JPH11233234A - イオン電流検出用スパークプラグおよびイオン電流検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イオン電流検出用スパークプラグにおいて、
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
生するのを抑制する。 【解決手段】 イオン電流検出用スパークプラグ３は、
取付金具３１の内部に絶縁体３２を保持し、絶縁体の内
部に中心電極３３を保持しており、取付金具３１の一端
部３１１、他端部３１２から絶縁体３２の一端部３２
１、他端部３２２が露出し、絶縁体３２の一端部３２１
から中心電極３３の一端部３３１が露出しており、取付
金具３１の一端部３１１に固定された接地電極３５と中
心電極３３の一端部３３１との間の放電ギャップ３８に
流れるイオン電流を検出するようになっている。取付金
具３１の他端部３１２と絶縁体３２との間に、膜厚を２
０μｍとしたときの１平方ミリ当たりの抵抗値が１０⁵
〜１０¹⁰Ωの導電性材料を充填してなる充填層３７が設
けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イオン電流の検出
を行なうことが可能なイオン電流検出用スパークプラグ
およびイオン電流検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９に示すように、従来のイオン電流検
出用スパークプラグ（以下、スパークプラグをいう）３
は、筒状の取付金具３１の内部に筒状の絶縁体３２が保
持され、この絶縁体３２の内部に中心電極３３およびス
テム部３４が保持されており、さらに、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９中上方
側）に小径部３２３を構成するように、段付部３２ａが
形成されている。また、取付金具３１の他端部３１２近
傍を、全周にわたって段付部３２ａ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。

【０００４】そして、このスパークプラグ３の一端部３
ｂ側が内燃機関の燃焼室内に挿入され、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。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。

【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１０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。

【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、図１０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、といった問題があり、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
の絶縁体３２のうち、段付部３２ａ近傍から他端部３２
２側にかけて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】すなわち、従来のスパークプラグ３では、
取付金具３１の他端部３１２近傍を絶縁体３２の段付部
３２ａにかしめるとき、上記他端部３１２と小径部３２
３とが干渉しないように、かつ、段付部３２ａと取付金
具３１の他端部３１２近傍との重なり代をできるだけ大
きくとるようにしている。このため、取付金具３１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Ｃが形成さ
れる。

【０００９】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Ｃ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Ｃ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Ｃ
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。なお、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（２０℃程度）で
約２０ｋＶ／ｍｍ、空気の絶縁耐力は常温で約２〜３ｋ
Ｖ／ｍｍである。

【００１０】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、内縁部側がプラス、外縁部側がマイナスに分極して
おり、この結果、間隙Ｃ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Ｃ近傍、また
は、取付金具３１の他端部３１２近傍に引き寄せられ
る。

【００１１】そして、発明者の検討によれば、絶縁体３
２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き、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取付金具３１へ
流入する。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、イオン電流検出用スパークプラグにおいて、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
のを抑制することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、以下の技術的手段を採用する。請求項１記
載のイオン電流検出用スパークプラグ（以下、本欄にて
単にスパークプラグという）は、コロナ放電が発生する
ことによりスパイク状ノイズ（Ｎ）が発生することに着
目して創作されたものである。

【００１６】すなわち、請求項１記載の発明において
は、取付金具（３１）の他端部（３１２）と絶縁体（３
２）との間に、導電性材料を充填してなる充填層（３
７）を設け、且つ、この導電性材料として、膜厚を２０
μｍとしたときの１平方ミリ当たりの抵抗値（以下、単
に抵抗値という）が１０⁵ 〜１０¹⁰Ωのものを用いたこ
とを特徴としており、それによって、上記間においてコ
ロナ放電の発生する場をなくし、コロナ放電の発生を抑
制する。

【００１７】ここで上記抵抗値は、本発明者の検討によ
り見いだしたものである。まず、導電性材料としては、
ＲｕＯ₂ のような比較的抵抗値の高いもの、つまり、上
記抵抗値が１０⁵ Ω以上のものが挙げられる。抵抗値が
１０⁵ Ω以上のように大きい導電性材料を適用すること
により、充填層（３７）近傍に偶然的に発生するコロナ
放電のプラス電荷が、充填層（３７）の抵抗のために、
取付金具（３１）へ大量に急激に流入することを抑制で
きる。

