(57)【要約】【課題】点火プラグの耐汚損性について、内燃機関の燃焼状態の面からの優劣をより確実に評価することができる点火プラグの耐汚損性評価方法、及び、点火プラグの耐汚損性評価装置を提供する。【解決手段】評価装置５１は、放電に関する異常の発生を検出可能な放電異常検出手段５２と、内燃機関の不完全燃焼の発生を検出可能な不完全燃焼検出手段５３とを有する。また、評価装置５１は、判定手段５４を備えており、判定手段５４は、放電異常検出手段５２による検出結果、及び、不完全燃焼検出手段５３による検出結果に基づいて、スパークプラグ１の耐汚損性の良否を評価する。これにより、耐汚損性の評価と、内燃機関の燃焼状態の良・不良との相関が取れることとなり、スパークプラグ１の耐汚損性について、燃焼状態の面からの優劣をより正確に評価することができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極と、
前記中心電極を保持する絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた主体金具と、
前記中心電極との間で火花放電を行う接地電極とを備え、
前記中心電極、及び、前記接地電極の間に火花放電を行うための特定間隙が形成されてなる点火プラグについて、
前記絶縁体表面への導電性物質の付着に対する耐性を示す耐汚損性を評価するための評価方法であって、
前記点火プラグの火花放電について、前記特定間隙とは異なる箇所においてなされる不正常な火花放電や、前記中心電極及び前記主体金具間における前記絶縁体の表面を伝わった電流のリーク、を含む放電に関する異常の発生を検出する放電異常検出行程と、
内燃機関における不完全燃焼の発生を検出する不完全燃焼検出行程と、
前記放電異常検出行程における検出結果、及び、前記不完全燃焼検出行程における検出結果に基づいて、前記点火プラグの耐汚損性の良否を判定する判定行程と
を含むことを特徴とする点火プラグの耐汚損性評価方法。
【請求項２】
前記放電異常検出行程においては、前記点火プラグに対する通電を示す放電波形に基づいて、前記放電に関する異常の発生が検出されることを特徴とする請求項１に記載の点火プラグの耐汚損性評価方法。
【請求項３】
前記放電異常検出行程においては、前記放電波形の放電期間内のうち、放電開始時から所定時間経過時における前記放電波形の電圧値又は電流値に基づいて、前記放電に関する異常の発生が検出されることを特徴とする請求項２に記載の点火プラグの耐汚損性評価方法。
【請求項４】
前記不完全燃焼検出行程においては、前記点火プラグの放電間隔に基づいて、前記内燃機関の不完全燃焼の発生が検出されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の点火プラグの耐汚損性評価方法。
【請求項５】
前記点火プラグの放電間隔は、前記点火プラグに対する通電を示す放電波形同士の間隔に基づいて取得されることを特徴とする請求項４に記載の点火プラグの耐汚損性評価方法。
【請求項６】
前記不完全燃焼検出行程においては、前記内燃機関のシリンダ内の圧力に基づいて、前記内燃機関の不完全燃焼の発生が検出されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の点火プラグの耐汚損性評価方法。
【請求項７】
中心電極と、
前記中心電極を保持する絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた主体金具と、
前記中心電極との間で火花放電を行う接地電極とを備え、
前記中心電極、及び、前記接地電極の間に火花放電を行うための特定間隙が形成されてなる点火プラグについて、
前記絶縁体表面への導電性物質の付着に対する耐性を示す耐汚損性を評価するための評価装置であって、
前記点火プラグの火花放電について、前記特定間隙とは異なる箇所においてなされる不正常な火花放電や、前記中心電極及び前記主体金具間における前記絶縁体の表面を伝わった電流のリーク、を含む放電に関する異常の発生を検出可能な放電異常検出手段と、
内燃機関における不完全燃焼の発生を検出可能な不完全燃焼検出手段と、
前記放電異常検出手段による検出結果、及び、前記不完全燃焼検出手段による検出結果に基づいて、前記点火プラグの耐汚損性の良否を判定する判定手段と
を有することを特徴とする点火プラグの耐汚損性評価装置。
【請求項８】
前記放電異常検出手段は、前記点火プラグに対する通電を示す放電波形に基づいて、前記放電に関する異常の発生を検出することを特徴とする請求項７に記載の点火プラグの耐汚損性評価装置。
【請求項９】
前記放電異常検出手段は、前記放電波形の放電期間内のうち、放電開始時から所定時間経過時における前記放電波形の電圧値又は電流値に基づいて、前記放電に関する異常の発生を検出することを特徴とする請求項８に記載の点火プラグの耐汚損性評価装置。
【請求項１０】
前記不完全燃焼検出手段は、前記点火プラグの放電間隔に基づいて、前記内燃機関の不完全燃焼の発生を検出することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の点火プラグの耐汚損性評価装置。
【請求項１１】
前記点火プラグの放電間隔は、前記点火プラグに対する通電を示す放電波形同士の間隔に基づいて取得されることを特徴とする請求項１０に記載の点火プラグの耐汚損性評価装置。
【請求項１２】
