CN117480694A - 火花塞 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够提高火花塞的耐久性的技术。火花塞具备：绝缘体，形成有在轴线方向上延伸的轴孔；中心电极，配置于轴孔且自身的前端部向轴孔的前端侧突出；筒状的主体配件，将绝缘体保持于内周侧且在外周面形成有螺纹部；及接地电极，一端部插入到设置于主体配件的贯通孔并被焊接，另一端部与中心电极的前端部之间形成放电间隙，其中，螺纹部具有：第一螺纹部，位于比贯通孔靠轴线方向的后端侧处；及第二螺纹部，位于比贯通孔靠轴线方向的前端侧处，第二螺纹部的有效直径大于第一螺纹部的有效直径。
Description
技术领域
本公开涉及火花塞。
背景技术
作为用于内燃机的点火用的火花塞，已知有安装于发动机缸盖，并在中心电极的前端与接地电极之间产生火花放电的火花塞(例如，专利文献1)。在专利文献1所记载的火花塞中，在主体配件中形成有在径向上贯通的贯通孔，沿着径向延伸的棒状的接地电极插入并固定于该贯通孔。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019－046660号公报
发明内容
发明所要解决的课题
接地电极暴露于混合气的燃烧而成为高温状态。因此，在将接地电极插入到形成于主体配件的贯通孔并进行焊接的火花塞中，接地电极的焊接部有可能因过热而氧化。另外，如专利文献1所记载的火花塞那样，若在比接地电极的焊接部靠轴线方向的前端侧处也形成有主体配件的外螺纹，则在轴线方向上隔着焊接部在前端侧和后端侧产生温度差，其结果是，有可能在焊接部产生应力。这样的焊接部的氧化或应力产生有可能引起接地电极的脱落，其结果是，火花塞的耐久性有可能恶化。因此，谋求能够提高火花塞的耐久性的技术。
用于解决课题的技术方案
本公开能够以如下方式实现。
(1)根据本公开的一个方式，提供一种火花塞。该火花塞具备：绝缘体，形成有在轴线方向上延伸的轴孔；中心电极，配置于所述轴孔且自身的前端部向所述轴孔的前端侧突出；筒状的主体配件，将所述绝缘体保持于内周侧且在外周面形成有螺纹部；及接地电极，一端部插入到设置于所述主体配件的贯通孔并被焊接，另一端部与所述中心电极的所述前端部之间形成放电间隙，所述火花塞的特征在于，所述螺纹部具有：第一螺纹部，位于比所述贯通孔靠所述轴线方向的后端侧处；及第二螺纹部，位于比所述贯通孔靠所述轴线方向的前端侧处，所述第二螺纹部的有效直径大于所述第一螺纹部的有效直径。根据该方式的火花塞，由于位于比贯通孔靠轴线方向的前端侧处的第二螺纹部的有效直径大于位于比贯通孔靠轴线方向的后端侧的第一螺纹部的有效直径，因此通过促进第二螺纹部处的接地电极的散热而能够抑制接地电极的一端部的氧化，并且能够降低第一螺纹部与第二螺纹部之间的温度差而抑制在一端部产生应力的情况。其结果是，能够抑制在燃烧室的冷热循环中接地电极从贯通孔脱落的情况，因此能够提高火花塞的耐久性。
(2)在上述方式的火花塞中，也可以是，所述第二螺纹部的有效直径为所述第一螺纹部的有效直径的100.30％以上。根据该方式的火花塞，由于第二螺纹部的有效直径为第一螺纹部的有效直径的100.30％以上，因此能够进一步减少第二螺纹部与发动机缸盖的内螺纹之间的间隙而进一步促进第二螺纹部处的接地电极的散热。其结果是，能够进一步抑制接地电极的一端部的氧化，并且能够进一步降低第一螺纹部与第二螺纹部之间的温度差而进一步抑制在一端部产生应力的情况。因此，能够进一步抑制在燃烧室的冷热循环中接地电极从贯通孔脱落的情况，所以能够进一步提高火花塞的耐久性。
(3)在上述方式的火花塞中，也可以是，在所述轴线方向上，所述第二螺纹部的长度比所述第一螺纹部的长度短。根据该方式的火花塞，由于在轴线方向上第二螺纹部的长度比第一螺纹部的长度短，因此能够缩短有效直径大的第二螺纹部的沿着轴线方向的长度。其结果是，与在轴线方向上第二螺纹部的长度比第一螺纹部的长度长的结构相比，能够容易地使螺纹部与形成于发动机缸盖的内螺纹螺合，因此能够抑制火花塞的组装性的降低。
