WO1997038223A1

WO1997038223A1 - Bougie de prechauffage, son procede de fabrication, et detecteur de courant ionique

Info

Publication number: WO1997038223A1
Application number: PCT/JP1997/001254
Authority: WO
Inventors: Yasuyuki Sato; Masamichi Shibata; Hiroyuki Murai; Atsushi Kurano
Original assignee: Denso Corporation
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1997-10-16
Also published as: US6483079B2; EP0834652A1; EP0834652B1; EP0834652A4; US20020036192A1

Description

明細書グローブラグ及びその製造方法並びにィオン電流検出装置技術分野

本発明は、燃料の着火 · 燃焼を促進するためのグロ一プラグ、そのグローブラグを用いたイオン電流検出装置、及びグローブラグの製造方法に関する。背景技術

近年、ガソリンェンジンのみならずディ一ゼルェンジンにおいても環境保護の面から、機関から排出される排気ガスや排気煙をより一層低減させることが要望されている。そして、こうした要望に応えるべく、各種のエンジン改良や後処理（触媒等）による排出ガス低減、燃料 · 潤滑油性状の改善、各種のエンジン燃焼制御システムの改善などが検討されている。

また、上記検討事項に関連して、最近のエンジン燃焼制御システムにおいてはエンジン運転中の燃焼状態を検出することが要請されており、筒内圧、燃焼光、イオン電流等を検出することによってエンジン燃焼状態を検出することが検討されている。特に、イオン電流によりエンジン燃焼状態を検出することは、燃焼に伴う化学反応を直接的に観察できることから極めて有用と考えられており、種々のイオン電流検出方法が提案されている。

特開平 7 — 2 5 9 5 9 7号公報には、燃料噴射ノズルの取り付け座部において、当該噴射ノズル及びエンジンのシリンダヘッドから絶縁されたスリーブ状の電極を装着し、その電極を外部の検出回路に接続することにより燃料の燃焼に伴うイオン電流（燃料ガスのイオン化度）を検出する方法が開示されている。

また、米国特許第 4 , 7 3 9 , 7 3 1号では、セラミックグローブラグを用いたイオン電流（イオン化した燃料ガスの導電率）検出用センサが開示されている。つまり、かかる技術では、セラミックグローブラグのヒータ（発熱体）表面に白金製の導電層を取着するとともに、この導電層を燃焼室及びグロ一プラグ取付金具から絶縁している。そして、導電層に外部からのィオン電流測定用電源（直流 2 5 0 V ) を印加して燃料燃焼に伴うィオン電流を検出するようにしている。

また、こうしたイオン電流検出機能を有するグロ一プラグを用いたィオン電流検出装置では一般に、エンジンの低温始動当初には発熱体の発熱作用により燃料の着火 · 燃焼を促進させる。この場合、通常はェンジンの暖機が完了し、燃焼状態が安定するまで発熱体の発熱状態が継続される（一般には、アフターグロ一と呼ばれる）。そして、アフターグロ一の終了後に、グローブラグの発熱作用を停止するとともに、イオン電流の検出処理が開始されるようになつていた。

ところが、上記従来技術においては、いずれも以下に示す問題を招来する。つまり、前者の技術（特開平 7— 2 5 9 5 9 7号公報）では、ィオン電流検出のために他の部位より絶縁されたスリーブ状の電極を設置しなくてはならず、同電極の材料の用意及びその加工において煩雑な作業が強いられる。そのため、イオン電流検出用の電極が非常に高価な構成となるという問題があった。さらに、燃料噴射ノズルと電極との間、及び電極とシリンダへッドとの間が燃焼室内にて発生するカーボンにより短絡し、早期に使用不能となるという欠点があった。

また、後者の技術（米国特許第 4 , 7 3 9， 7 3 1号）では、イオン電流を検出する電極を発熱体とは別に発熱体上に設けるとともに、当該電極及び発熱体を個々の電気経路を用いて別々の電源に接続していたため、構造が複雑になるという欠点があった。それに加えて、電極の耐熱性及び耐消耗性を確保するために白金など高価な貴金属を多量に必要とすることから、グローブラグ自体が非常に高価なものとなる欠点があつた。さらに、上記センサの場合には、電極の略全体が燃焼室内にさらされ、かつ、ハウジングと電極との間隔が狭い。そのため、電極へのカーボンの付着により当該電極とハウジングとの間が導通（短絡）され、結果としてイオン電流の誤検出を招くという問題を生じる。

既存のイオン電流検出装置では、上述したようにアフターグロ一期間中は発熱作用を呈するのみであって、イオン電流を検出することはできない。そのため、かかる期間においてはイオン電流の検出結果を用いた燃焼状態制御を実施することができず、燃焼状態を最適に制御することができないという問題があった。具体的にはアフターグロ一期間中において、例えばイオン電流の検出結果を用いた着火時期のフィ一ドバック制御や失火検出処理を実施することができず、燃料の燃焼状態を最適状態に制御することが困難であった。

上記従来のグロ一ブラグでは、その使用途中においてセラミツク発熱部の外周に力一ボンが付着し、イオン電流検出用の露出電極とそれに絶縁されたアース部（ブラグハウジングゃシリンダへッド）との間の絶縁抵抗が低下する。この場合、電極部分とアース部とが導通されてしまい、本来、燃焼イオンが発生していないにもかかわらず、付着カーボンを通つて漏洩電流が流れるという事態を招く。そして、かかる事態には、上記漏洩電流によってイオン電流波形が所望の波形とは相違し、その検出結果を用いた着火時期検出処理や失火検出処理の精度が悪化するという問題を生ずる。上記露出電極とアース部との間の絶縁状態は、燃焼室内の圧力に依存しており、特にエンジン圧縮行程時においては絶縁抵抗が下がり漏洩電流が流れ易くなる。

また、グロ一プラグ使用時における急激な温度変化によって、イオン電流検出用電極が熱衝撃により破損するおそれがあった。また、イオン電流検出用電極の耐熱性及び耐消耗性を確保するために、白金など高価な貴金属を多量に必要とすることから、グロ一プラグ自体が非常に高価なものとなる欠点があった。

また、グロ一ブラグの先端部に支持されるィオン電流検出用電極は高温度の火炎にさらされるため、ィオン電流検出用電極の近傍では応力集中が生じ易く、セラミックグロープラグにクラック等の損傷を生ずるおそれもある。

したがって本発明の目的は、簡単な構成でかつ精度良くィオン電流が検出できるグローブラグ、グローブラグを用いたイオン電流検出装置、及びグロ一ブラグの製造方法を提供することにある。

また本発明は、グローブラグによるグロ一期間内においてもイオン電流を精度良く検出し、ひいては当該イオン電流の検出結果を用いて燃料の燃焼状態を良好な状態で維持することができるイオン電流検出装置を提供することを目的とする

本発明のさらなる目的は、ィオン電流を精度良く検出することにより、その検出結果を用いて着火時期検出や失火検出等の処理を精度良く行うことができるィォン電流検出装置を提供することである。

本発明のさらなる目的は、カーボン付着の問題がなく、精度良くィォン電流を検出することができ、かつィォン電流検出用電極の損傷がなく、比較的安価で、耐久性に優れたグロ一プラグを提供することである。本発明のさらなる目的は、クラック等の損傷がなく、耐久性に優れた、かつ製造容易なグローブラグ及びその製造方法を提供しょうとするものである。なお、イオン電流とは、燃焼室内におけるイオン化した燃料ガスを通して流れる電流であり、ィオン電流検出用電極はィオン検出電極と呼ばれることもある。発明の開示

本発明は上記目的を達成するために、請求項 1に記載のように本発明のグローブラグは、耐熱性絶縁体と、耐熱性絶縁体に埋設され、一対のリード線によって通電されて発熱する発熱体と、同じく耐熱性絶縁体に埋設されるとともに、一部が燃焼室内で発生する火炎にさらされ、その火炎中のィオン化の状態を検出するためのイオン電流検出用電極とを備えている。

この場合、グローブラグの発熱体は、当該発熱体の発熱時において、その発熱作用により燃焼室での燃料の着火及び燃焼を促進させる役割をなす。また、耐熱性絶縁体に埋設されたイオン電流検出用電極は、燃焼火炎中のイオン化の状態を検出する。すなわち、イオン電流の検出時において、イオン電流検出用電極とそれに近接する燃焼室の内壁とは、両者間に存在する燃料燃焼時のプラス及びマイナスイオンを捕獲するための 2電極を形成する。上記構成によれば、非常に簡単な構成であるにもかかわらず、精度良くイオン電流を検出することができ、その情報を燃焼制御に有効に活用することが可能となる。また、グローブラグにィォン電流検出機能を付与することにより、安価なイオン電流検出用センサを提供することができる。

また、本発明グローブラグでは、イオン電流検出用電極の大部分が耐熱性絶縁体に埋設され、その一部のみが外部に露出しているため、グロ一プラグ外周に若千量のカーボンが付着したとしても従来技術（米国特許第 4， 7 3 9 , 7 3 1号）のように電極とハウジング（燃焼室の内壁側）との間が導通されてイオン電流が誤検出されるといった不具合が生じにくくなる。なおより望ましくは、ィオン電流検出用電極の露出部をグロ一プラグ先端に設けて、当該露出部とハウジング（燃焼室の内壁側）とをできるだけ離間させるとよい。

なお、グローブラグの外周にはその使用に伴って多少のカーボンが付着すると考えられるが、その付着カーボンは発熱体の発熱動作（例えば、エンジンの低温始動時におけるグロ一動作）によって焼き切られる。その結果、イオン電流の検出に際しても長期にわたってその検出性能を維持することができる。

さらに、発熱体自体は、耐熱性絶縁体の内部に埋設されているため、抵抗値の低下等による発熱特性の変化を招くことはなく、長期にわたつて高い発熱性能を維持することができる。つまり、発熱体が酸化により消耗することがないため、その断面積が一定に保持されるとともに、その抵抗値の変化を生ずることもない。さらに、燃焼室内での熱的衝撃等に起因して発熱体が破損する等の不具合も回避できる。

本発明のグローブラグにおいて、発熱体とィオン電流検出用電極とは次のように構成される。請求項 2に記載の発明では、発熱体とイオン電流検出用電極とを電気的に接続させて構成している。さらにより具体的には、請求項 3に記載の発明では、発熱体とイオン電流検出用電極とを —体成形するのに対し、請求項 4に記載の発明では、発熱体とイオン電流検出用電極との間に、リード線を介在させている。請求項 2〜 4のいずれの場合においても、既述のとおりり発熱体の発熱性能を長期にわたつて維持するとともに、ィオン電流検出性能を維持することができる。なお、製造工程上の観点から見れば、請求項 3に記載の構成が最も簡便にグローブラグを製造することができると言える。

また、請求項 5に記載のグロ一プラグでは、発熱体とイオン電流検出用電極とを絶縁させて構成している。この場合、発熱体とイオン電流検出用電極とは別々の電源経路にて通電されることになるため、発熱体を発熱させながらそれと同時にィオン電流検出用電極によりイオン電流を検出することができる（すなわち、常に燃焼状態を把握することができる）。

請求項 6に記載の発明では、イオン電流検出用電極の少なくとも火炎にさらされる簡所を導電性セラミック材料により構成している。この場合、イオン電流検出用電極が高温な燃焼ガスにさらされても、当該電極の酸化消耗が最小限に抑えられる。そのため、グローブラグによるィォン電流検出性能の耐久性がより一層向上する。

請求項 7に記載の発明では、発熱体とイオン電流検出用電極とを、異なる組成の混合物、あるいは異なる粒径の粉体からなる混合物を用いて作り分けている。かかる場合、上記のように作り分けを行うことによつて、発熱体とィオン電流検出用電極との抵抗値が相違することとなり、用途に応じたグローブラグ（イオン電流検出用センサ）を提供することができる。つまり、イオン電流の検出結果を、例えば失火検出に用いるのであれば、イオン電流の有無だけを判定すればよいため、イオン電流検出用電極の抵抗値は比較的大きくすることができ、例えば約 5 Μ Ω以下であればよい（ただし、発熱体は 1 Ω程度）。また、ィオン電流の検出結果を、例えば着火時期検出に用いるのであれば、イオン電流の立ち上がりを瞬時に検出する必要があるのでイオン電流検出用電極の抵抗はなるべく小さい方が望ましい（ 5 0 0 k Ω以下が望ましい）。

他方、上記のグローブラグはそれ自体、若干量のカーボンが付着してもイオン電流検出用電極とハウジング（燃焼室の内壁側）とが導通しにくい構成である旨を記載したが、長期の使用に際してはカーボンの付着及び堆積が生じ、それが問題となりうる。そこで、請求項 8のイオン電流検出装置では、発熱体による発熱動作とィオン電流検出用電極によるィオン電流検出動作とが同時に実現できる請求項 5のグロ一プラグを用い、イオン電流検出状態を継続したまま、付着カーボンを除去する構成を提案している。詳細には、発熱体への通電状態をオン · オフするスィツチング手段と、燃料燃焼前の所定時期にイオン電流検出用電極より流れる漏洩電流を検出する漏洩電流検出手段と、検出された漏洩電流が所定のしきい値よりも大きければ、一時的に発熱体を通電させるようスィツチング手段を操作する操作手段とを備える。

燃焼室内においてグローブラグ外周部にカーボンが付着すると、ィォン電流検出用鼋極の露出部とハウジング側との導通により絶縁抵抗が低下して漏洩電流が流れ、所望のイオン電流波形が得られない。すなわち、図 2 4 Bに示すように、本来のイオン電流波形に先立って漏洩電流が流れる（図 2 4 A、図 2 4 Bの A点以前）。これに対し、本発明では、所定時期において（図 2 4 A、図 2 4 Bでは、燃料噴射のタイミングで）漏洩電流を検出し、この漏洩電流に基づいてグロ一プラグ外周のカーボン付着状態を推定する。そして、こうした力一ボン付着状態であれば、発熱体を発熱させて付着カーボンを焼き切るようにしている。以上の構成により、常に所望のイオン亀流波形（例えば、図 2 4 Aに示す波形）が検出できることとなり、その検出結果を用いた着火時期検出や失火検出等の処理を精度良く実施することができる。

因みに、グロ一プラグ外周にカーボンが付着した場合、イオン電流検出用電極とハウジング側との間の絶縁抵抗は燃焼室内での圧力に依存し、圧力上昇時に絶縁抵抗が低下して漏洩電流が流れ易くなる。そこで、請求項 9に記載した発明では、燃焼室内の圧力上昇時に漏洩電流を検出するようにしている。この場合、漏洩電流の有無を確実に検出することができる。この圧力上昇時とは、例えばディーゼルエンジンにおける圧縮行程時に相当する。なお、かかるタイミングとして、燃焼室内への燃料噴射のタイミングに対応して漏洩電流を検出するようにしてもよい。つまり、燃料噴射のタイミングとは、例えばディーゼルエンジンにおいては燃焼室圧力が上昇し、かつ燃料の燃焼直前の時期に相当する。したがつて、上記のように力一ボンが付着した状況下では、より一層確実に漏洩電流を検出することができる。

請求項 1 0に記載の発明はグローブラグの製造方法に関するものであつて、その製造時には、先ず発熱体及びイオン電流検出用電極を生成し、次に、発熱体及びィオン電流検出用電極を耐熱性絶縁体にて包囲するとともに、それを所定温度にてホットブレスする。さらに、耐熱性絶縁体の一部を切削加工し、イオン電流検出用電極を外部に露出させる。上記製造方法によれば、特に煩雑な製造工程を要することもなく、上記特有な構成を有するグローブラグが作成でき、既述の優れたイオン電流検出機能を備えたグロ一プラグが簡便な製造方法にて提供できるようになる。

また、グロ一プラグの製造方法にかかる発明は、請求項 1 1及び請求項 1 2に記載されるようにしてもよい。これら請求項の製造方法によつても、既述した特有な構成を有しかつ優れたイオン電流検出機能を備えたグローブラグを製造することができ、その製造過程において煩雑なェ程が強いられることもない。

つまり、請求項 1 1 に記載の発明では、発熱体及びイオン電流検出用電極を薄板状の耐熱性絶縁シ一ト材に設け、そのシ一ト材を棒状の耐熱性絶縁中軸部に巻き付ける。そして、耐熱性絶縁シート材及び耐熱性中軸部を加熱処理した後、耐熱性絶縁シート材及び耐熱性中軸部の一部を切削加工してイオン電流検出用電極を外部に露出させるようにしている _c 一方、請求項 1 2に記載の発明では、耐熱性絶縁材料からなる複数の積層材を用意し、そのうち特定の積層体に発熱体及びィオン電流検出用電極を設ける。そして、発熱体及びイオン電流検出用電極を設けた積層材がほぼ中央になるように、複数の積層材を重ね合わせ、その重ね合わせた複数の積層材を加熱処理する。さらに、重ね合わせた複数の積層材の一部を切削加工し、ィオン電流検出用電極を外部に露出させるようにしている。

上記課題を解決するために、本発明では、一対の導電線により通電されて発熱する発熱体を有するグローブラグを用い、当該グローブラグのィオン電流検出機能を利用しつつィオン電流検出装置を次のように構成している。なお、かかるグロ一プラグでは、一対の導電線（リード線）及び発熱体が例えばシリンダへッド等のアース側に対して絶縁されている

すなわち、請求項 1 3に記載のイオン電流検出装置では、一対の導電線に電源からの供給電圧を印加する第 1の状態と、一対の導電線と電源との間の経路を遮断し、かつ発熱体と燃焼室の壁部との間に電源からの供給電圧を印加する第 2の状態とを切り換えるためのスィツチング手段を備える。さらに、第 2の状態において電源からの供給電圧により燃料燃焼に伴うィオン電流を検出するィオン電流検出手段を備える。

第 1の状態では、一対の導電線に電源からの供給電圧が印加され、発熱体が発熱する。この状態は、例えばエンジンの低温始動時に燃料の着火及び燃焼を促進させる時の状態に相当する。また、第 2の状態では、 —対の導電線と電源との間の経路が遮断され、かつ発熱体と燃焼室の壁部との間に電源からの供給電圧が印加される。この状態は、イオン電流を検出する時の状態に相当し、その時のィォン電流はィオン電流検出手段により検出される。

かかる場合において、上記 2つの状態における発熱体への電圧印加は共通の導電線を用いて行われ、両状態の切換え動作はスィツチング手段により選択的に実施される。したがって、イオン電流検出機能を有するグローブラグを用いたイオン電流検出装置において、その発熱体に接続される導電線の構成や、ィオン電流の検出に関する構成が簡素化でき、安価なイオン電流検出装置を提供することができる。この場合、上記のように簡単な構成にもかかわらず、イオン電流の検出精度を低下させることもない。

イオン電流の検出装置に関わる、より具体的な構成として、請求項 1 4に記載の発明では、発熱体と燃焼室の壁部とを結ぶ電気経路にスィッチング手段を介して電源を接続し、請求項 1 5に記載の発明では、発熱体と燃焼室の壁部とを結ぶ電気経路に直接、電源を接続している。これら両発明は共に、構成の簡素化を実現するための条件を十分に満たすものであるが、特に請求項 1 5に記載の発明では、スイッチング手段を介さずに電源が発熱体と燃焼室の壁部との間に電圧を印加するものであるため、以下に記す特有の効果を奏する。

すなわち、燃料燃焼に伴うイオン電流は元々微弱な電流であるが、抵抗体となるスィツチング手段を介すことなく電源回路を構成することで、イオン電流をより一層精度良く検出することができる。なお、複数の切換え接点を有するスイッチ回路や、半導体スイッチング素子（卜ランジス夕ゃサイリス夕等）がスィツチング手段として具体化でき、それ自体が幾分かの抵抗値を有する。

また、第 1の状態において一対の導電線に電圧を印加するための電源と、第 2の状態において発熱体と燃焼室の壁部との間に電圧を印加する電源とは、請求項 1 6に記載したように、別体の電源にて構成してもよいし、請求項 1 7に記載したように、共通の電源にて構成してもよい。かかる場合、いずれの構成においても精度良くイオン電流を検出することが可能となる。特に請求項 1 7に記載の発明では、イオン電流検出専用の電源として、例えば車載バッテリ以外の電源が不要となり、構成の簡素化を図ることができる。

さらに、請求項 1 8に記載の発明では、電源の一端に、発熱体に接続された片方の導電線を接続し、他端にグローブラグを保持するためのディ一ゼルェンジンのシリンダへッドを接続している。この場合、ディ一ゼルエンジンに適用される場合において、発熱体と燃焼室の壁部との間に電圧を印加するための構成が簡素化できる。

請求項 1 9に記載の発明では、電源と一対の導電線の一方との間に、当該電源による供給電圧を一定にする定鼋圧回路を設けている。イオン電流は元々微弱な電流であるため、印加電圧の変動が大きいと、検出されるイオン電流値が影響を受け検出誤差を生じる。そして、この検出誤差に起因して、例えばイオン電流の出力の大きさ（波高値、面積等）を用いる失火検出時においては、当該失火の検出精度が低下するという事態を生ずる。これに対し、上記構成によれば、イオン電流の検出精度を向上させることができるため、ひいてはそのイオン電流の検出結果を用いた失火検出等の精度をも向上させることができる。

請求項 2 0に記載の発明では、複数のグローブラグを並列に接続し、スィッチング手段は各グローブラグについて同時に電源経路の切換え動作を行うようにしている。かかる構成では、スイッチング手段としてのスィッチ回路や、イオン電流検出手段としての検出抵抗が共通化でき、より一層構成の簡素化を図ることができる。この場合、例えば多気筒ェンジンの燃焼室に設けられるグローブラグにおいては、時系列的に各気筒のィオン電流が検出できる。

またさらに、上記以外の構成にてィオン電流検出装置の簡素化を図るには、請求項 2 1〜請求項 2 3に記載するように具体化するのが望ましい。つまり、請求項 2 1に記載の発明では、グロ一プラグの一方の導電線とアース接点との間にィオン電流検出用の電圧検出器を配設している。この場合、電圧検出器として、その内部構造が比較的複雑な差動増幅器が必要になるようなことはなく、アースからの電位差をとる比較的簡易な構造の増幅回路にて電圧検出器が構成できる。

加えて、上記請求項 2 1 に記載の発明では、請求項 2 2 に記載したように、グロ一プラグの一方の導電線と電圧検出器との間にコンデンサを配設して構成するのが望ましい。この場合、上記コンデンサにより電源電圧の直流成分がカットされる。したがって、例えばイオン電流検出の専用電源として比較的高電圧（例えば 5 0 V ) の電源を用いたとしても、その高電圧が電圧検出器に直接印加されることはなく、電圧検出器（増幅器）には常にその耐電圧未満の電圧が印加されることになる。その結果、電圧検出器が損傷を受ける等の不具合が未然に防止できる。因みに、この構成は、イオン電流検出用の電源電圧が 3 0ボルト以上である場合において特に有効である。

請求項 2 3に記載の発明では、電源のアース側にイオン電流検出抵抗を設けるとともに、その両端子にかかる電位差からイオン電流を検出するようにしている。この場合、イオン電流波形に対応する電圧波形は、 0ボルトを基準にしたものとなる。したがって、電圧検出器の耐電圧を超える電源電圧を用いる場合であっても、高価でかつ複雑な構成の電圧検出器を必要とすることはない。なお、こうした構成の具体化に際しては、請求項 1 6に記載したように、発熱体用の電源とイオン電流検出用の電源とを別体として、後者の電源のアース側にイオン電流検出抵抗を設けることが望ましい。これは、発熱体とイオン電流検出抵抗とを直列に接続すると、発熱時に、その発熱性能が低下するおそれがあるためである。

一方、上記イオン電流検出装置に用いられるグロ一プラグとして、請求項 2 4に記載のグロ一プラグは、発熱体を有する発熱素子部を備え、発熱素子部は燃料を燃焼させるための燃焼室内に突設されるようになつている。また、発熱体には燃焼室の内壁に対するイオン電流検出用電極が形成されている。この場合、グロ一プラグの発熱体は、当該発熱体の発熱時において、その発熱作用により燃焼室での着火及び燃焼を促進させる。併せて、発熱体の発熱時と異なるイオン電流の検出時には、発熱体が燃料燃焼に伴うイオン電流を検出するためのイオン電流検出用電極としての役割を果たす。すなわち、イオン電流の検出時において、発熱体とそれに近接する燃焼室の内壁とは、両者間に存在する燃料燃焼時のプラス及びマイナスイオンを捕獲するための 2電極を形成する。上記構成によれば、非常に簡単な構成であるにもかかわらず、精度良くイオン電流を検出することができ、その情報を燃焼制御に有効に活用することが可能となる。また、グロ一プラグにイオン電流検出機能を付与することにより、安価なイオン電流検出用センサを提供することができる。請求項 2 5に記載のグローブラグは、耐熱性絶縁体と当該耐熱性絶縁体に埋設された発熱体とを有する発熱素子部を備え、発熱体の一部を耐熱性絶縁体より露出させるとともに、露出部分を燃焼室の内壁に対するイオン電流検出用電極としている。かかる場合、発熱体の露出部分がィオン電流検出用電極として有効に働き、上記請求項 2 5 と同様の作用及び効果が得られることとなる。また、本請求項の構成では、次の作用及び効果が新たに得られる。つまり、発熱体の露出部にはグローブラグの使用に伴ってカーボンが付着すると考えられるが、その付着カーボンは発熱体の発熱動作（例えば、エンジンの低温始動時におけるグロ一動作）によって焼き切られる。その結果、発熱体の一部に露出部を設けその露出部をイオン電流検出用電極として用いる本構成においても、グローブラグの使用寿命が短くなることはなく、長期間の使用に耐えうる優れた耐久性をグローブラグに付与することができる。

また、上記発熱体は、請求項 2 6 に記載したように、セラミック材料により成形されることが望ましい。この場合、セラミック材料からなる発熱体の一部を燃焼室に露出させる構造とすれば、高温な燃焼ガスにさらされても発熱体の酸化消耗が最小限に抑えられる。そのため、グロ一プラグの耐久性をより一層向上させることができる。

請求項 2 7に記載の発明では、グロ一プラグによる発熱体の発熱状態と、同グローブラグによるイオン電流検出状態とが切り換えられる（スイッチング手段）。このとき、グローブラグによるイオン電流検出状態では、グローブラグの電極部と燃焼室内壁との間で燃焼イオンが捕獲され、イオン電流検出用抵抗等の電流検出手段によりィオン電流が検出される。

また、本発明ではその特徴として、グロ一プラグによる発熱体発熱状態下において、少なくとも燃料の着火時期直後に一時的にイオン電流検出状態になるようスイッチング手段が操作される（操作手段）。つまり、例えばエンジンの低温始動時におけるアフターグロ一期間では、燃料の着火 · 燃焼を促進させる役割がグローブラグの機能として最優先されるため、従来装置では、かかるアフターグロ一期間においてイオン電流検出処理が行われていなかった。これに対し、本発明では、アフターグロ —期間のような発熱体発熱状態下においても、グローブラグの発熱機能を損なわない範囲内で一時的にイオン電流検出期間を設けるようにした。したがって、グロ一プラグによるグロ一期間内においてもイオン電流を精度良く検出し、ひいては当該イオン電流の検出結果を用いて燃料の燃焼状態を良好な状態で維持することができる。

請求項 2 8に記載の発明では、操作手段は、燃焼室内への燃料噴射時期から所定期間だけイオン電流検出状態になるようスィツチング手段を操作するようにしている。この場合、燃料噴射時期を基準にイオン電流検出期間を設定することにより、ィオン電流検出期間をできるだけ短い期間に設定して当該イオン電流を確実に検出するとともに、グロ一ブラグによるグロ一機能の低下を最小限に抑えることができる。

請求項 2 9に記載の発明では、操作手段は、所定周波数で発熱体発熱状態とィオン電流検出状態とを切換え動作させるようにしている。かかる場合にも、アフターグロ一期間においてィオン電流検出機能と発熱体発熱機能とを両立させることができる。

請求項 3 0に記載の発明では、グロ一プラグは、一対のリード線によつて通電されて発熱する発熱体と、発熱体を埋設する耐熱性絶縁体と、発熱体と一体に形成されたイオン電流検出用電極とを有し、当該グロ一プラグを用いて燃料燃焼時に発生するィオン電流を検出する。この場合、非常に簡単な構成であるにもかかわらず、精度良くイオン電流を検出することができ、その情報を燃焼制御に有効に活用することが可能となる。請求項 3 1に記載の発明では、グロ一プラグによる発熱体の発熱状態と、同グロ一プラグによるイオン電流検出状態とが切り換えられる（スイッチング手段）。この切換えの通常動作について略述すれば、例えばエンジンの低温始動時においてグローブラグが発熱体発熱状態に保持され、その後発熱体の発熱作用によりエンジン暖機が完了すると、同グロ —ブラグが発熱体発熱状態からィオン電流検出状態へと切り換えられる。つまり、グローブラグの露出電極部と燃焼室内壁との間で燃焼イオンが捕獲され、イオン電流検出用抵抗等の電流検出手段によりイオン電流が検出される。

また、本発明ではその特徴として、グローブラグによるイオン電流検出状態下において、燃料着火前の所定時期に露出電極部より流れる漏洩電流が検出される（漏洩電流検出手段）。そして、漏洩電流検出手段により検出された漏洩電流が所定のしきい値よりも大きければ一時的にィオン電流検出状態から発熱体発熱状態へ移行するようスィツチング手段が操作される（操作手段）。

燃焼室内においてグローブラグ外周部にカーボンが付着すると、露出電極とアース部との絶縁抵抗が低下し、漏洩電流が流れる。この場合、所望のイオン電流波形が得られないという問題を生ずる。すなわち、図 6の（ b ) に示すように、本来のイオン電流波形に先立って漏洩電流が流れる（図 6の A点以前）。これに対し、本発明では、所定時期において漏洩電流を検出し（図 6では、燃料噴射のタイミング）、この漏洩電流に基づいてグロ一ブラグ外周のカーボン付着状態を推定可能とする。そして、こうしたカーボン付着状態であれば、グローブラグを発熱体発熱状態として付着力一ボンを焼き切るようにしている。以上の構成により、常に所望のイオン電流波形（例えば、図 2 4 Aに示す波形）が検出できることとなり、その検出結果を用いた着火時期検出や失火検出等の処理を精度良く実施することができる。

また、グロ一プラグ外周にカーボンが付着した場合、露出電極とァ一ス側との絶縁抵抗は燃焼室内での圧力に依存し、圧力上昇時に絶縁抵抗が低下して漏洩電流が流れ易くなる。そこで、請求項 3 2に記載した発明では、燃焼室内の圧力上昇時に漏洩電流を検出するようにしている。この場合、漏洩電流の有無が確実に検出できる。この圧力上昇時とは、例えばディ一ゼルエンジンにおける圧縮行程時に相当する。

また、請求項 3 3に記載した発明では、燃焼室内への燃料噴射のタイミングに対応して漏洩電流を検出するようにしている。つまり、燃料噴射のタイミングとは、例えばディ一ゼルエンジンにおいては燃焼室圧力が上昇し、かつ燃料の燃焼直前の時期に相当する。したがって、上記のようにカーボンが付着した状況下では、より一層確実に漏洩電流を検出することができる。

一方、請求項 3 4に記載した発明では、操作手段は、漏洩電流検出手段により検出された漏洩電流値に応じた時間だけスイッチング手段を発熱体発熱状態に保持する。つまり、グロ一プラグ外周に付着したカーボン量が多いほど、漏洩電流の値は大きくなる。そこで、漏洩電流値に応じて発熱体発熱状態の保持時間を决定するようにすれば、確実に付着力 —ボンを焼き切ることができる。

またさらに上記請求項 3 1〜請求項 3 4にかかる発明として、請求項 3 5に記載の発明では、イオン電流を検出するためのィオン電流検出器の信号出力部にハイパスフィル夕を設け、その検出信号を信号処理装置に入力するようにしている。本請求項によれば、ハイパスフィル夕を構成要素とすることで、グロ一プラグのィオン電流検出用電極にカーボンが付着しても燃焼時に発生するイオン電流と絶縁不良による漏洩電流とを分離することができ、イオン電流が確実に検出できるようになる。また、ハイパスフィル夕の出力波形により着火時期などの燃焼状態情報を判定するようにすれば、その判定処理が容易となる。なお、上記ハイパスフィル夕のカツトオフ周波数は 5 0 H z〜 5 k H z程度に設定すればよく、より望ましくは 1 0 0〜 5 0 0 H zの範囲内で設定するとよいことが本発明者により確認されている。

上記請求項 3 5に記載の発明は、請求項 6及び請求項 7のようにも具体化できる。つまり、請求項 3 6に記載の発明では、操作手段による漏洩電流判定用のしきい値を許容最大値付近に設定している。付着カーボンの除去を主たる目的としてスィッチング手段の切り換えを行う場合には、漏洩電流を判定するためのしきい値を低めに設定するとよいが、既述した請求項 3 5の構成を用いれば多少の漏洩電流が流れたとしても、その漏洩電流とイオン電流とが分離できる。したがって、請求項 3 6に記載したように、漏洩電流判定用のしきい値を許容範囲内で大きくすれば、付着力一ボンの焼き切り処理頻度が低くなる代りに、イオン電流が頻繁に検出できるようになり、それにつれて燃焼状態も頻繁に検出できるという効果が得られる。

請求項 3 7 に記載の発明では、ハイパスフィル夕の出力信号を入力し、入力した信号と燃焼状態検出用しきい値とを比較する比較手段を備えている。この場合、ハイパスフィル夕の出力と燃焼状態検出用しきい値とを比較することで、燃焼状態の検出処理が簡易に実現できるようになる。請求項 3 8に記載の発明では、絶縁体の内部に通電発熱体とイオン電流検出用電極とが配設されており、また、上記イオン電流検出用電極は、少なくとも上記火炎と接触する露出部分が、上記の導電性の混合焼結体よりなるとともに、その焼結助剤として希土類元素の酸化物を 1種以上含有しており、上記混合焼結体の組織は第 1結晶相とその間の粒界相とよりなり、粒界相の一部又は全部は結晶化して上記焼結助剤を含む第 2 結晶相となっている。

すなわち、本発明におけるイオン電流検出用電極は、導電性セラミツク又は絶縁性セラミックあるいは両者の結晶相である第 1結晶相と、その間に存する粒界相とよりなる（図 5 6〜図 5 9 ) 。この粒界相は、混合焼結体においては全体的に非晶質のガラス状であることが一般的である。これに対し、本発明における粒界相は、その一部又は全部が結晶化して第 2結晶相となっていることに最大の特徴がある（図 6 0 ) 。

上記通電発熱体及びィオン電流検出用電極を絶縁体中に配設するに当たっては、例えば図 6 2、図 6 3に示すように、あらかじめ両者の成形品を作製しておき、これを絶縁体粉末の中に埋め込んで一体成形する。あるいは、あらかじめ別途作製しておいた 2つ割の絶縁体成形体の間に上記通電発熱体の成形品とイオン電流検出用電極の成形品を挟持配設する o

これらの絶縁体、通電発熱体、イオン電流検出用電極のそれそれの成形品は、例えば、これらの材料であるセラミック粉末を主成分とし、これにパラフィンヮックスとその他の樹脂を混合した混合物を作製し、これを射出成形することにより作製する。

そして、上記イオン電流検出用電極の成形品を作製するに当たっては、上記導電性セラミック粒子と絶縁性セラミック粒子の他に上記希土類元素の酸化物よりなる焼結助剤を添加した原料を用いる。これにより、この原料の混合焼結体は、上記のように、第 1結晶相とその間の粒界相とよりなり、粒界相の一部又は全部は結晶化して上記焼結助剤を含む第 2 結晶相となる。

なお、上記通電発熱体、あるいは絶縁体についても、上記イオン鼋流検出用電極と同様に、導電性セラミック粒子と絶縁性セラミック粒子の他に上記希土類元素の酸化物よりなる焼結助剤を添加した原料を用いることが好ましい。これにより、上記通電発熱体、あるいは絶縁体も、第 1結晶相の間の粒界相の一部又は全部が結晶化して第 2結晶相を有する優れた組織にすることができる。

上記構成の本発明のグロ一ブラグも前述の発明同様、通電発熱体に電流を通すことにより発熱し、その発熱により燃焼室における着火及び燃焼を促進させ、イオン電流検出用電極は、近接する燃焼室の内壁との間で 2電極を形成し、燃焼火炎中のイオン化の状態を検出する。本発明は上記構成により、精度良くイオン電流を検出することができ、その情報を燃焼制御に有効に活用することが可能となる。また、グローブラグに、本来の燃焼室の加熱機能（グロ一機能）とイオン電流検出機能とを付与しているので、構造がコンパクトで、かつ安価に製造できる。

また、イオン電流検出用電極は、燃料燃焼に伴ってその表面中にカーボンが付着する場合があるが、その付着カーボンは通電発熱体の発熱動作（例えば、エンジンの低温始動時におけるグロ一動作）によって焼き切ることができる。そのため、長期間に渡って正確にイオン電流を検出することができる。

また、本発明においては、上記イオン電流検出用電極は、少なくとも上記火炎と接触する露出部分が、上記組織構成の混合焼結体よりなる。すなわち、混合焼結体の組織は、第 1結晶相とその間の粒界相とよりなり（図 5 9 ) 、粒界相の一部又は全部は結晶化して上記焼結助剤を含む第 2結晶相となっている（図 6 0 ) 。

そのため、上記粒界相が第 2結晶相を持たずに非晶質のガラス相である従来の場合に比べて、粒界相の融点の向上及び耐食性の向上等を図ることができる。それ故、イオン電流検出用電極の耐熱衝撃性、耐酸化性、耐食性が向上してその損傷を防止することができ、ひいてはイオン電流検出精度の信頼性 · グロ一ブラグの信頼性の向上を図ることができる。

また、本発明のグローブラグは、上記通電発熱体、リード線及びィォン電流検出用電極を上記絶縁体の内部に、一体的に設けているので、構造簡単である。したがって、本発明によれば、カーボン付着の問題がなく、精度良くイオン電流を検出することができ、かつイオン電流検出用電極の損傷がなく、耐久性に優れたグローブラグを提供することができる。

次に、請求項 3 9の発明のように、上記イオン電流検出用電極における上記焼結助剤の含有総量は、上記導電性セラミックと上記絶縁性セラミックの総量に対して 3〜 2 5重量％であることが好ましい。 3重量％未満の場合には、上記混合焼結体の緻密化を促進できず、また上記粒界相において第 2結晶相を形成することが困難であるという問題がある。一方、 2 5重量％を超える場合には、粒界相が結晶化せずにガラス相を形成し、粒界相が低融点となり、熱衝撃、耐食性が劣化するという問題がある。

また、請求項 4 0記載の発明のように、上記イオン電流検出用電極における上記第 2結晶相は、上記粒界相中に 5 %以上存在することが好ましい。 5 %未満の場合には、第 2結晶相の存在による高融点化、耐酸化性及び耐食性向上等の上記効果があまり発揮されないという問題がある。

また、請求項 4 1記載の発明のように、上記絶縁性セラミックは窒化珪素であり、上記導電性セラミックは金属の炭化物、珪化物、窒化物、又はホウ化物の 1種以上であることが好ましい。この場合には、容易に上記第 2結晶相を形成することができる。

請求項 4 2に記載のグローブラグに設けられたイオン電流検出用電極は、火炎にさらされるように上記絶縁体から露出した露出部を有しているが、この露出部は、 0 . 1〜 3 0 mの表面粗さ R z ( 1 0点平均粗さ）に研磨された研磨部分を有している。研磨部分の表面粗さ R zは、 J I S B 0 6 0 1に規定されている 1 0点平均粗さ（R z ) によつて示しており、その値は、 0 . l 〜 3 0 / mの範囲内にある。 0 . 1 未満の場合には、十分にィオン電流を検出することができないという問題があり、一方、 3 0 mを超える場合には、熱衝撃等によってクラックが入りやすいという問題がある。また、研磨部分は、砥石等を用いて研磨することにより、表面粗さ R zを上記特定範囲に制御する。この場合、砥石等における砥粒の粒度、研磨条件等を調整することにより、所望の表面粗さ R z を得る。

また、上記通電発熱体及びィオン電流検出用電極を絶縁体中に配設するに当たっては、例えば図 6 2、図 6 3に示すように、あらかじめ両者の成形品を作製しておき、これを絶縁体の原料であるセラミック粉末中に埋め认んで一体成形する。あるいは、あらかじめ別途作製しておいた 2つ割の絶縁体の間に上記通電発熱体とィオン電流検出用電極を挟持配設する。これらの絶縁体成形品、あるいは通電発熱体とイオン電流検出用電極との一体成形品は、例えば、これらの材料を射出成形することにより作製する。

また、上記通電発熱体、イオン電流検出用電極は、上記絶縁体の内部に印刷形成により設けることもできる。かかる印刷形成につき一例を示せば、例えば絶縁体を形成するためのセラミック材料の生成形体（グリ —ンシート）を 2個準備し、その 1つの生成形体の表面に、スクリーン印刷、パッド印刷、ホットスタンプ等により、所望形状に導電性材料よりなる通電発熱体、そのリード線、及びイオン電流検出用電極を印刷することにより行う。

次いで、印刷部を覆うように他の生成形体を積層し、その後焼成する。ここで、通電発熱体、リード線、イオン電流検出用電極は 2個以上の生成形体に印刷してもよい。また、通電発熱体とイオン電流検出用電極を別々の生成形体に印刷して積層してもよい。これにより、印刷形成された通電発熱体、リード線、イオン電流検出用電極を内蔵した絶縁体が得られる。

そして、このようにして得られた絶縁体を必要に応じて研削した後、イオン電流検出用電極の露出部分における研磨部分を上記のように研磨する。これにより、イオン電流検出用電極の露出部分に上記特定の表面粗さ R zの研磨部分を有するグローブラグを得ることができる。

上記構成の本発明のグロ一ブラグも前述の発明同様、通電発熱体に電流を通すことにより発熱し、その発熱により燃焼室における着火及び燃焼を促進させ、イオン電流検出用電極は、近接する燃焼室の内壁との間で 2電極を形成し、燃焼火炎中のイオン化の状態を検出する。本発明は上記構成により、精度良くイオン電流を検出することができ、その情報を燃焼制御に有効に活用することが可能となる。また、グロ一プラグに、本来の燃焼室の加熱機能（グロ一機能）とイオン電流検出機能とを付与しているので、構造がコンパクトで、かつ安価に製造できる。

また、本発明においては、イオン電流検出用電極の露出部分に、上記研磨部分を有する。そして、この研磨部分は、表面粗さ R zが 0 . 1〜 3 0 の範囲内にある。そのため、研磨部分は、ミクロ的に見ると多数の凹凸を有している（図 7 5 ) 。この凹凸のうち凸部には、イオン電流検出用電極とこれに近接するシリンダへッドとの間における電界中の電束が集中する。電束が集中した凸部近傍は、電位勾配が急峻となる。この電位勾配により、燃焼ガス中の荷電粒子は上記凸部近傍に引きつけられる。それ故、上記特定の表面粗さ R zの研磨部分を有するイオン電流検出用電極は、燃焼室内の荷電粒子を強く引きつけ、さらにイオン電流検出精度を向上させることができる。

また、本発明のグローブラグは、上記通電発熱体、リード線及びィォン電流検出用電極を上記絶縁体の内部に、一体的に設けているので、構造簡単である。したがって、本発明によれば、力一ボン付着の問題がなく、精度良くイオン電流を検出することができ、耐久性に優れたグロ一プラグを提供することができる

次に、請求項 4 2に記載の発明のように、上記イオン電流検出用電極の先端における露出部の面積は、 l x l O—⁶〜0 . 5 c m ² であることが好ましい。イオン電流検出用電極の露出部の面積（ S ) は、 0 < Sであればイオン出力の検出は可能である。しかし、印刷により形成する場合に露出部の面積が 1 X 1 0— ⁶ c m ² 未満の場合には、露出部の寸法が例えば 1 0 X 1 0 z m以下の非常に小さな大きさとなり、生産性が悪くなるという問題がある。一方、 0 . 5 c m ² を超える場合にはィォン電流検出用電極の占める部分が大きくなりすぎ、その結果、通電発熱体が小さくなり、生産性が悪くなるという問題がある。

また、請求項 4 3に記載の発明のように、上記イオン電流検出用電極は、上記通電発熱体と電気的に接続されている構造をとることができる。この場合には、例えば、イオン電流検出用電極と通電発熱体とを一体成形することができ、製造を容易にすることができる。

請求項 4 5記載の発明は、絶縁体の内部に通電発熱体とリード線とィオン電流検出用電極とが配設されているグロ一ブラグで、イオン電流検出用電極の少なくとも先端部は絶縁性多孔質層により被覆されている。この絶縁性多孔質層は、ィオン電流検出用電極の表面から火炎中まで連通する連通孔を有し、電気絶縁性である。かかる絶縁性多孔質層は、例ぇば、 3 1 ₃ ^^ ₄ 、八 1 ₂ 0 ₃ 、 3 1 0 ₂ などを主成分とした電気絶縁性のセラミック粉末を焼結することにより作製する。

次に、上記通電発熱体及びィオン電流検出用電極を上記絶縁体中に配設するに当たっては、例えば実施形態例に示すように、あらかじめ通電発熱体、イオン電流検出用電極を作製しておき、一方これらを埋設する溝を設けた絶縁体を準備し、上記溝内に上記通電発熱体、イオン鼋流検出用電極を埋設して一体的に焼成する。これら、通電発熱体、イオン電流検出用電極、絶縁体は、例えばセラミック粉末を用いて作製する。上記構成の本発明のグローブラグも前述の発明同様、通電発熱体に電流を通すことにより発熱し、その発熱により燃焼室における着火及び燃焼を促進させ、イオン電流検出用電極は、近接する燃焼室の内壁との間で 2電極を形成し、燃焼火炎中のイオン化の状態を検出する。

上記イオン電流検出用電極の先端部は上記絶縁性多孔質層により被覆されているので、イオン電流検出用電極は直接に火炎にさらされることがない。そのため、イオン電流検出用電極は、高温の火炎による熱的衝撃に基づく応力集中が生ぜず、クラック等の損傷を生ずることがない。また、絶縁性多孔質層は上記連通孔を有するので、上記イオン電流はこの連通孔を通じてィオン電流検出用電極とシリンダへッドとの間に流れ、正確に検出される。

本発明は上記構成により、精度良くイオン電流を検出することができ、その情報を燃焼制御に有効に活用することが可能となる。また、グロ一プラグに、本来の発熱機能（グロ一機能）とイオン電流検出機能とを付与しているので、構造がコンパクトで、かつ安価に製造できる。

また、通鼋発熱体は、絶縁体の内部に、埋設されているため、燃焼火炎による腐触がなく、抵抗値の低下、発熱特性の変化を招くことがなく、長期にわたって高い発熱性能を発揮することができ耐久性に優れている。すなわち、通電発熱体が酸化により消耗することがないため、その断面積が一定に保持されるとともに、その抵抗値の変化を生ずることもない。さらに、燃焼室内での熱的衝撃等に起因して通鼋発熱体が破損する等の不具合も回避できる。

また、上記絶縁体は、燃料燃焼に伴ってその表面に力一ポンが付着する場合があるが、その付着カーボンは通鼋発熱体の発熱動作（例えば、エンジンの低温始動時におけるグロ一動作）によって焼き切ることができる。そのため、長期間に渡って正確にイオン電流を検出することがでさる。

また、本発明のグロ一プラグは、上記通電発熱体、リード線及びィォン電流検出用電極を上記絶縁体の内部に、一体的に設けているので、構造簡単である。したがって、本発明によれば、カーボン付着の問題がなく、精度良くイオン電流を検出することができ、クラック等の損傷がなく、耐久性に優れた、かつ製造容易な、グロ一プラグを提供することができる。次に、請求項 4 6記載の発明のように、上記絶縁性多孔質層の厚みは 0. 2〜 1 . 5 mmであることが好ましい。 0. 2 mm未満では火炎の熱的衝撃を受けてクラック等の損傷のおそれがある。一方、 1. 5 mm を越えると厚みが大きくなるため、火炎熱による応力集中が生じ易く、クラックを生じるおそれがある。

次に、請求項 47記載の発明のように、上記絶縁性多孔質層と上記絶縁体とは同じ材料により作製されていることが好ましい。これにより、両者間の接合性が向上するとともに両者の線膨張係数が同じとなり耐熱衝擎性が向上する。

次に、請求項 48記載の発明のように、上記イオン電流検出用電極は通電発熱体と兼用することができる（図 88) 。この場合には、上記絶縁性多孔質層はグロ一プラグの本体の先端部において、通電発熱体（すなわちイオン電流検出用電極）を被覆する。

なお、上記イオン電流検出用電極は、 Mo S i ₂ 、 WC、 T i N等を含有する導電性セラミック材料、あるいは W、 Mo、 T i等の高融点金属により作製することができる。

また、上記絶縁体の先端部は半球面形状を有していることが好ましい。この場合には、絶縁体の先端鋭角部を除去することで、イオン電流検出部近傍での燃焼火炎流の乱れが抑制され、検出性能が安定し、また熱応力の集中が抑制され耐熱衝撃性が向上するという効果が得られる。

なお、本発明の絶縁性多孔質層に形成される連通孔は、多孔質層の表面から、電極表面まで連通されたものであれば、どのような孔径であつてもよい。例えば、本発明のグローブラグの先端を、水とアルコールが 5 0 : 5 0のアルコール水溶液中に浸して、先端と上記水溶液との間に、例えば 1 2ボルトの電圧を印加したとき、電流が流れる連通孔であればよい。請求項 4 9に記載の発明では、発熱体の途中でイオン電流検出用電極に電気的に接続されていて、発熱体に直流電流を通電する際にプラス側となる発熱体の第 1端からィォン電流検出用電極が最初に接続されている最初の接続部分の中心部までの、発熱体における第 1発熱部の電気抵抗を R 1 とし、発熱体とイオン電流検出用電極との最初の接続部分の中心部から発熱体のマイナス側となる第 2端までの発熱体における第 2発熱部の電気抵抗を R 2 とし、最初の接続部分からィオン電流検出用電極の解放端までの電気抵抗を rとしたとき、 R 2 > rの関係が満足されるようグロ一プラグが構成されている。

また、上記最初の接続部分とは、通電発熱体においてプラス端からマィナス端までの経路において、最初にィオン電流検出用電極が接続されている部分をいう。このように定義するのは、イオン電流検出用電極は通鼋発熱体に対して、 1個（図 9 0 ) 又は複数個（図 9 1 ) を設ける場合があるからである。それ故、複数個のイオン電流検出用電極を設けた場合には、ブラス端とそれに最も近い位置にある近隣イオン電流検出用電極との間が第 1発熱部となり、近瞵イオン電流検出用電極とマイナス端との間が第 2発熱部となる（図 9 1 ) 。そのため、第 2発熱部には 1 又は複数個のィオン電流検出用電極が接続されることがある。

次に、上記通電発熱体の第 2発熱部の電気抵抗 R 2 とイオン電流検出用電極の電気抵抗とを、上記のように、 R 2 > rに構成するに当たっては、両者の材料、あるいは通電経路の太さ、厚み、長さ等を変えることにより達成する。例えば、材料変化による手段としては、導電性セラミック粉末と絶縁性セラミック材料との混合割合が、第 2発熱部とイオン電流検出用電極とで異なるように作製する。

上記通電発熱体とイオン電流検出用電極の原料としては、例えば M o S i ₂ 、 M o 5 S i ₃ 、 M o x S i ₃ C _{y ( x} = 4 ~ 5、 _y = 0〜 1 ) MoB、 WC、 T i Nなどの金属の珪化物、炭化物、窒化物、硼化物などの導電性セラミックを少なくとも一種用いる。また絶縁性セラミックとしては、 S i ₃ N 、 A 1₂ 0 、 BNなどを用いる。また、焼結助材として希土類元素の酸化物を少なくとも一種以上添加する。

以下に、導電性セラミックとして Mo S i ₂ を、絶縁性セラミックとして S i ₃ N₄ を、また焼結助材として、 Y ₂ 0 と A l ₂ 0 を用いた場合について例示説明する。

すなわち、ここで、 S i ₃ N の粒径を Mo S i ₂ の粒径よりも大きくすることにより、絶縁性の S i N₄ 粒子が、互いに連続する導電性の M 0 S i ₂ 粒子で包まれた組織となり、導電性を発現する。

具体的には、平均粒径 1 mの M 0 S i ₂ と平均粒径 1 5 mの S i N₄ を用いた。焼結助材も同様に平均粒径 l mとした。 Mo S i ₂ と S i ₃ N の配合割合は 10〜60 ： 90〜40 (重量％) の範囲で適宜選択される。通電発熱体の第 2発熱部は、 M o S i ₂ 、 S i N ₄ = 20 : 80とし、イオン電流検出用電極は、 Mo S i ₂ ： S i ₃ N₄ =40 ： 6 0とすれば、 R 2 > rとなる。また、焼結助材は、 Y₂ 0₃ と A 1₂ 0 の合計 1 0 w t %を外部添加した。焼結助材としては、 Y 0 以外の希土類元素の酸化物、 Yb ₂ 0 、 L a 0 、 N d ₂ 0 などでも良く、これらから選ばれる 1種以上を使用する。

なお、ここでは、導電体としては、導電性セラミックと絶縁性セラミックとの混合体としたが、導電性セラミックのみでもよい。また、混合体中の導電性セラミックの変わりに金属の粉末を用いて金属粉末と絶縁性セラミックの混合体でもよい。あるいは、金属の粉末のみ、又は、金属線でもよい。

次に、絶縁体は、例えば導電性セラミックである Mo S i と、絶縁性セラミックである S i ₃ N₄ を基本成分とし、焼結助材として Y₂ 0 、 A 1 0 を添加したセラミツク焼結体よりなる。そして、 S i ₃ N₄ の粒径を、 Mo S i ₂ と同じかやや小さくすることにより、導電性の M 0 S i ₂ 粒子が絶縁性の S i ₃ N , 粒子で囲まれて分断された組織となり、絶縁性を発現する。具体的には、例えば、平均粒径 0.