【００１８】なお、上記抵抗値を１０¹⁰Ω以下としたの
は、１０¹⁰Ω以上であると製造性がよくないので、好ま
しくないためである。そして、請求項１記載のスパーク
プラグ（３）をイオン電流検出装置に適用した場合、こ
のスパークプラグ（３）はコロナ放電の発生が抑制され
ているので、コロナ放電のプラス電荷の取付金具（３
１）への流入量、換言すれば、イオン電流検出装置（１
０）のイオン電流回路へのプラス電荷の流入量が少量と
なり、イオン電流検出装置（１０）による検出波形にス
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。

【００１９】また、本発明者は、コロナ放電のプラス電
荷が取付金具（３１）へ大量に瞬時に流入することによ
りスパイク状ノイズ（Ｎ）が発生することに着目し、絶
縁体（３２）の外周部のうち、少なくとも取付金具（３
１）の他端部（３１２）に対向する部位に、導電性皮膜
（３９）を形成し、この導電性皮膜（３９）を取付金具
（３１）と電気的に導通させること（以下、手段Ａとい
う）を考えた。

【００２０】そして、手段Ａについて検討した結果、絶
縁体（３２）の外周部にコロナ放電が発生しても、この
コロナ放電のプラス電荷を導電性皮膜（３９）全体に分
散できるとともに、このプラス電荷を導電性皮膜（３
９）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、スパイク状ノイズ（Ｎ）の発生を抑制で
きることがわかった。

【００２１】しかしながら、手段Ａにおいて、導電性皮
膜（３９）の抵抗値が非常に小さい（ほとんどゼロであ
る）場合、導電性皮膜（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る。このコロナ
放電のプラス電荷は、従来技術と同様にしてランダムに
しか導電性皮膜（３９）へ流入しないので、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。

【００２２】そのため手段Ａに対して、改良を加えるべ
く更に検討を進めた結果、手段Ａにおいて、導電性皮膜
（３９）の膜厚を２０μｍとしたときの１平方ミリ当た
りの抵抗値を１０⁵ Ω以上とすることにより、導電性皮
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わかった。

【００２３】なお、導電性皮膜（３９）の上記抵抗値が
非常に大きい（例えば１０¹⁰Ω以上）と、導電性皮膜
（３９）の絶縁性が比較的よくなってあたかも絶縁体
（３２）と同じはたらきをする、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１０¹⁰Ω以下とすることが好ましい。

【００２４】請求項２記載の発明は、上記手段Ａの検討
結果から得られた知見に基づいてなされたものであり、
絶縁体（３２）の外周部のうち、少なくとも取付金具
（３１）の他端部（３１２）に対向する部位に、膜厚を
２０μｍとしたときの１平方ミリ当たりの抵抗値が１０
⁵ 〜１０¹⁰Ωである導電性皮膜（３９）を形成し、且
つ、導電性皮膜（３９）を取付金具（３１）と電気的に
導通させたことを特徴としている。

【００２５】それによって、絶縁体（３２）の外周部に
発生したコロナ放電のプラス電荷を導電性皮膜（３９）
全体に分散して、このプラス電荷を導電性皮膜（３９）
を介して取付金具（３１）へ少量ずつ常に流入させるこ
とができることができるとともに、導電性皮膜（３９）
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。

【００２６】そして、請求項２記載のスパークプラグ
（３）をイオン電流検出装置に適用した場合、プラス電
荷が取付金具（３１）へ少量ずつ常に流入するので、イ
オン電流検出装置（１０）のイオン電流回路へのプラス
電荷の流入量も少量となり、イオン電流検出装置（１
０）による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。

【００２７】ここで、上記抵抗値が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
ゴムおよび樹脂等を用いることができる。さらに、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。

【００２８】そして、導電性皮膜（３９）に、絶縁体
（３２）の外周部において、取付金具（３１）の他端部
（３１２）よりも絶縁体（３２）の他端部（３２２）側
に延びる延長部（３９ａ）を設け、この延長部（３９
ａ）の軸方向長さ（Ｌ１）を２ｍｍ以上とすることによ
り、スロットル全開時における検出波形へのスパイク状
ノイズ（Ｎ）の発生を防止できることが、後述する実験
により確認されている（図６参照）。

【００２９】また、本発明者は、上記手段Ａについて、
更に検討を進めた結果、手段Ａにおいて、導電性皮膜
（３９）の端部（３９２）を絶縁部材（９５）にて被覆
することによっても、上述した導電性皮膜（３９）の端
部（３９２）近傍に発生するコロナ放電を防止できるこ
とがわかった。そのため、この方法では、導電性皮膜
（３９）の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、上述と同様の理由により、導電性皮膜（３
９）の抵抗値を１０¹⁰Ω以下とするのが好ましい。

