JPH11219772A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパークプラグに流れるイオン電流を検出す
る際に、検出波形にスパイク状ノイズが発生するのを抑
制する。 【解決手段】 筒状の絶縁体３２は、その一端部３２
１、他端部３２２が、筒状の取付金具３１の一端部３１
１、他端部３１２から露出するように、取付金具３１の
内部に保持される。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を形成
する接地電極３５が固定されている。絶縁体３２の外周
部のうち、取付金具３１の他端部３１２に対向する部位
から、取付金具３１に内包される部位及び取付金具３１
から露出する部位の両方向に渡って、導電性皮膜３９
が、軸方向に所定長Ｍ形成されている。導電性皮膜３９
は、絶縁体３２の段付部３２ａと取付金具３１の支持部
３１４との間に介在する導電性のパッキン３６によっ
て、取付金具３１と電気的に導通している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパークプラグに
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８
に示すようなものがある。このスパークプラグ３におい
ては、筒状の取付金具３１の内部に、円筒状の絶縁体３
２が、その一端部３２１及び他端部３２２が、それぞ
れ、取付金具３１の一端部３１１及び他端部３１２から
露出するように、保持されている。

【０００３】また、この絶縁体３２の内部には、中心電
極３３およびステム部３４が保持されており、取付金具
３１の一端部３１１からは、中心電極３３の一端部３３
１が露出している。そして、取付金具３１の一端部３１
１には、接地電極３５が、中心電極３３の一端部３３１
と放電ギャップ３８を隔てて対向するように固定されて
いる。

【０００４】また、取付金具３１のうち他端部３１２を
含む部位は、絶縁体３２に固定されて絶縁体３２を支持
する支持部３１４として構成されている。一方、絶縁体
３２の外周部のうち、取付金具３１の他端部３１２近傍
に配置される部位には、この部位よりも絶縁体３２の他
端部３２２側（図８中上方側）に小径部３２３を、一端
部３２１側に大径部３２４を構成するように、段付部３
２ａが形成されている。

【０００５】ここで、取付金具３１の他端部３１２近傍
すなわち上記支持部３１４を、全周にわたって段付部３
２ａに沿うようにかしめることにより、絶縁体３２が取
付金具３１に固定される。そして、このスパークプラグ
３の一端部３ｂ側を内燃機関の燃焼室Ｆ内に挿入し、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。

【０００６】ところで、放電ギャップ３８近傍では、上
記燃焼に伴う電離作用によりイオンが発生し、このイオ
ンの発生により、中心電極３３と接地電極３５（つまり
は、取付金具３１）との間に電位差を与えることにより
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、内燃機関の燃焼室内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。

【０００７】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９に示す。通常、検出波形にお
いて、所定時間Ｔ以上、立ち上がり高さＨだけ立ち上が
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。

【０００８】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。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者等
の検討によれば、図９に示すイオン電流の検出波形にス
パイク状ノイズＮが発生し、このスパイク状ノイズ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た。更に、この問題について鋭
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により、絶縁体
３２が帯電することが、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。

【００１０】すなわち、従来のスパークプラグ３では、
取付金具３１の支持部３１４を絶縁体３２の段付部３２
ａにかしめるとき、支持部３１４と段付部３２ａとの重
なり代をできるだけ大きくとるようにしつつ、且つ、取
付金具３１の他端部３１２と絶縁体３２の小径部３２３
とが干渉しないようにしている。このため、取付金具３
１の他端部３１２と絶縁体３２の小径部３２３との間に
は、非常に小さな幅（例えば約０．４ｍｍ）の間隙Ｃ１
が形成される。

【００１１】ところで、取付金具３１と中心電極３３と
の間には数十ｋＶという高電圧がかかっており、しか
も、上記間隙Ｃ１には絶縁体３２を構成する絶縁材料よ
りも誘電率が小さな空気が存在するため、この間隙Ｃ１
には絶縁体３２よりも大きな電界が形成される。さら
に、空気は絶縁体３２よりも絶縁耐力が小さいために、
間隙Ｃ１において容易に絶縁破壊してコロナ放電が発生
してしまう。

【００１２】更に、取付金具３１に内包された絶縁体３
２の外周部と、それに対向した取付金具３１の内周部と
の間にも、微小な間隙Ｃ２（例えば０．０１〜０．２ｍ
ｍ）が部分的に存在し、上記間隙Ｃ１同様に空気層が形
成されている。このため、上記間隙Ｃ２においても、高
電圧が印加された場合には、大きな電界がかかりコロナ
放電が発生してしまう。

