CN105659452B

CN105659452B - 火花塞

Info

Publication number: CN105659452B
Application number: CN201480057645.7A
Authority: CN
Inventors: 光田伸也; 山田裕; 山田裕一
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2014-08-20
Publication date: 2017-12-12
Anticipated expiration: 2034-08-20
Also published as: US9742157B2; JP5755310B2; JP2015088224A; WO2015063987A1; EP3065238A4; US20160218486A1; EP3065238A1; CN105659452A; EP3065238B1

Abstract

提供一种能够抑制绝缘体的贯通破坏的火花塞。该火花塞具备：绝缘体，具有沿轴线的方向延伸的贯通孔；棒状的中心电极，插入设置于贯通孔，并沿轴线的方向延伸；主体配件，配置于绝缘体的外周；以及接地电极，与主体配件电导通，并在与中心电极之间形成间隙。绝缘体的前端部分具有：前端面；外周面，比前端面向轴线的方向的后端延伸；以及曲面部，形成在前端面和外周面之间。在包含轴线的剖面上，主体配件的内周面的前端在与轴线垂直的方向上与曲面部相对，曲面部的曲率半径为0.2mm(毫米)以上且0.8mm(毫米)以下。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及一种用于在内燃机等中点火的火花塞。

背景技术

在火花塞中，通过电压施加于中心电极和接地电极，从而使火花放电产生于在中心电极的前端部和接地电极的前端部之间形成的火花间隙，所述中心电极和接地电极通过绝缘体彼此绝缘。如果将中心电极和接地电极绝缘的绝缘体通过被施加的电压而贯通破坏，则有可能产生由于电流在被贯通破坏的部位流动导致火花放电在火花间隙不产生的不良情况。

近年来，随着内燃机中的燃料气体的高压缩化等，存在施加于火花塞的电压变高的倾向。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-307857号公报

专利文献2：日本特开平8-298177号公报

专利文献3：日本特开平9-27379号公报

专利文献4：日本特开平9-266056号公报

专利文献5：日本特开平10-41047号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在此，如果施加于火花塞的电压变高，则由于火花塞的绝缘体的贯通破坏变得容易产生，因此谋求抑制绝缘体的贯通破坏的技术。

本发明的目的在于，提供一种能够抑制绝缘体的贯通破坏的火花塞。

用于解决课题的技术方案

本发明用于解决上述的问题中的至少一部分而完成，能够作为以下的应用例而实现。

[应用例1]

一种火花塞，具备：绝缘体，具有沿轴线的方向延伸的贯通孔；棒状的中心电极，插入设置于所述贯通孔，并沿所述轴线的方向延伸；主体配件，配置于所述绝缘体的外周；以及接地电极，与所述主体配件电导通，并在与所述中心电极之间形成间隙，所述绝缘体的前端部分具有：前端面；外周面，比所述前端面向所述轴线的方向的后端延伸；以及曲面部，形成在所述前端面和所述外周面之间，在包含所述轴线的剖面上，所述主体配件的内周面的前端在与所述轴线垂直的方向上与所述曲面部相对，所述曲面部的曲率半径为0.2mm(毫米)以上且0.8mm(毫米)以下。

作为在与间隙不同的部位产生意外的火花放电的情况的一例，考虑火花放电产生在主体配件的内周面的前端和中心电极之间。根据上述结构，主体配件的内周面的前端在与轴线垂直的方向上与绝缘体的前端部分的曲面部相对。并且，曲面部的曲率半径被设为0.2mm(毫米)以上且0.8mm(毫米)以下。其结果是，在火花放电产生在主体配件的内周面的前端和中心电极之间的情况下，火花放电的路径成为通过绝缘体的曲面部和前端面到达中心电极的路径(以下也称为爬电路径)的可能性提高。因此，能够抑制火花放电的路径成为通过绝缘体的内部到达中心电极的路径(以下也称为贯通路径)即能够抑制绝缘体贯通破坏。

而且，通过曲面部的曲率半径设定在0.2mm(毫米)以上且0.8mm(毫米)以下的范围中，能够有效地抑制火花放电的路径成为爬电路径的可能性提高导致绝缘体贯通破坏的情况。

[应用例2]

