CN101944707B - 火花塞 - Google Patents

Abstract

一种火花塞，包括：限定轴向方向的管状金属壳；支承在金属壳中的绝缘体，所述绝缘体包括在其内沿轴向方向延伸的孔和绝缘体的从金属壳的前端露出的部分；和插入且固定在孔中的中心电极，所述中心电极的尖端从孔的前端露出，而且当在与轴向方向垂直的平面内观察时尖端的中心从孔的中心偏移。孔的直径t和中心电极的尖端的直径s满足0.05mm≤t-s≤0.140mm，且均限定在中心电极的尖端的外周表面和孔的内周表面之间的最小间隙的尺寸x和最大间隙的尺寸y满足0≤x/y≤0.43。

Description

火花塞

相关申请的交叉引用

本申请要求了2009年7月6日递交的日本专利申请No.2009-159602和2010年6月24日递交的日本专利申请No.2010-143588的优先权，并且它们的主题被结合在此，作为参考。

技术领域

本发明涉及在内燃机中使用的火花塞。

背景技术

图12示出了在JP-A-2009-26469中公开的用于内燃机的相关的火花塞的关键部位。轴线C1表示火花塞101的中心线。

相关的火花塞101包括绝缘体102和中心电极105。绝缘体102具有孔104，所述孔104的内径在其前端部分处是恒定的。中心电极105插入通过孔104。中心电极105具有凸缘(未示出)，所述凸缘在其后端侧在直径方面被扩大并且在其前端侧具有主体136。电极厚部分137和电极薄部分138以此次序从后端侧顺序地形成在主体136上。电极厚部分137和电极薄部分138具有单独地恒定的外径。

相关的火花塞101具有恒定的直径间隙，在该间隙处主体136的外径和孔104的内径之间的直径差是恒定的。将第一区域DL1和第二区域DL2设置为恒定的直径间隙，所述第一区域DL1以最大长度沿轴线C1具有第一恒定直径间隙Cb，所述第二区域DL2以第二最大长度沿轴线C1具有第二恒定直径间隙Cf。第一恒定直径间隙Cb被限定为在第一区域DL1中的电极厚部分137的外径ΦA和孔104的内径ΦB之间的直径差。第二恒定直径间隙Cf被限定为在第二区域DL2中的电极薄部分138的外径ΦD和孔104的内径ΦB之间的直径差。因为绝缘体102和中心电极105同心地布置，所以第一区域DL1中的电极厚部分137的外周表面和孔104的内周表面之间的径向距离为Cb/2。类似地，第二区域DL2中的电极薄部分138的外周表面和孔104的内周表面之间的径向距离为Cf/2。以此方式，孔104和中心电极105同心地布置，从而限定预定的恒定间隙。

在发动机的燃烧室中的每次运行期间，由于火花塞暴露于正常温度的吸入空气-燃料混合物和高温的高压燃烧气体混合的恶劣环境下，所以火花塞在短时间内经历大的温度变化。而且，在燃烧室中的每次运行期间，高电压被施加到火花塞以用于点火。

为将火花塞用于车辆的发动机，需要选择具有与发动机匹配的热值的火花塞。热值确定从火花塞散热的多少。一般地，具有较高热值的火花塞被称为热型，而且具有较低热值的火花塞被称为冷型。热型火花塞趋向于较少地散热，而冷型火花塞趋向于较多地散热。如果为发动机选择具有低于适合的热值的热值的火花塞，则发生污损。如果为发动机选择具有高于适合的热值的热值的火花塞，则发生预燃。

这样，在热型火花塞和冷型火花塞之间存在权衡关系。由于冷型火花塞趋向于较多地散热，所以预燃不容易发生，但容易发生积碳。另一方面，由于热型火花塞趋向于较少地散热，所以积碳不容易发生，但容易发生预燃。所以，火花塞市场需要这样一种火花塞，其具有优越的耐预燃性而不损坏其耐积碳性。

