[发明专利]火花塞

说明书

技术领域

本发明涉及一种被安装至内燃机的用于空气-燃料混合物 的点火的火花塞。

背景技术

传统地，内燃机设置有用于空气-燃料混合物的点火的火花 塞。火花塞一般地包括中心电极、形成有轴向孔以保持中心电 极的陶瓷绝缘体、包围陶瓷绝缘体的径向周围以保持陶瓷绝缘 体的安装配件(作为金属壳)、以及接地电极，接地电极的一端 部被固定至安装配件且另一端部面对中心电极，以在接地电极 的该另一端和中心电极之间限定火花间隙，在该火花间隙中发 生火花放电以点燃空气-燃料混合物。

近来，需要提供具有更大阀直径的内燃机吸气阀或排气阀， 以提高内燃机的输出性能，以及需要确保更大的水套(water  jacket)，以改进发动机的冷却系统。这些需求导致火花塞在内 燃机中安装空间越来越小，从而需要减小火花塞的直径。然而， 陶瓷绝缘体和安装配件之间的绝缘距离随着火花塞的直径一起 减小。因此，火花塞很可能将产生所谓的横向火花(lateral  spark)，该横向火花从中心电极通过陶瓷绝缘体飞向安装配件， 而不是在火花间隙内的正常的火花放电。另外，在熏烧状态 (smoldering state)下，由于导电性碳堆积在陶瓷绝缘体的表 面，使陶瓷绝缘体和安装配件之间的绝缘性变低，因此火花塞 很可能将产生所谓的凹部火花(recess spark)。在这种情况下， 根据情况的需要，需要提高陶瓷绝缘体的前端的温度，并且从 陶瓷绝缘体燃烧掉积碳，从而确保陶瓷绝缘体和安装配件之间 的绝缘性。

鉴于前述问题，专利文献1提出了满足下列条件的一种类型 的火花塞：(X+0.3Y+Z)/G≥2，Y1(mm)≥1，W/Z≥4，以及1.25≤Z (mm)≤1.55，其中，X是从陶瓷绝缘体的前端部到中心电极的 距离；Y是陶瓷绝缘体在安装配件之外的表面区域的爬电距离 (creepage distance)；Y1是陶瓷绝缘体从安装配件突出的突出 量；Z是气袋(air pocket)尺寸；G是火花间隙尺寸；以及W是 陶瓷绝缘体从对应于安装配件的前端面的位置延伸到安装配件 内的陶瓷绝缘体和安装配件之间的距离等于火花间隙尺寸G的 位置的表面区域的长度。通过上述各个部分尺寸的控制，火花 塞实现在非熏烧状态下在火花间隙内适当地且稳定地产生火花 放电、以及即使在熏烧状态下发生例如横向火花或凹部火花等 沿面放电(creeping discharge)时也能确保点火性能的高能力。

专利文献1：日本特开2005-116513号公报

如果将专利文献1的火花塞应用到例如很有可能发生熏烧 的直喷式发动机，存在不能充分地从陶瓷绝缘体去除积碳从而 使火花塞不能回到提供足够点火性能的状态的问题。因此，期 望的是，开发一种用于从陶瓷绝缘体迅速燃烧掉积碳从而使火 花塞从熏烧状态回到正常操作状态并且由此确保点火性能的技 术。

发明内容

已创作了本发明来解决上述问题。本发明的目的是提供一 种能够允许陶瓷绝缘体的温度快速升高从而从陶瓷绝缘体迅速 地燃烧掉积碳的火花塞。

根据本发明的一个方面，提供一种火花塞，该火花塞包括： 中心电极，该中心电极沿轴线方向延伸；陶瓷绝缘体，该陶瓷 绝缘体具有沿轴线方向形成的轴向孔，以在轴向孔的前侧保持 中心电极，由此形成中心电极和陶瓷绝缘体的组装单元；金属 壳，该金属壳包围陶瓷绝缘体的外周，以将组装单元保持在金 属壳内；以及接地电极，该接地电极的一端部被接合至金属壳 的前端面，该接地电极的另一端部与中心电极面对以在该接地 电极的另一端部与中心电极之间限定火花间隙，其中，火花塞 满足如下条件：H≥1mm，Vc≤17mm³以及Ra≥1.0×10³K/ (m·W)，其中，H是陶瓷绝缘体沿轴线方向从金属壳的前端面 朝向前侧突出的长度，Vc是陶瓷绝缘体的在从陶瓷绝缘体的前 端沿轴线方向朝向后侧2mm的范围内延伸的部分的体积；Ra是 组装单元的在距陶瓷绝缘体的前端2mm的位置处垂直于轴线方 向截取的截面在20℃时除空气空间之外的每单位长度的热阻 抗。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的火花塞的局部剖视图。

图2是根据本发明的一个实施方式的火花塞的中心电极的 前端部及其周边部件的放大图。