前記不完全燃焼検出手段は、前記内燃機関のシリンダ内の圧力に基づいて、前記内燃機関の不完全燃焼の発生を検出することを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の点火プラグの耐汚損性評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点火プラグの耐汚損性を評価するための評価方法、及び、評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジン等の内燃機関に使用されるスパークプラグは、例えば軸線方向に延びる中心電極と、その外側に設けられた絶縁体と、当該絶縁体の外側に設けられた筒状の主体金具と、基端部が前記主体金具の先端部に接合された接地電極とを備える。また、接地電極は、その先端部が前記中心電極の先端部と対向するように曲げ返して配置される。加えて、中心電極に高電圧が印加されることで、両電極の先端部間の特定間隙において放電が生じ、混合気へと着火される。
【０００３】
ところで、燃焼室内においては混合気の不完全燃焼等によりカーボンが発生し、それが絶縁体のうち混合気や燃焼ガスに晒される部位（脚長部）の表面に堆積してしまう（すなわち、汚損されてしまう）おそれがある。ここで、絶縁体が汚損されてしまうと、前記特定間隙と異なる箇所（例えば、前記特定間隙よりも奥側に位置する脚長部の根元側表面及び主体金具間等）において不正常な火花放電が生じやすくなってしまい、ひいては燃焼効率や出力の低下等、燃焼状態の悪化を招いてしまうおそれがある。また、汚損が一層進行してしまうと、堆積したカーボンを伝わって中心電極及び主体金具間において電流がリークしてしまい、火花放電自体が行えなくなってしまう（失火してしまう）おそれがある。そこで、良好な燃焼状態を実現するという観点から、汚損に対する耐性（耐汚損性）を向上させることが重要となってくる。
【０００４】
ここで、耐汚損性を評価するための試験としては、例えば、ＪＩＳ  Ｄ１６０６に規定される「くすぶり汚損試験」に基づいた所定の動作条件において、複数サイクルに亘って内燃機関を動作させた後、中心電極及び主体金具間の絶縁抵抗値を測定する方法が一般的に知られている（例えば、特許文献１等参照）。ここで、複数サイクル終了時において、測定された絶縁抵抗値が比較的高いものであれば、耐汚損性に優れており、良好な燃焼状態を実現可能な点火プラグであると評価される。一方で、絶縁抵抗値が比較的低い場合（例えば、１０ＭΩ以下）には、耐汚損性が不十分であり、良好な燃焼状態を実現できないおそれのある点火プラグであると評価される。
【特許文献１】特開２００７−１８４２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本願発明者が、上記評価試験における絶縁抵抗値の推移が略等しい点火プラグのサンプル１及びサンプル２〔図８（ａ），（ｂ）参照〕について、各サイクルにおける不正常な火花放電や電流のリーク等の放電異常の発生割合（放電異常発生割合）を調査したところ、図９（ａ），（ｂ）に示すように、サンプル２と比較してサンプル１は、放電異常の発生割合が増大し得ることがわかった。すなわち、上述の評価試験においては耐汚損性の面で略同等の評価がなされた点火プラグであっても、放電異常が生じやすく、燃焼状態への悪影響が懸念されるものと、放電異常が生じにくく、良好な燃焼状態を期待できるものとがあることが明らかとなった。つまり、上述の評価試験による耐汚損性の評価結果と、燃焼状態の良・不良とは必ずしも連関しない場合もある。それ故、上述の評価方法では、点火プラグの耐汚損性について、本来最も重要となる内燃機関の燃焼状態の面からの優劣が正確に評価されないことが懸念される。
【０００６】
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、点火プラグの耐汚損性について、内燃機関の燃焼状態の面からの優劣をより確実に評価することができる点火プラグの耐汚損性評価方法、及び、点火プラグの耐汚損性評価装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。
【０００８】
構成１．本構成の点火プラグの耐汚損性評価方法は、中心電極と、
前記中心電極を保持する絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた主体金具と、
前記中心電極との間で火花放電を行う接地電極とを備え、
前記中心電極、及び、前記接地電極の間に火花放電を行うための特定間隙が形成されてなる点火プラグについて、
前記絶縁体表面への導電性物質の付着に対する耐性を示す耐汚損性を評価するための評価方法であって、
前記点火プラグの火花放電について、前記特定間隙とは異なる箇所においてなされる不正常な火花放電や、前記中心電極及び前記主体金具間における前記絶縁体の表面を伝わった電流のリーク、を含む放電に関する異常の発生を検出する放電異常検出行程と、
内燃機関における不完全燃焼の発生を検出する不完全燃焼検出行程と、
前記放電異常検出行程における検出結果、及び、前記不完全燃焼検出行程における検出結果に基づいて、前記点火プラグの耐汚損性の良否を判定する判定行程と
を含むことを特徴とする。
【０００９】
