JP3788010B2

JP3788010B2 - Spark plug film formation method

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Publication number: JP3788010B2
Application number: JP03005098A
Authority: JP
Inventors: 正道柴田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-08-06
Filing date: 1998-02-12
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2018-02-12
Also published as: JPH11111424A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン電流検出装置に用いて好適なスパークプラグに導電皮膜を形成する皮膜形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、スパークプラグとしては図６に示すようなものがある。このスパークプラグ３は、筒状の取付金具３１を備えており、この取付金具３１の内部に筒状の絶縁体３２を保持させ、この絶縁体３２の内部に中心電極３３およびステム部３４を保持させている。また、取付金具３１の一端部３１１には、中心電極３３の一端部３３１と放電ギャップ３８を隔てて対向する接地電極３５が固定されている。
【０００３】
そして、絶縁体３２の他端部３２２側外周部には、段付部３２ａが形成されており、この段付部３２ａは、取付金具３１の他端部３１２側に設けた支持部３１４にて支持されている。
そして、このスパークプラグ３の一端部３ｂ側が内燃機関の燃焼室Ｒに挿入され、このスパークプラグ３の取付金具３１と中心電極３３との間に放電用高電圧（約−１０ｋＶ〜−３５ｋＶ）をかけることにより、放電ギャップ３８に火花放電が発生し、燃焼室内の混合気が燃焼する。
【０００４】
ところで、放電ギャップ３８近傍では、上記燃焼に伴いイオンが発生するため、中心電極３３と接地電極３５（つまりは、取付金具３１）との間に電圧を印加することにより、中心電極３３と接地電極３５（つまりは、取付金具３１）との間にイオン電流が流れることが知られている。そして、このイオン電流をイオン電流検出手段にて検出することにより、内燃機関の燃焼室Ｒにおける混合気の燃焼状態やノッキングの発生状態を検出することが近年検討されている。
【０００５】
このイオン電流検出手段にて検出されるイオン電流の検出波形を図７に示す。通常、この検出波形が、所定時間Ｔ以上、高さＨ以上立ち上がった状態を、イオン電流検出手段が検出したときに、混合気が燃焼していると判断するものである。なお、混合気の失火時には、上記イオンが発生しないためにイオン電流は発生せず、上記立ち上がり状態は検出されない。また、プレイグニッション時には、放電ギャップ３８間の放電の前に上記イオンが発生し、放電の前に上記立ち上がり状態が検出される。
【０００６】
また、検出波形にノッキングによる振動波形Ｋが現れたときに、ノッキングしていることを検出している。このノッキングを検出することにより点火時期を制御している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本発明者は、図７に示すイオン電流の検出波形に発生するスパイク状ノイズＮにより、上記イオン電流検出手段が誤検出する、といった問題があることを発見し、さらに、この問題について本発明者が鋭意検討した結果、スパークプラグ３の取付金具３１の支持部３１４の近傍に発生するコロナ放電が、上記スパイク状ノイズＮの発生原因であることがわかった。
【０００８】
このコロナ放電とスパイク状ノイズＮとの関係について本発明者が検討した内容について、以下に詳しく説明する。
まず、従来のスパークプラグ３では、取付金具３１の支持部３１４（具体的には取付金具３１の他端部３１２）が絶縁体３２の他端部３２２側外周部に当たって傷付けることがないように、支持部３１４と、絶縁体３２の他端部３２２側外周部とが、径方向（図６中左右方向）に距離Ｌを隔てて配置されている。一方、支持部３１４により段付部３２ａを確実に支持するために、支持部３１４と段付部３２ａとの重なり代を大きくする必要があるので、上記距離Ｌが微少（例えば約０．４ｍｍ）となっている。
【０００９】
ところで、スパークプラグ３の作動時には、取付金具３１と中心電極３３との間に上記放電用高電圧がかかるため、取付金具３１の支持部３１４と、中心電極３３との間にも放電用高電圧がかかる。ここで、支持部３１４近傍は、取付金具３１との接触端部であるため電界が集中し、この電界の集中部からコロナ放電が発生しやすい。
【００１０】
更に、支持部３１４と、絶縁体３２の一端部３２１側外周部との間に形成される間隙Ｃには空気が存在しており、空気の誘電率を１とすると、絶縁材料の誘電率は約９であるため、上記放電用高電圧は、上記間隙Ｃに主にかかることになる。しかも、上記距離Ｌ（つまり、電界方向の距離）が微少であるため、上記間隙Ｃには非常に大きな電界が形成される。
【００１１】
一方、空気は絶縁耐力が非常に小さいものであるため、このような絶縁耐力の小さな空気に、上記した非常に大きな電界が加わることにより、絶縁破壊が生じる。この結果、間隙Ｃ、および、この間隙Ｃの近傍（換言すれば、取付金具３１の支持部３１４の近傍）において、容易にコロナ放電が発生する。なお、空気の絶縁耐力は、２０℃のとき２〜３ｋＶ／ｍｍである。
【００１２】
また、間隙Ｃには無機材料からなる粉末（例えばタルク等）が充填されている場合もあるが、この場合においても、粉末相互間に存在する微少な空気層等において絶縁破壊が生じてコロナ放電が容易に発生する。
そして、中心電極３３が陰極（負電圧）、取付金具３１が陽極（アース）であるため、絶縁体３２は、内周部側がプラス、外周部側がマイナスに分極している。よって、絶縁体３２の他端部３２２側外周部のうち、取付金具３１の支持部３１４の近傍に位置する部位に、上記コロナ放電のプラス電荷が引き寄せられて、蓄積される。
【００１３】
ここで、上記距離Ｌが場所によって異なっていたり、絶縁体３２の外周部に微少な凹凸が存在する、といった理由から、絶縁体３２の他端部３２２側外周部のうち、支持部３１４の近傍に位置する部位において、プラス電荷を引き寄せやすい部位が局部的に存在することが、本発明者の検討によりわかっている。さらに、絶縁体３２が絶縁性であるため、上記引き寄せやすい部位に一旦引き寄せられたプラス電荷は、この部位から周囲へ移動することはなく、この部位に集中的に蓄積される。
【００１４】
そして、集中的に蓄積されたプラス電荷は、中心電極３３側の電位変化等の外的要因が加えられることにより取付金具３１へ流入する。このプラス電荷の流入は所定時間毎に起こるのではなく、ランダムに起こるため、絶縁体３２の外周部において、上記引き寄せやすい部位に蓄積されるプラス電荷の量は大小さまざまである。そして、上記引き寄せやすい部位に大量のプラス電荷が蓄積したときに、この大量のプラス電荷が何らかの外的要因で取付金具３１へ一気に流入することにより、上記スパイク状ノイズＮが発生することがわかった。
【００１５】
そして、ノッキングが発生していないときにスパイク状ノイズＮが発生すると、検出装置が、スパイク状ノイズＮを上記振動波形Ｋであると誤検出することがあり、これにより、ノッキングが発生していると誤判断してしまう。
