CN111834919A - 火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种点火性优异的火花塞。火花塞(100)具备：棒状的中心电极(10)；接地电极(13)，具有与中心电极(10)的前端部(11)对置的对置部(14)，并在对置部(14)与中心电极(10)的前端部(11)之间形成放电间隙(SG)；绝缘体(20)；主体配件(40)；及罩部(50)，从前端侧覆盖中心电极(10)的前端部(11)和接地电极(13)的对置部(14)而形成副室(51)，并且形成有作为贯通孔的喷孔(55)。对置部(14)的最接近中心电极(10)的前端部(11)的接近部(19)位于假想空间(S1)内，该假想空间(S1)是将中心电极(10)的前端部(11)的外周沿中心电极(10)的轴线(X1)的方向延长而成的筒形的内侧，以最短距离连结中心电极(10)的前端部(11)与对置部(14)的接近部(19)的线段的中点(M1)位于从中心电极(10)的轴线(X1)偏离的位置。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及火花塞。

背景技术

作为火花塞，已知有专利文献1、专利文献2、专利文献3所公开的火花塞。在专利文献1公开了一种火花塞，该火花塞具备：柱状的中心电极；以及接地电极，另一端部朝向内周侧弯曲，在该接地电极与中心电极的前端部之间形成火花放电间隙。在该火花塞中，接地电极的另一端部的轴线与中心电极的轴线为扭转的位置关系。并且，记载有：如果这样构成，则在形成于火花放电间隙的火焰核生长时，在朝向燃烧室的中央侧的方向上接地电极的另一端部不会成为障碍物，从而能够迅速地燃烧扩散到燃烧室内整体，由此能够提高火花塞的点火性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-234511号公报

专利文献2：日本特开2011-187437号公报

专利文献3：日本特开2016-184558号公报

专利文献4：日本特开2015-130302号公报

专利文献5：日本特开2018-6304号公报

发明内容

发明所要解决的课题

近年来，对内燃机的高效率化的要求有所提高。对于内燃机的高效率化，已知燃烧速度的提高是有效的。作为对于燃烧速度的提高有效的近年来受到关注的是带副室的火花塞(以下也称为副燃烧室火花塞)(参照专利文献4及专利文献5)。副燃烧室火花塞目前为止被应用于发电机、赛车用发动机，并且已确认了燃烧效率的提高。而且，副燃烧室火花塞即使被应用于发电机、赛车用发动机以外的内燃机，也可看到燃烧效率提高的效果。

副燃烧室火花塞在电极间进行火花点火后，首先在副室内发生燃烧。此后，副室内的燃烧通过与外部之间的贯通孔(喷孔)喷出，并以喷出的高温气体作为点火源在主燃烧室内发生爆发性的燃烧。从副室喷出高温气体的速度比没有副燃烧室的火花塞点火的燃烧速度快，而且喷出的高温气体的轨迹整体成为点火源，因此能够利用高温气体使大量的燃料接触。因此，副燃烧室火花塞的燃烧速度比没有副室的火花塞的燃烧速度快，由此能够期待燃烧效率提高的效果。

然而，已知在主燃烧室内始终存在流动，由于进气侧、排气侧等主燃烧室内的位置的不同，流动状态大不相同。即，根据主燃烧室内的各部位的流动状态，各部位的点火容易度产生差异。但是，副燃烧室火花塞通常使从多个喷孔的喷出的强度同等，在这样的结构中，无法应对与主燃烧室的各部位的点火容易度相应的布局，从点火性这一观点出发，存在改善的余地。

