JPS6225223A - 点火プラグ型火炎光検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は火煙機関の燃焼状態を検出するための火炎光検
出装置であって、点火プラグと一体化した構造のものに
関する。

〔発明の背景〕

内燃機関の燃焼室内の燃焼状態を検知するために光学的
なセンサを用いることは公知であり、特開昭５７−１０
８７３４号などでは、上記センサ単体で燃焼室に装着す
る構成のものを開示している。さらに上記センサに点火
プラグの機能を複合させたもの（点火プラグ中心軸部に
光導体を挿入）も開示されており、特開昭５８−１０２
１３１号では従来のこの種の構造の欠点である、光導体
としてのガラスロンド外周金属パイプ（電気伝導手段）
が極めて長くなり、（ａ）ｍ造コストがアップする。（
ｂ）ガラスロンドを金属パイプに挿入する際のセンタリ
ングが難かしく、ガラスロンドが折れ易い、などの不具
合いを解消する構成のものを提示してぃる、すなわち、
（１）上記金属パイプを２分割し、その間をねじで接合
する方法により、各パイプが短くできるのでその内接加
工の加工精度が確保でき、センタリングが容易となる、
（２）上記金属パイプを廃し、点火用高電圧はコイルバ
ネ、抑圧プレート、粉末充てん物を介して中心電極に導
かれ、ガラスロッドは粉末充てん物と点火プラグ頭部の
接続ボルトの内径部に注入した接着剤とで保持すること
により、センタリングの問題を解消するというものであ
る。しかし、上記した構成のものでも部品点数が多く、
また加工工程も多くなるので、コストアップは避は難い
、また、中心電極の中心軸部に熱伝導性の小さいガラス
ロッドが挿入されるため、燃焼火炎によって導かれた高
温の熱を中心電極部で効率良く他の部材に伝導させる、
すなわち、熱引きを十分に行うことが運かしくなり、中
心電極部が異常高温となり、過早着火（プレイグニツシ
ヨン）を誘発したり、極端になると溶融破かいを生じて
エンジンを破損させてしまう可能性もある６また、耐熱
性のガラスロッド、例えば石英ガラスを用いた場合、光
電変換部で必要とする火炎光数を得るためにはガラスロ
ッド径が必然的に大きくなり、それに伴って、その外周
部の構成部材も大きくなり、全体的に太い構造となる等
の不具合いを有していた。

〔発明の目的〕

本発明の目的とするところは、上記した不具合いを解消
し、従来の点火プラグと形状、大きさを異にすることな
く、シかも従来の点火プラグ加工工程、構成部品をほと
んど同じくして構成できる点火プラグ型火炎光センサを
提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、光導体として細径の石英ガラスファイ
バを用い、これを点火プラグの中心軸部に挿入し、その
周囲を構成する部材との接合、気密性保持はガラス−金
属粉末の混合物を加熱、溶解後ホットプレスすることに
より一個所でしかも一工程で行うようにしたことにある
。

望ましい一実施例によれば、重心電極の内径と石英ガラ
スファイバの外径間のスキマを所定値とり、両者の熱膨
張率の相違による石英ガラスファイバの破損の防止が図
られる。さらに、中心電極の熱引きを高めるため、燃焼
室側に面した先端側り中心電極部材は耐熱性の高いＮｉ
合金、他端側は熱伝導の高いＣｕ、あるいはＣｕ合金に
より構成される。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。第
１図は本発明になる点火プラグ型火炎光センサの一実施
例の要部断面図である。点火エネルギ用の高電圧は端子
１より導入される。石英ガラス光ファイバ２はこの端子
１と中心ｆｆｔｔ４ｉ３の中心軸を貫通する形で配設さ
れている。これら三者の外周部は絶縁体からなる碍子４
で構成され、さらにその外周は金属ケーシング５によっ
て構成されている。この金属ケーシング５にはエンジン
燃焼室に装着するための′ねじ山６が設けられている。

前記した絶縁碍子４内の構成部品は、その中央胴体部付
近でシール材７によって全て融着接合し、気密性保持を
行っている。接地電極８は金属ケーシング５と結合して
おり、中心電極３と任意のギャップで対抗して配設され
ている。ここで前記したシール材７はガラス粉末と金属
（例えば銅）粉末の混合物を加熱し、溶解後ホットプレ
スによって封着を行っている。したがって、その混合比
率を適度にすることにより、端子１から高電圧を十分に
伝える導体として作用し、ここを介して、中心電極３に
高電圧は導かれる。本発明では光導体の径をできる限り
小さくし、中心電極部の熱引きの影響を極力小さくする
ため１石英ガラスファイバを採用した。従来の石英ガラ
スロッドの場合。

第２図に示した様に、例え、ガラスロッド１０を金属体
１１によって覆ったとしても、入射した光の一部は破線
で示したごとく金属体に吸収されてしまうので通過した
光量は大きく減少する。光電変換器側では所定の光量が
確保されないと出力が十分に得られなくなるので、この
場合、ガラスロッド径をその吸収損失分だけ大きくして
多くの光を通過させる必要がある。石英ガラスファイバ
は第３図に示したようにコア１３、クラッド１２から構
成され、両者とも石英ガラスであるが、屈折率を多少変
えており、入射した光は全てコア内で全反射を繰り返し
ながら前方に伝送されていくように構成されている。し
たがって、ガラスロッドのごとき伝送損失がほとんどな
いのでその径は大幅に小さくできる。我々の実験したも
のではガラスロッドの場合φ２Ｉ必要であったものが、
石英ガラスファイバにすることによりφｌａｎで十分と
なった。従来の一般的な点火プラグの中心電極径はφ２
．５＋ｍ程度であり、その中心軸部にガラスロッドを挿
入する場合にはφ２ｍ程度が必要となり、断面積で６５
％が熱伝導性の低いガラス材となり、中心電極部の熱引
きが十分に行われなくなるため、中心電極部は異常高温
となることが予測される。これを回避するには、特開昭
５８−１０２１３１号の実施例のごとく、中心電極を太
くする。絶縁碍子を介して金属ケーシングへの熱引きを
積極的に行える構造とするなど、一般的な点火プラグの
形状から脱皮したものが必要となってくる。一方。

