DE102018213867A1 - Zündkerze - Google Patents

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Abstract

[Ziel] Unterbinden einer Erzeugung von Nebenfunken.[Lösung] Eine Zündkerze beinhaltet einen Isolator, der ein axiales Loch aufweist; eine Mittelelektrode, die einen hinteren Abschnitt, der in dem axialen Loch angeordnet ist, und einen vorderen Abschnitt aufweist, der sich von dem Isolator in Richtung einer vorderen Seite erstreckt; ein Metallgehäuse, das an einem äußeren Umfang des Isolators angeordnet ist; und eine stabförmige Masseelektrode, die einen verbundenen Endabschnitt aufweist, der mit einem vorderen Endabschnitt des Metallgehäuses verbunden ist. Auf einer virtuellen Ebene senkrecht zu der axialen Linie und auf der die Mittelelektrode, der vordere Endabschnitt des Metallgehäuses, ein umschlossener Abschnitt des Isolators, der von dem vorderen Endabschnitt des Metallgehäuses umschlossen ist, und der verbundene Endabschnitt der Masseelektrode entlang der axialen Linie projiziert werden, wenn ein Bereich in einer Umfangsrichtung an einer Position, die von einer Linie, die durch die axiale Linie und senkrecht zu einer Linie verläuft, die die axiale Linie und eine Mitte des verbundenen Endabschnitts miteinander verbindet, in Richtung des verbundenen Endabschnitts verlagert ist, wobei der Bereich einen Bereich beinhaltet, in dem der verbundene Endabschnitt positioniert ist, ein erster Bereich ist, und wenn ein Bereich, der den ersten Bereich ausschließt, ein zweiter Bereich ist, ist eine zweite Linie, die eine innere Umfangsfläche des vorderen Endabschnitts in dem zweiten Bereich angibt, ein Bogen eines Kreises; und erstreckt sich zumindest ein Abschnitt einer ersten Linie, die die innere Umfangsfläche des vorderen Endabschnitts in dem ersten Bereich angibt, von einem Verbindungspunkt, der mit der zweiten Linie verbunden ist, auf der äußeren Umfangsseite einer Geraden, die durch den Verbindungspunkt verläuft und den Kreis tangiert. Ein Abstand D1 zwischen dem Isolator und dem Metallgehäuse in dem ersten Bereich ist größer als ein Abstand D2 in dem zweiten Bereich.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf eine Zündkerze zum Zünden eines Brenngases in einem Verbrennungsmotor oder dergleichen.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • In einer Zündkerze, die für einen Verbrennungsmotor verwendet wird, wird eine Spannung zwischen einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode angelegt, die mit einem Metallgehäuse verbunden ist, um eine elektrische Entladung in einem Spalt zu erzeugen, der zwischen einem vorderen Endabschnitt der Mittelelektrode und einem vorderen Endabschnitt der Masseelektrode ausgebildet ist.
  • Unter dem Gesichtspunkt, einen Spielraum bei der Konstruktion von Verbrennungsmotoren zu gewährleisten, wird ein Verringern des Durchmessers von Zündkerzen gewünscht. Je mehr der Durchmesser einer Zündkerze verringert wird, desto mehr wird auch der Durchmesser eines Metallgehäuses verringert, wodurch ein Gewährleisten eines Abstands zwischen einer Mittelelektrode und dem Metallgehäuse in einer radialen Richtung erschwert wird. Je mehr der Durchmesser einer Zündkerze verringert wird, desto leichter tritt daher ein Fehler (der auch als Nebenfunke bezeichnet wird) auf, dass zum Beispiel eine elektrische Entladung zwischen einer Mittelelektrode und der Umgebung des vorderen Endes eines Metallgehäuses über die Oberfläche eines Isolators erzeugt wird. Im Vergleich mit einer ursprünglichen elektrischen Entladung in einem Spalt wird eine solche elektrische Entladung erheblich durch die flammenlöschende Wirkung einer Masseelektrode beeinträchtigt, und eine ursprüngliche Zündleistung ist auf diese Weise nicht möglich.
  • PTL 1 offenbart eine Technologie zum Formen der inneren Umfangsfläche eines Metallgehäuses und gleichzeitigen Entfernen eines Schweißüberstands, der an einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Metallgehäuse und einer Masseelektrode auftritt, um Nebenfunken zu vermeiden.
  • Liste der Zitate
  • Patentliteratur
  • PTL 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. 2014-154.462
  • Übersicht über die Erfindung
  • Wenn es bei der oben erwähnten Technologie nicht möglich ist, Nebenfunken vollständig zu vermeiden, ist es jedoch sehr gut möglich, dass Nebenfunken am vorderen Ende des Metallgehäuses in der Umgebung eines verbundenen Abschnitts erzeugt werden, in dem eine elektrische Feldstärke groß ist, der mit der Masseelektrode verbunden ist.
  • Die vorliegende Beschreibung offenbart eine Technologie, die in der Lage ist, eine Verschlechterung der Zündleistung einer Zündkerze selbst dann zu unterbinden, wenn die oben erwähnten Nebenfunken erzeugt werden.
  • Die in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Technologie ist als die folgenden Anwendungsbeispiele umsetzbar.
  • [Anwendungsbeispiel 1] Eine Zündkerze, die beinhaltet:
    • einen zylindrischen Isolator, der ein axiales Loch aufweist, das sich entlang einer axialen Linie erstreckt;
    • eine Mittelelektrode, bei der es sich um einen stabförmigen Körper handelt, der sich entlang der axialen Linie erstreckt, wobei die Mittelelektrode einen hinteren Abschnitt aufweist, der in dem axialen Loch angeordnet ist, und einen vorderen Abschnitt aufweist, der sich von dem Isolator in Richtung einer vorderen Seite erstreckt;
    • ein Metallgehäuse, das an einem äußeren Umfang des Isolators angeordnet ist; und
    • eine stabförmige Masseelektrode, die einen verbundenen Endabschnitt und einen freien Endabschnitt aufweist, wobei der verbundene Endabschnitt mit einem vorderen Endabschnitt des Metallgehäuses verbunden ist, wobei der freie Endabschnitt sich gegenüber dem verbundenen Endabschnitt befindet und der Mittelelektrode zugewandt ist, wobei ein Spalt dazwischen ausgebildet ist,
    • wobei auf einer virtuellen Ebene senkrecht zu der axialen Linie und auf der die Mittelelektrode, der vordere Endabschnitt des Metallgehäuses, ein umschlossener Abschnitt des Isolators, der von dem vorderen Endabschnitt des Metallgehäuses umschlossen ist, und der verbundene Endabschnitt der Masseelektrode entlang der axialen Linie projiziert werden,
    • wenn ein Bereich in einer Umfangsrichtung an einer Position, die von einer Linie, die durch die axiale Linie und senkrecht zu einer Linie verläuft, die die axiale Linie und eine Mitte des verbundenen Endabschnitts miteinander verbindet, in Richtung des verbundenen Endabschnitts verlagert ist, wobei der Bereich einen Bereich zwischen zwei Tangenten, die von der axialen Linie zu dem verbundenen Endabschnitt gezogen sind, und in dem der verbundene Endabschnitt positioniert ist, beinhaltet, ein erster Bereich ist, und
    • wenn ein Bereich in der Umfangsrichtung, der den ersten Bereich ausschließt, ein zweiter Bereich ist,
    • eine zweite Linie, die eine innere Umfangsfläche des vorderen Endabschnitts in dem zweiten Bereich angibt, ein Bogen eines Kreises ist, der in seiner Mitte einen Punkt beinhaltet, der die axiale Linie angibt,
    • eine erste Linie, die die innere Umfangsfläche des vorderen Endabschnitts in dem ersten Bereich angibt, auf einer äußeren Umfangsseite des Kreises positioniert ist,
    • sich zumindest ein Abschnitt der ersten Linie von einem Verbindungspunkt, der mit der zweiten Linie verbunden ist, auf der äußeren Umfangsseite einer Geraden erstreckt, die durch den Verbindungspunkt verläuft und die den Kreis tangiert, und
    • ein Abstand D1 zwischen dem umschlossenen Abschnitt des Isolators und dem vorderen Endabschnitt des Metallgehäuses in dem ersten Bereich größer als ein Abstand D2 zwischen dem umschlossenen Abschnitt und dem vorderen Endabschnitt in dem zweiten Bereich ist.
  • Gemäß der oben erwähnten Gestaltung ist es selbst dann, wenn Nebenfunken erzeugt werden, möglich, eine Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, mit der die Nebenfunken an dem Verbindungspunkt zwischen der ersten Linie und der zweiten Linie erzeugt werden, und ist es möglich, eine Erzeugung von Nebenfunken in dem Bereich zu unterbinden, in dem der verbundene Endabschnitt angeordnet ist. Infolgedessen ist es selbst dann, wenn Nebenfunken erzeugt werden, möglich, die flammenlöschende Wirkung der Masseelektrode im Hinblick auf die Nebenfunken zu verringern, wodurch ermöglicht wird, eine Verschlechterung der Zündleistung zu unterbinden.
  • [Anwendungsbeispiel 2] Die Zündkerze gemäß dem Anwendungsbeispiel 1, in dem auf der virtuellen Ebene
    der erste Bereich ein Bereich ist, der innerhalb von 120 Grad liegt und der in seiner Mitte die Linie beinhaltet, die die axiale Linie und die Mitte des verbundenen Endabschnitts miteinander verbindet.
  • Gemäß der oben erwähnten Gestaltung ist es, wenn Nebenfunken erzeugt werden, möglich, die Wahrscheinlichkeit weiter zu erhöhen, mit der die Nebenfunken an dem Verbindungspunkt zwischen der ersten Linie und der zweiten Linie erzeugt werden, wodurch ermöglicht wird, eine Erzeugung von Nebenfunken in dem Bereich weiter zu unterbinden, in dem der verbundene Endabschnitt angeordnet ist.
  • [Anwendungsbeispiel 3] Die Zündkerze gemäß dem Anwendungsbeispiel 1 oder 2, in dem auf der virtuellen Ebene
    zwei der Verbindungspunkte zwischen der ersten Linie und der zweiten Linie in Hinblick auf die Linie, die die axiale Linie und die Mitte des verbundenen Endabschnitts miteinander verbindet, liniensymmetrisch zueinander sind.
  • Gemäß der oben erwähnten Gestaltung ist, wenn Nebenfunken erzeugt werden, eine ähnliche Zündleistung unabhängig davon möglich, wo die Nebenfunken zwischen den beiden Verbindungspunkten erzeugt werden. Infolgedessen ist es möglich, eine Schwankung der Zündleistung zu unterbinden, wenn Nebenfunken erzeugt werden.
  • [Anwendungsbeispiel 4] Die Zündkerze gemäß einem der Anwendungsbeispiele 1 bis 3, wobei der Abstand D1 1,5 mm oder weniger beträgt.
  • Wenn der Abstand D1 1,5 mm oder weniger beträgt, werden Nebenfunken besonders leicht erzeugt. Gemäß der oben erwähnten Gestaltung ist es, wenn Nebenfunken leicht erzeugt werden, möglich, eine Verschlechterung der Zündleistung in geeigneter Weise zu unterbinden, wenn Nebenfunken erzeugt werden.
  • Es ist zu beachten, dass die in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Technologie auf verschiedene Weisen umsetzbar ist, zum Beispiel in einer Weise einer Zündkerze, eines Zündsystems, in dem die Zündkerze verwendet wird, einem Verbrennungsmotor, der mit der Zündkerze ausgestattet ist, einem Verbrennungsmotor, der mit dem Zündsystem ausgestattet ist, in dem die Zündkerze verwendet wird, einem Metallgehäuse der Zündkerze oder dergleichen.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Schnittansicht einer Zündkerze gemäß einer vorliegenden Ausführungsform.
    • 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Umgebung des vorderen Endes der Zündkerze.
    • 3 veranschaulicht eine virtuelle Ebene gemäß einer ersten Ausführungsform.
    • 4A und 4B veranschaulichen die Umgebung eines Verbindungspunktes.
