CN103907252A - 内燃机用的火花塞及其安装构造 - Google Patents

Abstract

提供具备外壳(2)、绝缘件3、中心电极(4)、以及接地电极5的内燃机用的火花塞(1)。中心电极(4)的前端部及接地电极(5)的对置部(52)的双方分别具有朝向火花放电间隙(11)突出的突起部(41、6)。突起部(41、6)之中的至少一方的与火花放电间隙(11)对置的对置面(410、60)相对于与火花塞轴向正交的面倾斜。火花放电间隙(11)构成为，在与火花塞轴向正交的一个方向上，火花放电间隙从一端侧的窄间隙(111)朝向另一端侧的宽间隙(112)渐渐扩大。

Description

内燃机用的火花塞及其安装构造

技术领域

本发明涉及在汽车、摩托车、热电联供系统、气体加压输送用泵等中使用的内燃机用的火花塞及其安装构造。

背景技术

以往，如图1所示，例如有作为导入到汽车等的内燃机的燃烧室的混合气体的点火机构使用的内燃机用火花塞9。

上述火花塞9具有中心电极94和接地电极95。该接地电极95的一端固定于外壳92并弯折，并且另一端配置于与中心电极94对置的位置，从而在接地电极95与中心电极94之间形成火花放电间隙911。

另外，在上述接地电极95上设置有朝向火花放电间隙911突出的突起部96。另外，突起部96具有与上述中心电极94对置的对置面960。而且，如图2(A)、(B)所示，在火花放电间隙911进行放电，通过该放电将混合气体点火。另外，图中的符号E表示通过放电而形成的火花放电，符号F表示混合气体的气流，符号I表示火焰(参见专利文献1)。

另外，专利文献2中公开了为了抑制接地电极的磨耗而对接地电极的形状进行了改良的火花塞。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-317896号公报

专利文献2：日本特开2009-252525号公报

发明所要解决的课题

但是，近年来，为了降低耗油率而开发了各种基于稀薄燃烧的内燃机，在稀薄燃烧时，为了保持对混合气体的点火性，需要增大燃烧室内的混合气体的流速。因此，在使用上述专利文献1所示的火花塞9的情况下，与混合气体的流速增大相对应地，如图2(C)所示，在火花放电间隙911中混合气体被火花放电E加热之前，火花放电E容易被拉长而熄灭。在火花放电E熄灭的情况下，产生再次放电的现象(以下称为再放电)并反复出现。而且，火花放电E通过气流而不断地向恒定方向、即下游侧流动，从而在突起部96的下游侧的角部反复发生再放电，该部分容易偏倚消耗(以下称为偏消耗)。其结果，会产生火花塞的寿命下降的问题。

针对于此，通常考虑通过将突起部96粗径化而提高耐消耗性，提高火花塞的寿命。

但是，在这种情况下，突起部96的上述对置面960扩大，所以在火焰成长时，对置面960从火焰I夺取热量，有可能阻碍火焰I成长(以下称为消焰作用)。其结果，有可能导致火花塞的点火性的下降。

另外，随着内燃机的燃烧室内的高压缩化，可能会导致放电电压的上升，要求抑制放电电压上升。在此，可以想到将火花放电间隙设定得较小，然而在这种情况下，容易发生消焰作用，难以提高点火性。

另外，专利文献2所述的火花塞，将接地电极的形状设为混合气体的气流的下游侧的体积比上游侧大，但如果没有突起部的话，消焰作用容易变大，所以不利于提高点火性。另外，专利文献2所述的火花塞，接地电极不具有突起部，未涉及解决上述突起部的消耗问题。

发明内容

本发明是鉴于上述背景而做出的，提供一种能够抑制消焰作用及放电电压、并提高点火性及寿命的内燃机用的火花塞及其安装构造。

用于解决课题的手段

本发明的一个方式涉及一种内燃机用火花塞，具备：筒状的外壳；筒状的绝缘件，被保持于该外壳的内侧；中心电极，以前端部突出的方式被保持于上述绝缘件的内侧；以及接地电极，与上述外壳连接，并且具有从火花塞轴向与上述中心电极对置的对置部，在接地电极与上述中心电极之间形成火花放电间隙，其特征在于，上述中心电极的上述前端部以及上述接地电极的上述对置部的双方分别具有朝向上述火花放电间隙突出的突起部，该突起部之中的至少一方的与上述火花放电间隙对置的对置面相对于与火花塞轴向正交的面倾斜，上述火花放电间隙构成为，在与上述火花塞的火花塞轴向正交的一个方向上，上述火花放电间隙从该方向的一端侧的、间隙长度比另一端侧小的窄间隙朝向上述另一端侧的、间隙长度比上述一端侧大的宽间隙渐渐扩大。

另外，其他方式涉及一种内燃机用火花塞的安装构造，其特征在于，是将上述内燃机用火花塞安装到内燃机上而成的火花塞的安装构造，上述火花放电间隙被配置成上述窄间隙侧相比于上述宽间隙侧处于被供给到上述燃烧室的混合气体的气流的上游侧。

发明效果

上述火花塞的上述突起部之中的至少一方的与上述火花放电间隙对置的对置面相对于与火花塞轴向正交的面倾斜。而且，上述火花放电间隙构成为，在与火花塞轴向正交的一个方向上，以在一端侧形成窄间隙、并且在另一端侧形成宽间隙的方式，从一端侧朝向另一端侧渐渐扩大。由此，在将上述火花塞安装到内燃机的燃烧室上时，配置成上述突起部的上述窄间隙侧比上述宽间隙侧处于上述燃烧室中的混合气体的气流的上游侧的话，能够实现火花塞的放电电压的抑制、耐消耗性以及点火性的提高。