なお、エンジンのスロットル全開時では、スロットル全閉時に比べて燃焼室Ｒの圧力が大きく、スパークプラグ３の要求電圧が高くなる。このため、上記間隙Ｃに形成される電界がより大きくなり、コロナ放電がより発生しやすくなるので、スパイク状ノイズＮが特に頻繁に発生する。よって、スロットル全開時では、特に上記イオン電流検出手段による誤検出が多発する傾向にある。
【００１６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、イオン電流検出装置の検出波形にスパイク状ノイズが発生することを抑制できるスパークプラグを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、絶縁体（３２）の外周部のうち、プラス電荷を引き寄せやすい部位に引き寄せられたプラス電荷を、この部位の周囲へ分散させることにより、大量のプラス電荷が一気に取付金具（３１）へ流入することを抑制して、上記目的を達成することを見出した。
【００１８】
すなわち、中心電極（３３）の外周部を覆う絶縁体（３２）の外周部に形成した段付部（３２ｂ、３２ａ）を、取付金具（３１）に形成した支持部（３１３、３１４）にて支持するスパークプラグにおいて、絶縁体（３２）の外周部のうち、組付状態で支持部（３１４）近傍に位置する所定部位（３２ａ、３２ｃ、３２ｄ）に導電皮膜（３９）を形成する皮膜形成方法であって、
上記所定部位に導電材料を塗布する導電材料塗布行程の後、導電材料の表面に、ガラス系絶縁材料を塗布するガラス系絶縁材料塗布行程を行い、これら両塗布行程の後、導電材料およびガラス系絶縁材料を焼成して導電皮膜（３９）とする焼成行程を行なっている。
【００１９】
このような皮膜形成方法によれば、筒状の絶縁体（３２）の上記所定部位に導電皮膜（３９）を良好に形成できる。
そして、このような導電皮膜（３９）を有するスパークプラグ（３）の作動時においては、支持部（３１４）の近傍においてコロナ放電が発生するが、絶縁体（３２）の外周部のうち、支持部（３１４）の近傍に位置する所定部位に、導電皮膜（３９）が形成されているので、上記コロナ放電のプラス電荷を、導電皮膜（３９）の全体に分散させることができる。よって、絶縁体（３２）の外周部において、局部的に大量のプラス電荷が蓄積されることを抑制でき、大量のプラス電荷が取付金具（３１）へ一気に流入することを抑制できる。
【００２０】
そして、このようなスパークプラグ（３）をイオン電流検出装置（１０）に適用することにより、検出装置（１０）の検出波形にスパイク状ノイズ（Ｎ）が発生することを抑制でき、上記した誤検出を抑制できる。
また、上記ギャップ（３８）を経て放電する度に、中心電極（３３）と取付金具（３１）との間の放電電圧がほぼゼロとなり、このときに、プラス電荷が空気中に中和されるのであるが、本発明のように、プラス電荷を導電皮膜（３９）の全体に分散させることにより、プラス電荷を効果的に空気中に中和させることができるので、プラス電荷の蓄積量自体を減らすことができる。これにより、絶縁体（３２）の外周部において、局部的に大量のコロナ放電が蓄積されることをさらに抑制でき、大量のプラス電荷が取付金具（３１）へ一気に流入することをさらに抑制できる。
【００２１】
また、上記したような形成方法によれば、導電皮膜（３９）において、導電材料がガラス系絶縁材料にて覆われる。よって、このような導電皮膜（３９）を有するスパークプラグ（３）の作動時において、ガラス系絶縁材料により導電材料を様々な外的要素から保護できる。なお、外的要素とは、例えば、酸化雰囲気（コロナ放電の発生による）や、熱（例えばエンジンからの放熱等）や、空気中の汚れ成分や、外的衝撃（例えば飛石等）等が挙げられる。
【００２２】
なお、導電材料は、上記した焼成時の焼成温度に耐えうるような耐熱性を有するものであり、例えば、ルテニウム酸化物（例えばＲｕＯ₂）や、パイロクロア型の結晶構造をもつ材料（例えばＢｉ₂Ｒｕ₂Ｏ₇）等が挙げられる。また、ガラス系絶縁材料としては、ホウケイ酸ガラスやホウケイ酸鉛ガラス等が挙げられる。ガラス系絶縁材料は、導電材料に比べて、耐酸化性および耐熱性に優れており、しかも、焼成後には、透明で光沢を有するため、このようなガラス系絶縁材料を含む導電皮膜（３９）にたとえ汚れ成分が付着しても、この汚れ成分を除去しやすい。
【００２３】
そして、上記ガラス系絶縁材料塗布行程において、導電材料（３９０）の表面に加えて、絶縁体（３２）の外周部にも、ガラス系絶縁材料（３２００）を塗布してもよい。これにより、導電材料（３９０）が塗布されていない絶縁体（３２）の外周部も、ガラス系絶縁材料にて覆われるので、スパークプラグ（３）の作動時において、ガラス系材料により、導電材料および絶縁体（３２）の外周部を様々な外的要素から保護できる。
【００２４】
また、上記所定部位として、絶縁体（３２）の外周部のうち、支持部（３１４）に対向する対向部（３２０ｃ）と、絶縁体（３２）の外周部のうち、対向部（３２０ｃ）から段付部（３２ａ）の反対側に延びる延部（３２１ｃ）とを包含していてもよい。これにより、絶縁体（３２）の対向部（３２０ｃ）および延部（３２１ｃ）に導電皮膜（３９）を形成できる。
【００２５】
ここで、上記プラス電荷を引き寄せやすい部位は、対向部（３２０ｃ）から延部（３２１ｃ）にかけて存在することが、本発明者の検討によりわかっている。これに対して、対向部（３２０ｃ）および延部（３２１ｃ）に導電皮膜（３９）を形成することにより、絶縁体（３２）の外周部において、局部的に大量のプラス電荷が蓄積されることを確実に抑制できる。
【００２６】
また、延部（３２１ｃ）の軸方向長さ（Ｍ）を２ｍｍ以上とすることにより、ノイズの発生を防止できることが、本発明者の実験によりわかっている。
また、上記所定部位として、絶縁体（３２）の他端部（３２２）側外周部の全周を包含していてもよい。これにより、絶縁体（３２）の他端部（３２２）側外周部の全周に、プラス電荷を分散させることができる。
【００２７】
また、導電皮膜（３９）が、取付金具（３１）と電気的に接続されていてもよい。これにより、スパークプラグ（３）の作動時において、導電皮膜（３９）全体に分散されたプラス電荷を、取付金具（３１）側へ常に少量づつ放出できる。よって、絶縁体（３２）の外周部において、局部的に大量のプラス電荷が蓄積されることを、より一層抑制でき、大量のプラス電荷が取付金具（３１）へ一気に流入することを、より一層抑制できる。なお、プラス電荷は取付金具（３１）側へ少量づつ放出されるため、この放出されたプラス電荷によるノイズの発生は無視できる。
【００２８】
ここで、導電皮膜（３９）の抵抗値が非常に小さく（ほとんどゼロである）、かつ、導電皮膜（３９）の端部（３９２）が空気と接触している場合、この端部（３９２）近傍に電界が集中してコロナ放電が発生する恐れがあり、これにより、従来技術と同様にスパイク状ノイズ（Ｎ）が発生する恐れがある。
これに対して、導電皮膜（３９）について、膜厚を２０μｍとしたときの１平方ミリ当たりの抵抗値（以下、抵抗値と略す）を１０⁶Ω以上とするとよい。これは、上記抵抗値が１０⁶Ω以上である場合、導電皮膜（３９）の端部（３９２）近傍における電界集中を良好に緩和でき、この端部（３９２）近傍におけるコロナ放電の発生を良好に抑制できることが、本発明者の経験、検討によりわかっているためである。
【００２９】
また、導電皮膜（３９）の抵抗値が非常に大きい（例えば１０¹⁰Ω以上）と、導電皮膜（３９）が絶縁体（３２）と同じはたらきをして、導電皮膜（３９）の表面に局部的にプラス電荷が蓄積される恐れがあり、これにより、従来技術と同様にスパイク状ノイズ（Ｎ）が発生する恐れがある。
