JP2004259605A

JP2004259605A - 点火プラグ

Info

Publication number: JP2004259605A
Application number: JP2003049384A
Authority: JP
Inventors: Junpei Kusukawa; 順平楠川; Ryozo Takeuchi; 良三武内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】外部に放射されるノイズを可及的に抑制できるようにされた点火プラグを提供する。
【解決手段】上下方向に貫通孔（１ａ）が形成された筒状の絶縁体（１）の下部外周に筒状の主体金具（４）が外嵌されるとともに、前記貫通孔（１ａ）の下部及び上部に、それぞれ、下端に放電部（６）を持つ中心電極（５）と、金属中軸（３）及び点火コイルの二次電圧端子に電気的に接続されるターミナル部（２）からなる端子金具（２０）と、が配在され、前記貫通孔（１ａ）における前記中心電極（５）と金属中軸（３）との間で、かつ、前記主体金具（４）で覆われていない部分、言い換えれば、側面視で前記主体金具（４）の上端より上方に、ノイズ抑制用の抵抗体１０を配在する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用の点火プラグに関するものであり、特に、火花放電による点火ノイズを防止するための抵抗体入りの点火プラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車にはエンジン、ＡＢＳ（ＡｎｔｉｌｏｃｋＢｒａｋｅＳｙｓｔｅｍ）、パワーウインドウ等をコントロールするための各種センサーや制御装置、カーラジオ、カーナビゲーション、携帯電話等数多くの電子機器が搭載されている。さらに最近では、ＥＴＣ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｏｌｌＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）等のＩＴＳ（ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＴｒａｎｓｐｏｒｔＳｙｓｔｅｍ）機器が加わり自動車に搭載される電子機器の数は増大する傾向にある。
【０００３】
これら車載電子機器において、自動車点火系から発生するノイズによって、誤作動やノイズが混入するおそれがあること、また、テレビ等の放送電波に影響することが知られている。
【０００４】
また、最近では上記に加えて、自動車のエンジンヘッドカバーにおいて、従来は金属製であったものが、燃費向上のための軽量化及び低コスト化のため樹脂製のものが採用されつつある。これによりノイズに関する問題がさらに大きくなりつつある。
【０００５】
従来、この自動車の点火系から発生するノイズを抑制すべく、内燃機関用の点火プラグにおいて、主体金具で外周の一部が覆われた絶縁体内に、セラミック抵抗等の抵抗体を配置することが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００６】
この抵抗体入りの点火プラグを図４を参照しながら以下に簡単に説明する。図示の従来の点火プラグ４００は、軸方向（上下方向）に貫通孔１ａが形成された筒状の絶縁体１の下部外周に筒状の主体金具４が外嵌されるとともに、前記貫通孔１ａの下部及び上部に、それぞれ、下端に放電部６を持つ中心電極５と、金属中軸３及び点火コイルの二次電圧端子に電気的に接続されるターミナル部２からなる端子金具２０と、が配在され、前記貫通孔１ａにおける前記中心電極５と金属中軸３との間で、かつ、前記主体金具４で覆われている部分、言い換えれば、側面視で前記主体金具４の上端より下方に、セラミックからなるノイズ抑制用の抵抗体１０（公称抵抗値５ｋΩ）が配在されている。この抵抗体１０は、導電性シール９、９を介して前記中心電極５及び金属中軸３に電気的に接続されている。