    • 5A und 5B veranschaulichen die Fertigung eines Metallgehäuses.
    • 6A und 6B veranschaulichen Proben in einem ersten Bewertungstest.
    • 7 veranschaulicht eine virtuelle Ebene gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Ausführungsform
  • Gestaltung einer Zündkerze
  • 1 ist eine Schnittansicht einer Zündkerze 100 gemäß einer vorliegenden Ausführungsform. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Umgebung des vorderen Endes der Zündkerze 100. Die lang und kurz gestrichelte Linie jeweils in 1 und 2 gibt eine axiale Linie AX der Zündkerze 100 an. Eine Richtung (eine Aufwärts-Abwärts-Richtung in 1 und 2) parallel zu der axialen Linie AX wird auch als axiale Richtung bezeichnet. Die radiale Richtung eines Kreises, der in seiner Mitte die axiale Linie AX beinhaltet und der sich auf einer Ebene senkrecht zu der axialen Linie AX befindet, wird auch einfach als „radiale Richtung“ bezeichnet, und die Umfangsrichtung des Kreises wird auch einfach als „Umfangsrichtung“ bezeichnet. Die Abwärtsrichtung und die Aufwärtsrichtung in 1 werden auch als Vorderrichtung FD bzw. als Rückrichtung BD bezeichnet. Die untere Seite jeweils in 1 und 2 wird als vordere Seite der Zündkerze 100 bezeichnet, und die obere Seite jeweils in 1 und 2 wird als hintere Seite der Zündkerze 100 bezeichnet.
  • Die Zündkerze 100 ist an einem Verbrennungsmotor zu montieren und wird zum Zünden eines Brenngases in einem Brennraum des Verbrennungsmotors verwendet. Die Zündkerze 100 beinhaltet einen Isolator 10, eine Mittelelektrode 20, eine Masseelektrode 30, eine Anschlusselektrode 40, ein Metallgehäuse 50, einen Widerstand 70 und leitfähige Dichtungselemente 60 und 80.
  • Der Isolator 10 ist ein im Wesentlichen kreisförmiges zylindrisches Element mit einem axialen Loch 12, bei dem es sich um ein Durchgangsloch handelt, das sich entlang der axialen Linie AX durch den Isolator 10 erstreckt. Der Isolator 10 wird zum Beispiel mithilfe von Keramik wie etwa Aluminiumoxid ausgebildet. Der Isolator 10 beinhaltet einen Flanschabschnitt 19, einen hinteren Rumpfabschnitt 18, einen vorderen Rumpfabschnitt 17, einen Außendurchmesser-Verringerungsabschnitt 15 und einen langen Schenkelabschnitt 13.
  • Bei dem Flanschabschnitt 19 handelt es sich um einen Abschnitt, der im Wesentlichen in einer Mitte des Isolators 10 in der axialen Richtung positioniert ist. Der hintere Rumpfabschnitt 18 ist auf der hinteren Seite des Flanschabschnitts 19 positioniert und weist einen äußeren Durchmesser auf, der kleiner als der äußere Durchmesser des Flanschabschnitts 19 ist. Der vordere Rumpfabschnitt 17 ist auf der vorderen Seite des Flanschabschnitts 19 positioniert und weist einen äußeren Durchmesser auf, der kleiner als der äußere Durchmesser des hinteren Rumpfabschnitts 18 ist. Der lange Schenkelabschnitt 13 ist auf der vorderen Seite des vorderen Rumpfabschnitts 17 positioniert und weist einen äußeren Durchmesser auf, der kleiner als der äußere Durchmesser des vorderen Rumpfabschnitts 17 ist. Der äußere Durchmesser des langen Schenkelabschnitts 13 nimmt in Richtung der vorderen Seite ab, und wenn die Zündkerze 100 an dem (nicht dargestellten) Verbrennungsmotor montiert ist, liegt der lange Schenkelabschnitt 13 in dem Brennraum des Verbrennungsmotors frei. Bei dem Außendurchmesser-Verringerungsabschnitt 15 handelt es sich um einen Abschnitt, der zwischen dem langen Schenkelabschnitt 13 und dem vorderen Rumpfabschnitt 17 ausgebildet ist und der einen äußeren Durchmesser aufweist, der von der hinteren Seite in Richtung der vorderen Seite abnimmt.
  • Der Isolator 10 beinhaltet im Hinblick auf die Gestaltung auf der inneren Umfangsseite einen Abschnitt 12L mit großem inneren Durchmesser, der auf der hinteren Seite positioniert ist, einen Abschnitt 12S mit kleinem inneren Durchmesser, der auf der vorderen Seite des Abschnitts 12L mit großem inneren Durchmesser positioniert ist und der einen kleineren inneren Durchmesser als der Abschnitt 12L mit großem inneren Durchmesser aufweist, und einen Innendurchmesser-Verringerungsabschnitt 16. Bei dem Innendurchmesser-Verringerungsabschnitt 16 handelt es sich um einen Abschnitt, der zwischen dem Abschnitt 12L mit großem inneren Durchmesser und dem Abschnitt 12S mit kleinem inneren Durchmesser ausgebildet ist und der einen inneren Durchmesser aufweist, der von der hinteren Seite in Richtung der vorderen Seite abnimmt. Bei der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei der Position des Innendurchmesser-Verringerungsabschnitts 16 in der axialen Richtung um die Position des vorderen Endabschnitts des vorderen Rumpfabschnitts 17.
  • Bei dem Metallgehäuse 50 handelt es sich um ein kreisförmiges zylindrisches Metallgehäuse, das aus einem leitfähigen Metallmaterial (z. B. einem kohlenstoffarmen Stahlmaterial) ausgebildet und das zum Befestigen der Zündkerze 100 an einem (nicht dargestellten) Motorkopf des Verbrennungsmotors verwendet wird. Das Metallgehäuse 50 weist ein Durchgangsloch 59 auf, das sich dort hindurch entlang der axialen Linie AX erstreckt. Das Metallgehäuse 50 ist um den Isolator 10 (das heißt, den äußeren Umfang) in der radialen Richtung angeordnet. Das heißt, der Isolator 10 wird in das Durchgangsloch 59 des Metallgehäuses 50 eingesetzt und in diesem gehalten. Das vordere Ende des Isolators 10 erstreckt sich von dem vorderen Ende des Metallgehäuses 50 in Richtung der vorderen Seite. Das hintere Ende des Isolators 10 erstreckt sich von dem hinteren Ende des Metallgehäuses 50 in Richtung der hinteren Seite.
  • Das Metallgehäuse 50 beinhaltet einen sechskantsäulenförmigen Werkzeugeingriffsabschnitt 51, mit dem ein Zündkerzenschlüssel in Eingriff kommt, einen Montageschraubabschnitt 52 zum Montieren an dem Verbrennungsmotor und einen flanschförmigen Sitzabschnitt 54, der zwischen dem Werkzeugeingriffsabschnitt 51 und dem Montageschraubabschnitt 52 ausgebildet ist. Der Nenndurchmesser des Montageschraubabschnitts 52 beträgt zum Beispiel M8 bis M14.
  • Zwischen den Montageschraubabschnitt 52 und den Sitzabschnitt 54 des Metallgehäuses 50 wird eine aus Metall hergestellte ringförmige Dichtung 5 durch Einsetzen gepasst. Die Dichtung 5 dichtet einen Spalt zwischen der Zündkerze 100 und dem Verbrennungsmotor (Motorkopf) ab, wenn die Zündkerze 100 an dem Verbrennungsmotor montiert ist.
  • Das Metallgehäuse 50 beinhaltet des Weiteren einen dünnen Crimp-Abschnitt 53, der auf der hinteren Seite des Werkzeugeingriffsabschnitts 51 bereitgestellt wird; und einen dünnen Druckverformungsabschnitt 58, der zwischen dem Sitzabschnitt 54 und dem Werkzeugeingriffsabschnitt 51 bereitgestellt wird. Ringförmige Liniendichtungen 6 und 7 sind in einem ringförmigen Teilbereich angeordnet, der zwischen der inneren Umfangsfläche des Metallgehäuses 50 in einem Bereich von dem Werkzeugeingriffsabschnitt 51 bis zu dem Crimp-Abschnitt 53 und der äußeren Umfangsfläche des hinteren Rumpfabschnitts 18 des Isolators 10 ausgebildet ist. Ein Pulver aus einem Talk 9 ist zwischen die beiden Liniendichtungen 6 und 7 in dem Teilbereich gefüllt. Das hintere Ende des Crimp-Abschnitts 53 ist in der radialen Richtung nach innen gebogen und an der äußeren Umfangsfläche des Isolators 10 befestigt. Der Druckverformungsabschnitt 58 des Metallgehäuses 50 wird zusammengepresst und verformt, wenn der Crimp-Abschnitt 53, der an der äußeren Umfangsfläche des Isolators 10 befestigt ist, bei der Fertigung in Richtung der vorderen Seite gepresst wird. Infolge der Druckverformung des Druckverformungsabschnitts 58 wird der Isolator 10 im Inneren des Metallgehäuses 50 über die Liniendichtungen 6 und 7 und den Talk 9 in Richtung der vorderen Seite gepresst. Der Außendurchmesser-Verringerungsabschnitt 15 (Isolatorstufenabschnitt) des Isolators 10 wird über eine ringförmige Scheibendichtung 8 durch einen Stufenabschnitt 56 (Metallgehäuse-Stufenabschnitt) gepresst, der an dem inneren Umfang des Metallgehäuses 50 an der Position des Montageschraubabschnitts 52 ausgebildet ist. Infolgedessen wird ein Austreten des Gases innerhalb des Brennraums des Verbrennungsmotors durch einen Spalt zwischen dem Metallgehäuse 50 und dem Isolator 10 nach außen durch die Scheibendichtung 8 verhindert.
  • Die Mittelelektrode 20 beinhaltet eine Mittelelektrodenspitze 29 und einen stabförmigen Mittelelektrodenkörper 21, der sich entlang der axialen Linie AX erstreckt. Die Mittelelektrode 21 wird innerhalb des axialen Lochs 12 des Isolators 10 an dessen vorderen Endabschnitt gehalten. Das heißt, der hintere Endabschnitt (der hintere Endabschnitt des Mittelelektrodenkörpers 21) der Mittelelektrode 20 ist innerhalb des axialen Lochs 12 angeordnet. Der Mittelelektrodenkörper 21 wird mithilfe eines Metalls mit hoher Korrosionsbeständigkeit und Anti-Frühzündung ausgebildet, zum Beispiel Nickel (Ni) oder einer Legierung (zum Beispiel NCF600 und NCF601), die Ni als Hauptbestandteil enthält. Der Mittelelektrodenkörper 21 kann einen zweischichtigen Aufbau aufweisen, der ein aus Ni oder einer Ni-Legierung ausgebildetes Basismaterial und einen Kernabschnitt beinhaltet, der in den inneren Abschnitt des Basismaterials integriert ist. In diesem Fall ist der Kernabschnitt zum Beispiel aus Kupfer, das gegenüber dem Basismaterial in der Wärmeleitfähigkeit überlegen ist, oder aus einer Legierung ausgebildet, die Kupfer als Hauptbestandteil enthält.
  • Wie in 1 und 2 dargestellt, beinhaltet der Mittelelektrodenkörper 21 einen Flanschabschnitt 24, der an einer vorgegebenen Position in der axialen Richtung bereitgestellt wird, einen Kopfabschnitt 23 (Elektrodenkopfabschnitt), bei dem es sich um einen Abschnitt auf der hinteren Seite des Flanschabschnitts 24 handelt, und einen Schenkelabschnitt 25 (Elektrodenschenkelabschnitt), bei dem es sich um einen Abschnitt auf der vorderen Seite des Flanschabschnitts 24 handelt. Der Flanschabschnitt 24 wird von der vorderen Seite aus durch den Innendurchmesser-Verringerungsabschnitt 16 des Isolators 10 gestützt. Das heißt, der Mittelelektrodenkörper 21 ist an dem Innendurchmesser-Verringerungsabschnitt 16 verriegelt. Der vordere Abschnitt des Schenkelabschnitts 25, das heißt, der vordere Abschnitt des Mittelelektrodenkörpers 21, erstreckt sich von einem vorderen Ende 10A des Isolators 10 in Richtung der vorderen Seite.
