CN101743672B - 内燃机用火花塞 - Google Patents

Abstract

提供一种内燃机用火花塞，其包括：中心电极，其沿火花塞的轴线方向延伸，并且具有热膨胀系数比中心电极的前端部的热膨胀系数高的芯材，中心电极包括在其后端侧且径向向外突出的凸缘部和位于比凸缘部靠近火花塞的前端的位置且直径比凸缘部的直径小的柱状部；绝缘体，其具有沿轴线方向形成的轴向孔，以在轴向孔内固定保持凸缘部并同时使柱状部在松配合的状态下保持在轴向孔内；以及金属壳，其容纳绝缘体，其中，火花塞满足以下条件：Cb＜Cf，其中，Cb是在轴线方向上的任意的轴向位置B处轴向孔的内径和柱状部的外径之间的直径差；Cf是在轴线方向上比轴向位置B靠近火花塞的前端的轴向位置F处轴向孔的内径和柱状部的外径之间的直径差。

Description

内燃机用火花塞

技术领域

本发明涉及一种内燃机用火花塞。 

背景技术

火花塞被安装至内燃机，用于对燃烧室内的空气-燃料混合物点火。火花塞包括形成有轴向孔的绝缘体、插入轴向孔内的中心电极、设置于绝缘体的外周的金属壳和被固定至金属壳的前端面以在中心电极和接地电极之间限定火花间隙的接地电极。一般地，通过使金属壳的内周面的台阶部与绝缘体的外周面的台阶部经由金属板状密封件(plate packing)接合，来将金属壳和绝缘体组装在一起。近来，已经提出了中心电极具有由显示较高导热性的铜或铜合金制成、以增强散热的内部(见参考文献1) 

专利文献1：日本特开2006-156110号公报 

有可能发生以下问题：由于燃烧室内的空气-燃料混合物的不完全燃烧而产生碳物质，并且碳物质堆积在绝缘体的表面上。当这种积碳继续并且覆盖绝缘体的表面时(即，绝缘体遭受污损)，火花塞可能引起从中心电极经由积碳到金属壳的电流流(泄露)，而不是在火花间隙恰当地产生火花放电。作为对付该问题的对策，已经提出了使绝缘体暴露在燃烧室的部分(腿部)较长的方案，从而即使发生相同量的积碳，也能减少积碳覆盖绝缘体表面的可能性，从而提高绝缘体的耐污损性。 

然而，腿部的表面积随着长度的增大而增大，从而使腿部在燃烧期间接收大量的燃烧气体热。从绝缘体的前端(腿部)到板状密封件的距离也随着腿部的长度的增大而增大，从而致 使绝缘体的前端的散热恶化，并且延及绝缘体的腿部的散热恶化。结果，火花塞可能不能允许从中心电极到绝缘体的顺利热传递，由此，即使中心电极的内部是由如铜或铜合金等导热性较高的材料制成，也不能够维持足够的散热特性。此外，由于铜和铜合金材料具有较大的热膨胀系数，因此，由于不能实现从中心电极到绝缘体的顺利热传递，火花塞可能使铜或铜合金材料膨胀。这引起中心电极的膨胀，并且增大了由中心电极而使绝缘体折损的担心。 

发明内容

鉴于前述问题，创作了本发明，以提供一种能够增强中心电极的散热性、防止发生绝缘体的折损以及提高耐污损性的内燃机用火花塞。 

根据本发明的一个方面，提供了一种内燃机用火花塞，其包括：中心电极，其沿火花塞的轴线方向延伸，并且具有热膨胀系数比中心电极的前端部的热膨胀系数高的芯材，中心电极包括在其后端侧且径向向外突出的凸缘部和位于比凸缘部靠近火花塞的前端的位置且直径比凸缘部的直径小的柱状部；绝缘体，其具有沿轴线方向形成的轴向孔，以在轴向孔内固定保持凸缘部并同时使柱状部在松配合的状态下保持在轴向孔内；以及金属壳，其容纳绝缘体，其中，火花塞满足以下条件：Cb＜Cf，其中，Cb是在轴线方向上的任意的轴向位置B处轴向孔的内径和柱状部的外径之间的直径差；Cf是在轴线方向上比轴向位置B靠近火花塞的前端的轴向位置F处轴向孔的内径和柱状部的外径之间的直径差。 