另外，本发明能够以各种方式来实现，例如能够以火花塞的制造方法、安装有火花塞的发动机缸盖等方式来实现。
附图说明
图1是表示火花塞的概略结构的局部剖视图。
图2是放大表示火花塞的前端附近的剖视图。
具体实施方式
A.第一实施方式：
图1是表示作为本公开的一个实施方式的火花塞100的概略结构的局部剖视图。在图1中，以作为火花塞100的轴心的轴线CA为边界，在纸面右侧表示火花塞100的外观形状，在纸面左侧表示火花塞100的截面形状。在以下的说明中，将沿着轴线CA的图1的下方侧(配置有后述的接地电极40的一侧)称为前端侧，将图1的上方侧(配置有后述的端子配件50的一侧)称为后端侧，将沿着轴线CA的方向称为轴线方向AD。在图1中，为了便于说明，用虚线表示安装有火花塞100的发动机缸盖90。在发动机缸盖90一般设置有使冷却介质循环的未图示的制冷剂流路。火花塞100以其前端侧露出于燃烧室95内的方式安装于发动机缸盖90。
火花塞100具备绝缘体10、中心电极20、主体配件30、接地电极40和端子配件50。另外，火花塞100的轴线CA与绝缘体10、中心电极20、主体配件30和端子配件50各构件的轴线一致。
绝缘体10具有形成有在轴线方向AD上延伸的轴孔11的大致筒状的外观形状。在轴孔11中，在前端侧收容中心电极20的一部分，在后端侧收容端子配件50的一部分。因此，绝缘体10将中心电极20保持于内周侧。绝缘体10的前端侧的部分收容于后述的主体配件30的轴孔31，后端侧的部分从轴孔31露出。绝缘体10由对氧化铝等陶瓷材料进行烧成而形成的绝缘子构成。
中心电极20是沿着轴线方向AD延伸的棒状的电极，配置于轴孔11。中心电极20的前端部21向轴孔11的前端侧突出。在前端部21也可以接合有例如由铂或铱合金等形成的贵金属端头。本实施方式的中心电极20由以镍为主成分的镍合金形成。
在绝缘体10的轴孔11内，在中心电极20与端子配件50之间，从前端侧朝向后端侧依次配置有前端侧密封件61、电阻体62和后端侧密封件63。因此，中心电极20在后端侧经由前端侧密封件61、电阻体62和后端侧密封件63与端子配件50电连接。
电阻体62包含陶瓷粉末、导电材料和玻璃作为材料。电阻体62作为端子配件50与中心电极20之间的电阻发挥功能，由此抑制产生火花放电时的噪声的产生。前端侧密封件61和后端侧密封件63分别包含导电性的玻璃粉末作为材料。在本实施方式中，前端侧密封件61和后端侧密封件63包含将铜粉末和硼硅酸钙玻璃粉末混合而成的粉末作为材料。
端子配件50设置于火花塞100的后端侧的端部。端子配件50的前端侧收容于绝缘体10的轴孔11，端子配件50的后端侧从轴孔11露出。未图示的高压电缆与端子配件50连接而对端子配件50施加高电压。通过该施加，在后述的放电间隙G产生火花放电。在放电间隙G产生的火花使燃烧室95中的混合气点燃。
主体配件30具有沿着轴线方向AD形成有轴孔31的大致筒状的外观形状，并在轴孔31内保持绝缘体10。换言之，主体配件30将绝缘体10保持于内周侧。主体配件30例如由低碳钢形成，并对整体实施了镀镍、镀锌等镀敷处理。在主体配件30的外周面形成有工具卡合部32和螺纹部33。在将火花塞100向发动机缸盖90进行安装时，工具卡合部32与未图示的工具卡合。螺纹部33在主体配件30的前端侧的区域中在外周面形成有螺纹牙，螺纹部33被拧入发动机缸盖90的内螺纹部93。对于螺纹部33的详细说明将在后面叙述。
