CN104242060B

CN104242060B - 火花塞

Info

Publication number: CN104242060B
Application number: CN201410256726.1A
Authority: CN
Inventors: 伴谦治; 山田达范; 鹿岛智克; 中山胜稔
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2013-06-10
Filing date: 2014-06-10
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2034-06-10
Also published as: US20140361676A1; CN104242060A; JP5809664B2; EP2814124A3; EP2814124A2; JP2014239015A; US8928212B2; EP2814124B1

Abstract

本发明提供一种维持良好的耐久性并且实现点火性的进一步提高的火花塞。接地电极具有：主体部；以及突出部，其以自主体部(28)的前端面(28F)以及内侧面(28N)突出的状态配置于主体部，且该突出部自身的宽度小于主体部(28)的宽度。在突出部的放电面(29D)与中心电极(5)的前端面(5F)之间形成火花放电间隙。在向第1平面投影了前端面(5F)与接地电极时，突出部的投影区域(29P)的至少一部分与前端面(5F)的投影区域(5FP)重叠。宽度Le(mm)、宽度Lc(mm)、截面积Sg(mm²)、截面积Sc(mm²)、角度θ1(°)、角度θ2(°)、角度θ3(°)以及角度θ4(°)满足Le＜Lc，2.9≤Sc+Sg≤4.25，以及0.30≤(θ1/θ2)×(θ3/θ4)≤0.67。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及一种使用于内燃机等的火花塞。

背景技术

使用于内燃机等的火花塞例如包括：绝缘体，其具有沿轴线方向延伸的轴孔；中心电极，其插设到该轴孔的前端侧；筒状的主体金属外壳，其设于绝缘体的外周；以及棒状的接地电极，其固定于主体金属外壳的前端部。另外，在接地电极的前端部与中心电极的前端部之间形成火花放电间隙，通过向该火花放电间隙施加电压而产生火花放电。

另外，为了实现点火性以及耐久性的提高，已知有在接地电极的前端部设置由贵金属合金等构成的电极头、并在该电极头与中心电极之间形成上述间隙的技术。而且，提出有通过以自接地电极的前端面突出的方式接合电极头而减少接地电极所带来的灭火作用、实现点火性的进一步提高的技术(例如，参照专利文献1等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国际公开第2009/066714号公报

然而，近年来，为了实现燃料消耗性能的提高等，在内燃机等中，推进高压缩化、高增压化、燃烧室内的流速的增大。因此，更难以对混合气体点火，谋求进一步提高点火性。

另外，作为内燃机，已知有如图15的(a)所示那样在燃烧室101内以沿气缸102的轴线的外周旋转的方式产生回旋的涡旋流的内燃机，以及如图15的(b)所示那样在燃烧室101内以重复向活塞103侧的流动与向火花塞100侧的流动的方式产生回旋的翻转流的内燃机。而且，特别是在产生翻转流的内燃机中，存在更难确保良好的点火性的隐患。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够维持良好的耐久性、并且能够实现点火性的进一步提高的火花塞。

以下，对适用于解决上述目的各结构分项进行说明。另外，根据需要对所对应结构记载特有的作用效果。

结构1.本结构的火花塞，包括：

筒状的绝缘体，其具有沿轴线方向贯穿自身的轴孔；

中心电极，其插设于上述轴孔的前端侧；

筒状的主体金属外壳，其设于上述绝缘体的外周；以及

棒状的接地电极，其配置于上述主体金属外壳的前端部；

上述接地电极具有：

棒状的主体部，其自身的前端部具备朝向上述中心电极的前端面侧的平坦状的内侧面，该主体部自身的基端部固定于上述主体金属外壳的前端部；以及

突出部，其以自上述主体部的前端面以及上述主体部的内侧面突出的状态配置于上述主体部的前端部，该突出部自身的宽度小于上述主体部的宽度；

在上述突出部中的位于上述中心电极侧的放电面、以及上述中心电极的前端面之间形成有间隙，上述火花塞的特征在于，

在沿上述轴线向与上述轴线正交的第1平面投影了上述中心电极的前端面与上述接地电极时，上述突出部的投影区域的至少一部分与上述中心电极的前端面的投影区域重叠，

下述的单位为mm的宽度Le、单位为mm的宽度Lc、单位为mm²的截面积Sg、单位为mm²的截面积Sc、单位为°的角度θ1、单位为°的角度θ2、单位为°的角度θ3以及单位为°的角度θ4分别满足下式(1)、(2)、以及(3)，

Le＜Lc…(1)

2.9≤Sc+Sg≤4.25…(2)

0.30≤(θ1/θ2)×(θ3/θ4)≤0.67…(3)

宽度Le：在向与上述主体部的前端部处的上述主体部的中心轴线正交的第2平面沿上述中心轴线投影上述接地电极时的、上述突出部的投影区域中的相当于上述突出部的放电面的部位的宽度；

宽度Lc：在沿上述中心轴线向上述第2平面投影上述中心电极时的、上述中心电极的投影区域中的相当于上述中心电极的前端面的部位的宽度；

截面积Sg：在与上述主体部的中心轴线正交的截面中的、上述主体部的前端部中的位于比上述突出部靠上述主体部的基端侧的部位的截面积；

截面积Sc：在与上述轴线正交的截面中的、上述中心电极的前端部的截面积；

角度θ1：在沿上述轴线向上述第1平面投影上述中心电极与上述接地电极，并且自上述主体部的投影区域中的与上述主体部的前端面的宽度方向的两个端对应的两个端点引出与上述中心电极的前端面的投影区域中的位于比该投影区域的中心靠与上述主体部的基端侧相反的一侧的区域相切、并且分别交叉的两条第1直线时，由该两条第1直线形成、并且位于上述主体部的前端面侧的角的角度；