【０００７】
また、前記主体金具４には、その下部外周に、機関に装着するための雄ねじ部４ａが形成されるとともに、その下端には、前記中心電極５の放電部６と所定の放電ギャップｄを隔てて対向せしめられる例えばＬ形の接地電極７が設けられている。
【０００８】
前記の如くにノイズ抑制用の抵抗体１０を配在したことにより、図５に示される如くに、点火プラグの容量放電時の急峻な電流変化が抑制され、外部に放射されるノイズが低減されることが確認されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−３０６６３６号公報（第１〜６頁、図１〜図３）
【特許文献２】
特開平１１−２３３２３２号公報（第１〜２３頁、図１〜図８）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来のノイズ抑制用抵抗体入りの点火プラグでは、ある程度のノイズ抑制効果は得られるものの十分とは言えなかった。
【００１１】
特に、最近では、前記した如くに、車載電子機器の増大、エンジンヘッドカバーの樹脂化等により、ノイズ対する問題が拡大しつつあり、点火プラグから発生するノイズを、より効果的に抑える方策が強く望まれている。
【００１２】
本発明は、前記の如くの要望に応えるべくなされたもので、その目的とするところは、外部に放射されるノイズを可及的に抑制できるようにされた点火プラグを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明に係る点火プラグは、絶縁体内に配在される抵抗体の位置に着目してなされたもので、抵抗体を絶縁体内における主体金具で覆われていない部分に配置したことを特徴としている。
【００１４】
つまり、主体金具で外周の一部が覆われた絶縁体内に中心電極、抵抗体、及び金属中軸が直列的に配在されている点火プラグにおいて、前記抵抗体を前記絶縁体における前記主体金具で覆われていない部分に位置せしめたものである。
【００１５】
言い換えれば、絶縁体内に中心電極、抵抗体、及び金属中軸が直列的に配在されるとともに、前記絶縁体の外周に、前記中心電極のみを覆い、前記抵抗体は覆わないように、主体金具を外装したものである。
【００１６】
具体的には、上下方向に貫通孔が形成された筒状の絶縁体の下部外周に筒状の主体金具が外嵌されるとともに、前記貫通孔の下部及び上部にそれぞれ中心電極と端子金具とが配在され、前記貫通孔における前記中心電極と端子金具との間で、かつ、前記主体金具より上方部分にノイズ抑制用の抵抗体が配在される。
【００１７】
さらに詳細には、筒状の主体金具と、この主体金具の内部に保持される筒状の絶縁体と、この絶縁体の内部に保持される中心電極及び金属中軸と、前記中心電極の一端部と放電ギャップを隔てて対向する接地電極と、前記中心電極と前記金属中軸との間に配在されたノイズ抑制用の抵抗体と、前記金属中軸に設けられたターミナル部と、を備え、前記抵抗体が前記絶縁体における前記主体金具に包囲されていない部位に配置されていることを特徴としている。
前記抵抗体としては、セラミック抵抗の他、巻線抵抗、フェライト等を用いることができる。
【００１８】
上記のように、本発明に係る点火プラグでは，ノイズ抑制のための抵抗体が絶縁体における主体金具で覆われていない部分に配在されるが、従来の点火プラグでは、その抵抗体が絶縁体における主体金具で覆われている部分に配在されている。ノイズ抑制用抵抗体が、絶縁体における主体金具で覆われている部分に配在されると、金属中軸と主体金具間、抵抗体と主体金具間に、ある値を持つコンデンサ（容量成分）が形成される。コンデンサは高周波でインピーダンスが小さくなるという特性を有するため、高周波の信号は、金属中軸から絶縁体を介して接地電極と同電位である主体金具へ流れることになり、このため、高周波では抵抗体のノイズ抑制効果が小さくなる。
【００１９】