【００１３】ちなみに、空気の誘電率は絶縁体３２の誘
電率の約１／９であり、絶縁材料の絶縁耐力は常温（２
０℃程度）で約２０ｋＶ／ｍｍ、空気の絶縁耐力は常温
で約２〜３ｋＶ／ｍｍである。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
イナスに分極しており、この結果、上記間隙Ｃ１、Ｃ２
で発生したコロナ放電のプラス電荷が、絶縁体３２の外
周部のうち間隙Ｃ１、Ｃ２近傍、取付金具３１の他端部
３１２近傍、及び、取付金具３１の内周面側に引き寄せ
られる。

【００１４】そして、絶縁体３２が絶縁材料であるた
め、絶縁体３２の外周部に引き寄せられたプラス電荷
は、この絶縁体３２の外周部に沿って移動することなく
局部的に蓄積されていく。そして、この局部的に蓄積さ
れたプラス電荷が、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、間隙Ｃ１、Ｃ２を介して
取付金具３１へ流入する。

【００１５】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、絶縁体３２の外周部に大量にプラス電荷が
蓄積されたときに、外的要因にて大量のプラス電荷が瞬
時に取付金具３１へ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。

【００１６】そして、ノッキングが発生していないとき
において、スパイク状ノイズＮを、検出装置にて上記振
動波形Ｋであると誤検出することにより、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
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Ｃ１、Ｃ２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。

【００１７】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、スパークプラグに流れるイオン電流を検出する際
に、検出波形にスパイク状ノイズが発生するのを抑制す
ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者等は、絶縁体の外周部に蓄積されたプラス
電荷が、コロナ放電によって取付金具へ大量に瞬時に流
入することによりスパイク状ノイズが発生することに着
目して、以下の技術的手段を採用することとした。

【００１９】すなわち、請求項１記載の発明において
は、絶縁体（３２）の外周部のうち、取付金具（３１）
の他端部（３１２）に対向する部位（以下、本欄にて対
向部位という）及び取付金具（３１）に内包される部位
（以下、本欄にて内包部位という）には、導電性皮膜
（３９）が形成されており、この導電性皮膜（３９）は
取付金具（３１）と電気的に導通されていることを特徴
とする。

【００２０】本発明では、絶縁体（３２）の外周部のう
ち、上記間隙Ｃ１が存在する対向部位、及び、上記間隙
Ｃ２が存在する内包部位に、それぞれ導電性皮膜（３
９）が形成されたことになる。そのため、絶縁体（３
２）の外周部のうち上記間隙Ｃ１、Ｃ２近傍にプラス電
荷が蓄積されても、このプラス電荷が導電性皮膜（３
９）全体に分散されるとともに、このプラス電荷が導電
性皮膜（３９）を介して取付金具（３１）へ少量ずつ常
に流入させることができる。従って、上記プラス電荷が
コロナ放電によって取付金具（３１）へ大量に瞬時に流
入するのを防止できる。

【００２１】従って、本発明のスパークプラグ（３）に
おいてイオン電流を検出する場合、プラス電荷が取付金
具（３１）へ少量ずつ常に流入するので、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る。よ
って、上記した誤検出を抑制できる。また、請求項１記
載のスパークプラグ（３）について、更に、検討を進め
た結果、絶縁体（３２）の外周部において、上記対向部
位から絶縁体（３２）の他端部（３２２）側部位（つま
り、取付金具（３１）から露出する部位）まで延長し
て、導電性皮膜（３９）を連続形成することで、より確
実に上記間隙Ｃ１近傍におけるプラス電荷の大量流入を
防止できることがわかった。

【００２２】ここで、上記延長した導電性皮膜（３９）
における絶縁体（３２）軸方向の長さを所定長Ｌ１と
し、一方、絶縁体（３２）の外周部において、段付部
（３２ａ）の肩部（３２１ａ）から、絶縁体（３２）の
一端部（３２１）側（つまり、内包部位側）に向かって
連続して形成された導電性皮膜（３９）における絶縁体
（３２）軸方向の長さを所定長Ｌ２とした（図４参
照）。

【００２３】そして、これら各所定長Ｌ１、Ｌ２と、上
述のイオン電流の検出波形におけるスパイク状ノイズ
（Ｎ）の発生率（ノイズ発生率）との関係について実験
検討を進めた。所定長Ｌ１、Ｌ２を種々変えたスパーク
プラグについてノイズ発生率を調べた結果を図５に示
す。図５は、所定長Ｌ２（ｍｍ）をパラメータとして、
横軸に所定長Ｌ１（ｍｍ）、縦軸にノイズ発生率（％）
をとったものである。ここで、本発明者等の検討によれ
ば、誤検出なくノッキング判定等を行うためには、ノイ
ズ発生率は２〜３％以下であることが好ましい。請求項
２ないし請求項４記載の発明は、図５の結果に基づいて
なされたものである。