角度θ2：在沿上述轴线向上述第1平面投影上述中心电极与上述接地电极，并且自上述主体部的投影区域中的与上述主体部的前端面的宽度方向的两个端对应的两个端点中的一个端点引出一条第2直线，该一条第2直线通过上述突出部的投影区域中的与上述突出部的前端面对应的部位的最靠近上述一个端点的部位，自上述两个端点中的另一个端点引出另一条第2直线，该另一条第2直线通过上述突出部的投影区域中的与上述突出部的前端面对应的部位的最靠近上述另一个端点的部位相切，上述一条第2直线和上述另一条第2直线分别交叉，此时，由上述一条第2直线和上述另一条第2直线形成、并且位于上述突出部的前端面侧的角的角度；

角度θ3：在沿上述中心轴线向上述第2平面投影上述中心电极与上述接地电极，并且自上述主体部的投影区域中的与上述主体部的内侧面的宽度方向两端对应的两个端点中的一个端点引出一条第3直线，该一条第3直线通过上述中心电极的投影区域中的与上述中心电极的前端面对应的部位的最靠近上述一个端点的部位，自上述两个端点中的另一个端点引出另一条第3直线，该另一条第3直线通过上述中心电极的投影区域中的与上述中心电极的前端面对应的部位的最靠近上述另一个端点的部位，上述一条第3直线和上述另一条第3直线分别交叉，此时，由上述一条第3直线和上述另一条第3直线形成、并且位于上述主体部的内侧面侧的角的角度；

角度θ4：在沿上述中心轴线向上述第2平面投影上述中心电极与上述接地电极，并且自上述主体部的投影区域中的与上述主体部的内侧面的宽度方向的两端对应的两个端点中的一个端点引出一条第4直线，该一条第4直线通过上述突出部的投影区域中的与上述突出部的放电面对应的部位的最靠近上述一个端点的部位，自上述两个端点中的另一个端点引出另一条第4直线，该另一条第4直线通过上述突出部的投影区域中的与上述突出部的放电面对应的部位的靠近上述另一个端点的部位，上述一条第4直线和上述另一条第4直线分别交叉，此时，由上述一条第4直线和上述另一条第4直线形成、并且位于上述突出部的放电面侧的角的角度。

根据上述结构1，由于突出部的投影区域的至少一部分构成为与中心电极的前端面的投影区域重叠，因此将主要在突出部与中心电极的前端面之间产生火花放电。在此基础上，根据上述构成1，构成为满足Le＜Lc，且使中心电极的前端部的宽度(外径)大于突出部的宽度。因而，能够增大在吹走火花放电时火花放电顺着中心电极的前端面的可移动量，从而能够更长时间地维持火花放电。结果，能够实现点火性的提高。

另外，虽然如上述那样，主要在突出部与中心电极之间产生火花放电，但是通过Le＜Lc，不仅能够在突出部与中心电极之间产生火花放电，在中心电极与主体部之间也能够产生火花放电。结果，能够分散接地电极中的、伴随着火花放电而消耗的部位，从而能够提高耐久性。

此外，通过构成为满足Le＜Lc，在产生涡旋流的条件下，能够更长时间地维持火花放电。然而，在构成为满足Le≥Lc的情况下，在产生翻转流的条件下，火花容易被吹灭，存在不能提高点火性的隐患。对此，如上述结构1那样设为Le＜Lc，即使在产生翻转流的条件下，也能够长时间地维持火花放电，从而能够提高点火性。因而，上述结构1的火花塞优选的是应用于产生翻转流的内燃机。

另外，根据上述结构1，构成为满足2.9≤Sc+Sg≤4.25。因而，能够充分地确保中心电极、主体部的消耗体积，并且能够实现抑制中心电极、主体部所带来的灭火作用。结果，能够进一步提高点火性以及耐久性。

而且，本申请发明人对角度θ1～θ4进行了深刻的研究，发现通过满足0.30≤(θ1/θ2)×(θ3/θ4)≤0.67，能够以无损于上述点火性以及耐久性的提高效果为前提进一步提高点火性以及耐久性。因而，根据上述结构1，能够实现点火性以及耐久性的进一步提高。

如以上那样，根据上述结构1，通过使上述作用效果协同作用，能够在点火性以及耐久性这两方面中实现优异的性能。

结构2.本结构的火花塞为，根据结构1所述的火花塞，其特征在于，满足0.32≤(θ1/θ2)×(θ3/θ4)≤0.61。

本申请发明人对角度θ1～θ4进行了深刻的研究，发现通过满足0.32≤(θ1/θ2)×(θ3/θ4)≤0.61，能够更进一步提高点火性以及耐久性。因此，根据上述结构2，能够获得更优异的点火性以及耐久性。

结构3.本结构的火花塞为，根据结构1或2所述的火花塞，其特征在于，上述突出部由以铂为主要成分的金属构成。

另外，“主要成分”指的是材料中质量比最高的成分(以下，相同)。

根据上述结构3，能够改善突出部的耐消耗性，从而能够进一步提高耐久性。另外，由于能够确保良好的耐消耗性，因此能够进一步减小突出部的宽度，从而能够实现点火性的进一步提高。

结构4.本结构的火花塞为，根据结构1或2所述的火花塞，其特征在于，上述突出部由以铱为主要成分的金属构成。

根据上述结构4，能够提高突出部的耐消耗性，从而能够更进一步提高耐久性。另外，由于能够确保良好的耐消耗性，因此能够进一步减小突出部的宽度，从而能够实现点火性的进一步提高。