下面说明其机理。

将火花塞相对于内燃机的配置设为如上所述的配置时，上述窄间隙配置于上游侧。在上述窄间隙的附近，电场最容易集中，上述突起部中的一端侧容易成为放电的起点。其结果，能够抑制放电电压。而且，通过将形成上述窄间隙的一端侧配置于上游侧，从而在上述突起部中，能够在其上游侧得到初始的放电火花，能够争取到放电火花通过混合气体流到下游侧而被吹灭为止的时间。因此，能够充分确保利用火焰的点火机会，从而能够抑制再放电发生次数，便于抑制突起部的消耗促进。其结果，能够提高火花塞的耐消耗性以及点火性。

另外，采用上述配置的话，在上述突起部中的气流的下游侧配置有上述宽间隙。因此，如上所述，在放电火花流到上述突起部的下游侧的情况下，能够增大上述中心电极与上述接地电极之间的放电火花的距离(以下、将其称为放电距离)。因此，容易确保放电火花的放电距离较长，能够充分得到向混合气体的点火机会。其结果，能够提高火花塞的点火性。

上述构成通过如下方式来实现：将上述突起部之中的至少一方构成为，与上述火花放电间隙对置的对置面相对于与火花塞轴向正交的面倾斜，上述火花放电间隙构成为，在与火花塞轴向正交的一个方向上，从一端侧的窄间隙朝向另一端侧的宽间隙渐渐扩大。由此，能够在不使突起部自身特别粗径化的情况下，提高耐消耗性。因此，能够在抑制消焰作用的同时，提高火花塞的寿命。

如上所述，根据本发明，能够提供一种能够抑制消焰作用以及放电电压的同时、提高点火性以及寿命的内燃机用火花塞以及其安装构造。

附图说明

图1是背景技术中的火花塞的前端部分的说明图。

图2是背景技术中的火花塞的前端部分的说明图，(A)是表示放电时的状态的说明图，(B)是放电火花被气流拉长的状态的说明图，(C)是表示放电断开的状态的说明图。

图3是第1实施例中的火花塞的部分截面的说明图。

图4是图3的A向视图。

图5是第1实施例中的火花塞向燃烧室内的安装状态的说明图。

图6是图5的B-B线向视剖视图。

图7是第1实施例中的突起部的说明图，(A)是表示放电时的状态的说明图，(B)是表示放电火花的移动的说明图，(C)是表示放电火花的拉长状态的说明图。

图8是第2实施例中的火花塞的与图4相当的说明图。

图9是第3实施例中的突起部的说明图，是表示放电时的状态的说明图。

图10是第4实施例中的突起部的说明图，是表示放电后的状态的说明图。

图11是第5实施例中的火花塞的前端部分的部分截面的说明图。

图12是图11的C-C向视剖视图。

图13是第5实施例中的与图8相当的说明图。

图14是第5实施例中的突起部的立体的说明图。

图15是第5实施例中的突起部的说明图，(A)是表示放电时的状态的说明图，(B)是表示放电火花的移动的说明图。

图16是第6实施例中的突起部的说明图，(A)是表示放电时的状态的说明图，(B)是表示放电火花的移动的说明图。

图17是第7实施例中的突起部的说明图，(A)是与图12相当的截面的说明图，(B)是与图14相当的立体的说明图。

图18是第8实施例中的突起部的说明图，(A)是与图12相当的截面的说明图，(B)是与图14相当的立体的说明图。

图19是比较例1中的火花塞中的突起部的说明图，(A)是表示放电时的状态的说明图，(B)是表示放电火花的移动的说明图，(C)是表示放电火花的吹灭和再放电的说明图，(D)是表示偏消耗的状态的说明图。

图20是表示实验例1中的耐久时间与间隙之间的关系的线图。

图21是表示实验例2中的耐久时间与放电电压之间的关系的线图。

图22是表示实验例3中的耐久时间与A/F临界之间的关系的线图。

具体实施方式

以下说明本发明的内燃机用火花塞及其安装构造的各种实施例。

另外，内燃机用火花塞例如作为汽车、摩托车、热电联供系统、气体加压输送用泵等中的内燃机的点火机构使用。

在该火花塞中，将插入到内燃机的燃烧室内的一侧作为前端侧，将其相反侧作为基端侧进行说明。

(第1实施例)

使用图3～图7来说明实施例的火花塞。

如图3所示，本例的火花塞1具备：筒状的外壳2；筒状的绝缘件3，被保持在外壳2的内侧；中心电极4，以前端部突出的方式被保持在绝缘件3的内侧；以及接地电极5，与外壳2连接，并且具有从火花塞轴向(火花塞1的长边方向：参见图3)与中心电极4对置的对置部52，在接地电极5与中心电极4之间形成火花放电间隙11。

另外，在中心电极4的前端部以及接地电极5的对置部52的双方分别配置有朝向火花放电间隙11突出的突起部41、突起部6。

另外，如图4所示，在配置在接地电极5上的突起部6中，与火花放电间隙11对置的对置面60相对于与火花塞轴向正交的面倾斜。

另外，如图所示，火花放电间隙11构成为，在与火花塞轴向正交的一个方向上，从形成于火花放电间隙11的一端侧的窄间隙111朝向形成于火花放电间隙11的另一端侧的宽间隙112渐渐扩大。窄间隙111与另一端侧的间隙(即宽间隙112)相比，火花塞轴向的间隙长度小。相反，窄间隙112与一端侧的间隙(即窄间隙111)相比，火花塞轴向的间隙长度大。即，窄间隙111的“窄”和宽间隙112的“宽”是表示彼此的相对大小关系。