それに対し、本発明の点火プラグでは、ノイズ抑制用抵抗体が絶縁体における主体金具で覆われていない部分に配在されているので、金属中軸と主体金具間、抵抗体と主体金具間にコンデンサが形成されない。そのため、高周波での抵抗体のインピーダンスの低下が小さくなり、高周波でも十分なノイズ抑制効果が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１、図２、図３は、それぞれ本発明に係る点火プラグの第１、第２、及び第３実施形態を示す縦断面図であり、各図において、前述した図４に示される従来の点火プラグ４００と同一構成ないしは同一機能部分には、同一の符号が付されている。
【００２１】
各実施形態の点火プラグ１００、２００、３００は、基本的には、同じ構成を有しており、使用されているノイズ抑制用の抵抗体の種類が異なるだけである。
各実施形態の点火プラグ１００、２００、３００も、従来の点火プラグ４００と同様に、軸方向（上下方向）に貫通孔１ａが形成された筒状の絶縁体１の下部外周に筒状の主体金具４が外嵌されるとともに、前記貫通孔１ａの下部及び上部に、それぞれ、下端に放電部６を持つ中心電極５と、金属中軸３及び点火コイルの二次電圧端子に電気的に接続されるターミナル部２からなる端子金具２０と、が配在されて固定保持されている。
【００２２】
また、前記主体金具４には、その下部外周に、機関に装着するための雄ねじ部４ａが形成されるとともに、その下端には、前記中心電極５の放電部６と所定の放電ギャップｄを隔てて対向せしめられる例えばＬ形の接地電極７が設けられている。
【００２３】
そして、前記貫通孔１ａにおける前記中心電極５と金属中軸３との間で、かつ、前記主体金具４で覆われていない部分、言い換えれば、側面視で前記主体金具４の上端より上方に、ノイズ抑制用の抵抗体１０（第１実施形態）、１１（第２実施形態、１２（第３実施形態）が配在されている。つまり、前記抵抗体１０、１１、１２は、従来例のものより長くされた中心電極５と従来例のものより短くされた金属中軸３との間に直列的に介装されるとともに、前記絶縁体１における前記主体金具４で包囲されている部分（下半部）より上側に配置されている。
【００２４】
前記第１実施形態のノイズ抑制用の抵抗体１０は、図４に示されるものと同一の、公称抵抗値５ｋΩのセラミック抵抗体であり、この抵抗体１０は、導電性シール９、９を介して前記中心電極５及び金属中軸３に電気的に接続されている。
【００２５】
前記第２実施形態のノイズ抑制用の抵抗体１１は、公称抵抗値５ｋΩの巻き線抵抗であり、この抵抗体１１は、前記中心電極５及び金属中軸３にシールを介することなく直に電気的に接続されている。
【００２６】
前記第３実施形態のノイズ抑制用の抵抗体１２は、公称抵抗値５ｋΩのフェライト抵抗体であり、この抵抗体１２は、前記中心電極５及び金属中軸３にシールを介することなく直に電気的に接続されている。
【００２７】
次に、上記した第１、第２、及び第３実施形態の点火プラグ１００、２００、３００のノイズ抑制効果を、前述した図４に示される従来の点火プラグ４００と比較して説明する。
【００２８】
図６は、ノイズ抑制効果を調べるため実施した各点火プラグ１００、２００、３００、４００のインピーダンス特性（各周波数成分信号に対するインピーダンス）測定結果を示す。なお、インピーダンス測定値は、中心電極５と接地電極７を短絡し、その両電極５、７とターミナル部２間のものである。
【００２９】
従来の点火プラグ４００では、図６において実線で示される如くに、低周波側から約１ＭＨｚ（１０の６乗Ｈｚ）までの範囲では約５ｋΩであるが、それ以上の高い周波数ではインピーダンスが減少し、１００ＭＨｚでは数１００Ω程度となる。スパーク時の容量放電電流の持つ周波数成分は数１００ＭＨｚと速いものであるため、従来の点火プラグ４００では抵抗体のノイズ抑制効果が十分に発揮されていない。
【００３０】
一方、第１実施形態の点火プラグ１００では、図６において点線で示されている如くに、低周波側から約１００ＭＨｚまでの範囲で約５ｋΩであり、１００ＭＨｚより高い周波数でインピーダンスが減少傾向にある。スパーク時の容量放電電流の周波数成分である数１００ＭＨｚでは、１ｋΩ以上のインピーダンスを有しており、従来例の点火プラグ４００よりもノイズ抑制効果が良いと言える。
