專利名稱：火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種火花塞。
技術(shù)背景 例如，作為以火花塞的徑向作為放電方向的火花塞(下文也稱為“橫向放電型火 花塞”)，已知專利文獻(xiàn)1所公開的火花塞。(日本特開2002-83662號公報(bào)，日本特許第3497015號公報(bào)等)作為一種現(xiàn)有技術(shù)的火花塞，為了抑制火焰核的火焰熄滅效應(yīng) (flame-extinguishing action)，提供如下火花塞貴金屬電極頭被焊接到中心電極的 前端和接地電極的末端(distal end)中的每一方。當(dāng)貴金屬電極頭被焊接到電極的端 部時(shí)，如果電極的直徑與貴金屬電極頭的直徑之差大，則難以進(jìn)行對稱焊接(balanced welding)，這可能降低焊接強(qiáng)度。為此，為了使中心電極的直徑接近貴金屬電極頭的直徑， 通常采用中心電極的直徑朝向其前端減小的結(jié)構(gòu)。然而，由于在中心電極的直徑減小的起 點(diǎn)部分形成角部，因此，現(xiàn)有技術(shù)的橫向放電型火花塞存在如下問題在接地電極與形成于 中心電極的直徑減小的起點(diǎn)部分的角部之間產(chǎn)生放電。本發(fā)明具有如下目的提供一種用于能夠抑制在除了正常的放電路徑之外的部分 產(chǎn)生放電的橫向放電型火花塞的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
構(gòu)思本發(fā)明以解決上述問題的至少一部分并且本發(fā)明能以下面提供的方面或適 用例來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的火花塞包括中心電極，其沿所述火花塞的軸線方向延伸；中心電極側(cè) 貴金屬電極頭，其被接合到所述中心電極的前端；接地電極，其與所述中心電極側(cè)貴金屬電 極頭的側(cè)面相對；和接地電極側(cè)貴金屬電極頭，其被接合到所述接地電極的端面，其中在 所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的末端的角部中，將最接近所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭的 前端方向的角部作為第一角部；在所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭的前端的角部中，將最接 近所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的角部作為第二角部；在形成于所述中心電極的直徑減小 的起點(diǎn)的角部中，將最接近所述接地電極的角部作為第三角部；在所述接地電極的角部中， 將最接近所述第三角部的角部作為第四角部；在所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的末端的角 部中，將最接近所述第三角部的角部作為第五角部；在如下條件下將通過一個(gè)角部的頂 點(diǎn)并且二等分所述一個(gè)角部的直線作為第一直線，將通過另一個(gè)角部的頂點(diǎn)并且二等分所 述另一個(gè)角部的直線作為第二直線，將與所述第一直線相切并且端點(diǎn)位于所述一個(gè)角部的 頂點(diǎn)和所述另一個(gè)角部的頂點(diǎn)的圓弧作為第一圓弧，以及將與所述第二直線相切并且端點(diǎn) 位于所述一個(gè)角部的頂點(diǎn)和所述另一個(gè)角部的頂點(diǎn)的圓弧作為第二圓弧，在上述角部中的 任意兩個(gè)角部之間建立的假想飛火路徑被限定為如下路徑的組合沿著所述第一圓弧延伸 并且連接所述一個(gè)角部的頂點(diǎn)和所述第一圓弧的中點(diǎn)的路徑；連接所述第一圓弧的中點(diǎn)和所述第二圓弧的中點(diǎn)的直線路徑；以及沿著所述第二圓弧延伸并且連接所述第二圓弧的中 點(diǎn)和所述另一個(gè)角部的頂點(diǎn)的路徑；以及在如下條件下將在所述第一角部和所述第二角 部之間限定的假想飛火路徑的長度作為Li，將在所述第三角部和所述第四角部之間限定的 假想飛火路徑的長度作為L2，將在所述第三角部和所述第五角部之間限定的假想飛火路徑 的長度作為L3，將L2和L3中較短的一方作為L4，滿足關(guān)系式L4/L1 ≥1. 1。該火花塞可以抑制從除了正常放電路徑之外的路徑發(fā)生放電。作為抑制沿著除了 正常路徑之外的路徑發(fā)生飛火的對策，增大中心電極的貴金屬電極頭的長度和接地電極的 貴金屬電極頭的長度從而增大角部間的直線距離不是必須的。因此，可以減小中心電極的 貴金屬電極頭的長度和接地電極的貴金屬電極頭的長度，從而可以降低火花塞的成本。在該火花塞中，所述第一角部和所述第二角部被構(gòu)造成使得第一半直線和第二半 直線彼此交叉，其中，所述第一半直線以所述第一角部的頂點(diǎn)作為起點(diǎn)朝向所述第一角部 的外側(cè)延伸并且二等分所述第一角部，所述第二半直線以所述第二角部的頂點(diǎn)作為起點(diǎn)朝 向所述第二角部的外側(cè)延伸并且二等分所述第二角部；當(dāng)L2 < L3時(shí)，所述第三角部和所述 第四角部被構(gòu)造成使得第三半直線和第四半直線不彼此交叉，其中，所述第三半直線以所 述第三角部的頂點(diǎn)作為起點(diǎn)朝向所述第三角部的外側(cè)延伸并且二等分所述第三角部，所述 第四半直線以所述第四角部的頂點(diǎn)作為起點(diǎn)朝向所述第四角部的外側(cè)延伸并且二等分所 述第四角部；以及當(dāng)L3 < L2時(shí)，所述第三角部和所述第五角部被構(gòu)造成使得所述第三半直 線和第五半直線不彼此交叉，其中，所述第五半直線以所述第五角部的頂點(diǎn)作為起點(diǎn)朝向 所述第五角部的外側(cè)延伸并且二等分所述第五角部。根據(jù)該火花塞，容易在第一角部和第二角部之間發(fā)生飛火，從而容易產(chǎn)生正常放 電。此外，可以抑制在第三角部和第四角部之間發(fā)生飛火以及在第三角部和第五角部之間 發(fā)生飛火。本發(fā)明的另一火花塞包括中心電極，其沿所述火花塞的軸線方向延伸；中心電 極側(cè)貴金屬電極頭，其被接合到所述中心電極的前端；接地電極，其與所述中心電極側(cè)貴 金屬電極頭的側(cè)面相對；和接地電極側(cè)貴金屬電極頭，其被接合到所述接地電極的端面，其 中，在所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的末端的角部中，將最接近所述中心電極側(cè)貴金屬電 極頭的前端方向的角部作為第一角部；在所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭的前端的角部中， 將最接近所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的角部作為第二角部；在形成于所述中心電極的直 徑減小的起點(diǎn)的R倒角部中，將最接近所述接地電極的R倒角部作為第一R倒角部；將由夾 著所述第一 R倒角部的兩條直線的交點(diǎn)和這兩條直線形成的假想角部作為第三角部；在形 成于所述接地電極的端面和側(cè)面之間的R倒角部中，將最接近所述第三角部的R倒角部作 為第二 R倒角部；將由夾著所述第二 R倒角部的兩條直線的交點(diǎn)和這兩條直線形成的假想 角部作為第四角部；在所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的末端的角部中，將最接近所述第三 角部的角部作為第五角部；在如下條件下將通過一個(gè)角部的頂點(diǎn)并且二等分所述一個(gè)角 部的直線作為第一直線，將通過另一個(gè)角部的頂點(diǎn)并且二等分所述另一個(gè)角部的直線作為 第二直線，將與所述第一直線相切并且端點(diǎn)位于所述一個(gè)角部的頂點(diǎn)和所述另一個(gè)角部的 頂點(diǎn)的圓弧作為第一圓弧，以及將與所述第二直線相切并且端點(diǎn)位于所述一個(gè)角部的頂點(diǎn) 和所述另一個(gè)角部的頂點(diǎn)的圓弧作為第二圓弧，在上述角部中的任意兩個(gè)角部之間建立的 假想飛火路徑被限定為如下路徑的組合沿著所述第一圓弧延伸并且連接所述一個(gè)角部的頂點(diǎn)和所述第一圓弧的中點(diǎn)的路徑；連接所述第一圓弧的中點(diǎn)和所述第二圓弧的中點(diǎn)的直 線路徑；以及沿著所述第二圓弧延伸并且連接所述第二圓弧的中點(diǎn)和所述另一個(gè)角部的頂 點(diǎn)的路徑；以及在如下條件下將在所述第一角部和所述第二角部之間限定的假想飛火路 徑的長度作為Li，將在所述第三角部和所述第四角部之間限定的假想飛火路徑的長度作為 L2，將在所述第三角部和所述第五角部之間限定的假想飛火路徑的長度作為L3，將L2和L3 中較短的一方作為L4，滿足關(guān)系式L4/L1 ^0.9；以及所述第一 R倒角部的曲率半徑和所述 第二 R倒角部的曲率半徑是0. Imm以上。