根据应用例1所述的火花塞，所述绝缘体的所述外周面的外径从所述外周面的前端向后端变大。

由于温度越高的部位，附近的空气的密度越低，因此火花放电容易产生，由于温度越低的部位，附近的空气的密度越高，因此火花放电难以产生。根据上述结构，在绝缘体的前端部分的附近，绝缘体的体积随着接近前端而变小。其结果是，能够将绝缘体的附近的温度设为随着接近绝缘体的前端而变高，随着接近后端而变低。因此，能够更加提高火花放电的路径成为通过绝缘体的前端面的爬电路径的可能性，能够更加降低成为通过比绝缘体的前端面靠后端侧的位置的贯通路径的可能性。其结果是，能够更有效地抑制绝缘体贯通破坏。

[应用例3]

根据应用例1或应用例2所述的火花塞，在包含所述轴线的剖面上，所述绝缘体的两个所述外周面形成的锐角为5度以上且30度以下。

根据上述结构，在包含轴线的剖面上，绝缘体的两个外周面形成的锐角(以下也称为绝缘体的锥角)为5度以上。其结果是，能够通过相对提高绝缘体的前端的温度，降低通过爬电路径的火花放电的放电电压。因此，能够抑制绝缘体的前端的损坏。

而且，由于绝缘体的锥角为30度以下，因此能够抑制绝缘体的前端的温度过度地变高。其结果是，能够降低在内燃机内的使用时由过热的前端引起的错误引燃例如提前点火产生的可能性。

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为本实施方式的火花塞100的剖视图。

图2为火花塞100的前端附近的剖视图。

图3为用于说明火花塞100的前端附近的结构的图。

具体实施方式

A.实施方式：

A-1.火花塞的结构：

以下，基于实施形态说明本发明的实施方式。图1为本实施方式的火花塞100的剖视图。图1的点划线示出火花塞100的轴线CO(也称为轴线CO)。也将与轴线CO平行的方向(图1的上下方向)称为轴线方向。也将以轴线CO为中心的圆的径向简称为“径向”，也将以轴线CO为中心的圆的周向简称为“周向”。将图1的下方向称为前端方向D1，也将上方向称为后端方向D2。将图1的下侧称为火花塞100的前端侧，将图1的上侧称为火花塞100的后端侧。火花塞100具备作为绝缘体的绝缘子10、中心电极20、接地电极30、端子配件40以及主体配件50。

绝缘子10通过烧结氧化铝等而形成。绝缘子10为具有沿轴线方向延伸并贯通绝缘子10的贯通孔12(轴孔)的大致圆筒形状的部件。绝缘子10具备凸缘部19、后端侧主体部18、前端侧主体部17、台阶部15以及长腿部13。后端侧主体部18位于比凸缘部19靠后端侧的位置，并具有比凸缘部19的外径小的外径。前端侧主体部17位于比凸缘部19靠前端侧的位置，并具有比凸缘部19的外径小的外径。长腿部13位于比前端侧主体部17靠前端侧的位置，并具有比前端侧主体部17的外径小的外径。长腿部13在火花塞100装配于内燃机(未图示)时暴露在其燃烧室内。台阶部15形成在长腿部13和前端侧主体部17之间。

主体配件50为由导电性的金属材料(例如低碳钢)形成，用于将火花塞100固定于内燃机的发动机缸盖(省略图示)的圆筒状的配件。主体配件50形成有沿轴线CO贯通的插入孔59。主体配件50配置于绝缘子10的外周。即，在主体配件50的插入孔59内插入并保持有绝缘子10。详细内容将后述，但绝缘子10的前端的轴线方向的位置与主体配件50的前端的轴线方向的位置大致相同。绝缘子10的后端比主体配件50的后端向后端侧突出。

主体配件50具备火花塞扳手卡合的六棱柱形状的工具卡合部51、用于装配于内燃机的装配螺纹部52以及形成在工具卡合部51和装配螺纹部52之间的凸缘状的座部54。装配螺纹部52的公称直径被设为例如M8(8mm(毫米))、M10、M12、M14、M18中的任一个。

在主体配件50的装配螺纹部52和座部54之间嵌插有折弯金属板形成的环状的垫圈5。垫圈5在火花塞100装配于内燃机时对火花塞100和内燃机(发动机缸盖)的空隙进行密封。