【００２４】すなわち、請求項２記載の発明において
は、両所定長Ｌ１及びＬ２は、共に２ｍｍ以上であるこ
とを特徴とする。それによって、スロットル全開時にお
いても誤検出が発生しない程度に、ノイズ発生率を低減
させることができる。さらに、請求項３記載の発明で
は、所定長Ｌ１を２ｍｍ以上、所定長Ｌ２を４ｍｍ以上
としており、また、請求項４記載の発明では、所定長Ｌ
１を１ｍｍ以上、所定長Ｌ２を５ｍｍ以上としており、
これら両発明共に、ノイズ発生率を０とすることができ
る。

【００２５】また、請求項５記載の発明は、請求項２な
いし請求項４記載の発明における導電性皮膜（３９）と
取付金具（３１）との電気的導通手段を提供するもので
あり、取付金具（３１）の支持部（３１４）と絶縁体
（３２）の段付部（３２ａ）との間に介在する導電性部
材（３６、３６１、３６２）によって、電気的導通手段
が構成されている。

【００２６】ところで、上記導電性皮膜（３９）のう
ち、絶縁体（３２）の取付金具（３１）から露出する部
位側に位置する露出側端部（３９２）は、空気と接触し
ている。このように、導電性皮膜（３９）の露出側端部
（３９２）が空気と接触している場合、導電性皮膜（３
９）の抵抗値が非常に小さい（ほとんどゼロである）
と、この露出側端部（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る。

【００２７】そして、このコロナ放電のプラス電荷は、
従来技術と同様にランダムに導電性皮膜（３９）へ流入
してしまうので、プラス電荷が導電性皮膜（３９）へ大
量に急激に流入してスパイク状ノイズ（Ｎ）が発生する
恐れがある。この導電性皮膜（３９）の露出側端部（３
９２）近傍におけるコロナ放電発生の問題に対して、本
発明者等は、まず、導電性皮膜（３９）の抵抗値特性の
面から検討を進めた結果、請求項６および請求項７記載
の発明に到った。

【００２８】すなわち、請求項６記載の発明において
は、膜厚を２０μｍとしたときの１平方ミリ当たりの抵
抗値が１０⁵ 〜１０¹⁰Ωである導電性皮膜（３９）を設
けたことを特徴としており、それによって、導電性皮膜
（３９）の露出側端部（３９２）近傍における電界集中
を良好に緩和でき、この露出側端部（３９２）近傍にお
けるコロナ放電の発生を良好に抑制できる。

【００２９】なお、導電性皮膜（３９）の抵抗値が非常
に大きい（例えば１０¹⁰Ω以上）と、導電性皮膜（３
９）の絶縁性が比較的よくなってあたかも絶縁体（３
２）と同じ働きをする、つまり、導電性皮膜（３９）に
局部的にプラス電荷が蓄積されるとともに、このプラス
電荷がランダムにしか取付金具（３１）へ流入しないた
め、取付金具（３１）へ流入するプラス電荷の量が常に
少量とならず、スパイク状ノイズ（Ｎ）が発生する恐れ
がある。よって、導電性皮膜（３９）の抵抗値を１０¹⁰
Ω以下としている。

【００３０】抵抗値が１０⁵ 〜１０¹⁰Ωである導電性材
料としては、ＲｕＯ₂ 、ＰｄＡｇ等の抵抗金属材料や、
カーボン等の導電性材料を含有した導電性ゴムおよび樹
脂等からなる。さらに、請求項７記載の発明では、導電
性皮膜（３９）の上記抵抗値が１０ ⁶〜１０ ⁹Ωである
ことを特徴とする。導電性皮膜（３９）の抵抗値を１０
⁶Ω以上とすることにより、上記したコロナ放電の発生
をより良好に抑制できる。また、導電性皮膜（３９）へ
の局部的なプラス電荷の蓄積をさらに抑制するために、
導電性皮膜（３９）の抵抗値を１０ ⁹Ω以下とするのが
より好ましい。

【００３１】また、上記導電性皮膜（３９）の露出側端
部（３９２）近傍におけるコロナ放電発生の問題に対し
て、さらに検討を加えた結果、この露出側端部（３９
２）を絶縁部材（９５）にて被覆すれば、上記コロナ放
電発生を防止できることがわかった。請求項８記載の発
明は、この知見に基づいてなされたものである。すなわ
ち、請求項８記載の発明では、導電性皮膜（３９）のう
ち、絶縁体（３２）の取付金具（３１）から露出する部
位側に位置する露出側端部（３９２）が絶縁部材（９
５）にて被覆されており、導電性皮膜（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１
０¹⁰Ω以下であることを特徴とする。

【００３２】本発明では、まず、導電性皮膜（３９）の
露出側端部（３９２）を絶縁部材（９５）にて被覆する
ことにより、この露出側端部（３９２）近傍にコロナ放
電が発生することは防止される。このため、抵抗値の下
限は特に限定されず（換言すれば、抵抗値が０でもよ
い）、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ等の抵抗値がほぼゼロで
ある導電性材料を用いてもよい。この場合も、導電性皮
膜（３９）の抵抗値を１０¹⁰Ω以下とするのが好まし
く、抵抗値を１０ ⁹Ω以下とするのがさらに好ましい。

