CN103262369A - 火花塞 - Google Patents

Abstract

抑制跳火性能的下降并减少从火花塞产生的电波杂音的水平。火花塞具备：具有沿着轴线方向的轴孔的绝缘体；在所述轴孔的一端侧设置的中心电极；在所述轴孔的另一端侧设置的端子配件；及在所述轴孔内将所述中心电极与所述端子配件电连接的连接部。该火花塞的连接部包含电阻体，轴线方向上的电阻体的比中央靠中心电极侧的电阻值即中心电极侧电阻值大于电阻体的比中央靠端子配件侧的电阻值即端子配件侧电阻值。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及火花塞，尤其是涉及具备电阻体的火花塞。

背景技术

近年来，伴随着内燃机的高输出化，向火花塞施加的电压升高。因此，伴随着火花放电而产生的电波杂音（点火噪声）的水平也为变高的倾向。以往，为了减少这种电波杂音而提出了各种技术（例如，参照专利文献1～3）。

通常，通过增大在将火花塞的中心电极与端子配件电连接的连接部上配置的电阻体的电阻值，能够减少电波杂音的水平。然而，当为了减少电波杂音水平而增大电阻体的电阻值时，点火能量减少，火花塞的跳火性能可能会下降。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-152053号公报

专利文献2：日本特开平11-233232号公报

专利文献3：日本特开2006-66086号公报

发明内容

发明要解决的课题

考虑到上述的问题，本发明要解决的课题在于抑制跳火性能的下降并减少从火花塞产生的电波杂音的水平。

用于解决课题的手段

本发明为了解决上述的课题的至少一部分而做出，作为以下的方式或适用例而能够实现。

另外，本发明除了作为上述的火花塞的结构之外，还可以作为火花塞的制造方法、火花塞的电阻体、火花塞的电阻体的制造方法等而构成。

[适用例1]一种火花塞，具备：具有沿着轴线方向的轴孔的绝缘体；在所述轴孔的一端侧设置的中心电极；在所述轴孔的另一端侧设置的端子配件；及在所述轴孔内将所述中心电极与所述端子配件电连接的连接部，所述火花塞的特征在于，所述连接部包含电阻体，所述轴线方向上的所述电阻体的比中央靠所述中心电极侧的电阻值即中心电极侧电阻值大于比所述中央靠所述端子配件侧的电阻值即端子配件侧电阻值。

[适用例2]在适用例1所述的火花塞中，其特征在于，所述轴线方向上的所述电阻体的比中央靠所述中心电极侧的材料的电阻值大于比所述中央靠所述端子配件侧的材料的电阻值。

[适用例3]在适用例1或适用例2所述的火花塞中，其特征在于，所述中心电极侧电阻值比所述端子配件侧电阻值大0.5kΩ以上。

[适用例4]在适用例1～适用例3中任一项所述的火花塞中，其特征在于，所述中心电极侧电阻值比所述端子配件侧电阻值大1.0kΩ以上。

[适用例5]在适用例1～适用例4中任一项所述的火花塞中，其特征在于，所述端子配件侧电阻值为100Ω以上。

[适用例6]在适用例1～适用例5中任一项所述的火花塞中，其特征在于，所述电阻体为大致圆柱状，所述电阻体的直径为2.9mm以下。

发明效果

在适用例1的火花塞中，由于电阻体的中心电极侧的电阻值比端子配件侧的电阻值大，因此能够有效地抑制伴随着火花放电而产生的电波杂音的水平。而且，无需使电阻体的电阻值整体变化，因此能够抑制跳火性能下降的情况。

根据适用例2的火花塞，通过在电阻体的中心电极侧与端子配件侧使用具有不同电阻值的材料，由此能够形成在中心电极侧和端子配件侧具有不同电阻值的电阻体。

根据适用例3的火花塞，若中心电极侧电阻值比端子配件侧电阻值大0.5kΩ以上，则能够有效地减少电波杂音的水平。

根据适用例4的火花塞，若中心电极侧电阻值比端子配件侧电阻值大1.0kΩ以上，则能够更有效地减少电波杂音的水平。

根据适用例5的火花塞，若端子配件侧电阻值为100Ω以上，则能够减少电波杂音的水平。此外，例如即使电阻体的电阻值小，通过增加电阻体的长度，也能够减少电波杂音的水平。

