CN111917007A - 火花塞 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种火花塞，在具备形成副室的罩部的火花塞中，防止在罩部和主体配件的接合部分产生裂缝。火花塞(100)具备：筒状的主体配件(40)，将绝缘体(20)收纳于内部；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)的相向部(13A)而形成预燃室空间(63)，并且与主体配件(40)的前端侧接合并形成有作为贯通孔的喷孔(61)。构成罩部(50)的材料常温下的第一热膨胀系数A(10‑5/K)和主体配件(40)常温下的第二热膨胀系数B(10‑5/K)满足算式(1)：A＜B。

Description

火花塞
技术领域
本发明涉及火花塞。
背景技术
开发有具备点火室的火花塞。例如，专利文献1的预燃室火花塞具备圆筒状的金属制的壳体和将中心电极和接地电极双方包围并形成点火室的点火室盖。点火室盖形成有允许混合气体从燃烧室向点火室流入的多个孔口。在该火花塞中，通过在点火室内的点火使火炬状的火焰从孔口向燃烧室内喷出而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2012-199236号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在专利文献1中公开的火花塞中，点火室除了孔口以外是封闭的构造，因此在点火时点火室内部的温度容易变高。特别是点火室内部的温度趋向于越靠前端侧则越高。另外，由于点火室盖和壳体的接合部分被焊接，因此当产生冷热时出现热应力。热梯度越变大则该热应力越变大，变得容易产生裂缝。
本发明鉴于上述情况而做出，其目的在于在具备形成副室的罩部的火花塞中，防止在罩部和主体配件的接合部分产生裂缝。本发明能够作为以下的方式而实现。
用于解决课题的技术手段
(1)火花塞具备：中心电极；接地电极，具有与所述中心电极的前端部相向的相向部，在所述相向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，以所述中心电极的所述前端部与该绝缘体自身的前端相比露出的状态将所述中心电极收纳于内部；筒状的主体配件，将所述绝缘体收纳于内部；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相向部而形成副室，并且接合于所述主体配件的前端侧并形成有作为贯通孔的喷孔，构成所述罩部的材料常温下的第一热膨胀系数A(10－5/K)和所述主体配件常温下的第二热膨胀系数B(10－5/K)满足算式(1)。
A＜B…算式(1)
本发明的火花塞通过采用构成罩部的材料常温下的第一热膨胀系数A(10－5/K)和主体配件常温下的第二热膨胀系数B(10－5/K)的关系为A＜B的结构，能够使在主体配件和罩部的接合部分产生的热应力减少，能够防止在接合部分产生裂缝。
(2)在(1)中记载的火花塞，所述第一热膨胀系数A(10－5/K)和所述第二热膨胀系数B(10－5/K)满足算式(2)。
0.84＜A/B＜1.00…算式(2)
该火花塞通过采用构成罩部的材料常温下的第一热膨胀系数A(10－5/K)和主体配件常温下的第二热膨胀系数B(10－5/K)的关系式为0.84＜A/B＜1.00的结构，能够减少由罩部的热膨胀的程度与主体配件的热膨胀的程度之差产生的应力的差，减少在罩部与主体配件之间产生的热应力，防止产生裂缝。
(3)在(1)或(2)中记载的火花塞，所述接地电极与所述主体配件连接，所述主体配件在自身的前端侧具有与燃烧室螺合的螺纹部，所述罩部和所述主体配件的接合部分位于比所述接地电极靠前端侧处。
该火花塞由于主体配件经由螺纹部与燃烧室螺合，因此在主体配件的前端侧产生的热量经由螺纹部向燃烧室侧逸散。并且，由于通过使接地电极处于比罩部和主体配件的接合部分靠后端侧处而成为与螺纹部接近的位置，因此容易使在放电间隙附近产生的热量从接地电极经由主体配件的螺纹部向燃烧室侧逸散。
附图说明
图1是示出第一实施方式的火花塞的结构的剖视图。
图2是第一实施方式的火花塞的局部放大剖视图。
具体实施方式
＜第一实施方式＞
以下，参照附图对火花塞100的第一实施方式详细地进行说明。需要说明的是在以下的说明中，将图1的下方侧称为火花塞100的前端侧(前方侧)，使图1的上方侧为后端侧。
图1是示出第一实施方式的火花塞100的概略结构的剖视图。在图1中，火花塞100的中心轴线CX(火花塞的轴线)利用点划线图示。
火花塞100安装于内燃机，用于燃烧室内的混合气体的点火。在安装于内燃机时，火花塞100的前端侧(纸面下侧)配置于内燃机的燃烧室内，后端侧(纸面上侧)配置于燃烧室的外部。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和主体配件40。
中心电极10由轴状的电极部件构成，配置为其中心轴与火花塞100的中心轴线CX一致。中心电极10以其前端部11位于比主体配件40的前端侧开口部40A靠后端侧(纸面上侧)处的方式经由绝缘体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电连接于外部电源。