【００３３】なお、通常は、絶縁体（３２）の他端部
（３２２）側が例えばゴム製の絶縁キャップ（９５）に
て被覆されているので、請求項９記載の発明のように、
この絶縁キャップ（９５）により、導電性皮膜（３９）
の露出側端部（３９２）を被覆するとよい。また、請求
項１０記載の発明では、導電性皮膜（３９）は、絶縁体
（３２）の外周部全周にわたって形成されているから、
絶縁体（３２）の外周部のうち上記間隙Ｃ１、Ｃ２近傍
に蓄積されたプラス電荷を、導電性皮膜（３９）全体
に、より効率良く分散できる。

【００３４】そして、導電性皮膜（３９）を絶縁体（３
２）の外周部全周にわたって形成したスパークプラグに
おいては、請求項１１記載の発明のように、導電性皮膜
（３９）が、導電性部材（３６、３６１、３６２）によ
って、段付部（３２ａ）において全周に渡って取付金具
（３１）と電気的に導通されている構成とすることで、
コロナ放電のプラス電荷を取付金具（３１）へ常に効率
よく流入させることができる。

【００３５】また、導電性皮膜（３９）を絶縁体（３
２）の外周部全周にわたって形成したスパークプラグに
おいては、請求項１２記載の発明のように、導電性皮膜
（３９）の露出側端部（３９２）は、絶縁部材（９５）
により全周にわたって覆われた構成とすることで、この
露出側端部（３９２）が空気に接触するのを抑制でき、
この露出側端部（３９２）近傍におけるコロナ放電の発
生を抑制できる。

【００３６】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
であり、上記両所定長Ｌ１、Ｌ２は後述する実施形態記
載のものと対応している。

【００３７】

【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実施形態）本実施形態の構成を図１〜図４に示
す。図１は本実施形態のスパークプラグ３の半断面図、
図２は図１のスパークプラグ３を適用したイオン電流検
出装置１０の回路図、図３は図１のスパークプラグ３と
上記イオン電流検出装置１０との電気接続構造を示す断
面図、図４は図１のスパークプラグ３の部分拡大断面図
である。

【００３８】本実施形態のスパークプラグ３は、上記図
８に示す従来技術のスパークプラグ３のうち、絶縁体３
２外周部の所定部位に、後述の導電性皮膜３９を付加し
たことが相違するのみである。従って、以下、本実施形
態では、上記相違点の具体的説明を図４に基づいて行
い、スパークプラグ３の説明補充を図１に基づいて行
う。

【００３９】図１に示す様に、スパークプラグ３は、円
筒状の取付金具３１を有しており、この取付金具３１
は、エンジンブロック１００に固定するためのネジ部３
１ａを備える。取付金具３１の内部には、円筒状の絶縁
体３２が、その一端部３２１、他端部３２２を取付金具
３１の一端部３１１、他端部３１２から露出するよう
に、固定されている。

【００４０】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。中心電極３３の
一端部３３１は、絶縁体３２の一端部３２１から露出
し、ステム部３４の一端部３４１は、絶縁体３２の他端
部３２２から露出している。そして、中心電極３３の他
端部３３２とステム部３４の他端部３４２とは、電気的
に接続されている。

【００４１】また、絶縁体３２の段付部３２ａと取付金
具３１の支持部３１４との間には、耐熱性に優れた導電
性材料、例えば鉄や銅からなるパッキン（導電性部材）
３６が配置されている。このパッキン３６は、絶縁体３
２の段付部３２ａと取付金具３１の支持部３１４との間
の間隙の形状に沿った形状をなしている。なお、絶縁体
３２を、取付金具３１の他端部３１２側から取付金具３
１の内部へ挿入し、上記段付部３２ａにパッキン３６を
配置した後、取付金具３１の他端部３１２近傍を内方へ
曲げるようにかしめることにより上記支持部３１４を形
成し、パッキン３６がこの支持部３１４と段付部３２ａ
との間で押圧されて変形する。この結果、パッキン３６
が支持部３１４および段付部３２ａに形成された導電性
皮膜３９に密接した状態で配置され、図４に示すような
構造となる。

【００４２】一方、図１に示すように、絶縁体３２の一
端部３２１側は、この一端部３２１側に形成された段付
部３２ｂを、取付金具３１の内周面全周に形成した環状
の突出部３１３にて支持されるようになっている。この
段付部３２ｂと突出部３１３の間は、パッキン３７によ
りシールされている。次に、イオン電流検出装置１０に
ついて述べる。