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的火花塞的局部剖视图。 

图2是根据本发明的一个实施方式的火花塞的前端部的放大剖视图。 

图3是根据本发明的另一个实施方式的火花塞的前端部的放大剖视图。 

图4是根据本发明的另一个实施方式的火花塞的前端部的放大剖视图。 

图5A是根据本发明的另一个实施方式的火花塞的前端部的放大剖视图。 

图5B是根据本发明的另一个实施方式的火花塞的前端部的放大剖视图。 

图6A是根据本发明的另一个实施方式的火花塞的前端部的放大剖视图。 

图6B是根据本发明的另一个实施方式的火花塞的前端部的放大剖视图。 

图7A是根据本发明的另一个实施方式的火花塞的前端部的放大剖视图。 

图7B是根据本发明的另一个实施方式的火花塞的前端部的放大剖视图。 

图8A是根据本发明的另一个实施方式的火花塞的前端部的放大剖视图。 

图8B是根据本发明的另一个实施方式的火花塞的前端部的放大剖视图。 

具体实施方式

下面参照附图，将对根据本发明的一个实施方式的内燃机用火花塞1进行详细说明。这里应该注意的是，术语“前”是指在 火花塞1的轴线C1与附图的上下方向一致时图的下侧，以及术语“后”是指在火花塞1的轴线C1与附图的上下方向一致时图的上侧；后面所述的直径差Cb和Cf为了图示的目的以相对放大的方式在图中示出。 

如图1所示，火花塞1包括陶瓷绝缘体2、金属壳3、中心电极5、端子电极6、接地电极27和电阻7。 

陶瓷绝缘体2由烧结氧化铝等制成，并且成形为具有沿轴线C1方向延伸的轴向孔4的筒状。锥状台阶部28形成在轴向孔4的前端侧。此外，轴向孔4的位于台阶部28前侧的部分形成有恒定的内径 

陶瓷绝缘体2包括：在轴线C1方向上的大致中央位置径向地向外突出的凸缘部11；位于比凸缘部11靠近火花塞1的前端的位置且直径比凸缘部11的直径小的中间体部12；以及位于比中间体部12靠近火花塞1的前端的位置且暴露到内燃机的燃烧室的腿部13。陶瓷绝缘体2的包括凸缘部11、中间部12和腿部13的前部被容纳在筒状金属壳3内。陶瓷绝缘体2还包括形成在腿部13和中间体部12之间的连接处的肩部14。在该实施方式中，使腿部13的轴线方向长度比相同热值(即，相同的散热特性)的传统火花塞的轴线方向长度长出给定长度(例如，1mm至2mm)。 

中心电极5包括在其后端侧径向地向外突出的凸缘部35，以及位于比凸缘部35靠近火花塞1的前端的位置且直径比凸缘部35的直径小的柱状部36。以中心电极5的前端从陶瓷绝缘体2的前端突出的状态，通过使凸缘部35接合在台阶部28上，将中心电极5插入并且固定在轴向孔4的前端侧。 