另外，在相关的火花塞中，中心电极和绝缘体相互接触的部分处于从火花塞的前端深入放置到火花塞内的部分，因此散热小。

另外，确保中心电极和绝缘体之间的充分间隙也会导致耐预燃性恶化的问题。

发明内容

本发明的示例性实施例解决了上述问题。示例性实施例是具有优越的耐积碳性和耐预燃性的火花塞。

本发明的示例性实施例的第一方面是一种火花塞，所述火花塞包括：限定轴向方向的管状金属壳；支承在金属壳中的绝缘体，所述绝缘体包括在其内沿轴向方向延伸的孔，该孔具有内径“t”，以及绝缘体的从金属壳的前端露出的部分；以及中心电极，所述中心电极插入且固定在孔内，所述中心电极的尖端从孔的前端露出，所述尖端具有直径“s”，而且当在与轴向方向垂直的平面内观察时尖端的中心从孔的中心偏移，“t”和“s”满足0.05mm≤t-s≤0.140mm，而且中心电极的尖端的外周和孔的内周之间的最小间隙的尺寸“x”和中心电极的尖端的外周和孔的内周之间的最大间隙的尺寸“y”满足0≤x/y≤0.43。

优选地，最小间隙x和最大间隙y满足0≤x/y≤0.25。较优选地，最小间隙x满足0≤x≤0.03。较优选地，最小间隙x满足0≤x≤0.01。

根据本发明的示例性实施例的第二方面是第一方面的火花塞进一步包括设置在金属壳的前端的接地电极；和限定在接地电极和中心电极之间的火花间隙。第一假想直线和第二假想直线之间的角度θ满足135°≤θ≤225°，当在与轴向方向垂直的平面内观察时所述第一假想直线连接接地电极和孔的中心，且当在与轴向方向垂直的平面内观察时所述第二假想直线连接最小间隙和孔的中心。

本发明的示例性实施例的第三方面是根据第二方面的火花塞构造为使得最小间隙定位在发动机气缸的排气阀侧。

优选地，中心电极的尖端的直径满足2.0mm≤s≤3.0mm。优选地，孔的内径t和中心电极s满足0.05mm≤t-s≤0.15mm。优选地，绝缘体的露出部分的沿所述轴向方向的长度d满足1.5mm≤d≤3.5mm。优选地，绝缘体的前端和中心电极的尖端的远端之间的长度c满足1.5mm≤c≤2.0mm。优选地，长度c和d满足3mm≤d+c≤5mm。

根据第一方面，由于中心电极的中心从孔的中心偏移，所以最小间隙“x”和最大间隙“y”形成在孔的内周表面和中心电极的外周表面之间。然后，由于间隙“x”、“y”满足关系0≤x/y≤0.43，所以中心电极与绝缘体接触或者以在它们之间形成窄的间隙的方式邻近绝缘体。因此，促进了从中心电极的散热，而且由此改进耐预燃性。

此外，作为限定在中心电极和绝缘体之间的宽的间隙的最大间隙“y”改进了耐污损性。

优选地，当限定在绝缘体和中心电极之间的最小间隙和最大间隙满足关系0≤x/y≤0.25时，进一步促进散热。

优选地，当限定在绝缘体和中心电极之间的最小间隙“x”满足关系0mm≤x≤0.03mm时，进一步促进散热。

优选地，当限定在绝缘体和中心电极之间的最小间隙“x”满足关系0mm≤x≤0.01mm时，进一步促进散热。

根据第二方面，最小间隙x的位置在距接地电极135°≤θ≤225°的中心角θ内。因此，其中绝缘体和中心电极在围绕轴向方向的外周方向上最接近的最小间隙x关于孔的中心定位在接地电极的相对侧。因此，抑制了中心电极的温度升高。

根据第三方面，由于最小间隙x定位在发动机气缸内的排气阀侧，所以可抑制由于被加热的排气导致的中心电极的温度升高。

优选地，当中心电极的直径“s”为2.0mm≤s≤3.0mm时，向绝缘体的热传导变得良好，且因此可抑制中心电极的温度升高。

优选地，当绝缘体的内径t相对于中心电极的直径“s”为s+0.05mm≤t≤s≤s+0.15mm时，中心电极和绝缘体之间的间隙是微小的，且散热效果得到改进。

优选地，当绝缘体从金属壳的前端面的突出量“d”为1.5mm≤d≤3.5mm时，散热变得良好。

优选地，当中心电极从绝缘体的前端面的突出量“c”为1.5mm≤c≤2.0mm时，散热变得良好。

优选地，当突出量“d”和突出量“c”的和d+c为3mm≤d+c≤5mm时，散热变得良好。

根据本发明的示例性实施例的火花塞，由于中心电极的中心从形成在绝缘体中的孔的中心偏移，所以最小间隙“x”和最大间隙“y”形成在它们之间。此外，由于间隙“x”和“y”满足关系0≤x/y≤0.43，所以中心电极与绝缘体接触或者以在它们之间形成窄的间隙的方式邻近绝缘体。

