專利名稱：火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)等所使用的火花塞。
背景技術(shù)：
火花塞是例如安裝于內(nèi)燃機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī))并用于對(duì)燃燒室內(nèi)的混合氣進(jìn)行點(diǎn)火的部件。一般來說火花塞包括具有軸孔的絕緣體；插通于該軸孔中的中心電極；設(shè)在絕緣體的外周的主體配件；以及設(shè)在主體配件的前端面上且在與中心電極之間形成火花放電間隙的接地電極。另外，在組裝主體配件和絕緣體時(shí)，一般來說，在主體配件的內(nèi)周面設(shè)置的臺(tái)階部和在絕緣體的外周面設(shè)置的臺(tái)階部經(jīng)由金屬制的墊板而卡定(例如參照專利文獻(xiàn)1等)。專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 JP特開2003-303661號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
在燃燒室內(nèi)由于混合氣的不完全燃燒等而產(chǎn)生碳，其可能會(huì)在絕緣體中的暴露于混合氣及燃燒氣體的部位(長(zhǎng)腳部)的表面上堆積。此處，若碳不斷堆積到長(zhǎng)腳部表面、 使得長(zhǎng)腳部表面被碳覆蓋，則電流會(huì)沿著從中心電極堆積到長(zhǎng)腳部上的碳而向主體配件泄漏，或在絕緣體和主體配件之間產(chǎn)生火花放電，可能會(huì)阻礙火花放電間隙中的正常火花放電。特別是近年來，在為了改善燃耗和輸出而使用的直噴發(fā)動(dòng)機(jī)等中，碳更容易附著于絕緣體，因而更加擔(dān)心上述不良情況的發(fā)生。本發(fā)明是鑒于上述情況而提出的，其目的在于，提供能夠更為可靠地防止碳向絕緣體的附著、堆積且能夠提高耐污損性的火花塞。以下，對(duì)于適于解決上述目的的各構(gòu)成，分項(xiàng)進(jìn)行說明。此外，根據(jù)必要對(duì)相應(yīng)的構(gòu)成補(bǔ)充說明特有的作用效果。構(gòu)成1.本構(gòu)成的火花塞，包括棒狀的中心電極，沿軸線方向延伸；筒狀的絕緣體，具有沿上述軸線方向延伸的軸孔，并且上述中心電極設(shè)于上述軸孔中；圓筒狀的主體配件，設(shè)于上述絕緣體的外周，在自身的內(nèi)周面具有用于支撐上述絕緣體的支撐部，該支撐部與上述絕緣體的外周面直接或間接地接觸；及接地電極，從上述主體配件的前端部延伸，在自身的前端部與上述中心電極的前端部之間形成間隙；上述絕緣體具有由上述主體配件的支撐部支撐的臺(tái)階部，并且具有在上述臺(tái)階部的軸線方向前端側(cè)形成的長(zhǎng)腳部；上述火花塞的特征在于，使在上述絕緣體的長(zhǎng)腳部與上述主體配件的內(nèi)周面之間形成的空間的容積為 IOOmm3以上且300mm3以下，并且，使上述長(zhǎng)腳部的表面的中心線平均粗糙度為1. 8 μ m以下。
此外，“中心線平均粗糙度”是由JIS B0601規(guī)定的，簡(jiǎn)單地說，是算出規(guī)定長(zhǎng)度范圍內(nèi)的截面外形線與該外形線的中心線之間的區(qū)域的總面積(截面曲線和中心線之間的距離的積分)之后、將該總面積除以上述規(guī)定長(zhǎng)度而得到的值。另外，也可以在中心電極或接地電極的前端部上設(shè)置由貴金屬合金構(gòu)成的貴金屬端頭。此處，在兩電極設(shè)有貴金屬端頭時(shí)，上述間隙變成在兩貴金屬端頭之間形成；而僅在一方的電極上設(shè)有貴金屬端頭時(shí)，上述間隙變成在設(shè)于一方的電極上的貴金屬端頭和另一方的電極的前端部之間形成(以下相同)。而且，“在上述絕緣體的長(zhǎng)腳部與上述主體配件的內(nèi)周面之間形成的空間”，詳細(xì)地說，是指在長(zhǎng)腳部和主體配件之間形成的空間，例如在將火花塞組裝于內(nèi)燃機(jī)的情況下， 是指與燃燒室的內(nèi)部空間相連的空間。根據(jù)上述構(gòu)成1，在絕緣體的長(zhǎng)腳部和主體配件的內(nèi)周面之間形成的空間的容積 (以下稱為“氣體體積”)被設(shè)定為IOOmm3以上。