火花塞

摘要

本发明提供一种火花塞，其具备形成副室的罩部，并抑制提前点火及失火的发生。火花塞(100)具备罩部(50)，该罩部(50)从前端侧覆盖中心电极(10)的前端部(11)和接地电极(13)的对置部(13A)而形成预燃室空间(63)，并且形成有作为贯通孔的喷孔(61)。主体配件(40)中比预燃室空间(63)的后端(65)靠前端侧的配件体积A(mm3)与主体配件(40)在常温下的热传导率B(W/mK)满足式(1)，3.6＜A/B＜98.0…式(1)，配件体积A(mm3)与预燃室空间(63)的空间体积C满足式(2)，0.18＜C/A＜1.20…式(2)。

权利要求

1.一种火花塞，其中，该火花塞具备：中心电极；

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

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

筒状的主体配件，将所述绝缘体收容于内部；及罩部，从前端侧覆盖所述中心电极的所述前端部和所述接地电极的所述对置部而形成副室，并且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，所述主体配件中比所述副室的后端靠前端侧的配件体积A与所述主体配件在常温下的3

热传导率B满足式(1)，所述配件体积A的单位为mm，所述热传导率B的单位为W/mK，

3.6＜A/B＜98.0…式(1)3

所述配件体积A与所述副室的副室体积C满足式(2)，所述副室体积C的单位为mm，

0.18＜C/A＜1.20…式(2)。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其中，所述配件体积A与所述副室体积C满足式(3)，

0.36＜C/A＜0.58…式(3)。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其中，所述配件体积A与所述热传导率B满足式(4)，

9.8＜A/B＜42.5…式(4)。

说明书

火花塞

技术领域

[0001] 本发明涉及火花塞。

背景技术

[0002] 已开发了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以及包围中心电极和接地电极这两者并形成点火室的点火室盖。点火室盖形成
有多个孔口，该多个孔口允许混合气从燃烧室流入点火室。在该火花塞中，通过点火室内的
点火而使火炬状的火焰从孔口喷出到燃烧室内，由此使燃烧室内的混合气燃烧。

[0003] 现有技术文献

[0004] 专利文献

[0005] 专利文献1：日本特开2012‑199236号公报

发明内容

[0006] 发明所要解决的课题

[0007] 但是，在专利文献1所公开的火花塞中，由于点火室是除孔口之外被封闭的结构，因此在点火时点火室内部的温度容易变高，有可能发生提前点火。另一方面，在该火花塞
中，若点火室内部的温度过低，则在点火室内部的燃烧时压力损失/热损失变大，向主燃烧
室喷出时的压力及热量变小，从而有可能失火。因此，在对点火室内的热传导带来很大影响
的壳体和点火室盖中，要求将热传导率和体积设定为适当的值，可抑制提前点火和失火的
结构。

[0008] 本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，在具备形成副室的罩部的火花塞中，抑制提前点火及失火的发生。本发明能够以如下形式实现。

[0009] 用于解决课题的技术方案

[0010] (1)一种火花塞，其具备：中心电极；

[0011] 接地电极，具有与所述中心电极的前端部对置的对置部，并在所述对置部与所述中心电极的所述前端部之间形成放电间隙；

[0012] 筒状的绝缘体，在所述中心电极的所述前端部从所述绝缘体的前端露出的状态下将所述中心电极收容于内部；

[0013] 筒状的主体配件，将所述绝缘体收容于内部；及

[0014] 罩部，从前端侧覆盖所述中心电极的所述前端部和所述接地电极的所述对置部而形成副室，并且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，

[0015] 所述主体配件中比所述副室的后端靠前端侧的配件体积A(mm3)与所述主体配件在常温下的热传导率B(W/mK)满足式(1)，

[0016] 3.6＜A/B＜98.0…式(1)

[0017] 所述配件体积A(mm3)与所述副室的副室体积C(mm3)满足式(2)，

[0018] 0.18＜C/A＜1.20…式(2)。

[0019] 在本发明的火花塞中，比副室的后端靠前端侧的配件体积A(mm3)的值越大，越容易在副室蓄积热量。另外，主体配件在常温下的热传导率B(W/mK)的值越大，越容易从副室
3
向外部逸散热量。因此，通过用上述式(1)规定比副室的后端靠前端侧的配件体积A(mm)与
主体配件在常温下的热传导率B(W/mK)之间的关系，使容易在副室蓄积热量的要素与容易
从副室向外部逸散热量的要素之间的平衡良好，从而能够适当地保持副室内的温度，由此
能够防止提前点火和失火。