附图说明

图1是表示火花塞的结构的局部剖切主视图。

图2是表示火花塞的前端部的结构的放大剖视图。

图3是表示火花塞的前端部的结构的放大侧视图。

图4是表示投影于第1平面的中心电极等的投影图。

图5是表示投影于第2平面的中心电极等的投影图。

图6是表示投影于第2平面的中心电极等的投影图。

图7的(a)是表示主体部的前端部等的局部放大主视图，图7的(b)是表示主体部的前端部的截面的局部放大剖视图。

图8的(a)是表示中心电极的前端部的局部放大主视图，图8的(b)是表示中心电极的前端部的截面的局部放大剖视图。

图9的(a)是表示使宽度Le成为宽度Lc以上的情况下的火花放电的形态的示意图，图9的(b)是表示使宽度Le小于宽度Lc的情况下的火花放电的形态的示意图。

图10的(a)～(c)是表示角度θ1较小的情况下的接地电极等的结构的投影图。

图11的(a)～(c)是表示角度θ2较小的情况下的接地电极等的结构的投影图。

图12的(a)～(c)是表示角度θ3较小的情况下的接地电极等的结构的投影图。

图13的(a)～(c)是表示角度θ4较小的情况下的接地电极等的结构的投影图。

图14的(a)～(d)是表示另一实施方式中的主体部的结构的局部放大侧视图。

图15的(a)是用于说明燃烧室内的涡旋流的说明图，图15的(b)是用于说明燃烧室内的翻转流的说明图。

附图标记说明

1…火花塞，2…绝缘电瓷(绝缘体)，3…主体金属外壳，4…轴孔，5…中心电极，5F…(中心电极的)前端面，5FP…(中心电极的前端面的)投影区域，5P…(中心电极的)投影区域，27…接地电极，28…主体部，28F…(主体部的)前端面，28N…内侧面，28P…(主体部的)投影区域，29…突出部，29D…放电面，29P…(突出部的)投影区域，33…火花放电间隙(间隙)，CL1…轴线，CL2…(主体部的)中心轴线，TL11、TL12…第1直线，TL21、TL22…第2直线，TL31、TL32…第3直线，TL41、TL42…第4直线，VS1…第1平面，VS2…第2平面。

具体实施方式

以下，参照附图说明一实施方式。图1是表示火花塞1的局部剖切主视图。此外，在图1中，将火花塞1的轴线CL1方向设为附图的上下方向，将下侧设为火花塞1的前端侧，将上侧设为后端侧来进行说明。

火花塞1由呈筒状的作为绝缘体的绝缘电瓷2和保持该绝缘电瓷2的筒状的主体金属外壳3等构成。

绝缘电瓷2是如公知那样通过烧结氧化铝等而形成的，在其外形部具有形成于后端侧的后端侧主体部10、在比该后端侧主体部10靠前端侧的位置向径向外侧突出形成的大径部11、在比该大径部11靠前端侧的位置以比该大径部11细的直径形成的中间主体部12、以及在比该中间主体部12靠前端侧的位置以比该中间主体部12细的直径形成的脚部13。此外，绝缘电瓷2中的大径部11、中间主体部12以及大部分的脚部13容纳于主体金属外壳3的内部。而且，在中间主体部12和脚部13之间的连接部形成有锥状的台阶部14，利用该台阶部14将绝缘电瓷2卡定于主体金属外壳3。

而且，在绝缘电瓷2中沿轴线CL1贯穿形成有轴孔4，在该轴孔4的前端侧插设有中心电极5。该中心电极5包括内层5A和外层5B，该内层5A由导热性优异的金属(例如铜、铜合金等)构成，该外层5B由以镍(Ni)为主要成分的合金构成。而且，在中心电极5的前端部设有由耐消耗性优异的金属构成的圆柱状的中心电极侧电极头31。在本实施方式中，该中心电极侧电极头31由耐消耗性优异的金属〔例如含有铂(Pt)、铱(Ir)、钯(Pd)、铑(Rh)、钌(Ru)、以及铼(Re)等中的一种以上的金属等〕形成。另外，中心电极5整体呈棒状(圆柱状)，并自绝缘电瓷2的前端突出。

除此之外，在轴孔4的后端侧以自绝缘电瓷2的后端突出的状态插入、固定有端子电极6。

而且，在轴孔4的中心电极5与端子电极6之间配设有圆柱状的电阻器7。该电阻器7的两端部隔着导电性的玻璃密封层8、9分别与中心电极5和端子电极6电连接。

除此之外，上述主体金属外壳3由低碳钢等金属形成为筒状，并在其外周面形成有螺纹部(外螺纹部)15，该螺纹部15用于将火花塞1安装于燃烧装置(例如内燃机、燃料电池改性器等)的安装孔。另外，在比螺纹部15靠后端侧的外周面形成有向径向外侧突出的座部16，在螺纹部15后端的螺纹颈17嵌入有环状的垫圈18。而且，在主体金属外壳3的后端侧设有截面六边形状的工具卡合部19，该工具卡合部19用于在将主体金属外壳3安装于燃烧装置等时与扳手等的工具相卡合，并且在主体金属外壳3的后端部设有用于保持绝缘电瓷2的弯边部20。

另外，在主体金属外壳3的内周面设有用于卡定绝缘电瓷2的锥状的台阶部21。并且，绝缘电瓷2相对于主体金属外壳3从其后端侧朝向前端侧插入，在自身的台阶部14与主体金属外壳3的台阶部21相卡定的状态下，使主体金属外壳3的后端侧开口部向径向内侧弯边、即形成上述弯边部20，从而固定于主体金属外壳3。此外，在上述台阶部14、21之间夹设有圆环状的衬板22。由此，将会保持燃烧室内的气密性，避免进入暴露于燃烧室内的绝缘电瓷2的脚部13与主体金属外壳3的内周面之间的间隙的燃料气体向外部泄漏。