の Mo S i ₂ と、平均粒径 0. 6 mの S i ₃ N ₄ を用いることができる

通電発熱体、イオン電流検出用電極及び絶縁体は、同一又はそれに近い配合割合とすれば熱膨張係数等の差が小さくなるのでより好ましい。焼結助材としては、 Y ₂ 0 以外の希土類元素の酸化物、例えばイツテルビゥム、ランタン、ネオジム等の酸化物を用いてもよく、これから選ばれる 1種以上を使用する。

なお、上記第 2発熱部の電気抵抗 R 2は 0. 1〜5 Ω、イオン電流検出用電極の電気抵抗 rは 0. 0 5〜2. 5 Ωとすることが、グローブラグのヒー夕特性の点より好ましい。

また、上記通電発熱体及びイオン電流検出用電極を絶縁体中に配設するに当たっては、例えば図 1 00に示すように、あらかじめ両者の一体成形品を作製しておき、これを絶縁体の中に埋め込んで一体成形する。なお、成形と同時にリード線を接続する。リード線は、タングステン、モリブデン等の高融点金属又はその合金などを用いる。

あるいは、あらかじめ別途作製しておいた 2つ割の絶縁体成形体の間に上記通電発熱体とィオン電流検出用電極からなる一体成形品を挟持配設する。これらの絶縁体成形品、あるいは通電発熱体とイオン電流検出用電極との一体成形品は、例えば、これらの材料であるセラミック粉末とバインダーとしての樹脂材料を予混合し、その混合材料を射出成形することにより作製する。また、その後焼成する。

また、上記通鼋発熱体、イオン電流検出用電極は、上記絶縁体の内部に印刷形成により設けることもできる。かかる印刷形成につき一例を示せば、例えば絶縁体を形成するためのセラミック材料の生成形体（グリーンシート）の表面に、スクリーン印刷、パッド印刷、ホットスタンプ等により、導電性材料よりなる通電発熱体、そのリ -- ド線、及びイオン電流検出用電極を印刷する。次いで、生成形体を巻回し、その後焼成する。これにより、印刷形成された通電発熱体、リード線、イオン電流検出用電極を内蔵した絶縁体が得られる。

射出成形品又は印刷品の焼成は、ホットブレス法により焼結する。その条件は、例えば、アルゴンガス雰囲気下 1気圧、加圧 4 0 0 k g / c m ² 、焼成温度 1 8 0 0 °C、保持時間 6 0分で行う。

次に、請求項 4 9の発明の作用効果につき説明する。まず、本発明のグローブラグは、上記通電発熱体に電流を通すことにより発熱し、その発熱により燃焼室における着火及び燃焼を促進させる。また、イオン電流検出用電極は、近接する燃焼室の内壁との間で 2電極を形成し、燃焼火炎中のイオン化の状態を検出する。

これにより、精度良くイオン電流を検出することができ、その情報を燃焼制御に有効に活用することが可能となる。また、グローブラグに、本来の燃焼室の加熱機能（グロ一機能）とイオン電流検出機能とを付与しているので、構造がコンパクトで、かつ安価に製造できる。

また、本発明においては、上記第 2発熱部の電気抵抗 R 2がイオン電流検出用電極の電気抵抗の rよりも大きく形成してある。そのため、グロープラグにおける上記絶縁体の表面にカーボンが付着し、上記のようにカーボンがィオン電流検出用電極とシリンダへッドとの間を電気的に短絡した際（図 9 0参照）に、上記通電発熱体に直流電流を、印加することにより、上記ィオン電流検出用電極とシリンダへッドとの間の力一ボンを確実に焼き切ることができる。すなわち、本発明においては、上記カーボンの焼き切り時に、上記直流電流を印加すると、通電発熱体の上記第 2発熱部の電気抵抗 R 2 とィオン電流検出用電極の電気抵抗 rとは R 2 > rの関係があるため、直流電流はプラス端から第 1発熱部、イオン電流検出用電極、上記付着力一ボンを経てシリンダヘッドへ流れる。そのため、絶縁体表面のカーボンが発熱し、その熱と燃焼室内の空気とによって、カーボンが燃焼し、焼き切られる。そのため、カーボンの付着による短絡を容易に解消することができる。したがって、長時間にわたって正確にイオン電流を検出することができる。

また、通電発熱体は、絶縁体の内部に埋設されているため、燃焼火炎による腐触がなく、抵抗値の低下、発熱特性の変化を招くことがなく、長期にわたって高い発熱性能を発揮することができる。すなわち、通電発熱体が酸化により消耗することがないため、その断面積が一定に保持されるとともに、その抵抗値の変化を生ずることもない。さらに、燃焼室内での熱的衝撃等に起因して通電発熱体が破損する等の不具合も回避できる。

また、本発明のグローブラグは、上記通電発熱体、リード線及びィォン電流検出用電極を上記絶縁体の内部に設けているので、構造簡単である。したがって、本発明によれば、カーボン付着の問題を解消でき、精度良くイオン電流を検出することができ、耐久性に優れたグローブラグを提供することができる。

次に、請求項 5 0に記載の発明のように、第 2発熱部の電気抵抗 R 2 は、ィオン電流検出用電極の電気抵抗 rの 2倍以上の大きさを有することが好ましい。この場合には、より確実に、上記カーボンを焼き切ることができる。

次に、請求項 5 1 に記載の発明のように、上記イオン電流検出用電極は、主成分が金属の珪化物、炭化物、窒化物、硼化物の 1種以上の導電性セラミツク材料、又は導電性セラミック材料と絶縁性セラミック材料との混合材料により作製することができる。この場合には、耐熱性が向上し、かつ絶縁体との膨張係数を容易に調整、合わせ込みができるため耐熱衝擎性向上の効果が得られる。

次に、請求項 5 2 に記載の発明のように、上記イオン電流検出用電極は、主成分が融点 1 2 0 0 °C以上の金属の 1種以上の高融点金属材料、又は高融点金属材料と絶緣性セラミック材料との混合材料により作製することができる。上記前者の金属の場合には、素材が線状で使用できるため、材料、加工、組付に関するコストの低減の効果が得られる。

また、後者の場合には、高温強度、耐酸化性が向上し、しかも発熱体と絶縁体との線膨張係数を容易に調整、合わせ込みができるため、耐久性に優れた効果が得られる。また、上記融点を 1 2 0 0 °Cとした理由は、グローブラグの通電発熱体を 1 0 0 0〜 1 1 0 o。cに発熱させるため、イオン電流検出用電極の耐熱性を考慮したためである。

次に、請求項 5 3に記載の発明のように、上記絶縁体より露出しているイオン電流検出用電極の露出部には、 P t 、 I r、 R h、 R u、 P d の 1種以上の貴金属が設けてあることが好ましい。この場合には、検出用電極の耐消耗性、耐酸化性向上の効果が得られる。

請求項 5 4に記載の発明では、グローブラグのイオン電流検出用電極が通電発熱体の途中に電気的に接続されているとともに、その先端は上記火炎にさらされるように上記絶縁体から露出しており、かつ上記ィォン電流検出用電極の先端は、絶縁体とイオン電流検出用電極を含む本体を支持しているハウジングの先端部から 2 m m以上離れた位置に配置されている。

また、上記通電発熱体及びィオン電流検出用電極を絶縁体中に配設するに当たっては、例えば図 9 4に示すように、あらかじめ両者の一体成形品を作製しておき、これを絶縁体の原料であるセラミック粉末中に埋め込んで一体成形する。あるいは、あらかじめ別途作製しておいた 2つ割の絶縁体の間に上記通電発熱体とィオン電流検出用電極を挟持配設する。これらの絶縁体成形品、あるいは通電発熱体とイオン電流検出用電極との一体成形品は、例えば、これらの材料を射出成形することにより作製する。

また、上記通電発熱体、イオン電流検出用電極は、上記絶縁体の内部に印刷形成により設けることもできる。かかる印刷形成につき一例を示せば、例えば絶縁体を形成するためのセラミック材料の生成形体（グリーンシート）を 2個準備し、その 1つの生成形体の表面に、スクリーン印刷、パッド印刷、ホットスタンプ等により、所望形状に導電性材料よりなる通電発熱体、そのリード線、及びイオン電流検出用電極を印刷することにより行う。

次いで、印刷部を覆うように他の生成形体を積層し、その後焼成する。ここで、通電発熱体、リード線及びイオン電流検出用電極は、 2個以上の生成形体に印刷して積層してもよい。また、通電発熱体とイオン電流検出用電極を別々の生成形体に印刷して、積層時又は焼成後に導通させてもよい。これにより、印刷形成された通電発熱体、リード線、イオン電流検出用電極を内蔵した絶縁体が得られる。

上記構成の本発明のグローブラグも前述の発明同様、通電発熱体に電流を通すことにより発熱し、その発熱により燃焼室における着火及び燃焼を促進させ、イオン電流検出用電極は、近接する燃焼室の内壁との間で 2電極を形成し、燃焼火炎中のイオン化の状態を検出する。本発明は上記構成により、精度良くイオン電流を検出することができ、その情報を燃焼制御に有効に活用することが可能となる。また、グローブラグに、本来の燃焼室の加熱機能（グロ一機能）とイオン電流検出機能とを付与しているので、構造がコンパク卜で、かつ安価に製造できる。

また、本発明においては、イオン電流検出用電極の先端位置を、ハウジングの先端部から 2 m m以上離している。そのため、グロ一プラグ本体の表面に力一ボンが堆積しても確実にイオン電流の検出を行うことができる。すなわち、後述する図 9 6に示すように、ィオン電流検出用電極の先端位置とハウジングの先端部との距離（ L、図 9 3 ) が 2 m m未満の場合には、その距離が近い程イオン出力の検出率が低くなる。これに対して、上記距離が 2 m m以上である本発明は、確実にイオン出力を検出することができる。

この理由は次のように考えられる。上記ィオン電流検出用電極の先端からハウジングの先端部までの距離（ L ) が 2 m m未満の場合には、グロープラグ本体にカーボンが堆積した場合にはイオン電流検出用電極とハウジングとの絶縁抵抗の低下が大きく、短絡に近い状態となるため、イオン電流の検出が困難となる。これに対し、本発明においては上記距離（ L ) が 2 m m以上であるため、グローブラグ本体にカーボンが堆積していても、絶縁抵抗の低下が小さく、短絡状態になることはない。また、長時間の使用により、仮に絶縁抵抗の低下が進行しても、後述する通電発熱体への通電による発熱によりカーボンを焼失することができる。そのため、本発明のグローブラグは、イオン電流を確実に検出することができる。

また、本発明のグローブラグは、上記通電発熱体、リード線及びィォン電流検出用 9極を上記絶縁体の内部に、一体的に設けているので、構造簡単である。したがって、本発明によれば、カーボン付着の問題がなく、精度良くイオン電流を検出することができ、耐久性に優れたグロ一プラグを提供することができる次に、請求項 5 5に記載の発明のように、上記通電発熱体全体の電気抵抗を R ( Ω ) 、上記通電発熱体のプラス端から上記イオン電流検出用電極の上記先端までの電気抵抗を B ( Ω ) としたとき、 B ( Ω ) ≥ R ( Ω ) / 3の関係にあることが好ましい。この場合には、グローブラグ本体に力一ボンが堆積して上記の短絡に近い状態になっても、通電発熱体、イオン電流検出用電極、付着力一ボンの回路に適正な鼋流を流すことができる。そのため、この回路の通電発熱により、カーボンを焼失させることができる。また、上記の短絡状態解消後には、通電発熱体に電流が流れ、カーボン焼失が促進される。

なお、上記電気抵抗 B ( Ω ) が非常に大きい場合には、上記の通電発熱体、イオン電流検出用電極、付着カーボンの回路の抵抗値が大きくなる。この場合には、付着力一ボンが存在していても、通電発熱体全体にほぼ正常な電流が流れ、通鼋発熱体の発熱により付着力一ボンを焼失させることができる。それ故、グローブラグ本来の発熱機能を常時発揮させることができるとともにグロ一ブラグ本体に堆積した力一ポンを容易に焼失させることができる。

また、上記電気抵抗 R ( Ω ) 、 B ( Ω ) を、 B ( Ω ) ≥ R ( Ω ) / 3 に構成するに当たっては、通電発熱体とイオン電流検出用電極の材料、あるいは通電経路の太さ、厚み、長さ等を変えることにより行うことができる。例えば、材料変化による手段としては、原料となる導電性セラミック粉末と絶縁性セラミック粉末との混合割合を調整することにより行うことができる。また、通鼋経路の長さを変える手段としては、通電発熱体へのイオン電流検出用電極の接続位置を変えることにより行うことができる。

請求項 1記載の発明は、ハウジングとハウジング内に支持された本体とよりなるグロ一プラグにおいて、上記本体は、絶縁体と、絶縁体の内部に設けられた通電発熱体及び通電発熱体の両端部に電気的に接続されて絶縁体の外部に導出された一対のリード線と、上記絶縁体の内部に配設された、火炎中のイオン化の状態を検出するための、イオン電流検出用電極とよりなるとともに、上記イオン電流検出用電極の先端は、上記火炎にさらされるよう、上記絶縁体より露出しており、かつ、上記ィォン電流検出用電極の線膨張係数を K、上記通電発熱体の線膨張係数を Η、絶縁体の線膨張係数を Sとしたとき、 Η S、 H Kの関係にあるグロ —プラグである。

上記線膨張係数 Hが上記 S又は Kより小さい場合には、後述するようなグローブラグ本体表面における圧縮応力状態が得られず、引張応力状態となつてしまう。そのため、グローブラグ本体へのクラックの発生の可能性が高くなり、グロ一プラグの耐久性の向上を図ることが困難となる

また、上記通電発熱体及びイオン電流検出用電極を絶縁体中に配設するに当たっては、あらかじめ両者の一体成形品を作製しておき、これを絶縁体粉末の中に埋め込んで一体成形する。あるいは、あらかじめ別途作製しておいた 2つ割の絶縁体成形体の間に上記通電発熱体とィオン電流検出用電極からなる一体成形品を挟持配設する。

これらの絶縁体成形品、あるいは通電発熱体とイオン電流検出用電極との一体成形品は、例えば、これらの材料であるセラミック粉末とパラフィンヮックスを主成分とする樹脂を混合し、それを射出成形することにより作製する。その後、脱脂を含めた加圧焼成を行ない、研削によつてイオン電流検出機能付きセラミックヒー夕一を作製する。

上記構成の本発明のグローブラグも前述の発明同様、通電発熱体に電流を通すことにより発熱し、その発熱により燃焼室における着火及び燃焼を促進させ、イオン電流検出用電極は、近接する燃焼室の内壁との間で 2電極を形成し、燃焼火炎中のイオン化の状態を検出する。本発明は上記構成により、精度良くイオン電流を検出することができ、その倩報を燃焼制御に有効に活用することが可能となる。また、グロ一プラグに、本来の燃焼室の加熱機能（グロ一機能）とイオン電流検出機能とを付与しているので、構造がコンパクトで、かつ安価に製造できる。

また、本発明においては、上記通電発熱体、イオン電流検出用電極、絶縁体の各線膨張係数 H、 K、 Sが、上記のように、 H≥ S、 H≥ Kの関係にある。すなわち、通電発熱体は、イオン電流検出用電極、絶縁体のいずれよりも線膨張係数が大きい。そのため、グローブラグ使用時においては、グロ一プラグ本体の表面を常に圧縮応力状態に維持することができる。すなわち、グローブラグ本体を作製する際には、上述したように、粉末材料を成形して約 1 8 0 0。Cという高温において焼結させる。この焼結体は、焼結直後の高温状態においては、殆ど内部応力がない状態であると考えられる。

一方、グロ一プラグを実際に使用する温度は、室温〜約 1 0 0 0 °C程度であり上記焼結温度よりも低いため、グローブラグ本体は、上記の焼結直後よりも縮小する。このとき、本体を構成する通電発熱体、イオン電流検出用電極、絶縁体の各線膨張係数 H、 K、 Sは上記の関係にあり、表面に露出する絶縁体とィオン電流検出用電極の線膨張係数 K、 Sよりも、内部に埋設された通電発熱体の線膨張係数 Ηが大きい。そのため、本体の表面部分には、常に圧縮応力が作用する。

このように、本発明においては、グロ一プラグ使用時において常に本体表面に圧縮応力が作用している。この圧縮応力状態は、周知のように、引張応力状態の場合よりもクラック等の損傷に対して有利である。それ故、本発明のグロ一プラグは、本体表面の損傷を防止することができる。

また、通電発熱体は、棒状絶縁体の内部に埋設されているため、燃焼火炎による腐触がなく、抵抗値の低下、発熱特性の変化を招くことがなく、長期にわたって高い発熱性能を発揮することができる。すなわち、通電発熱体が酸化により消耗することがないため、その断面積が一定に保持されるとともに、その抵抗値の変化を生ずることもない。さらに、燃焼室内での熱的衝撃等に起因して通電発熱体が破損する等の不具合も回避できる。

また、本発明のグローブラグは、上記通電発体、リード線及びィォン電流検出用電極を上記絶縁体の内部に、一体的に設けているので、構造簡単である。

したがって、本発明によれば、カーボン付着の問題がなく、精度良くイオン電流を検出することができ、耐久性に優れたグローブラグを提供することができる。

次に、請求項 5 7記載の発明のように、上記各線膨張係数 K、 H、 S は、さらに、 0≤ H— S≤ 2 . O x l O—^{6 (}/ °C ) かつ、 0≤ H— K≤ 2 . 0 X 1 0— ⁶ (/ °C ) の関係にあることが好ましい。

上記 H— Sが 0未満の場合は上述したとおりである。一方、上記 H— Sが 2 . 0 X 1 0— ⁶を超える場合には、通電発熱体の引張応力が大きくなり、長期間の使用において通電発熱体の抵抗値が速く上昇するという問題がある。また、上記 H— Kが 0未満の場合は上述したとおりである。一方、上記 H— Kが 2 . 0 X 1 0— ⁶を超える場合にも同様に、長期間の使用において通鼋発熱体の抵抗値が速く上昇するという問題がある。次に、請求項 5 8に記載の発明のように、上記イオン電流検出用電極は、主成分が金属の珪化物、炭化物、窒化物、硼化物の 1種以上の導電性セラミツク材料、又は導電性セラミック材料と絶縁性セラミック材料との混合材料により作製することができる。この場合には、耐熱性が向上し、かつ絶縁体との膨張係数を容易に調整、合わせ込みができるため耐熱衝擎性向上の効果が得られる。

次に、請求項 5 9 に記載の発明のように、上記イオン電流検出用電極は、主成分が融点 1 2 0 0 °C以上の金属の 1種以上の高融点金属材料、又は高融点金属材料と絶縁性セラミック材料との混合材料により作製することができる。上記前者の金属の場合には、素材が線状で使用できるため、材料、加工、組付に関するコストの低減の効果が得られる。

また、後者の場合には、高温強度、耐酸化性が向上し、しかも発熱体と絶縁体との線膨張係数を容易に調整、合わせ込みができるため、耐久性に優れた効果が得られる。また、上記融点を 1 2 0 0 °Cとした理由は、グロ一ブラグの通電発熱体を 1 0 0 0〜 1 1 0 0 Cに発熱させるため、イオン電流検出用電極の耐熱性を考慮したためである。

請求項 6 0記載の発明では、絶縁体と、絶縁体の内部に設けられた通鼋発熱体と、絶縁体の内部に配設され、火炎中のイオン化の状態を検出するためのィオン電流検出用電極とを有するグローブラグにあって、ィオン電流検出用鼋極の上記絶縁体からの露出部分を覆うように上記絶縁体の表面に設けられ、かつ上記ィォン電流検出用電極に電気的に接続されている導電層をが設けられている。

上記導電層は、ィオン電流検出用電極の絶縁体からの露出部分を覆うように、その露出部分の面積よりも広い面積をもって配設されている。また、導電層は、イオン電流検出用電極と電気的接続されているとともにそれ自体導電性を有している。したがって、導電層は、イオン電流検出用電極の露出部分の面積を実質的に拡大するという役割を果たしている。

また、上記通電発熱体及びイオン電流検出用電極を絶縁体中に配設するに当たっては、例えば図 1 0 0に示すように、あらかじめ両者の一体成形品を作製して同時にリ一ド線を接合し、これを絶縁体の原料であるセラミック粉末中に埋め込んで一体成形する。あるいは、あらかじめ別途作製しておいた 2つ割の絶縁体の間に上記通電発熱体とイオン電流検出用電極を挟持配設する。

これらの絶縁体成形品、あるいは通電発熱体とイオン電流検出用電極との一体成形品は、例えば、これらの材料粉末とパラフィンワックスを主成分とする樹脂とを混合し、それを射出成形することにより作製する。次に、脱脂を含めた加圧焼結を行い焼成する。その後、円筒研削及び球面加工研削によって、イオン電流検出機能付きセラミックヒータを作製する。

また、上記通電発熱体、イオン電流検出用電極は、上記絶縁体の内部に印刷形成により設けることもできる。かかる印刷形成につき一例を示せば、例えば絶縁体を形成するためのセラミック材料の生成形体（グリ —ンシート）の表面に、スクリーン印刷、ノヅド印刷、ホットスタンプ等により、所望形状に導電性材料よりなる通電発熱体、そのリード線、及びイオン電流検出用電極を印刷することにより行う。次いで、生成形体を卷回し、その後焼成する。

これにより、印刷形成された通電発熱体、リード線、イオン電流検出用電極を内蔵した絶縁体が得られる。また、上記いずれの製造方法においても絶縁体の表面にィォン電流検出用電極が露出するようにしておく。次に、上記絶縁体の表面に上記導電層を形成するに当たっては、例えば、まず絶縁体の形状、粗さ等を必要に応じて調整する。次いで、絶縁体表面に、パット印刷、円筒スクリーン印刷等によって、導電層を所望形状に印刷し、焼き付けすることにより行う。また、ブラズマコーティング、蒸着、その他の方法により導電層を形成することもできる。

上記構成の本発明のグローブラグも前述の発明同様、通電発熱体に電流を通すことにより発熱し、その発熱により燃焼室における着火及び燃焼を促進させ、イオン電流検出用電極は、近接する燃焼室の内壁との間で 2電極を形成し、燃焼火炎中のイオン化の状態を検出する。本発明は上記構成により、精度良くイオン電流を検出することができ、その情報を燃焼制御に有効に活用することが可能となる。また、グロ一プラグに、本来の燃焼室の加熱機能（グロ一機能）とイオン電流検出機能とを付与しているので、構造がコンパク卜で、かつ安価に製造できる。

また、本発明においては、絶縁体の表面に上記'イオン電流検出用電極に電気的に接続された導電層を配設してある。そのため、導電層がィォン電流検出用電極の露出部分としての役割を果たし、その面積を増大させる。それ故、イオン電流の検出をより確実に行うことができる。それ故、導電層を有さない場合に比べて、さらに精度良くイオン電流を検出することができ、より一層燃料制御の向上を図ることができる。

また、本発明のグロ一プラグは、上記通電発熱体、リード線及びィォン電流検出用電極を上記絶縁体の内部に、一体的に設けているので、構造簡単である。したがって、本発明によれば、カーボン付着の問題がなく、かつ、実質的にイオン電流検出用電極が火炎にさらされる面積を大きくすることができ、精度良くイオン電流を検出することができる。次に、請求項 6 1 に記載の発明のように、上記導電層は、部分的に上記絶縁体を露出させることにより形成したエッジ部分を有することが好ましい。この場合には、上記エッジ部分が他の平滑な部分よりもイオンを吸着し易い性質（エッジ効果）を発揮する。そのため、イオン電流の検出の応答性が良好となり、例えば後述するィオン電流検出時の立ち上がり角度を急峻にし、またビーク値を増大させることができる。

なお、上記導電層から部分的に絶縁体を露出させて形成したエツジ部分とは、例えば後述するように、導電層を網目構造等にしてその網目間に絶縁体を露出させて形成する場合だけでなく、ベ夕層の導電層と絶縁体の露出部分との境界部分に形成するエツジ部分をも含む。

また、請求項 6 2 に記載の発明のように、上記エッジ部分は断面形状が角状であることが好ましい。角状のエッジ部分は、例えば後述する第 4 7の実施の形態に示すように、絶縁体との境界部分を滑らかにすることなく、段状に形成することにより得ることができる。この場合には、上記ェッジ効果をさらに増大させることができる。

また、請求項 6 3記載の発明のように、上記導電層は、網目構造を有し、網目の間には上記絶縁体の表面が露出している構成をとることもできる（図 1 0 3〜図 1 0 6 ) 。この場合には、各網目部分にそれそれ角状のエッジ部分を多数形成することができ、さらに確実に上記のエッジ効果を発揮させることができる。

また、請求項 6 4に記載の発明のように、上記導電層は、金属又は導電性セラミックにより構成することができる。上記金属としては、特に高融点金属と活性金属とを混合したもの用いることが好ましい。この場合には、活性金属により上記絶縁体と導電層との密着性を高めることができ、一方、高融点金属により耐久性を高めることができる。

上記高融点金属としては、例えば、白金、金等の貴金属、ニッケル、鉄、クロム等があり、これらを単独又は混合して用いることができる。また、上記活性金属としては、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジゥム等があり、これらも単独又は混合して用いることができる。好ましくは、金とニッケルの合計を 9 0重量％以上とし、残りを活性なバナジゥムとする組み合わせにするのがよい。この場合には、金とニッケルとが耐久性を保持しつつ導電性を発揮し、バナジウムが絶縁体との密着性を高める。

また、上記導電性セラミックとしては、種々の金属の珪化物、炭化物、窒化物、ホウ化物を用いることができる。好ましくは、耐酸化性の理由により珪化物がよい。また、上記導電性セラミックには、絶縁体との密着性を向上させるために、例えば酸化アルミニウム、二酸化珪素等の酸化物系セラミックを混合することが好ましい。

また、請求項 6 5 に記載の発明のように、上記導電層の厚みは、 1〜 2 0 mであることが好ましい。 1 〃m未満の場合には、燃焼波又は燃焼残差物が激しく衝突するため、摩耗により導電層が薄くなり、耐久性がなくなるという問題があり、好ましくは 5 m以上がよい。一方、 2 0 mを超える場合には、絶縁体との熱膨張係数が大きく異なるため、冷熱によりクラックが発生し、絶縁体から剥がれ落ちるという問題があり、好ましくは 1 5 m以下がよい。

請求項 6 6に記載の発明は、請求項 1記載のグローブラグの 1態様で、、絶縁体として、第 1絶縁基板と、第 1絶縁基板の表側面に配設した被覆絶縁基板と、第 1絶縁基板の裏地側面積層させた第 2絶縁板とを有し、発熱体は第 1絶縁基板の表側面と被覆絶縁基板との間に印刷形成され、一対のリード線は発熱体の両端部に接続されるよう第 1絶縁基板の表側面と被覆絶縁基板との間に印刷形成され、イオン鼋流検出用電極は第 1 絶縁基板と第 2絶縁基板との間に設けられるよう構成されている。

すなわち、上記第 1絶縁基板の表側面と被覆絶縁基板との間に通電発熱体とリード線とが印刷形成されており、また上記第 1絶縁基板と第 2 絶縁基板の間にイオン電流検出用電極が配設されている。よって上記通電発熱体に電流を通すことにより発熱し、その発熱により燃焼室における着火及び燃焼を促進させる。また、イオン電流検出用電極は、近接する燃焼室の内壁との間で 2電極を形成し、燃焼火炎中のイオン化の状態を検出する。

これにより、精度良くイオン電流を検出することができ、その情報を燃焼制御に有効に活用することが可能となる。また、グロ一プラグに、本来の燃焼室の加熱機能（グロ一機能）とイオン電流検出機能とを付与しているので、構造がコンパクトで、かつ安価に製造できる。

また、通電発熱体は、第 1絶縁基板と被覆絶縁基板との間に、印刷形成された状態で埋設されている。そのため、燃焼火炎による腐触がな抵抗値の低下、発熱特性の変化を招くことがなく、長期にわたって高い発熱性能を発揮することができ、耐久性に優れている。

すなわち、通電発熱体が酸化により消耗することがないため、その断面積が一定に保持されるとともに、その抵抗値の変化を生ずることもない。さらに、燃焼室内での熱的衝撃等に起因して通電発熱体が破損する等の不具合も回避できる。

また、イオン電流検出用電極は、燃料燃焼に伴ってその表面中にカーボンが付着する場合があるが、その付着力一ボンは通電発熱体の発熱動作（例えば、エンジンの低温始動時におけるグロ一動作）によって焼き切ることができる。そのため、長期間に渡って正確にイオン電流を検出することができる。

また、本発明においては、上記通電発熱体は、例えば、上記第 1絶縁基板の表側面に印刷形成により設けてある。かかる印刷形成につき一例を示せば、後述するように、例えば第 1絶縁基板を形成するためのセラミック材料の生成形体（グリーンシート）の表面に、スクリーン印刷、パッド印刷、ホットスタンプ等により、所望形状に導電性材料よりなる通電発熱体及びリード線を印刷することにより行う。なお、上記通電発熱体及びリード線は、上記被覆絶縁基板に、印刷形成することもできる。

また、上記第 2絶縁基板、第 1絶縁基板、被覆絶縁基板はこの順に積層されている。これらの間の接合は、例えば第 5 1の実施の形態にも示すように、これら各基板をセラミック材料の生成形体とし、これらを積層し、焼成することにより焼成結合させる。あるいは、各基板の間を接着剤を用いて接合する。

このように、本発明においては、通電発熱体及びリード線は、第 1絶縁基板と被覆絶縁基板との間に印刷形成してある。そのため、通電発熱体及びリード線は、 0 . 0 0 5〜0 . 0 2 m mの薄層状態でグローブラグ内に配設することができ、グローブラグがコンパクトになる。また、通電発熱体、リード線は、上記のように燃料火炎中に露出しないので耐久性にも優れている。

また、本発明のグロ一プラグは、上記通電発熱体、リード線及びィォン電流検出用電極を、上記被覆絶縁基板、第 1絶縁基板、第 2絶縁基板と共に、一体的に設けているので、構造簡単である。したがって、本発明によれば、力一ボン付着の問題がなく、精度良くイオン電流を検出することができ、耐久性に優れたグローブラグを提供することができる。次に、請求項 6 7に記載の発明のように、上記第 1絶縁基板及び被覆絶縁基板の外表面は、曲面形状部を有していることを特徴とするグロ一プラグがある。この場合には、上記外表面の曲面形状部を利用して、第 1絶縁基板、第 2絶縁基板、被覆絶縁基板の積層体を、断面円形状に、容易に加工することができる（図 4参照）。

次に、請求項 6 8に記載の発明のように、第 1絶縁基板と、第 2絶縁基板とを積層してなるとともに、両者間には通鼋発熱体と通鼋発熱体の両端部に接続された一対のリード線と、火炎中のイオン化の状態を検出するためのイオン電流検出用電極が設けてあることを特徴とするグロ一プラグがある。この場合は、第 1絶縁基板と第 2絶縁基板との間に、通電発熱体とリ一ド線とイオン電流検出用電極とを、併列的に設けることができる（第 5 5の実施の形態参照）。そのため、グローブラグの製造が容易である。

次に、請求項 6 9に記載の発明のように、上記イオン電流検出用電極は第 2絶縁基板の表側面に印刷形成されていることが好ましい。第 2絶緣基板の上に上記ィオン電流検出用電極をあらかじめ印刷形成しておき、この上に第 1絶縁基板を積層すればよいので製造容易である。

次に、請求項 7 0に記載の発明のように、上記イオン電流検出用電極は、導電性線材であり上記第 2絶縁基板の表側面と上記第 1絶縁基板の裏側面との間に挟持配設されていることが好ましい。この場合には、ィオン電流検出用電極はあらかじめ線材の状態に作成しておき、これを第 1絶縁基板と第 2絶縁基板の間に配設すればよい。それ故、グロ一ブラグの製造が容易である。なお、上記導電性線材としては、金属線、セラミック材料の焼結体などがある。

次に、請求項 7 1 に記載の発明のように、上記イオン電流検出用電極の先端は、上記火炎にさらされるよう、上記第 2絶縁基板の先端部に露出していることが好ましい。この場合には、イオン電流検出の応答性と検出精度（ S / N比）の向上の効果が得られる。

次に、請求項 7 2に記載の発明のように、上記イオン電流検出用電極は M o S i ₂ 、 W C、 T i Nの 1種以上の導電性セラミック材料により作製することができる。この場合には耐熱性が向上し、かつ絶縁体との膨張係数を容易に調整、合わせ込みができるため耐熱衝撃性向上の効果が得られる。

次に、請求項 7 3に記載の発明のように、上記イオン電流検出用電極は、 W、 M o、 T iの 1種以上の高融点金属により作製することができる。この場合には、素材が線状で使用できるため材料、加工、組付に関するコス卜の低減の効果が得られる。

次に、請求項 7 4に記載の発明のように、上記第 2絶縁基板より露出しているイオン電流検出用電極の露出部には、 P t、 I r , R h、 R u、 P dの 1種以上の貴金属が設けてあることが好ましい。この場合には、検出用電極の耐消耗性 · 耐酸化性の向上の効果が得られる。

次に、請求項 7 5 に記載の発明のように、上記棒状絶縁体の先端部は半球面形状を有していることが好ましい。この場合には、棒状絶縁体の先端鋭角部を除去することで、イオン電流検出部近傍での燃焼火炎流の乱れが抑制され検出性能が安定、また熱応力の集中が抑制され、耐熱衝擎性が向上するという効果が得られる。

請求項 7 6に記載の発明は、請求項 1記載のグローブラグの変形であつて、絶縁体が棒状絶縁体であり、発熱体は棒状絶縁体の内部に印刷形成され、一対のリード線は発熱体の両端部に電気的に接続されて棒状絶縁体の外部に導出され、イオン電流検出用電極とが電発熱体と電気絶縁されて棒状絶縁体の内部に配設された構成となっている。

また、イオン電流検出用電極は、近接する燃焼室の内壁との間で 2電極を形成し、燃焼火炎中のイオン化の状態を検出する。

これにより、精度良くイオン電流を検出することができ、その情報を燃焼制御に有効に活用することが可能となる。また、グローブラグに、本来の燃焼室の加熱機能（グロ一機能）とイオン電流検出機能とを付与しているので、構造がコンパク卜で、かつ安価に製造できる。

また、通電発熱体は、棒状絶縁体の内部に、印刷形成された状態で埋設されているため、燃焼火炎による腐触がなく、抵抗値の低下、発熱特性の変化を招くことがなく、長期にわたって高い発熱性能を発揮することができる。すなわち、通電発熱体が酸化により消耗することがないため、その断面積が一定に保持されるとともに、その抵抗値の変化を生ずることもない。さらに、燃焼室内での熱的衝撃等に起因して通電発熱体が破損する等の不具合も回避できる。

また、本発明においては、上記通電発熱体は、上記棒状絶縁体の内部に印刷形成により設けてある。かかる印刷形成につき一例を示せば、後述するように、例えば棒状絶縁体を形成するためのセラミック材料の生成形体（グリーンシート）の表面に、スクリーン印刷、ノッド印刷、ホットスタンプ等により、所望形状に導電性材料よりなる通電発熱体及びリード線を印刷することにより行う。次いで、生成形体を巻回し、その後焼成する。

これにより、印刷形成された通電発熱体及びリード線を内蔵した棒状絶縁体が得られる。

一方、イオン電流検出用電極の配設に関しては、例えば上記生成形体の卷回時に、軸方向に沿ってその中心部に中空部を設けておき、上記焼成前又は焼成後に、電気絶縁性材料を介して、上記中空部に棒状のィォン電流検出用電極を挿入固定することにより配設する。

このように、本発明においては、通電発熱体及びリード線は棒状絶縁体の内部に印刷形成してある。そのため、通電発熱体及びリード線は、 0 . 0 0 5〜 0 . 0 2 m mの薄層状態でグローブラグ内に配設することができ、グローブラグがコンパクトになる。また、通電発熱体、リード線は、燃料火炎中に露出しないので耐久性にも優れている。

また、本発明のグローブラグは、上記通鼋発熱体、リード線及びィォン電流検出用電極を上記棒状絶縁体の内部に、一体的に設けているので、構造簡単である。したがって、本発明によれば、カーボン付着の問題がなく、精度良くイオン電流を検出することができ、耐久性に優れたグロ —プラグを提供することができる。次に、請求項 7 7に記載の発明のように、請求項 1記載のグローブラグにおいて、絶縁体は中空部を有する電気絶縁性の中軸と中軸の外周に被覆された絶縁基板とよりなる棒状絶縁体であり、発熱体は棒状絶縁体の内部において中軸と絶縁基板との間に印刷形成され、一対のリード線は発熱体の両端部に電気的に接続されて棒状絶縁体の外部に導出され、イオン電流検出用電極が発熱体と電気絶縁されて中軸の中空部内に挿入固定されている構成と成っている。この場合には棒状絶縁体のと中軸と絶縁基板とにより構成しているので、その製造が容易である。また、上記請求項 7 6 と同様の効果が得られる。

次に、請求項 7 8に記載の発明のように、上記通鼋発熱体は絶縁基板の内側面に印刷形成されていることが好ましい。この場合には、シート状の絶縁基板の上に上記通電発熱体とリ一ド線とをあらかじめ印刷形成しておき、これを中軸に巻回すればよいので製造容易である。

次に、請求項 7 9に記載の発明のように、上記請求項 7 7のグローブラグを製造するに当たり、電気絶縁性のセラミック材料からなるとともに中空部を有する中軸の生成形体を準備し、上記中空部内にィオン電流検出用電極を挿入し、

一方電気絶縁性のセラミック材料からなる絶縁基板の生成形体の表面に上記通電発熱体及びリード線を印刷形成し、次いで上記絶縁基板の印刷形成面の上に上記中軸の生成形体を置いて上記絶縁基板を中軸の外周に巻き付け、

次いでこれらを加熱して上記中軸及び絶縁基板を焼成することを特徴とするグローブラグ製造方法がある。この場合には、上記請求項 7 6及び請求項 7 7に示した効果を有するグローブラグを容易に製造することができる。

請求項 8 0に記載の発明は、請求項 1記載のグロ一ブラグにおいて、絶縁体は棒状絶縁体であり、発熱体は棒状絶縁体の内部に設けられ、一対のリ一ド線は発熱体の両端部に電気的に接続されて棒状絶縁体の外部に導出され、イオン電流検出用電極が棒状絶縁体の外周部において、その軸方向に沿って設けられた溝の内部に、発熱体と電気絶縁されて配設されている構成となっている。

上記通電発熱体及びリ一ド線を棒状絶縁体の内部に設けるに当たっては、後述するように、例えば、棒状絶縁体を形成するためのセラミック材料の生成形体（グリーンシート）の表面に、スクリーン印刷、パッド印刷、ホットス夕ンブ等により、所望形状に導電性材料よりなる通電発熱体及びリード線を印刷し、次いで、生成形体を別途作製した中軸の周りに巻回し、その後焼成する（第 5 8の実施の形態、図 1 2 6 A〜図 1 2 6 D参照）。あるいは、上記通電発熱体等を形成した生成形体の上に、溝を設けた上部シートを積層する積層法がある。（第 5 9の実施の形態、図 1 2 7参照）。これにより、印刷形成された通電発熱体及びリード線を内蔵した棒状絶縁体が得られる。

一方、イオン電流検出用電極の配設に関しては、あらかじめ棒状絶縁体の外周部に軸方向に沿った溝を形成しておき、上記焼成前又は焼成後に、上記溝内に棒状のイオン電流検出用電極を配置、固定する。

本発明のグローブラグは、上記通電発熱体に電流を通すことにより発熱し、その発熱により燃焼室における着火及び燃焼を促進させる。また、イオン電流検出用電極は、近接する燃焼室の内壁との間で 2電極を形成し、燃焼火炎中のイオン化の状態を検出する。

これにより、精度良くイオン電流を検出することができ、その情報を燃焼制御に有効に活用することが可能となる。また、グロ一プラグに、本来の燃焼室の加熱機能（グロ一機能）とイオン電流検出機能とを付与しているので、構造がコンパクトで、かつ安価に製造できる。また、通電発熱体は、棒状絶縁体の内部に、埋設されているため、燃焼火炎による腐触がなく、抵抗値の低下、発熱特性の変化を招くことがなく、長期にわたって高い発熱性能を発揮することができ、耐久性に優れている。すなわち、通電発熱体が酸化により消耗することがないため、その断面積が一定に保持されるとともに、その抵抗値の変化を生ずることもない。さらに、燃焼室内での熱的衝撃等に起因して通電発熱体が破損する等の不具合も回避できる。また、イオン電流検出用電極は、棒状絶縁体の上記溝内に配置すればよいのでグローブラグの製造が容易である。

また、イオン電流検出用電極は、燃料燃焼に伴ってその表面中に力一ボンが付着する場合があるが、その付着カーボンは通電発熱体の発熱動作（例えば、エンジンの低温始動時におけるグロ一動作）によって焼き切ることができる。そのため、長期間に渡って正確にイオン電流を検出することができる。

また、本発明のグロ一プラグは、上記通電発熱体、リード線及びィォン電流検出用電極を上記棒状絶縁体の内部に、一体的に設けているので、構造簡単である。したがって、本発明によれば、力一ボン付着の問題がなく、精度良くイオン電流を検出することができ、耐久性に優れた、かつ製造容易な、グロ一プラグを提供することができる。

次に、請求項 8 1 に記載の発明のように、上記溝内に配設されたィォン電流検出用電極の上には、ィオン電流検出用電極を覆うように絶縁被覆材が充填されていることが好ましい。この場合には、イオン電流検出用電極を棒状絶縁体に対して、容易に固定することができる。上記絶縁被覆材としては、例えば電気絶縁性のセラミツク材料を用いる。

次に、請求項 8 2 に記載の発明のように、上記通電発熱体及びリード線は、絶縁基板の内側面に印刷形成されていることが好ましい。この場合には、シート状の絶縁基板の上に上記通電発熱体とリ一ド線とをあらかじめ印刷形成しておき、これを中軸に卷回すればよいので製造容易である。また、通電発熱体及びリ一ド線は、 0. 005〜0. 0 2 mmの薄層状態でグロ一プラグ内に配設することができ、グロ一プラグがコンパク卜になる。

次に、請求項 83に記載の発明のように、上記イオン電流検出用電極の先端は、上記火炎にさらされるよう、上記棒状絶縁体の先端部に露出していることが好ましい。この場合には、イオン電流検出の応答性と検出精度（S/N比）の向上の効果が得られる。

次に、請求項 84に記載の発明のように、上記イオン電流検出用電極は Mo S i ₂ 、 WC、 T i Nの 1種以上の導鼋性セラミヅク材料により作製することができる。この場合には耐熱性が向上し、かつ絶縁体との膨張係数を容易に調整、合わせ込みができるため耐熱衝撃性が向上するという効果が得られる。

次に、請求項 85に記載の発明のように、上記イオン電流検出用電極は、 W、 Mo、 T iの 1種以上の高融点金属により作製することができる。この場合には、素材が線状、板状で使用できるため、材料、加工、組付に関するコスト低減の効果が得られる。

次に、請求項 86に記載の発明のように、上記棒状絶縁体より露出しているイオン電流検出用電極の露出部には、 P t、 I r、 Rh、 Ru、 P dの 1種以上の貴金属が設けてあることが好ましい。この場合には、検出用電極の耐消耗性、耐酸化性の向上の効果が得られる。

次に、請求項 87に記載の発明のように、上記棒状絶縁体の先端部は半球面形状を有していることが好ましい。この場合には、棒状絶縁体の先端鋭角部を除去することで、イオン電流検出部近傍での燃焼火炎流の乱れが抑制され、検出性能が安定し、また熱応力の集中が抑制され耐熱衝撃性が向上するという効果が得られる。

次に、請求項 8 8に記載の発明のように、請求項 8 0のグローブラグを製造するに当たり、電気絶縁性のセラミック材料からなる絶縁基板の生成形体の表面に上記通電発熱体及びリ一ド線を印刷形成し、

次いで上記絶縁基板の印刷形成面の上に電気絶縁性のセラミック材料よりなる中軸の生成形体を置いて上記絶縁基板を中軸の外周に巻き付けるとともに上記絶縁基板の巻回方向の両端部と上記中軸との間に軸方向に沿った溝を形成し、

次いで、外溝の内部に上記ィオン電流検出用電極を配置し、

次いでこれらを加熱して上記中軸及び絶縁基板を焼成することを特徴とするグローブラグの製造方法がある。

この場合には、絶縁基板が焼成される際、基板の幅が狭くなり、ィォン鼋流検出用電極を基板に一屑強固に接合することができる。また、上記請求項 8 0に示した効果を有するグローブラグを容易に製造することができる。図面の簡単な説明

