CN101897091A

CN101897091A - 火花塞

Info

Publication number: CN101897091A
Application number: CN2009801013311A
Authority: CN
Inventors: 铃木彰; 加藤友聪; 柴田勉; 无笹守
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2010-11-24
Also published as: KR101578951B1; US20100264823A1; EP2214273B1; JP2009245716A; KR20100130581A; US8299694B2; WO2009122941A1; EP2214273A4; EP2214273A1; JP4922980B2

Abstract

提供一种火花塞，通过增强电阻体与导电玻璃密封层之间的粘着性，从而提供该具有优异的耐振动性能和优异的电阻体负荷寿命特性并且直径小的火花塞。布置在绝缘体(12)的通孔(16)中的电阻体(18)和中心电极(13)通过夹在二者之间的导电玻璃密封层(19)而接合。接合至电阻体(18)的导电玻璃密封层(19)的直径D为大于等于1.9mm并且小于等于3.3mm(1.9mm≤D≤3.3mm)，接合至电阻体(18)的导电玻璃密封层(19)的接合面(23)为碗状，并且能够基于接合面(23)的表面积Sa和导电玻璃密封层(19)的截面面积S1获得的Sa/S1大于等于1.1(Sa/S1≥1.1)。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及一种内燃机用火花塞，更具体地，涉及一种其内安装有电阻体的火花塞。

背景技术

一般地，作为其内安装有电阻体的火花塞，具有如下结构的火花塞，该火花塞具有：筒状绝缘体；通孔，其沿绝缘体的轴线方向形成于绝缘体内部；端子金属件(terminal metalpiece)，其由从通孔的一端插入并固定到该端的金属制成；中心电极，其由从通孔的另一端插入并固定的金属制成；以及电阻体，其被布置于通孔中的端子金属件和中心电极之间(例如，参考专利文件1)。电阻体由玻璃粉末和例如炭黑粉末或金属粉末等的导电材料的混合物制成，然而，电阻体中的金属含量并不高。因此，在许多情况下，难以直接接合中心电极和由金属制成的端子金属件。所以，通常采用如下的构造来提高接合力：在该构造中，在端子金属件和中心电极之间设置由玻璃粉末和相对大量的金属粉末的混合物制成的导电玻璃密封层。

具有这种电阻体的火花塞的制造方法如下。

首先，在将中心电极插入和固定于绝缘体的通孔后，填充导电玻璃粉末。然后，填充具有电阻体成分的原料粉末，再填充导电玻璃粉末，最后从中心电极的相反侧压配安装端子金属件，从而获得组合单元。接着，该组合单元被置于加热炉中并被加热至高于玻璃软化温度的温度，然后沿端子金属件的轴线方向推动端子金属件，从而压紧各层。如上所述，获得位于电阻体和中心电极侧的导电玻璃密封层和位于端子金属件侧的导电玻璃密封层。另外，以导电玻璃密封层介于端子金属件和电阻体之间以及介于中心电极和电阻体之间的方式将端子金属件和中心电极接合至电阻体并且将之固定至绝缘体(下文中，用于形成各层的过程称为“层形成过程”)。

专利文件1中公开的火花塞在端子金属件的与导电玻璃密封层发生接触的部分的表面区域处设置有由特定材料制成的金属层，并且通过增大端子金属件和导电玻璃密封层之间的接合力来防止例如接合状态劣化等问题。

[专利文件1]特开平11-339925号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，近年来，为了通过例如增大阀直径和自由处理用于更多冷却液的水套(water jacket)等的方式而获得具有更高的发动机输出功率和更高的发动机效率的能力的发动机设计，或者为了通过减小发动机自身的尺寸而节省空间，在车辆设计领域都强烈要求减小火花塞的直径。为了达到这一目的，不可避免地要减小绝缘体的直径。

然而，为了保证绝缘体所需的耐电压特性和机械强度，需要预定的径向厚度。因此，必须减小绝缘体的通孔的直径，换句话说，必须减小电阻体和导电玻璃密封层的直径。

但是，当绝缘体的通孔的直径减小时，难以充分填充导电玻璃粉末。而且，存在电阻体和导电玻璃密封层之间的机械强度，尤其是电阻体和导电玻璃密封层之间的接合部的机械强度不足的趋势。因此，在一些情况下，当来自发动机的振动或冲击作用于火花塞时，在电阻体和导电玻璃密封层的接合面处发生剥离，但是这一现象不发生在通孔直径为约3.9mm的现有火花塞中，因此存在电连接的问题。