接地电极13是从比主体配件40的前端侧开口部40A稍微靠后端侧(纸面上侧)的位置朝向比中心电极10的前端部11稍微靠前端侧(纸面下侧)的位置而延伸的棒状的电极。具体而言，接地电极13连接于主体配件40的前端侧开口部40A的稍微靠后端侧(纸面上侧)的位置。并且，接地电极13延伸至中心电极10的前端部11的前方为止。如图2所示，接地电极13具有与中心电极10的前端部11相向的相向部13A。在接地电极13的相向部13A和中心电极10的前端部11之间形成有放电间隙SG。
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露出的状态被收纳。在轴孔21的后端侧保持有轴状的电极部件即端子电极30。端子电极30的后端部31以能够与外部电源连接的方式从绝缘体20的后端开口部22延伸出。为了抑制火花放电发生时的无线电噪声的产生，中心电极10和端子电极30经由被玻璃密封件所夹的电阻体35而电连接。绝缘体20的中心轴和火花塞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。主体配件40例如由低碳钢、铜系合金等构成。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附近安装有接地电极13。如图2所示，主体配件40的前端侧开口部40A形成有从内缘部分向后端侧凹陷的凹部40B。另外，在主体配件40的内侧的缩径部分和绝缘体20之间设置有垫圈43。垫圈43例如由比构成主体配件40的金属材料软的金属材料构成。另外，主体配件40在自身的前端侧具有与燃烧室螺合的螺纹部45。螺纹部45由从主体配件40的前端侧朝向后端侧的螺旋状的螺纹牙构成。
火花塞100具备罩部50。罩部50形成为拱顶状。罩部50例如由不锈钢、镍系合金、铜系合金等构成。罩部50环状地接合于主体配件40的前端。罩部50和主体配件40的接合部分60通过公知的焊接方法(激光焊接等)而形成。罩部50和主体配件40的接合部分60位于比接地电极13靠前端侧处。如图2所示，罩部50的后端侧开口部52A接合于主体配件40的前端侧开口部40A。罩部50的后端侧开口部52A形成有从内缘部分向后端侧突出的凸部52B。罩部50的凸部52B嵌入于主体配件40的凹部40B。由此在罩部50热膨胀时，凸部52B在向凹部40B嵌入的方向上膨胀，因此罩部50和主体配件40的接合变得不易脱落。
罩部50从前方侧覆盖中心电极10的前端部11及接地电极13的相向部13A。由罩部50围起的空间为预燃室空间(副室)63。罩部50从后端侧越接近其顶部51A则厚度越渐渐变小。
如图2所示，在罩部50中，在比其顶部51A靠后端侧处形成有多个喷孔61。喷孔61例如形成有4个。喷孔61均是大致圆柱形的贯通孔。喷孔61均是自身的中心轴线AX相对于火花塞100的中心轴线CX倾斜。多个喷孔61位于以火花塞100的中心轴线CX为中心的假想圆周上。多个喷孔61在上述假想圆周上等间隔地排列。被罩部50覆盖住的空间即预燃室空间63构成为点火室，经由喷孔61与燃烧室连通。
在本第一实施方式的火花塞100中，构成罩部50的材料常温下的第一热膨胀系数A(10－5/K)和主体配件40常温下的第二热膨胀系数B(10－5/K)满足下述算式(1)、算式(3)及算式(4)。
A＜B…(1)
1.04≤A≤1.77…(3)
1.22≤B≤1.78…(4)
该火花塞100通过采用构成罩部50的材料常温下的第一热膨胀系数A(10－5/K)和主体配件40常温下的第二热膨胀系数B(10－5/K)的关系为A＜B的结构，能够使在主体配件40和罩部50的接合部分60产生的热应力降低，能够防止在接合部分60产生裂缝。
另外，在本第一实施方式的火花塞100中，第一热膨胀系数A(10－5/K)和第二热膨胀系数B(10－5/K)满足下述算式(2)。
0.84＜A/B＜1.00…(2)
该火花塞100通过采用构成罩部50的材料常温下的第一热膨胀系数A(10－5/K)和主体配件40常温下的第二热膨胀系数B(10－5/K)的关系式为0.84＜A/B＜1.00的结构，能够减少由罩部50的热膨胀的程度与主体配件40的热膨胀的程度之差产生的应力的差，减少在罩部50与主体配件40之间产生的热应力，防止在接合部分60产生裂缝。
另外，本第一实施方式的火花塞100的接地电极13与主体配件40连接。主体配件40在自身的前端侧具有与燃烧室螺合的螺纹部45。并且，罩部50和主体配件40的接合部分60位于比接地电极13靠前端侧处。
在该火花塞100中，由于主体配件40经由螺纹部45与燃烧室螺合，因此在主体配件40的前端侧产生的热量经由螺纹部45向燃烧室侧逸散。并且，由于通过使接地电极13处于比罩部50和主体配件40的接合部分60靠后端侧处而成为与螺纹部45接近的位置，因此容易使在放电间隙SG附近产生的热量从接地电极13经由主体配件40的螺纹部45向燃烧室侧逸散。
【实施例】
以下，通过实施例对本发明更具体地进行说明。
1.实验(与第一实施方式对应的实验)
(1)实验方法
(1.1)实施例
