(57)【要約】【課題】点火プラグの電極消耗量を容易かつ精度良く推算することができ、耐火花消耗性を短時間で簡便に評価することができる点火プラグの電極消耗量推算方法及びその装置を提供すること。【解決手段】一対の電極２１、２２間に火花放電ギャップＧを有する点火プラグ２の電極消耗量推算方法は、点火プラグ２の電極２１、２２を構成する電極材料の発光波長領域と重複しない発光波長領域を有する雰囲気ガス中において、点火プラグ２を作動させて火花放電ギャップＧに火花放電を発生させ、その火花放電による発光を波長ごとに分解して撮像する発光撮像工程と、発光撮像工程において得られた撮像結果に基づいて、電極材料の発光強度を算出する発光強度算出工程と、発光強度算出工程において得られた電極材料の発光強度に基づいて、所定条件下で点火プラグ２を作動させた場合の電極２１、２２の消耗量を推算する電極消耗量推算工程とを有する。【選択図】図１
2014017153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極（２１、２２）間に火花放電ギャップ（Ｇ）を有する点火プラグ（２）の電極消耗量推算方法であって、
上記点火プラグ（２）の上記電極（２１、２２）を構成する電極材料の発光波長領域と重複しない発光波長領域を有する雰囲気ガス中において、上記点火プラグ（２）を作動させて上記火花放電ギャップ（Ｇ）に火花放電を発生させ、その火花放電による発光を波長ごとに分解して撮像する発光撮像工程と、
該発光撮像工程において得られた撮像結果に基づいて、上記電極材料の発光強度を算出する発光強度算出工程と、
該発光強度算出工程において得られた上記電極材料の上記発光強度に基づいて、所定条件下で上記点火プラグ（２）を作動させた場合の上記電極（２１、２２）の消耗量を推算する電極消耗量推算工程とを有することを特徴とする点火プラグの電極消耗量推算方法。
【請求項２】
請求項１に記載の点火プラグの電極消耗量推算方法において、上記発光強度算出工程では、上記撮像結果のうち、上記雰囲気ガスの発光波長領域を除いた撮像結果に基づいて、上記電極材料の発光強度を算出することを特徴とする点火プラグの電極消耗量推算方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の点火プラグの電極消耗量推算方法において、上記電極消耗量推算工程では、上記発光強度算出工程において得られた上記電極材料の上記発光強度に基づいて、予め取得しておいた上記電極材料の発光強度と上記電極（２１、２２）の消耗量との関係から、所定条件下で上記点火プラグ（２）を作動させた場合の上記電極（２１、２２）の消耗量を推算することを特徴とする点火プラグの電極消耗量推算方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の点火プラグの電極消耗量推算方法において、上記雰囲気ガスは、発光波長領域が５００ｎｍ以上のガスであることを特徴とする点火プラグの電極消耗量推算方法。
【請求項５】
請求項４に記載の点火プラグの電極消耗量推算方法において、上記雰囲気ガスは、アルゴンガスであることを特徴とする点火プラグの電極消耗量推算方法。
【請求項６】
一対の電極（２１、２２）間に火花放電ギャップ（Ｇ）を有する点火プラグ（２）と、
該点火プラグ（２）を設置すると共に、該点火プラグ（２）の上記電極（２１、２２）を構成する電極材料の発光波長領域と重複しない発光波長領域を有する雰囲気ガスを充填するプラグ設置容器（１１）と、
上記点火プラグ（２）の上記火花放電ギャップ（Ｇ）に発生させた火花放電による発光を波長ごとに分解して撮像する発光撮像手段（３）と、
該発光撮像手段（３）によって得られた撮像結果に基づいて、上記電極材料の発光強度を算出する発光強度算出手段（４１）と、
該発光強度算出手段（４１）によって得られた上記電極材料の上記発光強度に基づいて、所定条件下で上記点火プラグ（２）を作動させた場合の上記電極（２１、２２）の消耗量を推算する電極消耗量推算手段（４２）とを備えていることを特徴とする点火プラグの電極消耗量推算装置（１）。
【請求項７】