主体配件50还具备设置于工具卡合部51的后端侧的厚度较小的铆接部53以及设置在座部54和工具卡合部51之间的厚度较小的压缩变形部58。在主体配件50中的从工具卡合部51到铆接部53的部位的内周面和绝缘子10的后端侧主体部18的外周面之间形成的环状的区域配置有环状的环部件6、7。在该区域中的两个环部件6、7之间填充有滑石(talc)9的粉末。铆接部53的后端向径向内侧折弯并固定于绝缘子10的外周面。主体配件50的压缩变形部58在制造时通过固定于绝缘子10的外周面的铆接部53向前端侧按压而压缩变形。通过压缩变形部58的压缩变形，绝缘子10在主体配件50内经由环部件6、7以及滑石9被向前端侧按压。绝缘子10的台阶部15(绝缘子侧台阶部)经由金属制的环状的密封片8被在主体配件50的装配螺纹部52的内周形成的台阶部56(配件侧台阶部)按压。其结果是，通过密封片8防止内燃机的燃烧室内的气体从主体配件50和绝缘子10的空隙向外部泄露。

中心电极20为沿轴线CO延伸的棒状的部件，并插入设置在绝缘子10的贯通孔12中。中心电极20具有包括电极母材21和埋设于电极母材21的内部的芯材22的构造。电极母材21由镍或者将镍作为主成分的合金(INCONEL(注册商标)600等)形成。芯材22由在热传导性方面比形成电极母材21的合金更优异的铜或者将铜作为主成分的合金形成。中心电极20的前端暴露于绝缘子10的前端侧。

并且，中心电极20具备在轴线方向的预定的位置设置的凸缘部24(也称为电极凸缘部、法兰部)、比凸缘部24靠后端侧的部分的头部23(电极头部)以及比凸缘部24靠前端侧的部分的腿部25(电极腿部)。凸缘部24支撑于绝缘子10的台阶部16。腿部25的前端部分比绝缘子10的前端向前端侧突出。在腿部25的前端部分通过例如激光焊接接合有电极端头29。电极端头29由将高熔点的贵金属作为主成分的材料形成。对于该电极端头29的材料，使用例如铱(Ir)或将Ir作为主成分的合金，具体来说，使用Ir-5Pt合金(含有5质量％的铂的铱合金)等。

接地电极30具备电极主体31和电极端头33，并与主体配件50的前端接合。电极主体31由耐腐蚀性较高的金属例如INCONEL(注册商标)600等镍合金形成。该电极主体31的基端部31b通过焊接与主体配件50的前端面接合。其结果是，接地电极30与主体配件50电导通。电极主体31弯曲，与电极主体31的基端部31b相反一侧的端部31a的一侧面在轴线CO上沿轴线方向与中心电极20的电极端头29相对。在电极主体31的端部31a的一侧面上在与中心电极20的电极端头29相对的位置焊接有电极端头33。电极端头33使用例如Pt(铂)或者将Pt作为主成分的合金，具体来说，使用Pt-20Ir合金(含有20质量％的铱的铂合金)等。在中心电极20的电极端头29和接地电极30的电极端头33之间形成有火花间隙。

端子配件40为沿轴线CO延伸的棒状的部件。端子配件40由导电性的金属材料(例如低碳钢)形成，在端子配件40的表面上通过镀覆等形成有用于防腐蚀的金属层(例如Ni层)。端子配件40具备在轴线方向的预定位置形成的凸缘部42(端子凸缘部)、位于比凸缘部42靠后端侧的位置的盖安装部41以及比凸缘部42靠前端侧的腿部43(端子腿部)。端子配件40的盖安装部41比绝缘子10向后端侧暴露。端子配件40的腿部43插入(压入)于绝缘子10的贯通孔12。在盖安装部41安装有与高压线缆(未图示)连接的火花塞帽，施加用于产生火花放电的高电压。

在绝缘子10的贯通孔12内，在端子配件40的前端(腿部43的前端)和中心电极20的后端(头部23的后端)之间配置有用于降低火花产生时的电磁波噪音的电阻器70。电阻器例如由包含作为主成分的玻璃颗粒、玻璃以外的陶瓷颗粒以及导电性材料的组合物形成。在贯通孔12内，电阻器70和中心电极20的空隙被导电性密封部60填埋。电阻器70和端子配件40的空隙被导电性密封部80填埋。导电性密封部60、80例如由包含B₂O₃-SiO₂系等的玻璃颗粒和金属颗粒(Cu、Fe等)的组合物形成。