該火花塞可以抑制從除了正常放電路徑之外的路徑發(fā)生放電。本發(fā)明的另一火花塞包括中心電極，其沿所述火花塞的軸線方向延伸；中心電極側(cè)貴金屬電極頭，其被接合到所述中心電極的前端；接地電極，其與所述中心電極側(cè)貴 金屬電極頭的側(cè)面相對；和接地電極側(cè)貴金屬電極頭，其被接合到所述接地電極的端面，其 中，在所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的末端的角部中，將最接近所述中心電極側(cè)貴金屬電 極頭的前端方向的角部作為第一角部；在所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭的前端的角部中， 將最接近所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的角部作為第二角部；在形成于所述中心電極的直 徑減小的起點(diǎn)的R倒角部中，將最接近所述接地電極的R倒角部作為第一R倒角部；將由夾 著所述第一 R倒角部的兩條直線的交點(diǎn)和這兩條直線形成的假想角部作為第三角部；在形 成于所述接地電極的端面和側(cè)面之間的R倒角部中，將最接近所述第三角部的R倒角部作 為第二 R倒角部；將由夾著所述第二 R倒角部的兩條直線的交點(diǎn)和這兩條直線形成的假想 角部作為第四角部；在所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的末端的角部中，將最接近所述第三 角部的角部作為第五角部；在如下條件下將通過一個(gè)角部的頂點(diǎn)并且二等分所述一個(gè)角 部的直線作為第一直線，將通過另一個(gè)角部的頂點(diǎn)并且二等分所述另一個(gè)角部的直線作為 第二直線，將與所述第一直線相切并且端點(diǎn)位于所述一個(gè)角部的頂點(diǎn)和所述另一個(gè)角部的 頂點(diǎn)的圓弧作為第一圓弧，以及將與所述第二直線相切并且端點(diǎn)位于所述一個(gè)角部的頂點(diǎn) 和所述另一個(gè)角部的頂點(diǎn)的圓弧作為第二圓弧，在上述角部中的任意兩個(gè)角部之間建立的 假想飛火路徑被限定為如下路徑的組合沿著所述第一圓弧延伸并且連接所述一個(gè)角部的 頂點(diǎn)和所述第一圓弧的中點(diǎn)的路徑；連接所述第一圓弧的中點(diǎn)和所述第二圓弧的中點(diǎn)的直 線路徑；以及沿著所述第二圓弧延伸并且連接所述第二圓弧的中點(diǎn)和所述另一個(gè)角部的頂 點(diǎn)的路徑；在如下條件下將在所述第一角部和所述第二角部之間限定的假想飛火路徑的 長度作為Li，將在所述第三角部和所述第四角部之間限定的假想飛火路徑的長度作為L2， 將在所述第三角部和所述第五角部之間限定的假想飛火路徑的長度作為L3，將L2和L3中 較短的一方作為L4，滿足關(guān)系式L4/L1 ^ 1.0 ；以及所述第一 R倒角部的曲率半徑和所述第 二 R倒角部的曲率半徑是0. 05mm以上。該火花塞可以進(jìn)一步抑制從除了正常放電路徑之外的路徑發(fā)生放電。在該火花塞中，所述第一 R倒角部的曲率半徑和所述第二 R倒角部的曲率半徑是 0. Imm以上。該火花塞可以抑制從除了正常放電路徑之外的路徑發(fā)生放電。在該火花塞中，在如下條件下將與所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的端面平行、與 所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭重疊、并且與所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭上的最接近所述 接地電極側(cè)貴金屬電極頭的端面的點(diǎn)間隔0. Imm的假想平面作為第一假想平面，將作為所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭的被所述第一假想平面切開的部分、并且在所述中心電極側(cè)貴 金屬電極頭被投影到所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的端面時(shí)與所述接地電極側(cè)貴金屬電 極頭的端面重疊的放電貢獻(xiàn)部分的體積作為VI，將與所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的端 面平行、與所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭重疊、并且與所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的端 面間隔0. Imm的假想平面作為第二假想平面，以及將作為所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的 被所述第二假想平面切開的部分、并且在所述放電貢獻(xiàn)部分被投影到所述接地電極側(cè)貴金 屬電極頭的端面時(shí)與所述放電貢獻(xiàn)部分重疊的放電貢獻(xiàn)部分的體積作為V2，滿足關(guān)系式 V1+V2 彡 0. 015mm3ο該火花塞可以抑制中心電極側(cè)貴金屬電極頭的消耗和接地電極側(cè)貴金屬電極頭 的消耗。可以抑制作為中心電極側(cè)貴金屬電極頭和接地電極側(cè)貴金屬電極頭之間的最短距 離的間隙的增加，并且可以提高電極的耐 久性。所述第一角部和所述第五角部可以被構(gòu)造成使得，沿著所述火花塞的軸線方向從 所述第三角部延伸的直線不與所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭交叉。該火花塞可以抑制否則會由于燃料的附著而在接地電極與形成于中心電極的直 徑減小的起點(diǎn)部分的角部之間產(chǎn)生燃料橋(fuel bridge)，并且可以抑制電流的泄漏。所述第三角部也可以從設(shè)置于所述中心電極的外周的大致筒狀的絕緣體的前端 露出。該火花塞可以在碳附著到絕緣體的前端的狀態(tài)下抑制否則會由于燃料的附著而 在附著到中心電極和絕緣體的前端的碳與接地電極之間產(chǎn)生燃料橋，并且可以抑制電流的 泄漏。在該火花塞中，在如下條件下在所述中心電極和所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭 之間形成熔融部，在形成于所述中心電極和所述熔融部之間的交界部的角部中，將最接近 所述接地電極的角部作為第六角部，將在所述第四角部和所述第六角部之間建立的假想飛 火路徑的長度作為L5，將在所述第五角部和所述第六角部之間建立的假想飛火路徑的長度 作為L6，以及將L5和L6中的較短的一方作為L7，滿足關(guān)系式L7/L4彡0. 