請求項６に記載の点火プラグの電極消耗量推算装置（１）において、上記発光強度算出手段（４１）は、上記撮像結果のうち、上記雰囲気ガスの発光波長領域を除いた撮像結果に基づいて、上記電極材料の発光強度を算出することを特徴とする点火プラグの電極消耗量推算装置（１）。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の点火プラグの電極消耗量推算装置（１）において、上記電極消耗量推算手段（４２）は、上記発光強度算出手段（４１）によって得られた上記電極材料の上記発光強度に基づいて、予め取得しておいた上記電極材料の発光強度と上記電極（２１、２２）の消耗量との関係から、所定条件下で上記点火プラグ（２）を作動させた場合の上記電極（２１、２２）の消耗量を推算することを特徴とする点火プラグの電極消耗量推算装置（１）。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の点火プラグの電極消耗量推算装置（１）において、上記雰囲気ガスは、発光波長領域が５００ｎｍ以上のガスであることを特徴とする点火プラグの電極消耗量推算装置（１）。
【請求項１０】
請求項９に記載の点火プラグの電極消耗量推算装置（１）において、上記雰囲気ガスは、アルゴンガスであることを特徴とする点火プラグの電極消耗量推算装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の内燃機関に用いられる点火プラグの電極消耗量を推算する点火プラグの電極消耗量推算方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関用の点火プラグは、燃焼室内の過酷な環境においても長期間使用できるように、耐消耗性に優れていることが求められる。このような要求特性を満たすために、点火プラグの電極を構成する材料として、例えば、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｎｉ、これらの合金等が用いられている。これらの材料は、融点が高く、高温・高酸化性の燃焼室内であっても酸化消耗しにくい、優れた点火プラグ用電極材料として知られている。
【０００３】
従来、点火プラグ用電極材料の耐消耗性に関する検討例は、上述のように、融点が高く、高温・高酸化性の雰囲気下であっても酸化消耗しにくい材料の開発に主眼がおかれたものが多い。ところが、電極の消耗の要因には、酸化消耗のほか、使用中に絶えず生じる火花放電による火花消耗もある。したがって、酸化消耗に加えて、火花消耗に対する耐久性（以下、耐火花消耗性という）についても検討する必要があるといえる。
【０００４】
一般に、点火プラグの電極における耐火花消耗性を評価する方法としては、例えば、消耗前後の電極形状の差（変化量）に基づいて評価する方法が用いられる。しかしながら、このような方法では、数百〜数千時間を要する耐久試験を実施しなければならず、耐火花消耗性の評価に非常に時間がかかる。そのため、耐火花消耗性を短時間で簡便に評価することが可能な技術が要請されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、点火プラグの電極消耗量を算出し、一対の電極間のギャップ（火花放電ギャップ）をエンジンの運転状態に応じて精度良く推定する点火プラグのギャップ長推定装置が開示されている。この装置では、エンジンの回転速度と負荷とに基づいて、各放電電圧及び各電極温度の放電回数を積算し、各積算値から放電電圧及び電極温度に起因する各電極の消耗体積を算出し、両者を加算して全消耗体積（電極消耗量）を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１８０１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の装置では、点火プラグの電極消耗量を算出する際に、所定の点火プラグの所定の放電電圧及び電極温度における放電回数と電極消耗体積との関係マップを用いるため、これらの関係マップを予め作成しなければならず、その時間も必要となる。そのため、新たな点火プラグの電極形状や新たな点火コイルを用いた場合の耐火花消耗性を評価しようとしたとき、短時間で簡便に電極消耗量を算出することは困難である。
【０００８】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、点火プラグの電極消耗量を容易かつ精度良く推算することができ、耐火花消耗性を短時間で簡便に評価することができる点火プラグの電極消耗量推算方法及びその装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一の態様は、一対の電極間に火花放電ギャップを有する点火プラグの電極消耗量推算方法であって、
上記点火プラグの上記電極を構成する電極材料の発光波長領域と重複しない発光波長領域を有する雰囲気ガス中において、上記点火プラグを作動させて上記火花放電ギャップに火花放電を発生させ、その火花放電による発光を波長ごとに分解して撮像する発光撮像工程と、
