CN110867729A

CN110867729A - 火花塞

Info

Publication number: CN110867729A
Application number: CN201910795319.0A
Authority: CN
Inventors: 后泽达哉
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2018-08-27
Filing date: 2019-08-27
Publication date: 2020-03-06
Anticipated expiration: 2039-08-27
Also published as: CN110867729B; US10714904B2; US20200106246A1; DE102019122976A1; JP2020194762A; JP6843933B2

Abstract

本发明提高具有副燃烧室的火花塞的点火性能。该火花塞包括：中心电极；绝缘体；筒状的主体金属壳体，其配置于绝缘体的外周且具有密封部；接地电极，其与中心电极之间形成间隙；以及帽，其覆盖主体金属壳体的靠前端侧的开口，且形成有1个以上的贯通孔，其中，在将封堵绝缘体的轴孔的前端的开口且与轴线垂直的假想平面设为第1假想平面、将以最小面积来封堵帽的贯通孔的靠内周面侧的开口的假想平面设为第2假想平面的情况下，在比密封部靠前端侧的位置，由帽、主体金属壳体、第1假想平面、以及第2假想平面划分出的假想空间的体积A与接地电极和中心电极这两者中的位于假想空间内的部分的体积B满足(B/A)≤0.25。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及一种火花塞。

背景技术

以往，在汽油发动机、气体发动机等内燃机中使用有火花塞。作为火花塞，例如，提出一种具有副燃烧室的火花塞(例如专利文献1)。在该火花塞中，在主体金属壳体的前端部固定的帽内形成有副燃烧室。在帽上设有使副燃烧室和外部相连通的孔。经由帽的孔向副燃烧室内导入有混合气体。另外，在副燃烧室内配置有中心电极和接地电极。在由中心电极和接地电极形成的间隙处产生的火花对被导入到副燃烧室内的混合气体进行点火。然后，火焰经由帽的孔向外部、即内燃机的燃烧室喷出，由此使燃烧室内的混合气体燃烧。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017－103179号

发明内容

发明要解决的问题

然而，在上述技术中，不能说对于降低在副燃烧室内产生的热损失和压力损失充分地进行了设计。因此，有可能在副燃烧室内产生的热损失和压力损失过度地变大，导致火花塞无法得到充分的点火性能(例如燃烧的稳定性)。

本发明的主要优点是提高具有副燃烧室的火花塞的点火性能。

用于解决问题的方案

本发明是为了解决上述问题的至少一部分而做出的，能够作为以下的应用例来实现。

(应用例1)

一种火花塞，该火花塞包括：中心电极，其沿轴线方向延伸；绝缘体，其具有沿所述轴线方向延伸的轴孔，且在所述轴孔的前端侧配置有所述中心电极；筒状的主体金属壳体，其配置于所述绝缘体的外周，且具有密封部，该密封部直接或借助其他构件与所述绝缘体的外周面相接触；接地电极，其与所述中心电极之间形成间隙；以及帽，其与所述主体金属壳体的前端部相连接且覆盖所述主体金属壳体的靠前端侧的开口，由此划分出配置有所述间隙的副燃烧空间，在所述帽上形成有使所述副燃烧空间和外部相连通的至少1个贯通孔，该火花塞的特征在于，在将封堵所述绝缘体的所述轴孔的前端的开口且与所述轴线垂直的假想平面设为第1假想平面、将以最小面积来封堵所述帽的所述贯通孔的靠内周面侧的开口的假想平面设为第2假想平面的情况下，在比所述密封部靠前端侧的位置，将由所述帽的内表面、所述主体金属壳体的表面、所述绝缘体的表面、所述第1假想平面、以及所述第2假想平面划分出的假想空间的体积设为A，且将所述接地电极和所述中心电极这两者中的位于所述假想空间内的部分的体积设为B时，满足(B/A)≤0.25。

采用上述结构，由于满足(B/A)≤0.25，因此，接地电极和中心电极这两者中的位于假想空间内的部分的体积B充分地小于假想空间的体积A。其结果，能够减少因在假想空间内产生的火焰与接地电极、中心电极相接触而产生的热损失和压力损失。因而，能够提高火花塞的点火性能。

(应用例2)

根据应用例1所述的火花塞，其特征在于，满足(B/A)≤0.15。

采用上述结构，由于满足(B/A)≤0.15，因此，接地电极和中心电极这两者中的位于假想空间内的部分的体积B进一步充分地小于假想空间的体积A。其结果，能够进一步减少因在假想空间内产生的火焰与接地电极、中心电极相接触而产生的热损失和压力损失。因而，能够进一步提高火花塞的点火性能。

(应用例3)