专利文件1中公开的火花塞在端子金属件的表面区域处设置有由特定材料制成的金属层，并且该火花塞被构造成通过增大端子金属件和导电玻璃密封层之间的接合力来防止接合状态劣化或端子金属件的脱落。因此，这涉及与本发明的以减小火花塞直径为目的的技术不同的技术。

为了解决上述问题，本发明的目的是：通过增强电阻体和导电玻璃密封层之间的粘着性，提供一种具有优异的耐振动性能和电阻体负荷寿命特性并且直径减小的火花塞。

用于解决问题的方案

通过具有如下结构的火花塞达到本发明的目的：

(1)一种火花塞，所述火花塞包括：

筒状金属壳；

绝缘体，所述绝缘体具有沿所述金属壳的轴线方向形成于所述绝缘体内的通孔，并且所述绝缘体被以从所述金属壳露出的方式保持在所述金属壳中；

中心电极，所述中心电极被插入固定至所述通孔的一端部；

端子金属件，所述端子金属件被插入固定至所述通孔的另一端部；

电阻体，所述电阻体在所述通孔中被设置在所述中心电极和所述端子金属件之间，并且在所述轴线方向上与所述中心电极分离开；

导电玻璃密封层，所述导电玻璃密封层在所述通孔中被无间隙地设置在所述电阻体和所述中心电极之间；以及

接地电极，所述接地电极被电连接至所述金属壳，并且以在所述接地电极的前端部和所述中心电极之间形成预定的火花放电间隙的方式构造所述接地电极，

其中，

所述导电玻璃密封层的直径D小于等于3.3mm，以及

所述导电玻璃密封层与所述电阻体之间的接合面是曲面。

(2)根据上述(1)所述的火花塞，其特征在于，

所述导电玻璃密封层的直径D在不小于1.9mm且小于3.0mm的范围。

(3)根据上述(1)或(2)所述的火花塞，其特征在于，

假设所述接合面的表面积为Sa，并且所述导电玻璃密封层的垂直于所述轴线方向并且包括所述接合面的边缘部的截面的面积为S1，则Sa/S1大于等于1.1。

(4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的火花塞，其特征在于，

假设所述接合面的表面积为Sa，并且所述导电玻璃密封层的垂直于所述轴线方向并且包括所述接合面的边缘部的截面的面积为S1，则Sa/S1大于等于1.5。

(5)根据上述(1)至(4)中任一项所述的火花塞，其特征在于，

所述通孔的径向截面为圆形，

所述中心电极和所述端子金属件之间的轴向距离L小于等于16mm，

假设所述电阻体的最大直径为DR，并且所述电阻体的在所述通孔中无间隙地仅设置有所述电阻体的那部分的轴向长度为M，则DR²/M小于等于2.2。

(6)根据上述(1)至(5)中任一项所述的火花塞，其特征在于，

所述端子金属件和所述电阻体彼此分离开，

第二导电玻璃密封层在所述通孔中被无间隙地设置在所述端子金属件和所述电阻体之间，以及

所述电阻体与所述第二导电玻璃密封层之间的第二接合面为曲面，并且该曲面的顶部面向所述中心电极。

(7)根据上述(6)所述的火花塞，其特征在于，

假设所述第二接合面的表面积为Sb，并且所述第二导电玻璃密封层的垂直于所述轴线方向并且包括所述第二接合面的边缘部的截面的面积为S2，则Sb/S2大于等于1.1。

(8)根据上述(6)或(7)所述的火花塞，其特征在于，

假设所述第二接合面的表面积为Sb，并且假设所述第二导电玻璃密封层的垂直于所述轴线方向并且包括所述第二接合面的边缘部的截面的面积为S2，则Sb/S2大于等于1.5。