本発明は添付の図面に沿って以下に詳細に説明されるので、さらに明らかとなるであろう。

図 1 は発明の実施の形態におけるグロ一プラグの概要を示す全体構成図。

図 2は第 1の実施の形態におけるグローブラグの要部を拡大して示す断面図。

図 3はグロ一プラグの製造手順を示す説明図。

図 4はグロ一ブラグの製造手順を示す説明図。

図 5はグローブラグの製造手順を示す説明図。図 6はグロープラグの製造手順を示す説明図。

図 7はィオン電流検出システムの概要を示すものであつて、発熱体発熱状態を示す構成図。

図 8はィオン電流検出システムの概要を示すものであって、イオン電流検出状態を示す構成図。

図 9はスィツチ回路の切換え処理を示すフローチヤ一卜。

図 1 0はィオン電流波形の一例を示す図。

図 1 1はグローブラグの発熱特性を示すグラフ。

図 1 2は第 2の実施の形態におけるグロ一ブラグの要部を拡大して示す断面図。

図 1 3は第 3の実施の形態におけるグローブラグの要部を拡大して示す断面図。

図 1 4は第 4の実施の形態におけるグローブラグの要部を拡大して示す断面図。

図 1 5は第 4の実施の形態におけるグロ一プラグの製造手顺を示す説明図。

図 1 6は第 4の実施の形態におけるグロ一ブラグの製造手順を示す説明図。

図 1 7は第 5の実施の形態におけるグロ一ブラグの要部を拡大して示す断面図。

図 1 8 A、図 1 8 B、図 1 9 A、図 1 9 Bは第 6の実施の形態におけるグローブラグの要部を拡大して示す断面図。

図 2 0は第 7の実施の形態におけるグロ一ブラグの要部を拡大して示す断面図。

図 2 1は第 7の実施の形態におけるグロ一プラグの製造手順を示す説明図。図 2 2は第 7の実施の形態におけるィオン電流検出システムの概要を示す構成図。

図 2 3はグローリレーの切換え処理を示すフローチャート。

図 2 4 A、図 2 4 Bはイオン電流波形の一例を示す図。

図 2 5は第 7の実施の形態において、他のイオン電流検出システムの概要を示す構成図。

図 2 6はイオン電流検出用電極の抵抗値とイオン電流波形との関係を説明するための図。

図 2 7は温度 = 1 2 0 0 °Cの高温条件下で、 C a、 K、 N aの不純物量と曲げ強度との関係を示すグラフ。

図 2 8は温度- 1 2 0 0 °Cの高温条件下で、 N a + C a + Kの不純物混合量と曲げ強度との関係を示すグラフ。

図 2 9は不純物量が各 0. 1 %以下、 C a量が 1 %、 K量が 1 %、 N a量が 1 %のそれそれについて、温度と曲げ強度との関係を示すグラフ。図 3 0 A、図 3 0 B、図 3 0 C、図 3 0 Dは他の実施の形態において、グローブラグの製造手順を説明するための斜視図。

図 3 1は他の実施の形態において、グローブラグの製造手順を説明するための斜視図。

図 3 2 A、図 3 2 B、図 3 2 Cは他の実施の形態において、グローブラグの製造手順を説明するための斜視図。

図 3 3は他の実施の形態において、グロ一プラグの製造手順を説明するための斜視図。

図 3 4は第 8の実施の形態におけるィオン電流検出システムの概要を示す構成図。

図 3 5は第 9の実施の形態におけるイオン電流検出システムの概要を示す構成図。図 3 6は第 1 0の実施の形態におけるィオン電流検出システムの概要を示す構成図。

図 3 7は第 1 1の実施の形態におけるィオン電流検出システムの概要を示す構成図。

図 3 8は第 1 2の実施の形態におけるイオン電流検出システムの概要を示す構成図。

図 3 9は第 1 2の実施の形態における気筒毎のイオン電流波形を示すタイムチャート。

図 4 0は第 1 3の実施の形態におけるイオン電流検出システムの概要を示す構成図。

図 4 1は第 1 3の実施の形態において、イオン電流に対応する電圧波形を示すタイムチャート。

図 4 2は第 1 4の実施の形態におけるイオン電流検出システムの概要を示す構成図。

図 4 3は第 1 4の実施の形態において、イオン電流に対応する電圧波形を示すタイムチャート。

図 4 4は第 1 5の実施の形態におけるイオン電流検出システムの概要を示す構成図。

図 4 5は第 1 5の実施の形態において、ィオン電流に対応する電圧波形を示すタイムチャート。

図 4 6は本発明の第 1 6及び第 1 7の実施の形態にかかるィオン電流検出システムの概要を示す構成図。

図 4 7は第 1 6の実施の形態における作用をより具体的に説明するためのタイムチャート。

図 4 8は第 1 6の実施の形態におけるトランジスタの O N / O F F切換え手順を示すフローチャート。図 4 9は第 1 6の実施の形態における燃料の着火時期フィ一ドバヅク手順を示すフローチヤ一卜。

図 5 0は第 1 7の実施の形態における作用をより具体的に説明するためのタイムチャート。

図 5 1はイオン電流検出状態下でスィヅチ回路を発熱体発熱状態に一時的に保持させる時間を設定するための線図。

図 5 2は第 1 8の実施の形態において、ィオン電流の処理動作を表すタイムチャート。

図 5 3は他の実施の形態において、イオン電流検出状態下でスィツチ回路を発熱体発熱状態に一時的に保持させる時間を設定するためのグラフ

図 5 4 Aは第 1 9の実施の形態におけるグローブラグ本体の断面図、図 5 4 Bは図 5 4 Aの A— A線矢視断面図。

図 5 5は第 1 9の実施の形態における、グローブラグの全体説明図。図 5 6は第 1 9の実施の形態における、イオン電流検出用電極の混合焼結体組織を示す図面代用写真（倍率 3 5 0倍）。

図 5 7は第 1 9の実施の形態における、ィオン電流検出用電極の混合焼結体組織を示す図面代用写真（倍率 1 0 0 0倍）。

図 5 8は第 1 9の実施の形態における、ィオン電流検出用電極の混合焼結体組織を示す図面代用写真（倍率 2 0 0 0倍）。

図 5 9は第 1 9の実施の形態における、ィオン電流検出用電極の混合焼結体組織を示す説明図。

図 6 0は図 5 9の M部分の拡大説明図。

図 6 1は S i ₃ N ₄ — S i 0 ₂ — Y ₂ 0 ₃ の三元系状態図における、第 2結晶相の組成を示す説明図。

図 6 2は第 1 9の実施の形態における、通電発熱体の成形体の斜視図図 6 3は第 1 9の実施の形態における、ィオン電流検出用電極の成形体の斜視図。

図 6 4は第 1 9の実施の形態における、グロ一プラグ作動回路図。図 6 5は第 1 9の実施の形態における、グロ一プラグ作動システムの、グロ一プラグ始動時のフローチャート。

図 6 6 Aは第 1 9の実施の形態における正常時のィオン電流を示す波形図。

図 6 6 Bは第 1 9の実施の形態における燻り時のイオン電流を示す図。図 6 7は第 1 9の実施の形態における、燻り判定フローチャート。図 6 8は第 2 5の実施の形態における、グロ一プラグ作動回路図。図 6 9 Aは第 2 6の実施の形態におけるグローブラグ本体の断面図。図 6 9 Bは図 6 9 A中の B— B線矢視断面図。

図 7 0は第 2 6の実施の形態における、グローブラグ作動回路図。図 7 1は第 2 6の実施の形態における、煽り判定フローチャート。図 7 2は図 7 0の変形例としてのグローブラグ作動回路図。

図 7 3は第 2 7の実施の形態における、グロ一ブラグ本体の断面図。図 7 4は第 2 8の実施の形態における、研磨部分のイオン電流検出効果を示す模式図。

図 7 5は第 2 8の実施の形態によるィオン電流波形を示す波形図。図 7 6は第 2 8の実施の形態と比較される比較例によるイオン電流波形を示す波形図。

図 7 7は第 2 9の実施の形態における、研磨部分の表面粗さ R z とィオン電流検出精度との関係を示すグラフ。

図 7 8は第 3 0の実施の形態における、ィオン電流検出用電極の形状を示す模式的断面図。

図 7 9は第 3 0の実施の形態における、ィオン電流検出用電極の形状を示す模式的断面図。

図 8 0は第 3 0の実施の形態における、イオン電流検出用電極の形状を示す模式的断面図。

図 8 1 Aは第 3 2実施の形態におけるグローブラグ本体の断面図。図 8 1 Bは図 8 1 A中の A— A線矢視断面図。

図 8 2は第 3 2実施の形態における、グロ一ブラグの全体説明図。図 8 3は第 3 2実施の形態における、絶縁性多孔質層の説明図。

図 8 4 Aは第 3 2実施の形態の通電発熱体の斜視図。

図 8 4 Bは第 3 2実施の形態のイオン電流検出用電極の斜視図。

図 8 5は第 3 2実施の形態における、グローブラグ本体の製造方法の説明図。

図 8 6 A、図 8 6 Bは図 8 5に続く、グロ一プラグ本体の製造方法の説明図。

図 8 7は第 3 4の実施の形態における、グローブラグ本体の断面図。図 8 8は第 3 5の実施の形態における、グローブラグ本体の断面図。図 8 9 Aは第 3 6の実施の形態におけるグロ一ブラグ本体の断面図。図 8 9 Bは図 8 9 A中の B— B矢視断面図。

図 9 0は第 3 7の実施の形態における、作用効果の説明図。

図 9 1は第 4 1の実施の形態における、グローブラグの全体説明図。図 9 2 Aは第 4 2の実施の形態におけるグローブラグ本体の断面図。図 9 2 Bは図 9 2 A中の A— A線矢視断面図。

図 9 3は第 4 2の実施の形態における、電気抵抗 R ( Ω ) 、 B ( Ω ) を示す説明図。

図 9 4は第 4 2の実施の形態におけるグローブラグ本体の製造方法の説明図。

図 9 5は第 4 2の実施の形態におけるィオン電流検出用電極の位置を変更した例を示す説明図。

図 9 6は第 4 3の実施の形態における距離 Lとイオン出力の検出率との関係を示す説明図。

図 9 7は第 4 6の実施の形態における、絶縁性セラミックへの導電体添加量と線膨張係数との関係を示す説明図。

図 9 8 Aは第 4 7の実施の形態におけるグローブラグ本体の断面図。図 9 8 Bは図 9 8 A中の A— A線矢視断面図。

図 9 9は第 4 7の実施の形態における、グローブラグの全体説明図。図 1 0 0は第 4 7の実施の形態における、グローブラグ本体の製造方法の説明図。

図 1 0 1は第 4 7の実施の形態における、イオン電流検出時の重要な点を示す説明図。

図 1 0 2 Aは第 4 8の実施の形態における導電層の配設状態を示す断面図。

図 1 0 2 Bは第 4 8の実施の形態における導電層の配設状態を示す底面図。

図 1 0 3は第 4 9の実施の形態における、導電層のパターンを示す説明図。

図 1 0 4は第 4 9の実施の形態における、導電層のパターンを示す説明図。

図 1 0 5は第 4 9の実施の形態における、導電層のパターンを示す説明図。

図 1 0 6は第 4 9の実施の形態における、導電層のパターンを示す説明図。

図 1 0 7は他の実施の形態における、導電層のパターンを示す説明図 c 図 1 0 8は更に他の実施の形態における、導電層のパターンを示す説明図。

図 1 0 9 Aは第 5 0の実施形態におけるグローブラグ本体の断面図。図 1 09 Bは図 1 0 9 A中の B— B線矢視断面図。

図 1 1 0 Aは第 5 1の実施の形態におけるグロ一プラグ本体の断面図。図 1 1 0 B図 1 1 0 A中の A— A線矢視断面図。

図 1 1 1は第 5 1の実施の形態における、グローブラグの全体説明図。図 1 1 2は第 5 1の実施の形態における、グロ一プラグ本体の製造方法の説明図。

図 1 1 3は図 1 1 2に続く、グローブラグ本体の製造方法の説明図。図 1 14は図 1 1 3に続く、グロ一プラグ本体の製造方法の説明図。図 1 1 5 Aは第 5 2の実施の形態におけるグローブラグ本体の断面図。図 1 1 5 Bは図 1 1 5A中のの B _ B線矢視断面図。

図 1 1 6 Aは第 5 3の実施の形態におけるグロ一プラグ本体の断面図。図 1 1 6 Bは図 1 1 6A中の C一 C線矢視断面図。

図 1 1 7 A、図 1 1 7Bは第 54の実施の形態におけるグローブラグの製造方法の説明図。

図 1 1 8 Aは第 5 5の実施の形態におけるグロ一プラグ本体の断面図。図 1 1 8 Bは図 1 1 8 A中の D— D線矢視断面図。

図 1 1 9は第 5 5の実施の形態における他のグロ一ブラグ本体の図 1 1 8 Aの D— D線相当断面図。

図 1 20八は第5 6の実施の形態におけるグロ一プラグ本体の断面図。図 1 2 0 Bは図 1 2 OA中の A— A線矢視断面図。

図 1 2 1は第 5 6実施の形態のグローブラグの全体説明図。

図 1 2 2は第 5 6の実施の形態にかかるグローブラグ本体の製造方法の説明図。

図 1 2 3八は第5 7の実施の形態のグローブラグ本体の断面図。図 1 2 3 Bは図 1 2 3 A中の B— B線矢視断面図。

図 1 2 4 Aは第 5 8の実施の形態のグローブラグ本体の断面図。

図 1 2 4 Bは図 1 2 4 A中の A— A線矢視断面図。

図 1 2 5は第 5 8の実施の形態のグロ一ブラグの全体説明図。

図 1 2 6 A〜図 1 2 6 Dは第 5 8の実施の形態における、グロ一ブラグ本体の製造方法の説明図。

図 1 2 7は第 5 9の実施の形態における、グローブラグ本体の断面図 _c 発明を実施するための最良の形態

以下本発明を実施するための最良の形態について好ましい例によって説明する。各実施の形態の説明に入る前に、以下の実施の形態と図面の関係、並びに該当するクレームの関係を次の表に示す。この表は参考的なものであり、限定的に解釈されるべきではない。

実施の形態/図面/クレーム対応表

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以下、ディーゼルエンジンの始動補助装置として用いられるセラミツクグロ一プラグ（以下、単にグローブラグという）に本発明を具体化した第 1の実施の形態を図面に従って説明する。つまり、本実施の形態のグローブラグは、ディーゼルェンジンのシリンダへッドに形成された燃焼室（渦流室）に設けられるものであって、そめ一部が燃焼室内にさらされるようになつている。そして、同グロ一プラグは、エンジンの低温始動時において、燃料噴射ノズルより噴射される燃料の着火及び燃焼を促進させる役割をなす。また、本実施の形態におけるグローブラグは、上記の始動補助機能に加えて、燃料燃焼時の燃焼火炎帯に存在する活性イオンを検出する役割をもなす。

ここで、図 1 には、本実施の形態におけるグローブラグ 1の全体構成を示す。同図において、グローブラグ 1は略円筒状をなす金属製のハウジング 4を有しており、このハウジング 4の外周面には当該グロ一ブラグ 1を後述するシリンダへッドに取り付けるための雄ねじ部 4 3及び六角部 4 4が形成されている。ハウジング 4の上部には、管状のプロテクシヨンチューブ 4 6が溶着されている。

また、ハウジング 4にはセラミック発熱部 6が保持されており、このセラミック発熱部 6は、導電性を有する U字状の発熱体 7 と、絶縁性を有する耐熱性絶縁体 8 と、発熱体 7に一体成形されたイオン電流検出用電極 1 4 と、発熱体 7の両端に接続されるとともに絶縁体 8に埋設された 2本のタングステンリード線 9 a、 9 bとから構成されている。詳しくは、発熱体 7はその大部分が耐熱性絶縁体 8内に埋設され、強固に保持されるものであるが、図 2の要部拡大図に示すように、発熱体 7先端に形成されたイオン電流検出用電極 1 4の端面は、耐熱性絶縁体 8の外周面と同一面上に設けられている。この場合、発熱体 7とイオン電流検出用電極 14とは一体的に成形されているため、両部材 7、 14 は常に電気的に接続された状態となっている。かかる構成において、発熱体 7の露出部と後述するディーゼルエンジンの渦流室 1 7 (破線部）の内壁とは、イオン電流を検出するための対向電極を形成する。

また、図 1において、各タングステンリード線 9 a、 9 bの上端には、耐熱性絶縁体 8内に埋め込まれた導電性チッブ 1 0 a、 1 0 bが接続されており、導電性チヅブ 1 0 a、 1 0 bには各々にリード線 1 1 a、 1 1 bが接続されている。これら 2本のリード線 1 1 a、 l i bがグロ一プラグ 1の外部信号入力線となっている。なお、ハウジング 4及びプロテクシヨンチューブ 46と、リード線 1 1 a、 l i bとの間は、絶縁チユーブ 1 2 D及びゴムブッシュ 1 2 Eにより電気的に絶縁されている。リード線 1 1 a、 1 1 bは、ゴムブッシュ 1 2 Eと共にプロテクションチューブ 46のカシメ締め付け力により固定されている。

以下に、セラミック発熱部 6の詳細な構成について説明する。つまり、セラミツク発熱部 6の発熱体 7、ィオン電流検出用電極 14及び耐熱性絶縁体 8は、いずれも導電性セラミック粉末（本実施の形態では、珪化モリブデン M 0 S i ₂ 粉末）と絶縁性セラミック粉末（本実施の形態では、窒化珪素 S i a N₄ 粉末）との混合物よりなる焼結体にて構成されている。ただし、発熱体 7及びイオン電流検出用電極 14では Mo S i 2 粉末の平均粒径が S i₃ N 粉末のそれよりも小さく、耐熱性絶縁体 8では Mo S i ₂ 粉末の平均粒径が S i a N 粉末のそれと同じ若しくはそれよりも大きくしてある。すなわち、各粉体の粒径を変更することにより発熱体 7及びィオン電流検出用電極 1 4と、耐熱性絶縁体 8とを作り分けるようにしている。また、発熱体 7及びイオン電流検出用電極 14と、耐熱性絶縁体 8とについて、 Mo S i ₂ 粉末と S i ₃ N ₄ 粉末との配合割合が変えられている。

より具体的な数値を示せば、発熱体 7及びィオン電流検出用電極 14 では M 0 S i 粉末の平均粒径が 1〜； m、 S i ₃ N₄ 粉末の平均粒径が 1 0〜 20〃mであり、耐熱性絶縁体 8では M o S i ₂ 粉末の平均粒径が約 1. 1〃m、 S i ₃ N ₄ 粉末の平均粒径が約 0. 7 mとなつている。また、発熱体 7及びイオン電流検出用電極 1 4と耐熱性絶縁体 8とについて、 Mo S i₂ 粉末と S i ₃ N₄ 粉末との配合割合を示せば、前者（発熱体 7及びイオン電流検出用電極 14) は Mo S i ₂ 粉末を 6 0〜70wt %、 S i N 粉末を 40〜30wt %とし、後者（耐熱性絶縁体 8 ) は M o S i ₂ 粉末を 20〜30wt %、 S i ₃ N ₄ 粉末を 80〜 70 w t %としている。また、両者とも、助材として Y ₂ 0₃ と A 1 0 とを合計 1 Ow t %程度添加している。

上記構成を有するセラミック発熱部 6において、発熱体 7及びイオン電流検出用電極 14では、小径の M o S i ₂ 粉末（導電性セラミック粉末）が大径の S i N₄ 粉末（絶縁性セラミツク粉末）を取り囲んで互いに連なっており、それにより発熱体 7及びイオン電流検出用電極 1 4 に電流が流れ、発熱体 7が発熱される。一方、耐熱性絶縁体 8では、大径の M 0 S i ₂ 粉末（導電性セラミック粉末）間に小径の S i ₃ N₄ 粉末（絶縁性セラミック粉末）が介在するため、両者は直列に並んだ状態となり発熱体 7に比べて抵抗が大きく絶縁層を形成する。

ここで、セラミツク発熱部 6の製造方法を図 3〜図 6を用いて説明する。先ず M o S i₂ 粉末と S i ₃ N₄ 粉末との混合物にバインダーを混練してペースト化し、発熱体 7、イオン電流検出用電極 1 4、耐熱性絶縁体 8を各々に所望の形状に射出成形する。このとき、図 3に示すように、複数個の発熱体 7及びイオン電流検出用電極 14は連結バー 2 8を介して連結状態で、かつタングステンリード線 9 a、 9 bが接続された状態で成形される。そして、各々の発熱体 7及びイオン電流検出用電極 1 4を、イオン電流検出用電極 1 4の途中部（図 3の一点鎖線部）にて切断する。

一方、図 4に示すように、耐熱性絶縁体 8を形成するための絶縁部 8 a、 8 bは、 2つ一組の半円柱状に形成され、それら絶縁部 8 a、 8 b の対向面にはそれそれに、発熱体 7、リード線 9 a、 9 b、イオン電流検出用鼋極 1 4を所定部位に収容するための溝 2 9が形成されている。

そして、図 5に示すように、絶縁部 8 a及び 8 bで包囲するように、溝部 2 9に発熱体 7及びィオン電流検出用電極 1 4の一体物を配置し、 1 7 0 0〜 1 8 0 0 °Cにてホットブレスする。その後、図 6の破線に沿うようにして、セラミック発熱部 6の外周部を切削加工すると、先端が球状でかつ円柱状のセラミック発熱部 6が得られる。このとき、発熱体 7はその全体が耐熱性絶縁体 8の埋設されるのに対し、イオン電流検出用電極 1 4の端面はセラミック発熱部 6の先端部において露出することとなる。

次に、上記のように構成されるグロ一プラグ 1 を用いたイオン電流検出システムを図 7、図 8を用いて説明する。なお、図 7、図 8は共に、本実施の形態におけるィオン電流検出システムの概要を示す構成図である。このうち図 7は、グロ一プラグ 1 (発熱体 7 ) の発熱状態、すなわちェンジン始動時における燃料の着火及び燃焼を促進するための状態を示し、図 8は、燃料燃焼に伴うイオン電流をグローブラグ 1 により検出する状態を示す。

各図において、ディーゼルエンジンのシリンダへッド 4 5にはねじ孔 1 6が形成されており、このねじ孔 1 6にグロ一プラグ 1が螺着されている。すなわち、グロ一プラグ 1 をシリンダへヅド 4 5に螺着する際には、六角部 4 4を所定の工具で挟み、同プラグ 1の雄ねじ部 4 3をねじ孑し 1 6にねじ入れるようにする。

グローブラグ 1のセラミック発熱部 6の先端部は、シリンダへヅド 4 5に形成された渦流室 1 7に突出配置されている。この渦流室 1 7にはビストン 1 8上部に設けられた主燃焼室 1 9が連通されており、渦流室 1 7は燃焼室の一部をなす。渦流室 1 7には燃料噴射ノズル 20の先端部が配設されており、この燃料噴射ノズル 2 0から渦流室 1 7内に燃料が噴射されるようになつている。

また、 1 2 V (ボルト）の直流電源からなるバッテリ 34とグローブラグ 1との間にはスィツチ回路 25が配設されており、このスィッチ回路 2 5は、 2つの 2位置切換えスイッチ 2 5の操作状態に応じてバッテリ 34とグローブラグ 1との間の電気経路を切り換える。スィッチ回路

25は、電子制御装置（以下、 E CUという） 30からの指令信号が入力されない通常時には発熱体発熱状態（図 7の状態）を保持し、 E CU

30からの指令信号が入力されると、発熱体発熱状態からイオン電流検出状態（図 8の状態）に移行する。このとき、切換えスィッチ 25 2つの可動片は連動する。

つまり、切換えスィツチ 25の端子 2 3 a、 24 aにはグロ一プラグ 1のリード線 1 1 a、 l i bがそれそれに接続されている。また、切換えスィッチ 2 5は、端子 2 3 a及び 24 aに対して選択的に接続される各々 2つずつの接点 2 3 b、 2 3 c及び 24 b、 24 cを有する。

かかる場合において、発熱体発熱状態では、図 7に示すように、端子 23 aと接点 2 3 bとの間が閉路されるとともに、端子 24 aと接点 2 4 bとの間が閉路されている。このとき、グローブラグ 1の一方のリード線 1 1 aには端子 2 3 a及び接点 23 bを介してバッテリ 34のブラス側が接続されるとともに、他方のリード線 1 1 bには端子 24 a及び接点 24 bを介してバッテリ 34のマイナス側が接続されている。すなわち、発熱体 7は発熱状態に保持される（このとき、図 7中の 2点鎖線で示す経路を電流が流れる）。なお、接点 2 4 bは、シリンダへヅド 4 5の一部にも接続されている。

また、イオン電流検出状態では、図 8に示すように、端子 2 3 aと接点 2 3 cとの間が閉路されるとともに、端子 2 4 aと接点 2 4 cとの間が閉路される。すなわち、切換えスィツチ 2 5は共にオープン状態となる。この場合、切換えスィッチ 2 3に並列に設けられた電気経路（図 8 の 2点鎖線で示す経路）のイオン電流検出用抵抗 2 6を介して、バッテリ電圧がリード線 1 1 aに印加される。つまり、セラミツク発熱部 6の先端に形成されたイオン電流検出用電極 1 4 とシリンダへッド 4 5 との間にバッテリ電圧が印加されることとなり、燃焼火炎帯の活性イオンの発生に伴い図 8中に 2点鎖線で示す経路でィオン電流が流れる。

なお、イオン電流検出用抵抗 2 6の抵抗値は 5 0 0 k Ω程度であって、このィオン電流検出用抵抗 2 6を流れるィオン電流は、当該抵抗 2 6の両端の電位差として電位差計 2 7により検出される。

ここで、イオン電流の検出原理を略述する。燃料噴射ノズル 2 0による噴射燃料が渦流室 1 7で燃焼に供されると、その燃焼火炎帯ではィォン化されたプラスイオンとマイナスイオンが大量に発生する。このとき、イオン電流検出用電極 1 4とそれに対面するシリンダへヅド 4 5との間にバッテリ電圧が印加されることにより、イオン電流検出用電極 1 4にはマイナスィオンが捕獲されるとともに、シリンダへッド 4 5にはブラスイオンが捕獲される。その結果、図 8に示す電流経路が形成され、この電流経路を流れるィオン電流がィオン電流検出用抵抗 2 6両端の電位差として検出される。

一方、 E CU 3 0は、 C P U、 R OM, R AM, 入出力回路等からなる周知のマイクロコンビュ一夕や A/D変換器（共に図示略）を中心に構成され、電位差計 2 7により検出された検出信号を入力する。また、 E C U 3 0には、ェンジン冷却水の温度を検出するための水温センサ 3 6の検出信号や、エンジンクランク角に応じてエンジン回転数を検出するための回転数センサ 3 2の検出信号が入力され、 E C U 3 0は各センサ 3 6、 3 2の検出信号に基づいて水温 T w、エンジン回転数 N eを検知する。

上記 E C U 3 0は、ディーゼルエンジンの低温始動時において、グロ —プラグ 1の発熱体 7を発熱させて燃料の着火及び燃焼を促進させる。また、ディーゼルエンジンの暖機完了時において、スィッチ回路 2 5に切換え指令信号を出力し、本システムの回路をイオン電流検出状態として燃焼イオン電流を検出する。なお、エンジン始動当初においては、スイッチ回路 2 5は発熱体発熱状態に保持されるようになっている。以下、図 9のフローチャートを用いて、スィッチ回路 2 5の切換え処理を説明する。図 9は、所定の時間の割り込み処理により実行される。

さて、図 9の処理がスタートすると、 E C U 3 0は、先ずステヅプ 1 1 0でエンジン暖機完了後であり、かつスィヅチ回路 2 5がイオン電流検出状態にあるか否かを判別する。エンジン始動当初においては、ステップ 1 1 0が否定判別され、 E CU 3 0は続くステップ 1 2 0で水温 T w及びエンジン回転数 N eを読み込む。

その後、 E C U 3 0は、ステップ 1 3 0で水温 Twが所定の暖機完了温度（本実施の形態では、 6 0 °C) 以上であるか否かを判別するとともに、ステップ 1 4 0でエンジン回転数 N eが所定回転数（本実施の形態では、 2 0 0 0 r p m ) 以上に達しているか否かを判別する。かかる場合、ステップ 1 3 0、 1 4 0が共に否定判別されれば、 E C U 3 0は、エンジンの暖機が完了しておらず、グローブラグ 1 (発熱体 7 ) による発熱が必要であるとみなし、ステップ 1 5 0に進む。また、ステップ 1 3 0、 1 4 0のいずれかが肯定判別されれば、 E CU 3 0は、エンジンの暧機が完了した、あるいはグローブラグ 1 (発熱体 7 ) による発熱が不要であるとみなし、ステップ 1 6 0に進む。

ステップ 1 5 0に進んだ場合、 E C U 3 0は、スィツチ回路 2 5を発熱体発熱状態（図 7の状態）に保持し、その後本処理を終了する。この状態では、グロ一プラグ 1の発熱作用によって燃料の着火及び燃焼が促進される。

また、ステヅブ 1 6 0に進んだ場合、 E C U 3 0は、スィッチ回路 2 5を発熱体発熱状態からイオン電流検出状態（図 8の状態）に移行させ、その後本ルーチンを終了する。この状態では、イオン電流検出用抵抗 2 6により燃料燃焼時に生じるイオン電流が検出される。

なお、ステップ 1 4 0が肯定判別されてステヅブ 1 6 0に進む場合とは、例えばレーシング状態で一時的にエンジン回転数 N eが上昇する場合が考えられ、この場合にはエンジン暖機が未だ完了していない。したがって、スィッチ回路 2 5が一旦イオン電流検出状態に移行したとしても、 E CU 3 0は、次回処理時のステップ 1 1 0を否定判別し、ステツプ 1 3 0、 1 4 0の判別処理を再び実施する。そして、一時的なェンジン回転数 N eの上昇が収まり、同回転数 N eが低下すると（N eく 2 0 00 r pm) 、スィッチ回路 2 5を再度、発熱体発熱状態に復帰させる (ステップ 1 5 0 ) 。

その後、水温 Tw 6 0。Cとなりエンジン暖機が完了すると、 E CU 3 0はステップ 1 1 0を肯定判別する。そして、エンジン暖機が完了し、かつスィツチ回路 2 5がイオン電流検出状態に移行した後には、 E CU 3 0はステップ 1 1 0を毎回肯定判別する。これにより、当該スィッチ回路 2 5がイオン電流検出状態（図 8の状態）のままで保持されることとなる。図 1 0は、オシロスコープを用いて燃料燃焼時に発生するイオン電流を親察した際の電流波形図である。同図において、圧縮 T D C直後（燃料噴射時期の直後）に電圧が急上昇している波形が燃料の燃焼によるィオン電流波形であり、 A点が燃焼の開始位置、すなわち着火時期に相当する。また、このイオン電流波形には、 2つの山が観測される。つまり、燃焼初期には、拡散火炎帯の活性イオンにより第 1の山 B 1が観測され、燃焼中後期には筒内圧上昇による再イオン化により第 2の山 B 2が観測される。

この場合、 E C U 3 0は、イオン電流波形の第 1の山 B 1から実際の着火時期を検出するとともに、検出された実際の着火時期と目標着火時期との差をなくすべく着火時期のフィードバック制御を実施する。また、 E C U 3 0は、イオン電流波形の第 2の山 B 2から異常燃焼、失火等の燃焼状態を検出し、その検出結果を燃料噴射制御に反映させる。こうしてイオン電流をエンジンの燃料噴射制御に反映させることにより、きめ細かくエンジンの運転状態を制御することが可能となる。

次に、本実施の形態における効果を説明する。

( a ) 本実施の形態のグロ一プラグ 1は、耐熱性絶縁体 8 と、耐熱性絶縁体 8に埋設され、一対のリード線 9 a、 9 b ( 1 1 a , 1 1 b ) によって通電されて発熱する発熱体 7 と、発熱体 7に一体的に形成され、燃焼火炎中のイオン化の状態を検出するためのイオン電流検出用電極 1 4とを備える。つまり、イオン電流検出用電極 1 4は、その一部（端面）が渦流室 1 7内で発生する火炎にさらされるように構成した。かかる構成によれば、イオン電流の検出時において、イオン電流検出用電極 1 4 とそれに近接する渦流室 1 7の内壁とは、燃料燃焼時に発生する燃焼ィオン（ブラス及びマイナスイオン）を捕獲するための 2電極を形成する。その結果、非常に簡単な構成であるにもかかわらず、精度良くイオン電流を検出することができ、安価なィオン電流検出用センサとしてのグロ

—プラグ 1 を提供することができる。

( b ) また、本グロ一プラグ 1では、イオン電流検出用電極 1 4の大部分が耐熱性絶縁体 8に埋設され、その一部のみが外部に露出しているため、グローブラグ 1外周に若干量の力一ボンが付着したとしても従来技術（米国特許第 4、 7 3 9、 7 3 1号）のように電極とハウジング (アース側）との間が導通されてイオン電流が誤検出されるといった不具合が生じにくくなる。特に本実施の形態の構成では、ィオン電流検出用電極 1 4の露出部がグローブラグ 1の先端部に設けられているため、当該露出部と渦流室 1 7 とが十分に離間しており、上記のような不具合をより好適に解消することができる。

なお、グロ一プラグ 1の使用に伴ってその外周に付着する若干量の力一ボンは発熱体 7の発熱動作（例えば、エンジンの低温始動時におけるグロ一動作）によって焼き切られる。その結果、イオン電流の検出に際しても長期にわたってその検出性能を保持することができる。

( c ) さらに、かかる構成において、発熱体 7自体は、耐熱性絶縁体 8の内部に埋設されているため、酸化消耗による発熱特性の変化を招くことはなく、長期にわたって高い発熱性能を維持することができる。また、淌流室 1 7内での熱的衝擎等に起因して発熱体 7が破損する等の不具合も回避できる。図面にて説明すれば、発熱体 7が酸化消耗すると、その抵抗値が変化し、図 1 1 に示すように発熱性能が低下する（図に破線で示す）。しかし、本実施の形態では、かかる不具合が回避できる (図の実線の特性が維持される）。

( d ) さらに、本実施の形態のグロ一プラグ 1においては、イオン電流検出用電極 1 4 (及び発熱部 7 ) を導電性セラミック材料により成形した。それにより、高温な燃焼ガスにさらされてもイオン電流検出用電極 1 4の酸化消耗が最小限に抑えられ、グロ一プラグ 1 によるイオン電流検出性能の耐久性をより一層向上させることができる。

( e ) また、グロ一プラグ 1のセラミック発熱部 6 (発熱体 7、ィォン鼋流検出用電極 1 4、耐熱性絶縁体 8 ) を、導電性セラミック粉未 ( M 0 S i ₂ 粉末）と絶縁性セラミック粉末（ S i ₃ N ₄ 粉末）との混合物により形成した。そのため、耐熱性及び耐消耗性に優れたセラミツク発熱部 6 を提供することができる。また、本セラミック発熱部 6は、エンジンの低温始動時において良好なる始動補助機能を維持することができる。

( f ) 上記グローブラグ 1の製作に際しては、導電性セラミック粉末と絶縁性セラミック粉末との混合物からセラミック発熱部 6 (発熱体 7、イオン電流検出用電極 1 4、耐熱性絶縁体 8 ) を成形するとともに、耐熱性絶縁体 8の外周面を切削加工してイオン電流検出用電極 1 4を外部に露出させるようにした。かかる工程によれば、特に煩雑な製造工程を要することもなく、簡便な方法にて上記のイオン電流検出機能を兼ね備えたグロ一プラグ 1 を製作することができる。

( ) 一方、本実施の形態のイオン電流検出装置ではスィッチ回路 2 5を設け、同スィッチ回路 2 5により、発熱体発熱状態とイオン電流検出状態とを切り換えるようにした。すなわち、上記 2つの状態の電圧印加は共通のリード線 1 1 a、 1 1 bを用いて行われ、両状態の切換えはスィッチ回路 2 5により選択的に実施される。したがって、本イオン電流検出装置において、その発熱体 7に接続されるリード線 1 1 a、 1 1 bの配線構成や、その他ィオン電流の検出に関する構成が簡素化でき、安価なイオン電流検出装置を提供することができる。

( h ) 併せて、本実施の形態では、ディーゼルエンジンに本イオン電流検出装置を適用することとし、バッテリ 3 4の一端に発熱体 7に接続された片方のリード線 1 1 aを接続するとともに、他端にシリンダへッド 4 5 を接続するようにした。この場合、イオン電流を検出するために必要な対向電極（イオン電流検出用電極 1 4及び渦流室 1 7の壁部）の構成が簡素化できる。

( i ) 特に、本実施の形態のイオン電流検出装置は、ディーゼルェンジンの燃焼室内での燃焼火炎帯の活性ィオンを検出するものであるため、燃焼ィオン密度が高い状態でイオン電流を検出することができ、その検出精度を高めることができる。したがって、ディーゼルエンジンの燃焼状態を精度良く検出し、その検出結果を燃料噴射制御に反映させることも可能となる。

( j ) 本実施の形態では、スィツチ回路 2 5 (接点 2 3 c ) を介することなく、直接、イオン電流検出用電極 1 4 とシリンダへヅド 4 5 との間にバッテリ 3 4による供給電源を印加するように構成したため、スィツチ回路 2 5の切換え動作によるノィズ等の悪影響を排除することができる。すなわち、スイッチ回路 2 5の各接点は酸化によって抵抗値が上昇し、このような接点抵抗の上昇時には元々微弱なイオン電流の検出が困難になるおそれがある。しかし、本実施の形態では、上記のような不具合を解消することができる。

( k ) また、本実施の形態では、通常の車載バヅテリ 3 4によりィォン鼋流を検出するようにしたため、イオン電流検出用の電源として車載バッテリ以外の電源が不要となり、構成の複雑化を招くことなくイオン電流検出装置を実現することができる。

次に、本発明の第 2〜第 7の実施の形態におけるグロ一ブラグの構成を図 1 2〜図 2 5を用いて説明する。ただし、各実施の形態の構成において、上述した第 1の実施の形態と同等であるものについては図面に同一の記号を付すと共にその説明を簡略化する。そして、以下には第 1の実施の形態との相違点を中心に説明する。

<< 第 2の実施の形態 > >

図 1 2は、第 2の実施の形態におけるグロ一ブラグの要部を示す断面図である。上記第 1の実施の形態では、耐熱性絶縁体 8の先端部（球状部）にイオン電流検出用電極 1 4を設けていたが、本実施の形態では、耐熱性絶縁体 8の側面部にイオン電流検出用電極' 1 4 Aを設けている。つまり、イオン電流検出用電極 1 4 Aの端面は、耐熱性絶縁体 8の側面において同一面で露出している。この場合にも、上記第 1の実施の形態と同様に、本発明の目的を達成することができる。なお、イオン電流検出用電極 1 4 Aは発熱体 7に一体成形され、両部材 1 4 A、 7は電気的に接続された状態となっている。また、発熱体 7自体は耐熱性絶縁体 8 によって保護されているため、その発熱特性が損なわれることもない。 << 第 3の実施の形態 >>

図 1 3は、第 3の実施の形態におけるグロ一ブラグの要部を示す断面図である。図 1 3のグローブラグでは、耐熱性絶縁体 8の先端部においてリード線 9 cを介してィオン鼋流検出用電極 1 4 Bが発熱体 7に電気的に接続されている。このとき、発熱体 7 とイオン電流検出用電極 1 4 Bとの組成は同じになっている。かかる構成においても、本発明の目的を達成することができる。

« 第 4の実施の形態 >>

図 1 4は、第 4の実施の形態におけるグロ一ブラグの要部を示す断面図である。本実施の形態のグローブラグでは、図 1 4に示すように、耐熱性絶縁体 8の先端部においてイオン電流検出用電極 1 4 Cの端面が比較的広い面積を有することを特徴としている。なお、このイオン電流検出用電極 1 4 Cは、グロ一プラグを下方から見て横一字状をなす（図示は省略する）。かかる構成においても、本発明の目的を達成することができる。特に本構成では、イオン電流検出用電極 1 4 Cが燃焼火炎にさらされる面積が広いため、イオン電流をより一層精度良く検出することが可能となる。

ここで、図 1 4のグローブラグの製造方法の特徴部分について図 1 5、図 1 6を用いて説明する。つまり、製造当初において、発熱体 7及びィオン電流検出用電極 1 4 Cは、 M o S i ₂ 粉末と S i ₃ N ₄ 粉末との混合物を射出成形することにより図 1 5の形状に成形される。このとき、図 1 5に示すように、複数個の発熱体 7及びィオン電流検出用電極 1 4 Cが連結バー 2 8を介して連結状態で成形される。そして、各々の発熱体 7及びィオン亀流検出用電極 1 4 Cを、連結バー 2 8の途中部（図 1 5の一点鎖線部）にて切断する。

その後、発熱体 7及びイオン電流検出用電極 1 4 C等を耐熱性絶縁体 8にて包囲して 1 7 0 0〜 1 8 0 0 °Cにてホットプレスする。そして図 1 6の破線に沿うようにして、セラミツク発熱部 6の外周部を切削加工すると、先端が球状でかつ円柱状のセラミック発熱部 6が得られる。このとき、発熱体 7はその全体が耐熱性絶縁体 8の埋設されるが、イオン電流検出用電極 1 4 Cの端面はセラミツク発熱部 6の先端部において横一字状に露出することとなる。

<< 第 5の実施の形態 >>

図 1 7は、第 5の実施の形態におけるグローブラグの要部を示す断面図である。つまり、上記各実施の形態では、耐熱性絶縁体 8の外周面とィオン電流検出用電極の露出端面とを同一面としていたが、本実施の形態では、図 1 7に示すように、ィオン電流検出用電極 14 Dを耐熱性絶縁体 8の外周面よりも突出させている。この場合にも、上記各実施の形態と同様に、本発明の目的を達成することができる。また、かかる構成によれば、ィオン電流検出用電極 1 4 Dの露出面積が大きくなるため、イオン電流の検出精度が向上する。なお、イオン電流検出用電極 1 4 D の突出部の形状は、円錐状、角錐状、円柱状、 J字状、逆 T字状にする等、任意でよく、さらにはその突出電極を複数個設けてもよい。

<< 第 6の実施の形態 >>

図 1 8 A、図 1 8 B、図 1 9 A、図 1 9 Bは、第 6の実施の形態におけるグローブラグの要部を示す断面図である。つまり、上記各実施の形態では、発熱体とイオン電流検出用電極とを一体成形して電気的に接続するか（第 3の実施の形態以外）、又は共通のリード線を介して電気的に接続していた（第 3の実施の形態）。これに対して、本実施の形態では、発熱体とイオン電流検出用電極とを別体に形成するとともに、これら両部材（発熱体及びイオン電流検出用電極）からそれそれ別のリード線を取り出して当該両部材を電気的に接続している。

図 1 8A、図 18 Bのグローブラグは、耐熱性絶縁体 8の先端部（球状部）にイオン電流検出用電極 14 Eを設けた例を示す。詳細には、図 1 8 Aでは、 U字状の発熱体 7の両端からリード線 9 a、 9 bを取り出すと共に、そのうちの一方のリード線 9 bとィオン電流検出用電極 14 Eから取り出されたリード線 9 dとを、耐熱性絶縁体 8内部にて接続させている。

また、図 1 8 Bでは、発熱体 7及びィオン電流検出用電極 1 4 Eと、リード線 9 b、 9 d、 9 eの構造は図 1 8 Aと略同様であるが、外部からの信号入力部が異なる構成となっている。つまり、リード線 9 eは耐熱性絶縁体 8の側面に露出しており、この露出部は環状の導電体 5 5を介して外部リード線 9 f に接続されている。また、リード線 9 b、 9 d は耐熱性絶縁体 8端面に設けられた導電層 5 7 により電気的に接続されている。

一方、図 1 9 A、図 1 9 Bのグロ一プラグは、耐熱性絶縁体 8の側面に環状のイオン電流検出用電極 1 4 Fを設けた例を示す。詳細には、図 1 9 Aでは、 U字状の発熱体 7の両端からリード線 6 2、 6 3を取り出すと共に、そのうちの一方のリード線 6 3とィオン電流検出用電極 1 4 Fから取り出されたリード線 6 4とを、耐熱性絶縁体 8内部にて接続させている。

また、図 1 9 Bでは、発熱体 7及びィオン電流検出用電極 1 4 Fと、リード線 6 2〜 6 4 との構造は図 1 9 Aと略同様であるが、外部からの信号入力部が異なる構成となっている。つまり、リード線 6 2は耐熱性絶縁体 8の側面に露出しており、この露出部は環状の導電体 6 5を介して外部リード線 6 6に接続されている。また、リード線 6 3、 6 4は耐熱性絶縁体 8端面に設けられた導電体 6 7により電気的に接続されている

上記図 1 8 A、図 1 8 B、図 1 9 A図 1 9 Bのいずれの場合にも、上記各実施の形態と同様に、簡単な構成でかつ精度良くイオン電流を検出することができるとともに、発熱体 7の発熱性能を長期にわたって維持することができ、本発明における所望の効果を得ることができる。くく第 7の実施の形態 >>

次に、請求項 5、 8及び 9に記載の発明にかかる第 7の実施の形態を説明する。つまり、上記第 1〜第 6の各実施の形態ではいずれも、発熱体とイオン電流検出用電極とを電気的に接続して構成していたが、本実施の形態では発熱体とィォン電流検出用電極とを電気的に絶縁して構成することを特徴とし、こうして構成されるグロ一プラグを用いたイオン電流検出装置を具体化するものである。

図 2 0は、本実施の形態におけるグローブラグ 1の要部を示す断面図である。同図において、セラミック発熱部 6の耐熱性絶縁体 8には、発熱体 7 とイオン電流検出用電極 1 4 Gとが別体として埋設され、当該発熱部 6の先端にはイオン電流検出用電極 1 4 Gの一部（先端面）が露出している。発熱体 7の両端に接続された一対のリード線 7 2、 7 3のうち、一方のリード線 7 2は耐熱性絶縁体 8の側面から取り出されてハウジング 4に電気的に接続され、他方のリード線 7 3はハウジング 4 とは絶縁されつつ耐熱性絶縁体 8の外部に導かれている。また、イオン電流検出用電極 1 4 Gに接続されたリード線 7 4は、発熱体 7側のリ一ド線 7 3並びにハウジング 4に対して絶縁されつつ耐熱性絶縁体 8の外部に導かれている。

ここで、上記構成のセラミック発熱部 6の製造過程を図 2 1を用いて簡単に説明する。先ずは各実施の形態と同様に M o S i 2 粉末と S i 3

4 粉末との混合物にバインダーを混練してペーストイ匕し、発熱体 7、イオン電流検出用電極 1 4 G、耐熱性絶縁体 8を各々に所望の形状に射出成形する。このとき、耐熱性絶縁体 8は半円柱状に分割形成されており、その間に、発熱体 7、発熱体 7に接続されたリード線 7 2、 7 3、イオン電流検出用電極 1 4 G及びそれに接続されたリード線 7 4が所定位置、すなわち、耐熱性絶縁体 8に形成された溝部 7 5に収容配置される。そして、発熱体 7及びイオン電流検出用電極 1 4 G等を耐熱性絶縁体 8にて包囲しながら各部材を組み付けた後に、その一体物を 1 7 0 0 〜 1 8 0 0 °Cにてホヅ卜ブレスする。さらにその後、セラミツク発熱部 6の外周部を切削加工すると、先端が球状でかつ円柱状のセラミック発熱部 6が得られる。このとき、図 2 0に示すように、発熱体 7はその全体が耐熱性絶縁体 8の埋設されるのに対し、イオン電流検出用電極 1 4 Gの端面はセラミック発熱部 6の先端部において露出することとなる。次に、上記のように構成されるグロ一プラグ 1 を用いたイオン電流検出システムを図 2 2を用いて説明する。同図において、グロ一プラグ 1 のハウジング 4はエンジンのシリンダへヅド 4 5に螺着され、同プラグ 1のセラミック発熱部 6の先端部は、シリンダへヅド 4 5 に形成された渦流室 1 7に突出配置されている。渦流室 1 7には、同室内 1 7に燃料を噴射する燃料噴射ノズル 2 0の先端部が配設されている。

発熱体 7の一方のリード線 7 2は、ハウジング 4を介してアースされ、他方のリード線 7 3は、グロ一リレー 7 6を介して定格 1 2 V (ボルト）のバヅテリ 3 4のプラス側に接続されている。グロ一リレー 7 6は E C U 3 0からの指令信号に応じて 0 N / 0 F Fされ、通常時は 0 F F状態に保持されている。つまり、 E C U 3 0からの指令に従いグロ一リレー 7 6が O Nされると、発熱体 7はバッテリ 3 4からの電力供給により発熱され、同リレー 7 6が 0 F Fされると、当該発熱状態が停止されることとなる。

また、イオン電流検出用電極 1 4 Gに接続されたリード線 7 4は、ィオン電流検出用抵抗 2 6を介してパヅテリ 3 4のブラス側に常時接続されている。したがって、上記構成によれば、燃料噴射ノズル 2 0による燃料噴射に伴なう燃料の燃焼毎に、その都度、イオン電流が検出されることとなる。なお、イオン電流検出用抵抗 2 6の抵抗値は 5 0 O k Q程度であって、このイオン電流検出用抵抗 2 6を流れるイオン電流は、当該抵抗 2 6の両端の電位差として電位差計 2 7により検出され E C U 3 0に入力される。

以下、図 2 3のフローチャートを用いて、グロ一リレー 7 6の切換え処理を説明する。図 2 3は、ィグニションキーの◦ N操作に伴う電源投入に従い E C U 3 0により実行される。

さて、図 2 3の処理がスタートすると、 E CU 3 0は、先ずステップ 2 0 1でエンジン暖機完了後であるか否かを判別する。エンジン始動当初においては、ステップ 2 0 1が否定判別され、 E C U 3 0は続くステッブ 2 0 2で水温 T w及びェンジン回転数 N eを読み込む。

その後、 E CU 3 0は、ステップ 2 0 3で水温 Twが所定の暖機完了温度（本実施の形態では、 6 0°C) 以上であるか否かを判別するとともに、ステップ 2 04でエンジン回転数 N eが所定回転数（本実施の形態では、 2 0 0 0 r pm) 以上に達しているか否かを判別する。かかる場合、ステップ 2 0 3、 2 04が共に否定判別されれば、 E CU 3 0は、エンジンの暖機が完了しておらず、グローブラグ 1 (発熱体 7 ) による発熱が必要であるとみなし、ステップ 2 0 5に進む。また、ステップ 2 0 3、 20 4のいずれかが肯定判別されれば、 E CU 3 0は、エンジンの暧機が完了した、あるいはグローブラグ 1 (発熱体 7 ) による発熱が不要であるとみなし、ステップ 2 0 6に進む。