5。該火花塞可以進(jìn)一步抑制從除了正常放電路徑之外的路徑發(fā)生放電。在該火花塞中，在如下條件下在所述中心電極和所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭 之間形成熔融部，將在所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭和所述熔融部之間的交界部得到的角 度作為θ 1，以及將在所述熔融部和所述中心電極之間的交界部得到的角度作為θ 2，滿足 關(guān)系式θ 1 > θ 2和關(guān)系式θ 1 < 180°。該火花塞可以增強(qiáng)從中心電極側(cè)貴金屬電極頭到中心電極的熱傳導(dǎo)?？梢砸愿鞣N方式來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。例如，可以以例如火花塞的制造方法、制造裝置、 制造系統(tǒng)等形式來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的火花塞100的部分剖視圖；圖2是火花塞100的中心電極20的前端22附近的放大圖；圖3㈧和圖3(B)是示出中心電極20的前端22的進(jìn)一步放大圖；圖4㈧和圖4(B)是示出直線路徑J1、J2的圖5是關(guān)于第一假想飛火路徑(flying spark path)VPl的定義的圖；圖6是關(guān)于第二假想飛火路徑VP2的定義的圖；圖7是關(guān)于第三假想飛火路徑VP3的定義的圖；圖8的㈧和⑶是示出火花塞100的前端附近的另一示例的圖；圖9是關(guān)于當(dāng)角部a3和a4被倒圓 角時(shí)得到的第二假想飛火路徑VP2的定義的 圖；圖10是示出中心電極電極頭90與接地電極電極頭95之間的關(guān)系的圖；圖11㈧和圖11 (B)是示出角部a3、角部al和角部a5之間的位置關(guān)系的圖；圖12(A)是示出該實(shí)施方式的火花塞100的前端附近的圖；圖12(B)是示出比較例的火花塞100的前端附近的圖；圖13㈧和圖13⑶是示出中心電極20的前端22的放大圖；圖14是示出飛火路徑比率(flying spark path ratio)Lr與肩位置飛火比率 Fr (shoulder position flying spark ratio)之間的關(guān)系的圖；圖15是示出各R倒角部(R-chamfered portion)rfl和rf2的曲率半徑與肩位置 飛火比率Fr之間的關(guān)系的圖；圖16是示出對向體積(opposed Volume) V與試驗(yàn)后得到的間隙G的增加量之間 的關(guān)系的圖；圖17是示出變型例的接地電極30b的結(jié)構(gòu)的圖；圖18是示出變型例的中心電極20的前端22附近的圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將按照如下順序來說明作為本發(fā)明的一個(gè)方面的火花塞的實(shí)施方式。A.火花塞的結(jié)構(gòu)B.各部分的形狀和尺寸C.關(guān)于飛火路徑比率Lr的試驗(yàn)例D.關(guān)于R倒角部的曲率半徑的試驗(yàn)例E.關(guān)于對向體積V的試驗(yàn)例F.變型例A.火花塞的結(jié)構(gòu)圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的火花塞100的部分剖視圖。在圖1中，火花塞100 的軸線方向OD被作為圖中的上下方向，圖中的下側(cè)和上側(cè)分別指的是火花塞100的前端側(cè) 和基端側(cè)。火花塞100包括絕緣體10、金屬殼50、中心電極20、接地電極30和端子金屬配件 (fitting)40。中心電極20被保持成使得中心電極在絕緣體10內(nèi)沿軸線方向OD延伸。絕 緣體10起到絕緣元件的功能，金屬殼50保持絕緣體10。端子金屬配件40被設(shè)置在絕緣體 10的基端。參照圖2詳細(xì)地說明中心電極20和接地電極30的結(jié)構(gòu)。絕緣體10通過燒結(jié)氧化鋁等而制成，并且具有沿軸線方向OD延伸的軸向孔12被 形成在絕緣體10的軸中心的筒狀形狀。具有最大外徑的凸緣19被設(shè)置在軸線方向OD的 大致中央，基端桿部(barrel) 18被形成在接近基端(圖1中的上側(cè))的位置。外徑比基端桿部18的外徑小的前端桿部17被形成在比凸緣19接近前端(圖1中的下側(cè))的位置，夕卜 徑比前端桿部17的外徑小的腿部13被形成在比前端桿部17更接近前端的位置。腿部13 的直徑朝向其前端減小。當(dāng)火花塞100被安裝于內(nèi)燃機(jī)的缸蓋(enginehead)200時(shí)，腿部 13暴露于發(fā)動機(jī)的燃燒室。在腿部13和前端桿部17之間形成臺階部15。金屬殼50是由低碳鋼材料制成的筒狀金屬配件并且將火花塞100固定到內(nèi)燃機(jī)的缸蓋200。金屬殼50在其中保持絕緣體10，并且由金屬殼50包圍絕緣體10的從基端桿 部18的一部分到腿部13的部分。金屬殼50包括工具接合部51和安裝螺紋部52。工具接合部51是如下部分圍 繞該部分裝配火花塞扳手(未示出)。金屬殼50的安裝螺紋部52是形成有螺紋的部分； 并且該安裝螺紋部52與設(shè)置于內(nèi)燃機(jī)的上部的缸蓋200的安裝螺紋孔201螺紋接合。在金屬殼50的工具接合部51與安裝螺紋部52之間形成凸緣狀的密封部54。通 過彎曲板元件而形成的環(huán)狀墊圈5被裝配到位于安裝螺紋部52與密封部54之間的螺紋頸 部59。當(dāng)火花塞100被安裝到缸蓋200時(shí)，墊圈5在密封部54的支撐面55與安裝螺紋孔 201的開口周緣部205之間被壓塌并且變形。由于墊圈5的變形，火花塞100與缸蓋200之 間的空間被密封，由此防止了否則會由安裝螺紋孔201引起的內(nèi)燃機(jī)的內(nèi)部氣密泄漏。在比金屬殼50的工具接合部51接近基端的位置設(shè)置薄的彎邊部(clamping portion) 53。如彎邊部53的情況那樣，在密封部54與工具接合部51之間設(shè)置薄的彎曲部 (buckling portion) 58。圓環(huán)狀的環(huán)構(gòu)件6和7被置于從金屬殼50的工具接合部51到彎 邊部53的內(nèi)周面與絕緣體10的基端桿部18的外周面之間。用滑石粉(滑石)9填充環(huán)構(gòu) 件6和7之間的空間。當(dāng)彎邊部53被彎邊成向內(nèi)彎曲時(shí)，在金屬殼50內(nèi)借助于環(huán)構(gòu)件6、 7和滑石9將絕緣體10壓向前端。結(jié)果，絕緣體10的臺階部15被沿金屬殼50的內(nèi)周面形 成的臺階部56支撐，并且使金屬殼50與絕緣體10成為一體。由被置于絕緣體10的臺階 部15與金屬殼50的臺階部56之間的環(huán)形板狀密封件8維持金屬殼50與絕緣體10之間 的氣密性，由此防止燃燒氣體的流出。彎曲部58被構(gòu)造成通過在彎邊操作時(shí)增加壓縮力而 變得向外撓曲變形，并且增益滑石9的壓縮行程，由此增強(qiáng)了金屬殼50的內(nèi)部氣密性。在 絕緣體10與金屬殼50的比臺階部56接近前端的部分之間設(shè)置預(yù)定尺寸的間隙CL。圖2是火花塞100的中心電極20的前端22附近的放大圖。中心電極20是具有 如下結(jié)構(gòu)的棒狀電極芯材25被埋設(shè)在電極母材21中。電極母材21由鎳或含鎳作為主要 成分的合金制成，例如由Inconel (商標(biāo)名稱)600或601等制成。芯材25由比電極母材21 顯示出更優(yōu)異的導(dǎo)熱性的銅或者含銅作為主要成分的合金制成。通常通過用芯材25填充 被形成為有底的筒狀形狀的電極母材21的內(nèi)部、并且通過擠出成型拉出電極母材21的底 側(cè)來制成中心電極20。芯材25的桿部具有大致恒定的外徑，但是在芯材25的前端側(cè)形成 直徑減小部。