これに対して、導電皮膜（３９）の抵抗値を１０¹⁰Ω以下とするとよい。これは、上記抵抗値が１０¹⁰Ω以下である場合、導電皮膜（３９）の表面におけるプラス電荷の局部的な蓄積を良好に抑制できることが、本発明者の経験、検討によりわかっているためである。
【００３０】
また、上記したコロナ放電の発生をより良好に抑制するためには、導電皮膜（３９）の抵抗値を１０⁷Ω以上とするとよい。また、導電皮膜（３９）の表面における局部的なプラス電荷の蓄積をより良好に抑制するためには、導電皮膜（３９）の抵抗値を１０⁹Ω以下とするとよい。
そして、上記したスパークプラグ（３）と、このスパークプラグ（３）に高電圧を供給する電圧供給源（１、２、８）と、スパークプラグ（３）の放電ギャップ（３８）に流れるイオン電流を検出するイオン電流検出手段（４、６、７）とを備えるイオン電流検出装置では、ノイズ（Ｎ）の発生が抑制されているため、上記した誤検出を抑制できる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１に示す本実施形態のスパークプラグ３は、図６に示す従来技術のスパークプラグ３において、導電皮膜３９を追加しただけであるため、この導電皮膜３９についての具体的説明、および、スパークプラグ３の説明補充を以下に行なう。
【００３２】
図１に示すように、取付金具３１の外周部にはネジ山３１ａが形成されており、内燃機関の燃焼室Ｒを構成するエンジンブロック１００にはネジ孔１００ａが形成されている。そして、取付金具３１のネジ山３１ａと、エンジンブロック１００のネジ孔１００ａとをネジ結合することにより、エンジンブロック１００にスパークプラグ３が脱着可能に装着される。
【００３３】
そして、絶縁体３２の一端部３２１、他端部３２２が取付金具３１の一端部３１１、他端部３１２から露出するように、絶縁体３２が取付金具３１の内部に固定されている。この絶縁体３２の内部には、中心電極３３およびステム部３４が固定されている。なお、中心電極３３の一端部３３１が絶縁体３２の一端部３２１から露出し、ステム部３４の一端部３４１が絶縁体３２の他端部３２２から露出しており、中心電極３３の他端部３３２とステム部３４の他端部３４２とが電気的に接続されている。
【００３４】
また、絶縁体３２の段付部３２ａと取付金具３１の支持部３１４との間は、耐熱性に優れた材料、例えば鉄や銅からなるパッキン３６にてシールされている。つまり、支持部３１４は、パッキン３６を介して段付部３２ａを支持している。また、絶縁体３２の段付部３２ｂと取付金具３１の支持部３１３との間は、耐熱性に優れた材料、例えば鉄や銅からなるパッキン３７にてシールされている。つまり、支持部３１３は、パッキン３７を介して段付部３２ｂを支持している。
【００３５】
なお、段付部３２ｂにパッキン３７を配置してから、取付金具３１の他端部３１２側から取付金具３１の内部へ絶縁体３２を挿入し、その後、段付部３２ａにパッキン３６を配置してから、取付金具３１の他端部３１２側を内方へ曲げるようにかしめることにより、パッキン３６、３７が、段付部３２ａ、３２ｂと支持部３１４、３１３との間で押圧されて変形する。この結果、パッキン３６、３７が、段付部３２ａ、３２ｂおよび支持部３１４、３１３に密接した状態となる。
【００３６】
そして、絶縁体３２の外周部のうち、取付金具３１の支持部３１４の近傍に位置する所定部位には、導電材料およびガラス系絶縁材料からなる導電皮膜３９が形成されている。本実施形態では、段付部３２ａの全周と、段付部３２ａから間隙Ｃ側（図１中上方）に所定寸法（例えば６ｍｍ）だけ延びる延部３２ｃの全周と、絶縁体３２の外周部のうち、段付部３２ａから間隙Ｃの反対側（図１中下方）に所定寸法（例えば１ｍｍ）だけ延びる延部３２ｄの全周とから、上記所定部位を構成している。
【００３７】
また、延部３２ｃは、支持部３１４に対向する対向部３２０ｃと、対向部３２０ｃから間隙Ｃ側（図１中上方、段付部３２ａの反対側）に延びる延部３２１ｃとから構成される。この延部３２１ｃの軸方向（図１、２中上下方向）の寸法Ｍ（図２参照）は、例えば５ｍｍとしている。また、間隙Ｃの径方向（図１、２中左右方向）の寸法Ｌ（図１参照）は、従来と同じく例えば０．４ｍｍとしている。
【００３８】
そして、導電皮膜３９は、段付部３２ａの全周に形成される第１部位３９ａと、上記延部３２ｃの全周に形成される第２部位３９ｃと、上記延部３２ｄの全周に形成される第３部位３９ｄとから構成される。また、第２部位３９ｃは、上記対向部３２０ｃに形成される対向部３９０ｃと、上記延部３２１ｃに形成される延部３９１ｃとから構成される。
【００３９】
そして、導電皮膜３９の第１部位３９ａが、全周にわたってパッキン３６を介して取付金具３１に電気的に接続されており、導電皮膜３９の第３部位３９ｄが、全周にわたって取付金具３１に電気的に接続されている。
導電皮膜３９は、膜厚を２０μｍとしたときの１平方ミリ当たりの抵抗値が１０⁸Ωであり。５ｗｔ％のＲｕＯ₂（導電材料）と、８５ｗｔ％のホウケイ酸ガラス（ガラス系絶縁材料）と、１０ｗｔ％の助剤および添加剤とが混ざりあった材料からなる。導電皮膜３９の膜厚は、あまり薄いと後述するスパイク状ノイズを抑制する効果が良好に得られず、あまり厚いと製造性が悪いため、１０〜６０μｍとするのがよく、本実施形態では２０μｍとしている。
【００４０】
また、絶縁体３２の外周部のうち、延部３２ｄよりも他端部３２２側には、ホウケイ酸ガラス（ガラス系絶縁材料）からなるガラス系絶縁皮膜３２０が全面的に形成されている。
図３は、本発明のスパークプラグ３を適用したイオン電流検出装置１０を示している。点火コイル１は一次巻線１１および二次巻線１２を備え、この一次巻線１１には、パワートランジスタ２および車載電源８が直列に接続されており、パワートランジスタ２により、一次巻線１１に発生する一次電流を断続するものである。そして、スパークプラグ３は、リード線９１を介して二次巻線１２に直列に接続され、放電用高電圧が印加されることにより、燃焼室Ｒ（図１参照）内の混合気を着火する。なお、スパークプラグ３のステム部３４（図１参照）の一端部３４１に上記リード線９１が電気的に接続されている。
【００４１】
また、二次巻線１２の正極側にはコンデンサ４が接続され、このコンデンサ４とアースとの間には、イオン電流を電圧に変換する抵抗７が接続されている。この抵抗７に発生する電圧は、コンピュータ６により検出されるようになっている。このコンピュータ６により検出されたイオン電流により、内燃機関の燃焼室Ｒにおける混合気の燃焼状態を検出できる。
【００４２】
そして、上記燃焼状態に応じて、コンピュータ６により、燃料噴射量や点火時期を制御して、最適な燃焼状態を保持するようにしている。また、抵抗７およびコンデンサ４に並列的に、定電圧ダイオード５が接続されている。この定電圧ダイオード５により、コンデンサ４の充電電圧を任意に設定できる。なお、点火コイル１、パワートランジスタ２および車載電源８により、電圧供給手段を構成し、コンデンサ４、コンピュータ６および抵抗７により、イオン電流検出手段を構成している。
【００４３】
そして、このイオン電流検出装置１０は、内燃機関の点火時期には、二次巻線１２に負極性の放電用高電圧（約−３５ｋＶ）が生じ、図３中実線矢印で示す経路に放電電流が流れ、スパークプラグ３の放電ギャップ３８間に放電を生じる。また、この放電電流によってコンデンサ４が充電される。
このとき、混合気の燃焼に伴いイオンが発生する。ここで、コンデンサ４が充電されているため、中心電極３３と接地電極３５との間に電圧が印加され、図３中点線矢印で示す経路にイオン電流が流れ、このイオン電流により抵抗７に発生する電圧を検出することにより、混合気の燃焼を確認できる。
【００４４】