【００３１】
従来の点火プラグ４００に比較し、第１実施形態の点火プラグ１００が、高周波でのインピーダンスの低下が小さいのは、次の理由がある。すなわち、従来の点火プラグ４００では、図４に示される如くに、ノイズ抑制のための抵抗体１０が、絶縁体１における主体金具４で覆われている部分に配置されているため、金属中軸３と主体金具４間、抵抗体１０と主体金具４間に、ある値を持つコンデンサ（容量成分）が形成される。コンデンサは高周波でインピーダンスが小さくなるという特性を有するため、高周波の信号は、金属中軸３から絶縁体１を介して接地電極７と同電位である主体金具４へ流れることになる。これが抵抗体１０のノイズ抑制効果を低下させていることになる。
【００３２】
それに対し、第１実施形態の点火プラグ１００では、ノイズ抑制用の抵抗体１０が、絶縁体１における主体金具４で覆われていない部分に配置されているため、金属中軸３と主体金具４間、抵抗体１０と主体金具４間に、コンデンサを形成しない。そのため、高周波での抵抗体のインピーダンスの低下が小さくなり、その結果、高周波まで良好なノイズ抑制効果が得られる。
【００３３】
なお、１００ＭＨｚよりも高い周波数でインピーダンスが減少するのは、セラミック抵抗体自体の特性である。詳細には、セラミック抵抗体は、セラミック中に導電性の粒子を散在させ、ある抵抗値を持たせているものであり、微細には導電粒子と導電粒子間にコンデンサを形成する。上記のようにコンデンサは高周波ではインピーダンスが低下するという特性があり、このために高周波ではインピーダンスが低下する。
【００３４】
次に、第２実施形態の点火プラグ２００では、図６において一点鎖線で示されている如くに、第１実施形態の点火プラグ１００とほぼ同じ特性であるが、１００ＭＨｚ以上の高周波でのインピーダンスの低下が第１実施形態の点火プラグ１００よりも小さい。第２実施形態でノイズ抑制用抵抗体として使用したのは巻き線抵抗１１であり、その特性が現れたものである。セラミック抵抗体１０に比較し、容量成分が小さいため、高周波領域でのインピーダンスの低下が小さい。第１実施形態のものよりもノイズ抑制効果は若干大きいと言える。
【００３５】
最後に、第３実施形態の点火プラグ３００は、ノイズ抑制用抵抗体としてフェライトの抵抗体１２を使用したものであり、図６において二点鎖線で示されている如くに、フェライトは低周波では低インピーダンス、高周波では高インピーダンスであるという特徴を持っている。スパーク時の容量放電電流の周波数成分である数１００ＭＨｚでは、インピーダンスが数ｋΩあり、従来例の点火プラグ４００に比しノイズ低減効果が大きいと言える。
【００３６】
図７は、ノイズ抑制効果を調べるため実施した各点火プラグ１００、２００、３００、４００の放射ノイズ測定結果（３０〜３００ＭＨｚ）を示す。
図７に示されているように、各実施形態点火プラグ１００、２００、３００では、従来例の点火プラグ４００に比較し、ノイズレベルが低下していることが分かる。
【００３７】
図８は、以上で述べた実施形態の点火プラグ８１が用いられた内燃機関を搭載した自動車の概略説明図である。
説明に必要な構成以外は省略して図示している。
【００３８】
自動車は、エンジンルーム８４、乗員の居室８５、トランクルーム８６のスリーボックスの形態から構成されている。
ボンネットの下のエンジンルーム８４に内燃機関であるエンジン８３が搭載されている。
【００３９】
点火プラグ８１は、エンジンヘッドカバー８２で覆われている。点火プラグ８１は、放射されるノイズを効果的に抑制できるため、エンジンヘッドカバー８２を金属製以外のプラスチックなどの合成樹脂とすることができる。
また、エンジン構造上可能であれば、エンジンヘッドカバー８２を不要とできる。
【００４０】