根据应用例1或2所述的火花塞，其特征在于，满足(B/A)≥0.005。

采用上述结构，由于满足(B/A)≥0.005，因此，接地电极和中心电极这两者中的位于假想空间内的部分的体积B未过度地小于假想空间的体积A。其结果，能够抑制接地电极、中心电极的耐耗性过度地降低。

(应用例4)

根据应用例1～应用例3中任一项所述的火花塞，其特征在于，所述中心电极与所述接地电极之间的所述间隙是0.2mm以上。

间隙越小，在间隙产生的火焰的核心越是在较小的阶段与中心电极、接地电极相接触，从而消焰作用变大，被夺去的能量的比例变大。因此，间隙越小，火焰的成长越小。采用上述结构，由于间隙为0.2mm以上，因此，与间隙小于0.2mm的情况相比，能够使基于中心电极和接地电极的消焰作用较小。其结果，自火花塞向燃烧室内喷射的热量增大而提高燃料的燃烧速度，因此能够进一步提高火花塞的点火性能。

此外，本发明能够以各种方式来实现，例如，能够以火花塞、使用了火花塞的点火装置、搭载该火花塞的内燃机等的方式来实现。

附图说明

图1是本实施方式的火花塞100的剖视图。

图2是沿着轴线AX从前端侧朝向后端方向BD观察火花塞100的前端附近部分的图。

图3是表示将火花塞100的前端的附近部分剖切而得到的剖面CF1的图。

图4是说明体积A的图。

图5是说明体积B的图。

图6是变形例的说明图。

附图标记说明

2、2B、主体金属壳体；5A、内侧垫圈；5B、外侧垫圈；6、线密封件；8、板密封件；9、滑石；10、10B、绝缘体；12、12B、轴孔；12L、大内径部；12S、小内径部；12o、开口；12oB、开口；13、13B、长腿部；15、外径缩小部；16、内径缩小部；17、前端侧主体部；18、后端侧主体部；19、凸缘部；20、中心电极；20S、第1放电面；23、头部；24、凸缘部；25、腿部；30、接地电极；30B、接地电极；30S、第2放电面；31、自由端部；32、连接端部；40、端子电极；41、帽安装部；42、凸缘部；43、腿部；50、内侧主体金属壳体；51、工具卡合部；52、安装螺纹部；53、弯边部；54、座部；56、台阶部；58、压缩变形部；59、贯通孔；60、外侧主体金属壳体；61、前端部；62、安装螺纹部；64、座部；66、内螺纹；69、贯通孔；70、电阻体；80A、80B、密封构件；90、90B、帽；95a～95d、贯通孔；100、火花塞；BS、副燃烧空间。

具体实施方式

A.第1实施方式：

A－1.火花塞的结构：

图1是本实施方式的火花塞100的剖视图。也将与轴线AX平行的方向(图1的上下方向)称作轴线方向。也将以轴线AX为中心且与轴线AX垂直的面上的圆的径向简称作“径向”，将该圆的周向简称作“周向”。将图1中的下方称作前端方向FD，还将上方称作后端方向BD。将图1中的下侧称作火花塞100的前端侧，将图1中的上侧称作火花塞100的后端侧。

火花塞100如上述那样安装于内燃机，用于对内燃机的燃烧室内的燃料气体进行点火。火花塞100包括绝缘体10、中心电极20、接地电极30、端子电极40、由内侧主体金属壳体50和外侧主体金属壳体60形成的主体金属壳体2、电阻体70、以及导电性的密封构件80A、80B、以及帽90。

绝缘体10是具有沿轴线AX延伸且贯通绝缘体10的贯通孔即轴孔12的大致圆筒状的构件。绝缘体10例如使用氧化铝等陶瓷而形成。绝缘体10包括凸缘部19、后端侧主体部18、前端侧主体部17、外径缩小部15、以及长腿部13。

凸缘部19是绝缘体10中的位于轴线方向上的大致中央的部分。后端侧主体部18位于比凸缘部19靠后端侧的位置且具有比凸缘部19的外径小的外径。前端侧主体部17位于比凸缘部19靠前端侧的位置且具有比后端侧主体部18的外径小的外径。长腿部13位于比前端侧主体部17靠前端侧的位置且具有比前端侧主体部17的外径小的外径。长腿部13的外径越朝向前端侧去越小。长腿部13的靠前端侧的部分比内侧主体金属壳体50的前端面向前端侧突出。外径缩小部15形成在长腿部13与前端侧主体部17之间，是外径自后端侧朝向前端侧去缩小的部分。