尚、中心電極の先端部に耐火花消耗性に優れる材料（例えば、貴金属合金等）からなるチップを設けることとしてもよい。この場合、前記特定間隙は、中心電極に設けられたチップと接地電極の先端部との間に形成された間隙を意味し、この間隙で生じた火花放電により内燃機関（の混合気）が着火される。尚、接地電極の先端部に前記チップを設けることとしてもよい。この場合、前記特定間隙は、中心電極、又は、中心電極に設けられたチップと接地電極に設けられたチップとの間に形成された間隙を意味する。
【００１０】
また、「導電性物質」とあるのは、内燃機関の不完全燃焼等によって生じるカーボン等をいう。加えて、「前記特定間隙とは異なる箇所においてなされる不正常な火花放電」とあるのは、例えば、燃焼室の中心から離れた、絶縁体の比較的奥部と主体金具との間において生じる火花放電（奥飛火）や、絶縁体と、主体金具先端部や接地電極のうちの主体金具との接合部近傍との間において生じる火花放電（横飛火）等を意味する。
【００１１】
上記構成１によれば、放電異常検出行程によって検出された放電に関する異常の発生の有無、及び、不完全燃焼検出行程によって検出された不完全燃焼の発生の有無に基づき、判定行程において点火プラグの耐汚損性の良否が判定される。例えば、評価対象の点火プラグについて、放電に関する異常の発生が検出されたものの、不完全燃焼の発生が検出されなかった（燃焼状態が良好であった）場合には、当該点火プラグについては内燃機関の燃焼状態に悪影響を及ぼしていないといえる。そのため、内燃機関の燃焼状態の面を鑑みて、当該点火プラグは十分な耐汚損性を有するものと判定される。一方で、放電に関する異常の発生が検出されるとともに、不完全燃焼の発生が検出された場合には、点火プラグについて、内燃機関の燃焼状態に悪影響を与えるような耐汚損性の低下が生じているものと判定される。すなわち、本構成１によれば、耐汚損性の評価と、内燃機関の燃焼状態の良・不良との相関が取れることとなり、点火プラグの耐汚損性について、燃焼状態の面からの優劣をより正確に評価することができる。
【００１２】
構成２．本構成の点火プラグの耐汚損性評価方法は、上記構成１において、前記放電異常検出行程においては、前記点火プラグに対する通電を示す放電波形に基づいて、前記放電に関する異常の発生が検出されることを特徴とする。
【００１３】
尚、「放電波形」とは、例えば、点火プラグに印加される電圧値或いは当該電圧値に基づく電流値の変化を表す波形であり、例えば、特開平１１−１３６２０号公報等における電流検出回路等を用いることによって、比較的容易に取得することができる。
【００１４】
上記構成２によれば、放電波形に基づいて放電に関する異常の発生を検出するため、放電に関する異常を比較的容易に、かつ、より正確に検出することができる。その結果、上記構成１の作用効果がより確実に奏されることとなる。
【００１５】
構成３．本構成の点火プラグの耐汚損性評価方法は、上記構成２において、前記放電異常検出行程においては、前記放電波形の放電期間内のうち、放電開始時から所定時間経過時における前記放電波形の電圧値又は電流値に基づいて、前記放電に関する異常の発生が検出されることを特徴とする。
【００１６】
一般に、正常な火花放電がなされた際の放電波形は、急峻な山型（或いは谷型）形状を呈し、その後、放電波形は放電直前の形状へと戻る。一方で、放電に関する異常が発生した際の放電波形については、放電波形が放電直前の形状に戻るまでには正常な火花放電の際の放電波形に比べて長い時間を要する。これについて放電電圧波形を一例に検討すると、次のように考えられる。すなわち、特定間隙における火花放電（正常放電）時においては、まず、高電圧（１０数ｋＶオーダー）が印加される（容量放電が開始される）ことで、特定間隙間の絶縁破壊がなされ、火花放電が生じる。そして、絶縁破壊され（火花で連結され）、抵抗の減少した特定間隙間に瞬時に電流が流れることによって、放電直前の電圧値に近い電圧値（数ｋＶオーダー）を示すように比較的短い時間で移行する。すなわち、正常放電時においては、容量放電から誘導放電へと比較的短い時間で移行することによって、上述した形態の電位変動が生じると考えられる。一方で、異常放電時においては、絶縁破壊された特定間隙間の抵抗と比較して高抵抗を有する導電性物質内を電流が流れることとなる。このため、電流が流れるために比較的長い時間を要する（すなわち、電圧値が放電直前の電圧値へと戻るまで比較的長い時間を要する）こととなり、その結果、上述した形態の電位変動が生じると考えられる。尚、電流値を取得して得た放電電流波形についても、正常放電時における放電波形と、異常放電時における放電波形とは異なる。従って、放電電流波形に基づいて正常放電か否かを判断し、異常を検出することとしてもよい。但し、電流値に基づく放電波形は、電圧値に基づく放電波形と異なるものであるため、判断基準となる閾値等の変更は必要となる。
【００１７】
上記構成３によれば、上述した放電波形の性質を使用して、放電に関する異常の発生をより容易に、かつ、一層正確に検出することができ、上記構成２等における作用効果がより確実に奏されることとなる。
【００１８】
構成４．本構成の点火プラグの耐汚損性評価方法は、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記不完全燃焼検出行程においては、前記点火プラグの放電間隔に基づいて、前記内燃機関の不完全燃焼の発生が検出されることを特徴とする。
【００１９】