以下に、上記構成のスパークプラグ３における導電皮膜３９およびガラス系絶縁皮膜３２０の形成方法を、図２（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。
まず、ＲｕＯ₂粉末（導電材料）を例えば２０ｗｔ％、ホウケイ酸ガラス（ガラス系絶縁材料）を例えば５０ｗｔ％、バインダおよび溶剤を例えば３０ｗｔ％の割合で混合して導電ペーストを形成し（導電ペースト形成行程）、この導電ペースト３９０を、絶縁体３２の段付部３２ａ、および、延部３２ｃ、３２ｄに塗布する（導電ペースト塗布行程、請求項でいう導電材料塗布行程）。
【００４５】
その後、ホウケイ酸鉛ガラスの粉末（ガラス系絶縁材料、ＳｉＯ₂が例えば４５ｗｔ％、ＰｂＯが例えば３０ｗｔ％、Ｂ₂Ｏ₃が例えば２０ｗｔ％、添加剤が例えば５ｗｔ％の割合からなる）を所定粘度となるように水に溶かしてガラス系絶縁ペーストを形成する（ガラス系絶縁ペースト形成行程）。そして、絶縁体３２の他端部３２２から、間隙Ｃの反対側に延びる延部３２ｄにかけて、全面的にガラス系絶縁ペースト３２００を塗布する（ガラス系絶縁ペースト塗布行程、請求項でいうガラス系絶縁材料塗布行程）。これにより、導電ペースト３９０の一端部３９０ａ、他端部３９０ｂを含む全表面にも、ガラス系絶縁ペースト３２００が塗布される。
【００４６】
その後、焼成温度（例えば８００℃）に設定した炉中に絶縁体３２を所定時間（例えば２０分）配置して加熱することにより、導電材料およびガラス系絶縁材料を焼成する（焼成行程）。この結果、図２（ａ）に示すように、ガラス系絶縁材料および導電材料を包含する材料からなる導電皮膜３９と、ガラス系絶縁材料からなるガラス系絶縁皮膜３２０が形成される。
【００４７】
ここで、導電ペースト３９０の一端部３９０ａ、他端部３９０ｂがガラス系絶縁ペースト３２００にて覆われた状態で、上記焼結行程を行なっているので、導電皮膜３９の一端部３９１、他端部３９２では、導電皮膜３９の中央部に比べて導電材料の混合割合が小さく、抵抗も大きくなっている。よって、導電皮膜３９の他端部３９２は空気と接触しているが、この他端部３９２における電界の集中を抑制できる。
【００４８】
なお、導電ペースト３９０の膜厚に対して、ガラス系絶縁ペースト３２００の膜厚が大きすぎると、導電皮膜３９の導電性が良好に得られなくなる恐れがあるので、ガラス系絶縁ペースト３２００の膜厚は、導電ペースト３９０の膜厚に対して２倍〜１０倍とするのがよい。
（第２の実施形態）
本実施形態では、上記ガラス系絶縁ペースト塗布行程において、図４（ｂ）に示すように、導電ペースト３９０の両端部３９０ａ、３９０ｂのうち、空気に接触しない端部３９０ａには、ガラス系絶縁ペースト３２０を塗布していない。この結果、図４（ａ）に示すように、導電皮膜３９の両端部３９１、３９２のうち、空気に接触しない端部３９１は、主に導電材料から構成される。このような構造によっても、上記第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４９】
（第３の実施形態）
本実施形態は、絶縁体３２の段付部３２ａと、取付金具３１の支持部３１４との間のシール構造を変更したものであり、図５に示すように、絶縁体３２の段付部３２ａと、取付金具３１の支持部３１４との間に、タルク粉末を充填してなる充填部３６０と、金属製の第１、第２パッキン３６１、３６２とを設けている。なお、第１パッキン３６１は充填部３６０の一端部側に、第２パッキン３６２は充填部３６０の他端部側に配置されている。
【００５０】
そして、導電皮膜３９は、絶縁体３２の外周部のうち、取付金具３１の支持部３１４の近傍に位置する部位（つまり、支持部３１４を含む金具３１と対向する対向部３２０ｃの全周、および、対向部３２０ｃから絶縁体３２の他端部３２２側に延びる延部３２１ｃの全周）に形成されており、この導電皮膜３９の全周が、第２パッキン３６２を介して取付金具３１に電気的に接続されている。なお、絶縁体３２の段付部３２ａには導電皮膜を形成してない。また、本実施形態の導電皮膜３９の形成方法は、上記第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００５１】
（他の実施形態）
まず、上記第１、第２の実施形態においては、段付部３２ａおよび延部３２ｃ、３２ｄに、導電皮膜３９を形成していたが、延部３２ｃのみに導電皮膜３９を形成してもよいし、延部３２ｃおよび段付部３２ａのみに導電皮膜３９を形成してもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、段付部３２ａ、延部３２ｃ、３２ｄ、対向部３２０ｃ、および、延部３２２ｃの全周にわたって導電皮膜３９を形成していたが、段付部３２ａ、延部３２ｃ、３２ｄ、対向部３２０ｃ、および、延部３２２ｃの一部に導電皮膜３９を形成してもよい。
また、上記実施形態において、取付金具３１の他端部３１２の形状を、角ばった形状ではなく、丸みを持たせた形状とすることにより、この他端部３１２近傍の間隙Ｃに形成される電界が集中することをより抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のスパークプラグの半断面図である。
【図２】（ａ）は第１の実施形態のスパークプラグの部分拡大断面図、（ｂ）は皮膜形成途中におけるスパークプラグの部分拡大断面図である。
【図３】本発明のイオン電流検出装置の回路図である。
【図４】（ａ）は第２の実施形態のスパークプラグの部分拡大断面図、（ｂ）は皮膜形成途中におけるスパークプラグの部分拡大断面図である。
【図５】第３の実施形態のスパークプラグの部分拡大断面図である。
【図６】従来技術のスパークプラグの半断面図である。
【図７】従来技術における、イオン電流の検出波形を示すグラフである。
【符号の説明】
３１…取付金具、３１１、３１２…取付金具の一端部、他端部、
３１４…支持部、３２…絶縁体、３２１、３２２…絶縁体の一端部、他端部、
３２ａ…段付部、３２ｃ、３２ｄ…延部、３３…中心電極、
３３１…中心電極の一端部、３５…接地電極、３８…放電ギャップ、
３９…導電皮膜、３９０…導電ペースト、３２００…ガラス系絶縁ペースト。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a film forming method for forming a conductive film on a spark plug suitable for use in an ion current detection device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there is a spark plug as shown in FIG. The spark plug 3 includes a cylindrical mounting bracket 31, a cylindrical insulator 32 is held inside the mounting bracket 31, and a center electrode 33 and a stem portion 34 are held inside the insulator 32. I am letting. A ground electrode 35 is fixed to one end 311 of the mounting bracket 31 so as to face the one end 331 of the center electrode 33 with a discharge gap 38 therebetween.
