CN105637722B

CN105637722B - 火花塞

Info

Publication number: CN105637722B
Application number: CN201480056009.2A
Authority: CN
Inventors: 小林勉; 尾关启治
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2014-10-10
Publication date: 2017-07-04
Anticipated expiration: 2034-10-10
Also published as: US9620935B2; KR101775854B1; JP5820086B2; WO2015053399A1; EP3057186A4; US20160218487A1; CN105637722A; JPWO2015053399A1; EP3057186A1; EP3057186B1; KR20160043083A

Abstract

在绝缘体的收缩外径部和主体配件的收缩内径部之间配置有垫料。将垫料和绝缘体的接触部分的最前端侧的位置设为第一位置。将在绝缘体的收缩外径部的前端侧设置的腿部的表面上的距绝缘体的前端的与轴线方向平行的长度为1mm的位置设为第二位置。将第一位置和第二位置之间的与轴线方向平行的长度设为第一长度。将与轴线方向垂直的载荷施加于第二位置时的在表面位置的应力相对于在第一位置的应力的比率设为应力比率，所述表面位置为绝缘体的表面上的位置。将应力比率为0.8以上且1.15以下的表面位置的范围中的从第一位置向前端侧连续的范围的与轴线方向平行的长度设为第二长度。第二长度相对于第一长度的比率为0.7以上。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及一种火花塞。

背景技术

一直以来，在内燃机中使用火花塞。作为火花塞，例如使用一种火花塞，该火花塞具有：中心电极，沿轴线方向延伸；绝缘体，具有沿轴线方向延伸的轴孔，并在轴孔的前端侧配置有中心电极；主体配件，配置于绝缘体的外周；以及垫料，配置在绝缘体和主体配件之间。作为绝缘体，例如使用一种绝缘体，具有：台阶部，外径向前端侧缩径；以及长腿部，在台阶部的前端侧向前端延伸。垫料夹在绝缘体的台阶部和主体配件之间。在此，为了抑制绝缘体的破损，提出一种技术，该技术在绝缘体的台阶部和长腿部之间设置有弯曲面部，并且，使垫料除与绝缘体的台阶部接触之外，还与弯曲面部的比中间部靠前端侧的部位接触。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-69251号公报

发明内容

发明要解决的课题

不过，近年来，为了提高内燃机的设计自由度，期望火花塞的小径化。存在如果通过火花塞的小径化使绝缘体小径化，则绝缘体变得容易损坏的情况。

本发明提供一种降低绝缘体的损坏的可能性的新的技术。

用于解决课题的技术方案

本发明公开例如下述的应用例。

[应用例1]

一种火花塞，具备：中心电极，沿轴线方向延伸；绝缘体，具有轴孔，该轴孔沿所述轴线方向延伸，并在所述轴孔的前端侧配置有所述中心电极，并且，所述绝缘体具有收缩外径部以及腿部，所述收缩外径部的外径向所述轴线方向的前端侧变小，所述腿部为设置于所述收缩外径部的前端侧的部分；主体配件，配置于所述绝缘体的外周，并具有收缩内径部，该收缩内径部的内径向所述轴线方向的前端侧变小；以及垫料，配置在所述绝缘体的所述收缩外径部和所述主体配件的所述收缩内径部之间，将所述垫料和所述绝缘体的接触部分中的最前端侧的位置设为第一位置，将所述绝缘体的所述腿部的表面上的距所述绝缘体的前端的与所述轴线方向平行的长度为1mm的位置设为第二位置，将所述第一位置和所述第二位置之间的与所述轴线方向平行的长度设为第一长度，在所述绝缘体的所述第一位置固定有所述绝缘体并且所述绝缘体的所述前端为自由端的状态下，将与所述轴线方向垂直的载荷施加于所述第二位置时的在表面位置的应力相对于在所述第一位置的应力的比率设为应力比率，所述表面位置为所述绝缘体的表面上的位置，将所述应力比率为0.8以上且1.15以下的所述表面位置的范围中的从所述第一位置向前端侧连续的范围的与所述轴线方向平行的长度设为第二长度，此时，所述第二长度相对于所述第一长度的比率为0.7以上。

根据该结构，由于与第二长度相对于第一长度的比率小于0.7的情况相比，抑制在绝缘体的表面上的应力的偏差，因此能够降低绝缘体的损坏的可能性。

[应用例2]

根据应用例1所述的火花塞，所述绝缘体的在所述第二位置的外径为3.5mm以下。

根据该结构，能够降低绝缘体由于振动而损坏的可能性。

[应用例3]

根据应用例1或2所述的火花塞，所述腿部具有形成所述腿部的前端侧的部分的外径为一定的圆筒部，

从所述圆筒部的后端到所述绝缘体的前端的与所述轴线方向平行的长度为3.5mm以下。

根据该结构，能够降低绝缘体在圆筒部的附近破损的可能性。

[应用例4]

根据应用例1～3中的任一例所述的火花塞，

所述腿部的前端侧的一部分配置在比所述主体配件的前端靠前端侧的位置，

在与所述轴线方向垂直的方向上将所述腿部的配置于比所述主体配件的前端靠前端侧的部分投影时的投影面积为8.7mm²以下。

根据该结构，能够降低腿部破损的可能性。

[应用例5]

根据应用例1～4中的任一例所述的火花塞，

所述主体配件具有装配用的螺纹部，

所述螺纹部的公称直径为M10以下。

根据该结构，能够在采用螺纹部的公称直径为M10以下的较细的火花塞的情况下，降低绝缘体的损坏的可能性。

[应用例6]

根据应用例1～5中的任一例所述的火花塞，所述腿部具有形成所述腿部的前端侧的部分的外径为一定的圆筒部，所述腿部的前端侧的一部分配置在比所述主体配件的前端靠前端侧的位置，将从所述圆筒部的后端到所述绝缘体的前端的与所述轴线方向平行的长度设为Ds1，将所述绝缘体的在所述第一位置的截面系数设为Z1，将所述绝缘体的在所述圆筒部的后端的截面系数设为Z2，将从所述第一位置到所述绝缘体的前端的与所述轴线方向平行的长度设为L4，将所述腿部中的位于比所述主体配件的前端靠前端侧的部分的与所述轴线方向平行的长度设为De，此时，满足下述的关系式(1)、(2)、(3)。

(1)Z1/Z2＞3.5

(2)Ds1＞2mm

(3)Ds1＜Ap×(Z1/Z2)^Bp

在此，Ap＝0.07+0.986×L4－0.268×De

Bp＝﹣0.832－0.014×L4+0.099×De

Ds1、L4、De的单位是mm，

“×”是乘法符号。

根据该结构，能够提高耐污损性和耐破损性。

另外，本发明能够用各种方式实现，例如能够用火花塞或搭载该火花塞的内燃机等的方式实现。

附图说明

图1为实施方式的火花塞100的剖视图。

图2为示出绝缘体10的结构的说明图。

图3为弯曲试验和应力的说明图。

图4为示出应力Sti的分布例的图表。

图5为外部长度De和投影面积Sp的说明图。

图6为示出绝缘体10的结构的说明图。

图7为表示评价试验的结果的图表。

具体实施方式

A.实施方式：

图1为实施方式的火花塞100的剖视图。图示的线CL表示火花塞100的中心轴。图示的截面为包含中心轴CL的截面。以下，也将中心轴CL称为“轴线CL”，也将与中心轴CL平行的方向称为“轴线方向”。也将以中心轴CL为中心的圆的径向简称为“径向”，也将以中心轴CL为中心的圆的圆周方向称为“周向”。将与中心轴CL平行的方向中的图1的下方向称为前端方向Df，也将上方向称为后端方向Dfr。前端方向Df为从后述的端子配件40朝向电极20、30的方向。并且，将图1的前端方向Df侧称为火花塞100的前端侧，将图1的后端方向Dfr侧称为火花塞100的后端侧。

火花塞100具备绝缘体10(以下也称为“绝缘子10”)、中心电极20、接地电极30、端子配件40、主体配件50、导电性的第一密封部60、电阻器70、导电性的第二密封部80、前端侧垫料8、滑石9、第一后端侧垫料6以及第二后端侧垫料7。

绝缘体10为具有沿中心轴CL延伸并贯通绝缘体10的贯通孔12(以下也称为“轴孔12”)的大致圆筒状的部件。绝缘体10烧结氧化铝而形成(也能够采用其他绝缘材料)。绝缘体10具有从前端侧向后端侧按顺序排列的腿部13、第一收缩外径部15、前端侧主体部17、凸缘部19、第二收缩外径部11以及后端侧主体部18。

凸缘部19为绝缘体10的最大外径部分。比凸缘部19靠前端侧的第一收缩外径部15的外径从后端侧向前端侧逐渐变小。在绝缘体10的第一收缩外径部15的附近(在图1的例中为前端侧主体部17)形成有内径从后端侧向前端侧逐渐变小的收缩内径部16。比凸缘部19靠后端侧的第二收缩外径部11的外径从前端侧向后端侧逐渐变小。