从绝缘体10的内周侧的结构来看，绝缘体10包括：大内径部12L，其位于后端侧；小内径部12S，其位于比大内径部12L靠前端侧的位置且内径比大内径部12L的内径小；以及内径缩小部16。内径缩小部16是形成于大内径部12L与小内径部12S之间且内径自后端侧朝向前端侧去缩小的部分。在本实施方式中，内径缩小部16的轴线方向上的位置是前端侧主体部17的靠前端侧的部分所处的位置。

内侧主体金属壳体50是由导电性的金属材料(例如低碳钢材)形成的圆筒状的金属壳体。在内侧主体金属壳体50形成有沿轴线AX贯通的贯通孔59。内侧主体金属壳体50配置于绝缘体10的径向的周围(即外周)。即，在内侧主体金属壳体50的贯通孔59内插入并保持有绝缘体10。绝缘体10的前端比内侧主体金属壳体50的前端向前端侧突出。绝缘体10的后端比内侧主体金属壳体50的后端向后端侧突出。

内侧主体金属壳体50包括：六棱柱形状的工具卡合部51，其供火花塞扳手卡合；安装螺纹部52，在该安装螺纹部52上形成有用于安装于外侧主体金属壳体60的外螺纹；以及凸缘状的座部54，其形成于工具卡合部51与安装螺纹部52之间。安装螺纹部52的公称直径例如为M8～M14。

在内侧主体金属壳体50的安装螺纹部52与座部54之间嵌插有金属制的环状的内侧垫圈5A。内侧垫圈5A将外侧主体金属壳体60的座部64(后述)与内侧主体金属壳体50的座部54之间的间隙密封。

内侧主体金属壳体50还包括设于工具卡合部51的后端侧的薄壁的弯边部53和设于座部54与工具卡合部51之间的薄壁的压缩变形部58。在形成于内侧主体金属壳体50中的自工具卡合部51到弯边部53的部位的内周面与绝缘体10的后端侧主体部18的外周面之间的环状的区域配置有环状的线密封件6、7。在该区域中的两个线密封件6、7之间填充有滑石(talc)9的粉末。弯边部53的后端向径向内侧弯折，并固定于绝缘体10的外周面。在制造时通过将固定于绝缘体10的外周面的弯边部53向前端侧按压，从而使内侧主体金属壳体50的压缩变形部58压缩变形。利用压缩变形部58的压缩变形，借助线密封件6、7和滑石9将绝缘体10在内侧主体金属壳体50内朝向前端侧按压。隔着环状的板密封件8，利用在内侧主体金属壳体50的内周且在安装螺纹部52所处的位置内形成的台阶部56(金属壳体侧台阶部)来按压绝缘体10的外径缩小部15(绝缘体侧台阶部)。其结果，能够利用板密封件8防止内燃机的燃烧室内的气体自内侧主体金属壳体50与绝缘体10之间的间隙向外部泄漏。

如此，还将台阶部56中的隔着板密封件8与绝缘体10的外周面(外径缩小部15的外周面)相接触的部分称作密封部SP。

外侧主体金属壳体60是由与内侧主体金属壳体50相同的导电性的金属材料形成的圆筒状的金属壳体。在外侧主体金属壳体60形成有沿轴线AX贯通的贯通孔69。外侧主体金属壳体60在比内侧主体金属壳体50的座部54靠前端侧的位置处配置于内侧主体金属壳体50的周围(即外周)。在外侧主体金属壳体60的内周面形成有内螺纹66。在内侧主体金属壳体50的安装螺纹部52形成的外螺纹与内螺纹66卡合。由此，在外侧主体金属壳体60的贯通孔69内插入并保持有内侧主体金属壳体50的比座部54靠前端侧的部分。

外侧主体金属壳体60包括安装螺纹部62和比安装螺纹部62靠后端侧的座部64。安装螺纹部62的公称直径例如为M10～M18。在安装螺纹部62的外周面形成有用于将火花塞100固定于内燃机的发动机盖(省略图示)的外螺纹。

在外侧主体金属壳体60的安装螺纹部62与座部64之间嵌插有金属制的环状的外侧垫圈5B。在火花塞100被安装于内燃机时，外侧垫圈5B将火花塞100与内燃机(发动机盖)之间的间隙密封。

在外侧主体金属壳体60的前端部61形成有帽90，该帽90覆盖外侧主体金属壳体60的靠前端侧的开口60o和内侧主体金属壳体50的靠前端侧的开口50o。在后面叙述帽90的结构。通过帽90，划分并形成了配置有后述的间隙G的副燃烧空间BS。

帽90由耐腐蚀性和耐热性较高的金属、例如镍(Ni)或以Ni为主要成分的合金(例如NCF600、NCF601)、钨形成。在本实施方式中，外侧主体金属壳体60由Ni合金形成，帽90与外侧主体金属壳体60一体地形成。作为替代，也可以是，帽90由相对于外侧主体金属壳体60独立的构件形成，帽90通过焊接接合于外侧主体金属壳体60的前端。