根据适用例6的火花塞，在电阻体的直径为2.9mm以下比较小径时，通过使中心电极侧电阻值大于端子配件侧电阻值，能够使电波杂音的水平更显著地减少。

附图说明

图1是作为本发明的实施方式的火花塞的局部剖视图。

图2是表示电阻体的电阻值的分布的例子的图。

图3是关于火花塞的各样品而表示电波杂音的评价结果的图。

图4是表示各样品的电波杂音的各频率的衰减量的图。

图5是表示与电阻体的密封径对应的电波杂音性能的提高率的图。

具体实施方式

图1是作为本发明的实施方式的火花塞100的局部剖视图。在图1中，由单点划线表示的轴线O-O的右侧表示外观主视图，轴线O-O的左侧表示利用通过火花塞100的中心轴的截面将火花塞100剖切而得到的剖视图。以下，将图1中的火花塞100的轴线方向OD的下侧作为火花塞100的前端侧，将图1中的火花塞100的轴线方向OD的上侧作为后端侧进行说明。

火花塞100具备作为绝缘体的绝缘子10、主体配件50、中心电极20、接地电极30、端子配件40。在主体配件50上形成有沿着轴线方向OD贯通的插入孔501。向该插入孔501内插入绝缘子10而进行保持。中心电极20沿着轴线方向OD保持于在绝缘子10内形成的轴孔12内。中心电极20的前端部在绝缘子10的前端侧露出。接地电极30与主体配件50的前端部接合。端子配件40设置在中心电极20的后端侧，端子配件40的后端部在绝缘子10的后端侧露出。在端子配件40上经由插头（图示外）而连接有高压线缆（图示外），被施加高电压。

绝缘子10正如周知那样对氧化铝等进行烧成而形成，具有在轴中心形成有向轴线方向OD延伸的轴孔12的圆筒形状。在轴线方向OD的大致中央形成有外径最大的锷部19，在比其靠后端侧形成有后端侧主体部18。在比锷部19靠前端侧形成有外径比后端侧主体部18小的前端侧主体部17，进而在比该前端侧主体部17靠前端侧形成有外径比前端侧主体部17小的腿长部13。腿长部13中，越靠前端侧越缩径，在火花塞100安装于内燃机的发动机盖200时，曝露于该燃烧室。

主体配件50是用于将火花塞100固定在内燃机的发动机盖200上的圆筒状的配件。主体配件50对绝缘子10进行保持以将从绝缘子10的后端侧主体部18的一部分到腿长部13的部位包围。即，向主体配件50的插入孔501内插入绝缘子10，绝缘子10的前端和后端分别从主体配件50的前端和后端露出。主体配件50由低碳钢材料形成，并对整体实施镀镍、镀锌等镀敷处理。在主体配件50的后端部设有供火花塞扳手（图示外）卡合的六棱柱形状的工具卡合部51。主体配件50具有安装螺纹部52，该安装螺纹部52形成有与设置在内燃机的上部的发动机盖200的安装螺纹孔201螺合的螺纹牙。

在主体配件50的工具卡合部51与安装螺纹部52之间形成有锷状的密封部54。在安装螺纹部52与密封部54之间的螺纹颈口59嵌插有将板体折弯而形成的环状的垫圈5。在将火花塞100向发动机盖200安装时，垫圈5在密封部54的座面55与安装螺纹孔201的开口周缘部205之间被压扁而变形。由于该垫圈5的变形，而火花塞100与发动机盖200之间被密封，防止经由安装螺纹孔201的内燃机内的气密泄漏。

在比主体配件50的工具卡合部51靠后端侧设有薄的紧固部53。而且，在密封部54与工具卡合部51之间，与紧固部53同样地设有薄的压缩变形部58。在从工具卡合部51到紧固部53的主体配件50的内周面与绝缘子10的后端侧主体部18的外周面之间夹有圆环状的环构件6、7，进而在两环构件6、7间填充有滑石（talc）9的粉末。在制造时，将紧固部53向内侧折弯而向前端侧按压，由此使压缩变形部58发生压缩变形，由于该压缩变形部58的压缩变形，经由环构件6、7及滑石9，将绝缘子10在主体配件50内朝向前端侧按压。通过该按压，在主体配件50的内周，在形成于安装螺纹部52的位置的台阶部56，经由环状的填密片8，按压绝缘子10的台阶部15，使主体配件50与绝缘子10成为一体。此时，主体配件50与绝缘子10之间的气密性由填密片8保持，防止燃烧气体的流出。而且，通过该按压，将滑石9向轴线方向OD压缩而提高主体配件50内的气密性。

中心电极20设置在轴孔12的前端，是具有在电极母材21的内部埋设有芯材22而成的结构的棒状的电极，该电极母材21由因科耐尔（商标名）600等的镍或以镍为主成分的合金形成，该芯材22由比电极母材21的热传导性优异的铜或以铜为主成分的合金构成。