[0020] 另外，在火花塞中，副室的副室体积C(mm3)的值越大，越容易从副室向外部逸散热3
量。因此，通过用上述式(2)规定比副室的后端靠前端侧的配件体积A(mm)与副室的副室体
3
积C(mm)之间的关系，使容易在副室蓄积热量的要素与容易从副室向外部逸散热量的要素
之间的平衡良好，从而能够适当地保持副室内的温度，由此能够防止提前点火和失火。

[0021] (2)根据(1)所述的火花塞，其中，所述配件体积A(mm3)与所述副室体积C(mm3)满足式(3)。

[0022] 0.36＜C/A＜0.58…式(3)。

[0023] 本发明的火花塞通过采用上述式(3)，使容易在副室蓄积热量的要素与容易从副室向外部逸散热量的要素之间的平衡更加良好，从而能够进一步适当地保持副室内的温
度，由此能够进一步防止提前点火和失火。

[0024] (3)根据(1)或(2)所述的火花塞，其中，所述配件体积A(mm3)与所述热传导率B(W/mK)满足式(4)。

[0025] 9.8＜A/B＜42.5…式(4)

[0026] 本发明的火花塞通过采用上述式(4)，使容易在副室蓄积热量的要素与容易从副室向外部逸散热量的要素之间的平衡更加良好，从而能够进一步适当地保持副室内的温
度，由此能够进一步防止提前点火和失火。

附图说明

[0027] 图1是表示第一实施方式中的火花塞的结构的剖视图。

[0028] 图2是第一实施方式中的火花塞的局部放大剖视图。

具体实施方式

[0029] ＜第一实施方式＞

[0030] 以下，参照附图对火花塞100的第一实施方式进行详细说明。另外，在以下的说明中，将图1的下方侧称为火花塞100的前端侧(前方侧)，将图1的上方侧设为后端侧。

[0031] 图1是表示第一实施方式中的火花塞100的结构的剖视图。在图1中，火花塞100的中心轴线CX(火花塞的轴线)由单点划线图示出。

[0032] 火花塞100安装于内燃机，用于燃烧室内的混合气的点火。在安装于内燃机时，火花塞100的前端侧(纸面下侧)配置在内燃机的燃烧室内，后端侧(纸面上侧)配置在燃烧室
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、主体配件40。

[0033] 中心电极10由轴状的电极部件构成，并配置成其中心轴与火花塞100的中心轴线CX一致。中心电极10以使其前端部11位于比主体配件40的前端侧开口部40A靠后端侧(纸面
上侧)的方式，经由绝缘体20保持于主体配件40。中心电极10经由配置于后端侧的端子电极
30与外部电源电连接。

[0034] 接地电极13是从比主体配件40的前端侧开口部40A稍靠后端侧(纸面上侧)的位置朝向比中心电极10的前端部11稍靠前端侧(纸面下侧)的位置延伸的棒状的电极。具体而
言，接地电极13与主体配件40的前端侧开口部40A的稍靠后端侧(纸面上侧)的位置连接。并
且，接地电极13延伸至中心电极10的前端部11的前方。如图2所示，接地电极13具有与中心
电极10的前端部11对置的对置部13A。在接地电极13的对置部13A与中心电极10的前端部11
之间形成有放电间隙SG。

[0035] 绝缘体20是具有贯通中心的轴孔21的筒状部件。绝缘体20例如由氧化铝、氮化铝等陶瓷烧结体构成。在绝缘体20的轴孔21的前端侧，中心电极10以其前端部11露出的状态
被收容。在轴孔21的后端侧保持有轴状的作为电极部件的端子电极30。端子电极30的后端
部31从绝缘体20的后端开口部22延伸出，以能够与外部电源连接。中心电极10与端子电极
30经由被玻璃密封材料夹持的电阻体35而电连接，以抑制发生火花放电时的电波噪声的产
生。绝缘体20的中心轴与火花塞100的中心轴线CX一致。

[0036] 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例如由碳钢构成。主体配件40的中心轴与火花塞100的中心轴线CX一致。如上所述，在主体配件40的
前端侧开口部40A附近安装有接地电极13。在主体配件40的内侧的缩径部分与绝缘体20之
间设置有密封件43。密封件43例如由比构成主体配件40的金属材料柔软的金属材料构成。