在绝缘体10的贯通孔12的前端侧插入有中心电极20。中心电极20为沿中心轴CL延伸的棒状的部件。中心电极20具有电极母材21和埋设于电极母材21的内部的芯材22。电极母材21例如使用作为以镍为主成分而包含的合金的INCONEL(“INCONEL”为注册商标)而形成。芯材22由热传导率比电极母材21高的材料(例如包含铜的合金)形成。

并且，如果着眼于中心电极20的外观形状，则中心电极20具有形成前端方向Df侧的端部的腿部25、设置于腿部25的后端侧的凸缘部24以及设置于凸缘部24的后端侧的头部23。头部23和凸缘部24配置在贯通孔12内。凸缘部24的前端方向Df侧的面被绝缘体10的收缩内径部16支撑。腿部25的前端侧的部分在绝缘体10的前端侧向贯通孔12的外部露出。

在绝缘体10的贯通孔12的后端侧插入有端子配件40。端子配件40使用导电材料(例如低碳钢等金属)而形成。可以在端子配件40的表面上形成有用于防腐蚀的金属层。例如通过镀覆Ni层而形成。端子配件40具有凸缘部42、形成比凸缘部42靠后端侧的部分的盖安装部41以及形成比凸缘部42靠前端侧的部分的腿部43。盖安装部41在绝缘体10的后端侧向贯通孔12的外部露出。腿部43插入于绝缘体10的贯通孔12。

在绝缘体10的贯通孔12内，在端子配件40和中心电极20之间配置有用于抑制电噪声的电阻器70。电阻器70由包含作为主成分的玻璃颗粒(例如B₂O₃-SiO₂系的玻璃)、玻璃以外的陶瓷颗粒(例如TiO₂)以及导电性材料(例如Mg等金属和碳颗粒)的组合物形成。

在贯通孔12内，在电阻器70和中心电极20之间配置有第一密封部60。在电阻器70和端子配件40之间配置有第二密封部80。其结果是，中心电极20和端子配件40经由密封部60、80与电阻器70电连接。密封部60、80例如包含与电阻器70相同的玻璃颗粒和金属颗粒(Cu、Fe等)。通过使用密封部60、80，使层叠的部件20、60、70、80、40间的接触电阻稳定，从而能够使中心电极20和端子配件40之间的电阻值稳定。

主体配件50为具有沿中心轴CL延伸并贯通主体配件50的贯通孔59的大致圆筒状的部件。主体配件50使用低碳钢而形成(也能够采用其他导电材料(例如金属材料))。可以在主体配件50的表面上形成有用于防腐蚀的金属层。例如通过镀覆Ni层而形成。在主体配件50的贯通孔59中插入有绝缘体10。主体配件50固定于绝缘体10的外周。在主体配件50的前端侧，绝缘体10的前端(在本实施方式中为腿部13的前端侧的部分)向贯通孔59的外部露出。在主体配件50的后端侧，绝缘体10的后端(在本实施方式中为后端侧主体部18的后端侧的部分)向贯通孔59的外部露出。

主体配件50具有从前端侧向后端侧按顺序排列的主体部55、座部54、变形部58、工具卡合部51以及铆接部53。座部54为凸缘状的部分。在座部54的前端侧设置有主体部55。主体部55的外径比座部54的外径小。在主体部55的外周面形成有用于与内燃机(例如汽油发动机)的装配孔螺合的螺纹部52。螺纹部52的公称直径为10mm(M10)。在座部54和螺纹部52之间嵌入有折弯金属板而形成的环状的衬垫5。

主体配件50具有配置在比变形部58靠前端方向Df侧的位置的收缩内径部56。收缩内径部56的内径从后端侧向前端侧逐渐变小。在主体配件50的收缩内径部56和绝缘体10的第一收缩外径部15之间夹持有前端侧垫料8。前端侧垫料8为铁制的O形环(也能够采用其他材料(例如铜等金属材料))。

在座部54的后端侧设置有壁厚比座部54薄的变形部58。变形部58以中央部向径向的外侧(远离中心轴CL的方向)突出的方式变形。在变形部58的后端侧设置有工具卡合部51。工具卡合部51的形状为与火花塞扳手卡合的形状(例如六棱柱)。在工具卡合部51的后端侧设置有壁厚比工具卡合部51薄的铆接部53。铆接部53配置在比绝缘体10的第二收缩外径部11靠后端侧的位置，并形成主体配件50的后端(即后端方向Dfr侧的端部)。铆接部53向径向的内侧弯曲。

在主体配件50的后端侧，在主体配件50的内周面和绝缘体10的外周面之间形成有环状的空间SP。在本实施方式中，该空间SP为被主体配件50的铆接部53以及工具卡合部51和绝缘体10的第二收缩外径部11以及后端侧主体部18包围的空间。在该空间SP内的后端侧配置有第一后端侧垫料6。在该空间SP内的前端侧配置有第二后端侧垫料7。在本实施方式中，这些后端侧垫料6、7为铁制的C形环(也能够采用其他材料)。在空间SP内的两个后端侧垫料6、7之间填充有滑石(talc)9的粉末。

在火花塞100的制造时，铆接部53以向内侧折弯的方式铆接。并且，铆接部53向前端方向Df侧按压。由此，变形部58变形，绝缘体10在主体配件50内经由垫料6、7和滑石9被向前端侧按压。前端侧垫料8被按压在第一收缩外径部15和收缩内径部56之间，并且，对主体配件50和绝缘体10之间进行密封。由此，抑制内燃机的燃烧室内的气体通过主体配件50和绝缘体10之间向外部泄漏。并且，主体配件50固定于绝缘体10。

接地电极30与主体配件50的前端(即前端方向Df侧的端部)连接。在本实施方式中，接地电极30为棒状的电极。接地电极30从主体配件50向前端方向Df延伸，并向中心轴CL弯曲，到达前端部31。前端部31在与中心电极20的前端面20s1(前端方向Df侧的表面20s1)之间形成间隙g。并且，接地电极30以与主体配件50电导通的方式与主体配件50连接(例如激光熔接)。接地电极30具有形成接地电极30的表面的母材35和埋设在母材35内的芯部36。母材35使用例如INCONEL而形成。芯部36使用热传导率比母材35高的材料(例如纯铜)而形成。

图2为示出绝缘体10的结构的参数Ddb、Dda、Ds1、Ds2、L1、L3、d1的说明图。在图中示出主体配件50和绝缘体10的部分剖视图。具体来说，在图中示出包含中心轴CL的截面中的从与前端侧垫料8接触的部分到前端方向Df侧的从中心轴CL来看单侧的部分。

在图中示出腿部13的结构的一例。图示的腿部13具有从前端侧向后端侧按顺序排列的前圆筒部13fc、锥状部13t以及后圆筒部13bc。前圆筒部13fc为腿部13的前端方向Df侧的部分，并为外径一定的大致圆筒状的部分。另外，前圆筒部13fc的前端的角被倒角。后圆筒部13bc为腿部13的后端方向Dfr侧的部分，并为外径一定的大致圆筒状的部分。后圆筒部13bc的外径比前圆筒部13fc的外径大。锥状部13t为前圆筒部13fc和后圆筒部13bc之间的部分，并为外径向前端方向Df逐渐变小的部分。另外，可以省略前圆筒部13fc。在该情况下，锥状部13t的前端形成腿部13的前端。并且，可以省略后圆筒部13bc。在该情况下，锥状部13t的后端形成腿部13的后端。

在图中示出第一位置Pa、第二位置Pb、第一长度L1、端部直径Ddb、根部直径Dda、端部长度Ds1以及根部长度Ds2。第一位置Pa为绝缘体10和前端侧垫料8的接触部分的最前端侧的位置。即，第一位置Pa为绝缘体10的表面上的被其他部件固定(即支撑)的部分的最前端方向Df侧的位置。第一位置Pa为腿部13的表面上的位置。其中，第一位置Pa也可以为第一收缩外径部15的表面上的位置。

第二位置Pb为绝缘体10的腿部13的表面上的距绝缘体10的前端10e1的与中心轴CL平行的长度是预定长度Dpb的位置。以下，作为预定长度Dpb，采用1mm。在后述的弯曲试验中，对该第二位置Pb施加与中心轴CL垂直且朝向中心轴CL的方向的力。

第一长度L1为第一位置Pa和第二位置Pb之间的与中心轴CL平行的长度。第三长度L3为绝缘体10的第一收缩外径部15的后端P22和绝缘体10的前端10e1之间的与中心轴CL平行的长度。以下，也将第三长度L3称为“腿长度L3”。内径d1为贯通孔12的直径。在本实施方式中，内径d1在从第一位置Pa到第二位置Pb的范围的整体上是同样的。

端部直径Ddb为在第二位置Pb的绝缘体10的外径。根部直径Dda为在第一位置Pa的绝缘体10的外径。

端部长度Ds1为腿部13的前端10e1和腿部13的前圆筒部13fc的后端P12之间的与中心轴CL平行的长度。

根部长度Ds2为绝缘体10的第一收缩外径部15的后端P22和腿部13的后圆筒部13bc的前端P21之间的与中心轴CL平行的长度。该根部长度Ds2为第一收缩外径部15的长度和后圆筒部13bc的长度的合计值。