而且，为了使弯边作用下的密闭更加完全，在主体金属外壳3的后端侧的、主体金属外壳3与绝缘电瓷2之间夹设有环状的环构件23、24，在环构件23、24之间填充有滑石(talc)25的粉末。即，主体金属外壳3通过衬板22、环构件23、24以及滑石25保持绝缘电瓷2。

另外，如图2所示，在主体金属外壳3的前端部26配置有呈棒状的接地电极27。如图2以及图3所示，接地电极27包括由以Ni为主要成分的合金等形成的棒状的主体部28、以及配置于该主体部28的前端部的突出部29。

主体部28在自身的中间部分折返，并在自身的前端部具备朝向中心电极5的前端面5F侧的平坦状的内侧面28N。另外，通过使主体部28的基端部接合于主体金属外壳3的前端部26，从而在主体金属外壳3的前端部配置有接地电极27。而且，在本实施方式中，在主体部28的与自身的中心轴线CL2正交的截面中，相当于矩形的角部的部分呈向外侧凸起的弯曲状的形状，且该主体部28沿自身的长度方向的宽度构成为恒定。

突出部29呈长方体状，在本实施方式中，由以Pt为主要成分的金属、或者以Ir为主要成分的金属形成。而且，突出部29中的位于中心电极5侧的面即放电面29D与中心电极5的前端面5F相对，且在放电面29D与前端面5F之间形成有作为间隙的火花放电间隙33。而且，通过向火花放电间隙33施加电压，在火花放电间隙33中以大致沿着轴线CL1的方向产生火花放电。另外，在本实施方式中，火花放电间隙33的大小(前端面5F和放电面29D之间的最短距离)被设定在预定数值范围内(例如0.5mm～1.1mm)。

另外，突出部29以前端面29F自主体部28的前端面28F突出、并且上述放电面29D自主体部28的内侧面28N突出的状态接合于主体部28的前端部。除此之外，使突出部29的宽度小于主体部28的宽度。

而且，在本实施方式中，中心电极5、主体部28、以及突出部29的配置位置构成为满足接下来的位置关系。

即，如图4所示，沿轴线CL1向与轴线CL1正交的平面即第1平面VS1上投影中心电极5的前端面5F与接地电极27(主体部28以及突出部29)。此时，突出部29的投影区域29P的至少一部分构成为与上述前端面5F的投影区域5FP重叠。

而且，在沿轴线CL1向上述第1平面VS1投影了中心电极5与接地电极27时所形成的角度θ1(°)以及角度θ2(°)、如图5所示那样在向与主体部28的前端部中的主体部28的中心轴线CL2正交的第2平面VS2沿上述中心轴线CL2投影了中心电极5与接地电极27时所形成的角度θ3(°)以及角度θ4(°)满足0.30≤(θ1/θ2)×(θ3/θ4)≤0.67。此外，更优选的是，角度θ1～θ4满足0.32≤(θ1/θ2)×(θ3/θ4)≤0.61。

另外，角度θ1被如下限定。即，如图4所示，沿轴线CL1向上述第1平面VS1投影中心电极5与接地电极27、并且自主体部28的投影区域28P中的与主体部28的前端面28F的宽度方向的两个端对应的两个端点E1、E2引出与上述前端面5F的投影区域5FP中的位于比其中心CP靠与主体部28的基端侧相反的一侧的区域(在图4中标注散点花纹的区域)相切、并且分别交叉的两条第1直线TL11、TL12。此时，由两条第1直线TL11、TL12形成、并且位于主体部28的前端面28F侧的角的角度为角度θ1。

此外，在投影区域28P中的与上述前端面28F对应的线、以及投影区域28P中的与主体部28的侧面28S1、28S2(参照图3)对应的两条线之间为弯曲状的情况下，可将与上述前端面28F对应的线以及与上述侧面28S1、28S2对应的两条线之间的交点称作两个端点E1、E2。

而且，角度θ2被如下限定。即，沿轴线CL1向上述第1平面VS1投影中心电极5与接地电极27、并且自上述两个端点E1、E2中的一个端点引出一条第2直线，该一条第2直线通过突出部29的投影区域29P中的与突出部29的前端面29F对应的部位的最靠近上述一个端点的部位，自上述两个端点E1、E2中的另一个端点引出另一条第2直线，该另一条第2直线通过突出部29的投影区域29P中的与突出部29的前端面29F对应的部位的最靠近上述另一个端点的部位，该两条第2直线TL21、TL22分别交叉。此时，由两条第2直线TL21、TL22形成、并且位于突出部29的前端面29F侧的角的角度为角度θ2。

除此之外，角度θ3被如下限定。即，如图5所示，沿上述中心轴线CL2向上述第2平面VS2投影中心电极5与接地电极27、并且自主体部28的投影区域28P中的与主体部28的内侧面28N的宽度方向的两端对应的两个端点E3、E4中的一个端点引出一条第3直线，该一条第3直线通过中心电极5的投影区域5P中的与中心电极5的前端面5F对应的部位的最靠近上述一个端点的部位，自上述两个端点E3、E4中的另一个端点引出另一条第3直线，该另一条第3直线通过中心电极5的投影区域5P中的与中心电极5的前端面5F对应的部位的最靠近上述另一个端点的部位，该两条第3直线TL31、TL32分别交叉。此时，由两条第3直线TL31、TL32形成、并且位于主体部28的内侧面28N侧的角的角度为角度θ3。

