JP5719419B2 - 点火プラグ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関等に使用され、イオン電流の検知に利用される点火プラグ及びその製造方法に関する。

点火プラグは、内燃機関（エンジン）等に取付けられ、燃焼室内の混合気等への着火のために用いられる。一般に点火プラグは、軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、軸孔の先端側に挿通される中心電極と、絶縁体の外周に設けられる主体金具と、主体金具の先端部に固定される接地電極とを備えている。また、絶縁体は、主体金具の内周に挿入された上で、主体金具の後端部を径方向内側に屈曲させ、加締め部を形成することにより主体金具に固定されている。加えて、接地電極の先端部と中心電極の先端部との間には間隙が形成されており、当該間隙に高電圧を印加し、火花放電を生じさせることで混合気等への着火がなされるようになっている。

ところで、間隙に対する電圧の印加に伴い、加締め部に高強度の電界が形成されることがある。そして、電界の形成により、加締め部及び絶縁体間において局部破壊され、加締め部の周囲に存在する気体がイオン化することで、加締め部の後端部から絶縁体の外周面を這うようにしてコロナ放電が発生することがある。着火性の面では、コロナ放電の発生は特に問題とはならない。しかしながら、混合気等の燃焼に伴い前記間隙を流れるイオン電流を検出することで、混合気等の燃焼状態やノッキングの発生状態を検出する装置においては、コロナ放電の発生により、イオン電流にノイズが生じてしまい、燃焼状態等の検出精度が低下してしまうおそれがある。

そこで、コロナ放電の発生を抑制すべく、加締め部と絶縁体との間の隙間に、抵抗値の比較的大きな充填層を設けたり、絶縁体のうち加締め部と対向する部位に、主体金具と電気的に接続された導電性皮膜を設けたりする手法が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。

特開平１１−２３３２３４号公報

しかしながら、本願発明者が鋭意検討したところ、上記手法では、コロナ放電の発生を十分に抑制できないことが判明した。

また近年では、燃費性能の向上等を図るために、筒内圧力が比較的高くされた高圧縮、高過給エンジンが提案されている。このようなエンジンにおいては、火花放電を生じさせるために必要な電圧（放電電圧）がより大きなものとなり、加締め部における電界強度も増大するため、コロナ放電の発生がより懸念される。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、コロナ放電の発生をより確実に抑制することができ、イオン電流の検知精度を高めることができる点火プラグ及びその製造方法を提供することにある。

以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。

構成１．本構成の点火プラグは、筒状の主体金具と、
軸線方向に貫通する軸孔を有するとともに、前記主体金具の内周に設けられ、自身の後端部に前記主体金具の後端から露出する後端側胴部を具備する絶縁体とを備え、
前記主体金具の後端部に設けられた径方向内側に屈曲する加締め部により、前記主体金具と前記絶縁体とが固定された、イオン電流の検知に利用される点火プラグであって、
前記加締め部と前記絶縁体との間に形成された隙間に充填される絶縁性の充填部材を有し、
前記充填部材は、前記後端側胴部の外周面の少なくとも一部における周方向全域と、前記加締め部の外表面のうち前記軸線方向後端側から視認可能な面である後端側面の全域とを覆うことを特徴とする。

尚、「加締め部の後端側面」とあるのは、加締め部の外表面のうち、軸線方向後端側から加締め部に向けて軸線と平行な直線を引いたときにおいて、前記直線と最初に交差可能な面ということができる。

上記構成１によれば、電界強度の高い加締め部の後端部から広範囲において、コロナ放電の発生に必要となる気体がほとんど存在しない状態とすることができる。従って、コロナ放電の発生をより確実に抑制することができ、イオン電流の検知精度を高めることができる。

構成２．本構成の点火プラグは、上記構成１において、前記軸孔の先端側に挿通される中心電極と、
前記主体金具の先端部に配置され、前記中心電極の先端部との間で間隙を形成する接地電極とを備え、
前記充填部材のうち前記加締め部よりも後端側に位置する部位の前記軸線に沿った長さＬが、前記間隙の大きさＧよりも大きいことを特徴とする。

間隙の大きさＧが大きいほど、加締め部の後端部における電界強度が増大し、コロナ放電が発生しやすくなる。

この点を踏まえて、上記構成２によれば、充填部材のうち加締め部よりも後端側に位置する部位の軸線に沿った長さＬが、間隙の大きさＧよりも大きなものとされている。これにより、間隙の大きさＧが大きい（つまり、加締め部の後端部における電界強度が高い）ほど、加締め部の後端部からより広範囲において気体がほとんど存在しない状態とすることができる。その結果、コロナ放電の発生を一層確実に抑制することができる。

構成３．本構成の点火プラグは、上記構成２において、前記長さＬが２．５ｍｍ以上であることを特徴とする。

上記構成３によれば、加締め部の後端部から一層広範囲において、気体がほとんど存在しない状態とすることができる。従って、コロナ放電の発生をより一層確実に抑制することができる。