(9)根据上述(1)至(8)中任一项所述的火花塞，其特征在于，

所述导电玻璃密封层由包含玻璃粉末和金属粉末的混合物形成，

所述电阻体由包含玻璃粉末、陶瓷粉末和非金属导电粉末导电性粉末的混合物形成，以及

所述导电玻璃密封层中所包含的玻璃粉末的成分与所述电

阻体中所包含的玻璃粉末的成分互不相同。

(10)根据上述(1)至(9)中任一项所述的火花塞，其特征在于，

安装用外螺纹小于等于M10，其中，所述外螺纹形成在所述金属外壳金属壳上用以用于安装至相对的对象构件。

在结构(1)中，电阻体和中心电极通过被夹在二者之间的导电玻璃密封层而接合。由于接合至电阻体的导电玻璃密封层的直径D小于等于3.3mm(D≤3.3mm)并且电阻体的接合面为曲面，所以即使减小了导电玻璃密封层的直径D，仍然能够增大导电玻璃密封层与电阻体的接合面的面积。从而，接合面的接合力能够增大至大于等于现有技术的大小。因此，能够防止由于作用在火花塞上的振动或冲击而引起的接合面处的剥离或导通不良(connection failure)，从而提高火花塞的可靠性。另外，由于火花塞的小直径，所以提高了发动机设计的设计自由度，能够获得直径减小的发动机。另外，接合面可以是具有曲面形状的任意形状，例如，可采用碗状的曲面形状、具有多个凹凸的曲面形状和波浪状的曲面形状。

在结构(2)中，由于导电玻璃密封层的直径D在不小于1.9mm至小于3.0mm的范围内(1.9mm≤D＜3.0mm)，所以可以进一步减小火花塞的直径。另外，能够进一步提高发动机设计的自由度，并且能够获得直径减小的发动机。

在结构(3)中，假设导电玻璃密封层与电阻体的接合面的表面积为Sa，导电玻璃密封层的截面面积为S1，则Sa/S1大于等于1.1(Sa/S1≥1.1)。因此，即使导电玻璃密封层的直径D小，仍然能够增大导电玻璃密封层与电阻体的接合面的面积，从而能够使接合力增大至大于等于现有技术中的接合力。为了进一步增大接合力，可以采用结构(4)，即Sa/S1大于等于1.5(Sa/S1≥1.5)的结构。因此，能够防止接合部处的诸如剥离和导通不良等问题，从而能够提供可靠性高的火花塞。

在结构(5)中，假设电阻体的最大直径为DR，电阻体(电阻体的被无间隙地设置的部分)的轴向最短距离为M，则DR²/M小于等于2.2(DR²/M≤2.2)。因此，对于通常由电极之间的高电压火花引起的波动噪声(wave noises)，可通过电阻体抑制波动噪声的产生，因此能够抑制波动噪声对诸如车载音响或车载电脑等声学装置的影响。另外，由于中心电极和端子金属件之间的轴向距离L小于等于16mm(L≤16mm)，所以在具有不大于3mm的小直径的电阻体的火花塞中，能够长时间地防止火花塞的振动和冲击对导电玻璃密封层与电阻体的接合面造成影响。因此，能够提供具有长寿命的小火花塞。

在结构(6)中，因为电阻体与第二导电玻璃密封层的第二接合面是曲面，所以能够增大电阻体与第二导电玻璃密封层的第二接合面的面积。因此，即使当第二导电玻璃密封层的直径小时，仍然能够使第二导电玻璃密封层与电阻体的接合力增大至大于等于现有技术中的接合力的大小。因此，能够防止由于作用在火花塞上的振动或冲击引起的第二接合部的诸如剥离和导通不良等问题，从而提高火花塞的可靠性。

在结构(7)中，假设第二导电玻璃密封层与电阻体的第二接合面的表面积为Sb，第二导电玻璃密封层的截面面积为S2，则Sb/S2大于等于1.1(Sb/S2≥1.1)。因此，即使第二导电玻璃密封层的直径小，第二导电玻璃密封层与电阻体的第二接合面的面积仍然较大。从而能够使该接合面处的接合力增大至大于等于现有技术中的接合力的大小。为了进一步增大接合力，可以采用结构(8)，即Sb/S2大于等于1.5(Sb/S2≥1.5)的结构。因此，能够防止接合部处的诸如剥离和导通不良等问题，从而能够提供可靠性高的火花塞。

在结构(9)中，导电玻璃密封层由玻璃粉末和金属粉末的混合物形成，电阻体由玻璃粉末、陶瓷粉末和非金属导电性粉末的混合物形成。另外，由于导电玻璃密封层中所包含的玻璃粉末的成分与电阻体中所包含的玻璃粉末的成分互不相同，所以导电玻璃密封层和电阻体能够牢固地彼此接合。因此，能够提供具有优异的耐振动性能和耐冲击性能并且寿命长的火花塞。

在结构(10)中，由于形成于金属壳用于安装至对象构件的安装用外螺纹小于等于M10，所以能够显著地表现根据本发明的火花塞的效果，即火花塞中绝缘体、电极、电阻体和导电玻璃密封层都具有小直径。