【００４３】図２に示す様に、点火コイル１は一次巻線
１１と、二次巻線１２とを備え、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、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、図示しない
内燃機関の燃焼室内の混合気を着火する。

【００４４】また、二次巻線１２の正極性側にはコンデ
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、内燃機関の燃焼室内
における混合気の燃焼状態を検出できる。

【００４５】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。

【００４６】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２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
に伴って電離作用が生じ、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、図２中点線矢印で
示す経路にイオン電流が流れ、このイオン電流の発生に
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。こうして、上述した図９に示す
検出波形を得ることができる。

【００４７】ここで、スパークプラグ３と点火コイル１
との電気的接続を行なうリード線９１の一端部は、図３
に示すようにして、スパークプラグ３と電気的に導通さ
れている。すなわち、リード線９１は、導電材料（例え
ば鋼）からなる導電線９１１を絶縁材料（例えばゴム）
からなる絶縁チューブ９１２にて覆ったものからなり、
このリード線９１の外周部を絶縁材料（例えば樹脂）か
らなる絶縁キャップ９２にて覆っている。

【００４８】リード線９１の一端部側の外周部と絶縁キ
ャップ９２との間には、導電材料（例えばステンレス
材）からなる導電筒９３が設けられ、導電筒９３とリー
ド線９１の絶縁チューブ９１２との間に導電線９１１の
一端部が配置されている。そして、導電筒９３にコイル
スプリング９４を支持させ、このコイルスプリング９４
の先端をステム部３４の一端部３４１に接触させてい
る。また、絶縁キャップ９２の先端側外周には、絶縁材
料（例えばゴム）からなる上記絶縁キャップ９５が装着
されており、この絶縁キャップ９５の先端が絶縁体３２
の外周部（小径部３２３）に圧着されている。

【００４９】次に、本発明の要部である絶縁体３２外周
部の所定部位に形成された導電性皮膜３９について、図
４を参照して述べる。導電性皮膜３９は、絶縁体３２の
外周部のうち図４に矢印Ｍで示す所定長範囲、すなわ
ち、取付金具３１から露出する部位から、取付金具３１
の他端部３１２に対向する部位を通り、取付金具３１に
内包される部位に渡って、連続して全周に形成されてい
る。なお、上記図１の左側の外観部分及び図３において
は、導電性皮膜３９の表面を、便宜上、斜線ハッチング
にて示してある。

【００５０】ここで、導電性皮膜３９において、軸方向
の所定長Ｌ１を有する部分は延長部３９ａである。延長
部３９ａは、絶縁体３２外周部のうち取付金具３１の他
端部３１２に対向する部位に形成された部分（図４中、
Ｌ３で示す範囲）から、絶縁体３２の他端部３２２側
（図４中上方、つまり、取付金具３１から露出する部
位）に延びる部分である。延長部３９ａのうち、絶縁体
３２の他端部３２２側に位置する露出側端部３９２は、
上述の絶縁キャップ９５に被覆されていない。

【００５１】一方、導電性皮膜３９において、軸方向の
所定長Ｌ２＋Ｌ４を有する部分は延長部３９ｂである。
延長部３９ｂは、絶縁体３２の外周部のうち、取付金具
３１の他端部３１２に対向する部位よりも絶縁体３２の
一端部３２１側（図４中下方、つまり、取付金具３１に
内包される部位）に延びる部分である。ここで、延長部
３９ｂのうち、軸方向の所定長Ｌ２を有する部分は、段
付部３２ａの肩部３２１ａよりも絶縁体３２の一端部３
２１側に延びる部分であり、所定長Ｌ４を有する部分
は、それ以外の部分である。

【００５２】また、延長部３９ｂは、段付部３２ａに形
成された部分において、全周に渡って導電性材料からな
るパッキン３６を介して取付金具３１に覆われるととも
に、全周に渡ってパッキン３６を介して取付金具３１と
電気的に導通している。本実施形態では、上記所定長Ｌ
１を２ｍｍとし、上記所定長Ｌ２を５ｍｍとしている。
なお、間隙Ｃ２は、絶縁体３２外周部と取付金具３１内
周部との対向部全域に存在するとは限らず、絶縁体３２
と取付金具３１とが接触する場合もある。従って、段付
部３２ａでの導通だけでなく、導電性皮膜３９の延長部
３９ｂを所定長Ｌ２まで形成することで、導電性皮膜３
９と取付金具３１との電気的な導通をより確実にしてい
る。

【００５３】導電性皮膜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１０⁸ ΩであるＲｕ
Ｏ₂ （導電材料、抵抗材料）からなり、このＲｕＯ₂ を
ペースト状にして絶縁体３２外周部に塗布し、さらに、
ＲｕＯ₂ ペーストが塗布されていない絶縁体３２表面に
釉薬を塗布した後、高温（例えば８００℃）で所定時間
（例えば２０分）焼成することにより形成される。