接地电极30由耐腐蚀性高的金属构成，作为一例，使用镍合金。该接地电极30的基端焊接在主体配件50的前端面。接地电极30的前端部以在轴线O上沿着轴线方向OD与中心电极20的前端面相对的方式弯曲。在该接地电极30的前端部与前述的中心电极20的前端部之间形成产生火花放电的火花间隙。

在绝缘子10的轴孔12内配置有将端子配件40与中心电极20电连接的连接部2。连接部2具备：上密封材料4a；下密封材料4b；由所述密封材料夹持的圆柱状的电阻体3。上密封材料4a和下密封材料4b是电阻值小于0.1Ω的导电性优良的周知的玻璃密封材料，由包含铜、锡、铁等金属粉末和硼硅酸玻璃粉末的材料形成。电阻体3例如是具有1Ω以上的电阻值的电阻，由包含氧化锆粉末、氧化铝粉末、碳黑、玻璃粉末、PVA粘合剂等的材料形成。上密封材料4a、下密封材料4b、电阻体3例如如下述那样形成在轴孔12内。即，从轴孔12的后端侧插入中心电极20，从其上方填充下密封材料4b的材料粉末，并用按压棒进行按压。此外，从其上方填充电阻体3的材料粉末，并利用按压棒进行按压。此外，从其上方填充上密封材料4a的材料粉末，并利用按压棒进行了按压之后，向轴孔12的后端插入端子配件40。并且，在将绝缘子10加热之后，压入端子配件40，使轴孔12内的上密封材料4a、下密封材料4b及电阻体3的材料粉末熔融，然后进行冷却。由此，在轴孔12内，上密封材料4a、下密封材料4b、电阻体3凝固，中心电极20及端子配件40固定在轴孔12内。

在本实施方式中，在如上述那样形成电阻体3时，将适当调整了碳黑的分量的材料粉末阶段性地填充到轴孔12内，由此在轴线方向OD上产生电阻值的分布。具体而言，使填充在靠轴线方向OD的前端侧的材料粉末比填充在后端侧的材料粉末的碳黑的混合率降低，由此，越靠轴线方向OD的前端侧而电阻值越变高。

图2是表示电阻体3的电阻值的分布的例子的图。在图2的下部，表示火花塞100的连接部2（上密封材料4a+电阻体3+下密封材料4b）的周边的放大剖面。另一方面，在图2的上部，通过坐标图表示连接部2的轴线方向OD上的各位置的电阻值。该坐标图的横轴表示沿着轴线方向OD的轴孔12内的位置，纵轴表示在轴线方向OD上从位于前端侧的下密封材料4b到各位置的电阻值。

如图2所示，在本实施方式中，在轴线方向OD上从下密封材料4b到上密封材料4a，电阻体3的电阻值渐增。而且，从下密封材料4b与电阻体3的界面A到电阻体3的中心B的电阻值的斜率不同于从电阻体3的中心B到上密封材料4a与电阻体3的界面C的电阻值的斜率。具体而言，前者的斜率大，后者的斜率小。即，电阻体3的从其中心B到界面A的部分（以下，称为“中心电极侧电阻部3b”）的电阻值（以下，称为“中心电极侧电阻值R1”）比从中心B到界面C的部分（以下，称为“端子配件侧电阻部3a”）的电阻值（以下，称为“端子配件侧电阻值R2”）大。需要说明的是，在本实施方式中，“界面A”是指电阻体3占据轴孔12的径向截面的80%以上的截面中的位于最前端侧的截面，“界面C”是指电阻体3占据轴孔12的径向截面的80%以上的截面中的位于最后端侧的截面。所述界面A及界面C的位置可以通过对连接部2的截面影像进行图像分析来决定。在图2所示的电阻值的分布的例子中，中心电极侧电阻值R1为3kΩ左右，端子配件侧电阻值R2为2kΩ左右。即，电阻体3整体具有5kΩ左右的电阻值。需要说明的是，端子配件侧电阻值R2优选具有至少100Ω以上的电阻值。

