JP2000146180A - 棒状点火プラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 点火プラグをイオン電流測定に使用する際に
必要とされていた制御装置への接地帰路を省略する。 【解決手段】内部加熱コイルと所望により１以上の制御
コイルとを備える加熱棒（１）を有する点火プラグであ
り、該加熱棒は点火プラグ本体から絶縁されており、電
源電圧用のプラグ式またはネジ式端子（４）を備える。
該端子は電子部品（６）、好適には電源電圧への接続用
端子（７）、点火管への接続用端子（８）、および本体
（３）への接続用端子（９）を備えるチップを有する。
該電子部品は、点火プラグの機能を加熱機能と、加熱棒
に近接する燃焼空間領域内のイオン電流を測定するセン
サ機能とに切換えるための制御要素として設計される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イオン電流測定、
サイクル化、および、センサの機能を達成するための、
電気的にトリガーされる、棒状の点火プラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の外部制御装置を用いて従来の点火
プラグを動作させることは公知であり、これにより、従
来の棒状の点火プラグの機能を、実際の点火動作以外
に、イオン電流測定及び／又はセンサ機能、さらにはそ
の他の端子としても拡張できるようになったが、例え
ば、トリガーするために多重ピン同軸コネクタ（multi-
pincoaxial connector）を備えた複雑なプラグ式端子(c
omplex plug-type terminals)が必要であった。その結
果、例えば、各点火プラグの接地ラインを同時に敷設し
なければならないので、追加のラインを敷設する上で困
難が生じている。この場合、エンジン室が窮屈な空間条
件であるために、事態はさらに深刻であり、同時に、ケ
ーブルの必要長に起因して、接触抵抗と電圧低下が生じ
る危険性も高い。しかも、従来の制御装置を備えた従来
の点火プラグを、オンボード電気システム（onboard el
ectrical system）で高電圧下（例えば４２ボルト）で
動作させるのは容易でない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
従来技術の上記欠点を解消することにあり、特に、イオ
ン電流測定などのために点火プラグを接地させない場合
において、制御装置に戻る接地ラインが無くても良いよ
うにすることを更に具体的な目的とする。

【０００４】同様に、本発明の別の目的は、１４ボルト
などのオンボード電気システムの電圧用に設計された点
火プラグを４２ボルトなどのオンボード電気システムの
電圧で動作させることを可能にすると同時に、従来の点
火プラグ端子、特に、単一ピン式コネクタシステムを維
持することにある。

【０００５】本発明のさらに別の目的は、センサ信号を
リレーするために、点火プラグ動作用電流経路の使用を
可能にすることにある。この場合、点火プラグの構造
は、既存のシステムにおいて経済的な連続生産を可能と
し、重要なことには、同一の部品は大部分同一の方法で
サイクル時間を維持しつつ組み立てられるという利点も
生じる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】これらの目的は、本発明
による点火プラグによって達成される。すなわち、本発
明は、プラグ式端子が、電源電圧への接続用端子と、点
火管への接続用端子と、点火プラグ本体への接続用端子
とを備えた電子部品好ましくはチップを備え、該電子部
品は点火プラグが加熱棒の燃焼室側の領域で加熱を行っ
たりイオン電流を測定したりする機能を制御する要素と
して設計されている点火プラグである。

【０００７】本発明による点火プラグは、電子部品が当
該新規点火プラグと一体化されており、該電子部品中で
ほとんどの各種形式の回路を構成できる点で、従来の点
火プラグと相違する。点火プラグと一体化されたこれら
の電子部品により、例えば、該電子部品をイオン電流プ
ラグ（従来の加熱棒とエンジン本体、例えばシリンダヘ
ッドとの間の絶縁構造）として利用する場合、測定を行
うべきか（接地に対して絶縁）、あるいは点火動作が要
求される（点火プラグ内の絶縁を短絡し、接地に接続）
かを実在電圧に基づいて決定することにより、これまで
動作上不可欠であった制御装置への接地帰路を除去する
ことができる。

【０００８】さらに、集積回路を用いることにより、例
えば、電流経路の導通／遮断の切換えを周期的に行っ
て、例えば１１Ｖの動作電圧用に設計された点火プラ
グ、またはこの電圧用に設計された加熱／制御要素を、
より高いオンボード電気システム電圧においても作動さ
せることが可能になる。この周期的な切換えにより、設
計上の定格動作電圧に対する有効値に対応した電圧が発
生される。

【０００９】さらに、例えば、点火プラグと一体化され
たセンサへの電力供給を加熱または制御要素の供給端子
と同一の端子を介して行い、あるいは測定信号を引き出
すことのできるような回路を構築することもできる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、加熱棒と
エンジン本体との間に絶縁部を有する、例えばイオン電
流測定に用いられる点火プラグについて説明する。上記
加熱棒としては、従来から知られている加熱棒、例えば
金属製の点火管または（少なくとも部分的に）導電性セ
ラミックなどから成る点火管を有するものが適してい
る。