本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供一种点火性优异的火花塞。本发明能够以如下形式实现。

用于解决课题的技术方案

作为本发明之一的火花塞具备：

棒状的中心电极；

接地电极，具有与所述中心电极的前端部对置的对置部，并在所述对置部与所述中心电极的所述前端部之间形成放电间隙；

筒状的绝缘体，在所述中心电极的所述前端部从所述绝缘体的前端露出的状态下将所述中心电极收容于内部；

筒状的主体配件，将所述绝缘体收容于内部；及

罩部，从前端侧覆盖所述中心电极的所述前端部和所述接地电极的所述对置部而形成副室，并且形成有作为贯通孔的喷孔，

所述对置部的最接近所述中心电极的所述前端部的接近部位于假想空间内，所述假想空间是将所述中心电极的所述前端部的外周沿所述中心电极的轴线的方向延长而成的筒形的内侧，

以最短距离连结所述中心电极的所述前端部与所述对置部的所述接近部的线段的中点位于从所述中心电极的轴线偏离的位置。

根据该结构，通过使以最短距离连结中心电极的前端部与对置部的接近部的直线的中点位于从中心电极的轴线偏离的位置，从而调整从喷孔的喷出的强度，由此能够提供点火性优异的火花塞。

在上述火花塞中，也可以采用如下结构，即，

在所述副室的内壁面具有供所述接地电极的基端部插入的开口部，

在用包含所述开口部的中心和所述中心电极的轴线的平面将所述副室分割为第一部分和第二部分的情况下，在所述第一部分和所述第二部分分别存在至少一个所述喷孔。

根据该结构，能够根据将中心电极的前端部与对置部的接近部以最短距离连结起来的直线的中点的位置和接地电极的配置，通过存在于第一部分的喷孔和存在于第二部分的喷孔来改变喷出的强度。因此，能够根据主燃烧室中的布局等设计第一部分和第二部分的配置，由此提高点火性。

在上述火花塞中，也可以采用如下结构，即，在所述中心电极的所述轴线上存在所述对置部。

根据该结构，能够充分地确保对置部的大小，由此能够提高对置部的耐消耗性。

附图说明

图1是表示第一实施方式中的火花塞的结构的剖视图。

图2是火花塞的局部放大剖视图。

图3是用图2的III-III线剖切所得的火花塞的局部放大剖视图。

图4是用图2的IV-IV线剖切所得的火花塞的剖视图。

图5是示意性地表示中心电极的前端部和对置部的接近部的图。

图6是表示火花塞配置于内燃机的状态的剖视图。

图7是示意性地表示其他实施方式中的中心电极的前端部和对置部的接近部的示意图。

具体实施方式

＜第一实施方式＞

以下，参照附图对火花塞100的第一实施方式进行详细说明。另外，在以下的说明中，将图1的下方侧设为火花塞100的前端侧(前方侧)，将图1的上方侧设为后端侧，并将上下方向设为Z轴方向。另外，将图2的纸面左右方向设为火花塞100的Y轴方向，将图3的纸面左右方向设为火花塞100的X轴方向。

图1是表示第一实施方式中的火花塞100的概略结构的剖视图。

在图1中，火花塞100的中心轴线CX由单点划线图示出。另外，在图6中，火花塞100安装于内燃机时的燃烧室105的顶面和侧壁面由双点划线图示出。在燃烧室105内配置有活塞107。

火花塞100安装于内燃机，用于其点火。在安装于内燃机时，火花塞100的前端侧(纸面下侧)配置在内燃机的燃烧室105内，后端侧(纸面上侧)配置在燃烧室105的外部。如图1所示，火花塞100具备中心电极10、接地电极13、绝缘体20、端子电极30、主体配件40、罩部50。

中心电极10由棒状的电极部件构成，并配置成其轴线X1与火花塞100的中心轴线CX一致。中心电极10以使其前端部11位于主体配件40的前端侧开口40A内的方式，经由绝缘体20保持于主体配件40。中心电极10经由配置于后端侧的端子电极30与外部电源电连接。

接地电极13是朝向中心电极10的前端部11延伸的棒状的电极。接地电极13在主体配件40的前端侧开口部40A处从内周面43朝向内侧延伸。并且，接地电极13延伸至中心电极10的前端部11的前方。接地电极13具有与中心电极10的前端部11对置的对置部14。在接地电极13的对置部14与中心电极10的前端部11之间形成有放电间隙SG。关于接地电极13的配置结构，将在后面进行说明。