構成４．本構成の点火プラグは、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記主体金具は、内燃機関への取付けの際に工具が係合される工具係合面を外周に有するとともに、前記加締め部よりも先端側に位置する工具係合部を具備し、
前記充填部材は、前記加締め部の外表面の全域、及び、前記工具係合面の外表面のうち前記加締め部と前記工具係合面との間に位置する面の少なくとも一部を覆うことを特徴とする。

上記構成４によれば、加締め部の後端部から極めて広範囲において、気体がほとんど存在しない状態とすることができる。従って、コロナ放電の発生抑制効果を著しく高めることができる。

構成５．本構成の点火プラグは、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記充填部材は、樹脂からなることを特徴とする。

上記構成５によれば、硬化前（液状）の樹脂により、加締め部及び絶縁体間に形成された隙間をより確実に埋めることができる。従って、樹脂の硬化後において、加締め部の後端部近傍に気体が存在してしまうことを極めて効果的に防止できる。その結果、コロナ放電の発生抑制効果をより確実に発揮させることができる。

構成６．本構成の点火プラグは、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記充填部材は、ゴムからなることを特徴とする。

上記構成６によれば、硬化前のゴムにより、加締め部及び絶縁体間に形成された隙間をより確実に埋めることができる。そのため、ゴムの硬化後おいて、加締め部の後端部近傍に気体が存在してしまうことを極めて効果的に防止できる。その結果、コロナ放電の発生抑制効果をより確実に発揮させることができる。

また、硬化後のゴムは弾性変形するため、内燃機関等の動作に伴う振動が加えられた際において、主体金具及び絶縁体と充填部材との間に隙間が形成されてしまう（気体が存在してしまう）ことをより確実に防止できる。その結果、コロナ放電の発生を一層確実に、かつ、一層長期間に亘って抑制することができる。

構成７．本構成の点火プラグは、上記構成１乃至６のいずれかにおいて、前記主体金具は、内燃機関への取付けの際に工具が係合されるとともに、前記加締め部よりも先端側に位置する工具係合部を有し、
前記軸線と直交する平面に、前記充填部材の最外周部と前記工具係合部の最外周部とを前記軸線に沿って投影したとき、前記充填部材の最外周部の投影線が、前記工具係合部の最外周部の投影線と一致する、又は、前記工具係合部の最外周部の投影線よりも内側に位置することを特徴とする。

上記構成７によれば、充填部材の存在によって、工具係合部に対する工具の係合に支障が生じてしまうことを防止できる。従って、点火プラグの取付・取外を容易に行うことができ、作業性の向上を図ることができる。

構成８．本構成の点火プラグは、上記構成１乃至７のいずれかにおいて、前記絶縁体は、絶縁性セラミックからなる本体部を備え、
前記充填部材のうち前記後端側胴部の外周面を覆う部位の少なくとも一部は、前記本体部と直接接触していることを特徴とする。

上記構成８によれば、絶縁体に対する充填部材の密着性をより高めることができる。従って、振動が加えられた際などにおいて、絶縁体と充填部材との間に隙間が形成されてしまう（気体が存在してしまう）ことを一層確実に防止できる。その結果、コロナ放電の発生をより一層確実に、かつ、より一層長期間に亘って抑制することができる。

構成９．本構成の点火プラグの製造方法は、上記構成１乃至８のいずれかに記載の点火プラグの製造方法であって、
前記充填部材を形成する充填部材形成工程を含み、
前記充填部材形成工程は、前記加締め部及び前記後端側胴部の外周に配置された型と、前記主体金具と、前記絶縁体とにより形成されたキャビティに対して、固化後に前記充填部材となる可塑化材料を加圧充填する工程を含むことを特徴とする。

上記構成９によれば、キャビティに対して可塑化材料を加圧充填することで、充填部材内における気泡の形成を抑制でき、また、絶縁体及び主体金具に対して充填部材をより確実に密着させることができる。その結果、絶縁体及び主体金具と充填部材との間に気体が存在してしまうことをより確実に防止でき、充填部材を設けることによるコロナ放電の発生抑制効果を一層確実に発揮させることができる。

構成１０．本構成の点火プラグの製造方法は、上記構成１乃至８のいずれかに記載の点火プラグの製造方法であって、
前記充填部材を形成する充填部材形成工程を含み、
前記充填部材形成工程は、前記加締め部及び前記後端側胴部の外周に配置された型と、前記主体金具と、前記絶縁体とにより形成されたキャビティに対して、固化後に前記充填部材となる可塑化材料を投入する工程と、
前記可塑化材料に真空脱泡を行う工程とを含むことを特徴とする。

上記構成１０によれば、可塑化材料に真空脱泡を行うことで、充填部材内における気泡の形成を抑制でき、また、絶縁体及び主体金具に対して充填部材をより確実に密着させることができる。その結果、絶縁碍子及び主体金具と充填部材との間において気体が存在してしまうことをより確実に防止でき、コロナ放電の発生を一層確実に抑制することができる。