[0037] 火花塞100具备罩部50。罩部50形成为圆顶状。罩部50例如由不锈钢、镍系合金、铜系合金等构成。罩部50以环状与主体配件40的前端(更具体而言为前端侧开口部40A)接合。
罩部50从前方侧覆盖中心电极10的前端部11以及接地电极13的对置部13A。由罩部50包围
的空间形成为预燃室空间(副室)63。预燃室空间63的后端65是主体配件40的内侧缩径的部
分(图2的虚线L穿过的部分)，具体而言，是绝缘体20与主体配件40在比中心电极10的前端
部11靠后端侧处接近的部分。罩部50的厚度随着从后端侧接近其顶部51A而逐渐减小。

[0038] 如图2所示，在罩部50，在比其顶部51A靠后端侧形成有多个喷孔61。喷孔61例如形成有4个。喷孔61均为大致圆柱形的贯通孔。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覆盖的空间即
预燃室空间63构成为点火室，并经由喷孔61与燃烧室连通。

[0039] 就本第一实施方式的火花塞100而言，主体配件40中比预燃室空间63的后端65靠3
前端侧(比虚线L靠前端侧)的配件体积A(mm)与主体配件40在常温下的热传导率B(W/mK)
满足下述(1)式、(5)式及(6)式。

[0040] 3.6＜A/B＜98.0…(1)

[0041] 716≤A≤2191…(5)

[0042] 13≤B≤372…(6)

[0043] 另外，主体配件40中比预燃室空间63的后端65靠前端侧的配件体积A(mm3)与预燃3
室空间63的空间体积(副室体积)C(mm)满足下述(2)式及(7)式。另外，预燃室空间63的空
间体积C是由没有形成喷孔61的状态下的罩部50(填充喷孔61而使内表面平滑地连接的状
态下的罩部50)、主体配件40、中心电极10、接地电极13以及绝缘体20围成的空间。

[0044] 0.18＜C/A＜1.20…(2)

[0045] 259≤C≤887…(7)

[0046] 在该火花塞100中，比预燃室空间63的后端65靠前端侧的配件体积A(mm3)的值越大，越容易在预燃室空间63蓄积热量。另外，主体配件40在常温下的热传导率B(W/mK)的值
越大，越容易从预燃室空间63向外部逸散热量。因此，通过采用3.6＜A/B＜98.0的结构，使
容易在预燃室空间63蓄积热量的要素与容易从预燃室空间63向外部逸散热量的要素之间
的平衡良好，从而能够适当地保持预燃室空间63内的温度，由此能够防止提前点火和失火。

[0047] 另外，在火花塞100中，预燃室空间63的副室体积C(mm3)的值越大，越容易从预燃室空间63向外部逸散热量。因此，通过采用0.18＜C/A＜1.20的结构，使容易在预燃室空间
63蓄积热量的要素与容易从预燃室空间63向外部逸散热量的要素之间的平衡良好，从而能
够适当地保持预燃室空间63内的温度，由此能够防止提前点火和失火。

[0048] 另外，就本第一实施方式的火花塞100而言，主体配件40中比预燃室空间63的后端3 3
65靠前端侧的配件体积A(mm)与预燃室空间63的空间体积C(mm)满足下述(3)式。

[0049] 0.36＜C/A＜0.58…(3)

[0050] 该火花塞100通过采用0.36＜C/A＜0.58的结构，使容易在预燃室空间63蓄积热量的要素与容易从预燃室空间63向外部逸散热量的要素之间的平衡更加良好，从而能够进一
步适当地保持预燃室空间63内的温度，由此能够进一步防止提前点火和失火。

[0051] 另外，就本第一实施方式的火花塞100而言，主体配件40中比预燃室空间63的后端3
65靠前端侧的配件体积A(mm)与主体配件40在常温下的热传导率B(W/mK)满足下述(4)式。

[0052] 9.8＜A/B＜42.5…(4)

[0053] 该火花塞100通过采用9.8＜A/B＜42.5的结构，使容易在预燃室空间63蓄积热量的要素与容易从预燃室空间63向外部逸散热量的要素之间的平衡更加良好，从而能够进一
步适当地保持预燃室空间63内的温度，由此能够进一步防止提前点火和失火。