[0003]
A stepped portion 32 a is formed on the outer peripheral portion on the other end 322 side of the insulator 32, and this stepped portion 32 a is supported by a support portion 314 provided on the other end 312 side of the mounting bracket 31. It is supported.
Then, one end 3 b side of the spark plug 3 is inserted into the combustion chamber R of the internal combustion engine, and a high voltage for discharge (about −10 kV to −35 kV) is applied between the mounting bracket 31 of the spark plug 3 and the center electrode 33. As a result, spark discharge occurs in the discharge gap 38, and the air-fuel mixture in the combustion chamber burns.
[0004]
By the way, since ions are generated in the vicinity of the discharge gap 38 as a result of the combustion, by applying a voltage between the center electrode 33 and the ground electrode 35 (that is, the mounting bracket 31), the center electrode 33 and the ground electrode are applied. It is known that an ionic current flows between 35 (that is, the mounting bracket 31). In recent years, it has been studied to detect the combustion state of the air-fuel mixture and the occurrence of knocking in the combustion chamber R of the internal combustion engine by detecting the ion current with an ion current detection means.
[0005]
FIG. 7 shows a detection waveform of the ion current detected by the ion current detection means. Normally, when the ion current detecting means detects that the detected waveform rises for a predetermined time T or more and a height H or more, it is determined that the air-fuel mixture is combusting. Note that when the air-fuel mixture is misfired, the ions are not generated, so that no ionic current is generated, and the rising state is not detected. Further, during preignition, the ions are generated before the discharge between the discharge gaps 38, and the rising state is detected before the discharge.
[0006]
Further, knocking is detected when a vibration waveform K due to knocking appears in the detected waveform. The ignition timing is controlled by detecting this knocking.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the present inventor has discovered that there is a problem that the ion current detection means erroneously detects the spike noise N generated in the ion current detection waveform shown in FIG. As a result of intensive studies by the inventor, it has been found that corona discharge generated in the vicinity of the support portion 314 of the mounting member 31 of the spark plug 3 is the cause of the spike noise N.
[0008]
The content of the study by the inventor regarding the relationship between the corona discharge and the spike noise N will be described in detail below.
First, in the conventional spark plug 3, the support portion 314 of the mounting bracket 31 (specifically, the other end portion 312 of the mounting bracket 31) hits the outer peripheral portion on the other end 322 side of the insulator 32 so as not to be damaged. The support portion 314 and the outer peripheral portion on the other end 322 side of the insulator 32 are arranged at a distance L in the radial direction (left-right direction in FIG. 6). On the other hand, in order to reliably support the stepped portion 32a by the support portion 314, it is necessary to increase the overlap margin between the support portion 314 and the stepped portion 32a, so the distance L is very small (for example, about 0.4 mm). It has become.
[0009]
By the way, when the spark plug 3 is operated, the discharge high voltage is applied between the mounting bracket 31 and the center electrode 33, so that the discharge high voltage is also applied between the support portion 314 of the mounting bracket 31 and the center electrode 33. It takes. Here, since the vicinity of the support portion 314 is a contact end portion with the mounting bracket 31, the electric field is concentrated, and corona discharge is likely to occur from the concentrated portion of the electric field.
[0010]
Furthermore, air exists in the gap C formed between the support portion 314 and the outer peripheral portion on the one end 321 side of the insulator 32. If the dielectric constant of air is 1, the dielectric constant of the insulating material is Since it is about 9, the high voltage for discharge is mainly applied to the gap C. Moreover, since the distance L (that is, the distance in the electric field direction) is very small, a very large electric field is formed in the gap C.
[0011]
On the other hand, since air has a very small dielectric strength, dielectric breakdown occurs when the above-described very large electric field is applied to air having a small dielectric strength. As a result, corona discharge easily occurs in the gap C and in the vicinity of the gap C (in other words, in the vicinity of the support portion 314 of the mounting bracket 31). In addition, the dielectric strength of air is 2-3 kV / mm at 20 degreeC.
[0012]
In addition, the gap C may be filled with a powder made of an inorganic material (for example, talc). In this case as well, dielectric breakdown occurs in a minute air layer or the like existing between the powders, and corona discharge occurs. Easily occurs.
Since the center electrode 33 is a cathode (negative voltage) and the mounting bracket 31 is an anode (earth), the insulator 32 is polarized positive on the inner peripheral side and negative on the outer peripheral side. Therefore, the positive charge of the corona discharge is attracted and accumulated in a portion located in the vicinity of the support portion 314 of the mounting bracket 31 in the outer peripheral portion on the other end 322 side of the insulator 32.
[0013]
Here, for the reason that the distance L differs depending on the location or there is a minute unevenness on the outer peripheral portion of the insulator 32, the vicinity of the support portion 314 in the outer peripheral portion on the other end 322 side of the insulator 32. It has been found by the inventor's investigation that there is a local site where a positive charge is likely to be attracted in the region located at. Furthermore, since the insulator 32 is insulative, the positive charge once drawn to the portion that is easy to draw does not move from this portion to the surroundings, but is concentrated in this portion.
[0014]
The positive charge accumulated in a concentrated manner flows into the mounting bracket 31 due to external factors such as a potential change on the center electrode 33 side. Since the inflow of the positive charge does not occur every predetermined time but occurs randomly, the amount of the positive charge accumulated in the portion that is easily attracted in the outer peripheral portion of the insulator 32 varies in size. Then, when a large amount of positive charge is accumulated in the portion that is easily attracted, it is found that the large amount of positive charge flows into the mounting bracket 31 due to some external factor, thereby generating the spike noise N. .
[0015]
When spike noise N occurs when knocking does not occur, the detection device may erroneously detect the spike noise N as the vibration waveform K, thereby causing knocking. Misjudged.
When the throttle of the engine is fully opened, the pressure in the combustion chamber R is larger than when the throttle is fully closed, and the required voltage of the spark plug 3 is high. For this reason, since the electric field formed in the gap C becomes larger and corona discharge is more likely to occur, spike noise N occurs particularly frequently. Therefore, when the throttle is fully opened, the erroneous detection by the ion current detecting means tends to occur frequently.
[0016]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a spark plug capable of suppressing the occurrence of spike noise in the detection waveform of an ion current detection device.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor distributes the positive charge attracted to the portion where the positive charge is easily attracted in the outer peripheral portion of the insulator (32) to the periphery of the portion, so that a large amount of the positive charge can be attached at once to the mounting bracket (31 It was found that the above-mentioned purpose is achieved by suppressing the inflow to.