構成１１．本構成の点火プラグの製造方法は、上記構成８に記載の点火プラグの製造方法であって、
前記絶縁体は、絶縁性セラミックからなる本体部を備え、
前記本体部の外周に釉薬層を形成する釉薬層形成工程と、
前記釉薬層の一部を除去し、前記充填部材のうち前記後端側胴部の外周面を覆う部位の少なくとも一部と、前記本体部の外周面とを直接接触可能とする釉薬層除去工程とを含むことを特徴とする。

上記構成１１によれば、釉薬層を設けることで、絶縁体の表面を這った異常放電（フラッシュオーバー）の発生を抑制しつつ、上記構成８と同様に、絶縁体に対する充填部材の密着性をより高めることができる。

構成１２．本構成の点火プラグの製造方法は、上記構成１１において、前記釉薬層除去工程に際しては、サンドブラスト法により前記釉薬層の除去を行うことを特徴とする。

上記構成１２によれば、サンドブラスト法により釉薬層の除去が行われるため、本体部のうち釉薬層が除去された部位における表面粗度を増大させることができる。従って、絶縁体（本体部）に対する充填部材の密着性をより一層向上させることができる。その結果、その結果、コロナ放電の発生抑制効果をさらに高めることができる。

点火プラグの構成を示す一部破断正面図である。 点火プラグの先端部の構成を示す一部破断拡大正面図である。 充填部材の構成を示す一部破断拡大正面図である。 充填部材の別例を示す一部破断拡大正面図である。 充填部材の別例を示す一部破断拡大正面図である。 充填部材の別例を示す一部破断拡大正面図である。 充填部材の最外周部及び工具係合部の最外周部の投影図である。 後端側胴部に対する充填部材の接触状態を示す拡大断面図である。 充填部材形成工程を説明するため拡大断面図である。 充填部材形成工程を説明するための拡大断面図である。 点火プラグの別例を示す一部破断正面図である。

以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、点火プラグ１を示す一部破断正面図である。点火プラグ１は、図示しない内燃機関等に取付けられており、火花放電を生じさせることで混合気等への着火を行うものである。

尚、本実施形態において、点火プラグ１は、イオン電流の検知にも利用されている。詳述すると、点火プラグ１は、図示しない所定の電圧印加装置（例えば、コンデンサ）に接続されており、火花放電後に前記電圧印加装置により後述する間隙２８に対して電圧が印加される。そして、このときに点火プラグ１を流れるイオン電流が、図示しない検知手段により検知されるようになっている。尚、検知されたイオン電流に基づいて失火やノッキングが検出される。

次に、図１等を参酌しつつ、点火プラグ１の構成を説明する。尚、図１では、点火プラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側を点火プラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。

点火プラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。

絶縁碍子２は、絶縁性セラミック（例えば、アルミナ等）を焼成してなる筒状の本体部２Ａと、本体部２Ａの後端側外周に設けられた釉薬層２Ｂとを備えている。また、絶縁碍子２は、その外形部において、主体金具３の後端から露出する後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。そして、中胴部１２と脚長部１３との連接部にはテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。

さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って延びる軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。中心電極５は、熱伝導性に優れる金属〔例えば、銅や銅合金、純ニッケル（Ｎｉ）等〕からなる内層５Ａと、Ｎｉを主成分とする合金からなる外層５Ｂとを備えている。また、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端部分が絶縁碍子２の先端から突出している。

加えて、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。

さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。

加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面には点火プラグ１を内燃機関等に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側には座部１６が外周側に向けて突出形成されており、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。

さらに、主体金具３の後端側には、断面六角形状の工具係合部１９が設けられている。工具係合部１９は、その外周に、軸線ＣＬ１と平行な方向に延び、主体金具３を内燃機関等に取付ける際にレンチ等の工具が係合される複数の工具係合面１９Ａを備えている（図３参照）。また、主体金具３の後端部には、径方向内側に向けて屈曲する加締め部２０が設けられている。

加えて、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２１が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３に対してその後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって主体金具３に固定されている。尚、段部１４，２１間には、円環状の板パッキン２２が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。

さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間には滑石（タルク）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及び滑石２５を介して絶縁碍子２を保持している。

また、図２に示すように、主体金具３の先端部２６には、棒状の接地電極２７が設けられている。接地電極２７は、自身の基端部が主体金具３の先端部２６に溶接されるとともに、自身の中間部分にて曲げ返されて、自身の先端側側面が中心電極５の先端部と対向している。そして、接地電極２７の先端部と中心電極５の先端部との間には、間隙２８が形成されており、当該間隙２８に電圧が印加されることで、間隙２８において軸線ＣＬ１にほぼ沿った方向で火花放電が行われるようになっている。尚、本実施形態において、間隙２８の大きさＧは、所定数値範囲内（例えば、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下）とされている。

加えて、図３に示すように、加締め部２０の後端部と絶縁碍子２の外周面との間に形成された隙間ＳＰに、絶縁性の充填部材３１が充填されている。充填部材３１は、耐熱性に優れる絶縁性のゴム（例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴムなど）や、耐熱性に優れる絶縁性の樹脂（例えば、エポキシ樹脂など）により形成されている。