另外，在本例中，火花放电间隙11构成为，沿着与接地电极5的对置部52的延设方向(图6所示的虚线L5)正交的方向渐渐扩大。

另外，在本例的火花塞1中，例如外壳2的直径为10mm。另外，中心电极4的前端部从绝缘件3的前端在轴向上突出1.5mm。

另外，突起部41的与火花塞轴向正交的截面形状为圆形，突起部41整体呈大致圆柱形状。另外，突起部41的火花塞轴向高度为0.6mm。

另外，如图3所示，接地电极5具有：立设部51，一端被固定在外壳2的前端部且立设在前端侧；以及对置部52，从立设部51的另一端弯折而从火花塞轴向与中心电极4对置。

另外，突起部6由例如铂合金等贵金属片构成。而且，在本例中，在接地电极5的对置部52上通过焊接来接合贵金属片，由该贵金属片构成突起部6。

另外，突起部6具有一端面(对置面60)相对于轴向倾斜的大致圆柱形状。

另外，外壳2以及接地电极5的母材(突起部6以外的部位)由镍合金构成。

另外，在本例中，中心电极4的前端部由突起部41构成，突起部41由贵金属片构成，形成为大致圆柱状。另外，该贵金属片能够由例如铱合金构成。

另外，本例的火花塞1用于汽车等的车辆用内燃机。

接着，使用图5、图6说明本例的火花塞1在内燃机7上的安装构造。

在将火花塞1安装到内燃机7上时，使用例如公知技术(日本特开平11-324878号公报、日本特开平11-351115号公报等)，相对于燃烧室70中的混合气体的气流F的气流方向，调节接地电极5的位置，将火花塞1安装到内燃机7上。

具体地讲，如图5、图6所示，调节成接地电极5的对置部52的延设方向(图6所示的虚线L5)相对于气流F的气流方向正交，将火花塞1安装到内燃机7上。也就是说，以接地电极5的立设部51不会遮挡气流F的方式，将火花塞1安装到内燃机7上。另外，如该图所示，配设在燃烧室70上的突起部6配置成，窄间隙111比宽间隙112靠近被供给到燃烧室70的混合气体的气流F的上游侧。

接着，使用图7详细地说明本例的火花塞1放电时的突起部6中的火花放电E的移动和形状以及其对混合气体的点火情况。

通过对中心电极4和接地电极5之间施加预定的电压而向火花放电间隙11放电时，如图7(A)所示，能够在突起部6的上游侧得到初始的火花放电E。也就是说，在电场强度容易变高的窄间隙111中产生初始的火花放电E。而且，如图7(B)所示，火花放电E借助混合气体的气流F在放电距离增大的状态下流到下游侧。而且，如图7(C)所示，在突起部6的下游侧的角部66，火花放电E被大大地拉长。在此期间，混合气体被火花放电E点火。

接着，使用图3～图7说明本例的作用效果。

如图3、图4所示，上述火花塞的突起部6的与火花放电间隙11对置的对置面60相对于与火花塞轴向正交的面倾斜。而且，火花放电间隙11构成为，在与火花塞轴向正交的一个方向上，以在一端侧形成窄间隙111、并且在另一端侧形成宽间隙112的方式，从一端侧朝向另一端侧渐渐扩大。由此，在将火花塞1安装到内燃机7的燃烧室70上时，如果配置成突起部6的窄间隙111侧相比于宽间隙112侧处于燃烧室70中的混合气体的气流F的上游侧，则能够实现火花塞1的放电电压的抑制、耐消耗性及点火性的提高。

下面说明其机理。

将火花塞1相对于内燃机7的配置设为如上所述的配置时，窄间隙111配置于上游侧。在窄间隙111的附近，电场最容易集中，突起部6中的一端侧容易成为放电的起点。其结果，能够抑制放电电压。而且，通过将形成窄间隙111的一端侧配置于上游侧，从而在突起部6中，能够在其上游侧得到初始的火花放电E，能够争取到火花放电E通过混合气体流到下游侧而被吹灭为止的时间。因此，能够充分确保利用火焰的点火机会，从而能够抑制再放电发生次数，容易抑制突起部6的消耗促进。其结果，能够提高火花塞1的耐消耗性以及点火性。

另外，如果采用上述配置，在突起部6中的气流的下游侧配置有宽间隙112。因此，如上所述，在火花放电E流到突起部6的下游侧的情况下，能够增长中心电极4与接地电极5之间的火花放电E的放电距离(参见图5)。因此，容易较长地确保火花放电E的放电距离，能够充分得到向混合气体的点火机会。其结果，能够提高火花塞1的点火性。

上述构成通过如下方式来实现：将突起部6构成为，与火花放电间隙11对置的对置面60相对于与火花塞轴向正交的面倾斜，火花放电间隙11构成为，在与火花塞轴向正交的一个方向上，从一端侧的窄间隙111朝向另一端侧的宽间隙112渐渐扩大。由此，能够在不使突起部自身特别粗径化的情况下，提高耐消耗性。因此，能够在抑制消焰作用的同时，提高火花塞1的寿命。