图3为说明绝缘体10的腿部13的表面上的应力的说明图。在图中示出主体配件50以及前端侧垫料8的包含中心轴CL的截面和绝缘体10以及中心电极20的外观。火花塞100安装于未图示的内燃机的装配孔。在该状态下，绝缘体10在第一位置Pa被固定，绝缘体10的前端10e1为自由端。并且，绝缘体10的比第一位置Pa靠前端方向Df侧的部分(在此为腿部13)暴露在内燃机的燃烧室内。当在内燃机的燃烧室内混合气体燃烧时，有可能对腿部13施加各种力。例如有可能对第二位置Pb的附近施加径向的朝向中心轴CL的力W。该力W的方向为与中心轴CL垂直且朝向中心轴CL的方向。

如果这样的力W施加于第二位置Pb，则在腿部13的表面上产生应力。在此，对图3(A)所示的关注位置Pi上的应力进行说明。关注位置Pi为从腿部13的表面上的第一位置Pa到第二位置Pb的范围内的位置。图中的关注长度Li为第二位置Pb和关注位置Pi之间的与中心轴CL平行的长度。图3(B)示出关注位置Pi上的腿部13的与中心轴CL垂直的截面。内径d1表示关注位置Pi上的腿部13的内径(即贯通孔12的直径)，外径d2表示关注位置Pi上的腿部13的外径。

关注位置Pi上的应力Sti能够按照在下文中所示的算式(1A)～(1C)而算出。这些算式(1A)～(1C)为悬臂梁的应力的算式，并为图3(B)的截面形状的固定端承受力W时的应力的算式，所述力W施加于远离固定端关注长度Li的位置。当绝缘体10在第一位置Pa被固定的状态下力W施加于第二位置Pb时，绝缘体10的变形非常小。因此，关注位置Pi上的应力Sti能够通过绝缘体10在关注位置Pi被固定的情况下的算式(1A)～(1C)而近似算出。

Sti＝M/Z (1A)

M＝Wf×Li

(1B)

Z＝(π×(d2⁴－d1⁴))/(32×d2) (1C)

符号“×”为乘法符号(以下相同)。并且，各参数的含义如下所述。

Sti：应力、M：力矩、Z：截面系数、

Wf：力W的大小、Li：关注长度、π：圆周率、

d1：内径、d2：外径。

图4为示出应力Sti的分布例的图表。横轴表示关注位置Pi，纵轴表示应力Sti。关注位置Pi的范围为从第一位置Pa到第二位置Pb的范围。图4(A)～图4(E)分别示出从彼此结构(尺寸和形状中的至少一方)不同的绝缘体10得到的应力Sti分布的例。图4(A)、图4(B)示出省略了前圆筒部13fc(图2)和后圆筒部13bc的情况下的分布例。图4(C)～图4(E)示出绝缘体10具有前圆筒部13fc和后圆筒部13bc的情况下的分布例(省略图示)。

图中的基准应力Sta表示第一位置Pa上的应力Sti。下限应力St1和上限应力St2表示包含基准应力Sta的范围的下限和上限。以下，将下限应力St1以上且上限应力St2以下的应力Sti的范围Rs称为允许范围Rs。在此，下限应力St1为基准应力Sta的0.8倍，上限应力St2为基准应力Sta的1.15倍。应力Sti处于允许范围Rs内的情况表示应力Sti相对于基准应力Sta的比率“Sti/Sta”为0.8以上且1.15以下。

在图中示出应力Sti处于允许范围Rs内的关注位置Pi的连续的范围Rpi(以下称为“稳定范围Rpi”)。该稳定范围Rpi为从第一位置Pa向前端方向Df侧扩展的最宽的范围。图中的前端位置Px表示该稳定范围Rpi的前端位置。第二长度L2为该稳定范围Rpi的与中心轴CL平行的长度。

如图4(A)～图4(E)所示，根据绝缘体10的结构(例如尺寸)应力Sti的分布有可能产生各种变化。在图4(A)的例中，与图4(B)的例相比，应力Sti集中在第一位置Pa的附近的狭窄的范围Rpi内。这样一来，在应力Sti集中在狭窄的范围内的情况下，在该范围内，存在绝缘体10容易损坏的情况。因此，被推测为能够通过以使稳定范围Rpi变宽的方式构成绝缘体10，抑制绝缘体10的损坏。另外，作为表示稳定范围Rpi的宽度的指标，能够使用第二长度L2相对于第一长度L1的比率。从抑制绝缘体10的损坏这一观点出发，优选该比率(L2/L1)较大。另外，第二长度L2能够使用基于上述的算式(1A)～(1C)算出的应力比率Sti/Sta而算出。

B.第一评价试验：

对使用火花塞100的样品的第一评价试验进行说明。作为第一评价试验，进行了绝缘体10的“弯曲试验”和“振动试验”。以下的表1示出样品的结构和评价结果。

[表1]

表1示出样品的编号、表示绝缘体10的结构的参数Ddb、Dda、Ds1、Ds2、L2/L1、弯曲试验的结果以及振动试验的结果。在第一评价试验中，评价了绝缘体10的结构彼此不同的A-1号到A-27号的27个种类的样品。

在由第一评价试验评价的27个种类的样品之间共通的尺寸如下所述。

第一收缩外径部15的长度(与中心轴CL平行的长度)：0.3mm

贯通孔12的直径d1：1.76mm

腿长度L3：14mm

另外，在表1中“端部长度Ds1＝0”表示省略了前圆筒部13fc的情况。同样地，“根部长度Ds2＝0”表示省略了后圆筒部13bc的情况。如上所述，根部长度Ds2为第一收缩外径部15的长度和后圆筒部13bc的长度的合计值，第一收缩外径部15的长度不为0(0.3mm)。但是，在表1中，为了容易理解省略了后圆筒部13bc的情况，用0表示省略了后圆筒部13bc的情况下的根部长度Ds2。

首先，对弯曲试验进行说明。在弯曲试验中，首先，火花塞100安装于未图示的试验台，所述试验台具有适合于主体配件50的螺纹部52的装配孔。在该状态下，绝缘体10在第一位置Pa被固定，绝缘体10的前端10e1为自由端。在该状态下，如图3(A)所示，力W施加于第二位置Pb。力W的方向为径向的朝向中心轴CL的方向。即，力W的方向为与中心轴CL垂直且朝向中心轴CL的方向。并且，力W增大到绝缘体10损坏为止。按照A-1号到A-27号的各个种类，分别使用结构相同的10个样品进行这样的弯曲试验。

表1的“损坏载荷”为绝缘体10损坏时的力W的强度的平均值(10个样品的平均值)(单位为“牛顿”)。表1的“损坏部位”为绝缘体10的损坏部位，“根部Ba”表示第一位置Pa的附近，“前端Bb”表示第二位置Pb的附近。损坏部位在结构相同的10个样品之间是同样的。弯曲试验的评价以A-5号的样品为基准，按两级进行。具体来说，第一评价A表示“损坏载荷比A-5号的样品大”且“损坏部位为根部Ba”。第二评价B表示满足“损坏载荷比A-5号的样品小”和“损坏部位为前端Bb”中的至少一方。

另外，损坏部位为前端Bb是指尽管绝缘体10的根部(即第一位置Pa的附近)未损坏地经受住，但前端部分(即第二位置Pb的附近)损坏，即绝缘体10的前端部分的强度局部地较低。因此，设为损坏部位为根部Ba的情况下的评价结果比损坏部位为前端Bb的情况下的评价结果好。

接着，对振动试验进行说明。在第一评价试验的振动试验中，将火花塞100的样品安装于振动试验用的夹具，按照以下的条件使样品在与中心轴CL垂直的方向上振动。

振幅：5mm、频率：50Hz、振动时间：1min

按照A-1号到A-27号的各个种类分别使用结构相同的10个样品进行这样的振动试验。存在通过这样的振动试验，绝缘体10在第一位置Pa的附近破裂的情况。基于破裂的样品数，进行振动试验的评价。具体来说，第一评价A表示破裂的样品数为0的情况。第二评价B表示破裂的样品数为1以上5以下的情况。第三评价C表示破裂的样品数为6以上10以下的情况。另外，为了在多个种类的样品之间使评价结果产生差距，振动试验的上述的条件被设定成严格的条件，以使现有的火花塞的绝缘体有可能通过振动试验而破裂。

如表1所示，在比率(L2/L1)为0.70以上的12个种类的样品(A-2号、A-7号、A-8号、A-12号到A-15号、A-18号、A-20号、A-21号、A-25号、A-26号)中，弯曲试验和振动试验这两方为第一评价A。这样一来，能够通过采用0.70以上的比率(L2/L1)，抑制绝缘体10的损坏。另外，能够推测稳定范围Rpi越宽，越能够抑制绝缘体10的损坏。因此，能够推测作为比率(L2/L1)，能够采用比作为理论上的最大值的1.0更小的各种值。并且，得到良好的评价的12个种类的样品的比率(L2/L1)为0.70、0.71、0.72、0.75、0.78、0.79、0.80、0.81、0.83、0.86。能够将这些值中的任意的值作为比率(L2/L1)的优选的范围(下限以上且上限以下的范围)的下限而采用。并且，能够将这些值中的下限以上的任意的值作为比率(L2/L1)的优选的范围的上限而采用。