  • Bei der Mittelelektrodenspitze 29 handelt es sich zum Beispiel um ein Element, das eine im Wesentlichen runde Säulenform aufweist und mithilfe von Laserschweißen an das vordere Ende (das vordere Ende des Schenkelabschnitts 25) des Mittelelektrodenkörpers 21 angefügt worden ist. Die vordere Endfläche der Mittelelektrodenspitze 29 ist eine erste Entladungsfläche 295, die einen Funkenspalt zwischen der ersten Entladungsfläche 295 und einer Masseelektrodenspitze 39 ausbildet, die im Folgenden beschrieben wird. Die Mittelelektrodenspitze 29 ist zum Beispiel aus einem Edelmetall mit hohem Schmelzpunkt wie zum Beispiel Iridium (Ir) und Platin (Pt) oder aus einer Legierung ausgebildet, die das Edelmetall als Hauptbestandteil enthält.
  • Bei der Anschlusselektrode 40 handelt es sich um ein stabförmiges Element, das sich in der axialen Richtung erstreckt. Die Anschlusselektrode 40 ist von der hinteren Seite in das axiale Loch 12 des Isolators 10 eingesetzt und ist auf der hinteren Seite der Mittelelektrode 20 innerhalb des axialen Lochs 12 positioniert. Die Anschlusselektrode 40 ist aus einem leitfähigen Metallmaterial (zum Beispiel kohlenstoffarmem Stahl) ausgebildet, und die Oberfläche der Anschlusselektrode 40 ist zum Beispiel mit Ni oder dergleichen zum Schutz vor Korrosion plattiert.
  • Die Anschlusselektrode 40 beinhaltet einen Flanschabschnitt 42 (Anschlussflanschabschnitt), der an einer vorgegebenen Position in der axialen Richtung ausgebildet ist, einen Kappenmontageabschnitt 41, der auf der hinteren Seite des Flanschabschnitts 42 positioniert ist, und einen Schenkelabschnitt 43 (Anschlussschenkelabschnitt), der sich auf der vorderen Seite des Flanschabschnitts 42 befindet. Der Kappenmontageabschnitt 41 der Anschlusselektrode 40 liegt auf der hinteren Seite des Isolators 10 frei. Der Schenkelabschnitt 43 der Anschlusselektrode 40 ist in das axiale Loch 12 des Isolators 10 eingesetzt. Eine Kerzenkappe, mit der ein (nicht dargestelltes) Hochspannungskabel verbunden ist, ist an dem Kappenmontageabschnitt 41 montiert, und es wird eine Hochspannung zum Erzeugen einer elektrischen Entladung daran angelegt.
  • Innerhalb des axialen Lochs 12 des Isolators 10 ist der Widerstand 70 zwischen dem vorderen Ende der Anschlusselektrode 40 und dem hinteren Ende der Mittelelektrode 20 angeordnet. Der Widerstand 70 weist zum Beispiel einen Widerstandswert von 1 kΩ oder mehr (zum Beispiel 5 kΩ) auf und hat eine Funktion zum Verringern von Funkwellenrauschen, wenn Funken erzeugt werden. Der Widerstand 70 ist zum Beispiel aus einer Zusammensetzung ausgebildet, die Glasteilchen als Hauptbestandteil, andere Keramikteilchen als Glas und ein leitfähiges Material enthält.
  • Innerhalb des axialen Lochs 12 ist ein Spalt zwischen dem Widerstand 70 und der Mittelelektrode 20 mit einem leitfähigen Dichtungselement 60 gefüllt. Ein Spalt zwischen dem Widerstand 70 und der Anschlusselektrode 40 ist mit einem Dichtungselement 80 gefüllt. Das heißt, das Dichtungselement 60 steht jeweils mit der Mittelelektrode 20 und dem Widerstand 70 in Kontakt und trennt die Mittelelektrode 20 und den Widerstand 70 voneinander. Das Dichtungselement 80 steht jeweils mit dem Widerstand 70 und der Anschlusselektrode 40 in Kontakt und trennt den Widerstand 70 und die Anschlusselektrode 40 voneinander. Auf diese Weise verbinden die Dichtungselemente 60 und 80 die Mittelelektrode 20 und die Anschlusselektrode 40 über den Widerstand 70 elektrisch und physisch miteinander. Die Dichtungselemente 60 und 80 sind aus einem leitfähigen Material, zum Beispiel einer Zusammensetzung, die Glasteilchen einer B2O3-SiO2-Basis oder dergleichen und Metallteilchen (Cu, Fe oder dergleichen) enthält, ausgebildet.
  • Wie in 2 dargestellt, handelt es sich bei der Masseelektrode 30 (dem Masseelektrodenkörper 31) um einen stabförmigen Körper, der einen Teilabschnitt mit einer viereckigen Form aufweist. Der Masseelektrodenkörper 31 weist als beide Endabschnitte einen verbundenen Endabschnitt 312 und einen freien Endabschnitt 311 auf, der gegenüber dem verbundenen Endabschnitt 312 angeordnet ist. Der verbundene Endabschnitt 312 ist zum Beispiel durch Widerstandsschweißen an ein vorderes Ende 50t des Metallgehäuses 50 angefügt. Dementsprechend sind das Metallgehäuse 50 und der Masseelektrodenkörper 31 elektrisch und physisch miteinander verbunden. Ein Abschnitt des Masseelektrodenkörpers 31 in der Umgebung des verbundenen Endabschnitts 312 erstreckt sich in die Richtung der axialen Linie AX, und ein Abschnitt davon in der Umgebung des freien Endabschnitts 311 erstreckt sich in eine Richtung senkrecht zu der axialen Linie AX. Der stabförmige Masseelektrodenkörper 31 ist an einem Mittelteil davon um etwa 90 Grad gebogen.
  • Der Masseelektrodenkörper 31 ist aus einem Metall mit hoher Korrosionsbeständigkeit und Anti-Frühzündung, Ni oder einer Legierung (zum Beispiel NCF600 und NCF601), die Ni als Hauptbestandteil enthält, ausgebildet. Ähnlich wie der Mittelelektrodenkörper 21 kann der Masseelektrodenkörper 31 einen zweischichtigen Aufbau aufweisen, der ein Basismaterial und einen Kernabschnitt beinhaltet, der aus einem Metall (zum Beispiel Kupfer) ausgebildet ist, das eine höhere Wärmeleitfähigkeit als diejenige des Basismaterials aufweist, und der in das Basismaterial integriert ist.
  • Die Masseelektrodenspitze 39, die eine zweite Entladungsfläche 395 aufweist, die der ersten Entladungsfläche 295 der Mittelelektrode 20 zugewandt ist, wobei ein Spalt G zwischen der ersten Entladungsfläche 295 und der zweiten Entladungsfläche 395 ausgebildet ist, ist an den freien Endabschnitt 311 angefügt. Die Masseelektrodenspitze 39 weist zum Beispiel eine runde Säulenform oder eine eckige Säulenform auf. Bei dem Spalt G zwischen der ersten Entladungsfläche 295 und der zweiten Entladungsfläche 395 handelt es sich um einen Funkenspalt, in dem eine elektrische Entladung erzeugt wird. Ähnlich wie die Mittelelektrodenspitze 29 ist die Masseelektrodenspitze 39 zum Beispiel aus einem Edelmetall oder einer Legierung ausgebildet, die ein Edelmetall als Hauptbestandteil enthält.
  • 3 veranschaulicht eine virtuelle Ebene VP gemäß einer ersten Ausführungsform. Bei der virtuellen Ebene VP handelt es sich um eine virtuelle Ebene senkrecht zu der axialen Linie AX. Auf der virtuellen Ebene VP werden der Schenkelabschnitt 25 der Mittelelektrode 20, ein vorderer Endabschnitt 50s des Metallgehäuses 50, ein umschlossener Abschnitt 13s des Isolators 10 und der verbundene Endabschnitt 312 der Masseelektrode 30 entlang der axialen Linie AX projiziert. Bei dem vorderen Endabschnitt 50s des Metallgehäuses 50 handelt es sich um einen Abschnitt, der das vordere Ende 50t beinhaltet, und handelt es sich um einen Abschnitt auf der vorderen Seite des vorderen Endes von Gewinden des Montageschraubabschnitts 52. Bei dem umschlossenen Abschnitt 13s des Isolatoren 10 handelt es sich um einen Abschnitt des langen Schenkelabschnitts 13, wobei der Abschnitt einen äußeren Umfang aufweist, der von dem vorderen Endabschnitt 50s des Metallgehäuses 50 umschlossen ist. Mit anderen Worten, der umschlossene Abschnitt 13s ist ein Abschnitt des langen Schenkelabschnitts 13, wobei der Abschnitt in einem Bereich in der axialen Richtung positioniert ist, und in dem der vordere Endabschnitt 50s angeordnet ist.
  • Auf der virtuellen Ebene VP handelt es sich bei zwei Tangenten, die von der axialen Linie AX der Mittelelektrode 20 zu der Masseelektrode 30 gezogen sind, um Tangenten LT1 und LT2. Bei einem Bereich in der Umfangsrichtung zwischen den beiden Tangenten LT1 und LT2 und in dem die Masseelektrode 30 (der verbundene Endabschnitt 312) positioniert ist, handelt es sich um einen Masseelektrodenbereich ER.
  • Auf der virtuellen Ebene VP handelt es sich bei einer Richtung (der Richtung nach links in 3) von der axialen Linie AX der Mittelelektrode 20 (der axialen Linie AX der Zündkerze 100) in Richtung einer Mitte 30C des verbundenen Endabschnitts 312 der Masseelektrode 30 um eine erste Richtung RD1. Auf der virtuellen Ebene VP handelt es sich bei einer Richtung (der Richtung aufwärts in 3) senkrecht zu der ersten Richtung RD1 um eine zweite Richtung RD2.
  • Auf der virtuellen Ebene VP ist eine geschlossene Figur CF, die eine innere Umfangsfläche 50i des vorderen Endabschnitts 50s des Metallgehäuses 50 angibt, nicht vollkommen rund. Die geschlossene Figur CF wird durch einen Bogen AC1 eines ersten Kreises C1 und einen Bogen AC2 eines zweiten Kreises C2 ausgebildet. Der Bogen AC1 des ersten Kreises C1 ist auf der äußeren Umfangsseite (einer äußeren Seite in der radialen Richtung) des zweiten Kreises C2 positioniert. Der Bogen AC1 des ersten Kreises C1 springt in der ersten Richtung RD1 vor. Der Bogen AC2 des zweiten Kreises C2 springt in einer Richtung vor, die der ersten Richtung RD1 entgegengesetzt ist.
  • Eine Mitte CC2 des zweiten Kreises C2 fällt mit der axialen Linie AX der Mittelelektrode 20 (der axialen Linie AX der Zündkerze 100) zusammen. Eine Mitte CC1 des ersten Kreises C1 befindet sich an einer Position, die von der axialen Linie AX (der Mitte CC2) in der ersten Richtung RD1 verlagert ist. Die Position der Mitte CC1 des ersten Kreises C1 in der zweiten Richtung RD2 stimmt mit derjenigen der axialen Linie AX (der Mitte CC2) überein. Der Durchmesser des ersten Kreises C1 ist kleiner als der Durchmesser des zweiten Kreises C2. Mit anderen Worten, der Krümmungsradius des Bogens AC1 des ersten Kreises C1 ist kleiner als der Krümmungsradius des Bogens AC2 des zweiten Kreises C2.