绝缘体20是具有贯通中心的轴孔21的筒状部件。绝缘体20例如由氧化铝、氮化铝等陶瓷烧结体构成。在绝缘体20的轴孔21的前端侧，中心电极10以其前端部11露出的状态被收容。在轴孔21的后端侧保持有轴状的作为电极部件的端子电极30。端子电极30的后端部31从绝缘体20的后端开口部22延伸出，以能够与外部电源连接。中心电极10与端子电极30经由被玻璃密封材料夹持的电阻体35而电连接，以抑制发生火花放电时的电波噪声的产生。绝缘体20的中心轴与火花塞100的中心轴线CX一致。

主体配件40是在中心具有筒孔41的大致圆筒状的金属部件，并将绝缘体20收容于内部。主体配件40例如由碳钢构成。主体配件40的中心轴与火花塞100的中心轴线CX一致。如上所述，在主体配件40的前端侧开口部40A安装有接地电极13。

如图2及图3所示，主体配件40的内周面43构成副室51的内壁面的一部分。主体配件40在内周面43具有供接地电极13的基端部15插入的开口部45。开口部45是将主体配件40沿内外方向贯通的贯通孔的内周侧的开口。该贯通孔构成为能够从主体配件40的外周侧朝向内周侧插入接地电极13。

罩部50形成为圆顶状。罩部50的后端固定于主体配件40的前端。罩部50从前端侧覆盖中心电极10的前端部11以及接地电极13的对置部14而形成副室51。即，副室51是由罩部50的内壁面和主体配件40的内周面43包围而成的空间。在罩部50形成有作为贯通孔的喷孔55。被罩部50覆盖的空间即副室51(点火室)经由喷孔55与燃烧室105连通。罩部50中的比喷孔55靠前端侧的部分薄于比喷孔55靠后端侧的部分。

在罩部50，在副室51内的比放电间隙SG靠前端侧形成有多个喷孔55。多个喷孔55位于以中心电极10的轴线X1为中心的假想圆周上(参照图4)。具体而言，4个喷孔55以等间隔排列在以中心电极10的轴线X1为中心的假想圆的圆周上。在图4中，在将开口部45的中心C1设为0°的情况下，当将逆时针设为正时，喷孔55分别配置在0°、90°、180°、270°的位置。换言之，多个喷孔55以包含开口部45的中心C1和中心电极10的轴线X1的平面P1为对称面而左右对称地配置。另外，在图4中，对于0°位置的喷孔55未作图示。在以下的说明中，将配置于位于图4的左侧的90°位置的喷孔55作为喷孔55A，并将配置于位于右侧的270°位置的喷孔55作为喷孔55B来进行说明。

接着，对接地电极13的配置结构进行说明。

如图2及图3所示，接地电极13在火花塞100仅设置有一根。接地电极13为在剖视时呈圆形，并以直线状延伸的形态。接地电极13的基端部15插入到主体配件40的开口部45。接地电极13在基端部15插入到开口部45的状态下，保持为从主体配件40的内周面43以悬臂状延伸。接地电极13从副室51的内壁面中的位于比多个喷孔55靠上方的部位朝向内侧突出，占据副室51内的比多个喷孔55靠上方的空间的一部分。接地电极13以自身的轴线X2与中心电极10的轴线X1成为扭转的位置的形态突出到副室51内。如图4所示，接地电极13在用穿过自身的轴线X2并与中心电极10的轴线X1垂直的平面剖切所得的截面中，相对于穿过开口部45的中心C1和中心电极10的轴线X1的基准线，向X轴方向偏移了角度θ1的量。

接地电极13介于喷孔55A与放电间隙SG之间。即，接地电极13以在副室51内从喷孔55A侧盖住放电间隙SG的方式而配置。在火焰从放电间隙SG朝向喷孔55A扩散的情况下，接地电极13可能成为障碍物。虽然在火焰从放电间隙SG朝向喷孔55B扩散的情况下，接地电极13也会成为障碍物，但与火焰朝向喷孔55A扩散的情况相比，阻碍的程度较小。例如，接地电极13为不介于喷孔55B与放电间隙SG之间的结构。