图2是放大表示火花塞100的前端附近的剖视图。在主体配件30设置有在径向上贯通的贯通孔37。贯通孔37在轴线方向AD上形成于比中心电极20的前端部21靠前端侧处，并使主体配件30的外周面与内周面连通。贯通孔37设置于主体配件30的周向的一处。在贯通孔37固定有接地电极40。在本实施方式中，贯通孔37具有带台阶的形状，贯通孔37的内径形成为在主体配件30的外周侧比内周侧大。
接地电极40由棒状的金属构件构成，并配置成在径向上延伸。接地电极40的一端部41插入于贯通孔37并被焊接。因此，一端部41也可以称为焊接部。接地电极40的另一端部42与中心电极20的前端部21相对。另一端部42与中心电极20的前端部21之间形成用于火花放电的放电间隙G。本实施方式的接地电极40与中心电极20同样地由以镍为主成分的镍合金形成。
形成于主体配件30的外周面的螺纹部33具有第一螺纹部34和第二螺纹部35。第一螺纹部34位于比贯通孔37靠轴线方向AD的后端侧处。第二螺纹部35位于比贯通孔37靠轴线方向AD的前端侧处。在本实施方式中，在轴线方向AD上，第二螺纹部35的长度比第一螺纹部34的长度短。
第二螺纹部35的有效直径大于第一螺纹部34的有效直径。在本说明书中，所谓“有效直径”，表示由JIS B 0205 2001规定的值。第一螺纹部34的有效直径可以通过计算针对第一螺纹部34的每个螺纹牙测定出的值的平均值来求出。同样地，第二螺纹部35的有效直径可以通过计算针对第二螺纹部35的每个螺纹牙测定出的值的平均值来求出。如后述的实施例所示那样，第二螺纹部35的有效直径的大小优选相对于第一螺纹部34的有效直径的大小为100.30％以上。另外，第二螺纹部35的有效直径的大小优选相对于第一螺纹部34的有效直径的大小为101.00％以下。
在本实施方式中，螺纹部33形成为随着从轴线方向AD的后端侧朝向前端侧而有效直径变大。代替这样的结构，例如也可以是，螺纹部33中，第一螺纹部34的各螺纹牙的有效直径形成为大致恒定，第二螺纹部35的各螺纹牙的有效直径形成为大致恒定，第一螺纹部34与第二螺纹部35连续地相连。另外，在该情况下，第一螺纹部34与第二螺纹部35可以平滑地相连，也可以形成台阶地相连。
螺纹部33例如可以通过滚轧或切削等而形成。在通过滚轧而形成的情况下，例如可以通过在第二螺纹部35的形成位置处使板牙的勒紧比第一螺纹部34的形成位置处弱，从而将第二螺纹部35的有效直径形成得比第一螺纹部34的有效直径大。另外，也可以使用在与第一螺纹部34的形成位置和第二螺纹部35的形成位置之间对应的位置形成有台阶的板牙来进行滚轧。另外，也可以在螺纹切削前的状态下，在圆筒状的主体配件30中在第一螺纹部34的形成位置与第二螺纹部35的形成位置之间设置有台阶，还可以预先将第一螺纹部34的形成位置和第二螺纹部35的形成位置形成为锥状。另外，在本实施方式中，第一螺纹部34与第二螺纹部35一体形成，但也可以分体形成。另外，贯通孔37可以在形成螺纹部33之前形成，也可以在形成螺纹部33之后形成。
这里，一般来说，接地电极40暴露于混合气的燃烧而成为高温状态。因此，在将接地电极40插入到形成于主体配件30的贯通孔37并进行焊接的火花塞100中，接地电极40的一端部41有可能因过热而氧化。但是，在本实施方式的火花塞100中，由于在轴线方向AD上在比贯通孔37靠前端侧处形成有第二螺纹部35，因此在比贯通孔37靠前端侧处也能够使主体配件30的第二螺纹部35与发动机缸盖90的内螺纹部93螺合。一般在发动机缸盖90设置有制冷剂流路，因此通过使第二螺纹部35与内螺纹部93螺合，从而即使在更容易成为高温的前端侧也能够确保接地电极40的散热路径。因此，能够抑制接地电极40的一端部41的温度过度上升的情况，所以能够抑制接地电极40的一端部41氧化的情况。