[0054] 【实施例】

[0055] 以下，通过实施例对本发明进行更具体的说明。

[0056] 1.实验(与第一实施方式对应的实验)

[0057] (1)实验方法

[0058] (1.1)实施例

[0059] 使用图1、2所示的火花塞100的样品。详细条件记载于下面的表1中。该火花塞100满足第一实施方式的要件。在表1中，使用“编号”来表示实验例。表1的编号1、4、7、13、14、16
～21、23～26、28～33、35、36、42、45、48为实施例。

[0060] (1.2)比较例

[0061] 使用与图1、2所示的火花塞100不同的结构的火花塞的样品。详细条件记载于下面的表1中。该火花塞不满足第一实施方式的要件。在表1中，如“1*”那样附加了“*”的情况下，
表示为比较例。即，表1的编号2、3、5、6、8～12、15、22、27、34、37～41、43、44、46、47为比较
例。

[0062] (2)评价方法

[0063] (2.1)配件体积A(mm3)、空间体积C(mm3)的测定

[0064] 使用X射线CT(computed tomography：计算机断层扫描)扫描仪，在管电压200kV、管电流120μA的条件下，扫描各样品。根据扫描结果制作3D图像，测定主体配件中比预燃室
3 3
空间的后端靠前端侧的配件体积A(mm)和预燃室空间的空间体积C(mm)。

[0065] (2.2)耐提前点火评价试验

[0066] 对各样品进行耐提前点火评价试验。耐提前点火评价试验的概要如下所述。将各样品安装于直列四缸、排气量为1.3L的自然吸气发动机，以点火角度(曲轴转角)为规定的
初始值，以全开状态(6000rpm)使发动机的一系列工序运转1000个循环。确认在发动机动作
时是否发生了提前点火，在发生了提前点火的情况下，将此时的点火角度确定为提前点火
发生角度。在没有发生提前点火的情况下，使点火角度提前一度，然后再次使发动机以全开
状态进行动作，并确认有无发生提前点火。反复进行该处理直到发生提前点火为止，由此确
定各样品的提前点火发生角度。另外，对于作为基准的火花塞(搭载于试验发动机的正品火
花塞)，也以同样的方式确定提前点火发生角度。然后，计算作为基准的火花塞的提前点火
发生角度与各样品的提前点火发生角度的差分值。相对于该作为基准的火花塞，提前点火
发生角度越靠提前角侧，评价为耐提前点火性能越良好的火花塞。按照以下基准评价各样
品相对于成为基准的火花塞的提前点火角度，并给出各实验例的评价得分。将其结果示于
表1的“耐提前点火”一栏。

[0067] ＜耐提前点火的评价>

[0068] 评价以如下3个等级进行。评价得分的分数越高，表示耐提前点火性能良好。

[0069] 评价得分3：相对于作为基准的火花塞，5°CA以上提前角

[0070] 1：相对于作为基准的火花塞，2°CA以上且小于5°CA提前角

[0071] 0：相对于作为基准的火花塞，小于2°CA提前角或者延迟角

[0072] (2.3)耐失火的试验

[0073] 对各样品进行耐失火评价试验。耐失火评价试验的概要如下所述。将样品安装于直列四缸、排气量为1.6L的直喷涡轮增压发动机，在2000rpm、进气压力1000kPa的条件下，
测定运转了1000个循环时的失火率。失火率越低，评价为耐失火性能(点火性能)越良好的
火花塞。按照以下基准评价各样品的失火率，并给出各实验例的评价得分。将其结果示于表
1的“耐失火”一栏。

[0074] ＜耐失火的评价>

[0075] 评价以如下3个等级进行。评价得分的分数越高，表示耐失火性能越良好。

[0076] 评价得分3：失火率小于1％

[0077] 1：失火率为1％以上且小于3％

[0078] 0：失火率为3％以上

[0079] (2.4)综合评价

[0080] 基于耐提前点火的评价得分与耐失火的评价得分的合计得分，综合评价各样品。合计得分越高，评价为耐提前点火性能和耐失火性能这两者越良好。将合计得分为6的样品
的综合评价设为“◎”，将合计得分为4、2的样品的综合评价设为“〇”，将合计得分为3、1、0
的样品的综合评价设为“×”。将该结果示于表1的“综合评价”一栏。

[0081] 【表1】

[0082] 表1

[0083]