  • Auf der virtuellen Ebene VP handelt es sich bei zwei Verbindungspunkten zwischen dem Bogen AC1 des ersten Kreises C1 und dem Bogen AC2 des zweiten Kreises C2 um Verbindungspunkte TPa und TPb. Darüber hinaus handelt es sich bei einer Geraden, die an der axialen Linie AX beginnt und durch den Verbindungspunkt TPa verläuft, um eine Gerade TLa, und bei einer Geraden, die an der axialen Linie AX beginnt und durch den Verbindungspunkt TPb verläuft, handelt es sich um eine Gerade TLb. Eine Gerade, die durch die axiale Linie AX und senkrecht zu einer Geraden HL verläuft, die die axiale Linie AX und die Mitte 30C des verbundenen Endabschnitts 312 miteinander verbindet, ist eine Gerade VL. Bei einem Bereich, der sich in der Umfangsrichtung von der Geraden TLa zu der Geraden TLb befindet und der sich auf einer Seite befindet, die den Masseelektrodenbereich ER beinhaltet, handelt es sich um einen ersten Bereich RA1. Bei einem Bereich, der sich in der Umfangsrichtung von der Geraden TLa zu der Geraden TLb befindet und der sich auf einer Seite befindet, die den Masseelektrodenbereich ER nicht beinhaltet, handelt es sich um einen zweiten Bereich RA2. Der zweite Bereich RA2 ist ein Bereich, der durch Ausschließen des ersten Bereichs RA1 aus dem vollständigen Umfangsbereich (360-Grad-Bereich) gewonnen wird. Der erste Bereich RA1 ist ein Bereich, in dem der Bogen AC1 des ersten Kreises C1 positioniert ist, und der zweite Bereich RA2 ist ein Bereich, in dem der Bogen AC2 des zweiten Kreises C2 positioniert ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform befindet sich der erste Bereich RA1 an einer Position, die von der Geraden VL in Richtung des verbundenen Endabschnitts 312 verlagert ist. Dementsprechend beträgt der erste Bereich RA1 weniger als 180 Grad und beträgt der zweite Bereich RA2 mehr als 180 Grad.
  • Auf der virtuellen Ebene VP sind die Verbindungspunkte TPa und TPb spitz. Hier bedeutet der Ausdruck „die Verbindungspunkte TPa und TPb sind spitz“, dass der Krümmungsradius der geschlossenen Figur CF an den Verbindungspunkten TPa und TPb geringer als 0,5 mm ist. In einem solchen spitzen Abschnitt steigt die elektrische Feldstärke, wenn die Zündkerze 100 betrieben wird, wie im Folgenden beschrieben.
  • 4A und 4B veranschaulichen die Umgebung des Verbindungspunktes TPa. 4A ist eine vergrößerte Ansicht eines Teilbereichs BA in der Umgebung des Verbindungspunktes TPa in 3. 4B stellt einen Abschnitt eines Metallgehäuses 50x einer Zündkerze gemäß einer Vergleichsausgestaltung dar, wobei der Abschnitt 4A entspricht. 4A stellt eine Gerade ELa dar, die durch den Verbindungspunkt TPa verläuft und den zweiten Kreis C2 tangiert, das heißt, eine Tangente ELa des zweiten Kreises C2 an dem Verbindungspunkt TPa. In dem Bogen AC1 des ersten Kreises C1 erstreckt sich ein Abschnitt TN in der Umgebung des Verbindungspunktes TPa von dem Verbindungspunkt TPa auf der äußeren Umfangsseite (der äußeren Seite in der radialen Richtung) der oben erwähnten Tangente ELa. Infolgedessen ist der Verbindungspunkt TPa spitz, wie oben beschrieben. Ein Abschnitt in der Umgebung des Verbindungspunktes TPb erstreckt sich (3), wenngleich eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts weggelassen ist, ebenfalls von dem Verbindungspunkt TPb auf der äußeren Umfangsseite einer Tangente ELb des zweiten Kreises C2 an dem Verbindungspunkt TPb. Daher ist der Verbindungspunkt TPb ebenfalls spitz.
  • Bei der Vergleichsausgestaltung in 4B sind ein Bogen AC2x des zweiten Kreises C2 und eine Gerade SLx an einem Verbindungspunkt T2x miteinander verbunden. Darüber hinaus ist die Gerade SLx an einem Verbindungspunkt T1x mit einem Bogen AC1x des ersten Kreises C1 verbunden. Die Gerade SLx tangiert sowohl den ersten Kreis C1 als auch den zweiten Kreis C2. Das heißt, die Gerade SLx ist eine gemeinsame Tangente des ersten Kreises C1 und des zweiten Kreises C2. Dementsprechend beinhalten die Gerade SLx und ein Bogen AC1x des ersten Kreises C1 einen Abschnitt, der sich von dem Verbindungspunkt T2x auf der äußeren Umfangsseite einer Tangente LSx des zweiten Kreises C2 an dem Verbindungspunkt T2x erstreckt, nicht. Infolgedessen ist der Verbindungspunkt T2x nicht spitz.
  • Wie oben beschrieben, ist der Bogen AC1 des ersten Kreises C1 auf der äußeren Umfangsseite (der äußeren Seite in der radialen Richtung) des zweiten Kreises C2 positioniert. Daher ist auf der virtuellen Ebene VP ein Abstand D1 zwischen dem umschlossenen Abschnitt 13s des Isolators 10 und dem vorderen Endabschnitt 50s des Metallgehäuses 50 in dem ersten Bereich RA1 größer als ein Abstand D2 zwischen dem umschlossenen Abschnitt 13s und dem vorderen Endabschnitt 50s in dem zweiten Bereich RA2. Beispielsweise beträgt der Abstand D1 1,5 mm oder weniger, zum Beispiel 1,1 mm. Der Abstand D2 beträgt zum Beispiel 0,8 mm.
  • Auf der virtuellen Ebene VP in 3 handelt es sich bei dem ersten Bereich RA1 um einen Bereich, der sich innerhalb von 120 Grad befindet und der in seiner Mitte die Gerade HL beinhaltet, die die axiale Linie AX und die Mitte 30C des verbundenen Endabschnitts 312 miteinander verbindet. In dem Beispiel in 3 ist der erste Bereich RA1 ein Bereich von etwa 80 Grad. Darüber hinaus sind auf der virtuellen Ebene VP die beiden Verbindungspunkte TPa und TPb liniensymmetrisch zueinander im Hinblick auf die Gerade HL, die die axiale Linie AX und die Mitte 30C des verbundenen Endabschnitts 312 miteinander verbindet.
  • Auf der virtuellen Ebene VP ist ein Kreis, der eine äußere Umfangsfläche 50o des vorderen Endabschnitts 50s des Metallgehäuses 50 angibt, vollkommen rund. Darüber hinaus ist, wie oben beschrieben, die geschlossene Figur CF nicht vollkommen rund, und daher ist die Dicke des vorderen Endabschnitts 50s des Metallgehäuses 50 in der radialen Richtung nicht konstant und variiert abhängig von einer Position in der Umfangsrichtung. Im Besonderen ist die Dicke des vorderen Endabschnitts 50s an einer Position in der Umfangsrichtung konstant, an der die geschlossene Figur CF durch den Bogen AC2 des zweiten Kreises C2 ausgebildet ist. An einer Position in der Umfangsrichtung, an der die geschlossene Figur CF durch den Bogen AC1 des ersten Kreises C1 ausgebildet ist, ist die Dicke des vorderen Endabschnitts 50s geringer als die Dicke davon an der Position in der Umfangsrichtung, an der die geschlossene Figur CF durch den Bogen AC2 des zweiten Kreises C2 ausgebildet ist. Auf der virtuellen Ebene VP ist die Dicke des vorderen Endabschnitts 50s an einer Position in der Umfangsrichtung, die durch die Mitte 30C des verbundenen Endabschnitts 312 verläuft, minimal.
  • Verfahren zum Fertigen einer Zündkerze
  • Ein Verfahren zum Fertigen der Zündkerze 100 wird auf Grundlage eines Verfahrens zum Fertigen des Metallgehäuses 50 beschrieben. Zuerst wird ein Zwischenformkörper 50m des Metallgehäuses 50 hergestellt. Ein Durchgangsloch 59m des Zwischenformkörpers 50m unterscheidet sich an einem vorderen Endabschnitt 50sm vom demjenigen, nachdem der Zwischenformkörper 50m zu dem Metallgehäuse 50 fertiggestellt worden ist. Sonstige Gestaltungen des Zwischenformkörpers 50m stimmen mit denjenigen nach der Fertigstellung zu dem Metallgehäuse 50 überein.
  • 5A und 5B veranschaulichen die Fertigung des Metallgehäuses 50. 5A stellt eine virtuelle Ebene VPm dar, auf der der vordere Endabschnitt 50sm des Zwischenformkörpers 50m entlang der axialen Linie AX projiziert wird. Auf der virtuellen Ebene VPm handelt es sich bei einer geschlossenen Figur CF1m, die eine innere Umfangsfläche 50im des vorderen Endabschnitts 50sm des Zwischenformkörpers 50m angibt, um den zweiten Kreis C2.
  • Der verbundene Endabschnitt 312 des Masseelektrodenkörpers 31 wird zum Beispiel durch Widerstandsschweißen an den Zwischenformkörper 50m angefügt. Auf der virtuellen Ebene VPm wird der angefügte verbundene Endabschnitt 312 entlang der axialen Linie AX projiziert. Darüber hinaus wird auf der virtuellen Ebene VPm ein Schweißüberstand WPm dargestellt, der während des Schweißens des verbundenen Endabschnitts 312 ausgebildet wird. Ein Abschnitt des Schweißüberstands WPm ist in das Innere des Durchgangslochs 59m eingedrungen. Der Schweißüberstand WPm kann Nebenfunken verursachen, wie im Folgenden beschrieben.
  • Im Hinblick auf den Zwischenformkörper 50m in 5A wird ein Schneidvorgang an der inneren Umfangsfläche 50im des Zwischenformkörpers 50m mithilfe eines Bohrers durchgeführt, der einen äußeren Durchmesser aufweist, der dem ersten Kreis C1 entspricht. Infolgedessen wird auf der virtuellen Ebene VP die innere Umfangsfläche 50i ausgebildet, die die geschlossene Figur CF angibt, und wird das Metallgehäuse 50 fertiggestellt. Insbesondere wird durch den Schneidvorgang ein Abschnitt der geschlossenen Figur CF, der dem Bogen AC1 des Kreises C1 entspricht, das heißt, ein Abschnitt, der dem ersten Bereich RA1 entspricht, ausgebildet. Ein Winkel θ (5B) des ersten Bereichs RA1 wird auch als Schnittwinkel θ bezeichnet. Infolgedessen werden die spitzen Verbindungspunkte TPa und TPb ebenfalls ausgebildet. Darüber hinaus wird durch den Schneidvorgang ein Abschnitt des Schweißüberstands WPm in der Nähe der axialen Linie AX geschnitten und entfernt. 5B stellt einen Schweißüberstand WP dar, nachdem der Abschnitt entfernt worden ist.
  • Anschließend wird eine Anordnung, bei der die Anschlusselektrode 40, die Mittelelektrode 20, der Widerstand 70 und dergleichen an dem Isolator 10 montiert werden, an dem Metallgehäuse 50 befestigt. Im Besonderen werden die Scheibendichtung 8, die Anordnung, die Liniendichtungen 6 und 7 und der Talk 9 im Inneren des Durchgangslochs 59 des Metallgehäuses 50 angeordnet. Die Scheibendichtung 8 wird zwischen den Außendurchmesser-Verringerungsabschnitt 15 des Isolators 10 und den Stufenabschnitt 56 des Metallgehäuses 50 gefügt. Darüber hinaus wird der Crimp-Abschnitt 53 des Metallgehäuses 50 so gecrimpt, dass der Crimp-Abschnitt 53 nach innen gebogen wird, und das Metallgehäuse 50 und der Isolator 10 werden dadurch aneinander montiert. Anschließend wird die stabförmige Masseelektrode 30 so gebogen, dass der Spalt G ausgebildet wird. Damit ist die Zündkerze 100 fertiggestellt.