因此，中心电极的热传递到绝缘体且然后传递到金属壳，由此促进了从中心电极的散热，并且改进耐预燃性。

此外，在中心电极和绝缘体之间形成作为最大间隙y的宽的间隙，由此增强耐污损性。

附图说明

图1是示出根据本发明的示例性实施例的火花塞的构造的部分横截面主视图。

图2A是示出在火花塞前端侧处火花塞的构造的部分的放大横截面图。

图2B是示出在火花塞前端侧处火花塞的构造的仰视图。

图3是沿图2B中的箭头B所指示的线截取的且沿图2B中箭头B观察到的横截面图。

图4是示出通过偏移长度“a”提供的优点的曲线图，图中给出了预燃发生提前和中心轴线间的距离之间的关系。

图5是示出通过偏移长度“a”提供的优点的曲线图，图中给出了预燃发生提前和中心轴线间最小距离与中心轴线间最大距离的比之间的关系。

图6是示出了通过偏移长度“a”提供的优点的曲线图，图中给出了预燃发生提前和中心电极与绝缘体间的最小间隙之间的关系。

图7是示出了通过偏移长度“a”提供的优点的曲线图，图中给出了预燃发生提前和中心电极与绝缘体间的最大间隙之间的关系。

图8是示例性解释图，图中示出了最小间隙x和接地电极之间的关系。

图9是示例性解释图，图中示出了最小间隙x和排气阀与进气阀之间的位置关系。

图10是示出了通过偏移长度“a”提供的优点的曲线图，图中给出了预燃发生提前和中心电极与绝缘体间的最大间隙之间的关系以及预燃发生提前。

图11是示出了通过点火位置和预燃发生提前之间的关系提供的优点的曲线图。

图12是相关的火花塞的主要部位的截面视图，其示出了所述主要部位的构造。

具体实施方式

在下文中将通过参考附图详细描述根据本发明的火花塞的第一实施例。

示例性实施例的火花塞的结构

如在图1中示出，根据实施例的火花塞1由筒状绝缘体2和筒状金属壳3制成，所述金属壳3保持绝缘体2。

孔4沿轴线C1形成在绝缘体2中。孔4沿轴线C1通过绝缘体2。锥形台阶28形成在孔4的前端侧。孔4的位于台阶28的前端侧的部分具有恒定的内径。另外，中心电极5插入且固定在孔4的前端侧。中心电极5包括凸缘35和主体36。凸缘35布置在中心电极5的后端侧，且与凸缘35相比，主体36布置在中心电极5的前端侧。凸缘35径向向外扩展。主体36的直径小于凸缘35的直径。中心电极5插入且固定在孔4的前端侧，而凸缘35锁定在台阶28处。通过将凸缘35锁定在台阶28处，中心电极5保持在下述状态，即，使得主体36配合在孔4内同时中心电极5与孔4的内表面不接触。

此外，终端6插入且固定在孔4的后端。此外，电阻器7在孔4内布置在中心电极5和终端6之间。该电阻器7通过导电玻璃密封层8、9分别在其两个端部处电连接到中心电极5和终端6。中心电极5被固定同时从绝缘体2的前端突出。终端6被固定同时从绝缘体2的后端突出。

此外，绝缘体2通过氧化铝等的煅烧形成。绝缘体2包括凸缘形的厚部分11，中间主体部分12和细长部分13。凸缘形厚部分11是绝缘体2沿轴线C1的大致中央部分。凸缘形厚部分11从轴线C1径向向外突出。中间主体部分12是绝缘体2的朝向凸缘形厚部分11的前端侧横放的部分。中间主体部分12的直径小于厚部分的直径。细长部分13是朝向中间主体部分12的前端侧横放的部分。细长部分13突出到内燃机(发动机)的燃烧室内，以暴露于吸入空气/燃料混合物或热的已燃烧气体之下。

厚部分11、中间主体部分12和细长部分13的一部分容纳在金属壳3的内部中。金属壳3具有筒状的形状且包括台阶14。台阶14形成在金属壳3的内表面上。台阶14位于细长部分13和中间主体部分12之间的边界处，以将绝缘体2锁定在金属壳3上。细长部分13具有朝向其前端逐渐减小的外径。