因此，能夠比較大地確保絕緣體和主體配件之間的距離，從而能夠更可靠地防止在絕緣體和主體配件之間產(chǎn)生火花放電的情況。另一方面，由于上述氣體體積被設(shè)定為300mm3以下，因此能夠抑制上述空間的開口部極度地?cái)U(kuò)寬的情況，從而能夠抑制碳向上述空間的侵入。而且，對(duì)于長(zhǎng)腳部，其表面的中心線平均粗糙度被平滑化為1.8μπι以下。S卩，在長(zhǎng)腳部的表面幾乎不形成碳掛住或嵌入那樣的凹凸。因此，能夠更可靠地防止碳向長(zhǎng)腳部表面的附著、堆積。如上所述，根據(jù)本構(gòu)成1，通過上述的各作用效果相互作用，能夠飛躍性地提高耐污損性
構(gòu)成2.本構(gòu)成的火花塞，在上述構(gòu)成1中，其特征在于，使上述長(zhǎng)腳部的表面的中心線平均粗糙度為1. 5 μ m以下。根據(jù)上述構(gòu)成2，由于使長(zhǎng)腳部表面的中心線平均粗糙度為1. 5μπι以下，所以能夠更加可靠地防止碳向長(zhǎng)腳部表面的附著、堆積，從而能夠進(jìn)一步提高耐污損性。構(gòu)成3.本構(gòu)成的火花塞，在上述構(gòu)成1或2中，其特征在于，使上述空間的容積為 130mm3以上且240mm3以下。根據(jù)上述構(gòu)成3，由于氣體體積被設(shè)定為130mm3以上且MOmm3以下，所以能夠更大地確保絕緣體和主體配件之間的距離，另一方面，能夠使絕緣體與主體配件之間的上述空間的開口部足夠小。由此，能夠更加可靠地抑制絕緣體與主體配件之間產(chǎn)生異?；鸹ǚ烹娂疤枷蛏鲜隹臻g的侵入，從而能夠進(jìn)一步提高耐污損性。構(gòu)成4.本構(gòu)成的火花塞，在上述構(gòu)成1 3的任一項(xiàng)中，其特征在于，使上述主體配件的內(nèi)周面中的、至少與上述絕緣體的長(zhǎng)腳部相向的部位表面的中心線平均粗糙度為 0. 8μ 以下。根據(jù)上述構(gòu)成4，對(duì)于主體配件的內(nèi)周面中的、至少與絕緣體的長(zhǎng)腳部相向的部位 (換言之，形成上述空間的部位)，將其表面的中心線平均粗糙度平滑化為0. 8 μ m以下。因此，能夠抑制碳向主體配件中的、在與絕緣體之間會(huì)產(chǎn)生異常火花放電的部位表面的附著、 堆積，進(jìn)而能夠進(jìn)一步提高耐污損性。構(gòu)成5.本構(gòu)成的火花塞，在上述構(gòu)成1 4的任一項(xiàng)中，其特征在于，設(shè)與上述軸線正交的方向上的上述主體配件的前端與上述絕緣體之間的距離為W、上述間隙的大小為
4G，則滿足0. 5G ^ W ^ 1. 5G。根據(jù)上述構(gòu)成5，主體配件的前端與絕緣體之間的沿與軸線正交的方向上的距離 (余隙)W被設(shè)定為上述間隙的大小G的0.5倍以上且1.5倍以下。S卩，通過以滿足0. 5G^ff 的方式確保足夠大的余隙，能夠更加可靠地防止在主體配件的前端與絕緣體之間產(chǎn)生異常的火花放電(橫向打火)。另一方面，通過設(shè)定為1.5G，使在主體配件與絕緣體之間形成的上述空間的開口部比較狹窄，能夠進(jìn)一步抑制碳向該空間的侵入。此外，在主體配件的前端內(nèi)周面實(shí)施倒角的情況下，設(shè)距離W為從主體配件的前端面和內(nèi)周面的交點(diǎn)到絕緣體之間的、沿與軸線正交的方向的距離。構(gòu)成6.本構(gòu)成的火花塞，在上述構(gòu)成1 5的任一項(xiàng)中，其特征在于，上述主體配件具有用于與燃燒裝置的安裝孔螺合的螺紋部，并且，上述螺紋部的外徑為MlO以下。此外，對(duì)于“燃燒裝置”例如可舉出內(nèi)燃機(jī)、具有燃燒器的燃燒改性器及鍋爐等。近年來，為了實(shí)現(xiàn)火花塞的小徑化，使絕緣體及主體配件小徑化。此處，為了充分地確保主體配件的機(jī)械強(qiáng)度，必須確保主體配件具有一定程度的壁厚。因此，使主體配件的內(nèi)徑更小，進(jìn)而使長(zhǎng)腳部與主體配件之間的距離比較小。另外，關(guān)于被小徑化的絕緣體，即使碳的堆積量比較少，也可能會(huì)覆蓋長(zhǎng)腳部的整個(gè)區(qū)域。即，小徑化后的火花塞特別難以確保充分的耐污損性。關(guān)于這一點(diǎn)，本構(gòu)成6的火花塞，是使螺紋部的外徑小徑化為MlO以下而難以確保充分的耐污損性的構(gòu)成，但通過上述構(gòu)成1等，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)良的耐污損性。即，上述各構(gòu)成在螺紋部的外徑為MlO以下的比較小徑化的火花塞中特別有意義。