該発光撮像工程において得られた撮像結果に基づいて、上記電極材料の発光強度を算出する発光強度算出工程と、
該発光強度算出工程において得られた上記電極材料の上記発光強度に基づいて、所定条件下で上記点火プラグを作動させた場合の上記電極の消耗量を推算する電極消耗量推算工程とを有することを特徴とする点火プラグの電極消耗量推算方法にある（請求項１）。
【００１０】
本発明の他の態様は、一対の電極間に火花放電ギャップを有する点火プラグと、
該点火プラグを設置すると共に、該点火プラグの上記電極を構成する電極材料の発光波長領域と重複しない発光波長領域を有する雰囲気ガスを充填するプラグ設置容器と、
上記点火プラグの上記火花放電ギャップに発生させた火花放電による発光を波長ごとに分解して撮像する発光撮像手段と、
該発光撮像手段によって得られた撮像結果に基づいて、上記電極材料の発光強度を算出する発光強度算出手段と、
該発光強度算出手段によって得られた上記電極材料の上記発光強度に基づいて、所定条件下で上記点火プラグを作動させた場合の上記電極の消耗量を推算する電極消耗量推算手段とを備えていることを特徴とする点火プラグの電極消耗量推算装置にある（請求項６）。
【発明の効果】
【００１１】
上記点火プラグの電極消耗推算方法において、本発明者らは、点火プラグの火花放電による電極の消耗の際に、スパッタリングにより電極から弾き出される金属原子が発光してエネルギーを放出し、安定状態に戻ることに着目した。そして、点火プラグの火花放電による発光のうち、電極材料に起因する発光のみを抽出することにより、その発光強度から火花放電による電極の消耗量（以下、適宜、電極消耗量という）を容易かつ精度良く推算することができ、点火プラグの耐火花消耗性を短時間で簡便に評価することができることを見出した。
【００１２】
具体的に説明すると、上記発光撮像工程では、点火プラグの電極材料の発光波長領域と重複しない発光波長領域を有する雰囲気ガス中において、点火プラグの火花放電による発光を波長ごとに分解して撮像する。そのため、上記発光強度算出工程では、上記発光撮像工程において得られた撮像結果から、電極材料の発光波長領域における撮像結果のみを抽出し、電極材料の発光強度を算出することが可能となる。
【００１３】
また、上記電極消耗量推算工程では、上記発光強度算出工程において得られた電極材料の発光強度に基づいて、点火プラグの火花放電による電極消耗量を推算する。すなわち、後述するように、本発明者らの鋭意研究により、電極材料の発光強度と火花放電による電極消耗量との間に強い相関関係があることがわかっている。よって、この相関関係を利用すれば、電極材料の発光強度を得ることにより、点火プラグの火花放電による電極消耗量を容易かつ精度良く推算することができる。
【００１４】
これにより、例えば、上記発光撮像工程において、数十秒という短時間の間、点火プラグを作動させ、火花放電による発光を撮像することにより、その撮像結果から算出した電極材料の発光強度に基づいて、点火プラグを数百〜数千時間という長時間作動させた場合の火花放電による電極消耗量を推算することができる。つまり、長時間に渡る耐久試験を行わずとも、その耐久試験を行った場合の点火プラグの電極消耗量を容易かつ精度良く推算することができる。その結果、点火プラグの耐火花消耗性を短時間で簡便に評価することができる。
【００１５】
また、さらに、上記発光撮像工程において得られた撮像結果から、放電中における時間経過ごと（放電時間時々刻々）の電極材料の発光強度を算出すれば、そこから放電中における時間経過ごとの電極消耗量を推算することができ、放電中の電極消耗量の時系列変化を知ることができる。これにより、放電特性（放電電流、放電電圧等）と照らし合わせることで、例えば、一放電中のどのタイミングで電極消耗が誘発されるのか等、火花放電による電極消耗の発生を詳細に解析することも可能となる。
【００１６】
上記点火プラグの電極消耗量推算装置は、上記のごとく、点火プラグ、プラグ設置容器、発光撮像手段、発光強度算出手段及び電極消耗量推算手段を備えている。そのため、これらを用いることにより、上述した点火プラグの電極消耗量推算方法を容易に実施することができる。これにより、点火プラグの電極消耗量を容易かつ精度良く推算することができ、点火プラグの耐火花消耗性を短時間で簡便に評価することができる。
【００１７】