石英ガラスファイバの場合φＩｍ程度であり、熱伝導性
の低いガラス材の面積比率は１５％程度であり、中心電
極部での熱引き低下はわずかである。

したがって、この場合には第４図に示したごどく中心電
極を２分割し、先端部は通常のＮｉ合金を用い、その後
端は熱伝導の良い例えばＣｕ製にし、両者を溶接等によ
り結合して中心電極を構成することにより、前記した石
英ガラスファイバ挿入に伴う熱引きの低下を防止するこ
とができる。

次に再び第１図に戻って説明を加える０石英ガラスファ
イバ２の燃焼室側先端部２ａは、燃焼室内の広い範囲の
火炎光が取込めるようにレンズ状に形成することが望ま
しいが、検出対象によってはフラットでも良い。この石
英ガラスファイバ２の外径（例えばφｍ）に対し、端子
１の内径はわずかに大きくシ（例えばφ１．２ｎａ）、
加熱後の溶融したシール材７が第５図に示した様にその
スキマ部１４に任意の深さｈ工だけ流入し強力な接合封
着が行えるようにしである。同様に端子１の外径と絶縁
碍子４の内径部も所定のスキマを設はシール材７が流入
して接合できるようになっている。また、中心電極３の
内径も石英ガラスファイバ２より多少大きくシ（例えば
φ１．１ｍｍ）、そのスキマ部１５に任意の深さｈ２だ
け溶融したシール材が流入して接合封着できるようにし
ている。

ここでＧが大きすぎるとシール材は中心電極先端側に流
れ出し不具合いが生ずる。シール材の混合比率等によっ
て異なるがＧ＝ｏ、１１ｍ程度以上になると上記現象が
生ずる様になる。したがって、石英ガラスファイバ２の
先端部は中心電極３の内径部とスキマＧの状態で構成さ
れることになる。

このスキマＧはファイバと中心電極の熱膨張差に伴うフ
ァイバ破損を防止するのに有効に作用する。

以上の説明から明らかなように、石英ガラスファイバ２
径に対して端子１、中心電極３の内径を大きくしたこと
により、そのスキマ間にシール材７を流入させて接合封
着を強力にできるとともに、各部材のセンタリングの加
工精度を高める必要も解消し、量産性の向上した点火プ
ラグ型火炎光センサを提供することができる。

次に電極形状と石英ガラスファイバ形状について第６図
、第７図を用いて説明を加える。ファイバ先端２ａは球
面等のレンズ状が好ましいが、より量産性を指向する場
合にはフラットでも良いことは前記した通りである。電
極形状としては第６図に示したようにギャップＸを取る
構成で、接地電極８の先端部８ａを半円状に削除し、フ
ァイバに入射する光のしゃへいを出来るだけ少なくした
もの、また第７図に示したようにギャップＸを中心電極
３の円周面上で構成し、ファイバ先端２ａに入射する光
のしゃへいを完全に除去したもの。

あるいは、第７図の接地電極８を複数個設はマルチギャ
ップ化したものなど種々のものが採用できろ。また、耐
久性の観点からは火花放電部の電極を白金チップ化し、
自動車の耐用年数と同等にすることにより、従来の点火
プラグに比べて多少コスト高となっても、燃焼火炎光検
出による各種エンジン制御が行えるという機能アップに
より十分商品性を高めることができる。

〔発明の効果〕

以上の本発明により、従来の点火プラグ形状。

大きさを異にすることなく、しかも構成部品数も増大さ
せることなく、信頼性に富んだ点火プラグ型火炎光セン
サを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部断面図である。 第２図はガラスロッドの光透過状態を、第３図は石英ガ
ラスファイバにおける光透過状態の説明図である。第４
図は中心電極の熱引き対策例を示したものである。第５
図は第１図の拡大図であり、シール材の流入部を詳細に
示している。第６図。 第７図は電極形状の例を示したものである。 １・・・端子、２・・・石英ガラス光ファイバ、３・・
・中心電極、４・・・碍子、５・・・金属ケーシング、
７・・・シール材、８・・・接地電極、１０・・・ガラ
スロッド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．エンジン燃焼室に開口して装置できる金属ケーシン
   グと、該金属ケーシングに配された絶縁体よりなる碍子
   、該碍子の中心軸方向に配された点火エネルギとしての
   高電圧導入、伝達のための端子と燃焼室側に配された中
   心電極、前記金属ケーシングと接合されて該中心電極と
   対抗して配された接地電極、前記端子と中心電極の中心
   軸部を貫通する形で配された光導体とを有するものにお
   いて、 　該光導体として石英ガラスフアイバを配し、該石英ガ
   ラスフアイバの外径に比べて前記端子と中心電極に開口
   した孔径を任意の所定値大きくしスキマ部を設け、前記
   碍子内の端子と燃焼室と反対側に面した中心電極部、及
   びその中心部を貫通した石英ガラスフアイバの各部材を
   導電性のシール材による加熱溶融封着し、前記スキマ部
   に任意の深さシール材を流入させたことを特徴とする点
   火プラグ型火炎光検出器。