A-2.中心电极的前端部分的结构：

对于在上面的叙述中说明的火花塞100的前端附近的结构，进行更加详细地说明。图2(A)为用包含轴线CO的面切断火花塞100的前端附近的剖视图。图2(B)为用图2(A)的点划线EA围绕的部分的放大图。另外，在图2中，以将前端方向D1设为上侧，将后端方向D2设为下侧的方式进行图示。另外，图2(A)所示的火花塞100的前端附近的剖面去除接地电极30，具有将轴线CO作为对称轴的线对称的形状。因此，参照图2(B)，将图2(A)的剖面上的比轴线CO靠右侧的部分作为中心进行说明，但也具有与比轴线CO靠左侧的部分相同的结构。

如图2(B)所示，长腿部13(绝缘子10)的前端部分具有前端面13A、外周面13B以及曲面部13C。前端面13A为与轴线CO垂直的面。外周面13B位于比前端面13A靠后端侧的位置，并向轴线方向的后端(后端方向D2)延伸。曲面部13C形成在前端面13A和外周面13B之间。

在图2(B)的剖面上，点P1是位于前端面13A的外缘的位置的点。点P1也能够称是位于曲面部13C的前端的位置的点。点P2是位于外周面13B的前端的位置的点。点P2也能够称是位于曲面部13C的后端的位置的点。在此，将图2(B)的剖面上的在前端面13A上延长的虚拟线(成为与轴线CO垂直的线)设为HL1。并且，将在外周面13B上延长的虚拟线设为HL2。曲面部13C能够称是图2(B)的剖面上的绝缘子10的外表面上的远离两根虚拟线HL1、HL2的部分。

将曲面部13C的轴线方向的长度即从曲面部13C的前端P1到曲面部13C的后端P2的轴线方向的长度设为H1。

曲面部13C在绝缘子10的制作时使用研磨石对烧结前的绝缘子10进行研磨，从而在调整绝缘子10的外形时形成。曲面部13C在长腿部13的前端部分的外缘的全周上呈环状形成。曲面部13C的曲率半径R用于表示在图2(B)的剖面上表示曲面部13C的圆弧的半径。

在图2(B)的剖面上，将上述的在前端面13A上延长的虚拟线HL1和在外周面13B上延长的虚拟线HL2的交点设为P4。并且，在图2(B)的剖面上，将外周面13B上的点中的与绝缘子10的前端面13A之间的轴线方向的距离为1mm的点设为P3。

在此，将从轴线CO到点P4的径向的距离的两倍设为绝缘子10(长腿部13)的第一外径(也称为前端径)。并且，将从轴线CO到点P3的径向的距离的两倍即在轴线方向上远离前端面13A1mm的位置上的绝缘子10的外径设为绝缘子10的第二外径。在图2(B)的例中，第二外径比第一外径大。即，绝缘子10的长腿部13的外周面13B的外径从前端向后端增大。换句话说，长腿部13具有从前端向后端扩径的锥形形状。但是，不限定于图2(B)的例，第二外径也可以与第一外径相等。

如图2(A)所示，在剖面上且在隔着轴线CO的两侧呈现表示绝缘子10(长腿部13)的外周面13B的两根线。将该两根线之间的角度即图2(A)的剖面上的两个外周面形成的锐角设为θ1。也将θ1称为绝缘子10的前端部附近的锥角。

另外，绝缘子10的第一外径不限定于此，但例如优选为3.0mm以上5.5mm以下，尤其优选为3.6mm以上4.3mm以下。并且，绝缘子10的前端部分的内径(插入有中心电极20的腿部25的部分的内径)不限定于此，但例如优选为3.1mm以上5.55mm以下，尤其优选为3.7mm以上4.35mm以下。

主体配件50的前端部分具有前端面50A、内周面50B以及在前端面50A和内周面50B之间形成的倒角部50C。主体配件50的内周面50B的内径(插入孔59的内径)在比图1的台阶部56靠前端侧的部分为一定值。以下，也将称为主体配件50的前端部附近的内径。内径不限定于此，但例如优选为5.5mm以上8.5mm以下，尤其优选为7.0mm以上7.5mm以下。另外，上述的径都不是半径，而表示直径。