如图5所示，对置部14的最接近中心电极10的前端部11的接近部19位于假想空间S1内，该假想空间S1为将中心电极10的前端部11的外周沿中心电极10的轴线X1的方向延长而成的筒形的内侧。接近部19是对置部14中的根据中心电极10的前端部11以及对置部14的形状和位置而确定的部位。在本实施方式中，中心电极10的前端部11为与轴线X1垂直的平面，对置部14为圆柱的侧面，因此，该接近部19唯一地确定。并且，将中心电极10的前端部11与对置部14的接近部19以最短距离连结起来的线段的中点M1位于从中心电极10的轴线X1偏离的位置。该中点M1为放电间隙SG中形成火焰核的部位。另外，在如中心电极的前端部和对置部具有相互平行的面的情况这样，能够规定将中心电极的前端部与对置部的接近部以最短距离连结起来的多个线段的情况下，所规定的全部线段的中点只要满足上述的必要条件即可。

在中心电极10的轴线X1上存在对置部14。图5是观察用与接地电极13的轴线X2垂直且包含中心轴线CX的平面剖切所得的截面的图。在图5中，对置部14的一部分14A位于中心电极10的轴线X1上。该部分14A位于比接近部19靠前端侧的位置。

如图3及图4所示，火花塞100在用包含开口部45的中心C1和中心电极10的轴线X1的平面P1将副室51分割为第一部分51A和第二部分51B的情况下，在第一部分51A和第二部分51B分别存在至少一个喷孔55。存在于第一部分51A的喷孔55是喷孔55A，存在于第二部分51B的喷孔55是喷孔55B。即，在将平面P1确定为Y-Z平面的情况下，在X轴方向两侧存在有喷孔55A和喷孔55B。另外，在计数存在于第一部分51A和第二部分51B的喷孔55时，不对跨越第一部分51A和第二部分51B而配置的喷孔55进行计数。

接着，参照图6对本实施方式的作用效果进行说明。

如图6所示，在燃烧室105内生成有例如由实线的箭头所示的流动。在火花塞100的附近，产生有从纸面右侧朝向左侧的流动。即，燃烧室105成为相对于火花塞100在纸面左侧产生顺行于从喷孔55A喷出的火焰的方向的流动，在纸面右侧产生逆行于从喷孔55B喷出的火焰的方向的流动的布局。

火花塞100中，将中心电极10的前端部11与对置部14的接近部19以最短距离连结起来的线段的中点M1位于从中心电极10的轴线X1向图6的纸面左侧偏离的位置。若在中心电极10与接地电极13之间放电，在中点M1形成火焰核，则在副室51内发生燃烧。副室51内的燃烧通过多个喷孔55喷出到燃烧室105。此时，接地电极13成为在火焰于副室51内扩散时产生压力损失的结构物。在火焰于副室51的第一部分51A扩散时，在中点M1与喷孔55A之间存在接地电极13而产生压力损失。另一方面，在火焰于副室51的第二部分51B扩散时，在中点M1与喷孔55B之间不存在接地电极13，或仅稍微存在接地电极13，从而不易产生压力损失。因此，火花塞100中，从喷孔55A喷出火焰的强度变小，从喷孔55B喷出火焰的强度变大。在图6中，用小的空心箭头示意性地表示从喷孔55A喷出的火焰，用大的空心箭头示意性地表示从喷孔55B喷出的火焰。从喷孔55A喷出的火焰沿着流动而到达燃烧室105的左侧侧壁面附近。从喷孔55B喷出的火焰一边逆行于流动一边到达燃烧室105的右侧侧壁面附近。在燃烧室105中，火焰从喷孔55A、55B喷出的轨迹整体成为点火源，从而高效地产生燃烧。

如以上所说明的那样，根据本实施方式，通过使将中心电极10的前端部11与对置部14的接近部19以最短距离连结起来的直线的中点M1位于从中心电极10的轴线X1偏移的位置，从而调整从喷孔55A、55B的喷出的强度，由此能够提供点火性优异的火花塞。