ステップ 2 0 5に進んだ場合、 E CU 3 0は、グロ一リレー 7 6を 0 N状態とし、その後ステップ 2 0 1に戻る。この状態では、グロ一ブラグ 1の発熱作用によって燃料の着火及び燃焼が促進される。

また、ステップ 2 0 6に進んだ場合、 E CU 3 0は、グロ一リレー 7 6 を ON状態から O F F状態に移行させ、その後ステップ 2 0 1に戻る _c なお、ステップ 2 0 4が肯定判別されてステップ 2 0 6に進む場合とは、例えばレーシング状態で一時的にエンジン回転数 N eが上昇する場合が考えられ、この場合には、一時的なエンジン回転数 N eの上昇が収まり次第、グロ一リレー 7 6が再度、 O N状態（発熱体発熱状態）に復帰させられる（ステップ 2 0 5 ) 。その後、水温 T w≥ 60 °Cとなりェンジン暖機が完了するとグロ一リレー 7 6が〇 F Fされ（ステップ 20 6 ) 、それと共に E CU 30は、ステヅプ 2 0 1を肯定判別してステッブ 20 7に進む。そして、 E CU 30は、ステップ 2 07で、燃料噴射ノズル 20による燃料噴射時期の夕イミングにおいてイオン電流検出用抵抗 2 6により検出された電流値 I pを読み込み、続くステップ 208で当該電流値 I pが所定のしきい値 I t h以上であるか否かを判別する。この電流値 I pは、セラミック発熱部 6外周に付着した力一ボンにより流れる漏洩電流の値に相当する。

ステップ 208が否定判別された場合（ I pく I t hの場合）、 E C U 30はステップ 2 0 1に戻る。かかる場合、セラミツク発熱部 6外周にカーボンが付着していない、又は付着カーボンが許容量以下であるとして、グロ一リレー 76が 0 F F状態のままで保持される。

一方、ステップ 2 08が肯定判別されると（ I p^ I t hの場合）、 E CU 30はステヅブ 20 9に進み、グロ一リレー 7 6をそれまでの 0 F F状態から ON状態（発熱体発熱状態）に移行させる。つまり、ステヅブ 208が肯定判別された場合には、セラミツク発熱部 6外周に許容量を超える力一ボンが付着していると考えられる。この場合、付着力一ボンに起因してイオン電流検出用電極 1 4 Gとアース側（ハウジング 4 及びシリンダヘッド 45側）との間の絶縁抵抗が低下し、漏洩電流が流れる（ I p I t hとなる）。よって、付着カーボンを焼き切るべく、グロ一リレー 7 6を ONさせて発熱体 7を発熱させる。

その後、 E CU 30は、ステップ 2 1 0でグロ一リレー 76の ON状態を所定時間（本実施の形態では、 2秒間）だけ保持し、続くステップ 2 1 1でグロ一リレー 76を O F F状態に復帰させる。そして、再びステツブ 20 1に戻る。それ以降、 E CU 30は、ステップ 20 7で漏洩電流を監視しつつ、グロ一リレー 7 6を最適状態で ON/ OF F制御する。

なお、本実施の形態では、グロ一リレー 7 6により請求項記載のスィツチング手段が構成されている。また、図 2 3のステップ 2 0 7が請求項記載の漏洩電流検出手段に相当し、ステップ 2 0 8〜 2 1 1 が請求項記載の操作手段に相当する。

図 2 4 A、図 2 4 Bは、オシロスコープを用いて燃料燃焼時に発生するイオン電流を観察した際の電流波形図である。ただし、図 2 4 Aは、セラミヅク発熱部 6外周に力一ボンが付着していない状態について示し、図 2 4 Bは、セラミック発熱部 6外周にカーボンが付着した状態について示す。

図 2 4 Aにおいて、燃料噴射のタイミング直後に電圧が急上昇している波形が燃料の燃焼によるィオン電流波形であり、 A点が燃焼の開始位置、すなわち着火時期に相当する。このとき、燃料噴射のタイミングでは、電流値は略「 0」に保持されている。また、このイオン電流波形には、 2つの山が観測される。つまり、燃焼初期には、拡散火炎帯の活性イオンにより第 1の山 B 1 1が観測され、燃焼中後期には筒内圧上昇による再イオン化により第 2の山 B 1 2が観測される。

この場合、 E C U 3 0は、ィオン電流波形の第 1の山 B 1 1から実際の着火時期を検出するとともに、検出された実際の着火時期と目標着火時期との差をなくすべく着火時期のフィ一ドバック制御を実施する。また、 E C U 3 0は、イオン電流波形の第 2の山 B 1 2から異常燃焼、失火等の燃焼状態を検出し、その検出結果を燃料噴射制御に反映させる。こうしてィオン電流をエンジンの燃料噴射制御に反映させることにより、きめ細かくエンジンの運転状態を制御することが可能となる。

一方、図 2 4 Bにおいては、燃料噴射のタイミングで許容レベル（しきい値 I t h ) を超える漏洩電流が観測される。したがって、当該状態では、発熱体 7の発熱作用により付着力一ボンの除去が実施される（図 2 3のステップ 2 0 9〜2 1 1が実施される）。かかる力一ボンの付着状態において、その状態を放置しておくと、漏洩電流値が次第に大きくなり、やがて第 1の山 B 1 1 との区別が困難になるおそれがあるが、そのような不都合も回避される。

ここで、本実施の形態のイオン電流検出システムは、図 2 5に示すように構成してもよい。図 2 5の構成では 2つの直流電源が設けられており、その一方は発熱体 7を発熱させるための発熱体用電源 7 7であり、他方はィォン電流を検出するためのィォン電流検出用電源 7 8である。この場合、発熱体 7の一方のリード線 7 3 と発熱体用電源 7 7 との間には、グローブラグ 1の発熱動作を 0 N / 0 F Fするためのグロ一リレー 7 6が配設され、ィオン電流検出用電極 1 4 Gのリード線 7 4 とイオン電流検出用電源 7 8 との間には、イオン電流検出用抵抗 2 6が配設されている。かかる場合にも、常時、イオン電流が検出されつつ発熱体 7の発熱動作が操作できる。なお、発熱体用電源 7 7 としては例えば 1 2 V (ボルト）の直流電源（一般的な車載バッテリ）を用い、イオン電流検出用電源 7 8 としては例えば 5 0 V (ボルト）の直流電源を用いている。以上、第 7の実施の形態によれば、上記各実施の形態と同様に、非常に簡単な構成であるにもかかわらず、精度良くイオン電流を検出することができるなどの効果が得られるのは勿論のこと、その他にも以下に示す効果が得られる。

(ィ）本実施の形態のグロ一プラグ 1では、発熱体 7 とイオン電流検出用電極 1 4 Gとを絶縁させて構成した。この場合、発熱体 7 とイオン電流検出用電極 1 4 Gとは別々の電源絰路にて通電されることになるため、発熱体 7を発熱させながらそれと同時にイオン電流検出用電極 1 4 Gによりイオン電流を検出することができる（すなわち、燃焼状態を把握することができる）。

(口）また、本実施の形態では、燃料噴射のタイミングにて漏洩電流としての電流値 I pを検出し、その電流値 I pが所定のしきい値 I t h 以上であれば一時的に発熱体 7 を発熱させるようグロ一リレー 7 6を操作するようにした（図 2 3のステップ 2 0 9〜 2 1 1 ) 。つまり、漏洩電流としての電流値 I pに基づいてセラミック発熱部 6外周のカーボン付着状態を推定し、カーボン付着量が許容値を超えるとみなされる状態であれば、グローブラグ 1の発熱作用により付着カーボンを焼き切るようにした。その結果、常に所望のイオン電流波形が検出できることとなり、その検出結果を用いた着火時期検出や失火検出等の処理を精度良く実施することができる。因みにかかる場合にも、イオン電流の検出動作を中断することなく、カーボンの除去処理を実施することができるという有利な効果が得られる。

(ハ）また、本実施の形態では、燃料噴射のタイミングにて漏洩電流 (電流値 I p ) を検出するようにした。つまり、燃料噴射のタイミングとは、ディーゼルエンジンの燃焼室圧力が上昇し、かつ燃料の燃焼直前の時期に相当する。したがって、上記のように力一ボンが付着した状況下では、確実に漏洩電流を検出することができる。

なお、本発明は、上記各実施の形態の他に次の形態にて実現できる。 ( 1 ) 上記各実施の形態では、発熱体とイオン電流検出用電極とを同一組成（同一粒径）の混合物（小径の M o S i ₂ 粉末と、大径の S i 3 N ₄ 粉末との混合物）にて構成したが、これを変更し、発熱体とイオン電流検出用電極とを異なる組成の混合物により構成してもよい。かかる場合、両部材の組成を変えることにより、発熱体の抵抗値とイオン電流検出用電極の抵抗値とが異なる値となる。例えばイオン電流検出用電極に対しては、導電性セラミック粉末としての M o S i ₂ 粉末の径を発熱体よりも大きくし（又は、絶縁性セラミック粉末としての S i ₃ N ₄ 粉末の径を小さくし）、その抵抗値を大きくする。このような作り分けはグロ一プラグの用途に応じて行われる。

つまり、イオン電流の検出結果を例えば失火検出に用いるのであれば、イオン電流の有無だけを判定すればよいため、イオン電流検出用電極の抵抗値は比較的大きくすることができ例えば約 5 M Ω以下であればよい (ただし、発熱体は 1 Ω程度）。また、イオン電流の検出結果を例えば着火時期検出に用いるのであれば、イオン電流の立ち上がりを瞬時に検出する必要があるのでイオン亀流検出用電極の抵抗はなるべく小さい方が望ましい（ 5 0 0 k Ω以下が望ましい）。図面で説明すれば、図 2 6 に示すように、イオン電流検出用電極の抵抗値が大きくなるほど、ィォン電流の立ち上がりが鈍くなる。

( 2 ) また、上記各実施の形態では、導電性セラミック粉末としての M o S i ₂ 粉末と、絶縁性セラミック粉末としての S i ₃ N ₄ 粉末との粒径及び配合割合を変えることにより、発熱体、イオン電流検出用電極及び耐熱性絶縁体を作り分けていたが、これを変更してもよい。例えば、 M 0 S i ₂ 粉末と S i ₃ N 4 粉末との粒径だけを変えて前記各部材を作り分けたり、あるいは M o S i ₂ 粉末と S i ₃ N ₄ 粉末との配合割合だけを変えて前記各部材を作り分けたりしてもよい。この場合、「M o S i ₂ 粉末の粒径く S i ₃ N ₄ 粉末の粒径」とすれば抵抗値が小さくなつて導通部材としての発熱体及びイオン電流検出用電極が成形でき、「M o S i 2 粉末の粒径 > S i ₃ N ₄ 粉末の粒径」とすれば抵抗値が大きくなって絶縁部材としての耐熱性絶縁体が成形できる。また、各粉末の配合割合を変更することについて述べれば、 M o S i ₂ 粉末の配合割合が多くなるほど抵抗値が小さくなり、 S i ₃ N ₄ 粉末の配合割合が多くなるほど抵抗値が大きくなる。 ( 3 ) 上記各実施の形態において、グロ一プラグ 1の一端に 2つの端子を設け、これにより 2線式のグロ一プラグを構成してもよい。この場合、導電線としてのリード線 1 1 a、 1 1 bは、前記 2つの端子に電気的に接続されることとなる。

( 4 ) 上記第 1の実施の形態では、イオン電流検出システム（図 7、

8 ) において発熱体発熱状態とイオン電流検出状態とを切り換えるために 2つの 2位置切換えスィッチ 2 5からなるスィッチ回路 2 5を用いたが、これを変更してもよい。例えば、大電流を制御可能な半導体スイツチ（トランジスタ、サイリス夕等）に変更してもよく、上記 2つの状態を切換え可能な手段であればよい。また、第 7の実施の形態におけるィオン電流検出システム（図 2 2、 2 5 ) についても同様に、スィッチング手段としてのグロ一リレー 7 6を半導体スィツチ等にに変更してもよい。

( 5 ) 上記第 1の実施の形態では、発熱体発熱状態とイオン電流検出状態とにおいて共通の直流電源（車載バッテリ 3 4 ) を用いたが、 2つの直流電源を用いる構成としてもよい。具体的には、発熱体 7を発熱させるための発熱体用電源と、イオン電流を検出するためのイオン電流検出用電源とを用意し、例えば発熱体用電源として 1 2 V (ボルト）の直流電源（車載バッテリ）を用い、ィオン電流検出用電源として 5 0 V (ボルト）の直流電源を用いる。

( 6 ) 上記第 1の実施の形態では、 E C U 3 0が実行する制御プログラム（図 9のルーチン）によってスイッチ回路 2 5を動作させ、それにより発熱体発熱状態とイオン電流検出状態とを切り換えるように構成していたが、これを変更してもよい。例えば、エンジン始動から所定時間 ( 1〜 2分程度）だけ発熱体発熱状態とし、所定時間経過後は、自動的に発熱体発熱状態からイオン電流検出状態に切り換えるようにしてもよい。また、上記 2つの状態の切換え動作を機械的に行わせるようにしてもよい。具体的には、バイメタルとその変形により動作する切換えスィツチとを採用し、同スィッチの動作により前記 2つの状態を切り換えるように構成してもよい。

( 7 ) 上記第 6及び第 7の実施の形態で記載したように、発熱体とィオン電流検出用電極とが別体にて構成される場合において、イオン電流検出用電極を下記の（ 7 — 1 ) 〜（ 7— 5 ) に示す材料にて構成してもよい。

( 7— 1 ) 高融点金属にてイオン電流検出用電極を構成する。因みに、発熱体の発熱温度が 1 0 0 0〜 1 2 0 0。Cであることから、 1 3 0 0。C 以上の高融点材料が望ましい。その具体例としては、 · I r、 R h、 R u、 O s等の貴金属、及びその合金材料を用いる。この場合、前記貴金属が絶縁性セラミック材としての窒化珪素に対し、窒化物ゃ珪化物を生成しないので、焼結性が良好で、かつ耐久性に優れたイオン電流検出用電極が得られる。

' 貴金属と卑金属との合金を用いる。この場合、イオン電流検出用電極の熱膨張係数を容易に調整することができる。

* 融点 1 3 0 0 °C以上の金属、又はその合金（N i、 C o、 W、 M o、 T i等）を用いる。この場合、イオン電流検出用電極を安価に製作できる。また、上記と同様に、焼結性及び耐久性に優れ、さらに熱膨張係数が容易に調整可能なイオン電流検出用電極が得られる。

• 融点 1 3 0 0 °C以上の金属、又はその合金（N i、 C o、 W、 M o、 T i等）の粉末と絶縁性セラミック材との混合物を用いる。この場合、絶縁体との接合性が良好なィオン電流検出用電極が得られる。

( 7 - 2 ) 導電性セラミック材料にてィオン電流検出用電極を構成する。その具体例としては、金属の珪化物、ホウ化物、炭化物、窒化物又はその混合物を使用する。かかる場合、絶縁性セラミック材とイオン電流検出用電極とを同時に焼成できるため、その作業性が向上する。併せて、上記導電性セラミック材料と、 A l ₂ 0 、サイアロン（S i ₃ N

₄ 、 A 1₂ 0₃ 等の化合物）、 B N等の絶縁性セラミック材料との混合物を使用することも可能である。

( 7— 3 ) 導電性ガラスにてイオン電流検出用電極を構成する。

( 7— 4 ) 半導体材料（例えば、 S i C + S i ₃ N₄ ) にてイオン電流検出用電極を構成する。この場合、常温では絶縁体として機能し、高温ではイオン電流検出用電極として機能する。

( 7 - 5 ) Na、 C a、 K、 M gといった不純物が所定値以下（例えば、 0. 5 %以下）の合金材料にてイオン電流検出用電極を構成する。この場合、イオン電流検出用電極の高温強度が増し、熱衝撃等の性能が向上する。ここで、不純物の含有量と曲げ強度との関連を示す実験結果を図 27〜図 2 9に示す。つまり、図 2 7は、温度 = 1 2 00 °Cの高温条件下で、 C a、 K、 Naの不純物量（％) と曲げ強度（MP a) との関係を示すグラフであって、同グラフによれば、各々の不純物量が 0.

5 %以下の場合に十分な曲げ強度（約 7 00 MP a) が得られることが分かる。また、図 2 8は、温度 = 1 200 °Cの高温条件下で、 Na + C a + Kの不純物混合量（％) と曲げ強度（MP a) との関係を示すグラフであって、同グラフによれば、不純物混合量が 0. 5 %以下の場合に十分な曲げ強度（約 700 MP a) が得られることが分かる。さらに、図 2 9は、不純物量が各 0. 1 %以下、 C a量が 1 %、 K量が 1 %、 N a量が 1 %のそれそれについて、温度（°C) と曲げ強度（MP a) との関係を示すグラフであって、同グラフによれば、不純物量を各 0. 1 % 以下にした場合が最も曲げ強度（高温強度）が高く、不純物量を少なくした方が高温強度が高いことが分かる。 ( 8 ) 前記各実施の形態では、イオン電流検出用電極を射出成形法にて成形する旨を記載したが、印刷法にてィオン電流検出用電極を成形してもよい（発熱部 7 も同様に印刷法にて成形してもよい）。また、焼結体として成形された当該電極を耐熱性絶縁体に組み込むようにしてもよレ、。さらに、グロ一プラグ 1の製造方法として、下記の（ 8— 1 ) 、（ 8— 2 ) 、（ 8— 3 ) に示すような方法を適用してもよい。

( 8— 1 ) 図 3 0 A〜図 3 0 Dは、耐熱性絶縁シ一トを円柱状に卷回してセラミック発熱部 6を作製するようにした製造方法を示す。まずセラミック材料、樹脂バインダーなどからなる原料を混合し、薄板状のシ —ト 9 1 を作製する（図 3 0 A ) 。次いで、図 3 0 Bに示すように、シ —ト 9 1の表面側に、通電性ベーストを用いたスクリーン印刷により発熱体部 9 2 とイオン電流検出用電極部 9 3 とを成形する。このとき、ィオン電流検出用電極部 9 3は、 U字状をなす発熱体部 9 2の先端より幾分突出した形状に設けられる。また同様にして、リード線部 9 4 a、 9 4 bを印刷成形する。さらに、図 3 0 Bの状態において、シート 9 1の表面側に、セラミヅク材料と樹脂バインダ一とからなるコ一ティング材料をコート印刷する。これは、上記発熱体部 9 2やイオン電流検出用電極部 9 3等の印刷形成部分とシ一ト表面との間の段差をなくして平坦化し、後述のシート卷回時にシート 9 1 と中軸部との密着性を向上させるために実施される。なお、シート 9 1の裏面には、前記リード線部 9 4 a、 9 4 bと導通するように端子部 9 5 a、 9 5 bを導電性ペース卜により印刷形成しておく。

その後、シート 9 1 と同様の材料（セラミック材料、樹脂パインダー等からなる混合材）にて作製した円柱状の中軸部 9 6を用意し、図 3 0 Cに示すように、中軸部 9 6をシート 9 1 にて卷回する。このとき、発熱体部 9 2及びイオン電流検出用電極部 9 3が印刷されたシート表面が内側になるようにシート 9 1が中軸部 9 6に巻き付けられる。この図 3 0 Cの状態では、シート 9 1の卷回方向の両端面 9 7、 9 8の間に、軸方向に延びる溝部 9 9が形成される。この溝部 9 9は、シート 9 1の卷回方向の幅寸法を中軸部 9 6の外径寸法よりも小さくすることで形成される。なお、シート 9 1の両端面 9 7、 9 8を接触させた後に、重なり合った一方の端面を軸方向に沿って切除し、両者間に溝部 9 9を形成するようにしてもよい。

その後、図 3 0 Dに示すように、溝部 9 9内にセラミック材料からなる絶縁被覆材 1 0 0を充填する。さらに、予備加熱により脱脂処置を施した後、本加熱を実施してシート 9 1 と中軸部 9 6 とを一体的に焼成する。このとき、シート 9 1 と中軸部 9 6 とは、焼成収縮のために密着接合されるとともに、溝部 9 9の間隙が狭められることになる。そして、リード線部 9 4 a、 9 4 bに接続された端子部 9 5 a、 9 5 13に〇 11メツキ及び N iメツキを施す。最後に、図 3 0 Dに示す円柱体の先端部を球面状態に研削加工すると、例えば図 2等に示すようなセラミック発熱部 6が得られる。このとき、発熱体 7 (発熱体部 9 2 ) はその全体が耐熱性絶縁体 8 (シート 9 1及び中軸部 9 6 ) に埋設されるのに対し、ィォン電流検出用電極 1 4 (イオン電流検出用電極部 9 3 ) の端面はセラミック発熱部 6の先端部において露出することとなる。

( 8— 2 ) 図 3 1及び図 3 2 A〜図 3 2 Cは、複数の耐熱性絶縁材料を積層してセラミック発熱部 6を作製するようにした製造方法を示す。図 3 1に示すように、本実施の形態では先ず、薄板状をなす第 1の積層材 1 0 1 と、ほぼ半円柱状をなす第 2及び第 3の積層材 1 0 2、 1 0 3 とが用意される。これら第 1〜第 3の積層材 1 0 1 ~ 1 0 3は、いずれも電気絶縁性のセラミック材料の生成形体（グリーンシート）であり、セラミツク材料、樹脂パインダ一等からなる原料を混合してプレス成形されている。第 1の積層材 1 0 1 にはその表面側に、通電性ペーストを用いたスクリーン印刷により発熱体部 1 0 4 とイオン電流検出用電極 1 0 5 とが成形されている。このとき、イオン電流検出用電極 1 0 5は、 U字状をなす発熱体部 1 0 4の先端より幾分突出した形状に設けられている。また同様にして、リード線部 1 0 6 a、 1 0 6 bが導電性ペーストにより印刷成形されている。

そして、図 3 2 Aに示すように、上記第 1の積層材 1 0 1を中央にしてその両面に第 2、第 3の積層材 1 0 2、 1 0 3を重ね合わせ、これらを予備加熱により脱脂処置を施した後、本加熱を実施して第 1〜第 3の積層材 1 0 1〜 1 0 3を一体的に焼成する。その後、図 3 2 Bに示すように、前記（ a ) の一体物を円柱状に研削加工するとともに、図 3 2 C に示すように、リード線部 1 0 6 a、 1 0 6 bの端部に C uメヅキ及び N iメツキを施して端子部 1 0 7 とする。最後に、円柱体の先端部を球面状態に研削加工すると、例えば図 2等に示すようなセラミック発熱部 6が得られる。このとき、発熱体 7 (発熱体部 1 0 4 ) はその全体が耐熱性絶縁体 8 (第 1〜第 3の積層材 1 0 1 ~ 1 0 3 ) に埋設されるのに対し、イオン電流検出用電極 1 4 (イオン電流検出用電極部 1 0 5 ) の端面はセラミック発熱部 6の先端部において露出することとなる。

( 8 - 3 ) 図 3 3では、いずれも簿板状をなす同様の耐熱性絶縁材料 (セラミック材料、樹脂バインダー等の混合材）からなる第 1〜第 5の積層材 1 1 1〜 1 1 5が用意され、そのうち、中央に配置される第 3の積層材 1 1 3の表面には、、通電性ペーストを用いたスクリーン印刷により発熱体部 1 1 6 とイオン電流検出用電極部 1 1 7 とが成形されている。このとき、イオン電流検出用電極部 1 1 7は、 U字状をなす発熱体部 1 1 6の先端より幾分突出した形状に設けられている。また同様にして、リード線部 1 1 8 a、 1 1 8 bが導電性ペーストにより印刷成形されている。

そして、第 1〜第 5の積層材 1 1 1〜 1 1 5を重ね合わせ、これらを予備加熱により脱脂処置を施した後、本加熱を実施して第 1〜第 5の積層材 1 1 1〜 1 1 5を一体的に焼成する。その後、上記積層材の一体物を円柱状に研削加工するとともに、その先端部を球面状態に研削加工すると、例えば図 2等に示すようなセラミック発熱部 6が得られる。このとき、発熱体 7 (発熱体部 1 1 6 ) はその全体が耐熱成絶縁体 8 (第 1 〜第 5の積層材 1 1 1〜 1 1 5 ) に埋設されるのに対し、イオン電流検出用電極 1 4 (イオン電流検出用電極部 1 1 7 ) の H端面はセラミック発熱部 6の先端部において露出することとなる。かかる（ 8 - 3 ) の実施の形態によれば、最初に用意する複数の耐熱絶縁材がいずれも同様のシ一ト材でよいため、例えば前記（ 8— 2 ) の実施の形態に比べてあらかじめ用意しておく耐熱性絶縁材料の汎用性が向上することになる。これら（ 8— 1 ) 、（ 8— 2 ) 、（ 8— 3 ) の製造方法によっても、既述した特有な構成を有しかつ優れたイオン電流検出機能を備えたグロ一プラグ 1を製造することができ、その製造過程において煩雑な工程が強いられるといった不都合が回避できる。

なお因みに、既述したセラミック発熱体 6の製造過程において、最初に略円柱状の部材を作製し、その部材の先端を球面状態に研削加工するようにしていたものに対しても、最初に直方体やその他の立方体を作製した後に、先端が球面でかつ円柱状のセラミック発熱体 6を研削加工するようにその製造方法を変更してもよい。また、上記（ 8— 2 ) 、（ 8 一 3 ) の製造方法において、耐熱性絶縁材料からなる積層材の枚数は任意でよく、これら複数の積層材のうちほぼ中央に配置される積層材に発熱体及びイオン電流検出用電極を設ける構成であればよい。さらに、上記製造方法において、発熱体部とイオン電流検出用電極とを別体で設けてもよく、要は、最後の研削加工後にイオン電流検出用電極が露出するように作製できるものであればよい（発熱体部とイオン電流検出用電極とを別体に設ける場合には、それらを設ける積層材を別々にしてもよい） ( 9 ) 上記各実施の形態では、ォ一ルセラミック夕イブのグロ一ブラグについて記述したが、グローブラグの構成を変更してもよい。例えば、発熱体としてのコイル状の金属線（例えば、タングステン線）をセラミック材料からなる耐熱性絶縁体に埋設し、その金属線の一部に、燃焼火炎にさらされるィォン電流検出用電極を電気的に接続する。この場合にも、イオン電流検出機能を兼ね備えた安価なグローブラグを提供することができる。また、発熱体の発熱性能も長期にわたって維持できる。

( 1 0 ) 上記第 7の実施の形態では、燃料噴射のタイミングで漏洩電流（電流値 I P ) を検出したが（図 2 3のステップ 2 0 7 ) 、これを変更してもよい。例えば T D C前の所定クランク角にて漏洩電流を検出するようにしてもよい。この所定クランク角は、回転数センサ 3 2の検出信号から求められる所定番号のパルス出力タイミングとして与えられる。グローブラグ外周に力一ボンが付着した場合、露出電極とアース側との絶縁抵抗は燃焼室内での圧力に依存する。そのため、漏洩電流の検出時期は、燃料の着火前であって筒内圧の高い状態、すなわち圧縮行程時であればよい。ただし、グローブラグ外周に多量のカーボンが付着した場合には、いずれのタイミングにおいても漏洩電流が観測されるため、望ましくは上記のように圧縮行程で漏洩電流を検出することとするが、これに限定されるものではない。

( 1 1 ) また、上記第 7の実施の形態では、図 2 3のステップ 2 1 0 において、あらかじめ設定されている所定時間（ 2秒間）だけグロ一リレ一7 6を O N状態（発熱体発熱状態）で保持させたが、この保持時間を可変設定するようにしてもよい。例えば図 2 3のステップ 2 0 7で読み込まれた電流値 I pに応じて 0 N状態の保持時間を設定するようにしてもよい。一例としては、電流値 I p (漏洩電流）が大きくなるほど保持時間が長くなるように設定する。この場合、付着力一ボンをより一層確実に除去することができる。

( 1 2 ) 上記第 7の実施の形態におけるイオン電流検出システム（図 2 2 ) において、破線枠で示す位置に定電流 · 定電圧回路 8 0を設けてもよい。この場合、発熱体発熱状態下（グロ一リレー 7 6が 0 Nの状態下）においてイオン電流検出用電極 1 4 Gに印加される電圧が降下するといった不具合が回避できる。その結果、安定した検出精度が確保できる。また、上記のように定電流 · 定電圧回路 8 0を追加しただけであるので、煩雑な回路構成が強いられることはなく、コスト高騰を招くこともない。

( 1 3 ) 上記各実施の形態では、渦流室を有するディ一ゼルエンジンの燃焼室内における燃焼イオンを検出するイオン電流検出装置に本発明のグロ一プラグを適用したが、燃料を燃焼室内に直接噴射する、いわゆる直噴型エンジンに本発明のグローブラグを適用してもよい。また、他の装置に本グローブラグを適用することもできる。例えば、ガソリンェンジンの排気管中で未燃燃料を燃焼させる装置において、その未燃燃料の燃焼に伴う燃焼イオンを本発明のグローブラグにより検出することも可能である。この場合、当該装置により検出されたイオン電流から未燃燃料の燃焼状態が判定できる。

<< 第 8の実施の形態 >>

第 8の実施の形態は先に図 1〜図 1 1 と共に説明した第 1の実施の形態の変形例であるので、以下に異なる点を説明する。図 3 4は第 8の実施の形態を示す図である。なお、以下の図 3 4〜図 3 6において、燃料噴射ノズル 2 0、 E C U 3 0、センサ類等の第 1の実施の形態と同様の構成については図示を省略する。

ハウジング 4には、発熱素子部としてのセラミック発熱部 6が保持されており、このセラミック発熱部 6は、導電性を有する U字状の発熱体 7と、絶縁性を有する耐熱性絶縁体 8と、発熱体 7の両端に接続されるとともに絶縁体 8に埋設された 2本のタングステンリ一ド線 9 a、 9 b とから構成されている。発熱体 7はその大部分が耐熱性絶縁体 8内に埋設され、強固に保持されるものであるが、図 3 7の要部拡大図に示すように、セラミック発熱部 6先端において当該発熱体 7の一部だけが耐熱性絶縁体 8より露出した構成となっている。かかる構成において、発熱体 7の露出部と後述するディーゼルエンジンの渦流室 1 7 (破線部）の内壁とは、イオン電流を検出するための対向電極を形成する。すなわち、第 1実施の形態ではイオン電流検出用電極 1 4が発熱体 7 と一体的に成形されているが、第 8の実施の形態では、発熱体 7自体の一部が耐熱性絶縁体 8から外部に露出しているのである。また、第 1の実施の形態では単一の電源（バッテリ 3 4 ) から発熱体 7へ供給する電流とイオン電流検出用電極に供給する電流を得ているが、後述するように第 8の実施の形態ではこれらの電源を分けている。

以下に、セラミック発熱部 6の詳細な構成について説明する。セラミック発熱部 6の発熱体 7及び耐熱性絶縁体 8は、いずれも導電性セラミック粉末（本実施の形態では、珪化モリブデン M o S i ₂ 粉末）と絶縁性セラミツク粉末（本実施の形態では、窒化珪素 S i ₃ N 4 粉末）の混合物よりなり、かつ配合割合を略同一にした焼結体により構成されている。ただし、発熱体 7では M o S i 2 粉末の平均粒径が S i ₃ N ₄ 粉末のそれよりも小さく、耐熱性絶縁体 8では M 0 S i ₂ 粉末の平均粒径が S i N 粉末のそれと同じ若しくはそれよりも大きくしてある。すなわち、各粉体の粒径を変更することにより発熱体 7 と耐熱性絶縁体 8 とを作り分けるようにしている。

上記構成を有するセラミック発熱部 6において、発熱体 7では、小径の M o S i ₂ 粉末（導電性セラミック粉末）が大径の S i ₃ N ₄ 粉末 (絶縁性セラミック粉末）を取り囲んで互いに連なっており、それにより発熱体 7に電流が流れ、同発熱体 7が発熱する。一方、耐熱性絶縁体 8では、大径の M o S i 粉末（導電性セラミック粉末）間に小径の S i N 粉末（絶縁性セラミヅク粉末）が介在するため、両者は直列に並んだ状態となり発熱体 7に比べて抵抗が大きく絶縁層を形成する。

また、セラミヅク発熱部 6の製造方法としては、先ず M o S i ₂ 粉末と S i ₃ N ₄ 粉末との混合物にパインダ一を混練してベ一スト化し、発熱体 7 と耐熱性絶縁体 8とを各々に所望の形状に射出成形する。そして、発熱体 7を耐熱絶縁体 8で包み込むように配置して 1 7 0 0〜 1 8 0 0 。Cにてホットブレスした後、セラミヅク発熱部 6 として円柱状に削り出す。さらに、セラミック発熱部 6の先端部において、耐熱性絶縁体 8を切削加工し、発熱体 7の一部を耐熱性絶縁体 8から露出させる。

次に、上記のように構成されるグロ一プラグ 1を用いたイオン電流検出システムについて説明する。なお、第 1の実施の形態を示す図 7は、グローブラグ 1 (発熱体 7 ) の発熱状態、すなわちエンジン始動時における燃料の着火及び燃焼を促進するための状態を示し、図 8は、燃料燃焼に伴うイオン電流をグローブラグ 1により検出する状態を示しているが、第 8の実施の形態では、前者の発熱体発熱状態（図 7の状態）が「第 1の状態」に相当し、後者のイオン電流検出状態（図 8の状態）が「第 2の状態」に相当する。

また、本システムにおいては、 2つの直流電源が設けられており、その一方は、発熱体 7を発熱させるための発熱体用電源 3 4を構成し、他方はィオン電流を検出するためのィオン電流検出用電源 3 5を構成している。なお、本実施の形態では、発熱体用電源 34として 1 2 V (ボルト）の直流電源（一般的な車載バッテリ）を用い、イオン電流検出用電源 3 5として 5 0 V (ボルト）の直流電源を用いている。

上記各電源 3 4、 3 5とグロ一プラグ 1 とは、 2つの可動片 2 3、 2 4を有する 2位置切換えスィツチ回路 2 5を介して接続されており、このスィッチ回路 2 5の切換え動作に伴い前記第 1、第 2の状態が切り換えられるようになつている。スィヅチ回路 2 5は、電子制御装置（以下、 E CUという） 3 0からの指令信号が入力されない通常時にはイオン鼋流検出状態を保持し、 E C U 3 0からの指令信号が入力されると、前記イオン電流検出状態を保ちつつ発熱体発熱状態となる。このとき、切換えスィッチ 2 5の 2つの可動片 2 3、 2 4は連動する。

つまり、切換えスィツチ 2 5の可動片 2 3、 2 4にそれそれ接続される端子 2 3 a、 24 aにはグローブラグ 1のリード線 1 1 a、 l i b

(及びタングステンリード線 9 a、 9 b ) がそれそれに接続されている。また、切換えスィッチ 2 5は、端子 2 3 a及び 2 4 aに対して選択的に接続される各々 2つずつの接点 2 3 b、 2 3 c及び 2 4 b、 2 4 cを有する。

かかる場合において、発熱体発熱状態では、図 34に示すように、端子 2 3 aと接点 2 3 bとの間が閉路されるとともに、端子 24 aと接点

2 4 bとの間が閉路されている。このとき、グロ一プラグ 1の一方のリ — ド線 1 1 aには端子 2 3 a及び接点 2 3 bを介して発熱体用電源 34 のブラス側が接続されるとともに、他方のリード線 1 1 bには端子 2 4 a及び接点 2 4 bを介して発熱体用電源 34及びイオン電流検出用電源

3 5のマイナス側が接続されている。すなわち、発熱体 7は発熱状態に保持されている。なお、接点 2 4 bは、シリンダへッド 4 5の一部にも接続されている。

図 3 4の構成では、常時イオン電流検出状態である。すなわち、グロ —プラグ 1の一方のリード線 1 l aには抵抗 2 6を介してィオン電流検出用電源 3 5のプラス側が接続されるとともに、他方のリード線 1 l b は端子 2 4 a、 2 4 bを介してィオン電流検出用電源 3 5のマイナス側に接続されるか、あるいはオープン状態となる。'その結果、いずれの場合もセラミック発熱部 6の先端に形成された発熱体 7の露出部とシリンダへッド 4 5 との間にイオン電流検出用電源 3 5の電圧が印加され、燃焼火炎帯の活性イオンの発生に伴いイオン電流が流れる。

イオン電流検出用電源 3 5のブラス側と接点 2 3 c との間には、所定の抵抗値（本実施の形態では、 1 0 0 k Ω ) を有するイオン電流検出用抵抗 2 6が接続されており、このイオン電流検出用抵抗 2 6を流れるィオン電流は、当該抵抗 2 6の両端の電位差として電位差計 2 7により検出される。なお、本実施の形態では、スィッチ回路 2 5がスイッチング手段に相当し、イオン電流検出用抵抗 2 6がイオン電流検出手段に相当する。

<< 第 9の実施の形態 >>

図 3 5は、第 9の実施の形態におけるイオン電流検出システムの概要を示す構成図である。先ず、上記第 8の実施の形態との相違点を略述すれば、上記第 8の実施の形態では、発熱体用電源 3 4 とイオン ¾流検出用電源 3 5 とを別個に設けていたが、本実施の形態では、上記実施の形態におけるイオン電流検出用電源 3 5を発熱体用電源 3 4 (車載バッテリ）と共用化している（その意味で第 1実施の形態と同様である）。つまり、図 3 5に示すように、スイッチ回路 2 5の接点 2 3 b、 2 3 cは共に、発熱体用電源 3 4のプラス側に接続されている。

この場合、一般には発熱体用電源 3 4 として 1 2 V程度のバッテリが使用されるため、イオン電流検出用抵抗 2 6の抵抗値を電源電圧に応じた最適値に設定する必要がある。そこで、本実施の形態では、イオン電流検出用抵抗 2 6の抵抗値を電圧の低下分に応じた大きな値に変更している（ 4 0 0 k Ω程度若しくはそれ以上が望ましい）。

かかる場合において、本発明者の実験結果によれば、上記第 8の実施の形態と略同じ精度のイオン電流検出結果が得られた。通常のバッテリ電源にてイオン電流が検出できる理由としては、ディーゼルエンジンでは燃焼圧が高く、かつ液滴な燃料が燃焼に供されるために燃焼イオン密度が高くなるからであると考えられる。

本実施の形態によれば、上記第 8の実施の形態と同様に、構成が簡単でかつ安価なィオン電流検出装置が提供でき、本発明の目的を達成することができる。また、本実施の形態では、既述の効果に加えて以下の効果を得ることができる。つまり、ィオン電流検出用電源 3 5を発熱体用電源 3 4に共用したため、例えば車載バッテリ以外の電源が不要となり、構成の複雑化を招くことなくより一層安価なィオン電流検出装置を実現することができる。 << 第 1 0の実施の形態 >>

図 3 6は、第 1 0の実施の形態におけるイオン電流検出システムの概要を示す構成図である。本実施の形態は、上記第 8の実施の形態のように発熱体 7 と渦流室 1 7の壁部との間に直接、ィオン電流検出用電源 3 5を接続し、かつ上記第 9の実施の形態のようにイオン電流検出用電源 3 5 を発熱体用電源 3 4 (車載バッテリ）と共用化した構成を有するものである。本実施の形態によれば、上記第 8、第 9の実施の形態と同様に、構成が簡単でかつ安価なイオン電流検出装置が提供でき、本発明の目的を達成することができる。また、本実施の形態では、スィッチ回路 2 5のノィズゃ接点抵抗によるイオン電流検出の検出精度の低下を防ぐと共に、電源の共用化により回路の簡素化を図ることができる。くく第 1 1の実施の形態 >>

図 3 7は、第 1 1の実施の形態におけるイオン電流検出システムの概要を示す構成図である。本実施の形態の構成は、第 1 0の実施の形態の構成（図 3 6の構成）を一部変形したものであり、その特徴は、発熱体用電源 3 4 (車載バッテリ）のブラス側とイオン電流検出用抵抗 2 6 との間に定電圧回路 8 0を設けていることである。

この定電圧回路 8 0は、例えば増幅回路を含む出力負帰還回路を用いて構成され、発熱体用電源 3 4のバッテリ電圧 V G (例えば 1 2ボルト付近の直流電圧）を一定の定電圧 V i (例えば 1 0ボルト）に変換する。かかる構成において、図 3 7に示す発熱体発熱状態では、発熱体 7の両端にパッテリ電圧 V Gが印加され、グローブラグは燃料の着火 ·燃焼を促進させる。また、スィヅチ回路 2 5が切り換えられ、イオン電流検出状態になると（図示略）、発熱体 7の露出部とそれに隣接する渦流室 1 7 との間に定鼋圧 V iが印加され、かかる状態下でイオン電流が検出される。

本実施の形態の構成によれば、パッテリ電圧 V Gの変動時においても、微弱なイオン電流を精度良く検出することができる。つまり、ノ、'ッテリ電圧 V Gの変動の影響を受けることなくイオン電流を検出することができ、その検出誤差を抑制することができる。例えばイオン電流の波高値や面積等を用いる失火検出時にも、当該失火を精度良く検出することができ、エンジン燃焼状態を良好に制御することが可能となる。くく第 1 2の実施の形態 »

図 3 8は、第 1 2の実施の形態におけるィオン電流検出システムの概要を示す構成図である。本実施の形態は、多気筒エンジンに本発明のィオン電流検出装置を適用した例を説明するものであり、当該エンジンは # 1気筒〜 # 4気筒までの 4つの気筒を有する。' 各気筒のグロ一プラグはいずれも上記各実施の形態と同様に、発熱体 7の一部が耐熱性絶縁体 8から露出した構成を有する。また、各グローブラグの発熱体 7の一端に接続されたタングステンリード線 9 aは、いずれも切換えスィッチ 2 3の端子 2 3 aに接続され、発熱体 7の他端に接続されたタングステンリード線 9 bは、いずれも切換えスイッチ 2 4の端子 2 4 aに接続されている。つまり、スィッチ回路 2 5に対して各気筒のグローブラグは並列に接続されている。

上記構成のイオン電流検出装置では、全気筒に対して発熱体発熱状態とイオン電流検出状態との切換え動作が同時に行われる。かかる場合、図 3 9に示すように、気筒毎の燃焼順序（# 1→# 3→# 4→# 2→# 1 ) に合わせて、時系列的に気筒毎にイオン電流が検出される。

本実施の形態の構成によれば、スィッチ回路 2 5やイオン電流検出用検出抵抗 2 6が共通化でき、多気筒エンジンへの適用時においても、簡素化した構成を実現することができる。この場合イオン電流を気筒毎に時系列的に検出し、その検出結果を各気筒の燃焼状態制御（着火時期制御や、失火検出制御等）に適用できる。くく第 1 3の実施の形態 >>

次に、本発明にかかる第 1 3の実施の形態を図 4 0び図 4 1 を用いて説明する。図 4 0は、第 1 3の実施の形態におけるィオン電流検出システムの概要を示す構成図である。本実施の形態の構成は、第 1 0の実施の形態の構成（図 3 6の構成）を一部変形したものであり、その特徴としては、一方のタングステンリード線 9 aとアースとの間に増幅器からなる電圧計 5 1 Aを設けていることである。この電圧計 5 1 Aの出力は E C U 3 0に入力される。本構成によれば、燃焼に伴うイオン電流発生時には、図 4 1 に示すとおり発熱体用電源 3 4のバッテリ電圧（ 1 2ボルト）を基準にしたイオン電流波形（電圧波形）が得られる。

かかる場合、以下に示す効果が得られる。前記各実施の形態では、ィオン電流検出用抵抗 2 6の両端子間の電位差を検出するために、その内部構造が比較的複雑な差動増幅器にて構成される電位差計 2 7を用いていた。しかし、本実施の形態では、アースに対する電位差を測定する比較的簡易な構造の増幅回路にて電圧計 5 1 (電圧検出器）が構成できる。その結果、イオン電流検出装置の簡素化が実現できる。

« 第 1 4の実施の形態 >>

次に、本発明にかかる第 1 4の実施の形態を図 4 2及び図 4 3を用いて説明する。図 4 2は、第 1 4の実施の形態におけるィオン電流検出システムの概要を示す構成図である。本実施の形態の構成は、第 8の実施の形態の構成（図 3 4の構成）を一部変形したものであり、その特徴としては、一方のタングステンリード線 9 aとアースとの間に増幅器からなる電圧計 5 1 Bを設けるとともに、その電圧計 5 1 Bのブラス側にコンデンサ 6 8を設けている。この電圧計 5 1 Bの出力は E C U 3 0に入力される。また、本構成では、電源として比較的低電圧（ 1 2ボルト）の発熱体用電源 3 4 と、比較的高電圧（ 5 0ボルト）のイオン電流検出用電源 3 5 とを有する。このとき、コンデンサ 6 8がない場合を想定すると、イオン電流検出時の電圧波形（電流波形）は、図 4 3に二点鎖線で示すようにイオン電流検出用電源 3 5の電圧（ 5 0ボルト）を基準にしたものとなり、電圧計 5 1 Bにはその耐電圧を超える電圧が印加されてしまう。これに対して、本実施の形態では、コンデンサ 6 8により電源電圧の直流成分が力ットされ、その際のィオン電流波形に対応する電圧波形は図 4 3に実線で示すとおり、 0ボルトを基準にしたものとなる。したがって、イオン電流検出用電源 3 5の高電圧（ 5 0 V ) が電圧計 5 1 Bに直接印加されることはなく、電圧計 5 1 Bに耐電圧を超える電圧が印加されるといつた不具合が未然に防止できる。くく第 1 5の実施の形態 >>

次に、本発明にかかる第 1 5の実施の形態を図 4 4及び図 4 5を用いて説明する。図 4 4は、第 1 5の実施の形態におけるイオン電流検出システムの概要を示す構成図である。本実施の形態の構成は、第 8の実施の形態の構成（図 3 4の構成）を一部変形したものであり、その特徴としては、ィオン電流検出用電源 3 5のアース側にィオン電流検出抵抗 7 5を設けるとともに、その両端子間に電圧計 7 1を設けている。この電圧計 7 1の出力は E C U 3 0に入力される。

本構成によれば、イオン電流波形に対応する電圧波形は、図 4 5 に示すように、 0ボルトを基準にしたものとなる。したがって、電圧計 7 1 (電圧検出器）の耐電圧を超える電源電圧を用いる場合であっても、高価でかつ複雑な構成の電圧計 7 1を必要とすることはない。

なお、本発明は、上記各実施の形態の他に次の形態にて実現できる。 ( 1 ) 上記各実施の形態では、発熱体発熱状態（第 1の状態）とィォン電流検出状態（第 2の状態）とを切り換えるためのスィツチング手段手段として 2つの 2位置切換えスィツチ 2 5からなるスィツチ回路 2 5 を用いたが、これを変更してもよい。例えば、大電流を制御可能な半導体スィッチ（卜ランジス夕、サイリス夕等）に変更してもよく、上記 2 つの状態を切換え可能な手段であればよい。

( 2 ) 第 8の実施の形態では、イオン電流検出用電源 3 5の極性と発熱体用電源 3 4の極性とを同じにして構成したが、これを逆極性にしてもよい。また、イオン電流検出用電源として交流電源を用いてもよい。要は、グロ一プラグ 1の発熱体 7 と渦流室 1 7の内壁（シリンダへッド 4 5 ) との間に電位差を与える手段であればよい。

( 3 ) 上記各実施の形態において、グローブラグ 1の一端に 2つの端子を設け、これにより 2線式のグロ一プラグを構成してもよい。この場合、導電線としてのリード線 1 1 a、 1 1 bは、前記 2つの端子に電気的に接続されることとなる。

( 4 ) 上記各実施の形態では、 E C U 3 0が実行する制御プログラムによってスィッチ回路 2 5を動作させ、それにより発熱体発熱状態（第

1の状態）とイオン電流検出状態（第 2の状態）とを切り換えるように構成していたが、これを変更してもよい。例えば、エンジン始動から所定時間（ 1〜 2分程度）だけ発熱体発熱状態とし、所定時間経過後は、自動的に発熱体発熱状態からィオン電流検出状態に切り換えるようにしてもよい。また、上記 2つの状態の切換え動作を機械的に行わせるようにしてもよい。具体的には、スイッチング手段として、パイメタル及びその変形により動作する切換えスィツチを採用し、同スィッチの動作により前記 2つの状態を切り換えるように構成してもよい。

( 5 ) また、発熱体及び耐熱性絶縁体を、導電性セラミック粉末としての M o S i ₂ 粉末と、絶縁性セラミック粉末としての S i ₃ N ₄ 粉末との配合割合を変えることによって作り分けるようにしてもよい。この場合、発熱体では M o S i 2 粉末の配合割合を多くして抵抗値を小さくし、耐熱性絶縁体では S i ₃ N ₄ 粉末の配合割合を多くして抵抗値を大きくする。

( 6 ) 上記第 1 1の実施の形態では、発熱体用電源電源とイオン電流検出用電源とを共用化したシステムに定電圧回路を組み込んだ例を説明したが、勿論これに限定されるものではない。発熱体用電源電源とィォン電流検出用電源とを別個に有するシステム（例えば、第 8の実施の形態で記載したシステム）において、既述のような定電圧回路を組み込むようにしてもよい。この場合、図 3 4のイオン電流検出用電源 3 5のプラス側とイオン電流検出用抵抗 2 6 との間に定電圧回路が設けられ、ィオン電流検出用電源 3 5による 5 0ボルト付近の直流電圧が一定電圧 (例えば 4 0ボルト）に変換される。本構成によれば、バッテリ電圧の変動時においても、微弱なイオン電流を精度良く検出することができる。

( 7 ) 上記実施の形態では、グローブラグのセラミック発熱部の製造方法として、発熱体及び耐熱性絶縁体をそれぞれ射出成形法を用いたが、これを変更してもよい。例えば耐熱性絶縁体上に発熱体を印刷する等の手法を用いてもよい。