中心電極20在軸向孔12內(nèi)朝向基端延伸，并且經(jīng)由密封元件4和陶瓷電阻 器3(圖1)被電連接到端子金屬配件40 (圖1)。高壓纜線(未示出)經(jīng)由火花塞蓋(未示 出)被連接到端子金屬配件40，并且向端子金屬配件40施加高電壓。中心電極20的前端22比絕緣體10的前端11突出。中心電極電極頭90經(jīng)由通 過激光焊接形成的熔融部91被接合到中心電極20的前端22的端部。中心電極電極頭90 具有沿軸線方向OD延伸的大致柱狀形狀、并且由具有高熔點(diǎn)的貴金屬制成，以增強(qiáng)耐火花 損耗性。中心電極電極頭90由例如銥(Ir)或含Ir作為主要成分并且添加有鉬(Pt)、銠(Rh)、釕(Ru)、鈀(Pd)和錸(Re)中的一種或兩種以上的Ir合金制成。接地電極30由具有高耐腐蝕性的金屬制成，例如Inconel (商標(biāo)名稱)600和601 等鎳合金。接地電極30的基部32通過焊接被接合到金屬殼50的前端57。接地電極30被 彎曲，并且接地電極30的端面33與中心電極電極頭90的側(cè)面92相對。此外，接地電極電極頭95被接合到接地電極30的端面33。接地電極電極頭95具 有基本上垂直于軸線方向OD的大致柱狀形狀，并且接地電極電極頭95的端面96與中心電 極電極頭90的側(cè)面92相對。接地電極電極頭95由與中心電極電極頭90的材料相同的材 料制成。B.各部分的形狀和尺寸圖3㈧是示出中心電極20的前端22的進(jìn)一步放大圖。圖3 (B)是沿軸線方向觀 察時(shí)的火花塞100的前端附近的圖。圖3(B)省略了絕緣體10的前端11。在圖3(A)中畫 出了三個(gè)假想飛火路徑VP1 、VP2和VP3。假想飛火路徑是被作為當(dāng)在各角部發(fā)生飛火時(shí)飛 火飛出的路徑的可想象的假想路徑。第一假想飛火路徑VP 1是當(dāng)在接地電極電極頭95的 角部al和中心電極電極頭90的角部a2之間的部分發(fā)生飛火時(shí)得到的假想路徑。第二假 想飛火路徑VP2是當(dāng)在中心電極20的角部a3和接地電極30的角部a4之間的部分發(fā)生飛 火時(shí)得到的假想路徑。第三假想飛火路徑VP3是當(dāng)在中心電極20的角部a3和接地電極電 極頭95的角部a5之間的部分發(fā)生飛火時(shí)得到的假想路徑。稍后將說明三個(gè)假想飛火路徑 VPU VP2和VP3的定義。在接地電極電極頭95的末端的角部中，角部al是最接近中心電極電極頭90的前 端方向(圖3(A)所示的軸線方向0D)的角部。在中心電極電極頭90的前端的角部中，角 部a2是最接近接地電極電極頭95的角部。在形成于中心電極20的直徑減小的起點(diǎn)部分的角部中，角部a3是最接近接地電 極30的角部。減小中心電極20的直徑的原因是，為了通過減小中心電極20的前端22的 直徑與中心電極電極頭90的直徑之差而以良好對稱的方式將中心電極電極頭90焊接到中 心電極20。在接地電極30的角部中，角部a4是最接近角部a3的角部。在接地電極電極頭 95的末端的角部中，角部a5是最接近角部a3的角部。圖3 (B)所示的角部a4實(shí)際上位于 接地電極30的里側(cè)(back)。在橫向放電型火花塞中，期望在接地電極電極頭95和中心電極電極頭90之間發(fā) 生正常的放電。具體地，期望沿著假想飛火路徑VPl在角部al和角部a2之間發(fā)生放電。然 而，如果第二假想飛火路徑VP2的長度L2比第一假想飛火路徑VPl的長度Ll短，則將沿著 第二假想飛火路徑VP2在角部a3和角部a4之間發(fā)生放電。同樣地，如果第三假想飛火路 徑VP3的長度L3比第一假想飛火路徑VPl的長度Ll短，則將沿著第三假想飛火路徑VP3 在角部a3和角部a5之間發(fā)生放電。因此，為了使放電沿著第一假想飛火路徑VPl發(fā)生在 角部al和角部a2之間，優(yōu)選第二假想飛火路徑VP2的長度L2和第三假想飛火路徑VP3的 長度L3比第一假想飛火路徑VPl的長度Ll長。在相互比較第二假想飛火路徑VP2的長度L2和第三假想飛火路徑VP3的長度L3 并且將較短的長度定義為L4的情況下，期望火花塞將滿足下式(1)。L4/L1 ^ 1.1... (1)其中，L4= min (L2，L3)。
下面將詳細(xì)說明上述定義的理由。在下文中，L4/L1被定義為飛火路徑比率Lr。只要火花塞被構(gòu)造成滿足式(1)，就可以抑制沿著第二假想飛火路徑VP2或第三 假想飛火路徑VP3發(fā)生飛火。作為抑制沿著除了正常路徑之外的路徑發(fā)生飛火的對策，使 中心電極電極頭90的長度和接地電極電極頭95的長度長從而增大角部間的直線距離不是 必須的。因此，可以減小中心電極電極頭90的長度和接地電極電極頭95的長度，從而可以 降低火花塞的成本。圖4(A)和圖4(B)是直線路徑Jl、J2的圖。只要火花塞滿足關(guān)系式(1)，即使當(dāng) 如圖4(A)所示地直線連接角部al和角部a2的直線路徑Jl的長度Pl與直線連接角部a3 和角部a4的直線路徑J2的長度P2之間存在例如由下式(2)表示的關(guān)系時(shí)，也能抑制在角 部a3和角部a4之間發(fā)生飛火。P2/P1 ^ 1. 1. . . (2)具體地，飛火的發(fā)生可以被理解為不取決于角部之間的直線距離而是取決于假想 飛火路徑VPl至VP3的長度。
圖5是關(guān)于第一假想飛火路徑VPl的定義的圖。示出了兩個(gè)角部al和a2的沿同 一垂直截面截取的狀態(tài)。首先，畫出沿角部al的角的二等分線定位并且從角部al向外延 伸的半直線bl。同樣地，畫出沿角部a2的角的二等分線定位并且從角部a2向外延伸的半 直線b2。接著，畫出與半直線bl相切并且端點(diǎn)位于角部al的頂點(diǎn)和角部a2的頂點(diǎn)的圓 弧Cl。同樣地，畫出與半直線b2相切并且端點(diǎn)位于角部al的頂點(diǎn)和角部a2的頂點(diǎn)的圓弧 c2。沿著圓弧Cl的連接角部al的頂點(diǎn)和圓弧Cl的中點(diǎn)ml的部分行進(jìn)的路徑作為路 徑chl。連接圓弧cl的中點(diǎn)ml和圓弧c2的中點(diǎn)m2的直線路徑作為路徑dl。此外，沿著 圓弧c2的連接圓弧c2的中點(diǎn)m2和角部a2的頂點(diǎn)的部分行進(jìn)的路徑作為路徑ch2。連接 路徑chl、路徑dl和路徑ch2的路徑被定義為第一假想飛火路徑VP1?，F(xiàn)在說明如上所述地定義第一假想飛火路徑VPl的理由。火花塞很可能從電極頭 的集中有電場的角部發(fā)生飛火。飛火被認(rèn)為是沿著一個(gè)角部的二等分線發(fā)射并且沿著圓弧 到達(dá)另一角部。由于分別在兩個(gè)角部中產(chǎn)生飛火，因此，取決于發(fā)生飛火的角部可構(gòu)思兩個(gè) 路徑(圓弧cl和圓弧c2)。因此，考慮兩個(gè)路徑設(shè)定的第一假想飛火路徑VPl可以被認(rèn)為 是最精確地表示飛火的實(shí)際路徑。這同樣適用于下述第二假想飛火路徑VP2和第三假想飛 火路徑VP3。取決于角部al和a2的配置，半直線bl和b2可能在空間中不彼此交叉。然而，角 部al和角部a2優(yōu)選被構(gòu)造成使得半直線bl和b2在空間中彼此交叉。利用該構(gòu)造，飛火 變得易于在角部al和角部a2之間發(fā)生，從而可以容易地引起正常的放電。圖6是關(guān)于第二假想飛火路徑VP2的定義的圖。以與第一假想飛火路徑VPl類似 的方式來定義第二假想飛火路徑VP2。具體地，首先畫出沿角部a3的角的二等分線定位并 且從角部a3向外延伸的半直線b3。同樣地，畫出沿角部a4的角的二等分線定位并且從角 部a4向外延伸的半直線b4。接著，畫出與半直線b3相切并且端點(diǎn)位于角部a3的頂點(diǎn)和角 部a4的頂點(diǎn)的圓弧c3。同樣地，畫出與半直線b4相切并且端點(diǎn)位于角部a3的頂點(diǎn)和角 部a4的頂點(diǎn)的圓弧c4。