圖1是表示本實(shí)施方式中的火花塞的構(gòu)成的局部剖面正視圖。圖2是表示火花塞前端部的構(gòu)成的局部剖面放大圖。圖3是用于對(duì)長(zhǎng)腳部和絕緣子之間的空間進(jìn)行說明的剖面示意圖。圖4是表示耐污損性評(píng)價(jià)試驗(yàn)中的長(zhǎng)腳部表面的中心線平均粗糙度和非額定放電發(fā)生率之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。圖5是表示耐污損性評(píng)價(jià)試驗(yàn)中的氣體體積和非額定放電發(fā)生率之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。圖6是表示耐污損性評(píng)價(jià)試驗(yàn)中的主體配件的內(nèi)周面表面的中心線平均粗糙度和非額定放電發(fā)生率之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。圖7是表示耐污損性評(píng)價(jià)試驗(yàn)中的余隙大小與火花放電間隙大小之比和非額定放電發(fā)生率之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。
具體實(shí)施例方式以下參照附圖對(duì)一實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是表示火花塞1的局部剖面正視圖。 此外，圖1中，設(shè)火花塞1的軸線CLl方向?yàn)閳D面中的上下方向、設(shè)下側(cè)為火花塞1的前端側(cè)、設(shè)上側(cè)為后端側(cè)而進(jìn)行說明。火花塞1由呈筒狀的作為絕緣體的絕緣子2、保持該絕緣子2的筒狀的主體配件3 等構(gòu)成。
絕緣子2如周知的那樣通過燒制氧化鋁等而形成，在其外形部上，具備在后端側(cè)形成的后端側(cè)主體部10、在相比該后端側(cè)主體部10靠前端的一側(cè)朝徑向外方突出形成的大徑部11、在相比該大徑部11靠前端的一側(cè)以比大徑部11細(xì)的直徑形成的中間主體部 12。另外，絕緣子2具備在相比上述中間主體部12靠前端的一側(cè)以比上述中間主體部12 細(xì)的直徑形成的長(zhǎng)腳部13。該長(zhǎng)腳部13為例如將火花塞1組裝于作為燃燒裝置的內(nèi)燃機(jī)時(shí)暴露于該內(nèi)燃機(jī)的燃燒室的部位。而且，在上述長(zhǎng)腳部13和中間主體部12之間的連接部上形成有錐狀的臺(tái)階部14，利用該臺(tái)階部14使絕緣子2卡定于主體配件3。而且，在絕緣子2中，沿軸線CLl貫通形成有軸孔4，在該軸孔4的前端側(cè)插入、固定有中心電極5。該中心電極5整體呈棒狀(圓柱狀)，其前端面平坦地形成，并且從絕緣子2的前端突出。另外，中心電極5具備由銅或銅合金構(gòu)成的內(nèi)層5A、由以鎳(Ni)為主成分的Ni合金構(gòu)成的外層5B。而且，在上述中心電極5的前端部，接合有由貴金屬合金(例如銥合金)形成的圓柱狀的貴金屬端頭31。另外，在軸孔4的后端側(cè)以從絕緣子2的后端突出的狀態(tài)插入、固定有端子電極6。而且，在軸孔4的中心電極5和端子電極6之間配置有圓柱狀的電阻體7。該電阻體7的兩端部經(jīng)由導(dǎo)電性的玻璃密封層8、9分別與中心電極5和端子電極6電連接。而且，上述主體配件3通過低碳素鋼等金屬形成為筒狀，在其外周面形成用于將火花塞1安裝于燃燒裝置的螺紋部(外螺紋部)15。另外，在螺紋部15的后端側(cè)的外周面形成座部16，在螺紋部15后端的螺紋頭17上嵌入環(huán)狀的墊圈18。而且，在主體配件3的后端側(cè)設(shè)有用于在將主體配件3安裝于燃燒裝置時(shí)與扳手等工具卡合的截面呈六邊形的工具卡合部19，并且，在后端部設(shè)有用于保持絕緣子2的斂縫部20。此外，在本實(shí)施方式中， 火花塞1被相對(duì)地小徑化，上述螺紋部15的外徑為MlO以下。另外，在主體配件3的內(nèi)周面3i上設(shè)有用于卡定絕緣子2的錐狀的支撐部21。