【００５４】更に、この塗布及び焼成において、ＲｕＯ
₂ ペースト（抵抗ペースト）が塗布された上から釉薬を
塗布、焼成しても良いし、また、取付金具３１より露出
した部分のみに釉薬を塗布してもよい。この場合、Ｒｕ
Ｏ₂ ペーストと釉薬が焼成時に溶融し合い、実質抵抗値
は上昇するが、焼成後の抵抗値が所定の値の範囲に入れ
ばよい。

【００５５】なお、絶縁体３２導電性皮膜３９の形成が
高温で行なわれるため、絶縁体３２単体の状態で行なわ
れる。導電性皮膜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５〜５０μｍとするのがよ
く、本実施形態では１０μｍとしている。なお、Ｐｄ−
Ａｇ等から導電性皮膜３９を形成する場合も、ＲｕＯ₂
と同様の方法でなされる。また、導電性皮膜３９を、カ
ーボン等の導電性材料を含有する導電性ゴムや導電性樹
脂から形成する場合は、これらの材料を有機溶剤にてペ
ースト状として絶縁体３２外周部に塗布し、室温（例え
ば２５℃）で乾燥させることにより形成される。この場
合、導電性皮膜３９の耐熱性を考慮して、絶縁体３２表
面に釉薬を高温焼成した後に導電性皮膜３９を形成す
る。

【００５６】このように、本実施形態では、導電材料を
ペースト状にして塗布、焼成することにより導電性皮膜
３９を絶縁体３２外周部に形成し、その後、導電性皮膜
３９と取付金具３１とが電気的に導通するように絶縁体
３２と取付金具３１とを組付けるだけであるので、製造
工程が単純となる。次に、導電性皮膜３９の延長部３９
ａにおける所定長Ｌ１及び延長部３９ｂにおける所定長
Ｌ２を、それぞれ上記数値（Ｌ１＝２ｍｍ、Ｌ２＝５ｍ
ｍ）とした根拠を述べる。各所定長Ｌ１、Ｌ２の好適な
数値範囲は、各所定長Ｌ１、Ｌ２とコンピュータ６によ
り検出される電圧波形（図９参照）に発生するスパイク
状ノイズＮとの関係について実験を行い、その結果から
求めた。

【００５７】まず、上記所定長Ｌ１が、０ｍｍ、１ｍ
ｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍ、及び、上記所定
長Ｌ２が、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ
のものを用意し、さらに、比較例として導電性皮膜３９
を形成しないものを用意して、実験を行なった。そし
て、スパイク状ノイズの発生が１か所でも確認された電
圧波形を、スパイク状ノイズが発生した電圧波形として
カウントし、上記５００サイクルの電圧波形のうち、ス
パイク状ノイズが発生した電圧波形の割合をノイズ発生
率（％）として求め、上述の図５に示すグラフを得た。
なお、図５中、プロットマークが重なる場合は、マーク
をずらして表してある。

【００５８】導電性皮膜３９を形成しない場合はノイズ
発生率が３０％程度である。それに対し、少なくとも、
図４中、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の範囲、すなわち、絶縁体３
２の外周部のうち、取付金具３１の他端部３１２に対向
する部位、及び、取付金具３１に内包される部位に、導
電性皮膜３９を形成し、取付金具３１と導通させること
により、ノイズ発生率を１０％以下に抑制できることが
確認できる。

【００５９】更に、イオン電流検出装置１０にて誤検出
をより確実に防止するには、ノイズ発生率は２〜３％以
下であることが好ましく、図５によれば、両所定長Ｌ１
及びＬ２は、共に２ｍｍ以上であることが望ましい。更
に、両所定長Ｌ１及びＬ２が、Ｌ１≧２ｍｍ且つＬ２≧
４ｍｍ、または、Ｌ１≧１ｍｍ且つＬ２≧５ｍｍとすれ
ば、スパイク状ノイズＮの発生を防止できることがわか
る。

【００６０】従って、以上の各所定長Ｌ１及びＬ２の好
適範囲に基づいて、各所定長Ｌ１及びＬ２を決定するこ
とができる。 （第２実施形態）本実施形態は上記第１実施形態の変形
であり、図６に示すように、導電性皮膜３９の露出側端
部３９２が絶縁キャップ９５にて被覆されている。な
お、本実施形態の導電性皮膜３９は、抵抗値がゼロに近
いＡｇからなり、焼付やめっき等にて形成される。