金属壳3由例如低碳钢的金属形成，且螺钉部分(外螺纹部分)15形成在外周表面上，以将火花塞1接附到发动机的汽缸盖。座16形成在螺钉部分15的后端侧的外周表面上，且环形垫圈18在螺钉部分15的后端处装配在螺钉座17上。

此外，具有六边形横截面的工具手柄19设置在金属壳3上。当金属壳3接附到汽缸盖时，工具手柄19通过例如扳手的工具抓紧，以将螺钉部分相对于发动机的汽缸盖旋转。旋锻部分20设置在金属壳3的后端侧以保持绝缘体2。

此外，金属壳3在其内周表面上具有台阶21。台阶21从金属壳3的内周表面突出以锁定绝缘体2。在绝缘体2从金属壳3的后端侧朝向金属壳的前端侧插入到金属壳3中之后，在金属壳3的后端处的开口部分在径向向内的方向上被旋锻。换言之，形成旋锻部分20。由此，绝缘体2固定在金属壳中同时绝缘体2的台阶14锁定在金属壳3的台阶21上。注意，环形板片密封垫22介于绝缘体2和金属壳3的台阶14、21之间。通过这样做，保持了燃烧室中的气密性，从而防止进入绝缘体2的突出到燃烧室内的细长部分13和金属壳3的内周表面之间间隙的燃料/空气混合物泄漏到外部。

此外，为通过良好地旋锻而实现密封，环形环构件23、24在金属壳3的后端侧处介于金属壳3和绝缘体2之间。滑石粉25填充在环形构件23、24之间。即，金属壳3通过板片密封垫22、环形构件23、24和滑石粉25保持绝缘体2。

此外，大致L形的接地电极27接合到金属壳3的前端面26。即，接地电极27在金属壳3的近端部分处焊接到金属壳3的前端面26。接地电极27的远端部分向后弯曲，使其侧表面面对中心电极5的前端面。火花间隙33是限定在中心电极5的前端面和接地电极27的主体之间的间隙。

在该实施例中，如在图2B中示出，中心电极5的中心在孔4内从绝缘体2的中心偏移。当绝缘体2的中心被称为P1且中心电极的中心被称为P2时，中心电极的中心P2相对于绝缘体的中心P1偏移长度“a”。通过将该偏移长度(中心到中心距离)设定为“a”，在中心电极5的外周表面和绝缘体2的内周表面之间限定最小间隙x和最大间隙y。注意，在从绝缘体2的前端面2a朝向后端侧距离长度为“b”的位置处与轴线C1垂直相交的平面内所限定的间隙x、y在图3中示出。

在该实施例中，长度“b”为3mm。

一般地，在中心电极5的前端的外周表面和孔4的内周表面之间能够形成环形空间(所谓的热空间)的部分比从绝缘体2的前端面朝向后端侧向后3mm的部分沿轴向方向进一步向前朝向前端侧。因此，长度b设定为将形成有间隙x、y的轴向区域与形成有热空间的轴向区域清晰地区分。

另外，当在图3中，绝缘体2的内径被称为“t”且中心电极5的直径被称为“s”时，“t”和“s”之间的差(t-s)满足关系0.05mm≤t-s≤0.14mm。注意，“t”和“s”都限定于在距离绝缘体2的前端面2a朝向后端侧的长度“b”的位置处与轴线C1垂直相交的平面内，如在图3中示出。

突出长度“c”、“d”和点火位置d+c的限定如在图2中示出。中心电极5的突出长度“c”是从绝缘体2的前端面到中心电极5的前端面的长度。绝缘体2的突出长度“d”是从金属壳3的前端面到绝缘体2的前端面的长度。因而，中心电极5的突出长度“c”和绝缘体2的突出长度“d”的和构成点火位置的长度。

示例性实施例的火花塞的制造方法

在此，将描述具有前述构造的火花塞1的制造方法。

在形成中心电极5时，准备模具。模具设计为使得主体36的中心线和凸缘35的中心线相互移开。通过使用这样的模具来制造中心电极5。凸缘35的中心线设计为当中心电极5插入到绝缘体2内时与绝缘体2的中心线共轴。因此，绝缘体2的中心线和中心电极5的中心线相互偏移，且偏移量变成与在形成中心电极时准备的模具的偏移量相同的值。此外，当中心电极5插入到绝缘体2中时，实现中心电极5与接地电极27的中心的对齐。注意，前述制造方法是一个例子，且因此不必说，可通过使用其他方法来制造在其中绝缘体2和中心电极5相互偏移的火花塞1。