并且，角度θ4被如下限定。即，沿上述中心轴线CL2向上述第2平面VS2投影中心电极5与接地电极27、并且自上述两个端点E3、E4中的一个端点引出一条第4直线，该一条第4直线通过突出部29的投影区域29P中的与突出部29的放电面29D对应的部位的最靠近上述一个端点的部位，自上述两个端点E3、E4中的另一个端点引出另一条第4直线，该另一条第4直线通过突出部29的投影区域29P中的与突出部29的放电面29D对应的部位的最靠近上述另一个端点的部位，该两条第4直线TL41、TL42分别交叉。此时，由两条第4直线TL41、TL42形成、并且位于突出部29的放电面29D侧的角的角度为角度θ4。

另外，如图6所示，沿上述中心轴线CL2向上述第2平面VS2投影中心电极5以及接地电极27。而且，将突出部29的投影区域29P中的相当于突出部29的放电面29D的部位的宽度设为Le(mm)，将中心电极5的投影区域5P中的相当于中心电极5的前端面5F的部位的宽度设为Lc(mm)。此时，构成为满足Le＜Lc。即，使中心电极5的前端面5F的宽度(外径)大于突出部29的放电面29D的宽度。另外，在本实施方式中，宽度Le设为预定数值范围内(例如，0.4mm～0.7mm)，宽度Lc设为预定数值范围内(例如，0.6mm～1mm)。另外，主体部28的宽度大于中心电极5的前端面5F的外径，被设定为预定数值范围内(例如，2mm～2.7mm)。

而且，如图7的(a)、(b)所示，在与主体部28的中心轴线CL2正交的截面上，将主体部28的前端部中的位于比突出部29靠主体部28的基端侧的部位的截面积设为Sg(mm²)，如图8的(a)、(b)所示，在与轴线CL1正交的截面上，将中心电极5的前端部(中心电极侧电极头31)的截面积设为Sc(mm²)。此时，构成为满足2.9≤Sc+Sg≤4.25。

此外，本实施方式中，主体部28中的位于比突出部29靠主体部28的基端侧的部位构成为，与上述中心轴线CL2正交的截面中的截面积沿上述中心轴线CL2恒定。另外，中心电极5的前端部构成为，与轴线CL1正交的截面中的截面积沿轴线CL1恒定。

如以上详细叙述那样，根据本实施方式，由于突出部29的投影区域29P的至少一部分构成为与中心电极5的前端面5F的投影区域5FP重叠，因此将主要在突出部与中心电极的前端面之间产生火花放电。在此基础上，在本实施方式中，构成为满足Le＜Lc，中心电极5的前端面5F的宽度(外径)大于突出部29的宽度。因而，能够增大在吹走火花放电时火花放电顺着中心电极5的前端面5F的可移动量，从而能够更长时间地维持火花放电。结果，能够实现点火性的提高。

另外，虽然主要在突出部与中心电极之间产生火花放电，但是通过满足Le＜Lc，不仅能够在突出部与中心电极之间产生火花放电，在中心电极与主体部之间也能够产生火花放电。结果，能够分散接地电极中的、伴随着火花放电而消耗的部位，从而能够提高耐久性。

此外，通过满足Le＜Lc，即使在产生翻转流的条件下，也能够实现良好的点火性。即，本实施方式的火花塞1优选应用于产生反转流的内燃机，

另外，在本实施方式中，构成为满足2.9≤Sc+Sg≤4.25。因而，能够充分地确保中心电极5、主体部28的消耗体积，并且能够实现抑制中心电极5、主体部28所带来的灭火作用。结果，能够进一步提高点火性以及耐久性。

而且，由于满足0.30≤(θ1/θ2)×(θ3/θ4)≤0.67，因此能够以不损害上述点火性以及耐久性的提高效果为前提，进一步提高点火性以及耐久性。

此外，通过满足0.32≤(θ1/θ2)×(θ3/θ4)≤0.61，能够进一步提高点火性以及耐久性。

另外，突出部29由以Pt为主要成分的金属、或者以Ir为主要成分的金属形成。因而，能够优化突出部29的耐消耗性，从而能够进一步提高耐久性。另外，由于能够确保良好的耐消耗性，因此能够进一步减小突出部29的宽度，从而能够实现点火性的进一步提高。

接着，为了确认通过上述实施方式所起到的作用效果，制作了对上述宽度Le(mm)、上述宽度Lc(mm)、上述截面积Sg(mm²)、上述截面积Sc(mm²)、以及上述角度θ1(°)～θ4(°)进行了各种改变的火花塞的样品，并对各样品进行了点火性评价试验以及耐久性评价试验。

点火性评价试验的概要如下述。即，在将各样品安装于预定的单缸发动机的基础上，将点火定时设为MBT(最佳点火位置)，使上述发动机以转速1600rpm动作。然后，在使空燃比逐渐增大(燃料变稀)的同时，测量各空燃比下的发动机扭矩的变动率，将发动机扭矩的变动率超过5％时的空燃比指定为极限空气燃烧比(另外，可以说是极限空燃比越大，点火性能越优异)。而且，对于具备仅具有主体部而不具有突出部的接地电极、并且接地电极的前端部侧面与中心电极(中心电极侧电极头)的前端面相对、且中心电极(中心电极侧电极头)的前端面的外径设为0.6mm的现有产品的样品，利用上述方法指定了极限空燃比(基准空燃比)。然后，在各样品中比较所指定的极限空燃比与上述基准空燃比，评价各样品中的点火性。具体而言，对所指定的极限空燃比比基准空燃比大1.1以上的样品做出点火性极其优异的“◎”的评价，对极限空燃比比基准空燃比超过0.0且不足1.1的样品做出具有良好的点火性“○”的评价。另一方面，对极限空燃比与基准空燃比相同或者极限空燃比比基准空燃比小且小的量为不足1.1的样品做出点火性稍差的“△”的评价，对极限空燃比比基准空燃比小1.1以上的样品做出点火性不充分的“×”的评价。