このように、点火プラグの電極消耗量を容易かつ精度良く推算することができ、耐火花消耗性を短時間で簡便に評価することができる点火プラグの電極消耗量推算方法及びその装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１における、点火プラグの電極消耗量推算装置を示す説明図。
【図２】実施例１における、点火プラグを示す拡大説明図。
【図３】実施例１における、発光撮像工程で得られたストリーク写真。
【図４】実施例１における、波長ごとの発光強度を示す発光強度データ。
【図５】実施例１における、補正後の発光強度データ。
【図６】実施例１における、各仕様の点火パターンを示すグラフ。
【図７】実施例１における、各仕様の点火パターンを示すグラフ。
【図８】実施例１における、各仕様の１４４０時間作動後の電極消耗量ΔＧＡＰを示す棒グラフ。
【図９】実施例１における、各仕様の５０秒作動後の発光強度を示す棒グラフ。
【図１０】実施例１における、発光強度と電極消耗量ΔＧＡＰとの関係を示すグラフ。
【図１１】実施例１における、時間と電流、電圧及び電極消耗量との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
上記点火プラグの電極消耗量推算方法（装置も同様）において、上記電極材料とは、点火プラグの火花放電によって消耗する電極部分を構成する材料のことである。
また、上記発光撮像工程では、例えば、分光器等を用いて、点火プラグの火花放電ギャップに発生させた火花放電による発光を波長ごとに分解することができる。
また、上記発光撮像工程では、例えば、ストリークカメラ等を用いて、点火プラグの火花放電による発光を撮像することができる。
【００２０】
また、上記発光強度算出工程では、上記撮像結果のうち、上記雰囲気ガスの発光波長領域を除いた撮像結果に基づいて、上記電極材料の発光強度を算出することが好ましい（請求項２、７）。
この場合には、上記発光撮像工程において得られた上記撮像結果から、電極材料の発光波長領域における撮像結果のみを抽出し、電極材料の発光強度を算出することが容易となる。
【００２１】
また、上記電極消耗量推算工程では、上記発光強度算出工程において得られた上記電極材料の上記発光強度に基づいて、予め取得しておいた上記電極材料の発光強度と上記電極の消耗量との関係から、所定条件下で上記点火プラグを作動させた場合の上記電極の消耗量を推算することが好ましい（請求項３、８）。
すなわち、本発明者らの鋭意研究により、電極材料の発光強度と火花放電による電極消耗量との間に強い相関関係があることがわかっている。そして、この相関関係は、例えば、異なる電流値が流れる点火コイルを用いた点火プラグであっても成り立つものである。そのため、予め電極材料の発光強度と電極消耗量との関係を取得しておけば、点火コイル等の仕様が異なる点火プラグごとに両者の関係を求めなくても、電極材料の発光強度から点火プラグの火花放電による電極消耗量を推算することが可能となる。
【００２２】
また、上記雰囲気ガスは、発光波長領域が５００ｎｍ以上のガスであることが好ましい（請求項４、９）。
この場合には、点火プラグの電極材料の発光波長領域と雰囲気ガスの発光波長領域とが重複しないようにすることができる。これにより、上記発光撮像工程において得られた上記撮像結果から、電極材料の発光波長領域における撮像結果のみを抽出することが容易となる。
【００２３】
また、上記雰囲気ガスは、アルゴンガスであることが好ましい（請求項５、１０）。
この場合には、点火プラグの電極材料の発光波長領域と雰囲気ガスの発光波長領域とが重複しないようにすることができる。これにより、上記発光撮像工程において得られた上記撮像結果から、電極材料の発光波長領域における撮像結果のみを抽出することが容易となる。また、アルゴンガスを用いて非酸化雰囲気とすることにより、点火プラグの電極の酸化消耗を防止することができ、点火プラグの火花放電による電極消耗量を精度良く推算することができる。
【００２４】
また、ここでの電極材料とは、火花放電によって消耗する電極部分を構成する材料のことである。
【実施例】
【００２５】
（実施例１）
上記点火プラグの電極消耗量推算方法及びその装置にかかる実施例について、図を用いて説明する。
【００２６】
まず、本例の点火プラグの電極消耗量推算装置について説明する。
図１、図２に示すごとく、本例の電極消耗量推算装置１は、点火プラグ２と、プラグ設置容器１１と、発光撮像手段３と、発光強度算出手段４１と、電極消耗量推算手段４２とを備えている。
【００２７】
同図に示すごとく、点火プラグ２は、一対の電極２１、２２間に火花放電ギャップＧを有する。