以使端子电极6的后端从陶瓷绝缘体2的后端突出的状态，将端子电极6插入且固定在轴向孔4的后端侧。 

电阻7在轴向孔4内被布置在中心电极5和端子电极6之间， 并且电阻7在其相反的两端分别经由导电玻璃密封层8和9电连接至中心电极5和端子电极6。 

由如低碳钢等金属材料制成筒状的金属壳3。金属壳3具有形成有用于将火花塞1安装在发动机的气缸盖的螺纹部(外螺纹部)15的外周面。金属壳3还具有在比螺纹部15靠近火花塞1的后端的位置形成在金属壳3的外周面上的火花塞座部16。环状垫圈18被适配在螺纹部15的后端侧的螺纹颈17的周围。此外，金属壳3包括：形成在其后端侧的六角形截面的工具接合部19，以与例如扳手等工具接合，用于将金属壳3固定至发动机的气缸体(cylinder block)；以及形成在金属壳3的后端的弯边部20，用于在其内保持陶瓷绝缘体2。金属壳3还在其内周面形成有台阶部21，用于在其上保持陶瓷绝缘体2。通过将陶瓷绝缘体2从后向前插入金属壳3，并且在陶瓷绝缘体2的肩部14保持在金属壳3的台阶部21上的状态下，使金属壳3的开口后端径向向内弯边，以由此形成弯边部20，而将陶瓷绝缘体2固定在金属壳3内。环形板状密封件22介于陶瓷绝缘体2的肩部14和金属壳3的台阶部21之间。在这种构造中，火花塞1对燃烧室保持密封，从而防止空气-燃料混合物从金属壳3的内周面和陶瓷绝缘体2的暴露到燃烧室的腿部13之间泄露。 

为了通过弯边实现更完全的密封，环状圈构件23和24在金属壳3的后端部被布置在金属壳3和陶瓷绝缘体2之间。此外，在环状圈构件23和24之间填充滑石粉25。换言之，金属壳3经由板状密封件22、圈构件23和24及滑石粉25将绝缘陶瓷体2固定保持在金属壳3内。 

接地电极27为大致L状，并且被接合至金属壳3的前端面26。接地电极27的主体在其后端通过焊接接合至金属壳3的前端面26，并且该主体的前端弯曲成以使接地电极主体的前端的侧 面面对中心电极5的前端面的方式指向。在中心电极5的前端面和接地电极27的主体的对应部分之间限定火花间隙33。在中心电极5的前端面和接地电极27的对应部分可以根据需要分别设置贵金属电极头。 

在该实施方式中，如图2所示，中心电极5具有由镍(Ni)合金制成的外层(覆盖层)5B和由导热性和热膨胀系数比外层5B的导热性和热膨胀系数高的金属材料制成的内层(芯材)5A。可以使用例如铜或铜合金等导热性较高的金属材料作为热膨胀系数较大的金属材料。 

此外，中心电极5的柱状部36在松配合状态下被保持在轴向孔4内。柱状部36的松配合状态是指柱状部36的外周面和轴向孔4的内周面之间存在间隙，但是不特定地指柱状部36的外周面与轴向孔4的内周面没有一点接触。在柱状部36的部分外周面和轴向孔4的内周面之间留有一定间隙就足够了。只要通过将柱状部36插入轴向孔4并且使凸缘部35接合在台阶部28上，使中心电极5保持在陶瓷绝缘体2的轴向孔4内，柱状部36的外周面可以由于制造误差而与轴向孔4的内周面进行接触。 

此外，火花塞1被构造成满足以下条件：Cb＜Cf，其中，Cb是在任意的轴向位置B处轴向孔4的内径和柱状部36的外径之间的直径差；以及Cf是在比轴向位置B靠近火花塞1的前端的轴向位置F处轴向孔4的内径与柱状部36的外径之间的直径差。 

由于中心电极5的内层(芯材)5A由热膨胀系数较大的金属材料制成，因此如传统火花塞的情况那样，中心电极5能够增强散热性。通过如此增强中心电极5的散热性，即使陶瓷绝缘体2的暴露到燃烧室的部分(腿部13)较长，火花塞1也能够维持足够的散热特性。因此，能够增大腿部13的长度，从而提高陶瓷绝缘体2的耐污损性。 

另一方面，在中心电极5的内层(芯材)5A由热膨胀系数较大的金属材料制成时，存在由中心电极5的膨胀而使陶瓷绝缘体2折损的担心。在该实施方式中，中心电极5的柱状部36以满足以下条件的方式在松配合的状态下被保持在陶瓷绝缘体2的轴向孔4内：Cb＜Cf，即，使陶瓷绝缘体2和柱状部36之间在轴向位置F的间隙比在轴向位置B的间隙大。尽管中心电极5的热膨胀在比轴向位置B靠近火花塞1的前端的轴向位置F更显著，但是中心电极5的归因于这种热膨胀的体积增大能够通过陶瓷绝缘体2和柱状部36之间在轴向位置F的间隙吸收。由此，能够防止由中心电极5使陶瓷绝缘体2折损。 