上記構成４によれば、不完全燃焼検出行程においては、点火プラグの放電間隔（点火プラグに対する電力の供給間隔）に基づいて、内燃機関の不完全燃焼が検出される（例えば、放電間隔が比較的長い場合は、ピストンの往復運動が比較的遅くなっているため、燃焼出力の低下、すなわち、不完全燃焼が生じているものと検出されることとなる）。これにより、内燃機関の不完全燃焼を比較的容易に検出することができ、ひいては上記構成１等における作用効果がより確実に奏されることとなる。
【００２０】
尚、「前記点火プラグの放電間隔に基づいて、前記内燃機関の不完全燃焼を検出する」とあるのは、例えば、直近の火花放電の１つ前の火花放電が発生してから前記直近の火花放電が発生するまでの放電間隔（第１放電間隔）を予め設定された閾値時間と比較することで、不完全燃焼が生じているか否かを検出する方法であってもよいし、前記第１放電間隔を、当該第１放電間隔の１つ前の放電間隔（第２放電間隔）と比較することで、不完全燃焼が生じているか否かを検出する方法であってもよい。
【００２１】
また、前記第１放電間隔及び第２放電間隔の時間差と、前記第２放電間隔及び前記第２放電間隔の１つ前の放電間隔（第３放電間隔）の時間差とを比較することで、不完全燃焼の発生を検出することとしてもよい。この場合には、特別な装置等を用いることなく、エンジン回転数の増減等に伴う放電間隔の変化に対して柔軟に対応することができるため、装置の複雑化やコストの増大を抑制することができる。
【００２２】
構成５．本構成の点火プラグの耐汚損性評価方法は、上記構成４において、前記点火プラグの放電間隔は、前記点火プラグに対する通電を示す放電波形同士の間隔に基づいて取得されることを特徴とする。
【００２３】
上記構成５によれば、基本的には上記構成４の作用効果がより確実に奏されることとなる。さらに、本構成５に加えて、上記構成２を併せて採用することとすれば、放電に関する異常の発生及び不完全燃焼の発生の双方を放電波形によって検出することができるため、装置や処理の簡素化を図ることができる。
【００２４】
構成６．本構成の点火プラグの耐汚損性評価方法は、上記構成１乃至５のいずれかにおいて、前記不完全燃焼検出行程においては、前記内燃機関のシリンダ内の圧力に基づいて、前記内燃機関の不完全燃焼の発生が検出されることを特徴とする。
【００２５】
上記構成６によれば、内燃機関のシリンダ内の圧力（筒内圧力）に基づいて、不完全燃焼が検出される。すなわち、燃焼に際する筒内圧力の最大値が比較的低い場合等には、燃焼出力が低下していると考えられるため、このような場合には不完全燃焼が発生しているものと検出することができる。
【００２６】
尚、本構成６に加えて、上記構成４等を併せて採用することとしてもよい。この場合には、筒内圧力、及び、点火プラグの放電間隔の双方から不完全燃焼の発生を検出することができるため、内燃機関の不完全燃焼をより一層正確に検出することができる。
【００２７】
構成７．本構成の点火プラグの耐汚損性評価装置は、中心電極と、
前記中心電極を保持する絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた主体金具と、
前記中心電極との間で火花放電を行う接地電極とを備え、
前記中心電極、及び、前記接地電極の間に火花放電を行うための特定間隙が形成されてなる点火プラグについて、
前記絶縁体表面への導電性物質の付着に対する耐性を示す耐汚損性を評価するための評価装置であって、
前記点火プラグの火花放電について、前記特定間隙とは異なる箇所においてなされる不正常な火花放電や、前記中心電極及び前記主体金具間における前記絶縁体の表面を伝わった電流のリーク、を含む放電に関する異常の発生を検出可能な放電異常検出手段と、
内燃機関における不完全燃焼の発生を検出可能な不完全燃焼検出手段と、
前記放電異常検出手段による検出結果、及び、前記不完全燃焼検出手段による検出結果に基づいて、前記点火プラグの耐汚損性の良否を判定する判定手段と
を有することを特徴とする。
【００２８】
上記構成７のように、上記構成１の技術思想を評価装置に具現化することとしてもよい。この場合には、上記構成１と同様の作用効果が奏されることとなる。
【００２９】
構成８．本構成の点火プラグの耐汚損性評価装置は、上記構成７において、前記放電異常検出手段は、前記点火プラグに対する通電を示す放電波形に基づいて、前記放電に関する異常の発生を検出することを特徴とする。
【００３０】
上記構成８によれば、上記構成２と同様の作用効果が奏されることとなる。
【００３１】
構成９．本構成の点火プラグの耐汚損性評価装置は、上記構成８において、前記放電異常検出手段は、前記放電波形の放電期間内のうち、放電開始時から所定時間経過時における前記放電波形の電圧値又は電流値に基づいて、前記放電に関する異常の発生を検出することを特徴とする。
【００３２】
上記構成９によれば、上記構成３と同様の作用効果が奏されることとなる。
【００３３】
構成１０．本構成の点火プラグの耐汚損性評価装置は、上記構成７乃至９のいずれかにおいて、前記不完全燃焼検出手段は、前記点火プラグの放電間隔に基づいて、前記内燃機関の不完全燃焼の発生を検出することを特徴とする。
【００３４】
上記構成１０によれば、上記構成４と同様の作用効果が奏されることとなる。
【００３５】
構成１１．本構成の点火プラグの耐汚損性評価装置は、上記構成１０において、前前記点火プラグの放電間隔は、前記点火プラグに対する通電を表す放電波形同士の間隔に基づいて取得されることを特徴とする。
【００３６】
上記構成１１によれば、上記構成５と同様の作用効果が奏されることとなる。
【００３７】