为了测定电阻体3的任意的截面的电阻值，首先，从中心电极20侧及端子配件40侧进行研磨，分别使目标的截面露出。然后，对各个截面涂敷银糊剂，测定截面间的电阻值。如此，能够测定电阻体3的任意的截面的电阻值。而且，使研磨从中心电极20侧到界面A进展，并使研磨从端子配件40侧到界面C进展，求出轴线O上的界面A和界面C的中心的位置，由此能够决定电阻体3的中心B。而且，中心电极侧电阻部3b和端子配件侧电阻部3a的各自的电阻值可以如下测定。即，例如向界面A的截面和界面C的截面分别涂敷银糊剂而测定电阻体3整体的电阻值，在此基础上，从中心电极20侧到中心B进行研磨。然后，向中心B的截面涂敷银糊剂，测定剩余的电阻体3（即，端子配件侧电阻部3a）的两端的电阻值。由此，能够测定端子配件侧电阻值R2。而且，若从在该端子配件侧电阻值R2的测定之前测定的电阻体3整体的电阻值减去该端子配件侧电阻值R2，则能够求出中心电极侧电阻值R1。需要说明的是，在此，从中心电极20侧到中心B进行研磨，但也可以通过从端子配件40侧到中心B进行研磨，来求出中心电极侧电阻值R1和端子配件侧电阻值R2。除此之外，也可以在中心B将电阻体3切断而使端子配件侧电阻部3a与中心电极侧电阻部3b分离，分别单独地测定电阻值。

图3是对于火花塞100的35个样品，表示与中心电极侧电阻部3b和端子配件侧电阻部3a的电阻值之差（R1-R2）对应的电波杂音的评价结果的图。如该图3所示，样品No.1～9将电阻体3整体的电阻值设为2kΩ，并将中心电极侧电阻值R1与端子配件侧电阻值R2之差调整至1.5kΩ～－1.5kΩ。而且，样品No.10～18将电阻体3整体的电阻值设为5kΩ，并将中心电极侧电阻值R1与端子配件侧电阻值R2之差调整至4kΩ～－4kΩ。此外，样品No.19～35将电阻体3整体的电阻值设为10kΩ，并将中心电极侧电阻值R1与端子配件侧电阻值R2之差调整至6kΩ～－6kΩ。

在该图3中，关于各样品，示出基于由CISPR12规定的被称为箱体法的试验而进行了电波杂音性能的评价的试验结果。具体而言，将与中心电极侧电阻值R1和端子配件侧电阻值R2之差为0Ω的样品相比电波杂音下降了5dB以上的样品标注“◎◎”这样的记号，将下降了2.5dB以上的样品标注为“◎”，将下降了1.5dB以上的样品标注为“○”。此外，将电波杂音增大了1.5dB以上的样品标注为“×”。根据图3所示的各样品的评价结果，确认到了无论是电阻体3的整体的电阻值为2kΩ、5kΩ、10kΩ的哪个样品，只要中心电极侧电阻值R1比端子配件侧电阻值R2增大0.5kΩ以上，优选1.0kΩ以上，就能够使电波杂音的水平比没有电阻值的差的样品有效减少。由此，在本实施方式的火花塞100中，电阻体3的中心电极侧电阻部3b的电阻值成为比端子配件侧电阻部3a的电阻值大0.5kΩ以上的值，优选为大1.0kΩ以上的值。

图4是表示各样品的电波杂音的各频率的衰减量的图。在此，对于图3所示的样品中的代表性的4个样品（样品No.23、24、27、30），基于上述的箱体法，进行了各频率的评价。根据图4所示的评价结果，如样品No.23、24那样，若中心电极侧电阻值R1比端子配件侧电阻值R2大，则在0～1000MHz的整个频率区域，电波杂音的衰减量比没有电阻值的差的样品No.27增大。例如，在电阻值的差为1kΩ的样品No.24中，与没有电阻值的差的样品No.27相比，在400～600MHz附近最大衰减2.5dB，在电阻值的差为2kΩ的样品No.23中，最大衰减了5dB。相对于此，在中心电极侧电阻值R1比端子配件侧电阻值R2小的样品No.30中，在整个频率上，电波杂音的衰减量比没有电阻值的差的样品No.27恶劣。

图5是表示与中频率区域（100MHz）的电阻体3的密封径D对应的电波杂音性能的提高率的图。在此，关于图3所示的样品中的代表性的5个样品（样品No.23、24、25、26、27），使表示电阻体3的直径的密封径D（参照图2）变化来求出电波杂音性能的提高率。图5所示的各值表示相对于中心电极侧电阻值R1与端子配件侧电阻值R2没有差且密封径D为3.9mm的样品No.27的电波杂音的衰减率而言的衰减率的提高率。根据图5所示的评价结果，确认到的是若密封径D为2.9mm以下，则电阻值的差越大的样品的电波杂音性能的提高率越显著地提高。例如，在没有电阻值的差的样品No.27中，也是使密封径从3.9mm变细至2.9mm，看到了7%左右的提高，但即使在电阻值的差如样品No.26那样为0.2kΩ比较小的情况下，相对于没有电阻值的差的样品No.27而言，成为2倍以上的提高率。基于该评价结果，本实施方式的火花塞100中的电阻体3的直径（密封径D）为2.9mm以下。