对于耐污损性的提高，可以想到减小中心电极5的前端部的直径，并且在轴向孔4的内周面和中心电极5的前端部的外周面之间形成环状间隙(被称为热间隙)。然而，在这种情况下，轴向孔4的内径和中心电极5的外径之间的直径差需要被设定成较大的程度(例如，0.1mm以上)。为了使轴向孔4和柱状部36之间在轴向位置F的间隙执行吸收中心电极5的增大的体积的功能，而不是用作热间隙，优选的是，直径差Cf减去直径差Cb的值被设定成大于0mm且小于或等于0.06mm。当直径差Cf减去直径差Cb的值被设定成满足下列条件时：0mm＜Cf-Cb≤0.06mm，火花塞1能够在防止陶瓷绝缘体2折损的同时获得维持中心电极5的良好散热性的足够效果。 

还优选的是，轴向孔4的内径和柱状部36的外径之间在轴向位置B的直径差Cb被设定成如此较小的程度，以至于允许从中心电极5顺利散热到陶瓷绝缘体2。例如，直径差Cb优选被设定成0.01mm至0.09mm。尽管在散热特性方面期望直径差Cb尽可能得小，但是考虑到制造性和陶瓷绝缘体2由于制造公差而折损的可能性，直径差Cb可以被设定成0.02mm至0.07mm。 

进一步优选的是，轴向位置B和F在轴线C1方向上均位于从陶瓷绝缘体2的前端面向后至少3mm的位置。特别地，轴向位置F优选位于在轴线C1方向上从陶瓷绝缘体2的前端面向后3mm至13mm的位置(例如为10mm)。(在这种情况下，轴向位置B位于柱状部36的后端和轴向位置F之间)。热间隙一般形成在在轴线C1方向上比从陶瓷绝缘体2的前端面向后3mm的位置靠近火花塞1的前端的位置。通过将轴向位置B和F设定成在轴线C1方向上从陶瓷绝缘体2的前端面向后至少3mm的位置，由此将直径差Cb和Cf的轴向区域与热间隙的轴向区域明显地区分开。如果在比从绝缘体的前端面向后3mm的位置靠近火花塞1的后端的位置的直径差Cf超过0.06mm，则增大了不能足够地增强中心电极5的散热的可能性。 

更具体地，如图2所示，该实施方式的中心电极5的柱状部36具有大直径部37、小直径部39和外径比大直径部37的外径小且比小直径部39的外径大的中间直径部38。这里，代替直径差，在附图中示出了半径差(即，间隙尺寸)“Cb/2”、“Cf/2”和“Cs/2”。例如，大直径部37的外径 

中间直径部38的外径 和小直径部39的外径 

分别被设定成2.59mm、2.57mm和2.5mm。此外，大直径部37的外径 

和中间直径部38的外径 

之间的差(0.02mm)被设定成比中间直径部38的外径 

和小直径部39的外径 

之间的差(0.07mm)小。 

小直径部39延伸超过陶瓷绝缘体2的前端面的轴向位置R，更具体地，小直径部39形成在在轴线C1的方向上从陶瓷绝缘体2的前端面向后3mm以下(该实施方式为1mm)的位置S和柱状部36的前端位置T之间。通过形成直径比比小直径部39靠近火花塞1的后端的中间直径部38、大直径部37和凸缘部35的直径小的小直径部39，在小直径部39的后端的外周面和轴向孔4的内周 面之间限定环状间隙40。即使在轴向孔4内的环状间隙40中发生碳污损，环状间隙40也能够允许在其内发生火花放电，并且高效地燃烧掉污损碳。也就是，期望环状间隙40来执行所谓的热间隙的功能。这有助于进一步增强耐污损性。 

使中间直径部38在轴线C1的方向上比小直径部39长，并且中间直径部38形成在小直径部39的后端的紧后方的位置和在轴线C1的方向上从小直径部39的紧后方的位置向后给定距离(例如7mm)的位置之间。 