【００３０】請求項５記載の発明は、この知見に基づい
てなされたものであり、絶縁体（３２）の外周部のう
ち、少なくとも取付金具（３１）の他端部（３１２）に
対向する部位には、膜厚を２０μｍとしたときの１平方
ミリ当たりの抵抗値が１０¹⁰Ω以下である導電性皮膜
（３９）を形成し、この導電性皮膜（３９）を取付金具
（３１）と電気的に導通させるとともに、その端部（３
９２）を絶縁部材（９５）にて被覆することを特徴とし
ている。

【００３１】この請求項５記載のスパークプラグ（３）
においては、イオン電流検出装置に適用した場合も含め
て、請求項２記載の発明と同様の効果が得られる。ま
た、請求項５記載のスパークプラグにおいて、上記抵抗
値を１０ ⁹Ω以下とすることが、さらに好ましい。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６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）の端部（３９２）
を被覆したものとできる。

【００３２】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、導電性皮膜（３
９）の一端部（３９１）を、全周にわたって取付金具
（３１）により覆うとともに、全周にわたって取付金具
（３１）と電気的に導通させるのが好ましい。これによ
れば、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。

【００３３】また、導電性皮膜（３９）の他端部（３９
２）を全周にわたって絶縁部材（９５）により覆うのが
好ましい。これによれば、導電性皮膜（３９）の他端部
（３９２）が空気に接触するのを抑制でき、この他端部
（３９２）近傍におけるコロナ放電の発生を抑制できる
ためである。なお、請求項１記載のスパークプラグ
（３）において、取付金具（３１）の他端部（３１２）
と絶縁体（３２）との間に導電性材料を隙間なく充填す
るには、複雑な製造工程が必要となるが、請求項２〜請
求項９記載のスパークプラグ（３）では、例えば導電材
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）表面に形成し、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、この製造工程が単純となる。

【００３４】

【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）図１に示す本実施形態のイオン電流検
出用スパークプラグ（以下、単にスパークプラグとい
う）３は、図９に示す従来技術のスパークプラグ３のう
ち、取付金具３１の他端部３１２近傍の構造を変更した
のみであるため、上記変更点の具体的説明を図２に基づ
いて行ない、スパークプラグ３の説明補充を図１に基づ
いて行なう。

【００３５】図１に示すように、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３１ａを備
え、この取付金具３１の内部には、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。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。

【００３６】また、絶縁体３２の段付部３２ａと取付金
具３１の他端部３１２近傍との間には、耐熱性に優れた
材料、例えば鉄や銅からなるパッキン３６が配置されて
いる。このパッキン３６は、絶縁体３２の段付部３２ａ
と取付金具３１の他端部３１２近傍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３１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、パッキン３６がこの他端部３１２
近傍と絶縁体３２との間で押圧されて変形する。この結
果、パッキン３６が上記他端部３１２近傍および絶縁体
３２に密接した状態で配置され、図２に示すような構造
となる。

【００３７】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、図示しないパッキ
ンによりシールされている。そして、図２に示す様に、
取付金具の他端部３１２と絶縁体３２との間には、膜厚
を２０μｍとしたときの１平方ミリ当たりの抵抗値（以
下、単に抵抗値という）が１０⁵ 〜１０¹⁰Ωである導電
性材料（例えばＲｕＯ₂ 等）からなる充填層３７を形成
している。この充填層３７は絶縁体３２の外周部に沿っ
て環状に形成されている。

【００３８】この充填層３７は、導電性材料の粉末をバ
インダとともにペースト状にし、さらに、有機溶剤にて
希釈して、注射器等により絶縁体３２と取付金具３１の
他端部３１２との間に注入することにより形成される。
これによれば、絶縁体３２と取付金具３１の他端部３１
２との間において、コロナ放電の発生する場をなくすこ
とができる。具体的には、充填層３７近傍に偶然的に発
生するコロナ放電のプラス電荷が、充填層３７の抵抗の
ために、取付金具３１へ急激に移動することを抑制でき
る。