中心电极20是沿着轴线AX延伸的棒状的构件。中心电极20使用耐腐蚀性和耐热性较高的金属、例如镍(Ni)或以Ni为主要成分的合金(例如NCF600、NCF601)形成。中心电极20可以具有以下这样的双层构造，即包含由Ni或Ni合金形成的母材和埋设于该母材的内部的芯部。在该情况下，芯部例如由导热性比母材的导热性优异的铜或以铜为主要成分的合金形成。中心电极20被保持于绝缘体10的轴孔12的内部的靠前端侧的部分。即，中心电极20的后端侧配置于轴孔12内。腿部25的靠前端侧的面是在其与后述的接地电极30的第2放电面30S之间形成间隙G的第1放电面20S。

如图1所示，中心电极20包括：凸缘部24，其设于轴线方向上的预定位置；头部23(电极头部)，其为比凸缘部24靠后端侧的部分；以及腿部25(电极腿部)，其为比凸缘部24靠前端侧的部分。凸缘部24被绝缘体10的内径缩小部16自前端侧支承。即，中心电极20卡定于内径缩小部16。如此，中心电极20的后端侧配置于轴孔12(小内径部12S)内。腿部25的前端侧比绝缘体10的前端向前端侧突出。

端子电极40为沿轴线方向延伸的棒状的构件。端子电极40自后端侧插入于绝缘体10的轴孔12，并在轴孔12内位于比中心电极20靠后端侧的位置。端子电极40由导电性的金属材料(例如低碳钢)形成，在端子电极40的表面，例如为了防腐而形成有Ni等的镀敷。

端子电极40包括：凸缘部42(端子凸缘部)，其形成于轴线方向上的预定位置；帽安装部41，其位于比凸缘部42靠后端侧的位置；以及腿部43(端子腿部)，其位于比凸缘部42靠前端侧的位置。端子电极40的帽安装部41暴露在比绝缘体10靠后端侧的位置。端子电极40的腿部43插入于绝缘体10的轴孔12。在帽安装部41安装有连接了高压电缆(未图示)的火花塞帽，并被施加用于产生放电的高电压。

电阻体70在绝缘体10的轴孔12内配置于端子电极40的前端与中心电极20的后端之间。电阻体70例如具有1KΩ以上的电阻值(例如5KΩ)，并具有降低产生火花时的电波噪声的功能。电阻体70例如由包含作为主要成分的玻璃颗粒、玻璃以外的陶瓷颗粒、以及导电性材料的组合物形成。

位于轴孔12内的、电阻体70与中心电极20之间的间隙被导电性的密封构件80A填埋。电阻体70与端子电极40之间的间隙被密封构件80B填埋。即，密封构件80A分别接触于中心电极20和电阻体70，并将中心电极20和电阻体70隔离。密封构件80B分别接触于电阻体70和端子电极40，并将电阻体70和端子电极40隔离。如此，密封构件80A、80B借助电阻体70将中心电极20和端子电极40电连接且物理连接起来。密封构件80A、80B由具有导电性的材料、例如包含B₂O₃－SiO₂系等玻璃颗粒和金属颗粒(Cu、Fe等)的组合物形成。

如图1所示，接地电极30为剖面呈四边形的棒状体。接地电极30具有连接端部32和位于连接端部32的相反侧的自由端部31来作为两端部。连接端部32例如利用电阻焊接接合于内侧主体金属壳体50的前端面50s。由此，主体金属壳体2(内侧主体金属壳体50和外侧主体金属壳体60)和接地电极30电连接且物理连接。接地电极30的连接端部32的附近部分沿轴线AX的方向延伸，自由端部31的附近部分沿与轴线AX垂直的方向延伸。棒状的接地电极30在中央部分弯曲大约90度。

接地电极30使用耐腐蚀性和耐热性较高的金属、Ni或以Ni为主要成分的合金(例如NCF600、NCF601)形成。与中心电极20同样地，接地电极30可以具有包含母材和芯部的双层构造，该芯部使用导热性比母材的导热性高的金属(例如铜)而形成且埋设于母材。自由端部31的朝向后端侧的侧面是在其与中心电极20的第1放电面20S之间形成间隙G的第2放电面30S。第1放电面20S和第2放电面30S在轴线AX的方向上相对。间隙G是产生放电的所谓的火花间隙。