发明的效果

根据本发明，能够增强电阻体与导电玻璃密封层之间的粘着性，从而提供一种具有优异的耐振动性能和优异的电阻体负荷寿命特性并且直径小的火花塞。

附图说明

图1是根据本发明的火花塞的剖面图。

图2是图1的火花塞的主截面的放大图。

图3是示出了当导电玻璃密封层的直径和接合面的形状改变时，利用接合面的表面积Sa和接合面的截面面积S1得到的比值Sa/S1的比较的概念图。

附图标记说明

11：金属壳

12：绝缘体

12a、12b：绝缘体的两个端部

13：中心电极

13a：中心电极的前端部

14：接地电极

14a：接地电极的一端部

14b：接地电极的另一端部

14c：接地电极的中间部

15：外螺纹

16：通孔

16a：通孔的一端部

16b：通孔的另一端部

17：端子金属件

17a：端子金属件的前端部

18：电阻体

19：第一导电玻璃密封层

20：第二导电玻璃密封层

23：第一导电玻璃密封层与电阻体的接合面

23a：第一导电玻璃密封层与电阻体的接合面的顶部

23b：第一导电玻璃密封层与电阻体的接合面的边缘部

24：第二导电玻璃密封层与电阻体的接合面(第二接合面)

23a：第二导电玻璃密封层与电阻体的接合面的顶部

23b：第二导电玻璃密封层与电阻体的接合面的边缘部

100：火花塞

D：导电玻璃密封层的直径

DR：电阻体的直径

L：中心电极和端子金属件之间的轴向距离

M：电阻体的无间隙地设置于通孔中的部分轴向长度

Sa：第一导电玻璃密封层与电阻体的接合面的表面积

Sb：第二导电玻璃密封层与电阻体的接合面的表面积(第二接合面的表面积)

S1：第一导电玻璃密封层的垂直于轴线方向并且包括接合面的边缘部的截面的面积

S2：第二导电玻璃密封层的垂直于轴线方向并且包括接合面的边缘部的截面的面积

g：火花放电间隙

具体实施方式

以下将参照附图说明根据本发明的火花塞的示意性实施方式。

图1是根据本发明的火花塞的剖面图。图2是示出了图1的火花塞的主要部分的放大图。

如图1和图2所示，根据本发明的火花塞100包括：筒状金属壳11；绝缘体12，其具有沿金属壳11的轴线方向形成于绝缘体12内部的通孔16，并且绝缘体12以其两端部12a和12b从金属壳11露出的方式被插入金属壳11中；中心电极13，其以前端部13a露出的方式被插入并固定至通孔16的一端部16a(图中的下侧)；端子金属件17，其以后端部17a露出的方式被插入并固定至通孔16的另一端部16b(图中的上侧)；电阻体18，其被设置在通孔16中的中心电极13和端子金属件17之间，并且在轴线方向上分别与中心电极13和端子金属件17分离开；第一导电玻璃密封层19，其被无间隙地设置在通孔16中的电阻体18和中心电极13之间；第二导电玻璃密封层20，其被无间隙地设置在通孔16中的电阻体18和端子金属件17之间；以及大致L形状的接地电极14，其一端部(基部)14a通过电阻焊接等被接合至金属壳11，其中间部14c则以另一端部14b与中心电极13的前端部13a相对的方式被弯曲。

在下面的说明中，相对于金属壳11的轴线方向，布置有中心电极13的一侧被称为前侧，并且其相反侧(布置有端子金属件的一侧)被称为后侧。

金属壳11由碳钢制成，并且在金属壳11的外周面上沿周向形成安装用的外螺纹15，该外螺纹15用于安装到例如发动机等的内燃机的气缸盖(对象构件(opponent member))。为了减小直径，内螺纹15被设定为等于或小于M10。

绝缘体12由诸如氧化铝等陶瓷烧结体形成。

以通孔16的径向截面在轴线方向上呈大致均匀的圆形的方式形成通孔16，通孔16的内径被设定在1.9mm至3.3mm的范围。因此，第一导电玻璃密封层19和第二导电玻璃密封层20的直径D被设定在1.9mm至3.3mm的范围(即，1.9mm≤D≤3.3mm)。