【００１１】加熱棒１は既存の一連の部品に配設するこ
とができる。プラグ式端子４への接触を確立するピン１
１０についても同様のことが言える。

【００１２】加熱棒１は従来のように本体３内に圧入す
ることができる。絶縁層２は本体３または加熱棒１のい
ずれかに塗布することができる。このユニットは完全に
自動的に取付けられ、動作確認を行うことができる。

【００１３】絶縁管１５は衝撃防止材として、また押出
し塗工体１６のため緩衝材として用いられ、次の加工工
程において加熱棒と本体との間に圧入される。この絶縁
管１５の材料は好適には耐熱性プラスチックである。

【００１４】プラグ式端子４は、その端子領域において
既存のデザインを有する。したがって、プラグ式端子４
は端部側にネジ付きまたはネジ無しのコネクタピンを有
し、前部側にセラミック基材５に対する設置用プラット
ホーム４１としての凹所を有し、該セラミック基材５上
に電子部品６が予め取付けられる。これらの２つの部品
はともに、設置用プラットホーム４１の領域において、
好適にはセメント接合などによって、プラグ式端子に貼
りつけられる。電流バス１１，１２にプラスチック筐体
１３を押出塗工して別のユニットとし、これをプラグ式
端子４の回りに押し込んで完全なユニットを組み立てる
こともできる。このユニットを正確な位置へ取付けるた
めに、回転防止要素１３１および長手方向止め子１３２
が設けられる。

【００１５】電子部品上の端子、例えば供給電圧端子
７、点火管用端子８、および接地端子９などは、好適に
は接合により、プラグ式端子４、点火管用電流バス１
１、および本体への電流バス１２の各接続部位に接続さ
れる。

【００１６】ここで上記ユニットは安定化のために例え
ば樹脂１４で封入される。

【００１７】こうして完成した部品、すなわち電子部品
などが装着された端子４は、バルク（bulk）部品として
最終的な組立のために供することが可能となる。

【００１８】プラグ式端子４は軸方向に孔４２を有し、
該孔４２はその内部に加熱棒のピン１１が押圧され、加
熱棒１の内部ピン１２との電気的接触を確立する。

【００１９】さらに、電流バス１１は点火管１３０に接
続され、電流バス１２は本体３に接続される。

【００２０】本体３およびプラグ式端子４を備えた加熱
棒１のこのユニットが、射出工具内に挿入され、たとえ
ばＰＡ６．６などによる押出し塗膜１６が施される。

【００２１】本体３上に設けられた外周溝１７は、押出
し塗膜１６にさらに確実に力を伝えるための、付加的な
能動的固定手段（positive locking）として用いられ
る。

【００２２】

【実施例】実施例１：イオン電流測定のための電気絶縁
された加熱棒を有する点火プラグの点火動作における接
地接点の形成 絶縁された加熱棒を有する点火プラグの動作のために、
給電ライン（陽極接点）に加えて、制御装置または他の
接地点に戻る接地ラインを設けることが従来より知られ
ている。この方法では配線に２倍の費用がかかるととも
に、損失や故障が付随する可能性もある。

【００２３】本発明による点火プラグは、例えば一体化
された電子部品を用いて、端子上の実在電圧に基づい
て、点火動作が要求されるか（実在電圧が例えば１６Ｖ
未満の場合）、あるいはイオン電流を測定すべきか（実
在電圧が例えば２０Ｖを超える場合）を決定することが
できる。点火動作を行う場合、電子部品は短時間の間
に、例えば、点火管を点火プラグ本体に接続するように
切換えて、動作に必要な接地への短絡を形成する。他
方、イオン電流の測定を行う場合、上記接続を切り離
し、エンジンの燃焼空間に突出している部分を該燃焼空
間から電気絶縁し、これにより電極としての機能を果た
させる。流れている電流（例えば点火プラグを通る電流
や、接地、例えばシリンダヘッドへ向かう燃焼空間内の
イオンなど）は、制御装置内の同一の端子を介して引き
出され、さらに測定信号として処理することができる。

【００２４】実施例２：より高い電圧において一定電圧
を得るように設計された加熱要素の動作 一体化された上記電子部品を用いて、周期的な切換えを
行うことにより、実在電圧をサイクル化し、出力電圧の
有効値を点火プラグの定格電圧に対応させることもでき
る。このようにして、より高い電圧のための再設計が不
要になる。また、高電圧用に設計される点火要素は断面
を小さくする必要があり、点火プラグの耐用寿命を縮め
る原因となっていたが、この必要性もなくすことができ
るという利点もある（図３）。

【００２５】実施例３：点火プラグ端子へのセンサ信号
および動作電圧の交互印加 一体化された上記電子部品を用いて、点火プラグに一体
化されたセンサの信号を点火プラグ動作用の端子にもた
らすことができるので、別個の端子を設ける必要がなく
なる。間欠測定／動作のために、例えば、実施例１に記
載された場合と同様に２つの場合の判別を行うことがで
きる。