在以上说明的本实施方式的火花塞100中，配置在轴孔12内的电阻体3的电阻值具有分布，使接近火花间隙的中心电极侧电阻部3b的电阻值大于端子配件侧电阻部3a的电阻值。因此，能够有效地抑制伴随着火花放电而产生的电波杂音的水平。而且，由于无需使电阻体3的整体的电阻值变化，因此能够抑制跳火性能下降的情况。而且，以往，已知有当增大电阻体3整体的电阻值时，会抑制低频的电波杂音，当增加电阻体3的沿着轴线方向OD的长度时，会抑制高频的电波杂音的情况，但是在本实施方式中，通过使中心电极侧电阻部3b的电阻值大于端子配件侧电阻部3a的电阻值，如图4所示，可以不在局部的频率区域，而在宽幅的频率区域减少电波杂音的水平。

另外，在本实施方式的火花塞100中，将中心电极侧电阻值R1设为比端子配件侧电阻值R2大0.5kΩ以上，优选大1.0kΩ以上，将端子配件侧电阻值设为100Ω以上，将电阻体3的直径设为2.9mm以下，由此能够更有效地减少电波杂音的水平。

以上，说明了本发明的一实施方式，但本发明并未限定为这种方式，在不脱离其宗旨的范围内可以采用各种结构。例如，能够进行以下的变形。

在上述实施方式中，连接部2设为在电阻体3的两端分别配置有玻璃密封材料（上密封材料4a、下密封材料4b）的结构。相对于此，也可以是例如从连接部2省去上密封材料4a而使电阻体3与端子配件40直接接触的结构、省去下密封材料4b而使电阻体3与中心电极20直接接触的结构、或省去上密封材料4a和下密封材料4b这两者而使电阻体3与端子配件40直接接触并使电阻体3与中心电极20直接接触的结构。在省去了上密封材料4a时，界面C可以作为电阻体3与端子配件40接触的部分的最前端侧的截面。在省去了下密封材料4b时，界面A可以作为电阻体3与中心电极20接触的部分的最后端侧的截面。

在上述实施方式中，示出了电阻值从电阻体3的界面A到界面C渐增的例子，但只要中心电极侧电阻部3b比端子配件侧电阻部3a的电阻值高即可，也可以存在电阻值从界面A到界面C下降的部分。

在上述实施方式中，电阻体3为大致圆柱状，其密封径在轴线方向OD上一样。相对于此，也可以通过在端子配件侧电阻部3a与中心电极侧电阻部3b使密封径不同，由此不用使电阻体3整体的材质变化而使中心电极侧电阻部3b的电阻值比端子配件侧电阻部3a大。

标号说明

2…连接部

3…电阻体

3a…端子配件侧电阻部

3b…中心电极侧电阻部

4a…上密封材料

4b…下密封材料

5…垫圈

6…环构件

8…填密片

9…滑石

10…绝缘子

12…轴孔

13…腿长部

15…台阶部

17…前端侧主体部

18…后端侧主体部

19…锷部

20…中心电极

21…电极母材

22…芯材

30…接地电极

40…端子配件

50…主体配件

51…工具卡合部

52…安装螺纹部

53…紧固部

54…密封部

55…座面

56…台阶部

58…压缩变形部

59…螺纹颈口

100…火花塞

200…发动机盖

201…安装螺纹孔

205…开口周缘部

501…插入孔

Claims (6)

1.一种火花塞，具备：具有沿着轴线方向的轴孔的绝缘体；在所述轴孔的一端侧设置的中心电极；在所述轴孔的另一端侧设置的端子配件；及在所述轴孔内将所述中心电极与所述端子配件电连接的连接部，所述火花塞的特征在于，

所述连接部包含电阻体，

所述轴线方向上的所述电阻体的比中央靠所述中心电极侧的电阻值即中心电极侧电阻值大于比所述中央靠所述端子配件侧的电阻值即端子配件侧电阻值。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

所述轴线方向上的所述电阻体的比中央靠所述中心电极侧的材料的电阻值大于比所述中央靠所述端子配件侧的材料的电阻值。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

所述中心电极侧电阻值比所述端子配件侧电阻值大0.5kΩ以上。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的火花塞，其特征在于，

所述中心电极侧电阻值比所述端子配件侧电阻值大1.0kΩ以上。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的火花塞，其特征在于，

所述端子配件侧电阻值为100Ω以上。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的火花塞，其特征在于，

所述电阻体为大致圆柱状，所述电阻体的直径为2.9mm以下。

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