如表1所示，对于参数Ddb、Dda、Ds1、Ds2，能够以各种值获得良好的评价。得到良好的评价的12个种类的样品的各参数Ddb、Dda、Ds1、Ds2如下所述。

端部直径Ddb：2.9、3.0、3.2、3.4(mm)

根部直径Dda：4.9、5.2(mm)

端部长度Ds1：0、1、2、3(mm)

根部长度Ds2：0、1、2、3(mm)

作为端部直径Ddb的优选的范围(下限以上且上限以下的范围)的下限，能够采用端部直径Ddb这些值中的任意的值，并且作为上限，能够采用端部直径Ddb这些值中的下限以上的任意的值。对于其他参数Dda、Ds1、Ds2也同样地能够将得到良好的评价的12个种类的样品的上述的值中的任意的值作为下限而采用。并且，能够将上述的值中的下限以上的任意的值作为上限而采用。

另外，作为端部直径Ddb的下限，能够不限于上述的值采用比中心电极20的配置于绝缘体10的第二位置Pb的内周侧的部分(在本实施方式中为中心电极20的腿部25)的外径大的各种值。在典型的火花塞中，作为中心电极20的上述的外径，采用1mm以上3mm以下的范围内的值。因此，作为端部直径Ddb的下限，能够采用1mm以上3mm以下的范围内的值。

另外，在A-21号和A-27号这两个种类的样品之间，端部直径Ddb彼此不同，但根部直径Dda、端部长度Ds1以及根部长度Ds2是共通的。如果在这些样品之间比较弯曲试验的结果，则在端部直径Ddb较大的A-21号中，与端部直径Ddb较小的A-27号相比，损坏载荷更大并且损坏部位为根部Ba而不是前端Bb。该理由能够被如下所述地推测。即，端部直径Ddb越大，越能够提高绝缘体10的第二位置Pb的附近的强度。因此，端部直径Ddb越大，越能够抑制尽管绝缘体10的第一位置Pa的附近未损坏地经受住，但第二位置Pb的附近损坏的情况。另外，端部直径Ddb、损坏载荷以及损坏部位的同样的倾向也能够从其他样品(例如A-1号和A-3号)确认。

并且，在A-19号和A-25号这两个种类的样品之间，端部直径Ddb彼此不同，但根部直径Dda、端部长度Ds1以及根部长度Ds2是共通的。如果在这些样品之间比较振动试验的结果，则在端部直径Ddb较小的A-25号中，与端部直径Ddb较大的A-19号相比，振动试验的评价结果为良好。该理由能够被如下所述地推测。即，端部直径Ddb越小，绝缘体10的前端部(即第二位置Pb的附近)的质量越轻。因此，在火花塞100振动的情况下，端部直径Ddb越小，绝缘体10的第一位置Pa的附近的部分承受的力越小。其结果是，端部直径Ddb越小，越能够抑制由振动引起的绝缘体10的损坏。另外，端部直径Ddb和振动试验的评价结果的同样的倾向也能够从其他样品(例如A-1号和A-5号)确认。

并且，通常，与应力集中的情况相比，应力分散的情况更不易产生损坏。而且，如表1所示，在绝缘体10的结构(特别是腿部13的结构)产生各种变化的情况下，也能够通过采用0.70以上的比率(L2/L1)，得到良好的评价结果。因此，能够推测对于与内径d1为1.76mm不同的情况，也能够适用上述的比率(L2/L1)的优选的范围。

C.第二评价试验：

以下的表2示出在第二评价试验中使用的火花塞100的样品的结构和评价结果。在第二评价试验中，为了调查腿长度L3对于绝缘体10的耐久性的影响，使用腿长度L3(图2)彼此不同的多个种类的样品，进行弯曲试验和振动试验。各试验的内容和评价方法与第一评价试验的内容和评价方法相同。另外，在弯曲试验中，按照每个腿长度L3分别选择成为评价的基准的样品。

[表2]

表2与表1同样地示出样品的编号、表示绝缘体10的结构的参数Ddb、Dda、Ds1、Ds2、L2/L1、弯曲试验的结果以及振动试验的结果。在第二评价试验中，评价了绝缘体10的结构彼此不同的B-1号到B-16号的16个种类的样品。腿长度L3为8、10、12、16(mm)中的任一个。第一收缩外径部15的长度和贯通孔12的直径d1在16个种类的样品之间是共通的，并与第一评价试验的样品的第一收缩外径部15的长度和贯通孔12的直径d1相同。

16个种类的样品分成腿长度L3彼此不同的四个组。各组的腿长度L3、样品编号以及弯曲试验的评价的基准的对应关系如下所述。

(第一组)腿长度L3＝8mm、B-1号到B-4号、基准为B-1号

(第二组)腿长度L3＝10mm、B-5号到B-8号、基准为B-5号

(第三组)腿长度L3＝12mm、B-9号到B-12号、基准为B-9号

(第四组)腿长度L3＝16mm、B-13号到B-16号、基准为B-13号

弯曲试验的评价方法与第一评价试验的评价方法相同。例如，涉及第一组，第一评价A表示“损坏载荷比B-1号的样品大”且“损坏部位为根部Ba”。第二评价B表示满足“损坏载荷比B-1号的样品小”和“损坏部位为前端Bb”中的至少一方。其他组的弯曲试验的评价也同样地使用各组的基准进行。

在任一个组中，都在基准的样品中省略前圆筒部13fc和后圆筒部13bc(端部长度Ds1＝0、根部长度Ds2＝0)，并且端部直径Ddb为3.5mm，根部直径Dda为4.7mm。在其他三个种类的样品之间，根部直径Dda(5.2mm)、端部长度Ds1(2mm)和根部长度Ds2(2mm)是共通的，并且端部直径Ddb为3.2、3.4、3.6。

如表2所示，在比率(L2/L1)为0.70以上的8个种类的样品(B-3号、B-4号、B-6号、B-7号、B-10号、B-11号、B-14号、B-15号)中，弯曲试验和振动试验这两方为第一评价A。这样一来，即使在使腿长度L3变化的情况下，也能够通过采用0.70以上的比率(L2/L1)，抑制绝缘体10的损坏。

如果综合表1和表2，则在弯曲试验和振动试验这两方得到第一评价A的20个种类的样品的比率(L2/L1)为0.70、0.71、0.72、0.74、0.75、0.78、0.79、0.80、0.81、0.82、0.83、0.86。能够将这些值中的任意的值作为比率(L2/L1)的优选的范围(下限以上且上限以下的范围)的下限而采用。并且，能够将这些值中的下限以上的任意的值作为比率(L2/L1)的优选的范围的上限而采用。

并且，如果综合表1和表2，则对于参数Ddb、Dda、Ds1、Ds2、L3，能够以各种值获得良好的评价。在弯曲试验和振动试验这两方得到第一评价A的20个种类的样品的各参数Ddb、Dda、Ds1、Ds2、L3如下所述。

端部直径Ddb：2.9、3.0、3.2、3.4、3.5、3.6(mm)

根部直径Dda：4.7、4.9、5.2(mm)

端部长度Ds1：0、1、2、3(mm)

根部长度Ds2：0、1、2、3(mm)

腿长度L3：8、10、12、14、16(mm)

作为端部直径Ddb的优选的范围(下限以上且上限以下的范围)的下限，能够采用端部直径Ddb这些值中的任意的值，作为上限，能够采用端部直径Ddb这些值中的下限以上的任意的值。对于其他参数Dda、Ds1、Ds2、L3也同样地能够将得到良好的评价的20个种类的样品的上述的值中的任意的值作为下限而采用。并且，能够将上述的值中的下限以上的任意的值作为上限而采用。例如，腿长度L3优选为8mm以上。并且，腿长度L3优选为16mm以下。能够推测对于内径d1也能够采用与1.76mm不同的各种值。

D.第三评价试验：

以下的表3示出在第三评价试验中使用的火花塞100的样品的结构和评价结果。在第三评价试验中，为了调查端部直径Ddb对于绝缘体10的耐久性的影响，使用端部直径Ddb彼此不同的C-1号到C-6号的6个种类的样品，进行弯曲试验和振动试验。

[表3]

表3与表1同样地示出样品的编号、表示绝缘体10的结构的参数Ddb、Dda、Ds1、Ds2、L2/L1、弯曲试验的结果以及振动试验的结果。端部直径Ddb按照从C-1号到C-6号的顺序为3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7(mm)。并且，比率(L2/L1)按照从C-1号到C-6号的顺序为0.83、0.81、0.79、0.75、0.70、0.64。根部直径Dda(5.4mm)、端部长度Ds1(2.5mm)以及根部长度Ds2(2.5mm)在6个种类的样品之间是共通的。并且，腿长度L3、第一收缩外径部15的长度以及贯通孔12的直径d1在6个种类的样品之间是共通的，并且与第一评价试验的样品的腿长度L3、第一收缩外径部15的长度以及贯通孔12的直径d1相同。