構成１２．本構成の点火プラグの耐汚損性評価装置は、上記構成７乃至１１のいずれかにおいて、前記不完全燃焼検出手段は、前記内燃機関のシリンダ内の圧力に基づいて、前記内燃機関の不完全燃焼の発生を検出することを特徴とする。
【００３８】
上記構成１２によれば、上記構成６と同様の作用効果が奏されることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず、本発明の特徴である評価装置５１（後に詳述する）において評価の対象となる点火プラグとしてのスパークプラグ１の構成について説明する。図１は、スパークプラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、スパークプラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。
【００４０】
スパークプラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。
【００４１】
絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれより細径に形成された脚長部１３とを備えている。絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。そして、脚長部１３と中胴部１２との連接部にはテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。
【００４２】
さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。当該中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端面が平坦に形成されるとともに、絶縁碍子２の先端から突出している。また、中心電極５は、銅又は銅合金からなる内層５Ａと、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ合金からなる外層５Ｂとを備えている。さらに、前記中心電極５の先端部には、貴金属合金（例えば、イリジウム合金）よりなる円柱状の貴金属チップ３１が接合されている。
【００４３】
また、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。
【００４４】
さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。
【００４５】
加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ１をエンジンヘッドに取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側の外周面には座部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３をエンジンヘッドに取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が設けられている。
【００４６】
また、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２１が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって固定される。尚、絶縁碍子２及び主体金具３双方の段部１４，２１間には、円環状の板パッキン２２が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料空気が外部に漏れないようになっている。
【００４７】
さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間にはタルク（滑石）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及びタルク２５を介して絶縁碍子２を保持している。
【００４８】
また、主体金具３の先端部２６に対して、Ｎｉ合金等で構成された接地電極２７が接合されている。加えて、接地電極２７の先端部には、貴金属合金（例えば、白金合金）よりなる円柱状の貴金属チップ３２が接合されている。そして、前記貴金属チップ３１の先端部及び貴金属チップ３２の先端部の間には、前記軸線ＣＬ１にほぼ沿った方向で火花放電が行われる「特定間隙」たる火花放電間隙３３が形成される。
【００４９】
次に、本発明の特徴である、スパークプラグ１の耐汚損性を評価するための評価装置５１について詳述する。
【００５０】
尚、本実施形態において、前記評価装置５１によるスパークプラグ１の評価は、所定の試験用自動車のエンジンにスパークプラグ１を取り付け、所定の条件にてエンジンを動作させた上で行われる。ここで、「所定の条件」とあるのは、ＪＩＳ  Ｄ１６０６で規定されている「くすぶり汚損試験」に基づいたものであり、詳細については、次の通りである。すなわち、低温条件下（−１０℃）において、空吹かしを３回行った後、３速３５ｋｍ／ｈで４０秒間走行させ、９０秒間のアイドリングを挟んで、再度３速３５ｋｍ／ｈで４０秒間走行させ、その後、エンジンを一度停止・冷却させる（以下、この動作パターンを「パターンＡ」と称す）。次いで、空吹かしを３回行った後、１速１５ｋｍ／ｈで２０秒間走行させることを、３０秒間のエンジン停止を挟みつつ、合計３度行い、その後エンジンを停止させる（以下、この動作パターンを「パターンＢ」と称す）。このパターンＡ及びパターンＢからなる一連のテストパターンを１サイクルとして、複数サイクル繰り返し動作させるものが、本実施形態における「所定の条件」である。すなわち、本実施形態においては、カーボンが付着しやすく、かつ、カーボンが焼失しにくい条件下においてスパークプラグ１の耐汚損性が評価されることとなる。