( 8 ) 上記各実施の形態では、オールセラミックタイプのグローブラグについて記述したが、グロ一プラグの構成を変更してもよい。例えば、発熱体としてのコイル状の金属線（例えば、タングステン線）をセラミック材料からなる耐熱性絶縁体に埋設し、その金属線の一部を燃焼室内に露出させておく。この場合にも、燃焼室内に露出した部分が、イオン電流検出用電極として作用し、ィオン電流検出機能を兼ね備えた安価なグローブラグを提供することができる。

( 9 ) 上記各実施の形態では、ディーゼルエンジンの燃焼室内における燃焼イオンを検出するイオン電流検出装置に本発明のグローブラグを適用したが、他の装置に本グローブラグを適用することもできる。例えば、ガソリンエンジンの排気管中で未燃燃料を燃焼させる装置において、その未燃燃料の燃焼に伴う燃焼ィオンを本発明のグロ一プラグにより検出することも可能である。この場合、当該装置により検出されたイオン電流から未燃燃料の燃焼状態が判定できる。

( 1 0 ) 上記第 1 3の実施の形態において、一方のタングステンリード線 9 aと電圧計 5 1 Aとの間にコンデンサを配設してもよい。この場合、発熱体用電源 3 4による直流分がコンデンサにてカツ卜され、 0ボルトを基準とするイオン電流波形が得られる。くく第 1 6の実施の形態 >>

以下、第 1 6及び第 1 7の実施の形態について説明するが、これら 2 つの実施の形態に共通なイオン電流検出システムについて、図 4 6、図 4 7と共に説明する。図 4 6において、ディーゼルエンジンのシリンダへッド 4 5にはねじ孔 1 6が形成されており、このねじ孔 1 6にグロ一プラグ 1が螺着されている。すなわち、グロ一プラグ 1をシリンダへッド 4 5に螺着する際には、六角部 4を所定の工具で挟み、同プラグ 1の雄ねじ部 3をねじ孔 1 6にねじ入れるようにする。

このグロ一プラグ 1 自体は第 1の実施の形態で説明したものを用いることができるが、その詳細な説明は重複しない。

グローブラグ 1のセラミック発熱部 6の先端部は、シリンダへッド 4 5に形成された渦流室 1 7に突出配置されている。この渦流室 1 7にはピストン 1 8上部に設けられた主燃焼室 1 9が連通されており、渦流室 1 7は燃焼室の一部をなす。渦流室 1 Ίには燃料噴射ノズル 2 0の先端部が配設されており、この燃料噴射ノズル 2 0から渦流室 1 7内に燃料が噴射されるようになつている。また、本ィオン電流検出システムにおいては、定格 1 2 V (ボルト）の直流電源からなるバッテリ 3 4を備えており、このバッテリ 34のプラス側には、第 1のトランジスタ T r 1のコレクタが接続されている。この第 1のトランジスタ T r 1のエミヅ夕は、グロ一プラグ 1の一方のリード線 1 1 aに接続され、ベースは電子制御装置（以下、 E C Uという） 3 0に接続されている。また、ノッテリ 34のマイナス側には、第 2のトランジスタ T r 2のェミッタが接続されている。さらに、第 2のトランジスタ T r 2のコレクタは、グローブラグ 1の他方のリード線 1 l bに接続され、ベースは E C U 3 0に接続されている。上記構成において、第 1、第 2のトランジスタ T r l、 T r 2のベースには E C U 3 0からの同一の指令信号が入力され、これらトランジスタ T r 1、 T r 2は、常に同期して動作する。なお、第 2のトランジスタ T r 2のエミッ夕は、シリンダへヅド 4 5の一部にも接続されている。本実施の形態では、上記第 1、第 2のトランジスタ T r l、 Τ r 2が請求項 2 7〜 2 9記載のスィツチング手段に相当する。

かかる場合において、 E C U 3 0から第 1、第 2のトランジスタ T r 1、 T r 2のベースに Hレベルの指令信号が入力されると、トランジス夕 T r l、 Τ Γ 2は共に O N状態となり、発熱体 7の両端には、リ一ド線 l l a、 l i b及びタングステンリード線 9 a、 9 bを介してバッテリ電圧が印加されることになる。つまり、トランジスタ T r l、 Τ r 2 が O N駆動された場合には、発熱体 7は発熱状態に保持される（この状態を発熱体発熱状態という）。

また、第 1、第 2のトランジスタ T r l、 T r 2への指令信号が Lレベルになると、当該トランジスタ T r l、 Τ Γ 2が共に 0 F F状態となり、第 1のトランジスタ T r 1に並列に設けられた電気経路を介してバヅテリ電圧がリード線 1 1 aに印加される。つまり、セラミツク発熱部 6の先端に形成されたイオン電流検出用電極 1 4とシリンダへヅド 4 5 との間にバッテリ電圧が印加される。この場合、燃焼火炎帯の活性ィォンの発生に伴いイオン電流が流れ、このイオン電流はイオン電流検出用抵抗 2 6により検出される（この状態をイオン電流検出状態という）。なお、イオン電流検出用抵抗 2 6の抵抗値は 1 0 0 k Ω程度であって、このイオン電流検出用抵抗 2 6を流れるィオン電流は、当該抵抗 2 6の両端の電位差として電位差計 2 7により検出される。

ここで、イオン電流の検出原理を略述する。燃料噴射ノズル 2 0による噴射燃料が渦流室 1 7で燃焼に供されると、その燃焼火炎帯ではィォン化されたブラスイオンとマイナスイオンが大量に発生する。このとき、イオン電流検出用電極 1 4 とそれに対面するシリンダヘッド 4 5 (渦流室 1 7の内壁）との間にパッテリ電圧が印加されることにより、イオン電流検出用電極 1 4にはマイナスィオンが捕獲されるとともに、シリンダへッド 4 5にはブラスイオンが捕獾される。そして、かかる状態で流れるイオン電流がイオン電流がイオン電流検出用抵抗 2 6両端の電位差として検出される。

一方、 E CU 3 0は、 C P U、 R OM, R AM, 入出力回路等からなる周知のマイクロコンビュ一夕や A/D変換器（共に図示略）を中心に構成され、電位差計 27により検出された検出信号を入力する。また、 E CU 3 0には、エンジン冷却水の温度を検出するための水温センサ 3 6の検出信号や、エンジンクランク角に応じてエンジン回転数を検出するための回転数センサ 3 2の検出信号が入力され、 E C U 3 0は各センサ 3 6、 3 2の検出信号に基づいて水温 T w、エンジン回転数 N eを検知する。

上記 E C U 3 0は、主としてディーゼルエンジンの低温始動時において、第 1、第 2のトランジスタ T r l、 Τ Γ 2を ONさせることにより、グロ一プラグ 1の発熱体 7を発熱させて燃料の着火及び燃焼を促進させる（ァフ夕一グロ一動作）。また、ディーゼルエンジンの暖機完了時において、トランジスタ T r l、 Τ Γ 2を O F Fさせ、本システムの回路をイオン電流検出状態として燃焼ィオン電流を検出する。

特に、本実施の形態ではその特徴として、エンジン始動当初（ァフタ一グロ一期間中）からイオン電流を検出できるよう、燃料着火後の所定期間において一時的に第 1、第 2のトランジスタ T r l、 Τ Γ 2を O F Fさせ、一時的に発熱体発熱状態からイオン電流検出状態へ移行させるようにしている。

以下、本実施の形態の作用を図 47〜図 49を用いて説明する。

先ず図 4 7のタイムチャートを用いて、本実施の形態における作用の概要を説明する。なお図 47には、エンジンの低温始動時について、燃料燃焼時に発生するイオン電流波形、燃料噴射時期及びトランジスタ T r l、 T r 2の O N/OF F動作状態を示しており、図の時間 t 1以前はアフターグロ一期間を示し、この時間 t 1がアフターグロ一の終了時期に相当する。

さて、アフターグロ一期間（時間 t 1以前）においては、主として発熱体発熱状態が継続され、その中で一時的にイオン電流検出期間が設けられている。つまり、アフターグロ一期間においては、初期状態としてトランジスタ T r l、 Τ Γ 2を ONさせ、これにより発熱体 7を発熱状態としている。また、図示したようなイオン電流波形を得るべく、燃料噴射時期から所定期間（本実施の形態では、 90。 CA) だけ一時的にトランジスタ T r l、 Τ Γ 2を 0 F Fさせている。そして、この一時的なィオン電流検出期間（T r l、 Τ Γ 2の O F F期間）におけるイオン電流の検出結果が燃焼状態の制御に採用される。

同図のイオン電流波形において、燃料噴射時期の直後（圧縮 TD C直後）に電圧（電位差計 27による検出電圧）が急上昇している波形が燃料の燃焼によるィオン電流波形であり、ィオン電流の立ち上がり時期が燃焼の開始位置、すなわち燃料の着火時期に相当する。また、このィォン電流波形には、 2つの山 B 1、 B 2が観測される。つまり、燃焼初期には、拡散火炎帯の活性ィオンにより第 1の山 B 1が観測され、燃焼中後期には筒内圧上昇による再イオン化により第 2の山 B 2 (ビーク値）が観測される。

図 47においては、燃料噴射時期から 90 ° C Aのイオン鼋流検出期間と、その次の燃料噴射時期までの発熱体発熱期間（略 6 30 ° C A) とが繰り返される（ただし、本実施の形態では、 1気筒についてのみ示している）。なお、イオン電流の検出期間は一時的であるので、グロ一プラグ 1による燃料の着火 ■ 燃焼機能を損なうことはない。

また、時間 t 1においては、第 1、第 2のトランジスタ T r l、 Τ r 2が共に O F Fされ、このトランジスタ T r l、 Τ Γ 2の操作に伴ない発熱体 7の発熱動作が停止される（アフターグロ一が終了される）。このとき、本システムの回路はイオン電流検出状態となり、それ以降、燃料燃焼毎にィオン電流が検出される。

次に、上記したアフターグロ一動作及びィオン電流検出動作を実現するために E CU 30により実施される演算処理について、図 48及び図 49のフローチャートを用いて説明する。なお、図 48は、トランジス夕 T r l、 Τ Γ 2の 0 N/0 F F切換えルーチンを示し、図 49は、ィオン電流の検出結果を用いた燃焼状態制御の一例としての燃料着火時期のフィードバック制御ルーチンを示す。

先ず図 48について説明する。なお、本図 48の処理は、所定の時間の割り込み処理により実行される。さて、図 48の処理がスタートすると、 E CU 30は、先ずステップ 1 1 0で今現在がアフターグロ一期間中であるか否かを判別する。この判別には、例えばァフ夕一グロ一期間 (エンジン冷間時）においてセットされるフラグを用いればよい。ェンジンの低温始動当初においては、ステップ 1 1 0が肯定判別され、 E C U 3 0は続くステップ 1 2 0で水温 Tw及びエンジン回転数 N eを読み込む。

その後、 E C U 3 0は、ステップ 1 3 0で水温 Twが所定のアフターグロ一終了温度、すなわち暖機完了温度（本実施の形態では、 6 0 °C) 以上であるか否かを判別するとともに、ステップ 1 4 0でエンジン回転数 N eが所定回転数（本実施の形態では、 2 0 00 r pm) 以上に達したか否かを判別する。かかる場合、ステップ 1 3 0、 1 4 0が共に否定判別されれば、 E C U 3 0は、エンジンの暖機が完了しておらず、グロ —プラグ 1 (発熱体 7 ) による発熱が必要であるとみなし、ステップ 1 5 0に進む。また、ステップ 1 3 0、 1 4 0のいずれかが肯定判別されれば、 E C U 3 0は、エンジンの暖機が完了した、あるいはグローブラグ 1 (発熱体 7 ) による発熱が不要になったとみなし、ステップ 1 6 0 に進む。

ステップ 1 5 0に進んだ場合、 E C U 3 0は、既述したとおり第 1、第 2のトランジスタ T r l、 T r 2を O Nさせ、図 4 6の回路を発熱体発熱状態とするとともに、その発熱体発熱状態下において一時的にトランジス夕 T r l、 T r 2を 0 F Fさせて同じく図 4 6の回路をイオン電流検出状態とする（図 4 7参照）。具体的には、燃料噴射のタイミングから 9 0。 C Aの期間だけ第 1、第 2のトランジスタ T r l、 Τ Γ 2を O F Fさせる。そして、ステップ 1 5 0の処理後、本ルーチンを終了する。この状態では、グロ一プラグ 1の発熱作用によって燃料の着火及び燃焼が促進されるとともに、燃料の燃焼に伴うイオン電流も検出することができる。なお、本実施の形態では、上記ステップ 1 5 0の処理が請求項 2 7、 2 8記載の操作手段に相当する。

また、ステップ 1 6 0に進んだ場合、 E C U 3 0は、第 1、第 2のトランジス夕 T r l、 Τ Γ 2を O F Fさせ、それにより図 4 6の回路をィオン電流検出状態に移行させる。この状態では、継続的にイオン電流が検出される。そして、ステップ 1 6 0の処理後、本ルーチンを終了する。なお、ステップ 1 40が肯定判別されてステツプ 1 6 0に進む場合とは、例えばレーシング状態で一時的にエンジン回転数 N eが上昇する場合が考えられ、この場合にはエンジン暖機が未だ完了していない。したがって、図 4 6の回路が一旦イオン電流検出状態に移行したとしても、 E C U 3 0は、未だアフターグロ一が継続しているものとして次回処理時のステップ 1 1 0を肯定判別し、ステップ 1 3 0、 1 4 0の判別処理を再び実施する。そして、一時的なエンジン回転数 N eの上昇が収まり、同回転数 N eが低下すると（N eく 2 0 0 0 r pm) 、再度ステツブ 1 5 0の処理を実施する。

その後、 Tw 6 0°Cとなりエンジン暖機が完了すると、すなわちァフタ一グロ一期間が終了すると、それ以降、 E C U 3 0はステップ 1 1 0を毎回否定判別する。つまり、第 1、第 2のトランジスタ T r l、 T r 2が◦ F F状態で維持され、図 4 6の回路がイオン電流検出状態のままで保持される。

次に、燃料の着火時期フィードバック制御について図 4 9を用いて説明する。同図のフローは、気筒への燃料噴射毎に E C U 3 0により実施される。なお、燃料の着火時期制御は、燃料噴射時期を調整することにより実現されるものであり、本実施の形態では、燃料噴射ノズルによる燃料噴射時期を最適時期に調整することにより燃料の着火時期を最適にフィードバヅク制御することとしている。

図 4 9において、 E CU 3 0は、先ずステップ 2 1 0であらかじめメモリに記憶されている燃料着火時期マップを用い、その時のエンジン回転数 N e及び燃料噴射量 Qに応じた最適なる燃料着火時期（最適着火時期 K a) を求める。ここで、燃料噴射量 Qは、その時のエンジン負荷 (例えばアクセル踏み込み量）とエンジン回転数とから求められる。また、 E CU 30は、ステップ 2 2 0でイオン電流波形（図 47の第 1の山 B 1 ) に基づいて実際の燃料着火時期（実着火時期 Kb) を求め、続くステップ 2 30で実着火時期 Kbのなまし値 K A Vを次の式（ 1 ) を用いて算出する。 KAV, = {KAV,^ · (n- l ) +Kbt } /n · · · ( 1) ただし、本実施の形態では、なまし係数 nを「8」とする。

その後、 E CU 30は、ステップ 24 0で最適着火時期 K aと実着火時期 Kbのなまし値 KAVとの偏差 (=Ka— KAV) を箅出するとともに、続くステップ 2 50で周知のフィ一ドバック手法（例えば P I手法や P I D手法）を用い、偏差 ΔΚに応じてステップ 2 1 0で算出した最適着火時期 K aを補正する。そして、こうして補正し算出された最適着火時期に基づいて、実際に燃料噴射時期が制御される。

以上のようにしてィオン電流をエンジンの燃料噴射制御に反映させることにより、きめ細かくエンジンの運転状態を制御することが可能となる。また、上記にはイオン電流の検出結果を用いた着火時期のフィードバック制御の例を説明したが、ィオン電流の検出結果を用いて失火検出を行う等、他の燃焼状態制御を実施してもよい（図示略）。例えば図 4 7におけるイオン電流波形の第 2の山 B 2から異常燃焼、失火等の燃焼状態を検出し、その検出結果を燃料噴射制御に反映させるようにしてもよい。次に、本実施の形態における効果を説明する。

( a ) 以上詳述したように本実施の形態では、グロ一プラグによる発熱体発熱状態下（アフターグロ一期間）において、燃料噴射時期直後に一時的にィオン電流検出状態になるようトランジスタ T r l、 T r 2を操作するようにした。かかる構成によれば、発熱体発熱状態下において、グロ一プラグ 1の発熱機能を損なわない範囲内でイオン電流を検出することができる。その結果、グロ一プラグ 1 によるグロ一期間内においてもィオン電流を精度良く検出し、ひいては当該イオン電流の検出結果を用いて燃料の燃焼状態を良好な状態で維持することができる。

( b ) 特に、本実施の形態では、燃料噴射時期を基準にイオン電流検出期間を設定したため、イオン電流検出期間をできるだけ短い期間に設定して当該イオン電流を確実に検出するとともに、グロ一プラグ 1 によるグロ一機能の低下を最小限に抑えることができる。

( c ) また、本実施の形態では、スイッチング手段として第 1、第 2 のトランジスタ T r 1、 T r 2を採用した。そのため、応答性の良い切換え動作を行わせることができる。

( d ) さらに、本実施の形態のイオン電流検出装置の構成においては、スィッチ回路 2 5により発熱体発熱状態とイオン電流検出状態とを切り換えるとともに、両状態にて使用する電源を共用化した（バッテリ 3 4 ) 。したがって、イオン電流検出に関する構成が簡素化でき、安価なィォン電流検出装置を提供することができる。

( e ) 併せて、本実施の形態では、グローブラグ 1の発熱体 7 と一体にイオン電流検出用電極 1 4を形成し、同イオン電流検出用電極 1 4とエンジンのシリンダへッド 4 5 とからなる 2電極により燃料燃焼時に発生するイオン電流を検出するようにした。この場合、非常に簡単な構成であるにもかかわらず、精度良くイオン電流を検出することができ、その情報を燃焼制御に有効に活用することが可能となる。

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次に、本発明の第 1 7の実施の形態を図 5 0を用いて説明する。ただし、本実施の形態の構成において、上述した第 1の実施の形態と同等であるものについては図面に同一の記号を付すと共にその説明を簡略化する。そして、以下には第 1の実施の形態との相違点を中心に説明する。本実施の形態ではその特徴として、アフターグロ一期間において所定周波数の O N/O F F信号にてトランジスタ T r l、 T r 2を 0N/0 F F動作させるようにしている。図 5 0は、本実施の形態の具体的動作を示すタイムチャートである。なお、同図の時間 t 1 1以前はアフターグロ一期間を示し、この時間 t 1 1がアフターグロ一の終了時期に相当する。

さて、アフターグロ一期間（時間 t 1 1以前）においては、第 1、第 2のトランジスタ T r l、 Τ r 2が連続的に 0 Ν状態と 0 F F状態とで切り換えられる。かかる場合、当該トランジスタ T r l、 Τ Γ 2の ON 期間が発熱体発熱期間に相当し、トランジスタ T r l、 Τ Γ 2の O F F 期間がイオン電流検出期間に相当する。このとき、イオン電流検出期間 (T r l、 Τ Γ 2の O F F期間）におけるィオン電流の検出結果が燃焼状態の制御に採用される。

ここで、第 1、第 2のトランジスタ T r l、 Τ Γ 2をスイッチングさせる周波数としては、例えばイオン電流の検出結果を用いて着火時期を検出する場合であれば、 1 0 k Η ζ以上とするのが望ましい。この場合、当該周波数がこれよりも小さいと、エンジンの高回転域において着火時期の検出精度が悪化するおそれが生ずる。また、イオン電流の検出結果を用いて失火や異常燃焼を検出する場合であれば、前記スィツチングの周波数を 1 k H z以上とするのが望ましい。この場合、当該周波数がこれよりも小さいと、エンジンの高回転域において失火や異常燃焼の検出精度が悪化するおそれが生ずる。なお、本実施の形態では、当該周波数を 1 0 k H z程度としている。

また、同図において、燃料噴射時期の直後（圧縮 T D C直後）に所定周期で燃料の燃焼によるイオン電流波形が観測される。この場合、個々の検出レベルを解析することにより、燃料の着火時期や失火、異常燃焼等が検出できる。

以上本第 2の実施の形態によれば、上記第 1の実施の形態と同様に、グロ—プラグ 1 によるグロ一期間内においてもイオン電流を精度良く検出し、ひいては当該ィオン電流の検出結果を用いて燃料の燃焼状態を良好な状態で維持することができる。

なお、本発明は、上記各実施の形態の他に次の形態にて実現できる。

( 1 ) 上記第 1の実施の形態では、図 4 8のステップ 1 5 0において、あらかじめ設定されている所定期間（ 9 0。 C A期間）だけ第 1、第 2 のトランジスタ T r l、 Τ Γ 2を O F Fしてイオン電流検出状態に切り換えるようにしていたが、このイオン電流の検出期間を可変設定するようにしてもよい。例えばエンジン負荷やエンジン回転数に応じて、発熱体発熱状態下（アフターグロ一期間）におけるイオン電流検出期間を設定する。この場合、エンジン負荷が大きいほど、又はエンジン回転数が高くなるほど、イオン電流検出期間を長くし、一方、エンジン負荷が小さいほど、又はエンジン回転数が低くなるほど、イオン電流検出期間を短くするのが好ましい。

( 2 ) 上記各実施の形態では、エンジンの低温始動時におけるァフ夕 —グロ一期間において一時的なイオン電流検出期間を設けたが、このァフタ—グロ—期間以外にも、発熱体発熱状態下において一時的なイオン電流検出期間を設けるようにしてもよい。例えば、グロ一プラグの外周にカーボンが付着した場合において、その付着カーボンを発熱体の発熱作用により焼き切って除去する際にも、その発熱体発熱状態下で一時的なイオン電流の検出状態を設定する。かかる場合、燃焼状態制御が中断されることなく継続できる。

( 3 ) 上記各実施の形態においては、単気筒エンジン（又は多気筒ェンジンの 1つの気筒）についてイオン電流の検出手順を説明したが、多気筒ェンジンの各気筒について本実施の形態のイオン電流検出手順を適用してもよい。

( 4 ) 上記各実施の形態では、オールセラミヅクタイプのグローブラグを使用したが、他のグロ一プラグを使用してもよい。例えば、発熱体としてのコィル状の金属線（例えば、タングステン線）をセラミック材料からなる耐熱性絶縁体に埋設し、その金属線の一部に、燃焼火炎にさらされるイオン電流検出用電極（露出電極部）を電気的に接続する。この場合にも、イオン電流検出機能を兼ね備えた安価なグローブラグを提供することができる。また、発熱体の発熱性能も長期にわたって維持できる。

( 5 ) 上記各実施の形態では、発熱体発熱状態とイオン電流検出状態とを切り換えるために半導体スィツチとして第 1、第 2のトランジスタ T r 1、 T r 2を用いたが、これを変更してもよい。例えば、サイリス夕等の他の半導体スィツチに変更したり、接点式スィツチにに変更したりしてもよく、上記 2つの状態を切換え可能な手段であればよい。

( 6 ) 上記実施の形態では、発熱体発熱状態とイオン電流検出状態とにおいて共通の直流電源（車載バッテリ 3 4 ) を用いたが、 2つの直流電源を用いる構成としてもよい。具体的には、発熱体 7を発熱させるための発熱体用電源と、ィォン鼋流を検出するためのィオン電流検出用電源とを用意し、例えば発熱体用電源として定格 1 2 V (ボルト）の直流電源（車載バッテリ）を用い、ィオン電流検出用電源として定格 5 0 V (ボルト）の直流電源を用いる。

( 7 ) 上記各実施の形態では、渦流室を有するディーゼルエンジンの燃焼イオンを検出するイオン電流検出装置に本発明を適用したが、燃料を燃焼室内に直接噴射する、いわゆる直噴型エンジンに本発明を適用してもよい。また、他の装置に本発明を適用することもできる。例えば、ガソリンエンジンの排気管中で未燃燃料を燃焼させる装置において、その未燃燃料の燃焼に伴う燃焼ィオンを本発明のイオン電流検出装置により検出することも可能である。この場合、当該装置により検出されたィオン電流から未燃燃料の燃焼状態が判定できる。くく第 1 8の実施の形態 >>

次に、本発明の第 1 8の実施の形態について図 5 1及び図 5 2を用いて説明する。ただし、以下の実施の形態の構成において、上述した第 7 の実施の形態（図 2 0〜図 3 3 ) と同等であるものについてはその説明を簡略化する。そして、以下には第 7の実施の形態との相違点を中心に説明する。

図 5 1は、第 1 8の実施の形態におけるイオン電流検出システムの概要を示しており、同図では、電位差形 2 7の信号出力部に H P F (ハイパスフィル夕） 8 1が接続されている。本実施の形態では、約 2 0 0 H zを超える周波数信号が通過できるよう H P F 8 1が構成されている。また、 H P F 8 1の出力は、比較手段を構成する比較器 8 2の非反転入力端子に接続されている。比較器 8 2は、その反転入力端子に入力されるしきい値電圧 V t hと H P F 8 1の出力とを比較しし、両者の大小比較に応じた論理ハイレベル若しくは論理ローレベルの 2値信号を信号処理装置としての E CU 30に出力する。

上記構成のィオン電流検出システムは以下のように動作する。なお、 E CU 30の制御動作は、基本的に第 7の実施の形態における図 23に準ずるが、本実施の形態では、付着力一ボンの除去のためにスィッチ回路 2 5を発熱体発熱状態にする頻度を低くするため、イオン電流値 I p と比較判定するしきい値 I t hを第 7の実施の形態での設定値よりも大きくしている。つまり、上記第 7の実施の形態では、付着カーボンを除去することを主たる目的としていたため、漏洩電流（イオン電流値 I p) を比較判定するためのしきい値 I t h (図 2 3のステップ 208参照）が比較的低めの値に設定されていたのに対し、本実施の形態では、検出されるィオン電流が燃焼状態の判定可能な範囲内となる許容最大値付近にてしきい値が設定されている（図 5 2の I t h l >図 6 (b) の I t h) 。

そして、 ECU 30が実行する図 23のステップ 208では、燃料噴射時期でのイオン電流値 I pとしきい値 I t h 1とが比較され、 I p≥ I t h 1が成立する場合のみ、一時的にスィツチ回路 25がィオン電流検出状態から発熱体発熱状態に移行される。

したがって、図 5 2に示すように、若干量の漏洩電流が流れたとしても、その際のイオン電流値 I pはしきい値 I t h 1を下回り、イオン電流検出状態が維持されることになる。そして、この状態下において、 H P F 8 1の出力が比較器 8 2に入力され、所定のしきい値電圧 V t hと比較される。この場合、 HP F 8 1の出力が立ち上がるタイミング（図 52の Pで示す夕ィミング）は、燃料の着火時期に相当するため、比較器 82の出力（論理ハイレベルに立ち上がる信号）は燃料着火時期に相応したものとなる。そして、 E C U 30は比較器 82の出力から燃料着火時期を判定することになる。なお因みに、失火状態にあれば、比較器 8 2の出力が論理ハイレベルに立ち上がる.ことはなく、そのことから E C U 3 0は失火発生を判定する。

以上本実施の形態によれば、上記第 7の実施の形態にて説明した効果が得られるのは勿論のこと、次にに示す効果も付随して得られることになる。

( a ) 本実施の形態では、イオン電流検出器の信号出力部に相当する電位差計 2 7の出カに11卩 8 1を設け、その検出信号を E C U 3 0に入力するようにした。本構成によれば、 H P F 8 1を回路に組み込むことで、グロ一プラグ 1のィオン電流検出用電極 1 4にカーボンが付着しても燃焼時に発生するイオン電流と絶縁不良による漏洩電流とを分離することができ、イオン電流が確実に検出できるようになる。また、 H P F 8 1の出力波形により着火時期等の燃焼状態情報を判定することで、そに判定処理が容易となる。

( b ) また、漏洩電流判定用のしきい値 I t h 1 (図 5 2参照）を許容最大値付近に設定した。、本実施の形態の構成では、若干量の漏洩電流が流れたとしてもそに漏洩電流とイオン電流とが分離できる。したがつて、漏洩電流判定用のしきい値 I t h 1を許容範囲内で大きくずれば、付着カーボンの焼き切り処理頻度が低くなる代わりに、イオン電流が頻繁に検出できるようになり、それにつれて燃焼状態も頻繁に検出できるという効果が得られる。

( c ) H P F 8 1の出力を比較器 8 2に入力し、比較器 8 2では H P F 8 1 より入力された信号と燃焼状態検出用のしきい値電圧 V t hとを比較してその比較結果を E C U 3 0に出力するようにした。この場合、燃焼状態の検出処理が簡易に実現できるようになる。なお、本発明は、上記第 Ίの実施の形態の他に次の形態にても実現できる。

( 1 ) 第 7の実施の形態では、燃料噴射のタイミングで漏洩電流（電流値 I p ) を検出したが（図 2 3のステップ 2 0 7 ) 、これを変更してもよい。例えば T D C前の所定クランク角にて漏洩電流を検出するようにしてもよい。この所定クランク角は、回転数センサ 3 2の検出信号から求められる所定番号のパルス出力タイミングとして与えられる。、グロープラグ外周にカーボンが付着した場合、露出電極とアース側との絶縁抵抗は燃焼室内での圧力に依存する。そのため、漏洩電流の検出時期は、燃料の着火前であって筒内圧の高い状態、すなわち圧縮行程時であれぱよい。ただし、グロ一プラグ外周に多量のカーボンが付着した場合には、いずれのタイミングにおいても漏洩電流が観測されるため、望ましくは上記のように圧縮行程で漏洩電流を検出することとするが、これに限定されるものではない。

( 2 ) また、上記実施の形態では、図 2 3のステップ 2 1 0において、あらかじめ設定されている所定時間（ 2秒間）だけスィヅチ回路 2 5を発熱体発熱状態で保持させたが、この保持時間を可変設定するようにしてもよい。例えば図 5 3に示すように、図 2 3のステップ 2 0 7で読み込まれた電流値 I Pに応じて発熱体発熱状態を保持する時間（保持時間）を設定する。図 5 3によれば、電流値 I p (漏洩電流）が大きくなるほど、保持時間が長くなるように設定される。この場合、付着カーボンをより一層確実に除去することができる。なお、図 5 3に示す特性を非線型関数にて与えておくこともできる。

( 3 ) グロ一プラグの形状を次のように変更してもよい。つまり、発熱体 7 とィオン電流検出用電極 1 4 とを別体とし、これらを電気的に接続する構成としてもよい。要は、耐熱性絶縁体 8の一部に露出する露出電極部が設けられた構成であればよい。

また、上記実施の形態では、オールセラミック夕イブのグローブラグ使用したが、他のグロ一プラグを使用してもよい。例えば、発熱体としてのコィル状の金属線（例えば、タングステン線）をセラミツク材料からなる耐熱性絶縁体に埋設し、その金属線の一部に、燃焼火炎にさらされるイオン電流検出用電極（露出電極部）を電気的に接続する。この場合にも、ィオン電流検出機能を兼ね備えた安価なグロ一プラグを提供することができる。また、発熱体の発熱性能も長期にわたって維持できる。

( 4 ) 上記各実施の形態では、発熱体発熱状態とイオン電流検出状態とを切り換えるために 2つの 2位置切換えスィッチ 2 5からなるスイツチ回路 2 5を用いたが、これを変更してもよい。例えば、大電流を制御可能な半導体スィツチ（トランジスタ、サイリス夕等）に変更してもよく、上記 2つの状態を切換え可能な手段であればよい。

( 5 ) 上記実施の形態では、発熱体発熱状態とイオン電流検出状態とにおいて共通の直流電源（車載バッテリ 3 4 ) を用いたが、 2つの直流電源を用いる構成としてもよい。具体的には、発熱体 7を発熱させるための発熱体用電源と、ィオン電流を検出するためのィオン電流検出用電源とを用意し、例えば発熱体用電源として定格 1 2 V (ボルト）の直流電源（車載バッテリ）を用い、イオン電流検出用電源として定格 5 0 V

(ボルト）の直流電源を用いる。

( 6 ) 上記各実施の形態では、渦流室を有するディーゼルエンジンの燃焼イオンを検出するイオン電流検出装置に本発明を適用したが、燃料を燃焼室内に直接噴射する、いわゆる直噴型エンジンに本発明を適用してもよい。また、他の装置に本発明を適用することもできる。例えば、ガソリンエンジンの排気管中で未燃燃料を燃焼させる装置において、その未燃燃料の燃焼に伴う燃焼ィオンを本発明のイオン電流検出装置により検出することも可能である。この場合、当該装置により検出されたィオン電流から未燃燃料の燃焼状態が判定できる。 ( 7 ) 上記第 1 8の実施の形態では、 H P F 8 1の出力を比較器 82 に入力する構成としたが、これを変更してもよい。例えば HP F 8 1の出力を直接 E CU 3 0に入力し、 E CU 30内で着火時期の判定や失火の有無を演算処理するようにしてもよい。この場合には、 E CU 30が請求項記載の比較手段に相当する。

( 8 ) 上記第 1 8の実施の形態では、 HP F 8 1のカットオフ周波数を 200 H zとしたが、これを変更してもよい。要は、燃焼時に発生するイオン電流と絶縁不良による漏洩電流とが分離できる範囲内で H P F の力、ソトオフ周波数を設定すればよい。本発明者の実験によれば、 50 H z~ 5 kH zの範囲内であれば既述の効果が得られ、より望ましくは 1 00〜 5 00 H zの範囲内で設定するとよいことが確認されている。また、 HP Fを例えば CR回路からなる微分回路に変更してもよい。くく第 1 9の実施の形態 >>

本実施の形態のグロ一プラグ 1は、図 54 A、図 54 Bに示すように、本体 1 0と本体 1 0を装着するハウジング 4とからなる。上記本体 10 は、絶縁体 1 1と、絶縁体 1 1の内部に設けられた通電発熱体 2及び通電発熱体 2の両端部に電気的に接続されて絶縁体 1 1の外部に導出された一対のリード線 2 1、 2 2とを有する。

また、上記絶縁体 1 1の内部に配設された、火炎中のイオン化の状態を検出するための、イオン電流検出用電極 3を有する。

本実施の形態のィオン電流検出用電極 3は、上記火炎と接触する露出部分 3 Bを含みその全体が、導電性セラミック粒子により絶縁性セラミック粒子を包んでなる導電性の混合焼結体よりなるとともに、その焼結助剤として希土類元素の酸化物を 1種以上含有している。

そして、図 5 6〜図 59に示すように、上記混合焼結体の組織は第 1 結晶相 K (図 5 9 ) とその間の粒界相 Rよりなる。そして、図 60に示すように、粒界相 Rの一部又は全部は結晶化して上記焼結助剤を含む第 2結晶相 Hとなっている。

すなわち、図 5 6〜図 5 8は、混合焼結体の断面組織の S E M写真であってそれそれ倍率が 35 0倍、 1 000倍、 2000倍である。この図 56〜図 58における黒い部分と白い部分が上記第 1結晶相 Kであり、黒い部分が S i ₃ N 4 結晶相であり、白い部分が M o S i ₂ 結晶相である。そして、黒い部分と白い部分の境界部分の幅数 nmの範囲が粒界相乙め。

また、図 5 9は、上記の組織を分かりやすくするための説明図であり、 3つの S i ₃ N 4 よりなる第 1結晶相 Kの間に粒界相 Rが存在している状態を示してある。また、図 60は、図 59中における M部分を拡大した状態を示しており、粒界相が結晶化して第 2結晶相 Hとして存在することを示している。これらの図に示された粒界相 Rは、 X線回折の結果、 60 %以上が結晶化していることが分かった。

また、その結晶は、本実施の形態の焼結助剤が Y ₂ 03 であるため、図 6 1に示す S i ₃ N₄ 、 S i 0₂ 、 Y ₂ 0₃ 三元状態図中に示される Α点のアパタイト（Y i S i C ) 6 N₂ ) 、 B点のワレストナイト ( Y S i 0₂ N ) 、 C点の YAM ( Y ₄ S i ₂ 0₇ N ₂ ) 、 D点のメリライト（Y₂ S i 3 03 N₄ ) の 4種類の内 1種以上含んでいることが分かった。ここで、 S i 0₂ は、原料の絶縁性セラミックとしての S i

3 N ₄ 中に不純物として含まれているものである。

また、上記結晶は、耐酸化性に優れている A点のアパタイト（Y₁₀ ( S i 0₄ ) 6 Ν₂ ) の割合を高くするのが好ましい。

なお、結晶化の有無については、 X線回折と ΤΕΜにより確認することができる。また、従来においては、上記粒界相 Rがガラス相になっている。

また、上記本体 1 0は、図 5 4 A、図 5 5に示すように、金属製のハウジング 4内に、金属製の環状支持体 4 1 を介して、固定されている。そして、上記通鼋発熱体 2の一方のリード線 2 1は、絶縁体 1 1の内部を上昇して、本体 1 0の側面に設けた導電性の端子部 1 2 3を介して内部リード線 2 3 1 に電気的に接続されている。また、他方のリード線 2 2は、上記環状支持体 4 1 を介してハウジング 4に電気的に接続されている。また、上記イオン電流検出用電極 3の上部は、絶縁体 1 1の上端部に設けた導電性の端子部 3 1 を介して内部リード線 3 3に電気的に接続されている。

一方、ハウジング 4は、上記環状支持体 4 1を有し、図 5 5に示すように、その上部に保護筒 4 2を有している。また、ハウジング 4は、ェンジンのシリンダへヅド 4 5へ装着するための、雄ねじ部 4 3を有する。上記保護筒 4 2の上方開口部には、ゴムブッシュ 4 2 1が嵌合されている。また、ゴムブッシュ 4 2 1には、外部リード線 2 3 3、 3 3 3が貫挿され、これらはそれそれ接続端子 2 3 2、 3 3 2を介して、上記内部リード線 2 3 1、 3 3に接続されている。したがって、外部リード線 2 3 3は通電発熱体 2の一端に、外部リード線 3 3 3はィオン電流検出用電極 3にそれそれ電気的に導通されている。

なお、通電発熱体 2の他端は、上記のように、環状支持体 4 1を介してハウジング 4に電気的に導通している（図 5 4 A ) 。また、本体 1 0 の先端部（下端部）は、図 5 4 A、図 5 4 Bに示すように、半球面形状に形成されており、ィオン電流検出用電極 3の先端 3 Bが露出している c 次に、上記グローブラグ本体 1 0を製造するに当たっては、まず図 6 2、図 6 3に示すように、 U字状の通電発熱体 2の成形品 2 9 と棒状のィオン電流検出用電極 3の成形品 3 9 を準備する。これらの成形品 2 9、 39は、それそれ通電発熱体 2及びィオン電流検出用電極 3用のセラミック粉末を主成分とし、これにパラフィンワックスとその他の樹脂とを混合し、その混合物を用いて射出成形する。あるいは粉末をそのままプレス成形により作製する。なお、成形と同時にリード線 2 1、 2 2を接続する。リード線はタングステン、モリブデン等の高融点金属又はその合金からなる。

そして、成形品 2 9、 39は、絶縁体 1 1用のセラミック粉末の中に埋設し、これらをホットプレスにて一体的に加圧焼成する。焼成は、 1 気圧のアルゴンガス雰囲気下、 500 k g f Zcm² のブレス圧力により行い、焼結助剤量の変更による焼成温度条件の変化に対しては、各々最適な条件で行い、焼成温度は、 1 500〜 1 900 °Cの範囲で行った。これにより、通電発熱体 2及びイオン電流検出用電極 3を内蔵したグ口一プラグ本体 1 0が得られる。

なお、本実施の形態におけるイオン電流検出用電極 3用の原料としては、絶縁性セラミックとしての窒化珪素（ S i ₃ N₄ ) と、導電性セラミックとしての珪化モリブデン（Mo S i ₂ ) と、焼結助剤としての酸化イットリウム（Y ₂ 0₃ ) との混合物を用いた。そして、 S i ₃ N₄ の粒径を M 0 S i 2 より大きくすることにより、絶縁性の S i ₃ N ₄ 粒子が、互いに連続する導電性の M 0 S i 2 粒子で包まれた組織となり、導電性を発揮する。具体的には、例えば、平均粒径 1 zmの M 0 S i ₂ と平均粒径 1 の S i ₃ N 4 を用いる。また、通電発熱体 2は、上記イオン電流検出用電極 3と同様のものを使用した。

絶縁体 1 1は、導電性セラミックである Mo S i ₂ と、絶縁性セラミックである S i ₃ N₄ を基本成分とし、焼結助剤として Y ₂ 03 を添加したセラミツク焼結体よりなる。そして、 S i ₃ N₄ の粒径を、 M 0 S i 2 と同じかやや小さくすることにより、導電性の Mo S i 2 粒子が絶縁性の S i ₃ N 粒子で囲まれて分断された組織となり、絶縁性を発現する。具体的には、例えば、平均粒径 0. の M o S i ₂ と、平均粒径 0. 6〃mの S i ₃ N を用いることができる。

上記通電発熱体 2、イオン電流検出用電極 3又は絶縁体 1 1における導電性セラミックとしては、上記した M o S i ₂ 以外の金属の炭化物、珪化物、窒化物、又はホウ化物を用いてもよく、これらの少なくとも一種を使用する。導電性セラミックと絶縁性セラミックの配合割合は、例えば 1 0〜 4 0 : 9 0〜 6 0 (重量％) の範囲で適宜選択される。

通電発熱体 2、イオン電流検出用電極 3、絶縁体 1 1で同一又はそれに近い配合割合とすれば熱膨張計数等の差が小さくなるのでより好ましい。焼結助剤としては、 Y ₂ 03 以外の希土類元素の酸化物、例えばィッテルビウム、ランタン、ネオジム等の酸化物を用いてもよく、これらから選ばれる一種以上を使用する。

次に、上記のように本体 1 0 とハウジング 4などとによつて構成したグロ一プラグ 1は、図 64に示すように、エンジンのシリンダヘッド 4 5に対して、ハウジンク 4の雄ねじ部を螺合することにより装着する。これにより、グローブラグ本体 1 0の先端部が、シリンダヘッド 4 5の燃焼室の一部である渦流室 4 5 1に突出した状態で装着される。なお、符号 4 5 7は主燃焼室、 4 5 8はピストン、 4 5 9は燃料噴射ノズルである。

また、上記グローブラグ 1は、図 6 4に示すように、グローブラグ作動回路に接続される。すなわち、通鼋発熱体 2の一端のリード線 2 1は、外部リード線 2 3 3、グロ一リレー 5 3、 5 3 1、及び 1 2ボルトのバッテリ 5 4を介して、金属製のシリンダヘッド 4 5に接続されている。さらに、シリンダへッド 4 5、ハウジング 4、環状支持体 4 1、本体 1 0のリード線 2 2 (図 5 4 Α) を介して、通電発熱体 2の他端に接続されている。これにより、通鼋発熱体 2の発熱用回路が形成される。

また、イオン電流検出用電極 3の外部リード線 3 3 3は、イオン電流検出用抵抗 5 2 1、直流電源 5 1を介してシリンダヘッド 4 5に接続されている。また、上記イオン電流検出用抵抗 5 2 1には、イオン電流を検出するための電位差計 5 2 2が設けられ、これは E CU (電子制御装置） 5 2に接続されている。また、 E C U 5 2には、上記グロ一リレー 5 3、 5 3 1、ェンジン冷却水の水温センサ 5 2 5、ェンジンの回転数センサ 5 2 6が接続されている。

上記図 6 4に示した、グロ一プラグ 1の使用に当たっては、まずェンジンの始動時においては、 E C U 5 2により、グロ一リレー 5 3、 5 3 1がオンとされる。そのため、パッテリ 5 4とグロ一プラグの通鼋発熱体 2との間が閉路となり、グローブラグ本体 1 0の通電発熱体 2が通電され発熱する。そのためグロ一プラグ 1は発熱状態となり、渦流室 4 5 1が加熱され、着火温度に上昇する。

そこで、燃料噴射ノズル 4 5 9から、燃料が噴射されると、その都度燃料が着火され、ビストン 4 5 8が作動し、エンジンが駆動される。

—方、燃料が燃焼している際には、前記のように、イオンが発生するので、そのイオン電流をイオン電流検出用電極 3、イオン電流検出用抵抗 5 2 1及び電位差計 5 2 2により検出する。

すなわち、グローブラグ本体 1 0の上記イオン電流検出用 S極 3とシリンダへヅド 4 5との間には 1 2ボルトの直流電源 5 1によって電圧が印加されている。そこで、渦流室 4 5 1内における、燃焼火炎帯の活性イオンの発生に伴い、イオン電流検出用抵抗 5 2 1を含む電流経路にィオン電流が流れる。

なお、ィォン電流検出用抵抗 5 2 1は、約 5 0 0 k Qで、これを流れるィオン電流は、その両端の電位差として電位差計 5 2 2により検出される。

ここで、イオン電流の検出原理を略述する。

燃料噴射ノズル 4 5 9からの噴射燃料が渦流室 4 5 1で燃焼されると、その燃焼火炎帯ではィオン化されたブラスイオンとマイナスイオンが大量に発生する。このとき、上記イオン電流検出用電極 3とそれに対面するシリンダへッド 4 5との間にバッテリ電圧が印加されているので、ィオン電流検出用電極 3にはマイナスイオンが捕獲されるとともに、シリンダへヅド 4 5にはブラスイオンが捕獲される。

その結果、上記の電流絰路が形成され、この電流経路を流れるイオン電流がイオン電流検出用抵抗 5 2 1の両端の電位差として検出される。 —方、 E C U 5 2は、 C P U、 R OM, RAM、入出力回路等からなる周知のマイクロコンピュータや A/D変換器（共に図示略）を中心に構成され、電位差計 5 2 2により検出された検出信号を入力する。

また、 E CU 5 2には、エンジン冷却水の温度を検出するための水温センサ 5 2 5の検出信号や、エンジンクランク角に応じてエンジン回転数を検出するための回転数センサ 5 2 6の検出信号が入力され、 E CU 5 2は各検出信号に基づいて水温 T w、エンジン回転数 N eを検知する。上記 E C U 5 2は、ディーゼルエンジンの低温始動時において、グロ一プラグ 1の通電発熱体 2を発熱させて燃料の着火及び燃焼を促進させる。また、ディーゼルエンジンの始動直後において、イオン電流を検出する。なお、エンジン始動当初においては、グロ一リレー 5 3、 5 3 1 がオンの状態にあり、通電発熱体 2は発熱状態に保持されるようになつている。

以下、図 6 5のフローチャートを用いて、上記グロ一リレー 5 3、 5 3 1のオン、オフ切換え処理を説明する。図 6 5は、所定の時間の割り认み処理により実行される。まず、図 6 5の処理がスタートすると、 E CU 5 2は、先ずステップ 1 1でエンジン暖機完了後であり、かつグロ一リレー 5 3、 5 3 1がオフであるか否かを判別する。エンジン始動当初においては、ステップ 1 1が否定判別され、 E CU 5 2は続くステツブ 1 2で水温 T w及びエンジン回転数 N eを読み込む。

その後、ステップ 1 3で水温 Twが所定の暖機完了温度（本実施形態例では、 6 0 °C ) 以上であるか否かを判別するとともに、ステップ 1 4 でエンジン回転数 N eが所定回転数（本実施形態例では、 2 0 0 0 r p m) 以上に達しているか否かを判別する。

このときステップ 1 3、 1 4が共に否定判別されれば、エンジンの暖機が完了しておらず、グロ一プラグの通電発熱体 2による加熱が必要であるとみなし、ステップ 1 5に進む。

また、ステップ 1 3、 1 4のいずれかが肯定判別されれば、エンジンの暖機が完了、あるいはグローブラグ 1による加熱が不要であるとみなし、ステップ 1 6に進む。

ステップ 1 5に進んだ場合は、グロ一リレー 5 3、 5 3 1はオンのまま維持される。この状態では、グロ一プラグ 1の発熱作用によって燃料の着火及び燃焼が継続される。また、ステップ 1 6に進んだ場合、 E C U 5 2は、グロ一リレ一 5 3、 5 3 1をオフとする。

次に、図 6 6 Aは、オシロスコープを用いて燃料燃焼時に発生するィオン電流を観察した際の電流波形図である。同図において、燃料噴射時期（圧縮 T D C) 直後に電圧が急上昇している波形が燃料の燃焼によるイオン電流波形であり、 A点が燃焼の開始位置、すなわち着火時期に相当する。

また、このイオン電流波形には、 2つの山が観測される。つまり、燃焼初期には、拡散火炎帯の活性ィォンにより第 1の山 B 1が観測され、燃焼中後期には筒内圧上昇による再イオン化により第 2の山 B 2が観測される。

この場合、 E C U 5 2は、イオン電流波形の第 1の山 B 1から実際の着火時期を検出するとともに、検出された実際の着火時期と目標着火時期との差をなくすべく着火時期のフィードバック制御を実施する。また、 E CU 5 2は、イオン電流波形の第 2の山 B 2から異常燃焼、失火等の燃焼状態を検出し、その検出結果を燃料噴射制御に反映させる。こうしてイオン電流をェンジンの燃料噴射制御に反映させることにより、きめ細かくエンジンの運転状態を制御することが可能となる。

次に、グローブラグのイオン電流検出用電極 3に、燃料燃焼により発生したカーボン（スス）が付着した状態、すなわち燻りが発生したときには、図 6 6 Bに示すように、イオン電流が燃料噴射時期の前には低く、その後には上昇していくという現象が発生する（図 6 6 A、と図 6 6 B を比較）。なお、図 6 6 Bの I t hは燻り状態を判別しグロ一リレー 5 3, 5 3 1をオンにするか否かを判断するための波高値の判定レベル (しきい値）を表している。

そこで、このような燻り現象が発生したときには、上記グロ一リレー 5 3、 5 3 1をオンとし、通電発熱体 2を発熱させ、上記の付着力ーポンを焼き切る操作を行う。

図 6 7は、このカーボン焼き切り操作を、上記図 6 4の回路における E CU 5 2により行う手順を示すフローチャートである。

すなわち、同図のステップ 2 1において、グロ一リレー 5 3、 5 3 1 がオフの状態にあるとき、ステップ 2 2において、燃料噴射時期に上記のごとき異常イオン電流（図 6 6 B) が検出されたか否か判定する。否であれば、ステップ 2 4に進み、グローリレ一 5 3、 5 3 1はオフのままとする。一方、異常イオン電流が検出されたときには、ステップ 2 3 に進み、グロ一リレー 5 3、 5 3 1をオンとし、グロ一プラグの通鼋発熱体 2を発熱させてカーボンを焼失させる。.