并且，絕緣子2從主體配件3的后端側(cè)朝向前端側(cè)插入，以自身的臺(tái)階部14由主體配件3的支撐部21卡定的狀態(tài)，使主體配件3的后端側(cè)的開口部向徑方向內(nèi)側(cè)斂縫，即形成上述斂縫部20，從而固定。此外，在絕緣子2及主體配件3雙方的臺(tái)階部14及支撐部21之間夾設(shè)圓環(huán)狀的墊板22。由此，保持燃燒室內(nèi)的氣密性，以防止進(jìn)入到暴露于燃燒室內(nèi)的絕緣子2 的長(zhǎng)腳部13和主體配件3的內(nèi)周面3i之間的空間的燃料空氣向外部泄漏。而且，為了使通過斂縫形成的密閉狀態(tài)更加完全，在主體配件3的后端側(cè)，在主體配件3和絕緣子2之間夾設(shè)環(huán)狀的環(huán)部材23、24，在環(huán)部材23，24之間填充滑石25的粉末。 即，主體配件3經(jīng)由墊板22、環(huán)部材23、M及滑石25保持絕緣子2。另外，在主體配件3的前端部沈，接合由Ni合金構(gòu)成的接地電極27。而且，在接地電極27的前端部接合由貴金屬合金(例如鉬合金)構(gòu)成的圓柱狀的貴金屬端頭32。并且，如圖2所示，在上述貴金屬端頭31與貴金屬端頭32之間形成作為間隙的火花放電間隙 33，在該火花放電間隙33中，在大致沿著上述軸線CLl的方向上進(jìn)行火花放電。而且，在本實(shí)施方式中，如圖3(該圖表示由圖2的單點(diǎn)劃線包圍的部位)所示，在上述絕緣子2的長(zhǎng)腳部13和上述主體配件3的內(nèi)周面3i之間形成的空間SP (該圖中標(biāo)注散點(diǎn)紋理的部位)的容積(以下稱為“氣體體積”)為IOOmm3以上且300mm3以下。此外，空間SP例如在將火花塞1組裝于內(nèi)燃機(jī)時(shí)，與該內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)部在空間上相連。同時(shí)，對(duì)上述長(zhǎng)腳部13的表面實(shí)施拋光加工，使其表面的中心線平均粗糙度為1. 8 μ m以下(例如1. 5 μ m以下)。此處，“中心線平均粗糙度”例如能夠由非接觸式三維測(cè)定裝置(三鷹光器株式會(huì)社制NHD進(jìn)行測(cè)定。回到圖2，對(duì)于上述主體配件3的內(nèi)周面3i中的與上述長(zhǎng)腳部13相向的部位的表面也進(jìn)行平滑化，使該部位表面的中心線平均粗糙度為0. 8μπι以下。而且，設(shè)上述火花放電間隙33的大小為G，設(shè)與軸線CLl正交的方向上的、從上述主體配件3的前端部沈到絕緣子2 (長(zhǎng)腳部1 為止的距離(余隙)為W時(shí)，調(diào)整火花放電間隙33的大小G等，以滿足0. 5G彡W彡1. 5G。接著，對(duì)于如上所述構(gòu)成的火花塞1的制造方法進(jìn)行說明。首先，預(yù)先加工主體配件3。即，通過對(duì)圓柱狀的金屬基材(例如S17C、S25C之類的鐵系基材、不銹鋼基材)進(jìn)行冷鍛造加工而形成貫通孔，制造出基本外形。然后，通過實(shí)施切削加工而修整外形，獲得主體配件中間體。此外，上述貫通孔通過使用規(guī)定的貫通孔形成用夾具實(shí)施切斷加工而形成， 但該切斷加工以規(guī)定的旋轉(zhuǎn)速度且以比較慢的進(jìn)給速度實(shí)施。由此，對(duì)于貫通孔，其表面 (即，主體配件3的內(nèi)周面3i)被平滑化(中心線平均粗糙度為0.8μπι以下)而形成。接著，將由Ni合金構(gòu)成的直棒狀的接地電極27電阻焊接于主體配件中間體的前端面上。在該焊接時(shí)產(chǎn)生所謂的“喇叭口 ”，因此在除去該“喇叭口 ”后，在主體配件中間體的規(guī)定部位通過滾軋形成螺紋部15。由此，獲得焊接有接地電極27的主體配件3。在焊接有接地電極27的主體配件3上實(shí)施鍍鋅或鍍鎳。此外，為了提高耐腐蝕性，也可以在其表面進(jìn)一步實(shí)施鉻酸鹽光澤處理。然后，除去接地電極27的前端部的鍍層。另一方面，與上述主體配件3不同地另行對(duì)絕緣子2進(jìn)行成形加工。例如使用以氧化鋁為主體并含有粘合劑等的原料粉末，調(diào)制成型用打底造粒物，并使用其進(jìn)行橡膠模壓力成形，由此獲得筒狀的成形體。對(duì)于得到的成形體，實(shí)施磨削加工而對(duì)外形進(jìn)行修整。 