另外，一般而言，火花塞100的前端附近越朝向轴线方向AD的前端侧则越容易成为高温。因此，若在比固定接地电极40的贯通孔37靠轴线方向AD的前端侧处形成有第二螺纹部35，则在该第二螺纹部35与形成于比贯通孔37靠轴线方向AD的前端侧处的第一螺纹部34之间可能会产生温度差。但是，在本实施方式的火花塞100中，由于第二螺纹部35的有效直径大于第一螺纹部34的有效直径，因此能够增大第二螺纹部35与内螺纹部93的接触面积。换言之，能够减少第二螺纹部35与内螺纹部93之间的间隙。因此，能够在更容易成为高温的前端侧有效地释放接地电极40的热量，所以能够进一步抑制接地电极40的一端部41氧化的情况。此外，由于第二螺纹部35的有效直径大于第一螺纹部34的有效直径，即第一螺纹部34的有效直径小于第二螺纹部35的有效直径，因此能够减少第一螺纹部34与内螺纹部93的接触面积。换言之，能够增大第一螺纹部34与内螺纹部93之间的间隙。因此，能够抑制后端侧处的过度的散热。因此，能够降低第一螺纹部34与第二螺纹部35之间的温度差，所以能够抑制在轴线方向AD上隔着接地电极40的一端部41在前端侧与后端侧产生温度差的情况，其结果是，能够抑制在一端部41产生应力的情况。
这样，根据本实施方式的火花塞100，能够促进第二螺纹部35处的接地电极40的散热而抑制一端部41的氧化，并且能够降低第一螺纹部34与第二螺纹部35之间的温度差而抑制在一端部41产生应力的情况。其结果是，能够抑制在燃烧室95的冷热循环中接地电极40从贯通孔37脱落的情况，因此能够提高火花塞100的耐久性。
另外，由于第二螺纹部35的有效直径大于第一螺纹部34的有效直径，因此能够在第二螺纹部35处确保与发动机缸盖90之间的气密性。其结果是，能够抑制燃料的混合气从燃烧室泄漏的情况。另外，由于接地电极40的一端部41插入于贯通孔37并被焊接，因此即使在贯通孔37因冷热循环而扩大的情况下，也能够抑制接地电极40从贯通孔37脱落的情况。
另外，由于第二螺纹部35的有效直径为第一螺纹部34的有效直径的100.30％以上，因此能够进一步减少第二螺纹部35与内螺纹部93之间的间隙而进一步促进第二螺纹部35处的接地电极40的散热。其结果是，能够进一步抑制一端部41的氧化，并且能够进一步降低第一螺纹部34与第二螺纹部35之间的温度差而进一步抑制在一端部41产生应力的情况。因此，能够进一步抑制在燃烧室95的冷热循环中接地电极40从贯通孔37脱落的情况，所以能够进一步提高火花塞100的耐久性。
另外，由于在轴线方向AD上第二螺纹部35的长度比第一螺纹部34的长度短，因此能够缩短有效直径大的第二螺纹部35的沿着轴线方向AD的长度。其结果是，与在轴线方向AD上第二螺纹部35的长度比第一螺纹部34的长度长的结构相比，能够容易地使主体配件30的螺纹部33与形成于发动机缸盖90的内螺纹部93螺合，因此能够抑制火花塞100的组装性的降低。
B.实施例：
以下，通过实施例对本发明更具体地进行说明，但本发明并不限定于以下的实施例。
<试样>
如以下的表1所示，制作了螺纹部33的有效直径互不相同的火花塞100。更具体而言，作为实施例1～5，制作了第二螺纹部35的有效直径比第一螺纹部34的有效直径大的火花塞100。另外，作为比较例1，制作了第二螺纹部35的有效直径与第一螺纹部34的有效直径相同、即螺纹部33的有效直径在轴线方向AD上为恒定的火花塞。另外，作为比较例2、3，制作了第二螺纹部35的有效直径比第一螺纹部34的有效直径小的火花塞。在实施例和比较例中，公称直径均为M10，螺纹部33的有效直径以外的结构彼此相同，样品数量分别为10。
<耐久性试验>
将实施例的火花塞100和比较例的火花塞100组装于再现了发动机缸盖90的衬套，并从主体配件30的轴孔31侧利用燃烧器对接地电极40的一端部41周边进行加热。将接地电极40的电极温度1000℃的加热两分钟和接地电极40的电极温度200℃的冷却一分钟作为冷热循环的一个循环，反复实施冷热循环直至接地电极40从主体配件30的贯通孔37脱落为止。在各试样中，求出接地电极40脱落的循环数量，并以比较例1中的循环数量为基准来评价耐久性。评价基准如下所示。