上記のように、本実施の形態のグロ一プラグにおいては、絶縁体 1 1 の内部に通電発熱体 2 とリード線 2 1、 2 2 とィオン電流検出用電極 3 とを設けてあり、これらは一体的に構成されている。そのため、通電発熱体 2によるグロ一動作（発熱動作）と、イオン電流検出用電極 3によるイオン電流検出とを 1つのグローブラグにより達成できる。

また、イオン電流検出用電極 3に力一ボンが付着した場合にも、ィォン電流検出用電極 3の近くにある通電発熱体 2に通亀して発熱させることにより、上記力一ボンを焼き切り、イオン電流検出用電極 3を正常状態にすることができる。そのため、イオン電流を精度良く検出することができる。また、絶縁体 1 1の先端部は、半球形状としてあるので、燃焼室内における熱衝擎を吸収することができる。

さらに本実施の形態においては、粒界相が結晶化して第 2結晶相を有する。そのため、本実施の形態のイオン電流検出用電極の耐久性を向上させることができる。

すなわち、粒界相がガラス相である場合には、ガラス相が比較的低融点であるため、グローブラグの実使用時の高温状態（最高 1 4 0 0 °C程度）において粒界相が軟化、溶出する場合がある。そして、このガラス相に噴霧燃料が直撃すると、その熱衝擎によりイオン電流検出用電極表面にクラックが発生する。

これに対し、本実施の形態においては、上記のように粒界相 Rの大部分が結晶化して第 2結晶相 Hなっている。この第 2結晶相は、ガラス相よりも高融点であり、従来のように軟化、溶出をするおそれがない。それ故、本実施の形態のイオン電流検出用電極は、熱衝撃に強く、損傷を受けることがない。くく第 20の実施の形態 >>

本実施の形態においては、本発明の効果を確認するために次の試験を行った。

まず、以下のようにして試験用の試料を作製した。絶縁体、通電発熱体、イオン電流検出用電極の基本成分をいずれも 70 S i ₃ N 一 30 M 0 S i 2 (重量％) とし、絶縁体は平均粒径が 0. 9〃111の^1031 2 と平均粒径が 0. の S i _{3 4} を、通電発熱体及びイオン電流検出用電極には平均粒径が 0. 9 mの Mo S i ₂ と平均粒径が 1 3 mの S i ₃ N 4 を使用した。

焼結助剤としては Y₂ 0 a を用い、その添加量を絶縁体と通電発熱体とにおいて同量として、上記第 1 9の実施の形態（図 5 5 ) の構成のィオン電流検出用電極付きセラミックグローブラグを作製した。 S i ₃ N 4 と Mo S i ₂ の総量に対する Y₂ 03 の添加量を、 1〜30重量％の範囲内において表 1に示すように変更し、試料 N o . 1〜6とした。次いで通電発熱体、イオン電流検出用電極、絶縁体ともに Y ₂ 0₃ 7重量 %、 A 1₂ 0 a 3重量％とした従来の組成によるヒータを作製し、比較用の試料（N o. 7 ) とした。

上記試料 N o . 1〜7を用い、まず、通電の繰り返しによる抵抗値変化をしらべるため、通電 1分、非通電 1分の繰り返しを 1サイクルとした冷熱試験を行った。このときのヒー夕温度は初期に通電時の発熱による飽和温度を 1400。Cにし、非通電時はフアンによりヒータ温度を 1 00°C以下に冷却した。評価は各試料につき 4本ずつ同様の試験を実施して、そのうちの 1本が抵抗値上昇により通鼋時のヒータ飽和温度が 1 00 °C低下して 1 300 °Cになったサイクル数を寿命サイクルとした。表 1に結果を示す。また、この時のガラス相の溶出の有無を表 1に併せて記した。次に、クラックの発生に関し、水中スボーリング試験を行った。まず、グロ一プラグに通電し、所定の飽和温度に発熱させた後、 2 0 °Cの水中に環状支持体から突出しているグローブラグ本体先端部を浸漬させ、表面に発生するクラックの有無を調査することにより評価した。

具体的には、飽和温度を 5 0 0 °Cとして水中スポ一リング試験を行い、クラックが発生していなければ、飽和温度を 1 0 0 °C上げ、 6 0 0 °Cとして水中スポ一リング試験を行った。このようにして 1 4 0 0 °Cまで、若しくはクラックが発生するまで、 1 0 0。Cずつ温度を上げて評価した。評価は各試料について 4本ずつ同様の試験を実施し、結果を表 1に併記した。

表 1 より、冷熱試験、ガラス溶出については、 Y ₂ 0₃ を単独で添加した試料 N o . 1〜 6のいずれも、従来組成の試料 N 0. 7に比べ、寿命が向上している。なお、寿命サイクルは市場での信頼性を考慮すると 1 0 0 0 0サイクル以上であることが好ましく、試料 N 0. 1〜 6では 1 0 0 0 0〜 1 5 0 0 0ダイクルと良好な結果が得られている。

また、クラックの発生についても、試料 N o . 1〜 6ともに試料 N o. 7より改善されており、特に、 Y₂ 0 の添加量を 3〜 2 5重量％とした試料 Ν ο . 2〜 5では 1 40 0 °Cにおいてもクラックの発生が全く見られなかった。

以上より、 Y₂ 0 を 3〜 2 5重量％添加することで、 1 4 00 という高温使用において抵抗値変化が小さく、ガラス溶出がなく、耐熱衝擎性のよいイオン電流検出用電極付きセラミックグローブラグが得られることがわかる。表 1

くく第 2 1の実施の形態 »

本実施の形態においては、焼結助剤として Y ₂ 0 ₃ の他に、他の希土類元素の酸化物を添加した試料を作製した。基本成分は、第 2 0の実施の形態と同一とし、焼結助剤の種類と添加量を表 2のように変更した。焼結助剤の添加量は通電発熱体、イオン電流検出用電極、と絶縁体において全て同虽とした。そして、第 2 0の実施の形態と同様にして試料を作製し（試料 N o . 8 1 6 ) 、評価を行った。結果を表 2に併記する。表 2の結果を従来組成の試料 N 0 . 7 (表 1 ) と比較すると、全試料において冷熱試験結果が向上しており、ガラス溶出、クラックの発生も見られない。このように、 Y ₂ 0 ₃ と他の希土類元素の酸化物を組み合わせた場合でも、添加総量を 3 2 5重量％とすることにより、通電発熱体の抵抗値変化が小さく、ガラス溶出がなく、耐熱衝擎性のよいィォン電流検出用電極付きセラミックグロ一プラグが得られる。表 2

<< 第 2 2の実施の形態 >>

本実施の形態においては、焼結助剤として Y ₂ 0 ₃ 以外の希土類元素の酸化物を 1種以上添加した試料を作製した。希土類元素の酸化物として、 Y b ₂ 0 3 、 L & 2 0 a 、 N d 2 0 a 、及びこれらを組み合わせたものを用い、それそれにつき、焼結助剤の添加総量が 3重量％、 2 5重量％の 2種類の試料を作製した。基本成分は第 2 0の実施の形態と同一とし、焼結助剤の添加量は通電発熱体、イオン電流検出用電極、絶縁体において全て同量とした。そして、第 2 0の実施の形態と同様にして試料を作製し（試料 N o . 1 7 〜 2 6 ) 、評価を行った。結果を表 3に示す。表 3の結果を従来組成の試料 N o . 7 (表 1 ) と比較すると、全試料において冷熱試験結果が向上しており、ガラス溶出、クラックの発生も見られない。このように、焼結助剤としては Y ₂ 0 ₃ 以外の他の希土類元素の酸化物のいずれを使用してもよく、その添加総量を 3〜 2 5重量 %とすることで、同様の効果が得られることがわかる。

97/38223 表 3

以上第 2 0ないし第 2 2の実施の形態の結果より、焼結助剤として希土類元素の酸化物を 1種以上使用し、その添加総量を 3〜 2 5重量％とすることにより、抵抗値変化が小さく、ガラス溶出がなく、耐熱衝撃性のよいイオン亀流検出用電極付きグローブラグが実現できることがわかる。くく第 2 3の実施の形態 >>

本実施の形態は、焼結助剤として 1 0重量％の丫 ₂ 0₃ の他に、 A 1 2 03 を 0 · 0 1〜 7重量％添加して、 S i ₃ N₄ の粒界相をガラス相と結晶相の混合体とした試料を作製した（試料 N o . 2 7〜 3 5 ) 。試料の作製は、第 2 0の実施の形態と同様に行った。また、評価方法も第 2 0の実施の形態と同様に、冷熱試験と水中スポーリング試験により行つた。その結果を表 4に示す。なお、粒界相中の結晶相の割合は結晶化率により表している。結晶化率は、 X線回折装置の結晶相ビーク強度と透過電子顕微鏡の原子構造との比較を行いながら、算出した。

表 4の結果より、従来組成（試料 N o . 2 7 ) め結晶化率 0 %のものより、少しでも結晶化している試料 N 0. 2 8〜 3 5は、いずれも寿命が向上していることがわかる。その中でも、試料 N o . 3 0〜 3 5の結晶化率が 5 %以上のものは、極めて良好な結果が得られた。また、水中スポーリング試験におけるクラック発生温度についても、試料 N o . 3 0 - 3 5までの結晶化率 5 %以上のものは良好な結果が得られている。以上より、特に結晶化率 5 %以上のものは、寿命サイクルが長く、ガラス溶出が無く、耐熱衝撃性の良い、イオン電流検出用電極付きセラミックグ□—プラグが実現できる。なお、本実施の形態は焼結助剤として Y ₂ 0₃ と A l ₂ 0₃ 添加の場合を示したが、その他の希土類酸化物の焼結助剤を利用しても同様の結果が得られる。

表 4

くく第 2 4の実施の形態 >>

上記の第 2 0の実施の形態〜 5においては導電性セラミックとして M 0 S i ₂ を用いた場合について示したが、導電性セラミックとして他の金属の炭化物、窒化物、ホウ化物を用いた場合においても同様の効果が得られる。本実施の形態においては、これを確認するため、表 5に示すように、導電性セラミックを W C：、 T a C、 T i N、 Z r B ₂ に変更し、それそれについて、焼結助剤の添加量を上記試料 N 0. 3 ( Y ₂ 03 ： 1 0重量％) 、試料 N o . 7 ( Y ₂ 0₃ : 7重量％、 A 1₂ 0₃ ： 3重量％) と同じにした 2種類の試料を作製し（試料 N o . 3 6 4 3 ) 、第 2 0の実施の形態と同様の試験を行った。

結果を表 5に併記する。表 5より明らかなように、導電性セラミック卜

の種類を変更 o 1

GO 1 COしO 1

COOた場合においても、 Y ₂ 0₃ 添加量を 1 0重量％添加して粒界相に結晶相 z}O Cを設けることにより、抵抗値変化が小さく、ガラス溶出がなく、耐熱衝擎性のよいイオン電流検出用電極付きセラミックグロ —プラグが得られる。なお、その他の希土類酸化物 1種以上を焼結助剤に利用しても同様の効果が得られる。

表 5 試ぉ

基本成分焼結助剤冷熱試験水中ス -リング

重量％重量％寿命ガラスクラ 7ク発生

サイクル溶出

3 6 10Υί0₃ 10800 無 1400'C- 無

3 7 7Y₂0₃-3A 0₃ 2800 有 1200*C-2本

3 8 10Y₂0₃ 14500 無 1400'C- 無

3 9 7Y₂0₃-3Ali0₃ 1900 有 1200'C-2本

4 0 10Y₂0₃ 13000 無 1400'C- 無

4 1 7Υ₂0₈-3Αΐ2θ3 2700 有 1200'C-2本

4 2 10Y₂0₃ 10800 無 1400'C- 無

4 3 7Υ₂θ3-3Αΐ2θ3 1800 有 1200'C-2本くく第 2 5の実施の形態 >>

本実施の形態は、図 6 8に示すように、第 1 9の実施の形態のグロ一プラグ作動回路（図 6 4 ) を変更したもので、第 1 9の実施の形態のバッテリ 5 4 と直流電源 5 1 とを、 1個のバッテリ 5 5のみに代えたものである。

なお、イオン電流検出用抵抗 5 2 1 とバッテリ 5 5 との間には、定電流、定電圧回路 5 2 4を介在することもできる。この場合には、回路構成の簡素化とコスト低減の効果がある。その他は、第 1 9の実施の形態と同様である。

本実施の形態においても、第 1 9の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、特に、本実施の形態においては、定電流 · 定電圧回路 5 2 4を介在することで 1つのバッテリーでも、グロ一ブラグ発熱時に生じるイオン電流検出用電極への印加電圧の変動を防止し、安定した検出性能が維持できるという効果を得ることができる。くく第 2 6の実施の形態 >>

本実施の形態は、図 6 9 A、図 6 9 Bに示すように、イオン電流検出用電極 3を、 U字状の通電発熱体 2の下端に一体的に設けた例である。本実施の形態におけるイオン電流検出用電極 3は、第 1 9の実施の形態と同様に、その粒界相に第 2結晶相を有する。また、通電発熱体 2の一方のリード線 2 2 0を、絶縁体 1 1の上端に設けた端子部 3 1 に接続し、リード線 2 2 0 とイオン電流検出用電極 3 との端子部を共用している。この場合の作動回路を図 7 0に示す。同図よりわかるように、通電発熱体 2の発熱用回路とイオン電流検出回路には、それそれグロ一リレー 5 3、 5 3 1、イオンリレー 5 3 0を設けてあり、これらは E C U 5 2 からの指令信号により、スィッチ切換えされるよう構成されている。そして、作動状態としては常に通電発熱体発熱状態か、イオン電流検出状態のどちらか一方の回路構成となるようになつている。

図 7 1は、このカーボン焼き切り操作を、上記図 7 0の回路における E C U 5 2により行う手順を示すフローチャートである。すなわち、同図のステップ 2 1において、グロ一リレー 5 3、 5 3 1がオフの状態にあるとき、ステップ 2 2において、燃料噴射時期に上記のごとき異常ィオン電流（図 6 6 B ) が検出されたか否か判定する。否であれば、ステップ 2 4に進み、グロ一リレー 5 3、 5 3 1はオフのままとする。

一方、異常イオン電流が検出されたときには、ステップ 2 5に進み、イオンレリレー 5 3 0をオフとし、次いでステップ 2 3にてグローリレ一 5 3、 5 3 1をオンとし、グロ一プラグの通鼋発熱体 2を発熱させてカーボンを焼失させる。その他は、第 1 9の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施の形態では、上記端子部 3 1を通電発熱体 2 とィオン電流検出用電極 3の端子部として共用しているので、構造が簡単である。

図 7 2は図 7 0の変形例であり、図 7 0の回路構成ではグロ一プラグ 1発熱用電源（バッテリ） 5 4とィオン電流検出用電源（バッテリ） 5 1が別個に用意されているが、図 7 2の回路構成では単一の電源（バッテリ） 5 5を用いている点で図 7 0 と異なる。イオンリレー 5 3 0と 2 つのグロ一リレー 5 3、 5 3 1はそれそれ図 7 0に対応していて、図 7 1のフローチャートに示した手順で E C U 5 2により同様にオン · オフが制御される。すなわち、通電発熱体 2を発熱させる場合には、同図に示すように、イオンリレー 5 3 0はオフとし、グロ一リレー 5 3、 5 3 1はオンとする。一方、イオン電流検出用電極 3によりイオン電流を検出する場合には、イオンリレー 5 3 0をオンとし、グロ一リレー 5 3及び 5 3 1はオフとする。くく第 2 7の実施の形態 >>

本実施の形態は、図 7 3に示すように、第 2 2の実施の形態におけるイオン電流検出用電極 3の露出部分 3 Bを含む先端部分 3 0 1のみにおいて、その粒界相を結晶化させている。そして、先端部分 3 0 1以外の他部分 3 0 2は、従来と同様に粒界相をガラス相とした。その他は第 2 2の実施の形態と同様である。

この場合においても、イオン電流検出用電極 3の露出部分 3 Bの破損がなく、第 2 2の実施の形態と同様の効果を得ることができる。くく第 2 8の実施の形態 >>

第 2 8ないし第 3 1の実施の形態は第 1 9の実施の形態（図 5 4 A、図 5 4 B図 5 5他）の変形である。よって、第 2 9の実施の形態と異なる点のみを説明する。イオン電流検出用電極 3は図 5 4 Aに示されるように、シリンダ内の火炎にさらされるように絶縁体 1 1から露出した露出部 3 Bを有している。この露出部 3 Bは、 0 . l〜 3 0 / mの表面粗さ R z ( 1 0点平均粗さ）に研磨された研磨部分 3 A (図 5 4 A ) を有している。本実施の形態においては、絶縁体 1 1から露出したイオン電流検出用電極 3の露出部 3 B全体を研磨部分 3 Aとして、研磨した。研磨は、 # 6 0 0の砥石を用いて行った。これにより、本実施の形態では研磨部分 3 Aの表面粗さ R zを 4 . 5〃mに整えた。

研磨部分 3 Aの表面粗さ R zは、 0 . 1〜 3 0 > mの範囲内に研磨してあることは上述のとおりである。そのため、図 7 4に示すように、研磨部分 3 Aには、ミクロ的に見ると凸部 3 Dが多数存在する。この凸部 3 Dには、シリンダヘッド 4 5 とィオン電流検出用電極 3 との間の電界中の電束が集中する。また、電束が集中した凸部 3 D近傍は、電位勾配が急峻となる。この電位勾配により、燃焼ガス中のマイナスの荷電粒子 7はィオン電流検出用電極 3の凸部 3 D近傍に強く引きつけられ、荷電粒子 7の移動が活発となる。

それ故、研磨部分 3 Aを有するイオン電流検出用電極 3は、さらに精度よくイオン電流を検出することができるのである。

<< 第 2 9の実施の形態：第 28の実施の形態と比較例による実験例 >> 第 2 8の実施の形態に示したグロ一プラグにおける研磨部分 3 Aの効果をさらに明確にすべく、比較例を用いてィオン電流の検出試験を行つた。比較例は、第 2 8の実施の形態に示した研磨部分 3 Aを更に研磨して、 0 . 0 l mの表面粗さ R zにとしたものを用いた。なお、第 2 9 の実施の形態にかかるイオン電流検出用電極の研磨部分は上記のように

4 . 5 mの表面粗さ R zである。

第 2 8の実施の形態により検出したィオン電流の波形 E 1を図 7 5に、比較例により検出したイオン電流の波形 C 1 を図 7 6にそれそれ示す。図 7 5、図 7 6は、共に横軸に時間、縦軸に電流値をとつたものであり、横軸には燃料噴射時期を縦線 Pにより示してある。

両図の比較からわかるように、第 2 8の実施の形態にかかるィオン電流検出装置では常に高いビーク値の波形が精度よく検出され、一方、比較例は、ビーク値が非常に小さく検出精度が低い状態の波形 Aや、検出されない場合 Bが発生した。この結果から、イオン電流検出用電極 3の露出部 3 Bに特定範囲の表面粗さ R zを有する研磨部分 3 Aを設けることによって、イオン電流の検出精度を大幅に向上させることができることがわかる。 << 第 3 0の実施の形態 > >

第 2 0の実施の形態は第 2 8の実施の形態の変形例であり、第 2 8の実施の形態に示したグロ一プラグにおける研磨部分 3 Aの表面粗さ R z を種々変更し、そのイオン電流検出精度への影響を試験した。試験に用いるグロ一プラグとしては、研磨部分 3 Aの表面粗さ R zを 0. 0 1〜 1 00 の範囲で変更したものを複数準備した。研磨部分 3 Aの表面粗さ R z以外は、第 2 8の実施の形態と同様とした。

イオン電流の検出精度は、グロ一プラグをセヅトした試験用のディーゼルエンジンを 80 O rpmの回転数により運転し、 1分間ィオン電流を検出させ、燃料噴射回数に対して何回精度よくイオン電流を検出することができたかにより求めた。精度よくイオン電流を検出したか否かの判断は、エンジン運転時間中のイオン電流のピーク値の平均値の 0. 3 倍以上の電流値を検出した場合は検出できたとし、上記平均値の 0. 3 倍未満の電流値しか検出できなかった場合には検出できなかったとした。

したがって、例えば 100回燃料噴射された場合に、 1 00回精度よくイオン電流を検出した場合には検出精度は 1 00%であり、 50回だけ精度よくイオン電流を検出した場合には検出精度は 50 %である。試験結果を図 77に示す。図 77は、横軸に研磨部分 3 Aの表面粗さ R zを、縦軸にイオン電流の検出精度をとつた。図 77よりわかるように、イオン電流の検出精度は研磨部分の表面粗さ R zが 0. l ^m以上の場合には、いずれも 100%であった。一方、表面粗さ R zが 0. 1 in未満の場合には、表面粗さ R ζが小さいほど検出精度が低下した。また、表面粗さ R ζが 30〃mを超えるものについてはクラックが発生した。これは、凹凸が大きいため、その凹部等に応力集中が起こりやすいからであると考えられる。したがって、第 2 9の実施の形態による測定結果から、研磨部分 3 Aの表面粗さ R zは 0. l〜30 zmが最適であることがわかる。くく第 3 1の実施の形態 >>

第 3 1の実施の形態は、図 7 8〜図 8 0に示すように通電発熱体 2とィオン電流検出用電極 3とを電気的に接続して一体化したものである。図 7 8〜図 8 0に示すように、ィオン電流検出用電極 3の露出部 3 Bの面積を変更し、その面積とイオン電流検出精度との関係を試験した。また、グロ一プラグ本体の直径 Dは 3. 5 mm、ハウジング 4からの突出長さ Lは 1 O mmとした。

図 7 8に示したグロ一プラグ 1 0 3は、イオン電流検出用電極 3の露出部 3 Bを本体 1 0の先端部の半球面部分全体に設け、さらに露出部 3 B全体を表面粗さ R z = 4. 5 の研磨部分 3 Aとした。この場合の露出部 3 Bの面積（研磨部分 3 Aの面積）は、 0. 5 c m² である。

図 7 9に示したグローブラグ 1 04は、ィオン電流検出用電極 3の露出部 3をできるだけ小さくし、さらに露出部 3 B全体を表面粗さ R z = 4. 5 /mの研磨部分 3 Aとした。この場合の露出部 3 Bの面積（研磨部分 3 Aの面積）は、 1 X 1 0 _⁶ c m² である。

図 8 0に示したグロ一プラグ 1 0 5は、ィオン電流検出用電極 3の露出部 3を上記図 7 8、図 7 9の場合の中間程度の大きさとし、さらに露出部 3 B全体を表面粗さ R z = 4. 5 zmの研磨部分 3 Aとした。この場合の露出部 3 Bの面積（研磨部分 3 Aの面積）は、 0. 0 0 8 c m² である。

また、例えば図 8 0に示したグロ一プラグを用いた全体図は図 6 9 A に示されたものであり、これと組み合わせて用いる回路は例えば図 7 2 に示したものを用いることができる。すなわち、図 6 9 Aに示すように、通鼋発熱体 2 とイオン電流検出用電極 3 とが一体化している場合には、通電発熱体 2に設けたリード線 2 2 0を、絶縁体 1 1の上端に設けた端子部 3 1に接続する。このように構成したグローブラグは、第 2 8の実施の形態と同様にして、シリンダへッド 4 5に装着される。

また、本実施の形態の場合には、通電発熱体 2 とイオン電流検出用電極 3とが一体化されているので、グローブラグの作動回路は図 7 2に示す構成のものを用いることができる。通電発熱体 2を発熱させる場合には、同図に示すように、イオンリレー 5 3 0はオフとし、グロ一リレー 5 3、 5 3 1はオンとする。一方、イオン電流検出用電極 3によりィォン電流を検出する場合には、イオンリレー 5 3 0をオンとし、グロ一リレ一5 3及び 5 3 1はオフとする。

次に、上記 3種類のグロ一プラグ 1 0 3、 1 04、 1 0 5を用いて、第 3 1の実施の形態と同様の条件により、イオン電流の検出精度を調べた。その結果、いずれのグロ一プラグも検出精度が 1 0 0 %となり、非常に良好であった。この結果から、露出部 3 Βに上記特定の範囲内の表面粗さ R ζを有する研磨部分を設けることによって、露出部 3 Βの面積が 1 x 1 0— ⁶〜0. 5 c m² の範囲内において変動しても、十分良好にイオン電流の検出ができることがわかる。

また、本実施の形態の結果から、露出部 3 Bの面積は、 1 X 1 0 _⁶ c m² という非常に小さい面積でもよいことから、少しでも露出部 3 Bが外部に露出していれば有効であることもわかる。第 3 2実施の形態 >>

第 3 2の実施の形態のグロ一ブラグ 1は、図 8 1 Aに示すように本体 1 0と本体 1 0を保持するハウジング 4とからなる。上記本体 1 0は、絶縁体 1 1 と、絶縁体 1 1の内部に設けられた通鼋発熱体 2と、通電発熱体 2の両端部に電気的に接続されて絶縁体の他端側に導出された一対のリード線 2 1、 2 2 とを有する。

また、上記通電発熱体 2 と電気絶縁されて、上記絶縁体 1 1の内部に配設された、火炎中のイオン化の状態を検出するためのィオン電流検出用電極 3を有する。また、イオン電流検出用電極 3の先端部 3 Cには、上記絶縁体 1 1の先端部も含めて、上記火炎中へ連通する連通孔 3 8 0 (図 8 3 ) を有する絶縁性多孔質層 3 8が被覆されている。

上記本体 1 0は、図 8 1 A、図 8 2に示すように、金属製のハウジング 4内に、金属製の環状支持体 4 1 を介して、固定されている。そして、上記通電発熱体 2の一方のリード線 2 1は、絶縁体 1 1の内部を上昇して、本体 1 0の側面に設けた導電性の端子部 1 2 3を介して内部リード線 2 3 1 に電気的に接続されている。また、他方のリード線 2 2は、上記環状支持体 4 1 を介してハウジング 4に電気的に接続されている。また、上記イオン電流検出用電極 3の上端部は、絶縁体 1 1の上端部に設けた導電性の端子部 3 1 を介して内部リード線 3 3に電気的に接続されている。

一方、ハウジング 4は、上記環状支持体 4 1を有し、図 8 2に示すように、その上部に保護筒 4 2を有している。また、ハウジング 4は、ェンジンのシリンダへヅド 4 5へ装着するための、雄ねじ部 4 3を有する。上記保護筒 4 2の上方開口部には、ゴムブッシュ 4 2 1が嵌合されている。また、ゴムブッシュ 4 2 1 には、外部リード線 2 3 3、 3 3 3が貫挿され、これらはそれそれ接続端子 2 3 2、 3 3 2を介して、上記内部リード線 2 3 1、 3 3に接続されている。

したがって、外部リード線 2 3 3は通電発熱体 2の一端に、外部リード線 3 3 3はィオン電流検出用電極 3にそれそれ電気的に導通されている ο

なお、通電発熱体 2の他端は、上記のように、環状支持体 4 1 を介してハウジング 4に電気的に導通している（図 8 1 A ) 。また、本体 1 0 の先端部（下端部）は、図 8 1 Aに示すように、半球面形状に形成されており、ィオン電流検出用電極 3の先端部 3 Cが露出している。

次に、上記グロ一プラグ本体 1 0の製造方法につき図 8 4 A、図 8 4 B、図 8 5 を用いて説明する。まず、グロ一プラグの本体 1 0は、図 8 1 Aに示したように、絶縁体 1 1 とその中に埋設した通電発熱体 2 とィオン電流検出用電極 3 と、上記絶縁性多孔質層 3 8 とよりなる。そこで、まず図 8 4 A、図 8 4 Bに示すように、導電状のセラミック粉末により、 U字形状の通鼋発熱体 2 と、棒状のイオン電流検出用電極 3 とをあらかじめ作製しておく。

一方、図 8 5 に示すように、絶縁体 1 1を形成するための、略半円状の下部 1 1 1 と略板状の中部 1 1 2 と略半円状の上部 1 1 3 とを、絶縁性のセラミック粉末を用いてあらかじめ作製しておく。上記下部 1 1 1 の上面と中部 1 1 2の下面には、上記通電発熱体 2を入れるための U字溝 1 1 5、 1 1 6を形成しておく。

また、中部 1 1 2の上面と、下部 1 1 3の下面には、上記イオン電流検出用電極 3を入れるための棒状溝 1 1 7、 1 1 8を形成しておく。そして、上記 U字溝 1 1 5、 1 1 6に上記通電発熱体 2を、棒状溝 1 1 7、 1 1 8に上記ィオン電流検出用電極 3を入れ、これらを積層する。なお、この際、通電発熱体 2にはリード線 2 1、 2 2を接続しておく。

これにより、図 8 6 A ( A ) の上方に示すごとき、積層体が得られる。そこで、積層体の先端部 1 8に、あらかじめ作成しておいた円板状の絶緣性多孔質層 3 8 2 を接着剤により接合する。次いで、これらを加熱、焼結して、一体焼結体とする。さらに、図 8 6 A ( B ) に示すように、上記一体焼結体の下方を、研削加工し（同図の下方の点線）、半球面状とする。これにより、上記図 8 1 Aに示したグローブラグ本体 1 0が得られる。

次に、上記のように本体 1 0 とハウジング 4などとによつて構成したグロ一プラグ 1は、図 6 4に示すように、エンジンのシリンダヘッド 4 5に対して、ハウジンク 4の雄ねじ部を螺合することにより装着する。これにより、グロ一プラグ本体 1 0の先端部が、シリンダヘッド 4 5の燃焼室の一部である渦流室 4 5 1 に突出した状態で装着される。なお、符号 4 5 7は主燃焼室、 4 5 8はビストン、 4 5 9は燃料噴射ノズルである。

また、上記グロ一プラグ 1は、図 6 4に示すように、グロ一プラグ作動回路に接続され、図 6 5のフローチャートにそって既に説明したようにその通電が制御される。

上記のように、本実施の形態のグローブラグにおいては、絶縁体 1 1 の内部に通電発熱体 2 とリード線 2 1、 2 2 とが形成され、さらに絶縁体 1 1の内部にイオン電流検出用電極 3が設けてあり、これらは一体的に構成されている。そのため、通鼋発熱体 2によるグロ一動作（発熱動作）と、イオン電流検出用電極 3によるイオン電流検出とを 1つのグロ —プラグにより達成できる。

また、グロ一ブラグ本体 1 0の表面、つまり上記絶縁体 1 1の表面にカーボンが付着した場合にも、イオン電流検出用電極 3の近くにある通電発熱体 2に通電して発熱させることにより、上記カーボンを焼き切り、イオン電流検出を正常状態に戻すことができる。そのため、絶縁性多孔質層 3 8の連通孔 3 8 0 (図 8 3 ) を介してイオンを精度良く検出することができる。

そして、ここに重要なことは、上記イオン電流検出用電極 3の先端部 3 Cは上記絶縁性多孔質層 3 8により被覆されている（図 8 3 ) ので、イオン電流検出用電極 3は直接に火炎にさらされることがない。そのため、イオン電流検出用電極 3は、高温の火炎による熱的衝擎に基づく応力集中が生ぜず、クラック等の損傷を生ずることがない。また、絶縁性多孔質層 3 8は上記連通孔 38 0を有するので、上記ィオンはこの連通孔 38 0を通じてィオン電流検出用電極 3とシリンダヘッド 4 5との間に流れ、イオン電流として正確に検出される。

また、上記絶縁体 1 1、通電発熱体 2、リード線 2 1、 2 2、イオン電流検出用電極 3、及び絶縁性多孔質層 38を一体構成しているので、構成簡単である。また、通鼋発熱体 2、リード線 2 1、 2 2、イオン電流検出用電極 3は、絶縁体 1 1の内部に設けてあるので、燃焼ガスによる酸化等の腐食もなく、耐久性に優れている。また、絶縁体 1 1の先端部は、半球面状（図 8 1 A〜図 83) としてあるので、燃焼室内における熱衝撃を吸収することができる。くく第 33実施の形態 >>

次に、第 32実施の形態に示したグローブラグ本体の具体例につき、表 6に、比較例と共に示す。まず、上記通電発熱体は、小粒径の導電性の M o S i ₂ (二珪化モリブデン）粉末と大粒径の絶縁性の S i N 4

(窒化珪素）と焼結助剤である Y ₂ 0 と、有機バインダーとを用いて U字状に成形した（図 84 Α) 。また、イオン電流検出用電極も同じ材料を用いて棒状に成形した（図 84 Β) 。

次に、上記絶縁体は、小粒径の S i ₃ N4 と、ほぼ同粒径の Mo S i ₂ と Y ₂ 0₃ と有機バインダーとを用いて、上記図 85に示したように、上部 1 1 1、中部 1 1 2、下部 1 1 3にそれそれ成形した。一方、絶縁性多孔質層 38は、上記絶縁体 1 1用と同じ材料で有機バインダ一の量を多くしたものを用いて、板状体 3 82に成形した。

そして、これらを上記のように、積層するとともにこの積層体の先端部に、図 8 6 Αに示すように、上記絶縁性多孔質層の板状体 382を接着剤を介して接合した。そして、これらの生成形体の積層品を、 45 0°Cで有機バインダーを脱脂後、 1 7 5 0 °Cで 6 0分間、加圧焼結した。さらに、グロ一プラグの先端部を半球面状に研削し、図 8 1 Aに示すグロープラグ本体を得た。

なお、上記グロ一プラグ本体 1 0における、上記絶縁性多孔質層 3 8 の厚みは表 6に示すように、種々に変えた。絶縁性多孔質層 3 8の厚みは、先端部が半球状であるため、最大厚みを示した。

次に、上記グロ一プラグを、第 3 1実施の形態の図 7に示すように、ディーゼルエンジンのシリンダヘッド 4 5に装着した。そして、グロ一プラグの通電発熱体に通電して 1 2 0 0 °Cに加熱後、エンジンを始動し、

1分間のアイドリングを行ない、エンジン停止 1分間の後、再び上記通電、始動、停止を繰り返すエンジンテストを 2 0、 0 0 0回及び 3 0、

0 00回行なった。そして、イオン電流検出用電極の先端部、及びその周囲の絶縁体のクラック等の損傷状況を観察した。その結果を、表 6に示す。

表 6よりわかるように絶縁性多孔質層 3 8を設けていない試料（N 0. 1 ) は 2万回テス卜でクラックによるチッビングが発生していた。また、絶縁性多孔質層を設けたもののうち厚み 0. 1及び 1 . 6 mm (試料 N o . 2、 7 ) は、 3万回テストでクラック等の損傷が発生していた。なお、上記テストは過酷な条件であるため、試料 N o . 2及び 7も実用上殆ど問題ないが、特に試料 N o . 3〜 6のものは優れた耐久性を有している。表 6

※ 〇…クラック発生なし厶…クラック発生若干あり

X…クラックによるチツビング発生あり

くく第 3 4の実施の形態 >>

本実施の形態は、図 8 7に示すように、グロ一プラグ本体 1 0において、通電発熱体 2の U字状の下端にィオン電流検出用電極 3を一体的に設け、ィオン電流検出用電極 3の先端部 3 Cに第 3 1実施の形態と同様の絶縁性多孔質層 3 8を設けた例である。本実施の形態によれば、通電発熱体 2の先端部にイオン電流検出用電極 3を設けるのでグロ一プラグの構造が簡単になる。その他は第 3 2実施の形態と同様であり、第 3 2 実施の形態と同様の効果を得ることができる。くく第 3 5の実施の形態 >>

本実施の形態は、図 8 8に示すように、 U字状の通電発熱体 2をィォン電流検出用電極 3 として兼用した例である。本実施の形態においては、イオン電流検出用電極 3の先端部（U字状の下端部）及び下方側面を絶縁性多孔質層 3 8により被覆している。本実施の形態によれば、イオン電流検出用電極と通電発熱体とを兼用しているので構造が簡単である。本実施の形態のグローブラグの作動回路としては、後述する第 3 6の実施の形態で用いるものを使用することができる。その他は第 3 1実施の形態と同様であり、第 3 1実施の形態と同様の効果を得ることができる。くく第 3 6の実施の形態 >>

本実施の形態は、図 8 9 A、図 1 5に示すように、上記第 3 4の実施の形態及び第 3 4の実施の形態に示した、通鼋発熱体とィオン電流検出用電極とを一体化した場合の、グロ一プラグ本体の全体断面図、及びグロープラグ作動回路を示すものである。すなわち、図 8 9 Aに示すように、上記一体化の場合には、通電発熱体 2に設けたリード線 2 2を、絶縁体 1 1の上端に設けた端子部 3 1 に接続する。このように構成したグロ一プラグは、第 3 1実施の形態の図 1 1 と同様にして、シリンダヘッド 4 5に装着する。また、本実施の形態の場合には、通電発熱体 2 とイオン電流検出用電極 3 とが一体化されているので、グロ一プラグの作動回路は、図 1 5に示す構成となる。

そして、通鼋発熱体 2を発熱させる場合には、同図に示すように、ィオンリレ一 5 3 0はオフとし、グロ一リレ一 5 3はオンとする。一方、イオン電流検出用電極 3によりイオン電流を検出する場合には、イオンリレー 5 3 0をオンとし、グロ一リレー 5 3はオフとする。

これにより、第 3 1実施の形態と同様の効果が得られる。

その他は、第 3 1実施の形態と同様である。

<< 第 3 7の実施の形態 >>

第 3 7の実施の形態は第 2 6の実施の形態（図 6 9 A他）の変形例である。図 6 9 Aに示すように、グローブラグの本体 1 0は、絶縁体 1 1 と、絶縁体 1 1の内部に設けられた断面 U字状の通鼋発熱体 2及び通電発熱体 2の両端部に電気的に接続されて絶縁体 1 1の外部に導出された一対のリード線 2 1、 2 2を有する。また、上記通電発熱体 2の途中に電気的に接続されて上記絶縁体 1 1の内部に配設された、火炎中のィォン化の状態を検出するための、 1つのイオン電流検出用電極 3 とを有する。上記イオン電流検出用電極 3の先端 3 Cは上記火炎にさらされるように上記絶縁体 1 1から露出している。

そして、図 9 0に示すように、上記通電発熱体 2に発熱用の直流電流を流すときにブラス側となるプラス端 2 1 8から最初の上記ィオン電流検出用電極 3が接続されている最初の接続部分 3 9の中心部 2 0 9 までの、通電発熱体 2における第 1発熱部 2 0 1の電気抵抗を R 1、上記最初の接続部分 3 9の中心部 2 0 9からマイナス端 2 2 8までの、通電発熱体 2における第 2発熱部 2 0 2の電気抵抗を R 2とし、上記イオン電流検出用電極 3における上記最初の接続部分 3 9から先端 3 Cまでの電気抵抗を rとしたとき、 R 2〉 rの関係が満足されている。

また、上記イオン電流検出用電極 3は、 U字状の通電発熱体 2の下端に通電発熱体 2と一体的に設けられ、その先端 3 Cは絶縁体 1 1から露出している。先端 3 Cには白金（P t ) がコーディングしてある。

次に、上記グロ一プラグ本体 10の製造に当たっては、まず図 1 00 に示すごとき通電発熱体 2とィオン電流検出用電極 3との一体成形品 2 9を準備する。一体成形品 2 9は、通電発熱体 2及びィオン電流検出用電極 3用のセラミック粉末を、主成分のパラフィンヮックスと樹脂との混合バインダと混合し、その混合物を射出成形する。あるいはセラミツク粉未をそのままブレス成形する。

そして、この一体成形品 2 9は、絶縁体 1 1の中に埋設し、これらをホットブレスにて一体的に加圧焼成する。上記の加圧焼成は、アルゴンガス雰囲気下、 1気圧で、加圧力 400 kg f /cm² とし、焼成温度は 1 800。C、保持時間 60分で行う。なお、上記埋設に先立って、上記リード線 2 1、 2 2を接続しておく。これにより、上記グローブラグ本体 10が得られる。

次に、上記セラミック粉末等の具体例は、前述した様に、通電発熱体、イオン電流検出用電極、絶縁体の導電性セラミックとして M 0 S i ₂ を、絶縁性セラミックとして S i ₃ N 4 を用いる。また、焼結助材として

Y 0 と A 1 0 とを用いる。

通電発熱体におけるセラミヅクの配合割合は、 Mo S i ₂ ： S i N 4 = 20 ： 80とした。また、イオン電流検出用電極の配合割合は、 M 0 S i ： S i N 4 = 40 ： 6 0とした。そして、上記 Mo S i₂ の平均粒径は 1 m、 S i N 4 の平均粒径は 1 5 /mを用いた。また、絶縁体におけるセラミックの配合割合は Mo S i ： S i N 4 = 30 : 70とし、？ 03 1₂ の平均粒径は l zm、 S i ₃ N 4 の平均粒径は l〃mを用いた。また、焼結助材は、上記いずれの場合も Y₂ 0 5 wt %、 A 1 0 5 wt %を外部添加した。各材料の平均粒径は 1 mを用いた。

また、イオン電流検出用電極 3の先端部 3 Cは、燃焼ガスに接触するよう露出しており（図 69 A) 、その露出部分 3 Bには P t等の貴金属がコーティングしてある。そのため、酸化等によるイオン電流検出用電極表面の絶縁物生成が抑制され電極の導電性あるいは初期抵抗値が確保され、検出精度の劣化を防止する効果がある。また、イオン電流検出用電極 3は、絶縁体 1 1の直径方向の中心に配設してある。そのため、燃焼室内におけるあらゆる方向におけるィオン電流を高精度で検出することができる。

<< 第 38の実施の形態 >>

本実施の形態は、表 7に示すように、第 37の実施の形態に示したグローブラグ本体 1 0にっき、上記電気抵抗 R 2と rの割合を変えた具体例を示す。グロ一プラグ本体 1 0の製造に当たっては、まず上記通電発熱体 2及びイオン電流検出用電極 3は、あらかじめ、射出成形により上記一体成形品 2 9 (図 1 00) を作製しておく。

一方、絶縁体 1 1としは、半円柱体の 2つ割品を準備する。この半円柱体には、絶縁体 1 1を構成する際に内側となる部分（直径部分）に、上記一体成形品 2 9を埋設するための U字状の溝が設けてある（図 6 9 A参照）。そこで、上記一体成形品 2 9を、上記絶縁体 1 1の半円柱体の U字状溝に入れ、さらに一方の半円柱を覆い、これらを加圧焼結するこれにより、図 6 9 Aに示すように、上記一体成形品よりなる通鼋発熱体 2及びィオン電流検出用電極 3を内蔵した絶縁体 1 1が得られる。

次に、上記通電発熱体 2は、上記第 2発熱部の電気抵抗 R 2が 0. 8 Ωとなるように、導電性セラミック粉末である Mo S i ₂ 粉末 35 % (重量比、以下同じ）と、絶縁性セラミック材料としての S i ₃ N 4 粉末 6 5 %とを混合したものを用いた。また、上記イオン電流検出用電極 3は、下記表 7の電気抵抗 rとなるように、 Mo S i ₂ 粉末と S i ₃ N 4 粉末との割合を変えて用いた。

また、絶縁体 1 1は、 S i ₃ N 4 粉末と M 0 S i ₂ 粉末とを混合したものを用いた。その割合は、 S i ₃ N 4 粉末 80 %、 Mo S i ₂ 粉末 20 %とした。また、焼結助材は、通電発熱体、イオン電流検出用電極、絶縁体ともに、 Y ₂ 0 5 wt %、 A 1 0 5 vvt %を、外部添加した。各材料の平均粒径は第 37の実施の形態と同じにした。そして、上記加圧焼結は、 400 k g/c m² 、 1 800 °C, 60分で行なった _c 次に、上記のように、構成した種々のグロ一プラグを第 37の実施の形態のように、シリンダヘッド 45に装着した。そして、絶縁体 1 1の表面に、図 90に示すように、カーボンが付着した状態にして、付着力 —ボンの焼き切り（焼失）良否を実験した。

その結果を表 7に示した。

表 7

· 〇…焼失優厶…焼失良 X…焼失不可を表す表 7よりわかるように R 2 > rの場合（N o . 1〜4 ) にはカーボンが焼き切られることが、特に R 2 2 rの場合（実験 N 0. 1〜 3 ) には優れた焼き切りができる。なお、 R 2≤ rの場合（実験 N o . 5、 6) には、力一ボンに直流電流が殆ど流れないため、カーポンを焼き切ることができない。

<< 第 3 9の実施の形態 >>

なお、上記第 3 8の実施の形態では、通電発熱体及びイオン電流検出用電極の導電性セラミックとして M o S i ₂ を用いた場合について述べたが、導電性セラミックとして他の金属の炭化物、窒化物、硼化物を用いても同様の結果が得られる。

本実施の形態においては、これを確認するため、表 8、表 9に示すように導電性セラミックを W C、 M 0 C、 T i N、 M o ₄.₈ S i ₃ C ₀. 、 W S i 、 M o B、 T i B 、 Z r B ₂ に変更し、それそれについて、抵抗値を第 3 8の実施の形態の N o . 3、 N o . 6の水準と同様の試料となし、これらについてカーボン焼失実験を行なった。各材料の平均粒径は、 l〜 3 >u mである。その他については、第 3 8の実施の形態と同様である。

また、通電発熱体とイオン電流検出用電極の導電性セラミックについて別々の材料でも実施した。また、上記絶縁性セラミックを S i ₃ N 4 から、その他の A l ₂ 0 3 、 B Nに代えた場合についても同様に実施した。 A 1 ₂ 0 3 の平均粒径は、 2 5〃m、 B Nの平均粒径はのものを用いた。その他は第 3 8の実施の形態と同様である。実験の結果を表 8及び表 9に示す。

また、表 1 0には、通電発熱体、ィオン電流検出用電極とも導電性セラミックのみの場合について同様に示した。表 8 ~ 1 0より明らかなように、本発明の範囲では全てカーボンが焼失することが分かる。

to 表 8

表 9

CO

o

表 1 0 導電性セラミック力一ボン焼失状態

No. 絶縁性セラミック

·τΗ Ψ ffl蜜 IK

IN O . IN U . Ό

W し W し添力 n廿ず V

M O 2し IV1 O 2 し廿ずリ Λ v* o 1 丄丄丄丄丄 N

44 WS i 2 WS i 2 添力 Πせず〇 X

45 M O 4. 8 S 1 3 M O 4. 8 S 1 3 - 添加せず〇 X

0. 6 し 0 , 6

46 Mo B M o B 添加せず〇 X

47 T i B₂ T i B₂ 添加せず〇 X

48 Z r B 2 Z r B 2 添加せず〇 X

49 Mo S i ₂ M o S i 2 添加せず〇 x 1

くく第 4 0の実施の形態 >>

次に、イオン電流検出用電極に高融点金属の線材を用いた場合と、ィオン電流検出用電極に高融点金属材料と絶縁性セラミックとの混合体を用いた場合について述べる。

まず、ィオン電流検出用電極に高融点金属の線材を用いた場合につき示す。ここに、高融点金属とは前述したように融点 1 200 °C以上のものをいう。かかる高融点金属としては、 C r、 C o、 F e、 Mo、 N i、 R e、 T i、 W、 Z r等がある。また、 F e— N i— C r、 N i— C o、 F e— C o、 W— R e等の合金材料もある。

通鼋発熱体は、第 38の実施の形態の組成を用いた。またイオン電流検出用電極の構造は、第 37の実施の形態の図 69 Aに示したイオン電流検出用電極 3の構造に代えて、上記高融点金属の線材を用いた。各場合とも、第 38の実施の形態の N 0. 3、 N o. 6の水準と同様の抵抗値に作成して、力一ボンの焼失実験を行なった。その他は、第 38の実施の形態と同様である。その結果を表 1 1に示す。同表より本発明の範囲では、カーボンが焼失することが分かる。

次に、イオン電流検出用電極に高融点金属材料と絶縁性セラミックとの混合体を用いた。グローブラグの作製に当たっては、第 38の実施の形態のイオン電流検出用電極の導電体である M o S i ₂ の代わりに、上記金属の粉末を用いた。各材料の平均粒径は、 1〜 1 0 111のものを用いた。その他は、第 38の実施の形態と同様である。その結果を表 1 2 に示す。

同表より、本発明の範囲では、カーボンが焼失することが分かる。表 1 導電性セラミック力一ボン焼失状態

No. イオン検出用電極

通電発熱体イオン検出用電極 N o . 3 No. 6

50 M o S i 2 S i ₃N₄ W 〇 X

51 Mo S i 2 S i ₃N₄ M 0 〇 X

52 M o S i ₂ S i ₃N₄ N i 〇 X as

53 Mo S i 2 S i 3 N 4 T i 〇 X

54 M o S i 2 S i 3 N 4 Fe-Cr-Ni 〇 X

55 Mo S i ₂ S i ₃N₄ N i - C 0 〇 X

56 M o S i ₂ S i 3 N 4 F e - C 0 〇 X

57 M o S i ₂ S i 3 N 4 W-R e 〇 X

o

表 12 導電性セラミヅク絶縁性セラミック力-ホ焼失状態

No.

