[发明专利]火花塞及火花塞的制造方法

说明书

本申请是申请日为2006年10月11日、申请号为200610141123.2、发明名称为火花塞及火花塞的制造方法的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种安装在内燃机上使用的火花塞，特别涉及实现优良火焰成长性的火花塞。

背景技术

火花塞是将露出到内燃机的燃烧室中的中心电极、接地电极这两电极之间作为火花放电间隙来进行火花放电，被用作内燃机燃烧的着火装置。以往，有这样的火花塞(例如，参照日本特开平8-339880号公报)，为实现火花塞的长寿命化，而在成为火花放电起点的任一个电极或两个电极的前端部接合有耐火花损耗性、耐高温氧化性(以下将耐火花损耗性、耐高温氧化性合并起来称为耐久性)优良的贵金属合金制的电极头(以下简称贵金属电极头)。这样通过使用耐久性优良的贵金属电极头，可以使成为火花放电起点的贵金属电极头为小直径，因此不仅可实现长寿命化，还可实现通过使该电极头为极细而不会妨碍作为点着火的混合气体的火焰的扩大(以下简称为火焰成长性)的结构(例如参照日本特开2002-313524号公报)。

然而，在使用极细的贵金属电极头作为这样的提高火焰成长性的方法之前，进行了各种研究。火花塞是将形成于主体金属壳上的外螺纹安装在形成于内燃机上的内螺纹来进行使用的，但在其安装时，要考虑接地电极的方向性来进行安装，因此该安装是非常困难的。为此，存在这样的问题：在混合气体从火花塞周围朝向火花放电的发生部位时、及混合气体被点着后火焰成长时，由于存在接地电极，阻碍了混合气体的运动及火焰的成长，降低了燃烧效率。

为了解决这样的问题，例如在日本特开平11-121142号公报中记载的使接地电极的截面形状为圆形的结构(以下简称为圆接地电极)。通过做成这样的结构，可以避免混合气体的流动被接地电极妨碍而使气流从接地电极脱离，还可避免成长过程的火焰接触到接地电极而被接地电极夺取热，降低了火焰的成长。

另外，在使用火花塞的汽车行业，正推进发动机的小型化、高效率化，由于随着吸气、排气口的大口径化、燃料的直喷化而要在燃烧室附近配置喷射器等，因此要求火花塞小直径。为响应该要求，将火花塞的螺纹直径做成例如M12以下的小直径。但是，若考虑使保持中心电极的绝缘电瓷具有在施加产生火花放电的高电压时不会产生贯穿破坏的程度的壁厚，或为了不产生绝缘电瓷与主体金属壳之间的火花放电、即不产生所谓的横向跳火，而使绝缘电瓷与主体金属壳之间形成规定间隙，则仅容许接合有接地电极的主体金属壳的前端面上具有极其有限的厚度。

对使用这样小直径的主体金属壳使火花塞为小直径，并且为了具有长寿命及优良的火焰成长性而在圆接地电极上接合极细的贵金属电极头的结构进行研究。然而，不容易充分确保上述那样接合有接地电极的主体金属壳的前端面厚度。若是以往使用的大致矩形的棱柱形接地电极，可以使其宽度大于主体金属壳的前端面厚度，将其接合在主体金属壳的前端面上，从而可以避免接地电极的导热性不充分的问题。但是，由于圆接地电极的自身截面形状是圆形的，仅容许具有相当于主体金属壳的前端面厚度的直径，难以确保充分的导热性。也考虑使用导热性优良的Cu等金属作为芯材构成圆接地电极，但这样的结构不免要增大制造工时。在解决了以上诸问题的基础上，则接合极细的贵金属电极头就能实现长寿命化及火焰成长性优良的火花塞。

另外，对为了提高长寿命及着火性能而具有极细的贵金属电极头，并为了实现更优良的火焰成长性而在圆接地电极上接合该贵金属电极头的结构进行研究。然而，由于圆接地电极的外轮廓线是弯折成圆弧形，因此不容易牢固地接合形成为上下端具有平坦面的大致圆柱状的贵金属电极头。为了提高贵金属电极头与圆接地电极的接合性，考虑将贵金属电极头的接合面预先加工成凹部或弧状部以使得其与圆接地电极结合，但这样存在制造成本增大、工时增大、贵金属电极头的朝向对准等问题，因此不现实。

由于贵金属电极头是上下端具有平坦面的柱状形状，所以不容易与具有弧状面的圆接地电极牢固地接合。例如对通过电阻焊接进行接合的方式进行研究，在柱状的电极头的底面(与接地电极接合一侧的端面)中，仅靠近中心部位与接地电极接触，所以被焊接成在远离中心的部位不流过电流、仅贵金属电极头的靠近中心部位被接合的所谓“浮起状态”。另外，对进行激光焊接的方式进行研究，相对于平坦面的贵金属电极头的底面而具有规定曲率半径的圆接地电极的侧面，仅接触贵金属电极头的靠近中心的部位，其远离中心的部位也远离圆接地电极的侧面，所以即使照射激光，圆接地电极与贵金属电极头的焊接熔深也小，仍难以形成牢固的接合。

发明内容