗氧化性，電極材料包含熔點為大約1857℃的鉻，這低于鎢的大約3407℃（或3380℃）的熔點。因為增大電極芯片中鉻的含量會降低電極芯片的熔點，電極芯片不能提供足夠的耐火花放電消耗性。另一方面，降低電極芯片中鉻的含量會抑制電極芯片的熔點和耐火花放電消耗性的降低。然而，電極芯片可能會難以充分地維持必要的抗氧化性。

于是，強烈希望提供一種低制造成本的具有足夠耐火花放電消耗性和抗氧化性的火花塞。

發明內容

因此期望提供一種火花塞，其用于內燃發動機中，其具有優異的耐火花放電消耗性、優異的抗氧化性以及較長的使用壽命，并且制造成本較低。

一個示例性實施方式提供了一種應用在內燃發動機中的火花塞。這種火花塞具有改進的結構，其由中心電極、接地電極、以及一個或更多個電極芯片構成。所述接地電極布置為面對中心電極以在中心電極和接地電極之間形成火花放電間隙。所述電極芯片形成于中心電極與接地電極的至少一個上。例如，在中心電極和接地電極上都形成有電極芯片時，火花放電間隙形成于在中心電極上形成的電極芯片與在接地電極上形成的電極芯片之間。尤其，電極芯片由基部、富鉻層以及擴散層構成。富鉻層形成于基部的至少一部分上。換言之，基部的至少一部分由富鉻層覆蓋。擴散層形成于基部與富鉻層之間。尤其，電極芯片中的基部由質量百分比在5%至45%范圍內的鉻、質量百分比在0.5%至25%范圍內的元素X、以及由鎢和不可避免雜質組成的剩余物構成。富鉻層與基部相比鉻含量更大。基部中所包含的元素X由鉬、硅、鋁和鉛中的至少一種構成。

如前所述，在根據本發明的火花塞中，電極芯片形成于中心電極和接地電極的至少一個上。電極芯片由基部、富鉻層以及擴散層構成。尤其，基部的至少一部分由富鉻層覆蓋。在電極芯片中，基部的整個表面由富鉻層覆蓋也是可接受的。在電極芯片中，富鉻層的鉻（Cr）含量比基部大。此外，擴散層形成于基部與富鉻層之間。。火花塞的這種結構使得能同時具有改進的耐火花放電消耗性和改進的抗氧化性。

也就是，本發明的發明人已經注意到，電極芯片的表面具有抗氧化性并且增加鉻的含量以維持電極芯片上的鉻氧化保護膜是必須且有效的，而不是增加電極芯片上的鉻的含量以產生鉻氧化保護膜。

在根據本發明的火花塞中，富鉻層形成于電極芯片的表面上，其中富鉻層中鉻的含量大于基部中鉻的含量。這個結構使得能在火花塞的使用初期階段在電極芯片中的富鉻層的表面上產生堅硬的鉻氧化保護膜。在富鉻層的表面上產生鉻氧化保護膜之后，能通過基部中所包含的鉻的擴散來維持鉻氧化保護膜。這使得能提供具有長使用壽命的火花塞。