弯曲试验的内容和评价方法与第一评价试验的弯曲试验的内容和评价方法相同。弯曲试验的评价的基准为上述的表1的A-5号的样品。振动试验为了在多个种类的样品之间使评价结果产生差距，在比第一评价试验的条件更严格的条件下进行。具体来说，振幅为比第一评价试验的振幅(5mm)大的8mm。频率(50Hz)和振动时间(1min)与第一评价试验的频率(50Hz)和振动时间(1min)相同。

如表3所示，弯曲试验的评价结果对于所有的样品为第一评价A。振动试验的评价结果对于端部直径Ddb为3.5mm以下的C-1号到C-4号的四个种类的样品为第一评价A，对于端部直径Ddb比3.5mm大的C-5号和C-6号这两个种类的样品为第二评价B。这样一来，能够在比率(L2/L1)为0.70以上的情况下，进一步通过采用3.5mm以下的端部直径Ddb，抑制由振动引起的绝缘体10的损坏。该理由能够推测为因为在端部直径Ddb较小的情况下，与端部直径Ddb较大的情况相比，在火花塞100振动时绝缘体10的第一位置Pa的附近的部分承受的力变小。

另外，如上所述，第三评价试验的振动试验在比第一评价试验的条件更严格的条件下进行。因此，能够推测如果在与第一评价试验相同的条件下进行振动试验，则在端部直径Ddb比3.5mm大的情况下也有可能得到第一评价A。

并且，在第三评价试验中使用的样品的根部直径Dda为5.4mm。如果采用比5.4mm大的根部直径Dda，则能够提高腿部13相对于振动的强度。因此，3.5mm以下的端部直径Ddb能够适用于根部直径Dda为5.4mm以上的各种火花塞100。并且，在根部直径Dda比5.4mm大的情况下，即使采用比3.5mm大的端部直径Ddb，也能够抑制绝缘体10的损坏。

E.第四评价试验：

以下的表4示出在第四评价试验中使用的火花塞100的样品的结构和评价结果。在第四评价试验中，为了调查端部长度Ds1对于绝缘体10的影响，使用端部长度Ds1彼此不同的D-1号到D-4号的四个种类的样品进行弯曲试验。

[表4]

表4示出样品的编号、表示绝缘体10的结构的参数Ddb、Dda、Ds1、Ds2、L2/L1以及弯曲试验的结果。端部长度Ds1按照从D-1号到D-4号的顺序为3.4、3.5、3.6、3.7(mm)。其他参数Ddb(3.2mm)、Dda(4.9mm)、Ds2(2.5mm)、L2/L1(0.79)在四个种类的样品之间是共通的。并且，腿长度L3、第一收缩外径部15的长度以及贯通孔12的直径d1在四个种类的样品之间是共通的，并且与第一评价试验的样品的腿长度L3、第一收缩外径部15的长度以及贯通孔12的直径d1相同。

弯曲试验的内容和评价方法与第一评价试验的弯曲试验的内容和评价方法相同。弯曲试验的评价的基准为上述的表1的A-5号的样品。另外，在第四评价试验中，所有样品的损坏载荷比基准的损坏载荷(230N)大。因此，第一评价A表示“损坏部位为根部Ba”。第二评价B表示“损坏部位为前端Bb”。

如表4所示，端部长度Ds1越短，损坏载荷越大。而且，端部长度Ds1为3.5mm以下的D-1号和D-2号的评价结果为第一评价A，端部长度Ds1超过3.5mm的D-3号和D-4号的评价结果为第二评价B。这样一来，能够通过采用3.5mm以下的端部长度Ds1，与采用超过3.5mm的端部长度Ds1的情况相比，抑制由要将绝缘体10弯曲的力引起的绝缘体10的损坏。该理由能够被如下所述地推测。即，由于前圆筒部13fc的外径比腿部13的其他部分13t、13bc的外径小，因此前圆筒部13fc的强度比其他部分13t、13bc的强度低。因此，能够推测前圆筒部13fc的长度越短，即端部长度Ds1越短，越能够提高腿部13的强度。

另外，在第四评价试验中使用的样品的端部直径Ddb为3.2mm。如果采用比3.2mm大的端部直径Ddb，则能够提高腿部13的前圆筒部13fc的强度。因此，3.5mm以下的端部长度Ds1能够适用于端部直径Ddb为3.2mm以上的各种火花塞100。并且，能够推测在端部直径Ddb比3.2mm大的情况下，即使采用比3.5mm大的端部长度Ds1，也能够抑制绝缘体10的损坏。

F.第五评价试验：

以下的表5示出在第五评价试验中使用的火花塞100的样品的结构和评价结果。作为第五评价试验，进行评价绝缘体10相对于内燃机的爆震的耐久性的试验(以下称为“爆震试验”)。

[表5]

表5示出样品的编号、端部直径Ddb、外部长度De、投影面积Sp以及爆震试验的评价结果。图5为外部长度De和投影面积Sp的说明图。在图中示出沿与中心轴CL垂直的方向观察到的火花塞100的前端方向Df侧的一部分。

如图所示，绝缘体10的腿部13的前端方向Df侧的部分13p配置在比主体配件50的前端方向Df侧的端部(以下称为“前端50e1”)靠前端方向Df侧的位置。该部分13p为配置于主体配件50的外部的部分(以下称为“外部部分13p”)。在图中，在外部部分13p标注有阴影线。外部长度De为外部部分13p的与中心轴CL平行的长度。换句话说，外部长度De为主体配件50的前端50e1和绝缘体10的前端10e1之间的与中心轴CL平行的距离。

投影面积Sp为在与中心轴CL平行的平面(以下称为“投影面”)上沿与投影面垂直的方向(即与中心轴CL垂直的方向)将外部部分13p投影时的投影面积。图5上的标注有阴影线的区域的面积与投影面积Sp对应。

如表5所示，使用外部长度De和投影面积Sp中的至少一方彼此不同的15个种类的样品进行爆震试验。在爆震试验中，使安装了火花塞100的样品的内燃机强制地产生爆震，其后，确认绝缘体10是否破裂。按照E-1号到E-15号的各个种类分别使用结构相同的10个样品进行这样的试验。第一评价A表示10个样品全都没有破裂，第二评价B表示至少一个样品破裂。有可能通过在爆震产生时在内燃机的燃烧室内产生的冲击波，使如图3的力W那样地与中心轴CL交叉的方向(例如与中心轴CL垂直的方向)的力施加于绝缘体10(腿部13)。存在通过这样的力使腿部13破裂的情况。

如表5所示，E-1号到E-9号的9个种类的样品使用端部直径Ddb为3.3mm的绝缘体10而形成。在这些9个种类的样品之间，绝缘体10的结构是相同的。外部长度De进而投影面积Sp通过改变主体配件50(图2)的收缩内径部56的与中心轴CL平行的方向的位置而调整。外部长度De按照从E-1号到E-9号的顺序以0.5mm步距从1.0mm增加到5.0mm。

E-10号到E-15号的6个种类的样品使用端部直径Ddb为3.5mm的绝缘体10而形成。在这些6个种类的样品之间，绝缘体10结构是相同的。外部长度De进而投影面积Sp的调整方法与E-1号到E-9号的样品的外部长度De进而投影面积Sp的调整方法相同。外部长度De按照从E-10号到E-15号的顺序以0.5mm步距从2.0mm增加到4.5mm。

另外，在15个种类的各个样品中，省略前圆筒部13fc和后圆筒部13bc(即端部长度Ds1＝0、根部长度Ds2＝0)。并且，在15个种类的各个样品中，腿长度L3为14mm，根部直径Dda为5.2mm，比率L2/L1为0.7以上。

如表5所示，与端部直径Ddb无关地在投影面积Sp为8.7mm²以下的6个种类的样品(E-1号、E-2号、E-3号、E-4号、E-10号、E-11号)中，爆震试验的评价结果为第一评价A。这样一来，能够通过采用8.7mm²以下的投影面积Sp，抑制绝缘体10的破裂。该理由被推测为因为在投影面积Sp较小的情况下，与投影面积Sp较大的情况相比，腿部13的外部部分13p即有可能承受与中心轴CL垂直的方向的力的部分较小。

另外，如表5所示，得到第一评价A的6个种类的样品(E-1号到E-4号、E-10号、E-11号)的投影面积Sp为3.2、4.9、6.5、6.9、8.2、8.7(mm²)。能够将这些值中的任意的值作为投影面积Sp的优选的范围(下限以上且上限以下的范围)的下限而采用。并且，能够将这些值中的下限以上的任意的值作为投影面积Sp的优选的范围的上限而采用。

另外，作为投影面积Sp的下限，能够采用0mm²。投影面积Sp为0mm²是指在朝向与中心轴CL垂直的方向观察火花塞100的情况下，腿部13的整体隐藏到主体配件50的贯通孔59内。如果采用这样的结构，则即使在爆震产生的情况下，也能够抑制与中心轴CL垂直的方向的力施加于腿部13。其结果是，能够抑制腿部13的破裂。