【００３９】実際に、本実施形態のスパークプラグ３
を、４気筒、１８００ｃｃの車両の内燃機関に設け、ス
ロットル全開状態（２０００回転）としたときの抵抗７
に発生する電圧の波形を、上記イオン電流検出装置１０
にて５００サイクル検出したところ、スパイク状ノイズ
は全く発生しないことが確認された。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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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４
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。そして、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
導電材料（例えばステンレス材）からなる導電筒９３を
設け、この導電筒９３とリード線９１の絶縁チューブ９
１２との間に導電線９１１の一端部が配置されている。

【００４４】そして、導電筒９３にコイルスプリング９
４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の外周部に圧着さ
れている。

【００４５】（第２実施形態）本実施形態では、図５に
示すように、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、およびその近傍に、全
周にわたって導電性皮膜３９が形成されている。この導
電性皮膜３９は、絶縁体３２の外周部において、取付金
具３１の他端部３１２よりも絶縁体３２の他端部３２２
側（図５中上方）に延びる延長部３９ａを備えている。

【００４６】そして、導電性皮膜３９の一端部３９１
は、全周にわた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、全周にわたっ
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。また、導電性皮膜３９の他端部３９２は、上記
した絶縁キャップ９５に被覆されていない。本実施形態
では、導電性皮膜３９の延長部３９ａの軸方向長さＬ１
を５ｍｍとし、導電性皮膜３９のうち、段付部３２ａの
肩部３２１ａよりも絶縁体３２の一端部３９１側部位の
軸方向長さＬ２を１ｍｍとしている。この軸方向長さＬ
２に対応する導電性皮膜３９を形成することにより、導
電性皮膜３９と取付金具３１との電気的な導通をより確
実にしている。なお、間隙Ｃの幅Ｗ₁ は従来技術と同じ
（例えば０．４ｍｍ）である。

【００４７】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。

【００４８】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、１０〜６０μｍとするの
がよく、本実施形態では２０μｍとしている。なお、Ｐ
ｄＡｇ等から導電性皮膜３９を形成する場合も、ＲｕＯ
₂ 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。

【００４９】以下に、導電性皮膜３９の延長部３９ａの
軸方向長さＬ１と、コンピュータ６により検出される電
圧波形に発生するスパイク状ノイズＮとの関係について
実験を行なった結果を説明する。まず、上記長さＬ１
が、０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍ
のものを用意し、さらに、導電性皮膜３９を形成しない
ものを用意して、上記第１の実施形態と同様の実験を行
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、図６に示すグラフを
得た。なお、長さＬ１が０ｍｍのものは、導電性皮膜３
９の他端部３９２がちょうど取付金具３１の他端部３１
２と揃うように導電性皮膜３９を形成した。

【００５０】この結果、導電性皮膜３９を形成しない場
合はノイズ発生率が３０％程度であるのに対して、導電
性皮膜３９を形成す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。また、長さＬ１が
２ｍｍ以上のスパークプラグ３では、スパイク状ノイズ
Ｎの発生を防止できることが確認できる。 （第３実施形態）本実施形態は上記第２実施形態の変形
であり、図７に示すように、導電性皮膜３９の他端部３
９２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。

【００５１】本実施形態のスパークプラグ３について、
上記第２の実施形態と同様の実験を行なったところ、長
さＬ１が、０ｍｍ、１ｍｍ、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。なお、絶縁キャップ９５と導電性皮膜３
９との接触長さは０．５ｍｍとし、長さ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３２３との間に圧入させた。

【００５２】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の他端部３９２を確
実に被覆するために、導電性皮膜３９の延長部３９ａの
軸方向長さＬ１を２ｍｍ以上とするのが好ましい。

【００５３】（第４実施形態）本実施形態は、上記第１
ないし第３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８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。

【００５４】導電性皮膜３９は、絶縁体３２の小径部３
２３のうち、取付金具３１の他端部３１２に対向する部
位およびその近傍に形成されており、この導電性皮膜３
９の一端部３９１がほぼ全周にわたって、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
に導通しており、他端部３９２が、全周にわたって絶縁
キャップ９５に被覆されている。この結果、上記第３実
施形態と同様の効果が得られる。

【００５５】（他の実施形態）また、上記各実施形態に
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。また、上記第２および
第３実施形態において、導電性皮膜３９と取付金具３１
とがパッキン３６を介して電気的に導通されているの
で、軸方向長さＬ２に対応する導電性皮膜３９を廃止し
てもよい。