使大直径部37在轴线C1的方向上比中间直径部38长。在中心电极5中，内层5A从凸缘部35延伸到小直径部39。 

如上所述，由于轴向孔4的台阶部28的前侧的部分形成有恒定的内径 

因此轴向孔4的在轴线C1的方向上在位置上对应于柱状部36的区域包括多个区域(恒定直径差区域)，在每个区域中，轴向孔4的内径 

和柱状部36的外径 

之间的直径差恒定。轴向孔4的内径 和柱状部36的外径 

之间的直径差保持大致恒定，且可以不严格地恒定，允许±0.01mm以下的制造误差和公差。在该实施方式中，对应于大直径部37的恒定直径差区域被称为“第一恒定直径差区域DL1”，且该区域的轴向距离是最长的；对应于中间直径部38的恒定直径差区域被称为“第二恒定直径差区域DL2”，且该区域的轴向距离是第二长的。轴向位置B在第一恒定直径差区域DL1内，而轴向位置F在位于比第一恒定直径差区域DL1靠近火花塞1的前端的第二恒定直径差区域DL2内。在第一恒定直径差区域DL1内，轴向孔4的内径 和柱状部36(大直径部37)的外径 

之间的直径差Cb在柱状部36中是最小的。在第二恒定直径差区域DL2内，轴向孔4的内径 

和柱状部36的外径 

之间的直径差Cf被设定成比直径差Cb大(Cb＜Cf)。此外，直径差Cf被设定成比轴向孔4的内径 

和小直径部39的外径 

之间的直径差Cs小(Cf＜Cs)。 

如上所述，该实施方式的火花塞1能够维持如散热特性的改善和耐污损性的提高等优点，并且解决了由中心电极5使陶瓷绝缘体2折损的缺陷。 

接着将对上述火花塞1的制造方法进行说明。 

首先制造金属壳3。即，通过冷锻在柱状金属材料(例如，铁基材料或不锈钢材料)中形成通孔、然后将筒状金属材料切削加工成预定形状来获得金属壳部件的半成品。Ni合金(例如，Inconel合金)的接地电极27通过电阻焊被接合至金属壳部件的半成品的前端面。由于在焊接期间发生所谓的压陷(sheardrop)，因此从金属壳部件的半成品和接地电极27之间的接合处去除这些焊接压陷。螺纹部15通过工具在金属壳部件的半成品上的给定位置滚压而形成，由此提供焊接有接地电极27的金属壳3。对具有接地电极27的金属壳3进行镀锌或镀镍。为了提高耐腐蚀性，可以对具有接地电极27的金属壳3进一步进行铬酸盐处理。 

与金属壳3分开地通过成型来制造陶瓷绝缘体2。例如，通过使用氧化铝基的原材料粉末和粘合剂制备粒状成型材料，然后通过橡胶加压来对材料成型，来形成筒状成型部。通过切削加工、在炉中烧制并且进行各种研磨处理来对成型部件成型，由此完成陶瓷绝缘体2。 

也与金属壳3和陶瓷绝缘体2分开地来制造中心电极5。即，通过锻压镍合金并且在镍合金的中央部设置用于增强散热的铜或铜合金的内层来制备中心电极部件的半成品。在于中心电极部件的半成品的一个端侧(铜合金等暴露的端侧)形成凸缘部35。另一方面，通过模锻中心电极部件的半成品的另一端侧(即，由Ni合金层覆盖的柱状端侧)从前端部顺次形成小直径部39和 中间直径部38。由此，获得具有中间直径部38和小直径部39的中心电极5。可替换地，中间直径部38和小直径部39可以通过切削加工而不是模锻来形成。 

陶瓷绝缘体2、中心电极5、端子电极6和电阻7与玻璃密封层8和9组装在一起。一般地，通过将硼硅玻璃与金属粉末混合来制备玻璃密封层8和9的材料。通过将制备好的玻璃密封材料填充进陶瓷绝缘体2的轴向孔4的相反侧，以在玻璃密封层8和9之间夹着电阻7，然后在保持端子电极6被从后方加压的状态下在炉中烘焙材料，来形成玻璃密封层8和9。此时，可以同时将釉层涂布至陶瓷绝缘体2的后端筒状部的表面。可选择地，可以将釉层预先涂布至陶瓷绝缘体2的后端筒状部。 