另外，在第五评价试验中使用的样品的根部直径Dda为5.2mm。如果采用比5.2mm大的根部直径Dda，则能够提高腿部13的耐久性。因此，8.7mm²以下的投影面积Sp能够适用于根部直径Dda为5.2mm以上的各种火花塞100。并且，能够推测在根部直径Dda比5.2mm大的情况下，即使采用比8.7mm²大的投影面积Sp，也能够抑制绝缘体10的损坏。

G.第六评价试验：

G-1.试验的概要：

图6为示出绝缘体10的结构的说明图。在图6中示出包含在第六评价试验的说明中使用的参数Dda、Ddc、Ds1、De、L4、d1、Pc、Z1、Z2的多个参数。这些参数中的Dda、Ds1、d1与图2所示的相同的标号的参数相同。例如，内径d1为绝缘体10的贯通孔12的前端方向Df侧的部分的内径。外部长度De(也称为“露出长度De”)与图5所示的外部长度De相同。外径Ddc为绝缘体10的在前圆筒部13fc的后端P12(称为“前侧根部P12”)的外径。以下，将图2的端部直径Ddb称为“第一端部直径Ddb”，也将图6的外径Ddc称为“第二端部直径Ddc”。在本实施方式中，第二端部直径Ddc与第一端部直径Ddb大致相同。第四长度L4为从第一位置Pa到绝缘体10的前端10e1的与轴线CL平行的长度。以下，将图2的腿长度L3称为“第一腿长度L3”，也将图6的第四长度L4称为“第二腿长度L4”。第三位置Pc为绝缘体10的外部部分13p的表面上的位置上的将外部部分13p的与轴线CL平行的方向的长度De二等分的位置。第一截面系数Z1为绝缘体10的在第一位置Pa的截面系数。第二截面系数Z2为绝缘体10的在前侧根部P12的截面系数。截面系数Z1、Z2能够按照上述的算式(1C)算出。另外，在本实施方式中，内径d1在从第一位置Pa到前侧根部P12的范围的整体上是同样的。

接着，对使用火花塞100的样品的第六评价试验进行说明。在第六评价试验中，评价了绝缘体10的“耐破损性”和“耐污损性”。以下的表6示出样品的结构和评价结果。

[表6]

表6示出样品的编号、表示绝缘体10的结构的参数Dda、Ddc、d1、Z1/Z2、Ds1、De、耐破损性的评价结果以及耐污损性的评价结果。在第六评价试验中，评价了绝缘体10的结构彼此不同的F-1号到F-28号的28个种类的样品。根部直径Dda对所有的样品是共通的，为5.2mm。第二端部直径Ddc被设定为3.3、3.5、3.7、4(mm)中的任一个。内径d1被设定为1.76、1.96、2.16(mm)中的任一个。比率Z1/Z2为2.33、3.05、3.56、4.20中的任一个。端部长度Ds1被设定为1.5、2.5、3.5、4.5、5.5、6.5、7.5(mm)中的任一个。露出长度De被设定为0.5、1.5(mm)中的任一个。另外，涉及由第六评价试验评价的28个种类的样品，第二腿长度L4为14mm，根部长度Ds2为2.5mm。关于比率L2/L1，比率L2/L1为0.7以上的样品为F-4号、F-7号、F-8号、F-10号、F-11号以及F-14号的6个种类。将第二腿长度L4固定的状态下的露出长度De的调整通过调整主体配件50的收缩内径部56的与轴线CL平行的方向的位置而进行。

耐破损性通过在更严格的条件下进行上述的第一评价试验的振动试验而被评价。具体来说，使振幅从5mm增大至10mm。振动试验的其他条件与第一评价试验的振动试验的条件相同。按照F-1号到F-28号的各个种类分别使用5个样品进行这样的振动试验。通过在这样的严格的条件下的振动试验，绝缘体10破损。破损位置为第一位置Pa(图6)的附近和前侧根部P12的附近的任一个。绝缘体10的腿部13在第一位置Pa经由前端侧垫料8被主体配件50支撑。因此，在振动试验中，容易在绝缘体10的第一位置Pa的附近破损。在此，不在第一位置Pa的附近破损，而在前侧根部P12的附近破损是指前侧根部P12的附近的强度局部地较低。因此，将“5个样品中的在第一位置Pa的附近破损的样品数比在前侧根部P12的附近破损的样品数多”这样的评价条件成立时的评价结果设为第一评价A，将上述评价条件不成立时的评价结果设为第二评价B。

耐污损性通过在下文中说明的试验运转而被评价。首先，在设定为-15℃的低温试验室内的底盘测功机上准备具有排气量0.66L的四缸发动机的机动车。将火花塞100的样品组装于该机动车的发动机。其后，重复运转循环，该运转循环将按顺序实施后述的第一行驶模式、由发动机停止引起的自然冷却以及后述的第二行驶模式设为一个循环。在此，每当一次的运转循环结束时，测定火花塞100的绝缘电阻值。绝缘电阻为端子配件40和主体配件50之间的电阻。并且，将绝缘电阻值下降至100MΩ以下的情况作为条件而结束试验。在试验结束时的循环数为5个循环以下的情况下，将评价结果设为第二评价B，在试验结束时的循环数超过5个循环的情况下，将评价结果设为第一评价A。

上述的第一行驶模式的内容如下，即在进行三次发动机的空转后，将排挡设为三挡以速度35km/h行驶40秒，隔着90秒的怠速，再次使用三挡的排挡以35km/h行驶40秒。

上述的第二行驶模式的内容如下，即在进行三次空转后，重复行驶和发动机停止。该行驶重复三次。在一次的行驶中，将排挡设为一挡以15km/h实施20秒。发动机停止实施30秒。在第二行驶模式之后，使发动机停止后实施下一个循环的第一行驶模式。

通过重复上述的运转循环而绝缘电阻值下降。该理由是由于与燃烧室内的燃烧相伴的绝缘体10的污损(例如碳向绝缘体10的表面的附着)，因此从中心电极20通过绝缘体10的表面到达主体配件50的路径的电阻下降。这样的污损诱发横向火花。横向火花为从中心电极20通过绝缘体10的表面到主体配件50的放电。这样的横向火花容易在主体配件50的前端50e1的附近产生。如果提高耐污损性，则能够抑制绝缘体10的表面的电阻的下降。因此，能够通过使耐污损性提高，抑制横向火花。

如表6所示，对于28个种类的所有样品，耐破损性和耐污损性中的至少一方为第一评价A。不存在耐破损性和耐污损性这两方为第二评价B的样品。

图7为表示表6所示的评价试验的结果的图表。横轴表示比率Z1/Z2，纵轴表示端部长度Ds1。用圆标记表示的第一种测定点DP1表示耐破损性和耐污损性这两方为第一评价A的样品。用三角标记表示的第二种测定点DP2表示耐破损性为第一评价A并且耐污损性为第二评价B的样品。用交叉标记表示的第三种测定点DP3表示耐破损性为第二评价B并且耐污损性为第一评价A的样品。

G-2.耐污损性：

如图所示，在端部长度Ds1为一定的情况下，通过增大比率Z1/Z2而耐污损性提高(参照第一种测定点DP1和第二种测定点DP2)。该理由被如下所述地推测。如上述的算式(1C)所示，截面系数随着外径增大而增大。因此，在比率Z1/Z2较大的情况下，第二截面系数Z2相对于第一截面系数Z1的比率较小，即在前侧根部P12的外径Ddc相对于在第一位置Pa的根部直径Dda的比率较小。由于在前侧根部P12的外径Ddc的比率较小的情况下，绝缘体10的前端部的体积较小，因此随着燃烧室内的燃烧而绝缘体10的前端部的温度容易上升。因此，即使在绝缘体10的前端部的表面上附着有碳的情况下，也能够容易地烧穿碳。其结果是，被推测为随着比率Z1/Z2增大而耐污损性提高。

另外，如表6、图7所示，与端部长度Ds1无关地实现第一评价A的耐污损性的比率Z1/Z2为3.56和4.20这两个值。也可以将从这两个值中任意地选择的值作为比率Z1/Z2的优选的范围(下限以上且上限以下)的下限而采用。例如，作为比率Z1/Z2，也可以采用3.56以上的值。并且，作为比率Z1/Z2的优选的范围的上限，也可以采用上述的两个值中的下限以上的任意的值。例如，作为比率Z1/Z2，也可以采用4.20以下的值。并且，由于如上所述地被推测为随着比率Z1/Z2增大而耐污损性提高，因此，作为比率Z1/Z2，被推测为能够采用比4.20大的值。例如，作为比率Z1/Z2，也可以采用实用的上限以下(例如6.0以下)的值。

另外，如F-2号等所示，具有第二评价B的耐污损性的样品(图7：第二种测定点DP2)的比率Z1/Z2中的最大值R1为3.05(以下称为“第一比率R1”)。并且，如F-3号等所示，与端部长度Ds1无关地实现第一评价A的耐污损性的比率Z1/Z2中的最小值R2(图7)为3.56(以下称为第二比率R2)。因此，能够与端部长度Ds1无关地实现第一评价A的耐污损性的比率Z1/Z2的下限被推测为比3.56(第二比率R2)小且比3.05(第一比率R1)大。例如，作为比率Z1/Z2，能够推测为能够采用比第一比率R1(3.05)和第二比率R2(3.56)之间的值(例如3.5)大的值。