此處，磨削加工是通過使用表面粗糙度比較小的砂輪而進(jìn)行，加工后的成形體中的至少與長(zhǎng)腳部13相接觸的部位的表面變得比較平滑。并且，整形后的部件被投入燒制爐，通過燒制，獲得長(zhǎng)腳部13的表面的中心線平均粗糙度為1.8μπι以下的絕緣子2。此外，雖然長(zhǎng)腳部13表面的中心線平均粗糙度越小越優(yōu)選，但為了使中心線平均粗糙度低于0. 2 μ m，需要對(duì)燒制后的絕緣子2實(shí)施另外的拋光處理等。因此，從抑制制造成本升高的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選長(zhǎng)腳部13表面的中心線平均粗糙度為在燒制后無需實(shí)施另外的拋光處理等即可實(shí)現(xiàn)的程度的粗糙度，即，優(yōu)選使長(zhǎng)腳部13表面的中心線平均粗糙度為 0. 2μ 以上。另外，與上述主體配件3、絕緣子2獨(dú)立地制造中心電極5。即，對(duì)在中央部配置有用于提高散熱性的銅合金的Ni合金進(jìn)行鍛造加工而制作中心電極5。接著，將貴金屬端頭 31通過激光焊接等接合于中心電極5的前端部上。并且，如上所述獲得的絕緣子2及中心電極5、電阻體7、端子電極6通過玻璃密封層8、9而被封閉固定。作為玻璃密封層8、9，一般來說將硼硅酸鹽玻璃和金屬粉末混合而調(diào)制，該調(diào)制后的材料以夾著電阻體7的方式注入到絕緣子2的軸孔4內(nèi)之后，形成從后方按壓上述端子電極6的狀態(tài)，然后在燒制爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)。此時(shí)，可以在絕緣子2的后端側(cè)主體部10的表面上同時(shí)燒制釉層，也可以事前形成釉層。然后，組裝具備如上所述分別制作的中心電極5及端子電極6的絕緣子2和具備接地電極27的主體配件3。更詳細(xì)地說，通過將壁厚形成得相對(duì)較薄的主體配件3的后端側(cè)的開口部向徑方向內(nèi)側(cè)斂縫、即形成上述斂縫部20，而進(jìn)行固定。接著，將貴金屬端頭32電阻焊接于除去鍍層后的接地電極27的前端部上。并且在最后，使接地電極27的前端部分向中心電極5 —側(cè)彎曲，由此實(shí)施調(diào)整貴金屬端頭31、32 之間的上述火花放電間隙33的加工，獲得上述的火花塞1。如以上的詳細(xì)說明，根據(jù)本實(shí)施方式，使在絕緣子2的長(zhǎng)腳部13和主體配件3的內(nèi)周面3i之間形成的空間的容積(氣體體積)為IOOmm3以上。因此，能夠比較大地確保絕緣子2和主體配件3之間的距離，能夠更可靠地防止在絕緣子2和主體配件3之間產(chǎn)生火花放電。另一方面，由于使上述氣體體積為300mm3以下，能夠抑制上述空間SP的開口部極度地?cái)U(kuò)寬，能夠抑制碳向上述空間SP的侵入。而且，對(duì)于長(zhǎng)腳部13，使其平滑化成其表面的中心線平均粗糙度為1.8μπι以下。 即，在長(zhǎng)腳部13的表面，幾乎不形成碳掛住或嵌入那樣的凹凸。因此，能夠更可靠地防止碳向長(zhǎng)腳部13表面的附著、堆積。如以上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，通過上述的各作用效果的復(fù)合作用，能夠飛躍性地提高耐污損性。另外，對(duì)于主體配件3的內(nèi)周面3i中的至少與絕緣子2的長(zhǎng)腳部13相向的部位 (換言之，形成上述空間SP的部位)，平滑化成其表面的中心線平均粗糙度為0. 8 μ m以下。 因此，能夠抑制在與絕緣子2之間碳向會(huì)產(chǎn)生異?；鸹ǚ烹姷牟课槐砻娴母街⒍逊e，進(jìn)而能夠進(jìn)一步提高耐污損性。同時(shí)，主體配件3的前端部沈與絕緣子2之間的沿與軸線CLl正交的方向的距離 (余隙)W為上述火花放電間隙33的大小G的0. 5倍以上且1. 5倍以下。S卩，通過確保余隙以滿足0. 5G ( W，能夠更加可靠地防止在主體配件3的前端部沈及絕緣子2之間產(chǎn)生異常的火花放電(橫向打火)。另一方面，設(shè)定1.5G，使在主體配件3和絕緣子2之間形成的上述空間SP的開口部比較狹窄，從而能夠進(jìn)一步抑制碳侵入該空間SP。