さらに、充填部材３１は、後端側胴部１０の外周面の少なくとも一部における周方向全域と、加締め部２０の外表面のうち軸線ＣＬ１方向後端側から視認可能な面である後端側面２０Ａの全域とを覆うように構成されている。また、本実施形態において、充填部材３１は、加締め部２０の外表面のうち前記後端側面２０Ａよりも先端側に位置する面を覆っており、その結果、加締め部２０の外表面全域を覆っている。加えて、充填部材３１は、工具係合部１９の外表面のうち加締め部２０と工具係合面１９Ａとの間に位置し、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて外周側に傾斜する傾斜面１９Ｂをも覆うように構成されている。

また、充填部材３１のうち加締め部２０よりも後端側に位置する部位の軸線ＣＬ１に沿った長さＬは、間隙２８の大きさＧよりも大きなものとされており、特に本実施形態では、長さＬが２．５ｍｍ以上とされている。

尚、必ずしも長さＬを２．５ｍｍ以上とする必要はなく、例えば、図４に示すように、長さＬが２．５ｍｍ未満となるように充填部材３２を構成してもよい。また、必ずしも長さＬを間隙２８の大きさＧよりも大きくする必要はなく、例えば、図５に示すように、長さＬが間隙の大きさＧ以下となるように充填部材３３を構成してもよい。

さらに、充填部材３１は必ずしも加締め部２０の全域及び前記傾斜面１９Ｂを覆う必要はなく、図６に示すように、充填部材３４が、加締め部２０の後端側面２０Ａ全域、及び、後端側胴部１０の外周面のみを覆うように構成してもよい。

図３に戻り、本実施形態における充填部材３１は、その外周部が断面六角形状をなしており、工具係合部１９の外周部における断面形状と同一の断面形状となるように構成されている。すなわち、図７に示すように、軸線ＣＬ１と直交する平面ＶＳに、充填部材３１の最外周部と工具係合部１９の最外周部とを軸線ＣＬ１に沿って投影したとき、充填部材３１の最外周部の投影線ＰＬ１が、工具係合部１９の最外周部の投影線ＰＬ２と一致するように構成されている。尚、投影線ＰＬ１が投影線ＰＬ２よりも内側に位置するように構成してもよい。すなわち、充填部材３１が、工具係合部１９の外周よりも外周側に位置しないように構成されていればよい。

さらに、本実施形態では、図８に示すように、後端側胴部１０は、その後端側外周に釉薬層２Ｂを備えている一方で、その先端側外周に釉薬層２Ｂは備えておらず、本体部２Ａが露出している。そして、充填部材３１のうち後端側胴部１０の外周面を覆う部位の少なくとも一部（本実施形態では、後端側胴部１０の外周面を覆う部位の全域）が、本体部２Ａと直接接触している。尚、本実施形態では、端子電極６及び主体金具３間における、後端側胴部１０の外表面を這った放電（フラッシュオーバー）の発生を抑制するために、後端側胴部１０の後端側の広範囲に釉薬層２Ｂが設けられている。その一方で、充填部材３１のうち後端側胴部１０の外周面を覆う部位の全域を本体部２Ａに対して直接接触させるべく（換言すれば、広範囲に設けられた釉薬層２Ｂとの接触を防止すべく）、前記長さＬが十分に小さなもの（例えば、後端側胴部１０の軸線ＣＬ１に沿った長さの半分以下）とされている。

次に、上記のように構成されてなる点火プラグ１の製造方法について説明する。

まず、主体金具３を予め製造しておく。すなわち、円柱状の金属素材（例えば、鉄系素材やステンレス素材）に対して冷間鍛造加工等を施すことにより概形を形成するとともに、貫通孔を形成する。その後、切削加工を施すことで外形を整え、主体金具中間体を得る。そして、直棒状の接地電極２７を主体金具中間体に抵抗溶接するとともに、抵抗溶接時に生じた、いわゆる「ダレ」を除去した上で、転造によって主体金具中間体の所定部位にねじ部１５を形成する。これにより、接地電極２７が接合された主体金具３が得られる。尚、ねじ部１５の形成後、耐食性の向上を図るべく、主体金具３及び接地電極２７の表面に、亜鉛めっきやＮｉめっきを設けることとしてもよい。また、耐食性の更なる向上を図るべく、亜鉛めっきやＮｉめっきの表面に、さらにクロメート処理を施すこととしてもよい。

一方、前記主体金具３とは別に、本体部２Ａを成形加工しておく。例えば、アルミナを主体としバインダ等を含む原料粉末を用いて、成形用素地造粒物を調製するとともに、当該成形用素地造粒物を用いてラバープレス成形を行うことで、筒状の成形体が得られる。そして、得られた成形体に対し、研削加工が施され整形されるとともに、整形されたものが焼成炉で焼成されることにより、本体部２Ａが得られる。

また、前記主体金具３等とは別に、中心電極５を製造しておく。すなわち、中央部に放熱性向上を図るための銅合金等を配置したＮｉ合金に鍛造加工を施すことで中心電極５を作製する。