在图2(B)的剖面上，点P5是位于内周面50B的前端的位置的点。点P5也能够称是位于倒角部50C的后端的位置的点。当在主体配件50的前端部分没有形成倒角部50C时，内周面50B的前端P5成为前端面50A和内周面50B的交点。

使用ΔH表示将主体配件50的内周面50B的前端P5的轴线方向的位置作为基准的绝缘子10的前端面13A的轴线方向的位置(图2(B))。ΔH也能够称是将主体配件50的内周面50B的前端P5的轴线方向的位置作为基准的绝缘子10的曲面部13C的前端P1的位置。另外，在绝缘子10的曲面部13C的前端P1位于比主体配件50的内周面50B的前端P5向前端方向D1的位置的情况下，将ΔH的值设为正的值。相反地，在绝缘子10的曲面部13C的前端P1位于比主体配件50的内周面50B的前端P5向后端方向D2的位置的情况下，将ΔH的值设为负的值。

ΔH为0以上且为曲面部13C的轴线方向的长度H1以下(0≤ΔH≤H1)是指主体配件50的内周面50B的前端P5位于比绝缘子10的曲面部13C的前端P1靠后端侧的位置且位于比曲面部13C的后端P2靠前端侧的位置。换句话说，0≤ΔH≤H1是指主体配件50的内周面50B的前端P5在与轴线方向垂直的方向上与绝缘子10的曲面部13C相对。在图2(B)的例中，满足0≤ΔH≤H1。

ΔH为负的值(ΔH＜0)是指主体配件50的内周面50B的前端P5位于比绝缘子10的曲面部13C的前端P1靠前端侧的位置。图3为用于说明火花塞100的前端附近的结构的图。例如在主体配件50的前端面50A位于用图3的虚线VL1示出的位置的情况下，由于内周面50B的前端(图3的P5a)位于比绝缘子10的曲面部13C的前端P1靠前端侧的位置，因此ΔH＜0。

并且，ΔH比曲面部13C的轴线方向的长度H1大(ΔH＞H1)是指主体配件50的内周面50B的前端P5位于比绝缘子10的曲面部13C的后端P2靠后端侧的位置。例如在主体配件50的前端面50A位于用图3的虚线VL2示出的位置的情况下，由于内周面50B的前端(图3的P5b)位于比绝缘子10的曲面部13C的后端P2靠后端侧的位置，因此ΔH＞H1。

以下，说明使用火花塞100的样品进行的评价试验。

B：第一评价试验

如表1所示，在第一评价试验中，制作16个种类的火花塞的样品1-1～1-16，进行放电试验。在各样品中共通的尺寸如下所述。

绝缘子10的前端部分的内径：2.3mm

主体配件50的前端部附近的内径：7.2mm

[表1]

在16个种类的样品中，上述的ΔH的值、曲面部13C的曲率半径R、第一外径以及第二外径中的至少一个值不同。曲率半径R被设为0.1mm、0.2mm、0.4mm、0.8mm、0.9mm中的任一个值。并且，第一外径被设为4.1mm、4.5mm中的任一个值。第二外径被设为4.1mm、4.3mm、4.5mm、4.7mm中的任一个值。

并且，ΔH的值被设为-0.1mm、0mm、0.05mm、0.35mm、0.4mm、0.7mm、0.75mm中的任一个值。曲面部13C的轴向的长度H1为通过曲率半径R、第一外径以及第二外径确定的值。

如根据表1可知的那样，样品1-2～1-4、1-6、1-8～1-16满足0≤ΔH≤H1。即，在样品1-2～1-4、1-6、1-8～1-16中，主体配件50的内周面50B的前端P5在与轴线方向垂直的方向上与绝缘子10的曲面部13C相对。

在样品1-1中，ΔH＜0，主体配件50的内周面50B的前端P5位于比绝缘子10的曲面部13C的前端P1靠前端侧的位置。并且，在样品1-5、1-7中，ΔH＞H1，主体配件50的内周面50B的前端P5位于比绝缘子10的曲面部13C的后端P2靠后端侧的位置。