示例性实施例的火花塞的评估

参考根据示例性实施例的火花塞1，进行了多种实验同时将间隙“x”从0改变到“t-s”的一半。当间隙“x”为0时，中心电极5与绝缘体2的内周表面接触。当间隙“x”等于“t-s”的一半时，中心电极5与绝缘体2共轴。进行实验同时将中心电极5从中心电极5与绝缘体2共轴的位置偏移到中心电极5与绝缘体2的内周表面接触的位置。

首先，检查偏移长度“a”和根据偏移长度“a”的比x/y的效果，同时保持x+y恒定(x+y＝0.1mm)。实验的结果在表1中示出。在该实验中，使用上述制造方法制造各例子的火花塞。

在表1中有六种类型的火花塞A、B、C、A’、B’、C’被描述。火花塞A’、B’、C’具有分别比火花塞A、B、C小一级的热值。换言之，分别与火花塞A、B、C相比，火花塞A’、B’、C’是冷型火花塞。由于火花塞A’、B’、C’是参考例，所以偏移长度“a”为零。

作为每种类型的火花塞A、B、C，准备两个比较例和四个例子。通过相对于比较例预燃提前发生来估计耐预燃性的改进，在所述比较例中，中心电极5和绝缘体2的中心位置不偏移。

表1中描述的例子具有的绝缘体2的内径“t”固定到2.1mm，而且中心电极5的直径“s”固定到2.0mm。当然本发明的优势不限于这些例子。

在如下的表和曲线图中描述的符号分别表示如下：

表示“质量非常好”，

表示“质量特别好”，“○”表示“质量好”，且“×”表示“差”。

[表1]

在下文中，参考表1解释实验结果。对于A型火花塞，比较例1不具有偏移长度“a”且因此比值“x/y”为零。虽然比较例2具有0.01mm的偏移长度“a”且因此比值“x/y”为0.67，但在耐预燃性方面没有改进，因为预燃发生火花提前的相对值为零。

与上述的比较例1、2对比，例1、2、3、4示出耐预燃性的改进。在例1、2的情形中，偏移长度“a”分别为0.02mm和0.03mm且比值“x/y”分别为0.43和0.25。在这两种情形中，预燃发生火花提前的相对值为+1℃A，且因此耐预燃性得到改进。还有，在例3的情形中，偏移长度“a”为0.04mm且比值“x/y”为0.11。在该情形中，预燃发生火花提前的相对值为+2℃A，且因此耐预燃性得到进一步改进。此外，在例4的情形中，偏移长度“a”为0.05mm且比值“x/y”为0.00。在该情形中，预燃发生火花提前的相对值为+4℃A，且因此耐预燃性得到很大程度地改进。特别地，在例4中，因为最小间隙“x”为零，所以中心电极5与绝缘体2的内周表面接触。

因此，对于A型火花塞，耐预燃性的改进归因于偏移长度“a”。

对于B型火花塞，比较例3不具有偏移长度“a”且因此比值“x/y”为零。虽然比较例4具有0.01mm的偏移长度“a”且因此比值“x/y”为0.67，但在耐预燃性方面没有改进，因为预燃发生火花提前的相对值为零。

与上述的比较例3、4对比，例5、6、7、8示出了耐预燃性的改进。在例5的情形中，偏移长度“a”为0.01mm且比值“x/y”为0.43。在该情形中，预燃发生火花提前的相对值为+1℃A，且因此耐预燃性得到改进。还有，在例6、7的情形中，偏移长度“a”分别为0.03mm和0.04mm且比值“x/y”分别为0.25和0.11。在这两种情形中，预燃发生火花提前的相对值为+2℃A，且因此耐预燃性得到进一步改进。此外，在例8的情形中，偏移长度“a”为0.05mm且比值“x/y”为0.00。在该情形中，预燃发生火花提前的相对值为+5℃A，且因此耐预燃性得到很大程度地改进。特别地，在例8中，因为最小间隙“x”为零，所以中心电极5与绝缘体2的内周表面接触。