次に、加熱焼成工程において、上記のようにして得られた本体部２Ａ及び中心電極５と、抵抗体７と、端子電極６とが、ガラスシール層８，９によって封着固定される。ガラスシール層８，９は、一般的にホウ珪酸ガラスと金属粉末とが混合されて調製されたものが、抵抗体７を挟むようにして本体部２Ａの軸孔４内に注入された後、後方から前記端子電極６で押圧しつつ、焼成炉内にて加熱されることで焼成される。また、本実施形態では、加熱焼成時において、後端側胴部１０の外周面全域に釉薬層２Ｂが同時に焼成される。すなわち、後端側胴部１０の外周面に釉薬層２Ｂを形成する釉薬層形成工程は、前記加熱焼成工程に含まれている。尚、釉薬層２Ｂの形成により、本体部２Ａ及び釉薬層２Ｂを有する絶縁碍子２が得られる。また、釉薬層形成工程を、加熱焼成工程の前又は後に設けてもよい。

次いで、釉薬層除去工程において、釉薬層２Ｂのうち後端側胴部１０の先端側に位置する部分を除去し、後端側胴部１０の先端側において、本体部２Ａを外部に露出させる。これにより、後に設けられる充填部材３１のうち後端側胴部１０の外周面を覆う部位の少なくとも一部（本実施形態では、充填部材３１のうち後端側胴部１０の外周面を覆う部位の全域）と、本体部２Ａとが直接接触可能とされる。尚、本実施形態では、サンドブラスト法により、釉薬層２Ｂの除去が行われる。

その後、上記のようにそれぞれ作製された中心電極５及び端子電極６を備える絶縁碍子２と、接地電極２７を備える主体金具３とが固定される。より詳しくは、主体金具３に絶縁碍子２を挿通した上で、比較的薄肉に形成された主体金具３の後端側開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって絶縁碍子２と主体金具３とが固定される。

次に、充填部材形成工程において、主体金具３の後端部に、充填部材３１を形成する。すなわち、図９に示すように、まず、加締め部２０及び後端側胴部１０の外周に、内周面が工具係合部１９の断面形状と同一の六角形状をなす筒状の型ＭＤ１を配置する。次いで、型ＭＤ１の内周面と、主体金具３の外表面と、絶縁碍子２（後端側胴部１０）の外周面との間に形成されたキャビティＣＡ１に対して、所定の押出機（図示せず）により固化後に充填部材３１となる可塑化材料ＰＭ１を加圧充填する。その後、充填部材３１の形成材料をゴムとした場合には、熱風や高周波等により加硫することで可塑化材料ＰＭ１を固化させ、充填部材３１の形成材料を樹脂（例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂）とした場合には、加熱により可塑化材料ＰＭ１を固化させる。その後、型ＭＤ１を取外すとともに、不要部分の切除等を行うことにより、充填部材３１が形成される。

尚、充填部材３１の形成材料を樹脂とした場合には、図１０に示すように、型ＭＤ２と、主体金具３と、絶縁碍子２（後端側胴部１０）との間に形成されたキャビティＣＡ２に対して、固化後に充填部材３１となる可塑化材料ＰＭ２を投入するとともに、可塑化材料ＰＭ２の周囲を真空状態とし、可塑化材料ＰＭ２に真空脱泡を行うこととしてもよい。尚、真空脱泡後、可塑化材料ＰＭ２の周囲を大気圧に戻した上で、可塑化材料ＰＭ２を加熱することにより、可塑化材料ＰＭ２が固化され、充填部材３１が形成される。

充填部材３１の形成後、接地電極２７の中間部分を中心電極５側に屈曲させるとともに、中心電極５及び接地電極２７間の間隙２８の大きさを調整することにより、上述した点火プラグ１が得られる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、後端側胴部１０の外周面の少なくとも一部における周方向全域と、加締め部２０の後端側面２０Ａの全域とが、充填部材３１で覆われるように構成されている。従って、電界強度の高い加締め部２０の後端部から広範囲において、コロナ放電の発生に必要となる気体がほとんど存在しない状態とすることができる。従って、コロナ放電の発生をより確実に抑制することができ、イオン電流の検知精度を高めることができる。

特に本実施形態では、充填部材３１のうち加締め部２０よりも後端側に位置する部位の軸線ＣＬ１に沿った長さＬが、間隙２８の大きさＧよりも大きなものとされている。これにより、間隙２８の大きさＧが大きい（つまり、加締め部２０の後端部における電界強度が高い）ほど、加締め部２０の後端部からより広範囲において気体がほとんど存在しない状態とすることができる。その結果、コロナ放電の発生を一層確実に抑制することができる。

また、長さＬが２．５ｍｍ以上とされているため、加締め部２０の後端部から一層広範囲において、気体がほとんど存在しない状態とすることができる。従って、コロナ放電の発生をより一層確実に抑制することができる。