在第一评价试验中，每个样品各准备两个，进行试验A和试验B的两个种类的试验。在试验A中，在加压至5MPa的腔室内，进行使在1秒内产生60次火花放电的放电试验20小时。另外，火花放电使用燃烧器加热以使样品的绝缘子10的前端的温度达到900℃并被进行。在试验B中，以比试验A更加严格的条件进行放电试验。具体来说，试验B在加压至10MPa的腔室内进行。试验B的其他条件与试验A相同。由于腔室内的压力越高，中心电极20的电极端头29和接地电极30的电极端头33之间的火花间隙中的正常的放电越难以产生，因此后述的贯通破坏变得容易产生。

在放电试验后，将各样品解体，评价在绝缘子10中贯通破坏是否产生。具体来说，贯通破坏的有无在将红色检查(red check)液涂敷于绝缘子10而使由贯通破坏引起的绝缘子10的裂纹可视化后，在目视下被确认。

在表1中示出分别在试验A和试验B中贯通破坏的有无。并且，将在试验A中发现贯通破坏且在试验B中发现贯通破坏的样品的评价设为“×”。将在试验A中没有发现贯通破坏且在试验B中发现贯通破坏的样品的评价设为“○”。将在试验A中没有发现贯通破坏且在试验B中没有发现贯通破坏的样品的评价设为“◎”。

没有满足0≤ΔH≤H1的样品即ΔH＜0的样品1-1和ΔH＞H1的样品1-5、1-7的评价为“×”。并且，曲率半径R小于0.2mm的样品1-8和曲率半径R超过0.8mm的样品1-11的评价为“×”。

并且，ΔH满足0≤ΔH≤H1且曲率半径R满足0.2mm≤R≤0.8mm的样品1-2～1-4、1-6、1-9、1-10、1-12～1-16的评价为“○”或者“◎”。

该理由被如下所述地推测。作为意外的火花放电在与正常的火花间隙不同的部位产生的情况的一例，最可能考虑火花放电产生在主体配件50的内周面50B的前端P5和中心电极20之间。这是因为由于主体配件50的内周面50B的前端P5那样的锐利的部位(边缘部位)的电场容易集中，因此容易成为火花放电的起点。在此，如果满足0≤ΔH≤H1，即如果主体配件50的内周面50B的前端P5在与轴线方向垂直的方向上与绝缘子10的曲面部13C相对，则意外的火花放电的路径成为图3的爬电路径RT1的可能性提高。即，意外的火花放电的路径容易成为从主体配件50的内周面50B的前端P5通过绝缘子10的曲面部13C和前端面13A到达中心电极20的路径。这是因为火花放电被曲面部13C引导至前端面13A。在意外的火花放电的路径成为爬电路径RT1的情况下，绝缘子10的贯通破坏不会产生。

与此相对地，如果ΔH＞H1，即如果主体配件50的内周面50B的前端P5位于比绝缘子10的曲面部13C的后端P2靠后端侧的位置，则意外的火花放电的路径成为图3的贯通路径RT2的可能性提高。即，火花放电不被引导至前端面13A，而容易成为从主体配件50的内周面50B的前端P5并从外周面13B通过绝缘子10(长腿部13)的内部到达中心电极20的路径。其结果是，绝缘子10的贯通破坏容易产生。

并且，如果ΔH＜0，即如果主体配件50的内周面50B的前端P5位于比绝缘子10的曲面部13C的前端P1靠前端侧的位置，则从主体配件50的内周面50B的前端P5到绝缘子10的表面(外周面13B或者前端面13A)的距离变长(参照图3)。其结果是，意外的火花放电的起点不是主体配件50的内周面50B的前端P5，而容易成为主体配件50的内周面50B上的比前端P5靠后端侧的部位。其结果是，意外的火花放电的路径变得容易成为图3的贯通路径RT2。其结果是，绝缘子10的贯通破坏容易产生。

而且，即使是满足0≤ΔH≤H1的情况，如果曲面部13C的曲率半径R小于0.2mm，则也由于曲面部13C变得接近锐利的边缘，因此电场在曲面部13C集中，曲面部13C被破坏而绝缘子10的贯通破坏产生的可能性提高。

而且，即使是满足0≤ΔH≤H1的情况，如果曲面部13C的曲率半径R超过0.8mm，则将火花放电通过曲面部13C引导至前端面13A的路径长度变长。其结果是，火花放电的路径容易成为不通过绝缘子10的前端面13A，而通过绝缘子10的内部的路径。其结果是，绝缘子10的贯通破坏产生的可能性提高。