沿著圓弧c3的連接角部a3的頂點(diǎn)和圓弧c3的中點(diǎn)m3的部分行 進(jìn)的路徑作為路徑ch3。連接圓弧c3的中點(diǎn)m3和圓弧c4的中點(diǎn)m4的直線路徑作為路徑d2。此外，沿著圓弧c4的連接圓弧c4的中點(diǎn)m4和角部a4的頂點(diǎn)的部分行進(jìn)的路徑作為路徑ch4。連接路徑ch3、路徑d2和路徑ch4的路徑被定義為第二假想飛火路徑VP2。圖7是關(guān)于第三假想飛火路徑VP3的定義的圖。以與第一假想飛火路徑VPl和第 二假想飛火路徑VP2類似的方式來定義第三假想飛火路徑VP3。具體地，首先畫出沿角部 a3的角的二等分線定位并且從角部a3向外延伸的半直線b3。同樣地，畫出沿角部a5的角 的二等分線定位并且從角部a5向外延伸的半直線b5。接著，畫出與半直線b3相切并且端 點(diǎn)位于角部a3的頂點(diǎn)和角部a5的頂點(diǎn)的圓弧c5。同樣地，畫出與半直線b5相切并且端點(diǎn) 位于角部a3的頂點(diǎn)和角部a5的頂點(diǎn)的圓弧c6。沿著圓弧c5的連接角部a3的頂點(diǎn)和圓弧 c5的中點(diǎn)m5的部分行進(jìn)的路徑作為路徑ch5。連接圓弧c5的中點(diǎn)m5和圓弧c6的中點(diǎn)m6 的直線路徑作為路徑d3。此外，沿著圓弧c6的連接圓弧c6的中點(diǎn)m6和角部a5的頂點(diǎn)的 部分行進(jìn)的路徑作為路徑ch6。連接路徑ch5、路徑d3和路徑ch6的路徑被定義為第三假 想飛火路徑VP3。當(dāng)滿足關(guān)系式L2 < L3時(shí)，角部a3和角部a4優(yōu)選被構(gòu)造成使得半直線b3和半直 線b4彼此不交叉(參見圖6)。由于利用上述構(gòu)造可以使第二假想飛火路徑VP2的路徑長， 因此，可以抑制在角部a3和角部a4之間發(fā)生飛火。此外，當(dāng)滿足關(guān)系式L3 < L2時(shí)，角部a3和角部a5優(yōu)選被構(gòu)造成使得半直線b3 和半直線b5彼此不交叉(參見圖7)。由于利用上述構(gòu)造可以使第三假想飛火路徑VP3的 路徑長，因此，可以抑制在角部a3和角部a5之間發(fā)生飛火。圖8(A)是示出火花塞100的前端附近的另一示例的圖。圖8(B)是示出從軸線方 向觀察時(shí)的火花塞100的前端附近的圖。圖8(B)省略了絕緣體10的前端11。圖8所示的 火花塞100的前端附近與圖3所示的火花塞100的前端附近的區(qū)別在于角部a3和角部a4 被進(jìn)行了所謂的倒圓角。在環(huán)狀地形成于中心電極的直徑減小的起點(diǎn)部分的R倒角部(圖 8(B)中的陰影線部分)中，形成于角部a3的R倒角部rfl是最接近接地電極的R倒角部。 在該情況下，角部a3是由夾著R倒角部rf 1的兩條直線以及這兩條直線的交點(diǎn)構(gòu)成的假想 角部。在形成于接地電極的端面33和側(cè)面34之間的R倒角部中，形成于角部a4的R倒角 部rf2是最接近角部a3的R倒角部。在該情況下，角部a4是由夾著R倒角部rf2的兩條 直線以及這兩條直線的交點(diǎn)構(gòu)成的假想角部。圖8(B)所示的角部a4和R倒角部rf2實(shí)際 上位于接地電極30的里側(cè)。圖9是關(guān)于當(dāng)角部a3、a4被倒圓角時(shí)得到的第二假想飛火路徑VP2的定義的圖。 如圖9所示，即使當(dāng)角部a3、a4被倒圓角時(shí)，如圖6的情況那樣，從假想地畫出的角部a3朝 向假想地畫出的角部a4來定義第二假想飛火路徑VP2。如上所述，相互比較第二假想飛火 路徑VP2的長度L2和第三假想飛火路徑VP3的長度L3，并且將較短的長度作為L4。如上所述，當(dāng)角部a3、a4被倒圓角時(shí)，電場不容易集中在R倒角部rfl和rf2上。 因此，用于引起R倒角部rfl和R倒角部rf2之間的放電的放電電壓變高。具體地，即使當(dāng) 該第二假想飛火路徑VP2的長度L2比角部未被倒圓角的火花塞的第二假想飛火路徑VP2 的長度L2(圖3)短，在R倒角部rfl和R倒角部rf2之間也不容易發(fā)生飛火。因此，為了抑制具有圖8所示的結(jié)構(gòu)的火花塞中在除了角部al和角部a2之間的 空間之外的部分產(chǎn)生飛火，優(yōu)選火花塞滿足下面的關(guān)系式(3)并且R倒角部rfl的曲率半 徑和R倒角部rf2的曲率半徑是0. Imm以上。
L4/L1 彡 0· 9· · · (3)
其中，L4 = min(L2, L3)。這同樣也適用于下面說明的任何類似部分。此外，優(yōu)選火花塞滿足下面的關(guān)系式(4)并且R倒角部rfl的曲率半徑和R倒角 部rf2的曲率半徑是0. 05mm以上。L4/L1 ^ 1. 0. . . (4)此外，優(yōu)選火花塞滿足下面的關(guān)系式(5)并且R倒角部rfl的曲率半徑和R倒角 部rf2的曲率半徑均為0. Imm以上的值。L4/L1 彡 1. 0. · · (5)下面將詳細(xì)說明上述定義的理由。只要如上所述地構(gòu)造火花塞，就可以抑制沿著第二假想飛火路徑VP2或第三假想 飛火路徑VP3發(fā)生飛火?？梢允怪行碾姌O電極頭90的長度和接地電極電極頭95的長度短， 從而可以降低火花塞的成本。圖10是示出中心電極電極頭90和接地電極電極頭95之間的優(yōu)選投影關(guān)系的圖。 圖10示出了假想平面Xl和假想平面X2。假想平面Xl是如下的假想平面該假想平面與 接地電極電極頭95的端面96平行；該假想平面與中心電極電極頭90重疊；該假想平面與 中心電極電極頭90的最接近接地電極電極頭95的端面96的點(diǎn)間隔0. 1mm。此外，假想平 面X2是與接地電極電極頭95的端面96平行的假想平面；即，假想平面X2是與接地電極95 重疊并且與接地電極電極頭95的端面96間隔0. Imm的假想平面。作為中心電極電極頭90的被假想平面X 1切開的部分并且在中心電極電極頭90 被投影在接地電極電極頭95的端面96上時(shí)與接地電極電極頭95的端面96重疊的放電貢 獻(xiàn)部分94的體積作為VI。作為接地電極電極頭95的被假想平面X2切開的部分并且在中 心電極電極頭90的放電貢獻(xiàn)部分94被投影在接地電極電極頭95的端面96上時(shí)與中心電 極電極頭90的放電貢獻(xiàn)部分94重疊的部分的體積作為V2。Vl和V2之和被定義為對向體 積V。圖10示出了以最短的距離連接接地電極電極頭95和中心電極電極頭90的間隙G。當(dāng)對向體積V小時(shí)，中心電極電極頭90的側(cè)面92由于放電導(dǎo)致的消耗快速地進(jìn) 行，并且間隙G的增加也快速地進(jìn)行。間隙G的增加導(dǎo)致放電電壓的增加。因此，為了抑制 放電電壓的增加，優(yōu)選對向體積V盡可能得大。具體地，優(yōu)選對向體積V被定義成滿足下面 的關(guān)系式(6)。V^O. 015mm3. . . (6)稍后將詳細(xì)說明上述定義的理由。只要火花塞被構(gòu)造成滿足關(guān)系式(6)，就能夠防止間隙G的增加。圖11㈧是示出角部a3、角部al和角部a5之間的位置關(guān)系的圖。圖Il(B)是沿 軸線方向觀察時(shí)的火花塞100的前端附近的圖。圖11 (A)示出了沿著火花塞的軸線方向OD 從角部a3延伸的直線0Z。角部al和角部a5優(yōu)選被構(gòu)造成使得直線OZ不與接地電極電極 頭95交叉。只要如上所述地構(gòu)造火花塞，接地電極電極頭就不會位于沿著火花塞的軸線方向 從形成于中心電極的直徑減小的起點(diǎn)部分的角部延伸的直線上。因此，即使當(dāng)燃料附著到 中心電極的表面，也可以防止在接地電極與形成于中心電極的直徑減小的起點(diǎn)部分的角部 之間產(chǎn)生燃料橋?？梢砸种朴捎谌剂蠘?qū)е碌碾娏鞯男孤┮鸬幕鸹ǚ烹婇g隙中的火花放電不良。圖12㈧是示出本實(shí)施方式的火花塞100的前端附近的圖。圖12⑶是示出比較 例的火花塞100的前端附近的圖。本實(shí)施方式的角部a3從絕緣體10的前端11露出。