金属壳3和接地电极27的子组件及陶瓷绝缘体2与中心电极5和端子电极6的子组件通过对金属壳3的较薄的后端部径向向内弯边、即形成弯边部20而被固定在一起。 

最后，弯曲接地电极27，以调整中心电极5的前端面和接地电极27之间的火花间隙33。 

在一系列的这些处理步骤之后能够制造上述结构的火花塞1。 

尽管参考上述具体实施方式已经对本发明进行了说明，但是本发明不限于这些示例性实施方式。根据上述教导，本领域的普通技术人员可以对上述实施方式进行各种修改和变形。 

在上述实施方式中，中间直径部38的直径被形成为小于大直径部37的直径，从而使得直径差Cf被设定成比直径差Cb大。可替换地，如图3所示，可以通过增大轴向孔4在第二恒定直径差区域DL2内的直径使直径差Cf被定成比直径差Cb大，而不形成中间直径部38。 

如图4所示，尽管在上述实施方式中，在柱状部36的前端设 置有小直径部39，但是可以不设置小直径部39。 

火花塞可以被构造成满足如下条件：Cc＜Cf，其中，Cc是轴向孔4的内径和柱状部36的外径之间在位于轴向位置F前方的轴向位置C处的直径差。在像上述实施方式那样在比第二恒定直径差区域DL2靠近火花塞1的前端的位置以延伸越过陶瓷绝缘体2的前端面的方式形成小直径部39的情况下，火花塞可以被构造成满足如下条件：Cc＜Cf且Cc＜Cs，其中，Cc是轴向孔的内径和柱状部的外径之间在位于轴向位置F和小直径部39上的任意轴向位置S之间的轴向位置C处的直径差。如果碳污损深深地进入中心电极5的柱状部36和陶瓷绝缘体2的轴向孔4之间，则即使中心电极5的微小热膨胀也能使陶瓷绝缘体2损坏。通过满足条件：Cc＜Cf且Cc＜Cs，即降低陶瓷绝缘体2和柱状部36之间在比轴向位置F靠近火花塞1的前端的且比轴向位置S靠近火花塞1的后端的轴向位置C处的间隙的尺寸，能够避免碳污损深深地进入柱状部36和轴向孔4之间的间隙，由此能够更有效地防止陶瓷绝缘体2折损。 

例如，如图5A和图5B所示，中间大直径部41可以以使轴向孔4的内径和柱状部36的外径之间在小直径部39的紧后侧位置的直径差Cc比直径差Cf和Cs小的方式朝向小直径部39的紧后侧突出地形成于陶瓷绝缘体2的轴向孔4。形成这种中间大直径部41使得能够防止碳污损深深地进入柱状部36和轴向孔4之间的间隙。 

可替换地，如图6A和图6B所示，中间大直径部42可以以使轴向孔4的内径和柱状部36的外径之间在小直径部39的紧后侧位置的直径差Cc比直径差Cf小的方式朝向径向外侧突出地形成于比小直径部39靠近火花塞1的后端的位置。形成这种中间大直径部42产生了与图5A和图5B所示的中间大直径部41相同的 效果。在图6A中，使中间大直径部42的外径比中间直径部38的外径大。例如，中间大直径部42的外径被设置成与大直径部37的外径相同的 另一方面，在图6B中，使中间大直径部42的外径比大直径部37的外径大。(例如，中间大直径部42的外径被设定成 