如根据以上的说明可知的那样，可知优选为满足0≤ΔH≤H1且0.2mm≤R≤0.8mm。换句话说，优选为，主体配件50的内周面50B的前端P5在与轴线方向垂直的方向上与绝缘子10的曲面部13C相对，曲面部13C的曲率半径R为0.2mm(毫米)以上且0.8mm(毫米)以下。这样一来，能够有效地抑制绝缘子10贯通破坏。

而且，对满足0≤ΔH≤H1且0.2mm≤R≤0.8mm的11种样品1-2～1-4、1-6、1-9、1-10、1-12～1-16进行详细地说明。这些样品中的第二外径比第一外径大的八种样品1-2～1-4、1-6、1-9、1-10、1-13、1-16的评价为“◎”。另一方面，第二外径为第一外径以下的3种样品1-12、1-14、1-15的评价为“○”。

该理由被如下所述地推测。由于温度越高的部位，附近的空气的密度越低，因此电阻降低火花放电变得容易产生。相反地，由于温度越低的部位，附近的空气的密度越高，因此电阻提高火花放电变得难以产生。在此，当在绝缘子10的前端部分的附近第二外径比第一外径大时，绝缘子10的体积随着接近前端而变小。其结果是，绝缘子10的附近的温度随着接近绝缘子10的前端而提高，随着接近后端而降低。因此，能够更加提高火花放电的路径成为通过绝缘子10的前端面13A的爬电路径RT1的可能性。因此，能够相对地降低火花放电的路径成为通过绝缘子10的比前端面13A靠后端侧的位置的贯通路径RT2的可能性。其结果是，能够更有效地抑制绝缘子10贯通破坏。

如根据以上的说明可知的那样，可知更优选为第二外径比第一外径大。换句话说，更优选为，绝缘子10的外周面13B的外径从外周面13B的前端向后端增大。这样一来，能够更有效地抑制绝缘子10贯通破坏。

C：第二评价试验

如表2所示，在第二评价试验中，制作满足在第一评价试验中被明确的优选的条件(0≤ΔH≤H1且0.2mm≤R≤0.8mm)的六个种类的火花塞的样品2-1～2-6，进行运转试验。在各样品中共通的尺寸如下所述。

绝缘子10的前端部分的内径：2.3mm

主体配件50的前端部附近的内径：7.2mm

ΔH：0.05mm

曲率半径R：0.4mm

第一外径：4.1mm

[表2]

在六个种类的样品中，上述的锥形角度θ1彼此不同。具体来说，样品2-1～2-6的锥形角度θ1分别被设为0度、5度、10度、20度、30度、40度。锥形角度θ1通过改变第二外径而改变。在样品2-1中，第二外径与第一外径相等，在样品2-2～2-6中，第二外径比第一外径大。

在第二评价试验中，使用拆下接地电极30而无法进行正常的火花放电的样品。并且，进行将搭载各样品的内燃机运转100小时的运转试验。具体来说，将直列四缸、排量1.3L的汽油发动机以节气门完全打开(WOT(Wide-Open Throttle))且6000rpm的旋转速度运转。

并且，在运转试验后，将各样品解体，使用三维形状测定器(具体来说为X线CT扫描器)测定在绝缘子10的前端部(前端面13A以及曲面部13C)产生的损坏的轴线方向的深度。并且，将所测定的损坏的深度的最大值设为该样品的损坏量。将损坏量小于0.1mm的样品的评价设为“○”，将损坏量为0.1mm以上的样品的评价设为“×”。

锥形角度θ1小于5度的样品2-1的评价为“×”，具体来说，损坏量大幅度地超过0.1mm，达到0.14mm。锥形角度θ1为5度以上30度以下的样品2-2～2-5的评价是“○”，具体来说，损坏量随着锥形角度θ1增大而减小。

并且，由于锥形角度θ1为超过30度的40度的样品2-6产生提前点火(preignition)，因此无法将内燃机的运转进行到最后。因此，样品2-6的损坏量的评价无法进行。提前点火是在内燃机的燃烧室内燃料气体在比正常的定时更早的定时引燃的不良情况。

