[发明专利]用于内燃发动机的火花塞

说明书

技术领域

本发明涉及在机动车辆的内燃发动机等中使用的火花塞。

背景技术

各种类型的火花塞广泛用于对安装至机动车辆的内燃发动机的燃烧室中的燃料混合气体点火。例如，火花塞由中心电极和接地电极构成。火花放电间隙形成于中心电极和接地电极之间。当在安装至燃烧室的火花塞的中心电极和接地电极之间产生火花放电时，空气和燃料的混合气体被点火。存在着一种具有改进结构的火花塞，其中电极芯片形成于中心电极和接地电极的至少一个上以增大点火能力。

最近，内燃发动机中燃烧室的温度升高以改善内燃发动机的功能。升高燃烧室温度就要求在火花塞中形成于中心电极和接地电极中的至少一个上的电极芯片具有优异的耐消耗性。存在着火花损耗或火花放电消耗以及氧化损耗或氧化消耗，这些损耗火花塞中的电极芯片。当发生火花损耗时，电极芯片的表面被火花放电瞬间熔化。在发生氧化损耗时，火花塞中的电极的表面在高温环境下氧化和气化。

例如，在电极芯片形成于火花塞的中心电极和接地电极的至少一个上时，铱（Ir）用作电极材料，因为铱具有高熔点和优异的耐火花放电消耗性。然而，因为铱是市场上可用的高成本的贵金属，使用铱会增大火花塞的制造成本。为了降低制造成本，钨（W）用来代替铱，因为钨具有相比铱而言更高的熔点，以及优异的耐火花放电消耗性，并且在市场上可低成本地购得。然而，因为钨具有与氧气的较大化学亲和性，钨的抗氧化性不足。为了避免这个问题，一份专利文献，日本专利延迟公开出版物（laid open publication）NO.H02-100281已经公开了使用包含钨以及具有优异抗氧化性的铬（Cr）的电极材料。

然而，日本专利延迟公开出版物NO.H02-100281中公开的火花塞具有以下问题。

为了让电极芯片具有足够的抗氧化性，电极材料包含熔点为大约1857℃的铬，这低于钨的大约3407℃（或3380℃）的熔点。因为增大电极芯片中铬的含量会降低电极芯片的熔点，电极芯片不能提供足够的耐火花放电消耗性。另一方面，降低电极芯片中铬的含量会抑制电极芯片的熔点和耐火花放电消耗性的降低。然而，电极芯片可能会难以充分地维持必要的抗氧化性。

于是，强烈希望提供一种低制造成本的具有足够耐火花放电消耗性和抗氧化性的火花塞。

发明内容

因此期望提供一种火花塞，其用于内燃发动机中，其具有优异的耐火花放电消耗性、优异的抗氧化性以及较长的使用寿命，并且制造成本较低。

一个示例性实施方式提供了一种应用在内燃发动机中的火花塞。这种火花塞具有改进的结构，其由中心电极、接地电极、以及一个或更多个电极芯片构成。所述接地电极布置为面对中心电极以在中心电极和接地电极之间形成火花放电间隙。所述电极芯片形成于中心电极与接地电极的至少一个上。例如，在中心电极和接地电极上都形成有电极芯片时，火花放电间隙形成于在中心电极上形成的电极芯片与在接地电极上形成的电极芯片之间。尤其，电极芯片由基部、富铬层以及扩散层构成。富铬层形成于基部的至少一部分上。换言之，基部的至少一部分由富铬层覆盖。扩散层形成于基部与富铬层之间。尤其，电极芯片中的基部由质量百分比在5%至45%范围内的铬、质量百分比在0.5%至25%范围内的元素X、以及由钨和不可避免杂质组成的剩余物构成。富铬层与基部相比铬含量更大。基部中所包含的元素X由钼、硅、铝和铅中的至少一种构成。

如前所述，在根据本发明的火花塞中，电极芯片形成于中心电极和接地电极的至少一个上。电极芯片由基部、富铬层以及扩散层构成。尤其，基部的至少一部分由富铬层覆盖。在电极芯片中，基部的整个表面由富铬层覆盖也是可接受的。在电极芯片中，富铬层的铬（Cr）含量比基部大。此外，扩散层形成于基部与富铬层之间。。火花塞的这种结构使得能同时具有改进的耐火花放电消耗性和改进的抗氧化性。

也就是，本发明的发明人已经注意到，电极芯片的表面具有抗氧化性并且增加铬的含量以维持电极芯片上的铬氧化保护膜是必须且有效的，而不是增加电极芯片上的铬的含量以产生铬氧化保护膜。

在根据本发明的火花塞中，富铬层形成于电极芯片的表面上，其中富铬层中铬的含量大于基部中铬的含量。这个结构使得能在火花塞的使用初期阶段在电极芯片中的富铬层的表面上产生坚硬的铬氧化保护膜。在富铬层的表面上产生铬氧化保护膜之后，能通过基部中所包含的铬的扩散来维持铬氧化保护膜。这使得能提供具有长使用寿命的火花塞。