火花塞制造技术

本发明专利技术公开了火花塞，其包括：外部端子；中心电极；具有通孔并包含氧化铝陶瓷的绝缘体；和导电性密封件。导电性密封件包含基础玻璃、导电性填料和０到１０重量％的绝缘性填料，并且基础玻璃包含本文定义的量的Ｓｉ、Ｂ、Ｃａ、Ａｌ、Ｎａ和Ｋ组分。本发明专利技术还公开了火花塞，其包括中心电极、外部端子、第一导电性密封件、第二导电性密封件、本文定义的电阻器、和具有本文所述的通孔的绝缘体。在通孔中，中心电极和外部端子分别与第一导电性密封件和第二导电性密封件结合。第一和第二导电性密封件各自包含基础玻璃、导电性填料、和本文中所述量的绝缘性填料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及内燃机中所用的火花塞。
技术介绍
广泛使用的常规火花塞包括在火花塞的轴向方向具有通孔的绝缘体并且所述绝缘体包括氧化铝陶瓷、部分地插入到通孔前端内的中心电极、部分地插入到通孔后端内的外部端子、和位于该通孔内的外部端子和内部电极之间的导电性密封件。在上述这种火花塞中，已知(例如参见对应于美国专利6,744,189的JP-A-2003-22886)导电性密封件上的压缩应力防止在导电性密封件和绝缘体之间的界面处发生裂缝和剥离。为实现这一效果，建议导电性密封件包含热膨胀系数低于构成绝缘体的氧化铝的热膨胀系数的无机材料，如包括β-eucriptite，β-锂辉石、热液石英、二氧化硅、富铝红柱石、堇青石、锆石和钛酸铝的绝缘性填料，使得导电性密封件表现出比绝缘体低的热膨胀系数。然而，当导电性密封件中的基础玻璃软化时，含有上述绝缘性填料的导电性密封件导致固体组分量增加，从而引起导电性密封件总体上的硬度增加。当将外部端子压配倚靠导电性密封件时，导电性密封件的基础玻璃受热软化，然后冷却，以密封和固定外部端子和中心电极及导电性密封件(下文中也称作“玻璃密封法”)。在该方法中，前述导电性密封件太硬以至于不能对外部端子施用足够的密封负荷，因此产生所谓的“端子错位”，其中外部端子不能充分插入绝缘体内。另一方面，如果仅仅增加密封负荷，则当外部端子压配到绝缘体中时，绝缘体可能破损。
技术实现思路
构思本专利技术以解决上述问题。因此，本专利技术的目的是提供具有优异的生产性和可靠性的火花塞，其能在玻璃密封法中防止导电性密封件发生裂缝和剥离，防止端子在玻璃密封后错位、和防止绝缘体等破损。更具体地，本专利技术的目的是通过调整导电性密封件的线膨胀系数，使其小于绝缘体的线膨胀系数，同时还降低导电性密封件的硬度而实现上述效果。根据第一方面，本专利技术提供火花塞，其包括在由氧化铝陶瓷制成的绝缘体内在轴向方向上形成的通孔中的外部端子和中心电极之间布置的导电性密封件，其中导电性密封件包含基础玻璃、导电性填料、和为至多10重量％(包括0重量％)的绝缘性填料，其中基础玻璃包含以SiO2换算量计为55到65重量％的Si组分；以B2O3换算量计为22到35重量％的B组分；以CaO换算量计为0.2到2重量％的Ca组分；以Al2O3换算量计为至多2重量％的Al组分；和分别以Na2O和K2O换算量计总量为4到8重量％的Na组分和K组分，并且其中基础玻璃既包含Na组分又包含K组分。在本专利技术中，调整导电性密封件中的绝缘性填料含量为至多10重量％。这使得有可能当基础玻璃软化时降低整个导电性密封件的硬度。因此，即使在玻璃密封过程中的密封负荷相对小，也可能防止端子错位和绝缘体破损。如果导电性密封件中绝缘性填料含量大于10重量％，则不能充分地实现这种效果。另外，在本专利技术中，由于构成导电性密封件的基础玻璃的上述组成，可调整得到的导电性密封件的热膨胀系数，使其小于由氧化铝陶瓷制成的绝缘体的热膨胀系数，而不在导电性密封件中引入太多的绝缘性填料。因此，压缩应力可传给导电性密封件，而不引起裂缝或剥离。具体地，构成导电性密封件的基础玻璃包含以SiO2换算量计为55到65重量％的Si组分；以B2O3换算量计为22到35重量％的B组分；以CaO换算量计为0.2到2重量％的Ca组分；以Al2O3换算量计为至多2重量％的Al组分；和以Na2O和K2O换算量计总量分别为4到8重量％的Na组分和K组分，并且其中基础玻璃既包含Na组分又包含K组分。以下描述基础玻璃的单个组分。当以SiO2换算量计的Si组分的重量小于55重量％时，基础玻璃的热膨胀系数可变得太大，使得在导电性密封件和绝缘体之间发生剥离或裂缝。另一方面，如果该换算重量大于65重量％，则基础玻璃的软化温度太高，在玻璃密封过程中发生端子错位。当以B2O3换算量计的B组分的重量小于22重量％时，基础玻璃的软化温度变得太高，使得在玻璃密封过程中发生端子错位。