  • Bei der Zündkerze 100 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform handelt es sich auf der virtuellen Ebene VP bei einer Linie, die die innere Umfangsfläche 50i des vorderen Endabschnitts 50s in dem zweiten Bereich RA2 angibt, um den Bogen AC2 des zweiten Kreises C2, der in seiner Mitte einen Punkt beinhaltet, der die axiale Linie AX angibt, wenn ein Bereich in der Umfangsrichtung an der Position, die von der Geraden VL in Richtung des verbundenen Endabschnitts 312 verlagert ist, wobei der Bereich den Masseelektrodenbereich ER beinhaltet, der erste Bereich RA1 ist und wenn ein Bereich in der Umfangsrichtung, der den ersten Bereich RA1 ausschließt, der zweite Bereich RA2 ist. Darüber hinaus ist eine Linie, die die innere Umfangsfläche 50i des vorderen Endabschnitts 50s in dem ersten Bereich RA1 angibt, auf der äußeren Umfangsseite des Kreises C2 positioniert. Darüber hinaus erstreckt sich zumindest ein Abschnitt (zum Beispiel der Abschnitt TN in 4A) der Linie, die die innere Umfangsfläche 50i des vorderen Endabschnitts 50s in dem ersten Bereich RA1 angibt, von den Verbindungspunkten TPa und TPb auf der äußeren Umfangsseite der Geraden ELa und ELb, die durch die Verbindungspunkte TPa und TPb verlaufen und die den zweiten Kreis C2 tangieren. Darüber hinaus ist der Abstand D1 zwischen dem umschlossenen Abschnitt 13s und dem vorderen Endabschnitt 50s in dem ersten Bereich RA1 größer als der Abstand D2 zwischen dem umschlossenen Abschnitt 13s und dem vorderen Endabschnitt 50s in dem zweiten Bereich RA2. Infolgedessen weist jeder der Verbindungspunkte TPa und TPb eine vergleichsweise spitze Form auf. Infolgedessen ist es selbst dann, wenn Nebenfunken erzeugt werden, möglich, eine Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, mit der die Nebenfunken an den Verbindungspunkten TPa und TPb erzeugt werden, die sich nicht innerhalb des Masseelektrodenbereichs ER befinden. Infolgedessen ist es möglich, eine Erzeugung von Nebenfunken innerhalb des Masseelektrodenbereichs ER zu unterbinden, in dem der verbundene Endabschnitt angeordnet ist. Dementsprechend ist es selbst dann, wenn Nebenfunken erzeugt werden, möglich, die flammenlöschende Wirkung der Masseelektrode 30 im Hinblick auf die Nebenfunken zu verringern, wodurch ermöglicht wird, eine Verschlechterung der Zündleistung zu unterbinden.
  • Eine ausführliche Beschreibung wird bereitgestellt. Nebenfunken werden leicht auf einem Weg in einer Richtung (zum Beispiel der ersten Richtung RD1 in 2 und 3) von der Mittelelektrode 20 zu dem Inneren des Masseelektrodenbereichs ER erzeugt, wie die Nebenfunken, die durch einen in 2 dargestellten Weg FT verlaufen. Das liegt daran, dass eine elektrische Feldstärke an dem gesamten Umfang des vorderen Endes 10A des Metallgehäuses 50 an einem Abschnitt, mit dem der verbundene Endabschnitt 312 der Masseelektrode 30 verbunden ist, besonders hoch ist. Mit anderen Worten, die Leichtigkeit einer Erzeugung von Nebenfunken variiert abhängig von einer Position in der Umfangsrichtung von der axialen Linie AX der Mittelelektrode 20 auf der virtuellen Ebene VP aus gesehen. Im Besonderen werden Nebenfunken leichter an einer Position im Inneren des Masseelektrodenbereichs ER als an einer Position außerhalb des Masseelektrodenbereichs ER erzeugt. Wenn Nebenfunken an einer solchen Position im Inneren des Masseelektrodenbereichs ER erzeugt werden, ist die flammenlöschende Wirkung der Masseelektrode 30 aufgrund eines geringen Abstands zu der Masseelektrode 30 (des Masseelektrodenkörpers 31) groß. Darüber hinaus wird eine Ausbreitung von Flammen durch die Masseelektrode 30 in diesem Fall aufgrund des geringen Abstands zu der Masseelektrode 30 erschwert, und daher breiten sich Flammen nicht leicht aus. Wenn Nebenfunken an einer Position im Inneren des Masseelektrodenbereichs ER erzeugt werden, ist dementsprechend die Zündleistung der Zündkerze 100 erheblich verschlechtert.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die spitzen Verbindungspunkte TPa und TPb außerhalb des Masseelektrodenbereichs ER ausgebildet. An den spitzen Verbindungspunkten TPa und TPb ist die elektrische Feldstärke groß, und daher werden leicht Nebenfunken erzeugt, die sich von der Mittelelektrode 20 zu den Verbindungspunkten TPa und TPb bewegen. Darüber hinaus ist der Abstand D1 zwischen dem umschlossenen Abschnitt 13s und dem vorderen Endabschnitt 50s in dem ersten Bereich RA1, der den Masseelektrodenbereich ER beinhaltet, größer als der Abstand D2 zwischen dem umschlossenen Abschnitt 13s und dem vorderen Endabschnitt 50s in dem zweiten Bereich RA2. Wenn Nebenfunken erzeugt werden, ist es infolgedessen sehr gut möglich, dass die Nebenfunken so erzeugt werden, dass sie sich von der Mittelelektrode 20 zu den Verbindungspunkten TPa und TPb bewegen. Folglich ist es möglich, eine Erzeugung von Nebenfunken innerhalb des Masseelektrodenbereichs ER zu unterbinden, in dem der verbundene Endabschnitt 312 angeordnet ist. Selbst wenn Nebenfunken erzeugt werden, ist es folglich möglich, die flammenlöschende Wirkung der Masseelektrode 30 zu unterbinden und eine Verschlechterung der Zündleistung der Zündkerze 100 zu unterbinden.
  • Darüber hinaus handelt es sich bei der oben erwähnten Ausführungsform auf der virtuellen Ebene VP bei dem ersten Bereich RA1 um einen Bereich, der sich innerhalb von 120 Grad befindet und der in seiner Mitte die Gerade HL beinhaltet, die die axiale Linie AX und die Mitte des verbundenen Endabschnitts 312 miteinander verbindet. Die elektrische Feldstärke ist an einer Position im Inneren des Masseelektrodenbereichs ER am höchsten, in dem sich der verbundene Endabschnitt 312 befindet, und die elektrische Feldstärke wird mit zunehmendem Abstand in der Umfangsrichtung von dem Masseelektrodenbereich ER geringer. Wenn es sich bei dem ersten Bereich RA1 um einen Bereich innerhalb von 120 Grad handelt, befinden sich die Verbindungspunkte TPa und TPb vergleichsweise nahe an dem Masseelektrodenbereich ER, und daher ist es möglich zu unterbinden, dass die elektrische Feldstärke an den Verbindungspunkten TPa und TPb übermäßig geringer als die elektrische Feldstärke in dem Masseelektrodenbereich ER wird. Wenn Nebenfunken erzeugt werden, ist es infolgedessen möglich, die Wahrscheinlichkeit weiter zu erhöhen, mit der Nebenfunken so erzeugt werden, dass sie sich von der Mittelelektrode 20 zu den Verbindungspunkten TPa und TPb bewegen. Dementsprechend ist es möglich, eine Erzeugung von Nebenfunken in dem Bereich weiter zu unterbinden, in dem der verbundene Endabschnitt 312 angeordnet ist.
  • Des Weiteren sind bei der oben erwähnten Ausführungsform auf der virtuellen Ebene VP die beiden Verbindungspunkte TPa und TPb liniensymmetrisch (3) zueinander im Hinblick auf die Linie, die die axiale Linie AX und die Mitte des verbundenen Endabschnitts 312 miteinander verbindet. Infolgedessen ist, wenn Nebenfunken erzeugt werden, die flammenlöschende Wirkung der Masseelektrode 30 und dergleichen unabhängig davon ähnlich, wo die Nebenfunken zwischen den beiden Verbindungspunkten erzeugt werden, und daher ist eine ähnliche Zündleistung möglich. Infolgedessen ist es möglich, eine Schwankung der Zündleistung zu unterbinden, wenn Nebenfunken erzeugt werden. Des Weiteren ist die elektrische Feldstärke an den beiden Verbindungspunkten TPa und TPb ähnlich, und daher ist es möglich zu bewirken, dass die Häufigkeit einer Erzeugung von Nebenfunken an den beiden Verbindungspunkten TPa und TPb ähnlich ist. Infolgedessen ist es möglich zu bewirken, dass eine Abnutzung in der Umgebung der beiden Verbindungspunkte TPa und TPb ähnlich ist.
  • Darüber hinaus beträgt bei der oben erwähnten Ausführungsform der Abstand D1 zwischen dem umschlossenen Abschnitt 13s und dem vorderen Endabschnitt 50s in dem oben erwähnten ersten Bereich RA1 1,5 mm oder weniger. Wenn der Abstand D1 1,5 mm oder weniger beträgt, mit anderen Worten, in der Zündkerze 100, die einen vergleichsweise kleinen Durchmesser aufweist, werden Nebenfunken besonders leicht erzeugt. Gemäß der oben erwähnten Gestaltung ist es, wenn Nebenfunken leicht erzeugt werden, möglich, eine Verschlechterung der Zündleistung, wenn Nebenfunken erzeugt werden, in geeigneter Weise zu unterbinden.
  • Erster Bewertungstest
  • In einem ersten Bewertungstest wurden als Zündkerze 17 Proben vorbereitet, die jeweils ein Metallgehäuse beinhalten und die sich voneinander im Hinblick auf den Schnittwinkel θ in 5B unterscheiden. Im Besonderen betragen die Schnittwinkel θ der 17 Proben 0 Grad, 20 Grad, 25 Grad, 30 Grad, 40 Grad, 60 Grad, 80 Grad, 100 Grad, 120 Grad, 130 Grad, 140 Grad, 160 Grad, 170 Grad, 180 Grad, 200 Grad, 220 Grad und 240 Grad. Es ist möglich, diese Proben durch Ändern des Durchmessers des ersten Kreises C1 und der Mitte CC1 des ersten Kreises C1 herzustellen, wenn der Abschnitt, der dem Bogen AC1 des ersten Kreises C1 entspricht, durch Durchführen des Schneidvorgangs an dem Zwischenformkörper 50m mithilfe des Bohrers ausgebildet wird, der den äußeren Durchmesser aufweist, der dem ersten Kreis C1 entspricht, wie oben unter Bezugnahme auf 5B beschrieben.
  • 6A und 6B veranschaulichen die Proben in dem ersten Bewertungstest. 6A stellt eine virtuelle Ebene VPc dar, auf der ein vorderer Endabschnitt 50sc eines Metallgehäuses 50c der Probe, bei der der Schnittwinkel θ 40 Grad beträgt, entlang der axialen Linie AX projiziert wird. 6B stellt eine virtuelle Ebene VPd dar, auf der ein vorderer Endabschnitt 50sd eines Metallgehäuses 50d der Probe, bei der der Schnittwinkel θ 200 Grad beträgt, entlang der axialen Linie AX projiziert wird. Wie in 6A dargestellt, verkleinert sich ein Schnittwinkel θ1, wenn ein Bogen AC1c eines ersten Kreises C1c ausgebildet wird, der einen vergleichsweise kleinen Durchmesser aufweist und eine Mitte CC1c vergleichsweise nahe an dem verbundenen Endabschnitt 312 aufweist. Das heißt, in einer geschlossenen Figur CFc, die eine innere Umfangsfläche 50ic angibt, befinden sich die Verbindungspunkte TPa1 und TPb1 vergleichsweise nahe an dem verbundenen Endabschnitt 312. Wie in 6B dargestellt, vergrößert sich ein Schnittwinkel θ2, wenn ein Bogen AC1d eines ersten Kreises C1d ausgebildet wird, der einen vergleichsweise großen Durchmesser aufweist und eine Mitte CC1d vergleichsweise weit von dem verbundenen Endabschnitt 312 entfernt aufweist. Das heißt, in einer geschlossenen Figur CFd, die eine innere Umfangsfläche 50id angibt, befinden sich die Verbindungspunkte TPa2 und TPb2 vergleichsweise weit von dem verbundenen Endabschnitt 312 entfernt.