接著，為了確認(rèn)通過本實(shí)施方式起到的作用效果，制作多個(gè)將長(zhǎng)腳部表面的中心線平均粗糙度變更為多種體積的火花塞的樣品，對(duì)各樣品進(jìn)行耐污損性評(píng)價(jià)試驗(yàn)。此處，耐污損性評(píng)價(jià)試驗(yàn)為由JIS D1606規(guī)定的“煙熏污損試驗(yàn)”，關(guān)于詳細(xì)情況如下所述。S卩，在低溫試驗(yàn)室內(nèi)(-10°C)的底盤測(cè)功計(jì)上放置排氣量1600cc的具有4氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)用汽車，在該試驗(yàn)用汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)中與各氣缸對(duì)應(yīng)地組裝4根各火花塞的樣品。然后，進(jìn)行3次空轉(zhuǎn)后，以3速35km/h行駛40秒，間隔90秒的空轉(zhuǎn)，再次以3速35km/h行駛40秒。然后， 使發(fā)動(dòng)機(jī)暫時(shí)停止、冷卻。接著，進(jìn)行3次空轉(zhuǎn)后，間隔30秒的發(fā)動(dòng)機(jī)停止而進(jìn)行共計(jì)3次 1速15km/h、20秒的行駛，然后使發(fā)動(dòng)機(jī)停止。將該一系列的測(cè)試模式作為1個(gè)循環(huán)，重復(fù)進(jìn)行10個(gè)循環(huán)，在10個(gè)循環(huán)結(jié)束后，切換為空轉(zhuǎn)狀態(tài)下的運(yùn)轉(zhuǎn)。并且，在空轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，得到基于施加于樣品的電壓的放電波形，然后觀察該放電波形，測(cè)定異常的火花放電(例如電流的泄漏、橫向打火等)的發(fā)生次數(shù)占總放電次數(shù)的比例(非額定放電發(fā)生率)。此外，對(duì)各樣品，均設(shè)定為氣體體積為170mm3、火花放電間隙的大小為1. 1mm、在與軸線正交的方向上的主體配件的前端部和絕緣子之間的距離(余隙)為1. 4mm、主體配件的內(nèi)周面的中心線平均粗糙度為0. 8mm。圖4中，示出表示長(zhǎng)腳部表面的中心線平均粗糙度與非額定放電發(fā)生率之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。如圖4所示，可知，使長(zhǎng)腳部表面的中心線平均粗糙度為1.8μπι以下的樣品，非額定放電發(fā)生率為5%以下，具有優(yōu)良的耐污損性能?？烧J(rèn)為這是由于，通過使長(zhǎng)腳部表面的中心線平均粗糙度為1.8μπι以下，有效地抑制成為異?；鸹ǚ烹娫虻奶枷蜷L(zhǎng)腳部的附著、堆積。另外可知，特別是使長(zhǎng)腳部表面的中心線平均粗糙度為1. 5μπι以下的樣品，非額定放電發(fā)生率為2%以下，能夠?qū)崿F(xiàn)極其優(yōu)良的耐污損性能。接著，使長(zhǎng)腳部表面的中心線平均粗糙度為1. 8 μ m，然后制作將氣體體積變更為各種體積后的火花塞的樣品，對(duì)于各樣品進(jìn)行上述的耐污損性評(píng)價(jià)試驗(yàn)。此外，對(duì)于火花放電間隙的大小等，設(shè)定為與上述試驗(yàn)同樣的條件。圖5中，示出表示氣體體積和非額定放電發(fā)生率之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。如圖5所示，可知，使氣體體積為IOOmm3以上且300mm3以下的樣品，非額定放電發(fā)生率為10%以下，具有充分的耐污損性能?？烧J(rèn)為這是由于，通過使氣體體積為IOOmm3以上，較大地確保了絕緣子和主體配件之間的距離，因此抑制了兩者之間的異?；鸹ǚ烹姷漠a(chǎn)生，并且通過使氣體體積為300mm3以下，抑制了碳向絕緣子和主體配件之間的空間的過度侵入。另外可知，特別是使氣體體積為130mm3以上且MOmm3以下的樣品，非額定放電發(fā)生率為5 %以下，具有優(yōu)良的耐污損性。接著，制作使長(zhǎng)腳部表面的中心線平均粗糙度為1. 