プラグ設置容器１１は、点火プラグ２を設置すると共に、点火プラグ２の電極２１、２２を構成する電極材料の発光波長領域と重複しない発光波長領域を有する雰囲気ガスを充填する。
発光撮像手段３は、点火プラグ２の火花放電ギャップＧに発生させた火花放電による発光を波長ごとに分解して撮像する。
発光強度算出手段４１は、発光撮像手段３によって得られた撮像結果に基づいて、電極材料の発光強度を算出する。
電極消耗量推算手段４２は、発光強度算出手段４１によって得られた電極材料の発光強度に基づいて、所定条件下で点火プラグ２を作動させた場合の電極の消耗量を推算する。
以下、これを詳説する。
【００２８】
図１に示すごとく、電極消耗量推算装置１において、点火プラグ２は、プラグ設置容器１１に設置されている。
点火プラグ２は、中心電極（電極）２１と、中心電極２１を保持する絶縁碍子２３と、絶縁碍子２３を保持するハウジング２４と、ハウジング２４に取り付けられた接地電極（電極）２２と、中心電極２１に対して電気的に接続された端子部２５とを備えている。
【００２９】
図２に示すごとく、中心電極２１の先端部には、Ｉｒ、Ｒｈを含有するイリジウム合金からなる電極チップ２１１が設けられている。また、接地電極２２には、中心電極２１の先端部に設けられた電極チップ２１１に向けて突出するように、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉｒを含有する白金合金からなる電極チップ２２１が設けられている。中心電極２１の電極チップ２１１と接地電極２２の電極チップ２２１とは、両者の間に火花放電ギャップＧを形成して互いに対向している。
【００３０】
図１に示すごとく、点火プラグ２は、中心電極２１及び接地電極２２を含む一部がプラグ設置容器１１内に収容されるように、プラグ設置容器１１に設置されている。また、点火プラグ２は、所定の放電特性を有する点火コイルを備えた点火装置１２に接続されている。
点火プラグ２と点火装置１２との間には、電流及び電圧を測定する電流・電圧プローブ１３が設けられている。電流・電圧プローブ１３は、コンピュータ４に接続されている。
【００３１】
同図に示すごとく、プラグ設置容器１１は、その内部に所定の気流を生成することができるよう構成されている。また、プラグ設置容器１１には、真空ポンプ１４が設けられている。また、プラグ設置容器１１には、雰囲気ガスを供給するガス供給装置１５が接続されている。
また、プラグ設置容器１１は、光ファイバ１６を介して発光撮像手段３の分光器３１に接続されている。また、プラグ設置容器１１には、観察窓１１１から点火プラグ２の火花放電ギャップＧにおける火花放電の様子を撮影する高速度カメラ１７が設けられている。高速度カメラ１７は、コンピュータ４に接続されている。
【００３２】
同図に示すごとく、発光撮像手段３は、光を波長ごとに分解（分光）する分光器３１（浜松ホトニクス製、Ｃ５０９４）と、分光器３１に接続されたストリークカメラ３２とを備えている。ストリークカメラ３２は、分光器３１によって波長ごとに分解された光を出力するストリークユニット３２１（浜松ホトニクス製、Ｃ４１８７）と、ストリークユニット３２１から出力された光を撮像素子上に記録するＣＣＤカメラ３２２（浜松ホトニクス製、Ｃ８８００−２１Ｃ）とを有する。ＣＣＤカメラ３２２は、コンピュータ４に接続されている。
【００３３】
同図に示すごとく、コンピュータ４は、発光強度算出手段４１と電極消耗量推算手段４２とを備えている。すなわち、コンピュータ４は、発光強度算出手段４１により、発光撮像手段３によって得られた撮像結果に基づいて、電極材料の発光強度を算出することができるよう構成されている。また、電極消耗量推算手段４２により、発光強度算出手段４１によって得られた電極材料の発光強度に基づいて、所定条件下で点火プラグ２を作動させた場合の中心電極２１及び接地電極２２の消耗量を推算することができるよう構成されている。
なお、ここでの電極材料とは、火花放電によって消耗する中心電極２１の電極チップ２１１及び接地電極２２の電極チップ２２１を構成するＩｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｎｉである。
【００３４】
次に、本例の点火プラグの電極消耗量推算方法について、図１、図２を参照しながら説明する。
本例の電極消耗量推算方法は、一対の電極２１、２２間に火花放電ギャップＧを有する点火プラグ２の電極消耗量を推算する方法であって、発光撮像工程と、発光強度算出工程と、電極消耗量推算工程とを有する。