图2是沿着轴线AX从前端侧朝向后端方向BD观察火花塞100的前端附近部分的图。在帽90上形成有使副燃烧空间BS和外部相连通的多个(在图2的例子中为4个)贯通孔95a～贯通孔95d。4个贯通孔95a～贯通孔95d在周向上分散地配置。在图2中，图示了4个贯通孔95a～贯通孔95d的靠内周面侧的开口95ao～开口95do、即靠副燃烧空间BS侧的开口95ao～开口95do和其重心CPa～重心CPd。还将靠内周面侧的开口95ao～开口95do称作内侧开口95ao～内侧开口95do。

在此，在图2中，将接地电极30的自由端部31经过轴线AX并延伸的方向称作第1方向D1。另外，将与第1方向D1垂直的方向(图2的上方)称作第2方向D2。4个贯通孔95a～贯通孔95d配置于与第1方向D1和第2方向D2均呈45度的角度的周向上的位置。因此，在图1中，未呈现4个贯通孔95a～贯通孔95d。

图3是表示利用图2的虚线A－A所示的面将火花塞100的前端的附近部分剖切而得到的剖面CF1的图。图2的虚线A－A所示的面是包含轴线AX、贯通孔95a的内侧开口95ao的重心CPa、以及贯通孔95b的内侧开口95bo的重心CPb的面。

如图3所示，帽90是大致半球形状的中空的构件。因此，副燃烧空间BS具有大致半球形状。在副燃烧空间BS内配置有长腿部13的靠前端侧的部分、接地电极30、以及中心电极20的靠前端侧的部分。在副燃烧空间BS中配置有间隙G。

在本实施方式中，如图2、图3所示，在帽90的与轴线AX交叉的位置，未形成有贯通孔。4个贯通孔95a～贯通孔95d的轴线方向上的位置与接地电极30的自由端部31、间隙G所处的轴线方向上的位置大致相等。

在此，如图3的虚线所示，将封堵绝缘体10的轴孔12的前端的开口12o且与轴线AX垂直的假想平面称作第1假想平面VS1。另外，将以最小面积来分别封堵贯通孔95a～贯通孔95d的内侧开口95ao～内侧开口95do的假想平面称作第2假想平面VS2a～第2假想平面VS2d。在图2中用阴影示出与4个内侧开口95ao～内侧开口95do相对应的4个第2假想平面VS2a～第2假想平面VS2d。在图3中，用虚线示出与两个内侧开口95ao、95bo相对应的两个第2假想平面VS2a、VS2b。

图4是说明体积A的图。在图4的(A)中，示出上述剖面CF1。在图4的(B)中，示出用图2的虚线B－B所示的面将火花塞100的前端的附近部分剖切而得到的剖面CF2。图2的虚线B－B所示的面是包含轴线AX且与接地电极30的自由端部31延伸的第1方向D1平行的面。

如图4的(A)、图4的(B)所示，在比密封部SP靠前端侧的位置，将由帽90的内表面90i、主体金属壳体2的表面(例如内侧主体金属壳体50的前端面50s、内周面50i、外周面50u)、绝缘体10的表面(例如长腿部13的前端面13s、外周面13o)、第1假想平面VS1、以及第2假想平面VS2a～第2假想平面VS2d划分出的假想空间VV的体积设为A。能够将假想空间VV认为是作为副燃烧空间BS发挥功能的空间。在图4的(A)、(B)中被施加阴影的部分是假想空间VV。此外，在图4的(A)、(B)中，为了易于理解附图，省略了与假想空间VV(副燃烧空间BS)不同的部分的阴影。

图5是说明体积B的图。在图5的(A)中，示出上述剖面CF1，在图5的(B)中，示出上述剖面CF2。将接地电极30和中心电极20这两者中的位于上述假想空间VV(在图4中被施加阴影的空间)内的部分VP的体积设为B。图5的(A)、(B)中被施加阴影的部分是接地电极30和中心电极20这两者中的上述部分VP。此外，在图5的(A)、(B)中，为了易于理解附图，省略了与部分VP不同的部分的阴影。

本实施方式的火花塞100如下那样工作。火花塞100安装于气体发动机等内燃机并使用。利用包含预定电源的点火装置(例如全晶体管点火装置)对火花塞100的接地电极30与中心电极20之间施加电压。其结果，在接地电极30与中心电极20之间的间隙G产生火花放电。即，在帽90内的副燃烧空间BS产生火花放电。内燃机的燃烧室内的燃料气体经由帽90的贯通孔95a～贯通孔95d被导入到副燃烧空间BS内。利用在副燃烧空间BS产生的火花对副燃烧空间BS内的燃料气体进行点火。通过被点着的燃料气体的燃烧而产生的火焰经由帽90的贯通孔95a～贯通孔95d向外部(内燃机的燃烧室)喷出。利用喷出的火焰对内燃机的燃烧室内的燃料气体进行点火。其结果，即使特别是燃烧室的容积较大的内燃机，也能够使燃烧室内的燃料气体整体迅速地燃烧。