另外，火花放电间隙11构成为沿着与接地电极5的对置部52的延设方向(图6所示的虚线L5)正交的方向渐渐扩大。由此，能够更加可靠地防止朝向火花放电间隙11的气流F被接地电极5遮挡，并且以在气流F的下游侧配置宽间隙112、在气流F的上游侧配置窄间隙111的方式配置火花塞1。因此，如上所述，能够提高突起部6的耐消耗性，并且能够充分确保点火机会。其结果，能够提高火花塞1的寿命，并且能够更加有效地提高点火性。另外，能够更加有效地抑制放电电压。

如上所述，根据本例，能够提供一种可抑制消焰作用及放电电压、并提高点火性及寿命的内燃机用的火花塞以及其安装构造。

另外，也可以将本例的突起部6配置成，第一直线L1相对于表示接地电极5的对置部52的延设方向的虚线L5以45°交叉等倾斜交叉的方式。在该情况下，也能够防止朝向火花放电间隙11的气流F被接地电极5遮挡，并且在气流F的下游侧配置宽间隙112，在气流的上游侧配置窄间隙111。因此，如上所述，能够提高突起部6的耐消耗性，并且能够充分确保点火机会。其结果，能够提高火花塞1的寿命时，并且进一步提高点火性。另外，能够有效地抑制放电电压。

(第2实施例)

如图8所示，本例是使中心电极4以及接地电极5双方的突起部41、6的对置面410、60倾斜的例子。

在本例中，中心电极4以及接地电极5双方的突起部41、6中的对置面410、60以相对于与火花塞轴向正交的面朝向同一方向且随着从窄间隙111侧朝向宽间隙112侧而越发朝向火花塞1的前端侧的方式倾斜。

在本例中，火花塞1相对于内燃机7的配置如下，在混合气体的气流F的上游侧配置窄间隙111，在气流F的下游侧配置宽间隙112。于是，由此，中心电极4以及接地电极5双方的突起部41、6中的对置面410、60处于随着从气流F的上游侧至下游侧而越发朝向火花塞1的前端侧的状态。

其他与第1实施例相同。

在本例的情况下，能够改变进入到火花放电间隙11的气流F的方向，容易使火焰在燃烧室内扩散。因此，能够有效提高火花塞1的点火性。

除此之外，具有与第1实施例相同的作用效果。

(第3实施例)

如图9所示，本例是在火花塞1的接地电极5上配设了与火花放电间隙11的窄间隙111面对的角部66由贵金属构成、其他部位由镍合金构成的突起部6的例子。

其他与第1实施例相同。

在本例的情况下，能够提高进行初始放电的窄间隙111中的突起部6的一端侧的耐消耗性。其结果，能够进一步实现火花塞1的长寿命化。另外，能够降低突起部6的制造成本。

除此之外，具有与第1实施例相同的作用效果。

(第4实施例)

如图10所示，本例是在火花塞1的接地电极5上配设了与火花放电间隙11的宽间隙112面对的角部66由贵金属构成、其他部位由镍合金构成的突起部6的例子。

其他与第1实施例相同。

在本例的情况下，能够提高火花放电E流入的宽间隙112中的突起部6的另一端侧的耐消耗性。其结果，能够进一步实现火花塞1的长寿命化。另外，能够降低突起部6的制造成本。

除此之外，具有与第1实施例相同的作用效果。

(第5实施例)

如图11～图15所示，本例是在火花塞1的接地电极5以及中心电极4上配设了与火花塞轴向正交的截面形状为图12所示的特定形状的突起部6、突起部41的例子。

突起部6和突起部41的与火花塞轴向正交的截面形状相同。因此，首先说明突起部6的形状。

如图11、图12所示，突起部6的与火花塞轴向正交的截面形状是具有其轮廓61之中的曲率半径最小的最小曲率半径部62且满足以下条件的特定形状。

该条件按照如下方式制定。也就是说，如图12所示，首先，假想将上述截面形状中的最小曲率半径部62和几何学的重心P1连接的第一直线L1。接着，假想将第一直线L1与上述截面形状的轮廓61交叉的2个交点P2之间连接的第一线段M。接着，假想在第一线段M的中点P3与第一线段M正交的第二直线L2。接着，通过第二直线L2将上述截面形状分割为包括最小曲率半径部62的第1区域B和不包括最小曲率半径部62的第2区域C。此时，第2区域C的面积大于第1区域B的面积。

于是，在本例中，在第2区域C形成有宽间隙112，在第1区域B的最小曲率半径部62形成有窄间隙111。

另外，如图12所示，本例中的突起部6配设成第一直线L1与接地电极5的对置部52的延设方向(图13所示的虚线L5)正交。另外，突起部6形成为与第一直线L1同一方向的全长W1比与对置部52的延设方向正交的方向的宽度W2小。

另外，如图12所示，突起部6的上述截面形状的轮廓61以第一直线L1为基准成为线对称形状。而且，轮廓61形成为如下的形状，第二直线L2方向的宽度从第1区域B的最小曲率半径部62(第1区域B侧的交点P2)朝向第2区域C渐渐扩大，在第2区域C上形成最大宽度部63，并且以该最大宽度部63为基点，随着朝向第2区域C侧的交点P2变窄。而且，最大宽度部63是在第2区域C中的轮廓61之中曲率半径最小的部分。

另外，沿着第一直线L1的突起部6的全长W1为0.88mm，与第一直线L1方向和火花塞轴向的双方正交的方向的宽度W3(参见图5)为0.88mm。另外，不限于此，例如也可以将突起部6的全长W1设为0.83mm，将宽度W3设为0.96mm。