在上述实施方式中，通过形成直径比大直径部37的直径小的中间直径部38，使直径差Cf被设定成比直径差Cb大。可替换地，如图7A所示，柱状部36可以以使轴向孔4的内径和柱状部36的外径在轴线C1的方向上在从陶瓷绝缘体2的前端向后3mm的位置X和在轴线C1的方向上从位置X向后给定距离(例如，4mm至10mm)的位置Y之间的任意位置处的直径差Cf比轴向孔4的内径和柱状部36的外径之间在上述任意位置的后方的直径差Cb大的方式呈朝向前侧直径渐小的锥状。如图7B所示，通过使轴向孔4以朝向前端增大轴向孔4的内径的方式呈锥状，可以使直径差Cf设定成比直径差Cb大。 

此外，中心电极5的柱状部36可以优选地在松配合的状态下被保持在陶瓷绝缘体2的对应于位于比肩部14靠近火花塞1的前端的位置的腿部13的部分，该肩部14经由板状密封件22与金属壳3接合，从而使得直径差Cb等于柱状部36的外径和轴向孔4的对应于腿部13的部分的内径之差。为了有效地防止陶瓷绝缘体2的折损，限定对应于腿部13的轴向区域的直径差Cb是重要的。在该构造中，期望中心电极5获得足够的散热。由此，即使中心电极5的柱状部36与陶瓷绝缘体2的轴向孔4接触，也能够获得散热性能的进一步提高，而没有对陶瓷绝缘体2折损的担心。 

在上述实施方式中，中心电极5是通过用镍合金的外层5B覆盖热膨胀系数较大材料的内层5A而形成的。可替换地，如图8A和图8B所示，外层5B可以仅形成在中心电极5的前端部，从 而使得内层5A通过中心电极5的不存在外层5B的后端部的表面暴露。此外，可替换地，取代镍基合金，可以使用铁中添加有铬或铝的铁基合金作为外层5B的金属材料。 

可以想到的是，在中心电极5的从凸缘部35的前端到柱状部36的后端的部分和轴向孔4之间的空间设置接合材料(cementmaterial)(接合区)。这使得能够实现从中心电极5到陶瓷绝缘体2的顺利热传递，以进一步改进中心电极5的散热。 

可以进一步减小陶瓷绝缘体2的前端部的外径，以增强陶瓷绝缘体2的散热。 

尽管在上述实施方式中，在中心电极5和接地电极27之间限定火花间隙33，可以将已知的铂或铱的贵金属电极头接合至中心电极5的前端面，以在贵金属电极头和接地电极27之间限定火花间隙33。贵金属电极头可以被接合至接地电极27的面对中心电极5的表面部，以在接合至接地电极27的贵金属电极头和中心电极5的前端面或接合至中心电极5的贵金属电极头之间限定火花间隙。 

在上述实施方式中，接地电极27被接合至金属壳3的前端。可选地，可以通过切削金属壳的一部分(或者，将前端配件焊接至金属壳，然后切削配件的一部分)来形成接地电极。(见日本特开2006-236906号公报)。此外，接地电极可以以面对中心电极的外周面和绝缘体的前端部的方式被设计成所谓的沿面放电电极。 

尽管在上述实施方式中工具接合部19为六角形横截面，然而工具接合部19的形状不限于此。可替换地，工具接合部19可以具有12角(变形12角)形状(根据ISO22977：2005(E))等。 

Claims (12)

1.一种内燃机用火花塞，其包括：

中心电极，其沿所述火花塞的轴线方向延伸，并且具有热膨胀系数比所述中心电极的前端部的热膨胀系数高的芯材，所述中心电极包括在其后端侧且径向向外突出的凸缘部和位于比所述凸缘部靠近所述火花塞的前端的位置且直径比所述凸缘部的直径小的柱状部；

绝缘体，其具有沿所述轴线方向形成的轴向孔，以在所述轴向孔内固定保持所述凸缘部并同时使所述柱状部在松配合的状态下保持在所述轴向孔内；以及

金属壳，其容纳所述绝缘体，

其中，所述火花塞满足以下条件：Cb＜Cf且0mm＜Cf-Cb≤0.06mm，其中，Cb是在所述轴线方向上的任意的轴向位置B处所述轴向孔的内径和所述柱状部的外径之间的直径差；Cf是在所述轴线方向上比所述轴向位置B靠近所述火花塞的前端的轴向位置F处所述轴向孔的内径和所述柱状部的外径之间的直径差，