并且，在比率Z1/Z2为一定的情况下，通过增大端部长度Ds1而耐污损性提高(参照第一种测定点DP1和第二种测定点DP2)。该理由被如下所述地推测。由于在端部长度Ds1较长的情况下，前圆筒部13fc较长，因此绝缘体10的前端部的体积较小。因此，由于随着燃烧室内的燃烧而绝缘体10的前端部的温度容易上升，因此即使在绝缘体10的前端部的表面上附着有碳的情况下，也能够容易地烧穿碳。其结果是，被推测为耐污损性提高。

另外，在比率Z1/Z2为第一比率R1(3.05)的情况下，如F-2号所示，1.5mm的端部长度Ds1的耐污损性为第二评价B，如F-6号所示，2.5mm的端部长度Ds1的耐污损性为第一评价A。并且，在比率Z1/Z2为第二比率R2(3.56)的情况下，如F-3号和F-7号所示，1.5mm的端部长度Ds1和2.5mm的端部长度Ds1这两方实现了第一评价A的耐污损性。因此，被推测为在比率Z1/Z2比第一比率R1(3.05)和第二比率R2(3.56)之间的值(例如3.5)大的情况下，作为端部长度Ds1，能够通过采用比1.5mm和2.5mm之间的值(例如2mm)大的值，实现第一评价A的耐污损性。

另外，如表6、图7所示，即使在比率Z1/Z2比第二比率R2(3.56)进而比3.5小的情况下，也能够通过增大端部长度Ds1，实现第一评价A的耐污损性。这样一来，比率Z1/Z2也可以比3.5小。并且，即使在端部长度Ds1为2mm以下的情况下，也能够通过增大比率Z1/Z2，实现第一评价A的耐污损性。这样一来，端部长度Ds1也可以为2mm以下。并且，如图7所示，能够在Z1/Z2＞3.5且Ds1＞2mm的情况下，通过调整比率Z1/Z2和端部长度Ds1，除第一评价A的耐污损性之外，还实现第一评价A的耐破损性。在后文中，关注耐破损性，对比率Z1/Z2和端部长度Ds1的关系进行说明。

G-3.耐破损性：

在端部长度Ds1为一定的情况下，通过减小比率Z1/Z2而耐破损性提高(参照图7的第一种测定点DP1和第三种测定点DP3)。该理由被如下所述地推测。如上述的算式(1C)所示，截面系数随着外径增大而增大。因此，在比率Z1/Z2较大的情况下，第二截面系数Z2相对于第一截面系数Z1的比率较小，即在前侧根部P12的外径Ddc相对于在第一位置Pa的根部直径Dda的比率较小。其结果是，被推测为因为与在第一位置Pa的强度相比，在前侧根部P12的强度下降。

并且，在比率Z1/Z2为一定的情况下，通过缩短端部长度Ds1而耐破损性提高(参照第一种测定点DP1和第三种测定点DP3)。该理由被推测为由于在端部长度Ds1较短的情况下，与端部长度Ds1较长的情况相比，比前侧根部P12靠前端方向Df侧的部分(外部部分13p)较小，因此在振动时在前侧根部P12的应力变小。这样一来，为了抑制在前侧根部P12的附近的破损，优选缩短端部长度Ds1。

并且，绝缘体10的外径从前侧根部P12向后端方向Dfr2逐渐地增大。即，绝缘体10的表面上的位置和主体配件50之间的最短距离从前侧根部P12向后端方向Dfr2逐渐地缩短。因此，由于在前侧根部P12与主体配件50的前端50e1接近的情况下，主体配件50的前端50e1和绝缘体10(特别是从前侧根部P12到后端方向Dfr2侧的部分)之间的距离缩短，因此变得容易产生横向火花。在此，能够在第二腿长度L4为一定的情况下，通过增大端部长度Ds1，将前侧根部P12向后端方向Dfr2侧移动而远离主体配件50的前端50e1。其结果是，被推测为能够抑制横向火花。

G-4.端部长度Ds1和比率Z1/Z2的关系：

能够在比率Z1/Z2为一定的情况下实现第一评价A的耐破损性的端部长度Ds1的最大值随着比率Z1/Z2减小而增大(参照图7的第一种测定点DP1和第三种测定点DP3)。对这样的端部长度Ds1的最大值和比率Z1/Z2的关系进行说明。在图7的图表中示出三个种类的计算点CP1、CP2、CP3。这样的计算点CP1、CP2、CP3表示在前侧根部P12(图6)的应力与在第一位置Pa的应力相同的情况下的端部长度Ds1和比率Z1/Z2的组合。应力为在主体配件50固定有绝缘体10的状态下将与轴线CL垂直的载荷施加于绝缘体10的表面的第三位置Pc时的计算值(以下也将第三位置Pc称为“载荷位置Pc”)。这样的应力能够按照上述的算式(1A)～(1C)而算出。第一种计算点CP1表示露出长度De为2.5mm的情况，第二种计算点CP2表示露出长度De为1.5mm的情况，第三种计算点CP3表示露出长度De为0.5mm的情况。对于其他参数如下所述。

第二腿长度L4：固定为14mm

根部直径Dda：4.6、4.8、5.0、5.2(mm)中的任一个

第二端部直径Ddc：3.3、3.5、3.7、4.0(mm)中的任一个

内径d1：1.76、1.96、2.16(mm)中的任一个

图7的图表中的多个第一种计算点CP1表示从上述的四个根部直径Dda、四个第二端部直径Ddc和三个内径d1的48个组合中算出的48个计算点。多个第二种计算点CP2和多个第三种计算点CP3也同样地分别表示从参数Dda、Ddc、d1的48个组合中算出的48个计算点。另外，在图7的图表中，测定点DP1、DP2、DP3不区分露出长度De地被示出。

在此，对在比率Z1/Z2为一定的情况下的端部长度Ds1和计算点CP1、CP2、CP3的关系进行说明。在端部长度Ds1与相同的露出长度De的计算点CP1、CP2、CP3相同的情况下，如上所述，在前侧根部P12的应力与在第一位置Pa的应力相同。

将端部长度Ds1设为比相同的露出长度De的计算点CP1、CP2、CP3小(不改变其他参数)。这样一来，由于前侧根部P12和载荷位置Pc的距离缩短，因此在前侧根部P12的应力变小。另一方面，由于第一位置Pa和载荷位置Pc的距离不变，因此在第一位置Pa的应力不变。由此，在前侧根部P12的应力比在第一位置Pa的应力小。因此，被推测为，在第一位置Pa的附近的破损的可能性比在前侧根部P12的附近的破损的可能性大。在此，在图7的图表中，对计算点CP1、CP2、CP3和测定点DP1、DP2、DP3进行比较。如图所示，端部长度Ds1比计算点CP1、CP2、CP3小的样品的耐破损性为第一评价A(参照第一种测定点DP1)。

相反地，将端部长度Ds1设为比相同的露出长度De的计算点CP1、CP2、CP3大(不改变其他参数)。这样一来，由于前侧根部P12和载荷位置Pc的距离增大，因此在前侧根部P12的应力增大。另一方面，由于第一位置Pa和载荷位置Pc的距离不变，因此在第一位置Pa的应力不变。由此，在前侧根部P12的应力比在第一位置Pa的应力大。因此，被推测为，在前侧根部P12的附近的破损的可能性比在第一位置Pa的附近的破损的可能性大。在此，在图7的图表中，对计算点CP1、CP2、CP3和测定点DP1、DP2、DP3进行比较。如图所示，耐破损性为第二评价B的第三种测定点DP3的端部长度Ds1都比计算点CP1、CP2、CP3大。

如上所述，在前侧根部P12的应力与在第一位置Pa的应力相同这样的条件下算出的端部长度Ds1能够作为用于实现良好的耐破损性的端部长度Ds1的上限值而使用。在此，通过将多个计算点CP1、CP2、CP3用比率Z1/Z2的函数近似，导出根据比率Z1/Z2算出的端部长度Ds1的上限值Ds1L的近似式。如下所示，将上限值Ds1L用比率Z1/Z2的乘方表示。

Ds1L＝Ap×(Z1/Z2)^Bp

将近似式的两个参数Ap、Bp如下所示地用第二腿长度L4和露出长度De的一次函数表示。

Ap＝a1+a2×L4+a3×De

Bp＝b1+b2×L4+b3×De

将这两个一次函数的6个参数a1、a2、a3、b1、b2、b3以用近似式算出的上限值Ds1L近似多个计算点的方式而确定。在此，作为多个计算点，除图7所示的多个计算点CP1、CP2、CP3之外，还近似地使用将第二腿长度L4改变成12mm而得到的48个计算点和将第二腿长度L4改变成8mm而得到的48个计算点。作为近似方法，使用最小二乘法。通过这样的近似，导出以下的算式，作为参数Ap、Bp的算式。