当假想空间VV内产生的火焰在自贯通孔95a～贯通孔95d喷出之前在假想空间VV(副燃烧空间BS)内与接地电极30、中心电极20接触时，在接地电极30、中心电极20的消焰作用下，热能降低。当火焰的热能降低时，在内燃机的燃烧室内对燃料气体进行点火的点火性能降低。另外，当假想空间VV内产生的火焰自贯通孔95a～贯通孔95d喷出之前在假想空间VV(副燃烧空间BS)内与接地电极30、中心电极20接触时，因火焰与接地电极30、中心电极20之间的接触而产生压力损失，从而火焰的运动能量降低。当火焰的运动能量降低时，在内燃机的燃烧室内，火焰不易扩大，因此，仍会使对燃料气体进行点火的点火性能降低。

在本实施方式中，上述假想空间VV的体积A和部分VP的体积B满足(B/A)≤0.25。因此，接地电极30和中心电极20这两者中的位于假想空间VV内的部分VP的体积B充分地小于作为副燃烧空间BS发挥功能的假想空间VV的体积A。其结果，能够减少因在假想空间VV内产生的火焰与接地电极30、中心电极20相接触而产生的热损失和压力损失。因而，能够提高火花塞100的点火性能。

在本实施方式中，进一步优选的是，上述体积A和体积B满足(B/A)≤0.15。在该情况下，接地电极30和中心电极20这两者中的位于假想空间VV内的部分VP的体积B进一步充分地小于作为副燃烧空间BS发挥功能的假想空间VV的体积A。其结果，能够进一步减少因在假想空间VV内产生的火焰与接地电极30、中心电极20相接触而产生的热损失和压力损失。因而，能够进一步提高火花塞100的点火性能。

在本实施方式中，进一步优选的是，上述体积A和体积B满足(B/A)≥0.005。在该情况下，接地电极30和中心电极20这两者中的位于假想空间VV内的部分VP的体积B未过度地小于假想空间VV的体积A。其结果，能够抑制接地电极30、中心电极20的耐耗性过度地降低。

在本实施方式中，进一步优选的是，中心电极20与接地电极30之间的间隙G、即图3的例子中第1放电面20S与第2放电面30S之间的距离为0.2mm以上。间隙G越小，在间隙G产生的火焰的核心越是在较小的阶段与中心电极20、接地电极30相接触，从而消焰作用变大，被夺去的能量的比例变大。因此，间隙G越小，火焰的成长越小。在间隙G为0.2mm以上的情况下，与间隙小于0.2mm的情况相比，能够使基于中心电极20和接地电极30的消焰作用较小。其结果，自火花塞100向燃烧室内喷射的热量增大而提高燃料的燃烧速度，因此能够进一步提高火花塞100的点火性能。

B.评价试验

在评价试验中，准备了各贯通孔的孔径R1(图2)、贯通孔的个数(孔数)、贯通孔的配置角度θ(图3)、体积A(图4)、体积B(图5)、以及间隙G(还称作间隙长度)中的至少1者不同的30种样品。对于配置角度θ，以图3的贯通孔95a为例进行说明。在利用包含轴线AX和贯通孔95a的内侧开口95ao的重心CPa的面进行剖切而得到的剖面CF1(图3)中，将位于轴线AX上且处于与第1放电面20S和第2放电面30S等距离的点称作间隙中心GP。在剖面CF1中，将以间隙中心GP为基点与轴线AX垂直地向贯通孔95a侧延伸的射线称作第1射线L1。在剖面CF1中，将以间隙中心GP为基点且穿过贯通孔95a的内侧开口95ao的重心CPa的射线称作第2射线L2。贯通孔95a的配置角度θ是第1射线L1与第2射线L2所成的角度。

孔径R1被设定为1mm或2mm。孔数被设定为两个、4个、6个、8个中的任一者。配置角度被设定为15度、30度、45度、60度、75度中的任一者。

体积A被设定为350mm³、450mm³、550mm³、650mm³中的任一者。体积A是通过对帽90的内径和帽90的轴线方向上的长度进行变更来调整的。

体积B被设定为1.4mm³、2.4mm³、3.3mm³、4.1mm³、7.3mm³、15mm³、23.1mm³、37.9mm³、47.5mm³、52.5mm³、54.8mm³、68mm³、87.5mm³、87.8mm³中的任一者。体积B是通过对中心电极20的腿部25的外径R2(图3)、中心电极20的腿部25的自绝缘体10的前端突出的突出长度H2(图3)、接地电极30的自由端部31的轴线AX上的长度H1(图3)、以及接地电极30的自由端部31的第2方向D2上的长度W(图2)进行变更来调整的。