【００５６】また、上記第４実施形態では、導電性皮膜
３９は、第２パッキン３６２を介して取付金具３１に電
気的に導通されていたが、この導電性皮膜３９を絶縁体
３２の段付部３２ａまで延ばして、この導電性皮膜３９
を、第１パッキン３６１を介して取付金具３１に電気的
に導通させてもよい。

【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】上記第１実施形態の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】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５】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６】上記第２実施形態において、導電性皮膜の延長
部の軸方向長さＬ１と、ノイズ発生率との関係を示すグ
ラフである。

【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】本発明の第４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９】従来技術のスパークプラグの半断面図である。

【図１０】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】

１…点火コイル、２…パワートランジスタ、３…イオン
電流検出用スパークプラグ、４…コンデンサ、６…コン
ピュータ、７…抵抗、８…車載電源、３１…取付金具、
３１１、３１２…取付金具の一端部、他端部、３２…絶
縁体、３２１、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、３７…充填層、３８…放電ギャップ、３９…導電性
皮膜、３９ａ…導電性皮膜の延長部、３９１、３９２…
導電性皮膜の一端部、他端部、９５…絶縁キャップ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｔ 15/00 Ｆ０２Ｐ 17/00 Ｅ

Claims (10)

【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）の前記一端部
   （３２１）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）
   とを具備し、 前記放電ギャップ（３８）に流れるイオン電流を検出す
   るイオン電流検出装置に用いられるイオン電流検出用ス
   パークプラグであって、 前記取付金具（３１）の前記他端部（３１２）と前記絶
   縁体（３２）との間には、導電性材料を充填してなる充
   填層（３７）が設けられており、 前記導電性材料は、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であることを特
   徴とするイオン電流検出用スパークプラグ。
2. 【請求項２】 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）の前記一端部
   （３２１）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）
   とを具備し、 前記放電ギャップ（３８）に流れるイオン電流を検出す
   るイオン電流検出装置に用いられるイオン電流検出用ス
   パークプラグであって、 前記絶縁体（３２）の外周部のうち、少なくとも前記取
   付金具（３１）の前記他端部（３１２）に対向する部位
   には、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）が
   形成されており、 前記導電性皮膜（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イオン電流検出
   用スパークプラグ。
3. 【請求項３】 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２に
   記載のイオン電流検出用スパークプラグ。
4. 【請求項４】 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（３１２）よりも前記絶縁体（３２）の前記他
   端部（３２２）側に延びる延長部（３９ａ）を備えてお
   り、 前記延長部（３９ａ）の軸方向長さ（Ｌ１）が２ｍｍ以
   上であることを特徴とする請求項２または３に記載のイ
   オン電流検出用スパークプラグ。
5. 【請求項５】 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）の前記一端部
   （３２１）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）
   とを具備し、 前記放電ギャップ（３８）に流れるイオン電流を検出す
   るイオン電流検出装置に用いられるイオン電流検出用ス
   パークプラグであって、 前記絶縁体（３２）の外周部のうち、少なくとも前記取
   付金具（３１）の前記他端部（３１２）に対向する部位
   には、膜厚を２０μｍとしたときの１平方ミリ当たりの
   抵抗値が１０¹⁰Ω以下である導電性皮膜（３９）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とともに、この導電性皮膜（３
   ９）の端部（３９２）は絶縁部材（９５）にて被覆され
   ていることを特徴とするイオン電流検出用スパークプラ
   グ。
6. 【請求項６】 前記絶縁体（３２）の前記他端部（３２
   ２）側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５に記載のイオン電流検
   出用スパークプラグ。
7. 【請求項７】 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２ないし６のいずれか１つに記載のイ
   オン電流検出用スパークプラグ。
8. 【請求項８】 前記導電性皮膜（３９）の一端部（３９
   １）は、全周にわたって前記取付金具（３１）に覆われ
   るとともに、全周にわたって前記取付金具（３１）と電
   気的に導通していることを特徴とする請求項７に記載の
   イオン電流検出用スパークプラグ。
9. 【請求項９】 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）の前記端部（３９２）は、全周
   にわたって前記絶縁部材（９５）に覆われていることを
   特徴とする請求項５または６に記載のイオン電流検出用
   スパークプラグ。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれか１つに記
    載のイオン電流検出用スパークプラグ（３）と、 前記イオン電流検出用スパークプラグ（３）に高電圧を
    供給する電圧供給源（１、２、８）と、 前記イオン電流検出用スパークプラグ（３）の前記放電
    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）とを備えていることを特徴
    とするイオン電流検出装置。