8 μ m并且使氣體體積為170mm3 之后將主體配件的內(nèi)周面表面的中心線平均粗糙度變更為各種粗糙度后的火花塞的樣品， 對(duì)于各樣品，測(cè)定使上述的耐污損性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的循環(huán)數(shù)為10個(gè)循環(huán)時(shí)的非額定放電發(fā)生率和為15個(gè)循環(huán)時(shí)的非額定放電發(fā)生率。此外，火花放電間隙等的大小等設(shè)定為與上述試驗(yàn)同樣的條件。圖6示出表示主體配件的內(nèi)周面表面的中心線平均粗糙度和非額定放電發(fā)生率之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。此外，在該圖中，以實(shí)心三角描繪使循環(huán)數(shù)為10個(gè)循環(huán)時(shí)的非額定放電發(fā)生率，以實(shí)心圓描繪使循環(huán)數(shù)為15個(gè)循環(huán)時(shí)的非額定放電發(fā)生率。如圖6所示，可知，使循環(huán)數(shù)為10個(gè)循環(huán)時(shí)，即使主體配件的內(nèi)周面表面的中心線平均粗糙度不同，非額定放電發(fā)生率也恒定為4%，但使循環(huán)數(shù)為15個(gè)循環(huán)時(shí)、即形成碳更容易附著、堆積的條件時(shí)，使主體配件的內(nèi)周面表面的中心線平均粗糙度為0.8μπι以下的樣品，非額定放電發(fā)生率為10%以下，即使在容易發(fā)生污損的條件下也具有極其優(yōu)良的耐污損性能?？烧J(rèn)為這是由于，通過使主體配件內(nèi)周面的表面粗糙度比較小，抑制了碳向主體配件的內(nèi)周面的附著、堆積，進(jìn)而抑制了在主體配件和絕緣子之間的異?；鸹ǚ烹姷漠a(chǎn)生。接著，制作將在與軸線正交的方向上的從主體配件的前端部到絕緣子的距離(余隙)W與火花放電間隙大小G之比(W/G)變更為各種比值后的火花塞的樣品，對(duì)各樣品使循環(huán)數(shù)為15個(gè)循環(huán)，然后進(jìn)行上述耐污損性評(píng)價(jià)試驗(yàn)。圖7中，示出表示W(wǎng)/G和非額定放電發(fā)生率之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。如圖7所示，可知，設(shè)定為0. 5彡W/G彡1. 5的樣品，即使在碳較容易附著、堆積的條件下，非額定放電發(fā)生率也為10%以下，能夠?qū)崿F(xiàn)充分的耐污損性?？烧J(rèn)為這是由于，通過設(shè)定為0. 5 ^ W/G，確保了足夠大的余隙，抑制了在主體配件的前端與絕緣體之間的異?；鸹ǚ烹姷漠a(chǎn)生，另外，通過設(shè)定為WSl. 5G，能夠使在主體配件和絕緣體之間形成的空間的開口部比較狹窄，進(jìn)而抑制了碳向該空間的侵入。由以上可知，若考察上述評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果，可以說，使長(zhǎng)腳部表面的中心線平均粗糙度為1.8μπι以下并使氣體體積為IOOmm3以上且300mm3以下，對(duì)于提高耐污損性是有意義的。另外，可以說，使長(zhǎng)腳部的表面的中心線平均粗糙度為1.5μπι以下，或使氣體體積為130mm3以上且MOmm3以下，或使主體配件的內(nèi)周面表面的中心線平均粗糙度為0. 8 μ m以下，或設(shè)定為0. 5 ^ ff/G ^ 1. 5，從進(jìn)一步提高耐污損性的觀點(diǎn)出發(fā)是有意義的。此外，不限定于上述實(shí)施方式的記載內(nèi)容，例如也可以如下進(jìn)行實(shí)施。當(dāng)然，也可以是以下未示例的其他應(yīng)用例、變更例。(a)在上述實(shí)施方式中，絕緣子2經(jīng)由墊板22間接地與主體配件3卡合，但也可以不經(jīng)由墊板22而使絕緣子2直接與主體配件3卡合。(b)在上述實(shí)施方式中，作為燃燒裝置例示了內(nèi)燃機(jī)，但能夠使用火花塞1的燃燒裝置不限于內(nèi)燃機(jī)。因此，例如也可以使用火花塞1來對(duì)燃料改性器、鍋爐的燃燒器等進(jìn)行點(diǎn)火。(c)在上述實(shí)施方式中，設(shè)有貴金屬端頭31、32，但也可以省略貴金屬端頭31、32 中的一方或雙方。