【００６１】本実施形態のスパークプラグ３について、
上記第１実施形態と同様の実験を行なったところ、所定
長Ｌ２＝５ｍｍ一定で、所定長Ｌ１が、０ｍｍ、１ｍ
ｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍのもの全てについ
てスパイク状ノイズＮは全く発生しなかった。ここで、
絶縁キャップ９５と導電性皮膜３９との接触長さは、軸
方向に０．５ｍｍとし、所定長Ｌ１が０ｍｍのものに関
しては、絶縁キャップ９５の先端の厚みを小さくして、
この先端を、取付金具３１の他端部３１２と小径部３２
３との間（つまり、隙間Ｃ１）に圧入させた。

【００６２】なお、絶縁キャップ９５の先端の厚みを細
くしない通常品を使用する場合、絶縁キャップ９５の先
端が取付金具３１の他端部３１２に当接するまで、絶縁
キャップ９５を被せることができるが、この絶縁キャッ
プ９５の先端により導電性皮膜３９の露出側端部３９２
を確実に被覆するために、導電性皮膜３９の延長部３９
ａにおける所定長Ｌ１を２ｍｍ以上とするのが好まし
い。

【００６３】（第３実施形態）本実施形態は、上記第１
ないし第２実施形態における取付金具３１と絶縁体３２
との組付構造を変更したものであり、図７に示すよう
に、取付金具３１の他端部３１２近傍と絶縁体３２の段
付部３２ａ近傍との間にタルク粉末を充填してなる充填
部３６０が筒状に形成され、この充填部３６０の両端部
に、金属製の第１、第２パッキン３６１、３６２が設け
られている。

【００６４】導電性皮膜３９は、上記各実施形態と同様
に、延長部３９ａ（図中Ｌ１）、取付金具３１の他端部
３１２に対向する部位（図中Ｌ３）、および延長部３９
ｂ（図中Ｌ４＋Ｌ２）が形成されている。そして、導電
性皮膜３９の延長部３９ｂは、ほぼ全周にわたって、第
１パッキン３６１及び第２パッキン３６２を介して取付
金具３１に覆われるとともに電気的に導通している。

【００６５】従って、本実施形態においても、上記第及
び第２実施形態と同様の効果が得られる。 （他の実施形態）なお、上記各実施形態の導電性皮膜３
９において、延長部３９ａはなくてもよい（つまり、Ｌ
１＝０ｍｍでもよい）。少なくとも、導電性皮膜３９
は、絶縁体３２の外周部のうち、取付金具３１の他端部
３１２に対向する部位、及び取付金具３１に内包される
部位に形成され、取付金具３１と電気的に導通されてい
ればよい。

【００６６】また、導電性皮膜３９は、全周に渡って形
成されていなくとも、間隙Ｃ１、Ｃ２近傍に蓄積された
プラス電荷が、コロナ放電によって取付金具３１へ大量
に瞬時に流入しないように、導電性皮膜３９全体に分散
される程度に、形成されていればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るスパークプラグの
半断面図である。