使用了在图1、2中示出的火花塞100的样品。详细的条件记载于下述的表1。该火花塞100满足第一实施方式的必要条件。在表1中，使用“No.”表示实验例。表1的No.3～6、9、10、12～18是实施例。
(1.2)比较例
使用了与在图1、2中示出的火花塞100不同的结构的火花塞的样品。详细的条件记载于下述的表1中。该火花塞不满足第一实施方式的必要条件。在表1中如“1＊”那样附有“＊”的情况下，表示是比较例。即，表1的No.1、2、7、8、11是比较例。
(2)评价方法
(2.1)耐剥离性评价试验
对各样品进行了耐剥离性评价试验。耐剥离性评价试验的概要如下。将各样品安装于排气量1.3L的自然吸气发动机，运转发动机而进行了总计100小时的以下冷热耐久试验：重复进行将处于高负荷的全开状态(6000rpm)和处于低负荷的怠速状态分别各维持60秒的控制。将冷热耐久试验后的各样品填充树脂，并利用光学显微镜观察罩部和主体配件的接合部分的半截面(通过火花塞100的中心轴线CX的平面的一侧的截面)。通过使用光学显微镜观察半截面，测定了沿截面的接合部分的长度和氧化皮的长度。由于在接合被维持的部分未产生氧化皮，而在发生了剥离的部分产生氧化皮，因此能够确定接合被维持的部分和发生了剥离的部分。并且，在半截面中计算发生了剥离的部分的长度相对于罩部和主体配件的接合部分的整体的长度的比例(剥离比例)。
＜耐剥离性的评价＞
评价以如下的3个阶段进行。将其结果表示在表1的“耐剥离性”栏中。
评价
◎：剥离比例为小于10％
○：剥离比例为10％以上且小于50％
×：剥离比例为50％以上
【表1】
表1
Figure BDA0002471248750000081
(3)评价结果
在实验例1(比较例)中，构成罩部的材料常温下的第一热膨胀系数A(10-5/K)相对于主体配件常温下的第二热膨胀系数B(10-5/K)的比例A/B为1.00，“耐剥离性”的评价为×。另外，在实验例2、7、8、11(比较例)中，A/B分别为1.46、1.09、1.45、1.00，“耐剥离性”的评价均为×。另一方面，在实验例3～6、9、10、12～18(实施例)中，均为A/B＜1，即均为A＜B，“耐剥离性”的评价均为或○。这样，实施例通过满足上述(1)算式(A＜B)，与比较例相比较，抑制了罩部50和主体配件40的接合部分60的剥离。
在实验例10、12～16、18(实施例)中，A/B分别为0.68、0.58、0.62、0.62、0.62、0.75、0.65，“耐剥离性”的评价为〇。另一方面，在实验例3～6、9、17(实施例)中，均为0.84＜A/B＜1.00，“耐剥离性”的评价均为◎。这样，实施例通过满足上述(2)算式(0.84＜A/B＜1.00)，进一步抑制了罩部50和主体配件40的接合部分60的剥离。
＜其他的实施方式(变形例)＞
此外，该发明不限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内可以在多种方式中实施。
(1)在上述实施方式中，罩部的形状为特定形状，但是其形状可以适当变更。罩部的形状例如可以是圆筒、方箱型、圆锥等。
(2)在上述实施方式中，例示了具备特定数量的喷孔的火花塞，但是喷孔的数量不作特别限定，可以适当变更。另外，喷孔的配置、贯通方向也可以适当变更。
附图标记说明
10…中心电极
11…前端部
13…接地电极
13A…相向部
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
40B…凹部
41…筒孔
43…垫圈
45…螺纹部
50…罩部
51A…顶部
52A…后端侧开口部
52B…凸部
60…接合部分
61…喷孔
63…预燃室空间(副室)
100…火花塞
AX…中心轴线
CX…中心轴线
SG…放电间隙。

Claims (3)

1.一种火花塞，具备：
中心电极；
接地电极，具有与所述中心电极的前端部相向的相向部，在所述相向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，以所述中心电极的所述前端部与该绝缘体自身的前端相比露出的状态将所述中心电极收纳于内部；
筒状的主体配件，将所述绝缘体收纳于内部；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相向部而形成副室，并且与所述主体配件的前端侧接合并形成有作为贯通孔的喷孔，
构成所述罩部的材料常温下的第一热膨胀系数A(10－5/K)和所述主体配件常温下的第二热膨胀系数B(10－5/K)满足算式(1)，
A＜B…算式(1)。
2.根据权利要求1所述的火花塞，其中，
所述第一热膨胀系数A(10－5/K)和所述第二热膨胀系数B(10－5/K)满足算式(2)，
0.84＜A/B＜1.00…算式(2)。
3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其中，
所述接地电极连接于所述主体配件，
所述主体配件在自身的前端侧具有与燃烧室螺合的螺纹部，
所述罩部和所述主体配件的接合部分位于比所述接地电极靠前端侧处。
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