另外，通孔16的仅前侧部分的直径减小而形成台阶部{在图中，这部分的内径记作d1(见图2)}。

另外，由于电阻体18在通孔16中被布置在端子金属件17和中心电极13之间，以及第一导电玻璃密封层19和第二导电玻璃密封层20被布置在电阻体18的两端部，因此电阻体18通过第一导电玻璃密封层19和第二导电玻璃密封层20与中心电极13和端子金属件17电连接。第一导电玻璃密封层19和第二导电玻璃密封层20及电阻体18形成导电接合层(bonding layer)，稍后将说明它们的组成等。

中心电极13由诸如Inconel(Inconel：商品名)等具有优异的耐热性和耐腐蚀性的Ni合金制成，并且中心电极13被形成为圆柱状。另外，通过激光焊接等将贵金属电极头21接合至中心电极13的前端，其中贵金属电极头21由例如包含铱作为主要成分并且含有5％质量百分比的铂的合金(Ir-5Pt)制成，并且贵金属电极头21被形成为圆柱状。绝缘体12的通孔16的内径d1(小直径部的内径)略大于中心电极13的外径D1，并且在中心电极13和通孔16之间形成例如0.1mm至0.5mm的径向间隙C。设置径向间隙C是为了避免由于中心电极13和绝缘体12的热膨胀系数不同所导致的热膨胀量之间的差异。

接地电极14由具有优异的耐热性和耐腐蚀性的Ni合金制成，并且被形成为大致棱柱状。另外，圆柱状的贵金属电极头22通过激光焊接等被接合至与中心电极13的贵金属电极头21相对的位置，其中贵金属电极头22由例如含铂作为主要成分并且含Rh或Ir作为副成分的Pt合金制成。因为接地电极14的基部14a被接合至金属壳11，所以金属壳11与接地电极14彼此电连接。

因此，沿轴线方向在中心电极13的贵金属电极头21和接地电极14的贵金属电极头22之间形成火花放电间隙g。火花放电间隙g的尺寸被设定为例如约0.9mm。通过在该状态下在接地电极14和中心电极13之间施加高电压，在火花放电间隙g中产生火花放电，从而允许根据本发明的火花塞100用作诸如发动机等内燃机的点火源(ignition source)。

端子金属件17由例如低碳钢制成，并且在端子金属件17的表面通过电镀等涂覆Ni基金属层。端子金属件17和中心电极13之间的轴向距离L被设定为小于或等于16mm(L≤16mm)。

通过使用例如上述的层形成过程烧结预定量的玻璃粉末、陶瓷粉末、非金属导电性粉末等形成电阻体18。电阻体18的电阻例如大致为5kΩ。

通过适量配合SiO₂、B₂O₅、Na₂O和BaO等获得的硼硅酸盐玻璃是玻璃粉末的示例。ZrO₂是陶瓷粉末的示例。碳黑或石墨是非金属导电性粉末的示例。另外，可以含有诸如Zn、Sb、Sn、Ag和Ni等金属粉末，以及诸如糊精等有机粘接剂。

通过如下方式形成第一导电玻璃密封层19和第二导电玻璃密封层20：配合预定量的金属粉末和预定量的诸如硼硅酸盐玻璃等玻璃粉末，并且通过例如上述的层形成过程将配合好的金属粉末和玻璃粉末烧结在一起，其中金属粉末包含一种或多种诸如Cu和Fe等金属成分。此外，根据需要，可以添加适量的诸如TiO₂等半导体无机化合物粉末。

这里，为了增器电阻体18与第一导电玻璃密封层19和第二导电玻璃密封层20之间的接合，电阻体18及第一导电玻璃密封层19和第二导电玻璃密封层20中所包含的玻璃粉末的成分可以互不相同。

将第一导电玻璃密封层19和第二导电玻璃密封层20加热至高于玻璃软化温度的温度，并且在沿轴线方向推动并插入端子金属件17的同时，第一导电玻璃密封层19填充在中心电极13和通孔16之间的间隙中，第二导电玻璃密封层20填充在端子金属件17和通孔16之间的间隙中，从而填充并密封这些间隙。另外，在此情况下第一导电玻璃密封层19被接合至中心电极13和电阻体18，同样地，第二导电玻璃密封层20被接合至电阻体18和端子金属件17。

第一导电玻璃密封层19的直径D被设定在1.9mm至3.3mm的范围(1.9mm≤D≤3.3mm)，更优选不小于1.9mm至小于3.0mm的范围(1.9mm≤D＜3.0mm)。