另外，耐久性评价试验的概要如下述。即，在将各样品安装于三缸带DOHC增压器发动机的基础上，使上述发动机以转速6000rpm动作600小时。之后，测量火花放电间隙的大小(间隙长度)，计算相对于试验前的间隙长度的增加值(间隙增加量)(另外，可以说间隙增加量越小，耐久性越优异)。而且，通过上述方法对上述现有产品样品计算间隙增加量(基准增加量)。然后，在各样品中比较所计算的间隙增加量与上述基准增加量，评价了各样品中的耐久性。更详细地说，对所计算出的间隙增加量比基准增加量小0.21mm以上的样品做出具有非常优异的耐久性的“◎”的评价，对间隙增加量比基准增加量小且小的量为大于0.00mm且不足0.21mm的样品做出耐久性良好的“○”的评价。另一方面，对间隙增加量与基准增加量相同或者间隙增加量比基准增加量大且大的量不足0.21mm的样品做出耐久性稍差的“△”的评价，对间隙增加量比基准增加量大0.21mm以上的样品做出耐久性差的“×”的评价。

在表1中示出两个试验的结果。此外，在表1中，作为参考，一并示出各样品中的主体部的宽度与试验前的间隙长度。另外，对于在两个试验中使用的发动机分别致力于进气口，从而构成为利用导入的新的空气在燃烧室内产生翻转流。

【表1】

如表1所示，可知突出部的宽度Le为中心电极的前端部的宽度Lc以上的样品(样品1～9)在点火性方面较差。

而且，确认到Sc+Sg小于2.90mm²的样品(样品10)的耐久性差，Sc+Sg大于4.25mm²的样品(样品11、12)在点火性方面较差。

除此之外，可知(θ1/θ2)×(θ3/θ4)小于0.30的样品(样品13～15)的点火性以及耐久性差。

对此，可知满足Le＜Lc，2.9≤Sc+Sg≤4.25以及0.30≤(θ1/θ2)×(θ3/θ4)≤0.67的样品(样品16～28)在点火性以及耐久性这两者方面具有良好的性能。

而且，明确了满足0.32≤(θ1/θ2)×(θ3/θ4)≤0.61的样品(样品19～28)在点火性以及耐久性这两方面优异。

此外，认为做成Le＜Lc有助于点火性的提高。即，出于实现点火性的提高这一观点，优选的是长时间维持火花放电。因此，在设想于燃烧室内中产生涡旋流的现有技术中，通过使宽度Le成为宽度Lc以上，增大在吹走火花放电时火花放电顺着接地电极的表面的可移动量，从而长时间维持火花放电。然而，在于燃烧室内产生翻转流的条件下，如图9的(a)所示，在时宽度Le成为宽度Lc以上时，与产生涡旋流的情况相反，火花放电变得容易被吹灭。结果，导致火花放电的维持时间将变得相对较短，不能充分地提高点火性。对此，通过做成Le＜Lc，如图9的(b)所示，即使在于燃烧室内产生翻转流的条件下，火花放电也难以被吹灭，进而能够实现火花放电的维持时间的长久化。

另外，认为通过满足2.9≤Sc+Sg≤4.25，从而充分地确保中心电极、主体部的消耗体积，并且减轻中心电极、主体部所带来的灭火作用，实现了耐久性以及点火性的提高。

而且，认为通过满足0.30≤(θ1/θ2)×(θ3/θ4)≤0.67，能够以避免减损因满足Le＜Lc、2.9≤Sc+Sg≤4.25所带来的作用效果为前提进一步提高点火性以及耐久性。

此外，优选(θ1/θ2)×(θ3/θ4)满足上述数值范围这一见解是本申请发明人基于如下观点而得到的。即，在改变了角度θ1～θ4的大小的情况下，有时点火性提高而耐久性降低，并且有时耐久性提高而点火性降低。

具体而言，在使主体部的宽度(更详细地说是两个端点E1、E2间的距离)与中心电极的前端面的外径恒定的情况下，若沿突出部相对于主体部的前端面的突出方向使中心电极的前端面进一步离开主体部的前端面，则如图10的(a)所示，角度θ1进一步变小。此时，由于主体部中的、可在与中心电极之间产生火花放电的部位的面积减少，因此容易在中心电极与突出部之间集中产生火花放电，并且容易在突出部的前端侧与中心电极之间产生火花放电，因此突出部容易过热，结果耐久性降低。另一方面，若中心电极的前端面进一步离开主体部的前端面，则进一步抑制主体部所带来的灭火作用，因此点火性提高。另外，若中心电极的前端面沿上述突出方向靠近主体部的前端面，则角度θ1进一步变大，此时，耐久性提高而点火性降低。

而且，在使主体部和突出部之间的位置关系与中心电极的前端面的外径恒定的情况下，若进一步减小主体部的宽度，则如图10的(b)所示，角度θ1进一步变小。此时，由于主体部中的、可在与中心电极之间产生火花放电的部位的面积减少，并且因主体部的截面积的减少导致突出部的散热不充分(突出部容易过热)，因此耐久性降低。另一方面，由于抑制了主体部所带来的灭火作用，因此点火性提高。另外，若进一步增大主体部的宽度，则角度θ1进一步变大，此时，耐久性提高而点火性降低。