同 時(shí)，比較例的角部a3未從絕緣體10的前端11露出。如圖12(A)所示，角部a3優(yōu)選從絕緣 體10的前端露出。只要如上所述地構(gòu)造火花塞，即使在由于由混合氣體的燃燒產(chǎn)生的碳附著到絕緣 體的表面而導(dǎo)致絕緣體的表面的絕緣性降低并且經(jīng)由碳在中心電極與絕緣體的表面之間 建立電導(dǎo)通的狀態(tài)下，也可以防止否則可能在碳附著到前端面和接地電極時(shí)引起的燃料橋 的產(chǎn)生，進(jìn)而可以防止電流泄漏。圖13㈧是示出中心電極20的前端22的放大圖。圖13⑶是沿軸線方向觀察時(shí) 的火花塞100的前端附近的圖。圖13(A)示出了兩個(gè)假想飛火路徑VP5和VP6。第五假想 飛火路徑VP5是當(dāng)在接地電極電極頭95的角部a5與熔融部91的角部a6之間發(fā)生飛火時(shí) 得到的假想路徑。第六假想飛火路徑VP6是當(dāng)在中心電極20的角部a4與熔融部91的角 部a6之間產(chǎn)生飛火時(shí)得到的假想路徑。在形成于中心電極20與熔融部91之間的交界部 的角部中，角部a6是最接近接地電極30的角部。在該說明書中，術(shù)語“角部”用于涵蓋不 突出并且由兩個(gè)平面的相交而形成的凹部。描繪第五假想飛火路徑VP5和第六假想飛火路 徑VP6的方法與圖5至圖7所示的描繪假想飛火路徑VPl至VP3的方法類似。
相互比較第五假想飛火路徑VP5的長度L5和第六假想飛火路徑VP6的長度L6。 當(dāng)較短的長度被定義為L7時(shí)，優(yōu)選火花塞滿足下面的關(guān)系式(7)。L7/L4 彡 0. 5. · · (7)其中，L7= min(L5，L6)。只要火花塞被構(gòu)造成滿足關(guān)系式(7)，就可以抑制在熔融部與接地電極或接地電 極側(cè)貴金屬電極頭之間發(fā)生放電。因此，可以進(jìn)一步抑制從除了正常放電路徑之外的路徑 發(fā)生放電。在中心電極電極頭90與熔融部91之間的交界部中得到的角度作為θ 1。在熔融 部91與中心電極20之間的交界部中得到的角度作為θ 2。在該情況下，優(yōu)選火花塞滿足下 面的關(guān)系式(8)和關(guān)系式(9)。θ 1 > θ 2. . . (8)θ 1 < 180° ... (9)只要火花塞被構(gòu)造成滿足關(guān)系式(8)和關(guān)系式(9)，就能有效地進(jìn)行經(jīng)由熔融部 從中心電極電極頭到中心電極的熱傳導(dǎo)。C.關(guān)于飛火路徑比率Lr的試驗(yàn)例為了檢驗(yàn)如圖3所示構(gòu)造的火花塞中的肩位置飛火比率)與飛火路徑比率 Lr之間的關(guān)系，使用具有不同的飛火路徑比率Lr的樣品進(jìn)行試驗(yàn)。術(shù)語“肩位置飛火比率” 是從沿著除了正常放電路徑(例如，沿著第一假想飛火路徑VPl行進(jìn)的路徑)之外的路徑 (沿著第二假想飛火路徑VP2和第三假想飛火路徑VP3延伸的路徑)發(fā)生放電的比率。作 為參考，也使用具有不同間隙G的樣品進(jìn)行試驗(yàn)。圖14是示出飛火路徑比率Lr與肩位置飛火比率Fr之間的關(guān)系的圖。圖14的縱 軸表示肩位置飛火比率Fr，圖14的橫軸表示飛火路徑比率Lr。從圖14可以理解，隨著飛火路徑比率Lr變大，肩位置飛火比率Fr變小。此外，從圖14可以理解，當(dāng)飛火路徑比率Fr是1.0以上時(shí)，肩位置飛火比率Fr可 以減小到10%以下。因此，優(yōu)選飛火路徑比率Lr是1. 0以上。應(yīng)該理解，當(dāng)飛火路徑比率 Lr是1.1以上時(shí)，肩位置飛火比率Fr可以減小到大致0%。因此，特別優(yōu)選飛火路徑比率 Fr為1. 1以上的值?？梢岳斫?，肩位置飛火比率Fr基本不受間隙G的尺寸的影響，而是極 大地取決于飛火路徑比率Lr。如上所述，只要火花塞被構(gòu)造成使得飛火路徑比率Lr滿足關(guān)系式(1)，就能夠?qū)?肩位置飛火比率Fr減小到大致0%，由此抑制了在除了正常放電路徑之外的路徑中產(chǎn)生放 H1^ οD.關(guān)于R倒角部rf 1和rf2的曲率半徑的試驗(yàn)例為了檢驗(yàn)如圖8所示構(gòu)造的火花塞中的R倒角部rf 1、rf2的曲率半徑與肩位置飛 火比率Fr之間的關(guān)系，使用R倒角部rfl、rf2的曲率半徑不同的樣品進(jìn)行試驗(yàn)。通過制備 飛火放電路徑Lr的三 個(gè)值(Lr = 0. 8,0. 9，1. 0)來進(jìn)行試驗(yàn)。圖15是示出R倒角部rfl、rf2的曲率半徑與肩位置飛火比率Fr之間的關(guān)系的 圖。圖15的縱軸表示肩位置飛火比率Fr (%)，圖15的橫軸表示R倒角部rfl、rf2的曲率 半徑(mm)。從圖15可以理解，隨著R倒角部rfl、rf2的曲率半徑變大，肩位置飛火比率Fr 變小。此外，可以理解，即使當(dāng)R倒角部rfl、rf2的曲率半徑彼此相等時(shí)，肩位置飛火比率 Fr也隨著飛火路徑比率Lr的變大而變小。從圖15可以理解，當(dāng)飛火路徑比率Lr是0.9以上并且R倒角部rfl、rf2的曲率 半徑是0. Imm以上時(shí)，肩位置飛火比率Fr變?yōu)樾∮?0%。因此，優(yōu)選飛火路徑比率Lr是 0.9以上且R倒角部rfl、rf2的曲率半徑是0. Imm以上。此外，從圖15也可以理解，當(dāng)飛火路徑比率Lr是1.0以上并且R倒角部rf l、rf2 的曲率半徑是0. 05mm以上時(shí)，肩位置飛火比率Fr變?yōu)樾∮?0%。因此，優(yōu)選飛火路徑比率 Lr是1.0以上且R倒角部rfl、rf2的曲率半徑是0. 05mm以上。此外，也可以理解，當(dāng)飛火路徑比率Lr是1.0以上并且R倒角部rfl、rf2的曲率 半徑是0. Imm以上時(shí)，肩位置飛火比率Fr變?yōu)?%。因此，優(yōu)選飛火路徑比率Lr是1. 0以 上且R倒角部rfl、rf2的曲率半徑是0. 1謹(jǐn)以上。只要如上所述地限定飛火路徑比率Lr和R倒角部rf l、rf2的曲率半徑，就能夠抑 制從除了正常路徑之外的路徑發(fā)生放電。E.關(guān)于對向體積V的試驗(yàn)例為了檢驗(yàn)對向體積V與機(jī)上火花試驗(yàn)(desk spark test)后得到的間隙G的增加 量之間的關(guān)系，使用具有不同的對向體積V的七個(gè)樣品進(jìn)行機(jī)上火花試驗(yàn)。術(shù)語“機(jī)上火花 試驗(yàn)”是指通過將火花塞100置于試驗(yàn)機(jī)并且長時(shí)間地重復(fù)放電來評價(jià)火花塞100的性能 和電極的消耗狀態(tài)的試驗(yàn)。在本試驗(yàn)例中，在壓力為0. 4MPa的大氣環(huán)境中以IOOHz的頻率
重復(fù)放電。圖16是示出對向體積V與試驗(yàn)后得到的間隙G的增加量之間的關(guān)系的圖。圖16 的橫軸表示對向體積V(mm3)，圖16的縱軸表示在進(jìn)行250小時(shí)的機(jī)上火花試驗(yàn)之后得到的 間隙G的增加量(mm)。從圖16可以理解，隨著對向體積V變大，試驗(yàn)后得到的間隙G的增 加變小。此外，從圖16可以理解，優(yōu)選對向體積V是0. 015mm3以上，此時(shí)，試驗(yàn)后得到的間隙G的增加量變?yōu)?. 2mm以下。如上所述，只要火花塞被構(gòu)造成使得對向體積V滿足關(guān)系式(6)，就能抑制作為中 心電極電極頭90與接地電極電極頭95之間的最短距離的間隙G的增加，并且能夠增強(qiáng)電 極的耐久性。F.變型例本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式或?qū)嵤├诓槐畴x本發(fā)明的主旨的情況下，可以以各種方式來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，例如，下面的變型例也是可以的。圖17是示出變型例的接地電極30b的構(gòu)造的圖。在圖17的接地電極30b中，設(shè)置 錐狀部31來代替R倒角部。在錐狀部31的兩端形成角部a4-l和a4_2。對于該構(gòu)造，也可 以使除了正常放電路徑之外的假想飛火路徑的長度較長，由此抑制從除了正常放電路徑之 外的路徑發(fā)生放電。在該情況下，也可以通過用角部a4_l或a4_2中更接近角部a3 (圖3) 的角部a代替圖3中的角部a4來畫出第二假想飛火路徑VP2。此外，可以畫出從角部a4_l 和角部a4_2到角部a3(圖3)的假想飛火路徑，具有較短長度的路徑可以被定義為第二假 想飛火路徑VP2。圖18是示出變型例的中心電極20的前端22附近的圖。在圖18中，使角部a3的 角度大。從而，也可以通過增加除了正常放電路徑之外的假想飛火路徑的長度，來抑制從除 了正常放電路徑之外的路徑發(fā)生放電。