第一导电玻璃密封层19与电阻体18的接合面23为碗状(曲面形状)，其中碗的顶部23a面向中心电极13。假设接合面23的表面积为Sa且第一导电玻璃密封层19的截面面积(该截面垂直于轴线方向并且包括接合面23的边缘部23b)为S1，上述材料被填充并压实，使得Sa/S1大于等于1.1(Sa/S1≥1.1)。

另外，更优选地，Sa/S1大于等于1.5(Sa/S1≥1.5)。

如上所述，通过将第一导电玻璃密封层19与电阻体18的接合面23形成为碗状，即使减小了第一导电玻璃密封层19的直径D，仍然能够增大第一导电玻璃密封层19与电阻体18的接合面23的面积。因此，第一导电玻璃密封层19与电阻体18之间的接合面23处的接合力能够增大至等于或大于现有技术中的接合力。因此，能够防止由于作用在火花塞100上的振动或冲击所导致的接合面23处的诸如剥离或导通不良等问题，从而提高火花塞100的可靠性。

这里，由于在通孔16和中心电极13之间存在例如约0.1mm至0.5mm的小间隙C，所以当振动或冲击从发动机等传递至火花塞100时，担心中心电极13相对于绝缘体12的振动。然而，在本实施方式中，中心电极13通过第一导电玻璃密封层19以大面积Sa，即通过大的接合力，被接合至电阻体18，因此能够防止在接合面23处产生剥离。

第二导电玻璃密封层20与电阻体18的接合面24也为碗状(曲面状)，其中碗的顶部24a和第一导电玻璃密封层19中一样面向中心电极13。假设接合面24的表面积为Sb和第二导电玻璃密封层20的截面面积(该截面垂直于轴线方向并且包括接合面24的边缘部24b)为S2，上述材料被填充并压实，使得Sb/S2大于等于1.1(Sb/S2≥1.1)。

另外，更优选地，Sb/S2大于等于1.5(Sb/S2≥1.5)。

如上所述，通过将第二导电玻璃密封层20与电阻体18的接合面24形成为碗状，即使减小了第二导电玻璃密封层20的直径，仍然能够增大第二导电玻璃密封层20与电阻体18的接合面24的面积。因此第二导电玻璃密封层20与电阻体18之间的接合面24处的接合力能够增大至等于或大于现有技术中的接合力。因此，能够防止接合面24处的诸如剥离或导通不良等问题，从而能够提供可靠性高的火花塞100。

另外，第二导电玻璃密封层20远离振动或冲击直接作用的中心电极13，因此作用在第二导电玻璃密封层20与电阻体18的接合面24上的振动或冲击不大于作用预制体第一接合面23上的振动或冲击。因此，由于设定Sb/S2≥1.1(优选地，Sb/S2≥1.5)，这是与第一接合面23的面积比相同的面积比，所以能够可靠地防止在接合面24处产生剥离。

另外，假设电阻体18的轴线方向的最短长度(电阻体18的在通孔16中无间隙地仅设置有电阻体18的那部分的轴向长度，即从图中接合面23的边缘部23b至接合面24的顶部24a的最短轴向距离)为M并且电阻体18的最大直径(直径)为DR，则DR²/M小于等于2.2(DR²/M≤2.2)。

这是因为发明者已经分析并且发现，对于通常由电极之间的高电压火花引起的波动噪声，当满足DR²/M≤2.2的关系时，电阻体18可抑制波动噪声的产生。因此，通过采用根据本发明的火花塞100，能够防止波动噪声影响诸如车载音响或车载电脑等声学装置。

另外，在图2所示的实施方式中，由于DR＝D，所以D²/M≤2.2。

(实施例)

接着，将参照示出了评价试验结果的附图和表格进一步详细地说明上述第一导电玻璃密封层19的直径D、第一导电玻璃密封层19与电阻体18的接合面23的表面积Sa和中心电极13与端子金属件17之间的轴向距离L的数值范围。

图3示出了当第一导电玻璃密封层19的直径D和接合面23的形状改变时，接合面23的表面积Sa和比值Sa/S1的比较。

另外，如图3(a)至图3(n)所示的导电玻璃密封层的直径D为3.3mm、3.0mm、2.8mm和2.5mm，并且可以看出随着碗状接合面23的内凹深度的增大，接合面23的表面积Sa也增大。另外，接合面23的形状不限于碗状，只要该形状能够增大接合面23的表面积Sa即可，如图3(g)所示的圆锥台形(conicaltrapezoidal shape)也是有效的。另外，也可以采用未示出的具有多个凹凸的曲面或波浪形曲面。另外，在图3中，示出了接合面23的形状，然而，这些形状同样也可以应用于接合面24的表面积Sb。