间隙G(间隙长度)被设定为0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm、0.1mm中的任一者。

各样品的孔径R1、孔数、配置角度θ、体积A、体积B、间隙G(间隙长度)如表1所示。在表1中，还一并示出体积B相对于体积A的比率(B/A)。

【表1】

此外，各样品共同的尺寸如下。

内侧主体金属壳体50的内径：7.2mm

在评价试验中，对于各样品分别实施了燃烧稳定性试验、耐耗性试验、以及燃烧速度试验。在燃烧稳定性试验中，将各样品安装于直列四气缸、排气量1.6L、直喷、带增压器的汽油发动机并进行了实机运行。汽油发动机在转速2000rpm、指示平均有效压力(NMEP：NetMean Effective Pressure：净平均有效压力)1200kPa、空燃比(A/F)14.5的条件下运行了3000次循环。并且，计算出了运行中的指示平均有效压力的变动率(COV：Coefficient OfVariance：变异系数)。指示平均有效压力的变动率越小，打不着火的情况越少，样品的点火性能越优异。

在燃烧稳定性试验中，将指示平均有效压力的变动率小于1％的样品评价为“A”，将指示平均有效压力的变动率为1％以上且小于2％的样品评价为“B”，将指示平均有效压力的变动率为2％以上的样品评价为“C”。

燃烧稳定性试验的结果如表1所示。满足(B/A)≤0.25的全部的样品1～样品12、样品14～样品30的燃烧稳定性的评价结果为“B”以上(“A”或“B”)。与此相对，(B/A)＞0.25的样品13的燃烧稳定性的评价结果是“C”。由该结果证实了，通过满足(B/A)≤0.25，能够提高火花塞100的点火性能。

满足(B/A)≤0.25的样品1～样品12、样品14～样品30中的、满足(B/A)≤0.15的全部的样品1～样品9、样品16～样品30的燃烧稳定性的评价结果为“A”。与此相对，(B/A)＞0.15的样品10、样品11、样品12、样品14、样品15的燃烧稳定性的评价结果是“B”。由该结果证实了，通过满足(B/A)≤0.15，能够进一步提高火花塞100的点火性能。

在耐耗性试验中，将各样品安装于直列四气缸、排气量2L、直喷、带增压器的汽油发动机并进行了实机运行。汽油发动机在转速4000rpm、节气门全开(WOT(Wide-OpenThrottle))、指示平均有效压力190kPa、空燃比(A/F)12的条件下运行了100小时。并且，测量了运行后的间隙长度的增加量。间隙长度的增加量越小，耐耗性越优异。

在耐耗性试验中，将间隙长度的增加量小于0.2mm的样品评价为“A”，将间隙长度的增加量为0.2mm以上且小于0.3mm的样品评价为“B”。不存在间隙长度的增加量为0.3mm以上的样品。

耐耗性试验的结果如表1所示。满足(B/A)≥0.005的全部的样品2～样品17、样品19～样品30的耐耗性的评价结果为“A”。与此相对，0.005＞(B/A)的样品1、样品18的耐耗性的评价结果为“B”。由该结果证实了，通过满足(B/A)≥0.005，能够抑制火花塞100的耐耗性的过度降低。

在燃烧速度试验中，将各样品安装于直列四气缸、排气量1.6L、直喷、带增压器的汽油发动机并进行了实机运行。汽油发动机在转速2000rpm、指示平均有效压力(NMEP：NetMean Effective Pressure：净平均有效压力)1200kPa、空燃比(A/F)14.5的条件下运行了3000次循环。并且，测量了运行中的质量燃烧比例(MFB：Mass Fraction Burned：燃烧质量率)自10％到达90％所需的时间。测得的时间越短，燃烧速度越快，样品的点火性能越优异。

在燃烧速度试验中，作为比较样品，准备不具有帽90的通常的火花塞(试验用的汽油发动机用的标准的火花塞)，进行了与各样品相同的试验，测量了上述质量燃烧比例自10％到达90％所需的时间。然后，将测得的时间与比较样品相比缩短的比例(称作缩短比例)为20％以上的样品评价为“A”，将缩短比例为10％以上且小于20％的样品评价为“B”。不存在缩短比例小于10％的样品。

燃烧速度试验的结果如表1所示。间隙长度为0.2mm以上的全部的样品1～样品29的燃烧速度的评价结果是“A”。与此相对，间隙长度小于0.2mm的样品30的燃烧速度的评价结果是“B”。由该结果证实了，通过使间隙长度为0.2mm以上，能够提高火花塞100的燃烧速度，从而能够提高火花塞100的点火性能。