【００５１】
前記評価装置５１は、図２に示すように、放電異常検出手段５２と、不完全燃焼検出手段５３と、判定手段５４とを備える。また、本実施形態においては、電力供給手段５５によってスパークプラグ１に対して電力が供給されるようになっている。
【００５２】
前記放電異常検出手段５２は、図示しない電圧検出装置によって取得されたスパークプラグ１に印加される電圧値についての放電波形に基づいて、電力供給手段５５による電力の供給時（スパークプラグ１の火花放電時）に、不正常な火花放電や電流のリーク等の放電に関する異常が発生しているか否かを検出するものである。詳述すると、放電異常検出手段５２は、放電波形の放電期間内のうち、放電開始時（つまり、電力供給時）から所定時間だけ経過したときの放電波形の電圧値と、予め設定された所定の閾値電圧とを比較することで放電に関する異常が発生しているか否かを検出する。本実施形態では、図３（ａ）に示すように、放電開始（放電波形Ｗの発生）時から所定時間ｔｘ（例えば、５μｓ）経過時の放電波形の電圧値Ｖｐが、所定の閾値電圧Ｖｋ以上である場合に、放電に関する異常は発生していない（正常な放電状態にある）ものと検出するようになっている。一方で、図３（ｂ）に示すように、放電開始時から所定時間ｔｘ経過時の放電波形の電圧値Ｖｐが、前記所定の閾値電圧Ｖｋ未満である場合には、放電に関する異常が発生しているものと検出する。また、放電異常検出手段５２によって検出された放電に関する異常の発生についての情報が、前記判定手段５４に対して伝送されるようになっている。尚、図３（ａ），（ｂ）に示す放電波形は、ノイズ等による微小な誤差による変化を除いたものであり、また、同図（ａ）においては、放電終了時の惹起放電を省略して表示している。
【００５３】
前記不完全燃焼検出手段５３は、スパークプラグ１への電力の供給時に、前記放電波形に基づいて、エンジンに不完全燃焼が生じているか否かを検出するものである。詳述すると、不完全燃焼検出手段５３は、図４に示すように、直近の放電波形Ｗnの１つ前の放電波形Ｗn-1が生じてから直近の放電波形Ｗnが生じるまでの放電間隔ｔn（前記１つ前の放電波形Ｗn-1において最小電圧が生じてから、直近の放電波形Ｗnにおいて最小電圧が生じるまでの時間）を計測するとともに、当該放電間隔ｔnと、前回の放電時に計測された１つ前の放電波形Ｗn-1及び２つ前の放電波形Ｗn-2の放電間隔ｔn-1とを比較することで、不完全燃焼が生じているか否かを検出する。本実施形態においては、放電間隔ｔnが１つ前の放電間隔ｔn-1と略等しい場合（例えば、放電間隔ｔnと放電間隔ｔn-1との差が前記放電間隔ｔn-1の５％以内である場合等）には、出力の低下等、燃焼状態の悪化は生じていないと考えられるため、不完全燃焼検出手段５３によって不完全燃焼は生じていないものと検出される。一方で、放電間隔ｔnと１つ前の放電間隔ｔn-1との差が比較的大きなものとなっている場合には、燃焼状態の悪化が生じていると考えられるため、不完全燃焼検出手段５３によって不完全燃焼が生じているものと検出される。加えて、不完全燃焼検出手段５３によって検出された不完全燃焼の発生の有無に関する情報は、前記判定手段５４に対して伝送されるようになっている。
【００５４】
前記判定手段５４は、第１判定手段５４Ａと、第２判定手段５４Ｂとを備えて構成されている（図２参照）。
【００５５】
前記第１判定手段５４Ａは、前記放電異常検出手段５２によって検出された放電に関する異常の有無、及び、前記不完全燃焼検出手段５３によって検出された不完全燃焼の有無に基づいて、スパークプラグ１に対して電力が供給される都度（火花放電の都度）、エンジンの不完全燃焼に対する放電異常の影響の有無を判定するものである。本実施形態において、第１判定手段５４Ａは、放電に関する異常が検出されるとともに、不完全燃焼が検出された場合に、第１判定手段５４Ａは、放電異常がエンジンの燃焼に影響を与えているもの（影響あり）と判定する。一方で、放電に関する異常が検出されなかったり、不完全燃焼が検出されなかったりした場合、第１判定手段５４Ａは、放電異常がエンジンの燃焼に影響を与えていないもの（影響なし）と判定するようになっている。
【００５６】
また、前記第２判定手段５４Ｂは、各サイクルのパターンＡによる動作中、並びに、パターンＢによる動作中におけるスパークプラグ１への電力供給の総回数（火花放電の総回数）に対する、前記第１判定手段５４Ａによって「影響あり」と判定された回数の割合（プラグ起因不良割合）を算出する。加えて、当該第２判定手段５４Ｂは、算出されたプラグ起因不良割合に基づいて、スパークプラグ１の耐汚損性の良否を判定するようになっている。本実施形態において、第２判定手段５４Ｂは、プラグ起因不良割合が予め設定された判定閾値（本実施形態では、１０％）以上である場合に、スパークプラグ１の耐汚損性が不十分であると判定する。一方で、プラグ起因不良割合が前記判定閾値未満である場合には、スパークプラグ１は良好な耐汚損性を有するものと判定するようになっている。
【００５７】
次いで、上述した評価装置５１によるスパークプラグ１の評価方法について説明する。
【００５８】