以下将说明评价试验。

通过在1.5mm至3.9mm的范围改变第一导电玻璃密封层19的直径D，以及通过使由第一导电玻璃密封层19与电阻体18的接合面23的表面积Sa和截面面积S1获得的比值(Sa/S1)在1.02至3.00的范围变化，而制造火花塞的多个试样。

根据JIS B8031：2006(内燃机-火花塞)中规定的耐冲击性试验(impact resistance test)，在振幅为22mm、冲击次数为400次/分钟的条件下，持续1至2小时从而在火花塞试样上进行评价试验(虽然JIS标准中持续时间为10分钟，但是此处通过设定更为严格的条件来进行严格试验)。

另外，在耐冲击性试验之后，根据JIS B8031：2006中规定的电阻体负荷寿命试验(resistor load life-span test)，施加20±5kV的高压以产生1.3×10⁷次火花，并且在放置1小时之后，测量阻值的变化。

端子金属件17与中心电极13之间的轴向距离L均被设定为11mm。另外，直径D＝3.9mm，该直径与现有火花塞的直径相同，并且为了与本发明进行比较，也在现有火花塞上进行相同的试验。

在耐冲击性试验进行1小时之后，进行过电阻体负荷寿命试验的火花塞试样的阻值变化的评价试验的结果如表1所示。在耐冲击性试验进行2小时之后，进行过电阻体负荷寿命试验的火花塞试样的阻值变化的评价试验的结果如表2所示。

[表1]

[表2]

这里，试验后，那些阻值变化小于等于±15％的试样被评为A，那些小于等于±25％的试样被评为B，那些小于等于±30％的试样被评为C，那些大于等于±30％的试样被评为D。

另外，在JIS B8031：2006中规定耐冲击性试验后的阻值变化小于等于±10％，并且电阻体负荷寿命试验后的阻值变化小于等于±30％。另外，由于本试验是在比JIS B8031：2006的条件更加严格的条件下进行的，所以本试验中那些被评为C和D的试样并没有产品质量问题。

如表1所示，作为进行1小时的耐冲击性试验和电阻体负荷寿命试验的结果，直径为D＝1.8mm和1.5mm并且Sa/S1＝1.02和1.05的火花塞试样的阻值变化大，但是除此以外的其它火花塞试样的阻值变化小于等于±15％，这个值是良好的。从该结果可以看出，当直径D在1.9mm至3.3mm的范围(1.9mm≤D≤3.3mm)并且Sa/S1大于等于1.1(Sa/S1≥1.1)时，可以获得达到本发明的目的(增强小直径时的接合力)的良好结果。

另外，因为直径D＝3.9mm与现有技术的火花塞的直径相同，而本发明的目的是减小直径，所以其被排除在本发明的范围之外。

另外，如表2所示，作为进行2小时的耐冲击性试验和电阻体负荷寿命试验的结果，在直径为D＝1.8mm和1.5mm并且Sa/S1＝1.30或更小的火花塞试样中观察到大的阻值变化，但是除此以外的其它火花塞试样的阻值变化为±15％，这个值是良好的。从该结果可以看出，当直径D在不小于1.9mm至小于3.0mm的范围(1.9mm≤D＜3.0mm)并且Sa/S1大于等于1.5(Sa/S1≥1.5)时，可以获得进一步达到本发明的目的(增强小直径时的接合力)的良好结果。

另外，在任意评价试验中，用于比较试验的具有直径D＝3.9mm的现有火花塞可以获得无任何问题的结果。

基于表1和表2的试验结果，通过将直径减小为D＝2.9mm，将端子金属件17与中心电极13之间的轴向距离L改变为4mm至22mm的范围，将比值(Sa/S1)改变为1.5至3.00的范围，根据JIS B8031：2006进行2小时的耐冲击性试验之后，再进行电阻体负荷寿命试验，其中比值Sa/S1是基于第一导电玻璃密封层19与电阻体18的接合面23的表面积Sa和截面面积S1的比值。表3示出了该试验之后的阻值变化的测量结果。

另外，运用与表1和表2的评价标准相同的评价标准。即使在该情况下，仍然通过设定与JIS B8031：2006相比更为严格的条件来进行评价试验。因此，在本试验中，那些被评为C或D的试样并没有产品质量的问题。

[表3]