よって、軽量化が容易となり、燃費向上、コスト低減を可能にできる。以上では、スリーボックスの形態の自動車を用いて説明したが、ワンボックスの形態の自動車や、ツーボックスの形態の自動車など他の形態の自動車であっても良く、内燃機関を有する自動車であれば適用可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明の点火プラグは、ノイズ抑制のための抵抗体が、絶縁体における主体金具で覆われていない部分に配在されているので、高周波でのインピーダンスの低下が小さく、スパーク時の容量放電電流を十分に小さく抑えることができ、結果として、空中に放射されるノイズを効果的に抑制することができる。
【００４２】
また、本発明の点火プラグが用いられた内燃機関を搭載した自動車等では、金属製のエンジンヘッドカバーを不要にでき、軽量化、燃費の向上、低コスト化等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る点火プラグの第１実施形態を示す縦断面図。
【図２】本発明に係る点火プラグの第２実施形態を示す縦断面図。
【図３】本発明に係る点火プラグの第３実施形態を示す縦断面図。
【図４】従来の点火プラグの一例を示す縦断面図。
【図５】ノイズ抑制用抵抗体入りの点火プラグのノイズ抑制効果を説明するために供される、スパーク時の放電電流の変化を示すグラフ。
【図６】本発明に係る点火プラグと従来の点火プラグのインピーダンス特性測定結果を示すグラフ。
【図７】本発明に係る点火プラグと従来の点火プラグの放射ノイズ測定結果を示すグラフ。
【図８】本発明の実施形態の点火プラグが用いられた内燃機関を搭載した自動車の概略説明図。
【符号の説明】
１００…第１実施形態の点火プラグ、２００…第２実施形態の点火プラグ、３００…第３実施形態の点火プラグ、４００…従来例の点火プラグ、１…絶縁体、１ａ…貫通孔、２…ターミナル部、３…金属中軸、４…主体金具、５…中心電極、６…中心電極（放電部）、７…接地電極、ｄ…放電ギャップ、９…導電性シール、１０…抵抗体（セラミック抵抗）、１１…抵抗体（巻き線抵抗）、１２…抵抗体（フェライト）、２０…端子金具

Claims

主体金具で外周の一部が覆われた絶縁体内に中心電極、抵抗体、及び金属中軸が直列的に配在されている点火プラグにおいて、前記抵抗体を前記絶縁体における前記主体金具で覆われていない部分に配置したことを特徴とする点火プラグ。
絶縁体内に中心電極、抵抗体、及び金属中軸が直列的に配在されるとともに、前記絶縁体の外周に、前記中心電極のみを覆うように主体金具が外装されていることを特徴とする点火プラグ。
上下方向に貫通孔が形成された筒状の絶縁体の下部外周に筒状の主体金具が外嵌されるとともに、前記貫通孔の下部及び上部にそれぞれ中心電極と端子金具とが配在されてなる点火プラグであって、前記貫通孔における前記中心電極と端子金具との間で、かつ、前記主体金具より上方部分に、ノイズ抑制用の抵抗体が配在されていることを特徴とする点火プラグ。
筒状の主体金具と、この主体金具の内部に保持される筒状の絶縁体と、この絶縁体の内部に保持される中心電極及び金属中軸と、前記中心電極の一端部と放電ギャップを隔てて対向する接地電極と、前記中心電極と前記金属中軸との間に配在されたノイズ抑制用の抵抗体と、前記金属中軸に設けられたターミナル部と、を備えた点火プラグであって、前記抵抗体が前記絶縁体における前記主体金具に包囲されていない部位に配置されていることを特徴とする点火プラグ。
前記抵抗体がセラミック抵抗であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の点火プラグ。
前記抵抗体が巻線抵抗であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の点火プラグ。
前記抵抗体がフェライトであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の点火プラグ。
請求項１から４のいずれか一項に記載の点火プラグが用いられた内燃機関を搭載した自動車。