另外，根据本实施方式，能够根据将中心电极10的前端部11与对置部14的接近部19以最短距离连结起来的直线的中点M1的位置，通过存在于第一部分51A的喷孔55A和存在于第二部分51B的喷孔55B来改变喷出的强度。因此，能够根据燃烧室105中的布局等来设计第一部分51A和第二部分51B的配置，由此提高点火性。

在本实施方式中，在中心电极10的轴线X1上存在对置部14。因此，能够充分地确保对置部14的大小，由此能够提高对置部14的耐消耗性。

<其他实施方式(变形例)>

另外，本发明并不限于上述实施方式，在不脱离其要旨的范围内能够在各种方式中来实施。

(1)在上述实施方式中，例示了接地电极为圆柱状的结构，但并不限于此。例如，也可以如图7所示的接地电极113那样，为大致棱柱状的结构。另外，在上述实施方式中，例示了在中心电极的轴线上存在对置部的结构，但也可以如接地电极113那样，在中心电极10的轴线X1上不存在对置部14。另外，接地电极并不限于以直线状延伸的结构，也可以是弯曲地延伸的结构。

(2)在上述实施方式中，例示了接地电极13不介于喷孔55B与放电间隙SG之间的结构，但并不限于此。例如，接地电极13也可以配置成：介于喷孔55B与放电间隙SG之间的区域范围比介于喷孔55A与放电间隙SG之间的区域范围小。

(3)在上述实施方式中，例示了主体配件具有供接地电极的基端部插入的开口部的结构，但并不限于此。例如，也可以是罩部具有开口部的结构。

(4)除了上述实施方式以外，喷孔的数量、配置、贯通方向也可以适当变更。例如，在将开口部的中心设为0°的情况下，分别存在于第一部分和第二部分的喷孔可以配置于任一角度的位置。另外，在上述实施方式中，例示了喷孔以包含开口部的中心和中心电极的轴线的平面为对称面而左右对称地配置的结构，但并不限于此。

(5)在上述实施方式中，罩部的形状为特定形状，但其形状可以适当变更。罩部的形状例如可以为圆筒、方形的箱型、圆锥等。

(6)除了上述实施方式以外，燃烧室中的火花塞的布局也可以适当变更。

标号说明

10…中心电极

11…前端部

13…接地电极

14…对置部

15…基端部

19…接近部

20…绝缘体

21…轴孔

22…后端开口部

30…端子电极

31…后端部

35…电阻体

40…主体配件

40A…前端侧开口部

41…筒孔

43…内周面(副室的内壁面)

45…开口部

50…罩部

51…副室

51A…第一部分

51B…第二部分

55、55A、55B…喷孔

100…火花塞

105…燃烧室

107…活塞

113…接地电极

C1…中心

CX…中心轴线

M1…中点

P1…平面

S1…假想空间

SG…放电间隙

X1…中心电极10的轴线

X2…接地电极13的轴线

Claims (3)

1.一种火花塞，其中，该火花塞具备：

棒状的中心电极；

接地电极，具有与所述中心电极的前端部对置的对置部，并在所述对置部与所述中心电极的所述前端部之间形成放电间隙；

筒状的绝缘体，在所述中心电极的所述前端部从所述绝缘体的前端露出的状态下将所述中心电极收容于内部；

筒状的主体配件，将所述绝缘体收容于内部；及

罩部，从前端侧覆盖所述中心电极的所述前端部和所述接地电极的所述对置部而形成副室，并且形成有作为贯通孔的喷孔，

所述对置部的最接近所述中心电极的所述前端部的接近部位于假想空间内，所述假想空间是将所述中心电极的所述前端部的外周沿所述中心电极的轴线的方向延长而成的筒形的内侧，

以最短距离连结所述中心电极的所述前端部与所述对置部的所述接近部的线段的中点位于从所述中心电极的轴线偏离的位置。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其中，

在所述副室的内壁面具有供所述接地电极的基端部插入的开口部，

在用包含所述开口部的中心和所述中心电极的轴线的平面将所述副室分割为第一部分和第二部分的情况下，在所述第一部分和所述第二部分分别存在至少一个所述喷孔。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其中，

在所述中心电极的所述轴线上存在所述对置部。

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