さらに、本実施形態では、加締め部２０の外表面全域と傾斜面１９Ｂとが充填部材３１で覆われている。従って、コロナ放電の発生抑制効果を著しく高めることができる。

加えて、充填部材３１を樹脂により形成した場合には、硬化前（液状）の樹脂により、前記隙間ＳＰをより確実に埋めることができる。従って、樹脂の硬化後において加締め部２０の後端部近傍に気体が存在してしまうことを極めて効果的に防止できる。その結果、コロナ放電の発生抑制効果をより確実に発揮させることができる。

また、充填部材３１をゴムにより形成した場合には、硬化前のゴムにより、前記隙間ＳＰをより確実に埋めることができる。従って、ゴムの硬化後において、加締め部２０の後端部近傍に気体が存在してしまうことを極めて効果的に防止できる。その結果、コロナ放電の発生抑制効果をより確実に発揮させることができる。併せて、硬化後のゴムは弾性変形するため、内燃機関等の動作に伴う振動が加えられた際において、主体金具３及び絶縁碍子２と充填部材３１との間に隙間が形成されてしまう（気体が存在してしまう）ことをより確実に防止できる。その結果、コロナ放電の発生を一層確実に、かつ、一層長期間に亘って抑制することができる。

併せて、軸線ＣＬ１と直交する平面ＶＳに、充填部材３１の最外周部と工具係合部１９の最外周部とを投影したとき、充填部材３１の最外周部の投影線ＰＬ１が、工具係合部１９の最外周部の投影線ＰＬ２と一致する、又は、投影線ＰＬ２よりも内側に位置するように構成されている。従って、充填部材３１の存在によって、工具係合部１９に対する工具の係合に支障が生じてしまうことを防止できる。その結果、点火プラグ１の取付・取外を容易に行うことができ、作業性の向上を図ることができる。

また、充填部材３１のうち後端側胴部１０の外周面を覆う部位の少なくとも一部は、本体部２Ａと直接接触しているため、絶縁碍子２に対する充填部材３１の密着性をより高めることができる。従って、振動が加えられた際などにおいて、絶縁碍子２と充填部材３１との間に隙間が形成されてしまう（気体が存在してしまう）ことを一層確実に防止できる。その結果、コロナ放電の発生をより一層確実に、かつ、より一層長期間に亘って抑制することができる。

また、充填部材形成工程において、キャビティＣＡ１に対して可塑化材料ＰＭ１を加圧充填する場合には、絶縁碍子２及び主体金具３に対して充填部材３１をより確実に密着させることができる。その結果、絶縁碍子２及び主体金具３と充填部材３１との間に気体が存在してしまうことをより確実に防止でき、充填部材３１を設けることによるコロナ放電の発生抑制効果を一層確実に発揮させることができる。

さらに、充填部材形成工程において、可塑化材料ＰＭ２に真空脱泡を行う場合には、可塑化材料を加圧充填する場合と同様に、絶縁碍子２及び主体金具３に対して充填部材３１をより確実に密着させることができる。その結果、絶縁碍子２等と充填部材３１との間において気体が存在してしまうことをより確実に防止でき、コロナ放電の発生を一層確実に抑制することができる。

加えて、サンドブラスト法により釉薬層２Ｂの除去が行われるため、本体部２Ａのうち釉薬層２Ｂが除去された部位における表面粗度を増大させることができる。従って、絶縁碍子２（本体部２Ａ）に対する充填部材３１の密着性をより一層向上させることができる。その結果、その結果、コロナ放電の発生抑制効果をさらに高めることができる。

次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、充填部材の配置位置を種々異なるものとした点火プラグのサンプルを作製した。そして、各サンプルを所定のチャンバーに取付けるとともに、チャンバー内の圧力を０．４ＭＰａ、１ＭＰａ、２ＭＰａ、又は、４ＭＰａとした。その上で、サンプルにおいて火花放電を発生可能な電圧を印加した際に、主体金具の後端部から後端側胴部の外周面を這う形のコロナ放電が生じるか否かを確認した。尚、チャンバー内の圧力が大きいほど火花放電を発生可能な電圧（要求電圧）は大きなものとなり、加締め部の後端部における電界が強くなる。つまり、チャンバー内の圧力が大きいほどコロナ放電はより発生しやすくなる。従って、チャンバー内の圧力がより大きなときに、コロナ放電の発生が確認されなかったサンプルほど、コロナ放電の発生抑制効果に優れるといえる。表１に、各サンプルにおけるコロナ放電の発生の有無を示す。尚、表１において、「○」と示したのは、コロナ放電の発生が確認されなかったことを表し、「×」と示したのは、コロナ放電の発生が確認されたことを表す。

また、サンプルは、次のように構成した。すなわち、サンプル１は、充填部材を設けることなく構成した。サンプル２については、充填部材を、加締め部及び絶縁碍子間の隙間のみに設けた。サンプル３（１），３（２）については、充填部材を、前記隙間と、後端側胴部の外周面の一部における周方向全域とに設けた。サンプル４（１）〜４（６）については、充填部材を、前記隙間と、後端側胴部の外周面の一部における周方向全域と、加締め部の後端側面全域とに設けた（図６に示す構成と同様のものとした）。サンプル５（１）〜５（６）については、充填部材を、前記隙間と後端側胴部の外周面の一部における周方向全域と、加締め部の外表面全域と、工具係合部の傾斜面とに設けた（図３〜５に示す構成と同様のものとした）。