另外，突起部6的第1区域B中的最小曲率半径部62的曲率半径R为0.1，第2区域C中的最大宽度部63的曲率半径R为0.2。另外，接地电极5的对置部52的宽度W2为2.4mm。

而且，如图14所示，突起部6是上述截面形状满足上述特定形状的大致柱状体。另外，突起部6在与火花塞轴向正交的方向的一端侧具有火花塞轴向的最大高度T1，并且在另一端侧具有火花塞轴向的最小高度T2。也就是说，突起部6的与火花放电间隙11对置的对置面60相对于与火花塞轴向正交的面倾斜。

突起部41也是与火花塞轴向正交的截面形状满足上述特定形状的柱状体。而且，突起部41形成为火花塞轴向的高度恒定。

接着，使用图15详细地说明本例的火花塞1的放电时的突起部中的火花放电E的移动与突起部的消耗之间的关系。

通过对中心电极4和接地电极5之间施加预定的电压，从而在火花放电间隙11放电时，如图15(A)所示，在突起部6的上游侧能够得到初始的火花放电E。也就是说，在电场强度容易变高的最小曲率半径部62(参见图12)，产生初始的火花放电E。

而且，如图15(B)所示，火花放电E借助混合气体的气流F而一边增大放电距离一边流至下游侧。而且，在突起部6的下游侧的角部66，火花放电E拉长。在此期间，通过火花放电E对混合气体点火。另外，在突起部6的下游侧的角部66，火花放电E被拉长而熄灭，在同一部位、即突起部6的下游侧的角部66反复进行再放电。

其他与第1实施例相同。

在本例的情况下，突起部6的与火花塞轴向正交的截面形状形成为上述特定形状。也就是说，如图12所示，上述截面形状中的第2区域C的面积比第1区域B的面积大。由此，如图13所示，在将火花塞1安装到内燃机7的燃烧室70上时，如果以突起部6的第1区域B(窄间隙111侧)相比于第2区域C(宽间隙侧112侧)位于燃烧室70中的混合气体的气流F的上游侧的方式进行配置，则能够实现火花塞1的长寿命化。也就是说，若采用上述方式进行配置，在突起部6中的气流F的下游侧配置面积较大的第2区域C。因此，如上所述，即使在突起部6的下游侧的角部66反复进行再放电，与面积增大的量对应地，能够抑制由再放电引起的突起部6的消耗范围的扩大。因此，能够抑制突起部6的偏消耗，能够进一步提高耐消耗性。其结果，能够有效地提高火花塞1的寿命。

另外，在最小曲率半径部62的附近电场最容易集中，最小曲率半径部62容易成为放电的起点。因此，通过将最小曲率半径部62配置在上游侧，从而如图15(A)所示，在突起部6中，能够在其上游侧得到初始的火花放电E。而且，如图15(B)所示，能够争取到火花放电E借助混合气体流到下游侧而被吹灭为止的时间。因此，能够充分确保火焰的点火机会。其结果，能够有效地提高火花塞1的点火性。

上述构成通过将突起部6的上述截面形状设为上述特定形状来实现。由此，能够在不使突起部6自身特别粗径化的情况下，抑制消焰作用。其结果，能够有效防止火花塞1的点火性的下降。

另外，如图13所示，突起部6被配设成第一直线L1相对于接地电极5的对置部52的延设方向正交。由此，能够更加可靠地防止朝向放电火花间隙11的气流F被接地电极5遮挡，并且在气流F的下游侧配置第2区域C，在气流F的上游侧配置第1区域B。因此，如上所述，能够提高突起部6的耐消耗性，并且能够充分确保点火机会。其结果，能够提高火花塞1的寿命的同时，能够更加有效地提高点火性。

除此之外，具有与第1实施例相同的作用效果。

(第6实施例)

如图16所示，本例是如下配置的例子：在火花塞1的接地电极5上配置与火花塞轴向正交的截面形状呈图12所示的特定形状的突起部6，并且突起部6的第2区域C比第1区域B更近靠燃烧室70中的混合气体的气流F的上游侧。

在本例中，突起部6的与火花塞轴向正交的截面形状是具有轮廓61之中曲率半径最小的最小曲率半径部62、并且满足第5实施例所示的条件的特定形状(参见图12)。

而且，在本例中，如图16所示，在第1区域B的最小曲率半径部62形成有宽间隙112，在第2区域C形成有窄间隙111。

尤其，在本例中，在将火花塞1安装到内燃机7的燃烧室70时，火花塞1被配置成突起部6的第2区域C(窄间隙111侧)比第1区域B(宽间隙112侧)靠近燃烧室70中的混合气体的气流F的上游侧。

其他与第5实施例相同。

在本例的情况下，突起部6的与火花塞轴向正交的截面形状形成为上述特定形状。也就是说，形成为上述截面形状中的第2区域C的面积比第1区域B的面积大(参见图12)。由此，如图16所示，在将火花塞1安装到内燃机7的燃烧室70时，如果配置成突起部6的第2区域C比第1区域B靠近燃烧室70中的混合气体的气流F的上游侧，则能够实现火花塞1的长寿命化。也就是说，若采用上述的配置，则在进行初始放电的突起部6中的气流F的上游侧(窄间隙111侧)配置面积较大的第2区域C。因此，即使在突起部6的上游侧的角部66反复进行初始放电，如图16(A)所示，与面积增大的量对应地，能够抑制由放电引起的突起部6的消耗范围的扩大。因此，能够抑制突起部6的消耗，能够进一步提高耐消耗性。也就是说，能够抑制窄间隙111的扩大，能够抑制放电电压。其结果，能够有效地提高火花塞1的寿命。