【００３５】
上記発光撮像工程では、点火プラグ２の電極２１、２２を構成する電極材料の発光波長領域と重複しない発光波長領域を有する雰囲気ガス中において、点火プラグ２を作動させて火花放電ギャップＧに火花放電を発生させ、その火花放電による発光を波長ごとに分解して撮像する。
上記発光強度算出工程では、上記発光撮像工程において得られた撮像結果に基づいて、電極材料の発光強度を算出する。
上記電極消耗量推算工程では、上記発光強度算出工程において得られた電極材料の発光強度に基づいて、所定条件下で点火プラグ２を作動させた場合の電極２１、２２の消耗量を推算する。
以下、これを詳説する。
【００３６】
＜発光撮像工程＞
まず、点火プラグ２をプラグ設置容器１１に設置する。次いで、真空ポンプ１４によってプラグ設置容器１１内の既存の空気を排出する。そして、雰囲気ガスであるアルゴンガスをガス供給装置１５からプラグ設置容器１１内に供給し、所定の圧力にて充填する。本例では、アルゴンガスの圧力を０．６ＭＰａ（絶対圧）に設定した。また、プラグ設置容器１１内を常温に設定した。
【００３７】
次いで、プラグ設置容器１１内に所定の気流を生成させた後、点火装置１２において設定された放電特性（放電電流、放電電圧等）により、点火プラグ２を作動させる。本例では、放電周期：１Ｈｚ、作動時間：５０秒の条件で点火プラグ２を作動させた。そして、点火プラグ２の作動により、中心電極２１と接地電極２２との間に形成された火花放電ギャップＧに火花放電が起こり、発光する。
【００３８】
次いで、火花放電によって生じた光は、光ファイバ１６を通り、発光撮像手段３の分光器３１によって波長ごとに分解（分光）される。波長ごとに分解された光は、ストリークカメラ３２のストリークユニット３２１からＣＣＤカメラ３２２に出力され、撮像素子上に記録される。そして、出力された画像は、ストリーク写真としてコンピュータ４に送られる。
【００３９】
ここで、ストリーク写真の一例を図３に示す。同図において、横軸は時間（ｍ秒）、縦軸は波長（ｎｍ）である。同図は、点火装置１２の点火コイルとしてＤ−ＤＬＩコイルを用い、これを３個並列でつないだ仕様のストリーク写真である。この点火装置１２の点火パターンは、図７の仕様Ａ５と同様である。
同図では、点火プラグ２の作動時間５０秒のうち、放電期間のみ光が記録されている。なお、放電時間Ｔ（全放電期間の合計時間）は、２．８ｍ秒である。
【００４０】
また、本例では、点火プラグ２の作動中に電流・電圧プローブ１３によって計測された放電特性データ（放電電流、放電電圧の時系列変化）や高速度カメラ１７によって記録された放電挙動データ（火花放電時の高速度写真）もコンピュータ４に送られる。
【００４１】
＜発光強度算出工程＞
次いで、コンピュータ４は、上記発光撮像工程において得られた図３のストリーク写真をソフトウェア（浜松ホトニクス製、ＨＰＤ−ＴＡ３２）によって処理し、発光強度データを出力する。そして、雰囲気ガスであるアルゴンガスの発光波長領域（５００ｎｍ以上）の発光強度データを除去し、電極材料の発光波長領域（２００ｎｍ以上５００ｎｍ未満）の発光強度データを抽出する。これによって得られた発光強度データを図４に示す。図４の発光強度データは、全放電期間中の単位時間当たりの発光強度を波長ごとにグラフ化したものである。
【００４２】
次いで、コンピュータ４は、図４の発光強度データから、ノイズ等のバックグラウンド（図４の点線Ｂ以下の部分）を除去する。これによって得られた補正後の発光強度データを図５に示す。
次いで、コンピュータ４は、図５の補正後の発光強度データから、発光強度の積分値（波長２００以上５００ｎｍ未満の間の積分値）を算出する。これにより、全放電期間中の単位時間当たりの発光強度の積分値が算出され、これを全放電期間中の単位時間当たりの電極材料の発光強度とする。
【００４３】
＜電極消耗量推算工程＞
次いで、コンピュータ４は、上記発光強度算出工程において得られた全放電期間中の単位時間当たりの電極材料の発光強度から、予め取得しておいた電極材料の発光強度と電極消耗量との関係マップ（図１０）を用いて、所定条件下で点火プラグ２を作動させた場合（後述する耐久試験を行った場合）の電極消耗量を推算する。
【００４４】
ここで、電極材料の発光強度と電極消耗量との関係マップ（図１０）を取得する手順について説明する。
まず、点火コイルの仕様が異なる５つの点火装置１２を準備する。各点火装置１２は、点火コイルとしてＤ−ＤＬＩコイルを１個用いたもの（仕様Ａ１）、２個直列でつないだもの（仕様Ａ２）、３個直列でつないだもの（仕様Ａ３）、２個並列でつないだもの（仕様Ａ４）、３個並列でつないだもの（仕様Ａ５）である。各仕様の点火装置１２の点火パターンを図６、図７に示す。