如表3所示，当端子金属件17与中心电极13之间的轴向距离L大于18mm时，可见阻值变化大。但是，当轴向距离L小于等于16mm时，阻值变化为±15％，这个值是良好的。其原因是当端子金属件17与中心电极13之间的轴向距离L增大时，带有电阻体成分的原料粉末(玻璃粉末、陶瓷粉末、非金属导电性粉末等)或导电玻璃密封层的原料粉末(玻璃粉末、金属粉末等)不能被充分地密实。根据该结果，端子金属件17与中心电极13之间的轴向距离L被设定为小于等于16mm。

另外，不必说的是上述评价试验的结果可应用于第二导电玻璃密封层20的直径和接合面24的表面积Sb。

另外，假设电阻体18的轴向长度(从接合面23的边缘部23b至接合面24的顶部24a的轴向距离)为M，以及电阻体18的直径为DR，将参照示出了评价试验结果的表格进一步详细地说明值DR²/M的数值范围。

以下将说明评价试验。

通过将电阻体18的直径DR，即第一导电玻璃密封层19的直径D改变为2.0mm、2.5mm和3.3mm，并且对于各直径改变的电阻体18也改变该电阻体18的轴向长度M(参见表4)，从而制造多个火花塞试样。根据JASO：D002-2：2004中规定的现有方法对火花塞试样进行评价试验。

评价试验的结果如表4所示。

[表4]

D

M

D²/M

评价

3.3	4.6	2.37	B
				3.3	4.3	2.53	B
3.3	5	2.18	A
				3.3	5.2	2.09	A
3.3	5.5	1.98	A
				2.5	2	3.13	B
2.5	2.5	2.50	B
				2.5	2.9	2.16	A
2.5	3	2.08	A
				2.5	3.2	1.95	A
2.0	1.5	2.67	B
				2.0	1.7	2.35	B
2.0	1.9	2.11	A
				2.0	2.1	1.90	A

这里，在被静电容量影响的500MHz下，与用作比较例的现有产品(D＝3.9mm，M＝6.9mm，D²/M＝2.2，阻值为5kΩ)的相比，那些衰减量大于等于现有产品的衰减量的试样被评为A，那些衰减量小于现有产品的衰减量的试样被评为B。

如表4所示，当D²/M大于2.2时，衰减量小。但是，当D²/M小于等于2.2时，衰减量良好。根据该结果，D²/M被设定为小于等于2.2。在该情况下，可见对于通常由电极之间的高电压火花引起的波动噪声，可通过电阻体抑制波动噪声的产生，因此能够抑制波动噪声对诸如车载音响或车载电脑等声学装置的影响。

如上所述，在根据本实施方式的火花塞100中，能够增强电阻体18与导电玻璃密封层19和20之间的粘着性，从而可以获得具有优异的耐振动性能和电阻体负荷寿命特性并且直径小的火花塞100。因此，即使火花塞100具有小的直径，仍然能够提供与具有大直径的现有产品相比性能更好的火花塞100，并且该火花塞100能够在振动、高温等恶劣的环境中高可靠性地使用。

本发明不限于上述实施方式，而是可以进行适当的变型和改良。

虽然已经参照具体实施方式详细地说明了本发明，应当理解，本领域的技术人员能够在不背离本发明的精神和范围的条件下进行修改和变型。

本申请要求2008年3月31日提出的日本专利申请No.2008-090118的优先权，该日本专利申请的全部内容通过引用包含于此。

Claims

1.一种火花塞，所述火花塞包括：

筒状的金属壳；

中心电极，所述中心电极被插入固定至所述通孔的一端部；

其中，

所述导电玻璃密封层的直径D小于等于3.3mm，以及

所述导电玻璃密封层与所述电阻体之间的接合面是曲面。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

4.根据权利要求1至3中任一项所述的火花塞，其特征在于，

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，

所述通孔的径向截面为圆形，

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，

所述端子金属件和所述电阻体彼此分离开，

7.根据权利要求6所述的火花塞，其特征在于，

8.根据权利要求6或7所述的火花塞，其特征在于，

9.根据权利要求1至8中任一项所述的火花塞，其特征在于，

所述电阻体由包含玻璃粉末、陶瓷粉末和非金属导电性粉末的混合物形成，以及

所述导电玻璃密封层中所包含的玻璃粉末的成分与所述电阻体中所包含的玻璃粉末的成分互不相同。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的火花塞，其特征在于，

安装用外螺纹小于等于M10，其中，所述外螺纹形成在所述金属壳上，用于安装至对象构件。