另外，若采用上述配置，则第1区域B中的最小曲率半径部62配置于下游侧。最小曲率半径部62的附近的体积最小。因此，在火花放电E被拉长的突起部6的下游侧的角部66，能够更加容易抑制消焰作用。而且，如图16(B)所示，能够争取到火花放电E借助混合气体流到下游侧而被吹灭为止的时间。因此，能够充分确保火焰的点火机会。其结果，能够更加有效地提高火花塞1的点火性。

除此之外，还具有与第5实施例相同的作用效果。

(第7实施例)

如图17(A)、(B)所示，本例是这样的例子，加大第1区域B与第2区域C的面积差而形成上述特定形状的突起部6。

本例中的突起部6，与火花塞轴向正交的截面形状的轮廓61在从上述截面形状中的第1区域B的最小曲率半径部62至第2区域C的一部分的、轮廓61的一部分上，形成有朝向第1线段M的中点P3侧凹陷的凹部64。从而，如图17(A)所示，突起部6的与火花塞轴向正交的截面形状形成为，第1区域B的面积相比于第2区域C的面积小很多，它们的面积差变大。

另外，突起部41也设为与本例中的突起部6相同的上述截面形状。

另外，本例的火花塞1构成为，在第1区域B的最小曲率半径部62形成有窄间隙111，在第2区域C形成有宽间隙112。

其他与第5实施例相同。

在本例的情况下，在突起部6中，在包括最小曲率半径部62的第1区域B侧容易使电场集中，容易使最小曲率半径部62成为放电的起点。因此，能够容易确保点火机会。另外，能够进一步提高第2区域C侧的耐消耗性。其结果，能够有效提高火花塞1的点火性及寿命。

除此之外，具有与第5实施例相同的作用效果。

(第8实施例)

如图18(A)、(B)所示，本例也是在形成为上述特定形状的突起部6的轮廓61设置凹部64，增大第1区域B与第2区域C的面积差而形成的例子。

另外，在本例中，在突起部6的上述截面形状中的第2区域C的轮廓61的一部分上形成与上述第一直线L1正交的笔直部65。

其他与第5实施例相同。

另外，本例的火花塞1构成为，在第1区域B的最小曲率半径部62形成有窄间隙111，在第2区域C形成有宽间隙112。

此外具有与第5实施例相同的作用效果。

在上述第7实施例、第8实施例中示出了在第1区域B的最小曲率半径部62形成窄间隙111、在第2区域C形成宽间隙112的构成，但也可以构成为在第1区域B的最小曲率半径部62形成宽间隙112、在第2区域C形成窄间隙111。在这种情况下，能够进一步发挥第6实施例所示的作用效果。

(比较例1)

如图19所示，本例是表示通常的火花塞9的放电时的突起部96中的火花放电E的移动与突起部96的消耗之间的关系的例子。

本例的火花塞9在中心电极94的前端部以及接地电极95的对置部952的双方配设有突起部941、96。各突起部941、96朝向火花放电间隙911突出，并且形成为大致圆柱状(参见图1)。

其他与第1实施例相同。

在将火花塞9安装到内燃机上使用时、即放电时，如图19(A)所示，火花放电E在突起部96的角部966的某个部位最先产生，其位置没有特别限定，不限于气流F的气流方向的上游位置。因此，根据产生初始放电的位置的不同，火花放电E借助混合气体流到下游侧而被吹灭为止的时间变短，点火机会变少。而且，如图19(B)所示，火花放电E借助气流F而流到突起部96的下游侧。而且，如图19(C)所示，在火花放电间隙911中，在混合气体被火花放电E加热之前，火花放电E被拉长而熄灭。于是，在同一部位、即在突起部96的下游侧的角部966反复进行再放电。因此，如图19(D)所示，在突起部96的下游侧的角部966产生偏消耗。其结果，火花塞9的寿命下降。

(实验例1)

如图20所示，本例是通过火花放电间隙的扩大量(下面将其适当称为间隙扩大量)的测定来调查火花塞的突起部的耐消耗性的例子。

作为评价对象，将第1实施例中示出的、使设置在接地电极5上的突起部6的对置面60相对于与火花塞轴向正交的面倾斜的火花塞1作为“样品1”、“样品2”准备。另外，将比较例1中示出的、使设置在接地电极95上的突起部96的对置面960与火花塞轴向正交的火花塞9作为“样品3”、“样品4”准备。

在样品1～样品4的火花塞中，设置在中心电极上的突起部的对置面与火花塞轴向正交。

另外，在样品1中，中心电极的突起部是直径0.7mm、火花塞轴向的长度为0.6mm的圆柱形状。另外，接地电极的突起部的直径为0.7mm，火花塞轴向的长度在最短的部分为0.5mm，在最长的部分为0.7mm。此外，火花放电间隙的尺寸在窄间隙上为0.7mm，在宽间隙上为0.9mm。

另外，在样品2中，中心电极的突起部以及接地电极的突起部为直径1.0mm。此外，火花放电间隙的尺寸在窄间隙上为0.5mm、在宽间隙上为0.7mm。其他与样品1相同。