  • Wie aus 6A und 6B zu ersehen ist, befindet sich, wenn der Schnittwinkel θ weniger als 180 Grad beträgt, der erste Bereich RA1 (der Bereich des Schnittwinkels θ) an einer Position, die von der Geraden VL in Richtung des verbundenen Endabschnitts 312 verlagert ist. Das heißt, in diesem Fall befindet sich jeder der Verbindungspunkte TPa und TPb an einer Position, die von der Geraden VL in Richtung des verbundenen Endabschnitts 312 verlagert ist. Wenn der Schnittwinkel θ mehr als 180 Grad beträgt, befinden sich die Verbindungspunkte TPa und TPb von der Geraden VL aus gesehen auf der Seite gegenüber dem verbundenen Endabschnitt 312.
  • Darüber hinaus handelt es sich bei der Probe, bei der der Schnittwinkel θ 0 Grad beträgt, um eine Probe, die dem Schneidvorgang zum Ausbilden des Bogens AC1 des ersten Kreises C1 nicht unterzogen worden ist, das heißt, eine Probe, bei der der Zwischenformkörper 50m in 5A als Metallgehäuse eingesetzt wird.
  • Es ist zu beachten, dass Abmessungen, die die Proben gemeinsam haben, im Folgenden aufgeführt werden.
    Der äußere Durchmesser des umschlossenen Abschnitts 13s auf der virtuellen Ebene VP: 2,5 mm
    Der Durchmesser des zweiten Kreises C2 auf der virtuellen Ebene VP: 5 mm
    Der Abstand D1 auf der virtuellen Ebene VP: 1,3 mm
    Der Winkel des Masseelektrodenbereichs ER auf der virtuellen Ebene VP: 23,58 Grad
  • Hier handelt es sich von Nebenfunken bei einem Nebenfunken, der so erzeugt wird, dass er sich von der Mittelelektrode 20 in Richtung des Inneren des Masseelektrodenbereichs ER bewegt, um einen Nebenfunken A. Darüber hinaus handelt es sich von Nebenfunken bei einem Nebenfunken, der so erzeugt wird, dass er sich von der Mittelelektrode 20 in Richtung der Verbindungspunkte TPa und TPb bewegt, um einen Nebenfunken B. In dem ersten Bewertungstest wurden Bedingungen für den Spalt G, eine anzulegende Spannung und dergleichen so festgelegt, dass die Wahrscheinlichkeit des Nebenfunkens A bei der Probe, bei der der Schnittwinkel θ 0 Grad beträgt, 80 % annahm. Bei der Probe, bei der der Schnittwinkel θ 0 Grad beträgt, nimmt mit größer werdendem Spalt G das Verhältnis des Nebenfunkens A zu und nimmt die elektrische Entladung in dem Spalt G ab. Bei der Probe, bei der der Schnittwinkel θ 0 Grad beträgt, besteht keine Möglichkeit einer Erzeugung des Nebenfunkens B.
  • Die 16 Proben, bei denen der Schnittwinkel θ 20 bis 240 Grad beträgt, wurden 100 elektrischen Entladungen unter den Bedingungen unterzogen, die für die Probe festgelegt wurden, bei der der Schnittwinkel θ 0 Grad beträgt, und die Wahrscheinlichkeit des Nebenfunkens A und die Wahrscheinlichkeit des Nebenfunkens B wurden untersucht. Es ist möglich, durch Abbilden der elektrischen Entladung und Überprüfen der abgebildeten elektrischen Entladung zu ermitteln, ob es sich bei einer erzeugten elektrischen Entladung um den Nebenfunken A, den Nebenfunken B oder um eine elektrische Entladung in dem Spalt G handelt. Es ist zu beachten, dass es sich bei einer anderen elektrischen Entladung als dem Nebenfunken A und dem Nebenfunken B um eine elektrische Entladung in dem Spalt G handelt. Aufgrund von Schwankungen bei diesen Wahrscheinlichkeiten wurde die Untersuchung der Wahrscheinlichkeit dreimal pro Probe durchgeführt und eine Durchschnittswahrscheinlichkeit berechnet. Anschließend wurde ein Wert pro 10 % als Wahrscheinlichkeit für jede Probe durch Runden des Wertes der Durchschnittswahrscheinlichkeit auf den nächsten Zehner berechnet. Es lässt sich sagen, dass je geringer die Wahrscheinlichkeit des Nebenfunkens A ist, desto höher die Zündleistung der Probe ist. Daher wurden die Proben, bei denen die Wahrscheinlichkeit des Nebenfunkens A 50 % oder mehr betrug, als „C“ bewertet, die Proben, bei denen die Wahrscheinlichkeit des Nebenfunkens A 10 % oder mehr und weniger als 50 % betrug, wurden als „B“ bewertet, und die Proben, bei denen die Wahrscheinlichkeit des Nebenfunkens A weniger als 10 % betrug, wurden als „A“ bewertet. Die Bewertungsergebnisse werden im Folgenden in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1
    Schnittwinkel θ (Grad) Nebenfunke A Nebenfunke B Bewertung
    0 80% - C
    20 80% - C
    25 0 % 50% A
    30 0% 50% A
    40 0 % 50% A
    60 0 % 50% A
    80 0 % 50% A
    100 0 % 50% A
    120 0% 50% A
    130 10% 40% B
    140 20% 30% B
    160 30% 20% B
    170 40% 10% B
    180 50% 0 % C
    200 50% 0% C
    220 50% 0 % C
    240 50% 0% C
  • Bei der Probe, bei der der Schnittwinkel θ 20 Grad beträgt, ist der Winkel (23,58 Grad) des Masseelektrodenbereichs ER größer als der Schnittwinkel θ (20 Grad); daher ist ein Unterscheiden zwischen dem Nebenfunken A und dem Nebenfunken B nicht möglich. Dementsprechend werden bei der Probe, bei der der Schnittwinkel θ 20 Grad beträgt, alle erzeugten Nebenfunken als Nebenfunke A gezählt.
  • Die Wahrscheinlichkeit des Nebenfunkens A bei der Probe, bei der der Schnittwinkel θ 20 Grad beträgt, betrug 80 % und wurde mit „C“ bewertet. Bei den vier Proben, bei denen der Schnittwinkel θ 180 Grad oder mehr beträgt, das heißt, den Proben, bei denen der Schnittwinkel θ 180 Grad, 200 Grad, 220 Grad oder 240 Grad beträgt, betrug die Wahrscheinlichkeit des Nebenfunkens A 50 % und betrug die Wahrscheinlichkeit des Nebenfunkens B 0 %. Dementsprechend war die Bewertung dieser Proben „C“.
  • Demgegenüber betrug bei den Proben, bei denen der Schnittwinkel θ 25 Grad oder mehr und weniger als 180 Grad beträgt, die Wahrscheinlichkeit des Nebenfunkens A 0 % oder mehr und 40 % oder weniger und betrug die Wahrscheinlichkeit des Nebenfunkens B 10 % oder mehr und 40 % oder weniger. Dementsprechend war die Bewertung dieser Proben „B“ oder besser.
  • In Anbetracht des Vorstehenden wurde festgestellt, dass es möglich ist, die Zündleistung der Zündkerzen zu verbessern, wenn der Schnittwinkel θ größer als der Winkel (23,58 Grad) des Masseelektrodenbereichs ER und kleiner als 180 Grad ist. Mit anderen Worten, es wurde festgestellt, dass es möglich ist, die Zündleistung der Zündkerzen zu verbessern, wenn der erste Bereich RA1 (der Bereich des Schnittwinkels θ) den Masseelektrodenbereich ER beinhaltet und sich an einer Position befindet, die von der Geraden VL in Richtung des verbundenen Endabschnitts 312 verlagert ist.
  • Genauer gesagt, von den Proben, bei denen der Schnittwinkel θ 25 Grad oder mehr und weniger als 180 Grad beträgt, betrug bei den Proben, bei denen der Schnittwinkel θ mehr als 120 Grad beträgt, das heißt, bei den vier Proben, bei denen der Schnittwinkel θ 130 Grad, 140 Grad, 160 Grad oder 170 Grad beträgt, die Wahrscheinlichkeit des Nebenfunkens A 10 %, 20 %, 30 % bzw. 40%, und die Wahrscheinlichkeit des Nebenfunkens B betrug 40 %, 30 %, 20 % bzw. 10 %. Insbesondere wurde festgestellt, dass in einem Bereich, in dem der Schnittwinkel θ mehr als 120 Grad und weniger als 180 Grad beträgt, mit zunehmendem Schnittwinkel θ die Wahrscheinlichkeit des Nebenfunkens A zunimmt und die Wahrscheinlichkeit des Nebenfunkens B abnimmt. Mit anderen Worten, es wurde festgestellt, dass sich in diesem Bereich die Zündleistung mit zunehmendem Schnittwinkel θ verschlechtert. Die Bewertung der vier Proben in dem Bereich, in dem der Schnittwinkel θ mehr als 120 Grad und weniger als 180 Grad beträgt, war „B“.
  • Darüber hinaus betrug von den Proben, bei denen der Schnittwinkel θ 25 Grad oder mehr und weniger als 180 Grad beträgt, bei den Proben, bei denen der Schnittwinkel θ 120 Grad oder weniger beträgt, das heißt, bei jeder der sieben Proben, bei denen der Schnittwinkel θ 25 Grad, 30 Grad, 40 Grad, 60 Grad, 80 Grad, 100 Grad oder 120 Grad beträgt, die Wahrscheinlichkeit des Nebenfunkens A 0 %, und die Wahrscheinlichkeit des Nebenfunkens B betrug 50 %. Das heißt, in dem Bereich, in dem der Schnittwinkel θ 25 Grad oder mehr und 120 Grad oder weniger beträgt, war die Zündleistung unabhängig von dem Schnittwinkel θ konstant. Die Bewertung der sieben Proben in dem Bereich, in dem der Schnittwinkel θ 25 Grad oder mehr und 120 Grad oder weniger beträgt, war „A“. Insbesondere waren die Proben, bei denen der Schnittwinkel θ 25 Grad oder mehr und 120 Grad oder weniger beträgt, den Proben, bei denen der Schnittwinkel θ mehr als 120 Grad und weniger als 180 Grad beträgt, im Hinblick auf die Zündleistung überlegen.
  • Aus dem Vorstehenden ergab sich, dass es sich bei dem ersten Bereich RA1 bevorzugt um einen Bereich handelt, der sich innerhalb von 120 Grad befindet und der in seiner Mitte die Gerade HL beinhaltet, die die axiale Linie AX und die Mitte 30C des verbundenen Endabschnitts 312 miteinander verbindet. In diesem Fall ist es möglich zu unterbinden, dass sich die Zündleistung aufgrund einer Erzeugung des Nebenfunkens A verschlechtert.
  • Zweiter Bewertungstest
  • In einem zweiten Bewertungstest wurden als Zündkerze 100 gemäß der ersten Ausführungsform in 3 5 Proben vorbereitet, die jeweils ein Metallgehäuse beinhalten und die sich voneinander im Hinblick auf den Abstand D1 auf der virtuellen Ebene VP in 3 unterscheiden. Im Besonderen betragen die Abstände D1 der fünf Proben 1,1 mm, 1,3 mm, 1,5 mm, 1,7 mm und 1,9 mm. Es ist zu beachten, dass bei jeder Probe der Durchmesser und die relative Position des ersten Kreises C1 und des zweiten Kreises C2 so festgelegt wurden, dass jeweils das Verhältnis (D1/D2) zwischen dem Abstand D2 und dem Abstand D1 auf der virtuellen Ebene VP und der Winkel des Masseelektrodenbereichs ER einen konstanten Wert aufwiesen. Dementsprechend wurden die Proben so hergestellt, dass sie einander im Hinblick auf die Form der geschlossenen Figur CF auf der virtuellen Ebene VP ähnelten.
  • Es ist zu beachten, dass Abmessungen, die die Proben gemeinsam haben, im Folgenden aufgeführt werden.