[0018]
That is, the stepped portions (32b, 32a) formed on the outer peripheral portion of the insulator (32) covering the outer peripheral portion of the center electrode (33) are supported by the support portions (313, 314) formed on the mounting bracket (31). In the spark plug to be supported, film formation for forming a conductive film (39) on a predetermined portion (32a, 32c, 32d) located in the vicinity of the support portion (314) in the assembled state in the outer peripheral portion of the insulator (32) A method,
After the conductive material application process for applying the conductive material to the predetermined portion, a glass-based insulating material application process for applying a glass-based insulating material is performed on the surface of the conductive material. After both the application processes, the conductive material and the glass system are applied. A firing process is performed in which the insulating material is fired to form a conductive film (39).
[0019]
According to such a film forming method, the conductive film (39) can be satisfactorily formed on the predetermined portion of the cylindrical insulator (32).
During the operation of the spark plug (3) having such a conductive film (39), corona discharge occurs in the vicinity of the support portion (314). Of the outer peripheral portion of the insulator (32), the support is supported. Since the conductive film (39) is formed at a predetermined position located in the vicinity of the portion (314), the positive charge of the corona discharge can be dispersed throughout the conductive film (39). Therefore, it is possible to suppress the accumulation of a large amount of positive charges locally at the outer peripheral portion of the insulator (32), and it is possible to suppress a large amount of positive charges from flowing into the mounting bracket (31) at a stretch.
[0020]
And by applying such a spark plug (3) to the ion current detection device (10), it is possible to suppress the occurrence of spike noise (N) in the detection waveform of the detection device (10). Detection can be suppressed.
Further, every time the discharge is made through the gap (38), the discharge voltage between the center electrode (33) and the mounting bracket (31) becomes almost zero, and at this time, the positive charge is neutralized in the air. However, since the positive charge can be effectively neutralized in the air by dispersing the positive charge throughout the conductive film (39) as in the present invention, the accumulated amount of the positive charge itself is reduced. Can be reduced. Thereby, it can further suppress that a lot of corona discharge accumulates locally in the perimeter part of an insulator (32), and can further control that a lot of plus charges flow into a fitting (31) at a stretch.
[0021]
Further, according to the forming method as described above, the conductive material is covered with the glass-based insulating material in the conductive film (39). Therefore, when the spark plug (3) having such a conductive film (39) is operated, the conductive material can be protected from various external elements by the glass-based insulating material. The external element includes, for example, an oxidizing atmosphere (due to the generation of corona discharge), heat (for example, heat dissipation from the engine), dirt components in the air, external impact (for example, stepping stones), and the like. It is done.
[0022]
Note that the conductive material has heat resistance that can withstand the firing temperature at the time of firing described above, for example, ruthenium oxide (for example, RuO ₂ ) Or a material having a pyrochlore type crystal structure (for example, Bi ₂ Ru ₂ O ₇ ) And the like. Examples of the glass-based insulating material include borosilicate glass and lead borosilicate glass. Since the glass-based insulating material is superior in oxidation resistance and heat resistance compared to the conductive material, and is transparent and glossy after firing, the conductive film containing such a glass-based insulating material (39) Even if a dirt component adheres, it is easy to remove the dirt component.
[0023]
In the glass-based insulating material application process, the glass-based insulating material (3200) may be applied to the outer peripheral portion of the insulator (32) in addition to the surface of the conductive material (390). Thereby, since the outer peripheral part of the insulator (32) to which the conductive material (390) is not applied is also covered with the glass-based insulating material, the glass-based material is used for the conductive material during the operation of the spark plug (3). In addition, the outer periphery of the insulator (32) can be protected from various external elements.
[0024]
Moreover, as said predetermined site | part, from the opposing part (320c) which opposes a support part (314) among the outer peripheral parts of an insulator (32), and an opposing part (320c) among the outer peripheral parts of an insulator (32). An extended portion (321c) extending to the opposite side of the stepped portion (32a) may be included. Thereby, a conductive film (39) can be formed in the opposing part (320c) and extension part (321c) of an insulator (32).
[0025]
Here, it has been found by the inventor's examination that the portion where the positive charge is easily attracted exists from the facing portion (320c) to the extending portion (321c). On the other hand, by forming the conductive film (39) on the facing portion (320c) and the extending portion (321c), a large amount of positive charge is accumulated locally on the outer peripheral portion of the insulator (32). Can be reliably suppressed.
[0026]
Further, it has been found by experiments of the present inventor that generation of noise can be prevented by setting the length (M) in the axial direction of the extension portion (321c) to 2 mm or more.
Moreover, you may include the perimeter of the outer peripheral part by the side of the other end part (322) of an insulator (32) as said predetermined part. Thereby, a positive electric charge can be disperse | distributed to the perimeter of the other end part (322) side outer peripheral part of an insulator (32).
[0027]
Further, the conductive film (39) may be electrically connected to the mounting bracket (31). As a result, during the operation of the spark plug (3), the positive charge dispersed throughout the conductive film (39) can always be released little by little to the mounting bracket (31) side. Therefore, it is possible to further suppress the accumulation of a large amount of positive charges locally at the outer peripheral portion of the insulator (32), and to further prevent a large amount of positive charges from flowing into the mounting bracket (31) at a stretch. Can be suppressed. Since the positive charge is released little by little to the mounting bracket (31), the generation of noise due to the released positive charge can be ignored.
[0028]
Here, when the resistance value of the conductive film (39) is very small (almost zero) and the end portion (392) of the conductive film (39) is in contact with air, this end portion (392) There is a risk that the electric field concentrates in the vicinity and corona discharge occurs, and as a result, spike-like noise (N) may occur as in the prior art.
On the other hand, for the conductive film (39), the resistance value per square millimeter when the film thickness is 20 μm (hereinafter abbreviated as resistance value) is 10. ⁶ It should be Ω or more. This is because the resistance value is 10 ⁶ It is the present inventors that when it is Ω or more, the electric field concentration in the vicinity of the end portion (392) of the conductive film (39) can be satisfactorily reduced, and the occurrence of corona discharge in the vicinity of the end portion (392) can be suppressed well. This is because it is known from experience and examination.
[0029]
Further, the resistance value of the conductive film (39) is very large (for example, 10 ^Ten Ω or more) and the conductive film (39) works in the same manner as the insulator (32), and there is a possibility that a positive charge is locally accumulated on the surface of the conductive film (39). Similarly, spike noise (N) may occur.
On the other hand, the resistance value of the conductive film (39) is 10 ^Ten It should be Ω or less. This is because the resistance value is 10 ^Ten This is because it is known from the experience and examination of the present inventor that the accumulation of positive charges on the surface of the conductive film (39) can be satisfactorily suppressed when it is Ω or less.
[0030]
Moreover, in order to suppress generation | occurrence | production of the above-mentioned corona discharge more favorably, the resistance value of a conductive film (39) is set to 10. ⁷ It should be Ω or more. In order to better suppress the accumulation of local positive charges on the surface of the conductive film (39), the resistance value of the conductive film (39) is set to 10. ⁹ It should be Ω or less.
The spark plug (3), a voltage supply source (1, 2, 8) for supplying a high voltage to the spark plug (3), and an ionic current flowing through the discharge gap (38) of the spark plug (3) In the ion current detection device including the ion current detection means (4, 6, 7) for detecting the occurrence of noise (N) is suppressed, the above-described erroneous detection can be suppressed.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments shown in the drawings will be described below.