另一方面，当该换算重量大于35重量％时，基础玻璃的热膨胀系数变得太大，在导电性密封件和绝缘体之间发生剥离或裂缝。另一方面，加入Ca组分以稳定与包含基础玻璃的导电性密封件接触的电阻器或降低基础玻璃本身的软化温度。如果以CaO换算量计的Ca组分的重量小于0.2重量％，则电阻器的电阻不能得到充分地稳定，或基础玻璃的软化温度不能充分地降低，使玻璃密封过程中发生端子错位。如果该换算重量大于2重量％，则热膨胀系数可能变得太大，可能在导电性密封件和绝缘体之间发生剥离或脱落。在基础玻璃中包含Al组分作为不可避免的杂质。如果以Al2O3换算量计的Al组分的重量大于2重量％，则基础玻璃的软化温度可能变得太高，在玻璃密封过程中发生端子错位。优选地，Al组分的含量接近0重量％。加入Na组分和K组分以降低基础玻璃的软化温度。因为在基础玻璃中既包含Na组分又包含K组分，产生的碱协同作用有效地降低基础玻璃的软化温度。如果以Na2O换算量计的Na组分和以K2O换算量计的K组分的总含量小于4重量％，则难以降低基础玻璃的软化温度，从而引起在玻璃密封过程中的端子错位。相比之下，如果二者的总含量大于8重量％，则密封件的热膨胀系数变得太大，在导电性密封件和绝缘体之间发生剥离或裂缝。另外，在本专利技术的火花塞中，优选满足W1≥W2的关系，其中将基础玻璃中以Na2O换算量计的Na组分的重量表示为W1，将其中以K2O换算量计的K组分的重量表示为W2。当使用Na组分和K组分时，Na组分量的增加倾向于降低基础玻璃的热膨胀系数。通过调整上述关系为W1≥W2，可使热膨胀系数降低，同时降低基础玻璃的软化温度。更优选满足W1≥W2≥W1/5的关系。虽然从上述热膨胀系数的观点优选Na组分的含量大于K组分的含量，但仍需要相对于Na组分有足够量的K组分，以充分降低基础玻璃的软化温度。根据本专利技术，基础玻璃包含Si组分、B组分、Ca组分、Na组分和K组分作为必须组分。然而，如有必要，基础玻璃可包含实现预期效果的量的其它组分，如Zr组分、Ti组分和MgO组分。在这种变体中，以其各自的氧化物换算量计的其它组分的总量优选相对于整个基础玻璃为至多10重量％。另外，在本专利技术的火花塞中，优选导电性密封件由基础玻璃和导电性填料制成，而不包含任何绝缘性填料。因此，在玻璃密封过程中可进一步降低导电性密封件的硬度。因此，可更有效地防止玻璃密封法中的端子错位。另外，在本专利技术的火花塞中，优选以SiO2换算量计的Si组分的重量和以B2O3换算量计的B组分的重量的总量为86到94重量％。因此，有可能充分地降低导电性密封件的热膨胀系数。根据第二方面，本专利技术提供的火花塞包括在绝缘体内轴向形成的通孔内分别固定在第一导电性密封件和第二导电性密封件上的中心电极和外部端子；和插入到第一导电性密封件和第二导电性密封件之间的电阻器，其中第二导电性密封件包含基础玻璃、导电性填料、和至多10重量％、但大于0重量％的绝缘性填料，并且其中第一导电性密封件包含基础玻璃、导电性填料、和低于第二导电性密封件中所含的绝缘性填料的量(包括0重量％)的绝缘性填料。在本专利技术中，调整第一导电性密封件和第二导电性密封件各自的绝缘性填料的含量为至多10重量％。这使得有可能当第一和第二导电性密封件的基础玻璃软化时降低导电性密封件的硬度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
火花塞，其包括：在所述火花塞的轴向方向具有通孔并包括氧化铝陶瓷的绝缘体；部分地插入到通孔前端内的中心电极；部分地插入到通孔后端内的外部端子；和在所述通孔内的所述外部端子和所述中心电极之间提供的导电性密封件，　 　其中所述导电性密封件包含基础玻璃、导电性填料和０到１０重量％的绝缘性填料，所述基础玻璃包含：以ＳｉＯ↓［２］换算量计为５５到６５重量％的Ｓｉ组分；以Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］换算量计为２２到３５重量％的Ｂ组分；以ＣａＯ换算量 计为０．２到２重量％的Ｃａ组分；以Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］换算量计为至多２重量％的Ａｌ组分；和分别以Ｎａ↓［２］Ｏ和Ｋ↓［２］Ｏ换算量计总量为４到８重量％的Ｎａ组分和Ｋ组分，并且所述基础玻璃既包含Ｎａ组分又包含Ｋ组分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：本田稔贵，柴田勉，
申请(专利权)人：日本特殊陶业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]