    Der äußere Durchmesser des umschlossenen Abschnitts 13s auf der virtuellen Ebene VP: 2,5 mm
    Das Verhältnis (D1/D2) zwischen dem Abstand D2 und dem Abstand D1: 1,05
    Der Winkel des Masseelektrodenbereichs ER auf der virtuellen Ebene VP: 23,58 Grad
  • Darüber hinaus wurden als Vergleichsobjekte fünf Vergleichsproben entsprechend den 5 Proben der ersten Ausführungsform hergestellt. Bei jeder der fünf Vergleichsproben ist die geschlossene Figur auf der virtuellen Ebene VP vollkommen rund. Daher ist bei jeder der fünf Vergleichsproben der Abstand zwischen dem umschlossenen Abschnitt des Isolators und dem vorderen Endabschnitt des Metallgehäuses an einer beliebigen Position in der Umfangsrichtung auf der virtuellen Ebene VP identisch. Darüber hinaus stimmt bei jeder der fünf Vergleichsproben der Abstand zwischen dem umschlossenen Abschnitt des Isolators und dem vorderen Endabschnitt des Metallgehäuses mit dem entsprechenden Abstand D1 der Ausführungsform, das heißt, 1,1 mm, 1,3 mm, 1,5 mm, 1,7 mm oder 1,9 mm überein.
  • In dem zweiten Bewertungstest wurde ein Benzinmotor mit einem Einzelzylinder, einer doppelten obenliegenden Nockenwelle (double overhead camshaft, DOHC) und einem Hubraum von 2 L mit einer Motordrehzahl von 1.600/min 1 Minute lang betrieben, und die Fehlzündungsrate jeder der Proben der ersten Ausführungsform und der Vergleichsproben wurde untersucht. Es ist möglich, die Fehlzündungsrate durch Untersuchen eines Verbrennungsdrucks zu ermitteln. Es ist zu beachten, dass während des Tests eine Kurbelwelle zwangsweise durch einen Motor gedreht wurde, so dass die Motordrehzahl aufgrund von Fehlzündungen nicht verringert wurde. Aufgrund von Schwankungen bei der Fehlzündungsrate wurde die Untersuchung der Fehlzündungsrate dreimal pro Probe durchgeführt und eine durchschnittliche Fehlzündungsrate berechnet. Als Nächstes wurde, wenn der Wert der Einerstelle der durchschnittlichen Fehlzündungsrate 0 oder mehr und 2 oder weniger betrug, der Wert der Einerstelle als „0“ betrachtet, wenn der Wert der Einerstelle 3 oder mehr und 7 oder weniger betrug, wurde der Wert der Einerstelle als „5“ betrachtet, und wenn der Wert der Einerstelle 8 oder mehr und 9 oder weniger betrug, wurde 1 zu dem Wert der Zehnerstelle addiert, und der Wert der Einerstelle wurde als „0“ betrachtet. Dementsprechend wurde ein Wert pro 5 % als Fehlzündungsrate jeder Probe berechnet. Anschließend wurde eine Differenz zwischen der Fehlzündungsrate jeder der Proben der ersten Ausführungsform und der Fehlzündungsrate der entsprechenden Vergleichsprobe als Verbesserungsrate berechnet. Die Ergebnisse des zweiten Bewertungstests werden im Folgenden in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
    Abstand D1 (mm) Fehlzündungsrate
    Vergleich Erste Ausführungsform Verbesserungsrate
    1,1 90% 5% 85%
    1,3 80% 5% 70%
    1,5 60% 0% 60%
    1,7 20% 0% 20%
    1,9 10% 0% 10%
  • Bei den Vergleichsproben nahm die Fehlzündungsrate mit abnehmendem Abstand D1 ab. Im Besonderen war bei den Vergleichsproben, bei denen der Abstand D1 1,5 mm oder weniger beträgt, die Fehlzündungsrate vergleichsweise hoch. Beispielsweise betrug die Fehlzündungsrate der Vergleichsproben, bei denen der Abstand D1 1,1 mm, 1,3 mm oder 1,5 mm beträgt, 90 %, 80 % bzw. 60 %. Bei den Vergleichsproben, bei denen der Abstand D1 mehr als 1,5 mm beträgt, war die Fehlzündungsrate vergleichsweise niedrig. Beispielsweise betrug die Fehlzündungsrate der Vergleichsproben, bei denen der Abstand D1 1,7 mm oder 1,9 mm beträgt, 20 % bzw. 10 %. Dies liegt daran, dass, wenn der Abstand D1 groß ist, Nebenfunken nicht leicht erzeugt werden und die Wahrscheinlichkeit, mit der eine elektrische Entladung in dem Spalt G erzeugt wird, hoch ist.
  • Demgegenüber betrug bei den Proben der ersten Ausführungsform die Fehlzündungsrate 5 % oder weniger, selbst wenn der Abstand D1 1,5 mm oder weniger beträgt. Beispielsweise betrug die Fehlzündungsrate der Proben der ersten Ausführungsform, bei denen der Abstand D1 1,1 mm, 1,3 mm oder 1,5 mm beträgt, 5 %, 5 % bzw. 0 %. Die Fehlzündungsrate der Proben der ersten Ausführungsform, bei denen der Abstand D1 mehr als 1,5 mm beträgt, das heißt, der Proben der ersten Ausführungsform, bei denen die Abstände D1 1,7 mm oder 1,9 mm betragen, betrug 0 %. Folglich wurde eine Verbesserung der Fehlzündungsrate bei den Proben der ersten Ausführungsform unabhängig von dem Abstand D1 im Vergleich mit den Vergleichsproben bestätigt. Dies liegt daran, dass bei den Vergleichsproben Nebenfunken in einer Richtung von der Mittelelektrode 20 zu dem Inneren des Masseelektrodenbereichs ER erzeugt wurden, wohingegen bei den Proben der ersten Ausführungsform Nebenfunken in einer Richtung von der Mittelelektrode 20 zu den Verbindungspunkten TPa und TPb erzeugt wurden (3) und die Verschlechterungen der Zündleistung folglich bei den Proben der ersten Ausführungsform gering war.
  • Unter Bezugnahme auf die Verbesserungsraten war die Verbesserungsrate bei den Proben der ersten Ausführungsform, bei denen der Abstand D1 1,5 mm oder weniger beträgt, vergleichsweise hoch. Beispielsweise betrug die Verbesserungsrate der Proben der ersten Ausführungsform, bei denen der Abstand D1 1,1 mm, 1,3 mm oder 1,5 mm beträgt, 85 %, 70 % bzw. 60 %, was erheblich höher als 50 % ist. Demgegenüber war die Verbesserungsrate der Proben der ersten Ausführungsform, bei denen der Abstand D1 mehr als 1,5 mm beträgt, vergleichsweise gering. Beispielsweise betrug die Verbesserungsrate der Proben der ersten Ausführungsform, bei denen der Abstand D1 1,7 mm oder 1,9 mm beträgt, 20 % bzw. 10 %, was erheblich niedriger als 50 % ist.
  • Aus den Ergebnissen des zweiten Bewertungstests bestätigte sich, dass es möglich ist, die Zündleistung der Zündkerze erheblich zu verbessern, wenn der Abstand D1 1,5 mm oder weniger beträgt.
  • Zweite Ausführungsform
  • Bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform ist die Linie der geschlossenen Figur CF in dem ersten Bereich RA1 auf der virtuellen Ebene VP ein Kreisbogen (im Besonderen der Bogen AC1 des ersten Kreises C1); die Linie ist jedoch nicht darauf beschränkt. Bei der zweiten Ausführungsform wird eine Ausführungsform beschrieben, bei der die Linie in dem ersten Bereich einen Kreisbogen und Geraden beinhaltet.
  • 7 veranschaulicht eine virtuelle Ebene VPB gemäß der zweiten Ausführungsform. Eine Zündkerze gemäß der zweiten Ausführungsform beinhaltet ein Metallgehäuse 50B, das sich von dem Metallgehäuse 50 gemäß der ersten Ausführungsform unterscheidet. Sonstige Gestaltungen der Zündkerze gemäß der zweiten Ausführungsform stimmen mit demjenigen der Zündkerze 100 gemäß der ersten Ausführungsform überein. Ähnlich wie bei der virtuellen Ebene VP in 3 handelt es sich bei der virtuellen Ebene VPB um eine virtuelle Ebene senkrecht zu der axialen Linie AX. Auf der virtuellen Ebene VPB werden der Schenkelabschnitt 25 der Mittelelektrode 20, ein vorderer Endabschnitt 50sB des Metallgehäuses 50B, ein umschlossener Abschnitt 13sB des Isolators 10 und der verbundene Endabschnitt 312 der Masseelektrode 30 entlang der axialen Linie AX projiziert.
  • Das Metallgehäuse 50B gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Metallgehäuse 50 gemäß der ersten Ausführungsform im Hinblick auf die Form des Durchgangslochs 59 an einem Abschnitt auf der vorderen Seite des Stufenabschnitts 56. Das heißt, die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform im Hinblick auf die Form einer geschlossenen Figur CFB, die eine innere Umfangsfläche 50iB des vorderen Endabschnitts 50sB auf der virtuellen Ebene VPB angibt. Eine sonstige Gestaltung des Metallgehäuses 50B stimmt mit denjenigen des Metallgehäuses 50 gemäß der ersten Ausführungsform überein.
  • Die geschlossene Figur CFB wird durch einen Bogen AC1B eines ersten Kreises C1B, einen Bogen AC2B eines zweiten Kreises C2B und zwei Geraden LBa und LBb ausgebildet. Der Bogen AC1B des ersten Kreises C1B und die beiden Geraden LBa und LBb sind auf der äußeren Umfangsseite (einer äußeren Seite in der radialen Richtung) des zweiten Kreises C2B positioniert. Der Bogen AC1B des ersten Kreises C1B springt in der ersten Richtung RD1 vor. Der Bogen AC2B des zweiten Kreises C2B springt in einer Richtung vor, die der ersten Richtung RD1 entgegengesetzt ist.
  • Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform fällt eine Mitte CC2B des zweiten Kreises C2B mit der axialen Linie AX der Mittelelektrode 20 zusammen. Eine Mitte CC1B des ersten Kreises C1B fällt ebenfalls mit der axialen Linie AX der Mittelelektrode 20 zusammen. Der Durchmesser des ersten Kreises C1B ist größer als der Durchmesser des zweiten Kreises C2B.
  • Bei den Geraden LBa und LBb handelt es sich um Geraden, die sich in der radialen Richtung erstrecken. Auf der virtuellen Ebene VPB handelt es sich bei zwei Verbindungspunkten jeweils zwischen den Geraden LBa und LBb und dem Bogen AC2B des zweiten Kreises C2B um Verbindungspunkte TPaB und TPbB. Darüber hinaus handelt es sich bei einer Geraden, die an der axialen Linie AX beginnt und durch den Verbindungspunkt TPaB verläuft, um eine Gerade TLaB, und bei einer Geraden, die an der axialen Linie AX beginnt und durch den Verbindungspunkt TPbB verläuft, handelt es sich um eine Gerade TLbB. Bei einem Bereich, der sich in der Umfangsrichtung von der Geraden TLaB zu der Geraden TLbB befindet und der sich auf einer Seite befindet, die den Masseelektrodenbereich ER beinhaltet, handelt es sich um einen ersten Bereich RA1B. Bei einem Bereich, der sich in der Umfangsrichtung von der Geraden TLaB zu der Geraden TLbB befindet und der sich auf einer Seite befindet, die den Masseelektrodenbereich ER nicht beinhaltet, handelt es sich um einen zweiten Bereich RA2B. Der zweite Bereich RA2B ist ein Bereich, der durch Ausschließen des ersten Bereichs RA1B aus dem vollständigen Umfangsbereich (360-Grad-Bereich) gewonnen wird. Bei dem ersten Bereich RA1B handelt es sich um einen Bereich, in dem der Bogen AC1B des ersten Kreises C1B und die beiden Geraden LBa und LBb positioniert sind. Bei dem zweiten Bereich RA2B handelt es sich um einen Bereich, in dem der Bogen AC2B des zweiten Kreises C2B positioniert ist. Darüber hinaus befindet sich bei der zweiten Ausführungsform der erste Bereich RA1B an einer Position, die von der Geraden VL in Richtung des verbundenen Endabschnitts 312 verlagert ist. Dementsprechend beträgt der erste Bereich RA1B weniger als 180 Grad und beträgt der zweite Bereich RA2B mehr als 180 Grad.