(d)在上述實(shí)施方式中，對(duì)于在主體配件3的前端接合接地電極27的情況進(jìn)行了具體說明，但對(duì)于削出主體配件的一部分(或預(yù)先焊接在主體配件的前端配件的一部分) 而形成接地電極的情況也能夠適用(例如JP特開2006-236906號(hào)公報(bào)等)。(e)在上述實(shí)施方式中，工具卡合部19形成截面呈六邊形，但關(guān)于工具卡合部19 的形狀，不限于該形狀。例如也可以形成為Bi-HEX (變形12邊)形狀〔IS022977 :2005 (E)〕寸。標(biāo)號(hào)說明1…火花塞、2…絕緣子(絕緣體)、3…主體配件、3i···主體配件的內(nèi)周面、4…軸孔、5…中心電極、13…長(zhǎng)腳部、14…臺(tái)階部、15…螺紋部、21…支撐部、27···接地電極、33··· 火花放電間隙(間隙)、CLL···軸線。
權(quán)利要求
1.一種火花塞，包括棒狀的中心電極，沿軸線方向延伸；筒狀的絕緣體，具有沿所述軸線方向延伸的軸孔，并且所述中心電極設(shè)于所述軸孔中；圓筒狀的主體配件，設(shè)于所述絕緣體的外周，在自身的內(nèi)周面具有用于支撐所述絕緣體的支撐部，該支撐部與所述絕緣體的外周面直接或間接地接觸；及接地電極，從所述主體配件的前端部延伸，在自身的前端部與所述中心電極的前端部之間形成間隙；所述絕緣體具有由所述主體配件的支撐部支撐的臺(tái)階部，并且具有在所述臺(tái)階部的軸線方向前端側(cè)形成的長(zhǎng)腳部； 所述火花塞的特征在于，使在所述絕緣體的長(zhǎng)腳部與所述主體配件的內(nèi)周面之間形成的空間的容積為IOOmm3 以上且300mm3以下，并且，使所述長(zhǎng)腳部的表面的中心線平均粗糙度為1.8μπι以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于，使所述長(zhǎng)腳部的表面的中心線平均粗糙度為1. 5 μ m以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火花塞，其特征在于， 使所述空間的容積為130mm3以上且MOmm3以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，使所述主體配件的內(nèi)周面中的、至少與所述絕緣體的長(zhǎng)腳部相向的部位表面的中心線平均粗糙度為0.8μπι以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，設(shè)與所述軸線正交的方向上的所述主體配件的前端與所述絕緣體之間的距離為W、所述間隙的大小為G，則滿足 0. 5G ^ W ^ 1. 5G。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，所述主體配件具有用于與燃燒裝置的安裝孔螺合的螺紋部，并且，所述螺紋部的外徑為MlO以下。
全文摘要
能夠較可靠地防止碳向絕緣體的附著、堆積，并提高耐污損性?；鸹ㄈ?1)包括沿軸線(CL1)方向延伸的中心電極(5)；具有沿軸線(CL1)方向延伸的軸孔(4)并且中心電極(5)設(shè)于軸孔(4)的絕緣子(2)；設(shè)于絕緣子(2)的外周并具有用于在內(nèi)周面支撐絕緣子(2)的支撐部(21)的圓筒狀的主體配件(3)；從主體配件(3)的前端部延伸的接地電極(27)。絕緣子(2)具有由主體配件(3)的支撐部(21)支撐的臺(tái)階部(14)，并且具有在臺(tái)階部(14)的軸線(CL1)方向的前端側(cè)形成的長(zhǎng)腳部(13)。在絕緣子(2)的長(zhǎng)腳部(13)與主體配件(3)的內(nèi)周面(3i)之間形成的空間(SP)的容積被設(shè)定為100mm3以上且300mm3以下，而且，長(zhǎng)腳部(13)的表面的中心線平均粗糙度被設(shè)定為1.8μm以下。
文檔編號(hào)H01H13/20GK102257586SQ20098015085
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月13日
發(fā)明者加藤友聰, 無笹守, 本田稔貴, 鈴木彰 申請(qǐng)人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社