通電発熱体イオン検出用電極導電性絶縁性セラミック No.3 No.6 ΐフ^ソク

58 Mo S i z S i 3 N W S i ₃N₄ 〇 X

59 M o S i 2 S i ₃N₄ Μ ο S i 3 N 4 〇 X

^3 60 Mo S i ₂ S i ₃N₄ N i S i 3 4 〇 X

61 Mo S i ₂ S i 3 N 4 T i S i 3 N 4 〇 X

62 Mo S i 2 S i 3 N 4 S i 3 N 4 〇 X

63 Mo S i ₂ S i _{3 4} Ni-Co S i 3 4 〇 X

64 M o S i a S i 3 N 4 Fe-Co S i 3 4 〇

くく第 4 1の実施の形態 >>

本実施の形態は、図 9 1 に示すように、 U字状の通電発熱体 2の左右両側に、イオン電流検出用電極 3 0 1、 3 0 2を 2個設けた例である。本実施の形態では、イオン電流検出用電極 3 0 1が通電発熱体 2のブラス端に近い位置にあるので、この部分が通電発熱体 2 とイオン電流検出用電極 3 との最初の接続部分 3 9 となる。そのため、イオン電流検出用電極 3 0 1 との最初の接続部分 3 9からマイナス端までの部分が第 2発熱部 2 0 2 となる。

カーボン焼き切り時には、イオン電流検出用電極 3 0 1から絶縁体 1 1表面のカーボンへ焼き切り用の直流電流が流れることになる。また、本実施の形態ではイオン電流検出用電極を 2個設けてあるので、より精度良くイオン電流を検出することができる。その他は第 3 7の実施の形態と同様であり、第 3 7の実施の形態と同様の効果を得ることができる。く〈第 4 2の実施の形態 >>

本実施の形態例にかかるグローブラグにつき、図 9 2 A、図 9 2 B、図 9 3を用いて説明する。このグローブラグは、第 2 6の実施の形態 (図 6 9 A他）の変形例であり、異なる点についてのみ説明する。本実施の形態のグロ一プラグ 1は、セラミックグロ一プラグであり、図 9 2 A、図 9 2 Bに示すように、本体 1 0 と本体 1 0を支持するハウジング 4 とを有している。上記本体 1 0は、絶縁体 1 1 と、絶縁体 1 1の内部に設けられた通電発熱体 2 と、通電発熱体 2の両端部に電気的に接続されて絶縁体の他端側に導出された一対のリ一ド線 2 1、 2 2 とを有する c また、上記絶縁体 1 1の内部に配設された、火炎中のイオン化の状態を検出するためのイオン電流検出用電極 3を有する。イオン電流検出用電極 3は、通電発熱体 2の途中に電気的に接続されているとともに、その先端 3 Cは上記火炎にさらされるように絶縁体 1 1から露出して、露出部 3 Bとなっている。

かつ、図 9 2 A、図 9 3に示すように、イオン電流検出用電極 3の先端 3 Cは、ハウジングの先端部 4 1 1から 2 m m以上離れた位置に配設されている。また、本実施の形態においては、通電発熱体 2全体の電気抵抗値を R ( Ω ) 、通電発熱体 2のブラス端 2 1 8からイオン電流検出用電極 3の先端までの電気抵抗を B ( Ω ) としたとき、 B ( Ω ) ≥ R ( Ω ) / 3の関係になるように構成してある。なお、通電発熱体 2全体の電気抵抗値 Rは発熱体 2の両端 2 1 8 , 2 2 8の間の抵抗値である。

また、上記本体 1 0は、図 9 2 A示すように、金属製のハウジング 4 内に金属製の環状支持体 4 1を介して固定されている。上記通鼋発熱体 2の一方のリード線 2 1は、絶縁体 1 1の内部を上昇して、本体 1 0の側面に設けた導電性の端子部 1 2 3を介して内部リード線 2 3 1に電気的に接続されている。また、他方のリード線 2 2は、絶縁体 1 1の上端部に設けた導電性の端子部 3 1 を介して内部リード線 3 3に電気的に接続されている。なお、外部リード線 2 3 1は、通電発熱体 2 とイオン電流検出用電極 3用のリード線として共用されている。

一方、ハウジング 4は、上記環状支持体 4 1を有し、本実施の形態とイオン電流検出用電極 3の構成は異なるが、全体の構成が類似している第 3 1の実施の形態を示す図 8 2に示すように、その上部に保護筒 4 2 を有している。また、ハウジング 4は、エンジンのシリンダヘッド 4 5 へ装着するための、雄ねじ部 4 3を有する。上記保護筒 4 2の上方開口部には、ゴムブッシュ 4 2 1が嵌合されている。また、ゴムブッシュ 4 2 1 には、外部リード線 2 3 3、 3 3 3が貫挿され、これらはそれそれ接続端子 2 3 2、 3 3 2を介して、上記内部リード線 2 3 1、 3 3に接続されている。したがって、外部リード線 2 33は通電発熱体 2の一端に、外部リード線 3 33は通電発熱体 2の他端にそれそれ電気的に導通されている。また、本体 10の先端部（下端部）は、図 9 2 Aに示すように、半球面形状に形成されており、ィオン電流検出用電極 3の先端 3 Cが露出している。

次に、上記グローブラグ本体 1 0を製造するに当たっては、まず図 9 4に示すごとき、通電発熱体 2とイオン電流検出用電極 3との一体成形品 2 9を準備する。この一体成形品 2 9は、通電発熱体 2及びイオン電流検出用電極 3用のセラミック粉末を用いて射出成形、あるいはブレス成形により作製する。この一体成形品 2 9は、絶縁体 1 1の中に埋設し、これらをホットプレスにて一体的に成形する。なお、上記埋設に先立つて、上記リード線 2 1、 2 2を接続しておく。これにより、上記グロ一プラグ本体 1 0が得られる。

また、通電発熱体 2、イオン電流検出用電極 3、絶縁体 1 1は、いずれも絶縁性セラミックと導電性セラミックとを主成分として作製した。そして、絶縁性セラミ、ソク粒子及び導電性セラミック粒子の混合割合、粒径の調整等により、これら通電発熱体 2、イオン電流検出用電極 3、絶縁体 1 1における、それぞれの線膨張係数、電気抵抗等の物理的特性を調整した。

また、本実施の形態においては絶縁性セラミックとして窒化珪素（S i ₃ N 4 ) を、導電性セラミックとして珪化モリブデン（M o S i ₂ ) を用いた。その他、絶縁性セラミックとしては、 A 103 、 BN、 A 1 N等を用いることができる。また、導電性セラミックとしては、 Mo 5 S i ₃ 、 WC、 T i N等を用いることもできる。

また、本実施の形態における上記の電気抵抗 R ( Ω ) 、 B ( Ω ) の調整は、上記距離 Lの値を 2 mm以上に保持しつつ、イオン電流検出用電極 3の接続位置を変えることにより調整した。すなわち、通電長さの調整によって、 B ( Ω ) ≥R ( Ω ) / 3の関係を実現させた。

次に、上記のように本体 1 0 とハウジング 4などとによって構成したグロ一プラグ 1は、前'述の図 7 0に示すように、エンジンのシリンダへヅド 4 5に対して、ハウジンク 4の雄ねじ部を螺合することにより装着する。これにより、グロ一プラグ本体 1 0の先端部が、シリンダへヅド 4 5の燃焼室の一部である渦流室 4 5 1 に突出した状態で装着される。なお、符号 4 5 7は主燃焼室、 4 5 8はビストン、 4 5 9は燃料噴射ノズルである。

また、上記グロ一プラグ 1は、図 7 0に示したグローブラグ作動回路に接続することができ、前述の図 6 5のフローチャートによる手顧でグ口一リレーが E C U 5 2により制御され、その通電が制御される。

上述のように本実施の形態では、イオン電流検出用電極 3の先端 3 C とハウジング 4の先端部 4 1 1 との距離が 2 m m以上である。そのため、グローブラグ本体に燃料燃焼により発生した力一ボン（スス）が堆積しても、イオン電流を確実に検出することができる。しかしながら、グローブラグのイオン電流検出用電極 3に、燃料燃焼により発生した力一ボン（スス）が付着した状態、すなわち燻りが発生したときには、図 6 6 Bに示すように、イオン電流が燃料噴射時期の前には低く、その後には上昇していくという現象が発生する（図 6 6 Aと図 6 6 Bを比較）。なお、図 6 6 Bの I t hは燻り状態を判別しグロ一リレー 5 3、 5 3 1 をオンにするか否かを判断するための波高値の判定レベル（しきい値）を表している。

そこで、このような燻り現象が発生したときには、上記グロ一リレー 5 3、 5 3 1 をオンとし、通電発熱体 2を発熱させ、上記の付着カーボンを焼き切る操作を行う。この動作は前述の図 6 7のフローチャートによる処理であり、重複した説明は省略する。

そして、ここに重要なことは、図 9 3に示すように、通電発熱体 2全体の電気抵抗 R ( Ω ) と、通電発熱体 2のブラス端 2 1 8からイオン電流検出用電極 3の先端 3 Cまでの電気抵抗 B ( Ω ) とは、 B ( Ω ) ≥ R ( Ω ) / 3の関係にある。

そのため、グローブラグ本体 1 0に力一ボンが堆積してイオン電流検出用電極 3 とハウジング 4 との間が短絡に近い状態になっても、適正な電流が流れる。

すなわち、グロ一ブラグ本体 1 0に力一ボンが堆積して短絡に近い状態になった場合には、通鼋発熱体から、イオン電流検出用電極、付着力 —ボンという経路の回路に適正な電流を流すごとができる。そのため、上記回路の通電発熱によりカーボンを焼失させることができる。また、上記短絡状態が解消した後には、通電発熱体に電流が流れ、さらにカーボンの焼失が促進される。

なお、上記電気抵抗 B ( Ω ) が非常に大きい場合には、上記の通電発熱体、イオン電流検出用電極、付着力一ボンの回路の抵抗値が大きくなる。この場合には、付着力一ボンが存在していても、通電発熱体全体にほぼ正常な電流が流れ、通電発熱体の発熱により付着力一ボンを焼失させることができる。

また、上記のように、本実施の形態のグロ一プラグにおいては、絶縁体 1 1の内部に通電発熱体 2 とリード線 2 1、 2 2 とィオン電流検出用電極 3 とが設けてあり、これらは一体的に構成されている。そのため、通電発熱体 2によるグロ一動作（発熱動作）と、イオン電流検出用電極 3によるィオン電流検出とを 1つのグロ一プラグにより達成できる。また、そのためグローブラグがコンパクトになる。

また、イオン電流検出用電極 3、グローブラグ表面にカーボンが付着した場合にも、上記のように通電発熱体 2.に通電して発熱させることにより、上記力一ボンを焼き切り、イオン電流検出用電極 3 をさらに正常状態にすることができる。そのため、イオン電流を精度良く検出することができる。

また、通電発熱体 2、リード線 2 1、 2 2、イオン電流検出用電極 3 は、絶縁体 1 1の内部に設けてあるので、燃焼ガスによる酸化等の腐食もなく、耐久性に優れている。また、絶縁体 1 1の先端部は、半球形状としてあるので、燃焼室内における熱衝撃を吸収することができる。また、イオン電流検出用電極 3の先端部 3 Cは、燃焼ガスに接触するよう露出している（図 9 2 A ) 。なお、イオン電流検出用電極 3を図 9 5に示すように、絶縁体 1 1の先端部に配置することもできる。この場合には、燃焼室内におけるあらゆる方向におけるイオン電流を高精度で検出することができる。くく第 4 3の実施の形態 >>

本実施の形態は、図 9 6に示すように、第 4 2の実施の形態に示したグロ一ブラグ本体 1 0にっき、ィオン電流検出用電極 3の先端 3 Cとハウジング 4の先端部 4 1 1 との距離 Lと、イオン出力の検出率との相関についての試験を行った具体例である。グローブラグ本体 1 0の製造に当たっては、上記距離 Lに対応する位置にイオン電流検出用電極 3を配設した種々の一体成形品 2 9をあらかじめ射出成形により作製しておく (図 9 4 ) 。次いで、一体成形品 2 9をセラミック粉末中に埋設してホヅトプレスすることにより、絶縁体 1 1 中に通鼋発熱体 2及びイオン電流検出用電極 3を内蔵した絶縁体 1 1を作製する。このようにして、上記距離 Lの異なるグロ一プラグを種々作製し、準備する。

また、イオン出力の検出率は、次にように定義した。すなわち、ェンジン運転中にイオン電流を連続サンプリングすると、図 6 6 Aに示すィオン波形の波高値は一定でなく、燃焼毎のバラツキ、カーボン付着による出力低下等により、バラツキがある。そこで、一定時間かつ一定条件での運転中の波高値 Hの平均値 hを求め、平均値 hの 0. 3倍以上の波高値を有する場合を検出精度良好として、全燃焼回数中の hの 0. 3倍以上の発生率をイオン出力の検出率とした。

また、試験は、 4気筒 2 0 0 0 c cのディーゼルェンジンを用い、まずグロ一プラグ本体にカーボンを堆積させる運転を行い、次いで、ィォン電流検出状況を調べた。

力一ボンの堆積運転は、上記エンジンを無負荷 8 0 0 r p mにおいて 2分間運転し、次いで無負荷 4 0 0 0 r pmにおいて 2分間運転することを 1サイクルとして、これを 3 0サイクル行うことにより実施した。また、イオン電流検出状況の測定は、上記サイクルをさらに 1 0サイクル行い、その間のイオン電流検出により行った。

測定結果を図 9 6に示す。同図は、横軸に距離 L (mm) を、縦軸にイオン出力の検出率（％) を取った。同図よりわかるように、距雜が 2 mm以上の場合には、イオン出力の検出率が 1 0 0 %となり、一方、距離 Lが 2 mm未満の場合には、 Lが小さいほど検出率が小さくなる。 << 第 4 4の実施の形態 >>

本実施の形態は、表 1 3に示すように、第 4 2の実施の形態に示したグロ一プラグ本体 1 0にっき、上記通電発熱体 2の全電気抵抗 R ( Ω) (図 9 3 ) と、通電発熱体 2のプラス端 2 1 8からイオン電流検出用鼋極 3の先端 3 Cまでの電気抵抗 B ( Ω ) (図 9 3 ) との関係を種々変更し、試験したものである。電気抵抗 B ( Ω ) の変更は、第 4 3の実施の形態と同様に、通電発熱体 2 とイオン電流検出用電極 3の一体成形品におけるィォン電流検出用電極 3の配設位置を変更することにより行った。そして、試験する試料としては、表 1 3に示すように、通電発熱体 2 の全電気抵抗 R ( Ω ) を全て一定とし、 B ( Ω ) の値を変化させた 8種類のグローブラグ（試料 N o . C 1〜C 3、 E 1〜E 5 ) を準備した。なお、グロ一プラグの製造方法、構造、その他については、第 4 2の実施の形態と同様である。

また、耐久試験は、 4気筒のディーゼルエンジンを用いた。そして、ェンジン停止状態において通電発熱体 2に通電を開始し、 2分後に通電を停止する。一方エンジンは、上記通電開始後 5秒後に始動し、始動直後に無負荷 8 0 0 r p mにおいて 1分間運転し、次いで無負荷 4 0 0 0 r pmにおいて 2分間運転し、次いで無負荷 8 0 0 r pmにおいて 1分間運転した後停止する。そして、上記の通電発熱体 2への通電開始からエンジン停止までを 1サイクルとし、これを 5 0 0サイクル実施した。試験結果を表 1 3に示す。表 1 3よりわかるように、 B ( Ω ) < R ( Ω ) / 3の場合（ C 1〜 C 3 ) には、いずれも早期にヒューズが溶断してしまった。これは、イオン電流検出用電極 3の先端 3 Cとハウジング 4の先端部 4 1 1 との間が短絡状態になり、プラス側リード線との間において短絡回路が形成され、この状態で、通電発熱体への通鼋がされたため、ヒューズが溶断するほどの大電流が流れたことを示している。一方、 Β ( Ω) Ι ( Ω) /3の場合（ Ε 1〜Ε 5 ) には、上記試験の 5 0 0サイクルの間においては、何ら異常は発生しなかった。表 1 3

<< 第 4 5の実施の形態 >>

本実施の形態は第 2 6の実施の形態（図 6 9 A他）の変形例であり、異なる点のみを説明する。このグローブラグ 1は、図 6 9 Aに示すように、本体 1 0 と本体 1 0を装着するハウジング 4とからなる。上記本体 1 0は、絶縁体 1 1 と、絶縁体 1 1の内部に設けられた通電発熱体 2 と、通電発熱体 2の両端部に電気的に接続されて絶縁体の他端側に導出された一対のリード線 2 1 2 2 とを有する。

また、上記絶縁体 1 1の内部に配設された、火炎中のイオン化の状態を検出するためのィオン電流検出用電極 3を有する。ィオン電流検出用電極 3は、絶縁体の直径方向の中心位置に設けてある。そして、イオン電流検出用電極 3の先端は、上記火炎にさらされるよう、絶縁体 1 1の先端部に露出する露出部 3 Bを有している。

また、上記イオン電流検出用電極 3の線膨張係数を K、通電発熱体 2 の線膨張係数を H、絶縁体の線膨張係数を S としたとき、 H S、 H≥ Kの関係にある。この各線膨張係数 K、 H、 Sの調整は、後述するように、その材料として用いた絶縁性セラミックと導電性セラミックとの混合比の調整により行った。

グロ一プラグ本体 1 0の製造に当たっては、まず後述する図 1 0 0に示すような通電発熱体 2 とイオン電流検出用電極 3 との一体成形品 2 9 を準備する。一体成形品 2 9は、通電発熱体 2 ¾びイオン電流検出用電極 3用のセラミツク粉末を用いて射出成形、あるいはブレス成形により作製する。この一体成形品 2 9は、絶縁体 1 1の中に埋設し、これらをホットプレスにて一体的に焼結する。その後、研削によって絶縁体 1 1 の形状を円筒 ' 球面加工する。なお、上記埋設に先立って、上記リード線 2 1、 2 2を接続しておく。これにより、上記グロ一プラグ本体 1 0 が得られる。

通電発熱体 2、イオン電流検出用電極 3、絶縁体 1 1のセラミック材料としては、いずれも絶縁性セラミヅクとしての窒化珪素（ S i ₃ N 4 ) と、導電性セラミックとしての珪化モリブデン（M o S i ₂ ) とを用い、これに焼結助剤を添加した。そして、 S i ₃ N 4 と M o S i ₂ との混合比を変化させると線膨張係数が変化するという、後述する図 9 7に示されたような特性を利用して、各線膨張係数 H、 K、 Sを調整した。これにより、 H K、 H≥ Sを実現した。

なお、上記通鼋発熱体 2、イオン電流検出用電極 3、絶縁体 1 1の各絶縁抵抗の調整は、各セラミツク材料の粒度の調整により行った。

上述のように本実施の形態においては、イオン電流検出用電極 3、通電発熱体 2、絶縁体 1 1の各線膨張係数 K、 Η、が、 H≥ S及び Η Kの関係にある。すなわち、本体 1 0の表面に露出したイオン電流検出用電極 3、絶縁体 1 1 よりも、内部に完全に埋設された通電発熱体 2の線膨張係数が大きい。それ故、本実施の形態のグロ一プラグ 1は、その使用時において本体 1 0の表面を常に圧縮応力状態にすることができ、耐久性に優れている。くく第 4 6の実施の形態 >>

本実施の形態においては、第 45の実施の形態における通電発熱体 2、イオン電流検出用電極 3、絶縁体 1 1の主材料である絶縁性セラミックとしての S i ₃ N と導電性セラミックとしての M o S i ₂ との混合比を変更し、この混合比と線膨張係数との関係を調査した。さらに、本実施の形態においては、上記各線膨張係数 H、 K、 Sを変化させたグロ一プラグを準備して耐久試験を行い、本発明の有効性を確認した。

まず、上記 S i a N 4 と Mo S i ₂ の混合比と線膨張係数との関係は、 S i ₃ N 4 を 1 00として、これに導電体としての M 0 S i ₂を 0 〜 100%まで 1 0%刻みで添加して焼結体を作成し、その線膨張係数を測定した。なお、焼結助剤として、 Y ₂ 0₃ と A l ₂ 0₃ とを合計 1 0重量％外部添加した。測定結果を図 9 7に示す。図 97は、横軸に S i 3 N₄ に対する Mo S i ₂ の添加量を、縦軸に線膨張係数をとつた。図 97よりわかるように、 M o S i ₂ の添加量を増加させるほど線膨張係数が増加する。また、この線膨張係数は、材料の粒度等にはあまり左右されず、混合比だけでほぼ决定されることもわかっている。そのため、 S i ₃ N 4 と Mo S i ₂ の混合比が同一であれば、上記通電発熱体、イオン電流検出用電極、絶縁体の線膨張係数は同一となる。

次に、図 97に示された特徴を利用して、 S i ₃ N 4 と Mo S i ₂ の混合比を種々変化させ、通電発熱体等の線膨張係数が異なる種々のグローブラグを準備し、耐久試験を行った。なお、本実施の形態においては、わかりやすくするために、イオン電流検出用電極と絶縁体の線膨張係数、 sを常に同一にした。

準備したグロ一プラグ（試料 N o . E l ~E 1 3、 C 1〜C 6) の線膨張係数差〔H— K ( S ) 〕を表 1 4に示す。試料 N o. E 1〜E 1 3 が本発明品であり、 C 1〜（ 6が比較品である。また、耐久試験は、ェンジンの始動を最高 1 00 00サイクルまで繰り返し、そのサイクルの増加に対する、クラックの発生時期、通電発熱体の抵抗上昇率、イオン電流検出の可否について調べた。

結果を表 14に示す。表 14よりわかるように、試料 N o . C 1〜C 6についてはいずれも 1 0000サイクル未満においてグロ一プラグ本体にクラックが発生し、そのクラックによってイオン電流検出ができなくなつた。これに対し、試料 N 0 . E 1〜E 1 3は、 1 0000サイクルにおいても本体にクラックが発生せず、常に正常なィオン電流検出を行うことができた。なお、 1 0000サイクルの間正常であれば、市場において問題を起こさないことはわかっている。

また、通電発熱体の抵抗上昇率は、線膨張係数差〔H— K (S) 〕が 2. 0 x 1 0— ⁶を超える場合に徐々に増加した。この通電発熱体の抵抗上昇は、その発熱温度が低下し、速熱性が遅くなるという問題がある。それ故、線膨張係数差〔H— K (S) 〕としては、 2. 0 x 1 0— ⁶以下であることが好ましいことがわかる。

表 1 4

試料線膨張係数差クラック発生通鼋発熱体ィオン電流

No. Η— Κ ( S ) サイクレ抵抗上昇率検出可否

10"⁶ (/°C)

C 1 -3. 0 4200 20 %以下クラック後不可 i

C 2 -2. 0 5600 t 个

C 3 - 1. 0 6800 个个

C4 -0. 5 7800 个个

1

j C 5 -0. 3 9 100 个个

！ C 6 - 0. 1 9600 个个

！ E 1 0. 0 クラック発生無し个常時可能

E 2 0. 1 个个个

E 3 0. 3 个个个

E 4 0. 5 个个 t

！ E 5 1. 0 个个

！

1 E 6 1. 5 个个个

E 7 1. 7 个个个

E8 1. 9 t 个个

E 9 2. 0 t 个个

E10 2. 1 个 22% 个

¹ Ell 2. 3 个 26% 个 j E12 2. 5 个 34% 个

E13 3. 0 个 48% t くく第 4 7の実施の形態 >〉

本実施の形態を図 9 8 A〜図 1 0 1 を用いて説明する。本実施の形態のグロ一プラグ 1は、図 9 8 A、図 9 8 Bに示すように、本体 1 0 と本体 1 0を装着するハウジング 4 とからなる。上記本体 1 0は、絶縁体 1 1 と、絶縁体 1 1の内部に設けられた通電発熱体 2 と、通電発熱体 2の両端部に電気的に接続されて絶縁体の他端側に導出された一対のリ一ド線 2 1、 2 2 とを有する。

また、上記絶縁体 1 1の内部に配設された、火炎中のイオン化の状態を検出するためのイオン電流検出用電極 3を有する。また、絶縁体 1 1 の表面には、イオン電流検出用電極 3に電気的に接続され、外周には角状のエッジ部分 6 1 を有する導電層 5を配設してある。本実施の形態における導電層 5は、図 9 8 Aに示すように、グローブラグ本体 1 0の先端をキヤップ状に覆う形状を有しており、上端部分のみにエッジ部分 6

1を有するベ夕層となっている。

また、上記本体 1 0は、既述の他の実施の形態を示す図 6 9 A、図 8 2などと同様に金属製のハウジング 4内に金属製の璟状支持体 4 1 を介して、固定されている。通電発熱体 2の一方のリード線 2 1は、絶縁体 1 1の内部を上昇して、本体 1 0の側面に設けた導電性の端子部 2 3を介して内部リード線 2 3 1に電気的に接続されている。また、他方のリ —ド線 2 2は、絶縁体 1 1の上端部に設けた導電性の端子部 3 1を介して内部リード線 3 3に電気的に接続されている。なお、外部リード線 2 3 1は、通電発熱体 2 とィオン電流検出用電極 3用のリード線として共用されている。

一方、ハウジング 4は、上記環状支持体 4 1 を有し、図 6 9 Aに示すように、その上部に保護筒 4 2 を有している。また、ハウジング 4は、エンジンのシリンダへッド 4 5へ装着するための、雄ねじ部 4 3を有する。上記保護筒 4 2の上方開口部には、ゴムブッシュ 4 2 1が嵌合されている。また、ゴムブヅシュ 4 2 1 には、外部リード線 2 3 3、 3 3 3 が貫挿され、これらはそれぞれ接続端子 2 3 2、 3 3 2を介して、上記内部リード線 2 3 1、 3 3に接続されている。

したがって、外部リード線 2 3 3は通電発熱体 2の一端に、外部リード線 3 3 3は通電発熱体 2の他端にそれそれ電気的に導通されている。また、本体 1 0の先端部（下端部）は、図 9 8 Aに示すように、半球面形状に形成されている。

次に、上記グロ一プラグ本体 1 0を製造するに当たっては、まず図 1 0 0に示すごとき、通電発熱体 2 とイオン電流検出用電極 3との一体成形品 2 9を準備する。この一体成形品 2 9は、通電発熱体 2及びイオン電流検出用電極 3用のセラミック粉末を用いて射出成形、あるいはプレス成形により作製する。そして、この一体成形品 2 9は、絶縁体 1 1の中に埋設し、これらをホットブレスにて一体的に加圧焼成する。なお、上記埋設に先立って、上記リード線 2 1、 2 2を接続しておく。これにより、通電発熱体 2 とイオン電流検出用電極 3 とを内蔵した絶縁体 1 1 が得られる。

次に、絶縁体 1 1の表面に導電層 5を形成するに当たっては、絶縁体 1 1の表面を粗くした後、導電層材料を印刷する。まず、絶縁体 1 1表面粗さは、リン酸等によるエッチングにより粗くする。また、絶縁体 1 1 を円筒研削する部分については、 # 3 0 0以下の粗い砥石を使用して表面粗さを大きくすることもできる。これにより、絶縁体 1 1 と導電層 5 との密着性を高める。

次いで、グローブラグ本体 1 0先端の球面部分はパ、ソト印刷法により、円筒部分は円筒スクリーン印刷法により、導電層材料を印刷する。このとき、導電層材料が上記ィオン電流検出用電極の露出部分に接触するように印刷する。次いで、真空雰囲気中又は窒素雰囲気中において、 9 0 0 °C以上の温度で導電層を焼き付ける。これにより、図 9 8 Aに示すように、絶縁体 1 1表面に導電層 5が形成される。また、本実施の形態においては、上記導電層材料として、金属を主体とする材料を用いた。具体的には、 A u 9 3重量％、 N i 5重量％、 V 2重量％の混合材を用いた。また、導電層の厚さは 1 0 mとした。

さらに本実施の形態においては、絶縁体 1 1の表面に導電層 5を配設してある。そして、導電層 5は、その上端にエッジ部分 6 1 を有する。そのため、イオン電流検出用電極の露出面積が拡大されるとともに、上記エッジ部分 6 1のエッジ効果によって、イオン電流の検出精度、及び応答性を向上させることができる。

すなわち、図 1 0 1に示すように、ィオン電流の検出においては、最初の立ち上がり角度 Dと、ピーク値 Pが重要である。そして、本実施の形態においては、上記導電層 5を設けているために、立ち上がり角度 D が大きく急峻な立ち上がりが得られ、またビーク値 Pも非常に大きい。それ故、イオン電流検出精度が一層向上し、さらに精度よく燃料の燃焼状態を制御することができる。なお、本実施の形態においては、上記ェヅジ部分 6 1 を角状としたが、これを丸い状態にした場合においても、ェッジ部を形成する限りほぼ同等の効果が得られる。くく第 4 8の実施の形態 >>

本実施の形態においては、第 4 7の実施の形態のグローブラグにおける導電層の効果を明確にすべく、イオン電流の検出試験を実施した。準備した試料は、第 4 7の実施の形態に示したキヤッブ状の大きなベタ層の導電層 5 を有するグロ一プラグ（試料 N 0 . E 1 ) と、図 1 0 2 A、図 1 0 2 Bに示すように皿状の小さなベ夕層の導電層 5 0 2を有するグローブラグ（試料 N o . E 2 ) と、導電層を設けていないグローブラグ (試料 N o . C 1 ) の 3種類である。これらは、導電層以外の部分は第 4 7の実施の形態のグローブラグと同様である。

試験は、各グロ一プラグをそれそれ同じディーゼルエンジンに装着して、同一条件においてイオン電流を測定した。そして、前述した図 1 0 1 に示すように、得られたイオン電流の波形を比較し、その立ち上がり角度 Dとビーク値 Pによりイオン電流検出精度及び応答性を評価した。なお、上記立ち上がり角度 Dが大きいほど、またビーク値 Pが大きいほど、検出精度及び応答性が良い。

評価結果を表 1 5 に示す。表 1 5によりわかるように、導電層 5、 6 0 2を有する場合（ E 1、 E 2 ) には、導電層を有さない場合（ C 1 ) に比べて、立ち上がり角度 D、ビーク値 P共に優れていた。この結果から、導鼋層 5、 6 0 2を配設することにより、イオン電流の検出精度及び応答性が格段に向上することがわかる。また、 £ 1 と £ 2はそれ程大きな差は見られないが、若干導電層の面積が広く、エッジ部分 6 1が大きい E 1の方が優れていた。表 1 5 試料 No. 導電層立ち上がり角度 D ビーク値

E 1 ベタ層（キヤッブ状） 7 8 ° 1 . 4

E 2 ベタ層（皿状） 7 6 ° 1 . 2

C 1 無し 7 1 ° 0 . 8 << 第 4 9の実施の形態〉>

本実施の形態においては、図 1 0 3〜図 1 0 5に示すように、第 4 7 の実施の形態に示したグロ一ブラグにおける導電層 5の貫通孔のパターン（絶縁体 1 1の露出部分の形状）を種々変更した試料を準備し（試料 N o . E 3〜E 5 ) 、そのパターンによる影響を試験した。また、各導電層の全体形状は第 4 7の実施の形態と同様のキヤップ状とし、その大きさも全て統一した。また、各試料（ E 3〜E 5 ) は、導電層部分以外は第 4 7の実施の形態と同様である。また試験方法は、第 4 8の実施の形態と同様である。

変更した導電層のパターンを図 1 0 3〜図 1 0 5に示す。なお、図 1 0 3〜図 1 0 5は導電層 5が覆っている絶縁体 1 1の一部をミクロ的に示したものであり、これらに図に示された形状は導電層 5の輪郭を示すものではない。図 1 0 3は、試料 N 0 . E 3の碁盤目状の網目パターンを有する導電層 6 0 3を示している。この導電層 6 0 3は、図 1 3に示すように、各網目の間から絶縁体 1 1が露出しており、各網目を構成する貫通孔の表面側（絶縁体 1 1 とは反対側）には、ェッジ部分 6 1が設けられている。

図 1 0 4は、試料 N o . E 4の導電層 6 04のパターンを示している。導電層 6 0 4は、上記 E 3の絶縁体 1 1露出部分の形状を円形状に変更したものであり、その境界部分にはエッジ部分 6 1を設けてある。また、図 1 0 5は、試料 N o . E 5の導電層 6 0 5のパターンを示している。導電層 6 0 5は、絶縁体 1 1の露出部分が櫛歯状となるような櫛歯型の貫通部分のパターンを有しており、その表面側にエッジ部分 6 1を有している。また、上記導電層 6 0 4、 6 0 5を装着した本体 1 0を正面から見た形状は、パターン以外は図 1 0 6 と同様である。

このような種々のパターンの導電層を有するグローブラグを用いて、第 4 8の実施の形態と同様にイオン電流検出波形の立ち上がり角度 Dとピーク値 Pを求めた。その結果を上記 E 1の結果と共に表 1 6に示す。表 1 6 よりわかるように、導電層にパターンを設けた本実施の形態の試料（ E 3 ~ E 5 ) は、いずれもパターンを有さない E 1 よりもさらに立ち上がり角度 Dとビーク値 Pが向上した。これは、導電層に図 1 0 3〜図 1 0 5に示すように、絶縁体 1 1 を露出させるパターンを付することにより、エッジ部分 6 1を増加させることができ、上記のエッジ効果を確実に発揮させることができるからであると考えられる。

なお、本実施の形態においては、上記のように 3種類のパターンの導電層について評価したが、その他図 1 0 7、図 1 0 8に示すごときパ夕 —ンを有する導電層 6 0 6、 6 0 7を設けた場合にも、上記 E 3〜 E 5 と同様の効果が得られる。

6

くく第 5 0の実施の形態 >>

本実施の形態は、第 4 7の実施の形態を既述の実施形態にあつたように通電発熱体 2 とイオン電流検出用電極 3を別体とし、これらを電気的に絶縁した状態でそれそれ絶縁体 1 2 A内に埋設した例に適用したものである。すなわち、図 1 0 9 A、 1 0 9 Bに示されているように、本体 1 0の先端には、第 4 7の実施の形態と同様のキヤップ状の導電層 5を図 9 8 A同様に配設してある。その他は、第 4 7の実施の形態と同様である。本実施の形態の場合においても、第 4 7の実施の形態と同様の作用効果が得られる。なお、第 4 8〜 4 9実施の形態を図 1 0 9 Aに示される通電発熱体 2とイオン電流検出用電極 3を別体とし、これらを電気的に絶縁した状態でそれそれ絶縁体 1 2 A内に埋設した例に適用することもできる。くく第 5 1の実施形態 >〉

本発明の実施形態例にかかるグロ一ブラグにっき、図 1 1 O A〜図 1 1 4を用いて説明する。本実施の形態のグロ一ブラグは、ディーゼルェンジンの始動補助装置として用いられる、セラミックグロ一プラグである。本実施の形態のグロ一ブラグ 1は、本体 1 0 (図 1 1 0 A、図 1 1 0 B ) と本体 1 0を装着するハウジング 4とからなる。上記本体 1 0は、図 1 1 0 Aに示すように、第 1絶縁基板 1 2 Aと、第 1絶縁基板 1 2 A の表側面においてその一端側に印刷形成された通電発熱体 2 と、通電発熱体 2の両端部に電気的に接続されて第 1絶縁基板の他端側に導出された一対のリード線 2 1、 2 2 とを有する。

また、第 1絶縁基板 1 2 Aの表側面に上記通電発熱体 2及びリード線 2 1、 2 2を覆うように配設した被覆絶縁基板 1 2 Cと、上記第 1絶縁基板 1 2 Aの裏側面に積層された第 2絶縁基板とを有する。そして、上記通電発熱体 2 と電気絶縁されて上記第 2絶縁基板 1 2 Bの表側面に配設された、火炎中のイオン化の状態を検出するためのィオン電流検出用電極 3を有する。イオン電流検出用電極 3は、本体 1 0の直径方向の略中心位置に設けてある。これらは、後述のように、焼成により一体的に形成されている。

上記本体 1 ◦は、図 1 1 0 A、図 1 1 1に示すように、金属製のハウジング 4内に、金属製の環状支持体 4 1 を介して、固定されている。そして、上記通電発熱体 2の一方のリード線 2 1は、本体 1 0の内部を上昇して、本体 1 0の側面に設けた導電性の端子部 1 2 3を介して内部リード線 2 3 1 に電気的に接続されている。また、他方のリード線 2 2は、上記環状支持体 4 1 を介してハウジング 4に電気的に接続されている。また、上記イオン電流検出用電極 3の上部は、本体 1 0の上方側部に設けた導電性の端子部 3 1 を介して内部リード線 3 3に電気的に接続されている。

一方、ハウジング 4は、上記環状支持体 4 1 を有し、図 1 1 1に示すように、その上部に保護筒 4 2を有している。また、ハウジング 4は、エンジンのシリンダへッド 4 5へ装着するための、雄ねじ部 4 3を有する。上記保護筒 4 2の上方開口部には、ゴムブッシュ 4 2 1が嵌合されている。また、ゴムブッシュ 4 2 1には、外部リード線 2 3 3、 3 3 3 が貫挿され、これらはそれそれ接続端子 2 3 2、 3 3 2を介して、上記内部リード線 2 3 1、 3 3に接続されている。したがって、外部リード線 2 3 3は通電発熱体 2の一端に、外部リード線 3 3 3はイオン電流検出用電極 3にそれそれ電気的に導通されている。

なお、通電発熱体 2の他端は、上記のように、環状支持体 4 1を介してハウジング 4に電気的に導通している（図 1 1 0 A ) 。また、本体 1 0の先端部（下端部）は、図 1 1 O Aに示すように、半球面形状に形成されており、ィオン電流検出用電極 3の先端 3 Cが露出している。

次に、上記グロ一ブラグ本体 1 0の製造方法につき図 1 1 2〜図 1 1 4を用いて説明する。まず、第 1絶縁基板 1用の板状成形体 1 1 0、第 2絶縁基板用の第 2成形体 1 2 0、被覆絶縁基板用の第 3成形体 1 3 0 を準備する。上記第 2成形体 1 20は下面に、一方第 3成形体 1 30は上面にそれぞれ曲面形状部 1 2 1、 1 3 1を有する。そして、これら 3 つの成形体は、電気絶縁性のセラミツク材料からなる生成形体（グリ一ンシート）である。

上記成形体 1 1 0、 1 2 0、 1 3 0はセラミック材料、樹脂バインダ一等からなる原料を混合し、ブレス成形して、上記形状に成形する（図 1 1 2 (a) (b) ( c) ) 。次いで、まず第 ί成形体 1 10の表面側に通鼋発熱体用の導電性ペーストを用いて、スクリーン印刷により通電発熱体部分 20を印刷形成する（図 1 1 2 ( d ) ) 。また、同様にして、リード線部分 2 1 0、 220を印刷形成する（図 1 1 2 ( e ) ) 。また、第 2成形体 1 2 0の表側面にィオン電流検出用電極用の導電ペーストを用いて、ィオン電流検出用電極部分 30を印刷形成する（図 1 1 2 ( f ) 次に、図 1 1 3 ( A) に示すように、上記第 2成形体 1 20の上に第 1成形体 1 1 0を、更にその上に第 3成形体 1 30を積層する。次に、予備加熱により脱脂を行ない、本加熱を行なって、これらを一体的に焼成する。これにより、上記各生成形体は、第 1絶縁基板 1 2 A、第 2絶縁基板 1 2 B、被覆絶縁基板 1 2 Cとなる。

次に、上記焼成体につき、図 1 1 3 (B) に示すように、上記第 2成形体、第 3成形体の半円状の曲面形状部 1 2 1、 1 3 1を利用して、研削により、グローブラグを断面円形に作製する。次に、上記リード線部分 2 1 0の端部に〇 11、次いで N iのメヅキを施して、端子部 1 2 3とする（図 1 1 3 (C) 、図 1 1 0 A) 。さらに、図 1 14に示すように、この端子部 1 2 3に内部リード線 2 3 1 (図 1 1 0 A) を、ロウ付けにより組み付け、更にその表面に N iメツキを施す。また、同様に端子部 3 1を形成し、これに内部リード線 33を接続する。これにより、上記図 1 1 0 A、図 1 1 4に示したグロ一プラグ本体 1 0が得られる。

次に、上記グローブラグ本体 1 0にっき、その具体例を例示する。まず、第 1絶縁基板 1 2 A、第 2絶縁基板 1 2 B、被覆絶縁基板 1 2 Cの成形体の原料は、 S i ₃ N ₄ (窒化珪素）粉末 6 3 % (重量比）と、 M 0 S i 2 (二珪化モリブデン）粉末 1 8 %と、 Y ₂ 0 ₃ (イットリア）粉末 4 %と、 A l ₂〇 ₃ (アルミナ）粉末 3 %と、パラフィン W A Xを主成分とする複合バインダ一 1 2 %とを混合して用いた。

また、通電発熱体部分 2 0の材料としては、 W (タングステン）と R e (レニウム）とからなるペーストを用いた。また、リード線部分 2 1 0 , 2 2 0を印刷形成した導電ペーストとしては、 W (タングステン）ペーストを用いた。また、上記イオン電流検出用電極 3の印刷形成に用いた導電ペーストは、 W (タングステン）と R e (レニウム）よりなる。次に、上記積層体（図 1 1 3 ( A ) ) の焼成は、アルゴン又は窒素雰囲気中 1 7 0 0〜 1 8 0 0。C、 1〜 2時間のホットプレスを行なった。得られた本体 1 0の直径は 3 . 5 m mであった。また、上記イオン電流検出用電極 3の先端部 3 Cの露出部分 3 B (図 1 1 0 A ) の表面には、

P tをコーティングした。

上記のように、本実施の形態のグロ一プラグにおいては、本体 1 0の内部に通電発熱体 2 とリード線 2 1、 2 2 とが印刷形成され、また本体 1 0の内部にイオン電流検出用電極 3が設けてあり、これらは一体的に構成されている。そのため、通電発熱体 2によるグロ一動作（発熱動作）と、イオン電流検出用電極 3によるイオン電流検出とを 1つのグロ

—プラグにより達成できる。また、イオン電流検出用電極 3にカーボンが付着した場合にも、イオン電流検出用電極 3の近くにある通鼋発熱体 2に通電して発熱させることにより、上記カーボンを焼き切り、イオン電流検出用電極 3を正常状態に戻すことができる。そのため、イオン電流を精度良く検出することができる。

また、上記通電発熱体 2、リード線 2 1、 2 2は、印刷形成されているのでその厚みが薄く、グロ一プラグ本体をコンパクトに構成できる。また、上記第 1、第 2、被覆の各絶縁基板 1 2 A、 1 2 B、 1 2 C通電発熱体 2、リード線 2 1、 2 2、イオン電流検出用電極 3を一体構成しているので、構成簡単、製造容易である。

また、通鼋発熱体 2、リード線 2 1、 22、イオン電流検出用電極 3 は、絶縁体の内部に設けてあるので、燃焼ガスによる酸化等の腐食もなく、耐久性に優れている。また、本体 1 0の先端部は、半球形状としてある（図 1 1 0 A) ので、燃焼室内における熱衝撃を吸収することがでぎる。

また、イオン電流検出用電極 3の先端部 3 Cは、燃焼ガスに接触するよう露出しており（図 1 1 0 A) 、その露出部分には P t等の貴金属がコーティングしてある。そのため、酸化等によるイオン電流検出用電極表面の絶縁物生成が抑制され電極の導電性あるいは初期抵抗値が確保され、検出精度の劣化を防止する効果がある。

また、イオン電流検出用電極 3は、本体 1 0の直径方向の中心近傍に配設してある。そのため、燃焼室内におけるあらゆる方向のイオン電流を高精度で検出することができる。

なお、上記各絶縁基板は、 S i ₃ N ₄ の他、 A 1₂ 0₃ 、 S i— A 1 - 0 - N (サイアロン）を用いることもできる。また、通電発熱体等を印刷形成する場合の導電性ペーストとしては、 W、 Mo、 R e、 W/M o、あるいは W/R e、 WC、 W C /R eと樹脂からなるペーストがある。

<< 第 5 2の実施の形態 >> 本実施の形態は、図 1 1 5 A、図 1 1 5 Bに示すように、グローブラグ本体 1 0における、通電発熱体 2の一方のリード線 2 2 0を、棒状絶縁体 1 2 Aの上方側部に設けた端子部 3 1 に接続し、リード線 2 2 0 とイオン電流検出用電極 3 との端子部 3 1 を共用した例である。なおこの場合、通電発熱体 2の発熱用回路とイオン電流検出回路とは E C U 5 2 からの指令信号により、スィッチ切換えされるもので、作動状態としては常に通電発熱体発熱状態かイオン電流検出状態のどちらか一方に接続されている回路構成となっている。その他は、第 5 1の実施の形態と同様であり、第 5 1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態では、上記端子部 3 1 を共用しているので、構造が簡単である。また、本実施の形態においては、イオン電流検出状態では通電発熱体自体もイオン電流検出電極へと作用するため、実質イオン電流検出電極の面積が拡大でき、より広範囲に渡ったイオン電流検出が可能となり検出精度向上の効果が得られる。

<< 第 5 3の実施の形態 >>

本実施の形態は、図 1 1 6 A、図 1 1 6 Bに示すように、第 2絶縁基板 1 2 Bの表側面に通電発熱体 2 とイオン電流検出用電極 3 とを、同一面上に印刷形成した例である。また、グローブラグ本体 1 0の上端に共用端子部 3 1を設け、これに通電発熱体 2の一方のリード線 2 2 と、ィオン電流検出用電極 3 とを接続したものである。イオン電流検出用電極 3の先端 3 Cは露出していて、露出部分 3 Bとなっている。その他は、第 5 1の実施の形態と同様である。

本実施の形態によれば、通電発熱体 2、リード線 2 1 、 2 2、イオン電流検出用電極 3を、全て、第 2絶縁基板 1 2 Bに印刷形成したので、これらの印刷形成が容易である。また、第 2絶縁基板 1 2 Bと第 1絶縁基板 1 2 Aとの 2つの成形体を準備すればよいので、製造容易、低コストである。その他、第 5 1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 << 第 5 4の実施の形態 >〉

本実施の形態は図 1 1 Ί Aに示すように、第 2絶縁基板 1 2 Bの表側面に半円状凹部 1 2 0を、また第 1絶縁基板 1 2 Aの裏側面に半円状凹部 1 1 0を設け、この両者の半円状凹部の間に円柱状のイオン電流検出用電極 3を挟持する例である。

また、第 1絶縁基板 1 2 A、第 2絶縁基板 1 2 B、被覆絶縁基板 1 2 Cともに、板状体としておく。それ故、グロ一プラグ本体 1 0は、第 5 1の実施の形態と異なって断面四角形状である（図 1 1 7 B ) 。なお、図 1 1 7 A中、イオン電流検出用電極 3に接触可能なようにペースト状の導電材料 1 2 4が第 2絶縁基板 1 2 Bの内部に印刷して設けられ、その一端 1 2 5は第 2絶縁基板 1 2 Bの側面に露出し、図示省略のリード線と接続可能となっている。

その他は、第 5 1の実施の形態と同様に焼成後、棒状に研削する。本実施の形態においても、第 5 1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態によれば、イオン電流検出用電極 3は断面が円形状の成形体であるため、イオン電流検出すべく電極表面積を容易に有効かつ大幅に確保でき、特にィオン電流検出精度向上の効果を得ることができる。

<< 第 5 5の実施の形態 >>

本実施の形態は、図 1 1 8 A、図 1 1 9に示すように、 U字状の 2つの通電発熱体 2 8、 2 9を設けたものである。まず、図 1 1 8 A、図 1 1 8 Bに示すグロ一プラグは、上記一方の.通電発熱体 2 8が、第 1絶縁基板 1 1 と被覆絶縁基板 1 3 との間、他方の通電発熱体 2 9は内側絶縁基板 1 1 5 と第 2絶縁基板 1 2 との間に設けられている。また、イオン電流検出用電極 3は、上記第 1絶縁基板 1 1 と内側絶縁基板 1 1 5 との間に配置されている。また、上記通電発熱体 2 8、 2 9の両端は、第 5 1の実施の形態と同様にリード線 2 1、 2 2を介して、端子部 1 2 3、環状支持体 4 1 に接続されている。

また、図 1 1 9に示すグロ一プラグは、上記通電発熱体 2 8、 2 9をそれそれ第 1絶縁基板 1 1 と被覆絶縁基板 1 3、第 1絶縁基板 1 1 と内側絶縁基板 1 1 5 との間に設け、イオン電流検出用電極 3を内側絶縁基板 1 1 5 と第 2絶縁基板 1 2 との間に設けたものである。その他は、上記図 1 1 8 Aと同様である。

本実施の形態の場合には、いずれも通電発熱体を 2系統設けてあるので、グローブラグの加熱を、急速かつ均一に行うことができ、イオン電流検出用電極 3への力一ボン付着による燻りが発生した際のカーボン焼失時間の大幅な短縮を図ることができ、イオン電流検出状態への回復を早め、一層精度良くイオン電流を検出することができる。その他は、第 5 1の実施の形態と同様である。また、第 5 1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。くく第 5 6の実施の形態 >>

本実施の形態のグロ一ブラグ 1は、図 1 2 0 A、図 1 2 0 Bに示すように、本体 1 0 と本体 1 0を装着するハウジング 4 とからなる。上記本体 1 0は、棒状絶縁体 1 1 と、棒状絶縁体 1 1の内部においてその一端側に印刷形成された通鼋発熱体 2 と、通鼋発熱体 2の両端部に電気的に接続されて棒状絶縁体の他端側に導出された一対のリード線 2 1、 2 2 とを有する。

また、上記通電発熱体 2 と電気絶縁されて上記棒状絶縁体 1 1の内部に配設された、火炎中のイオン化の状態を検出するためのイオン電流検出用電極 3を有する。イオン電流検出用電極 3は、棒状絶縁体の直径方向の中心位置に設けてある。