まず、評価対象となるスパークプラグを所定のエンジンに組み付けるとともに、当該エンジンを上述した所定の条件に基づいて動作させる。そして、放電異常検出手段５２によって放電に関する異常の有無が検出されるとともに、不完全燃焼検出手段５３によって不完全燃焼の有無が検出される。次いで、両検出手段５２，５３によって検出された検出結果が前記判定手段５４（第１判定手段５４Ａ）に対して伝送される。その後、伝送された両検出結果に基づき、第１判定手段５４Ａによって、スパークプラグ１への電力の供給毎に、エンジンの不完全燃焼に対する放電異常の影響の有無が判定される。そして、第１判定手段５４Ａによる判定結果に基づいて、第２判定手段５４Ｂによって、プラグ起因不良割合が算出されるとともに、当該プラグ起因不良割合に基づいて、スパークプラグ１の耐汚損性の良否が判定される。
【００５９】
ここで、前記第２判定手段５４Ｂによる耐汚損性の良否判定について、上述の従来技術におけるサンプル１及びサンプル２に対して得られたプラグ起因不良割合を例として説明する。まず、サンプル１についてのプラグ起因不良割合は、図５（ａ）に示すように、比較的大きな数値で推移し、３サイクル目以降においてプラグ起因不良割合が前記判定閾値（１０％）以上となり得る。このため、第２判定手段５４Ｂによって、サンプル１の耐汚損性は不十分であると判定されることとなる。
【００６０】
一方で、サンプル２についてのプラグ起因不良割合は、図５（ｂ）に示すように、比較的小さな数値で推移し、各サイクルにおいてプラグ起因不良割合が前記判定閾値（１０％）未満となる。そのため、第２判定手段５４Ｂによって、サンプル２は優れた耐汚損性を有するものと判定されることとなる。
【００６１】
以上詳述したように、本実施形態によれば、放電異常検出手段５２による放電に関する異常の発生の有無、及び、不完全燃焼検出手段５３による不完全燃焼の発生の有無に基づき、判定手段５４においてスパークプラグ１の耐汚損性が判定される。例えば、放電に関する異常の発生が検出されたものの、不完全燃焼の発生が検出されなかった（燃焼状態が良好であった）場合には、スパークプラグ１については、エンジンの燃焼状態に悪影響を及ぼしていない。そのため、燃焼状態の面を鑑みて、スパークプラグ１は十分な耐汚損性を有するものと判定される。一方で、放電に関する異常の発生が検出されるともに、不完全燃焼の発生が検出された場合には、スパークプラグ１について、燃焼状態に悪影響を与えるような耐汚損性の低下が生じたものと判定される。すなわち、本実施形態によれば、耐汚損性の評価と、内燃機関の燃焼状態の良・不良との相関が取れることとなり、スパークプラグ１の耐汚損性について、燃焼状態の面からの優劣をより正確に評価することができる。
【００６２】
また、放電に関する異常の発生及び不完全燃焼の発生の双方を放電波形によって検出することができるため、装置や処理の簡素化を図ることができる。
【００６３】
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
【００６４】
（ａ）上記実施形態においては、評価装置５１によってスパークプラグ１を評価するにあたって、エンジンをＪＩＳ  Ｄ１６０６に基づいた条件で動作させているが、エンジンの動作条件はこれに限定されるものではない。但し、評価装置５１によってスパークプラグ１の耐汚損性を評価するにあたっては、カーボンが堆積しやすく、かつ、カーボンが焼失しにくい動作条件（すなわち、汚損が進行しやすい動作条件）でエンジンを動作させることが好ましい。尚、汚損が進行しやすい動作条件として、例えば、エンジンの冷却水の温度、及び、エンジンの潤滑油（オイル）の温度の少なくとも一方を常温以下とした上で、エンジンの始動、アイドリング、定速運転のうちのいずれか、或いは、これらを組み合わせた条件でエンジンを動作させることが挙げられる。また、このようなエンジンの動作条件に、レーシング（空吹かし）、緩加速、全開加速のいずれか、又は、これらを組み合わせた条件を加えた動作条件でエンジンを動作させることとしてもよい。
【００６５】
（ｂ）上記実施形態においては、１つ前の放電波形Ｗn-1が生じてから直近の放電波形Ｗnが生じるまでの放電間隔ｔnと、１つ前の火花放電時に計測された１つ前の放電波形Ｗn-1と２つ前の放電波形Ｗn-2との放電間隔ｔn-1とを比較することで、不完全燃焼が生じているか否かが検出されている。これに対して、図６に示すように、２つ前の放電波形Ｗn-2から１つ前の放電波形Ｗn-1が生じるまでの放電間隔ｔn-2、及び、前記放電間隔ｔn-1の時間差ｓn-1と、前記１つ前の放電間隔ｔn-1及び前記放電間隔ｔnの時間差ｓnとの時間差に基づいて、不完全燃焼が生じているか否かを検出することとしてもよい。この場合には、特別な装置等を用いることなく、エンジン回転数の増減等に伴う放電間隔の変化に対応することができ、装置の複雑化やコストの増大を抑制することができる。
【００６６】
（ｃ）上記実施形態において、放電波形は、前記電圧検出装置によって取得されたスパークプラグ１に印加される電圧値を示しているが、放電波形は、スパークプラグ１に流れる電流値等を示すものであってもよい。但し、電流値等に基づく放電波形は、電圧値に基づく放電波形と異なるものであるため、判断基準となる閾値等を適切に変更することが必要である。
【００６７】