另外，在样品3中，中心电极的突起部以及接地电极的突起部是直径0.7mm、火花塞轴向的长度为0.6mm的圆柱形状。另外，火花放电间隙的尺寸为0.8mm。

另外，在样品4中，中心电极的突起部以及接地电极的突起部是直径1.0mm、火花塞轴向的长度为0.6mm的圆柱形状。另外，火花放电间隙的尺寸为0.6mm。

另外，在样品1～样品4中，中心电极的突起部由贵金属片构成，该贵金属片由铱合金形成，接地电极的突起部由贵金属片构成，该贵金属片由铂合金构成。而且，样品1和样品3、样品2和样品4的突起部的体积相同，材料使用量相同。另外，样品3和样品4被设定为初始的要求电压相同。

另外，样品1～样品4的火花塞各准备了3个样本。

使用这些样品进行了以下的耐久试验。

对于耐久试验，将各样品的火花塞安装到模拟成燃烧室的试验装置，将装置内设为氮气气氛，并且将压力设为0.6MPa。

另外，以在火花塞的前端部分附近形成流速30m/秒的气流的方式，向装置内送入混合气体，以放电周期30Hz对火花塞施加电压。此时的点火能量为70mJ。

另外，火花塞相对于装置的安装姿势设为在与气流的方向正交的位置配置有接地电极的立设部(参见图3中的符号51)的姿势。

将该耐久试验的结果示于图20。在该图中，赋予了符号D1的将菱形的描绘点连结的折曲线是样品1的测定结果，赋予了符号D2的将×标记的描绘点连结的折曲线是样品2的测定结果。另外，赋予了符号D3的将矩形的描绘点连结的折曲线是样品3的测定结果。赋予了符号D4的将三角形的描绘点连结的折曲线是样品4的测定结果。另外，测定值是各样品中的3个样本的实测值的平均值。

该图所示的曲线图的纵轴表示火花放电间隙中的间隙(mm)，横轴表示耐久时间(小时)。

由图20可知，随着耐久时间的推移，任何样品的间隙均渐渐扩大。而且，样品1(D1)相比于样品3(D3)，间隙不易增大。也就是说，样品1在耐久试验的初期，由于窄间隙的扩大速度快，所以火花放电间隙的扩大快，但之后的间隙扩大得到抑制。而且，样品1的火花放电间隙的大小为小于样品3的火花放电间隙的大小的值，以同等的缓慢的扩大速度扩大。由此，最终与同等体积以及同等材料使用量的样品3相比，能够抑制样品1的火花放电间隙的扩大。

另外，样品2(D2)也同样相对于同等体积以及同等材料使用量的样品4(D4)，火花放电间隙不易增大。

如上所述可知，根据本例，第1实施例的火花塞相比于比较例1的火花塞，能够抑制火花放电间隙的扩大。

(实验例2)

如图21所示，本例是通过放电电压的测定来调查火花塞的突起部的耐消耗性的例子。

通常，随着火花放电间隙扩大，放电电压也增加。于是，在本例中，在耐久试验中分别测定火花放电的电压，确认了第1实施例的火花塞的放电电压是否相比于比较例1的火花塞的放电电压得到抑制。

本例中的、耐久试验方法以及评价对象(样品1～样品4)的各条件分别与上述实验例1相同。而且，针对各样品，耐久时间每经过100小时，测量了1000次火花放电的放电电压。另外，该测定是测定各样品中的3个样本之中的放电电压的最大值，将3个最大值取平均的值设为图21中的各描绘点。

将测定结果示于图21。该图中，赋予了符号D1的将菱形的描绘点连结的折曲线是样品1的测定结果，赋予了符号D2的将×标记的描绘点连结的折曲线是样品2的测定结果。另外，赋予了符号D3的将矩形的描绘点连结的折曲线是样品3的测定结果。赋予了符号D4的将三角形的描绘点连结的折曲线是样品4的测定结果。另外，测定值是各样品中的3个样本的实测值的平均值。

该图所示的曲线图的纵轴表示放电电压(kV)，横轴表示耐久时间(小时)。

由图21可知，随着耐久时间的推移，任何样品的放电电压均渐渐增加。而且，样品1(D1)相对于样品3(D3)，放电电压不易增高。也就是说，对于样品1，在耐久试验的初期，随着窄间隙的扩大，放电电压上升较快，但之后的放电电压的上升得到抑制。于是，样品1的火花放电间隙的放电电压为比样品3的放电电压小的值，以同等的缓慢的上升速度上升。由此，最终相比于同等体积以及同等材料使用量的样品3，样品1的放电电压的上升得到抑制。

另外，样品2(D2)也同样地相对于同等体积以及同等材料使用量的样品4(D4)，放电电压不易增大。

如上所述，根据本例，第1实施例的火花塞相比于比较例1的火花塞，能够抑制放电电压的上升。

(实验例3)

如图22所示，本例是通过A/F临界的值的测定来调查火花塞的点火性的例子。

在本例中，在耐久试验中，分别测定A/F临界的值，从而确认了第1实施例的火花塞的点火性相比于比较例是否提高。

本例中的、耐久试验方法以及评价对象(样品1～样品4)的各条件分别与上述实验例1相同。而且，对于各样品，耐久时间每经过100小时，计测了A/F临界的值。A/F临界的值的测定使用串联4缸发动机进行了计测。另外，该测定中，测定各样品中的3个样本的A/F临界的值，将对3个实测值取平均的值作为图22中的各描绘点。