さらに、サンプル４（１）〜４（６），５（１）〜５（６）については、間隙の大きさＧ（ｍｍ）、及び、充填部材のうち加締め部よりも後端側に位置する部位の軸線に沿った長さＬ（ｍｍ）を種々変更した。

表１に示すように、加締め部及び絶縁碍子間の隙間、後端側胴部の外周面の一部における周方向全域、及び、加締め部の後端側面全域に充填部材を設けたサンプル４（１）〜４（６），５（１）〜５（６）については、チャンバー内の圧力を０．４ＭＰａとしたときにおいてコロナ放電が発生せず、コロナ放電の発生抑制効果が良好であることが分かった。これは、加締め部の後端部から比較的広範囲（つまり、電界強度の比較的高い範囲）において、コロナ放電の発生に必要となる気体がほとんど存在しなくなったためであると考えられる。

また、長さＬを間隙の大きさＧよりも大きくしたサンプル〔サンプル４（２）〜４（６），５（２）〜５（６）〕は、長さＬを間隙の大きさＧ以下としたサンプル〔サンプル４（１），５（１）〕と比較して、チャンバー内の圧力をより大きくしたとき、つまり、サンプルに対する印加電圧をより大きくしたときにおいても、コロナ放電を効果的に抑制できることが確認された。これは、間隙の大きさＧが大きいほど、加締め部における電界強度が増大し、コロナ放電が発生しやすくなるところ、長さＬを間隙の大きさＧよりも大きくしたことで、加締め部における電界強度が高いときほど、加締め部の後端部からより広範囲において気体がほとんど存在しない状態となったためであると考えられる。

さらに、長さＬを２．５ｍｍ以上としたサンプル〔サンプル４（４）〜４（６），５（４）〜５（６）〕は、コロナ放電の抑制効果が一層良好となることが確認された。これは、加締め部の後端部から一層広範囲において気体が存在しなくなったためであると考えられる。

加えて、加締め部及び絶縁碍子間の隙間と、後端側胴部の外周面の一部における周方向全域と、及び、加締め部の外表面全域と、工具係合部の傾斜面とに充填部材を設けたサンプル〔サンプル５（１）〜５（６）〕は、サンプル４（１）〜４（６）と比較して、一層優れたコロナ放電の発生抑制効果を有することが分かった。これは、加締め部の後端部から極めて広範囲において気体がほとんど存在しなくなったためであると考えられる。

上記試験の結果より、コロナ放電の発生抑制を図るべく、充填部材を、加締め部と絶縁碍子との間に形成された隙間に充填するとともに、後端側胴部の外周面の少なくとも一部における周方向全域と、加締め部の後端側面全域とを充填部材で覆うことが好ましいといえる。

さらに、コロナ放電の発生抑制効果をより高めるという観点から、長さＬを間隙の大きさＧよりも大きくしたり、長さＬを２．５ｍｍ以上としたり、加締め部の外表面全域と工具係合面の外表面のうち加締め部と工具係合面との間に位置する面の少なくとも一部とを前記充填部材で覆ったりすることがより好ましいといえる。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態において、図１１に示すように、絶縁碍子２の軸孔４の内面に金属コーティング５０が施してある。この金属コーティング５０は、金属コーティング５０と絶縁碍子２の間に隙間が発生しないように施されている。一方、軸孔４内に延びる端子電極６と金属コーティング５０との間には、軸孔４内に延びる端子電極６と絶縁碍子２の熱膨張差を吸収するため、隙間が設けられている。この図１１の点火プラグによれば、絶縁碍子２と金属コーティング５０の間に隙間が無いため、絶縁碍子２と金属コーティング５０との間にコロナ放電の発生に必要となる空間が存在しない状態とすることができる。図１の点火プラグでは、中心電極５と絶縁碍子２の間、及び、端子電極６と絶縁碍子２の間に隙間が発生する場合があり、隙間が発生した場合、中心電極５と絶縁碍子２の間、及び、端子電極６と絶縁碍子２の間にコロナ放電が発生する虞がある。図１１の点火プラグによれば、コロナ放電の発生をより一層確実に抑制することができ、イオン電流の検知精度を高めることができる。この図１１の点火プラグにおける金属コーティング５０は、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ａｕ，Ｗ，Ｃｏ，Ｂｅ，Ｉｒ，Ｚｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｍｏから選ばれる１種の金属、又は、１種以上の金属を主成分とする合金により形成された層である。

（ｂ）上記実施形態において、後端側胴部１０に設けられた充填部材３１は、絶縁碍子２の本体部２Ａと直接接触するように構成されているが、充填部材３１は、必ずしも本体部２Ａと直接接触していなくてもよい。従って、例えば、釉薬層２Ｂが大径部１１の後端側の一部まで連続的に存在する場合等では、充填部材３１が釉薬層２Ｂと接触していてもよい。