(First embodiment)
The spark plug 3 of the present embodiment shown in FIG. 1 is obtained by adding a conductive film 39 to the spark plug 3 of the prior art shown in FIG. The explanation 3 is replenished as follows.
[0032]
As shown in FIG. 1, a screw thread 31a is formed on the outer periphery of the mounting bracket 31, and a screw hole 100a is formed in the engine block 100 constituting the combustion chamber R of the internal combustion engine. The spark plug 3 is detachably attached to the engine block 100 by screwing the thread 31a of the mounting bracket 31 and the screw hole 100a of the engine block 100.
[0033]
The insulator 32 is fixed inside the mounting bracket 31 so that the one end 321 and the other end 322 of the insulator 32 are exposed from the one end 311 and the other end 312 of the mounting bracket 31. Inside the insulator 32, a center electrode 33 and a stem portion 34 are fixed. One end 331 of the center electrode 33 is exposed from one end 321 of the insulator 32, one end 341 of the stem 34 is exposed from the other end 322 of the insulator 32, and the other end of the center electrode 33 is exposed. 332 and the other end portion 342 of the stem portion 34 are electrically connected.
[0034]
In addition, a gap between the stepped portion 32a of the insulator 32 and the support portion 314 of the mounting bracket 31 is sealed with a packing 36 made of a material having excellent heat resistance, for example, iron or copper. That is, the support portion 314 supports the stepped portion 32 a via the packing 36. In addition, the gap between the stepped portion 32b of the insulator 32 and the support portion 313 of the mounting bracket 31 is sealed with a packing 37 made of a material having excellent heat resistance, for example, iron or copper. That is, the support portion 313 supports the stepped portion 32 b via the packing 37.
[0035]
After the packing 37 is disposed on the stepped portion 32b, the insulator 32 is inserted into the mounting bracket 31 from the other end 312 side of the mounting bracket 31, and then the packing 36 is disposed on the stepped portion 32a. Then, by crimping the other end 312 side of the mounting bracket 31 inwardly, the packings 36 and 37 are deformed by being pressed between the stepped portions 32a and 32b and the support portions 314 and 313. To do. As a result, the packings 36 and 37 are in close contact with the stepped portions 32a and 32b and the support portions 314 and 313.
[0036]
A conductive film 39 made of a conductive material and a glass-based insulating material is formed in a predetermined portion located in the vicinity of the support portion 314 of the mounting bracket 31 in the outer peripheral portion of the insulator 32. In this embodiment, the entire circumference of the stepped portion 32a, the entire circumference of the extending portion 32c extending from the stepped portion 32a by a predetermined dimension (for example, 6 mm) toward the gap C (upward in FIG. 1), and the outer circumference of the insulator 32 Among the portions, the predetermined portion is constituted by the entire circumference of the extending portion 32d extending by a predetermined dimension (for example, 1 mm) from the stepped portion 32a to the opposite side of the gap C (downward in FIG. 1).
[0037]
The extending portion 32c includes a facing portion 320c that faces the support portion 314, and an extending portion 321c that extends from the facing portion 320c to the gap C side (upward in FIG. 1, opposite to the stepped portion 32a). A dimension M (see FIG. 2) in the axial direction (vertical direction in FIGS. 1 and 2) of the extending portion 321c is, for example, 5 mm. Further, the dimension L (see FIG. 1) of the gap C in the radial direction (left and right direction in FIGS. 1 and 2) is, for example, 0.4 mm as in the conventional case.
[0038]
The conductive film 39 is formed on the entire circumference of the first portion 39a formed on the entire circumference of the stepped portion 32a, the second portion 39c formed on the entire circumference of the extended portion 32c, and the entire periphery of the extended portion 32d. And the third portion 39d. The second portion 39c includes a facing portion 390c formed on the facing portion 320c and an extending portion 391c formed on the extending portion 321c.
[0039]
The first portion 39a of the conductive film 39 is electrically connected to the mounting bracket 31 through the packing 36 over the entire circumference, and the third portion 39d of the conductive coating 39 is electrically connected to the mounting bracket 31 over the entire circumference. Connected.
The conductive film 39 has a resistance value of 10 per square millimeter when the film thickness is 20 μm. ⁸ Ω. 5 wt% RuO ₂ (Conductive material), 85 wt% borosilicate glass (glass-based insulating material), and 10 wt% auxiliary material and additive are mixed. If the film thickness of the conductive film 39 is too thin, the effect of suppressing spike noise described later cannot be obtained satisfactorily, and if it is too thick, the manufacturability is poor, so it is preferable to set it to 10 to 60 μm. It is said.
[0040]
In addition, a glass-based insulating film 320 made of borosilicate glass (glass-based insulating material) is entirely formed on the outer peripheral portion of the insulator 32 on the other end 322 side of the extending portion 32d.
FIG. 3 shows an ion current detector 10 to which the spark plug 3 of the present invention is applied. The ignition coil 1 includes a primary winding 11 and a secondary winding 12. A power transistor 2 and an in-vehicle power source 8 are connected in series to the primary winding 11, and the primary winding 11 is connected to the primary winding 11 by the power transistor 2. The generated primary current is intermittently generated. The spark plug 3 is connected in series to the secondary winding 12 via the lead wire 91, and ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber R (see FIG. 1) when a high voltage for discharge is applied. . The lead wire 91 is electrically connected to one end 341 of the stem portion 34 (see FIG. 1) of the spark plug 3.
[0041]
Further, a capacitor 4 is connected to the positive electrode side of the secondary winding 12, and a resistor 7 for converting an ionic current into a voltage is connected between the capacitor 4 and the ground. The voltage generated in the resistor 7 is detected by the computer 6. The combustion state of the air-fuel mixture in the combustion chamber R of the internal combustion engine can be detected from the ion current detected by the computer 6.
[0042]
In accordance with the combustion state, the computer 6 controls the fuel injection amount and the ignition timing so as to maintain the optimum combustion state. A constant voltage diode 5 is connected in parallel with the resistor 7 and the capacitor 4. The constant voltage diode 5 can arbitrarily set the charging voltage of the capacitor 4. The ignition coil 1, the power transistor 2, and the on-vehicle power source 8 constitute a voltage supply means, and the capacitor 4, the computer 6, and the resistor 7 constitute an ion current detection means.
[0043]
The ion current detection device 10 generates a negative discharge high voltage (about −35 kV) in the secondary winding 12 at the ignition timing of the internal combustion engine, and the discharge current flows along the path indicated by the solid line arrow in FIG. 3. Flows and discharge occurs between the discharge gaps 38 of the spark plug 3. Further, the capacitor 4 is charged by this discharge current.
At this time, ions are generated as the air-fuel mixture burns. Here, since the capacitor 4 is charged, a voltage is applied between the center electrode 33 and the ground electrode 35, and an ionic current flows through a path indicated by a dotted line arrow in FIG. 3. By detecting the voltage to be detected, combustion of the air-fuel mixture can be confirmed.
[0044]
Below, the formation method of the electrically conductive film 39 and the glass-type insulating film 320 in the spark plug 3 of the said structure is demonstrated based on Fig.2 (a), (b).