權(quán)利要求
一種火花塞，其包括中心電極，其沿所述火花塞的軸線方向延伸；中心電極側(cè)貴金屬電極頭，其被接合到所述中心電極的前端；接地電極，其與所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭的側(cè)面相對；和接地電極側(cè)貴金屬電極頭，其被接合到所述接地電極的端面，其中，在所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的末端的角部中，將最接近所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭的前端方向的角部作為第一角部；在所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭的前端的角部中，將最接近所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的角部作為第二角部；在形成于所述中心電極的直徑減小的起點(diǎn)的角部中，將最接近所述接地電極的角部作為第三角部；在所述接地電極的角部中，將最接近所述第三角部的角部作為第四角部；在所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的末端的角部中，將最接近所述第三角部的角部作為第五角部；在如下條件下將通過一個(gè)角部的頂點(diǎn)并且二等分所述一個(gè)角部的直線作為第一直線，將通過另一個(gè)角部的頂點(diǎn)并且二等分所述另一個(gè)角部的直線作為第二直線，將與所述第一直線相切并且端點(diǎn)位于所述一個(gè)角部的頂點(diǎn)和所述另一個(gè)角部的頂點(diǎn)的圓弧作為第一圓弧，以及將與所述第二直線相切并且端點(diǎn)位于所述一個(gè)角部的頂點(diǎn)和所述另一個(gè)角部的頂點(diǎn)的圓弧作為第二圓弧，在上述角部中的任意兩個(gè)角部之間建立的假想飛火路徑被限定為如下路徑的組合沿著所述第一圓弧延伸并且連接所述一個(gè)角部的頂點(diǎn)和所述第一圓弧的中點(diǎn)的路徑；連接所述第一圓弧的中點(diǎn)和所述第二圓弧的中點(diǎn)的直線路徑；以及沿著所述第二圓弧延伸并且連接所述第二圓弧的中點(diǎn)和所述另一個(gè)角部的頂點(diǎn)的路徑；以及在如下條件下將在所述第一角部和所述第二角部之間限定的假想飛火路徑的長度作為L1，將在所述第三角部和所述第四角部之間限定的假想飛火路徑的長度作為L2，將在所述第三角部和所述第五角部之間限定的假想飛火路徑的長度作為L3，將L2和L3中較短的一方作為L4，滿足關(guān)系式L4/L1≥1.1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于所述第一角部和所述第二角部被構(gòu)造成使得第一半直線和第二半直線彼此交叉，其 中，所述第一半直線以所述第一角部的頂點(diǎn)作為起點(diǎn)朝向所述第一角部的外側(cè)延伸并且二 等分所述第一角部，所述第二半直線以所述第二角部的頂點(diǎn)作為起點(diǎn)朝向所述第二角部的 外側(cè)延伸并且二等分所述第二角部；當(dāng)L2 < L3時(shí)，所述第三角部和所述第四角部被構(gòu)造成使得第三半直線和第四半直線 不彼此交叉，其中，所述第三半直線以所述第三角部的頂點(diǎn)作為起點(diǎn)朝向所述第三角部的 外側(cè)延伸并且二等分所述第三角部，所述第四半直線以所述第四角部的頂點(diǎn)作為起點(diǎn)朝向所述第四角部的外側(cè)延伸并且二等分所述第四角部；以及當(dāng)L3 < L2時(shí)，所述第三角部和所述第五角部被構(gòu)造成使得所述第三半直線和第五半 直線不彼此交叉，其中，所述第五半直線以所述第五角部的頂點(diǎn)作為起點(diǎn)朝向所述第五角 部的外側(cè)延伸并且二等分所述第五角部。
3. 一種火花塞，其包括 中心電極，其沿所述火花塞的軸線方向延伸； 中心電極側(cè)貴金屬電極頭，其被接合到所述中心電極的前端； 接地電極，其與所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭的側(cè)面相對；和 接地電極側(cè)貴金屬電極頭，其被接合到所述接地電極的端面，其中，在所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的末端的角部中，將最接近所述中心電極側(cè)貴 金屬電極頭的前端方向的角部作為第一角部；在所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭的前端的角部中，將最接近所述接地電極側(cè)貴金屬電 極頭的角部作為第二角部；在形成于所述中心電極的直徑減小的起點(diǎn)的R倒角部中，將最接近所述接地電極的R 倒角部作為第一R倒角部；將由夾著所述第一R倒角部的兩條直線的交點(diǎn)和這兩條直線形成的假想角部作為第 三角部；在形成于所述接地電極的端面和側(cè)面之間的R倒角部中，將最接近所述第三角部的R 倒角部作為第二R倒角部；將由夾著所述第二R倒角部的兩條直線的交點(diǎn)和這兩條直線形成的假想角部作為第 四角部；在所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的末端的角部中，將最接近所述第三角部的角部作為 第五角部；在如下條件下將通過一個(gè)角部的頂點(diǎn)并且二等分所述一個(gè)角部的直線作為第一直線， 將通過另一個(gè)角部的頂點(diǎn)并且二等分所述另一個(gè)角部的直線作為第二直線， 將與所述第一直線相切并且端點(diǎn)位于所述一個(gè)角部的頂點(diǎn)和所述另一個(gè)角部的頂點(diǎn) 的圓弧作為第一圓弧，以及將與所述第二直線相切并且端點(diǎn)位于所述一個(gè)角部的頂點(diǎn)和所述另一個(gè)角部的頂點(diǎn) 的圓弧作為第二圓弧，在上述角部中的任意兩個(gè)角部之間建立的假想飛火路徑被限定為如下路徑的組合沿 著所述第一圓弧延伸并且連接所述一個(gè)角部的頂點(diǎn)和所述第一圓弧的中點(diǎn)的路徑；連接所 述第一圓弧的中點(diǎn)和所述第二圓弧的中點(diǎn)的直線路徑；以及沿著所述第二圓弧延伸并且連 接所述第二圓弧的中點(diǎn)和所述另一個(gè)角部的頂點(diǎn)的路徑；以及 在如下條件下將在所述第一角部和所述第二角部之間限定的假想飛火路徑的長度作為L1， 將在所述第三角部和所述第四角部之間限定的假想飛火路徑的長度作為L2， 將在所述第三角部和所述第五角部之間限定的假想飛火路徑的長度作為L3， 將L2和L3中較短的一方作為L4，滿足關(guān)系式L4/L1彡0.9 ；以及所述第一 R倒角部的曲率半徑和所述第二 R倒角部的曲率半徑是0. Imm以上。