（ｄ）上記実施形態において、不完全燃焼検出手段５３は、放電間隔に基づいて不完全燃焼の発生を検出することとしているが、エンジンのクランク角に基づいて不完全燃焼の発生を検出することとしてもよい。また一般的に、不完全燃焼が生じていない場合のシリンダ内の圧力（筒内圧力）は、図７（ａ）に示すように、最大圧力が比較的大きくなり、一方で、不完全燃焼が生じた場合の筒内圧力は、図７（ｂ）に示すように、最大圧力が比較的小さくなる。従って、この点を利用して（すなわち、筒内圧力に基づいて）不完全燃焼の発生を検出するように構成することとしてもよい。
【００６８】
（ｅ）上記実施形態におけるスパークプラグ１の構成は、あくまでも例示であって、評価装置５１による評価対象となる点火プラグの構成は、特に限定されるものではない。従って、例えば、中心電極５の側面部に対して接地電極２７の先端部が対向するように構成することとしてもよいし、貴金属チップ３１，３２を省略して構成することとしてもよい。尚、後者の場合において、前記火花放電間隙３３は、中心電極５の先端部と接地電極２７の先端部との間に形成されることとなる。
【００６９】
（ｆ）上記実施形態では、放電開始時から所定時間ｔｘ経過後の放電波形の電圧値Ｖｐを、所定の閾値電圧Ｖｋと比較することによって、放電に関する異常が発生しているか否かを検出しているが、放電異常の有無を検出する手法はこれに限定されるものではない。従って、例えば、放電開始から所定時間経過までの間の電圧の積分値と、予め設定した所定の基準値とを比較することで、放電異常の有無を検出することとしてもよい。また、放電開始時から所定時間経過後の放電波形の傾き（微分値）と、所定の基準値とを比較することで、放電異常の有無を検出することとしてもよい。尚、このような検出手法は、電圧値を放電異常の検出基準として用いる場合だけでなく、電流値を放電異常の検出基準として用いる場合であっても適用することができる。但し、電流値を放電異常の検出基準とする場合においては、閾値電流、所定の基準値、所定時間、及び、サンプリングレート等が適宜変更される。
【００７０】
加えて、放電開始から放電波形の電圧値（電流値）が閾値電圧（電流）を跨ぐまでの時間を計測し、当該計測された時間と所定の閾値時間とを比較することで、放電異常の有無を検出することとしてもよい。但し、放電異常のうち、横飛火等、特定間隙以外の間隙で放電が発生する場合において計測される時間と、正常放電時において計測される時間との間の時間差は比較的小さなものとなり得る。そのため、放電異常の発生の有無を正確に検出するためには、前記所定の閾値時間を適切に設定することが必要である。
【００７１】
（ｇ）上記実施形態においては、電圧検出装置によって取得された電圧値に基づいて放電間隔が得られているが、クランク角に基づいて放電間隔を得ることとしてもよい。
【００７２】
（ｈ）上記実施形態における評価装置５１を有する判定装置を、自動車等に搭載し、エンジンに組み付けられた点火プラグを前記評価装置５１によって評価することとしてもよい。この場合において、判定装置が有する前記評価装置５１によって耐汚損性が不十分であると評価されたときには、不完全燃焼の発生が点火プラグに起因するものであると特定することができる。すなわち、内燃機関の不完全燃焼の要因となり得る事象は種々存在するものであるが、当該判定装置を用いることによって、不完全燃焼の要因が点火プラグに存在することをユーザ等が容易に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本実施形態におけるスパークプラグを示す一部破断正面図である。
【図２】本実施形態における評価装置等の構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、放電異常検出手段による放電に関する異常の検出方法を説明するための放電波形の一部である。
【図４】不完全燃焼検出手段による不完全燃焼の検出方法を説明するための放電波形の一部である。
【図５】（ａ）は、サンプル１のプラグ起因不良割合を示すグラフであり、（ｂ）は、サンプル２のプラグ起因不良割合を示すグラフである。
【図６】別の実施形態における不完全燃焼検出手段による不完全燃焼の検出方法を説明するための放電波形の一部である。
【図７】（ａ）は、不完全燃焼が生じていない場合の筒内圧力の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、不完全燃焼が生じた場合の筒内圧力の一例を示すグラフである。
【図８】従来技術の耐汚損性評価方法に係り、（ａ）は、サンプル１の絶縁抵抗値を示すグラフであり、（ｂ）は、サンプル２の絶縁抵抗値を示すグラフである。
【図９】（ａ）は、サンプル１の放電異常発生割合を示すグラフであり、（ｂ）は、サンプル２の放電異常発生割合を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７４】
１…点火プラグとしてのスパークプラグ、２…絶縁体、３…主体金具、４…軸孔、５…中心電極、２７…接地電極、３３…特定間隙としての火花放電間隙、５１…評価装置、５２…放電異常検出手段、５３…不完全燃焼検出手段、５４…判定手段、ＣＬ１…軸線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010059838.tif 000009
【図８】
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【図９】
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