所述松配合的状态是指所述柱状部的外周面和所述轴向孔的内周面之间存在间隙，但是并不限定所述柱状部的外周面和所述轴向孔的内周面没有一点接触。

2.根据权利要求1所述的内燃机用火花塞，其特征在于，存在所述轴向孔的内径和所述柱状部的外径之间的直径差大致恒定的多个区域，该多个区域包括在所述轴线方向上最长的第一恒定直径差区域；所述轴向位置B位于所述第一恒定直径差区域内；所述轴向位置F位于比所述第一恒定直径差区域靠近所述火花塞的前端的位置。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机用火花塞，其特征在于，所述轴向位置B和所述轴向位置F均位于所述柱状部的在所述轴线方向上从所述绝缘体的前端面向后至少3mm的位置。

4.根据权利要求1或2所述的内燃机用火花塞，其特征在于，所述火花塞满足以下条件：Cc＜Cf，其中，Cc是在所述轴线方向上比所述轴向位置F靠近所述火花塞的前端的轴向位置C处所述轴向孔的内径和所述柱状部的外径之间的直径差。

5.根据权利要求2所述的内燃机用火花塞，其特征在于，所述轴向孔的内径和所述柱状部的外径之间的直径差大致恒定的区域包括在所述轴线方向上第二长的第二恒定直径差区域，该第二恒定直径差区域比所述第一恒定直径差区域靠近所述火花塞的前端；所述轴向位置F位于所述第二恒定直径差区域内；以及所述柱状部包括比所述第二恒定直径差区域靠近所述火花塞的前端的小直径部，该小直径部的直径比该小直径部后侧的部分的直径小并且该小直径部延伸超过所述绝缘体的前端面。

6.根据权利要求5所述的内燃机用火花塞，其特征在于，所述火花塞满足以下条件：Cc＜Cf且Cc＜Cs，其中，Cs是所述轴向孔的内径和所述小直径部的外径之间的直径差；以及Cc是在位于所述轴向位置F和所述小直径部上的任意轴向位置S之间的轴向位置C处所述轴向孔的内径和所述柱状部的外径之间的直径差。

7.根据权利要求1或2所述的内燃机用火花塞，其特征在于，所述绝缘体具有经由板状密封件与所述金属壳接合的台阶部以及位于比所述台阶部靠近所述火花塞的前端的位置的腿部；所述柱状部在松配合的状态下被保持在所述绝缘体的腿部内；所述直径差Cb是所述柱状部的外径和所述轴向孔的与所述腿部对应的部分的内径之间的直径差。

8.根据权利要求1所述的内燃机用火花塞，其特征在于，所述中心电极的柱状部包括大直径部、位于比所述大直径部靠近所述火花塞的前端的位置且外径小于所述大直径部的外径的中间直径部、和位于比所述中间直径部靠近所述火花塞的前端的位置且外径小于所述中间直径部的外径的小直径部；所述绝缘体包括台阶部和前端部，所述台阶部形成于所述轴向孔的内周面且与所述凸缘部接合，所述前端部以恒定内径形成在比所述台阶部靠近所述火花塞的前端的位置且在该前端部内容纳所述大直径部和所述中间直径部；所述轴向位置B位于所述大直径部内；所述轴向位置F位于所述中间直径部内。

9.根据权利要求8所述的内燃机用火花塞，其特征在于，在所述轴线方向上，所述大直径部的长度比所述中间直径部的长度长。

10.根据权利要求8或9所述的内燃机用火花塞，其特征在于，在所述轴线方向上，所述中间直径部的长度比所述小直径部的长度长。

11.根据权利要求8或9所述的内燃机用火花塞，其特征在于，所述大直径部的外径和所述中间直径部的外径之间的差小于所述中间直径部的外径和所述小直径部的外径之间的差。

12.根据权利要求8或9所述的内燃机用火花塞，其特征在于，所述柱状部还包括中间大直径部，该中间大直径部位于所述小直径部和所述中间直径部之间，并且外径比所述中间直径部的外径大。

Images