【００２６】他の好適な実施形態としては、点火プラグ
の電子部品６と、プラグ式端子４とを含むシステムをモ
ジュール式にすることが挙げられる。また、一体化され
た電子部品６を備えるプラグ式端子４を、加熱棒１を備
える点火プラグ本体３と連結するように構成することも
できる（２部品設計）。また、プラグ式端子４接続用の
クリップオン端子、および点火プラグ本体３接続用のク
リップオン端子を備えた電子部品６に加熱棒１を設け、
該電子部品６を加熱棒１に接続して、プラグ式端子４お
よび本体３と連結させるようにすることもできる（３部
品設計）。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、制御用電子部品を点火
プラグに一体化することにより、最初に挙げた先行技術
の欠点が克服される。本発明による端子の工夫によっ
て、既存のシステムにおける自動連続生産が可能にな
り、個々の部品をバルク形式のものとして生産すること
ができる。このことは大量生産および保管における利点
となる。また、ラインを追加する必要がないため、本発
明によるシステムは損傷を受けにくくなり、特にケーブ
ル長に起因する接触抵抗および電圧低下を回避すること
ができる。同時に、点火プラグの規格寸法（顎サイズ）
が大きくなりすぎないため、点火プラグの設置に特別な
工具を用いる必要がない。本発明による点火プラグは、
イオン電流用電子部品なしで制御装置上で作動させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による点火プラグの好適な実施形態の長
手方向概略部分断面図である。

【図２】長手方向中心軸を図１に対して９０°回転させ
て示した、本発明によるプラグ式端子の長手方向部分断
面図である。

【図３】サイクル化のための回路図である。

【図４】図１の線４−４に沿った断面図である。

【図５】図１の線５−５に沿った断面図である。

【図６】図１の線６−６に沿った断面図である。

【図７】図２の線７−７に沿った断面図である。

【符号の説明】

１ 加熱棒 １１０ ピン １２０ 内部ピン １３０ 点火管 ２ 絶縁層 ３ 本体 ４ プラグ式端子 ４１ 設置プラットホーム ４２ 孔 ５ セラミック基材 ６ 電子部品 ７ 供給電圧端子 ８ 点火管用端子 ９ 接地端子 １１，１２ 電流バス １３ プラスチック筐体 １３１ 回転防止要素 １３２ 長手方向止め子 １４ 樹脂 １５ 絶縁管 １６ 押出し塗工体 １７ 外周溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596055006 Ｍｏｅｒｉｋｅｓｔｒａｓｓｅ 155, 71636 Ｌｕｄｗｉｇｓｂｕｒｇ，Ｇｅｒ ｍａｎｙ (72)発明者 ギュンター ウール ドイツ国、74921 ヘルムシュタット−バ ルゲン、ハウプトストラッセ 88

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 点火プラグ本体と、 点火管と、 内部加熱コイルを備えて前記点火プラグ本体から絶縁さ
   れている加熱棒と、 電源電圧源接続用の電力端子とを含む点火プラグにおい
   て、 前記電力端子は、電源電圧源接続用の第１の端子と、点
   火管接続用の第２の端子と、点火プラグ本体接続用の第
   ３の端子とを備える電子部品を有し、 前記電子部品は、前記点火プラグの、ヒータとしての、
   および加熱棒に近接する燃焼空間領域内のイオン電流を
   必要に応じて測定するためのセンサとしての機能を制御
   する制御要素であることを特徴とする点火プラグ。
2. 【請求項２】 前記端子は設置用プラットホームを有
   し、該プラットホーム上で前記電子部品がセラミック基
   材上に固定されることを特徴とする請求項１に記載の点
   火プラグ。
3. 【請求項３】 前記第２の端子は電流バスを介して前記
   点火管に接続され、前記第３の端子は電流バスを介して
   前記点火プラグ本体に接続されることを特徴とする請求
   項１に記載の点火プラグ。
4. 【請求項４】 前記電力端子はプラグ式端子であり、軸
   方向孔を有し、該軸方向孔内に加熱棒のピンが受容され
   ることにより、加熱棒の内部ピンとの電気接触が確立さ
   れることを特徴とする請求項１に記載の点火プラグ。
5. 【請求項５】 前記点火プラグが少なくとも１つの制御
   コイルをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の
   点火プラグ。
6. 【請求項６】 前記電子部品が集積回路チップであるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の点火プラグ。
7. 【請求項７】 前記電力端子はプラグ式端子であること
   を特徴とする請求項１に記載の点火プラグ。
8. 【請求項８】 前記電子部品が切換回路を有し、該切換
   回路は、任意の時間において、点火プラグがヒータまた
   はセンサのいずれとして機能すべきかに従って、接地へ
   の短絡を与えるために点火管を点火プラグ本体に接続し
   たり、この接続を遮断することを特徴とする請求項３に
   記載の点火プラグ。
9. 【請求項９】 電源電圧接続用の端子と、点火管接続用
   の端子と、点火プラグ本体接続用の端子とを有する電子
   部品を含む点火プラグ用のプラグ式端子において、前記
   電子部品は、点火プラグの機能を、必要に応じて、加熱
   機能と、燃焼空間領域内のイオン電流を測定するための
   検知機能との間で切換えるための制御要素であることを
   特徴とするプラグ式端子。
10. 【請求項１０】前記電子部品は集積回路チップであるこ
    とを特徴とする請求項９に記載のプラグ式端子。