（ｃ）上記実施形態では、主体金具３の先端部２６に接地電極２７が接合される場合について具体化しているが、主体金具の一部（又は、主体金具に予め溶接してある先端金具の一部）を削り出すようにして接地電極を形成する場合についても適用可能である（例えば、特開２００６−２３６９０６号公報等）。

（ｄ）上記実施形態では、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部１９の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等としてもよい。

１…点火プラグ、２…絶縁碍子（絶縁体）、２Ａ…本体部、２Ｂ…釉薬層、３…主体金具、４…軸孔、５…中心電極、１０…後端側胴部、１９…工具係合部、１９Ａ…工具係合面、２０…加締め部、２８…間隙、３１…充填部材、ＣＡ１，ＣＡ２…キャビティ、ＣＬ１…軸線、ＭＤ１，ＭＤ２…型、ＰＭ１，ＰＭ２…可塑化材料、ＳＰ…隙間。

Claims (12)

1. 筒状の主体金具と、
   軸線方向に貫通する軸孔を有するとともに、前記主体金具の内周に設けられ、自身の後端部に前記主体金具の後端から露出する後端側胴部を具備する絶縁体とを備え、
   前記主体金具の後端部に設けられた径方向内側に屈曲する加締め部により、前記主体金具と前記絶縁体とが固定された、イオン電流の検知に利用される点火プラグであって、
   前記加締め部と前記絶縁体との間に形成された隙間に充填される絶縁性の充填部材を有し、
   前記充填部材は、前記後端側胴部の外周面の少なくとも一部における周方向全域と、前記加締め部の外表面のうち前記軸線方向後端側から視認可能な面である後端側面の全域とを覆うことを特徴とする点火プラグ。
2. 前記軸孔の先端側に挿通される中心電極と、
   前記主体金具の先端部に配置され、前記中心電極の先端部との間で間隙を形成する接地電極とを備え、
   前記充填部材のうち前記加締め部よりも後端側に位置する部位の前記軸線に沿った長さＬが、前記間隙の大きさＧよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の点火プラグ。
3. 前記長さＬが２．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載の点火プラグ。
4. 前記主体金具は、内燃機関への取付けの際に工具が係合される工具係合面を外周に有するとともに、前記加締め部よりも先端側に位置する工具係合部を具備し、
   前記充填部材は、前記加締め部の外表面の全域、及び、前記工具係合面の外表面のうち前記加締め部と前記工具係合面との間に位置する面の少なくとも一部を覆うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の点火プラグ。
5. 前記充填部材は、樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の点火プラグ。
6. 前記充填部材は、ゴムからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の点火プラグ。
7. 前記主体金具は、内燃機関への取付けの際に工具が係合されるとともに、前記加締め部よりも先端側に位置する工具係合部を有し、
   前記軸線と直交する平面に、前記充填部材の最外周部と前記工具係合部の最外周部とを前記軸線に沿って投影したとき、前記充填部材の最外周部の投影線が、前記工具係合部の最外周部の投影線と一致する、又は、前記工具係合部の最外周部の投影線よりも内側に位置することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の点火プラグ。
8. 前記絶縁体は、絶縁性セラミックからなる本体部を備え、
   前記充填部材のうち前記後端側胴部の外周面を覆う部位の少なくとも一部は、前記本体部と直接接触していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の点火プラグ。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の点火プラグの製造方法であって、
   前記充填部材を形成する充填部材形成工程を含み、
   前記充填部材形成工程は、前記加締め部及び前記後端側胴部の外周に配置された型と、前記主体金具と、前記絶縁体とにより形成されたキャビティに対して、固化後に前記充填部材となる可塑化材料を加圧充填する工程を含むことを特徴とする点火プラグの製造方法。
10. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の点火プラグの製造方法であって、
    前記充填部材を形成する充填部材形成工程を含み、
    前記充填部材形成工程は、前記加締め部及び前記後端側胴部の外周に配置された型と、前記主体金具と、前記絶縁体とにより形成されたキャビティに対して、固化後に前記充填部材となる可塑化材料を投入する工程と、
    前記可塑化材料に真空脱泡を行う工程とを含むことを特徴とする点火プラグの製造方法。
11. 請求項８に記載の点火プラグの製造方法であって、
    前記絶縁体は、絶縁性セラミックからなる本体部を備え、
    前記本体部の外周に釉薬層を形成する釉薬層形成工程と、
    前記釉薬層の一部を除去し、前記充填部材のうち前記後端側胴部の外周面を覆う部位の少なくとも一部と、前記本体部の外周面とを直接接触可能とする釉薬層除去工程とを含むことを特徴とする点火プラグの製造方法。
12. 前記釉薬層除去工程に際しては、サンドブラスト法により前記釉薬層の除去を行うことを特徴とする請求項１１に記載の点火プラグの製造方法。