该理由被如下所述地推测。在锥形角度θ1为0度以上的情况下，绝缘子10的体积随着接近前端而变小。并且，如果锥形角度θ1增大，则绝缘子10的前端的体积减小。其结果是，锥形角度θ1越大，绝缘子10的前端的温度越高。由于绝缘子10的前端的温度越高，附近的空气的密度越低，因此电阻降低。其结果是，通过绝缘子10的前端面13A的火花放电的放电电压降低，火花能量下降。其结果是，锥形角度θ1越大，由火花放电引起的绝缘子10的前端部分的损坏量越小。具体来说，在锥形角度θ1为5度以上的情况下，能够有效地抑制由火花放电引起的绝缘子10的前端部分的损坏量。

另一方面，由于在锥形角度θ1超过30度的情况下，绝缘子10的前端的体积过度地变小，因此绝缘子10的前端的温度过度地变高。其结果是，在锥形角度θ1超过30度的情况下，由于过热的绝缘子10的前端，因此提前点火等错误引燃产生的可能性提高。

如根据以上的说明可知的那样，更优选为，锥形角度θ1为5度以上且30度以下。这样一来，由于能够抑制由火花放电引起的绝缘子10的前端的损坏量，因此能够提高火花塞的耐久性。并且，能够抑制由于过热的绝缘子10的前端而提前点火等错误引燃产生。

D.变形例：

(1)如上所述，认为上述实施方式的火花塞100的贯通破坏的抑制是通过满足0≤ΔH≤H1且0.2mm≤R≤0.8mm而实现的。因此，这些参数以外的要素，例如主体配件50的材质和细节部分的尺寸、绝缘子10的材质和细节部分的尺寸等能够进行各种地改变。例如主体配件50的材质可以是进行了镀镍或者镀锌的低碳钢，也可以是没有进行镀覆的低碳钢。并且，绝缘子10的材质也可以是氧化铝以外的各种绝缘性陶瓷。

(2)在上述实施方式中，列举火花塞的结构的一例进行了说明。但是，上述实施方式中的形态只是一例，能够根据火花塞的用途和所需的性能进行各种变形。例如，也可以构成为在与轴线方向垂直的方向上放电的横向放电型的火花塞来代替在轴线方向上放电的纵向放电型的火花塞。

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是为了便于理解本发明，不限定本发明。本发明能够以不脱离本发明的主旨以及权利要求的范围的方式进行变更、改良，并且在本发明中包含其等价物。

标号说明

5...垫圈、6...环部件、8...密封片、9...滑石、10...绝缘子、12...贯通孔、13...长腿部、13A...前端面、13B...外周面、13C...曲面部、15...台阶部、16...台阶部、17...前端侧主体部、18...后端侧主体部、19...凸缘部、20...中心电极、21...电极母材、22...芯材、23...头部、24...凸缘部、25...腿部、29...电极端头、30...接地电极、31...电极主体、33...电极端头、40...端子配件、41...盖安装部、42...凸缘部、43...腿部、50...主体配件、50...内周面、50A...前端面、50B...内周面、50C...倒角部、51...工具卡合部、52...装配螺纹部、53...铆接部、54...座部、56...台阶部、58...压缩变形部、59...插入孔、60...导电性密封部、70...电阻器、80...导电性密封部、100...火花塞。

Claims

1.一种火花塞，

具备：绝缘体，具有沿轴线的方向延伸的贯通孔；

棒状的中心电极，插入设置于所述贯通孔，并沿所述轴线的方向延伸；

主体配件，配置于所述绝缘体的外周；以及

接地电极，与所述主体配件电导通，在与所述中心电极之间形成间隙，

所述火花塞的特征在于，

所述绝缘体的前端部分具有：

前端面；

外周面，比所述前端面向所述轴线的方向的后端延伸；以及

曲面部，形成在所述前端面和所述外周面之间，

在包含所述轴线的剖面上，

所述主体配件的内周面的前端在与所述轴线垂直的方向上与所述曲面部相对，

所述曲面部的曲率半径为0.2mm(毫米)以上且0.8mm(毫米)以下，

所述绝缘体的两个所述外周面形成的锐角为5度以上且30度以下，

所述绝缘体的所述外周面的外径从所述外周面的前端向后端变大。