  • 7 stellt eine Gerade ELaB dar, die durch den Verbindungspunkt TPaB verläuft und den zweiten Kreis C2B tangiert, das heißt, eine Tangente ELaB des zweiten Kreises C2B an dem Verbindungspunkt TPaB. In der geschlossenen Figur CFB erstreckt sich die Gerade LBa von dem Verbindungspunkt TPaB auf der äußeren Umfangsseite (einer äußeren Seite in der radialen Richtung) der oben erwähnten Tangente ELaB. Infolgedessen ist der Verbindungspunkt TPaB spitz, wie oben beschrieben. In ähnlicher Weise stellt 7 eine Gerade ELbB dar, die durch den Verbindungspunkt TPbB verläuft und den zweiten Kreis C2B tangiert, das heißt, eine Tangente ELbB des zweiten Kreises C2B an dem Verbindungspunkt TPbB. In der geschlossenen Figur CFB erstreckt sich die Gerade LBb von dem Verbindungspunkt TPb auf der äußeren Umfangsseite der oben erwähnten Tangente ELbB. Daher ist der Verbindungspunkt TPbB ebenfalls spitz.
  • Darüber hinaus sind bei der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform die spitzen Verbindungspunkte TPaB und TPbB außerhalb des Masseelektrodenbereichs ER ausgebildet. Der Abstand D1 zwischen einem umschlossenen Abschnitt 13sB und dem vorderen Endabschnitt 50sB in dem ersten Bereich RA1B, der den Masseelektrodenbereich ER beinhaltet, ist größer als der Abstand D2 zwischen dem umschlossenen Abschnitt 13sB und dem vorderen Endabschnitt 50sB in dem zweiten Bereich RA2B. Infolgedessen ist es, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, selbst wenn Nebenfunken erzeugt werden, möglich, die flammenlöschende Wirkung der Masseelektrode 30 zu unterbinden und eine Verschlechterung der Zündleistung der Zündkerze zu unterbinden.
  • Modifizierung
    1. (1) Bei der Zündkerze 100 gemäß der oben erwähnten ersten Ausführungsform liegt der Winkel (das heißt, der Schnittwinkel θ (5B)) des ersten Bereichs RA1 innerhalb von 120 Grad; der Schnittwinkel θ ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann der Schnittwinkel θ ein Winkel von mehr als 120 Grad und weniger als 180 Grad, zum Beispiel, 130 Grad oder 140 Grad sein.
    2. (2) Bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform sind die beiden Verbindungspunkte TPa und TPb im Hinblick auf die Gerade HL liniensymmetrisch zueinander. Die beiden Verbindungspunkte TPa und TPb sind jedoch nicht darauf beschränkt und können im Hinblick auf die Gerade HL nicht liniensymmetrisch zueinander sein. Beispielsweise kann sich auf der virtuellen Ebene VP der Verbindungspunkt TPa an einer Position in der Umfangsrichtung im Hinblick auf die Mitte 30C des verbundenen Endabschnitts 312 um 60 Grad im Uhrzeigersinn gedreht befinden, und der Verbindungspunkt TPb kann sich an einer Position in der Umfangsrichtung im Hinblick auf die Mitte 30C des verbundenen Endabschnitts 312 um 70 Grad gegen den Uhrzeigersinn gedreht befinden.
    3. (3) Bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform beträgt der Abstand D1 zwischen dem umschlossenen Abschnitt 13s des Isolators 10 und dem vorderen Endabschnitt 50s des Metallgehäuses 50 in dem ersten Bereich RA1 1,5 mm oder weniger. Der Abstand D1 ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann ein Wert größer als 1,5 mm, zum Beispiel, 1,6 mm oder 1,8 mm sein.
    4. (4) Bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform stimmt die Form des Durchgangslochs 59 an dem Abschnitt des Metallgehäuses 50 auf der vorderen Seite des Stufenabschnitts 56 bei einer Projektion entlang der axialen Linie AX mit der Form der geschlossenen Figur CF in 3 überein. Alternativ kann die Form des Durchgangslochs 59 an dem Abschnitt auf der vorderen Seite des Stufenabschnitts 56 bei einer Projektion entlang der axialen Linie AX an nur einem Abschnitt auf der vorderen Seite einer Position, die um eine bestimmte Länge (zum Beispiel 2 bis 3 mm) in der axialen Richtung von dem vorderen Ende 50t entfernt ist, mit der Form der geschlossenen Figur CF in 3 übereinstimmen. In diesem Fall kann an dem Abschnitt auf der vorderen Seite des Stufenabschnitts 56 die Form des Durchgangslochs 59 an einem Abschnitt auf der hinteren Seite der Position, die um die bestimmte Länge von dem vorderen Ende 50t entfernt ist, bei einer Projektion entlang der axialen Linie AX rund sein.
    5. (5) Bei jeder der oben erwähnten Ausführungsformen, für die vor allem die Gestaltung des Metallgehäuses 50 oder 50B beschrieben worden ist, ist es möglich, die Materialien, die Abmessungen und dergleichen von sonstigen Bestandteilen, zum Beispiel der Mittelelektrode 20, der Anschlusselektrode 40, der Masseelektrode 30 und dergleichen auf verschiedene Weise zu ändern. Beispielsweise können die Mittelelektrode 20 und die Masseelektrode 30 eine Gestaltung aufweisen, die keine aus einem Edelmetall hergestellte Spitze beinhaltet. Darüber hinaus kann die Masseelektrode 30 dem vorderen Endabschnitt der Mittelelektrode in einer Richtung senkrecht zu der axialen Richtung zugewandt sein und einen Funkenspalt in einer Richtung senkrecht zu der axialen Richtung ausbilden. Darüber hinaus ist es im Hinblick auf die Gestaltung des Metallgehäuses 50, 50B oder 50c außerdem möglich, allgemein bekannte verschiedene Gestaltungen bei den Gestaltungen und Materialien beispielsweise von Abschnitten einzusetzen, die sich in einer Form von dem Durchgangsloch 59 des vorderen Endabschnitts 50s unterscheiden. Beispielsweise kann es sich bei dem Material des Metallgehäuses 50 um kohlenstoffarmen Stahl handeln, der mit Zink, Nickel und dergleichen plattiert ist, oder es kann sich um kohlenstoffarmen Stahl handeln, der nicht mit diesen Elementen plattiert ist.
  • In dem Vorstehenden ist die vorliegende Erfindung auf Grundlage der Ausführungsformen und der Modifizierungen beschrieben worden; jedoch sind die oben erwähnten Ausführungsformen der Erfindung zum leichteren Verständnis der vorliegenden Erfindung bestimmt und sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Die vorliegende Erfindung kann modifiziert oder verbessert werden, ohne von ihrer Bedeutung und der der Ansprüche abzuweichen, und die vorliegende Erfindung beinhaltet Äquivalente davon.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2014154462 [0005]

Claims (4)

  1. Zündkerze (100), die aufweist: einen zylindrischen Isolator (10), der ein axiales Loch (12) aufweist, das sich entlang einer axialen Linie (AX) erstreckt; eine Mittelelektrode (20), bei der es sich um einen stabförmigen Körper handelt, der sich entlang der axialen Linie (AX) erstreckt, wobei die Mittelelektrode (20) einen hinteren Abschnitt aufweist, der in dem axialen Loch (12) angeordnet ist, und einen vorderen Abschnitt aufweist, der sich von dem Isolator (10) in Richtung einer vorderen Seite erstreckt; ein Metallgehäuse (50, 50B), das an einem äußeren Umfang des Isolators (10) angeordnet ist; und eine stabförmige Masseelektrode (30), die einen verbundenen Endabschnitt (312) und einen freien Endabschnitt (311) aufweist, wobei der verbundene Endabschnitt (312) mit einem vorderen Endabschnitt (50s, 50sB) des Metallgehäuses (50, 50B) verbunden ist, wobei der freie Endabschnitt (311) sich gegenüber dem verbundenen Endabschnitt (312) befindet und der Mittelelektrode (20) zugewandt ist, wobei ein Spalt dazwischen ausgebildet ist, wobei auf einer virtuellen Ebene (VP, VPB) senkrecht zu der axialen Linie (AX) und auf der die Mittelelektrode (20), der vordere Endabschnitt (50s, 50sB) des Metallgehäuses (50, 50B), ein umschlossener Abschnitt (C2, C2B) des Isolators (10), der von dem vorderen Endabschnitt (50s, 50sB) des Metallgehäuses (50, 50B) umschlossen ist, und der verbundene Endabschnitt (312) der Masseelektrode (30) entlang der axialen Linie (AX) projiziert werden, wenn ein Bereich in einer Umfangsrichtung an einer Position, die von einer Linie, die durch die axiale Linie (AX) und senkrecht zu einer Linie (HL) verläuft, die die axiale Linie (AX) und eine Mitte des verbundenen Endabschnitts (312) miteinander verbindet, in Richtung des verbundenen Endabschnitts (312) verlagert ist, wobei der Bereich einen Bereich zwischen zwei Tangenten (LT1, LT2), die von der axialen Linie (AX) zu dem verbundenen Endabschnitt (312) gezogen sind, und in dem der verbundene Endabschnitt (312) positioniert ist, beinhaltet, ein erster Bereich (RA1, RA1B) ist, und wenn ein Bereich in der Umfangsrichtung, der den ersten Bereich (RA1, RA1B) ausschließt, ein zweiter Bereich (RA2, RA2B) ist, eine zweite Linie (AC2, AC2B), die eine innere Umfangsfläche des vorderen Endabschnitts (50s, 50sB) in dem zweiten Bereich (RA2, RA2B) angibt, ein Bogen eines Kreises (C2, C2B) ist, der in seiner Mitte einen Punkt beinhaltet, der die axiale Linie (AX) angibt, eine erste Linie (AC1, AC1B, LBa, LBb), die die innere Umfangsfläche des vorderen Endabschnitts (50s, 50sB) in dem ersten Bereich (RA1, RA1B) angibt, auf einer äußeren Umfangsseite des Kreises (C2, C2B) positioniert ist, sich zumindest ein Abschnitt der ersten Linie (AC1, AC1B, LBa, LBb) von einem Verbindungspunkt (TPa, TPb, TPaB, TPbB), der mit der zweiten Linie (AC2, AC2B) verbunden ist, auf der äußeren Umfangsseite einer Geraden erstreckt, die durch den Verbindungspunkt (TPa, TPb, TPaB, TPbB) verläuft und die den Kreis (C2, C2B) tangiert, und ein Abstand D1 zwischen dem umschlossenen Abschnitt (C2, C2B) des Isolators (10) und dem vorderen Endabschnitt (50s, 50sB) des Metallgehäuses (50, 50B) in dem ersten Bereich (RA1, RA1B) größer als ein Abstand D2 zwischen dem umschlossenen Abschnitt (C2, C2B) und dem vorderen Endabschnitt (50s, 50sB) in dem zweiten Bereich (RA2, RA2B) ist.
  2. Zündkerze (100) nach Anspruch 1, wobei auf der virtuellen Ebene (VP, VPB) der erste Bereich (RA1, RA1B) ein Bereich ist, der innerhalb von 120 Grad liegt und der in seiner Mitte die Linie (HL) beinhaltet, die die axiale Linie (AX) und die Mitte des verbundenen Endabschnitts (312) miteinander verbindet.
  3. Zündkerze (100) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei auf der virtuellen Ebene (VP, VPB) zwei der Verbindungspunkte (TPa, TPb, TPaB, TPbB) zwischen der ersten Linie (AC1, AC1B, LBa, LBb) und der zweiten Linie (AC2, AC2B) in Hinblick auf die Linie (HL), die die axiale Linie (AX) und die Mitte des verbundenen Endabschnitts (312) miteinander verbindet, liniensymmetrisch zueinander sind.
  4. Zündkerze (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Abstand D1 1,5 mm oder weniger beträgt.
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