因此，对于B型火花塞，耐预燃性的改进归因于偏移长度“a”。

对于C型火花塞，比较例5不具有偏移长度“a”且因此比值“x/y”为零。虽然比较例6具有0.01mm的偏移长度“a”且因此比值“x/y”为0.67，但在耐预燃性方面没有改进，因为预燃发生火花提前的相对值为零。

与上述的比较例5、6对比，例9、10、11、12示出了耐预燃性的改进。在例9、10的情形中，偏移长度“a”分别为0.02mm和0.03mm且比值“x/y”分别为0.43和0.25。在这两种情形中，预燃发生火花提前的相对值为+1℃A，且因此耐预燃性得到改进。还有，在例11的情形中，偏移长度“a”为0.04mm且比值“x/y”为0.11。在该情形中，预燃发生火花提前的相对值为+2℃A，且因此耐预燃性得到进一步改进。此外，在例12的情形中，偏移长度“a”为0.05mm且比值“x/y”为0.00。在该情形中，预燃发生火花提前的相对值为+4℃A，且因此耐预燃性得到很大程度地改进。特别地，在例12中，因为最小间隙“x”为零，所以中心电极5与绝缘体2的内周表面接触。

因此，对于C型火花塞，耐预燃性的改进归因于偏移长度“a”。

相应地，耐预燃性的改进归因于偏移长度“a”而与突出长度“d”无关。从0.02mm至0.05mm的范围的偏移长度“a”改进了耐预燃性。通过上述实验发现，通过范围在0到0.43的比值x/y实现相对好的耐预燃性。特别地，当比值x/y的范围是从0到0.25时，耐预燃性得到进一步改进，且当比值x/y为零时耐预燃性极好。

表1中关于中心电极5的偏移长度“a”的效果的结果在图4中更清楚。在图4中示出了相对于偏移长度“a”为零的情况，偏移长度“a”和预燃发生提前之间的关系。

如在图4中示出，观察到当偏移长度“a”为0.02mm或更大时耐预燃性良好，且当偏移长度“a”为0.04mm或更大时耐预燃性特别好。随后，观察到当偏移长度“a”为0.05mm时，即，当中心电极5与绝缘体2接触时，耐预燃性达到其峰值。

表1中关于比值“x/y”的效果的结果在图5中较清楚。在图5中示出了相对于偏移长度“a”为零的情形比值“x/y”和预燃发生提前之间的关系。

如在图5中示出，观察到当x/y为零时，换言之，当中心电极5与绝缘体2接触时，耐预燃性处于其峰值。

下面，检查中心电极5的直径“s”和绝缘体2的内径“t”之间的差(t-s)的效果。

在该实验中，通过相比于绝缘体2的孔的中心与中心电极5的中心一致的情形，来测量预燃发生提前的相对值。

注意，对于所有例子和参考例最小间隙x固定到0.02mm。

表2中的参考例是冷型火花塞，所述冷型火花塞具有分别比例13至例21的火花塞小一级的热值。

[表2]

试料	t-s(mm)	s(mm)	t(mm)	预燃发生火花提前相对值(℃A)	判断
						实施例13	0.05	2.0	2.05	1	○
实施例14	0.10	2.0	2.10	2	○
						实施例15	0.15	2.0	2.15	1	○
实施例16	0.05	2.5	2.55	1	○
						实施例17	0.10	2.5	2.60	2	○
实施例18	0.15	2.5	2.65	1	○
						实施例19	0.05	3.0	3.05	1	○
实施例20	0.10	3.0	3.10	1	○
						实施例21	0.15	3.0	3.15	1	○
参考例	0.05	2.0	2.05	0	-
						参考例	0.10	2.0	2.10	0	-
参考例	0.15	2.0	2.15	0	-
						参考例	0.05	2.5	2.55	0	-
参考例	0.10	2.5	2.60	0	-
						参考例	0.15	2.5	2.65	0	-
参考例	0.05	3.0	3.05	0	-
						参考例	0.10	3.0	3.10	0	-
参考例	0.15	3.0	3.15	0	-

如在图2中示出，当中心电极5的直径“s”为2.0mm(例13至例15)、2.5mm(例16至例18)和3.0mm(例19至例21)且中心电极5的直径“s”和绝缘体2的内径“t”之间的差(t-s)在0.05mm至0.15mm的范围内(0.05mm≤t-s≤0.15mm)时，观察耐预燃性的改进。