Ap＝0.07+0.986×L4－0.268×De

Bp＝﹣0.832－0.014×L4+0.099×De

图7的图表所示的近似曲线LM1、LM2、LM3是露出长度De分别为2.5mm、1.5mm、0.5mm的情况下的用上述的近似式表示的近似曲线。如图所示，第一近似曲线LM1适当地近似多个第一种计算点CP1，第二近似曲线LM2适当地近似多个第二种计算点CP2，第三近似曲线LM3适当地近似多个第三种计算点CP3。并且，端部长度Ds1比由近似曲线表示的上限值Ds1L小的样品的耐破损性为第一评价A，而且，耐破损性为第二评价B的样品的端部长度Ds1比由近似曲线表示的上限值Ds1L大。这样一来，能够通过将端部长度Ds1设定成比按照近似式算出的上限值Ds1L小的值而提高耐破损性。

算出上限值Ds1L的上述的近似式基于“由于在前侧根部P12的应力比在第一位置Pa的应力小的情况下，能够抑制在前侧根部P12的附近的破损，因此能够提高耐破损性”这样的逻辑而确定。考虑该逻辑与绝缘体10的结构(例如第二腿长度L4、根部直径Dda、第一端部直径Ddb、第二端部直径Ddc、内径d1、露出长度De、第一截面系数Z1、第二截面系数Z2、比率Z1/Z2、第一长度L1、比率L2/L1以及投影面积Sp)无关地成立。因此，算出上限值Ds1L的上述的近似式被推测为能够不限定于表6所示的样品地适用于具有其他各种结构的绝缘体10(进而火花塞100)。例如，在第二腿长度L4为12mm或者8mm的情况下，进而在第二腿长度L4处于实用的范围内(例如5mm以上且20mm以下的范围内)的情况下，被推测为，如果端部长度Ds1小于上述的上限值Ds1L，则能够提高耐破损性。同样地，在其他参数(例如参数L4、Dda、Ddc、d1、De、Z1、Z2、Z1/Z2、L1、L2/L1中的任一个)处于用表6的评价试验评价的值的范围外的情况下，也被推测为，如果端部长度Ds1小于上述的上限值Ds1L，则能够提高耐破损性。

另外，即使端部长度Ds1为上限值Ds1L以上，只要绝缘体10的强度比在火花塞100的所预测的使用环境中实际上有可能施加于绝缘体10的应力大，也能够抑制绝缘体10的破损。因此，端部长度Ds1也可以为上限值Ds1L以上。

在任一情况下都能够通过采用由表1、表2说明的优选的范围内的比率L2/L1(例如0.7以上的比率L2/L1)，抑制绝缘体10的损坏。并且，能够通过采用由表3说明的优选的范围内的第一端部直径Ddb(例如3.5mm以下的第一端部直径Ddb)，抑制由振动引起的绝缘体10的损坏。在此，由于第二端部直径Ddc与第一端部直径Ddb大致相同，因此能够通过采用3.5mm以下的第二端部直径Ddc，抑制由振动引起的绝缘体10的损坏。并且，能够通过采用由表4说明的优选的范围内的端部长度Ds1(例如3.5mm以下的端部长度Ds1)，抑制绝缘体10的损坏。并且，能够通过采用由表5说明的优选的范围内的投影面积Sp(例如8.7mm²以下的投影面积Sp)，抑制绝缘体10的破裂。但是，这些参数L2/L1、Ddb、Ddc、Ds1、Sp中的至少一个也可以为对应的优选的范围外。

H.变形例：

(1)作为绝缘体10的结构，能够采用与上述的结构不同的各种结构。特别是，作为从与前端侧垫料8接触的第一位置Pa到后端方向Dfr侧的结构，能够采用任意的结构。在任一情况下，作为从第一位置Pa到前端方向Df侧的结构，如果采用上述的结构，则都能够抑制绝缘体10的损坏。

(2)作为火花塞100的结构，能够采用与由图1说明的结构不同的各种结构。例如，作为主体配件50的螺纹部52的公称直径，能够采用与M10(10mm)不同的公称直径。在此，如果采用上述的绝缘体10，则能够抑制绝缘体10的损坏且能够减小火花塞100的外径。例如，作为螺纹部52的公称直径，能够采用M10以下的公称直径例如M6以上M10以下的公称直径(例如M6、M8、M10中的任一个)。这样一来，如果采用M10以下的公称直径，则由于能够将火花塞100的整体变细，因此能够提高内燃机的设计的自由度。

并且，也可以省略电阻器70。并且，也可以省略中心电极20的头部23。并且，间隙也可以形成在中心电极的侧面(即外周面)和接地电极之间。并且，也可以在中心电极中的形成间隙的部分设置有贵金属端头。并且，也可以在接地电极中的形成间隙的部分设置有贵金属端头。作为贵金属端头的材料，能够采用包含铱和铂等贵金属的合金。

以上，基于实施方式、变形例，对本发明进行了说明，但上述的发明的实施方式用于容易地理解本发明，并不限定本发明。本发明能够不脱离其主旨以及所保护的范围地进行改变、改良，并且在本发明中包含其等价物。

产业上的可利用性

本发明能够适当地利用于在内燃机等中使用的火花塞。

标号说明

5...衬垫、6...第一后端侧垫料、7...第二后端侧垫料、8...前端侧垫料、9...滑石、10...绝缘体(绝缘子)、11...第二收缩外径部、12...贯通孔(轴孔)、13...腿部、13p...外部部分、13t...锥状部、13bc...后圆筒部、13fc...前圆筒部、15...第一收缩外径部、16...收缩内径部、17...前端侧主体部、18...后端侧主体部、19...凸缘部、20...中心电极、20s1...前端面、21...电极母材、22...芯材、23...头部、24...凸缘部、25...腿部、30...接地电极、31...前端部、35...母材、36...芯部、40...端子配件、41...盖安装部、42...凸缘部、43...腿部、50...主体配件、51...工具卡合部、52...螺纹部、53...铆接部、54...座部、55...主体部、56...收缩内径部、58...变形部、59...贯通孔、60...第一密封部、70...电阻器、80...第二密封部、100...火花塞、g...间隙、CL...中心轴(轴线)。

Claims

1.一种火花塞，

具备：中心电极，沿轴线方向延伸；

绝缘体，具有轴孔，所述轴孔沿所述轴线方向延伸，并在所述轴孔的前端侧配置有所述中心电极，并且，所述绝缘体具有收缩外径部以及腿部，所述收缩外径部的外径向所述轴线方向的前端侧变小，所述腿部为设置于所述收缩外径部的前端侧的部分；

主体配件，配置于所述绝缘体的外周，并具有收缩内径部，所述收缩内径部的内径向所述轴线方向的前端侧变小；以及

垫料，配置在所述绝缘体的所述收缩外径部和所述主体配件的所述收缩内径部之间，

所述火花塞的特征在于，

将所述垫料和所述绝缘体的接触部分中的最前端侧的位置设为第一位置，

将所述绝缘体的所述腿部的表面上的距所述绝缘体的前端的与所述轴线方向平行的长度为1mm的位置设为第二位置，

将所述第一位置和所述第二位置之间的与所述轴线方向平行的长度设为第一长度，

所述绝缘体在所述绝缘体的所述第一位置被固定且所述绝缘体的前端为自由端的状态下将与所述轴线方向垂直的载荷施加于所述第二位置时，在表面位置的应力相对于在所述第一位置的应力的比率设为应力比率，所述表面位置为所述绝缘体的表面上的位置，

将所述应力比率为0.8以上且1.15以下的所述表面位置的范围中的从所述第一位置向前端侧连续的范围的与所述轴线方向平行的长度设为第二长度，

此时，所述第二长度相对于所述第一长度的比率为0.7以上。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其中，

所述绝缘体的在所述第二位置的外径为3.5mm以下。

3.根据权利要求1所述的火花塞，其中，

所述腿部具有形成所述腿部的前端侧的部分的外径为一定的圆筒部，

4.根据权利要求1所述的火花塞，其中，

在与所述轴线方向垂直的方向上将所述腿部中的配置于比所述主体配件的前端靠前端侧的部分投影时的投影面积为8.7mm²以下。

5.根据权利要求1所述的火花塞，其中，

所述主体配件具有装配用的螺纹部，

所述螺纹部的公称直径为M10以下。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的火花塞，其中，

将从所述圆筒部的后端到所述绝缘体的前端的与所述轴线方向平行的长度设为Ds1，

将所述绝缘体的在所述第一位置的截面系数设为Z1，

将所述绝缘体的在所述圆筒部的后端的截面系数设为Z2，

将从所述第一位置到所述绝缘体的前端的与所述轴线方向平行的长度设为L4，

将所述腿部中的位于比所述主体配件的前端靠前端侧的部分的与所述轴线方向平行的长度设为De，

此时，满足下述的关系式(1)、(2)、(3)，

(1)Z1/Z2＞3.5

(2)Ds1＞2mm

(3)Ds1＜Ap×(Z1/Z2)^Bp

在此，Ap＝0.07+0.986×L4－0.268×De

Bp＝﹣0.832－0.014×L4+0.099×De

Ds1、L4、De的单位为mm，

“×”为乘法符号。