First, RuO ₂ For example, 20 wt% of powder (conductive material), 50 wt% of borosilicate glass (glass-based insulating material), and a binder and a solvent are mixed at a ratio of 30 wt%, for example, to form a conductive paste (conductive paste forming process). The conductive paste 390 is applied to the stepped portion 32a and the extended portions 32c and 32d of the insulator 32 (conductive paste application step, conductive material application step in the claims).
[0045]
Then, lead borosilicate glass powder (glass-based insulating material, SiO ₂ For example 45 wt%, PbO for example 30 wt%, B ₂ O _Three For example, 20 wt%, and the additive is 5 wt%, for example) is dissolved in water to a predetermined viscosity to form a glass-based insulating paste (glass-based insulating paste forming step). Then, the glass-based insulating paste 3200 is applied over the entire surface from the other end 322 of the insulator 32 to the extending portion 32d extending to the opposite side of the gap C (glass-based insulating paste application process, glass-based insulation as defined in the claims). Material application process). Thereby, the glass-based insulating paste 3200 is also applied to the entire surface including the one end 390a and the other end 390b of the conductive paste 390.
[0046]
Thereafter, the insulating material 32 is placed in a furnace set at a firing temperature (for example, 800 ° C.) for a predetermined time (for example, 20 minutes) and heated to fire the conductive material and the glass-based insulating material (firing process). As a result, as shown in FIG. 2A, a conductive film 39 made of a material containing a glass-based insulating material and a conductive material and a glass-based insulating film 320 made of a glass-based insulating material are formed.
[0047]
Here, since the sintering process is performed in a state where the one end portion 390a and the other end portion 390b of the conductive paste 390 are covered with the glass-based insulating paste 3200, the one end portion 391 and the other end portion of the conductive coating 39 are formed. In 392, the mixing ratio of the conductive material is smaller than that of the central portion of the conductive film 39, and the resistance is also increased. Therefore, although the other end 392 of the conductive film 39 is in contact with air, the concentration of the electric field at the other end 392 can be suppressed.
[0048]
Note that if the thickness of the glass-based insulating paste 3200 is too large relative to the thickness of the conductive paste 390, the conductivity of the conductive coating 39 may not be obtained satisfactorily. Is preferably 2 to 10 times the film thickness of the conductive paste 390.
(Second Embodiment)
In the present embodiment, in the glass-based insulating paste application process, as shown in FIG. 4B, among the both ends 390a and 390b of the conductive paste 390, the end portion 390a that does not contact air is formed on the glass-based insulating paste. 320 is not applied. As a result, as shown in FIG. 4A, of the both end portions 391 and 392 of the conductive film 39, the end portion 391 that does not contact air is mainly composed of a conductive material. Even with such a structure, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
[0049]
(Third embodiment)
In this embodiment, the seal structure between the stepped portion 32a of the insulator 32 and the support portion 314 of the mounting bracket 31 is changed. As shown in FIG. 5, the stepped portion 32a of the insulator 32 is changed. And a support portion 314 of the mounting bracket 31 are provided with a filling portion 360 filled with talc powder, and first and second packings 361 and 362 made of metal. The first packing 361 is disposed on one end portion side of the filling portion 360, and the second packing 362 is disposed on the other end portion side of the filling portion 360.
[0050]
And the conductive film 39 is a part located in the vicinity of the support portion 314 of the mounting bracket 31 in the outer peripheral portion of the insulator 32 (that is, the entire circumference of the facing portion 320c facing the bracket 31 including the support portion 314, and The entire circumference of the extending portion 321 c extending from the facing portion 320 c to the other end 322 side of the insulator 32, and the entire circumference of the conductive film 39 is electrically connected to the mounting bracket 31 via the second packing 362. Connected. Note that no conductive film is formed on the stepped portion 32 a of the insulator 32. Moreover, since the formation method of the conductive film 39 of this embodiment is the same as that of the said 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.
[0051]
(Other embodiments)
First, in the first and second embodiments, the conductive film 39 is formed on the stepped portion 32a and the extended portions 32c and 32d. However, the conductive film 39 may be formed only on the extended portion 32c. And you may form the conductive film 39 only in the extension part 32c and the step part 32a.
[0052]
Moreover, in the said embodiment, although the conductive film 39 was formed over the perimeter of the step part 32a, the extension part 32c, 32d, the opposing part 320c, and the extension part 322c, the step part 32a, the extension part 32c, The conductive film 39 may be formed on a part of 32d, the opposed portion 320c, and the extended portion 322c.
In the above-described embodiment, the electric field formed in the gap C in the vicinity of the other end 312 is formed by making the shape of the other end 312 of the mounting bracket 31 not round but round. Can be more suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a half sectional view of a spark plug according to a first embodiment of the present invention.
2A is a partially enlarged cross-sectional view of the spark plug according to the first embodiment, and FIG. 2B is a partially enlarged cross-sectional view of the spark plug during film formation.
FIG. 3 is a circuit diagram of the ion current detection device of the present invention.
4A is a partially enlarged cross-sectional view of a spark plug according to a second embodiment, and FIG. 4B is a partially enlarged cross-sectional view of the spark plug during film formation.
FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view of a spark plug according to a third embodiment.
FIG. 6 is a half sectional view of a prior art spark plug.
FIG. 7 is a graph showing an ion current detection waveform in the prior art.
[Explanation of symbols]
31 ... Mounting bracket, 311, 312 ... One end of the mounting bracket, the other end,
314 ... support part, 32 ... insulator, 321 and 322 ... one end of the insulator, the other end,
32a ... a stepped portion, 32c, 32d ... an extended portion, 33 ... a center electrode,
331: one end of the center electrode, 35: ground electrode, 38: discharge gap,
39 ... conductive film, 390 ... conductive paste, 3200 ... glass-based insulating paste.

Claims

The stepped portions (32b, 32a) formed on the outer peripheral portion of the insulator (32) covering the outer peripheral portion of the center electrode (33) are supported by the support portions (313, 314) formed on the mounting bracket (31). In the spark plug, a film for forming a conductive film (39) on a predetermined portion (32a, 32c, 32d) located in the vicinity of the support portion (314) in the assembled state in the outer peripheral portion of the insulator (32) A forming method comprising:
A conductive material application step of applying a conductive material (390) to the predetermined portion;
After the conductive material application step, a glass-based insulating material application step of applying a glass-based insulating material (3200) to the surface of the conductive material (390);
A method for forming a film of a spark plug, comprising a firing step of firing the conductive material (390) and the glass-based insulating material (3200) to form a conductive film (39) after the two coating steps. .

In the glass-based insulating material application step, the glass-based insulating material (3200) is applied to the outer peripheral portion of the insulator (32) in addition to the surface of the conductive material (390). Item 2. A spark plug film forming method according to Item 1.

The predetermined part is
Of the outer peripheral portion of the insulator (32), a facing portion (320c) facing the support portion (314),
The outer peripheral portion of the insulator (32) includes an extending portion (321c) extending from the facing portion (320c) to the opposite side of the stepped portion (32a). A method for forming a film of a spark plug as described in 1.

4. The spark plug coating method according to claim 3, wherein an axial length (M) of the extending portion (321 c) is 2 mm or more. 5.

The spark plug film forming method according to any one of claims 1 to 4, wherein the predetermined portion includes the entire circumference of the outer peripheral portion of the insulator (32).

A spark plug comprising a conductive film (39) formed by the film forming method according to any one of claims 1 to 5.