B.变形例

(1)上述实施方式的火花塞100的具体结构是一个例子，并不限于此。图6是变形例的说明图。在图6中图示了与图3的第1实施方式的剖面CF1相对应的部分。

在该变形例中，主体金属壳体2B未分成两个构件，而是由1个构件形成。另外，在本变形例中，帽90B通过焊接固定于主体金属壳体2B的前端面。另外，在本变形例中，接地电极30B是沿着轴线AX延伸的圆棒状的构件。接地电极30B的靠后端侧的面是第2放电面30S。接地电极30B的靠前端侧的面通过焊接接合于帽90B的内表面。由此，接地电极30B经由帽90B电连接于主体金属壳体2B。如此，帽、主体金属壳体的结构能够进行各种变形。

另外，帽90的形状也可以变成半球状，且具有圆筒状的形状，对此省略图示。在该情况下，假想空间VV的靠前端侧的形状成为圆柱状。

(2)在图6的变形例中，绝缘体10B(长腿部13B)的前端面13sB未与轴线AX垂直，而是倾斜的。因此，绝缘体10B的轴孔12B的前端的开口12oB也同样地倾斜。在该情况下，如图6所示，能够将通过开口12oB的后端且与轴线AX垂直的假想平面定义为封堵开口12oB的第1假想平面VS1。

(3)在图6的变形例中，在贯通孔95aB、95bB的内侧开口95aoB、95boB设有倒角部FR，因此，孔径局部地扩大。在该情况下，能够将以最小面积在除了倒角部FR以外的部分中的最靠内侧的部分封堵内侧开口95aoB、95boB的假想平面定义成第2假想平面VS2a、VS2b。

(4)在上述实施方式中，绝缘体10的外径缩小部15的外周面和内侧主体金属壳体50的台阶部56的密封部SP隔着板密封件8相接触。作为替代，也可以是，绝缘体10的外径缩小部15的外周面和内侧主体金属壳体50的台阶部56的密封部SP直接接触。

(5)在上述实施方式中，例如，中心电极20、端子电极40、接地电极30、主体金属壳体2等的材质、形状、尺寸等能够进行各种变更。例如，在上述实施方式中，中心电极20、接地电极30由1个材料形成。作为替代，也可以是，中心电极是包括中心电极主体和被焊接于中心电极主体的前端且具有放电面的中心电极头的结构。另外，接地电极30也可以是包括接地电极主体和被焊接于接地电极主体的自由端部且具有放电面的接地电极头的结构。中心电极头、接地电极头例如使用在对于放电的耐久性方面比电极主体(例如Ni合金)优异的材料(例如铱(Ir)、铂(Pt)等贵金属、钨(W)、以及包含从所述金属中选取的至少1种金属的合金)形成。

以上，根据实施方式、变形例说明了本发明，但上述的发明的实施方式是用于容易理解本发明，并非限定本发明。本发明只要不偏离其主旨以及权利要求的范围，就能够进行变更、改良，并且，本发明中包含其等效发明。

Claims

1.一种火花塞，其包括：

中心电极，其沿轴线方向延伸；

绝缘体，其具有沿所述轴线方向延伸的轴孔，且在所述轴孔的前端侧配置有所述中心电极；

筒状的主体金属壳体，其配置于所述绝缘体的外周，且具有密封部，该密封部直接或借助其他构件与所述绝缘体的外周面相接触；

接地电极，其与所述中心电极之间形成间隙；以及

帽，其与所述主体金属壳体的前端部相连接且覆盖所述主体金属壳体的靠前端侧的开口，由此划分出配置有所述间隙的副燃烧空间，

在所述帽上形成有使所述副燃烧空间和外部相连通的至少1个贯通孔，

该火花塞的特征在于，

在将封堵所述绝缘体的所述轴孔的前端的开口且与所述轴线垂直的假想平面设为第1假想平面、将以最小面积来封堵所述帽的所述贯通孔的靠内周面侧的开口的假想平面设为第2假想平面的情况下，

在比所述密封部靠前端侧的位置，将由所述帽的内表面、所述主体金属壳体的表面、所述绝缘体的表面、所述第1假想平面、以及所述第2假想平面划分出的假想空间的体积设为A，且将所述接地电极和所述中心电极这两者中的位于所述假想空间内的部分的体积设为B时，满足(B/A)≤0.25。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

满足(B/A)≤0.15。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

满足(B/A)≥0.005。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的火花塞，其特征在于，

所述中心电极与所述接地电极之间的所述间隙是0.2mm以上。