【図２】本発明のイオン電流検出装置の回路図である。

【図３】本発明のスパークプラグのイオン電流検出装置
への電気接続構造を示す断面図である。

【図４】図１のスパークプラグの部分拡大断面図であ
る。

【図５】上記第１実施形態において、導電性皮膜の所定
長Ｌ１及びＬ２とノイズ発生率との関係を示すグラフで
ある。

【図６】本発明の第２実施形態に係るスパークプラグの
部分拡大断面図である。

【図７】本発明の第３実施形態に係るスパークプラグの
部分拡大断面図である。

【図８】従来技術のスパークプラグの半断面図である。

【図９】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…取付金具の支持部、３２…絶縁体、３
２ａ…絶縁体の段付部、３２１ａ…段付部の肩部、３２
１、３２２…絶縁体の一端部、他端部、３３…中心電
極、３３１…中心電極の一端部、３５…接地電極、３
６、３６１、３６２…パッキン、３８…放電ギャップ、
３９…導電性皮膜、３９２…導電性皮膜の露出側端部、
９５…絶縁キャップ。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状の取付金具（３１）と、 一端部（３２１）、他端部（３２２）が前記取付金具
   （３１）の一端部（３１１）、他端部（３１２）から露
   出するように、前記取付金具（３１）の内部に保持され
   る筒状の絶縁体（３２）と、 一端部（３３１）が前記絶縁体（３２）の一端部（３２
   １）から露出するように、前記絶縁体（３２）の内部に
   保持される中心電極（３３）と、 前記取付金具（３１）の前記一端部（３１１）に固定さ
   れ、前記中心電極（３３）の前記一端部（３３１）と放
   電ギャップ（３８）を隔てて対向する接地電極（３５）
   とを具備するスパークプラグであって、 前記絶縁体（３２）の外周部のうち、前記取付金具（３
   １）の前記他端部（３１２）に対向する部位及び前記取
   付金具（３１）に内包される部位には、導電性皮膜（３
   ９）が形成されており、 この導電性皮膜（３９）は、前記取付金具（３１）と電
   気的に導通されていることを特徴とするスパークプラ
   グ。
2. 【請求項２】 前記取付金具（３１）のうち前記他端部
   （３１２）を含む部位は、前記絶縁体（３２）を支持す
   る支持部（３１４）として構成され、 前記絶縁体（３２）の外周部において軸方向の途中部位
   には、前記支持部（３１４）が固定される段付部（３２
   ａ）が形成されており、 前記導電性皮膜（３９）は、前記絶縁体（３２）の外周
   部において、前記取付金具（３１）の前記他端部（３１
   ２）に対向する部位から前記絶縁体（３２）の他端部
   （３２２）側に向かって、軸方向に連続して所定長Ｌ１
   形成されるとともに、前記段付部（３２ａ）の肩部（３
   ２１ａ）から前記絶縁体（３２）の一端部（３２１）側
   に向かって、軸方向に連続して所定長Ｌ２形成されてお
   り、 前記両所定長Ｌ１及びＬ２は、共に２ｍｍ以上であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
3. 【請求項３】 前記所定長Ｌ１は２ｍｍ以上であり、前
   記所定長Ｌ２は４ｍｍ以上であることを特徴とする請求
   項２に記載のスパークプラグ。
4. 【請求項４】 前記取付金具（３１）のうち前記他端部
   （３１２）を含む部位は、前記絶縁体（３２）を支持す
   る支持部（３１４）として構成され、 前記絶縁体（３２）の外周部において軸方向の途中部位
   には、前記支持部（３１４）が固定される段付部（３２
   ａ）が形成されており、 前記導電性皮膜（３９）は、前記絶縁体（３２）の外周
   部において、前記取付金具（３１）の前記他端部（３１
   ２）に対向する部位から前記絶縁体（３２）の他端部
   （３２２）側に向かって、軸方向に連続して所定長Ｌ１
   形成されるとともに、前記段付部（３２ａ）の肩部（３
   ２１ａ）から前記絶縁体（３２）の一端部（３２１）側
   に向かって、軸方向に連続して所定長Ｌ２形成されてお
   り、 前記所定長Ｌ１は１ｍｍ以上であり、前記所定長Ｌ２は
   ５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のス
   パークプラグ。
5. 【請求項５】 前記取付金具（３１）の前記支持部（３
   １４）と前記段付部（３２ａ）との間には、導電性部材
   （３６、３６１、３６２）が介在されており、 前記導電性皮膜（３９）は、この導電性部材（３６、３
   ６１、３６２）によって前記取付金具（３１）と電気的
   に導通されていることを特徴とする請求項２ないし４の
   いずれか１つに記載のスパークプラグ。
6. 【請求項６】 前記導電性皮膜（３９）は、膜厚を２０
   μｍとしたときの１平方ミリ当たりの抵抗値が１０⁵ 〜
   １０¹⁰Ωであることを特徴とする請求項１ないし５のい
   ずれか１つに記載のスパークプラグ。
7. 【請求項７】 前記導電性皮膜（３９）は、前記抵抗値
   が１０ ⁶〜１０ ⁹Ωであることを特徴とする請求項６に
   記載のスパークプラグ。
8. 【請求項８】 前記導電性皮膜（３９）のうち、前記絶
   縁体（３２）の前記取付金具（３１）から露出する部位
   側に位置する露出側端部（３９２）が絶縁部材（９５）
   にて被覆されており、 前記導電性皮膜（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１０¹⁰Ω以下であること
   を特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つにスパー
   クプラグ。
9. 【請求項９】 前記絶縁体（３２）の前記他端部（３２
   ２）を被覆する絶縁キャップ（９５）を備え、 この絶縁キャップ（９５）にて、前記導電性皮膜（３
   ９）の前記露出側端部（３９２）を被覆する前記絶縁部
   材を構成することを特徴とする請求項８に記載のスパー
   クプラグ。
10. 【請求項１０】 前記導電性皮膜（３９）は、前記絶縁
    体（３２）の外周部全周にわたって形成されていること
    を特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の
    スパークプラグ。
11. 【請求項１１】 前記導電性皮膜（３９）は、前記絶縁
    体（３２）の外周部全周にわたって形成され、 前記導電性皮膜（３９）は、前記導電性部材（３６、３
    ６１、３６２）によって、前記段付部（３２ａ）におい
    て全周に渡って前記取付金具（３１）と電気的に導通さ
    れていることを特徴とする請求項５に記載のスパークプ
    ラグ。
12. 【請求項１２】 前記導電性皮膜（３９）は、前記絶縁
    体（３２）の外周部全周にわたって形成され、 前記導電性皮膜（３９）の前記露出側端部（３９２）
    は、前記絶縁部材（９５）により全周にわたって覆われ
    ていることを特徴とする請求項８または９に記載のスパ
    ークプラグ。