除此之外，在使主体部和突出部之间的位置关系与主体部的宽度恒定的情况下，若进一步增大中心电极的前端面的外径，则如图10的(c)所示，角度θ1进一步变小。此时，由于中心电极的前端面的面积增大，并且伴随着中心电极的体积的增大而中心电极的散热改善，因此耐久性提高。另一方面，由于中心电极所带来的灭火作用进一步增大，因此点火性降低。即，即使与上述相同地减小角度θ1，耐久性以及点火性的优劣也将分别成为与上述相反的结果。另外，若进一步减小中心电极的前端面的外径，则角度θ1进一步变大，此时，耐久性降低而点火性提高。即，即使与上述相同地增大角度θ1，耐久性以及点火性的优劣也将分别成为与上述相反的结果。

如以上那样，点火性、耐久性的优劣并非与角度θ1的大小相符地被唯一确定。

另外，在使主体部的宽度(更详细地说是两个端点E1、E2之间的距离)与中心电极的前端面的外径恒定的情况下，若进一步增大突出部相对于主体部的前端面的突出长度，则如图11的(a)所示，角度θ2进一步变小。此时，由于难以散发突出部的热量，突出部(特别是其前端部)容易过热，因此耐久性降低。另一方面，由于容易在离开主体部的位置产生火花放电，因此主体部所带来的灭火作用减轻，点火性提高。另外，若进一步减小突出部的突出长度，则角度θ2进一步变大，此时，耐久性提高而点火性降低。

而且，在使主体部和突出部之间的位置关系与突出部相对于主体部的前端面的突出长度恒定的情况下，若进一步减小主体部的宽度，则如图11的(b)所示，角度θ2进一步变小。此时，由于主体部中的、可在该主体部与中心电极之间产生火花放电的部位的面积减少，并且主体部进行的突出部的散热变得不充分(突出部容易过热)，因此耐久性降低。另一方面，由于抑制了主体部所带来的灭火作用，因此点火性提高。另外，若进一步增大主体部的宽度，则角度θ2进一步变大，此时，耐久性提高而点火性降低。

除此之外，在使主体部的宽度与突出部相对于主体部的前端面的突出长度恒定的情况下，若进一步增大突出部的宽度，则如图11的(c)所示，角度θ2进一步变小。此时，突出部的放电面的面积增大，耐久性提高，另一方面，突出部所带来的灭火作用增大，点火性降低。即，即使与上述相同地减小角度θ2，耐久性以及点火性的优劣也将分别成为与上述相反的结果。另外，若进一步减小突出部的宽度，则角度θ2进一步变大，此时，耐久性降低而点火性提高。即，即使与上述相同地增大角度θ2，耐久性以及点火性的优劣也将分别成为与上述相反的结果。

如以上那样，点火性、耐久性的优劣并非与角度θ2的大小相符地被唯一确定。

另外，在使主体部的宽度(更详细地会所是两个端点E3、E4之间的距离)与中心电极的前端面的外径恒定的情况下，若进一步增大火花放电间隙的大小，则如图12的(a)所示，角度θ3进一步变小。此时，由于放电电压增大，因此耐久性降低。另一方面，由于中心电极、主体部所带来的灭火作用减轻，并且火花放电间隙变大，因此点火性提高。另外，若进一步减小火花放电间隙的大小，则角度θ3进一步变大，此时，耐久性提高而点火性降低。

而且，在使中心电极的前端面的外径与火花放电间隙的大小恒定的情况下，若进一步减小主体部的宽度，则如图12的(b)所示，角度θ3进一步变小。此时，由于主体部中的、可在该主体部与中心电极之间产生火花放电的部位的面积减少，并且主体部导致突出部的散热变得不充分，因此耐久性降低。另一方面，由于抑制了主体部所带来的灭火作用，因此点火性提高。另外，若进一步增大主体部的宽度，则角度θ3进一步变大，此时，耐久性提高而点火性降低。

除此之外，在使主体部的宽度与火花放电间隙的大小恒定的情况下，若进一步增大中心电极的前端面的外径，则如图12的(c)所示，角度θ3进一步变小。此时，由于中心电极的前端面的面积增大，并且伴随着中心电极的体积的增大而优化了中心电极的散热，因此耐久性提高。另一方面，由于中心电极所带来的灭火作用增大，因此点火性降低。即，即使与上述相同地减小角度θ3，耐久性以及点火性的优劣也将分别成为与上述相反的结果。另外，若进一步减小中心电极的外径，则角度θ3进一步变大，此时，耐久性降低而点火性提高。即，即使与上述相同地增大角度θ3，耐久性以及点火性的优劣也将分别成为与上述相反的结果。

如以上那样，点火性、耐久性的优劣并非与角度θ3的大小相符地被唯一确定。

另外，在使主体部的宽度与突出部的放电面的宽度恒定、并且使火花放电间隙的大小恒定的情况下，若进一步增大突出部的放电面相对于主体部的内侧面的突出长度，则如图13(a)所示，角度θ4进一步变小。此时，由于突出部中的散热降低，并且主体部中的、可在该主体部与中心电极之间产生火花放电的部位的面积减少，因此耐久性降低。另一方面，由于主体部所带来的灭火作用减轻，因此点火性提高。另外，若进一步减小突出部的突出长度，则角度θ4进一步变大，此时，耐久性提高而点火性降低。

而且，在使突出部的放电面的宽度与突出部的放电面相对于主体部的内侧面的突出长度恒定的情况下，若进一步减小主体部的宽度，则如图13的(b)所示，角度θ4进一步变小。此时，由于主体部中的、可在该主体部与中心电极之间产生火花放电的部位的面积减少，并且主体部导致突出部的散热变得不充分，因此耐久性降低。另一方面，由于抑制了主体部所带来的灭火作用，因此点火性提高。另外，若进一步增大主体部的宽度，则角度θ4进一步变大，此时，耐久性提高而点火性降低。