上記本体 1 0は、図 1 2 0 A、図 1 2 1に示すように、金属製のハウジング 4内に、金属製の環状支持体 4 1 を介して、固定されている。そして、上記通電発熱体 2の一方のリード線 2 1は、棒状絶縁体 1 1の内部を上昇して、本体 1 0の側面に設けた導電性の端子部 1 2 3を介して内部リード線 2 3 1 に電気的に接続されている。また、他方のリード線 2 2は、上記環状支持体 4 1 を介してハウジング 4に電気的に接続されている。また、上記イオン電流検出用電極 3の上部は、棒状絶縁体 1 1 の上端部に設けた導電性の端子部 3 1 を介して内部リード線 3 3に電気的に接続されている。

一方、ハウジング 4は、上記環状支持体 4 1 を有し、図 1 2 1に示すように、その上部に保護筒 4 2を有している。また、ハウジング 4は、エンジンのシリンダへヅド 4 5へ装着するための、雄ねじ部 4 3を有する。上記保護筒 4 2の上方開口部には、ゴムブッシュ 4 2 1が嵌合されている。また、ゴムブッシュ 4 2 1 には、外部リード線 2 3 3、 3 3 3 が貫挿され、これらはそれそれ接続端子 2 3 2、 3 3 2を介して、上記内部リード線 2 3 1、 3 3に接続されている。

したがって、外部リード線 2 3 3は通電発熱体 2の一端に、外部リード線 3 3 3はイオン電流検出用電極 3にそれぞれ電気的に導通されている

なお、通電発熱体 2の他端は、上記のように、環状支持体 4 1 を介してハウジング 4に電気的に導通している（図 1 2 0 A ) 。また、本体 1 0の先端部（下端部）は、図 1 2 0 Aに示すように、半球面形状に形成されており、イオン電流検出用電極 3の先端部 3 Cが露出して、露出部 3 Bとなっている。

次に、上記グロ一プラグ本体 1 0の製造方法につき図 1 2 2を用いて説明する。まず、その概要を説明すれば、電気絶縁性のセラミック材料からなるとともに、中空部 1 3 1を有する中軸 1 3の生成形体を準備し、上記中空部 1 3 1内にイオン電流検出用電極 3を挿入する。一方、電気絶縁のセラミック材料からなる絶縁基板の生成形体のシート 1 5の表面に、上記通鼋発熱体及びリード線を印刷形成し、次いで上記絶縁基板の印刷形成面の上に上記中軸 1 3の生成形体を置いて上記絶縁基板を中軸の外周に巻き付る。その後これらを加熱して上記中軸及び絶縁基板を焼成する。

即ち、図 1 2 2に示すように、まず中軸 1 3については、セラミック材料、樹脂バインダ一等からなる原料を混合し（図 1 2 2 ( a) ) 、押出し成形（図 1 2 2 (b) ) して、軸方向に貫通した中空部 1 3 1を有する、生成形体の筒状体を作る。また、この中軸 1 3の中空部 1 3 1内に、導電性の棒状のイオン電流検出用電極 3を挿入する（図 1 2 2 ( c) 一方、上記絶縁基板については、まずセラミック材料、樹脂バインダ —等からなる原料を混合し（図 1 2 2 ( d) ) 、薄板状のシ一ト 1 5を作る（図 1 2 2 ( e ) ) 。次いで、シート 1 5に端子部形成用のスルーホールを穿設し（図 1 2 2 ( f ) ) 、次いで、シート 1 5の表面側に通電発熱体用の導電性ベーストを用いて、スクリーン印刷により通電発熱体部分 2 0を印刷形成する（図 1 2 2 ( g) ) 。また、同様にして、リ一ド線部分 2 1 0、 2 2 0を、スルーホール 1 5 1 と接続するように、印刷形成する（図 1 2 2 ( h) ) 。さらに、シート 1 5の裏面側において、上記スルーホール 1 5 1と導通するように、導電性べ一ストにより端子部分 230を印刷形成する (図 1 2 2 ( i ) ) 。

次に、シート 1 5の表面側に、セラミック材料と樹脂バインダ一とよりなるコーティング材料をコ一ト印刷する（図 1 2 2 ( j ) ) 。これは、上記通電発熱体部分 20等の印刷形成部分とシート表面との間の段差をなくして平坦化し、次に示す巻回時にシ一ト 1 5と中軸 1 3との密着性を向上させるためである。

次に、上記シート 1 5における、上記通電発熱体部分 2 0等を形成した表面上に、上記イオン電流検出用電極 3を挿入した中軸 1 3を置き、中軸 1 3を巻き込むようにしてシート 1 5を巻き付ける（図 1 22 (k) 次に、予備加熱により脱脂を行ない、本加熱を行なって、セラミック材料よりなるシート 1 5と中軸 1 3とを一体的に焼成する（図 12 2 ( 1 ) ) 。このとき、シート 1 5、中軸 1 3は、焼成収縮のために、両者は強く密着接合する。また、イオン電流検出用電極 3は、中軸 1 3の焼成収縮により、強く密着接合される。

次に、上記端子部分 230に〇 \1、次いで N iのメツキを施す（図 1 22 (m) ) 。次いで、端子部分 230に内部リード線 2 3 1を、ロウ付けにより組み付け（図 1 22 (n) ) 、更にその表面に N iメヅキを施す（図 1 22 ( 0 ) ) 。また、棒状絶縁体 1 1の先端部は、図 1 20 Aに示すように、球面状態に研削加工する。これにより、上記図 1 20 Aに示したグローブラグ本体 1 0が得られる。

次に、上記グロ一プラグ本体 1 0にっき、その具体例を例示すれば、上記中軸 1 3は、外径 3. 9mmで、中空部 13 1を形成する内径は 0. 7 mmであった。また、上記シート 1 5は、厚み 0. 3 mm、幅 1 1. 5 mm, 長さ 5 4 mmであった。また、上記卷回時の外径は 4. 5 mm、上記中空部 1 3 1内に挿入したイオン電流検出用電極 3の直径は 0. Ί m mであった。

また、上記中軸 1 3の原料は、 S i ₃ N₄ (窒化珪素）粉末 6 3 % (重量比）と、 M 0 S i ₂ (ニ珪化モリブデン）粉末 1 8 %と、 Y ₂0₃ (イツトリア）粉末 4 %と、 A 1₂0₃ (アルミナ）粉末 3 %と、パラフィン WAXを主成分とする複合バインダ一 1 2 %とを混合して用いた。また、シート 1 5の原料は、 S i ₃ N₄ (窒化珪素）粉末 7 0 % (重量比）と、 M o S i ₂ (二珪化モリブデン）粉末 2 0 %と、パラフィン WAXを主成分とする複合バインダ一 1 0 %とを混合して用いた。

また、通電発熱体部分 2 0の材料としては、 W (タングステン）と R e (レニウム）とからなるペーストを用いた。また、リ一ド線部分 2 1 0、 2 2 0、端子部分 2 3 0を印刷形成した導電ペース卜としては、 W (タングステン）ペーストを用いた。また、上記イオン電流検出用電極の材料は、 M o S i ₂ (ニ珪化モリブデン）よりなる。

次に、上記巻回物（図 1 2 2 ) の焼成は、アルゴン又は窒素雰囲気中 1 7 0 0〜 1 8 0 0 °C、 2〜 4時間行なった。この焼成により、上記中軸はその外径が 3. 9から 3. 1 mmに、卷回物（棒状絶縁体）の外径は 4. 5 mmから 3. 6 mmに、また、イオン電流検出用電極は 0. 7 mmから 0. 6 mmに収縮した。また、上記イオン電流検出用電極 3の先端部の露出部分 3 B (図 1 2 O A) の表面には、 P tをコ一ティングした。

次に、上記のように本体 1 0とハウジング 4などとによって構成したグローブラグ 1は、前述の図 6 4に示すように、エンジンのシリンダへヅド 4 5に対して、ハウジンク 4の雄ねじ部を螺合することにより装着する。なお、グローブラグの作動回路としては、図 6 4又は図 6 8に示したものを使用することができ、前述と同様の動作が行われるが重複した説明は省略する。

上記のように、本実施の形態のグロ一プラグにおいては、棒状絶縁体

1 1の内部に通電発熱体 2 とリード線 2 1、 2 2 とが印刷形成され、また棒状絶縁体 1 1の内部にイオン電流検出用電極 3が設けてあり、これらは一体的に構成されている。そのため、通電発熱体 2によるグロ一動作（発熱動作）と、イオン電流検出用電極 3によるイオン電流検出とを

1つのグロ一プラグにより達成できる。

また、イオン電流検出用電極 3に力一ボンが付着した場合にも、ィォン電流検出用電極 3の近くにある通電発熱体 2に通亀して発熱させることにより、上記カーボンを焼き切り、イオン電流検出用！:極 3を正常状態にすることができる。そのため、イオン電流を精度良く検出することができる。

また、上記通！:発熱体 2、リード線 2 1、 2 2が印刷形成されているのでその厚みが薄く、グロ一プラグ本体をコンパクトに構成できる。また、上記棒状絶縁体 1 1、通電発熱体 2、リード線 2 1、 2 2、イオン電流検出用電極 3を一体構成しているので、構成簡単である。また、通電発熱体 2、リード線 2 1、 2 2、イオン電流検出用電極 3は、棒状絶縁体 1 1の内部に設けてあるので、燃焼ガスによる酸化等の腐食もなく、耐久性に優れている。

また、本実施の形態のグロ一ブラグ本体 1 0は、上記図 1 2 2に示したように、絶縁基板用のシート 1 5に通電発熱体とリ一ド線とを印刷形成し、その上にイオン電流検出用電極 3を挿入した中軸 1 3を置いて巻回し、焼成することにより作製している。そのため、グロ一プラグ本体の製造が容易である。また、棒状絶縁体 1 1の先端部は、半球形状としてあるので、燃焼室内における熱衝撃を吸収することができる。また、イオン電流検出用電極 3の先端部 3 Cは、燃焼ガスに接触するよう露出しており（図 1 20A) 、その露出部分には P t等の貴金属がコーティングしてある。そのため、酸化等によるイオン電流検出用電極表面の絶縁物生成が抑制され電極の導電性あるいは初期抵抗値が確保され、検出精度の劣化を防止する効果がある。

また、イオン電流検出用電極 3は、棒状絶縁体 1 1の直径方向の中心に配設してある。そのため、燃焼室内におけるあらゆる方向におけるィオン電流を高精度で検出することができる。

なお、上記棒状絶縁体は S i ₃ N ₄ の他、 A 1₂ 0₃ 、 S i - A 1 - 0— N (サイアロン）を用いることもできる。また、通鼋発熱体等を印刷形成する場合の導電性べ一ストとしては、 W、 Mo、 R e、 W/Mo、 WC、 W C/R eあるいは W/R eと、樹脂とからなるペーストがある。

また、上記においては、生成形体の中軸 1 3の中空部 1 3 1にイオン電流検出用電極 3を挿入し、次いで全体を焼成する例（図 1 22) を示したが、上記イオン電流検出用電極 3は上記焼成後に上記中軸の中に挿入し、接着剤により固定する方法を得ることもできる（図 1 22、右下参照）。くく第 5 7の実施の形態 >>

本実施の形態は、図 12 3 Aに示すように、グロ一プラグ本体 1 0における、通電発熱体 2の一方のリード線 220を、棒状絶縁体 1 1の上端に設けた端子部 3 1に接続し、リード線 2 20とイオン電流検出用電極 3との端子部を共用した例である。なお、この場合、通電発熱体 2の発熱用回路とイオン電流検出回路とは E CU 52からの指令信号により、スィツチ切換えされるもので作動状態としては常に通電発熱体発熱状態か、ィオン電流検出状態のどちらか一方に接続されている回路構成となつている。その他は、第 5 6の実施の形態と同様であり、第 5 6の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態では、上記端子部 3 1 を共用しているので、構造が簡単である。また、本実施の形態においては、イオン電流検出状態では通電発熱体自体もイオン電流検出用電極へと作用するため、実質ィォン電流検出用電極の面積が拡大でき、より広範囲に渡ったイオン電流検出が可能となり検出精度向上の効果が得られる。くく第 5 8の実施の形態 >>

本発明の実施形態例にかかるグローブラグにつき、図 1 2 4 A〜図 7 を用いて説明する。本実施の形態のグローブラグは、ディーゼルェンジンの始動補助装置として用いられる、セラミックグロ一プラグである。本実施の形態のグロ一ブラグ 1は、図 1 2 4 A、図 1 2 4 Bに示すように本体 1 0 と本体 1 0を装着するハウジング 4とからなる。上記本体 1 0は、棒状絶縁体 1 1 と、棒状絶縁体 1 1の内部においてその一端側に印刷形成された通電発熱体 2 と、通電発熱体 2の両端部に電気的に接続されて棒状絶縁体の他端側に導出され、同様に印刷形成された一対のリ —ド線 2 1、 2 2 とを有する。

また、上記通電発熱体 2 と電気絶縁されて、上記棒状絶縁体 1 1の外周部においてその軸方向に沿って設けられた溝 1 5 0の内部に配設された、火炎中のィォン化の状態を検出するためのィォン電流検出用電極 3 を有する。

上記本体 1 0は、図 1 2 4 A、図 1 2 5に示すように、金属製のハウジング 4内に、金属製の環状支持体 4 1 を介して、固定されている。そして、上記通電発熱体 2の一方のリード線 2 1は、棒状絶縁体 1 1の内部を上昇して、本体 1 0の側面に設けた導電性の端子部 1 2 3 を介して内部リード線 2 3 1 に電気的に接続されている。また、他方のリード線

2 2は、上記環状支持体 4 1を介してハウジング 4に電気的に接続されている。

また、上記イオン電流検出用電極 3の上端部は、棒状絶縁体 1 1の上端部に設けた導電性の端子部 3 1を介して内部リード線 3 3に電気的に接続されている。

一方、ハウジング 4は、上記環状支持体 4 1を有し、図 1 2 5に示すように、その上部に保護筒 4 2 を有している。また、ハウジング 4は、エンジンのシリンダへッド 4 5へ装着するための、雄ねじ部 4 3を有する。上記保護筒 4 2の上方開口部には、ゴムブッシュ 4 2 1が嵌合されている。また、ゴムブッシュ 4 2 1 には、外部リード線 2 3 3、 3 3 3 が貫挿され、これらはそれそれ接続端子 2 3 2、 3 3 2を介して、上記内部リード線 2 3 1、 3 3に接続されている。したがって、外部リード線 2 3 3は通電発熱体 2の一端に、外部リ一ド線 3 3 3はイオン電流検出用電極 3にそれそれ電気的に導通されている。

なお、通電発熱体 2の他端は、上記のように、環状支持体 4 1を介してハウジング 4に電気的に導通している（図 1 2 4 A ) 。また、本体 1 0の先端部（下端部）は、図 1 2 4 Aに示すように、半球面形状に形成されており、イオン電流検出用電極 3の先端部 3 Cが露出して、露出部

3 Bとなっている。

次に、上記グロ一プラグ本体 1 0の製造方法につき図 1 2 6 A〜図 1 2 6 Dを用いて説明する。まず、セラミック材料、樹脂バインダ一等からなる原料を混合し、薄板状のシ一ト 1 5を作る（図 1 2 6 A ) 。次いで、シート 1 5の表面側に通鼋発熱体用の導電性ペース卜を用いて、スクリーン印刷により通電発熱体部分 2 0を印刷形成する。また、同様にして、リ一ド線部分 2 1 0、 2 2 0を印刷形成する（図 1 2 6 B ) 。さらに、シート 1 5の裏面側において、上記リ一ド線部分 2 1 0と導通するように、導電性ペーストにより端子部（図示略）を印刷形成する。次に、シート 1 5の表面側に、セラミック材料と樹脂パインダ一とよりなるコーティング材料をコート印刷する。これは、上記通電発熱体部分 20等の印刷形成部分とシート表面との間の段差をなくして平坦化し、次に示す巻回時にシート 1 5と中軸 1 3との密着性を向上させるためである。一方、上記シート 1 5と同様の材料を用いて作製した、円柱状の中軸 1 3を準備する。そして、上記シート 1 5における、上記通電発熱体部分 20等を形成した表面上に、上記中軸 1 3を置き、中軸 1 3を巻き込むようにしてシート 1 5を巻き付ける（図 1 2 6 C)

このとき、図 1 2 6 Cに示すように、シート 1 5の巻回方向の両端面 1 5 2、 1 53と中軸 13との間に、軸方向に沿った溝 1 50を形成する。かかる溝 1 50は、あらかじめシート 1 5の幅を小さくしておき、両端面 1 5 2、 1 53の間に隙間が出来るようにしておくことにより、形成できる。あるいは、上記両端面 1 5 2、 1 5 3を接触させた後に、一方の端面を小さい幅に軸方向に沿って切除し、両者間に溝を形成する。次に、図 1 2 6 Dに示すように、上記溝 1 50内に、円柱状のィォン電流検出用電極 3を投入し、更にその上にセラミック材料からなる絶縁被覆材 1 9を充填する。次いで、予備加熱により脱脂を行ない、本加熱を行なって、セラミヅク材料よりなるシート 1 5と中軸 1 3とを一体的に焼成する。このとき、シート 1 5、中軸 1 3は、焼成収縮のために、両者は強く密着接合する。また、イオン電流検出用電極 3は、上記の焼成収縮により、溝 1 5 0が狭くなり、この溝 1 50内に強く固定される。次に、図 1 2 6 ADに示すように、上記端子部 1 2 3に Cu、次いで N iのメツキを施す。次いで、端子部 1 23に内部リード線 2 3 1 (図 1 24 A) を、ロウ付けにより組み付け、更にその表面に N iメツキを施す。また、棒状絶縁体 1 1の先端部は、図 1 24 Aに示すように、球面状態に研削加工する。これにより、上記図 1 24 Aに示したグロ一プラグ本体 1 0が得られる。

次に、上記グロ一プラグ本体 1 0にっき、その具体例を例示すれば、上記中軸 1 3は、外径 2. 9 mmであった。また、上記シート 1 5は、厚み 0. 8mm、幅 1 1. 5mm、長さ 54mmであった。また、上記巻回時の外径は 4. 5 mm, 上記溝 1 50内に挿入したィオン電流検出用電極 3の直径は 0. 8 mmであった。上記溝 1 50の幅は 0. 7 mm であった。

また、上記中軸 1 3の原料は、 S i ₃ N₄ (窒化珪素）粉末 63 % (重量比）と、 M o S i ₂ (二珪化モリブデン）粉末 1 8 %と、 Y ₂0₃ (イットリア）粉末 4 %と、 A 1₂0₃ (アルミナ）粉末 3 %と、バラフィン WAXを主成分とする複合バインダ一 1 2%とを混合して用いた。また、シート 1 5の原料は、 S i ₃ N₄ (窒化珪素）粉末 70% (重量比）と、 Mo S i ₂ (二珪化モリブデン）粉末 20 %と、パラフィン WAXを主成分とする複合バインダ一 1 0%とを混合して用いた。

また、通電発熱体部分 20の材料としては、 W (タングステン）と R e (レニウム）とからなる導電ペーストを用いた。また、リード線部分 2 1 0、 2 20、端子部 1 23を印刷形成した導電ペーストとしては、 W (タングステン）ペーストを用いた。また、上記イオン電流検出用電極の材料は、 M o S i ₂ (二珪化モリブデン）よりなる。また、上記溝 1 50内に充填した絶縁被覆材 1 9は、 S i ₃ N₄ (窒化珪素）粉末 6 3 %と M 0 S i ₂ (二珪化モリブデン）粉末 1 8 %と、 Y ₂0₃ (イットリア）粉末 4%と、 A 1₂0₃ (アルミナ）粉末 3 %と、パラフィン WA Xを主成分とする複合バインダ一 1 0%との混合物よりなるセラミック材料を用いた。次に、上記巻回物（図 1 2 6 D) の焼成は、アルゴン又は窒素雰囲気中、 1 7 0 0〜 1 8 0 0 ° 2〜 4時間行なった。この焼成により、上記巻回物（棒状絶縁体）の外径は 4. 5 mmから 3. 6 mmに、また、イオン電流検出用電極は 0. 7 mmから 0. 6 mmに収縮した。また、上記ィオン電流検出用電極 3の先端部の露出部分 3 B (図 1 2 4 A) の表面には、 P tをコーティングした。

次に、上記のように本体 1 0 とハウジング 4などとによって構成したグロ一プラグ 1は、前述の図 6 4に示すように、エンジンのシリンダへヅド 4 5に対して、ハウジンク 4の雄ねじ部を螺合することにより装着する。なお、グローブラグの作動回路としては、図 6 4又は図 6 8に示したものを使用することができ、前述と同様の動作が行われるが重複した説明は省略する。

上記のように、本実施の形態のグロ一プラグにおいては、棒状絶縁体 1 1の上記溝 1 5 0内部にィオン電流検出用電極 3が形成され、また棒状絶縁体 1 1の内部に通電発熱体 2 とリード線 2 1、 2 2が設けてあり、これらは一体的に構成されている。そのため、通鼋発熱体 2によるグロ一動作（発熱動作）と、イオン電流検出用電極 3によるイオン電流検出とを 1つのグロ一プラグにより達成できる。また、イオン電流検出用電極 3にカーボンが付着した場合にも、イオン電流検出用電極 3の近くにある通鼋発熱体 2に通電して発熱させることにより、上記カーボンを焼き切り、イオン電流検出用電極 3を正常状態に戻すことができる。そのため、イオン電流を精度良く検出することができる。

また、上記通電発熱体 2、リード線 2 1、 2 2が印刷形成されているのでその厚みが薄く、グローブラグ本体をコンパクトに構成できる。また、棒状絶縁体 1 1、通電発熱体 2、リード線 2 1、 2 2、イオン電流検出用電極 3を一体構成しているので、構成簡単である。また、通電発熱体 2、リード線 2 1、 2 2、イオン電流検出用電極 3は、棒状絶縁体 1 1の内部に設けてあるので、燃焼ガスによる酸化等の腐食もなく、耐久性に優れている。

また、本実施の形態のグローブラグ本体 1 0は、図 1 2 6A〜図 1 2 5 Dに示したように、絶縁性のシート 1 5に通電発熱体とリード線とを印刷形成し、その上に中軸 1 3を置いて巻回し、その時形成した溝 1 5 0の中にィオン電流検出用電極 3を配置し、次いで焼成することにより作製している。そのため、グローブラグ本体の製造が容易である。また、棒状絶縁体 1 1の先端部は、半球形状としてあるので、燃焼室内における熱衝擎を吸収することができる。

また、イオン電流検出用電極 3の先端部 3 Cは、燃焼ガスに接触するよう露出しており（図 1 24A) 、その露出部 3 Bには P t等の貴金属がコーティングしてある。そのため、酸化等によるイオン電流検出用電極表面の絶縁物生成が抑制され電極の導電性あるいは初期抵抗値が確保され、検出精度の劣化を防止する効果がある。

なお、上記棒状絶縁体は、 S i₃ N₄ の他、 A l₂ 0₃、 S i— A 1 - 0 - N (サイアロン）を用いることもできる。また、通電発熱体等を印刷形成する場合の導電性べ一ストとしては、 W、 Mo、 Re、 W/M o、 Wc、 Wc/R e、あるいは WZR eと榭脂からなるペーストがある。

<< 第 5 9の実施の形態 >>

本実施の形態は、図 1 2 7に示すように、グロ一プラグ本体 1 0を積層体により作製したものである。本実施の形態においては、第 58の実施の形態に示した通電発熱体部分 20等を印刷形成したシート 1 5 (図 1 26 A〜図 1 2 6 D ) の上に、中軸 1 3と同様の材料からなる上部シート 1 6 (図 1 2 7 ) を積層する。上部シート 1 6は、イオン電流検出用電極 3を配設する溝 1 6 0を有する。この溝 1 6 0に板状のイオン電流検出用電極 3 を入れ、更に第 5 8の実施の形態と同様に絶縁被覆材 1 9を充填する。その後は、第 5 8の実施の形態と同様に加熱、焼成するか若しくはホットブレスする。

これにより、図 1 2 7に示すように、電気絶縁性のシー卜 1 5、 1 6 よりなる棒状絶縁体の間に通電発熱体 2及びリード線（図示略）が配設され、溝 1 6 0内にィオン電流検出用電極が配設されたグロ一ブラグ本体 1 0が得られる。本実施の形態においては、積層法を用いているので、製造がより簡単である。そして、その後、切削（研削）することにより、所望の形状としている。その他は第 5 8の実施の形態と同様であり、第 5 8の実施の形態と同様の効果を得ることができる。産業上の利用可能性

以上のように本発明にかかるグローブラグは内燃機関、特にディーゼルエンジンにおける燃料の着火と燃焼の促進のためのグローブラグとして有用であるとともに、燃焼室内のイオン電流を検出して燃焼状態を知ることができるのでエンジンの制御などに有用である。また、本発明のイオン電流検出装置により、精密なイオン電流検出が実現できる。さらに本発明のグロ一プラグの製造方法により、簡単な構成でかつ精度がよいグローブラグが製造可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 燃料を燃焼させるための燃焼室内に一部がさらされ得るグロ一プラグであって、

絶縁体と、

前記絶縁体に埋設され、一対のリード線によって通鼋されて発熱する発熱体と、

前記絶縁体に埋設されるとともに、一部が前記燃焼室内で発生する火炎にさらされ得、前記火炎中のイオン化の状態を検出するためのイオン電流検出用電極とを、

有するグローブラグ。

2 . 前記発熱体と前記ィオン電流検出用電極とは電気的に接続されている請求項 1記載のグロ一プラグ。

3 . 前記発熱体と前記ィオン電流検出用電極とがー体成形されている請求項 2に記載のグローブラグ。

4 . 前記発熱体と前記イオン電流検出用電極との間には、リード線が介在されている請求項 2に記載のグローブラグ。

5 . 前記発熱体と前記イオン電流検出用電極とは絶縁されている請求項 1 に記載のグローブラグ。

6 . 前記イオン電流検出用電極の少なくとも前記火炎にさらされ得る箇所は導電性セラミック材料よりなる請求項 1ないし 5のいずれか 1 つに記載のグローブラグ。

7 . 前記発熱体と前記イオン電流検出用電極とは、異なる組成の混合物、あるいは異なる粒径の粉体からなる混合物を用いて別々に構成されている請求項 1ないし 6のいずれか 1つに記載のグロ一ブラグ。

8 . 請求項 5に記載のグローブラグを用いて燃料燃焼時に発生するィオン電流を検出するイオン電流検出装置であって、

前記発熱体への通電状態をオン · オフするスィツチング手段と、燃料燃焼前の所定時期に前記ィオン電流検出用電極より流れる漏洩電流を検出する漏洩電流検出手段と、

前記漏洩電流検出手段により検出された漏洩電流が所定のしきい値よりも大きいとき、一時的に前記発熱体を通鼋させるよう前記スィッチング手段を操作する操作手段とを、

有するィオン電流検出装置。

9 . 前記漏洩電流検出手段は、前記燃焼室内の圧力上昇時に前記漏洩電流を検出するよう動作する請求項 8に記載のイオン電流検出装置。

1 0 . —対のリード線によって通電されて発熱する発熱体、及び燃焼火炎中のィォン化の状態を検出するためのィオン電流検出用電極を生成する工程と、

前記発熱体及び前記イオン電流検出用電極を絶縁体にて包囲し、それを所定温度にてホットブレスする工程と、

前記絶縁体の一部を切削加工し、前記イオン電流検出用電極を外部に露出させる工程とを、有するグローブラグの製造方法。

1 1 . -対のリード線によって通電されて発熱する発熱体、及び燃焼火炎中のィオン化の状態を検出するためのィオン電流検出用電極を薄板状の体熱絶縁シ一ト材に設ける工程と、

前記シート材を棒状の耐熱性絶縁中軸部に巻き付ける工程と、前記耐熱性絶縁シート材及び前記耐熱性中軸部を加熱処理する工程と、前記耐熱性絶縁シート材及び前記耐熱性中軸部の一部を切削加工し、前記イオン電流検出用電極を外部に露出させる工程とを、

有するグロ一ブラグの製造方法。

1 2 . 耐熱性絶縁材料からなる複数の積層材を用意し、そのうち特定の積層体に、一対のリード線によって通電されて発熱する発熱体、及び燃焼火炎中のイオン化の状態を検出するためのイオン電流検出用電極を設ける工程と、

前記発熱体及び前記イオン電流検出用電極を設けた積層材がほぼ中央になるように、前記複数の積層材を重ね合わせる工程と、

前記重ね合わせた複数の積層材を加熱処理する工程と、

前記重ね合わせた複数の積層材の一部を切削加工し、前記イオン電流検出用電極を外部に露出させる工程とを、

有するグロ一ブラグの製造方法。

1 3 . 一対の導電線により通電されて発熱する発熱体を有するグロ —ブラグを用いたイオン電流検出装置であって、

前記一対の導電線に電源からの供給電圧を印加する第 1の状態と、前記一対の導電線と前記電源との間の経路を遮断し、かつ前記発熱体と前記燃焼室の壁部との間に前記電源からの供給電圧を印加する第 2の状態とを切り換えるためのスィツチング手段と、

前記第 2の状態において前記電源からの供給電圧により燃料燃焼に伴うイオン電流を検出するィオン電流検出手段とを、

有するィオン電流検出装置。

1 4 . 前記発熱体と前記燃焼室の壁部とを結ぶ電気経路には、前記スィツチング手段を介して前記鼋源が接続されている請求項 1 3に記載のィオン電流検出装置。

1 5 . 前記発熱体と前記燃焼室の壁部とを結ぶ電気経路には、直接、前記電源が接続されている請求項 1 3に記載のイオン鼋流検出装置。

1 6 . 前記第 1の状態において前記一対の導電線に電圧を印加するための電源と、前記第 2の状態において前記発熱体と前記燃焼室の壁部との間に電圧を印加する電源とは、別体の電源からなる請求項 1 3ないし 1 6のいずれか 1つに記載のイオン電流検出装置。

1 7 . 前記第 1の状態において前記一対の導電線に電圧を印加するための電源と、前記第 2の状態において前記発熱体と前記燃焼室の壁部との間に電圧を印加する電源とは、共通の電源からなる請求項 1 3ないし 1 6のいずれか 1つに記載のィォン電流検出装置。

1 8 . ディーゼルエンジンに適用されるイオン電流検出装置であつて、

前記電源の一端には、前記発熱体に接続された片方の導電線が接続され、他端には前記グロ一プラグを保持するためのディ一ゼルエンジンのシリンダへッドが接続される請求項 1 3ないし 1 7のいずれか 1つに記載のィオン電流検出装置。

1 9 . 前記電源と前記一対の導電線の一方との間には、前記電源による供給電圧を一定にする定電圧回路を設けた請求項 1 3ないし 1 8のいずれか 1つに記載のイオン電流検出装置。

2 0 . 複数のグロ一プラグを並列に接続し、前記スイッチング手段は各グローブラグについて同時に電源経路の切換え動作を行う請求項 1 3ないし 1 9のいずれか 1つに記載のィオン電流検出装置。

2 1 . 前記グロ一ブラグの一方の導電線とアース接点との間にィォン電流検出用の電圧検出器を配設した請求項 1 3ないし 2 0のいずれか 1つに記載のイオン電流検出装置。

2 2 . 請求項 9に記載のイオン電流検出装置において、前記グロ一ブラグの一方の導電線と前記電圧検出器との間にコンデンサを配設したイオン電流検出装置。

2 3 . 前記別体の電源のアース側にイオン電流検出抵抗を設けるとともに、その両端子にかかる電位差からイオン電流を検出するよう構成した請求項 1 3ないし 2 0のいずれか 1つに記載のイオン電流検出装置 _c

2 4 . 発熱体を有する発熱素子部を備え、燃料を燃焼させるための燃焼室内に前記発熱素子部が突出して設けられ得るグローブラグであつて、

前記発熱体には前記燃焼室の内壁に対するイオン電流検出用電極を形成した請求項 1 3ないし 2 3に記載のィオン電流検出装置に用いられるグロ一プラグ。

2 5 . 絶縁体と前記絶縁体に埋設された発熱体とを有する発熱素子部を備え、燃料を燃焼させるための燃焼室内に前記発熱素子部が突出して設けられ得るグロ一ブラグであって、

前記発熱体の一部を前記絶縁体より露出させ、前記露出部分を前記燃焼室の内壁に対するイオン電流検出用電極とした請求項 1 3ないし 2 3 に記載のイオン電流検出装置に用いられるグロ一ブラグ。

2 6 . 前記発熱体はセラミック材料よりなる請求項 2 4又は 2 5に記載のグローブラグ。

2 7 . 鼋源からの給電により発熱する発熱体が燃焼室内に突出して設けられ得るグローブラグと、

前記グローブラグを用いて燃料燃焼時に発生するィオン電流を検出可能なィオン電流検出手段と、

前記グローブラグによる発熱体の発熱状態と、前記イオン電流検出手段によるイオン電流検出状態とを切り換えるスィツチング手段と、

前記グロ一プラグによる発熱体発熱状態途中において、少なくとも燃料の着火時期直後に一時的にィオン電流検出状態になるよう前記スィッチング手段を操作する操作手段とを、

有するイオン電流検出装置。

2 8 . 前記操作手段は、燃焼室内への燃料噴射時期から所定期間だけイオン電流検出状態になるよぅスィツチング手段を操作する請求項 2 7に記載のイオン電流検出装置。

2 9 . 前記操作手段は、所定周波数で前記発熱体発熱状態とイオン電流検出状態とを切換え動作させる請求項 2 7に記載のィオン電流検出

3 0 . 前記グローブラグは、前記発熱体に電流を供給するための一対のリード線と、前記発熱体を埋設する絶縁体と、前記発熱体と一体に形成されたイオン電流検出用電極とを有し、前記グロ一プラグを用いて燃料燃焼時に発生するイオン電流を検出する請求項 2 7ないし 2 9のいずれか 1つに記載のイオン電流検出装置。

3 1 . 前記グローブラグによる前記イオン電流検出状態下において、燃料着火前の所定時期に前記露出電極部より流れる漏洩電流を検出する漏洩電流検出手段と、

前記漏洩電流検出手段により検出された前記漏洩電流が所定のしきい値よりも大きければ一時的に前記イオン電流検出状態から前記発熱体発熱状態へ移行するよう前記スィッチング手段を操作する第 2操作手段とを有する請求項 2 7記載のイオン電流検出装置。

3 2 . 前記漏洩電流検出手段は、前記燃焼室内の圧力上昇時に前記漏洩電流を検出するものである請求項 3 1に記載のィオン電流検出装置

3 3 . 前記漏洩電流検出手段は、前記燃焼室内への燃料噴射のタイミングに対応して前記漏洩電流を検出するものである請求項 3 1 に記載のィオン電流検出装置。

3 4 . 前記第 2操作手段は、前記漏洩電流検出手段により検出された漏洩電流値に応じた時間だけ前記スィツチング手段を発熱体の発熱状態に保持する請求項 3 1ないし 3 3のいずれか 1つに記載のイオン電流検出： ¾ ¾。

3 5 . 検出された前記イオン電流に応答するハイパスフィル夕と有し、前記ハイパスフィル夕の出力信号をイオン電流検出信号として処理装置に供給する請求項 3 1ないし 3 4のいずれか 1つに記載のイオン電流検出装置。

3 6 . 前記第 2操作手段による前記漏洩電流のレベル判定用のしきい値を許容最大値付近に設定した請求項 3 5記載イオン電流検出装置。

3 7 . 前記ハイパスフィル夕の出力信号に応答し、前記しきい値として燃焼状態検出用のしきい値を用い、前記ハイパスフィル夕の出力信号と前記しきい値とを比較する比較手段を有する請求項 3 5又は 3 6記載のイオン電流検出装置。

3 8 . 前記イオン電流検出用電極は、少なくとも前記火炎と接触する露出部分が、導電性セラミック粒子により絶縁性セラミック粒子を包んだ構成の導電性の混合焼結体を有し、その焼結助剤として希土類元素の酸化物を 1種以上含有しており、

前記混合焼結体の組織は第 1結晶相とその間の粒界相とよりなり、前記粒界相の一部又は全部は結晶化して前記焼結助剤を含む第 2結晶相となっている請求項 1記載のグロ一プラグ。

3 9. 前記イオン電流検出用電極における前記焼結助剤の含有総量は、前記導電性セラミックと前記絶縁性セラミックの総量に対して 3 ~ 2 5重量％である請求項 3 8記載のグロ一プラグ。

4 0. 前記イオン電流検出用電極における前記第 2結晶相は、前記粒界相中に 5 %以上存在する請求項 3 8又は 3 9記載のグロ一ブラグ

4 1. 前記絶縁性セラミックは窒化珪素であり、前記導電性セラミックは金属の炭化物、珪化物、窒化物、又はホウ化物の 1種以上である請求項 3 8〜 4 0のいずれか 1つに記載のグローブラグ。

4 2. 前記ィオン電流検出用電極の前記火炎にさらされるように前記絶縁体から露出した露出部が、 0. 1 ~ 3 0 /zmの表面粗さ R z ( 1 0点平均粗さ）に研磨された研磨部分を有している請求項 1記載のグロ一ブラグ。

4 3. 前記ィオン電流検出用電極の先端における露出部の面積は、 1 X 1 0— ⁶〜0. 5 c m² である請求項 4 2記載のグロ一プラグ。

44. 前記イオン電流検出用電極は、前記発熱体と電気的に接続されている請求項 4 2又は 4 3記載のグローブラグ。

4 5. 前記ィォン電流検出用電極は、少なくともその先端部が、前記火炎中へ連通可能な連通孔を有する絶縁性多孔質層により被覆されている請求項 1記載のグローブラグ。

4 6 , 前記絶縁性多孔質層の厚みは 0 . 2〜 1 . 5 m mである請求項 4 5記載のグロ一プラグ。

4 7 . 前記絶縁性多孔質層と前記絶縁体とは、同じ材料により形成されている請求項 4 5又は 4 6記載のグロ一ブラグ。 4 8 . 前記イオン電流検出用電極は、前記発熱体と兼用できる構成である請求項 4 5ないし 4 7のいずれか 1つに記載のグローブラグ。

4 9 . 前記発熱体の両端部に電源との接続部があり、

前記発熱体の途中で前記イオン電流検出用電極に電気的に接続されていて、

記発熱体に発熱用の直流電流を流すときにブラス側となる前記発熱体の第 1端から前記ィオン電流検出用電極が最初に接続されている最初の接続部分の中心部までの、前記発熱体における第 1発熱部の電気抵抗を R 1 とし、前記発熱体と前記ィオン電流検出用電極との前記最初の接続部分の中心部から前記発熱体のマイナス側となる第 2端までの前記発熱体における第 2発熱部の電気抵抗を R 2 とし、前記最初の接続部分から前記イオン電流検出用電極の解放端までの電気抵抗を r としたとき、 R 2 > rの関係が満足される請求項 2記載のグロ一プラグ。 5 0 . 前記電気抵抗 R 2 と rの関係は R 2≥ 2 rである請求項 4 9 記載のグローブラグ。

5 1 . 前記イオン電流検出用電極は、主成分が金属の珪化物、炭化物、窒化物、硼化物の 1種以上の導電性セラミック材料、又は前記導電性セラミック材料と絶縁性セラミック材料との混合材料により作製されている請求項 4 9又は 5 0記載のグローブラグ。

5 2 . 前記ィオン電流検出用電極は、主成分が融点 1 2 0 0 °C以上の金属の 1種以上の高融点金属材料、又は主成分が前記高融点金属材料と絶縁性セラミック材料との混合材料により作製されている請求項 4 9 ないし 5 1のいずれか 1つに記載のグロ一プラグ。

5 3 . 前記絶縁体より露出しているイオン電流検出用電極の露出部には、 P t、 I r、 R h、 R u、 P dの 1種以上の賁金属が設けてある請求項 4 9ないし 5 2のいずれか 1つに記載のグロ一ブラグ。

5 4 . 前記絶縁体と前記イオン電流検出用電極が本体を構成し、前記本体がハウジング内に支持され、前記イオン電流検出用電極の先端は前記火炎にさらされるように前記絶縁体から露出していて、かつ前記ィオン電流検出用電極の前記先端は、前記ハウジングの先端部から 2 m m 以上離れた位置に配置されている請求項 2記載のグロ一プラグ。

5 5 . 前記発熱体全体の電気抵抗を Rとし、前記発熱体のブラス端から前記ィオン電流検出用電極の前記先端までの電気抵抗を Bとしたとき、前記 Rと Bが、

B≥ R / 3

の関係を満足する請求項 5 4記載のグロ一プラグ。

5 6 . 前記イオン電流検出用電極の線膨張係数を Kとし、前記発熱体の線膨張係数を Ηとし、絶縁体の線膨張係数を S としたとき、前記 Η と S及び前記 Ηと Κがそれぞれ、

H≥ S、 Η≥Κ

の関係を満足する請求項 1記載のグローブラグ。

5 7 . 前記各線膨張係数 K、 H、 Sは、さらに、

0≤ H - S≤ 2 . 0 X 1 0 - ⁶ ( /。C ) かつ、

0≤ H - K≤ 2 . O x l O - ⁶ ( /。C )

の関係を満足する請求項 5 6記載のグロ一プラグ。

5 8 . 前記イオン電流検出用電極は、主成分が金属の珪化物、炭化物、窒化物、硼化物の 1種以上の導電性セラミック材料、又は前記導電性セラミック材料と絶縁性セラミック材料との混合材料により作製されている請求項 5 6又は 5 7記載のグローブラグ。

5 9 . 前記イオン電流検出用電極は、主成分が融点 1 2 0 0 °C以上の金属の 1種以上の高融点金属材料、又は主成分が前記高融点金属材料と絶縁性セラミック材料との混合材料により作製されている請求項 5 6 ないし 5 8のいずれか 1つに記載のグローブラグ。

6 0 . 前記ィオン電流検出用電極の前記火炎にさらされる前記一部を覆うように前記絶縁体の表面に設けられ、かつ、前記イオン電流検出用電極に電気的に接続されている導電層を更に有する請求項 1記載のグローブラグ。

6 1 . 前記導電層は、部分的に前記絶縁体を露出させるための貫通孔を有し、前記貫通孔の前記火炎にさらされる側にエッジ部分を有する請求項 6 0記載のグローブラグ。

6 2 . 前記エッジ部分の断面形状が角状である請求項 6 0記載のグロープラグ。

6 3 . 前記導電層は、網目構造を有し、網目の間から前記絶縁体の表面が露出している請求項 6 0ないし 6 2のいずれか 1つに記載のグロ一ブラグ。

6 4 . 前記導電層は、金属又は導電性セラミックである請求項 6 0 ないし 6 3のいずれか 1つに記載のグローブラグ。

6 5 . 前記導電層の厚みは、 1〜 2 0 zz mである請求項 6 0ないし 6 4のいずれか 1つに記載のグローブラグ。

6 6 . 前記絶縁体は、第 1絶縁基板と、前記第 1絶縁基板の表側面に配設した被湲絶縁基板と、前記第 1絶縁基板の褢側面に積層させた第 2絶縁基板とを有し、

前記発熱体は前記第 1絶縁基板の表側面と前記被覆絶縁基板との間に印刷形成され、前記一対のリ一ド線は前記発熱体の両端部に接続されるよう前記第 1絶縁基板の表側面と前記被覆絶縁基板との間に印刷形成され、

前記ィオン電流検出用電極は前記第 1絶縁基板と第 2絶縁基板の間に設けられている請求項 1記載のグローブラグ。

6 7 . 前記第 1絶縁基板及び前記被覆絶縁基板の外表面は、曲面形状部を有している請求項 6 6に記載のグロ一プラグ。

6 8 . 前記絶縁体が第 1絶縁基板と、第 2絶縁基板と有し、前記発熱体と前記発熱体の両端部に接続された前記一対のリ一ド線と、前記ィオン電流検出用電極が前記第 1絶縁基板と、第 2絶縁基板との間に挟みこまれている積層構造となっている請求項 1記載のグローブラグ。

6 9 . 前記イオン電流検出用電極は、前記第 2絶縁基板の表側面に印刷形成されている請求項 6 6ないし 6 8のいずれか 1つに記載のグロ一ブラグ。

7 0 . 前記イオン電流検出用電極は、導電性線材であり前記第 2絶縁基板の表側面と前記第 1絶縁基板の裏側面との間に挟持配設されている請求項 6 6ないし 6 9のいずれか 1つに記載のグローブラグ。

7 1 . 前記イオン電流検出用電極の先端は、前記火炎にさらされるよう、前記第 2絶縁基板の先端部に露出している請求項 6 6ないし 7 0 のいずれか 1つに記載のグロ一ブラグ。

7 2 . 前記イオン電流検出用電極は M o S i 2 、 W C、 T i Nの 1 種以上の導電性セラミック材料により作製されている請求項 6 6ないし 7 1のいずれか 1つに記載のグローブラグ。

7 3 . 前記イオン電流検出用電極は、 W、 M o、 T iの 1種以上の高融点金属により作製されている請求項 6 6ないし 7 2のいずれか 1つに記載のグロ一ブラグ。

7 4 . 前記第 2絶縁基板より露出している前記ィオン電流検出用電極の露出部には、 P t、 I r、 R h、 R u、 P dの 1種以上の貴金属が設けてある請求項 6 9ないし 7 3のいずれか 1つに記載のグロ一プラグ。

7 5 . グロ一プラグ自体の先端部が半球形状である請求項 6 6ないし 7 4のいずれか 1つに記載のグロ一プラグ。

7 6 . 前記絶縁体は棒状絶縁体であり、前記発熱体は前記棒状絶縁体の内部に印刷形成され、前記一対のリ一ド線は前記発熱体の両端部に電気的に接続されて前記棒状絶縁体の外部に導出され、

前記ィオン電流検出用電極が前記発熱体と電気絶縁されて前記棒状絶縁体の内部に配設されている請求項 1記載のグロ一ブラグ。

7 7 . 前記絶縁体は中空部を有する電気絶縁性の中軸と前記中軸の外周に被覆された絶縁基板とよりなる棒状絶縁体であり、前記発熱体は前記棒状絶縁体の内部において前記中軸と前記絶縁基板との間に印刷形成され、前記一対のリ一ド線は前記発熱体の両端部に電気的に接続されて前記棒状絶縁体の外部に導出され、

前記ィオン電流検出用電極が前記発熱体と電気絶縁されて前記中軸の中空部内に挿入固定されている請求項 1記載のグローブラグ。

7 8 . 前記発熱体は、前記絶縁基板の内側面に印刷形成されている請求項 7 7記載のグローブラグ。

7 9 . 電気絶縁性のセラミック材料からなり中空部を有する中軸の生成形体を準備し、前記中空部内に前記イオン電流検出用電極を挿入し、一方、電気絶縁性のセラミック材料からなる絶縁基板の生成形体の表面に前記発熱体及び前記リ一ド線を印刷形成し、

次いで前記絶縁基板の印刷形成面の上に前記中軸の生成形体を置いて前記絶縁基板を前記中軸の外周に巻き付け、

次いでこれらを加熱して前記中軸及び前記絶縁基板を焼成する、各ステツプを有する請求項 7 7記載のグローブラグの製造方法。

8 0 . 前記絶緣体は棒状絶縁体であり、前記発熱体は前記棒状絶縁体の内部に設けられ、前記一対のリード線は前記発熱体の両端部に電気的に接続されて前記棒状絶縁体の外部に導出され、

前記イオン電流検出用電極が前記棒状絶縁体の外周部において、その軸方向に沿って設けられた溝の内部に、前記発熱体と亀気絶縁されて配設されている請求項 1記載のグロ一プラグ。

8 1 . 前記溝内に配設された前記イオン電流検出用電極の上には、前記イオン電流検出用電極を覆うように絶縁被覆材が充填されている請求項 8 0に記載のグローブラグ。

8 2 . 前記発熱体及び前記リード線は、印刷形成されている請求項 8 0又は 8 1 に記載のグローブラグ。

8 3 . 前記イオン電流検出用電極の先端は、前記火炎にさらされるよう、前記棒状絶縁体の先端部に露出している請求項 7 6ないし 7 8及び 8 0ないし 8 2のい

ずれか 1つに記載のグロ一ブラグ。

8 4 . 前記ィオン電流検出用電極は M 0 S i 2 、 W C、 T i Nの 1 種以上の導電性セラミック材料により作製されている請求項 7 6ないし

7 8及び 8 0ないし 8 3のいずれか 1つに記載のグローブラグ。

8 5 . 前記イオン電流検出用電極は、 W、 M o、 T iの 1種以上の高融点金属により作製されている請求項 7 6ないし 7 8及び 8 0ないし 8 4のいずれか 1つに記載のグローブラグ。

8 6 . 前記棒状絶縁体より露出している前記イオン電流検出用電極の露出部には、 P t、 I r、 R h、 R u、 P dの 1種以上の貴金属が設けてある請求項 8 3ないし 8 5のいずれか 1つに記載のグロ一プラグ。

8 7 . 前記棒状絶縁体の先端部は半球形状である請求項 7 6ないし

7 8及び 8 0ないし 8 6のいずれか 1つに記載のグロ一ブラグ。

8 8 . 電気絶縁性のセラミック材料からなる絶縁基板の生成形体の表面に前記発熱体及びリ一ド線を印刷形成し、

次いで前記絶縁基板の印刷形成面の上に電気絶縁性のセラミ、ソク材料よりなる中軸の生成形体を置いて前記絶縁基板を中軸の外周に巻き付けるとともに前記絶縁基板の巻回方向の両端部と前記中軸との間に軸方向に沿った溝を形成し、次いで、前記溝の内部に前記イオン電流検出用電極を配置し、次いでこれらを加熱して前記中軸及び絶縁基板を焼成する請求項 8 0 に記載のグローブラグの製造方法。

8 9 . 前記溝内にイオン電流検出用電極を配置し、次いで前記ィォン電流検出用電極を覆うように前記溝内に絶縁被覆材を充填し、その後前記加熱、焼成を行う請求項 8 8に記載のグロ一プラグ。