4. 一種火花塞，其包括中心電極，其沿所述火花塞的軸線方向延伸；中心電極側(cè)貴金屬電極頭，其被接合到所述中心電極的前端；接地電極，其與所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭的側(cè)面相對；和接地電極側(cè)貴金屬電極頭，其被接合到所述接地電極的端面，其中，在所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的末端的角部中，將最接近所述中心電極側(cè)貴 金屬電極頭的前端方向的角部作為第一角部；在所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭的前端的角部中，將最接近所述接地電極側(cè)貴金屬電 極頭的角部作為第二角部；在形成于所述中心電極的直徑減小的起點(diǎn)的R倒角部中，將最接近所述接地電極的R 倒角部作為第一R倒角部；將由夾著所述第一R倒角部的兩條直線的交點(diǎn)和這兩條直線形成的假想角部作為第 三角部；在形成于所述接地電極的端面和側(cè)面之間的R倒角部中，將最接近所述第三角部的R 倒角部作為第二R倒角部；將由夾著所述第二R倒角部的兩條直線的交點(diǎn)和這兩條直線形成的假想角部作為第 四角部；在所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的末端的角部中，將最接近所述第三角部的角部作為 第五角部；在如下條件下將通過一個(gè)角部的頂點(diǎn)并且二等分所述一個(gè)角部的直線作為第一直線， 將通過另一個(gè)角部的頂點(diǎn)并且二等分所述另一個(gè)角部的直線作為第二直線， 將與所述第一直線相切并且端點(diǎn)位于所述一個(gè)角部的頂點(diǎn)和所述另一個(gè)角部的頂點(diǎn) 的圓弧作為第一圓弧，以及將與所述第二直線相切并且端點(diǎn)位于所述一個(gè)角部的頂點(diǎn)和所述另一個(gè)角部的頂點(diǎn) 的圓弧作為第二圓弧，在上述角部中的任意兩個(gè)角部之間建立的假想飛火路徑被限定為如下路徑的組合沿 著所述第一圓弧延伸并且連接所述一個(gè)角部的頂點(diǎn)和所述第一圓弧的中點(diǎn)的路徑；連接所 述第一圓弧的中點(diǎn)和所述第二圓弧的中點(diǎn)的直線路徑；以及沿著所述第二圓弧延伸并且連 接所述第二圓弧的中點(diǎn)和所述另一個(gè)角部的頂點(diǎn)的路徑； 在如下條件下將在所述第一角部和所述第二角部之間限定的假想飛火路徑的長度作為Li， 將在所述第三角部和所述第四角部之間限定的假想飛火路徑的長度作為L2， 將在所述第三角部和所述第五角部之間限定的假想飛火路徑的長度作為L3， 將L2和L3中較短的一方作為L4， 滿足關(guān)系式L4/L1彡1.0 ；以及所述第一 R倒角部的曲率半徑和所述第二 R倒角部的曲率半徑是0. 05mm以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其特征在于，所述第一R倒角部的曲率半徑和所述第 二 R倒角部的曲率半徑是0. Imm以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于， 在如下條件下將與所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的端面平行、與所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭重 疊、并且與所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭上的最接近所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的端面 的點(diǎn)間隔0. Imm的假想平面作為第一假想平面，將作為所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭的被所述第一假想平面切開的部分、并且在所述 中心電極側(cè)貴金屬電極頭被投影到所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的端面時(shí)與所述接地電 極側(cè)貴金屬電極頭的端面重疊的放電貢獻(xiàn)部分的體積作為VI，將與所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的端面平行、與所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭重 疊、并且與所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的端面間隔0. Imm的假想平面作為第二假想平 面，以及將作為所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的被所述第二假想平面切開的部分、并且在所述 放電貢獻(xiàn)部分被投影到所述接地電極側(cè)貴金屬電極頭的端面時(shí)與所述放電貢獻(xiàn)部分重疊 的放電貢獻(xiàn)部分的體積作為V2， 滿足關(guān)系式V1+V2彡0. 015mm3。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，所述第一角部和所述第五 角部被構(gòu)造成使得，沿著所述火花塞的軸線方向從所述第三角部延伸的直線不與所述接地 電極側(cè)貴金屬電極頭交叉。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，所述第三角部從設(shè)置于所 述中心電極的外周的大致筒狀的絕緣體的前端露出。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于， 在如下條件下在所述中心電極和所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭之間形成熔融部， 在形成于所述中心電極和所述熔融部之間的交界部的角部中，將最接近所述接地電極 的角部作為第六角部，將在所述第四角部和所述第六角部之間建立的假想飛火路徑的長度作為L5， 將在所述第五角部和所述第六角部之間建立的假想飛火路徑的長度作為L6，以及 將L5和L6中的較短的一方作為L7， 滿足關(guān)系式L7/L4彡0.5。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于， 在如下條件下在所述中心電極和所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭之間形成熔融部， 將在所述中心電極側(cè)貴金屬電極頭和所述熔融部之間的交界部得到的角度作為θ 1，以及將在所述熔融部和所述中心電極之間的交界部得到的角度作為θ 2， 滿足關(guān)系式θ 1 > θ 2和關(guān)系式θ 1 < 180°。
全文摘要
將火花塞的接地電極側(cè)貴金屬電極頭的末端的角部作為第一角部；將中心電極側(cè)貴金屬電極頭的前端的角部作為第二角部；將形成于中心電極的直徑減小的起點(diǎn)部分的角部作為第三角部；將接地電極的角部作為第四角部；將接地電極側(cè)貴金屬電極頭的末端的角部中的最接近第三角部的角部作為第五角部；將在第一角部和第二角部之間限定的假想飛火路徑的長度作為L1；將在第三角部和第四角部之間限定的假想飛火路徑的長度作為L2；將在第三角部和第五角部之間限定的假想飛火路徑的長度作為L3；將L2和L3中的較短的一方作為L4，火花塞滿足關(guān)系式L4/L1≥1.1。
文檔編號H01T13/20GK101868892SQ200880117020
公開日2010年10月20日 申請日期2008年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者龜田裕之 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社