A：到脱落为止的循环数量增加了3％以上，耐久性提高效果大
B：到脱落为止的循环数量增加了1％以上且小于3％，具有耐久性提高效果
C：没有显著地确认到直至脱落为止的循环数量的增加，没有耐久性提高效果
将耐久性试验的结果示于表1。
[表1]
表1
从表1可知以下内容。即，可知在第二螺纹部35的有效直径比第一螺纹部34的有效直径大的实施例1～5中，较之于第二螺纹部35的有效直径与第一螺纹部34的有效直径相同的比较例1，到脱落为止的循环数量增加了1％以上，耐久性提高。另外，可知在第二螺纹部35的有效直径为第一螺纹部34的有效直径的100.30％以上的实施例1～3中，较之于第二螺纹部35的有效直径与第一螺纹部34的有效直径相同的比较例1，到脱落为止的循环数量增加了3％以上，耐久性特别提高。与此相对，可知在第二螺纹部35的有效直径比第一螺纹部34的有效直径小的比较例2、3中，较之于第二螺纹部35的有效直径与第一螺纹部34的有效直径相同的比较例1，未确认到耐久性提高效果。
C.其他实施方式：
上述实施方式中的螺纹部33的结构仅为一例，能够进行各种变更。例如，在轴线方向AD上，第二螺纹部35的长度可以与第一螺纹部34的长度相同，也可以比第一螺纹部34的长度长。另外，例如，第二螺纹部35的有效直径并不限于第一螺纹部34的有效直径的100.30％以上，也可以是超过第一螺纹部34的有效直径的100％的任意值。根据这样的结构，也是通过将第二螺纹部35的有效直径形成得比第一螺纹部34的有效直径大而能够提高火花塞100的耐久性。
上述实施方式中的火花塞100的结构仅为一例，能够进行各种变更。例如，火花塞100也可以是在主体配件30的前端具备罩而形成有副燃烧室的预燃室火花塞。
本发明并不限于上述实施方式，能够在不脱离本公开的主旨的范围内以各种结构来实现。例如，为了解决上述课题的一部分或全部，或者为了实现上述效果的一部分或全部，与发明内容一栏所记载的各方式中的技术特征对应的实施方式中的技术特征可以适当地进行替换、组合。此外，如果该技术特征未被作为本说明书中所必需的技术特征而说明，则可以适当地删除。
标号说明
10…绝缘体；11…轴孔；20…中心电极；21…前端部；30…主体配件；31…轴孔；32…工具卡合部；33…螺纹部；34…第一螺纹部；35…第二螺纹部；37…贯通孔；40…接地电极；41…一端部；42…另一端部；50…端子配件；61…前端侧密封件；62…电阻体；63…后端侧密封件；90…发动机缸盖；93…内螺纹部；95…燃烧室；100…火花塞；AD…轴线方向；CA…轴线；G…放电间隙。
Claims (3)
1.一种火花塞，具备：
绝缘体，形成有在轴线方向上延伸的轴孔；
中心电极，配置于所述轴孔且自身的前端部向所述轴孔的前端侧突出；
筒状的主体配件，将所述绝缘体保持于内周侧且在外周面形成有螺纹部；及
接地电极，一端部插入到设置于所述主体配件的贯通孔并被焊接，另一端部与所述中心电极的所述前端部之间形成放电间隙，
所述火花塞的特征在于，
所述螺纹部具有：第一螺纹部，位于比所述贯通孔靠所述轴线方向的后端侧处；及第二螺纹部，位于比所述贯通孔靠所述轴线方向的前端侧处，
所述第二螺纹部的有效直径大于所述第一螺纹部的有效直径。
2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，
所述第二螺纹部的有效直径为所述第一螺纹部的有效直径的100.30％以上。
3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，
在所述轴线方向上，所述第二螺纹部的长度比所述第一螺纹部的长度短。
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