[0084] (3)评价结果

[0085] (3.1)关于耐提前点火

[0086] 在实验例2、3、5、6、8、9、11、12、37、38、40、41、43、44、46、47(比较例)中，主体配件3
40中比预燃室空间63的后端65靠前端侧的配件体积A(mm)相对于主体配件63在常温下的
热传导率B(W/mK)的比例A/B不满足上述(1)式(3.6＜A/B＜98.0)，“耐提前点火”的评价得
分为0。另一方面，在实验例1、4、7、10、13～36、39、42、45、48(实施例)中，A/B为上述(1)式
(3.6＜A/B＜98.0)，“耐提前点火”的评价得分为1或3。这样，实施例通过满足上述(1)式
(3.6＜A/B＜98.0)，从而与比较例相比，抑制了提前点火。

[0087] 在实验例1、4、7、10、25、28、31、34、39、42、45、48(实施例)中，A/B不满足上述(4)式(9.8＜A/B＜42.5)，“耐提前点火”的评价得分为1。另一方面，在实验例13～24、26、27、29、
30、32、33、35、36(实施例)中，A/B为上述(4)式(9.8＜A/B＜42.5)，“耐提前点火”的评价得
分为3。这样，实施例通过满足上述(4)式(9.8＜A/B＜42.5)，从而进一步抑制了提前点火。

[0088] (3.2)关于耐失火

[0089] 在实验例3、10、15、22、27、34、39、46(比较例)中，主体配件40中比预燃室空间63的3 3
后端65靠前端侧的配件体积A(mm)相对于预燃室空间63的空间体积C(mm)的比例C/A不满
足上述(2)式(0.18＜C/A＜1.20)，“耐失火”的评价得分为0。另一方面，在实验例1、2、4～9、
11～14、16～21、23～26、28～33、35～38、40～45、47、48(实施例)中，C/A为上述(2)式(0.18
＜C/A＜1.20)，“耐失火”的评价得分为1或3。这样，实施例通过满足上述(2)式(0.18＜C/A
＜1.20)，从而抑制了失火。

[0090] 在实验例2、4～7、9、11、14、16～19、21、23、26、28～31、33、35、38、40～43、45、47(实施例)中，C/A不满足上述(3)式(0.36＜C/A＜0.58)，“耐失火”的评价得分为1。另一方
面，在实验例1、8、12、13、20、24、25、32、36、37、44、48(实施例)中，C/A为上述(3)式(0.36＜
C/A＜0.58)，“耐失火”的评价得分为3。这样，实施例通过满足上述(3)式(0.36＜C/A＜
0.58)，从而进一步抑制了失火。

[0091] (3.3)关于综合评价

[0092] 在实验例1、4、7、13、14、16～21、23～26、28～33、35、36、42、45、48(实施例)中，“耐提前点火”的评价得分和“耐失火”的评价得分均为1以上，提前点火和失火这两者得到了抑
制。特别是在实验例13、20、24、25、32、36(实施例)中，合计得分为6，提前点火和失火这两者
被良好地抑制。

[0093] ＜其他实施方式(变形例)>

[0094] 另外，本发明并不限于上述实施方式，在不脱离其要旨的范围内能够以各种方式来实施。

[0095] (1)在上述实施方式中，罩部的形状为特定形状，但其形状可以适当变更。罩部的形状例如可以为圆筒、方形的箱型、圆锥等。

[0096] (2)在上述实施方式中，例示了具有特定数量的喷孔的火花塞，但喷孔的数量并不被特别限定，可以适当变更。另外，喷孔的配置、贯通方向也可以适当变更。

[0097] 标号说明

[0098] 10…中心电极

[0099] 11…前端部

[0100] 13…接地电极

[0101] 13A…对置部

[0102] 20…绝缘体

[0103] 21…轴孔

[0104] 22…后端开口部

[0105] 30…端子电极

[0106] 31…后端部

[0107] 35…电阻体

[0108] 40…主体配件

[0109] 40A…前端侧开口部

[0110] 41…筒孔

[0111] 43…密封件

[0112] 50…罩部

[0113] 50A…前端侧的部分

[0114] 50B…后端侧的部分

[0115] 51A…顶部

[0116] 61…喷孔

[0117] 63…预燃室空间(副室)

[0118] 65…预燃室空间的后端

[0119] 100…火花塞

[0120] CX…中心轴线

[0121] SG…放电间隙