当中心电极5的直径“s”和中心电极5的直径“s”与绝缘体2的内径“t”之间的差是上述值时，每个例子的预燃火花发生火花提前的相对值为+1℃A或更多。特别地，例14、例17的预燃火花发生火花提前的相对值为+2℃A。

下面，检查中心电极5和绝缘体2之间最小间隙x的效果。在该检查中，表1中描述的例子所具有的绝缘体2的内径“t”固定到2.1mm，且中心电极5的直径“s”固定到2.0mm。当然，本发明的优势不限于这些例子。

如在图6中的曲线图中示出，当最大间隙x＝0.03mm或更大时，耐预燃性差。在该情形中，预燃发生火花提前为0℃A。与此相反，当最小间隙x＝0.03mm或更小时，耐预燃性好。在此情形中，预燃发生火花提前为+1℃A或更大。特别地，当最小间隙x＝0至0.01mm时，耐预燃性特别好。在此情形中，预燃发生火花提前为+2℃A或更大。当最小间隙x＝0时，耐预燃性达到其峰值。

下面，检查中心电极5和绝缘体2之间的最大间隙y的效果。注意最小间隙x固定到0.02mm。

如在图7中示出，当最大间隙y＝0至0.13mm时，耐预燃性好。

下面，检查最小间隙x和接地电极27之间的位置关系的效果。

如在图8中示出，在改变最小间隙x相对于接地电极27的中心角θ的同时检查效果。中心角θ由第一假想直线和第二假想直线限定，当在与轴向方向垂直的平面内观察时所述第一假想直线连接接地电极27和绝缘体2的中心P1，且当在与轴向方向垂直的平面内观察时所述第二假想直线连接最小间隙x和绝缘体2的中心P1。

[表3]

中心角(°)	0	45	90	135	180	225	270	315
									预燃发生火花提前增加(℃A)	0(基准)	0	0	+1	+2	+1	0	0
判断	×	×	×	○	○	○	×	×

如在表3中示出，当中心角θ＝135°、180°和225°时，耐预燃性好。在此情形中，预燃发生火花提前为+1°或更大。特别地，当中心角θ＝180°时，耐预燃性特别好。在此情形中，耐预燃性为+2℃A或更大。

如在表3中明显的，发现当中心角θ＝135°至225°时，耐预燃性得到改进。

下面，检查最小间隙x和进气阀和排气阀之间的位置关系的效果。

图9是解释图，其示出了当从下方观察时发动机气缸的内部。在图中，排气阀37a、37b布置在火花塞的左侧，同时进气阀39a、39b布置在火花塞的右侧。注意，在中心电极5的周边上的箭头1至8表示最小间隙x的位置。

在上述构造中，最小间隙x的位置从由箭头1表示的位置相继地改变到由箭头8表示的位置。所获得的结果在表4中示出。

[表4]

位置	1	2	3	4	5	6	7	8
									预燃发生火花提前增加(℃A)	+2	+1	0	0	0(基准)	0	0	+1
判断	○	○	×	×	×	×	×	○

如在表4中明显的，当最小间隙x布置成指向排气阀37a、37b(这些布置位置通过箭头1、2和8表示)时，耐预燃性好。在这些情形的每个情形中，预燃发生火花提前增加为+1℃A或更大。特别地，当最小间隙x指向在两个排气阀37a、37b之间的中间部分时，耐预燃性特别好。在此情形中，预燃发生火花提前的相对值为+2℃A。此外，当最小间隙x指向进入阀39a、39b时，对于耐预燃性没有影响。

下面，检查中心电极5和绝缘体2之间的最大间隙y的效果。结果在图10中示出。注意，图10中的预燃发生提前是对于具有a＝0的偏移长度和x＝0.01mm的最小间隙的火花塞的相对值。

如在图10中示出，当最大间隙y＝0.14mm或更小时，耐预燃性好。在此情形中，预燃发生火花提前的相对值为+1℃A或更大。特别地，当最大间隙y＝0.05mm和y＝0.06mm时，耐预燃性特别好。在此情形中，预燃发生火花提前的相对值处于其峰值+9℃A。

通过上述的实验结果发现，具有与绝缘体2接触的中心电极5且直径差t-s拉大到0.14mm的火花塞的耐预燃性与具有a＝0的偏移长度和x＝0.01mm的最小间隙的火花塞的耐预燃性几乎相同。