【００４５】
次いで、各仕様の点火装置１２を用いて点火プラグ２の耐久試験を行う。本例では、雰囲気ガス：窒素（Ｎ2）、雰囲気ガスの圧力：０．６ＭＰａ、温度：常温、放電周期：１Ｈｚ、作動時間：１４４０時間の条件で点火プラグ２を作動させる。そして、耐久前後の火花放電ギャップ長Ｌ（図２参照）の差である電極消耗量ΔＧＡＰを求める。各仕様の点火装置１２を用いた場合の点火プラグ２の電極消耗量ΔＧＡＰを図８に示す。
【００４６】
一方で、各仕様の点火装置１２を用いて点火プラグ２を作動させ、上述した方法と同様の方法により、電極材料の発光強度を求める。本例では、雰囲気ガス：アルゴン（Ａｒ）、雰囲気ガスの圧力：０．６ＭＰａ、温度：常温、放電周期：１Ｈｚ、作動時間：５０秒の条件で点火プラグ２を作動させる。そして、全放電期間中の単位時間当たりの電極材料の発光強度を求める。各仕様の点火装置１２を用いた場合の全放電期間中の単位時間当たりの電極材料の発光強度を図９に示す。
【００４７】
次いで、図８及び図９の結果を用いて、図１０に示すごとく、電極材料の発光強度と電極消耗量との関係マップを作成する。同図において、横軸は、５０秒作動後における全放電期間中の単位時間当たりの電極材料の発光強度である。また、縦軸は、１４４０時間作動後における点火プラグ２の電極消耗量ΔＧＡＰ（ｍｍ）である。
同図から、電極材料の発光強度と電極消耗量ΔＧＡＰとの間には、強い相関関係（相関係数Ｒ、Ｒ2＝０．９７１２）があることがわかる。
【００４８】
そして、コンピュータ４は、上記発光強度算出工程において得られた全放電期間中の単位時間当たりの電極材料の発光強度から、図１０の関係マップを用いて、点火プラグ２について耐久試験（作動時間：１４４０時間）を行った場合に想定される電極消耗量ΔＧＡＰを推算する。これにより、５０秒の作動時間で得られた電極材料の発光強度から、１４４０時間の耐久試験を行った場合の電極消耗量ΔＧＡＰを推算することができる。
【００４９】
また、本例では、上記発光強度算出工程において、コンピュータ４は、上記発光撮像工程において得られたストリーク写真から、放電期間時々刻々の単位時間当たりの電極材料の発光強度を算出することもできる。そして、上記電極消耗量推算工程において、コンピュータ４は、上記発光強度算出工程において得られた放電期間時々刻々の単位時間当たりの電極材料の発光強度から、図１０の関係マップを用いて、放電期間中における時間経過ごとの電極消耗量を推算することができる。
【００５０】
ここで、一放電中における時間と放電電流、放電電圧及び電極消耗量との関係を図１１に示す。同図において、横軸は時間（ｍ秒）、縦軸は電流（ｍＡ）、電圧（ｋＶ）、電極消耗量である。
同図から、一放電中の電極消耗量の時系列変化を知ることができる。また、コンピュータ４に送られた放電特性データ（放電電流、放電電圧の時系列変化）や放電挙動データ（火花放電時の高速度写真）と照らし合わせることにより、ブレイク時（図中のＣ）や電圧落込時（図中のＤ）に電極消耗が誘発されることがわかる。
【００５１】
次に、本例の点火プラグの電極消耗量推算方法及びその装置１における作用効果について説明する。
本例の点火プラグの電極消耗推算方法において、本発明者らは、点火プラグ２の火花放電による電極２１、２２の消耗の際に、スパッタリングにより電極２１、２２から弾き出される金属原子が発光してエネルギーを放出し、安定状態に戻ることに着目した。そして、点火プラグ２の火花放電による発光のうち、電極材料に起因する発光のみを抽出することにより、その発光強度から火花放電による電極消耗量を容易かつ精度良く推算することができ、点火プラグ２の耐火花消耗性を短時間で簡便に評価することができることを見出した。
【００５２】
具体的に説明すると、上記発光撮像工程では、点火プラグ２の電極材料の発光波長領域と重複しない発光波長領域を有する雰囲気ガス中において、点火プラグ２の火花放電による発光を波長ごとに分解して撮像する。そのため、上記発光強度算出工程では、上記発光撮像工程において得られた撮像結果（図３のストリーク写真）から、電極材料の発光波長領域における撮像結果のみを抽出し、電極材料の発光強度を算出することが可能となる。
【００５３】