将其测定结果示于图22。在该图中，赋予了符号D1的将菱形的描绘点连结的折曲线是样品1的测定结果，赋予了符号D2的将×标记的描绘点连结的折曲线是样品2的测定结果。另外，赋予了符号D3的将矩形的描绘点连结的折曲线是样品3的测定结果。赋予了符号D4的将三角的描绘点连结的折曲线是样品4的测定结果。

该图所示的曲线图的纵轴表示A/F临界的值，横轴表示耐久时间(小时)。

由图22可知，随着耐久时间的推移，任何样品的A/F临界的值均渐渐增加。而且，样品1(D1)相比于样品3(D3)，A/F临界高。也就是说，样品1比同等体积以及同等材料使用量的样品3在点火性方面优异。

同样地，样品2(D2)相对于样品4(D4)，A/F临界高，样品2比同等体积以及同等材料使用量的样品4在点火性方面优异。

如上所述可知，根据本例，第1实施例的火花塞相比于比较例1的火花塞，点火性优异。

另外，在上述的各种实施例中，与所述火花放电间隙对置的对置面相对于与火花塞轴向正交的面倾斜的构成，可以在上述中心电极或者上述接地电极的任意一方的上述突起部中采用，或者在上述中心电极以及上述接地电极的双方的上述突起部中采用。

附图标记说明

1火花塞

2外壳

3绝缘件

4中心电极

41突起部

410对置面

5接地电极

52对置部

6突起部

60对置面

11火花放电间隙

111窄间隙

112宽间隙

Claims (9)

1.一种内燃机用的火花塞，具备：筒状的外壳；筒状的绝缘件，被保持于该外壳的内侧；中心电极，以前端部突出的方式被保持于上述绝缘件的内侧；以及接地电极，与上述外壳连接，并且具有从火花塞轴向与上述中心电极对置的对置部，在该接地电极与上述中心电极之间形成火花放电间隙，该内燃机用的火花塞的特征在于，

上述中心电极的上述前端部以及上述接地电极的上述对置部的双方分别具有朝向上述火花放电间隙突出的突起部，

该突起部之中的至少一方的与上述火花放电间隙对置的对置面相对于与火花塞轴向正交的面倾斜，

上述火花放电间隙构成为，在与上述火花塞的火花塞轴向正交的一个方向上，上述火花放电间隙从该方向的一端侧的、间隙长度比另一端侧小的窄间隙，朝向上述另一端侧的、间隙长度比上述一端侧大的宽间隙渐渐扩大。

2.如权利要求1所述的内燃机用的火花塞，其特征在于，

上述中心电极以及上述接地电极的双方的上述突起部中的上述对置面，相对于与火花塞轴向正交的面以在同一方向上且随着从窄间隙侧朝向宽间隙侧而越发朝向上述火花塞的前端侧的方式倾斜。

3.如权利要求1或2所述的内燃机用的火花塞，其特征在于，

上述火花放电间隙构成为沿着与上述接地电极的上述对置部的延设方向交叉的方向渐渐扩大。

4.如权利要求1～3的任一项所述的内燃机用的火花塞，其特征在于，

上述火花放电间隙构成为沿着与上述接地电极的上述对置部的延设方向正交的方向渐渐扩大。

5.如权利要求1～4的任一项所述的内燃机用的火花塞，其特征在于，

上述突起部之中的至少一方，

i)与上述火花塞轴向正交的截面形状具有其轮廓之中的曲率半径最小的最小曲率半径部，并且，

ii)具有满足如下条件的特定形状，假想将上述截面形状中的上述最小曲率半径部和几何学的重心连结的第一直线，接着，假想将该第一直线与上述截面形状的轮廓交叉的2个交点间连结的第一线段，接着，假想在上述第一线段的中点与该第一线段正交的第二直线，通过上述第二直线将上述截面形状分割成包括上述最小曲率半径部的第1区域和不包括上述最小曲率半径部的第2区域时，上述第2区域的面积大于上述第1区域的面积，

在上述第2区域形成上述宽间隙，在上述第1区域的上述最小曲率半径部形成上述窄间隙。

6.如权利要求1～4的任一项所述的内燃机用的火花塞，其特征在于，

上述突起部的至少一方，

i)与上述火花塞轴向正交的截面形状具有其轮廓之中的曲率半径最小的最小曲率半径部，并且，

ii)具有满足如下条件的特定形状，假想将上述截面形状中的上述最小曲率半径部和几何学的重心连结的第一直线，接着，假想将该第一直线与上述截面形状的轮廓交叉的2个交点间连结的第一线段，接着，假想在上述第一线段的中点与该第一线段正交的第二直线，通过上述第二直线将上述截面形状分割为包括上述最小曲率半径部的第1区域和不包括上述最小曲率半径部的第2区域时，上述第2区域的面积大于上述第1区域的面积，

在上述第1区域的上述最小曲率半径部形成上述宽间隙，在上述第2区域形成上述窄间隙。

7.如权利要求5或6所述的内燃机用的火花塞，其特征在于，

上述中心电极和上述接地电极的双方的上述突起部的上述截面形状为上述特定形状。

8.如权利要求1～7的任一项所述的内燃机用的火花塞，其特征在于，

至少一方的上述突起部由贵金属片构成。

9.一种内燃机用的火花塞的安装构造，其特征在于，

该内燃机用的火花塞的安装构造是将权利要求1～8的任意一项所述的内燃机用的火花塞安装到内燃机上而成的火花塞的安装构造，

上述火花放电间隙被配置成上述窄间隙侧相比于上述宽间隙侧处于被供给到上述燃烧室的混合气体的气流的上游侧。

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