下面，检查中心电极5的直径“s”和绝缘体2的内径“t”的效果。在该实验中，通过将例子与对应的参考例相比较测量预燃发生提前的相对值。

[表5]

如在表5中示出，耐预燃性在例22至例30的火花塞的每个中得到改进。在这些例子中，中心电极5的直径“s”为2.0mm、2.5mm和3.0mm，且绝缘体2的内径“t”改变为不同的值。结果，使用带有设定到2.5mm的中心电极5的直径s的火花塞获得大的接触效果，而且接触效果虽然大，但随着中心电极5的直径s依次序改变到3.0mm和2.0mm时接触效果顺序降低。

此外，其中直径差t-s＝0.1mm的例26获得最大的耐预燃性效果。

下面，检验中心电极5的突出长度c、绝缘体2的突出长度d和点火位置d+c的效果。

[表6]

如在表6和图11中示出，使用其中点火位置d+c为4mm的例32，预燃发生火花提前相对值为+5°，耐预燃性好。此外，使用其中点火位置d+c为3.0mm的例31和其中d+c为5.0mm的例33，预燃发生火花提前相对值为+4，耐预燃性好。

因此，如上所述，实施例的火花塞构造为使得中心电极适合地插入在设置在绝缘体内的孔中，且孔或绝缘体的中心线和中心电极的中心线相互偏移，或者形成窄的间隙和宽的间隙以促进由燃烧室内的燃烧产生的热的耗散。

因此，预燃难于发生，否则会由于因燃烧的热导致的温度升高而发生预燃，而且可实现耐污损性的增强。

本发明不限于前述的实施例，且因此可按要求修改或改进。此外，只要可实现本发明，材料、形状、尺寸、值、形式、数量、组成部件的布置位置是任意的且不限于所描述的那些。

例如，火花塞的制造方法不限于上述的一种制造方法，并且甚至使用以其他方法制造的火花塞，可实现与所述实施例所获得的优点相同的优点。

Claims (10)

1.一种火花塞，包括：

管状金属壳，所述管状金属壳限定轴向方向；

被支承在所述金属壳内的绝缘体，所述绝缘体包括在所述绝缘体中沿所述轴向方向延伸的孔和所述绝缘体的从所述金属壳的前端露出的部分，所述孔具有内径t；和

插入且固定在所述孔内的中心电极，所述中心电极的尖端从所述孔的前端露出，所述尖端具有直径s，并且当在与所述轴向方向垂直的平面内观察时所述尖端的中心从所述孔的中心偏移，其中

t和s满足0.05mm≤t-s≤0.14mm，且

所述中心电极的所述尖端的外周和所述孔的内周之间的最小间隙的尺寸x和所述中心电极的所述尖端的外周表面和所述孔的内周表面之间的最大间隙的尺寸y满足0≤x/y≤0.43。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其中所述最小间隙x和所述最大间隙y满足0≤x/y≤0.25。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其中所述最小间隙x满足0mm≤x≤0.03mm。

4.根据权利要求3所述的火花塞，其中所述最小间隙x满足0mm≤x≤0.01mm。

5.根据权利要求1或2所述的火花塞，包括：

设置在所述金属壳的前端处的接地电极；

形成在所述接地电极和所述中心电极之间的火花间隙；和

在第一假想直线和第二假想直线之间的角度θ，当在与所述轴向方向垂直的平面内观察时所述第一假想直线连接所述接地电极和所述孔的中心，并且当在与所述轴向方向垂直的平面内观察时所述第二假想直线连接所述最小间隙和所述孔的中心，其中

135°≤θ≤225°。

6.根据权利要求5所述的火花塞，其中所述最小间隙位于发动机气缸的排气阀侧。

7.根据权利要求6所述的火花塞，其中所述中心电极的尖端的直径s满足2.0mm≤s≤3.0mm。

8.根据权利要求1所述的火花塞，其中所述绝缘体的所述露出的部分的沿所述轴向方向的长度d满足1.5mm≤d≤3.5mm。

9.根据权利要求8所述的火花塞，其中所述绝缘体的前端和所述中心电极的尖端的远端之间的长度c满足1.5mm≤c≤2.0mm。

10.根据权利要求9所述的火花塞，其中所述长度c和d满足3mm≤d+c≤5mm。

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