また、上記電極消耗量推算工程では、上記発光強度算出工程において得られた電極材料の発光強度（図５の補正後の発光強度データ）に基づいて、点火プラグ２の火花放電による電極消耗量（ΔＧＡＰ）を推算する。すなわち、本発明者らの鋭意研究により、電極材料の発光強度と火花放電による電極消耗量との間に強い相関関係があることがわかっている（図１０参照）。よって、この相関関係を利用すれば、電極材料の発光強度を得ることにより、点火プラグ２の火花放電による電極消耗量を容易かつ精度良く推算することができる。
【００５４】
これにより、上記発光撮像工程において、数十秒という短時間の間、点火プラグ２の火花放電による発光を撮像することにより、その撮像結果から算出した電極材料の発光強度に基づいて、点火プラグ２を数百〜数千時間という長時間作動させた場合の火花放電による電極消耗量を推算することができる。つまり、長時間に渡る耐久試験を行わずとも、その耐久試験を行った場合の点火プラグ２の電極消耗量を容易かつ精度良く推算することができる。その結果、点火プラグ２の耐火花消耗性を短時間で簡便に評価することができる。
【００５５】
また、さらに、上記発光撮像工程において得られた撮像結果から、放電中における時間経過ごと（放電時間時々刻々）の電極材料の発光強度を算出すれば、そこから放電中における時間経過ごとの電極消耗量を推算することができ、放電中の電極消耗量の時系列変化を知ることができる。これにより、放電特性（放電電流、放電電圧等）と照らし合わせることで、例えば、一放電中のどのタイミングで電極消耗が誘発されるのか等、火花放電による電極消耗の発生を詳細に解析することも可能となる（図１１参照）。
【００５６】
また、本例において、上記発光強度算出工程では、撮像結果のうち、雰囲気ガスの発光波長領域を除いた撮像結果に基づいて、電極材料の発光強度を算出する。これにより、上記発光撮像工程において得られた撮像結果から、電極材料の発光波長領域における撮像結果のみを抽出し、電極材料の発光強度を算出することが容易となる。
【００５７】
また、上記電極消耗量推算工程では、上記発光強度算出工程において得られた電極材料の発光強度に基づいて、予め取得しておいた電極材料の発光強度と電極２１、２２の消耗量との関係から、所定条件下で点火プラグ２を作動させた場合の電極２１、２２の消耗量を推算する。すなわち、本発明者らの鋭意研究により、電極材料の発光強度と火花放電による電極消耗量との間に強い相関関係があることがわかっている（図１０参照）。そして、この相関関係は、例えば、異なる電流値が流れる点火コイルを用いた点火プラグ２であっても成り立つものである。そのため、予め電極材料の発光強度と電極消耗量との関係を取得しておけば、点火コイル等の仕様が異なる点火プラグ２ごとに両者の関係を求めなくても、電極材料の発光強度から点火プラグ２の火花放電による電極消耗量を推算することが可能となる。
【００５８】
また、雰囲気ガスは、発光波長領域が５００ｎｍ以上のアルゴンガスである。そのため、点火プラグ２の電極材料の発光波長領域と雰囲気ガスの発光波長領域とが重複しないようにすることができる。これにより、上記発光撮像工程において得られた撮像結果から、電極材料の発光波長領域における撮像結果のみを抽出することが容易となる。また、アルゴンガスを用いて非酸化雰囲気とすることにより、点火プラグ２の電極の酸化消耗を防止することができ、点火プラグ２の火花放電による電極消耗量を精度良く推算することができる。
【００５９】
また、本例の点火プラグの電極消耗推算装置１は、点火プラグ２、プラグ設置容器１１、発光撮像手段３、発光強度算出手段４１及び電極消耗量推算手段４２を備えている。そのため、これらを用いることにより、上述した点火プラグの電極消耗量推算方法を容易に実施することができる。これにより、点火プラグ２の電極消耗量を容易かつ精度良く推算することができ、点火プラグ２の耐火花消耗性を短時間で簡便に評価することができる。
【００６０】
このように、本例によれば、点火プラグ２の電極消耗量を容易かつ精度良く推算することができ、耐火花消耗性を短時間で簡便に評価することができる点火プラグの電極消耗量推算方法及びその装置１を提供することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  点火プラグ
１１  プラグ設置容器
２１  電極（中心電極）
２２  電極（接地電極）
３  発光撮像手段
４１  発光強度算出手段
４２  電極消耗量推算手段
Ｇ  火花放電ギャップ
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図３】
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