除此之外，在使主体部的宽度与突出部的放电面相对于主体部的内侧面的突出长度恒定的情况下，若进一步增大突出部的放电面的宽度，则如图13(c)所示，角度θ4进一步变小。此时，由于突出部的放电面的面积增大，并且伴随着突出部的体积的增大而优化了突出部的散热，因此耐久性提高。另一方面，由于突出部所带来的灭火作用增大，因此点火性降低。即，即使与上述相同地减小角度θ4，耐久性以及点火性的优劣也将分别成为与上述相反的结果。另外，若进一步减小突出部的放电面的宽度，则角度θ4进一步变大，此时，耐久性降低而点火性提高。即，即使与上述相同地增大角度θ4，耐久性以及点火性的优劣也将分别成为与上述相反的结果。

如以上那样，点火性、耐久性的优劣并非与角度θ4的大小相符地被唯一确定。

如以上所述，仅靠单纯地增减各个角度θ1～θ4，存在不能使点火性以及耐久性提高的隐患。另一方面，角度θ1～θ4与耐久性以及点火性的优劣之间具有关系，另外，在改变了一个角度时，其他的角度有时会与之配合地变化等，它们之间密切关联。鉴于这一点，本申请发明人进行了深刻的研究，得到上述的试验结果，发现通过满足0.30≤(θ1/θ2)×(θ3/θ4)≤0.67，能够提高点火性以及耐久性。另外，发现通过满足0.32≤(θ1/θ2)×(θ3/θ4)≤0.61，能够更进一步提高点火性以及耐久性。

另外，上述实施方式的记载内容并不被限定，也可以如例如以下那样实施。当然，也能够采用以下未例示的其他应用例、变更例。

(a)在上述实施方式中，在主体部28的与上述中心轴线CL2正交的截面中，相当于矩形的角部的部分呈向外侧凸起的弯曲状的形状，但是主体部28的形状并不限定于此。因而，例如，如图14的(a)所示，主体部38也可以呈截面矩形状。另外，如图14的(b)所示，也可以以与内侧面39N邻接的两侧面39S1、39S2呈朝向外侧凸起的弯曲面状的方式构成主体部39。而且，如图14的(c)所示，也可以以在与上述中心轴线CL2正交的截面上使相当于矩形的角部的部位呈倒角形状的方式构成主体部40。而且，如图14的(d)所示，也可以以主体部41的外周面中的除内侧面41N以外的面呈向外侧凸起的弯曲面状的方式构成。

(b)在上述实施方式中，突出部29呈长方体状，但是突出部的形状并不限定于此。因而，例如也可以将突出部设为圆柱状、多棱柱状。

(c)在上述实施方式中，通过独立于主体部28地将突出部29接合于主体部28而构成接地电极27，但是也可以利用一个材料形成主体部以及突出部并使主体部以及突出部成为一体。

(d)在上述实施方式中，中心电极5包括中心电极侧电极头31，但是也可以不在中心电极5设置中心电极侧电极头31。

(e)在上述实施方式中，将使接地电极27接合于主体金属外壳3的前端部26的情况具体化，但也能够应用于以削去主体金属外壳的一部分(或者，预先焊接于主体金属外壳的前端金属外壳的一部分)的方式形成接地电极的情况(例如，日本特开2006－236906号公报等)。

(f)在上述实施方式中，工具卡合部19采用截面六边形状，但是关于工具卡合部19的形状并不限定于这样的形状。例如，也可以采用Bi－HEX(变形12边)形状〔ISO22977：2005(E)〕等。

Claims

1.一种火花塞，包括：

筒状的绝缘体，其具有沿轴线方向贯穿自身的轴孔；

中心电极，其插设于上述轴孔的前端侧；

筒状的主体金属外壳，其设于上述绝缘体的外周；以及

棒状的接地电极，其配置于上述主体金属外壳的前端部；

上述接地电极具有：

Le＜Lc…(1)

2.9≤Sc+Sg≤4.25…(2)

0.30≤(θ1/θ2)×(θ3/θ4)≤0.67…(3)

其中，

角度θ2：在沿上述轴线向上述第1平面投影上述中心电极与上述接地电极，并且自上述主体部的投影区域中的与上述主体部的前端面的宽度方向的两个端对应的两个端点中的一个端点引出一条第2直线，该一条第2直线通过上述突出部的投影区域中的与上述突出部的前端面对应的部位的最靠近上述一个端点的部位，自上述两个端点中的另一个端点引出另一条第2直线，该另一条第2直线通过上述突出部的投影区域中的与上述突出部的前端面对应的部位的最靠近上述另一个端点的部位，上述一条第2直线和上述另一条第2直线分别交叉，此时，由上述一条第2直线和上述另一条第2直线形成、并且位于上述突出部的前端面侧的角的角度；

角度θ4：在沿上述中心轴线向上述第2平面投影上述中心电极与上述接地电极，并且自上述主体部的投影区域中的与上述主体部的内侧面的宽度方向的两端对应的两个端点中的一个端点引出一条第4直线，该一条第4直线通过上述突出部的投影区域中的与上述突出部的放电面对应的部位的最靠近上述一个端点的部位、自上述两个端点中的另一个端点引出另一条第4直线，该另一条第4直线通过上述突出部的投影区域中的与上述突出部的放电面对应的部位的最靠近上述另一个端点的部位，上述一条第4直线和上述另一条第4直线分别交叉，此时，由上述一条第4直线和上述另一条第4直线形成、并且位于上述突出部的放电面侧的角的角度。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

满足0.32≤(θ1/θ2)×(θ3/θ4)≤0.61。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

上述突出部由以铂为主要成分的金属构成。

4.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

上述突出部由以铱为主要成分的金属构成。